JPH0699589A - 液体供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプ等を用いず、インク貯蔵室内にゴミが
排除されたインクを素早く供給する。 【構成】 上部がエアフィルタ２６を介して大気に連通
したインクリザバ２２の側部に立設されると共に、イン
クリザバ２２の下側部に連通したインク補給通路２４
に、多数の微細なメッシュを形成したインクフィルタ３
０をインク補給通路２４を遮るように取り付ける。そし
て、インクフィルタ３０とインク１４による毛細管現象
を利用して、インク１４を、インク補給通路２４のイン
クフィルタ３０位置よりも低い部分全体及びインクリザ
バ２２内のインク補給通路２４との連通部よりも上であ
って、インクフィルタ３０の配置位置よりも下にその液
面がくるように配給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体供給装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、液体貯蔵室に補給される液体媒体
中には、塵や埃等のゴミが混在していることが多いの
で、液体媒体の液体貯蔵室への補給通路内に液体媒体中
からゴミを排除するための網状のフィルタを設けて、ゴ
ミを排除しながらその媒体だけを液体貯蔵室内に補給す
るようにした液体供給装置がある。

【０００３】以下に、上述した液体供給装置を、インク
ジェットプリンタに用いられたインク供給装置５０を例
として図４を参照して詳細に説明する。

【０００４】インク供給装置５０は、補給されたインク
４３ａを貯蔵するインクタンク４６、そのインクタンク
４６内のインク４３ａを、ピストン５３を駆動すること
により、逆流防止弁５１ａを介してシリンダ５２内に吸
入し、そのインク４３ａを逆流防止弁５１ｂを介してチ
ューブ４９内に押し出すポンプ４７、ポンプ４７から押
し出されたインク４３ａをインク噴射ヘッド４０のイン
ク貯蔵室（以下、インクリザバと称する）４４まで案内
するチューブ４９及びチューブ４９により案内され、イ
ンクリザバ４４内に供給されるインク４３ａよりゴミを
排除するインクフィルタ４８から構成されている。

【０００５】このインク供給装置５０によりインクが供
給されるインクジェットプリンタのインク噴射ヘッド４
０には、直径約５０ミクロンのオリフィス穴４１が形成
されており、ピエゾ振動素子４２の振動により、インク
リザバ４４内に蓄えられたインク４３がこのオリフィス
穴４１から吐出される。

【０００６】この時、インクリザバ４４内に貯蔵された
インク４３中にゴミが混ざっていると、オリフィス穴４
１がそのゴミによって詰まり、印字できなくなることが
ある。従って、インクリザバ４４内には、前記インクフ
ィルタ４８によりゴミが排除されたインク４３が供給さ
れる。また、インクリザバ４４は、エアーフィルタ４５
を介して大気と連通しており、インクリザバ４４内の気
圧をほぼ大気圧に保ってインクの供給を安定させてい
る。また、この時、エアフィルタ４５によりインクリザ
バ４４内のインク４３に大気中のゴミが混ざることもな
い。

【０００７】一方、オリフィス穴４１以上の大きさのゴ
ミを確実に排除するために、前記インクフィルタ４８に
は、インクフィルタ４８の穴の大きさが約１０ミクロン
程度のものが用いられる。従って、インク４３自体がこ
のインクフィルタ４８を通過するのに時間がかかってし
まい、印字によりインク４３が消費される速度よりもイ
ンクリザバ４４内に供給されるインク４３の速度の方が
遅いと、吐出されるインク４３が不足するので、十分に
インクが供給されるまで印字を中断しなければならなく
なる。

【０００８】この印字中断を防止するためには、従来の
インク供給装置５０では、ポンプ４７による力を利用し
て、インク４３に、素早くインクフィルタ４８を通過さ
せていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、液体貯蔵室内にゴミが排除された液体媒体を素
早く供給するために、ポンプ４７等の液体媒体を素早く
通過させるための装置を必要とし、構造が複雑となって
いた。

【００１０】また、ポンプ４７等の前記装置を駆動させ
るための電力が必要となる問題がある。

【００１１】更に、図示しないピストン５３の駆動機構
やその動力源を有するポンプ４７のために、インクジェ
ットプリンタ全体の大きさを小型化することができない
問題があった。

【００１２】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、ポンプ等を用いず、液体貯蔵室
内にゴミが排除された液体媒体を素早く供給することが
できる液体供給装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の液体供給装置は、大気と連通すると共に、補
給された液体を貯蔵する液体貯蔵室と、その液体貯蔵室
の下部と連通し、上部に補給媒体の補給口を有する液体
補給通路と、その液体補給通路と前記液体貯蔵室との連
通部よりも高い位置にて液体補給通路を遮るように配置
された網状のフィルタとを備えている。

