JP4144644B2

JP4144644B2 - 液体噴射装置及びバルブユニット

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Publication number: JP4144644B2
Application number: JP2006348067A
Authority: JP
Inventors: 義晴有賀; 利雄熊谷; 斉松本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP2007076373A

Description

本発明は、液体噴射装置及びバルブユニットに関するものである。

一般に、Ａ０版等の大型の紙に画像を印刷するプリンタは、インク消費量が多いため、大容量のインクを貯留したインクカートリッジが用いられる。そのため、インクカートリッジをキャリッジに搭載すると、キャリッジが重くなり多大な負荷がかかる。従って、図１０に示す従来の大型プリンタでは、各色のインクカートリッジ２７１を、記録ヘッド２７２が設けられたキャリッジ２７３に搭載させない構成、いわゆるオフキャリッジ型、になっている。

インクは、交換可能に固定された各インクカートリッジ２７１から可撓性の各チューブ２７４（図１０では１つのみ図示）を介してキャリッジ２７３の記録ヘッド２７２に供給される。そのため、キャリッジ２７３の移動に伴ってチューブ２７４内の圧力が変動すると、インクの吐出に影響し、所定量のインクを吐出することが難しくなる。そこで、キャリッジ２７３とチューブ２７４との間には、図１１に示すように圧力ダンパ室２７５が設けられるとともに、インクカートリッジ２７１の吐出口の高さ位置Ｃがインクのノズル吐出口の高さ位置Ｎよりも常に下となるように配置されている。

このプリンタにおいて、図１０に示すキャリッジ２７３の下方の領域Ｅは、印刷された紙Ｓの排出領域となっている。そして、印刷中にインクカートリッジ２７１のインクの交換を容易にするため、紙Ｓの排出領域Ｅの側方に、インクカートリッジ２７１が配設される。従って、チューブ２７４の長さは、印刷可能な紙Ｓの大きさの最大幅、すなわちキャリッジ２７３の最大移動幅Ｗ以上に必要となる。

ところで、インクカートリッジ２７１から記録ヘッド２７２へのインクの供給は、記録ヘッド２７２でのインク消費量が増加した場合にも確実に供給されることが望ましい。
この発明は、液体収容体から液体噴射ヘッドに確実に液体を供給することができる液体噴射装置及びバルブユニットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の液体噴射装置は、ターゲットに対して液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体を貯留する液体収容体と、該液体収容体から前記液体の供給を受けると共に該液体を前記液体噴射ヘッドに供給するバルブユニットとを備え、前記バルブユニットは、前記液体収容体に供給路を介して連通すると共に前記液体噴射ヘッドに排出路を介して連通する圧力室と、開弁動作又は閉弁動作することにより前記供給路を開放又は閉鎖する弁体と、該弁体を前記供給路が閉鎖される閉弁方向に付勢するバネと、前記圧力室内の圧力状態に応じて変形可能に構成され、前記圧力室内の前記液体の減少に伴い発生する負圧により変形した際には、その変形を前記弁体に伝達することにより該弁体を前記バネの付勢力に抗して前記供給路が開放される開弁方向に動作させる駆動体とを備え、前記液体収容体から前記液体を供給する圧力は、前記液体収容体から前記供給路を介して前記液体が前記弁体に至るまでに損失される圧力と、前記駆動体が変形して前記弁体を開弁状態とするときに必要な前記圧力室内の圧力と、前記液体収容体における液体の消費による液体の圧力の変化との和以上となるように設定されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記液体収容体は、前記ターゲットを載置するプラテンの上方の領域であって、前記弁体より所定高さだけ上方となる位置に配設されており、前記液体を供給する圧力は、その高さでの位置水頭であることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記駆動体は可撓性を有するフィルムを有し、前記圧力室は前記フィルムが剛性を有するケースの側面に形成された凹部を覆うように前記ケースの側面に貼着されることにより形成されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、ターゲットに対して液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体を貯留する液体収容体とを備えた液体噴射装置に、前記液体収容体から前記液体の供給を受けると共に該液体を前記液体噴射ヘッドに供給するために備えられるバルブユニットであって、前記液体収容体に供給路を介して連通すると共に前記液体噴射ヘッドに排出路を介して連通する圧力室と、開弁動作又は閉弁動作することにより前記供給路を開放又は閉鎖する弁体と、該弁体を前記供給路が閉鎖される閉弁方向に付勢するバネと、前記圧力室内の圧力状態に応じて変形可能に構成され、前記圧力室内の前記液体の減少に伴い発生する負圧により変形した際には、その変形を前記弁体に伝達することにより該弁体を前記バネの付勢力に抗して前記供給路が開放される開弁方向に動作させる駆動体とを備え、前記液体収容体から供給される液体の圧力は、前記駆動体が変形して前記弁体を開弁状態とするときに必要な前記圧力室内の圧力と、前記液体収容体における液体の消費による液体の圧力の変化との和以上となるように設定されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記液体収容体は、前記ターゲットを載置するプラテンの上方の領域であって、前記弁体より所定高さだけ上方となる位置に配設されており、該液体収容体から供給される液体の圧力は、その高さでの位置水頭により変化することを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、前記駆動体は可撓性を有するフィルムを有し、前記圧力室は前記フィルムが剛性を有するケースの側面に形成された凹部を覆うように前記ケースの側面に貼着されることにより形成されていることを要旨とする。

