JP2015229300A - 液体収容容器及び液体塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器に収容された液体の残量を検知するセンサの誤検知を軽減することができる液体収容容器を提供する。【解決手段】対象物に対して塗布するべき液体が収容された液体収容容器であって、液体との接触の有無に基づいて液体の残量を検知するセンサ２１０ａ、２１０ｂを含み、センサは、液体収容容器の内部において液体の液面と垂直方向に突出して設けられ、センサが突出している液体収容容器内部の面は、面に液体が残ることを防ぐ形状である。【選択図】図５

Description

本発明は、液体収容容器及び液体塗布装置に関し、特に、液体収容容器に収容された液体の残量を検知するセンサの誤検知の低減に関する。

近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置は、撮像機能、画像形成機能及び通信機能等を備えることにより、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ、複写機として利用可能な複合機として構成されることが多い。

このような画像処理装置のうち、電子化された書類の出力に用いられる画像形成装置においては、滲み、濃度変動、色調変動や裏写りといった印刷品質に影響する状態を回避して印刷品質を向上するため、インクの色材を凝集させるための処理液を前処理によって塗布する技術が一般的に知られている。

このような処理液は容器に入れられており、上述した前処理の際に容器から処理液が供給されて消費されるため、容器に対して随時処理液を補充する必要がある。その一態様として、導体の電極ピン間に電圧をかけて抵抗値により液体の残量を検知する方法が知られている。

このような電極を用いた検知において、インクの残量を正確に検出することを目的として、環境温度ごとのインク抵抗値を記憶させておくことと、インクにかける検出電圧を電気分解電圧以下に設定することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

上述のような電極を用いたセンサは接触式であり、容器に入れられた処理液の液面に対して垂直方向に設置された電極と処理液とが接触している場合は、処理液の残量が予め定められた量以上であると検知する。また、処理液が消費されて液面の高さが低下することにより、電極と液面とが接触しなくなった場合は、処理液の残量が予め定められた量未満であると検知する。

しかしながら、容器に入れられた処理液が消費されて液面の高さが低下していく際に、容器内部の壁面の液の切れ具合によっては壁面に液が残り、容器内部の壁面に液膜が張られる場合がある。上述のようなセンサに用いられる電極を保持している容器内部の壁面に液膜が張られている場合、液膜の状態により抵抗値が変化して、電極と処理液の液面とが接触していないにも関わらず、電極と処理液とが接触していると検知し、処理液の残量を誤検知する場合がある。

特許文献１に開示された技術では、処理液の入った容器内部に張られる液膜の影響については考慮されていない。なお、このような問題は、画像形成装置における処理液の入った容器に限らず、液体を供給して塗布する液体塗布装置における液体の入った容器であれば同様に生じ得る。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、容器に収容された液体の残量を検知するセンサの誤検知を軽減することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、対象物に対して塗布するべき液体が収容された液体収容容器であって、前記液体との接触の有無に基づいて前記液体の残量を検知するセンサを含み、前記センサは、前記液体収容容器の内部において前記液体の液面と垂直方向に突出して設けられ、前記センサが突出している前記液体収容容器内部の面は、前記面に前記液体が残ることを防ぐ形状であることを特徴とする。

本発明によれば、容器に収容された液体の残量を検知するセンサの誤検知を軽減することができる。

本発明の実施形態に係る前処理液塗布装置を含む画像形成システムの全体構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る前処理液塗布装置の構成を示す図である。 一般的なリザーブタンクの一部とセンサの構成を例示する図である。 図３に示した構成のリザーブタンク内の処理液の残量に応じたセンサの出力の変化を例示するグラフである。 本発明の実施形態に係るリザーブタンクの構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る図５に示したリザーブタンク内の処理液の残量に応じたセンサの出力の変化を例示する図である。 本発明の実施形態に係るリザーブタンクの構成の別の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るリザーブタンクの構成のさらに別の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るリザーブタンクの構成のさらに別の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、ロール紙を用いるインクジェットタイプの画像形成装置を含む画像形成システムにおいて、画像形成装置による画像形成出力の前に紙面上に液体を塗布する液体塗布装置を特徴として説明する。

図１は、本実施形態に係る画像形成システム全体の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成システムは、ロール状に巻かれたロール紙Ｓを送り出す前処理機１、前処理機１から送り出されたロール紙Ｓの表面に液体を塗布する前処理液塗布装置２、前処理液塗布装置２によって液体が塗布されたロール紙に対して色材を吐出して画像を形成するインクジェットプリンタ本体３及び画像が形成された用紙を巻き取る後処理機４を含む。即ち、本実施形態においては、前処理液塗布装置２が液体塗布装置として機能する。

