JP3993765B2 - Liquid supply / discharge mechanism and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体吐出ヘッドに対する液体の供給およびこの液体吐出ヘッドから排出される廃液の回収を行う液体給排機構およびこの液体給排機構が組み込まれた画像形成装置に関する。
【0002】
なお、本明細書において、「プリント」または「記録」とは、文字や図形など有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広くプリント媒体上に画像,模様,パターンなどを形成したり、あるいはエッチングなどの加工をも含む。
【0003】
また、「プリント媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙片のみならず、布帛,プラスチックフィルム,金属板,ガラス,セラミックス,木材,皮革など、インクを受容可能なものであり、シート状物体以外の三次元立体、例えば球体や円筒体などもその対象となる。
【0004】
さらに、「液体」とは、上記「プリント(または記録)」の定義と同様広く解釈されるべきものであり、プリント媒体に付与されることによって、画像,模様,パターンなどの形成、またはプリント媒体のエッチング加工、あるいはインクの処理(例えばプリント媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化)などに供されるものを含む。
【0005】
【従来の技術】
液体吐出ヘッドに形成された吐出口からインクなどの液体の小滴を飛翔させて紙などのプリント媒体に付着させ、プリント媒体に所望の画像を形成するインクジェット方式による画像形成は、米国特許第4723129号にその原理や技術について記載されている。
【0006】
このようなインクジェット方式によるプリンタにおいては、インクなどの液体の使用量の増大に伴い、予め大量の液体を貯溜した液体タンク、すなわちメインタンクを交換可能に設け、このメインタンクと液体吐出ヘッドに組み付けられた小容量の液体タンク、すなわちサブタンクとを液体供給管を介して接続し、サブタンク内の液体の消費量に応じてメインタンクからサブタンク内に液体を補給する技術が特開平10−157155号公報において提案されている。
【0007】
一方、このようなインクジェット方式による液体吐出ヘッドにおいては、この液体吐出ヘッドに形成された吐出口に連通する液路内に介在する液体が乾燥して増粘したり、塵埃などが吐出口に付着して目詰りを生ずる問題がある。同様に、液路内に介在する液体に気泡が発生して液体の吐出が正常に行われにくくなり、円滑な吐出操作が困難または不可能となる問題がある。このため、吸引ポンプを用いて液体吐出ヘッド内を減圧し、液体吐出ヘッドに形成された液路内に介在する増粘液体や気泡などを吐出口から吸引除去することにより、吐出口の目詰まりや吐出不良を回復することが一般的に行われている。
【0008】
インクジェット方式の液体吐出ヘッドに対する従来の液体の吸排機構の一例を図6に模式的に示す。すなわち、液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド101と、このインクジェットヘッド101に供給される液体Lを貯溜する副液体タンク102とは、液体供給管103を介して連結されている。
【0009】
副液体タンク102と、この副液体タンク102に補給される液体Lを貯溜する主液体タンク106とは液体補給管107を介して連結され、この液体補給管107の途中に設けられた液体補給ポンプ108の作動により、主液体タンク106内の液体Lが副液体タンク102内に補給されるようになっている。
【0010】
図示しない多数の吐出口が下向きに開口するインクジェットヘッド101の吐出口面109を密着状態で覆うことが可能なキャッピング部材110には、インクジェットヘッド101からの廃液LWを貯溜する廃液タンク111が廃液吸引管112を介して連結されている。廃液吸引管112の途中には廃液吸引ポンプ113が設けられ、この廃液吸引ポンプ113の作動によって、インクジェットヘッド101の図示しない液路内に介在する増粘液体や気泡などを吐出口からキャッピング部材110に引き込み、さらにここから廃液吸引管112を介して廃液タンク111内に回収するようになっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット方式の液体吐出ヘッドに対する図6に示したような従来の液体吸排機構においては、1つのインクジェットヘッド101に対して液体補給ポンプ108と廃液吸引ポンプ113とが必要となるため、特にカラーインクジェットプリンタなどでインクジェットヘッド101を3つ以上組み込んだ場合には、各インクジェットヘッド101毎に少なくとも2つのポンプがそれぞれ必要となり、そのための部品コストが嵩む上に液体給排機構自体が大型化し、プリンタ自体のコンパクト化を阻害する不具合があった。
【0012】
【発明の目的】
本発明の目的は、1つのポンプに2つの機能を持たせることにより、部品コストを抑制すると共にコンパクト化を企図し得る液体給排機構およびこの液体給排機構が組み込まれた画像形成装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の形態は、液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜する第1の液体タンクと、前記液体吐出ヘッドから排出される廃液を貯溜する廃液タンクと、一端がこの廃液タンクに連通して前記液体吐出ヘッドから排出される廃液を当該廃液タンク内に導くための廃液誘導管と、一端が前記第1の液体タンク内に連通する共通配管と、この共通配管の他端側に設けられた共用ポンプと、この共用ポンプと前記第1の液体タンクに供給される液体を貯溜する第2の液体タンクとを連通する液体補給管と、この液体補給管に設けられて当該液体補給管を開閉し得る第1の開閉弁と、前記共用ポンプと前記廃液タンクとを連通して前記廃液タンク内の空気を吸引するための吸引管と、この吸引管に設けられて当該吸引管を開閉し得る第2の開閉弁とを具え、前記共用ポンプが前記吸引管を介して前記廃液タンク内の空気を吸引して前記廃液タンク内を減圧することにより、前記液体吐出ヘッドからの廃液が前記廃液誘導管を介して前記廃液タンク内に吸引されるようにしたことを特徴とする液体給排機構にある。
【0014】
本発明の第1の形態において、第1の液体タンクから液体吐出ヘッドへの液体の供給に伴って第1の液体タンクに液体の補給が必要になった場合、第1の開閉弁を開くと共に第2の開閉弁を閉じ、共用ポンプを駆動することにより、第2の液体タンク内の液体を液体補給管から共通配管を介して第1の液体タンク内に補給する。液体吐出ヘッドから廃液タンク内に廃液を引き込む場合、第1の開閉弁を閉じると共に第2の開閉弁を開き、共用ポンプを駆動することにより、廃液タンク内の空気が吸引管および共通配管を介して第1の液体タンク内に吸引される結果、廃液タンク内が減圧状態となって液体吐出ヘッドから廃液が廃液誘導管を介して廃液タンク内に吸引される。
【0015】
