WO2015016119A1

WO2015016119A1 - 液体供給機構および印字装置

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Publication number: WO2015016119A1
Application number: PCT/JP2014/069510
Authority: WO
Inventors: 創高橋
Original assignee: 京セラドキュメントソリューションズ株式会社
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2015-02-05
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Abstract

メインタンク６０と、メインタンク６０から供給されたインクを貯留すると共にインクをインクジェットヘッド２へ供給するサブタンク７０と、一端がメインタンク６０のインク中に連通し、他端がサブタンク７０のインク中に連通する第１連通路５２と、一端がメインタンク６０内に連通し、他端がサブタンク７０内において第1連通路５２の他端よりも高い位置に連通すると共に、一部がメインタンク６０のインクの液面よりも高い位置に配置された第２連通路５３とを備えたインク供給機構５０。

Description

液体供給機構および印字装置

　本開示は、インク等の印字用液体を印字部に供給する液体供給機構およびそれを備えた印字装置に関する。

　従来より、インク等の印字用液体を印字部に供給する液体供給機構を備えた印字装置が知られている。この種の印字装置として、例えば特許文献１には、インクが貯留されたメインタンク（インクカートリッジ）およびサブタンク（ヘッドタンク）を有する液体供給機構を備えているものが開示されている。この液体供給機構では、メインタンクのインクがポンプによってサブタンクに送られて貯留され、サブタンクに貯留されたインクが印字部（記録ヘッド）に送られる。そして、液体供給機構では、サブタンクにおけるインクの液面が下がると、ポンプを駆動してメインタンクからサブタンクへのインク供給が行われる。そして、サブタンクにおけるインクの液面が所定位置まで上昇すると、ポンプが停止される。これにより、サブタンクにおけるインクの液面位置が一定に維持され、印字部へのインク供給が安定して行われる。

特開２０１２－２４５６７２号公報

　ところで、上述した液体供給機構では、メインタンクからサブタンクへのインクの供給制御をより簡易的に行いたいという要望がある。即ち、上述した液体供給機構では、サブタンクにおける液面位置をセンシングしてポンプを駆動制御するといった電気的制御を行うため、装置全体の制御が煩雑になるという問題があった。

　本開示は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、メインタンクからサブタンクへの印字用液体の供給制御を電気的制御を用いることなく行うことができる液体供給機構およびそれを備えた印字装置を提供することにある。

　本開示に係る液体供給機構および印字装置は、上述した目的を達成するために、サブタンクにおける印字用液体の液面が下がると、自動的にメインタンクからサブタンクへ印字用液体が供給され、その後、サブタンクの液面が所定位置まで上昇すると自動的にメインタンクからサブタンクへの印字用液体の供給が停止するようにしたものである。

　具体的に、本開示に係る液体供給機構は、印字用液体が貯留された密閉状態のメインタンクと、上記メインタンクよりも下方に配置され且つ内部が外気と連通し、上記メインタンクの印字用液体を貯留すると共に該貯留した印字用液体を印字部へ供給するサブタンクと、一端が上記メインタンクの印字用液体中に連通し、他端が上記サブタンクの印字用液体中に連通する第１連通路と、一端が上記メインタンク内に連通し、他端が上記サブタンク内において上記第1連通路の他端と同じ高さの位置または上記第1連通路の他端よりも高い位置に連通すると共に、一部が上記メインタンクの印字用液体の液面よりも高い位置に配置された第２連通路とを備えている。

　上記の構成によると、例えば図５に示すように、サブタンクにおいて、印字用液体が印字部へ供給されて印字用液体の液面位置が第２連通路の他端よりも低くなると、第２連通路の他端が空気と連通する。つまり、第２連通路の他端が大気開放される。一方、第１連通路の他端は常にサブタンクの印字用液体中に位置している。そうすると、空気が第２連通路の他端から流入してメインタンクへ流れると共に、メインタンクの印字用液体が重力により第１連通路を通じてサブタンクへ流れる。つまり、メインタンクは密閉されているため、メインタンクでは第２連通路から空気が流入した容積の分だけ印字用液体が第１連通路へ流出する。ここで、第２連通路の一部はメインタンクの印字用液体の液面よりも高い位置に配置されているため、メインタンクの印字用液体を第２連通路ではなく第１連通路へ流出させることができる。また、サブタンクでは、内部が外気と連通しているため、内部が負圧状態とならずに確実に空気が第２連通路へ流入する。

