JP2015107566A - 液体供給装置、液滴吐出装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1(a)は本発明の実施形態に係る画像形成装置(インクジェット記録装置)の全体を側方から見た内部構成の一例を示す概略構成図である。また、図1(b)は、同画像形成装置を上方から見た内部構成を示す概略構成図である。
図2において、液体供給チューブ22は、図示しない容器装着部としてのカートリッジホルダーに装着されたインクカートリッジ23と液体供給対象としての記録ヘッド1とに連通する液体供給流路を形成する部材である。液体供給チューブ22は、インクカートリッジ23からサブタンク5まで連通している。サブタンク5と記録ヘッド1とは一体的に取り付けられているため、実質的には、液体供給チューブ22によって、インクカートリッジ23から記録ヘッド1までが連通される液体供給流路としてのインク供給流路が形成される。
図3(a)に示すようにサブタンク5に張られた可撓性フィルム200は、記録ヘッド1からのインク吐出に伴い、内部の負圧が高まるにつれて図3(b)に示すように凹む。この凹んだ可撓性フィルム200が、付勢手段としてのばね101によって付勢力を受けて常閉していた開閉弁64を押し出す。そして、一時的に開閉弁64にあるシール部83が壁面201から離れて開弁し、ダイヤフラムポンプ25によって加圧されたインクが供給される。インクがサブタンク5に供給されることにより、サブタンク5内の圧力が高まると、可撓性フィルムが膨らみ、開閉弁64はばね101による力で移動し、再度閉弁する。なお、本実施形態では、開閉弁64がサブタンク5内にある構成を示したが、開閉弁64の位置や開閉機構はこの構成に限定されるものではない。
図4において、ダイヤフラムポンプ25は、本体61と、第1の逆止弁としての入力側の逆止弁62aと、第2の逆止弁としての出力側の逆止弁62bと、付勢手段としてのばね63とを備えている。本体61は、液体入力口61a及び液体出力口61bを有し少なくとも一部が可撓性膜210で形成されている。ばね63は、可撓性膜210を本体61の内側から外側に向けて付勢している。また、入力側の逆止弁62aと出力側の逆止弁62bとにより、インクカートリッジ23から記録ヘッド1に向かう方向のみにインクを送液するようになっている。また、ダイヤフラムポンプ25の逆止弁62aとインクカートリッジ23との間の上流側インク供給流路部分90に、迂回流路29が接続されている。
図5において、圧力室70の本体のケース71は、ダイヤフラムポンプ25と記録ヘッド1とを連通するインク供給流路の一部を形成する中間インク供給流路部分91及び下流側インク供給流路部分92を中継するように設けられている。また、ケース71の一部には迂回流路29が接続され、ケース71と迂回流路29とが連通している。そして、圧力室70の一側壁部には、圧力に応じて変形可能な可撓性膜210で形成されている。可撓性膜210は、圧力に応じて容易に変形できるように膜厚が薄い材料がよく、例えばフィルムが望ましい。
図6(a)は、本実施形態の液体供給装置において、記録ヘッド1が非画像形成動作状態(非印字状態)でインクカートリッジ23を取り外す前の状態を示している。インクカートリッジ23に貯留されたインクが少なくなってくると、ダイヤフラムポンプ25による駆動によって、図中の一点鎖線で囲んだ領域Aの負圧が増大する。このとき、非画像形成動作状態(非印字状態)であるため、開閉弁64が閉弁されている。これにより、ダイヤフラムポンプ25から記録ヘッド1までの中間インク供給流路部分91及び下流側インク供給流路部分92並びに圧力室70は、ダイヤフラムポンプ25の駆動により正圧に保たれている。更に、迂回流路29にある開閉弁28が閉弁しているので、迂回流路29の圧力室70から開閉弁28までの部分の内部も正圧に保たれている。
前述の図6で説明したように、インクカートリッジ23の取り外しに応じて開閉弁28を開放させ、正圧であった圧力室70の圧力が領域Aにある上流側インク供給流路部分90に伝播して平衡になる。このとき、圧力室70から領域Aに圧力が伝わると、圧力差からインクが上流側インク供給流路部分90に流れることになるが、連通口177の口径を小さくして流路抵抗を高めておけば、連通口177からインクが漏れ出すことを防ぐことができる。しかしながら、圧力室70の圧力が高いとき又は画像形成装置が高温環境に置かれてインク粘度が低くなっているときなどの場合は、連通口177からインクが漏れ出すおそれがある。つまり、インクカートリッジ23の取り外し動作と連動して上流側インク供給流路部分90に流れたインクが連通口177から漏れ出すおそれがある。もしインクが連通口177から漏れ出すと、インクカートリッジ23が装着されるカートリッジホルダーの周辺をインクが汚染してしまい、場合によってはインクカートリッジ23の外装に触れた使用者の手を汚してしまうことになる。そのため、インクカートリッジ23を取り外した際に連通口177を確実にシールする必要がある。
