(57)【要約】    【課題】  液体循環手段の圧力発生部とその駆動部とを別体にし、装置本体部に対してヘッドカートリッジを組み合わせることにより、上記駆動部の駆動力が圧力発生部の作動部に伝達可能となるようにする。    【解決手段】  インク吐出ヘッド７からインクタンク６にインクを戻すインク還流管路上に配設され上記インク吐出ヘッド７とインクタンク６との間でインクを循環させるため吸入、排出の圧力発生部を有する送液ポンプ１０を備えたヘッドカートリッジ３を、該ヘッドカートリッジ３の送液ポンプ１０の圧力発生部を作動させる駆動力を発生する駆動部３２とこの駆動部３２の動作を制御する制御部３３とを備えたプリンタ本体部２の所定部位に対して組み合わせることにより、上記駆動部３２の駆動力が送液ポンプ１０の圧力発生部の作動部２８に伝達可能とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッド内の液室に供給する液体を蓄えた液体タンクとを備えたヘッドカートリッジを、装置本体部に着脱可能な状態に保持し、該ヘッドカートリッジの各液体吐出ノズルから所定の液体を吐出してドット又はドット列を形成する液体吐出装置であって、
上記ヘッドカートリッジは、液体タンクから液体吐出ヘッドへ液体を供給する液体供給管路と、液体吐出ヘッドから液体タンクに液体を戻す液体還流管路と、この液体還流管路上に配設され上記液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるため吸入、排出の圧力発生部を有する液体循環手段とを備え、
上記装置本体部には、上記ヘッドカートリッジの液体循環手段の圧力発生部を作動させる駆動力を発生する駆動部と、この駆動部の動作を制御する制御部とを備え、
上記装置本体部の所定部位に対してヘッドカートリッジを組み合わせることにより、上記駆動部の駆動力が液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達可能となるように構成したことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
上記ヘッドカートリッジの液体タンクは、液体吐出ヘッドに対して着脱可能とされていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項３】
上記ヘッドカートリッジの液体タンクは、複数個設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項４】
上記ヘッドカートリッジの液体循環手段は、送液ポンプであることを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項５】
上記装置本体部に設けられた駆動部は、発生する駆動力をカム機構により液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項６】
上記装置本体部に設けられた制御部は、上記ヘッドカートリッジを装置本体部に着脱実行準備段階であると判断した際は、駆動部のカム機構を動作して液体循環手段の圧力発生部の作動部にそのカム面が非接触となるように制御することを特徴とする請求項５記載の液体吐出装置。
【請求項７】
上記装置本体部に設けられた制御部は、上記液体循環手段の圧力発生部の非作動時には、駆動部のカム機構を動作して液体循環手段の圧力発生部の作動部にそのカム面が非接触となるように制御することを特徴とする請求項５記載の液体吐出装置。
【請求項８】
上記装置本体部に設けられた駆動部は、発生する駆動力を直線往復運動機構により液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項９】
上記装置本体部に設けられた制御部は、上記ヘッドカートリッジを装置本体部に着脱実行準備段階であると判断した際は、駆動部の直線往復運動機構を動作して液体循環手段の圧力発生部の作動部にその先端面が非接触となるように制御することを特徴とする請求項８記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
上記装置本体部に設けられた制御部は、上記液体循環手段の圧力発生部の非作動時には、駆動部の直線往復運動機構を動作して液体循環手段の圧力発生部の作動部にその先端面が非接触となるように制御することを特徴とする請求項８記載の液体吐出装置。
【請求項１１】
ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
この液体吐出ヘッド内の液室に供給する液体を蓄えた液体タンクと、
この液体タンクから上記液体吐出ヘッドへ液体を供給する液体供給管路と、
上記液体吐出ヘッドから液体タンクに液体を戻す液体還流管路と、
この液体還流管路上に配設され上記液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるため吸入、排出の圧力発生部を有する液体循環手段と、を備えて成り、
