JP5381296B2 - インクカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はインクカートリッジ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に着脱自在に装着されるインクカートリッジに関する。

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。

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滴を吐出する装置を意味し、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、すなわち、液体吐出装置）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。

このような画像形成装置（以下、単に「インクジェット記録装置」ともいう。）は、高速化が進むと共に多様化し、家庭用のみならずビジネス用途にも広く使用され、更に広幅の被記録媒体への画像形成に対する需要も増えてきている。ビジネス用途では、大量に印刷するためインクカートリッジのインク収容量を多くしてカートリッジ交換頻度を低減している。

そのため、印字ヘッドに直接インクカートリッジを装着する方式ではなく、画像形成装置本体側にインクカートリッジ（メインタンク、メインカートリッジなどともいう。）を着脱自在に備え付け、チューブなどでキャリッジなどに搭載される記録ヘッドと連通させてインクを供給する方式（チューブ供給方式）が多く用いられている。

このチューブ供給方式では、画像形成に伴って記録ヘッドから消費されるインクがインクカートリッジからチューブを通って記録ヘッドに供給されることになるが、例えば柔軟性に富む細いチューブを使うとチューブをインクが流れるときの流体抵抗が大きいため、供給がインク吐出に間に合わず吐出不良が生じることがある。特に、広幅の被記録媒体に印字する大型装置では必然的にチューブが長くなりチューブの流体抵抗が大きくなる。また、高速印字する場合や高粘度のインクを吐出する場合も流体抵抗が増大し、記録ヘッドに対するインク供給不足が課題となる。

そこで、例えば、インクカートリッジのインクを加圧状態に保持すると共に、ヘッドのインク供給上流側に差圧弁を設けて、サブタンク内の負圧が所定の圧力より大きい時にインクを供給するようにするものがある（特許文献１参照）。

この構成にあっては、前述のリフィル不足の問題は解決されるが、インクを加圧する方式であるため、インク供給経路内に正の残圧が残る傾向があり、インクカートリッジを取り外した際に、その接続部でインクカートリッジや装置本体側からインクが漏出する不具合が生じるおそれがある。

そのため、インク加圧する空気圧を調整する開閉弁を電磁プランジャーで駆動するようにして、空気流路内を脱圧するものがある（特許文献２参照）。また、別の技術としては、エアー加圧でインクを加圧送液するインクカートリッジのインク供給路の一部を可とう性フィルムからなる容積変動手段とすると共に、外部からエアー加圧される構成とすることにより、カートリッジを取り外す時にインク残圧を容積変化手段が吸収し、インク漏れを防止するようにしたものがある（特許文献３参照）。

特許第３６０６２８２号公報 特許第３７７５６５０号公報 特開２００８−２３００１０号公報

しかしながら、上述した特許文献２、３に記載の構成にあっては、いずれもエアー加圧力を解除するだけのものなので、インクカートリッジを装置本体から取り外したときのカートリッジや装置本体側からのインクの漏洩を十分に防止しきれてい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、インクカートリッジを装置本体から取り外したときのインクの漏洩を簡単な構成で確実に防止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に係るインクカートリッジは、
画像形成装置本体に着脱自在に装着されるインクカートリッジであって、
インクを収容する可撓性を有するインク収容手段と、
前記インク収容手段を内部に密閉状態で収納し、前記インク収容手段との間に流体が供給される加圧空間を形成する加圧空間形成手段と、
前記インク収容手段から前記画像形成装置本体に前記インクを供給するインク排出ポートと、
前記インク排出ポートと前記インク収容手段との間のインク流路を開閉する開閉手段と、を備え、
前記開閉手段は、
前記加圧空間に連通した変形可能な部分を有するエアー管を有し、
前記エアー管の変形可能な部分は、前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分を挟んで両側に、それぞれ、前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分と並んで配置され、
前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分、及び、前記両側の前記エアー管の変形可能な部分を潰して閉塞する加圧部材を有し、
前記加圧部材は、前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分、及び、前記両側の前記エアー管の変形可能な部分に同じ方向から当たって接触しており、
前記加圧部材を、前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分を潰す方向に付勢する加圧ばねを有し、
前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分、及び、前記両側の前記エアー管の変形可能な部分は、前記加圧部材と該加圧部材と対向する面との間に、前記加圧ばねによる付勢方向に対して交差する方向に並んで配置されており、
前記加圧空間に対する流体の供給によって前記エアー管の変形可能な部分が膨張して、前記加圧部材が前記付勢された方向と逆方向に移動することにより、前記インク排出ポートと前記インク収容手段との間の前記インク流路が開かれる
構成とした。