本発明によれば、液体収容体から液体噴射ヘッドに確実に液体を供給することができる液体噴射装置及びバルブユニットを提供することができる。

（第１実施形態）
以下、この発明の第１の実施形態にかかる液体噴射装置を図面に従って詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態の液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ（以下、プリンタ）２１０は、逆Ｔ字形状の１対の支持柱２１１，２１２を備えている。各支持柱２１１，２１２の下方には、プリンタの移動を容易に行うため、一対のキャスタ２１３が設けられている。また、支持柱２１１，２１２には、これらを連結する連結棒２１４が設けられるとともに、その上方に略直方体形状をしたハウジング２１５が支持されている。

ハウジング２１５の右側上部には、操作パネル２１６が突設されている。この操作パネル２１６は、複数の操作ボタン２１７及び表示画面２１８を有している。従って、操作パネル２１６は、処理内容を表示画面２１８に表示しながら、ユーザによる操作ボタン２１７の選択により、所定の印刷を行うことができる。また、ハウジング２１５には、その背面側に図示しない接続部が設けられており、この接続部を介して図示しないコンピュータが接続されている。従って、ハウジング２１５に内蔵されている図示しないメモリには、そのコンピュータから受信した印刷データが記憶される。

ハウジング２１５の背面側には、給紙部２１９が設けられ、この給紙部２１９には、巻心２１９ａに巻かれたターゲットとしての紙Ｓが収容されている。また、このハウジング２１５には、図示しない紙送り機構が設けられており、この紙送り機構により紙Ｓが、後述するプラテン２３５へと送られる。

ハウジング２１５の外部においてその中央上部には、インクカートリッジ収容部２２０が固着されている。このインクカートリッジ収容部２２０には、液体収容体としての各色（例えばシアン、マゼンタ、イエロ及びブラックの４色）のインクカートリッジ２２１，２２２，２２３，２２４が前面から交換可能に配置されている。詳述すると、インクカートリッジ２２１〜２２４は、扁平な直方体の箱状であって、その最大面積部分が上向き及び下向きに配置され、かつ各インクカートリッジ２２１〜２２４が同一平面上に配設されている。各インクカートリッジ２２１〜２２４内には、図２に示すように、液体であるインクが貯留されたインクパック２２５が内蔵されている。各インクカートリッジ２２１〜２２４のインクパック２２５の中央には、外部に突出したインク導出口２２１ａ，２２２ａ，２２３ａ，２２４ａが設けられている。各インク導出口２２１ａ，２２２ａ，２２３ａ，２２４ａには、供給管としての可撓性のチューブ２２６，２２７，２２８，２２９の先端に設けられた針Ｉがそれぞれ装着される。

一方、ハウジング２１５の内部には、図３に示すように、左右一対の駆動プーリ２３１及び従動プーリ２３２に掛け装されたタイミングベルト２３３と、ガイド軸２３４とが配置されている。また、同ハウジング２１５の中央下側には、紙Ｓが載置されるプラテン２３５が配設されている。更に、このプラテン２３５の上方には、キャリッジ２３６が配設されている。このキャリッジ２３６は、前記ガイド軸２３４に係合されて案内されるとともに、前記タイミングベルト２３３に係合して駆動される。従って、このキャリッジ２３６は、前記プラテン２３５と所定の隙間をおいて、プラテン２３５の上方に配置されるとともに、Ｘ方向に移動可能となっている。

