JP2006116946A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体容器を液体供給針から抜き取ったときに液体が液体供給針から漏洩することを防止できる液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体容器６に貯留された液体を液体噴射ヘッドに供給して被噴射物に噴射する液体噴射装置であり、装置本体の一部に液体容器６の内部に連通する液体供給針２３が配置され、液体供給針２３の流出路３１を液体噴射ヘッドに連通させる液体供給流路が設けられ、液体供給流路の途中に液体噴射ヘッド側に吸引負圧が印加されたときに液体供給流路を閉じる制御弁３９が設けられ、制御弁３９と液体供給針２３との間に制御弁３９側から流出路３１に向って作用する液圧によって液体供給流路を封止する封止弁３３が設けられている。こうすることにより、封止弁３３が閉じて液体容器６を液体供給針２３から抜き取ったときの液体供給針２３からの液体漏れが防止される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液体容器に貯留された液体を液体供給針を介して液体噴射ヘッドに供給して被噴射物に噴射する液体噴射装置に関する。

液体噴射装置の代表例であるインクジェット式記録装置（以下、単に記録装置という）を例にとって背景技術を説明すると、圧力発生室で加圧したインクをノズルからインク滴として被噴射物である記録用紙に吐出させて印刷データを記録するようになっている。このような記録装置においては、ノズル開口からのインク溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇や、インクの固化、ノズル開口への塵埃の付着、さらには圧力発生室等への気泡の混入などにより印刷不良を生じるという問題を抱いている。このため、非印刷時にノズル開口を封止してインクの蒸発を防止するとともに、ノズル開口に負圧を作用させてノズル開口からインクを強制的に排出させるためのキャッピング装置と、これに負圧を供給するポンプユニットを備え、キャッピング装置内に印加した負圧で上記の粘性の高いインクや塵埃等を強制的に吸引するクリーニング動作が行われている。

一方、カラー印刷時の印字品質を向上させるため、マゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの４色を濃淡２種類、合計８種類のインクを使用する記録装置が採用されている。

このように多色のインクを用いるものにあっては、少なくとも８色分のインクカートリッジを必要とするため、インクカートリッジをキャリッジに搭載する形式の記録装置ではキャリッジの総重量が大きくなって、キャリッジ駆動モータに出力の大きなものが必要となるばかりでなく、キャリッジリターンの際のキャリッジの反動が大きくなる等の問題がある。

このような問題を解消するためは、インクカートリッジを記録装置の一部に取り付けた函体に収容し、インク供給チューブを介して液体噴射ヘッドである記録ヘッドにインクを供給する方式が採用されるが、８色分のインクカートリッジを記録装置全体の重量バランスを取りつつ収容するためには記録装置の左右両側に配置するのが望ましい。

上記のようないわゆるオフキャリッジ方式である場合には、液体容器であるインクカートリッジから記録ヘッドへインクを確実に供給するために、インクカートリッジ内のインクを所定の圧力で加圧することが行われている。

また、インクカートリッジを装填した状態で設置場所を変更する等のために記録装置が傾くと、函体の一方の側に配置されているインクカートリッジの記録ヘッドに対する水頭圧が上昇して、多孔質体等の負圧付与部材を備えないインクカートリッジにあっては、記録ヘッドのノズル開口からインクが漏れ出す等の問題がある。このため、インクカートリッジ内に連通するインク供給針の流出路から記録ヘッドに至るインク供給流路の途中に制御弁を設け、上記のような設置場所の変更やあるいはインクカートリッジの着脱の際に、上記制御弁を閉じてノズル開口からのインク漏れや、インク供給針からのインク漏れを防止している（特許文献１参照）。
特開平５−１８５６０３号

しかしながら、上記制御弁を閉じる過渡期に制御弁の変位でインクがインク供給針の方 へ押し戻されるために、インクカートリッジをインク供給針から抜き取ってインクカートリッジを外すと、制御弁からインク供給針の流出路内に充満しているインクがインク供給針の流入口から垂れるようにして漏れる現象が生じる。このような漏洩により、インク供給針近傍の部材がインクで汚れ、場合によっては、記録装置の微細な隙間にインクが流入したりするという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、液体容器を液体供給針から抜き取ったときに液体が液体供給針から漏洩することを防止できる液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の液体噴射装置は、液体容器に貯留された液体を液体噴射ヘッドに供給して被噴射物に噴射する液体噴射装置であって、装置本体の一部に液体容器の内部に連通する液体供給針が配置され、上記液体供給針の流出路を液体噴射ヘッドに連通させる液体供給流路が設けられ、上記液体供給流路の途中に液体噴射ヘッド側に吸引負圧が印加されたときに液体供給流路を閉じる制御弁が設けられ、上記制御弁と液体供給針との間に制御弁側から上記流出路に向って作用する液圧によって液体供給流路を封止する封止弁が設けられていることを要旨とする。

