JP4277524B2

JP4277524B2 - Liquid supply mechanism, liquid discharge head cartridge, liquid discharge apparatus, and liquid supply method

Info

Publication number: JP4277524B2
Application number: JP2002378429A
Authority: JP
Inventors: 巧滑川; 正人中村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP2004209665A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を吐出する液体吐出装置、並びにそのような液体吐出装置の収容部に収容された液体を吐出させる液体吐出ヘッドカートリッジ、並びにそのような液体吐出ヘッドカートリッジの収容部からヘッド部へと液体を供給するための液体供給機構、並びに一方の側から他方の側へと液体を供給するための液体供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体を吐出する液体吐出装置としては、例えばインクジェット型のプリンタ装置がある。このインクジェット型のプリンタ装置は、インクタンクに収容されたインクをプリントヘッドのヘッドチップに供給し、このヘッドチップに設けられた微小なインク吐出孔からインクを吐出することで、記録紙等の対象物に対して印刷を行う。このようなインクジェット型のプリンタ装置は、ランニングコストが低く、小型化やプリント画像のカラー化等が容易であるといった利点を有することから、一般に広く普及している。
【０００３】
また、最近では、ヘッドチップのインク吐出孔を記録紙等の幅に対応する長さで略直線状に複数並べて配置した、いわゆるライン型のプリンタ装置が提案されている。これに対して、従来のように、プリントヘッドを記録紙等の幅方向に往復動作させながら印刷を行うプリンタ装置は、シリアル型と呼ばれている。
【０００４】
このシリアル型のプリンタ装置は、プリントヘッドをインクタンクが装着された状態で移動させる必要があることから、インクタンクを大型化することが困難である。一方、ライン型のプリンタ装置では、プリントヘッドチップを移動させる必要が無いことから、インクタンクを大型化することができ、また、印刷速度を高めることができる。
【０００５】
具体的に、図１６に示すように、ライン型のプリンタ装置が備えるプリントヘッド２００は、インク２０１を収容するインクタンク２０２が連結される連結部２０３と、インク２０１を吐出するヘッドチップ２０４と、連結部２０３に連結されたインクタンク２０２からヘッドチップ２０４へとインク２０１を供給するインク供給機構２０５とを有している。
【０００６】
インクタンク２０２は、インク２０１を収容するインク収容部２０６と、連結部２０３に連結されてインク収容部２０６からインク供給機構２０５へとインク２０１を供給するインク供給部２０７と、外部からインク収容部２０６内に空気を取り込むための外部連通孔２０８と、外部連通孔２０８から取り込まれる空気をインク収容部２０６内に導入するための空気導入管２０９とを有している。
【０００７】
このうち、インク収容部２０６は、気密性の高い材料によりインク２０１を収容するための空間を形成している。インク供給部２０７は、インク収容部２０６と連通したノズルであり、このインク収容部２０６の下面中央部から下方に向かって延長して設けられている。そして、このノズルの先端が連結部２０３と連結されることになる。外部連通孔２０８は、インク供給部２０７から連結部２０３を介してインク供給機構２０５にインク２０１が流入した際に、このインク収容部２０６内のインク２０１が減少した分に相当する分の空気を外部よりインク収容部２０６内に取り込むため、インク収容部２０６の上面中央部に設けられている。空気導入管２０９は、外部連通孔２０８からインク収容部２０６の内部へと下方に向かって延長して設けられている。また、この空気導入管２０９の中途部には、インク収容部２０６から逆流したインク２０１がいきなり外部連通孔２０８から外部に流出することがないように、インク２０１が貯留される空間としてインク貯留部２１０が設けられている。
【０００８】
そして、このインクタンク２０２が連結される連結部２０３には、連結されたインク供給部２０７との間からインク２０１が漏れ出すのを防止するため、Ｏリング等のシール部材２１１が設けられている。
【０００９】
ヘッドチップ２０４は、インク２０１を吐出するインク吐出孔２０４ａが、記録紙等の幅に対応する長さで略直線状に複数並んで設けられたベース２１２と、ベース２１１の各吐出孔２０４ａに対応して、インク２０１を加圧するインク加圧室及びインク加圧室に供給されたインク２０１を加熱する発熱抵抗体（共に図示せず。）とを有している。そして、このヘッドチップ２０４は、インク加圧室に供給されたインク２０１を発熱抵抗体が加熱することでインク２０１に気泡が発生し、この気泡によってインク加圧室内で加圧されたインク２０１を液滴２０１ａとしてインク吐出孔２０４ａから吐出させる。
【００１０】
インク供給機構２０５は、インクが充填されるインク室２１３と、インクタンク２０２のインク供給部２０７から連結部２０３を介してインク室２１３へとインク２０１が流入されるインク流入路２１４と、インク室２１３からヘッドチップ２０４へとインク２０１が流出されるインク流出路２１５と、インク流入路２１４を開閉する弁２１６と、弁２１６をインク流入路２１４が閉塞される方向に付勢するコイルバネ２１７とを有している。
【００１１】
このうち、インク室２１３は、略直方体状を為す空間を形成しており、このインク室２１３の上面部と、上述したインクタンク２０２のインク供給部２０７が連結された連結部２０３との間がインク流入路２１４により連通されると共に、このインク室２１３の下面部と、ヘッドチップ２０４との間がインク流出路２１５により連通されている。弁２１６は、略半球状の部材からなり、インク室２１３内において球面をインク流入路２１４側に向けて配置されている。コイルバネ２１７は、一端が弁２１６の平面側に取り付けられ、他端がインク室２１３の下面に取り付けられた状態で、インク室２１３内において圧縮された状態で配置されている。したがって、弁２１６は、コイルバネ２１７に付勢されることによって、定常状態において球面側がインク流入路２１４を閉塞している。
【００１２】
以上のように構成されるプリントヘッド２００では、ヘッドチップ２０４のインク吐出孔２０４ａからインク２０１が吐出されると、ヘッドチップ２０４のインク加圧室内に負圧が発生し、インク室２１３内のインク２０１がインク流出路２１５を通してヘッドチップ２０４のインク加圧室へと送り込まれる。
【００１３】
このとき、インク供給機構２０５では、インク室２１３内のインク２０１がヘッドチップ２０４側に供給されることで、このインク室２１３内の圧力が低下する。そして、このインク室２１３内の圧力がインク流入路２１４内の圧力よりも低下することによって、インク流入路２１４からインク室２１３へとインク２０１を引き込もうとする吸引力が発生し、弁２１６がコイルバネ２１７の付勢に抗してインク流入路２１４を開放する。これにより、インク流入路２１４からインク室２１３へとインク２０１が流入される。
【００１４】
一方、このプリントヘッド２００では、インク２０１がヘッドチップ２０４のインク加圧室に供給されると、このインク加圧室内の負圧が消滅する。これにより、インク供給機構２０５では、インク流入路２１４からインク室２１３へとインク２０１を引き込もうとする吸引力が消滅し、弁２１６がコイルバネ２１７に付勢されてインク流入路２１４を再び閉塞する。
【００１５】
一方、インクタンク２０２では、インク流入路２１４からインク室２１３へとインク２０１が流入されると、インク供給部２０７から連結部２０３を介してインク供給機構２０５にインク２０１が供給される。そして、このインクタンク２０２では、インク収容部２０６内のインク２０１が減少すると共に、この減少したインク２０１に相当する空気が外部連通孔２０８から空気導入管２０９を通してインク収納部２０６内に導入される。この空気は、インク収容部２０６内の上部へと送られる。これにより、インク収容部２０６内の圧力は、ヘッドチップ２０４のインク吐出孔２０４ａからインク２０１が吐出される前の状態に戻り、インク供給部２０７からインク供給機構２０５へのインク２０１の供給が停止される。
【００１６】
【特許文献１】
特開平６−４００４３号公報（第４−５頁、第２図）
【特許文献２】
特開平７−６０９８４号公報（第６−１０頁、第１１図）
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したプリントヘッド２００を備えるプリンタ装置では、乾燥によりヘッドチップ２０４の吐出孔２０４ａからインク２０１が蒸発し、インク２０１が供給されなくなると、印刷時に、このインク吐出孔２０４ａから流路内に空気を巻き込んでしまい、インク２０１が吐出されずに、そこの部分だけが画像抜けとなる不具合が発生してしまう。
【００１８】
このため、上述したインク供給機構２０５では、ヘッドチップ２０４のインク吐出孔２０４ａからインク２０１が蒸発することで発生する負圧によって、弁２１６を開放し、インク２０１がヘッドチップ２０４ａ側に供給されるように、コイルバネ２１７による弁２１６がインク流入路２１４を閉塞する方向の付勢力を調整する必要がある。
【００１９】
しかしながら、上述したインク２０１が蒸発することで発生する負圧によって弁２１６が開放されるように、コイルバネ２１７による付勢力を調整すると、逆に振動等の弱い外力によって簡単に弁２１６が開放してしまい、ヘッドチップ２０４のインク吐出孔２０４ａからインク漏れが発生してしまう。
【００２０】
このため、インク供給機構２０５では、インク漏れとの兼ね合いから、コイルバネ２１７による弁２１６がインク流入路２１４を閉塞する方向の付勢力をある程度強くしておく必要があり、上述した画像抜けを防止することが非常に困難であった。
【００２１】
また、上述したプリントヘッド２００では、乾燥によるインク２０１の蒸発を防ぐため、ヘッドチップ２０４のインク吐出孔２０４ａにキャップを設けることも考えられるが、略直線状に複数並んで設けられたインク吐出孔２０４ａを簡便な構成によって完全に密閉することは困難であり、この場合、その必要な乾燥量に応じてインク２０１を供給する必要がある。
【００２２】
また、上述したインク供給機構２０５では、インク室２１３内に設けられた弁２１６がインク流入路２１４側を閉塞していることから、インクタンク２０２側の圧力が高まった場合に、弁２１６がコイルバネ２１７の付勢に抗してインク流入路２１４を開放してしまい、ヘッドチップ２０４のインク吐出孔２０４ａからインク漏れが発生してしまうことがあった。
【００２３】
また、従来では、このようなインク漏れを防止するために、例えばスポンジ等によりインクが供給される供給路内を負圧に保ち、所定の負圧に応じてインクをヘッドチップ側に供給することが行われている（例えば、特許文献１，２を参照。）。しかしながら、供給路内にスポンジ等を配置した場合には、内部に収容できるインクの量も自ずと制限されたものとなってしまう。
【００２４】
また、上述したライン型のプリンタ装置や大判用紙用のインクジェット型のプリンタ装置のように、インクタンク２０２からヘッドチップ２０４へとインク２０１を大量に供給する必要がある場合には、上述したインク供給機構２０５ではインク２０１の供給が追いつかなくなるといった問題があった。
【００２５】
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、簡便な構成によって必要な量の液体を自動的に液体が収容された収容部から、液体を吐出するヘッド部へと適切に供給することを可能とした液体供給機構を提供することを目的とする。
【００２６】
また、本発明は、そのような液体供給機構を備えることによって、液漏れを防止しつつ、液体を適切に吐出することを可能とした液体吐出ヘッドカートリッジ、並びにそのような液体吐出ヘッドカートリッジを備える液体吐出装置を提供することを目的とする。
【００２７】
また、本発明は、必要な量の液体を自動的に一方の側から他方の側へと適切に供給することを可能とした液体供給方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係る液体供給機構は、収容部に収容された液体をヘッド部の吐出孔から吐出する液体吐出ヘッドカートリッジの収容部からヘッド部へと液体を供給するためのものであり、液体が充填される液室と、収容部から液室へと液体が流入される流入路と、液室からヘッド部へと液体が流出される流出路と、液室に設けられて流出路を開閉する弁と、一端が弁の一端と連結され、弁を流出路が閉塞される方向に付勢するコイルバネと、外気と連通される外気連通部と、外気連通部と流出路との間を隔離すると共に、弁の他端と連結されたダイヤフラムと、液室の壁面に設けられ、コイルバネの他端と連結され、コイルバネによる弁が流出路を閉塞する方向の付勢力を調整する調整部とを備え、弁、コイルバネ、ダイヤフラム及び調整部は、弁が流出路を開閉する方向に、直列的に配設される。そして、ヘッド部側に負圧が発生し、流出路内の圧力が低下することによって、流出路内の圧力が外気連通部側の大気圧よりも低下し、この圧力差に応じてダイヤフラムが流出路側に弾性変位すると共に、弁をコイルバネの付勢に抗して流出路が開放される方向に押圧することで、弁が流出路を開放し、調整部は、コイルバネを押圧し、コイルバネの圧縮状態を変化させることで、コイルバネによる弁が流出路を閉塞する方向の付勢力を調整することを特徴としている。
【００２９】
また、本発明に係る液体吐出ヘッドカートリッジは、液体を吐出する液体吐出装置の収容部に収容された液体を吐出させるものであり、液体を吐出する吐出孔が設けられたヘッド部と、収容部からヘッド部へと液体を供給する液体供給機構とを備える。液体供給機構は、液体が充填される液室と、収容部から液室へと液体が流入される流入路と、液室からヘッド部へと液体が流出される流出路と、液室に設けられて流出路を開閉する弁と、一端が弁の一端と連結され、弁を流出路が閉塞される方向に付勢するコイルバネと、外気と連通される外気連通部と、外気連通部と流出路との間を隔離すると共に、弁の他端と連結されたダイヤフラムと、液室の壁面に設けられ、コイルバネの他端と連結され、コイルバネによる弁が流出路を閉塞する方向の付勢力を調整する調整部とを有し、弁、コイルバネ、ダイヤフラム及び調整部は、弁が流出路を開閉する方向に、直列的に配設される。そして、この液体供給機構は、ヘッド部側に負圧が発生し、流出路内の圧力が低下することによって、流出路内の圧力が外気連通部側の大気圧よりも低下し、この圧力差に応じてダイヤフラムが流出路側に弾性変位すると共に、弁をコイルバネの付勢に抗して流出路が開放される方向に押圧することで、弁が流出路を開放し、調整部は、コイルバネを押圧し、コイルバネの圧縮状態を変化させることで、コイルバネによる弁が流出路を閉塞する方向の付勢力を調整することを特徴としている。
【００３０】
また、本発明に係る液体吐出装置は、収容部に収容された液体を吐出する液体吐出ヘッドカートリッジと、液体吐出ヘッドカートリッジが取り付けられる装置本体とを備える。液体吐出ヘッドカートリッジは、液体を吐出する吐出孔が設けられたヘッド部と、収容部からヘッド部へと液体を供給する液体供給機構とを有する。液体供給機構は、液体が充填される液室と、収容部から液室へと液体が流入される流入路と、液室からヘッド部へと液体が流出される流出路と、液室に設けられて流出路を開閉する弁と、一端が弁の一端と連結され、弁を流出路が閉塞される方向に付勢するコイルバネと、外気と連通される外気連通部と、外気連通部と流出路との間を隔離すると共に、弁の他端と連結されたダイヤフラムと、液室の壁面に設けられ、コイルバネの他端と連結され、コイルバネによる弁が流出路を閉塞する方向の付勢力を調整する調整部とを有し、弁、コイルバネ、ダイヤフラム及び調整部は、弁が流出路を開閉する方向に、直列的に配設される。そして、この液体供給機構は、ヘッド部側に負圧が発生し、流出路内の圧力が低下することによって、流出路内の圧力が外気連通部側の大気圧よりも低下し、この圧力差に応じてダイヤフラムが流出路側に弾性変位すると共に、弁をコイルバネの付勢に抗して流出路が開放される方向に押圧することで、弁が流出路を開放し、調整部は、コイルバネを押圧し、コイルバネの圧縮状態を変化させることで、コイルバネによる弁が流出路を閉塞する方向の付勢力を調整することを特徴としている。
【００３１】
また、本発明に係る液体供給方法は、一方の側から他方の側へと液体を供給するための方法であり、液体が充填される液室と、一方の側から液室へと液体が流入される流入路と、液室から他方の側へと液体が流出される流出路と、液室に設けられて流出路を開閉する弁と、一端が弁の一端と連結され、弁を流出路が閉塞される方向に付勢するコイルバネと、外気と連通される外気連通部と、外気連通部と流出路との間を隔離すると共に、弁の他端と連結されたダイヤフラムと、液室の壁面に設けられ、コイルバネの他端と連結され、コイルバネによる弁が流出路を閉塞する方向の付勢力を調整する調整部とを備え、弁、コイルバネ、ダイヤフラム及び調整部は、弁が流出路を開閉する方向に、直列的に配設されることによって、他方の側に負圧が発生した際に、流出路内の圧力が低下することによって、流出路内の圧力が外気連通部側の大気圧よりも低下し、この圧力差に応じてダイヤフラムが流出路側に弾性変位すると共に、弁を、調整部により、コイルバネを押圧し、コイルバネの圧縮状態を変化させることで、コイルバネによる弁が流出路を閉塞する方向の付勢力が調整されたコイルバネの付勢に抗して流出路が開放される方向に押圧することで、弁が流出路を開放すると共に、流出路内の圧力低下による液室から流出路へと液体を引き込む吸引力の発生によって、一方の側から他方の側へと液体を供給することを特徴としている。
【００３２】
以上のように、本発明では、ヘッド部側（他方の側）に負圧が発生し、流出路内の圧力が低下することによって、流出路内の圧力が外気連通部側の大気圧よりも低下し、この圧力差に応じて第２の弾性部材が流出路側に弾性変位すると共に、弁を第１の弾性部材の付勢に抗して流出路が開放される方向に押圧することで、弁が流出路を開放する。そして、流出路内の圧力低下による液室から流出路へと液体を引き込む吸引力の発生によって、一方の側である収容部から他方の側であるヘッド部へと液体が供給される。
【００３３】
一方、収容部からヘッド部へと液体が供給されて、流出路内の圧力が定常状態に戻ると、この流出路内の圧力と外気連通部側の大気圧との圧力差がなくなることで、外気連通部側に弾性変位していた第２の弾性部材が変形前の状態に戻ると共に、弁が第１の弾性部材に付勢されながら再び流出路を閉塞する。これにより、一方の側である収容部から他方の側であるヘッド部への液体の供給が停止される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した液体供給機構、液体吐出ヘッドカートリッジ、液体吐出装置、液体供給方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
本発明を適用した液体吐出装置は、図１に示すように、液体であるインクを吐出し、対象物となる記録紙に対して画像や文字等を印刷するインクジェット型のプリンタ装置１である。また、このプリンタ装置１は、記録紙の印刷幅に合わせてインク吐出孔を略直線状に複数設けてなる、いわゆるライン型のプリンタ装置である。
【００３６】
このプリンタ装置１は、インクを吐出するインクジェットプリントヘッドカートリッジ（以下では、ヘッドカートリッジと記述する。）２と、このヘッドカートリッジ２が取り付けられた装置本体であるプリンタ本体３とを備える。
【００３７】
また、ヘッドカートリッジ２は、プリンタ本体３に対して着脱可能となっている。さらに、後述するインクが収容された収容部であるインクタンク１１が、このヘッドカートリッジ２に対して着脱可能となっている。すなわち、このプリンタ装置１では、ヘッドカートリッジ２とインクタンク１１が消耗品として取り扱われており、交換が容易に可能となっている。
【００３８】
ヘッドカートリッジ２は、図２及び図３に示すように、本発明を適用した液体吐出ヘッドカートリッジであり、インク４が収容された容器であるインクタンク１１が装着されるカートリッジ本体３１を有し、このインクタンク１１に収容された導電性を有するインクを、例えば電気熱変換式又は電気機械変換式などで微細に粒子化して吐出し、記録紙等の記録媒体上にインク液滴を吹付ける。
【００３９】
インクタンク１１は、図３に示すように、例えば樹脂材料等を射出成形することにより成形されるものであり、長手方向を使用する記録紙の幅方向の寸法と略同じ寸法となす略矩形状に形成され、カートリッジ本体３１に対して着脱可能とされている。
【００４０】
具体的に、インクタンク１１は、インク４を収容するインク収容部１２と、インク収容部１２からカートリッジ本体３１にインク４を供給するインク供給部１３と、外部よりインク収容部１２内に空気を取り込む外部連通孔１４と、外部連通孔１４より取り込まれた空気をインク収容部１２内に導入する空気導入管１５と、外部連通孔１４と空気導入管１５との間でインク４を一時的に貯留するインク貯留部１６と、外部連通孔１４から外部へのインク漏れを防ぐシール１７と、インクタンク１１をカートリッジ本体３１に固定するための係止突部１８及び係合段部１９と、インクタンク１１内におけるインク４の残量を検出するための端子部２０と、インクタンク１１を識別する識別突部２１とを有している。
【００４１】
インク収容部１２は、気密性の高い材料によりインク４を収容するための空間を形成している。インク収容部１２は、略矩形に形成され、長手方向の寸法が使用する記録紙の幅方向、すなわち記録紙の送り方向に対して直交する方向の寸法と略同じ寸法となるように形成されている。なお、インク収容部１２は、インクと接する内面が外面より表面粗度が小さくなるように形成され、内部のクリーニングを行うときに、塵埃等の微小な異物が残存しないようにしている。
【００４２】
インク供給部１３は、インク収容部１２の下側略中央部に設けられている。このインク供給部１３は、インク収容部１２と連通した略凸形状のノズルであり、このノズルの先端が後述する接続供給部３７に嵌合されることによって、インクタンク１１をカートリッジ本体３１に接続される。なお、インク収容部１２の底面は、インク供給部１３が設けられた中央部が最も深くなるように形成され、収容しているインクがインク供給部１３に集中するようになっている。
【００４３】
なお、インク供給部１３の先端部に設けられているインク供給口１３ｂは、インクタンク１１を装着部３２に装着する際、インクヘッドカートリッジ２の装着部３２に設けられた接続供給部３７が円滑に嵌合するように、先端部に向かって直線状又は湾曲しながら拡径するように形成されている。
【００４４】
具体的に、インク供給部１３は、図４及び図５に示すように、インクタンク１１の底面１３ａと、インク４を供給する供給口１３ｂと、供給口１３ｂを開閉する弁１３ｃと、弁１３ｃを付勢するコイルバネ１３ｄと、弁１３ｃを開閉する開閉ピン１３ｅとを有している。インク供給部１３は、インクタンク１１がカートリッジ本体３１に装着される前において、図４に示すように、弁１３ｃがコイルバネ１３ｄの付勢力により供給口１３ｄを閉じる方向に付勢されており、供給口１３ｄを閉塞している。そして、インク供給部１３は、インクタンク１１がカートリッジ本体３１に装着されると、図５に示すように、開閉ピン１３ｅがカートリッジ本体３１の後述する接続供給部３７の上部により押し上げられて、コイルバネ１３ｄの付勢力に抗して弁１３ｃを押し上げて供給口１３ｂを開放する。これにより、インクタンク１１のインク供給部１３が接続供給部３７に装着され、インク収容部１２と後述するインク溜め部５１とが連通して、インク４の供給が可能となる。
【００４５】
また、このインク供給部１３は、図２及び図３に示すように、インクタンク１１を接続供給部３７から引き抜く場合に、上述した動作と逆の動作により、弁１３ｃが供給口１３ｂを閉塞する。これにより、インクタンク１１をカートリッジ本体３１に装着する直前にインク供給部１３の先端部が下方を向いている状態であってもインク収容部１２内のインク４が漏れることを防止することができる。また、インクタンク１１をカートリッジ本体３１から引き抜いたときには、直ちに弁１３ｃが供給口１３ｂを閉塞するので、インク供給部１３の先端からインク４が漏れることを防止することができる。
【００４６】
外部連通孔１４は、インクタンク１１外部からインク収容部１２に空気を取り込む通気口である。外部連通孔１４は、インクタンク１１がカートリッジ本体３１に装着されてインク収容部１２からカートリッジ本体３１側にインク４が流入した際に、インク収容部１２内のインク４が減少した分に相当する分の空気を外部よりインクタンク１１内に取り込むために、インクタンク１１の外周面等に設けられている。
【００４７】
空気導入管１５は、インク収容部１２と外部連通孔１４とを連通し、外部連通孔１４より取り込まれた空気をインク収容部１２内に導入する。これにより、このインクタンク１１では、カートリッジ本体３１に装着された際に、カートリッジ本体３１にインク４が供給されてインク収容部１２内がインク４の減少に伴い減圧状態となっても、空気導入管１５によりインク収容部１２に空気が導入されることから、内部の圧力が平衡状態に保たれてインク４をカートリッジ本体３１に適切に供給することができる。
【００４８】
インク貯留部１６は、外部連通孔１４と空気導入管１５との間に設けられ、インク収容部１２に連通する空気導入管１５よりインク４が漏れ出た際に、いきなり外部に流出することがないようにインク４を一時的に貯留する。
【００４９】
具体的に、インクタンク１１では、常温、常圧時においてインク貯留部１６にインク４がない状態となる。しかしながら、インクタンク１１においては、外部圧力の低下又は外部温度の上昇が起こると、インク収容部１２内の空気が膨張し、膨張した空気がインク４をインク収容部１２より空気導入管１５を介してインク貯留部１６に押し出してしまう。このとき、インクタンク１１では、インク収容部１２より押し出されたインク４をインク貯留部１６で貯留することから外部連通孔１４よりインク４が漏れ出ることを防止できる。
【００５０】
インク貯留部１６は、長い方の対角線をインク収容部１２の長手方向とした略菱形に形成され、インク収容部１２の最も下側に位置する頂部に空気導入管１５が設けられ、インク収容部１２より進入したインクが再度インク収容部１２に戻すことができるようになっている。更に、この空気導入管１５がインク供給部１３上に位置するように設けられ、インク収容部１２内のインク残量が少なくなったときにも、インク貯留部１６のインクを効率良くインク供給部１３に供給できるようにしている。
【００５１】
シール１７は、出荷時等に外部連通孔１４までインク４が逆流してしまった場合でもインク４がインクタンク１１の外部に漏れてしまうことを防止する部材である。なお、シール１７は、使用時、外部連通孔１４を開放するようにインク収容部１２より剥離される。勿論、外部連通孔１４は、インク収容部１２の上面に設けられていることから、使用時にインクが外部連通孔１４より外部に漏れることはない。
【００５２】
係止突部１８は、インクタンク１１の長手方向の一方の側面に設けられた突部であり、カートリッジ本体３１の後述するラッチレバー３４に形成された係合孔３４ａと係合する。この係止突部１８は、上面がインク収容部１２の側面に対して略直交するような平面で形成されるとともに、下面は側面から上面に向かって傾斜するように形成されている。
【００５３】
係合段部１９は、インクタンク１１の係止突部１８が設けられた側面の反対側の面の上部に設けられ、インクタンク１１の上面と一端を接する傾斜面１９ａと、この傾斜面１９ａの他端と接し、上面と平行な平面１９ｂとからなる。インクタンク１１は、係合段部１９が設けられていることで、平面１９ｂが設けられた側面の高さが、係止突部１８が設けられた側面の高さに対して低くなるように形成され、この段部でカートリッジ本体３１の後述する係合片３３と係合する。係合段部１９は、ヘッドカートリッジ２の装着部３２に挿入されるとき、挿入端側の側面に設けられ、装着部３２側の係合片３３に係合することで、インクタンク１１を装着部３２に装着する際の回動支点部となる。
【００５４】
端子部２０は、図６に示すように、インクタンク１１の係合段部１９が設けられた側面に、高さ方向に並設された電極端子であり、インクタンク１１内のインク収容部１２からインクタンク１１の外部に引き出されている。端子部２０は、カートリッジ本体３１の後述するインク残量検出部３６に接続される。すなわち、インク収容部１２内に臨まされた一対の端子が、ここでは、高さ方向に３段設けられている。インク収容部１２内に臨まされた一対の端子は、インク収容部１２内のインクに浸漬しているとき、インクが導電性を有することから、抵抗値が小さくなる。これに対して、インク収容部１２内のインクが減り、インク収容部１２内に臨まされた一対の端子が空気に晒されたときには、抵抗値が高くなる。
【００５５】
このような端子部２０は、インク収容部１２のインクが満杯のとき、全ての段の端子間の抵抗が小さくなる。そして、インクが使用されるに連れて、上段から順に端子間の抵抗値が高く変化する。ここでは、インク残量検出部３６が各段の抵抗値が高くなることを検出することで、インク収容部１２内のインク残量を検出することができるようにしている。なお、インク収容部１２の高さ方向に設ける端子部２０の段数は、３段に限定されるものではなく、２段でもよく、また、より正確な残量検出を行う場合には、この段数を更に増やすようにすればよい。
【００５６】
なお、この端子部２０は、インクタンク１１の内部から外部に引き出されているため内部のインク４が漏れ出してしまわないように接着剤で固定されている。このとき、端子部２０は、内部の圧力が例えば１５０ｍｍＨ_２Ｏ以下であればインク４が漏れないように設計されている。
【００５７】
識別突部２１は、インクタンク１１の種類を識別するための突部であり、カートリッジ本体３１の後述する識別凹部４３に挿入されるようになっている。
【００５８】
ここで、具体的なインクタンク１１の種類としては、図２に示すように、例えばイエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの４色に対応するインクタンク１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋがある。これらインクタンク１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋを全てカートリッジ本体３１に装着することで、ヘッドカートリッジ２は、カラー印刷に対応するようになっている。ここで、インクタンク１１は、通常、印刷時にブラックのインクの消費量が最も多いので、インクタンク１１ｋが他のインクタンク１１ｙ、１１ｍ、１１ｃに比してインク収容部１２の容量が大きいものとされている。カートリッジ本体３１には、インクタンク１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋを全て装着することとなるため、カートリッジ本体３１に各インクタンク１１を装着する際に、装着位置を間違えるおそれがある。
【００５９】
そこで、識別突部２１は、上述したように各インクタンク１１を所定の位置に間違いなく装着するために、カートリッジ本体３１の後述する識別凹部４３にあわせてインクタンク１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋのそれぞれにおいて突部の位置が異なるようにしている。
【００６０】
識別突部２１は、インクタンク１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋを製造する際に、全て同じ位置に複数の突部を有するように形成した後に、インクタンク１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋのそれぞれぞれで異なる位置の突部を切り取るようにすることが好ましい。このように識別突部２１を形成することで、インクタンク１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋを全て別工程で作製することなく上述した突部を切り取る工程までは同一の工程とすることができるため、製造効率を向上させることができる。
【００６１】
このように構成されたインクタンク１１は、上述したように各色に対応したインクタンク１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋがあり、それぞれヘッドカートリッジ２を構成するカートリッジ本体３１に装着されてインク４をカートリッジ本体３１側に供給することができる。
【００６２】
インクタンク１１が装着されるカートリッジ本体３１は、図２及び図３に示すように、インクタンク１１が装着される装着部３２と、インクタンク１１を固定する係合片３３及びラッチレバー３４と、インクタンク１１を付勢する付勢部材３５と、インクタンク１１内におけるインク残量を検出するインク残量検出部３６と、インク供給部１３と接続されてインク４が供給される接続供給部３７と、接続供給部３７内におけるインク４の有無を検出するインク検出部３８，３９と、カートリッジ本体３１をプリンタ本体３から取り外すための取手部４０と、インクを吐出するヘッド部であるヘッドチップ４１と、ヘッドチップ４１を保護するヘッドキャップ４２とを有している。
【００６３】
インクタンク１１が装着される装着部３２は、インクタンク１１が装着されるように略凹形状となっており、ここでは４本のインクタンク１１が並列に収納される。装着部３２は、インクタンク１１が収納されることから、インクタンク１１と同様に印刷幅の方向に長く設けられている。カートリッジ本体３１は、この装着部３２にインクタンク１１を収納することによりインクタンク１１を装着することができる。
【００６４】
また、装着部３２は、図７に示すように、イエロー用のインクタンク１１ｙが装着される装着部３２ｙ、マゼンタ用のインクタンク１１ｍが装着される装着部３２ｍ、シアン用のインクタンク１１ｃが装着される装着部３２ｃ、ブラック用のインクタンク１１ｋが装着される装着部３２ｋからなり、装着部３２ｙ，３２ｍ，３２ｃ，３２ｋが隔壁３２ａによりそれぞれ隣接するように区画されている。
【００６５】
なお、上述したようにブラックのインクタンク１１ｋは、インク４の内容量が大きいため、長手方向に対して垂直方向の幅が他のインクタンク１１ｙ，１１ｍ，１１ｃよりも広く設けられており、これに合わせて装着部３２ｋの幅も他の装着部３２ｙ，３２ｍ，３２ｃよりも広く設けられている。
