画像形成装置
【課題】モータやその他の高さ切り換え機構部品のコストが嵩むことなく、複雑でサイズの大きな機構部品のためにマシンサイズを大きくすることなく、高さ切り換え時にキャリッジにかかる衝撃を低減することができるキャリッジの最適な制御方法を用いた装置を提供する。
【解決手段】本発明の画像形成装置は、キャリッジ４の高さを切り換える高さ調整機構と、キャリッジを記録媒体の幅方向に案内するガイド部材３などを有し、高さ調整機構はカム部材５０２、回転誘導部材５０３，５０４を有し、カムを動作させる押圧部材６０３，６０４が装置本体に設けられ、誘導部材と押圧部材の接触によりカムが動作することでキャリッジ高さが調整され、上方から下方への高さ切り換え時であってキャリッジがガイド部材の一端から他端に向かう間の少なくとも一部において、キャリッジ速度を画像形成時よりも遅い速度に制御し、遅い速度で誘導部材と押圧部材が接触する。
【解決手段】本発明の画像形成装置は、キャリッジ４の高さを切り換える高さ調整機構と、キャリッジを記録媒体の幅方向に案内するガイド部材３などを有し、高さ調整機構はカム部材５０２、回転誘導部材５０３，５０４を有し、カムを動作させる押圧部材６０３，６０４が装置本体に設けられ、誘導部材と押圧部材の接触によりカムが動作することでキャリッジ高さが調整され、上方から下方への高さ切り換え時であってキャリッジがガイド部材の一端から他端に向かう間の少なくとも一部において、キャリッジ速度を画像形成時よりも遅い速度に制御し、遅い速度で誘導部材と押圧部材が接触する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリッジに搭載された記録ヘッドからインクを吐出して用紙（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。）に画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタでは、封筒、厚紙、光沢紙などの厚い記録媒体の印字にも対応するため、記録ヘッドのノズル面と搬送面の隙間（ギャップ）、すなわち記録ヘッドの高さを調整できる機構を有するものが多い。この高さ調整機構としては、カム、リンク機構、レバーなどを用いて手動で高さを切り換える方式や、モータなどの動力源を用いたギヤ駆動により自動で高さを切り換える方式がある。昨今では、自動の高さ切り換え方式のものが主流になっており、コスト低減やダウンサイジングなどのために、高さ調整機構の構成はより単純になってきている。
【０００３】
ここで、高さ調整機構の高さ切り換えに要求される機能としては、常に正確な位置に切換わることはもちろん、切り換え動作時の記録ヘッドの動きも副次的な機能として重要である。すなわち、高さ切り換え時に、記録ヘッドが衝撃を受けないことが非常に重要である。記録ヘッドは衝撃に対して弱く、衝撃を受けるとヘッド面上でノズル抜けが発生し、インク不吐出という不具合が生じてしまうからである。
【０００４】
しかし、従来のインクジェットプリンタにおいては、このような不具合を回避するために、モータなどの動力源を用いて高さ切り換え動作をゆっくり行ったり、切り換え部品の形状を利用して時間をかけて切り換え動作を行ったりしている。よって、前者では、モータやその他の切り換え機構部品を使用するためコストが嵩んでしまい、後者では、切り換え部品の設置場所が必要なため結果的にマシンサイズが大きくなってしまうという問題があった。
【０００５】
特許文献１には、高さ切り換え時又はヘッドキャッピング時に加わるキャリッジユニット（ヘッド）への衝撃を低減させるために、高さ切り換え部材及びキャリッジユニット支持部材を設け、支持部材によりキャリッジユニットを弾力付勢する技術が開示されている。
【０００６】
しかし、部品コストをかけずに高さ切り換え時のキャリッジへの衝撃をより効果的に低減するためのキャリッジの制御方法は開示されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、モータやその他の高さ切り換え機構部品のコストが嵩むことなく、また、複雑でサイズの大きな機構部品のためにマシンサイズを大きくすることなく、キャリッジの高さ切り換え時にキャリッジにかかる衝撃を低減することができるキャリッジの最適な制御方法を用いた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】
【０００８】
この課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、記録媒体にインクを吐出して画像を形成する画像形成手段を備えたキャリッジと、該キャリッジに設けられて該キャリッジの高さを切り換える高さ調整機構と、該高さ調整機構を支持して該キャリッジを該記録媒体の幅方向である主走査方向にガイドするためのガイド部材とを有し、前記高さ調整機構はカム部材及び回転誘導部材を有し、該カム部材を動作させる押圧部材が装置本体に設けられ、前記キャリッジの主走査方向の移動の際該回転誘導部材が該押圧部材によって押されて回転することで、該カム部材が動作して前記キャリッジの高さが調整され、上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かう間の少なくとも一部において、キャリッジ速度を画像形成時よりも遅い速度に制御し、該遅い速度で前記回転誘導部材を前記押圧部材に接触させる、ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、キャリッジの高さ切り換え時のキャリッジ速度を最適に制御することにより、画像形成の効率を維持しつつ、高さ切り換え時に発生するキャリッジへの衝撃を低減することができる。また、キャリッジ速度の制御には付加的な部品を要しないため、新たな部品コストを招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す外観斜視説明図である。
【図２】同装置の機構部の要部平面説明図である。
【図３】同じく機構部の要部斜視説明図である。
【図４】同じくキャリッジ部分の側面説明図である。
【図５】同じくキャリッジ部分の正面斜視説明図である。
【図６】同じくキャリッジ部分の正面説明図である。
【図７】カム部材の説明に供する側面説明図である。
【図８】回転誘導部材の説明に供する正面説明図である。
【図９】高さ切り換え時のキャリッジの挙動を示す側面説明図である。
【図１０】本発明に従うキャリッジの速度制御を示す図である。
【図１１】本発明に従うキャリッジの速度制御を示す図である。
【図１２】本発明に従うキャリッジの速度制御を示す図である。
【図１３】キャリッジ速度とノズル抜け防止及び高さ切り換え可能範囲の関係を示す概念図である。
【図１４】本発明のキャリッジの変形例を示す側面説明図である。
【図１５】本発明における高さ切り換え時のキャリッジの挙動を示す背面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置の一例の概要について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の外観斜視説明図、図２は同装置の機構部の平面説明図である。
【００１２】
この画像形成装置は、シリアル型画像形成装置であり、装置本体１００の上面側に開閉可能にカバー１０１が設けられ、このカバー１０１を開くことで内部の機構部にアクセスすることができる。
【００１３】
機構部は、図２に示すように、左右のメイン側板１Ａ、１Ｂに横架したガイド部材３にてキャリッジ４を主走査方向に摺動自在に支持し、主走査モータ５によって駆動プーリ６と従動プーリ７との間に張架されたタイミングベルト８を介してキャリッジ４を主走査方向に移動走査する。
【００１４】
このキャリッジ４には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出する画像形成手段としての液体吐出ヘッド及びこの液体吐出ヘッドにインクを供給するヘッドタンクを含む記録ヘッドユニット（以下、単に「記録ヘッド」ともいう。）１１を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、滴吐出方向を下方に向けて装着している。これらの複数の記録ヘッド１１はキャリッジ４に搭載されている。
【００１５】
また、キャリッジ４の主走査方向に沿ってエンコーダスケール１５を配置し、キャリッジ４側にはエンコーダスケール１５の目盛り（スケール：位置識別部）を読み取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１６を取り付け、これらのエンコーダスケール１５とエンコーダセンサ１６とで位置検出装置としてのリニアエンコーダを構成している。
【００１６】
一方、キャリッジ４の下側には、記録媒体を副走査方向に搬送する搬送ベルト２１を配置している。この搬送ベルト２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２２とテンションローラ２３との間に掛け渡されて、副走査モータ３１によってタイミングベルト３２及びタイミングプーリ３３を介して搬送ローラ２２が回転駆動されることによって副走査方向に周回移動される。
