(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
前記記録ヘッドに前記液体を供給する第１の流路と、
前記液体タンクに連通する第２の流路と、
前記第１の流路と前記第２の流路を連通させ、前記第１の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化する圧力調整弁と、
前記第２の流路から分岐して、送液ポンプを介して前記圧力調整弁に接続された第３の流路と、
を備え、
前記記録ヘッドの液滴吐出面は、前記液体タンク内の液面よりも高い位置に配置されて、前記記録ヘッドと前記液体タンクとの水頭差により前記記録ヘッドの負圧が保持され、
前記圧力調整弁は、ハウジングおよび該ハウジング内に収容され、前記第１の流路を流れる液体の流量に応じて移動する弁体を有し、
前記ハウジングは、前記第１の流路と接続される上端部と、前記第２の流路と接続される下端部と、前記上端部と前記下端部との間に配置され、前記第３の流路が接続される横穴とを有し、
前記弁体は、軸形状を有し、前記ハウジングの前記上端部に対向して配置される上部と、前記ハウジングの前記下端部に対向して配置される下部と、前記上部及び前記下部よりも小径に形成され、前記ハウジングの前記横穴と対向して配置される中央部と、前記弁体の前記上部に設けられ、前記ハウジング内において前記第２の流路及び前記第３の流路と前記第１の流路とを連通させる貫通穴と、前記弁体の前記上部において前記貫通穴よりも外周側に設けられ、前記弁体の前記ハウジング内での移動方向に向けて凸設された突起部とを有し、
前記ハウジングは、前記突起部が貫通可能な、前記突起部と同形状の開口を有し、前記弁体が前記ハウジング内で移動した場合であっても前記突起部が前記開口を常に閉塞可能な長さを有することにより、前記第３の流路の前記送液ポンプにより加圧され、前記横穴を通じて前記ハウジング内に圧送された液体が、前記弁体の前記上部に設けられた前記貫通穴のみを通過して前記第１の流路へ流出することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記弁体の前記下部と前記ハウジング内の側壁との間のギャップは、前記弁体が前記上端部側へ移動するのに応じて小さくなることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記突起部は、前記弁体に、前記第１の流路側、前記第２の流路側の何れかまたは両方に向けて凸設されたことを特徴とする請求項１または２記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記ハウジングは、前記開口の先に突き出た前記突起を収容する突起収容部を備えたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記突起収容部には、大気と連通する大気連通穴が開設されたことを特徴とする請求項４記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
前記大気連通穴は、前記突起収容部の底部に対して重力方向の上部位置に設けられていることを特徴とする請求項５記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記突起収容部の内部に溜まった液体の液面位置を検知する液面位置検知手段を備えたことを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
前記突起収容部は、前記第１の流路方向から前記第２の流路方向に向かって傾斜がつけられた形状であることを特徴とする請求項４から７の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項９】
前記突起収容部は、前記容器に対して着脱可能に設けられたことを特徴とする請求項４から８の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１０】
前記開口の表面に前記液体の流れを遮断する弾性部材が設けられたことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１１】
前記突起部の表面に、該突起部表面における流路抵抗を増大させる凸部が形成されたことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れか１項に記載の液滴吐出装置は画像形成装置であり、
前記液体はインクであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出して種々のパターンを形成する記録ヘッドを備えた液滴吐出装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばプリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、インク液滴を吐出する記録ヘッドを用いたインクジェット方式（液体吐出記録方式）の画像形成装置が知られている。
このインクジェット方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行うものである。
【０００３】
なお、本明細書において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。
【０００４】
こうしたインクジェット方式による画像形成装置では、インクを確実に吐出させるためにインクを安定して供給させる必要がある。
ここで、記録ヘッドとインクカートリッジとが分離されたオフキャリッジ方式では、カートリッジと記録ヘッドが供給経路にて直接連結されている。そのため、送液するインク圧力が小さいと、供給経路（フィルタ含む）の圧力損失により、インクの供給が記録ヘッドの吐出に間に合わなくなり（リフィル不足という）、結果として吐出不良となってしまう。
【０００５】
このため、記録ヘッドとインクカートリッジを繋ぐチューブにポンプを設け、更にそのポンプの上流側と下流側にバイパス経路を接続し、そのバイパス経路に弁を介在させて、圧力損失をカバーする技術が知られている。
【０００６】
また、特許文献１には、インクの圧送効率を改善する目的で、インクカートリッジと記録ヘッドの間に、加圧による液送機能を有するポンプを備えたインク供給路と、その供給路と並列に、開放と閉塞をする弁機構を備えた供給迂回路が設けられた構成が開示されている。インク供給迂回路は、記録ヘッドがインクを吐出する際のインク供給路として使用され、その迂回路に設けられた弁機構は、インク供給迂回路を選択的に開閉させる制御機構となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したバイパス経路に弁を設けて圧力損失をカバーするインク供給方式や、上述した特許文献１のものでは、バイパス経路に設けた弁を適宜制御して所望の圧力を保つ必要がある。このため、色の異なる複数種のインクを用いる画像形成装置に適用する場合などには、インクの色種ごとに弁とポンプを制御することが求められ、装置が大型化してしまうだけでなく、複雑な制御が必要となる問題があった。