【００６６】
装着部３２の開口端に設けられる係合片３３は、図３に示すように、装着部３２の長手方向の一端縁に設けられており、インクタンク１１の係合段部１９と係合する。具体的に、この係合片３３は、インクタンク１１の係合段部１９と係合する。インクタンク１１は、係合段部１９側を挿入端として斜めに装着部３２内に挿入し、係合段部１９と係合片３３との係合位置を回動支点として、インクタンク１１の係合段部１９が設けられていない側を装着部３２側に回動させるようにして装着部３２に装着することができる。これによって、インクタンク１１は、装着部３２に容易に装着することができる。
【００６７】
ラッチレバー３４は、図３に示すように、装着部３２の係合片３３に対して反対側の側面、すなわち長手方向の他端の側面に設けられており、略長方形状の係合孔３４ａを有している。ラッチレバー３４は、基端部が装着部３２を構成する長手方向の他端の側面の底面側に一体的に設けられ、先端側がこの側面に対して近接離間する方向に弾性変位するように形成され、先端側に係合孔３３ａが形成されている。ラッチレバー３４は、インクタンク１１が装着部３２に装着されると同時に弾性変位し、係合孔３４ａがインクタンク１１の係止突部１８と係合するように付勢力が働き、装着部３２に装着されたインクタンク１１が装着部３２より脱落しないようにする。
【００６８】
また、ラッチレバー３４は、インクタンク１１を取り外すとき、弾性変位されることで、係合孔３４ａと係止突部１８との係合状態が解除されて、インクタンク１１が取り外し可能となる。
【００６９】
付勢部材３５は、インクタンク１１の係合段部１９に対応する側面側の底面上に設けられ、インクタンク１１を取り外す方向に付勢する付勢部材である。付勢部材３５は、インクタンク１１を取り外す方向に弾性変位可能とされた、例えば板バネが用いられている。付勢部材３５は、その板バネを折曲し、折曲することにより形成された頂部でインクタンク１１の底面を押圧し、装着部３２に装着されているインクタンク１１を装着部３２より取り外す方向に付勢するようにしている。これにより、付勢部材３５は、ラッチレバー３４を弾性変位させて装着部３２からインクタンク１１を取り外すとき、インクタンク１１を取り外す方向にインクタンク１１の底面を押圧するため、インクタンク１１の取り外しを容易とすることができる。
【００７０】
インク残量検出部３６は、図８に示すように、インクタンク１１内のインク４の残量を段階的に検出するための３つの導電性を有する部材３６ａ，３６ｂ，３６ｃがそれぞれ一対に設けられ、図示しない制御回路と接続された導体板３６ｄに接続された検出部であり、各色のインクタンク１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋの装着部３２ｙ，３２ｍ，３２ｃ，３２ｋに設けられている。
【００７１】
インク残量検出部３６は、インクタンク１１がヘッドカートリッジ２に装着されたとき、インクタンク１１内の側面の高さ方向に並設された端子部２０に接触し電気的に接続される。インク残量検出部３６は、インクタンク１１を装着するとき、インクタンク１１側へ付勢する図示しない弾性体により押圧されており、これによりインクタンク１１を押圧されインクタンク１１の端子部２０に密着され確実に端子部２０と電気的に接続されるようにしている。
【００７２】
このようなインク残量検出部３６は、一対の部材３６ａ，３６ｂ，３６ｃ間の電気抵抗値を検出することで、インクタンク１１内におけるインク４の残量を検出する。具体的にインク残量検出部３６では、インクタンク１１内におけるインク４が導電性を有しているため、インクタンク１１内におけるインク４の残量により一対の部材３６ａ，３６ｂ，３６ｃ間の電気抵抗値が異なるようになっている。つまり、インク残量検出部３６では、インクタンク１１内にインク４があれば検出される電気抵抗値が下がり、インク４が無ければ空気が絶縁物質であるので検出される電気抵抗値が大きくなることを検出するようにしている。
【００７３】
そして、カートリッジ本体３１にインクタンク１１を装着する際には、インクタンク１１の係止面部１９を係合片３３に係合させ、この係合片３３が支点となるようにインクタンク１１を回動させて係止突部１８とラッチレバー３４の係合孔３４ａとを係合させる。このときに、付勢部材３５がインクタンク１１を取り外し方向に付勢することで、インクタンク１１がカートリッジ本体３１に固定される。
【００７４】
カートリッジ本体３１は、インクタンク１１が装着された際に、インクタンク１１のインク供給部１３に対応する部分に、インク供給部１３と連結される連結部として接続供給部３７が設けられている。この接続供給部３７は、カートリッジ本体３１の装着部３２内の底面部に設けられたヘッドチップ４１上から底面部の一部に設けられた穴部１３ｆから突出するように形成され、凸状のインク供給口１３ｂに係合する凸状のインク供給調整部であり、インクジェットプリントヘッドのヘッドチップ４１へのインク供給路を構成している。
【００７５】
なお、接続供給部３７では、図示しない先端部が、上述したインク供給部１３の開閉ピン１３ｅを兼ねるようにしてもよく、この場合にインクタンク１１がカートリッジ本体３１に装着されると、この先端部が上述したインク供給部１３の弁１３ｃを押し上げてインク４の供給を可能とする。このように接続供給部３７は、インクタンク１１からヘッドチップ４１へ適切な量のインク４を供給することができる。
【００７６】
具体的に、接続供給部３７は、図９に示すように、インクタンク１１から供給されるインク４を溜めるインク溜め部５１と、接続供給部３７に連結されるインク供給部１３をシールするシール部材５２と、インク４内の不純物を除去するフィルタ５３と、インクタンク１１側からヘッドチップ４１側へとインク４を供給するためのインク供給機構５４とを有している。
【００７７】
インク溜め部５１は、インク供給部１３と接続されインクタンク１１から供給されるインク４を溜める空間である。
【００７８】
シール部材５２は、インク溜め部５１の上端に設けられたシール部材であり、インクタンク１１のインク供給部１３が接続供給部３７のインク溜め部５１に接続されるとき、インク４が外部に漏れないようインク溜め部５１とインク供給部１３との間を密閉するシール部材である。
【００７９】
フィルタ５３は、インクタンク１１の着脱時等にインク４に混入してしまった塵や埃等のごみを取り除くフィルタである。フィルタ５３は、インク検出部３８，３９よりも下部に設けられている。
【００８０】
インク供給機構５４は、図１０及び図１１に示すように、本発明を適用した液体供給機構であり、インク４が充填されるインク室５５と、インク溜め部５１からインク室５５にインク４が流入されるインク流入路５６と、インク室５５からヘッドチップ４１へとインク４が流出されるインク流出路５７と、インク流出路５７側と連通されると共に、外気と連通された外気連通部５８と、インク室５５に設けられてインク流出路５７を開閉する弁５９と、弁５９をインク流出路５７を閉塞する方向に付勢する第１の弾性部材であるコイルバネ６０と、コイルバネ６０の付勢力を調整する調整手段である負圧調整ネジ６１と、インク流出路５７と外気連通部５８との間を隔離すると共に、弁５９と弁シャフト６２を介して連結された第２の弾性部材であるダイアフラム６３とを有している。
【００８１】
インク室５５は、略直方体状を為す空間を形成する液室であり、このインク室５５の一側面部と、上述したインク貯め部５１との間がインク流入路５６により連通されると共に、このインク室５５の下面部と、ヘッドチップ４１のインク流路部１０６との間がインク流出路５７により連通されている。
【００８２】
インク流入路５６は、インク溜め部５１から下方に向かって延長して設けられると共に、その途中からインク室５５の一側面部と連通されるように水平方向に延長して設けられている。
【００８３】
インク流出路５７は、インク室５５の下面部から外気連通部５８と連通されるように下方に向かって延長して設けられると共に、外気連通部５８と連通される位置から水平方向に延長して設けられ、その途中からヘッドチップ４１のインク流路部１０６と連通されるように下方に向かって延長して設けられている。また、このインク流出路５７のインク室５５と外気連通部５８との間には、弁シャフト６２を貫通した状態で弁５９により開閉される流路５７ａが設けられている。
【００８４】
外気連通部５８は、流路５７ａの下方に位置して略円筒状の空間を形成しており、下面部には、外気と連通されるための外気連通孔５８ａが設けられている。また、この外気連通部５８の内側面には、後述するダイヤフラム６３の外周部を保持する保持部６４が設けられている。
【００８５】
弁５９は、全体略円柱状の部材からなり、上述したインク流出路５７の流路５７ａに先端部５９ａが嵌合されるように、この先端部５９ａがテーパ状に縮径された形状を有している。また、この弁５９の中心部には、後述する弁シャフト６２の一端が嵌合される嵌合孔５９ｂが穿設されている。弁５９の材質は、その種類を問わないが、高い閉塞性を有する、例えばゴムやエラストマー等の弾性体を用いることが好ましい。また、弁５９の表面には、流路５７ａとの接触による貼り付きを防ぐために、液漏れが生じない程度の微小な凹凸を設けたり、粘着を防止するための皮膜を塗布形成することが好ましい。
【００８６】
コイルバネ６０は、その弾性力により弁５９をインク流出路５７を閉塞する方向に付勢する圧縮コイルバネであり、一端が弁５９の上面に連結されると共に、他端が後述する負圧調整ネジ６１の先端部に連結されている。そして、このコイルバネ６０は、インク室５７内において弁５９と負圧調整ネジ６１との間で圧縮された状態で設けられている。したがって、弁５９は、このコイルバネ６０に付勢されることによって、定常状態においてインク流入路５７の流路５７ａを閉塞することになる。
【００８７】
負圧調整ネジ６１は、インク室５５の上面からの捻じ込み量を外部から調整することによって、先端部がコイルバネ６０を押圧し、このコイルバネ６０の圧縮状態を変化させることで、コイルバネ６０による弁５９がインク流出路５７の流路５７ａを閉塞する方向の付勢力を調整する。すなわち、この負圧調整ネジ６１によれば、弁５９を開閉動作させるのに必要な負圧の調整を行うことができる。具体的には、後述するヘッドチップ４１のノズル１０４ａからインク４が蒸発することで発生する負圧によって弁５９が開放されるように、コイルバネ６０による弁５９がインク流出路５７を閉塞する方向の付勢力を調整する。
【００８８】
弁シャフト６２は、弁５９とダイヤフラム６３とを連結する連結部材であり、一端が弁５９の嵌合孔５９ｂに嵌合されると共に、他端が後述するダイヤフラム６３の嵌合孔６３ｂに嵌合された状態で取り付けられている。また、弁シャフト６２の他端側には、弁５９が開放される方向への移動を規制するストッパ６２ａが突出して設けられている。
【００８９】
ダイヤフラム６３は、ゴム等の弾性部材が全体略円盤状に形成されると共に、その中心部と外周部との間に、同心円状にインク流出路５７側に膨出された弾性変位部６３ａを有している。また、このダイヤフラム６３の中心部には、上述した弁シャフト６２の他端が嵌合される嵌合孔６３ｂが穿設されている。また、このダイヤフラム６３の外周部には、上述した外気連通部５８の保持部６４に保持される肉厚部６３ｃが設けられている。
【００９０】
そして、このダイヤフラム６３は、嵌合孔６３ｂに弁シャフト６２の他端が嵌合されると共に、肉厚部６３ｃが外気連通部５８の保持部６４に挟み込まれた状態で保持されることによって、インク流出路５７と外気連通部５８との間を隔離している。これにより、インク流出路２７側が密閉された状態となり、ダイヤフラム６３の一主面側がインク流出路５７内のインク４に臨むと共に、他主面側が外気連通部５８の外気に臨むことになる。
【００９１】
また、このダイヤフラム６３は、弾性変位部６３が弾性変位することで、中心部及び外周部の変形によるインク漏れを防止しつつ、流出路５７側に弾性変位可能となっている。また、このダイヤフラム６３の弾性変位に連動して、弁シャフト６２を介して弁５９をコイルバネ６０の付勢に抗してインク流出路５７の流路５７ａが開放される方向に押圧することが可能となっている。
【００９２】
以上のように構成されたインク供給機構５４では、後述するヘッドチップ４１のノズル１０４ａからインク４が吐出された際に、ヘッドチップ４１側に負圧が発生し、インク流出路５７内の圧力が低下する。これにより、インク流出路５７内の圧力が外気連通部５８側の大気圧よりも低下し、この圧力差に応じてダイヤフラム６３がインク流出路５７側に弾性変位すると共に、このダイヤフラム６３が弁５９をコイルバネ６０の付勢に抗してインク流出路５７の流路５７ａが開放される方向に押圧する。これにより、弁５９がインク流出路５７の流路５７ａを開放する。そして、上述したインク流出路５７内の圧力低下によるインク室５５からインク流出路５７へとインク４を引き込む吸引力の発生によって、インク流入路５６からインク室５５へとインク４が流入されると共に、インク室５５からインク流出路５７へとインク４が流出される。これにより、一方の側であるインクタンク１１のインク収容部１２から、他方の側であるヘッドチップ４へとインク４を供給することができる。
【００９３】
一方、インクタンク１１のインク収容部１２からヘッドチップ４へとインク４が供給されて、インク流出路５７内の圧力が定常状態に戻ると、このインク流出路５７内の圧力と外気連通部５８側の大気圧との圧力差がなくなることで、外気連通部５８側に弾性変位していたダイヤフラム６３が復元力により変形前の状態に戻ると共に、弁５９がコイルバネ６０に付勢されながら再びインク流出路５７の流路５７ａを閉塞する。これにより、一方の側であるインクタンク１１のインク収容部１２から、他方の側であるヘッドチップ４へのインク４の供給が停止される。
【００９４】
以上のようにして、インク供給機構５４では、インク４を吐出する度にヘッドチップ４側の負圧が高まると、上述したインク４の供給動作を繰り返す。
【００９５】
一方、インクタンク１１では、インク収容部１２内のインク４がインク室５５に供給されると、インク収容部１２内のインク４が減少するが、このとき、空気導入管１５から外気がインクタンク１１内に入り込む。インクタンク１１内に入り込んだ空気は、インクタンク１１の上方に送られる。これにより、インク４が後述するノズル１０４ａから吐出される前の状態に戻り、平衡状態となる。このとき、空気導入管１５内にインク４がほとんどない状態で平衡状態となる。
【００９６】
インク検出部３８，３９は、接続供給部３７内におけるインク４の有無を検出する一対の導電性を有する線状部材であり、先端部が接続供給部３７内に臨ませるように配設されている。インク検出部３８，３９は、接続供給部３７のインク溜め部５１の側面に接続供給部３７の内部から外部に貫通するように設けられ、それぞれヘッドチップ４１に接続されている。
【００９７】
インク検出部３８，３９は、接続供給部３７内におけるフィルタ５３よりも上部に設けられている。これは、インク４がフィルタ５３以下となる場合に、ヘッドチップ４１側におけるインク４の負圧が高まり、装置の故障の原因となることを防止するためである。インク検出部３８，３９は、インク４をフィルタ５３よりもインクタンク１１側で検出することで、インク４がフィルタ５３からヘッドチップ４１側においてなくなってしまうことを防止することができる。
【００９８】
さらに、インク検出部３８，３９は、インク残量検出部３６と組み合わせて用いることでより詳細にインクタンク１１内のインク４の残量を検出することが可能となる。具体的にインク検出部３８，３９では、インク４が導電性を有しているため、接続供給部３７内におけるインク４の有無により両者間の電気抵抗値が異なるようになっている。つまり、インク検出部３８，３９では、接続供給部３７内にインク４があれば検出される電気抵抗値が下がり、インク４が無ければ空気が絶縁物質であるので検出される電気抵抗値が大きくなる。
【００９９】
このようにインク検出部３８，３９は、インクタンク１１内におけるインク４の残量が無い状態であっても、接続供給部３７内におけるインク４の有無を検出することができるため、装置全体としてより正確にインク４の残量を検出することができる。
【０１００】
取手部４０は、カートリッジ本体３１が消耗する等して交換の必要がある場合や、インクジェットプリンタ装置１を修理する際等に、カートリッジ本体３１の取り外しを容易にする。
【０１０１】
ヘッドチップ４１は、各色のインク４に対応して、図１２に示すように、ベースとなる回路基板１０１と、インク４を加熱する発熱抵抗体１０２と、インク４の漏れを防ぐフィルム１０３と、インク４が吐出されるインク吐出孔であるノズル１０４ａが多数設けられたノズルシート１０４と、これらに囲まれてインク４が供給される空間であるインク加圧室１０５と、インク加圧室１０５にインクを供給するインク流路部１０６とを有している。
【０１０２】
回路基板１０１は、シリコン等の半導体基板からなるものであり、その一主面１０１ａに、発熱抵抗体１０２が形成されており、この発熱抵抗体１０２と回路基板１０１上の図示しない制御回路とが接続されている。この制御回路は、ロジックＩＣ（Integrated Circuit）やドライバートランジスタ等からなる。
【０１０３】
発熱抵抗体１０２は、制御回路から供給される電力により発熱し、インク加圧室１０５内のインク４を加熱して内圧を高める。これにより加熱されたインクは、後述するノズルシート１０４に設けられたノズル１０４ａから吐出する。
【０１０４】
フィルム１０３は、回路基板１０１の一主面１０１ａに積層されている。フィルム１０３は、例えば露光硬化型のドライフィルムレジストからなるものであり、回路基板１０１の一主面１０１ａの略全体に積層された後、フォトリソプロセスによって不要部分が除去されて所定形状に形成される。これにより、フィルム１０３は各発熱抵抗体１０２の周囲部を略凹状に囲むように形成される。フィルム１０３により発熱抵抗体１０２を囲む部分がインク加圧室１０５の一部を形成している。
【０１０５】
ノズルシート１０４は、インク４を吐出させるためのノズル１０４ａが形成されたシート状部材であり、フィルム１０３の回路基板１０１と反対側に積層されている。ノズル１０４ａは、ノズルシート１０４に円形状に開口された孔であり、各発熱抵抗体１０２の下側に位置するように配置されている。なお、ノズルシート１０４はインク加圧室１０５の一部を形成している。
【０１０６】
インク加圧室１０５は、回路基板１０１、発熱抵抗体１０２、フィルム１０３及びノズルシート１０４に囲まれた空間であり、インク流路部１０６から供給されるインク４を発熱抵抗体１０２により加熱させて内圧を上昇させる。
【０１０７】
インク流路部１０６は、上述したインク供給機構５４のインク流出路５７と連通されており、インク供給機構５４により供給されるインク４を各インク加圧室１０５に送り込む流路を形成している。
【０１０８】
以上のように構成されるヘッドチップ４１は、図９に示すように、例えばイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各インクタンク１１に対応するインク流路部１０６がそれぞれ記録紙の幅方向に亘って設けられ、図１３に示すように、各色のインク４が供給されるインク流路部１０６に対応して、それぞれ印刷幅方向にノズル１０４ａが略直線状に並設されている。
【０１０９】
具体的には、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックのインクタンク１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋの直下に各色に対応する接続供給部３７が設けられており、この接続供給部３７の下部にインク流路部１０６が記録紙等の印刷幅に亘って設けられているため、ヘッドチップ４１は、吐出面４１ａにおいて、各色のノズル１０４ａが、このインク流路部１０６に沿って設けられている。
【０１１０】
ヘッドチップ４１は、各色のノズル１０４ａが略直線上に並設されているが、所定の数のノズル１０４ａを組として、このノズル１０４ａの組が印刷方向に前後するように設けられている。
【０１１１】
このようなヘッドチップ４１がインク液滴ｉを吐出する原理を説明する。
【０１１２】
先ず、図示しない制御回路からの指令によって選択された発熱抵抗体１０２に短時間、例えば１〜３マイクロ秒程度、電流パルスが流されることにより、発熱抵抗体１０２が急速に加熱される。この結果、図１４に示すように、発熱抵抗体１０２に接する部分にインク気泡Ｂが発生し、図１５に示すように、そのインク気泡Ｂの膨張によってインク気泡Ｂの膨張分の体積と等しい体積のインク４が押しのけられる。これによって、ノズル１０４ａに接する部分の押しのけられたインク４と同等の体積のインク液滴ｉがノズル１０４ａから吐出され、記録紙等の対象物に着弾される。
【０１１３】
インク液滴ｉが吐出されると、インク液滴ｉを吐出したインク加圧室１０５内に吐出された量と同量のインク４がインク流路部１０６から直ちに補充され、図１２に示すように、元の状態に戻る。このインク４は、接続供給部３７のインク供給機構５４を通じてインクタンク１１から供給される。
【０１１４】
インク４がノズル１０４ａから吐出される前、すなわちインク加圧室１０５内にインク気泡が発生する前は、インクタンク１１の空気導入管１５内と空気導入管１５外でインク液面が同一の高さになった際にインク４が平衡状態にある。
【０１１５】
なお、ここでは、ヘッドチップ４１が発熱抵抗体１０２によりインク４を加熱する電気熱変換方式について説明したが、圧電素子により機械的にインク４を押し出す圧電素子等電気機械変換素子を用いたヘッドチップとしてもよい。
【０１１６】
ヘッドキャップ４２は、ヘッドチップ４１を保護するために設けられたカバーであり、インク４を吐出する際には、プリンタ本体３のカバー開閉機構により開閉される。ヘッドキャップ４２は、図２に示すように、開閉方向に設けられた溝部７１と、長手方向に設けられヘッドチップ４１の吐出面４１ａに付着した余分なインクを吸い取る清掃ローラ７２とを有している。
【０１１７】
ヘッドキャップ４２は、開閉動作時にこの溝部７１に沿って開閉するようにされており、このとき清掃ローラ７２がヘッドチップ４１の吐出面４１ａに当接しながら回転することで、余分なインク４を吸い取り、ヘッドチップ４１の吐出面４１ａを清掃する。この清掃ローラ７２は、例えば吸水性の高い部材が用いられる。また、ヘッドキャップ４２は、ヘッドチップ４１内のインク４が乾燥しないようにする。
【０１１８】
プリンタ本体３は、図１に示すように、ヘッドカートリッジ２が装着されるヘッドカートリッジ装着部８１と、ヘッドカートリッジ２を着脱するためのヘッドカートリッジ着脱機構８２と、ヘッドキャップを開閉するヘッドキャップ開閉機構８３と、記録紙等を給排紙する給排紙機構８４と、給排紙機構８４に記録紙等を供給する給紙口８５と、給排紙機構８４から記録紙等が出力される排紙口８６とを有する。
【０１１９】
ヘッドカートリッジ装着部８１は、ヘッドカートリッジ２が装着される凹部であり、ヘッドカートリッジ２がヘッドカートリッジ着脱機構８２により着脱できるようになっている。
【０１２０】
ヘッドカートリッジ着脱機構８２は、ヘッドカートリッジ装着部８１にヘッドカートリッジ２を着脱するための機構であり、例えばレバー等によりヘッドカートリッジ２を固定、開放するようになっている。
【０１２１】
ヘッドキャップ開閉機構８３は、ヘッドカートリッジ２のヘッドキャップ４２を開閉する駆動部を有しており、印刷を行うときにヘッドキャップ４２を開放してチップヘッド４１が記録紙等に対して露出するようにし、印刷が終了したときにヘッドキャップ４２を閉塞してチップヘッド４１を保護する。
【０１２２】
給排紙機構８４は、記録紙等を搬送する駆動部を有しており、供給口８５から供給される記録紙等をヘッドカートリッジ２のチップヘッド４１まで搬送し、インク４が吐出された記録紙等を排紙部８５に搬送して装置外部へ出力するようになっている。給紙口８５は、給排紙機構８４に記録紙等を供給する開口部であり、トレー８５ａ等に複数枚の記録紙を積層してストックすることができる。排紙口８６は、インク４が吐出された記録紙等が給排紙機構８４により搬送されて排出される。出力される開口部である。
【０１２３】
ところで、上述したプリンタ装置１では、ヘッドカートリッジ２のヘッドチップ４１側に負圧が発生することによって、弁５９が開放されることから、このヘッドチップ４１のノズル１０４ａからインク４が吐出されて液量が減少したときや、ヘッドチップ４１のノズル１０４ａからインク４が蒸発して液量が減少したときに、この減少した液量に相当する負圧に応じて弁５９を開閉動作し、一方の側であるインクタンク１１のインク収容部１２から、他方の側であるヘッドチップ４へとインク４を適切に供給することが可能である。
【０１２４】
また、このプリンタ装置１では、ヘッドチップ４側に負圧が発生した際に、ヘッドチップ４側と連通されたインク流出路５７内の圧力と、外気と連通された外気連通部５８側の大気圧との圧力差に応じて、ダイヤフラム６３がインク流出路５７側に弾性変位すると共に、このダイヤフラム６３の押圧により弁５９がコイルバネ６０の付勢に抗してインク流出路５７を開放することから、例えばヘッドチップ４１のノズル１０４ａからインク４が吐出されたときから、弁５９がインク流出路５７を開放するまでのヘッドチップ４１側に発生する急激な圧力変動に対して追従することが可能である。これにより、ヘッドチップ４１のノズル１０４ａから空気が吸引されてインク４に混入するのを防ぐことが可能である。特に、ヘッドチップ４が大量にインクを吐出するライン型のプリンタ装置１の場合には、一方の側であるインクタンク１１のインク収容部１２から、他方の側であるヘッドチップ４１へとインク４を適切且つ大量に供給することが可能である。
【０１２５】
また、このプリンタ装置１では、インクタンク１１のインク収容部１２内の圧力が高まった場合でも、インク室５５内に設けられた弁５９がインク流出路５７側を閉塞していることから、このインク収容部１２と連通されたインク流入路５６及びインク室５５内の圧力の高まりによって弁５９がインク流出路５７の流路５７ａを開放することはなく、ヘッドチップ４１のノズル１０４ａからインク漏れが生じるのを防ぐことが可能である。
【０１２６】
なお、上述したプリンタ装置１では、ヘッドチップ４１等が設けられたヘッドカートリッジ２がプリンタ本体３に対して着脱可能としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ヘッドチップ４１等がプリンタ本体３に一体に設けられた構成であってもよい。また、ヘッドカートリッジ２では、インクタンク１１がカートリッジ本体３１に対して着脱可能としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、インクタンク１１がカートリッジ本体３１に一体に設けられた構成であってもよい。
【０１２７】
また、本発明を適用した液体供給方法は、上述したインクタンク１１からヘッドチップ４１にインク４を供給するインク供給機構５４に適用したものに限定されず、一方の側から他方の側へと液体を供給する際に広く適用可能である。また、本発明は、上述したプリンタ装置１に適用されたものに限定されず、液体を吐出する他の液体吐出装置や液体吐出ヘッドカートリッジに広く適用することが可能である。例えば、液体中のＤＮＡ等を吐出する液体吐出装置や、プリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出したりする液体吐出装置等にも適用可能である。
【０１２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ヘッド部側（他方の側）に発生する負圧によって弁が開放されることから、ヘッド部の吐出孔から液体が吐出されて液量が減少したときや、ヘッド部の吐出孔から液体が蒸発して液量が減少したときに、この減少した液量に相当する負圧に応じて弁を開閉動作し、一方の側である収容部から他方の側であるヘッド部へと液体を適切に供給することが可能である。
【０１２９】
また、本発明によれは、ヘッド部側（他方の側）に負圧が発生した際に、ヘッド部と連通された流出路内の圧力と、外気と連通された外気連通部側の大気圧との圧力差に応じて、第２の弾性部材が流出路側に弾性変位すると共に、この第２の弾性部材の押圧により弁が第１の弾性部材の付勢に抗して流出路を開放することから、例えばヘッド部の吐出孔から液体が吐出されたときから、弁が流出路を開放するまでのヘッド部側（他方の側）に発生する急激な圧力変動に対して追従することが可能である。これにより、ヘッド部の吐出孔から空気が吸引されて液体に混入するのを防ぐことが可能であり、特に、ヘッド部が大量に液体を吐出する場合には、一方の側である収容部から他方の側であるヘッド部へと液体を適切且つ大量に供給することが可能である。
【０１３０】
また、本発明によれば、一方の側である収容部内の圧力が高まった場合でも、液室内に設けられた弁が流出路側を閉塞していることから、この収容部と連通された流入路及び液室内の圧力の高まりによって弁が流出路を開放することはなく、他方の側であるヘッド部の吐出孔から液漏れが生じるのを防ぐことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適したプリンタ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】上記プリンタ装置が備えるヘッドカートリッジの構成を示す斜視図である。
【図３】上記プリンタ装置が備えるヘッドカートリッジの構成を示す断面図である。
【図４】ヘッドカートリッジに装着されるインクタンクの供給部における供給口が閉塞された状態を説明するための模式図である。
【図５】ヘッドカートリッジに装着されるインクタンクの供給部における供給口が開放された状態を説明するための模式図である。
【図６】ヘッドカートリッジに装着されるインクタンクの端子部を説明するための模式図である。
【図７】ヘッドカートリッジの構成を説明するための平面図である。
【図８】ヘッドカートリッジにおけるインク残量検出部の構成を説明するための平面図である。
【図９】インクタンク及びヘッドカートリッジの構成を説明するための模式図である。
【図１０】ヘッドカートリッジのインク供給機構を説明するための図であり、弁が閉塞された状態を示す断面図である。
【図１１】ヘッドカートリッジのインク供給機構を説明するための図であり、弁が開放された状態を示す断面図である。
【図１２】ヘッドカートリッジのヘッドチップを説明するための断面図である。
【図１３】ヘッドカートリッジのヘッドチップを説明するための平面図である。
【図１４】ヘッドカートリッジのヘッドチップにおいて、気泡が発生した状態を説明するための断面図である。
【図１５】ヘッドカートリッジのヘッドチップにおいて、発生した気泡によりインク液滴が吐出される状態を説明するための断面図である。
【図１６】従来のプリントヘッドを説明するための模式図である。
【符号の説明】
１プリンタ装置（液体吐出装置）、２ヘッドカートリッジ（液体吐出ヘッドカートリッジ）、３プリンタ本体、４インク（液体）、１１インクタンク、１２インク収容部、１３インク供給部、１３ａ底面、１３ｂ供給口、１３ｃ弁、１３ｄコイルバネ、１３ｅ開閉ピン、１４外部連通孔、１５空気導入管、１６インク貯留部、１７シール、１８係止突部、１９係止面部、１９ａ斜面部、１９ｂ平面、２０端子部、２１識別突部、３１カートリッジ本体、３２装着部、３３爪部、３４ラッチレバー、３４ａ穴部、３５付勢部材、３６インク残量検出部、３７接続供給部、３８，３９インク検出部、４０取手部、４１ヘッドチップ（ヘッド部）、４２ヘッドキャップ、４３識別凹部、５１インク溜め部、５２シール部材、５３フィルタ、５４インク供給機構（液体供給機構）、５５インク室（液室）、５６インク流入路、５７インク流出路、５８外気連通部、５９弁、６０コイルバネ（第１の弾性部材）、６１負圧調整ネジ（調整手段）、６２弁シャフト、６３ダイヤフラム（第２の弾性部材）、７１溝部、７２清掃ローラ、８１ヘッドカートリッジ装着部、８２ヘッドカートリッジ着脱機構、８３ヘッドキャップ開閉機構、８４給排紙機構、８５給紙口、８６排紙口、１０１回路基板、１０１ａ一主面、１０２発熱抵抗体、１０３フィルム、１０４ノズルシート、１０４ａノズル（吐出孔）、１０５インク加圧室、１０６インク流路部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid discharge device that discharges liquid, a liquid discharge head cartridge that discharges liquid stored in a storage portion of such a liquid discharge device, and a storage portion of such a liquid discharge head cartridge to a head portion. And a liquid supply mechanism for supplying liquid from one side to the other side.
[0002]
[Prior art]
An example of a liquid ejecting apparatus that ejects liquid is an ink jet printer apparatus. This ink jet type printer device supplies ink contained in an ink tank to a head chip of a print head, and discharges ink from a minute ink discharge hole provided in the head chip, thereby making it possible to target a recording paper or the like. Print on the object. Such an ink jet type printer apparatus is generally widely used because it has advantages such as low running cost and easy size reduction and colorization of printed images.
[0003]