【００１７】
さらに、キャリッジ４の主走査方向の一方側には搬送ベルト２１の側方に記録ヘッド１１の維持回復を行う維持回復機構４１が配置されている。なお、維持回復機構４１は、例えば記録ヘッド１１のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材、ノズル面を払拭するワイパ部材、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出受けなどで構成されている。
【００１８】
また、図１に示すように、記録媒体を搬送ベルト２１に給紙する給紙手段や、画像形成手段としての記録ヘッド１１から吐出された液体が付着して画像が形成された記録媒体を排紙する排紙手段などを構成する給排紙トレイ１０３が装置本体１００に対して装着される。
【００１９】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙された記録媒体を搬送ベルト２１で間歇的に搬送し、キャリッジ４を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１１を駆動することにより、停止している記録媒体に液滴を吐出して１行分を記録し、記録媒体を所定量搬送後、次の行の記録を行なう動作を繰り返して記録媒体上に画像を形成し、画像形成後記録媒体を排紙する。
【００２０】
次に、この画像形成装置におけるキャリッジの支持構造及び高さ調整機構について図３ないし図６を参照して説明する。なお、図３は同じく機構部の要部斜視説明図、図４は同じくキャリッジ部分の側面説明図、図５は同じくキャリッジ部分の正面斜視説明図、図６は同じくキャリッジ部分の正面説明図である。
【００２１】
ガイド部材３は板金部材からなり、キャリッジ４を摺動自在に案内するための支持面となるガイド面３０１、ガイド面３０２、３０３を有している。そして、キャリッジ４は、ガイド部材３のガイド面３０１に摺動自在に支持される高さ調整機構を含む摺動部４０１と、ガイド面３０２に摺接する摺動部４０２と、ガイド面３０３に摺接する摺動部４０３とを有している。この場合、ガイド部材３のガイド面３０１は、キャリッジ４の高さ位置を決める面となり、ガイド面３０２はキャリッジ４の自重によるモーメントを受ける面（回転止め部）となり、ガイド面３０３はキャリッジ４の副走査方向位置を決める面となる。
【００２２】
図４を参照して、インクを吐出する為の記録ヘッド１１を内部に搭載したキャリッジ４は、ガイド部材３上を案内され、搬送路４７を搬送されて来た記録媒体４５に作像する。このために、隙間４９が記録ヘッド１１のノズル面と搬送路４７の搬送面で形成されている。記録媒体によって必要なギャップは異なるため、薄い記録媒体に印字した後に封筒や光沢紙などの厚い記録媒体に印字する場合、キャリッジ４を高くしてギャップを広げる必要がある。逆に、厚い記録媒体に印字した後に薄い記録媒体に印字する場合、キャリッジ４を低くしてギャップを狭める必要がある。
【００２３】
ここで、キャリッジ４の摺動部４０１には、主走査方向を回転軸心とする回転部材５０１が、キャリッジ４に固定された４個の保持部材４０４にて回転自在に保持されている。この回転部材５０１は、ガイド部材３の支持面であるガイド面３０１に摺動自在に接する摺動面５１２を有する２つのカム部材５０２と、主走査方向に沿って回転部材５０１の周りに斜めに湾曲して形成された当接面５１３を有する第１回転誘導部材５０３と、同じく主走査方向に沿って回転部材５０１の周りに斜めに形成された当接面５１４を有する第２回転誘導部材５０４とが設けられている。
【００２４】
カム部材５０２は、図７に示すように、回転位置に応じて回転軸心５１１とガイド部材３のガイド面３０１との距離が距離ａと距離ｂとの間で変化する摺動面５１２を有している。この場合、図７（ａ）に示すようにカム部材５０２の摺動面５１２の距離ａとなる部分５０２ａがガイド面３０１に接しているときには、キャリッジ４は高さが低い位置（下方位置）となり、図７（ｂ）に示すようにカム部材５０２の摺動面５１２の距離ｂとなる部分５０２ｂがガイド面３０１に接しているときには、キャリッジ４は高さが高い位置（上方位置）となる。
【００２５】
第１回転誘導部材５０３は、カム部材５０２を図７（ａ）の位置から図７（ｂ）の位置に回転させる、つまり、キャリッジ４をガイド面３０１に対して上昇させる（ギャップが広くなる）方向に回転部材５０１の回転を誘導する部材である。第２回転誘導部材５０４は、カム部材５０２を図７（ｂ）の位置から図７（ａ）の位置に回転させる、つまり、キャリッジ４をガイド面３０１に対して下降させる（ギャップが狭くなる）方向に回転部材５０１の回転を誘導する部材である。
【００２６】
また、図８に示すように、第１回転誘導部材５０３の当接面５１３と、第２回転誘導部材５０４の当接面５１４とは、第１回転誘導部材５０３の当接面５１３の傾斜を第２回転誘導部材５０４の当接面５１４の傾斜よりも緩やかにしている。つまり、回転部材５０１が同じ角度回転するために、第１回転誘導部材５０３では距離Ｌｂの移動が必要であるのに対し、第２回転誘導部材５０４では距離Ｌａ（Ｌａ＜Ｌｂ）の移動が必要である。
【００２７】
これにより、キャリッジ４の移動速度を同じとしたとき、キャリッジ４を上昇させるときにはキャリッジ４を下降させるときよりも長い時間をかけて調整動作が行なわれる。これは、キャリッジ４を上昇させるときにはキャリッジ４の自重に抗してキャリッジ４を持ち上げることからゆっくり上昇させるためである。
【００２８】
一方、装置本体１００の側板１Ａ（キャリッジ主走査方向一端部）には、第１回転誘導部材５０３の当接面５１３に当接可能な第１押圧部材６０３が配設され、側板１Ｂ（キャリッジ主走査方向他端部）には、第２回転誘導部材５０４の当接面５１４に当接可能な第２押圧部材６０４が配設されている。
【００２９】
この場合、維持回復機構４１を配設した側、すなわち、キャリッジ４のホーム位置側に第２回転誘導部材５０４と第２押圧部材６０４が配置されているので、キャリッジ４をホーム位置に移動させたときには、キャリッジ４は低い高さ位置に戻され、維持回復機構４１の図示しないキャップ部材によるキャッピングを確実に行なうことができる。
【００３０】
このように構成したので、図６において、キャリッジ４を矢示Ａ方向に移動させて、第１押圧部材６０３に第１回転誘導部材５０３の当接面５１３を当接させて押し付けることによって、回転部材５０１、すなわちカム部材５０２は、図７（ｂ）の状態に回転して、摺動面５１２の第１摺接部５１２ｂがガイド部材３のガイド面３０１に接触する位置まで移動し、キャリッジ４が上昇して高さが高くなり、ギャップ（記録ヘッド１１のノズル面と搬送ベルト２１による用紙搬送面との間の距離）が広がる。
【００３１】
一方、図６において、キャリッジ４を矢示Ｂ方向に移動させて、第２押圧部材６０４に第２回転誘導部材５０４の当接面５１４を当接させて押し付けることによって、回転部材５０１、すなわちカム部材５０２は図７（ａ）の状態に回転して、摺動面５１２の距離ａとなる部分がガイド部材３のガイド面３０１に接触する位置まで移動し、キャリッジ４が下降して高さが低くなり、ギャップが狭くなる。
このようにして、簡単な構成でキャリッジ４の移動のみによってキャリッジ４が昇降してギャップが変化する（ギャップが調整される）。
【００３２】
図９は、高さ切り換え時のキャリッジの挙動を説明するための側面説明図である。
図９（ａ）は、カム部材５０２によって上方位置に支持されているキャリッジ４が鉛直下方に下降動作をする前の状態を示している。この状態では、記録ヘッド１１のノズル面と搬送路４７の搬送面の間には、距離Ａがある。この状態においてカム部材５０２が図中時計回りに回転すると、キャリッジ４もカムの形状に従って下降し、キャリッジ４は、回転したカム部材５０２によって図９（ｂ）に示される下方位置で再び支持される。このとき、記録ヘッド１１のノズル面と搬送路４７の搬送面の間には、距離Ｂがある。よって、この下降動作の前後において、キャリッジ４は距離Ｈ（＝Ａ−Ｂ）だけ変移しており、この下降距離Ｈがキャリッジ４に内包された記録ヘッド１１に衝撃を与えることになる。このとき、比較的重いキャリッジ４の自重による衝撃によって、ノズル抜けが発生してしまう。
【００３３】
本願発明者がこのときのキャリッジ４（記録ヘッド１１）への衝撃力について評価を行ったところ、衝撃力はキャリッジ速度にある程度比例しており、従ってキャリッジ速度を低速にして高さ切り換えを行うと、キャリッジ４に掛かる衝撃力が低減することを確認した。
【００３４】
電源投入時、キャリッジ４は当初、維持回復機構４１の図示しないキャップ部材によりキャッピングされているホーム位置であって、下方位置にある。封筒、厚紙、光沢紙などの厚い記録媒体に印字するときは、キャリッジ４は第１押圧部材６０３側に移動し、第１押圧部材６０３が第１回転誘導部材５０３の当接面５１３に当接することで、キャリッジ４は下方位置から上方位置に切り換えられる。
