JP2021037742A - 液体補充システム - Google Patents

Abstract

【課題】液体収容ボトルを液体タンクに固定した状態で円滑かつ確実に液体補充を行う。【解決手段】液体補充システムは、液体タンク１６と液体収容ボトル２０を有し、液体収容ボトル２０は、液体を注出する注出口２４を有するノズル２３と、注出口２４に設けられ、互いに交差する複数のスリット２６を有するスリットバルブ２５とを有し、液体タンク１６は、タンク本体１６０の傾斜面１６２に設けられ、ノズル２３の外周面２７に嵌合可能な内周面３１を有する円筒状のアダプタ３０と、アダプタ３０の内側でタンク本体１６０を貫通し、タンク本体１６０の外側に位置する一端と内側に位置する他端とを有するとともに、互いに並行する２つの流体通路３３，３４を内部に有するニードル３２とを有している。ノズル２３とアダプタ３０が互いに嵌合したときに、ニードル２３の一端がスリット２６に挿入され、液体収容ボトル２０が液体タンク１６に固定される。【選択図】図４

Description

本発明は、液体タンクと、液体タンクに補充される液体を収容する液体収容ボトルと、を有する液体補充システムに関する。

インクジェット記録装置などの液体吐出装置で使用される液体タンクには、液体を注入するための注入口を通じて、別途用意された液体収容ボトルから液体を補充できるものがある。このような液体補充システムでは、補充される液体が液体タンクの外部に流出することを抑制するために、液体タンクの注入口に液体収容ボトルを固定した状態で液体の補充を行うことが望ましい。特許文献１には、液体タンク前面の傾斜面に形成された注入口を画定する筒壁と、液体注入容器のスパウトとの間に設けられた係合機構により、液体注入容器を液体タンクに固定する技術が記載されている。この技術では、液体注入容器のスパウトを液体タンクの注入口に挿入し、スパウトの外周面から突出するアームに設けられた爪を筒壁の外周面に設けられた環状の突起に係合させることで、液体注入容器を液体タンクに固定することができる。そして、液体注入容器を圧縮させることで、内部に貯留された液体を液体タンクに補充することができる。

特開２０１７−６５０８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、液体の補充量を目視で確認しながら、液体の補充動作を終了するタイミングをユーザが自ら判断する必要があるため、そのタイミングを誤ってしまうと、液体タンクの注入口から液体が溢れ出る可能性がある。また、特許文献１に記載の技術では、液体タンク内部の気液交換は、筒壁の内周面とスパウトとの隙間を通じて行われるが、そのような隙間では気液交換が十分に促進されず、円滑な液体補充を実現できない可能性がある。
そこで、本発明の目的は、液体収容ボトルを液体タンクに固定した状態で円滑かつ確実に液体補充を行うことができる液体補充システムを提供することである。

上述した目的を達成するために、本発明の液体補充システムは、液体タンクと、液体タンクに補充される液体を収容する液体収容ボトルと、を有する液体補充システムであって、液体収容ボトルが、ボトル本体と、ボトル本体に収容された液体を注出する注出口を有するノズルと、注出口に設けられ、互いに交差する複数のスリットを有するスリットバルブとを有し、液体タンクが、タンク本体と、タンク本体の上面と側面とを接続する傾斜面に設けられ、ノズルの外周面に嵌合可能な内周面を有する円筒状のアダプタと、アダプタの内側でタンク本体を貫通し、タンク本体の外側に位置する一端とタンク本体の内側に位置する他端とを有するとともに、互いに並行する２つの流体通路を内部に有するニードルとを有し、ノズルとアダプタが互いに嵌合したときに、ニードルの一端がスリットに挿入され、液体収容ボトルが液体タンクに固定される。

