JP2011051213A - キャリッジ及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドの大型化を伴うことなく、記録ヘッドの傾き調整を行う際の回動中心の設定の自由度を飛躍的に向上させる。
【解決手段】インクジェット記録ヘッド３１を含むヘッドアセンブリー３０は、その外周に中心位置は同じであるが径の異なる第１円筒面３３ａ及び第２円筒面３３ｂを有しており、第１支持部３５及び第２支持部３６に対し、各円筒面が圧接するよう押圧状態に設けられていて、ストッパー（調整ねじ）３７を調整することによりインクジェット記録ヘッド３１の傾き調整を行うことができる。従って回転中心位置Ｅをずらしても、ヘッドアセンブリー３０の外周形状が多少変化するのみであり、ヘッドアセンブリー３０の大型化を伴うことなく、ヘッドアセンブリー３０の回転中心を自在に設定することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、被記録媒体に記録を行う記録ヘッドの姿勢（傾き）を調整可能に構成されたキャリッジに関する。また本発明は、当該キャリッジを備えた、ファクシミリやプリンタ等に代表される記録装置に関する。

ファクシミリやプリンタ等に代表される記録装置、その中でも特にインクを吐出することにより記録を行うインクジェットプリンターにおいては、インクを吐出する記録ヘッドの姿勢（傾き）を調整可能に構成されたものがある。

例えば特許文献１や特許文献３記載の印刷装置においては、ノズル列の外側に配置されたピボットを中心にしてサブキャリッジ（記録ヘッド）が回転可能に設けられており、偏心カムを回転させることによりサブキャリッジ（記録ヘッド）を回転させて、サブキャリッジ（記録ヘッド）のキャリッジに対する姿勢（傾き）を調整するよう構成されている。

また特許文献２記載の液体噴射装置では、ノズル形成面の中心位置を回転中心として記録ヘッドが回転可能に設けられており、前記中心位置と同心の仮想円に沿って形成したヘッド外周の摺動部（ラック）をピニオン歯車で駆動することで、記録ヘッドを回転させるよう構成されている。

特開２００２−１９０９７号公報 特開２００６−２７２６４５号公報 特開２００８−１３２７９５号公報

しかしながら上述した特許文献１や特許文献３記載のヘッド姿勢（傾き）調整機構においては、記録ヘッドの回転中心位置がノズル列の外側に設定されている為、姿勢調整を行うと基準ノズルの位置も大きくずれてしまい、インク吐出タイミングの調整が必要となる。

また特許文献２記載のヘッド姿勢調整機構においては、記録ヘッドの回転中心位置がノズル列の内側に設定されている。この構成において、記録ヘッドの回転中心位置を基準ノズル位置に一致させることも考えられるが、回転中心位置と同心の、１つの仮想円に沿ってヘッド外周を形成する為、デッドスペースが大きくなり、記録ヘッドの無用な大型化を招くことになる。

加えて、上記特許文献１〜３のいずれのヘッド姿勢調整機構においても、記録ヘッドの回転中心の設定の自由度が低いという問題点があった。
そこで本発明はこの様な状況に鑑み成されたものであり、その目的は、記録ヘッドの大型化を伴うことなく、記録ヘッドの姿勢（傾き）調整を行う際の回転中心の設定の自由度を向上させることにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、被記録媒体に記録を行う記録ヘッドを含むヘッドアセンブリーと、前記ヘッドアセンブリーを回転させることにより前記記録ヘッドの姿勢を調整するヘッド姿勢調整手段と、を備えたキャリッジであって、前記ヘッド姿勢調整手段が、前記ヘッドアセンブリーに形成された、前記ヘッドアセンブリーの回転軸線と直交する面内で前記回転軸線位置を中心に所定の半径を有する第１の円弧に沿って形成された第１円筒面、及び前記面内で前記回転軸線位置を中心に前記第１の円弧とは異なる半径を有する第２の円弧に沿って形成された第２円筒面と、前記第１円筒面と圧接する第１支持部、及び前記第２円筒面と圧接する第２支持部と、前記第１支持部及び前記第２支持部に対し、それぞれ前記第１円筒面及び前記第２円筒面を圧接させるとともに、前記回転軸線位置を中心に前記ヘッドアセンブリーを回転させる傾向を当該ヘッドアセンブリーに付与する付勢手段と、前記ヘッドアセンブリーの外周に対し進退可能であり、前記ヘッドアセンブリーの外周と当接することにより前記付勢手段から受ける力に伴う前記ヘッドアセンブリーの回転を止めるストッパーと、を備えて構成されていることを特徴とする。