装置本体部の所定部位に対して組み合わせることで該装置本体部の駆動部の駆動力が液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達可能となり、上記液体循環手段の駆動により液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて、該液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させることを特徴とするヘッドカートリッジ。
【請求項１２】
上記液体タンクは、液体吐出ヘッドに対して着脱可能とされていることを特徴とする請求項１１記載のヘッドカートリッジ。
【請求項１３】
上記液体タンクは、複数個設けられていることを特徴とする請求項１１記載のヘッドカートリッジ。
【請求項１４】
上記液体循環手段は、送液ポンプであることを特徴とする請求項１１記載のヘッドカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドに形成された各液体吐出ノズルから所定の液体を対象物に吐出してドット又はドット列を形成する液体吐出装置及びヘッドカートリッジに関し、詳しくは、液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させる液体循環手段の圧力発生部とその駆動部とを別体にし、装置本体部に対してヘッドカートリッジを組み合わせることにより、上記駆動部の駆動力が圧力発生部の作動部に伝達可能となるようにした液体吐出装置及びヘッドカートリッジに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体吐出装置、例えばインクジェット方式のインクジェットプリンタは、プリントヘッド内の液室に設置された発熱素子や圧電素子などの吐出駆動手段にエネルギーを付与して、上記液室内のインク（所定の液体）をインク吐出ノズルからインク滴として吐出し、記録紙に付着させて印画を行うもので、装置単価が安いと共に、ランニングコストが低く、高画質且つ小型であることから、一般に広く普及している。
【０００３】
そして、上記インクジェットプリンタは、ノズル面に形成された複数のインク吐出ノズルからインクを吐出するプリントヘッドと、このプリントヘッド内の液室に供給するインクを蓄えたインクタンクとを備えたヘッドカートリッジを、装置本体部に着脱可能な状態に保持し、該ヘッドカートリッジの各インク吐出ノズルからインクを吐出して印画を行っている。
【０００４】
このようなインクジェットプリンタにおいては、インク吐出ノズルから例えばピコリットルオーダーのインク滴を安定して吐出させる必要があるが、上記インク吐出ノズルが微細な孔径に形成されているので、様々な要因によりインクの吐出不良が生じて印画品質が低下することがあった。このような要因の一つとして、プリントヘッド内及びその近傍に混入する気泡がある。そして、プリントヘッドへのインク供給管路内や液室内に気泡が混入すると、インク吐出ノズルから安定したインクの吐出ができないばかりか、インク不吐出を起こして印画不能に陥る場合がある。
【０００５】
上記プリントヘッド内及びその近傍への気泡の混入原因としては、該プリントヘッドに対して着脱可能とされたインクタンクを交換する際にその着脱口に入る空気の巻き込み、温度や圧力の変化によるインク中の溶存空気の析出、印画中又は印画停止中の振動や衝撃によるインク吐出ノズルからの気泡の混入、インクタンクとプリントヘッドとの間のインク流路を構成する管路部材からの空気の浸透などがある。
【０００６】
このようにして混入した気泡を除去するために、従来は、プリントヘッドのインク吐出ノズルにヘッドキャップを気密状態に圧接し、吸引ポンプ等により上記ヘッドキャップ内を負圧にしてインク吐出ノズルからインクを吸引することにより、インクと共に気泡も排出するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、第２の従来例としては、プリントヘッドのインク流路から分岐した気泡排出管を設けると共に、この気泡排出管の延長上に吸引手段としての吸引ポンプを設け、この吸引ポンプを駆動することによりプリントヘッド内からインクと共に気泡も排出するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−５３９８３号公報
【特許文献２】特開２００２−３３７３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記第１の従来例においては、プリントヘッドの全インク吐出ノズルからインクを吸引するので、記録紙（例えばＡ４判）の一辺の幅にわたってノズル部材が長尺に形成されたフルラインタイプのプリントヘッドに適用した場合は、ノズル数が多数であることからインク吐出ノズルより吸引されるインク量が多くなって、インクが無駄に消費されて不経済である。また、フルラインタイプのプリントヘッドに対して、広大なヘッドキャップを圧接するためには大掛かりな装置を必要とする上に、その圧接力が大きいことからプリントヘッドのノズル面や機構部を損傷させる虞がある。
【０００９】