前述の図5に示すように圧力室70の本体のケース71の一側壁部は可撓性膜210で形成されている。本構成例では、この可撓性膜210をケース71の内側方向に付勢する付勢手段としてのばね215が設けられている。ばね215が可撓性膜210を凹ませる方向に力を与えるので、圧力室70の内部の正圧を高めることができる。そのため、インクエンドでインクカートリッジ23が取り外されて開閉弁28が開かれたとき、上流側インク供給流路部分90に生じている負圧との圧力差を広げることができる。よって、画像形成装置が低温環境に置かれてインク粘度が増加しても、開閉弁28を開いて迂回流路29に流れるインクの圧力損失を上回る圧力差を確保できる。これにより、圧力室70の正圧が確実に上流側インク供給流路部分90に伝わり、上流側インク供給流路部分90の内部の負圧を緩和することができる。従って、インクカートリッジ23が取り外されて開口した上流側インク供給流路部分90の連通口177から大気圧になっている空気が混入することを防ぐことができる。
開閉弁28は、前述のようにインクカートリッジ23の着脱動作(抜き差し動作)に応じて開閉するようにインクカートリッジ23の挿入状態を検知して制御されるソレノイドバルブなどで構成してもよいが、画像形成装置のコストアップにつながる。本構成例では、インクカートリッジ23が取り付けられたときに、そのインクカートリッジ23の本体部分で迂回流路29を開閉するように構成している。
本実施形態の液体供給装置では、圧力室70から迂回流路29がダイヤフラムポンプ25を迂回して上流側インク供給流路部分90と連通している。本実施形態の画像形成装置を初めて使用する際、迂回流路29にインクが充填されておらず、空気もしくは充填液で満たされている。ここで、空気が迂回流路29内に満たされている場合は、本来大気からの空気が上流側インク供給流路部分90に入るのを防ぐために開閉弁28を開放する際に、迂回流路29内の空気が上流側インク供給流路部分90に入り込んでしまう。一方、充填液が迂回流路29内に満たされている場合は、開閉弁28を開放した際に上流側インク供給流路部分90に残っているインクと混ざり、そのインクで形成される画像に悪影響を及ぼす。そこで、図10に示すシーケンスによって初期充填時に迂回流路29の内部に確実にインクを充填する。
図11において、当接部材としてのフィラー401は、支点400を中心に回動可能であり、圧力室70のケース71の側面に設けられた付勢手段としてのばね402の力を受けることで、常時、可撓性膜210と当接している。インクカートリッジ23に貯留されるインク量が少なくなると、ダイヤフラムポンプ25が駆動してもインクが送液されないので、可撓性膜210が膨らまない。この状態で記録ヘッド1からインク滴の吐出を続けると、圧力室70内のインクが減っていくため、可撓性膜210が徐々に凹み出す。この凹みを可撓性膜210に当接するフィラー401の変位から検知して、インクカートリッジ23の交換を使用者に知らせることができる。フィラー401の変位は例えば図示しない透過型フォトセンサで検出することができる。
(態様A)
液体容器を着脱可能なカートリッジホルダーなどの容器装着部と、容器装着部に装着されたインクカートリッジ23などの液体容器と記録ヘッド1などの液体供給対象とに連通するように形成された液体供給流路と、液体供給流路のインクなどの液体を加圧して液体供給対象に向けて送液するように液体供給流路の途中に設けられたダイヤフラムポンプ25などの送液手段と、を備えた液体供給装置であって、液体供給流路の液体供給方向における送液手段の上流側及び下流側それぞれに連通して液体供給流路を迂回するように形成された迂回流路29と、迂回流路29に設けられ、液体容器が装着されているときには閉弁し、液体容器の取り外し動作に連動して開弁するように構成された開閉弁28と、を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、液体容器と液体供給対象とに連通する液体供給流路の液体供給方向における送液手段の上流側及び下流側それぞれに連通して液体供給流路を迂回するように、迂回流路が形成されている。この迂回流路には、次のように開閉する開閉弁が設けられている。
