JP5459490B2 - 液体収容容器及び画像形成装置 - 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液体吐出ヘッドを備える画像形成装置及びこの画像形成装置に使用され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、液体吐出記録方式の「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、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３次元的に造形して形成された像も含まれる。

このような、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、記録ヘッド側にサブタンク（バッファタンク、ヘッド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、メインタンクからサブタンクにインクを補充供給し、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。

このようなインク供給系にあっては、サブタンクのインク残量を検出してメインタンクからインクを補給する必要がある。サブタンクのインク残量を検出する構成としては、例えば、液体収容部の一壁面を形成する可撓性部材に当接して可撓性部材の変位に応じて変位する変位部材を備えるものが知られている（特許文献１）。

一方、サブタンクとして、内容積が変化する可撓性部材からなる袋状部材で、周囲に内側に折り込まれた折り目（ガゼット）を設けられた液体収容袋（インク袋）を使用するものがある。

従来の粉体収容容器としては、使用済みのトナー収容器の取扱いの容易性、収縮性を安定して確保したりするために、柔軟な材料で形成され、内圧が減少することで減容する袋状部材と、その内部に収納された現像剤を排出するための現像剤排出口を備えた現像剤収納容器において、袋状部材が内圧の減少により減容する時に屈折する袋状部材の屈折箇所よりも袋状部材上の他部の剛性を高める剛性強化手段を有するものが知られている（特許文献２）。

特開２００５−０５９４９０号公報 特許第４００９８２１号公報

ところで、上述したガゼットを有する液体収容部材を有するサブタンクを使用する場合、液体収容部材に接触して変位する変位部材を使用して液体収容部材のインク量を検出するようにした場合、液体収容部材が同じ折り目から畳まれるように収縮せずに、折り目の部分で部分的に膨出した状態で収縮することがある。そのため、液体収容部材内の液体残量が減っているにもかかわらず、変位部材が所定量変位しないために、液体収容部材内の液体残量をただしく検出できないという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ガゼットが設けられて内容積が変化する液体収容部材を液体残量の検出精度を向上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容器は、
液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給する液体を収容する液体収容容器であって、
前記液体を収容する内容積が変化する液体収容部材と、
一端が揺動可能に支持され、他端が前記液体収容部材の表面に接触して、前記液体収容部材内の液体量に応じて変位する変位部材と、を備え、
前記液体収容部材は、
前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する供給口部を有し、
前記液体供給口部からの液体供給方向に沿う縁部の少なくとも一部に、内側に折り込まれた折り目部が設けられ、
前記折り目部を形成している面には、前記折り目部の外方への膨らみを規制する規制部材が設けられ、
前記変位部材は、前記液体収容部材の前記折り目部以外の表面に接触し、
前記変位部材が接触する領域は、前記液体供給方向において、前記規制部材が設けられた領域内である
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出する液体吐出ヘッドに液体を供給する本発明に係る液体収容容器を備えている構成とした。

本発明に係る液体収容容器によれば、液体収容部材が収縮するときに変位部材が接触する部位が折り目部の影響で畳まれなくなることが防止されて、液体残量の検出精度が向上する。

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構成としたので、液体収容容器の液体残量の検出精度が向上する。

本発明に係る液体収容容器を備え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。 同じく要部平面説明図である。 同装置のインク供給系の説明に供する説明図である。 サブタンクの側面説明図である。 同じくケースを除いた側面説明図である。 同じくケースを除いた斜視説明図である。 同サブタンクの作用説明に供する満タン状態の模式的斜視説明図である。 同じく作用説明に供するインク残量下限状態の模式的斜視説明図である。 比較例のサブタンクの作用説明に供する満タン状態の模式的斜視説明図である。 同じく作用説明に供するインク残量下限状態の模式的斜視説明図である。

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、本発明に係る液体収容容器を備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１及び図２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概略構成図、図２は同装置の模式的平面説明図である。