本発明の第2の形態は、プリント媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドの取り付け部と、この取り付け部に取り付けられた液体吐出ヘッドに対するプリント媒体の搬送手段と、上述した本発明の第1の形態による液体給排機構とを具えたことを特徴とする画像形成装置にある。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の形態による液体給排機構において、第1の開閉弁および第2の開閉弁は、両方とも閉弁状態にあるか、または一方が開弁状態の間は他方が閉弁状態にあることが好ましい。
【0017】
廃液タンク内に開口する吸引管の開口端を廃液タンクの上端部に位置させることが好ましい。
【0018】
液体吐出ヘッドから排出される廃液を受ける受け容器をさらに具え、廃液誘導管の他端がこの受け容器に連通しているものであってよい。この場合、廃液タンク内に開口する廃液誘導管の開口端から廃液タンク内に引き込まれた廃液中に含まれる気泡の消泡を促進させる消泡促進部材を廃液誘導管の開口端の直下に配することが好ましく、これが廃液を保持し得る多孔質または繊維質の液体保持部材であるか、あるいは廃液タンクの内部に固定された板状部材であってよい。
【0019】
廃液タンク内に開口する廃液誘導管の開口端をこの廃液誘導管の軸線に対して斜めに傾斜させたものであってよい。
【0020】
この廃液タンク内に吸引される廃液の貯溜量を規定するための液面検出センサを廃液タンクに設けることも可能である。
【0021】
本発明の第2の形態による画像形成装置において、液体吐出ヘッドがプリント媒体に液体を吐出し得るラインタイプのものであってよい。この場合、複数の液体吐出ヘッドを並列に配置することができ、これらを搬送手段によるプリント媒体の搬送方向に対して交差する方向に配列することができる。
【0023】
液体が、インクか、プリント媒体に対するインクのプリント性を調整するための処理液か、あるいはインクおよび処理液であってよい。
【0024】
【実施例】
本発明による液体給排機構およびこれが組み込まれた画像形成装置をフルラインタイプのインクジェットプリンタに応用した実施例について、図1〜図5を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の技術にも当然応用することができる。
【0025】
本実施例におけるインクジェットプリンタの外観を模式的に図1に示し、そのインクジェットヘッドの1つに対するインクの給排系を図2に模式的に示す。すなわち、図1に示すようにプリント媒体Pの搬送方向と直交する幅方向に沿って図示しない吐出口が所定間隔で下向きに開口する複数(図示例では4つ)のインクジェットヘッド11は、プリント媒体Pの搬送方向に沿って所定間隔で配列し、プリント媒体Pの搬送方向下流側から順に黄色インク, マゼンタ色インク, シアン色インク, 黒色インクをそれぞれ吐出するようになっており、プリント媒体Pに対してカラープリントを行うことができるようになっている。各インクジェットヘッド11には、個々の吐出口からインクIをそれぞれ吐出するための吐出エネルギー発生手段が組み込まれており、この吐出エネルギー発生手段の駆動は制御装置12からの指令に基づいてヘッドドライバ13により切り換えられる。これらインクジェットヘッド11は、無端の搬送用ベルト14を挟んでプラテン15と所定間隔を隔てて対向しており、制御装置12によって作動が制御される回復処理のためのヘッド移動手段16により、プラテン15との対向方向に昇降し得るようになっている。各インクジェットヘッド11の側方(プリント媒体Pの搬送方向上流側)には、プリント媒体Pに対するプリント作業に先立ち、インクジェットヘッド11の吐出口に連通する図示しないインク路内に介在する古いインクを吐出口から吐出してインクジェットヘッド11の回復処理を行うためのヘッドキャップ17が本発明の受け容器としてインクジェットヘッド11の配列間隔に対して半ピッチずらした状態で配置され、制御装置12によって作動が制御されるキャップ移動手段18により、それぞれインクジェットヘッド11の直下に移動し、吐出口から吐出される廃インクIWを受けるようになっている。
【0026】
プリント媒体Pを搬送する搬送用ベルト14は、ベルト駆動モータ19に連結された駆動ローラ20に巻掛けられ、制御装置12に接続するモータドライバ21によってその作動が切り換えられる。また、搬送用ベルト14の上流側には、この搬送用ベルト14を帯電することにより、プリント媒体Pを搬送用ベルト14に密着させるための帯電器22が設けられており、この帯電器22は、制御装置12に接続する帯電器ドライバ23によって、その通電のオン/オフが切り換えられる。搬送用ベルト14上にプリント媒体Pを供給するための一対の給紙ローラ24には、これら一対の給紙ローラ24を駆動回転させるための給紙用モータ25が連結され、この給紙用モータ25は、制御装置12に接続するモータドライバ26によってその作動が切り換えられる。
【0027】
従って、プリント媒体Pに対するプリント作業に先立ち、インクジェットヘッド11がプラテン15から離れるように上昇し、次いでヘッドキャップ17がこれらインクジェットヘッド11の直下に移動してインクジェットヘッド11の回復処理を行った後、ヘッドキャップ17を元の待機位置へ移動させ、さらにインクジェットヘッド11をプリント位置までプラテン15側に移動する。そして、帯電器22を作動させると同時に搬送用ベルト14を駆動し、さらに給紙ローラ24によってプリント媒体Pを搬送用ベルト14上に載置し、各インクジェットヘッド11によって所定の色画像がプリント媒体Pにプリントされる。
【0028】
図2に示すように、各インクジェットヘッド11には、副インクタンク27がインク供給管28を介して連結されている。副インクタンク27と、この副インクタンク27に補給されるインクIを貯溜する主インクタンク31とは、一端が副インクタンク27の上端部で上向きに開口する共通配管32および一端が主インクタンク31内に引き込まれたインク補給管33を介して連結され、共通配管32の途中に設けられた共用ポンプ34の作動により、主インクタンク31内のインクIが副インクタンク27内に補給されるようになっている。この場合、副インクタンク27内に貯溜されるインク量の変化により副インクタンク27内の圧力が変動し、インクジェットヘッド11に対するインクIの円滑な循環供給が阻害されないように、副インクタンク27の上端部には大気連通孔35が設けられている。共用ポンプ34は、その作動が停止中であっても共通配管32内に介在するインクまたは空気の流動を阻止しない構造を持つ。
【0029】
本実施例における主インクタンク31は、インクIを密閉状態で収容する可撓性のインク収容袋36と、これを保護するケーシング37と有しており、副インクタンク27へのインクIの補給動作に伴ってインク収容袋36の容積が減少する際に、ケーシング37内が密閉構造の場合にはケーシング37内が減圧状態となってインクIの円滑な補給動作が困難となるのを回避するため、ケーシング37には大気連通孔38が形成されている。
【0030】
