JP2019166775A - 液体処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】処理用の液体を用いて液体噴射ヘッドのパージ処理を行う液体処理装置において、前記液体の消費量を抑制する。【解決手段】液体処理装置は、インクを噴射するヘッドユニット21A、21Bと、インクカートリッジからヘッドユニット21A、21Bへインクを供給する液体供給ユニット3A、3Bと、ヘッドユニット21A、21Bと液体供給ユニット3A、3Bとのペアが各々装着される第1、第2装着部S1、S2を備えるキャリッジ2を含む。各液体供給ユニットには、ヘッドユニット21A、21Bのパージ処理を実行可能なポンプ9が搭載されている。第1装着部S1に装着されるヘッドユニット21Aとペアとなる液体供給ユニット3Aのポンプ9には、第1パージ駆動軸94から駆動力が伝達される。第2装着部S2に装着されるヘッドユニット21Bとペアとなる液体供給ユニット3Bのポンプ9には、第2パージ駆動軸95から駆動力が伝達される。【選択図】図30

Description

本発明は、例えばインクジェット式プリンターのような、液体を液体噴射ヘッドからワークに噴射させて所定の処理を行う液体処理装置に関する。
例えばインクジェット式プリンターにおいては、液体噴射ヘッドから微量のインク(液体)をシートや布等のワークに噴射する印刷処理が行われる。通常、前記液体噴射ヘッドはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック用の4色分が準備され、これらが印刷走査用のキャリッジに搭載される。これら液体噴射ヘッドには、インクを貯留するインクカートリッジから、所定の供給路を通してインクが供給される。特許文献1には、水頭差によってインクカートリッジから液体噴射ヘッドにインクを供給する場合において、前記液体噴射ヘッドの吐出孔を負圧とする圧力室を有する液体供給ユニット(バルブユニット)を、前記供給路に配置してなるインクジェット式プリンターが開示されている。
前記液体噴射ヘッドにおいては、インク吐出口の詰まりの解除若しくは前記詰まりの予防のため、高圧のインクを前記インク吐出口に供給し、吐出させるパージ処理を行う必要がある。他方で、パージ処理には、印刷に用いるインクを使用するため、インクの消費量を抑制することが望ましい。特許文献2には、インク戻し管とインク戻しモーターとを用いて、パージ処理に使用したインクをインクタンクに戻す技術が開示されている。
国際公開第2003/041964号 特開平11−91128号公報
特許文献2の手法によれば、パージ処理に用いたインクを回収することができる。しかし、インク戻しのための特別な機構を追加する必要があり、構造の複雑化、コスト上昇を招来する。
本発明の目的は、処理用の液体を用いて液体噴射ヘッドのパージ処理を行う液体処理装置において、前記液体の消費量を抑制することができる液体処理装置を提供することにある。
本発明の一の局面に係る液体処理装置は、所定の液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体を貯留する液体収容容器から前記液体噴射ヘッドへ前記液体を供給する液体供給ユニットと、前記液体噴射ヘッド及び前記液体供給ユニットのペアが装着される装着部として少なくとも第1装着部及び第2装着部を備え、水平方向に移動可能なキャリッジと、前記液体供給ユニットに搭載され、駆動力が与えられることで前記液体噴射ヘッドに加圧された液体を送り出すパージ処理を実行可能なパージ機構と、前記パージ機構に前記駆動力を伝達する伝達機構と、を備え、前記伝達機構は、前記第1装着部に装着される前記液体噴射ヘッドとペアとなる第1液体供給ユニットの前記パージ機構に、前記駆動力を伝達可能な第1パージ駆動軸と、前記第2装着部に装着される前記液体噴射ヘッドとペアとなる第2液体供給ユニットの前記パージ機構に、前記駆動力を伝達可能な第2パージ駆動軸と、を含む。
この液体処理装置によれば、キャリッジには、少なくとも2つの液体噴射ヘッドが装着可能である。そして、第1液体供給ユニットのパージ機構には第1パージ駆動軸から、第2液体供給ユニットのパージ機構には第2パージ駆動軸から、それぞれ駆動力が与えられる。従って、少なくとも2つの液体噴射ヘッドのうち1つの液体噴射ヘッドの単位で、そのペアの液体供給ユニットが備えるパージ機構を利用して、当該液体噴射ヘッドのパージ処理を実行させることができる。このため、キャリッジに搭載されている液体噴射ヘッドのうち、真にパージ処理が必要な液体噴射ヘッドとペアの液体供給ユニットのパージ機構に対してだけ、前記駆動力を伝達させることができる。例えば、キャリッジには搭載されているが実際には使用していない液体噴射ヘッドが存在する場合に、その不使用液体噴射ヘッドに対してはパージ処理を施さないようにすることで、液体の使用量を抑制することができる。
上記の液体処理装置において、前記パージ機構が、前記駆動力によって回転する回転体を含むポンプ装置であり、前記ポンプ装置は、前記回転体が所定の第1方向へ回転されることにより、前記パージ処理のため前記液体噴射ヘッドに加圧された液体を送り出す機能を有することが望ましい。
この液体処理装置によれば、第1、第2液体供給ユニットに搭載された前記回転体に、第1、第2パージ駆動軸から前記駆動力が各々与えられることでポンプ動作を発現させ、前記パージ処理を実行させることができる。すなわち、液体供給ユニットの各々には、ポンプ機能を果たす回転体は搭載される一方でその駆動源は搭載されないので、液体供給ユニットのコンパクト化、軽量化を図ることができる。
上記の液体処理装置において、前記ポンプ装置は、前記回転体が前記第1方向とは反対の第2方向へ回転されることにより、前記液体噴射ヘッドを負圧にする機能を有することが望ましい。
例えば、水頭差を利用して液体を前記液体収容容器から液体噴射ヘッドへ供給する場合、常時液体が漏出しないように当該液体噴射ヘッドを負圧に設定する必要がある。上記の液体処理装置によれば、前記回転体を前記第1方向に回転させることで前記パージ処理が実行され、前記第2方向に回転させることで前記液体噴射ヘッドを負圧にすることが可能になる。すなわち、一つのポンプ装置に、前記パージ処理及び前記液体噴射ヘッドを負圧化の2つの機能を兼用させることができるので、構成を簡素化できる。
上記の液体処理装置において、前記第1パージ駆動軸には、前記第1液体供給ユニットが備える前記回転体へ直接的又は間接的に前記駆動力を伝達する第1伝達ギアが取り付けられ、前記第2パージ駆動軸には、前記第2液体供給ユニットが備える前記回転体へ直接的又は間接的に前記駆動力を伝達する第2伝達ギアが取り付けられていることが望ましい。
この液体処理装置によれば、第1、第2伝達ギアを介して、前記回転体へ駆動力を安定的に伝達させることができる。
上記の液体処理装置において、前記第1液体供給ユニットが備える前記回転体と、前記第2液体供給ユニットが備える前記回転体とを軸支する、共通のカム軸を備えることが望ましい。
この液体処理装置によれば、互いに異なる液体噴射ヘッドとペアを組む第1液体供給ユニット及び第2液体供給ユニットが各々備える前記回転体が、共通のカム軸回りに回転することとなる。従って、前記カム軸をペア数だけキャリッジに搭載させる必要がなくなり、前記キャリッジの構成を簡素化することができる。
上記の液体処理装置において、前記キャリッジは、複数の前記液体供給ユニットが所定の配列方向に並列配置された配列体の両端に配置される一対のラックを備え、前記カム軸、前記第1パージ駆動軸及び前記第2パージ駆動軸は、前記所定の配列方向に延びるように配置され、前記カム軸の両端は前記一対のラックで支持され、前記第1パージ駆動軸及び前記第2パージ駆動軸の各両端は、前記カム軸の周方向に並ぶように、前記一対のラックで支持されていることが望ましい。
この液体処理装置によれば、キャリッジにおいて複数の前記液体供給ユニットを配列させる一対のラックを利用して、前記カム軸、前記第1パージ駆動軸及び前記第2パージ駆動軸を支持させることができる。従って、これらの軸の軸支構造を簡素化することができる。
上記の液体処理装置において、前記液体がインクであり、前記キャリッジは、前記液体噴射ヘッドから所定の印刷媒体に前記インクを噴射させつつ、前記水平方向に移動する印刷処理を行う構成とすることができる。
本発明によれば、処理用の液体を用いて液体噴射ヘッドのパージ処理を行う液体処理装置において、前記液体の消費量を抑制することができる液体処理装置を提供することができる。
図1は、本発明が適用されるインクジェット式プリンターの外観を示す斜視図である。 図2は、図1のII−II線方向の断面図である。 図3は、アウターカバーを取り外した状態の、前記インクジェット式プリンターの正面図である。 図4は、前記インクジェット式プリンターに搭載されているキャリッジの全体斜視図である。 図5は、一つの液体供給ユニット及びヘッドユニットを示す斜視図である。 図6は、本実施形態における液体供給システムを示すブロック図であって、印刷モードが実行されている状態を示す図である。 図7(A)は、加圧パージモードが実行されている状態を、図7(B)は減圧モードが実行されている状態を、各々示す図である。 図8(A)は、液体供給ユニットの正面図、図8(B)は、その側面図、図8(C)は、その上面図である。 図9は、液体供給ユニットの内部構造を示す斜視図である。 図10は、液体供給ユニットの内部構造を示す斜視図である。 図11(A)は、液体供給ユニットの分解斜視図、図11(B)は、斜視方向を異ならせた液体供給ユニットの分解斜視図である。 図12(A)は、押圧部材の斜視図、図12(B)は、斜視方向を異ならせた押圧部材の斜視図である。 図13(A)は、開閉バルブの斜視図、図13(B)は、前記開閉バルブの分解斜視図である。 図14(A)は、図8のXIV−XIV線断面図であって、開閉バルブが閉姿勢の状態を示す断面図、図14(B)は、図14(A)のA1部の拡大図である。 図15(A)は、図8のXV−XV線断面図であって、開閉バルブが閉姿勢の状態を示す断面図、図15(B)は、図15(A)のA2部の拡大図である。 図16(A)は、図14(A)に対応する図であって、開閉バルブが開姿勢の状態を示す断面図、図16(B)は、図16(A)のA3部の拡大図である。 図17は、図15(B)に対応する図であって、開閉バルブが開姿勢の状態を示す断面図である。 図18(A)及び図18(B)は、梃子比を利用した押圧部材の動作を説明するための模式図である。 図19は、液体供給ユニットの逆流防止機構の分解斜視図である。 図20(A)は、前記逆流防止機構の斜視図であって、球体がバルブ管路を開とした状態を示す図、図20(B)は、球体がバルブ管路を閉とした状態を示す図、図20(C)は、分岐ヘッド部の斜視図である。 図21(A)は、印刷モードにおける前記逆流防止機構の状態を示す断面図、図21(B)は、図21(A)のA4部拡大図である。 図22(A)は、加圧パージモードにおける前記逆流防止機構の状態を示す断面図、図22(B)は、図22(A)のA5部拡大図である。 図23(A)は、アンブレラバルブが連通口を封止している状態を、図23(B)は、アンブレラバルブが連通口を開放している状態を各々示す断面図である。 図24は、アウターカバーを取り外した状態の、前記インクジェット式プリンターの斜視図である。 図25は、図24の要部拡大図である。 図26は、前記インクジェット式プリンターにおける、パージエリアの位置を示すと共に、そのパージエリア(A6部)の拡大図を伴う斜視図である。 図27は、図26のA7部拡大図である。 図28は、液体供給ユニットとパージ駆動軸の位置関係を示す側面図である。 図29は、キャリッジの側面図である。 図30は、キャリッジの右上後方からの斜視図である。 図31は、メンテナンスエリアにおけるキャリッジの動作を示す正面図である。 図32は、メンテナンスエリアにおけるキャリッジの動作を示す正面図である。