【００１４】

【作用】上記の構成を有する本発明の液体供給装置にお
いては、補給口から液体を補給した場合に、フィルタよ
り上方に液面が位置する間は、フィルタ部分の毛細管現
象による液面の引き上げ力がなくなるので、液体貯蔵室
内の液面より上方の、液体補給通路中に存在する液体の
重力の作用により、補給した液体がフィルタを通過し、
その分の液体が液体補給通路から液体貯蔵室内に供給さ
れる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を用いたインクジェットプリン
タのインク供給装置２０を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１６】図１は、インク供給装置２０が一体に形成
されているインク噴射ヘッド１０の構成を示した断面図
である。

【００１７】インク噴射ヘッド１０は、ピエゾ振動素子
１１による振動により、インク室１２内に供給されたイ
ンク１４を直径５０ミクロンのオリフィス穴１６から滴
状に記録紙１７上に吐出させるインク吐出装置とそのイ
ンク吐出装置へのインク供給装置２０とから構成されて
いる。

【００１８】前記インク吐出装置については、既知の技
術であるため、ここではその説明を上述した程度に止め
ることとする。

【００１９】また、前記インク供給装置２０は、インク
室１２に供給されるインク１４が蓄えられるインク貯蔵
室（以下、インクリザバと称する）２２及びインク補給
口２５から補給されたインク１４をインクリザバ２２に
導くインク補給通路２４がそれぞれインク噴射ヘッド１
０のフレームにより区画形成され、更に、インク１４ａ
中に含まれている埃や塵等のゴミをインク補給通路２４
中にてインク１４から取り除くインクフィルタ３０及び
インクリザバ２２に貯蔵されたインク１４の量を検出す
るためのインク検出装置２８を備えた構成をしている。

【００２０】前記インクリザバ２２は、内部の底面から
天井面までの高さが６０ｍｍあり、室内容積が５ｃｃの
大きさを有している。このインクリザバ２２は、その上
部の一部にて大気に連通し、インクリザバ２２内の気圧
を大気圧と同じ気圧にすると共に、その大気との連通部
にはエアフィルタ２６が設けられ、大気中のゴミがイン
クリザバ２２内に侵入しないように構成されている。ま
た、このインクリザバ２２は、その下側部（底面から高
さ１０ｍｍまでの側部）の一部にてインク補給通路２４
の下側部に連通し、インク補給通路２４からインク１４
が供給されるように構成されている。

【００２１】前記インク検出装置２８は、インクリザバ
２２内の底面からの高さが２０ｍｍの位置に配置され、
このインク検出装置２８によりインクリザバ２２内のイ
ンク１４面を検出してインク１４の補給時機をうかが
う。

【００２２】前記インク補給通路２４は、インクリザバ
２２側方に区画形成された略円柱形空間部であり、直径
が約３．５ｍｍ、高さが約９０ｍｍの大きさを有してい
る。このインク補給通路２４は、前述したように、その
下側部（底面から高さ１０ｍｍまでの側部）の一部にて
前記インクリザバ２２の下側部に連通し、インク補給通
路２４上部のインク補給口２５から補給されたインク１
４をインクリザバ２２内に導くようになっている。

【００２３】前記インクフィルタ３０は、図２に示すよ
うに、等間隔に配置された編み棒を、２本づつ上下に交
互させた４種類の波線を寄り合わせて構成される「Ｔｗ
ｉｌｌ Ｄｕｔｃｈ Ｗａｅａｖｅ」と呼ばれる編み方
にて、線径が約５０ミクロンのステンレス線３１を編
み、オリフィス穴１６の直径５０ミクロンよりも十分に
小さい約１０ミクロンのメッシュを形成させたものであ
る。このインクフィルタ３０は、インク補給通路２４の
底面からの高さが６０ｍｍの位置、即ち、インクリザバ
２２の天井面と同じ高さの位置において、インク補給通
路２４を遮るように略水平に配置され、これにより、こ
のインクフィルタ３０を通過するインク１４ａ中から約
１０ミクロン以上のゴミを取り除くことができる。ま
た、このインクフィルタ３０は、インク１４が補給され
る時には常に、インク補給通路２４内のインク１４液面
がインクフィルタ３０の配置位置にくるように、インク
補給通路２４内のインク１４を引き上げている。

