JP2013223966A

JP2013223966A - 液体収容タンク、液体吐出ヘッドユニット、画像形成装置

Info

Publication number: JP2013223966A
Application number: JP2012097100A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Akaishi; 信之赤石
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2013-10-31

Abstract

【課題】液体の置換や洗浄を行うときに澱みが生じて、液体置換を行う場合の置換時間がかかり、廃棄液体量が多くなる。
【解決手段】ヘッドタンク４は、タンクケース２１内にヘッド２に供給するインクを収容する略矩形状の収容室である収容部２２が形成され、外部から収容部２２にインクを導入する導入口部である導入ポート２３と、収容部２２からインクをヘッド２の供給口１４に供給する供給ポート２４とを有し、タンクケース２１の上部に設けられた導入ポート２３と、タンクケース２１の下部に設けられた供給ポート２４とは、同じ収容室である収容部２２内であって、かつ、略矩形状のタンクケース２１の対角位置に配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は液体収容タンク、液体吐出ヘッドユニット、画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。

画像形成装置として用いられるインクジェット記録装置におけるインク供給方式として、記録ヘッド側にヘッドタンク（サブタンク、バッファタンクなども同義とする。）を、装置本体側にメインタンクを配置して、メインタンクからヘッドタンクにインクを補充供給し、ヘッドタンクから記録ヘッドにインクを供給する方式が知られている。

従来のヘッドタンクとして、ヘッドに供給する液体を収容する収容部と、収容部から液体をヘッドの供給口部に供給する供給ポートと、ヘッドの排出口部から排出される液体を外部に排出する排出径路と、収容部と排出径路を連通する連通径路とが設けられ、連通径路は、収容部の天面の最も高い部位と、収容部の天面の最も高い部位以上の排出径路の部位とを連通し、連通径路の流体抵抗はヘッドの供給口部から排出口部までの流体抵抗よりも大きい構成とすることで、気泡排出性を向上したものが知られている（特許文献１）。

特開２０１１−００５７８２号公報

ところで、画像形成装置を、用途により、１台の装置で異なる種類のインクを入替えて使用することがある。例えば、染料インクと顔料インクを入れ替えたり、モノクロインクをカラーインクに入れ替えたりといったように、異なる種類のインクを使用することがある。

このような液体の入替えを行うときには、それぞれのインクが混合しないように、洗浄液や空気を供給流路内に供給して、ヘッドまでの流路を洗浄した後、入れ替えるインクを流路に供給することになる。

この場合、従来のヘッドタンクにあっては、ヘッドタンク内での流速分布にばらつきが生じて澱みが発生しやすく、結果として、液体置換を行う場合の置換時間がかかり、廃棄液体量が多くな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、液体収容タンク内の澱みを低減して、液体置換を行うときの置換時間の短縮を図り、廃棄液体量を少なくすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体収容タンクは、
液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
前記ヘッドに供給する液体を収容する収容室を形成するタンク本体を有し、
前記タンク本体の上部には外部から前記収容室内に前記液体を導入する導入口部が設けられ、
前記タンク本体の下部には前記収容室内から前記ヘッドに前記液体を供給する供給口部が設けられて、
前記導入口部と前記供給口部とは同じ収容室内であって、かつ、略矩形状の前記タンク本体の対角位置に配置されている
構成とした。

本発明によれば、タンク内での液体の澱みの発生を低減して、短時間で液体置換を行うことができ、廃棄液体量の低減を図れる。

本発明の第１実施形態の説明に供するインク供給系の説明図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。同実施形態における液体置換時の動作の説明に供するフロー図である。同じくヘッドタンク内における液体の流れの説明に供する説明図である。比較例の説明に供する説明図である。本発明の第２実施形態の説明に供する説明図である。本発明の第３実施形態の説明に供する説明図である。本発明の第４実施形態の説明に供する説明図である。本発明に係る画像形成装置の全体構成の一例の説明に供する模式的説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は同実施形態におけるインク供給系の説明図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。である。

液体吐出ヘッドユニット（以下、単に「ヘッドユニット」ともいう。）１は、液滴を吐出するヘッド２と、ヘッド２に供給するインクを収容する本発明に係る液体収容タンクであるヘッドタンク（以下、単に「タンク」ともいう。）４を備えている。

ヘッド２は、液滴を吐出する複数のノズル１１と、各ノズル１１が連通する液室１２と、各液室１２にインクを供給する共通液室１３と、共通液室１３にインクを供給される供給口（インク供給ポート）１４と、共通液室１３からインクを排出する排出口（インク排出ポート）１５などを備えている。

