JP2010228148A - 液体供給装置及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体供給流路の中途位置に設けられたポンプ室内に存在する気泡を外部に放出することができる。
【解決手段】インク供給装置１４は、インクカートリッジ１３から記録ヘッド１２にインクを供給するインク流路１５と、インク流路１５において上流側から下流側へのインクの通過を許容する吸引側バルブ４１、該吸引側バルブ４１よりも下流側となる位置に設けられ、上流側から下流側へのインクの通過を許容する吐出側バルブ４５と、インク流路１５において各バルブ４１，４５の間となる位置に設けられるポンプ室と、ポンプ室の容積を増減させるように変位するダイアフラム３７と、ダイアフラム３７を変位させる圧力調整手段６０及びコイルスプリング４２と、を備えている。ダイアフラム３７のうち少なくとも一部は、気体通過性部材で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体供給源側となる上流側から液体が消費される下流側に向けて液体を供給する液体供給装置、及び該液体供給装置を備える液体噴射装置に関する。

従来、液体噴射ヘッドからターゲットに対して液体を噴射させる液体噴射装置として、例えば特許文献１に記載のインクジェット式プリンター（以下、単に「プリンター」という。）が提案されている。この特許文献１に記載のプリンターには、液体供給源としてのインクカートリッジに貯留される液体としてのインクを液体噴射ヘッドとしての記録ヘッドに供給するための液体供給装置が設けられている。

この液体供給装置は、インクカートリッジ側となる上流側から記録ヘッド側となる下流側に向けてインクを流動させるインク流路（液体供給流路）と、上流側から下流側へのインクの通過を許可する第１の一方向弁と、該第１の一方向弁よりも下流側に配置され、上流側から下流側へのインクの通過を許可する第２の一方向弁とを備えている。また、インク流路において各一方向弁の間となる位置には、ダイアフラム式ポンプなどの脈動型のポンプが設けられている。

このポンプは、インクが流入出するポンプ室と、該ポンプ室の容積を増減させるべく変位する変位部材と、該変位部材を変位させるべく駆動する変位装置とを備えている。そして、インクカートリッジ側からインクを記録ヘッド側に供給させる場合には、変位装置を駆動させることにより、ポンプ室の容積が増大するように変位部材を変位させる。すると、容積が増大したポンプ室内には、インクカートリッジ側からインクが流入する。その後、ポンプ室の容積が減少するように変位部材を変位させると、ポンプ室内のインクは、変位部材によってポンプ室から押し出され、インク流路を介して記録ヘッド内に供給されていた。

特開平５−１８５６０３号公報

ところで、ポンプ室の壁面は、一般的に、通気性を有しない部材によって構成されている。例えば、変位部材は、可撓性を有する合成ゴムで構成されている。そのため、ポンプ室内に気泡が存在する場合には、該気泡をインク流路外に排気させることが困難であった。そして、ポンプ室内に気泡が存在した状態でインクカートリッジ側からインクを記録ヘッド側に供給させる場合には、変位部材の変位に基づくポンプ室の容積の増大に伴ってポンプ室内が減圧され、気泡が膨張する。すると、ポンプ室内に気泡が存在しない場合に比して、インクカートリッジ側からポンプ室内へのインクの流入量が減少し、その後のポンプ室内の容積の減少に伴うポンプ室から記録ヘッド側へのインクの流出量が少なくなる。したがって、記録ヘッド側へのインクの供給効率が低下する問題があった。

また、ポンプ室内に気泡が存在する状態で記録ヘッドにインクが供給される場合には、気泡がインクと共にポンプ室から下流側に流出することがある。この場合、気泡が記録ヘッド内に流入し、気泡が記録ヘッドのノズルから噴射されることに起因したドット抜けなどの印刷不良が印刷時に発生するおそれがあった。

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、液体供給流路の中途位置に設けられたポンプ室内に存在する気泡を外部に放出することができる液体供給装置及び液体噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の液体供給装置は、液体供給源となる上流側から液体が消費される下流側に向けて液体を供給する液体供給流路と、該液体供給流路において上流側から下流側への液体の通過を許容する第１の一方向弁と、前記液体供給流路における前記第１の一方向弁よりも下流側となる位置に設けられ、上流側から下流側への液体の通過を許容する第２の一方向弁と、前記液体供給流路において各一方向弁の間となる位置に設けられ、液体が流入出するポンプ室と、該ポンプ室の壁面の少なくとも一部を構成して該ポンプ室の容積を増減させるように変位する変位部材と、該変位部材を前記ポンプ室の容積が増減するように変位させる変位装置と、を備え、前記変位部材の少なくとも一部は、液体の通過を規制すると共に気体の通過を許容する気体通過性部材で構成される。