本態様によれば、記録ヘッドを含むヘッドアセンブリーは、その外周に中心位置は同じであるが径の異なる第１円筒面及び第２円筒面を有しており、これら円筒面と圧接する第１支持部及び第２支持部に対し、前記円筒面が摺接しながら前記中心位置を中心にヘッドアセンブリーが回転する構成であるので、ヘッドアセンブリーの回転中心をずらしても、ヘッドアセンブリーの外周形状が多少変化するのみであり、従ってヘッドアセンブリーの大型化を伴うことなく、ヘッドアセンブリーの回転中心を自在に設定することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記記録ヘッドは、第１の方向に沿ってインク吐出ノズルが所定間隔で配置されて成るノズル列を、前記第１の方向と直交する第２の方向に所定間隔で複数備え、前記回転軸線位置は、前記第２の方向の端部に位置するノズル列の、前記第１の方向の端部に位置する基準ノズルの位置に設定されていることを特徴とする。

本態様によれば、ヘッドアセンブリーの回転中心が、基準ノズル位置に設定されているので、ヘッドアセンブリーを回転させても、即ち記録ヘッドの姿勢調整を行っても、ドット形成タイミング（記録ヘッドがインクジェット記録ヘッドの場合、インク吐出タイミング）の調整が不要となる。

本発明の第３の態様は、被記録媒体に記録を行う記録装置であって、第１のまたは第２の態様に係る前記キャリッジを備えていることを特徴とする。本態様によれば、記録装置において、上記第１のまたは第２の態様に記載の作用効果を得ることができる。

本発明に係るインクジェットプリンターの装置本体の斜視図。 本発明に係るキャリッジを下方から見た斜視図。 本発明に係るキャリッジ内部の斜視図。 本発明に係るキャリッジの要部分解斜視図。 サブキャリッジと接続部材のアセンブリーの斜視図。 ヘッドアセンブリーの斜視図。 ヘッドアセンブリー（ヘッド姿勢調整機構）の平面図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るインクジェットプリンター１の装置本体の斜視図、図２は本発明に係るキャリッジ１０を下方から見た斜視図、図３はキャリッジ１０内部の斜視図、図４はキャリッジ１０の要部（メインキャリッジ１３、接続部材２２、サブキャリッジ２７）の分解斜視図である。

また、図５はサブキャリッジ２７と接続部材２２のアセンブリーの斜視図、図６はヘッドアセンブリー３０の斜視図、図７はヘッドアセンブリー３０（ヘッド姿勢調整機構２９）の平面図である。

図１において符号５はインクジェット記録ヘッド３１（図２）の走査方向（以下「第１方向」と言う）に延びるキャリッジガイド軸を示しており、本実施形態に係るキャリッジ１０は、キャリッジガイド軸５に案内されながら、図示を省略するモーターの動力により第１方向に往復動するよう構成されている。

符号２は、断面視略コの字形の形状を成す、第１方向に延びるフレームを示しており、キャリッジ１０の自重に伴う、キャリッジガイド軸５を中心とした回転が、フレーム２により止められて、キャリッジ１０の姿勢が規定される様になっている。尚、図３において符号１５はスライダーを示しており、このスライダー１５がフレーム２の内側面に当接することで前記回転が止められるようになっている。