Recently, a so-called line type printer apparatus has been proposed in which a plurality of ink ejection holes of a head chip are arranged in a substantially straight line with a length corresponding to the width of a recording paper or the like. On the other hand, a conventional printer device that performs printing while reciprocating the print head in the width direction of a recording sheet or the like is called a serial type.
[0004]
In this serial type printer device, it is necessary to move the print head in a state where the ink tank is mounted, so it is difficult to increase the size of the ink tank. On the other hand, in the line type printer device, it is not necessary to move the print head chip, so that the ink tank can be enlarged and the printing speed can be increased.
[0005]
Specifically, as shown in FIG. 16, the print head 200 included in the line-type printer apparatus includes a connection unit 203 to which an ink tank 202 that stores ink 201 is connected, a head chip 204 that discharges ink 201, An ink supply mechanism 205 that supplies ink 201 from the ink tank 202 connected to the connecting portion 203 to the head chip 204 is provided.
[0006]
The ink tank 202 includes an ink storage unit 206 that stores the ink 201, an ink supply unit 207 that is connected to the connection unit 203 and supplies the ink 201 from the ink storage unit 206 to the ink supply mechanism 205, and an ink storage unit from the outside. An external communication hole 208 for taking air into 206 is provided, and an air introduction pipe 209 for introducing air taken in from the external communication hole 208 into the ink storage unit 206.
[0007]
Among these, the ink storage unit 206 forms a space for storing the ink 201 with a highly airtight material. The ink supply unit 207 is a nozzle that communicates with the ink storage unit 206, and is provided so as to extend downward from the center of the lower surface of the ink storage unit 206. Then, the tip of this nozzle is connected to the connecting portion 203. When the ink 201 flows into the ink supply mechanism 205 from the ink supply unit 207 via the connecting unit 203, the external communication hole 208 supplies air corresponding to the amount of decrease in the ink 201 in the ink storage unit 206. In order to take in the ink storage unit 206 from the outside, the ink storage unit 206 is provided at the center of the upper surface. The air introduction pipe 209 is provided to extend downward from the external communication hole 208 to the inside of the ink storage unit 206. Further, in the middle of the air introduction pipe 209, an ink storage section is provided as a space for storing the ink 201 so that the ink 201 flowing backward from the ink storage section 206 does not suddenly flow out of the external communication hole 208. 210 is provided.
[0008]
The connecting portion 203 to which the ink tank 202 is connected is provided with a sealing member 211 such as an O-ring to prevent the ink 201 from leaking from the connected ink supply portion 207. .
[0009]
The head chip 204 corresponds to a base 212 in which a plurality of ink discharge holes 204 a for discharging the ink 201 are arranged substantially linearly with a length corresponding to the width of the recording paper or the like, and each discharge hole 204 a of the base 211. In addition, an ink pressurizing chamber for pressurizing the ink 201 and a heating resistor (both not shown) for heating the ink 201 supplied to the ink pressurizing chamber are provided. The head chip 204 generates bubbles in the ink 201 by heating the ink 201 supplied to the ink pressurizing chamber by the heating resistor, and the ink 201 pressurized in the ink pressurizing chamber by the bubbles. The droplets 201a are ejected from the ink ejection holes 204a.
[0010]
The ink supply mechanism 205 includes an ink chamber 213 filled with ink, an ink inflow path 214 through which the ink 201 flows from the ink supply unit 207 of the ink tank 202 to the ink chamber 213 via the connection unit 203, and an ink chamber. An ink outflow path 215 through which ink 201 flows from the head 213 to the head chip 204, a valve 216 that opens and closes the ink inflow path 214, and a coil spring 217 that urges the valve 216 in a direction in which the ink inflow path 214 is closed. Have.
[0011]
Among these, the ink chamber 213 forms a substantially rectangular parallelepiped space, and a space between the upper surface portion of the ink chamber 213 and the connecting portion 203 to which the ink supply portion 207 of the ink tank 202 described above is connected. The ink inflow passage 214 communicates with the lower surface of the ink chamber 213 and the head chip 204 through the ink outflow passage 215. The valve 216 is formed of a substantially hemispherical member, and is disposed in the ink chamber 213 with the spherical surface facing the ink inflow path 214 side. The coil spring 217 is arranged in a compressed state in the ink chamber 213 with one end attached to the plane side of the valve 216 and the other end attached to the lower surface of the ink chamber 213. Therefore, the valve 216 is biased by the coil spring 217, so that the spherical surface closes the ink inflow path 214 in a steady state.
[0012]
In the print head 200 configured as described above, when the ink 201 is ejected from the ink ejection hole 204a of the head chip 204, a negative pressure is generated in the ink pressurizing chamber of the head chip 204, and the ink in the ink chamber 213 is generated. 201 is fed into the ink pressurization chamber of the head chip 204 through the ink outflow path 215.
[0013]
At this time, in the ink supply mechanism 205, the ink 201 in the ink chamber 213 is supplied to the head chip 204 side, so that the pressure in the ink chamber 213 decreases. When the pressure in the ink chamber 213 is lower than the pressure in the ink inflow passage 214, a suction force is generated to draw the ink 201 from the ink inflow passage 214 to the ink chamber 213, and the valve 216 is a coil spring. The ink inflow path 214 is opened against the urging of 217. As a result, the ink 201 flows from the ink inflow path 214 into the ink chamber 213.
[0014]
On the other hand, in the print head 200, when the ink 201 is supplied to the ink pressurizing chamber of the head chip 204, the negative pressure in the ink pressurizing chamber disappears. As a result, in the ink supply mechanism 205, the suction force for drawing the ink 201 from the ink inflow path 214 to the ink chamber 213 disappears, and the valve 216 is urged by the coil spring 217 to close the ink inflow path 214 again.
[0015]
On the other hand, in the ink tank 202, when the ink 201 flows into the ink chamber 213 from the ink inflow path 214, the ink 201 is supplied from the ink supply unit 207 to the ink supply mechanism 205 via the connecting unit 203. In the ink tank 202, the ink 201 in the ink storage unit 206 is reduced, and air corresponding to the reduced ink 201 is introduced into the ink storage unit 206 from the external communication hole 208 through the air introduction pipe 209. . This air is sent to the upper part in the ink storage unit 206. As a result, the pressure in the ink storage unit 206 returns to the state before the ink 201 is discharged from the ink discharge hole 204a of the head chip 204, and the supply of the ink 201 from the ink supply unit 207 to the ink supply mechanism 205 is stopped. Is done.
[0016]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-40043 (page 4-5, FIG. 2)
[Patent Document 2]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-60984 (page 6-10, FIG. 11)
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the printer apparatus provided with the print head 200 described above, when the ink 201 evaporates from the ejection holes 204a of the head chip 204 due to drying and the ink 201 is not supplied, the ink ejection holes 204a enter the flow path during printing. Air is entrained, and the ink 201 is not ejected, and there is a problem that only that portion is missing an image.
[0018]
Therefore, in the ink supply mechanism 205 described above, the valve 216 is opened by the negative pressure generated by the evaporation of the ink 201 from the ink discharge hole 204a of the head chip 204, and the ink 201 is supplied to the head chip 204a side. Thus, it is necessary to adjust the urging force in the direction in which the valve 216 by the coil spring 217 closes the ink inflow path 214.
[0019]
However, when the biasing force by the coil spring 217 is adjusted so that the valve 216 is opened by the negative pressure generated by the evaporation of the ink 201 described above, the valve 216 is easily opened by a weak external force such as vibration. As a result, ink leakage occurs from the ink discharge holes 204a of the head chip 204.
[0020]
For this reason, in the ink supply mechanism 205, it is necessary to increase the biasing force in the direction in which the valve 216 by the coil spring 217 closes the ink inflow path 214 to some extent from the balance with ink leakage, and the above-described image omission is prevented. It was very difficult.
[0021]
In the above-described print head 200, a cap may be provided in the ink discharge hole 204a of the head chip 204 in order to prevent the ink 201 from evaporating due to drying. However, a plurality of ink discharge holes provided in a substantially straight line are provided. It is difficult to completely seal 204a with a simple configuration, and in this case, it is necessary to supply ink 201 according to the required dry amount.
[0022]
Further, in the ink supply mechanism 205 described above, the valve 216 provided in the ink chamber 213 closes the ink inflow path 214 side, so that when the pressure on the ink tank 202 side increases, the valve 216 becomes a coil spring. In some cases, the ink inflow path 214 is opened against the urging force 217 and ink leakage occurs from the ink ejection holes 204 a of the head chip 204.
[0023]
Conventionally, in order to prevent such ink leakage, for example, the inside of a supply path to which ink is supplied by a sponge or the like is kept at a negative pressure, and ink is supplied to the head chip side according to a predetermined negative pressure. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2.) However, when a sponge or the like is disposed in the supply path, the amount of ink that can be accommodated inside is naturally limited.
[0024]
In addition, when it is necessary to supply a large amount of ink 201 from the ink tank 202 to the head chip 204 as in the above-described line-type printer device or large-format paper inkjet-type printer device, the above-described ink supply The mechanism 205 has a problem that the supply of the ink 201 cannot catch up.
[0025]
Therefore, the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and a head unit that discharges liquid from a storage unit that automatically stores a necessary amount of liquid with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a liquid supply mechanism that can be appropriately supplied to a liquid.
[0026]
In addition, the present invention includes a liquid discharge head cartridge capable of appropriately discharging liquid while preventing liquid leakage by including such a liquid supply mechanism, and such a liquid discharge head cartridge. An object is to provide a liquid ejection device.
[0027]
It is another object of the present invention to provide a liquid supply method capable of automatically supplying a necessary amount of liquid from one side to the other side automatically.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the liquid supply mechanism according to the present invention supplies liquid from the storage unit of the liquid discharge head cartridge that discharges the liquid stored in the storage unit from the discharge hole of the head unit to the head unit. A liquid chamber filled with a liquid, an inflow path through which the liquid flows into the liquid chamber from the storage section, an outflow path through which the liquid flows out from the liquid chamber to the head section, and a liquid chamber And a valve that opens and closes the outflow path, One end is connected to one end of the valve, A coil spring that urges the valve in a direction in which the outflow path is blocked; Open air While isolating the outside air communication part that communicates with the outside air communication part and the outflow path , valve The other end of And a diaphragm connected to the wall of the liquid chamber, Connected to the other end of the coil spring, An adjustment unit that adjusts the biasing force in the direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path The valve, coil spring, diaphragm, and adjusting part are arranged in series in the direction in which the valve opens and closes the outflow path. The Then, a negative pressure is generated on the head side, and the pressure in the outflow path is reduced, so that the pressure in the outflow path is lower than the atmospheric pressure on the outside air communication section side, and the diaphragm flows out according to this pressure difference. While elastically displacing to the road side and pressing the valve in the direction in which the outflow path is opened against the bias of the coil spring, the valve opens the outflow path, and the adjusting unit presses the coil spring and compresses the coil spring. By changing the state, the biasing force in the direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path is adjusted.
[0029]
In addition, a liquid discharge head cartridge according to the present invention discharges liquid stored in a storage portion of a liquid discharge device that discharges liquid, a head portion provided with discharge holes for discharging liquid, and a storage portion A liquid supply mechanism for supplying liquid from the head to the head portion. The liquid supply mechanism is provided in the liquid chamber, the liquid chamber filled with the liquid, the inflow path through which the liquid flows from the storage section to the liquid chamber, the outflow path from which the liquid flows out from the liquid chamber to the head section, and the liquid chamber. And a valve that opens and closes the outflow path, One end is connected to one end of the valve, A coil spring that urges the valve in a direction in which the outflow path is blocked; Open air While isolating the outside air communication part that communicates with the outside air communication part and the outflow path , valve The other end of And a diaphragm connected to the wall of the liquid chamber, Connected to the other end of the coil spring, An adjustment unit that adjusts the urging force in the direction in which the valve by the coil spring closes the outflow passage. The valve, coil spring, diaphragm, and adjustment unit are arranged in series in the direction in which the valve opens and closes the outflow path. The In this liquid supply mechanism, a negative pressure is generated on the head portion side, and the pressure in the outflow passage is reduced, so that the pressure in the outflow passage is lower than the atmospheric pressure on the outside air communication portion side. Accordingly, the diaphragm is elastically displaced toward the outflow path, and the valve is pressed in the direction in which the outflow path is opened against the bias of the coil spring, so that the valve opens the outflow path, and the adjustment unit By pressing and changing the compression state of the coil spring, the biasing force in the direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path is adjusted.
