(57)【要約】【課題】液体タンクから噴射ヘッドに液体を供給する際、途中の流路などで気泡が生じて噴射ヘッドが目詰まりすることを回避可能とする。【解決手段】第１液体収容室と、第１液体収容室から連通通路を介して液体が流入し、且つ、噴射ヘッドに接続され、容積を変更可能な第２液体収容室とを備える液体タンクにおいて、連通通路が第１液体収容室に開口する箇所に絞りを設ける。第２液体収容室の容積を増加させると、絞りの箇所に負圧が発生することによって液体中の空気が気泡となる。従って、脱気された液体が第２液体収容室に流入し、その後、噴射ヘッドに供給される。また、気泡は浮力によって第１液体収容室を上昇するので、下流側に流出することもない。その結果、気泡によって噴射ヘッドが目詰まりすることを回避可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射する噴射ヘッドと連通し、該噴射ヘッドに液体を供給する液体タンクであって、
前記液体を収容する第１液体収容室と、
前記第１液体収容室から液体が流入し、且つ、前記噴射ヘッドと連通する第２液体収容室と、
前記第２液体収容室の容積を変化させる容積変化手段と
を備え、
前記第１液体収容室と前記第２液体収容室とは、連通通路によって連通しており、
前記連通通路が前記第１液体収容室に開口する箇所には、下流に向かって流路径が広がる絞りが設けられている液体タンク。
【請求項２】
前記連通通路は、前記第１液体収容室に対して上向きに開口している請求項１に記載の液体タンク。
【請求項３】
前記第２液体収容室から液体が流入し、且つ、前記噴射ヘッドと連通する第３液体収容室を備え、
前記第３液体収容室には、前記第２液体収容室と該第３液体収容室とを接続する通路の該第３液体収容室側の流出口よりも上方に空間が存在する、請求項１または請求項２に記載の液体タンク。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れかに記載の液体タンクを搭載した液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する技術に関する
【背景技術】
【０００２】
業務用のインクジェットプリンターのように大量の液体を消費する液体噴射装置には、容量の大きな液体タンクが設けられている。液体タンクは、チューブを介して噴射ヘッドに接続されており、液体タンク内の液体が噴射ヘッドに供給されて、噴射ヘッドから噴射される。
【０００３】
また、液体タンク内の液体が残り少なくなった場合に、ユーザーが液体を補充可能な液体タンクが提案されている（特許文献１）。この液体タンクを備えた液体噴射装置では、途中で液体の噴射を中断することなく、液体噴射装置を連続して稼働させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２７４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の従来の液体タンクには、噴射ヘッドが目詰まりを起こしてしまうことがあるという問題があった。すなわち、液体タンクに液体を補充する際には、液体タンクの蓋を開けた状態（液体タンク内が大気に曝された状態）で、別途用意しておいたボトルなどから液体を補充するので、液体タンク内の液体に多くの空気が溶け込む。この液体が噴射ヘッドに供給されると、途中の流路などで気泡を発生させ、噴射ヘッドを目詰まりさせてしまうことがあるという問題があった。
【０００６】
この発明は、従来の技術における上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、液体タンクから噴射ヘッドに液体を供給する際、途中の流路などで気泡が生じて噴射ヘッドが目詰まりすることを回避可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の液体タンクは次の構成を採用した。すなわち、
液体を噴射する噴射ヘッドと連通し、該噴射ヘッドに液体を供給する液体タンクであって、
前記液体を収容する第１液体収容室と、
前記第１液体収容室から液体が流入し、且つ、前記噴射ヘッドと連通する第２液体収容室と、