この画像形成装置はライン型画像形成装置であり、装置本体１と、用紙Ｐを積載し給紙する給紙トレイ２と、印刷された用紙Ｐを排紙積載する排紙トレイ３と、用紙Ｐを給紙トレイ２から排紙トレイ３まで搬送する搬送ユニット４と、搬送ユニット４によって搬送される用紙Ｐに液滴を吐出し印字する記録ヘッドを構成するヘッドモジュール５１を含む画像形成ユニット５と、印刷終了後又は所要のタイミングで画像形成ユニット５の各ヘッドの維持回復を行う維持回復機構であるヘッドクリーニング装置６と、ヘッドクリーニング装置６を開閉する搬送ガイド部７と、画像形成ユニット５のヘッドモジュール５１にインクを供給するサブタンクで構成されるインクタンクユニット８と、インクタンクユニット８にインクを供給するメインタンクユニット９とを備えている。

装置本体１は、図示しない前後側板及びステーなどで構成されており、給紙トレイ２上に積載されている用紙Ｐは、分離ローラ２１及び給紙ローラ２２によって１枚ずつ搬送ユニット４に給紙される。

搬送ユニット４は、搬送駆動ローラ４１Ａと搬送従動ローラ４１Ｂと、これらのローラ４１Ａ、４１Ｂ間に掛け回された無端状の搬送ベルト４３とを備えている。この搬送ベルト４３の表面には複数の図示しない吸引孔が形成されており、搬送ベルト４３の下部には用紙Ｐを吸引する吸引ファン４４が配置されている。また、搬送駆動ローラ４１Ａ、搬送従動ローラ４１Ｂ上部には、それぞれ搬送ガイドローラ４２Ａ、４２Ｂが図示しないガイドに保持されて、自重にてベルト４３に当接している。

搬送ベルト４３は、搬送駆動ローラ４１Ａが図示しないモータにより回転されることで周回移動し、用紙Ｐは搬送ベルト４３上に吸引ファン４４により吸い付けられ、搬送ベルト４３の周回移動によって搬送される。なお、搬送従動ローラ４１Ｂ、搬送ガイドローラ４２Ａ、４２Ｂは搬送ベルト４３に従動して回転する。また、搬送ベルト４３の下側には空吐出で搬送ベルト４３に付着した空吐出滴を除去する空吐出クリーニング装置４５が配置されている。

搬送ユニット４の上部には用紙Ｐに印字する液滴を吐出する複数のヘッドモジュール５１で構成される画像形成ユニット５が矢示Ａ方向（及び逆方向）に移動可能に配置されている。この画像形成ユニット５は、維持回復動作時（クリーニング時）にはクリーニング装置６上方まで移動され、画像形成時には図１の位置に戻される。

画像形成ユニット５は、液滴を吐出する複数のヘッド及びヘッドタンクを一体化した液体吐出ヘッドユニット（以下「ヘッドユニット」という。）１０１とを一列に配列したヘッドモジュール（記録ヘッドユニット）５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄが、用紙搬送方向に沿って並べてラインベース部材５２に取付けられて配置されている。

ここでは、ヘッドモジュール５１Ａ、５１Ｂの２つのノズル列の一方でイエロー（Ｙ）の液滴を、他方でマゼンタ（Ｍ）の液滴を吐出し、また、ヘッドモジュール５１Ｃ、５１Ｄの２つのノズル列の一方でシアン（Ｃ）の液滴を、他方でブラック（Ｋ）の液滴を吐出する。つまり、この画像形成ユニット５は、同じ色の液滴を吐出する２つのヘッドモジュール５１が用紙搬送方向に並べて配置され、２つのヘッドモジュール５１で用紙幅相当の１列分のノズル列が構成されている構成としている。

そして、ヘッドモジュール５１の上側にはインクをそれぞれのヘッドユニット１０１に供給する分配タンク（以下「ディストリビュータ」という。）５４がヘッドモジュール５１ごとに配列され、ディストリビュータ５４とヘッドユニット１０１とはチューブ５５にて接続されている。ディストリビュータ５４の上流側には本発明に係る液体収容容器であるサブタンク８１が配置されて供給チューブ８２を介して接続されている。サブタンク８１には上流側には、インクを貯蔵するメインタンク９１が配置され、メインタンク９１とサブタンク８１とは供給チューブ９２による供給経路にて接続されている。

搬送ユニット４の下流側には用紙Ｐを排紙トレイ３に排紙する搬送ガイド部７が設けられている。搬送ガイド部７にて案内されて搬送される用紙Ｐは排紙トレイ３に排紙される。排紙トレイ３は、用紙Ｐの幅方向を規制する対のサイドフェンス３１と用紙Ｐの先端を規制するエンドフェンス３２を備えている。

