(57)【要約】【課題】  インクジェットプリンタの液体収容容器内を、加圧膜により適切な圧力で印加することにより、インクの残量が多いときでも圧力が高くなりすぎることがなく、インクの残量が少ないときでも残留インクを有効に利用していたが、容器内のインクの容積に応じて、加圧膜による加圧力を調整するため、密閉性の高い容器が必要であることに加えて、大気圧の変動や、加圧膜の劣化等により、加圧力を精度良く調整できないという問題があった。【解決手段】  インク収容体４０を加圧する加圧装置は、加速度により生じる力を受けて回転する回転錘１２０と、前記回転により生じる機械的エネルギーを貯留する香箱車１２７と、前記機械的エネルギーを、加圧力に変換する加圧発生手段２０と、前記加圧力で前記液体収容部を加圧する加圧部２４とを備える。【選択図】      図３
2006062167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体収容部を加圧する加圧装置であって、
加速度により生じる力を受けて回転する回転部と、
前記回転により生じる機械的エネルギーを貯留するエネルギー貯留部と、
前記機械的エネルギーを、加圧力に変換する変換部と、
前記加圧力で前記液体収容部を加圧する加圧部とを備えることを特徴とする加圧装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加圧装置において、
前記回転部は、片重り形状よりなる回転錘を有することを特徴とする加圧装置。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれかに記載の加圧装置において、
前記エネルギー貯留部は、弾性部材より成ることを特徴とする加圧装置。
【請求項４】
請求項３に記載の加圧装置において、
前記エネルギー貯留部は、前記弾性部材の復元力を貯留することを特徴とする加圧装置。
【請求項５】
請求項３乃至４のいずれかに記載の加圧装置において、
前記弾性部材は、ぜんまいを形成することを特徴とする加圧装置。
【請求項６】
液体を収容した液体収容部と、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加圧装置とを備えることを特徴とする液体収容容器。
【請求項７】
請求項６に記載の液体収容容器を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧装置、液体収容容器および液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体吐出装置であるインクジェットプリンタの液体収容容器であるインクカートリッジの内部に対して、適切な圧力を印加することにより、インクの残量が多い時には、圧力が高くなり過ぎることがなく、インクの残量が少ない時には、残留インクを有効に利用できることが知られており、下記の特許文献１に記載のように、インクカートリッジ内のインク袋に対して、加圧膜により加圧していた。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２３２４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の方法では、液体収容容器内のインクの容積に応じて、加圧膜による加圧力を調整するため、密閉性の高い液体収容容器が必要であることに加えて、大気圧の変動や、加圧膜の劣化等により、加圧力を精度良く調整できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、本発明の加圧装置は、液体収容部を加圧する加圧装置であって、加速度により生じる力を受けて回転する回転部と、前記回転により生じる機械的エネルギーを貯留するエネルギー貯留部と、前記機械的エネルギーを、加圧力に変換する変換部と、前記加圧力で前記液体収容部を加圧する加圧部とを備えることを特徴とする。
上記構成によれば、加速度により生じる機械的エネルギーを貯留して、一度貯留した機械的エネルギーを加圧力に変換するため、外乱の影響を受け難く、機械的エネルギーを制御することで、加圧力を精度良く調整できる。
