JPH05256375A - 双方向空気弁およびそれを用いたインク供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 双方向空気弁の複雑さと信頼性の低さを解消
する新規な双方向空気弁を提供し、また、小型インクジ
ェットプリンタのインクタンクの使用効率を改善するた
めに前記双方向空気弁を用いたインクタンクを提供する
こと。 【構成】 開口部２を有する支持部１と、中央部に開口
部２より小さい開口部４を有し、開口部２を被覆する薄
膜３と、開口部２より小さく開口部４を被覆する薄膜５
と、を有し、薄膜３を粘性封止剤を介して支持部１に載
置し、薄膜５を薄膜３の支持部１側の面に活性封止剤を
介して開口部２に収まるように配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は双方向空気弁およびそ
れを用いたインク供給装置、特に容器内の加減圧を解消
する空気弁及びインクジェットなどの液体インクを用い
た記録装置のインク供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、容器を密封しつつ同時に内部の圧
力が過剰に加圧状態や減圧状態になることを防止するた
めに、その容器に何らかの空気弁を設ける方法について
は数多く提案されている。特に容器内外の圧力差がない
ときに閉塞状態を維持し、かつ容器内の圧力が外気圧に
対して相対的に加圧や減圧になった場合に所定の圧力の
閾値をもって開放し、また速やかに閉塞状態に戻る空気
弁が望まれている。さらに開放閾値が製造条件によって
ばらつかず、安定していることが望ましい。

【０００３】図１６は実公昭５５−４４６号公報（以下
第１従来例という）に開示された空気弁の側断面図、図
１７は図１６の正面図である。図１６，図１７におい
て、容器のキャップのゴムなどの部材にスリット１６ａ
を設け、内圧が上昇したときにこのスリット１６ａを押
し開いてガスを逃がすように構成した空気弁が提案され
ている。この空気弁は簡単な構成ではあるが、容器内外
の圧力差がないときにスリット１６ａの部分の閉鎖状態
は必ずしも保証することはできず、信頼性に課題があ
る。また、圧力の開放閾値はスリットの微小な条件で大
幅に変動するため用途が限定される。

【０００４】図１８は実公昭５６−５３０１２号公報
（以下第２従来例という）に開示された空気弁の側断面
図である。図１８において、容器の通気孔を、撥水性の
良好な１００〜１００００オングストロームの微細孔が
多数開いた熱接着性合成樹脂シート片１８ａで閉鎖した
空気弁が提案されている。しかしながら、この弁は液体
は漏らすことはほぼないが、気体に関しては自由に出入
りが可能なため内容物の蒸散を抑制できず、用途が限ら
れる。

【０００５】図１９は特公平２−３６４６４号公報（以
下第３従来例という）に開示された空気弁の側断面図、
図２０は図１９の正面図である。図１９，図２０におい
て、コーヒー豆などの保存時に二酸化炭素を放出するよ
うなものを収納する袋の場合であり、通常は密封状態を
保ちつつ、加圧時には袋の外へガスを放出するために、
２枚の可撓性フィルムを中心に対して対向する位置で接
着し、そのベースとなる可撓性フィルムの中央部に開け
られた穴からフィルムの間を通してガスを逃すタイプの
空気弁が提案されている。

【０００６】これら２枚の可撓性フィルムの間にはシリ
コンオイルなどのシール剤が塗られており、そのシール
剤の表面張力の効果により空気弁の内外に圧力差がない
ときの閉塞性に優れており、さらに開放閾値も安定して
いる。

【０００７】しかしながら、この空気弁は内圧が加圧状
態のみに対応する片方向弁であり、内圧が相対的に減圧
状態になった場合には閉塞したままである。これを用い
て双方向空気弁を構成するためには、互いに逆向きにこ
の空気弁を容器に設けなければならず、空気弁のために
大きなスペースを要するとともにコストがかかるという
課題があった。

【０００８】図２１は実開昭５５−２９７２２号公報
（以下第４従来例という）に開示された空気弁の側断面
図である。図２１において、弁体２１ａとそれを付勢す
るコイルバネ２１ｂからなる弁を１対、互いに逆向きに
設けた双方向弁が提案されている。しかしながら、この
弁は部品数が多く複雑であることに加え、実験によれば
開放閾値を１０００Ｐａ以下に設定しかつ内外圧差が０
のときの閉塞性を保証することが難しいことが判明し
た。

【０００９】図２２は、実開昭５５−２９７２３号公報
（以下第５従来例という）に開示された双方向弁の側断
面図である。図２２において、前記双方向弁の別の態様
としての双方向弁が提案されている。しかしながら、こ
の双方向弁についても前記双方向弁よりも小型化が可能
になっているが、前記双方向弁と同様の課題をもってい
る。

【００１０】図２３は実開昭５５−６１６６５号公報
（以下第６従来例という）に開示された空気弁の側断面
図である。図２３において、ゴムなどの弾性部材２３ａ
を用い、ドーム状に形成した部分の頂部にスリットを設
け、この構造を対称に１対設けた双方向弁が提案されて
いる。しかしながら、弾性部材にスリットを設ける構成
は、前述の第１従来例と同様に、容器内外の圧力差がな
いときにスリットの部分の閉鎖状態は必ずしも保証する
ことはできず、信頼性に課題がある。また、圧力の開放
閾値はスリットの微小な条件で大幅に変動するため好ま
しくない。

