JP2017213770A - 液体供給装置、液体を吐出する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メインタンクの残留液体量が多くなって液体の使用効率が低下する。【解決手段】送液ポンプ５とサブタンク３とを通じる下流側流路６の圧力が所定正圧より大きくなったとき、下流側流路６と上流側流路７とを通じる連通流路１０３を開く弁手段１０を備え、弁手段１０は、連通流路１０３を開閉する開閉弁１１０と、開閉弁１１０の弁体１０５を下流側流路６側の圧力に抗する方向に押圧する弁体押圧ばね１０７と、上流側流路７に通じる流路部分１０２の壁面を形成する可撓性部材１１１とを有し、可撓性部材１１１側と弁体１０５側との間に弁体押圧ばね１０７が配置され、可撓性部材１１１は、上流側流路７側の圧力が所定負圧になったときに弁体押圧ばね１０７による弁体１０５に対する押圧力を増加させる方向に変位し、開閉弁１１０を閉弁状態に保持させる。【選択図】図３

Description

本発明は液体供給装置、液体を吐出する装置に関する。

液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置として、液体吐出ヘッドに供給する液体を一時的に収容するサブタンク（ヘッドタンクともいう。）と、サブタンクに供給する液体を収容するメインタンクと、メインタンクからサブタンクの液体を送液する送液手段とを備えるものがある。

従来、メインタンク中の流体をポンプ吸込口から吸い込むとともに流体をポンプ吐出口から吐き出す給送ポンプと、ポンプ吐出口からの流体を貯留するとともに流体を流体噴射ヘッドに供給するサブタンクと、ポンプ吐出口が所定圧以下である場合はポンプ吐出口からポンプ吸込口に向う流体の移動を規制する一方でポンプ吐出口が所定圧を越えた場合はポンプ吐出口からポンプ吸込口への流体の移動を許容する方向制御弁とを備えるものが知られている（特許文献１）。
（特許文献１）

特開２００８−２９６４１５号公報

ところで、特許文献１にも開示されているが、メインタンクから送液ポンプまでの上流側流路と、送液ポンプからサブタンクまでの下流側流路とを、送液ポンプを介さないで連通する連通流路を、下流側流路内の圧力が所定正圧になったときに開く開閉弁（リリーフ弁）を備えることで、下流側流路の圧力が過剰に上昇することを防止できる。

しかしながら、メインタンクと送液ポンプとの間を密閉状態にする液体流路を構成した場合、メインタンク内の液体残量の減少によって上流側流路が負圧状態になる。そのため、下流側流路の圧力が所定正圧にならない状態でも開閉弁が開弁し、送液ポンプを駆動してもメインタンクから送液できなくなる。その結果、メインタンク内の残留液体量が多くなり、液体の使用効率が低下するという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、メインタンク内の残留液体量を低減することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る液体供給装置は、
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに供給する前記液体を収容するサブタンクと、
前記サブタンクに供給する前記液体を収容するメインタンクと、
前記メインタンクから前記サブタンクに前記液体を送液する送液手段と、
前記送液手段と前記サブタンクとを通じる第１液体流路と、
前記メインタンクと前記送液手段とを通じる第２液体流路と、
前記第１液体流路側の圧力が所定正圧より大きくなったときに、前記送液手段をバイパスして前記第１液体流路と前記第２液体流路とを通じる連通流路を開く弁手段と、を備え、
前記弁手段は、
前記連通流路を開閉する開閉弁と、
前記開閉弁の弁体を前記第１液体流路側の圧力に抗する方向に押圧する弾性部材と、
前記第２液体流路に通じる流路の壁面を形成する可撓性部材と、を有し、
前記可撓性部材側と前記弁体側との間に前記弾性部材が配置され、
前記可撓性部材は、前記第２液体流路側の圧力が所定負圧になったときに前記弾性部材による前記弁体に対する押圧力を増加させる方向に変位し、前記開閉弁を閉弁状態に保持させる
構成とした。

本発明によれば、メインタンクの残留液体量を減少できる。

本発明に係る液体を吐出する装置の一例の液体供給に係る部分の模式的説明図である。 サブタンクの一例の模式的説明図である。 本発明の第１実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。 同第１実施形態の作用効果の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。 同じく作用効果の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。 同実施形態を含めて流路内圧力の変化の一例の説明に供する説明図である。 本発明の第２実施形態の説明に供する弁手段の模式的説明図である。 本発明の第３実施形態の説明に供する弁手段の模式的説明図である。 本発明の第４実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。 本発明の第５実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。 本発明の第６実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。 本発明の第７実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。 同第７実施形態の作用説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。 同じく液体供給に係る部分の模式的説明図である。 本発明の第８実施形態の説明に供する液体供給に係る部分の模式的説明図である。 本発明の第９実施形態の説明に供する液体供給に係わる部分の模式的説明図である。 本発明の第１０実施形態の説明に供する送液ポンプの駆動制御の説明に供するフロー図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１を参照して説明する。図１は同装置の液体供給に係る部分の模式的説明図である。

この液体を吐出する装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッド１と、液体吐出ヘッド１に液体を供給する液体供給装置２とを備えている。