すなわち、上記液体供給流路の途中に液体噴射ヘッド側に吸引負圧が印加されたときに液体供給流路を閉じる制御弁が設けられ、上記制御弁と液体供給針との間に制御弁側から上記流出路に向って作用する液圧によって液体供給流路を封止する封止弁が設けられている。このため、上記制御弁を閉じる過渡期には、制御弁の閉弁方向の変位で制御弁側から液体供給針の流出路に向って作用する液圧により、上記封止弁が移動して液体供給流路を封止する。このようにして、液体供給針の流出路に向う液体流動が停止されるとともに、封止弁で封止された箇所から液体供給針の流出路までの液体容量が少量化される。したがって、液体容器を液体供給針から抜き取ったときの液体供給針からの液体漏洩が防止される。また、上記制御弁を一旦閉じたまま液体噴射ヘッドに吸引負圧を印加して、この負圧値が所定の値に高まってから制御弁を開弁することにより、液体噴射ヘッド内の微細な流路部分に液体容器からの液体が高速で一気に通過し、クリーニング動作が効果的になされる。

本発明の液体噴射装置において、上記封止弁が、上記流出路の直近に配置されている場合には、封止弁で封止された箇所から液体供給針の先端側の流出路までの液体容量が最小化され、液体供給針からの液体漏洩が防止される。

本発明の液体噴射装置において、上記封止弁が、上記液体供給流路の途中に形成された弁室内に無拘束の状態で収容されている場合には、上記制御弁の変位に伴う僅かな液体流であっても、敏感に封止弁が封止位置に移動して確実に封止機能を果たすことができる。また、封止弁は、どこにも固定することなく弁室内に所定の空隙を付与して配置されているため、組立性が良好で少ないスペースで弁構造を形成でき、設計の自由度を高めて、近隣の構造物を有利な条件で成立させることが可能となる。

本発明の液体噴射装置において、上記封止弁は、上記液体供給流路の途中に形成された弁室内において、上記制御弁側から上記流出路に向う液圧の作用方向と交差する方向の一端側部位が他端側部位よりも移動範囲が狭くなる状態で収容されている。

この構成によれば、封止弁は、制御弁側から流出路に向って作用する液圧によって封止位置側に移動する際に、その封止弁における一端側部位が他端側部位よりも早く封止位置に到達し、その一端側部位を支点として他端側部位が回動するようにして封止位置への移動を完了するようになる。このため、制御弁側から流出路に向う液圧を受けた封止弁は、より迅速に液体供給流路を封止することができ、レスポンスの良好な封止弁機能が得られる。

本発明の液体噴射装置において、上記弁室は、上記制御弁側から上記流出路に向う液圧の作用方向が水平方向となるように構成されており、上記封止弁は、上記弁室内に鉛直方向に縦長となるように収容され、上記封止弁の比重が上記液体の比重より小さい場合には、鉛直方向上端側部位が鉛直方向下端側部位よりも移動範囲が狭くなる状態で収容される一方、上記封止弁の比重が上記液体の比重より大きい場合には、鉛直方向下端側部位が鉛直方向上端側部位よりも移動範囲が狭くなる状態で収容されている。

この構成によると、封止弁の比重が液体の比重より小さく弁室内で封止弁が浮く場合には、封止弁が弁室の鉛直方向上部の内面に常に当接した状態となる。この状態で封止弁が流出路に向って作用する水平方向の液圧を受けると、封止弁は、移動範囲が狭い鉛直方向上端側部位を支点としてあたかも回転するように動作する。一方、封止弁の比重が液体の比重より大きく弁室内で封止弁が沈む場合には、封止弁が弁室の鉛直方向下部の内面に常に当接した状態となる。この状態で封止弁が流出路に向って作用する水平方向の液圧を受けると、封止弁は、移動範囲が狭い鉛直方向下端側部位を支点としてあたかも回転するように動作する。このように、封止弁の液体に対する比重によって封止弁の鉛直方向上端側部位又は下端側部位のうち支点側となる一方の移動範囲を狭くすることで封止動作が迅速且つ円滑に行われるため、さらにレスポンスを向上させることができる。また、液体噴射装置が水平面ではなく傾いた面や凹凸面上に設置された場合でも、安定した封止弁機能を奏することができる。

本発明の液体噴射装置において、上記弁室に、上記封止弁が着座して封止機能を果たす平坦面と、上記平坦面の反対側に形成され液体容器内の液体を液体噴射ヘッド側へ流通させる流路形成面とが設けられている場合には、上記平坦面と流路形成面とが対向した位置関係となるので、封止弁は単純な往復動作だけで封止機能と流通機能を成立させることができ、単純な動作で確実な逆止弁としての機能が確保できる。

