(57)【要約】【課題】少ない印字ヘッドを使用し、小型の駆動モータを使用し、印字ヘッドに加減速による衝撃を与えずに駆動して振動を低減し、安定した印字を行う。【解決手段】複数の印字ヘッド２を外周面に一定間隔をおいて配置した無端ベルト４をシート部材５の搬送方向に対して所定角度で配置し、無端ベルト４の駆動プーリ６と従動プーリ７の間の直線的に動く区間でシート部材５の移動方向の下流側へ移動する複数の印字ヘッド２でシート部材５に印字して、印字ヘッド２とシート部材５を一定速度で定常的に搬送しながら画像形成する。【選択図】　　図１
2004050656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドットマトリクス型の印字ヘッドによってシート部材に画像を形成する画像形成装置において、
複数の印字ヘッドと、該複数の印字ヘッドを外周面に一定間隔を置いて配置して駆動プーリと従動プーリに巻き回した無端ベルトとを有し、該無端ベルトをシート部材の搬送方向に対して所定角度で配置し、無端ベルトの駆動プーリと従動プーリの間の直線的に動く区間でシート部材の移動方向の下流側へ移動する複数の印字ヘッドでシート部材に印字することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記印字区間を移動する印字ヘッドの搬送速度のシート部材搬送方向成分がシート部材の搬送速度とほぼ一致するように無端ベルトを回転する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記印字ヘッドを、駆動プーリと従動プーリに巻き回した無端ベルトの回転中心に対して点対称になるように偶数個配置した請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記複数の印字ヘッドは、各印字ヘッドに有する印字ドット列の一部が隣接する印字ヘッド間で重複するように無端ベルトに配置されている請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記印字ヘッドを案内するガイド部材を、少なくとも印字区間に有する請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記無端ベルトを巻き回した駆動プーリと従動プーリの回転軸をシート部材のシート面に対して平行に配置した請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記駆動プーリと従動プーリに巻き回した無端ベルトの上下面の間にシート部材の搬送路を設けた請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記無端ベルトを巻き回した駆動プーリと従動プーリの回転軸をシート部材のシート面に対して直交させて配置した請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の印字ヘッドを有する画像形成装置、特に印字の高速化と低振動化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
印字ヘッドを主走査方向に往復移動して記録媒体に印字するシリアルプリンタは、印字ヘッドを駆動モータで往復移動するのに時間がかかり、電子写真方式を使用したレーザプリンタと比べて印字速度が遅くなってしまう。この印字速度の高速化を図るために印字ヘッドの移動速度を早くすると、印字ヘッドを往復移動するときの加速と減速に大きな駆動力が必要になり、駆動モータが大型化したり、あるいは加減速を行う区間の長さを増やす必要がある。
【０００３】
加減速を行う区間の長さを変えないで印字ヘッドの移動速度を早くするために駆動モータに要求される出力は、印字ヘッドの移動速度の自乗に比例し、この出力に応じて消費電力も大きくなってしまう。また、印字ヘッドの移動速度を早くすると、この移動速度の自乗に比例して印字ヘッドに加えられる振動の加速度も増加してしまう。この用に印字ヘッドに加えられる振動が増えると、インクジェット方式の印字ヘッドの場合は、印字ヘッド内のインクが振動して印字の安定性が低下してしまう。
【０００４】
このようなシリアルプリンタの短所を改善するため、例えば特開平５−１３８９７０号公報に示されたプリンタは、平行に配置した２本のプラテンに沿って設けたエンドレスベルトの各プラテン側にそれぞれ印字キャリアを設け、一方のプラテンの端部に一方の印字キャリアがあるとき、他方のプラテンの反対側の端部に他方の印字キャリアがあるように２個の印字キャリアをエンドレスベルトに固定し、２個の印字キャリアを、常に反対の方向に移動して、印字キャリアの加速度による力を打ち消し合い、プリンタ本体に振動を発生させないようにしている。
【０００５】