本発明によれば、液体収容ボトルを液体タンクに固定した状態で円滑かつ確実に液体補充を行うことができる。

第１の実施形態に係る記録装置の斜視図である。 第１の実施形態に係る記録装置の要部を示す側面図である。 図１に示す記録装置における液体補充時の様子を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る液体補充システムの断面図および平面図である。 第１の実施形態に係る液体補充動作を示す断面図である。 第２の実施形態に係る液体補充システムの断面図である。 第３の実施形態に係る液体補充システムの断面図および平面図である。 第４の実施形態に係る液体補充システムの断面図である。 第５の実施形態に係る液体補充システムの断面図である。 第６の実施形態に係る液体補充システムの断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本明細書では、本発明の液体補充システムとして、液体吐出装置（インクジェット記録装置）に液体（インク）を補充するために用いられる場合を例に挙げて説明するが、液体補充システムの用途はこれに限定されるものではない。補充される液体も、インクに限定されず、例えば、記録液、定着処理液、レジストなどであってもよい。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置の斜視図である。図２は、本実施形態のインクジェット記録装置の要部を模式的に示す側面図である。
インクジェット記録装置１０００（以下、「記録装置」ともいう）は、第１の給送部１、第２の給送部２、記録部３、および液体供給部４を有している。
第１の給送部１は、積載された記録媒体の束から１枚ずつ記録媒体を分離して第２の給送部２に供給する給送ローラ１０を有している。第２の給送部２は、記録媒体の搬送方向に対して第１の給送部１の下流側に設けられ、給送ローラ１０から給送された記録媒体を搬送する搬送ローラ１１および排紙ローラ１２を有している。搬送ローラ１１と排紙ローラ１２との間には、第２の給送部２により搬送される記録媒体を下方から支持するプラテン１３が設けられている。記録部３は、プラテン１３に対向する位置に設けられ、記録媒体の搬送方向と直交する方向に往復移動するキャリッジ１４と、キャリッジ１４に搭載され、それぞれが複数の吐出口からなる複数の吐出口列を有する記録ヘッド１５とを有している。記録ヘッド１５は、吐出口に対応して設けられたエネルギー発生素子が記録データに基づいて駆動されることで、各吐出口列から異なる色のインクを吐出して、プラテン１３に支持された記録媒体にカラー画像を記録する。

液体供給部４は、半透明または透明の容器である液体タンク１６と、液体タンク１６と記録ヘッド１５とを接続する可撓性の供給チューブ１０７とを有している。本実施形態では、液体として４色のインク（シアン、マゼンダ、イエロー、およびブラック）が用いられ、液体タンク１６として、それぞれが各色のインクを収容する４つの液体タンク１６ａ〜１６ｄが設けられている。液体タンク１６は、液体を収容する収容室１００を内部に有するタンク本体１６０と、収容室１００を密閉するためにタンク本体１６０に装着可能なキャップ４０とを有している。タンク本体１６０の下部には、供給チューブ１０７に接続された供給口１０１が設けられ、タンク本体１６０の上面には、収容室１００を大気に連通させる大気連通口１０２が設けられている。
記録ヘッド１５から液体が吐出されると、記録ヘッド１５内での負圧が増大し、これにより、液体タンク１６内の収容室１００に収容された液体が供給口１０１から供給チューブ１０７を介して記録ヘッド１５に供給される。このとき、液体タンク１６内の収容室１００には、大気連通口１０２を通じて、記録ヘッド１５に供給された液体と同量の空気が流入する。

図３は、図１に示す記録装置における液体補充時の様子を示す斜視図である。
液体タンク１６に設けられた残量検知手段（図示せず）により、収容室１００内の液体の残量が所定量以下であることが検知されると、記録装置１０００の表示部１００１には、ユーザに対して液体タンク１６への液体の補充を促す旨の表示が行われる。ユーザは、記録装置１０００の前面に設けられたタンクカバー１００２を前方に倒して開放させ、液体を補充すべき液体タンク１６に装着されたキャップ４０を取り外し、液体注入部１８（図４参照）を露出させる。そして、補充すべき液体が収容された液体収容ボトル２０を用いて、露出させた液体注入部１８を通じて液体タンク１６に液体を補充する。なお、液体収容ボトル２０は、使用される液体（インク）の色数に応じて予め複数種類（本実施形態では４種類）用意されている。各液体収容ボトル２０には、内部に収容された液体（インク）の色情報が表示されている。ユーザは、用意された複数の液体収容ボトル２０の中から、表示部１００１の表示内容や、同じく液体タンク１６に表示された色情報に基づいて、補充すべき液体が収容された液体収容ボトル２０を選択する。

