気体遮断弁及びそれを備えた液滴吐出装置並びにリザーバータンク
【課題】 主に液体が貯留された所定空間内を密閉しつつ、その所定空間内の圧力と大気圧との差を制御可能とする気体遮断弁と、それを備えた液滴吐出装置及びリザーバータンクの提供を課題とする。
【解決手段】 第１開口５６によりリザーバータンク５０内部と連通する第１空間部６４と、第２開口５８によりリザーバータンク５０外部と連通する第２空間部６６と、第１空間部６４と第２空間部６６とを仕切る仕切板６８と、仕切板６８に形成され、リザーバータンク５０内部とリザーバータンク５０外部とを連通可能とする連通孔６８Ａと、連通孔６８Ａを閉塞可能に、第１空間部６４及び第２空間部６６に注入された不揮発性液体７０と、を有する気体遮断弁６０であって、第１空間部６４と第２空間部６６との圧力差が所定の圧力以上になったときに、連通孔６８Ａを介して、第１空間部６４と第２空間部６６とを気体連通させ、リザーバータンク５０内の圧力を制御する。そして、この気体遮断弁６０を備えた液滴吐出装置１０とする。
【解決手段】 第１開口５６によりリザーバータンク５０内部と連通する第１空間部６４と、第２開口５８によりリザーバータンク５０外部と連通する第２空間部６６と、第１空間部６４と第２空間部６６とを仕切る仕切板６８と、仕切板６８に形成され、リザーバータンク５０内部とリザーバータンク５０外部とを連通可能とする連通孔６８Ａと、連通孔６８Ａを閉塞可能に、第１空間部６４及び第２空間部６６に注入された不揮発性液体７０と、を有する気体遮断弁６０であって、第１空間部６４と第２空間部６６との圧力差が所定の圧力以上になったときに、連通孔６８Ａを介して、第１空間部６４と第２空間部６６とを気体連通させ、リザーバータンク５０内の圧力を制御する。そして、この気体遮断弁６０を備えた液滴吐出装置１０とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に液体が貯留された所定空間の内部と外部の圧力差を制御できる気体遮断弁と、それを備えた液滴吐出装置及びリザーバータンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット記録装置（液滴吐出装置）の用途は多岐に亘っており、これに伴い、使用するインクも多様になってきている。特に、従来では使用が困難であった揮発性の高いインクの使用を可能にするとともに、通常のインクでも、長期に亘って安定した印刷が行えるように、インクの乾燥を防止したインクジェット記録装置の開発が望まれている。
【０００３】
また、インクジェット記録装置では、安定したインク吐出動作を実現するために、インクジェット記録ヘッドのノズル部でのインク圧力を負圧とし、所望の圧力範囲に制御する必要がある。このため、インクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドに連結されたインクタンクの水位を制御したり、インクタンク内に毛細管力により負圧を発生するインク吸収体を設けるなどの圧力制御手段を有している。
【０００４】
この圧力制御手段は、大気圧との圧力差を生じさせるものであるから、インクタンクあるいはインク吸収体を大気圧に連通させる必要がある。したがって、インクタンクは、通常、大気連通孔を有しているが、長期の使用に際しては、大気連通孔からのインク溶媒の蒸発によるインク増粘などの問題があった。
【０００５】
このため、従来では、インクタンクの大気連通孔に弁を設け、印刷時だけ開放するという提案がなされた（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような弁を設けた場合、保管時の温度変化によるインクタンク内の圧力変化には対応できないという欠点があった。
【０００６】
また、従来では、大気連通孔をラビリンス構造として高粘性流体を収納するという提案がなされた（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、高粘性流体を収納したラビリンス構造では、インクタンク内のインク減少量に対応するだけのラビリンス部容積が必要であり、かつ、インクタンクへのインク再補充を行うことができないという欠点があった。
【特許文献１】特開昭６３−２４７０４８号公報
【特許文献２】特開平７−６０９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、主に液体が貯留された所定空間内を密閉しつつ、その所定空間内の圧力と所定空間外の圧力（大気圧）との差を制御可能とする気体遮断弁と、それを備えた液滴吐出装置及びリザーバータンクを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の気体遮断弁は、所定空間の内部と外部との圧力差を制御する気体遮断弁であって、第１開口により前記所定空間の内部と連通する第１空間部と、第２開口により前記所定空間の外部と連通する第２空間部と、前記第１空間部と前記第２空間部とを仕切る仕切部材と、前記仕切部材に形成され、前記第１空間部と前記第２空間部とを連通可能とする連通孔と、前記連通孔を閉塞可能に、前記第１空間部及び前記第２空間部に注入された不揮発性液体と、を有し、前記第１空間部と前記第２空間部との圧力差が所定の圧力以上になったときに、前記連通孔を介して、前記第１空間部と前記第２空間部とを気体連通させることを特徴としている。
【０００９】
そして、請求項２に記載の気体遮断弁は、請求項１に記載の気体遮断弁において、前記所定の圧力が、前記不揮発性液体の量及び密度並びに前記第１空間部及び前記第２空間部の形状により決定されることを特徴としている。
【００１０】
請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、例えば液体が貯留された所定空間内を密閉しつつ、所定空間内の圧力と所定空間外の圧力（大気圧）との差を制御できる。したがって、所定空間内の圧力を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、所定空間内の液体の乾燥を防止できる。これにより、揮発性の高い液体の使用が可能になり、液滴吐出装置等に設けた場合には、その使用用途の多様化が図れる。例えば、液滴吐出装置の一例であるインクジェット記録装置に設けた場合には、印刷の高速化や、長期に亘る安定した印刷の実現が可能となる。
【００１１】
また、請求項３に記載の気体遮断弁は、請求項１又は請求項２に記載の気体遮断弁において、前記第１空間部の形状と前記第２空間部の形状を異にしたことを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、第１空間部と第２空間部における圧力差制御範囲を正圧と負圧で異なる値にできる。したがって、液滴吐出装置等に設けた場合には、その液滴吐出ヘッドのノズルからの液漏れを防止することができる。
【００１３】
そして、請求項４に記載の気体遮断弁は、請求項３に記載の気体遮断弁において、前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より上側の前記第１空間部の容積をＶ１、前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より上側の前記第２空間部の容積をＶ２、前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より下側の前記第１空間部及び前記第２空間部の容積をＶ３とし、かつ前記不揮発性液体の体積をＶ０としたときに、Ｖ１≦Ｖ２の条件下で、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ１、Ｖ１＞Ｖ２の条件下で、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ２を満たすことを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、所定空間内又は所定空間外（大気）のどちらの気圧が高くなった場合でも、不揮発性液体が漏れることなく動作することができる。
【００１５】
更に、請求項５に記載の気体遮断弁は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の気体遮断弁において、前記第１開口と前記第２開口の少なくとも一方を気液分離膜で閉塞したことを特徴としている。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、運搬時などにおいて振動や傾きがあっても、気体遮断弁内の不揮発性液体の漏れ、更には所定空間内の液体の漏れなどを防止することができる。
【００１７】
また、請求項６に記載の気体遮断弁は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の気体遮断弁おいて、前記連通孔の最大高さ位置で前記仕切部材を鉛直方向に切断したときの断面視で、前記第１空間部を構成する底壁と前記第２空間部を構成する底壁を前記仕切部材側が低位となるように傾斜させるとともに、前記連通孔の上端部をテーパー面にしたことを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、少量の不揮発性液体で確実に気体遮断を行うことができるとともに、弁動作時の圧力差を小さくすることができる。つまり、小さい圧力で安定して動作する気体遮断弁を実現することができる。
【００１９】
また、本発明に係る請求項７に記載の液滴吐出装置は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の気体遮断弁において、前記不揮発性液体がイオン性液体であることを特徴としている。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、イオン性液体は揮発性が全く無いため、より安定した気体遮断弁を実現することができる。
【００２１】
また、本発明に係る請求項８に記載の液滴吐出装置は、液体が貯留されるタンクを備えた液滴吐出装置において、前記タンクに、該タンクの内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁を接続したことを特徴としている。
【００２２】
請求項８に記載の発明によれば、液体が貯留されたタンク内を密閉しつつ、タンク内の圧力とタンク外の圧力（大気圧）との差を制御できる。したがって、タンク内の圧力を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、タンク内の液体の乾燥を防止できる。これにより、揮発性が高い液体の使用が可能になり、液滴吐出装置において、使用用途の多様化が図れる。例えば、液滴吐出装置の一例であるインクジェット記録装置の場合には、印刷の高速化や、長期に亘る安定した印刷の実現が可能となる。
【００２３】
また、本発明に係る請求項９に記載の液滴吐出装置は、液体が貯留されるタンクと、前記タンクと液滴吐出ヘッドとの間に設けられ、該液滴吐出ヘッドとの間で液体が循環されるリザーバータンクと、を備えた液滴吐出装置において、前記リザーバータンクに、該リザーバータンクの内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁を接続したことを特徴としている。
【００２４】
請求項９に記載の発明によれば、リザーバータンク内を密閉しつつ、リザーバータンク内の圧力とリザーバータンク外の圧力（大気圧）との差を制御できる。したがって、リザーバータンク内の圧力を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、リザーバータンク内の液体の乾燥を防止できる。これにより、揮発性の高い液体の使用が可能になり、液滴吐出装置において、使用用途の多様化が図れる。例えば、液滴吐出装置の一例であるインクジェット記録装置の場合には、印刷の高速化や、長期に亘る安定した印刷の実現が可能となる。
【００２５】
また、このような構成の液滴吐出装置では、リザーバータンクと液滴吐出ヘッド間で液体を循環させているので、液体流路内の気泡をリザーバータンクへ戻すことができ、液滴吐出ヘッド及び液体流路内の気泡を除去することができる。つまり、リザーバータンクを密閉しつつ、リザーバータンクに戻された気泡を排出することができる。これにより、液体循環や液体補充の実現と、長期に亘る液体乾燥の防止を両立することができる。なお、タンクは交換可能となっている。