【０００６】
本発明の加圧装置では、前記回転部は、片重り形状よりなる回転錘を有することが好ましい。
上記構成によれば、回転錘を有することで、加速度に反応して回転し易い回転部を構成できる。
【０００７】
本発明の加圧装置では、前記エネルギー貯留部は、弾性部材より成ることが好ましい。また、前記エネルギー貯留部は、前記弾性部材の復元力を貯留することが好ましい。更に、前記弾性部材は、ぜんまいを形成することが好ましい。
上記構成によれば、機械的エネルギーを、ぜんまいの復元力として貯留するため、エネルギーを貯留した状態においても、ぜんまいの容積は増大せず、加圧装置を小型化できる。
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の液体収容容器では、液体を収容した液体収容部と、加圧装置とを備えることを特徴とする。
上記構成によれば、液体の加圧装置を備えた液体収容容器を提供できる。
【０００９】
そして、前記した液体収容容器を液体噴射装置に適用することにより、液体を効率的に使用できる液体噴射装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明に係る加圧装置を備えた液体噴射装置の実施形態であるインクジェットプリンタ（印刷装置）の構成を示す斜視図である。なお、以下の各実施形態では、液体は、インクとして説明する。加えて、液体収容容器は、インクを収納するインクカートリッジとして説明する。ここでは、まず、インクジェット印刷装置の全体構成について説明し、続いて、インクカートリッジ及びカートリッジ搭載部の概略構成を説明し、最後に本実施形態の加圧装置の構成および機能について詳細に説明する。
【００１２】
（インクジェット印刷装置の全体構成）
図１において、インクジェットプリンタ１００は、スキャナＳＣなどとともにコンピュータＰＣに対して接続された状態で使用される。コンピュータＰＣに、オペレーティングシステムや所定のプログラムがロードされ、実行されることにより、これらの装置全体が一体で印刷装置として機能する。コンピュータＰＣでは、所定のオペレーティングシステム上でアプリケーションプログラムが動作し、スキャナＳＣから読み込んだ画像などに対して所定の処理を行うと共に、ＣＲＴディスプレイＭＴに画像を表示する。使用者は、ディスプレイＭＴ上の画像をレタッチするといった処理を行なったのち、印刷を指示すると、オペレーティングシステムに組み込まれたプリンタドライバが起動し、画像データをインクジェットプリンタ１００に転送する。
【００１３】
プリンタドライバは、スキャナＳＣから入力され、処理された原カラー画像データをインクジェットプリンタ１００が使用する各色のデータに変換し、インクジェットプリンタ１００に出力する。詳細には、原カラー画像データは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色成分からなり、これを色変換して、インクジェットプリンタ１００に出力する色データであるブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、ライトシアン（ＬＣ）、マゼンダ（Ｍ）、ライトマゼンダ（ＬＭ）、イエロー（Ｙ）の各色に変換する処理や、さらにこれをインクドットの有無に置き換えるいわゆる二値化の処理などを行なう。これらの画像処理は、周知のものなので、詳細な説明は省略する。なお、こうした処理は後述するインクジェットプリンタ１００側のプリントコントローラ５０で行う構成とすることもできる。
【００１４】
キャリッジ５１は、タイミングベルト５２を介してキャリッジ機構５３のキャリッジモータ５４に接続されており、ガイド部材５５に案内されて印刷用紙５６（媒体）の紙幅方向に往復動する。インクジェットプリンタ１００は、紙送りローラ５７を用いた紙送り機構５８も有している。キャリッジ５１には印刷用紙５６と対向する面、この図に示す例では下面に液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式の印刷ヘッド６０が取り付けられている。印刷ヘッド６０は、キャリッジ５１の上に搭載されているインクカートリッジ１Ｋ，１Ｆからインクの補給を受け、キャリッジ５１の移動に合わせて印刷用紙５６にインク滴を吐出してドットを形成し、印刷用紙５６に文字や画像を印刷する。
