JP2008213314A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニング動作を頻繁に実行しなくても簡単な構成で液体供給経路内に混入した気体を排出して、この気体混入に起因する不具合の発生を未然に防止することが可能な液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体貯留部材としてのインクパック内のインクを記録ヘッド６側に圧送するための加圧機構１０（１０ａ〜１０ｆ）と、インク供給経路の途中に配設され当該インク供給経路を開閉するための開閉弁と、を備え、加圧機構は、プリンタ１の非稼働時も含めて常時加圧を行うことにより、インクパックから供給チューブ８を経て開閉弁に至るまでのインク供給経路の内圧を、当該インク供給経路の外部の圧力よりも高い状態に維持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクジェット式プリンタ等の液体噴射装置に係り、特に、液体貯留部材に貯留された液体を液体供給経路を介して圧力室に導入し、この圧力室内に導入した液体をノズル開口から液滴として吐出する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に関する。

液体を吐出可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を吐出する液体噴射装置の代表的なものとしては、例えば、吐出対象物（記録媒体）としての記録紙等に対してインク滴を吐出・着弾させて記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレー、プラズマディスプレー、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、或いはＦＥＤ（面発光ディスプレー）等のディスプレー製造装置においては、色材や電極等の液体状の各種材料を、画素形成領域や電極形成領域等に対して吐出するためのものとして、液体噴射装置が用いられている。

そして、上記液体噴射装置には、液体供給源（インクカートリッジ）を装置本体側に配置し、当該液体供給源からのインクを液体噴射ヘッドの内部に導入するための中継ユニット（インク供給時の圧力変動を制御する圧力調整弁としても機能する。）を液体噴射ヘッドに装着し、これらの液体供給源と中継ユニットとを、可撓性を有する液体供給チューブで接続し、この液体供給チューブを通じて液体供給源からのインクを液体噴射ヘッド内部に供給する構成（所謂オフキャリッジタイプ）のものが採用されている（特許文献１）。

このような構成では、インクカートリッジから記録ヘッドのノズル開口までに至るインク流路（液体供給経路）がインクのみで満たされている状態が理想的であるが、構造上、気泡の浸入を完全に防止することは困難である。特に、インクカートリッジから液体供給チューブを介して液体噴射ヘッド内部にインクを供給するオフキャリッジタイプでは、外部の空気が液体供給チューブやその他構造体の壁面を透過して内部のインクに溶け込むことで、インク流路内のインクに気泡が発生することがある。インク流路内の気泡は、次第に成長して大きくなり、過度に成長した気泡がインクの流れによって圧力室側に移動すると、吐出動作時の圧力変動を気泡が吸収することによる圧力損失や、気泡が流路を塞ぐことによるインクの供給不足等の不具合を招く虞がある。

このような気泡の混入による不具合を防止するために、上記の液体噴射ヘッドでは、記録動作時の数倍の流速のインク流を発生させるクリーニング動作を定期的に実行し、インク流路内の気泡を排出している。また、クリーニング動作以外でインクに混入した気体を排出可能なものとしては、圧力室に連通する共通液室（共通液体室）の側面に気体透過性膜を設け、この気体透過性膜の液体と接する側と反対側にチャンバを設け、このチャンバに負圧を発生させることにより共通液室内の液体に脱気処理を施すことで、圧力室内の気泡の発生を抑制するものが提案されている（特許文献２）。
特開２００５−２１９２２９号公報 特開２００６−９５８７８号公報

しかしながら、特許文献２の発明の構成では、共通液体室内とチャンバ内との圧力差を大きくしないと、共通液体室内の気体を気体透過性膜を透過させて脱気することができないため、十分な脱泡能力を得るためには大がかりな減圧手段が必要となる。その上、この圧力差が大きすぎると、インクに混入している水蒸気が抜けてインク流路内のインクが増粘してしまうため、圧力計などを用いて監視しながらチャンバ内の圧力を制御する必要があった。また、フッ素系薄膜、若しくはシリコン系薄膜からなる気体透過性膜は、インクが滲むと透過率が低下してしまうという問題があった。さらに、共通液体室で十分に脱気がされない場合に、インクカートリッジの脱着等により不意にインク流路内に気泡が混入すると、その気泡がインクに溶け込む前に隣接する圧力室内に入り込み不具合を起こす虞があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーニング動作を頻繁に実行しなくても簡単な構成で液体供給経路内に混入した気体を排出して、この気体混入に起因する不具合の発生を未然に防止することが可能な液体噴射装置を提供することにある。

本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体貯留部材内に貯留された液体を液体供給経路を通じて液体噴射ヘッド側に供給し、供給された液体を液体噴射ヘッドによって吐出するように構成された液体噴射装置であって、
前記液体貯留部材内の液体を液体噴射ヘッド側に圧送するための加圧手段と、液体供給経路の途中に配設され当該液体供給経路を開閉するための開閉弁と、を備え、
前記加圧手段は、液体噴射装置の非稼働時も含めて常時加圧を行うことにより、液体貯留部材から液体供給経路を経て開閉弁に至るまでの液体供給経路の内圧を、当該液体供給経路の外部の圧力よりも高い状態に維持することを特徴とする。

