JP2010188630A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大気開放機構のシール部材にシール補助剤を安定して供給する必要がある。
【解決手段】大気開放機構２０４は、シール部材２３４がバルブ部材２３１の弁体部２３２によってホルダ２２２の段差部２２２ａ側に押付けられているときには大気開放路２２０が遮蔽され、外部からバルブ部材２３１の開閉部材部２３３を押し込むことによって弁体部２３２がシール部材２３４を伴って内方へ移動し大気連通路２２０が開放され、シール部材２３４にはシール補助剤を保持する変形可能な補助剤保持部材２５０が嵌め込まれ、大気遮断時にはシール部材２３４が押し潰されることによって補助剤保持部材２５０も潰されることで、補助剤保持部材２５０からシール補助剤が染み出してシール部材２３４に供給される。
【選択図】図６

Description

本発明は液体容器及び画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置及びこの画像形成装置で使用する液体容器に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、コピア、プロッタ、これらのいくつかの機能を有する複合機等の画像形成装置として、例えば、液体の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行うものがある。

なお、本発明においては、「画像形成装置」とは、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（液体を媒体に付着させる）ことをも意味する。また、「インク」とは、厳密な意味でのインクに限るものではなく、インクと称されるもの、レジスト、ＤＮＡ試料など、上記の意味での画像形成を行うことができる液体の総称として用いる。

このような画像形成装置（以下、単に「インクジェット記録装置」ともいう。）において、キャリッジ上に記録ヘッドにインクを供給するサブタンク（バッファタンクとも称される。）を搭載し、メインのインクカートリッジ（メインタンクとも称される）を装置本体側に設置し、サブタンクに装置本体側のインクカートリッジからインクを補充供給するようにした装置、あるいは、記録ヘッドとともに交換可能に液体容器であるインクカートリッジを搭載するようにした装置が知られている。

従来、サブタンクとして、内部を大気に開放をする大気開放機構を有し、大気開放機構を構成するパッキンとパッキンに接離する接離部材との接触部にシール剤が付着するようにしたものが知られている（特許文献１）。

特開２００５−１６９６７４号公報

上述したような大気開放機構を有するサブタンク（液体収容容器）にあっては、大気とサブタンク内とを連通する大気開放路を開閉するためのシール部材を有するが、大気がサブタンク内に流入するときに大気中のゴミや塵などの異物が侵入すると、シール部材に異物を付着して、シール性が低下することがある。シール性が低下するとサブタンク内が常に大気に連通してサブンタクの機能低下、例えば負圧の発生が困難になる。

そこで、この異物などによるシール性の低下を抑制するためにグリスなどのシール補助材を塗布し、異物による隙間をシール補助剤で埋めるようにしている。

しかしながら、シール補助性の高い高粘度のシール補助材は大気連通路自体を塞いでしまうことがある。一方、大気連通路を塞ぐことの無いように流動性の高い低粘度のシール補助材を用いると、環境条件の変化（乾燥など）による劣化や、耐久性（シール部以外へのシール補助材の移動）によるシール補助性の劣化が発生するという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、安定したシール補助性を維持できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容する液体収容容器と、を備え、
前記液体収容容器は、前記液体を収容する容器本体内を大気に開放する大気開放路を開閉するシール部材を有する大気開放機構を備え、
前記大気開放機構のシール部材にシール補助材を供給する手段を備えている
構成とした。

ここで、前記シール部材は開閉動作に応じて変形可能な部材で形成され、前記シール部材には該シール部材の変形に応じて変形可能であって、前記シール補助材を含有する補助材供給部材が設けられている構成とできる。

この場合、前記補助材供給部材に外部から前記シール補助材を供給する手段を備えている構成とできる。

本発明に係る画像形成装置によれば、大気開放機構のシール部材にシール補助材を供給する手段を備えている構成としたので、大気連通機能を阻害することなく大気連通機構の安定したシール性を長期間確保することができる。