前記第２液体収容室の容積を変化させる容積変化手段と
を備え、
前記第１液体収容室と前記第２液体収容室とは、連通通路によって連通しており、
前記連通通路が前記第１液体収容室に開口する箇所には、下流に向かって流路径が広がる絞りが設けられていることを要旨とする。
【０００８】
このような本発明の液体タンクにおいては、第１液体収容室に収容された液体が、連通通路および第２液体収容室を経由して、噴射ヘッドに供給される。また、第２液体収容室は容積を変化させることが可能となっており、更に、連通通路が第１液体収容室に開口する箇所には、下流に向かって流路径が広がる絞りが設けられている。
【０００９】
第２液体収容室の容積を増加させると、第１液体収容室から連通通路を経て第２液体収容室に液体が流入する。ここで、連通通路が第１液体収容室に開口する箇所には絞りが設けられているので、この箇所で負圧が発生し、液体中に溶け込んだ空気が負圧によって気泡となる。その結果、液体が脱気されて第２液体収容室に流入し、その後、噴射ヘッドに供給される。また、気泡は絞りの箇所（連通通路が第１液体収容室に開口する箇所）で発生するので、気泡のほとんどが浮力によって第１液体収容室を上昇する。このため、気泡が第２液体収容室内で再び液体に溶け込むことも抑制できる。その結果、脱気されたままの液体を噴射ヘッドに供給することができるので、噴射ヘッドが目詰まりすることを回避することが可能となる。
【００１０】
また、上述した本発明の液体タンクにおいては、第１液体収容室に対する連通通路の開口部分を、上向きに開口させることとしてもよい。
【００１１】
こうすれば、連通通路の絞りの箇所での液体の流れは下向きとなるので、絞りの箇所に発生した気泡の浮力の方向を、液体の流れの方向とは逆方向にすることができる。仮に、浮力の方向が液体の流れの方向と交差する方向であった場合、液体の流れにのって流れようとする気泡の向きを浮力によって上向きにできるだけであり、気泡の流れを浮力によって引き止めているわけではない。これに対して、浮力の方向を液体の流れと逆方向にしてやれば、気泡の流れを浮力によって引き止めることができるので、気泡が第２液体収容室に流入することを回避することができる。その結果、下流側に気泡が流出することによって噴射ヘッドが目詰まりすることを確実に回避可能となる。
【００１２】
また、上述した本発明の液体タンクにおいては、第２液体収容室から液体が流入し、かつ、噴射ヘッドと連通する第３液体収容室を設けておく。そして、第３液体収容室には、第２液体収容室と第３液体収容室とを接続する通路の第３液体収容室側の流出口よりも上方に、空間を存在させるようにしてもよい。
【００１３】
このように第３液体収容室を設けた場合、第１液体収容室で発生した気泡が、仮に液体の流れに乗って下流側に流出した場合であっても、途中で第３液体収容室を気泡が通過する際に、浮力によって第３液体収容室内を上昇させることができる。その結果、第３液体収容室に気泡を留めておくことができるので、噴射ヘッド側に気泡が流出して目詰まりすることをより確実に回避可能となる。
【００１４】
また、本発明は、上記の液体タンクを搭載した液体噴射装置の態様でも把握することができる。すなわち、本発明の液体タンクによれば、噴射ヘッドに供給される液体中に気泡が生ずることを効果的に抑制できる。従って、この液体タンクを液体噴射装置に搭載すれば、噴射ヘッドの目詰まりが回避されることによって、安定して液体を噴射可能な液体噴射装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】いわゆるインクジェットプリンターを例に用いて本実施例の液体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。
【図２】インクジェットプリンターの内部構造を示した説明図である。
【図３】本実施例のインクタンクの内部構造を示した断面図である。
【図４】インク収容室内のインクから空気を分離する方法を示した説明図である。
【図５】第１変形例のインクタンクの内部構造を示した断面図である。
【図６】第２変形例のインクタンクの内部構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．本実施例のインクタンクの構成：
