JP2009143066A - 液体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容量可変の液室を円滑に拡張あるいは収縮させて液体の吸引あるいは吐出を良好に行うことが可能な液体供給装置を提供する。
【解決手段】インクが貯留されたインクカートリッジ１７と、インクカートリッジ１７からインクを引き込むインクポンプ部３４と、インクポンプ部３４にて引き込まれたインクが供給されるインクジェットヘッド２１とを有するインク供給装置であって、インクポンプ部３４は、可撓性を有する可撓膜５３によって覆われた容量可変のインク室５４を備えたサブタンク５２と、このサブタンク５３の一部を引っ張ることにより拡張させる拡張手段とを備え、サブタンク５２の内部に、拡張手段による拡張方向にわたって可撓膜５３の内面に沿う筒状の支持バネ５５が設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、メインタンクの液体をサブタンクを介してヘッドに供給する液体供給装置に関するものである。

上記液体供給装置の一例として、パソコン等に接続されるプリンタに組み込まれて、印刷ヘッドに液体としてのインクを供給する装置が挙げられる。
このような液体供給装置としては、往復移動されるキャリッジと、このキャリッジに設けられたインクジェット記録ヘッドへ供給されるインクを貯留したインクカートリッジと、インクジェット記録ヘッドによる印刷で消費されるインクを保持しておくインク保持部とを備え、キャリッジの所定位置への移動によって圧縮されてインク保持部へインクを送り出すとともに、キャリッジの所定位置から外れた位置への移動によって復元してインクカートリッジからインクを引き込むインクポンプ部を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１６０６３９号公報

ところで、上記したキャリッジの往復移動の駆動力によってインクポンプ部を圧縮する際に、インクポンプ部が周囲に膨出してしまい、インクの送り出し及びその後のインクポンプ部の復元によるインクの引き込みが円滑におこなわれないおそれがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、容量可変の液室を円滑に拡張あるいは収縮させて液体の吸引あるいは吐出を良好に行うことが可能な液体供給装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の液体供給装置は、液体が貯留されたメインタンクと、前記メインタンクから液体を引き込む液体ポンプ部と、前記液体ポンプ部にて引き込まれた液体が供給されるヘッドとを有する液体供給装置であって、前記液体ポンプ部は、可撓性を有する膜によって覆われた容量可変の液室を備えたタンク本体と、このタンク本体の一部を引っ張ることにより拡張させる拡張手段とを備え、前記タンク本体の内部に、前記拡張手段による拡張方向にわたって前記膜の内面に沿う筒状の支持部材が設けられていることを特徴とする。

この構成の液体供給装置によれば、タンク本体の内部に、拡張方向にわたって膜の内面に沿う筒状の支持部材が設けられているので、タンク本体の内側への変形を抑制し、タンク本体を確実に拡張させて容量を増大させてタンク本体内に液体を引き込むことができる。つまり、液体ポンプ部を円滑かつ良好に機能させ、メインタンクから確実に液体を補給することができる。

また、本発明の液体供給装置は、液体が貯留されたメインタンクと、前記メインタンクから液体を引き込む液体ポンプ部と、前記液体ポンプ部にて引き込まれた液体が供給されるヘッドとを有する液体供給装置であって、前記液体ポンプ部は、可撓性を有する膜によって覆われた容量可変の液室を備えたタンク本体と、このタンク本体の一部を押圧することにより収縮させる収縮手段とを備え、前記タンク本体の外部に、前記収縮手段による押圧方向にわたって前記膜の外面に沿う筒状の支持部材が設けられていることを特徴とする。

この構成の液体供給装置によれば、タンク本体の外部に、収縮方向にわたって膜の外面に沿う筒状の支持部材が設けられているので、タンク本体の外側への変形を抑制し、タンク本体を確実に収縮させて容量を縮小させてタンク本体内の液体を送り出すことができる。つまり、液体ポンプ部を円滑かつ良好に機能させ、メインタンクから確実に液体を補給することができる。

また、前記タンク本体が蛇腹形状に形成されていることが好ましい。
この構成によれば、タンク本体が蛇腹形状であるので、伸縮負荷を極力抑えてタンク本体の拡張あるいは収縮を円滑かつ良好に行わせることができる。