【００３５】
今、厚い記録媒体に印字していて、記録ヘッドのノズル面と搬送面の隙間が大きくなっているとき、すなわちキャリッジ４が上方位置にあるとき、その後薄い記録媒体に印字する場合は、高さ調整機構によってキャリッジ４を下方位置に調整しなければならない。そこで、キャリッジ４を下方位置に調整する際のキャリッジの速度制御が必要となる。
【００３６】
図１０〜１２は、本発明に従うキャリッジの速度制御を示す図である。図の縦軸は、＋側がキャリッジ移動方向の往路、−側が復路を示している。
キャリッジ４が、厚い記録媒体の印字のために上方位置であって第１押圧部材６０３の近傍にあり、次に薄い記録媒体に印字する場合を考える。図１０に示すように、キャリッジ４は、一定の加速度で加速して速度Ｖ１に到達し、速度Ｖ１で記録媒体４５の一端まで記録媒体４５上に印字し、その後一定の加速度で減速して速度０に到達し（往路）、今度は逆方向に一定の加速度で加速して速度Ｖ１に到達し、速度Ｖ１で記録媒体４５の他端まで記録媒体４５上に印字し、その後一定の加速度で減速して速度０に到達する（復路）。キャリッジ４がこの動作を繰り返すことで、記録媒体４５が印字される。
【００３７】
そして、厚い記録媒体の印字動作が終了すると、キャリッジ４は、薄い記録媒体の印字に備えて上方位置から下方位置に切り換えられる。上述のように、維持回復機構４１を配設した側、すなわち、キャリッジ４のホーム位置側に第２回転誘導部材５０４と第２押圧部材６０４が配置されているので、キャリッジ４を第２押圧部材６０４側に移動させることにより、キャリッジ４は下方位置に戻される。
【００３８】
従って、上方位置から下方位置への高さ切り換え時であって、第１押圧部材６０３側から第２押圧部材６０４に向かうキャリッジ４のストロークの間、すなわちキャリッジ４がガイド部材３の一端から他端に向かう間、キャリッジ４の速度Ｖを画像形成時の速度Ｖ１ではなく、速度Ｖ１よりも小さい速度Ｖ２に制御する。そして、一定の速度Ｖ２のまま第２回転誘導部材５０４を第２押圧部材６０４に接触させることで、キャリッジ４を下方位置に切り換える。これによりキャリッジ４にかかる衝撃は低減される。ここでは、高さ切り換え時のストロークにおけるキャリッジ４の加速度は、画像形成時と同じとしているが、異なってもよい。
【００３９】
これに代えて、破線で示すように、高さ切り換え時のキャリッジ４の速度Ｖを０から画像形成時よりも小さい加速度で加速させ、第２回転誘導部材５０４と接触する際に画像形成時よりも遅い速度Ｖ２になるように制御してもよい。
【００４０】
また、高さ切り換え時のキャリッジ４のストローク全体を速度Ｖ２に抑えることに代えて、図１１に示すように、このストロークの途中までは画像形成時の速度Ｖ１を維持しておき、第２押圧部材６０４の直前で大きく減速して速度Ｖ２に到達してもよい。これによっても、速度Ｖ２でキャリッジ４は下方位置に切り換えられるため、キャリッジ４にかかる衝撃は低減される。さらに、低速で移動する領域をより狭くすることができるため、ユーザーの待ち時間を短縮することができる。
【００４１】
また、図１２に示すように、高さ切り換え時のキャリッジ４のストロークの途中までは画像形成時の速度Ｖ１を維持しておき、第２押圧部材６０４の直前でさらに大きく減速して一旦キャリッジ４の速度を０とし、その後加速させて速度Ｖ２に到達させてもよい。これによっても、速度Ｖ２でキャリッジ４は下方位置に切り換えられるため、キャリッジ４にかかる衝撃は低減される。さらに、低速で移動する領域をより狭くすることができるため、ユーザーの待ち時間を短縮することができる。ここで、高さ切り換え時のキャリッジ４のストロークにおいて、速度Ｖ１に達するまでの加速度を画像形成時の加速度よりも大きくしてもよい。また、このときの速度をＶ１より大きくしてもよい。
【００４２】
しかし、速度Ｖ２が小さすぎると、切り換え負荷との兼ね合いから高さ切り換えが正常に機能しない場合もある。よって、速度Ｖ２は、ある程度の大きさが必要であって、キャリッジ４の高さ切り換えが正常に機能する範囲内で設定される必要がある。一方、ノズル抜けは、生じる衝撃力の小さいキャリッジ速度の遅い範囲で防止される。従って、高さ切り換えに必要なキャリッジ速度と、記録ヘッドの機能維持（ノズル抜け防止など）に必要なキャリッジ速度を考慮して、高さ切り換え時のキャリッジ速度Ｖ２を設定する必要がある。特に、記録ヘッドの機能を損なわない範囲内で速度Ｖ２を大きくすることで、画像形成の効率を損なわずにすむ。
【００４３】
図１３は、キャリッジ速度とノズル抜け防止及び高さ切り換え可能範囲の関係を示す概念図である。
高さ切り換え時のキャリッジ速度Ｖ２が遅い範囲では、キャリッジへの衝撃力は小さくなり、ノズル抜けは防止される。一方、キャリッジ速度Ｖ２がある程度速い範囲において、高さ切り換えは正常に実行される。従って、これらが重なった範囲において、高さ切り換え時のキャリッジ速度Ｖ２を設定することができる。
【００４４】
例えば、図においてＸで示すように、上方位置から下方位置への高さ切り換え時のキャリッジ速度Ｖ２を、高さ切り換えが正常に機能する範囲内で最も低速とすることができる。これによれば、キャリッジ速度がより低減されることから、キャリッジへの衝撃力を最小限に抑えることができる。
また、Ｙで示すように、高さ切り換え時のキャリッジ速度Ｖ２を、ノズル抜けが防止される範囲内で最も高速とすることができる。これによれば、キャリッジ速度が増大されることから、画像形成の効率を高めることができる。
【００４５】
今、薄い記録媒体に印字し、その後封筒などの厚い記録媒体に印字し、その後再び薄い記録媒体に印字する場合を考える。
当初、キャリッジ４は下方位置において薄い普通紙に印字しているため、その後手差しトレイ（不図示）に装置に対して略水平にセットされた厚紙は、記録ヘッド１１の下方の搬送路４７（図４）までは搬送されず、その手前で待機される。そして、キャリッジ４が上方位置に切り換えられた後、厚い記録媒体は記録ヘッド１１の下方の搬送路４７に搬送され、印字され、排紙される。
【００４６】
次に再び薄い記録媒体に印字する場合、キャリッジ４は上方位置において厚い記録媒体に印字しているため、給紙トレイにセットされていた薄い記録媒体は、キャリッジの高さ切り換え動作の間待機されることなく、記録ヘッド１１の下方の搬送路４７（図４）に搬送される。そして、キャリッジ４が下方位置に切り換えられた後、薄い記録媒体は待ち時間なく印字される。これにより、待機時間を省くことができる分、画像形成の効率を向上させることができる。
【００４７】
図１４は、本発明のキャリッジの変形例を示す側面説明図である。
キャリッジ４を支持案内するガイド部材３の背面には、高さ切り換え時に下降するキャリッジ４を支持するための衝撃低減部材５２０が設置されている。この衝撃低減部材５２０の上部には、受け部５２２が紙面手前側と奥側にそれぞれ１つずつ形成されている。一方、キャリッジ４には、衝撃低減部材５２０の受け部５２２に対応する箇所に、湾曲した先端を有する接触部としてのピン部材５２４が紙面手前側と奥側にそれぞれ１つずつ形成されている。ここで、ピン部材５２４と受け部５２２の間の距離ｈは、従来の下降距離Ｈよりも小さく形成されている。
【００４８】
よって、高さ切り換え時の下降動作において、従来のキャリッジは上方位置と下方位置の間の高さ（ギャップ）である距離Ｈだけ一度に落下していてキャリッジへの衝撃も大きかったが、本発明によれば、ピン部材５２４と受け部５２２の接触によって、ギャップ分の距離を一度に落下させずにキャリッジの下降距離を微小距離ｈとするため、落下による衝撃が低減される。
【００４９】
衝撃低減部材はポリアセタールなどの摺動性の良好な材質で形成されると好ましい。後述するように、キャリッジが下方位置に切り換わるとき、キャリッジは衝撃低減部材の平面部を摺動し、斜面部を駆け降りる。従って、部材間の表面摺動負荷を低減することで、突発的な負荷上昇や部材表面の摩耗を防止することができる。
なお、設置スペースによっては、衝撃低減部材５２０はキャリッジ４を支持案内するガイド部材３の内側（図中右側）に設置されてもよい。
【００５０】
また、キャリッジ４の重量はカム部材５０２によってガイド部材３上に支えられるため、衝撃低減部材５２０の取り付け位置はカム部材５０２を通る鉛直面の近傍であることが好ましい。例えば、図１４において、カム部材５０２から離れたキャリッジ４の右側部分を受容するように衝撃低減部材を取り付けたとしても、衝撃の中心であるカム部材５０２からキャリッジ４の右側部分まで一定の距離があるため、落下時に大きな衝撃がキャリッジ４にかかった後に衝撃低減部材でキャリッジを受容する可能性があるからである。
【００５１】
図１５は、本発明における高さ切り換え時のキャリッジの挙動を示す背面説明図である。
