JP2012035425A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドタンクに供給する液体の過加圧が発生したときシール性が低下する。
【解決手段】インクカートリッジ７６から圧力制御ユニット８１を介して供給されるインクを貯留して記録ヘッド１０に供給するヘッドタンク３０には、ヘッドタンク２０への液体流入部２０２を開閉するバルブ部２４０と、ヘッドタンク２０の一面を形成する可撓性フィルム２０２の変位に応じて移動するロックレバー部材２２０と、バルブ部２４０を保持して移動可能に配設されたバルブホルダ２４５とを有し、ロックレバー２２０の係合部２２０ａがバルブホルダ２４５の穴部２３０に嵌合することでバルブ部２４０を開閉不能なロック状態にし、嵌合が外れることでバルブ部２４０を開閉可能なアンロック状態にする。
【選択図】図７

Description

本発明は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（単なる液体吐出装置を含む）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（単に液滴を媒体に着弾させる、即ち液滴吐出装置ないし液体吐出装置と称されるものを含む）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、ＤＮＡ試料、パターニング材料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３次元的に造形して形成された像も含まれる。

記録ヘッドとして用いる液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）としては、圧電アクチュエータ等により振動板を変位させ液室内の体積を変化させて圧力を高め液滴を吐出させる圧電型ヘッドや、液室内に通電によって発熱する発熱体を設けて、発熱体の発熱により生じる気泡によって液室内の圧力を高め、液滴を吐出させるサーマル型ヘッドが知られている。

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、本体据え置きの大容量のインクカートリッジ（メインタンク）からチューブを介して記録ヘッド上部のヘッドタンク（サブタンク、バッファタンクと称されるものを含む。）にインクを供給する方式が行なわれている。このようなチューブを用いてインクを供給する方式（チューブ供給方式或いはオフキャリッジ方式という。）とすることで、キャリッジ部を軽量小型化でき、構造系、駆動系も含めて装置を大幅に小型化できる。

ところが、オフキャリッジ方式では、画像形成で記録ヘッドから消費されるインクがメインタンクからチューブを通って記録ヘッド側に供給されることになるため、細いチューブを供給路として使用したり、高速印刷で記録ヘッドの吐出量を増やしたり、粘度の高いインクを使用したりすると、インクがチューブ内を流れるときに流体抵抗が大きくなり、記録ヘッドに対するインクの供給が間に合わず、吐出不良が生じる。

そこで、従来、メインタンクのインクを加圧状態に保持し、メインタンクとヘッドとの間に、ヘッドに液体を供給するためのバルブユニットとを備え、バルブユニットは、供給路を介してメインタンクに接続された圧力室と、圧力室に液体を供給するために供給路を開放又は閉鎖するバルブ（差圧弁、負圧連動弁）と、供給路を閉鎖する方向へバルブを付勢する付勢部材と、圧力室内の液体の減少に伴って発生する負圧に基づいて変位し、その変位をバルブに直接伝達することにより、付勢部材の付勢力に抗してバルブを動作させる可撓性のフィルム部材とを備え、可撓性フィルムが大気圧との圧力差によって変形する力を利用して、バルブを開閉させ、バルブユニット内の圧力が所定の値まで下がりバルブが開くと、バルブユニット内に自動的にインクが供給されるようにしたものが知られている（特許文献１）。

特許第３６０６２８２号公報

しかしながら、上述した負圧連動弁を用いる構成にあっては、負圧連動弁のシールを付勢部材による付勢力で行っているため、ポンプなどの加圧装置が故障するなどして加圧動作を停止できない状態になると、インクが異常に加圧されて、負圧連動弁のシール性が保つことができなくなり、不必要にヘッドタンク（上記バルブユニット）内のインクが加圧されてヘッドからインクが垂れ流される状態に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、ヘッドタンクに供給する液体の過加圧が発生しても確実にシール性を保ち、ヘッドから液体が垂れる事態を防止することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
前記液体タンクから供給される液体を貯留して前記記録ヘッドに供給するヘッドタンクと、を備え、
前記ヘッドタンクには、
前記液体タンク側から前記ヘッドタンクへの液体流入部を開閉するバルブ手段と、
前記ヘッドタンク内の圧力変化に応じて、前記バルブ手段を開閉不能なロック状態と開閉可能なアンロック状態にするロック手段と、を備え、
前記ロック手段で前記バルブ手段をロック状態にしたときには、前記ヘッドタンク内への前記液体の流入が常に停止され、
前記ロック手段で前記バルブ手段をアンロック状態にしたときには、前記バルブ手段は前記ヘッドタンクに供給される前記液体の圧力に応じて前記液体流入部を開閉して前記ヘッドタンク内への前記液体の流入を制御する
構成とした。

ここで、前記バルブ手段を、前記液体流入部を閉じる方向に付勢する付勢手段を備えている構成とできる。

また、前記液体タンクと前記ヘッドタンクとの間に、前記ヘッドタンクに供給する液体の送液圧力を周期的に変化させる圧力変動生成手段が設けられている構成とできる。

また、前記送液圧力が大気圧に対して正圧と負圧に変化される攻勢とできる。

また、前記圧力変動生成手段によって生成された前記液体の送液圧力が、前記ヘッドタンク内部の液体の圧力よりも低いときには、前記ロック手段がアンロック位置にあるときでも、前記バルブ手段は閉じている構成とできる。

