(57)【要約】      （修正有）【課題】安価かつ簡単な構成で装置サイズを大きくすることなく、各ヘッドのノズル面と各キャップとを確実に密着させる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、液体を噴射可能な複数のヘッドを備えるヘッドアレイと、メンテナンスユニット２とを備える。メンテナンスユニット２は、ヘッドアレイに対向する面が開口したハウジング３１と、ハウジング３１内に、ハウジング３１の底面に対し上下方向へ摺動可能に取付けられた、複数のキャップ３２を支持する平板状のキャップフレーム３４と、キャップフレーム３４が複数のキャップ３２を支持する面の下と、ハウジングの底面の間に取り付けられた複数の弾性体とを備える。キャップフレーム３４は、各キャップ３４を支持する面の剛性が、各キャップ３４を支持しない面の剛性よりも大きい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射可能な複数のヘッドを備えるヘッドアレイと、
メンテナンスユニットとを備え、
前記メンテナンスユニットが、
前記ヘッドアレイに対向する面が開口したハウジングと、
前記ハウジング内に、前記ハウジングの底面に対し上下方向へ摺動可能に取付けられた、複数のキャップを支持する平板状のキャップフレームと、
前記キャップフレームが前記複数のキャップを支持する面の下と、前記ハウジングの底面の間に取り付けられた複数の弾性体とを備え、
前記キャップフレームは、前記各キャップを支持する面の剛性が、前記各キャップを支持しない面の剛性よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ハウジング内にキャップフレームホルダが収められ、
前記複数の弾性体は、前記キャップフレームが前記複数のキャップを支持する面の下と、前記キャップフレームホルダの間に取り付けられることを特長とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数のキャップは、前記キャップフレームが支持する面に大気連通口を備え、
前記キャップフレームは、
前記複数の大気連通口に連通する複数の溝と、
前記キャップフレームの表面に形成され、前記複数の溝に連通する複数の流路と、
前記複数の流路に連通し、外気に連通する複数のポートとを備え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。
【請求項４】
前記キャップフレームは、前記複数のポートに接続された複数のチューブと、
前記複数のチューブがまとめて接続されたポンプとを有し、
前記ポンプの駆動により、前記複数のキャップ内に吐出された液体を排出することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数のキャップは、内部に吸収体を備えることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記複数のチューブは、それぞれ弁を有することを特徴とする請求項４又は５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記ポンプは、廃液タンクに接続されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記ヘッドアレイと前記メンテナンスユニットとを位置決めする位置決め部を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項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、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式のインクジェット記録装置などが知られている。
【０００３】
このような画像形成装置において、記録ヘッドはインクをノズルから用紙に吐出させて記録を行うが、ノズルからの溶媒の蒸発によるインク粘度の上昇や、インクの固化、ノズルへの粉塵の付着などにより、記録不良を起こす問題がある。
【０００４】
