JP7639512B2 - ヘッドユニットおよびそれを備えた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搭載されるヘッドユニットおよびそれを備えたインクジェット記録装置に関し、特にヘッドユニットに対する記録ヘッドの取り付け構造に関する。

インクジェット記録装置に搭載されるヘッドユニットは、用紙等の記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドを備え、記録媒体に画像の記録を行う。記録媒体の幅方向全域にインク吐出ノズルが配置されるように記録ヘッドを配置した、いわゆるラインヘッド式のプリンターにおいては、１色につき複数の記録ヘッドをユニット化したヘッドユニットが用いられている。

例えば特許文献１、２には、連結部材を用いてヘッドアッセンブリのベース部材に連結される３つの記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置のヘッドアッセンブリ（ヘッドユニット）が開示されている。

特開２０２０－１２１５１４号公報 特開２０２０－１１６８４４号公報

従来、ユーザーがインクジェット記録装置を使用しているときに不具合等が生じ、記録ヘッドの交換が必要となった場合に、ヘッドユニット内で故障する記録ヘッドは１つのみの場合がほとんどであるにも関わらず、不具合の生じた記録ヘッドのみを交換することが困難であった。そのため、ヘッドユニット全体を交換しなければならず、余分なコストがかかってしまうという問題点があった。また、記録ヘッドを保持するユニットフレームに対する各記録ヘッドの位置調整を容易かつ確実に行う必要があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、複数の記録ヘッドを個別に交換可能であり、ユニットフレームに対する記録ヘッドの位置調整も容易に行うことができるヘッドユニットおよびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明の第１の構成は、記録ヘッドと、ヘッド側フレームと、ユニットフレームと、第１ヘッドマウント部材と、第２ヘッドマウント部材と、ヘッド角度調整機構と、付勢部材と、を備えたヘッドユニットである。記録ヘッドは、記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルを有する。ヘッド側フレームは、記録ヘッドを構成する。ユニットフレームは、記録媒体の搬送方向と直交する幅方向に沿って起立する平板状のメインフレームの両側面に、それぞれ１つ以上の記録ヘッドを保持する。第１ヘッドマウント部材は、メインフレームに固定され、ヘッド側フレームの幅方向の一端部を揺動可能に支持する支軸を有する。第２ヘッドマウント部材は、メインフレームに固定され、ヘッド側フレームの幅方向の他端部を支持する。ヘッド角度調整機構は、第２ヘッドマウント部材に対するヘッド側フレームの水平方向の位置を変更することによりユニットフレームに対する記録ヘッドの水平方向の角度を調整する。付勢部材は、ヘッド側フレームと第１ヘッドマウント部材および第２ヘッドマウント部材との間に配置され、第１ヘッドマウント部材または第２ヘッドマウント部材をメインフレーム側に付勢する。付勢部材からヘッド側フレームに作用する押圧力と、押圧力の反作用として付勢部材から第１ヘッドマウント部材または第２ヘッドマウント部材に加わる力との関係が、第１ヘッドマウント部材または第２ヘッドマウント部材とヘッド側フレームとの間で完結している。

本発明の第１の構成によれば、記録媒体の搬送方向と直交する幅方向に沿って起立する平板状のメインフレームの両側面に、それぞれ１つ以上の記録ヘッドを保持するユニットフレームを用いることで、交換が必要な記録ヘッドのみを容易に交換できる。また、第１ヘッドマウント部材および第２ヘッドマウント部材に対するヘッド側フレームの位置決めを行う付勢部材を設け、付勢部材からヘッド側フレームに作用する押圧力と、押圧力の反作用として付勢部材から第１ヘッドマウント部材または第２ヘッドマウント部材に加わる力との関係が、第１ヘッドマウント部材または第２ヘッドマウント部材とヘッド側フレームとの間で完結しているため、メインフレームの歪みを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置としてのプリンターの概略の構成を示す説明図 プリンターが備える記録部の平面図 記録部のラインヘッドを構成する記録ヘッドの側面図 記録ヘッドをインク吐出面側から見た平面図 ヘッドユニットを上方から見た平面断面図 ヘッドユニットを構成するユニットフレームの斜視図 ユニットフレームを構成するメインフレームの斜視図 ユニットフレームを構成する第１補強部材の斜視図 ユニットフレームを構成する第２補強部材の斜視図 メインフレームの回動支点側の屈曲部に第１補強部材を取り付けた状態を示す斜視図 メインフレームの回動端側の屈曲部に第１補強部材を取り付けた状態を示す斜視図 ユニットフレームの回動支点側とプリンターの本体フレームとの係合部分の構成を上方から見た平面図 ユニットフレームの回動端側に設けられるユニット角度調整部の構成を示す斜視図 記録ヘッドを構成するヘッド側フレームの斜視図 ヘッド側フレームの回動支点側の端部を下方から見た部分拡大図 ヘッド側フレームの回動支点側に配置される第１ヘッドマウント部材の斜視図 ヘッド側フレームの回動支点側とユニットフレームとの連結部分の構成を示す斜視図 ヘッド側フレームの回動支点側とユニットフレームとの連結部分を長手方向と直交する方向に切断した側面断面図 ヘッド側フレームの回動端側に配置される第２ヘッドマウント部材の斜視図 ヘッド側フレームの回動端側に配置される第２ヘッドマウント部材に板バネを装着した状態を示す斜視図 ヘッド側フレームの回動支点側とユニットフレームとの連結部分の構成を示す斜視図 ヘッド側フレームの回動端側とユニットフレームとの連結部分を長手方向と直交する方向に切断した側面断面図であって、ヘッド角度調整機構を含む断面図 ヘッド側フレームの回動端側とユニットフレームとの連結部分を長手方向と直交する方向に切断した側面断面図であって、板バネを含む断面図 ヘッド側フレームの回動端側とユニットフレームとの連結部分を長手方向に沿って切断した側面断面図 ヘッド側フレームの回動端側と第２ヘッドマウント部材との連結状態を示す斜視図 第２ヘッドマウント部材の摺動部に摺動板を装着した状態を示す斜視図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置としてのプリンター１００の概略の構成を示す説明図である。プリンター１００は、用紙収容部である給紙カセット２を備えている。給紙カセット２は、プリンター本体１の内部下方に配置されている。給紙カセット２の内部には、記録媒体の一例である用紙Ｐが収容されている。