上記構成によれば、変位部材の変位によってポンプ室の容積が増減する際には、ポンプ室内と該ポンプ室と変位部材を挟んだ位置の外部との間で圧力差が発生する。このとき、もし仮にポンプ室内に気泡が存在したとすると、該気泡は、ポンプ室内の圧力が該ポンプ室と変位部材を挟んだ位置の外部の圧力よりも高圧になった場合に、変位部材のうち気体通過性部材で構成される部分からポンプ室外に放出される。したがって、液体供給流路の中途位置に設けられたポンプ室内に存在する気泡を外部に放出することができる。

本発明の液体供給装置は、前記変位部材が前記ポンプ室との隔壁を構成するように該ポンプ室の外側に設けられた負圧室をさらに備え、前記変位装置は、前記負圧室内の圧力を調整するべく駆動する圧力調整手段を有する。

上記構成によれば、ポンプ室との間に変位部材を挟んだ状態で配置される負圧室内の圧力を調整することにより、ポンプ室の容積が増減するように変位部材が変位する結果、液体が液体供給流路を介して上流側から下流側に供給される。このとき、もし仮にポンプ室内に気泡が存在したとすると、該気泡は、負圧室内の圧力がポンプ室内よりも低圧に調整になった際に、変位部材のうち気体通過性部材で構成される部分から負圧室側に放出される。そのため、ポンプ室内に存在する気泡が小さくなる又は少なくなる。したがって、ポンプ室から該ポンプ室の下流側への液体の供給効率の低下が抑制される。また、ポンプ室内の気泡が該ポンプ室の下流側に流出することが抑制される。

本発明の液体供給装置において、前記変位装置は、前記変位部材を前記ポンプ室の容積が減少する方向に付勢する付勢部材をさらに有し、前記圧力調整手段は、前記負圧室内に負圧を発生させるための負圧発生部と、前記負圧室内を大気に開放させるための大気開放部とを有する。

もし仮に付勢部材が設けられていないとすると、ポンプ室が減少するように変位部材を変位させる場合には、負圧室内の圧力をポンプ室内の圧力よりも高圧にする必要がある。この場合、負圧室内の気体の一部が変位部材のうち気体通過性部材で構成される部分からポンプ室側に流入するおそれがある。この点、本発明では、ポンプ室の容積を減少させる場合には、大気開放部によって負圧室内を大気に開放し、付勢部材の付勢力で変位部材を変位させる。すなわち、負圧室内の圧力を付勢部材からの付勢力によってポンプ室の容積が減少するように変位部材が変位する程度の圧力に調整すればよく、負圧室内の圧力をポンプ室内の圧力よりも高圧にする必要がない。したがって、負圧室側からポンプ室内に気体が変位部材を介して流入することが抑制される。

本発明の液体供給装置は、前記負圧室と前記圧力調整手段とを連通する連通通路と、該連通通路内に配置され、該連通通路内を前記変位部材の変位に応じて移動する弁部材と、前記連通通路内に設けられ、前記弁部材が着座した際に前記負圧室側と前記圧力調整手段側とを非連通状態にする弁座と、をさらに備え、前記弁部材は、前記ポンプ室の容積が増大するように前記変位部材が変位する場合には前記弁座から離間する第１位置に向けて移動する一方、前記ポンプ室の容積が減少するように前記変位部材が変位する場合には前記弁座に接近する第２位置に向けて移動するように構成されている。

上記構成によれば、大気開放部の駆動によって負圧室が大気に開放される場合には、ポンプ室の容積を減少させるように変位部材が変位するため、弁部材は、第２位置に向けて移動し、弁座に着座する。このように弁部材が弁体に着座すると、負圧室内の圧力の変動が抑制され、負圧室とポンプ室との間での気体の移動が規制される。そのため、弁部材が第２位置に配置された状態で変位部材が変位しない場合には、ポンプ室内に存在する液体の少なくとも一部が気化したとしても、該気化した液体が変位部材のうち気体通過性部材で構成される部分から負圧室に流出することが抑制される。