インクジェットヘッド11に形成された吐出口が開口する吐出口面39を密着状態で覆うことが可能なヘッドキャップ17には、インクジェットヘッド11からの廃インクIWを貯溜する廃インクタンク40が廃インク誘導管41を介して連結されている。また、廃インクタンク40と共用ポンプ34とは一端が廃インクタンク40内の上端部に開口する吸引管42を介して連通しており、共用ポンプ34を作動させることによって廃インクタンク40内が減圧され、これに伴ってインクジェットヘッド11の吐出口に連通する図示しないインク路内に介在する増粘液体や気泡などを吐出口からヘッドキャップ17に引き込み、さらにここから廃インク誘導管41を介して廃インクタンク40内に回収するようになっている。
【0031】
廃インク誘導管41および吸引管42の途中にはそれぞれ分割可能な継手43が組み込まれており、廃インクタンク40内に貯溜される廃インクIWが所定量に達した時点で、新たな廃インクタンク40と交換できるようになっている。このため、廃インクタンク40には廃インクIWの貯溜量を規定するための液面検出センサ44が設けられており、その検出信号が制御装置12に出力されるようになっている。本実施例では、廃インクタンク40内に後述するインク吸収体45を組み込んでいるため、廃インクタンク40の交換に伴ってこれを動かす際に廃インクIWの揺れを抑えることができ、廃インク誘導管41や吸引管42からの液漏れを抑制することができる。
【0032】
上述したように、インク補給管33および吸引管42の他端が共通配管32の他端に連通しているため、副インクタンク27の外に引き出された共通配管32の他端側が二股に分岐し、一方がインク補給管33となって主インクタンク31内に連通すると共に他方が吸引管42となって廃インクタンク40内に連通した状態となっている。このため、共用ポンプ34を作動させた場合、インクIの補給または廃インクIWの吸引が選択的に行われるように、インク補給管33および吸引管42の途中には電磁開閉弁46,47がそれぞれ組み込まれており、両方が同時に閉弁状態となるか、あるいは一方が開弁状態の場合に他方が閉弁状態となるように、これらの開閉動作が制御装置12によって制御される。
【0033】
廃インクタンク40の部分を抽出拡大した図3に示すように、廃インクタンク40内には、廃インク誘導管41の他端側の開口から吸い出される廃インクIW内に介在する気泡を消泡してこれを保持するインク吸収体45が本発明の消泡促進部材として収容されており、このインク吸収体45は連続気泡体を持つ発泡樹脂やフェルトなどのテキスタイルなどを採用することができる。
【0034】
廃インクタンク40内に引き込まれた廃インク誘導管41の他端側の開口を完全にインク吸収体45の上端面に当接させたり、またはこれをインク吸収体45内に埋め込んだ場合、インク吸収体45自体の網目構造によって逆に気泡が発生したり、廃インク誘導管41の他端側の開口が廃インクIWによって塞がれ、廃インクタンク40内が単に減圧されるだけに留まり、ヘッドキャップ17側から廃インクIWを吸引することができなくなるので、この廃インク誘導管41の開口は、インク吸収体45の上端面と所定の隙間を隔てて配置されており、廃インクタンク40内の減圧状態によって、廃インク誘導管41の他端から吸い出される廃インクIWがインク吸収体45に速やかに浸透するように配慮している。
【0035】
このような観点から、本発明の他の実施例における廃インクタンク40の内部構造を表す図4に示すように、廃インク誘導管41の開口をその軸線に対して斜めに傾斜させることにより、廃インクタンク40の上端部に形成される空間48に廃インク誘導管41の開口を確実に臨ませるようにしてもよい。また、インク吸収体45を廃インクタンク40内に組み込まない場合には、本発明のさらに別な実施例における廃インクタンク40の内部構造を表す図5に示すように、廃インクタンク40内の廃インク誘導管41の開口直下に樹脂などで形成された板状部材49を傾斜状態で突設し、この板状部材49の傾斜面50に廃インクIWを導くことによっても、消泡効果を得ることが可能である。
【0036】
なお、上述したインクの吸排系は、各インクジェットヘッド11毎に設けられているが、廃インクタンク40に回収される廃インクIWは、混色を避ける必要がないため、1つの廃インクタンク40をすべてのインクジェットヘッド11のヘッドキャップ17にそれぞれ廃インク誘導管41を介して連結させるようにしてもよい。また、プリント媒体Pに対するインクのプリント性を調整するための処理液を吐出するインクジェットヘッドをさらに組み込むことも可能である。この場合、処理液吐出用のインクジェットヘッドに対してもその処理液の給排系を上述したインクの給排系と同じ構成にすることができる。
【0037】
プリント媒体Pに対するプリント作業の経過に伴って副インクタンク27内のインクIが消費されるため、随時、新たに主インクタンク31からインクIを副インクタンク27に補給する必要がある。この場合、インク補給管33側の電磁開閉弁46を開弁状態に切り換えると共に吸引管42側の電磁開閉弁47を閉弁した後、共用ポンプ34を駆動することにより、主インクタンク31からインク補給管33および共通配管32を介して副インクタンク27内に所定量のインクIが補給される。
【0038】
一方、このプリント作業の経過に伴って、インクジェットヘッド11の吐出口に紙粉や塵埃などが付着したり、インク路内に気泡が溜まったり、インクの増粘などの悪影響により、プリント品位が低下しないように、あらかじめシーケンス制御にて定められたタイミングでインクジェットヘッド11の回復処理が行われる。この回復処理に際しては、ヘッド移動手段16とキャップ移動手段18とを作動させ、インクジェットヘッド11の吐出口面39にヘッドキャップ17を押し当て、さらにインク補給管33側の電磁開閉弁46を閉弁すると共に吸引管42側の電磁開閉弁47を開弁状態に切り換えた後、共用ポンプ34を駆動することにより、吸引管42を介して廃インクタンク40内の空気が副インクタンク27内に吸引される結果、廃インクタンク40内が減圧されてインクジェットヘッド11の吐出口に連通する図示しないインク路内に介在する増粘液体や気泡などが吐出口からヘッドキャップ17内に引き込まれ、さらにここから廃インク誘導管41を通って廃インクタンク40内のインク吸収体45に浸透保持される。
【0039】
廃インクタンク40内に導かれる廃インクIW中には気泡が含まれており、これが減圧雰囲気にある廃インクタンク40内において発泡しやすくなるが、廃インク誘導管41の開口から廃インクタンク40内に吸い出される廃インクIWを速やかにインク吸収体45に当接浸透させることにより、この発泡を抑制することができる。副インクタンク27内に吸引される空気は、大気連通孔35から外に排出され、副インクタンク27内に廃インクIWが吸収されるような不具合は生じない。
【0040】