給紙カセット２の用紙搬送方向下流側、すなわち図１における給紙カセット２の右側の上方には給紙装置３が配置されている。この給紙装置３により、用紙Ｐは図１において給紙カセット２の右上方に向け、１枚ずつ分離されて送り出される。

プリンター１００は、その内部に第１用紙搬送路４ａを備えている。第１用紙搬送路４ａは、給紙カセット２に対してその給紙方向である右上方に位置する。給紙カセット２から送り出された用紙Ｐは、第１用紙搬送路４ａにより、プリンター本体１の側面に沿って垂直上方に搬送される。

用紙搬送方向において第１用紙搬送路４ａの下流端には、レジストローラー対１３が設けられている。さらに、レジストローラー対１３の用紙搬送方向下流側直近には、第１搬送ユニット５および記録部９が配置されている。給紙カセット２から送り出された用紙Ｐは、第１用紙搬送路４ａを通ってレジストローラー対１３に到達する。レジストローラー対１３は、用紙Ｐの斜め送りを矯正しつつ、記録部９が実行するインク吐出動作とのタイミングを計り、第１搬送ユニット５（特に後述する第１搬送ベルト８）に向かって用紙Ｐを送り出す。

レジストローラー対１３によって第１搬送ユニット５に送り出された用紙Ｐは、第１搬送ベルト８によって記録部９（特に後述する記録ヘッド１７ａ～１７ｃ）との対向位置に搬送される。記録部９から用紙Ｐにインクが吐出されることにより、用紙Ｐ上に画像が記録される。このとき、記録部９におけるインクの吐出は、プリンター１００の内部の制御装置１２０によって制御される。

用紙搬送方向において、第１搬送ユニット５の下流側（図１の左側）には、第２搬送ユニット１２が配置されている。記録部９によって画像が記録された用紙Ｐは、第２搬送ユニット１２へ送られる。用紙Ｐの表面に吐出されたインクは、第２搬送ユニット１２を通過する間に乾燥される。

用紙搬送方向において、第２搬送ユニット１２の下流側であってプリンター本体１の左側面近傍には、デカーラー部１４が設けられている。第２搬送ユニット１２によってインクが乾燥された用紙Ｐは、デカーラー部１４へ送られて、用紙Ｐに生じたカールが矯正される。

用紙搬送方向において、デカーラー部１４の下流側（図１の上方）には、第２用紙搬送路４ｂが設けられている。デカーラー部１４を通過した用紙Ｐは、両面記録を行わない場合、第２用紙搬送路４ｂを通り、プリンター１００の左側面外部に設けられた用紙排出トレイ１５ａに排出される。用紙排出トレイ１５ａの下方には、印字不良等の発生した不要な用紙Ｐ（損紙）を排出するサブ排出トレイ１５ｂが設けられている。

プリンター本体１の上部であって記録部９および第２搬送ユニット１２の上方には、両面記録を行うための反転搬送路１６が設けられている。両面記録を行う場合、用紙Ｐの一方の面（第１面）への記録が終了して第２搬送ユニット１２およびデカーラー部１４を通過した用紙Ｐは、第２用紙搬送路４ｂを通って反転搬送路１６へ送られる。

反転搬送路１６へ送られた用紙Ｐは、続いて用紙Ｐの他方の面（第２面）への記録のために搬送方向が切り替えられる。そして、用紙Ｐは、プリンター本体１の上部を通過して右側に向かって送られ、レジストローラー対１３を経て第２面を上向きにした状態で再び第１搬送ユニット５へ送られる。第１搬送ユニット５では、記録部９との対向位置に用紙Ｐが搬送され、記録部９からのインク吐出によって第２面に画像が記録される。両面記録後の用紙Ｐは、第２搬送ユニット１２、デカーラー部１４、第２用紙搬送路４ｂを順に通過して用紙排出トレイ１５ａに排出される。

また、第２搬送ユニット１２の下方には、メンテナンスユニット１９およびキャップユニット２０が配置されている。メンテナンスユニット１９は、パージを実行する際に記録部９の下方に水平移動し、記録ヘッドのインク吐出口から押出されたインクを拭き取り、拭き取られたインクを回収する。なお、パージとは、インク吐出口内の増粘インク、異物、気泡を排出するために、記録ヘッドのインク吐出口からインクを強制的に押し出す動作を言う。キャップユニット２０は、記録ヘッドのインク吐出面をキャッピングする際に記録部９の下方に水平移動し、さらに上方に移動して記録ヘッドの下面に装着される。

図２は、記録部９の平面図である。記録部９は、ヘッドハウジング１０と、ラインヘッド１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとを備えている。ラインヘッド１１Ｙ～１１Ｋは、駆動ローラー６ａ、従動ローラー６ｂ、およびテンションローラー（図示せず）を含む複数のローラーに張架された無端状の第１搬送ベルト８の搬送面に対して、所定の間隔（例えば１ｍｍ）が形成される高さでヘッドハウジング１０に保持される。駆動ローラー６ａは、第１搬送ベルト８を用紙Ｐの搬送方向（矢印Ａ方向）に走行させる。

ラインヘッド１１Ｙ～１１Ｋは、複数（ここでは３個）の記録ヘッド１７ａ～１７ｃをそれぞれ有している。記録ヘッド１７ａ～１７ｃは、用紙搬送方向（矢印Ａ方向）と直交する用紙幅方向（矢印ＢＢ′方向）に沿って千鳥状に配列されている。記録ヘッド１７ａ～１７ｃは、複数のインク吐出口１８（ノズル）を有している。各インク吐出口１８は、記録ヘッドの幅方向、つまり、用紙幅方向（矢印ＢＢ′方向）に等間隔で並んで配置されている。ラインヘッド１１Ｙ～１１Ｋからは、記録ヘッド１７ａ～１７ｃのインク吐出口１８を介して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインクが、第１搬送ベルト８で搬送される用紙Ｐに向かってそれぞれ吐出される。