キャリッジ２３６には、図２に示すように、インクを吐出する複数のノズルが形成された記録ヘッド２３７が設けられている。また、このキャリッジ２３６には、記録ヘッド２３７の上方に位置するように、各インクカートリッジ２２１〜２２４に対応するバルブユニット２４１〜２４４が設けられている。各バルブユニット２４１〜２４４は、図２〜図４に示すように、同一の構造を有している。なお、図２において、バルブユニット２４１は図４の２４１−２４１線に沿った断面図によって示され、バルブユニット２４２，２４３は図５の２４２−２４２線に沿った断面図によって示され、バルブユニット２４４は図４の２４４−２４４線に沿った断面図によって示されている。

各バルブユニット２４１〜２４４は、図２、図４及び図５に示すように、例えば剛性のある合成樹脂などからなる略円筒状のケース２４５を備えている。図４に示すように、同ケース２４５の第一側面には、略円筒状の凹部２４５ａと、屈曲された２つの溝部２４５ｂ，２４５ｃとが形成されている。これら凹部２４５ａ、溝部２４５ｂ及び溝部２４５ｃを覆うように、導入側フィルム２４８が、ケース２４５の第一側面に熱溶着により貼着されている。これにより、前記凹部２４５ａが供給室２５０となり、溝部２４５ｂが供給室２５０に連通する供給路２５１となり、溝部２４５ｃが排出路２５３となる。

また、図５に示すように、同ケース２４５の第二側面には、略円筒状の凹部２４５ｄが形成されている。そして、第二側面には、駆動体としての排出側フィルム２４９が、熱溶着により貼着されており、これにより凹部２４５ｄは、圧力室２５２を構成する。

なお、導入側フィルム２４８及び排出側フィルム２４９は、軟質であって、インク性状に化学的な影響を及ぼさず、更に水分透過度や酸素や窒素透過度の低い材質が重要である。そこで、フィルム２４８及び２４９は、高密度ポリエチレンあるいはポリプロピレンフィルムに、塩化ビニリデン（サラン）をコーティングしたナイロンフィルムを接着ラミネートした構成から成る。これは、供給室２５０及び圧力室２５２の圧力状態を、両フィルムにて効率的に感知するためである。なお、本実施形態の導入側フィルム２４８及び排出側フィルム２４９は、透明である。

また、ケース２４５の中央には、前記供給室２５０及び圧力室２５２を互いに連通するための貫通孔２４５ｅが設けられるとともに、圧力室２５２と排出路２５３とを連通する連絡路２５３ａが設けられている。

更に、同ケース２４５には、前記チューブ２２６〜２２９が接続される接続部２４６と、記録ヘッド２３７に接続されるインク導出部２４７とが形成されている。接続部２４６には前記供給路２５１と前記チューブ２２６〜２２９とを接続する通路形成孔２４６ａが形成され、インク導出部２４７には前記排出路２５３から前記記録ヘッド２３７へと続く通路形成孔２４７ａが形成されている。

従って、チューブ２２６〜２２９から接続部２４６の通路形成孔２４６ａに至ったインクは、供給路２５１、供給室２５０、貫通孔２４５ｅ、圧力室２５２、連絡路２５３ａ、排出路２５３及び通路形成孔２４７ａを介して、記録ヘッド２３７に供給される。

一方、図２に示すように、弁体２５５は、軸部２５５ａ及びこの軸部２５５ａと一体形成された円板部２５５ｂから成り、その軸部２５５ａが前記貫通孔２４５ｅに挿通され、円板部２５５ｂが供給室２５０に位置している。また、円板部２５５ｂの背面には、閉弁用バネ２５７の一端が圧接され、この閉弁用バネ２５７の他端は、バネ座２５８に圧接されている。従って、閉弁用バネ２５７は、弁体２５５を排出側フィルム２４９側（図の右側）に付勢する。供給室２５０側（図の左側）の貫通孔２４５ｅの周囲には、シール部材２５９が固着されている。従って、閉弁用バネ２５７が弁体２５５を図２の右方に付勢することにより、前記弁体２５５の円板部２５５ｂがシール部材２５９を圧接して、弁体２５５は貫通孔２４５ｅを塞いで閉弁する（図２のバルブユニット２４２参照）。