また、前記タンク本体にエンボス加工が施されていることが好ましい。
この構成によれば、エンボス加工が施されたタンク本体の拡張あるいは収縮を、伸縮負荷を極力抑えて円滑かつ良好に行わせることができる。

また、前記タンク本体は、深絞り加工によって形成されていることが好ましい。
この構成によれば、深絞り加工によって形成されたタンク本体の拡張あるいは収縮を、伸縮負荷を極力抑えて円滑かつ良好に行わせることができる。

また、前記膜は、ＥＶＯＨ樹脂フィルムとポリエチレンフィルムとを積層させた多層構造とされていることが好ましい。
この構成によれば、ＥＶＯＨ樹脂フィルムとポリエチレンフィルムとの多層構造とされた膜によってタンク本体が形成されているので、水分やガスに対する優れた遮断性を確保しつつ良好な可撓性を得ることができる。

以下、本発明に係る一実施形態の液体供給装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１〜図９は本発明に係る一実施形態の液体供給装置によってインク供給機構が構成されたインクジェットプリンタの関連図であり、図１はインクジェットプリンタの外観斜視図、図２はインクジェットプリンタのプリンタカバーを開いた状態の斜視図、図３はインクジェットプリンタからプリンタケースを取り外した状態の斜視図、図４はインクジェットプリンタのインクカートリッジからキャリッジ上のインクジェットヘッドまでの部品の接続構造を示す要部斜視図、図５はインクカートリッジからキャリッジ上のインクジェットヘッドまでの構成を別の向きから見た斜視図、図６はインクジェットプリンタのインク供給装置の概略構成図、図７はインクジェットプリンタのインク供給装置のサブタンクを示す側面図、図８はインクポンプ部に設けられる拡張手段の一例を示す側面図、図９は自己封止ユニットの構造を説明する断面図である。

まず、インクジェットプリンタの構造について説明する。
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、複数種のカラーインクを使用してロール紙にカラー印刷するものであり、プリンタ本体を覆うプリンタケース２の前面には、ロール紙カバー５及びインクカートリッジカバー７が開閉自在に装備されている。更に、プリンタケース２の前面には、電源スイッチ３と共にフィードスイッチやインジケータ等も配置されている。

ロール紙カバー５を開くと、図２に示すように、印刷用紙であるロール紙１１を収容した用紙収容部１３が開放状態になって、用紙の交換が可能になる。
また、インクカートリッジカバー７を開くと、カートリッジ装着部１５が開放状態になり、カートリッジ装着部１５へのインクカートリッジ（メインタンク）１７の着脱が可能になる。

この場合、インクカートリッジカバー７を開く動作に連動して、カートリッジ装着部１５の前方にインクカートリッジ１７が所定距離だけ引き出される構成になっている。

プリンタケース２内の用紙収容部１３の上方には、図３及び図４に示すように、インクジェットヘッド（ヘッド）２１を搭載したキャリッジ２３が装備されている。キャリッジ２３は、ロール紙１１の幅方向に沿って延在するガイド部材２５によって用紙幅方向に移動自在に支持されると共に、ロール紙１１の幅方向に延在する無端ベルト２６ａと無端ベルト２６ａを駆動するキャリッジモータ２６ｂとによって、プラテン２８の上方をロール紙１１の幅方向に往復移動可能になっている。

図示のように、カートリッジ装着部１５の上方が、往復移動するキャリッジ２３の待機位置（ホームポジション）となっている。そして、この待機位置の下方には、キャリッジ２３の下面に露出するインクジェットヘッド２１のインクノズルを覆うキャップ２７と、キャップ２７を介してインクジェットヘッド２１の各インクノズル内のインクを吸引廃棄するインク吸引機構２９とが装備されている。

インクカートリッジ１７は、図３に示すカートリッジケース１８内に複数個の図４に示すカラーインクパック１９を収容したものである。インクカートリッジ１７内の各インクパック１９は、インクカートリッジ１７をカートリッジ装着部１５に装着した際に、カートリッジ装着部１５側に装備されたインク供給針がインクパック１９のインク供給口に差込接続される。カートリッジ装着部１５のインク供給針には、図５にも示すように、プリンタケース２内に固定されたインク流路３１が接続され、このインク流路３１には、各色毎に分けられた可撓性のインク供給チューブ３３の一端が接続されている。