図３は、記録部９のラインヘッド１１Ｙ～１１Ｋを構成する記録ヘッド１７ａ～１７ｃの側面図、図４は、記録ヘッド１７ａ～１７ｃをインク吐出面Ｆ１側から見た平面図である。なお、記録ヘッド１７ａ～１７ｃは同一の形状および構成であるため、図３および図４では記録ヘッド１７ａ～１７ｃを一つの図で示している。図３および図４に示すように、記録ヘッド１７ａ～１７ｃのインク吐出面（ノズル面）Ｆ１には、インク吐出口１８（図２参照）が多数配列された複数（ここでは４ブロック）のノズル領域Ｒａ～Ｒｄが設けられている。インク吐出面Ｆ１は、例えばＳＵＳ（ステンレス）によって形成されている。

各ラインヘッド１１Ｃ～１１Ｋを構成する記録ヘッド１７ａ～１７ｃには、それぞれ液供給機構（図示せず）から４色（シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）のインクがラインヘッド１１Ｃ～１１Ｋの色毎に供給される。

各記録ヘッド１７ａ～１７ｃは、制御装置１２０（図１参照）からの制御信号により、外部コンピューターから受信した画像データに応じて、第１搬送ベルト８の搬送面に吸着保持されて搬送される用紙Ｐに向かってインク吐出口１８からインクを吐出する。これにより、第１搬送ベルト８上の用紙Ｐにはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のインクが重ね合わされたカラー画像が形成される。また、用紙搬送方向（矢印Ａ方向）と直交する記録ヘッド１７ａ～１７ｃの長手方向（矢印ＢＢ′方向）の一端部には、クリーニング液を供給するクリーニング液供給部３０が設けられている。クリーニング液供給部３０には多数のクリーニング液供給口３０ａが形成されている。

プリンター１００では、記録ヘッド１７ａ～１７ｃのインク吐出面Ｆ１を清浄にするために、長期間停止後の印字開始時および印字動作の合間には、全ての記録ヘッド１７ａ～１７ｃのインク吐出口１８からインクを押出（パージ）するとともに、クリーニング液供給口３０ａからクリーニング液をクリーニング液供給面Ｆ２に供給し、ワイパー（図示せず）によりインク吐出面Ｆ１に吐出されたインクをクリーニング液と共に拭き取る記録ヘッド１７ａ～１７ｃの回復動作を実行し、次の印字動作に備える。インク吐出面Ｆ１から拭き取られたインクおよびクリーニング液はインク受け部（図示せず）によって回収される。

次に、プリンター１００のヘッドユニット５１の構成について説明する。図５は、ヘッドユニット５１を上方から見た平面断面図である。図６は、ヘッドユニット５１を構成するユニットフレーム５２の斜視図である。図７は、ユニットフレーム５２を構成するメインフレーム５３の斜視図である。ヘッドユニット５１は、記録ヘッド１７ａ～１７ｃと、記録ヘッド１７ａ～１７ｃを個別に着脱可能に保持するユニットフレーム５２と、を備える。

記録ヘッド１７ａ～１７ｃは、用紙幅方向（矢印ＢＢ′方向）に沿ってユニットフレーム５２の両側面に千鳥状に配列される。より詳細には、用紙搬送方向（矢印Ａ方向）に対しユニットフレーム５２の上流側に記録ヘッド１７ａ、１７ｃが保持され、下流側に記録ヘッド１７ｂが保持される。

ユニットフレーム５２は、メインフレーム５３と第１補強部材５５、第２補強部材５７を有する。図７に示すように、メインフレーム５３は、上下方向および用紙幅方向に延びて記録ヘッド１７ａ～１７ｃの側面に対向する平板状の本体部５３ａと、本体部５３ａの用紙幅方向の両端部を直角に折り曲げて形成された屈曲部５３ｂを有する。本体部５３ａには、記録ヘッド１７ａ～１７ｃを支持する第１ヘッドマウント部材８０ａ、第２ヘッドマウント部材８０ｂが所定箇所に固定されている。第１ヘッドマウント部材８０ａ、第２ヘッドマウント部材８０ｂは、アルミダイキャストにより形成されたアルミブロック材である。

第１ヘッドマウント部材８０ａは、各記録ヘッド１７ａ～１７ｃの長手方向の一端部（矢印Ｂ′方向の端部）を水平方向に回転可能に支持する支軸ボス８１（図１６参照）を有する。第１ヘッドマウント部材８０ａによる記録ヘッド１７ａ～１７ｃの支持構造については後述する。

第２ヘッドマウント部材８０ｂは、各記録ヘッド１７ａ～１７ｃの長手方向の他端部（矢印Ｂ方向の端部）を支持する。ヘッド角度調整機構６０は、ユニットフレーム５２に対して記録ヘッド１７ａ～１７ｃの端部（矢印Ｂ方向の端部）をＲａ方向またはＲｂ方向に移動させることで、ユニットフレーム５２に対する各記録ヘッド１７ａ～１７ｃの水平方向の角度調整（アライメント調整）を行う。ヘッド角度調整機構６０の詳細な構成については後述する。

また、ヘッドユニット５１は、長手方向の一端部（矢印Ｂ′方向の端部）がプリンター１００の本体フレーム１０１（図１２参照）に対して水平方向に回動可能に支持されている。ヘッドユニット５１の長手方向の他端部（矢印Ｂ方向の端部）には、本体フレーム１０１に対するヘッドユニット５１の角度調整を行うユニット角度調整機構１１０（図１３参照）が配置されている。

図８および図９は、それぞれユニットフレーム５２を構成する第１補強部材５５、第２補強部材５７の斜視図である。第１補強部材５５は、金属板を所定の形状に折り曲げて形成されており、側壁部５５ａと、底面部５５ｂと、第１連結片５５ｃおよび第２連結片５５ｄと、を有する。

