JP5359722B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液体収容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同記録ヘッドに供給する液体を収容する液体収容容器に関する。

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。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰ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、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出方式の「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、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、パターン材料なども含まれる。

このような液体吐出方式の画像形成装置においては、特に画像形成スループットの向上、すなわち画像形成速度の高速化が望まれており、装置本体側の大容量のインクカートリッジ（メインタンク）からチューブなどを介してサブタンク（ヘッドタンク、バッファタンクと称されるものを含む。）にインクを供給し、サブ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。

ここで、メインタンク或いはインクカートリッジとして使用される液体収容容器としては、例えば、インクパックとインクパックを収容するハードケースで構成するインクカートリッジであって、ハードケースの内側にインクパックの周縁部を保持できる複数のリブを設け、インクパックはある程度形状が定められた状態で保持され、振動、落下が加わった際にも大きく変形しないようにしてインクパックの損傷を防止するものがある（特許文献１）。

特開２００１−１０５６１９号公報。

ところで、インクを、可撓性を有するインク袋（インクパック）に収容し、インク袋をハードケースなどの外側容器に収納したインクカートリッジから画像形成装置本体にインクを供給する場合、インクの消費に伴ってインクパックが徐々にしぼんで潰れて行くことになるが、最終的に潰れた状態が綺麗でないと、インクパック内に未使用で供給できないインクが多く残ってしまい、インクの使い残し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、液体の使い残し量を低減することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る液体収容容器は、
液滴を吐出する記録ヘッドに供給する液体を収容した可撓性を有する液体収容部材と、
前記液体収容部材を収納した外側容器と、を備え、
前記液体収容部材の液体供給口部と反対側が前記外側容器内面に固定されており、
前記液体収容部材は、直方体形状部と四角錘形状部とで形成され、前記四角錘形状部の先端部に前記供給口部が設けられており、
前記液体収容部材の前記液体供給口部と反対側の前記直方体形状部には平面部が形成され、前記平面部が前記外側容器内面に固定されている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体収容容器を備えているものである。

本発明に係る液体収容容器によれば、液体の使い残し量が低減する。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体収容容器を備えているので、無駄のない液体消費を行なうことができる。

本発明に係る画像形成装置の一例の全体構成を説明する正面概略説明図である。 同装置のインク供給系の説明に供する説明図である。 本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジの斜視説明図である。 インクパックの斜視説明図である。 同インクカートリッジの作用説明に供する斜視説明図である。 同じくインクカートリッジの正面説明図である。 同じくインクカートリッジの正面説明図である。 比較例のインクカートリッジの作用説明に供する斜視説明図である。 本発明の第２実施形態に係るインクカートリッジの正面説明図である。 同じく使用後の側面説明図である。 本発明の第３実施形態に係るインクカートリッジの正面説明図である。 同じく使用後の側面説明図である。 同じく斜視説明図である。 本発明の第４実施形態に係るインクカートリッジの斜視説明図である。

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実施形態に係る画像形成装置について図１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概略説明図である。
この画像形成装置は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液体であるインクを吐出する複数の記録ヘッド１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋ（以下、色の区別をしないときは、ｙ、ｍ、ｃ、ｋのサブ符号を添えない符号を用いる。他の部材等についても同様である。）を図示しないヘッド保持部材に一体的に保持したヘッドユニット１を備えている。このヘッドユニット１は、用紙送り方向に沿って移動可能に配置されている

各記録ヘッド１０は、後述する図２にも示すように、複数の液体吐出ヘッドからなるヘッド１０１を２列千鳥状にベース部材１０２に配置したものであり、各ヘッド１０１にインクを分配供給する分配部材（ディストリビュータ）１１が一体的（一体的とは直結又はチューブなどを介して接続すること）に設けられている。

このヘッドユニット１の各記録ヘッド１０に対して各色のインクを供給するインク供給装置は、各色のインクを収容した交換可能なメインタンク（インクカートリッジ）２０を含むメインタンクユニット２と、メインタンク２０からインクが供給され、記録ヘッド１０にインクを供給するサブタンク３０を含むサブタンクユニット３とを備え、サブタンクユニット３の各サブタンク３０とヘッドユニット１の記録ヘッド１０との間に水頭差を設けて記録ヘッド１０に所要の負圧を発生させている。