また、第２の従来例においては、吸引ポンプが装置本体部に設置されていると、ヘッドカートリッジ交換時にプリントヘッドからの気泡排出管の切り離しや接続、引き回しが煩雑となる。また、気泡排出管が長くなるので、流路抵抗が大きくなって吸引ポンプの吸引圧を大きくしなければならない。さらに、ヘッドカートリッジの交換時に気泡排出管から気泡が混入する虞がある。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させる液体循環手段の圧力発生部とその駆動部とを別体にし、装置本体部に対してヘッドカートリッジを組み合わせることにより、上記駆動部の駆動力が圧力発生部の作動部に伝達可能となるようにする液体吐出装置及びヘッドカートリッジ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】
【００１１】
本発明による液体吐出装置は、ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッド内の液室に供給する液体を蓄えた液体タンクとを備えたヘッドカートリッジを、装置本体部に着脱可能な状態に保持し、該ヘッドカートリッジの各液体吐出ノズルから所定の液体を吐出してドット又はドット列を形成する液体吐出装置であって、上記ヘッドカートリッジは、液体タンクから液体吐出ヘッドへ液体を供給する液体供給管路と、液体吐出ヘッドから液体タンクに液体を戻す液体還流管路と、この液体還流管路上に配設され上記液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるため吸入、排出の圧力発生部を有する液体循環手段とを備え、上記装置本体部には、上記ヘッドカートリッジの液体循環手段の圧力発生部を作動させる駆動力を発生する駆動部と、この駆動部の動作を制御する制御部とを備え、上記装置本体部の所定部位に対してヘッドカートリッジを組み合わせることにより、上記駆動部の駆動力が液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達可能となるように構成したものである。
【００１２】
このような構成により、液体吐出ヘッドから液体タンクに液体を戻す液体還流管路上に配設され上記液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるため吸入、排出の圧力発生部を有する液体循環手段を備えたヘッドカートリッジを、該ヘッドカートリッジの液体循環手段の圧力発生部を作動させる駆動力を発生する駆動部とこの駆動部の動作を制御する制御部とを備えた装置本体部の所定部位に対して組み合わせることにより、上記駆動部の駆動力が液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達可能とする。
【００１３】
また、本発明によるヘッドカートリッジは、ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッド内の液室に供給する液体を蓄えた液体タンクと、この液体タンクから上記液体吐出ヘッドへ液体を供給する液体供給管路と、上記液体吐出ヘッドから液体タンクに液体を戻す液体還流管路と、この液体還流管路上に配設され上記液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるため吸入、排出の圧力発生部を有する液体循環手段と、を備えて成り、装置本体部の所定部位に対して組み合わせることで該装置本体部の駆動部の駆動力が液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達可能となり、上記液体循環手段の駆動により液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて、該液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるものである。
【００１４】
このような構成により、液体吐出ヘッドから液体タンクに液体を戻す液体還流管路上に配設され上記液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるため吸入、排出の圧力発生部を有する液体循環手段を備えたヘッドカートリッジを、装置本体部の所定部位に対して組み合わせることで該装置本体部の駆動部の駆動力が液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達可能となり、上記液体循環手段の駆動により液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて、該液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるように動作する。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る液体吐出装置によれば、ヘッドカートリッジを装置本体部の所定部位に対して組み合わせることにより、駆動部の駆動力が液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達可能とされ、ヘッドカートリッジの液体循環手段を駆動して液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて、該液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させ、液体に含まれる気泡を除去することができる。この場合、ヘッドカートリッジ側には液体循環手段を含む液体供給系のみを配設しているので、配管、配線が簡単となり、小型化かつ低コスト化を図ることができる。また、ヘッドカートリッジの着脱、交換が容易にでき、保守性を向上できる。