Ｃ．変形例：
Ｃ−１．第１変形例：
Ｃ−２．第２変形例：
【００１７】
Ａ．装置構成  ：
図１は、いわゆるインクジェットプリンターを例に用いて本実施例の液体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。インクジェットプリンター１０は、略箱形の外観形状をしており、前面のほぼ中央には前面カバー１１が設けられ、背面側には、印刷用紙２をセットする給紙トレイ１２が設けられている。また、インクジェットプリンター１０の前面側で、前面カバー１１の隣の位置には複数の操作ボタン１３が設けられている。前面カバー１１は下端側で軸支されており、上端側を手前に倒すと、印刷用紙２が排出される細長い排紙口１４が現れる。給紙トレイに印刷用紙２をセットして操作ボタン１３を操作すると、給紙トレイから印刷用紙２が吸い込まれ、インクジェットプリンター１０の内部で印刷用紙２の表面に画像が印刷された後、排紙口１４から排出される。
【００１８】
また、インクジェットプリンター１０の側面には、箱形のタンクケース５０が設けられている。詳しくは後述するが、タンクケース５０の内部には複数のインクタンクが設けられており、インクジェットプリンター１０が印刷に用いるインクは、このインクタンクから供給される。
【００１９】
図２は、本実施例のインクジェットプリンター１０の内部構造を示した説明図である。図示されるように、インクジェットプリンター１０の内部には、印刷用紙２の上で往復動するキャリッジ２０が設けられており、キャリッジ２０には、インクを噴射する噴射ヘッド２２が設けられている。尚、本実施例のインクジェットプリンター１０では、シアン（以下Ｃ）色、イエロー（以下Ｙ）色、マゼンタ（以下Ｍ）色、黒（以下Ｋ）色の４色のインクを用いて画像を印刷可能であり、これに対応してインクの色ごとに噴射ヘッド２２が設けられている。
【００２０】
キャリッジ２０は、図示しない駆動機構に駆動されて、ガイドレール２４にガイドされながら印刷用紙２の上で往復動を繰り返す。また、インクジェットプリンター１０には図示しない紙送り機構も設けられており、キャリッジ２０が往復動する動きに合わせて印刷用紙２が少しずつ紙送りされる。そして、キャリッジ２０が往復動する動きと、印刷用紙２が紙送りされる動きとに合わせて、噴射ヘッド２２の下面側（印刷用紙２側）に設けられたノズルからインクを噴射することによって、印刷用紙２に画像が印刷される。
【００２１】
ノズルから噴射されるインクは、タンクケース５０内のインクタンク１００に収容されている。本実施例のインクジェットプリンター１０では、４種類のインク（Ｃインク、Ｙインク、Ｍインク、Ｋインク）を使用することから、インクタンク１００もインクの色ごとに設けられている。これらインクタンク１００内のインクは、インクの色ごとに設けられたインクチューブ２６を介して噴射ヘッド２２に供給される。
【００２２】
Ｂ．本実施例のインクタンクの構造  ：
図３は、本実施例のインクタンク１００（液体タンク）の内部構造を示した断面図である。尚、本実施例のインクジェットプリンター１０には、４つのインクタンク１００が設けられているが、いずれの内部構造も同じであるので、図３では代表して１つのインクタンク１００の内部構造が示されている。
【００２３】
インクタンク１００には、インクを収容する部屋が２つ設けられている。このうち、上流側の第１インク室１１０（第１液体収容室）は、上部がインクタンク１００の上面に開口しており、この開口（インク補充口１１２）がキャップ１１４で蓋がされている。また、第１インク室１１０は、上流側連通路１２２ｕ（連通通路）を介して下流側の第２インク室１２０（第２液体収容室）と連通している。尚、本実施例のインクタンク１００では、上流側連通路１２２ｕが第１インク室１１０内に開口する箇所に、絞り部１２２ｎ（絞り）が設けられている。
【００２４】
