JP2007130824A - 液体吐出装置および液体吐出ヘッド - Google Patents
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Abstract
な液体吐出装置、および液体吐出ヘッドを提供すること。
【解決手段】液体吐出ヘッドは、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色インクに
対応して、フィルタ部材43a〜43dを配設するためのフィルタ室44a〜44dを備
えている。各フィルタ室44a〜44dは、その内径をそれぞれ個別に設計することで、
対応するインク種に応じて気泡排出性が違えられるように構成されている。インク種ごと
の気泡成長速度の違いにより、それぞれ異なる大きさでフィルタ室44a〜44d内に滞
留する気泡51は、吸引動作によって一様に排出される。
【選択図】図3
Description
は、バイオチップ製造装置など、液体を吐出して描画等を行う液体吐出装置および液体吐
出ヘッドに関する。
般的には、印刷用紙に対して往復動するキャリッジに、液体(インク)を微小なノズルか
ら吐出する液体吐出ヘッドを搭載した構成のものが知られている。このような液体吐出装
置における課題の一つはインクの供給流路内に滞留する気泡の問題である。このような滞
留した気泡は、印刷動作時におけるインクの流動によってノズルの方へ流出することがあ
り、吐出不良を引き起こす原因となる。
排出する、いわゆる回復動作(クリーニング動作)を行う液体吐出装置が提案されている
(例えば、特許文献1)。ところで、供給流路内の気泡は経時的に成長することが知られ
ており、気泡を排出するための回復動作は、その成長に合わせて適切なタイミングで行わ
れることが望ましい。気泡が回復動作によって排出されるためには、ある程度の大きさに
成長していることが必要であり、微小な気泡に対して回復動作を行っても、当該気泡に対
して十分な排出力が作用せず、インクばかりが消費されて不経済だからである。
ク種によって異なることを新たに発見した。この場合、適切な回復動作のタイミングがイ
ンク種毎に異なるため、回復動作を行ったときに、一のインク種に対応する供給流路から
は気泡を排出できても、他のインク種に対応する供給流路には気泡が残留したままである
ことが起こり得る。このため、吐出不良を引き起こす機会が増えたり、回復動作を要する
タイミングの間隔が短くなってインクの消費量が増えてしまったりすることが起こり得る
。
られた供給流路内における気泡を効率的に排出可能な液体吐出装置、および液体吐出ヘッ
ドを提供することを目的としている。
対応した供給流路を備え、前記ノズルから前記液体を吐出可能な液体吐出装置であって、
前記供給流路における一の要素領域の気泡排出性に係る構造が、一の前記液体に対応する
供給流路と他の前記液体に対応する供給流路とで異なるようにされていることを特徴とす
る。
動作の適正タイミングについてのばらつきを、当該供給流路間における気泡排出性に係る
構造の差によって補償することができる。これにより、供給流路内で成長した気泡を一度
の回復動作で効率的に排出することができる。
体吐出装置において、一の前記液体に対応する前記要素領域の気泡排出性が、当該一の液
体よりも気泡の発生速度の速い他の前記液体に対応する前記要素領域の気泡排出性よりも
、高くされていることを特徴とする。
この発明の液体吐出装置によれば、自己分解による気泡の発生速度の異なる液体を用い
つつも、気泡成長速度の差に依存して発生する回復動作の適正タイミングの供給流路間ば
らつきを補償して、効率的な気泡排出を実現することができる。
ける拡幅された領域であることを特徴とする。
この発明の液体吐出装置によれば、構造的に気泡が滞留しやすく、供給流路全体の気泡
排出性に支配的な影響を及ぼす箇所である拡幅された領域について、気泡排出性に係る構
造差を設けるようにしているので、上述の効果をより効果的に得ることができる。
えるフィルタ室であることを特徴とする。
排出性に支配的な影響を及ぼす箇所であるフィルタ室について、気泡排出性に係る構造差
を設けるようにしているので、上述の効果をより効果的に得ることができる。
、前記フィルタ室の内径が、一の前記液体に対応する供給流路と他の前記液体に対応する
供給流路とで異なるようにされていることを特徴とする。
この発明の液体吐出装置によれば、好適に気泡排出性の差を設けることができる。