上記構成によれば、液体貯留部材内の液体を液体噴射ヘッド側に圧送するための加圧手段が、液体噴射装置の非稼働時も含めて常時加圧を行うことにより、液体貯留部材から液体供給経路を経て開閉弁に至るまでの液体供給経路の内圧を、液体供給経路の外部の圧力よりも高い状態に維持するので、液体供給経路内に混入した気体を外部に排出できると共に、外部の気体が液体供給経路内に浸入することを抑制することができる。このため、液体噴射ヘッド側に気泡が混入することに起因して発生する不具合を可及的に防止することができる。ひいては、気泡排出のためのクリーニング動作の実行頻度を低減することができるので、クリーニング動作に伴う液体の消費を少なくすることが可能となる。

この構成において、前記液体貯留部材から前記開閉弁に至るまでの液体供給経路の少なくとも一部を、気体透過性を有する材料を用いて作製された液体供給部材で構成することが望ましい。

この構成によれば、液体供給経路の少なくとも一部を、気体透過性を有する材料を用いて作製された液体供給部材で構成することで、加圧手段の常時加圧による気泡排出機能をより確実に確保することができる。

また、上記構成において、前記液体供給経路における前記開閉弁よりも上流側に、液体に混入した気体を捕捉可能な上流側トラップ空部を設け、
当該上流側トラップ空部を区画する区画壁のうち少なくとも一部を、前記加圧手段による上流側トラップ空部内外の圧力差によって上流側トラップ空部内の気体を上流側トラップ空部の外部に透過可能な透過区画壁とすることが望ましい。

この構成によれば、液体供給経路における前記開閉弁よりも上流側に上流側トラップ空部を設け、この上流側トラップ空部を区画する区画壁のうち少なくとも一部を、加圧手段による上流側トラップ空部内外の圧力差によって上流側トラップ空部内の気体を上流側トラップ空部の外部に透過可能な透過区画壁としたので、液体供給経路内に混入した気体を、上流側トラップ空部に捕捉して、その捕捉された気体を、加圧手段による加圧によって透過区画壁を通じて液体供給経路の外部に排出することができる。このため、気泡排出能力をより高めることが可能となる。

上記各構成において、前記透過区画壁を、上流側トラップ空部を区画している他の区画壁と同一の材料を用いて一体に形成すると共に、他の区画壁よりも肉薄にする構成を採用することができる。
また、前記透過区画壁を、上流側トラップ空部を区画している他の区画壁よりも気体透過性の高い材料を用いて形成する構成を採用しても良い。

上記各構成において、前記上流側トラップ空部における前記透過区画壁の外側に上流側排出空部を形成し、当該上流側排出空部内の圧力を上流側トラップ空部内の圧力に比較して低圧にする上流側減圧手段を備え、
前記加圧手段と前記上流側減圧手段による上流側トラップ空部内と上流側排出空部内との圧力差により、上流側トラップ空部内の気体を、透過区画壁を透過して上流側排出空部に排出するようにすることが望ましい。

この構成によれば、加圧手段と上流側減圧手段による上流側トラップ空部内と上流側排出空部内との圧力差により、上流側トラップ空部内の気体を透過区画壁を透過して上流側排出空部に排出するので、気泡排出能力をさらに高めることが可能となる。

上記各構成において、前記開閉弁と液体噴射ヘッドとの間に、液体に混入した気体を捕捉可能な下流側トラップ空部を形成し、
当該下流側トラップ空部を区画する区画壁のうち少なくとも一部を、下流側トラップ空部内外の圧力差によって下流側トラップ空部内の気体を下流側トラップ空部の外部に透過可能な透過区画壁とし、
前記下流側トラップ空部における前記透過区画壁の外側に下流側排出空部を形成し、
当該下流側排出空部内の圧力を下流側トラップ空部内の圧力に比較して低圧にする下流側減圧手段を備え、
前記下流側減圧手段による下流側トラップ空部内と下流側排出空部内との圧力差により、下流側トラップ空部内の気体を、透過区画壁を透過して下流側排出空部側に排出するように構成することが望ましい。

この構成によれば、下流側減圧手段による下流側トラップ空部内と下流側排出空部内との圧力差により、下流側トラップ空部内の気体を、透過区画壁を透過して下流側排出空部側に排出するので、開閉弁から下流側トラップ空部までの間で発生した気泡を排出することができる。これにより、液体噴射ヘッド側に気泡が侵入することをより確実に防止することができる。

また、上記各構成において、液体噴射ヘッドを搭載するキャリッジを備え、
前記開閉弁が、当該キャリッジに設けられている構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、開閉弁をキャリッジに設けることで、この開閉弁を液体噴射ヘッドに可及的に近接させているので、加圧手段による加圧によって気泡を排出することができない範囲（即ち、開閉弁から液体噴射ヘッドに至るまでの経路）を可及的に短くすることができる。これにより、液体供給経路の気泡をより効果的に排出することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。なお、本実施形態では、液体噴射装置の一形態である画像記録装置に代表されるインクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタという）を例に挙げて説明する。

図１は、プリンタ内部の概略構成を示す透視斜視図、図２は、プリンタの内部構成を説明する模式図である。このプリンタ１は、筐体２、給紙トレイ３、および排紙トレイ４を備えている。筐体２は、外郭としてプリンタ１の全体を覆っている部材である。この筐体２の上部には、給紙トレイ３が設けられ、筐体２の前面下部には、排紙トレイ４が設けられている。給紙トレイ３には、印刷対象（インク滴の吐出対象物）としての記録用紙がセットされる。そして、給紙トレイ３にセットされた記録用紙は、図示しない紙送り機構によって図１においてＸで示す方向（副走査方向）に沿ってプリンタ１の内部のプラテン１４側に送り出されるようになっている。排紙トレイ４は、プリンタ内部で印刷された記録用紙をプリンタ１の外部に案内して排出するものである。

