JP2007301917A - 液体貯留容器及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体貯留容器における大気連通バルブ及び圧力調整バルブの作動機構の簡略化を図り、小型化を可能にするとともに、安価なものとする。
【解決手段】サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄの大気連通口に接続されたチューブ７１を閉塞可能な開閉レバー５７及びホルダ５８（大気連通バルブ）と、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄの第１液室内に貯留された液体を第２液室に向けて流出させるための開口部を開閉するバルブシャフト５５ａ（圧力調整バルブ）とを備え、開閉レバー５７とバルブシャフト５５ａとは、機械的に共通のバルブ駆動機構８０（カムシャフト８１、駆動モータ８３）によって連動する。
【選択図】図６

Description

本発明は、液体を貯留可能な第１液室の大気連通口を開閉する大気連通バルブと、第１液室内に貯留された液体を第２液室に向けて流出させるための開口部を開閉する圧力調整バルブとを備える液体貯留容器及び液体吐出装置に係るものであり、詳しくは、大気連通バルブ及び圧力調整バルブの作動機構を簡略化し、小型化することができる技術に関するものである。

従来より、液体吐出装置の一例として、記録用紙等の被記録媒体を液体吐出ヘッドまで搬送し、この液体吐出ヘッドのノズルからインク（液体）を吐出して画像を形成するインクジェットプリンタが知られている。そして、インクジェットプリンタには、液体吐出ヘッドにインクを供給するために、内部に貯留されたインクを液体吐出ヘッドに向けて排出する液体貯留容器が設置されている。

この液体貯留容器は、液体吐出ヘッドのインクに一定の負圧を与え、ノズルからインクが漏出することを防止するとともに、インクを吐出可能な状態を常時、保持できるようにするものである。そして、液体貯留容器の一例として、液体貯留容器の内部と大気とを大気連通口によって連通させ、大気連通バルブによって大気連通口を開閉させるようにした技術が知られている。

例えば、特許文献１には、大気連通バルブを開放し、圧力差を解消する技術が開示されている。すなわち、サブタンク（液体貯留容器）に大気連通バルブが設けられており、液体吐出ヘッドとサブタンクとが循環流路を構成している。そして、サブタンク内のインクを液体吐出ヘッドの共通液室内に循環させるため、大気連通バルブを閉塞した状態で循環ポンプを駆動し、循環動作を停止する際は、循環ポンプを停止した直後に大気連通バルブを開放することにより、短時間で共通液室内とサブタンク内の圧力差が解消されるようにしている。
特開２００５−３０６００５号公報

また、特許文献２には、大気連通バルブを開放し、増粘したインクとともに気泡等を排出させる技術が開示されている。すなわち、大気連通バルブは、液体吐出ヘッドが吸引ポンプからの負圧を受ける状態において閉状態となされている。そして、液体吐出ヘッドの流路に負圧を蓄積した状態で大気連通バルブを開き、流路におけるインクの流速を瞬間的に高め、その後所定時間にわたって吸引ポンプの駆動を継続することにより、増粘したインクとともに気泡等を排出させるようにしている。
特開２００１−９６７６５号公報

しかし、上記の特許文献１及び特許文献２には、大気連通バルブを開閉させる技術が記載されているだけで、圧力調整バルブの開閉について何ら開示されていない。すなわち、サブタンク（液体貯留容器）は、インクを一時的に貯留し、液体吐出ヘッド内の圧力調整や気泡の除去等の機能を有するものであり、大気連通バルブの他に、圧力調整バルブを備えている。そのため、大気連通バルブだけでなく、圧力調整バルブも開閉させる必要があるが、上記の特許文献１及び特許文献２には、圧力調整バルブの作動機構が開示されておらず、圧力調整バルブの開閉には、大気連通バルブと独立した別個の作動機構が必要となってしまう。

そして特に、カラー対応のインクジェットプリンタの場合には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色のインクごとにそれぞれサブタンク（液体貯留容器）が必要となるため、大気連通バルブ及び圧力調整バルブの数が４倍に増えている。そのため、４つの大気連通バルブ及び４つの圧力調整バルブのそれぞれに作動機構を設けると、作動機構が複雑化するだけでなく、大型化し、高価なものとなってしまうという問題がある。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、液体貯留容器における大気連通バルブ及び圧力調整バルブの作動機構の簡略化を図り、小型化を可能にするとともに、安価な液体貯留容器及び液体吐出装置を提供することである。

本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の１つである請求項１に記載の発明は、内部に液体を貯留可能であり、内部と大気とを連通させるための大気連通口を有する第１液室と、前記大気連通口を開閉する大気連通バルブと、内部に貯留された液体を外部に排出するための排出口を有する第２液室と、前記第１液室と前記第２液室との間を仕切る仕切り壁と、前記仕切り壁に形成され、前記第１液室内に貯留された液体を前記第２液室に向けて流出させるための開口部と、前記開口部を開閉する圧力調整バルブとを備え、前記大気連通バルブと前記圧力調整バルブとは、機械的に共通のバルブ駆動機構によって連動することを特徴とする。