ヘッドユニット１の下側には、給紙装置４から給紙される用紙５をヘッドユニット１に対向して搬送する用紙搬送機構６が配置されている。用紙搬送機構６は、用紙５を吸着し搬送する穴開き加工によって複数の吸引孔が形成された搬送ベルト６１と、搬送ベルト６１を掛け回した搬送ローラ６２、６３と、図示しないが搬送ベルト６１が適切な平面性を保つためのプラテン部材と、搬送ベルト６１の吸引孔から空気を吸引して用紙５を搬送ベルト６１上に吸着させるための吸引ファン６５などで構成される。なお、用紙の吸着は吸引に限られるものではなく、静電吸着や粘着などによって保持する構成にしてもよい。

また、搬送ベルト６１の下流側には搬送ガイド板７が開閉可能に配置され、搬送ガイド板７の下流側には排紙台８が配置されている。そして、搬送ガイド板７の下方に記録ヘッド１０の維持回復を行う維持回復機構（クリーニングユニット）９が配置されている。維持回復機構９は、各ヘッド１０１のノズル面をキャッピングするキャップ、キャップに接続された吸引ポンプ、ノズル面を払拭するワイパ部材などを備えている。

この画像形成装置では、記録ヘッド１０の維持回復（クリーニング）を行う場合、先ず、搬送ガイド板７が図１で矢示方向に回転して開き、その下に配置されている維持回復機構９の上面が開放され、次に、ヘッドユニット１が維持回復機構９上までスライドして停止する。その後、記録ヘッド１０のノズル面がキャップ部材でキャッピングされ、キャップ部材を通して吸引ポンプによって記録ヘッド１０内のインクをノズルから吸引する維持回復動作を行う。維持回復動作としてのノズル吸引が完了した後、再びヘッドユニット１が元の印字位置に戻り、搬送ガイド板７が閉じて印字可能な状態となる。ヘッドユニット１の維持回復のタイミングは、予め決められた枚数以上の連続印字を行った後、予め決められた時間以上印字せずに放置された後などに行われるように設定されている。

次に、この画像形成装置のインク供給系について図２を参照して説明する。
前述したようにインク供給系は、主にインクカートリッジ２０、サブタンク３０、ディストリビュータ１１、記録ヘッド１０の各ヘッド１０１から構成される。

サブタンク３０は、密閉容器であるタンクケース３２内に可撓性を有するサブタンク袋３３が収納され、内部の容量を制御するためのフィラー３４が設けられ、タンクケース３２の外部に設けた下限センサ３５と上限センサ３６で残量を検知する。そして、この検知情報に応じて供給路２１に設けられたインク供給弁２２の開閉を行って、インクカートリッジ２０からサブタンク袋３３にインクを供給している。

また、サブタンク３０は、タンクケース３２内を加圧するエアーポンプ３７が接続され、エアーポンプ３７でエアーを送り込んでサブタンク袋３３を加圧でき、圧力センサ３８によりケース３２内部の圧力を検知できる。この機構は、ディストリビュータ１１内部に溜まった気泡を排気口１２から排出するとき、あるいは、ヘッド１０１ノズルの維持回復を加圧手段で行うときに使用する。

例えば、ディストリビュータ１１内に溜まった気泡を排出する場合、エアーポンプ３７で加圧すると同時に気泡排出弁１３を開放して排気口１２から気泡を押し出す。また、ヘッド１０１のノズル維持回復の加圧を行う場合には、エアーポンプ３７でサブタンクケース３２内を加圧してサブタンク袋３３内のインクをヘッド１０１に送りノズルからインクを強制排出する。

次に、上述したインクカートリッジ２０を構成する本発明に係る液体収容容器の第１実施形態について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は同インクカートリッジの斜視説明図、図４は同カートリッジのインクパックの斜視説明図である。この図３ではカートリッジケースは透過状態で示している。

インクカートリッジ２０は、主に樹脂製の外側容器であるカートリッジケース２０１と、可撓性部材である可撓性フィルム製の液体収容袋であるインクパック２０２、供給口部であるインク供給口部２０３と、カートリッジケース２０１とインクパック２０２を固定する両面粘着テープなどの固定手段２０４、２０４などで構成される。このインクカートリッジ２０は、使用されるときにインク供給口部２０３が下方を向けて配置される。

カートリッジケース２０１は、インク供給口部２０３を一体的に設けた平板状部材であるベース部材２２１と箱状のケース部材２２２とで構成され、インクパック２０２を収納した状態でベース部材２２１とケース部材２２２とを熱溶着などして密閉容器としたものである。