本発明によれば、インクカートリッジを装置本体からとりはずしたときのインクの漏洩を簡単な構成で確実にぼうしすることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置を示す概略正面説明図である。 同じく概略平面説明図である。 同じく概略側面説明図である。 同装置の記録ヘッドの説明に供する要部拡大説明図である。 同装置のインク供給系（インク供給システム）のサブタンクの模式的正断面説明図である。 同サブタンクの動作説明を兼ねた図５のＡ−Ａ線に沿う模式的側断面説明図である。 本発明の第１実施形態に係るインク供給システムの全体構成を説明する模式的説明図である。 カートリッジホルダの説明図である。 インクカートリッジの正面模式的説明図である。 図９の平面模式的説明図である。 図９のＢ−Ｂ線に沿う側断面模式的説明図である。 同インクカートリッジの動作説明に供するに供する平面模式的説明図である。 同じく図１２のＣ−Ｃ線に沿う側断面模式的説明図である。 本発明の第２実施形態に係るインク供給システムの全体構成を説明する模式的説明図である。 インクカートリッジの模式的正面説明図である。 図１５の平面模式的説明図である。 同じくインクカートリッジの開閉手段の動作説明に供する図１６のＣ−Ｃ線に沿う側断面模式的説明図である。 本発明の第３実施形態に係るインク供給システムの全体構成を説明する模式的説明図である。 インクカートリッジの開閉手段の動作説明に供する側断面模式的説明図である。 本発明の第４実施形態に係るインク供給システムの全体構成を説明する模式的説明図である。 インクカートリッジと記録装置本体との間の送液管を開閉する開閉手段の動作説明に供する模式的断面説明図である。 本発明の第５実施形態に係るインク供給システムの全体構成を説明する模式的説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同記録装置の概略正面説明図、図２は同じく概略平面説明図、図３は同じく概略側面説明図である。
このインクジェット記録装置は、本体フレーム１に立設された左右の側板１Ｌ、１Ｒに横架したガイド部材であるガイドロッド２と、本体フレーム１に横架される後フレーム１Ｂに取付けられたガイドレール３とで、キャリッジ４を主走査方向（ガイドロッド長手方向）に摺動自在に保持し、キャリッジ４を図示しない主走査モータとタイミングベルトによってガイドロッド２の長手方向（主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ４には、例えば、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のインク滴を吐出する１又は複数（この例で４個）の記録ヘッド１０が搭載され、記録ヘッド１０は複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

ここで、記録ヘッド１０は、図４に示すように発熱体基板１２と液室形成部材１３から構成され、ヘッドベース部材１９に形成された流路から共通流路１７及び液室（個別流路）１６に順次供給されるインクを液滴として吐出する。この記録ヘッド１０は、発熱体１４の駆動によるインクの膜沸騰により吐出圧を得るサーマル方式のものであり、液室１６内の吐出エネルギー作用部（発熱体部）へのインクの流れ方向とノズル１５の開口中心軸とを直角となしたサイドシュータ方式の構成のものである。

なお、記録ヘッドとしては、圧電素子を用いて振動板を変形させ、また、静電力で振動板を変形させて吐出圧を得るものなど様々な方式があり、いずれの方式のものも本発明に係る画像形成装置に適用することができる。

一方、キャリッジ４の下方には、記録ヘッド１０によって画像が形成される用紙２０が主走査方向と垂直方向（副走査方向）に搬送される。図３に示すように、用紙２０は、搬送ローラ２１と押えコロ２２で挟持されて、記録ヘッド１０による画像形成領域（印字部）に搬送され、印写ガイド部材２３上に送られ、排紙ローラ対２４で排紙方向に送られる。

このとき、主走査方向へのキャリッジ４の走査と記録ヘッド１０からのインク吐出を画像データに基づいて適切なタイミングで同調させ、用紙２０に１バンド分の画像を形成する。１バンド分の画像形成が完了した後、副走査方向に用紙２０を所定量送り、前述と同様の記録動作を行う。これらの動作を繰り返し行い、１ページ分の画像形成を行なう。

一方、記録ヘッド１０の上部には吐出するインクを一時的に貯留するためのインク室が形成されたサブタンク（バッファタンク、ヘッドタンク）３０が一体的に接続される。ここでいう「一体的」とは、記録ヘッド１０とサブタンク３０がチューブ、管等で接続されることも含んでおり、どちらも一緒にキャリッジ４に搭載されているという意味である。

このサブタンク３０には、装置本体側の主走査方向の一端部側に設けられたカートリッジホルダ７７に着脱自在に装着される各色のインクを収容した本発明における液体タンクであるインクカートリッジ（メインタンク）７６からインク供給経路の一部を形成する液体供給チューブ７１を介して、各色のインクが供給される。

また、装置本体の主走査方向の他端部側には記録ヘッド１０の維持回復を行う維持回復機構５１が配置されている。この維持回復機構５１は、記録ヘッド１０のノズル面をキャッピングするキャップ５２と、キャップ５２内を吸引する吸引ポンプ５３と、吸引ポンプ５３で吸引されたインクの廃液を排出する排出経路５４などを含み、排出経路５４から排出される廃液は本体フレーム１側に配置された廃液タンク５６に排出される。

次に、サブタンク３０の一例について図５及び図６を参照して説明する。なお、図５は同サブタンクの模式的正断面説明図、図６は図５のＡ−Ａ線に沿う模式的側断面説明図である。また、理解を助けるために適宜部品の記載を省略したり、部分的に断面図としたりしている。
サブタンク３０は、図６に示すように、インク室１０６と加圧室１０２の２室から構成される。インク室１０６の内部にはヘッド１０との接続部の近傍にフィルタ１０９が設けられ、インクをろ過して異物などを除去したインクを記録ヘッド１０に供給する構成としている。