図４（ａ）は、本実施形態の液体補充システムの断面図であり、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、それぞれ本実施形態の液体補充システムを構成する液体収容ボトルおよび液体タンクの平面図である。
本実施形態の液体補充システムは、液体タンク１６と、液体タンク１６に補充される液体を収容する液体収容ボトル２０とから構成されている。
液体タンク１６は、概ね直方体状のタンク本体１６０と、タンク本体１６０内の収容室１００に液体を注入するための液体注入部１８とを有している。液体注入部１８は、円筒状のアダプタ３０と、アダプタ３０の内側でタンク本体１６０を貫通するニードル３２とを有している。アダプタ３０は、タンク本体１６０の上面１６１と側面１６２との間に形成された傾斜面１６３に設けられ、本実施形態では、その中心軸が傾斜面１６３に垂直になるように設けられている。また、アダプタ３０は、後述する液体収容ボトル２０のノズル２３の外周面２７に嵌合可能な内周面３１を有している。ニードル３２は、タンク本体１６０の外側に位置する上端（一端）とタンク本体１６０の内側に位置する下端（他端）とを有し、上端から下端までアダプタ３０の中心軸に沿って延びている。また、ニードル３２は、その内部に互いに並行する２つの流体通路３３，３４を有している。２つの流体通路３３，３４は、第１の流体通路３３と、第１の流体通路３３よりも鉛直方向上方に位置する第２の流体通路３４とを含み、それぞれが両端で開口し、タンク本体１６０の内外を連通させる。２つの流体通路３３，３４は、第１の流体通路３３の上端側（一端側）の開口が第２の流体通路３４の上端側の開口よりも低い位置にあって、第１の流体通路３３の流路断面積が第２の流体通路３４の流路断面積よりも大きくなるように形成されている。また、２つの流体通路３３，３４は、第２の流体通路３４の下端側（他端側）の開口が第１の流体通路３３の下端側の開口よりも高い位置になるように形成されている。なお、本明細書における「高い」および「低い」とは、液体補充システムを使用している姿勢（図４（ａ）の姿勢）における、重力方向における高さである。すなわち、図４（ａ）における上方が高く、下方が低い。また、タンク本体１６０とアダプタ３０は、溶着や接着、ネジなどの接合手段により接合されていてよく、あるいは、一体的に形成されていてもよい。

液体収容ボトル２０は、液体を収容する円筒状のボトル本体２１と、ボトル本体２１の先端部２２に設けられ、アダプタ３０の内周面３１に嵌合可能な外周面２７を有するノズル２３とを有している。ノズル２３は、ボトル本体２１に収容された液体を注出する注出口２４を有し、注出口２４には、例えばシリコーン膜等の弾性部材からなり、注出口２４を開放可能に閉塞するスリットバルブ２５が設けられている。スリットバルブ２５は、互いに交差する複数（本実施形態では３本）のスリット２６を有し、複数のスリット２６は、スリットバルブ２５の中心を交点として互いに等角度で交差している。スリットバルブ２５は、注出口２４のうちノズル２３の先端側に設けられ、具体的には、ノズル２３とアダプタ３０が互いに嵌合したときにニードル３２の上端が挿入可能な位置に設けられている。したがって、スリットバルブ２５は通常は閉じられ、ノズル２３とアダプタ３０が互いに嵌合したときに開くようになっている。なお、液体収容ボトル２０とノズル２３は、溶着や接着、ネジなどの接合手段により接合されていてよく、あるいは、一体的に形成されていてもよい。