一方、前記排出側フィルム２４９の外側には、剛性のある受圧板２５４が、前記ケース２４５の貫通孔２４５ｅに対して同心的に固着されている。受圧板２５４は、可撓性の排出側フィルム２４９が圧力室２５２の圧力を受ける度に変形してしまうことを極力防ぎ、常に同じ圧力を受けた場合には同じように供給室２５０側（左側）に撓んで、弁体２５５の軸部２５５ａを同じように押圧するためのものである。また、圧力室２５２には、負圧保持バネ２６０が配設されている。この負圧保持バネ２６０は、貫通孔２４５ｅの周囲に当接しているとともに、排出側フィルム２４９を押圧している。従って、負圧保持バネ２６０は、圧力室２５２内のインクの自重によって圧力室２５２内の圧力が不均一となって、弁体２５５の軸部２５５ａを偏った状態で押圧されることを極力防いでいる。

次に、バルブユニット２４１〜２４４の弁体２５５に対するインクカートリッジ収容部２２０の高さＨ（ｍｍ）の設定方法について、図２，６及び図７を参照して説明する。
記録ヘッドがインクを消費している際の圧力室２５２の圧力Ｐｖは、弁体２５５の開放圧力Ｐｏに等しい。開放圧力Ｐｏは負圧であるから、マイナスの符号となり、以下の式で示される。

Ｐｖ＝−Ｐｏ・・・（１）
また、この開放圧力Ｐｏは、図６に示すように供給室２５０に配設された閉弁用バネ２５７の付勢力Ｋｅ、圧力室２５２に配設された負圧保持バネ２６０の付勢力Ｋｏ、排出側フィルム２４９が変形する際の抵抗力ｆｍ、位置水頭Ｈにより弁体２５５の円板部２５５ｂの背面に加わる力Ｐｃの和より大きい必要がある。そのため、開放圧力Ｐｏは以下の式で表される。

Ｐｏ≧Ｋｏ＋Ｋｅ＋ｆｍ＋Ｐｃ
ここで、弁体２５５の円板部２５５ｂにかかる力Ｐｃは位置水頭により変化するため、圧力室２５２の圧力Ｐｖは図７の点線ｄＬに示すようになる。しかしながら、円板部２５５ｂの面積が微小であるため、円板部２５５ｂにかかる力Ｐｃは無視できる程小さい。そのため、位置水頭Ｈを変えても大きな開放圧力Ｐｏには影響が及びがたく、開放圧力Ｐｏは、Ｐｏ＝ａ（一定）の直線Ｌ１で表されると考えても差し支えない。

一方、供給室２５０の圧力Ｐｋは、インクカートリッジ収容部２２０から供給室２５０までの高さによる位置水頭Ｈと、チューブ２２６〜２２９の圧力損失Ｐｔの和となる。圧力損失Ｐｔは負圧であるから、マイナスの符号となり、以下の式で表される。

Ｐｋ＝−Ｐｔ＋Ｈ・・・（２）
位置水頭Ｈがゼロの場合、Ｐｋ＝−Ｐｔとなり、位置水頭Ｈを高くしていけば、供給室２５０の圧力Ｐｋは図７の直線Ｌ２で示されるようになる。

そして、インク消費中における（２）式で示される供給室２５０の圧力Ｐｋが、（１）式で示される圧力室２５２の圧力Ｐｖ以上である場合に、インクは供給室２５０から圧力室２５２へ十分供給されることになる。即ち、
Ｐｋ≧Ｐｖ＝ −Ｐｔ＋Ｈ≧−Ｐｏ
となり、上式よりインクが供給室２５０から圧力室２５２へ十分供給されるための位置水頭Ｈｅは以下の式で表されることになる。

Ｈｅ≧−Ｐｏ＋Ｐｔ
また、位置水頭Ｈを変化させた場合の、圧力室２５２の圧力Ｐｖは図７の直線Ｌ１と直線Ｌ２とを結んだ線で表される。

Ｈ≧Ｈｅと設定した場合、記録ヘッドが印字のためにインクを消費した場合でも、インクは供給室２５０から圧力室２５２へ十分に供給される。従って、弁体２５５は圧力室２５２の圧力を調製しながら開閉（自己封止）することになり、圧力室２５２の圧力Ｐｖは−Ｐｏに等しくなって、Ｐｖ＝−Ｐｏが成立する。