また、前記ロック手段がアンロック位置にあるとき、前記圧力変動生成手段によって生成される前記液体の送液圧力が、前記ヘッドタンク内部の液体の圧力よりも高いときに前記バルブ手段が開状態になり、前記ヘッドタンク内に前記液体が供給される構成とできる。

また、前記周期的に変動する送液圧力は、所定圧力以上である時間よりも、所定圧力未満である時間が長い構成とできる。

また、前記圧力変動生成手段は、圧力変動を生成可能な送液ポンプと、前記送液ポンプを迂回する迂回流路とを有している構成とできる。

また、前記ヘッドタンクの一面には内部の圧力変化に応じて変位する変位部材を有し、
前記ロック手段は、
前記変位部材の変位とともに少なくとも前記バルブ手段をロック状態にするロック位置と前記バルブ手段をアンロック状態にするアンロック位置との間で変位するロックレバー部材と、
前記バルブ手段を保持し、移動可能に配設されたバルブ保持部材と、を有し、
前記ロック状態では前記ロックレバー部材と前記バルブ保持部材とが係合して前記バルブ保持手段が移動不能になり、
前記アンロック状態では前記ロックレバー部材と前記バルブ保持部材との係合が解除されて前記バルブ保持手段が移動可能になる
構成とできる。

また、前記バルブ手段に送液圧力が作用したときに前記ロックレバー部材の移動を規制する手段を備えている構成とできる。

本発明に係る画像形成装置によれば、ヘッドタンクには、液体タンク側からヘッドタンクへの液体流入部を開閉するバルブ手段と、ヘッドタンク内の圧力変化に応じて、バルブ手段を開閉不能なロック状態と開閉可能なアンロック状態にするロック手段と、を備え、ロック手段でバルブ手段をロック状態にしたときには、ヘッドタンク内への液体の流入が常に停止され、ロック手段でバルブ手段をアンロック状態にしたときには、バルブ手段はヘッドタンクに供給される液体の圧力に応じて液体流入部を開閉してヘッドタンク内への液体の流入を制御する構成としたので、ヘッドタンクに供給する液体の過加圧が発生しても確実にシール性を保ち、ヘッドから液体が垂れる事態を防止することを目的とする。

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。 同装置のインク供給システムの全体説明図である。 本発明の第１実施形態におけるヘッドタンクの平面説明図である。 同じく断面説明図である。 同実施形態のロック手段の動作説明に供する断面説明図である。 本発明の第２実施形態におけるヘッドタンクの断面説明図である。 本発明の第３実施形態におけるヘッドタンクの断面説明図である。 本発明の第４実施形態におけるヘッドタンクの要部断面説明図である。 本発明の第５実施形態におけるヘッドタンクの要部断面説明図である。 本発明の第６実施形態の動作説明に供する説明図である。 同実施形態における圧力変動ユニットが生成する送液圧力の変動の説明に供する説明図である。 送液圧力の変化とヘッドタンクのアンロック状態からロック状態への移行の関係の説明に供する説明図である。 本発明の第７実施形態の説明に供する説明図である。 本発明の第８実施形態の説明に供する説明図である。 本発明の第９実施形態の説明に供する説明図である。 同実施形態の説明に供する送液圧力の説明に供する説明図である。 本発明の第１０実施形態の説明に供するバルブ部の説明図である。

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）のインク滴を吐出する液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド１０Ｋと、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインク滴を吐出する液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド１０Ｃ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。記録ヘッド１０Ｃは、少なくとも独立したＣＭＹのインク滴を吐出する少なくとも３列のノズル列を有している。なお、以下では、記録ヘッド１０Ｋ、記録ヘッド１０内のＣ、Ｍ、Ｙの各色に対応する各ノズル列を、特に注記しない限り、「記録ヘッド１０」と称する。

ここで、記録ヘッド１０としては、圧電部材を用いる圧電型ヘッド、電気熱変換素子を用いるサーマル型ヘッド、静電力を用いる静電型ヘッドなどいずれの方式のヘッドであってもよい。

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ヘッドタンク（バッファタンク、サブタンクともいう。）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を形成する液体供給チューブ４１を介して、各色のインクが供給される。カートリッジホルダ７７には、メインタンク７６とともに、メインタンク７６のインクを、所要の圧力変動を与えながら加圧して送液する圧力変動生成手段である圧力変動ユニット８１が設けられている。

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内を吸引する吸引手段である吸引ポンプ５３と、吸引ポンプ５３で吸引されたインクの廃液（廃インク）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。この維持回復機構５１にはキャップ５２を記録ヘッド１０のノズル面に対して進退移動（この例では昇降）させる図示しない移動機構を備えている。また、後述する図４に示すように、維持回復機構５１には、記録ヘッド１０のノズル面をワイピングするワイパ部材５７をワイピングユニット５８にて保持してノズル面に対して進退可能に配設している。