液体供給装置２は、液体吐出ヘッド１に供給する液体を貯留するサブタンク３と、サブタンク３に供給する液体を貯留収容するメインタンク４と、メインタンク４からサブタンク３に供給する液体を送液する送液手段である送液ポンプ５とを備えている。

また、サブタンク３と送液ポンプ５とを通じる第１液体流路である下流側流路６と、メインタンク４と送液ポンプ５とを通じる第２液体流路である上流側流路７と、送液ポンプ５をバイパスして下流側流路（第１液体流路）６と上流側流路（第２液体流路）７とを通じる連通流路を含む弁手段１０とを備えている。

次に、サブタンクの一例について図２を参照して説明する。図２はサブタンクの模式的説明図である。

サブタンク３は、送液ポンプ５に通じる下流側流路６と繋がる正圧室３１と、正圧室３１とは隔壁３３により隔たれ、液体吐出ヘッド１とつながる負圧室３２とを有している。そして、隔壁３３の一部には、正圧室３１と負圧室３２との間を開閉する負圧連動弁３４を備える。負圧連動弁３４の開閉により正圧室３１と負圧室３２が連通、遮断される。

負圧連動弁３４は、液体吐出ヘッド１から液体を吐出し、サブタンク３内の液体が減少し、負圧室３２内の負圧力が大きくなり、所定圧よりも強負圧になったときには開弁する。負圧連動弁３４が開弁することで、負圧室３２よりも正圧力の高い正圧室３１から負圧室３２内に液体が流入し、負圧室３２内の負圧力が弱まり、所定圧よりも弱負圧になったときに閉弁する。

これらの構成により、負圧連動弁３４を有するサブタンク３は、送液ポンプ５とサブタンク３間の下流側流路６に一定の送液圧力を加え続けることで、サブタンク３内の液体残量ないし負圧力に応じて、適時必要な液体量の液体を供給することができる。

このように、負圧連動弁３４を備えるサブタンク３を使用する場合、送液ポンプ５とサブタンク３間の下流側流路６に一定の送液圧力を加え続けることになる。そのため、負圧連動弁３４が異常などで開弁しなくなった場合、下流側流路６の圧力が過剰に上昇し、送液ポンプ５の損傷、ジョイント部分のはずれなどによる液垂れなどが生じる可能性がある。

そこで、この装置では、メインタンク４と送液ポンプ５間の第２液体流路である上流側流路７と、送液ポンプ５とサブタンク３間の第１液体流路である下流側流路６とを送液ポンプ５をバイパスして連通する連通流路を含む弁手段１０を設けている。

この弁手段１０は、下流側流路６の圧力が所定正圧より大きくなったときに開弁して、連通流路を開く。これにより、送液ポンプ５が作動して液体が送液されていても、液体は弁手段１０の連通流路を通じて上流側流路７に戻されて循環するだけである。

つまり、下流側流路６の圧力が上流側流路７側に脱圧されることで、下流側流路６が所定正圧よりも過剰に上昇することが防止される。

ここで、弁手段１０として、一般的な逆止弁ないしリリーフ弁を使用した場合の問題について説明する。

一般的な逆止弁などは、下流側流路６の正圧力による一方向の流れに対抗する方向にバネなどで弾性部材によって弁体を押圧することで開弁圧を設定している。この開弁圧を所定正圧とすることで、下流側流路６が所定正圧よりも大きくなったときに開弁することになる。

このように弾性部材による押圧力で弁体を押圧して開弁圧を設定する弁にあっては、上流側流路７が負圧状態になって、弾性部材による押圧力（弁体に対する荷重）よりも大きな負圧力で弁体が引かれた（吸引された）ときにも開弁することになる。

例えば、大気に接触することを避ける必要がある液体を送液する場合、メインタンク４から送液ポンプ５までの上流側流路７内は密閉状態にしておく必要がある。この場合、送液ポンプ５から例えば可撓性部材で形成されたメインタンク４の液体を吸引すると、メインタンク４内の液体残量が減少して、上流側流路７内が負圧になり、送液に従って次第に負圧が大きくなる。

ここで、上流側流路７の負圧が小さい（弱い）ときのメインタンク４の液体残量は多く、上流側流路７の負圧が大きい（強い）ときのメインタンク４の液体残量は少なくなる。

したがって、メインタンク４内に残存する液体量ができるだけ少なくなるまで送液するためには、上流側流路７内の負圧が高くなっても（強負圧になっても）送液ポンプ５による吸引（送液）ができるようにする必要がある。

一方、下流側流路６の所定正圧は系に損傷が生じないように低い正圧力に設定して、できるだけ低い正圧力で開弁可能とする必要があり。そのためには、押圧力の弱いバネを使用して、開弁圧を低い正圧力に設定する必要がある。

そうすると、メインタンク４の液体残量が減少して上流側流路７が強負圧になる前に下流側流路６が所定正圧になって開弁して、連通流路が開かれるので、上流側流路７を強負圧にすることができなくなり、メインタンク４内の残留液体量が多くなる。

そこで、本発明では、簡単な構成で、上流側流路７が負圧になっても弁手段１０が閉弁状態を保持するようにしている。

次に、本発明の第１実施形態について図３を参照して説明する。図３は同実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。