　サブタンクでは、例えば図６に示すように、第１連通路から印字用液体が流入することで液面が上昇し、その液面が第２連通路の他端に達すると、第２連通路の他端が印字用液体によって閉塞される。これにより、第１連通路、メインタンクおよび第２連通路が順に連なってなる略Ｕ字状の流路において両端が印字用液体によって閉塞され途中に空気が介在する状態となる。この状態の流路では、メインタンクおよび第１連通路における印字用液体と、第２連通路における印字用液体との水頭差（ヘッド差）がゼロになるように印字用液体が流動する。具体的に、サブタンクの液面が第２連通路の他端に達すると、サブタンクの印字用液体が第２連通路へ流入していくと共に、メインタンクの印字用液体が第１連通路を通じてサブタンクへ流入し続ける。そして、第２連通路における印字用液体の液面と、メインタンクにおける印字用液体の液面とが同じ高さになると、上述した水頭差（ヘッド差）がゼロになり印字用液体の流れが停止する。このとき、サブタンクにおける液面は第２連通路の他端と同じ高さに維持される。そして、再びサブタンクから印字部へ印字用液体が供給されてサブタンクの液面が第２連通路の他端よりも低くなると、上述した動作が繰り返されてサブタンクの液面が第２連通路の他端まで上昇する。

　以上のように、本開示に係る液体供給機構によれば、サブタンクの液面が低下すると、自動的にメインタンクから印字用液体をサブタンクへ供給して、サブタンクの液面を所定位置（第２連通路の他端の位置）に維持することが可能になる。

　また、本開示に係る液体供給機構において、上記メインタンクは、その内部を上記印字用液体の貯留層と空気層とに仕切ると共に、上記貯留層の印字用液体の減少に伴って変位する仕切部材が設けられていることが好ましい。

　上記の構成によると、メインタンクでは仕切部材が設けられているので印字用液体と空気とが接触するのを抑制することが可能である。これにより、印字用液体に空気が混入して印字用液体が劣化するのを防止することが可能である。また、仕切部材は印字用液体の減少に伴って変位するので、メインタンクにおいて確実に空気が流入した容積の分だけ印字用液体を第１連通路へ流出させることができる。つまり、本開示に係る構成によれば、メインタンクにおいて印字用液体と空気との接触を防止しつつ印字用液体の貯留容積と空気の容積とを増減させることが可能である。

　また、本開示に係る液体供給機構において、上記仕切部材は、上記メインタンクの内部に収容され、上記印字用液体が充填された可撓性の液体袋であることが好ましい。

　上記の構成によると、仕切部材として可撓性の液体袋を用いるので、容易に印字用液体と空気との接触を防止しつつ印字用液体の貯留容積と空気の容積とを増減させることが可能である。また、液体袋であることから、メインタンクにおける印字用液体の交換が容易となる。

　また、本開示に係る液体供給機構において、上記メインタンクは、筒状部材と、上記第１連通路および第２連通路の各々の接続口が設けられた蓋部材とが互いに螺合することによって、上記印字用液体が貯留される密閉空間を形成することが好ましい。

　上記の構成によると、メインタンクは筒状部材と蓋部材とが螺合することによって密閉空間を形成するので、容易に密閉空間を形成することが可能になると共に、印字用液体の交換が容易となる。また、蓋部材に第１連通路および第２連通路の接続口が設けられているので、メインタンクと第１連通路および第２連通路との接続位置の調整が容易となる。

　また、本開示に係る印字装置は、上述した液体供給機構と、該液体供給機構のサブタンクから印字用液体が供給されて被印字媒体に印字する印字部とを備えている。したがって、サブタンクの液面が低下すると、自動的にメインタンクから印字用液体をサブタンクへ供給して、サブタンクの液面を所定位置（第２連通路の他端の位置）に維持することが可能である。

　また、本開示に係る印字装置は、一端が上記サブタンクの印字用液体中に連通し、他端が上記印字部に連通する供給路を備え、上記印字部は、上記サブタンクの印字用液体の液面よりも高い位置に配置され、上記印字部における毛細管現象によって上記サブタンクの印字用液体が上記供給路を通じて供給されるように構成されていることが好ましい。

　仮に、印字部をサブタンクの液面よりも低い位置に配置してサブタンクの印字用液体の水頭（ヘッド）によってサブタンクから印字部へ印字用液体を供給するようにした場合、印字部へ過剰な量の印字用液体が供給されて漏れ出すおそれがある。これに対し、上記の構成によれば、印字部をサブタンクの液面よりも高い位置に配置して、印字部における毛細管現象によってサブタンクから印字部へ印字用液体を供給するようにしている。つまり、上記の構成によれば、印字部よりも下方に位置するサブタンクの印字用液体を毛細管現象によって印字部まで引き上げるようにしている。そのため、印字部では印字用液体が消費されることによって毛細管現象が生じるところ、印字用液体を必要な量だけ印字部へ供給することができ、その結果、印字部から印字用液体が漏れ出るのを防止することが可能である。

