(57)【要約】      （修正有）【課題】  高速で品質が安定し、かつモータ数の少ないＦＷＡインクジェット画像記録装置を提供する。【解決手段】  公転手段４８が位置決めピン４３により回転不能にロックされているとき、ドラム１２Ａ、１２Ｂ、はギア５２を介して伝えられたモータ４０の回転をギア４６Ａ，４６Ｂで自転運動に変換し、ドラム１２Ａ、１２Ｂはそれぞれ給排紙位置では用紙Ｐを外周部に巻き付け、または剥離させ、印字位置では巻き付けた用紙Ｐにヘッド１４により画像形成を行う。また、ドラム１２Ａ、１２Ｂが電磁クラッチ４４により公転手段４８に対して回転不能にロックされているとき、公転手段４８はロック解除され回転可能となり、モータ４０の回転トルクで公転軸５０を中心として回転駆動され、ドラム１２Ａ、１２Ｂを給排紙位置（図中下端）／印字位置（図中上端）に移動させる。【選択図】        図２
2006069000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持され外周面に用紙を保持する複数のドラムと、
前記用紙に画像を形成する印字ヘッドと、
前記複数のドラムの回転軸を周上に保持し回動可能な公転手段と、
前記複数のドラムと前記公転手段とを回転駆動する一つの駆動手段と
前記複数のドラムを停止させる第１の制動手段と、
前記公転手段を停止させる第２の制動手段と、
を備え、
前記複数のドラムの一個が印字動作中のとき他のドラムは給紙または排紙動作を行い、
前記一つの駆動手段はモータと、前記モータから回転力を伝達される駆動ギアと、前記ドラムの回転軸に固定され前記駆動ギアと噛合する遊星ギアと、
前記駆動ギアと一体に回転し前記公転手段を回転させるシャフトから構成されることを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
用紙幅をカバーする、いわゆるＦＷＡインクジェット記録ヘッドを用いたプリンタは、いわゆるシリアル型のインクジェットプリンタに比較して主走査を行わないため大幅な印字高速化を図ることができる。かつ大量の連続印字運転が可能であるとともに、構造が単純であるためトナーを用いたいわゆるレーザプリンタに比較して大幅な機器本体の小型化を図ることができる。
【０００３】
たとえば図１０に示すようなドラム式プリンタ４００では、インクジェット記録ヘッド４０４がドラム４０２の回転方向に一回走査（スキャン）すれば（＝ドラム４０２が用紙Ｐを巻き付けた状態で一回転すれば）印字が完了するため、インクジェット記録ヘッド４０４を用紙Ｐの副走査方向に何度も往復走査（スキャン）しなければ印字が完了しないシリアル型のプリンタに比べて高速印字が可能である。また、ドラム式プリンタ４００の印刷速度はドラム４０２の回転速度に依存するため、ドラム４０２の回転速度を高速にするほど理論上は高速処理が可能となる。
【０００４】
しかし、このようなドラム式プリンタはドラムへ用紙Ｐを装着・剥離する際の時間がタイムロスとなり、ドラムの回転速度を高速にできても実際の処理能力は比例して高くならない。
【０００５】
また、高速化のためにドラムの回転速度を高め、用紙を高速で装着するためにドラムの外周面に保持された用紙が位置ずれしたり振動したりすると、インクジェット記録ヘッドから吹付けられたインク滴の着弾地点がずれて用紙に付着することになり、印字品質が大幅に低下してしまう品質故障を起こす危険性もある。
【０００６】
この問題に対応して、たとえばドラム回転中に印字媒体の保持，印字，剥離という一連の動作をそれぞれ１回転単位で分けて行う構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
しかし上記の方法では給紙・排紙は印字動作と分けて行うため安定した動作となるが、その分の時間が余計に必要となり、当然ながら給・排紙中は印字できないので連続印字の際の処理能力は低下してしまう。
【０００８】
上記のような事実を考慮すると、例えば２個のドラムを用意し、一方のドラムで印字を行いながら他方のドラムで給紙・排紙を行えば高速で精度の高いドラム式プリンタとすることができる。