本実施形態に係るキャリッジ１０は、インクカートリッジを搭載しない所謂オフキャリッジタイプであり、装置本体側に設けられた図示しないインクカートリッジから、図示を省略するインクチューブを介して、インクが供給される様になっている。尚、本発明に係るキャリッジが、インクカートリッジを搭載する所謂オンキャリッジタイプであっても構わないのは勿論である。

図１において符号６は用紙支持部材を示しており、被記録媒体の一例としての記録用紙が、用紙支持部材６に支持されることで、インクジェット記録ヘッド３１との距離（以下「ペーパーギャップ」と言う）が規定される様になっている。尚、本実施形態に係るインクジェットプリンター１では、上記ペーパーギャップは用紙厚に応じて調整可能となっているが、この調整を行う機構については、後に説明する。

キャリッジ１０は、図２に示すように底部にインクジェット記録ヘッド３１を備えており、このインクジェット記録ヘッド３１のヘッド面３１ａには、図７に示すようにインク吐出ノズルが第２方向（図７の上下方向）に沿って所定間隔で配置されて成るノズル列Ｎが、第２方向と直交する第１方向（図７の左右方向）に所定間隔で複数配置されている。

図１及び図２において符号１１はキャリッジ１０の上部開口を覆うカバーを示しており、このカバー１１の内側に、インク供給のオンオフ制御を行うバルブ装置を含むインク供給制御機構（図示せず）が設けられている。

キャリッジ１０は、その基体が図４に示すようにメインキャリッジ１３と、接続部材２２と、サブキャリッジ２７と、により構成されている。メインキャリッジ１３は軸受部１３ａを有しており、この軸受部１３ａにキャリッジガイド軸５が軸通することで、メインキャリッジ１３がキャリッジガイド軸５に案内される。

またメインキャリッジ１３には、図示を省略するモーターにより駆動される無端ベルト８（図１）の一部が固定されており、これによりメインキャリッジ１３に第１方向への駆動力が伝達されるようになっている。

接続部材２２はメインキャリッジ１３とサブキャリッジ２７との間に介在し、メインキャリッジ１３とサブキャリッジ２７とを接続する部材である。この接続部材２２は、サブキャリッジ２７に対してはねじ固定される。サブキャリッジ２７は箱形の形状を成しており、その箱形の形状の辺に沿って、サブキャリッジ２７及び接続部材２２には図５に示すようにねじ孔Ｈ１〜Ｈ５が形成されていて、ねじ固定される様になっている。

一方、接続部材２２は、メインキャリッジ１３に対してはペーパーギャップ調整方向にスライド可能となるように設けられる。
より詳しくは、図４及び図３において符号２２ｂは接続部材２２に形成された、上下方向（ペーパーギャップの変化方向）に延びるガイド溝を示しており、このガイド溝２２ｂに、メインキャリッジ１３に形成されたボス１３ｃが遊挿された状態となることで、接続部材２２（即ちサブキャリッジ２７）が、メインキャリッジ１３に対して上下方向に案内される様になっている。

次に、メインキャリッジ１３に形成されたばね係止フック１３ｃと接続部材２２に形成されたばね係止フック２２ｅとの間には、引っ張りばね２３が掛架され、これにより接続部材２２（サブキャリッジ２７）が、メインキャリッジ１３に対して上方に付勢された状態となっている。

また、接続部材２２に形成されたばね係止フック２２ａと、メインキャリッジ１３に形成されたねじ孔１３ｂに螺合するねじ（不図示）との間に引っ張りばね２４が掛架されている。同様に、サブキャリッジ２７に形成されたねじ孔２７ａに螺合するねじ（不図示）と、メインキャリッジ１３に形成されたねじ孔１３ｅに螺合するねじ（不図示）との間に引っ張りばね２５が掛架されている。これにより接続部材２２が固定されたサブキャリッジ２７が、上部の両側２箇所と下部の両側２箇所とでメインキャリッジ１３に対して引き寄せられ、保持された状態となっている。

