(57)【要約】【課題】気体透過性に対するバリア性、耐久性を維持したまま流体を双方向に移送する構成が複雑である。【解決手段】流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口２０１、２０２を有する上シリンダ２１１と、下シリンダ２１２内に移動可能に配置され、シリンダ２１２との間でシリンダ内室２１４を形成するピストン２１３と、上シリンダ２１１内に回転可能に配設され、第１、第２の供給／排出口２０１、２０２とシリンダ内室２１４とを連通する流路２２１を形成及び遮断するとともに、第１、第２の供給／排出口２０１、２０２の一方を常時遮断する流路開閉部材２２０と、流路開閉部材２２０の回転とピストン２１３の移動を連動させるカム溝２２３及びカムピン部２２４とを備えた。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口を有するシリンダと、
前記シリンダ内に移動可能に配置され、前記シリンダとの間で室を形成するピストンと、
前記シリンダ内に回転可能に配設され、前記第１、第２の供給／排出口と前記シリンダ内の前記室とを連通する流路を形成及び遮断するとともに、前記第１、第２の供給／排出口の一方を常時遮断する回転型流路開閉手段と、
前記流路開閉手段の回転と前記ピストンの移動を連動させる連動手段と、を備え、
前記流路開閉手段の一方向への回転で前記第１の供給／排出口から前記室内に流体が流入して前記第２の供給／排出口から排出され、前記流路開閉手段の他方向への回転で前記第２の供給／排出口から前記室内に流体が流入して前記第１の供給／排出口から排出される
ことを特徴とする流体供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体供給装置において、前記流路開閉手段は外周面の一部に切り欠き部を有し、前記シリンダに対して回転移動することで前記第１、第２の供給／排出口と前記シリンダ内の前記室とを連通する流路を形成及び遮断することを特徴とする流体供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流体供給装置において、前記連動手段は、前記流路開閉手段の回転を前記ピストンの進退動作に変換するカム機構であることを特徴とする流体供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の流体供給装置において、前記流路開閉手段に回転駆動力を伝達する駆動力伝達軸に対して前記ピストンが進退可能に装着されていることを特徴とする流体供給装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の流体供給装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体供給装置及び画像形成装置に関し、特に流体の移送方向を正逆切替え可能な可逆型の流体供給装置及びこれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
このような液体吐出方式の画像形成装置において、記録ヘッドに対してインクを供給する方式には、記録ヘッドを搭載するキャリッジにインクを収容した液体収容手段であるインクカートリッジを着脱自在に装着し、このインクカートリッジから記録ヘッドにインクを供給する方式と、キャリッジ上に記録ヘッドにインクを供給する第２液体収容手段である少容量のサブタンク（ヘッドタンク、バッファタンクともいう。）を搭載し、第１液体収容手段である大容量のインクカートリッジ（メインタンク）を装置本体側に交換可能に装着し、サブタンクに装置本体側のメインタンクからインクを補充供給する方式とが知られている。
【０００５】
ところで、メインタンクを交換する構成にあっては、メインタンクとヘッドタンクをインク供給流路（液体供給経路）で接続する構成がなされ、その液体供給流路としては、装置内引き回しや組立性、保全性等を考慮して柔軟な樹脂チューブが用いられていることが多い。
【０００６】
また、プリント動作の高速化に対応してキャリッジも高速走査される傾向にあり、追従する供給チューブの激しい揺動により記録ヘッドに対する供給流路内のインクの圧力変動が生じるので、圧力変動を抑えるために種々の複雑な圧力緩衝機構を設けるか、あるいは、弁などで供給流路を遮断することによってメインタンクとサブタンク間を流体的に絶縁するような構成が採用されている。
【０００７】
また、柔軟な樹脂チューブは、ガスバリア性が低いため、外部から空気が侵入（浸透）してチューブ内に気泡が発生することがあり、さらに供給流路とメインタンクの接続部分や供給流路とサブタンクの接続部分からも供給流路内に空気が侵入する。
【０００８】
このように供給流路内に空気が入り込むと、所定負圧を形成しているサブタンクに空気が送り込まれるためサブタンク内の圧力が低下し、記録ヘッドのノズル面からインクが垂れてしまうという問題がある。
【０００９】
そのため、サブタンクに混入した空気を大気に排出した後、吸引ポンプによって記録ヘッドのノズル面からインクを吸い出すことでサブタンク内部を所定圧力（負圧）に再形成することが行われるが、この方法では、ノズル開口からの吸引処理に伴う廃インク量が多くなってしまい不経済であるという不都合がある。
