JP2005288767A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体貯留部から液体噴射ヘッドへ液体を供給するための液体供給路内を常時加圧して、液体供給路内に空気が入ることを確実に防止することができる液体噴射装置を提供すること。
【解決手段】液体貯留部９，１０と液体供給路Ｔ５，Ｔ７ないしＴ１１の間に配置されて液体貯留部９，１０から液体供給路側への一方向だけに液体１０００を通す第１弁部３８，８６ないし９０と、液体供給路Ｔ５，Ｔ７ないしＴ１１と液体噴射ヘッド８の間に配置されて液体貯留部９，１０から液体噴射ヘッド８へ液体１０００を供給し、液体噴射ヘッド８側の液体の量に応じて液体貯留部９，１０から液体噴射ヘッド８への液体の供給を止める第２弁部５５０と、第１弁部３８，８６ないし９０と第２弁部５５０の間の位置に設けられて、液体を収容して蓄圧することで液体供給路Ｔ５，Ｔ７ないしＴ１１内の液体を加圧する液体加圧部３００とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体を噴射するようになっている液体噴射装置に関する。

液体噴射装置の１つとして、液体であるインクを噴射するインクジェット式記録装置が広く知られている。このインクジェット式記録装置には、インクカートリッジ内に設けられたインクパックを、インク供給チューブを介して記録ヘッドに接続するいわゆるオフキャリッジタイプがある。
このオフキャリッジタイプでは、インクカートリッジ内に加圧ポンプ等により加圧空気を送り込むことによって、インクパックを加圧する。この加圧を受けて、インクパックに貯留されているインクは、インク供給チューブを介して記録ヘッドに向けて圧送され、これによって記録ヘッドにはインクが供給される。この供給されるインクを、記録ヘッドのノズル開口からインク滴として記録紙に吐出させて記録するようになっている。
ところで、このようなインク供給チューブの元には逆止弁を設けて、インク供給チューブの途中には圧力室を設けた例がある（たとえば特許文献１）。
特開昭５８−１５３６５９号公報（第１頁ないし第３頁、第１図）

特許文献１に記載されている液体供給装置では、逆止弁および圧力室を設けることにより、インク供給チューブ内の動圧を一定にして、インク吐出量を一定にしようとするものである。
しかし、この種のインク供給チューブの中には、外部から空気が混入したり、インク内の溶剤の蒸発により空気泡がインク供給チューブ内に混入する現象が生じることがある。
このようにインク供給チューブ内に空気が混入したり空気泡が発生すると、この空気泡は記録ヘッドから外部に排出する必要がある。この空気の排出のために、記録ヘッドのノズル面に対してキャップ部材を密着して負圧を供給することにより、ノズルプレート面に対するクリーニングをするが、このクリーニング動作量を多くしなければならない。
もし、空気泡が記録ヘッド内に流れ込むと、ノズル開口の目詰まりが生じやすく、ノズル開口から空気が出てしまい、いわゆる印字抜けの現象が発生してしまう。このことから、インク噴射精度が低下してしまうという問題がある。

そこで本発明は上記課題を解消し、液体貯留部から液体噴射ヘッドへ液体を供給するための液体供給路内を常時加圧して、液体供給路内に空気が入ることを確実に防止することができる液体噴射装置を提供することを目的としている。

上記目的は、第１の発明にあっては、液体を対象物に対して噴射するための液体噴射装置であって、前記液体を貯留する液体貯留部と、前記液体貯留部からの前記液体をノズル開口から噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体貯留部から前記液体噴射ヘッドへ前記液体を供給するための液体供給路と、前記液体貯留部と前記液体供給路の間に配置されて前記液体貯留部から前記液体供給路側への一方向だけに前記液体を通す第１弁部と、前記液体供給路と前記液体噴射ヘッドの間に配置されて前記液体貯留部から前記液体噴射ヘッドへ前記液体を供給し、前記液体噴射ヘッド側の前記液体の量に応じて前記液体貯留部から前記液体噴射ヘッドへの前記液体の供給を止める第２弁部と、前記液体供給路の前記第１弁部と前記第２弁部の間の位置に設けられて、前記液体を収容して蓄圧することで前記液体供給路内の前記液体を加圧する液体加圧部と、を備えることを特徴とする液体噴射装置により、達成される。

第１の発明の構成によれば、液体貯留部は液体を貯留する。液体噴射ヘッドは液体貯留部から液体を噴射する。液体供給路は、液体貯留部から液体噴射ヘッドへ液体を供給する。
第１弁部は、液体貯留部と液体供給路の間に配置されている。この第１弁部は、液体貯留部から液体供給部側への一方向だけに液体を通すことができる。
第２弁部は、液体供給路と液体噴射ヘッドの間に配置されている。第２弁部は、液体貯留部から液体噴射ヘッドへ液体を供給して、液体噴射ヘッド側の液体の量に応じて液体貯留部から液体噴射ヘッドへの液体の供給を止めることができるものである。
液体加圧部は、液体供給路の第１弁部と第２弁部の間の位置に設けられている。この液体加圧部は、液体を収容して液体供給路内の液体を加圧することができる。

