JP6748509B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に記録ヘッドのメンテナンスを行う機構に関する。

特許文献１には、記録ヘッドのノズル面を払拭するワイピング機構を有するインクジェット記録装置において、複数の歯欠けギアとギアを順番に噛み合わせることで、往復動作するワイパーブレードの往動作と復動作を切り替える機構が開示されている。

特開２００２−２００７６３号公報

上記特許文献１では歯欠けギアを別のギアに噛み合わせる際に、第１歯目の歯先同士の干渉や、歯の噛み合わせのずれによる位相ずれが発生してしまうことがある。また、歯先同士の接触が解消されるときに音が発生したり、歯先同士の接触が解消されずにギアがロックされてしまうことがある。また、ワイパーブレードが往復動作する距離を長くするには、ギア径を大きくしてワイパーブレードの移動距離を長くする必要があり、装置が大型化してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、装置を大型化することなく、ギアのかみ合わせの際に歯先同士の干渉や歯の位相ずれが発生しないように信頼性を向上させたインクジェット記録装置を実現することである。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明のインクジェット記録装置は、記録ヘッドのノズル面に対して相対的に移動して当該ノズル面を払拭するブレード部材と、前記ブレード部材を保持するブレードホルダと、前記ブレードホルダを駆動するブレード駆動機構と、を有し、前記ブレード駆動機構は、ギア列が直線状に形成されたスライダーに噛み合うピニオンによって前記ブレードホルダを駆動させ、前記ピニオンには、前記スライダーのギア列と最初に当接する形状部と、当該形状部に続く歯部が設けられ、前記形状部は前記歯部よりも高く形成され、前記形状部が前記スライダーのギア列における最初の歯部に当接した状態で、前記ピニオンの前記形状部に続く歯部が前記スライダーの最初の歯部に当接しないように構成されている。

本発明によれば、装置を大型化することなく、ギアのかみ合わせの際に歯先同士の干渉や歯の位相ずれが発生しないように信頼性を向上させたインクジェット記録装置を実現することができる。

本実施形態のインクジェット記録装置の斜視図。 本実施形態の記録ヘッドのノズル面を示す斜視図。 本実施形態のメンテナンス装置の斜視図。 ブレード駆動機構の動作を示す斜視図。 カムスライダーとピニオンの噛み合い動作を示す平面図。 カムスライダーピニオンの歯先の干渉状態（ａ）、カムスライダーとピニオンの位相がずれた状態（ｂ）、回転するカムギアの形状（ｃ）を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

なお、この明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わない。さらに人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かも問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

さらに、「インク」とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきものである。従って、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。

またさらに、「記録素子」（「ノズル」という場合もある）とは、特にことわらない限りインク吐出口乃至これに連通する液路及びインク吐出に利用されるエネルギを発生する素子を総括して言うものとする。

＜装置構成＞
図１および図２を参照して、本実施形態のインクジェット記録装置について説明する。

図１に示すように、インクジェット記録装置１０はインクジェット方式に従ってインクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）１をキャリッジ２に搭載し、キャリッジ２を矢印Ｓ１方向に往復動作させて記録を行う。そして、記録紙などの記録媒体Ｐを給紙機構１１によって給紙して記録位置まで搬送し、その記録位置において記録ヘッド１から記録媒体Ｐにインクを吐出することで記録を行う。

インクジェット記録装置１０のキャリッジ２には記録ヘッド１のみならず、記録ヘッド１に供給するインクを貯留するインクカートリッジ３を装着する。インクカートリッジ３はキャリッジ２に対して着脱自在になっている。

図１に示したインクジェット記録装置１０はカラー記録が可能であり、そのためにキャリッジ２にはマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクを夫々収容した４つのインクカートリッジ３を搭載している。これら４つのインクカートリッジ３は夫々独立に着脱可能である。

本実施形態の記録ヘッド１は、熱エネルギを利用してインクを吐出するインクジェット方式を採用している。このため、電気熱変換体を備えている。この電気熱変換体は各吐出口のそれぞれに対応して設けられ、記録信号に応じて対応する電気熱変換体にパルス電圧を印加することによって対応する吐出口からインクを吐出する。