、前記フィルタ部材のメッシュ径が、一の前記液体に対応する供給流路と他の前記液体に
対応する供給流路とで異なるようにされていることを特徴とする。
この発明の液体吐出装置によれば、好適に気泡排出性の差を設けることができる。
クであることを特徴とする。
さらに好ましくは、前記一ないし他の液体の少なくとも一方は、アゾ染料を含むインク
であることを特徴とする。
これらの発明の液体吐出装置によれば、自己分解によりガスを発生しやすい染料、特に
アゾ染料を含有するインクを用いつつも、気泡成長速度の差に依存して発生する回復動作
の適正タイミングの供給流路間ばらつきを補償して、効率的な気泡排出を実現することが
できる。
させるための強制排出手段を備えることを特徴とする。
この発明の液体吐出装置によれば、回復動作の適正タイミングが均一化された供給流路
から、強制排出手段を用いて気泡を強制排出させることで、吐出不良のリスクを好適に低
減することができる。
対応した供給流路を備え、前記ノズルから前記液体を吐出可能な液体吐出ヘッドであって
、前記供給流路における一の要素領域の気泡排出性に係る構造が、一の前記液体に対応す
る供給流路と他の前記液体に対応する供給流路とで異なるようにされていることを特徴と
する。
復動作の適正タイミングについてのばらつきを、当該供給流路間における気泡排出性に係
る構造の差によって補償することができる。これにより、供給流路内で成長した気泡を一
度の回復動作で効率的に排出することができる。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好まし
い種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
図1は、第1実施形態に係る液体吐出装置を示す概略斜視図である。図2は、液体吐出
ヘッドおよびその周辺の概略構造を示す一部破断の側面図である。
クを吐出して画像等の描画を行う装置である。プリンタ1は、インクを吐出する液体吐出
ヘッド3と、液体吐出ヘッド3を搭載するキャリッジ4と、キャリッジ4を往復動(主走
査)させる主走査機構5と、用紙2を移送(副走査)するプラテンローラ6と、液体吐出
ヘッド3のメンテナンスを行うメンテナンスユニット12と、を備えている。
8を駆動するモータ9と、キャリッジ4のガイド軸をなすガイドロッド10と、を備えて
いる。キャリッジ4はタイミングベルト8を介してモータ9によって駆動され、ガイドロ
ッド10に沿って往復動(主走査)する。
シアン、イエローの4色のものが使用され、キャリッジ4上に搭載された液体容器として
のインクカートリッジ7a〜7dにこれら各色のインクが収容されている。このインクカ
ートリッジ7a〜7dの底部には、図2に示すように、インクを導出する導出部17a〜
17dが設けられており、液体吐出ヘッド3のケース部材30に取り付けられた中空針状
の針部材31a〜31dと結合して、液体吐出ヘッド3にインクを供給するようになって
いる。
部材であり、連通路32a〜32dが形成されたケース部材30に溶着されて、インクを
供給するための供給流路を形成している。そして、この供給流路における導入路42と連
通路32a〜32dとの間の領域は、拡幅されたフィルタ室44a〜44dとなっており
、フィルタ室44a〜44dにはフィルタ部材43a〜43dが配設されている。
られており、例えば、金属線を細かく編みこむなどして形成されている。フィルタ室44
a〜44dの拡幅された構造は、フィルタ部材43a〜43dにおけるインクの通過面積
を大きくし、通過に係るインクの流動抵抗(損失水頭)を低減するためのものである。
収容され、さらにリザーバと連通する圧力室(キャビティ)33、ノズル34に供給され
る。そして圧力室33に配設された圧力発生手段(図示せず)の駆動により、ノズル34
の開口からインク滴を吐出するようになっている。かくして、主走査および副走査と同期
させてノズル34毎に圧力発生手段の駆動制御を行うことにより、画像形成(印刷動作)
が行われる。
定領域を囲んで封止可能なキャップ部材15を備えている。キャップ部材15は、吐出面
13を覆うことで、ノズル34(図2参照)を粉塵や乾燥などから保護する役割を果たす
ほか、後述する吸引動作にも用いられる。
14を有している。ワイパブレード14は、後述する回復動作において、吐出面13に付
着したインク等を払拭して除去するのに用いられる。
口を有する箱型の弾性部材である。キャップ部材15は、上縁部分のシール部15bを液
体吐出ヘッド3の吐出面13に密着させることで、ノズル34の開口を封止(キャッピン