本発明の液体噴射装置は、上記各液体供給装置のうち何れか一つの液体供給装置と、該液体供給装置を介して供給された液体を噴射する液体噴射ヘッドと、を備える。
上記構成によれば、液体供給装置のポンプ室内に存在する気体は、ポンプ室を増減させるような変位部材の変位に応じてポンプ室外に放出される。そのため、液体供給装置を介した液体噴射ヘッドへの液体の供給効率の低下が抑制される結果、液体不足による液体噴射ヘッドによる液体の噴射不良の発生が抑制される。また、液体噴射ヘッドに液体と共に気体が供給されることが抑制されるため、気泡が液体噴射ヘッドから噴射されることに起因したドット抜けなどの噴射不良の発生が抑制される。

本実施形態におけるインクジェット式プリンターの模式図。 減圧駆動時のポンプの模式図。 （ａ）（ｂ）はポンプ室の容積が増大するようにダイアフラムが撓み変形する場合の模式図。 （ａ）（ｂ）は第２の実施形態においてポンプ室の容積が増大するようにダイアフラムが撓み変形する場合の模式図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンターに具体化した第１の実施形態を図１〜図３に基づき説明する。

図１に示すように、本実施形態のインクジェット式プリンター１１は、図示しないターゲットに対して液体としてのインクを噴射する液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１２と、該記録ヘッド１２に液体供給源としてのインクカートリッジ１３に収容されているインクを供給する液体供給装置としてのインク供給装置１４とを備えている。このインク供給装置１４には、インクカートリッジ１３に上流端が接続されると共に、記録ヘッド１２に下流端が接続された状態で、インクカートリッジ１３側となる上流側から記録ヘッド１２側となる下流側に向けてインクを供給するインク流路（液体供給流路）１５が設けられている。

なお、インクジェット式プリンター１１には、該プリンター１１で使用するインクの色数（種類）に対応して複数のインク供給装置１４が設けられている。ただし、それらの構成は同じであるため、図１には何れか一色のインクを供給する一つのインク供給装置１４を記録ヘッド１２及び一つのインクカートリッジ１３と共に図示している。そして、以下においては、この図１に示す一つのインク供給装置１４のインク流路１５を介して上流側のインクカートリッジ１３から下流側の記録ヘッド１２に向けてインクを供給する場合を例にして説明することにする。

図１に示すように、記録ヘッド１２には、インク供給装置１４の設置数と対応する複数（本実施形態では４つ）のノズル１６が図示しないプラテンと対向するノズル形成面１２ａに開口形成されている。そして、これらの各ノズル１６に対して各々対応するインク供給装置１４のインク流路１５からバルブユニット１７を介してインクが供給される。すなわち、バルブユニット１７には、インク流路１５から流入したインクを一時貯留する図示しない圧力室がノズル１６と連通するように設けられ、その圧力室内には、ノズル１６からインクを噴射した場合に、そのインク噴射により消費したインク量に相当する分量のインクが、図示しない流路弁の開閉動作に基づきインク流路１５から適宜に流入する。

また、インクジェット式プリンター１１において記録ヘッド１２が非印刷時に位置するホームポジションには、記録ヘッド１２のノズル１６の目詰まりなどを解消するべく記録ヘッド１２のクリーニングを行うメンテナンスユニット１８が設けられている。このメンテナンスユニット１８は、記録ヘッド１２のノズル形成面１２ａにノズル１６を囲うように当接可能なキャップ１９と、該キャップ１９内からインクを吸引する際に駆動される吸引ポンプ２０と、該吸引ポンプ２０の駆動に伴いキャップ１９内から吸引されたインクが廃インクとして排出される廃液タンク２１とを備えている。そして、クリーニング時には、図１に示す状態からキャップ１９を移動させて記録ヘッド１２のノズル形成面１２ａに当接させた状態で吸引ポンプ２０が駆動する。その結果、キャップ１９の内部空間に負圧が発生し、記録ヘッド１２内から増粘したインクや気泡混じりのインクが廃液タンク２１に向けて吸引排出される。