図１５（ａ）は、鉛直下方に下降動作をする前の、カム部材５０２によって上方位置に支持されているキャリッジ４を示す図である。図示のように、装置本体側のガイド部材３の背面に設けられた衝撃低減部材５２０の両側２箇所に形成された受け部５２２は、下降動作するキャリッジ４を一旦保持する保持部としての平面部５２６と、平面部５２６からキャリッジ４を下方位置に緩やかに下降させる移行部としての斜面部５２８を有している。
【００５２】
一方、キャリッジ４側には、衝撃低減部材５２０により保持される相手として、滑らかな先端を有するピン部材５２４が、キャリッジの幅方向の両側２箇所に一体形成されている。よって、キャリッジ４がカム部材５０２の回転により下降動作をすると、キャリッジ４は、ピン部材５２４と平面部５２６との接触によって下降動作の途中で一旦保持され、その後下方位置に達する。受け部５２２の下部には外側から切り込みが入れられているため、キャリッジ４が落下した時に受け部５２２は撓み、衝撃を吸収するようになっている。従って、下降距離を従来の下降距離Ｈに比べてかなり小さい下降距離ｈとすることができ、さらには落下時の衝撃も大幅に低減することができる。また、受け部５２２とピン部材５２４がそれぞれ主走査方向に離れて２箇所に形成されることで、下降時のキャリッジの姿勢が安定し、余計な振動は生じない。
【００５３】
図１５（ｂ）は、上方位置に保持されていたキャリッジ４がカム部材５０２の回転によって平面部５２６まで下降したときを示す図である。キャリッジ４は落下時に衝撃低減部材５２０により弾性的に保持され、次いで、キャリッジ４は図中左方向に移動し、キャリッジ４に形成されたピン部材５２４は斜面部５２８を滑り降りる。このようにして、キャリッジ４は下方位置まで緩やかに下降することができる。なお、距離ｈだけ下降したキャリッジ４は、斜面部５２８を滑り降りる最中に距離Ｈ−ｈだけ下降して、結局距離Ｈだけ下降し、下方位置に到達する。
【００５４】
ここで、図２，１５を参照して、下降動作時のキャリッジ４の動きを説明する。
衝撃低減部材５２０は、維持回復機構４１の近傍においてガイド部材３の背面に配置されている。よって、キャリッジ４は、下降動作時にはガイド部材３に沿う主走査方向に摺動して維持回復機構４１に近づき、図１５（ａ）に示す位置まで移動し、第２押圧部材６０４に当接することで図１５（ｂ）に示す位置まで下降する。次に、キャリッジ４は維持回復機構４１から遠ざかる方向に移動し、斜面部５２８を滑り降りる途中で低い高さ位置（下方位置）に切り換えられる。
なお、衝撃低減部材５２０の配置位置は維持回復機構４１の近傍に限られない。
【００５５】
また、図１５（ｂ）において、位置５３０は、維持回復機構４１が記録ヘッド１１のノズル面をキャッピングする位置を示している。キャリッジ４がその下方位置にて印字後に動作を終了する場合、キャリッジ４の図中右側のピン部材５２４はそのまま位置５３０で停止し、維持回復機構４１により記録ヘッド１１のノズル面がキャッピングされる。一方、キャリッジ４がその上方位置にて印字後に動作を終了する場合、キャリッジ４は図１５（ｂ）に示した下降動作により下方位置に達した後、ピン部材５２４は位置５３０で停止し、キャッピングがなされる。
【００５６】
このように、キャリッジ４のためのキャッピング位置５３０を斜面部５２８の手前の平坦部に設定することで、高さ切り換え動作がキャッピング動作に干渉することも無く、キャッピング位置５３０と図１５に示すピン部材５２４の位置の間で、斜面部５２８を設定することができる。なお、本実施例では平面部５２６、斜面部５２８及び低い平坦部の部分を直線状に形成しているが、平面部５２６から斜面部５２８と斜面部５２８から平坦部の部分を、Ｓ字状の滑らかな湾曲部として形成してもよい。
【００５７】
このように、衝撃低減部材５２０をガイド部材３に設け、ピン部材５２４をキャリッジ４に設けることで、キャリッジの下降距離を従来の下降距離Ｈよりも小さい距離ｈにし、キャリッジにかかる衝撃を低減することができる。よって、これに加えて、上方位置から下方位置への高さ切り換え時におけるキャリッジ速度を前述のように低減させることで、キャリッジへの衝撃をさらに低減することができる。従って、画像形成の効率を高めるために、衝撃低減部材５２０とピン部材５２４を設けない場合に比べて速度Ｖ２を速くしてもよく、これにもかかわらず衝撃を小さく抑えることができる。
【００５８】
以上のように、本発明は、キャリッジ４に設けられたカム部材５０２、回転誘導部材５０３，５０４と、これらを動作させる押圧部材６０３，６０４と、下降動作時に記録ヘッド１１に大きな衝撃がかかるのを防ぐ衝撃低減部材５２０を有し、キャリッジの主走査方向の移動に連動してこれら部材によってキャリッジの昇降動作が行われる。つまり、キャリッジに設けられた回転誘導部材５０３，５０４が本体側に設けられた押圧部材６０３，６０４によって押され、カム部材５０２が回転することで、キャリッジが昇降する。このとき下降動作時には、キャリッジ速度を最適に制御することで、高さ切り換え時にキャリッジにかかる衝撃力が低減される。
【００５９】
以上、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、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、プリンタ、ファックス、コピー複写機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液、パターニング材料などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
３ ガイド部材
４ キャリッジ
１１ 記録ヘッド（画像形成手段）
１００ 画像形成装置
５０２ カム部材
５０３ 第１回転誘導部材（回転誘導部材）
５０４ 第２回転誘導部材（回転誘導部材）
６０３ 第１押圧部材（押圧部材）
６０４ 第２押圧部材（押圧部材）
Ｖ１ 画像形成時のキャリッジ速度
Ｖ２ 画像形成時よりも遅いキャリッジ速度
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６１】
【特許文献１】特開２０１０−０３６３４５号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリッジに搭載された記録ヘッドからインクを吐出して用紙（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。）に画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタでは、封筒、厚紙、光沢紙などの厚い記録媒体の印字にも対応するため、記録ヘッドのノズル面と搬送面の隙間（ギャップ）、すなわち記録ヘッドの高さを調整できる機構を有するものが多い。この高さ調整機構としては、カム、リンク機構、レバーなどを用いて手動で高さを切り換える方式や、モータなどの動力源を用いたギヤ駆動により自動で高さを切り換える方式がある。昨今では、自動の高さ切り換え方式のものが主流になっており、コスト低減やダウンサイジングなどのために、高さ調整機構の構成はより単純になってきている。
【０００３】
ここで、高さ調整機構の高さ切り換えに要求される機能としては、常に正確な位置に切換わることはもちろん、切り換え動作時の記録ヘッドの動きも副次的な機能として重要である。すなわち、高さ切り換え時に、記録ヘッドが衝撃を受けないことが非常に重要である。記録ヘッドは衝撃に対して弱く、衝撃を受けるとヘッド面上でノズル抜けが発生し、インク不吐出という不具合が生じてしまうからである。
【０００４】
しかし、従来のインクジェットプリンタにおいては、このような不具合を回避するために、モータなどの動力源を用いて高さ切り換え動作をゆっくり行ったり、切り換え部品の形状を利用して時間をかけて切り換え動作を行ったりしている。よって、前者では、モータやその他の切り換え機構部品を使用するためコストが嵩んでしまい、後者では、切り換え部品の設置場所が必要なため結果的にマシンサイズが大きくなってしまうという問題があった。
【０００５】
特許文献１には、高さ切り換え時又はヘッドキャッピング時に加わるキャリッジユニット（ヘッド）への衝撃を低減させるために、高さ切り換え部材及びキャリッジユニット支持部材を設け、支持部材によりキャリッジユニットを弾力付勢する技術が開示されている。
【０００６】
しかし、部品コストをかけずに高さ切り換え時のキャリッジへの衝撃をより効果的に低減するためのキャリッジの制御方法は開示されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、モータやその他の高さ切り換え機構部品のコストが嵩むことなく、また、複雑でサイズの大きな機構部品のためにマシンサイズを大きくすることなく、キャリッジの高さ切り換え時にキャリッジにかかる衝撃を低減することができるキャリッジの最適な制御方法を用いた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】
【０００８】
