JP2012192646A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドタンク内の液量を検出でき、かつヘッドタンク内の収容液量を増やすことができる。
【解決手段】ヘッドタンク２００の一面を構成するフィルム状部材２０２を３層以上の積層構造にし、かつ中間層に可撓性の金属部材であるアルミ層を２２に分割し、各アルミ層の間は離間され、あるいは各アルミ層の間には絶縁層が設けられ、各アルミ層は互いに電気的に絶縁されている。ヘッドタンク２００の内部側からアルミ層の一部を２箇所露出させ、アルミ層露出部分２４４ａ，２４４ｂを検出端子とした。そして、アルミ層露出部分２４４ａ，２４４ｂの各検出端子間に所定の電圧を印加して端子間の電気抵抗値を測定してヘッドタンク２００内の液体の液量を検出する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

一般に、プリンタ、ファックス、複写機、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えばインクの液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備え、媒体を搬送しながらインク滴を用紙に付着させて画像形成を行うインクジェット記録装置がある。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。また、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する。そして、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（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。

このような画像形成装置には、用紙上に液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドを搭載したキャリッジを用紙の搬送方向（副走査方向）に直交する方向である主走査方向に走査するシリアル式の画像形成装置がある。このシリアル式の画像形成装置において液滴吐出ヘッドに液体を供給する方法としては、装置内の所定位置に固定された状態で設置されたメインタンクから送液チューブを介して液滴吐出ヘッドの上部に設けられたヘッドタンクへ液体を一旦供給する。そして、上記ヘッドタンクと連通している上記液滴吐出ヘッドへ液体を供給する方法がある。

このような液体供給方法による画像形成装置のヘッドタンクには、ヘッドタンク内の液体収容部の一部を構成し、液体の供給と排出により膨張し、収縮する可撓性部材を備えられている。この可撓性部材は内部に設けられた弾性部材によって外部方向に付勢が与えられている。液滴吐出を行うためには、ヘッドタンク内部を大気に開放し、弾性部材によって可撓性部材を膨張させながら液体をヘッドタンク内に供給する。その後大気遮断してヘッドタンク内のインクを所定量吸引することでヘッドタンク内は負圧となり可撓性部材は収縮する。そして、ヘッドタンクと連通する液滴吐出ヘッドの液室を構成する内壁の一部に設けられた圧力発生手段による圧力振動を液室内の液体に付与し、加えられた圧力振動に伴い液室内の液体が上記ノズルから吐出され用紙上に着弾する。

このような画像形成装置では、吐出された液量をメインタンクからヘッドタンクへ供給する際、ヘッドタンク内の液量を検出する必要がある。このために、ヘッドタンクの内壁の上部から２本の電極ピンを設けている。ヘッドタンク内の液体が増減することで、各電極ピンに接触する面積が増減する。上記液体は各電極ピン間に設けられた抵抗体に相当するので、各電極ピン間に電圧を印加した場合各電極ピンが液体に接触する面積の増減に応じ抵抗体としての液体との面積抵抗値が増減する。このように各電極ピン間の面積抵抗値を測定することでヘッドタンク内の液量を検出するものが、例えば特許文献１に開示されている。

しかしながら、上記特許文献１では、電極ピンをヘッドタンクの内部に２本設ける必要であるので、２本の電極ピンの体積分ヘッドタンクに収容できる液量が減ってしまう。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ヘッドタンク内の液量を検出でき、かつヘッドタンク内の収容液量を増やすことができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに供給する液体を収容するヘッドタンクと、前記ヘッドタンク内の液体に接し、かつ互いに電気的に絶縁された２つの検出端子間に所定の電圧を印加して液体を介在したときの各検出端子間の電気抵抗値を測定して前記ヘッドタンク内の液体の液量を検出する液量検出手段と、前記液滴吐出ヘッド及び前記ヘッドタンクを搭載するキャリッジと、前記ヘッドタンクに供給する液体を収容するメインタンクと、該メインタンクから前記ヘッドタンクへの液体の供給を行う送液手段と、を備える画像形成装置において、前記ヘッドタンクを構成する部材の一部に前記検出端子の少なくとも１つを埋め込み、埋め込んだ前記検出端子を前記ヘッドタンクの内部側に露出させたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記ヘッドタンクを構成する部材を３層以上の積層構造にして中間層に金属部材を用い、前記検出端子は前記ヘッドタンクの内側に前記金属部材を露出させて形成することを特徴とするものである。
更に、請求項３の発明は、請求項２記載の画像形成装置において、前記ヘッドタンクを構成する部材を前記ヘッドタンクの外部に延ばし、前記ヘッドタンクの内側に露出させた前記金属部材であって前記ヘッドタンクの外部に延ばした前記ヘッドタンクを構成する部材から、前記金属部材の一部を露出させて形成した測定端子を備えることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の画像形成装置において、前記ヘッドタンクを構成する部材の一面が可撓性部材であり、前記金属部材は可撓性を有することを特徴とするものである。
更に、請求項５の発明は、請求項４記載の画像形成装置において、前記可撓性部材を外方向へ付勢する弾性部材と、前記ヘッドタンクの内部の液量の増減に従って伸縮する前記可撓性部材の外側に接し前記可撓性部材の伸縮に追従して変位する変位部材と、該変位部材の位置を検知することで前記ヘッドタンク内の液量を検知する液量検知手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５記載の画像形成装置において、前記変位部材が所定の第一位置に位置したことを検知する第１の検知手段が前記キャリッジに設けられ、前記変位部材が所定の第二位置に位置したことを検知する第２の検知手段がキャリッジの外部に設けられ、第一位置は第二位置よりもヘッドタンクの液量が少ない位置であり、前記第１の検知手段で検知される位置と第２の検知手段で検知される位置との間の前記変位部材の変位量に対応する差分供給量を検出して保持し、前記第２の検知手段を使用せずにメインタンクから前記ヘッドタンクに液体を供給するとき、前記第１の検知手段が前記変位部材を検知した後差分供給量の液体を前記ヘッドタンクに供給するように送液手段を制御することを特徴とするものである。