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、色の異なる複数のインクを用いる場合であっても、インクの消費量に応じてポンプの送液量を複雑にすることなく、簡易で単一なポンプ制御により、リフィル不足を生じさせず、記録ヘッド内の負圧を適切に維持することができる液滴吐出装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明に係る液滴吐出装置は、液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、記録ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、記録ヘッドに液体を供給する第１の流路と、液体タンクに連通する第２の流路と、第１の流路と第２の流路を連通させ、第１の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化する圧力調整弁と、第２の流路から分岐して、送液ポンプを介して圧力調整弁に接続された第３の流路と、を備え、記録ヘッドの液滴吐出面は、液体タンク内の液面よりも高い位置に配置されて、記録ヘッドと液体タンクとの水頭差により記録ヘッドの負圧が保持され、圧力調整弁は、ハウジングおよび該ハウジング内に収容され、第１の流路を流れる液体の流量に応じて移動する弁体を有し、ハウジングは、第１の流路と接続される上端部と、第２の流路と接続される下端部と、上端部と下端部との間に配置され、第３の流路が接続される横穴とを有し、弁体は、軸形状を有し、ハウジングの上端部に対向して配置される上部と、ハウジングの下端部に対向して配置される下部と、上部及び下部よりも小径に形成され、ハウジングの横穴と対向して配置される中央部と、弁体の上部に設けられ、ハウジング内において第２の流路及び第３の流路と第１の流路とを連通させる貫通穴と、弁体の上部において貫通穴よりも外周側に設けられ、弁体のハウジング内での移動方向に向けて凸設された突起部とを有し、ハウジングは、突起部が貫通可能な、突起部と同形状の開口を有し、弁体がハウジング内で移動した場合であっても突起部が開口を常に閉塞可能な長さを有することにより、第３の流路の送液ポンプにより加圧され、横穴を通じてハウジング内に圧送された液体が、弁体の上部に設けられた貫通穴のみを通過して第１の流路へ流出することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る画像形成装置は、上述した本発明に係る液滴吐出装置であって、上記液体はインクであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、色の異なる複数のインクを用いる場合であっても、インクの消費量に応じてポンプの送液量を複雑にすることなく、簡易で単一なポンプ制御により、リフィル不足を生じさせず、記録ヘッド内の負圧を適切に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態としてのインクジェットプリンタの構成例を示す図である。
【図２】本実施形態におけるインク供給システムを示す図である。
【図３】流路抵抗可変ユニットの基本的な動作原理を説明するための図である。
【図４】記録ヘッド１の圧力変化を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態としての流路抵抗可変ユニット８３の断面図である。
【図６】図５（ｃ）のＶ部の拡大断面図である。
【図７】図５（ｃ）のＶ部の拡大断面図で、インクが突起収容部２０１に流れる状態を示す図である。
【図８】第１の実施形態に大気開放口を追加した構成例を示す部分拡大断面図である。
【図９】第１の実施形態にインク位置検出装置を追加した構成例を示す部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態としての流路抵抗可変ユニット８３の断面図である。
【図１１】図１０（ｃ）のＷ部の拡大断面図である。
【図１２】第２の実施形態に大気開放口を追加した構成例を示す部分拡大断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態としての流路抵抗可変ユニット８３の断面図である。
【図１４】図１３（ｃ）のＸ部の拡大断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態としての流路抵抗可変ユニット８３の断面図である。
【図１６】図１５のＹ部の拡大図である。
【図１７】第４の実施形態の別構成例を示す部分拡大断面図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る液滴吐出装置および画像形成装置を、インクジェットプリンタに適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
まず、本実施形態の概略について説明する。
本実施形態は、カートリッジにある液体を記録ヘッドに供給する際に、以下の特徴を有する。
本実施形態では、カートリッジと記録ヘッド間に弁と、それを迂回するようにポンプを設け、ポンプは常にＯＮの状態である。弁内部にある弁体（可動部材）は、記録ヘッドの吐出流量に応じて移動し、この移動により、弁体下部のハウジング内の側壁とのギャップが小さくなり、送液ポンプから加圧されたインクの圧力が増加する。その結果、記録ヘッド方向の供給経路で生じる圧力損失をカバーする。このような特徴を有するため、複雑なポンプ制御、または制御機構を必要としないことが特徴になっている。
【００１５】
次に、本実施形態の構成について、図面を参照して詳細に解説する。
図１は、本発明の一実施形態としてのインクジェットプリンタを示す図である。図１（ａ）は、インクジェットプリンタの正面図を示しており、図１（ｂ）は、右側側面図、  図１（ｃ）は平面図を示している。
【００１６】
図１に示すインクジェットプリンタは、左右の側板１２３Ｌ、１２３Ｒに横架したガイド部材であるガイドロッド１２２とガイドレール１２８とでキャリッジ１２０を主走査方向（ガイドロッド長手方向）に摺動自在に保持している。このキャリッジ１２０は、図示しない主走査モータとタイミングベルトによってガイドロッド１２２の長手方向（主走査方向）に移動走査する。
【００１７】
また、キャリッジ１２０上には、複数の色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなど）のインク滴を吐出する記録ヘッド１が主走査方向と交叉する方向に配列され、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。記録ヘッド１は、インクの膜沸騰により吐出圧を得るサーマル方式のものである。記録ヘッドには、圧電素子を用いて振動板を変形させたり、静電力で振動板を変形させたりして吐出圧を得るものなど様々な方式があり、いずれの方式のものも本発明に適用することができる。
【００１８】
記録ヘッド１の上部には吐出するインクを一時的に貯留するためのインク室が形成されたヘッドタンク１０１が一体的に接続される。ここで言う一体的とは、記録ヘッド１とヘッドタンク１０１がチューブ、管等で接続されることも含んでおり、どちらも一緒にキャリッジに搭載されるという意味である。ヘッドタンク１０１には液体供給チューブ１６が接続され、液体供給チューブ１６のもう一端は、本体据え置きのカートリッジホルダ７７と接続されている。カートリッジホルダ７７には、インクカートリッジ７６とポンプユニット８０、更に圧力制御ユニット８１が接続されている。この圧力制御ユニット８１は、図１から分かるように、インクカートリッジ７６の上部に配置されており、内部に流路抵抗可変ユニット８３を備えている。
【００１９】
次に、本実施形態におけるインク供給システムについて、図２を参照して説明する。
図２は、本実施形態における圧力制御ユニット８１と、ポンプユニット８０を接続したインク供給システムの概略図を示している。
【００２０】
液体供給チューブ１６は、圧力制御ユニット８１を介してインクカートリッジ７６に連通している。インクカートリッジ７６には大気連通部４５が設けられており、この大気連通部４５は、内径の小さい蛇道状の構造にしてインクの乾燥を抑制している。大気連通部４５は、蛇道状の構造に限定せず、乾燥を抑制できればどんな構成でも良い。また、乾燥に強いインクや液体を使用する場合、大気連通部４５を乾燥抑制構造にしなくても良い。
【００２１】
ところで、インクカートリッジ７６内の液面は記録ヘッド１のインク吐出面１００よりも低い位置（ｈ）になるように配置されている。これにより、インクがインク供給全経路に満たされている状態では、記録ヘッド１とインクカートリッジ７６の液面の水頭差ｈにより、記録ヘッド１は負圧に保持されるので、記録ヘッド１からインクを安定して吐出することができる。