共用ポンプ34によって発生する負圧により、インクジェットヘッド11の吐出口から廃インクを吸引するためには、吐出口の周囲をヘッドキャップ17により完全に塞ぐことが必要である。しかしながら、インクジェットヘッド11と副インクタンク27との間を連通するインク供給管28などの途中に加圧ポンプを設ける場合、回復処理の際にこの加圧ポンプを作動してインクジェットヘッド11の吐出口に正圧を加え、これによって廃インクをヘッドキャップ17側に押し出すことも可能である。本発明は、このような構成を採用した場合であっても、インク吸収袋36から副インクタンク35へのインク供給と、ヘッドキャップ17から廃インクタンク40への廃液輸送とを1つの共用ポンプ34により行うことができる。このような加圧ポンプを組み込む場合には、インクジェットヘッド11と副インクタンク27とをインク戻し管を介してさらに接続することにより、インク供給管28からインクジェットヘッド11に至るインク供給経路中に含まれる気泡を除去し、インク戻し管を介して副インクタンク27に排出することができる。
【0041】
なお、本発明は、液体の吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段(例えば電気熱変換体やレーザ光など)を具え、この熱エネルギーにより液体の状態変化を生起させるインクジェット方式の液体吐出ヘッドを用いる画像形成装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば、プリントの高密度化および高精細化が達成できるからである。
【0042】
その代表的な構成や原理については、例えば米国特許第4723129号明細書や、同第4740796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は、いわゆるオンデマンド型およびコンティニュアス型の何れにも適用可能であるが、特にオンデマンド型の場合には、液体が保持されているシートや流路に対応して配置される電気熱変換体に、プリント情報に対応した核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号を印加することにより熱エネルギーを発生させ、液体吐出ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせ、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長および収縮により、吐出口を介して液体を吐出させ、少なくとも1つの液滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第4463359号明細書や、同第4345262号明細書に記載されているようなものが適している。
【0043】
なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第4313124号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れたプリントを行うことができる。
【0044】
液体吐出ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口と液路と電気熱変換体との組合せ構成(電気熱変換体が液路に沿って配置された直線状液路または電気熱変換体が液路を挟んで吐出口と正対する直角液路)の他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第4558333号明細書や、米国特許第4459600号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対し、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭59−123670号公報や、熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示した特開昭59−138461号公報に基いた構成としても、本発明の効果は有効である。すなわち、液体吐出ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によればプリントを確実に効率良く行うことができるようになるからである。
【0045】
画像形成装置がプリントできるプリント媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの液体吐出ヘッドとしては、複数の液体吐出ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された1個の液体吐出ヘッドとしての構成の何れでもよい。
【0046】
本発明の画像形成装置の構成として、液体吐出ヘッドからの液体の吐出状態を適正にするための回復手段や、予備的な補助手段などを付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、液体吐出ヘッドに対するキャッピング手段,クリーニング手段,加圧あるいは吸引手段,電気熱変換体やこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段,プリント作業とは別に吐出を行う予備吐出手段を挙げることができる。
【0047】
搭載される液体吐出ヘッドの種類や個数についても、例えば単色のインクに対応して1個のみが設けられたものの他、プリント色や濃度(明度)を異にする複数種のインクに対応して複数個設けられるものであってもよい。すなわち、例えば画像形成装置のプリントモードとしては黒色などの主流色のみのプリントモードだけではなく、液体吐出ヘッドを一体的に構成するか、複数個の組み合わせによるか何れでもよいが、異なる色の複色カラーまたは混色によるフルカラーの各プリントモードの少なくとも一つを備えた画像形成装置にも本発明は極めて有効である。この場合、プリント媒体の種類やプリントモードに応じてインクのプリント性を調整するための処理液(プリント性向上液)を専用あるいは共通の液体吐出ヘッドからプリント媒体に吐出することも有効である。
【0048】
本発明にかかる画像形成装置の形態としては、コンピュータなどの情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダなどと組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置や捺染装置、あるいはエッチング装置の形態を採るものなどであっても良く、プリント媒体としては、シート状あるいは長尺の紙や布帛、あるいは板状をなす木材や皮革,石材,樹脂,ガラス,金属などの他に、3次元立体構造物などを挙げることができる。
【0049】
【発明の効果】
本発明の液体給排機構によると、一端が第1の液体タンク内に連通する共通配管の他端側に共用ポンプを設け、この共用ポンプと第2の液体タンクとを連通する液体補給管に第1の開閉弁を設けると共に共用ポンプと廃液タンクとを連通して廃液タンク内の空気を吸引するための吸引管に第2の開閉弁を設けたので、これら2つの開閉弁の一方を開弁状態にする間は他方を閉弁状態にすることにより、共用ポンプが第2の液体タンクから第1の液体タンクへの液体の補給操作と、液体吐出ヘッドから廃液誘導管を介した廃液タンクへの廃液の吸引操作とを兼用することが可能となり、液体給排機構のコンパクト化およびその部品コストの削減とを達成することができる。
【0050】
廃液タンク内に開口する吸引管の開口端を廃液タンクの上端部に位置させた場合には、液体吐出ヘッドから廃液タンク内に吸引される廃液が吸引管から第1の液体タンク内に引き込まれるような不具合を防止することができる。
