JP7654939B2 - 液体供給装置、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体供給装置、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば、液体吐出ヘッドを有するインク吐出方式の記録装置（液体を吐出する装置）が知られている。また、液体吐出ヘッドとしては、ノズルに連通する個別液室への供給流路と個別液室に通じる排出流路とを有し、供給流路に通じる液体の供給口と、排出流路に通じる液体の排出口を備える循環型のヘッドが知られている。

循環型の液体吐出ヘッドとしては、供給側と排出側（回収側）に液体タンクをそれぞれ備え、２つの液体タンク内のエアの正負による圧力差によって正圧側から負圧側へ液体を送液し、ポンプで負圧側から正圧側へ送液することで、液体タンクと液体を吐出するヘッドとの間で液体を循環させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような循環機構により、ノズルの乾燥防止や密度の高い顔料の沈降防止等を実現することができる。

従来の装置では、液体タンク内にインクを補充する際に吐出動作を停止し、補充後に再開するため、生産性が低下するという課題があった。
特に、液体タンクの容積が小さい場合には、補充用液体タンクから液体タンクへのインクの補充操作を頻繁に行うこととなり、生産性の低下が避けられない。しかしながら、タンクの容積を大きくすることは装置の大型化につながり、小型化が課題となっている循環型のヘッドを備えた液体供給装置には好ましくない。

これに対し、特許文献１には、吐出動作の停止を防止し、生産性を向上させる目的で、液室と液体吐出部とで液体を循環する循環部と、液室に新たな液体を補充する液体補充部と、液室に気体を補充する気体補充部とを備え、液体補充部からの新たな液体の補充と気体補充部からの気体の補充とを切り替えて、液体吐出部の圧力を調整する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１の技術により吐出動作の停止を防止できたとしても、小型化に伴いタンクの容量を小さくすることでエア容積も小さくなり、インク供給時にポンプによる圧力変動（脈動）が大きくなり、インク吐出時には脈動範囲を超えた著しい圧力変動が生じるという課題がある。
圧力変動の発生により、液体の溢れや気泡の巻き込み等が生じ、溶存した気体に起因した液体吐出ヘッドの吐出不良を招くおそれがある。また、圧力変動の発生により、吐出する液体の体積や速度が不安定となることがある。そのため、画像形成装置に搭載された場合には、画像品質の低下を招くおそれがある。

そこで、本発明は、循環機構を備える装置の小型化を図りつつ、小型化に伴う圧力変動の発生を低減し、液体吐出ヘッドの吐出不良の発生を防止することができる液体供給装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の液体供給装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに供給する液体を収容するメインタンクと、気体と液体とを収容し、前記メインタンク及び前記液体吐出ヘッドに接続される第１のサブタンクと、気体と液体とを収容し、前記第１のサブタンクおよび前記液体吐出ヘッドに接続される第２のサブタンクと気体を収容し、前記第１のサブタンクと接続される第１のエアタンクと、気体を収容し、前記第２のサブタンクと接続される第２のエアタンクと、を備え、前記第１のエアタンクの体積は前記第１のサブタンクの体積よりも大きい、または、前記第２のエアタンクの体積は前記第２のサブタンクの体積よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明の液体供給装置は、液体を吐出する第１の液体吐出ヘッド及び第２の液体吐出ヘッドと、前記第１の液体吐出ヘッド及び前記第２の液体吐出ヘッドに供給する液体を収容するメインタンクと、気体と液体とを収容し、前記メインタンク及び前記第１の液体吐出ヘッドに接続される第１のサブタンクと、気体と液体とを収容し、前記第１のサブタンク及び前記第１の液体吐出ヘッドに接続される第２のサブタンクと気体と液体とを収容し、前記メインタンク及び前記第２の液体吐出ヘッドに接続される第３のサブタンクと、気体と液体とを収容し、前記第３のサブタンク及び前記第２の液体吐出ヘッドに接続される第４のサブタンクと、気体を収容し、負の空気圧を供給する負圧エアタンクと、気体を収容し、正の空気圧を供給する正圧エアタンクと、を備え、前記負圧エアタンクは、前記第１のサブタンク、前記第２のサブタンク、前記第３のサブタンク、及び前記第４のサブタンクのうちの二つのサブタンクと接続され、前記正圧エアタンクは、前記負圧エアタンクと接続されたサブタンク以外の二つのサブタンクと接続されることを特徴とする。

本発明によれば、循環機構を備える装置の小型化を図りつつ、小型化に伴う圧力変動の発生を低減し、液体吐出ヘッドの吐出不良の発生を防止することができる液体供給装置を提供することができる。

本実施形態に係る液体供給装置の第一の実施形態を示す模式図である。 本実施形態に係る液体供給装置の一例を示す外観図である。 エアタンクの接続有無による圧力変動の違いを概念的に示すグラフである。 本実施形態に係る液体供給装置の第二の実施形態を示す模式図である。 本実施形態に係る液体供給装置の第二の実施形態の変形例を示す模式図である。 本実施形態に係る液体供給装置の第二の実施形態の変形例を示す模式図である。 本実施形態に係る液体供給装置の第二の実施形態の変形例を示す模式図である。 本実施形態に係る液体供給装置の第三の実施形態を示す模式図である。 従来の液体供給装置（比較例）を示す模式図である。 液体吐出ユニットの一例を示す側面図である。 液体吐出ユニットの一例を示す上面図である。 液体吐出ユニットの一例を示す側面図である。 液体を吐出する装置の一例を示す機構部の平面説明図である。

