JP6098464B2 - 液体吐出装置 - Google Patents
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Description
これはインクが収容されるインク室を上下に重ねて設け、各インク室の上部には、インク内の気泡を排出するためのエア排出口が夫々設けられている。各エア排出口には、インクよりも比重の小さいフロート部材と該フロート部材よりも上部に位置するシール部材とが設けられ、各エア排出口は対応するインク室内を負圧にするポンプに接続される。シール部材は気体の排出を許し、液体の排出を防ぐ。
インク内の気泡を排出するときには、ポンプによってインク室の上方に溜まっている気泡を吸い出す。各インク室のインクの液面が上昇し、それに伴ってフロート部材が上昇し、シール部材に接する。インクの液面がエア排出口より高くなる前に、フロート部材がシール部材に接して、インクがそれ以上に高くなることを遮断するので、インクがエア排出口より排出されることを規制し、気泡だけを排出している。
従来の構成では、インク内の気泡をエア排出口から排出するには有効であるが、パージ動作時には、複数の吐出口内のインクに対して吸引圧を付与することでインク室内が減圧され、シール部材を介してエア排出口から空気を吸引する場合があるから、その際にシール部材に許容圧力以上の負圧が加わる虞がある。この結果、シール部材が破損し、次に気泡を排出する際に気泡のみならず、インクがエア排出口から排出される虞が生じる。
本発明の目的は、パージ動作の際に、エア排出口に配置されたシール部材を破損させる虞を減じることができる液体吐出装置を提供することにある。
前記排気流路中に、気体の通過を許容するとともに液体を遮断する半透膜が設けられ、 前記排気流路のうちの前記半透膜よりも前記リザーバタンク側の空間と前記リザーバタンクの内部空間とで構成される空間を、前記半透膜側の第1空間と、前記流入口および吐出口側の第2空間とに区切る箇所に、逆止弁が設けられ、 前記逆止弁は、前記第1空間から前記第2空間への流体の通過を許容せず、前記第2空間から前記第1空間への流体の通過を許容するものであり、 前記第1空間は、前記吐出口よりも上方に位置する。
筐体10の内側上部にて、液体吐出ヘッド4に干渉しない位置には、筐体10内の各機構及び電気回路の動作を司る制御部8が配置されている。筐体10の内部下側には、液体吐出ヘッド4に供給するインクが収納されたタンク14が配置されている。該タンク14と液体吐出ヘッド4とはチューブ(図示せず)によって接続されており、タンク14内のインクが液体吐出ヘッド4に供給される。液体吐出ヘッド4はタンク14よりも上方に配備されて、液体吐出ヘッド4内のインクには水頭圧に相当する負圧が作用した状態となっている。
搬送ユニット5は、図1中の用紙Pを左から右、及びトレイ11に向かう上方に搬送する機構である。以下の記載では、液体吐出ヘッド4の直下の領域において用紙Pを搬送する方向を副走査方向又は第1方向(搬送方向)と呼ぶ。用紙Pを搬送する方向と直交する方向で用紙Pが第1方向に搬送される面内の方向を主走査方向又は第2方向とする。図1において、第1方向は左から右に向かう水平方向、第2方向は用紙Pの紙面に直交する方向となる。
第1搬送ローラ対51によって搬送力を付与された用紙Pは、液体吐出ヘッド4からインクを吐出されながら水平面内を搬送される。
前記給紙ユニット6は、用紙Pが収納される給紙トレイ60と、給紙ローラ61と、該給紙ローラ61と搬送ユニット5との間に配備された第6及び第7搬送ローラ対62、63と、内部を用紙Pが通過する2つのガイド64、65を有して構成される。給紙ローラ61は給紙トレイ60内から1枚の用紙Pを送り出した後に、次の用紙Pを所定の時間間隔を空けて取り出し、該ガイド64、65及び第6及び第7搬送ローラ対62、63によって該用紙Pを搬送ユニット5の搬送方向上流側に搬送する。
液体吐出ヘッド4により画像が記録された用紙Pは第2乃至第5搬送ローラ対52、53、54、55及びガイド56、57、58によりトレイ11に排出される。