[0030]
The liquid discharge apparatus according to the present invention includes a liquid discharge head cartridge that discharges the liquid stored in the storage portion, and an apparatus main body to which the liquid discharge head cartridge is attached. The liquid discharge head cartridge includes a head portion provided with discharge holes for discharging liquid, and a liquid supply mechanism that supplies liquid from the storage portion to the head portion. The liquid supply mechanism is provided in the liquid chamber, the liquid chamber filled with the liquid, the inflow path through which the liquid flows from the storage section to the liquid chamber, the outflow path from which the liquid flows out from the liquid chamber to the head section, and the liquid chamber. And a valve that opens and closes the outflow path, One end is connected to one end of the valve, A coil spring that urges the valve in a direction in which the outflow path is blocked; Open air While isolating the outside air communication part that communicates with the outside air communication part and the outflow path , valve The other end of And a diaphragm connected to the wall of the liquid chamber, Connected to the other end of the coil spring, An adjustment unit that adjusts the urging force in the direction in which the valve by the coil spring closes the outflow passage. The valve, coil spring, diaphragm, and adjustment unit are arranged in series in the direction in which the valve opens and closes the outflow path. The In this liquid supply mechanism, a negative pressure is generated on the head portion side, and the pressure in the outflow passage is reduced, so that the pressure in the outflow passage is lower than the atmospheric pressure on the outside air communication portion side. Accordingly, the diaphragm is elastically displaced toward the outflow path, and the valve is pressed in the direction in which the outflow path is opened against the bias of the coil spring, so that the valve opens the outflow path, and the adjustment unit By pressing and changing the compression state of the coil spring, the biasing force in the direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path is adjusted.
[0031]
The liquid supply method according to the present invention is a method for supplying a liquid from one side to the other side, and the liquid flows into the liquid chamber filled with the liquid and the liquid chamber from the one side. An inflow path that is formed, an outflow path through which liquid flows out from the liquid chamber to the other side, a valve that is provided in the liquid chamber and opens and closes the outflow path, One end is connected to one end of the valve, A coil spring that urges the valve in a direction in which the outflow path is blocked; Open air While isolating the outside air communication part that communicates with the outside air communication part and the outflow path , valve The other end of And a diaphragm connected to the wall of the liquid chamber, Connected to the other end of the coil spring, An adjustment unit that adjusts the biasing force in the direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path The valve, coil spring, diaphragm, and adjusting part are arranged in series in the direction in which the valve opens and closes the outflow path. Therefore, when a negative pressure is generated on the other side, the pressure in the outflow passage is reduced, so that the pressure in the outflow passage is lower than the atmospheric pressure on the outside air communication portion side. The diaphragm is elastically displaced toward the outflow path, and the biasing force in the direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path is adjusted by pressing the coil spring by the adjustment unit and changing the compression state of the coil spring. The valve opens the outflow path by pressing in the direction in which the outflow path is opened against the bias of the coil spring, and the suction force that draws liquid from the liquid chamber to the outflow path due to the pressure drop in the outflow path It is characterized in that the liquid is supplied from one side to the other side upon generation.
[0032]
As described above, in the present invention, a negative pressure is generated on the head portion side (the other side), and the pressure in the outflow passage is reduced, so that the pressure in the outflow passage is higher than the atmospheric pressure on the outside air communication portion side. The second elastic member is elastically displaced toward the outflow path according to the pressure difference, and the valve is pressed in the direction in which the outflow path is opened against the bias of the first elastic member, The valve opens the outlet. Then, the liquid is supplied from the storage portion on one side to the head portion on the other side by the generation of the suction force that draws the liquid from the liquid chamber to the outflow passage due to the pressure drop in the outflow passage.
[0033]
On the other hand, when the liquid is supplied from the accommodating portion to the head portion and the pressure in the outflow passage returns to a steady state, the pressure difference between the pressure in the outflow passage and the atmospheric pressure on the outside air communication portion side is eliminated. The second elastic member that has been elastically displaced toward the outside air communication portion returns to the state before the deformation, and the valve is urged by the first elastic member to block the outflow path again. Thereby, supply of the liquid from the accommodating part which is one side to the head part which is the other side is stopped.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a liquid supply mechanism, a liquid discharge head cartridge, a liquid discharge apparatus, and a liquid supply method to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
[0035]
As shown in FIG. 1, a liquid ejection apparatus to which the present invention is applied is an ink jet type printer apparatus 1 that ejects liquid ink and prints an image, characters, or the like on a recording paper that is a target. The printer device 1 is a so-called line type printer device in which a plurality of ink ejection holes are provided in a substantially straight line according to the printing width of the recording paper.
[0036]
The printer apparatus 1 includes an ink jet print head cartridge (hereinafter referred to as a head cartridge) 2 that ejects ink, and a printer main body 3 that is an apparatus main body to which the head cartridge 2 is attached.
[0037]
The head cartridge 2 can be attached to and detached from the printer main body 3. Further, an ink tank 11 which is a storage portion for storing ink, which will be described later, is detachable from the head cartridge 2. That is, in the printer apparatus 1, the head cartridge 2 and the ink tank 11 are handled as consumables, and can be easily replaced.
[0038]
As shown in FIGS. 2 and 3, the head cartridge 2 is a liquid discharge head cartridge to which the present invention is applied, and has a cartridge main body 31 to which an ink tank 11 which is a container in which ink 4 is stored is mounted. The conductive ink contained in the ink tank 11 is finely atomized and discharged by, for example, an electrothermal conversion method or an electromechanical conversion method, and ink droplets are sprayed onto a recording medium such as recording paper.
[0039]
As shown in FIG. 3, the ink tank 11 is formed by, for example, injection molding a resin material or the like, and has a substantially rectangular shape that is approximately the same size as the width direction of the recording paper that uses the longitudinal direction. And is detachable from the cartridge main body 31.
[0040]
Specifically, the ink tank 11 includes an ink storage unit 12 that stores the ink 4, an ink supply unit 13 that supplies the ink 4 from the ink storage unit 12 to the cartridge body 31, and air from the outside into the ink storage unit 12. The ink 4 is temporarily placed between the external communication hole 14 to be taken in, the air introduction pipe 15 for introducing the air taken in from the external communication hole 14 into the ink storage portion 12, and the external communication hole 14 and the air introduction pipe 15. An ink storage portion 16 to be stored, a seal 17 for preventing ink leakage from the external communication hole 14 to the outside, a locking projection 18 and an engagement step portion 19 for fixing the ink tank 11 to the cartridge body 31, and ink A terminal portion 20 for detecting the remaining amount of ink 4 in the tank 11 and an identification protrusion 21 for identifying the ink tank 11 are provided.
[0041]
The ink storage unit 12 forms a space for storing the ink 4 with a highly airtight material. The ink container 12 is formed in a substantially rectangular shape, and is formed so that the longitudinal dimension thereof is substantially the same as the dimension in the width direction of the recording paper to be used, that is, the direction orthogonal to the feeding direction of the recording paper. Yes. The ink container 12 is formed such that the inner surface in contact with the ink has a smaller surface roughness than the outer surface, so that minute foreign matters such as dust do not remain when cleaning the inside.
[0042]
The ink supply unit 13 is provided at a substantially central portion below the ink storage unit 12. The ink supply unit 13 is a substantially convex nozzle that communicates with the ink storage unit 12, and the ink tank 11 is connected to the cartridge body 31 by fitting the tip of the nozzle into a connection supply unit 37 described later. Is done. The bottom surface of the ink storage unit 12 is formed so that the central portion where the ink supply unit 13 is provided is deepest, and the stored ink is concentrated on the ink supply unit 13.
[0043]
The ink supply port 13b provided at the tip of the ink supply unit 13 is smoothly connected to the connection supply unit 37 provided in the mounting unit 32 of the ink head cartridge 2 when the ink tank 11 is mounted in the mounting unit 32. It is formed so as to expand in diameter while being linear or curved toward the tip.
[0044]
Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the ink supply unit 13 includes a bottom surface 13a of the ink tank 11, a supply port 13b for supplying the ink 4, a valve 13c for opening and closing the supply port 13b, and a valve 13c. A coil spring 13d for energizing the valve 13 and an opening / closing pin 13e for opening and closing the valve 13c. As shown in FIG. 4, before the ink tank 11 is attached to the cartridge body 31, the ink supply unit 13 is urged so that the valve 13c closes the supply port 13d by the urging force of the coil spring 13d. The mouth 13d is closed. When the ink tank 11 is mounted on the cartridge main body 31, the ink supply unit 13 pushes up the open / close pin 13e by an upper part of a connection supply unit 37 (to be described later) of the cartridge main body 31, thereby causing a coil spring. The valve 13c is pushed up against the urging force of 13d to open the supply port 13b. As a result, the ink supply unit 13 of the ink tank 11 is attached to the connection supply unit 37, and the ink storage unit 12 and an ink reservoir unit 51 described later communicate with each other so that the ink 4 can be supplied.
[0045]
2 and 3, when the ink tank 11 is pulled out from the connection supply unit 37, the valve 13c closes the supply port 13b by the operation opposite to the above-described operation. . This prevents the ink 4 in the ink storage unit 12 from leaking even when the tip of the ink supply unit 13 faces downward immediately before the ink tank 11 is attached to the cartridge body 31. . Further, when the ink tank 11 is pulled out from the cartridge body 31, the valve 13 c immediately closes the supply port 13 b, so that the ink 4 can be prevented from leaking from the tip of the ink supply unit 13.
[0046]
The external communication hole 14 is a vent that takes air into the ink storage unit 12 from the outside of the ink tank 11. The external communication hole 14 corresponds to a decrease in the ink 4 in the ink storage portion 12 when the ink tank 11 is attached to the cartridge main body 31 and the ink 4 flows from the ink storage portion 12 to the cartridge main body 31 side. In order to take in the minute air into the ink tank 11 from the outside, it is provided on the outer peripheral surface of the ink tank 11 or the like.
[0047]
The air introduction tube 15 communicates the ink storage portion 12 and the external communication hole 14, and introduces air taken in from the external communication hole 14 into the ink storage portion 12. As a result, when the ink tank 11 is attached to the cartridge main body 31, even if the ink 4 is supplied to the cartridge main body 31 and the inside of the ink containing portion 12 is depressurized as the ink 4 decreases, air is introduced. Since air is introduced into the ink storage portion 12 by the tube 15, the internal pressure is maintained in an equilibrium state, and the ink 4 can be appropriately supplied to the cartridge body 31.
[0048]
The ink storage unit 16 is provided between the external communication hole 14 and the air introduction tube 15, and when the ink 4 leaks from the air introduction tube 15 communicating with the ink storage unit 12, the ink storage unit 16 may suddenly flow out to the outside. Ink 4 is temporarily stored so as not to be present.
[0049]
Specifically, in the ink tank 11, there is no ink 4 in the ink reservoir 16 at normal temperature and normal pressure. However, in the ink tank 11, when the external pressure decreases or the external temperature rises, the air in the ink storage unit 12 expands, and the expanded air causes the ink 4 to pass from the ink storage unit 12 through the air introduction pipe 15. As a result, the ink storage unit 16 is pushed out. At this time, in the ink tank 11, the ink 4 pushed out from the ink storage portion 12 is stored in the ink storage portion 16, so that the ink 4 can be prevented from leaking from the external communication hole 14.
[0050]
The ink storage part 16 is formed in a substantially rhombus with the longer diagonal line in the longitudinal direction of the ink storage part 12, and an air introduction tube 15 is provided at the topmost position of the ink storage part 12, and the ink storage part The ink that has entered from 12 can be returned to the ink storage unit 12 again. Further, the air introduction tube 15 is provided so as to be positioned on the ink supply unit 13, and the ink in the ink storage unit 16 is efficiently supplied even when the ink remaining amount in the ink storage unit 12 decreases. 13 can be supplied.
[0051]
