JP6915363B2 - 画像形成装置及び液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び液体吐出装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機などの画像形成装置として、例えば液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）を記録ヘッドとして用いる液体吐出記録方式の画像形成装置（インクジェット記録装置など）が知られている。

液体吐出記録方式の画像形成装置において画像形成する際には、ノズルから吐出される液滴の着弾精度が画像品質に大きく影響する。液滴の着弾精度が悪いと画像品質が低下するので、記録ヘッド位置を高精度に位置決めする必要がある。

この問題を解決するため、例えば特許文献１には、液滴を吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、１または複数の記録ヘッドを保持するヘッドホルダと、ヘッドホルダを１または複数保持して主走査方向に移動可能なキャリッジとを備え、キャリッジに設けられ、主走査方向に沿って配置された基準部材と、キャリッジに設けられ、基準部材とは分離して設けられた従基準部材と、従基準部材の基準部材に対する平行を調整する調整機構とを有し、ヘッドホルダは基準部材に着脱可能に支持されているとともに、従基準部材に突き当たって位置決めされ、キャリッジに保持される画像形成装置が開示されている。

特許文献１の画像形成装置は、従基準部材と基準部材の平行を調整することで、実機上でヘッドホルダの倒れを調整可能である。しかし、これはヘッドホルダの傾きのみの調整であり、傾き調整によって記録ヘッドの液体吐出面とプラテン間の距離が変動してしまい、狙いの距離を保つことができない。

そこで、本発明は、ヘッドホルダの傾きを実機上で調整可能とするとともに、液体吐出面の上下方向の位置も調整可能な画像形成装置／液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記課題は、液滴を吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、１つ又は複数の前記記録ヘッドを保持するヘッドホルダと、前記ヘッドホルダを保持するサブキャリッジと、前記サブキャリッジを保持し、主走査方向に移動可能なキャリッジとを備え、前記キャリッジに、主走査方向に沿って延びる基準部材が設けられ、前記サブキャリッジは、前記基準部材により支持されるとともに、前記キャリッジに位置決めされ、前記ヘッドホルダと前記サブキャリッジに、前記サブキャリッジに対して前記ヘッドホルダを回転するための回転基準部材と、長手方向が前記ヘッドホルダの上下方向と平行な、前記回転基準部材を回転可能かつ上下方向に移動可能に支持する長穴と、前記ヘッドホルダの前記サブキャリッジに対する回転及び移動を固定する留め部とが設けられている画像形成装置において、前記基準部材に、前記サブキャリッジと当接し、前記サブキャリッジを上下方向に位置決めするカム部材が設けられていることを特徴とする画像形成装置によって解決される。

また、上記課題は、液滴を吐出する複数のノズルを有する液体吐出ヘッドと、１つ又は複数の前記液体吐出ヘッドを保持するヘッドホルダと、前記ヘッドホルダを保持するサブキャリッジと、前記サブキャリッジを保持し、主走査方向に移動可能なキャリッジとを備え、前記キャリッジに、主走査方向に沿って延びる基準部材が設けられ、前記サブキャリッジは、前記基準部材により支持されるとともに、前記キャリッジに位置決めされ、前記ヘッドホルダと前記サブキャリッジに、前記サブキャリッジに対して前記ヘッドホルダを回転するための回転基準部材と、長手方向が前記ヘッドホルダの上下方向と平行な、前記回転基準部材を回転可能かつ上下方向に移動可能に支持する長穴と、前記ヘッドホルダの前記サブキャリッジに対する回転及び移動を固定する留め部とが設けられている液体吐出装置において、前記基準部材に、前記サブキャリッジと当接し、前記サブキャリッジを上下方向に位置決めするカム部材が設けられていることを特徴とする液体吐出装置によって解決される。

本発明の画像形成装置／液体吐出装置は、ヘッドホルダの傾きを実機上で調整できるとともに、液体吐出面の上下方向の位置も調整できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す斜視図である。 キャリッジ走査機構部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るキャリッジを示す模式的斜視図である。 本発明の一実施形態に係るキャリッジを示す模式的側面図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドホルダを示す模式的斜視図である。 調整板を配置したキャリッジを示す模式的側面図である。 カム部材を配置したキャリッジを示す模式的正面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す斜視図であり、図２はキャリッジ走査機構部を示す斜視図である。