【0051】
液体吐出ヘッドから排出される廃液を受ける受け容器をさらに具え、廃液誘導管の他端がこの受け容器に連通している場合には、受け容器から廃液誘導管を介して廃液タンク内に液体吐出ヘッドからの廃液を吸引することができる。
【0052】
廃液タンク内に開口する廃液誘導管の開口端の直下に消泡促進部材を設けた場合には、この廃液誘導管の開口端から廃液タンク内に引き込まれた廃液中に含まれる気泡を速やかに消泡させることができ、廃液タンク内に吸引された廃液の一部が吸引管から第1の液体タンク内に引き込まれてしまうような不具合を防止することができる。
【0053】
消泡促進部材が廃液を保持し得る多孔質または繊維質の液体保持部材の場合には、廃液誘導管の開口端から廃液タンク内に引き込まれた廃液を毛細管力を利用して液体保持部材に浸透保持させることにより、廃液中に含まれる気泡を円滑に消泡することができる。
【0054】
消泡促進部材が廃液タンクの内部に固定された板状部材の場合には、廃液誘導管の開口端から廃液タンク内に引き込まれた廃液を板状部材に導くことにより、廃液中に含まれる気泡を円滑に消泡することができる。
【0055】
廃液タンク内に開口する廃液誘導管の開口端をこの廃液誘導管の軸線に対して斜めに傾斜させた場合には、この開口端が消泡促進部材によって塞がれてしまうような不具合を防止することができる。
【0056】
廃液タンク内に吸引される廃液の貯溜量を規定するための液面検出センサを廃液タンクに設けた場合には、廃液タンクの交換時期を確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像形成装置をフルラインタイプのインクジェットプリンタに応用した一実施例の概略構造を表す模式図である。
【図2】図1に示した実施例における1つの液体吐出ヘッドに関する液体給排機構の概念図である。
【図3】図2に示した実施例における廃液タンクの部分の抽出拡大図である。
【図4】本発明による液体給排機構における廃液タンクの他の実施例の概略構造を表す断面図である。
【図5】本発明による液体給排機構における廃液タンクのさらに別な実施例の概略構造を表す断面図である。
【図6】液体吐出ヘッドに関する従来の液体給排機構の一例を表す概念図である。
【符号の説明】
P プリント媒体
I インク
IW 廃インク
11 インクジェットヘッド
12 制御装置
13 ヘッドドライバ
14 搬送用ベルト
15 プラテン
16 ヘッド移動手段
17 ヘッドキャップ
18 キャップ移動手段
19 ベルト駆動モータ
20 駆動ローラ
21 モータドライバ
22 帯電器
23 帯電器ドライバ
24 給紙ローラ
25 給紙用モータ
26 モータドライバ
27 副インクタンク
28 インク供給管
31 主インクタンク
32 共通配管
33 インク補給管
34 共用ポンプ
35 大気連通孔
36 インク収容袋
37 ケーシング
38 大気連通孔
39 吐出口面
40 廃インクタンク
41 廃インク誘導管
42 吸引管
43 継手
44 液面検出センサ
45 インク吸収体
46,47電磁開閉弁
48 空間
49 板状部材
50 傾斜面50[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid supply / discharge mechanism that supplies liquid to a liquid discharge head and collects waste liquid discharged from the liquid discharge head, and an image forming apparatus incorporating the liquid supply / discharge mechanism.
[0002]
In this specification, “print” or “record” is not only used to form significant information such as characters and figures, but also manifests so that it can be perceived visually by humans regardless of significance. Regardless of whether or not it is, it is widely used to form images, patterns, patterns, etc. on a print medium, or to include processing such as etching.
[0003]
The “print medium” is not only a piece of paper used in a general printing apparatus, but also a cloth, a plastic film, a metal plate, glass, ceramics, wood, leather, etc. that can accept ink, and is in a sheet form. Three-dimensional solids other than objects, such as spheres and cylinders, are also targets.
[0004]
Further, the term “liquid” should be broadly interpreted in the same way as the definition of “print (or recording)”, and is applied to a print medium to form an image, a pattern, a pattern, or the like. And the like that are used for the etching process of the above, or the treatment of the ink (for example, solidification or insolubilization of the coloring material in the ink applied to the print medium).
[0005]
[Prior art]
Image formation by an ink jet method in which a droplet of liquid such as ink is ejected from a discharge port formed in a liquid discharge head and attached to a print medium such as paper to form a desired image on the print medium is disclosed in US Pat. No. 4,723,129. The principle and technology are described in the issue.