この課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、記録媒体にインクを吐出して画像を形成する画像形成手段を備えたキャリッジと、該キャリッジに設けられて該キャリッジの高さを切り換える高さ調整機構と、該高さ調整機構を支持して該キャリッジを該記録媒体の幅方向である主走査方向にガイドするためのガイド部材とを有し、前記高さ調整機構はカム部材及び回転誘導部材を有し、該カム部材を動作させる押圧部材が装置本体に設けられ、前記キャリッジの主走査方向の移動の際該回転誘導部材が該押圧部材によって押されて回転することで、該カム部材が動作して前記キャリッジの高さが調整され、上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かう間の少なくとも一部において、キャリッジ速度を画像形成時よりも遅い速度に制御し、該遅い速度で前記回転誘導部材を前記押圧部材に接触させる、ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、キャリッジの高さ切り換え時のキャリッジ速度を最適に制御することにより、画像形成の効率を維持しつつ、高さ切り換え時に発生するキャリッジへの衝撃を低減することができる。また、キャリッジ速度の制御には付加的な部品を要しないため、新たな部品コストを招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す外観斜視説明図である。
【図２】同装置の機構部の要部平面説明図である。
【図３】同じく機構部の要部斜視説明図である。
【図４】同じくキャリッジ部分の側面説明図である。
【図５】同じくキャリッジ部分の正面斜視説明図である。
【図６】同じくキャリッジ部分の正面説明図である。
【図７】カム部材の説明に供する側面説明図である。
【図８】回転誘導部材の説明に供する正面説明図である。
【図９】高さ切り換え時のキャリッジの挙動を示す側面説明図である。
【図１０】本発明に従うキャリッジの速度制御を示す図である。
【図１１】本発明に従うキャリッジの速度制御を示す図である。
【図１２】本発明に従うキャリッジの速度制御を示す図である。
【図１３】キャリッジ速度とノズル抜け防止及び高さ切り換え可能範囲の関係を示す概念図である。
【図１４】本発明のキャリッジの変形例を示す側面説明図である。
【図１５】本発明における高さ切り換え時のキャリッジの挙動を示す背面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置の一例の概要について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の外観斜視説明図、図２は同装置の機構部の平面説明図である。
【００１２】
この画像形成装置は、シリアル型画像形成装置であり、装置本体１００の上面側に開閉可能にカバー１０１が設けられ、このカバー１０１を開くことで内部の機構部にアクセスすることができる。
【００１３】
機構部は、図２に示すように、左右のメイン側板１Ａ、１Ｂに横架したガイド部材３にてキャリッジ４を主走査方向に摺動自在に支持し、主走査モータ５によって駆動プーリ６と従動プーリ７との間に張架されたタイミングベルト８を介してキャリッジ４を主走査方向に移動走査する。
【００１４】
このキャリッジ４には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出する画像形成手段としての液体吐出ヘッド及びこの液体吐出ヘッドにインクを供給するヘッドタンクを含む記録ヘッドユニット（以下、単に「記録ヘッド」ともいう。）１１を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、滴吐出方向を下方に向けて装着している。これらの複数の記録ヘッド１１はキャリッジ４に搭載されている。
【００１５】
また、キャリッジ４の主走査方向に沿ってエンコーダスケール１５を配置し、キャリッジ４側にはエンコーダスケール１５の目盛り（スケール：位置識別部）を読み取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１６を取り付け、これらのエンコーダスケール１５とエンコーダセンサ１６とで位置検出装置としてのリニアエンコーダを構成している。
【００１６】
一方、キャリッジ４の下側には、記録媒体を副走査方向に搬送する搬送ベルト２１を配置している。この搬送ベルト２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２２とテンションローラ２３との間に掛け渡されて、副走査モータ３１によってタイミングベルト３２及びタイミングプーリ３３を介して搬送ローラ２２が回転駆動されることによって副走査方向に周回移動される。
【００１７】
さらに、キャリッジ４の主走査方向の一方側には搬送ベルト２１の側方に記録ヘッド１１の維持回復を行う維持回復機構４１が配置されている。なお、維持回復機構４１は、例えば記録ヘッド１１のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材、ノズル面を払拭するワイパ部材、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出受けなどで構成されている。
【００１８】
また、図１に示すように、記録媒体を搬送ベルト２１に給紙する給紙手段や、画像形成手段としての記録ヘッド１１から吐出された液体が付着して画像が形成された記録媒体を排紙する排紙手段などを構成する給排紙トレイ１０３が装置本体１００に対して装着される。
【００１９】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙された記録媒体を搬送ベルト２１で間歇的に搬送し、キャリッジ４を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１１を駆動することにより、停止している記録媒体に液滴を吐出して１行分を記録し、記録媒体を所定量搬送後、次の行の記録を行なう動作を繰り返して記録媒体上に画像を形成し、画像形成後記録媒体を排紙する。
【００２０】
次に、この画像形成装置におけるキャリッジの支持構造及び高さ調整機構について図３ないし図６を参照して説明する。なお、図３は同じく機構部の要部斜視説明図、図４は同じくキャリッジ部分の側面説明図、図５は同じくキャリッジ部分の正面斜視説明図、図６は同じくキャリッジ部分の正面説明図である。
【００２１】
ガイド部材３は板金部材からなり、キャリッジ４を摺動自在に案内するための支持面となるガイド面３０１、ガイド面３０２、３０３を有している。そして、キャリッジ４は、ガイド部材３のガイド面３０１に摺動自在に支持される高さ調整機構を含む摺動部４０１と、ガイド面３０２に摺接する摺動部４０２と、ガイド面３０３に摺接する摺動部４０３とを有している。この場合、ガイド部材３のガイド面３０１は、キャリッジ４の高さ位置を決める面となり、ガイド面３０２はキャリッジ４の自重によるモーメントを受ける面（回転止め部）となり、ガイド面３０３はキャリッジ４の副走査方向位置を決める面となる。
【００２２】
図４を参照して、インクを吐出する為の記録ヘッド１１を内部に搭載したキャリッジ４は、ガイド部材３上を案内され、搬送路４７を搬送されて来た記録媒体４５に作像する。このために、隙間４９が記録ヘッド１１のノズル面と搬送路４７の搬送面で形成されている。記録媒体によって必要なギャップは異なるため、薄い記録媒体に印字した後に封筒や光沢紙などの厚い記録媒体に印字する場合、キャリッジ４を高くしてギャップを広げる必要がある。逆に、厚い記録媒体に印字した後に薄い記録媒体に印字する場合、キャリッジ４を低くしてギャップを狭める必要がある。
【００２３】
ここで、キャリッジ４の摺動部４０１には、主走査方向を回転軸心とする回転部材５０１が、キャリッジ４に固定された４個の保持部材４０４にて回転自在に保持されている。この回転部材５０１は、ガイド部材３の支持面であるガイド面３０１に摺動自在に接する摺動面５１２を有する２つのカム部材５０２と、主走査方向に沿って回転部材５０１の周りに斜めに湾曲して形成された当接面５１３を有する第１回転誘導部材５０３と、同じく主走査方向に沿って回転部材５０１の周りに斜めに形成された当接面５１４を有する第２回転誘導部材５０４とが設けられている。
【００２４】
カム部材５０２は、図７に示すように、回転位置に応じて回転軸心５１１とガイド部材３のガイド面３０１との距離が距離ａと距離ｂとの間で変化する摺動面５１２を有している。この場合、図７（ａ）に示すようにカム部材５０２の摺動面５１２の距離ａとなる部分５０２ａがガイド面３０１に接しているときには、キャリッジ４は高さが低い位置（下方位置）となり、図７（ｂ）に示すようにカム部材５０２の摺動面５１２の距離ｂとなる部分５０２ｂがガイド面３０１に接しているときには、キャリッジ４は高さが高い位置（上方位置）となる。
【００２５】
