JP2011025463A

JP2011025463A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2011025463A
Application number: JP2009171905A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Mezaki; 大輔目▲崎▼; Seiji Hoshino; 誠治星野; Naoaki Tsuda; 直明津田; Naoki Okazaki; 直樹岡崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2011-02-10

Abstract

【課題】本発明は、高精度にノズル位置補正を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明の画像形成装置は、被記録媒体に液体を噴射するノズル群を備えた液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドへ被記録媒体を搬送する搬送手段とを具備している。そして、本発明の画像形成装置はノズル群を複数列有するヘッドユニットを有し、このヘッドユニットは互いに最も離れた対角に配置されたノズル中心同士を結んだ２本の直線の交点を中心として回動する。
【選択図】図１

Description

本発明は画像形成装置に関し、詳細にはノズル群を複数列有するヘッドユニット及び複数のヘッドユニットを有するライン型ヘッドユニットのそれぞれの傾きを調整する技術に関する。

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液滴吐出ヘッド（液体吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を３次元的に造形して形成された像も含まれる。

ここで、ヘッドを被記録媒体の搬送方向、即ち副走査方向に高精度に複数列、例えば四列配置して高密度で配置されたノズル群を形成するヘッドユニット（例えば前述のライン型ヘッドなど）においては、当ヘッドユニットの取り付け角度が、副走査方向に対して所望の角度（例えば直角方向）に配置されるべきところ、外的要因、例えば衝撃、振動、設置傾斜、熱膨張、経時劣化などの要因により、所望の角度からずれてしまう場合がある。この状態では、高密度に配置されたノズル群の主走査方向のノズルピッチは不等間隔になり、その結果インク等の記録位置（着弾位置）がずれてしまい所望の画像が形成できない。そこで、記録されたインクの記録位置を検出して、適正な位置に記録されていないときには記録ヘッドの角度や位置がずれているとして記録ヘッドの調整を行う必要がある。このような記録ヘッドの調整に関する提案が従来よりいくつかなされている。

その一例として、特許文献１には、記録ヘッドの副走査方向の下流側端部が傾いた場合に記録ヘッドの長手方向が副走査方向と平行になるまで位置調整押圧部材で記録ヘッドを押して傾きを調整する調整方法が提案されている。また、特許文献２には、液滴吐出ヘッドから吐出されて着弾したドットラインの着弾誤差を認識した結果に基づいてキャリッジをθ軸方向に回転させてヘッド群の相対位置を補正する方法が提案されている。

しかしながら、上記特許文献１によれば単に副走査方向に位置調整押圧部材で押す調整方法であって高精度な調整は困難である。また、後述するように、位置調整押圧部材が回転中心となり、ヘッドユニット外に回転中心があるため、回転中心から最も離れたノズルの移動量が粗くなって精度を出すことができないという課題もある。また、上記特許文献２でも、回転中心がヘッドユニット内にあるだけで回転中心の位置が定まっておらず、回転中心から最も遠いノズルまでの距離が最も短くはならないため、特許文献１と同様に回転中心から最も離れたノズルの移動量が粗くなり精度を落としてしまうという課題がある。

本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、高精度にノズル位置補正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。

前記問題点を解決するために、本発明の画像形成装置は、被記録媒体に液体を噴射するノズル群を備えた液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドへ被記録媒体を搬送する搬送手段とを具備している。そして、本発明の画像形成装置はノズル群を複数列有するヘッドユニットを有し、このヘッドユニットは互いに最も離れた対角に配置されたノズル中心同士を結んだ２本の直線の交点を中心として回動することに特徴がある。これにより、回転中心から最も遠いノズルまでの距離が最も短くなり、回転中心から最も遠いノズルの移動量が最少となるため、高精度にノズルの位置補正を行うことができる。

また、ヘッドユニットは複数の液体噴射ヘッドからなることにより、ヘッドユニットにおける位置補正を高精度に行うことができる。

更に、ヘッドユニットは、千鳥配列された複数の液体噴射ヘッドを有し、配列方向と直交する方向に被記録媒体を通して記録を行うライン型ヘッドユニットである。よって、複数列のノズルを有するヘッドユニットをそれぞれ回動してノズル位置補正を高精度に行うことができる。

また、複数のヘッドユニットを千鳥配列し、配列方向と直交する方向に被記録媒体を通して記録を行うライン型ヘッドユニットとすることにより、ライン型ヘッドユニット全体を回動してノズル位置補正を高精度に行うことができる。