The seal 17 is a member that prevents the ink 4 from leaking outside the ink tank 11 even when the ink 4 flows back to the external communication hole 14 at the time of shipment or the like. In use, the seal 17 is peeled off from the ink containing portion 12 so as to open the external communication hole 14. Of course, since the external communication hole 14 is provided on the upper surface of the ink containing portion 12, ink does not leak outside through the external communication hole 14 during use.
[0052]
The locking protrusion 18 is a protrusion provided on one side surface of the ink tank 11 in the longitudinal direction, and engages with an engagement hole 34 a formed in a latch lever 34 (described later) of the cartridge body 31. The locking protrusion 18 is formed in a plane whose upper surface is substantially orthogonal to the side surface of the ink containing portion 12, and the lower surface is formed so as to be inclined from the side surface toward the upper surface.
[0053]
The engagement step portion 19 is provided on an upper portion of the surface of the ink tank 11 opposite to the side surface on which the locking projection 18 is provided, an inclined surface 19a that contacts one end of the upper surface of the ink tank 11, and the inclined surface 19a. The flat surface 19b is in contact with the other end and parallel to the upper surface. The ink tank 11 is provided with the engagement step portion 19 so that the height of the side surface provided with the flat surface 19b is lower than the height of the side surface provided with the locking projection 18. It is formed and engages with an engagement piece 33 described later of the cartridge main body 31 at this stepped portion. When the engagement step portion 19 is inserted into the mounting portion 32 of the head cartridge 2, the engagement step portion 19 is provided on the side surface on the insertion end side, and engages with the engagement piece 33 on the mounting portion 32 side to mount the ink tank 11. It becomes a rotation fulcrum part when mounting on the part 32.
[0054]
As shown in FIG. 6, the terminal portion 20 is an electrode terminal arranged in parallel in the height direction on the side surface of the ink tank 11 where the engagement step portion 19 is provided, and the ink storage portion 12 in the ink tank 11. To the outside of the ink tank 11. The terminal unit 20 is connected to a later-described ink remaining amount detection unit 36 of the cartridge main body 31. That is, a pair of terminals facing the inside of the ink containing portion 12 are provided in three stages in the height direction here. The pair of terminals facing the ink storage unit 12 has a low resistance value because the ink has conductivity when immersed in the ink in the ink storage unit 12. On the other hand, when the ink in the ink container 12 is reduced and the pair of terminals exposed in the ink container 12 are exposed to air, the resistance value increases.
[0055]
In such a terminal portion 20, when the ink in the ink containing portion 12 is full, the resistance between the terminals of all the stages becomes small. As the ink is used, the resistance value between the terminals changes higher from the top. Here, the ink remaining amount detection unit 36 can detect the remaining amount of ink in the ink containing unit 12 by detecting that the resistance value of each stage is increased. Note that the number of stages of the terminal portion 20 provided in the height direction of the ink containing section 12 is not limited to three, but may be two, and this is the number of stages when more accurate remaining amount detection is performed. Should be increased further.
[0056]
Since the terminal portion 20 is pulled out from the inside of the ink tank 11, it is fixed with an adhesive so that the ink 4 inside does not leak out. At this time, the terminal portion 20 has an internal pressure of 150 mmH, for example. ₂ If it is O or less, the ink 4 is designed not to leak.
[0057]
The identification protrusion 21 is a protrusion for identifying the type of the ink tank 11, and is inserted into an identification recess 43 described later of the cartridge main body 31.
[0058]
Here, specific types of ink tanks 11 include ink tanks 11y, 11m, 11c, and 11k corresponding to, for example, four colors of yellow, cyan, magenta, and black, as shown in FIG. By attaching all of these ink tanks 11y, 11m, 11c, and 11k to the cartridge body 31, the head cartridge 2 is adapted for color printing. Here, since the ink tank 11 normally consumes the largest amount of black ink during printing, the ink tank 11k has a larger capacity of the ink container 12 than the other ink tanks 11y, 11m, and 11c. Has been. Since all the ink tanks 11y, 11m, 11c, and 11k are mounted on the cartridge body 31, there is a possibility that the mounting position is wrong when each ink tank 11 is mounted on the cartridge body 31.
[0059]
Therefore, as described above, the identification protrusion 21 is provided in the ink tanks 11y, 11m, 11c, and 11k in accordance with an identification recess 43 (to be described later) of the cartridge body 31 in order to surely mount each ink tank 11 at a predetermined position. The positions of the protrusions are different in each.
[0060]
The identification protrusion 21 is formed so as to have a plurality of protrusions at the same position when the ink tanks 11y, 11m, 11c, and 11k are manufactured, and then each of the ink tanks 11y, 11m, 11c, and 11k. It is preferable to cut out the protrusions at different positions. By forming the identification protrusion 21 in this way, the same process can be performed up to the above-described process of cutting out the protrusion without producing the ink tanks 11y, 11m, 11c, and 11k in a separate process. Manufacturing efficiency can be improved.
[0061]
As described above, the ink tank 11 configured as described above includes the ink tanks 11y, 11m, 11c, and 11k corresponding to the respective colors. The ink tank 11 is mounted on the cartridge main body 31 that constitutes the head cartridge 2, and the ink 4 is supplied to the cartridge main body. 31 side can be supplied.
[0062]
As shown in FIGS. 2 and 3, the cartridge main body 31 to which the ink tank 11 is mounted includes a mounting portion 32 to which the ink tank 11 is mounted, an engagement piece 33 and a latch lever 34 that fix the ink tank 11, An urging member 35 that urges the ink tank 11, an ink remaining amount detection unit 36 that detects the remaining amount of ink in the ink tank 11, and a connection supply unit 37 that is connected to the ink supply unit 13 and is supplied with ink 4. And ink detection units 38 and 39 for detecting the presence or absence of the ink 4 in the connection supply unit 37; a handle unit 40 for removing the cartridge main body 31 from the printer main body 3; and a head chip 41 which is a head unit for ejecting ink. And a head cap 42 that protects the head chip 41.
[0063]
The mounting portion 32 to which the ink tank 11 is mounted has a substantially concave shape so that the ink tank 11 can be mounted. Here, the four ink tanks 11 are accommodated in parallel. Since the ink tank 11 is accommodated in the mounting portion 32, the mounting portion 32 is provided long in the direction of the printing width in the same manner as the ink tank 11. The cartridge main body 31 can be mounted with the ink tank 11 by storing the ink tank 11 in the mounting portion 32.
[0064]
Further, as shown in FIG. 7, the mounting portion 32 is mounted with a mounting portion 32y where the yellow ink tank 11y is mounted, a mounting portion 32m where the magenta ink tank 11m is mounted, and a cyan ink tank 11c. The mounting portion 32c and the mounting portion 32k to which the black ink tank 11k is mounted are partitioned so that the mounting portions 32y, 32m, 32c, and 32k are adjacent to each other by a partition wall 32a.
[0065]
As described above, since the black ink tank 11k has a large content of the ink 4, the width in the direction perpendicular to the longitudinal direction is wider than the other ink tanks 11y, 11m, and 11c. Accordingly, the mounting portion 32k is wider than the other mounting portions 32y, 32m, and 32c.
[0066]
As shown in FIG. 3, the engagement piece 33 provided at the opening end of the mounting portion 32 is provided at one end edge in the longitudinal direction of the mounting portion 32 and engages with the engagement step portion 19 of the ink tank 11. . Specifically, the engagement piece 33 is engaged with the engagement step portion 19 of the ink tank 11. The ink tank 11 is inserted into the mounting portion 32 obliquely with the engagement step portion 19 side as an insertion end, and the engagement position of the engagement step portion 19 and the engagement piece 33 is used as a rotation fulcrum. The side on which the engagement step portion 19 is not provided can be mounted on the mounting portion 32 so as to rotate to the mounting portion 32 side. As a result, the ink tank 11 can be easily mounted on the mounting portion 32.
[0067]
As shown in FIG. 3, the latch lever 34 is provided on the side surface opposite to the engagement piece 33 of the mounting portion 32, that is, the side surface of the other end in the longitudinal direction, and has a substantially rectangular engagement hole 34a. have. The latch lever 34 is integrally provided on the bottom surface side of the side surface of the other end in the longitudinal direction that constitutes the mounting portion 32, and the latch lever 34 is formed so that the distal end side is elastically displaced in a direction approaching and separating from the side surface. In addition, an engagement hole 33a is formed on the tip side. The latch lever 34 is elastically displaced at the same time as the ink tank 11 is mounted on the mounting portion 32, and a biasing force acts so that the engagement hole 34 a engages with the locking protrusion 18 of the ink tank 11. The ink tank 11 attached to the mounting portion 32 is prevented from dropping off from the mounting portion 32.
[0068]
The latch lever 34 is elastically displaced when the ink tank 11 is removed, so that the engagement state between the engagement hole 34a and the locking protrusion 18 is released, and the ink tank 11 can be removed.
[0069]
The urging member 35 is a urging member that is provided on the bottom surface on the side surface side corresponding to the engagement step portion 19 of the ink tank 11 and urges the ink tank 11 in the direction of removing. The urging member 35 is, for example, a leaf spring that can be elastically displaced in the direction of removing the ink tank 11. The urging member 35 bends the leaf spring, presses the bottom surface of the ink tank 11 at the top formed by bending, and removes the ink tank 11 attached to the attachment portion 32 from the attachment portion 32. It is trying to urge in the direction. Accordingly, when the urging member 35 elastically displaces the latch lever 34 and removes the ink tank 11 from the mounting portion 32, the urging member 35 presses the bottom surface of the ink tank 11 in the direction of removing the ink tank 11. Can be made easy.
[0070]
As shown in FIG. 8, the ink remaining amount detection unit 36 includes a pair of three conductive members 36a, 36b, and 36c for detecting the remaining amount of the ink 4 in the ink tank 11 in stages. The detection unit is connected to a conductor plate 36d connected to a control circuit (not shown), and is provided in the mounting portions 32y, 32m, 32c, and 32k of the ink tanks 11y, 11m, 11c, and 11k of the respective colors.
[0071]
When the ink tank 11 is attached to the head cartridge 2, the ink remaining amount detection unit 36 contacts and is electrically connected to the terminal unit 20 arranged in parallel in the height direction of the side surface in the ink tank 11. When the ink tank 11 is mounted, the ink remaining amount detection unit 36 is pressed by an elastic body (not shown) that is biased toward the ink tank 11, whereby the ink tank 11 is pressed and applied to the terminal unit 20 of the ink tank 11. The terminal portion 20 is securely connected and securely connected to the terminal portion 20.
[0072]
The ink remaining amount detection unit 36 detects the remaining amount of the ink 4 in the ink tank 11 by detecting the electric resistance value between the pair of members 36a, 36b, and 36c. Specifically, in the ink remaining amount detection unit 36, since the ink 4 in the ink tank 11 has conductivity, the electric power between the pair of members 36a, 36b, 36c is determined by the remaining amount of the ink 4 in the ink tank 11. The resistance values are different. That is, in the ink remaining amount detection unit 36, the detected electrical resistance value decreases if the ink 4 is present in the ink tank 11, and increases if the ink 4 is absent because air is an insulating material. I try to detect that.
[0073]
When the ink tank 11 is attached to the cartridge body 31, the engagement surface portion 19 of the ink tank 11 is engaged with the engagement piece 33, and the ink tank 11 is rotated so that the engagement piece 33 becomes a fulcrum. The engaging protrusion 18 and the engaging hole 34a of the latch lever 34 are engaged with each other. At this time, the urging member 35 urges the ink tank 11 in the removal direction, so that the ink tank 11 is fixed to the cartridge body 31.
[0074]
The cartridge body 31 is provided with a connection supply section 37 as a connection section connected to the ink supply section 13 at a portion corresponding to the ink supply section 13 of the ink tank 11 when the ink tank 11 is mounted. The connection supply unit 37 is formed so as to protrude from a hole 13f provided in a part of the bottom surface portion from the top of the head chip 41 provided in the bottom surface portion in the mounting portion 32 of the cartridge body 31, and has a convex shape. It is a convex ink supply adjusting unit that engages with the ink supply port 13b, and constitutes an ink supply path to the head chip 41 of the inkjet print head.
[0075]
In the connection supply unit 37, a tip portion (not shown) may also serve as the opening / closing pin 13e of the ink supply unit 13 described above. In this case, when the ink tank 11 is attached to the cartridge main body 31, this tip portion. The unit pushes up the valve 13c of the ink supply unit 13 described above to enable the ink 4 to be supplied. Thus, the connection supply unit 37 can supply an appropriate amount of ink 4 from the ink tank 11 to the head chip 41.
[0076]
Specifically, as shown in FIG. 9, the connection supply unit 37 is a seal that seals the ink reservoir 51 that stores the ink 4 supplied from the ink tank 11 and the ink supply unit 13 that is connected to the connection supply unit 37. A member 52, a filter 53 for removing impurities in the ink 4, and an ink supply mechanism 54 for supplying the ink 4 from the ink tank 11 side to the head chip 41 side are provided.
[0077]
The ink reservoir 51 is a space that is connected to the ink supply unit 13 and stores the ink 4 supplied from the ink tank 11.
[0078]
The seal member 52 is a seal member provided at the upper end of the ink reservoir 51. When the ink supply unit 13 of the ink tank 11 is connected to the ink reservoir 51 of the connection supply unit 37, the ink 4 leaks to the outside. It is a sealing member that seals between the ink reservoir 51 and the ink supply unit 13 so as not to exist.
