特開 2022-39336 液体貯留ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022039336

(43)【公開日】2022-03-10

(54)【発明の名称】液体貯留ユニット

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/175 20060101AFI20220303BHJP

【ＦＩ】

B41J2/175 151

B41J2/175 121

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020144313

(22)【出願日】2020-08-28

(71)【出願人】

【識別番号】000250502

【氏名又は名称】理想科学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(72)【発明者】

【氏名】小峯 直也

【テーマコード（参考）】

2C056

【Ｆターム（参考）】

2C056EB53

2C056EC20

2C056EC32

2C056KB11

2C056KB16

2C056KB37

2C056KC04

2C056KC17

(57)【要約】

【課題】液体貯留タンクにインク等の液体が過剰に供給されても、貯留された液体が大気連通管から外に流出するのを制御に頼ることなく防ぐ。
【解決手段】液体供給管４９から供給されて内部に貯留された液体が液体排出管２７から排出される液体貯留タンク２２と、液体貯留タンク２２に貯留された液体上の空気層３６を大気と連通させる大気連通管４４，４５と、液体貯留タンク２２の液体貯留量に応じて液体貯留タンク２２の位置を変更する位置変更部材と、を備え、大気連通管４４，４５は、液体貯留タンク２２が所定の液体貯留量に到達した際の位置に移動すると閉塞される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体供給管から供給されて内部に貯留された液体が液体排出管から排出される液体貯留タンクと、
前記液体貯留タンクに貯留された液体上の空気層を大気と連通させる大気連通管と、
前記液体貯留タンクの液体貯留量に応じて前記液体貯留タンクの位置を変更する位置変更部材と、を備え、
前記大気連通管は、前記液体貯留タンクが所定の液体貯留量に到達した際の位置に移動すると閉塞される、
液体貯留ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体貯留ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

インクカートリッジからインクタンクに供給したインクをインクジェットヘッドのノズルから吐出させる、インクジェット記録装置が知られている。インクタンクのインク液面上には、インクカートリッジからのインクの供給に伴って空気が充満する。この空気をインクタンクから排出するために、インクタンクのインク液面上の部分には、大気連通管が接続される。

【0003】

インクカートリッジからインクタンクに過剰な量のインクが供給されると、過剰供給されたインクが空気に続いてインクタンクから大気連通管の外に流出し、インクジェット記録装置の内部を汚損させる。そこで、センサで検出したインクタンクのインク液面が一定の高さに達したら、インクタンクに対するインクの供給を停止させる制御が行われている。

【0004】

特許文献１では、センサの故障対策として、インクタンクに対するインクの供給を、供給開始から一定時間後に、インク供給バルブを閉弁することで強制終了させることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１－１９９０８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の技術では、インクタンクに対するインクの供給開始からの経過時間が計測できなくなったり、インク供給バルブの開弁、閉弁が制御できなくなると、所期の目的を達成できなくなってしまう。

【0007】

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、液体貯留タンクにインク等の液体が過剰に供給されても、貯留された液体が大気連通管から外に流出するのを制御に頼ることなく防ぐことにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために本発明の一つの態様による液体貯留ユニットは、
液体供給管から供給されて内部に貯留された液体が液体排出管から排出される液体貯留タンクと、
前記液体貯留タンクに貯留された液体上の空気層を大気と連通させる大気連通管と、
前記液体貯留タンクの液体貯留量に応じて前記液体貯留タンクの位置を変更する位置変更部材と、を備え、
前記大気連通管は、前記液体貯留タンクが所定の液体貯留量に到達した際の位置に移動すると閉塞される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、液体貯留タンクにインク等の液体が過剰に供給されても、貯留された液体が大気連通管から外に流出するのを制御に頼ることなく防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る液体貯留ユニットの構成を示す説明図である。

【図2】図２は、本発明に係る液体貯留ユニットが適用されるインクジェット記録装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図3】図３は、図２の負圧タンクのインク貯留量がタンク満容量を超えた場合に生じる状態を示す第１の比較例の説明図である。

【図4】図４は、図２の負圧タンクに図３の状態が生じるのを防ぐ対策を講じた第２の比較例の説明図である。

【図5】図５は、図１の負圧タンクのインク貯留量がタンク満容量に近づいた場合の液体貯留ユニットの動作状態を示す説明図である。

【図6A】図６Ａは、本発明の第２実施形態に係る液体貯留ユニットの構成を示す説明図である。

【図6B】図６Ｂは、図６Ａの負圧タンクのインク貯留量がタンク満容量に近づいた場合の液体貯留ユニットの動作状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0012】