インク供給チューブ３３の他端は、各色毎のインクポンプ部３４に接続されている。各インクポンプ部３４は、インクジェットヘッド２１に接続された自己封止ユニット３６にそれぞれ接続されている。

これにより、インクカートリッジ１７内の各インクパック１９のインクは、カートリッジ装着部１５のインク供給針から、インク流路３１、インク供給チューブ３３、各色毎のインクポンプ部３４及び各色毎の自己封止ユニット３６を経て、インクジェットヘッド２１の各インクノズルに供給されるようになっている。

次に、上記インクジェットプリンタ１のインク供給機構５０について図６に示す一色分の構造を例にとり詳述する。
流路３１のインクカートリッジ１７側における端部には、逆止弁３９が設けられ、インクカートリッジ１７とインクポンプ部３４との間において、逆止弁３９によってインクカートリッジ１７側からインクポンプ部３４側へのみインクが流れるようになっている。
さらに、インクポンプ部３４と自己封止ユニット３６との間の流路５１にも逆止弁４０が設けられ、インクポンプ部３４側から自己封止ユニット３６側へのみインクが流れるようになっている。

インクポンプ部３４は、インク供給チューブ３３に連通するサブタンク５２を備えている。このサブタンク５２は、可撓性を有する可撓膜５３から形成され、その内部がインク室（液室）５４とされており、可撓膜５３の変形により容量可変となっている。
インク室５４は、インク供給チューブ３３に連通し且つ自己封止ユニット３６側の流路５１に連通しており、インクカートリッジ１７からインクが供給されるとともに自己封止ユニット３６側にインクを供給可能となっている。

サブタンク５２には、インク室５４内に、上下方向にわたって筒状の支持バネ（支持部材）５５が設けられており、この支持バネ５５が可撓膜５３の内周面に沿って配置されている。
可撓膜５３からなるサブタンク５２は、図７（ａ）に示すように、外周が上下方向に沿って蛇腹形状に形成された蛇腹部５３ａとされており、上下に伸縮可能とされ、可撓膜５３の伸縮によってインク室５４が拡張、縮小される。

可撓膜５３は、例えば、ＥＶＯＨ樹脂フィルム（エチレン−ビニルアルコール共重合体）をポリエチレンフィルムで挟んだ多層構造とされており、優れた気体遮断性を確保しつつ良好な可撓性も得られている。

また、このサブタンク５２には、キャリッジ２３の移動力によって可撓膜５３の上部を引き上げることにより、インク室５４を拡張させる拡張手段が設けられている。この拡張手段としては、図８に示すように、例えば、可撓膜５３の上端に、キャリッジ２３の移動方向と直交する軸線を中心として角部が回動可能に支持された側面視Ｌ字状のレバー５６を連結し、移動するキャリッジ２３をレバー５６に当接させることにより回動させ、可撓膜５３を引き上げる構造がある。

そして、この拡張手段によって可撓膜５３が引き上げられると、サブタンク５２のインク室５４が拡張されて容量が増大され、逆止弁３９を開きながらインクカートリッジ１７からインク流路３１及びインク供給チューブ３３を介してインクがインク室５４に吸引されることになる。

ここで、サブタンク５２は、インク室５４内にて上下方向にわたって支持バネ５５が設けられ、この支持バネ５５が可撓膜５３の内周面に沿って配置されているので、図７（ｂ）に示すように、可撓膜５３の上端が引き上げられた際に、内側への変形が抑制されて蛇腹部５３ａが広がるように上方へ拡張される。
これにより、サブタンク５２のインク室５４が確実に拡張されて容量が増大され、インクカートリッジ１７からインクがインク室５４へ確実に吸引される。