[0079]
The filter 53 is a filter that removes dust such as dust or dirt mixed in the ink 4 when the ink tank 11 is attached or detached. The filter 53 is provided below the ink detection units 38 and 39.
[0080]
As shown in FIGS. 10 and 11, the ink supply mechanism 54 is a liquid supply mechanism to which the present invention is applied. The ink chamber 55 is filled with the ink 4, and the ink 4 is supplied from the ink reservoir 51 to the ink chamber 55. An ink inflow path 56 that flows in, an ink outflow path 57 through which the ink 4 flows out from the ink chamber 55 to the head chip 41, and the ink outflow path 57 side communicate with the outside air and communicate with the outside air. A valve 59 provided in the ink chamber 55 for opening and closing the ink outflow passage 57, a coil spring 60 that is a first elastic member that urges the valve 59 in a direction to close the ink outflow passage 57, and an attachment of the coil spring 60. A negative pressure adjusting screw 61 that is an adjusting means for adjusting the force, a second elastic portion that isolates the ink outflow passage 57 and the outside air communication portion 58 from each other and is connected via the valve 59 and the valve shaft 62. And a diaphragm 63 is.
[0081]
The ink chamber 55 is a liquid chamber that forms a space having a substantially rectangular parallelepiped shape, and a side surface portion of the ink chamber 55 and the ink storage portion 51 described above are communicated with each other by an ink inflow path 56. A lower surface portion of the ink chamber 55 and the ink flow path portion 106 of the head chip 41 are communicated with each other by an ink outflow path 57.
[0082]
The ink inflow path 56 extends downward from the ink reservoir 51, and extends in the horizontal direction so as to communicate with one side surface of the ink chamber 55 from the middle thereof.
[0083]
The ink outflow path 57 extends downward from the lower surface of the ink chamber 55 so as to communicate with the outside air communication portion 58 and extends horizontally from a position communicating with the outside air communication portion 58. It is provided so as to extend downward from the middle so as to communicate with the ink flow path portion 106 of the head chip 41. Further, a channel 57 a that is opened and closed by a valve 59 while penetrating the valve shaft 62 is provided between the ink chamber 55 and the outside air communication portion 58 of the ink outflow passage 57.
[0084]
The outside air communication portion 58 is located below the flow path 57a to form a substantially cylindrical space, and an outside air communication hole 58a for communicating with outside air is provided on the lower surface portion. A holding portion 64 that holds an outer peripheral portion of a diaphragm 63 described later is provided on the inner side surface of the outside air communication portion 58.
[0085]
The valve 59 is formed of a substantially cylindrical member as a whole, and has a shape in which the tip portion 59a is tapered so that the tip portion 59a is fitted into the flow path 57a of the ink outflow passage 57 described above. is doing. A fitting hole 59b into which one end of a later-described valve shaft 62 is fitted is formed at the center of the valve 59. The material of the valve 59 is not limited, but it is preferable to use an elastic body such as rubber or elastomer having a high closing property. Further, in order to prevent sticking due to contact with the flow path 57a, it is preferable to provide minute irregularities on the surface of the valve 59 so as not to cause liquid leakage or to apply and form a film for preventing adhesion. .
[0086]
The coil spring 60 is a compression coil spring that urges the valve 59 in a direction to close the ink outflow path 57 by its elastic force, and one end is connected to the upper surface of the valve 59 and the other end is a negative pressure adjusting screw 61 described later. It is connected with the tip part. The coil spring 60 is provided in a compressed state between the valve 59 and the negative pressure adjusting screw 61 in the ink chamber 57. Accordingly, the valve 59 is energized by the coil spring 60, thereby closing the flow path 57a of the ink inflow path 57 in a steady state.
[0087]
The negative pressure adjusting screw 61 adjusts the amount of screwing from the upper surface of the ink chamber 55 from the outside, the tip portion presses the coil spring 60, and changes the compression state of the coil spring 60, thereby changing the valve by the coil spring 60. 59 adjusts the urging force in the direction of closing the flow path 57 a of the ink outflow path 57. That is, according to the negative pressure adjusting screw 61, the negative pressure necessary for opening and closing the valve 59 can be adjusted. Specifically, the valve 59 by the coil spring 60 is in a direction to close the ink outflow path 57 so that the valve 59 is opened by a negative pressure generated by evaporation of the ink 4 from the nozzle 104a of the head chip 41 described later. Adjust the biasing force.
[0088]
The valve shaft 62 is a connecting member that connects the valve 59 and the diaphragm 63, and one end is fitted in the fitting hole 59 b of the valve 59 and the other end is fitted in a fitting hole 63 b of the diaphragm 63 described later. It is attached in the state that was done. Further, a stopper 62a that restricts movement in the direction in which the valve 59 is opened protrudes from the other end of the valve shaft 62.
[0089]
The diaphragm 63 has an elastic member such as rubber formed in a substantially disk shape as a whole, and has an elastic displacement portion 63a bulging concentrically toward the ink outflow path 57 between the center portion and the outer peripheral portion. is doing. In addition, a fitting hole 63b into which the other end of the valve shaft 62 described above is fitted is formed in the center portion of the diaphragm 63. Further, a thick portion 63 c that is held by the holding portion 64 of the outside air communication portion 58 described above is provided on the outer peripheral portion of the diaphragm 63.
[0090]
And this diaphragm 63 is hold | maintained in the state by which the other end of the valve shaft 62 was fitted by the fitting hole 63b, and the thick part 63c was pinched | interposed into the holding | maintenance part 64 of the external air communication part 58, The ink outflow path 57 and the outside air communication portion 58 are isolated. As a result, the ink outflow path 27 side is sealed, and one main surface side of the diaphragm 63 faces the ink 4 in the ink outflow path 57, and the other main surface side faces the outside air of the outside air communication portion 58.
[0091]
The diaphragm 63 can be elastically displaced toward the outflow passage 57 while preventing the ink leakage due to the deformation of the central portion and the outer peripheral portion by the elastic displacement portion 63 being elastically displaced. Further, in conjunction with the elastic displacement of the diaphragm 63, the valve 59 can be pressed through the valve shaft 62 in the direction in which the flow path 57a of the ink outflow path 57 is opened against the bias of the coil spring 60. It has become.
[0092]
In the ink supply mechanism 54 configured as described above, when ink 4 is ejected from a nozzle 104a of the head chip 41, which will be described later, a negative pressure is generated on the head chip 41 side, and the pressure in the ink outflow path 57 is reduced. descend. As a result, the pressure in the ink outflow path 57 becomes lower than the atmospheric pressure on the outside air communication portion 58 side, and the diaphragm 63 is elastically displaced toward the ink outflow path 57 in accordance with this pressure difference. Is pressed against the bias of the coil spring 60 in the direction in which the flow path 57a of the ink outflow path 57 is opened. As a result, the valve 59 opens the flow path 57 a of the ink outflow path 57. The ink 4 flows into the ink chamber 55 from the ink inflow passage 56 due to the suction force that draws the ink 4 from the ink chamber 55 to the ink outflow passage 57 due to the pressure drop in the ink outflow passage 57 described above. Then, the ink 4 flows out from the ink chamber 55 to the ink outflow path 57. Thereby, the ink 4 can be supplied from the ink container 12 of the ink tank 11 on one side to the head chip 4 on the other side.
[0093]
On the other hand, when the ink 4 is supplied from the ink storage portion 12 of the ink tank 11 to the head chip 4 and the pressure in the ink outflow passage 57 returns to the steady state, the pressure in the ink outflow passage 57 and the outside air communication portion 58. As the pressure difference from the atmospheric pressure on the side is eliminated, the diaphragm 63 that has been elastically displaced toward the outside air communication portion 58 returns to the pre-deformation state due to the restoring force, and the ink is again applied while the valve 59 is urged by the coil spring 60. The flow path 57a of the outflow path 57 is closed. Thereby, the supply of the ink 4 from the ink container 12 of the ink tank 11 on one side to the head chip 4 on the other side is stopped.
[0094]
As described above, the ink supply mechanism 54 repeats the ink 4 supply operation described above when the negative pressure on the head chip 4 side increases every time the ink 4 is ejected.
[0095]
On the other hand, in the ink tank 11, when the ink 4 in the ink storage unit 12 is supplied to the ink chamber 55, the ink 4 in the ink storage unit 12 decreases. At this time, outside air is supplied from the air introduction pipe 15 to the ink tank. 11 into. The air that has entered the ink tank 11 is sent above the ink tank 11. As a result, the ink 4 returns to a state before being ejected from a nozzle 104a, which will be described later, and becomes an equilibrium state. At this time, an equilibrium state is reached with almost no ink 4 in the air introduction tube 15.
[0096]
The ink detection units 38 and 39 are a pair of conductive linear members that detect the presence or absence of the ink 4 in the connection supply unit 37, and are disposed so that the tip end faces the connection supply unit 37. Yes. The ink detection units 38 and 39 are provided on the side surface of the ink reservoir 51 of the connection supply unit 37 so as to penetrate from the inside of the connection supply unit 37 to the outside, and are connected to the head chip 41.
[0097]
The ink detection units 38 and 39 are provided above the filter 53 in the connection supply unit 37. This is to prevent the negative pressure of the ink 4 on the head chip 41 side from increasing when the ink 4 is equal to or lower than the filter 53 and causing a failure of the apparatus. By detecting the ink 4 on the ink tank 11 side of the filter 53, the ink detection units 38 and 39 can prevent the ink 4 from disappearing from the filter 53 on the head chip 41 side.
[0098]
Furthermore, the ink detection units 38 and 39 can detect the remaining amount of the ink 4 in the ink tank 11 in more detail by using it in combination with the remaining ink detection unit 36. Specifically, in the ink detection units 38 and 39, since the ink 4 has conductivity, the electric resistance value between the two varies depending on the presence or absence of the ink 4 in the connection supply unit 37. That is, in the ink detection units 38 and 39, the detected electrical resistance value decreases if the ink 4 is present in the connection supply unit 37, and if the ink 4 is absent, the detected electrical resistance value is large because air is an insulating material. Become.
[0099]
As described above, since the ink detection units 38 and 39 can detect the presence or absence of the ink 4 in the connection supply unit 37 even when there is no remaining amount of the ink 4 in the ink tank 11, The remaining amount of ink 4 can be detected more accurately.
[0100]
The handle 40 facilitates the removal of the cartridge body 31 when the cartridge body 31 is consumed and needs to be replaced, or when the ink jet printer apparatus 1 is repaired.
[0101]
The head chip 41 corresponds to the ink 4 of each color, as shown in FIG. 12, a circuit board 101 serving as a base, a heating resistor 102 for heating the ink 4, a film 103 for preventing leakage of the ink 4, A nozzle sheet 104 provided with a large number of nozzles 104 a serving as ink ejection holes through which ink 4 is ejected, an ink pressurizing chamber 105 serving as a space to which ink 4 is supplied surrounded by these, and an ink pressurizing chamber 105. And an ink flow path portion 106 for supplying ink.
[0102]
The circuit board 101 is made of a semiconductor substrate such as silicon, and a heating resistor 102 is formed on one main surface 101a. The heating resistor 102 and a control circuit (not shown) on the circuit board 101 are connected to each other. It is connected. This control circuit includes a logic IC (Integrated Circuit), a driver transistor, and the like.
[0103]
The heating resistor 102 generates heat by the power supplied from the control circuit, and heats the ink 4 in the ink pressurizing chamber 105 to increase the internal pressure. The heated ink is ejected from a nozzle 104a provided on a nozzle sheet 104 described later.
[0104]
The film 103 is laminated on one main surface 101 a of the circuit board 101. The film 103 is made of, for example, an exposure-curing type dry film resist, and is laminated on substantially the entire main surface 101a of the circuit board 101, and then formed into a predetermined shape by removing unnecessary portions by a photolithography process. . Thus, the film 103 is formed so as to surround the peripheral portion of each heating resistor 102 in a substantially concave shape. A part surrounding the heating resistor 102 by the film 103 forms a part of the ink pressurizing chamber 105.
[0105]
The nozzle sheet 104 is a sheet-like member on which nozzles 104 a for discharging the ink 4 are formed, and is laminated on the opposite side of the film 103 from the circuit board 101. The nozzle 104 a is a hole opened in a circular shape in the nozzle sheet 104, and is disposed so as to be positioned below each heating resistor 102. The nozzle sheet 104 forms a part of the ink pressurizing chamber 105.
[0106]
The ink pressurizing chamber 105 is a space surrounded by the circuit board 101, the heating resistor 102, the film 103, and the nozzle sheet 104. The ink 4 supplied from the ink flow path unit 106 is heated by the heating resistor 102. Increase internal pressure.
[0107]
The ink flow path portion 106 communicates with the ink outflow path 57 of the ink supply mechanism 54 described above, and forms a flow path for sending the ink 4 supplied by the ink supply mechanism 54 to each ink pressurizing chamber 105. .
[0108]
In the head chip 41 configured as described above, as shown in FIG. 9, for example, the ink flow path portions 106 corresponding to the yellow, magenta, cyan, and black ink tanks 11 extend in the width direction of the recording paper. As shown in FIG. 13, the nozzles 104a are arranged in a substantially straight line in the print width direction corresponding to the ink flow path portions 106 to which the inks 4 of the respective colors are supplied.