送液ポンプ５には、ポンプチューブ５１と、偏心カム５２と、偏心カム５２でポンプチューブ５１を扱く押し潰し部５３などを有している可逆型のチューブポンプを使用している。この送液ポンプ５は、ジョイント部５５を介して弁手段１０に接続されている。

弁手段１０は、弁容器（ハウジング）１００内に、送液ポンプ５のポンプチューブ５１の一端部と下流側流路６とを通じる下流側流路部分１０１と、送液ポンプ５のポンプチューブ５１の他端部と上流側流路７とを通じる上流側流路部分１０２とを有している。

下流側流路部分１０１と上流側流路部分１０２とを仕切る仕切り壁部１０４には、下流側流路部分１０１（第１液体流路）と上流側流路部分１０２（第２液体流路）とを、送液ポンプ５をバイパスして通じる連通流路（連通口）１０３が設けられている。

この連通流路１０３には、下流側流路６の内圧が予め定めた所定正圧よりも大きくなったときに開弁して連通流路１０３を開く開閉弁１１０を備えている。

開閉弁１１０は、上流側流路部分１０２内に移動可能に配置した弁体１０５と、弁体１０５が接触及び離間する仕切り壁部１０４の一部で構成した弁座１０６と、弁体１０５を弁座１０６に向けて押圧する弁体押圧ばね１０７とを有する。なお、弁体１０５の弁座１０６との接触部分にはシール部材１０５ａを設けている。

弁体押圧ばね１０７は、弁体１０５と押圧ばね保持部材１０８との間に配置され、弁体１０５を下流側流路６の圧力に抗して押圧する弾性部材である弁体押圧部材である。上流側流路７が大気圧ないし正圧である状態では、弁体押圧ばね１０７の押圧力によって開閉弁１１０の開弁圧が定まる。

この開閉弁１１０は、下流側流路６内の圧力（内圧）が所定正圧以下であるときには、押圧ばね１０７の押圧力によって弁体１０５が弁座１０６に密着して連通流路１０３を閉じる閉弁状態となる。

そして、開閉弁１１０は、下流側流路６の内圧が所定正圧より大きくなると、押圧ばね１０７の押圧力に抗して弁体１０５が弁座１０６から離間する方向に移動して連通流路１０３を開く開弁状態となる。

一方、開閉弁１１０の弁体１０５に対向して、上流側流路７に通じる上流側流路部分１０２の壁面を形成する復元可能に変形可能な可撓性部材１１１が配置されている。この可撓性部材１１１は、弁容器１００の開閉弁１１０の弁体１０５に対向する部分に設けられた開口部１００ａを封止して設けられている。

可撓性部材１１１には押圧ばね保持部材１０８が取付けられ、弁体押圧ばね１０７の一端部は弁体１０５側に、他端部は押圧ばね保持部材１０８にて保持される。なお、可撓性部材１１１と一体的な部材（例えば上記押圧ばね保持部材１０８）を含めて「可撓性部材１１１側」という。同様に、弁体１０５と一体的な部材を含めて「弁体１０５側」という。

したがって、可撓性部材１１１が変位することで押圧ばね保持部材１０８が弁体１０５に対して進退移動し、可撓性部材１１１の変位に応じて押圧ばね保持部材１０８と弁体１０５との距離が変化する。

これにより、上流側流路７が負圧になって可撓性部材１１１が上流側流路部分１０２の内方向に変位することで、押圧ばね１０７による弁体１０５に対する押圧力が増加する方向に変化する。

可撓性部材１１１の外側には、可撓性部材１１１の上流側流路部分１０２の外方向への変位を規制する第１規制手段を構成する可撓性部材押え１１２が配置されている。可撓性部材押え１１２には、可撓性部材１１１の変位を可能にするために空気が出入りする開口部１１２ａが設けられている。

つまり、可撓性部材押え１１２の開口部１１２ａの開口面積は押圧ばね保持部材１０８の面積よりも小さくしているので、押圧ばね保持部材１０８は可撓性部材押え１１２によって外側への移動が規制される。

したがって、可撓性部材１１１が弁体１０５から離れる外方向に変位するとき、押圧ばね保持部材１０８が可撓性部材押え１１２で移動を規制されることにより、可撓性部材１１１が初期位置（図３の位置）より外方向に変位することが規制される。

また、可撓性部材１１１に取付けられた押圧ばね保持部材１０８と仕切り壁部１０４との間には、可撓性部材１１１を可撓性部材押さえ１１２側に押圧する可撓性部材押圧ばね１１３が配置されている。したがって、可撓性部材１１１は、上流側流路７の負圧力が可撓性部材押圧ばね１１３の押圧力より大きくなったとき（このときの負圧を「所定負圧」という。）、弁体１０５に近づく方向に変位する。

また、仕切り壁部１０４には、上流側流路部分１０２内で、可撓性部材１１１が弁体１０５に近づく内方向に移動するときの最大変位位置を規制する第２規制手段としての規制部材１１４を設けている。

次に、この第１実施形態の作用について図４及び図５も参照して説明する。図４及び図５は同説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。

まず、図４（ａ）を参照して、下流側流路６の内圧が所定正圧よりも大きくなると、開閉弁１１０の弁体１０５が弁体押圧ばね１０７の押圧力に抗して弁座１０６から離れる方向に移動し、開閉弁１１０が開弁する。