以下、本発明に係る液体供給装置、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

〔液体供給装置〕
図１及び図３～図８は本発明に係る液体供給装置を示す模式図であり、図２は本発明に係る液体供給装置の一例を示す外観図である。図中の矢印は、液体または気体の流れる方向を示している。
本実施形態に係る液体供給装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッド８と、液体吐出ヘッド８に供給する液体を収容するメインタンク１と、少なくとも気体を収容し、メインタンク１及び液体吐出ヘッド８と連通するサブタンク２，３と、気体を収容し、サブタンク２，３と接続されるエアタンク９，１０と、を備え、サブタンク２，３は、液体吐出ヘッドに８液体を供給する正圧サブタンク３、及び液体吐出ヘッド８から液体を回収する負圧サブタンク２を少なくとも備える。

［第一の実施形態］
（実施例１）
第一の実施形態に係る液体供給装置の一例を図１（Ａ）に示す。
図１（Ａ）の液体供給装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッド８と、液体吐出ヘッド８に供給する液体を収容するメインタンク１と、気体と液体とを収容し、メインタンク１及び液体吐出ヘッド８に接続される第１のサブタンクと、気体と液体とを収容し、第１のサブタンクおよび液体吐出ヘッドに接続される第２のサブタンクと気体を収容し、第１のサブタンクと接続される第１のエアタンクと、気体を収容し、第２のサブタンクと接続される第２のエアタンクと、を備える。

本実施例の液体供給装置において、第１のサブタンクは、液体吐出ヘッド８から液体を回収する負圧サブタンク２であり、第２のサブタンクは、液体吐出ヘッド８に液体を供給する正圧サブタンク３であり、第１のエアタンクは負の空気圧を供給する負圧エアタンク９であり、第２のエアタンクは、正の空気圧を供給する正圧エアタンク１０である。

また、本実施例の液体供給装置は、メインタンク１と負圧サブタンク２との間に接続され、メインタンク１から負圧サブタンク２に液体を供給する第１の液体供給ポンプ４と、負圧サブタンク２と正圧サブタンク３との間に接続され、負圧サブタンク２から正圧サブタンク３に液体を供給する第２の液体供給ポンプ（循環ポンプ）５と、をさらに備える。

本実施形態に係る液体供給装置は、負圧エアタンク９に接続され、負圧エアタンク９を減圧する減圧エアポンプ７と、正圧エアタンク１０に接続され、正圧エアタンク１０を加圧する加圧エアポンプ６と、を備える。

また、本実施形態の液体供給装置は、メインタンク１と負圧サブタンク２とを接続する液体供給路１１、正圧サブタンク３と負圧サブタンク２を接続する循環流路１４、負圧サブタンク２と液体吐出ヘッド８とを接続する回収流路１２、及び正圧サブタンク３と液体吐出ヘッド８とを接続する供給流路１３を備える。
さらに、負圧サブタンク２と負圧エアタンク９とを接続する第１の負圧エア流路１５、負圧エアタンク９と連通し減圧エアポンプ７と接続された第２の負圧エア流路１７、正圧サブタンク３と正圧エアタンク１０とを接続する第１の正圧エア流路１６、及び正圧エアタンク１０と連通し加圧エアポンプ６と接続された第２の正圧エア流路１８を備える。

本実施形態に係る液体供給装置のエアタンク（正圧エアタンク１０及び負圧エアタンク９）の体積は、サブタンク（正圧サブタンク３及び負圧サブタンク２）の体積よりも大きいことが好ましい。
エアタンク（正圧エアタンク１０及び負圧エアタンク９）の具体的な体積としては、搭載される装置の種類及びサブタンクの体積に応じて適宜選択することができるが、例えば、液体が２０ｍＬ収容されているサブタンクにおいては５０ｍＬ以上であることが好ましい。この場合、エアタンクの体積が５０ｍＬ未満であると、十分なダンパ効果が得られない。

このように、本実施形態に係る液体供給装置は、小型化された正圧サブタンク３及び負圧サブタンク２が液体吐出ヘッド８の上部に配置されるとともに、大容量の正圧エアタンク１０及び負圧エアタンク９が、別部品として正圧サブタンク３及び負圧サブタンク２とは別の位置にそれぞれ配置されている。

比較例として、従来の液体供給装置を図９に示す。
図９に示す従来の液体供給装置は、負圧サブタンク２と減圧エアポンプ７はエアタンクを介さずに直接接続されており、同様に正圧サブタンク３と加圧エアポンプ６もエアタンクを介さずに直接接続されている。このため、インク供給時の圧力変動が大きくなる。