プリンタ１の内部には、筐体２の長手方向（左右方向）に沿ってガイドロッド５が架設されている。このガイドロッド５には、記録ヘッド６と後述するインク圧調整ユニット４５を搭載したキャリッジ７が移動可能に支持されている。このキャリッジ７は、図示しない駆動モータ（パルスモータ）に駆動ベルトを介して連結されている。そして、駆動モータを回転駆動すると、その駆動力が駆動ベルトを介して伝達されてキャリッジ７がガイドロッド５に沿う方向、即ち、主走査方向（図１においてＹで示す方向）に往復移動するようになっている。

また、キャリッジ７のインク圧調整ユニット４５には、上流側連通口１３に接続された供給チューブ８ａを介して、第１のインクカートリッジＣ１（以下、第１カートリッジＣ１と略記する）が液密状態で接続されている。この第１カートリッジＣ１の内部にはパック収容室９ａが区画されており、このパック収容室９ａ内には本発明の液体の一種であるブラックインクが貯留されたインクパック（液体貯留部材の一種）Ｂが収容されている。インクパックＢは、可撓性シート等により袋状に形成されており、内部に貯留されているブラックインクを、供給チューブ８ａを通じて導出可能に貯留している。また、パック収容室９ａ内には、インクパックＢを押圧して、このインクパックＢから供給チューブ８ａおよび連通流路４７（後述）を通って開閉弁４８（後述）に至るまでのインク供給経路（液体供給経路）を加圧するための加圧機構１０ａが配設されている。

加圧機構１０ａは、インクパックＢを押圧するための押圧板１１と、この押圧板１１をインクパックＢ側に付勢する付勢部材１２とから構成されている。本実施形態における押圧板１１は、パック収容室９ａの平面形状を一回り小さくした形状を呈した板材であり、例えば、金属や合成樹脂等によって作製されている。また、付勢部材１２は、コイルバネ等から構成されており、パック収容室９ａの天井面と押圧板１１との間に配設されている。この加圧機構１０ａによって、インクパックＢが加圧されることにより、当該インクパックＢに貯留されているブラックインクが供給チューブ８ａを通じてキャリッジ７側に圧送される。この加圧機構１０ａは、プリンタ１の非稼働時（電源オフ時）も含め常時、インクパックＢを加圧するようになっている。これにより、インクパックＢから供給チューブ８ａおよび連通流路４７を通って開閉弁４８に至るまでのインク供給経路が加圧状態に維持される。

プリンタ１の内部には、上記第１カートリッジＣ１の他に、第２のインクカートリッジＣ２（以下、第２カートリッジＣ２と略記する。）が配設される。この第２カートリッジＣ２の内部は、図２に示すように、合計５つのパック収容室９ｂ〜９ｆが区画されており、各パック収容室９ｂ〜９ｆ内にはシアン、マゼンタ、イエロー、ライトシアン、ライトマゼンタの各インクを貯留するインクパックＣ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭがそれぞれ収容されている。各インクパックＣ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭは、インクパックＢと同様に可撓性シートにより袋状に形成され、供給チューブ８ｂ〜８ｆを通じてキャリッジ７の上流側連通口１３に液密状態で接続されている。

また、各パック収容室９ｂ〜９ｆ内には、上記パック収容室９ａと同様に、対応するインクパックを押圧して、当該インクパックから供給チューブ８を通って開閉弁４８に至るまでのインク供給経路を加圧するための加圧機構１０ｂ〜１０ｆが配設されている。これらの加圧機構１０ｂ〜１０ｆは、上記加圧機構１０ａと同様に押圧板１１と付勢部材１２とから構成され、インクパックを加圧して当該インクパックに貯留されているインクを供給チューブ８を通じてキャリッジ７側に圧送する。また、各加圧機構１０ｂ〜１０ｆは、プリンタ１の非稼働時（電源オフ時）も含め常時、それぞれ対応するインクパックを加圧するようになっている。これにより、各インクパックから供給チューブ８および連通流路４７を通って開閉弁４８に至るまでのインク供給経路が加圧状態に維持される。

なお、上記の供給チューブ８は、本発明における液体供給部材として機能する部材であり、気体透過性を有する材料、例えば、オレフィン系、スチレン系等の熱可塑性エラストマによって作製されている。供給チューブ８をこのような材料で作製したのは、インク供給経路内の気泡を排除する効果を高めるためである。この点の詳細については後述する。

次に、プリンタ７に搭載される記録ヘッド６について説明する。図３は記録ヘッド６の要部断面図である。本実施形態における記録ヘッド６は、ヘッドケース２０、振動子ユニット２１、流路ユニット２２等を備えて概略構成されている。

ヘッドケース２０は、中空箱体状の部材であり、その先端面（下面）には流路ユニット２２を固定し、内部に形成された収容空部２３内には振動子ユニット２１を収容している。また、このヘッドケース２０には、ケース高さ方向を貫通するケース流路３１が形成されている。このケース流路３１の上流端は、後述するインク圧調整ユニット４５の下流側連通口１５と連通し、ケース流路３１の下流端は、流路ユニット２１の共通インク室３０と連通している。

振動子ユニット２１は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子２４（圧力発生手段の一種）と、この圧電振動子２４に駆動信号を供給するための配線部材（図示せず）と、圧電振動子２４を固定する固定基板２５等から構成される。圧電振動子２４は、流路ユニット２２における圧力室２６を区画する可撓面（振動板）に接合されている。そして、この圧電振動子２４は、駆動信号の供給により伸縮駆動して圧力室２６の容積を膨張又は収縮することで、圧力室２６内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動の制御によりノズル開口２７からインク滴を吐出させることができる。