【００１６】
また、請求項２に係る発明によれば、上記ヘッドカートリッジの液体タンクは、液体吐出ヘッドに対して着脱可能とされていることにより、所定の液体の消費に応じて液体タンクを交換することができる。したがって、ヘッドカートリッジを繰り返し使用することができる。
【００１７】
さらに、請求項３に係る発明によれば、上記ヘッドカートリッジの液体タンクは、複数個設けられていることにより、複数種類の液体を蓄えておき、各液体吐出ノズルから所定の液体を吐出してドット又はドット列を形成することができる。例えば、インクジェットプリンタにおいては、カラーで印画できる。
【００１８】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、上記ヘッドカートリッジの液体循環手段は、送液ポンプであることにより、簡単な構成で液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させることができる。
【００１９】
また、請求項５に係る発明によれば、上記装置本体部に設けられた駆動部は、発生する駆動力をカム機構により液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達するように構成されたことにより、単純な機構によりヘッドカートリッジ側の圧力発生部の作動部に駆動力を伝達することができる。
【００２０】
さらに、請求項６に係る発明によれば、上記装置本体部に設けられた制御部は、ヘッドカートリッジを装置本体部に着脱実行準備段階であると判断した際は、駆動部のカム機構を動作して液体循環手段の圧力発生部の作動部にそのカム面が非接触となるように制御することにより、ヘッドカートリッジを破損することなく、装置本体部に対してスムーズに着脱可能とすることができる。
【００２１】
さらにまた、請求項７に係る発明によれば、上記装置本体部に設けられた制御部は、液体循環手段の圧力発生部の非作動時には、駆動部のカム機構を動作して液体循環手段の圧力発生部の作動部にそのカム面が非接触となるように制御することにより、上記カム機構が圧力発生部の作動部に対して非荷重な状態とすることができる。
【００２２】
また、請求項８に係る発明によれば、上記装置本体部に設けられた駆動部は、発生する駆動力を直線往復運動機構により液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達するように構成されたことにより、単純な機構によりヘッドカートリッジ側の圧力発生部の作動部に駆動力を伝達することができる。
【００２３】
さらに、請求項９に係る発明によれば、上記装置本体部に設けられた制御部は、ヘッドカートリッジを装置本体部に着脱実行準備段階であると判断した際は、駆動部の直線往復運動機構を動作して液体循環手段の圧力発生部の作動部にその先端面が非接触となるように制御することにより、ヘッドカートリッジを破損することなく、装置本体部に対してスムーズに着脱可能とすることができる。
【００２４】
さらにまた、請求項１０に係る発明によれば、上記装置本体部に設けられた制御部は、液体循環手段の圧力発生部の非作動時には、駆動部の直線往復運動機構を動作して液体循環手段の圧力発生部の作動部にその先端面が非接触となるように制御することにより、上記直線往復運動機構が圧力発生部の作動部に対して非荷重な状態とすることができる。
【００２５】
そして、請求項１１に係るヘッドカートリッジによれば、該ヘッドカートリッジを、装置本体部の所定部位に対して組み合わせることで該装置本体部の駆動部の駆動力が液体循環手段の圧力発生部の作動部に伝達可能となり、上記液体循環手段の駆動により液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて、該液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させ、液体に含まれる気泡を除去することができる。この場合、このヘッドカートリッジには液体循環手段を含む液体供給系のみを配設しているので、配管、配線が簡単となり、小型化かつ低コスト化を図ることができる。また、ヘッドカートリッジの着脱、交換が容易にでき、保守性を向上できる。
【００２６】
また、請求項１２に係る発明によれば、上記液体タンクは、液体吐出ヘッドに対して着脱可能とされていることにより、所定の液体の消費に応じて液体タンクを交換することができる。したがって、ヘッドカートリッジを繰り返し使用することができる。
【００２７】
さらに、請求項１３に係る発明によれば、上記液体タンクは、複数個設けられていることにより、複数種類の液体を蓄えておき、各液体吐出ノズルから所定の液体を吐出してドット又はドット列を形成することができる。例えば、インクジェットプリンタに用いた場合は、カラーで印画できる。
【００２８】
さらにまた、請求項１４に係る発明によれば、上記液体循環手段は、送液ポンプであることにより、簡単な構成で液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による液体吐出装置の一例としてのインクジェットプリンタの実施形態を示す側面断面図である。このインクジェットプリンタ１は、吐出対象物である記録紙の所定位置にインク滴を吐出して画像を形成するものであり、プリンタ本体部２と、ヘッドカートリッジ３と、記録紙トレイ４とを備えている。