本発明においては、ヘッドタンク内に収容されている液体の液量を検出するための２つの検出端子をヘッドタンク内の液体に接するように設けている。この検出端子の少なくとも１つを、ヘッドタンクを構成する部材の一部に埋め込み、埋め込んだ検出端子をヘッドタンクの内部側に露出させて液体に接しさせる。埋め込まれかつ露出させた１つの検出端子と埋め込まずに液体に接している検出端子との間に、あるいは２つの検出端子ともに埋め込まれかつ露出させた各検出端子間に、上記液量検出手段によって所定の電圧を印加し、液体を介在したときの各検出端子間の電気抵抗値を測定することでヘッドタンク内の液体の液量を検出できる。これにより、２つの検出端子ともに埋め込まずにヘッドタンク内に２つの検出端子を設けた場合のヘッドタンク内の収容可能な液量よりも、増やすことができる。

以上、本発明によれば、ヘッドタンク内の液量を検出でき、かつヘッドタンク内の収容可能な液量を増やすことができるという優れた効果が得られる。

本実施形態のインクジェット記録装置を前方から見た斜視図である。 本実施形態のインクジェット記録装置の機構部の概要を示す側面図である。 本実施形態のインクジェット記録装置の機構部の要部平面図である。 インクジェット記録装置におけるヘッドタンクの全体斜視図である。 インクジェット記録装置におけるヘッドタンクの分解斜視図である。 インクジェット記録装置におけるヘッドタンクの側面図である。 ヘッドタンク内の負圧とインク量との関係を示す特性図である。 本実施形態のヘッドタンクの一部を構成するフィルム状部材の構造を示す断面図である。 図８のフィルム部材を用いた本実施形態のヘッドタンクの構成を示す概略断面図である。 本実施形態のヘッドタンクの一部を構成するフィルム状部材の別の構造を示す断面図である。 本実施形態におけるヘッドタンク内のインク量を満タンにする様子を示す概略断面図である。 ヘッドタンクの可撓性部材の変位量を検知する機構を示す概略断面図である。 本実施形態におけるヘッドタンクの可撓性部材の変位量を検知する機構を示す概略断面図である。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、インクジェット記録装置の実施形態について説明する。
図１は本実施形態のインクジェット記録装置を前方から見た斜視図である。同図に示す本実施形態のインクジェット記録装置１００は、装置本体１０１と、装置本体１０１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ１０２と、装置本体１０１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ１０３とを備えている。また、装置本体１０１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、前面から装置本体１０１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部１０４を有し、このカートリッジ装填部１０４の上面には操作ボタンや表示器などの操作／表示部１０５が設けられている。

このカートリッジ装填部１０４には、色の異なる色材である記録液（インク）、例えばブラック（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数の記録液収容手段としての記録液カートリッジであるインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１１０」という。）を、装置本体１０１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部１０４の前面側には、インクカートリッジ１１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）１０６が開閉可能に設けられている。また、インクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙは縦置き状態で横方向に並べて装填する構成となっている。

また、操作／表示部１０５には、各色のインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙの装着位置（配置位置）に対応する配置位置で、各色のインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙの残量がニアーエンド及びエンドになったことを表示するための各色の残量表示部１１１ｋ、１１１ｃ、１１１ｍ、１１１ｙを配置している。更に、この操作／表示部１０５には、電源ボタン１１２、用紙送り／印刷再開ボタン１１３、キャンセルボタン１１４も配置されている。