流路ユニット２２は、ノズル開口２７を列設したノズル列を有するノズル形成基板２８や、インク流路を形成する流路形成基板２９等の構成部材を積層した状態で接着剤で接合して一体化することにより作製されており、共通インク室３０（共通液体室）からインク供給口及び圧力室２６を通りノズル開口２７に至るまでの一連のインク流路を形成するユニット部材である。流路ユニット２２における圧力室２６は、ノズル開口２７毎に形成されており、キャリッジ７のインク圧調整ユニット４５側から共通インク室３０を介してインクが供給されるように構成されている。

そして、上記プリンタ１は、記録用紙を副走査方向Ｘに沿って搬送すると共に、主走査方向Ｙに沿ってキャリッジ７を往復移動させながら、印刷データに基づいて生成された画像信号（ドットパターンデータ）により圧電振動子２４を駆動して記録ヘッド６からインク滴を吐出させる。これにより、プリンタ１は、記録用紙上に画像やテキストなどの記録を行う。

プリンタ１の内部において、印刷領域（プラテン１４の上面）から外れた一側領域（図１において右下部分）には、印刷休止状態にあるときにキャリッジ７を配置させるホームポジションが設けられている。このホームポジションには、キャッピング機構３４が配設されている。キャッピング機構３４は、キャップホルダ３５（図２）を図示しない昇降機構によって上下動可能に備えている。このキャップホルダ３５には封止手段としてのキャップ部材３６が配置されている。キャップ部材３６は、上面が開口したトレイ状の部材であり、例えば、エラストマーなどの弾性部材により作製されている。

キャップ部材３６の内側にはインク等を吸収するための多孔質材料からなる吸収材３７が敷設されている。また、キャップ部材３６の底面には、貫通穴３８ａ，３８ｂが開設されている。貫通穴３８ａは、排出チューブ３９を介して吸引ポンプ４０に接続されている。吸引ポンプ４０は、例えば、チューブをローラなどで扱くことにより流体を送り出すチューブポンプや、駆動ギヤ及び従動ギヤを回転させることにより流体を下流側に送り出すギヤポンプなどにより構成され、キャップ部材３６内のインクや空気等を吸引して排出するようになっている。吸引ポンプ４０の下流側には、図示しない排出タンクが接続されており、吸引ポンプ４０によって送り出されたインクや空気等は排出タンクに排出される。また、貫通穴３８ｂには、大気開放チューブ４１を介して大気開放バルブ４２が接続されている。大気開放バルブ４２は、開弁することによってキャップ部材３６の内部を大気開放するようになっている。

キャリッジ７がホームポジションに移動すると、このキャリッジ７の移動に伴ってキャップホルダ３５が上昇して記録ヘッド６のノズル形成面（ノズル形成基板２８）をキャップ部材３５によって封止する。そして、この封止状態においてポンプ４０を作動させると、キャップ部材３５内が負圧化され、この負圧により記録ヘッド６内の増粘したインクや気泡などがノズル開口２７を通じてキャップ部材３５の内部に排出されてクリーニングが行われる。クリーニングが終了すると、大気開放バルブ４２が開いてキャップ部材３６内の負圧が解除され、その後、キャップホルダ３５が下降してキャップ部材３５がノズル形成面から離隔する。

次に、キャリッジ７に搭載され、開閉弁４８を有するインク圧調整ユニット４５について説明する。
図４は、本実施形態におけるインク圧調整ユニット４５の構成を説明する断面図である。このインク圧調整ユニット４５は、上流側連通口１３に供給チューブ８が接続され、この供給チューブ８からのインクを受け、このインクを、圧力調整弁により供給圧力を調整しつつ記録ヘッド６の圧力室２６側に導入する部材である。本実施形態におけるインク圧調整ユニット４５は、ユニット本体４６（ハウジング）の内部に、供給チューブ８とヘッドケース２０のケース流路３１とを連通する連通流路４７を有している。この連通流路４７は、インク別に合計６本設けられている。

各連通流路４７の途中には、この連通流路４７を開閉するための開閉弁４８と、この開閉弁４８の下流側に形成された圧力調整室４９が設けられている。これらの開閉弁４８と圧力調整室４９は、圧力調整弁として機能する部分である。圧力調整室４９は、ユニット本体４６の一側面（上面）から他側面（下面）に向けて窪んだ状態に形成された凹部であり、その長手方向の一端側（図４において右側）の底部には導入口５１が開設され、他端側（図４において左側）の底部には導出口５２が開設されている。また、この圧力調整室４９の開口面は、可撓性のフィルム５３によって封止されている。このフィルム５３は、圧力調整室４９の開口面の周縁部に熱溶着されており、受圧部として機能する。そして、圧力調整室４９の内圧が低下すると、このフィルム５３が圧力調整室４９の底部側に向けて撓むようになっている。

図５は、開閉弁４８近傍の構成を説明する拡大断面図であり、（ａ）は開閉弁４８が連通流路４７の一部である導入口５１を閉成した状態を示し、（ｂ）は開閉弁４８が導入口５１を開成した状態を示している。この開閉弁４８は、円柱状の軸部５７と、この軸部５７の長手方向の途中から側方に延出した略円盤状の鍔部５８と、鍔部５８の上面側（圧力調整室４９側）に配置されたパッキン５９とにより構成されており、導入口５１の下方（上流側）に形成された収容室５５内に配設されている。軸部５７の先端部（鍔部５８よりも先端側）は、その外径が導入口５１の内径よりも小さくなるように形成され、導入口５１を通じて圧力調整室４９内に挿入されている。そして、この軸部５７と導入口５１の内周面との間の隙間を介して、上流側連通口１３側からのインクが圧力調整室４９内に導入されるようになっている。パッキン５９は、例えば、エラストマーなどの弾性部材によって、その外径が鍔部５８の外径よりも小さく且つその内径が軸部５７の外径よりも大きい略ドーナツ型に形成されている。