次に、このインクジェット記録装置に適用したインク供給系（インク供給システム）について図４を参照して説明する。なお、図４は同インク供給システムの模式的説明図である。
インクカートリッジ７６は、例えばインクを収容したインク袋を、密閉容器或いは大気連通部を有し、内部を大気に開放している大気開放容器内に収納して構成されている。このインクカートリッジ７６とヘッドタンク３０とは、圧力変動ユニット８１を介して液体供給チューブ４１で接続されている。ヘッドタンク３０と記録ヘッド１０とはフィルタ１０９を介して一体化され、ヘッドタンク３０から記録ヘッド１０にインクが供給される。

記録ヘッド１０は、待機時にはインクの水分乾燥を防止するためにキャップ５２でキャッピングされ、また記録ヘッド１０内の気泡排出やノズルが詰まったときなどにインクを吸引排出するときには、キャップ５２でキャッピングされた吸引ポンプ５３による吸引が行なわれる。なお、キャップ５２は、保湿用と吸引用を併用しているが、それぞれの役割を独立させたキャップ構成とすることもできる。また、吸引したインクは、廃液タンク５６ではなく、インクカートリッジ７６に戻す構成とすることもできる。さらに、キャップ５２は、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出時の空吐出滴を受ける空吐出受けとして使用することもできる。

次に、本発明の第１実施形態におけるヘッドタンクについて図５及び図６を参照して説明する。なお、図５は同ヘッドタンクの平面説明図、図６は同じく断面説明図である。
ヘッドタンク３０は、タンクケース２００に設けられた開口部が（一面）が可撓性部材である可撓性フィルム２０１で封止され、内部に液体を貯留する液体収容部２０３が形成されている。可撓性フィルム２０１は液体収容部２０３内の液体残量に応じて変位する変位部材である。また、タンクケース２００の一側面には、液体供給チューブ４１が接続されて、インクカートリッジ７６側からのインクを液体収容部２０３内に供給する液体流入部２０２が設けられている。なお、可撓性部材に代えて弾性部材を用いることもできる。

そして、タンクケース２００の液体流入部２０２を開閉するバルブ手段であるバルブ部（弁体）２４０がバルブホルダ２４５に取付けられて保持され、バルブホルダ２４５はタンクケース２００に設けられたバルブ保持部材であるバルブガイド２２１に移動可能に保持されている。バルブガイド２２１とバルブ部２４０との間には、バルブ部２４０が液体流入部２０２を閉じる方向に付勢する付勢手段であるスプリング２１１が介装されている。

一方、バルブ部２４０をロック状態及びアンロック状態にするロック手段として、可撓性フィルム２０１はロックレバー部材２２０が取付けられている。ロックレバー部材２２０は、可撓性フィルム２０１の変位に伴って変位（移動）する。ロックレバー部材２２０は例えば可撓性フィルム２０１に接着にて固定されている。

このロックレバー部材２２０は、タンクケース２００内部に設けられたガイド部材２５０に形成されたガイド溝２５５に沿って移動し、移動の途中でロックレバー部材２２０に振れ回りが生じないようにしている。また、ガイド溝２５０の壁面のうち、ロックレバー部材２２０を介してバルブホルダ２４５と反対側の壁面は、ロック状態でバルブ部２４０に送液圧力が作用し、ロックレバー部材２２０がバルブホルダ２４５で押されたときにロックレバー部材２２０の移動を規制する手段であるストッパ部２５６となっている。

また、可撓性フィルム２０１とガイド部材２５０との間には、可撓性フィルム２０１をタンクケース２００の内側から外側に向かって付勢する負圧ばね２１０が介装されている。この負圧ばね２１０は、記録ヘッド１０からの滴吐出に伴ってヘッドタンク３０内部が負圧（大気圧よりも小さい圧力）になり、可撓性フィルム２００が凹むことを抗う働きを有し、液体収容部２０３内の液体残量に応じて負圧を発生保持する働きを有している。

そして、ロックレバー部材２２０の一端部には係合部２２０ａが形成され、一方、バルブ２４０を保持するバルブホルダ２４５にはロックレバー部材２２０の係合部２２０ａが係合（ここでは、嵌合とする。）可能な係合部である穴部２３０が形成されている。

ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａがバルブホルダ２４５の穴部２３０に嵌合したとき（このときのロックレバー部材２２０の位置を「ロック位置」とする。）には、バルブホルダ２４５が移動不能となって、バルブ部２４０が開閉不能なロック状態になる。また、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａがバルブホルダ２４５の穴部２３０に嵌合していなとき（このときのロックレバー２２０の位置を「アンロック位置」とする。）には、バルブホルダ２４５が矢示β方向に移動可能となってバルブ部２４０が開閉可能なアンロック状態になる。つまり、ここでは、ロックレバー部材２２０、ガイド部材２５０とバルブホルダ２４５によってロック手段（ロック機構）を構成している。