また、本発明の他の１つである請求項６に記載の発明は、内部に液体を貯留可能な液体貯留容器と、前記液体貯留容器から供給される液体を吐出可能な液体吐出ヘッドとを備える液体吐出装置であって、前記液体貯留容器は、内部と大気とを連通させるための大気連通口を有する第１液室と、前記大気連通口を開閉する大気連通バルブと、内部に貯留された液体を外部に排出するための排出口を有する第２液室と、前記第１液室と前記第２液室との間を仕切る仕切り壁と、前記仕切り壁に形成され、前記第１液室内に貯留された液体を前記第２液室に向けて流出させるための開口部と、前記開口部を開閉する圧力調整バルブとを備え、前記大気連通バルブと前記圧力調整バルブとは、機械的に共通のバルブ駆動機構によって連動することを特徴とする。

（作用）
上記の請求項１及び請求項６に記載の発明は、第１液室の大気連通口を開閉する大気連通バルブと、第１液室と第２液室との間を仕切る仕切り壁に形成された開口部を開閉する圧力調整バルブとを備えている。そして、大気連通バルブと圧力調整バルブとは、機械的に共通のバルブ駆動機構によって連動する。そのため、共通のバルブ駆動機構を作動させることにより、大気連通バルブ及び圧力調整バルブの両方を開閉させることができる。

上記の発明によれば、大気連通バルブと圧力調整バルブとは、機械的に共通のバルブ駆動機構によって連動するので、１つのバルブ駆動機構を作動させれば大気連通バルブ及び圧力調整バルブの両方が開閉する。そのため、大気連通バルブ及び圧力調整バルブに対し、それぞれ独立した別個の作動機構を設ける必要がなくなる。その結果、大気連通バルブ及び圧力調整バルブの作動機構が簡略化され、安価で小型なものとすることができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
なお、以下の実施形態では、本発明の液体吐出装置として、後述する液体吐出ヘッドのノズル２８からインク（液体）を吐出して画像を形成するインクジェットプリンタ１０を例に挙げている。また、本発明の液体貯留容器は、このインクジェットプリンタ１０に実装されているものとする。

ここで、液体吐出ヘッドにインクを供給する方式として、液体吐出ヘッドと一体的にインクが配されて供給を行う「ヘッド一体型」と、後述するように、液体吐出ヘッドとは別体のインクカートリッジ３０をインクジェットプリンタ１０に装着し、弾性を有するチューブ７０によってインクカートリッジ３０内のインクを液体吐出ヘッドに供給するようにした「ヘッド別体型」とがある。そして、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、「ヘッド別体型」のカラー対応のものであり、液体吐出ヘッドとインクカートリッジ３０との間に、サブタンク５０（本発明における液体貯留容器に相当するもの）を介して供給ポンプ４０を設置し、この供給ポンプ４０によってインクカートリッジ３０から液体吐出ヘッドにインクを供給するようにしている。

また、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、本発明の液体吐出ヘッドとして、ラインヘッド２０を備えるラインヘッド方式のものとなっている。このラインヘッド２０には、印画可能な最大サイズの記録用紙の用紙幅方向の長さにわたり、インクを吐出するノズル２８が所定のピッチで直線状に配置されている。そのため、用紙幅方向に液体吐出ヘッドを移動させるためのキャリッジを必要とせず、印画動作中の騒音や振動が発生し難い構成となっている。そして、印画の際は、記録用紙が搬送手段によって停止することなく定速で移動し、それに同調してインクがラインヘッド２０から連続的に吐出されるため、印画時間の短縮を図ることが可能である。

図１は、本実施形態のラインヘッド方式のインクジェットプリンタ１０を示す概念図である。
図１に示すように、インクジェットプリンタ１０は、ラインヘッド２０、インクカートリッジ３０、供給ポンプ４０、サブタンク５０、及び吸引ポンプ６０によって構成されており、ラインヘッド２０とは別体にインクカートリッジ３０を配し、チューブ７０を通してインクを供給するようにした「ヘッド別体型」のインク供給方式となっている。すなわち、ラインヘッド２０にインクが供給されるまでに、インクカートリッジ３０、供給ポンプ４０、及びサブタンク５０を経由するようになっている。

ここで、ラインヘッド２０は、後述するように、ノズル２８が形成されたノズルシート２７の内面に複数のヘッドチップを配置したものであり、このヘッドチップによってインク液室２２内のインクに吐出エネルギーを付与し、ノズル２８からインクを吐出させることができるようになっている。すなわち、このようなラインヘッド２０を用いて記録用紙に印画を行うには、制御部からの指令に基づいて、ヘッドチップによってノズル２８からインクを吐出する。同時に、ノズルシート２７から所定の距離だけ離れた位置を保ちながら、記録用紙を連続的に搬送する。すると、吐出されたインクが記録用紙上の所定の位置に着弾して印画が行われる。

また、インクカートリッジ３０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色のインクを色別に収容した容器である。そして、このインクカートリッジ３０は、インクジェットプリンタ１０から容易に着脱することができるようになっている。そのため、インクジェットプリンタ１０の使用者は、インクカートリッジ３０内のインクが欠乏した際に、迅速に新品と交換することができる。

インクジェットプリンタ１０に装着されたインクカートリッジ３０の各色のインクは、各色ごとに設置された供給ポンプ４０によってサブタンク５０に送られる。すなわち、各供給ポンプ４０は、インクカートリッジ３０から対応する色のインクを必要に応じて吸入し、サブタンク５０に向けて排出することができる。そのため、各供給ポンプ４０を駆動すれば、各色のインクがインクカートリッジ３０からサブタンク５０に供給される。