　また、上記の構成では、サブタンクにおける印字用液体の水頭（ヘッド）、即ち印字用液体の液面位置が重要となる。サブタンクの印字用液体は、自身の水頭圧と、上述した毛細管現象による引き上げ力とによって印字部へ供給される。そのため、サブタンクにおける液面位置が所定位置（設計位置）よりも低くなると、所望の上記水頭圧を確保できなくなり、サブタンクから印字部へ印字用液体を必要量供給することが困難となる。この点、本開示に係る印字装置では、サブタンクの液面位置を所定位置に維持することができるため、確実にサブタンクから印字部へ必要量の印字用液体を供給することが可能になる。

　また、本開示に係る印字装置は、互いに異なる色の印字用液体で印字する複数の上記印字部と、該各印字部に対応して印字用液体を供給する複数の上記液体供給機構とを備え、上記複数の印字部は、上記被印字媒体の搬送方向に沿って順に固定配置されていることが好ましい。

　上記の構成の印字装置は、順に固定配置された複数の印字部の下を被印字媒体が通過することで印字される、いわゆるライン方式となっている。このライン方式の印字装置では、近年、印字速度の高速化が図られている。そのため、サブタンクにおける印字用液体の減少速度が速くなり、これに伴い、メインタンクからサブタンクへの印字用液体の供給頻度が高くなる。したがって、ポンプ等の電気機器を用いてメインタンクからサブタンクへ印字用液体の供給を行う従来の印字装置では、電気機器の使用頻度が高くなり、その結果、電気機器の寿命が短くなってしまう。この点、本開示に係る印字装置では、電気機器を用いずに自動的にメインタンクからサブタンクへの印字用液体の供給を行うので、上述した問題を排除することができる。

　以上説明したように、本開示によれば、サブタンクの液面が低下すると、自動的にメインタンクからサブタンクへ印字用液体が供給されて、サブタンクの液面が所定位置に維持されるので、電気的制御を用いることなくメインタンクからサブタンクへの印字用液体の供給制御を確実に行うことが可能である。

図１は、実施形態に係る印字装置の構成を示す図である。図２は、実施形態に係るインク供給機構の構成を示す流路系統図である。図３は、メインタンクの構成を示す断面図である。図４は、インク供給機構のインク供給動作を示す断面図である。図５は、インク供給機構におけるインク供給動作を示す図４相当図である。図６は、インク供給機構におけるインク供給動作を示す図４相当図である。図７は、実施形態の変形例１に係るインク供給機構の概略構成を示す断面図である。図８は、実施形態の変形例２に係る連通路と接続口の構成を示す断面図であり、（Ａ）は連結前の状態を示し、（Ｂ）は連結後の状態を示す。図９は、実施形態の変形例３に係るメインタンクの構成を示す図であり、（Ｂ）は断面図を示し、（Ａ）は（Ｂ）の左側から視た平面図を示す。図１０は、実施形態の変形例３に係るメインタンクの構成を示す図９相当図である。

　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではない。
　〈印字装置〉

　図１に示すように、本実施形態の印字装置１００は、インクジェットプリンタを構成しており、被印字媒体である用紙Ｐにインクを吐出して印字するインクジェットヘッド２と、用紙Ｐを収容する給紙カセット３と、インクジェットヘッド２に対向して配置される用紙搬送装置１と、印字後の用紙Ｐを収容するための排出トレイ４と、インクジェットヘッド２にインクを供給するインク供給機構５０とを備えている。インクジェットヘッド２は本開示に係る印字部を構成し、インク供給機構５０は本開示に係る液体供給機構を構成し、インクは本開示に係る印字用液体を構成している。尚、以下の説明において、「上流側」および「下流側」はそれぞれ、用紙搬送方向の上流側および下流側を意味する

　インクジェットヘッド２は、用紙搬送装置１における用紙搬送方向（図１の左右方向）に沿って順に固定配置された４つの印字部（ラインヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）を有している。各ラインヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色のインクを吐出する。インクジェットヘッド２の下面には、ラインヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋごとに多数のノズルが形成されている。各ラインヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋでは、インク供給機構５０から供給されたインクが圧力室に充填され、その圧力室の容積を圧電素子により変化させることによってノズルからインクを吐出する。インク供給機構５０の詳細は後述する。

　給紙カセット３は、印字装置１００下部に設けられていて、複数のシート状の用紙Ｐを積層して収容可能になっている。給紙カセット３内には、用紙Ｐの幅方向の位置を規制するスライド式の幅規制板（図示省略）が設けられている。

　給紙カセット３には、給紙を行うための給紙ローラー６が設けられている。給紙ローラー６の下流側には、給紙カセット３内の用紙Ｐを用紙搬送装置１へと導くための搬送経路７が設けられている。該搬送経路７はガイド板８により構成されている。該搬送経路７には、上流側から下流側に向かって順に、第１搬送ローラー対９、第２搬送ローラー対１０およびレジストローラー対１１が設けられている。そして、給紙カセット３から給紙ローラー６により給紙された用紙Ｐは、第１および第２搬送ローラー対９，１０によりレジストローラー対１１へと搬送され、このレジストローラー対１１により所定のタイミングで用紙搬送装置１へと送り込まれる。