図１に示すように、この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体１と、装置本体１を支持する支持台２とを備える。装置本体１の内部には、両側板にガイド部材であるガイドロッド３及びガイドステー４が掛け渡され、これらのガイドロッド３及びガイドステー４にキャリッジ５が矢印Ａ方向（主走査方向）に移動可能に保持されている。

キャリッジ５には、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のインク滴を吐出する液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド６が搭載されている。各記録ヘッド６は、液滴を吐出する複数のノズルを備える。また、各記録ヘッド６は、各記録ヘッド６にインクを供給するヘッドタンクを一体的に備える。

キャリッジ５を移動走査する主走査機構部１０は、主走査方向の一方側に配置される駆動モータ１１と、駆動モータ１１によって回転駆動される駆動プーリ１２と、主走査方向の他方側に配置された従動プーリ１３と、駆動プーリ１２と従動プーリ１３との間に掛け回された牽引部材であるタイミングベルト１４とを備える。なお、従動プーリ１３には、テンションスプリングによって外方（駆動プーリ１２に対して離れる方向）にテンションが掛けられている。

このキャリッジ５における主走査領域のうち、記録領域では、用紙２０が吸引搬送部によってキャリッジ５の主走査方向と直交する矢印Ｂ方向（副走査方向、用紙搬送方向）に間欠的に搬送される。

また、主走査領域のうち一方の端部側領域には、記録ヘッド６の維持回復を行う維持回復装置８が配置されている。さらに、主走査方向のキャリッジ移動領域外、又は上記主走査領域のうち他方の端部側領域には、記録ヘッド６のサブタンクに供給する各色のインクを収容したメインカートリッジ９が装置本体１に対して着脱自在に装着される。また、給紙手段２１には、ロール紙（以下「用紙２０」という。）がセットされているが、幅方向のサイズが異なるロール紙もセット可能である。

このように構成された画像形成装置において、画像形成は次のように行われる。まず、給紙手段２１から搬送された用紙２０は、装置本体１の後方から前方に向けて、搬送手段により記録領域へ搬送される。次に、キャリッジ５を主走査方向に移動し、吸引搬送部にて用紙２０をプラテン７に間欠的に送りながら、記録ヘッド６を画像情報に応じて駆動して液滴を吐出させることにより、用紙２０上に所要の画像が形成される。そして、画像形成後の用紙２０は、所定の長さにカットされ、装置本体１の正面側に配置された排紙トレイへ排出される。

ここでは用紙２０がカットされ、排紙される構成について説明したが、カットせず画像形成後の用紙を排紙部で巻き取る構成とすることもできる。

次に、本発明の特徴部分である画像形成装置のキャリッジ５の構成について詳細に説明する。

図３は、本発明の一実施形態に係るキャリッジを示す模式的斜視図である。図３に示すように、キャリッジ５には、サブキャリッジ１８を介して、ヘッドホルダ２５が保持されている。

ヘッドホルダ２５には、副走査方向に千鳥状に配置された記録ヘッド６ａ、６ｂ、６ｃが搭載されている。なお、記録ヘッドを個々に区別しないときは、「記録ヘッド６」と称する。また、ヘッドホルダ２５に搭載する記録ヘッド６は、１個でも２個でもよいし、３個より多くてもよい。

キャリッジ５には、ガイドロッド３と同じ方向（主走査方向）に延びる基準部材としての基準軸１５が設けられている。また、サブキャリッジ１８には、基準軸１５に着脱可能で回転可能に掛けられるフック形状の引っ掛け部１９が設けられている。引っ掛け部１９により、サブキャリッジ１８は基準軸１５に掛けられ、その回転方向でキャリッジ５と当接し、保持（位置決め）される。また、サブキャリッジ１８は、ヘッドホルダ２５の両端に沿った保持部１８ａ、１８ｂにより、ヘッドホルダ２５を保持する。したがって、ヘッドホルダ２５も基準軸１５の軸周り方向に回転可能に保持される。

このように、基準軸１５をキャリッジ５のガイドロッド３と同じ方向（平行）に設けることで、記録ヘッド６の副走査方向、高さ方向、あおり方向、及び主走査方向の傾きの位置精度を向上できる。

なお、図３では、サブキャリッジ１８が基準軸１５とキャリッジ５の間に挟み込まれて保持されているが、これに代えて、サブキャリッジ１８を基準軸１５に手前から引っ掛けて保持されるように構成してもよい。