一方、インクカートリッジ１３は、内部がインクを収容するインク室２２ａとされた略箱体形状のケース２２を備えている。ケース２２の下壁からはインク室２２ａ内に連通する筒部２３が下方に向けて突出形成され、筒部２３の先端にはインクを導出可能なインク供給口２４が形成されている。そして、インクカートリッジ１３をインク供給装置１４に接続する際には、このインク供給口２４に対してインク供給装置１４からインク流路１５の上流端を構成するべく突設されたインク供給針２５が挿入される。また、ケース２２の上壁には、インクが収容されたインク室２２ａ内を大気に連通させる大気連通孔２６が貫通形成され、インク室２２ａ内に収容されたインクの液面に対して大気圧を作用させる。

次に、インク供給装置１４の構成について図１及び図２に基づき説明する。
図１に示すように、インク供給装置１４は、基台となる樹脂製の第１流路形成部材２７と、該第１流路形成部材２７上に積層状態に組み付けられる同じく樹脂製の第２流路形成部材２８と、その組み付け時に両流路形成部材２７，２８の間に挟み込まれるゴム板などからなる可撓性部材２９とを備えている。ここで、第１流路形成部材２７の上面における複数箇所（本実施形態では３箇所）には、平面視円形状をなす凹部３０，３１，３２が形成されている。すなわち、一つの凹部３１と、該凹部３１よりも容積が小さく且つ互いに略同じ容積の二つの凹部３０，３２とが、図１において、右側から左側へ、凹部３０、凹部３１、凹部３２の順に、横並び配置となるように形成されている。

一方、第１流路形成部材２７上に積層される第２流路形成部材２８の下面における複数箇所（本実施形態では３箇所）には、第１流路形成部材２７の上面に形成された各凹部３０，３１，３２と上下方向で互いに対向する平面視円形状の凹部３３，３４，３５が形成されている。すなわち、一つの凹部３４と、該凹部３４よりも容積が小さく且つそれぞれ略同じ容積の二つの凹部３３，３５とが、図１において、右側から左側へ、凹部３３、凹部３４、凹部３５の順に、横並び配置となるように形成されている。

つまり、インク供給装置１４は、凹部３０〜３２及び凹部３３〜３５をそれぞれ同一平面上に形成することで、複数の板状の構成部材を積層した積層構造の採用を可能としている。

なお、第２流路形成部材２８における図１において最も左側に形成された凹部３５の底部には、大気に連通する大気連通孔３５ａが形成されている。
そして、可撓性部材２９は、第１流路形成部材２７と第２流路形成部材２８との間に、その可撓性部材２９における複数箇所（本実施形態では３箇所）が第１流路形成部材２７の各凹部３０〜３２と第２流路形成部材２８の各凹部３３〜３５との間を上下に仕切って介在するように挟み込まれている。その結果、可撓性部材２９において第１流路形成部材２７の凹部３０と第２流路形成部材２８の凹部３３との間に介在する部分は、両凹部３０，３３の間で弾性変形することにより変位可能な吸引側弁体３６として機能する。

同様に、可撓性部材２９において第１流路形成部材２７の凹部３１と第２流路形成部材２８の凹部３４との間に介在する部分は、両凹部３１，３４の間で弾性変形することにより変位可能なダイアフラム（変位部材）３７として機能する。また同様に、可撓性部材２９において第１流路形成部材２７の凹部３２と第２流路形成部材２８の凹部３５との間に介在する部分は、両凹部３２，３５の間で弾性変形することにより変位可能な吐出側弁体３８として機能する。

なお、吸引側弁体３６、ダイアフラム３７、吐出側弁体３８の撓み変形可能な部分の平面視の面積は、吸引側弁体３６及び吐出側弁体３８が互いに略同じ大きさであるのに対して、ダイアフラム３７は吸引側弁体３６及び吐出側弁体３８よりも大きくなっている。

そして、図１に示すように、第１流路形成部材２７と第２流路形成部材２８には、第１流路形成部材２７の上面から突設されたインク供給針２５と第１流路形成部材２７の凹部３０との間を連通する第１流路１５ａが、インク供給装置１４におけるインク流路１５の一部を構成するべく形成されている。同様に、第１流路形成部材２７、第２流路形成部材２８及び可撓性部材２９には、第２流路形成部材２８の凹部３３と第１流路形成部材２７の凹部３１との間を連通する第２流路１５ｂが、インク供給装置１４におけるインク流路１５の一部を構成するべく形成されている。また同様に、第１流路形成部材２７には、第１流路形成部材２７の凹部３１と凹部３２との間を連通する第３流路１５ｃが、インク供給装置１４におけるインク流路１５の一部を構成するべく形成されている。