【０００９】
しかし、２個またはそれ以上の複数のドラムを使用すれば、各ドラムの回転駆動と、各ドラムの位置移動のためにそれぞれモータ等が必要となり、装置の大型化、高価格化、高消費電力化を招くという別の問題が発生する。
【特許文献１】特開平１０−１９３５８１号公報  （図１、第３頁〜第５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事実を考慮し、高速で品質が安定し、かつモータ数の少ないＦＷＡインクジェット画像記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載のインクジェット画像形成装置は、回転可能に支持され外周面に用紙を保持する複数のドラムと、前記用紙に画像を形成する印字ヘッドと、前記複数のドラムの回転軸を周上に保持し回動可能な公転手段と、前記複数のドラムと前記公転手段とを回転駆動する一つの駆動手段と前記複数のドラムを停止させる第１の制動手段と、前記公転手段を停止させる第２の制動手段と、を備え、前記複数のドラムの一個が印字動作中のとき他のドラムは給紙または排紙動作を行い、前記一つの駆動手段はモータと、前記モータから回転力を伝達される駆動ギアと、前記ドラムの回転軸に固定され前記駆動ギアと噛合する遊星ギアと、前記駆動ギアと一体に回転し前記公転手段を回転させるシャフトから構成されることを特徴とする。
【００１２】
上記構成の発明では、外周面に用紙を保持する複数のドラムを自転させ、そのドラムの回転軸を公転させるために一個のモータを使用し、遊星ギアおよび制動装置を用いて自転と公転を切り替えることにより、ドラムの印字・排紙動作とドラムの移動を一個のモータで行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は上記構成としたので、高速で品質が安定し、かつモータ数の少ないＦＷＡインクジェット画像記録装置とすることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１には、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置が示されている。
【００１５】
図１に示すように、画像形成装置１０は用紙Ｐを周囲に巻き付けて印字処理を行うドラム１２Ａ、１２Ｂ、ドラム１２の回転軸を公転軸５０を中心として公転可能に支持する公転手段４８、用紙Ｐを収納・給紙する給紙部１８、ドラム１２の外周に用紙Ｐを巻き付ける着紙部２０、ドラム１２に巻き付けられた用紙Ｐに画像を形成するヘッド１４、ドラム１２から用紙Ｐを剥離する剥離部２２、処理が終了した用紙Ｐを収納する排紙部２４からなる。
【００１６】
また、画像信号に応じて液滴の噴射タイミング及び使用する素子(ノズル)を決め、ヘッド１４の素子に駆動信号を印加する図示しないヘッド制御手段と、記録装置全体の動作を制御するシステム制御手段を備えている。
【００１７】
図２には、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の画像形成部が示されている。
【００１８】
図２に示すように、公転手段４８が位置決めピン４３により回転不能にロックされているとき、ドラム１２Ａ、１２Ｂ、はギア５２を介して伝えられたモータ４０の回転をギア４６Ａ，４６Ｂで自転運動に変換し、ドラム１２Ａ、１２Ｂはそれぞれ給排紙位置では用紙Ｐを外周部に巻き付け、または剥離させ、印字位置では巻き付けた用紙Ｐにヘッド１４により画像形成を行う。
【００１９】
また、ドラム１２Ａ、１２Ｂが電磁クラッチ４４により公転手段４８に対して回転不能にロックされているとき、公転手段４８はロック解除され回転可能となり、モータ４０の回転トルクで公転軸５０を中心として回転駆動され、ドラム１２Ａ、１２Ｂを給排紙位置（図中下端）／印字位置（図中上端）に移動させる。
【００２０】