これによって、液体貯留部の液体が液体供給路内に第１弁部を通じて供給されると、液体加圧部内にも液体が収容されることで、液体加圧部内は液体により蓄圧される。つまり液体加圧部内と液体供給路内の液体が蓄圧された状態になる。このように液体供給路内の液体が蓄圧されることにより、外部から液体供給路内に空気が入るのを常時防止することができる。
仮に、液体貯留部が液体供給路から取り外された場合であっても、液体加圧部に蓄圧された液体が液体供給路内を常時加圧しているので、この場合であっても、液体供給路内には外部から空気が入るのを防止することができる。
したがって、液体供給路内には空気が入らずに空気の泡がないために、従来必要であったクリーニング量を減らすことができる。しかも、空気の泡が液体噴射ヘッドの側に流れ込まないので、液体噴射ヘッドのノズル開口に目詰まりが生じることがなく、液体の噴射抜けが無くなり、噴射精度を上げることができる。

第２の発明は、第１の発明の構成において、前記液体加圧部は、前記液体供給路に接続されて前記液体を収容する収容体と、前記収容体内に配置される付勢部材と、前記収容体内に収容された前記液体により前記付勢部材の力に抗して前記収容体内を移動して前記液体の収容量を可変する移動体と、を有することを特徴とする。

第２の発明の構成によれば、液体加圧部の収容体は、液体供給路に接続されていて液体を収容する。付勢部材は、収容体内に配置されている。移動体は、収容体内に収容された液体により付勢部材の力に抗して収容体内を移動して液体の収容量を可変する。
これにより、移動体が収容体内において付勢部材の力に抗して液体を収容することにより、液体加圧部は確実に蓄圧することができる。

第３の発明は、第１の発明の構成において、前記液体加圧部は、前記液体供給路に接続されて前記液体を収容する際に、弾性変形して前記液体を収容する収容量を可変する可変容量タンクであることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、液体加圧部の可変容量タンクは、液体供給路に接続されていて、液体を収容する際に弾性変形して液体を収容する収容量を可変する。
これにより、液体加圧部は確実に蓄圧を行うことができる。

第４の発明は、第１の発明の構成において、前記液体噴射ヘッドは、キャリッジに設けられており、前記キャリッジには、前記第２弁部と、前記液体を前記液体噴射ヘッドの前記ノズル開口に送るために前記液体を収容する液体収容部とを有し、前記第２弁部は、前記液体収容部内の前記液体の量が減って前記液体の圧力が低下したときに開いて前記液体を前記液体供給路から前記液体収容部へ送ることを特徴とする。

第４の発明の構成によれば、液体噴射ヘッドはキャリッジに設けられている。このキャリッジには、第２弁部と液体収容部を有している。液体収容部は、液体を液体噴射ヘッドのノズル開口に送るために液体を収容する。第２弁部は、液体収容部内の液体の圧力が低下した時に開いて、液体供給部から液体収容部へ液体を送るようになっている。
これにより、液体収容部内の液体の量が減っていない状態では、第２弁部は液体供給路から液体収容部へは液体を供給しない。このため、液体供給路は、第１弁部と第２弁部の間で液体を移動しないように留めておくことができるので、液体加圧部内には液体を収容して蓄圧することができる。

第５の発明は、第４の発明の構成において、前記第１弁部は逆止弁であり、前記第２弁部は減圧弁であることを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、第１弁部は逆止弁であり、第２弁部は減圧弁である。
これにより、液体収容部内の液体の量が減っていない状態では、第２弁部は液体供給路から液体収容部へは液体を供給しない。このため、液体供給路は、第１弁部と第２弁部の間で液体を移動しないように留めておくことができるので、液体加圧部内には液体を収容して蓄圧することができる。

第６の発明は、第１の発明ないし第５の発明のいずれかの構成において、前記液体貯蔵部は、前記液体を収容していて圧力により前記液体を出すための液体収容体を有していて、前記液体収容体の開口部は前記第１弁部に対して着脱可能に接続されることを特徴とする。

第６の発明の構成によれば、液体貯留部は、液体を収容していて圧力により液体を出すための液体収容体を有している。この液体収容体の開口部は、第１弁部に対して着脱可能に接続される。
これによって、液体貯留部の液体収容体が第１弁部に対して取り付けられている場合には、液体収容体内から液体が液体供給路内に供給される。このことから、第１弁部と第２弁部の間において、液体加圧部は液体により蓄圧され、液体加圧部は液体供給路内を加圧することができる。
これに対して、液体収容体が第１弁部から取り除かれた場合には、液体収容体からは液体供給路側へはもはや液体が供給されない。しかし、液体加圧部に蓄圧された液体が、第１弁部と第２弁部の間の液体供給路内に供給されることから、第１弁部から液体収容体が取り外された状態であっても液体供給路内は常時加圧されることになる。
これによって、液体供給路内の液体は常時加圧されていることになり、外部から空気が液体供給路内に入るのを確実に防止することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の液体噴射装置の好ましい実施形態であるインクジェット式記録装置を示す斜視図である。
図２は、図１のインクジェット式記録装置１におけるインクの供給経路および各構成要素を示す図である。図３は、図２に示すインクジェット式記録装置１のキャリッジ７、記録ヘッド８、チューブ、そしてインク加圧装置３００等を示す図である。

図１に示すインクジェット式記録装置１は、フレーム２を有している。
このフレーム２の上面には、給紙トレイ３が設けられ、さらに、フレーム２の前面には、排紙トレイ４が設けられている。この給紙トレイ３および排紙トレイ４は、図示しないヒンジ構造によってフレーム２に対して折り畳み収容可能となるように構成されている。
このフレーム２内には、その長手方向にプラテン５が配設され、このプラテン５上には、図示しない紙送り機構によって、給紙トレイ３からフレーム２内に挿入された記録用紙が給送されるようになっている。そして、この給送された記録用紙は、排紙トレイ４からフレーム２外へ排出されるようになっている。この記録用紙は、記録媒体（ターゲット）の一種である。