また、収容室５５には、一端部が固定された片持ち梁状態の板ばね５６が設けられている。この板ばね５６は、例えばステンレス鋼製の弾性を有する板材によって構成されており、開閉弁４８の基端部（圧力調整室４９側となる先端部とは反対側部分）に当接して開閉弁４８を圧力調整室側４９側に付勢し、圧力調整室４９が所定圧力に減圧されるまで閉成状態を保持するようになっている。即ち、板ばね５６によって収容室５５の天井面側に付勢される開閉弁４８は、板ばね５６の弾性力に抗する応力を受けない限り、パッキン５９が導入口５１の周縁部に密着する閉弁位置に保持される。そして、この閉弁位置では、開閉弁４８は、圧力調整室４９へのインクの流入を遮断する（図５（ａ）の状態）。

開閉弁４８によって圧力調整室４９へのインクの流入が遮断されると、圧力調整室４９の内圧が、記録ヘッド６によるインクの消費によって徐々に低下する。圧力調整室４９内が所定圧力（記録ヘッド６がインクの吐出に支障を来す虞の無い最小圧力）まで減圧されると、受圧部であるフィルム５３が、圧力調整室４９の底部側に向かって変位する。そして、このフィルム５３が開閉弁４８の軸部５７の先端部を押圧し、板ばね５６の弾性力に抗しながら開閉弁４８を下動させる。これにより、パッキン５９が導入口５１の周縁部から離間して密着状態が解除された位置（開弁位置）まで開閉弁４８が変位する（図５（ｂ）の状態）。この開弁位置では、導入口５１を通じて圧力調整室４９内へのインク流入が許容される。圧力調整室４９内にインクが導入されると、この圧力調整室４９の内圧は、上記最小圧力から昇圧される。圧力調整室４９の内圧が昇圧されると、フィルム５３が、圧力調整室４９の上側に向かって変位する。これにより、開閉弁４８が板ばね５６の弾性力によって上動し、再び閉弁位置に変位して圧力調整室４９へのインクの流入を遮断する（図５（ａ）の状態）。

このようにして、圧力調整弁は、開閉弁４８の閉弁位置と開弁位置との間の往復移動によって記録ヘッド６に供給するインクの圧力を一定の圧力まで減圧して、インクの吐出不良を来たす過剰な昇圧を回避する。この圧力調整弁（開閉弁４８）は、圧力調整室４９が所定圧力まで減圧されない限り、閉弁位置にあってインク供給経路を閉じている。このため、加圧機構１０によるインクパックの加圧により、インクパックから供給チューブ８及び連通流路４７を経て閉弁位置の開閉弁４８に至るまでのインク供給経路の内圧が、当該インク供給経路の外部の圧力（大気圧）よりも高い状態、即ち、加圧状態に維持される。

上記の加圧状態は、プリンタ１の電源がオフの間（非稼働時）においても維持されるので（即ち、常時加圧であるので）、インク供給経路内に混入した気体を、供給チューブ８の壁面やユニット本体４６の壁面などを通じてインク供給経路の外部に徐々に排出できる。また、逆に外部の気体が供給チューブ８の壁面等を通じてインク供給経路内に浸入することを抑制することができる。このため、記録ヘッド６側に気泡が混入することに起因して発生する吐出不良などの不具合を可及的に防止することができる。ひいては、気泡排出のためのクリーニング動作の実行頻度を低減することができるので、クリーニング動作に伴うインクの消費を少なくすることが可能となる。

さらに、インクパックから供給チューブ８及び連通流路４７を経て閉弁位置の開閉弁４８に至るまでのインク供給経路が加圧状態に維持されることにより、開閉弁４８のパッキン５９が導入口５１の周縁部により強く押し付けられるので、導入口５１に対するシール性をより確実にすることができる。これにより、開閉弁４８のシール不良によるインク漏れを防止することができる。

そして、低圧力差で長期間に亘って気体を排出するように構成すると、大きな圧力を供給する必要がないので、圧力を制御する装置等を備えた大がかりな吸引装置等が不要であり、インクパックを加圧する加圧機構１０のような簡単な構造の加圧手段で足りる。これにより、装置の小型化やコストの低減に寄与することが可能となる。

また、本実施形態においては、供給チューブ８を気体透過性を有する材料で構成しているので、即ち、インクパックから開閉弁４８に至るまでのインク供給経路の少なくとも一部を、気体透過性を有する材料を用いて作製された液体供給部材で構成したので、気泡排出効果を高めることができる。

そして、本実施形態においては、開閉弁４８（インク圧調整ユニット４５）をキャリッジ７に設けることで、この開閉弁４８を記録ヘッド６に可及的に近接させているので、加圧機構１０による加圧によって気泡を排出することができない範囲（即ち、開閉弁４８から記録ヘッド６に至るまでの経路）を可及的に短くすることができる。これにより、インク供給経路内の気泡をより効果的に排出することが可能となる。