なお、この状態から、拡張手段による可撓膜５３の引き上げが解除されると、その後は、インクジェットヘッド２１にてインクが吐出され、自己封止ユニット３６からインクジェットヘッド２１にインクが供給され、自己封止ユニット３６内が負圧になることにより、逆止弁４０を開きながらインク室５４から流路５１を介して自己封止ユニット３６にインクが供給される。
また、上方へ引き上げられて拡張されていたサブタンク５２は、インクの消費に伴い、蛇腹部５３ａをたたみながら元の長さに収縮する。

図９に示すように、自己封止ユニット３６は、ユニット本体８１に、供給路８２、中間路８３及び排出路８４が形成されている。そして、供給路８２に形成された供給口８２ａに、流路５１の下流側端部が接続され、排出路８４に形成された排出口８４ａに、インクジェットヘッド２１が接続されている。

供給路８２と中間路８３とを区画する壁部８５には、流入口８５ａが形成されており、この流入口８５ａにて供給路８２内のインクが中間路８３内へ流入される。また、中間路８３と排出路８４とを区画する壁部８６には、連通口８６ａが形成されており、この連通口８６ａにて中間路８３内のインクが排出路８４内へ流入される。

中間路８３内には、壁部８６に支点部８７が形成されており、この支点部８７には、揺動棒９１が揺動可能に支持されている。この揺動棒９１には、その一端部に、壁部８５側へ向かって屈曲する作動棒部９２が一体に形成されており、この作動棒部９２の先端には、壁部８５に当接して流入口８５ａを閉鎖する閉鎖板９３が形成されている。また、この閉鎖板９３と壁部８６との間には、圧縮バネ９４が設けられ、この圧縮バネ９４の付勢力によって閉鎖板９３が壁部８５側へ向かって付勢されている。また、揺動棒９１の他端部には、壁部８６側へ屈曲され、この壁部８６の連通口８６ａに挿通された押圧棒部９５が形成されている。

また、ユニット本体８１の排出路８４側の側壁８１ａには、開口部９６が形成されている。この開口部９６には、その開口縁部に、液密性及び可撓性を有するフィルム９７が液密的に連結されている。このフィルム９７の排出路８４側における中央部分には、押圧板９８が固定されている。そして、この押圧板９８に、揺動棒９１の押圧棒部９５の先端部が当接されている。また、押圧板９８と壁部８６との間には圧縮バネ９９が取り付けられており、この圧縮バネ９９の付勢力によって押圧板９８が外側へ押し出されている。そして、この自己封止ユニット３６では、閉鎖板９３が、圧縮バネ９４及び閉鎖板９３に作用する圧力によって壁部８５に押し付けられ、流入口８５ａが閉鎖される。

そして、自己封止ユニット３６では、フィルム９７によって覆われた部分の容積の減少にともない押圧板９８によって揺動棒９１の押圧棒部９５が押圧されると、揺動棒９１が支点部８７による連結箇所を中心として揺動することにより、閉鎖板９３が壁部８５から離間する。これにより、供給路８２から流入口８５ａを通って中間路８３及び排出路８４へインクが流れ込み、インクジェットヘッド２１へ供給される。

そして、この自己封止ユニット３６をインクジェットヘッド２１の上流側に設けることにより、例えば、キャリッジ２３の加減速などによって供給側におけるインクの圧力変動が発生したとしても、この圧力変動のインクジェットヘッド２１への伝達が自己封止ユニット３６にて遮断される。
これにより、圧力変動が伝達されることによるインクジェットヘッド２１での意図しないインクの吐出、インクだれあるいは吐出不良による印字抜けなどの不具合が防止される。

以上に述べた本実施形態のインク供給機構５０によれば、サブタンク５２の内部に、拡張方向にわたって可撓膜５３の内面に沿う筒状の支持バネ５５が設けられているので、サブタンク５２の内側への変形を抑制し、サブタンク５２を確実に拡張させて容量を増大させてサブタンク５２内にインクを引き込むことができる。つまり、インクポンプ部３４を円滑かつ良好に機能させ、インクカートリッジ１７から確実にインクを補給することができる。