なお、ヘッドタンク３０の液体収容部２０３は図示しない供給路を介してフィルタ部材１０９を通じて記録ヘッド１０に連通し、記録ヘッド１０にインクが供給される。

次に、このように構成したヘッドタンクにおけるロック手段の動作について図７を参照して説明する。なお、図７は同ロック手段の動作説明に供する断面説明図である。
ヘッドタンク３０の液体収容部２０３内のインク（液体）残量が所要量以上であるときには、図７（ａ）に示すように、可撓性フィルム２００は膨らんだ状態であって、ヘッドタンク３０の外側方向に変位している。このとき、ロックレバー部材２２０もヘッドタンク３０の外側方向へ移動しており、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａがバルブホルダ２４５の穴部２３０に嵌合し、バルブホルダ２４５の移動を不能にするロック状態となっている。

このロック状態のとき、液体流入部２０２に供給されるインクが異常に加圧された場合、バルブ部２４０にタンク内方への力が加わると、その力は矢印β１に沿ってバルブガイド２４５に連結しているロックレバー部材２２０に伝わる。ロックレバー部材２２０に伝わった力は、矢印β１方向に作用するが、矢印β１方向側にはガイド部材２５０のストッパ部２５６が設けられているので、ロックレバー部材２２０が可撓性フィルム２０１を中心にして回転し、あるいは矢示β１方向に移動することはない。

つまり、本実施形態では、ヘッドタンク３０に供給されるインクが異常に加圧されても、その加圧力はガイド部材２５０のストッパ部２５６で受け止められるので、バルブ部２４０がロックされて開くことがない。つまり、ロック手段でバルブ部２４０をロック状態にしたときには、ヘッドタンク３０内への液体の流入が常に停止される。

なお、バルブ部２４０のシール性を確実にするためには、バルブ部２４０が、例えばゴムのような伸縮可能な弾性体で構成されていることが好ましい。また、ロックレバー部材２２０がバルブホルダ２４５の穴部２３０に嵌合するとき、穴部２３０はロックレバー部材２２０の係合部２２０ａの外径よりも内径を大きくする必要がある。そのため、インクの圧力によって、ロックレバー部材２２０がガイド部材２５０のストッパ部２５６側に動くときに、両者のはめあい公差分だけ、ロックレバー部材２２０が動くことになる。同様に、インクの圧力によって、ロックレバー部材２２０がガイド部材２５６のストッパ部２５６に接触するまでの寸法分ロックレバー部材２２０が動く余地がある（クリアランスがある）。したがって、これらの寸法分（クリアランス分）だけロックレバー部材２２０が動いても、バルブ部２４０のシール性が保たれる必要がある。そのため、例えば、バルブ部２４０の弾性部材の硬度を下げて弾性変形量を増やし、上記のクリアランス分だけバルブ部２４０が移動しても、確実にシールできる構成にすることが好ましい。同様にバルブ部２４０を付勢するばね２１１の付勢力を考慮する必要がある。

そして、記録ヘッド１０から液体が吐出されて、ヘッドタンク３０内にインク残量が減少する。その結果、図７（ｂ）に示すように、ヘッドタンク３０内部の負圧が大きくなり、可撓性フィルム２０１がタンクケース２００の内側方向に変位する。このとき、ロックレバー部材２２０は、可撓性フィルム２０１の変位に伴って、ガイド部材２５０のガイド溝２５５に案内されて、タンクケース２００の内側方向に変位（移動）し、係合部２２０ａがバルブホルダ２４５の穴部２３０から離間する（抜ける）。これにより、バルブ部２４０が液体流入部２０２を開閉可能なアンロック状態になる。

このとき、メインタンク７６側から所定の値以上に加圧されたインクによる力が作用すると、バルブ部２４０が矢示β１方向に移動して液体流入部２０２を開放するので、液体流入部２０２からヘッドタンク３０内にインクが流入する。インクの流入に伴って可撓性フィルム２０１が復元して、ロックレバー部材２２０がバルブホルダ２４５の穴部２３０と係合する方向に移動して、所定量のインクが供給されると、再び、図７（ａ）に示すロック状態に復帰することになる。

このように、ヘッドタンクには、液体タンク側からヘッドタンクへの液体流入部を開閉するバルブ手段と、ヘッドタンク内の圧力変化に応じて、バルブ手段を開閉不能なロック状態と開閉可能なアンロック状態にするロック手段と、を備え、ロック手段でバルブ手段をロック状態にしたときには、ヘッドタンク内への液体の流入が常に停止され、ロック手段でバルブ手段をアンロック状態にしたときには、バルブ手段はヘッドタンクに供給される液体の圧力に応じて液体流入部を開閉してヘッドタンク内への液体の流入を制御する構成としたので、ヘッドタンクに供給する液体の過加圧が発生しても確実にシール性を保ち、ヘッドから液体が垂れる事態を防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態におけるヘッドタンクついて図８を参照して説明する。なお、図８は同ヘッドタンクの断面説明図である。
ここでは、可撓性フィルム２０２とともに移動するロックレバー部材２３０の側面には、先端部（一端部）にバルブ部２４０を保持しているバルブホルダ２４５の後端部（他端部）２４５ａが進退可能な凹部２６０が形成されている。