【００３０】
上記プリンタ本体部２は、装置本体部として記録紙に対して適正に印画を行わせるための記録紙搬送機構部や電気回路部を内部に納めたものであり、上面には後述のヘッドカートリッジ３を収納する収納部５が開口されている。そして、上記プリンタ本体部２の前面下部には、記録紙トレイ４が着脱可能状態に挿入されている。この記録紙トレイ４は、記録紙を重ねて収納するものであり、その上面部には上記プリンタ本体部２から排紙される記録紙の排紙受け部４ａが設けられている。
【００３１】
上記プリンタ本体部２の収納部５には、ヘッドカートリッジ３が矢印Ｚのように収納されて、着脱可能な状態に保持される。このヘッドカートリッジ３は、インクジェットプリンタ１において吐出対象物である記録紙にインク滴を吐出する装置部となるもので、インク（所定の液体）を収容するインクタンク（液体タンク）６を備えている。このインクタンク６は、カラー印画に対応して例えばイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの４個のタンクを備えており、それぞれ着脱可能とされている。
【００３２】
図２は、上記ヘッドカートリッジ３の構成を示す断面説明図である。このヘッドカートリッジ３は、図２に示すように、プリントヘッド７と、インクタンク６と、インク供給管路８と、インク還流管路９と、送液ポンプ１０と、バルブ装置１１とを備えて成る。
【００３３】
上記プリントヘッド７は、記録紙にインクを吐出する液体吐出ヘッドとなるもので、内部に吐出すべきインク１２を収容する共通液室１３が構成されており、ノズル面を構成する薄板状のノズル部材１４には、多数のインク吐出ノズル１５が列状に形成されている。ここでは、一例として記録紙（例えばＡ４判）の一辺の幅にわたってノズル部材１４が長尺に形成されたフルラインタイプのプリントヘッド７を示しており、その上面の略中央部にインク供給口１６を備え、両端部にインク排出口１７ａ，１７ｂを備えている。
【００３４】
上記プリントヘッド７の上方には、インクタンク６が配置されている。このインクタンク６は、上記プリントヘッド７内の共通液室１３に供給するインク１２を蓄える液体タンクとなるもので、所定の容積の箱状に形成されており、天板に大気連通孔１８が穿設され、底板にはインク流出口１９が形成されると共に、インク還流口２０が形成されている。そして、これらのインク流出口１９及びインク還流口２０を、後述のインク供給管路８又はインク還流管路９との接続口として、上記インクタンク６がプリントヘッド７に対して着脱可能とされている。
【００３５】
上記インクタンク６のインク流出口１９とプリントヘッド７のインク供給口１６との間には、インク供給管路８が接続されている。このインク供給管路８は、上記インクタンク６からプリントヘッド７へインク１２を供給する液体供給管路となるもので、例えば柔軟性を有する樹脂チューブから成る。
【００３６】
また、上記プリントヘッド７の両端部のインク排出口１７ａ，１７ｂとインクタンク６のインク還流口２０との間には、インク還流管路９が接続されている。このインク還流管路９は、上記プリントヘッド７からインクタンク６にインク１２を戻す液体還流管路となるもので、例えば柔軟性を有する樹脂チューブから成り、一方のインク排出口１７ａに接続された第１の還流管路９ａと、他方のインク排出口１７ｂに接続された第２の還流管路９ｂとを途中で管継手等により接続して１本にまとめられている。
【００３７】
さらに、上記インク還流管路９の途中には、送液ポンプ１０が設けられている。この送液ポンプ１０は、上記プリントヘッド７とインクタンク６との間でインク１２を循環させるため吸入、排出の圧力発生部を有する液体循環手段となるもので、例えばダイヤフラムポンプ又はピストンポンプなどから成り、仕様に応じて適当なものを選べばよい。そして、上記インクタンク６とインク供給管路８とプリントヘッド７とインク還流管路９と送液ポンプ１０とで、図２において矢印で示す方向にインク１２が循環するインク循環系を構成している。
【００３８】
この場合、図２の実施形態では、インクタンク６内のインク１２の液面とプリントヘッド７のノズル部材１４との高さの差Ｈにより、ノズル部材１４のインク吐出ノズル１５にはインクタンク６からの水頭圧が常にかかる。したがって、この水頭圧の作用により、プリントヘッド７の共通液室１３内に収容されたインク１２が自然に流れ出ることとなる。そこで、このインク１２の流出に対処するため、上記インク供給管路８の途中にバルブ装置１１が設けられている。このバルブ装置１１は、通常状態では閉じており、プリントヘッド７内の負圧発生により内部の開閉弁２１が開いてインクタンク６からプリントヘッド７へインク１２を供給可能とするものである。そして、このバルブ装置１１によって、プリントヘッド７のインク吐出ノズル１５からインク１２を吐出する度に、インクの供給動作が繰り返される。
【００３９】