カートリッジケース２０１にはインクパック２０２のインク供給口部２０３の近くには気体導入部であるエアー供給口２０５が設けられ、カートリッジケース２０１内面とインクパック２０２外面との空間にエアーを供給して、インクパック２０２を加圧することでインク供給口部２０３からインクを供給する。

ここで、インクパック２０２は、直方体形状部２０２ａと四角錘形状部２０２ｂとで形成され、四角錘形状部２０２ｂの先端部にインク供給口部２０３が設けられている。そして、インクパック２０２の側面には、インクパック２０２のインク供給口部２０３と反対側に一面である平面部２１１の両端角部から中央部に向かって伸びた谷折りの折り目２１２と、この折り目２１２がインクパック２０２中央部で合わさった位置からインク供給口部２０３までまっすぐに伸びた谷折りの折り目２１３が設けてある。この２つの折り目２１２、２１３によって、インクパック２０２は綺麗に折り畳まることができる。

そして、インクパック２０２のインク供給口２０４と反対側の平面部２１１の２辺を固定手段２０４、２０４にてカートリッジケース２０１の内面に固定している。

このように構成したインクカートリッジ２０の作用について図５ないし図７を参照して説明する。
このインクカートリッジ２０を使用するときには、図６に示すように、装置本体側から供給路（チューブ）２１に接続された中空ノズル部材２３がインク供給口部２０３に刺し込まれ、また、エアー供給口２０５に加圧ポンプ２４が接続される。そして、加圧ポンプ２４を作動させてカートリッジケース２０１内面とインクパック２０２外面との空間にエアーを供給して、インクパック２０２を加圧することでインク供給口部２０３からサブタンク３０にインクを供給する。

このようにしてインクカートリッジ２０のインクパック２０２内に収容されているインクが消費されるに従って、インクパック２０２はエアーによる加圧を受けるのでしぼんでいくことになる。

このとき、上述したようにインクパック２０２のインク供給口２０４の反対側に形成されている平面部２１１がカートリッジケース２０１の内面に両面粘着テープなどの固定手段２０４で固定されているので、インクパック２０２のインク供給口部２０３と反対側の平面部２１１側との位置関係（距離）は、インクパック２０２内にインクが消費されても変わらない。

その結果、インクパック２０２内のインクが消費されてしぼんだ場合においても、インクパック２０２の側面部分がパック２０２の中央に向かってしぼんで行く形で潰れ、図７に示すように、ほぼ１枚のフィルム状になるまで潰れる状態になる。

このように、インクパック固体によるばらつきが無く、安定して略同じ形状に綺麗に潰れるようになり、使い残しとなるインク残量も少なくなり、インク残量のばらつきも少なくなる。

このように、液体収容部材の液体供給口部と反対側が外側容器内面に固定されている構成とすることで、液体消費によって液体収容部材が潰れていくときにほぼ均等に変形することになり、液体の使い残し量が低減する。

ここで、比較例について図８を参照して説明する。
この比較例は、インクパック２０２のインク供給口２０４の反対側に形成されている平面部２１１がカートリッジケース２０１の内面に固定されていない構成である。この場合、可撓性フィルムで形成されたインクパック２０３はインクが消費されるに従ってしぼみ潰れてくるが、インクパック２０２はカートリッジケース２０１の中で形状を維持されるような形状にはなっていないため、インクパック２０２が潰れる状態は個々のインクパック２０３によってＰＡＣＫによって異なってくる。

また、図８に示すように、インクパック２０３が１枚のフィルム状になるように潰れないことから、インクがインクパック２０３内に多く残ってしまうことがあり、使用できるインク量が少なくなる（使い残しとなるインク量が増える）ことになる。

このように、液体収容部材の液体供給口部と反対側が外側容器内面に固定されている構成とすることで、液体消費によって液体収容部材が潰れていくときにほぼ均等に変形することになり、液体の使い残し量が低減する。

次に、本発明の第２実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は同実施形態のインクカートリッジの正面説明図、図１０は同じく側面説明図である。
ここでは、カートリッジケース２０１を、インク供給口部２０３を一体に設けた平板状部材であるベース部材２２１と箱状のケース部材２２２とで構成し、ベース部材２２１の両端部からインクパック押え部材２２３を立上げ、このインクパック押え部材２２３のインク供給口部２０３と反対側にインクパック２０２の平面部２１１の２辺を固定手段２０４、２０４で固定している。