このサブタンク３０のタンクケース１０１の開口部にはフィルム部材１０７が設けられて前記インク室１０６が形成され、フィルム部材１０７はばねなどの付勢手段１０８によってサブタンク３０の容積を拡大する方向に付勢されている。これにより、フィルム部材１０７は、図６（ａ）に示すように、サブタンク３０の外側に凸状に膨らんだ形態となっている。

また、タンクケース１０１のフィルム部材１０７と反対側には前記加圧室１０２を形成する加圧室ケース部１０１ａが一体的に設けられ、インク室１０６と加圧室１０２との間に連通路１１１が形成され、この連通路１１１を開閉する供給弁としての負圧連動弁１０５が設けられている。この負圧連動弁１０５は、連通路１１１に移動可能に挿通された弁体部１０５ａと、弁体部１０５ａが連通路１１１を閉じる方向に付勢するバネなどの付勢手段１０５ｂとで構成され、弁体部１０５ａのインク室１０６側端部はフィルム部材１０７に近接して配置されている。この負圧連動弁１０５は、通常は、図６（ａ）に示すように連通路１１１を閉じる非連通状態を保っているが、図６（ｂ）に示すように、インク室１０６の内部のインクが消費され、フィルム部材１０７がインク室１０６内側に変位することにより弁体部１０５ａが移動して連通路１１１を開き、インク室１０６と加圧室１０２とを連通させる。

このサブタンク３０の加圧室１０２にはインク供給ポート１１０が設けられる。このインク供給ポート１１０には、図２及び図３に示す接続部材１１３接続され、液体供給チューブ７１と連通している。

次に、この画像形成装置における本発明の第１実施形態に係るインク供給システムについて図７を参照して説明する。なお、図７は同インク供給システムの全体構成を説明する模式的説明図である。ここではインク供給方式の模式的説明図のため、理解しやすいように、部材の形状、配置などはデフォルメして記載している。
インクカートリッジ７６は、インクが収容されたインク収容手段であるインク袋７６ａと、インク袋７６ａを密閉状態で収容し、インク袋７６ａとの間に加圧空間（空気層７６ｃ）を形成する加圧空間形成手段である袋部材７６ｂと、ケース部材７６ｄと、スパウト（保持部材）８１等で構成されている。インク袋７６ａと袋部材７６ｂの間の加圧空間には、加圧ポンプ７８によって流体である空気が送り込まれ、この加圧空間（空気層７６ｃ）の圧力によってインク袋７６ａが加圧され、インク袋７６ａ内のインクが液体供給チューブ７１に送液される。

このインクカートリッジ７６は、前述した図１及び図２に示すように、カートリッジホルダ７７に装着されて記録装置本体にセットされる。

ここで、カートリッジホルダ７７は、図８に示すように、インクカートリッジ取り付け面側にはインクポート７５とエアーポート７４ａ、７４ｂが設けられている。そして、インクカートリッジ７６が記録装置本体のカートリッジホルダ７７に装着された状態では、図７に示すように、インクカートリッジ７６のインク袋７６ａと液体供給チューブ（インク供給チューブ）７１がインクポート７５を介して連通する。また、インクカートリッジ７６の空気層７６ｃがエアーポート７４ａを介してエアー供給チューブ７９に連通する。このエアー供給チューブ７９には加圧ポンプ７８が接続されており、インクカートリッジ７６の空気層７６ｃに空気を出し入れすることで、インク袋７６ａを加圧自在としている。また、インクカートリッジ７６の空気層７６ｃはエアーポート７４ｂを介して大気開放弁８０に通じる。なお、「インク供給チューブ７１」の用語は各色のインク供給チューブ７６Ｙ、７６Ｍ、７６Ｃ、７６Ｋを区別しない用語として用いている。

インクカートリッジ７６のインク袋７６ａは、インク供給チューブ７１及び接続部材１１３を介してサブタンク３０の加圧室１０２に連通しているので、加圧ポンプ７８を駆動することで加圧室１０２のインクの圧力を制御することができる。

次に、インクカートリッジ７６の詳細について図９ないし図１１を参照して説明する。なお、図９は同インクカートリッジの正面模式的説明図、図１０は図９の平面模式的説明図、図１１は図１０のＢ−Ｂ線に沿う側断面模式的説明図である。なお、図示を見やすくするために断面を示すハッチングは省略している。

インクカートリッジ７６のインク袋７６ａ及びインク袋７６ａを密閉収容する袋部材７６ｂはケース部材７６ｄに固定されたスパウト８１に接続固定されている。インク袋７６ａは、インク流路となる可撓性を有する変形可能な部材からなるインク弾性管（変形可能な部分）８５を介してインク排出ポート８２に連通している。

また、袋部材７６ｂとインク袋７６ａの間の空気層７６ｃは、エアー吸入管８６を介して第１のエアーポート８３に連通し、また、エアー排出管８７を介して第２のエアーポート８４に連通している。

第１のエアーポート８３は、インクカートリッジ７６がカートリッジホルダ７７にセットされて装置本体に接続されたときには、前述した図７に示すように、エアー供給チューブ７９を経由して加圧ポンプ７８に連通した状態になる。したがって、加圧ポンプ７８を駆動することにより、袋部材７６ｂとインク袋７６ａとの間に加圧空間（空気層７６ｃ）内に空気を送り込むことができる。一方、第２のエアーポート８４は、図７に示すように大気開放弁８０を介して大気に連通されている。したがって、大気開放弁８０の開閉動作を行うことにより、袋部材７６ｂの内部（加圧空間：空気層７６ｃ）を密閉状態にしたり、大気開放状態にしたりすることができる。

また、エアー吸入管８６の途中には、インク弾性管８５を挟む位置に可とう性を有する変形可能な部材からなる２つのエアー管変形部（変形可能な部分）８８が設けられている。そして、インク弾性管８５とエアー管変形部８８の上部には、加圧板８９が移動可能に設けられており、この加圧板８９は圧縮ばねからなる加圧ばね９０によってインク弾性管８５及びエアー管変形部８８をつぶす方向に付勢されている。これらのインク弾性管８５、エアー管変形部８８、加圧板８９及び加圧ばね９０によってインク袋７６ａとインク排出ポート８２との間のインク流路を開閉する開閉手段としてのインク流路開閉弁９１Ａを構成している。

このインクカートリッジ７６の動作について図１２及び図１３をも参照して説明する。なお、図１２は同インクカートリッジの動作説明に供する平面模式的説明図、図１３は図１２のＣ−Ｃ線に沿う側断面模式的説明図である。
まず、画像形成装置が停止しているときには、加圧ポンプ７８は停止しており、大気開放弁８０は開いた状態にあるとする。この状態では、大気開放弁８０、空気層７６ｃ、加圧ポンプ７８に至る全ての空気経路（エアー径路）は大気圧である。したがって、インク流路開閉弁９１Ａのインク弾性管８５は、加圧ばね９０に付勢された加圧板８９によって押圧されて潰され、図１２及び図１３に示すように、インク袋７６ａとインク排出ポート８２との間のインク流路が閉塞されている。

これにより、画像形成装置停止状態のときにインクカートリッジ７６のインク袋７６ａ内に残圧がある場合においても、インクが記録ヘッド１０側に徐々に送られる不具合を防止することができる。また、インクカートリッジ７６をカートリッジホルダ７７から取り外した時にインクが漏洩することを確実に防止できる。

なお、周知のインクカートリッジには、インクカートリッジのインク排出口をゴム等のシール部材で形成し、プリンタ側のカートリッジの受け部に中空針を設けて、シール部材に穿孔してインク経路を導通させるような方式がある。この方式においてもカートリッジを取り外した時にシール部材の弾性により穿孔された穴が塞がってインク漏れを防ぐことができる。しかしながら、この従来の方式では、インクカートリッジを複数回装置本体に対して着脱するとシール性能が劣化してインク漏れを起こしやすくなる不具合がある。また、シール部材を穿孔するために高価な小径の中空針を用いることが必須であり、装置コストが高くなる不具合がある。

これに対して、上述した本発明に係る実施形態の構成においては、破壊を伴わないシール方法であるため、複数回のインクカートリッジ着脱に対してもシール性の劣化がなく、また、高価な中空針を用いる必要もなく、低コストの記録装置を実現することができる。

次に、インクカートリッジ７６を記録装置本体に装着して記録を行う場合について前述した図７及び図９ないし図１１を参照して説明する。
記録装置が印字命令を受信したときには、図７に示す大気開放弁８０を閉弁した後、加圧ポンプ７８を駆動してエアー供給チューブ７９に空気を送り出す。この空気は、図１１に示すインクカートリッジ７６内のエアー吸入管８６を介して袋部材７６ｂに入り、時間の経過と共に空気層７６ｃ内の空気圧が増加する。その結果、図１０及び図１１に示すように、加圧ばね９０の付勢力に抗してエアー管変形部８８が膨張し、インク弾性管８５を潰して閉塞していた加圧板８９を押し上げる。この状態では、インク袋７６ａ内部がサブタンク３０の加圧室１０２と連通しており、記録ヘッド１０からインクが吐出された場合に、加圧されたインクを高速にサブタンク３０に供給することができる。

このようにして、本発明のインクカートリッジにおいては、インクカートリッジからインクを供給するための加圧手段を用いてインクカートリッジのインク流路を開閉する開閉手段（弁機構）によって記録動作を行わないときに確実にインクリークを防止することができる。

このように、インクを収容する可撓性を有するインク収容手段と、インク収容手段を内部に密閉状態で収納し、インク収容手段との間に流体が供給される加圧空間を形成する加圧空間形成手段と、インク収容手段から画像形成装置本体にインクを供給するインク排出ポートと、インク排出ポートとインク収容手段との間を開閉する開閉手段とを備えて、開閉手段は、加圧空間に対する流体の供給によってインク排出ポートとインク収容手段との間を開閉する構成とすることで、インクカートリッジを装置本体から取り外したときのインクの漏洩を簡単な構成で確実に防止することができるとともに、インクを供給するための加圧手段によって開閉手段の開閉動作を行わせることができて構成が簡単になる。

次に、本発明の第２実施形態について図１４ないし図１７を参照して説明する。なお、図１４は同実施形態に係るインク供給システムの全体構成を説明する模式的説明図、図１５はインクカートリッジの模式的正面説明図、図１６は図１５の平面模式的説明図、図１７は同じくインクカートリッジの開閉手段の動作説明に供する図１６のＣ−Ｃ線に沿う側断面模式的説明図である。