そのため、複数のヘッドを印刷幅に千鳥配置したライン式のインクジェット記録装置は、ノズル面を保湿、保護するためのキャップを備える。そのキャップの構成には、キャップを個別に配置し、ノズル面を個別に覆う構成と、全ノズル面を一括して覆う構成とがある。どちらの場合も、キャップをノズル面に対してバネなどで付勢し、キャップとノズル面のニップ部に隙間ができないように密着させている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、各キャップにカム機構を個別に備え、キャッピングした時のヘッドユニット（フレーム）の撓み量に合わせてカムの変位量を調整し、各キャップとノズル面を確実に密着させる構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、複数のヘッドを並べて配置するインクジェット記録方式の画像形成装置において、安価かつ簡単な構成で装置サイズを大きくすることなく、各ヘッドのノズル面と各キャップとを確実に密着させる画像形成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】
【０００７】
前記課題は、液体を噴射可能な複数のヘッドを備えるヘッドアレイと、メンテナンスユニットとを備え、前記メンテナンスユニットが、前記ヘッドアレイに対向する面が開口したハウジングと、前記ハウジング内に、前記ハウジングの底面に対し上下方向へ摺動可能に取付けられた、複数のキャップを支持する平板状のキャップフレームと、前記キャップフレームが前記複数のキャップを支持する面の下と、前記ハウジングの底面の間に取り付けられた複数の弾性体とを備え、前記キャップフレームは、前記各キャップを支持する面の剛性が、前記各キャップを支持しない面の剛性よりも大きいことを特徴とする画像形成装置によって、解決される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の画像形成装置は、キャッピングした際にキャップフレームの各キャップを支持する面は変形せず、各キャップを支持しない面が撓むので、各ノズル面とキャップを確実に密着させることができる。また、平板状のキャップフレームと複数の弾性体といった簡易な部材を用いているので、安価であり、装置サイズを大きくしない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の全体斜視図である。
【図２】実施形態に係る画像形成装置の左側面図である。
【図３】実施形態に係る画像形成装置の動作概要を示す図であり、（ａ）は待機状態、（ｂ）は印刷準備状態、（ｃ）は印刷動作を示す図である。
【図４】実施形態に係るヘッドアレイの斜視図である。
【図５】（а）は実施形態に係るメンテナンスユニットの斜視図であり、（ｂ）はメンテナンスユニットのＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】図５（ｂ）で示したメンテナンスユニットのＡ−Ａ矢視断面図の変形例である。
【図７】（а）は実施形態に係るメンテナンスユニットの平面図であり、（ｂ）はメンテナンスユニットのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図８】実施形態に係るキャップフレームの下面を示す平面図である。
【図９】キャップフレームからポンプに接続する流路を示す模式図である。
【図１０】キャップフレームからポンプ、そして廃液タンクにつながる流路を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。
【００１１】
従来のキャップの構成では、各キャップとノズル面を確実に密着させることが難しいという問題がある。
【００１２】
キャップを個別に配置し、ヘッドのノズル面を個別に覆う構成の場合、キャップを印刷幅にならべるため、ヘッドとキャップを高精度に位置決めするのが難しい。ヘッドのノズル面とヘッドカバーの開口部エッジとの間隔に余裕をもたせると、位置決めし易くなるが今度はヘッドカバーが大きくなる。複数のヘッドを並べて用いる構成では装置サイズが大きくなるという問題が生じる。
【００１３】
前述した特許文献１に記載された装置は、各キャップにカム機構を個別に備えるので、ノズル面とキャップを高精度に位置決めできる。しかし、個別にカム機構を備えるのは、部品点数が多くコストアップとなる。また、カム機構を収納する空間が必要なので、装置サイズが大きくなるという問題は解消されない。
【００１４】
一方、全ノズル面を一括して覆う構成の場合、ヘッド側もキャップ側も長さのあるフレームで保持される。キャップの密着性を向上するため、フレームへの付勢力を大きくしたり、複数箇所を付勢したりすると、フレーム自体が撓んでしまい、キャップとノズル面のニップ部全周を確実に密着させることができない。
【００１５】