また、特開平６−１３５０８４号公報に示されたプリンタは、無端ベルトを巻き回した一対のプーリーの軸心間を連通する長溝内をスライド移動する連結部材に印字ヘッドを連結し、無端ベルトを回転させる駆動モータの回転方向を変えずに無端ベルトを一方向にだけ回転させて印字し、駆動モータの振動や発生する騒音を低減するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特開平５−１３８９７０号公報に示されたプリンタは、２個の印字キャリアをエンドレスベルトで往復移動させるときに、エンドレスベルトを回転する駆動モータを正逆転を繰り返すため、駆動モータには大出力が要求される。また、各印字キャリアも停止と往復移動を繰り返すときに加速度が加えられ振動してしまう。また、特開平６−１３５０８４号公報に示されたプリンタは駆動モータの振動を低減できるが、印字ヘッドは一対のプーリーの位置で移動方向を逆転するときに一時停止するため、印字ヘッドの振動を低減することは困難である。
【０００７】
このような印字ヘッドの振動はラインヘッドを使用することにより解消できるが、大型のラインヘッドを製造することは困難である。これに対して幅の小さい印字ヘッドを複数個組み合わせて配置することも考えられるが、印字する記録媒体の幅に応じて多数の印字ヘッドが必要になり、コスト高になってしまう。
【０００８】
この発明はかかる短所を改善し、少ない印字ヘッドを使用し、小型の駆動モータで印字ヘッドに加減速による衝撃を与えずに印字ヘッドを駆動して振動を低減し、安定した印字を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る画像形成装置は、ドットマトリクス型の印字ヘッドによってシート部材に画像を形成する画像形成装置において、複数の印字ヘッドと、該複数の印字ヘッドを外周面に一定間隔を置いて配置して駆動プーリと従動プーリに巻き回した無端ベルトとを有し、無端ベルトをシート部材の搬送方向に対して所定角度で配置し、無端ベルトの駆動プーリと従動プーリの間の直線的に動く区間でシート部材の移動方向の下流側へ移動する複数の印字ヘッドでシート部材に印字することを特徴とする。
【００１０】
前記印字区間を移動する印字ヘッドの搬送速度のシート部材搬送方向成分がシート部材の搬送速度とほぼ一致するように無端ベルトを回転すると良い。
【００１１】
また、印字ヘッドを、駆動プーリと従動プーリに巻き回した無端ベルトの回転中心に対して点対称になるように偶数個配置することが望ましい。
【００１２】
さらに、複数の印字ヘッドは、各印字ヘッドに有する印字ドット列の一部が隣接する印字ヘッド間で重複するように無端ベルトに配置されている。
【００１３】
また、印字ヘッドを案内するガイド部材を少なくとも印字区間に有することが望ましい。
【００１４】
また、無端ベルトを巻き回した駆動プーリと従動プーリの回転軸をシート部材のシート面に対して平行に配置し、駆動プーリと従動プーリに巻き回した無端ベルトの上下面の間にシート部材の搬送路を設けても良い。
【００１５】
さらに、無端ベルトを巻き回した駆動プーリと従動プーリの回転軸をシート部材のシート面に対して直交させて配置しても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の画像形成装置の印字機構部の構成を示す平面図である。図に示すように、印字機構部１は、複数の印字ヘッド２と無端ベルト３とガイドレール４を有し、画像等を印刷する記録紙等のシート部材５を搬送する搬送路に対して、シート部材搬送方向Ａに対して一定角度αだけ傾けて配置されている。無端ベルト３は、シート部材５の搬送路を挟んで、回転軸がシート部材５のシート面と平行に設けられた駆動プーリ６と従動プーリ７に巻き回され、図２の側面図に示すように、駆動プーリ６の回転によりシート部材５と対向する面が、シート部材５の搬送方向の下流側に移動するように回転する。印字ヘッド２は無端ベルト３の外周面に一定間隔を置いて複数個配置され、駆動プーリ６の回転中心と従動プーリ７の回転中心を結ぶ直線の中心、すなわち駆動プーリ６と従動プーリ７に巻き回した無端ベルト３の回転中心に対して点対称になるように配置されている。ガイドレール４は印字ヘッド２がシート部材５と向き合う面に配置され、無端ベルト３の回転により搬送される印字ヘッド２をガイドレール４に沿って移動させる。
【００１７】
この印字ヘッド２は、ドットマトリックス型ヘッドであり、例えばシリアル型インクジェットヘッドや、サーマルヘッド又はドットインパクト型ヘッドのいずれでも良い。この印字ヘッド２としてシリアル型インクジェットヘッドを使用した場合について説明する。シリアル型インクジェットヘッドを使用した印字ヘッド２は、図３の配置図に示すように、インクノズルの列からなるドット列８を４本有し、図３（ｂ）に示すように、各ドット列８が無端ベルト３の移動方向Ｂと直交する方向に配置されたり、（ｂ）に示すようにシート部材５の搬送方向に沿って配置されている。この４本のドット列８は、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色に対応している。ここで印字ヘッド２に４本のドット列８を設けた場合について示したが、１本のドット列８を有する印字ヘッド２を４個まとめて１組の印字ヘッドとしても良い。