【００１０】
そこで、そこで、供給流路内のインクをメインタンクに戻すことでヘッドタンク内部の圧力制御を行うために、例えば特許文献１ないし３に記載されているような種々の方法や液体の移送方向を変更して吸引及び排出が可能なポンプが知られている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−３５１６４１号公報
【特許文献２】特開２００２−３７０３７４号公報
【特許文献３】特開昭６０−２５６５７７号公報
【００１２】
ここで、特許文献１には記録ヘッドのノズル近傍を通過しない並列な循環流路を形成し、インク圧送手段によりサブタンク内のインクと気泡をメインタンクに戻す構成が記載されている。また、特許文献２にはサブタンクの内容積を強制的に縮小方向に変化させることでサブタンク内の気泡をインクとともにメインタンクに逆流させる構成が記載されている。また、特許文献３には吸入口と吐出口とを有するケーシング内に回転可能に支持されるシェルと、シェル内をポンプ室と作動液室とに隔てるダイヤフラムを備え、シェルの回転によって吸入口と吐出口とへ連通可能な開口を形成したポンプ構成が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の構成にあっては、インク圧送手段の具体的内容については不明であり、各色ごとに２つの並列な循環流路が必要であって、装置内の引き回しや組立性が複雑化するとともに、高コスト化するという課題がある。
【００１４】
また、特許文献２に記載の構成にあっては、サブタンク内を加圧及び減圧することでサブタンク内容積を増減させるための加減圧手段とバルブユニットをキャリッジ外部に設ける必要があり、装置本体の大型化と複雑化を招くという課題がある。
【００１５】
また、特許文献３に記載のポンプにあっては、ダイヤフラムを用いるためにインクの浸透性に対する耐性が不十分であるという課題がある。
【００１６】
なお、液体の吸引及び排出が可能な一般的な双方向ポンプとしては、チュービングポンプが知られているが、チュービングポンプは低硬度の弾性チューブを圧接ローラでしごく構造であるため、気体透過に対するバリア性と耐久性に問題がある。
【００１７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、液体に対する高いバリア性、高い耐久性を維持しつつ、外部からの圧力伝播を阻止できるとともに、液体の移送方向を容易に変更可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、流体供給装置は、
流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口を有するシリンダと、
前記シリンダ内に移動可能に配置され、前記シリンダとの間で室を形成するピストンと、
前記シリンダ内に回転可能に配設され、前記第１、第２の供給／排出口と前記シリンダ内の前記室とを連通する流路を形成及び遮断するとともに、前記第１、第２の供給／排出口の一方を常時遮断する回転型流路開閉手段と、
前記流路開閉手段の回転と前記ピストンの移動を連動させる連動手段と、を備え、
前記流路開閉手段の一方向への回転で前記第１の供給／排出口から前記室内に流体が流入して前記第２の供給／排出口から排出され、前記流路開閉手段の他方向への回転で前記第２の供給／排出口から前記室内に流体が流入して前記第１の供給／排出口から排出される
構成とした。
【００１９】
ここで、前記流路開閉手段は外周面の一部に切り欠き部を有し、前記シリンダに対して回転移動することで前記第１、第２の供給／排出口と前記シリンダ内の前記室とを連通する流路を形成及び遮断する構成とできる。
【００２０】
また、前記連動手段は、前記流路開閉手段の回転を前記ピストンの進退動作に変換するカム機構である構成とできる。
【００２１】
また、前記流路開閉手段に回転駆動力を伝達する駆動力伝達軸に対して前記ピストンが進退可能に装着されている構成とできる。
【００２２】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る流体供給装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る流体供給装置及び画像形成装置によれば、流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口を有するシリンダと、シリンダ内に移動可能に配置され、シリンダとの間で室を形成するピストンと、流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口を有するシリンダと、シリンダ内に移動可能に配置され、シリンダとの間で室を形成するピストンと、シリンダ内に回転可能に配設され、第１、第２の供給／排出口とシリンダ内の室とを連通する流路を形成及び遮断するとともに、第１、第２の供給／排出口の一方を常時遮断する回転型流路開閉手段と、流路開閉手段の回転とピストンの移動を連動させる連動手段と、を備え、流路開閉手段の一方向への回転で第１の供給／排出口から室内に流体が流入して第２の供給／排出口から排出され、流路開閉手段の他方向への回転で第２の供給／排出口から室内に流体が流入して第１の供給／排出口から排出される構成としたので、流体に対する高いバリア性、高い耐久性を維持しつつ、外部からの圧力伝播を阻止できるとともに、流体の移送方向を容易に変更可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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メインタンクであるインクカートリッジ１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、本発明に係る流体供給装置を備える供給ポンプユニット２４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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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ベルト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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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交換されない廃液タンク１００を、維持回復機構８１の側方側には装置本体の前面側から交換可能な廃液タンク１０１を、それぞれ備えている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
次に、この画像形成装置におけるインク供給系の一例について図３の模式的説明図を参照して説明する。
記録ヘッド３４には、フィルタ３００を介してサブタンク３５が一体的に設けられてキャリッジ３３に搭載されている。サブタンク３５には、内部に収容されたインクの有無を検知するための一対（２本）の金属体からなる検知電極３０２ａ、３０２ｂが取り付けられ、また、内部を大気開放する大気開放手段３０４が設けられている。
【００４０】
一対の検知電極３０２ａ、３０２ｂは、一方がプラス、他方がマイナスにそれぞれ接続されており、検知電極３０２ａと３０２ｂがインク３０１に接している時と接していない時では、両者間の電気抵抗が変化するため、インクの有無を検知することができる。また、大気開放手段３０４は、弾性体を有するパッキン部分が２色成型により一体形成された押圧ピン４０５が収容され、サブタンク３５内に設置されたバネ３０６により外方へ付勢されることで大気とサブタンク３５との間を遮断し、押圧ピン４０５が外方からバネ３０６の付勢力に抗して押圧されることで大気とサブタンク３５内とを開放する。また、サブタンク３５内には、圧力を検出するための図示しない圧力検出手段が設けられている。
【００４１】
メインタンク１０には、内部に外圧によって変形可能なインク袋３１０が収納されている。このインク袋３１０は、メインタンク１０を装置本体に装着した時に供給ポンプユニット２４を構成する本発明に係る流体供給装置（可逆型ピストンポンプ）２００に設けられる中空の供給針に接続される。
【００４２】
そして、流体供給装置２００とサブタンク３５とが供給チューブ３６によって接続され、流体供給装置２００を駆動することによってメインタンク１０からサブタンク３５にインク３０１が補充供給される。サブタンク３５へのインク初期充填が完了したときのサブタンク３５内のインク液面は記録ヘッド３４のノズル面３４ｎから高さｈ０の位置にある。
【００４３】
流体供給装置２００は、後述するように、流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口２０１，２０２を有し、ここでは第１の供給／排出口２０１をインクタンク１０のインク袋３１０に接続し、第２の供給／排出口２０２側を供給チューブ３６に接続している。そして、この流体供給装置２００では、正回転駆動で第１の供給／排出口２０１側から第２の供給／排出口２０２側へ流体が移送され、逆回転駆動で第２の供給／排出口２０２側から第１の供給／排出口２０１側へ流体が移送される構成となっている。
【００４４】
次に、このインク供給系の制御を行う部分について図４に示すブロック説明図を参照して説明する。
主制御部３２０は、この画像形成装置全体の制御を司るＣＰＵ等のマイクロコンピュータで構成された部分であり、インク供給系の制御に関しては、サブタンク３５の検知電極３０２ａ、３０２ｂの検知信号からサブタンク３５内のインク有無を検出し、またサブタンク３５内の圧力を検出するサブタンク内圧力検出手段（圧力センサ）４０２の検出信号を入力し、これらの検出結果に基づいて、ドライバ４０３を介して、大気開放手段３０５の押圧ピン３０５を押圧する大気開放駆動手段（例えばソレノイド）４０４を駆動制御して大気開放／遮断を制御し、また、流体供給装置２００を駆動する可逆型アクチュエータ（例えばモータ）４０５を駆動制御して流体供給装置２００のインクの供給／排出を制御する。