次に、本発明における送液ポンプ１０の具体的な構造について、図２を参照して説明する。図２において、ポンプボディの内部には、吸入、排出の圧力発生部２２と、この圧力発生部２２の入口側に設けられた吸入弁２３と、上記圧力発生部２２の出口側に設けられた排出弁２４とを備え、上記吸入弁２３の上流側には吸入口２５が口金状に突出すると共に、上記排出弁２４の下流側には排出口２６が口金状に突出し、上記圧力発生部２２の終端部に張られたダイヤフラム２７を押圧する作動部２８がスライド可能に設けられている。そして、上記吸入口２５には前記インク還流管路９の途中で切断された一方の端部が接続され、排出口２６にはインク還流管路９の他方の端部が接続されている。
【００４０】
このように構成された送液ポンプ１０は、図２に示すように、インクタンク６とインク供給管路８とプリントヘッド７とインク還流管路９と送液ポンプ１０とが接続されて圧力発生部２２内にインク１２が充満している状態で、作動部２８を矢印Pのように押圧することにより、上記圧力発生部２２のダイヤフラム２７がバネ２９の弾性力に抗して内側に変形して正圧を発生する。すると、この正圧により押されて吸入弁２３は閉じ、排出弁２４がバネ３０の弾性力に抗して開き、圧力発生部２２内のインク１２が排出弁２４を通って排出口２６からインクタンク６側に接続されたインク還流管路９内へ送られる。
【００４１】
その後、上記作動部２８の押圧を解除すると、該作動部２８は圧力発生部２２内のバネ２９の復元力により矢印Ｑのように押し戻され、ダイヤフラム２７が外側に変形して負圧を発生する。すると、この負圧により引かれて排出弁２４は閉じ、吸入弁２３がバネ３１の弾性力に抗して吸引されて開き、プリントヘッド７側に接続されたインク還流管路９内のインク１２が吸入口２５から吸引される。このように、上記作動部２８を矢印P，Ｑのように押圧、解除することにより、吸入弁２３と排出弁２４とが交互に吸入側又は排出側のチェックバルブの作用をして、送液ポンプ１０によりプリントヘッド７側からインク１２を吸引し、インクタンク６側に排出することができる。
【００４２】
一方、図１において、上記プリンタ本体部２のヘッドカートリッジ３を保持する収納部５に隣接する部位には、上記送液ポンプ１０に対する駆動部３２が設けられており、更にこの駆動部３２の動作を制御する制御部３３が設けられている。この駆動部３２は、上記ヘッドカートリッジ３の送液ポンプ１０の圧力発生部２２を作動させる駆動力を発生するもので、図４に示すように、回転力を与えるモーター３４と、このモーター３４の回転力を伝達する複数のギア３５と、このギア３５により回転されるカム３６とから成るカム機構に構成されている。そして、制御部３３の制御によりモーター３４が回転すると、その回転力がギア３５を介してカム３６に伝達され、該カム３６が図４において矢印Ｒ方向に回転して、前記送液ポンプ１０の圧力発生部２２の作動部２８（カムフォロアとなる）に当接して作動させるようになっている。
【００４３】
上記カム３６は、図４に示すように例えば四分の一円弧状に形成されており、上記矢印Ｒ方向の回転により、大径部分のカム面が所定の期間だけ上記作動部２８に当接して図２において矢印Ｐ方向に押圧し、それ以外の期間は小径部分のカム面が作動部２８から離間して図２において矢印Ｑ方向に押圧解除して、上記送液ポンプ１０の圧力発生部２２に対してポンプ作用するようになっている。なお、上記送液ポンプ１０の圧力発生部２２の作動部２８は、回転軸で軸支された回転円板状に形成されており、カム３６との接触により回転しながら矢印P，Ｑにスライド可能とされている。
【００４４】
この場合は、カム３６の形状を適宜の形に設計することにより、上記送液ポンプ１０の作動部２８に対する荷重具合を最適なものに設定することができ、また視覚的にも作動部２８に対する荷重タイミング等を確認することができる。図４においては、四分の一円弧状のカム３６の形状は、矢印Ｒ方向の回転により作動部２８に当接する最初の期間に相当する部分は滑らかな曲線形状に形成され、当接する最終部分は略直角又は鋭角状に切り欠いた形状に形成されている。このような形状にすることにより、駆動部３２のカム３６が送液ポンプ１０の作動部２８に対して当接するのに、最初の期間は滑らかに接触して作動部２８を徐々に押圧して行き、最終期間は急激に作動部２８から離れて押圧を解除するようになる。これにより、作動部２８の急激な押圧解除によって送液ポンプ１０により大きな吸引力を発生させることができる。
【００４５】
また、図１に示す制御部３３は、上記駆動部３２の動作を制御するもので、カム３６を回転駆動するモーター３４に直流電流を与えて回転し、回転速度及び回転停止等を制御する制御回路から成る。この駆動部３２の動作を制御するために、図５に示すように、カム３６の回転軸３７上にカム検出板３８を設け、このカム検出板３８の回転を検出する光センサ部３９が設けられている。上記カム検出板３８には、図４に示すカム３６の矢印Ｒ方向の回転の最終部分３６ａに対応する部分に突出片３８ａが形成されており、この突出片３８ａが回転する経路上に光センサ部３９が設けられている。この光センサ部３９は略凹状に形成されており、対向する内側面に発光素子３９ａと受光素子３９ｂとが設けられ、この間の光の通過、遮断を検出することにより、上記突出片３８ａの通過時期及び位置を検出するようになっている。これにより、上記光センサ部３９でカム３６の矢印Ｒ方向の回転の最終部分３６ａによる送液ポンプ１０の作動部２８に対する当接状態及び位置を検出して検出信号を生成し、この検出信号を用いて制御部３３が上記駆動部３２の動作を制御するようになっている。