ここでは、図１６及び図１７に示すように、開閉手段であるインク流路開閉弁９１Ｂを構成するインクカートリッジ７６のエアー管変形部８８を伸縮が容易な蛇腹構造のものとしている。

まず、図１７（ａ）はエアー加圧によりエアー管変形部８８が伸びて加圧板８９が上昇した状態を示している。この状態ではインク弾性管８５は自身の弾性により潰れた状態から形状回復し、インク弾性管８５が開かれてインク袋７６ａ内のインクが液体供給チューブ７１に排出可能（供給可能）となる。

このインク供給状態にするには、図１４において、大気開放弁８０を閉じ、加圧ポンプ７８で空気をエアー供給チューブ７９に送り込むことで行うことができる。つまり、前記実施形態で説明したと同様に、加圧ポンプ７８でインクカートリッジ７６に空気を送り込むことによって、エアー管変形部８８が伸びてインクカートリッジ７６と液体供給チューブ７１との間を連通させる（インク流路を開く）と共に、インク袋７６ａ内のインクを加圧する。このとき、前記実施形態で説明したようにサブタンク３０内の負圧連動弁１０５の機能と合わせて高粘度なインクでも高速に記録ヘッド１０に供給することができる。

また、インクの供給が不要なときには、加圧ポンプ７８を停止状態にして、大気開放弁８０を開く。それにより、エアー供給チューブ７９からインクカートリッジ７６の袋部材７６ｂの空気層７６ｃに至る全経路の加圧状態が解消され大気圧になる。したがって、図１７（ｂ）に示すように、加圧ばね９０の作用により加圧板８９が下降しインク弾性管８５が潰されインク流路が遮断される。

これにより、インクカートリッジ７６のインク袋７６ａの状態等により内部に残圧が残っていたとしても、その残圧により液体供給チューブ側にインクが徐々にリークして記録ヘッド１０からインクが滲み出すような不具合を完全に防止することができる。また、インクカートリッジ７６を取り外した場合に、インクカートリッジ７６からのインクの漏れを防止できる。

なお、本実施形態においては、図１７（ｂ）に示すように、インク弾性管８５が完全につぶれた状態においてエアー管変形部８８はつぶれきらない構成としている。したがって、前述した実施形態においては図９に示すようにインクカートリッジ７６に対する空気の出し入れのために別々に２つの空気ポート（８３、８４）を必要としたが、本実施形態では図１５に示すように、空気の出し入れは第１のエアーポート８３のみで行えるので、カートリッジホルダ７７との接続箇所も半数で済み、構成が簡単になる。

次に、本発明の第３実施形態について図１８及び図１９を参照して説明する。なお、図１８は同実施形態に係るインク供給システムの全体構成を説明する模式的説明図、図１９はインクカートリッジの開閉手段の動作説明に供する側断面模式的説明図である。

本実施形態のインク供給システムは、前述した第１実施形態のインク供給システムとインクカートリッジ７６に内蔵された開閉手段であるインク流路開閉弁９２以外の構成は同じである。そこで、インク流路開閉弁９２の構成及び動作について図１９を参照して説明する。

本実施形態のインクカートリッジ７６では、スパウト８１にインク流路溝９３が設けられ、その上部が弾性変形可能な弾性部材９４で覆われることで、インク袋７６ａとインク排出ポート８２との間に変形可能な部分を含むインク流路が形成されている。弾性部材９４の上面には第１の電極９５が設けられている。さらに、この第１の電極９５の上方には加圧板８９に固定され、弾性部材９４を押圧する押圧部材を兼ねた第２の電極９６が配置されている。加圧板８９は両サイドに設けられた加圧ばね９０としての引っ張りばねによって下方に付勢されている。また、加圧板８９の上方にはストッパ１００が配置されている。

このインク供給システムを搭載した記録装置が非稼動であるときには、前記各実施形態と同様に、図１８における大気開放弁８０が開いている状態になっており、インクカートリッジ７６内の全空気経路は加圧されていない。このとき、インク流路開閉弁９２は、図１９（ｂ）に示すように、加圧ばね９０の作用により第２の電極９６が下降し、弾性部材９４をインク流路溝９３側に変形させ、インク流路を閉塞する。これにより、インク袋７６ａ内のインクがインクカートリッジ外にリークすることが防止される。

一方、記録装置が稼動状態となって印字するときに、図１８における大気開放弁８０を閉じ、加圧ポンプ７８を駆動してエアー供給チューブ７９を介してインクカートリッジ７６の空気層７６ｃに空気を送り込む。これにより、インク流路開閉弁９２のエアー管変形部８８が図１９（ａ）に示すように体積膨張し、加圧ばね９０の付勢力に抗して加圧板８９をストッパ１００の位置まで持ち上げる。この結果、弾性部材９４に対する第２の電極９６による押圧が解除され、弾性部材９４の復元力により形状回復してインク流路が開通し、インクカートリッジ７６から液体供給チューブ７１へのインク圧送が行えるようになる。