次に、このインクジェット記録装置の機構部について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同機構部の概要を示す側面図、図３は同じく要部平面図である。

インクジェット記録装置の機構部において、フレーム１２１を構成する左右の側板１２１Ａ、１２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド１３１とステー１３２とでキャリッジ１３３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３で矢示方向である双方向のキャリッジ主走査方向に移動走査する。

キャリッジ１３３には、前述したように、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４個の液滴吐出ヘッド１３４ａ〜１３４ｄとからなる液滴吐出ヘッド１３４が、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されている。なお、各色のインク液滴を吐出するノズル列を有する１又は複数のヘッド構成などを採用することもできる。

ここで、液滴吐出ヘッド１３４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

また、キャリッジ１３３には、各液滴吐出ヘッド１３４ａ〜１３４ｄに各色のインクを供給するためのヘッドタンク１３５ａ〜１３５ｄを搭載している。各ヘッドタンク１３５ａ〜１３５ｄには各色のインクを送液する可撓性のインク供給チューブ１３６を介してカートリッジ装填部１０４に装着された各色のインクカートリッジ１１０ｙ，１１０ｍ，１１０ｃ，１１０ｋから各色のインクが充填供給される。なお、このカートリッジ装填１０４にはインクカートリッジ１１０内のインクを送液するための供給ポンプユニット１２４が設けられ、またインク供給チューブ１３６は這い回しの途中でフレーム１２１を構成する後板１２１Ｃに係止部材１２５にて保持されている。供給ポンプユニット１２４は逆方向に送液（逆転送液）することもできる。

一方、図２の給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１４１上に積載した用紙１４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１４１から用紙１４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１４３及び給紙コロ１４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４４を備え、この分離パッド１４４は給紙コロ１４３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１４２を液滴吐出ヘッド１３４の下方側に送り込むために、用紙１４２を案内するガイド部材１４５と、カウンタローラ１４６と、搬送ガイド部材１４７と、先端加圧コロ１４９を有する押さえ部材１４８とを備えるとともに、給送された用紙１４２を静電吸着して液滴吐出ヘッド１３４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１５１を備えている。

この搬送ベルト１５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１５２とテンションローラ１５３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１５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１５６を備えている。この帯電ローラ１５６は、搬送ベルト１５１の表層に接触し、搬送ベルト１５１の回動に従動して回転するように配置されている。更に、搬送ベルト１５１の裏側には、液滴吐出ヘッド１３４による印写領域に対応してガイド部材１５７が配置されている。

この搬送ベルト１５１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１５２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。

更に、液滴吐出ヘッド１３４で記録された用紙１４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１５１から用紙１４２を分離するための分離爪１６１と、排紙ローラ１６２及び排紙コロ１６３とを備え、排紙ローラ１６２の下方に排紙トレイ１０３を備えている。

また、装置本体１０１の背面部には両面ユニット１７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット１７１は搬送ベルト１５１の逆方向回転で戻される用紙１４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１４６と搬送ベルト１５１との間に給紙する。また、この両面ユニット１７１の上面は手差しトレイ１７２としている。

更に、図３に示すように、キャリッジ１３３の走査方向一方側の非印字領域には、液滴吐出ヘッド１３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構１８１を配置している。

この維持回復機構１８１には、液滴吐出ヘッド１３４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。）１８２ａ〜１８２ｄ（区別しないときは「キャップ１８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード１８３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１８４などを備えている。ここでは、キャップ１８２ａを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ１８２ｂ〜１８２ｄは保湿用キャップとしている。

そして、この維持回復機構１８１による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ１８２に排出されたインク、あるいはワイパーブレード１８３に付着してワイパークリーナ１８５で除去されたインク、空吐出受け１９４に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。

また、図３に示すように、キャリッジ１３３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１８８を配置し、この空吐出受け１８８には液滴吐出ヘッド１３４のノズル列方向に沿った開口１８９などを備えている。

このように構成した本実施形態のインクジェット記録装置においては、給紙トレイ１０２から用紙１４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１４２はガイド１４５で案内され、搬送ベルト１５１とカウンタローラ１４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１３７で案内されて先端加圧コロ１４９で搬送ベルト１５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、後述する制御部のＡＣバイアス供給部から帯電ローラ１５６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１５１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１５１上に用紙１４２が給送されると、用紙１４２が搬送ベルト１５１に吸着され、搬送ベルト１５１の周回移動によって用紙１４２が副走査方向に搬送される。

そこで、リニアエンコーダ１３７による主走査位置情報に基づいてキャリッジ１３３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１３４を駆動することにより、停止している用紙１４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１４２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１４２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１４２を排紙トレイ１０３に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１３３は維持回復機構１８１側に移動されて、キャップ１８２ａ〜１８２ｄで液滴吐出ヘッド１３４ａ〜１３４ｄがキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ１８２で液滴吐出ヘッド１３４をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、液滴吐出ヘッド１３４の安定した吐出性能を維持する。

