JP2017213770A - 液体供給装置、液体を吐出する装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】メインタンクの残留液体量が多くなって液体の使用効率が低下する。【解決手段】送液ポンプ5とサブタンク3とを通じる下流側流路6の圧力が所定正圧より大きくなったとき、下流側流路6と上流側流路7とを通じる連通流路103を開く弁手段10を備え、弁手段10は、連通流路103を開閉する開閉弁110と、開閉弁110の弁体105を下流側流路6側の圧力に抗する方向に押圧する弁体押圧ばね107と、上流側流路7に通じる流路部分102の壁面を形成する可撓性部材111とを有し、可撓性部材111側と弁体105側との間に弁体押圧ばね107が配置され、可撓性部材111は、上流側流路7側の圧力が所定負圧になったときに弁体押圧ばね107による弁体105に対する押圧力を増加させる方向に変位し、開閉弁110を閉弁状態に保持させる。【選択図】図3
Description
本発明は液体供給装置、液体を吐出する装置に関する。
液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置として、液体吐出ヘッドに供給する液体を一時的に収容するサブタンク(ヘッドタンクともいう。)と、サブタンクに供給する液体を収容するメインタンクと、メインタンクからサブタンクの液体を送液する送液手段とを備えるものがある。
従来、メインタンク中の流体をポンプ吸込口から吸い込むとともに流体をポンプ吐出口から吐き出す給送ポンプと、ポンプ吐出口からの流体を貯留するとともに流体を流体噴射ヘッドに供給するサブタンクと、ポンプ吐出口が所定圧以下である場合はポンプ吐出口からポンプ吸込口に向う流体の移動を規制する一方でポンプ吐出口が所定圧を越えた場合はポンプ吐出口からポンプ吸込口への流体の移動を許容する方向制御弁とを備えるものが知られている(特許文献1)。
(特許文献1)
(特許文献1)
ところで、特許文献1にも開示されているが、メインタンクから送液ポンプまでの上流側流路と、送液ポンプからサブタンクまでの下流側流路とを、送液ポンプを介さないで連通する連通流路を、下流側流路内の圧力が所定正圧になったときに開く開閉弁(リリーフ弁)を備えることで、下流側流路の圧力が過剰に上昇することを防止できる。
しかしながら、メインタンクと送液ポンプとの間を密閉状態にする液体流路を構成した場合、メインタンク内の液体残量の減少によって上流側流路が負圧状態になる。そのため、下流側流路の圧力が所定正圧にならない状態でも開閉弁が開弁し、送液ポンプを駆動してもメインタンクから送液できなくなる。その結果、メインタンク内の残留液体量が多くなり、液体の使用効率が低下するという課題がある。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、メインタンク内の残留液体量を低減することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の請求項1に係る液体供給装置は、
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに供給する前記液体を収容するサブタンクと、
前記サブタンクに供給する前記液体を収容するメインタンクと、
前記メインタンクから前記サブタンクに前記液体を送液する送液手段と、
前記送液手段と前記サブタンクとを通じる第1液体流路と、
前記メインタンクと前記送液手段とを通じる第2液体流路と、
前記第1液体流路側の圧力が所定正圧より大きくなったときに、前記送液手段をバイパスして前記第1液体流路と前記第2液体流路とを通じる連通流路を開く弁手段と、を備え、
前記弁手段は、
前記連通流路を開閉する開閉弁と、
前記開閉弁の弁体を前記第1液体流路側の圧力に抗する方向に押圧する弾性部材と、
前記第2液体流路に通じる流路の壁面を形成する可撓性部材と、を有し、
前記可撓性部材側と前記弁体側との間に前記弾性部材が配置され、
前記可撓性部材は、前記第2液体流路側の圧力が所定負圧になったときに前記弾性部材による前記弁体に対する押圧力を増加させる方向に変位し、前記開閉弁を閉弁状態に保持させる
構成とした。
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに供給する前記液体を収容するサブタンクと、
前記サブタンクに供給する前記液体を収容するメインタンクと、
前記メインタンクから前記サブタンクに前記液体を送液する送液手段と、
前記送液手段と前記サブタンクとを通じる第1液体流路と、
前記メインタンクと前記送液手段とを通じる第2液体流路と、
前記第1液体流路側の圧力が所定正圧より大きくなったときに、前記送液手段をバイパスして前記第1液体流路と前記第2液体流路とを通じる連通流路を開く弁手段と、を備え、
前記弁手段は、
前記連通流路を開閉する開閉弁と、
前記開閉弁の弁体を前記第1液体流路側の圧力に抗する方向に押圧する弾性部材と、
前記第2液体流路に通じる流路の壁面を形成する可撓性部材と、を有し、
前記可撓性部材側と前記弁体側との間に前記弾性部材が配置され、
前記可撓性部材は、前記第2液体流路側の圧力が所定負圧になったときに前記弾性部材による前記弁体に対する押圧力を増加させる方向に変位し、前記開閉弁を閉弁状態に保持させる
構成とした。
