JP2020040269A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】稼働率の低下を抑制し、無駄な液体の消費を抑制することができる液体吐出装置を実現すること。【解決手段】液体吐出装置は、チューブ１５０を閉塞可能な弁１７０を備えており、その弁１７０は、カートリッジ２０１の交換のために開かれるフロントカバー１４０の開閉動作と連動して、チューブ１５０の閉塞／解除を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出装置に関し、特には、液体タンクからカートリッジに液体を供給し、カートリッジに設けられた吐出ヘッドから液体を吐出する液体吐出装置に関する。

液体吐出装置には、カートリッジ内部に負圧を発生させる機構として、吐出ヘッドの位置よりも重力方向下方に液体タンクを設け、水頭差により負圧を発生させるものがある。

特許文献１には、インクタンクからヘッドユニットへインクを供給するインクジェット記録装置で、ヘッドユニットへインクを供給する流路中にバルブユニットを備え、ユーザーがバルブユニットを操作することでインクの流路を閉塞することが記載されている。

特開２０１５−１４７４２４号公報

カートリッジを交換する時には、特許文献１に記載されているバルブユニットで流路であるチューブを閉塞することで、カートリッジを外した際にチューブ内の液体が水頭差により液体タンク内に戻ってしまうことを抑制することができる。

しかし、ユーザーがバルブユニットの操作を忘れてしまうと、チューブ内の液体は水頭差により液体タンク内に戻ってしまう。この場合、新しいカートリッジを搭載後、吐出ヘッド内の液体を吐出もしくは吸引することで排出し、その後、吸引によってチューブ内を液体で満たす必要がある。そのため、吐出可能状態となるまでかなりの時間を要してしまい稼働率の低下を招く虞がある。更には、大量の液体を無駄に消費してしまう。

よって本発明は、稼働率の低下を抑制し、無駄な液体の消費を抑制することができる液体吐出装置を提供することを目的とする。

そのため本発明の液体吐出装置は、内部に貯留する液体を吐出可能なカートリッジと、前記カートリッジに液体を供給可能な液体タンクと前記カートリッジとを流体連通する流路と、前記流路を閉塞可能な閉塞手段と、を備えた液体吐出装置において、前記カートリッジと前記流路との連結が解除される前に操作される可動部材を備え、前記閉塞手段は、前記可動部材の動きに連動して、前記流路を閉塞することを特徴とする。

本発明によれば、稼働率の低下を抑制し、無駄な液体の消費を抑制することができる液体吐出装置を実現することができる。

液体吐出装置示した概略正面図である。 フロントカバーとインクタンクカバーを開いた液体吐出装置の正面図である。 フロントカバーが閉じた液体吐出装置のインク供給系を示した模式図である。 フロントカバーが開いた液体吐出装置のインク供給系を示した模式図である。 キャリッジカバーが開いた液体吐出装置のインク供給系を示した図である。 従来の液体吐出装置のインク供給系を示した図である。 従来の液体吐出装置のインク供給系を示した図である。 キャリッジカバーが閉じた液体吐出装置のインク供給系を示した図である。 キャリッジカバーが開いた液体吐出装置のインク供給系を示した図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。

図１は、本発明を適用可能な液体吐出装置１００示した概略正面図である。液体吐出装置１００は、媒体に対してカートリッジから液体（以下、インクともいう）を吐出することで、媒体に画像を形成（以下、記録ともいう）することができる。液体吐出装置１００の正面には、ユーザーによって動作可能なフロントカバー（可動部材）１４０が設けられており、カートリッジ２００の交換時や紙詰まり時にフロントカバー１４０をユーザーが開くことでカートリッジの交換や紙詰まり処理を行うことができる。画像が形成された媒体は、排出部１１０から排出される。

図２は、フロントカバー（カバー部材）１４０とインクタンクカバー１３１とを開いた状態の液体吐出装置１００を示した概略正面図である。液体吐出装置１００は、記録部１２０を備えており、記録部１２０は、主走査方向に往復移動可能なキャリッジ１２１にカートリッジ２００を搭載可能となっている。カートリッジ２００を搭載したキャリッジ１２１は、記録時（液体吐出時）には、カートリッジ２００を主走査方向へと移動させる。フロントカバー１４０は、液体吐出装置１００の外装に一部を形成しており、ユーザーはフロントカバー１４０を開くことで、記録部１２０にアクセスすることができる。キャリッジ１２１には、カートリッジ２００をカバー（被覆）するキャリッジカバー１２２が設けられている。カートリッジ２００は、インクを吐出可能であり、カートリッジ２００内に貯留されたインクを吐出する。インクタンク１３２はカートリッジ２００にインクを供給可能であり、記録に用いられるインクは、インタンクユニット１３０内のインクタンク１３２に充填されている。