維持回復機構（ヘッドクリーニング装置）６は、画像形成ユニット５の各ヘッドモジュール５１に対応して、４列分のクリーニング手段６１Ａ〜６１Ｄが配置され、１つのクリーニング手段６１は、ヘッドモジュール５１の各ヘッド１０１に対応してノズル面をキャッピングするキャップ部材６２及びノズル面を払拭するワイピング部材（ワイパ部材）６４などで構成されている。なお、各クリーニング手段６１のキャップ部材６２は各列毎に独立して上下動させることができる構成としている。さらに、クリーニング手段６１の下方には、キャップ部材６２でヘッドユニット１０１のノズル面をキャッピングした状態でノズルからインクを吸引するための吸引手段である吸引ポンプ６３Ａ〜６３Ｄが配置されている。

また、この画像形成装置においては、印刷終了後、液滴を吐出するヘッドモジュール５１の各ヘッドユニット１０１のノズル面をクリーニング手段６１でキャッピングした状態でノズルからインクを吸引する場合、あるいは、ヘッドモジュール５１の各ヘッドユニット１０１のノズル面に付着したインクをワイピング部材で清掃する場合は、図１にも示すように、印刷停止後、搬送ユニット４全体が搬送従動ローラ４１Ｂを支点に矢印Ｂ方向に回動し、画像形成ユニット５との間の空間を画像形成時よりも大きくすることで、画像形成ユニット５の移動スペースを確保するようにしている。このとき、ヘッドクリーニング装置６上部に配置されている搬送ガイド部７の搬送ガイド板７１も支点７２にて矢印Ｃ方向上方に回動され、ヘッドクリーニング装置６の上方が開放される。

そして、搬送ユニット４と搬送ガイド部７がそれぞれ解放（解除）された後に、画像形成ユニット５が用紙通紙方向（矢示Ａ方向）に移動し、ヘッドクリーニング装置６上方で停止され、クリーニング手段６１が上昇して各ヘッドモジュール５１のクリーニング動作（維持回復動作）に移行する。

次に、この画像形成装置のインク供給系の詳細について図３を参照して説明する。
この画像形成装置のインク供給系は、主にメインタンク９１と、サブタンク８１と、ディストリビュータ５４と、ヘッドユニット１０１とで構成されている。メインタンク９１のインクは、供給チューブ９２を介してサブタンク８１に供給され、サブタンク８１から供給チューブ８２を介してディストリビュータ５４に供給され、ディストリビュータ５４から供給チューブ５５を介して各ヘッドタンク１０１に分配供給される。サブタンク８１とヘッドユニット１０１のノズル面との水頭差（−２０〜−７０ｍｍＡｑ）によって、ヘッドユニット１０１のノズルのメニスカスを保持するのに適切な負圧を発生させている。ヘッドユニット１０１は、液滴を吐出するヘッド２０１と、ヘッド２０１にインクを供給するヘッドタンク２０２とで構成されている。

メインタンク９１は、加圧ポンプ９４（Ｐ１）によってエアー加圧され、圧力センサ９５（Ｓ１）が所定圧力になるように制御される。このエアー加圧により内部のインクをサブタンク８１側に押し出す。また、メインタンク９１には大気開放用の電磁弁９５（Ｓ１）と、圧力センサ９６（Ｓ１）とが設けられ、所定以上の圧力になったときには大気開放を行なう。

このメインタンク９１からサブタンク８１の供給経路には電磁弁（インク供給弁）９３（Ｖ１）が介在され、電磁弁９３を開閉することで供給及び停止を制御することができる。

サブタンク８１は、パック式のサブタンクで構成している。すなわち、サブタンク８１は、インクを収容する可とう性を有する容積変化が可能な液体収容部材であるインクパック（インク袋）８３を密閉ケース８４内に収納してなる。パック式サブタンクは、インクと大気を直接触れさせないようにして、インクの水分蒸発による粘度上昇を防ぎ、また、インク中の溶存酸素量を一定に保ち、ヘッドユニット１０１内に気泡が溜まるのを防ぐことができる。

そして、サブタンク８１には、インク袋８３とケース８４との間の空間８１Ａを加圧する加圧ポンプ８５がチャンバ８６を介して接続されている（チューブポンプで連結されている）。また、空間８１Ａとチャンバとの間には経路を開閉する電磁弁８７（Ｖ２）が設けられ、またチャンバ８６には大気開放用の電磁弁８８（Ｖａ２）と圧力センサ８９（Ｓ２）が設けられている。