図１（Ａ）に示す本実施形態のエアタンクが接続された態様と、図９に示す従来のエアタンクが接続されていない態様における圧力変動の違いを図３に示す。
図３は、負圧サブタンク２と液体吐出ヘッド８とを接続する回収流路１２、及び正圧サブタンク３と液体吐出ヘッド８とを接続する供給流路１３の圧力変動を概念的に示すグラフであり、本実施形態の例を実線Ｃ１、従来の例を破線Ｃ２で示している。
図３中、Ｐ０は設定された循環圧力の値であり、従来の例における循環時の脈動範囲をＶ１（圧力Ｐ１とＰ２との間の変動）で示し、液体吐出時の圧力変動をＶ２（圧力Ｐ１とＰ３との間の変動）で示す。
図３中、液体の吐出開始のＴ１から吐出終了のＴ２までの期間Ｓにおいて、エアタンクが接続されていない従来の例Ｃ２は、脈動範囲Ｖ１を超えて著しい圧力変動Ｖ２を生じている。これに対し、本実施形態の例Ｃ１は、吐出時における圧力変動も、循環時における脈動の幅も低減されている。

このように、本実施形態の液体供給装置は、サブタンク（正圧サブタンク３及び負圧サブタンク２）とエアタンク（正圧エアタンク１０及び負圧エアタンク９）とを接続することにより、サブタンクにおけるみかけ上の気体の体積が、大容量のエアタンク内の気体の体積との和になる。そのため、大きなエアダンパ効果が得られ、ポンプ駆動による循環時の脈動の幅及び液体吐出時の大きな圧力変動の発生を低減することが可能となる。また、圧力変動の発生を低減することにより、液体吐出ヘッドの吐出不良の発生を防止することができる。

（実施例２）
第一の実施形態の変形例に係る液体供給装置を図１（Ｂ）に示す。
上述の実施例１の液体供給装置では、メインタンク１は負圧サブタンク２と接続されているが、本実施例の液体供給装置では、メインタンク１は正圧サブタンク３と接続されている。

図１（Ｂ）の液体供給装置は、液体吐出ヘッド８に供給する液体を収容するメインタンク１と、気体と液体とを収容し、メインタンク１及び液体吐出ヘッド８に接続される第１のサブタンクと、気体と液体とを収容し、第１のサブタンクおよび液体吐出ヘッドに接続される第２のサブタンクと気体を収容し、第１のサブタンクと接続される第１のエアタンクと、気体を収容し、第２のサブタンクと接続される第２のエアタンクと、を備え、第１のサブタンクは、液体吐出ヘッドに液体を供給する正圧サブタンク３であり、第２のサブタンクは、液体吐出ヘッドから液体を回収する負圧サブタンク２であり、第１のエアタンクは、正の空気圧を供給する正圧エアタンク１０であり、第２のエアタンクは、負の空気圧を供給する負圧エアタンク９である。

このように、メインタンク１と接続されるサブタンクは、負圧サブタンク２及び正圧サブタンク３のいずれであってもよい。
ただし、圧力変動の発生を抑制する観点から、メインタンク１に接続されるサブタンクが負圧サブタンク２である実施例１の構成がより好ましい。

［第二の実施形態］
本実施形態に係る液体供給装置は、連通する複数の負圧サブタンク２と、該複数の負圧サブタンク２に接続された負圧エアタンク９、及び連通する複数の正圧サブタンク３と、該複数の正圧サブタンク３に接続された正圧エアタンク１０を備える。
また、負圧エアタンク９に接続され、負圧エアタンク９を減圧する減圧エアポンプ７と、正圧エアタンク１０に接続され、正圧エアタンク１０を加圧する加圧エアポンプ６と、をさらに備える。

（実施例３）
本実施形態に係る液体供給装置の一例を図４に示す。
図４の液体供給装置は、液体を吐出する第１の液体吐出ヘッド８ａ及び第２の液体吐出ヘッド８ｂと、第１の液体吐出ヘッド８ａ及び第２の液体吐出ヘッド８ｂに供給する液体を収容するメインタンク１と、気体と液体とを収容し、メインタンク１及び第１の液体吐出ヘッド８ａに接続される第１のサブタンクと、気体と液体とを収容し、第１のサブタンク及び第１の液体吐出ヘッド８ａに接続される第２のサブタンクと、気体と液体とを収容し、メインタンク１及び第２の液体吐出ヘッド８ｂに接続される第３のサブタンクと、気体と液体とを収容し、第３のサブタンク及び第２の液体吐出ヘッド８ｂに接続される第４のサブタンクと、気体を収容し、負の空気圧を供給する負圧エアタンク９と、気体を収容し、正の空気圧を供給する正圧エアタンク１０と、を備える。

本実施例の液体供給装置において第１のサブタンク及び第３のサブタンクは、液体吐出ヘッド８（８ａ、８ｂ）から液体を回収する負圧サブタンク２（２ａ、２ｂ）であり、第２のサブタンク及び第４のサブタンクは、液体吐出ヘッド８（８ａ、８ｂ）に液体を供給する正圧サブタンク３（３ａ、３ｂ）である。
負圧エアタンク９は第１のサブタンク（負圧サブタンク２ａ）及び第３のサブタンク（負圧サブタンク２ｂ）に接続され、正圧エアタンク１０は第２のサブタンク（正圧サブタンク３ａ）及び第４のサブタンク（正圧サブタンク３ｂ）に接続される。

また、本実施例の液体供給装置は、メインタンク１及び第１のサブタンクとの間に接続され、メインタンク１から第１のサブタンクに液体を供給する第１の液体供給ポンプ４ａと、メインタンク１及び第３のサブタンクとの間に接続され、メインタンク１から第３のサブタンクに液体を供給する第２の液体供給ポンプ４ｂと、第１のサブタンクと第２のサブタンクとの間に接続され、第１のサブタンクから第２のサブタンクに液体を供給する第３の液体供給ポンプ（循環ポンプ）５ａと、第３のサブタンクと第４のサブタンクとの間に接続され、第３のサブタンクから第４のサブタンクに液体を供給する第４の液体供給ポンプ（循環ポンプ）５ｂと、をさらに備える。