[プリンターの全体構成]
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。まず、本発明に係る液体処理装置が適用されるインクジェット式プリンターについて説明する。図1は、実施形態に係るインクジェット式プリンター1の外観を示す斜視図、図2は、図1のII−II線方向の断面図、図3は、アウターカバー102を取り外した状態の、プリンター1の正面図である。なお、図1〜図3、後出の図において、前後、左右、上下の方向表示を付しているが、これは説明の便宜のためであり、何ら方向の限定を企図したものではない。
プリンター1は、各種サイズの紙シートや樹脂シート、或いは布生地などの各種ワークW(印刷媒体)に、インクジェット方式で印字、印画などの印刷処理を行うプリンターであって、とりわけ大サイズ且つ長尺のワークに対する印刷処理に好適なプリンターである。プリンター1は、キャスター付きのベースフレーム101と、このベースフレーム101に載置され、前記印刷処理を実行する装置本体11とを含む。
装置本体11は、ワーク搬送路12、搬送ローラー13、ピンチローラーユニット14及びキャリッジ2を含む。ワーク搬送路12は、印刷処理の施されるワークWを、後方側から装置本体11へ搬入し、前方側から搬出するための、前後方向に延びる搬送路である。搬送ローラー13は、左右方向に延び、ワーク搬送路12のワークWを間欠送りする駆動力を発生するローラーである。ピンチローラーユニット14は、搬送ローラー13に対して上方から対向するように配置され、搬送ローラー13と搬送ニップを形成するピンチローラーを備えている。ピンチローラーユニット14は、左右方向に所定間隔を置いて複数個配置されている。
キャリッジ2は、ワークWに対して印刷処理を行うユニットが搭載され、ベースフレーム101上において左右方向(水平方向)に往復移動が可能な移動体である。ベースフレーム101の後方側には、キャリッジ2の前記往復移動をガイドするガイドレール152(図25)を備えたキャリッジガイド15が、左右方向に延在するように立設されている。キャリッジガイド15には、タイミングベルト16が左右方向に周回移動が可能に組み付けられている。キャリッジ2は、タイミングベルト16に対する固定部を有し、タイミングベルト16の正転又は逆転の前記周回移動に伴って、前記ガイドレールに案内されつつ、左右方向に移動する。
前記印刷処理は、搬送ローラー13及びピンチローラーユニット14がワークWを間欠送りし、ワークWの停止中に、キャリッジ2がヘッドユニット21からインクを噴射させつつ左右方向に移動して当該ワークWを印画走査(印刷媒体へのインクの噴射)するという態様で実行される。なお、ワーク搬送路12において、キャリッジ2の通過経路の下方には、ワークWを吸引する機能が付設されたプラテン121(図2)が配置されている。前記印刷処理時には、ワークWがプラテン121に吸着された状態で、キャリッジ2が印画走査を実行する。
装置本体11は、アウターカバー102によって覆われている。アウターカバー102の右方側の領域には、サイドステーション103が配置されている。サイドステーション103の内部には、印刷処理用のインク(所定の液体)を貯留するインクカートリッジIC(図5、図6)を保持する、不動のインクカートリッジ棚17が収容されている。
サイドステーション103の前方部分は、キャリッジ2の退避空間となるキャリッジ退避エリア104である。図3に示すように、ベースフレーム101には、ワーク搬送路12に応じた間隔を左右方向に置いて、左フレーム105及び右フレーム106が立設されている。作業領域で区分すると、これら左右フレーム105、106間の領域が、前記印刷処理が実行可能な印刷エリアPとされている。キャリッジガイド15は、印刷エリアPよりも長い左右幅を有しており、キャリッジ2は印刷エリアPの右外側まで移動可能である。キャリッジガイド15の右端側、つまり印刷エリアPの右隣の領域は、メンテナンスエリアM(パージエリア)である。前記印刷処理が実行されないとき、キャリッジ2はメンテナンスエリアM(キャリッジ退避エリア104)に退避する。また、後述する加圧パージ処理も、このキャリッジ退避エリア104において実行される。
ベースフレーム101の後方側には、印刷処理対象のワークWの巻回体である送り出しロールWaを収容する送り出し部107が備えられている。また、ベースフレーム101の前方側には、印刷処理後のワークWの巻回体である巻き取りロールWbを収容する巻き取り部108が備えられている。巻き取り部108は、巻き取りロールWbの巻回軸を回転駆動する図略の駆動源を備え、テンションローラー109で所定の張力をワークWに付与しつつ、当該ワークWを巻き取る。
[キャリッジの構成]
図4は、キャリッジ2の全体斜視図である。キャリッジ2には、ワークWに対してインク(液体)を噴射するヘッドユニット21(液体噴射ヘッド)と、インクカートリッジICからヘッドユニット21へインクを供給する液体供給ユニット3とが搭載されている。図4では、2台のヘッドユニット21と、8台の液体供給ユニット3とがキャリッジ2に搭載されている例を示している。すなわち、1台のヘッドユニット21当たり、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各インクを供給するために、4台の液体供給ユニット3が装備されている。なお、各液体供給ユニット3に異なる色のインクが充填され、2つのヘッドユニット21から最大8色のインクが噴射される態様でもよい。
キャリッジ2は、ヘッドユニット21及びヘッドユニット21を保持するキャリッジフレーム20を備える。キャリッジフレーム20は、最も下方に位置する下段フレーム201と、下段フレーム201の上方に間隔を置いて配置された上段フレーム202と、上段フレーム202の上面に組み付けられたラック203と、上段フレーム202の後方面に取り付けられた背面フレーム204とを含む。下段フレーム201と上段フレーム202とは、上下方向に延びる連結支柱205によって連結されている。背面フレーム204には、図略のボールねじ機構が搭載されており、そのボールねじで駆動されるナット部が、下段フレーム201に取り付けられている。また、背面フレーム204には、上下方向に延びるガイド支柱206が備えられている。前記ボールねじ機構の駆動により、下段フレーム201及び上段フレーム202の連結体は、ガイド支柱206でガイドされつつ、上下方向へ移動することができる。つまり、キャリッジ2の本体部分は、背面フレーム204に対して上下方向に移動可能である。
下段フレーム201には、ヘッドユニット21が搭載されている。キャリッジ2の本体部分は上記の通り上下方向に移動可能であるので、ワークWに対するヘッドユニット21の上下方向の高さ位置が調整可能である。上段フレーム202には、液体供給ユニット3が搭載されている。8台の液体供給ユニット3は、ラック203内において左右方向(所定の配列方向)に並列配置された態様で、上段フレーム202に支持されている。背面フレーム204には、キャリッジガイド15のガイドレール152でガイドされる被ガイド部や、タイミングベルト16への固定部等が具備されている。
図5は、一つの液体供給ユニット3及びヘッドユニット21を示す斜視図である。液体供給ユニット3は、タンク部31及びポンプ部32を備えた本体部30と、本体部30のインク供給方向(液体供給方向)の上流側に配置される上流管33(第1供給路)と、本体部30の下流側に配置される下流管34(第2供給路)と、バイパス管35とを備える。タンク部31は、負圧環境下でヘッドユニット21に供給されるインクを一時的に貯留する空間を形成する領域である。ポンプ部32は、前記負圧環境の形成のための減圧処理、並びにヘッドユニット21(インク吐出部22)の清浄化のための加圧パージ処理の際に稼働されるポンプ9(図6;パージ機構/ポンプ装置)を収容する領域である。
後記で詳述するが、ポンプ9は偏心カム91(図21;回転体)を備える。偏心カム91を軸支するカム軸93が、8台の液体供給ユニット3の配列体の両端に配置される一対のラック203で支持されている。ポンプ部32には、カム軸93を貫通させるカム軸挿通孔322が備えられている。また、ラック203は、各々の液体供給ユニット3が備える偏心カム91に回転駆動力を伝達する第1パージ駆動軸94及び第2パージ駆動軸95を軸支している。
上流管33は、タンク部31とインクカートリッジIC(液体収容容器)とを連通する供給管である。上流管33の上流端331は、インクカートリッジICから延出されたチューブ(図略)の終端部に接続され、下流端332はタンク部31の入口部分に接続されている。下流管34は、タンク部31とヘッドユニット21とを連通する供給管である。下流管34の上流端341は、タンク部31の出口部分に接続され、下流端342はヘッドユニット21に接続されている。バイパス管35は、タンク部31の前記負圧環境(後述の第2室42)を経由せずに、インクを下流管34に送るための管路である。
ヘッドユニット21は、インク吐出部22、制御ユニット部23、エンドチューブ24及び排出チューブ25を含む。インク吐出部22は、インク滴をワークWに向けて吐出するノズル部分である。インク吐出部22におけるインク滴の吐出方式としては、ピエゾ素子を用いたピエゾ方式、加熱素子を用いたサーマル方式などを適用することができる。制御ユニット部23は、インク吐出部22が備える前記ピエゾ素子又は前記加熱素子を制御する制御基板を備え、インク吐出部22からのインク滴の吐出動作を制御する。
エンドチューブ24は、下流管34の下流端342とインク吐出部22とを繋ぐチューブである。下流端342はキャップ式ソケットであり、エンドチューブ24の上端嵌合部にワンタッチ装着が可能である。排出チューブ25は、初期使用時に液体供給ユニット3に封入されている保存液を排出するためのチューブである。初期使用時、下流管34の下流端342がエンドチューブ24の上端嵌合部に装着され、排出チューブ25には別途チューブを接続し、前記保存液の貯留空間を開放することにより、前記保存液を排出する動作が実行される。
[液体供給システムの概要]
本実施形態では、インクカートリッジICがヘッドユニット21の上方に配置され、水頭差によってインクがヘッドユニット21に供給される装置構成とされている。インクを水頭差供給する場合、常圧での供給を行うとヘッドユニット21のインク吐出部22から常時インクが吐出してしまう。このため、インクの供給経路中に負圧環境を作る負圧形成部を介在させ、インク吐出部22を適度な負圧とする必要がある。液体供給ユニット3のタンク部31は、上記の負圧形成部として機能する。
図6は、本実施形態のキャリッジ2において採用されている液体供給システムを概略的に示すブロック図である。インクカートリッジICは、インク吐出部22よりも高さhだけ高い位置に配置されている。この高さhが水頭差となり、この水頭差によって、インクカートリッジICのインクがヘッドユニット21に供給される。液体供給ユニット3は、インクカートリッジICとヘッドユニット21との間のインク供給経路の途中に組み入れられている。液体供給ユニット3のタンク部31は、前記水頭差を受けて大気圧よりも高い圧力となる第1室41と、第1室41に対してインク供給方向の下流側に配置され、負圧に設定される第2室42とを備える。第1室41は、負圧操作が与えられない部屋であって、大気圧に加えて前記水頭差による圧力Pが加わる部屋となる。この圧力Pは、水の密度(インクは密度において水と同等に扱える)をρ、重力加速度をg、水頭差をhとするとき、P=ρgh[Pa]で表される。第1室41は、上流管33を介してインクカートリッジICと連通している。第2室42は、下流管34を介してインク吐出部22と連通している。