ヘッド１４は用紙Ｐの幅をカバーするのに足る全長をもっているため移動せずにドラム１２Ａ、１２Ｂの自転のみで用紙Ｐ全体を走査可能とされている。これによりドラム１２Ａ、１２Ｂを１回転させればヘッド１４で用紙Ｐ全体に画像を形成できる。
【００２１】
図１の給紙部１８に収納されている用紙Ｐは着紙部２０まで搬送され、給紙位置で待機しているドラム１２Ｂに巻き付けられる。帯電ロール２１が用紙Ｐの先端をドラム１２Ｂに押圧すると共に用紙Ｐに電荷を与え、用紙Ｐにドラム１２表面への吸着力を発生させる。ドラム１２Ｂは図中黒矢印のように自転し、用紙Ｐを表面に巻き付ける。このとき、ドラム１２Ｂを駆動するモータ４０は用紙Ｐの物性に最適な巻き付け速度に設定された回転速度で駆動される。すなわち用紙Ｐの厚みや堅さ、腰の強さに応じて巻き付け速度を設定できる。このときドラム回転速度を変更しても他方のドラムでは印字を継続できるので印字速度の低下は少ない。
【００２２】
表面に用紙を巻き付けたドラム１２Ｂは位置決めピン４３をフリーとすると同時に電磁クラッチ４４をロックすることにより、公転手段４８の公転に伴って印字位置（図中上）へ移動する。公転が終了すると電磁クラッチ４４をフリー、位置決めピン４３をロックしてドラム１２の自転を開始する。ヘッド１４は画像信号に従ってドラム１２Ｂ上の用紙Ｐに画像を形成開始する。ドラム１２Ｂが印字位置で自転することで、外周に巻き付けた用紙Ｐをヘッド１４が走査する。
【００２３】
図２のようにヘッド１４は用紙Ｐの幅をカバーする長さを備えているので、ドラム１２Ｂが一回転すればヘッド１４は用紙Ｐを走査できる。このとき、ドラム１２Ｂを駆動するモータ４０はヘッド１４での画像形成のために最適に設定された回転速度で駆動される。すなわち画質に応じてドラフト（高速）モードであれば速く、高画質モードであれば遅く回転させることでヘッド１４の走査速度を最適に設定できる。
【００２４】
ドラム１２Ｂが一回自転し、用紙Ｐ上に画像が形成終了すると電磁クラッチ４４をロック、位置決めピン４３をフリーとして、再度公転手段４８は公転を開始し、ドラム１２Ｂは給排紙位置すなわち下端に移動する。
【００２５】
公転が終了すると電磁クラッチ４４をフリー、位置決めピン４３をロックしてドラム１２の自転を開始する。給排紙位置にてドラム１２Ｂの外周に巻き付いた用紙Ｐは剥離部２２によってドラム１２Ｂの自転に伴い外周から剥離され、図１破線矢印の方向に搬送される。搬送された用紙Ｐは排紙部２４に排出される。
【００２６】
上記の動作をフローで以下に説明する。
【００２７】
図３、図４には本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の画像形成部における動作が示されている。図３フロー図内の（ａ）〜（ｅ）は図４（ａ）〜（ｅ）に相当する。
【００２８】
まず図３ステップ１００で印字開始すると、ステップ１０２でドラム１２を自転させ、スタート位置に移動させる。このとき、電磁クラッチ４４はフリー、位置決めピン４３はロックの状態にあるので、公転手段４８は固定され、ドラム１２Ａ，１２Ｂは回転可能となっている。図４では（ａ）の位置がこれに相当する。ここで第１ドラム１２Ａに用紙Ｐを補給する（ステップ１０４）。
【００２９】
次にステップ１０６で電磁クラッチ４４をロック、位置決めピン４３をフリーの状態とすることで公転手段４８が回転し、第１ドラム１２Ａを印字位置に、第２ドラム１２Ｂを給・排紙位置に移動させる（図４（ｂ）、（ｃ））。
【００３０】
次にステップ１０８で電磁クラッチ４４をフリー、位置決めピン４３をロックし、外周に用紙Ｐを巻き付けた第１ドラム１２Ａは自転しながらヘッド１４により画像形成を行う（図４（ｄ））。
【００３１】
次いでステップ１１０にて第１ドラム１２Ａの用紙Ｐが最初の一枚か否か（それ以前に用紙Ｐが第２ドラム１２Ｂに巻き付けられ、印字されていたか）を判定する。最初の１枚目でなければ第２ドラム１２Ｂには用紙が巻き付いているためステップ１１２で排紙を行う（図４（ｄ））。第１ドラム１２Ａの用紙Ｐが最初の一枚であればドラム１２Ｂに用紙はないので、排紙動作は行わない。