また、本実施形態におけるインク圧調整ユニット４５は、気泡排出効果をさらに高めるための構成を採用している。以下、この点について説明する。

本実施形態におけるインク圧調整ユニット４５には、図４に示すように、連通流路４７の途中に２つのフィルタ室６１，６２が形成されている。具体的には、連通流路４７において開閉弁４８よりも上流側、即ち、上流側連通口１３から開閉弁４８までの連通流路４７の途中には、上流側フィルタ室６１が形成されている。また、連通流路４７において開閉弁４８よりも下流側、より具体的には、導出口５２から下流側連通口１５までの連通流路４７の途中には、下流側フィルタ室６２が形成されている。

これらのフィルタ室６１，６２は、フィルタ６３，６４を収容可能な程度に連通流路４７の内径を拡大した状態に形成された空部である。フィルタ６３，６４は、連通流路４７（液体供給経路）内のインクを濾過するための部材であり、例えば、金属をメッシュ状に細かく編みこむなどして形成されている。本実施形態におけるフィルタ６３，６４は、インク流路内に混入した気泡を通過させ難くして、その上流側のフィルタ室の空部内に捕捉する機能も有する。したがって、これらのフィルタ室６１，６２は、連通流路４７（インク供給経路）内のインクに混入した気体を捕捉可能な気体トラップ空部としても機能する。即ち、上流側フィルタ室６１は本発明における上流側トラップ空部として機能し、下流側フィルタ室６２は本発明における下流側トラップ空部として機能する。

本実施形態のフィルタ室６１，６２は、上述したように連通流路４７の内径を拡大して形成されているので、内径が小さい部分よりもインクの流速が穏やかである。このため、流入してきた気泡をフィルタ６３，６４の下流側に移動させ難くすることができ、これにより、上流側から流入した気泡をフィルタ６３，６４の上部に捕捉することが可能となる。そして、上流側フィルタ室６１は、主にインクパックから供給チューブ８を通じて上流側フィルタ室６１に至るまでの経路で混入した気体をトラップし、下流側フィルタ室６２は、主に圧力調整室４９（特に、フィルム５３）を介して混入した気体をトラップするようになっている。

本実施形態のプリンタ１では、図４に示すように、上流側フィルタ室６１を区画形成している区画壁のうちの一部を他の区画壁よりも肉薄にし、この薄い部分を透過区画壁６５としている。この透過区画壁６５は、上流側フィルタ室６１（上流側トラップ空部）に捕捉された気体をフィルタ室外部に逃すために設けられている。これにより、インク供給経路内に混入した気体を、上流側フィルタ室６１に捕捉して、その捕捉された気体を、加圧機構による加圧によって透過区画壁６５を通じてインク供給経路の外部に排出することができる。このため、気泡排出能力をより高めることが可能となる。また、インク供給路内に混入した埃等の異物をフィルタ６３によってトラップすることができるので、この異物が導入口５１の周縁部と開閉弁４８との間に入り込むことを未然に防止することができ、これにより開閉弁４８のシール不良を抑制することができる。

本実施形態では、さらに、この透過区画壁６５を間に介して上流側排出空部６６を上流側フィルタ室６１の外周に形成している。この上流側排出空部６６は、吸引経路７１（図６参照）を介して後述する減圧手段に連通するように構成されている。そして、上流側フィルタ室６１の内部と外部（上流側排出空部６６）の圧力差によって当該フィルタ室内部の気体（気泡）を透過区画壁６５を透過させて上流側排出空部６６に排出するようにしている。上記の圧力差は、加圧機構１０による加圧のみでも得られるが、本実施形態においては気泡排出効果をより高めるべく、この加圧機構１０と減圧手段の２つの圧力差付与手段によって生じさせる。

また、上記上流側フィルタ室６１と同様に、下流側フィルタ室６２についても、当該フィルタ室６２を区画形成している区画壁のうちの一部を他の区画壁よりも肉薄にして透過区画壁６８を形成し、さらに、この透過区画壁６８を間に介して下流側排出空部６９を下流側フィルタ室６２の外側に形成している。この下流側排出空部６９も、上記上流側排出空部６６と同様に、吸引経路７１を介して後述する減圧手段に連通するように構成されている。そして、この下流側フィルタ室６２では、減圧手段によって付与される圧力差によって当該フィルタ室内部の気体（気泡）を透過区画壁６８を透過させて下流側排出空部６９に排出するように構成されている。

上部透過区画壁６５，６８は、フィルタ室６１，６２や連通流路４７等を区画している他の区画壁と同一材料であって気体が透過可能な材料、例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等によって一体成型されている。これにより、透過区画壁６５，６８を別個成形して取り付ける工程を省略でき、しかも他の区画壁よりも気体の透過性を高めることができる。なお、本実施形態においては、実験の結果に基づき、この透過区画壁６５，６８の面積を約１ｃｍ^２、厚さを約１ｍｍとすると、透過効率が好適であることがわかった。また、材料においても、気体透過係数が５ｃｃ・ｍｍ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以上であり、透湿係数が２ｇ・ｍｍ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下が好適であり、これを満たすものであれば、上記の材料以外のものでも用いることが可能である。さらに、透過区画壁６５，６８を、他の区画壁よりも気体透過性の高い材料を用いて形成してもよい。

次に、上記排出空部６６，６９の内圧をフィルタ室６１，６２の内圧に比較して低圧にするための減圧手段について説明する。図６は、減圧手段によってフィルタ室を減圧するための構成を模式的に示した図である。なお、この減圧手段は、上流側排出空部６６と下流側排出空部６９の両方の減圧に共通で用いられる。即ち、この減圧手段は、本発明における上流側減圧手段および下流側減圧手段として機能する。また、図６では、便宜上、上流側排出空部６６を減圧するための構成を示しているが、下流側排出空部６９を減圧するための構成も同様であるため、その説明は省略する。