ヘッドタンク４は、タンク本体であるタンクケース２１内に、ヘッド２に供給するインクを収容する略矩形状の収容室である収容部２２が形成されている。そして、タンクケース２１の上部には、外部から収容部２２にインクを導入する導入口部である導入ポート２３が設けられ、タンクケース２１の下部には、収容部２２からインクをヘッド２の供給口１４に供給する供給ポート２４が設けられている。

ここで、タンクケース２１の上部に設けられた導入口部である導入ポート２３と、タンクケース２１の下部に設けられた供給口部である供給ポート２４とは、同じ収容室である収容部２２内であって、かつ、略矩形状のタンクケース２１の対角位置に配置されている。

また、タンクケース２１には、ヘッド２の排出口１５に通じて、排出口１５から排出されるインクを外部に排出する排出経路２５と、収容部２２と排出経路２５を通じる通路２６とが設けられている。

なお、ヘッドタンク４のタンクケース２１は、一方が開口した部材であり、開口部には撓むことができる弾性変形可能な部材としてのフィルム部材２７を貼り付けて、圧力変動を吸収する構成としている。

さらに、ヘッドタンク４の排出経路２５の排出側は排出流路３９に通じ、この排出流路３９の先端部には開閉可能な開閉弁（開閉バルブ）５４を設けている。

一方、装置本体側には、ヘッドタンク４にインクを補充供給する交換可能なメインタンク（インクカートリッジ）５が配置されている。そして、メインタンク５から送液経路５１及び送液ポンプ５２によってヘッドタンク４の導入ポート２３を通じて収容部２２内にインクを供給する。

なお、メインタンク５からヘッドタンク４に至る送液経路５１の途中、及び、ヘッドタンク４の共通液室１３の供給口１４下流側であってすべての液室１２の上流側には、図示しないが、インクをろ過するフィルタ部材を配置している。

このインク供給系において、ヘッドタンク４内を洗浄し、他の液体に置換するときの動作（液体置換動作）について図３のフロー図を参照して説明する。

まず、バルブ５４を開き、送液ポンプ５２を駆動して、例えば洗浄液を収容した図示しない洗浄液タンクからヘッドタンク４に洗浄液を供給する。そして、予め定めた規定時間が経過したときにバルブ５４を閉じ、バルブ５４を閉じたまま洗浄液の供給を続ける。

その後、予め定めた規定時間が経過したときに送液ポンプ５２を停止し、ヘッド２のノズル面１１ａを図示しないワイパ部材で払拭する。

洗浄後は、別の液体のメインタンク５に付け替えて、別の液体をヘッドタンク４に送液して充填する。

次に、洗浄や液体置換を行うときのヘッドタンク内における液体の流れについて図４を参照して説明する。図４は同説明に供する説明図である。

ヘッドタンク４の導入ポート２３から収容部２２内に供給された液体は、図４
に矢印７０で示すように、対角位置に配置された導入ポート２３から供給ポート２４に向けて流れることで、液体の流れは収容部２２内の全域に広がり、澱み領域が少なくなる。

これにより、短時間で洗浄や液体置換を行うことができ、廃棄液体量の低減を図ることができる。

つまり、図５に示す比較例のように、ヘッドタンク４の導入ポート２３と供給ポート２４とを同じ側に配置すると、液体の流れが収容部２２全域に広がらずに澱み領域７１が生じるため、洗浄や液体置換に時間がかかり、廃棄液体量も多くなる。

これに対し、本実施形態のように導入ポート２３と供給ポート２４とを対角位置に配置することで、澱み領域を低減することができる。

次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。図５は同実施形態の説明に供する液体吐出ヘッドユニットの説明図である。

本実施形態では、ヘッドタンク４の収容部２２の収容部２２の天面２２ａと底面２２ｂとを、導入ポート２３から供給ポート２４に至るまで下方向に向かって直線状に傾斜する傾斜面としている。

これにより、前記第１実施形態よりも澱み領域が低減する。つまり、前記第１実施形態では、図４に示すように、導入ポート２３の真下や供給ポート２４の真上に若干の澱み領域７１ａ、７１ｂが生じるのに対し、本実施形態ではこの部分での澱みを低減することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図７を参照して説明する。図７は同実施形態の説明に供する液体吐出ヘッドユニットの説明図である。

本実施形態では、ヘッドタンク４の収容部２２の収容部２２の天面２２ａと底面２２ｂとを、導入ポート２３から供給ポート２４に至るまで下方向に向かって曲線状に傾斜する傾斜面としている。

これにより、前記第２実施形態よりも澱み領域が低減する。つまり、前記第２実施形態では、図５に示すように、導入ポート２３の真下や供給ポート２４の真上の角部分に若干の澱み領域７１ｃ、７１ｄが生じるのに対し、本実施形態ではこのような角部をなくすることで一層澱みを低減することができる。