第１回転誘導部材５０３は、カム部材５０２を図７（ａ）の位置から図７（ｂ）の位置に回転させる、つまり、キャリッジ４をガイド面３０１に対して上昇させる（ギャップが広くなる）方向に回転部材５０１の回転を誘導する部材である。第２回転誘導部材５０４は、カム部材５０２を図７（ｂ）の位置から図７（ａ）の位置に回転させる、つまり、キャリッジ４をガイド面３０１に対して下降させる（ギャップが狭くなる）方向に回転部材５０１の回転を誘導する部材である。
【００２６】
また、図８に示すように、第１回転誘導部材５０３の当接面５１３と、第２回転誘導部材５０４の当接面５１４とは、第１回転誘導部材５０３の当接面５１３の傾斜を第２回転誘導部材５０４の当接面５１４の傾斜よりも緩やかにしている。つまり、回転部材５０１が同じ角度回転するために、第１回転誘導部材５０３では距離Ｌｂの移動が必要であるのに対し、第２回転誘導部材５０４では距離Ｌａ（Ｌａ＜Ｌｂ）の移動が必要である。
【００２７】
これにより、キャリッジ４の移動速度を同じとしたとき、キャリッジ４を上昇させるときにはキャリッジ４を下降させるときよりも長い時間をかけて調整動作が行なわれる。これは、キャリッジ４を上昇させるときにはキャリッジ４の自重に抗してキャリッジ４を持ち上げることからゆっくり上昇させるためである。
【００２８】
一方、装置本体１００の側板１Ａ（キャリッジ主走査方向一端部）には、第１回転誘導部材５０３の当接面５１３に当接可能な第１押圧部材６０３が配設され、側板１Ｂ（キャリッジ主走査方向他端部）には、第２回転誘導部材５０４の当接面５１４に当接可能な第２押圧部材６０４が配設されている。
【００２９】
この場合、維持回復機構４１を配設した側、すなわち、キャリッジ４のホーム位置側に第２回転誘導部材５０４と第２押圧部材６０４が配置されているので、キャリッジ４をホーム位置に移動させたときには、キャリッジ４は低い高さ位置に戻され、維持回復機構４１の図示しないキャップ部材によるキャッピングを確実に行なうことができる。
【００３０】
このように構成したので、図６において、キャリッジ４を矢示Ａ方向に移動させて、第１押圧部材６０３に第１回転誘導部材５０３の当接面５１３を当接させて押し付けることによって、回転部材５０１、すなわちカム部材５０２は、図７（ｂ）の状態に回転して、摺動面５１２の第１摺接部５１２ｂがガイド部材３のガイド面３０１に接触する位置まで移動し、キャリッジ４が上昇して高さが高くなり、ギャップ（記録ヘッド１１のノズル面と搬送ベルト２１による用紙搬送面との間の距離）が広がる。
【００３１】
一方、図６において、キャリッジ４を矢示Ｂ方向に移動させて、第２押圧部材６０４に第２回転誘導部材５０４の当接面５１４を当接させて押し付けることによって、回転部材５０１、すなわちカム部材５０２は図７（ａ）の状態に回転して、摺動面５１２の距離ａとなる部分がガイド部材３のガイド面３０１に接触する位置まで移動し、キャリッジ４が下降して高さが低くなり、ギャップが狭くなる。
このようにして、簡単な構成でキャリッジ４の移動のみによってキャリッジ４が昇降してギャップが変化する（ギャップが調整される）。
【００３２】
図９は、高さ切り換え時のキャリッジの挙動を説明するための側面説明図である。
図９（ａ）は、カム部材５０２によって上方位置に支持されているキャリッジ４が鉛直下方に下降動作をする前の状態を示している。この状態では、記録ヘッド１１のノズル面と搬送路４７の搬送面の間には、距離Ａがある。この状態においてカム部材５０２が図中時計回りに回転すると、キャリッジ４もカムの形状に従って下降し、キャリッジ４は、回転したカム部材５０２によって図９（ｂ）に示される下方位置で再び支持される。このとき、記録ヘッド１１のノズル面と搬送路４７の搬送面の間には、距離Ｂがある。よって、この下降動作の前後において、キャリッジ４は距離Ｈ（＝Ａ−Ｂ）だけ変移しており、この下降距離Ｈがキャリッジ４に内包された記録ヘッド１１に衝撃を与えることになる。このとき、比較的重いキャリッジ４の自重による衝撃によって、ノズル抜けが発生してしまう。
【００３３】
本願発明者がこのときのキャリッジ４（記録ヘッド１１）への衝撃力について評価を行ったところ、衝撃力はキャリッジ速度にある程度比例しており、従ってキャリッジ速度を低速にして高さ切り換えを行うと、キャリッジ４に掛かる衝撃力が低減することを確認した。
【００３４】
電源投入時、キャリッジ４は当初、維持回復機構４１の図示しないキャップ部材によりキャッピングされているホーム位置であって、下方位置にある。封筒、厚紙、光沢紙などの厚い記録媒体に印字するときは、キャリッジ４は第１押圧部材６０３側に移動し、第１押圧部材６０３が第１回転誘導部材５０３の当接面５１３に当接することで、キャリッジ４は下方位置から上方位置に切り換えられる。
【００３５】
今、厚い記録媒体に印字していて、記録ヘッドのノズル面と搬送面の隙間が大きくなっているとき、すなわちキャリッジ４が上方位置にあるとき、その後薄い記録媒体に印字する場合は、高さ調整機構によってキャリッジ４を下方位置に調整しなければならない。そこで、キャリッジ４を下方位置に調整する際のキャリッジの速度制御が必要となる。
【００３６】
図１０〜１２は、本発明に従うキャリッジの速度制御を示す図である。図の縦軸は、＋側がキャリッジ移動方向の往路、−側が復路を示している。
キャリッジ４が、厚い記録媒体の印字のために上方位置であって第１押圧部材６０３の近傍にあり、次に薄い記録媒体に印字する場合を考える。図１０に示すように、キャリッジ４は、一定の加速度で加速して速度Ｖ１に到達し、速度Ｖ１で記録媒体４５の一端まで記録媒体４５上に印字し、その後一定の加速度で減速して速度０に到達し（往路）、今度は逆方向に一定の加速度で加速して速度Ｖ１に到達し、速度Ｖ１で記録媒体４５の他端まで記録媒体４５上に印字し、その後一定の加速度で減速して速度０に到達する（復路）。キャリッジ４がこの動作を繰り返すことで、記録媒体４５が印字される。
【００３７】
そして、厚い記録媒体の印字動作が終了すると、キャリッジ４は、薄い記録媒体の印字に備えて上方位置から下方位置に切り換えられる。上述のように、維持回復機構４１を配設した側、すなわち、キャリッジ４のホーム位置側に第２回転誘導部材５０４と第２押圧部材６０４が配置されているので、キャリッジ４を第２押圧部材６０４側に移動させることにより、キャリッジ４は下方位置に戻される。
【００３８】
従って、上方位置から下方位置への高さ切り換え時であって、第１押圧部材６０３側から第２押圧部材６０４に向かうキャリッジ４のストロークの間、すなわちキャリッジ４がガイド部材３の一端から他端に向かう間、キャリッジ４の速度Ｖを画像形成時の速度Ｖ１ではなく、速度Ｖ１よりも小さい速度Ｖ２に制御する。そして、一定の速度Ｖ２のまま第２回転誘導部材５０４を第２押圧部材６０４に接触させることで、キャリッジ４を下方位置に切り換える。これによりキャリッジ４にかかる衝撃は低減される。ここでは、高さ切り換え時のストロークにおけるキャリッジ４の加速度は、画像形成時と同じとしているが、異なってもよい。
【００３９】
これに代えて、破線で示すように、高さ切り換え時のキャリッジ４の速度Ｖを０から画像形成時よりも小さい加速度で加速させ、第２回転誘導部材５０４と接触する際に画像形成時よりも遅い速度Ｖ２になるように制御してもよい。
【００４０】
また、高さ切り換え時のキャリッジ４のストローク全体を速度Ｖ２に抑えることに代えて、図１１に示すように、このストロークの途中までは画像形成時の速度Ｖ１を維持しておき、第２押圧部材６０４の直前で大きく減速して速度Ｖ２に到達してもよい。これによっても、速度Ｖ２でキャリッジ４は下方位置に切り換えられるため、キャリッジ４にかかる衝撃は低減される。さらに、低速で移動する領域をより狭くすることができるため、ユーザーの待ち時間を短縮することができる。
【００４１】
また、図１２に示すように、高さ切り換え時のキャリッジ４のストロークの途中までは画像形成時の速度Ｖ１を維持しておき、第２押圧部材６０４の直前でさらに大きく減速して一旦キャリッジ４の速度を０とし、その後加速させて速度Ｖ２に到達させてもよい。これによっても、速度Ｖ２でキャリッジ４は下方位置に切り換えられるため、キャリッジ４にかかる衝撃は低減される。さらに、低速で移動する領域をより狭くすることができるため、ユーザーの待ち時間を短縮することができる。ここで、高さ切り換え時のキャリッジ４のストロークにおいて、速度Ｖ１に達するまでの加速度を画像形成時の加速度よりも大きくしてもよい。また、このときの速度をＶ１より大きくしてもよい。
【００４２】
しかし、速度Ｖ２が小さすぎると、切り換え負荷との兼ね合いから高さ切り換えが正常に機能しない場合もある。よって、速度Ｖ２は、ある程度の大きさが必要であって、キャリッジ４の高さ切り換えが正常に機能する範囲内で設定される必要がある。一方、ノズル抜けは、生じる衝撃力の小さいキャリッジ速度の遅い範囲で防止される。従って、高さ切り換えに必要なキャリッジ速度と、記録ヘッドの機能維持（ノズル抜け防止など）に必要なキャリッジ速度を考慮して、高さ切り換え時のキャリッジ速度Ｖ２を設定する必要がある。特に、記録ヘッドの機能を損なわない範囲内で速度Ｖ２を大きくすることで、画像形成の効率を損なわずにすむ。
