JP4410023B2 - インク袋、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク袋、インクカートリッジ、インクジェット記録装置及び画像形成装置に関し、例えば、複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置、これらの複合機等の画像形成装置において記録ヘッドにインクを送液、供給するために用いるインク袋、インクカートリッジ、このインクカートリッジを備えたインクジェット記録装置及び画像形成装置に関する。

従来、ノズルよりインク滴を吐出して紙等の記録媒体に印字を行うインクジェット記録装置では、種々のインク供給手段が提案され、実用化されている。特に、可撓性を有する素材からなる袋にインクを密封し、これにインク針を挿入してインクを導出、送液し、記録ヘッドへ供給する構成が用いられている。このような構成の場合、袋を樹脂製のケース内に収納してインクカートリッジを構成して記録装置内に固定し、インクは可撓性のチューブ等によりキャリッジに搭載した記録ヘッドに供給する例が多い。記録ヘッドを備えたキャリッジを駆動するモータに出力の大きなものを用いなくて済むためである。

この種の記録装置は、小さなドットを高い密度で形成できるため、カラー印刷を含めた多くの印刷に使用されているが、さらなる高品質での出力が求められるようになってきており、カラー印刷、ブラックインクを用いたモノクロ印刷ともに印字品質の向上が求められるようになってきた。そのような要求に応えるために、例えばモノクロ印刷を高精度で行うために、ブラックインク用の記録ヘッドを二以上搭載し、それぞれに対して個別に同色のインクを供給し、各記録ヘッドの印字位置を僅かにずらすことによって印字精度を向上させるという技術が提案されている。

しかしながら、このような構成を採用して複数の記録ヘッドに同色のインクを送液しなければならない場合、同色のインクのカートリッジを複数用意しなければならず、使用者の混乱を招く等の使用上の問題だけでなく、コスト的にも不利がある。

本発明は、このような問題点にかんがみてなしたもので、複数の記録ヘッドに同色のインクを送液して印字精度を高め得るようにした構成のインクジェット記録装置に用いても、同色のインクのカートリッジを複数用意する必要を無くし、使用者の混乱防止、コスト低減を図れる液体収納容器及びこれを用いたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係るインク袋は、可撓かつ扁平で長方形状に形成したインク袋であって、収納したインクの吸出し口を２つ有し、二つ折りすると前記２つのインクの吸出し口が近接してくるように、短手となる両縁それぞれに該吸出し口を配してなり、
二つ折りした状態で前記２つの吸出し口間における内部流路長がこれら２つの吸出し口間の距離より長くなる形状としてなることを特徴とする。

同請求項２に係るインクカートリッジは、請求項１のインク袋を二つ折りした状態ケース内に収納し、前記２つの吸出し口からインクを供給可能としてなることを特徴とする。

同請求項３に係るインクジェット記録装置は、請求項２のインクカートリッジを用い、該インクカートリッジ内に収納した前記インク袋の前記２つの吸出し口からインクを供給可能としてなることを特徴とする。

同請求項４に係る画像形成装置は、請求項３のインクジェット記録装置を用いたことを特徴とする。

本発明に係るインク袋、インクカートリッジ及びこれを用いたインクジェット記録装置、画像形成装置は、複数の記録ヘッドに同色のインク、例えばブラックインクを送液する構成のインクジェット記録装置に用いても、同色のインクのカートリッジを複数用意しなくても済ませ得るようにでき、使用者の混乱防止やコスト低減も図り得るという効果がある。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

図１は本発明に係る液体収納容器を用い得る画像形成装置の一例の全体構成を示す概略断面図、図２は同画像形成部を概念的に示す平面図である。この画像形成装置は、装置本体１の筺体内に、画像形成部２、副走査搬送部３等を有し、装置本体１の底部に設けた給紙部４から用紙等の記録媒体（以下では用紙と言うが、紙に限定するものではない。）５を１枚ずつ給紙し、副走査搬送部３によって用紙５を画像形成部２に対向する位置で搬送しながら、画像形成部２によって用紙５に液滴を吐出し、用紙５上に所要の画像を形成（記録）した後、排紙搬送部６を介して装置本体１の上面に形成した排紙トレイ７上に用紙５を排紙する。