減圧手段は、キャリッジ７に設けられており、このキャリッジ７の移動によりピストンポンプ７０を作動させて、上流側排出空部６６内の圧力を上流側フィルタ室６１内の圧力に比較して低圧になるように上流側排出空部６６の内部を減圧可能に構成されている。また、上記のキャリッジ７の移動範囲のうち、例えば、ホームポジションとは反対側となる他側の非記録領域に、ピストンポンプ７０の押圧受部（ロッド７８の先端）が当接可能なストッパ７２を設けている。ピストンポンプ７０は、図６に示すように、その長手方向がキャリッジ７の走査方向に沿う姿勢で配置され、吸引経路７１を介して上流側排出空部６６（下流側排出空部６９）に連通したシリンダ部７３と、このシリンダ部７３内でシリンダ長手方向に摺動可能なピストン部７４と、このピストン部７４とシリンダ部７３とにより囲まれて形成され容量変化が可能な負圧発生室７５と、この負圧発生室７５の容積を膨張させるようにピストン部７４を付勢する復元スプリング７６と、負圧発生室７５から外部への通気を許容してその逆を阻止する逆止弁７７とを備えて構成される。そして、シリンダ部７３から突出したピストン部７４のロッド７８の先端を押圧受部として、ストッパ７２に当接可能にしてある。この減圧手段の作動については、以下に詳述する。

制御部（図示せず）に予め設定した減圧開始条件、例えば電源オンから３秒間経過すると、制御部からの信号に基づいて、キャリッジ７をストッパ７２が設けられた側の非記録領域に移動し、キャリッジ７から突出したピストン部７４のロッド７８の先端をストッパ７２に当接させ、さらにストッパ７２に向けてキャリッジ７を移動し、ピストン部７４のロッド７８をストッパ７２により押圧して内側に押し込む。すると、ピストン部７４が復元スプリング７６の付勢力に抗しながらシリンダ部７３の奥側へと移動し、これにより負圧発生室７５を収縮させる（図６（ａ）参照）。この時、負圧発生室７５内で圧縮された気体は、この負圧発生室７５の昇圧によって開弁した逆止弁７７を通じて外部に排出される（同図（ａ）白抜き矢印参照）。

次に、キャリッジ７がストッパ７２から離隔する方向に移動すると、ロッド７８の先端がストッパ７２から離れるので、復元スプリング７６の復元力によってピストン部７４が負圧発生室７５の容積を膨張させる方向に移動する（図６（ｂ）参照）。この時、逆止弁７７は閉弁されるため、密閉された負圧発生室７５内は容積の膨張によって減圧されて負圧になる。これにより、吸引経路７１を介して上流側排出空部６６（下流側排出空部６９）内を減圧することができる。この様に、本実施形態の減圧手段は、キャリッジ７を非記録領域において往復移動させることによって、キャリッジ７の駆動力をピストンポンプ７０の駆動力に変換して作動させることができる。また、この減圧手段を定期的に作動させることより、上流側排出空部６６（下流側排出空部６９）内の気体を外部に排出することができ、上流側排出空部６６（下流側排出空部６９）内の減圧状態をほぼ一定に保つことができる。

このように、本実施形態においては、加圧手段としての加圧機構１０によるインクパックから閉弁状態の開閉弁４８までの経路の加圧と、さらに減圧手段による上流側排出空部６６内の減圧とによって上流側フィルタ室６１の内外に圧力差を生じさせ、この圧力差よって、上流側フィルタ室６１内の気体を、透過区画壁６５を透過して外部に排出するようにしたので、気泡排出能力をさらに高めることが可能となる。
なお、上記圧力差に関し、上流側フィルタ室６１（下流側フィルタ室６２）の周辺の環境温度における飽和水蒸気圧以上に設定することが望ましい。例えば、この圧力差を１０ｋＰａ以上に設定すると好適である。

また、開閉弁４８の下流側に設けられた減圧手段による下流側排出空部６９内の減圧によって下流側フィルタ室６２と下流側排出空部６９との間に圧力差を生じさせ、この圧力差によって、下流側フィルタ室６２内の気体を、透過区画壁６８を透過して外部に排出するようにしたので、開閉弁４８から下流側フィルタ室６２までの間、特に、圧力調整室４９で発生した気泡をトラップして排出することができる。これにより、記録ヘッド６側に気泡が侵入することを一層確実に防止することができる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

加圧手段に関し、上記実施形態では、インクパックを押圧するための押圧板１１と、この押圧板１１をインクパック側に付勢する付勢部材１２とから構成した加圧機構１０を例示したが、これには限られない。インクパックから閉弁状態の開閉弁４８までの経路を加圧状態に維持することが可能なものであれば他の構成を採用することができる。例えば、加圧機構１０に代えて錘などによってインクパックを加圧する構成を採用しても良い。また、例えば、インクパックとインク圧調整ユニット４５（開閉弁４８）との鉛直方向の高低差による水頭圧を利用する構成を採用することも可能である。さらに、ポンプ等を用いてインクカートリッジ内に圧縮空気を送り込むことでインクパックを加圧する構成を採用することもできる。