一方、メインキャリッジ１３の側には、図３に示すようにカム軸１７により回転駆動されるカム１８、１８が設けられている。カム１８、１８は、接続部材２２の上部に設けられたカムフォロワ２２ｃ、２２ｃと、上述した引っ張りばね２３の付勢力により圧接していて、カム１８、１８が回転することで、カムフォロワ２２ｃ、２２ｃ（接続部材２２）が上下動する様になっている。即ち、ペーパーギャップが変化するようになっている。

尚、カム軸１７の端部にはカム駆動歯車１９が設けられており、キャリッジ１０がホームポジション（図１の位置）に位置するときに、カム駆動歯車１９が、サイドフレーム４に設けられた歯車輪列２０と接続できるようになっている。サイドフレーム４には駆動モーター２１が設けられており、この駆動モーター２１の動力によりカム軸１７が回転駆動され、ペーパーギャップが変化する様になっている。

次に、サブキャリッジ２７の底部には、ヘッドアセンブリー３０が設けられる。ヘッドアセンブリー３０は、インクジェット記録ヘッド３１と、このインクジェット記録ヘッド３１を保持するヘッドホルダー３３とを備えて構成されている。

符号３２はインクジェット記録ヘッド３１に設けられたインク導入針であり、複数色のインクの各色に対応して、インク導入針３２が設けられ、図示しないインク流路に接続される様になっている。

ヘッドホルダー３３は、サブキャリッジ２７に対し、ヘッド面３１ａに平行な面内で回転可能に設けられ、これによりインクジェット記録ヘッド３１の姿勢（傾き）調整が実行可能となっている。以下では図７を参照しながら、ヘッド姿勢（傾き）調整手段２９について詳説する。

ヘッド姿勢調整手段２９は、ヘッドホルダー３３の外周に形成された第１円筒面３３ａ及び第２円筒面３３ｂと、各円筒面と圧接する第１支持部３５及び第２支持部３６と、を備えている。また、ヘッドホルダー３３を第１支持部３５及び第２支持部３６に向けて付勢するとともにヘッドホルダー３３に回転傾向を付与する付勢手段としての押圧ばね３８と、ヘッドホルダー３３に対し進退可能であり、ヘッドホルダー３３の外周と当接することにより押圧ばね３８から受ける力に伴うヘッドホルダー３３の回転を止めるストッパー（調整ねじ）３７と、を備えている。

第１円筒面３３ａと第２円筒面３３ｂは、中心位置が同じであるが半径が異なる円筒面である。図７において符号Ｅは両円筒面の中心位置を示しており、ヘッドホルダー３３の回転中心位置（以下「回転軸線位置Ｅ」と言う）と一致している。尚、図７はヘッドホルダー３３の回転軸線と直交する面内で各構成を描いている。

また符号Ｃ１は、回転軸線位置Ｅを中心とした円を示しており、第１円筒面３３ａはこの円Ｃ１の円弧に沿って形成されている。また符号Ｃ２は回転軸線位置Ｅを中心とした円を示しており、第２円筒面３３ｂはこの円Ｃ２の円弧に沿って形成されている。そして図７から明かなように、円Ｃ１の半径と円Ｃ２の半径は、異なっている。尚、図７において符号γ１は第１円筒面３３ａの形成範囲を示し、符号γ２は第２円筒面３３ｂの形成範囲を示している。

そして第１円筒面３３ａ及び第２円筒面３３ｂが、ヘッドホルダー３３を押圧する押圧ばね３８の付勢力により、それぞれ第１支持部３５及び第２支持部３６に圧接するよう構成されているため、ヘッドホルダー３３は、回転軸線位置Ｅを中心として、図７の時計回り方向及び反時計回り方向に回転可能な状態となっている。