次に、インクジェット記録装置におけるヘッドタンクの詳細について図４〜図６を参照して説明する。なお、図４はヘッドタンクの全体斜視図、図５は分解斜視図、図６はヘッドタンクの側面図である。

図４に示すように、負圧レバー２００−１は、ヘッドタンク２００の内部に設けられ、可撓性部材のフィルム状部材２００−２に付勢を与えるバネによって負圧を生じているヘッドタンク内に収納されるインクの消費量に応じて変位するフィルム状部材２００−２に追随して動作するレバーである。供給口２００−３は図１及び図３のインクカートリッジ１１０ｋ〜１１０ｙから図３のインク供給チューブ１３６を経てインクが供給される供給口である。また、大気開放ピン２００−４はヘッドタンク２００の内部を必要に応じて大気状態に開放するピンである。更に、このようなヘッドタンク２００の下方にはインク滴を噴射する液滴吐出ヘッド２００−５が取り付けられている。また、インク又は空気を検知する検知機構２００−６が設けられている。

図５に示すように、負圧レバー位置検出センサ（図示せず）は、ヘッドタンク２００の負圧状態を負圧状態表示手段としての負圧レバー２０６の変位として負圧レバー２０６の検知端２０６ａを検出する。なお、負圧レバー位置検出センサはフォトインタラプタであってよく、これにより負圧レバー２０６の存在を検出することができる。この負圧レバー位置検出センサが負圧レバー２０６の位置を検出する仕組みは、以下の通りである。キャリッジ１３３の位置情報を検出する図示されていないシステム、すなわちエンコーダとフォトインタラプタなどの組合せによって、負圧レバー位置検出センサによって負圧レバー２０６の検知端２０６ａを検出したときのキャリッジの位置情報に基づいて負圧レバー２０６の位置を検出することができる。

このインクジェット記録装置は、前述したように図２及び図３のキャリッジ１３３に搭載されて液滴吐出ヘッド２１３にインクを供給する液体容器であるヘッドタンク２００と、このヘッドタンク２００に供給チューブ１３６を介してインクを供給補充するためのメインタンクのインクカートリッジ（図示せず）とによって構成される。ヘッドタンク２００は、インクを収容するインク収容部２０５を形成する容器本体（ケース本体）２０１に、インク収容部２０５の開口（ヘッドタンク２００の一面）を封止する可撓性を有する可撓性部材のフィルム状部材２０２を接着又は溶着などで貼り付け、更にインク収容部２０５の内部にはケース本体２０１とフィルム状部材２０２との間にフィルム状部材２０２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）２０３を設け、これらで液体を供給、排出することで負圧を発生させる負圧発生部を構成している。

また、フィルム状部材２０２の厚さについて、１０〜１００［μｍ］であることが好ましい。１０［μｍ］未満である場合には、経時的劣化による破損などが生じ易くなり、また１００［μｍ］を越えると、可撓性が低下して負圧の効率的な発生が困難になる恐れがある。そして、ヘッドタンク内の負圧とインク量との関係を示す特性図である図８からわかるように、ヘッドタンク２００内のインク量が多いとき、ヘッドタンク２００内の負圧は小さく弱い状態である。一方、ヘッドタンク２００内のインク量が少ないとき、ヘッドタンク２００内の負圧は大きく強くなる。ヘッドタンク２００内の負圧が弱すぎると、液滴吐出ヘッドからインクが漏液する問題がある。逆に、負圧が強すぎると液滴吐出ヘッドから空気や塵を混入してしまい、吐出不良や空気混入による障害が問題となる。このため、ヘッドタンク２００内は負圧を考慮した充填満タン位置から負圧を考慮したインク空位置までである負圧制御範囲Ａの範囲で制御する必要があり、これはヘッドタンク２００内のインク量をインク量制御範囲Ｂの範囲で制御する必要がある。

本実施形態において、フィルム状部材２０２は、図８の（ａ），（ｂ）に示すように、種類の異なる第１層２０２−１と第２層２０２−２と第３層２０２−３をラミネートした三層構造、例えばポリエチレンと、アルミラミネートフィルムと、ナイロンのフィルム状部材とをラミネートした構造とした。そして、ヘッドタンクの内側から、第１層２０２−１としてポリエチレン層、第２層２０２−２としてアルミ層、第３層２０２−３としてナイロン層から構成される。少なくともアルミ層が中間層であればよく、またフィルム状部材２０２は少なくとも三層以上の積層構造であればよい。また、中間層としての第２層２０２−２を２つに分離して２つのアルミ層を形成し、このアルミ層の間に絶縁部材２０２−４を介在させた。あるいは、離間させるだけでもよく、つまり２つのアルミ層が互いに電気的絶縁されていればよい。