さらに、サブタンク８１内には、インク袋８３内の液体量を検出するため、インク袋８３に追従して変位する変位部材であるフィラ（検知レバー）１８１が設けられ、ケース８４の外側に、フィラ１８１の変位を検知する反射型フォトセンサからなる残量センサ１８２が設けられている。残量センサ１８２によるフィラ１８１の検知結果に応じて、インク袋８３内のインク残量が下限になったときにインク供給弁９３を開いてインクを供給し、インク残量が上限になったときにインク供給弁９３を閉じてインク供給を停止する制御を行なって、メインタンク９１からサブタンク８１へのインク供給を制御する。

また、上述した加圧ポンプ８５、電磁弁８８、圧力センサ８９は、ディストリビュータ５４内に溜まった気泡を排気口（大気開放路）１５５から排出するとき、ヘッドユニット１０１のノズルの維持回復を加圧方式で行うときに使用する。例えば、ディストリビュータ５４に溜まった気泡を排出する場合、検知針（液面検知センサ）１５７（Ｓ３）にて内部の液面を検知しており，液面が下がったときは気泡混入と判断して気泡排出動作を行う。このとき、サブタンク８１の加圧ポンプ８５で加圧すると同時に気泡排出弁（電磁弁）１５６（Ｖ３）を開放して排気口１５５から気泡を押し出す。

また、ヘッドユニット１０１のノズル維持回復の加圧の場合には、チャンバ８６内を加圧ポンプ８５で所定圧力に高めた後に、電磁弁８７（Ｖ２）を開いてサブタンク８１の空間８１Ａに圧力を一気に与えることで、パック８３に急激にエアー圧力が加わりインクがヘッドユニット１０１側に押し出される。

ヘッドユニット１０１のヘッドタンク２０２にはディストリビュータ５４との間にインク供給用の供給チューブ５５が接続されている。また、各ヘッドユニット１０１のヘッドタンク２０２にはインク排出用の排出チューブ５６が接続され、各排出チューブ５６は循環経路（循環用マニホールド）５７で１つにまとめられて、循環ポンプ５８を介してディストリビュータ５４に接続されている。

ヘッド２０１及びヘッドタンク２０２内のインクと気泡を吸い出すときには、循環ポンプ５８にてインクと気泡を吸引してディストリビュータ５４に戻し、ディストリビュータ５４内で気泡とインクを分離して気泡のみをエアー排出口１５５から排出させる。

また、ヘッドクリーニング装置６（Ｍｉ）のヘッドユニット１０１のノズル面をキャッピングするキャップ部材６２と吸引ポンプ６３との間には吸引を行なうキャップ部材６２を切り替えるための電磁弁６５（Ｖｉ）が設けられている。

次に、サブタンクの詳細について図４ないし図７を参照して説明する。なお、図４は同サブタンクの側面説明図、図５は同じくケースを除いた側面説明図、図６は同じくケースを除いた斜視説明図である。
サブタンク８１は、前述したように、インク袋８１と、ケース８４と、フィラ１８１、残量センサ１８２とを備えている。

インク袋８１は、図７に示すように、可撓性部材を貼り合わせて袋状にしたものであり、縦置き状態で、上部にはメインタンク９１から送液されるインクが供給されるインク補給口１８５と、ディストリビュータ５４（ヘッドユニット側）にインクを供給するインク供給口１８６とを設けている。インク袋８３の上部にインク供給口１８６を設けることで、メインタンク９１側からエアーが混入してパック８３内に侵入した場合でも、エアーがインク供給口１８６からディストリビュータ５４側に抜け易くなる。

フィラ１８１は、インク袋８３の外面に当接する当接部（接触部）１８１ａの両端部に設けられたアーム部１８１ｂが支軸１８１ｃにて揺動可能に支持されている。また、残量センサ１８２に対向するアーム部１８１ｂには反射部材１８１ｄが設けられている。残量センサ１８２はケース８４の外側に配置され、反射部材１８１ｄからの反射光の受光量に応じた検出信号を出力し、この検出信号と閾値とを比較してサブタンク８１のインク残量の下限値及び上限値を検出するようにしている。