本発明によれば、メインタンクの残留液体量を減少できる。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図1を参照して説明する。図1は同装置の液体供給に係る部分の模式的説明図である。
この液体を吐出する装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッド1と、液体吐出ヘッド1に液体を供給する液体供給装置2とを備えている。
液体供給装置2は、液体吐出ヘッド1に供給する液体を貯留するサブタンク3と、サブタンク3に供給する液体を貯留収容するメインタンク4と、メインタンク4からサブタンク3に供給する液体を送液する送液手段である送液ポンプ5とを備えている。
また、サブタンク3と送液ポンプ5とを通じる第1液体流路である下流側流路6と、メインタンク4と送液ポンプ5とを通じる第2液体流路である上流側流路7と、送液ポンプ5をバイパスして下流側流路(第1液体流路)6と上流側流路(第2液体流路)7とを通じる連通流路を含む弁手段10とを備えている。
次に、サブタンクの一例について図2を参照して説明する。図2はサブタンクの模式的説明図である。
サブタンク3は、送液ポンプ5に通じる下流側流路6と繋がる正圧室31と、正圧室31とは隔壁33により隔たれ、液体吐出ヘッド1とつながる負圧室32とを有している。そして、隔壁33の一部には、正圧室31と負圧室32との間を開閉する負圧連動弁34を備える。負圧連動弁34の開閉により正圧室31と負圧室32が連通、遮断される。
負圧連動弁34は、液体吐出ヘッド1から液体を吐出し、サブタンク3内の液体が減少し、負圧室32内の負圧力が大きくなり、所定圧よりも強負圧になったときには開弁する。負圧連動弁34が開弁することで、負圧室32よりも正圧力の高い正圧室31から負圧室32内に液体が流入し、負圧室32内の負圧力が弱まり、所定圧よりも弱負圧になったときに閉弁する。
これらの構成により、負圧連動弁34を有するサブタンク3は、送液ポンプ5とサブタンク3間の下流側流路6に一定の送液圧力を加え続けることで、サブタンク3内の液体残量ないし負圧力に応じて、適時必要な液体量の液体を供給することができる。
このように、負圧連動弁34を備えるサブタンク3を使用する場合、送液ポンプ5とサブタンク3間の下流側流路6に一定の送液圧力を加え続けることになる。そのため、負圧連動弁34が異常などで開弁しなくなった場合、下流側流路6の圧力が過剰に上昇し、送液ポンプ5の損傷、ジョイント部分のはずれなどによる液垂れなどが生じる可能性がある。
そこで、この装置では、メインタンク4と送液ポンプ5間の第2液体流路である上流側流路7と、送液ポンプ5とサブタンク3間の第1液体流路である下流側流路6とを送液ポンプ5をバイパスして連通する連通流路を含む弁手段10を設けている。
この弁手段10は、下流側流路6の圧力が所定正圧より大きくなったときに開弁して、連通流路を開く。これにより、送液ポンプ5が作動して液体が送液されていても、液体は弁手段10の連通流路を通じて上流側流路7に戻されて循環するだけである。
つまり、下流側流路6の圧力が上流側流路7側に脱圧されることで、下流側流路6が所定正圧よりも過剰に上昇することが防止される。
ここで、弁手段10として、一般的な逆止弁ないしリリーフ弁を使用した場合の問題について説明する。
一般的な逆止弁などは、下流側流路6の正圧力による一方向の流れに対抗する方向にバネなどで弾性部材によって弁体を押圧することで開弁圧を設定している。この開弁圧を所定正圧とすることで、下流側流路6が所定正圧よりも大きくなったときに開弁することになる。
このように弾性部材による押圧力で弁体を押圧して開弁圧を設定する弁にあっては、上流側流路7が負圧状態になって、弾性部材による押圧力(弁体に対する荷重)よりも大きな負圧力で弁体が引かれた(吸引された)ときにも開弁することになる。
例えば、大気に接触することを避ける必要がある液体を送液する場合、メインタンク4から送液ポンプ5までの上流側流路7内は密閉状態にしておく必要がある。この場合、送液ポンプ5から例えば可撓性部材で形成されたメインタンク4の液体を吸引すると、メインタンク4内の液体残量が減少して、上流側流路7内が負圧になり、送液に従って次第に負圧が大きくなる。
ここで、上流側流路7の負圧が小さい(弱い)ときのメインタンク4の液体残量は多く、上流側流路7の負圧が大きい(強い)ときのメインタンク4の液体残量は少なくなる。
したがって、メインタンク4内に残存する液体量ができるだけ少なくなるまで送液するためには、上流側流路7内の負圧が高くなっても(強負圧になっても)送液ポンプ5による吸引(送液)ができるようにする必要がある。
一方、下流側流路6の所定正圧は系に損傷が生じないように低い正圧力に設定して、できるだけ低い正圧力で開弁可能とする必要があり。そのためには、押圧力の弱いバネを使用して、開弁圧を低い正圧力に設定する必要がある。
そうすると、メインタンク4の液体残量が減少して上流側流路7が強負圧になる前に下流側流路6が所定正圧になって開弁して、連通流路が開かれるので、上流側流路7を強負圧にすることができなくなり、メインタンク4内の残留液体量が多くなる。
そこで、本発明では、簡単な構成で、上流側流路7が負圧になっても弁手段10が閉弁状態を保持するようにしている。
次に、本発明の第1実施形態について図3を参照して説明する。図3は同実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。