第２インク室１２０は、底部がダイアフラム１２６によって構成されており、ダイアフラム１２６の裏側（第２インク室１２０とは反対側）には、圧電素子１２８が設けられている。圧電素子１２８は、図示しない電圧印加部に接続されており、電圧印加部から正電圧を印加して圧電素子１２８を伸長させ、ダイアフラム１２６を変形させることによって、第２インク室１２０の容積を変えることができる。さらに、第２インク室１２０は、途中に逆止弁１２４が設けられた下流側連通路１２２ｄおよびインクチューブ２６を介して、噴射ヘッド２２に接続されている。尚、本実施例のダイアフラム１２６および圧電素子１２８は、本発明の容積変化手段に対応する。
【００２５】
このような本実施例のインクタンク１００では、第１インク室１１０に収容されたインクが、上流側連通路１２２ｕ、第２インク室１２０、下流側連通路１２２ｄ、およびインクチューブ２６と経由して、噴射ヘッド２２に供給される。また、インクが残り少なくなった場合には、キャップ１１４を外して、別途用意しておいたインクボトルのインクをインク補充口１１２から補充する。これにより、一度の印刷で大量のインクを消費するような場合であっても、連続してインクジェットプリンター１０を稼働させることが可能である。
【００２６】
もっとも、キャップ１１４を外して第１インク室１１０にインクを補充する際に、インクボトルから注ぎ込まれるインクの流れが大気と接触して空気が溶け込むことにより、更には、その様なインクが空気を巻き込んで第１インク室１１０内のインクを泡立たせる様な状態で供給されることにより、第１インク室１１０内のインクに多くの空気が溶け込んでしまう。そこで、次のようにしてインク中に溶け込んだ空気を分離する。
【００２７】
図４は、第１インク室１１０内のインクから空気を分離する方法を示した説明図である。インクから空気を分離する際には、先ず、図４（ａ）に示されるように、圧電素子１２８に正電圧を印加してダイアフラム１２６を変形させ、第２インク室１２０の容積を小さくした状態から、図４（ｂ）に示されるように、圧電素子１２８に印加した正電圧を取り除く。すると、第２インク室１２０の容積が元に戻って、第１インク室１１０から上流側連通路１２２ｕを介して第２インク室１２０にインクが流入する。尚、第２インク室１２０の下流側連通路１２２ｄには逆止弁１２４が設けられているので、下流側から第２インク室１２０にインクが逆流することはない。
【００２８】
ここで、上流側連通路１２２ｕが第１インク室１１０に開口する箇所には絞り部１２２ｎが設けられているので、第１インク室１１０からインクが流入する際には、絞り部１２２ｎの箇所に負圧が発生する。そして、この負圧によって、図４（ｂ）に示されるように、絞り部１２２ｎの部分に気泡が発生する。その結果、脱気された状態のインクが、第２インク室１２０に流入する。また、気泡が発生する絞り部１２２ｎは、上流側連通路１２２ｕが第１インク室１１０に開口する箇所に設けられているので、発生した気泡のほとんどは、浮力によって第１インク室１１０内を上昇し、第２インク室１２０に流入することはない。
【００２９】
こうして第２インク室１２０に流入したインク（脱気されたインク）は、下流側連通路１２２ｄおよびインクチューブ２６を介して、噴射ヘッド２２に供給される。また、インクの供給と並行して、圧電素子１２８によって第２インク室１２０の容積を徐々に小さくしていき、やがて第２インク室１２０の容積が所定の容積まで小さくなった時点（図４（ａ）の状態となった時点）で、再び第２インク室１２０の容積を元に戻す。すると、再び絞り部１２２ｎの箇所で脱気されたインクが第２インク室に流入する（図４（ｂ）を参照）ので、このインクを噴射ヘッド２２に供給する。以下、同様の動作を繰り返し、噴射ヘッド２２にインクを供給しながら画像の印刷を行う。
【００３０】
このように本実施例のインクタンク１００では、上流側連通路１２２ｕの絞り部１２２ｎで気泡を発生させることによって、脱気された状態のインクを噴射ヘッド２２に供給することができる。また、絞り部１２２ｎで発生した気泡のほとんどは、浮力によって第１インク室１１０内を上昇するので、下流側に流出した気泡が再びインク中に溶け込んだり、あるいはそのまま噴射ヘッドに到達してしまうことを抑制できる。その結果、気泡によって噴射ヘッド２２が目詰まりすることを回避することが可能となる。
【００３１】
Ｃ．変形例  ：