【００２６】
また、本発明に係る請求項１０に記載のリザーバータンクは、外部から液体が流入する流入口と外部へ液体を送出する送出口とを備え、液体が貯留されるリザーバータンク本体と、前記リザーバータンク本体の内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁と、前記リザーバータンク本体に貯留された液体の液面が、その鉛直方向上方にあるか否かを検知する液面検知部と、を有し、前記気体遮断弁の一部が前記リザーバータンク本体を兼ね、鉛直方向下方から鉛直方向上方に向かって、前記流入口、前記液面検知部、前記気体遮断弁の第１開口の順に配置されていることを特徴としている。
【００２７】
また、本発明に係る請求項１１に記載の液滴吐出装置は、請求項１０に記載のリザーバータンクと、前記リザーバータンクと鉛直方向に所定の間隔をもって配置され、前記リザーバータンクの送出口から送出された液体を画像情報に基づいて吐出する液滴吐出ヘッドと、記録媒体を前記液滴吐出ヘッドに対向させつつ相対的に移動させる搬送手段と、前記リザーバータンクの流入口に接続され、前記液体を貯留するメインタンクと、前記流入口から前記リザーバータンクへ液体を供給するとともに、前記液面検知部を液面が超えると、液体の供給を停止する液体供給手段と、を有することを特徴としている。
【００２８】
請求項１０及び請求項１１に記載の発明によれば、リザーバータンク内の液体の量を好適に管理することができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明によれば、主に液体が貯留された所定空間内を密閉しつつ、所定空間内の圧力と所定空間外の圧力（大気圧）との差を制御可能とする気体遮断弁と、それを備えた液滴吐出装置及びリザーバータンクを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。図１、図２では、本発明に係る液滴吐出装置の一例としてのインクジェット記録装置１０の概略構成が示されている。したがって、以下において、液滴吐出ヘッドをインクジェット記録ヘッド２０とし、記録媒体を記録用紙１００として説明をする。
【００３１】
図１、図２で示すように、インクジェット記録装置１０は、記録用紙１００が収容される給紙トレイ１２と、この給紙トレイ１２から供給された記録用紙１００に画像を記録する画像記録部１４と、画像記録部１４へ記録用紙１００を搬送する搬送手段１６と、画像記録部１４によって画像が記録された記録用紙１００を収容する排紙トレイ１８と、を有している。
【００３２】
画像記録部１４は、インクジェット記録ヘッド２０を有しており、このインクジェット記録ヘッド２０は、インクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録用紙１００の最大幅と同程度か、又はそれ以上の記録可能領域を有している。つまり、このインクジェット記録ヘッド２０は、シングルパス印字が可能な所謂Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）となっている。
【００３３】
また、インクジェット記録ヘッド２０は、記録用紙１００の搬送方向に対して、その上流側からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に並設されており、サーマル方式や圧電方式等の公知の手段によって、インク滴が吐出されるように構成されている。
【００３４】
なお、そのインクとしては、水性インク、油性インク、溶剤系インク等、各種インクが使用可能であり、インクジェット記録装置１０には、各インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋにインクを供給するメインタンクとしてのインクタンク４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋが配設されている。そして、このインクタンク４０Ｙ〜４０Ｋは、それぞれ交換可能な構成になっている。
【００３５】
更に、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋには、メンテナンスユニット２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋが備えられている。このメンテナンスユニット２２Ｙ〜２２Ｋは、イエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）とブラック（Ｋ）の２組に分かれて、それぞれ印刷時における退避位置（図１参照）と、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋをメンテナンスする位置（図２参照）とに移動可能に構成されている。
【００３６】
各メンテナンスユニット２２Ｙ〜２２Ｋは、キャップ、ダミージェット受け、クリーニング部材等を有しており、各インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋをメンテナンスする際には、各インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋが所定高さ上昇することにより、各ノズル面に対して、メンテナンスユニット２２Ｙ〜２２Ｋがそれぞれ対向配置できるようになっている。
【００３７】
給紙トレイ１２中の記録用紙１００は、ピックアップローラー２４によって１枚ずつ取り出され、搬送ローラー対２５によって画像記録部１４へ送られる。搬送手段１６は、記録用紙１００の印刷面をインクジェット記録ヘッド２０に対面させるための搬送ベルト３０を有しており、この搬送ベルト３０は、用紙搬送方向下流側に配置された駆動ローラー２６と、用紙搬送方向上流側に配置された従動ローラー２８とに張架されて、図示の矢印Ａ方向（反時計方向）に循環駆動（回転）するように構成されている。
【００３８】
また、従動ローラー２８の上部には、搬送ベルト３０の表面側から、その搬送ベルト３０に従動する帯電ローラー３２が配設されている。この帯電ローラー３２によって搬送ベルト３０が帯電される（電荷が与えられる）ことにより、記録用紙１００が搬送ベルト３０に静電吸着されて搬送される構成である。なお、搬送ベルト３０は、記録用紙１００を静電吸着して保持する構成に限定されるものではなく、記録用紙１００との摩擦により、あるいは記録用紙１００を吸引や粘着などの非静電的手段によって保持する構成にしてもよい。
【００３９】
また、搬送ベルト３０の下方には、反転部３４が設けられており、両面印刷するときには、複数の搬送ローラー対３６により、記録用紙１００が搬送されて、再度インクジェット記録ヘッド２０へ供給されるようになっている。そして、排紙トレイ１８への搬送路の適宜位置にも、複数の搬送ローラー対３８が配設されている。
【００４０】
その他、図示しないが、このインクジェット記録装置１０には、画像信号に応じて（画像情報に基づいて）インク滴の吐出タイミングと使用するノズルを決定し、そのノズルに駆動信号を印加するインクジェット記録ヘッド２０の制御手段と、インクジェット記録装置１０全体の動作を制御するシステム制御手段が備えられている。
【００４１】
以上のような構成のインクジェット記録装置１０において、次にインクジェット記録ヘッド２０へのインク供給手段について説明する。図３で示すように、インクジェット記録ヘッド２０は、インク供給路４４、４６が接続されているヘッドユニット２１が、用紙幅に対応するように、用紙搬送方向と直交する方向に複数配列されて構成されており、各ヘッドユニット２１には、同方向に複数のノズル（図示省略）が形成されている。そして、そのノズルから用紙搬送タイミングに応じて選択的にインク滴を吐出することにより、所望とする印刷が実行できるようになっている。
【００４２】
一方、インクタンク４０に収容されたインクは、圧力制御手段（後述する気体遮断弁６０）を有するリザーバータンク５０へ、インク供給手段としてのインク補給ポンプ４１によりインク補給路４２を通して供給（補給）され、一旦、そのリザーバータンク５０内に貯留されるようになっており、リザーバータンク５０からインク供給路４４を通り、各ヘッドユニット２１へ供給されるようになっている。
【００４３】
そして、印字不良が発生した場合や定期メンテナンス時には、インク流路内の気泡を除去するために、循環ポンプ４８により、リザーバータンク５０→インク供給路４４→ヘッドユニット２１→循環ポンプ４８→インク供給路４６→リザーバータンク５０の経路でインクを循環させるようになっている。
【００４４】
また、図４で示すように、リザーバータンク５０の側壁（後述する気体遮断弁６０が設けられていない側壁）５０Ｃには、インク水位上限センサー５２とインク水位下限センサー５４が上下に所定距離離隔して取り付けられており、これによって、リザーバータンク５０内のインク水位が好適に管理されるようになっている。
【００４５】
すなわち、リザーバータンク５０内のインクＬは、インク水位下限センサー５４の位置（例えば、図３で示すインクジェット記録ヘッド２０のノズル面から鉛直方向で−５０ｍｍ）とインク水位上限センサー５２の位置（例えば、図３で示すインクジェット記録ヘッド２０のノズル面から鉛直方向で−２０ｍｍ）の間となるように、インク補給ポンプ４１により、その水位が制御されている。
【００４６】
具体的には、インク水位下限センサー５４をインクが下回ると、インク補給ポンプ４１が駆動して、インクタンク４０内のインクをリザーバータンク５０内へインク補給路４２を介して補給（供給）し、インク水位上限センサー５２をインクが超えると、インク補給ポンプ４１の駆動が停止するようになっている。
【００４７】
なお、インク水位下限センサー５４の取付位置は、インク補給路４２より鉛直方向上方位置とされており、インク水位上限センサー５２の取付位置は、図４の側面視で、後述する気体遮断弁６０のリザーバータンク５０内との連通孔（以下「第１連通孔」という）５６（後述）よりも鉛直方向下方位置となるように設定されている。これにより、リザーバータンク５０内のインクＬが第１連通孔５６から気体遮断弁６０内に入ることがない構成である。
【００４８】
また、リザーバータンク５０内のインクＬを除く空間は、印刷によるインクの消費及びインクタンク４０からのインク補給により増減するが、その圧力は、リザーバータンク５０内の天壁５０Ａ側で、かつインク水位上限センサー５２及びインク水位下限センサー５４が設けられていない側のコーナー部に設置された気体遮断弁６０により、リザーバータンク５０外の気圧（大気圧）に対して、一定の範囲内（例えば、−４ｍｍＨ2Ｏ〜＋１．６ｍｍＨ2Ｏ）に制御される構成である。
【００４９】
つまり、この気体遮断弁６０を設けたことにより、インクジェット記録ヘッド２０のノズル部におけるインク圧力ＰＩが、リザーバータンク５０内のインク水位により、所望の値（本実施例では、ＰＩ＝−１８．４ｍｍＨ2Ｏ〜−５４ｍｍＨ2Ｏに設定）に制御できる構成である。
【００５０】
そこで、次に、その圧力制御手段としての双方向気体遮断弁６０について詳細に説明する。この気体遮断弁６０は、図４乃至図６で示すように、リザーバータンク５０（リザーバータンク本体）の天壁５０Ａと、インク水位上限センサー５２及びインク水位下限センサー５４が設けられていない側壁５０Ｂを一部兼用した筐体６２内に、不揮発性液体７０を注入して構成されている。
【００５１】
すなわち、この気体遮断弁６０は、筐体６２の側壁６２Ａの上部に形成された第１連通孔（第１開口）５６により、リザーバータンク５０の内部と連通する第１空間部６４と、筐体６２（リザーバータンク５０）の天壁５０Ａに形成された第２連通孔（第２開口）５８により、リザーバータンク５０の外部（大気）と連通する第２空間部６６と、第１空間部６４と第２空間部６６とを仕切る仕切板６８と、を有している。
【００５２】
そして、その仕切板６８の下端部には、リザーバータンク５０の内部（第１空間部６４）とリザーバータンク５０の外部（第２空間部６６）とを連通可能とする連通孔６８Ａが略半円形状に形成されており、この連通孔６８Ａを閉塞可能な高さまで、筐体６２内（第１空間部６４及び第２空間部６６）に、不揮発性液体７０が注入されている。
