(57)【要約】【課題】  キャリッジの振動、ガタつきを防止し安定した画像形成を行うことを目的とする画像形成装置の提供。【解決手段】  一対の主走査レール（メイン、サブ）が画像形成領域上流に配されおり、プラテン面を基準面として、上流側のサブレールがメインレールに対して上下方向に上方にズレており、サブレール側の軸受は、副走査方向にスライド可能で水平方向にバネ付勢されていることを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図１
2007050607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録動作を行う記録ヘッドが装着されるキャリッジと、該キャリッジの軸受部材を介して移動可能に支持する主走査方向に平行に配された一対のレール部材と、
前記レールと平行に配されたリニアスケールおよび該リニアスケールのメモリ情報を読み出すリニアセンサーと、
記録媒体に画像を形成する画像形成部に記録媒体が載置されるプラテンとを備えた画像形成装置であって、
前記一対のレール部材は画像形成部より上流に配され、前記画像形成部に近い側をメインレール、遠い側をサブレールとし、前記プラテンで形成される面を座標基準とすると、サブレールの位置は、メインレールに対し上方向に所定高さ分ずれた位置に配され、
また、サブレール上を摺動する前記キャリッジの軸受部材は、主走査方向と直交方向にスライド可能かつサブレールに対し所定加圧力で付勢していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記サブレール上を摺動するキャリッジの軸受部材を保持する部材は、前記キャリッジに対し上下方向に調整可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記リニアセンサーは前記サブレール上を摺動するキャリッジの軸受部材を保持する部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、例えばプリンターやファクシミリ、複写機などの画像記録装置であって、特に紙やフィルムなどの紙搬送に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、記録紙や記録フィルムなどの記録媒体を搬送させながら画像記録を行う装置は、一般的に以下に述べるような構成のものが知られている。
【０００３】
図５の従来例の画像形成装置の断面（紙パス）図をもとに説明する。
【０００４】
従来、記録媒体を搬送させながら記録行う画像装置として、一般的には以下の構成が知られている。
【０００５】
ロール状の記録紙Ｐｒを回転可能に保持し、給紙するためのロールホルダー１１０、送り出された記録紙を保持しながら、画像形成を行う画像形成部１２０、画像形成後機外に排出させる排紙部１３０で構成される。画像形成部１２０には、画像形成時に記録紙を所定量搬送するためのＬＦローラ１２１とこれに所定加圧力にて付勢しつつ従動回転する複数個のピンチローラ１２２、紙を吸引しつつ平面状に保持するための吸引プラテン１２３、記録ヘッド２００を保持し紙搬送方向Ｙと直角方向Ｘに往復走査する（これを主走査と呼ぶ）キャリッジ１４０から構成される。
【０００６】
キャッリッ１４０は、装置全域に主走査方向に配されているメインステイ１５０上に取り付けられているメインレール１５１上をキャリッジ両端に設けられているスライド軸受１４１を介して往復移動する。ここでメインレール１５１はその真直性が画像品位に大きく影響するため、精度良く取り付ける必要がある。本例のようにメインレール１５１をメインステイ１５０に直接取り付ける構成は、撓み等を防止しつつ精度よく取り付けるができ、特に大判機のように主走査方向に長い装置に効を奏する。
【０００７】
また、本例において、メインレール１５１の位置は画像形成領域上流に配されているため、トップカバーを全開にすると画像形成領域である吸引プラテン１２３へのアクセスが非常に容易となる。この構成はプラテン上でのＪＡＭ処理性や後述のようにカット紙Ｐｃのセット性を大幅に向上することができる。
【０００８】
本例のカット紙Ｐｃのセットは、先端をピンチローラ１２２に挟んだ状態で吸引プラテン１２３に上に置くと、ＬＦローラ１２１が逆回転して矢印Ａ方向に排出され、先端が所定位置に達すると一旦停止して待機状態となり、印字信号により印字を開始しつつ正方向に搬送されるという言わば、スィッチバック方式を採用している。この方式は給紙経路がストレートとなるため剛度の高い紙など記録紙の許容幅を広げつつも、セット高さが最適、フロント操作等ユーザビリィティに優れている。