また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0013】

図１に示す本発明の第１実施形態に係る液体貯留ユニット１０は、例えば、図２に示す構成のインクジェット記録装置１に設けることができる。図２のインクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド１１と、インク循環部１２と、インク供給部１３とを備える。

【0014】

モノクロ印刷対応のインクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド１１、インク循環部１２及びインク供給部１３を１組備えている。カラー印刷対応のインクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド１１、インク循環部１２及びインク供給部１３を、インク色数に対応する組数備えている。

【0015】

インクジェットヘッド１１は、複数のノズル（図示せず）を有している。各ノズルは、インク循環部１２により供給されるインクを、印刷画像に応じたパターンで吐出する。

【0016】

インク循環部１２は、インクを循環させつつインクジェットヘッド１１にインクを供給する。インク循環部１２は、加圧タンク２１と、負圧タンク２２と、インクポンプ２３と、エアポンプ２４と、インク循環管２５～２７とを備える。加圧タンク２１及び負圧タンク２２は、それぞれ、液体貯留タンクを構成することができる。

【0017】

加圧タンク２１は、例えば、インクジェットヘッド１１より低い位置（下方）に配置することができる。加圧タンク２１は、インクジェットヘッド１１に供給するインクを貯留する。加圧タンク２１のインクは、インク循環管２５を介してインクジェットヘッド１１に供給される。加圧タンク２１内には、インクの液面上に空気層３１が形成される。加圧タンク２１の空気層３１は、加圧連通管４１を介して、エアポンプ２４に接続されている。インク循環管２５は、加圧タンク２１の液体排出管を構成することができる。

【0018】

加圧連通管４１には、エアポンプ２４の手前で大気開放管４２が分岐接続されている。加圧タンク２１の空気層３１は、大気開放管４２の途中に設けた大気開放弁４３が開放されると、加圧連通管４１及び大気開放管４２を介して大気と連通する。加圧連通管４１及び大気開放管４２は、大気連通管を構成することができる。

【0019】

加圧タンク２１には、加圧タンク液面センサ３３が設けられている。加圧タンク液面センサ３３は、少なくとも上下２つの位置で、加圧タンク２１のインク液面をそれぞれ検出する。上の位置の加圧タンク液面センサ３３は、加圧タンク２１内のインク液面が補充停止高さに達したか否かを検出する。下の位置の加圧タンク液面センサ３３は、加圧タンク２１内のインク液面が補充開始高さに達したか否かを検出する。

【0020】

加圧タンク液面センサ３３の出力は、加圧タンク２１内のインク液面が補充停止高さ以上の時と未満の時とで異なる。加圧タンク液面センサ３３の出力は、加圧タンク２１内のインク液面が補充開始高さ以上の時と未満の時とで異なる。加圧タンク液面センサ３３は、例えば、加圧タンク２１のインク液面に浮かせた不図示のフロートの磁石を検出する磁気センサで構成することができる。

【0021】

負圧タンク２２は、例えば、加圧タンク２１と同じ高さに配置することができる。負圧タンク２２は、インクジェットヘッド１１で消費されなかったインクを、インク循環管２６を介して受け取って貯留する。また、負圧タンク２２は、インク供給部１３の後述するインクカートリッジ４７から供給されるインクを貯留する。負圧タンク２２内には、インクの液面上に空気層３６が形成される。負圧タンク２２の空気層３６は、負圧連通管４４を介して、エアポンプ２４に接続されている。

【0022】

負圧連通管４４には、エアポンプ２４の手前で大気開放管４５が分岐接続されている。負圧タンク２２の空気層３６は、大気開放管４５の途中に設けた大気開放弁４６が開放されると、負圧連通管４４及び大気開放管４５を介して大気と連通する。負圧連通管４４及び大気開放管４５は、大気連通管を構成することができる。