Ｈ＜Ｈｅと設定した場合、記録ヘッドが印字のためにインクを消費した場合に、供給室２５０から圧力室２５２へのインクの供給が不足気味となり、それを解消すべく、弁体２５５を常に開放した状態で圧力室２５２へインクが供給される。この場合、圧力室２５２の圧力Ｐｖは次の式、Ｐｖ＝−Ｐｏ−Ｈ
によって表される。

圧力室２５２の圧力は記録ヘッドへの供給圧力となるため、小さい程良い。従って、本実施形態におけるカートリッジ収容部２２０の高さＨはＨｅ以上とすべきである。
次に、インクカートリッジ収容部２２０の高さＨ（ｍｍ）について、具体的な数値を用いて説明する。例えば、インクカートリッジ２２１〜２２４から供給室２５０に至るチューブ２２６〜２２９の圧力損失Ｐｔが１５０（ｍｍＨ_２Ｏ）であって、弁体２５５の開放圧力Ｐｏが１００（ｍｍＨ_２Ｏ）であるとする。このとき、インクが供給室２５０から圧力室２５２へ十分に供給されるために必要な位置水頭Ｈｅは以下のように表される。

Ｈｅ＝−１００（ｍｍＨ_２Ｏ）＋１５０（ｍｍＨ_２Ｏ）＝５０（ｍｍＨ_２Ｏ）
また、開放圧力Ｐｖと圧力損失Ｐｆは同じで、例えば、チューブ２２６〜２２９を長くして、圧力損失Ｐｔが２００（ｍｍＨ_２Ｏ）まで増加した場合には、図７に二点鎖線で示すように位置水頭Ｈｅは１００（ｍｍＨ_２Ｏ）と、高くなる。

次に、本実施形態のプリンタの作用について説明する。
プリンタ２１０を使用するにあたっては、給紙部２１９に巻心２１９ａに巻かれた紙Ｓが収容され、インクカートリッジ収容部２２０に各色のインクカートリッジ２２１〜２２４が収容される。また、インクカートリッジ２２１〜２２４のインク導出口２２１ａ〜２２４ａが針Ｉに係合される。

そして、プリンタ２１０は、接続された図示しないコンピュータから印刷データを受信すると、その印刷データをメモリに蓄積する。次に、印刷データの印刷が実行されると、図示しない紙送り装置により前記紙Ｓがハウジング２１５へと導入される。そして、プリンタ２１０は、紙Ｓがプラテン２３５及びキャリッジ２３６の間に至ると、キャリッジ２３６の記録ヘッド２３７の吐出口から適宜インクを吐出させながら、キャリッジ２３６をＸ方向に移動させて、印刷を行う。

詳述すると、記録ヘッド２３７からインクが吐出されると、その吐出されたインクの容積分だけバルブユニット２４１〜２４４の圧力室２５２の容積が減少し、一定の負圧が発生する。この負圧が上述した開放圧力Ｐｏとなる。この負圧により排出側フィルム２４９が、閉弁用バネ２５７及び負圧保持バネ２６０に抗して、導入側フィルム２４８側に変形する（図２のバルブユニット２４３参照）。排出側フィルム２４９が変形すると、排出側フィルム２４９に固着した受圧板２５４が移動して弁体２５５を当接し、弁体２５５を左方に押圧する。これにより弁体２５５が左方に移動して、円板部２５５ｂがシール部材２５９から離れ、供給室２５０は貫通孔２４５ｅを介して圧力室２５２と連通し、供給室２５０からインクが圧力室２５２に流入する。インクが圧力室２５２に流入すると、圧力室２５２の負圧が解消され、弁体２５５は閉弁用バネ２５７の付勢力により右方に移動されて、閉弁する（図２のバルブユニット２４２参照）。

プリンタ２１０は、上述のようにインクを吐出しながら、キャリッジ２３６がＸ方向に一往復移動させる度に、図示しない紙送り機構を駆動して、紙Ｓをプリンタ２１０の下方に移動させる。そして、上述した一連の動作を繰り返しながら、印刷を行う。