　用紙搬送装置１は、インクジェットヘッド２に対向してその下側に配置されている。そして、　用紙搬送装置１は、レジストローラー対１１より供給される用紙Ｐをインクジェットヘッド２の上流側近傍から下流側近傍まで搬送する。用紙搬送装置１の下流側には、用紙排出ローラー対２２および用紙排出トレイ４が設けられている。

　用紙搬送装置１は、駆動ローラー１５と従動ローラー１６と２つのテンションローラー１３，１４と、これら４つのローラー１３～１６に掛け回された環状の搬送ベルト１８と、搬送ベルト１８の径方向内側に設けられた負圧発生装置１９とを有している。

　駆動ローラー１５は、搬送ベルト１８に駆動力を伝達するためのローラーであって、インクジェットヘッド２よりも下流側に配置されている。駆動ローラー１５は、駆動モーター（図示省略）に動力伝達可能に連結されている。

　従動ローラー１６は、インクジェットヘッド２よりも上流側に配置されている。従動ローラー１６は、駆動ローラー１５と略同じ高さに配置されている。テンションローラー１３，１４は、搬送ベルト１８のテンションを調整するためのローラーであって、駆動ローラー１５および従動ローラー１６よりも下側に配置されている。

　搬送ベルト１８の上面は、用紙Ｐを搬送するための用紙搬送面を形成している。搬送ベルト１８の上面は、インクジェットヘッド２の下面に対して略平行に延びている。そして、搬送ベルト１８は、その上面に用紙Ｐを吸着保持しながら搬送する。搬送ベルト１８には、図示しないが、ベルト厚さ方向に貫通する多数の通気孔が形成されている。各通気孔は、負圧発生装置１９にて発生した負圧を用紙Ｐに作用させる機能を有している。

　負圧発生装置１９は、ファン２４が取り付けられたファンケース２５を有している。ファンケース２５は、上側に開放するケース体３０と、ケース体３０の上側を覆う厚肉の天板部３１とで構成されている。ファン２４は、ケース体３０の下面に取り付けられている。ファン２４は、駆動されることでファンケース２５内に負圧を発生させる。

　天板部３１は、搬送ベルト１８の内周面に当接している。そして、搬送ベルト１８の上面（外周面）に保持された用紙Ｐを、該ベルト１８を介して下方から案内支持する。そうして、天板部３１が支持部として機能する。
　〈インク供給機構の構成〉

　本実施形態のインク供給機構５０の構成について図２および図３を参照しながら説明する。インク供給機構５０は、４つの印字部（ラインヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）のそれぞれに対応して４つ設けられている。図２に示すように、各インク供給機構５０は、メインタンク６０と、サブタンク７０と、廃液タンク８０と、供給路５１と、第１連通路５２および第２連通路５３と、接続路５４および排出路５５とを備えている。

　メインタンク６０は、インクが貯留された密閉状のタンクである。サブタンク７０は、メインタンク６０よりも下方に配置され、メインタンク６０のインクを貯留すると共に該貯留したインクを所定のラインヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ（以下、単にラインヘッドともいう。）に供給するものである。メインタンク６０とサブタンク７０との間には、第１連通路５２および第２連通路５３が接続されている。

　メインタンク６０は、図３にも示すように、密閉状のタンク本体６１を有し、該タンク本体６１にインク袋６６が収容されている。タンク本体６１は、一端が閉塞された筒状部材６２と、蓋部材６３とが互いに螺合することによって密閉空間を形成している。具体的に、筒状部材６２の開放端側にはタップ６２ａが形成され、蓋部材６３の内面には筒状部材６２のタップ６２ａと螺合するタップ６３ａが形成されている。また、蓋部材６３の内面には、筒状部材６２の外周面との間をシールするシール部材６３ｂが設けられている。蓋部材６３には、第１連通路５２が接続される第１接続口６４と、第２連通路５３が接続される第２接続口６５が設けられている。

　インク袋６６は、インクが充填された可撓性の液体袋である。インク袋６６は、タンク本体６１の密閉空間である内部をインクの貯留層と空気層とに仕切ると共に、インクの減少に伴って変位する仕切部材を構成している。

　サブタンク７０は、タンク本体７１を有しており、該タンク本体７１には供給口７２と通気口７３と接続口７４が設けられている。サブタンク７０では、通気口７３によってタンク本体７１の内部が外気と連通している。供給口７２と接続口７４はタンク本体７１の底部に設けられ、通気口７３はタンク本体７１の上部に設けられている。

　第１連通路５２の一端は、メインタンク６０の第１接続口６４に接続されてインク袋６６のインク中に連通している。第１連通路５２の他端は、サブタンク７０のタンク本体７１を貫通し、該タンク本体７１に貯留されているインク中に連通している。また、サブタンク７０において、第１連通路５２の他端の位置（ｈ５）は供給口７２の位置（ｈ６）よりも高い。