また、インクジェット記録装置１０は、給紙機構１１、搬送ローラ１２、プラテン１３、排紙ローラ１４、および後述するメンテナンス装置３０を備える。給紙機構１１に積載された複数枚の記録媒体Ｐは、給紙機構１１と搬送ローラ１２によって１枚ずつに分離されてプラテン１３上に搬送される。プラテン１３に対して記録媒体Ｐを媒体搬送方向Ｓ２に所定のピッチ（例えば１行）で送り出しつつ、記録ヘッド１をプラテン１３上の記録媒体Ｐに対して媒体搬送方向Ｓ２と直交する走査方向Ｓ１に移動させながらインクを吐出する。この動作を繰り返すことで記録媒体Ｐに記録を行う。そして、記録媒体Ｐへの記録動作が終了すると、搬送ローラ１２と排紙ローラ１４に挟み込まれて記録媒体Ｐが媒体搬送方向Ｓ２に搬送されて装置外へ排出される。また、記録ヘッド１およびキャリッジ２の移動開始端（ホームポジション）付近には、記録ヘッド１のインク吐出状態を良好に保つためにメンテナンス装置３０が配置されている。

図２は記録ヘッド１のインク吐出口が形成されたフェースを示す斜視図である。図２において、記録ヘッド１のノズル面２１は記録媒体Ｐに対向する位置に設けられ、ノズル面２１には記録ヘッド１の走査方向Ｓ１に対して直交する方向にノズルが配列された第１のノズル列２２ａと第２のノズル列２２ｂが配置されている。第１のノズル列２２ａと第２のノズル列２２ｂは隣接して配置され、ノズルの配列（一列当たりの吐出口数や列数）が異なっている。

図３は、メンテナンス装置３０を含む機構部分の斜視図である。図３において、メンテナンス装置３０は、ブレード部材３１、キャップ部材３２、ポンプユニット３３を備える。キャップ部材３２は記録ヘッド１のノズル列２２ａ、２２ｂを含むノズル面２１に当接、退避可能であり、当接状態で、ノズル面２１の乾燥防止や記録ヘッド１のノズル内部に堆積する泡をノズルからインクごと吸引して排出することができる。ブレード部材３１は、ゴムなどの弾性材からなる一対の薄板からなり、順次ノズル面２１に当接して摺擦することでノズル面２１に付着したごみやインクなどの不要な付着物を除去する。

ポンプユニット３３は、不図示のポンプ駆動モータおよび接続チューブを含む。ポンプユニット３３は、上記ポンプ駆動モータにより駆動されて負圧を発生させる。また、ポンプユニット３３は、上記接続チューブによってキャップ部材３２と連通されている。そして、記録ヘッド１のノズル面２１をキャップ部材３２で覆った状態でポンプユニット３３によって発生した負圧をノズル列２２に作用させる。このようにして、記録ヘッド１のノズル内部に堆積する泡や不要なインクごと吸引して排出し、記録ヘッド１のインク吐出性能を良好に保つことができる。また、ブレード部材３１は後述するブレード駆動機構４０によってノズル面２１を横切るように記録ヘッド１の走査方向Ｓ１と直交する方向に移動する。このようにして、ノズル面２１やノズル列２２に付着したごみや不要なインクを払拭し、記録ヘッド１のインク吐出性能を良好に保つことができる。

＜ブレード駆動機構＞
次に、ブレード駆動機構４０の構成について詳細に説明する。図４は、ブレード駆動機構４０の動作を示している。図４（ａ）はブレード部材３１の待機状態である。図４（ｂ）はブレード部材３１の往路動作開始状態である。図４（ｃ）はブレード部材３１の往路動作中の状態である。図４（ｄ）はブレード部材３１の往路動作完了状態である。図４（ｅ）はブレード部材３１の復路動作中の状態である。