【００２２】
また、記録ヘッド１には、非吐出時にインクの水分乾燥を防止すると同時に、記録ヘッド１内の気泡を取り除き、ノズルが詰まったときなどに記録ヘッド１内のインクを吸引する目的で保湿・吸引用のキャップ５０が備わっている。記録ヘッド１内のインクを吸引するときは、記録ヘッド１のインク吐出面１００にキャップ５０をキャッピングさせ、吸引ポンプ５１により、インクを廃液貯蔵部５２へ導く。なお、キャップ５０は、保湿用と吸引用を併用しているが、それぞれの役割を独立させたキャップを構成しても良い。また、吸引したインクは、廃液貯蔵部５２ではなく、インクカートリッジ７６に戻す構成であっても良い。
【００２３】
また、キャップ５０は、吸引動作だけではなく、記録ヘッド１からの空吐出受けとしての役割を持つことがある。ワイパーブレード７１は、ワイピングユニット７０に取り付けられており、このワイパーブレード７１により、メンテナンス後の記録ヘッド１のインク吐出面１００を払拭することで、ノズル面のメニスカスが整えられる。
【００２４】
次に、流路抵抗可変ユニットの動作原理について、図３を参照して説明する。
図３は、圧力制御ユニット８１内にある流路抵抗可変ユニット８３の一例における基本的な動作原理について示している。ここでは、流路抵抗可変ユニット８３がどのように流路抵抗を変化させるかについて説明する。
【００２５】
流路抵抗可変ユニット８３は、ハウジング４０と可動弁（可動部材）８８から構成されている。ハウジング４０の側面には、横穴８６ｃが形成されており、この横穴８６ｃに、図２に示す送液ポンプ７８が供給経路１７を介して接続されている。この送液ポンプ７８の送液流量は、記録ヘッド１の最大吐出流量よりも多い。
可動弁８８は軸形状のもので、上部８８ｔ、中央部８８ｍ、下部８８ｂの少なくとも３つの要素からなり、中央部８８ｍの径が下部８８ｂよりも小径な構成とされている。また、可動弁上部８８ｔには貫通穴８４が設けられている。
【００２６】
可動弁８８はハウジング４０の内部で移動可能であり、内部の流れの状態等に応じて、図３（ａ）や図３（ｂ）、あるいはその中間の形態をとる。図３（ａ）は記録ヘッド１が停止しているときの流路抵抗可変ユニット８３の状態を示している。この状態では、可動弁８８は、ハウジング４０の下端部であるポート８６ｂ側にある。これは、ハウジング４０と可動弁下部８８ｂの間のギャップＧｂが、ハウジング４０と可動弁上部８８ｔに形成された貫通穴８４よりも大きく、かつ、ハウジング４０の上端部であるポート８６ａの先には図２に示すように流体抵抗の大きいチューブ１６やフィルタ１０９があるためである。
【００２７】
その結果、矢印Ｑａで示すポンプによって送液されたインクは流れやすい、すなわち流体抵抗が小さいポート８６ｂ側（矢印Ａ方向）に流れるので、可動弁下部８８ｂはインクの流れにより、ポート８６ｂ側に力を受ける。この状態で、ポンプユニット８０にある送液ポンプ７８が停止することなく稼働し続けても、図２の矢印αに示すようにインクは、送液ポンプ７８を介した供給チューブ１８、１７内を循環するだけで、加圧されたインクの圧力を記録ヘッド１に与えることがない。つまり、記録ヘッド１の吐出流量が小さい、または非吐出時には、可動弁８８がポート８６ｂ方向に移動し、ポンプユニット８０から作られるインクの流れをポート８６ｂ側へ逃がすことが可能であることを意味する。
【００２８】
図３（ｂ）は、記録ヘッド１が吐出している条件での流路抵抗可変ユニット８３の状態を示すものである。ハウジング４０と可動弁上部８８ｔのギャップＧｔを狭く作っているため、流体抵抗は貫通穴８４の方が小さい。そのため、ヘッド吐出によるインクは、矢印Ｑｈで示すように貫通穴８４を通過する。このとき、ポート８６ａ側に流れるインクは、貫通穴８４を通過することに起因して圧力損失を生じる。つまり、可動弁８８ｍを流れるインクの圧力よりも、貫通穴８４を通過し、ポート８６ａ側を流れるインクの圧力の方が小さい。この圧力差により、可動弁上部８８ｔはポート８６ａ側に力を受ける。この力は、ポート８６ｂ側（矢印Ａ方向）に流れるインクから、ポート８６ｂ側に受ける力よりも大きい（ポート８６ａ側の圧力差＞ポート８６ｂ側の圧力差であるため）。そのため、可動弁８８はポート８６ａ側に移動する。
【００２９】
可動弁８８がポート８６ａ側に移動すると、可動弁下部８８ｂがハウジング４０の小径部４００と重なり、ハウジング４０と可動弁下部８８ｂの間のギャップは、図３（ａ）のギャップＧｂよりも小さいギャップＧｂ’となり、流体抵抗が増大する。この流体抵抗は、可動弁８８のポート８６ａ側に対する移動量に比例して大きくなる。つまり、可動弁８８がポート８６ａ側に移動すれば、その移動量に伴ってギャップＧｂ’の流体抵抗は大きくなる。また、ギャップＧｂ’の流体抵抗が大きくなると、それに伴いポート８６ｂ方向（矢印Ａ方向）に流れるインクの圧力差も大きくなる（圧力差  ＝  流体抵抗×流量で決まるため）。従って、可動弁８８がポート８６ａ側に移動していくと、貫通穴８４による圧力差（一定）に対して、ギャップＧｂ’の圧力差がある地点で追いつくことと成る。
こうした圧力差と、可動弁上部８８ｔと可動弁下部８８ｂの面積比から、ハウジング４０内のある地点で可動弁８８がポート８６ａ側に受ける力と、ポート８６ｂ側に受ける力が釣り合うため、その地点で可動弁８８は静止する。
【００３０】
ところで、ギャップＧｂ’の流体抵抗が大きくなると、送液ポンプ７８によって供給されたインクは、ポート８６ｂ方向（矢印Ａ方向）へ流れにくくなり、送液ポンプ７８から供給されたインクの圧力は、可動弁８８内部で増大することになる（記録ヘッド１の最大吐出流量＜送液ポンプの供給流量であるため）。この圧力が増大したインクが、貫通穴８４を通過し、記録ヘッド１方向に流れる。これはすなわち、送液ポンプ７８により供給されたインクの圧力が、流体抵抗可変ユニット８３で増大し、記録ヘッド１方向に流れることで、液体供給チューブ１６やフィルタで発生する圧力損失をカバーできることを意味している。
【００３１】
記録ヘッド１の吐出流量が少ないときは、その吐出流量に応じて図３（ａ）と図３（ｂ）の中間の状態で可動弁８８は釣り合う。
【００３２】
以上の動作を繰り返すことにより、本供給システムは、水頭差供給において、記録ヘッド１に対するインク供給でリフィル不足を生じさせず、安定した圧力を供給することができる。更にこの供給システムは、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）に代表されるような異なる複数種のインクで構成されていても、記録ヘッド１がどんな流量を吐出しても、ポンプの制御動作は、同一である。
【００３３】
図４は、本供給システムにおける記録ヘッド１の圧力変化を示している。縦軸が記録ヘッド１の液室の圧力であり、横軸が時間である。またこの圧力変化で示している圧力はゲージ圧であり、原点は大気圧である。
【００３４】
記録ヘッド１の圧力は、送液ポンプ７８を駆動させると（ステップＳ１）、上昇する。これは、送液ポンプ７８の圧力が、供給経路を通じて記録ヘッド１の液室に伝播したためである。記録ヘッド１が吐出を開始すると（ステップＳ２）、圧力は、インクの慣性により一度下がり（Ｐ１）、その後、安定領域に達する。この安定領域の圧力と大気圧の圧力の差をΔＰとする。記録ヘッド１の吐出を止めると（ステップＳ３）、インクの慣性により、圧力は一度上昇する（Ｐ２）。最後に送液ポンプ７８を止めると（ステップＳ４）、圧力は初期状態に戻る。なお、このグラフでは、記録ヘッド１から連続で吐出を続けたときのものである。
【００３５】
ところで、本件発明者の調査によると、本供給システムにおける可動弁８８の寸法ばらつきによって、記録ヘッド１の圧力ΔＰが目標値からばらつくことが分かっている。具体的には、可動弁上部８８ｔの貫通穴８４の寸法ばらつき、および可動弁上部８８ｔとハウジング４０の嵌め合い寸法、つまり図３のギャップＧｔのばらつきに伴って記録ヘッド内の負圧値ΔＰが、目標値からばらついてしまう。これを防ぐために、貫通穴の寸法ばらつきに関しては、貫通穴に高い寸法精度を有したパイプを装着するなどの対策があるが、弁体上部とハウジングの嵌め合い寸法であるギャップＧｔのばらつきは、簡単な対処方法はない。特に、寸法ばらつきによりギャップＧｔが大きくなると、その間を流れるインクが増え、目標となる圧力ΔＰに対してばらついてしまう。