側壁部５５ａは、メインフレーム５３の本体部５３ａに固定される。底面部５５ｂは、側壁部５５ａの下端部から一方側（図８の正面側）に水平方向に延設され、第１係合突起５６ａ、５６ｂと、第２係合突起５６ｃと、ユニット位置決め孔５９と、を有する。第１係合突起５６ａ、５６ｂは、それぞれ底面部５５ｂの一方側（図８の左側）および他方側（図８の右側）の側端縁から突出しており、第２係合突起５６ｃは側壁部５５ａの下端部から開口部５５ｅを介して底面部５５ｂと反対側（図８の背面側）に突出している。ユニット位置決め孔５９は、第１補強部材５５がユニットフレーム５２の支点側（図６の左側）に装着されたとき本体フレーム１０１の支軸１０１ａ（図１２参照）に係合する。

第１連結片５５ｃおよび第２連結片５５ｄは、それぞれ側壁部５５ａの上端部から一方側（図８の正面側）および他方側（図８の背面側）に水平方向に延設されている。第１連結片５５ｃおよび第２連結片５５ｄには、記録ヘッド１７ａ～１７ｃにインクやクリーニング液等の液体を供給するための流路構造体（図示せず）をユニットフレーム５２にビス固定するためのビス穴５８ａが形成されている。側壁部５５ａと第２連結片５５ｄとの稜線部分には、メインフレーム５３の上端部に形成された位置決め突起５３ｃ（図７参照）に係合する第１係合穴５５ｆが形成されている。

第２補強部材５７は、金属板を所定の形状に折り曲げて形成されており、支持部５７ａと、上面部５７ｂと、を有する。支持部５７ａは、メインフレーム５３の本体部５３ａに固定される。支持部５７ａには、本体部５３ａに固定するためのビス穴５８ｂが形成されている。上面部５７ｂは、支持部５７ａの上端部から水平方向に延設され、ユニットフレーム５２に流路構造体（図示せず）をビス固定するためのビス穴５８ａが形成されている。支持部５７ａと上面部５７ｂとの稜線部分には、メインフレーム５３の上端部に形成された位置決め突起５３ｄ（図７参照）に係合する第２係合穴５７ｃが形成されている。

図１０および図１１は、それぞれメインフレーム５３の回動支点側（図６の左側）および回動端側（図６の右側）の屈曲部５３ｂに第１補強部材５５を取り付けた状態を示す斜視図である。図１０に示すように、メインフレーム５３の回動支点側においては、位置決め突起５３ｃに第１補強部材５５の第１係合穴５５ｆを係合させることでメインフレーム５３に対し第１補強部材５５を位置決めする。

これにより、第１補強部材５５の側壁部５５ａの一方側（図８の左側）の側端縁が、本体部５３ａと屈曲部５３ｂとの折り曲げ部分である稜線Ｌ１に沿って配置される。また、底面部５５ｂの一方側（図８の左側）側端縁が屈曲部５３ｂの内側面に沿って配置される。そして、第１補強部材５５の第１係合突起５６ａを屈曲部５３ｂに形成された係合穴５３ｅに、第２係合突起５６ｃを本体部５３ａに形成された係合穴５３ｅ（図７参照）に、それぞれ係合させる。この状態で、側壁部５５ａを本体部５３ａにビス固定して第１補強部材５５の取り付けを完了する。

図１１に示すように、メインフレーム５３の回動端側においては、位置決め突起５３ｃに第１補強部材５５の第１係合穴５５ｆを係合させることでメインフレーム５３に対し第１補強部材５５を位置決めする。これにより、第１補強部材５５の側壁部５５ａの他方側（図８の右側）の側端縁が、本体部５３ａと屈曲部５３ｂとの折り曲げ部分である稜線Ｌ１に沿って配置される。また、底面部５５ｂの他方側（図８の右側）側端縁が屈曲部５３ｂの内側面に沿って配置される。そして、第１補強部材５５の第１係合突起５６ｂを屈曲部５３ｂに形成された係合穴５３ｅに、第２係合突起５６ｃを本体部５３ａに形成された係合穴５３ｅ（図７参照）に、それぞれ係合させる。この状態で、側壁部５５ａを本体部５３ａにビス固定して第１補強部材５５の取り付けを完了する。

本実施形態では、メインフレーム５３の本体部５３ａと屈曲部５３ｂとの折り曲げ部分である稜線Ｌ１と、第１補強部材５５の側壁部５５ａと底面部５５ｂとの折り曲げ部分である稜線Ｌ２とが、互いに直交するように組み付けられている。また、第１補強部材５５の底面部５５ｂに形成された第１係合突起５６ａ、５６ｂ、第２係合突起５６ｃが、メインフレーム５３の係合穴５３ｅに挿入される。これにより、組み立てられたユニットフレーム５２の両端部の上下方向および幅方向の剛性を高めることができる。

また、メインフレーム５３の回動支点側と回動端側に同一形状の第１補強部材５５を取り付けることで、異なる部材を取り付ける場合に比べて誤装着を抑制することができ、取り付け作業性が向上する。また、部材点数を削減することができ、部材の管理も容易となる。

図１２は、ユニットフレーム５２の回動支点側（図６の左側）とプリンター１００の本体フレーム１０１との係合部分の構成を上方から見た平面図である。図１２に示すように、ユニットフレーム５２の回動支点側においては第１補強部材５５のユニット位置決め孔５９が本体フレーム１０１の支軸１０２に係合している。また、本体フレーム１０１にはユニットフレーム５２に隣接して押圧部材１０３が配置されている。押圧部材１０３は２本のコイルバネ１０４によってユニットフレーム５２に近づく方向に付勢されている。

この構成により、ユニットフレーム５２が押圧部材１０３により回動端側（矢印Ｂ方向）に押圧され、５角形（ホームベース形）のユニット位置決め孔５９の、頂点を挟んで隣接する二辺が支軸１０２に圧接される。従って、ユニットフレーム５２の長手方向（矢印ＢＢ′方向）の位置決めを容易に、且つ確実に行うことができる。

図１３は、ユニットフレーム５２の回動端側に設けられるユニット角度調整機構１１０の構成を示す斜視図である。ユニット角度調整機構１１０は、ユニットフレーム５２の回動端側の側面に近接して配置され、角度調整部材１１１と、圧縮バネ１１２と、操作部材１１３と、を備える。また、ユニットフレーム５２は付勢機構（図示せず）によって支軸１０２（図１２参照）を中心としてＲａ方向に付勢されている。