【００１１】一方、インクジェットなどの液体インクを
用いた記録装置においては、近年小型化が求められてき
ており、プリンタキャリッジ上に記録ヘッド及びインク
タンクを搭載したものや、さらにインク終了時にインク
タンクのみを交換するタイプが提案されている。これは
従前のインクタンクをプリンタ本体内に固定しチューブ
などでインクをキャリッジ状の記録ヘッドに送る機構の
ものに比べ、小型化と機構の簡素化が可能であるためで
ある。

【００１２】インクジェットプリンタのインクタンクは
印字を適正に行い、かつ非印字時においても吐出口より
インクが漏れ出さないために適正な負圧を確保する必要
がある。従前のプリンタの場合は、インクタンクの位置
を記録ヘッド位置よりも低い位置におくことによって実
現していたが、キャリッジ上にインクタンクを設けるた
めにはインクタンク自体に負圧を発生させる機構が必要
となる。そのため、キャリッジ上に設けるインクタンク
部分の機構としては、スポンジなどの多孔質体や繊維束
などにインクを吸蔵させるものやゴムなどの弾性部材か
ら構成されたドーム状の容器にインクを収容するものな
どが実用化されている（以下第７従来例という）。

【００１３】しかしながら、多孔質体を用いるインクタ
ンクはインクを収容する容積に対し約半分のインクしか
取り出すことができず残りの多くは多孔質体中に残って
しまう。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、前記第
１従来例では容器内外の圧力差がないとき、スリット部
の閉鎖状態は必ずしも保証できず、また圧力の開放閾値
はスリットの微小な条件で大幅に変動し用途が限定され
る課題があった。また、前記第２従来例では、気体に関
しては出入が自由にできるため、内容物の蒸散を抑制で
きず、用途が限られるという課題があった。また、前記
第３従来例については、空気弁のために大きなスペース
とコストがかかるという課題があった。また、前記第４
従来例は部品数が多く、複雑で開放閾値１０００Ｐａ以
下で内外圧差０のとき閉塞性が保証されないという課題
があった。また、前記第５従来例は前記第４従来例と同
様の課題があった。また、前記第６従来例は前記第１従
来例と同様の課題があった。また、前記第７従来例は多
孔質体を用いるためにインク収容容積の半分のインクし
か取り出せないという課題があった。

【００１５】また、前記のように特にゴムのドーム上の
容器にインクを収容するタイプについては、インクが消
費されていきゴムのドームの変形が大きくなるに従い負
圧が大きくなっていくため容器内のインクを完全に使い
切ることはできないという課題があった。これら従来の
インクタンクのインク使用効率の低さは、特にインクタ
ンクの小型化が求められている現在、大きな障害となる
という課題があった。

【００１６】本発明は、上記従来例の課題を解決するた
めになされたもので、双方向空気弁の複雑さと信頼性の
低さを解消する新規な双方向空気弁を提供し、また、小
型インクジェットプリンタのインクタンクの使用効率を
改善するために、前記双方向空気弁を用いたインクタン
クを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の請
求項１においては、第１の開口部を有する支持手段と、
中央部に前記第１の開口部より小さい第２の開口部を有
し、前記第１の開口部を被覆する第１の薄膜と、前記第
１の開口部より小さく前記第２の開口部を被覆する第２
の薄膜と、を有し、かつ前記第１の薄膜を粘性封止手段
を介して前記支持手段に載置し、第２の薄膜を前記第１
の薄膜の前記支持手段側の面に活性封止手段を介して前
記第１の開口部中に収まるように配設して成る双方向空
気弁により、前記課題を解決し、前記目的を達成しよう
とするものである。

【００１８】また、この発明の請求項２においては、支
持手段上に配設し、第１の薄膜が支持手段からの位置ず
れを防止する位置ずれ防止手段を有する請求項１記載の
双方向空気弁により、前記課題を解決し、前記目的を達
成しようとするものである。

【００１９】また、この発明の請求項３においては、第
１および第２の薄膜のそれぞれの面から離間して配設し
た前記各薄膜を保護する保護手段を有する請求項１記載
の双方向空気弁により、前記課題を解決し、前記目的を
達成しようとするものである。

【００２０】また、この発明の請求項４においては、イ
ンクジェットプリンタのインク供給装置の大気連通孔に
請求項１ないし請求項３記載のいずれかの双方向空気弁
を具備して成るインク供給装置により、前記課題を解決
し、前記目的を達成しようとするものである。

【００２１】

【作用】この発明の請求項１の双方向空気弁は、容器の
内外圧力差が開放閾値以内のときは第１の薄膜と支持手
段間は粘性封止手段で密着し、第１開口部は閉塞し、同
時に第１の薄膜と第２の薄膜は粘性封止手段で密着し、
第２開口部は閉塞される。容器の内圧上昇時には、第１
開口部の側の圧力が上昇し、第１の薄膜は持ち上がり、
圧力差をなくする。このとき第２の開口部は閉じたまま
である。空気弁は開放後、粘性封止手段の表面張力と薄
膜の弾性により速やかに元通りの閉鎖状態に戻る。