【００３６】
このような問題を鑑みて、本発明の各実施形態では、リフィル不足にならずに単純なポンプ制御で負圧を維持する供給システムのために、可動弁内部に流れるインクが貫通穴８４のみを流れるような構成としたため、可動弁上部８８ｔと、ハウジング４０の嵌め合い寸法であるギャップＧｔのばらつきを無視し、ギャップＧｔを流れるインクを考慮しないことを可能にする構成とした。この各実施形態については以下に後述する。
【００３７】
このように、本発明の各実施形態によれば、画像形成装置において、単純なポンプ制御にて記録ヘッド内の負圧を適切に維持することができ、かつその効果生み出すために必要となる弁体の寸法ばらつきの影響を受けなくすることができる。
【００３８】
本発明の各実施形態で、リフィル不足にならずに単純なポンプ制御で負圧を維持できる理由について説明する。
【００３９】
本発明の各実施形態では、カートリッジと記録ヘッド間に、内部を流れる液体の流れ方向や流量によって、流体抵抗が変化する特性を有する弁を備える。この弁は、ハウジングと弁体から構成されている。弁体は軸形状のもので、中央部の軸径は、上部・下部よりも小径な構造である。また、弁体上部には貫通穴が設けられている。
【００４０】
弁体はハウジングの内部で移動可能であり、内部の流れ、すなわち記録ヘッドの吐出流量に応じて、上下動する。弁体が下死点にいるときは、弁体下部とハウジング側壁との間にギャップが生じるが、弁体が上昇すると、ハウジング側壁と弁体下部のギャップが小さくなる構造である。
【００４１】
ハウジングには弁体の中央部に横穴が形成されており、この穴に弁を迂回するように取り付られた送液ポンプを接続する。送液ポンプは、常に送液状態にあり、記録ヘッドから液体が吐出していないときは、弁体が下死点にいるため、ハウジング側壁とのギャップが大きい。よって、送液ポンプからの液体の流れは、弁体下部を通り、再び送液ポンプに戻るという循環を繰り返す。
【００４２】
記録ヘッドから液体が吐出されると、弁体が圧力差により上昇し、ハウジング側壁とのギャップが小さくなる。そのため、送液ポンプから加圧された液体は、弁体上部の貫通穴を通じて記録ヘッドに供給される。このとき、供給路の圧力損失は、送液ポンプの加圧によりカバーされる。記録ヘッドが吐出を停止すると、液体は貫通穴を流れず、弁体下部方向に流れ、弁体は下死点に移動する。その結果、液体は弁体下部を通り、再び送液ポンプに戻り、循環を繰り返すので、単純なポンプ制御でリフィル不足を起こさないようにすることができる。
【００４３】
次に、本発明の各実施形態で、弁体の寸法ばらつきの影響を受けない理由について説明する。
【００４４】
本発明の各実施形態では、弁体上部に貫通穴を設け、その貫通穴の外側に、弁体のハウジング内での移動方向（上流側または下流側）に向けた突起部を形成する。ハウジングには、弁体に設けられた突起部が貫通するような円形開口部が設られ、更に穴の先には空洞が設けられている。弁体突起部と円形開口部により、弁体は下死点から上昇しても、突起部がハウジングと間で常に閉塞状態にあり、大きな流体抵抗を持つことになる。そのため、弁体とハウジング間の寸法ばらつきにより、弁体とハウジング側壁とのギャップがあっても、弁内部を流れる液体は突起部とハウジング間の大きな抵抗により、流れが妨げられる。また、もし突起部とハウジング間の抵抗部分を液体が通過しても、液体は、その先にある空洞に留まるだけであり、弁体とハウジング側壁とのギャップへ液体が流れることはない。
【００４５】
従って、送液ポンプから加圧された液体は、弁体上部の貫通穴のみを通過し、弁体とハウジング側壁とのギャップを通過することはなく、その結果、ハウジングと弁体上部の寸法ばらつきが生じて、隙間ばめになっても、液体は、貫通穴のみを通過するので、寸法ばらつきの影響を受けない。
【００４６】
次に、弁体寸法ばらつきが生じることによる技術的課題について説明する。
本件発明者の調査結果によると、弁とポンプによりリフィル不足を補うシステムでは、弁体上部の貫通穴の寸法精度、および弁体上部とハウジングの嵌め合い寸法精度がばらつくと、それに伴って記録ヘッド内の負圧値が目標とする値から、ばらついてしまうことが分かっている。
この問題を防ぐために、貫通穴の寸法ばらつきに関しては、貫通穴にパイプを装着するなどの対策があるが、弁体上部とハウジングの嵌め合い寸法のばらつきは、簡単な対処方法はなく、可能な限り抑えることが必要となる。
【００４７】
このような問題を鑑みて、本発明の各実施形態では、リフィル不足にならずに単純なポンプ制御で負圧を維持する供給システムとして、弁体内部に流れる液体が貫通穴のみを流れるようにしたため、弁体上部とハウジングの嵌め合い寸法のばらつきを無視することができる構成とした。
【００４８】
〔第１の実施形態〕
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。図５は、本発明の第１の実施形態であり、流路抵抗可変ユニット８３の断面図である。図５（ａ）は、記録ヘッド１が非吐出であり、かつ送液ポンプ７８が駆動している状況下での流路抵抗可変ユニット８３を示している。送液ポンプ７８から供給されるインクは、ポート８６ｂ（下端部）側のみに流れるため、可動弁８８は、ポート８６ｂ側に力を受け、ポート８６ｂ側で静止する。この図に示す可動弁８８は、上部８８ｔに貫通穴８４を設け、更にその外周のポート８６ｂ側に突起部９５を設ける構成としている。
【００４９】
ハウジング２０２は、可動弁８８ｔの突起部９５を貫通させるように、突起部９５と同形状に開口２１０を開けて作られており、可動弁８８をハウジング２０２に取り付けたとき、突起部９５はハウジング２０２から突き出すようになっている。突起収容部２０１は、可動弁８８ｔのハウジング２０２から突き出た突起部９５を内部に収容可能なように、突起部９５と同形状の開口２１０に連接して設けられ、かつ、その内部は空洞となっている。ハウジングキャップ２００はハウジング２０２の上からキャップし、可動弁８８を覆うことができる構成である。
【００５０】
なお、突起部９５は可動弁上部８８ｔの外周の縁に限定せず、貫通穴８４よりも外周方向であり、それに伴ってハウジング２０２に開口２１０が形成されてあれば、どこに配置しても良い。また、組立の観点から突起収容部２０１およびハウジングキャップ２００は、ハウジング２０２とは別部材で構成されていることが望ましい。同様に突起部収容部２０１を取り付けるために、横穴部８６ｃはハウジング２０２に対して別部材であることが望ましい。図５におけるハウジングキャップ２００は、ポート８６ａ（上端部）側に向かって先細り形状となっているが、この形に限定することなく、液体供給チューブ１６と接続できる形状であれば、どんな形状でも良い。
【００５１】
図５（ｂ）は、記録ヘッド１が吐出を開始した瞬間を示す図である。送液ポンプ７８から供給されたインクは、矢印Ｂ側に流れ出す。このときギャップＴは、可動弁上部８８ｔがポート８６ｂ側にあるため小さく、流体抵抗も高い。そのため矢印Ｂ方向に流れるインクが、ギャップＴと突起部を流れようとはせず、貫通穴８４を通過していく。
【００５２】
図５（ｃ）は図５（ｂ）から、更に記録ヘッド１が吐出を続けた状態の流路抵抗可変ユニット８３を示している。可動弁８８は、貫通穴８４を通過したインクとの圧力差により、ポート８６ａ側に力を受け、その方向に移動する。可動弁８８はある位置で釣り合うが、そのとき、釣り合い位置がどこであっても、つまり最もポート８６ａ側にいても、突起部９５は開口２１０を閉塞するような長さにしてあることが望ましい。また、突起長さは、可動弁８８ｔがどんな位置にいても、閉塞できれば、どんな長さでも良い。
【００５３】
