JP5304110B2 - 液体カートリッジユニット - Google Patents

Description

本発明は、内部に充填された液体を液体流路に供給する液体カートリッジユニットに関する。

特許文献１に記載の画像形成装置においては、インクカートリッジ装填部に装填されたインクカートリッジとサブタンクとがチューブを介して接続されているとともに、サブタンクと、サブタンクの下面に配置された記録ヘッドとが接続されている。また、画像形成装置の出荷時には、インクカートリッジ及びサブタンクは空の状態であるとともに、チューブ及びインクカートリッジ装填部に設けられた供給ポンプユニット内に洗浄液が充填されており、これにより、画像形成装置の輸送時の振動や温度変化により、記録ヘッドからインクが漏れ出してしまうのが防止されている。

そして、インクカートリッジ装填部にインクカートリッジを装填し、供給ポンプユニットを駆動させると、チューブ及び供給ポンプユニット内の洗浄液がサブタンク及び記録ヘッド内に流れ込むことによって、サブタンク及び記録ヘッドに洗浄液が充填され、このように内部に洗浄液が充填されることで、空気がない状態でインクカートリッジ内のインクがチューブを介してサブタンク及び記録ヘッドに供給される。

特開２００５−１４４７０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、チューブが高分子材料など気体を透過させる材料によって構成されている場合には、輸送時などに、チューブの壁面からチューブ内に空気が流れ込み、その結果、インクカートリッジ装填部にインクカートリッジを装填して供給ポンプユニットを駆動させたときに、サブタンク及び記録ヘッドに洗浄液とともにチューブ内に流れ込んだ空気が流れ込むことになり、この空気がサブタンク及び記録ヘッドに残留して、記録ヘッドにおけるインクの吐出特性を変動させてしまう虞がある。

ここで、チューブを例えばアルミなど、気体を透過させない材料により構成されたものにすれば、チューブ内に空気が流れ込むのは防止されるが、この場合には、チューブを高分子材料などにより構成する場合と比較して、画像形成装置の製造コストが高くなってしまう。

本発明の目的は、液体カートリッジと液体流路とを接続するためのチューブが気体を透過させる材料により構成されている場合にも、チューブに気体が流れ込んでしまうのを防止することが可能な液体カートリッジユニットを提供することである。

第１の発明に係る液体カートリッジユニットは、液体カートリッジと、気体を透過させる材料によって構成されており、一端が前記液体カートリッジに接続されたチューブと、前記チューブの他端に設けられたバルブ機構とを備えており、前記液体カートリッジは、内部に液体が充填され、前記チューブの前記一端が接続された液体パックと、前記液体パック内及び前記チューブ内の液体に圧力を付与する圧力付与手段とを備えており、前記バルブ機構は、外部の液体流路に接続可能に構成されており、前記液体流路に接続されていない状態では、前記チューブと前記外部との連通を遮断することで、前記液体パック内及び前記チューブ内を密閉し、前記液体流路に接続された状態では、前記チューブと前記液体流路とを連通させるように構成され、前記チューブが、高分子材料により構成され、前記圧力付与手段が、前記液体パックをその外部から押圧する押圧手段であり、前記バルブ機構が前記液体流路に接続されていない状態で、前記液体パック内及び前記チューブ内の液体に圧力を付与することを特徴とするものである。

これによると、液体パック内の液体に圧力が付与されることにより、液体パックに接続されたチューブ内の液体にも圧力が付与され、その結果、チューブ内の液体が高圧に保持されるため、チューブが気体を透過させる材料により構成されている場合でも、外部からチューブ内に気体が入り込みにくい。

また、これによると、チューブ内の液体が高圧に保持されるため、チューブが気体を透過させる高分子材料により構成されている場合でも、外部からチューブ内に気体が入り込みにくい。また、チューブを高分子材料により構成されたものとすることによりチューブの製造コストを低減することができる。

また、これによると、圧力付与手段を、液体パックを外部から押圧する押圧手段とすることにより、圧力付与手段を容易に形成することができる。

第２の発明に係る液体カートリッジユニットは、第１の発明に係る液体カートリッジユニットであって、前記液体がインクであり、前記液体流路がノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドの流路であることを特徴とするものである。

