JP7283129B2

JP7283129B2 - 供給装置及び液体吐出装置

Info

Publication number: JP7283129B2
Application number: JP2019036428A
Authority: JP
Inventors: 嵩貴平田; 圭吾須貝
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2039-02-28
Also published as: US20200276826A1; JP2020138467A; CN111619225B; US11376861B2; CN111619225A

Description

本発明は、供給装置及び液体吐出装置に関する。

従来から、液体吐出ヘッドに液体を供給する様々な装置が使用されている。このような装置においては、液体吐出ヘッド内の圧力を所定の圧力に調整する必要がある。液体吐出ヘッド内の圧力、すなわち、液体がノズルに向かう方向とは逆方向に加わる圧力（負圧）が低すぎるとノズルから液体が漏れ出る場合があり、負圧が高すぎると液体吐出ヘッドに液体を充填する際に充填不良を生じる場合がある。このため、負圧を所定の圧力に調整することが従来から行われている。例えば、特許文献１には、ポンプを用いて負圧を所定の圧力に調整するインクジェットプリンタが開示されている。

特開２００６－１９２７８５号公報

しかしながら、ポンプはコストが高く大きい。このため、負圧を所定の圧力に調整するために圧力調整部としてポンプを使用すると、装置が高コスト化及び大型化する。従来、簡単な構成で液体吐出ヘッドの液体に所望の負圧がかかるようにする装置は無かった。また、近年さまざまな種類の液体が使用されており、液体が圧力調整部に接触することで圧力調整部の耐久性が低下する場合があった。

上記課題を解決するための本発明の供給装置は、液体吐出ヘッドに液体を供給する供給装置であって、前記液体を収容する１つまたは複数のタンクと、前記タンク及び前記液体吐出ヘッドに接続される液体流路と、前記タンク内の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、前記タンクは、前記圧力調整部と前記液体流路との間に設けられ、前記圧力調整部は、前記タンクに連通する連通路と、可撓部が設けられ前記連通路と接続される圧力室と、前記圧力室を広げる方向に前記可撓部を付勢する付勢部と、を有することを特徴とする。

本発明の実施例１に係る液体吐出装置の概略図。本発明の実施例１に係る液体吐出装置における供給装置の概略図。本発明の実施例１に係る液体吐出装置における圧力調整部の概略図。本発明の実施例２に係る液体吐出装置における供給装置の概略図。本発明の実施例３に係る液体吐出装置における供給装置の概略図。本発明の実施例４に係る液体吐出装置における供給装置の概略図。本発明の実施例５に係る液体吐出装置における供給装置の概略図。

最初に、本発明について概略的に説明する。
上記課題を解決するための本発明の第１の態様の供給装置は、液体吐出ヘッドに液体を供給する供給装置であって、前記液体を収容する１つまたは複数のタンクと、前記タンク及び前記液体吐出ヘッドに接続される液体流路と、前記タンク内の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、前記タンクは、前記圧力調整部と前記液体流路との間に設けられ、前記圧力調整部は、前記タンクに連通する連通路と、可撓部が設けられ前記連通路と接続される圧力室と、前記圧力室を広げる方向に前記可撓部を付勢する付勢部と、を有することを特徴とする。

本態様によれば、タンク内の圧力を調整する圧力調整部として、連通路と圧力室と付勢部とを有する簡単な構成のものを使用するので、簡単な構成で液体吐出ヘッドの液体に所望の負圧がかかるようにすることができる。また、圧力調整部をタンクと液体吐出ヘッドとを接続する液体流路とは別の場所に設ける構成となるので、圧力調整部と液体との接触を抑制でき、耐久性が低下することを抑制できる。

