JP5516248B2

JP5516248B2 - 液体容器及び画像形成装置

Info

Publication number: JP5516248B2
Application number: JP2010196588A
Authority: JP
Inventors: 大輔中村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-09-02
Also published as: EP2425975B1; US8496322B2; EP2425975A2; EP2425975A3; JP2012051278A; US20120056953A1; CN102431306B; CN102431306A

Description

本発明は液体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この画像形成装置で使用する液体容器に関する。

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、「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インクを着弾させ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、樹脂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る。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したＯＨＰシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。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、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

このような液体吐出方式の画像形成装置において、液体容器であるヘッドタンクとして、容器本体内を大気に開放する大気開放穴を開閉する大気開放機構を備え、大気開放機構は、筒状の大気開放キャップ内に、パッキン部材及びパッキン部材と接離可能に配置されて外部から移動可能な球状部材と、球状部材よりも大気側に配置されて、球状部材を移動させる大気開放可動部材が進退可能に装着され、可動部材は、外周面側が大気開放キャップの開口部に摺動自在に保持され、内部に大気と連通する連通路が形成され、連通路に異物を捕捉するフィルタ部材が設けられているものが知られている（特許文献１）。

特開２００９−０９６１２６号公報

しかしながら、従来のように大気連通路の大気側開口にフィルタ部材を設置する場合、フィルタ部材の接合時にごみなどの異物が発生して連通路に侵入したときに除去できなくなり、弁手段の気密性を低下させ、液体容器の密閉性が低下して大気が容器内に侵入し、安定したインク供給を行うことができな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、異物の大気開放路への侵入を低減し、安定した液体供給を行なえるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体容器は、
液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する容器本体内を大気に開放する大気開放路を開閉する大気開放機構を備え、
前記大気開放機構は、
筒状部材の内部に、弁座部材及びこの弁座部材と接離可能に配置された弁体を有し、
前記筒状部材には、前記弁体よりも大気側に配置されて、前記弁体を移動させる可動部材が進退可能に装着され、
前記可動部材は、外周面側が前記筒状部材側に摺動自在に保持され、外部に大気と連通する第１連通路が形成され、
前記筒状部材には前記可動部材を覆う弾性体カバー部材が設けられ、
前記第１連通路は前記筒状部材と前記弾性体カバー部材との間の空間から前記筒状部材に設けられた第２連通路を介して大気に連通し、前記第２連通路は異物を除去するフィルタ形状に形成されている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体容器を備えている構成とした。

本発明に係る液体容器によれば、別部材のフィルタ部材を装着する場合に比べて異物の侵入を低減することができて、弁手段が作動不良になることを防止ないし低減でき、安定した液体供給を行なうことができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体容器を備えているので、安定した液体供給が行なわれて、安定した画像形成を行なうことができる。

本発明の第１実施形態に係る液体容器（サブタンク）を備える本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の全体構成を説明する側面概略構成図である。同機構部の要部平面説明図である。同液体容器の斜視説明図である。同じくサブタンク本体（容器本体）の側面説明図である。同じく分解斜視説明図である。同容器の大気解放機構の断面説明図である。同じくバルブ部材の斜視説明図である。第２大気連通路のフィルタ形状の説明に供する説明図である。同じく第２大気連通路のフィルタ形状の説明に供する説明図である。同じく第２大気連通路のフィルタ形状の説明に供する説明図である。

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側面説明図、図２は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体１の左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド３１、３２でキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図２で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４ａ、３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するための液体収容容器であるサブタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「サブタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク３５には、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、供給ポンプユニット５によって各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。

この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図２のベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロである拍車６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。

さらに、図２に示すように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構８１を配置している。この維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）８２ａ、８２ｂ（区別しないときは「キャップ８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材（ワイパブレード）８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４と、キャリッジ３３をロックするキャリッジロック８７などとを備えている。また、このヘッドの維持回復機構８１の下方側には維持回復動作によって生じる廃液を収容するための廃液タンク１００が装置本体に対して交換可能に装着される。

また、図２に示すように、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８８を配置し、この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。

そして、記録ヘッド３４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ３３をホーム位置である維持回復機構８１に対向する位置に移動して、キャップ部材８２によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。

次に、本発明に係る液体容器であるサブタンクについて図３ないし図５を参照して説明する。なお、図３はヘッド部分の斜視説明図、図４は同じく側面説明図、図５はサブタンク本体（容器本体）の分解斜視説明図である。