【００２２】逆に容器の内圧が減圧状態になったときに
は、第１の薄膜は支持手段に押し付けられるが、第２の
薄膜は第１の薄膜の第２の開口部からの圧力を受けて第
１の薄膜から持ち上がり圧力差を解消する。そして前記
と同様に、粘性封止手段の表面張力と薄膜の弾性により
速やかに元通りの閉塞状態に復帰する。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の７実施例を図面に基づいて
説明する。図１はこの発明の第１実施例である双方向空
気弁の側断面図、図２は図１の双方向空気弁を分解した
状態を示す斜視図、図３は第１実施例において内部が加
圧状態のときの空気抜きを示す側断面図、図４は第１実
施例において内部が減圧状態のときの空気進入を示す側
断面図である。

【００２４】図１において、容器の一部を利用して平面
に構成された支持手段である支持部１には円形の第１開
口部である開口部２が設けられ、その上に円形の第１の
薄膜である薄膜３と同じく円形の第２の薄膜である薄膜
５が、前記開口部２と薄膜３と薄膜５の中心がほぼ一致
するように載置されている。

【００２５】薄膜３はその中央部に第２の開口部である
開口４が開けられており、その径は薄膜５の径よりも小
さい。また、薄膜５は薄膜３の開口４を覆うように密着
し、かつ前記支持部１の開口部２の径よりも小さくその
開口部２の中に収まるように構成される。これらの支持
部１と薄膜３と薄膜５とは粘性封止手段であるシリコン
オイル等の粘性封止剤を介して密着されている。粘性封
止剤は図２のハッチングの領域に適量塗布され、図２の
薄膜３の対応する面との間で密着力を発生するとともに
圧力差のほぼない場合の閉塞性を達成する。

【００２６】粘性封止剤は、シリコンオイルなどのよう
に揮発性がなく、粘度が１０００〜５０００ｃｓｔ程度
の液状の物質が好ましく用いることができる。さらに好
ましくは温度変化に対してできるだけ粘度などの物性変
化の小さなものが望ましい。

【００２７】次に、第１実施例の動作を図３，図４を用
いて説明する。図３，図４において、容器の内圧が外圧
に対して相対的に上昇すると薄膜３及び５は容器の外へ
向かって押し上げられる。この時薄膜５は薄膜３に押し
付けられる方向であるため、薄膜３の開口４は薄膜５に
よって閉塞されたままである。

【００２８】一方、薄膜３は所定の圧力に達すると支持
部１との間の粘性封止剤の一部が開放し、図３に示すよ
うに溢路は閉塞される。

【００２９】逆に、内圧が外圧に対して相対的に減圧す
ると、薄膜３は支持部１に押し付けられる方向であるた
め支持部１と薄膜３との密着部は閉塞されたままであ
る。一方、薄膜５は薄膜３の開口部４を通して圧力を受
け、所定の圧力に達すると薄膜３と薄膜５との間の粘性
封止剤の一部が開放し、図４に示すように溢路を形成す
る。そしてこの開放によって内圧の減圧が緩和される
と、薄膜５と薄膜３とのそれぞれの弾性とその間の粘性
封止剤の表面張力の作用によって速やかに閉塞する。

【００３０】本発明の双方向空気弁の開放圧力の閾値
は、いくつかの設計要素により容易にそのレベルを制御
することが可能である。例えば、図３のように内圧が高
くなった場合の開放圧力閾値は、支持部１と薄膜３との
密着部の面積と開口部２の面積と薄膜３の弾性粘性封止
剤の粘度及び表面張力によって決定される。これらのパ
ラメータを適宜制御することにより、希望の開放圧力閾
値を設計することが可能である。

【００３１】一方、図４に示すように内圧が減圧状態に
なったときの開放圧力閾値は、薄膜３と薄膜５との密着
面積と薄膜３の中央部の開口４の面積と薄膜５の弾性薄
膜３の弾性と薄膜３と薄膜５の密着部の粘性封止剤の粘
度及び表面張力とによって決定される。これらのパラメ
ータを適宜制御することにより、希望の開放圧力閾値を
設計することが可能である。

【００３２】次に第１実施例の双方向空気弁を有する容
器の具体的な製作を図１および図２を用いて説明する。
図１および図２において、容器はポリプロピレン製で、
寸法は空気弁が設けられる面が２０mm×２０mm、この面
と直交する方向の長さが４０mm、全周に渡って壁厚が１
mmとした。空気弁を設けられた面には、直径が９mmの開
口部２が開けられている。この容器に、厚さが２５μ
ｍ、直径が１４mmで、その中央部に同心で直径２mmの開
口があるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィル
ム（ユニチカ製：商品名エンブレット）と、これと同材
質で直径が８mmのフィルムを、シリコンオイル（信越化
学製：ＴＳＦ−３０００）を用いて図２のように組み立
てた。

【００３３】この容器にポンプを接続し、容器内部に圧
力センサーを設置し、空気を吸引／注入しながら圧力変
化を計測した。その結果、空気を注入した場合には、内
圧が約３００Ｐａ程度外圧より高くなったときに開放
し、そして速やかに閉じ、注入を続けるとこれを繰り返
した。一方、容器内部の空気を吸引したときには、内圧
が外圧より約６００Ｐａ低くなったときに開放し、そし
て速やかに閉じ、吸引を続けるとこれを繰り返した。