またこの画像形成装置は、画像形成部２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、装置本体１の上部で排紙トレイ７の上方には画像を読み取るための画像読取部（スキャナ部）１１を備えている。この画像読取部１１は、照明光源１３とミラー１４とを含む走査光学系１５と、ミラー１６、１７を含む走査光学系１８とが移動して、コンタクトガラス１２上に載置された原稿の画像の読み取りを行い、走査して得た原稿画像をレンズ１９の後方に配置した画像読み取り素子２０で画像信号として読み込み、読み込んだ画像信号をデジタル化して画像処理し、画像処理した印刷データをもとに用紙５に上述のように画像形成する。なお、コンタクトガラス１２上には原稿を押えるための圧板１０を備えている。

さらにこの画像形成装置は、画像形成部２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、外部のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読取り装置、デジタルカメラ等の撮像装置等のホスト側からの画像データを含む印刷データ等をケーブルあるいはネットワークを介して受信可能であり、受信した印刷データを処理して印刷することもできるが、そのための詳細な構成、作用等については公知であるので説明を省略する。

この画像形成部２は、図２にも示すように、キャリッジガイド２１で案内されて主走査方向（用紙５の搬送方向と直交する方向）に移動可能なキャリッジ２３上に、それぞれ異なる複数の色の液滴を吐出する記録ヘッド２４を搭載し、キャリッジ２３を主走査方向に往復動させ、用紙５を用紙搬送方向（副走査方向）に送りながら記録ヘッド２４から液滴を吐出させて画像形成を行う。

記録ヘッド２４は、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のインクをそれぞれ吐出する液滴吐出ヘッド２４ｋ１及び２４ｋ２、２４ｃ、２４ｍ、２４ｙで構成され、キャリッジ２３に搭載した各サブタンク２５からそれぞれ各色のインクを供給する。Ｂｋインクは、隣り合う二つの液滴吐出ヘッド２４ｋ１及び２４ｋ２からそれぞれ吐出させる。

またサブタンク２５には、装置本体１内に着脱自在に装着するメインタンク２６Ａが備える各色の記録液カートリッジとしてのインクカートリッジ２６・・・から、後述するようにチューブ等を介してインクを補充供給するようになっている。なお送液装置は必要であるが、公知のものを採用すればよいので、図示及び説明は省略する。

記録ヘッド２４を構成する液滴吐出ヘッドとしては、インク流路内（圧力発生室）のインクを加圧する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のもの等の種々のものを用いることができる。

また、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構（維持回復ユニット）２７が配置してある。この維持回復機構２７は、記録ヘッド２４のノズル面をキャピングするためのキャップ部材２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄと、ノズル面をワイピングするためのワイパーブレード２９、空吐出されるインクを受ける空吐出受け３０等を備えている。

副走査搬送部３は、給紙部４から給紙された用紙５を上方に搬送する印写部搬送ローラ対３４と、画像形成部２の用紙搬送方向上流側に配置した、下方から給紙された用紙５を略９０度搬送方向を転換させて搬送する印写部搬送ローラ３１と、この印写部搬送ローラ３１からの用紙５の送り出し角を規定するローラを兼ねた押えローラ３２とを備え、画像形成部２の用紙搬送方向下流側に配置した、用紙５を搬送する印写部搬送ローラ対３３を備え、さらに画像形成部２に対向して用紙５の下面をガイドする用紙ガイド板３５を配置している。なお、ここでは搬送ローラで用紙５を搬送する構成としているが、例えば静電吸着で用紙５を吸着して搬送する搬送ベルト等で搬送する構成等でもよい。

そして、この画像形成装置においては、画像形成部２、副走査搬送部３及び維持回復機構２７を１つのユニット（印字ユニット）９として、装置本体１に対して着脱自在に装着できる構成とし、メンテナンス性を向上させてある。

また、印字ユニット９とインクカートリッジ２６を装着するカートリッジ装着部２６Ａとをユニット化し、印字ユニット９を装置本体１外に引き出すときにはカートリッジ装着部２６Ａも一体的に引き出されるようにすることが好ましい。すなわち、メインタンクからヘッド側のサブタンクにインクを供給する構成を採用した場合、メインタンクとサブタンクとの間をチューブ等の連結手段（インク供給経路）で繋がなければならない。他方、画像形成部や副走査搬送部をユニット化して装置本体外に引き出せるようにすると、カートリッジ装着部との間の連結手段を一旦取り外さなければならなくなる。このような連結手段の取り外し、取り付け操作が必要になると、メンテナンス性が悪くなるだけでなく、連結手段内に残っている記録液が垂れる等して装置内外を汚すおそれが生じることになる。そこで、カートリッジ装着部も印字ユニットと一体化して引き出せるようにすることで、メンテナンス性が向上し、記録液が垂れて汚れることもなくなる。