本実施形態のプリンタ２１０によれば、以下のような効果を得ることができる。
（ａ）本実施形態では、インクカートリッジ２２１〜２２４は、キャリッジ２３６の可動領域であって、記録ヘッド２３７の上方に設けられている。そのため、インクカートリッジ２２１〜２２４の記録ヘッド２３７からの水頭差によりインクが記録ヘッド２３７に供給されるので、加圧ポンプなどのインク供給装置を設ける必要がない。また、チューブ２２６〜２２９の長さは、各インク導出口２２１ａ〜２２４ａから最も遠いキャリッジ２３６の可動範囲まであればよいので、従来の場合よりも、記録ヘッド２３７にインクを供給するチューブ２２６〜２２９を短くすることができる。すなわち、圧力損失を小さくすることができるので、記録ヘッド２３７からインクカートリッジ２２１〜２２４までの高さＨを低くしても、インクを記録ヘッド２３７により確実に供給することができる。従って、記録ヘッド２３７からインクカートリッジ２２１〜２２４までの高さＨを従来よりも低くすることができるので、プリンタ２１０を小型化することができる。

（ｂ）本実施形態では、キャリッジ２３６の記録ヘッド２３７の上流側に、供給室２５０の圧力が圧力室２５２の圧力より高い場合に閉弁するバルブユニット２４１〜２４４を設けている。そのため、インクカートリッジ２２１〜２２４が記録ヘッド２３７より上方にあっても、その圧力によって記録ヘッド２３７からインクが漏出することがない。また、記録ヘッド２３７からインクカートリッジ２２１〜２２４までの水頭差を利用してインクカートリッジ２２１〜２２４のインクを記録ヘッド２３７に供給するので、インクを記録ヘッド２３７に供給するための加圧ポンプなどの大がかりな装置を設ける必要がない。そのため、一層、プリンタ２１０を小型化することができる。加えて、インクカートリッジ収容部２２０がキャリッジ２３６の上方に配設されているため、印刷中に、印刷された紙Ｓがキャリッジ２３６の下方に排出された場合であっても、インクの交換が容易に行える。

（ｃ）本実施形態では、バルブユニット２４１〜２４４の弁体２５５からインクカートリッジ収容部２２０までの高さＨは、チューブ２２６〜２２９の圧力損失Ｐｔによる圧力水頭と、バルブユニット２４１〜２４４の弁体２５５の開放圧力Ｐｏ（負圧）による圧力水頭との和に等しい位置水頭となっている。そのため、高さＨにより生じるエネルギによって、インクカートリッジ２２１〜２２４のインクは、記録ヘッド２３７までより確実に供給することができる。従って、インクは記録ヘッド２３７からスムーズに吐出することができる。

（ｄ）本実施形態では、バルブユニット２４１〜２４４の弁体２５５からインクカートリッジ収容部２２０までの高さＨは、チューブ２２６〜２２９の圧力損失Ｐｔの圧力水頭と、バルブユニット２４１〜２４４の弁体２５５の開放圧力Ｐｏ（負圧）による圧力水頭との和に等しい位置水頭となっている。すなわち、インクカートリッジ２２１〜２２４のインクを記録ヘッド２３７に対してより確実に供給することができる最も低い高さＨとなっている。従って、より一層、プリンタ２１０を小型化することができる。

（ｅ）本実施形態では、インクカートリッジ２２１〜２２４を扁平な箱状に形成し、平らに配設したので、インクジェット式プリンタ２１０の高さ寸法をより小さくすることができる。

（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した液体噴射装置の第２実施形態を図８及び図９に従って説明する。ただし、以下の各実施形態において、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第２実施形態の液体噴射装置としてのプリンタ２１０のインクカートリッジ収容部２２０は、プリンタ２１０のほぼ中央に配設されており、縦長形状のインクカートリッジ２２１〜２２４を収容している。

更に、本実施形態では、バルブユニット２４１〜２４４の弁体２５５からインクカートリッジ２２１〜２２４までの高さＨは、インクカートリッジ２２１〜２２４内のインクパック２２５内における静水頭変化をｄとすると、次の式のように設定されている。

Ｈ＝Ｈｅ＋ｄ・・・（３）
すなわち、本実施形態のインクカートリッジ収容部２２０の高さＨは、インク消費によるインクカートリッジ２２１〜２２４内の静水頭の変化を考慮したものとなっている。