また、サブタンク５０は、インクを一時的に貯留するものではあるが、単なる貯留タンクではなく、後述するように、ラインヘッド２０に供給するインクの流量を調節する開閉弁５５ｄ、インクの残量を検知する液量センサ５１ｃ、インクに混入した気泡や異物を除去するフィルタ５１ｄ等が組み込まれたものである。そのため、ラインヘッド２０内の圧力調整、インクの残量検知、気泡及び異物の除去等の機能が付与されることとなり、例えば、サブタンク５０内のインクと接触するように設けられた液量センサ５１ｃによってインクの減少が検知されると、その色のインクに対応する供給ポンプ４０によってインクカートリッジ３０からサブタンク５０にインクが供給される。したがって、本実施形態のインクジェットプリンタ１０では、サブタンク５０からラインヘッド２０に安定してインクを供給することにより、ラインヘッド２０の諸状態を最良に維持することができる。

また、サブタンク５０は、ラインヘッド２０よりも低い位置に設置されており、インクを吐出するノズル２８のメニスカスが維持できるようになっている。すなわち、ラインヘッド２０のインク吐出面（インクが吐出される側のノズルシート２７の表面）をサブタンク５０よりも垂直方向に高い位置とすることで、インク液室２２内のインクに、水頭差に基づく一定の負圧を与えている。そのため、ノズル２８からインクが漏出することを防止できるとともに、インクを吐出可能な状態を常時、保持することができる。

さらにまた、吸引ポンプ６０は、インクの初期充填時やメンテナンス時に、ラインヘッド２０からインクを吸引するためのものである。すなわち、ラインヘッド２０には、供給口２１ａからインクが供給されるが、ラインヘッド２０内の気泡や異物を除去して正常なインクの吐出が維持できるように、気泡や異物を含んだインクごとラインヘッド２０内から吸引し、それを排出するために、供給口２１ａと反対側の排出口２１ｂに吸引ポンプ６０が接続されている。

ここで、吸引ポンプ６０によるインクの排出動作は、任意に、又は定期的に行えるよう設定されており、ラインヘッド２０内のクリーニングを効率的に実行できるようになっている。なお、吸引ポンプ６０は、供給ポンプ４０と同様に、各色ごとに設置されている。そのため、気泡の混入等の不具合のある色のインクに対応した吸引ポンプ６０のみを選択して駆動でき、クリーニングによる無駄なインクの消費を低減できるようなっている。

このように、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のインクごとに、ラインヘッド２０、インクカートリッジ３０、供給ポンプ４０、サブタンク５０、及び吸引ポンプ６０が設けられており、それぞれの間は、各色に対応する４本のチューブ７０によって連結されている。なお、各チューブ７０は、シリコンゴム等からなるものであり、適度な弾性を有している。

図２は、図１に示す本実施形態のインクジェットプリンタ１０におけるラインヘッド２０を部分的に示す斜視図及び断面図である。
図２に示すように、ラインヘッド２０は、半導体基板２５にバリア層２６を積層し、このバリア層２６に、ノズル２８を形成したノズルシート２７を貼り合わせて構成したものである。そして、半導体基板２５に複数の発熱抵抗体２３が一定間隔で一方向に析出形成されており、発熱抵抗体２３を囲む半導体基板２５とバリア層２６とノズルシート２７とによってインク液室２２が形成されている。なお、インク液室２２は、インク流路２４に連通する開口領域を有しており、この開口領域からインク液室２２内にインクが供給される。

ここで、半導体基板２５は、シリコン、ガラス、セラミックス等からなるもので、発熱抵抗体２３は、この半導体基板２５の一方の面に、半導体や電子デバイス製造技術用の微細加工技術を用いて析出形成されている。なお、この発熱抵抗体２３は、半導体基板２５上に形成された導体部（図示せず）を介して外部回路と電気的に接続されている。

また、バリア層２６は、半導体基板２５の発熱抵抗体２３側に積層されたものである。すなわち、バリア層２６は、半導体基板２５の上面全体に感光性樹脂を塗布し、しかるべき形状のパターンを描いたフォトマスクを介して、感光性樹脂を感光するのに最適な波長帯の放射光を持った露光機による露光を行った後、露光した感光性樹脂層を所定の現像液で現像し、未露光部分を除去することにより、発熱抵抗体２３の周辺を除く半導体基板２５上にパターニング形成されている。そして、発熱抵抗体２３、半導体基板２５、及びバリア層２６によってヘッドチップが構成されることとなる。

さらにまた、ノズルシート２７は、例えば、Ｎｉ（ニッケル）による電鋳技術によって形成されたものであり、ノズルシート２７には、複数のノズル２８が配置されている。そして、図２に示すように、ヘッドチップ（発熱抵抗体２３、半導体基板２５、及びバリア層２６）は、各ノズル２８の位置と各発熱抵抗体２３の位置とが合うように、すなわち、各ノズル２８が各発熱抵抗体２３と対向するように、精密に位置決めがなされ、バリア層２６を下にして、ノズルシート２７上に貼り合わされている。

したがって、図２（ａ）に示すように、インク液室２２は、発熱抵抗体２３を囲むようにして、半導体基板２５とバリア層２６とノズルシート２７とで構成される。すなわち、半導体基板２５及び発熱抵抗体２３は、図２（ａ）中、インク液室２２の上壁を構成し、バリア層２６は、インク液室２２の３つの側壁を構成し、ノズルシート２７は、インク液室２２の下壁を構成する。