図４は本発明の一実施形態に係るキャリッジを示す模式的側面図であり、図５は本発明の一実施形態に係るヘッドホルダを示す模式的斜視図である。図４及び図５に示すように、ヘッドホルダ２５は主走査方向の両端に回転基準部材３１ａ、３１ｂを有する。また、図面の都合上片側のみを示しているが、ヘッドホルダ２５の両端に沿った保持部１８ａ、１８ｂに、長穴３２ａ、３２ｂと、留め部３３が設けられている。

長穴３２ａ、３２ｂは、図４に示すように、長手方向がヘッドホルダの上下方向と平行に形成されているので、回転基準部材３１ａ、３１ｂを回転可能に支持するとともに、上下方向に移動可能に支持する。また、留め部３３は、ヘッドホルダ２５のサブキャリッジ１８に対する回転及び移動を固定する部材である。留め部３３としては、例えば、保持部１８ａに設けた留め用長穴３４とピンや段付きネジなどのストッパ３５の組み合わせとすることができる。留め用長穴３４を介してストッパ３５をヘッドホルダ２５に差し込めば、ヘッドホルダ２５をサブキャリッジ１８に固定することができる。

このように構成されているので、ヘッドホルダ２５は、サブキャリッジ１８に対して回転基準部材３１周りに回転可能であり、倒れ方向姿勢（回転角度）を調整できる。また、ヘッドホルダ２５は、図４に示すように、長穴３２に沿って上下に移動できるので、記録ヘッド６のインク吐出面（液体吐出面）とプラテン７の間の距離を適正な距離に調整することができる。そして、留め部３３により、調整した位置／姿勢に固定できる。

なお、図４及び５では、ヘッドホルダ２５に回転基準部材３１が設けられ、サブキャリッジ１８に長穴３２が設けられているがこれに限定されない。これに代えて、ヘッドホルダ２５に長穴を設け、サブキャリッジ１８に回転基準部材を設けてもよい。

また、ヘッドホルダ２５又はサブキャリッジ１８に回転基準部材を設けず、ピン形状の部材や段付きネジを後から差し込むような構成としてもよい。

続いて、本発明の有利な構成について説明する。

図６は、調整板を配置したキャリッジを示す模式的側面図である。図６において、図３と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図６に示すように、基準軸１５は、キャリッジ５に対する位置を調整できる調整板３６ａ、３６ｂを介して、キャリッジ５に固定してもよい。基準軸１５の位置を調整することで、ヘッドホルダ２５の姿勢（高さ方向、回転方向、主走査方向の傾き）を調整可能とし、記録ヘッド６の取り付け位置精度を向上させることができる。

仮に調整板３６にて位置決めした後、回転方向、及び／又は上下方向の再調整が必要な場合、上記したように、ヘッドホルダ２５を長穴３２に沿って回転、及び／又は上下に移動することにより、容易に再調整が可能である。

図７は、カム部材を配置したキャリッジを示す模式的正面図である。図７において、図３と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図７に示すように、基準軸１５にカム部材３７を設けてもよい。カム部材３７は、サブキャリッジ１８と当接面３８にて当接し、サブキャリッジ１８の上下方向を位置決めする。カム部材３７が回転することで、サブキャリッジ１８を昇降させ、記録ヘッド６とプラテン７の距離を変更することができる。したがって、用紙厚さなどに応じて記録ヘッド６の高さを調整できる。

カム部材３７を回転させる方法として、カム部材３７を基準軸１５に固定し、基準軸１５を回転することでカム部材３７を回転することができる。基準軸１５を回転させる手段は、手動でもよいし、駆動源を配置し、自動で基準軸１５を回転させて記録ヘッド６を昇降させてもよい。この方法は、キャリッジ５を外部からも操作可能となる。

カム部材３７によるヘッド昇降と、ヘッドホルダ２５とサブキャリッジ１８の上下方向調整手段により、印字媒体に合わせて記録ヘッド６とプラテン７の距離を任意に実機上で調整可能であり、対応できる印字媒体の種類を拡大することができる。

以上、本発明に係る一実施形態として画像形成装置を説明した。本発明は画像形成装置に限定されず、液体吐出装置でも成立する。すなわち、上記実施形態において、「画像形成装置」を「液体吐出装置」として読み替えることができる。

ここで、「液体吐出装置」とは、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出する装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体吐出装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