【００１８】
また、無端ベルト３に配置された各印字ヘッド２は、図４の配置図に示すように、隣接する印字ヘッド２のドット列８を、シート部材５の搬送方向で１ドット以上、望ましくは用途や組付け精度に応じて２〜１０ドット程度重複させように配置している。
【００１９】
この印字機構部１でシート部材５に印刷するときは、シート部材５を搬送速度Ｖｓで搬送しながら駆動プーリ６により無端ベルト３を、シート部材５と対向する面が、シート部材５の搬送方向の下流側に移動するように搬送速度Ｖｈで回転させる。この無端ベルト３の回転により、無端ベルト３に設けた印字ヘッド２はシート部材５と対向する側で搬送速度Ｖｈで移動しながら、各ドット列８からシート部材５にインクを吐出させて印刷する。この印字ヘッド２でシート部材５に印字するときの、印字ヘッド２の搬送速度Ｖｈを、シート部材５の搬送方向Ａに対する印字機構部１の傾き角αとシート部材５の搬送速度Ｖｓより、
Ｖｈ≒Ｖｓ／ｃｏｓα
で定める。すなわち無端ベルト３により印字ヘッド２の搬送速度Ｖｈのシート部材５の搬送方向の成分Ｖｈｙをシート部材５の搬送速度Ｖｓとほぼ等しくなるように無端ベルト３の搬送速度Ｖｈを制御する。この無端ベルト３の搬送速度Ｖｈを制御するときに、駆動プーリ６を駆動する駆動モータをシート部材５を搬送する搬送モータの回転に応じて制御したり、無端ベルト３を回転させる駆動プーリ６とシート部材５を搬送する搬送ローラとを同一の搬送モータに歯車群で連結し、搬送モータから駆動プーリ６と搬送ローラまでの減速比を上記条件を満たすように設定すると良い。また、印字機構部１の傾き角αは、無端ベルト３に設けた印字ヘッド２の取付ピッチに応じて可変すれば良い。
【００２０】
そして無端ベルト３で搬送している印字ヘッド２がシート部材５と対向する面に移動しシート部材５と対向する位置に達してから所定のタイミングでインクを吐出させてシート部材５に対する印刷を開始し、所定の印刷領域に印刷する。この印刷処理を各印字ヘッド２毎に繰り返すことにより、図５に示すように、シート部材５と対向する位置に達した第１段目の印字ヘッド２から順番にドット列８で定まる印刷領域９ａ，９ｂ，９ｃ等に画像を印刷することができる。このシート部材５に各印字ヘッド２で印刷するとき、隣接する印字ヘッド２のドット列８の一部が重複しているから、隣接している印刷領域９ａと印刷領域９ｂや印刷領域９ｂと印刷領域９ｃで一部が重複することにより、印刷抜けが生じることを防ぐことができる。
【００２１】
また、無端ベルト３で各印字ヘッド２を搬送するとき、各印字ヘッド２は無端ベルト３の回転中心に対して点対称になるように配置されているから、例えば図２に示すように、駆動プーリ６の周りで印字ヘッド２が１個廻っているとき従動プーリ７の周りでも印字ヘッド２が１個廻るため、駆動プーリ６と従動プーリ７の周りで廻っている印字ヘッド２に生じる遠心力を相殺することができるとともに各印字ヘッド２を一定搬送速度Ｖｈで搬送するから加速度の変化が生ぜず、印字機構部１の振動を大幅に軽減することができる。
【００２２】
さらに、シート部材５と対向する印字ヘッド２をガイドレール４に沿って移動することにより、シート部材５に印字中の各印字ヘッド２を安定して搬送することができ、良質な画像を安定して印刷することができる。
【００２３】
このガイドレール４を印字ヘッド２がシート部材５と向き合う面に配置した場合に付いて説明したが、図６に示すようにガイドレール４を無端帯状に形成し、無端ベルト３に沿って設け、無端ベルト３に設けた全ての印字ヘッド２を案内するようにしても良い。このように無端ベルト３に設けた全ての印字ヘッド２をガイドレール４で案内することにより、印字ヘッド２をより安定して搬送することができる。
【００２４】
また、シート部材５と対向する印字ヘッド２を駆動するためには、シート部材５と対向する印字ヘッド２に電力を供給するとともに印字データを送る必要がある。そこで各印字ヘッド２にブラシ電極を設け、ガイドレール４を介して電力を供給したり、電磁誘導を利用して各印字ヘッド２に電力を供給すれば良い。また印字データは、送受信ユニットを無端ベルト３上に設置し、送受信ユニットから各印字ヘッド２に印字データを分配したり、無端ベルト３の近傍に配置した電極と静電結合等の方法や電磁誘導を利用して印字データを送受信すれば良い。
【００２５】
さらに、無端ベルト３の印字ヘッド２を取り付ける位置の、印字ヘッド２のドッド列８に対応する部分にドッド列８を露出させる開口を設け、印字ヘッド２のドッド列側を無端ベルト３に取り付けることにより、図７の側面図に示すように、駆動プーリ６と従動プーリ７に巻き回した無端ベルト３の上下面の間でシート部材５を搬送することもできる。このようにシート部材５を無端ベルト３の間を通すことにより、画像形成装置を小型化することができる。