本発明の第１実施形態に係る液体容器（サブタンク）を備える本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の全体構成を説明する側面概略構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 同液体容器の斜視説明図である。 同じくサブタンク本体（容器本体）の側面説明図である。 同じく分解斜視説明図である。 同容器の大気解放機構の平断面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体容器の大気開放機構の拡大断面説明図である。 同大気開放機構のフィルタ保持部材の断面説明図である。 同じくフィルタ保持部材の斜視説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体容器の大気開放機構の拡大断面説明図である。

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。まず、本発明の第１実施形態に係る液体容器を備える本発明に係る画像形成装置の一例について図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全体構成を説明する側面説明図、図２は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体１の左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド３１、３２でキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図２で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４ａ、３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド３４」という。）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、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するための液体収容容器であるサブタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「サブタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク３５には、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、供給ポンプユニット５によって各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。

この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図２のベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロである拍車６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。

さらに、図２に示すように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構８１を配置している。この維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）８２ａ、８２ｂ（区別しないときは「キャップ８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材（ワイパブレード）８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４と、キャリッジ３３をロックするキャリッジロック８７などとを備えている。また、このヘッドの維持回復機構８１の下方側には維持回復動作によって生じる廃液を収容するための廃液タンク１００が装置本体に対して交換可能に装着される。

また、図２に示すように、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８８を配置し、この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。

そして、記録ヘッド３４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ３３をホーム位置である維持回復機構８１に対向する位置に移動して、キャップ部材８２によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。

次に、本発明の第１実施形態における液体収容容器であるサブタンクについて図３ないし図５を参照して説明する。なお、図３はヘッド部分の斜視説明図、図４は同じく側面説明図、図５はサブタンク本体（容器本体）の分解斜視説明図である。

ヘッド部分は、１つの記録ヘッド３４と、１つの記録ヘッド３４の２つのノズル列にそれぞれ異なる色のインクを供給するためサブタンク３５と、サブタンク３５と記録ヘッド３４との間に介在させたフィルタユニット１０１とで構成され、記録ヘッド３４からは記録ヘッド３４のアクチュエータ手段を駆動する信号を伝達するためのフレキシブルケーブル１０２（符号に「Ａ」、「Ｂ」を付加して図示する。）が引き出されている。

サブタンク３５は、容器本体（タンク本体）２０２の両側にそれぞれ液体収容部である２つのインク収容部２０１を形成し、これらのインク収容部２０１の開口には可撓性を有するフィルム状部材（可撓性フィルム状部材）２１１を接着又は溶着などで貼り付けて封止し、更にインク収容部２０１内部にはタンク本体２０２とフィルム状部材２１１との間にフィルム状部材２１１を外方に付勢するための弾性部材であるバネ（スプリング）２１２を配設し、これらのフィルム状部材２１１及び弾性部材２１２によって負圧発生機構を構成している。また、容器本体２０２にはフィルム状部材２１１の変位に応じて変位する負圧検知レバー２１３を揺動可能に装着している。

また、タンク本体２０２の上部にはインク収容部２０１を大気に開放するための大気開放通路２０３を形成し、この大気開放通路２０３を開閉する大気開放機構２０４を備えている。

また、タンク本体２０２にはインク収容部２０１にインクを供給するためのインク供給口部２０７を形成し、チューブ３６が連結部材２０８で連結される。また、容器本体２０２の上部にはインク収容部２０１内のインクを検出するための２本の検知電極２１６が設けられている。

ここで、タンク本体２０２の底面には、インク収容部２０１Ａ、２０１Ｂからフィルタユニット１０１に個別的にインクを供給するための供給口２１７をそれぞれインク収容部２０１の端部に形成し、また、供給口２１７を中央部分に配置するためにインク収容部２０１には他方の収容部に膨らんだ膨出部２１８を形成している。

次に、このサブタンク３５における大気開放機構について図６をも参照して説明する。なお、図６は同大気解放機構部分の断面説明図である。
この大気解放機構２０４は、容器本体２０２の上部側方に大気開放通路２０３に通じ、容器本体２０２の内外を連通する大気開放路２２０を形成する中空のホルダ取付け部２２１を一体的に設け、このホルダ取付け部２２１に筒状の保持部材となるホルダ２２２を装着している。