角度調整部材１１１は、水平方向に延びる棒状の部材であり、調整回転軸１１１ａと、ヘッド接触部１１１ｂと、を有する。圧縮バネ１１２は、調整回転軸１１１ａを中心として角度調整部材１１を時計回り方向に付勢する。操作部材１１３は、本体フレーム１０１に回転可能に支持され、正方向または逆方向に回転させることで角度調整部材１１１の一端部に対し接触または離間する方向に移動する。

操作部材１１３を正回転させて角度調整部材１１１に接近する方向に移動させると、角度調整部材１１１の一端部が押圧され、角度調整部材１１１は圧縮バネ１１２の付勢力に抗して反時計回り方向に回転する。その結果、ユニットフレーム５２はヘッド接触部１１１ｂに押圧されて付勢機構の付勢力に抗してＲｂ方向に回転する。一方、操作部材１１３を逆回転させて角度調整部材１１に対して離間する方向に移動させると、角度調整部材１１１は圧縮バネ１１２の付勢力によって時計回り方向に回転する。その結果、ヘッド接触部１１１ｂはユニットフレーム５２から離間する方向に移動し、ユニットフレーム５２は付勢機構の付勢力によってＲａ方向に回転する。

図１４は、記録ヘッド１７ａ～１７ｃを構成するヘッド側フレーム７０の斜視図である。ヘッド側フレーム７０は、金属板を断面視コ字状に折り曲げて形成され、用紙幅方向（矢印ＢＢ′方向）に延びる平坦部７０ａと、平坦部７０ａの長手方向の側端縁から立ち上がる側面部７０ｂ、７０ｃとを有する。ヘッド側フレーム７０は、ユニットフレーム５２に対し長手方向の一方側（図１４の左奥側）を回動支点、他方側（図１４の右手前側）を回動端として水平方向に回動可能に支持される。側面部７０ｃの回動端側には、ユニットフレーム５２に対するヘッド側フレーム７０の水平方向（Ｒａ、Ｒｂ方向）の角度を調整するための第１調整ネジ６１が螺入されている。

図１５は、ヘッド側フレーム７０の回動支点側を下方から見た部分拡大図である。図１５に示すように、平坦部７０ａの回動支点側の端部には、六角形のヘッド位置決め孔７１と、後述する高さ調整ネジ７５ａ、７５ｂが螺入される調整ネジ取付孔７２が形成されている。

図１６は、ヘッド側フレーム７０の回動支点側に配置される第１ヘッドマウント部材８０ａの斜視図である。第１ヘッドマウント部材８０ａは、支軸ボス８１と、ビス孔８３ａ～８３ｃとを有する。支軸ボス８１は、ヘッド側フレーム７０のヘッド位置決め孔７１に挿入されてヘッド側フレーム７０の回動支点となる。ビス孔８３ａには第１ヘッドマウント部材８０ａに板バネ７６を固定するためのビス７７ａ（いずれも図１８参照）が締結される。ビス孔８３ｂ（図１８参照）には第１ヘッドマウント部材８０ａをメインフレーム５３に固定するためのビス（図示せず）が締結される。ビス孔８３ｃは支軸ボス８１の軸中心に沿って形成され、記録ヘッド１７ａ～１７ｃを固定するためのヘッド固定ピン７３（図１８参照）が締結される。

図１７は、ヘッド側フレーム７０の回動支点側とユニットフレーム５２との連結部分の構成を示す斜視図である。図１８は、ヘッド側フレーム７０の回動支点側とユニットフレーム５２との連結部分を長手方向と直交する方向に切断した側面断面図である。図１７および図１８に示すように、ヘッド側フレーム７０のヘッド位置決め孔７１の上方から第１ヘッドマウント部材８０ａの支軸ボス８１が挿入されている。また、ヘッド側フレーム７０の下方からヘッド位置決め孔７１を通過してヘッド固定ピン７３が締結されている。ヘッド固定ピン７３とヘッド側フレーム７０との間にはヘッド固定バネ７４が挟持されている。これにより、ヘッド側フレーム７０はヘッド固定バネ７４の付勢力によって第１ヘッドマウント部材８０ａに圧接されている。

また、ヘッド側フレーム７０の調整ネジ取付孔７２には、下方から高さ調整ネジ７５ａ、７５ｂが螺入されている。高さ調整ネジ７５ａ、７５ｂを正方向（時計回り方向）に回転させると、高さ調整ネジ７５ａ、７５ｂが上方に突出し、第１ヘッドマウント部材８０ａの下面を押し上げる。その結果、ヘッド側フレーム７０はヘッド固定バネ７４の付勢力に抗して下方へ移動する。高さ調整ネジ７５ａ、７５ｂを逆方向（反時計回り方向）に回転させると、高さ調整ネジ７５ａ、７５ｂが下方に退避し、ヘッド側フレーム７０はヘッド固定バネ７４の付勢力によって上方へ移動する。

また、第１ヘッドマウント部材８０ａのメインフレーム５３と反対側の側面には板バネ７６が装着されている。板バネ７６の上端部はビス７７ａによって第１ヘッドマウント部材８０ａに固定され、板バネ７６の下端部はヘッド側フレーム７０の側面部７０ｂの内側面に当接している。これにより、ヘッド側フレーム７０が板バネ７６の付勢力によってメインフレーム５３から離間する方向に付勢されており、ユニットフレーム５２とヘッド側フレーム７０の搬送方向（矢印Ａ方向）の位置関係を一定に維持することができる。

このとき、板バネ７６からヘッド側フレーム７０に押圧力Ｆ１が作用し、押圧力Ｆ１の反作用として板バネ７６から第１ヘッドマウント部材８０ａに力Ｆ１′が加わる。即ち、第１ヘッドマウント部材８０ａとヘッド側フレーム７０との間で作用、反作用の力関係が完結しており、メインフレーム５３には板バネ７６による力が直接作用しない。従って、メインフレーム５３の変形を抑制することができる。