【００５３】
このような構成の気体遮断弁６０によれば、第１空間部６４と第２空間部６６との圧力差が所定の圧力以上になったときには、連通孔６８Ａを介して、リザーバータンク５０の内部（第１空間部６４）とリザーバータンク５０の外部（第２空間部６６）とが気体連通される。
【００５４】
つまり、リザーバータンク５０内の気圧とリザーバータンク５０外の気圧（大気圧）との間に差がない通常時には、図６で示すように、仕切板６８に形成された連通孔６８Ａを閉塞可能な（第１空間部６４と第２空間部６６との気体連通を遮断可能な）不揮発性液体７０と、その仕切板６８により、リザーバータンク５０内とリザーバータンク５０外（大気）の気体連通が遮断されて密閉状態とされる。したがって、長期間放置される状態にあっても、リザーバータンク５０内に貯留されているインクＬの乾燥が防止される。
【００５５】
一方、印刷によるインク消費や、気温の低下などにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が低下すると、図７（Ａ）で示すように、リザーバータンク５０内に連通する第１空間部６４において、不揮発性液体７０の水位が上昇し、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２空間部６６において、不揮発性液体７０の水位が低下し、第２空間部６６側から第１空間部６４側へ空気Ｋが入る。
【００５６】
他方、リザーバータンク５０へインクＬが補給されたり、気温の上昇などにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が上昇すると、図７（Ｂ）で示すように、リザーバータンク５０内に連通する第１空間部６４において、不揮発性液体７０の水位が低下し、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２空間部６６において、不揮発性液体７０の水位が上昇し、第１空間部６４側から第２空間部６６側へ空気Ｋが排出される。
【００５７】
なお、ここで言う所定の圧力とは、不揮発性液体７０の量及び密度並びに第１空間部６４の形状及び第２空間部６６の形状により決定される。すなわち、不揮発性液体７０の密度をρ、第１空間部６４と第２空間部６６における水位差をＨ(ｍｍ)とすると、両空間の圧力差Ｐは、Ｐ＝ρ×Ｈ（ｍｍＨ2Ｏ）となる。
【００５８】
したがって、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が低下したとき（負圧のとき）の第１空間部６４と第２空間部６６における水位差をＨｂ、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が上昇したとき（正圧のとき）の第１空間部６４と第２空間部６６における水位差をＨｃとすると、リザーバータンク５０外の気圧（大気圧）を基準としたリザーバータンク５０内の相対圧力（気圧）Ｐ０は、−ρＨｂ＜Ｐ０＜ρＨｃの範囲に制御される。
【００５９】
ここで、水位差Ｈｂ及び水位差Ｈｃは、不揮発性液体７０の量、仕切板６８の位置、リザーバータンク５０内に連通する第１空間部６４の形状、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２空間部６６の形状により、任意の値に精度よく設定することが可能である。例えば、ρ＝０．８、Ｈｂ＝５ｍｍ、Ｈｃ＝２ｍｍとすれば、Ｐ０は、−４．０ｍｍＨ2Ｏ＜Ｐ０＜＋１．６ｍｍＨ2Ｏに保たれる。
【００６０】
また、上記数値で示されるように、リザーバータンク５０内に連通する第１空間部６４の形状と、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２空間部６６の形状を異にすることにより、第１空間部６４と第２空間部６６の圧力差制御範囲を正圧と負圧で異なる値にできる。これにより、インクジェット記録ヘッド２０のノズルからのインク漏れを防止することができる。
【００６１】
なお、不揮発性液体７０としては、一般に使用されている揮発性の極めて低いオイル等が使用可能であるが、イオン性液体を使用することが特に好ましい。イオン性液体は揮発性が全く無く安定しているため、これを用いれば、より安定した気体遮断弁６０を提供することができる。
【００６２】
また、注入する不揮発性液体７０の体積（量）Ｖ０は、図８で示す断面視で、仕切板６８に形成された連通孔６８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より下方側の第１空間部６４及び第２空間部６６の容積Ｖ３と、連通孔６８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側で、かつ第１連通孔５６の最下端部より下方側の第１空間部６４の容積Ｖ１、又は連通孔６８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側の第２空間部６６の容積Ｖ２のどちらか少ない方の容積との和より少ない体積（量）となる。
【００６３】
すなわち、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋（Ｖ１ｏｒＶ２）となるが、図示のものは、Ｖ１≦Ｖ２であるから、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ１となる。これにより、リザーバータンク５０内あるいはリザーバータンク５０外（大気）のどちらかの気圧が高くなった場合でも、不揮発性液体７０が、第１連通孔５６よりリザーバータンク５０内へ、又は第２連通孔５８よりリザーバータンク５０外へ漏れることなく動作できる構成である。
【００６４】
なお、図９で示すように、リザーバータンク５０内に連通する第１連通孔５６と、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２連通孔５８の少なくともどちらか一方（好ましくは両方）に、それぞれ気液分離膜７２を装着してもよい。これによれば、運搬時などにおいて振動や傾きがあっても、気体遮断弁６０内の不揮発性液体７０の漏れ、更にはリザーバータンク５０内のインクＬの漏れを防止することができる。
【００６５】
以上のような構成の気体遮断弁６０を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用について説明する。まず、ピックアップローラー２４及び搬送ローラー対２５により、記録用紙１００を搬送ベルト３０上に供給する。搬送ベルト３０上に供給され、その搬送ベルト３０に吸着保持された記録用紙１００は、インクジェット記録ヘッド２０の記録位置へ供給され、その印刷面に画像が記録される。そして、その画像記録終了後、記録用紙１００は搬送ベルト３０から剥離され、搬送ローラー対３８によって排紙トレイ１８へ搬送される。
【００６６】
ここで、印刷によってインクＬが消費されることにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が低下すると、図７（Ａ）で示すように、第１空間部６４において不揮発性液体７０の水位が上昇し、第２空間部６６において不揮発性液体７０の水位が低下して、第２空間部６６側から第１空間部６４側へ空気Ｋが入る。
【００６７】
そして、リザーバータンク５０へインクＬが補給され、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が上昇すると、図７（Ｂ）で示すように、第１空間部６４において不揮発性液体７０の水位が低下し、第２空間部６６において不揮発性液体７０の水位が上昇して、第１空間部６４側から第２空間部６６側へ空気Ｋが排出される。
【００６８】
したがって、リザーバータンク５０内を密閉しつつ、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）とリザーバータンク５０外の圧力（大気圧）との差を制御できる。つまり、これにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、リザーバータンク５０内のインクＬの乾燥を防止することができる。また、これにより、揮発性が高いインクＬの使用が可能になるため、印刷の高速化や、インクジェット記録装置１０の使用用途の多様化が図れる。よって、長期に亘って安定した印刷を実現することが可能となる。
【００６９】
また、このような構成のインクジェット記録装置１０では、リザーバータンク５０とインクジェット記録ヘッド２０間でインクＬを循環させているので、インク流路内の気泡をリザーバータンク５０へ戻すことができ、インクジェット記録ヘッド２０及びインク流路内の気泡を除去することができる。つまり、リザーバータンク５０を密閉しつつ、リザーバータンク５０に戻された気泡を排出することができる。したがって、インク循環やインク補充の実現と、長期に亘るインク乾燥の防止を両立することができる。
【００７０】
次に、気体遮断弁６０の変形例について図１０を基に説明する。なお、図１０で示す気体遮断弁８０の基本構成は、上記気体遮断弁６０と同様である。この気体遮断弁８０は、仕切板８８に形成された連通孔８８Ａの上端部両側を、図１０（Ａ）で示す断面視で、テーパー面８８Ｂにするとともに、不揮発性液体７０を収容する第１空間部８４の底壁８２Ｂ及び第２空間部８６の底壁８２Ｃを仕切板８８側が低位になるように傾斜させた構造になっている。
【００７１】
つまり、第１空間部８４を構成する底壁８２Ｂ及び第２空間部８６を構成する底壁８２Ｃは、仕切板８８の下端に対応した位置が最も低い位置とされ、第１連通孔７６が形成された筐体８２の側壁８２Ａ、及び筐体８２（リザーバータンク５０）の天壁５０Ａに形成された第２連通孔７８近傍のリザーバータンク５０の側壁５０Ｂに向かって、それぞれ上方向に傾斜した構造とされている。
【００７２】
このような構造の気体遮断弁８０では、印刷によってインクＬが消費されることにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が低下すると、第１空間部８４において不揮発性液体７０の水位が上昇し、第２空間部８６において不揮発性液体７０の水位が低下して、第２空間部８６側から第１空間部８４側へ空気が入る。
【００７３】
そして、リザーバータンク５０へインクＬが補給され、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が上昇すると、第１空間部８４において不揮発性液体７０の水位が低下し、第２空間部８６において不揮発性液体７０の水位が上昇して、第１空間部８４側から第２空間部８６側へ空気が排出される。
【００７４】
したがって、リザーバータンク５０内を密閉しつつ、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）とリザーバータンク５０外の圧力（大気圧）との差を制御できる。つまり、これにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、リザーバータンク５０内のインクＬの乾燥を防止することができる。また、これにより、揮発性が高いインクＬの使用が可能になるため、印刷の高速化や、インクジェット記録装置１０の使用用途の多様化が図れる。よって、長期に亘って安定した印刷を実現することが可能となる。
【００７５】
なお、このような構造の気体遮断弁８０によれば、連通孔８８Ａを介した気体連通を少量の不揮発性液体７０で確実に遮断することができるとともに、気体遮断弁８０が動作するときの圧力差を小さくすることが可能となる。つまり、これによれば、小さい圧力で安定して動作する気体遮断弁８０を実現することができる。
【００７６】
また、この気体遮断弁８０の場合も、注入する不揮発性液体７０の体積（量）Ｖ０は、図１０（Ｂ）で示す断面視で、仕切板８８に形成された連通孔８８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より下方側の第１空間部８４及び第２空間部８６の容積Ｖ３と、連通孔８８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側で、かつ第１連通孔７６の最下端部より下方側の第１空間部８４の容積Ｖ１、又は連通孔８８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側の第２空間部８６の容積Ｖ２のどちらか少ない方の容積との和より少ない体積（量）となる。