【0023】

負圧タンク２２には、負圧タンク液面センサ３８が設けられている。負圧タンク液面センサ３８は、少なくとも上下２つの位置で、負圧タンク２２のインク液面をそれぞれ検出する。上の位置の負圧タンク液面センサ３８は、負圧タンク２２内のインク液面が補充停止高さに達したか否かを検出する。下の位置の負圧タンク液面センサ３８は、負圧タンク２２内のインク液面が補充開始高さに達したか否かを検出する。

【0024】

負圧タンク液面センサ３８の出力は、負圧タンク２２内のインク液面が補充停止高さ以上の時と未満の時とで異なる。負圧タンク液面センサ３８の出力は、負圧タンク２２内のインク液面が補充開始高さ以上の時と未満の時とで異なる。負圧タンク液面センサ３８は、例えば、負圧タンク２２のインク液面に浮かせた不図示のフロートの磁石を検出する磁気センサで構成することができる。

【0025】

インクポンプ２３は、負圧タンク２２から加圧タンク２１へインクを送液する。インクポンプ２３は、加圧タンク２１と負圧タンク２２との底部同士を接続するインク循環管２７の途中に設けられている。インク循環管２７は、加圧タンク２１の液体供給管及び負圧タンク２２の液体排出管を構成することができる。

【0026】

インク供給部１３は、負圧タンク２２の上方に配置したインクカートリッジ４７のインクを、インク供給弁４８が開いている間、インク補給管４９を介して負圧タンク２２に供給する。インク補給管４９は、負圧タンク２２の液体供給管を構成することができる。

【0027】

エアポンプ２４は、加圧タンク２１の空気層３１及び負圧タンク２２の空気層３６に、インク循環のための圧力を付与する。具体的には、エアポンプ２４は、負圧タンク２２の空気層３６の空気を負圧連通管４４及び加圧連通管４１を介して加圧タンク２１の空気層３１に移送して、空気層３６に負圧を、空気層３１に正圧をそれぞれ付与することができる。

【0028】

インクジェット記録装置１では、インク循環部１２にインクを循環させるインク循環動作の一環として、加圧タンク２１及び負圧タンク２２の液面維持動作が行われる。液面維持動作では、大気開放弁４３，４６が開かれて、加圧タンク２１及び負圧タンク２２の空気層３１，３６が加圧連通管４１及び負圧連通管４４を介して大気と連通する。

【0029】

この状態で、加圧タンク液面センサ３３及び負圧タンク液面センサ３８によって検出される加圧タンク２１及び負圧タンク２２の液面高さに応じて、インクポンプ２３及びインク供給弁４８が駆動される。

【0030】

具体的には、インクポンプ２３が負圧タンク２２のインクを加圧タンク２１に移動させる。インクジェットヘッド１１からの吐出と加圧タンク２１への移動とにより負圧タンク２２のインク液面が補充開始高さ未満まで減少したら、インク供給弁４８が開かれ、インクカートリッジ４７のインクがインク補給管４９を介して負圧タンク２２に補充される。

【0031】

負圧タンク２２のインク液面が補充終了高さまで増えると、インク供給弁４８が閉じられ、インクカートリッジ４７から負圧タンク２２へのインクの補充が終了される。その後、大気開放弁４３，４６が閉じられて、加圧タンク２１及び負圧タンク２２の空気層３１，３６が大気から遮断される。次いで、エアポンプ２４が駆動されて、負圧タンク２２の空気層３６の空気が加圧タンク２１の空気層３１に移送される。この移送により、加圧タンク２１、負圧タンク２２にそれぞれ正圧、負圧が付与され、空気層３１，３６に差圧が生じる。

【0032】

この差圧により、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１を介して負圧タンク２２にインクが移動される。そして、液面維持動作により負圧タンク２２から加圧タンク２１にインクが移動されることで、インク循環部１２においてインクが循環される。

【0033】

ところで、インクカートリッジ４７から負圧タンク２２へのインクの供給中に、負圧タンク液面センサ３８が故障すると、負圧タンク２２のインク液面が補充停止高さに達しても、インクカートリッジ４７からのインクの供給が停止されなくなる。すると、負圧連通管４４が開いているので、図３に示す第１の比較例の負圧タンク２２のように、過剰に供給されたインクがやがて負圧連通管４４及び大気開放管４５を介して外に流出し、インクジェット記録装置１の内部を汚してしまう。