また、本実施形態では、エアー加圧状態によって上下する第２の電極９６とインク流路を形成する弾性部材９４に第１の電極９５を備えている。これらの２つの電極９５、９６は、エアー加圧をしていない状態、即ちインク流路が閉じている状態においては、図１９（ｂ）に示すように接触しており、導通している。また、エアー加圧しているときも、第２の電極９６はストッパ１００によって弾性部材９４が形状回復してインク流路ができている状態で、図１９（ａ）に示すように第１の電極９５に接触するようにしている。したがって、インクカートリッジ７６が正常な状態では空気加圧状態の如何にかかわらず双方の電極は導通している。

これに対して、インクカートリッジ７６のインク袋７６ａ内にインクがなくなると、図１９（ｃ）に示すようにエアー加圧しても、インク袋７６ａからインクが排出されないので、弾性部材９４がつぶれたままの状態になり、この結果、第１の電極９５と第２の電極９６が非導通になるため、インクカートリッジ７６が空になったこと（インクエンドないしインクニアエンド）を検知することができる。

次に、本発明の第４実施形態について図２０及び図２１を参照して説明する。なお、図２０は同実施形態に係るインク供給システムの全体構成を説明する模式的説明図、図２１はインクカートリッジと記録装置本体との間の送液管を開閉する開閉手段の動作説明に供する模式的断面説明図である。

本実施形態のインク供給システムは、前述した第１実施形態のインク供給システムにおける液体供給チューブ７１とインクカートリッジ７６との間に開閉手段としてのインク送液弁９７を追加したものである。

このインク送液弁９７は、インクカートリッジ７６と液体供給チューブ７１との間に設けた可撓性部材からなる送液管（変形可能な部分）７２を加圧ポンプ７８の駆動によって開閉するものである。すなわち、図２１に示すように、インク送液弁９７は、支点９９を中心に加圧板８９が回動するヒンジ機構９８で構成されており、変形可能な送液管７２とエアー管変形部８８がヒンジ機構９８に挟まれて、エアー管変形部８８が支点９９よりも相対的に遠い側に配置されている。このヒンジ機構９８で挟まれた部分において、送液管７２は、例えばシリコンゴムなどの弾性部材からなり、エアー管変形部８８はゴムチューブやＰＥＴ等のフィルム材料など可とう性材料からなり、いずれも変形可能である。

また、加圧板８９は加圧ばね９０によって常時加圧されている。この加圧板８６が加圧されている状態（加圧ポンプ７８から空気を供給していない状態）では、図２１（ｂ）に示すように、エアー管変形部８８がつぶされるので、送液管７２もつぶれてインク供給流路が閉塞した状態となる。一方、図２１（ａ）に示すように、エアー管変形部８８が膨張しているとき（加圧ポンプ７８から空気を供給しているとき）には、エアー管変形部８８が膨張して送液管７２をつぶしている加圧板８９を加圧ばね９０の付勢力に抗して押し上げるので、加圧が解除されるため送液管７２を形成している部材自身の弾性によって形状回復し、インク供給流路が開通した状態になる。

ここで、このインク供給システムを搭載した記録装置が非稼動であるときは、図２０における大気開放弁８０が開いている状態になっており、加圧ポンプ７８からインクカートリッジ７６、大気開放弁８０に至る全空気経路は加圧されていない。このとき、インク送液弁９７は、図２１（ｂ）に示すように、加圧ばね９０の作用により送液管７２が閉塞した状態にあり、同時に、前述したようにインクカートリッジ７６内のインク流路開閉弁９１も閉塞状態である。これにより、インクカートリッジ７６のインク袋７６ａ内に残圧があった場合でも、インクが記録ヘッド１０側に徐々に送られることを阻止できる。

また、インクカートリッジ７６を記録装置から取り外した場合には、インクカートリッジ７６側も記録装置本体側のいずれもインク（供給）流路が閉じた状態になっているので、いずれからもインクが漏洩することがない。

一方、記録装置が稼動状態となり印字するときには、図２０における大気開放弁８０を閉じ、加圧ポンプ７８を駆動してエアー供給チューブ７９を介してインクカートリッジ７６の空気層７６ｃに空気を送り込む。これにより、インク送液弁９７及びインク流路開閉弁９１のエアー管変形部８８が体積膨張し加圧ばね９０に抗して加圧板８９を持ち上げる（図２１（ａ）、図１０参照）。その結果、双方のインク流路８５及びインク送液管７２が開通し、インクカートリッジ７６から液体供給チューブ７１へのインク圧送が行える。

また、本実施形態でも、ヒンジ機構９８で開閉する２つの板に第１の電極９５と第２の電極９６を備えているので、エアー管変形部８８の変形状態を検知することができる。したがって、加圧ポンプ７８を駆動して空気を送り込んだ場合に、図２１（ａ）に示すように２つの電極９５、９６は離間して非導通状態になれば正常に動作していることが検出できる。加圧ポンプ７８を駆動しているにもかかわらず導通状態であれば、ポンプ７８が故障しているか、空気経路のどこかでエアーリークしていることになり、印字動作を中止する等ができる。

逆に、大気開放弁８０を開放しているにもかかわらず第１の電極９５と第２の電極９６が非導通状態であれば、大気開放弁８０自体の故障や空気経路の詰まり等の不具合が生じていることを検知することができる。