図８のようなフィルム状部材２０２をヘッドタンクを構成する一面に設けた実施形態を図９に示す。同図に示すように、ヘッドタンク２００のフィルム状部材２０２の内側の２箇所でアルミ層の一部をそれぞれ露出させ、アルミ層露出部分２４４ａ、２４４ｂを２本の電極ピンの代わりの検出端子とした。そして、アルミ層露出部分２４４ａ、２４４ｂとの間に所定の電圧を印加してアルミ層露出部分２４４ａと２４４ｂとの間の電気抵抗値を測定することでヘッドタンク２００内の液体の液量を検出する。これにより、電極ピンを不要とすることでき、その２本の電極ピンの体積分ヘッドタンク内のインク量を増やすことができる。また、電極ピンを不要とすることでヘッドタンクに電極ピンを設けるためのインサート成形する箇所や圧入する箇所を減らすことができ、隙間や割れの数を無くすことができる。これにより、インク漏れや空気漏れを防止することができる。更に、フィルム状部材２０２の中間層にアルミ層を設けたことで、アルミ層は湿度変化による伸縮が樹脂に比べて小さいため湿度変化によるフィルム状部材の伸縮を抑制することができる。

次に、本実施形態において、フィルム状部材２０２は、図１０に示すように、種類の異なる第１層２０２−１と第２層２０２−２と第３層２０２−３をラミネートした三層構造、例えばポリエチレンと、アルミラミネートフィルムと、ナイロンのフィルム状部材とをラミネートした構造とし、図８と異なり第２層は分割していない。このようなフィルム状部材２０２をヘッドタンクを構成する一面に設けた実施形態を図１１に示す。同図に示すように、ヘッドタンク２００のフィルム状部材２０２の内側の１箇所でアルミ層の一部を露出させ、アルミ層露出部分２４４を１本の電極ピンの代わりの検出端子とした。そして、アルミ層露出部分２４４と１本の電極ピン２４１との間に所定の電圧を印加してアルミ層露出部分２４４と電極ピン２４１との間の電気抵抗値を測定することでヘッドタンク２００内の液体の液量を検出する。これにより、１本の電極ピンを減らすことでき、その１本の電極ピンの体積分ヘッドタンク内のインク量を増やすことができる。

本実施形態において、ヘッドタンク内のインク量を満タンにする様子を示す図１１からわかるように、ヘッドタンク２００は電極ピン２４１とアルミ層露出部分２４４を有している。また、ヘッドタンク２００内を大気と連通するための大気連通路２４５を有し、この大気連通路２４５には大気との連通遮蔽可能な大気開閉弁２４６が備わっている。充填満タン位置に設定する一例として、先ず図１１の（ｂ）に示すように、大気開閉弁２４６を開放することで、ヘッドタンク２００内の負圧が開放され、ヘッドタンク２００内の液面が下がる。この時供給口２４７は液面下にあることが望ましい。液面上にあると、供給口２４７からインク経路に空気が混入し、次にインクを供給したとき、供給口２４７からインクと共に気泡が排出されることがある。そのまま供給を続けると、気泡が大気連通路２４５を通り、大気開閉弁２４６へ気泡を付着させ、弁の固着または液漏れの障害になることもある。負圧が開放され、液面が下がった後インクを供給する。インクを供給することで液面が上昇する。そして、図１１の（ｃ）に示すように、電極ピン２４１とアルミ層露出部分２４４の間の電気抵抗値を測定することで液面の位置を検知し、所定の位置までインクを供給することが可能となる。その後再び大気開閉弁２４６を閉状態にし、そこからインクを所定量吸引することで所定の負圧値となり、ヘッドタンク２００内の負圧を考慮した充填満タン位置に設定することができる。また、フィルム状部材２０２はヘッドタンク２００の枠外に飛び出た突出部２４８を備え、突出部２４８の一部はポリエチレン層もしくはナイロン層のいずれかが剥離され、中間層のアルミ層がむき出しとなっている端子部２４９を備える。このような構成とすることで電極ピン２４１とアルミ層露出部分２４４との間の電気抵抗値を計測するための端子面として端子部２４９を使用することができる。