ヘッド部分は、１つの記録ヘッド３４と、１つの記録ヘッド３４の２つのノズル列にそれぞれ異なる色のインクを供給するためサブタンク３５と、サブタンク３５と記録ヘッド３４との間に介在させたフィルタユニット１０１とで構成され、記録ヘッド３４からは記録ヘッド３４のアクチュエータ手段を駆動する信号を伝達するためのフレキシブルケーブル１０２（符号に「Ａ」、「Ｂ」を付加して図示する。）が引き出されている。

サブタンク３５は、容器本体（タンク本体）２０２の両側にそれぞれ液体収容部である２つのインク収容部２０１を形成し、これらのインク収容部２０１の開口には可撓性を有するフィルム状部材（可撓性フィルム状部材）２１１を接着又は溶着などで貼り付けて封止し、更にインク収容部２０１内部にはタンク本体２０２とフィルム状部材２１１との間にフィルム状部材２１１を外方に付勢するための弾性部材であるバネ（スプリング）２１２を配設し、これらのフィルム状部材２１１及び弾性部材２１２によって負圧発生機構を構成している。また、容器本体２０２にはフィルム状部材２１１の変位に応じて変位する負圧検知レバー２１３を揺動可能に装着している。

また、タンク本体２０２の上部にはインク収容部２０１を大気に開放するための大気開放通路２０３を形成し、この大気開放通路２０３を開閉する大気開放機構２０４を備えている。

また、タンク本体２０２にはインク収容部２０１にインクを供給するためのインク供給口部２０７を形成し、チューブ３６が連結部材２０８で連結される。また、容器本体２０２の上部にはインク収容部２０１内のインクを検出するための２本の検知電極２１６が設けられている。

ここで、タンク本体２０２の底面には、インク収容部２０１Ａ、２０１Ｂからフィルタユニット１０１に個別的にインクを供給するための供給口２１７をそれぞれインク収容部２０１の端部に形成し、また、供給口２１７を中央部分に配置するためにインク収容部２０１には他方の収容部に膨らんだ膨出部２１８を形成している。

次に、このサブタンク３５における大気開放機構について図６をも参照して説明する。なお、図６は同大気解放機構部分の断面説明図である。
この大気解放機構２０４は、容器本体２０２の上部側方に大気開放通路２０３に通じ、容器本体２０２の内外を連通する大気開放路２２０を形成する中空のホルダ取付け部２２１を一体的に設け、このホルダ取付け部２２１に筒状部材であるホルダ２２２を装着している。

このホルダ２２２内には、バルブ部材２６１を摺動可能に装着している。このバルブ部材２６１は、弁体部２６２と、この弁体部２６２よりも大気側に弁体部２６２と一体に設けられた可動部材２６３を有している。このバルブ部材２６１の弁体部２６２は、ホルダ２２２内部に嵌装されたパッキンからなる弁座２２３とともに弁手段を構成し、バルブ部材２６１の弁体部２６２がスプリング２２５の力で弁座２２３に圧接されることで大気遮断が行われ、可動部材２６３が外部から押圧されることで大気開放を行う。

このホルダ２２２には、バルブ部材２６１の可動部材２６３を覆う弾性変形可能な封止部材としてのキャップ部材（弾性体カバー部材）２６５が装着されている。この弾性体カバー部材２６５の可動部材２６３と当接する部分には剛体部材２７１が設けられている。

そして、バルブ部材２６１の可動部材２６３には、図７に示すように、溝２６３ａが形成され、可動部材２６３外周面がホルダ２２２内周面に摺動自在に保持されることで、溝２６３ａとホルダ２２２内周面との間で大気開放路２２０の一部となる第１連通路である第１大気連通路２４１が形成されている。この第１大気連通路２４１は、ホルダ２２２と弾性体カバー部材２６５との間の空間２６７からホルダ２２２に設けられた第２連通路である異物を除去するフィルタ形状に形成された第２大気連通路２４６を通じ、第２大気連通路２４６から高さ方向で下方向に開口する開口部２４４を通じて大気に連通している。

ここで、第２大気連通路２４６のフィルタ形状について図８ないし図１０を参照して説明する。
図８に示す例は、円形状の穴２８１を形成したものである。穴２８１の開口径は少なくともノズル径以下とすることが好ましい。図９に示す例は、直方形状の穴２８２を形成したものである。図１０に示す例は、両面から円錐台形状や多角錐形状の凹部２８３を底面の一部が連通する状態で形成したものである。この図１０に示すようにテーパー形状の凹部を形成することで、打ち抜きやモールド加工の加工性が向上する。