また、インク液室２２は、図２（ａ）中、右下方向に開口領域を有しており、この開口領域が共通のインク流路２４に連通する。すなわち、図２（ｂ）に示すように、半導体基板２５の上側には共通流路部材２９が配置されており、この共通流路部材２９によって形成された共通のインク流路２４が全てのインク液室２２と連通している。そのため、インクカートリッジ３０（図１参照）内のインクは、共通のインク流路２４を通って全てのインク液室２２に供給されることとなる。

そして、インク液室２２にインクが満たされた状態で、制御部（図示せず）からの指令によって発熱抵抗体２３に短時間（例えば、１〜３μｓｅｃの間）、パルス電流が流されると、発熱抵抗体２３が急速に加熱される。その結果、発熱抵抗体２３と接する部分にインクの気泡が発生し、その気泡の膨張によって所定の体積のインクが押しのけられる（インクが沸騰する）。すると、これが吐出圧力となり、押しのけられたインクと同等の体積のインクがノズル２８からインク液滴として吐出され、記録用紙上に着弾して画像が形成されることとなる。

ここで、ラインヘッド２０は、インクを吐出可能な状態を常時、保持できるようにしておくため、インク液室２２内が常にインクで満たされた状態となっている。そのため、インク液室２２内のインクがノズル２８から漏出することを防止する必要がある。そこで、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、サブタンク５０によってラインヘッド２０のインクに一定の負圧を与え、インクの漏出を防止している。

図３は、図１に示す本実施形態のインクジェットプリンタ１０におけるサブタンク５０を示す断面図である。
図３に示すように、サブタンク５０は、内部にインクを貯留可能な第１液室５１と、内部に貯留されたインクを外部に排出可能な第２液室５２と、第１液室５１と第２液室５２との間を仕切る仕切り壁５３と、仕切り壁５３に形成された開口部５４と、開口部５４を開閉する圧力調整バルブ５５とを備えている。

ここで、第１液室５１は、供給ポンプ４０（図１参照）によって供給されるインクを受け入れる給入口５１ａと、第１液室５１の内部と大気とを連通させるための大気連通口５１ｂと、第１液室５１内のインクの残量を検知する液量センサ５１ｃと、インクに混入した気泡や異物を除去するフィルタ５１ｄとを有している。なお、給入口５１ａには、供給ポンプ４０からのチューブ７１が接続され、大気連通口５１ｂには、他端が開口したチューブ７２が接続されており、チューブ７２の途中には、大気連通バルブ５６が取り付けられている。

そして、通常時は、大気連通バルブ５６が開状態となっており、第１液室５１内の気圧が大気圧と同等に保たれている。また、供給ポンプ４０（図１参照）から給送されたインクは、給入口５１ａを通って流入し、第１液室５１内に貯留される。なお、第１液室５１の天面に液量センサ５１ｃの電極が露出しており、貯留されたインクの液面を検知できるので、液量センサ５１ｃによって第１液室５１内のインクの減少が検知されると、その色のインクに対応する供給ポンプ４０によってインクカートリッジ３０（図１参照）から第１液室５１にインクが供給される。

さらに、第１液室５１内の中間部分には、フィルタ５１ｄが設置されており、全てのインクがフィルタ５１ｄを上から下に向けて通過するようになっている。そのため、インクに混入した気泡や異物がフィルタ５１ｄで除去されるので、ラインヘッド２０（図２参照）によるインクの安定的な吐出が可能となる。

一方、第２液室５２は、第１液室５１内のフィルタ５１ｄよりも下流側に設けられた仕切り壁５３により、第１液室５１と仕切られている。そして、仕切り壁５３には、第１液室５１内に貯留されたインクを第２液室５２に向けて流出させるための開口部５４が形成されている。そのため、第１液室５１内で気泡や異物が除去されたインクは、開口部５４を通って第２液室５２内に流入することができる。

このように、開口部５４を通って第２液室５２内に流入し、貯留されたインクは、ラインヘッド２０（図２参照）に向けて送り出される。すなわち、第２液室５２は、その内部に貯留されたインクをラインヘッド２０に向けて排出するための排出口５２ａを有しており、排出口５２ａには、ラインヘッド２０に向かうチューブ７３が接続されている。そのため、第２液室５２内のインクがラインヘッド２０のインク液室２２に供給され、インクの吐出が可能となる。

ところで、第１液室５１と第２液室５２との間を仕切る仕切り壁５３に形成された開口部５４には、開口部５４を開閉する圧力調整バルブ５５が設置されている。この圧力調整バルブ５５は、バルブシャフト５５ａ、開閉バネ５５ｂ、ダイヤフラム５５ｃ、及び開閉弁５５ｄによって構成されており、第２液室５２の排出口５２ａから排出されるインクの流量を調節し、ラインヘッド２０のインク液室２２（図２参照）内のインク圧力を略一定にする役割を担っている。
そこで次に、圧力調整バルブ５５について詳細に説明する。

図４は、図３に示すサブタンク５０における圧力調整バルブ５５の通常時の状態を示す断面図である。
また、図５は、図３に示すサブタンク５０における圧力調整バルブ５５の動作時の状態を示す断面図である。
図４及び図５に示すように、圧力調整バルブ５５は、第２液室５２及び仕切り壁５３の開口部５４を上下に貫通するバルブシャフト５５ａと、バルブシャフト５５ａを上向きに付勢する開閉バネ５５ｂと、仕切り壁５３との間で第２液室５２を構成するダイヤフラム５５ｃと、バルブシャフト５５ａの下端部に取り付けられ、開口部５４の周囲の仕切り壁５３に当接可能な開閉弁５５ｄとを備えている。