本発明の第２の態様の液体吐出装置は、前記第１の態様の供給装置を備え、前記液体吐出ヘッドから媒体に対して前記液体を吐出して画像を形成することを特徴とする。

本態様によれば、簡単かつ耐久性に優れた構成で液体吐出ヘッドの液体に所望の負圧がかかるように構成された供給装置を用いて媒体に画像を形成することができる。

本発明の第３の態様の液体吐出装置は、前記第２の態様において、前記液体吐出ヘッドを備えるキャリッジと、前記媒体に対して前記キャリッジを往復移動させる移動機構と、を備え、前記キャリッジは、前記タンクを備えることを特徴とする。

本態様によれば、キャリッジを往復移動させる移動機構を備える構成の液体吐出装置において、タンク及び液体吐出ヘッドに接続される液体流路を短くすることができる。

本発明の第４の態様の液体吐出装置は、前記第３の態様において、前記キャリッジは、前記タンクを複数備えることを特徴とする。

本態様によれば、複数のタンクに異なる液体を収容させることで異なる液体を同時に吐出でき、複数のタンクに同じ液体を収容させることで液体吐出ヘッドに効率よく該同じ液体を導入できるようになり画像の形成モードなどに応じて複数の異なる吐出量での液体の吐出が可能になる。

本発明の第５の態様の液体吐出装置は、前記第４の態様において、複数の前記タンクは、１つの前記圧力調整部に連通していることを特徴とする。

本態様によれば、タンクを複数備える構成において装置を簡略化できる。

本発明の第６の態様の液体吐出装置は、前記第３から第５のいずれか１つの態様において、前記キャリッジは、前記圧力調整部を備えることを特徴とする。

本態様によれば、キャリッジがタンクだけでなく圧力調整部も備えるので、装置を特に簡略化できるとともに、タンクと圧力調整部の距離が短くなることでタンク内の圧力調整精度ひいては液体吐出ヘッド内の圧力調整精度を高くすることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
［実施例１］（図１から図３）
最初に、本発明の実施例１の液体吐出装置１の概要について図１を参照して説明する。

本実施例の液体吐出装置１は、不図示の搬送部により搬送方向Ａに搬送される媒体Ｐに対して、媒体Ｐと対向する側に液体であるインクを吐出する液体吐出ヘッド２が設けられたキャリッジ４を、モーターなどからなる移動機構２０により搬送方向Ａと交差する幅方向Ｂに往復移動させて画像を形成する。詳細には、媒体Ｐを搬送方向Ａに間欠駆動させるとともに、キャリッジ４を介して幅方向Ｂに液体吐出ヘッド２を往復移動させ、不図示の複数のノズルからインクを吐出して記録する。

ここで、本実施例の液体吐出装置１は、媒体Ｐの所定量の搬送とキャリッジ４の往復移動とを交互に繰り返して印刷を行う所謂シリアルプリンターであるが、幅方向Ｂに沿ってライン状にノズルが形成されたラインヘッドを使用して、連続的に媒体Ｐを搬送しながら連続的に印刷を行う所謂ラインプリンターであってもよい。

また、本実施例の液体吐出装置１は、液体吐出ヘッド２に対して媒体Ｐを搬送して画像を形成する構成である。しかしながら、動いていない状態の媒体Ｐに対して液体吐出ヘッド２を移動する構成としてもよいし、媒体Ｐと液体吐出ヘッド２との両方を移動させる構成としてもよい。

次に、本実施例の液体吐出装置１の要部である液体吐出ヘッド２にインクを供給する供給装置３の詳細な構成について図２及び図３を用いて詳細に説明する。

図２で表されるように、本実施例の供給装置３は、媒体支持部８に支持された媒体Ｐに向けてインクを吐出方向Ｃに吐出する液体吐出ヘッド２を有するキャリッジ４を備えている。キャリッジ４には、インクを収容するタンク９が設けられており、タンク９から液体流路１０を介して液体吐出ヘッド２にインクを供給可能な構成になっている。なお、本実施例のタンク９は、キャリッジ４に固定されておりインクを外部から注入して補充可能な構成であるが、このような構成に限定されない。例えば、キャリッジ４から取り外し可能なカートリッジタイプの構成や、液体吐出ヘッド２と一体的に形成される構成など、本実施例の構成以外の構成であってもよい。