以上に説明した本実施例のインクタンク１００には、幾つかの変形例が存在する。以下では、これら変形例について説明する。尚、変形例の説明では、前述した実施例と同様の構成部分については、先に説明した実施例と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
Ｃ−１．第１変形例  ：
上述した実施例では、第１インク室１１０と第２インク室１２０とを連通する上流側連通路１２２ｕは、図３に示されているように、第１インク室１１０に対して横向きに開口しているものと説明した。ここで、上流側連通路１２２ｕを第１インク室１１０に対して上向きに開口させることとすれば、以下のように有利な効果を得ることが可能である。
【００３３】
図５は、第１変形例のインクタンク１００の内部構造を示した断面図である。図示した第１変形例のインクタンク１００では、上流側連通路１２２ｕが第１インク室１１０に上向きに開口しており、開口部分に絞り部１２２ｎが設けられている。このような第１変形例では、上流側連通路１２２ｕの絞り部１２２ｎの位置でのインクの流れ（図中に破線の矢印で表示）は下向きとなる。従って、絞り部１２２ｎの第１インク室側に生じた気泡の浮力の方向（図中に実線の矢印で表示）を、インクの流れの方向の反対方向とすることができる。その結果、気泡を第１インク室１１０の上方へと確実に移動させることができるので、下流側に気泡が流出して噴射ヘッド２２が目詰まりすることをより確実に回避可能となる。
【００３４】
Ｃ−２．第２変形例  ：
上述した実施例では、気泡を第１インク室１１０内に発生させて、浮力によって気泡を上昇させることによって、気泡が噴射ヘッド２２側に流出することを回避するものと説明した。しかし、発生した気泡が第２インク室１２０に流入してしまうことも起こり得る。そのようなことを考慮して、以下のようにしてもよい。
【００３５】
図６は、第２変形例のインクタンク１００の内部構造を示した断面図である。図示した第２変形例のインクタンク１００では、上述した図５のインクタンク１００に対して、下流側連通路１２２ｄの途中に、第３インク室１３０（第３液体収容室）を追加した構造となっている。そして、第３インク室１３０は、第２インク室１２０と第３インク室１３０を接続する通路の第３インク室１３０側の流出口よりも上側に広がる空間を有している。尚、図６では、第３インク室１３０が逆止弁１２４よりも下流側に設けられているが、第３インク室１３０は下流側連通路１２２ｄの途中であればどの位置に設けられていてもよく、従って逆止弁１２４よりも上流側に設けられていても構わない。
【００３６】
このように第３インク室１３０を設けた場合、第１インク室１１０で発生した気泡が、仮にインクの流れに乗って下流側に流出した場合であっても、途中で第３インク室１３０を気泡が通過する際に、浮力によって第３インク室１３０内を上昇させることができる。その結果、第３インク室１３０に気泡を留めておくことができるので、噴射ヘッド２２側に気泡が流出して目詰まりすることをより確実に回避可能となる。
【００３７】
以上、各種の実施形態を説明したが、本発明は上記すべての実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。例えば、上述した実施例および変形例では、第２インク室は、ダイアフラムと圧電素子とを用いることによって、容積を変更可能に構成されているものと説明した。しかし、第２インク室は、容積が変更可能であれば、どのように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０…インクジェットプリンター、    ２２…噴射ヘッド、
２６…インクチューブ、    １００…インクタンク、    １１０…第１インク室、
１１２…インク補充口、    １１４…キャップ、    １２０…第２インク室、
１２２ｕ…上流側連通路、    １２２ｄ…下流側連通路、    １２２ｎ…絞り部、
１２６…ダイアフラム、    １２８…圧電素子、    １３０…第３インク室
【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】
2013111967.tif 000007
【図６】
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