そして、ヘッドタンクの可撓性部材の変位量を検知する方法として、図１２に示す変位量検知機構によれば、走査位置を検知、制御可能なキャリッジに搭載されたヘッドタンク２００に備わる可撓性部材であるフィルム状部材２０２変位量検知を行うためのフィラー２５１が備えられている。このフィラー２５１はヘッドタンク２００との接続部となる支軸部２５２を回転軸とし、揺動可能な状態で、支軸部２５２を支点としてフィルム状部材２０２に押圧接触方向に付勢するための付勢バネ２５３を備えている。また、キャリッジには搭載せず所定位置に設置され、フィラー２５１を検知する例えば透過型フォトセンサ式の検知センサ２６１を備えている。ある時点でフィラー２５１を検知センサ２６１で検知したキャリッジの位置を記憶し、記憶した位置と次時点でフィラー２５１を検知センサ２６１で検知したキャリッジの位置との変位を検知することで、フィルム状部材２０２の変位量を測定することができる。図４にて説明したように負圧を考慮した充填満タン位置に設定する場合、大気開閉弁２００−４を開状態にし、ヘッドタンク２００内を大気圧にした後、インクを電極ピンが検知することで所定の位置までインク供給し、再び大気開閉弁２００−４を閉状態にする。このとき、キャリッジを走査することでフィラー２５１を検知センサ２６１に検知させ、検知したキャリッジの位置を大気開放位置として記憶する。そして、所定量を吸引することで、負圧を考慮した充填満タン位置に設定することができる。前述の通りフィルム状部材２０２の構造にはアルミ層が含まれており、アルミは湿度変化による伸縮が樹脂に比べて小さいため湿度変化による可撓性フィルムの伸縮を抑制することができる。このため、従来に比べ湿度変化が生じた場合でも可撓性フィルムの変位が生じにくく、正確な液量の検知を可能とすることができる。

更に、図５に示すように、フィルム状部材２０２にはバネ２０３に対応して凸部形状となる膨らみ部２０２ａを形成してその外面に補強部材２０４を貼り付けている。このように、可撓性フィルム状部材２０２に凸部を設けることでインクの消費とともに凹むことで容積変化が可能になる。この場合、可撓性フィルム状部材２０２は、シート状のフィルム部材を凸形状に成形して作製することで、容易に凸部を形成することができる。

そして、フィルム状部材２０２の外面側にはフィルム状部材２０２の変形に応じて変位可能な負圧レバー２０６をケース本体２０１の側部に設けた支持部２０７に揺動可能に取り付けている。この負圧レバー２０６はケース本体２０１との間に設けるスプリング２０８によってフィルム状部材２０２に当接する側に付勢している。これにより、この負圧レバー２０６はフィルム状部材２０２の変形に応じて、つまり、ヘッドタンク２００内の容積変化に応じて変位することから、負圧レバー位置検出センサ（図示せず）によって負圧レバー２０６の検知端２０６ａの位置を検知することによってヘッドタンク２００のインクの容量を検出できるようにしている。

また、ケース本体２０１にはインク収容部２０５にインクを補充するためのインク導入路部を設け、このインク導入路部２１２とインクカートリッジ（図示せず）に接続された供給チューブ１３６とを接続するための連結手段２１２を着脱自在に装着できるようにしている。なお、インクカートリッジとヘッドタンク２００との間にはインクカートリッジからヘッドタンク２００にインクを圧送するために後述するような送液ポンプを設けている。さらに、ケース本体２０１の下部にはインク収容部２０５から液滴吐出ヘッドにインクを供給するための連結部材２１３を取り付け、この連結部材２１３には液滴吐出ヘッドのインク供給路２１４を形成し、インク収容部２０５との間にはフィルタ２１５を介装している。

そして、ケース本体２０１の上部分にはインク収容部２０５から空気を出すための空気流路２２１を形成している。この空気流路２２１は、インク収容部２０５に開口が臨む入口流路部分２２２と、この入口流路部分２２２に続く流路部分（これを「直交流路部分」という。）２２３とを含み、下流側でケース本体２０１に設けた大気開放穴２３１に連通し、更に大気開放穴２３１よりも使用状態で下側になる部分に蓄積部２２６を連続して形成している。

この大気開放穴２３１にはヘッドタンク２００内の密閉状態及び大気開放状態を切り替えるための大気開放手段である大気開放弁機構２３２を設けている。この大気開放弁機構２３２はホルダ２３３内に弁座２３４、弁体であるボール２３５及びこのボール２３５を弁座２３４側に付勢するスプリング２３６を収納して構成している。なお、蓄積部２２６の作用について説明すると、装置本体が傾けられたり、揺らされるなどしたときには、空気流路２２１内にインクが侵入する可能性が高くなる。そこで、空気流路２２１から侵入したインクを蓄積部２２６に蓄積できるようにして、輸送時に落下等されインクが侵入しても、大気解放口２３１及びこれを開閉する大気開放弁機構２３２内にインクが侵入して固まるなどして大気開放弁機構２３２が作動不良になることを防止している。