【００３２】
次のステップ１１４で、次のページが有るか無いか（第１ドラム１２Ａの用紙Ｐが最後の一枚か否か）を判定する。最後のページであればステップ１１６で印字終了したのち、ステップ１１８で電磁クラッチ４４をロック、位置決めピン４３をフリーの状態とし、公転手段４８を回転させて第１ドラム１２Ａを給・排紙位置へ移動させ、電磁クラッチ４４をフリー、位置決めピン４３をロックし、第１ドラム１２Ａの用紙Ｐを排紙して処理を終了する（ステップ１２０）。
【００３３】
ステップ１１４で次のページが存在する場合、ステップ１２２へ進み、第２ドラム１２Ｂに着紙部２０から給紙を行う（図４（ｅ））。ステップ１２４で第１ドラム１２Ａが印字終了すると、電磁クラッチ４４をロック、位置決めピン４３をフリーの状態とし、公転手段４８を回転させ第２ドラム１２Ｂを印字位置へ移動させる（ステップ１２６）。
【００３４】
ステップ１２８で電磁クラッチ４４をフリー、位置決めピン４３をロックし、第２ドラム１２Ｂは自転を始め、ヘッド１４が用紙Ｐに印字を行う。この後の処理はステップ１０８以降の繰り返しであり、ステップ１１４（１３４）で次ページが無いと判断されるまで２個のドラム１２は自転・公転を繰り返しながら印字を行う。
【００３５】
本実施形態においては２個のドラム１２Ａ、１２Ｂを交互に使用することにより、一方が印字動作中に他方が給・排紙動作を行うことができるので機器全体としての処理速度を向上させることができる。また、印字後に給排紙位置で待機中のドラム上の用紙Ｐは、印字中の他方のドラムが印字を終了するまでの時間を乾燥時間として使えるので、用紙Ｐの乾燥性にも優れる。
【００３６】
さらに本実施形態は、ドラム１２の自転と公転を電磁クラッチ４４と位置決めピン４３、遊星ギアを構成するギア５２、ギア４６Ａ、４６Ｂによって切り替えるので、２個のドラム１２Ａ、１２Ｂと公転手段４８をそれぞれ駆動するためのモータ４０は１個でよく、ドラム１２と公転手段４８を３個のモータで駆動する方式に比較すれば部品コスト低減、装置の小型化、低消費電力化など多くの優れた特徴を備えている。
【００３７】
また上記実施例において用紙Ｐの保持は静電吸着方式を用いたが、負圧によるバキューム方式やグリッパーを用いた機械式の保持でもよい。
【００３８】
図５、６には、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置が示されている。
【００３９】
図５（ａ）に示すように、画像形成装置１０は用紙Ｐを周囲に巻き付けて印字処理を行うドラム１２Ａ、１２Ｂ、ドラム１２の回転軸を公転軸５０を中心として公転可能に支持する公転手段４８、用紙Ｐを収納・給紙する給紙部１８、ドラム１２の外周に用紙Ｐを巻き付ける着紙部２０、ドラム１２に巻き付けられた用紙Ｐに画像を形成するヘッド１４、ヘッド１４の保守を行うメンテナンスユニット２６、ドラム１２から用紙Ｐを剥離する剥離部２２、処理が終了した用紙Ｐを収納する排紙部２４、ドラム１２の外周面を清掃するドラムメンテナンスユニット２８からなる。
【００４０】
公転手段４８が図示しない位置決めピンにより回転不能にロックされているとき、ドラム１２Ａ、１２Ｂ、はギアを介して伝えられたモータの回転を自転運動に変換し、ドラム１２Ａ、１２Ｂはそれぞれ給排紙位置では用紙Ｐを外周部に巻き付け、または剥離させ、印字位置では巻き付けた用紙Ｐにヘッド１４により画像形成を行う。
【００４１】
また、ドラム１２Ａ、１２Ｂが図示しない電磁クラッチにより公転手段４８に対して回転不能にロックされているとき、公転手段４８はロック解除され回転可能となり、モータの回転トルクで公転軸５０を中心として回転駆動され、ドラム１２Ａ、１２Ｂを給排紙位置（図中下端）／印字位置（図中上端）に移動させる。
【００４２】