グ)することができる。
いる。吸液材18は、キャッピングの状態においてノズル34の開口に面する空間15a
を保湿する役割を果たしており、ノズル34およびその近傍におけるインクの乾燥を抑え
る効果を発揮する。
21の一端と接続されている。連通チューブ21は、キャップ部材15がスライダー機構
などによって移動可能に構成されることに鑑みて、適度な可撓性を有していることが好ま
しい。また、空間15aと連通される空間を形成することに鑑みて、壁面からのインクの
蒸発の起こりにくいガス遮断性に優れた材質であることが好ましい。
小型で効率の良いチューブポンプなどが好適に用いられる。吸引ポンプ22は、連通チュ
ーブ21、連通管19を介して空間15aに負圧(大気圧に対して負である圧力)を発生
させることができる。
する負圧によってノズル34からインクが強制的に排出され、いわゆる吸引動作を行うこ
とができる。すなわち、キャップ部材15、吸引ポンプ22は、強制排出手段を構成して
いる。
21、吸引ポンプ22を通って廃液タンク23に排出される。排出されたインクは、不織
布や吸液性ポリマーなどで構成された吸液材24に吸収されて保持される。
度の上昇)したインクなどを強制的に排出して、吐出性能の回復を図る際に実行され、そ
の目的に応じて吸引量や吸引速度を違えた複数のモードが用意されている。特に気泡の排
出を目的とする吸引動作は、多くの吸引量を要し、インクの消費量も多くなることから、
適切なタイミングで効率的にこれを行うことが求められる。
ルタ室内を示す概略断面図である。
る。初期充填後のフィルタ室44a〜44dは、理想的には、図3(a)に示すように完
全にインク50a〜50dで満たされた状態となる。
て作用する毛管力の働きで一連の供給流路の中でも特に気泡がトラップされやすい箇所と
なっており、このため、印刷動作の累積や時間の経過によって、図3(b)、図3(c)
に示すように次第に大きな気泡51が形成されてゆく(気泡成長)。
給流路の壁面(例えば針部材31a〜31dの外郭面など)を介して透過する大気中のガ
スなどが挙げられる。また、本願発明者によれば、インク50a〜50dの自己分解によ
り発生するガスが、気泡成長の重要因子となっているとの知見が得られている。
類、調整されるpHなどに依存しており、色材に関しては、特に染料を含むインクにおい
て、とりわけアゾ染料を含むインクにおいて気泡成長が速い傾向にある。染料は顔料に比
べて化学的安定性に劣っており、また、アゾ染料に含まれるアゾ基は分解によって窒素ガ
スに変化するためである。
タ1(図1参照)は、インク種に応じた気泡成長の速度の差を反映して、フィルタ室44
a〜44d間で、滞留する気泡51の大きさがばらついてしまうという問題を抱えている
。本実施形態では、ブラックインク50aに対応するフィルタ室44aで最も気泡成長が
速く、イエローインク50dに対応するフィルタ室44dがこれに次ぎ、マゼンタインク
50b、シアンインク50cに対応するフィルタ室44b,44cの気泡成長が最も遅く
なっている(表1参照)。
の命令によって適宜に吸引動作を実行し、気泡51を強制的にノズル34(図2参照)か
ら排出させる必要がある。しかしながら、その構造上の理由から、フィルタ室44a〜4
4dから気泡51を排出させるためには十分な排出力をその気泡51に与えることが必要
であり、とりわけ、上述のようにフィルタ室44a〜44d間で気泡51の大きさが異な
ってしまう状態にあっては、全ての気泡51に対して十分な排出力を与えるための工夫が
必要となる。一般的に、大きな気泡には大きな排出力が働くが、小さな気泡に排出力を与
えることは困難だからである。
室44a〜44dの構造を違え、上述した気泡成長の速度差(気泡51の大きさのばらつ
き)の影響を補償するようになっている。具体的には、表1に示すようにフィルタ室44
a〜44d(針部材31a〜31dの基部)の内径を変えることで、フィルタ室44a〜
44d間の気泡排出性の調整が図られている。一般的に、フィルタ室は、その内径が小さ
いほど吸引動作時における内部流速が速くなり、気泡51に大きな排出力を与えることが
できるからである。かくして、気泡51は、その大きさのばらつきに左右されることなく
、一度の吸引動作で各フィルタ室44a〜44dから効率的に排出される。
次に、変形例1について上述の実施形態との相違点を中心に説明を行う。
この変形例1では、対応するインク種に応じて、表2に示すようにフィルタ部材43a