[0109]
Specifically, a connection supply unit 37 corresponding to each color is provided immediately below the yellow, magenta, cyan, and black ink tanks 11y, 11m, 11c, and 11k, and an ink flow path is provided below the connection supply unit 37. Since the section 106 is provided over the printing width of the recording paper or the like, the head chip 41 is provided with the nozzles 104 a for each color along the ink flow path section 106 on the ejection surface 41 a.
[0110]
In the head chip 41, the nozzles 104a of the respective colors are arranged side by side on a substantially straight line, but a set of a predetermined number of nozzles 104a is set so that the set of nozzles 104a moves back and forth in the printing direction.
[0111]
The principle that such a head chip 41 discharges the ink droplet i will be described.
[0112]
First, when a current pulse is passed through the heating resistor 102 selected by a command from a control circuit (not shown) for a short time, for example, about 1 to 3 microseconds, the heating resistor 102 is rapidly heated. As a result, as shown in FIG. 14, an ink bubble B is generated at a portion in contact with the heating resistor 102, and as shown in FIG. 15, the volume equivalent to the volume of the expansion of the ink bubble B due to the expansion of the ink bubble B. Ink 4 is pushed away. As a result, an ink droplet i having a volume equivalent to that of the pushed ink 4 at the portion in contact with the nozzle 104a is ejected from the nozzle 104a and landed on an object such as recording paper.
[0113]
When the ink droplet i is ejected, the same amount of ink 4 as that ejected into the ink pressurizing chamber 105 from which the ink droplet i has been ejected is immediately replenished from the ink flow path portion 106, as shown in FIG. Return to the original state. The ink 4 is supplied from the ink tank 11 through the ink supply mechanism 54 of the connection supply unit 37.
[0114]
Before the ink 4 is ejected from the nozzle 104a, that is, before ink bubbles are generated in the ink pressurizing chamber 105, the ink liquid level is the same in the air introduction tube 15 and outside the air introduction tube 15 of the ink tank 11. At that time, the ink 4 is in an equilibrium state.
[0115]
Here, the electrothermal conversion method in which the head chip 41 heats the ink 4 by the heating resistor 102 has been described. However, the head chip using an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element that mechanically pushes the ink 4 by the piezoelectric element. It is good.
[0116]
The head cap 42 is a cover provided to protect the head chip 41, and is opened and closed by a cover opening / closing mechanism of the printer main body 3 when ejecting the ink 4. As shown in FIG. 2, the head cap 42 has a groove portion 71 provided in the opening / closing direction and a cleaning roller 72 provided in the longitudinal direction and sucking off excess ink adhering to the ejection surface 41 a of the head chip 41. Yes.
[0117]
The head cap 42 opens and closes along the groove 71 during the opening and closing operation. At this time, the cleaning roller 72 rotates while contacting the ejection surface 41a of the head chip 41, so that the excess ink 4 is absorbed. Then, the ejection surface 41a of the head chip 41 is cleaned. For the cleaning roller 72, for example, a member having high water absorption is used. The head cap 42 prevents the ink 4 in the head chip 41 from drying.
[0118]
As shown in FIG. 1, the printer main body 3 includes a head cartridge mounting portion 81 to which the head cartridge 2 is mounted, a head cartridge mounting / dismounting mechanism 82 for mounting / dismounting the head cartridge 2, and a head cap opening / closing mechanism for opening / closing the head cap. 83, a paper supply / discharge mechanism 84 for supplying and discharging recording paper, a paper feed port 85 for supplying recording paper and the like to the paper supply / discharge mechanism 84, and a discharge for outputting the recording paper from the paper supply / discharge mechanism 84. A paper mouth 86.
[0119]
The head cartridge mounting portion 81 is a recess in which the head cartridge 2 is mounted, and the head cartridge 2 can be attached / detached by the head cartridge attaching / detaching mechanism 82.
[0120]
The head cartridge attaching / detaching mechanism 82 is a mechanism for attaching / detaching the head cartridge 2 to / from the head cartridge mounting portion 81. For example, the head cartridge 2 is fixed and opened by a lever or the like.
[0121]
The head cap opening / closing mechanism 83 has a drive unit that opens and closes the head cap 42 of the head cartridge 2, and opens the head cap 42 when performing printing so that the chip head 41 is exposed to recording paper or the like. When the printing is completed, the head cap 42 is closed to protect the chip head 41.
[0122]
The paper supply / discharge mechanism 84 has a drive unit for transporting recording paper and the like, and transports the recording paper and the like supplied from the supply port 85 to the chip head 41 of the head cartridge 2, and the recording in which the ink 4 is ejected. Paper or the like is conveyed to the paper discharge unit 85 and output to the outside of the apparatus. The paper supply port 85 is an opening for supplying recording paper or the like to the paper supply / discharge mechanism 84, and a plurality of recording papers can be stacked and stocked on the tray 85a or the like. In the paper discharge port 86, the recording paper or the like on which the ink 4 is discharged is conveyed by the paper supply / discharge mechanism 84 and discharged. This is the output opening.
[0123]
By the way, in the printer apparatus 1 described above, the negative pressure is generated on the head chip 41 side of the head cartridge 2 to open the valve 59, so that the ink 4 is discharged from the nozzle 104a of the head chip 41 and the liquid is discharged. When the amount decreases or when the ink 4 evaporates from the nozzle 104a of the head chip 41 and the amount of liquid decreases, the valve 59 is opened and closed according to the negative pressure corresponding to the decreased amount of liquid. The ink 4 can be appropriately supplied from the ink container 12 of the ink tank 11 on the side to the head chip 4 on the other side.
[0124]
Further, in the printer 1, when a negative pressure is generated on the head chip 4 side, the pressure in the ink outflow passage 57 communicated with the head chip 4 side and the large pressure on the outside air communication portion 58 side communicated with the outside air are obtained. The diaphragm 63 is elastically displaced toward the ink outflow path 57 in accordance with the pressure difference from the atmospheric pressure, and the valve 59 opens the ink outflow path 57 against the bias of the coil spring 60 by the pressure of the diaphragm 63. For example, it is possible to follow a rapid pressure fluctuation generated on the side of the head chip 41 from when the ink 4 is ejected from the nozzle 104a of the head chip 41 to when the valve 59 opens the ink outflow path 57. is there. Thereby, it is possible to prevent air from being sucked from the nozzle 104 a of the head chip 41 and mixed into the ink 4. In particular, in the case of the line-type printer apparatus 1 in which the head chip 4 ejects a large amount of ink, the ink 4 is transferred from the ink storage portion 12 of the ink tank 11 on one side to the head chip 41 on the other side. Can be supplied appropriately and in large quantities.
[0125]
Further, in this printer apparatus 1, even when the pressure in the ink container 12 of the ink tank 11 increases, the valve 59 provided in the ink chamber 55 closes the ink outflow path 57 side. The valve 59 does not open the flow path 57a of the ink outflow path 57 due to an increase in pressure in the ink inflow path 56 and the ink chamber 55 communicated with the ink containing portion 12, and ink leakage from the nozzle 104a of the head chip 41 occurs. It is possible to prevent it from occurring.
[0126]
In the printer apparatus 1 described above, the head cartridge 2 provided with the head chip 41 and the like is detachable from the printer main body 3. However, the present invention is not limited to this, and the head chip 41 and the like are not limited thereto. A configuration integrally provided in the printer main body 3 may be used. In the head cartridge 2, the ink tank 11 can be attached to and detached from the cartridge main body 31. However, the present invention is not limited to this, and the ink tank 11 is provided integrally with the cartridge main body 31. There may be.
[0127]
The liquid supply method to which the present invention is applied is not limited to the one applied to the ink supply mechanism 54 that supplies the ink 4 from the ink tank 11 to the head chip 41, and the liquid is supplied from one side to the other side. It can be widely applied when supplying. Further, the present invention is not limited to the one applied to the printer device 1 described above, and can be widely applied to other liquid ejection devices and liquid ejection head cartridges that eject liquid. For example, the present invention can also be applied to a liquid discharge device that discharges DNA or the like in a liquid, a liquid discharge device that discharges a liquid containing conductive particles for forming a wiring pattern of a printed wiring board, and the like.
[0128]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since the valve is opened by the negative pressure generated on the head portion side (the other side), the liquid is discharged from the discharge hole of the head portion and the amount of liquid is reduced. When the liquid volume is reduced due to evaporation from the ejection hole of the head section or when the liquid volume is reduced, the valve is opened / closed according to the negative pressure corresponding to the reduced liquid volume, and the storage section on one side The liquid can be appropriately supplied from the head to the head portion on the other side.
[0129]
Further, according to the present invention, when negative pressure is generated on the head portion side (the other side), the pressure in the outflow passage communicated with the head portion and the atmospheric pressure on the outside air communication portion side communicated with the outside air The second elastic member is elastically displaced toward the outflow passage in accordance with the pressure difference between the first elastic member and the valve against the bias of the first elastic member to open the outflow passage. Therefore, for example, it is possible to follow a sudden pressure fluctuation that occurs on the head part side (the other side) from when the liquid is discharged from the discharge hole of the head part until the valve opens the outflow passage. It is. As a result, it is possible to prevent air from being sucked from the ejection holes of the head unit and mixed into the liquid. Particularly, when the head unit ejects a large amount of liquid, the storage unit on one side is used. It is possible to supply liquid appropriately and in large quantities to the head portion on the other side.
[0130]
Further, according to the present invention, even when the pressure in the accommodating portion on one side increases, the valve provided in the liquid chamber closes the outflow passage side, so that the inflow passage communicated with this accommodating portion In addition, the valve does not open the outflow path due to an increase in pressure in the liquid chamber, and it is possible to prevent liquid leakage from the ejection hole of the head portion on the other side.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a printer apparatus suitable for the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a head cartridge provided in the printer apparatus.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a head cartridge provided in the printer apparatus.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a state where a supply port in a supply unit of an ink tank attached to a head cartridge is closed.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a state in which a supply port in an ink tank supply unit attached to the head cartridge is opened.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a terminal portion of an ink tank mounted on the head cartridge.
FIG. 7 is a plan view for explaining the configuration of the head cartridge.
FIG. 8 is a plan view for explaining the configuration of an ink remaining amount detection unit in the head cartridge.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a configuration of an ink tank and a head cartridge.
FIG. 10 is a view for explaining an ink supply mechanism of the head cartridge, and is a cross-sectional view showing a state where a valve is closed.
FIG. 11 is a view for explaining an ink supply mechanism of the head cartridge, and is a cross-sectional view showing a state in which a valve is opened.
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a head chip of a head cartridge.
FIG. 13 is a plan view for explaining a head chip of the head cartridge.
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a state in which bubbles are generated in the head chip of the head cartridge.
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a state in which ink droplets are ejected by generated bubbles in the head chip of the head cartridge.
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a conventional print head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printer apparatus (liquid discharge apparatus), 2 Head cartridge (liquid discharge head cartridge), 3 Printer main body, 4 Ink (liquid), 11 Ink tank, 12 Ink accommodating part, 13 Ink supply part, 13a Bottom face, 13b Supply port, 13c valve, 13d coil spring, 13e open / close pin, 14 external communication hole, 15 air introduction pipe, 16 ink reservoir, 17 seal, 18 locking projection, 19 locking surface, 19a slope, 19b plane, 20 terminal, 21 Identification protrusion, 31 Cartridge body, 32 Mounting portion, 33 Claw portion, 34 Latch lever, 34a Hole portion, 35 Energizing member, 36 Ink remaining amount detection portion, 37 Connection supply portion, 38, 39 Ink detection portion, 40 Handle part, 41 Head chip (head part), 42 Head cap, 43 Identification concave part, 51 Ink reservoir part, 52 Seal member 53 Filter, 54 Ink supply mechanism (liquid supply mechanism), 55 Ink chamber (liquid chamber), 56 Ink inflow path, 57 Ink outflow path, 58 Outside air communication portion, 59 valve, 60 Coil spring (first elastic member), 61 Negative pressure adjusting screw (adjusting means), 62 valve shaft, 63 diaphragm (second elastic member), 71 groove portion, 72 cleaning roller, 81 head cartridge mounting portion, 82 head cartridge attaching / detaching mechanism, 83 head cap opening / closing mechanism, 84 Paper discharge mechanism, 85 paper feed port, 86 paper discharge port, 101 circuit board, 101a one main surface, 102 heating resistor, 103 film, 104 nozzle sheet, 104a nozzle (ejection hole), 105 ink pressure chamber, 106 ink Channel part