【００４５】
次に、この制御部よる、サブタンク３５内に外部から空気が混入し、所定の負圧力より弱く（０に近く）なったときの制御について図５のフロー図を参照して説明する。
サブタンク３５内に設置した圧力センサ４０２が負圧低下を検知したときに、インク有無検知手段としての検知電極３０２ａ、３０２ｂからの検知信号によってインク無しが検出されていなければ、可逆型アクチュエータ４０５を駆動制御して流体供給装置２００を逆回転駆動させることで、供給チューブ（インク供給流路）３６内を減圧し、サブタンク３５内が所定の初期負圧力になるように、サブタンク３５からメインタンク１０へ流体としてのインク３０１を戻す動作を行う。
【００４６】
また、サブタンク３５内に設置した圧力センサ４０２が負圧低下を検知したときに、インク有無検知手段としての検知電極３０２ａ、３０２ｂの検知信号によってインク無しが検出されていれば、大気開放駆動手段４０３を駆動して押圧ピン４０５を押圧させることで大気開放手段３０４を作動させてサブタンク３５内を大気に連通させる。その後、可逆型アクチュエータ４０５を駆動制御して流体供給装置４２を正回転駆動させることで、供給チューブ（インク供給流路）３６内を加圧し、サブタンク３５内がインク有りになるまでメインタンク１０からサブタンク３５へインク３０１を充填する。
【００４７】
その後、流体供給装置２００を、正回転駆動を継続して、回転時間に伴う一定量（所定量）のインク３０１をメインタンク１０からサブタンク３５に充填し、大気開放手段３０４を停止（大気遮断）後、サブタンク３５内が所定の初期負圧力になるように流体供給装置２００を逆回転駆動して、サブタンク３５からメインタン１０３に微少量のインク３０１を戻す。
【００４８】
次に、印字によるインク消費に伴ってサブタンク内の負圧が所定の負圧力より高くなった場合の制御について図６のフロー図を参照して説明する。
まず、印字に伴うインク消費によりサブタンク３５内の負圧が所定の負圧力より強くなり、このときインク無しでないときには、サブタンク３５の大気開放手段３０４を作動させることなく、サブタンク３５内が所定の初期負圧力になるように流体供給装置２００を正回転駆動させて供給チューブ（インク供給流路）３６内を加圧して、メインタンク１０からサブタンク３５へインク３０１を充填する動作を行うようにしている。
【００４９】
また、印字に伴うインク消費により所定の負圧力より強くなり、このときインク無しであれば、サブタンク３５内の大気開放手段３０４を作動させてサブタンク３５内を大気に連通させる。その後、インク有りになるまで、流体供給装置２００を正回転駆動させて、供給チューブ（インク供給流路）３６内を加圧することで、メインタンク１０からサブタンク３５へインクを充填する。さらに、流体供給装置２００の回転時間に伴う一定量のインクをメインタンク１０からサブタンク３５に充填し、大気開放手段３０４を停止（大気遮断）後、サブタンク３５内が所定の初期負圧力になるように流体供給装置２００を逆回転駆動してサブタンク３５からメインタンク１０に微少量のインクを戻す制御を行う。
【００５０】
このような制御を行うことで、廃棄インクを発生させることなく、サブタンク内を所定の負圧力に再形成することができるとともに、常時サブタンク内のインク容量を一定に保持することができる。
【００５１】
次に、この画像形成装置におけるインク供給系の他の例について図７の模式的説明図を参照して説明する。
ここでは、流体供給装置２００の第１の供給／排出経路２０１をメインタンク１０のタンク本体とインク袋３１０との空間３１１に接続している。
【００５２】
この構成では、流体供給装置２００の第２の供給／排出口２０２から流体としてのエアーを吸引して第１の供給／排出口２０１からメインタンク１０の空間３１１に送り込むことによって、インク袋３１０が押し潰されて、インク袋３１０から供給チューブ（インク供給流路）３６にインクが送出される。また、流体供給装置２００の第１の供給／排出口２０１からメインタンク１０の空間３１１内のエアーを吸引して第２の供給／排出口２０２から排出することで、メインタンク１０の空間３１１が負圧状態になってインク袋３１０が膨らんで供給チューブ（インク供給流路）３６からインク袋３１０内にインクが戻される。
【００５３】
この例におけるサブタンク３５内のインク量の調節と所定の負圧力に再形成する制御については前述した例と同様である。
【００５４】
次に、本発明に係る流体供給装置の一実施形態について図８ないし図１０を参照して説明する。なお、図８は同流体供給装置の全体構成を示す外観斜視説明図、図９は図８のＸＺ平面における断面図、図１０は同じく分解斜視説明図である。
この流体供給装置２００は、上シリンダ２１１と下シリンダ２１２とによってシリンダを構成し、上シリンダ２１１には、流体を供給又は排出する第１の供給／排出口２０１と第２の供給／排出口２０２とが形成され、下シリンダ２１２にはピストン２１３が移動（ここでは上下動）可能に配設され、上シリンダ２１１及び下シリンダ２１２との間で流体が収容されるシリンダ内室２１４を形成している。