図５（ａ）および図５（ｂ）は、本実施形態の液体補充システムによる液体補充動作を示す断面図である。
液体補充動作では、まず、ユーザが液体収容ボトル２０を保持し、ノズル２３を液体タンク１６のアダプタ３０に嵌合させる。ノズル２３とアダプタ３０が互いに嵌合すると、注出口２４に設けられたスリットバルブ２５のスリット２６にニードル３２の上端が挿入され、スリットバルブ２５が開放される。このとき、ノズル２３とアダプタ３０との間にはわずかな隙間しか形成されない。そのため、液体収容ボトル２０は、図５（ａ）に示すように、ノズル２３とアダプタ３０との嵌合と、スリットバルブ２５のスリット２６へのニードル３２の挿入とにより、ユーザに保持されることなく液体タンク１６に固定される。

液体タンク１６に液体収容ボトル２０が固定されると、液体収容ボトル２０内の液体は、２つの流体通路３３，３４が開口するノズル２３の内部空間に流れ込む。このとき、２つの流体通路３３，３４のうち液体が流れる通路としては、重力の影響により、第２の流体通路３４よりも上端側の開口が低い位置にあり、流路断面積が大きい第１の流体通路３３が選択される。こうして液体は、第１の流体通路３３を通って流れ、液体タンク１６内の収容室１００に注入される。一方、第２の流体通路３４には、第１の流体通路３３を液体が流れることに伴い、収容室１００内の空気（気体）が流入し、その空気は、第２の流体通路３４を通って液体収容ボトル２０内に送り込まれる。その結果、液体タンク１６と液体収容ボトル２０との間で確実に気液交換が行われ、円滑な液体補充が実現される。
液体収容ボトル２０から注入された液体は、液体タンク１６内の収容室１００を満たしていき、最終的には、図４（ｃ）に示すように、気体を流通させる第２の流体通路３４の下端側の開口を閉塞する。これにより、液体タンク１６と液体収容ボトル２０との間の気液交換が行われなくなり、ユーザが液体の補充量を目視で確認することなく、液体収容ボトル２０から液体タンク１６への液体の注入を自動的に終了させることができる。このため、液体タンク１６から液体が溢れ出ることもない。液体の注入が終了した後、ユーザが液体収容ボトル２０を取り外すことで、液体の補充動作は完了する。

以上、本実施形態によれば、液体タンク１６に液体収容ボトル２０を固定した状態で液体の補充動作を行うことができ、そのため、液体タンク１６の外部に液体が流出することを抑制することができる。また、ニードル３２に設けられた２つの流体通路３３，３４により、液体タンク１６と液体収容ボトル２０との間の気液交換が十分に促進され、円滑な液体補充を実現することができる。さらに、液体タンク１６に注入された液体が第２の流体通路３４の下端側の開口を塞ぐことで、上述の気液交換が自動的に停止されるため、液体の補充動作を終了するタイミングを判断するために、ユーザが液体の補充量を目視で確認する必要もない。なお、液体の補充量は、気体を流通させる第２の流体通路３４の下端側の開口位置（高さ）を調整することで調整可能である。したがって、例えば、第２の流体通路３４をできるだけ短しく、その下端側の開口をできるだけ高い位置にすることで、液体を満タン近くまで液体タンク１６に補充することが可能になる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る液体補充システムの断面図である。
ニードル３２は、上端がタンク本体１６０の外側に位置し、下端がタンク本体１６０の内側に位置していれば、第１の実施形態のように、その全長にわたってアダプタ３０の中心軸に沿って延びていなくてもよい。本実施形態のニードル３２は、途中で折れ曲がり、上端側がアダプタ３０の中心軸に沿って延びる一方、下端側が鉛直方向に延びている。このような構成により、第１の実施形態と比べて、第２の流体通路３４の下端側の開口位置（高さ）を調整しやすくなり、設計の自由度を高めることができる。なお、本実施形態のその他の構成および効果は、第１の実施形態と同様である。