このホルダ２２２内には、バルブ部材２３１を摺動可能に装着している。このバルブ部材２３１は、図８にも示すように、弁体部２３２と、この弁体部２３２と一体の開放部材部２３３とを有している。このバルブ部材２３１には変形可能なシール部材２３４が嵌装されており、バルブ部材２３１はスプリング２３５にて弁体部２３２がシール部材２３４をホルダ２２２の段差部２２２ａに向けて押付ける方向に付勢されている。

また、バルブ部材２３１の開放部材部２３３には大気開放路２２０の一部となる大気連通路２４１を形成する溝２３３ａが形成されている。

また、ホルダ２２２には、外面が大気に接するフィルタ部材２４３が保持されるとともに、フィルタ部材２４３の内面側が臨む空気室２４４と、空気室２４４と大気連通路２４２との間に介在し、空気室２４４より大気流入方向と直交する方向の開口断面積が小さい連通路２４５とが設けられている。この連通路２４５は大気開放通路２４２に対して開放部材部２３３の移動方向と直交する方向で臨んでいる。また、空気室２４４のフィルタ部材２４３が取付けられる開口部は鉛直方向下向きに開口している。

そして、ホルダ２２２の端部側にはバルブ部材２３１の開放部材部２３３を覆う弾性変形可能な封止部材としてのキャップ部材２６５が装着されている。

この大気開放機構２０４においては、図６に示すように、シール部材２３４がバルブ部材２３１の弁体部２３２によってホルダ２２２の段差部２２２ａ側に押付けられているときには大気開放路２２０が遮蔽され、図７に示すようにキャップ部材２６５を介して外部からバルブ部材２３１の開閉部材部２３３を押し込むことによって弁体部２３２がシール部材２３４を伴って内方へ移動し、大気連通路２２０が開放される。

次に、この大気開放機構２０４におけるシール部材２３４へのシール補助剤の供給について説明する。
シール部材２３４は、移動方向両端部に凸部２３４ａ、２３４ａを有し、中央部外周部にはグリスなどのシール補助剤を含有保持するフェルト部材などからなる変形可能な補助剤保持部材２５０を嵌められている。

ここで、シール補助剤としては、シール部材２３４が有機物の場合、シール部材２３４を溶解させないために、例えば水溶性の有機溶媒が好ましい。すなわち、少なくとも１気圧の沸点１００℃以上の高沸点水溶性有機溶媒が好ましい。また、シール部材２３４はインクとは接触しないものの、シール補助剤の蒸発した成分がサブタンク３５内のインクと混じり噴射安定性に影響を与えることを避けるためにはインクと混ざっても問題のない材料であることが好ましく、この点でも高沸点水溶性有機溶媒が好ましい。特に、インク中に含まれる高沸点水溶性有機溶媒と同じものであれば好ましい。

高沸点水溶性有機溶媒としてはグリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、チオジグリコールおよびペンタエリスリトールなどが挙げられる。特に沸点が高く蒸発しにくいものが好ましい。その点、常温で液体状のポリビニルアルコール類も好ましい。

このように構成することで、大気遮断時にはシール部材２３４が押し潰されることによって補助剤保持部材２５０も潰されることで、補助剤保持部材２５０からシール補助剤が染み出してシール部材２３４に供給され、シール部材２３４によるシール性が補助される。

さらに、補助剤保持部材２５０に外部からシール補助剤を供給するためにシール補助剤２６０を収容した補助剤供給部２６１を備え、ホルダ２２２には補助剤供給部２６１から内部にシール補助剤２６０を供給する連通路２６２が形成されている。

この連通路２６２は、大気遮断時にシール部材２３４の凸部２３４ａによって閉じられており、大気開放時にシール部材２３４の凸部２３４ａが離れることによって開放され、これにより、連通路２６２を通じて補助剤供給部２６１からシール補助剤２６０が補助剤保持部材２５０に滴下して供給される。

このように、大気開放機構のシール部材にシール補助材を供給する手段を備えている構成とすることで、大気連通機能を阻害することなく大気連通機構の安定したシール性を長期間確保することができる。