上記迂回流路の開閉弁は、容器装着部に装着されている液体容器が取り外されるときには、その液体容器の取り外し動作に連動して開弁する。これにより、迂回流路が開放され、液体供給流路の液体供給方向における送液手段の下流側の流路部分の液体が、迂回流路を介して、液体供給流路における送液手段の上流側である液体容器側の流路部分に移動可能になる。従って、送液手段の加圧による液送動作によって液体供給流路における送液手段の上流側である液体容器側の流路部分が負圧になっていても、上記送液手段の下流側の流路部分から上流側の流路部分への液体の移動により、当該負圧が緩和される。よって、液体供給流路への気泡の入り込みを抑制することができる。
また、上記迂回流路の開閉弁は、容器装着部に液体容器が装着されているときには閉弁している。これにより、迂回流路が閉塞され、液体供給流路における送液手段で加圧された送液手段の下流側の流路部分の液体が、迂回流路を介して液体供給流路における送液手段の上流側である液体容器側の流路部分に抜けることがない。従って、液体供給流路における送液手段で加圧された送液手段の下流側の流路部分の液体を、液体供給対象に向けて供給することができる。
以上のように、液体を加圧して液体供給対象へ向けて供給できるとともに、液体容器の取り外し時における液体供給経路への空気の入り込みを抑制することができる。
(態様B)
上記態様Aにおいて、前記液体供給流路における送液手段と液体供給対象との間で液体を貯留し側壁部の少なくとも一部が可撓性膜210で形成された圧力室70などの中継液室と、液体供給流路における中継液室と液体供給対象との間に設けられ、液体供給対象側の液体の圧力が低下したときに開弁し、それ以外は閉弁するように構成された開閉弁64と、を更に備え、迂回流路29は、液体供給流路における送液手段と液体容器との間にある部分と、液体供給流路における送液手段と開閉弁との間の部分とに連通するように形成されている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、送液手段で加圧されて高まった液体の圧力を安定化させるとともに、液体供給対象側に供給される液体の過剰な上昇を防止することができる。
(態様C)
上記態様A又は態様Bにおいて、前記容器装着部は、液体容器が装着されたときに液体容器の液体排出口と液体供給流路の連通口177などの液体受入口とが連通するように構成され、液体容器が取り外されたときに液体受入口を塞ぐ手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、迂回流路29を介して伝わった圧力による外部への液体の漏れを防止できる。従って、液体供給装置から漏れた液体で使用者が手を汚すことを防ぎ、更に装置を防ぐことができる。
(態様D)
上記態様A乃至Cのいずれかにおいて、前記中継液室において可撓性膜210を中継液室の内側方向に付勢するばね215などの付勢手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、液体容器が取り外されたとき、迂回流路29の開閉弁28が開くと、液体供給流路における送液手段の下流側の液体の圧力が迂回流路を介して送液手段の上流側に伝わって平衡状態になる。このとき、中継液室の可撓性膜210を中継液室の内側方向に付勢することにより、上記平衡状態になった圧力を確実に正圧にし、液体供給流路における送液手段の上流側の液体の圧力を確実に大気圧よりも高くすることができる。従って、液体容器の取り外し時における液体供給経路への空気の入り込みをより確実に防止できる。
(態様E)
上記態様A乃至Dのいずれかにおいて、迂回流路29の一部に可撓性流路29aが設けられ、迂回流路29に設けられた開閉弁28は、液体容器が装着されているときには液体容器によって可撓性流路29aが押圧されて閉弁し、液体容器の取り外し動作に連動して可撓性流路29aの押圧が解除されて開弁するように構成されている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、開閉弁28をコントローラで制御するようにソレノイドバルブなどで構成した場合に比して、装置の低コスト化を図ることができる。