送液ポンプ5には、ポンプチューブ51と、偏心カム52と、偏心カム52でポンプチューブ51を扱く押し潰し部53などを有している可逆型のチューブポンプを使用している。この送液ポンプ5は、ジョイント部55を介して弁手段10に接続されている。
弁手段10は、弁容器(ハウジング)100内に、送液ポンプ5のポンプチューブ51の一端部と下流側流路6とを通じる下流側流路部分101と、送液ポンプ5のポンプチューブ51の他端部と上流側流路7とを通じる上流側流路部分102とを有している。
下流側流路部分101と上流側流路部分102とを仕切る仕切り壁部104には、下流側流路部分101(第1液体流路)と上流側流路部分102(第2液体流路)とを、送液ポンプ5をバイパスして通じる連通流路(連通口)103が設けられている。
この連通流路103には、下流側流路6の内圧が予め定めた所定正圧よりも大きくなったときに開弁して連通流路103を開く開閉弁110を備えている。
開閉弁110は、上流側流路部分102内に移動可能に配置した弁体105と、弁体105が接触及び離間する仕切り壁部104の一部で構成した弁座106と、弁体105を弁座106に向けて押圧する弁体押圧ばね107とを有する。なお、弁体105の弁座106との接触部分にはシール部材105aを設けている。
弁体押圧ばね107は、弁体105と押圧ばね保持部材108との間に配置され、弁体105を下流側流路6の圧力に抗して押圧する弾性部材である弁体押圧部材である。上流側流路7が大気圧ないし正圧である状態では、弁体押圧ばね107の押圧力によって開閉弁110の開弁圧が定まる。
この開閉弁110は、下流側流路6内の圧力(内圧)が所定正圧以下であるときには、押圧ばね107の押圧力によって弁体105が弁座106に密着して連通流路103を閉じる閉弁状態となる。
そして、開閉弁110は、下流側流路6の内圧が所定正圧より大きくなると、押圧ばね107の押圧力に抗して弁体105が弁座106から離間する方向に移動して連通流路103を開く開弁状態となる。
一方、開閉弁110の弁体105に対向して、上流側流路7に通じる上流側流路部分102の壁面を形成する復元可能に変形可能な可撓性部材111が配置されている。この可撓性部材111は、弁容器100の開閉弁110の弁体105に対向する部分に設けられた開口部100aを封止して設けられている。
可撓性部材111には押圧ばね保持部材108が取付けられ、弁体押圧ばね107の一端部は弁体105側に、他端部は押圧ばね保持部材108にて保持される。なお、可撓性部材111と一体的な部材(例えば上記押圧ばね保持部材108)を含めて「可撓性部材111側」という。同様に、弁体105と一体的な部材を含めて「弁体105側」という。
したがって、可撓性部材111が変位することで押圧ばね保持部材108が弁体105に対して進退移動し、可撓性部材111の変位に応じて押圧ばね保持部材108と弁体105との距離が変化する。
これにより、上流側流路7が負圧になって可撓性部材111が上流側流路部分102の内方向に変位することで、押圧ばね107による弁体105に対する押圧力が増加する方向に変化する。
可撓性部材111の外側には、可撓性部材111の上流側流路部分102の外方向への変位を規制する第1規制手段を構成する可撓性部材押え112が配置されている。可撓性部材押え112には、可撓性部材111の変位を可能にするために空気が出入りする開口部112aが設けられている。
つまり、可撓性部材押え112の開口部112aの開口面積は押圧ばね保持部材108の面積よりも小さくしているので、押圧ばね保持部材108は可撓性部材押え112によって外側への移動が規制される。
したがって、可撓性部材111が弁体105から離れる外方向に変位するとき、押圧ばね保持部材108が可撓性部材押え112で移動を規制されることにより、可撓性部材111が初期位置(図3の位置)より外方向に変位することが規制される。
また、可撓性部材111に取付けられた押圧ばね保持部材108と仕切り壁部104との間には、可撓性部材111を可撓性部材押さえ112側に押圧する可撓性部材押圧ばね113が配置されている。したがって、可撓性部材111は、上流側流路7の負圧力が可撓性部材押圧ばね113の押圧力より大きくなったとき(このときの負圧を「所定負圧」という。)、弁体105に近づく方向に変位する。
また、仕切り壁部104には、上流側流路部分102内で、可撓性部材111が弁体105に近づく内方向に移動するときの最大変位位置を規制する第2規制手段としての規制部材114を設けている。
次に、この第1実施形態の作用について図4及び図5も参照して説明する。図4及び図5は同説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。
まず、図4(a)を参照して、下流側流路6の内圧が所定正圧よりも大きくなると、開閉弁110の弁体105が弁体押圧ばね107の押圧力に抗して弁座106から離れる方向に移動し、開閉弁110が開弁する。
したがって、下流側流路6と上流側流路7とが連通流路103を介して連通し、送液ポンプ5で送り出される液体は、矢印で示すように、下流側流路6から連通流路103を介して上流側流路7に循環し、下流側流路6の内圧が脱圧される。
これにより、送液ポンプ5によって液体を過剰に送液したときでも、流路が破損したり、液漏れを起こしたりすることなく、安定した送液を行うことができる。