図１９は、ヘッド側フレーム７０の回動端側に配置される第２ヘッドマウント部材８０ｂの斜視図である。図２０は、第２ヘッドマウント部材８０ｂに板バネ７６を装着した状態を示す斜視図である。第２ヘッドマウント部材８０ｂは、摺動部８２と、ビス孔８３ａ～８３ｃとを有する。摺動部８２は、第２ヘッドマウント部材８０ｂの下方に一体形成される側面視Ｌ字状の部分であり、Ｌ字状の垂直部分に第２調整ネジ６２が螺入されている。摺動部８２は、第１調整ネジ６１（図１４参照）および第２調整ネジ６２によるヘッド側フレーム７０の角度調整を行う際に、平坦部７０ａに沿って摺動する。摺動部８２の長手方向の両端部には、摺動板９０（図２５参照）を取り付けるための係合爪８２ａが形成されている。

ビス孔８３ａ（図２３参照）には第２ヘッドマウント部材８０ｂに板バネ７６を固定するためのビス７７ａが締結される。ビス孔８３ｂには第２ヘッドマウント部材８０ｂをメインフレーム５３に固定するためのビス７７ｂ（図２３参照）が締結される。ビス孔８３ｃは摺動部８２の下面中央に形成され、記録ヘッド１７ａ～１７ｃを固定するためのヘッド固定ピン７３（図２３参照）が締結される。

図２１は、ヘッド側フレーム７０の回動端側とユニットフレーム５２との連結部分の構成を示す斜視図である。図２２および図２３は、ヘッド側フレーム７０の回動端側とユニットフレーム５２との連結部分を長手方向と直交する方向に切断した側面断面図である。図２２および図２３は、それぞれヘッド角度調整機構６０および板バネ７６を含む断面図である。図２４は、ヘッド側フレーム７０の回動端側とユニットフレーム５２との連結部分を長手方向に沿って切断した側面断面図である。

図２１～図２４に示すように、第２ヘッドマウント部材８０ｂのビス孔８３ｃにはヘッド側フレーム７０に形成された長穴状のヘッド位置決め孔７８を通過してヘッド固定ピン７３が締結されている。ヘッド固定ピン７３とヘッド側フレーム７０との間にはヘッド固定バネ７４が挟持されている。これにより、ヘッド側フレーム７０はヘッド固定バネ７４の付勢力によって第２ヘッドマウント部材８０ｂに圧接されている。

また、ヘッド側フレーム７０には、下方から高さ調整ネジ７５ｃが螺入されている。高さ調整ネジ７５ｃを正方向（時計回り方向）に回転させると、高さ調整ネジ７５ｃが上方に突出し、第２ヘッドマウント部材８０ｂの下面を押し上げる。その結果、ヘッド側フレーム７０はヘッド固定バネ７４の付勢力に抗して下方へ移動する。高さ調整ネジ７５ｃを逆方向（反時計回り方向）に回転させると、高さ調整ネジ７５ｃが下方に退避し、ヘッド側フレーム７０はヘッド固定バネ７４の付勢力によって上方へ移動する。

ヘッド側フレーム７０の回動支点側の高さ調整ネジ７５ａ、７５ｂ（図１８参照）と、高さ調整ネジ７５ｃを個別に調整することで、記録ヘッド１７ａ～１７ｃの高さ、および垂直方向の角度調整が可能となる。なお、ヘッド側フレーム７０の回動支点側には２本の高さ調整ネジ７５ａ、７５ｂが設けられているのに対し、ヘッド側フレーム７０の回動端側には高さ調整ネジ７５ｃのみが設けられている。これは、ヘッド側フレーム７０の平坦部７０ａが高さ調整ネジ７５ａ～７５ｃの先端に当接することで、高さ調整ネジ７５ａ～７５ｃの先端（３点）を含む平面上に位置決めされるためである。

また、ヘッド側フレーム７０と第２ヘッドマウント部材８０ｂとの間にはヘッド角度調整機構６０が設けられている。ヘッド角度調整機構６０は、第１角度調整ネジ６１と、第２角度調整ネジ６２とで構成される。第１角度調整ネジ６１は、ヘッド側フレーム７０の側面部７０ｃの、第２ヘッドマウント部材８０ｂの摺動部８２との対向面に設けられる。第１角度調整ネジ６１は、側面部７０ｃを垂直方向に貫通し、支軸ボス８１と直交する搬送方向（矢印Ａ方向）に沿って往復移動可能である。第１角度調整ネジ６１は、例えば端部に六角穴やすり割りが設けられた止めネジで構成される。

第２角度調整ネジ６２は、第２ヘッドマウント部材８０ｂの摺動部８２の、ヘッド側フレーム７０の側面部７０ｃとの対向面に設けられる。第２角度調整ネジ６２は、摺動部８２を垂直方向に貫通し、支軸ボス８１と直交する搬送方向（矢印Ａ方向）に沿って往復移動可能である。第２角度調整ネジ６２は、例えば端部に六角穴やすり割りが設けられた止めネジで構成される。

第１角度調整ネジ６１と第２角度調整ネジ６２は、支軸ボス８１と直交する搬送方向（矢印Ａ方向）において互いに対向する位置に配置される。より詳細には、第１角度調整ネジ６１と第２角度調整ネジ６２は、ヘッドユニット５１の長手方向（用紙幅方向、矢印ＢＢ′方向）および上下方向において互いに対向する位置に配置され、第１角度調整ネジ６１と第２角度調整ネジ６２とは、互いに同一軸上を往復移動する。

上記の構成によれば、ヘッドユニット５１の組み立て時に、予め第２ヘッドマウント部材８０ｂの第２角度調整ネジ６２を所定位置に調整しておく。そして、各記録ヘッド１７ａ～１７ｃの第１角度調整ネジ６１を所定位置に調整した後、記録ヘッド１７ａ～１７ｃをユニットフレーム５２に装着する。これにより、記録ヘッド１７ａ～１７ｃのいずれかを交換する場合、交換の必要な記録ヘッド１７ａ～１７ｃを取り外した後、第２角度調整ネジ６２を調整済のユニットフレーム５２に対して、第１角度調整ネジ６１が調整された新たな記録ヘッド１７ａ～１７ｃを装着するだけで交換作業が終了する。従って、記録ヘッド１７ａ～１７ｃの交換時におけるユニットフレーム５２に対するアライメント調整を容易に行うことができる。