また、図２で表されるように、本実施例の供給装置３は、不図示の吸引機構と接続されたキャップ７を備えている。キャップ７で液体吐出ヘッド２のノズル形成面をキャップして吸引することで、液体吐出ヘッド２へのインクの初期充填や、液体吐出ヘッド２のクリーニングなどを実行可能である。

タンク９には、連通路６を介して圧力調整部としての自己封止弁５が接続されている。自己封止弁５は、タンク９内の圧力を調整することで、タンク９と液体流路１０を介して接続される液体吐出ヘッド２内の圧力を調整している。具体的には、自己封止弁５がタンク９内を負圧とすることで液体吐出ヘッド２内を負圧にし、液体吐出ヘッド２内が負圧になっていることで不図示のノズルにおいて好適にインクのメニスカスを形成している。

自己封止弁５は、図３で表されるように、タンク９に連通する連通路６と、可撓性の薄膜である可撓部５５が設けられ連通路６と接続される圧力室５１と、弾性体であるバネ５６のバネ圧により一方側端部５４ａが圧力室５１を広げる方向Ｄに可撓部５５を付勢する付勢部５４と、を有している。ここで、付勢部５４の他方側端部は弁５４ｂを形成しており、弁５４ｂは弁収容室５２において弾性体であるバネ５７のバネ圧により方向Ｄに付勢されている。このような構成となっていることで、圧力室５１と弁収容室５２との間の連通孔６０は、弁５４ｂにより自己封止されている。

また、自己封止弁５は、弁収容室５２における圧力室５１とは反対側に、フィルター５８が形成されたフィルター室５３が形成されており、フィルター５８を介して弁収容室５２とフィルター室５３とは連通している。ここで、図２で表されるように、本実施例の供給装置３においては、自己封止弁５はタンク９と液体吐出ヘッド２との間ではなくタンク９を基準として液体吐出ヘッド２とは反対側に設けられているので、連通路６及び自己封止弁５の内部は空気のみが入っていることとなる。すなわち、フィルター室５３から連通路６までの間の流体の侵入可能経路には、インクは入らず、空気のみが入る。そして、連通路６を介して流体である空気をタンク９側から自己封止弁５側に引き込むように力がかかることでタンク９内部は負圧となる。

本実施例の自己封止弁５は、可撓部５５が付勢部５４により圧力室５１を広げる方向Ｄに付勢される。自己封止弁５は、圧力室５１が負圧になるように構成されている。また、上記のように、付勢部５４が弁５４ｂを備えることで、連通路６の圧力が所定値を下回ると、付勢部５４が方向Ｄとは反対側に移動して弁５４ｂが連通孔６０を開き、弁収容室５２と圧力室５１とが連通する。弁収容室５２から圧力室５１へ気体が流入することで、連通路６の圧力が所定値に戻ると、弁５４ｂは閉じる。なお、加圧袋はなくても構わず、弁収容室５２と、フィルター室５３とは、フィルター５８を介さず直接接続されても構わない。

本実施例の自己封止弁５は、このような構成となっていることにより、タンク９内を好適な圧力とすることで液体吐出ヘッド２内を好適な圧力にすることができる。しかしながら、タンク９に連通する連通路６と、可撓部５５が設けられ連通路６と接続される圧力室５１と、圧力室５１を広げる方向Ｄに可撓部５５を付勢する付勢部５４と、を有する簡単な構成であれば、上記のような構成の自己封止弁５とは異なる構成の圧力調整部を備えていてもよい。