ここで、本実施形態の構成では、弁体弁体押圧ばね107の一端側で弁体105を押圧し、他端側で可撓性部材111側を押圧することになる。この場合、可撓性部材111の硬度や厚みにもよるが、例えば弁体押圧ばね107の荷重で可撓性部材111が撓んでしまうと、弁体押圧ばね107の長さが安定せず、弁体105を押圧する押圧力にバラツキが生じる。
そこで、前述したように、可撓性部材111に、弁体押圧ばね107を保持する押圧ばね保持部材108を取り付け、更に可撓性部材111の外方向への変位を規制する可撓性部材押え112を設けている。
これにより、可撓性部材111が弁体押圧ばね107の復元力で外方向に変位することがなくなり、弁体押圧ばね107は適正な押圧力で弁体105を押圧することができる。
次に、図4(b)を参照して、メインタンク4内の液体残量が少量になると、上流側流路7の内圧が負圧となり、弁体105を弁座106から離間させる方向の力が作用する。そして、上流側流路7の負圧力が可撓性部材押圧ばね113の押圧力で規定している所定負圧より大きくなると、可撓性部材11が押圧ばね保持部材108を伴って内方向に変位する。
これにより、弁体押圧ばね107が弁体105を押圧する押圧力が増加し、弁体105に対して下流側流路6側から所定正圧がかからなければ開弁しない状態が保持される。
例えば、下流側流路6の圧力が+20kPaになったときに開閉弁110が開弁するように開弁圧を設定している場合、可撓性部材111を設けない構成では、上流側流路7の圧力が−20kPaになったとき、弁体105が−20kPaで吸引されるため、開閉弁110は開弁してしまうことになる。同様に、上流側流路7の圧力が−10kPaで、下流側流路6の圧力が+10kPaになると、差圧が20kPaとなるので、開閉弁110は開弁してしまうことになる。
これに対し、可撓性部材111を設けて上流側流路7の圧力(負圧)に応じて変位して弁体押圧ばね107の押圧力を増加することで、上流側流路7の圧力(負圧)による開弁圧の減少分を補うことができる。例えば、上記の例では、−20kPaで吸引される弁体105に対して弁体押圧ばね107の押圧力の+20kPa相当分増加することで、下流側流路6の圧力が所定正圧+20kPaにならない限り、開弁しない状態に保持することができる。
したがって、メインタンク4内の液体が少量となり、上流側流路7内が強負圧状態になったときでも、開閉弁110が開弁することはなく、メインタンク4の残量が極少量となるまで送液を継続することができる。
これにより、メインタンク4の残留液体量が減少して、メインタンクの液体の使用効率が向上する。
次に、図5を参照して、上流側流路7内の負圧が大きくなった場合、可撓性部材111の押圧ばね保持部材108が規制部材114に当接するので、可撓性部材111は一定以上に内方向に変位しなくなる。
このように、上流側流路7の負圧が高くなりすぎても可撓性部材111の変位が規制されるので、弁体押圧ばね107の荷重も規制され、必要以上に弁体105に対する押圧力が増加することを防止できる。
次に、本実施形態を含めて流路内圧力の変化の一例について図6を参照して説明する。図6は流路内圧力の変化の一例の説明図である。なお、図6では便宜上後述する実施形態の内容も含めて説明する。
時点t0で送液ポンプ5を駆動して送液を開始することで、下流側流路6の内圧が徐々に増加し、時点t1で所定正圧に達する。そして、メインタンク4の液体残量が所定量以上ある状態が継続している時点t2までは、弁手段10によって連通流路103の開閉が行われているので、下流側流路6の内圧はほぼ一定に維持される。
次いで、時点t2でメインタンク4の液体残量が所定量以下に減少してニアーエンド状態になってくると、送液ポンプ5による送液量が低下して送液圧力が低下することで、下流側流路6の内圧が低下し始める。
一方、上流側流路7の負圧が高くなり始め、例えば時点t3まで徐々に負圧が高くなる。このとき、前述したように、可撓性部材111が変位することで、開閉弁110は閉弁状態に保持されるので、送液を継続することができる。
そして、例えば時点t3でメインタンク4がエンド状態になったことを検知することで、送液ポンプ5の駆動を停止する。その後、時点t4で送液ポンプ5を逆転駆動して、サブタンク3からメインタンク4側に逆送を行ってメインタンク4側の負圧を解除する(脱圧する)ことで、下流側流路6及び上流側流路7の内圧がほぼ0に戻る。
次に、本発明の第2実施形態について図7を参照して説明する。図7は同実施形態の説明に供する弁手段の模式的説明図である。
本実施形態では、弁体押圧ばね107の弁体105側と反対側を可撓性部材111で保持している。
これにより、図7(a)に示すように、上流側流路7の負圧が所定負圧になるまでは、開閉弁110は下流側流路6の内圧が弁体押圧ばね107の押圧力で設定される所定正圧よりも大きくなったときに開弁して連通流路103が開かれる。
そして、上流側流路7の負圧が所定負圧以上になったときには、図7(b)に示すように、可撓性部材111が内方向に変位して弁体105に当接して弁体105を閉じる方向に押圧することで、閉弁状態が保持される。
したがって、上流側流路7が強負圧状態になっても、メインタンク4の液体を送液することでき、メインタンク4の残留液体量が減少して、メインタンクの液体の使用効率が向上する。
このように構成することで、第1実施形態よりは構成が簡単になる。