また、シール補助材を外部から供給することで、更に安定したシール補助剤の供給が可能になる。

つまり、シール補助性の高い高粘度のシール補助材は大気連通路自体を塞いでしまうおそれがあるが、低粘度のシール補助材は大気連通路を開閉する部材に合わせて流動したり、大気の流れにより流動するため、大気連通機能を阻害することはない。そこで、シール補助材をアルコールなどの揮発性の溶剤に混ぜて使用することで、低粘度のシール補助材の薄膜をシール部材に形成することができるが、乾燥してしまうとシール補助性能が弱くなるので、定期的にシール補助剤を供給する必要が生じる。

この場合、大気開放機構の内部に必要な量のシール補助剤を収容保持するよりも、外部からシール補助剤を供給することによって大気開放機構のサイズを大きくすることなく、安定したシール補助剤の供給を行うことができるようになる。

次に、本発明の第２実施形態について図９を参照して説明する。なお、図９は同実施形態における大気開放機構部分の説明図である。
ここでは、補助剤供給部２６１に収容されたシール補助剤２６０をポンプ２７０で圧送するようにしている。ポンプ２７０としては、チュービングポンプ，ピストンポンプ，ダイヤフラムポンプなどを用いることができる。なお、連通路２６２には図示しない逆止弁を配置している。

このようにポンプ２７０でシール補助剤２６０を供給することにより、シール補助剤の収容部（補助剤供給部２６１）を大気連通路の近辺に配置する必要性がなく、また、補助剤保持部材やシール部材に対して必ずしも重力方向の上側から供給する必要性もなくなる（この場合、シール部材側からの逆流を防止する逆止弁を介在させる。）。また、補助剤保持部材を介さずに直接シール部材への供給、塗布も行うことができる。

次に、本発明の第３実施形態について図１０を参照して説明する。なお、図１０は同実施形態における大気開放機構部分の説明図である。
ここでは、補助剤供給部２６１に、シール補助剤２６０を収容する可撓性を有する袋状の補助剤収容部２７１と、この補助剤収容部剤２７１に隣接して配設され、空気が供給されることで膨張して補助剤収容部２７１を加圧する加圧部２７２とを備え、加圧部２７２にポンプ２７０によって空気を送込むようにしている。なお、連通路２６２には図示しない逆止弁を配置している。

このようにしても、上記第２実施形態と同様、シール補助剤の収容部（補助剤供給部２６１）を大気連通路の近辺に配置する必要性がなく、また、補助剤保持部材やシール部材に対して必ずしも重力方向の上側から供給する必要性もなくなる。また、補助剤保持部材を介さずに直接シール部材への供給、塗布も行うことができる。

なお、本発明に係る画像形成装置は、プリンタ単機能構成のものに限らず、プリンタ／ファクシミリ／複写などの複合機能を有する画像形成装置であっても良く、したがってまた、液体容器もこれらの画像形成装置に適用するものであっても良い。

１ 装置本体
２ 給紙トレイ
３ 排紙トレイ
３３ キャリッジ
３４ 記録ヘッド
３５ サブタンク（液体収容容器）
５１ 搬送ベルト
２０１ インク収容部
２０２ 容器本体
２０３ 大気開放通路
２０４ 大気解放機構
２２０ 大気開放路
２２１ ホルダ取付け部
２２２ ホルダ
２３１ バルブ部材
２３２ 弁体部
２３３ 開放部材部
２３４ シール部材
２５０ 補助剤保持部材
２６０ シール補助剤
２６１ 補助剤供給部

Claims (3)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに供給する液体を収容する液体収容容器と、を備え、
   前記液体収容容器は、前記液体を収容する容器本体内を大気に開放する大気開放路を開閉するシール部材を有する大気開放機構を備え、
   前記大気開放機構のシール部材にシール補助材を供給する手段を備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記シール部材は開閉動作に応じて変形可能な部材で形成され、前記シール部材には該シール部材の変形に応じて変形可能であって、前記シール補助材を含有する補助材供給部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記補助材供給部材に外部から前記シール補助材を供給する手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

Images