【０００９】
キャリッジ１４０の上部には、メインステイ内面１５０ａと摺接する回転コロＡ  １４２とこれに対向位置にメインステイ外面１５０ｂと摺接する回転コロＢ  １４３が設けられている。回転コロＢ  １４３は、揺動コロホルダ１４４に取り付けられ、その一端に掛けられている揺動バネ１４５によって揺動コロＢ  １４３をメインステイ外面１５０ｂに付勢させている。以上の構成により、回転コロＡ  １４２と回転コロＢ  １４３でメインステイ１５０を挟みながら走査することによりキャリッジ１４０の移動時の回転ガタを防止している。
【００１０】
キャリッジ１４０の中央部には、リニアセンサー１４６が設けられ、リニアセンサー１４６は、メインステイ１５０上に取り付けられ主走査方向に配したリニアスケール１５２の信号を読み取っている。この信号により、キャリッジ１４０の駆動制御、前述の画像生成制御を行っている。
【特許文献１】特開２００５−１３８３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記装置の場合、次に述べるような問題が発生する。
【００１２】
従来例はメインレール１５１の真直精度を維持するために、メインステイ１５０に直接取り付けられているため、スライド軸受１４１はメインステイ１５０側に開放となるＣ型断面となる。ここでＣ型断面の軸受の場合、水平方向（Ｙ方向）にガタが大きくなるため、これがキャリッジ１４０の移動時のガタつき、振動を生じさせて、画像品位を著しく低下させてしまうおそれがある。特に、樹脂系のＣ型軸受の場合、内径精度がばらつくため内径公差を緩和する必要があるが、マイナス側は摺動抵抗が大きくなるためプラス側に緩和する必要がある。その結果、前述のキャリッジ１４０のガタつきは更に増大してしまうおそれがある。
【００１３】
また、キャリッジ１４０の位置制御を行っているリニアセンサー１４６は、高精度を維持するためにリニアスケール１５２と所定のクリアランスを保持する必要がある。
【００１４】
しかしながら、キャリッジ１４０のガタつきが大きいと、このクリアランスがバラつき、その結果センサー信号精度も低下するため、画像品位の低下、キャリッジ１４０の駆動制御不良に繋がる可能性がある。また、スライド軸受１４１の磨耗等により前記ガタつきが更に増大した場合、リニアセンサー１４６とリニアスケール１５２が接触してリニアセンサー１４６の故障に繋がるおそれもある。
【００１５】
本発明は以上の点を鑑み、装置の大型化や複雑化、あるいは信頼性の低下を防ぎつつ、常に安定した画像記録動作を行うことを可能にする画像形成装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために本発明は、
記録動作を行う記録ヘッドが装着されるキャリッジと、該キャリッジの軸受部材を介して移動可能に支持する主走査方向に平行に配された一対のレール部材と、
前記レールと平行に配されたリニアスケールおよび該リニアスケールのメモリ情報を読み出すリニアセンサーと、
記録媒体に画像を形成する画像形成部に記録媒体が載置されるプラテンとを備え、
前記一対のレール部材は画像形成部より上流に配され、前記画像形成部に近い側をメインレール、遠い側をサブレールとし、前記プラテンで形成される面を座標基準とすると、サブレールの位置は、メインレールに対し上方向に所定高さ分ずれた位置に配され、
また、サブレール上を摺動する前記キャリッジの軸受部材は、主走査方向と直交方向にスライド可能かつサブレールに対し所定加圧力で付勢していることを特徴とする。
【００１７】
前記サブレール上を摺動するキャリッジの軸受部材を保持する部材は、前記キャリッジに対し上下方向に調整可能に構成しても良い。
【００１８】
前記リニアセンサーは前記サブレール上を摺動するキャリッジの軸受部材を保持する部材に取り付けられても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、キャリッジを軸受部材を介して移動可能に支持する主走査方向に平行に配された一対のレール部材を、画像形成部より上流に配し、画像形成部に近い側をメインレール、遠い側をサブレールとし、プラテンで形成される面を座標基準とすると、サブレールの位置は、メインレールに対し上方向に所定高さ分ずれた位置に配され、また、サブレール上を摺動する前記キャリッジの軸受部材は、主走査方向と直交方向にスライド可能かつサブレールに対し所定加圧力で付勢する構成にしたことにより以下に述べるような効果がある。