本発明の液体噴射装置において、上記制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段が設けられている場合には、制御弁の閉弁動作が上記付勢手段で助成されているので、制御弁の閉弁が短時間で確実になされる。

本発明の液体噴射装置において、上記制御弁の閉弁状態から開弁状態に変換する開弁操作手段が設けられている場合には、制御弁が閉弁中に液体容器を液体供給針から抜き取り新たな液体容器が装着された後、上記開弁操作手段で制御弁を開弁することにより、新たな液体容器からの液体の流通が直ちに可能となる。

つぎに、本発明の液体噴射装置を実施するための最良の形態を説明する。
（第１実施形態）
図１〜図４は、本発明の液体噴射装置の一実施例を示す。

本発明の液体噴射装置は、種々な液体を噴射することができるが、以下に説明する実施例においては、その代表的な事例としてインクジェット式記録装置（記録装置、装置本体）を例にとったものである。

図１は、記録装置の平面図である。後述の記録ヘッド７，８等が装備されているキャリッジ１は、タイミングベルト２によりモータ３に接続されていて、ガイド部材４，４に案内されてプラテン５に平行に移動するように構成されている。キャリッジ１の記録用紙に対向する面には、第１の記録ヘッド７と第２の記録ヘッド８とがキャリッジ１の移動方向に並べて搭載され、また上面にはダンパー機能を備えた各インクカートリッジに対応するサブタンクユニット９，１０が搭載されている。

記録装置の基礎部材であるフレーム１１の両側には複数のインクカートリッジ６，６，６・・・を収容するカートリッジ収容部１２，１２が設けられ、後述する弁ユニット１４，１４を介してインク供給チューブ１６，１６，１６・・・がサブタンクユニット９，１０に接続されている。なお、カートリッジ収容部１２，１２は、記録装置の静止部材（図示していない）に取り付けられている。なお、符号６２は、クリーニング動作時に第１，第２の記録ヘッド７，８のノズル形成面に密着するキャッピング装置である。

図２は、記録装置のインク流路系統図であり、箱状のカートリッジ収容部１２内にインクカートリッジ６，６，６・・・が収容されている。圧縮空気を供給するポンプ１３からの送気管１７がインクカートリッジ６に接続され、インクカートリッジ６内のインクを加圧するようになっている。各インクカートリッジ６，６，６・・・は連通管１８，１８，１８・・・で連通されており、こうすることにより各インクカートリッジ内のインクが加圧され、長尺なインク供給チューブ１６，１６，１６・・・を円滑に流通してサブタンクユニット９，１０へ供給されるようになっている。なお、符号１９は、記録用紙である。そして、図２では上記サブタンクユニット９，１０が各インクカートリッジ６，６，６・・・毎に独立した状態で図示してある。

図２に示すように、上記弁ユニット１４，１４・・・は、記録装置側の静止部材（図示していない）に固定され、各インクカートリッジ６毎に設けられている。
図３に示すように、弁ユニット１４は、インクカートリッジ６内に連通するインク供給針２３と、インク供給針２３に連通する封止弁３３の弁室３４と、封止弁３３に連通する制御弁３９の弁室４０と、弁室４０からインク供給チューブ１６への流出穴４１および動作レバー５７等が主要な構成部材となって形成されている。

図３は、弁ユニット１４を拡大して示す断面図と各部の部品図である。弁ユニット１４の本体部２０がカートリッジ収容部１２に結合され、本体部２０に形成した凹部２１内にカートリッジ収容部１２に設けた凸部２２が入り込んでいる。インクカートリッジ６内に連通するインク供給針２３が上記凸部２２の中央部から起立した状態で設けられている。このインク供給針２３は、図３（Ａ）に示すように、カートリッジ収容部１２と一体に成形されている。あるいは、インク供給針としての別部品をカートリッジ収容部１２に接合してもよい。符号２４はインク供給針２３の先端部に設けたインクの流入口、３１は上記流入口２４から流入してきたインクを後述のインク供給流路に送り出す流出路である。

インクカートリッジ６の中央部に、断面円形の筒状のガイド筒２５が固定され、その中央部に形成した通口２６内にインク供給針２３が進入するようになっている。ガイド筒２５の端部にシール部材２７が配置され、インク供給針２３の外周面に密着してインクがリークするのを防止している。上記シール部材２７は、エラストマーのような弾性材料で構成され、インクカートリッジ６をインク供給針２３から外すと、シール部材２７が弾性的に閉口してインクが流出しないようになっている。