図４（ａ）、（ｂ）において、弾性材からなるブレード部材３１は、下端部がブレードホルダ４１に保持されて、上端部は弾性変形可能な自由端となっている。ブレードホルダ４１には、ブレード部材３１の長手方向に対して直交する方向にギア列が直線状に形成されたラックギア部４２が設けられ、ラックギア部４２は歯部が全周に形成された第１のピニオンギア５１と噛み合う位置関係となっている。また、第１のピニオンギア５１はピニオン５０に設けられ、ピニオンギア５０は第１のピニオンギア５１と同軸状に軸方向にオフセットされた第２のピニオンギア５２を有する。第２のピニオンギア５２には歯部が全周ではなく部分的に形成され、スライダーのギア列と最初に当接する形状部（以下、第１歯目という）５３と、この形状部５３に続く歯部（以下、第２歯目という）５４が設けられている。また、カム機構を有するスライダー（以下、カムスライダー）６０には、第２のピニオンギア５２の第１歯目５３と最初に当接すると共に、第２歯目５４以降と噛み合う第１のラックギア部６１が設けられている。また、カムスライダー６０には、第１のラックギア部６１と略平行に第２のラックギア部６２が設けられている。第２のラックギア部６２はカムスライダー６０をスライド駆動させるカム駆動ギア４４と噛み合う位置関係となっている。カム駆動ギア４４は駆動ユニット４３（図３）の不図示のギア駆動モータから駆動力が伝達されて、正逆方向に回転可能に構成されている。なお、図４には、ブレードホルダ４１のスライド動作におけるブレード部材３１との相対的な位置関係を明示するために、記録ヘッド１のノズル面２１が仮想的に図示されている。なお、第２のピニオンギア５２の第１歯目５３の形状は、ギアの歯形状である必要はなく、例えば、カムスライダー６０の第１歯目６１ａに当接する際の状態を考慮した任意の形状に構成できる。また、第２のピニオンギア５２の第１歯目５３は、第２歯目５４以降と同列にある必要はなく、第２のピニオンギア５２の軸方向に拡大した形状やアーム状の部材を伸ばしてオフセットした形状であってもよい。この場合、第１のラックギア部６１の第１歯目６１ａも第２のピニオンギア５２の第１歯目５３と対応する形状に構成される。

図４（ｃ）では、ブレードホルダ４１がピニオン５０により駆動されてブレード部材３１の自由端がノズル面２１に当接する位置関係となる。また、ブレードホルダ４１とカムスライダー６０は不図示のガイド部材により直線的に往復動作可能に支持されている。さらに、カムスライダー６０は長尺のプレート状の部材の上面部に突設された複数のカム形状部を有し、図３に示すキャップ部材３２を昇降させる。また、ピニオン５０はブレード駆動機構４０に回転自在に軸支されている。ブレードホルダ４１にはホルダばね４５の他端部が引っ掛けられ、ホルダばね４５の一端部がブレード駆動機構４０の固定部に引っ掛けられる。これにより、ブレードホルダ４１は記録ヘッド１のノズル面２１とは反対方向に付勢され、ピニオン５０から駆動力が伝達されない状態で不図示のホルダ突き当て部に強制的に突き当てられることで待機位置に保持される。

次に、ブレード駆動機構４０によってブレードホルダ４１が駆動されて記録ヘッド１のノズル面２１を払拭するワイピング動作について説明する。

図４（ａ）の待機状態で、駆動ユニット４３の不図示のギア駆動モータが回転駆動されると、カム駆動ギア４４に駆動力が伝達されて回転し、カム駆動ギア４４の回転力がカムスライダー６０の第２のラックギア部６２に伝達される。これにより、カムスライダー６０が不図示のガイド部材に沿って図中左側に平行移動するようにスライドする。

図４（ｂ）の往路動作開始状態では、カムスライダー６０がスライドすることでカムスライダー６０の第１のラックギア部６１の第１歯目６１ａが、第２のピニオンギア５２の第１歯目５３と当接する。この状態から、カムスライダー６０がさらに同方向にスライドすると第２のピニオンギア５２の第１歯目５３に続く第２歯目５４以降が第１のラックギア部６１の第２歯目６１ｂに噛み合いながら回転する。そして、第１のピニオンギア５１とブレードホルダ４１のラックギア部４２が噛み合っていることによりブレードホルダ４１が図中右側に平行移動するように不図示のガイド部材に沿ってスライドを開始する。

図４（ｃ）の往路動作中の状態では、カムスライダー６０がさらに図中左側にスライドすることで第２のピニオンギア５２の第２歯目５４以降が第１のラックギア部６１の第２歯目６１ｂ以降に噛み合いながら回転する。そして、第１のピニオンギア５１とブレードホルダ４１のラックギア部４２が噛み合っていることによりブレードホルダ４１が図中右側にスライドする。このとき、ブレード部材３１は記録ヘッド１のノズル面２１に当接しながら平行移動しているので、ノズル面２１がブレード部材３１によって払拭されるワイピング動作となる。このブレード部材３１の動作方向を往路方向とする。