また、サブタンク５２が蛇腹形状であるので、サブタンク５２の拡張を、伸縮負荷を極力抑えて円滑かつ良好に行わせることができる。
さらに、ＥＶＯＨ樹脂フィルムをポリエチレンフィルムで挟んだ多層構造とされた可撓膜５３によってサブタンク５２が形成されているので、水分やガスに対する優れた遮断性を確保しつつ良好な可撓性を得ることができる。

次に、他の実施形態について説明する。
図１０及び図１１に示すものは、他の実施形態の液体供給装置を示すものである。図１０に示すように、この実施形態の液体供給装置では、インクポンプ部３４と自己封止ユニット３６との間に、容量可変のバッファタンク６０が設けられており、バッファタンク６０は、インクポンプ部３４から送り出されたインクを貯留する。インクポンプ部３４とバッファタンク６０との間の流路６１には、逆止弁６２が設けられ、インクポンプ部３４側からバッファタンク６０側へのみインクが流れるようになっている。そして、このバッファタンク６０と自己封止ユニット３６とが流路６３を介して連通されており、バッファタンク６０内のインクが自己封止ユニット３６へ供給される。

インクポンプ部３４は、インク供給チューブ３３に連通するサブタンク６４を備えている。このサブタンク６４は、可撓性を有する可撓膜６５から形成され、その内部がインク室（液室）６６とされており、可撓膜６５の変形により容量可変となっている。
インク室６６は、インク供給チューブ３３に連通し且つバッファタンク６０側の流路６１に連通しており、インクカートリッジ１７からインクが供給されるとともにバッファタンク６０側にインクを供給可能となっている。

サブタンク６４には、インク室６６内に、上下方向にわたって圧縮バネ６７が設けられている。
可撓膜６５からなるサブタンク６４は、図１１（ａ）に示すように、外周が上下方向に沿って蛇腹形状に形成された蛇腹部６５ａとされており、上下に伸縮可能とされ、この可撓膜６５の伸縮によってインク室６６が拡張、縮小される。

可撓膜６５も、例えば、ＥＶＯＨ樹脂フィルム（エチレン−ビニルアルコール共重合体）をポリエチレンフィルムで挟んだ多層構造とされており、水分やガスに対する優れた遮断性を確保しつつ良好な可撓性も得られている。
また、サブタンク６４には、その外周が、筒状の支持筒（支持部材）６８によって囲われており、この支持筒６８の内周面が、可撓膜６５の外周に沿って配置されている。

このサブタンク６４は、キャリッジ２３の移動力によって可撓膜６５の上部が収縮手段によって押圧され、インク室６６が収縮されるようになっている。この収縮手段としては、例えば、可撓膜６５の先端に、移動するキャリッジ２３を直接当接させる構造、あるいはキャリッジ２３にインクポンプ部３４を搭載し、ホームポジションへの移動によりキャリッジ２３上のインクポンプ部３４のサブタンク６４を、装置側に設けた押圧部に当接させる構造などがある。

そして、この収縮手段によって可撓膜６５が押圧されると、サブタンク６４のインク室６６が圧縮バネ６７の付勢力に抗して収縮されて容量が縮小され、逆止弁６２を開きながらインク室６６内のインクがバッファタンク６０へ吐出されることになる。

ここで、サブタンク６４は、その外周が、円筒状の支持筒６８によって囲われており、この支持筒６８の内周面が、可撓膜６５の外周に沿って配置されているので、図１１（ｂ）に示すように、可撓膜６５の上端が押圧された際に、外側への変形が抑制されて蛇腹部６５ａがたたまれるように収縮される。
これにより、サブタンク６４のインク室６６が確実に収縮されて容量が縮小され、サブタンク６４内のインクがバッファタンク６０へ確実に吐出される。

そして、インクジェットヘッド２１にてインクが吐出され、自己封止ユニット３６からインクジェットヘッド２１にインクが供給され、自己封止ユニット３６内が負圧になることにより、バッファタンク６０から流路６３を介して自己封止ユニット３６にインクが供給される。

なお、この状態から、収縮手段による可撓膜６５の押圧が解除されると、その後は、押圧されて収縮されていたサブタンク６４は、圧縮バネ６７の付勢力によって伸長することにより、インク室６６が拡張されて容量が増大され、逆止弁３９を開きながらインクカートリッジ１７からインク流路３１及びインク供給チューブ３３を介してインクがインク室６６に吸引されることになる。