【0034】

同様に、インクポンプ２３による負圧タンク２２から加圧タンク２１へのインクの移動中に、加圧タンク液面センサ３３が故障すると、加圧タンク２１のインク液面が補充停止高さに達しても、負圧タンク２２からのインクの移動が停止されなくなる。すると、大気開放弁４３が開いているので、加圧タンク２１に過剰に供給されたインクがやがて加圧連通管４１及び大気開放管４２を介して外に流出し、インクジェット記録装置１の内部を汚してしまう。

【0035】

例えば、図４に示す第２の比較例のように、負圧タンク２２の負圧連通管４４の接続部分に形成したフロート室６１内のフロート６２が、負圧タンク２２にインクが過剰供給されたときに、負圧連通管４４の接続部分を塞ぐ構成とすることも考えられる。しかし、特開２０１０－１４２９６８号でも言及しているように、フロート室６１の底面に残って乾燥したインクにフロート６２が付着すると、インク液面が上昇してもフロート６２が浮上できず、負圧連通管４４の接続部分を塞げなくなる可能性がある。加圧タンク２１に同様の構成を設けても、同様の問題が生じる。

【0036】

そこで、加圧タンク２１及び負圧タンク２２のうちいずれか一方又は両方を液体貯留タンクとして、本発明に係る液体貯留ユニットの構成を適用することで、大気開放管４２，４５からのインクの流出を防ぐ機能を実現することができる。

【0037】

図１に示す第１実施形態の液体貯留ユニット１０は、負圧タンク２２を液体貯留タンクとした場合を示している。本実施形態では、大気開放管４５を大気開放弁４６よりも負圧連通管４４側の箇所で、流路切り替えブロック５１に保持させている。負圧タンク２２の底部とインクジェット記録装置１の筐体底面５２との間には、緩衝ばね５３が配置されている。

【0038】

本実施形態の負圧タンク２２は、不図示の支持機構により、筐体底面５２に対して上下移動可能に支持されている。この支持機構は、位置変更部材を構成することができる。負圧タンク２２は、負圧連通管４４と、大気開放管４５のうち流路切り替えブロック５１よりも負圧連通管４４側の部分と共に、緩衝ばね５３の収縮可能な範囲で、流路切り替えブロック５１に対して下方に移動することができる。

【0039】

したがって、例えば、負圧タンク２２にインクカートリッジ４７からの過剰なインクが供給されて、負圧タンク２２の重量が緩衝ばね５３のばね定数を超えて増加すると、負圧タンク２２の重量に緩衝ばね５３の弾発力がつり合うまで緩衝ばね５３が収縮する。負圧タンク２２の重量が緩衝ばね５３のばね定数を超えるときの負圧タンク２２のインク貯留量は、所定の液体貯留量に相当する。

【0040】

負圧タンク２２の重量増加で緩衝ばね５３が収縮すると、負圧タンク２２、負圧連通管４４、大気開放管４５のうち負圧連通管４４側の部分が、図５に示すように、流路切り替えブロック５１に対して下方に移動する。

【0041】

下方に移動した大気開放管４５のうち負圧連通管４４側の部分は、流路切り替えブロック５１によって塞がれる。大気開放管４５が塞がれることで、負圧タンク２２にインクが過剰に供給されても、大気開放管４５から外にインクが流出するのを阻止できる。

【0042】

また、負圧タンク２２が重量増加により下方に移動して流路切り替えブロック５１が大気開放管４５を塞ぐので、図４の第２の比較例のように、乾いたインクに付着するフロート６２を負圧タンク２２の中に配置して負圧連通管４４を塞ぐ構成とする必要がない。よって、負圧タンク２２内の乾いたインクにフロート６２が付着する度に、負圧タンク２２を交換してフロート６２の機能を復旧させる構成となるのを、避けることができる。

【0043】

図６Ａに示す本発明の第２実施形態に係る液体貯留ユニット１０ａも、第１実施形態の液体貯留ユニット１０と同じく、負圧タンク２２を液体貯留タンクとした場合を示している。

【0044】

本実施形態の液体貯留ユニット１０ａでは、負圧タンク２２の底部の一辺をヒンジ部材５４により回転可能に支持し、負圧タンク２２の全体がヒンジ部材５４を中心として揺動できる構成としている。このヒンジ部材５４は、位置変更部材を構成することができる。負圧タンク２２は、負圧連通管４４の接続部分にインク液面が達するインク貯留量に増加するまでは、例えば、ヒンジ部材５４の回転摩擦力によって、図６Ａに示す傾斜した姿勢を保持することができる。なお、負圧タンク２２の底部の揺動側端部には、下端を自由端とした緩衝ばね５５が吊り下げられている。