　第２連通路５３の一端は、メインタンク６０の第２接続口６５に接続されてタンク本体６１内の空気層に連通している。第２連通路５３の他端は、サブタンク７０のタンク本体７１を貫通して該タンク本体７１内に連通している。メインタンク６０において、第２連通路５３の一端の位置（ｈ１）はインク袋６６の最上位置（ｈ２）よりも高い。つまり、第２連通路５３は一部がメインタンク６０のインクの液面（ｈ２）よりも高い位置に配置されている。また、サブタンク７０において、第２連通路５３の他端の位置（ｈ４）は第１連通路５２の他端の位置（ｈ５）と同じかそれよりも高い。つまり、サブタンク７０において、第２連通路５３の他端の位置（ｈ４）は供給口７２の位置（ｈ６）よりも高い。

　供給路５１は、一端がサブタンク７０の供給口７２に接続されてインク中に連通し、他端がインクジェットヘッド２の所定のラインヘッドに連通している。インクジェットヘッド２（ラインヘッド）の位置（ｈ３）は、サブタンク７０のインクの液面（ｈ４）よりも高い。インクジェットヘッド２（ラインヘッド）では、ノズルからインクが吐出されることにより生じる毛細管現象によって、サブタンク７０のインクが引き上げられて供給路５１を通じて供給される。

　供給路５１には、切換弁５６とポンプ５７が設けられている。ポンプ５７は、強制的にインクを供給路５１に導入してインクジェットヘッド２（ラインヘッド）に送るためのものである。切換弁５６は、インクジェットヘッド２とサブタンク７０の供給口７２とが連通する状態（ポンプ５７の停止時）と、インクジェットヘッド２とポンプ５７とが連通する状態（ポンプ５７の駆動時）とに流路を切り換えるものである。

　排出路５５は、一端がインクジェットヘッド２（ラインヘッド）に接続され、他端が廃液タンク８０に接続されている。廃液タンク８０は、タンク本体８１を有し、該タンク本体８１に設けられた流入口８２に排出路５５が接続される。接続路５４は、一端がサブタンク７０の接続口７４に接続され、他端が排出路５５の途中に接続されている。

　排出路５５と接続路５４との接続部には切換弁５８が設けられている。この切換弁５８は、インクジェットヘッド２（ラインヘッド）と接続路５４とが連通する状態と、インクジェットヘッド２と廃液タンク８０とが連通する状態とに流路を切り換えるものである。例えば、印字装置１００の納入時においてインクジェットヘッド２にインクを初期導入する際や、インクジェットヘッド２に発生した気泡等を取り除く際には、上述したポンプ５７によってインクが強制的にインクジェットヘッド２に供給され、その供給に伴ってインクジェットヘッド２から押し出されたインクが排出路５５に流れる。そして、切換弁５８の切り換えによって、排出路５５に流れたインクをサブタンク７０および廃液タンク８０の何れに送るかが選択される。
　〈インク供給機構の動作〉

　本実施形態のインク供給機構５０の動作について図４～図６を参照しながら説明する。インク供給機構５０では、サブタンク７０におけるインクの液面が所定位置（ｈ４）よりも下がると、自動的にメインタンク６０からサブタンク７０へインクが供給され、その後、サブタンク７０の液面が上記所定位置まで上昇すると自動的にメインタンク６０からサブタンク７０へのインクの供給が停止する。具体的には次の通りである。

　先ず、図４に示すように、サブタンク７０の液面位置（ｈｗ）が第２連通路５３の他端位置（ｈ４）と同じであるかそれよりも高い状態についてみてみる。なお、第１連通路５２の他端位置（ｈ５）はサブタンク７０の液面位置（ｈｗ）よりも低い。この状態では、第１連通路５２、メインタンク６０および第２連通路５３が順に連なってなる略Ｕ字状の流路において両端がインクによって閉塞され途中に空気が介在する。この状態の流路では、メインタンク６０および第１連通路５２におけるインクと、第２連通路５３におけるインクとの水頭差（ヘッド差）がゼロになるように、メインタンク６０のインクの液面位置と第２連通路５３のインクの液面位置とが同じになる（図４のｈ２参照）。そして、この状態ではメインタンク６０とサブタンク７０との間におけるインクの流動はない。

　次に、図５に示すように、サブタンク７０において、インクが供給路５１を通じてインクジェットヘッド２（ラインヘッド）に供給されてインクの液面位置（ｈｗ）が第２連通路５３の他端位置（ｈ４）よりも低くなると、第２連通路５３の他端が空気と連通する。つまり、第２連通路５３の他端が大気開放される。一方、第１連通路５２の他端は常にサブタンク７０のインク中に位置している。そうすると、空気が第２連通路５３の他端から流入してメインタンク６０へ流れる（図５に示す白抜き矢印）と共に、メインタンク６０のインクが重力により第１連通路５２を通じてサブタンク７０へ流れる（図５に示す黒色矢印）。メインタンク６０は、密閉されているため、第２連通路５３から空気が流入した容積の分だけインクが第１連通路５２へ流出する。