この場合、可撓性部材111に前記第1実施形態と同様に押圧ばね保持部材108を設けて、押圧ばね保持部材108が弁体105に当接して押圧する構成とすることもできる。
この場合、弁体105が連通流路103を遮蔽している面積と、上流側流路部分102に面している可撓性部材111が変位可能な面積とでは、可撓性部材111が変位可能な面積の方が大きい構成としている。
これにより、上流側流路部分102が所定負圧になったとき、弁体105の連通流路103を遮蔽している面に加わる荷重より、可撓性部材111が変位可能な面に加わる荷重の方が大きくなる。
そのため、弁体105が変位し、開弁する力よりも、可撓性部材111にて弁体105を押圧して閉弁しようとする力の方が強くなり、閉弁状態を保持することができる。
次に、本発明の第3実施形態について図8を参照して説明する。図8は同実施形態の説明に供する弁手段の模式的説明図である。
本実施形態では、開閉弁110の弁体105は、連通流路103内に移動可能に配置した弁体部材115の上流側流路部分102側の端部に設けられている。この弁体105に対向して仕切り壁部104には弁座シール部材116を設けている。
また、弁体部材115の下流側流路部分101側の端部に設けたフランジ部117と仕切り壁部104との間に弁体押圧ばね107を配置している。
可撓性部材111には弁体105に対向する部分に補強部材118を設け、補強部材118と仕切り壁部104との間に可撓性部材押圧ばね113を配置している。
これにより、図8(a)に示すように、下流側流路6の圧力が所定正圧になるまでは、開閉弁110が閉弁しており、下流側流路6の圧力が所定正圧になると、図8(b)に示すように、開閉弁110が開弁して、連通流路103が開かれる。
また、上流側流路7が所定負圧より大きくなったときには、前記第2実施形態と同様に、可撓性部材111が弁体105側に変位して補強部材118が弁体105に当接して押圧するので、閉弁状態が保持される。
本実施形態の構成は、上流側流路側の方がレイアウト上の制約が多く、部品配置が困難で、下流側流路側の方が比較的レイアウト制約が少ない装置構成の場合に有効である。
次に、本発明の第4実施形態について図9を参照して説明する。図9は同実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。
本実施形態は、前記第1実施形態の弁手段の構成に加えて、メインタンク4がエンド状態(ニアーエンド状態でもよい、)になるエンド位置に可撓性部材111が変位したことを検知するエンド検知手段120を備えている。
エンド検知手段120は、可撓性部材111の変位に伴って変位可能なフィラ(検知片)121と、可撓性部材111がエンド位置に変位したときの位置にフィラ121が変位したことを検知する透過型フォトセンサなどで構成したフィラ検知センサ122を有している。
フィラ121は、回転軸123で回転可能に支持され、可撓性部材111に当接するフィラ支持部124を有し、フィラ押圧ばね125によってフィラ支持部124が可撓性部材111に当接されている。なお、フィラ押圧ばね125の押圧力は、可撓性部材111を内方向に変位させる影響が極力少ない設定圧としている。
ここで、図9(a)に示すように、フィラ検知センサ122は、メインタンク4内の液体残量がエンド状態でないときの可撓性部材111の位置に対応するフィラ121の位置では、フィラ121を検知しない。
これに対し、図9(b)に示すように、フィラ検知センサ122は、メインタンク4内の液体残量がエンド状態になったときの可撓性部材111の位置に対応するフィラ121の位置では、フィラ121を検知する。
このようにして、メインタンク4がエンド状態になったことを可撓性部材111の変位から検知することができる。
なお、フィラ検知センサ122によるフィラ121の検知の有無とエンド状態との関係は、上記の説明と逆の関係にすることもできる。つまり、メインタンク4の液体残量がエンド状態でないときにはフィラ121を検知し、エンド状態になるとフィラ121を検知しなくなる位置にフィラ検知センサ122を配置することもできる。
この場合、前記第1実施形態と同様に、押圧ばね保持部材108と可撓性部材押え112とによって可撓性部材111の外方向への変位が規制されている。
これにより、弁体押圧ばね107の押圧力にバラツキがなく、また可撓性部材押圧ばね113と弁体押圧ばね107による可撓性部材111を外方向へ変位させようとする押圧力にバラツキがあっても、可撓性部材111の位置が規定位置に保持される。
したがって、フィラ121の位置も規定位置に保持されることで、正確にフィラ121の位置を検知することができる。
また、可撓性部材押え112の開口部112aが押圧ばね保持部材108よりも小さいことで、可撓性部材押圧ばね113を縮方向に潰しながら、可撓性部材押え112にて可撓性部材111を挟み込んで固定するよう組み付けるとき、可撓性押圧ばね113にて外方向に押圧される可撓性部材111が開口部112aを変形して通り抜けることがなく、組み立てが容易になる。
次に、本発明の第5実施形態について図10を参照して説明する。図10は同実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。