【００４６】
このように構成されたプリンタ本体部２とヘッドカートリッジ３を用いて、図１においてプリンタ本体部２の収納部５にヘッドカートリッジ３を矢印Ｚのように収納し、図３に示すように、プリンタ本体部２に対してヘッドカートリッジ３を組み合わせることにより、円Ｓで囲んだ部位にて、プリンタ本体部２の駆動部３２の駆動力がヘッドカートリッジ３の送液ポンプ１０の圧力発生部２２の作動部２８に伝達可能となる。この場合、円Ｓの中に示される駆動部３２のカム３６と送液ポンプ１０の作動部２８とは、構造的には分離されていて、プリンタ本体部２の収納部５にヘッドカートリッジ３を矢印Ｚのように収納して両者が当接することにより、初めて上記送液ポンプ１０が動作可能となる。
【００４７】
このような構造にすることで、ヘッドカートリッジ３における送液ポンプ１０のインク供給系と、送液ポンプ１０の電気駆動系とを分離して設計することができると共に、インクジェットプリンタ１の保守、整備時に、インク供給管路８やインク還流管路９の接続及び引き回しや、電気配線の引き回し等に煩わされずにヘッドカートリッジ３を着脱することができる。また、送液ポンプ１０のインク供給系と電気駆動系とを分離して設計できることから、ヘッドカートリッジ３を小型化することができる。
【００４８】
なお、図３において、プリンタ本体部２の前面下部に挿入された記録紙トレイ４の挿入方向先端部の上部には、ローラから成る給紙手段５０が設けられており、記録紙トレイ４に収納された記録紙５１が随時供給できるようになっている。また、記録紙５１の供給方向には、対向する二つのローラから成る分離手段５２が設けられており、重ねて収納された記録紙５１を１枚ずつ分離して給紙できるようになっている。さらに、この分離手段５２により分離された記録紙５１の搬送方向の前方でプリンタ本体部２の上方部位には、記録紙５１の搬送方向を反転する反転ローラ５３が設けられている。
【００４９】
そして、この反転ローラ５３で反転された記録紙５１の搬送方向の前方には、ベルト搬送手段５４及びプラテン板５５が設けられている。このベルト搬送手段５４は、前記プリントヘッド７（図２参照）に対する記録紙５１の供給側から排出側へ記録紙５１を搬送するもので、所定の経路上に搬送ベルトが配置されている。また、プラテン板５５は、上記プリントヘッド７のノズル面１４に対向するように配置され記録紙５１を支持してプリントヘッド７との位置関係を規定するもので、上記ベルト搬送手段５４を支持する架台を利用して取り付けられ、該ベルト搬送手段５４と共にプリントヘッド７に対して下降、又は上昇可能とされている。なお、上記プラテン板５５は、プリントヘッド７のインク吐出ノズル１５から吐出されるインクを受けるインクリザーバとしても機能するもので、記録紙５１の紙幅（Ａ４判）と同等又はそれより大きい長手方向の幅を有し、周囲に立上り片を有する細長い箱状に形成されている。
【００５０】
次に、このようにプリンタ本体部２の収納部５に収納されて組み合わされたヘッドカートリッジ３において、インク１２に含まれる気泡を除去するためのインク循環の動作について、図２を参照して説明する。このようなインク循環の動作は、そのヘッドカートリッジ３がセットされたインクジェットプリンタ１の起動時（電源投入時）、印画開始前、又は記録紙５１に所定の枚数印画するごと、或いは所定時間経過ごと、などに実行される。
【００５１】
まず、前記インク還流管路９の途中に設けられた送液ポンプ１０を、図３に示す駆動部３２のカム３６で駆動して、圧力発生部２２の作動部２８を矢印Ｐ方向に押圧した状態から矢印Ｑ方向に押圧解除する。すると、上記圧力発生部２２内に負圧が発生してインク還流管路９内のインク１２が矢印Ａのように吸引され、プリントヘッド７の両端部のインク排出口１７ａ，１７ｂから該プリントヘッド７内のインク１２も矢印Ｅ1，Ｅ2方向に吸引されて、送液ポンプ１０に向かって流れる。次に、上記駆動部３２のカム３６で送液ポンプ１０の作動部２８を矢印Ｐ方向に押圧することにより、上記圧力発生部２２内に正圧が発生してインク１２を後続のインク還流管路９内に押し出し、インク還流口２０からインクタンク６内に矢印Ｂのようにインク１２が送られる。これにより、プリントヘッド７のインク排出口１７ａ，１７ｂからインク還流管路９を介して、インクタンク６に向けてインク１２が流れる。
【００５２】
次に、このようにしてプリントヘッド７内からインク１２が流れ出ることにより、共通液室１３内の圧力が下がる。すると、バルブ装置１１内の開閉弁２１が開いて、インクタンク６内のインク１２が矢印Ｃのようにバルブ装置１１に向けて流れ、インク供給管路８内を矢印Ｄのように流れて、中央部のインク供給口１６からプリントヘッド７内へ流れ込む。これにより、上記送液ポンプ１０の駆動により、プリントヘッド７内のインク１２が矢印Ｅ1，Ｅ2，Ａのように吸引されて矢印Ｂのようにインクタンク６へ流れ、インクタンク６内のインク１２が矢印Ｃ，Ｄのようにプリントヘッド７へ流れて、プリントヘッド７とインクタンク６との間でインク１２が循環する。
【００５３】
このとき、プリントヘッド７内では、その中央部から両端部に向けて矢印Ｅ1，Ｅ2方向に流れるインク循環となるので、該プリントヘッド７内に存在する気泡が両端部のインク排出口１７ａ，１７ｂからインク還流管路９内へ追いやられてインク還流口２０からインクタンク６内に入り、天板に穿設された大気連通孔１８から空気中に放出される。これにより、インク１２に含まれる気泡が除去される。