可動弁８８が上昇すると、図５（ｂ）のギャップＴが広がるが、突起部９５が常に開口２１０を閉塞しているので、インクは突起収容部方向に流れ難いことになる。また、もしインクが突起収容部２０１内に流れ込んでも、内部に形成された空洞２１１によって、受け止められる。この開口２１０におけるインクの流れと本実施形態の特徴を詳細に説明するために、図５（ｃ）で示すＶ部を拡大して説明する。
【００５４】
図６は、図５（ｃ）のＶ部、すなわち図５における突起収容部２０１と突起部９５周りを拡大し、可動弁８８がポート８６ａ側に移動していくときのインクの流れを示している。図６（ａ）は、記録ヘッド１が非吐出のときの拡大図である。
【００５５】
前述のようにギャップＴが小さいため、流体抵抗は大きく、更に突起部９５が開口２１０とハウジング２０２を閉塞しているため、その間にできるギャップＧｔ＿ｉｎは大きな流体抵抗となる。そのため、インクはギャップＴを通らずに貫通穴８４を通過する。
【００５６】
図６（ｂ）は、可動弁がポート８６ａ側に移動したときのインクの流れを示している。図６（ａ）と比べると、ギャップＴが広がるが、突起部９５が開口２１０とハウジング２０２を常に閉塞しているため、ギャップＧｔ＿ｉｎの大きな流体抵抗は、可動弁の位置によらず一定である。したがって、インクは貫通穴８４方向に流れる。しかし、送液ポンプ７８から供給されたインクの圧力が高まると、インクはハウジング２０２と突起収容部２０１方向（ｄ１方向）に流れることとなるが、ギャップＧｔ＿ｉｎの抵抗があるため、その量は少なく、突起収容部２０１内に溜まる。溜まったインク３００はポート８６ａ側と連通していないので、インク３００がギャップＧｔを通過することはない。
【００５７】
なお、突起収容部２０１は、少量のインクを蓄えていくため、内部の空洞２１１の体積は大きいことが望ましく、そのために、ポート８６ｂ側に深さがあっても良い。また、突起収容部２０１内の空洞２１１の形状は、図に示す形に限定せず、突起部９５が収まる溝でも良い。また、空洞２１１内のインクが溜まってきた場合、前述のように突起収容部２０１を別部材にして、交換することも可能である。
【００５８】
図７は、図５（ｃ）のＶ部、すなわち図５における突起収容部２０１と突起部９５周りを拡大し、貫通穴８４をポート８６ａ側に通過したインクが突起収容部２０１に流れる状態を示している。
【００５９】
可動弁８８が、ポート８６ａ側に移動すると、空洞部２１１の圧力はポート８６ａ側のインクよりも相対的に小さくなる。その結果、矢印ｄ２に示すように、ギャップＧｔを通過してインクが空洞部２１１に流れる。この状態でも、空洞部２１１に溜まったインク３００は、ハウジング２０２内部のインクと連通していないので、ギャップＴを通過して、ハウジング２０２内部に流れることはない。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、ギャップＧｔの寸法がばらつき、すきまばめに近い状態になっても、そのばらつきに関係なく、流路抵抗可変ユニット８３の可動弁８８内を流れるインクは、貫通穴８４を主として流れる構成とすることができる。このため、ハウジング２０２ないしハウジングキャップ２００と可動弁上部８８ｔとのギャップＧｔがばらついていても、貫通穴の内径寸法を確保することで、図４の安定圧力ΔＰを制御することができる。従って、この発明の効果は大きい。
【００６１】
このように、上述した実施形態によれば、弁体の寸法ばらつきの影響を受けることなく、単純なポンプ制御にて、記録ヘッド内の負圧を適切に維持することができる。
このため、色の異なる複数のインクを用いる画像形成装置に適用する場合であっても、インクの消費量に応じてポンプの送液量を複雑にすることなく、簡易で単一なポンプ制御により、リフィル不足を生じさせず、記録ヘッド内の負圧を適切に維持することができる。
【００６２】
次に、第１の実施形態に大気開放口を追加した構成について、図８を参照して説明する。
図８は、図６に示す突起収容部２０１と突起部９５を拡大した図に、大気開放口（大気連通穴）４００を付与したものである。
【００６３】
図６ないし図７で示す、突起収容部２０１の空洞部２１１は密閉されているため、可動弁８８の移動によって、圧力が変わってしまう。特に、内部の圧力が負圧になると、正圧のインクを引き込んでしまう。そこで、図８に示すように、空洞部２１１に大気開放口４００を設けることで、常に空洞部２１１内部を大気圧に保つことができる構成としても良い。
【００６４】
この図８に示す構成例では、空洞部２１１内が大気圧に保たれているので、可動弁８８が移動しても、インクを空洞部２１１に引き込むことがない。そのため、可動弁８８から矢印ｄ１方向に流れるインク量を少なくすることができ、更にポート８６ａ側から矢印ｄ２方向に流れるインク量も少なくすることができる。
【００６５】
なお、大気開放口４００は、流路抵抗可変ユニット８３内のインクの蒸発を防ぐために、内径の小さい蛇道状の構造にしていることが望ましい。また、空洞部２１１に溜まったインク３００が、大気開放口４００から漏れ出すことを防ぐために、大気開放口４００は突起収容部２０１の底からできるだけ高い位置（矢印Ｚ方向）に設置することが望ましい。更に、大気開放口４００の設置位置は、流路抵抗可変ユニット８３の設置する向きよって、自由に変更して良いが、空洞部２１１に溜まるインク３００が漏れ出しにくい位置に設置することが望ましい。
【００６６】
次に、第１の実施形態にインク位置検出装置を付与した構成例について、図９を参照して説明する。図９は、空洞部２１１の内部に溜まったインク３００の液面位置を検出するためのフォトセンサ４５０を、突起収容部２０１に備えた構成例を示す。
【００６７】
空洞部２１１内に溜まったインク３００の液面位置が上昇すると、大気開放口４００から、インクが漏れ出す可能性がある。そこで、突起収容部２０１内の空洞部２１１にフォトセンサ４５０を取り付け、光の透過率が所定の閾値以下になると、大気開放口４００の近くまでインク３００が溜まっていると判断する構成である。フォトセンサにより検知されるインク収容残量高さが所定の閾値以下になった場合、その残量が閾値以下である旨をユーザに通知して突起収容部２０１を取り替えさせれば、流路抵抗可変ユニット８３を長期的に使用することができる。
【００６８】
なお、空洞部２１１の内部に溜まったインク３００の液面位置を調節する手段として、フォトセンサを用いたが、これに限らず、液面位置を検出できる手段であれば、どんな検出手段でも良い。また、液面検出手段を用いずに、実験的に何枚印字したら、空洞部２１１内部にどれくらいのインクが溜まるのかを求め、その結果から、突起部収容部２０１の交換タイミングを予測する構成でも良い。
【００６９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態であり、流路抵抗可変ユニット８３の断面図である。
【００７０】
図１０に示す可動弁８８は、上部８８ｔに貫通穴８４を設け、更にその外周のポート８６ａ側、すなわち図５の構成例とは逆側に突起部９５を設ける構成としている。また、ハウジングキャップ２００は、可動弁８８ｔの突起部９５を貫通させるように、突起部９５と同形状に開口２０４を開けて作られており、可動弁８８に対してハウジングキャップ２００を取り付けたとき、突起部９５はハウジングキャップ２００から突き出すようになっている。
また、ハウジングキャップ２００は、ハウジング２０２の上からキャップし、可動弁８８を覆う構成である。突起収容部２０５は、可動弁８８ｔのハウジングキャップ２００から突き出た突起部９５を内部に収容可能なように、突起部９５と同形状の開口２０４に連接して設けられ、かつ、その内部は空洞となっている。
【００７１】
なお、突起部９５は可動弁上部８８ｔの外周の縁に限定せず、貫通穴８４よりも外周方向であり、それに伴ってハウジングキャップ２００に開口２０４が形成されてあれば、どこに配置しても良い。また、突起収容部２０５およびハウジングキャップ２００は、ハウジング２０２とは別部材で構成されていることが望ましい。同様に突起部収容部２０５を取り付けるために、横穴部８６ｃはハウジング２０２に対して別部材であることが望ましい。