そして、ロックレバー部材２３０の側面の凹部２６０以外の部分がバルブホルダ２４５の後端部２４５ａと対向しているときには、バルブホルダ２４５が移動不能になってバルブ部２４０が液体流入部２０２を常に閉じているロック状態になり、ロックレバー部材２３０の側面の凹部２６０がバルブホルダ２４５の後端部２４５ａと対向しているときには、バルブホルダ２４５が移動可能になってバルブ部２４０が液体流入部２０２を開閉可能なアンロック状態になる。

これにより、ヘッドタンク３０の液体収容部２０３内のインク（液体）残量が所要量以上であるときには、図８（ａ）に示すように、可撓性フィルム２００は膨らんだ状態であって、ヘッドタンク３０の外側方向に変位している。このとき、ロックレバー部材２２０もヘッドタンク３０の外側方向へ移動しており、ロックレバー部材２２０の凹部２６０以外の側面部分がバルブホルダ２４５の後端部２４５ａに対向し、バルブホルダ２４５の移動を不能にするロック状態となる。

したがって、液体流入部２０２に供給されるインクが異常に加圧された場合でも、バルブ部２４０は常に閉じた状態にあり、シール性が確保されている。

そして、記録ヘッド１０から液体が吐出されて、ヘッドタンク３０内にインク残量が減少すると、図８（ｂ）に示すように、可撓性フィルム２０１がタンクケース２００の内側方向に変位し、ロックレバー部材２２０がタンクケース２００の内側方向に変位（移動）して、ロックレバー部材２２０の凹部２６０がバルブホルダ２４５の後端部２４５ａと対向する位置に移動すると、バルブホルダ２４５が移動可能になって、バルブ部２４０が液体流入部２０２を開閉可能なアンロック状態になる。

このとき、メインタンク７６側から所定の値以上に加圧されたインクによる力が作用すると、バルブ部２４０が液体流入部２０２を開放するので、液体流入部２０２からヘッドタンク３０内にインクが流入する。

なお、ロックレバー部材２２０に対向するバルブホルダ２４５の後端部２４５ａは、ロックレバー部材２２０の側面との摩擦を低減するために曲面形状であることが好ましい。あるいは、バルブホルダ２４５の後端部２４５にロックレバー部材２２０の側面に倣うローラ部材を有する構成とすることもできる。

これにより、前記第１実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

次に、本発明の第３実施形態におけるヘッドタンクついて図９を参照して説明する。なお、図９は同ヘッドタンクの断面説明図である。
ここでは、前記第１実施形態のロックレバー部材２２０のタンクケース２００の壁面側に凸部２６１を設け、タンクケース２００の壁面に凸部２６１が移動可能に嵌り込む中空のガイド部材を兼ねるストッパ部材２５７を設けている。

これにより、図９（ａ）に示すロック状態では、前記第１実施形態と同様に、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａがバルブホルダ２４５の穴部２３０に係合（嵌合）してバルブ部２４０を開閉不能なロック状態にしている。このとき、インクが異常に加圧されてバルブ部２４０に力が加わっても、ロックレバー部材２２０の凸部２６１がストップ部材２５７に嵌合しているので、ロックレバー２２０の移動が規制されて、バルブ部２４０のロック状態を確実に保持することができる。

そして、図９（ｂ）に示すアンロック状態では、前記第１実施形態と同様に、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａがバルブホルダ２４５の穴部２３０から離間して、バルブ部２４０が開閉可能な状態になる。

これにより、前記第１実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

次に、本発明の第４実施形態におけるヘッドタンクついて図１０を参照して説明する。なお、図１０は同ヘッドタンクの要部断面説明図である。
ここでは、前記第１、第３実施形態において、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａの先端部を、傾斜面２２０ｂ（角度θの切り欠き面）を形成した形状とし、他方、バルブホルダ２４５の穴部２３０にも係合部２２０ａの進入側面に傾斜面２３０ａを形成した形状としている。

これにより、図１０（ａ）のアンロック状態から図１０（ｂ）のロック状態に移行するとき、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａが滑らかにバルブホルダ２４５の穴部２３０に進入することができる。また、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａの穴部２３０への進入によって、バルブホルダ２４５は傾斜面２２０ｂで押されて図１０（ｂ）に示すγ方向に移動してバルブ部２４０を液体流入部２０２側に押し付け、より確実にバルブ部２４０のシール性が確保される。

次に、本発明の第５実施形態におけるヘッドタンクついて図１１を参照して説明する。なお、図１１は同ヘッドタンクの要部断面説明図である。
ここでは、前記第１、第３実施形態において、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａの先端部に、回転可能なローラ部材２７５を保持し、他方、バルブホルダ２４５の穴部２３０にも係合部２２０ａの進入側面に曲面２３０ｂを形成した形状としている。