そのため、圧力調整バルブ５５の開閉弁５５ｄは、開閉バネ５５ｂによって仕切り壁５３に向けて付勢されることとなり、通常時の状態では、図４に示すように、仕切り壁５３に当接して開口部５４を閉じている。また、開閉バネ５５ｂの付勢力は、通常時における第２液室５２内のインク圧力、つまり、インクの吐出が行われていない待機時におけるラインヘッド２０のインク液室２２（図２参照）内のインク圧力と平衡するように設定されている。さらにまた、開閉バネ５５ｂによって上向きに付勢されたバルブシャフト５５ａに、弾性を有するダイヤフラム５５ｃが取り付けられており、このダイヤフラム５５ｃは、第２液室５２内のインク圧力の変動に応じて起伏するようになっている。

ここで、ラインヘッド２０（図２参照）からインクが吐出されると、インク液室２２内のインク圧力が低下するので、それにともなって、インク液室２２とチューブ７３を介して連通しているサブタンク５０の第２液室５２内のインク圧力も低下する。すると、第２液室５２内の圧力低下により、図５に示すように、第２液室５２の隔壁を構成しているダイヤフラム５５ｃが下方に凹むこととなる。

ダイヤフラム５５ｃが下方に凹むと、開閉弁５５ｄが開放される。すなわち、ダイヤフラム５５ｃは、開閉バネ５５ｂで付勢されたバルブシャフト５５ａに取り付けられている。そして、開閉バネ５５ｂの付勢力は、図４に示す通常時における第２液室５２内のインク圧力と平衡しているので、第２液室５２内のインク圧力が低下すれば、ダイヤフラム５５ｃが下方に凹んで開閉バネ５５ｂを押し込む。すると、バルブシャフト５５ａが下降し、下端部に取り付けられた開閉弁５５ｄを押し下げるので、開閉弁５５ｄが仕切り壁５３から離れ、開放されることとなる。なお、後述するように、バルブシャフト５５ａの頭頂部に外力を作用させてバルブシャフト５５ａを押し込むことにより、開閉弁５５ｄを強制的に開放することもできる。

開閉弁５５ｄが開放されると、仕切り壁５３の開口部５４が露出する。この際、第２液室５２内のインク圧力が低いので、第１液室５１内のインクが開口部５４を通って第２液室５２内に流れ込む。そして、第２液室５２内のインク圧力が元の圧力になるまでインクが流入すると、開閉バネ５５ｂの付勢力によってバルブシャフト５５ａ、ダイヤフラム５５ｃ、及び開閉弁５５ｄが上方に押し上げられ、図４に示すように、開閉弁５５ｄが開口部５４の周囲の仕切り壁５３に再び当接して開閉弁５５ｄが閉塞状態となり、開口部５４が閉じられる。

このように、本実施形態のインクジェットプリンタ１０におけるサブタンク５０は、図４及び図５に示す圧力調整バルブ５５によって開閉弁５５ｄが自動的に作動し、開口部５４が開閉する。そのため、必要に応じて、第１液室５１から第２液室５２にインクを流入させたり、堰き止めたりすることができる。

また、インクジェットプリンタ１０のメンテナンス時や、ラインヘッド２０に対するインクの初期充填時等の場合には、大量のインクをラインヘッド２０に供給する必要があるので、圧力調整バルブ５５によって開口部５４を強制的に開けるとともに、大気連通バルブ５６によって大気連通口５１ｂを強制的に閉じなければならない。

この点に関して詳述すると、例えば、ラインヘッド２０の内部に存在する気泡や異物を除去するためには、通常の印画時よりも高い圧力でノズル２８からインクを吐出させる必要がある。そのため、このようなメンテナンス時には、通常よりも多くのインクをラインヘッド２０に供給しなければならない。特に、本実施形態のインクジェットプリンタ１０のように、ノズル２８が記録用紙の幅方向にわたって数多く配置されたラインヘッド方式のものであると、通常の３倍以上の量のインクが必要となる。しかも、メンテナンスは、定期的又は任意に実行する必要がある。

したがって、メンテナンス時等においては、大量のインクがサブタンク５０内を円滑に流動して通過できるように、圧力調整バルブ５５によって開口部５４を強制的に開けておかなければならない。また、供給ポンプ４０によるインクの供給圧力がラインヘッド２０まで維持されるように、大気連通バルブ５６によって大気連通口５１ｂを強制的に閉じておかなければならない。
そこで次に、本発明のバルブ駆動機構８０による圧力調整バルブ５５及び大気連通バルブ５６の強制的な開閉について詳細に説明する。

図６は、図３に示すサブタンク５０に取り付けれたバルブ駆動機構８０を示す斜視図である。
図６に示すように、バルブ駆動機構８０は、カムシャフト８１、ギア８２、駆動モータ８３、及びレバーケース８４から構成されている。なお、図６においては、圧力調整バルブ５５（図３参照）におけるバルブシャフト５５ａの頭頂部が図示されており、開閉レバー５７及びホルダ５８が図３に示す大気連通バルブ５６に相当するものとなっている。

また、サブタンク５０は、イエロー（Ｙ）のインクに対応するサブタンク５０ａ、マゼンタ（Ｍ）のインクに対応するサブタンク５０ｂ、シアン（Ｃ）のインクに対応するサブタンク５０ｃ、及びブラック（Ｋ）のインクに対応するサブタンク５０ｄが横一直線に整列し、ユニットとして一体化された構成となっている。