図４（ｄ）の往路動作完了状態では、ブレード部材３１がノズル面２１を通過したところで駆動ユニット４３の不図示のギア駆動モータが停止され、ブレード部材３１の往路動作も停止する。次に、ブレード部材３１とノズル面２１が当接しない位置関係になるまで（図１のメンテナンス装置３０から離間する方向へ）記録ヘッド１を移動させる。その後、駆動ユニット４３の不図示のギア駆動モータを逆方向に回転駆動させることでブレード部材３１は往路方向とは反対方向にスライドを開始する。

図４（ｅ）の復路動作中の状態では、ブレード部材３１が記録ヘッド１のノズル面２１に当接していない状態でカムスライダー６０が図４（ｃ）の往路動作中の状態とは反対方向に平行移動する。これにより、ブレード部材３１が図４（ａ）の動作開始状態、すなわち、不図示のホルダ突き当て部に強制的に突き当てられる待機状態に戻っていく。このブレード部材３１の動作方向を復路方向とする。

次に、カムスライダー６０の第１のラックギア部６１とピニオン５０の第２のピニオンギア５２の噛み合い動作について詳細に説明する。

図５はカムスライダー６０とピニオン５０の噛み合い動作を模式的に示す側面図である。図５（ａ）はカムスライダー６０とピニオン５０が離間した状態である。図５（ｂ）はカムスライダー６０とピニオン５０が近接した状態である。図５（ｃ）はカムスライダー６０とピニオン５０が当接を開始した状態である。図５（ｄ）はカムスライダー６０の第１歯目６１ａと第２のピニオンギア５２の第１歯目５３が当接した状態である。図５（ｅ）はカムスライダー６０の第２歯目６１ｂ以降と第２のピニオンギア５２の第２歯目５４以降が噛み合いを開始した状態である。

図５（ａ）の離間状態では、カムスライダー６０における第１歯目６１ａよりもピニオン５０寄りで第１のラックギア部６１が形成されていない欠歯領域６３に、第２のピニオンギア５２が位置している。カムスライダー６０とピニオン５０は離間しているので、カムスライダー６０が平行移動してもピニオン５０には駆動力が伝達されず静止している。

図５（ｂ）の近接状態では、カムスライダー６０が平行移動することにより第１のラックギア部６１の第１歯目６１ａが第２のピニオンギア５２に近づくが、接触することはない。第２のピニオンギア５２の第２歯目５４以降の歯部の高さ（径方向の大きさ）が第１歯目５３に比べて小さい。そのため、カムスライダー６０の第１のラックギア部６１の第１歯目６１ａと第２のピニオンギア５２の第２歯目５４以降との間にクリアランスｄが形成される位置関係となる。

図５（ｃ）の当接開始状態では、カムスライダー６０がさらに平行移動することにより第１のラックギア部６１の第１歯目６１ａが第２のピニオンギア５２の第１歯目５３に当接する。第２のピニオンギア５２の第１歯目５３の歯部の高さ（径方向の大きさ）が第２歯目５４以降に比べて大きい。そのため、カムスライダー６０の第１のラックギア部６１の第１歯目６１ａと第２のピニオンギア５２の第１歯目５３に重なりｅが形成される位置関係となる。

図５（ｄ）の当接状態では、カムスライダー６０がさらに平行移動することにより第１のラックギア部６１の第１歯目６１ａが第２のピニオンギア５２の第１歯目５３を押しながらピニオン５０を回転させ、第２のピニオンギア５２の第１歯目５３とカムスライダー６０の第１のラックギア部６１の第１歯目６１ａが噛み合う位置関係となる。

このように、カムスライダー６０の第１のラックギア部６１と第２のピニオンギア５２に、前述したクリアランスｄと重なりｅを両立できるように、異なる高さを持つ歯部を形成した。これにより、図６（ａ）のようにピニオン１５０の第１歯目１５３の歯先とカムスライダー６０の第１のラックギア部６１の第１歯目６１ａの歯先とが干渉することを抑制できる。また、図６（ｂ）のようにピニオン１５０の第１歯目１５３および第２歯目１５４以降とカムスライダー６０の第１歯目６１ａおよび第２歯目６１ｂ以降との噛み合い位置がずれてしまうことを防止する。これにより、歯の位相ずれや歯先同士の接触が発生しないように信頼性を向上できる。