これにより、図１１（ａ）のアンロック状態から図１１（ｂ）のロック状態に移行するとき、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａが滑らかにバルブホルダ２４５の穴部２３０に進入することができる。また、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａの穴部２３０への進入によって、バルブホルダ２４５はローラ部材２７５で押されて図１１（ｂ）に示すγ方向に移動してバルブ部２４０を液体流入部２０２側に押し付け、より確実にバルブ部２４０のシール性が確保される。

次に、本発明の第６実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同実施形態の動作説明に供する説明図、図１３は同実施形態における圧力変動ユニットが生成する圧力変動の説明に供する説明図である。
圧力変動ユニット８１は、周期的に送液圧力を変化させる（圧力変動を生成する）送液ポンプ３００で構成されている。この送液ポンプ３００による送液圧力は、図１３に示すように、大気圧（０）を基準として正圧と負圧に周期的に変化する。

ここで、送液ポンプ３００による送液圧力が所定の圧力ＰＨ以上であるときには、図１２（ａ）に示すように、送液されるインクの圧力がばね２１１の付勢力を上回り、ヘッドタンク３０のバルブ部２４０が液体流入部２０２を開くので、ヘッドタンク３０内にインクが供給される。

これに対して、送液ポンプ３００による送液圧力が所定の圧力ＰＨ未満であるときには、図１２（ｂ）に示すように、ばね２１１の付勢力が送液されるインクの圧力を上回り、バルブ部２４０がアンロック状態であっても、バルブ部２４０は閉じた状態になり、ヘッドタンク３０内にインクが供給さない。

つまり、ヘッドタンク３０のバルブ部２４０は送液ポンプ３００によって生成される供給インクの送液圧力の大きさによって、開弁状態と閉弁状態が決定される。このように送液圧力を周期的に変化させ、所謂脈動を生じさせることで、バルブ部２４０は開弁と閉弁を繰り返すことになる。

そのため、仮にバルブ部２４０に異物が付着しても、開弁と閉弁に伴うバルブ部２４０自体の繰り返し移動動作により、バルブ部２４０上に異物が付着せず、バルブ部２４０から剥がれ易くなる。したがって、バルブ部２４０とタンクケース２００の間に異物が挟まって、シール性が低下することを防ぐことができる。

なお、上述した所定の圧力ＰＨは、バルブ部２４０を付勢するばね２１１の付勢力と送液ポンプ３００によって生成される送液圧力とのバランスで決定される。そのため、両者のバランスから、所望の圧力ＰＨを設定可能である。また、送液圧力を周期的に変化させるポンプとしては、例えば、ダイヤフラムポンプやチュービングポンプがあるが、これら以外でも圧力を周期的に変化できる送液装置であれば、どのような構成でも良い。

次に、送液圧力の変化とヘッドタンクのアンロック状態からロック状態への移行の関係について図１４を参照して説明する。
前述した図１３で説明したように、アンロック状態のとき、バルブ部２４０は送液ポンプ３００からのインクの脈動圧力によって、開弁と閉弁を選択的に行っている。

ここで、送液ポンプ３００によるインクの送液圧力が所定の圧力ＰＨ以上であるとき（図１３の時点ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４間）には、図１４（ａ）に示すように、バルブ部２４０が開いて、ヘッドタンク３０内にインクが供給される。これにより、可撓性フィルム２０１が外方に膨らみ、ロックレバー部材２２０は、矢示Ａ方向に移動する。このとき、バルブホルダ２４５に設けられた穴部２３０とロックレバー部材２２０の係合部２２０ａに距離Ｌの差がある。つまり、開弁状態では、バルブ部２４０をロックすることができない。

そして、送液ポンプ３００によるインクの送液圧力が所定の圧力ＰＨ未満になると（図１３の時点ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５間）、図１４（ｂ）に示すように、ばね２１１の付勢力によってバルブ部２４０が閉弁する。このとき、図１４（ａ）に示す距離Ｌの差が無くなり、ロックレバー部材２２０はバルブホルダ２４５の穴部２３０と嵌合可能な位置に移動する。

このような開弁と閉弁の繰り返しによって、ヘッドタンク３０内にインクが供給されるに従ってレバー２２０が矢示Ａ方向に移動していくことになるので、図１４（ｃ）に示すように、バルブ部２４０の閉弁のタイミングで、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａがバルブホルダ２４５の穴部２３０に嵌合し、バルブ部２４０がロック状態になる。

なお、送液ポンプ３００による脈動（圧力変動）の周波数を高くすると、バルブ部２４０の開弁と閉弁の周期が高くなって、確実なロックができないおそれが生じるので、圧力変動の周波数は、ロック動作がスムーズに行えるように設定する。

また、バルブ部２４０の閉弁時にロック状態にするため、開弁に比べて閉弁時間を長くするように圧力変動を設定する（図１３の例）ことで、より確実なロックを行なうことができる。

このようにして、送液圧力の圧力変動を生成することにより、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａとバルブホルダ２４５の穴部２３０がスムーズに嵌合し、バルブ部２４０の確実なロックを行なうことができ、装置の信頼性と安全性を高めることができる。

