JP2009126106A - 液体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化及び低コスト化を図ることができる汎用性に優れた液体供給装置を提供する。
【解決手段】インクが貯留されたインクカートリッジ１７と、インクカートリッジ１７からインクを引き込むサブタンク５２と、サブタンク５２からインクが供給されるインクジェットヘッド２１と、インクジェットヘッド２１を移動させるキャリッジ２３とを有し、サブタンク５２は、可撓性を有する可撓膜５３によって覆われた容量可変のインク室５４を有し、キャリッジ２３が所定位置に移動した際に、磁力によってインク室５４が拡張されてインクカートリッジ１７からインクが引き込まれる。
【選択図】図６

Description

本発明は、メインタンクの液体をサブタンクを介してヘッドに供給する液体供給装置に関するものである。

上記液体供給装置の一例として、パソコン等に接続されるプリンタに組み込まれて、印刷ヘッドに液体としてのインクを供給する装置が挙げられる。このような液体供給装置の中には、電磁石による反発・吸引力を利用して空気ポンプを作動させ、インクカートリッジに空気を送り込むことによって、インクカートリッジからなるメインタンクのインクをサブタンクに送り出して補給するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１９３９８０号公報

上記の液体供給装置では、別個の駆動源を有する専用の空気ポンプが必要であるため、大型化しコスト高になってしまう。また、この液体供給装置では、空気ポンプの能力に対して使用できるインクカートリッジの大きさや種類が限定され、汎用性に乏しかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型化及び低コスト化を図ることができる汎用性に優れた液体供給装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の液体供給装置は、液体が貯留されたメインタンクと、前記メインタンクから液体を引き込むサブタンクと、前記サブタンクから液体が供給されるヘッドと、前記ヘッドを移動させるキャリッジとを有する液体供給装置であって、前記サブタンクは、可撓性を有する膜によって覆われた容量可変の液室を有し、前記キャリッジが所定位置に移動した際に、磁力によって前記液室が拡張されて前記メインタンクから液体が引き込まれることを特徴とする。

この構成の液体供給装置によれば、キャリッジの所定位置への移動によって、サブタンクに磁力を付与して液室を磁力によって拡張し、メインタンクから液体を補給するため、別個の駆動源を有する専用の空気ポンプが不要になる。よって、装置の小型化及び低コスト化を図ることができ、さらには、空気圧によって送り出す構造のような専用構造が不要となり、汎用性を高めることができる。また、サブタンクが磁力により容量可変となる可撓性を有する膜によって覆われた液室を備えた、コンプライアンスを有効利用したタイプであるため、さらなる小型化を図ることができる。

また、前記サブタンクに磁石または金属部材からなる被吸引部材が設けられ、前記キャリッジが所定位置に移動した際に、前記被吸引部材に金属部材または磁石からなる吸引部材が近接され、互いの吸引力によって前記液室が拡張されることが好ましい。
この構成の液体供給装置によれば、キャリッジが所定位置に移動することにより、被吸引部材と吸引部材とを近接させてサブタンクに磁力からなる吸引力を確実に付与して液室を円滑に拡張させることができる。

また、前記サブタンクは、前記キャリッジに搭載され、前記吸引部材は、前記キャリッジとともに移動する前記サブタンクの移動経路の近傍に配置されていることが好ましい。
この構成の液体供給装置によれば、キャリッジとともに移動するサブタンクの移動経路の近傍に吸引部材が配置されているので、キャリッジの移動に伴って、サブタンクに磁力からなる吸引力を確実に付与して液室を円滑に拡張させることができる。これにより、キャリッジを移動しながらヘッドのノズルから液体を吐出している状態においても、液室を拡張してメインタンクから液体をサブタンクに補給することが可能となり、ヘッドのノズルによる液体の吐出を伴う処理のスループットを落とすことなく、液体をサブタンクに補給することができる。

また、前記サブタンクは、前記ヘッドの上方に一体的に設けられていることが好ましい。
この構成の液体供給装置によれば、サブタンクがヘッドの上方に設けられているため、水頭差を利用してサブタンクからヘッドに向けて液体を吐出できる。しかも、ヘッドの上方のスペースを有効利用してサブタンクを配置することができる。

以下、本発明に係る一実施形態の液体供給装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１〜図８は本発明に係る一実施形態の液体供給装置によってインク供給機構が構成されたインクジェットプリンタの関連図であり、図１はインクジェットプリンタの外観斜視図、図２はインクジェットプリンタのプリンタカバーを開いた状態の斜視図、図３はインクジェットプリンタからプリンタケースを取り外した状態の斜視図、図４はインクジェットプリンタのインクカートリッジからキャリッジ上のインクジェットヘッドまでの部品の接続構造を示す要部斜視図、図５はインクカートリッジからキャリッジ上のインクジェットヘッドまでの構成を別の向きから見た斜視図、図６はインクジェットプリンタの要部の概略構成図、図７はインクジェットプリンタの要部における作用を説明する概略構成図、図８は自己封止ユニットの構造を説明する断面図である。