図５（ｅ）の噛み合い開始状態では、第２のピニオンギア５２の第１歯目５３とカムスライダー６０の第１のラックギア部６１の第１歯目６１ａが正しい位置で噛み合っている。よって、第２のピニオンギア５２の第２歯目５４以降とカムスライダー６０の第１のラックギア部６１の第２歯目６１ｂ以降の噛み合いも正しい位置となる。

加えて、本実施形態ではカムスライダー６０を往復動作する平板状の部材としたことで、カムスライダー６０を歯車などの回転部材とした場合と比べて、カムスライダー６０の平行移動方向と直交する方向のサイズを小さくし、装置の小型化を達成している。図６（ｃ）のようにカムスライダーを回転するカムギア７１に代えた比較例を示す。この場合も、第２のピニオンギア５２の第１歯目５３とカムギア７１の第１歯目７１ａの歯先の関係と、第２歯目５４以降と第２歯目７１ｂ以降の関係が本実施形態と同様であれば噛み合わせの問題は発生しない。しかしながら、カムギア７１が回転するスペースが必要となる分だけ、装置の小型化が困難となるため、本実施形態のようにカムスライダー６０を平板状にした方が装置の小型化に寄与するものとなる。

１…記録ヘッド、２…キャリッジ、３…インクカートリッジ、１０…インクジェット記録装置、３０…メンテナンス装置、３１…ブレード部材、４０…ブレード駆動機構、４１…ブレードホルダ、５０…ピニオン、６０…カムスライダー

Claims (10)

1. 記録ヘッドのノズル面に対して相対的に移動して当該ノズル面を払拭するブレード部材と、
   前記ブレード部材を保持するブレードホルダと、
   前記ブレードホルダを駆動するブレード駆動機構と、を有し、
   前記ブレード駆動機構は、ギア列が直線状に形成されたスライダーに噛み合うピニオンによって前記ブレードホルダを駆動させ、
   前記ピニオンには、前記スライダーのギア列と最初に当接する形状部と、当該形状部に続く歯部が設けられ、
   前記形状部は前記歯部よりも高く形成され、前記形状部が前記スライダーのギア列における最初の歯部に当接した状態で、前記ピニオンの前記形状部に続く歯部が前記スライダーの最初の歯部に当接しないように構成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記スライダーは、第１のラックギア部と第２のラックギア部が略平行に設けられ、
   前記第１のラックギア部が前記ピニオンと噛み合い、
   前記第２のラックギア部がギアにより直線的に移動されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記ピニオンは、同軸で軸方向にオフセットされた第１のピニオンギアと第２のピニオンギアを含み、
   前記ブレードホルダはギア列が直線状に配列されたラックギア部を有し、
   前記ブレードホルダのラックギア部が前記第１のピニオンギアと噛み合い、
   前記第２のピニオンギアが前記スライダーの第１のラックギア部に噛み合うことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記第２のピニオンギアに前記形状部と、当該形状部に続く歯部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記スライダーの第１のラックギア部には、当該第１のラックギア部の最初の歯部よりもピニオン寄りに歯が形成されていない欠歯領域が設けられ、前記ピニオンの形状部が前記第１のラックギア部の最初の歯部に当接していない状態で当該ピニオンの形状部が前記欠歯領域に位置することを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記ブレードホルダを第１の方向に付勢する付勢手段をさらに有し、
   前記ブレードホルダは、前記付勢手段の力に抗して前記ピニオンにより前記第１の方向とは反対方向に駆動され、
   前記ピニオンから駆動力が伝達されない状態では前記付勢手段の力により待機状態に保持されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記記録ヘッドは、ノズル面が前記ブレード部材により払拭された後、前記ブレードホルダが待機位置に戻る前に、前記ブレード部材から退避した位置に移動されることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記ブレードホルダは、前記ブレード部材により前記記録ヘッドのノズル面を払拭する往路方向と、
   前記記録ヘッドのノズル面に当接しないで待機位置に戻る復路方向に動作することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記ブレード部材は、前記記録ヘッドが所定の位置にあるときに駆動されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
10. 前記所定の位置は、前記記録ヘッドを保持するキャリッジの移動開始端であることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。