【００２６】
前記説明では、無端ベルト３を、回転軸がシート部材５のシート面と平行に設けられた駆動プーリ６と従動プーリ７に巻き回して、無端ベルト３の印字ヘッド取付面をシート部材５のシート面と平行に配置した場合について説明したが、図８の配置図に示すように、駆動プーリ６と従動プーリ７の回転軸をシート部材５のシート面と直交するように設け、無端ベルト３の印字ヘッド取付面をシート部材５のシート面と直交するように配置して、印字ヘッド２のドッド列側を常にシート部材５側に向けるようにしても良い。
【００２７】
このように印字ヘッド２のドッド列側を常にシート部材５側に向けることにより、無端ベルト３が直線的に動く区間でシート部材５の移動方向の下流側を移動する印字ヘッド２でシート部材５に印字し、シート部材５の移動方向の上流側を移動する印字ヘッド２からインク凝固液を先打ち等をすることなどができ、印字の準備処理が必要な印字方法においても印字の高速化を図ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、複数の印字ヘッドを外周面に一定間隔をおいて配置した無端ベルトをシート部材の搬送方向に対して所定角度で配置し、無端ベルトの駆動プーリと従動プーリの間の直線的に動く区間でシート部材の移動方向の下流側へ移動する複数の印字ヘッドでシート部材に印字するようにしたから、印字ヘッドとシート部材を一定速度で定常的に搬送しながら画像形成することができ、大出力の駆動モータを使用せずに印字ヘッドを搬送することができる。
【００２９】
また、各印字ヘッドを印字中に加減速する必要がないから、印字ヘッドに衝撃が加わらず、特にインクジェットヘッドでは安定したインク吐出を行うことができ、良質な画像を安定して形成することができる。また、ラインヘッド型の画像形成装置でも従来から有るシリアル型印字ヘッドをそのまま使用でき、画像形成装置を安価に作製することができる。
【００３０】
また、印字区間を移動する印字ヘッドの搬送速度のシート部材搬送方向成分がシート部材の搬送速度とほぼ一致するように無端ベルトを回転することにより、良質な画像を安定して形成することができる。
【００３１】
さらに、印字ヘッドを、駆動プーリと従動プーリに巻き回した無端ベルトの回転中心に対して点対称になるように偶数個配置することにより、搬送されている印字ヘッド全体のバランスをとることができ、印字中の振動を大幅に軽減することができる。
【００３２】
また、複数の印字ヘッドを、各印字ヘッドに有する印字ドット列の一部が隣接する印字ヘッド間で重複するように無端ベルトに配置することにより、印字抜けが生じることを防ぐことができ、安定して画像を形成することができる。
【００３３】
また、印字ヘッドを案内するガイド部材を少なくとも印字区間に設けることにより、印字ヘッドをより安定して搬送することができる。
【００３４】
また、無端ベルトを巻き回した駆動プーリと従動プーリの回転軸をシート部材のシート面に対して平行に配置することにより、シート部材の搬送方向の省スペース化を図ることができる。
【００３５】
また、無端ベルトを巻き回した駆動プーリと従動プーリの回転軸をシート部材のシート面に対して平行に配置し、駆動プーリと従動プーリに巻き回した無端ベルトの上下面の間にシート部材の搬送路を設けることにより、より省スペース化を図ることができる。
【００３６】
さらに、無端ベルトを巻き回した駆動プーリと従動プーリの回転軸をシート部材のシート面に対して直交させて配置することにより、無端ベルトが直線的に動く区間でシート部材の移動方向の下流側を移動する印字ヘッドでシート部材に印字し、シート部材の移動方向の上流側を移動する印字ヘッドで予備的な印字や印字の準備処理を行うことにより、印字の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の画像形成装置の印字機構部の構成を示す平面図である。
【図２】印字機構部の構成を示す側面図である。
【図３】印字ヘッドのドット列を示す配置図である。
【図４】無端ベルトに対する印字ヘッドの配置図である。
【図５】複数の印字ヘッドによりシート部材の印刷領域を示す模式図である。
【図６】無端帯上のガイドレールを有する印字機構部の側面図である。
【図７】無端ベルトの中間にシート部材搬送路を有する印字機構部の側面図である。
【図８】他の印字機構部の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１；印字機構部、２；印字ヘッド、４；無端ベルト、４；ガイドレール、
５；シート部材、６：駆動プーリ、７；従動プーリ、８；ドット列。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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