そして、この実施形態の場合も、サブタンク６４の外部に、押圧方向にわたって可撓膜６５の外面に沿う筒状の支持筒６８が設けられているので、サブタンク６４の外側への変形を抑制し、サブタンク６４を確実に収縮させて容量を縮小させてサブタンク６４内のインクを送り出すことができる。つまり、インクポンプ部３４を円滑かつ良好に機能させ、インクカートリッジ１７から確実にインクを補給することができる。

なお、上記実施形態では、サブタンク５２，６４を蛇腹形状としたが、例えば、複数の凹凸部を有する皺付き形状のエンボス加工を施したり、あるいは、深絞り加工によって形成しても良く、この場合も、サブタンク５２，６４の拡張、収縮を、伸縮負荷を極力抑えて円滑かつ良好に行わせることができる。

また、上記実施形態では、可撓膜５３，６５として、ＥＶＯＨ樹脂フィルムをポリエチレンフィルムで挟んだ多層構造としたが、例えば、ＥＶＯＨ樹脂フィルムあるいはポリエチレンフィルムの単層であっても良い。

インクジェットプリンタの外観斜視図である。 インクジェットプリンタのプリンタカバーを開いた状態の斜視図である。 インクジェットプリンタからプリンタケースを取り外した状態の斜視図である。 インクジェットプリンタのインクカートリッジからキャリッジ上のインクジェットヘッドまでの部品の接続構造を示す要部斜視図である。 インクカートリッジからキャリッジ上のインクジェットヘッドまでの構成を別の向きから見た斜視図である。 インクジェットプリンタのインク供給装置の概略構成図である。 インクジェットプリンタのインク供給装置のサブタンクを示す側面図である。 インクポンプ部に設けられる拡張手段の一例を示す側面図である。 自己封止ユニットの構造を説明する断面図である。 インクジェットプリンタの他の構造のインク供給装置の概略構成図である。 インクジェットプリンタの他の構造のインク供給装置のサブタンクを示す側面図である。

符号の説明

１７…インクカートリッジ（メインタンク）、２１…インクジェットヘッド（ヘッド）、２３…キャリッジ（拡張手段、収縮手段）、３４…インクポンプ部（液体ポンプ部）、５０…インク供給機構（液体供給装置）、５２，６４…サブタンク（タンク本体）、５３，６５…可撓膜（膜）、５４，６６…インク室（液室）、５５…支持バネ（支持部材）、５６…レバー（拡張手段）、６８…支持筒（支持部材）。

Claims (6)

1. 液体が貯留されたメインタンクと、前記メインタンクから液体を引き込む液体ポンプ部と、前記液体ポンプ部にて引き込まれた液体が供給されるヘッドとを有する液体供給装置であって、
   前記液体ポンプ部は、可撓性を有する膜によって覆われた容量可変の液室を備えたタンク本体と、このタンク本体の一部を引っ張ることにより拡張させる拡張手段とを備え、
   前記タンク本体の内部に、前記拡張手段による拡張方向にわたって前記膜の内面に沿う筒状の支持部材が設けられていることを特徴とする液体供給装置。
2. 液体が貯留されたメインタンクと、前記メインタンクから液体を引き込む液体ポンプ部と、前記液体ポンプ部にて引き込まれた液体が供給されるヘッドとを有する液体供給装置であって、
   前記液体ポンプ部は、可撓性を有する膜によって覆われた容量可変の液室を備えたタンク本体と、このタンク本体の一部を押圧することにより収縮させる収縮手段とを備え、
   前記タンク本体の外部に、前記収縮手段による押圧方向にわたって前記膜の外面に沿う筒状の支持部材が設けられていることを特徴とする液体供給装置。
3. 前記タンク本体が蛇腹形状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体供給装置。
4. 前記タンク本体にエンボス加工が施されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体供給装置。
5. 前記タンク本体は、深絞り加工によって形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体供給装置。
6. 前記膜は、ＥＶＯＨ樹脂フィルムとポリエチレンフィルムとを積層させた多層構造とされていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の液体供給装置。

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