さらに、第１流路形成部材２７、第２流路形成部材２８及び可撓性部材２９には、第１流路形成部材２７の凹部３２と第２流路形成部材２８の上面側との間を連通する第４流路１５ｄが、インク供給装置１４におけるインク流路１５の一部を構成するべく形成されている。そして、この第４流路１５ｄにおける第２流路形成部材２８の上面に開口した流路開口端には、インク供給装置１４におけるインク流路１５の一部を構成するインク供給チューブ１５ｅの一端（上流端）が接続されている。そして、このインク供給チューブ１５ｅの他端（下流端）が記録ヘッド１２側のバルブユニット１７に接続されている。

また、図１に示すように、インク供給装置１４において可撓性部材２９の吸引側弁体３６となる部分は、その中心に貫通孔３６ａが形成されると共に、上側の凹部３３内に配設されたコイルスプリング４０の付勢力により下側の凹部３０の内底面に向けて付勢されている。そして、本実施形態では、各凹部３０，３３、吸引側弁体３６及びコイルスプリング４０により、インク流路１５の途中にインク流路１５を開閉可能に設けられた第１の一方向弁としての吸引側バルブ４１が構成されている。この吸引側バルブ４１は、第１流路１５ａの下流端開口と連通する弁室４１ａと、第２流路１５ｂの上流端開口と連通する弁室４１ｂとを有している。弁室４１ａは、吸引側弁体３６の中央部が凹部３０の底面中央部の弁座３０ａに当接した閉弁状態の吸引側弁体３６と凹部３０とで囲み形成された環状の空間域として形成される。そのため、吸引側バルブ４１が開閉する過程で各弁室４１ａ，４１ｂのインク圧は、各流路１５ａ，１５ｂの開口面積よりも十分広い面積で吸引側弁体３６に作用し、各弁室４１ａ，４１ｂ間の比較的な小さな差圧でも吸引側バルブ４１を感度よく開閉させることが可能となっている。

同様に、インク供給装置１４において可撓性部材２９の吐出側弁体３８となる部分は、上側の凹部３５内に配設されたコイルスプリング４４の付勢力により下側の凹部３２の内底面に向けて付勢されている。そして、本実施形態では、各凹部３２，３５、吐出側弁体３８及びコイルスプリング４４により、吸引側バルブ４１よりもインク流路１５における下流側にインク流路１５を開閉可能に設けられた第２の一方向弁としての吐出側バルブ４５が構成されている。この吐出側バルブ４５は、第３流路１５ｃの下流端開口と連通する弁室４５ａと、大気連通孔３５ａを通じて大気開放されている弁室４５ｂとを有している。弁室４５ａは、吐出側弁体３８の中央部が凹部３２の底面中央部の弁座３２ａに当接した閉弁状態の吐出側弁体３８と凹部３２とで囲み形成された環状の空間域として形成される。そのため、吐出側バルブ４５が開閉する過程で弁室４５ａのインク圧は、第３流路１５ｃの開口面積よりも十分広い面積で吐出側弁体３８に作用し、弁室４５ａの比較的小さなインク圧の変化でも吐出側バルブ４５を感度よく開閉させることが可能となっている。

また同様に、インク供給装置１４において可撓性部材２９のダイアフラム３７となる部分は、上側の凹部３４内に配設されたコイルスプリング（付勢部材）４２の付勢力により下側の凹部３１の内底面に向けて付勢されている。そして、本実施形態では、各凹部３１，３４、ダイアフラム３７及びコイルスプリング４２により脈動型のポンプ４３が構成される。また、図２に示すように、ダイアフラム３７と下側の凹部３１とで囲み形成される容積可変の空間域が、ポンプ４３におけるポンプ室４３ａとして機能する。換言すると、インク流路１５の途中に設けられた凹部３１及びダイアフラム３７により、ポンプ室４３ａの壁面が構成される。