このように、筒状部材の第２連通路が異物を除去するフィルタ形状に形成されている、つまり、筒状部材にフィルタ部が形成されている構成とすることで、別部材のフィルタ部材を装着する場合に比べて異物の侵入を低減することができて、弁手段が作動不良になることを防止ないし低減でき、安定した液体供給を行なうことができる。

また、上述したように弾性体カバー部材２６５の可動部材２６３と当接する部分に板状の剛体部材２７１を設けている。この剛体部材２７１は、カバー部材２６５の両面に取り付けることもできる。あるいは、２色成形やインサート成形など、シール性が確保可能であれば、弾性体カバー部材２６５内部に配置することもできる。

この剛体部材２７１の材料としては、金属片・シートや樹脂片・シートなど、圧縮スプリング２２５やバルブ部材２６１側からの荷重によって変形しないものであれば、特に限定されない。ただし、２色成形（弾性体カバー部材２６５がＴＰＥなどのエラストマ）の場合には、ＡＢＳ、ＰＣ、ＰＰなどが好ましく、インサート成形（弾性体カバー部材２６５がゴム、エラストマ）の場合には、耐熱温度が高い、金属が好ましい。また、弾性体カバー部材２６５が可とう性のフィルムであるときは、剛体部材２７１を両面テープなどで貼り付けることもできる。この場合、剛体部材２７１の剥がれを低減するために、圧肉印刷による強化や、接触部のみを残したシートをラミネートすることが好ましい。

弾性体カバー部材２６５は、大気開放時に、スプリング２２５からの押圧力と可動部材２６３を外側から押圧する押圧力が加わることから、剛体部材２７１を設けることで弾性体カバー部材２６５の強度を上げることができる。

つまり、大気開放機構２０４を作動させる（大気開放を行う）ときには、図示しない押圧部材によって弾性体カバー部材２６５を外側から内側に向けて押圧し、弾性体カバー部材２６５をバルブ部材２６１の可動部材２６３に当接させて、可動部材２６３を含むバルブ部材２６１を押し込むことにより、弁体部２６２が弁座部材２２３から離間して、大気開放路２２０、第１大気連通路２４１、空間２６７、第２大気連通路２４６、開口部２４４を通じて大気に開放される。

このとき、弾性体カバー部材２６５は弾性変形可能であることから、可動部材２６３との当接部分が変形し、バルブ部材２６１の動作量（移動量）が減少し、この減少量はカバー部材２６５の硬度や肉厚に依存することから、バルブ部材２６１の移動量にばらつきが発生し、弾性体カバー部材２６５の押し込み量を多くし、荷重を多くする必要が生じる。

そこで、弾性体カバー部材２６５のバルブ部材２６１の可動部材２６３との当接部分に剛体部材２７１を設けて剛性を上げることで、弾性体カバー部材２６５を押圧するとき押し込み量を少なくし、荷重を少なくして、バルブ部材２６１の動作量の安定化を図ることができるようになる。

なお、上記実施形態では本発明をシリアル型画像形成装置に適用した例で説明しているが、ライン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
２給紙トレイ
３排紙トレイ
３３キャリッジ
３４記録ヘッド
３５サブタンク（液体容器）
５１搬送ベルト
２０１インク収容部
２０２容器本体
２０３大気開放通路
２０４大気解放機構
２２０大気開放路
２２１ホルダ取付け部
２２２ホルダ（筒状部材）
２６１弁体部
２６３可動部材
２４１第１大気連通路
２４６第２大気連通路
２６５弾性体カバー部材

Claims

液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する容器本体内を大気に開放する大気開放路を開閉する大気開放機構を備え、
前記大気開放機構は、
筒状部材の内部に、弁座部材及びこの弁座部材と接離可能に配置された弁体を有し、
前記筒状部材には、前記弁体よりも大気側に配置されて、前記弁体を移動させる可動部材が進退可能に装着され、
前記可動部材は、外周面側が前記筒状部材側に摺動自在に保持され、外部に大気と連通する第１連通路が形成され、
前記筒状部材には前記可動部材を覆う弾性体カバー部材が設けられ、
前記第１連通路は前記筒状部材と前記弾性体カバー部材との間の空間から前記筒状部材に設けられた第２連通路を介して大気に連通し、前記第２連通路は異物を除去するフィルタ形状に形成されている
ことを特徴とする液体容器。
前記弾性体カバー部材の前記可動部材との接触部には剛体部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体容器。
請求項１又は２に記載の液体容器を備えていることを特徴とする画像形成装置。