本実施形態では、前記第4実施形態の構成において、送液ポンプ5として、第1実施形態と同様に、上流側流路7から下流側流路6へ送液と、下流側流路6から上流側流路7へ吸引(逆送)可能な可逆型ポンプ、例えばチュービングポンプを使用している。
ところで、メインタンク4の液体残量が無くなり、上流側流路7が負圧状態になったときにメインタンク4を交換すると、ジョイント部41から空気が上流側流路7内に混入する。流路内に空気が混入すると、例えば吐出ヘッド1内に気泡が溜まって吐出不良を生じたり、液体が空気に触れることで、増粘や特性変化が生じたりする。そのため、メインタンク4を交換するときには、上流側流路7内の圧力を大気圧状態にしておくことが好ましい。
そこで、本実施形態では、図10(a)に示すように、メインタンク4がエンド状態になったことをフィラ検知センサ122にて検知したときには、液体吐出ヘッド1からの吐出を停止し、また送液ポンプ5の駆動を停止する。
そして、送液ポンプ5を逆回転させることで、図10(b)に示すように、下流側流路6内の液体を上流側流路7に吸引して逆送する(戻す)ことで、上流側流路7内の負圧を大気圧に戻す動作を行っている。
なお、送液ポンプ5による逆送は所定時間が経過したときに停止する構成、あるいは、フィラ検知センサ122にてフィラ121の有無が切り替わったことを検知したときに停止する構成などを採用できる。
これにより、メインタンク4がエンド状態になって交換を行うときに、上流側流路7内に空気が混入することを低減できる。
次に、本発明の第6実施形態について図11を参照して説明する。図11は同実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。
本実施形態では、前記第4実施形態の構成において、送液ポンプ5として、上流側流路7から下流側流路6へ送液のみを行える一方向ポンプ、例えばダイヤフラムポンプを使用している。
そこで、図11(a)に示すように、メインタンク4のエンド状態をフィラ検知センサ122にて検知したときには、液体吐出ヘッド1からの吐出動作を停止する一方、送液ポンプ5の駆動を継続する。
これにより、上流側流路7の負圧が更に高くなって過負圧状態となり、開閉弁110の弁体105を開弁する方向に吸引する力が強くなることで、更に下流側流路6内の圧力が更に過正圧となり、弁体105を開弁する方向に押圧する力が強くなる。
したがって、図11(b)に示すように、開閉弁110が開弁して連通流路103が開かれるので、上流側流路7の負圧が大気圧に戻される。
この構成の場合、メインタンク4内に液体がある通常状態のときには、下流側流路6内の圧力が送液流量を満足させる範囲の弱正圧よりも大きくなったときに開弁して、弱正圧よりも大きくならないように圧力管理し、メインタンク4内に液体が無くなった状態のときだけ、下流側流路6内の圧力が下流側流路6を損傷させない範囲の強正圧になったときに開弁するようにする。
これにより、流路内の耐圧を高コストとなる高耐圧構成にする必要が無くなる。
次に、本発明の第7実施形態について図12を参照して説明する。図12は同実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。
本実施形態では、下流側流路部分101に気泡300を貯留する空気貯留部130を設けている。ここで、空気貯留部130は連通流路103の近傍で気泡300を貯留できる個所に設け、空気貯留部130の下方側に連通流路103が配置されている位置関係とする。
次に、この第7実施形態の作用について図13及び図14も参照して説明する。図13は同作用説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図、図14は同じく液体供給に係る部分の模式的説明図である。
まず、図12に示すように、送液ポンプ5から液体と共に流れてきた気泡300は下流側流路部分101で上方へ移動して空気貯留部130に貯留されるので、下流側流路6には気泡300が含まれない液体を送液することができる。
そして、図13(a)に示すように、開閉弁110が開弁したときには、空気貯留部130に貯留されている気泡300が連通流路103から上流側流路7へ移動する。
これにより、上流側から移送された気泡は液体吐出ヘッド1側へ移送されることなく、サブタンク3や液体吐出ヘッド1に気泡が貯まることによる吐出不良が生じることを防止できる。
また、図13(b)に示すように、気泡300が上流側流路部分102へ移動した後、送液ポンプ5を逆転して下流側流路6から上流側流路7に逆送することで、図14に示すように、上流側流路7へ移動した気泡300をメインタンク4内に移動させることができる。なお、本実施形態では、メインタンク4のジョイント部41は前記第1実施形態と異なり、上下方向において、中央部から下側に設けられている。これにより、メインタンク4に移動させた気泡300が再びジョイント部41から上流側流路7に送られることを防止できる。
これらの動作を1回、又は複数回繰り返すことで、空気貯留部130に貯まった気泡300を液体吐出ヘッド1側へ移動させることなく、メインタンク4側へ移送させることができる。
したがってまた、上流側流路7や送液ポンプ5内にある気泡を気泡貯留部130に集めた後、下流側流路6の内圧を所定正圧より高くなるまで高くして開閉弁110を開弁し、その後、逆送を行うことで、上流側流路7や送液ポンプ5内にある気泡をメインタンク4に戻す動作を行うこともできる。