したがって、下流側流路６と上流側流路７とが連通流路１０３を介して連通し、送液ポンプ５で送り出される液体は、矢印で示すように、下流側流路６から連通流路１０３を介して上流側流路７に循環し、下流側流路６の内圧が脱圧される。

これにより、送液ポンプ５によって液体を過剰に送液したときでも、流路が破損したり、液漏れを起こしたりすることなく、安定した送液を行うことができる。

ここで、本実施形態の構成では、弁体弁体押圧ばね１０７の一端側で弁体１０５を押圧し、他端側で可撓性部材１１１側を押圧することになる。この場合、可撓性部材１１１の硬度や厚みにもよるが、例えば弁体押圧ばね１０７の荷重で可撓性部材１１１が撓んでしまうと、弁体押圧ばね１０７の長さが安定せず、弁体１０５を押圧する押圧力にバラツキが生じる。

そこで、前述したように、可撓性部材１１１に、弁体押圧ばね１０７を保持する押圧ばね保持部材１０８を取り付け、更に可撓性部材１１１の外方向への変位を規制する可撓性部材押え１１２を設けている。

これにより、可撓性部材１１１が弁体押圧ばね１０７の復元力で外方向に変位することがなくなり、弁体押圧ばね１０７は適正な押圧力で弁体１０５を押圧することができる。

次に、図４（ｂ）を参照して、メインタンク４内の液体残量が少量になると、上流側流路７の内圧が負圧となり、弁体１０５を弁座１０６から離間させる方向の力が作用する。そして、上流側流路７の負圧力が可撓性部材押圧ばね１１３の押圧力で規定している所定負圧より大きくなると、可撓性部材１１が押圧ばね保持部材１０８を伴って内方向に変位する。

これにより、弁体押圧ばね１０７が弁体１０５を押圧する押圧力が増加し、弁体１０５に対して下流側流路６側から所定正圧がかからなければ開弁しない状態が保持される。

例えば、下流側流路６の圧力が＋２０ｋＰａになったときに開閉弁１１０が開弁するように開弁圧を設定している場合、可撓性部材１１１を設けない構成では、上流側流路７の圧力が−２０ｋＰａになったとき、弁体１０５が−２０ｋＰａで吸引されるため、開閉弁１１０は開弁してしまうことになる。同様に、上流側流路７の圧力が−１０ｋＰａで、下流側流路６の圧力が＋１０ｋＰａになると、差圧が２０ｋＰａとなるので、開閉弁１１０は開弁してしまうことになる。

これに対し、可撓性部材１１１を設けて上流側流路７の圧力（負圧）に応じて変位して弁体押圧ばね１０７の押圧力を増加することで、上流側流路７の圧力（負圧）による開弁圧の減少分を補うことができる。例えば、上記の例では、−２０ｋＰａで吸引される弁体１０５に対して弁体押圧ばね１０７の押圧力の＋２０ｋＰａ相当分増加することで、下流側流路６の圧力が所定正圧＋２０ｋＰａにならない限り、開弁しない状態に保持することができる。

したがって、メインタンク４内の液体が少量となり、上流側流路７内が強負圧状態になったときでも、開閉弁１１０が開弁することはなく、メインタンク４の残量が極少量となるまで送液を継続することができる。

これにより、メインタンク４の残留液体量が減少して、メインタンクの液体の使用効率が向上する。

次に、図５を参照して、上流側流路７内の負圧が大きくなった場合、可撓性部材１１１の押圧ばね保持部材１０８が規制部材１１４に当接するので、可撓性部材１１１は一定以上に内方向に変位しなくなる。

このように、上流側流路７の負圧が高くなりすぎても可撓性部材１１１の変位が規制されるので、弁体押圧ばね１０７の荷重も規制され、必要以上に弁体１０５に対する押圧力が増加することを防止できる。

次に、本実施形態を含めて流路内圧力の変化の一例について図６を参照して説明する。図６は流路内圧力の変化の一例の説明図である。なお、図６では便宜上後述する実施形態の内容も含めて説明する。

時点ｔ０で送液ポンプ５を駆動して送液を開始することで、下流側流路６の内圧が徐々に増加し、時点ｔ１で所定正圧に達する。そして、メインタンク４の液体残量が所定量以上ある状態が継続している時点ｔ２までは、弁手段１０によって連通流路１０３の開閉が行われているので、下流側流路６の内圧はほぼ一定に維持される。

次いで、時点ｔ２でメインタンク４の液体残量が所定量以下に減少してニアーエンド状態になってくると、送液ポンプ５による送液量が低下して送液圧力が低下することで、下流側流路６の内圧が低下し始める。

一方、上流側流路７の負圧が高くなり始め、例えば時点ｔ３まで徐々に負圧が高くなる。このとき、前述したように、可撓性部材１１１が変位することで、開閉弁１１０は閉弁状態に保持されるので、送液を継続することができる。

そして、例えば時点ｔ３でメインタンク４がエンド状態になったことを検知することで、送液ポンプ５の駆動を停止する。その後、時点ｔ４で送液ポンプ５を逆転駆動して、サブタンク３からメインタンク４側に逆送を行ってメインタンク４側の負圧を解除する（脱圧する）ことで、下流側流路６及び上流側流路７の内圧がほぼ０に戻る。