【００５５】
そして、上シリンダ２１２とキャップ２１５によってシリンダ内を貫通する駆動伝達軸２１６が回転可能に保持され、この駆動伝達軸２１６の外端部にはギヤ２１７が取付けられて、このギヤ２１７を介して前述した正逆両方向に回転可能な可逆型アクチュエータ４０５によって駆動伝達軸２１７が回転される。
【００５６】
また、上シリンダ２１２内には、上シリンダ２１２の内壁面に摺接する流路開閉部材２２０が回転可能に配設され、この流路開閉部材２２０は駆動伝達軸２１６によって回転される。
【００５７】
この流路開閉部材２２０は、第１、第２の供給／排出口２０１、２０２とシリンダ内室２１４とを連通する流路を形成及び遮断するとともに、第１、第２の供給／排出口２０１、２０２の一方を常時遮断する切り欠き部２２１が外周に形成された回転型バルブである。つまり、上シリンダ２１１の第１、第２の供給／排出口２０１、２０２の設置角度に対して、外周部に形成された切り欠き部２２１を所定の角度に形成することで、第１、第２の供給／排出口２０１、２０２の一方が常時遮断するように構成されている。
【００５８】
これにより、流路開閉部材２２０が上シリンダ２１１の内壁面に対して一定の接触力を保持しながら回転移動することで、上シリンダ２１１に形成された第１、第２の供給／排出口２０１、２０２の流路開閉・遮断を順次切り替えることができる。
【００５９】
この流路開閉部材２２０は、例えば、内部がエンジニアプラスチックで外周がゴムエラストマ弾性体で形成されている。
【００６０】
さらに、この流路開閉部材２２０の下部には円筒カム２２２が２色一体成型で内装されている。この円筒カム２２２のカム面２２２ａと流路形成部材２２０のカム面２２２ｂとの間でカム溝２２３を形成し、このカム溝内にピストン２１３に設けたカムピン部２２４を摺動可能に嵌め込んでいる。
【００６１】
ここで、ピストン２１３は駆動伝達軸２１６に対して進退可能に装着されている。つまり、駆動伝達軸２１６はピストン２１３の案内軸部材となっている。これにより、流路開閉部材２２０が回転することによってピストン２１３のカムピン部２２４がカム溝２２３に沿って移動し、カム溝２２３に案内されてピストン２１３は駆動伝達軸２１６に沿って進退動（上下動）する。
【００６２】
つまり、ここでは、カム機構（カム溝２２３とカムピン部２２４）によって流路開閉部材（手段）２２０の回転とピストン２１３の移動を連動させる連動手段を構成している。
【００６３】
また、ピストン２１３の外周面にはゴムエラストマ弾性体のＯリング２２５を嵌装して下シリンダ２１２との間をシールしている。
【００６４】
さらに、下シリンダ２１２には、下シリンダ２１２の底壁面とピストン２１３との間で形成される室２２６と第２の供給／排出口２０２とを連通する連通路２２７が形成されている。
【００６５】
次に、この流体供給装置２００による流体（ここでは、液体で説明する。）吸引及び排出動作について図１１ないし図１９を参照して説明する。なお、図１１ないし図１４は流路開閉部材２２０の回転角度の説明に供する図８のＸＹ平面における断面説明図、図１５ないし図１８は同じく図１１ないし図１４における流路開閉部材の回転角度に対するピストンの変位位置を説明する断面説明図、図１９は流路開閉部材の回転角度とピストンの変位量の関係を説明する説明図である。
【００６６】
先ず、流路開閉部材２２０は、回転角度が０であるとき、図１１に示すように切り欠き部（流路）２２１が第１の供給／排出口２０１に対向して、第１の供給／排出口２０１とシリンダ内室２１４が流路２２１を通じて連通し、第２の供給／排出口２０２はシリンダ内室２１４と流路が遮断されている状態とする。また、このとき、ピストン２１２は、図５に示すように上死点位置にある。
【００６７】
この状態から、流路開閉部材２２０が矢示方向に１２０度回転すると図１２に示す位置になる。この流路開閉部材２２０の回転時に流路２２１は第１の供給／排出口２０１に対向する状態が維持され、第１の供給／排出口２０１とシリンダ内室２１４が流路２２１を通じて連通しており、一方、第２の供給／排出口２０２はシリンダ内室２１４と流路が遮断されている状態が維持されている。
【００６８】
このとき、流路開閉部材２２０の回転によってピストン２１２のカムピン部２２４がカム溝２２３に沿って移動し、ピストン２１２は、図１６に示すように、初期位置から変位量δ分下死点まで矢示方向に下降移動するので、第１の供給／排出口２０１から流体ΔＱがシリンダ内室２１４に吸引される。
【００６９】
さらに、流路開閉部材２２０が矢示方向に６０度回転して初期位置からの回転角度が１８０度になると図１３に示す位置になり、この流路開閉部材２２０の回転時に流路２２１は第１の供給／排出口２０１から外れて、第１の供給／排出口２０１とシリンダ内室２１４が遮断され、一方、流路２２１が第２の供給／排出口２０２に対向した位置となって、シリンダ内室２１４と第２の供給／排出口２０２が連通する状態になる。
【００７０】
このとき、カム溝２２５の形状によってピストン２１２は図１７に示すように下死点に保持されたままであり、液体ΔＱはシリンダ内室２１４に貯留されたままである。
【００７１】