フレーム２内には、プラテン５と平行になるようにガイド部材６が設けられている。このガイド部材６には、ガイド部材６に沿って移動可能なキャリッジ７が支持されている。フレーム２には、キャリッジモータ（図示せず）が設けられている。一対のプーリ（図示しない）には、歯付きベルト（図示せず）が掛けてあり、キャリッジモータの出力軸には一方のプーリが固定されている。これにより、キャリッジモータが作動すると、キャリッジ７は、ガイド部材６によりプラテン５と平行（主走査方向Ｔ）に沿って往復移動するようになっている。

図１と図２のキャリッジ７の下面（プラテン５と対向する面）には、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド８が設けられている。この記録ヘッド８は、図２に示すように記録用紙に対向するようにノズル形成面８ａを有している。図３に示すように、このノズル形成面８ａには、各々１列あたりｎ個（ｎは自然数）のノズルＮからなるたとえばノズル列５０１〜５０６が形成されている。
本実施形態では、説明の便宜上１列あたりｎ個のノズルＮからなるノズル列を６列形成したが、この限りではなく１列あたりのノズルＮの数およびノズル列の数は、適宜変更しても良い。

図２のこの記録ヘッド８は、フレーム２内に設けられた第１および第２のインクカートリッジ９，１０から、後述するように各ノズルＮにそれぞれ対応した色（本実施形態では、ブラック（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ライトシアン（ＬＣ）、ライトマゼンダ（ＬＭ））の各種インクが供給されるようになっている。
図２の記録ヘッド８に流入したインクは、圧電素子８ｂの駆動によって加圧され、記録ヘッド８のノズルＮからインク滴として吐出されることによって、ドットを形成する。つまり、図３の記録ヘッド８の各ノズル列５０１〜５０６の各ノズルＮからは、それぞれ対応する色である、ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー、ライトシアン、ライトマゼンダが吐出される。

図１のインクジェット式記録装置１では、キャリッジ７を往復移動させながらインク滴を記録用紙に吐出させ印刷するための領域を印刷領域としている。インクジェット式記録装置１には、非印刷時にノズルＮを封止するための非印刷領域が設けられ、その非印刷領域には、図１に示すように、キャップホルダ２４が設けられている。

図１に示すキャップホルダ２４には、記録ヘッド８のノズル形成面８ａと対向するように、可撓性を有するキャップ部材２６が設けられている。キャップホルダ２４は、図示しない駆動機構を介して、図２に示すようにキャップ部材２６を記録ヘッド８のノズル形成面８ａに密着させることによって、各ノズルＮを封止するようになっている。
図２に示すように、キャップ部材２６は、その底部にキャップ部材２６内と連通する連通口２６ａ，２６ｂが形成され、連通口２６ａにはチューブＴ１を介してキャップ開放バルブ２８が接続されている。このキャップ開放バルブ２８は、キャップ部材２６とノズル形成面８ａを密着させることによって形成される閉じた空間を適宜外部へ開放するようになっている。

図２の連通口２６ｂは、チューブＴ２を介してギヤポンプＧＰの吸引口に接続されている。このギヤポンプＧＰは、ギヤＧ１，Ｇ２を備えていて、モータＭＲから駆動力が伝達されると、ギヤＧ１，Ｇ２が回転駆動されて、キャップ部材２６内に負圧をかけるようになっている。つまり、キャップ部材２６によって前記ノズル形成面８ａを封止している際には、ギヤポンプＧＰを駆動させることによって、ノズル形成面８ａのノズルＮに負圧をかけてクリーニングをして、粘性の高まったインクや気泡をノズルＮから排出したり、あるいはインクをノズルＮから排出して保湿することができるようになっている。
このギヤポンプＧＰの排出口は、チューブＴ２１を介してチェックバルブ３０に接続されている。このチェックバルブ３０は、チューブＴ４を介して第１のインクカートリッジ９に備えられた空気導入部材３２に接続されている。

次に、図２に示す第１インクカートリッジ９と第２インクカートリッジ１０について説明する。第１インクカートリッジ９と第２インクカートリッジ１０は、ともに液体貯留部の一例である。
第１インクカートリッジ９と第２インクカートリッジ１０は、たとえばプラスチックや金属により作られた箱状のものである。第１インクカートリッジ９に中には、インク吸収体３６とインクパック１２０が収容されている。第１インクカートリッジ９は、空気導入部材３２、空気導出部材８１および接続部４００を有している。

インク吸収体３６は、たとえばスポンジ等の吸収性を有するたとえば多孔材料である。第１インクカートリッジ９の中には、ギヤポンプＧＰによってキャップ部材２６から吸引された廃インクおよび圧縮空気が導入されるようになっている。この時に、第１インクカートリッジ９内に流入する廃インクは、インク吸収体３６によって吸収される。

インクパック１２０は、ブラックインク（Ｂ）を収容していて、このインクパック１２０は第１インクカートリッジ９内に導入された圧縮空気によって加圧されるようになっている。この加圧により、インクパック１２０内のインクは接続部４００側に押し出される。この第１インクカートリッジ９に流入する廃インクと圧縮空気は、チェックバルブ３０により逆流が防止される。