〜43dのメッシュ径を変えることで、フィルタ室44a〜44d間の気泡排出性の調整
が図られている。一般的に、フィルタ部材は、そのメッシュ径が大きいほど気泡51をト
ラップする力が弱くなるからである。
るものではない。例えば、供給流路内に整流効果のある突起部や凹部を形成することで、
気泡排出性の調整を図ることも可能である。
次に、変形例2について上述の実施形態との相違点を中心に説明を行う。
この変形例2では、対応するインク種に応じて、表3に示すようにフィルタ室44a〜
44dの内径とフィルタ部材43a〜43dのメッシュ径の両方を変えることで、フィル
タ室44a〜44d間の気泡排出性の調整が図られている。
る流路抵抗(損失水頭)が増加する傾向にある。また、フィルタ部材のメッシュ径が大き
くなると、フィルタ室における気泡排出性が向上する反面、印刷動作時における流路抵抗
が減少する傾向にある。
ュ径のうちの一方により気泡排出性の調整を図るようにした先の態様(表1、表2)にあ
っては、印刷動作時における供給特性を、対応するインク種間でそろえることができない
という二次的な課題があった。これに対してこの変形例2にあっては、フィルタ室44a
〜44dの内径とフィルタ部材43a〜43dのメッシュ径とを組み合わせて気泡排出性
の調整を図るようにされており、流路抵抗の変動分を互いに相殺することで上記課題の克
服が図られている。
次に、図4、図5を参照して第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に
説明を行う。図4は、第2実施形態に係る液体吐出装置を示す概略平面図である。図5は
、圧力調整ユニットの要部構成を示す断面図である。
吐出装置である。すなわち、プリンタ60は、キャリッジ4の外部に固定されたインクカ
ートリッジ65a〜65dから供給システム68によって液体吐出ヘッド3にインクを供
給し、印刷動作を行う。
するためのカートリッジホルダ61と、圧縮空気を生成する加圧ポンプ67と、当該圧縮
空気をインクカートリッジ65a〜65dに移送する送気管66a〜66dと、を備えて
いる。また、供給システム68は、インクカートリッジ65a〜65dからインクを移送
するための供給管63a〜63dと、液体吐出ヘッド3の針部材31a〜31d(図2参
照)とそれぞれ接続する圧力調整ユニット62a〜62dと、を備えている。この構成に
より、圧縮空気によって加圧されたインクは、供給管63a〜63d、圧力調整ユニット
62a〜62dを経て、液体吐出ヘッド3に供給される。すなわち、供給管63a〜63
d、圧力調整ユニット62a〜62dは、供給流路を形成している。
の機能を果たしており、図5に示すような要部構造となっている。すなわち、圧力調整ユ
ニット62aは、合成樹脂からなる基材252と、基材252の両面に溶着されたフィル
ム248、フィルム249と、フィルム249に張り合わされた受圧板254とを備えて
いる。そして、インクを導入する導入路251、導入室250、圧力室246、導入室2
50と圧力室246とを連通する貫通孔245、圧力室246から針部材31a(図3参
照)へインクを導出する導出路253が形成されている。
う圧力調整弁232を備えている。圧力調整弁232は、貫通孔245に挿通された軸部
255aと、軸部255aの一端側に形成された円板部255bとからなる弁体255を
備えている。弁体255の円板部255bの一面は、バネ257の一端に当接しており、
バネ257の他端はバネ座258に当接している。弁体255の軸部255aの他端側は
、フィルム249を介して受圧板254に対向している。かくして、閉弁状態においては
、図示するように、弁体255がバネ257によって図の右方に付勢され、導入室250
と圧力室246の間の連通が遮断されている。
当該内圧と大気圧との差によって撓み、受圧板254はフィルム249の撓みに連動して
矢印Bの方向に移動する。そして、圧力室246の内圧低下と共に受圧板254がバネ2
60を圧縮し、さらに弁体255を図面左方に付勢して開弁状態にする。このとき、イン
クが導入室250から圧力室246内に流入して圧力室246の内圧が補償され、再び閉
弁状態に戻る。このように、閉弁状態、圧力室246の内圧低下、開弁状態、圧力室24
6の内圧補償、閉弁状態、を繰り返すことにより、圧力室246の内圧(液体吐出ヘッド
3への供給圧)は常に所定の値に保たれることとなる。
63dや圧力調整ユニット62a〜62dにおいても、気泡成長が起こり得る。特に、拡