図６に示すように、ヘッド１４は用紙幅をカバーする１４Ｙ〜１４Ｋの４色のヘッドがドラム１２の外周面に対抗する形で並んで配置されたヘッドアレイであり、ドラム１２の外周面に保持された用紙Ｐに画像を形成する。ヘッド１４Ｙ〜１４Ｋはそれぞれインクタンク１６Ｙ〜１６Ｋと接続され、各色のインクが供給される。使用されるインクは水性、油性、溶剤系など様々なものを用いることができる。
【００４３】
この４色ヘッド１４Ｙ〜１４Ｋによりドラム１２が一回自転するだけで用紙Ｐはヘッド１４Ｙ〜１４Ｋによって走査印字され、４色のフルカラー画像を高速に形成することができる。ヘッド１４の駆動方法はサーマル方式、圧電方式等、使用されるインクや機器の処理能力などに応じて様々な方法が考えられる。
【００４４】
図５（ｂ）に示すように、メンテナンスユニット２６はヘッド１４のノズル面（ドラム１２に対向する面）に対向する位置に移動可能に支持されており、印字動作中は図５（ａ）のように印字の妨げにならない位置へ待避し、印字動作が終了すると（あるいは印字動作前に）図５（ｂ）の位置に移動する。図５（ａ）のように複数のヘッド１４が存在するとき、メンテナンスユニット２６は例えば２色分ずつ２個に分けて配置してもよい。また、メンテナンス時にはヘッド１４がドラム１２から離れる方向に移動し、ドラム１２とヘッド１４の間にメンテナンスユニット２６を移動させてもよい。
【００４５】
メンテナンスユニット２６はダミージェット受け部材、ワイピング部材、キャップ部材などから構成され、ノズル詰まりを防ぐためのダミージェットで機内が汚れるのを防ぐためのダミージェット受け、ヘッド１４のノズル面を清掃するワイピング、ヘッド１４のノズル穴が乾燥したインクで詰まるのを防ぐためのキャップ動作などを行う。
【００４６】
給排紙位置のドラム１２の表面に用紙Ｐが巻き付けられる前、あるいは用紙Ｐが排紙された後、ドラム１２の表面にドラムメンテナンスユニット２８が当接し、ドラム１２の自転を利用して外周面を清掃する。これにより用紙Ｐと接触するドラム１２の外周面を常にインク汚れや紙粉などから清浄に保つことができる。
【００４７】
図６、７には、本発明に係る画像形成装置の画像形成部の位置決め機構が示されている。
【００４８】
図６（ａ）に示すように、公転手段４８に設けられた切り欠き４５に位置決めピン４３が係合することで公転手段４８は正しい位置に停止する。すなわちドラム１２を正確に印字位置および給・排紙位置に固定することができる。この位置検出は図６（ｂ）のように公転手段と供回りするエンコーダ５４に設けられたスリット５６をフォトセンサ５８が検出することでブレーキ４１が動作し、公転手段４８を減速したのち位置決めピン４３を駆動するアクチュエータ４７が作動して位置決めピン４３を切り欠き４５に係合させる。
【００４９】
このとき、図７に示すように公転手段４８が電磁クラッチ４２を備えていてもよい。エンコーダ５４のスリット５６をフォトセンサ５８が検出し、電磁クラッチ４２が作動して公転手段４８を減速、フォトセンサ５８がスリット５６の終わりを検出すると位置決めピン４３が公転手段４８を正しい位置に固定する。
【００５０】
公転が終了するとドラム１２Ａ、１２Ｂを固定していた電磁クラッチ４４Ａ、４４Ｂはフリーとなるのでモータ４０の回転はギア５２、ギア４６Ａ、４６Ｂを介してドラム１２Ａ、１２Ｂを回転させ、ドラム１２の自転運動が行われる。このとき、回転する公転手段４８上の電磁クラッチ４４を制御する方法としては、フレーム６２上に設けられた通電部６６と、公転手段４８と供回りするブラシ６４との接触・非接触によって通電・切断を行うことによって、電磁クラッチ４４Ａ、４４Ｂの動作を制御することができる。
【００５１】
すなわち、公転中は電磁クラッチ４４Ａ、４４ＢはＯＮ、４２はＯＦＦとなり、自転中は電磁クラッチ４４Ａ、４４ＢはＯＦＦ、４２はＯＮとなるように制御すればよい。本形態ではブレーキ４１と位置決めピン４３は互いに独立しているので、何らかの理由で公転手段４８に制動をかけたい場合はブレーキ４１を作動させることで位置決めピン４３の破損を防ぐことができる。
【００５２】
またこのとき、ドラム１２Ａ、１２Ｂの重量・慣性質量によっては図７の電磁クラッチ４４Ａ、４４Ｂはどちらか一基でもよい。
