JPH09109408A - 圧力保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体の消費効率が高く、しかも安定した液体
の供給を行える圧力保持装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 大気に開放され、かつ液体を貯留する液
室３と、液室３に連接され、かつ液室３との間に設けら
れた弁４が開くことにより液室３と連通し、弁４が閉じ
ることにより液室３と遮断されて、液体が満たされた供
給液室１０と、供給液室１０から外部へ液体を排出する
吐出口１ｂと、供給液室１０内の液体に接触し、かつ供
給液室１０の内部容積を大きくする方向へ付勢し、かつ
変化させる可動隔壁７とを備え、弁４と可動隔壁７を連
動させる連接棒８を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を一定負圧状
態で貯留し、供給するために用いられる圧力保持装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の圧力保持装置の断面図で
あり、この圧力保持装置は、インクジェット記録装置に
おいてインクを貯留するために用いられている。図５に
おいて、４１は内部にインクを貯留するインクタンク、
４２は大気連通口、４３はインクタンク４１内のインク
を用いて印字を行う記録ヘッド本体、４４はインクタン
ク４１から導出されたインクを用紙に吐出するインク吐
出口、４５はフィルタ、４６はインク吸収体、４７は吸
収体である。

【０００３】このものでは、インクタンク４１内の全体
にスポンジ等のインク吸収体４６を配置し、その毛細管
力によりインクを保持し、記録ヘッド４３のインク吐出
口４４の毛細管力とのつりあいによりインク吐出口４４
のメニスカスを維持する方式が採用されている。この方
式は、吸収体４６の最大保持能力よりインクを少なく保
持させ、インクを保持しない大気連通口４２側の吸収体
４７の大気とインクの気液界面での毛細管力を利用し
て、インクを保持するため、インクの消費に伴う液面の
変動により水頭圧が変化する。すなわち、水頭圧の変化
分だけ負圧力が変化するため、インク吐出口４４のメニ
スカスが変化し、印字品質の悪化を招き、インクタンク
の形状も大きく制約される。また、この方式は、吸収体
４７に吸収させたインクを消費していくが、吸収体４７
にしみこんだインクを完全に消費してしまうことができ
ず残ってしまうため、吸収体４７が保持出来るインク量
よりも、インク吐出口４４から消費されるインクの量の
方が少なくなる。つまり、容量に対してインク消費効率
が非常に悪く、ランニングコストが高くなってしまう。

【０００４】図６（ａ）〜（ｃ）は、従来の圧力保持装
置のインク吐出口付近の断面図である。図６において、
３１はヒーター、３３はインク吐出口４４に形成される
メニスカス、３４はインク吸収体４６からインク吐出口
４４までインクを流通させるためのヘッド流路である。

【０００５】インクジェット記録装置において、ヘッド
流路３４へのインク供給は、インクとヘッド流路３４に
よる毛細管力を利用して行われる。この際、インクタン
ク４１内部に適度の負圧を与えることにより、毛細管力
とのつりあいを保ち、メニスカス３３を保持している
（図６（ａ））。もし、インクの負圧が弱すぎる、とイ
ンクがヘッド流路３４から漏れてしまい、記録装置や紙
が汚れてしまう（図６（ｂ））。逆に強すぎると、メニ
スカス３３がヘッド流路３４の奥まで後退し、このまま
ではインク吐出口４４からインクを吐出することができ
なくなるので、印字不能となる（図６（ｃ））。

【０００６】このようなことから、ヘッド流路３４へイ
ンクを供給するインクタンク４１においては、インク吐
出口４４付近のメニスカスを最適な状態に維持するた
め、インク吐出口４４より低い位置にインクタンク４１
を配置しその水頭差による負圧力を利用したり、インク
タンク４１内に配置したインク吸収体４６の毛細管力を
利用したりして、インク吐出部の液漏れを防止してき
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな工夫を施してもメニスカスを十分安定させることは
困難であり、液体の供給がバラツキやすいという問題点
があった。