次に、本発明の第７実施形態について図１５を参照して説明する。なお、図１５は同実施形態の説明に供する説明図であり、（ａ）はアンロック状態でバルブ部が開の状態を、（ｂ）はアンロック状態でバルブ部が閉の状態を示している。
ここでは、圧力変動ユニット８１とバルブ部２４０の間にバルブ部用フィルタ２８０を介装している。

バルブ部用フィルタ２８０を備えることで、バルブ部２４０に異物が付着し、シール性を悪化させることを防ぐことができる。このバルブ部用フィルタ２８０と前述したバルブ部２４０の繰り返し移動動作の２つの作用により、異物がバルブ部２４０に付着することをより確実に防止でき、バルブ部２４０がロック状態にあるときのシール性をより高めることができ、画像形成装置の信頼性を高めることができる。

次に、本発明の第８実施形態について図１６を参照して説明する。なお、図１６は同実施形態の説明に供する説明図であり、（ａ）はロック状態を、（ｂ）はアンロック状態を示している。
ここでは、圧力変動ユニット８１は、送液ポンプ３００と、送液ポンプ３００の前後に接続した迂回流路３１０とを備えている。

つまり、迂回流路３１０がない場合には、バルブ部２４０がロック状態にあるとき、送液ポンプ３００によって加圧されたインクの流路がない。ここで、送液ポンプ３００の種類によっては、インクの流路が無くても供給チューブ４１内のインクを加圧し続けるものがあるが、本発明では、バルブ部２４０を確実にロックするため、この状態で、バルブ部２４０が開弁することはないが、ポンプ３００を駆動させるモータに過剰な負荷をかけ、モータの発熱、故障を引き起こす原因となる。

そこで、この実施形態では、ポンプ３００を迂回する迂回流路３１０を設けて、図１６（ａ）に示すように、バルブ部２４０がロック状態にあるときには、送液ポンプ３００によって加圧されたインクが矢示ｃ方向に迂回流路３１０を流れる構成としている。

このように、バルブ部２４０がロック状態にあるときにも、迂回流路３１０が送液ポンプ３００と連通しているため、送液ポンプ３００は供給チューブ４１内のインクを加圧し続けることがなくなる。つまり、モータに不必要な負荷をかけることがなくなる。

また、バルブ部２４０がアンロック状態であるときには、図１６（ｂ）に示すように、送液ポンプ３００によって加圧されたインクにより、バルブ部２４０が開弁するため、送液ポンプ３００によって加圧されたインクの流路（矢示ｄ方向の流れ）が存在する。

このとき、送液ポンプ３００から加圧されるインクの矢印ｃ方向の流れが大きいと、バルブ部２４０を開弁するための圧力が得られなくなる。そこで、この迂回流路３１０は送液チューブ４１よりも流体抵抗を高くする（例えば、迂回流路３１０の流路断面積を供給チューブ４１の流路断面積より小さくする。）。

これにより、本実施形態では、送液圧力を変動させる手段（圧力変動生成手段）の駆動モータの発熱や故障を防止することができ、画像形成装置の信頼性を向上させることができる。

次に、本発明の第９実施形態について図１７及び図１８を参照して説明する。なお、図１７は同実施形態の説明に供する説明図、図１８は同実施形態の説明に供する送液圧力の説明に供する説明図である。
ここでは、前記各実施形態におけるバルブ部２４０を付勢する付勢手段（ばね２１１）を用いないで、圧力変動ユニット８１によって生成する送液圧力の変動によってバルブ部２４０をロック状態、アンロック状態にする構成としている。

つまり、送液ポンプで生成される負圧を大きくし、負圧によって送液ポンプ側にバルブ部２４０を変形させ、その変形を利用して、ロックレバー部材２２０をバルブホルダ２４５の穴部２３０に係合させるようにしている。

まず、図１７（ａ）に示すように、送液圧力が図１８に示す正圧Ｐ１であるときには、バルブ部２４０が開放されている。このとき、ヘッドタンク３０内にインクが供給され、可撓性フィルム２００の膨張に伴って、ロックレバー部材２２０が矢示Ａ方向に移動するが、バルブ部２４０がアンロック状態のため、ロックレバー部材２２０とバルブホルダ２４５の穴部２３０に距離Ｌの差がある。つまり、このまま、ロックレバー部材２２０が矢示Ａ方向に移動しても、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａは穴部２３０と嵌合できない。

この状態から、送液圧力が大きな負圧Ｐ２（｜Ｐ２｜＞｜Ｐ１｜）になると、図１７（ｂ）に示すように、バルブ部２４０に作用するインクの圧力が大きな負圧になるため、バルブ部２４０はヘッドタンク３０の液体流入部を閉じる方向に引き寄せられる。このとき、図１７（ｂ）に示す距離Ｌの差がなくなり、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａが穴部２３０と嵌合可能に位置になる。

そして、可撓性フィルム２２０の膨張によってロックレバー部材２２０がヘッドタンク３０の外方側（矢示Ａ方向）に移動することで、図１７（ｃ）に示すように、ロックレバー部材２２０の係合部２２０ａが穴部２３０と嵌合し、バルブ部２４０がロック状態になる。