従って、本実施形態のプリンタ２１０においても、インクカートリッジ収容部２２０にインクカートリッジ２２１〜２２４が収容されて、針Ｉに係合され、弁体２５５が閉弁した状態となっている。そして、プリンタ２１０は、上記第１実施形態と同様に、印刷が実行されると、紙Ｓをプラテン２３５及びキャリッジ２３６の間に搬送しながら、かつキャリッジ２３６をＸ方向に移動させながら、キャリッジ２３６の記録ヘッド２３７からインクが吐出させて、印刷を行う。

その後、インクカートリッジ２２１〜２２４内のインクが消費されると、インクカートリッジ２２１〜２２４内の静水頭が負圧となる。従って、インクが記録ヘッド２３７のノズルの吐出口から吐出されて圧力室２５２内の容積が減少したことに伴って発生する負圧により、供給室２５０から圧力室２５２へのインクの供給が不足し、圧力室２５２の圧力が大幅に低下するおそれが発生する。しかしながら、本実施形態の高さＨは、上記第１実施形態の位置水頭Ｈｅに、インクカートリッジ２２１〜２２４内のインクの深さによる静水頭変化ｄを加えた値に設定されている。そのため、インクカートリッジ２２１〜２２４内のインクがほとんど消費されたとしても、供給室２５０の圧力は、圧力室２５２の圧力より高く、供給室２５０から圧力室２５２へのインクの供給は十分に行われ、圧力室内の圧力は適切に保たれる。

従って、本実施形態は、上記実施形態の（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）と同様の効果を得ることができるとともに、以下の効果を得ることができる。
（ｆ）本実施形態においては、インクカートリッジ収容部２２０内に、プリンタ２１０のほぼ中央で左右に整列するように、インクカートリッジ２２１〜２２４が収容されている。従って、各インクカートリッジ２２１〜２２４から各バルブユニット２４１〜２４４にインクを供給するチューブ２２６〜２２９の長さは、キャリッジ２３６の可動範囲のほぼ半分とすることができる。従って、キャリッジにインクが供給されるチューブ２２６〜２２９をより短くすることができるので、圧力損失をより小さくすることができ、プリンタ２１０をより小型化することができる。

（ｇ）本実施形態においては、高さＨは、インクカートリッジ２２１〜２２４内のインクの深さによる水頭差変化を考慮した値に設定されている。そのため、インクカートリッジ２２１〜２２４内のインクがほとんど消費された場合であっても、スムーズにインクカートリッジ２２１〜２２４内のインクを記録ヘッド２３７へと供給することができる。

なお、上記第１，第２実施形態は、以下のように変更してもよい。
上記各実施形態においては、圧力室２５２に負圧保持バネ２６０を配設した。この負圧保持バネ２６０は、コストの低減などのために省略してもよい。

上記第１実施形態においては、バルブユニット２４１〜２４４の弁体２５５からインクカートリッジ２２１〜２２４までの高さＨを、チューブ２２６〜２２９の圧力損失Ｐｔによる圧力水頭と、バルブユニット２４１〜２４４の弁体２５５の開放圧力Ｐｏ（負圧）による圧力水頭との和の位置水頭Ｈｅと同じにした。また、上記第２実施形態では、高さＨをＨｅ＋ｄと同じとした。しかしながら、バルブユニット２４１〜２４４の弁体２５５からインクカートリッジ２２１〜２２４までの高さＨは、位置水頭Ｈｅと全く同じでなくても、位置水頭Ｈｅ以上であればよい。この場合であっても、インクカートリッジ２２１〜２２４のインクを、より確実にバルブユニット２４１〜２４４に供給することができる。

上記第２実施形態においては、インクカートリッジ２２１〜２２４を収容するインクカートリッジ収容部２２０をハウジング２１５の中央に載置した。しかしながら、プリンタの他の構成部品の配置に応じて、インクカートリッジ収容部２２０はインクジェット式プリンタ２１０の中央でなくても、キャリッジ２３６の可動範囲内であればよい。この場合にも、従来よりチューブ２２６〜２２９を短くすることができるので、圧力損失を低減することができ、プリンタ２１０の小型化に寄与することができる。