このように、液滴を吐出する記録ヘッドと、記録ヘッドに供給するインクを収容する可撓性を有するインク収容手段を含むインクカートリッジと、インクカートリッジのインク収容手段を加圧する加圧手段と、インクカートリッジのインクを記録ヘッドに送液する送液管と、送液管を開閉する開閉手段とを備え、開閉手段は、加圧手段によって駆動される構成とすることで、インクカートリッジを装置本体から取り外したときのインクの漏洩を簡単な構成で確実に防止することができるとともに、加圧手段で開閉手段の開閉動作を行うことができて構成が簡単になる。

以上の説明においては、説明の簡略化のため、１つのインクカートリッジ７６のインクを対応する記録ヘッド１０に供給する場合について説明をしてきたが、本発明は複数種類のインクを対応する記録ヘッドに供給して記録を行う記録装置に適用することができる。この場合、前述した各実施形態におけるインク供給ステムをインク種ごとに備えるようにしてもよいが、図２２に示すように、インク加圧用のポンプ７８や大気開放弁８０を共通に用いる構成とすることができ、これにより加圧システムを簡素化できる。

そこで、ポンプや大気開放弁を共通に用いる本発明の第５実施形態について図２２を参照して説明する。なお、図２２は同実施形態に係るインク供給システムの全体構成を説明する模式的説明図である。
ここでは、２色のインクを収容したインクカートリッジ（７６Ｍ、７６Ｙ）を対応する記録ヘッド（１０Ｍ、１０Ｙ）に供給する場合のインク供給システムの構成例を示している。本実施形態では、各インクカートリッジ７６には、図１４ないし図１６で説明したインク流路開閉弁９１Ｂと同様の構成のものが備えられ、カートリッジホルダ７７には図２０及び図２１で説明した装置本体側のインク供給経路を開閉する開閉手段としてのインク送液弁９７が備えられている。

ここで、インク流路開閉弁９１Ｂとインク送液弁９７の内部にある各エアー管変形部８８を非加圧時に空気流路を閉塞しない構成とし、図２２に示すように加圧ポンプ７８からインクカートリッジ７６に至る空気経路を形成する構成としている。これにより、加圧ポンプ７８、大気開放弁８０を１つとして、２色のインクを供給する場合にも前述したシステムと同様にインクリークを確実に防止することが可能である。

以上説明してきたように、本発明によれば、インク流路開閉弁やインク送液弁をインクカートリッジのインクを加圧する駆動源を流用して簡易に動作させ、印字時にはインクの高速供給を可能にし、非駆動時にはインクのリークを確実に防止することができる。

４ キャリッジ
１０ 記録ヘッド
３０ サブタンク
７１ 液体供給チューブ
７２ 送液管
７６ インクカートリッジ
７６ａ インク袋
７６ｂ 袋部材
７６ｃ 空気層（加圧空間）
７７ カートリッジホルダ
７８ 加圧ポンプ
７９ エアー供給チューブ
８１ スパウト
８２ インク排出ポート
８５ インク弾性管
８８ エアー変形管
８９ 加圧板
９０ 加圧ばね
９１Ａ、９１Ｂ、９２ インク流路開閉弁（開閉手段）
９７ インク開閉弁（開閉手段）

Claims (10)