上記凹部２１および凸部２２は円形であり、凹部２１の中央部にシール用のＯリング２８を収容する円形の大径凹穴２９が形成され、さらにこの大径凹穴２９の中央部に円形の小径凹穴３０が形成されている（図３（Ｂ）および図４（Ｂ）の拡大図参照）。カートリッジ収容部１２の凸部２２の中央下部から断面円形の接続筒３２が突出した状態で形成され、この接続筒３２が小径凹穴３０の途中まで差し込まれることにより、封止弁３３の弁室３４が構成されている。

上記流出路３１は、接続筒３２の端面３５の中央部に開口している。そして、上記端面３５は、封止弁３３が着座する平坦面とされている。なお、平坦面にも符号３５を用いている。また、上記平坦面３５の反対側すなわち対向側には、インクを第１，第２の記録ヘッド７，８側へ流通させる流路形成面３６が形成されている（図３（Ｂ），（Ｃ）参照、なお、（Ｂ）は（Ｃ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。）。上記平坦面３５に封止弁３３が着座すると、流出路３１が封止された状態になり、また、上記流路形成面３６上に封止弁３３が載置されていても、流路形成面３６に形成した流通溝３７から通口３８を経て第１，第２の記録ヘッド７，８側へインクを供給できるようになっている。

上記通口３８は制御弁３９の弁室４０に開口しており、この弁室４０は流出穴４１からインク供給チューブ１６に連通している。上記インク供給針２３の流出路３１、封止弁３３の弁室３４、制御弁３９の弁室４０、流出穴４１およびインク供給チューブ１６等の一連の流路によって液体供給流路であるインク供給流路が構成されている。

上記封止弁３３は、エラストマーのような軽量な弾性材料によって構成され、その形状は図３（Ｄ），（Ｅ）（（Ｅ）は（Ｄ）のＥ−Ｅ線矢視断面図である。）に示すように、周囲に断面が略円形の肉厚部４２を有する円形の部材であり、肉厚部４２の内側は平板状のディスク部４３とされている。封止弁３３の直径は、弁室３４を形成する小径凹穴３０の内径よりも小さく設定され、インクの流通間隙が形成されている。そして、封止弁３３は、どこにも固定されることなく無拘束の状態で弁室３４内に入れ込んである。また、同図（Ｅ）に示すような断面形状とされているために、通口３８側から封止弁３３に作用するインク圧は、矢線４４で示すように、封止弁３３の下面に確実に受け止められて封止弁３３が敏感に移動して平坦面３５に直ちに着座できるという効果がある。

また、平坦面３５と流路形成面３６との間隔寸法は、封止弁３３の直径よりも小さく設定され、好ましくは封止弁３３の直径に対する上記間隔寸法の比は０．８〜０．３であり、さらに好ましくは０．６〜０．４である。こうすることにより、封止弁３３が弁室３４内で反転することが防止でき、信頼性の高い弁動作が得られる。また、封止弁３３が平坦面３５に着座するまでの移動距離が短くなるため、通口３８から封止弁３３にインク圧が作用すると、応答性よく短時間で封止状態が確保できる。さらに、制御弁３９と封止弁３３とを、短い通口３８で両弁３９，３３を連通するように、できるだけ接近させて配置することにより、制御弁３９が閉じるときのインク圧が敏感に封止弁３３に作用し、封止弁３３の動作が機敏なものとなる。

一方、上記制御弁３９は、封止弁３３と同様なエラストマーのような弾性材料で構成され、その中央部に環状の隆起部４６が設けられ、弁室４０の天井面に相当する着座面４７に着座してインク供給流路を閉じるようになっている。

上記制御弁３９を動作させる動作室４８を構成するために断面円形のカップ状の容器４９が本体部２０の下面に接合してある。この接合部に制御弁３９の周辺部が挟み付けられている。上記動作室４８内に動作軸５０が収容され、上記動作軸５０の端部に制御弁３９に設けた筒部５１が嵌合している。また、動作軸５０の中央部付近に設けたフランジ５２と容器４９の内端面５３との間に、付勢手段である圧縮コイルスプリング５４が配置されていて、制御弁３９に閉じ方向のばね力を作用させている。

上記本体部２０に設けた凸片５５に枢軸５６が取り付けられ、この枢軸５６に開弁操作手段である動作レバー５７が結合されている。この動作レバー５７は、略「く」の字型の形状で動作軸５０に係合してある。そのために、動作軸５０に係合用の頭部５８が設けられ、ここに動作レバー５７の係合部５９が係合している。動作レバー５７は図示していない駆動機構に連結されていて、反時計方向に回動すると圧縮コイルスプリング５４のばね力で制御弁３９が着座面４７に着座し、時計方向に回動すると圧縮コイルスプリング５４のばね力に抗して動作軸５０が下方に移動し、制御弁３９が開弁状態になる。上記駆動機構は、第１，第２の記録ヘッド７，８にクリーニング用の吸引負圧を印加すると、それに応答して駆動力を発するようになっている。上記負圧の印加や駆動機構の動作等は、記録装置全体を動作させる制御装置（コンピュータ装置，図示していない）によって実行されている。