　ここで、第２連通路５３の一部はメインタンク６０のインクの液面よりも高い位置に配置されているため、確実にメインタンク６０のインクを第２連通路５３ではなく第１連通路５２へ流出させることができる。また、サブタンク７０では、外気が通気口７３を通じて内部に流入するため、内部が負圧状態とならずに確実に空気が第２連通路５３へ流入する。

　図６に示すように、サブタンク７０では、第１連通路５２からインクが流入することで液面が上昇して第２連通路５３の他端に達すると、第２連通路５３の他端がインクによって閉塞される。これにより、第１連通路５２、メインタンク６０および第２連通路５３が順に連なってなる略Ｕ字状の流路は、再び、両端がインクによって閉塞され途中に空気が介在する状態となる。

　この状態の流路では、上述したように、メインタンク６０および第１連通路５２におけるインクと、第２連通路５３におけるインクとの水頭差（ヘッド差）がゼロになるようにインクが流動する。具体的に、サブタンク７０の液面が第２連通路５３の他端に達すると、サブタンク７０のインクが第２連通路５３へ流入していくと共に、メインタンク６０のインクが第１連通路５２を通じてサブタンク７０へ流入し続ける。そして、第２連通路５３の液面と、メインタンク６０の液面とが同じ高さになると（図６のｈ２参照）、双方のインクの水頭差（ヘッド差）がゼロになりインクの流れが停止する。このとき、サブタンク７０における液面位置（ｈｗ）は第２連通路５３の他端位置（ｈ４）と同じ高さに維持される。

　そして、再びサブタンク７０からインクジェットヘッド２（ラインヘッド）へインクが供給されてサブタンク７０の液面が第２連通路５３の他端よりも低くなると、上述した動作が繰り返されてサブタンク７０の液面が第２連通路５３の他端まで上昇する。

　以上のように、本実施形態のインク供給機構５０によれば、サブタンク７０の液面が低下すると、自動的にメインタンク６０のインクをサブタンク７０へ供給して、サブタンク７０の液面を所定位置（第２連通路の他端位置ｈ４）に維持することが可能である。したがって、ポンプやセンサ等の電気部品を用いることなく、即ち電気的制御を行うことなく、メインタンク６０からサブタンク７０へのインクの供給制御を確実に行うことが可能である。よって、印字装置１００全体における制御が煩雑になるのを抑制することが可能である。

　また、メインタンク６０ではインク袋６６を用いてインクを貯留するようにしたため、メインタンク６０においてインクと空気とが接触するのを防止することができる。これにより、インクに空気が混入してインクが劣化するのを防止することが可能である。

　また、インク袋６６は可撓性を有するのでインクの減少に伴って変位する。そのため、メインタンク６０において確実に第２連通路５３から空気が流入した容積の分だけインクを第１連通路５２へ流出させることができる。つまり、本実施形態のインク供給機構５０によれば、メインタンク６０において容易にインクと空気との接触を防止しつつインクの貯留容積と空気の容積とを増減させることが可能である。しかも、インク袋６６は袋状のものであることから、メインタンク６０におけるインクの交換が容易となる。

　また、メインタンク６０は、筒状部材６２と蓋部材６３とが互いに螺合することによって、インクが貯留される密閉空間を形成するので、容易に密閉空間を形成することが可能になると共に、インクの交換が容易となる。しかも、蓋部材６３に第１連通路５２および第２連通路５３のそれぞれの接続口６４，６５が設けられているので、メインタンク６０と第１連通路５２および第２連通路５３との接続位置の調整が容易となる。

　また、本実施形態の印字装置１００とは異なり、インクジェットヘッドをサブタンクの液面よりも低い位置に配置してサブタンクのインクの水頭（ヘッド）によってサブタンクからインクジェットヘッドへインクを供給するようにした場合、インクジェットヘッドへ過剰な量のインクが供給されて漏れ出すおそれがある。

　これに対し、本実施形態の印字装置１００によれば、インクジェットヘッド２（ラインヘッド）をサブタンク７０の液面よりも高い位置に配置して、インクジェットヘッド２において生じる毛細管現象によってサブタンク７０からインクジェットヘッド２（ラインヘッド）へインクを供給するようにしている。つまり、本実施形態によれば、インクジェットヘッド２よりも下方に位置するサブタンク７０のインクを毛細管現象によってインクジェットヘッド２まで引き上げるようにしている。そのため、インクジェットヘッド２（ラインヘッド）ではインクが吐出（消費）されることによって毛細管現象が生じるところ、インクを必要な量だけインクジェットヘッド２へ供給することができ、その結果、インクジェットヘッド２からインクが漏れ出るのを防止することが可能になる。