【0045】

また、本実施形態では、負圧連通管４４及び大気開放管４５を、可撓性を有するチューブによって変形可能に構成している。大気開放管４５の一部は、支持片５６に支持されて固定されている。支持片５６に支持されていない負圧連通管４４及び負圧連通管４４側の一部の大気開放管４５は、負圧タンク２２の揺動により変形することができる。

【0046】

したがって、例えば、負圧タンク２２にインクカートリッジ４７からの過剰なインクが供給されて、負圧タンク２２のインク液面が負圧連通管４４の接続部分に達すると、重量増加により負圧タンク２２がヒンジ部材５４を中心として揺動する。この揺動により、緩衝ばね５５の下端がインクジェット記録装置１の筐体底面５２に接触する。過剰なインクの供給で重量が増加した負圧タンク２２は、負圧タンク２２の重量に弾発力がつり合うまで緩衝ばね５５が収縮する角度まで揺動する。

【0047】

負圧タンク２２が重量増加により揺動すると、大気開放管４５の支持片５６に支持されていない部分が、図６Ｂに示すように、大気開放管４５の支持片５６に支持された部分に対して変形し、大気開放管４５の中途箇所４５ａが座屈する。この座屈により、大気開放管４５が中途箇所４５ａで塞がれる。大気開放管４５が塞がれることで、負圧タンク２２にインクが過剰に供給されても、大気開放管４５から外にインクが流出するのを阻止できる。

【0048】

また、負圧タンク２２が重量増加により揺動し、変形した大気開放管４５が中途箇所４５ａで座屈して塞がるので、図４の第２の比較例のような構成となるのを、避けることができる。

【0049】

なお、上述した第１及び第２実施形態の液体貯留ユニット１０，１０ａでは、負圧タンク２２を液体貯留タンクとした場合について説明した。しかし、加圧タンク２１を液体貯留タンクとし、図１又は図６Ａに示す第１及び第２実施形態の液体貯留ユニット１０，１０ａの特徴的な構成を加圧タンク２１において採用してもよい。また、液体貯留タンクとするのは、加圧タンク２１及び負圧タンク２２のどちらか一方だけでもよく、両方でもよい。

【0050】

［付記］
以上に説明した実施形態によって、以下に示す態様の発明が開示される。

【0051】

即ち、一つの態様の発明として、
液体供給管から供給されて内部に貯留された液体が液体排出管から排出される液体貯留タンクと、
前記液体貯留タンクに貯留された液体上の空気層を大気と連通させる大気連通管と、
前記液体貯留タンクの液体貯留量に応じて前記液体貯留タンクの位置を変更する位置変更部材と、を備え、
前記大気連通管は、前記液体貯留タンクが所定の液体貯留量に到達した際の位置に移動すると閉塞される、
液体貯留ユニットが開示される。

【0052】

そして、上記態様による発明によれば、液体貯留タンクにインク等の液体が過剰に供給されても、貯留された液体が大気連通管から外に流出するのを制御に頼ることなく防ぐことができる。

【符号の説明】

【0053】

１ インクジェット記録装置
１０，１０ａ 液体貯留ユニット
１１ インクジェットヘッド
１２ インク循環部
１３ インク供給部
２１ 加圧タンク（液体貯留タンク）
２２ 負圧タンク（液体貯留タンク）
２３ インクポンプ
２４ エアポンプ
２５ インク循環管（液体排出管）
２６ インク循環管
２７ インク循環管（液体供給管、液体排出管）
３１，３６ 空気層
３３ 加圧タンク液面センサ
３８ 負圧タンク液面センサ
４１ 加圧連通管（大気連通管）
４２，４５ 大気開放管（大気連通管）
４３，４６ 大気開放弁
４４ 負圧連通管（大気連通管）
４５ａ 中途箇所
４７ インクカートリッジ
４８ インク供給弁
４９ インク補給管（液体供給管）
５１ 流路切り替えブロック
５２ 筐体底面
５４ ヒンジ部材（位置変更部材）
５６ 支持片
６１ フロート室
６２ フロート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】