また、送液ポンプ5を停止している時間を計測し、送液ポンプ5を駆動するときに計測した停止時間が所定時間を越えているときには、下流側流路6の圧力を所定正圧よりも高くして開閉弁110を開弁した後、下流側流路6側から上流側流路7に液体を戻す動作を行うことで、気泡をメインタンク4に回収することもできる。
次に、本発明の第8実施形態について図15を参照して説明する。図15は同実施形態の説明に供する液体供給に係る部分の模式的説明図である。
本実施形態では、弁手段10は前記第7実施形態の空気貯留部130を有するものを備えている。
また、送液ポンプ5が駆動を停止してからの時間を計測して、計測した時間が所定時間経過したことを検知可能な検知センサ140と、メインタンク4を脱着したことを検知する脱着検知センサ141とを備えている。
そして、検知センサ140によって送液ポンプ5が駆動を停止してから所定時間が経過したことを検知したときに、下流側流路6側の圧力を所定正圧よりも高くして開閉弁110を開弁した後、下流側流路6側から上流側流路7側に液体を戻す動作を行う。これにより、上流側流路7や送液ポンプ5に時間経過と共に透気して侵入した気泡を、空気貯留部130に貯留した後、メインタンク4側に排出することができる。
また、脱着検知センサ141でメインタンク4の脱着を検知したときには、ジョイント部41から侵入する空気を一度空気貯留部130に貯留し、その後気泡をメインタンク4側へ排出することができる。
次に、本発明の第9実施形態について図16を参照して説明する。図16は同実施形態の説明に供する液体供給に係わる部分の模式的説明図である。
本実施形態では、液体吐出ヘッド1A及びサブタンク3Aに対応するメインタンク4A、送液ポンプ5A、下流側流路6A、上流側流路7A、弁手段10Aを備えている。また、液体吐出ヘッド1B及びサブタンク3Bに対応するメインタンク4B、送液ポンプ5B、下流側流路6B、上流側流路7B、弁手段10Bを備えている。
そして、送液ポンプ5A、5Bは共通の送液ポンプ駆動源9で駆動している。
このように、複数の送液ポンプを共通の駆動源で駆動する構成とした場合でも、下流側流路6A、6B内の圧力が過剰に上昇することなく、安定した流量で送液することができる。
また、下流側流路6内の圧力を圧力センサなどで検知することなく、所定正圧よりも大きくなったときに開閉弁110が開弁する構成であるので、複数の送液ポンプを単一の送液ポンプ駆動源で常時駆動させても、下流側流路6が過剰に圧力上昇することなく、安定した送液を行うことができる。
次に、本発明の第10実施形態の説明に供する送液ポンプの駆動制御について図17のフロー図を参照して説明する。
まず、送液ポンプ駆動源9を駆動オンして送液ポンプ5の駆動を開始し、所定時間駆動を継続し、所定時間が経過したときに送液ポンプ駆動源9を駆動オフする。これにより、液体吐出ヘッド1からの吐出動作を行う前に、サブタンク3内に十分な液体を貯留することができる。
このとき、所定時間が経過すると、サブタンク3内に十分な液体が貯留され、下流側流路6内の圧力がサブタンク3への送液流量を満足する送液圧まで上昇する。
その後、液体吐出ヘッド1から液体を吐出した吐出量を計測する吐出量計測処理にて液体吐出量の累積計測を開始し、液体吐出ヘッド1からの液体吐出を行う。
そして、累積した液体吐出量が所定量になったか否か、つまり、サブタンク3内の液体残量が少量になる液体量分の液体を吐出したか否かを判別する。
このとき、累積した液体吐出量が所定量になったときには、累積した液体吐出量をリセットした後、送液ポンプ駆動源9を駆動オンして送液ポンプ5の駆動を開始する処理に戻り、所定時間送液を行う。
そして、これらの処理を繰り返し、吐出作業が終了したときには、液体吐出ヘッド1からの吐出を停止する。
このように、送液ポンプ5を常時駆動させることなく、間欠的に駆動させることで、送液ポンプ5の寿命を延ばすことができる。
また、吐出作業が終了し、吐出ヘッドからの吐出を停止させたあとに、所定時間送液ポンプを駆動させる制御でも良い。これにより次に液体吐出作業を始めるときには、サブタンク内の液体残量が満タンで、直ぐに吐出作業を開始することが可能となる。
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が30mPa・s以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、3次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ(積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子)、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。
また、「液体を吐出する装置」には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層(粉末層)、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
1 液体吐出ヘッド
2 液体供給装置
3 サブタンク
4 メインタンク
5 送液ポンプ
6 下流側流路(第1液体流路)
7 上流側流路(第2液体流路)
8 弁手段
101 下流側流路部分
102 上流側流路
103 連通流路
105 弁体
106 弁座
107 弁体押圧ばね(弾性部材)
108 押圧ばね保持部材