プラテン3の下方には、水平に配列された複数の液体受け部材70がプラテン3に対して昇降自在に設けられている。該液体受け部材70はキャップ状に形成されて、用紙Pにインクを吐出して印字する際には液体受け部材70は該印字を妨げないように、用紙Pの搬送路から下方に位置している。液体受け部材70は用紙Pがプラテン3に搬送されていない状態で、液体吐出ヘッド4から吐出又は排出されるインクを受けるものである。尚、液体受け部材70の底面には、廃液チューブ71が接続され、該廃液チューブ71は液体吸引ポンプP2に接続される。該液体吸引ポンプP2によって液体受け部材70に吐出されたインクを吸引する。
プラテン3上に用紙Pが搬送されないときは、液体吐出ヘッド4が下降して、プラテン3に開設された透孔(図示せず)を通過したヘッド要素41が液体受け部材70に合わさって、液体吐出ヘッド4のインク吐出特性の維持・回復動作であるパージ動作を行う。パージ動作とは複数の吐出口からインクを排出させる動作であり、減圧や加圧によりインク排出や、吐出動作による液体吐出による排出などが該当する。以下の記載では、パージ動作として液体受け部材70が吐出面40に被さった状態で、ポンプによって吐出面40から強制的にインクを吸引する吸引パージ動作を例示する。
ヘッド要素41は、複数枚の金属板を積層して形成された流路ユニットと、その上面に接合されたアクチュエータユニットとから構成され、該アクチュエータユニットに通電されることにより、流路ユニット内のインクが吐出される。流路ユニットの最下位に位置する金属板の下面が前記の吐出面40を構成し、アクチュエータユニットが制御部8に接続されている。かかる構成は公知であり、詳細な記載を省く。
制御部8には、前記の操作パネル12、端子13、第1搬送ローラ対51乃至第7搬送ローラ対63を回転させるモータ群Mの他に、動作プログラムが格納されたROM83、一時的に情報を記録するワークメモリとして働くRAM84、前記の液体吐出ヘッド4、端部検出センサSE1とが接続されている。制御部8には、また液体受け部材70に接続された液体吸引ポンプP2、及び後記する液体吐出ヘッド4から空気を吸引する空気吸引ポンプP1が接続され、制御部8はそれらのポンプP1、P2も駆動する。
図4(a)、(b)は、液体吐出ヘッド4の構成を示す図であり、図4(a)は初期状態を、図4(b)は吸引パージ動作時の状態を夫々示す。図示の便宜上、プラテン3を図示しない。液体吐出ヘッド4は、前記ヘッド要素41と、該ヘッド要素41の上側に設けられ、前記タンク14から供給されるインクを収容するためのリザーバタンク9と、タンク14から供給されるインクを該リザーバタンク9内に導く流入口90とを有している。該リザーバタンク9内に溜まった空気は、排気流路43を介して排出される。該排気流路43中には、空気の通過を許容するとともに、インクの通過を遮断する半透膜44が設けられている。該半透膜44よりもリザーバタンク9側の空間とリザーバタンク9の内部空間とで構成される空間は、逆止弁2によって、半透膜44側の第1空間と、流入口90及びヘッド要素41側の第2空間とに区切られている。
空気吸引ポンプP1及び排気流路43は、本発明の「第1吸引装置」を構成し、液体吸引ポンプP2及び液体受け部材70は、本発明の「第2吸引装置」を構成する。
排気流路43は空気吸引ポンプP1に接続されて、エア溜り室45内の空気を吸引する。
吸引パージ動作時には、制御部8は、図6のフローチャートに示す動作を行う。
吸引パージ動作前、即ち排気流路43とエア溜り室45内の気圧差がゼロ又はゼロに近い初期状態では、逆止弁2は開いている。先ず、液体吐出ヘッド4を下降させて、液体受け部材70に被せる(ステップS1)。次に、図5に示すように、空気吸引ポンプP1を作動させて、エア溜り室45内の空気を吸引する。この動作を排気パージ動作と呼ぶ(ステップS2)。逆止弁2が開いており、エア溜り室45内の空気が吸引されるから、リザーバタンク9内のインクがエア溜り室45内に吸引される。液体受け部材70が吐出面40に被さっているから、吐出口42から空気がリザーバタンク9内に入り込みにくくなっている。また、インクは半透膜44により、該半透膜44から空気吸引ポンプP1側の排気流路43に流れることを防止される。