給紙部４は、装置本体１に抜き差し可能で、多数枚の用紙５を積載して収納する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の用紙５を１枚ずつ分離して送り出すための給紙コロ４２及びフリクションパッド４３を備えている。

排紙搬送部６は、画像形成が行われた用紙５を搬送する排紙搬送ローラ対６１と、排紙ローラ６２と、排紙ローラ６２から送り出される用紙５を排紙トレイ７へ送り出すための排紙搬送ローラ対６３及び排出ローラ６４とを備えている。

図３は、キャリッジ２３の構成とメインタンク２６Ａとの連結構造を示す斜視図、図４はメインタンク２６Ａの前面側の構造を示す斜視図である。インク補充供給手段としてのメインタンク２６Ａは、複数のインクカートリッジ２６・・・を脱着可能な箱体で、インクカートリッジ２６の脱着を行うための開閉可能な前カバー２６Ｂを備えている（図３では図示を省略してある）。また、キャリッジ２３に搭載したサブタンク２５には、インク供給チューブ２６Ｃを介してメインタンク２６Ａからインクを補充供給するようになっている。

サブタンク２５は、インクを収容するインク収容部１００を形成する容器本体（ケース）１０１に、インク収容部１００の開口を封止する可撓性を有するフィルム状部材１０２を接着または溶着等で貼り付けたものであり、容器本体１０１とフィルム状部材１０２との間にはフィルム状部材１０２を外方に付勢するためのバネ（図示せず）を介在させ、フィルム状部材１０２にはバネに対応して膨らみ部を形成してその外面に補強部材１０４を貼り付け、そしてフィルム状部材１０２をバネに抗して押圧するための負圧レバー１０６をフィルム状部材１０２に対して進退できるようにケース１０１の側部に対して揺動可能に取り付けてある。

なお図３において、１５１は負圧ピン、１５２はスプリング、１５３は大気開放ピンであり、レバー１６１を備えた駆動ユニット１６２を大気開放ピン１５３の駆動用に配してあり、サブタンク２５の負圧レバー１０６を負圧ピン１５１でケース１０１側の図示しないバネに抗して作動させた後に復帰させることで、インク収容部１００内に負圧を発生させることができるようになっている。

図５は、インクカートリッジ２６のケース内に収納する本発明に係る液体収納容器の一例としてのインク収納袋８０を模式的に示す平面図（Ａ）とその使用形態を示す断面図（Ｂ）である。図示のインク収納袋８０は、例えばアルミフィルムを基材として内側にポリエチレンフィルムをラミネートし、外側にナイロンフィルムやポリエチレンフィルム等をラミネートして可撓かつ扁平で長方形状に形成したもので、潰れやすく、内部のインク等の液体の残量に応じて容積が縮小していくものとなっている。そして、短手となる両縁それぞれにインク供給部８１と空気導入部８２が設けてあり、それらを内部へ連通させる部分以外は熱溶着等によって閉じ、インクを密封してある。インク供給部８１と空気導入部８２にはそれぞれシール機構を備えるが、図示及び詳細な説明は省略する。

なおインク収納袋８０の内部にインクの残量を検知する手段やインクを押し出すための手段等の公知の手段を収納する構成としても良いが、いずれも一対のインク供給部８１、８１に対応させて設けるようにすることが好ましい。インクの残量を検知する手段を設ける場合には、残量が僅かになってインク収納袋８０が潰れてしまう前に検知できるものであることが好ましい。

図５（Ｂ）に示すように、図５（Ａ）に示したインク収納袋８０を収納するためのインクカートリッジ２６のケース２６ａ〜２６ｄのうち、ケース２６ｄはインクを収納した状態、すなわちインク供給部８１と空気導入部８２を１個ずつだけ有し、折り曲げ使用しない他の色（本実施例ではＢｋ以外の色）用のインク袋８を収納する他のケース２６ａ〜２６ｃよりも広幅のものとなっている。