【００７２】
図１０（ａ）は、記録ヘッド１が非吐出であり、かつ送液ポンプ７８が駆動している状況の流路抵抗可変ユニット８３を示している。記録ヘッド１が非吐出であるので、ポート８６ａ側に流れは無いため、インクは矢印Ａ方向に流れる。
【００７３】
図１０（ｂ）は、記録ヘッド１が吐出を開始した瞬間を示す図である。送液ポンプ７８から供給されたインクは、矢印Ｂ側に流れ出す。このときギャップＴは、可動弁上部８８ｔがポート８６ｂ側にあるため小さく、流体抵抗も高い。更にギャップＧｔの流体抵抗もあるため、インクは貫通穴８４を通過し、ポート８６ａ方向に流れていく。
【００７４】
図１０（ｃ）は図１０（ｂ）から、更に記録ヘッド１が吐出を続けた状態の流路抵抗可変ユニット８３を示している。可動弁８８は、貫通穴８４を通過したインクとの圧力差により、ポート８６ａ側に力を受け、その方向に移動し、ある位置で釣り合う。
突起部９５は、可動弁８８がどこで釣り合っても、突起部９５は、ハウジングキャップ２００と開口２０４を閉塞するような長さにしてあることが望ましい。また、突起長さは、可動弁８８がどんな位置にいても、ハウジングキャップ２００と開口２０４を閉塞できれば、どんな長さでも良い。
【００７５】
図１０（ｂ）の状態から、可動弁８８が釣り合いの位置に移動すると、図１０（ｃ）に示すようにギャップＴが広がるが、突起部９５が常に開口２０４を閉塞しているので、インクは突起収容部方向に流れ難いことになる。この開口２０４におけるインクの流れを詳細に説明するために、図１０（ｃ）で示すＷ部を拡大して説明する。
【００７６】
図１１は、図１０（ｃ）のＷ部、すなわち図１０における突起部９５周りを拡大し、可動弁８８がポート８６ａ側に移動していくときのインクの流れを示している。図１１（ａ）は、可動弁８８がポート８６ｂ側にいるときの拡大図であり、図１１（ｂ）は可動弁８８がポート８６ａ方向に移動したときの拡大図である。
【００７７】
図１１（ａ）の状態では、図１０に示すギャップＴが小さいので流体抵抗が大きく、かつギャップＧｔの流体抵抗がある。更に突起部９５が、ハウジングキャップ２００を閉塞しているため、その間にあるギャップＧ＿ｏｕｔの流体抵抗もある。よって、送液ポンプ７８から供給されたインクは、ギャップＴ、ギャップＧｔ、ギャップＧ＿ｏｕｔの流体抵抗を突き進まずに、貫通穴８４を通過する。
【００７８】
図１１（ｂ）の状態では、図１１（ａ）よりもギャップＴが広がるが、突起部９５がハウジングキャップ２００を常に閉塞しているため、ギャップＧｔ＿ｏｕｔの流体抵抗は、可動弁の位置によらず一定である。同様にギャップＧｔの流体抵抗も存在する。そのため、可動弁８８がポート８６ａ方向に移動しても、インクは貫通穴８４方向に流れていく。
【００７９】
しかし、可動弁の位置によっては、送液ポンプ７８から供給されたインクの圧力が高まることがあり、インク圧力が高く、かつギャップＧｔの嵌め合い寸法や、突起部９５とハウジングキャップ２００の嵌め合い寸法が大きいとき、インクは突起収容部２０５方向（矢印ｄ３方向）に流れることとなる。このとき、嵌め合い寸法が大きくても、ギャップＧｔとギャップＧ＿ｏｕｔの流体抵抗があるので、矢印ｄ３方向に流れるインクの量は少ない。また、インクが突起収容部に到達しても、外周方向に対してポート８６ｂ側に傾けられた空洞部２０６の中で溜まることとなる。インクを外周方向に溜めることにより、空洞部内部２０６溜まったインク３００は、ギャップＧ＿ｏｕｔから離れた位置に溜まるので、空洞部内部２０６に溜まるインク３００の量がある所まで達しなければ、ギャップＧ＿ｏｕｔからインクが流れることは無い。従って、空洞部２０６は外周方向に対してポート８６ｂ側に傾けられた形状が望ましい。
【００８０】
また、突起収容部２０５は、少量のインクを蓄えていくため、内部の空洞２０６の体積は大きいことが望ましく、そのために、突起収容部２０５はポート８６ｂ側に深さがあっても良い。また、突起収容部２０５内の空洞２０６の形状は、図に示す形に限定せず、突起部９５が収まる溝でも良い。また、空洞２０６のインクが溜まってきた場合、前述のように突起収容部２０５を別部材にして、交換することも可能である。
【００８１】
また、可動弁８８が、ポート８６ａ側に移動すると、空洞部２０６の圧力はポート８６ａ側のインクよりも相対的に高くなる。そのため、貫通穴８４を通過したインクが、空洞部２０６に入ることは無く、インクが空洞部２０６に流れることを妨げることになる。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態によれば、ギャップＧｔと弁体上部８８ｔの寸法がばらつき、両者がすきまばめに近い状態になっても、そのばらつき関係なく、流路抵抗可変ユニット８３の可動弁８８内を流れるインクは、貫通穴８４を主として流れる構成とすることができる。
【００８３】
更に、図５に示す第１の実施形態の構成と比較すると、突起部９５をポート８６ａ側に設ける構成としたので、インクが空洞部２０５方向に流れるときの流体抵抗を大きくすることができた。そのため、図５に示した、突起部９５がポート８６ｂ方向にある構成よりも、インクが突起収容部に流れ難くなる。したがって、長期に渡って、流路抵抗可変ユニット８３を使用でき、かつハウジングキャップ２００ないしハウジング２０２と可動弁上部８８ｔとのギャップＧｔがばらついていても、貫通穴の内径寸法により、図４の安定圧力ΔＰを制御することができるので、この発明の効果は大きい。
【００８４】
次に、第２の実施形態に大気開放口を追加した構成について、図１２を参照して説明する。図１２は、突起収容部２０５に、大気開放口４００を付与した構成例を示す図である。
【００８５】
図８で上述した第１の実施形態と同様に、突起収容部２０５の空洞部２０６は密閉されているため、可動弁８８がポート８６ａ方向に移動すると、内部が加圧され、可動弁８８がポート８６ａ方向に移動するときに押し返してしまうことが推測できる。これを防ぐために、空洞部２０６に大気と連通した大気開放口４００を設け、常に空洞部２１１内部を大気圧に保つことができる構成としても良い。
【００８６】
なお、大気開放口４００は、流路抵抗可変ユニット８３内のインクの蒸発を防ぐために、内径の小さい蛇道状の構造にしていることが望ましい。また、空洞部２０６に溜まったインク３００が、大気開放口４００から漏れ出すことを防ぐために、大気開放口４００は突起収容部２０１の底からできるだけ高い位置に設置することが望ましい。また、大気開放口４００の設置位置は、流路抵抗可変ユニット８３の設置する向きよって、自由に変更して良いが、空洞部２１１に溜まるインク３００が漏れ出しにくい位置に設置することが望ましい。また、空洞部２０６に溜まったインクが、大気開放口４００から漏れ出すことを防ぐために、インク３００が大気開放口４００近傍の高さまで溜まったら、突起収容部２０５を交換することが望ましい。また、インク３００が空洞部２０６内のどの高さまで溜まっているのかを検知するために、図示しないフォトセンサを突起収容部２０５に取り付けて検知する構成としても良い。
【００８７】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１３は、本発明の第３の実施形態であり、流路抵抗可変ユニット８３の断面図である。
【００８８】
図１３に示す可動弁８８は、上部８８ｔに貫通穴８４を設け、更にその外周のポート８６ａ側に突起部９５ｔを、ポート８６ｂ側に突起部９５ｂを設ける構成としている。ハウジングキャップ２００は、突起部９５ｔを貫通させるように、突起部９５ｔと同形状に開口２０４を開けて作られており、可動弁８８に対してハウジングキャップ２００を取り付けたとき、突起部９５ｔはハウジングキャップ２００から突き出すようになっている。
また、ハウジングキャップ２００は、ハウジング２０２の上からキャップし、可動弁８８を覆う構成である。
【００８９】