【００２４】これは、インクフィルタ３０の多数形成さ
れている約１０ミクロンのメッシュによるインク１４の
毛細管現象によって生ずる。

【００２５】ここで、毛細管現象について説明する。毛
細管現象とは、図３に示すように、水槽３６の液体中に
微細な毛細管３４を立てると、液体の表面張力により、
毛細管３４内の液面が水槽３６内の液面よりも上がる現
象であり、毛細管３４内にて、液面が水槽３６内の液面
よりも上がる高さをｈとすると、高さｈには次の式に表
わされる関係が成り立つことが知られている。

【００２６】

【数１】

【００２７】ただし、Ｈは液体による表面張力、θは毛
細管３４の壁面と液面との接触角、ｒは毛細管３４の半
径、ｐは液体の密度、ｐ’は空気の密度である。

【００２８】この関係から、毛細管３４の半径ｒが小さ
ければ小さいほど毛細管３４内の液面が水槽３６内の液
面よりもより高く上がることがわかる。

【００２９】この現象によりインクフィルタ３０は、イ
ンク補給通路２４内のインク１４液面がインクフィルタ
３０の配置位置に位置するように、インク補給通路２４
内のインク１４を引き上げるように働く。

【００３０】次に、以上のような構成のインク供給装置
２０内への最初のインク１４の供給方法について説明す
る。

【００３１】まず、インクリザバ２２及びインク補給通
路２４にインク１４が全く供給されていない状態におい
て、インク注入用治具（図示せず）の注入ヘッドをイン
ク補給通路２４のインク補給口２５に密着させ、注入ヘ
ッドからインク補給通路２４内へ５ｃｃのインク１４ａ
を注入する。注入されたインク１４ａは、インク１４ａ
中に含まれるゴミがインクフィルタ３０により取り除か
れつつ、インクリザバ２２とインク補給通路２４との連
通部分が埋まるまでインクリザバ２２及びインク補給通
路２４内に同一液面になるように底に溜る。その後、イ
ンクフィルタ３０の下面側のインク補給通路２４内に空
気を残しながら残りのインク１４がインクリザバ２２に
補給されて行く。そして、補給が完了した時にもインク
フィルタ３０の下面側のインク補給通路２４内に空気が
存在する。

【００３２】その後、インク注入用治具の注入ヘッドを
インク補給口２５に密着させたまま、注入ヘッドにより
吸引圧力をかける。すると、インク補給通路２４内の空
気が注入ヘッドに吸引されて行く。そして、インク補給
通路２４内のインク１４の液面がインク補給通路２４内
を上昇してインク１４の液面がインクフィルタ３０より
も上方に来る。

【００３３】この後に、インク注入用治具をインク補給
口２５から取り外すと、インクフィルタ３０の上方まで
上昇していたインク１４は、インク１４自身の重力によ
って下がり、その液面がインクフィルタ３０のところま
で来る。

【００３４】液面がインクフィルタ３０のところまで来
ると、前述したように、その液面及びインクフィルタ３
０のメッシュによる毛細管現象により、インク１４の液
面はそこから下に下がらない。

【００３５】このような方法にて、インク供給装置２０
に最初のインク１４の供給がなされる。

【００３６】この時、注入されたインク１４は、インク
１４ａ中に含まれるゴミがインクフィルタ３０により取
り除かれている。また、このインク１４ａの注入量は、
インクリザバ２２及びインク補給通路２４のインクフィ
ルタ３０位置よりも低い部分の容積の約３分の２であ
り、これにより、補給されたインク１４ａがエアフィル
タ２６に付着してエアフィルタ２６を詰まらせることも
ない。

【００３７】次に、インク供給装置２０へのインク１４
の補給動作について説明する。

【００３８】印字動作によって、インク供給装置２０内
のインク１４がインク吐出装置１８により吐出される
と、インクリザバ２２内のインク１４が減って行く。

【００３９】そして、インクリザバ２２内のインク１４
が減って、図１に実線で示したように、インク１４液面
がインク検出装置２８が配置された位置より下に下が
り、インク検出装置２８が空気中に露出すると、それが
インク検出装置２８により検出され、インク補給口２５
から１ｃｃのインク１４ａが補給される。

【００４０】すると、インク補給通路２４内のインク１
４の液面は、図１の２点鎖線に示すように、インクフィ
ルタ３０よりも約３ｃｍ上に来るので、インクフィルタ
３０部分における毛細管現象による液面の引き上げ力が
無くなり、それにより、インクリザバ２２内のインク１
４の上面よりも高い位置に存在しているインク補給通路
２４内のインク１４の重量がインクフィルタ３０を通過
する力として働く。