上記実施例の動作を説明する。
図３は、動作レバー５７の時計方向の回動により、動作軸５０が圧縮コイルスプリング５４を圧縮して制御弁３９を開弁している状態を示している。この状態においては、第１，第２の記録ヘッド７，８からインク滴が吐出されて、インクカートリッジ６からのインクはインク供給針２３の流入口２４，流出路３１，弁室３４，流通溝３７，通口３８，弁室４０，流出穴４１およびインク供給チューブ１６等からなるインク供給流路を経て第１，第２の記録ヘッド７，８に供給されている。

第１，第２の記録ヘッド７，８にクリーニング用の吸引負圧を印加すると、図４に示すように、上記制御装置と駆動機構の動作により、動作レバー５７が反時計方向に回動する。この回動によって圧縮コイルスプリング５４のばね力で制御弁３９が移動し隆起部４６が着座面４７に着座して、上記インク供給流路が遮断される。このような遮断状態が所定時間経過すると、閉弁している制御弁３９以降の吸引負圧が所定の値に高まる。この時点で制御装置からの動作信号により動作レバー５７が時計方向に回動すると、図３（Ａ）に示すように、制御弁３９が開きインクカートリッジ６内のインクは上記記録ヘッド内の微細な流路部分に高速で一気に通過し、クリーニング動作が効果的になされる。

上記のようにして制御弁３９を閉じる過渡期には、制御弁３９の閉弁方向の変位で制御弁３９側からインク供給針２３の流出路３１に向って作用するインク圧により、封止弁３３が流出路３１の端部を封止する。また、制御弁３９の隆起部４６が着座面４７に着座するときには、隆起部４６が弾性的に圧縮されるので、隆起部４６の通口３８側の容積が小さくなり、これによっても弁室３４側へのインク流が生じている。上記のような封止弁３３の閉弁状態は、制御弁３９が開弁されると直ちに開弁状態になり、第１，第２の記録ヘッド７，８に向うインク流が形成される。

つぎに、インクカートリッジ６のインクがなくなって新たなインクカートリッジ６を交換したり、ユーザがインクカートリッジ６を他のものに交換したりするときには、交換動作を行うことを制御装置に入力することにより、制御装置からの動作信号で駆動機構が動作し動作レバー５７が反時計方向に回動して図４に示すように、制御弁３９が閉じる。制御弁３９が閉じる過渡期にそれに連動して封止弁３３が閉じる動作は、上述のクリーニング動作の場合と同じである。このように封止弁３３が平坦面３５に着座している状態でインクカートリッジ６をインク供給針２３から抜き取ると、封止弁３３により流出路３１から流入口２４に向うインク流が阻止されているために、インクが流入口２４から漏れ出ることがない。

図３（Ｆ）に示すように、流通機能を果たす上記流通溝３７を封止弁３３の片側に形成してもよい。すなわち、平坦面３５に対向する面が同様な平坦面６０とされ、封止弁３３の下面に流通溝６１が封止弁３３の直径方向に形成されている。それ以外は、図３（Ｂ）に示した構成と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。また、作用効果も図３（Ｂ）のものと同様である。

上記実施例の作用効果を列記すると、つぎのとおりである。
上記インク供給流路の途中に第１，第２の記録ヘッド７，８側に吸引負圧が印加されたときにインク供給流路を閉じる制御弁３９が設けられ、上記制御弁３９とインク供給針２３との間に制御弁３９側から流出路３１に向って作用するインク圧によってインク供給流路を封止する封止弁３３が設けられている。このため、上記制御弁３９を閉じる過渡期には、制御弁３９の閉弁方向の変位で制御弁３９側からインク供給針２３の流出路３１に向って作用するインク圧により、上記封止弁３３が移動してインク供給流路を封止する。このようにして、インク供給針２３の流出路３１に向うインク流動が停止されるとともに、封止弁３３で封止された箇所からインク供給針２３の流出路３１までのインク容量が少量化される。したがって、インクカートリッジ６をインク供給針２３から抜き取ったときのインク供給針２３からのインク漏洩が防止される。また、上記制御弁３９を一旦閉じたまま第１，第２の記録ヘッド７，８に吸引負圧を印加して、この負圧値が所定の値に高まってから制御弁３９を開弁することにより、第１，第２の記録ヘッド７，８内の微細な流路部分にインクカートリッジ６からのインクが高速で一気に通過し、クリーニング動作が効果的になされる。

上記封止弁３３が、上記流出路３１の直近に配置されているため、封止弁３３で封止された箇所からインク供給針２３の先端側の流出路３１までのインク容量が最小化され、インク供給針２３からのインク漏洩が防止される。