カートリッジ２００には、可撓性部材からなるチューブ１５０を介してインクタンク（液体タンク）１３２からカートリッジ２００で消費した分のインクが供給される。カートリッジ２００は、ブラック用のカートリッジ２０１と、シアン・マゼンタ・イエローの３色からなるカラー用のカートリッジ２０２の２つのカートリッジが搭載されている。インクタンク１３２内のインクが少なくなった場合、インクタンクカバー１３１を開き、ゴム栓１３６を外して、インクタンク１３２にインクを直接注ぎ込むことでインク補充が行われる。

フロントカバー１４０は、操作部として機能し、フロントカバー１４０の動きに連動して後述する弁（閉塞部材）がチューブ１５０の流路を開閉する。フロントカバー１４０は、手前方向に倒すことで開き、インクタンクカバー１３１は、反時計回りに回動させることで開く。

図３は、フロントカバー１４０が閉じた状態の液体吐出装置１００のインク供給系を示した模式図である。液体吐出装置１００は、図３に示す状態が、通常の記録動作（記録待機も含む）を行っている状態である。ここでは、ブラック用のカートリッジ２０１を例に説明するが、カラー用のカートリッジ２０２と同じ構成である。カートリッジ２０１は、使用時の姿勢における重力方向最下部にインクを吐出する吐出ヘッド２１１を備えている。また、カートリッジ２０１は、その内部にインクを吸収する吸収体２１２を備えており、この吸収体２１２でインクを保持している。この吸収体２１２によって、液体吐出装置１００への搭載前の状態において、吐出ヘッド２１１からインクが漏れ出すことを抑制する。

カートリッジ２０１の上部にはフタ部材２１３が設けられており、フタ部材２１３とタンクケース２１４とが溶着されることで、カートリッジ２０１の内部を画成している。またこのフタ部材２１３には、チューブ１５０の端部に設けられているジョイント部材１６０と連結する一段下がった個所から筒状に延びるインク導入口２１５が設けられている。インク導入口２１５とジョイント部材１６０とが連結された状態で、吐出ヘッド２１１内のインクが消費されると、インクタンク１３２からチューブ１５０、ジョイント部材１６０を経由してカートリッジ２０１内にインクが充填される。

インクタンク１３２は、インクを貯留可能な内部空間を有している。その下部には外部との連通部となるインク取出し口１３３が設けられて、インク取出し口１３３は、チューブ１５０と圧入により連結し、インクタンク１３２内部のインクはインク取出し口１３３からチューブ１５０へ流出する。また、インクタンク１３２の上部には、内部のインクが減少した分の空気を取り込む大気連通口１３４が設けられている。大気連通口１３４のサイズは、インクの漏れ出しや蒸発を抑制するため小さく設定しているが、更に大気連通口１３４の先に迷路や小部屋、気液分離膜などを設けてもよい。

更にインクタンク１３２の上部には、インク充填口１３５が設けられている。着荷後やインクの残りが少なくなった場合に、インクボトルなどに入っているインクを、インク充填口１３５からインクタンク１３２内に注ぎ入れる。またインク充填口１３５は、インクボトルなどの先端ノズルが入り込むことができるように、大気連通口１３４と比較して大きな開口を備えている。なお、インクの漏れ出しや蒸発を抑制するため、インク補充時以外はゴム栓１３６でインク充填口１３５は封止されている。

チューブ１５０の一端は、インクタンク１３２と連結され、他端はジョイント部材１６０を介してカートリッジ２０１と連結されており、インクタンク１３２からカートリッジ２０１までのインク経路を成している。つまり、チューブ１５０は、インクタンク１３２とカートリッジ２０１とを流体連通している。チューブ１５０は、キャリッジ１２１の走査に追従することができ、且つ後述する弁１７０によって閉塞可能であることが求められるため、その材料には可撓性の材料を採用している。また、チューブ１５０には、エアバリア性及び水蒸気バリア性も求められることから、本実施形態ではスチレン系エラストマを採用している。