次に、本発明の第２実施形態について図７を参照して説明する。図７は同実施形態の説明に供する弁手段の模式的説明図である。

本実施形態では、弁体押圧ばね１０７の弁体１０５側と反対側を可撓性部材１１１で保持している。

これにより、図７（ａ）に示すように、上流側流路７の負圧が所定負圧になるまでは、開閉弁１１０は下流側流路６の内圧が弁体押圧ばね１０７の押圧力で設定される所定正圧よりも大きくなったときに開弁して連通流路１０３が開かれる。

そして、上流側流路７の負圧が所定負圧以上になったときには、図７（ｂ）に示すように、可撓性部材１１１が内方向に変位して弁体１０５に当接して弁体１０５を閉じる方向に押圧することで、閉弁状態が保持される。

したがって、上流側流路７が強負圧状態になっても、メインタンク４の液体を送液することでき、メインタンク４の残留液体量が減少して、メインタンクの液体の使用効率が向上する。

このように構成することで、第１実施形態よりは構成が簡単になる。

この場合、可撓性部材１１１に前記第１実施形態と同様に押圧ばね保持部材１０８を設けて、押圧ばね保持部材１０８が弁体１０５に当接して押圧する構成とすることもできる。

この場合、弁体１０５が連通流路１０３を遮蔽している面積と、上流側流路部分１０２に面している可撓性部材１１１が変位可能な面積とでは、可撓性部材１１１が変位可能な面積の方が大きい構成としている。

これにより、上流側流路部分１０２が所定負圧になったとき、弁体１０５の連通流路１０３を遮蔽している面に加わる荷重より、可撓性部材１１１が変位可能な面に加わる荷重の方が大きくなる。

そのため、弁体１０５が変位し、開弁する力よりも、可撓性部材１１１にて弁体１０５を押圧して閉弁しようとする力の方が強くなり、閉弁状態を保持することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図８を参照して説明する。図８は同実施形態の説明に供する弁手段の模式的説明図である。

本実施形態では、開閉弁１１０の弁体１０５は、連通流路１０３内に移動可能に配置した弁体部材１１５の上流側流路部分１０２側の端部に設けられている。この弁体１０５に対向して仕切り壁部１０４には弁座シール部材１１６を設けている。

また、弁体部材１１５の下流側流路部分１０１側の端部に設けたフランジ部１１７と仕切り壁部１０４との間に弁体押圧ばね１０７を配置している。

可撓性部材１１１には弁体１０５に対向する部分に補強部材１１８を設け、補強部材１１８と仕切り壁部１０４との間に可撓性部材押圧ばね１１３を配置している。

これにより、図８（ａ）に示すように、下流側流路６の圧力が所定正圧になるまでは、開閉弁１１０が閉弁しており、下流側流路６の圧力が所定正圧になると、図８（ｂ）に示すように、開閉弁１１０が開弁して、連通流路１０３が開かれる。

また、上流側流路７が所定負圧より大きくなったときには、前記第２実施形態と同様に、可撓性部材１１１が弁体１０５側に変位して補強部材１１８が弁体１０５に当接して押圧するので、閉弁状態が保持される。

本実施形態の構成は、上流側流路側の方がレイアウト上の制約が多く、部品配置が困難で、下流側流路側の方が比較的レイアウト制約が少ない装置構成の場合に有効である。

次に、本発明の第４実施形態について図９を参照して説明する。図９は同実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。

本実施形態は、前記第１実施形態の弁手段の構成に加えて、メインタンク４がエンド状態（ニアーエンド状態でもよい、）になるエンド位置に可撓性部材１１１が変位したことを検知するエンド検知手段１２０を備えている。

エンド検知手段１２０は、可撓性部材１１１の変位に伴って変位可能なフィラ（検知片）１２１と、可撓性部材１１１がエンド位置に変位したときの位置にフィラ１２１が変位したことを検知する透過型フォトセンサなどで構成したフィラ検知センサ１２２を有している。

フィラ１２１は、回転軸１２３で回転可能に支持され、可撓性部材１１１に当接するフィラ支持部１２４を有し、フィラ押圧ばね１２５によってフィラ支持部１２４が可撓性部材１１１に当接されている。なお、フィラ押圧ばね１２５の押圧力は、可撓性部材１１１を内方向に変位させる影響が極力少ない設定圧としている。

ここで、図９（ａ）に示すように、フィラ検知センサ１２２は、メインタンク４内の液体残量がエンド状態でないときの可撓性部材１１１の位置に対応するフィラ１２１の位置では、フィラ１２１を検知しない。

これに対し、図９（ｂ）に示すように、フィラ検知センサ１２２は、メインタンク４内の液体残量がエンド状態になったときの可撓性部材１１１の位置に対応するフィラ１２１の位置では、フィラ１２１を検知する。

このようにして、メインタンク４がエンド状態になったことを可撓性部材１１１の変位から検知することができる。

なお、フィラ検知センサ１２２によるフィラ１２１の検知の有無とエンド状態との関係は、上記の説明と逆の関係にすることもできる。つまり、メインタンク４の液体残量がエンド状態でないときにはフィラ１２１を検知し、エンド状態になるとフィラ１２１を検知しなくなる位置にフィラ検知センサ１２２を配置することもできる。