図４に示す液体供給装置では、メインタンク１と一方の負圧サブタンク２ａとの間に接続され、メインタンク１から一方の負圧サブタンク２ａに液体を供給する第１の液体供給ポンプ４ａと、メインタンク１と他方の負圧サブタンク２ｂとの間に接続され、メインタンク１から他方の負圧サブタンク２ｂに液体を供給する第２の液体供給ポンプ４ｂと、一方の負圧サブタンク２ａと一方の正圧サブタンク３ａとの間に接続され、一方の負圧サブタンク２ａから一方の正圧サブタンク３ａに液体を供給する第３の液体供給ポンプ（循環ポンプ）５ａと、他方の負圧サブタンク２ｂと他方の正圧サブタンク３ｂとの間に接続され、他方の負圧サブタンク２ｂから他方の正圧サブタンク３ｂに液体を供給する第４の液体供給ポンプ（循環ポンプ）５ｂを備える。

また、図４に示す液体供給装置は、正圧サブタンク３ａと負圧サブタンク２ａを接続する循環流路１４ａ、正圧サブタンク３ｂと負圧サブタンク２ｂを接続する循環流路１４ｂ、負圧サブタンク２ａと液体吐出ヘッド８ａとを接続する回収流路１２ａ、負圧サブタンク２ｂと液体吐出ヘッド８ｂとを接続する回収流路１２ｂ、正圧サブタンク３ａと液体吐出ヘッド８ａと、を接続する供給流路１３ａ、及び正圧サブタンク３ｂと液体吐出ヘッド８ｂとを接続する供給流路１３ｂを備える。

さらに、図４に示す液体供給装置は、負圧サブタンク２ａ及び２ｂと負圧エアタンク９とを接続する第１の負圧エア流路１５、負圧エアタンク９と連通し減圧エアポンプ７と接続された第２の負圧エア流路１７、正圧サブタンク３ａ及び３ｂと正圧エアタンク１０とを接続する第１の正圧エア流路１６、並びに正圧エアタンク１０と連通し加圧エアポンプ６と接続された第２の正圧エア流路１８を備える。

このように、複数のサブタンクを備える態様であっても、エアタンクを接続することにより各サブタンク内のエア容積を増加させることができる。

（実施例４）
第二の実施形態の変形例に係る液体供給装置を図５に示す。
上述の実施例３の液体供給装置では、メインタンク１は負圧サブタンク２ａ及び負圧サブタンク２ｂと接続されているが、図５に示す本実施例の液体供給装置では、メインタンク１は負圧サブタンク２ａ及び正圧サブタンク３ｂと接続されている。

図５の液体供給装置は、第１のサブタンク及び第４のサブタンクが、液体吐出ヘッド８（８ａ、８ｂ）から液体を回収する負圧サブタンク２（２ａ、２ｂ）であり、第２のサブタンク及び第３のサブタンクが、液体吐出ヘッド８（８ａ、８ｂ）に液体を供給する正圧サブタンク３（３ａ、３ｂ）であり、負圧エアタンク９は第１のサブタンク及び第４のサブタンクに接続され、正圧エアタンク１０は第２のサブタンク及び第３のサブタンクに接続されている。
その他の構成は、実施例３と同様である。

（実施例５）
第二の実施形態の他の変形例に係る液体供給装置を図６に示す。
上述の実施例３の液体供給装置では、メインタンク１は負圧サブタンク２ａ及び負圧サブタンク２ｂと接続されているが、図６に示す本実施例の液体供給装置では、メインタンク１は正圧サブタンク３ａ及び正圧サブタンク３ｂと接続されている。

図６の液体供給装置は、第２のサブタンク及び前記第４のサブタンクが、液体吐出ヘッド８（８ａ、８ｂ）から液体を回収する負圧サブタンク２（２ａ、２ｂ）であり、第１のサブタンク及び第３のサブタンクが、液体吐出ヘッド８（８ａ、８ｂ）に液体を供給する正圧サブタンク３（３ａ、３ｂ）であり、負圧エアタンク９は第２のサブタンク及び第４のサブタンクに接続され、正圧エアタンク１０は第１のサブタンク及び第３のサブタンクに接続されている。
その他の構成は、実施例３と同様である。

（実施例６）
第二の実施形態の他の変形例に係る液体供給装置を図７に示す。
上述の実施例３の液体供給装置では、メインタンク１は負圧サブタンク２ａ及び負圧サブタンク２ｂと接続されているが、図７に示す本実施例の液体供給装置では、メインタンク１は正圧サブタンク３ａ及び負圧サブタンク２ｂと接続されている。

図７の液体供給装置は、第２のサブタンク及び前記第３のサブタンクが、液体吐出ヘッド８（８ａ、８ｂ）から液体を回収する負圧サブタンク２（２ａ、２ｂ）であり、第１のサブタンク及び第４のサブタンクが、液体吐出ヘッド８（８ａ、８ｂ）に液体を供給する正圧サブタンク３（３ａ、３ｂ）であり、負圧エアタンク９は第２のサブタンク及び第３のサブタンクに接続され、正圧エアタンク１０は第１のサブタンク及び第４のサブタンクに接続されている。
その他の構成は、実施例３と同様である。