上記封止弁３３が、上記インク供給流路の途中に形成された弁室３４内に無拘束の状態で収容されているため、上記制御弁３９の変位に伴う僅かなインク流であっても、敏感に封止弁３３が封止位置に移動して確実に封止機能を果たすことができる。また、封止弁３３は、どこにも固定することなく弁室３４内に所定の空隙を付与して配置されているため、組立性が良好で少ないスペースで弁構造を形成でき、設計の自由度を高めて、近隣の構造物を有利な条件で成立させることが可能となる。

上記弁室３４に、上記封止弁３３が着座して封止機能を果たす平坦面３５と、上記平坦面３５の反対側に形成されインクカートリッジ６内のインクを第１，第２の記録ヘッド７，８側へ流通させる流路形成面３６とが設けられているため、上記平坦面３５と流路形成面３６とが対向した位置関係となり、封止弁３３は単純な往復動作だけで封止機能と流通機能を成立させることができ、単純な動作で確実な逆止弁としての機能が確保できる。

上記制御弁３９を閉じる方向に付勢する圧縮コイルスプリング５４が設けられているため、制御弁３９の閉弁動作が上記圧縮コイルスプリング５４で助成され、制御弁３９の閉弁が短時間で確実になされる。

上記制御弁３９の閉弁状態から開弁状態に変換する動作レバー５７が設けられているため、制御弁３９が閉弁中すなわち封止弁３３が閉弁中にインクカートリッジ６をインク供給針２３から抜き取り新たなインクカートリッジ６が装着された後、上記動作レバー５７で制御弁３９を開弁することにより、開いた封止弁３３を経て新たなインクカートリッジ６からのインクの流通が直ちに可能となる。

さらに、インクカートリッジ６内のインクは、上記ポンプ１３で上述のように加圧されているので、それによるインク圧力が圧縮コイルスプリング５４の張力に対して対抗した状態になる。そのために制御弁３９の閉弁速度が低下するのであるが、封止弁３３は無拘束状態で弁室３４内に配置されているので、制御弁３９側からのわずかなインク圧で封止弁３３だけが敏感に移動して平坦面３５に着座し、レスポンスの良好な封止弁機能が得られる。

（第２実施形態）
つぎに、第２実施形態について、第１実施形態とは異なる部分（弁室３４の構造）に着目して図５を参照しつつ説明する。

図５は、弁室３４及び封止弁３３の構造を示す断面図である。本実施形態では、弁室３４は、制御弁３９側から流出路３１に向うインクのインク圧（液圧）の作用方向が水平となるように構成されている。また、弁室３４の上辺部３４ａは下辺部３４ｂより幅狭に形成されている。具体的には、流路形成面３６のうち上辺部３４ａ側寄りの部分に下辺部３４ｂ側寄りの部分よりも平坦面３５との間の距離を短くする段差面３６ａが形成されている。

そして、封止弁３３は、弁室３４内に鉛直方向に縦長となるように収容されている。本実施形態において、封止弁３３の比重はインクの比重より小さく、弁室３４内で浮く材質で構成されている。そのため、封止弁３３の上端側部位３３ａ（一端側部位）が弁室３４の上辺部３４ａに常に当接した状態となり、下端側部位３３ｂ（他端側部位）が弁室３４の下辺部３４ｂ側に位置した状態となる。

上記第１実施形態で説明したように、封止弁３３は弁室３４内でインク圧の作用方向（本実施形態では水平方向）に移動し、流出路３１等からなるインク供給流路を封止したり開放したりする。本実施形態では、弁室３４の下辺部３４ｂは封止弁３３の肉厚部４２より十分幅広に形成されているため、封止弁３３の下端側部位３３ｂは、その移動が比較的大きく許容される。一方、弁室３４の上辺部３４ａは段差面３６ａの存在により封止弁３３の肉厚部４２と略同一幅に形成されているため、封止弁３３の上端側部位３３ａは、下端側部位３３ｂと比較してその移動が拘束される。すなわち、封止弁３３の上端側部位３３ａの移動範囲Ｓ１（＝上辺部３３ａの幅）は、下端側部位３３ｂの移動範囲Ｓ２（＝下辺部３３ｂの幅）よりも狭くなっている。

上記説明した以外は、図３（Ｂ）に示した構成と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
つぎに、上記実施例の動作を説明する。

図５において、実線で示す封止弁３３は開弁状態時を示し、破線で示す封止弁３３は閉弁状態時を示している。制御弁３９を閉じる過渡期に、制御弁３９の閉弁方向の変位で制御弁３９側からインク供給針２３の流出路３１に向ってインク圧が作用する過程は、上記第１実施形態と同様である。本実施形態では、その制御弁３９からのインク圧が水平方向（図５において左から右方向）に作用する。