この状態から、流路開閉部材２２０が矢示方向に１２０度回転して初期位置からの回転角度が３００度になると図１４に示す位置になる。この流路開閉部材２２０の回転時に流路２２１は第２の供給／排出口２０２に対向する状態が維持され、第２の供給／排出口２０２とシリンダ内室２１４が流路２２１を通じて連通しており、一方、第１の供給／排出口２０１はシリンダ内室２１４と流路が遮断されている状態が維持されている。
【００７２】
このとき、流路開閉部材２２０の回転によってピストン２１２のカムピン部２２４がカム溝２２３に沿って移動し、ピストン２１２は、図１８に示すように、下死点から変位量δ分上死点まで矢示方向に上昇移動するので、シリンダ内室２１４の流体ΔＱが第２の供給／排出口２０２から排出される。
【００７３】
さらに、流路開閉部材２２０を初期位置に対して３００〜３６０度の範囲内にしたときには、図１９にも示すように、ピストン２１３は上死点位置に維持され、かつ、流路開閉部材２２０の流路２２１は第１、第２の供給／排出口２０１、２０２のいずれとも対向しない位置になって、このときは第１、第２の供給／排出口２０１、２０２とシリンダ内室２１４とは連通が遮断された状態になる。
【００７４】
なお、流路開閉部材２２０が上述したと逆方向に回転する場合には、同様にして、第２の供給／排出口２０２から流体ΔＱが吸引され、第１の供給／排出口２０１から排出される。
【００７５】
このように、流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口を有するシリンダと、シリンダ内に移動可能に配置され、シリンダとの間で室を形成するピストンと、流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口を有するシリンダと、シリンダ内に移動可能に配置され、シリンダとの間で室を形成するピストンと、シリンダ内に回転可能に配設され、第１、第２の供給／排出口とシリンダ内の室とを連通する流路を形成及び遮断するとともに、第１、第２の供給／排出口の一方を常時遮断する回転型流路開閉手段と、流路開閉手段の回転とピストンの移動を連動させる連動手段と、を備え、流路開閉手段の一方向への回転で第１の供給／排出口から室内に流体が流入して第２の供給／排出口から排出され、回転型流路開閉手段の他方向への回転で第２の供給／排出口から室内に流体が流入して第１の供給／排出口から排出される構成とすることで、流体の移送方向を容易に変更可能となる。
【００７６】
この場合、この流体供給装置はダイヤフラムなどの透湿性の低い部材を使用していないので、液体に対する高いバリア性、高い耐久性が維持される。それとともに、停止時には第１、第２の供給／排出口を常時遮断することができるので、外部からの圧力伝播を阻止できる。
【００７７】
ここで、下シリンダ２１２の底壁面とピストン２１３との間で形成される室２２６と第２の供給／排出口２０２とを連通する連通路２２７を設ける効果について説明する。ピストン２１３の下側の室２２６内の空気はピストン２１３が下死点に到達した時にはΔＱ２分排出されて（図１６参照）、次に、ピストン２１３が上死点に達した時には再びピストン２１３の下部領域にΔＱ２分吸引されるが、この時には上シリンダ２１１の第２の供給／排出口２０２より流体（液体）がΔＱ排出されるため、第２の供給／排出口２０２の最終排出口部２０２部への液体排出量の総計はΔＱとなる（ΔＱ２＝ΔＱ）。
【００７８】
この動作を連続的に行うことにより、ピストン２１３の下部領域の室２２６内の空気は浮力により上昇するため、室２２６はやがて液体に置換されることになる。
【００７９】
なお、本発明に係る画像形成装置は、インクジェットプリンタ以外にも、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機などにも適用することができる。さらに、インク以外の液体（記録液）、例えばレジスト、医療分野におけるＤＮＡ試料などを吐出させる画像形成装置などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の機構部の概略を示す構成図である。
【図２】同機構部の要部平面説明図である。
【図３】同画像形成装置におけるインク供給系の一例を示す模式的説明図である。
【図４】同じくインク供給系の制御に係る部分にブロック説明図である。
【図５】同じくインク供給系の制御の説明に供するフロー図である。
【図６】同じくインク供給系の制御の説明に供するフロー図である。
【図７】同画像形成装置におけるインク供給系の他の例を示す模式的説明図である。
【図８】本発明に係る流体供給装置の一実施形態の全体構成を示す外観斜視説明図である。
【図９】図８のＸＺ平面における断面図である。
【図１０】同じく分解斜視説明図である。
【図１１】同流体供給装置の動作説明に供する図８のＸＹ平面における流路開閉部材が初期位置（回転角度０°の位置）の断面説明図である。
【図１２】同じく流路開閉部材が回転角度１２０°の位置の断面説明図である。
【図１３】同じく流路開閉部材が回転角度１８０°の位置の断面説明図である。
【図１４】同じく流路開閉部材が回転角度３００°の位置の断面説明図である。
