インクジェットプリンタにおけるヘッド位置調整機構及びヘッド位置調整方法

【目的】記録ヘッドの位置決めを簡単にかつ正確に行えるようにすること。
【構成】記録ヘッド７０、８０をキャリッジ３１のヘッドガイド溝３２、３３に係合させることにより走査方向の位置決めを行い、また、バネ９２、９２によって記録ヘッド７０、８０をキャリッジ３１のヘッド位置決め面３５、３６に密着させることにより紙送り方向の位置決めを行い、さらに一方の記録ヘッドを基準として他方の記録ヘッドに調整板９１を装着することにより２つの記録ヘッド７０、８０のズレを調整するようにしたもの。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を吐出して記録媒体上にインク像を形成するシリアルタイプのオンデマンド型インクジェットプリンタに関し、より詳しくは、その印字ヘッドの位置調整機構とヘッドの位置調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリアルタイプのインクジェットプリンタには大きく分けて２つのタイプがあり、その１つは、インクカートリッジとヘッドが一体的に構成された、いわゆるプリントヘッドカートリッジと呼ばれているもので、他の１つは、文字通りインクジェットヘッドと呼ばれる、インクカートリッジのみを消耗品として交換するタイプのものである。
【０００３】一般に、インクジェット記録方式は、記録媒体に直接印刷が可能な上、ヘッドの小型化が容易であるという利点があり、さらに、インクの色を変えることでカラー印刷も容易に行うことが出来るが、同一キャリッジに複数のインクジェットヘッドやプリントヘッドカートリッジを搭載すると、各ヘッドが持つ機械的公差あるいは取付け上の公差により、互いのノズル位置が理想とする位置に対して相対的にずれて、良好な印刷品位を得ることが出来ないことになる。
【０００４】特に、インクカートリッジとヘッドが一体的に構成されたプリントヘッドカートリッジでは、インク終了時にヘッドも交換されるので、その都度ヘッドの位置調整が必要となるが、この調整をユーザに強いることはできないため、特開平５−２５４１１４号、特開平５−２７８０２７号あるいは特開平５−２７８３０６号各公報に開示されるように、試験印刷の結果をセンサで読み取り、アクチュエータでカムを駆動してヘッドの相対位置を調整するようにしていたが、この調整方法は、おのずと複雑な構成となる上、ヘッド交換の都度調整動作が必要になる問題を有していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡単で、かつ確実なヘッドの位置調整が可能な機構とその位置調整方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はこのような課題を達成するためのインクジェットプリンタにおけるヘッド位置調整機構として、走査軸に平行な、紙送り方向の位置を決めるヘッド位置決め面と、走査軸に垂直なヘッドガイド溝と、を有するキャリッジと、ヘッドガイド溝に係合して走査方向の動きを抑制する係合部と、ヘッド位置決め面に対応する走査方向前後の当接面と、を備えたヘッドと、このヘッドの当接面をヘッド位置決め面に押圧する付勢ばねと、によって構成したものであり、また、このヘッド位置調整方法として、１つのヘッド位置決め面に当接させた１つのヘッドを基準として、他のヘッド位置決め面に、必要とする枚数の調整板を介在させて他のヘッドを当接させることにより、１つのヘッドの印刷ドット位置に対して他のヘッドの印刷ドット位置を、紙送り方向に重ねるようにして位置調整を行うようにしたものである。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明の実施例であるカラープリンタの主要構成を示した分解斜視図であり、図２はこれを側面からみた断面図であり、さらに図３は、この主要部を真上から見た部分平面図である。はじめにこの実施例の構成について説明する。
【０００８】図において、黒インクジェットヘッド７０は、インク滴吐出部７１と、回路基板７４と、流路部材７２と、黒インクを貯蔵した黒インクカートリッジ６１と接続する針７３とを備えており、さらにこの回路基板７４にはコネクタ７７が設けられていて、プリンタ本体の制御回路と接続するケーブル２０１と中継している。
【０００９】流路部材７２には、図４に示したように、ノズル１１２の列に対して直角な向きの当接面７５がキャリッジ３１の移動方向前後に設けられていて、図５に示したように、これらの面には後述する回転補正板９５を装着する頭付きのフック部７８が設けられ、さらにこの流路部材７２には、キャリッジ３１の黒インクジェットヘッドガイド溝３２と係合する、突起状の係合部７６が紙送りロ−ラ３側に一体的に突出形成されている。