第1室41と第2室42とを区画する壁面には、押圧部材5に連結された開閉バルブ6が配置されている。また、第2室42を区画する壁部の一部は、可撓性フィルムからなる大気圧検知フィルム7によって構成されている。第2室42内が所定の閾値を超える負圧になると、大気圧検知フィルム7が大気圧を検知して変位する。この変位力が押圧部材5に与えられ、連結されている開閉バルブ6が閉姿勢から開姿勢に姿勢変更し、第1室41と第2室42とが連通状態とされる。通常の印刷処理時におけるインク供給ルートは、上流管33、第1室41、第2室42及び下流管34を通過するルートである。これに加え、第2室42を経由せずに第1室41と下流管34とを短絡させるバイパス管35が具備されている。バイパス管35には、正逆回転が可能なポンプ9が配置されている。
図6は、当該液体供給システムが印刷処理を行う印刷モード(液体の通常供給時)が実行されている状態を示す図でもある。前記印刷モードにおいて、第1室41及び第2室42にはインクが所定量充填され、第2室42が所定の負圧とされる。第1室41の圧力は、上述の通り水頭差により大気圧+ρgh[Pa]であり、いつでもインクカートリッジICから水頭差によってインクが供給され得る状態である。印刷モードの基本設定として、開閉バルブ6は閉姿勢とされ、第1室41と第2室42とは隔離された状態とされる。ポンプ9は停止状態とされる。後述するが、ポンプ9はチューブポンプであり、当該ポンプ9の停止時にはバイパス管35は閉止状態となる。このため、下流管34及びインク吐出部22も、負圧に維持された状態となる。
第2室42へのインク充填をスムースに行わせるため、第2室42には空気抜き機構部37が付設されている。イニシャルの使用時やメンテナンス後などにおいて、第2室42に所定量のインクを初期充填する必要がある。空気抜き機構部37は、負圧環境に設定される第2室42を一時的に大気と連通させて(第2室42の空気を抜いて)、前記初期充填を促進させる。また、第2室42に収容されたインクが、高熱化によって気泡を発生する場合がある。空気抜き機構部37は、前記気泡に基づく空気を第2室42から除去する際にも用いられる。
ヘッドユニット21が作動し、インク吐出部22がインク滴を吐出すると、第2室42内のインクが消費され、これに伴い第2室42の負圧の程度が進行してゆく。つまり、インク吐出部22は、インク滴の吐出の度に、大気と隔離された状態にある第2室42からインクを吸い取る動作を行い、第2室42の負圧度を高めて行く。そして、第2室42内のインクの減少に伴い、当該第2室42が所定の閾値を超える負圧となると、上記の通り大気圧検知フィルム7が大気圧を検知して変位する。この変位力によって、押圧部材5を通して開閉バルブ6が閉姿勢から開姿勢に姿勢変更し、第1室41と第2室42とが連通状態となる。従って、両室の圧力差によって、第1室41から第2室42へインクが流入する。
第2室42へのインクの流入に伴い、当該第2室42の負圧度は徐々に緩和され、大気圧に近づいてゆく。同時に、大気圧検知フィルム7から押圧部材5へ与えられる変位力も徐々に小さくなってゆく。そして、第2室42が前記所定の閾値を下回る負圧となると、開閉バルブ6は閉姿勢に復帰し、第1室41と第2室42とは再び隔離された状態となる。この際、第1室41から第2室42へ流入した分だけ、水頭差によってインクカートリッジICから第1室41へインクが補充される。印刷モードでは、このような動作が繰り返されることになる。
本実施形態の液体供給システムは、上記の印刷モードの他、加圧パージモードと、減圧モードとが実行可能とされている。加圧パージモードは、インク吐出部22におけるインク詰まりを解除若しくは予防するため、高圧のインクをインク吐出部22に供給し、吐出させるモードである。減圧モードは、イニシャルの使用時やメンテナンス後などに、常圧状態の第2室42を前記所定の負圧に設定するためのモードである。
図7(A)は、加圧パージモードが実行されている状態を示す図である。加圧パージモードでは、ポンプ9は正転駆動される。ポンプ9の正転駆動によって、インクは、第2室42を迂回して、上流管33から第1室41及びバイパス管35を経て、下流管34へ直接向かうことになる。つまり、ポンプ9で加圧されたインクが、インク吐出部22に供給される。これにより、インク吐出部22からインクが強制吐出され、インク吐出部22が清浄化される。なお、加圧パージモードと同様の動作が、初期使用時において液体供給ユニット3に封入されている保存液を排出する際にも実行される。
加圧パージモードの実行の際、加圧されたインクが下流管34を通して第2室42へ逆流することを防止するために、逆流防止機構部38が備えられている。逆流防止機構部38は、下流管34とバイパス管35の下流端との合流部aよりも上流側において、下流管34に配置されている。逆流防止機構部38により、下流管34の合流部aよりも上流側が閉止されるので、バイパス管35において生成される高圧インクは、全てインク吐出部22に向かう。従って、第2室42を区画している大気圧検知フィルム7の破損が防止される。
図7(B)は減圧モードが実行されている状態を示す図である。減圧モードでは、ポンプ9は逆転駆動される。ポンプ9が逆転駆動されると、下流管34及びバイパス管35を通して、インク吐出部22及び第2室42が減圧される。インク吐出部22及び第2室42は、この減圧モードによって所定の負圧、つまり、水頭差供給を行う場合にあっても、インク吐出部22からインク滴が漏れ落ちない負圧に設定される。なお、インク吐出部22を過度の負圧にすると、インク吐出部22におけるピエゾ素子等の駆動によるインク吐出が阻害されることがある。従って、インク吐出部22及び第2室42は、例えば−0.2〜−0.7kPa程度の弱い負圧とすることが望ましい。
[液体供給ユニットの全体構造]
続いて、上述した液体供給システムの各モードの実行を可能とする、本実施形態に係る液体供給ユニット3の構造について詳述する。図8(A)は、液体供給ユニット3の正面図、図8(B)は、その側面図、図8(C)は、その上面図である。図9は、液体供給ユニット3の第1室41側、図10は、第2室42側の内部構造を示す斜視図である。図11(A)は第2室42側から、図11(B)は第1室41側から見た、液体供給ユニット3の分解斜視図である。
図5〜図7に基づき予備的に説明した通り、液体供給ユニット3は、タンク部31及びポンプ部32を有する本体部30、上流管33、下流管34、バイパス管35、空気抜き機構部37、逆流防止機構部38、押圧部材5、開閉バルブ6及び大気圧検知フィルム7を備える。この他、液体供給ユニット3は、第2室42のインク液面をモニターするためのモニター管36と、ポンプ部32と第1室41とを連通させる連絡管32Pと、第1室41を区画する壁面の一部を構成する封止フィルム7Aとを備えている。
本体部30は、前後方向に延びる平板からなるベース基材300(図9及び図10、図19も参照)を備える。ベース基材300の前方側が、タンク部31の基板となるタンク部ベース板310、後方側が、ポンプ部32においてハウジング構造を形成するポンプ部ハウジング320である。タンク部ベース板310の左面側に第1室41が配置され、右面側に第2室42が配置されている。タンク部ベース板310には、第1室41と第2室42とを連通させる連通口43が穿孔されている。この連通口43に、上述の開閉バルブ6が配置されている。
図9に示されているように、第1室41は、大略的に平面視でL字型の形状を有している。第1室41は、タンク部ベース板310から左方に突設された第1区画壁411によって区画されている。第1区画壁411のうちの最上部の壁には、インクの流入口412が穿孔されている。インクの流入口412に対応して、第1区画壁411の外側面には受けプラグからなる流入ポート417(図22)が立設されている。この流入ポート417には、上流管33の下流端332が挿入接続される。つまり、流入口412は、インクカートリッジICと第1室41とを連通させる開口であり、当該流入口412から水頭差によりインクが第1室41内に流入する。
第1区画壁411の底壁部413は、タンク部ベース板310の下端に位置している。底壁部413に近い第1区画壁411の後側壁には、パージポート414が設けられている。連絡管32Pの上流端が、このパージポート414に接続されている。第1室41の上下方向の中央付近には、円筒状のキャビティからなるバネ座415が突設されている。バネ座415は、後述の付勢バネ45を収容するキャビティであり、第2室42側に開口している。
連通口43は、第1室41内においてバネ座415の上方に位置している。既述の通り、第1室41には減圧処理等が行われず、大気圧に加えて水頭差による圧力P=ρghが加わる部屋である。流入口412からインクが流入すると、底壁部413からインクが溜まり始める。インクの液位が連通口43を超過すると、当該連通口43を通してインクを第2室42へ供給可能な状態となる。また、ポンプ9が正転駆動されると、パージポート414及び連絡管32Pを通して、第1室41に貯留されたインクが吸引され、バイパス管35及び下流管34を通して、高圧化されたインクがヘッドユニット21に供給される。
図10及び図19を参照して、第2室42は、大略的に平面視で円形の形状を有している。第2室42は、タンク部ベース板310から右方に突設された第2区画壁421によって区画されている。第2区画壁421は、円筒型の形状を有する円筒壁422と、円筒壁422の上方に突設された矩形部分からなる上部壁423とを有している。上述のバネ座415は、円筒壁422で囲まれる領域の中心位置、つまり円筒壁422と同心となる位置において、タンク部ベース板310に凹設されている。連通口43は、バネ座415の中心点を通る鉛直線上において、バネ座415の上に配置されている。
第2室42の下端には、連絡室44が連設されている。連絡室44は、前後方向に細長い矩形の空間であって、円筒壁422の下端から前方へ直線状に延在している。連絡室44は、壁部441によって区画されている。円筒壁422の下端には、第2室42と連絡室44とを連通させる下部通路424が設けられている。壁部441は、下部通路424の位置において円筒壁422に繋がっている。連絡室44は、第2室42と下流管34とを繋ぐ空間であって負圧とされる空間であり、実質的に第2室42の一部を構成している。
第2室42の上部壁423で囲まれる領域において、タンク部ベース板310から前後一対の支持板425が右方へ突設されている。一対の支持板425は、後述の押圧部材5を軸支する軸支部426を各々備えている。上部壁423の最上部を構成(第2室42の天壁を区画)する天壁423Aには、ボス部427とモニターポート428とが上方へ突設されている。ボス部427は、第2室42を大気と連通させる開口であるボス孔(図略)を内部に備えている。ボス部427は、図6及び図7に示した空気抜き機構部37の一部を構成しており、空気抜き動作を行わせるためのレバー部材46及び復帰バネ47が組み付けられている。