図２に示す第２インクカートリッジ１０は、空気導入部材８２、接続部９２、接続部４０１ないし４０５を有している。
第１インクカートリッジ９の空気導出部材８１と第２インクカートリッジ１０の空気導入部材８２は、チューブＴ６で接続されている。これによって、第１インクカートリッジ９内に導入された圧縮空気は第２インクカートリッジ１０内にも供給することができる。
接続部９２はチューブＴ７０を通じて開閉バルブ９４に接続されている。この開閉バルブ９４内には一定圧力以上になると開くリリース弁と、これと並列に電気信号により閉じるソレノイドバルブ７７７が設けてあり、ソレノイドバルブ７７７の通電を切ることにより、必要に応じて第１インクカートリッジ９と第２インクカートリッジ１０内のそれぞれ圧縮空気を外部に抜くことができる。

図２の第２インクカートリッジ１０は、インクパック１２１，１２２，１２３，１２４，１２５を収容している。インクパック１２１はシアンインク（Ｃ）を収容しており、インクパック１２２はマゼンダインク（Ｍ）を収容している。インクパック１２３はイエローインク（Ｙ）を収容しており、インクパック１２４はライトシアンインク（ＬＣ）を収容し、そしてインクパック１２５はライトマゼンダインク（ＬＭ）を収容している。
接続部４０１はインクパック１２１からインクをチューブＴ７に出すための部分である。同様にして接続部４０２ないし４０５はインクパック１２２ないし１２５内のそれぞれのインクをチューブＴ８〜Ｔ１１にそれぞれに吐出するための部分である。

図２のインクパック１２０ないし１２５は、空気の圧力により液体を外部に出すための液体収容体の例である。インクパック１２０ないし１２５は、たとえば弾性を有する材料により作られた袋状の部材であり、その中に各種のインクが収容されている。インクパック１２０ないし１２５の開口部はそれぞれ接続部４００ないし４０５に接続されている。
接続部４００は、チューブＴ５のプラグ４００Ａに対して着脱可能に接続することができる。同様にして接続部４０１ないし４０５は、チューブＴ７ないしＴ１１のプラグ４０１Ａないし４０５Ａに対して着脱可能に接続することができる。

図２と図３に示すようにチューブＴ５は、プラグ４００Ａの他に、逆止弁３８、インク加圧装置３００を有している。同様にしてチューブＴ７ないしＴ１１は、それぞれ逆止弁８６ないし９０と、インク加圧装置３００をそれぞれ有している。逆止弁３８はプラグ４００Ａの付近に設けられている。同様にして逆止弁８６ないし９０は、プラグ４０１Ａないし４０５Ａの付近にそれぞれ設けられている。

図３に示すように、インク加圧装置３００はそれぞれチューブＴ５ないしＴ１１の途中にそれぞれ１つずつ設けられている。逆止弁３８，８６ないし９０が、それぞれチューブＴ５ないしチューブＴ１１の一端部側に設けられている。これらのチューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１は、液体供給路の一例でありたとえば可撓性を有する部材である。これらのチューブは、ポリエチレンやシリコン、各種エラストマー等により作ることができる。

図３に示すように、たとえばチューブＴ１１の他端側が、キャリッジ７の流路２１側に接続されている。図３では、このチューブＴ１１に対応するキャリッジ７の部分断面構造例を示している。その他のチューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１０は、やはり図３に示すのと同様のキャリッジ７の断面構造の部分にそれぞれ接続されている。すなわち、チューブＴ５、チューブＴ７ないしチューブＴ１１は、図３に示す紙面垂直方向奥行きに沿って、それぞれ等間隔をおいて接続されている。これらのチューブＴ５、チューブＴ７ないしチューブＴ１１は、図３に示すノズル列５０１ないし５０６にそれぞれ位置的に対応している。

そこで、図３を参照して、チューブＴ１１に対応しているキャリッジ７の断面構造の形状例について代表して説明する。
図２に示す第２インクカートリッジ１０内に圧縮空気が供給されると、インクパック１２５が圧力を受けて、インクパック１２５内のインクが逆止弁９０とチューブＴ１１を通じてキャリッジ７の流路２１内に供給される。

この逆止弁９０は、インクパック１２５からチューブＴ１１側へのインクの供給を許容するが、反対にチューブＴ１１側からインクパック１２５側へのインクの供給を遮断する弁である。すなわち、逆止弁９０は、液体貯留部と液体供給路の間に配置されて液体貯留部から液体供給路側への一方向だけ液体を通す第１弁部に相当する。その他の逆止弁３８，８６ないし８９も、逆止弁９０と同様の動作をする第１弁部に相当する。
図４は逆止弁３８，８６ないし９０の構造の一例を示している。しかし図４に示す逆止弁の構造例に限らず、逆止弁は他の構造を採用することも勿論可能である。

図４の逆止弁３８，８６〜９０は、ハウジング６０、弁体６２、シール部材６４、弾性部材としてのバネ部材６６を備えている。ハウジング６０の内部には、円筒状のインク室６８が形成されている。そして、ハウジング６０のインクパック側には、インク室６８のインク流路７４が形成されている。ハウジング６０のチューブＴ５（Ｔ７〜Ｔ１１）側には、インク室６８の第２のインク流路７６が形成されている。