まず、インクジェットプリンタの構造について説明する。
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、複数種のカラーインクを使用してロール紙にカラー印刷するものであり、プリンタ本体を覆うプリンタケース２の前面には、ロール紙カバー５及びインクカートリッジカバー７が開閉自在に装備されている。更に、プリンタケース２の前面には、電源スイッチ３と共にフィードスイッチやインジケータ等も配置されている。

ロール紙カバー５を開くと、図２に示すように、印刷用紙であるロール紙１１を収容した用紙収容部１３が開放状態になって、用紙の交換が可能になる。
また、インクカートリッジカバー７を開くと、カートリッジ装着部１５が開放状態になり、カートリッジ装着部１５へのインクカートリッジ（メインタンク）１７の着脱が可能になる。

この場合、インクカートリッジカバー７を開く動作に連動して、カートリッジ装着部１５の前方にインクカートリッジ１７が所定距離だけ引き出される構成になっている。

プリンタケース２内の用紙収容部１３の上方には、図３及び図４に示すように、インクジェットヘッド（ヘッド）２１を搭載したキャリッジ２３が装備されている。キャリッジ２３は、ロール紙１１の幅方向に沿って延在するガイド部材２５によって用紙幅方向に移動自在に支持されると共に、ロール紙１１の幅方向に延在する無端ベルト２６ａと無端ベルト２６ａを駆動するキャリッジモータ２６ｂとによって、プラテン２８の上方をロール紙１１の幅方向に往復移動可能になっている。

図示のように、カートリッジ装着部１５の上方が、往復移動するキャリッジ２３の待機位置（ホームポジション）となっている。そして、この待機位置の下方には、キャリッジ２３の下面に露出するインクジェットヘッド２１のインクノズルを覆うキャップ２７と、キャップ２７を介してインクジェットヘッド２１の各インクノズル内のインクを吸引廃棄するインク吸引機構２９とが装備されている。

インクカートリッジ１７は、図３に示すカートリッジケース１８内に複数個の図４に示すカラーインクパック１９を収容したものである。インクカートリッジ１７内の各インクパック１９は、インクカートリッジ１７をカートリッジ装着部１５に装着した際に、カートリッジ装着部１５側に装備されたインク供給針がインクパック１９のインク供給口に差込接続される。カートリッジ装着部１５のインク供給針には、図５にも示すように、プリンタケース２内に固定されたインク流路３１が接続され、このインク流路３１には、各色毎に分けられた可撓性のインク供給チューブ３３の一端が接続されている。

インク供給チューブ３３の他端は、図４に示すように、キャリッジ２３上に装備された各色毎のインクポンプ部３４に接続されている。各インクポンプ部３４は、インクジェットヘッド２１に接続された自己封止ユニット３６にそれぞれ接続されている。

即ち、図６に一色分のみを例示するように、キャリッジ２３には、インクジェットヘッド２１の他に、インクポンプ部３４及び自己封止ユニット３６が一体的に搭載された構成になっている。
これにより、インクカートリッジ１７内の各インクパック１９のインクは、カートリッジ装着部１５のインク供給針から、インク流路３１、インク供給チューブ３３、各色毎のインクポンプ部３４及び各色毎の自己封止ユニット３６を経て、インクジェットヘッド２１の各インクノズルに供給されるようになっている。

次に、上記インクジェットプリンタ１のインク供給機構５０について図６に示す一色分の構造を例にとり詳述する。
流路３１のインクカートリッジ１７側における端部には、逆止弁３９が設けられ、インクカートリッジ１７とインクポンプ部３４との間において、逆止弁３９によってインクカートリッジ１７側からインクポンプ部３４側へのみインクが流れるようになっている。
さらに、インクポンプ部３４と自己封止ユニット３６との間の流路５１にも逆止弁４０が設けられ、インクポンプ部３４側から自己封止ユニット３６側へのみインクが流れるようになっている。

オンキャリッジのインクポンプ部３４は、図６に示すように、インクジェットヘッド２１の上方にあって、インク供給チューブ３３に連通するサブタンク５２を備えている。このサブタンク５２は、その上部が可撓性を有する可撓膜５３によって覆われたインク室５４を有しており、可撓膜５３の変形により容量可変となっている。このインク室５４は、インク供給チューブ３３に連通し且つ自己封止ユニット３６側の流路５１に連通しており、インクカートリッジ１７からインクが供給されるとともに自己封止ユニット３６側にインクを供給可能となっている。可撓膜５３は、ゴム、エラストマ、樹脂製フィルム等の変形容易な可撓性材料からなっており、この可撓膜５３の上部には、磁石（被吸引部材）５５が固定されている。