【００４３】
図１３は、キャリッジ速度とノズル抜け防止及び高さ切り換え可能範囲の関係を示す概念図である。
高さ切り換え時のキャリッジ速度Ｖ２が遅い範囲では、キャリッジへの衝撃力は小さくなり、ノズル抜けは防止される。一方、キャリッジ速度Ｖ２がある程度速い範囲において、高さ切り換えは正常に実行される。従って、これらが重なった範囲において、高さ切り換え時のキャリッジ速度Ｖ２を設定することができる。
【００４４】
例えば、図においてＸで示すように、上方位置から下方位置への高さ切り換え時のキャリッジ速度Ｖ２を、高さ切り換えが正常に機能する範囲内で最も低速とすることができる。これによれば、キャリッジ速度がより低減されることから、キャリッジへの衝撃力を最小限に抑えることができる。
また、Ｙで示すように、高さ切り換え時のキャリッジ速度Ｖ２を、ノズル抜けが防止される範囲内で最も高速とすることができる。これによれば、キャリッジ速度が増大されることから、画像形成の効率を高めることができる。
【００４５】
今、薄い記録媒体に印字し、その後封筒などの厚い記録媒体に印字し、その後再び薄い記録媒体に印字する場合を考える。
当初、キャリッジ４は下方位置において薄い普通紙に印字しているため、その後手差しトレイ（不図示）に装置に対して略水平にセットされた厚紙は、記録ヘッド１１の下方の搬送路４７（図４）までは搬送されず、その手前で待機される。そして、キャリッジ４が上方位置に切り換えられた後、厚い記録媒体は記録ヘッド１１の下方の搬送路４７に搬送され、印字され、排紙される。
【００４６】
次に再び薄い記録媒体に印字する場合、キャリッジ４は上方位置において厚い記録媒体に印字しているため、給紙トレイにセットされていた薄い記録媒体は、キャリッジの高さ切り換え動作の間待機されることなく、記録ヘッド１１の下方の搬送路４７（図４）に搬送される。そして、キャリッジ４が下方位置に切り換えられた後、薄い記録媒体は待ち時間なく印字される。これにより、待機時間を省くことができる分、画像形成の効率を向上させることができる。
【００４７】
図１４は、本発明のキャリッジの変形例を示す側面説明図である。
キャリッジ４を支持案内するガイド部材３の背面には、高さ切り換え時に下降するキャリッジ４を支持するための衝撃低減部材５２０が設置されている。この衝撃低減部材５２０の上部には、受け部５２２が紙面手前側と奥側にそれぞれ１つずつ形成されている。一方、キャリッジ４には、衝撃低減部材５２０の受け部５２２に対応する箇所に、湾曲した先端を有する接触部としてのピン部材５２４が紙面手前側と奥側にそれぞれ１つずつ形成されている。ここで、ピン部材５２４と受け部５２２の間の距離ｈは、従来の下降距離Ｈよりも小さく形成されている。
【００４８】
よって、高さ切り換え時の下降動作において、従来のキャリッジは上方位置と下方位置の間の高さ（ギャップ）である距離Ｈだけ一度に落下していてキャリッジへの衝撃も大きかったが、本発明によれば、ピン部材５２４と受け部５２２の接触によって、ギャップ分の距離を一度に落下させずにキャリッジの下降距離を微小距離ｈとするため、落下による衝撃が低減される。
【００４９】
衝撃低減部材はポリアセタールなどの摺動性の良好な材質で形成されると好ましい。後述するように、キャリッジが下方位置に切り換わるとき、キャリッジは衝撃低減部材の平面部を摺動し、斜面部を駆け降りる。従って、部材間の表面摺動負荷を低減することで、突発的な負荷上昇や部材表面の摩耗を防止することができる。
なお、設置スペースによっては、衝撃低減部材５２０はキャリッジ４を支持案内するガイド部材３の内側（図中右側）に設置されてもよい。
【００５０】
また、キャリッジ４の重量はカム部材５０２によってガイド部材３上に支えられるため、衝撃低減部材５２０の取り付け位置はカム部材５０２を通る鉛直面の近傍であることが好ましい。例えば、図１４において、カム部材５０２から離れたキャリッジ４の右側部分を受容するように衝撃低減部材を取り付けたとしても、衝撃の中心であるカム部材５０２からキャリッジ４の右側部分まで一定の距離があるため、落下時に大きな衝撃がキャリッジ４にかかった後に衝撃低減部材でキャリッジを受容する可能性があるからである。
【００５１】
図１５は、本発明における高さ切り換え時のキャリッジの挙動を示す背面説明図である。
図１５（ａ）は、鉛直下方に下降動作をする前の、カム部材５０２によって上方位置に支持されているキャリッジ４を示す図である。図示のように、装置本体側のガイド部材３の背面に設けられた衝撃低減部材５２０の両側２箇所に形成された受け部５２２は、下降動作するキャリッジ４を一旦保持する保持部としての平面部５２６と、平面部５２６からキャリッジ４を下方位置に緩やかに下降させる移行部としての斜面部５２８を有している。
【００５２】
一方、キャリッジ４側には、衝撃低減部材５２０により保持される相手として、滑らかな先端を有するピン部材５２４が、キャリッジの幅方向の両側２箇所に一体形成されている。よって、キャリッジ４がカム部材５０２の回転により下降動作をすると、キャリッジ４は、ピン部材５２４と平面部５２６との接触によって下降動作の途中で一旦保持され、その後下方位置に達する。受け部５２２の下部には外側から切り込みが入れられているため、キャリッジ４が落下した時に受け部５２２は撓み、衝撃を吸収するようになっている。従って、下降距離を従来の下降距離Ｈに比べてかなり小さい下降距離ｈとすることができ、さらには落下時の衝撃も大幅に低減することができる。また、受け部５２２とピン部材５２４がそれぞれ主走査方向に離れて２箇所に形成されることで、下降時のキャリッジの姿勢が安定し、余計な振動は生じない。
【００５３】
図１５（ｂ）は、上方位置に保持されていたキャリッジ４がカム部材５０２の回転によって平面部５２６まで下降したときを示す図である。キャリッジ４は落下時に衝撃低減部材５２０により弾性的に保持され、次いで、キャリッジ４は図中左方向に移動し、キャリッジ４に形成されたピン部材５２４は斜面部５２８を滑り降りる。このようにして、キャリッジ４は下方位置まで緩やかに下降することができる。なお、距離ｈだけ下降したキャリッジ４は、斜面部５２８を滑り降りる最中に距離Ｈ−ｈだけ下降して、結局距離Ｈだけ下降し、下方位置に到達する。
【００５４】
ここで、図２，１５を参照して、下降動作時のキャリッジ４の動きを説明する。
衝撃低減部材５２０は、維持回復機構４１の近傍においてガイド部材３の背面に配置されている。よって、キャリッジ４は、下降動作時にはガイド部材３に沿う主走査方向に摺動して維持回復機構４１に近づき、図１５（ａ）に示す位置まで移動し、第２押圧部材６０４に当接することで図１５（ｂ）に示す位置まで下降する。次に、キャリッジ４は維持回復機構４１から遠ざかる方向に移動し、斜面部５２８を滑り降りる途中で低い高さ位置（下方位置）に切り換えられる。
なお、衝撃低減部材５２０の配置位置は維持回復機構４１の近傍に限られない。
【００５５】
また、図１５（ｂ）において、位置５３０は、維持回復機構４１が記録ヘッド１１のノズル面をキャッピングする位置を示している。キャリッジ４がその下方位置にて印字後に動作を終了する場合、キャリッジ４の図中右側のピン部材５２４はそのまま位置５３０で停止し、維持回復機構４１により記録ヘッド１１のノズル面がキャッピングされる。一方、キャリッジ４がその上方位置にて印字後に動作を終了する場合、キャリッジ４は図１５（ｂ）に示した下降動作により下方位置に達した後、ピン部材５２４は位置５３０で停止し、キャッピングがなされる。
【００５６】
このように、キャリッジ４のためのキャッピング位置５３０を斜面部５２８の手前の平坦部に設定することで、高さ切り換え動作がキャッピング動作に干渉することも無く、キャッピング位置５３０と図１５に示すピン部材５２４の位置の間で、斜面部５２８を設定することができる。なお、本実施例では平面部５２６、斜面部５２８及び低い平坦部の部分を直線状に形成しているが、平面部５２６から斜面部５２８と斜面部５２８から平坦部の部分を、Ｓ字状の滑らかな湾曲部として形成してもよい。
【００５７】
このように、衝撃低減部材５２０をガイド部材３に設け、ピン部材５２４をキャリッジ４に設けることで、キャリッジの下降距離を従来の下降距離Ｈよりも小さい距離ｈにし、キャリッジにかかる衝撃を低減することができる。よって、これに加えて、上方位置から下方位置への高さ切り換え時におけるキャリッジ速度を前述のように低減させることで、キャリッジへの衝撃をさらに低減することができる。従って、画像形成の効率を高めるために、衝撃低減部材５２０とピン部材５２４を設けない場合に比べて速度Ｖ２を速くしてもよく、これにもかかわらず衝撃を小さく抑えることができる。
【００５８】
以上のように、本発明は、キャリッジ４に設けられたカム部材５０２、回転誘導部材５０３，５０４と、これらを動作させる押圧部材６０３，６０４と、下降動作時に記録ヘッド１１に大きな衝撃がかかるのを防ぐ衝撃低減部材５２０を有し、キャリッジの主走査方向の移動に連動してこれら部材によってキャリッジの昇降動作が行われる。つまり、キャリッジに設けられた回転誘導部材５０３，５０４が本体側に設けられた押圧部材６０３，６０４によって押され、カム部材５０２が回転することで、キャリッジが昇降する。このとき下降動作時には、キャリッジ速度を最適に制御することで、高さ切り換え時にキャリッジにかかる衝撃力が低減される。