更に、ライン型ヘッドユニットの対角に配置された各ヘッドユニット回動中心同士を結んだ２本の直線の交点を回動中心とし、ライン型ヘッドユニットの取り付け角度を所望の角度に調整する手段を有している。よって、ライン型ヘッドユニット全体を回動してライン型ヘッドユニット自体の位置補正を高精度に行うことができる。

本発明の画像形成装置において、ノズル群を複数列有するヘッドユニットは互いに最も離れた対角に配置されたノズル中心同士を結んだ２本の直線の交点を中心として回動される。よって、高精度にノズルの位置補正を行うことができる。

本発明の一実施の形態に係るインクジェット記録装置におけるライン型ヘッドユニットの構成を示す平面図である。本実施の形態に係るインクジェット記録装置におけるヘッドユニットの傾き調整の様子を示す平面図である。本実施の形態に係るインクジェット記録装置におけるライン型ヘッドユニットの位置ずれ調整の様子を示す平面図である。本実施の形態のインクジェット記録装置におけるヘッドユニット及びライン型ヘッドユニットの各傾き調整の動作を示すフローチャートである。ライン型ヘッドユニットの回転による傾きの調整の様子を示す平面図である。従来例と本実施の形態のインクジェット記録装置におけるにおけるヘッドユニット及びライン型ヘッドユニットの各傾き調整の様子を示す平面図である。本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の全体構成を示す概略構成図である。

図１は本発明の一実施の形態に係るインクジェット記録装置におけるライン型ヘッドユニットの構成を示す平面図である。同図に示す本実施の形態のインクジェット記録装置におけるライン型ヘッドユニット１０は、２つの記録ヘッド１３を含んで構成されるヘッドユニット１４を千鳥配列で組んで構成され、搬送ユニット１２で搬送された被記録媒体である用紙１１に液滴を吐出して画像を形成する。各ヘッドユニット１４の端には歯車のギア１５が設けられ、当該ギア１５に噛み合う歯車１６をステッピングモータ１７で回転させることによって、各ヘッドユニット１４は互いに最も離れた４隅のノズル中心同士を結んだ直線の交点を回転中心ａ１として回動する。このように回動させることによって図２の（ｂ）に示す各ヘッドユニット１４の傾きθ_ｈを高精度に傾き無し（図２の（ａ）参照）に調整することができる。また、ライン型ヘッドユニット１０も同様に、端には歯車のギア１８が設けられ、当該ギア１８に噛み合う歯車１９をステッピングモータ２０で回転させることによって、互いに最も離れた４隅のヘッドユニット１４の回転中心ａ１を結んだ直線の交点を回転中心ａ２として回動し、ステッピングモータ２０を回転させることによって、ライン型ヘッドユニット１０の傾きθ_ｌを高精度に傾き無しに調整することができる。

次に、このような構成を有する本実施の形態に係るインクジェット記録装置におけるヘッドユニットの位置ずれ調整について概説する。なお、ヘッドユニットが図２の（ｂ）に示すように傾いていた状態で液滴吐出がされたものとして説明する。

それぞれのヘッドユニット１４から、用紙１１に対して、任意の隣同士のノズルから２ラインの液滴が吐出され、吐出された２ラインの間隔距離ｘ_１を光学センサ２１で読み取る。コントローラ２２は光学センサ２１から読み取られた２ラインの間隔距離ｘ_１から調整必要なθ_ｈを次の算出式から算出する。なお、ｌ_１は隣接するノズルの中心間の既知値の距離である。ｃｏｓθ_ｈ＝ｘ_１／ｌ_１ ⇒ θ_ｈ＝ｃｏｓ^−１（ｘ_１／ｌ_１）

このような算出式から算出されたθ_ｈに応じてコントローラ２２はステッピングモータ１７を回転させてヘッドユニット１４の傾きθ_ｈを高精度に傾き無しに調整することができる。

次に、本実施の形態に係るインクジェット記録装置におけるライン型ヘッドユニットの位置ずれ調整について概説する。なお、ライン型ヘッドユニットが図３の（ｂ）に示すように傾いていた状態で液滴吐出がされたものとして説明する。

また、ライン型ヘッドユニット１０から用紙１１に対して、任意の隣同士のヘッドユニット１４の一番左端のノズルから２ラインの液滴を吐出する。そして、吐出された２ラインの間隔距離ｘ_２を光学センサ２１で読み取る。コントローラ２２は光学センサ２１から読み取られた２ラインの間隔距離ｘ_２から調整必要なθ_ｌを次の算出式から算出する。なお、ｌ₂は任意の隣同士のヘッドユニットの一番左端のノズルの中心間の既知値の距離である。ｃｏｓθ_ｌ＝ｘ_２／ｌ_２ ⇒ θ_ｌ＝ｃｏｓ^−１（ｘ_２／ｌ_２）