「液体吐出装置」としては、例えば、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置や、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体吐出装置」は、吐出された液体によって文字、図形などの有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターンなどを形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、又は加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒などの溶媒、染料や顔料などの着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤などの機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウムなどの生体適合材料、天然色素などの可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液などの用途で用いることができる。

また、「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体吐出装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置がある。また、原材料が溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などもある。

「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていてもよい。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能装置である。液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子又は薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどが用いられる。

本明細書において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。

「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明した。この実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して使用できる。

１ 装置本体
２ 支持台
３ ガイドロッド
４ ガイドステー
５ キャリッジ
６、６ａ、６ｂ、６ｃ 記録ヘッド
７ プラテン
８ 維持回復装置
９ メインカートリッジ
１０ 主走査機構部
１１ 駆動モータ
１２ 駆動プーリ
１３ 従動プーリ
１４ タイミングベルト
１５ 基準軸
１８ サブキャリッジ
１８ａ、１８ｂ 保持部
１９ 引っ掛け部
２０ 用紙
２１ 給紙手段
２５ ヘッドホルダ
３１、３１ａ、３１ｂ 回転基準部材
３２、３２ａ、３２ｂ 長穴
３３ 留め部
３４ 留め用長穴
３５ ストッパ
３６、３６ａ、３６ｂ 調整板
３７ カム部材
３８ 当接面

特開２０１６−０８７８７３号公報

Claims (6)

1. 液滴を吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、
   １つ又は複数の前記記録ヘッドを保持するヘッドホルダと、
   前記ヘッドホルダを保持するサブキャリッジと、
   前記サブキャリッジを保持し、主走査方向に移動可能なキャリッジとを備え、
   前記キャリッジに、主走査方向に沿って延びる基準部材が設けられ、
   前記サブキャリッジは、前記基準部材により支持されるとともに、前記キャリッジに位置決めされ、
   前記ヘッドホルダと前記サブキャリッジに、
   前記サブキャリッジに対して前記ヘッドホルダを回転するための回転基準部材と、
   長手方向が前記ヘッドホルダの上下方向と平行な、前記回転基準部材を回転可能かつ上下方向に移動可能に支持する長穴と、
   前記ヘッドホルダの前記サブキャリッジに対する回転及び移動を固定する留め部とが設けられている画像形成装置において、
   前記基準部材に、前記サブキャリッジと当接し、前記サブキャリッジを上下方向に位置決めするカム部材が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. プラテンを備え、
   前記長穴は、前記回転基準部材を回転可能、かつ、前記記録ヘッドの液体吐出面と前記プラテン間の距離を調整する方向へ移動可能に支持することと、
   前記カム部材は、前記サブキャリッジの前記プラテンからの高さ方向を位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記留め部は、前記ヘッドホルダ又は前記サブキャリッジに設けられた留め用長穴と、前記留め用長穴を介して前記ヘッドホルダ又は前記サブキャリッジに取り付けられるストッパの組み合わせであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記基準部材は、前記基準部材の前記キャリッジに対する位置を調整する調整板を介して、前記キャリッジに固定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. プラテンを備え、
   前記長穴は、前記回転基準部材を回転可能、かつ、前記記録ヘッドの液体吐出面と前記プラテン間の距離を調整する方向へ移動可能に支持することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 液滴を吐出する複数のノズルを有する液体吐出ヘッドと、
   １つ又は複数の前記液体吐出ヘッドを保持するヘッドホルダと、
   前記ヘッドホルダを保持するサブキャリッジと、
   前記サブキャリッジを保持し、主走査方向に移動可能なキャリッジとを備え、
   前記キャリッジに、主走査方向に沿って延びる基準部材が設けられ、
   前記サブキャリッジは、前記基準部材により支持されるとともに、前記キャリッジに位置決めされ、
   前記ヘッドホルダと前記サブキャリッジに、
   前記サブキャリッジに対して前記ヘッドホルダを回転するための回転基準部材と、
   長手方向が前記ヘッドホルダの上下方向と平行な、前記回転基準部材を回転可能かつ上下方向に移動可能に支持する長穴と、
   前記ヘッドホルダの前記サブキャリッジに対する回転及び移動を固定する留め部とが設けられている液体吐出装置において、
   前記基準部材に、前記サブキャリッジと当接し、前記サブキャリッジを上下方向に位置決めするカム部材が設けられていることを特徴とする液体吐出装置。

Images