本実施形態では、回転軸線位置Ｅは、基準ノズル位置（最も端部に位置するノズル孔の位置）に設定されており、これによりヘッド姿勢調整を行っても、基準ノズル位置が変化することがなく、従ってヘッド姿勢調整後のインク吐出タイミングの調整が不要となっている。

本実施形態では、押圧ばね３８の付勢力により、ヘッドホルダー３３は第１支持部３５及び第２支持部３６に向けて押圧されるとともに、図７の反時計回り方向に回転しようとする傾向が付与されているとともに、ストッパー（調整ねじ）３７により、その回転が止められ、姿勢（傾き）が規定された状態となっている。従ってストッパー（調整ねじ）３７を回転させることで、ヘッド姿勢調整を行うことができる様になっている。

尚、ストッパー３７の配置位置は、上述のとおり押圧ばね３８によるヘッドホルダー３３の回転を止める位置に配置されている必要があり、具体的には回転軸線位置Ｅから押圧ばね３８による押圧位置までの距離Ｌ３と、回転軸線位置Ｅからストッパー３７による押圧位置までの距離Ｌ４が、Ｌ４＞Ｌ３を満たす様に設定する必要がある。

ここで、この関係は、押圧ばね３８による押圧力Ｆ３の大きさに依存しない。以下これを説明すると、図７において符号Ｆ１は第２円筒面３３ｂと第２支持部３６との接触点に作用する、第２円筒面３３ｂが第２支持部３６から受ける反力（回転軸線位置Ｅに向かう）を示している。また符号Ｆ２は、同様に第１円筒面３３ａと第１支持部３５との接触点に作用する、第１円筒面３３ａが第１支持部３５から受ける反力（回転軸線位置Ｅに向かう）を示している。

これら力の図７における水平方向（第１方向）分力と垂直方向（第２方向）分力、並びに押圧力Ｆ３、Ｆ４の釣り合いを考慮すると、以下の式が成立する。
第１方向：Ｆ１＊ｃｏｓα＝Ｆ２＊ｃｏｓβ
第２方向：Ｆ３＝Ｆ１＊ｓｉｎα＋Ｆ２＊ｓｉｎβ＋Ｆ４
モーメント：Ｌ３＊Ｆ３＝Ｌ４＊Ｆ４
上記式より、以下の式（１）、（２）が導かれる。
Ｆ１＝Ｆ３＊［（Ｌ４−Ｌ３）＊ｃｏｓβ］／［Ｌ４＊ｓｉｎ（α＋β）］・・・（１）
Ｆ２＝Ｆ３＊［（Ｌ４−Ｌ３）＊ｃｏｓα］／［Ｌ４＊ｓｉｎ（α＋β）］・・・（２）
そしてＦ１＞０であり、且つＦ２＞０であるから、上記式（１）、（２）より、Ｌ４＞Ｌ３が導かれる。

以上説明した様に、本発明によれば、インクジェット記録ヘッド３１を含むヘッドアセンブリー３０は、その外周に中心位置は同じであるが径の異なる第１円筒面３３ａ及び第２円筒面３３ｂを有しており、これら円筒面と圧接する第１支持部３５及び第２支持部３６に対し、前記円筒面が摺接しながらヘッドアセンブリー３０が回転する構成である。

従ってヘッドアセンブリー３０の回転中心をずらしても、ヘッドアセンブリー３０の外周形状が多少変化するのみであり、従ってヘッドアセンブリー３０の大型化を伴うことなく、ヘッドアセンブリー３０の回転中心を自在に設定することができる。

また、本実施形態では回転軸線位置Ｅが基準ノズル位置に設定されているので、ヘッドアセンブリー３０を回転させても、即ちインクジェット記録ヘッド３１の姿勢（傾き）調整を行っても、インク吐出タイミングの調整が不要となる。