ここで、ケース部材２２２はインクパック押え部材２２３の外側から被せられる。これにより、インクパック押さえ部材２２３とインクパック２０２の平面部２１１とを両面テープで貼り付けた部分（固定手段で固定した部分）が、ケース部材２２２との間で挟まれて押さえ付けられた状態となり、固定手段２０４としての両面テープが剥がれるのを防止できる。

なお、カートリッジケース２０１の組付けはインクパック２０２内にインクを充填していない状態で行い、ケース部材２２２とベース部材２２１の合わせ目の部分を熱溶着して一体化し、その後にインクを充填している。

次に、本発明の第３実施形態について図１１ないし図１３を参照して説明する。なお、図１１は同実施形態のインクカートリッジの正面説明図、図１２は同じく側面説明図、図１３は同じく斜視説明図である。
ここでは、前記第２実施形態のインクパック押え部材２２３に代えて、ベース部材２２１の４隅からインクパック支持ロッド２２５を立設し、インクパック支持ロッド２２５の先端部をインクパック２０２の４隅に設けた穴部２２６に引っ掛けて固定している。なお、インクパック支持ロッド２２５の先端部はインクパック２０２の穴部２２６を貫通してケース部材２２２の内面に設けられた凹部に嵌め込んで倒れを防止している。

この構成では、固定手段として両面テープを用いる前記各実施形態の構成に比べて、両面テープの剥がれというおそれがなく、インクパックの固定をより確実に行うことができる。

なお、インクパック２０２の平面部２１１の４隅は三角状にフィルム同士を溶着しており穴部２２６を設けてもインクが漏れることはない。

次に、本発明の第４実施形態について図１４を参照して説明する。なお、図１４は同実施形態のインクカートリッジの斜視説明図である。
ここでは、インクパック２０２の側面に厚手のマイラーシート２５１を貼り付けている。マイラーシート２５１を貼り付けることによってインクパック２０２が縮んだ時にインクパック２０２を形成するフィルム部材に皺が寄りにくくなる。

つまり、インクパック２０２を形成するフィルム部材に皺が発生すると、細かい皺の間にインクが入り込んでインク残量が多くなってしまうという問題が発生し易くなる。これは、例えばインクパック２０２をリサイクルして使用するときに問題となることから、皺の発生を抑えることによってインク残量を低減でき、リサイクルも容易になる。

なお、液体収容部材の形状は前記各実施形態で説明したものに限られない。要は、液体収容部材のインク供給口部側と反対側が外側容器に固定されていればよい。

１…ヘッドユニット
２…メインタンク（インクカートリッジ）
３…サブタンク
４…給紙機構
５…用紙
６…用紙搬送機構
７…搬送ガイド板
８…排紙台
９…維持回復機構（クリーニングユニット）
１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ…記録ヘッド
１１ 分配部材
２０ インクカートリッジ（メインタンク：液体収容容器）
３０ サブタンク
１０１ ヘッド
２０１ カートリッジケース（外側容器）
２０２ インクパック（液体収容部材）
２０３ インク供給口部
２０４ 固定手段
２１１ 平面部
２２１ ベース部材
２２２ ケース部材
２２３ インクパック押さえ部材
２２５ インクパック支持ロッド

Claims (4)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドに供給する液体を収容した可撓性を有する液体収容部材と、
   前記液体収容部材を収納した外側容器と、を備え、
   前記液体収容部材の液体供給口部と反対側が前記外側容器内面に固定されており、
   前記液体収容部材は、直方体形状部と四角錘形状部とで形成され、前記四角錘形状部の先端部に前記供給口部が設けられており、
   前記液体収容部材の前記液体供給口部と反対側の前記直方体形状部には平面部が形成され、前記平面部が前記外側容器内面に固定されている
   ことを特徴とする液体収容容器。
2. 液滴を吐出する記録ヘッドに供給する液体を収容した可撓性を有する液体収容部材と、
   前記液体収容部材を収納した外側容器と、を備え、
   前記液体収容部材の液体供給口部と反対側が前記外側容器内面に固定されており、
   前記液体収容部材の前記液体供給口部と反対側には平面部が形成され、
   前記平面部が、前記液体供給口部からの液体流出方向に対して略直交する方向に配置された状態で、前記外側容器内面に固定され、
   前記液体収容部材は、直方体形状部と四角錘形状部とで形成され、前記四角錘形状部の先端部に前記供給口部が設けられている
   ことを特徴とする液体収容容器。
3. 前記外側容器には、前記外側収容容器内面と前記液体収容部材外面との間の空間に気体を導入する気体導入口部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体収容容器。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の液体収容容器を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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