【００３４】次にこの発明の第２実施例である双方向空
気弁を図５を用いて説明する。図５はこの発明の第２実
施例である双方向空気弁の分解斜視図である。図５にお
いて、実施例２は前記実施例１の構成に加えて、薄膜３
の載置された支持部１の周囲に円形のズレ防止部６を設
けたものである。容器の外形寸法，材質及び薄膜の寸
法，材質は実施例１と同じものを用いた。このズレ防止
部６の直径は１５mmで、直径が１４mmの薄膜３がその段
差の中に収容される。ズレ防止部６を設けることにより
薄膜３の位置がずれてしまうことが防止でき空気弁の信
頼性が向上する。さらに、空気弁を組み立てる際に薄膜
３を組み付ける位置を容易に確定することができ、作業
性も向上する。

【００３５】次にこの発明の第３実施例である双方向空
気弁を図６を用いて説明する。図６はこの発明の第３実
施例である双方向空気弁の分解斜視図である。図６にお
いて、容器に設けた空気弁の外側及び内側の薄膜に接し
ない位置に保護部材７，蓋８を設けた。図７は図６の組
立後の側断面図である。図７において、支持部１の開口
部２には保護部材７が渡されており、空気は保護部材７
と開口部２の隙間から出入りする。また、支持部１の周
囲には容器の外形に倣った形で壁９が設けられ、その上
に保護部材としての蓋８が設けられて、接着剤などの手
段で接着されている。

【００３６】第３実施例は前記第１実施例と同じ寸法で
空気弁を構成し、保護部材７と薄膜５との隙間を０．５
mm、薄膜３と蓋８との隙間を０．８mmに設定した。この
バルブを第１実施例と同様に評価したところ、前記第１
実施例と概ね同じ結果が得られた。

【００３７】この第３実施例の構成は、容器外部から空
気弁の薄膜に不用意に触れることがなく、また容器の内
容物が空気弁に触れて動作に支障をきたすことも防止す
ることが可能であり、実用的である。第３実施例におけ
る保護部材７の構造は必ずしも例示した構造である必要
はなく、空気の流通が確保され、かつ薄膜５の動作に障
害が起こらないような構成、即ち薄膜５の径よりも大き
く動作に支障のない深さの凹部があれば他のどのような
構造でもよい。また、蓋８の構造も同様に空気の流通が
確保され、かつ薄膜３の動作に支障がない程度の間隙が
確保可能であればどのような構造でもよい。

【００３８】次にこの発明の第４実施例である双方向空
気弁を図８を用いて説明する。図８はこの発明の第４実
施例の双方向空気弁の分解図である。図８において、支
持体１上の開口部２は方形の開口部であり、その開口部
２の一辺の近傍には円筒形の突起２０が設けられ、その
突起２０の基部周辺は支持部１の面よりも図のように僅
かな凹み２１が設けられている。支持体１の開口部２に
収まる大きさで前記突起２０に対応した穴を持つ薄膜５
と、支持体１の開口部２を覆う大きさでほぼ中央部に開
口４を持ち前記突起２０に対応した穴を持つ薄膜３と
が、それぞれの穴が前記突起にはまり込むように載置さ
れ、それぞれの密着面にはシリコンオイルが塗布されて
いる。

【００３９】このとき、薄膜３の開口部４は薄膜５によ
って完全に閉塞され、また薄膜１３は支持体１１の開口
部１２及び前記凹み２１をも覆うように構成される。ま
た、実施例３と同様に外部からの障害物による動作不良
を防止するために蓋１８を設けている。

【００４０】本実施例の構成は、薄膜１３及び薄膜１５
の両方がそれぞれずれることが防止できるものである。

【００４１】次にこの発明の第５実施例を図９を用いて
説明する。図９は前記第３実施例をインクジェットプリ
ンタのインクタンクに用いた状態を示す側断面図であ
る。図９において、インクタンク容器３１の上部には前
述の双方向空気弁３０が設けられており、容器中にはイ
ンク３３を収容している。インク３３はインクタンク容
器３１のインク取り出し口３６から記録ヘッド３４へ供
給チューブ３５を通じて供給され、記録ヘッド部３４よ
り吐出手段（図示せず）によって信号伝達手段（図示せ
ず）から与えられる画像信号に応じて吐出する。この記
録ヘッド部３４はプリンタのキャリッジ上に搭載され、
インクタンク３１はプリンタ本体の適当な部位に設置さ
れ、従来よく知られたシリアルプリンタの印字手順によ
り記録紙上に印字を行うものである（詳細後述）。

【００４２】次に第５実施例の動作を図９を用いて説明
する。インクジェットの記録ヘッドに対して安定した若
干の負圧状態でインクを供給することが望ましい。これ
はインク吐出を安定化するのみでなく、万が一記録ヘッ
ドの吐出口が濡れてしまった場合に加圧状態でインクが
供給されているとインクタンク内のインクが全て洩れ出
してしまうからである。そのため従来このタイプのプリ
ンタでは、インクタンクのインク水面が記録ヘッドより
も低い位置になるように配置せざるを得なかった。この
実施例のインクタンクによれば、この発明の双方向空気
弁をその大気連通孔に用いているため、インクタンクの
位置をプリンタ内のどこに設けても、安定した印字とイ
ンク洩れの防止が可能となった。

【００４３】記録ヘッドの印字に伴いインク容器３１中
のインク３３は減少していくが、この時インクタンク容
器３１内の気圧は徐々に低下していく。そして所定の圧
力まで低下したところで双方向空気弁３０が開きそれ以
上のタンク内の圧力の低下を防ぐ。この機能により記録
ヘッド３４から吐出する液滴の大きさを好ましい範囲に
押えることができる。