【００７７】
すなわち、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋（Ｖ１ｏｒＶ２）となるが、図示のものは、Ｖ１≦Ｖ２であるから、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ１となる。これにより、リザーバータンク５０内あるいはリザーバータンク５０外（大気）のどちらかの気圧が高くなった場合でも、不揮発性液体７０が、第１連通孔７６よりリザーバータンク５０内へ、又は第２連通孔７８よりリザーバータンク５０外へ漏れることなく動作できる構成である。
【００７８】
更に、気体遮断弁６０の別の変形例としては、図１１で示す気体遮断弁９０がある。この気体遮断弁９０の基本構成も上記気体遮断弁６０と同様である。すなわち、図１１（Ａ）で示すように、筐体９２が、第１空間部９４を有する第１筐体９２Ａと、第２空間部９６を有する第２筐体９２Ｂとで構成され、第１筐体９２Ａの下部と第２筐体９２Ｂの下部が連通路９８によって連通接続されている。
【００７９】
そして、通常状態において、その連通路９８を閉塞可能な（第１空間部９４と第２空間部９６との気体連通を遮断可能な）高さまで不揮発性液体７０が注入されている。また、第１筐体９２Ａの上部に、リザーバータンク５０内に連通する第１連通孔９５が形成され、第２筐体９２Ｂの上部に、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２連通孔９７が形成されている。
【００８０】
このような構成の気体遮断弁９０では、印刷によってインクＬが消費されることにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が低下すると、第１空間部９４において不揮発性液体７０の水位が上昇し、第２空間部９６において不揮発性液体７０の水位が低下して、第２空間部９６側から第１空間部９４側へ連通路９８を通って空気が入る。
【００８１】
そして、リザーバータンク５０へインクＬが補給され、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が上昇すると、第１空間部９４において不揮発性液体７０の水位が低下し、第２空間部９６において不揮発性液体７０の水位が上昇して、第１空間部９４側から第２空間部９６側へ連通路９８を通って空気が排出される。
【００８２】
したがって、リザーバータンク５０内を密閉しつつ、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）とリザーバータンク５０外の圧力（大気圧）との差を制御できる。つまり、これにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、リザーバータンク５０内のインクＬの乾燥を防止することができる。また、これにより、揮発性が高いインクＬの使用が可能になるため、印刷の高速化や、インクジェット記録装置１０の使用用途の多様化が図れる。よって、長期に亘って安定した印刷を実現することが可能となる。
【００８３】
なお、この気体遮断弁９０の場合も、注入する不揮発性液体７０の体積（量）Ｖ０は、図１１（Ｂ）で示す断面視で、連通路９８の最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より下方側の第１空間部９４及び第２空間部９６の容積Ｖ３と、連通路９８の最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側の第１空間部９４の容積Ｖ１、又は連通路９８の最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側の第２空間部９６の容積Ｖ２のどちらか少ない方の容積との和より少ない体積（量）となる。
【００８４】
すなわち、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋（Ｖ１ｏｒＶ２）となるが、図示のものは、Ｖ１≦Ｖ２であるから、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ１となる。これにより、リザーバータンク５０内あるいはリザーバータンク５０外（大気）のどちらかの気圧が高くなった場合でも、不揮発性液体７０が、第１連通孔９５よりリザーバータンク５０内へ、又は第２連通孔９７よりリザーバータンク５０外へ漏れることなく動作できる構成である。
【００８５】
以上、説明したように、本発明に係る気体遮断弁６０、８０、９０は、不揮発性液体７０を利用して動作する弁であり、機構部等を有していない弁である。したがって、この気体遮断弁６０、８０、９０によれば、磨耗などの経時変化は無く、長期に亘り安定した圧力制御を実現することができる。なお、気体遮断弁６０、８０、９０は、図示の実施例のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものであることは言うまでもない。
【００８６】
また、本発明に係る液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置１０は、複写機、プリンター複合機、ワークステーション等の出力機器として用いられる記録装置等、記録用紙１００上への文字や画像の記録に用いられるものに限定されるものではなく、例えば、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製等にも適用可能である。
【００８７】
すなわち、「記録媒体」は、記録用紙１００に限定されるものではなく、例えば、ＯＨＰシートや配線パターン等が形成される基板なども含まれる。そして、「画像」は、一般的な画像（文字、絵、写真など）のみならず、インク滴が記録媒体上に着弾されることで得られるドットのパターン（配線パターン）なども含まれる。
【００８８】
また、吐出する液体もインクに限定されるわけではない。例えば、溶融状態の半田を基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴吐出装置全般に対して、本発明に係る液滴吐出装置を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】インクジェット記録装置の印刷時の構成を示す概略側面図
【図２】インクジェット記録装置のメンテナンス時の構成を示す概略側面図
【図３】インク供給機構の構成を示す概略斜視図
【図４】リザーバータンクの概略断面図
【図５】気体遮断弁を示す概略斜視図
【図６】気体遮断弁を示す概略断面図
【図７】気体遮断弁の動作説明図
【図８】気体遮断弁のエリアを示す概略断面図
【図９】気液分離膜を備えた気体遮断弁を示す概略断面図
【図１０】気体遮断弁の変形例を示す概略断面図
【図１１】気体遮断弁の変形例を示す概略斜視図
【符号の説明】
【００９０】
１０ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
１４ 画像記録部
１６ 搬送手段
２０ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３０ 搬送ベルト
４０ インクタンク（メインタンク）
４１ インク補給ポンプ（液体供給手段）
４２ インク補給路（流入口）
４４ インク供給路（送出口）
４６ インク供給路
５０ リザーバータンク（リザーバータンク本体）
５２ インク水位上限センサー（液面検知部）
５４ インク水位下限センサー
５６ 第１連通孔（第１開口）
５８ 第２連通孔（第２開口）
６０ 気体遮断弁
６２ 筐体
６４ 第１空間部
６６ 第２空間部
６８ 仕切板（仕切部材）
６８Ａ 連通孔
７０ 不揮発性液体
７２ 気液分離膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に液体が貯留された所定空間の内部と外部の圧力差を制御できる気体遮断弁と、それを備えた液滴吐出装置及びリザーバータンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット記録装置（液滴吐出装置）の用途は多岐に亘っており、これに伴い、使用するインクも多様になってきている。特に、従来では使用が困難であった揮発性の高いインクの使用を可能にするとともに、通常のインクでも、長期に亘って安定した印刷が行えるように、インクの乾燥を防止したインクジェット記録装置の開発が望まれている。
【０００３】
また、インクジェット記録装置では、安定したインク吐出動作を実現するために、インクジェット記録ヘッドのノズル部でのインク圧力を負圧とし、所望の圧力範囲に制御する必要がある。このため、インクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドに連結されたインクタンクの水位を制御したり、インクタンク内に毛細管力により負圧を発生するインク吸収体を設けるなどの圧力制御手段を有している。
【０００４】
この圧力制御手段は、大気圧との圧力差を生じさせるものであるから、インクタンクあるいはインク吸収体を大気圧に連通させる必要がある。したがって、インクタンクは、通常、大気連通孔を有しているが、長期の使用に際しては、大気連通孔からのインク溶媒の蒸発によるインク増粘などの問題があった。
【０００５】
このため、従来では、インクタンクの大気連通孔に弁を設け、印刷時だけ開放するという提案がなされた（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような弁を設けた場合、保管時の温度変化によるインクタンク内の圧力変化には対応できないという欠点があった。
【０００６】
また、従来では、大気連通孔をラビリンス構造として高粘性流体を収納するという提案がなされた（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、高粘性流体を収納したラビリンス構造では、インクタンク内のインク減少量に対応するだけのラビリンス部容積が必要であり、かつ、インクタンクへのインク再補充を行うことができないという欠点があった。
【特許文献１】特開昭６３−２４７０４８号公報
【特許文献２】特開平７−６０９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、主に液体が貯留された所定空間内を密閉しつつ、その所定空間内の圧力と所定空間外の圧力（大気圧）との差を制御可能とする気体遮断弁と、それを備えた液滴吐出装置及びリザーバータンクを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の気体遮断弁は、所定空間の内部と外部との圧力差を制御する気体遮断弁であって、第１開口により前記所定空間の内部と連通する第１空間部と、第２開口により前記所定空間の外部と連通する第２空間部と、前記第１空間部と前記第２空間部とを仕切る仕切部材と、前記仕切部材に形成され、前記第１空間部と前記第２空間部とを連通可能とする連通孔と、前記連通孔を閉塞可能に、前記第１空間部及び前記第２空間部に注入された不揮発性液体と、を有し、前記第１空間部と前記第２空間部との圧力差が所定の圧力以上になったときに、前記連通孔を介して、前記第１空間部と前記第２空間部とを気体連通させることを特徴としている。
【０００９】
そして、請求項２に記載の気体遮断弁は、請求項１に記載の気体遮断弁において、前記所定の圧力が、前記不揮発性液体の量及び密度並びに前記第１空間部及び前記第２空間部の形状により決定されることを特徴としている。
【００１０】
請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、例えば液体が貯留された所定空間内を密閉しつつ、所定空間内の圧力と所定空間外の圧力（大気圧）との差を制御できる。したがって、所定空間内の圧力を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、所定空間内の液体の乾燥を防止できる。これにより、揮発性の高い液体の使用が可能になり、液滴吐出装置等に設けた場合には、その使用用途の多様化が図れる。例えば、液滴吐出装置の一例であるインクジェット記録装置に設けた場合には、印刷の高速化や、長期に亘る安定した印刷の実現が可能となる。