排気流路43内の圧力(気圧)は、排気パージ動作開始前は、-3kPa(キロパスカル)程度であり、排気パージ動作中は-10kPa程度である。また、エア溜り室45の圧力は、排気パージ動作開始前は、-3kPa程度であるが、排気パージ動作中は-5kPa程度と想定される。排気パージ動作中は排気流路43の圧力は前記の如く、-10kPa程度であるが、半透膜44の抵抗による圧力損失が生じるため、該圧力損失を5kPa程度と想定し、-10kPa+5kPa=-5kPaとして、エア溜り室45の圧力は排気パージ動作中においては-5kPa程度と想定される。
排気パージ動作開始から所定時間経過後に(ステップS3)、制御部8は空気吸引ポンプP1の動作を停止させる(ステップS4)。空気吸引ポンプP1停止後の、排気流路43の圧力及びエア溜り室45の圧力は、ともに-3kPa程度である。
排気パージ動作停止後に、制御部8は液体吸引ポンプP2を作動させて、リザーバタンク9内の液体を液体受け部材70に向けて吸引する吸引パージ動作を行う(ステップS5)。このように、吸引パージ動作の前に排気パージ動作を行うのは、該吸引パージ動作時に、エア溜り室45内に空気が残っていると、液体吸引ポンプP2がリザーバタンク9内のインクを吸引する際に、該エア溜り室45内の空気を吐出口42に取り込む虞がある。これでは、吸引パージ動作後に、吐出口42からインクを吐出して用紙Pに画像を印刷する際に、インクの吐出不良を招来する虞がある。従って、吸引パージ動作の際には予め排気パージ動作を行ってエア溜り室45に残存した空気を除去している。
吸引パージ動作時には、液体吸引ポンプP2によるインクの吸引に伴い、エア溜り室45内のインクが吸引される。かかる吸引動作に伴い、排気流路43内の空気が吸引されようとすると、図4(b)に示すように、逆止弁2が閉じる(ステップS6)。逆止弁2の作動圧は、2kPa程度と想定されており、排気流路43内の圧力及びエア溜り室45の圧力は、ともに吸引パージ動作開始前から2kPa程度減圧された-5kPa程度である。また、液体吸引ポンプP2によって十分にインクを吐出させるべく、液体吸引ポンプP2による吸引圧は-50kPa程度を想定している。従って、リザーバタンク9内の圧力は、-50kPa程度に減圧される。吸引パージ動作時には、逆止弁2が閉じることにより、排気流路43内の空気は吸引されない。従って、吸引パージ動作時には、排気流路43内の空気が吸引される圧力は、半透膜44には加わらない。これにより、半透膜44の損傷を防いでいる。
吸引パージ動作開始から所定時間が経過すると(ステップS7)、吸引パージ動作が終了する(ステップS8)。逆止弁2は、図4(a)に示すように、開いた状態に戻る。即ち、排気流路43とエア溜り室45内の圧力差がゼロ又はゼロに近い状態に戻る。尚、上記の排気流路43、エア溜り室45、リザーバタンク9の内部圧力値は例示であって、これらの値に限定されない。
図7(a)、(b)は、第2実施形態に係る液体吐出ヘッド4の構成を示す図であり、図7(a)は排気パージ動作開始前、即ち初期状態を、図7(b)は排気パージ状態を夫々示す。また、図8(a)は、排気パージ終了後の状態を示す図である。本実施形態に係る液体吐出ヘッド4にあっては、排気流路43内にて半透膜44よりも空気吸引ポンプP1側に、補助逆止弁20が設けられている。該補助逆止弁20は空気吸引ポンプP1による吸引方向の空気流れを許容し、その逆方向の空気流れを遮断する。排気流路43内にて、補助逆止弁20と逆止弁2の間は、下流室46を形成する。
図7(a)に示す初期状態にあっては、補助逆止弁20は閉じており、逆止弁2と同程度の力、例えば2kPa程度の力で作動する。尚、逆止弁2は前記の如く、初期状態にて開いている。初期状態にあっては、リザーバタンク9、エア溜り室45、下流室46、排気流路43内の圧力は、何れも-3kPa程度である。
排気流路43が長い場合は、該排気流路43の周囲の温度変化等によって、排気流路43内の気圧が変化し、逆止弁2が不用意に閉じる虞がある。または、半透膜44に排気流路43内の気圧の変化による負荷が加わる虞もある。本実施形態では、半透膜44よりも空気吸引方向下流側に、補助逆止弁20を設けることにより、この虞を防いでいる。
前記の如く、吸引パージ動作に先立ち、図7(b)に示すように、空気吸引ポンプP1にて排気パージ動作を行う。排気圧が補助逆止弁20の作動力を超えると、補助逆止弁20が開き、インクがエア溜り室45に流入する。インクは半透膜44により、該半透膜44から空気吸引ポンプP1側に流れることを防止される。