【００４４】さらには、このインクタンクが例えば高温
にさらされたり、例えば減圧環境におかれた場合、イン
クタンク容器３１内の空気は容易に双方向空気弁３０を
押し開いて外部へ逃げ、インク３３が記録ヘッド３４か
ら溢れ出すことを防止する。

【００４５】加えて、通常の放置時においては、双方向
空気弁３０は閉塞しているためインクタンク内からのイ
ンクの蒸散も抑制することが可能である。

【００４６】次にこの発明の第６実施例を図１０を用い
て説明する。図１０は、前記第３実施例で示した双方向
空気弁をインクジェットプリンタのインクタンクに用い
た状態を示す図である。図１０において、インクタンク
容器４１の一端には前述の双方向空気弁４０が設けられ
ており、容器中にはインク４３を収容するインク袋４２
が収容されている。インク袋４２中のインク４３はイン
クタンク容器４１のインク取り出し口４６から記録ヘッ
ド４４へ供給され、吐出口４５より図示しない吐出手段
によって図示しない信号伝達手段から与えられる画像信
号に応じて吐出する。このインクタンクと記録ヘッドは
プリンタのキャリッジ上に搭載され、従来よく知られた
シリアルプリンタの印字手順により記録紙上に印字を行
うものである（後述）。

【００４７】記録ヘッドの印字に伴いインク袋４２中の
インク４３は減少していくが、この時インクタンク容器
４１内の気圧は徐々に低下していく。そして所定の圧力
まで低下したところで双方向空気弁４０が開きそれ以上
のタンク内の圧力の低下を防ぐ。この機能により吐出口
４５から吐出する液滴の大きさを好ましい範囲に押える
ことができる。

【００４８】また、このインクタンクは吐出口４５側が
下になるように置かれた場合、吐出口４５にはインクの
高さに相当する分の水頭圧がかかるが、通常は吐出口４
５の部分のインクのメニスカス力で溢れ出すことはな
い。しかし、吐出口４５が濡れてメニスカス力が働かな
くなってしまった場合、もしも双方向空気弁４０が設け
られておらず単なる大気連通孔のみであれば、インク袋
４２中のインク４３は吐出口４５から溢れでてしまう。
しかし、図１０のように双方向空気バルブ４０を設け、
さらにその容器内減圧時の開放圧力閾値がインク４３の
水頭圧を上回るように構成することで、インクが溢れ出
してしまうという恐れもなくなる。

【００４９】さらには、このインクタンクが例えば高温
にさらされたり、例えば減圧環境におかれた場合、イン
クタンク容器４１内の空気は容易に双方向空気弁４０を
押し開いて外部へ逃げ、インク４３が吐出口４５から溢
れ出すことを防止する。

【００５０】加えて、通常の放置時においては、双方向
空気弁４０は閉塞しているためインクタンク内からのイ
ンクの蒸散も抑制することが可能である。

【００５１】次にこの発明の第７実施例を図１１を用い
て説明する。図１１はこの発明の第７実施例の双方向空
気弁をインクタンクに用いた状態を示す図である。図１
１は前記第５実施例と同様なインクタンクであるが、第
５実施例のようにインク５３は袋ではなく、可動壁５２
によって空気５７と隔てられている。このインクタンク
は記録ヘッドのインクの消費に伴い可動壁５２が移動す
る。

【００５２】このインクタンクにおいても第６実施例と
同様に、安定な吐出が可能であり、また吐出口が濡れて
もインクが連続的に洩れ出すことはなかった。一方温度
が上昇したときにも容器５１内の空気は速やかに外部へ
放散し、インクが押し出されて洩れ出すことはなかっ
た。

【００５３】次にこの発明の双方向空気弁が適用される
インクジェット記録装置について図１２を用いて説明す
る。図１２はこの発明が適用されるインクジェット記録
装置（ＩＪＲＡ）の外観斜視図である。図１２におい
て、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝
達ギア５０１１，５００９を介して回転するリードスク
リュー５００５のら線溝５００４に対して係合するキャ
リッジＨＣはピン（不図示）を有し、矢印ａ，ｂ方向に
往復移動される。５００２は紙押え板であり、キャリッ
ジ移動方向にわたって紙をプラテン５０００に対して押
圧する。５００７，５００８はフォトカプラでキャリッ
ジのレバー５００６のこの域での存在を確認してモータ
５０１３の回転方向切換等を行うためのホームポジショ
ン検知手段である。５０１６は記録ヘッドの前面をキャ
ップするキャップ部材５０２２を支持する部材で、５０
１５はこのキャップ内を吸引する吸引手段でキャップ内
開口５０２３を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。５
０１７はクリーニングブレードで、５０１９はこのブレ
ードを前後方向に移動可能にする部材であり、本体支持
板５０１８にこれらは支持されている。ブレードは、こ
の形態でなく周知のクリーニングブレードが本例に適用
できることはいうまでもない。又、５０２１は、吸引回
復の吸引を開始するためのレバーで、キャリッジと係合
するカム５０２０の移動に伴って移動し、駆動モータか
らの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制
御される。

【００５４】これらのキャッピング，クリーニング，吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側領域にきた
ときにリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれ
ば、本例には何れも適用できる。上述における各構成は
単独でも複合的に見ても優れた発明であり、本発明にと
って好ましい構成例を示している。