天壁423Aにおいて、ボス孔42Aよりも前方側には、上モニター孔42Bが穿孔されている。また、連絡室44を区画する壁部441の天壁442には、下モニター孔444が穿孔されている。上モニター孔42Bに対応して、天壁423Aには、上モニターポート428が立設されている。下モニター孔444に対応して、天壁442には、下モニターポート445が立設されている。モニター管36の上端が上モニターポート428に、下端が下モニターポート445に各々接続されている。つまり、モニター管36は、第2室42の上端側と下端側とに連通し、モニター管36内のインク液位は、第2室42内のインク液位と連動したものとなる。
本実施形態ではモニター管36は、透明な樹脂チューブからなる。従って、ユーザーは、モニター管36を視認することで、第2室42内のインク液位を知見することができる。本実施形態では、図4に示したように、キャリッジ2に複数の液体供給ユニット3が左右方向に並列配置される構成とされる。このため、たとえ右側面に位置する大気圧検知フィルム7として透明なフィルムを用いたとしても、最右部の液体供給ユニット3以外は、第2室42内のインク液位を視認させることができない。しかし、本実施形態では、液体供給ユニット3の前方側に、モニター管36が立設される態様とされている。このため、ユーザーは、キャリッジ2の前方側から、各液体供給ユニット3のモニター管36を視認することで、それぞれの第2室42内のインク液位を知見することができる。
逆流防止機構部38は、連絡室44の前端付近において、天壁442上に設置されている。逆流防止機構部38に対応して、天壁442には供給孔443が穿孔されている。下流管34の上流端341は、逆流防止機構部38に接続されている。第2室42に貯留されたインクは、インク吐出部22に吸引される態様で、供給孔443及び逆流防止機構部38を通して、下流管34に供給される。逆流防止機構部38については、後記で詳述する。
図11を参照して、第1室41の左面側の開口は、樹脂製の封止フィルム7Aによって封止される。封止フィルム7Aは、第1区画壁411の左面視の壁形状に合致した外形形状を有している。封止フィルム7Aの周縁部が第1区画壁411の端面に溶着又は接着されることで、封止フィルム7Aは第1室41の開口を封止する。
第2室42の右面側の開口は、可撓性を有する樹脂製のフィルム部材からなる大気圧検知フィルム7によって封止される。大気圧検知フィルム7は、第2室42の第2区画壁421及び連絡室44の壁部441を一体化した壁形状に合致した外形形状を有している。すなわち、大気圧検知フィルム7は、第2室42の円筒壁422に対応した本体部71と、矩形の上部壁423に対応した上延長部72と、連絡室44の壁部441に対応した下延長部73とを備えている。本体部71の周縁部が円筒壁422の端面に、上延長部72の周縁部が上部壁423の端面に、そして下延長部73の周縁部が壁部441の端面に溶着又は接着されることで、大気圧検知フィルム7は第2室42及び連絡室44の開口を封止する。なお、大気圧検知フィルム7は、特段テンションが付与されない状態で、溶着又は接着される。
ポンプ部32は、タンク部31の後方に隣接して配置され、ポンプ9を収容するポンプキャビティ321と、ポンプ9の偏心カム91(図21)を軸支するカム軸93(図4)が挿通されるカム軸挿通孔322とを備えている。ポンプキャビティ321は、ポンプ部ハウジング320の前後及び上下の中央位置に配置された円筒状のキャビティである。カム軸挿通孔322は、ポンプキャビティ321と同心となる位置に設けられたボス孔である。ポンプキャビティ321の右面側の開口は、ポンプカバー323によって封止されている。このように、本実施形態では、タンク部31の基板となるタンク部ベース板310と一体的にポンプキャビティ321が備えられ、液体供給ユニット3自身に、加圧されたインクを送り出すパージ処理用のポンプ9(パージ機構)を各々搭載させる構成である。これによりキャリッジ2の装置構成のコンパクト化、シンプル化を図ることができる。
[負圧供給機構の詳細]
続いて、第2室42内のインクの減少に応じて、第1室41から第2室42へインクが供給される負圧供給機構について詳述する。負圧供給機構は、先に図6に基づいて動作の概要を説明した押圧部材5、開閉バルブ6及び大気圧検知フィルム7を含み、さらに付勢バネ45(付勢部材)を備えている。開閉バルブ6は連通口43に配置され、連通口43を閉じる閉姿勢と、連通口43を開く開姿勢との間で姿勢変更する。付勢バネ45は、開閉バルブ6を前記閉姿勢に向かう方向に付勢する。押圧部材5は、開閉バルブ6を前記開姿勢に向かう方向に押圧可能である。大気圧検知フィルム7は、第2室42内のインクの減少に伴って発生する負圧に基づいて変位し、その変位力を押圧部材5に伝達する。
<押圧部材>
図12(A)及び図12(B)は、互いに斜視方向を異ならせた押圧部材5の斜視図である。押圧部材5は、第2室42内に回動可能に配置される部材である。押圧部材5は、円形の平板からなる円板部51と、円板部51の上端側から外方へ延出された一対のアーム部52と、各アーム部52の延出先端部に設けられた支点部53と、一対のリンクボス54とを備えている。一対の支点部53は、第2室42に配置されている一対の支持板425の軸支部426(図10、図19)で軸支されている。これにより、円板部51は、支点部53の軸回りに回動可能である。
円板部51は、第2室42の大部分を区画する円筒壁422の内径に対して、1/2程度のサイズの直径を有する円板である。円筒壁422と軸支部426で軸支された状態における円板部51との配置関係は、概ね同心状である。円板部51は、大気圧検知フィルム7と対向する第1面51Aと、開閉バルブ6と対向する第2面51Bとを備えている。円板部51の径方向中央には、バネ嵌合突起511が第2面51B側から突出するように設けられている。このバネ嵌合突起511には、コイルバネからなる付勢バネ45の右端部が嵌合される。なお、第1面51A側においては、バネ嵌合突起511の領域は円柱状の凹部となっている。
円板部51は、大気圧検知フィルム7から変位力を受ける受圧部5Aと、付勢バネ45から付勢力を受ける被付勢部5Bとを備える。受圧部5Aは、円板部51の第1面51Aにおいてバネ嵌合突起511の周縁部の領域である。被付勢部5Bは、第2面51B側であって、付勢バネ45が嵌合されるバネ嵌合突起511の領域である。すなわち、被付勢部5Bは、受圧部5Aに対応する位置に設定されている。
受圧部5Aが大気圧検知フィルム7から変位力を受けない場合、円板部51は、自然垂下に近い状態となる。但し、付勢バネ45の右端が被付勢部5Bに当接しており、大気圧検知フィルム7の内面に第1面51Aが接する状態となる。一方、受圧部5Aが大気圧検知フィルム7から付勢バネ45の付勢力以上の変位力を受けると、円板部51は、支点部53の軸回りに左方へ回動し、垂下状態から左方へ傾いた状態となる。
一対のアーム部52の下端部521は、バネ嵌合突起511の両側部に各々位置しており、バネ嵌合突起511が一対の下端部521で挟まれる位置関係に有る。一対のアーム部52は、各下端部521からそれぞれ上方へ直線状に延出している。一対のアーム部52間において円板部51には、径方向に沿って切り欠かれた切り欠き部512が設けられている。一対のアーム部52は、この切り欠き部512を挟んで平行に円板部51から延出している。
各アーム部52の上下方向の中間には、矩形状の厚肉部522が設けられている。厚肉部522は、円板部51の上端付近であって、切り欠き部512の側部に配置されている。つまり、一対の厚肉部522が、切り欠き部512を挟んで前後方向に対峙している。各アーム部52の延出端である先端部523からは、各々支点部53が前後方向に突設されている。詳しくは、前側の先端部523の前側面から支点部53が前方に、後側の先端部523の後側面から支点部53が後方にというように、互いに離間する方向に突設されている。支点部53は、支持板425の軸支部426に嵌め込まれる。アーム部52の延出先端部523に支点部53を設けることは、後述の梃子比を大きくすることに貢献する。
一対の支点部53は、前後方向に延びる回動軸5AX上に並んでいる。前側の支点部53と、後側の支点部53とは、所定の間隔Dを置いて配置されている。つまり、一対の支点部53は、円板部51の平面方向の中央領域に相当する部分を挟んで互いに離間して配置されている。間隔Dは、例えば円板部51の直径の40%〜80%程度のサイズに設定することができる。これにより、一対の支点部53が作る回動支点は、円板部51の中央領域を挟む程度に離間した幅広の回動支点となる。このため、前記回動支点回りに回動する円板部51は、回動軸5AXと直交する軸回りに捻転し難くなる。従って、円板部51の回動動作を安定化させることができる。
一対のリンクボス54は、円板部51の上端付近くにおいて、第2面51Bから左方に向けて突設されている。詳しくは、一対の厚肉部522の切り欠き部512に臨む各端縁から、矩形の平板からなるリンクボス54が各々立設されている。従って、一対のリンクボス54は、一対の支点部53の内側であって、円板部51の中央領域に位置している。各リンクボス54は、リンク孔541を備えている。このリンク孔541は、押圧部材5と開閉バルブ6とのリンク結合に用いられる。このリンク結合により、押圧部材5の回動動作に開閉バルブ6の開閉動作が連動するようになる。
換言すると、リンクボス54が、支点部53の軸回りに回動する押圧部材5の回動動作に応じて、開閉バルブ6を左右方向に移動するよう押圧する押圧部となる。受圧部5A(力点)と支点部53(支点)との関係において、リンクボス54(作用点)は、受圧部5Aと支点部53との間に設定されている。つまり、受圧部5A、支点部53及びリンクボス54は、第2種梃子の位置関係が成立するように設定されている。従って、受圧部5Aが受ける大気圧検知フィルム7の変位力を梃子比の割合だけ大きくして、押圧力をリンクボス54から開閉バルブ6に与えることができる。
<開閉バルブ>
続いて、開閉バルブ6について説明する。図11(A)及び図11(B)に示すように、開閉バルブ6は、第1室41と第2室42とを連通させる連通口43に配置される。そして、開閉バルブ6は、押圧部材5の回動動作に従動して連通口43内で左右方向に移動することで、連通口43を開閉する。前記回動動作への従動のため、開閉バルブ6は円板部51のリンクボス54とリンク結合されている。
図13(A)は、開閉バルブ6の斜視図、図13(B)は、開閉バルブ6の分解斜視図である。図14(A)は、図8のXIV−XIV線断面図、図14(B)は、図14(A)のA1部の拡大図である。図15(A)は、図8のXV−XV線断面図、図15(B)は、図15(A)のA2部の拡大図である。開閉バルブ6は、バルブホルダー61と、このバルブホルダー61によって保持されるアンブレラバルブ66との組立体からなる。連通口43は、断面円形の開口であって、大径部43Aと、該大径部43Aより内径が小さい小径部43Bと、両者の径差に基づく段部43Cとを有している。
バルブホルダー61は、連通口43に組み付けられた状態において、第1室41側(左側)に位置する第1端部611と、第2室42側(右側)に位置する第2端部612とを備える、半筒形の部材である。バルブホルダー61は、第1端部611側の筒部62と、第2端部612側の平板部63と、筒部62と平板部63との間に位置する中間部64と、平板部63に配設されたリンクピン65とを含む。アンブレラバルブ66は、バルブホルダー61の第1端部611側において保持されている。