ジョイント部材１６０は、カートリッジ２０１とチューブ１５０とを連結する連結部材であり、チューブ１５０と連結されるインク口１６１と、カートリッジ２０１と連結されるジョイント口１６２とを有している。インク口１６１は、チューブ１５０との圧入により連結されており、ジョイント口１６２は、開口部にゴム部材１６３が有されており、インク導入口２１５と、ゴム部材１６３のシールにより密閉を保ちつつ連結されている。ジョイント部材１６０は、キャリッジ１２１のキャリッジカバー（被覆部材）１２２に取り付けられており、キャリッジカバー１２２の回動と同期してカートリッジ２０１とジョイント口１６２との連結が行われる。つまり、キャリッジカバー１２２が開かれた状態では、ジョイント部材１６０のジョイント口１６２はカートリッジ２０１と離れた状態となり、キャリッジカバー１２２が閉じた状態で、ジョイント口１６２とインク導入口２１５とが連結される。

弁１７０は、インクタンク１３２とカートリッジ２０１との間のチューブ１５０の一部を閉塞可能に設けられており、弁体１７１と押圧部（押圧部材）１７２と保持部１７３とで構成されている。押圧部１７２は、フロントカバー１４０に設けられており、フロントカバー１４０の開閉動作に連動して、押圧部１７２が弁体１７１を押圧することで、チューブ１５０の一部を閉塞することができる。

図４は、フロントカバー１４０が開いた状態の液体吐出装置１００のインク供給系を示した模式図である。押圧部１７２はカム状に形成されており、フロントカバー１４０の開閉動作に伴って押圧部１７２のカムが回動することで弁体１７１を移動させる。フロントカバー１４０が閉じている場合（図３参照）には、押圧部１７２は弁体１７１を押圧していない。フロントカバー１４０が開いている場合（図４参照）には、押圧部１７２は弁体１７１を押圧する。押圧された弁体１７１は、チューブ１５０を閉塞する方向に移動し、チューブ１５０を挟んで弁体１７１と対向する位置にある保持部１７３と、弁体１７１とでチューブ１５０を挟むことでチューブ１５０を閉塞する。

次に、液体吐出装置１００におけるインク供給方法について説明する。図３に示すように、吐出ヘッド２１１に対して、インクタンク１３２内のインクの液面は、重力方法下方に位置するように構成されている。この状態においてチューブ１５０内のインクは、水頭差があることからインクタンク１３２側へ戻ろうとする。そのため、カートリッジ２０１内には図中矢印の高さ分の水頭差による負圧が発生する。この水頭差による負圧と、吸収体２１２の毛管力と、により吐出ヘッド２１１からインクが漏れ出さないようになっている。

吐出ヘッド２１１からインクが吐出されると、その分カートリッジ２００内のインク量が減少する。インク量が減少すると、カートリッジ２００内の負圧はさらに高まるため、インク導入口２１５からカートリッジ２０１内部に消費した分のインクが供給され負圧が緩和される。この現象を繰り返すことで、カートリッジ２０１へのインク供給が行われる。

以下、本発明の特徴的な構成について説明する。

図５は、フロントカバー１４０及びキャリッジカバー１２２が開いた状態の液体吐出装置１００のインク供給系を示した模式図である。記録待機状態である図３に示す状態から、カートリッジ交換が行われる。カートリッジを交換するため、ユーザーはまず操作部であるカートリッジ２０１にアクセスするためにフロントカバー１４０を開く。フロントカバー１４０を開くと、図４に示すように、フロントカバー１４０の開動作と連動して弁体１７１が押圧部１７２のカムに押圧されて移動しチューブ１５０を閉塞する。つまり、ユーザーの意思に関わらず、フロントカバー１４０を開くことでチューブ１５０を閉塞する。なお、この弁体１７１については、必ずしも必要なわけではなく、押圧部１７２が直接チューブ１５０を押圧して閉塞する構成でもよい。