この場合、前記第１実施形態と同様に、押圧ばね保持部材１０８と可撓性部材押え１１２とによって可撓性部材１１１の外方向への変位が規制されている。

これにより、弁体押圧ばね１０７の押圧力にバラツキがなく、また可撓性部材押圧ばね１１３と弁体押圧ばね１０７による可撓性部材１１１を外方向へ変位させようとする押圧力にバラツキがあっても、可撓性部材１１１の位置が規定位置に保持される。

したがって、フィラ１２１の位置も規定位置に保持されることで、正確にフィラ１２１の位置を検知することができる。

また、可撓性部材押え１１２の開口部１１２ａが押圧ばね保持部材１０８よりも小さいことで、可撓性部材押圧ばね１１３を縮方向に潰しながら、可撓性部材押え１１２にて可撓性部材１１１を挟み込んで固定するよう組み付けるとき、可撓性押圧ばね１１３にて外方向に押圧される可撓性部材１１１が開口部１１２ａを変形して通り抜けることがなく、組み立てが容易になる。

次に、本発明の第５実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は同実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。

本実施形態では、前記第４実施形態の構成において、送液ポンプ５として、第１実施形態と同様に、上流側流路７から下流側流路６へ送液と、下流側流路６から上流側流路７へ吸引（逆送）可能な可逆型ポンプ、例えばチュービングポンプを使用している。

ところで、メインタンク４の液体残量が無くなり、上流側流路７が負圧状態になったときにメインタンク４を交換すると、ジョイント部４１から空気が上流側流路７内に混入する。流路内に空気が混入すると、例えば吐出ヘッド１内に気泡が溜まって吐出不良を生じたり、液体が空気に触れることで、増粘や特性変化が生じたりする。そのため、メインタンク４を交換するときには、上流側流路７内の圧力を大気圧状態にしておくことが好ましい。

そこで、本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、メインタンク４がエンド状態になったことをフィラ検知センサ１２２にて検知したときには、液体吐出ヘッド１からの吐出を停止し、また送液ポンプ５の駆動を停止する。

そして、送液ポンプ５を逆回転させることで、図１０（ｂ）に示すように、下流側流路６内の液体を上流側流路７に吸引して逆送する（戻す）ことで、上流側流路７内の負圧を大気圧に戻す動作を行っている。

なお、送液ポンプ５による逆送は所定時間が経過したときに停止する構成、あるいは、フィラ検知センサ１２２にてフィラ１２１の有無が切り替わったことを検知したときに停止する構成などを採用できる。

これにより、メインタンク４がエンド状態になって交換を行うときに、上流側流路７内に空気が混入することを低減できる。

次に、本発明の第６実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は同実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。

本実施形態では、前記第４実施形態の構成において、送液ポンプ５として、上流側流路７から下流側流路６へ送液のみを行える一方向ポンプ、例えばダイヤフラムポンプを使用している。

そこで、図１１（ａ）に示すように、メインタンク４のエンド状態をフィラ検知センサ１２２にて検知したときには、液体吐出ヘッド１からの吐出動作を停止する一方、送液ポンプ５の駆動を継続する。

これにより、上流側流路７の負圧が更に高くなって過負圧状態となり、開閉弁１１０の弁体１０５を開弁する方向に吸引する力が強くなることで、更に下流側流路６内の圧力が更に過正圧となり、弁体１０５を開弁する方向に押圧する力が強くなる。

したがって、図１１（ｂ）に示すように、開閉弁１１０が開弁して連通流路１０３が開かれるので、上流側流路７の負圧が大気圧に戻される。

この構成の場合、メインタンク４内に液体がある通常状態のときには、下流側流路６内の圧力が送液流量を満足させる範囲の弱正圧よりも大きくなったときに開弁して、弱正圧よりも大きくならないように圧力管理し、メインタンク４内に液体が無くなった状態のときだけ、下流側流路６内の圧力が下流側流路６を損傷させない範囲の強正圧になったときに開弁するようにする。

これにより、流路内の耐圧を高コストとなる高耐圧構成にする必要が無くなる。

次に、本発明の第７実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は同実施形態の説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図である。

本実施形態では、下流側流路部分１０１に気泡３００を貯留する空気貯留部１３０を設けている。ここで、空気貯留部１３０は連通流路１０３の近傍で気泡３００を貯留できる個所に設け、空気貯留部１３０の下方側に連通流路１０３が配置されている位置関係とする。

次に、この第７実施形態の作用について図１３及び図１４も参照して説明する。図１３は同作用説明に供する弁手段及び送液ポンプ部分の模式的説明図、図１４は同じく液体供給に係る部分の模式的説明図である。

まず、図１２に示すように、送液ポンプ５から液体と共に流れてきた気泡３００は下流側流路部分１０１で上方へ移動して空気貯留部１３０に貯留されるので、下流側流路６には気泡３００が含まれない液体を送液することができる。

そして、図１３（ａ）に示すように、開閉弁１１０が開弁したときには、空気貯留部１３０に貯留されている気泡３００が連通流路１０３から上流側流路７へ移動する。

これにより、上流側から移送された気泡は液体吐出ヘッド１側へ移送されることなく、サブタンク３や液体吐出ヘッド１に気泡が貯まることによる吐出不良が生じることを防止できる。