このとき、封止弁３３はインク圧によって流出路３１側（図５における右側）へ移動することになるが、上端側部位３３ａの移動範囲Ｓ１は封止弁３３の肉厚部４２と略同一であって、実際は、上端側部位３３ａがほぼ移動不可能に拘束されている。このため、水平方向のインク圧を受けた封止弁３３は、その上端側部位３３ａを支点としてあたかも図５において反時計回りに回転するようにして下端側部位３３ｂが平坦面３５に当接するまで移動し、流出路３１の端部を封止する。

一方、制御弁３９が開弁されると、制御弁３９の弁室４０内が負圧となり、封止弁３３は、流出路３１とは反対側（図５における左側）へ移動することになる。このとき、上記閉弁時と同様に上端側部位３３ａがほぼ移動不可能に拘束されていることから、上端側部位３３ａを支点としてあたかも図５において時計回りに回転するようにして下端側部位３３ｂが流路形成面３６に当接するまで移動する。そして、流出路３１の端部が開放されて、第１，第２の記録ヘッド７，８に向うインク流が形成される。

その他の動作については、上記第１実施形態と同様であるため、説明は省略する。
上記第２実施形態では、上記第１実施形態における効果に加えて、さらに以下のような効果がある。

封止弁３３は、上端側部位３３ａが下端側部位３３ｂよりも移動範囲が狭くなる状態（Ｓ１＜Ｓ２）で収容されるため、下端側部位３３ｂでは封止弁３３の移動が比較的大きく許容される一方、上端側部位３３ａでは下端側部位３３ｂと比較して封止弁３３の移動が拘束され、移動範囲が狭くなっている。つまり、封止弁３３が平坦面３５に着座するまでの移動距離が、封止弁３３の上端側部位３３ａにおいては短くなる。このため、制御弁３９側から流出路３１に向う水平方向のインク圧を受けた封止弁３３は迅速に流出路３１を封止することができ、レスポンスの良好な封止弁機能が得られる。

また、本実施形態では、封止弁３３の比重がインクの比重より小さく弁室３４内で封止弁３３が浮くことになる。そして、封止弁３３の上端側部位３３ａ（一端側部位）が弁室３４の上辺部３４ａに常に当接した状態となる。この状態で封止弁３３が流出路３１に向って作用する水平方向のインク圧を受けると、封止弁３３は、移動範囲Ｓ１が狭い上端側部位３３ａを支点としてあたかも回転するように動作する。このように、封止弁３３のインクに対する比重を考慮して移動範囲Ｓ１，Ｓ２を設定することで封止動作が円滑に行われるため、さらにレスポンスを向上させることができる。また、インクジェット式記録装置が水平面ではなく傾いた面や凹凸面上に設置された場合でも、封止弁３３の上端側部位３３ａが常に弁室３４の上辺部３４ａに当接して拘束されるため、封止弁３３の姿勢及び移動距離が安定し、確実かつ安定した封止弁機能を奏すことができる。

また、上述の各実施例においては函体の両側に分散させてインクカートリッジを収容する形式のものに例を採って説明したが、インクカートリッジを一方の側に纏めて配置する形式のものに適用しても同様の作用を奏することは明らかである。

上記各実施例は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられた液体噴射装置は、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施例では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録装置について説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレー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ディスプレー，ＦＥＤ（面発光ディスプレー）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噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。

上記第２実施形態において、封止弁３３の比重がインクの比重より大きい材質とした場合には、下端側部位３３ｂの移動範囲Ｓ２を上端側部位３３ａの移動範囲Ｓ１よりも狭く形成することができる。封止弁３３の比重がインクの比重より大きい場合には、封止弁３３は常に弁室３４内で沈んで下端側部位３３ｂが下辺部３４ｂに当接した状態となる。このため、水平方向のインク圧が作用した際には、下端側部位３３ｂを支点として移動（回転動作）することとなり、封止弁３３の比重がインクの比重より小さい上記構成の場合と同様の効果を奏すことができる。

上記第２実施形態において、弁室３４を、制御弁３９側から流出路３１に向うインクのインク圧（液圧）の作用方向が鉛直となるように構成してもよい。すなわち、第２実施形態の設置状態を縦置きとすれば、横置きとして構成してもよい。この場合でも、封止弁３３において制御弁３９側から流出路３１に向うインク圧の作用方向と交差する方向の一端側部位（又は他端側部位）の移動範囲Ｓ１，Ｓ２が狭く形成されることで、封止弁３３が平坦面３５に着座するまでの移動距離が短くなり、弁の応答性を向上させることができる。