これによると、インクジェットヘッドに気体が流れ込んでしまうと、ノズルからのインクの吐出特性が変動してしまう虞があるが、本発明では、チューブ内の液体に圧力が付与され、チューブ内のインクが高圧に保持されているため、外部からチューブ内に気体が入り込みにくく、気体がインクジェットヘッドに流れ込んでしまうのを防止することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。

図１は本実施の形態に係るプリンタの概略構成図であり、（ａ）が後述するカートリッジユニット７を取り付けた状態、（ｂ）がカートリッジユニット７を取り外した状態をそれぞれ示している。図１に示すように、プリンタ１は、本体ケース２、蓋３、インクジェットヘッド４、搬送ローラ５、カートリッジ装着部６などを備えている。

本体ケース２は上面が開口した略直方体形状のケースであって、本体ケース２の内部に、インクジェットヘッド４、搬送ローラ５などが配置されている。蓋３は、本体ケース２の上面に配置されており、本体ケース２上面の開口の開閉を行うことができるよう、図１における奥側の端部を中心として回動可能となっている。そして、プリンタ１の使用者は、蓋３を回動させて本体ケース２の上面の開口を開いた状態で、カートリッジユニット７の取り付け、交換作業などを行う。

インクジェットヘッド４は、走査方向（図１の左右方向）に、記録用紙Ｐの全長にまたがって延びた、いわゆるライン型のインクジェットヘッドであり、その下面に形成されたノズル１０（図２参照）からインクを吐出する。また、インクジェットヘッド４の上面の図１における右側の端部には、４つのバルブ機構１１が形成されている。４つのバルブ機構１１は、後述するように、その下端部がインクジェットヘッド４の内部のインク流路に接続されているとともに、その上端部がカートリッジユニット７のチューブ２２に接続されたバルブ機構２３と連結可能となっている。そして、バルブ機構１１とバルブ機構２３とが連結されると、インクカートリッジ２１内のインクがインクジェットヘッド４に供給される。

搬送ローラ５は、記録用紙Ｐを紙送り方向（図１の手前方向）に搬送する。４つのカートリッジ装着部６は、カートリッジユニット７のインクカートリッジ２１を装着する部分であり、プリンタ１においては、本体ケース２の前面に４つのカートリッジ装着部６が走査方向に配列されている。そして、カートリッジ装着部６にインクカートリッジ２１を装着することによりインクカートリッジ２１をプリンタ１に対して固定することができるようになっている。なお、これら４つのカートリッジ装着部には、図１の左側に配置されているものから順に、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクが充填されたインクカートリッジ２１が装着される。

そして、プリンタ１においては、搬送ローラ５により搬送される記録用紙Ｐにインクジェットヘッド４のノズル１０からインクが吐出されることにより、記録用紙Ｐに画像の印刷が行われる。

次に、カートリッジユニット７について説明する。図２は、カートリッジユニット７の概略構成図である。図２に示すように、カートリッジユニット７は、インクカートリッジ２１（液体カートリッジ）、チューブ２２及びバルブ機構２３を備えている。

インクカートリッジ２１は、ケース３１、インクパック３２（液体パック）、押圧板３３、バネ３４及びギア機構３５を有している。ケース３１は略直方体形状を有しており、内部に空間３１ａが形成されている。インクパック３２は、ケース３１の空間３１ａ内に配置されており、その内部にインクジェットヘッド４に供給するためのインクが充填されている。また、インクパック３２は、図２における左側の端部がケース３１の外部に露出しており、この部分にチューブ２２の一端が接続されている。

押圧板３３は、ケース３１の空間３１ａ内におけるインクパック３２の上方にインクパック３２に当接するように配置されており、その図２における右側の端部に設けられた軸３２ａを中心として回動可能となっている。バネ３４は、ケース３１の空間３１ａ内に圧縮された状態で配置されており、その下端部が押圧板３３の上面に接続されているとともに、その上端部が空間３１ａの天井面に接続されている。これにより、押圧板３３はバネ３４によって下方に付勢され、バネ３４に付勢された押圧板３３がインクパック３２を下方に押圧する。その結果、インクパック３２内のインクに圧力が付与され、インクパック３２内のインクが高圧に保持される。なお、本実施の形態では、押圧板３３とバネ３４とをあわせたものが、本発明に係る圧力付与手段及び押圧手段に相当する。