また、ケース本体２０１の上部にはヘッドタンク２００内の気体の量が所定量以上になったことを検知するための２本の電極ピン２４１、２４２を装着している。検知電極２４１、２４２がいずれもインクに浸されている状態と少なくとも一方がインクに浸されていない状態とで電極ピン２４１、２４２間の導通状態が変化することによって気体の量を検知することができる。具体的には、電極ピン２４１、２４２間の電気抵抗値を測定することでインク量を検知できる。さらに、図４に示すように、ヘッドタンク２００の大気開放機構２３２のボール２３５をスプリング２３６に抗して押圧して大気開放するための大気開放ピン２５３を進退可能に配設している。そして、装置本体側には、図示していない大気開放ピンを作動させるためのレバーを備えた駆動ユニットを配置している。

図６に示すように、ヘッドタンク位置表示手段としての検知端２４３をヘッドタンクのケース本体２０１に設けることで、この検知端２４３を負圧レバー位置検出センサによって検出することができ、ヘッドタンクの正確な位置検出を可能にする。装置に搭載される全て、あるいは一部のヘッドタンクのケース本体に検知端２４３を設けることが可能である。

図１２に示すような構成では、フィルム状部材２０２の変位量を検知する必要がある度に、検知センサ２６１の検知可能位置に合わせて、考慮した位置にキャリッジに搭載したフィラー２５１を移動する必要があるという不具合がある。そこで、図１３に示すように、フィラー２５１を検知する検知センサ２６１以外に、フィラー２５１を検知するキャリッジに搭載された例えば透過型フォトセンサ式の検知センサ２６２を備えた構成とした。このようにすれば、例えばヘッドタンク２００内の負圧を考慮した充填満タン位置に設定する場合、図１３の（ａ）に示すように、検知センサ２６１により検出した大気開放位置の検知位置２６１ａから考慮された充填満タン位置の検知位置２６１ｂにキャリッジを移動させ、フィラー２５１が検知センサ２６２にて検知する位置を通過するまで送液ポンプ（図示せず）の逆転動作にてインク吸引し、再び送液ポンプにて充填満タン検知位置までインク供給を行う。このとき、図１３の（ｂ）、（ｃ）に示すように、フィラー２５１が検知センサ２６２を検知した時点から充填満タン検出位置となる検知位置２６１ｂが検知するまでの供給ポンプの送液量を検知することで、検知センサ２６２の検知位置から検知センサ２６１の検知位置までにフィルム状部材２０２の変位した変位量Ｄを測定することが可能であり、ヘッドタンク２００内の液体容量を検知することができる。

以上説明したように、実施形態によれば、図８に示すようにヘッドタンク２００の一面を構成するフィルム状部材２０２を３層以上の積層構造にし、かつ中間層に可撓性の金属部材であるアルミ層を用いた。このアルミ層を２つの部分に分け、２つのアルミ層の間に絶縁部材２０２−４を設けた。そして、図９に示すように、この各アルミ層の一部を露出させ、アルミ層露出部分２４４ａ、２４４ｂを２本の電極ピンの代わりの検出端子とした。そして、アルミ層露出部分２４４ａ、２４４ｂの検出端子との間に所定の電圧を印加して端子間の電気抵抗値を測定してヘッドタンク２００内の液体の液量を検出する。これにより、電極ピンを無くすことでき、２本の電極ピンの体積分ヘッドタンク内のインク量を増やすことができる。また、電極ピンを無くすことでヘッドタンクに電極ピンを設けるためのインサート成形する箇所や圧入する箇所を無くすことができ、隙間や割れの数を無くすことができる。これにより、インク漏れや空気漏れを防止することができる。更に、フィルム状部材２０２の中間層にアルミ層を設けたことで、アルミ層は湿度変化による伸縮が樹脂に比べて小さいため湿度変化によるフィルム状部材の伸縮を抑制することができる。

また、実施形態によれば、図９に示すように、フィルム状部材２０２をヘッドタンク２００の外部に延ばし、ヘッドタンク２００の外部に延びた２つのアルミ層の一部をそれぞれ露出させ、各露出部分を端子部２４９ａ、２４９ｂとした。これにより、アルミ層露出部分２４４ａ、２４４ｂの間の電気抵抗値を計測するための端子として端子部２４９ａ、２４９ｂを使用できる。

更に、実施形態によれば、図１０に示すように、ヘッドタンク２００の一面を構成するフィルム状部材２０２を３層以上の積層構造にし、かつ中間層に可撓性の金属部材であるアルミ層を用いた。図１１に示すように、このアルミ層の一部を露出させ、アルミ層露出部分２４４を１本の電極ピンの代わりの検出端子とした。そして、アルミ層露出部分２４４の検出端子と残りの１本の電極ピン２４１との間に所定の電圧を印加して端子間の電気抵抗値を測定してヘッドタンク２００内の液体の液量を検出する。これにより、電極ピンを１本減らすことでき、その１本の電極ピンの体積分ヘッドタンク内のインク量を増やすことができる。また、電極ピンを１本減らすことでヘッドタンクに電極ピンを設けるためのインサート成形する箇所や圧入する箇所を減らすことができ、隙間や割れの数を減らすことができる。これにより、インク漏れや空気漏れを低減することができる。