以下の実施形態では、複数のヘッドを並べて配置するインクジェット記録方式の画像形成装置において、安価かつ簡単な構成で装置サイズを大きくすることなく、各ヘッドのノズル面と各キャップとを確実に密着させる画像形成装置について説明する。
【００１６】
（実施形態）
図１は実施形態に係る画像形成装置の全体斜視図であり、図２は画像形成装置の左側面図である。画像形成装置１００は、複数のヘッドが印刷サイズ幅に千鳥配列されたタイプのライン式インクジェットプリンタである。複数のヘッドを備えていれば、シリアル式のインクジェットプリンタでもよい。
【００１７】
図１に示すように、画像形成装置１００は、液体（インク）を噴射可能な複数のヘッドを備えるヘッドアレイ１と、複数のキャップを備えるメンテナンスユニット２と、メンテナンスユニット２を駆動するメンテナンス駆動ユニット３とを備える。また、画像形成装置１００は、ヘッドアレイ１にインクを供給する供給ポンプユニット４と、インクカートリッジ５と、給紙カセット６と、排紙トレイ８と、廃液を輸送するメンテナンスポンプユニット９と、廃液を収容するための廃液タンク１０とを備える。さらに、図２に示すように、画像形成装置１００は、ヘッドアレイ１を昇降するヘッドアレイ昇降駆動ユニット１１と、搬送駆動ユニット１２などを備える。
【００１８】
図３は、実施形態に係る画像形成装置の動作概要を示す図である。図３（ａ）は、画像形成装置の待機状態を示している。メンテナンスユニット２は、ヘッドアレイ１の下に位置し、インクの固化などを防ぐためにヘッドアレイ１のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングしている。
【００１９】
図３（ｂ）は、画像形成装置の印刷準備状態を示している。印刷準備状態に入ると、ヘッドアレイ１がヘッドアレイ昇降駆動ユニット１１（図２参照）によって少し上昇し、メンテナンスユニット２からデキャップする。次いで、メンテナンスユニット２がメンテナンス駆動ユニット３（図１参照）によって本体前方の排紙トレイ８の上方まで移動する。
【００２０】
図３（ｃ）は、画像形成装置の印刷動作を示している。ヘッドアレイ１がヘッドアレイ昇降駆動ユニット１１によって印刷位置まで下降し、印刷可能状態となる。次に給紙カセット６内にある用紙１３が給紙ローラ１４によりピックアップされ、搬送経路を通ってヘッドアレイ１を通過する。その際、用紙１３はヘッドアレイ１によって印刷され、排紙トレイ８の上に排出される。
【００２１】
続いて本発明の特徴部分について説明する。
【００２２】
図４は、実施形態に係るヘッドアレイの斜視図である。図に示すように、ヘッドアレイ１には、複数のヘッド２２がノズル列方向に千鳥配列でヘッドフレーム２１に固定され、各ヘッド２２のノズル面端部のエッジがノズルカバー２３により覆われている。ノズルカバー２３は非常に薄い金属で形成され、ノズル面との段差が極力小さく、ほぼ同一面となっている。
【００２３】
もし、個々のヘッド２２のノズル面が突き出た形状で、各ヘッド２２間に段差があると、ワイピングした際にインク跳ねが生じ、周囲のヘッド２２や搬送経路を汚すおそれがある。そのため、ノズル面とノズルカバー２３は同一面とすることが望ましい。同一面であれば、ノズル列方向に並んでいる全ヘッド２２を一度にワイピングすることができる。
【００２４】
また、ヘッドフレーム２１の長手方向の両端部には、キャッピング時の位置決めに用いる一対の位置決め穴２１ａ、２１ｂが設けられている。
【００２５】
図５（а）は実施形態に係るメンテナンスユニットの斜視図であり、図５（ｂ）はメンテナンスユニットのＡ−Ａ矢視断面図である。図５（ａ）に示すように、複数のキャップ３２は平板状のキャップフレーム３４に支持され、ヘッドアレイ１に千鳥配列されたヘッド２２に対向する位置にある。
【００２６】
図５（ｂ）に示すように、ヘッドアレイ１に対向する面が開口したハウジング３１内に、キャップフレームホルダ４３が収められている。また、キャップフレーム３４がキャップフレームホルダ４３の上下方向へ摺動可能に取付けられている。キャップフレーム３４とキャップフレームホルダ４３の間で、キャップフレーム３４が各キャップ３２を支持する面の下にはバネ４４が配置され、キャップフレーム３４はバネ４４の弾性力により上方に付勢される。また、平板状のキャップフレーム３４がキャップ３２を支持する面は、バネ４４の弾性力で撓まない剛性となる厚み（Ｔ２）を有し、それ以外の面は、バネ４４の弾性力で容易に撓む剛性となる厚み（Ｔ１）を有する。
【００２７】