キャリッジ２３とともに移動するサブタンク５２の移動経路の上方位置には、移動方向に沿って金属フレーム（金属部材、吸引部材）５６が配置されている。この金属フレーム５６には、その高さ位置が低くされた吸引高さ部５６ａを所定位置に有している。
この吸引高さ部５６ａでは、インクポンプ部３４の可撓膜５３の上部に設けられた磁石５５と金属フレーム５６との間にて吸引力が生じる高さとされている。したがって、キャリッジ２３が移動してインクポンプ部３４が吸引高さ部５６ａに到達すると、磁石５５と金属フレーム５６との間に吸引力が生じ、図７に示すように、磁石５５が上方の金属フレーム５６側へ引き寄せられる。これにより、インクポンプ部３４の可撓膜５３が磁石５５によって引き上げられ、サブタンク５２のインク室５４が拡張されて容量が増大される。

つまり、可撓膜５３が磁石５５によって引き上げられることでインク室５４の容量が増大すると、逆止弁３９を開きながらインクカートリッジ１７からインク流路３１及びインク供給チューブ３３を介してインクをインク室５４に吸引することになる。また、この状態から、キャリッジ２３が移動してインクポンプ部３４が金属フレーム５６の吸引高さ部５６ａから外れて磁石５５と金属フレーム５６との吸引力が弱まり、可撓膜５３が復元力によって萎みインク室５４の容量が減少すると、逆止弁４０を開きながらインク室５４から流路５１を介して自己封止ユニット３６に、さらには自己封止ユニット３６を介してインク室５４より下方のインクジェットヘッド２１にインクを吐出する。

図８に示すように、自己封止ユニット３６は、ユニット本体８１に、供給路８２、中間路８３及び排出路８４が形成されている。そして、供給路８２に形成された供給口８２ａに、流路５１の下流側端部が接続され、排出路８４に形成された排出口８４ａに、インクジェットヘッド２１が接続されている。
供給路８２と中間路８３とを区画する壁部８５には、流入口８５ａが形成されており、この流入口８５ａにて供給路８２内のインクが中間路８３内へ流入される。また、中間路８３と排出路８４とを区画する壁部８６には、連通口８６ａが形成されており、この連通口８６ａにて中間路８３内のインクが排出路８４内へ流入される。

中間路８３内には、壁部８６に支点部８７が形成されており、この支点部８７には、揺動棒９１が揺動可能に支持されている。この揺動棒９１には、その一端部に、壁部８５側へ向かって屈曲する作動棒部９２が一体に形成されており、この作動棒部９２の先端には、壁部８５に当接して流入口８５ａを閉鎖する閉鎖板９３が形成されている。また、この閉鎖板９３と壁部８６との間には、圧縮バネ９４が設けられ、この圧縮バネ９４の付勢力によって閉鎖板９３が壁部８５側へ向かって付勢されている。また、揺動棒９１の他端部には、壁部８６側へ屈曲され、この壁部８６の連通口８６ａに挿通された押圧棒部９５が形成されている。

また、ユニット本体８１の排出路８４側の側壁８１ａには、開口部９６が形成されている。この開口部９６には、その開口縁部に、液密性及び可撓性を有するフィルム９７が液密的に連結されている。このフィルム９７の排出路８４側における中央部分には、押圧板９８が固定されている。そして、この押圧板９８に、揺動棒９１の押圧棒部９５の先端部が当接されている。また、押圧板９８と壁部８６との間には圧縮バネ９９が取り付けられており、この圧縮バネ９９の付勢力によって押圧板９８が外側へ押し出されている。
そして、この自己封止ユニット３６では、閉鎖板９３が、圧縮バネ９４及び閉鎖板９３に作用する圧力によって壁部８５に押し付けられ、流入口８５ａが閉鎖される。

そして、自己封止ユニット３６では、フィルム９７によって覆われた部分の容積の減少にともない押圧板９８によって揺動棒９１の押圧棒部９５が押圧されると、揺動棒９１が支点部８７による連結箇所を中心として揺動することにより、閉鎖板９３が壁部８５から離間する。これにより、供給路８２から流入口８５ａを通って中間路８３及び排出路８４へインクが流れ込み、インクジェットヘッド２１へ供給される。

そして、この自己封止ユニット３６をインクジェットヘッド２１の上流側に設けることにより、例えば、キャリッジ２３の加減速などによって供給側におけるインクの圧力変動が発生したとしても、この圧力変動のインクジェットヘッド２１への伝達が自己封止ユニット３６にて遮断される。
これにより、圧力変動が伝達されることによるインクジェットヘッド２１での意図しないインクの吐出、インクだれあるいは吐出不良による印字抜けなどの不具合が防止される。