また、実施形態によれば、図１３に示すように、負圧レバーのフィラー２５１が所定の第１の検出位置に位置したことを検知する検知センサ２６２がキャリッジに設けられ、負圧レバーのフィラー２５１が所定の第２の検出位置に位置したことを検知する検知センサ２６１がキャリッジの外部に設けられている。第１の検出位置は第２の検出位置よりもヘッドタンクの液量が少ない位置になる。そして、検知センサ２６２で検知される位置と検知センサ２６１で検知される位置との間の負圧レバーのフィラー２５１の変位量Ｄに対応する差分供給量を検出して保持する。このように、フィラー２５１が検知センサ２６２を検知した時点から充填満タン検出位置となる検知位置２６１ｂが検知するまでの供給ポンプの送液量を検知することで、検知センサ２６２の検知位置から検知センサ２６１の検知位置までにフィルム状部材２０２の変位した変位量Ｄを測定することが可能であり、ヘッドタンク２００内の液体容量を検知することができる。

２００ ヘッドタンク
２０１ ケース本体
２０２ フィルム状部材
２０２−１ 第１層
２０２−２ 第２層
２０２−３ 第３層
２０２−４ 絶縁部材
２０２ａ 膨らみ部
２０３ バネ
２０４ 補強部材
２０５ インク収容部
２０６ 負圧レバー
２４１ 電極ピン
２４２ 電極ピン
２４３ 検知端
２４４ アルミ層露出部分
２４４ａ アルミ層露出部分
２４４ｂ アルミ層露出部分
２４５ 大気連通路
２４６ 大気開閉弁
２４７ 供給口
２４８ 突出部
２４８ａ 突出部
２４８ｂ 突出部
２４９ 端子部
２４９ａ 端子部
２４９ｂ 端子部
２５１ フィラー
２５２ 支軸部
２５３ 付勢バネ
２６１ 検知センサ
２６２ 検知センサ

特開２００５−１６１８３４号公報

Claims (6)

1. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに供給する液体を収容するヘッドタンクと、前記ヘッドタンク内の液体に接し、かつ互いに電気的に絶縁された２つの検出端子間に所定の電圧を印加して液体を介在したときの各検出端子間の電気抵抗値を測定して前記ヘッドタンク内の液体の液量を検出する液量検出手段と、前記液滴吐出ヘッド及び前記ヘッドタンクを搭載するキャリッジと、前記ヘッドタンクに供給する液体を収容するメインタンクと、該メインタンクから前記ヘッドタンクへの液体の供給を行う送液手段と、を備える画像形成装置において、
   前記ヘッドタンクを構成する部材の一部に前記検出端子の少なくとも１つを埋め込み、埋め込んだ前記検出端子を前記ヘッドタンクの内部側に露出させたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記ヘッドタンクを構成する部材を３層以上の積層構造にして中間層に金属部材を用い、前記検出端子は前記ヘッドタンクの内側に前記金属部材を露出させて形成することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２記載の画像形成装置において、
   前記ヘッドタンクを構成する部材を前記ヘッドタンクの外部に延ばし、前記ヘッドタンクの内側に露出させた前記金属部材であって前記ヘッドタンクの外部に延ばした前記ヘッドタンクを構成する部材から、前記金属部材の一部を露出させて形成した測定端子を備えることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
   前記ヘッドタンクを構成する部材の一面が可撓性部材であり、前記金属部材は可撓性を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４記載の画像形成装置において、
   前記可撓性部材を外方向へ付勢する弾性部材と、前記ヘッドタンクの内部の液量の増減に従って伸縮する前記可撓性部材の外側に接し前記可撓性部材の伸縮に追従して変位する変位部材と、該変位部材の位置を検知することで前記ヘッドタンク内の液量を検知する液量検知手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５記載の画像形成装置において、
   前記変位部材が所定の第一位置に位置したことを検知する第１の検知手段が前記キャリッジに設けられ、前記変位部材が所定の第二位置に位置したことを検知する第２の検知手段がキャリッジの外部に設けられ、第一位置は第二位置よりもヘッドタンクの液量が少ない位置であり、前記第１の検知手段で検知される位置と第２の検知手段で検知される位置との間の前記変位部材の変位量に対応する差分供給量を検出して保持し、前記第２の検知手段を使用せずにメインタンクから前記ヘッドタンクに液体を供給するとき、前記第１の検知手段が前記変位部材を検知した後差分供給量の液体を前記ヘッドタンクに供給するように送液手段を制御することを特徴とする画像形成装置。

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