図４に示すように、弁体６２は、略円形状に形成され、インク室６８内を軸線方向に往復可能である。弁体６２の外形は、前記ハウジング６０の内径よりも若干小さく、その側面には等角度間隔で４つの溝状流路８０がそれぞれ設けられている。弁体６２には環状のシール部材６４が固着されている。環状のシール部材６４は弾性部材で形成されていて、第１のインク流路７４の開口部を囲む。したがって、弁体６２のシール部材６４が内壁面６８ａに当接すると、第１のインク流路７４の開口部を閉塞する。弁体６２内には、バネ部材６６が配設され、バネ部材６６の弾性力により弁体６２のシール部材６４が内壁面６８ａを押圧する。

インクパック１２０〜１２５側から加圧されたインクがインク流路７４に導入されると、インクはバネ部材６６の弾性力に抗して弁体６２を押圧し、シール部材６４を内壁面６８ａから離間するようになっている。その結果、インク流路７４に導入されたインクは、インク室６８内に導入され、弁体６２の溝状流路８０を介してインク流路７６に案内されてキャリッジ７側に供給される。

反対に、インクパック１２０〜１２５側のチューブＴ５が負圧になるか、あるいはインクパックからインクがインク流路７４に導入されない場合には、図４に示すように、弁体６２はバネ部材６６の弾性力によって押圧され、インク流路７４を閉塞する。その結果、キャリッジ７側からのインクが弁体６２の溝状流路８０を介してインク流路７４に入ることはない。

次に、図３に示すキャリッジ７の構造例について説明する。
キャリッジ７の上面には凹部が形成されていて、その凹部はフィルム部材１１により塞ぐことでインク収容室１２を形成している。インク収容室１２内であって、フィルム部材１１の下側には、作動レバー１３が設けられている。作動レバー１３は、作動レバー１３の基端がインク収容室１２の上部開口壁に固着された片持ち式のレバーであって、その基端部を支点としてＺ方向に撓むようになっている。キャリッジ７には、インク収容室１２の下側であって図３における右側に記録ヘッド８につながる導出孔１４が形成されている。

図３のキャリッジ７は、減圧弁５５０を有している。この減圧弁５５０は、チューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１のそれぞれの他端部側に接続されている第２弁部に相当する。この減圧弁５５０は、チューブと記録ヘッド８の間に配置されていて、各インクパックから記録ヘッド８へインクを供給し、記録ヘッド８側のインクの量に応じてインクパックから記録ヘッド８側への液体の供給を止めるものである。

キャリッジ７には図３における左側に弁収容室１５が形成されている。弁収容室１５の上面が連通孔１６を介してインク収容室１２と連通している。弁収容室１５には、その連通孔１６の開口部を囲む環状のシール材１７が設けられている。弁収容室１５には弁体１８が配置され、バネ部材１９にてシール材１７が連通孔１６を閉鎖する。これにより、弁収容室１５とインク収容室１２との連通が遮断されている。

減圧弁５５０の弁体１８には、連通孔１６を貫通しインク収容室１２内に突出したバルブ軸２０が突出して形成されている。作動レバー１３がＺ方向の下方に撓んだときに、バルブ軸２０は作動レバー１３に押圧されることで、弁体１８をバネ部材１９の弾性力に抗して下方に押圧する。弁体１８がバネ部材１９の弾性力に抗して下方に押圧されると、弁体１８のシール材１７は離れて、弁収容室１５とインク収容室１２が連通する。

キャリッジ７には、弁収容室１５に連通する流路２１が形成されている。流路２１はチューブＴ１１に連結され、インクを弁収容室１５に供給する。弁収容室１５に供給されたインクは減圧弁５５０を通じてインク収容室１２に供給され、インク導出孔１４を介して記録ヘッド８の圧力室１４Ａ側へ供給される。

図３に示すように、インク収容室１２にインクが供給されている状態において、記録ヘッド８のノズルＮからインクが吐出すると、インク収容室１２内のインクが導出孔１４を介して記録ヘッド８に供給されて、同インク収容室１２内が負圧になる。
インク収容室１２内が負圧になると、フィルム部材１１がインク収容室１２側に撓み、作動レバー１３を下方に撓ませる。バルブ軸２０は、下方に撓む作動レバー１３に基づいて弁体１８をバネ部材１９の弾性力に抗して押し下げる。これによって、弁収容室１５とインク収容室１２が連通し、弁収容室１５のインクがインク収容室１２に供給される。そして、インク収容室１２が所定の量になる（即ち、インク収容室１２が所定の圧力になる）と、フィルム部材１１が元の状態に復帰する。フィルム部材１１の復帰に基づいて、作動レバー１３も復帰するため、弁体１８は再び弁収容室１５とインク収容室１２との連通を遮断する。つまり、キャリッジ７に設けた減圧弁５５０は、常にインク収容室１２内のインクの液圧とインクの量を一定に保持して、記録ヘッド８に供給するようにしている。
このように、インク収容室１２内のインクの量が減ると、減圧弁５５０はチューブ側からインク収容室１２側にインクを供給するが、インク収容室１２内のインクの液圧とインクの量が一定になると、減圧弁５５０はインクの供給を遮断する。