【００１５】
インクカートリッジ１は、黒色インクを収容するインクカートリッジ１Ｋと、カラーインクを収容するインクカートリッジ１Ｆとに大別できる。インクカートリッジ１Ｋは、独立したカートリッジであり、インクカートリッジ１Ｆは、内部に複数のインク収容室を設けることにより、複数のカラーインク用カートリッジを一体に構成している。インクカートリッジ１Ｆには、複数のインク収容室２Ｃ，２ＬＣ，２Ｍ，２Ｍ，２Ｙ（いずれも図示せず）がそれぞれ独立して形成されている。これらのインク収容室２Ｃ，２ＬＣ，２Ｍ，２ＬＭ，２Ｙには、シアン（Ｃ）、ライトシアン（ＬＣ）、マゼンダ（Ｍ）、ライトマゼンダ（ＬＭ）、イエロー（Ｙ）のインクがそれぞれ充填されている。したがって、印刷ヘッド６０には、各色のインクがインク収容室２Ｃ，２ＬＣ，２Ｍ，２ＬＭ，２Ｙからそれぞれ供給される。これらの各インクはそれぞれ印刷ヘッド６０から各色のインク滴として吐出されてカラー印刷が実現される。
【００１６】
インクジェットプリンタ１００の非印刷領域（非記憶領域）には、キャッピング装置６１が配置され、印刷処理の休止中に印刷ヘッド６０のノズル開口部を封止する。このキャッピング装置６１によって、印刷処理の休止中における、インクの溶媒成分が揮発することに起因するインク粘度の増大、あるいは、インク膜の形成を抑制することができる。したがって、印刷処理の休止中におけるノズルの目詰まりを防止することができる。また、キャッピング装置６１は、印刷処理実行中に行われるフラッシング動作による印刷ヘッド６０からのインク滴を受ける。キャッピング装置６１の近傍にはワイピング装置６２が配置され、このワイピング装置６２は、印刷ヘッド６０の表面をブレードなどでワイピングすることにより、印刷ヘッド６０の表面に付着したインクや紙粉を拭き取る。
【００１７】
プリントコントローラ５０は、コンピュータからの多値階調情報を含む印刷データなどを受信するインターフェース部と、多値階調情報を含む印刷データなどの各種データの記憶を行うＲＡＭと、各種データ処理を行うためのルーチンなどを記憶したＲＯＭと、ＣＰＵなどからなる制御部と、発振回路と、印刷ヘッドへの駆動信号ＣＯＭを発生させる駆動信号発生回路と、ドットパターンデータに展開された印刷データおよび駆動信号をプリントエンジンに送信するなどの機能を果たすパラレル入出力インターフェース等（いずれも図示せず）を備え、インクジェットプリンタ１００を制御している。
【００１８】
（インクカートリッジ及びカートリッジ搭載部の概略構成）
インクジェットプリンタ１００において、インクカートリッジ１Ｆは、インクカートリッジ１Ｋを複数個並べて一体化した構成を有している。よって、インクカートリッジとしての基本的な構造は共通する。ここで、図１および図２を参照して、黒用のインクカートリッジ１Ｋを例にしてインクカートリッジの構造、およびこのカートリッジをインクジェットプリンタ１００に装着するための概略構造を説明する。図２は、インクカートリッジおよびインクジェットプリンタ１００のカートリッジ装着部の概略構造を示す斜視図である。
【００１９】
図２（ａ）は、インクカートリッジの斜視図である。インクカートリッジ１Ｋは、内部にインクを収容する合成樹脂製のカートリッジ本体３、このカートリッジ本体３の表面に蛇腹状に設けられた複数の溝（図示せず）の上に貼り付けることにより、インク流路や空気流路を構成するフィルム４、インクをインクジェットプリンタ１００に供給するインク供給部５、キャリッジ５１上に装着する際に篏合させる突起６、フック７、及びカートリッジの諸情報を記憶した記憶素子８等から構成されている。フィルム４にはインクカートリッジの品番や、インク色等についての情報が印刷されており、前述のカートリッジ本体３に設けられた表面の溝との間で、空気孔９を構成している。この空気孔９は、インク吐出ヘッドにより消費されたインクと同じ容積の空気を取り込めるような構造になっているため、インクの差圧によるインクの供給が可能になる。また、記憶素子８に記憶されているカートリッジの諸情報は、インクカートリッジの品番や、インク色、インク容量及び残量等についての情報である。