このような算出式から算出されたθ_ｌに応じてコントローラ２２はステッピングモータ２０を回転させてライン型ヘッドユニット１０の傾きθ_ｌを高精度に傾き無しに調整することができる。

図４は本実施の形態のインクジェット記録装置におけるヘッドユニット及びライン型ヘッドユニットの各傾き調整の動作を示すフローチャートである。
先ず、同図において、ヘッドユニット調整用の２ラインとライン型ユニット用の２ラインを印字して図１の光学センサ２１で各２ラインの間隔を算出する（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。その後、上述した算出方法でヘッドユニットの傾きθ_ｈを算出し（ステップＳ１０３）、ライン型ヘッドユニットの傾きθ_ｌを算出する（ステップＳ１０４）。ヘッドユニットの傾きθ_ｈが０又は許容範囲内の数値でなかった場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、それぞれのヘッドユニットの傾きθ_ｈを調整して（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０１に戻って再度２ラインを印字して再び傾きθ_ｈを算出する（ステップＳ１０２〜Ｓ１０３）。また、ライン型ヘッドユニットの傾きθ_ｌが０又は許容範囲内の数値でなかった場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、ライン型ヘッドユニットの傾きθ_ｌを調整する（ステップＳ１０８）。なお、図５に示すように回転中心でライン型ヘッドユニットを回転させて傾きの調整を行うことになる。その調整時に紙搬送方向に垂直だった全ヘッドユニットが−θ_ｌずれてしまうので、ライン型ヘッドユニットの傾きθ_ｌの調整後、全ヘッドユニットも−θ_ｌ調整する。その後、ステップＳ１０１に戻って再度２ラインを印字して再び傾きθ_ｌを算出する（ステップＳ１０２〜Ｓ１０４）。

図６は従来例と本実施の形態のインクジェット記録装置におけるにおけるヘッドユニット及びライン型ヘッドユニットの各傾き調整の様子を示す平面図である。
はじめに、θ調整では、検知機構などに関する提案が多く出されており、回転中心はされてないが回転中心は以下の２つのパターンに分類される。
（１）ヘッドユニットの端を押すことによって、傾きθを調整しており、回転中心が端にあるパターンである。
（２）ヘッドユニットをテーブルで回転させることによって、傾きθを調整しており、回転中心がヘッドユニット内にあるパターンである。

本発明は互いに最も四隅に離れたノズル同士を結んだ直線の交点を回転中心としている。ヘッドユニット内において最大ノズルの移動量ｘ０が最小の場合、最も高精度にノズル変動量を調整することができる。ノズルの移動量ｘは、ｘ＝Ｌ２ｓｉｎ（θ／２）から求められるが、この式からわかるように回転中心からノズルまでの距離Ｌによって変化する。つまり、回転中心からノズルまでの距離Ｌが最大であるＬ０が最小となる回転中心が最も高精度にノズル変動量を調整することができる。

例えば、回転中心とノズル距離をそれぞれ図６の（ａ）〜（ｃ）のようにした場合、特許文献１に提案されている傾き調整の様子を示す同図の（ａ）は回転中心がヘッドユニット内でないため、特許文献１に提案されている傾き調整の様子を示す同図の（ｂ）及び本発明の傾き調整の様子を示す同図の（ｃ）に比べて明らかにＬ０が大きい。また、同図の（ｂ）のＬ０であるＬ０（ｂ）と同図の（ｃ）のＬ０であるＬ０（ｃ）の差をとると、
Ｌ０（ｂ）−Ｌ０（ｃ）＝［（６ｌ／２）^２＋（ｙ／２）^２］^１／２−［（５ｌ／２）^２＋（ｙ／２）^２］^１／２＞０となり、同図の（ｃ）のＬ０であるＬ０（ｃ）、つまり本発明における回転中心からノズルまでの距離Ｌが最大であるＬ０が最も小さいことがいえる。

従って、本発明がθ回転によるノズルの変動量が最も大きいｘ０が最小であるため、最も高精度にノズル移動の調整することができることがいえる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図７を参照して説明する。なお、図７は本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の全体構成を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体４０１の内部に画像形成部４０２等を有し、装置本体４０１の下方側に多数枚の記録媒体（用紙）４０３を積載可能な給紙トレイ４０４を備え、この給紙トレイ４０４から給紙される用紙４０３を取り込み、搬送機構４０５によって用紙４０３を搬送しながら画像形成部４０２によって所要の画像を記録した後、装置本体４０１の側方に装着された排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。