本実施形態（実施例３～６）のように、複数のサブタンクを備える態様において、適宜負圧サブタンク及び正圧サブタンクを接続し、各サブタンク内のエア容積を増加させることができる。
サブタンク内のエア容量増加によりエアダンパ効果が得られ、ポンプ駆動による循環時の脈動の幅及び液体吐出時の大きな圧力変動の発生を低減することが可能となる。

［第三の実施形態］
本実施形態に係る液体供給装置は、連通する複数の負圧サブタンク２と、該複数の負圧サブタンク２に接続された負圧エアタンク９、及び連通する複数の正圧サブタンク３と、該複数の正圧サブタンク３に接続された正圧エアタンク１０を備え、負圧エアタンク９に接続され、負圧エアタンク９を減圧する減圧エアポンプ７と、正圧エアタンク１０に接続され、正圧エアタンク１０を加圧する加圧エアポンプ６と、を備える。
さらに、追加の負圧エアタンク及び追加の正圧エアタンクを備える。

（実施例７）
本実施形態に係る液体供給装置の一例を図８に示す。
図８の液体供給装置は、負圧エアタンク９ａと負圧サブタンク２（２ａ、２ｂ）との間に接続される追加の負圧エアタンク９ｂと、正圧エアタンク１０ａと正圧サブタンク３（３ａ、３ｂ）との間に接続される追加の正圧エアタンク１０ｂと、を備える。
その他の構成は、実施例３と同様とすることができる。

複数のサブタンク及び複数のエアタンクの接続方法は、直列及び並列のいずれであってもよく、要求される容量や設計上の制限に応じて適宜選択することができる。例えば、図８に示すように、並列に連通する複数の正圧サブタンク３（３ａ、３ｂ）と、複数の正圧サブタンク３（３ａ、３ｂ）に接続された直列に連通する複数の正圧エアタンク１０（１０ａ、１０ｂ）と、並列に連通する複数の負圧サブタンク２（２ａ、２ｂ）と、複数の負圧サブタンク２（２ａ、２ｂ）に接続された直列に連通する複数の負圧エアタンク９（９ａ、９ｂ）と、を備える態様とすることができる。
複数のエアタンクを直列に接続することは、サブタンクとの接続に必要な流路の数や長さを低減することができるため、小型化の観点において好ましい。

また、図８に示す液体供給装置は、正圧サブタンク３ａと負圧サブタンク２ａを接続する循環流路１４ａ、正圧サブタンク３ｂと負圧サブタンク２ｂを接続する循環流路１４ｂ、負圧サブタンク２ａから正圧サブタンク３ａへ液体を送液する手段である液体循環ポンプ５ａ、負圧サブタンク２ｂから正圧サブタンク３ｂへ液体を送液する手段である液体循環ポンプ５ｂ、負圧サブタンク２ａと液体吐出ヘッド８ａとを接続する回収流路１２ａ、負圧サブタンク２ｂと液体吐出ヘッド８ｂとを接続する回収流路１２ｂ、正圧サブタンク３ａと液体吐出ヘッド８ａとを接続する供給流路１３ａ、及び正圧サブタンク３ｂと液体吐出ヘッド８ｂとを接続する供給流路１３ｂを備える。

さらに、図８に示す液体供給装置は、負圧サブタンク２ａ及び２ｂと負圧エアタンク９ａとを接続する第１の負圧エア流路１５、負圧エアタンク９ａ及び９ｂを減圧する手段である減圧エアポンプ７、負圧エアタンク９ｂと連通し減圧エアポンプ７と接続された第２の負圧エア流路１７、負圧エアタンク９ａと９ｂの間を接続する第３の負圧エア流路１９、正圧サブタンク３ａ及び３ｂと正圧エアタンク１０ｂとを接続する第１の正圧エア流路１６、正圧エアタンク１０を加圧する手段である加圧エアポンプ６、正圧エアタンク１０と連通し加圧エアポンプ６と接続された第２の正圧エア流路１８、並びに正圧エアタンク１０ａ及び１０ｂの間を接続する第３の正圧エア流路２０を備える。

このように、複数のサブタンクを備える態様であっても、複数のエアタンクを配設して接続することにより各サブタンク内のエア容積を大幅に増加させることができるため、大きなエアダンパ効果が得られ、ポンプ駆動による循環時の脈動の幅及び液体吐出時の大きな圧力変動の発生を低減することが可能となる。これにより液体吐出ヘッドの吐出不良の発生を防止し、画像形成装置に搭載された場合には、画像品質の低下を防止することができる。

〔液体吐出ユニット〕
本発明に係る液体吐出ユニットは、上述の本発明に係る液体供給装置を備えている。
「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに他の機能部品、機構が一体化したものであり、液体を吐出する機能に関連する部品の集合体である。
例えば、「液体吐出ユニット」は、本実施形態に係る液体供給装置の供給機構の他、キャリッジ、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

液体吐出ユニットとしては、例えば、液体吐出ヘッドとヘッドタンクとが一体化されている態様や、チューブなどで互いに接続されて液体吐出ヘッドとヘッドタンクとが一体化されている態様等がある。これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間には、フィルタを含むユニットを追加することもできる。