(態様F)
上記態様A乃至Eのいずれかにおいて、液体容器が取り外されているとき、送液手段を駆動させて迂回流路29を液体で満たす。
これによれば、上記実施形態について説明したように、迂回流路29に空気や所定の液体以外の充填液が存在している場合に、液体容器が取り外されている状態で迂回流路29の空気や充填液を除去して迂回流路29を所定の液体で満たすことができる。このように迂回流路29の空気や充填液を除去して迂回流路29を所定の液体で満たした状態で液体容器を装着することができるので、その後の液体容器の取り外し時における液体供給経路への空気の入り込みをより確実に防止できる。
(態様G)
上記態様A乃至Fのいずれかにおいて、前記送液手段はダイヤフラムポンプ25である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、複雑な制御機器を使用せずに、液体供給対象に供給する液体の圧力の過剰な上昇を抑制し、所定の圧力範囲に加圧した液体を液体供給対象に供給することができる。
(態様H)
上記態様A乃至Gのいずれかにおいて、中継液室に形成された可撓性膜210に当接し、可撓性膜210の変位を検出する検出手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、液体容器内の液体がなくなったタイミングや当該液体がなくなりつつあるタイミングを確実に検出することができ、そのタイミングを利用者などに知らせることが可能になる。
(態様I)
上記態様A乃至Hのいずれかにおいて、液体容器の取り外し時に、迂回流路29に設けられた開閉弁28を先に開弁させた後に液体容器が取り外される。
これによれば、上記実施形態について説明したように、液体容器が取り外される前に、液体供給流路における送液手段の上流側である液体容器側の流路部分の負圧を確実に緩和することができる。従って、液体容器の取り外し時における液体供給経路への空気の入り込みをより確実に防止できる。
(態様J)
液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッド1などの液滴吐出ヘッドと、その液滴吐出ヘッドに液体を供給する上記態様A乃至Iのいずれかの液体供給装置と、を備える液滴吐出装置である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴の吐出に用いる液体を加圧して確実に液滴吐出ヘッドに向けて供給できるので、液滴吐出ヘッドへの液体の供給不足を回避し、液滴吐出特性を安定化させることができる。また、液体容器の取り外し時における液体供給経路への空気の入り込みを抑制することができるので、液滴吐出特性を更に安定化させることができる。
(態様K)
記録媒体に向けて画像形成用の液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッド1などの液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドにインクなどの画像形成用の液体を供給する上記態様A乃至Iのいずれかの液体供給装置と、を備える画像形成装置である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、画像を形成する液滴の吐出に用いる液体を加圧して確実に液滴吐出ヘッドに向けて供給できる。従って、液滴吐出ヘッドへの液体の供給不足を回避し、液滴吐出特性を安定化させて画像品質の低下を防止することができる。また、液体容器の取り外し時における液体供給経路への空気の入り込みを防止できるので、液滴吐出特性を更に安定化させ、画像品質の低下をより確実に防止することができる。
22 供給チューブ
22 液体供給チューブ
23 インクカートリッジ
25 ダイヤフラムポンプ
28 開閉弁
29 迂回流路
29a 可撓性流路
61 本体
62a 逆止弁
62b 逆止弁
63 ばね
64 開閉弁
65 吸引ポンプ
70 圧力室
71 ケース
77 液滴吐出面
80 廃液タンク
83 シール部
90 上流側インク供給流路部分
90a ポンプ側インク供給流路部分
90b 連通口側インク供給流路部分
91 中間インク供給流路部分
92 下流側インク供給流路部分
101 ばね
130 スライドばね
131 ばね
133 シール材
135 インク袋
140 押圧板
141 スライダー