なおインク供給部８１は、インク袋８、８１をインクカートリッジ２６のケース２６ａ〜２６ｄのいずれかに収納してカートリッジ装着部２６Ａに装着するときに、カートリッジ装着部２６Ａ側に設けてある供給針（図示せず）に対向し、供給針がインク供給部８１内の図示しないシール機構を突き破り、インク供給部８１内のインク流出路をカートリッジ装着部２６Ａ側のインク供給チューブ２６Ｃに連通させる。供給針その他のカートリッジ装着部２６Ａ側の機構については公知のものを用いればよいので図示及び説明は省略する。

既述のように本実施例ではＢｋインクを吐出する二つの液滴吐出ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２を備えるので、それら液滴吐出ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２に対して一つのインク収納袋８０の二つのインク供給部８１、８１からそれぞれ個別にＢｋインクを供給する。すなわち一つのインクカートリッジ２６で複数のインクヘッドにインクを送液することが可能になる。

ところで周知のように、インクジェットヘッドを備えた画像形成装置等においては、液体のインクを供給するに当たっては適度な負圧を与えることによって望ましいメニスカスを形成させ、適正なインク吐出量として高品質の印刷を可能としているが、負圧が弱すぎると記録ヘッドからのインクのボタ落ちが生じてインクが飛散し、逆に負圧が強すぎるとインクが出にくくなったり、印字のかすれや印刷不能が生じたりする。この現象は、可撓性を有する素材からなる袋状のインク容器等で起こりやすい。そこでこの逆流防止については従来種々の対応策が案出され、採用されている。

本実施例の場合、少なくとも二つのインク供給部８１、８１での相互の影響を無くし、あるいはできるだけ小さくする必要がある。一対のインク供給部８１、８１を吸出し口とし、そこから吸出し装置（例えばポンプ等）によって液体であるインクを吸い出す構成とすると、片側部分（以下、インク収納室８Ａ）から吸い出している際に残量が少なくなってくると、他側の部分（以下、インク収納室８Ｂ）と折り曲げ部分を介して内部的には連通しているため、インク収納袋８０内の負圧が全体として大きくなり、インクの吸い出しを行っていないインク収納室８Ｂではサブタンク２５側からのインクの逆流が発生してしまう可能性が考えられるためである。ところが、本願発明者等の行った実験では、袋状のインク容器、すなわち本実施例のインク収納袋８０のようなものを折り曲げて使用するだけで負圧変化によるインクの逆流防止にも非常に有効であった。

また、機器のレイアウトを考慮すると、小型化のためには二つの吸出し口、すなわちインク供給部８１、８１は互いに近接していることが望ましく、その一方で二つのインク供給部８１、８１間の流路を長くとることも望ましい。すなわち、流路が細く長くなれば流路抵抗が増大し、吸出し口であるインク供給部８１、８１が互いの影響を受けにくくなるためである。上述の実施例では、インク収納袋８０を折り曲げることによってこれを達成しているものと考えられる。

なおインク収納袋８０は、既述のように内部の液体の残量に応じて容積が縮小していくものが好ましく、換言すれば残量が大きい時は十分に容積が大きく、残量が僅少になった時には急激に潰れて二つのインク収納室８Ａ、８Ｂ間の流路抵抗（周知のように断面積の２乗に反比例し、長さに比例する）が大きくなるものが好ましい。またインク供給部８１を設ける位置は、図示の例のように袋の短手方向の縁の中央部分にしなければならないというものではなく、インクの残量が大きいときには流路抵抗が小さく、インクの残量が小さくなると流路抵抗が大きくなるという条件を満たし得る箇所があれば、その部位とすることが好ましい。

図６は、本発明に係る液体収納容器との比較のための参考例としてのインク収納袋を示す断面図である。この例は、上述のような流路抵抗について考慮し、二つのインク供給部８１、８１の間の流路（すなわち袋の内部空間）を適宜の仕切り部材８３によって仕切ることによってインク収納袋８０内に二つの収納室８１Ａ、８１Ｂを形成したものである。この例では、インク供給部８１、８１の直接的な距離は近く、両部の間の流路は長くなり、そしてインクを吸い出されていく側の収納室がインクの残量が僅かになるとつぶれて内部の流路抵抗が大きくなり（例えば図の例では、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５：Ｒは流路抵抗）、他側の収納室に対して影響を及ぼしにくくなるようにすることができる。