[0006]
In such an ink jet printer, as the amount of liquid such as ink increases, a liquid tank that stores a large amount of liquid in advance, that is, a main tank is replaceable, and is assembled to the main tank and the liquid discharge head. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-157155 discloses a technique for connecting a small-capacity liquid tank, i.e., a sub-tank, via a liquid supply pipe and supplying liquid from the main tank to the sub-tank according to the amount of liquid consumed in the sub-tank. Has been proposed in
[0007]
On the other hand, in such an ink jet type liquid discharge head, the liquid present in the liquid passage communicating with the discharge port formed in the liquid discharge head is dried and thickened, and dust or the like adheres to the discharge port. There is a problem of clogging. Similarly, there is a problem that bubbles are generated in the liquid intervening in the liquid passage and the liquid is not normally ejected normally, and a smooth ejection operation is difficult or impossible. For this reason, the discharge port is clogged by reducing the pressure inside the liquid discharge head using a suction pump and sucking and removing the thickened liquid or bubbles intervening in the liquid path formed in the liquid discharge head from the discharge port. In general, it is common to recover from discharge defects.
[0008]
An example of a conventional liquid suction / discharge mechanism for an ink jet type liquid discharge head is schematically shown in FIG. That is, the
[0009]
The
[0010]
The
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional liquid suction / discharge mechanism as shown in FIG. 6 for the ink jet type liquid discharge head, the
[0012]
OBJECT OF THE INVENTION
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid supply / discharge mechanism capable of reducing the cost of parts and reducing the size by giving two functions to one pump, and an image forming apparatus incorporating the liquid supply / discharge mechanism. There is to do.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a first liquid tank that stores liquid supplied to a liquid discharge head, a waste liquid tank that stores waste liquid discharged from the liquid discharge head, A waste liquid guide pipe for guiding the waste liquid discharged from the liquid discharge head at one end thereof to the waste liquid tank; A common pipe having one end communicating with the first liquid tank, a common pump provided on the other end of the common pipe, and a first reservoir for storing the liquid supplied to the common pump and the first liquid tank. A liquid supply pipe that communicates with the two liquid tanks, a first on-off valve that is provided in the liquid supply pipe and that can open and close the liquid supply pipe, and the common pump and the waste liquid tank communicate with each other to provide the waste liquid. A suction pipe for sucking air in the tank; and a second opening / closing valve provided on the suction pipe and capable of opening and closing the suction pipe. The common pump sucks air in the waste liquid tank through the suction pipe and depressurizes the waste liquid tank, so that the waste liquid from the liquid discharge head flows into the waste liquid tank through the waste liquid guide pipe. To be sucked into The liquid supply / discharge mechanism is characterized by the above.
[0014]
In the first embodiment of the present invention, when the first liquid tank needs to be replenished with the supply of liquid from the first liquid tank to the liquid discharge head, the first on-off valve is opened. By closing the second on-off valve and driving the common pump, the liquid in the second liquid tank is supplied from the liquid supply pipe into the first liquid tank through the common pipe. When the waste liquid is drawn into the waste liquid tank from the liquid discharge head, the first on-off valve is closed and the second on-off valve is opened, and the common pump is driven so that the air in the waste liquid tank passes through the suction pipe and the common pipe. As a result, the waste liquid tank is depressurized as a result of being sucked into the first liquid tank, and the waste liquid is discharged from the liquid discharge head. Through the waste liquid guide tube It is sucked into the waste liquid tank.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a mounting portion of a liquid discharge head that discharges liquid onto a print medium, a print medium conveying means for the liquid discharge head attached to the mounting portion, and the above-described first aspect of the present invention. An image forming apparatus including a liquid supply / discharge mechanism according to a form.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the liquid supply / discharge mechanism according to the first aspect of the present invention, both the first on-off valve and the second on-off valve are in a closed state, or the other is closed while one is open. It is preferable that it exists in.
[0017]
It is preferable to locate the open end of the suction pipe that opens into the waste liquid tank at the upper end of the waste liquid tank.
[0018]
Receiving container for receiving waste liquid discharged from the liquid discharge head More , The other end of the waste liquid guide tube This acceptance In a vessel Communicate Have It may be a thing. In this case, a defoaming promoting member that promotes defoaming of bubbles contained in the waste liquid drawn into the waste liquid tank from the open end of the waste liquid guide pipe that opens into the waste liquid tank is disposed immediately below the open end of the waste liquid guide pipe. Preferably, this may be a porous or fibrous liquid holding member capable of holding waste liquid, or a plate-like member fixed inside the waste liquid tank.
[0019]
The open end of the waste liquid guide pipe that opens into the waste liquid tank may be inclined with respect to the axis of the waste liquid guide pipe.
[0020]
It is also possible to provide a liquid level detection sensor in the waste liquid tank for defining a storage amount of the waste liquid sucked into the waste liquid tank.
[0021]
In the image forming apparatus according to the second aspect of the present invention, the liquid discharge head may be of a line type that can discharge liquid onto a print medium. In this case, a plurality of liquid ejection heads can be arranged in parallel, and these can be arranged in a direction crossing the print medium conveyance direction by the conveyance means.
[0023]
Liquid, ink Or Treatment liquid for adjusting the printability of ink on a print medium Or ink and processing liquid It may be.
[0024]
【Example】
An embodiment in which a liquid supply / discharge mechanism and an image forming apparatus incorporating the same according to the present invention are applied to a full-line type ink jet printer will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5. The present invention is not limited to the examples, and these may be further combined, or any change or modification included in the concept of the present invention described in the scope of the claims may be made. Therefore, other techniques belonging to the spirit of the present invention are naturally applicable. Can be applied.