そのため、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄのそれぞれに、図３に示す第１液室５１及び第２液室５２が存在し、第１液室５１及び第２液室５２が複数並設されたものとなっている。また、各第１液室５２の各大気連通口５１ｂを開閉するそれぞれの大気連通バルブ５６（図６では、開閉レバー５７）が各一列に整列して配置され、各第１液室５１と各第２液室５２との間の各開口部５４を開閉するそれぞれの圧力調整バルブ５５も各一列に整列して配置されている。

そして、図６に示すように、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄの各大気連通口５１ｂ（図３参照）に４本の可とう性のチューブ７１がそれぞれ接続されており、各チューブ７１は、１列に整列した状態でホルダ５８に保持されている。また、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄのそれぞれから各圧力調整バルブ５５（図３参照）の４つのバルブシャフト５５ａが１列に整列して突出した状態となっている。

このようなサブタンク５０の各バルブシャフト５５ａは、その上部に配置されたカムシャフト８１によって機械的に押下げ可能となっている。すなわち、カムシャフト８１には４つの押下げカム８１ａが形成されており、各押下げカム８１ａは、４つのバルブシャフト５５ａに対応して１列に整列している。そのため、カムシャフト８１を回転させれば、各押下げカム８１ａによって各バルブシャフト５５ａの頭頂部に外力が作用することとなり、各バルブシャフト５５ａが上下動する。

ここで、カムシャフト８１は、サブタンク５０の側方に配置されたギア８２を介して駆動モータ８３と接続されている。また、カムシャフト８１の各押下げカム８１ａの回転位置は、カムシャフト８１の端部に設置されたポジション検知センサ（図示せず）によって検知されている。そのため、制御部（図示せず）からの信号によって駆動モータ８３を駆動させれば、カムシャフト８１が回転し、各押下げカム８１ａを所定の位置で停止させることができる。

一方、サブタンク５０の各チューブ７１は、大気連通バルブ５６（図３参照）に相当する開閉レバー５７及びホルダ５８によって機械的に閉塞可能となっている。すなわち、開閉レバー５７の上部は、レバーケース８４の天面に当接しており、開閉レバー５７の下部は、ホルダ５８に保持されて１列に整列した各チューブ７１の表面に当接しているので、レバーケース８４を下降させれば、開閉レバー５７を介して各チューブ７１がつぶれるようになる。

ここで、カムシャフト８１には後述する下降カム８１ｂが形成されており、下降カム８１ｂは、レバーケース８４内に配置されている。そのため、駆動モータ８３によってカムシャフト８１を回転させれば、下降カム８１ｂを介してレバーケース８４が上下し、それに応じて開閉レバー５７が作動する。なお、レバーケース８４は、ポジション検知センサ（図示せず）による下降カム８１ｂの位置検知により、所定の位置で停止する。

このように、図６に示すバルブ駆動機構８０は、開閉レバー５７（図３に示す大気連通バルブ５６）及びバルブシャフト５５ａ（図３に示す圧力調整バルブ５５）を作動させるためのカムシャフト８１と、カムシャフト８１を回転させるための駆動モータ８３とを備えている。そのため、開閉レバー５７（図３に示す大気連通バルブ５６）とバルブシャフト５５ａ（図３に示す圧力調整バルブ５５）とは、機械的に共通のバルブ駆動機構８０によって連動することとなる。
そこで次に、大気連通バルブ５６について詳細に説明する。

図７は、図３に示す大気連通バルブ５６に相当する開閉レバー５７及びホルダ５８を示す斜視図である。
４本のチューブ７１は、図７に示すホルダ５８上に集約され、整列して配管される。また、開閉レバー５７は、４本のチューブ７１に対応して設けられ、レバーケース８４（図６参照）の天面にそれぞれ当接する４つのレバー部５７ａと、各レバー部５７ａを下方に変形させるための４つの弾性変形部５７ｂと、各チューブ７１の表面をそれぞれ押圧して局所的に押しつぶし、各チューブ７１を個別に閉塞させるための４つの突起部５７ｃと、ホルダ５８に回転可能に支持される軸部５７ｄとが一体的に成形された櫛歯形状のものである。

そして、各レバー部５７ａ、各弾性変形部５７ｂ、及び各突起部５７ｃは、４本のチューブ７１ごとに設けられており、対応するチューブ７１と略平行になるようにして、それぞれが整列している。そのため、ホルダ５８に対して回動する一端側の軸部５７ｄがてこの共通の支点となり、レバーケース８４（図６参照）が当接する他端側の各レバー部５７ａがてこの力点となり、各チューブ７１を押圧する各突起部５７ｃがてこの作用点となっている。

図８は、図７に示す開閉レバー５７の通常時の状態を示す正面図及び断面図である。
また、図９は、図７に示す開閉レバー５７の動作時の状態を示す正面図及び断面図である。
図８及び図９に示すように、４本のチューブ７１は、１列に整列した状態でホルダ５８に保持されている。そして、開閉レバー５７は、４つのレバー部５７ａがそれぞれレバーケース８４の天面８４ａに当接し、４つの突起部５７ｃがそれぞれ各チューブ７１の表面に当接している。