補助逆止弁20の作動圧は、2kPa程度であるから、エア溜り室45内の圧力及びリザーバタンク9内の圧力は、ともに初期状態から2kPa程度減圧された-5kPa程度である。また、排気流路43の圧力は前記の如く、排気パージ動作中は-10kPa程度であるから、下流室46内の圧力も-10kPa程度である。エア溜り室45内の圧力と下流室46内の圧力に5kPa程度の差があるが、半透膜44による圧力損失が、-5kPa程度であるから、半透膜44を挟んだ空気吸引ポンプP1による空気吸引方向の上流側と下流側とで圧力は均衡している。
排気パージ動作終了後に、吸引パージ動作を行う。図8(b)は、吸引パージ動作中の状態を示す図である。液体吸引ポンプP2によってリザーバタンク9内のインクが吸引されて、エア溜り室45内のインクが吸引される。吸引圧が逆止弁2の作動力を超えると、逆止弁2が閉じる。これにより、逆止弁2からインク吸引下流側のリザーバタンク9内の空間は密閉される。リザーバタンク9内の圧力は-50kPa程度となり、エア溜り室45及び下流室46は、吸引パージ動作開始時から逆止弁2の作動圧を減じた状態で逆止弁2が閉じるから、内部圧力はともに-5kPa程度となる。逆止弁2が閉じるから、排気流路43内の圧力は-3kPa程度を保つ。
即ち、補助逆止弁20を設けた液体吐出ヘッド4にあっては、排気流路43の周囲の温度或いは気圧の変化等による、逆止弁2の不用意な閉じ動作又は半透膜44への負荷を防止しつつ、排気パージ動作と吸引パージ動作に応じて、逆止弁2を適切に開閉することができる。
かかるダックビル状の弁本体21は公知の構成で汎用品であるから、コスト低減に役立つ。また、弁本体21を金属で形成すると、逆止弁2は排気パージ動作時にインクに浸されるから、インクに悪影響を及ぼす虞がある。従って、逆止弁2をインクに対して非腐食性の材料から形成している。
2 逆止弁
4 液体吐出ヘッド
5 搬送ユニット
8 制御部
9 リザーバタンク
20 補助逆止弁
41 ヘッド要素
43 排気流路
44 半透膜
45 エア溜り室
Claims (5)
- 液体を収容するためのリザーバタンクと、液体を前記リザーバタンク内に流入させるための流入口と、前記リザーバタンクに収容された液体を吐出するための複数の吐出口と、を有する液体吐出ヘッドと、
前記リザーバタンクに接続され、前記リザーバタンク内に溜まった空気を排出するための排気流路と、
前記排気流路に接続されて、前記排気流路内の気体を吸引するための第1吸引装置と、
前記複数の吐出口から前記リザーバタンク内の液体を吸引するための第2吸引装置と、を備えた液体吐出装置であって、
前記排気流路中に、気体の通過を許容するとともに液体を遮断する半透膜が設けられ、
前記排気流路のうちの前記半透膜よりも前記リザーバタンク側の空間と前記リザーバタンクの内部空間とで構成される空間を、前記半透膜側の第1空間と、前記流入口および吐出口側の第2空間とに区切る箇所に、逆止弁が設けられ、
前記逆止弁は、前記第1空間から前記第2空間への流体の通過を許容せず、前記第2空間から前記第1空間への流体の通過を許容するものであり、
前記第1空間は、前記吐出口よりも上方に位置する液体吐出装置。 - 前記排気流路内の前記半透膜よりも前記第1吸引装置側の箇所に、前記第1吸引装置に向かう気体の流れを許容し、その逆方向の気体の流れを許容しない補助逆止弁が設けられた、請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記補助逆止弁は、前記第1吸引装置側の気圧と前記半透膜側の気圧とが平衡である場合は閉止状態となる、請求項2に記載の液体吐出装置。
- 前記第1吸引装置及び前記第2吸引装置の動作を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第2吸引装置を作動させる際には、その前に前記第1吸引装置を作動させるように制御する、請求項1乃至3の何れかに記載の液体吐出装置。 - 前記逆止弁が、前記リザーバタンク内に収容される液体に対して非腐食性の弾性材料で形成されたダックビル弁である、請求項1乃至4の何れかに記載の液体吐出装置。
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