1. 画像形成装置本体に着脱自在に装着されるインクカートリッジであって、
   インクを収容する可撓性を有するインク収容手段と、
   前記インク収容手段を内部に密閉状態で収納し、前記インク収容手段との間に流体が供給される加圧空間を形成する加圧空間形成手段と、
   前記インク収容手段から前記画像形成装置本体に前記インクを供給するインク排出ポートと、
   前記インク排出ポートと前記インク収容手段との間のインク流路を開閉する開閉手段と、を備え、
   前記開閉手段は、
   前記加圧空間に連通した変形可能な部分を有するエアー管を有し、
   前記エアー管の変形可能な部分は、前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分を挟んで両側に、それぞれ、前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分と並んで配置され、
   前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分、及び、前記両側の前記エアー管の変形可能な部分を潰して閉塞する加圧部材を有し、
   前記加圧部材は、前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分、及び、前記両側の前記エアー管の変形可能な部分に同じ方向から当たって接触しており、
   前記加圧部材を、前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分を潰す方向に付勢する加圧ばねを有し、
   前記インク流路を形成している部材の変形可能な部分、及び、前記両側の前記エアー管の変形可能な部分は、前記加圧部材と該加圧部材と対向する面との間に、前記加圧ばねによる付勢方向に対して交差する方向に並んで配置されており、
   前記加圧空間に対する流体の供給によって前記エアー管の変形可能な部分が膨張して、前記加圧部材が前記付勢された方向と逆方向に移動することにより、前記インク排出ポートと前記インク収容手段との間の前記インク流路が開かれる
   ことを特徴とするインクカートリッジ。
2. 画像形成装置本体に着脱自在に装着されるインクカートリッジであって、
   インクを収容する可撓性を有するインク収容手段と、
   前記インク収容手段を内部に密閉状態で収納し、前記インク収容手段との間に流体が供給される加圧空間を形成する加圧空間形成手段と、
   前記インク収容手段から前記画像形成装置本体に前記インクを供給するインク排出ポートと、
   前記インク排出ポートと前記インク収容手段との間のインク流路を開閉する開閉手段と、を備え、
   前記開閉手段は、
   前記インク収容手段とインク排出ポートとの間をつなぐインク流路の少なくとも一部に設けられた変形可能な部分と、
   前記加圧空間へ供給される流体が通る変形可能な部分を含む加圧流体流路と、
   前記インク流路と前記加圧流体流路の各前記変形可能な部分を潰す方向に付勢される加圧部材と、を備え、
   前記加圧流体流路の変形可能な部分は、前記インク流路の変形可能な部分を挟んで両側に、それぞれ、前記インク流路の変形可能な部分と並んで配置され、
   前記加圧部材は、前記インク流路の変形可能な部分、及び、前記両側の前記加圧流体流路の変形可能な部分に同じ方向から当たって接触しており、
   前記インク流路の変形可能な部分、及び、前記両側の前記加圧流体流路の変形可能な部分は、前記加圧部材と該加圧部材と対向する面との間に、前記付勢の方向に対して交差する方向に並んで配置されており、
   前記加圧空間に供給される流体により前記加圧流体流路の変形可能な部分が膨張して、前記加圧部材が前記付勢される方向と逆方向に移動することにより、前記インク流路の変形可能な部分が膨張変形して前記インク流路が開かれる
   ことを特徴とするインクカートリッジ。
3. 前記加圧空間には画像形成装置本体から流体が供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクカートリッジ。
4. 前記開閉手段は、前記流体が供給されていないときには、前記インク流路は閉塞状態であり、前記エアー管は連通状態であることを特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジ。
5. 前記開閉手段は、前記流体が供給されていないときには、前記インク流路は閉塞状態であり、前記加圧流体流路は連通状態であることを特徴とする請求項２に記載のインクカートリッジ。
6. 前記開閉手段の開閉状態を検出する検知手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジ。
7. 液滴を吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに供給するインクを収容する可撓性を有するインク収容手段を含むインクカートリッジと、
   前記インクカートリッジのインク収容手段を加圧する加圧手段と、
   前記インクカートリッジのインクを前記記録ヘッドに送液する送液管と、
   前記送液管を開閉する開閉手段と、を備え、
   前記開閉手段は、
   前記加圧手段から流体が供給される変形可能な部分を有するエアー管を有し、
   前記エアー管の変形可能な部分は、前記送液管の弾性変形可能な部分を挟んで両側に、それぞれ、前記送液管の弾性変形可能な部分と並んで配置され、
   前記送液管の変形可能な部分及び前記エアー管の変形可能な部分を潰して閉塞する加圧部材を有し、
   前記加圧部材は、前記送液管の変形可能な部分、及び、前記両側の前記エアー管の変形可能な部分に同じ方向から当たって接触しており、
   前記加圧部材を前記送液管の変形可能な部分を潰す方向に付勢する加圧ばねを有し、
   前記送液管の変形可能な部分、及び、前記エアー管の変形可能な部分は、前記加圧部材と、前記加圧部材と対向する面との間に、前記加圧ばねによる付勢方向に対して交差する方向に並んで配置されており、
   前記加圧手段による流体の供給によって前記エアー管の変形可能な部分が膨張して、前記加圧部材が前記付勢された方向と逆方向に移動することにより、前記送液管が開かれる
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 液滴を吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに供給するインクを収容する可撓性を有するインク収容手段を含むインクカートリッジと、
   前記インクカートリッジのインク収容手段を加圧する加圧手段と、
   前記インクカートリッジのインクを前記記録ヘッドに送液する送液管と、
   前記送液管を開閉する開閉手段と、を備え、
   前記開閉手段は、
   前記送液管の少なくとも一部に設けられた変形可能な部分と、
   前記加圧手段で供給される流体が通る変形可能な部分を含む加圧流体流路と、
   前記送液管と前記加圧流体流路の各前記変形可能な部分を潰す方向に付勢されて前記送液管を閉塞する加圧部材と、を備え、
   前記加圧流体流路の変形可能な部分は、前記送液管の変形可能な部分を挟んで両側に、それぞれ、前記送液管の変形可能な部分と並んで配置され、
   前記加圧部材は、前記送液管の変形可能な部分、及び、前記両側の前記加圧流体流路の変形可能な部分に同じ方向から当たって接触しており、
   前記送液管の変形可能な部分、及び、前記両側の前記加圧流体流路の変形可能な部分は、前記加圧部材と該加圧部材と対向する面との間に、前記付勢の方向に対して交差する方向に並んで配置されており、
   前記加圧手段によって供給される流体により前記加圧流体流路の変形可能な部分が膨張して、前記加圧部材が前記付勢される方向と逆方向に移動することにより、前記送液管の変形可能な部分が膨張変形して前記送液管が開かれる
   ことを特徴とする画像形成装置。
9. 前記開閉手段は、前記加圧手段により前記インクカートリッジのインク収容手段が加圧されていないときには、前記送液管は閉塞状態であり、前記加圧流体流路は連通状態であることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記開閉手段の開閉状態を検出する検知手段を備えていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

Images