【００５４】
なお、図３に示すようにプリンタ本体部２の所定部位に組み合わされるヘッドカートリッジ３を該プリンタ本体部２に着脱する際には、上記プリンタ本体部２に設けられた制御部３３により、上記ヘッドカートリッジ３をプリンタ本体部２に着脱実行準備段階であると判断した場合に、駆動部３２のカム機構（３４，３５，３６）を動作して送液ポンプ１０の圧力発生部２２の作動部２８にカム３６のカム面が非接触となるように制御するようになっている。これにより、図１に示すように、ヘッドカートリッジ３を矢印Ｘ，Ｚ方向に上昇、下降してプリンタ本体部２に着脱する際に、駆動部３２のカム機構がヘッドカートリッジ３に接触しないようにして、該ヘッドカートリッジ３が破損することなく、スムーズに着脱又は交換ができる。
【００５５】
また、図３に示すようにプリンタ本体部２の所定部位に組み合わされたヘッドカートリッジ３において送液ポンプ１０の圧力発生部２２の非作動時には、上記プリンタ本体部２に設けられた制御部３３により、上記送液ポンプ１０の圧力発生部２２が非作動であると判断した場合に、駆動部３２のカム機構（３４，３５，３６）を動作して送液ポンプ１０の圧力発生部２２の作動部２８にカム３６のカム面が非接触となるように制御するようになっている。これにより、図３に示すヘッドカートリッジ３により印画動作をしない場合は、駆動部３２のカム機構が送液ポンプ１０の作動部２８に対して非荷重な状態とすることができる。
【００５６】
図６は、プリンタ本体部２に設けられた駆動部３２の他の実施形態を示す部分拡大説明図である。この実施形態は、駆動部３２として、発生する駆動力を直線往復運動機構により送液ポンプ１０の圧力発生部２２の作動部２８に伝達するように構成したものである。この直線往復運動機構としては、例えばソレノイドコイル４０でプランジャー４１を作動部２８に向けて前進、後退させて、該作動部２８を押圧したり、解除したりするものがある。或いは、エアシリンダでピストン棒を作動部２８に向けて前進、後退させてもよい。そして、この実施形態の駆動部３２も、図１及び図３に示す制御部３３でその動作を制御するようになっている。
【００５７】
なお、図２においては、プリントヘッド７がインクタンク６の下方に配置されてインク供給管路８の途中にバルブ装置１１を設けたものとしたが、その逆にインクタンク６がプリントヘッド７の下方に配置されている場合は、バルブ装置１１は省略してもよい。
【００５８】
また、以上の説明においては、インクジェットプリンタに適用された例について述べたが、本発明はこれに限らず、所定の液体を液体吐出ノズルから液滴として吐出するものであればどのようなものでもよい。例えば、記録方式がインクジェット方式のファクシミリ装置や複写機等の画像形成装置についても適用可能である。
【００５９】
さらに、液体吐出ノズルから吐出される液体はインクに限られず、液体吐出ヘッド（７）を駆動して所定の液体を吐出しドット又はドット列を形成するものであるならば、他の液体の吐出装置にも適用することができる。例えば、ＤＮＡ鑑定などにおいてＤＮＡ含有溶液をパレット上に吐出するための液体吐出装置、或いはプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出するための液体吐出装置等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による液体吐出装置の一例としてのインクジェットプリンタの実施形態を示す側面断面図であり、プリンタ本体部にヘッドカートリッジを組み合わせる前の状態を示す図である。
【図２】図１に示すヘッドカートリッジの内部構造及び動作を説明する断面図である。
【図３】本発明によるインクジェットプリンタの実施形態を示す側面断面図であり、プリンタ本体部にヘッドカートリッジを組み合わせた状態を示す図である。
【図４】図３に示すインクジェットプリンタにおいて、円Ｓで囲んだ部分の詳細を示す部分拡大説明図である。
【図５】駆動部としてのカム機構の動作を制御するカム検出板及び光センサ部の構造を示す説明図である。
【図６】プリンタ本体部に設けられた駆動部の他の実施形態を示す部分拡大説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…インクジェットプリンタ
２…プリンタ本体部
３…ヘッドカートリッジ
４…記録紙トレイ
５…収納部
６…インクタンク
７…プリントヘッド
８…インク供給管路
９，９ａ，９ｂ…インク還流管路
１０…送液ポンプ
１１…バルブ装置
１２…インク
１３…共通液室
１４…ノズル部材
１５…インク吐出ノズル
１６…インク供給口
１７ａ，１７ｂ…インク排出口
１８…大気連通孔
１９…インク流出口
２０…インク還流口
２２…圧力発生部
２８…作動部
３２…駆動部
３３…制御部
３４…モーター
３６…カム
４０…ソレノイドコイル
４１…プランジャー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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