ここで、一旦まとめると、本実施例の供給装置３は、液体吐出ヘッド２にインクを供給する供給装置３であって、インクを収容するタンク９と、タンク９及び液体吐出ヘッド２に接続される液体流路１０と、タンク９内の圧力を調整する圧力調整部としての自己封止弁５と、を備えている。そして、タンク９は、自己封止弁５と液体流路１０との間に設けられている。また、自己封止弁５は、タンク９に連通する連通路６と、可撓部５５が設けられ連通路６と接続される圧力室５１と、圧力室５１を広げる方向に可撓部５５を付勢する付勢部５４と、を有している。

このように、本実施例の供給装置３は、タンク９内の圧力を調整する圧力調整部として、連通路６と圧力室５１と付勢部５４とを有する簡単な構成の自己封止弁５を使用しているので、簡単な構成で液体吐出ヘッド２のインクに所望の負圧がかかるようにすることができている。また、本実施例の供給装置３は、圧力調整部をタンク９と液体吐出ヘッド２とを接続する液体流路１０とは別の場所に設ける構成であるので、自己封止弁５とインクとの接触を抑制でき、耐久性が低下することを抑制している。さらに、自己封止弁５とインクとの接触を抑制できることで、自己封止弁５の交換なども容易となる。なお、圧力調整部としてポンプを使用した場合、高コスト化するだけでなく脈動なども発生するので、圧力調整部を上記のような自己封止弁５とすることでインクの脈動に伴う液体吐出精度の低下も抑制できる。さらに、自己封止弁５の材質により使用可能なインクの種類が制限されることが少なくなり、使用可能なインクの範囲を拡げることができる。

液体吐出装置１の観点から説明すると、本実施例の液体吐出装置１は、このような構成の供給装置３を備え、液体吐出ヘッド２から媒体Ｐに対してインクを吐出して画像を形成する。このため、本実施例の液体吐出装置１は、簡単かつ耐久性に優れた構成で液体吐出ヘッド２のインクに所望の負圧がかかるように構成された供給装置３を用いて媒体Ｐに画像を形成することができる。

また、上記のように、本実施例の液体吐出装置１は、液体吐出ヘッド２を備えるキャリッジ４と、媒体Ｐに対してキャリッジ４を幅方向Ｂに往復移動させる移動機構２０と、を備え、キャリッジ４にタンク９が設けられている。このような構成としていることで、キャリッジ４を往復移動させる移動機構２０を備える構成の液体吐出装置１において、タンク９及び液体吐出ヘッド２に接続される液体流路１０を短くすることができている。なお、液体流路１０を短くすることで、液体流路１０からインクに不純物が流出することが抑制できるとともに、液体流路１０内のインク量を減らせることでインクの無駄を抑制できる。

［実施例２］（図４）
次に、実施例２の液体吐出装置１について図４を用いて説明する。図４は本実施例の液体吐出装置１における供給装置３の概略図であり、実施例１の液体吐出装置１の図２に対応する図である。ここで、本実施例の液体吐出装置１は、供給装置３以外の構成は実施例１の液体吐出装置１と同様の構成であるため、構成が共通する部分における説明は省略する。なお、上記実施例１と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。

上記のように、実施例１の液体吐出装置１における供給装置３は、自己封止弁５がキャリッジ４とは異なる位置に構成されていた。一方、本実施例の供給装置３においては、図４で表されるように、キャリッジ４に自己封止弁５が設けられており、すなわち、キャリッジ４が圧力調整部を備えている。このように、本実施例の供給装置３は、キャリッジ４がタンク９だけでなく自己封止弁５も備えるので、装置を特に簡略化できているとともに、タンク９と自己封止弁５の距離が短くなることでタンク９内の圧力調整精度ひいては液体吐出ヘッド２内の圧力調整精度を高くすることができている。これは、１つには、タンク９と自己封止弁５の距離が短くなることで圧力損失が低減できるためである。また、自己封止弁５がキャリッジ４とは異なる位置に構成される場合にはキャリッジ４の移動に伴い連通路６が変形して自己封止弁５内の圧力室５１の圧力と連通路６の圧力とに誤差が生じるが、キャリッジ４が自己封止弁５を備えることでこのような誤差を抑制できるためである。