図１に示すような構成において、本実施形態に係る要旨は、前処理液塗布装置２においてロール紙表面に塗布される液体が収容される液体収容容器の構成にある。前処理液塗布装置２においては、ロール紙Ｓの表面を改質するための改質剤である処理液をロール紙に塗布する。処理液がロール紙Ｓの表面全体に塗布されることにより、インクジェットプリンタ本体３においてロール紙Ｓ表面に吐出されたインクの水分が速やかにロール紙Ｓに浸透すると共に色成分が増粘する。なお、本実施形態においては、前処理液塗布装置２によって処理液が塗布される対象としてロール紙を例として説明するが、材質としては紙に限らず、フィルムやプラスチックシート等でも良い。

次に、本実施形態に係る前処理液塗布装置２の構成について図２を参照して説明する。図２に示すように、本実施形態に係る前処理液塗布装置２は、ロール紙２０５の搬送経路において、対象物であるロール紙２０５に処理液を塗布する塗布部２００及び塗布部２００に処理液を供給する供給部であるリザーブタンク２２４及びカートリッジ２２９、２３８を含む。

また、塗布部２００は、処理液を塗布する円筒状の塗布ローラ２０１、処理液を薄膜化して塗布ローラ２０１に転写するスクイーズローラ２０２及び塗布ローラ２０１との間でロール紙２０５を挟み込む加圧ローラ２０３から構成される。また、スクイーズローラ２０２は、処理液を溜めておく供給パン２０４内で処理液に浸されており、図示しない供給パン２０４内の液量を検知する液面検知センサにより液面高さを制御して塗布量が一定となるようにしている。

また、供給パン２０４は、塗布ローラ２０１を覆うように形成されており、供給パン２０４内にある処理液の蒸発を抑える。しかしながら、塗布ローラ２０１と加圧ローラ２０３との圧接部は開口しておく必要があり、完全な密閉系とはなっていない。

そのため、供給部に略密閉系のリザーブタンク２２４が設けられている。リザーブタンク２２４と供給パン２０４とを連通する退避経路２２５に設けられている電磁弁２２６が開放されると、水頭差により供給パン２０４の処理液が退避経路２２５を通ってリザーブタンク２２４へ移送される。このような構成により、処理液の粘度の上昇を抑えることができる。

なお、電磁弁２２６が開放されるタイミングは、例えば、ロール紙２０５の架け替え、印刷パターンの変更といった通常の印刷ジョブ間の作業時間より長い時間（例えば、１時間以上）印刷処理が停止された場合であり、供給パン２０４に処理液を充填する待ち時間が印刷停止ごとに発生しないようになっている。

また、電磁弁２２６は電力が供給されていない場合に開放されるので、前処理液塗布装置２の電源が遮断された場合は供給パン２０４に入れられている処理液がリザーブタンク２２４へ移送される。このような構成により、処理液が供給パン２０４内に長時間入れられたままになることを防止している。

また、リザーブタンク２２４においても処理液が長時間（例えば、数十日以上）使用されていない場合は、処理液の粘度が上昇してしまう。そこで、リザーブタンク２２４において処理液が一定時間以上使用されていない場合、廃液ポンプ２２２によりリザーブタンク２２４内の処理液が廃液タンク２２１に廃液されることにより、処理液の鮮度が保たれる。

また、退避経路２２５からフィルタ２２７に連通する循環経路２２８が分岐している。この循環経路２２８において、フィルタ２２７の上流側に電磁弁２３２が設けられ、下流側に三方弁２３３が設けられている。フィルタ２２７は、供給パン２０４内に滞留する紙粉等を除去し、処理液が糊状になることを防止する。なお、供給パン２０４内に滞留する紙粉等は、ロール紙２０５を塗布ローラ２０１及び加圧ローラ２０３により滑らせて動かすこと（摺動）により発生する。

処理液を塗布している際に、適宜電磁弁２３２が開放されると、供給パン２０４内の処理液の一部が退避経路２２５及び循環経路２２８を通ってフィルタ２２７に通されることにより、処理液に含まれる紙粉類が除去される。そして、三方弁２３３がフィルタ２２７と供給パン２０４とが連通する状態にされ供給ポンプ２３０が駆動すると、フィルタ２２７により紙粉類が除去された処理液が供給ポンプ２３０により供給パン２０４へと供給される。