【００１１】
また、請求項３に記載の気体遮断弁は、請求項１又は請求項２に記載の気体遮断弁において、前記第１空間部の形状と前記第２空間部の形状を異にしたことを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、第１空間部と第２空間部における圧力差制御範囲を正圧と負圧で異なる値にできる。したがって、液滴吐出装置等に設けた場合には、その液滴吐出ヘッドのノズルからの液漏れを防止することができる。
【００１３】
そして、請求項４に記載の気体遮断弁は、請求項３に記載の気体遮断弁において、前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より上側の前記第１空間部の容積をＶ１、前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より上側の前記第２空間部の容積をＶ２、前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より下側の前記第１空間部及び前記第２空間部の容積をＶ３とし、かつ前記不揮発性液体の体積をＶ０としたときに、Ｖ１≦Ｖ２の条件下で、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ１、Ｖ１＞Ｖ２の条件下で、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ２を満たすことを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、所定空間内又は所定空間外（大気）のどちらの気圧が高くなった場合でも、不揮発性液体が漏れることなく動作することができる。
【００１５】
更に、請求項５に記載の気体遮断弁は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の気体遮断弁において、前記第１開口と前記第２開口の少なくとも一方を気液分離膜で閉塞したことを特徴としている。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、運搬時などにおいて振動や傾きがあっても、気体遮断弁内の不揮発性液体の漏れ、更には所定空間内の液体の漏れなどを防止することができる。
【００１７】
また、請求項６に記載の気体遮断弁は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の気体遮断弁おいて、前記連通孔の最大高さ位置で前記仕切部材を鉛直方向に切断したときの断面視で、前記第１空間部を構成する底壁と前記第２空間部を構成する底壁を前記仕切部材側が低位となるように傾斜させるとともに、前記連通孔の上端部をテーパー面にしたことを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、少量の不揮発性液体で確実に気体遮断を行うことができるとともに、弁動作時の圧力差を小さくすることができる。つまり、小さい圧力で安定して動作する気体遮断弁を実現することができる。
【００１９】
また、本発明に係る請求項７に記載の液滴吐出装置は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の気体遮断弁において、前記不揮発性液体がイオン性液体であることを特徴としている。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、イオン性液体は揮発性が全く無いため、より安定した気体遮断弁を実現することができる。
【００２１】
また、本発明に係る請求項８に記載の液滴吐出装置は、液体が貯留されるタンクを備えた液滴吐出装置において、前記タンクに、該タンクの内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁を接続したことを特徴としている。
【００２２】
請求項８に記載の発明によれば、液体が貯留されたタンク内を密閉しつつ、タンク内の圧力とタンク外の圧力（大気圧）との差を制御できる。したがって、タンク内の圧力を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、タンク内の液体の乾燥を防止できる。これにより、揮発性が高い液体の使用が可能になり、液滴吐出装置において、使用用途の多様化が図れる。例えば、液滴吐出装置の一例であるインクジェット記録装置の場合には、印刷の高速化や、長期に亘る安定した印刷の実現が可能となる。
【００２３】
また、本発明に係る請求項９に記載の液滴吐出装置は、液体が貯留されるタンクと、前記タンクと液滴吐出ヘッドとの間に設けられ、該液滴吐出ヘッドとの間で液体が循環されるリザーバータンクと、を備えた液滴吐出装置において、前記リザーバータンクに、該リザーバータンクの内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁を接続したことを特徴としている。
【００２４】
請求項９に記載の発明によれば、リザーバータンク内を密閉しつつ、リザーバータンク内の圧力とリザーバータンク外の圧力（大気圧）との差を制御できる。したがって、リザーバータンク内の圧力を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、リザーバータンク内の液体の乾燥を防止できる。これにより、揮発性の高い液体の使用が可能になり、液滴吐出装置において、使用用途の多様化が図れる。例えば、液滴吐出装置の一例であるインクジェット記録装置の場合には、印刷の高速化や、長期に亘る安定した印刷の実現が可能となる。
【００２５】
また、このような構成の液滴吐出装置では、リザーバータンクと液滴吐出ヘッド間で液体を循環させているので、液体流路内の気泡をリザーバータンクへ戻すことができ、液滴吐出ヘッド及び液体流路内の気泡を除去することができる。つまり、リザーバータンクを密閉しつつ、リザーバータンクに戻された気泡を排出することができる。これにより、液体循環や液体補充の実現と、長期に亘る液体乾燥の防止を両立することができる。なお、タンクは交換可能となっている。
【００２６】
また、本発明に係る請求項１０に記載のリザーバータンクは、外部から液体が流入する流入口と外部へ液体を送出する送出口とを備え、液体が貯留されるリザーバータンク本体と、前記リザーバータンク本体の内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁と、前記リザーバータンク本体に貯留された液体の液面が、その鉛直方向上方にあるか否かを検知する液面検知部と、を有し、前記気体遮断弁の一部が前記リザーバータンク本体を兼ね、鉛直方向下方から鉛直方向上方に向かって、前記流入口、前記液面検知部、前記気体遮断弁の第１開口の順に配置されていることを特徴としている。
【００２７】
また、本発明に係る請求項１１に記載の液滴吐出装置は、請求項１０に記載のリザーバータンクと、前記リザーバータンクと鉛直方向に所定の間隔をもって配置され、前記リザーバータンクの送出口から送出された液体を画像情報に基づいて吐出する液滴吐出ヘッドと、記録媒体を前記液滴吐出ヘッドに対向させつつ相対的に移動させる搬送手段と、前記リザーバータンクの流入口に接続され、前記液体を貯留するメインタンクと、前記流入口から前記リザーバータンクへ液体を供給するとともに、前記液面検知部を液面が超えると、液体の供給を停止する液体供給手段と、を有することを特徴としている。
【００２８】
請求項１０及び請求項１１に記載の発明によれば、リザーバータンク内の液体の量を好適に管理することができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明によれば、主に液体が貯留された所定空間内を密閉しつつ、所定空間内の圧力と所定空間外の圧力（大気圧）との差を制御可能とする気体遮断弁と、それを備えた液滴吐出装置及びリザーバータンクを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。図１、図２では、本発明に係る液滴吐出装置の一例としてのインクジェット記録装置１０の概略構成が示されている。したがって、以下において、液滴吐出ヘッドをインクジェット記録ヘッド２０とし、記録媒体を記録用紙１００として説明をする。
【００３１】
図１、図２で示すように、インクジェット記録装置１０は、記録用紙１００が収容される給紙トレイ１２と、この給紙トレイ１２から供給された記録用紙１００に画像を記録する画像記録部１４と、画像記録部１４へ記録用紙１００を搬送する搬送手段１６と、画像記録部１４によって画像が記録された記録用紙１００を収容する排紙トレイ１８と、を有している。
【００３２】
画像記録部１４は、インクジェット記録ヘッド２０を有しており、このインクジェット記録ヘッド２０は、インクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録用紙１００の最大幅と同程度か、又はそれ以上の記録可能領域を有している。つまり、このインクジェット記録ヘッド２０は、シングルパス印字が可能な所謂Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）となっている。
【００３３】
また、インクジェット記録ヘッド２０は、記録用紙１００の搬送方向に対して、その上流側からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に並設されており、サーマル方式や圧電方式等の公知の手段によって、インク滴が吐出されるように構成されている。
【００３４】
なお、そのインクとしては、水性インク、油性インク、溶剤系インク等、各種インクが使用可能であり、インクジェット記録装置１０には、各インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋにインクを供給するメインタンクとしてのインクタンク４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋが配設されている。そして、このインクタンク４０Ｙ〜４０Ｋは、それぞれ交換可能な構成になっている。
【００３５】
更に、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋには、メンテナンスユニット２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋが備えられている。このメンテナンスユニット２２Ｙ〜２２Ｋは、イエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）とブラック（Ｋ）の２組に分かれて、それぞれ印刷時における退避位置（図１参照）と、インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋをメンテナンスする位置（図２参照）とに移動可能に構成されている。
【００３６】
各メンテナンスユニット２２Ｙ〜２２Ｋは、キャップ、ダミージェット受け、クリーニング部材等を有しており、各インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋをメンテナンスする際には、各インクジェット記録ヘッド２０Ｙ〜２０Ｋが所定高さ上昇することにより、各ノズル面に対して、メンテナンスユニット２２Ｙ〜２２Ｋがそれぞれ対向配置できるようになっている。
【００３７】
給紙トレイ１２中の記録用紙１００は、ピックアップローラー２４によって１枚ずつ取り出され、搬送ローラー対２５によって画像記録部１４へ送られる。搬送手段１６は、記録用紙１００の印刷面をインクジェット記録ヘッド２０に対面させるための搬送ベルト３０を有しており、この搬送ベルト３０は、用紙搬送方向下流側に配置された駆動ローラー２６と、用紙搬送方向上流側に配置された従動ローラー２８とに張架されて、図示の矢印Ａ方向（反時計方向）に循環駆動（回転）するように構成されている。