[0025]
The appearance of the ink jet printer in this embodiment is schematically shown in FIG. 1, and the ink supply / discharge system for one of the ink jet heads is schematically shown in FIG. That is, as shown in FIG. 1, a plurality (four in the illustrated example) of inkjet heads 11 in which discharge ports (not shown) are opened downward at a predetermined interval along a width direction orthogonal to the conveyance direction of the print medium P A yellow ink, a magenta ink, a cyan ink, and a black ink are sequentially ejected from the downstream side in the transport direction of the print medium P, respectively, along the transport direction of P. On the other hand, color printing can be performed. Each ink-
[0026]
The conveying
[0027]
Accordingly, prior to the printing operation on the print medium P, the
[0028]
As shown in FIG. 2, a
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
In the middle of the waste
[0032]
As described above, since the other ends of the
[0033]
As shown in FIG. 3 in which the portion of the
[0034]
When the opening on the other end side of the waste
[0035]
From this point of view, as shown in FIG. 4 showing the internal structure of the
[0036]
The ink suction / discharge system described above is provided for each
[0037]
Since the ink I in the
[0038]
On the other hand, with the progress of this printing work, the print quality deteriorates due to adverse effects such as paper dust or dust adhering to the ejection opening of the
[0039]
Waste ink I guided into the
[0040]
In order to suck the waste ink from the discharge port of the
[0041]
The present invention includes means (for example, an electrothermal converter or a laser beam) that generates thermal energy as energy used for discharging the liquid, and causes a change in the state of the liquid by the thermal energy. In the image forming apparatus using the ink jet type liquid discharge head, an excellent effect is brought about. This is because according to such a method, high density and high definition of the print can be achieved.
[0042]
As for the typical configuration and principle, for example, those performed using the basic principle disclosed in US Pat. No. 4,723,129 and US Pat. No. 4,740,796 are preferable. This method can be applied to both a so-called on-demand type and a continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, an electric circuit arranged corresponding to a sheet or a channel holding a liquid is used. Applying at least one drive signal that gives a rapid temperature rise exceeding the nucleate boiling corresponding to the print information to the thermal converter to generate thermal energy, causing film boiling on the heat acting surface of the liquid discharge head, As a result, it is effective because bubbles in the liquid corresponding to the drive signals on a one-to-one basis can be formed. Due to the growth and contraction of the bubbles, the liquid is discharged through the discharge port to form at least one droplet. It is more preferable that the drive signal has a pulse shape, since the bubble growth and contraction is performed immediately and appropriately, and thus it is possible to achieve liquid discharge with particularly excellent responsiveness. As this pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. No. 4,463,359 and US Pat. No. 4,345,262 are suitable.
[0043]
If the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the temperature rise rate of the heat acting surface are employed, further excellent printing can be performed.
[0044]
As a configuration of the liquid ejection head, a combination configuration of an ejection port, a liquid path, and an electrothermal transducer as disclosed in each of the above specifications (a linear shape in which the electrothermal transducer is disposed along the liquid path) US Pat. No. 4,558,333 which discloses a configuration in which a liquid passage or an electrothermal transducer is disposed in a region where the heat acting portion bends in addition to a liquid passage or a right-angle liquid passage facing the discharge port across the liquid passage) A configuration using US Pat. No. 4,459,600 is also included in the present invention. In addition, for a plurality of electrothermal transducers, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-123670 that discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of the electrothermal transducer, or an aperture that absorbs pressure waves of thermal energy The effect of the present invention is effective even if the configuration is based on Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-138461 which discloses a configuration corresponding to the discharge section. That is, whatever the form of the liquid ejection head is, according to the present invention, printing can be performed reliably and efficiently.
[0045]
As a full-line type liquid discharge head having a length corresponding to the maximum width of the print medium that can be printed by the image forming apparatus, a configuration satisfying the length by a combination of a plurality of liquid discharge heads or integrally formed Any configuration as one liquid discharge head may be used.
[0046]
As the configuration of the image forming apparatus of the present invention, it is possible to further stabilize the effect of the present invention by adding a recovery means for making the liquid discharge state from the liquid discharge head appropriate, a preliminary auxiliary means, etc. It is preferable. Specifically, a capping unit, a cleaning unit, a pressurizing or sucking unit for the liquid discharge head, a preheating unit for heating using an electrothermal converter, a heating element different from this, or a combination thereof, A preliminary discharge unit that discharges separately from the printing operation can be given.
[0047]
As for the type and number of liquid discharge heads to be mounted, for example, only one corresponding to a single color ink is provided, and also corresponding to a plurality of types of inks having different print colors and densities (lightness). A plurality of them may be provided. That is, for example, the print mode of the image forming apparatus is not limited to a print mode of only a mainstream color such as black, but the liquid discharge head may be configured integrally or a plurality of combinations. The present invention is also very effective for an image forming apparatus having at least one of full-color print modes using color or mixed colors. In this case, it is also effective to discharge a processing liquid (printability improving liquid) for adjusting the printability of ink according to the type of print medium and the print mode from a dedicated or common liquid discharge head to the print medium.
[0048]
As the form of the image forming apparatus according to the present invention, it is used as an image output terminal of information processing equipment such as a computer, a copying apparatus combined with a reader, etc., a facsimile apparatus or a textile printing apparatus having a transmission / reception function, or etching. The print medium may be in the form of a device, and as a print medium, in addition to sheet-like or long paper or fabric, plate-like wood or leather, stone, resin, glass, metal, etc., 3 Dimensional three-dimensional structures can be mentioned.
[0049]
【The invention's effect】
According to the liquid supply / discharge mechanism of the present invention, the common pump is provided on the other end side of the common pipe whose one end communicates with the first liquid tank, and the liquid supply pipe that communicates the common pump and the second liquid tank is provided. Since the first on-off valve is provided and the second on-off valve is provided in the suction pipe for sucking the air in the waste liquid tank by communicating the shared pump and the waste liquid tank, one of these two on-off valves is opened. During the valve state, the other pump is closed so that the common pump can supply the liquid from the second liquid tank to the first liquid tank and Via waste liquid induction tube It becomes possible to share the waste liquid suction operation to the waste liquid tank, and the liquid supply / discharge mechanism can be made compact and the cost of its parts can be reduced.