また、装置本体４０１に対して着脱可能な両面ユニット４０７を備え、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、搬送機構４０５によって用紙４０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット４０７内に取り込み、反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構４０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。

ここで、画像形成部４０２は、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出する、ライン型の４個の本発明に係る液体吐出ヘッドと当該液体吐出ヘッドにインクを供給するサブタンクを一体化して構成した記録ヘッド４１１ｙ、４１１ｍ、４１１ｃ、４１１ｋ（色を区別しないときには「記録ヘッド４１１」という。）を備え、各記録ヘッド４１１は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ４１３に装着している。

また、各記録ヘッド４１１に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構４１２ｙ、４１２ｍ、４１２ｃ、４１２ｋ（色を区別しないときには「維持回復機構４１２」という。）を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド４１１と維持回復機構４１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド４１１のノズル面に維持回復機構４１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。

給紙トレイ４０４の用紙４０３は、給紙コロ（半月コロ）４２１と図示しない分離パッドによって１枚ずつ分離され装置本体４０１内に給紙され、搬送ガイド部材４２３のガイド面４２３ａに沿ってレジストローラ４２５と搬送ベルト４３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材４２６を介して搬送機構４０５の搬送ベルト４３３に送り込まれる。

また、搬送ガイド部材４４３には両面ユニット４０７から送り出される用紙４０３を案内するガイド面４２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構４０５から戻される用紙４０３を両面ユニット４０７に案内するガイド部材４２７も配置している。

搬送機構４０５は、駆動ローラである搬送ローラ４３１と従動ローラ４３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト４３３と、この搬送ベルト４３３を帯電させるための帯電ローラ４３４と、画像形成部４０２に対向する部分で搬送ベルト４３３の平面性を維持するプラテン部材４３５と、搬送ベルト４３３から送り出す用紙４０３を搬送ローラ４３１側に押し付ける押さえコロ４３６と、その他図示しないが、搬送ベルト４３３に付着した記録液（インク）を除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなどを有している。なお、搬送機構としては例えばエアー吸引によって搬送ベルトに被記録媒体を吸着させるものなども使用できる。

この搬送機構４０５の下流側には、画像が記録された用紙４０３を排紙トレイ４０６に送り出すための排紙ローラ４３８及び拍車４３９を備えている。

このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト４３３は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ４３４と接触することで帯電され、帯電した搬送ベルト４３３上に用紙４０３が給送されると、用紙４０３は搬送ベルト４３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト４３３に強力に吸着した用紙４０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。

そして、搬送ベルト４３３を周回させて用紙４０３を移動させ、記録ヘッド４１１から液滴を吐出することで、用紙４０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙４０３は排紙ローラ４３８によって排紙トレイ４０６に排紙される。

このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを記録ヘッドとして備えるので、ヘッド傾き調整が容易で高画質な画像形成が可能となる。

なお、上記実施の形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、前述したように、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができ、また、前述したように狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。

また、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

１０；ライン型ヘッドユニット、１１；用紙、１２；搬送ユニット、
１３，４１１；記録ヘッド、１４；ヘッドユニット、
１５，１８；ギア、１６，１９；歯車、
１７，２０；ステッピングモータ、２１；光学センサ、
２２；コントローラ。

特開２００８−１４３０４４号公報特開２００６−０４４０５９号公報

Claims

被記録媒体に液体を噴射するノズル群を備えた液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドへ前記被記録媒体を搬送する搬送手段とを具備する画像形成装置において、
前記ノズル群を複数列有するヘッドユニットを有し、
該ヘッドユニットは、互いに最も離れた対角に配置されたノズル中心同士を結んだ２本の直線の交点を中心として回動することを特徴とする画像形成装置。
前記ヘッドユニットは、複数の液体噴射ヘッドからなることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記ヘッドユニットは、千鳥配列された複数の液体噴射ヘッドを有し、配列方向と直交する方向に前記被記録媒体を通して記録を行うライン型ヘッドユニットであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
複数の前記ヘッドユニットを千鳥配列し、配列方向と直交する方向に前記被記録媒体を通して記録を行うライン型ヘッドユニットとす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。
前記ライン型ヘッドユニットの対角に配置された各ヘッドユニット回動中心同士を結んだ２本の直線の交点を回動中心とし、前記ライン型ヘッドユニットの取り付け角度を所望の角度に調整する手段を有することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。