【００５５】次に本実施例に関する記録装置を組み込ん
だ情報処理装置に関して、その構成と電気回路について
説明する。図１３は本発明に関する記録装置を組み込ん
だ情報処理装置６０４の外観を表わす模式的斜視図であ
る。同図において、６０１は上述のプリンタ部、６０２
は文字や数字およびその他のキャラクタを入力するため
キーや、各種指令を与えるためのキーなどを備えたキー
ボード部、６０３は表示器を備える表示部である。図１
４は本実施例に関する情報処理装置の電気回路構成を表
わすブロック図である。

【００５６】図１４において、５０１は主制御をなすコ
ントローラであり、５０２はある手順を実行する例えば
マイクロコンピュータ形態のＣＰＵ、５０３はテキスト
データや画像データを展開したりする領域や作業用など
を設けたＲＡＭ、５０４は前記手順に対応したプログラ
ムやその他フォントデータなどの固定データを格納した
ＲＯＭ、５０５はＣＰＵ５０２の実行サイクルを作り出
したりプリンタ部６０１による記録動作の際必要なタイ
ミングを作り出したりするタイマ、５０６はＣＰＵ５０
２からの信号と周辺装置を結ぶインターフェイス部であ
る。

【００５７】また、５０７はプリンタ部６０１のコント
ローラであり、５０８はヘッドカートリッジ１０１に記
録信号や電力などを送出するヘッドドライバ、５０９
ａ，ｂはそれぞれキャリアモータ４０２ａ、搬送モータ
４０２ｂを駆動するのに必要な信号や電力などを送出す
るモータドライバ、５１０はキャリア１０２の位置を検
出し例えばホームポジションにキャリア１０２があるか
どうか判断するためのキャリアセンサ、５１１は記録媒
体６が未挿入であったりページ終端まで記録が終了して
しまったときに記録媒体６以外のところに記録を行わせ
ないために記録媒体６の有無を検出するペーパーセンサ
である。

【００５８】さらに、６０５は例えばＦＤＤ，ＨＤＤ，
ＲＡＭカードなどの外部記憶装置、５１２は例えば他の
情報処理装置と通信を行ったり、内部のバスに直接接続
して周辺機器を制御したりするための外部インターフェ
イスである。

【００５９】なお、図１４のブロック図には含まれてい
ないが、他に上記の電気回路に電力を供給するための電
源部であり、これには例えば充電式のバッテリーや、使
い捨ての乾電池、あるいは情報処理装置本体を固定して
使用する場合のＡＣ電源用変換器などがある。

【００６０】上述の電気回路構成により記録装置部で記
録媒体６に記録を行う訳であるが、以下に記録動作制御
シーケンスの概略を図１５のフローチャートを用いて説
明する。プリンタ本体の表示操作部による記録指令キー
による記録開始指示や、あるいは外部インターフェイス
による外部からの記録開始指示により以下の一連の手順
がスタートする。初めにステップＳ１で表示操作部がオ
ンライン状態になっているかどうかを判断する。これは
主に通信などによって外部から記録動作開始指示が送ら
れてきたときに、プリンタ側の準備ができていないまま
記録動作を開始しないための処置であり、ここで表示操
作部がオンライン状態と判断されると次にステップＳ２
に進む。

【００６１】ステップＳ２では記録媒体６がプリンタ部
にセットされているかどうかをペーパーセンサ５１１な
どの信号により判断する。これは、特にインクジェット
プリンタ等の記録装置においては記録媒体なしで印字開
始した場合にプリンタ部内にインクが飛散し装置自身を
汚染してしまったり、あるいは記録媒体であるインクな
どを無駄に消費してしまったりすることを防ぐためであ
る。

【００６２】さらにこのステップＳ２において記録媒体
の有無だけで無くピンチローラ２０２と搬送ローラ２０
１のリリースがされているか否かの判断をしても良い。
これは記録媒体２１０がセットされていてもピンチロー
ラ２０２がリリースされている場合には正常な記録媒体
の搬送が行われないのでこれを防止するためである。ピ
ンチローラ２０２のリリースの判断には例えばリリース
レバーにメカニカルなスイッチを設けるなどの手段によ
ることができる。ここで記録媒体が正常にセットされて
いないと判断されると次にステップＳ３に進む。

【００６３】ステップＳ３では操作者の注意を喚起し記
録媒体をセットさせるようにするためにメッセージを発
する。メッセージの発生方法は例えば表示操作部にライ
トをつけてメッセージを表示したり、あるいはブザーを
鳴らすような方法で表示するようにしても良い。

【００６４】またステップＳ３で記録媒体６がセットさ
れていると判断されたならば次にステップＳ４に進む。
ステップＳ４では記録動作を開始する。ＣＰＵ５０２か
らの指示によりヘッドドライバ５０８がヘッドカートリ
ッジ１０１を駆動し、またこれに同期してモータドライ
バ５０９ａ，ｂがそれぞれキャリアモータ４０２ａ、搬
送モータ４０２ｂを駆動して、キャリア１０２の主走査
方向移動、記録媒体の副走査方向移動およびヘッド記録
ヘッド１のクリーニングなどを行いながら記録を行う。