[0050]
When the open end of the suction pipe that opens into the waste liquid tank is positioned at the upper end of the waste liquid tank, the waste liquid sucked into the waste liquid tank from the liquid discharge head is drawn into the first liquid tank from the suction pipe. Such a problem can be prevented.
[0051]
Receiving container for receiving waste liquid discharged from the liquid discharge head More , The other end of the waste liquid guide tube This acceptance In a vessel Communicate Have In this case, the waste liquid from the liquid discharge head can be sucked into the waste liquid tank through the waste liquid guide pipe from the receiving container.
[0052]
When a defoaming promoting member is provided directly under the open end of the waste liquid guide pipe that opens into the waste liquid tank, bubbles contained in the waste liquid drawn into the waste liquid tank from the open end of the waste liquid guide pipe are quickly removed. It is possible to eliminate the bubbles, and it is possible to prevent a problem that a part of the waste liquid sucked into the waste liquid tank is drawn into the first liquid tank from the suction pipe.
[0053]
In the case where the defoaming promoting member is a porous or fibrous liquid holding member capable of holding waste liquid, the waste liquid drawn into the waste liquid tank from the open end of the waste liquid guide pipe is used as a liquid holding member using capillary force. By permeating and holding, bubbles contained in the waste liquid can be smoothly eliminated.
[0054]
When the defoaming promoting member is a plate-like member fixed inside the waste liquid tank, it is contained in the waste liquid by guiding the waste liquid drawn into the waste liquid tank from the open end of the waste liquid guide pipe to the plate-like member. Air bubbles can be smoothly eliminated.
[0055]
When the open end of the waste liquid guide pipe that opens into the waste liquid tank is inclined with respect to the axis of the waste liquid guide pipe, this open end is prevented from being blocked by the antifoam promoting member. can do.
[0056]
When a liquid level detection sensor for defining the amount of waste liquid to be sucked into the waste liquid tank is provided in the waste liquid tank, it is possible to reliably grasp the replacement timing of the waste liquid tank.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic structure of an embodiment in which an image forming apparatus according to the present invention is applied to a full-line type ink jet printer.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a liquid supply / discharge mechanism related to one liquid discharge head in the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of extraction of a waste liquid tank portion in the embodiment shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic structure of another embodiment of the waste liquid tank in the liquid supply / discharge mechanism according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic structure of still another embodiment of the waste liquid tank in the liquid supply / discharge mechanism according to the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an example of a conventional liquid supply / discharge mechanism related to a liquid discharge head.
[Explanation of symbols]
P Print media
I ink
I W Waste ink
11 Inkjet head
12 Control device
13 Head driver
14 Conveyor belt
15 Platen
16 Head moving means
17 Head cap
18 Cap moving means
19 Belt drive motor
20 Drive roller
21 Motor driver
22 Charger
23 Charger driver
24 Paper feed roller
25 Paper feed motor
26 Motor driver
27 Secondary ink tank
28 Ink supply pipe
31 Main ink tank
32 Common piping
33 Ink supply tube
34 Common pump
35 Air communication hole
36 Ink bag
37 Casing
38 Air communication hole
39 Discharge port surface
40 Waste ink tank
41 Waste ink guide tube
42 Suction tube
43 Fitting
44 Liquid level detection sensor
45 Ink absorber
46, 47 solenoid valve
48 spaces
49 Plate member
50
Claims (14)
前記液体吐出ヘッドから排出される廃液を貯溜する廃液タンクと、
一端がこの廃液タンクに連通して前記液体吐出ヘッドから排出される廃液を当該廃液タンク内に導くための廃液誘導管と、
一端が前記第1の液体タンク内に連通する共通配管と、
この共通配管の他端側に設けられた共用ポンプと、
この共用ポンプと前記第1の液体タンクに供給される液体を貯溜する第2の液体タンクとを連通する液体補給管と、
この液体補給管に設けられて当該液体補給管を開閉し得る第1の開閉弁と、
前記共用ポンプと前記廃液タンクとを連通して前記廃液タンク内の空気を吸引するための吸引管と、
この吸引管に設けられて当該吸引管を開閉し得る第2の開閉弁と
を具え、前記共用ポンプが前記吸引管を介して前記廃液タンク内の空気を吸引して前記廃液タンク内を減圧することにより、前記液体吐出ヘッドからの廃液が前記廃液誘導管を介して前記廃液タンク内に吸引されるようにしたことを特徴とする液体給排機構。A first liquid tank for storing liquid supplied to the liquid discharge head;
A waste liquid tank for storing waste liquid discharged from the liquid discharge head;
A waste liquid guide pipe for guiding the waste liquid discharged from the liquid discharge head at one end thereof to the waste liquid tank;
A common pipe having one end communicating with the first liquid tank;
A common pump provided on the other end of the common pipe;
A liquid supply pipe that communicates the shared pump with a second liquid tank that stores liquid supplied to the first liquid tank;
A first on-off valve provided in the liquid supply pipe and capable of opening and closing the liquid supply pipe;
A suction pipe for communicating the common pump and the waste liquid tank to suck air in the waste liquid tank;
A second on-off valve provided on the suction pipe and capable of opening and closing the suction pipe, and the shared pump sucks air in the waste liquid tank through the suction pipe to depressurize the waste liquid tank. Accordingly , the liquid supply / discharge mechanism is characterized in that the waste liquid from the liquid discharge head is sucked into the waste liquid tank through the waste liquid guide pipe .
この取り付け部に取り付けられた液体吐出ヘッドに対するプリント媒体の搬送手段と、
請求項1から請求項9の何れかに記載の液体給排機構と
を具えたことを特徴とする画像形成装置。A mounting portion of a liquid discharge head for discharging liquid onto a print medium;
Means for transporting the print medium to the liquid ejection head attached to the attachment portion;
An image forming apparatus comprising: the liquid supply / discharge mechanism according to claim 1.
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