【００１０】一方、カラーインクジェットヘッド８０は、インク滴吐出部８１と、回路基板８４と、流路部材８２と、カラーインクカートリッジ６２と接続する針８３とを備えており、マゼンダインク６２Ｍ、シアンインク６２Ｃ、イエローインク６２Ｙはそれぞれ独立したインク室に貯蔵されていて、針８３は各色に１対１で対応している。
【００１１】回路基板８４にはコネクタ８７が設けられていて、プリンタ本体の制御回路と接続するケーブル２０２と中継している。流路部材８２には、図４に示したように、ノズル１２１の列に対して直角な向きの当接面８５がキャリッジ３１の移動方向前後に設けられていて、これらの面には、図５に示したように、回転補正板９５を装着する頭付きのフック部８８が設けられ、さらに、流路部材８２にも、キャリッジ３１のカラーインクジェットヘッドガイド溝３３と係合する、突起状の係合部８６が紙送りロ−ラ側に一体的に突出形成されている。
【００１２】キャリッジ３１には、カラーインクジェットヘッド８０の当接面８５を受ける第１のヘッド位置決め面３６と、黒インクジェットヘッド７０の当接面７５を受ける第２のヘッド位置決め面３５とがある。第１のヘッド位置決め面３６は、キャリッジ３１が走査する基準となる走査軸２３と平行に、かつ紙送り方向と直角な向きに作られている。第２のヘッド位置決め面３５はこの第１のヘッド位置決め面３６に対して、図３にＸと記したように、走査軸２３から遠ざかる方向に平行に、かつ、第１のヘッド位置決め面３６と平行にオフセットされている。
【００１３】このキャリッジ３１には、コの字形のばね受け部３７が設けられていて、ここには、各ヘッド７０、８０の当接面７５、８５をそれぞれヘッド位置決め面３５、３６に圧接するための付勢ばね９４、９４が取付けられており、また、流路部材７２、８２の各係合部７６、８６を受入れてインクジェットヘッド７０、８０をキャリッジ３１の走査方向に位置決めするためのヘッドガイド溝３２、３３がそれぞれ対応する位置に、かつヘッド位置決め面と直交する向きに設けられている。
【００１４】キャリッジ３１に開けられた穴３８は、黒インクジェットヘッド７０のインク滴吐出部７１がここを貫通して、記録媒体１と対面するためのもので、同様に穴３９は、カラーインクジェットヘッド８０のために開けられている。キャリッジ３１は、メインフレーム１１に取り付けたキャリッジモータ２１で駆動されるベルト２２により、走査軸２３に沿って往復動作する。３４は、キャリッジ３１の走査軸２３の軸回りの回転を防ぎ、排紙フレーム１２の面上を転がる従動ローラである。
【００１５】これに対して回転補正板９５は、黒及びカラーの各ノズル列の１１２（１２２）の角度を調整するものであり、また調整板９１は、黒インクジェットヘッド７０とカラ−インクジェットヘッド８０の紙送り方向のずれを調整するもので、回転補正板９５には、図５に示したように、連続した大穴部９５ａと小穴部９５ｂが設けられていて、各流路部材７２（８２）の一方の当接面７５（８５）に設けたフック部７８（８８）に取付けられるように、また調整板９１は、一方のヘッド７０（８０）を基準として他方のヘッド位置決め面３６（３５）と当接面８５（７５）の間に挟み込めるように構成されている。
【００１６】４１は、キャリッジ３１に冠装されるカートリッジホルダである。このカートリッジホルダ４１には２つのレバー５１があって、黒インクカートリッジ６１とカラーインクカートリッジ６２とを、独立して着脱可能にしている。インクカートリッジ６１、６２の装着は、レバー５１を図１の実線の状態にして、インクカートリッジ６１、６２をカートリッジホルダ４１内に入れて、矢印（イ）に示すように、レバー軸５２を支点に回動して破線で示す状態にすることで行われる。
【００１７】この時、図２に示すように、レバー５１の歯車５１ｇと黒インクカートリッジ６１のラック６１ｇとが噛み合い、同様に、レバー５１の歯車５１ｇとカラーインクカートリッジ６２のラック６２ｇとが噛み合っている。（同図では６２ｇは影に隠れている）。レバー５１は、係止部５１ａをカートリッジホルダ４１の被係止部４１ａに係止してインクカートリッジ６１、６２の装着状態を保つ。インクカートリッジ６１、６２の取り外しは、図２において、レバー５１をレバー軸５２を支点として反時計回りに、係止部４１ａの係止に抗して回動すると、歯車５１ｇがラック６１ｇ、６２ｇを押し上げる。なお、図２において符号２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは記録媒体１を順次ガイドする紙案内であり、また、３は同図反時計回りに回動する紙送りローラで、支点５に取り付けた紙押えばね６で付勢される紙押えローラ４ａ、４ｂとによって巻き付けられた記録媒体１を搬送する。４ｃは自重で紙を押さえる紙押えローラであり、７は排紙ローラで、印刷が終了した記録媒体１をプリンタの外へ送り出す。８は排紙押さえローラで、印刷面を汚さぬように手裏剣状の尖った先端で紙を押さえている。