筒部62は、バルブホルダー61において最も外径の大きい筒状部分である。筒部62は、筒部62の外周面であるガイド面62Sと、筒部62の一部が周方向に切り欠かれてなる流路切り欠き621と、筒部62の内周側に環状に凹設された保持溝622と、を含む。筒部62は、連通口43の大径部43Aに収容され、開閉バルブ6が左右方向に移動する際に、ガイド面62Sが大径部43Aの内面でガイドされる。流路切り欠き621は、開閉バルブ6が開姿勢の時にインクが流れる流路となる。保持溝622は、アンブレラバルブ66の係止球部663を係止するための溝である。
中間部64は、筒部62よりも外径が小さい筒状部分である。中間部64には、流路切り欠き621に連なる開放部分である開放部641と、アンブレラバルブ66のピン部662を収容するピン収容部642とを含む。中間部64は、連通口43の小径部43Bに収容され、その外周面も小径部43Bの内面でガイドされる。筒部62と中間部64との境界部には、両者の外径差に基づく段差によって形成された環状当接部62Aが存在する。環状当接部62Aは、連通口43の段部43Cと対向し、当接する。
平板部63は、開閉バルブ6が連通口43に組み付けられた状態において、連通口43から右方に突出する部分である。平板部63は、左右方向に延びる表裏一対の平面を有している。リンクピン65は、前記一対の平面に対して鉛直方向に各々突設されている。このリンクピン65は、図15(B)に示す通り、押圧部材5のリンクボス54に備えられているリンク孔541に嵌合される。この嵌合により、押圧部材5と開閉バルブ6とはリンク結合され、押圧部材5の回動運動を、開閉バルブ6の直線運動に変換することができる。
アンブレラバルブ66は、ゴム製の物品であって、傘部661、傘部661から右方に延出するピン部662、及びピン部662に一体的に設けられた係止球部663を備えている。傘部661は、連通口43の大径部43Aの内径よりも大きい傘直径を有している。傘部661の内側(右面側)の周縁部は、シール面67である。シール面67は、連通口43の周囲の壁面であるシール壁面416と当接することによって、連通口43を封止状態とすることが可能である(閉姿勢)。反面、シール面67がシール壁面416から離間すると、前記封止状態は解除される(開姿勢)。なお、傘部661は、右面側に所定の圧力が加わると、その傘形状が反転する(図23)。
ピン部662は、左右方向に延びる棒状部分であり、傘部661の支柱となる部分である。ピン部662は、バルブホルダー61の筒部62及び中間部64のピン収容部642に入り込む。つまり、傘部661はバルブホルダー61の第1端部611に当接する一方で、ピン部662はバルブホルダー61の内側筒部内に嵌り込むことが可能である。係止球部663は、ピン部662の左端寄りの部分が球状に膨設されてなり、保持溝622に嵌り込む部分である。係止球部663が保持溝622に嵌合されることで、アンブレラバルブ66は、左右方向の移動が規制された状態でバルブホルダー61に保持される。すなわち、アンブレラバルブ66は、バルブホルダー61と一体的に左右方向へ移動する。
<付勢バネ>
付勢バネ45は、円板部51の第2面51Bとタンク部ベース板310との間に介在され、第2面51Bを支持(付勢)するコイルバネである。詳しくは、図14(B)に示されているように、付勢バネ45の右端側は円板部51のバネ嵌合突起511に嵌め込まれ、左端側はタンク部ベース板310に凹設されているバネ座415に収容されている。円板部51の受圧部5Aが、付勢バネ45の右方向の付勢力に抗する左方向の変位力を受けたとき、円板部51は支点部53の軸回りに、左方へ回動することになる。前記変位力を受けない場合は、前記付勢力によって円板部51は垂下した姿勢を維持することになる。
<開閉バルブの動作>
続いて、開閉バルブ6の開閉動作について説明する。図14及び図15は、開閉バルブ6が閉姿勢の状態を示している。この状態は、大気圧検知フィルム7が押圧部材5(円板部51)を回動させるほど変位力を発生していない状態、すなわち、付勢バネ45のバネ圧(付勢力)と第2室42の内圧との合計が、大気圧よりも勝っている状態である。第2室42は負圧ではあるが、付勢バネ45は、前記負圧による大気圧検知フィルム7の変位力に打ち勝つ付勢力で、円板部51の被付勢部5Bを付勢している。このため、円板部51は、支点部53の軸回りに回動せず、上述の垂下した姿勢を維持する。
この場合、リンクボス54において押圧部材5とリンク結合されている開閉バルブ6は、最も右方側に位置する閉姿勢を取る。すなわち、付勢バネ45の付勢力によって、リンクボス54を介してバルブホルダー61が右方に牽引されている状態となる。このため、バルブホルダー61の環状当接部62Aが連通口43の段部43Cに突き当たると共に、アンブレラバルブ66のシール面67がシール壁面416に当接した状態となる。従って、連通口43がアンブレラバルブ66によって封止される。付勢バネ45は、円板部51を右方に付勢することで、梃子の力を利用して、開閉バルブ6を閉姿勢に向かう方向に付勢していると言うことができる。
図16(A)は、図14(A)に対応する図であって、開閉バルブ6が開姿勢の状態を示す断面図、図16(B)は、図16(A)のA3部の拡大図である。図17は、図15(B)に対応する図であって、開閉バルブ6が開姿勢の状態を示す断面図である。図14及び図15の状態から、インク吐出部22がインク滴の吐出動作を継続してゆくと、密閉空間である第2室42は、インクの減少に伴い、徐々に負圧度が高まってゆく。やがて、第2室42が所定の閾値を超える負圧となると、大気圧検知フィルム7は付勢バネ45の付勢力に抗する押圧力を円板部51の受圧部5Aへ与えるようになる。すなわち、付勢バネ45のバネ圧と第2室42の内圧との合計が、大気圧に劣る状態となる。
この場合、円板部51は、付勢バネ45の付勢力に抗して支点部53の軸回りに左方へ回動する。そして、この回動によって、リンクボス54は開閉バルブ6を左方に向かわせる押圧力を発生し、開閉バルブ6を開姿勢に姿勢変更させる。つまり、リンクボス54のリンク孔541からバルブホルダー61のリンクピン65に押圧力が伝達され、ガイド面62Sが連通口43の内面でガイドされつつ、バルブホルダー61が左方へ直線移動する。この移動に伴ってアンブレラバルブ66も左方へ移動し、そのシール面67がシール壁面416から離間し、ギャップGが形成された状態となる。従って、アンブレラバルブ66による連通口43の封止が解除される。
開閉バルブ6が開姿勢となると、図17に矢印Fで示すように、大気圧+ρghの圧力の第1室41と負圧度が進行した第2室42との圧力差により、第1室41から第2室42へインクが流入する。具体的には、アンブレラバルブ66のシール面67とシール壁面416とのギャップGと、バルブホルダー61の筒部62に用意された流路切り欠き621と、中間部64に用意された開放部641とからなる流路を通して、インクは第2室42へ流入する。
第2室42へのインク流入が進行すると、第2室42の負圧度は徐々に緩和されてゆく。やがて、付勢バネ45のバネ圧と第2室42の内圧との合計が、大気圧よりも優勢になると、付勢バネ45の付勢力によって円板部51は右方に押し戻されてゆく。すなわち、第2室42が所定の閾値を下回る負圧となると、円板部51は、付勢バネ45の付勢力に押圧されて支点部53の軸回りに右方へ回動する。これにより開閉バルブ6も、リンクボス54に牽引されて右方に直線移動する。いずれ、バルブホルダー61の環状当接部62Aが連通口43の段部43Cに突き当たり、アンブレラバルブ66のシール面67がシール壁面416に当接する。従って、開閉バルブ6は閉姿勢に復帰する。
<負圧供給機構の作用効果>
以上の構成を有する本実施形態の負圧供給機構の作用効果について、図18(A)、図18(B)の模式図を用いて説明する。図18(A)は、押圧部材5(円板部51)が垂下姿勢であって開閉バルブ6が閉姿勢の状態を、図18(B)は、押圧部材5が回動した傾斜姿勢であって開閉バルブ6が開姿勢の状態を、各々示している。
まず、押圧部材5は支点部53という回動支点を有し、第2室42内に配設された支持板425で軸支されている。このため、受圧部5Aが大気圧検知フィルム7の変位力を受けると支点部53の軸回りに回動する。つまり、大気圧検知フィルム7の変位という不安定な移動力を、支点部53の軸回りの回動という安定的な移動力に変換させることができる。このため、大気圧検知フィルム7の変位力を、リンクボス54を通して効率良く開閉バルブ6に伝達させることができる。例えば、開閉バルブ6の押圧部材が大気圧検知フィルム7に貼付される等、前記押圧部材が回動支点を持たない場合、その挙動は不安定となり、開閉バルブ6への押圧力伝達が不安定となる。しかし、本実施形態によれば、押圧部材5は安定的な押圧力を発生できるので、開閉バルブ6を所期のタイミングで閉姿勢と開姿勢との間で姿勢変更させることができ、ヘッドユニット21への安定的なインク供給を行わせることができる。
また、押圧部材5は、梃子の力を利用してリンクボス54に大きな押圧力を発生させることができる。具体的には、受圧部5Aと支点部53との間に、開閉バルブ6を押圧するリンクボス54が配置されている。つまり、押圧部材5は、支点部53による軸支点を支点P1、受圧部5Aを力点P2、リンクボス54を作用点P3として、梃子の原理を用いた開閉バルブ6の押圧構造を実現している。従って、大気圧検知フィルム7の変位力により受圧部5Aへ与えられた押圧力を、梃子比の割合だけ大きくして、リンクボス54から開閉バルブ6に与えることができる。従って、リンクボス54に開閉バルブ6を大きな押圧力で押圧させることができ、開閉バルブ6をタイムリーに移動させるための十分な押圧力を確保することができる。
押圧部材5は、円板部51の上端側から上方へ延出されたアーム部52を備え、回動支点となる支点部53は、当該アーム部52の延出先端部523に設けられている。この構成は、受圧部5A(力点P2)とリンクボス54(作用点P3)の距離を長くし、梃子比を大きくすることに貢献する。従って、押圧部材5が発生する押圧力を一層大きくすることが可能となる。
さらに、別視点の利点として、開閉バルブ6は、押圧部材5とリンク結合されていることによる利点を挙げることができる。詳しくは、開閉バルブ6の右端(第2端部612)付近に配設されたリンクピン65と、リンクボス54のリンク孔541とでリンク結合が形成されている。そして、付勢バネ45は、円板部51の被付勢部5Bを押圧することで、開閉バルブ6を閉姿勢に向かう方向に付勢している。このため、円板部51は支点部53の軸回りに回動するので傾くが、前記リンク結合により円板部51の傾き動作に追従して開閉バルブ6が傾かないようにすることができる。従って、開閉バルブ6を連通口43内において、左右方向へ直線的に移動させることができ、開閉バルブ6を閉姿勢と開姿勢との間で安定的に動作させることができる。
ここで、変形実施形態として、付勢バネ45に相当する付勢部材が、開閉バルブ6を直接右方(閉姿勢に向かう方向)へ付勢する構造とすることもできる。しかし、本実施形態では、付勢バネ45に円板部51を押圧させ、間接的に開閉バルブ6を閉姿勢に向かう方向に付勢している。このため、連通口43の近傍に付勢構造を設ける場合に比較して、開閉バルブ6の付勢構造の自由度を高めることができる。また、付勢バネ45から付勢力を受ける被付勢部5Bが、受圧部5Aに対応する位置に設定されている。このため、付勢バネ45による円板部51を介した開閉バルブ6の付勢においても、梃子の原理を適用して効率的な付勢構造を実現している。
[逆流防止機構部]