次に、図３と図５を参照しながら、インク加圧装置３００について説明する。このインク加圧装置３００は、液体加圧部の一例であり、液体蓄圧部等とも呼ぶことができる。
インク加圧装置３００は、図５に示すように収容体３０１、移動体３０３および付勢部材３０２を有している。収容体３０１の中には移動体３０３と付勢部材３０２が収容されている。移動体３０３は、付勢部材３０２の付勢力により通路３０４側に押されるようになっている。チューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１内のインク１０００が収容体３０１の中に入ってくると、付勢部材３０２の付勢力に抗して移動体３０３はＪ方向に押される。これによって、収容体３０１の中にインク１０００が収容できるようになっている。このように、移動体３０３は、収容体３０１内に収容されるインク１０００の量を可変することができる。収容体３０１内のインク量が増加することで、インク加圧装置３００は蓄圧することができる。
図２に示すように、制御部１００は、ギヤポンプＧＰのモータＭＲと開閉バルブ９４および記録ヘッド８の圧電振動子、そしてキャップ開放バルブ２８の動作等を制御するようになっている。

次に、図６ないし図１２を参照して、本発明の実施形態であるインクジェット式記録装置の動作例について説明する。
図６は、第１インクカートリッジ９と第２インクカートリッジ１０が、それぞれ装着される前の状態を示している。この状態では、各チューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１、インク加圧装置３００およびキャリッジ７の中にはインクが導入されてはいない。そしてギヤポンプＧＰは停止した状態である。

次に、図７は、第１インクカートリッジ９と第２インクカートリッジ１０が装着されて、ギヤポンプＧＰが駆動した状態を示している。ギヤポンプＧＰのギヤＧ１，Ｇ２が反対方向に回転を始めると、ギヤポンプＧＰは、ハッチングで表示するようにチューブＴ２１、チェックバルブ３０、チューブＴ４を通じて圧縮空気および吸引したインクを第１インクカートリッジ９側に送る。吸引したインクは、インク吸収体３６により吸収される。第１インクカートリッジ９に送られた圧縮空気は、空気導出部材８１とチューブＴ６および空気導入部材８２を通じて、第２インクカートリッジ１０内に供給される。
これによって、第１インクカートリッジ９内のインクパック１２０と第２インクカートリッジ１０内のインクパック１２１ないし１２５は、それぞれ圧縮空気により加圧された状態になる。このように圧縮空気の供給される様子はハッチングにより示している。この時、ソレノイドバルブ７７７は通電され閉じた状態にある。

図８は、各インクカートリッジ９，１０の６つのインクパック１２０ないし１２５から各々インクがキャリッジ７側に供給される様子を、逆のハッチングで示している。
この場合には、各インクは各インクパック１２０ないし１２５からチューブＴ５、チューブＴ７ないしＴ１１を通じてそれぞれキャリッジ７の流路２１に供給される。このようにインクがそれぞれの流路２１に供給されると、各インクは対応する各インク収容室１２とインク導出孔１４を通じて記録ヘッド８の対応するノズルまで達して、各インクはノズル開口内においてメニスカスを形成することになる。

図８のようにして、各インクパックがチューブＴ５、チューブＴ７ないしＴ１１に接続されると、それぞれの逆止弁３８，８６ないし９０を通じてそれぞれのチューブ内に供給されることになる。このように各インクパックが対応するチューブに対して接続されると、各インクがチューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１内を加圧することになる。
各インクパックの出口側に逆止弁３８，８６ないし９０が存在しており、しかもキャリッジ７側には減圧弁５５０が搭載されているために、各チューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１内の各インクの圧力で、図９に示すようにそれぞれのインク加圧装置３００内には図５に示すような要領でインク１０００がバネのような付勢部材３０２の力に抗して入り込むことになる。このために、各チューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１内は、それぞれのインク加圧装置３００内のインクの蓄圧力により加圧されることになる。

図１０は、ギヤポンプＧＰの回転を停止して、記録ヘッド８によりたとえば記録用紙に対して印刷している様子を示している。図９の状態あるいは図１０の状態のいずれにおいても、各インク加圧装置３００が各チューブ内を加圧しているので、各チューブの外部から空気が各チューブ内に入るのを確実に防止することができる。

図１１は、ソレノイドバルブ７７７の通電を切り解放することにより、第１カートリッジ９と第２カートリッジ１０内の圧縮空気を外部に抜いた様子を示している。
図１２は、第１カートリッジ９と第２カートリッジ１０が各接続部４００ないし４０５と空気導入部材３２，８２と空気導出部材８１と接続部９２から各プラグが取り除かれた状態を示している。
このように第１インクカートリッジ９と第２インクカートリッジ１０が外された状態では、各逆止弁３８，８６ないし９０は、各チューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１内のインクが各プラグから出るのを防止する。
しかも減圧弁５５０は、キャリッジ７内においてチューブ内のインクがインク収容室１２側へ移動するのを停止している。これによって、第１カートリッジ９と第２カートリッジ１０を抜いた状態であっても、インク加圧装置３００は各チューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１内を常時加圧することができる。これにより、各チューブは外部から空気が入るのを確実に防止することができる。

次に、図１３を参照して本発明の別の実施形態について説明する。
図１３は、本発明の別の実施形態を示しており、図１３の実施形態が図２の実施形態と異なるのは、インク加圧装置１３００の構造である。図１３の実施形態のその他の構成は、図２の実施形態の対応する構成と同じであるので、同じ符号を記してその説明を用いる。