ポート８６ａ側突起収容部２０５は、可動弁８８ｔのハウジングキャップ２００から突き出た突起部９５ｔを内部に収容可能なように、突起部９５と同形状の開口２０４に連接して設けられ、かつ、その内部は空洞となっている。
また、ハウジング２０２は、突起部９５ｂを貫通させるように突起部９５ｂと同形状の開口２１０が開けられ、可動弁８８がポート８６ｂ側にあるとき、突起部９５ｂが突き出すようになっている。ポート８６ｂ側突起収容部２０１は、可動弁８８ｂのハウジング２０２から突き出た突起部９５ｂを内部に収容可能なように、突起部９５ｂと同形状の開口２１０に連接して設けられ、内部は空洞である。
【００９０】
ここで、突起部９５ｔは、可動弁上部８８ｔの外周の縁に限定せず、貫通穴８４よりも外周方向であり、それに伴ってハウジングキャップ２００と開口２０４が形成されていれば、どこに配置しても良い。同様に、突起部９５ｂも、貫通穴８４よりも外周方向で、ハウジング２０２と開口２１０が形成されてあれば、どこに配置しても良い。また、ポート８６ａ側突起収容部２０５、ポート８６ｂ側突起収容部２０１、ハウジングキャップ２００は、ハウジング２０２とは別部材で構成されていることが望ましい。更にポート８６ｂ側突起部収容部２０１を取り付けるために、横穴部８６ｃはハウジング２０２に対して別部材であることが望ましい。
【００９１】
図１３（ａ）は、記録ヘッド１が非吐出であり、かつ送液ポンプ７８が駆動している状況の流路抵抗可変ユニット８３を示している。記録ヘッド１が非吐出であるので、ポート８６ａ側に流れは無いため、インクは矢印Ａ方向に流れる。
【００９２】
図１３（ｂ）は、記録ヘッド１が吐出を開始した瞬間を示す図である。送液ポンプ７８から供給されたインクは、矢印Ｂ側に流れ出す。このときギャップＴは、可動弁上部８８ｔがポート８６ｂ側にあるため小さく、流体抵抗も高い。そのため、記録ヘッド１が吐出を開始した直後は、インクは貫通穴８４を通過し、ギャップＴ方向には流れ難い。
【００９３】
図１３（ｃ）は図１３（ｂ）から、更に記録ヘッド１が吐出を続けた状態の流路抵抗可変ユニット８３を示している。可動弁８８は、貫通穴８４を通過したインクとの圧力差により、ポート８６ａ側に力を受けて移動し、ある位置で釣り合う。
【００９４】
ここで、突起部９５ｔは、可動弁８８がどこで釣り合っても、ハウジングキャップ２００と開口２０４を閉塞するような長さにしてあることが望ましい。同様に、突起部９５ｂも、可動弁８８がどこで釣り合っても、ハウジング２０２と開口２１０を常に閉塞する長さであることが望ましい。また、突起部９５ｔおよび突起部９５ｂの突起長さは、可動弁８８がどんな位置にいても、それぞれの開口２０４，２１０を閉塞できれば、どんな長さでも良い。
【００９５】
図１３（ｃ）のギャップＴは、可動弁８８が釣り合いの位置に移動することにより広がるが、突起部９５ｂが開口２１０を閉塞しているので、その閉塞状態で作られる流体抵抗が大きく、インクは突起収容部方向に流れ難いことになる。また、ポート８６ａ側を流れるインクがポート８６ａ側突起収容部２０１に流れ込んでも、インクはポート８６ａ側突起収容部２０５に溜められる。つまり、突起部９５ｔと突起部９５ｂのそれぞれを通過したインクは、それぞれの突起収容部で分散して溜められる。前述のインクの流れを詳細に説明するために、図１３（ｃ）で示すＸ部を拡大して説明する。
【００９６】
図１４は、図１３（ｃ）のＸ部、すなわち図１３における突起部９５ｂ、９５ｔ周りを拡大し、可動弁８８がポート８６ａ側に移動していくときのインクの流れを示している。図１４（ａ）は、可動弁８８がポート８６ｂ側にいるときの拡大図であり、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）は可動弁８８がポート８６ａ方向に移動したときの拡大図である。
【００９７】
図１４（ａ）の状態では、ギャップＴが小さいため、流体抵抗が大きく、更に突起部９５ｂが、ハウジング２０２を閉塞しているため、その間にあるギャップＧｔ＿ｉｎに流体抵抗が存在する。よって、送液ポンプ７８から供給されたインクは、ギャップＴ、ギャップＧｔ＿ｉｎ方向へ流れ難くなり、貫通穴８４を通過する。
【００９８】
図１４（ｂ）の状態では、図１４（ａ）よりもギャップＴが広がるが、突起部９５ｂがハウジング２０２を常に閉塞しているため、ギャップＧｔ＿ｏｕｔの流体抵抗は、可動弁の位置によらず一定である。そのため、可動弁８８がポート８６ａ方向に移動しても、インクは貫通穴８４方向に流れていく。しかし、可動弁の位置によっては、送液ポンプ７８から供給されたインクの圧力が高まることがあり、インク圧力が高く、かつ突起部９５ｂとハウジング２０２の嵌め合い寸法が大きく、ギャップＧｔ＿ｉｎが広いとき、インクは矢印ｄ１で示すポート８６ｂ側突起収容部２０１に流れることとなる。インクが矢印ｄ１方向に流れたとしても、ギャップＧｔ＿ｉｎの流体抵抗があるので、ポート８６ｂ側突起収容部２０１に流れるインクの量は少ない。インクがポート８６ｂ側突起収容部に到達しても、空洞部２１１の中で溜まることとなる。
【００９９】
ここで、ポート８６ｂ側突起収容部２０１は、少量のインク３００を蓄えていくため、内部の空洞部２１１の体積は大きいことが望ましく、そのために、ポート８６ｂ側突起収容部２０１はポート８６ｂ側に深さがあっても良い。また、ポート８６ｂ側突起収容部２０１内の空洞２１１の形状は、図に示す形に限定せず、突起部９５ｂが収まる溝でも良い。また、空洞部２１１のインクが溜まってきた場合、ポート８６ｂ側突起収容部２０１を別部材にして、交換することも可能である。また、溜まったインク３００はポート８６ａ側と連通していないので、インク３００がギャップＧｔを通過することはない。
【０１００】
貫通穴８４を通過したポート８６ａ側にあるインクは、記録ヘッド１の吐出により、液体供給チューブ１６内に導かれる。しかし、貫通穴８４の内径が大きく、送液ポンプ７８から供給されたインクが、貫通穴８４を通過するときに生じる圧力損失が小さければ、ポート８６ａ側にあるインクの圧力は大きく、それによりギャップＧ＿ｏｕｔを通過し、ポート８６ａ側突起収容部２０５内に流れ込むことが推測できる。
【０１０１】
図１４（ｃ）に、こうしてインクが流れ込んだ状態を示す。流れ込んだインク３０１は、ポート８６ａ側突起収容部２０５内の空洞部２０６の外周方向に溜められる。外周方向に溜まったインク３０１は、ギャップＧ＿ｏｕｔから離れた位置に溜まるので、空洞部２０６の内部に溜まるインク３０１の量が、ある所まで達しなければ、ギャップＧ＿ｏｕｔからインクがギャップＧｔを通り、ポート８６ｂ側突起収容部２０１まで流れることは無い。従って、空洞部２０６は外周方向に対してポート８６ｂ側に傾けられた形状が望ましい。
【０１０２】
このように、送液ポンプ７８から供給されたインクは、主として貫通穴８４を通過し、記録ヘッド１に流れる。しかし、インクの圧力が大きく、突起部がすきまばめであるとき、インクはギャップＧｔ＿ｉｎないしＧ＿ｏｕｔを通過し、それぞれの突起収容部に溜められる。つまり、貫通穴８４を通過する前後で、インクは独立した別の場所で溜められる。
【０１０３】
このように、本実施形態によれば、ギャップＧｔと弁体上部８８ｔの寸法がばらつき、両者がすきまばめに近い状態になっても、そのばらつき関係なく、流路抵抗可変ユニット８３の可動弁８８内を流れるインクは、貫通穴８４を主として流れることができる。
【０１０４】
更に、貫通穴８４を通過する前後で、インクは独立した別の場所で溜めることができる構成としたので、突起収容部の交換頻度を少なくし、長期に渡って流路抵抗可変ユニット８３を使用でき、貫通穴の内径寸法により、図４に示す安定圧力ΔＰを制御することを可能にする。よって、この発明の効果は大きい。
【０１０５】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１５は、本発明の第３の実施形態であり、流路抵抗可変ユニット８３の断面図である。
【０１０６】