【００２０】
図２（ｂ）は、インクジェットプリンタ１００のキャリッジ５１におけるインクカートリッジ装着部の斜視図である。カートリッジ装着部３０には、インクカートリッジ１Ｋを装着する空間の底部３１に針３２が上向きに配置されている。針３２には、針孔（図示せず）が設けられており、この針孔を通じて、印刷ヘッド６０（図１）にインクが供給される。この針３２の周りは、インクカートリッジ１Ｋに形成されているインク供給部５を受け入れる凹部３３になっている。この凹部３３の内壁には、カートリッジをガイドする溝（図示せず）が複数ヶ所に形成されている。カートリッジ装着部３０の壁３４には、コネクタ３５が配置されている。コネクタ３５は、カートリッジ装着部３０にインクカートリッジ１Ｋが装着されたときに、インクカートリッジ１Ｋの記憶素子８の端子と電気的に接合して、インクジェットプリンタ１００との間でカートリッジの諸情報を含む各種のデータを授受する。
【００２１】
次に、カートリッジ装着部３０に対してインクカートリッジ１Ｋを装着する手順を説明する。まず、カートリッジ装着部３０の近傍にインクカートリッジ１Ｋを配置する。カートリッジ装着部３０内の壁３４の篏合孔３６に、インクカートリッジ１Ｋの突起６を篏合させる。続いて、カートリッジ本体３の上面をカートリッジ装着部３０の底部３１側へ押し下げると、フック７がそのバネ性によりたわみ、フック７部に設けられた爪部１０が、カートリッジ装着部３０の壁３７に設けられた勘合孔３８部と勘合する。このとき、インクカートリッジ１Ｋのインク供給部５には、カートリッジ装着部３０の印刷ヘッド６０（図１）と連通した針３２が刺さり、インクの供給が可能になる。また、同時にインクカートリッジ１Ｋ内部の空気バルブ（図示せず）が開き、空気孔９を通じて外気と通じた状態になる。なお、カラー用のインクカートリッジ１Ｆの構造は、説明を省略するが、黒用のインクカートリッジ１Ｋと同様である。
【００２２】
図３は、インクカートリッジ１Ｋの断面図である。このインクカートリッジ１Ｋの内部には、インク収容体４０と、加圧発生手段２０と、インク収容体４０を押圧して加圧する加圧部２４と、この加圧部２４を駆動するピニオン２１と、このピニオンと噛合するラック２２と、加圧部２４を案内する案内部２３とを備える。
インク収容体４０は、例えばポリウレタンフォームのように、連続気泡を内部に有した高分子弾性多孔質体であり、このインク収容体４０は、黒色のインクを収容している。
加圧発生手段２０は、このインクカートリッジ１Ｋを搭載したキャリッジ５１の往復動に従い、内部に機械的エネルギーを貯留すると共に、この機械的エネルギーが所定の大きさを越えると、ピニオン２１を回動するように構成されている。この加圧発生手段２０の構成について、詳細は後述する。
加圧部２４は、平板状であり、この加圧部２４の上部には、加圧発生手段２０とピニオン２１とを搭載する。また、この加圧部２４のそれぞれの両端部には、図示を略すが、プラスチック軸受けのようなオイルレス軸受けが装着されている。そして、これらの軸受けには、それぞれ案内部２３が遊嵌されている。従って、加圧部２４は、これらの案内部２３により上下方向に案内可能な構成になっている。また、この加圧部２４の下部には、インク収容体４０が配置され、この加圧部２４が下方に案内された場合、加圧部２４がインク収容体４０を押圧することで加圧する構成になっている。
【００２３】
ラック２２は、ピニオン２１が噛合可能にインクカートリッジ１Ｋの内部に設置されている。このピニオン２１がラック２２上を所定の方向に回動することにより、案内部２３に案内された加圧部２４は、下方に移動する。そして、加圧部２４が移動終了位置、即ち、案内部２３の終端まで移動すると、加圧部２４は停止して、以降は、上方方向も含めてどちらの方向にも移動できないように固定される構造になっている。