【図１５】同じく流路開閉部材の回転角度０°に対するピストンの変位位置を説明する断面説明図である。
【図１６】同じく流路開閉部材の回転角度１２０°に対するピストンの変位位置を説明する断面説明図である。
【図１７】同じく流路開閉部材の回転角度１８０°に対するピストンの変位位置を説明する断面説明図である。
【図１８】同じく流路開閉部材の回転角度３００°に対するピストンの変位位置を説明する断面説明図である。
【図１９】同じく流路開閉部材の回転角度とピストンの変位量の関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０…インクカートリッジ（メインタンク）
３３…キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
３５…サブタンク
３６…供給チューブ（インク供給流路）
２００…流体供給装置
２０１…第１の供給／排出口
２０２…第２の供給／排出口
２１１…上シリンダ
２１２…下シリンダ
２１３…ピストン
２１４…シリンダ内室
２１６…駆動伝達軸
２２０…流路開閉部材
２２１…切り欠き部（流路）
２２２…カム
２２２ａ、２２２ｂ…カム面
２２３…カム溝
２２４…カムピン部
【図１】
2009286033.tif 000003
【図２】
2009286033.tif 000004
【図３】
2009286033.tif 000005
【図４】
2009286033.tif 000006
【図５】
2009286033.tif 000007
【図６】
2009286033.tif 000008
【図７】
2009286033.tif 000009
【図８】
2009286033.tif 000010
【図９】
2009286033.tif 000011
【図１０】
2009286033.tif 000012
【図１１】
2009286033.tif 000013
【図１２】
2009286033.tif 000014
【図１３】
2009286033.tif 000015
【図１４】
2009286033.tif 000016
【図１５】
2009286033.tif 000017
【図１６】
2009286033.tif 000018
【図１７】
2009286033.tif 000019
【図１８】
2009286033.tif 000020
【図１９】
2009286033.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月19日(2009.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口を有するシリンダと、
前記シリンダ内に移動可能に配置され、前記シリンダとの間で室を形成するピストンと、
前記シリンダ内に回転可能に配設され、前記第１、第２の供給／排出口と前記シリンダ内の前記室とを連通する流路を形成及び遮断するとともに、前記第１、第２の供給／排出口の少なくとも一方を常時遮断する回転型流路開閉手段と、
前記流路開閉手段の回転と前記ピストンの移動を連動させる連動手段と、を備え、
前記流路開閉手段の一方向への回転で前記第１の供給／排出口から前記室内に流体が流入して前記第２の供給／排出口から排出され、前記流路開閉手段の他方向への回転で前記第２の供給／排出口から前記室内に流体が流入して前記第１の供給／排出口から排出される
ことを特徴とする流体供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体供給装置において、前記流路開閉手段は外周面の一部に切り欠き部を有し、前記シリンダに対して回転移動することで前記第１、第２の供給／排出口と前記シリンダ内の前記室とを連通する流路を形成及び遮断することを特徴とする流体供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流体供給装置において、前記連動手段は、前記流路開閉手段の回転を前記ピストンの進退動作に変換するカム機構であることを特徴とする流体供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の流体供給装置において、前記流路開閉手段に回転駆動力を伝達する駆動力伝達軸に対して前記ピストンが進退可能に装着されていることを特徴とする流体供給装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の流体供給装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記の課題を解決するため、流体供給装置は、
流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口を有するシリンダと、
前記シリンダ内に移動可能に配置され、前記シリンダとの間で室を形成するピストンと、
前記シリンダ内に回転可能に配設され、前記第１、第２の供給／排出口と前記シリンダ内の前記室とを連通する流路を形成及び遮断するとともに、前記第１、第２の供給／排出口の少なくとも一方を常時遮断する回転型流路開閉手段と、