次に、図7(A)に基づき説明した加圧パージモードの実行の際に、加圧されたインクが第2室42へ逆流することを防止する逆流防止機構部38の構成について説明する。図19は、逆流防止機構部38の分解斜視図を含む液体供給ユニット3のベース基材300の斜視図である。逆流防止機構部38は、バルブ管路81、分岐ヘッド部82、球体83、シール部材84、コイルスプリング85及びOリング86を含む。バルブ管路81は、連絡室44の天壁442と一体の部材であり、他の部品はバルブ管路81に対して組み付けられている。図20(A)及び図20(B)は、バルブ管路81を除く逆流防止機構部38の斜視図、図20(C)は、分岐ヘッド部82の下方視の斜視図である。
バルブ管路81は、天壁442の上面から上下方向に延びる管路である。バルブ管路81は、連絡室44と下流管34とを繋ぐインク流路を提供するものであって、第2室42からインク吐出部22に至るインク供給路の一部を構成している。分岐ヘッド部82を係止するために、バルブ管路81の外周面には係止片811が突設され、内周面には嵌合環状突起812が突設されている。
分岐ヘッド部82は、図6及び図7に基づき先述した合流部aを形成する部材である。分岐ヘッド部82は、第1入口ポート821、第2入口ポート822、出口ポート823、胴部824、係止窓825、切り欠き部826及び嵌合爪827を含む。第1入口ポート821は、第2室42の下流端が接続されるポートであって、本実施形態ではバルブ管路81及び連絡室44を経由して、第2室42が連通している。第2入口ポート822は、バイパス管35の下流端が接続されるポートである。出口ポート823は、下流管34の上流端341が接続されるポートである。上述の印刷モードでは、インクは、第1入口ポート821を通して下流管34に供給される。一方、加圧パージモードでは、第2入口ポート822を通して下流管34に供給される。
胴部824は、下方を向く第1入口ポート821の外側に、互いに対向するように配置された一対の円弧片からなる。バルブ管路81は、一対の胴部824と第1入口ポート821との間の隙間に入り込む。係止窓825は、一対の胴部824に設けられた開口であり、バルブ管路81の係止片811が係合する開口である。切り欠き部826は、筒状の第1入口ポート821の周壁の一部が切り欠かれた部分であり、インクの流路を確保するための部分である。嵌合爪827は、第1入口ポート821の下端から下方に突設されたフック形状を有する部分であり、バルブ管路81の嵌合環状突起812を係合する。つまり、分岐ヘッド部82は、バルブ管路81の内周において係止片811と係止窓825との係合により、外周において嵌合環状突起812と嵌合爪827との係合により、バルブ管路81に固定される。
球体83は、バルブ管路81内に、インク供給方向へ移動可能に収容され、弁の働きをする。球体83の外径は、バルブ管路81の内径よりも小さく、さらにコイルスプリング85の内径よりも小さい。球体83を形成する素材としては、種々の材料を用いることができるが、好ましくはインクの比重に対して2倍以下の比重を有する材料で形成することが望ましい。球体83は、バルブ管路81内においてインク中に埋没する。球体83の比重をインクの比重に近づけることで、球体83のインク供給方向(ここでは上下方向)の動作圧を小さくすることができる。
一般に、インクジェット式プリンターに用いられるインクは、水溶性液体であって、比重=1若しくはその近傍の比重を有する。従って、球体83の材料としては、比重<2の材料を選択することが望ましい。また、前記材料は、インクと常時接触しても劣化しない耐薬品性、耐摩耗性の性質を備えていることが望ましい。これらの観点から、球体83の材料としては、ポリアセタール樹脂(比重≒1.5)を用いることが特に好ましい。
シール部材84は、例えば図21(B)に示されているように、球体83の下方であって、バルブ管路81の底壁上(天壁442の上面)の座部813に着座するリング形状を有するシール部品である。シール部材84のリング内径(貫通孔)は、球体83の外径よりも小径である一方、天壁442に穿孔されている供給孔443よりも大径に設定されている。図20(A)に示すように、このシール部材84から球体83が離間したときには、バルブ管路81は開となる。一方、図20(B)に示すように、シール部材84に球体83が接したときには、バルブ管路81は閉となる。
コイルスプリング85は、その下端部がシール部材84に当接し、上端部が分岐ヘッド部82の第1入口ポート821の下端縁828に当接するように、バルブ管路81に内装される圧縮バネである。コイルスプリング85は、シール部材84を座部813に向けて付勢しており、これによりシール部材84は座部813に常時圧接されている。また、コイルスプリング85の内側には球体83が収容されており、コイルスプリング85は球体83のインク供給方向への移動をガイドする役目も果たす。従って、バルブ管路81内における球体83の遊動が規制され、シール部材84に対する球体83の離接により成立する弁構造を安定化させることができる。
Oリング86は、バルブ管路81と分岐ヘッド部82との突き合わせ部をシールしている。Oリング86は、第1入口ポート821の外周面に嵌め込まれ、第1入口ポート821の突設基部829に当接している。
図21(A)は、印刷モードにおける逆流防止機構部38の状態を示す断面図、図21(B)は、図21(A)のA4部拡大図である。図21(A)には、ポンプ部32に収容されたポンプ9(パージ機構/ポンプ装置)が示されている。ポンプ9は、偏心カム91(回転体)及びしごきチューブ92を備えたチューブポンプである。偏心カム91の軸孔91Aには、当該偏心カム91の回動軸となるカム軸93(図4)が挿通される。この偏心カム91には、後述の第1パージ駆動軸94に装着された伝達ギア94G又は第2パージ駆動軸95に装着された第2伝達ギア95G(図30)と、図略のアイドルギアとを介して回転駆動力が与えられる。
しごきチューブ92は、偏心カム91の周面に配置され、偏心カム91のカム軸93回りの回転によってしごかれ、チューブ内の液体(インク)を一端側から他端側へ送り出す。本実施形態では、しごきチューブ92は、連絡管32P及びバイパス管35と一体のチューブである。すなわち、しごきチューブ92の一端側は第1室41の底壁部413に連通し(連絡管32P)、他端側が分岐ヘッド部82の第2入口ポート822に連通し(バイパス管35)、中央部分が偏心カム91の周面に配置されるしごき部とされている。
既述の通り、ポンプ9は、図6に示した印刷モードでは停止状態とされる。この場合、偏心カム91がしごきチューブ92を圧潰して停止した状態となるので、バイパス管35を通るインク供給路は閉止されることになる。一方、図7(A)に示した加圧パージモードでは、ポンプ9は正転駆動(偏心カム91の第1方向への回転)される。図21(A)において、偏心カム91の正転方向は、反時計方向である。このようなポンプ9の正転駆動によって、インクは、第1室41から連絡管32Pを通して吸引され、バイパス管35から合流部aである逆流防止機構部38へ加圧された状態で送り出されることになる。なお、ポンプ9が逆転駆動(偏心カム91の第2方向への回転)されると、図7(B)に示した通り、バイパス管35及び分岐ヘッド部82を通して、連絡室44及び第2室42と、下流管34と、ヘッドユニット21とが負圧化する。
続いて、逆流防止機構部38の動作について説明する。印刷モードではインクは、第2室42から、連絡室44、逆流防止機構部38及び下流管34を通る供給ルートでヘッドユニット21に供給される。このような印刷モードにおいては、図21(B)に示す通り、球体83はシール部材84から離間し、上方へ浮き上がった状態となる。これは、第2室42から下流管34へ至る供給ルートが、印刷モードでは負圧に維持されていることに依る。ヘッドユニット21のインク吐出部22は、インク滴を吐出する度に、前記供給ルート内に存在するインクを吸引することも相俟って、球体83にはインク供給方向へ向かう力が作用し、球体83はインクの液体中においてシール部材84から浮き上がる。
球体83がシール部材84から離間することから、連絡室44の供給孔443は開放された状態となる。一方、インク吐出部22の吸引力によって、球体83が第1入口ポート821の下端縁828に接するまで浮上することもある。図20(A)は、球体83が最上位まで浮上した状態を示している。このような場合でも、第1入口ポート821の周壁には切り欠き部826が具備されているので、インクの通路は確保されている。従って、インクは、連絡室44から分岐ヘッド部82へ通り抜けることができる。
図22(A)は、加圧パージモードにおける逆流防止機構部38の状態を示す断面図、図22(B)は、図22(A)のA5部拡大図である。加圧パージモードでは、ポンプ9の正転駆動によって、バイパス管35を通して加圧されたインクが、分岐ヘッド部82の第2入口ポート822(合流部a)に供給される。このため、バイパス管35と、合流部aよりも下流側に位置する下流管34とが、加圧されたインクによって加圧されることになる。この場合、インクは100kPaを超過するような高圧に加圧される。このような高圧が仮に第2室42に加わった場合、第2室42の一部を区画している大気圧検知フィルム7は、破裂したり、第2区画壁421に対する取り付け部が剥がれたりすることがある。
しかし、本実施形態では、合流部aに加わる加圧力によって、球体83は下方(インク供給方向の上流側)へ押圧され、球体83がシール部材84に接するようになる。図20(B)及び図22(B)は、前記押圧によって、球体83がシール部材84のリング内に嵌り込んでいる状態を示している。コイルスプリング85により座部813へ押し付けられているシール部材84に球体83が接することで、供給孔443は塞がれた状態となる。すなわち、印刷モードにおけるインク供給経路のうち、合流部aよりも上流側に位置する連絡室44及び第2室42が加圧インクによる加圧から遮断される。従って、大気圧検知フィルム7の破損等を未然に防止することができる。
[アンブレラバルブによる二重保護機構]
上記の通り、本実施形態においては、逆流防止機構部38を設けることで、加圧パージモードにおいて加圧されたインクが第2室42に逆流することを防止している。しかし、逆流防止機構部38の何らかの不具合により、例えば球体83の動作不良により、加圧力が第2室42に作用することが起こり得る。この点に鑑み、本実施形態では二重の保護機構、開閉バルブ6に圧力を開放させる機構を具備させている。つまり、正常時には第2室42が負圧で第1室41が大気圧+ρghであるという圧力関係が逆転し、第2室42が第1室41よりも高圧になった場合に、第2室42から第1室41へ圧力を開放させる圧力解放機構を、開閉バルブ6は具備している。
上記の圧力解放機構を担うのは、開閉バルブ6のアンブレラバルブ66である。図14〜図17に基づいて説明した通り、アンブレラバルブ66は、第2室42が所定の閾値を下回る負圧である場合には、シール面67がシール壁面416に当接して連通口43を封止する。これにより、第1室41から第2室42へのインクの流入を禁止する。一方、第2室42が所定の閾値を超える負圧になると、押圧部材5とリンク結合されたバルブホルダー61と共にアンブレラバルブ66は左方へ移動し、シール面67がシール壁面416から離間して連通口43を開放する(封止の解除)。これにより、第1室41から第2室42へのインクの流入を許容する。
これに加えてアンブレラバルブ66は、加圧パージモードの際に加圧インクの圧力が第2室42加わる等の要因で、第2室42と第1室41との圧力関係が逆転した場合に、アンブレラバルブ66単体で連通口43を開放する。つまり、押圧部材5の押圧アシストを受けることなく、アンブレラバルブ66は連通口43の封止状態を解除し、第2室42の圧力を第1室41へ解放する。すなわち、アンブレラバルブ66の傘部661(シール面67)は、その右面側に所定の圧力が印加されると、その傘形状が反転する。