【００５３】
図８、９には、本発明に係る画像形成装置の画像形成部の位置決め機構の他の形態が示されている。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、公転手段４８に設けられた切り欠き４５に位置決めピン４３が係合することで公転手段４８は正しい位置に停止する。すなわちドラム１２を正確に印字位置および給・排紙位置に固定することができる。この位置検出は公転手段と供回りするエンコーダ５４に設けられたスリット５６をフォトセンサ５８が検出することでアクチュエータ４７が動作し、ブレーキ４１が公転手段４８に制動をかけながら位置決めピン４３を切り欠き４５に係合、停止させる。図８（ｂ）のようにフォトセンサ５８がスリット５６を検出しない回転位置ではアクチュエータ４７は位置決めピン４３を後退させ、ブレーキ４１もまた公転手段４８に制動はかけない。
【００５５】
この場合は、フォトセンサ５８はアクチュエータ４７の動作タイミングを決定するので検出するスリット５６もこれに対応して幅の狭い形態である必要がある。
【００５６】
本形態では公転手段４８が電磁クラッチ機構を持たず、ブレーキ４１と位置決めピン４３が連動するので構造は単純であり部品点数も少なくすることができる。
【００５７】
本発明の位置決め機構に関しては上記のようにフォトセンサなどの位置センサと電磁ブレーキ（クラッチ＋ブレーキ機構など）の組合せの他に、フォトセンサ、アブソリュートエンコーダなどの位置センサとモータへの通電制御などでも、あるいは上記例に位置決めピンを組み合わせるなど、重量のある複数のドラムを正確に停止・位置決めできる機構であればどのような方式でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１形態に係る画像形成装置を示す側面図である。
【図２】本発明の第１形態に係る画像形成装置の内部構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１形態に係る画像形成装置の動作を示すフロー図である。
【図４】本発明の第１形態に係る画像形成装置の動作を示す側面図である。
【図５】本発明の第２形態に係る画像形成装置を示す側面図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置の内部構造を示す側面図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置の内部構造を示す平面図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置の内部構造を示す側面図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置の内部構造を示す平面図である。
【図１０】従来の画像形成装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０    画像形成装置
１２    ドラム
１４    ヘッド
１６    インクタンク
１８    給紙部
２０    着紙部
２２    剥離部
４０    モータ
４１    ブレーキ
４２    電磁クラッチ
４３    位置決めピン
４４    電磁クラッチ
４６    自転軸
４７    アクチュエータ
４８    公転手段
５０    公転軸
【図１】
2006069000.tif 000003
【図２】
2006069000.tif 000004
【図３】
2006069000.tif 000005
【図４】
2006069000.tif 000006
【図５】
2006069000.tif 000007
【図６】
2006069000.tif 000008
【図７】
2006069000.tif 000009
【図８】
2006069000.tif 000010
【図９】
2006069000.tif 000011
【図１０】
2006069000.tif 000012