また、このインクカートリッジ１Ｋの底部には、インク供給部５が配置されている。インク供給部５の内部は、インク供給室１５と、差圧弁１４とが備えられている。このインク供給室１５は、カートリッジ装着部３０（図２）の凹部３３と共に、針３２が吸引するインクが蓄えられる空間を形成している。更に、差圧弁１４は、弾性体で構成され、孔１６により連通されたインク収容体４０と、インク供給室１５との圧力差により適切に開閉して、インク収容体４０のインクをインク供給室１５に必要に応じて供給できるように調整されている。
【００２４】
（加圧装置の構成および作用）
次に、加圧発生手段２０の構成について説明する。図４は、加圧発生手段２０の構成を示す図である。この加圧発生手段２０は、腕時計の自動巻機構を採用し、機械的エネルギーを加圧力に変換する変換部として機能する。尚、この加圧発生手段２０は、回転錘１２０と、一番仲介車１２１と、二番仲介車１２２と、切換伝え車１２３と、一番伝え車１２４と、二番伝え車１２５と、角穴車１２６と、香箱車１２７と、輪列１２８とを備えて構成される。
一番仲介車１２１は、回転錘１２０の回転に基づいて回転する。加えて、二番仲介車１２２は、一番仲介車１２１の回転に基づいて回転する。更に、切換伝え車１２３は、一番仲介車１２１および二番仲介車１２２の回転に基づいて１方向に回転する。また、二番伝え車１２５は、一番伝え車１２４の回転に基づいて回転し、角穴車１２６は、二番伝え車１２５の回転に基づいて回転する。更に、香箱車１２７は、角穴車１２６が回転することにより回転が伝達される。尚、この香箱車１２７は、機械的エネルギーを貯留するエネルギー貯留部であり、図示しない香箱歯車と、香箱真と、ぜんまいとを備え、角穴車１２６が回転することにより、香箱車１２７に収容されたぜんまいを巻き上げるように構成されている。そして、輪列１２８は、香箱車１２７のぜんまいによる回転トルクを増大させると共に、前記回転トルクをピニオン２１に伝える。
【００２５】
次に、以上の構成において、加圧部２４がインク収容体４０を加圧する処理について説明する。図５は、加圧発生手段２０が発生する加圧力により、インク収容体４０が加圧される工程を説明するフローチャートである。
最初に、キャリッジ５１は、画像データに従い、印刷用紙５６に文字や画像を印刷するために、印刷用紙５６の紙幅方向に往復動して、インク滴を吐出する（ステップＳ１５０）。
次に、キャリッジ５１の往復動の際に生じる加速度に依り、加圧発生手段２０の回転錘１２０が回転する（ステップＳ１５２）。
次に、回転錘１２０の回転は、一番仲介車１２１および二番仲介車１２２を介して切換伝え車１２３に伝わり、この切換伝え車１２３により、所定の回転方向に統一される（ステップＳ１５４）。
次に、切換伝え車１２３の回転は、一番伝え車１２４と、二番伝え車１２５と、角穴車１２６とを介して、香箱車１２７に伝わり、香箱車１２７のぜんまいを巻き上げることで、ぜんまいの復元力が貯留される（ステップＳ１５６）。
【００２６】
次に、貯留された復元力は、輪列１２８によりトルクが増大され、このトルクが所定の値を超えない場合（ステップＳ１５８でＮｏ）、この復元力はぜんまいに貯留された状態で、印刷に合わせて回転錘１２０の回転（ステップＳ１５０）を続ける。
また、このトルクが所定の値を超えた場合（ステップＳ１５８でＹｅｓ）、ぜんまいの復元力による回転トルクでピニオン２１が回動する（ステップＳ１６０）。
ここで、加圧部２４は移動終了位置まで下降した場合（ステップＳ１６２でＹｅｓ）、加圧部２４は移動することなく、インクの終了判定を行う（ステップＳ１６８）。
また、加圧部２４は移動終了位置まで移動していない場合（ステップＳ１６２でＮｏ）、ピニオン２１の回動に従い、加圧部２４がラック２２に沿って下方に移動する（ステップＳ１６４）。
この結果、加圧部２４がインク収容体４０を加圧することで、インク収容体４０内のインクは加圧され、差圧弁１４を経て、インク供給室１５に適切に供給される（ステップＳ１６６）。
次に、記憶素子８に記憶されているインクの残量から、インクが終了したか否かを判定し（ステップＳ１６８）、インクの終了が判定された場合は（ステップＳ１６８でＹｅｓ）、該当するインクカートリッジ１の交換を、インクジェットプリンタ１００の使用者に要求する。