液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化された態様の一例を図１０に示す。
図１０に示す液体吐出ユニット４４０はキャリッジ４０３に搭載されている。キャリッジ４０３は、主走査移動機構を構成するガイド部材４０１により保持され、主走査方向に往復移動する。
図１０には、後述する液体を吐出する装置を構成している部材のうち、被記録媒体（例えば、用紙等）を搬送するための手段である搬送ベルト４１２を示している。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。

液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化された態様の一例を図１１に示す。
図１１に示す液体吐出ユニットは、液体吐出ヘッド４０４を主走査移動機構の一部を構成するガイド部材４０１に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッド４０４と主走査移動機構４９３が一体化されている。液体吐出ユニットは、液体吐出ヘッド４０４とキャリッジ４０３と主走査移動機構４９３が一体化されていてもよい。
なお、主走査移動機構４９３は、ガイド部材単体も含むものとする。
図１１には、後述する液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部を示している。図中矢印Ｄ１は主走査方向を示す。

液体吐出ユニットは、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されている態様であってもよい。

液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化された態様の一例を図１２に示す。
図１２に示す液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４にチューブ４５６が接続されて、液体吐出ヘッド４０４と供給機構が一体化されている。このチューブ４５６を介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッド４０４に供給される。
流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
なお、一体化される供給機構とは、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

〔液体を吐出する装置〕
本発明に係る液体を吐出する装置は、上述の本発明に係る液体供給装置を備えている。
本実施形態の液体を吐出する装置の一例として、シリアル型の画像形成装置を図１３に示す。図１３は、同装置の機構部の平面説明図である。
なお、本実施形態に係る液体供給装置は、液体吐出ヘッド８（８ａ及び８ｂ）と図示しない液体供給機構とが一体化した液体吐出ユニットを構成し、液体吐出ユニットとして画像形成装置に搭載されている。

図１３に示す液体を吐出する装置は、図示しない左右の側板に横架した主ガイド部材１０１及び図示しない従ガイド部材でキャリッジ１０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ１０５によって、駆動プーリ１０６と従動プーリ１０７間に架け渡したタイミングベルト１０８を介して主走査方向（キャリッジ移動方向）Ｄ１に往復移動する。

このキャリッジ１０３には、液体吐出ヘッド８を搭載している。液体吐出ヘッド８は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出する。
また、液体吐出ヘッド８は、複数のノズルからなるノズル列８ｎを主走査方向Ｄ１と直交する副走査方向Ｄ２に配置し、滴吐出方向を下方に向けて装着している。

液体吐出ヘッド８を構成する液体吐出ヘッドとしては、例えば、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータを用いることができる。

一方、用紙Ｐを搬送するために、用紙を静電吸着して液体吐出ヘッド８に対向する位置で搬送するための用紙搬送手段である用紙搬送ベルト１１２を備えている。この用紙搬送ベルト１１２は無端状ベルトであり、ベルト搬送ローラ１１３とテンションローラ１１４との間に掛け渡されている。

そして、用紙搬送ベルト１１２は、副走査モータ１１６によってタイミングベルト１１７及びタイミングプーリ１１８を介してベルト搬送ローラ１１３が回転駆動されることによって、副走査方向Ｄ２に周回移動する。この用紙搬送ベルト１１２は、周回移動しながら図示しない帯電ローラによって帯電（電荷付与）される。

さらに、キャリッジ１０３の主走査方向Ｄ１の一方側には用紙搬送ベルト１１２の側方に液体吐出ヘッド８の維持回復を行う維持回復機構（クリーニング部）１２０が配置され、他方側には用紙搬送ベルト１１２の側方に液体吐出ヘッド８から空吐出を行う空吐出受け１２１がそれぞれ配置されている。
維持回復機構１２０は、例えば液体吐出ヘッド８のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材１２０ａ、ノズル面を払拭する払拭機構１２０ｂ、画像形成に寄与しない液滴を吐出する図示しない空吐出受けなどで構成されている。
払拭機構１２０ｂとしては、後述する液体を吸収可能な長尺状の払拭部材を少なくとも備え、さらに弾性材料（例えば、ゴム等）によって形成されたブレード状の部材を備えていてもよい。

また、用紙搬送ベルト１１２と維持回復機構１２０との間の記録領域外であって、液体吐出ヘッド８に対向可能な領域には、吐出検知ユニット１００が配置されている。一方、キャリッジ１０３には、吐出検知ユニット１００の電極板を清掃する清掃ユニット２００が設けられている。

また、キャリッジ１０３の主走査方向Ｄ１に沿って両側板間に、所定のパターンを形成したエンコーダスケール１２３を張装し、キャリッジ１０３にはエンコーダスケール１２３のパターンを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１２４を設けている。これらのエンコーダスケール１２３とエンコーダセンサ１２４によってキャリッジ１０３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）を構成している。

また、ベルト搬送ローラ１１３の軸にはコードホイール１２５を取り付け、このコードホイール１２５に形成したパターンを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１２６を設けている。これらのコードホイール１２５とエンコーダセンサ１２６によって用紙搬送ベルト１１２の移動量及び移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）を構成している。

このように構成したこの画像形成装置においては、図示しない給紙トレイから用紙Ｐが帯電された用紙搬送ベルト１１２上に給紙されて吸着され、用紙搬送ベルト１１２の周回移動によって用紙Ｐが副走査方向Ｄ２に搬送される。