（第３の実施形態）
図７（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る液体補充システムの断面図であり、図７（ｂ）および図７（ｃ）は、それぞれ本実施形態の液体補充システムを構成する液体収容ボトルおよび液体タンクの平面図である。
上述した実施形態では、液体収容ボトル２０のノズル２３は、ボトル本体２１と同心に設けられているが、本実施形態では、ノズル２３は、ボトル本体２１の中心から偏心した位置に設けられている。これに伴い、ノズル２３と（液体タンク１６の）アダプタ３０との間には、アダプタ３０に対するノズル２３の周方向の位置決めを行う位置決め機構２８，３５が設けられている。位置決め機構２８，３５は、ノズル２３の外周面２７に形成された凸部（第１の係合部）２８と、アダプタ３０の内周面３１に形成され、凸部２８と周方向に係合可能な凹部（第２の係合部）３５とからなる。凸部２８は、ノズル２３の外周面２７のうち、ボトル本体２１に対するノズル２３の偏心方向と反対側に形成され、凹部３５は、アダプタ３０の内周面３１のうち周方向の最上部に形成されている。なお、凸部と凹部の位置は逆であってもよく、すなわち、ノズル２３の外周面２７に第１の係合部として凹部が形成され、アダプタ３０の内周面３１に第２の係合部として凸部が形成されていてもよい。

このような位置決め機構２８，３５により、ノズル２３とアダプタ３０が互いに嵌合して液体収容ボトル２０が液体タンク１６に固定された姿勢にあるときに、ノズル２３をボトル本体２１のより低い位置に配置することができる。その結果、第１の実施形態と比べて、液体の使い切り性を向上させることができる。なお、本実施形態のその他の構成および効果は、第１の実施形態と同様である。

（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係る液体補充システムの断面図である。
本実施形態では、ノズル２３の外周面２７に雄ネジ２９が形成され、アダプタ３０の内周面３１に雌ネジ３６が形成されており、ノズル２３の雄ネジ２９とアダプタ３０の雌ネジ３６が螺合することで、ノズル２３とアダプタ３０が嵌合される。その結果、第１の実施形態と比べて、液体収容ボトル２０を液体タンク１６により強く固定することができる。なお、本実施形態のその他の構成および効果は、第１の実施形態と同様である。

（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態に係る液体補充システムの断面図である。
本実施形態では、第１の流体通路３３は、下端側の開口端面３７が水平面になるように形成されている。このような構成により、本実施形態では、第１の流体通路３３の下端側の開口付近で液体がより重力の影響を受けやすくなり、液体のメニスカスが破壊されやすくなるため、第１の実施形態と比べて、より円滑な液体補充を行うことができる。なお、本実施形態のその他の構成および効果は、第１の実施形態と同様である。

（第６の実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態に係る液体補充システムの断面図である。
上述した実施形態では、アダプタ３０は、軸方向に垂直な端面でタンク本体１６０の傾斜面１６３に支持され、それにより、アダプタ３０の中心軸は傾斜面１６３に垂直である。これに対し、本実施形態では、アダプタ３０は、その中心軸が鉛直方向と平行になるように、軸方向に対して傾斜した端面で傾斜面１６３に支持されている。これに伴い、ニードル３２も、上端から下端までアダプタ３０の中心軸に沿って鉛直方向に延びている。なお、ニードル３２の上端側では、第１の流体通路３３の開口が第２の流体通路３４の開口よりも低い位置にあり、ニードル３２の下端側では、第２の流体通路３４の開口が第１の流体通路３３の開口よりも高い位置にある点は、上述した実施形態と同様である。また、ノズル２３の先端も、軸方向に対して傾斜しており、アダプタ３０に嵌合したときにタンク本体１６０の傾斜面１６３に倣うようになっている。
このような構成により、本実施形態では、ノズル２３とアダプタ３０が互いに嵌合したときに液体収容ボトル２０の中心軸も鉛直方向に平行になるため、第１の実施形態に比べて、液体収容ボトル２０をより安定して液体タンク１６に固定することができる。また、本実施形態では、液体収容ボトル２０が液体タンク１６に固定された姿勢において、ノズル２３をボトル本体２１の最に低い位置に配置することができ、第３の実施形態と同様に、液体の使い切り性を向上させることができる。なお、本実施形態のその他の構成および効果は、第１の実施形態と同様である。