また、上記実施形態では、連通流路４７において開閉弁４８よりも上流側に上流側フィルタ室６１を形成し、この上流側フィルタ６１における透過区画壁６５の外側に上流側排出空部６６を形成し、加圧機構１０と減圧手段によって付与される圧力差を利用して上流側フィルタ６１内の気泡を上流側排出空部６６に排出する構成を例示したが、これには限られない。即ち、インク供給経路内の気泡は、加圧機構１０による加圧によって供給チューブ８の内壁面等を通じて排出することができるので、必ずしも減圧手段を要しない。同様な理由から、連通流路４７において開閉弁４８よりも上流側に上流側フィルタ室６１を設ける必要はない。

また、上記実施形態では、連通流路４７において開閉弁４８よりも下流側に下流側フィルタ室６２を形成し、この下流側フィルタ６２における透過区画壁６８の外側に下流側排出空部６９を形成し、減圧手段によって付与される圧力差を利用して下流側フィルタ６２内の気泡を下流側排出空部６９に排出する構成を例示したが、これには限られず、下流側フィルタ室６２、下流側排出空部６９、及び減圧手段を設けない構成とすることも可能である。

また、本実施形態の減圧手段として、キャリッジ７の駆動力をピストンポンプ７０の駆動力に変換して作動させる構成を例示したが、これには限られない。例えば、上流側排出空部６６や下流側排出空部６９に通じる吸引経路７１を、排出チューブ３９（図２）と並列に吸引ポンプ４０に接続し、この吸引ポンプ４０によって上流側排出空部６６や下流側排出空部６９を減圧する構成を採用してもよい。

さらに、本発明は、上記プリンタ１に限らず、液体貯留部材に貯留された液体を液体供給経路を介して液体噴射ヘッド内部に導入する構成であれば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置、マイクロピペット等の液体噴射装置にも適用することができる。

プリンタの内部構成を示す透視斜視図である。 プリンタの内部構成を示す模式図である。。 記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 インク圧調整ユニットの構成を説明する断面図である。 開閉弁の近傍の構成を説明する拡大断面図である。 減圧手段の構成を説明する模式図である。

符号の説明

１…プリンタ，６…記録ヘッド，７…キャリッジ，８…供給チューブ，９…パック収容室，１０…加圧機構，１３…上流側連通口，１５…下流側連通口，４５…インク圧調整ユニット，４６…ユニット本体，４７…連通流路，４８…開閉弁，４９…圧力調整室，５１…導入口，５２…導出口，５３…フィルム，６１…上流側フィルタ室，６２…下流側フィルタ室，６５…透過区画壁，６６…上流側排出空部，６８…透過区画壁，６９…下流側排出空部，７０…ピストンポンプ，７１…吸引経路

Claims (8)

1. 液体貯留部材内に貯留された液体を液体供給経路を通じて液体噴射ヘッド側に供給し、供給された液体を液体噴射ヘッドによって吐出するように構成された液体噴射装置であって、
   前記液体貯留部材内の液体を液体噴射ヘッド側に圧送するための加圧手段と、液体供給経路の途中に配設され当該液体供給経路を開閉するための開閉弁と、を備え、
   前記加圧手段は、液体噴射装置の非稼働時も含めて常時加圧を行うことにより、液体貯留部材から液体供給経路を経て開閉弁に至るまでの液体供給経路の内圧を、当該液体供給経路の外部の圧力よりも高い状態に維持することを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記液体貯留部材から前記開閉弁に至るまでの液体供給経路の少なくとも一部を、気体透過性を有する材料を用いて作製された液体供給部材で構成したことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記液体供給経路における前記開閉弁よりも上流側に、液体に混入した気体を捕捉可能な上流側トラップ空部を設け、
   当該上流側トラップ空部を区画する区画壁のうち少なくとも一部を、前記加圧手段による上流側トラップ空部内外の圧力差によって上流側トラップ空部内の気体を上流側トラップ空部の外部に透過可能な透過区画壁としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記透過区画壁を、上流側トラップ空部を区画している他の区画壁と同一の材料を用いて一体に形成すると共に、他の区画壁よりも肉薄にしたことを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 前記透過区画壁を、上流側トラップ空部を区画している他の区画壁よりも気体透過性の高い材料を用いて形成したことを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
6. 前記上流側トラップ空部における前記透過区画壁の外側に上流側排出空部を形成し、当該上流側排出空部内の圧力を上流側トラップ空部内の圧力に比較して低圧にする上流側減圧手段を備え、
   前記加圧手段と前記上流側減圧手段による上流側トラップ空部内と上流側排出空部内との圧力差により、上流側トラップ空部内の気体を、透過区画壁を透過して上流側排出空部に排出するようにしたことを特徴とする請求項３から請求項５の何れか一項に記載の液体噴射装置。
7. 前記開閉弁と液体噴射ヘッドとの間に、液体に混入した気体を捕捉可能な下流側トラップ空部を形成し、
   当該下流側トラップ空部を区画する区画壁のうち少なくとも一部を、下流側トラップ空部内外の圧力差によって下流側トラップ空部内の気体を下流側トラップ空部の外部に透過可能な透過区画壁とし、
   前記下流側トラップ空部における前記透過区画壁の外側に下流側排出空部を形成し、
   当該下流側排出空部内の圧力を下流側トラップ空部内の圧力に比較して低圧にする下流側減圧手段を備え、
   前記下流側減圧手段による下流側トラップ空部内と下流側排出空部内との圧力差により、下流側トラップ空部内の気体を、透過区画壁を透過して下流側排出空部側に排出するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の液体噴射装置。
8. 液体噴射ヘッドを搭載するキャリッジを備え、
   前記開閉弁は、当該キャリッジに設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の液体噴射装置。

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