【０００８】そこで本発明は、液体の消費効率が高く、
しかも安定した液体の供給を行える圧力保持装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の圧力保持装置
は、大気に開放され、かつ液体を貯留する液室と、液室
に連接され、かつ液室との間に設けられた弁が開くこと
により液室と連通し、弁が閉じることにより液室と遮断
されて、液体が満たされた供給液室と、供給液室から外
部へ液体を排出する吐出口と、供給液室内の液体に接触
し、かつ供給液室の内部容積を大きくする方向へ付勢
し、かつ変化させる可動隔壁とを備え、弁と可動隔壁を
連動させる連動手段を設けている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、大気に開放され、かつ液体を貯留する液室と、前記
液室に連接され、かつ前記液室との間に設けられた弁が
開くことにより前記液室と連通し、前記弁が閉じること
により前記液室と遮断されて、液体が満たされた供給液
室と、前記供給液室から外部へ液体を排出する吐出口
と、前記供給液室内の液体に接触し、かつ前記供給液室
の内部容積を大きくする方向へ付勢し、かつ変化させる
可動隔壁とを備え、前記弁と前記可動隔壁を連動させる
連動手段を設けたものであり、吐出口より供給液室内の
液体が流出するに伴い液体に接触し内部容積を大きくす
る方向へ付勢している可動隔壁が、供給液室の容積を小
さくする方向に移動する。そしてこの可動隔壁の移動に
連動して弁が開く。すると、液室から供給液室へ液体が
流入し、供給液室が元の容積に戻った時点で弁は閉じら
れる。この一連の動作を繰り返すことにより、供給液室
内の圧力は一定に保たれる。これにより、一定内部負圧
で液体を保持し、高効率で液体を消費でき、また液体保
持性能が高く、環境変化に対して液体漏れの無い、かつ
負圧特性が安定した液体の供給が可能となる。

【００１１】次に図面を参照しながら本発明の実施の形
態を説明する。なお本実施の形態では、圧力保持装置を
インクジェット記録装置におけるインクタンクとして使
用するものとする。

【００１２】（第１実施の形態）図１は、本発明の第１
実施の形態における圧力保持装置の断面図で、１はイン
クタンク、６はヘッドブロック（図示せず）と接続する
ための弾性体、５はフィルター、３は液室、１０は供給
液室、９は連通路、４は弁、７は可動隔壁、８は上端が
弁４に固定され、下端が可動隔壁７に固定され、弁４と
可動隔壁７を連結する連接棒である。連接棒８は連動手
段に対応する。

【００１３】インクタンク１は、大きく分けてインクが
充満する供給液室１０と供給液室１０の上方に配置さ
れ、インクを貯留し、大気連通口２を介して大気開放さ
れている液室３の２つの部分からなる。そして液室３と
供給液室１０は、剛体からなる不動隔壁１ａで仕切られ
ている。この不動隔壁１ａには、連通路９が開けられ、
液室３内のインクは連通路９を介してのみ供給液室１０
へ流動できるようになっている。しかし、連通路９は、
通常閉じている弁４によって塞がれており、弁４が開か
ないと液室３から供給液室１０へインクが流れることは
ない。また、可動隔壁７は、可撓性を有する厚膜から構
成され、供給液室１０の容積を大きくするように付勢さ
れており（図示せず）、このため供給液室１０からイン
ク流路、記録ヘッドまで負圧がかかり、吐出口１ｂから
インクが漏れるのを防ぐことができる。この時付勢する
力は吐出口の形状やインクの表面張力等を考慮した上
で、最適な負圧となるよう設定してある。

【００１４】インクジェット記録装置で印字が行われ、
供給液室１０のインクの量が減ってくると、供給液室１
０内の内部圧力の低下に伴い図２に示すように可動隔壁
７が変形し、その動きが連接棒８に伝わる。次に連接棒
８が弁４を押し上げることで、連通路９を介して液室３
からインクが供給液室１０へ流入し、可動隔壁７が元の
位置に戻った時点、即ち元の負圧に戻った時点で弁４は
閉じられ、負圧が保たれる。

【００１５】また逆に、環境温度の上昇などにより供給
液室１０内のインクが膨張し、内部圧力が増加した場
合、これに伴い弁４が開き、膨張した体積分だけインク
が液室３へ逆流することで供給液室１０内の圧力は一定
に保たれる。従って、通常環境温度の変化により供給液
室１０内のインクが膨張しインク漏れが生じるのを未然
に防ぐことができる。

【００１６】なお、インク消費による可動隔壁７の変
形、即ち弁４の開閉の大きさは、インクが液体であるた
め非常に小さな動作範囲内で行われる。そのため可動隔
壁７の変形による圧力変化は小さく、供給液室１０内の
圧力はほぼ一定に保たれる。

【００１７】（第２実施の形態）図３は、本発明の第２
実施の形態における圧力保持装置の断面図であり、１１
はインクタンク、１７はヘッドブロック（図示せず）と
接続するための弾性体、１６はフィルター、１３は液
室、１８は供給液室、１４は板体からなり、昇降自在に
支持された可動隔壁である。可動隔壁１４は、一端がイ
ンクタンク１１に連結されたバネ１５で上下方向に弾持
されている。２１は液室１３と供給液室１８を接続する
連通路である。また可動隔壁１４のうち連通路２１側に
弁２０が設けられており２０ａは弁２０の一部に開けら
れた透孔である。