142 シール部
143 シール室
177 連通口
200 可撓性フィルム
201 壁面
210 可撓性膜
215 ばね
220 針
255 シールユニット
280 突起部
282a 閉塞受け
282b 閉塞部
300 カムユニット
301 カム
302 ばね
400 支点
401 フィラー
402 ばね
Claims (11)
- 液体容器を着脱可能な容器装着部と、
前記容器装着部に装着された液体容器と液体供給対象とに連通するように形成された液体供給流路と、
前記液体供給流路の液体を加圧して前記液体供給対象に向けて送液するように該液体供給流路の途中に設けられた送液手段と、を備えた液体供給装置であって、
前記液体供給流路の液体供給方向における前記送液手段の上流側及び下流側それぞれに連通して該液体供給流路を迂回するように形成された迂回流路と、
前記迂回流路に設けられ、前記液体容器が装着されているときには閉弁し、該液体容器の取り外し動作に連動して開弁するように構成された開閉弁と、を備えることを特徴とする液体供給装置 - 請求項1の液体供給装置において、
前記液体供給流路における前記送液手段と前記液体供給対象との間で前記液体を貯留し側壁部の少なくとも一部が可撓性膜で形成された中継液室と、
前記液体供給流路における前記中継液室と前記液体供給対象との間に設けられ、前記液体供給対象側の液体の圧力が低下したときに開弁し、それ以外は閉弁するように構成された開閉弁と、を更に備え、
前記迂回流路は、前記液体供給流路における前記送液手段と前記液体容器との間にある部分と、該液体供給流路における前記送液手段と前記開閉弁との間の部分とに連通するように形成されていることを特徴とする液体供給装置 - 請求項1又は2の液体供給装置において、
前記容器装着部は、前記液体容器が装着されたときに該液体容器の液体排出口と前記液体供給流路の液体受入口とが連通するように構成され、前記液体容器が取り外されたときに前記液体受入口を塞ぐ手段を備えることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1乃至3のいずれかの液体供給装置において、
前記中継液室において前記可撓性膜を該中継液室の内側方向に付勢する付勢手段を備えることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1乃至4のいずれかの液体供給装置において、
前記迂回流路の一部に可撓性流路が設けられ、
前記迂回流路に設けられた前記開閉弁は、前記液体容器が装着されているときには該液体容器によって前記可撓性流路が押圧されて閉弁し、前記液体容器の取り外し動作に連動して前記可撓性流路の押圧が解除されて開弁するように構成されていることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1乃至5のいずれかの液体供給装置において、
前記液体容器が取り外されているとき、前記送液手段を駆動させて前記迂回流路を液体で満たすことを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1乃至6のいずれかの液体供給装置において、
前記送液手段はダイヤフラムポンプであることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1乃至7のいずれかの液体供給装置において、
前記中継液室に形成された前記可撓性膜に当接し、該可撓性膜の変位を検出する検出手段を備えることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1乃至8のいずれかの液体供給装置において、
前記液体容器の取り外し時に、前記迂回流路に設けられた開閉弁を先に開弁させた後に前記液体容器が取り外されることを特徴とする液体供給装置。 - 液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドと、その液滴吐出ヘッドに液体を供給する請求項1乃至9のいずれかの液体供給装置と、を備える液滴吐出装置。
- 記録媒体に向けて画像形成用の液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに画像形成用の液体を供給する請求項1乃至9のいずれかの液体供給装置と、を備える画像形成装置。
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