図１３に示すインク加圧装置１３００は、図１４に示すようにチューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１の途中に接続されている。インク加圧装置１３００は、接続部１３０１を通じてチューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１内のインク１０００が流入するようになっている。インク加圧装置１３００は、可変容量タンクの別の一例であり、本体１３０３と弾性体１３０４を有している。弾性体１３０４は、インク１０００が本体１３０３側に流入してくると、本体１３０３に対して弾性変形して膨張することでインク１０００を容量を可変しながら収容することができる。
これにより、図２に示すインク加圧装置３００と同様にしてインク加圧装置１３００は蓄圧することができ、インク加圧装置１３００は各チューブ内を常時加圧することができる。

図１５は、インク加圧装置の別の実施形態を示している。
図１５に示すインク加圧装置１３００は、その全体が弾性体１３１０により構成されている。この弾性体１３１０は可変容量タンクとも呼ぶことができる。弾性体１３１０は、チューブＴ５、チューブＴ７ないしＴ１１から接続部１３０１を通じて流入してくるインク１０００により容量を可変しながらインク１０００を収容することができる。
このインク加圧装置１３００も、上述したインク加圧装置と同様にして常時チューブ内を蓄圧することができる。

上述したように、本発明の実施形態では、インクカートリッジが装着された状態では、インクカートリッジの出口側の逆止弁（第１弁部）があり、キャリッジ側には減圧弁（第２弁部）が搭載されているので、各チューブＴ５，Ｔ７ないしＴ１１内は、インク加圧装置３００内のインクおよび付勢部材の力による蓄圧によって、チューブ内を加圧することができる。

また、インクカートリッジが取り外された場合であると、インクカートリッジのインクパック側からはインクがチューブ内に供給されないのでインクカートリッジのインクパック側からはインクの圧力が与えられない。しかしこの場合であっても、インク加圧装置はチューブ内を常時加圧することができる。
これによって、インクカートリッジが装着されていてもされていなくても、いずれの場合においても、チューブ内に外部から空気が入るのを防止することができる。そして各チューブにはそれぞれインク加圧装置が設けられていることから、各チューブごとに空気が入るのを防止することができる。

このようにチューブ内に空気が入らないようにして、空気泡が形成されないようにすることができるので、キャッピング部材によりノズル形成面を負圧によりクリーニングする場合のクリーニング量もしくはクリーニング時間を少なくすることができる。また、チューブ内に空気の泡が発生しないので、ノズル開口の目詰まりが無くなり、ノズル開口から液体の噴射抜けが無くなり、インク噴射不良を防いで印刷品質（液体噴射品質）を上げることができる。
チューブから外部にインクが蒸発したとしても、インク加圧装置が動作して蓄えた圧力をチューブ内に供給できる範囲であれば、インクがインク加圧装置からチューブ内に供給され続けることから、チューブの内部に空気の泡が発生することはない。

減圧弁と逆止弁にはそれぞれ動作の方向性があり、減圧弁と逆止弁はチューブ側からの圧力では開かない構造である。そのためにインク加圧装置からチューブ内に圧力を加えても、インクは逆止弁と減圧弁の両方によりどこへも逃げる場所が無くなり、この結果インク加圧装置３００にはインクが流入してインク加圧装置の容量を変化するようになっている。このチューブ内の圧力とインク加圧装置の蓄えた圧力との差により、チューブ内は長期に加圧され続けてチューブ内には外部から空気が入るのを防げる。

また、従来のインクジェット式記録装置では、インクカートリッジの位置が記録ヘッドよりも高く設定されていて、チューブ内を常時加圧することができるものもある。しかしこのような形式のものでは、インクカートリッジをチューブから外してしまうと、チューブは開放されてしまいチューブ内は常時加圧することができない。
また、チューブのインクカートリッジ側に逆止弁のみを取り付けて、インク加圧装置を設けないようにすることも考えられる。しかし、この場合には、初期状態ではチューブ内が加圧された状態を保てるが、経時変化とともにより積極的にチューブ内を加圧するための本発明の実施形態におけるインク加圧装置が無いために、長期保存する場合には、チューブの内部からインクが蒸発してしまい、チューブ内を長期間加圧状態で保つことができず、気泡が入り易い。

本発明では、液体貯留部の液体が液体供給路内に第１弁部を通じて供給されると、液体加圧部内にも液体が収容されることで、液体加圧部内は蓄圧される。つまり液体加圧部内と液体供給路内の液体が蓄圧された状態になる。このように液体供給路内の液体が蓄圧されることにより、外部から液体供給路内に空気が入るのを常時防止することができる。
仮に、液体貯留部が液体供給路から取り外された場合であっても、液体加圧部に蓄圧された液体が液体供給路側の液体に常時加圧しているので、この場合であっても、液体供給路内には外部から空気が入るのを防止することができる。

これによって、液体供給路内には空気が入らずに空気の泡がないために、従来必要であったクリーニング量を減らすことができる。しかも、空気の泡が液体噴射ヘッドの側に流れ込まないので、液体噴射ヘッドのノズル開口に目詰まりが生じることがなく、液体の噴射抜けが無くなり、液体噴射時の品質が向上する。
また、移動体が収容体内において付勢部材の力に抗して液体を収容することにより、液体加圧部は確実に蓄圧することができる。液体収容部内の液体の量が減っていない状態では、第２弁部は液体供給路から液体収容部へは液体を供給しない。これによって、液体供給路は、第１弁部と第２弁部の間で液体を移動しないように留めておくことができるので、液体加圧部内には液体を収容して蓄圧することができる。