なお、本実施例の供給装置３は、可撓性のチューブ状の連通路６により自己封止弁５とタンク９とを接続しているが、このような構成に限定されない。例えば、自己封止弁５とタンク９とを密着させ、これらを繋ぐ孔を連通路６とする構成などとしてもよい。

［実施例３］（図５）
次に、実施例３の液体吐出装置１について図５を用いて説明する。図５は本実施例の液体吐出装置１における供給装置３の概略図であり、実施例１の液体吐出装置１の図２に対応する図である。ここで、本実施例の液体吐出装置１は、供給装置３以外の構成は実施例１及び実施例２の液体吐出装置１と同様の構成であるため、構成が共通する部分における説明は省略する。なお、上記実施例１及び実施例２と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。

上記のように、実施例１及び実施例２の液体吐出装置１における供給装置３は、キャリッジ４に１つのタンク９が設けられていた。一方、本実施例の供給装置３においては、図５で表されるように、キャリッジ４がタンク９を複数備えている。本実施例の供給装置３のようにキャリッジ４がタンク９を複数備えていることで、複数のタンク９ａ、９ｂ及び９ｃに異なるインクを収容させることで対応する液体吐出ヘッド２ａ、２ｂ及び２ｃから異なるインクを同時に吐出できるようになる。また、複数のタンク９ａ、９ｂ及び９ｃに同じインクを収容させることで、液体吐出ヘッド２に効率よく該同じインクを導入できるようになり、画像の形成モードなどに応じて複数の異なる吐出量でのインクの吐出が可能になる。

また、実施例１及び実施例２の液体吐出装置１における供給装置３は、自己封止弁５とタンク９とが１対１で接続されていた。一方、本実施例の供給装置３においては、複数の前記タンク９が１つの自己封止弁５に連通している。このため、本実施例の供給装置３は、タンク９を複数備える構成において装置を簡略化している。

また、本実施例の供給装置３は、複数のタンク９ａ、９ｂ及び９ｃに対応して連通路６を開閉する開閉部１１を３つ備えている。複数のタンク９ａ、９ｂ及び９ｃに異なるインクを収容させた場合、連通路６内において各々のインクの揮発成分が混ざり合い、タンク９ａ、９ｂ及び９ｃに他のインクの揮発成分が混入する虞がある。このため、連通路６を開閉する開閉部１１を備える構成とし、画像形成中などの液体吐出ヘッド２内の圧力を調整する必要がある場合以外のときに、開閉部１１を閉じて連通路６においてインクの揮発成分が混ざり合うことを抑制することで、タンク９ａ、９ｂ及び９ｃに含有されるインクの組成が変わることを抑制できる。

［実施例４］（図６）
次に、実施例４の液体吐出装置１について図６を用いて説明する。図６は本実施例の液体吐出装置１における供給装置３の概略図であり、実施例１の液体吐出装置１の図２に対応する図である。ここで、本実施例の液体吐出装置１は、供給装置３以外の構成は実施例１から実施例３の液体吐出装置１と同様の構成であるため、構成が共通する部分における説明は省略する。なお、上記実施例１から実施例３と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。

図５で表されるように、実施例３の液体吐出装置１における供給装置３においては、複数のタンク９ａ、９ｂ及び９ｃに対応して液体流路１０が個別に設けられていた。一方、本実施例の供給装置３においては、図６で表されるように、複数のタンク９ａ、９ｂ及び９ｃから液体吐出ヘッド２まで形成される液体流路１０が途中で合流する構成となっている。このような構成となっていることで、本実施例の供給装置３は、複数のタンク９ａ、９ｂ及び９ｃに同じインクを収容させ、画像の形成モードなどに応じて複数の異なる吐出量でのインクの吐出が可能になる。