１６ 液体タンク
２０ 液体収容ボトル
２３ ノズル
２５ スリットバルブ
３０ アダプタ
３２ ニードル
３３，３４ 流体通路

Claims (14)

1. 液体タンクと、前記液体タンクに補充される液体を収容する液体収容ボトルと、を有する液体補充システムであって、
   前記液体収容ボトルが、ボトル本体と、前記ボトル本体に収容された液体を注出する注出口を有するノズルと、前記注出口に設けられ、互いに交差する複数のスリットを有するスリットバルブとを有し、
   前記液体タンクが、タンク本体と、前記タンク本体の上面と側面とを接続する傾斜面に設けられ、前記ノズルの外周面に嵌合可能な内周面を有する円筒状のアダプタと、前記アダプタの内側で前記タンク本体を貫通し、前記タンク本体の外側に位置する一端と前記タンク本体の内側に位置する他端とを有するとともに、互いに並行する２つの流体通路を内部に有するニードルとを有し、
   前記ノズルと前記アダプタが互いに嵌合したときに、前記ニードルの前記一端が前記スリットに挿入され、前記液体収容ボトルが前記液体タンクに固定されることを特徴とする液体補充システム。
2. 前記２つの流体通路が、第１の流体通路と第２の流体通路とを含み、前記第１の流体通路の前記一端側の開口は、前記第２の流体通路の前記一端側の開口よりも低い位置にある、請求項１に記載の液体補充システム。
3. 前記第１の流体通路の流路断面積は、前記第２の流体通路の流路断面積よりも大きい、請求項２に記載の液体補充システム。
4. 前記第２の流体通路の前記他端側の開口は、前記第１の流体通路の前記他端側の開口よりも高い位置にある、請求項２または３に記載の液体補充システム。
5. 前記アダプタは、中心軸が前記傾斜面に垂直である、請求項２から４のいずれか１項に記載の液体補充システム。
6. 前記ノズルと前記アダプタとの間に設けられ、前記アダプタに対する前記ノズルの周方向の位置決めを行う位置決め機構を有する、請求項５に記載の液体補充システム。
7. 前記位置決め機構が、前記ノズルの外周面に形成された第１の係合部と、前記アダプタの内周面に形成され、前記第１の係合部と周方向に係合可能な第２の係合部とからなる、請求項６に記載の液体補充システム。
8. 前記ボトル本体は円筒状であり、前記ノズルは、前記ボトル本体の中心から偏心した位置に設けられ、
   前記第１の係合部は、前記ノズルの外周面のうち該ノズルの偏心方向と反対側に形成された凸部または凹部であり、前記第２の係合部は、前記アダプタの内周面のうち周方向の最上部に形成された凹部または凸部である、請求項７に記載の液体補充システム。
9. 前記ノズルの外周面には雄ネジが形成され、前記アダプタの内周面には前記雄ネジに螺合する雌ネジが形成されている、請求項５に記載の液体補充システム。
10. 前記ニードルは、前記一端から前記他端まで前記アダプタの前記中心軸に沿って延びている、請求項５から９のいずれか１項に記載の液体補充システム。
11. 前記第１の流体通路は、前記他端側の開口端面が水平面である、請求項１０に記載の液体補充システム。
12. 前記ニードルは、前記一端側が前記アダプタの中心軸に沿って延び、前記他端側が鉛直方向に延びている、請求項５から９のいずれか１項に記載の液体補充システム。
13. 前記アダプタは、中心軸が鉛直方向と平行になるように、軸方向に対して傾斜した端面で前記傾斜面に支持されている、請求項２から４のいずれか１項に記載の液体補充システム。
14. 前記ニードルは、前記一端から前記他端まで前記アダプタの前記中心軸に沿って延びている、請求項１３に記載の液体補充システム。

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