その後、図５に示すように、キャリッジカバー１２２を開く。キャリッジカバー１２２を開くと、キャリッジカバー１２２に取り付けられているジョイント部材１６０も、キャリッジカバー１２２と共に回動しながらカートリッジ２０１との連結を解除する。ジョイント部材１６０とカートリッジ２０１との連結が解除されると、従来の構成ではジョイント部材１６０及びチューブ１５０内に入っているインクは水頭差によりインクタンク１３２側へ流れ込む方向に力がかかり移動する。しかし本実施形態では、弁１７０がチューブ１５０を閉塞していることから、ジョイント部材１６０及びチューブ１５０内に入っているインクは移動することなく状態を維持する。この状態で、ユーザーはカートリッジ２０１の交換を行う。

カートリッジ２０１を新しいものと交換し、キャリッジカバー１２２を閉じると、キャリッジカバー１２２に取り付けられているジョイント部材１６０は、カートリッジ２０１と連結される。カートリッジ２０１を交換すると、ユーザーはフロントカバー１４０を閉じる。この時、チューブ１５０を押圧していた弁体１７１は、フロントカバー１４０の回動に伴って押圧を解除し、弁１７０によるチューブ１５０の閉塞を解除する。フロントカバー１４０を閉じることでカートリッジ２０１の交換作業は完了となる。本実施形態におけるカートリッジ２０１の交換では、交換作業の直後に吐出動作を実施することができる。

図６は、従来の構成におけるフロントカバー１４０及びキャリッジカバー１２２が開いた状態の液体吐出装置のインク供給系を示した図であり、図７は、フロントカバー１４０及びキャリッジカバー１２２が閉じた状態のインク供給系を示した図である。ここで、図６、図７を用いて従来の構成におけるカートリッジの交換について説明する。なお、ここでは、ユーザーが弁の開閉動作を忘れた場合について説明するため、弁は不図示となっている。

図６のように、フロントカバー１４０を開き、キャリッジカバー１２２を開いてジョイント部材１６０とカートリッジ２０１との連結を解除する。すると従来の構成では、チューブ１５０が閉塞されていないため、チューブ１５０及びジョイント部材１６０内のインクは、水頭差によりインクタンク１３２へ引き込まれる。この状態で、新しいカートリッジと交換して、キャリッジカバー１２２を閉じてカートリッジとジョイント部材とを連結しても、ジョイント部材とチューブ内には空気が入った状態で連結されてしまう（図７参照）。このようにカートリッジとインクタンクとの経路内に空気が入った状態で吐出が行われると、カートリッジ２０１内のインクを消費しても、チューブ１５０内のインクがカートリッジに到達するまでは、インクがカートリッジ２０１内に充填されない。そのため、記録を継続すると、カートリッジ２０１内のインクが無くなり不吐出が発生する虞がある。

また、図７の状態で長期間放置されると、外気とチューブ１５０内の湿度の高い空気との間の浸透圧により、外気が図７の矢印に示すようにチューブ１５０内の空気に向かって入り込む。このように空気が入り込むと、チューブ１５０内のインクは押し出されインクタンク１３２側へ移動する。例えば、吐出→長期間不使用、を繰り返すと、カートリッジ２０１内のインクは吐出で消費されるのに対し、浸透圧で入り込む空気によりインクがなかなかカートリッジ２０１に充填されない状態に陥る。このようになると、カートリッジ２０１内の初期インク量が十分多くても不吐出が発生する虞がある。

このような状態から復帰するには、ポンプにより吐出ヘッド２１１側から吸引を行い、カートリッジ２０１内にインクを充填する必要があり多くの時間を要する。また、復帰には吐出動作も必要であることから、無駄に消費するインクを増やす虞がある。

これに対し本実施形態では、液体吐出装置１００は、チューブ１５０を閉塞可能な弁１７０を備えており、その弁１７０は、カートリッジ２０１の交換のために開かれるフロントカバー１４０の開閉動作と連動して、チューブ１５０への押圧／解除を行う。そのため、ユーザーは弁１７０の操作を意識する必要がなく、カートリッジ２０１とチューブ１５０との接続解除前に、自動的に弁１７０の開閉動作が行われる。これによって、確実にチューブ１５０閉塞してからカートリッジ交換が行われるため、カートリッジ交換後すぐに記録を行うことができ、また無駄にインクを消費することもない。

なお、本実施形態では、フロントカバー１４０を開く動作に伴って、弁１７０でチューブ１５０を閉塞したが、これに限定するものではない。つまり、カートリッジ２０１とチューブ１５０との連結が解除される前に行われる部材の動作に伴って、弁１７０がチューブ１５０を閉塞する構成であればよい。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