　また、本実施形態の印字装置１００では、サブタンク７０におけるインクの水頭（ヘッド）、即ちインクの液面位置が重要となる。サブタンク７０のインクは、自身の水頭圧と、上述した毛細管現象による引き上げ力とによってインクジェットヘッド２へ供給される。そのため、サブタンク７０における液面位置が所定位置（第２連通路５３の他端位置ｈ４）よりも低くなると、所望の上記水頭圧を確保できなくなり、サブタンク７０からインクジェットヘッド２へインクを必要量供給することが困難となる。この点、本実施形態の印字装置１００では、上述したようにサブタンク７０の液面位置を所定位置に維持することができるため、確実にサブタンク７０からインクジェットヘッド２へ必要量のインクを供給することが可能である。

　また、本実施形態のように、複数のラインヘッド（印字部）が用紙の搬送方向に沿って順に固定配置され、それらラインヘッドの下方を用紙が通過するというライン方式の印字装置では、印字速度の高速化のため、サブタンクにおけるインクの減少速度が速くなり、これに伴い、メインタンクからサブタンクへのインクの供給頻度が高くなる。したがって、ポンプ等の電気機器を用いてメインタンクからサブタンクへインクの供給を行う従来の印字装置では、電気機器の使用頻度が高くなり、その結果、電気機器の寿命が短くなってしまう。この点、本実施形態の印字装置１００では、電気機器を用いずに自動的にメインタンク６０からサブタンク７０へのインク供給を行うため、上述した問題を排除することができる。つまり、本実施形態のインク供給機構５０は、ライン方式の印字装置に用いることが特に有効である。
　－実施形態の変形例－
　〈変形例１〉

　上記実施形態のメインタンク６０ではインク袋６６によってインクの貯留層と空気層とを仕切るようにしたが、本変形例はガスケット６７を用いてインクの貯留層と空気層とを仕切るようにしたものである。

　具体的に、本変形例のメインタンク６０では、図７に示すように、メインタンク６０内に貯留されたインクの液面上にガスケット６７が設けられる。ガスケット６７は、インクの液面全体を覆うように設けられる。また、ガスケット６７は、インクの減少に伴ってメインタンク６０の内面を下方へ変位可能に構成されている。これにより、上記実施形態と同様、メインタンク６０においてインクと空気との接触を防止しつつインクの貯留容積と空気の容積とを増減させることが可能である。
　〈変形例２〉

　上記実施形態のインク供給機構５０では、各連通路５２，５３とメインタンク６０の各接続口６４，６５との接続について図８に示す着脱自在な継ぎ手を用いるようにしてもよい。

　各連通路５２，５３の端部には、通路方向に移動可能な弁体９１と、該弁体９１が着座して通路を閉じる弁座９２と、弁体９１を着座方向に付勢するばね９３とを有する継ぎ手が設けられている。各接続口６４，６５には、連通路５２，５３と同様、通路方向に移動可能な弁体９５と、該弁体９５が着座して通路を閉じる弁座９６と、弁体９５を着座方向に付勢するばね９７とを有する継ぎ手が設けられている。

　連通路５２，５３と接続口６４，６５とは、互いに嵌め合うことで接続される。接続前の連通路５２，５３および接続口６４，６５では、弁体９５によって通路が閉じられている（図８（Ａ）参照）。接続後の連通路５２，５３および接続口６４，６５では、双方の弁体９１，９５が互いに押し合いばね９３，９７の付勢力に抗して通路を開く方向に移動する。これによって、連通路５２，５３および接続口６４，６５の通路が互いに連通する（図８（Ｂ）参照）。なお、接続口６４，６５には連通路５２，５３との間をシールするシール部材９８が設けられている。この着脱自在な継ぎ手を用いることにより、連通路５２，５３とメインタンク６０との接続作業が容易となる。
　〈変形例３〉

　本変形例は、上記実施形態のメインタンク６０における蓋部材６３の構成を変更したものである。図９に示すように、本変形例の蓋部材６３は、平面視が五角形状の蓋本体６８を有している。蓋本体６８の内側には、タップ６３ａが形成された締結部６９が形成されている。蓋本体６８の五角形状は、図９（Ａ）において、上半部が三角形状であり下半部が四角形状となっている。そして、蓋本体６８において、四角形状の部分に第１接続口６４が設けられ三角形状の部分に第２接続口６５が設けられている。なお、第２接続口６５にはインク袋６６が接続されている。