【００３８】
また、従動ローラー２８の上部には、搬送ベルト３０の表面側から、その搬送ベルト３０に従動する帯電ローラー３２が配設されている。この帯電ローラー３２によって搬送ベルト３０が帯電される（電荷が与えられる）ことにより、記録用紙１００が搬送ベルト３０に静電吸着されて搬送される構成である。なお、搬送ベルト３０は、記録用紙１００を静電吸着して保持する構成に限定されるものではなく、記録用紙１００との摩擦により、あるいは記録用紙１００を吸引や粘着などの非静電的手段によって保持する構成にしてもよい。
【００３９】
また、搬送ベルト３０の下方には、反転部３４が設けられており、両面印刷するときには、複数の搬送ローラー対３６により、記録用紙１００が搬送されて、再度インクジェット記録ヘッド２０へ供給されるようになっている。そして、排紙トレイ１８への搬送路の適宜位置にも、複数の搬送ローラー対３８が配設されている。
【００４０】
その他、図示しないが、このインクジェット記録装置１０には、画像信号に応じて（画像情報に基づいて）インク滴の吐出タイミングと使用するノズルを決定し、そのノズルに駆動信号を印加するインクジェット記録ヘッド２０の制御手段と、インクジェット記録装置１０全体の動作を制御するシステム制御手段が備えられている。
【００４１】
以上のような構成のインクジェット記録装置１０において、次にインクジェット記録ヘッド２０へのインク供給手段について説明する。図３で示すように、インクジェット記録ヘッド２０は、インク供給路４４、４６が接続されているヘッドユニット２１が、用紙幅に対応するように、用紙搬送方向と直交する方向に複数配列されて構成されており、各ヘッドユニット２１には、同方向に複数のノズル（図示省略）が形成されている。そして、そのノズルから用紙搬送タイミングに応じて選択的にインク滴を吐出することにより、所望とする印刷が実行できるようになっている。
【００４２】
一方、インクタンク４０に収容されたインクは、圧力制御手段（後述する気体遮断弁６０）を有するリザーバータンク５０へ、インク供給手段としてのインク補給ポンプ４１によりインク補給路４２を通して供給（補給）され、一旦、そのリザーバータンク５０内に貯留されるようになっており、リザーバータンク５０からインク供給路４４を通り、各ヘッドユニット２１へ供給されるようになっている。
【００４３】
そして、印字不良が発生した場合や定期メンテナンス時には、インク流路内の気泡を除去するために、循環ポンプ４８により、リザーバータンク５０→インク供給路４４→ヘッドユニット２１→循環ポンプ４８→インク供給路４６→リザーバータンク５０の経路でインクを循環させるようになっている。
【００４４】
また、図４で示すように、リザーバータンク５０の側壁（後述する気体遮断弁６０が設けられていない側壁）５０Ｃには、インク水位上限センサー５２とインク水位下限センサー５４が上下に所定距離離隔して取り付けられており、これによって、リザーバータンク５０内のインク水位が好適に管理されるようになっている。
【００４５】
すなわち、リザーバータンク５０内のインクＬは、インク水位下限センサー５４の位置（例えば、図３で示すインクジェット記録ヘッド２０のノズル面から鉛直方向で−５０ｍｍ）とインク水位上限センサー５２の位置（例えば、図３で示すインクジェット記録ヘッド２０のノズル面から鉛直方向で−２０ｍｍ）の間となるように、インク補給ポンプ４１により、その水位が制御されている。
【００４６】
具体的には、インク水位下限センサー５４をインクが下回ると、インク補給ポンプ４１が駆動して、インクタンク４０内のインクをリザーバータンク５０内へインク補給路４２を介して補給（供給）し、インク水位上限センサー５２をインクが超えると、インク補給ポンプ４１の駆動が停止するようになっている。
【００４７】
なお、インク水位下限センサー５４の取付位置は、インク補給路４２より鉛直方向上方位置とされており、インク水位上限センサー５２の取付位置は、図４の側面視で、後述する気体遮断弁６０のリザーバータンク５０内との連通孔（以下「第１連通孔」という）５６（後述）よりも鉛直方向下方位置となるように設定されている。これにより、リザーバータンク５０内のインクＬが第１連通孔５６から気体遮断弁６０内に入ることがない構成である。
【００４８】
また、リザーバータンク５０内のインクＬを除く空間は、印刷によるインクの消費及びインクタンク４０からのインク補給により増減するが、その圧力は、リザーバータンク５０内の天壁５０Ａ側で、かつインク水位上限センサー５２及びインク水位下限センサー５４が設けられていない側のコーナー部に設置された気体遮断弁６０により、リザーバータンク５０外の気圧（大気圧）に対して、一定の範囲内（例えば、−４ｍｍＨ2Ｏ〜＋１．６ｍｍＨ2Ｏ）に制御される構成である。
【００４９】
つまり、この気体遮断弁６０を設けたことにより、インクジェット記録ヘッド２０のノズル部におけるインク圧力ＰＩが、リザーバータンク５０内のインク水位により、所望の値（本実施例では、ＰＩ＝−１８．４ｍｍＨ2Ｏ〜−５４ｍｍＨ2Ｏに設定）に制御できる構成である。
【００５０】
そこで、次に、その圧力制御手段としての双方向気体遮断弁６０について詳細に説明する。この気体遮断弁６０は、図４乃至図６で示すように、リザーバータンク５０（リザーバータンク本体）の天壁５０Ａと、インク水位上限センサー５２及びインク水位下限センサー５４が設けられていない側壁５０Ｂを一部兼用した筐体６２内に、不揮発性液体７０を注入して構成されている。
【００５１】
すなわち、この気体遮断弁６０は、筐体６２の側壁６２Ａの上部に形成された第１連通孔（第１開口）５６により、リザーバータンク５０の内部と連通する第１空間部６４と、筐体６２（リザーバータンク５０）の天壁５０Ａに形成された第２連通孔（第２開口）５８により、リザーバータンク５０の外部（大気）と連通する第２空間部６６と、第１空間部６４と第２空間部６６とを仕切る仕切板６８と、を有している。
【００５２】
そして、その仕切板６８の下端部には、リザーバータンク５０の内部（第１空間部６４）とリザーバータンク５０の外部（第２空間部６６）とを連通可能とする連通孔６８Ａが略半円形状に形成されており、この連通孔６８Ａを閉塞可能な高さまで、筐体６２内（第１空間部６４及び第２空間部６６）に、不揮発性液体７０が注入されている。
【００５３】
このような構成の気体遮断弁６０によれば、第１空間部６４と第２空間部６６との圧力差が所定の圧力以上になったときには、連通孔６８Ａを介して、リザーバータンク５０の内部（第１空間部６４）とリザーバータンク５０の外部（第２空間部６６）とが気体連通される。
【００５４】
つまり、リザーバータンク５０内の気圧とリザーバータンク５０外の気圧（大気圧）との間に差がない通常時には、図６で示すように、仕切板６８に形成された連通孔６８Ａを閉塞可能な（第１空間部６４と第２空間部６６との気体連通を遮断可能な）不揮発性液体７０と、その仕切板６８により、リザーバータンク５０内とリザーバータンク５０外（大気）の気体連通が遮断されて密閉状態とされる。したがって、長期間放置される状態にあっても、リザーバータンク５０内に貯留されているインクＬの乾燥が防止される。
【００５５】
一方、印刷によるインク消費や、気温の低下などにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が低下すると、図７（Ａ）で示すように、リザーバータンク５０内に連通する第１空間部６４において、不揮発性液体７０の水位が上昇し、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２空間部６６において、不揮発性液体７０の水位が低下し、第２空間部６６側から第１空間部６４側へ空気Ｋが入る。
【００５６】
他方、リザーバータンク５０へインクＬが補給されたり、気温の上昇などにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が上昇すると、図７（Ｂ）で示すように、リザーバータンク５０内に連通する第１空間部６４において、不揮発性液体７０の水位が低下し、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２空間部６６において、不揮発性液体７０の水位が上昇し、第１空間部６４側から第２空間部６６側へ空気Ｋが排出される。
【００５７】
なお、ここで言う所定の圧力とは、不揮発性液体７０の量及び密度並びに第１空間部６４の形状及び第２空間部６６の形状により決定される。すなわち、不揮発性液体７０の密度をρ、第１空間部６４と第２空間部６６における水位差をＨ(ｍｍ)とすると、両空間の圧力差Ｐは、Ｐ＝ρ×Ｈ（ｍｍＨ2Ｏ）となる。
【００５８】
したがって、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が低下したとき（負圧のとき）の第１空間部６４と第２空間部６６における水位差をＨｂ、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が上昇したとき（正圧のとき）の第１空間部６４と第２空間部６６における水位差をＨｃとすると、リザーバータンク５０外の気圧（大気圧）を基準としたリザーバータンク５０内の相対圧力（気圧）Ｐ０は、−ρＨｂ＜Ｐ０＜ρＨｃの範囲に制御される。
【００５９】
ここで、水位差Ｈｂ及び水位差Ｈｃは、不揮発性液体７０の量、仕切板６８の位置、リザーバータンク５０内に連通する第１空間部６４の形状、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２空間部６６の形状により、任意の値に精度よく設定することが可能である。例えば、ρ＝０．８、Ｈｂ＝５ｍｍ、Ｈｃ＝２ｍｍとすれば、Ｐ０は、−４．０ｍｍＨ2Ｏ＜Ｐ０＜＋１．６ｍｍＨ2Ｏに保たれる。
【００６０】
また、上記数値で示されるように、リザーバータンク５０内に連通する第１空間部６４の形状と、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２空間部６６の形状を異にすることにより、第１空間部６４と第２空間部６６の圧力差制御範囲を正圧と負圧で異なる値にできる。これにより、インクジェット記録ヘッド２０のノズルからのインク漏れを防止することができる。
【００６１】
なお、不揮発性液体７０としては、一般に使用されている揮発性の極めて低いオイル等が使用可能であるが、イオン性液体を使用することが特に好ましい。イオン性液体は揮発性が全く無く安定しているため、これを用いれば、より安定した気体遮断弁６０を提供することができる。
【００６２】
また、注入する不揮発性液体７０の体積（量）Ｖ０は、図８で示す断面視で、仕切板６８に形成された連通孔６８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より下方側の第１空間部６４及び第２空間部６６の容積Ｖ３と、連通孔６８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側で、かつ第１連通孔５６の最下端部より下方側の第１空間部６４の容積Ｖ１、又は連通孔６８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側の第２空間部６６の容積Ｖ２のどちらか少ない方の容積との和より少ない体積（量）となる。
【００６３】
すなわち、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋（Ｖ１ｏｒＶ２）となるが、図示のものは、Ｖ１≦Ｖ２であるから、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ１となる。これにより、リザーバータンク５０内あるいはリザーバータンク５０外（大気）のどちらかの気圧が高くなった場合でも、不揮発性液体７０が、第１連通孔５６よりリザーバータンク５０内へ、又は第２連通孔５８よりリザーバータンク５０外へ漏れることなく動作できる構成である。
【００６４】
なお、図９で示すように、リザーバータンク５０内に連通する第１連通孔５６と、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２連通孔５８の少なくともどちらか一方（好ましくは両方）に、それぞれ気液分離膜７２を装着してもよい。これによれば、運搬時などにおいて振動や傾きがあっても、気体遮断弁６０内の不揮発性液体７０の漏れ、更にはリザーバータンク５０内のインクＬの漏れを防止することができる。