図１５では、記録ヘッド１が非吐出であり、かつ送液ポンプ７８が駆動している状況下での流路抵抗可変ユニット８３の断面を示している。可動弁８８は、上部８８ｔに貫通穴８４を設け、更にその外周のポート８６ｂ側に突起部９５を設ける構成としている。ハウジング２０２は、可動弁８８ｔの突起部９５を貫通させるように、突起部９５と同形状に開口２１０を開けて作られており、可動弁８８をハウジング２０２に取り付けたとき、突起部９５はハウジング２０２から突き出すようになっている。
【０１０７】
突起収容部２０１は、可動弁８８ｔのハウジング２０２から突き出た突起部９５を内部に収容可能なように、突起部９５と同形状の開口２１０に連接して設けられ、かつ、その内部は空洞となっている。ハウジングキャップ２００はハウジング２０２の上からキャップし、可動弁８８を覆うことができる。
【０１０８】
更に、開口２１０と突起部９５の隙間に弾性部材２５０を取り付ける構成としている。
前述のように、組立の観点から突起収容部２０１およびハウジングキャップ２００は、ハウジング２０２とは別部材で構成されていることが望ましい。同様に突起部収容部２０１を取り付けるために、横穴部８６ｃはハウジング２０２に対して別部材であることが望ましい。開口２１０と突起部９５の隙間に取り付けられた弾性部材２５０は、送液ポンプ７８から供給されたインクが、突起収容部２０１に流れることを抑えるために取り付けられている。その詳細を説明するために、図１５に示すＹ部を拡大して説明する。
【０１０９】
図１６（ａ）は、図１５のＹ部、すなわち図１５における突起部９５周りを拡大したものである。図１６（ｂ）は、弾性部材２５０を取り付けた開口２１０の正面図と平面図を示している。
【０１１０】
図１６（ａ）は、記録ヘッド１が吐出状態にあり、可動弁８８がポート８６ａ側に移動した状態を示している。弾性部材２５０は、開口２１０を少なくとも含む部分の表面に取り付けられ、ギャップＧｔ＿ｉｎを狭くするように作用している。そのため、送液ポンプ７８から供給されたインクの圧力が高まり、矢印ｄ１方向に流れることを防ぐことができる。
【０１１１】
なお、弾性部材２５０の突起部９５側側面２５５の摩擦抵抗が大きいと、可動弁８８の動作そのものを妨げてしまい、流路抵抗可変ユニット８３の機能を果たさなくなる。そのため、側面２５５は摩擦抵抗が少なく、滑らかなであることが望ましい。また、弾性部材２５０の内径が突起部９５よりも小さいと、可動弁８８が弾性部材２５０に挿入されてしまい、動かなくなってしまう恐れがある。そのため、弾性部材２５０の内径は、突起部９５の外径よりも大きいことが望ましい。
【０１１２】
また、本実施形態では、突起部９５がポート８６ｂ方向に形成され、その向きに対応するように、開口２１０周りの表面に弾性部材２５０が取り付けられているが、図１０に示すように、ポート８６ａ側に突起部を形成し、それに対応するようにハウジングキャップに弾性部材２５０を形成しても良い。同様に、図１３に示すように、突起部がポート８６ａ側方向とポート８６ｂ側方向に形成されている場合も、それに対応するように、突起収容部に弾性部材２５０が形成されている構成でも良い。
【０１１３】
次に、第４の実施形態の別構成例について、図１７を参照して説明する。
図１７は、図１６で示した弾性部材の別の実施形態である。
【０１１４】
図１７で示す弾性部材２５１は円形のブレード状になっており、開口２１０の表面のみに取り付けられている。弾性部材２５１がブレード状になっているため、可動弁８８と接触する面積が小さく、可動弁８８に生じる摩擦抵抗が小さい。よって、可動弁８８の動きを妨げることがない。
【０１１５】
更に、ギャップＴを通り矢印ｄ１方向にインクが流れるときの抵抗となる。従って、インクは矢印ｄ１方向に流れず、貫通穴８４方向に流れ、突起収容部２０１に溜まることが無い。そのため、突起収容部２０１を交換する必要が無く、流路抵抗可変ユニット８３を長期に渡って使用可能にすることができるため、この発明の効果は大きい。
【０１１６】
なお円形ブレード状の弾性部材２５１の数は２枚に限定せず、可動弁８８の動きを妨げなければ、何枚であっても良い。また、図１０に示すように、ポート８６ａ側に突起部を形成されている場合は、それに対応するようにハウジングキャップに円形ブレード形状の弾性部材２５１を形成しても良い。同様に、図１３に示すように、突起部がポート８６ａ側方向とポート８６ｂ側方向に形成されている場合も、それに対応するように、突起収容部に円形のブレード形状の弾性部材２５１が形成される構成でも良い。
【０１１７】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１８は、本発明の第５の実施形態における突起部９５周りを拡大して示す。
【０１１８】
図１８では、記録ヘッド１が吐出状態にあり、可動弁８８がポート８６ａ側に移動した状態を示している。また、凸部２６０は、突起部９５の表面上に複数形成され、流れに対する抵抗となり、凸部２６０表面を経由して突起収容部２０１内の空洞部２１１に流れる流路の流路抵抗を増大させる構成となっている。そのため、送液ポンプ７８から供給されたインクの圧力が高まっても、矢印ｄ１方向にインクが流れ難くなる。よって、インクは矢印ｄ１方向に流れず、貫通穴８４方向に流れ、突起収容部２０１に溜まることを防ぐことができる。
【０１１９】
なお、凸部の形状は円形に限定せず、流体抵抗を高める形状であれば、例えば四角形のようにどのような構成でも良いが、流体解析により、もっとも流体抵抗が高まるような形状にすることが望ましい。また、凸部と凸部の間隔も、流体抵抗を高める作用があれば、どのような間隔でも良い。
また、図１０に示すように、ポート８６ａ側に突起部を形成されている場合や、図１３に示すように、突起部がポート８６ａ側方向とポート８６ｂ側の両方向に形成されている場合でも、それに対応するように、それぞれの突起部状に凸部が形成されていることが望ましい。
【０１２０】
〔各実施形態について〕
なお、上述した各実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。
【０１２１】
例えば、上述した各実施形態による供給システムは、インクの種類を問わずに適用可能である。また、各実施形態で示す送液ポンプ７８はインクを送液できればどの種のポンプでも良い。
【符号の説明】
【０１２２】
１    記録ヘッド
１６    液体供給チューブ
７６    インクカートリッジ
８０    ポンプユニット
８１    圧力制御ユニット
８３    流路抵抗可変ユニット
８４    貫通穴
８６ａ    下流側ポート
８６ｂ    上流側ポート
８６ｃ    横穴部
８８    可動弁
９５    突起部
２００    ハウジングキャップ
２０１、２０５    突起収容部
２０２    ハウジング
２０４、２１０    開口
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２３】
【特許文献１】特開２００４−３５１８４５号公報
【図１】
0005418331.tif 000002
【図２】
0005418331.tif 000003
【図３】
0005418331.tif 000004
【図４】
0005418331.tif 000005
【図５】
0005418331.tif 000006
【図６】
0005418331.tif 000007
【図７】
0005418331.tif 000008
【図８】
0005418331.tif 000009
【図９】
0005418331.tif 000010
【図１０】
0005418331.tif 000011
【図１１】
0005418331.tif 000012
【図１２】
0005418331.tif 000013
【図１３】
0005418331.tif 000014
【図１４】
0005418331.tif 000015
【図１５】
0005418331.tif 000016
【図１６】
0005418331.tif 000017
【図１７】
0005418331.tif 000018
【図１８】
0005418331.tif 000019