このようにして、ロックレバー部材２２０は穴部２３０と非接触状態で嵌合でき、バルブ部２４０の確実なロックを行うことができ、装置の信頼性と安全性を高めることができる。

次に、本発明の第１０実施形態について図１９を参照して説明する。なお、図１９は同実施形態の説明に供するバルブ部の説明図である。
前述した第９実施形態において、圧力変動ユニット８１の送液ポンプ３００による送液圧力の負圧が大きいと、送液ポンプ３００側にバルブ部２４０が反り返ることになる。このとき、図１９（ａ）に矢印ｅで示すように、バルブ部２４０の外側のシール性が低下して、ヘッドタンク３０内のインクを送液ポンプ３００側に戻してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、図１９（ｂ）に示すように、バルブ部２４０とバルブホルダ２４５の間にバルブ固定部３５０を設けている。このバルブ固定部３５０によって、バルブ部２４０の反り返りを防ぐことができ、送液ポンプ３００による負圧が作用しても、ヘッドタンク３０内のインクが送液ポンプ３００側に逆流することを防止できる。なお、バルブ固定部３５０は樹脂や金属のような剛性がある部材で形成している。

なお、以上の説明においては、複数のヘッドに異なる色のインクが供給される例で本発明の動作、効果を説明したが、同一色のインクを複数のヘッドに供給する場合や、色ではなく処方の異なるインクを複数のヘッドに供給する場合にも同様に適用することができる。また、複数のノズル列を１ヘッド内に有する液体吐出ヘッドで１ヘッドから異なる種類の液体を吐出する場合のインク供給システムについても適用することができる。また、狭義のインクを吐出する画像形成装置に限定されるものではなく、様々な液体を吐出する液体吐出装置（本発明でいう「画像形成装置」に含まれる。）にも適用することができる。

４ キャリッジ
１０ 記録ヘッド
３０ ヘッドタンク
４１ 供給チューブ
５２ キャップ
５３ 吸引手段
７６ インクカートリッジ（メインタンク：液体タンク）
７７ カートリッジホルダ
８１ 圧力制御ユニット
２００ タンクケース
２０１ 可撓性フィルム
２０２ 液体流入部
２２０ ロックレバー
２４０ バルブ部（バルブ手段）
２４５ バルブホルダ
３００ 送液ポンプ

Claims (10)

1. 液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
   前記液体タンクから供給される液体を貯留して前記記録ヘッドに供給するヘッドタンクと、を備え、
   前記ヘッドタンクには、
   前記液体タンク側から前記ヘッドタンクへの液体流入部を開閉するバルブ手段と、
   前記ヘッドタンク内の圧力変化に応じて、前記バルブ手段を開閉不能なロック状態と開閉可能なアンロック状態にするロック手段と、を備え、
   前記ロック手段で前記バルブ手段をロック状態にしたときには、前記ヘッドタンク内への前記液体の流入が常に停止され、
   前記ロック手段で前記バルブ手段をアンロック状態にしたときには、前記バルブ手段は前記ヘッドタンクに供給される前記液体の圧力に応じて前記液体流入部を開閉して前記ヘッドタンク内への前記液体の流入を制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記バルブ手段を、前記液体流入部を閉じる方向に付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記液体タンクと前記ヘッドタンクとの間に、前記ヘッドタンクに供給する液体の送液圧力を周期的に変化させる圧力変動生成手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記送液圧力が大気圧に対して正圧と負圧に変化されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記圧力変動生成手段によって生成された前記液体の送液圧力が、前記ヘッドタンク内部の液体の圧力よりも低いときには、前記ロック手段がアンロック位置にあるときでも、前記バルブ手段は閉じていることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記ロック手段がアンロック位置にあるとき、前記圧力変動生成手段によって生成される前記液体の送液圧力が、前記ヘッドタンク内部の液体の圧力よりも高いときに前記バルブ手段が開状態になり、前記ヘッドタンク内に前記液体が供給されることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
7. 前記周期的に変動する送液圧力は、所定圧力以上である時間よりも、所定圧力未満である時間が長いことを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記圧力変動生成手段は、圧力変動を生成可能な送液ポンプと、前記送液ポンプを迂回する迂回流路とを有していることを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記ヘッドタンクの一面には内部の圧力変化に応じて変位する変位部材を有し、
   前記ロック手段は、
   前記変位部材の変位とともに少なくとも前記バルブ手段をロック状態にするロック位置と前記バルブ手段をアンロック状態にするアンロック位置との間で変位するロックレバー部材と、
   前記バルブ手段を保持し、移動可能に配設されたバルブ保持部材と、を有し、
   前記ロック状態では前記ロックレバー部材と前記バルブ保持部材とが係合して前記バルブ保持手段が移動不能になり、
   前記アンロック状態では前記ロックレバー部材と前記バルブ保持部材との係合が解除されて前記バルブ保持手段が移動可能になる
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記バルブ手段に送液圧力が作用したときに前記ロックレバー部材の移動を規制する手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

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