また、図１３（ｂ）に示すように、気泡３００が上流側流路部分１０２へ移動した後、送液ポンプ５を逆転して下流側流路６から上流側流路７に逆送することで、図１４に示すように、上流側流路７へ移動した気泡３００をメインタンク４内に移動させることができる。なお、本実施形態では、メインタンク４のジョイント部４１は前記第1実施形態と異なり、上下方向において、中央部から下側に設けられている。これにより、メインタンク４に移動させた気泡３００が再びジョイント部４１から上流側流路７に送られることを防止できる。

これらの動作を１回、又は複数回繰り返すことで、空気貯留部１３０に貯まった気泡３００を液体吐出ヘッド１側へ移動させることなく、メインタンク４側へ移送させることができる。

したがってまた、上流側流路７や送液ポンプ５内にある気泡を気泡貯留部１３０に集めた後、下流側流路６の内圧を所定正圧より高くなるまで高くして開閉弁１１０を開弁し、その後、逆送を行うことで、上流側流路７や送液ポンプ５内にある気泡をメインタンク４に戻す動作を行うこともできる。

また、送液ポンプ５を停止している時間を計測し、送液ポンプ５を駆動するときに計測した停止時間が所定時間を越えているときには、下流側流路６の圧力を所定正圧よりも高くして開閉弁１１０を開弁した後、下流側流路６側から上流側流路７に液体を戻す動作を行うことで、気泡をメインタンク４に回収することもできる。

次に、本発明の第８実施形態について図１５を参照して説明する。図１５は同実施形態の説明に供する液体供給に係る部分の模式的説明図である。

本実施形態では、弁手段１０は前記第７実施形態の空気貯留部１３０を有するものを備えている。

また、送液ポンプ５が駆動を停止してからの時間を計測して、計測した時間が所定時間経過したことを検知可能な検知センサ１４０と、メインタンク４を脱着したことを検知する脱着検知センサ１４１とを備えている。

そして、検知センサ１４０によって送液ポンプ５が駆動を停止してから所定時間が経過したことを検知したときに、下流側流路６側の圧力を所定正圧よりも高くして開閉弁１１０を開弁した後、下流側流路６側から上流側流路７側に液体を戻す動作を行う。これにより、上流側流路７や送液ポンプ５に時間経過と共に透気して侵入した気泡を、空気貯留部１３０に貯留した後、メインタンク４側に排出することができる。

また、脱着検知センサ１４１でメインタンク４の脱着を検知したときには、ジョイント部４１から侵入する空気を一度空気貯留部１３０に貯留し、その後気泡をメインタンク４側へ排出することができる。

次に、本発明の第９実施形態について図１６を参照して説明する。図１６は同実施形態の説明に供する液体供給に係わる部分の模式的説明図である。

本実施形態では、液体吐出ヘッド１Ａ及びサブタンク３Ａに対応するメインタンク４Ａ、送液ポンプ５Ａ、下流側流路６Ａ、上流側流路７Ａ、弁手段１０Ａを備えている。また、液体吐出ヘッド１Ｂ及びサブタンク３Ｂに対応するメインタンク４Ｂ、送液ポンプ５Ｂ、下流側流路６Ｂ、上流側流路７Ｂ、弁手段１０Ｂを備えている。

そして、送液ポンプ５Ａ、５Ｂは共通の送液ポンプ駆動源９で駆動している。

このように、複数の送液ポンプを共通の駆動源で駆動する構成とした場合でも、下流側流路６Ａ、６Ｂ内の圧力が過剰に上昇することなく、安定した流量で送液することができる。

また、下流側流路６内の圧力を圧力センサなどで検知することなく、所定正圧よりも大きくなったときに開閉弁１１０が開弁する構成であるので、複数の送液ポンプを単一の送液ポンプ駆動源で常時駆動させても、下流側流路６が過剰に圧力上昇することなく、安定した送液を行うことができる。

次に、本発明の第１０実施形態の説明に供する送液ポンプの駆動制御について図１７のフロー図を参照して説明する。

まず、送液ポンプ駆動源９を駆動オンして送液ポンプ５の駆動を開始し、所定時間駆動を継続し、所定時間が経過したときに送液ポンプ駆動源９を駆動オフする。これにより、液体吐出ヘッド１からの吐出動作を行う前に、サブタンク３内に十分な液体を貯留することができる。

このとき、所定時間が経過すると、サブタンク３内に十分な液体が貯留され、下流側流路６内の圧力がサブタンク３への送液流量を満足する送液圧まで上昇する。

その後、液体吐出ヘッド１から液体を吐出した吐出量を計測する吐出量計測処理にて液体吐出量の累積計測を開始し、液体吐出ヘッド１からの液体吐出を行う。

そして、累積した液体吐出量が所定量になったか否か、つまり、サブタンク３内の液体残量が少量になる液体量分の液体を吐出したか否かを判別する。

このとき、累積した液体吐出量が所定量になったときには、累積した液体吐出量をリセットした後、送液ポンプ駆動源９を駆動オンして送液ポンプ５の駆動を開始する処理に戻り、所定時間送液を行う。