本発明では、液体貯留部の液体収容体が第１弁部に対して取り付けられている場合には、液体収容体内から液体が液体供給路内に供給される。このことから、第１弁部と第２弁部の間において、液体加圧部は液体により蓄圧される。これによって、液体加圧部は液体供給路内の液体を加圧することができる。
これに対して、液体収容体が第１弁部から取り除かれた場合には、液体収容体からは液体供給路側へは液体が供給されない。しかしこの場合では、液体加圧部に蓄圧された液体が、第１弁部と第２弁部の間の液体供給路内に供給されることから、液体収容体が取り外された状態であっても液体供給路内は常時加圧されることになる。これによって、液体供給路内の液体は常時加圧されていることになり、外部から空気が液体供給路内に入るのを確実に防止することができる。
なお、本発明の第１弁部と第２弁部は、図示の実施形態とは異なる他の形式を採用しても良い。

図示した本発明の実施形態においては、ブラックインク、シアンインク、マゼンダインク、イエローインク等の各インクを使用する２つのインクカートリッジが、キャリッジとは別の位置に装着できるようになっている。このインクカートリッジの数はこれに限らず、３つ以上のインクカートリッジを備えているものであっても良い。各インクカートリッジは、１つ以上のインクパックを有している。

本発明は、インクジェット式記録装置としての上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。さらに、上述の各実施形態は、相互に組み合わせて構成するようにしても良い。また、本発明は、インクジェット式記録装置に限らず、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置等にも適用できる。

本発明の液体噴射装置の実施形態であるインクジェット式記録装置を示す斜視図。 本発明の実施形態であるインクジェット式記録装置の各構成要素を示す図。 図２の構成要素の内のチューブ、キャリッジ、ヘッドおよびインクパックを示す図。 逆止弁の結合例を示す図。 インク加圧装置の好ましい実施形態を示す図。 インクカートリッジ装着前の状態を示す図。 インクカートリッジを装着してギヤポンプを駆動した状態を示す図。 各インクカートリッジのインクパックからインクが出ている状態を示す図。 各チューブのインク加圧装置内にインクが充填された状態を示す図。 ギヤポンプを停止して印刷しようとしている様子を示す図。 ソレノイドバルブを作動して圧力を抜いた状態を示す図。 インクカートリッジを外した状態を示す図。 本発明の別の実施形態を示す図。 図１３の実施形態におけるインク加圧装置の構造例を示す図。 インク加圧装置の別の構造例を示す図。

符号の説明

１・・・インクジェット式記録装置（液体噴射装置の一例）、７・・・キャリッジ、８・・・記録ヘッド（液体噴射ヘッドの一例）、９，１０・・・インクカートリッジ（液体貯留部）、２６・・・キャップ部材、３８，８６ないし９０・・・逆止弁（第１弁部の一例）、１２０ないし１２５・・・インクパック（液体収容体の一例）、３００・・・インク加圧装置、３０１・・・収容体、３０２・・・付勢部材、３０３・・・移動体、５５０・・・減圧弁（第２弁部の一例）、１０００・・・インク（液体の一例）、Ｎ・・・ノズル（ノズル開口）、Ｔ５，Ｔ７ないしＴ１１・・・チューブ（液体供給路）

Claims (6)

1. 液体を対象物に対して噴射するための液体噴射装置であって、
   前記液体を貯留する液体貯留部と、
   前記液体貯留部からの前記液体をノズル開口から噴射する液体噴射ヘッドと、
   前記液体貯留部から前記液体噴射ヘッドへ前記液体を供給するための液体供給路と、
   前記液体貯留部と前記液体供給路の間に配置されて前記液体貯留部から前記液体供給路側への一方向だけに前記液体を通す第１弁部と、
   前記液体供給路と前記液体噴射ヘッドの間に配置されて前記液体貯留部から前記液体噴射ヘッドへ前記液体を供給し、前記液体噴射ヘッド側の前記液体の量に応じて前記液体貯留部から前記液体噴射ヘッドへの前記液体の供給を止める第２弁部と、
   前記液体供給路の前記第１弁部と前記第２弁部の間の位置に設けられて、前記液体を収容して蓄圧することで前記液体供給路内の前記液体を加圧する液体加圧部と、を備えることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記液体加圧部は、前記液体供給路に接続されて前記液体を収容する収容体と、前記収容体内に配置される付勢部材と、前記収容体内に収容された前記液体により前記付勢部材の力に抗して前記収容体内を移動して前記液体の収容量を可変する移動体と、を有することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記液体加圧部は、前記液体供給路に接続されて前記液体を収容する際に、弾性変形して前記液体を収容する収容量を可変する可変容量タンクであることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
4. 前記液体噴射ヘッドは、キャリッジに設けられており、前記キャリッジには、前記第２弁部と、前記液体を前記液体噴射ヘッドの前記ノズル開口に送るために前記液体を収容する液体収容部とを有し、前記第２弁部は、前記液体収容部内の前記液体の量が減って前記液体の圧力が低下したときに開いて前記液体を前記液体供給路から前記液体収容部へ送ることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
5. 前記第１弁部は逆止弁であり、前記第２弁部は減圧弁であることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置。
6. 前記液体貯蔵部は、前記液体を収容していて圧力により前記液体を出すための液体収容体を有していて、前記液体収容体の開口部は前記第１弁部に対して着脱可能に接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の液体噴射装置。

Images