【００４１】そして、補給されたインク１４ａは、ゴミ
が取り除かれつつ、インクフィルタ３０を通過して行
く。粘度が２５ｃＰ（センチポアズ）であって、表面張
力が２９ｄｙｎ／ｃｍである本実施例のインク１４ａの
場合、約２５秒ほどでインクフィルタ３０を通過し終え
る。この通過した分のインク１４は、インクリザバ２２
内に供給され、インクリザバ２２内の液面を図１の２点
鎖線に示すように上げる。一方、インク補給通路２４内
のインク１４の液面は、再びインクフィルタ３０の位置
まで下がったところで、インクフィルタ３０のメッシュ
による毛細管現象によりその位置に保持される。

【００４２】前記本実施例のインク１４ａを用いた実験
によれば、本実施例におけるインクリザバ２２内に１ｃ
ｃのインク１４が供給される時間は、補給されたインク
１４だけの重量のみの作用によりインクフィルタ３０を
通過させる場合（この場合約１．２分要する）に比べて
半分以下となる。従って、このようなインク供給装置２
０によれば、ポンプ等を使用しない簡単な構成で、イン
ク１４ａ中のゴミを取り除いたインク１４を素早くイン
クリザバ２２内に供給することができる。

【００４３】本発明は以上詳述した本実施例に限定され
るものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種
々の変更を加えることができる。

【００４４】例えば、本実施例において液体供給装置の
例としてインクジェットプリンタに用いられるインク供
給装置２０を説明したが、その他の液体の液体供給装置
としても利用でき、簡単な装置構成で、補給される液体
中のゴミを取り除いて、その液体を素早くインク（液
体）貯蔵室内に供給できる。また、そのとき、液体の粘
度を本実施例のインク１４ａの粘度とは異なったものに
すれば、その液体がインク（液体）フィルタ３０を通過
する時間も上記した時間とは異なったものに変えること
ができる。例えば、本実施例のインク供給装置２０に、
インク１４ａの代わりに粘度が１ｃＰの水（液体）を用
いた場合、水を１ｃｃ補給するのに要する時間は、約
１．５秒である。このように、液体の粘度を小さくすれ
ば、その液体が液体貯蔵室に補給されるまでの時間を短
くすることができる。

【００４５】また、インク補給通路２４は、略円柱形を
してなくてもよく、略角柱形やその他の異形をしていて
もよい。また、インク補給通路２４は、インクリザバ２
２に隣接して一体に形成する必要はなく、チューブ等で
連通されていてもよい。また、インクフィルタ３０が配
置される高さは、インクリザバ２２の天井面付近でなく
てもよい。

【００４６】これら形状を変えても、定量のインク１４
がインクリザバ２２内に供給される速さは、インクリザ
バ２２内の液面よりも高い位置にあるインク１４の重量
により決まるので、インクフィルタ３０のインク検出装
置２８からの配置高さをより高くすれば前記供給される
速さを速くすることができ、また、インクフィルタ３０
の配置高さをより低くすれば装置の高さを低くすること
ができる。

【００４７】また、インクフィルタ３０は、上述したも
のでなくてもよく、インク１４だけが通過できるメッシ
ュが形成されていればよい。また、メッシュの大きさが
１０ミクロン以外のインクフィルタ３０を用いてよい。

【００４８】また、インク吐出装置は、図１に示すよう
に、インク供給装置２０に隣接してなくてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の液体供給装置によれば、ポンプ等を用いず、液体
貯蔵室内に、ゴミが排除された液体媒体を素早く供給す
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、インク噴射ヘッドの構成を示した断面
図である。

【図２】図２（ａ）は、インクフィルタの構成を示す平
面図である。図２（ｂ）は、インクフィルタの構成を示
す正面図である。

【図３】図３は、本発明にて利用する毛細管現象を具体
的に示した説明図である。

【図４】図４は、従来のインクジェットプリンタに用い
られたインク供給装置の構成を示した断面図である。

【符号の説明】

２０ インク供給装置 ２２ インク貯蔵室 ２４ インク補給通路 ２５ インク補給口 ２６ エアフィルタ ３０ インクフィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気と連通すると共に、補給された液体
   を貯蔵する液体貯蔵室と、 その液体貯蔵室の下部と連通し、上部に補給媒体の補給
   口を有する液体補給通路と、 その液体補給通路と前記液体貯蔵室との連通部よりも高
   い位置にて液体補給通路を遮るように配置された網状の
   フィルタとを備えたことを特徴とする液体供給装置。