そこで、キャリッジ１０３を主走査方向Ｄ１に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド８を駆動することにより、停止している用紙Ｐにインク滴を吐出して１行分を記録する。そして、用紙Ｐを所定量搬送後、次の行の記録を行う。

記録終了信号又は用紙Ｐの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙Ｐを図示しない排紙トレイに排紙する。

なお、本願において「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。上述の例の他、液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手
段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装
置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

１ メインタンク
２ 負圧サブタンク
３ 正圧サブタンク
４ 液体供給ポンプ
５ 液体供給ポンプ（循環ポンプ）
６ 加圧エアポンプ
７ 減圧エアポンプ
８ 液体吐出ヘッド
９ 負圧エアタンク
１０ 正圧エアタンク
１１ 液体供給路
１２ 回収流路
１３ 供給流路
１４ 循環流路
１５ 第１の負圧エア流路
１６ 第１の正圧エア流路
１７ 第２の負圧エア流路
１８ 第２の正圧エア流路
１９ 第３の負圧エア流路
２０ 第３の正圧エア流路

特許第６２８０７４２号公報

Claims (16)

1. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに供給する液体を収容するメインタンクと、
   気体と液体とを収容し、前記メインタンク及び前記液体吐出ヘッドに接続される第１のサブタンクと、
   気体と液体とを収容し、前記第１のサブタンクおよび前記液体吐出ヘッドに接続される第２のサブタンクと
   気体を収容し、前記第１のサブタンクと接続される第１のエアタンクと、
   気体を収容し、前記第２のサブタンクと接続される第２のエアタンクと、
   を備え、
   前記第１のサブタンクは、前記液体吐出ヘッドから液体を回収する負圧サブタンクであり、
   前記第２のサブタンクは、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する正圧サブタンクであり、
   前記第１のエアタンクは、負の空気圧を供給する負圧エアタンクであり、
   前記第２のエアタンクは、正の空気圧を供給する正圧エアタンクであり、
   前記第１のエアタンクの体積は前記第１のサブタンクの体積よりも大きい、かつ、前記第２のエアタンクの体積は前記第２のサブタンクの体積よりも大きい
   ことを特徴とする液体供給装置。
2. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに供給する液体を収容するメインタンクと、
   気体と液体とを収容し、前記メインタンク及び前記液体吐出ヘッドに接続される第１のサブタンクと、
   気体と液体とを収容し、前記第１のサブタンクおよび前記液体吐出ヘッドに接続される第２のサブタンクと
   気体を収容し、前記第１のサブタンクと接続される第１のエアタンクと、
   気体を収容し、前記第２のサブタンクと接続される第２のエアタンクと、
   を備え、
   前記第１のサブタンクは、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する正圧サブタンクであり、
   前記第２のサブタンクは、前記液体吐出ヘッドから液体を回収する負圧サブタンクであり、
   前記第１のエアタンクは、正の空気圧を供給する正圧エアタンクであり、
   前記第２のエアタンクは、負の空気圧を供給する負圧エアタンクであり、
   前記第１のエアタンクの体積は前記第１のサブタンクの体積よりも大きい、かつ、前記第２のエアタンクの体積は前記第２のサブタンクの体積よりも大きい
   ことを特徴とする液体供給装置。
3. 前記メインタンクと前記第１のサブタンクとの間に接続され、前記メインタンクから前記第１のサブタンクに液体を供給する第１の液体供給ポンプと、
   前記第１のサブタンクと前記第２のサブタンクとの間に接続され、前記第１のサブタンクから前記第２のサブタンクに液体を供給する第２の液体供給ポンプと、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の液体供給装置。
4. 前記負圧エアタンクに接続され、前記負圧エアタンクを減圧する減圧エアポンプと、
   前記正圧エアタンクに接続され、前記正圧エアタンクを加圧する加圧エアポンプと、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の液体供給装置。
5. 前記第１のエアタンク及び前記第２のエアタンクの体積が５０ｍＬ以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体供給装置。
6. 液体を吐出する第１の液体吐出ヘッド及び第２の液体吐出ヘッドと、
   前記第１の液体吐出ヘッド及び前記第２の液体吐出ヘッドに供給する液体を収容するメインタンクと、
   気体と液体とを収容し、前記メインタンク及び前記第１の液体吐出ヘッドに接続される第１のサブタンクと、
   気体と液体とを収容し、前記第１のサブタンク及び前記第１の液体吐出ヘッドに接続される第２のサブタンクと、
   気体と液体とを収容し、前記メインタンク及び前記第２の液体吐出ヘッドに接続される第３のサブタンクと、
   気体と液体とを収容し、前記第３のサブタンク及び前記第２の液体吐出ヘッドに接続される第４のサブタンクと、