また、図５（ａ）に示すように、ハウジング３１の短手方向の側面にはブラケット３７及びブラケット３８が取付けられ、その両者がガイドロッド３６を保持している。ガイドロッド３６と、ガイドロッド３６に対向するハウジング３１の側面は、ワイパ４０を備えるワイパホルダ３９を摺動可能に支持している。ハウジング３１内に配置されたモータ３５とタイミングベルト４２によって、ワイパホルダ３９はノズル列方向に印刷幅以上の範囲で往復移動される。
【００２８】
キャップフレーム３４の長手方向の両端付近には、ヘッドアレイ１の位置決め穴２１ａ、２１ｂ（図４参照）に嵌合して位置決めする位置決めボス３４ａ、３４ｂが配置されている。なお、位置決め穴２１ａ、２１ｂと位置決めボス３４ａ、３４ｂとを位置決め部という。
【００２９】
以上のように構成されたヘッドアレイ１とメンテナンスユニット２において、キャッピング動作とワイピング動作は次のように行われる。
【００３０】
キャッピング時には、メンテナンスユニット２の位置決めボス３４ａ、３４ｂが、それぞれヘッドアレイ１の位置決め穴２１ａ、２１ｂに嵌合し、ヘッドアレイ１とメンテナンスユニット２とが位置決めされる。次いで、各ヘッド２２のノズル面に各キャップ３２が接触し、キャップフレーム３４はバネ４４の弾性力により上方に付勢される。その時、キャップフレーム３４の各キャップ３２を支持する面は変形せず、各キャップ３２を支持しない面が撓むので、各ヘッド２２のノズル面と各キャップ３２の縁とが面合わせされる。このようにして、ノズル面とキャップ３２は各々確実に密着されて、キャッピングが完了する。
【００３１】
ワイピング動作は、次のように行われる。ヘッドアレイ１がヘッドアレイ昇降駆動ユニット１１（図２参照）によって少し上に上昇し、メンテナンスユニット２からデキャップする。次いで、メンテナンスユニット２がメンテナンス駆動ユニット３により平行移動され、ヘッドアレイ１のノズル面にワイパホルダ３９が位置決めされる。そして、ワイパ４０がブラケット３７とブラケット３８の間を往復摺動し、ノズル面をワイピングする。なお、ワイパ４０に付着したインクはブラケット３８に備えられた吸収体４１によって吸収され、ワイパ４０は清掃される。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１００は、複数のキャップ３２がキャップフレーム３４に配置され、ヘッドフレーム２１とキャップフレーム３４とが位置決めされる構成となっている。位置決めには、位置決めボス３４ａ、３４ｂと位置決め穴２１ａ、２１ｂが用いられ、キャップフレーム３４の各キャップ３２を支持する面以外は撓んで位置ずれを吸収するので、ノズル面とキャップ３２は各々確実に密着される。
【００３３】
また、本実施形態に係る画像形成装置１００は、位置決めの仕組みが平板状のキャップフレーム３４と複数のバネ４４の組み合わせであるので、カム機構といったものに比べ、安価かつ簡単な構成である。
【００３４】
さらに、本実施形態に係る画像形成装置１００は、ノズル面とキャップ３２は各々確実に密着されるので、各ヘッド２２と各キャップ３２のニップ部が当接する領域を狭くでき、装置本体のサイズに影響を与えない。
【００３５】
（変形例）
図５（ｂ）に示したキャップフレームホルダ４３は、ハウジング３１と一体化した構成とすることができる。
【００３６】
図６は、図５（ｂ）で示したメンテナンスユニットのＡ−Ａ矢視断面図の変形例である。図６に示すように、ヘッドアレイ１に対向する面が開口したハウジング３１ａ内に、キャップフレーム３４がハウジング３１ａの底面に対し、上下方向へ摺動可能に取付けられている。また、キャップフレーム３４が各キャップ３２を支持する面の下とハウジング３１ａの底面との間に、バネ４４が配置され、キャップフレーム３４はバネ４４の弾性力により上方に付勢される。このように、メンテナンスユニット２ａは、キャップフレームホルダがハウジング３１ａと一体化した構成であるので、部品点数を減らすことができる。
【００３７】
続いて、本発明において効果のある構成について説明する。
【００３８】
図７（а）は実施形態に係るメンテナンスユニットの平面図であり、図７（ｂ）はメンテナンスユニットのＢ−Ｂ矢視断面図である。また、図８は、実施形態に係るキャップフレームの下面を示す平面図である。
【００３９】