　本変形例では、蓋本体６８の形状を上述した五角形状のように非対称形状とすることにより、２つの接続口６４，６５のうちどちらが第１連通路５２用または第２連通路５３用かを容易に認識することができる。よって、連通路５２，５３と蓋部材６３の接続口６４，６５とを接続し間違えるのを未然に防止することができる。なお、蓋本体６８において２つの接続口６４，６５の配置は逆であってもよい。つまり、蓋本体６８において、四角形状の部分に第２接続口６５を設け三角形状の部分に第１接続口６４を設けるようにしてもよい。

　また、蓋部材６３の構成は、上述したものに限らず、図１０に示すようにしてもよい。つまり、蓋部材６３は、平面視が四角形状の蓋本体６８を有し、その蓋本体６８における第１接続口６４側または第２接続口６５側の側壁に突起６３ｃが設けられる。このような構成を採ることによっても、２つの接続口６４，６５のうちどちらが第１連通路５２用または第２連通路５３用かを容易に認識することができるため、連通路５２，５３と接続口６４，６５との接続間違いを未然に防止できる。
　－その他の実施形態－

　上記実施形態では、印字用液体としてインクを供給する液体供給機構について説明したが、本開示はこれに限らず、印字用液体として例えば３Ｄプリンタの印字に用いられる溶剤を供給する液体供給機構についても適用できる。

　また、上記実施形態では、印字装置１００の一例として、インクジェットプリンタについて説明したが、本開示はこれに限らず、例えば複写機や複合機等の他の印字装置としてもよい。

　また、上記実施形態では、いわゆるライン方式の印字装置１００について説明したが、本開示は、インクジェットヘッドが可動し用紙Ｐも徐々に通過する、いわゆるシリアル方式の印字装置にも適用できることは当然である。

　以上説明したように、本開示は、印字用液体を印字部に供給する液体供給機構およびそれを備えた印字装置について有用である。

１００　　印字装置
２　　　　インクジェットヘッド（印字部）
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ　　　ラインヘッド（印字部）
５０　　　インク供給機構（液体供給機構）
５１　　　供給路
５２　　　第１連通路
５３　　　第２連通路
６０　　　メインタンク
６２　　　筒状部材
６３　　　蓋部材
６４　　　第１接続口（接続口）
６５　　　第２接続口（接続口）
６６　　　インク袋（液体袋、仕切部材）
６７　　　ガスケット（仕切部材）
７０　　　サブタンク

Claims

　印字用液体が貯留された密閉されたメインタンクと、
上記メインタンクよりも下方に配置され且つ内部が外気と連通し、上記メインタンクから供給された印字用液体を貯留すると共に該貯留した印字用液体を印字部へ供給するサブタンクと、
一端が上記メインタンクの印字用液体中に連通し、他端が上記サブタンクの印字用液体中に連通する第１連通路と、
一端が上記メインタンク内に連通し、他端が上記サブタンク内において上記第1連通路の他端と同じ高さの位置または上記第1連通路の他端よりも高い位置に連通すると共に、一部が上記メインタンクの印字用液体の液面よりも高い位置に配置された第２連通路と、を備えている、液体供給機構
　請求項１に記載の液体供給機構において、
　上記メインタンクは、その内部を上記印字用液体の貯留層と空気層とに仕切ると共に、上記貯留層の印字用液体の減少に伴って変位する仕切部材が設けられている、液体供給機構。
　請求項２に記載の液体供給機構において、
　上記仕切部材は、上記メインタンクの内部に収容され、上記印字用液体が充填された可撓性を有する液体袋である、液体供給機構。
　請求項１に記載の液体供給機構において、
　上記メインタンクは、筒状部材と、上記第１連通路および第２連通路の各々の接続口が設けられた蓋部材とが互いに螺合することによって、上記印字用液体が貯留される密閉空間を形成する、液体供給機構。
　請求項４に記載の液体供給機構において、
　上記接続口、上記第１連通路の一端及び上記第２連通路の一端の各々は、上記印字用液体の流出を抑制し着脱自在な継ぎ手を備えている、液体供給機構。
　請求項５に記載の液体供給機構において、
　上記蓋部材は上記筒状部材の軸方向に見て非対称形状の蓋本体を備えている、液体供給機構。
　請求項１に記載の液体供給機構と、該液体供給機構のサブタンクから印字用液体が供給されて被印字媒体に印字する印字部とを備えている、印字装置。
　請求項７に記載の印字装置において、
一端が上記サブタンクの印字用液体中に連通し、他端が上記印字部に連通する供給路を備え、
上記印字部は、上記サブタンクの印字用液体の液面よりも高い位置に配置され、上記印字部における毛細管現象によって上記サブタンクの印字用液体が上記供給路を通じて供給されるように構成されている、印字装置。
　請求項７に記載の印字装置において、
　互いに異なる色の印字用液体で印字する複数の上記印字部と、該各印字部に対応して印字用液体を供給する複数の上記液体供給機構とを備え、
上記複数の印字部は、上記被印字媒体の搬送方向に沿って順に固定配置されている、印字装置。