   気体を収容し、負の空気圧を供給する負圧エアタンクと、
   気体を収容し、正の空気圧を供給する正圧エアタンクと、
   を備え、
   前記負圧エアタンクは、前記第１のサブタンク、前記第２のサブタンク、前記第３のサブタンク、及び前記第４のサブタンクのうちの二つのサブタンクと接続され、
   前記正圧エアタンクは、前記負圧エアタンクと接続されたサブタンク以外の二つのサブタンクと接続される
   ことを特徴とする液体供給装置。
7. 前記第１のサブタンクは、前記第１の液体吐出ヘッドから液体を回収する負圧サブタンクであり、
   前記第３のサブタンクは、前記第２の液体吐出ヘッドから液体を回収する負圧サブタンクであり、
   前記第２のサブタンクは、前記第１の液体吐出ヘッドに液体を供給する正圧サブタンクであり、
   前記第４のサブタンクは、前記第２の液体吐出ヘッドに液体を供給する正圧サブタンクであり、
   前記負圧エアタンクは前記第１のサブタンク及び前記第３のサブタンクに接続され、
   前記正圧エアタンクは前記第２のサブタンク及び前記第４のサブタンクに接続されることを特徴とする請求項６に記載の液体供給装置。
8. 前記第１のサブタンクは、前記第１の液体吐出ヘッドから液体を回収する負圧サブタンクであり、
   前記第４のサブタンクは、前記第２の液体吐出ヘッドから液体を回収する負圧サブタンクであり、
   前記第２のサブタンクは、前記第１の液体吐出ヘッドに液体を供給する正圧サブタンクであり、
   前記第３のサブタンクは、前記第２の液体吐出ヘッドに液体を供給する正圧サブタンクであり、
   前記負圧エアタンクは前記第１のサブタンク及び前記第４のサブタンクに接続され、
   前記正圧エアタンクは前記第２のサブタンク及び前記第３のサブタンクに接続されることを特徴とする請求項６に記載の液体供給装置。
9. 前記第２のサブタンクは、前記第１の液体吐出ヘッドから液体を回収する負圧サブタンクであり、
   前記第４のサブタンクは、前記第２の液体吐出ヘッドから液体を回収する負圧サブタンクであり、
   前記第１のサブタンクは、前記第１の液体吐出ヘッドに液体を供給する正圧サブタンクであり、
   前記第３のサブタンクは、前記第２の液体吐出ヘッドに液体を供給する正圧サブタンクであり、
   前記負圧エアタンクは前記第２のサブタンク及び前記第４のサブタンクに接続され、
   前記正圧エアタンクは前記第１のサブタンク及び前記第３のサブタンクに接続されることを特徴とする請求項６に記載の液体供給装置。
10. 前記第２のサブタンクは、前記第１の液体吐出ヘッドから液体を回収する負圧サブタンクであり、
    前記第３のサブタンクは、前記第２の液体吐出ヘッドから液体を回収する負圧サブタンクであり、
    前記第１のサブタンクは、前記第１の液体吐出ヘッドに液体を供給する正圧サブタンクであり、
    前記第４のサブタンクは、前記第２の液体吐出ヘッドに液体を供給する正圧サブタンクであり、
    前記負圧エアタンクは前記第２のサブタンク及び前記第３のサブタンクに接続され、
    前記正圧エアタンクは前記第１のサブタンク及び前記第４のサブタンクに接続されることを特徴とする請求項６に記載の液体供給装置。
11. 前記メインタンクと一方の前記負圧サブタンクとの間に接続され、前記メインタンクから前記一方の負圧サブタンクに液体を供給する第１の液体供給ポンプと、
    前記メインタンクと他方の前記負圧サブタンクとの間に接続され、前記メインタンクから前記他方の負圧サブタンクに液体を供給する第２の液体供給ポンプと、
    前記一方の負圧サブタンクと一方の前記正圧サブタンクとの間に接続され、前記一方の負圧サブタンクから前記一方の正圧サブタンクに液体を供給する第３の液体供給ポンプと、
    前記他方の負圧サブタンクと他方の前記正圧サブタンクとの間に接続され、前記他方の負圧サブタンクから前記他方の正圧サブタンクに液体を供給する第４の液体供給ポンプと、
    を備えることを特徴とする請求項７に記載の液体供給装置。
12. 前記メインタンク及び前記第１のサブタンクとの間に接続され、前記メインタンクから前記第１のサブタンクに液体を供給する第１の液体供給ポンプと、
    前記メインタンク及び前記第３のサブタンクとの間に接続され、前記メインタンクから前記第３のサブタンクに液体を供給する第２の液体供給ポンプと、
    前記第１のサブタンクと前記第２のサブタンクとの間に接続され、前記第１のサブタンクから前記第２のサブタンクに液体を供給する第３の液体供給ポンプと、
    前記第３のサブタンクと前記第４のサブタンクとの間に接続され、前記第３のサブタンクから前記第４のサブタンクに液体を供給する第４の液体供給ポンプと、
    を備えることを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の液体供給装置。
13. 前記負圧エアタンクに接続され、前記負圧エアタンクを減圧する減圧エアポンプと、
    前記正圧エアタンクに接続され、前記正圧エアタンクを加圧する加圧エアポンプと、
    を備えることを特徴とする請求項６から１２のいずれかに記載の液体供給装置。
14. 前記負圧エアタンクと前記負圧サブタンクとの間に接続される追加の負圧エアタンクと、前記正圧エアタンクと前記正圧サブタンクとの間に接続される追加の正圧エアタンクをと、を備えることを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の液体供給装置。
15. 請求項１から１４のいずれかに記載の液体供給装置を備えたことを特徴とする液体吐出ユニット。
16. 請求項１から１４のいずれかに記載の液体供給装置を備えたことを特徴とする液体を吐出する装置。

Images