図７に示すように、各キャップ３２は大気連通口３２ａを備え、キャップフレーム３４は各大気連通口３２ａと連通する溝３４ｅを備える。また、図８に示すように、キャップフレーム３４の下面表面にはフィルムが溶着されて、複数の流路３４ｃが形成されている。各流路３４ｃの一端は各キャップ３２の大気連通口３２ａに溝３４ｅを介して連通し、他端は各々ポート３４ｄを介して外気に連通している。すなわち、各キャップ３２の大気連通口３２ａは、外気に連通するまでの距離が長くなっている。そのため、複数のキャップ３２内の溶媒が外気に逃げていくのを抑制でき、複数のキャップ３２の保湿状態をよくすることができる。
【００４０】
図９は、キャップフレームからポンプに接続する流路を示す模式図である。図９に示すように、キャップフレーム３４の複数のポート３４ｄには、それぞれチューブ４６が接続され、全チューブ４６は、まとめてポンプ４７に接続されている。ポンプ４７の駆動により、一度に全ヘッド２２を吸引でき、各キャップ３２内に空吐出させることができる。このため、別途空吐出する場所を設ける必要がなく、インクの空吐出を低コストで実施できる。
【００４１】
また、全てのチューブ４６を１つのポンプ４７に接続することで、各キャップ３２内のインクを同時に排出できる。また、空吐出とインクの排出が同時にできるので、メンテナンス時間を短縮することができる。
【００４２】
さらに、図７（ｂ）に示すように、各キャップ３２内に吸収体４５を備えることで、各キャップ３２内に空吐出されたインクの排出効率を高めることができる。吸収体４５は、キャップ３２内を湿潤状態に保つ効果もあるので、キャッピング時の各ヘッド２２の保湿状態を更によくすることができる。
【００４３】
図１０は、キャップフレームからポンプ、そして廃液タンクにつながる流路を示す模式図である。図１０に示すように、ポンプ４７に接続されるまでの各チューブ４６に弁４８が設けられている。弁４８により、複数のヘッド２２を選択して吸引することができるので、ノズル抜けが発生したヘッド２２のみをクリーニングできる。また、無駄なインク消費を抑えることができる。
【００４４】
また、ポンプ４７の先には、インクの排出先である略密閉型の廃液タンク１０が備えられている。廃液タンク１０は破裂防止のための大気連通口１０ａを備え、また内部に吸収体（不図示）が収容されている。各キャップ３２は、大気連通口３２ａから流路（流路３４ｃ、チューブ４６など）を介して廃液タンク１０に接続されている。廃液タンク１０が湿潤状態であれば、各キャップ３２内は更に湿潤状態に保たれる。
【００４５】
なお、この発明は、上記実施形態に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更可能である。例えば、キャップフレーム３４は、厚みを変えることにより剛性を変えているが、キャップ３２を支持する面を高剛性の部材とし、キャップ３２を支持しない面を低剛性の部材に変更してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１  ヘッドアレイ
２  メンテナンスユニット
３  メンテナンス駆動ユニット
４  供給ポンプユニット
５  インクカートリッジ
６  給紙カセット
８  排紙トレイ
９  メンテナンスポンプユニット
１０  廃液タンク
１０ａ、３２ａ  大気連通口
１１  ヘッドアレイ昇降駆動ユニット
１２  搬送駆動ユニット
１３  用紙
１４  給紙ローラ
２１  ヘッドフレーム
２１ａ、２１ｂ  位置決め穴
２２  ヘッド
２３  ノズルカバー
２１ａ、２１ｂ  位置決め穴
３１、３１ａ  ハウジング
３２  キャップ
３４  キャップフレーム
３４ａ、３４ｂ  位置決めボス
３４ｃ  流路
３４ｄ  ポート
３４e  溝
３５  モータ
３６  ガイドロッド
３７、３８  ブラケット
４０  ワイパ
４１、４５  吸収体
４２  タイミングベルト
４３  キャップフレームホルダ
４４  バネ
４６  チューブ
４７  ポンプ
４８  弁
１００  画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４７】
【特許文献１】特許４８６２７５４号公報
【図１】
2016112738.tif 000003
【図２】
2016112738.tif 000004
【図３】
2016112738.tif 000005
【図４】
2016112738.tif 000006
【図５】
2016112738.tif 000007
【図６】
2016112738.tif 000008
【図７】
2016112738.tif 000009
【図８】
2016112738.tif 000010
【図９】
2016112738.tif 000011
【図１０】
2016112738.tif 000012