【００６５】最後にステップＳ５では例えばＣＰＵ５０
２からの信号により記録動作終了が指示されたり、ある
いは１ページ内の所定の副走査方向の記録ライン数に達
しこれ以上記録媒体上に記録ができないと判断された場
合や、ペーパーセンサ５１１により記録媒体６の記録化
の領域が終了したことが検知された場合などに、記録動
作終了と判定し記録動作手順を終了と判断する。

【００６６】ステップＳ６の記録動作終了の手順として
まずキャリア１０２をホームポジションに復帰させる。
これは記録動作終了後に電源を切る場合に備え、記録ヘ
ッド１のインク吐出面を保護するためにキャップをして
おくためである。次に例えば搬送モータ４０２ｂを所定
量駆動するか、あるいはペーパーセンサ５１０により記
録媒体６が排出されたことが確認されるようになるまで
搬送モータ４０２ｂを駆動することにより記録媒体を排
出する。そして、記録終了をＣＰＵ５０２が表示操作部
に表示したり、外部インターフェイスを通して周辺装置
に通知したりして記録動作完了となる。

【００６７】以上、本実施例のように記録ヘッドとイン
クタンクが分離可能であり、その分離あるいは一体化作
業をキャリアに乗せたままの状態か、あるいはキャリア
から取り外した状態で行えるようにインクジェット記録
装置を構成することにより、以下のような効果が得られ
る。

【００６８】すなわち、キャリア上にインクタンクを搭
載するのでインク供給のためのチューブなどが不要にな
り装置を小型化できる。また、インクがなくなった場合
には、ヘッドと一体になったカートリッジではなく、イ
ンクタンクのみを交換すれば良いので、ランニングコス
トを低減できる。

【００６９】また、記録ヘッドあるいはインクタンクの
どちらか一方に交換が必要となった場合、交換が必要な
ほうだけ交換すればよいので、経済性が向上する。ま
た、キャリア上でレバー等によって記録ヘッドとインク
タンクを分離する際には、引き抜き速度をコントロール
することができ、インク被供給孔１０やインク供給孔１
１からのインクの飛散を防止することができる。また、
キャリア上で記録ヘッドとインクタンクを分離する際に
は、記録ヘッドを直接手で持つ必要がないので記録ヘッ
ド１のインク吐出ノズル付近を手で触ることがなく、印
字に悪影響を及ぼす無用な汚染を防ぐことができる。

【００７０】また、キャリア上で記録ヘッドとインクタ
ンクを分離する際には、インクタンクの力のかかる部分
が特定されるため、その部分だけ力に耐える構造にすれ
ば良いので、他の部分は薄肉にでき軽量化、内容積の増
加をすることができる。また、インク色の交換が必要な
場合には、記録ヘッドとインクタンクを一体としたまま
で交換できるので、インク色が混色することがなく、容
易な交換ができる、などの効果がある。

【００７１】本発明は、特にインクジェット記録装置の
中でも、インクの吐出を行わせるために利用されるエネ
ルギーとして熱エネルギーを発生する手段を備え、前記
熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式
の記録ヘッド、記録装置において、優れた効果をもたら
すものである。かかる方式によれば記録の高密度化、高
精細化が達成できるからである。

【００７２】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや流路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少くとも一つの駆動信号を
印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを
発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結
果的にこの駆動信号に一対一対応し液体（インク）内の
気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長、収
縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させ
て、少くとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパル
ス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われる
ので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成
でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号として
は、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５
２６２号明細書に記載されているようなものが適してい
る。なお、前述熱作用面の温度上昇率に関する発明の米
国特許第４３１３２４４号明細書に記載されている条件
を採用すると、更に優れた記録を行うことができる。

【００７３】記録ヘッドの構成としては、前述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
ほかに熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を
開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に有効
である。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通す
るスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示す
る特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成とし
ても本発明は有効である。

【００７４】更に、実施例ではシリアルタイプのインク
ジェット記録装置を示したが、記録可能な最大幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対し
ても本発明は有効に適用できる。フルラインタイプの記
録ヘッドとしては、前述した明細書に開示されているよ
うな複数記録ヘッドの組み合わせによって、その長さを
満たす構成や一体的に形成された一個の記録ヘッドとし
ての構成のいずれでもよいが、本発明は、前述した効果
を一層有効に発揮することができる。

【００７５】また、本発明のインクジェット記録装置の
構成として設けられる、記録ヘッドに対しての回復手
段、予備的な補助手段を付加することは本発明の効果を
一層安定できるので好ましいものである。これらを具体
的に挙げれば、記録ヘッドに対しての、キャッピング手
段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱
変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの
組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行
う予備吐出モードを行うことも安定した記録を行うため
に有効である。

【００７６】また、搭載される記録ヘッド、インクの種
類ないし個数についても、例えば単色のインクおよび１
個の記録ヘッドが設けられたもののほか、記録色や濃度
を異にする複数のインクに対応して複数のヘッドが設け
られるものであってもよく、任意の組み合わせにおいて
も有効である。記録装置の記録モードとしては黒色など
の記録モードだけでなく、異なる色の複色カラー、また
は混色によるフルカラーの各記録モードにおいても本発
明は有効である。