【００１８】つぎに上述した装置による各インクジェットヘッド７０、８０単体状態での、ノズル列１１２、１２２と当接面７５、８５との角度補正について説明する。図４（ａ）に示すように、当接面７５、８５からノズル列１１２、１２２に至るまでには、流路部材７２、８２と、インク滴吐出部７１、８１と、ノズル１１１、１２１と複数の部品が介在し、これらの機械的公差をトータルすると少なからぬ値となる。その結果、同図において誇張して示したように、本来９０゜であるべき角度が角度Ｓ゜，Ｔ゜という傾きを生ずる。
【００１９】そこで図４（ｂ）に示したように、この傾きに応じて適切な厚みの回転補正板９５を装着する。回転補正板９５の装着は、図５に示したように、流路部材７２、８２のフック部７８、８８に、回転補正板９５の大穴部９５ａを通し、次いで、フック部７８、８８の裏に回転補正板９５の小穴部９５ｂが来るように引き下げる。こうして補正された後は、図４（ｂ）に見られるように、回転補正板９５の面が新たな当接面７５、８５に相当して機能する。偶然のことながら、回転補正板９５を用いずとも当接面７５、８５とノズル列１１２、１２２が直角であれば、回転補正板９５は使用しない。
【００２０】次に、インクジェットヘッド７０、８０の、キャリッジ３１に対する位置決めについて説明する。キャリッジ走査方向の位置決めを行なうには、黒インクジェットヘッド７０とカラーインクジェットヘッド８０の各流路部材７２、８２に設けた係合部７６、８６をキャリッジのヘッドガイド溝３２、３３に係合させることにより規定する。この際、ヘッドガイド溝３２、３３はヘッド７０、８０が紙送り方向に移動することを妨げない。
【００２１】一方、紙送り方向の位置決めを行なうには、付勢ばね９２のばね力を用いてカラーインクジェットヘッド８０の当接面８５を第１のヘッド位置決め面３６に密着させる。これにより、カラーインクジェットヘッド８０は、既にヘッド単体で当接面８５とノズル列１２２との傾きを補正させてあるので、この当接面８５が走査軸２３と平行な第１のヘッド位置決め面３６に密着することによってノズル列１２２はキャリッジ３１の走査方向に対して直角になる。
【００２２】次に黒インクジェットヘッド７０では、流路部材７２の当接面７５が付勢ばね９２で押圧されることにより第２のヘッド位置決め面３５に密着する。黒インクジェットヘッド７０も、予めヘッド単体で当接面７５とノズル列１１２との傾きが補正されているので、その当接面７５が走査軸２３と平行な第２のヘッド位置決め面３５に密着することで、ノズル列１１２はキャリッジ３１の走査方向に対して直角になる。
【００２３】ところで、カラー印刷を行うには、黒インクジェットヘッド７０とカラーインクジェットヘッド８０のノズル位置が、記録媒体１上において紙送り方向で重ならなければならない。黒インクジェットヘッド７０とカラーインクジェットヘッド８０は、それぞれが機械的公差を持った部品で構成されていて、単体で傾きの補正がなされる関係上、当然の事ながら、２つのヘッドは紙送り方向において相対的にずれる。
【００２４】そこで、こうした２つのヘッドの紙送り方向のずれを調整するために調整板９１が用いられる。この調整は、まず、調整板９１を用いずに黒インクジェットヘッド７０とカラーインクジェットヘッド８０をキャリッジ３１に仮固定して印刷を行う。オフセット値（図２R>２のＸ寸法）は、２つのヘッドの公差の上下限値と傾き補正板９５の最大厚みを考慮して設定され、黒インクジェットヘッド７０の当接面７５からノズル列１１２が最も離れ、カラーインクジェットヘッド８０の当接面８５からノズル列１２２が最も近くても、調整板９１を用いずに印刷した場合、カラーインクジェットヘッド８０のノズル列１２２が、黒インクジェットヘッド７０のノズル列１１２より走査軸２３から遠ざかる事はない。
【００２５】調整板９１を用いずに印刷した結果、黒の印刷ドットとカラーの印刷ドットが重なれば調整は終了するが、印刷ドットが重ならない場合には、一方のヘッドを基準として他方のヘッドに１番薄い調整番９１を装着して印刷する。この実施例では、印刷密度を１インチ当り３６０ドットとしてあるため、ドット間距離は約０．０７ｍｍに合わせて、調整板９１は０．０７ｍｍが最も薄く、次に０．１４ｍｍといった具合に０．０７ｍｍ刻みに形成されている。
【００２６】０．０７ｍｍの刻みによる調整分解能はその半分の０．０３５ｍｍで、印刷ドットの重なりは、２つの印刷ドットのずれが調整板９１の分解能である０．０３５以下であることを意味しているから、１番薄い調整板９１で黒の印刷ドットとカラーの印刷ドットが重なれば調整は終了し、印刷ドットが重ならない場合には、印刷ドットが重なるまで、順次調整板９１の厚みを増していく動作を繰り返す。このように、一方のヘッドを基準として、他方のヘッドをずらしながら作業性よく調整する。