【００５９】
以上、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、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、プリンタ、ファックス、コピー複写機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液、パターニング材料などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
３ ガイド部材
４ キャリッジ
１１ 記録ヘッド（画像形成手段）
１００ 画像形成装置
５０２ カム部材
５０３ 第１回転誘導部材（回転誘導部材）
５０４ 第２回転誘導部材（回転誘導部材）
６０３ 第１押圧部材（押圧部材）
６０４ 第２押圧部材（押圧部材）
Ｖ１ 画像形成時のキャリッジ速度
Ｖ２ 画像形成時よりも遅いキャリッジ速度
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６１】
【特許文献１】特開２０１０−０３６３４５号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体にインクを吐出して画像を形成する画像形成手段を備えたキャリッジと、該キャリッジに設けられて該キャリッジの高さを切り換える高さ調整機構と、該高さ調整機構を支持して該キャリッジを該記録媒体の幅方向である主走査方向にガイドするためのガイド部材とを有する画像形成装置であって、
前記高さ調整機構はカム部材及び回転誘導部材を有し、該カム部材を動作させる押圧部材が装置本体に設けられ、前記キャリッジの主走査方向の移動の際該回転誘導部材が該押圧部材によって押されて回転することで、該カム部材が動作して前記キャリッジの高さが調整される画像形成装置において、
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かう間の少なくとも一部において、キャリッジ速度を画像形成時よりも遅い速度に制御し、該遅い速度で前記回転誘導部材と前記押圧部材とが接触する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かう間、キャリッジ速度を画像形成時よりも遅い一定速度に制御し、該一定速度で前記回転誘導部材と前記押圧部材とが接触する、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】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かう間、前記キャリッジは画像形成時よりも小さい加速度で加速され、前記回転誘導部材と前記押圧部材とが接触する際に画像形成時よりも遅い速度に達する、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４】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かうとき、キャリッジ速度を先ず画像形成時の速度に制御し、その後画像形成時よりも遅い速度に制御し、該遅い速度で前記回転誘導部材と前記押圧部材とが接触する、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５】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かうとき、キャリッジ速度を先ず画像形成時の速度に制御し、その後前記押圧部材の手前で０とし、その後画像形成時よりも遅い速度に制御し、該遅い速度で前記回転誘導部材と前記押圧部材とが接触する、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６】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時のキャリッジ速度を、前記高さ調整機構が正常に機能する範囲内で最も低速とする、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時のキャリッジ速度を、前記画像形成手段の機能を損なわない範囲内で最も高速とする、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
厚い記録媒体の画像形成に続いて薄い記録媒体に画像形成する場合、該薄い記録媒体は、上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え動作の間待機されることなく、前記画像形成手段の下方の搬送路に搬送される、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
記録媒体にインクを吐出して画像を形成する画像形成手段を備えたキャリッジと、該キャリッジに設けられて該キャリッジの高さを切り換える高さ調整機構と、該高さ調整機構を支持して該キャリッジを該記録媒体の幅方向である主走査方向にガイドするためのガイド部材とを有する画像形成装置であって、
前記高さ調整機構はカム部材及び回転誘導部材を有し、該カム部材を動作させる押圧部材が装置本体に設けられ、前記キャリッジの主走査方向の移動の際該回転誘導部材が該押圧部材によって押されて回転することで、該カム部材が動作して前記キャリッジの高さが調整される画像形成装置において、
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かう間の少なくとも一部において、キャリッジ速度を画像形成時よりも遅い速度に制御し、該遅い速度で前記回転誘導部材と前記押圧部材とが接触する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かう間、キャリッジ速度を画像形成時よりも遅い一定速度に制御し、該一定速度で前記回転誘導部材と前記押圧部材とが接触する、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】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かう間、前記キャリッジは画像形成時よりも小さい加速度で加速され、前記回転誘導部材と前記押圧部材とが接触する際に画像形成時よりも遅い速度に達する、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４】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かうとき、キャリッジ速度を先ず画像形成時の速度に制御し、その後画像形成時よりも遅い速度に制御し、該遅い速度で前記回転誘導部材と前記押圧部材とが接触する、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５】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時であって、前記キャリッジが前記ガイド部材の一端から他端に向かうとき、キャリッジ速度を先ず画像形成時の速度に制御し、その後前記押圧部材の手前で０とし、その後画像形成時よりも遅い速度に制御し、該遅い速度で前記回転誘導部材と前記押圧部材とが接触する、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６】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時のキャリッジ速度を、前記高さ調整機構が正常に機能する範囲内で最も低速とする、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え時のキャリッジ速度を、前記画像形成手段の機能を損なわない範囲内で最も高速とする、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
厚い記録媒体の画像形成に続いて薄い記録媒体に画像形成する場合、該薄い記録媒体は、上方位置から下方位置への前記キャリッジの高さ切り換え動作の間待機されることなく、前記画像形成手段の下方の搬送路に搬送される、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−９９８９６（Ｐ２０１３−９９８９６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５３６５（Ｐ２０１１−２４５３６５）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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