供給パン２０４への処理液の供給は、供給部であるリザーブタンク２２４又はカートリッジ２２９、２３８から行われる。リザーブタンク２２４にはリザーブタンク２２４内の処理液の残量を検知するセンサ２１０が設けられている。

センサ２１０は、２本の電極ピンから構成され、電極ピン間に電圧を加えた際に流れる電流により、液体が収容される液体収容容器であるリザーブタンク２２４内の処理液の残量を検知する。このようなセンサ２１０による処理液の残量の誤検知を軽減するためのリザーブタンク２２４の構成が、本実施形態に係る要旨である。詳細は後述する。

センサ２１０によりリザーブタンク２２４内に処理液の残量が予め定められた量以上であると検知された場合、電磁弁２３６が開放され、リザーブタンク２２４に入れられている処理液が、リザーブタンク２２４とフィルタ２２７とを連通する循環供給経路２３５からフィルタ２２７に通される。そして、三方弁２３３がフィルタ２２７と供給パン２０４とが連通する状態にされ供給ポンプ２３０が駆動すると、フィルタ２２７に通された処理液が供給ポンプ２３０により供給パン２０４へと供給される。

一方、センサ２１０によりリザーブタンク２２４に処理液の残量が予め定められた量未満であると検知された場合は、カートリッジ２２９、２３８のいずれかから供給が行われる。例えば、カートリッジ２２９から供給が行われる場合、電磁弁２３４が開放され、三方弁２３３がカートリッジ２２９と供給パン２０４とが連通する状態にされ供給ポンプ２３０が駆動すると、カートリッジ２２９に入れられている処理液が経路２３１を通って、供給ポンプ２３０により供給パン２０４へと供給される。

また、経路２３１上にはカートリッジ２２９、２３８内の処理液の有無を検知するＥＭＰＴＹセンサ２２３が設けられている。例えば、カートリッジ２２９内の処理液がないと検知された場合、カートリッジ２３８からの供給に制御が切り替えられる。これにより、電磁弁２３７が開放され、カートリッジ２３８に入れられている処理液が経路２３１を通って、供給ポンプ２３０により供給パン２０４へと供給される。

その間に、処理液がないと検知されたカートリッジ２２９は、新しいカートリッジに交換される。このように、複数のカートリッジが装着可能な構成により、前処理液塗布装置２の稼働を停止させることなく、カートリッジを交換することが可能になる。なお、本実施形態においては、２つのカートリッジ２２９、２３８が装着されている場合を例として説明したが、これは一例であり、３つ以上のカートリッジが装着されてもよい。

次に、一般的なリザーブタンク２２４の構成を説明する。図３は、一般的なリザーブタンク２２４の一部とリザーブタンク２２４に設けられたセンサ２１０の構成を例示する図である。なお、図３は、リザーブタンク２２４の断面を例示している。図３に示すように、センサ２１０は、絶縁体のケースに保持された２本の電極ピン２１０ａ、２１０ｂから構成される。また、センサ２１０は、図３に示すように、リザーブタンク２２４の内部において液体の液面と垂直方向に突出して設けられている。

一方の電極ピン（ここでは、電極ピン２１０ａとする）には、交流電流が印加され、もう一方の電極ピン（ここでは、電極ピン２１０ｂとする）は、ＧＮＤである。図３（ａ）に示すように、電極ピン２１０ａ、２１０ｂがリザーブタンク２２４内の処理液（図３においてはドットで示されている）に浸っている場合、液中のイオンにより電荷の授受が行われるので、センサ２１０は流れた電荷に応じた出力を得ることができる。

図４は、図３に示した構成のリザーブタンク２２４内の処理液の残量に応じたセンサ２１０の出力の変化を例示するグラフである。図４に示すように、横軸は経過時間（秒）を示し、縦軸はセンサ２１０の出力値（以降、「センサ出力値」とする）（Ｖ）を示す。

リザーブタンク２２４に処理液が十分に入っている状態から時間が経過するにつれて処理液が減っていくとする。リザーブタンク２２４に処理液が十分に入っており電極ピン２１０ａ、２１０ｂが処理液に完全に浸っている状態である場合（例えば図４に示した経過時間０秒から２５秒の間）、センサ出力値はほぼ０Ｖである。

処理液が減っていくと、リザーブタンク２２４の液面の高さが低下していくので、図３（ｂ）に示すように、電極ピン２１０ａ、２１０ｂと処理液の液面とはやがて離間する。この場合、電極ピン２１０ａ、２１０ｂと処理液との接触がなくなるので、電極ピン２１０ａ、２１０ｂと液面とが離間したタイミングで、センサ出力値が０Ｖから、処理液の残量が不足していると検知する閾値（スライスレベル）よりも大きな値（例えば、２Ｖ）に変化する。このようにセンサ２１０は、液体との接触の有無に基づいて液体の残量を検知する。