また、レバーケース８４の窓部８４ｂ内には、カムシャフト８１の下降カム８１ｂが配置されている。そのため、図８に示す通常時の状態において、カムシャフト８１を回転させると、図９（ａ）に示すように、下降カム８１ｂの形状に従動して窓部８４ｂが押し下げられる。すると、レバーケース８４が下方に変位し、天面８４ａに当接している開閉レバー５７の各レバー部５７ａ（力点）が軸部５７ｄ（支点）を中心に揺動して、各突起部５７ｃ（作用点）が各チューブ７１を押しつぶす。その結果、各チューブ７１がそれぞれ閉塞され、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄ（図６参照）の内部と大気との連通が遮断される。

このように、開閉レバー５７には、てこの原理が利用されており、各レバー部５７ａ（力点）に加わる力が少なくても、各チューブ７１を確実に押しつぶすことができるように各突起部５７ｃ（作用点）とのレバー比が設定されている。また、開閉レバー５７が櫛歯形状となっているので、図９（ｂ）に示すように、各チューブ７１の硬さやレバーケース８４のガタ等によって各レバー部５７ａが均等に押し下げられなくても、各レバー部５７ａの動作量のばらつきが隣接するチューブ７１に影響することはない。さらにまた、各弾性変形部５７ｂによって各レバー部５７ａの動作方向（上下方向）の応力が吸収され、疲労破壊が防止されるとともに、各チューブ７１の硬さのばらつきやレバーケース８４のガタ等が吸収される。

したがって、１つのレバーケース８４によって同時に全てのレバー部５７ａを押し下げるようにしても、各チューブ７１に対して独立に押圧力を作用させることが可能となり、動作の信頼性を高めることができる。
逆に、各チューブ７１に対して独立に押圧力を作用させることができなければ、各チューブ７１の硬さやレバーケース８４のガタ等が影響し、各チューブ７１のつぶれ具合にばらつきが生ずることがある。

図１０は、比較例の大気連通バルブに相当するレバーケース１８４及びホルダ１５８を示す正面図及び断面図である。
図１０に示す比較例では、図７に示す櫛歯形状の開閉レバー５７及びホルダ５８を用いず、レバーケース１８４及びホルダ１５８を大気連通バルブとしている。すなわち、図１０（ａ）に示すように、レバーケース１８４の直線的な天面１８４ａがホルダ１５８に保持された各チューブ７１の表面を直接押しつぶすようになっている。

このように、レバーケース１８４によって直接各チューブ７１を押しつぶすようにすると、各チューブ７１の硬さのばらつきやレバーケース１８４のガタ等がない場合には、レバーケース１８４によって各チューブ７１をそれぞれ閉塞させることができる。しかしながら、各チューブ７１の硬さのばらつきやレバーケース１８４のガタ等があると、図１０（ｂ）に示すように、各チューブ７１を平均的に押しつぶすことができず、動作の信頼性が低くなってしまう。また、全数のチューブ７１をつぶしきるのに必要な動作力も大きくなってしまう。

したがって、図１０に示す比較例のレバーケース１８４及びホルダ１５８ではなく、図７に示すような開閉レバー５７及びホルダ５８によって大気連通バルブ５６（図３参照）を構成することが好ましく、これにより、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄ（図６参照）の内部と大気とを同時に、均一に、軽い動力で遮断することが可能となる。

そして、メンテナンス時やインクの初期充填時等、インクを大量にラインヘッド２０（図２参照）に供給する際には、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄ（図６参照）の内部と大気とを遮断するだけでなく、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄの各圧力調整バルブ５５（図３参照）を開放する必要があるが、本実施形態のインクジェットプリンタ１０では、開閉レバー５７（図３に示す大気連通バルブ５６）とバルブシャフト５５ａ（図３に示す圧力調整バルブ５５）とが機械的に共通のバルブ駆動機構８０（図６参照）によって連動する。

すなわち、図６に示すように、バルブ駆動機構８０のカムシャフト８１には、バルブシャフト５５ａ（図３に示す圧力調整バルブ５５）を作動させるための押下げカム８１ａとは別に、開閉レバー５７（図３に示す大気連通バルブ５６）を作動させるための下降カム８１ｂが形成されている。そのため、１つの駆動モータ８３によってカムシャフト８１を回転させれば、バルブシャフト５５ａが作動して圧力調整バルブ５５（図３参照）が開放され、同時に、開閉レバー５７が作動してチューブ７１を押しつぶし、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄの内部と大気とが遮断される。

したがって、圧力調整バルブ５５及び大気連通バルブ５６のそれぞれに電磁弁等の駆動源を設ける必要がなくなり、最小個数の駆動源で両者を同時に作動させることができる。特に、カラー対応のインクジェットプリンタ１０の場合には、４色のインクに対応するサブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄごとに圧力調整バルブ５５及び大気連通バルブ５６が必要となるが、その場合であっても、圧力調整バルブ５５及び大気連通バルブ５６の作動機構が簡略化され、安価で小型なものにすることができる。なお、インク色が追加され、サブタンク５０が増設されたとしても、同様の構成で対応することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、例えば、以下のような種々の変形が可能である。
（１）本実施形態では、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄの圧力調整バルブ５５及び大気連通バルブ５６を同一のタイミングで作動させているが、複数のタイミングとすることもできる。すなわち、各押下げカム８１ａや下降カム８１ｂの位相をいくつかにずらし、起伏の形状を相当数に設定することによって複数のタイミングとすることが可能である。このようにすると、駆動モータ８３の負荷を小さくすることができ、バルブ駆動機構８０の構造的及びコスト的なメリットが増える。