尚、本実施形態ではヘッドアセンブリー３０の回転軸線位置Ｅを基準ノズル位置に設定したが、ヘッド面３１ａの中心位置に設定することもできる。この場合、回転に伴うヘッドホルダー３３の占有面積が小さくなるので、キャリッジの小型化を図ることができる。また、回転中心位置から各インク吐出ノズルまでの最大距離を小さくできるので、インク吐出タイミングの調整が容易となる。

また、本実施形態では、ヘッドアセンブリー３０を、インクジェット記録ヘッド３１のヘッド面３１ａと平行な面内で回転させるように構成しているが、これに限られず、所望する回転方向に回転させる構成において、上述したヘッド姿勢調整手段を適用することが可能であることは言うまでもない。

１ インクジェットプリンター（装置本体）、２ フレーム、４ サイドフレーム、５ キャリッジガイド軸、６ 用紙支持部材、８ 無端ベルト、１０ キャリッジ、１１ カバー、１３ メインキャリッジ、１３ａ 軸受部、１３ｂ ねじ孔、１３ｃ ボス、１３ｄ ばね係止フック、１５ スライダー、１７ カム軸、１８ カム、１９ カム駆動歯車、２０ 歯車輪列、２１ 駆動モーター、２２ 接続部材、２２ａ ばね係止フック、２２ｂ ガイド溝、２２ｃ カムフォロワ、２２ｄ ねじ孔、２２ｅ ばね係止フック、２３、２４ 引っ張りばね、２７ サブキャリッジ、２９ ヘッド姿勢調整手段、３０ ヘッドアセンブリー、３１ インクジェット記録ヘッド、３２ インク導入針、３３ ヘッドホルダー、３３ａ 第１円筒面、３３ｂ 第２円筒面、３５ 第１支持部、３６ 第２支持部、３７ ストッパー（調整ねじ）、３８ 押圧ばね、Ｅ 回転軸線位置、Ｎ ノズル列

Claims (3)

1. 被記録媒体に記録を行う記録ヘッドを含むヘッドアセンブリーと、
   前記ヘッドアセンブリーを回転させることにより前記記録ヘッドの姿勢を調整するヘッド姿勢調整手段と、を備えたキャリッジであって、
   前記ヘッド姿勢調整手段が、前記ヘッドアセンブリーに形成された、前記ヘッドアセンブリーの回転軸線と直交する面内で前記回転軸線位置を中心に所定の半径を有する第１の円弧に沿って形成された第１円筒面、及び前記面内で前記回転軸線位置を中心に前記第１の円弧とは異なる半径を有する第２の円弧に沿って形成された第２円筒面と、
   前記第１円筒面と圧接する第１支持部、及び前記第２円筒面と圧接する第２支持部と、
   前記第１支持部及び前記第２支持部に対し、それぞれ前記第１円筒面及び前記第２円筒面を圧接させるとともに、前記回転軸線位置を中心に前記ヘッドアセンブリーを回転させる傾向を当該ヘッドアセンブリーに付与する付勢手段と、
   前記ヘッドアセンブリーの外周に対し進退可能であり、前記ヘッドアセンブリーの外周と当接することにより前記付勢手段から受ける力に伴う前記ヘッドアセンブリーの回転を止めるストッパーと、を備えて構成されている、
   ことを特徴とするキャリッジ。
2. 請求項１に記載のキャリッジにおいて、前記記録ヘッドは、第１の方向に沿ってインク吐出ノズルが所定間隔で配置されて成るノズル列を、前記第１の方向と直交する第２の方向に所定間隔で複数備え、
   前記回転軸線位置は、前記第２の方向の端部に位置するノズル列の、前記第１の方向の端部に位置する基準ノズルの位置に設定されている、
   ことを特徴とするキャリッジ。
3. 被記録媒体に記録を行う記録装置であって、請求項１または２に記載の前記キャリッジを備えている、
   ことを特徴とする記録装置。

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