上記各実施形態では、インクパック２２５を収容したインクカートリッジ２２１〜２２４について説明した。これに代えて、例えば、多孔質体にインクを貯留したインクカートリッジ２２１〜２２４を用いるようにしてもよい。

第１実施形態のプリンタの斜視図。図１のプリンタの要部を示す部分拡大断面。図１のプリンタの要部を示す平面図。図１のプリンタに使用するバルブユニットの左側面図。同じくバルブユニットの右側面図。バルブユニットに作用する力を示す概念図。バルブユニットの高さと圧力損失との関係を示す図。第２実施形態のプリンタの要部を示す斜視図。図８におけるプリンタの要部を示す部分拡大断面図。従来例におけるプリンタの正面図。図１０のプリンタの構成を示す概略図。

符号の説明

Ｓ… ターゲットとしての紙
２２１，２２２，２２３，２２４… 液体収容体としての各色のインクカートリッジ
２２６，２２７，２２８，２２９… 供給管としての可撓性のチューブ
２３６… キャリッジ
２３７… 液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド
２５５… 弁機構を構成する弁体
２５７… 弁機構を構成する閉弁用バネ

Claims

ターゲットに対して液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体を貯留する液体収容体と、該液体収容体から前記液体の供給を受けると共に該液体を前記液体噴射ヘッドに供給するバルブユニットとを備え、
前記バルブユニットは、
前記液体収容体に供給路を介して連通すると共に前記液体噴射ヘッドに排出路を介して連通する圧力室と、
開弁動作又は閉弁動作することにより前記供給路を開放又は閉鎖する弁体と、
該弁体を前記供給路が閉鎖される閉弁方向に付勢するバネと、
前記圧力室内の圧力状態に応じて変形可能に構成され、前記圧力室内の前記液体の減少に伴い発生する負圧により変形した際には、その変形を前記弁体に伝達することにより該弁体を前記バネの付勢力に抗して前記供給路が開放される開弁方向に動作させる駆動体とを備え、
前記液体収容体から前記液体を供給する圧力は、前記液体収容体から前記供給路を介して前記液体が前記弁体に至るまでに損失される圧力と、前記駆動体が変形して前記弁体を開弁状態とするときに必要な前記圧力室内の圧力と、前記液体収容体における液体の消費による液体の圧力の変化との和以上となるように設定されている液体噴射装置。
前記液体収容体は、前記ターゲットを載置するプラテンの上方の領域であって、前記弁体より所定高さだけ上方となる位置に配設されており、
前記液体を供給する圧力は、その高さでの位置水頭であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
前記駆動体は可撓性を有するフィルムを有し、前記圧力室は前記フィルムが剛性を有するケースの側面に形成された凹部を覆うように前記ケースの側面に貼着されることにより形成されている請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置。
ターゲットに対して液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体を貯留する液体収容体とを備えた液体噴射装置に、前記液体収容体から前記液体の供給を受けると共に該液体を前記液体噴射ヘッドに供給するために備えられるバルブユニットであって、
前記液体収容体に供給路を介して連通すると共に前記液体噴射ヘッドに排出路を介して連通する圧力室と、
開弁動作又は閉弁動作することにより前記供給路を開放又は閉鎖する弁体と、
該弁体を前記供給路が閉鎖される閉弁方向に付勢するバネと、
前記圧力室内の圧力状態に応じて変形可能に構成され、前記圧力室内の前記液体の減少に伴い発生する負圧により変形した際には、その変形を前記弁体に伝達することにより該弁体を前記バネの付勢力に抗して前記供給路が開放される開弁方向に動作させる駆動体とを備え、
前記液体収容体から供給される液体の圧力は、前記駆動体が変形して前記弁体を開弁状態とするときに必要な前記圧力室内の圧力と、前記液体収容体における液体の消費による液体の圧力の変化との和以上となるように設定されているバルブユニット。
前記液体収容体は、前記ターゲットを載置するプラテンの上方の領域であって、前記弁体より所定高さだけ上方となる位置に配設されており、
該液体収容体から供給される液体の圧力は、その高さでの位置水頭により変化することを特徴とする請求項４に記載のバルブユニット。
前記駆動体は可撓性を有するフィルムを有し、前記圧力室は前記フィルムが剛性を有するケースの側面に形成された凹部を覆うように前記ケースの側面に貼着されることにより形成されている請求項４または請求項５に記載のバルブユニット。