また、第２ヘッドマウント部材８０ｂのメインフレーム５３と反対側の側面には板バネ７６が装着されている。板バネ７６の上端部はビス７７ａによって第２ヘッドマウント部材８０ｂに固定され、板バネ７６の下端部はヘッド側フレーム７０の側面部７０ｂの内側面に当接している。これにより、ヘッド側フレーム７０が板バネ７６の付勢力によってメインフレーム５３から離間する方向（摺動部８２に近づく方向）に付勢されており、第１角度調整ネジ６１と第２角度調整ネジ６２の接触状態を維持することができる。

このとき、図２３に示すように、板バネ７６からヘッド側フレーム７０に押圧力Ｆ１が作用し、押圧力Ｆ１の反作用として板バネ７６から第２ヘッドマウント部材８０ｂに力Ｆ１′が加わる。また、第２角度調整ネジ６２から第１角度調整ネジ６１（側面部７０ｃ）に押圧力Ｆ２が作用し、押圧力Ｆ２の反作用として第１角度調整ネジ６１から第２角度調整ネジ６２（第２ヘッドマウント部材８０ｂ）に力Ｆ２′が加わる。即ち、第２ヘッドマウント部材８０ｂとヘッド側フレーム７０との間で作用、反作用の力関係が完結しており、メインフレーム５３には板バネ７６による力が直接作用しない。従って、メインフレーム５３の変形を抑制することができる。

図２５は、ヘッド側フレーム７０の回動端側と第２ヘッドマウント部材８０ｂとの連結状態を示す斜視図である。図２６は、第２ヘッドマウント部材８０ｂの摺動部８２に摺動板９０を装着した状態を示す斜視図である。図２５に示すように、ヘッド側フレーム７０はヘッド固定バネ７４により上方向に付勢されており、高さ調整ネジ７５ｃの先端が摺動部８２の下面に圧接されている。

高さ調整ネジ７５ｃと摺動部８２との摺動負荷が大きいと、ヘッド角度調整機構６０による記録ヘッド１７ａ～１７ｃのアライメント調整時に第２ヘッドマウント部材８０ｂが円滑に移動せず、アライメント調整を阻害する。そこで、図２５および図２６に示すように、第２ヘッドマウント部材８０ｂの摺動部８２の下面に摺動板９０を装着している。

摺動板９０は、例えばＳＵＳ（ステンレス）製の板金部材であり、長手方向の両端部が上方に折り曲げられている。折り曲げ部分には矩形状の開口からなる一対の被係合部９０ａが形成されている。摺動部８２の係合爪８２ａを被係合部９０ａに係合させることで摺動板９０が摺動部８２の下面に装着される。摺動板９０は、第２ヘッドマウント部材８０ｂに対し上下方向にガタ（遊び）をもって装着されており、ヘッド固定ピン７３およびヘッド固定バネ７４を取り付けることで摺動板９０が摺動部８２の下面に密着する構造としている。なお、摺動板９０の材質はＳＵＳ（ステンレス）に限らず、第２ヘッドマウント部材８０ｂよりも摺動性および剛性の大きい材質であればよい。

摺動部８２に摺動板９０を設けることで、高さ調整ネジ７５ｃとの接触による第２ヘッドマウント部材８０ｂの傷付きや凹みを防止することができる。また、ヘッド角度調整機構６０による記録ヘッド１７ａ～１７ｃのアライメント調整時に高さ調整ネジ７５ｃと摺動板９０とが摺動することで、高さ調整ネジ７５ｃと摺動部８２との摺動負荷が低減され、第２ヘッドマウント部材８０ｂの追従性が向上する。従って、アライメント調整を円滑に、且つ精度よく行うことができる。

また、摺動板９０は、第２ヘッドマウント部材８０ｂにガタ（遊び）をもって装着されるため、第２ヘッドマウント部材８０ｂおよび摺動板９０の部品公差に係わらず摺動板９０を第２ヘッドマウント部材８０ｂに容易に装着することができ、組み立て作業性が向上する。さらに、第２ヘッドマウント部材８０ｂ側に係合爪８２ａを設け、摺動板９０側に被係合部９０ａを設けることで、ヘッド固定ピン７３およびヘッド固定バネ７４を取り外して記録ヘッド１７ａ～１７ｃを単体で交換する際に、摺動板９０が第２ヘッドマウント部材８０ｂから落下せずに保持される。

本実施形態の構成によれば、ヘッドユニット５１は、ユニットフレーム５２の両側に並置された複数（本実施形態では３つ）の記録ヘッド１７ａ～１７ｃを備える。この構成によれば、例えば１つの記録ヘッド１７ａを交換する必要が生じた場合に、他の２つの記録ヘッド１７ｂ、１７ｃは交換することなく、継続して使用し続けることができる。したがって、ヘッドユニット５１の低コスト化を実現することが可能である。

また、第１ヘッドマウント部材８０ａおよび第２ヘッドマウント部材８０ｂのメインフレーム５３と反対側の側面には、ユニットフレーム５２とヘッド側フレーム７０の搬送方向（矢印Ａ方向）の位置関係を一定に維持する板バネ７６が装着されている。このとき、板バネ７６からヘッド側フレーム７０に押圧力Ｆ１が作用し、押圧力Ｆ１の反作用として板バネ７６から第１ヘッドマウント部材８０ａまたは第２ヘッドマウント部材８０ｂに力Ｆ１′が加わるため、第１ヘッドマウント部材８０ａまたは第２ヘッドマウント部材８０ｂとヘッド側フレーム７０との間で作用、反作用の力関係が完結している。その結果、メインフレーム５３には板バネ７６による力が直接作用しないため、メインフレーム５３の変形を抑制することができる。