（２）本実施形態では、大気連通バルブ５６に相当する開閉レバー５７に、略Ｕ字形状の部分を形成して弾性変形部５７ｂとしている。しかし、これに限ることはなく、薄肉部を設ける等することによって弾性変形を可能とし、レバー部５７ａの動作方向（上下方向）の応力を吸収するようにしても良い。

（３）本実施形態では、液体吐出装置として、印画幅分のラインヘッド２０を備えるラインヘッド方式のインクジェットプリンタ１０を例に挙げたが、ラインヘッド方式に限らず、記録用紙の幅方向に移動させて印画を行うシリアルヘッド方式であっても良い。また、各種の液体を吐出する他の液体吐出装置にも広く適用することができ、例えば、染め物に対して染料を吐出する液体吐出装置であっても良い。

本実施形態のラインヘッド方式のインクジェットプリンタを示す概念図である。 本実施形態のインクジェットプリンタにおけるラインヘッドを部分的に示す斜視図及び断面図である。 本実施形態のインクジェットプリンタにおけるサブタンクを示す断面図である。 図３に示すサブタンクにおける圧力調整バルブの通常時の状態を示す断面図である。 図３に示すサブタンクにおける圧力調整バルブの動作時の状態を示す断面図である。 図３に示すサブタンクに取り付けれたバルブ駆動機構を示す斜視図である。 図３に示す大気連通バルブに相当する開閉レバー及びホルダを示す斜視図である。 図７に示す開閉レバーの通常時の状態を示す正面図及び断面図である。 図７に示す開閉レバーの動作時の状態を示す正面図及び断面図である。 比較例の大気連通バルブに相当するレバーケース及びホルダを示す正面図及び断面図である。

符号の説明

１０ インクジェットプリンタ（液体吐出装置）
２０ ラインヘッド（液体吐出ヘッド）
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ サブタンク（液体貯留容器）
５１ 第１液室
５１ｂ 大気連通口
５２ 第２液室
５２ａ 排出口
５３ 仕切り壁
５４ 開口部
５５ 圧力調整バルブ
５５ａ バルブシャフト
５５ｂ 開閉バネ
５５ｃ ダイヤフラム
５５ｄ 開閉弁
５６ 大気連通バルブ
５７ 開閉レバー（大気連通バルブ）
５８ ホルダ（大気連通バルブ）
７０，７１，７２，７３ チューブ
８０ バルブ駆動機構
８１ カムシャフト
８２ ギア
８３ 駆動モータ
８４ レバーケース

Claims (6)

1. 内部に液体を貯留可能であり、内部と大気とを連通させるための大気連通口を有する第１液室と、
   前記大気連通口を開閉する大気連通バルブと、
   内部に貯留された液体を外部に排出するための排出口を有する第２液室と、
   前記第１液室と前記第２液室との間を仕切る仕切り壁と、
   前記仕切り壁に形成され、前記第１液室内に貯留された液体を前記第２液室に向けて流出させるための開口部と、
   前記開口部を開閉する圧力調整バルブと
   を備え、
   前記大気連通バルブと前記圧力調整バルブとは、機械的に共通のバルブ駆動機構によって連動する
   ことを特徴とする液体貯留容器。
2. 請求項１に記載の液体貯留容器において、
   前記大気連通バルブは、
   前記大気連通口に接続された可とう性のチューブを閉塞可能な開閉レバーと、
   前記チューブを保持するホルダと
   を備えることを特徴とする液体貯留容器。
3. 請求項１に記載の液体貯留容器において、
   前記圧力調整バルブは、
   前記開口部を上下に貫通するバルブシャフトと、
   前記バルブシャフトを上向きに付勢する開閉バネと、
   前記仕切り壁との間で前記第２液室を構成するダイヤフラムと、
   前記バルブシャフトの下端部に取り付けられ、前記開口部の周囲の前記仕切り壁に当接可能な開閉弁と
   を備えることを特徴とする液体貯留容器。
4. 請求項１に記載の液体貯留容器において、
   前記バルブ駆動機構は、
   前記大気連通バルブ及び前記圧力調整バルブを作動させるためのカムシャフトと、
   前記カムシャフトを回転させるための駆動モータと
   を備えることを特徴とする液体貯留容器。
5. 請求項１に記載の液体貯留容器において、
   前記第１液室及び前記第２液室は、複数並設されており、
   各前記第１液室の各前記大気連通口を開閉するそれぞれの大気連通バルブは、各一列に整列して配置され、
   各前記第１液室と各前記第２液室との間の各前記開口部を開閉するそれぞれの圧力調整バルブは、各一列に整列して配置されている
   ことを特徴とする液体貯留容器。
6. 内部に液体を貯留可能な液体貯留容器と、
   前記液体貯留容器から供給される液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと
   を備える液体吐出装置であって、
   前記液体貯留容器は、
   内部と大気とを連通させるための大気連通口を有する第１液室と、
   前記大気連通口を開閉する大気連通バルブと、
   内部に貯留された液体を外部に排出するための排出口を有する第２液室と、
   前記第１液室と前記第２液室との間を仕切る仕切り壁と、
   前記仕切り壁に形成され、前記第１液室内に貯留された液体を前記第２液室に向けて流出させるための開口部と、
   前記開口部を開閉する圧力調整バルブと
   を備え、
   前記大気連通バルブと前記圧力調整バルブとは、機械的に共通のバルブ駆動機構によって連動する
   ことを特徴とする液体吐出装置。

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