ギア機構３５は、押圧板３３の図２における左側の端部を下方から支持するように構成されており、ギア機構３５により、押圧板３３がバネ３４により押圧されて回動するのが妨げられる。これにより、押圧板３３がインクパック３２を押圧する力の大きさが調整されている。

チューブ２２は、合成樹脂などの高分子材料により構成されており、一端が前述したようにインクパック３２に接続されているとともに、他端がバルブ機構２３に接続されている。

ここで、高分子材料は気体を透過させる材料であるため、チューブ２２内のインクの圧力が低いと、外部から空気が流れ込んでしまう虞がある。しかしながら、本実施の形態では、チューブ２２内のインクが高圧に保持されていることにより、外部からチューブ２２内に空気が流れ込みにくくなっている。また、チューブ２２を高分子材料により構成することにより、チューブ２２を例えばアルミなど気体を透過させない材料により構成した場合と比較して、チューブ２２の製造コストを低減することができる。

次に、インクジェットヘッド４の内部のインク流路に接続されたバルブ機構１１、及び、チューブ２２に接続されたバルブ機構２３について説明する。図３、図４は、バルブ機構１１、２３の断面図であり、図３がバルブ機構１１とバルブ機構２３とが連結されていない状態、図４がバルブ機構１１とバルブ機構２３とが連結されている状態をそれぞれ示している。

図３に示すように、バルブ機構１１は、筒状体４１、リップ４２、案内部材４３、弁部材４４、バネ４５を備えている。筒状体４１は、内部にインク流路４１ａが形成された略円筒形状の部材である。そして、インク流路４１ａは、その下端がインクジェットヘッド４の内部に形成されたインク流路に接続されているとともに、その上端が開口している。

リップ４２は、ゴムなどの弾性材料によって構成された部材であり、筒状体４１の上端部に設けられている。また、リップ４２には、その略中央部に、上下方向にリップ４２を貫通する貫通孔４２ａが形成されている。案内部材４３は、内部に空間４３ａが形成された略円筒形状の部材であって、リップ４２が配置された筒状体４１の上端部に設けられている。案内部材４３は、後述するようにバルブ機構１１とバルブ機構２３とを連結する際にバルブ機構２３の後述する筒状体５１を案内するためのものである。

弁部材４４は、インク流路４１ａ内に配置されており、その上端部が他の部分よりも径が大きくなり、平面視でリップ４２の貫通孔４２ａよりも外側まで延びた大径部４４ａとなっている。これにより、弁部材４４（大径部４４ａ）の上面がリップ４２の下面に当接可能となっており、弁部材４４の上面がリップ４２の下面に当接した状態では、リップ４２と弁部材４４とにより筒状体４１の上端の開口が塞がれ、インク流路４１ａ及びインクジェットヘッド４と外部との連通が遮断される。

また、弁部材４４の上面には、突起４４ｂ及びリブ４４ｃが形成されている。突起４４ｂは、弁部材４４の上面の略中央部から上方に延びている。リブ４４ｃは、弁部材４４の上面に、突起４４ｂを中心とする略十字の平面形状を有している。

バネ４５は、インク流路４１ａ内において弁部材４４の下方に配置されており、大径部４４ａの下面を上方に押圧することで弁部材４４をリップ４２に向かって付勢する。これにより、弁部材４４は、後述するように筒状体５１に押圧されていない状態で、その上面がリップ４２の下面に当接する。

バルブ機構２３は、筒状体５１、弁部材５２、Ｏリング５３及びバネ５４を備えている。筒状体５１は、内部にインク流路５１ａが形成された、案内部材４３の空間４３ａよりも若干小さい径を有しているとともに、その下端部において他の部分よりも径が小さくなった、平面視で略円形の筒状の部材である。また、筒状体５１の下端部の径が他の部分よりも小さくなっているのにともなって、インク流路５１ａはその下端部においてその径が小さくなっている。また、筒状体５１は、その上端部がチューブ２２に接続されているとともに下端が開口している。