上記第２実施形態において、弁室４０内に弁ユニット１４の本体部２０とは別体の別部材を取り付け、この別部材により封止弁３３の上端側部位３３ａ（又は下端側部位３３ｂ）の移動範囲を狭くする構成としてもよい。その他、移動範囲Ｓ１（移動範囲Ｓ２の方が移動範囲Ｓ１より狭い構成の場合には移動範囲Ｓ２）を狭くすることができる構成であれば、弁室４０の内面から凸部を突出形成するなど、種々の形態を採用することができる。

上記第２実施形態において、封止弁３３の上端側部位３３ａを、弁室４０の内面に回転可能に支持してもよい。なお、こうした変形例は、封止弁３３の下端側部位３３ｂの移動範囲Ｓ２を上端側部位３３ａの移動範囲Ｓ１より狭くした上記構成においても可能であることはもちろんである。

インクジェット式記録装置全体を示す平面図である。 インク流路系統図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、弁ユニットを示す断面図と各部の部分構造を示す断面図および平面図である。 （Ａ），（Ｂ）は、制御弁が閉じている状態を示す断面図である。 第２実施形態の弁室及び封止弁の構造を示す断面図である。

符号の説明

１…キャリッジ、２…タイミングベルト、３…モータ、４…ガイド部材、５…プラテン、６…インクカートリッジ、７…第１の記録ヘッド、８…第２の記録ヘッド、９…サブタンクユニット、１０…サブタンクユニット、１１…フレーム、１２…カートリッジ収容部、１３…ポンプ、１４…弁ユニット、１６…供給チューブ、１７…送気管、１８…連通管、１９…記録用紙、２０…本体部、２１…凹部、２２…凸部、２３…インク供給針、２４…流入口、２５…ガイド筒、２６…通口、２７…シール部材、２８…Ｏリング、２９…大径凹穴、３０…小径凹穴、３１…流出路、３２…接続筒、３３…封止弁、３３ａ…上端側部位、３３ｂ…下端側部位、３４…弁室、３５…端面、平坦面、３６…流路形成面、３７…流通溝、３８…通口、３９…制御弁、４０…弁室、４１…流出穴、４２…肉厚部、４３…ディスク部、４４…矢線、４６…隆起部、４７…着座面、４８…動作室、４９…容器、５０…動作軸、５１…筒部、５２…フランジ、５３…内端面、５４…圧縮コイルスプリング、５５…凸片、５６…枢軸、５７…動作レバー、５８…頭部、５９…係合部、６０…平坦面、６１…流通溝、６２…キャッピング装置、Ｓ１，Ｓ２…移動範囲。

Claims (8)

1. 液体容器に貯留された液体を液体噴射ヘッドに供給して被噴射物に噴射する液体噴射装置であって、装置本体の一部に液体容器の内部に連通する液体供給針が配置され、上記液体供給針の流出路を液体噴射ヘッドに連通させる液体供給流路が設けられ、上記液体供給流路の途中に液体噴射ヘッド側に吸引負圧が印加されたときに液体供給流路を閉じる制御弁が設けられ、上記制御弁と液体供給針との間に制御弁側から上記流出路に向って作用する液圧によって液体供給流路を封止する封止弁が設けられていることを特徴とする液体噴射装置。
2. 上記封止弁は、上記流出路の直近に配置されている請求項１記載の液体噴射装置。
3. 上記封止弁は、上記液体供給流路の途中に形成された弁室内に無拘束の状態で収容されている請求項１または２記載の液体噴射装置。
4. 上記封止弁は、上記液体供給流路の途中に形成された弁室内において、上記制御弁側から上記流出路に向う液圧の作用方向と交差する方向の一端側部位が他端側部位よりも移動範囲が狭くなる状態で収容されている請求項１または２記載の液体噴射装置。
5. 上記弁室は、上記制御弁側から上記流出路に向う液圧の作用方向が水平方向となるように構成されており、上記封止弁は、上記弁室内に鉛直方向に縦長となるように収容され、上記封止弁の比重が上記液体の比重より小さい場合には、鉛直方向上端側部位が鉛直方向下端側部位よりも移動範囲が狭くなる状態で収容される一方、上記封止弁の比重が上記液体の比重より大きい場合には、鉛直方向下端側部位が鉛直方向上端側部位よりも移動範囲が狭くなる状態で収容されている請求項４記載の液体噴射装置。
6. 上記弁室には、上記封止弁が着座して封止機能を果たす平坦面と、上記平坦面の反対側に形成され液体容器内の液体を液体噴射ヘッド側へ流通させる流路形成面とが設けられている請求項３〜５のうちいずれか一項に記載の液体噴射装置。
7. 上記制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段が設けられている請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の液体噴射装置。
8. 上記制御弁の閉弁状態から開弁状態に変換する開弁操作手段が設けられている請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の液体噴射装置。

Images