Claims

A liquid supply mechanism for supplying the liquid from the storage unit to the head unit of a liquid discharge head cartridge that discharges the liquid stored in the storage unit from the discharge hole of the head unit,
A liquid chamber filled with the liquid;
An inflow path through which the liquid flows from the container to the liquid chamber;
An outflow path through which the liquid flows out from the liquid chamber to the head portion;
A valve provided in the liquid chamber for opening and closing the outflow passage;
A coil spring connected to one end of the valve and biasing the valve in a direction in which the outflow path is closed;
An outside air communication section that communicates with outside air;
A diaphragm connected to the other end of the valve, while isolating between the outside air communication part and the outflow path,
An adjustment unit that is provided on a wall surface of the liquid chamber, is connected to the other end of the coil spring, and adjusts a biasing force in a direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path;
The valve, the coil spring, the diaphragm, and the adjustment unit are arranged in series in a direction in which the valve opens and closes the outflow path,
A negative pressure is generated on the head portion side, and the pressure in the outflow passage is reduced, so that the pressure in the outflow passage is lower than the atmospheric pressure on the outside air communication portion side. The diaphragm is elastically displaced toward the outflow path, and the valve is pressed in the direction in which the outflow path is opened against the bias of the coil spring, so that the valve opens the outflow path,
The adjustment unit is a liquid supply mechanism that adjusts an urging force in a direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path by pressing the coil spring and changing a compression state of the coil spring.

The adjusting unit adjusts a biasing force in a direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path so that the valve is opened by a negative pressure generated by evaporation of liquid from the discharge hole of the head unit. The liquid supply mechanism according to claim 1.

A liquid discharge head cartridge that discharges liquid stored in a storage portion of a liquid discharge device that discharges liquid,
A head portion provided with a discharge hole for discharging the liquid;
A liquid supply mechanism for supplying the liquid from the housing part to the head part,
The liquid supply mechanism includes a liquid chamber filled with the liquid, an inflow path through which the liquid flows from the housing portion to the liquid chamber, and the liquid flows out from the liquid chamber to the head portion. an outflow path, a valve for opening and closing the outlet passage provided in the liquid chamber, one end connected to one end of the valve, and a coil spring for biasing the valve in the direction in which the outlet channel is closed, the outside air An outside air communication portion to be communicated, a diaphragm connected to the other end of the valve , and a diaphragm connected to the other end of the valve , and the other end of the coil spring. And an adjustment unit that adjusts a biasing force in a direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path, and the valve, the coil spring, the diaphragm, and the adjustment unit have the valve connected to the outflow path. Arranged in series in the direction to open and close It is,
A negative pressure is generated on the head portion side, and the pressure in the outflow passage is reduced, so that the pressure in the outflow passage is lower than the atmospheric pressure on the outside air communication portion side. The diaphragm is elastically displaced toward the outflow path, and the valve is pressed in a direction in which the outflow path is opened against the bias of the coil spring, so that the valve opens the outflow path, and the adjustment unit Is a liquid discharge head cartridge that adjusts the biasing force in the direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path by pressing the coil spring and changing the compression state of the coil spring.

The adjusting unit adjusts a biasing force in a direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path so that the valve is opened by a negative pressure generated by evaporation of liquid from the discharge hole of the head unit. The liquid discharge head cartridge according to claim 3.

The liquid discharge head cartridge according to claim 3, further comprising a connecting portion that connects the housing portion and the inflow path, wherein the housing portion is detachable from the connecting portion.

The liquid discharge head cartridge according to claim 3, wherein the housing portion and the inflow passage are provided integrally.

The liquid discharge head cartridge according to claim 3, wherein the liquid discharge head cartridge is detachable from the liquid discharge device.

The head portion includes a base in which a plurality of the discharge holes are arranged in the width direction, a pressurization chamber that pressurizes the liquid supplied from the outflow passage corresponding to each discharge hole of the base, and the pressurization A heating resistor for heating the liquid supplied to the chamber,
The liquid supplied to the pressurizing chamber is heated by the heating resistor to generate bubbles in the liquid, and the liquid pressurized in the pressurizing chamber by the bubbles is discharged from the discharge holes. Liquid discharge head cartridge.

A liquid discharge head cartridge for discharging the liquid stored in the storage portion;
An apparatus main body to which the liquid discharge head cartridge is attached,
The liquid discharge head cartridge has a head portion provided with discharge holes for discharging the liquid, and a liquid supply mechanism for supplying the liquid from the housing portion to the head portion,
The liquid supply mechanism includes a liquid chamber filled with the liquid, an inflow path through which the liquid flows from the housing portion to the liquid chamber, and the liquid flows out from the liquid chamber to the head portion. an outflow path, a valve for opening and closing the outlet passage provided in the liquid chamber, one end connected to one end of the valve, and a coil spring for biasing the valve in the direction in which the outlet channel is closed, the outside air An outside air communication portion to be communicated, a diaphragm connected to the other end of the valve , and a diaphragm connected to the other end of the valve , and the other end of the coil spring. And an adjustment unit that adjusts a biasing force in a direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path, and the valve, the coil spring, the diaphragm, and the adjustment unit have the valve connected to the outflow path. Arranged in series in the direction to open and close It is,
A negative pressure is generated on the head portion side, and the pressure in the outflow passage is reduced, so that the pressure in the outflow passage is lower than the atmospheric pressure on the outside air communication portion side. The diaphragm is elastically displaced toward the outflow path, and the valve is pressed in a direction in which the outflow path is opened against the bias of the coil spring, so that the valve opens the outflow path, and the adjustment unit Is a liquid ejection device that adjusts a biasing force in a direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path by pressing the coil spring and changing a compression state of the coil spring.

The adjusting unit adjusts a biasing force in a direction in which the valve by the coil spring closes the outflow path so that the valve is opened by a negative pressure generated by evaporation of liquid from the discharge hole of the head unit. The liquid ejection device according to claim 9.

The liquid discharge apparatus according to claim 9, wherein the liquid discharge head cartridge includes a connecting portion that connects the storage portion and the inflow path, and the storage portion is detachable from the connection portion.

The liquid discharge apparatus according to claim 9, wherein the container and the inflow path are integrally provided in the liquid discharge head cartridge.

The liquid discharge apparatus according to claim 9, wherein the liquid discharge head cartridge is detachable from the apparatus main body.

The head portion includes a base in which a plurality of the discharge holes are arranged in the width direction, a pressurization chamber that pressurizes the liquid supplied from the outflow passage corresponding to each discharge hole of the base, and the pressurization A heating resistor for heating the liquid supplied to the chamber,
10. The liquid supplied to the pressurizing chamber is heated by the heating resistor to generate bubbles in the liquid, and the liquid pressurized in the pressurizing chamber by the bubbles is discharged from the discharge holes. Liquid discharge device.

A liquid supply method for supplying liquid from one side to the other side,
A liquid chamber filled with the liquid, an inflow path through which the liquid flows from the one side to the liquid chamber, an outflow path from which the liquid flows out from the liquid chamber to the other side, A valve provided in the liquid chamber for opening and closing the outflow passage, a coil spring having one end connected to one end of the valve, and energizing the valve in a direction in which the outflow passage is closed, and outside air communicating with the outside air Separating between the communication part, the outside air communication part and the outflow path, a diaphragm connected to the other end of the valve, provided on the wall surface of the liquid chamber, connected to the other end of the coil spring, And an adjustment unit that adjusts an urging force in a direction in which the valve by the coil spring closes the outflow passage, and the valve, the coil spring, the diaphragm, and the adjustment portion are arranged in a direction in which the valve opens and closes the outflow passage. by Rukoto are serially disposed
When negative pressure is generated on the other side, the pressure in the outflow path is reduced, so that the pressure in the outflow path is lower than the atmospheric pressure on the outside air communication portion side, and the pressure difference The diaphragm is elastically displaced toward the outflow passage, and the valve is pressed against the coil spring by the adjusting portion to change the compression state of the coil spring, so that the valve by the coil spring closes the outflow passage. The valve opens the outflow path and the pressure in the outflow path decreases by pressing the outflow path against the bias of the coil spring whose biasing force is adjusted. A liquid supply method for supplying liquid from the one side to the other side by generating a suction force for drawing the liquid from the liquid chamber to the outflow path.