図23(A)は、アンブレラバルブ66が連通口43を封止している状態を、図23(B)は、アンブレラバルブ66が連通口43を開放している状態を各々示す断面図である。図23(A)の状態は、先に説明した図14(B)の状態に等しい。傘部661は、左方に向けて凸の傘形状を有している。また、バルブホルダー61は、付勢バネ45の付勢力によって最も右方に位置しており、その環状当接部62Aが連通口43に段部43Cに当止している。従って、シール面67はシール壁面416に接する状態となる。
図23(B)の状態は、アンブレラバルブ66の傘部661の傘形状が、第2室42側から与えられる圧力によって反転した状態を示している。つまり傘部661は、右方に向けて凸の傘形状に変形している。この反転状態は、第2室42が第1室41よりも所定値だけ高圧となった場合に形成される。本実施形態では、加圧パージによる高い正圧が第2室42に加わり、結果として大気圧+ρghの第1室41よりも第2室42が高圧となる場合を想定している。前記所定値は、傘部661の反転圧力に依存する。この反転圧力は、大気圧検知フィルム7の破裂強度乃至は大気圧検知フィルム7の第2区画壁421に対する取り付け強度よりも低い値に設定される。
第2室42が加圧された場合、押圧部材5は左方へ回動しない。つまり、押圧部材5は、開閉バルブ6を左方に押圧する押圧力を発生しない。大気圧検知フィルム7が、第2室42の高圧化によって右方に膨らむ側に変位し、受圧部5Aに変位力を与えないからである。従って、付勢バネ45の付勢力によって、バルブホルダー61は最も右方に位置する状態が維持される。
しかし、バルブホルダー61が移動せずとも、傘部661の傘形状が反転することで、シール面67はシール壁面416から離間し、両者間にはギャップgが生じることとなる。従って、連通口43は開放された状態となる。これにより、第2室42内の加圧インク(圧力)は、連通口43を通して第1室41側へ逃がされる(解放される)。従って、大気圧検知フィルム7自体、若しくはその取付部に、過度の力が作用しないようにすることができ、破損を防止することができる。
[パージ処理に関する構成の詳細]
図7(A)他で上述した通り、本実施形態のプリンター1では、インク吐出部22に加圧されたインクを送り出す加圧パージモード(パージ処理)が実行される。以下、この加圧パージモードを実行させるために、プリンター1が具備する具体的な構成について説明する。
図24は、アウターカバー102(図1)を取り外した状態のプリンター1の斜視図、図25は、図24の要部拡大図である。パージ処理は、印刷エリアPの右隣に位置するメンテナンスエリアMで実行される。すなわち、本実施形態では、メンテナンスエリアM内にパージエリアが設定される。キャリッジ2は、左右方向に直線状に延びるキャリッジガイド15に沿って移動する。キャリッジガイド15は、ガイドベース部材151及びガイドレール152を含む。ガイドベース部材151は、前後方向の断面形状が矩形の中空フレームからなる。ガイドレール152は、ガイドベース部材151の前下部分に取り付けられ、左右方向に直線状に延びている。キャリッジ2の背面フレーム204には、ガイドレール152と係合する被ガイド部(図には表れていない)が備えられ、ガイドレール152によってキャリッジ2の左右方向(水平方向)への移動がガイドされる。
図26は、プリンター1において、パージ処理が実行されるメンテナンスエリアMの位置を示すと共に、そのメンテナンスエリアM(A6部)の拡大図を伴う斜視図である。図27は、図26のA7部拡大図である。ここでは、キャリッジ2がメンテナンスエリアMに退避し、且つ、パージ処理の実行位置(パージエリア)に存在している状態を示している。メンテナンスエリアMには、キャリッジ2の上方に位置する既述のインクカートリッジ棚17と、キャリッジ2右側方に位置するエンドフレーム18とが設置されている。インクカートリッジ棚17及びエンドフレーム18は、ベースフレーム101に対して固定的に取り付けられている。
インクカートリッジ棚17は、インクカートリッジIC(図5、図6)を収容する棚であり、キャリッジ2に搭載されているヘッドユニット21よりも高い位置に配置されている。これにより、図6に基づいて説明した、水頭差を利用してインクをインクカートリッジICからヘッドユニット21へ供給可能とする構成が実現されている。インクカートリッジ棚17は不動で、キャリッジ2は左右方向に移動する。各液体供給ユニット3の上流管33とインクカートリッジICとは、キャリッジ2の左右方向への移動に追従できる図略のフレキシブルな供給管で接続されている。
エンドフレーム18は、上下方向に延びる平板からなるフレームである。このエンドフレーム18には、液体供給ユニット3に内蔵されているポンプ9(パージ機構)に駆動力を与える第1駆動モーター96及び第2駆動モーター97が取り付けられている。第1駆動モーター96は第1パージ駆動軸94を回転駆動し、第2駆動モーター97は第2パージ駆動軸95を回転駆動する。第1、第2駆動モーター96、97は、各々正転及び逆転の回転駆動力を発生可能なモーターである。第1、第2パージ駆動軸94、95は、各液体供給ユニット3のポンプ9に、第1、第2駆動モーター96、97が発生する駆動力を伝達する伝達機構の一部を担っている。
第1駆動モーター96には、第1駆動軸961と、カップリング962とが付設されている。第1駆動軸961は、第1駆動モーター96の出力軸に連結されている。カップリング962は、第1駆動軸961の先端に取り付けられ、第1駆動モーター96の駆動力を出力する。同様に、第2駆動モーター97には、第2駆動軸971と、カップリング972とが付設されている。第2駆動軸971は、第2駆動モーター97の出力軸に連結されている。カップリング972は、第2駆動軸971の先端に取り付けられ、第2駆動モーター97の駆動力を出力する。
図28は、一つの液体供給ユニット3と第2パージ駆動軸95との位置関係を示す側面図である。図29は、キャリッジ2の側面図、図30は、キャリッジ2の右上後方からの斜視図である。キャリッジ2は、ヘッドユニット21と、当該ヘッドユニット21にインクを供給する液体供給ユニット3とのペアが装着される装着部として、第1装着部S1及び第2装着部S2を備えている(図30)。ヘッドユニット21及び液体供給ユニット3のペアは、第1装着部S1及び第2装着部S2に対して着脱自在である。
キャリッジ2における下段フレーム201及び上段フレーム202の右半分の領域が第1装着部S1、左半分の領域が第2装着部S2である。第1装着部S1には、一つのヘッドユニット21Aと、右寄りの4つの液体供給ユニット3A(第1液体供給ユニット)とのペアが装着されている。第2装着部S2には、一つのヘッドユニット21Bと、左寄りの4つの液体供給ユニット3B(第2液体供給ユニット)とのペアが装着されている。ヘッドユニット21Aは、下段フレーム201の右方側に組み付けられ、その真上に位置するように4つの液体供給ユニット3Aが上段フレーム202の右方側に組み付けられている。同様に、ヘッドユニット21Bは、下段フレーム201の左方側に組み付けられ、その真上に位置するように4つの液体供給ユニット3Bが上段フレーム202の左方側に組み付けられている。カム軸93は、4つの液体供給ユニット3Aが各々備える偏心カム91(回転体)と、4つの液体供給ユニット3Bが各々備える偏心カム91との双方を軸支する、共通の回転支軸である。
第1パージ駆動軸94は、第1装着部S1に装着されるヘッドユニット21Aとペアとなる4つの液体供給ユニット3Aの各ポンプ9(偏心カム91)に、第1駆動モーター96が発生する駆動力を伝達可能な駆動軸である。また、第2パージ駆動軸95は、第2装着部S2に装着されるヘッドユニット21Bとペアとなる4つの液体供給ユニット3Bの各ポンプ9(偏心カム91)に、第2駆動モーター97が発生する駆動力を伝達可能な駆動軸である。
第1パージ駆動軸94及び第2パージ駆動軸95は、液体供給ユニット3A、3Bの配列方向である左右方向に延びる軸であって、キャリッジ2の右端と左端とに配置された一対のラック203で軸端部が軸支されている。第1パージ駆動軸94はラック203の後端付近で軸支され、第2パージ駆動軸95は、第1パージ駆動軸94よりも前方且つ下方において、ラック203に軸支されている。カム軸93も、同様に左右方向に延び、その両端が一対のラック203で回転自在に支持されている。図29に示されている通り、第1パージ駆動軸94及び第2パージ駆動軸95の軸端部は、カム軸93の周方向に並ぶように、ラック203で支持されている。この配置により、カム軸93回りに回転する偏心カム91に対して、第1、第2パージ駆動軸94、95を通して、異なる周方向位置から駆動力を入力させることができる。
第1パージ駆動軸94の右半分の領域には、所定間隔を置いて4つの伝達ギア94G(第1伝達ギア)が取り付けられている。一方、第2パージ駆動軸95の左半分の領域には、所定間隔を置いて4つの伝達ギア95G(第2伝達ギア)が取り付けられている。第1パージ駆動軸94の伝達ギア94Gは、キャリッジ2に搭載された8つの液体供給ユニット3のうち、右寄りの4つの液体供給ユニット3Aの各ポンプ9の偏心カム91へ直接的又は間接的に駆動力を伝達するためのギアである。これに対し、第2パージ駆動軸95の伝達ギア95Gは、右寄りの4つの液体供給ユニット3Bの各ポンプ9の偏心カム91へ直接的又は間接的に駆動力を伝達するためのギアである。
図28には、一つの液体供給ユニット3Bと第2パージ駆動軸95との位置関係が示されている。この場合、第2駆動モーター97の駆動力が、伝達ギア95Gから図略のアイドルギアを介して偏心カム91に伝達される。勿論、伝達ギア95Gと偏心カム91とが直接歯合されていても良い。偏心カム91の軸孔91Aにはカム軸93が挿通されており、前記駆動力が伝達されると、偏心カム91はカム軸93回りに回転し、ポンプ動作を行う。すなわち、偏心カム91が反時計方向(第1方向)に正転駆動されると、ポンプ9はパージ処理のためにヘッドユニット21に加圧された液体を送り出す(加圧パージモード)。一方、偏心カム91が時計方向(第2方向)に逆転駆動されると、ヘッドユニット2を所定の負圧に減圧する(減圧モード)。第1パージ駆動軸94の伝達ギア94Gも、同様にして液体供給ユニット3Aの偏心カム91に駆動力を伝達する。
第1パージ駆動軸94の右端付近には、カップリングピン94Cが径方向外側に突設されている。同様に、第2パージ駆動軸95の右端付近には、カップリングピン95Cが径方向外側に突設されている。これらカップリングピン94C、95Cは、それぞれ、第1、第2駆動モーター96、97のカップリング962、972と機械的に連結するためのピンである。すなわち、カップリングピン94C、95Cは、カップリング962、972に備えられている係合溝に嵌り込むことによって、連結構造を形成する。第1、第2パージ駆動軸94、95は、カップリングピン94C、95Cを通して第1、第2駆動モーター96、97の回転駆動力が与えられ、これを伝達ギア94G、95G及び偏心カム91に伝達する。
図31及び図32は、メンテナンスエリアMにおけるキャリッジ2の動作を示す正面図である。図31は、キャリッジ2がメンテナンスエリアM内には入っているが、メンテナンスエリアMの左端付近に位置し、第1、第2駆動モーター96、97が取り付けられているエンドフレーム18からは離間している状態を示している。図31のキャリッジ2の位置は、例えばプリンター1の休止時に、各ヘッドユニット21にキャップが被せられた状態でキャリッジ2が待機する位置である。このとき、第1、第2パージ駆動軸94、95のカップリングピン94C、95Cと、第1、第2駆動モーター96、97側のカップリング962、972とは離間した状態である。