図７は本発明に係る液体収納容器のさらに他の参考例としてのインク収納袋を示す断面図である。この例は、略心臓形のインク収納袋８０を用い、二つのインク供給部８１、８１間のくびれ部分（図中矢印Ｋで示す部分）の寸法、形状等を適宜調節することにより、折り曲げた例の場合と同様にインク供給部８１、８１が互いの影響を受けにくくなるようにすることができる。

図８は本発明に係る液体収納容器のまたさらに他の参考例としてのインク収納袋を示す断面図である。この例は、可撓性の袋ではない素材を用いた場合等に有効なもので、二つのインク供給部８１、８１をインク収納袋８０のできるだけ離れた位置に設け、袋内部に複数の仕切り部材８３・・・を設けてカスケード状の流路を形成し、インク供給部８１、８１が互いの影響を受けにくくなるようにしたものである。

なお以上説明してきた実施例は、メインタンク、サブタンクを用いるシステムのみであるが、本発明はこれに限定されず、記録ヘッドに直接インクタンクを搭載するタイプのものにも適用できる。

本発明に係る液体収納容器を用い得る画像形成装置の一例の全体構成を示す概略断面図 同画像形成部を概念的に示す平面図 図１の装置のキャリッジの構成とメインタンクとの連結構造を示す斜視図 同メインタンクの前面側の構造を示す斜視図 同インクカートリッジのケース内に収納する本発明に係る液体収納容器の一例としてのインク収納袋を示す平面図（Ａ）とその使用形態を示す断面図（Ｂ） 本発明に係る液体収納容器の他例としてのインク収納袋を示す断面図 本発明に係る液体収納容器のさらに他例としてのインク収納袋を示す断面図 本発明に係る液体収納容器のまたさらに他例としてのインク収納袋を示す断面図

１：装置本体
２：画像形成部
３：副走査搬送部
４：給紙部
５：用紙
６：排紙搬送部
７：排紙トレイ
８：インク収納袋
９：印字ユニット
１０：圧板
１１：画像読取部（スキャナ部）
１２：コンタクトガラス
１３：照明光源
１４：ミラー
１５：走査光学系
１６、１７：ミラー
１８：走査光学系
１９：レンズ
２０：画像読み取り素子
２１：キャリッジガイド
２３：キャリッジ
２４：記録ヘッド
２４ｋ１、２４ｋ２、２４ｃ、２４ｍ、２４ｙ：液滴吐出ヘッド
２６：インクカートリッジ
２６Ａ：メインタンク
２６Ｂ：前カバー
２６Ｃ：インク供給チューブ
２６Ｄ：ケース
２７：維持回復機構（維持回復ユニット）
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ：キャップ部材
２９：ワイパーブレード
３０：空吐出受け
３１：印写部搬送ローラ
３２：押えローラ
３３：印写部搬送ローラ対
３４：印写部搬送ローラ対
３５：用紙ガイド板
４１：給紙カセット
４２：給紙コロ
４３：フリクションパッド
６１：排紙搬送ローラ対
６２：排紙ローラ
６３：排紙搬送ローラ対
６４：排出ローラ
８０：インク収納袋
８１：インク供給部
８１Ａ、８１Ｂ：インク収納室
８２：空気導入部
８３：仕切り部材
１００：インク収容部
１０１：容器本体（ケース）
１０２：フィルム状部材
１０４：補強部材
１０６：負圧レバー
１５１：負圧ピン
１５２：スプリング
１５３：大気開放ピン
１６１：レバー
１６２：駆動ユニット

Claims (4)

1. 可撓かつ扁平で長方形状に形成したインク袋であって、収納したインクの吸出し口を２つ有し、二つ折りすると前記２つのインクの吸出し口が近接してくるように、短手となる両縁それぞれに該吸出し口を配してなり、
   二つ折りした状態で前記２つの吸出し口間における内部流路長がこれら２つの吸出し口間の距離より長くなる形状としてなることを特徴とするインク袋。
2. 請求項１のインク袋を二つ折りした状態ケース内に収納し、前記２つの吸出し口からインクを供給可能としてなることを特徴とするインクカートリッジ。
3. 請求項２のインクカートリッジを用い、該インクカートリッジ内に収納した前記インク袋の前記２つの吸出し口からインクを供給可能としてなることを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項３のインクジェット記録装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
   

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