【００７７】以上、説明した本発明の実施例において
は、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以
下で凝固するインクであって、室温で軟化もしくは融解
するものや、あるいは、前述のインクジェットではイン
ク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲で温度調整を行っ
てインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御す
るものが一般的であるから、使用記録信号付与時にイン
クが液状をなすものであればよい。加えて、熱エネルギ
ーによる昇温を防止するため、積極的にインクの固体状
態から液体状態への相変化のエネルギーとして使用せし
めるか、または、インクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても熱
エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが液
化してインク液状として吐出するものや記録媒体に到達
する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エ
ネルギーによって初めて液化する性質のインク使用も本
発明には適用可能である。本発明においては、前述した
各インクに対して最も有効なものは、前述した膜沸騰方
式を実行するものである。

【００７８】また、本発明は電気を力に変換させてイン
クを吐出させるピエゾジェット方式等、記録媒体と被接
触に記録ヘッドを配設させ、インクを噴射させて記録す
る記録方式等のインクジェット方式において有効であ
る。

【００７９】更に加えて、本発明の記録装置の形態とし
ては、前述のようなワードプロセッサやコンピュータ等
の情報処理機器の出力端末として一体あるいは別体に設
けられるもののほかスキャナー等と組み合わせた複写装
置、さらには送信受信機能を有するファクシミリ装置の
形態をとるものであってもよい。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の双方向空
気弁によれば、簡単な構成で、通常時は閉状態を維持し
つつ、その両側に圧力差が生じた場合にはどちらであっ
ても所定の圧力閾値で開放しまた速やかに閉じることが
可能である。さらにはその圧力閾値は各方向について独
立に設定することが容易である。

【００８１】この双方向空気弁によって、従来片方向空
気弁を２つ相補的に組み合わせて使用せざるを得なかっ
た用途に対して、小型で簡素で高信頼性の空気弁を提供
できる。

【００８２】さらに、この双方向空気弁をインクジェッ
トプリンタのインクタンクの空気の出入口に用いること
によって、印字の吐出液滴の適正化を図ることができる
とともに、吐出口付近が濡れてしまった場合にインクが
連続的に洩れ出すことを防止することが可能である。ま
た、インクタンクが高温にさらされたり、減圧状態にさ
らされたりした場合には速やかに外部へ容器内の空気を
逃がすことができるため、加圧によるインクの洩れ出し
を防止することが可能である。

【００８３】さらには、インクタンクに空気弁を適用す
る場合に、その開放圧力閾値レベルの設定が重要である
が、本発明の双方向空気弁はその設計自由度が高く、ま
た安定したものが容易に実現可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施例である双方向空気弁の
側断面図

【図２】 図１の双方向空気弁を分解した状態を示す斜
視図

【図３】 第１実施例において内部が加圧状態のときの
空気抜きを示す側断面図

【図４】 第１実施例において内部が減圧状態のときの
空気の進入を示す側断面図

【図５】 この発明の第２実施例である双方向空気弁の
分解斜視図

【図６】 この発明の第３実施例である双方向空気弁の
分解斜視図

【図７】 図６の組立後の側断面図

【図８】 この発明の第４実施例の双方向空気弁の分解
図

【図９】 第３実施例をインクジェットプリンタのイン
クタンクに用いた状態を示す図

【図１０】 第３実施例の双方向空気弁をインクジェッ
トプリンタのインクタンクに用いた状態を示す図

【図１１】 この発明の第７実施例の双方向空気弁をイ
ンクタンクに用いた状態を示す図

【図１２】 この発明が適用されるインクジェット記録
装置の概略斜視図

【図１３】 この発明に関する記録装置を組み込んだ情
報処理装置の模式的斜視図

【図１４】 本実施例に関する情報処理装置の電気回路
構成を表わすブロック図

【図１５】 本実施例の記録動作シーケンスを示すフロ
ーチャート

【図１６】 第１従来例の空気弁の側断面図

【図１７】 図１２の空気弁の正面図

【図１８】 第２従来例の空気弁の側断面図

【図１９】 第３従来例の空気弁の側断面図

【図２０】 図１９の空気弁の正面図

【図２１】 第４従来例の空気弁の側断面図

【図２２】 第５従来例の双方向弁の側断面図

【図２３】 第６従来例の空気弁の側断面図

【符号の説明】

１ 支持部 ２，４ 開口部 ３，５ 薄膜 ７ 保護部材 ３０ 双方向空気弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の開口部を有する支持手段と、中央
   部に前記第１の開口部より小さい第２の開口部を有し、
   前記第１の開口部を被覆する第１の薄膜と、前記第１の
   開口部より小さく前記第２の開口部を被覆する第２の薄
   膜と、を有し、かつ前記第１の薄膜を粘性封止手段を介
   して前記支持手段に載置し、第２の薄膜を前記第１の薄
   膜の前記支持手段側の面に活性封止手段を介して前記第
   １の開口部中に収まるように配設して成ることを特徴と
   する双方向空気弁。
2. 【請求項２】 支持手段上に配設し、第１の薄膜が支持
   手段からの位置ずれを防止する位置ずれ防止手段を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の双方向空気弁。
3. 【請求項３】 第１および第２の薄膜のそれぞれの面か
   ら離間して配設した前記各薄膜を保護する保護手段を有
   することを特徴とする請求項１記載の双方向空気弁。
4. 【請求項４】 インクジェットプリンタのインク供給装
   置の大気連通孔に請求項１ないし請求項３記載のいずれ
   かの双方向空気弁を具備して成ることを特徴とするイン
   ク供給装置。