次に、本発明の第４実施形態について図８を参照して説明する。図８は同実施形態の説明に供する液体吐出ヘッドユニットの模式的説明図である。

本実施形態では、ヘッドタンク４の収容部２２の底面２２ｂを供給ポート２４よりも高くして、前記第１実施形態よりも液体の流れをスムーズにしている。また、ヘッドタンク４の収容部２２の天面２２ａを導入ポート２３よりも低くして、前記第１実施形態よりも液体の流れをスムーズにしている。

次に、上記各実施形態で説明したヘッドタンクや液体吐出ヘッドユニットを備える画像形成装置の一例について図９を参照して説明する。

この画像形成装置は、上記液体吐出ヘッドユニット１からなる記録ヘッド１０１を、キャリッジ１０３に搭載して、左右の側板１００Ａ、１００Ｂ間に横架した主ガイドロッド１０４と図示しない副ガイド部材とで摺動自在に支持している。

この記録ヘッド１０１は、タイミングベルト１０５を介して主走査モータ１０６によって主走査方向に移動走査される。一方、被記録媒体１０７は記録ヘッド１０１のノズル面１１ａと対向し、記録ヘッド１０１の移動方向と直交する方向に搬送ローラ１０９によって搬送され、記録ヘッド１０１から画像に応じて吐出されるインク滴が付着されて画像が形成される。

記録ヘッド１０１へのインクの供給は、メインタンク５が納められたメインタンクユニット１０２から供給ポンプ５２を経由してフレキシブルな供給径路５１によってなされる。また、記録ヘッド１０１にはノズルから吐出又は排出されなかったインクをバルブ５４を介してメインタンクユニット１０２に戻す戻し経路が接続されてもよい。

また、記録領域外に設けられたキャップ部材１１１は、複数のノズル１１を有するノズル面１０８をキャッピングする弾性体、好ましくはシリコンゴム等からなる。非記録時には、記録ヘッド１０１がキャップ部材１１１の上方まで移動し、キャップ部材１１１が図示していないキャップ移動機構によって移動してノズル面１０８をキャッピングする。このキャップ部材１１１内には、インク吸引の際の吸引容易化、キャップ内雰囲気湿潤化等のため、インク吸収シート１１２が設けられている。

このキャップ部材１１１には、底面に２本のチューブ１１３、１１４が連結され、チューブ１１３は大気開放弁１１５を介して大気に連通される。チューブ１１４は吸引ポンプ１１６に接続され、キャップ部材１１１でノズル面１０８をキャッピングし、大気開放弁１１５を閉じた状態で、吸引ポンプ１１６を駆動してキャップ部材１１１内に負圧を発生させることで、記録ヘッド１０１のノズルからインクを吸引し、大気開放弁１１５を開放することでキャップ部材１１１内の空間１１７に溜まったインクを廃液タンク１１８に排出する。また、キャップ部材１１１は、大気開放弁１１５を閉じた状態でノズル面１０８に接触させ保持することで、記録ヘッド１０１のノズルの乾燥を防止する。

さらに、図示していないワイパ移動機構によってワイパーブレード（ワイパ部材）１１９を記録ヘッド１０１のノズル面１０８に接触する高さまで移動させ、記録ヘッド１０１を主走査方向に移動させてワイパーブレード１１９によりノズル面１０８に付着したインクや塵埃を払拭し、ノズル面１０８のメニスカスの生成やクリーニングを行うことができる。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、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、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「画像形成装置」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こと（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。

また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

１液体吐出ヘッドユニット
２ヘッド
４ヘッドタンク
５メインタンク
１１ノズル
１３共通液室
１４供給ポート
１５排出ポート
２１タンクケース
２２収容部
２３導入ポート
２４供給ポート
２５排出経路
１０１記録ヘッド（液体吐出ヘッドユニット）

Claims

液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
前記ヘッドに供給する液体を収容する収容室を形成するタンク本体を有し、
前記タンク本体の上部には外部から前記収容室内に前記液体を導入する導入口部が設けられ、
前記タンク本体の下部には前記収容室内から前記ヘッドに前記液体を供給する供給口部が設けられて、
前記導入口部と前記供給口部とは同じ収容室内であって、かつ、略矩形状の前記タンク本体の対角位置に配置されている
ことを特徴とする液体収容タンク。
前記収容室の天面及び底面は、前記導入口部側から前記供給口部側に向けて直線状に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体収容タンク。
前記収容室の天面及び底面は、前記導入口部側から前記供給口部側に向けて曲線状に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体収容タンク。
液滴を吐出するヘッドと前記ヘッドに供給する液体を収容する請求項１ないし３のいずれかに記載の液体収容タンクを一体化したことを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。
請求項１ないし３のいずれかに記載の液体収容タンク又は請求項４に記載の液体吐出ヘッドユニットを備えていることを特徴とする画像形成装置。