【００１８】インクタンク１１は、液室１３と供給液室
１８とからなり、供給液室１８は連通路２１にふたをす
る弁２０を備えた可動隔壁１４及び供給口１１ａを有
し、液室１３は大気連通口１２を介して大気に開放され
ている。連通路２１は、通常は弁２０によりふたをされ
ている。また、可動隔壁１４は、バネ１５により供給液
室１８の容積を大きくするように付勢されており、この
ため供給液室１８からインク流路、記録ヘッドまで負圧
がかかり、吐出口１１ａからインクが漏れるのを防ぐこ
とができる。この時付勢する力は吐出口１１ａの形状や
インクの表面張力等を考慮した上で、最も最適な負圧と
なるよう設定してある。

【００１９】インクジェット記録装置で印字が行われ、
供給液室１８のインクの量が減ってくると、供給液室１
８内の内部圧力の低下に伴い図４に示すように可動隔壁
１４が下降し、その動きに伴い弁２０が移動すること
で、連通路２１と透孔２０ａとが符合して、液室１３か
ら供給液室に至る流路が形成される。その結果、液室１
３からインクが供給液室１８へ流入する。そして、可動
隔壁１４が元の位置に戻った時点、即ち元の負圧に戻っ
た時点で弁２０は閉じられ、負圧が保たれる。

【００２０】また逆に、環境温度の変化により供給液室
１８内のインクが膨張し、供給液室１８の内部圧力が増
加した場合、可動隔壁１４は容積を大きくする方向へ移
動する。従って通常環境温度の変化により供給液室１８
内のインクが膨張しインク漏れが生じるのを未然に防ぐ
ことができる。

【００２１】なお、インク消費による可動隔壁１４の変
位、即ち弁２０の開閉の大きさは、インクが液体である
ため非常に小さな動作範囲内で行われる。そのため可動
隔壁１４の変形による圧力変化は小さく、供給液室１８
内の圧力はほぼ一定に保たれる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の圧力保持装置は、大気に開放さ
れ、かつ液体を貯留する液室と、液室に連接され、かつ
液室との間に設けられた弁が開くことにより液室と連通
し、弁が閉じることにより液室と遮断されて、液体が満
たされた供給液室と、供給液室から外部へ液体を排出す
る吐出口と、供給液室内の液体に接触し、かつ供給液室
の内部容積を大きくする方向へ付勢し、かつ変化させる
可動隔壁とを備え、弁と可動隔壁を連動させる連動手段
を設けているので、低内部負圧で液体を保持でき、液体
保持性能が高く、環境変化に対して液体漏れの無い、か
つ負圧特性が安定した液体供給が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態における圧力保持装置
の断面図

【図２】本発明の第１実施の形態における圧力保持装置
の動作説明図

【図３】本発明の第２実施の形態における圧力保持装置
の断面図

【図４】本発明の第２実施の形態における圧力保持装置
の動作説明図

【図５】従来の圧力保持装置の断面図

【図６】（ａ）従来の圧力保持装置のインク吐出口付近
の断面図 （ｂ）従来の圧力保持装置のインク吐出口付近の断面図 （ｃ）従来の圧力保持装置のインク吐出口付近の断面図

【符号の説明】

１ｂ 吐出口 ２ 大気連通口 ３ 液室 ４ 弁 ７ 可動隔壁 ８ 連接棒 １０ 供給液室

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大気に開放され、かつ液体を貯留する液室
   と、前記液室に連接され、かつ前記液室との間に設けら
   れた弁が開くことにより前記液室と連通し、前記弁が閉
   じることにより前記液室と遮断されて、液体が満たされ
   た供給液室と、前記供給液室から外部へ液体を排出する
   吐出口と、前記供給液室内の液体に接触し、かつ前記供
   給液室の内部容積を大きくする方向へ付勢し、かつ変化
   させる可動隔壁とを備え、前記弁と前記可動隔壁を連動
   させる連動手段を設けたことを特徴とする圧力保持装
   置。
2. 【請求項２】前記連動手段は、一端が前記弁に固定さ
   れ、かつ他端が前記可動隔壁に固定された連接棒である
   ことを特徴とする請求項１記載の圧力保持装置。
3. 【請求項３】前記可動隔壁は、可撓性を備えた厚膜から
   構成されていることを特徴とする請求項１記載の圧力保
   持装置。
4. 【請求項４】前記可動隔壁は、板体から構成され、前記
   液室に対してバネで弾持されていることを特徴とする請
   求項１記載の圧力保持装置。