【００６５】
以上のような構成の気体遮断弁６０を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用について説明する。まず、ピックアップローラー２４及び搬送ローラー対２５により、記録用紙１００を搬送ベルト３０上に供給する。搬送ベルト３０上に供給され、その搬送ベルト３０に吸着保持された記録用紙１００は、インクジェット記録ヘッド２０の記録位置へ供給され、その印刷面に画像が記録される。そして、その画像記録終了後、記録用紙１００は搬送ベルト３０から剥離され、搬送ローラー対３８によって排紙トレイ１８へ搬送される。
【００６６】
ここで、印刷によってインクＬが消費されることにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が低下すると、図７（Ａ）で示すように、第１空間部６４において不揮発性液体７０の水位が上昇し、第２空間部６６において不揮発性液体７０の水位が低下して、第２空間部６６側から第１空間部６４側へ空気Ｋが入る。
【００６７】
そして、リザーバータンク５０へインクＬが補給され、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が上昇すると、図７（Ｂ）で示すように、第１空間部６４において不揮発性液体７０の水位が低下し、第２空間部６６において不揮発性液体７０の水位が上昇して、第１空間部６４側から第２空間部６６側へ空気Ｋが排出される。
【００６８】
したがって、リザーバータンク５０内を密閉しつつ、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）とリザーバータンク５０外の圧力（大気圧）との差を制御できる。つまり、これにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、リザーバータンク５０内のインクＬの乾燥を防止することができる。また、これにより、揮発性が高いインクＬの使用が可能になるため、印刷の高速化や、インクジェット記録装置１０の使用用途の多様化が図れる。よって、長期に亘って安定した印刷を実現することが可能となる。
【００６９】
また、このような構成のインクジェット記録装置１０では、リザーバータンク５０とインクジェット記録ヘッド２０間でインクＬを循環させているので、インク流路内の気泡をリザーバータンク５０へ戻すことができ、インクジェット記録ヘッド２０及びインク流路内の気泡を除去することができる。つまり、リザーバータンク５０を密閉しつつ、リザーバータンク５０に戻された気泡を排出することができる。したがって、インク循環やインク補充の実現と、長期に亘るインク乾燥の防止を両立することができる。
【００７０】
次に、気体遮断弁６０の変形例について図１０を基に説明する。なお、図１０で示す気体遮断弁８０の基本構成は、上記気体遮断弁６０と同様である。この気体遮断弁８０は、仕切板８８に形成された連通孔８８Ａの上端部両側を、図１０（Ａ）で示す断面視で、テーパー面８８Ｂにするとともに、不揮発性液体７０を収容する第１空間部８４の底壁８２Ｂ及び第２空間部８６の底壁８２Ｃを仕切板８８側が低位になるように傾斜させた構造になっている。
【００７１】
つまり、第１空間部８４を構成する底壁８２Ｂ及び第２空間部８６を構成する底壁８２Ｃは、仕切板８８の下端に対応した位置が最も低い位置とされ、第１連通孔７６が形成された筐体８２の側壁８２Ａ、及び筐体８２（リザーバータンク５０）の天壁５０Ａに形成された第２連通孔７８近傍のリザーバータンク５０の側壁５０Ｂに向かって、それぞれ上方向に傾斜した構造とされている。
【００７２】
このような構造の気体遮断弁８０では、印刷によってインクＬが消費されることにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が低下すると、第１空間部８４において不揮発性液体７０の水位が上昇し、第２空間部８６において不揮発性液体７０の水位が低下して、第２空間部８６側から第１空間部８４側へ空気が入る。
【００７３】
そして、リザーバータンク５０へインクＬが補給され、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が上昇すると、第１空間部８４において不揮発性液体７０の水位が低下し、第２空間部８６において不揮発性液体７０の水位が上昇して、第１空間部８４側から第２空間部８６側へ空気が排出される。
【００７４】
したがって、リザーバータンク５０内を密閉しつつ、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）とリザーバータンク５０外の圧力（大気圧）との差を制御できる。つまり、これにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、リザーバータンク５０内のインクＬの乾燥を防止することができる。また、これにより、揮発性が高いインクＬの使用が可能になるため、印刷の高速化や、インクジェット記録装置１０の使用用途の多様化が図れる。よって、長期に亘って安定した印刷を実現することが可能となる。
【００７５】
なお、このような構造の気体遮断弁８０によれば、連通孔８８Ａを介した気体連通を少量の不揮発性液体７０で確実に遮断することができるとともに、気体遮断弁８０が動作するときの圧力差を小さくすることが可能となる。つまり、これによれば、小さい圧力で安定して動作する気体遮断弁８０を実現することができる。
【００７６】
また、この気体遮断弁８０の場合も、注入する不揮発性液体７０の体積（量）Ｖ０は、図１０（Ｂ）で示す断面視で、仕切板８８に形成された連通孔８８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より下方側の第１空間部８４及び第２空間部８６の容積Ｖ３と、連通孔８８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側で、かつ第１連通孔７６の最下端部より下方側の第１空間部８４の容積Ｖ１、又は連通孔８８Ａの最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側の第２空間部８６の容積Ｖ２のどちらか少ない方の容積との和より少ない体積（量）となる。
【００７７】
すなわち、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋（Ｖ１ｏｒＶ２）となるが、図示のものは、Ｖ１≦Ｖ２であるから、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ１となる。これにより、リザーバータンク５０内あるいはリザーバータンク５０外（大気）のどちらかの気圧が高くなった場合でも、不揮発性液体７０が、第１連通孔７６よりリザーバータンク５０内へ、又は第２連通孔７８よりリザーバータンク５０外へ漏れることなく動作できる構成である。
【００７８】
更に、気体遮断弁６０の別の変形例としては、図１１で示す気体遮断弁９０がある。この気体遮断弁９０の基本構成も上記気体遮断弁６０と同様である。すなわち、図１１（Ａ）で示すように、筐体９２が、第１空間部９４を有する第１筐体９２Ａと、第２空間部９６を有する第２筐体９２Ｂとで構成され、第１筐体９２Ａの下部と第２筐体９２Ｂの下部が連通路９８によって連通接続されている。
【００７９】
そして、通常状態において、その連通路９８を閉塞可能な（第１空間部９４と第２空間部９６との気体連通を遮断可能な）高さまで不揮発性液体７０が注入されている。また、第１筐体９２Ａの上部に、リザーバータンク５０内に連通する第１連通孔９５が形成され、第２筐体９２Ｂの上部に、リザーバータンク５０外（大気）に連通する第２連通孔９７が形成されている。
【００８０】
このような構成の気体遮断弁９０では、印刷によってインクＬが消費されることにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が低下すると、第１空間部９４において不揮発性液体７０の水位が上昇し、第２空間部９６において不揮発性液体７０の水位が低下して、第２空間部９６側から第１空間部９４側へ連通路９８を通って空気が入る。
【００８１】
そして、リザーバータンク５０へインクＬが補給され、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）が上昇すると、第１空間部９４において不揮発性液体７０の水位が低下し、第２空間部９６において不揮発性液体７０の水位が上昇して、第１空間部９４側から第２空間部９６側へ連通路９８を通って空気が排出される。
【００８２】
したがって、リザーバータンク５０内を密閉しつつ、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）とリザーバータンク５０外の圧力（大気圧）との差を制御できる。つまり、これにより、リザーバータンク５０内の圧力（気圧）を、長期に亘り安定して所望の圧力に制御できるとともに、リザーバータンク５０内のインクＬの乾燥を防止することができる。また、これにより、揮発性が高いインクＬの使用が可能になるため、印刷の高速化や、インクジェット記録装置１０の使用用途の多様化が図れる。よって、長期に亘って安定した印刷を実現することが可能となる。
【００８３】
なお、この気体遮断弁９０の場合も、注入する不揮発性液体７０の体積（量）Ｖ０は、図１１（Ｂ）で示す断面視で、連通路９８の最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より下方側の第１空間部９４及び第２空間部９６の容積Ｖ３と、連通路９８の最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側の第１空間部９４の容積Ｖ１、又は連通路９８の最上端部（鉛直方向最大高さ位置）より上方側の第２空間部９６の容積Ｖ２のどちらか少ない方の容積との和より少ない体積（量）となる。
【００８４】
すなわち、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋（Ｖ１ｏｒＶ２）となるが、図示のものは、Ｖ１≦Ｖ２であるから、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ１となる。これにより、リザーバータンク５０内あるいはリザーバータンク５０外（大気）のどちらかの気圧が高くなった場合でも、不揮発性液体７０が、第１連通孔９５よりリザーバータンク５０内へ、又は第２連通孔９７よりリザーバータンク５０外へ漏れることなく動作できる構成である。
【００８５】
以上、説明したように、本発明に係る気体遮断弁６０、８０、９０は、不揮発性液体７０を利用して動作する弁であり、機構部等を有していない弁である。したがって、この気体遮断弁６０、８０、９０によれば、磨耗などの経時変化は無く、長期に亘り安定した圧力制御を実現することができる。なお、気体遮断弁６０、８０、９０は、図示の実施例のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものであることは言うまでもない。
【００８６】
また、本発明に係る液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置１０は、複写機、プリンター複合機、ワークステーション等の出力機器として用いられる記録装置等、記録用紙１００上への文字や画像の記録に用いられるものに限定されるものではなく、例えば、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製等にも適用可能である。
【００８７】
すなわち、「記録媒体」は、記録用紙１００に限定されるものではなく、例えば、ＯＨＰシートや配線パターン等が形成される基板なども含まれる。そして、「画像」は、一般的な画像（文字、絵、写真など）のみならず、インク滴が記録媒体上に着弾されることで得られるドットのパターン（配線パターン）なども含まれる。
【００８８】