一方、前述したインク袋８１には、長手方向（インク供給方向）に沿う縁部に内側に折り込まれた折り目部（ガゼット）１８７が設けられ、折り目部１８７には外方への膨らみを規制する平板状の規制部材１８８が設けられている。この場合、規制部材１８８は、図７に示すように、フィラ１８１の当接部１８１ａが接触する部位１９０に対応する部分に設けられていればよい。

また、ケース８４の一部はインク袋８３の外方への膨らみを規制する剛性を有する膨らみ規制部材としてのカバー１９１で構成されている。またケース８４の下部にはケース８３内壁面とインク袋８３との間に気体を供給する気体供給口部１９２が設けられている。

このように構成したサブタンク８１の作用について図７及び図８を参照して説明する。
まず、本発明に係るサブタンク８１の作用を明確にするため、図９及び図１０示す比較例について説明すると、この比較例は、インク袋８３の折り目部１８７の部分に規制部材１８８を設けていない構成であり、図９に示すように、インクを満タン（上限）まで供給したときに、折り目部１８７の一部１８７ａが外側にはみ出してしまう（膨出した）状態になることがある。このような状態でインク袋８３内のインクが使用されてインク袋８３が縮んだときでも、図１０に示すように、折り目部１８７の膨出した一部１８７ａがそのまま外側にはみ出した状態になる。そのため、インク袋８３の外面の変化に追従して変位するフィラ１８１がインク消費量に対応する位置まで変位しなくなり、インク残量のご検知が発生する。

これに対し、本実施形態よるサブタンク８１は、インク袋８３の折り目部１８７の部分に規制部材１８８を設けているので、インクを満タン（上限）まで供給したときでも、図７に示すように、折り目部１８７の一部が外側にはみ出してしまう（膨出した）状態になることがない。これにより、インク袋８３内のインクが使用されてインク袋８３が縮んだときでも、図８に示すように、インク袋８３は折り目部１８７がきれいに畳まれるので、フィラ１８１はインク消費量に対応する位置まで変位することができ、インク袋８３のインク残量が下限になったことを正確に検出することができる。

このように、液体を収容する内容積が変化する液体収容部材と、一端が揺動可能に支持され、他端が液体収容部材の表面に接触して、液体収容部材内の液体量に応じて変位する変位部材とを備え、液体収容部材は、検知部材の配設方向に沿う縁部の少なくとも一部に内側に折り込まれた折り目を有し、折り目の変位部材が接触する部位に対応する部分に外方への膨らみを規制する規制部材が設けられている構成とすることで、液体収容部材が収縮するときに変位部材が接触する部位が折り目の影響で畳まれなくなることが防止されて、液体残量の検出精度が向上する。

なお、上記実施形態ではライン型画像形成装置に適用した例で説明しているが、シリアル型画像形成装置にも同様に適用することができる。

１ 装置本体
４ 搬送ユニット（搬送部）
５ 画像形成ユニット
６ クリーニング装置（維持回復機構）
７ 搬送ガイド部
８ インクタンクユニット（サブタンクユニット）
９ メインタンクユニット
５１ ヘッドモジュール（記録ヘッドユニット）
５４ 分配タンク（分配部材）
８１ サブタンク
９１ メインタンク（インクカートリッジ）
１０１ ヘッドユニット
２０１ ヘッド
２０２ ヘッドタンク

Claims (3)

1. 液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給する液体を収容する液体収容容器であって、
   前記液体を収容する内容積が変化する液体収容部材と、
   一端が揺動可能に支持され、他端が前記液体収容部材の表面に接触して、前記液体収容部材内の液体量に応じて変位する変位部材と、を備え、
   前記液体収容部材は、
   前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する供給口部を有し、
   前記液体供給口部からの液体供給方向に沿う縁部の少なくとも一部に、内側に折り込まれた折り目部が設けられ、
   前記折り目部を形成している面には、前記折り目部の外方への膨らみを規制する規制部材が設けられ、
   前記変位部材は、前記液体収容部材の前記折り目部以外の表面に接触し、
   前記変位部材が接触する領域は、前記液体供給方向において、前記規制部材が設けられた領域内である
   ことを特徴とする液体収容容器。
2. 前記液体収容部材の外面側に膨らみを規制する膨らみ規制部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体収容容器。
3. 液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給する請求項１又は２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。

Images