また、第２ヘッドマウント部材８０ｂの摺動部８２に摺動板９０を装着することで、高さ調整ネジ７５ｃによる第２ヘッドマウント部材８０ｂの傷付きや凹みを防止することができる。また、記録ヘッド１７ａ～１７ｃのアライメント調整時に高さ調整ネジ７５ｃと摺動板９０とが摺動することで、高さ調整ネジ７５ｃと摺動部８２との摺動負荷が低減されるため、アライメント調整を円滑に、且つ精度よく行うことができる。

また、プリンター１００は、用紙Ｓに画像の記録を行う上記構成のヘッドユニット５１を備える。この構成によれば、プリンター１００は、不具合が生じた記録ヘッド１７ａ～１７ｃのみを個別に交換することが可能であり、低コスト化が図られた構成となる。

その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、１つのヘッドユニット５１に３つの記録ヘッド１７ａ～１７ｃが装着された構成について説明したが、例えばヘッドユニット５１に２つまたは４つ以上の記録ヘッドが装着される構成であってもよい。

本発明は、着脱可能な記録ヘッドを備えたヘッドユニットおよびヘッドユニットを備えたインクジェットプリンターなどのインクジェット記録装置に利用可能である。

５ 第１ベルト搬送部
８ 第１搬送ベルト
９ 記録部
１７ａ～１７ｃ 記録ヘッド
５１ ヘッドユニット
５２ ユニットフレーム
５３ メインフレーム
５５ 第１補強部材
５７ 第２補強部材
６０ ヘッド角度調整機構
６１ 第１角度調整ネジ
６２ 第２角度調整ネジ
７０ ヘッド側フレーム
７０ａ 平坦部
７０ｂ、７０ｃ 側面部
７３ ヘッド固定ピン
７４ ヘッド固定バネ
７５ａ～７５ｃ 高さ調整ネジ
７６ 板バネ（付勢部材）
８０ａ 第１ヘッドマウント部材
８０ｂ 第２ヘッドマウント部材
８１ 支軸ボス
８２ 摺動部
８２ａ 係合爪
９０ 摺動板
９０ａ 被係合部
１００ プリンター（インクジェット記録装置）
Ｐ 用紙（記録媒体）

Claims (7)

1. 記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドを構成するヘッド側フレームと、
   前記記録媒体の搬送方向と直交する幅方向に沿って起立する平板状のメインフレームの両側面に、それぞれ１つ以上の前記記録ヘッドを保持するユニットフレームと、
   前記メインフレームに固定され、前記ヘッド側フレームの前記幅方向の一端部を揺動可能に支持する支軸を有する第１ヘッドマウント部材と、
   前記メインフレームに固定され、前記ヘッド側フレームの前記幅方向の他端部を支持する第２ヘッドマウント部材と、
   前記第２ヘッドマウント部材に対する前記ヘッド側フレームの水平方向の位置を変更することにより前記ユニットフレームに対する前記記録ヘッドの水平方向の角度を調整するヘッド角度調整機構と、
   を備えたヘッドユニットにおいて、
   前記ヘッド側フレームと前記第１ヘッドマウント部材および前記第２ヘッドマウント部材との間には、前記第１ヘッドマウント部材または前記第２ヘッドマウント部材を前記メインフレーム側に付勢する付勢部材が配置されており、
   前記付勢部材から前記ヘッド側フレームに作用する押圧力と、前記押圧力の反作用として前記付勢部材から前記第１ヘッドマウント部材または前記第２ヘッドマウント部材に加わる力との関係が、前記第１ヘッドマウント部材または前記第２ヘッドマウント部材と前記ヘッド側フレームとの間で完結していることを特徴とするヘッドユニット。
2. 前記ヘッド側フレームは、前記幅方向に延びる平坦部と、前記平坦部の長手方向の側端縁から立ち上がる一対の側面部とを有する断面視コ字状であり、
   前記付勢部材は、一端部が前記第１ヘッドマウント部材または前記第２ヘッドマウント部材に固定され、他端部が前記ヘッド側フレームの前記メインフレームと反対側の前記側面部の内側面に押圧される板バネであることを特徴とする請求項１に記載のヘッドユニット。
3. 前記ヘッド側フレームを前記第１ヘッドマウント部材または前記第２ヘッドマウント部材に近づく方向に付勢するヘッド固定バネを備え、
   前記ヘッド側フレームは、前記ヘッド固定バネの付勢力によって前記平坦部が前記第１ヘッドマウント部材および前記第２ヘッドマウント部材に圧接されており、前記ヘッド角度調整機構による前記記録ヘッドの角度調整時に前記平坦部が前記第２ヘッドマウント部材の摺動部に沿って摺動し、
   前記平坦部が摺動する前記摺動部の下面には、前記第２ヘッドマウント部材よりも摺動性および剛性の大きい摺動板が配置されることを特徴とする請求項２に記載のヘッドユニット。
4. 前記ヘッド側フレームには、前記第１ヘッドマウント部材または前記第２ヘッドマウント部材に対して接離方向に往復移動することで前記第２ヘッドマウント部材に対する前記ヘッド側フレームの垂直方向の位置を変更する高さ調整ネジが設けられており、
   前記高さ調整ネジは、前記ヘッド固定バネにより前記摺動板を介して前記第２ヘッドマウント部材に圧接されることを特徴とする請求項３に記載のヘッドユニット。
5. 前記摺動部には、前記摺動板に形成された被係合部に係合する係合爪が設けられており、前記ヘッド側フレームを取り外した状態で、前記係合爪と前記被係合部との係合により前記摺動板が前記摺動部に保持されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のヘッドユニット。
6. 前記ヘッド角度調整機構は、
   前記第２ヘッドマウント部材の前記側面部との対向面に設けられ、前記側面部に対して接離方向に往復移動可能な第１角度調整ネジと、
   前記側面部の前記第２ヘッドマウント部材との対向面に設けられ、前記第２ ヘッドマウント部材に対して接離方向に往復移動可能な第２角度調整ネジと、
   を備え、
   前記第１角度調整ネジと前記第２角度調整ネジとは同一軸上を往復移動することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載のヘッドユニット。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のヘッドユニットを備えるインクジェット記録装置。

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