幅された圧力室246は、供給流路の中でも気泡成長の著しい箇所であり、上述したフィ
ルタ室44a〜44d(図3参照)と同様の問題(対応するインク種による気泡成長差)
を抱えている。このため、圧力室246には、対応するインク種に応じて整流効果のある
突起部や凹部(図示せず)が形成され、気泡排出性の好適な調整が図られるようになって
いる。
例えば、オフキャリッジタイプの液体吐出装置の別の例として、圧力ダンパを備えたも
のがあるが(例えば、特開2003−211688号公報参照)、この場合は当該圧力ダ
ンパについて、気泡排出性に係る構造をインク種ごとに違えるようにしてもよい。
また、各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略したり、図示しない他
の構成と組み合わせたりすることができる。
、5…主走査機構、6…プラテンローラ、7a〜7d…インクカートリッジ、12…メン
テナンスユニット、13…吐出面、15…キャップ部材、15a…空間、15b…シール
部、17a〜17d…導出部、18…吸液材、19…連通管、21…連通チューブ、22
…吸引ポンプ、23…廃液タンク、24…吸液材、30…ケース部材、31a〜31d…
針部材、32a〜32d…供給流路を構成する連通路、33…供給流路を構成する圧力室
、34…ノズル、41…供給流路を構成する導入孔、42…供給流路を構成する導入路、
43a〜43d…フィルタ部材、44a〜44d…拡幅された供給流路を構成するフィル
タ室、50a〜50d…インク、51…気泡、60…プリンタ、62a〜62d…供給流
路を構成する圧力調整ユニット、63a〜63d…供給流路を構成する供給管、65a〜
65d…インクカートリッジ、68…供給システム、232…圧力調整弁、245…供給
流路を構成する貫通孔、246…拡幅された供給流路を構成する圧力室、250…供給流
路を構成する導入室、251…供給流路を構成する導入路、253…供給流路を構成する
導出路。
Claims (10)
- 液体をノズルに供給するための、少なくとも2種以上の前記液体にそれぞれ対応した供
給流路を備え、前記ノズルから前記液体を吐出可能な液体吐出装置であって、
前記供給流路における一の要素領域の気泡排出性に係る構造が、一の前記液体に対応す
る供給流路と他の前記液体に対応する供給流路とで異なるようにされていることを特徴と
する液体吐出装置。 - 気泡の発生速度が互いに異なる前記2種以上の液体に対応した請求項1に記載の液体吐
出装置であって、
一の前記液体に対応する前記要素領域の気泡排出性が、当該一の液体よりも気泡の発生
速度の速い他の前記液体に対応する前記要素領域の気泡排出性よりも、高くされているこ
とを特徴とする液体吐出装置。 - 前記一の要素領域は、前記供給流路における拡幅された領域であることを特徴とする請
求項1または2に記載の液体吐出装置。 - 前記一の要素領域は、フィルタ部材を備えるフィルタ室であることを特徴とする請求項
1または2に記載の液体吐出装置。 - 前記フィルタ室の内径が、一の前記液体に対応する供給流路と他の前記液体に対応する
供給流路とで異なるようにされていることを特徴とする請求項4に記載の液体吐出装置。 - 前記フィルタ部材のメッシュ径が、一の前記液体に対応する供給流路と他の前記液体に
対応する供給流路とで異なるようにされていることを特徴とする請求項5に記載の液体吐
出装置。 - 前記2種以上の液体は、染料を含むインクであることを特徴とする請求項1ないし6の
いずれか一項に記載の液体吐出装置。 - 前記一ないし他の液体の少なくとも一方は、アゾ染料を含むインクであることを特徴と
する請求項7に記載の液体吐出装置。 - 前記ノズルから前記液体を強制的に排出させるための強制排出手段を備える請求項1な
いし8のいずれか一項に記載の液体吐出装置。 - 液体をノズルに供給するための、少なくとも2種以上の前記液体にそれぞれ対応した供
給流路を備え、前記ノズルから前記液体を吐出可能な液体吐出ヘッドであって、
前記供給流路における一の要素領域の気泡排出性に係る構造が、一の前記液体に対応す
る供給流路と他の前記液体に対応する供給流路とで異なるようにされていることを特徴と
する液体吐出ヘッド。
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Legal Events
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