しかしながら、リザーブタンク２２４の構成が図３に示した構成の場合、図３（ｂ）に示すように、電極ピン２１０ａ、２１０ｂを保持するリザーブタンク２２４内部（液体収容容器内部）の面（図３に示したリザーブタンク２２４においては「天面」）に液が残り、天面に液膜が張られる。

この液膜の影響により抵抗値が変化するので、電極ピン２１０ａ、２１０ｂと液面とが離間してもセンサ出力値の立ち上がりが鈍り、液面と離間したタイミングからセンサ出力値がスライスレベル（図６においては点線で示した１Ｖのライン）を超えるまでのタイミングにラグ（例えば図４に示したグラフにおいては約１５秒）が生じる。そのため、電極ピン２１０ａ、２１０ｂと液面とが離間したにも関わらず、リザーブタンク２２４内の処理液の残量が予め定められた量以上であると誤検知してしまう。

このような誤検知を軽減させるためのリザーブタンク２２４の構成が、本実施形態に係る要旨である。以下、本実施形態に係るリザーブタンク２２４の構成を説明する。

図５は、本実施形態に係るリザーブタンク２２４の構成の一例を示す図である。なお、図５は、図２に示したリザーブタンク２２４をＡの方向でセンサ２１０の手前で切断した場合の断面の一部を示す。図５に示すように、リザーブタンク２２４には、電極ピン２１０ａ、２１０ｂを保持する天面より低い位置に壁面が設けられている。すなわち、センサ２１０が突出したリザーブタンク２２４内部の面は、処理液の液面が開口部と対向しているコの字形状である。

このような構成により、リザーブタンク２２４内に処理液が十分に入れられている状態であっても、図５（ａ）に示すように、電極ピン２１０ａ、２１０ｂが保持されている天面においては空気層が残り、処理液が接触することはない。

そのため、リザーブタンク２２４内の処理液の液面の高さが低下して、電極ピン２０１ａ、２１０ｂと液面とが離間した場合に、図５（ｂ）に示すように天面に液膜が張られていることはない。

図６は、図５に示した構成のリザーブタンク２２４内の処理液の残量に応じたセンサ２１０の出力の変化を例示するグラフである。図６に示すように、縦軸と横軸の構成は図４に示した構成と同様である。上述したように、図５に示したリザーブタンク２２４の構成においては、電極ピン２１０ａ、２１０ｂと液面とが離間した際に、天面に液膜が張られていることはないので、センサ出力値が液膜の影響を受けることはなく、電極ピン２１０ａ、２１０ｂ間は完全な絶縁状態となる。

そのため、図６に示すように、電極ピン２１０ａ、２１０ｂと液面とが離間したタイミングで、センサ出力値が０Ｖから２Ｖへ直ちに立ち上がり、センサ２１０は、リザーブタンク２２４内の処理液の残量が不足していると正しく検知する。

なお、本実施形態においては、図５に示したように開口部が処理液の液面に対向するコの字形状である場合を例として説明した。しかしながら、これは一例であり、コの字形状の角に丸みがある形状、台形状、ドーム状等、電極ピン２１０ａ、２１０ｂを保持している天面に処理液が接触することを防ぐ形状であればよい。

次に、本実施形態に係るリザーブタンク２２４の構成の別の一例を説明する。図７は、本実施形態に係るリザーブタンク２２４の構成の別の一例を示す図である。図７に示すように、リザーブタンク２２４の電極ピン２１０ａ、２１０ｂを保持する天面には、処理液の液面と水平方向に対して傾斜（例えば５°）がつけられている。

このような構成により、リザーブタンク２２４内の処理液の液面の高さが低下する際に天面に残っている液は、図７（ｂ）に示すように、電極ピン２１０ｂ側の壁面へと流れ壁面に沿って下へと流れていく。すなわち、図７に示したリザーブタンク２２４の構成においては、電極ピン２１０ａ、２１０ｂと液面とが離間した際に、天面に残る液が図３に示した構成の場合よりも少なくなる。

そのため、電極ピン２１０ａ、２１０ｂと液面とが離間したタイミングにおいて、センサ出力値が天面に張られた液膜の影響を受けにくくなり、リザーブタンク２２４内の処理液の残量が予め定められた量以上であると誤検知することが低減される。