【００２０】
＊スライド軸受の横圧力から生じる水平方向と垂直方向の各分力によりキャリッジの上下（回転）、左右各ガタ防止を行うことが出来るため、キャリッジの振動防止機構として、より簡易にかつ安価に構成できる。
【００２１】
＊上記構成により、キャリッジ移動時の固有振動、フレキケーブル及びチューブの屈曲反力、軸受内ガタつき等の種々要因による振動を防止し、より高品位な画像記録が行える。
【００２２】
特に、高速印字のため、高速走査、記録ヘッドの大型化に伴うキャリッジ重量の増加等による振動増大防止にも有効である。
【００２３】
＊画像形成領域下流側にレール部材がないため、プラテン部へのアクセスが容易となり、カット紙のセットやＪＡＭ処理等操作性を大幅に向上できる。
【００２４】
また、サブレールを摺動するキャリッジの軸受の保持部材がキャリッジに対し上調整可能に構成したことにより
＊メインステイの部品精度や各レールの取付位置精度、キャリッジの部品精度によらず、記録ヘッドとの紙間を適正値に確保できる為、常に安定した高品位な画像記録が行える。
【００２５】
更にサブレールを摺動するキャリッジの軸受とリニアセンサーが同一部材に取り付けられてことにより、
＊メインステイやキャリッジ等の部品精度、各レールの取り付け精度等に関らず、リニアセンサーとリニアスケールの位置やクリアランスを常に適正に維持できるため、センサーの読み取りエラーやスケールとの接触によるリニアセンサー破損等を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、下記図１から図４を参照して本発明のインクジェット方式画像形成装置の実施形態を説明する。
【実施例】
【００２７】
図１は、装置外観正面図、図２は、画像装置全体の構成を示す斜視図、図３は、装置中央部における側断面図、図４は、本発明の特徴部を示す図である。
【００２８】
装置１は大きく分けてロール状の記録紙Ｐｒを回転可能に保持し、給紙するためのロール紙ホルダー１０、そこから送り出された記録紙を保持しながら画像形成を行う画像形成部２０、画像形成後の記録紙を機外に排出するための排紙部３０より構成される。
【００２９】
ロール紙ホルダー１０の構成として、ロール紙Ｐｒはスプール軸１１及び一対のスプールフランジ１２Ｌ，１２Ｒにより回転自在に保持され、スプールフランジ１２Ｌはスプール軸１１に沿ってスライド可能であり、これにロール紙Ｐｒの幅方向を規制する。更に、ロール紙Ｐｒを給紙搬送するためのロール給紙ローラ１３と、これに所定の加圧力で付勢される複数個の従動コロ１４からなる。
【００３０】
本ホルダーはロール紙Ｐｒの交換作業を容易に行うため、一対のスライドレール１５Ｌ、１５Ｒにより装置本体１より引き出し可能に支持されている。ロール給紙ローラ１３の駆動は、不図示の給紙モータの駆動を伝達して行っている。
【００３１】
画像形成部２０には、画像形成時に記録紙を所定量搬送するためのＬＦローラ２１とこれに所定加圧力にて付勢しつつ従動回転する複数個のピンチローラ２２、紙を吸引しつつ平面状に保持するための吸引プラテン２３、記録ヘッド４１を保持し紙搬送方向Ｙ（これを副走査と呼ぶ）と直角方向Ｘに往復走査する（これを主走査と呼ぶ）キャリッジ４０から構成される。キャリッジ４０は後述する画像形成領域上流に配された一対のレール部材５０，５１上を走査する。
【００３２】
この構成により、トップカバーを全開にすると画像形成領域である吸引プラテン２３へのアクセスが非常に容易となる。この構成はプラテン上でのＪＡＭ処理性や後述のようにカット紙Ｐｃのセット性を大幅に向上することができる。
【００３３】
本実施例のカット紙Ｐｃのセットは、先端をピンチローラ２２に挟んだ状態で吸引プラテン２３に上に置くと、ＬＦローラ２１が逆回転して矢印Ａ方向に排出され、先端が所定位置に達すると一旦停止して待機状態となり、印字信号により印字を開始しつつ正方向に搬送されるという言わば、スィッチバック方式を採用している。この方式は給紙経路がストレートとなるため剛度の高い紙など記録紙の許容幅を広げつつも、セット高さが最適、フロント操作等ユーザビリィティに優れている。
【００３４】
次に、ＬＦローラ２１及び吸引プラテン２３等の構成について説明する。
【００３５】