また、インクの終了が判定されない場合は（ステップＳ１６８でＮｏ）、印刷に合わせて回転錘１２０の回転を継続する（ステップＳ１５０）。
【００２７】
次に、以上の工程における加圧力の変化を説明する。図６は、加圧部２４による加圧力の変化を示すグラフであり、インクカートリッジ１Ｋをインクジェットプリンタ１００のキャリッジ５１に装着してから、インクカートリッジ１Ｋ内のインクが終了するまでの加圧力の変化を示している。この図に示すように、インクカートリッジ１Ｋをキャリッジ５１に装着後、インクジェットプリンタ１００が印刷を行うに従い、加圧力は漸次増加する。そして、加圧部２４が移動終了位置まで達すると、以降の加圧力は一定の値で経過する。この状態で、インクが終了するまで更に印刷が続けられ、インクが終了すると、インクカートリッジ１Ｋは、キャリッジ５１から離脱されて、新しいインクカートリッジ１Ｋと交換される。
【００２８】
以上述べたような実施例によれば、次のような効果がある。
（１）加圧部２４は、キャリッジ５１の往復動の回数に合わせてインク収容体４０を加圧することから、加圧部２４の加圧力は、インクの消費量に比例して増大する。従って、インク収容体４０に収容されているインクが減少するに従い、強い加圧力がインク収容体４０に加わるため、インク収容体４０のインクを効率的に使用できる。
（２）加圧力を発生する加圧発生手段２０は、時計の自動巻き機構を採用するため、外部から電力を供給する配線や電源が不要になり、インクカートリッジ１の交換が容易になる。
【００２９】
以上、本発明を図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、以下に述べるような変形例も想定できる。
（１）本発明では、時計の自動巻き機構として、切換伝え車１２３を使用した方法を採用したが、この方法に限らず、マジックレバーを採用した方法や、遊動車を採用した方法を用いても良い。
（２）本発明では、インク収容体４０は、大気に開放した方式を採用したが、往復動する
キャリッジ５１に搭載するインク収容体４０であれば、密閉されたインク袋にインクを供給する方式であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る加圧装置を備えた液体噴射装置の実施形態であるインクジェットプリンタの構成を示す斜視図。
【図２】インクカートリッジおよびインクジェットプリンタのカートリッジ装着部の概略構造を示す斜視図。
【図３】インクカートリッジの断面図。
【図４】加圧発生手段の概略構成を示す図。
【図５】加圧発生手段により、インク収容体が加圧される工程を説明するフローチャート。
【図６】加圧部による加圧力の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
１…インクカートリッジ、２…インク収容室、３…カートリッジ本体、４…フィルム、５…インク供給部、６…突起、７…フック、８…記憶素子、９…空気孔、１０…爪部、１４…差圧弁、１５…インク供給室、２０…加圧発生手段、２１…ピニオン、２２…ラック、２３…案内部、２４…加圧部、３０…カートリッジ装着部、３１…底部、３２…針、３３…凹部、３４…壁、３５…コネクタ、３６…篏合孔、３７…壁、３８…勘合孔、４０…インク収容体、５０…プリントコントローラ、５１…キャリッジ、５２…タイミングベルト、５３…キャリッジ機構、５４…キャリッジモータ、５５…ガイド部材、５６…印刷用紙、５７…ローラ、５８…機構、６０…印刷ヘッド、６１…キャッピング装置、６２…ワイピング装置、１００…インクジェットプリンタ、１２０…回転錘、１２１…一番仲介車、１２２…二番仲介車、１２３…切換伝え車、１２４…一番伝え車、１２５…二番伝え車、１２６…角穴車、１２７…香箱車、１２８…輪列。
【図１】
2006062167.tif 000003
【図２】
2006062167.tif 000004
【図３】
2006062167.tif 000005
【図５】
2006062167.tif 000006
【図６】
2006062167.tif 000007
【図４】
2006062167.tif 000008