図32は、キャリッジ2がメンテナンスエリアM内において、パージ処理を実行するパージエリアに位置している状態を示している。キャリッジ2は、メンテナンスエリアMの右端付近に移動し、結果として、カップリングピン94Cとカップリング962、及びカップリングピン95Cとカップリング972との連結部がそれぞれ形成されている。すなわち、カップリングピン94C、95Cとカップリング962、972とは、キャリッジ2がメンテナンスエリアMの右端側のパージエリアに移動した際に互いに連結可能な位置に各々配置されている。
図32の状態で第1、第2駆動モーター96、97が正転方向の回転駆動力を発生すると、前記連結部及び第1、第2パージ駆動軸94、95を通して液体供給ユニット3A、3Bの偏心カム91が反時計方向に駆動され、ポンプ9は前記加圧パージモードを実行する。第1、第2駆動モーター96、97が逆転方向の回転駆動力を発生すると、偏心カム91が時計方向に駆動され、ポンプ9は前記減圧モードを実行する。第1、第2駆動モーター96、97のいずれか一方だけを駆動させれば、第1装着部S1の液体供給ユニット3A又は第2装着部S2の液体供給ユニット3Bのいずれかのポンプ9だけを駆動させることができる。つまり、ヘッドユニット21A又は21Bのいずれか一方に対してのみ、前記加圧パージモードを実行させることができる。
本実施形態によれば、キャリッジ2の移動可能範囲となるガイドレール152の右端付近の領域がパージエリアを含むメンテナンスエリアMに設定されているので、パージ処理が必要なときに、キャリッジ2を印刷エリアPからメンテナンスエリアMに移動させることで、加圧パージモードを実行可能な状態とすることができる。そして、キャリッジ2が前記パージエリアに移動した際に、カップリングピン94C、95Cとカップリング962、972とが互いに連結され、各液体供給ユニット3が備えるポンプ9に駆動力が伝達される。これにより、ヘッドユニット21A、21Bに対するパージ処理を行うことができる。つまり、各液体供給ユニット3は、加圧された液体を送り出すポンプ機構(ポンプ9)は搭載されているが、その駆動源までは搭載されていない。従って、キャリッジ2の軽量化を図ることができる。また、パージ処理専用の外付けのポンプ等を準備する必要もなく、プリンター1の大型化、装置構造の複雑化を回避することができる。
また、各々4つの液体供給ユニット3に駆動力を伝達する第1、第2パージ駆動軸94、95を備え、カップリングピン94C、95Cは第1、第2パージ駆動軸94、95の右端付近に取り付けられている。このように、複数の液体供給ユニット3に対して1本のパージ駆動軸から駆動力が与えられるので、駆動モーターの数を減らすことができ、装置構成を簡素化することができる。さらに、第1、第2駆動モーター96、97を往復移動するキャリッジ2に搭載した場合には、給電ケーブル等の引き回しやノイズ対策等に種々の配慮を要する。しかし、本実施形態では不動のエンドフレーム18に第1、第2駆動モーター96、97が取り付けられているので、上記のような配慮は不要であり、装置構造を簡素化することができる。
また、キャリッジ2には、第1装着部S1及び第2装着部S2が備えられ、2つのヘッドユニット21A、21Bが装着可能である。そして、ヘッドユニット21Aの液体供給ユニット3Aのポンプ9(偏心カム91)には第1パージ駆動軸94から、ヘッドユニット21Bの液体供給ユニット3Bのポンプ9には第2パージ駆動軸95から、それぞれ駆動力が与えられる。従って、2つのヘッドユニット21A、21Bのうち1つのヘッドユニットの単位で、そのペアの液体供給ユニット3A又は3Bが備えるポンプ9を利用して、当該ヘッドユニット21A又は21Bのパージ処理を独立的に実行させることができる。このため、キャリッジに搭載されているヘッドユニット21A、21Bのうち、真にパージ処理が必要なヘッドユニットとペアの液体供給ユニット3A又は3Bのポンプ9に対してだけ、前記駆動力を伝達させることができる。
例えば、一方のヘッドユニット21Aだけが印刷処理に用いられ、他方のヘッドユニット21Bは予備として実質的には使用されていないような場合、ヘッドユニット21Aに対してだけパージ処理を施し、不使用のヘッドユニット21Bに対してはパージ処理を施さないようにすることができる。これにより、パージ処理にて消費されるインク量を抑制することができる。また、パージ処理後には、インク吐出部22に滞留しているインクを拭き取るワイプ動作や、インク吐出部22のクリーニング動作が必要となるが、不使用のヘッドユニット21Bに対するこれらの作業を省略できるので、メンテナンス時間を削減することができる。
[変形例]
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取り得る。
(1)上記実施形態では、押圧部材5が、支点部53を支点P1、受圧部5Aを力点P2、リンクボス54を作用点P3として、梃子の原理を用いて開閉バルブ6を押圧させる例を示した(図18)。本発明では、押圧部材5が支点部53回りに回動可能である限りにおいて、受圧部5A及びリンクボス54の設定位置に制限はない。開閉バルブ6を移動させるために必要な押圧力に応じて、受圧部5A及びリンクボス54の位置を設定することができる。例えば、円板部51において受圧部5Aと同位置の裏面(第2面51B)に、リンクボス54を配置しても良い。
(2)上記実施形態では、押圧部材5と開閉バルブ6とが、リンクボス54とリンクピン65とでリンク結合されている例を示したが、両者はリンク結合されていなくとも良い。例えば、押圧部材5の一部と開閉バルブ6の一部とがバネ等で常時接触する状態を形成し、その接触部を通して押圧部材5が開閉バルブ6を押圧する構造としても良い。
(3)上記実施形態では、押圧部材5が互いに回動軸方向に離間した一対の支点部53を具備する例を示した。これに代えて、回動軸方向に延びる1本の長い軸を支点部53として用いても良い。或いは、押圧部材5の回動捻れが問題にならない場合は、1本のアームの先端に支点部を形成したものを、上記実施形態の一対のアーム部52及び一対の支点部53に代替させても良い。また、アーム部52を省き、円板部51の上端付近に支点部53を設けるようにしても良い。
(4)上記実施形態では、2本のパージ駆動軸、すなわち第1、第2パージ駆動軸94、95が使用される例を示した。つまり、一つのヘッドユニット21A、21Bとペアを組む液体供給ユニット3A、3Bの単位で、パージ駆動軸を配置する例を示した。これに代えて、4つの液体供給ユニット3A又は3Bに対して、複数のパージ駆動軸を配置するようにしても良い。例えば、4つの液体供給ユニット3Aを二つにグループ分け(2台ずつのグループ又は1台vs3台のグループ)し、各々のグループに対してパージ駆動軸を配置しても良い。さらに、キャリッジ2に搭載された液体供給ユニット3が個別にパージ処理を実行可能なように、個々の液体供給ユニット3のポンプ9に、個別に各パージ駆動軸から駆動力を伝達可能な構成としても良い。
(5)上記実施形態では、キャリッジ2に、2組のヘッドユニット21と液体供給ユニット3とのペアが搭載されている例を示した(図4、図30)。キャリッジ2には1組のヘッドユニット21と液体供給ユニット3とのペアが搭載されていれば良く、他の1組は、オプションとして事後的に追加される態様としても良い。
1 プリンター(液体処理装置)
2 キャリッジ
203 ラック
21 ヘッドユニット(液体噴射ヘッド)
3 液体供給ユニット
3A、3B 液体供給ユニット(第1、第2液体供給ユニット)
9 ポンプ(パージ機構/ポンプ装置)
91 偏心カム(回転体)
93 カム軸
94 第1パージ駆動軸(伝達機構)
94G 伝達ギア(第1伝達ギア)
95 第2パージ駆動軸(伝達機構)
95G 伝達ギア(第2伝達ギア)
IC インクカートリッジ(液体収容容器)
S1、S2 第1、第2装着部

Claims (7)

  1. 所定の液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
    前記液体を貯留する液体収容容器から前記液体噴射ヘッドへ前記液体を供給する液体供給ユニットと、
    前記液体噴射ヘッド及び前記液体供給ユニットのペアが装着される装着部として少なくとも第1装着部及び第2装着部を備え、水平方向に移動可能なキャリッジと、
    前記液体供給ユニットに搭載され、駆動力が与えられることで前記液体噴射ヘッドに加圧された液体を送り出すパージ処理を実行可能なパージ機構と、
    前記パージ機構に前記駆動力を伝達する伝達機構と、を備え、
    前記伝達機構は、
    前記第1装着部に装着される前記液体噴射ヘッドとペアとなる第1液体供給ユニットの前記パージ機構に、前記駆動力を伝達可能な第1パージ駆動軸と、
    前記第2装着部に装着される前記液体噴射ヘッドとペアとなる第2液体供給ユニットの前記パージ機構に、前記駆動力を伝達可能な第2パージ駆動軸と、
    を含む液体処理装置。
  2. 請求項1に記載の液体処理装置において、
    前記パージ機構が、前記駆動力によって回転する回転体を含むポンプ装置であり、
    前記ポンプ装置は、前記回転体が所定の第1方向へ回転されることにより、前記パージ処理のため前記液体噴射ヘッドに加圧された液体を送り出す機能を有する、液体処理装置。
  3. 請求項2に記載の液体処理装置において、
    前記ポンプ装置は、前記回転体が前記第1方向とは反対の第2方向へ回転されることにより、前記液体噴射ヘッドを負圧にする機能を有する、液体処理装置。
  4. 請求項2又は3に記載の液体処理装置において、
    前記第1パージ駆動軸には、前記第1液体供給ユニットが備える前記回転体へ直接的又は間接的に前記駆動力を伝達する第1伝達ギアが取り付けられ、
    前記第2パージ駆動軸には、前記第2液体供給ユニットが備える前記回転体へ直接的又は間接的に前記駆動力を伝達する第2伝達ギアが取り付けられている、液体処理装置。
  5. 請求項2〜4のいずれか1項に記載の液体処理装置において、
    前記第1液体供給ユニットが備える前記回転体と、前記第2液体供給ユニットが備える前記回転体とを軸支する、共通のカム軸を備える、液体処理装置。
  6. 請求項5に記載の液体処理装置において、
    前記キャリッジは、複数の前記液体供給ユニットが所定の配列方向に並列配置された配列体の両端に配置される一対のラックを備え、
    前記カム軸、前記第1パージ駆動軸及び前記第2パージ駆動軸は、前記所定の配列方向に延びるように配置され、
    前記カム軸の両端は前記一対のラックで支持され、
    前記第1パージ駆動軸及び前記第2パージ駆動軸の各両端は、前記カム軸の周方向に並ぶように、前記一対のラックで支持されている、液体処理装置。
  7. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の液体処理装置において、
    前記液体がインクであり、
    前記キャリッジは、前記液体噴射ヘッドから所定の印刷媒体に前記インクを噴射させつつ、前記水平方向に移動する印刷処理を行う、液体処理装置。
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