前記流路開閉手段の回転と前記ピストンの移動を連動させる連動手段と、を備え、
前記流路開閉手段の一方向への回転で前記第１の供給／排出口から前記室内に流体が流入して前記第２の供給／排出口から排出され、前記流路開閉手段の他方向への回転で前記第２の供給／排出口から前記室内に流体が流入して前記第１の供給／排出口から排出される
構成とした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明に係る流体供給装置及び画像形成装置によれば、流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口を有するシリンダと、シリンダ内に移動可能に配置され、シリンダとの間で室を形成するピストンと、流体を供給又は排出する第１、第２の供給／排出口を有するシリンダと、シリンダ内に移動可能に配置され、シリンダとの間で室を形成するピストンと、シリンダ内に回転可能に配設され、第１、第２の供給／排出口とシリンダ内の室とを連通する流路を形成及び遮断するとともに、第１、第２の供給／排出口の少なくとも一方を常時遮断する回転型流路開閉手段と、流路開閉手段の回転とピストンの移動を連動させる連動手段と、を備え、流路開閉手段の一方向への回転で第１の供給／排出口から室内に流体が流入して第２の供給／排出口から排出され、流路開閉手段の他方向への回転で第２の供給／排出口から室内に流体が流入して第１の供給／排出口から排出される構成としたので、流体に対する高いバリア性、高い耐久性を維持しつつ、外部からの圧力伝播を阻止できるとともに、流体の移送方向を容易に変更可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
一対の検知電極３０２ａ、３０２ｂは、一方がプラス、他方がマイナスにそれぞれ接続されており、検知電極３０２ａと３０２ｂがインク３０１に接している時と接していない時では、両者間の電気抵抗が変化するため、インクの有無を検知することができる。また、大気開放手段３０４は、弾性体を有するパッキン部分が２色成型により一体形成された押圧ピン３０５が収容され、サブタンク３５内に設置されたバネ３０６により外方へ付勢されることで大気とサブタンク３５との間を遮断し、押圧ピン３０５が外方からバネ３０６の付勢力に抗して押圧されることで大気とサブタンク３５内とを開放する。また、サブタンク３５内には、圧力を検出するためのここでは図示しない圧力検出手段（後述する圧力検出手段４０２）が設けられている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
この場合、この流体供給装置はダイヤフラムなどの透湿性の高い部材を使用していないので、液体に対する高いバリア性、高い耐久性が維持される。それとともに、停止時には第１、第２の供給／排出口を常時遮断することができるので、外部からの圧力伝播を阻止できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
ここで、下シリンダ２１２の底壁面とピストン２１３との間で形成される室２２６と第２の供給／排出口２０２とを連通する連通路２２７を設ける効果について説明する。ピストン２１３の下側の室２２６内の空気はピストン２１３が下死点に到達した時にはΔＱ２分排出されて（図１６参照）、次に、ピストン２１３が上死点に達した時には再びピストン２１３の下部領域にΔＱ２分吸引されるが、この時には上シリンダ２１１の第２の供給／排出口２０２より流体（液体）がΔＱ排出されるため、第２の供給／排出口２０２の最終排出口部２２０Ｃへの液体排出量の総計はΔＱとなる（ΔＱ２＝ΔＱ）。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2009286033.tif 000022
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2009286033.tif 000023
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2009286033.tif 000024
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2009286033.tif 000025
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2009286033.tif 000026
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2009286033.tif 000027
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2009286033.tif 000028
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2009286033.tif 000029
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2009286033.tif 000030