また、吐出する液体もインクに限定されるわけではない。例えば、溶融状態の半田を基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴吐出装置全般に対して、本発明に係る液滴吐出装置を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】インクジェット記録装置の印刷時の構成を示す概略側面図
【図２】インクジェット記録装置のメンテナンス時の構成を示す概略側面図
【図３】インク供給機構の構成を示す概略斜視図
【図４】リザーバータンクの概略断面図
【図５】気体遮断弁を示す概略斜視図
【図６】気体遮断弁を示す概略断面図
【図７】気体遮断弁の動作説明図
【図８】気体遮断弁のエリアを示す概略断面図
【図９】気液分離膜を備えた気体遮断弁を示す概略断面図
【図１０】気体遮断弁の変形例を示す概略断面図
【図１１】気体遮断弁の変形例を示す概略斜視図
【符号の説明】
【００９０】
１０ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
１４ 画像記録部
１６ 搬送手段
２０ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３０ 搬送ベルト
４０ インクタンク（メインタンク）
４１ インク補給ポンプ（液体供給手段）
４２ インク補給路（流入口）
４４ インク供給路（送出口）
４６ インク供給路
５０ リザーバータンク（リザーバータンク本体）
５２ インク水位上限センサー（液面検知部）
５４ インク水位下限センサー
５６ 第１連通孔（第１開口）
５８ 第２連通孔（第２開口）
６０ 気体遮断弁
６２ 筐体
６４ 第１空間部
６６ 第２空間部
６８ 仕切板（仕切部材）
６８Ａ 連通孔
７０ 不揮発性液体
７２ 気液分離膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定空間の内部と外部との圧力差を制御する気体遮断弁であって、
第１開口により前記所定空間の内部と連通する第１空間部と、
第２開口により前記所定空間の外部と連通する第２空間部と、
前記第１空間部と前記第２空間部とを仕切る仕切部材と、
前記仕切部材に形成され、前記第１空間部と前記第２空間部とを連通可能とする連通孔と、
前記連通孔を閉塞可能に、前記第１空間部及び前記第２空間部に注入された不揮発性液体と、
を有し、
前記第１空間部と前記第２空間部との圧力差が所定の圧力以上になったときに、前記連通孔を介して、前記第１空間部と前記第２空間部とを気体連通させることを特徴とする気体遮断弁。
【請求項２】
前記所定の圧力は、前記不揮発性液体の量及び密度並びに前記第１空間部及び前記第２空間部の形状により決定されることを特徴とする請求項１に記載の気体遮断弁。
【請求項３】
前記第１空間部の形状と前記第２空間部の形状を異にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気体遮断弁。
【請求項４】
前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より上側の前記第１空間部の容積をＶ１、前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より上側の前記第２空間部の容積をＶ２、前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より下側の前記第１空間部及び前記第２空間部の容積をＶ３とし、かつ前記不揮発性液体の体積をＶ０としたときに、Ｖ１≦Ｖ２の条件下で、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ１、Ｖ１＞Ｖ２の条件下で、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ２を満たすことを特徴とする請求項３に記載の気体遮断弁。
【請求項５】
前記第１開口と前記第２開口の少なくとも一方を気液分離膜で閉塞したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の気体遮断弁。
【請求項６】
前記連通孔の最大高さ位置で前記仕切部材を鉛直方向に切断したときの断面視で、前記第１空間部を構成する底壁と前記第２空間部を構成する底壁を前記仕切部材側が低位となるように傾斜させるとともに、前記連通孔の上端部をテーパー面にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の気体遮断弁。
【請求項７】
前記不揮発性液体がイオン性液体であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の気体遮断弁。
【請求項８】
液体が貯留されるタンクを備えた液滴吐出装置において、
前記タンクに、該タンクの内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁を接続したことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
液体が貯留されるタンクと、
前記タンクと液滴吐出ヘッドとの間に設けられ、該液滴吐出ヘッドとの間で液体が循環されるリザーバータンクと、
を備えた液滴吐出装置において、
前記リザーバータンクに、該リザーバータンクの内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁を接続したことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１０】
外部から液体が流入する流入口と外部へ液体を送出する送出口とを備え、液体が貯留されるリザーバータンク本体と、
前記リザーバータンク本体の内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁と、
前記リザーバータンク本体に貯留された液体の液面が、その鉛直方向上方にあるか否かを検知する液面検知部と、
を有し、
前記気体遮断弁の一部が前記リザーバータンク本体を兼ね、鉛直方向下方から鉛直方向上方に向かって、前記流入口、前記液面検知部、前記気体遮断弁の第１開口の順に配置されていることを特徴とするリザーバータンク。
【請求項１１】
請求項１０に記載のリザーバータンクと、
前記リザーバータンクと鉛直方向に所定の間隔をもって配置され、前記リザーバータンクの送出口から送出された液体を画像情報に基づいて吐出する液滴吐出ヘッドと、
記録媒体を前記液滴吐出ヘッドに対向させつつ相対的に移動させる搬送手段と、
前記リザーバータンクの流入口に接続され、前記液体を貯留するメインタンクと、
前記流入口から前記リザーバータンクへ液体を供給するとともに、前記液面検知部を液面が超えると、液体の供給を停止する液体供給手段と、
を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１】
所定空間の内部と外部との圧力差を制御する気体遮断弁であって、
第１開口により前記所定空間の内部と連通する第１空間部と、
第２開口により前記所定空間の外部と連通する第２空間部と、
前記第１空間部と前記第２空間部とを仕切る仕切部材と、
前記仕切部材に形成され、前記第１空間部と前記第２空間部とを連通可能とする連通孔と、
前記連通孔を閉塞可能に、前記第１空間部及び前記第２空間部に注入された不揮発性液体と、
を有し、
前記第１空間部と前記第２空間部との圧力差が所定の圧力以上になったときに、前記連通孔を介して、前記第１空間部と前記第２空間部とを気体連通させることを特徴とする気体遮断弁。
【請求項２】
前記所定の圧力は、前記不揮発性液体の量及び密度並びに前記第１空間部及び前記第２空間部の形状により決定されることを特徴とする請求項１に記載の気体遮断弁。
【請求項３】
前記第１空間部の形状と前記第２空間部の形状を異にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気体遮断弁。
【請求項４】
前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より上側の前記第１空間部の容積をＶ１、前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より上側の前記第２空間部の容積をＶ２、前記連通孔の鉛直方向最大高さ位置より下側の前記第１空間部及び前記第２空間部の容積をＶ３とし、かつ前記不揮発性液体の体積をＶ０としたときに、Ｖ１≦Ｖ２の条件下で、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ１、Ｖ１＞Ｖ２の条件下で、Ｖ３＜Ｖ０＜Ｖ３＋Ｖ２を満たすことを特徴とする請求項３に記載の気体遮断弁。
【請求項５】
前記第１開口と前記第２開口の少なくとも一方を気液分離膜で閉塞したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の気体遮断弁。
【請求項６】
前記連通孔の最大高さ位置で前記仕切部材を鉛直方向に切断したときの断面視で、前記第１空間部を構成する底壁と前記第２空間部を構成する底壁を前記仕切部材側が低位となるように傾斜させるとともに、前記連通孔の上端部をテーパー面にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の気体遮断弁。
【請求項７】
前記不揮発性液体がイオン性液体であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の気体遮断弁。
【請求項８】
液体が貯留されるタンクを備えた液滴吐出装置において、
前記タンクに、該タンクの内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁を接続したことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
液体が貯留されるタンクと、
前記タンクと液滴吐出ヘッドとの間に設けられ、該液滴吐出ヘッドとの間で液体が循環されるリザーバータンクと、
を備えた液滴吐出装置において、
前記リザーバータンクに、該リザーバータンクの内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁を接続したことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１０】
外部から液体が流入する流入口と外部へ液体を送出する送出口とを備え、液体が貯留されるリザーバータンク本体と、
前記リザーバータンク本体の内部と外部との圧力差を制御する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の気体遮断弁と、
前記リザーバータンク本体に貯留された液体の液面が、その鉛直方向上方にあるか否かを検知する液面検知部と、
を有し、
前記気体遮断弁の一部が前記リザーバータンク本体を兼ね、鉛直方向下方から鉛直方向上方に向かって、前記流入口、前記液面検知部、前記気体遮断弁の第１開口の順に配置されていることを特徴とするリザーバータンク。
【請求項１１】
請求項１０に記載のリザーバータンクと、
前記リザーバータンクと鉛直方向に所定の間隔をもって配置され、前記リザーバータンクの送出口から送出された液体を画像情報に基づいて吐出する液滴吐出ヘッドと、
記録媒体を前記液滴吐出ヘッドに対向させつつ相対的に移動させる搬送手段と、
前記リザーバータンクの流入口に接続され、前記液体を貯留するメインタンクと、
前記流入口から前記リザーバータンクへ液体を供給するとともに、前記液面検知部を液面が超えると、液体の供給を停止する液体供給手段と、
を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−８３４５８（Ｐ２００７−８３４５８Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７２９１３（Ｐ２００５−２７２９１３）
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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