そして、これらの処理を繰り返し、吐出作業が終了したときには、液体吐出ヘッド１からの吐出を停止する。

このように、送液ポンプ５を常時駆動させることなく、間欠的に駆動させることで、送液ポンプ５の寿命を延ばすことができる。

また、吐出作業が終了し、吐出ヘッドからの吐出を停止させたあとに、所定時間送液ポンプを駆動させる制御でも良い。これにより次に液体吐出作業を始めるときには、サブタンク内の液体残量が満タンで、直ぐに吐出作業を開始することが可能となる。

本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

１ 液体吐出ヘッド
２ 液体供給装置
３ サブタンク
４ メインタンク
５ 送液ポンプ
６ 下流側流路（第１液体流路）
７ 上流側流路（第２液体流路）
８ 弁手段
１０１ 下流側流路部分
１０２ 上流側流路
１０３ 連通流路
１０５ 弁体
１０６ 弁座
１０７ 弁体押圧ばね（弾性部材）
１０８ 押圧ばね保持部材
１１０ 開閉弁
１１１ 可撓性部材
１１２ 可撓性部材押え
１３０ 気泡貯留室
１２０ エンド検知手段

Claims (11)

1. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに供給する前記液体を収容するサブタンクと、
   前記サブタンクに供給する前記液体を収容するメインタンクと、
   前記メインタンクから前記サブタンクに前記液体を送液する送液手段と、
   前記送液手段と前記サブタンクとを通じる第１液体流路と、
   前記メインタンクと前記送液手段とを通じる第２液体流路と、
   前記第１液体流路側の圧力が所定正圧より大きくなったときに、前記送液手段をバイパスして前記第１液体流路と前記第２液体流路とを通じる連通流路を開く弁手段と、を備え、
   前記弁手段は、
   前記連通流路を開閉する開閉弁と、
   前記開閉弁の弁体を前記第１液体流路側の圧力に抗する方向に押圧する弾性部材と、
   前記第２液体流路に通じる流路の壁面を形成する可撓性部材と、を有し、
   前記可撓性部材側と前記弁体側との間に前記弾性部材が配置され、
   前記可撓性部材は、前記第２液体流路側の圧力が所定負圧になったときに前記弾性部材による前記弁体に対する押圧力を増加させる方向に変位し、前記開閉弁を閉弁状態に保持させる
   ことを特徴とする液体供給装置。
2. 前記可撓性部材の前記流路の外方向への変位を規制する第１規制手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記可撓性部材の前記流路の内方向への最大変位位置を規制する第２規制手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体供給装置。
4. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに供給する前記液体を収容するサブタンクと、
   前記サブタンクに供給する前記液体を収容するメインタンクと、
   前記メインタンクから前記サブタンクに前記液体を送液する送液手段と、
   前記送液手段と前記サブタンクとを通じる第１液体流路と、
   前記メインタンクと前記送液手段とを通じる第２液体流路と、
   前記第１液体流路側の圧力が所定正圧より大きくなったときに、前記送液手段をバイパスして前記第１液体流路と前記第２液体流路とを通じる連通流路を開く弁手段と、を備え、
   前記弁手段は、
   前記連通流路を開閉する開閉弁と、
   前記開閉弁の弁体を前記第１液体流路側の圧力に抗する方向に押圧する弾性部材と、
   前記第２液体流路に通じる流路の壁面を形成する可撓性部材と、を有し、
   前記可撓性部材は、前記第２液体流路側の圧力が所定負圧になったときに前記流路の内方向に変位し、前記可撓性部材側が前記弁体側に接触して前記弁体を閉じる方向に押圧して、前記開閉弁を閉弁状態に保持させる
   ことを特徴とする液体供給装置。
5. 前記連通流路の断面積よりも前記可撓性部材が前記流路に面する面積の方が広い
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか液体供給装置。
6. 前記メインタンクがエンド状態になったときエンド位置に前記可撓性部材が変位したことを検知するエンド検知手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液体供給装置。
7. 前記メインタンクがエンド状態になったときのエンド位置に前記可撓性部材が変位したことを検知するエンド検知手段と、
   前記エンド検知手段で前記可撓性部材が前記エンド位置に変位したことを検知したとき、
   前記第１液体流路側から前記第２液体流路側に前記液体を戻す動作、
   前記第１液体流路側の圧力を前記所定圧より高めて前記開閉弁を開弁する動作、
   の少なくともいずれかを行う
   ことを特徴とする請求項１又は４に記載の液体供給装置。
8. 前記弁手段には、前記連通流路の前記第１液体流路側の近傍に気泡を貯留する気泡貯留部を有している
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体供給装置。
9. 前記第１液体流路の圧力を前記所定正圧よりも高くして前記開閉弁を開弁した後、前記第１液体流路側から前記第２液体流路側に前記液体を戻す動作を行う
   ことを特徴とする請求項８に記載の液体供給装置。
10. 前記送液手段を停止している時間を計測し、
    前記送液手段を駆動するときに前記計測した停止時間が所定時間を越えているときには、前記第１液体流路側の圧力を前記所定正圧よりも高くして前記開閉弁を開弁した後、前記第１液体流路側から前記第２液体流路側に前記液体を戻す動作を行う
    ことを特徴とする請求項８に記載の液体供給装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体供給装置を備えている
    ことを特徴とする液体を吐出する装置。

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