図８は、本実施形態におけるキャリッジカバーが閉じた液体吐出装置のインク供給系を示した図であり、図９は、キャリッジカバーが開いた液体吐出装置のインク供給系を示した図である。本実施形態では、弁１７０は、キャリッジカバー１２２の開閉動作と連動してチューブ１５０の閉塞／解除を行うように構成されている。弁１７０は、弁体１７１と保持部１７３を備えており、弁体１７１と保持部１７３との間にチューブ１５０が配されている。弁体１７１は、キャリッジカバー１２２の回動中心を中心に回動するように設けられており、キャリッジカバー１２２の開動作に伴って弁体１７１が回動することで、弁体１７１と保持部１７３とでチューブ１５０を挟んで閉塞する。ここで、カートリッジ２０１とジョイント部材１６０との連結は、チューブ１５０が弁１７０で閉塞された後に、解除されるように設計されている。

弁１７０は、チューブ１５０を矢印方向にしごいて閉塞するため、潰された分のインクがインクタンク１３２側へ移動する。このように、潰された分のインクがジョイント部材１６０側へ移動しないようにすることで、連結解除後のジョイント口１６２からインクが滴下して、カートリッジ２０１を汚す可能性を低減させることができる。

このような構成でも、カートリッジ交換の一連の操作の中でユーザーの意思によらずチューブ１５０が閉塞される。そのため、カートリッジ２０１とジョイント部材１６０との連結が解除されても、ジョイント部材１６０とチューブ１５０内のインクが水頭差でインクタンクに引き込まれることがない。弁１７０によって確実にチューブ１５０を閉塞してからカートリッジ２０１の交換が行われるため、カートリッジ交換後すぐに記録動作を行うことができ、また無駄にインクを消費することもない。

１００ 液体吐出装置
１２０ 記録部
１２２ キャリッジカバー
１３２ インクタンク
１４０ フロントカバー
１５０ チューブ
１６０ジョイント部材
１７０ 弁
１７２ 押圧部
２００ カートリッジ

Claims (10)

1. 内部に貯留する液体を吐出可能なカートリッジと、前記カートリッジに液体を供給可能な液体タンクと前記カートリッジとを流体連通する流路と、前記流路を閉塞可能な閉塞手段と、を備えた液体吐出装置において、
   前記カートリッジと前記流路との連結が解除される前に操作される可動部材を備え、
   前記閉塞手段は、前記可動部材の動きに連動して、前記流路を閉塞することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記閉塞手段は閉塞部材を備え、前記可動部材の動きに伴って、前記閉塞部材が動くことで前記流路を閉塞する請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記可動部材は、外装の一部を形成するカバー部材であり、前記カートリッジの交換時に、前記カートリッジにアクセスするためにユーザーによって開かれる請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記カバー部材を開くことで前記流路を閉塞し、前記カバー部材を閉じることで前記流路の閉塞を解除する請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記カートリッジを搭載可能であり、前記カートリッジの液体吐出時に移動可能なキャリッジを備え、
   前記可動部材は、前記キャリッジに設けられ前記カートリッジを被覆する被覆部材であり、前記カートリッジの交換時に、前記カートリッジにアクセスするためにユーザーによって被覆を解除される請求項２に記載の液体吐出装置。
6. 前記被覆部材は、前記カートリッジの交換時に回動することで、前記カートリッジへの被覆を解除し、
   前記閉塞部材は、前記被覆部材の回動中心を中心に回動することで、前記流路を閉塞する請求項５に記載の液体吐出装置。
7. 前記カートリッジと前記流路とは、前記被覆部材が備えたジョイント部材を介して連結されており、
   前記カートリッジの交換時に、前記被覆部材による被覆を解除することで、前記カートリッジと前記流路との連結が解除される請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 前記流路は、可撓性部材からなるチューブである請求項２ないし請求項７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
9. 前記閉塞部材は、前記チューブを外部から押圧する押圧部材である請求項８に記載の液体吐出装置。
10. 前記カートリッジは、吐出ヘッドから液体を吐出し、
    前記液体タンクの内部の液面が、前記吐出ヘッドにおける液面よりも低い位置となるように構成されている請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

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