ＬＦローラ２１は記録ヘッド４１の各走査間に記録紙を所定量搬送するが、その搬送精度が画像品位に大きく関与するため、外径や振れなど高精度に仕上げかつローラ表面の摩擦係数をサンドブラスト加工、或いは表面にアルミナ粉塗着などにより高め、記録紙のスリップを極力防ぐようにしている。本ローラは、一側端に連結される不図示のＬＦモータにより駆動される。ＬＦローラ２１を回転自在に保持する複数個のＬＦ軸受２４は密閉の空洞構造をもつ下ステイ２５上に配されている。
【００３６】
ピンチローラ２２は、ピンチローラアーム２２ａに回転自在に保持され、その後部のピンチローラバネ２２ｂにより、ＬＦローラ２１に対し押圧しており、これらはピンチローラホルダ２２ｃによってユニット化されている。ピンチローラホルダ２２ｃは後述するメインステイ５０に取り付けられている。
【００３７】
吸引プラテン２３は、下部全周囲と当接するプラテンシール２６を介して、前述の下ステイ２５にシールしつつ固定されている。前記下ステイ２５の片側端にはプラテン吸引ファン６０が吸引ダクト６１を介して接続されている。このプラテン吸引ファンは、少ない電圧で高い出力（静圧）の得られるシロッコファンを用いている。下ステイ２５の上面の中央数箇所に開口部２５ａが複数の吸引プラテン２３の下部に夫々設けられている。
【００３８】
以上の構成により、装置１背面にあるプラテン吸引ファン６０の吸引圧を吸引ダクト６１、下ステイ２５、開口部２５ａ、吸引プラテン２３の夫々を介し、複数個のプラテン孔２３ａから吸引を行い記録紙Ｐｒを吸着する。これにより、記録時の紙浮きや印字後の波うち（コックリング）等を防止することができる。
【００３９】
次に、本発明の特徴部となるキャリッジ４０の構成について図４の本実施例の特徴部を示す斜視図も用いながら説明する。
【００４０】
記録ヘッド４１は周知のインクジェット方式であり、これを保持するキャリッジ４０の主走査方向の往復移動動作に周期して生成された画像データに基づいたヘッド駆動信号によりインク滴を記録紙Ｐｒに向かって吐出し、画像を形成していく。
【００４１】
キャッリッジ４０は、装置全域に主走査方向に配されているメインステイ５０上にビスにて取り付けられている一対の平行なメインレール５１、サブレール５２上を夫々メイン軸受４２ａ、４２ｂ、スライド軸受４３ａ、４３ｂを介して往復移動する。メイン軸受４２ａ、４２ｂは、キャリッジ４０の両端に設けられている。
【００４２】
スライド軸受４３ａ、４３ｂの上部は夫々、軸受台４４の爪部と係合し、下部の軸は、軸受台４４のＵ溝と嵌合しつつ、その下面が軸受台４４の面上（図中斜線部）をＹ方向（副走査方向）に摺動可能に保持されている。スライド軸受４３ａ、４３ｂの内部には、夫々、圧縮バネのスライドバネ４５ａ、４５ｂが配されており、スライド軸受４３ａ、４３ｂはその下部の軸を中心にイコライズ性をもちつつサブレール５２側に所定加圧力（以下横圧と呼ぶ）にて付勢されおり、サブレール５２とキャリッジ４０のアライメントに関らず常にサブレール５２に沿いつつ摺接することができる。
【００４３】
スライド軸受４３ａ、４３ｂは、メイン軸受４２ａ、４２ｂに対し記録紙Ｐｒで形成される平面を座標基準とすると、高さ方向Ｈ分だけズレた位置にある。このズレにより前述の横圧力の回転モーメントとして垂直方向の力（以下垂直力と呼ぶ）が発生する。各軸中心と前記記録紙平面との角度をθ、前記横圧力をＦとすると、垂直力ｆは次式で算出することができる。
【００４４】
ｆ＝Ｆ×ｃｏｓθ×ｓｉｎθ
【００４５】
この垂直力ｆにより、スライド軸受４３ａ、４３ｂは、軸受台４４に与圧されるため上下方向のガタつきを防止することができる。なお、横圧力Ｆはその値が大きい程ガタつきを押えることができる反面キャリッジ４０の移動時の摺動負荷が大きくなり、θの値により横圧力Ｆと垂直力ｆのバランスが変化するため、横圧力Ｆと角度θは、キャリッジ重量、剛性、重心位置、各レールスパン、駆動トルクマージン等により決定するのが好ましい。
【００４６】
なお、本実施例におけるキャリッジ重量：２．５ｋｇ前後、横圧力Ｆ：０．５〜１．０ｋｇｆ、θ：１２度、よってｆ：０．２〜０．４ｋｇｆ程度である。
【００４７】
ここで、キャリッジ４０の振動は画像品位に大きく作用するため、この振動を如何に抑えるかが高速・高画質化の鍵となる。キャリッジ４０の振動源として下記の要因が挙げられる。
【００４８】
（１）記録ヘッド４１に各制御信号を伝達するための本体１とキャリッジ４０を接続するフレキケーブル４７の屈曲半力
（２）キャリッジ移動時の固有振動によるヨーイング
（３）記録ヘッド４１にインクをチューブで供給するチュービング機の場合のチューブ屈曲半力
（４）メイン軸受４２ａ、４２ｂ及びスライド軸受４３ａ、４３ｂの嵌合ガタ内の暴れ
等
【００４９】