110 開閉弁
111 可撓性部材
112 可撓性部材押え
130 気泡貯留室
120 エンド検知手段
2 液体供給装置
3 サブタンク
4 メインタンク
5 送液ポンプ
6 下流側流路(第1液体流路)
7 上流側流路(第2液体流路)
8 弁手段
101 下流側流路部分
102 上流側流路
103 連通流路
105 弁体
106 弁座
107 弁体押圧ばね(弾性部材)
108 押圧ばね保持部材
110 開閉弁
111 可撓性部材
112 可撓性部材押え
130 気泡貯留室
120 エンド検知手段
Claims (11)
- 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに供給する前記液体を収容するサブタンクと、
前記サブタンクに供給する前記液体を収容するメインタンクと、
前記メインタンクから前記サブタンクに前記液体を送液する送液手段と、
前記送液手段と前記サブタンクとを通じる第1液体流路と、
前記メインタンクと前記送液手段とを通じる第2液体流路と、
前記第1液体流路側の圧力が所定正圧より大きくなったときに、前記送液手段をバイパスして前記第1液体流路と前記第2液体流路とを通じる連通流路を開く弁手段と、を備え、
前記弁手段は、
前記連通流路を開閉する開閉弁と、
前記開閉弁の弁体を前記第1液体流路側の圧力に抗する方向に押圧する弾性部材と、
前記第2液体流路に通じる流路の壁面を形成する可撓性部材と、を有し、
前記可撓性部材側と前記弁体側との間に前記弾性部材が配置され、
前記可撓性部材は、前記第2液体流路側の圧力が所定負圧になったときに前記弾性部材による前記弁体に対する押圧力を増加させる方向に変位し、前記開閉弁を閉弁状態に保持させる
ことを特徴とする液体供給装置。 - 前記可撓性部材の前記流路の外方向への変位を規制する第1規制手段を備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の液体供給装置。 - 前記可撓性部材の前記流路の内方向への最大変位位置を規制する第2規制手段を備えている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液体供給装置。 - 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに供給する前記液体を収容するサブタンクと、
前記サブタンクに供給する前記液体を収容するメインタンクと、
前記メインタンクから前記サブタンクに前記液体を送液する送液手段と、
前記送液手段と前記サブタンクとを通じる第1液体流路と、
前記メインタンクと前記送液手段とを通じる第2液体流路と、
前記第1液体流路側の圧力が所定正圧より大きくなったときに、前記送液手段をバイパスして前記第1液体流路と前記第2液体流路とを通じる連通流路を開く弁手段と、を備え、
前記弁手段は、
前記連通流路を開閉する開閉弁と、
前記開閉弁の弁体を前記第1液体流路側の圧力に抗する方向に押圧する弾性部材と、
前記第2液体流路に通じる流路の壁面を形成する可撓性部材と、を有し、
前記可撓性部材は、前記第2液体流路側の圧力が所定負圧になったときに前記流路の内方向に変位し、前記可撓性部材側が前記弁体側に接触して前記弁体を閉じる方向に押圧して、前記開閉弁を閉弁状態に保持させる
ことを特徴とする液体供給装置。 - 前記連通流路の断面積よりも前記可撓性部材が前記流路に面する面積の方が広い
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか液体供給装置。 - 前記メインタンクがエンド状態になったときエンド位置に前記可撓性部材が変位したことを検知するエンド検知手段を備えている
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の液体供給装置。 - 前記メインタンクがエンド状態になったときのエンド位置に前記可撓性部材が変位したことを検知するエンド検知手段と、
前記エンド検知手段で前記可撓性部材が前記エンド位置に変位したことを検知したとき、
前記第1液体流路側から前記第2液体流路側に前記液体を戻す動作、
前記第1液体流路側の圧力を前記所定圧より高めて前記開閉弁を開弁する動作、
の少なくともいずれかを行う
ことを特徴とする請求項1又は4に記載の液体供給装置。 - 前記弁手段には、前記連通流路の前記第1液体流路側の近傍に気泡を貯留する気泡貯留部を有している
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の液体供給装置。 - 前記第1液体流路の圧力を前記所定正圧よりも高くして前記開閉弁を開弁した後、前記第1液体流路側から前記第2液体流路側に前記液体を戻す動作を行う
ことを特徴とする請求項8に記載の液体供給装置。 - 前記送液手段を停止している時間を計測し、
前記送液手段を駆動するときに前記計測した停止時間が所定時間を越えているときには、前記第1液体流路側の圧力を前記所定正圧よりも高くして前記開閉弁を開弁した後、前記第1液体流路側から前記第2液体流路側に前記液体を戻す動作を行う
ことを特徴とする請求項8に記載の液体供給装置。 - 請求項1ないし10のいずれかに記載の液体供給装置を備えている
ことを特徴とする液体を吐出する装置。
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