なお、本実施例の液体流路１０は、液体吐出ヘッド２にインクが供給される手前で合流する構成となっている。しかしながら、このような構成に限定されない。液体吐出ヘッド２にインクが供給されてから液体吐出ヘッド２内のインク流路で合流する構成としてもよい。

［実施例５］（図７）
次に、実施例５の液体吐出装置１について図７を用いて説明する。図７は本実施例の液体吐出装置１における供給装置３の概略図であり、実施例１の液体吐出装置１の図２に対応する図である。ここで、本実施例の液体吐出装置１は、供給装置３以外の構成は実施例１から実施例４の液体吐出装置１と同様の構成であるため、構成が共通する部分における説明は省略する。なお、上記実施例１から実施例４と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。

図５及び図６で表されるように、実施例３及び実施例４の液体吐出装置１における供給装置３においては、複数のタンク９ａ、９ｂ及び９ｃに対応して１つの自己封止弁５が設けられていた。一方、図７で表されるように、本実施例の供給装置３においては、複数のタンク９ａ、９ｂ及び９ｃに対応して自己封止弁５が個別に設けられている。

なお、本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることは言うまでもない。

１…液体吐出装置、２…液体吐出ヘッド、２ａ…液体吐出ヘッド、
２ｂ…液体吐出ヘッド、２ｃ…液体吐出ヘッド、３…供給装置、４…キャリッジ、
５…自己封止弁（圧力調整部）、６…連通路、７…キャップ、８…媒体支持部、
９…タンク、９ａ…タンク、９ｂ…タンク、９ｃ…タンク、１０…液体流路、
１１…開閉部、２０…移動機構、５１…圧力室、５２…弁収容室、
５３…フィルター室、５４…付勢部、５４ａ…一方側端部、５４ｂ…弁、
５５…可撓部、５６…バネ、５７…バネ、５８…フィルター、５９…加圧袋、
６０…連通孔、Ｐ…媒体

Claims

液体吐出ヘッドに液体を供給する供給装置であって、
前記液体を収容する１つまたは複数のタンクと、
前記タンク及び前記液体吐出ヘッドに接続される液体流路と、
前記タンク内の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、
前記タンクは、前記圧力調整部と前記液体流路との間に設けられ、
前記圧力調整部は、前記タンクに連通する連通路と、可撓部が設けられ前記連通路と接続される圧力室と、前記圧力室を広げる方向に前記可撓部を付勢する付勢部と、を有し、
前記付勢部は、一方側端部と、弁を形成する他方側端部と、が形成され、
前記一方側端部は、第１の弾性体により前記圧力室を広げる方向に前記可撓部を付勢し、
前記他方側端部は、第２の弾性体により前記圧力室と連通する弁収容室において前記圧力室を広げる方向に付勢し、
前記弁収容室における前記圧力室とは反対側に、フィルターが形成されたフィルター室が形成され、前記フィルターを介して前記弁収容室と前記フィルター室とは連通し、前記フィルター室から前記連通路までの間の流体の侵入可能経路には、インクは入らず、空気のみが入ることを特徴とする供給装置。
請求項１に記載の供給装置を備え、
前記液体吐出ヘッドから媒体に対して前記液体を吐出して画像を形成することを特徴とする液体吐出装置。
請求項２に記載の液体吐出装置において、
前記液体吐出ヘッドを備えるキャリッジと、前記媒体に対して前記キャリッジを往復移動させる移動機構と、を備え、
前記キャリッジは、前記タンクを備えることを特徴とする液体吐出装置。
請求項３に記載の液体吐出装置において、
前記キャリッジは、前記タンクを複数備えることを特徴とする液体吐出装置。
請求項４に記載の液体吐出装置において、
複数の前記タンクは、１つの前記圧力調整部に連通していることを特徴とする液体吐出装置。
請求項３から５のいずれか１項に記載の液体吐出装置において、
前記キャリッジは、前記圧力調整部を備えることを特徴とする液体吐出装置。