このように振動を与える要因は種々あるが、本実施例の構成によれば横圧力Ｆにより左右Ｙ方向のガタつきを防止し、垂直力ｆにより上下Ｚ方向（回転ガタ）のガタつきを防止できるため、より高品位な画像形成を可能としている。また、更なる高速印字を可能とするため、記録ヘッドの大型化によるキャリッジ重量の増加、走査の高速化による振動（特に上記（２）の要因）の増大等に対しても有効な手段である。
【００５０】
次に、軸受台４４とキャリッジ４０のアライメントについて説明する。
【００５１】
先ず、記録ヘッド４１のノズル面と記録紙Ｐｒとの間隔（これを紙間という）は、所定の適正な間隔に精度良く保持する必要がある。それに対し本実施例においては紙間が適正になるように上下調整可能（Ｚ方向）になっている。調整方法は先ずキャリッジ４０を各レール５１、５２上に搭載し、軸受台４４を上下方向に移動させて紙間が適正値になったところでビス４６にて締結する。この構成により、仮に各レールの位置精度（Ｌｙ、Ｈ）やキャリッジの部品精度がバラついたとしても紙間は適正に維持することができる。
【００５２】
軸受台４４の中央部には、リニアセンサー４８が設けられている。リニアセンサー４８は、メインステイ５０上に取り付けられ主走査方向に配したリニアスケール５３の信号を読み取っている。ここで、リニアセンサー４８とスライド軸受４３ａ，４３ｂが同一部材上取り付いているため、サブレール５２の取り付け位置精度等に関らず、リニアセンサー４８とリニアスケール５３のクリアランスを一定に確保できるため、その読み取り信頼性を高めることができる。
【００５３】
このリニアセンサー４８の信号により、キャリッジ４０の駆動制御、前述の画像生成制御を行っている。本実施例ではリニアセンサー４８は安価で取扱い性に優れる光学式のものであり、所定ピッチにスリットを設けられたリニアスケール５３のスリット数をカウントして位置制御を行う。光学式リニアセンサーは安価で取扱い性に優れる反面、汚れ、傷に不利であり、特にインクミスト等の付着による制御不良を起こす可能性がある。これに対し、本実施例では、リニアスケール５３は、インクミストが最も多く発生する画像形成領域より最も離れた位置に配しているため、インクミストがリニアスケール５３に付着することはない。
【００５４】
キャリッジ４０の移動は、メインステイ５０の片側端近傍に設けられたキャリッジモータ（不図示）の駆動をキャリッジベルト５４により伝達して往復移動し、この駆動制御は前述のリニアセンサー４８よりの信号により行われる。
【００５５】
排紙部３０には、記録紙Ｐｒを受け排紙姿勢をコントロールする排紙カバー３１と記録紙Ｐｒ上面側のトップカバー３２にて排紙口を形成している。
【００５６】
トップカバー３２は、内部が密閉かつ空洞構造でとなるブロー成型にて形成されている。本実施例では、軽量、高剛性、型代が安い等の理由からこのブロー成型品を採用しており、これは特に大型機の外装部品などで近年多く採用されている。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施例の装置外観正面図
【図２】本実施例の装置構成を示す斜視図
【図３】本実施例の装置構成を示す側断面図
【図４】本発明の特徴部を示す斜視図
【図５】従来例の装置構成を示す側断面図
【符号の説明】
【００５８】
Ａ    カット紙給紙方向
Ｆ    横圧力
ｆ    垂直力
Ｈ    メインレールとサブレールの高低差
Ｌｙ  メインレールとサブレールのスパン
Ｐｃ    カット紙
Ｐｒ    記録紙（ロール紙）
Ｘ    主走査方向
Ｙ    搬送方向（副走査方向）
１    本体
１０  ロール紙ホルダー
２０  画像形成部
２１  ＬＦローラ
２２  ピンチローラ
２３  吸引プラテン
２５  下ステイ
３０  排紙部
４０  キャリッジ
４１  記録ヘッド
４２ａ、４２ｂ  メイン軸受
４３ａ、４３ｂ  スライド軸受
４４  軸受台
４５ａ、４５ｂ  スライドバネ
４６  ビス
４７  フレキケーブル
４８  リニアセンサー
５０  メインステイ
５１  メインレール
５２  サブレール
５３  リニアスケール
５４  キャリッジベルト
６０  プラテン吸引ファン
【図１】
2007050607.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007050607.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007050607.tif 000007