弁部材５２は球体であって、インク流路５１ａ内に配置されている。Ｏリング５３は、インク流路５１ａにおける径が小さくなった部分に配置されており、弁部材５２の下方に位置している。そして、弁部材５２及びＯリング５３は、弁部材５２がＯリング５３に当接可能となるように構成されており、弁部材５２がＯリング５３に当接した状態では、弁部材５２とＯリング５３とにより筒状体５１の下端の開口が塞がれる。

バネ５４はインク流路５１ａにおける弁部材５２の上方に配置されており、弁部材５２を下方に付勢している。そして、後述するように、弁部材５２が弁部材４４の突起４４ｂに押圧されていない状態では、弁部材５２がバネ５４に付勢されてＯリング５３と当接している。

バルブ機構２３をバルブ機構１１に挿入すると、図４に示すように、筒状体５１の下面がリブ４４ｃの上面に当接するとともに、弁部材４４が筒状体５１によって下方に押圧される。すると、弁部材４４は、バネ４５の付勢力に抗して下方に移動してリップ４２と当接しなくなり、弁部材４４の上面とリップ４２の下面との間に空隙ができる。

さらに、リブ４４ｃが略十字の平面形状を有していることから、インク流路５１ａの開口の一部はリブ４４ｃと対向しておらず、筒状体５１の開口とリブ４４ｃとの間には空隙ができ、この空隙を介して、インク流路５１ａとインク流路４１ａとが連通する。そして、このように、筒状体５１の開口とリブ４４ｃとの間に空隙ができるので、筒状体５１の側面にインク流路５１ａとインク流路４１ａとを連通させるための穴や切り欠きなどを形成する必要がなく、筒状体５１の側面とリップ４２の貫通孔４２ａの壁面とが接触した状態で摺動しても、リップ４２が損傷しにくい。

そして、この状態では、筒状体５１のインク流路５１ａと筒状体４１のインク流路４１ａとが、インク流路５１ａの開口とリブ４４ｃとの間の空隙、及び、リップ４２の下面と弁部材４４の上面との空隙を介して互いに連通する。これにより、インクパック３２内のインクはチューブ２２及びバルブ機構１１、２３を介してインクジェットヘッド４に供給される。

一方、バルブ機構２３をバルブ機構１１から取り外す際には、図４の状態からバルブ機構２３を上方に引き抜く。すると、筒状体５１がリップ４２の貫通孔４２ａから引き抜かれ、バルブ機構２３がバルブ機構１１から取り外される。

本実施の形態係るプリンタ１は、インクジェットヘッド４にインクが充填されているとともに、カートリッジユニット７が取り付けられていない状態で出荷される。そして、プリンタ１の設置時などに、使用者が、上述したように、インクカートリッジ２１をカートリッジ装着部６に装着するとともに、バルブ機構２３とバルブ機構１１とを連結させることにより、プリンタ１にカートリッジユニット７を取り付ける。

このとき、カートリッジユニット７は、バルブ機構２３がバルブ機構１１に連結される前の状態では、前述したように、インクパック３２が押圧板３３に押圧されることにより、温度などの周辺環境の変化によらず、インクパック３２及びこれに連通するチューブ２２内のインクが高圧に保持されているので、チューブ２２が気体を透過させる合成樹脂材料により構成されている場合でも、チューブ２２内に空気が流れ込みにくい。これにより、インクジェットヘッド４へのインクの供給時に、インクジェットヘッド４に空気が流れ込みにくく、インクジェットヘッド４に空気が流れ込むことによるノズル１０からのインクの吐出特性の変動が防止される。

また、カートリッジユニット７を取り付ける前の状態では、インクジェットヘッド４とチューブ２２とが接続されていないので、チューブ２２内に空気が存在していたとしても、この空気の膨張や収縮によってインクジェットヘッド４内のインクに影響を与えることがない。