以上に述べた本実施形態のインク供給機構５０によれば、キャリッジ２３の所定位置への移動によって、サブタンク５２に磁力を付与してインク室５４を磁力によって拡張し、インクカートリッジ１７からインクを補給するため、別個の駆動源を有する専用の空気ポンプが不要になる。よって、装置の小型化及び低コスト化を図ることができ、さらには、空気圧によって送り出す構造のような専用構造が不要となり、汎用性を高めることができる。また、サブタンク５２が磁力によって容量可変となる可撓性を有する可撓膜５３によって覆われたインク室５４を備えた、コンプライアンスを有効利用したタイプであるため、さらなる小型化を図ることができる。しかも、インクカートリッジ１７からインクをほぼゼロまで使い切ることができる。

また、サブタンク５２がインクジェットヘッド２１の上方に設けられているため、水頭差を利用してサブタンク５２からインクジェットヘッド２１に向けてインクを吐出できる。しかも、キャリッジ２３におけるインクジェットヘッド２１の上方のスペースを有効利用してサブタンク５２を配置することができ、さらなるコンパクト化を図ることができる。

また、以上のように、インク供給機構５０が、キャリッジ２３の移動に伴って、サブタンク５２に磁力からなる吸引力を付与してインク室５４を円滑に拡張させ、インクカートリッジ１７からインクをインク室５４に補給するものであるため、印刷処理中であってもインクをインク室５４に補給することができる。

つまり、インクジェットヘッド２１によるインクの吐出を伴う印刷処理のスループットを落とすことなく、インクカートリッジ１７からインクをサブタンク５２に補給することができる。

なお、磁力を有する樹脂から可撓膜５３を形成しても良く、このようにすれば、磁石５５が不要となり、軽量化を図ることができる。
さらに、可撓膜５３に金属板を設け、フレーム５６の吸引高さ部５６ａに磁石を設け、キャリッジ２３の移動により、可撓膜５３をフレーム５６の磁石によって吸引するようにしてもよい。

また、サブタンク５２をキャリッジ２３以外の場所に設けることも可能である。つまり、キャリッジ２３以外の場所に設置したサブタンク５２に、キャリッジ２３が移動して近づいた際に、キャリッジ２３とサブタンク５２の可撓膜５３との間に吸引力を生じさせてサブタンク５２内にインクを補給してもよい。その場合も、サブタンク５２をインクジェットヘッド２１よりも上方に設置し、サブタンク５２のインク室５４とインクジェットヘッド２１とに水頭差を設けるのが良い。

インクジェットプリンタの外観斜視図である。 インクジェットプリンタのプリンタカバーを開いた状態の斜視図である。 インクジェットプリンタからプリンタケースを取り外した状態の斜視図である。 インクジェットプリンタのインクカートリッジからキャリッジ上のインクジェットヘッドまでの部品の接続構造を示す要部斜視図である。 インクカートリッジからキャリッジ上のインクジェットヘッドまでの構成を別の向きから見た斜視図である。 インクジェットプリンタの要部の概略構成図である。 インクジェットプリンタの要部における作用を説明する概略構成図である。 自己封止ユニットの構造を説明する断面図である。

符号の説明

１７…インクカートリッジ（メインタンク）、２１…インクジェットヘッド（ヘッド）、２３…キャリッジ、５０…インク供給機構（液体供給装置）、５２…サブタンク、５３…可撓膜（膜）、５４…インク室（液室）、５５…磁石（被吸引部材）、５６…金属フレーム（金属部材、吸引部材）。

Claims (4)

1. 液体が貯留されたメインタンクと、前記メインタンクから液体を引き込むサブタンクと、前記サブタンクから液体が供給されるヘッドと、前記ヘッドを移動させるキャリッジとを有する液体供給装置であって、
   前記サブタンクは、可撓性を有する膜によって覆われた容量可変の液室を有し、前記キャリッジが所定位置に移動した際に、磁力によって前記液室が拡張されて前記メインタンクから液体が引き込まれることを特徴とする液体供給装置。
2. 前記サブタンクに磁石または金属部材からなる被吸引部材が設けられ、前記キャリッジが所定位置に移動した際に、前記被吸引部材に金属部材または磁石からなる吸引部材が近接され、互いの吸引力によって前記液室が拡張されることを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記サブタンクは、前記キャリッジに搭載され、前記吸引部材は、前記キャリッジとともに移動する前記サブタンクの移動経路の近傍に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液体供給装置。
4. 前記サブタンクは、前記ヘッドの上方に一体的に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の液体供給装置。

Images