次に、本実施形態に係るリザーブタンク２２４の構成のさらに別の一例を説明する。図８及び図９は、本実施形態に係るリザーブタンク２２４の構成のさらに別の一例を示す図である。図８（ａ）及び図９（ａ）は、それぞれ図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すリザーブタンク２２４を時計回り９０度に回転させた方向から見た断面図を示す。

図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、リザーブタンク２２４の電極ピン２１０ａ、２１０ｂを保持する天面は、処理液の液面と水平方向に対してドーム状（半円形状）の形状である。このような構成により、リザーブタンク２２４内の処理液の液面の高さが低下する際に天面に残っている液は、図９（ａ）に示すように天面の壁面に沿って下へ流れていく。すなわち、図８及び図９に示したリザーブタンク２２４の構成においては、電極ピン２１０ａ、２１０ｂと液面とが離間した際に、天面に残る液が図３に示した構成の場合よりも少なくなり、図９（ｂ）に示すように、天面に張られる液膜が図３（ｂ）に示した構成の場合よりも薄くなる。

そのため、電極ピン２１０ａ、２１０ｂと液面とが離間したタイミングにおいて、センサ出力値が天面に張られた液膜の影響を受けにくくなり、リザーブタンク２２４内の処理液の残量が予め定められた量以上であると誤検知することが低減される。

なお、図９に示したリザーブタンク２２４においては、半円形状の最も高い位置である最上点で電極ピン２１０ａ、２１０ｂが保持されている場合を例として説明している。このような構成により、最も液が残りにくい位置で電極ピン２１０ａ、２１０ｂが保持されるので、センサ２１０による処理液の残量の誤検知をより低減することができる。しかしながら、この構成は必須ではなく、電極ピン２１０ａ、２１０ｂが最上点からずれた位置で保持されていてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る前処理液塗布装置２のリザーブタンク２２４は、処理液が減ることにより液面の高さが低下した場合に、センサ２１０を保持する面に処理液が残ることを防ぐ形状となっている。このような構成により、センサ２１０の電極ピン２１０ａ、２１０ｂと処理液の液面とが離間した際のセンサ出力値が、センサ２１０を保持する天面に張られた液膜の影響を従来よりも受けにくくすることができるので、液体収容容器に収容された液体の残量を検知するセンサの誤検知を軽減することが可能になる。

また、本実施形態は、画像形成装置における処理液の入った容器であるリザーブタンク２２４に限らず、液体を供給して塗布する液体塗布装置における液体に入った容器に対しても同様に適用可能である。

１ 前処理機
２ 前処理液塗布装置
３ インクジェットプリンタ本体
４ 後処理機
２００ 塗布部
２０１ 塗布ローラ
２０２ スクイーズローラ
２０３ 加圧ローラ
２０４ 供給パン
２０５ ロール紙
２１０ センサ
２２１ 廃液タンク
２２２ 廃液ポンプ
２２３ ＥＭＰＴＹセンサ
２２４ リザーブタンク
２２５ 退避経路
２２６、２３２、２３４、２３６、２３７ 電磁弁
２２７ フィルタ
２２８ 循環経路
２２９、２３８ カートリッジ
２３０ 供給ポンプ
２３１ 経路
２３３ 三方弁
２３５ 循環供給経路

特開平０６−２７０４１０号公報

Claims (7)

1. 対象物に対して塗布するべき液体が収容された液体収容容器であって、
   前記液体との接触の有無に基づいて前記液体の残量を検知するセンサを含み、
   前記センサは、前記液体収容容器の内部において前記液体の液面と垂直方向に突出して設けられ、
   前記センサが突出している前記液体収容容器内部の面は、前記面に前記液体が残ることを防ぐ形状である
   ことを特徴とする液体収容容器。
2. 前記センサが突出している前記液体収容容器内部の面は、前記面に前記液体が接触することを防ぐ形状である
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体収容容器。
3. 前記センサが突出している前記液体収容容器内部の面は、前記液体の液面が開口部と対向しているコの字形状である
   ことを特徴とする請求項２に記載の液体収容容器。
4. 前記センサが突出している前記液体収容容器内部の面は、前記液体の液面と水平方向に対して傾斜した形状である
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体収容容器。
5. 前記センサが突出している前記液体収容容器内部の面は、前記液体の液面と水平方向に対して半円形状である
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体収容容器。
6. 前記センサは、前記半円形状の面の最も高い位置から突出している
   ことを特徴とする請求項５に記載の液体収容容器。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体収容容器を備えることを特徴とする液体塗布装置。