また、バルブ機構２３がバルブ機構１１と連結されていない状態では、弁部材５２とＯリング５３とによりインク流路５１ａ及びこれに連通するチューブ２２の外部との連通が遮断されているので、チューブ２２内のインクが高圧に保持されていてもチューブ２２内のインクが外部に漏れ出すことはない。

次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。

一変形例では、図５に示すように、インクカートリッジ２１の空間３１ａ内にバネ３４が設けられておらず、代わりに押圧板３３の上方に空気パック６１が配置されている。空気パック６１は合成樹脂などの柔軟性のある材料からなり、内部に空気が充填されている。また、空気パック６１は、押圧されて変形した状態で空間３１ａ内に配置されており、これにより、充填された空気の圧力により押圧板３３を押圧している。なお、この場合には、空気パック６１と押圧板３３とをあわせたものが本発明に係る圧力付与手段に相当する（変形例１）。

この場合でも、インクパック３２が押圧板３３に押圧されることにより、周辺温度の変化などに関わらず、インクパック３２内及びこれに連通するチューブ２２内のインクが高圧に保持されており、チューブ２２が気体を透過させる材料により構成されている場合であっても、チューブ２２内に空気が流れ込みにくい。

また、本実施の形態では、押圧板３３でインクパック３２を押圧することにより、インクパック３２及びこれに連通するチューブ２２内のインクを高圧に保持したが、これには限られず、インクパック３２を押圧する以外の方法で、インクパック３２内のインクの圧力を付与することが可能な圧力付与手段により、インクパック３２及びチューブ２２内のインクを高圧に保持してもよい。

また、チューブ２２の端に設けられるバルブ機構の構成は、本実施の形態のものには限られず、インクジェットヘッド４に接続されていない状態で、チューブ２２と外部との連通を遮断し、インクジェットヘッド４に接続した状態で、チューブ２２とインクジェットヘッド４とを連通させるものであれば、別の構成であってもよい。

また、以上の説明では、カートリッジユニット７は、インクカートリッジ２１内のインクをインクジェットヘッド４に供給するものであったが、これには限られず、カートリッジユニットは、インク以外の液体が充填された液体カートリッジ内の液体を所定の液体流路に供給するものであってもよい。

本発明における実施の形態に係るプリンタの概略構成図であり、（ａ）がカートリッジユニットを取り付けた状態、（ｂ）がカートリッジユニットを取り外した状態をそれぞれ示している。 カートリッジユニットの概略構成図である。 ２つのバルブ機構が連結されていない状態でのバルブ機構の断面図である。 ２つのバルブ機構が連結されている状態を示す図である。 変形例１の図２相当の図である。

符号の説明

４ インクジェットヘッド
７ カートリッジユニット
２１ インクカートリッジ
２２ チューブ
２３ バルブ機構
３２ 液体パック
３３ 押圧板
３４ バネ
３５ ギア機構
６１ 空気パック

Claims (2)

1. 液体カートリッジと、
   気体を透過させる材料によって構成されており、一端が前記液体カートリッジに接続されたチューブと、
   前記チューブの他端に設けられたバルブ機構とを備えており、
   前記液体カートリッジは、
   内部に液体が充填され、前記チューブの前記一端が接続された液体パックと、
   前記液体パック内及び前記チューブ内の液体に圧力を付与する圧力付与手段とを備えており、
   前記バルブ機構は、
   外部の液体流路に接続可能に構成されており、
   前記液体流路に接続されていない状態では、前記チューブと前記外部との連通を遮断することで、前記液体パック内及び前記チューブ内を密閉し、
   前記液体流路に接続された状態では、前記チューブと前記液体流路とを連通させるように構成され、
   前記チューブが、高分子材料により構成され、
   前記圧力付与手段が、
   前記液体パックをその外部から押圧する押圧手段であり、
   前記バルブ機構が前記液体流路に接続されていない状態で、前記液体パック内及び前記チューブ内の液体に圧力を付与することを特徴とする液体カートリッジユニット。
2. 前記液体がインクであり、
   前記液体流路がノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドのインク流路であることを特徴とする請求項１に記載の液体カートリッジユニット。

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