【００２７】記録媒体１からノズル１１１面、１２１面までの距離の位置決めは、流路部材７２、８２の被固着部が、ネジ１０１の締め付けによって、キャリッジ３１の底面に密着することにより決まる。記録媒体１からのノズル１１１、１２１の距離に関しては、その距離が短く（一般に１ｍｍ前後）、インク滴のスピードが速い（一般に１０ｍ／秒前後）ため、距離のばらつきによる印刷ドットのずれは無視できる。
【００２８】以上の調整が終了して、黒インクジェットヘッド７０とカラーインクジェットヘッド８０がキャリッジ３１に固着された状態で、最後の調整を行う。これは、黒インクジェットヘッド７０とカラーインクジェットヘッド８０のキャリッジ走査方向の印刷ドットの重ね合わせであって、この調整は、シリアルプリンタの印刷方式で一般に採用されている、キャリッジ３１の走査と同期した印刷タイミング信号をシフトすることにより行われる。カラーインクジェットヘッド８０のインク滴が、記録媒体１上に形成する印刷ドットを基準として、黒インクジェットヘッド７０の印刷ドットがこれに重なるように、印刷のタイミングをプリンタ本体の制御回路上で合わせ込み、このようにして全ての調整が終了する。
【００２９】以上、黒とカラー２つのインクジェットヘッドの取り付け及び調整方法について説明したものであるが、黒インクジェットヘッドが２つ以上ある場合においてもまったく同様の取り付け調整が可能であり、また、黒とカラーのインクジェットヘッドが入れ替わっている場合でも同様に行える。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、キャリッジに、走査軸に平行なヘッド位置決め面と、走査軸に垂直なヘッドガイド溝を設ける一方、ヘッドには、ヘッドガイド溝に係合する係合部と、ヘッド位置決め面に対応する当接面を設けるようにしたので、キャリッジのヘッドガイド溝にヘッドの係合部を係合させ、キャリッジのヘッド位置決め面にヘッド当接面を密着させるだけで、ヘッドを走査方向に変位させることなく紙送り方向に正確に位置決めすることができる。
【００３１】しかも、印刷速度の向上やカラー印刷を目的としてキャリッジに複数のインクジェットヘッドを固着・装備するプリンタにおいては、キャリッジ上の位置決め面に装着した１つのヘッドを基準として他のヘッドを固定することにより、部品個々に極度にきびしい寸法精度を必要とすることなく複数のヘッドを精度高く位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例をなすインクジェットプリンタの主要構成を示した分解斜視図である。
【図２】同上装置を側面からみた断面図である。
【図３】同上装置の主要部を真上から見た部分平面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、同上装置ヘッド傾きの補正方法を示した説明図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、同上装置の回転補正板の装着部と、回転補正板について示した図である。
【符号の説明】
１記録媒体
２３走行軸
３１キャリッジ
３２、３３ヘッドガイド溝
３５、３６ヘッド位置決め面
６１黒インクカートリッジ
６２カラーインクカートリッジ
７０黒インクジェットヘッド
７２流路部材
７５当接面
７６係合部
８０カラーインクジェットヘッド
８２流路部材
８５当接面
８６係合部
９１調整板
９２付勢ばね
９５回転補正板

【特許請求の範囲】
【請求項１】走査軸に平行な、紙送り方向の位置を決めるヘッド位置決め面と、該走査軸に垂直なヘッドガイド溝と、を有するキャリッジと、上記ヘッドガイド溝に係合して走査方向の動きを抑制する係合部と、上記ヘッド位置決め面に対応する走査方向前後の当接面と、を備えたヘッドと、上記ヘッドの当接面を上記ヘッド位置決め面に押圧する付勢ばねと、を備えたインクジェットプリンタにおけるヘッド位置調整機構。
【請求項２】上記ヘッドの当接面に、ノズル列角度調節用の補正板を装着可能となしたことを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタにおけるヘッド位置調整機構。
【請求項３】キャリッジの各ヘッド位置決め面にヘッドの当接面を、キャリッジの各ヘッドガイド溝にヘッドの係合部をそれぞれ対応させて、複数のインクジェットヘッドを走査方向に並置する形式のプリンタにおいて、１つのヘッド位置決め面に当接させた１つのヘッドを基準として、他のヘッド位置決め面に、必要とする枚数の調整板を介在させて他のヘッドを当接させることにより、１つの上記ヘッドの印刷ドット位置に対して他の上記ヘッドの印刷ドット位置を、紙送り方向に重ねるようにしたことを特徴とするインクジェットプリンタにおけるヘッド位置調整方法。

【図２】