図１に示すように、第２流路形成部材２８の凹部３４には、二股状に分岐した空気流路（連通通路）４６を介して凹部３４内の圧力を調整する圧力調整手段６０が接続されている。この圧力調整手段６０は、二股状に分岐した空気流路４６の一方の流路に接続され、吸引ポンプなどを有する負圧発生装置（負圧発生部）４７と、空気流路４６の他方の流路に接続される大気開放機構（大気開放部）４８と、正逆回転可能な駆動モータ４９とを備えている。負圧発生装置４７は、駆動モータ４９が正転駆動した場合に図示しないワンウェイクラッチを介して伝達される駆動力により駆動して負圧を発生し、空気流路４６を介して接続された第２流路形成部材２８の凹部３４内にも同様に負圧を発生させ得るように構成されている。この点で、第２流路形成部材２８の凹部３４とダイアフラム３７とで囲み形成される容積可変の空間域は、負圧発生装置４７の駆動に伴い負圧状態となる負圧室４３ｂとして機能する。

一方、大気開放機構４８は、大気開放孔５０が形成されたボックス５１内にシール部材５２を大気開放孔５０側に付設してなる大気開放弁５３が収容され、該大気開放弁５３が常にはコイルスプリング５４の付勢力により大気開放孔５０を封止する閉弁方向（図１では上方向）に付勢された構成をしている。そして、大気開放機構４８は、駆動モータ４９が逆転駆動した場合に、図示しないワンウェイクラッチを介して伝達される駆動力に基づき作動するカム機構５５が作動し、そのカム機構５５の作動により大気開放弁５３がコイルスプリング５４の付勢力に抗して開弁方向（図１では下方向）に変位するように構成されている。すなわち、大気開放機構４８は、空気流路４６を介して接続された負圧室４３ｂが負圧状態になっている場合には、大気開放弁５３が開弁動作することにより、その負圧室４３ｂ内を大気に開放して該負圧室４３ｂ内の負圧状態を解消する。

また、可撓性部材２９のうち空気流路４６の負圧室４３ｂ側の開口部４６ａに対向する位置には、ポンプ室４３ａと負圧室４３ｂとを連通させる連通孔２９ａが形成されている。この連通孔２９ａ内には、インクなどの液体の通過を規制する一方で気体の通過を許容する気体通過性部材で構成される気体通過許容部としての気体通過膜６１が設けられ、該気体通過膜６１は、連通孔２９ａを介したポンプ室４３ａから負圧室４３ｂ側へのインクの通過を規制する。

そして、負圧発生装置４７が駆動した場合、負圧室４３ｂ内には負圧が発生するため、ダイアフラム３７は、図１及び図２に示すように、コイルスプリング４２からの付勢力に抗して上方に撓み変形（変位）する。その結果、ポンプ室４３ａの容積は、負圧室４３ｂの容積の減少に伴い増大する。その後、負圧発生装置４７の駆動が停止すると共に大気開放機構４８の駆動によって、負圧室４３ｂが大気に開放されると、ダイアフラム３７は、コイルスプリング４２からの付勢力に基づき下方に撓み変形する。その結果、ポンプ室４３ａの容積は、負圧室４３ｂの容積の増大に伴い減少する。すなわち、本実施形態では、圧力調整手段６０及びコイルスプリング４２により、ポンプ室４３ａの容積が増減するようにダイアフラム３７を変位させる変位装置が構成される。

なお、図１には、負圧発生装置４７、大気開放機構４８、及びこれらを駆動させる駆動モータ４９が、各インク色に個別対応する複数のインク供給装置１４毎に１つずつ設けられた構成を例示しているが、これは次のような構成にしてもよい。すなわち、インク供給装置１４のポンプ４３の負圧室４３ｂに接続される空気流路４６の接続端側を各インク色に個別対応する複数のインク供給装置１４の設置数に対応するように分岐し、その分岐した空気流路４６の各接続端を各々対応するインク供給装置１４のポンプ４３の負圧室４３ｂに接続してもよい。このように構成すれば、複数のインク供給装置１４に対して負圧発生装置４７、大気開放機構４８、駆動モータ４９を１つ設けるだけで、各色のインク供給装置１４を駆動することができ、インクジェット式プリンター１１の小型化を図ることができる。

次に、本実施形態のインク供給装置１４の作用のうちポンプ４３の作用を中心に図３（ａ）（ｂ）に基づき説明する。なお、図３（ａ）（ｂ）は、ポンプ室４３ａ内に気泡Ｂが存在する状態でポンプ４３を駆動させる場合の模式図である。

さて、駆動モータ４９の正転駆動が負圧発生装置４７に伝達されると、図３（ａ）にて実線の矢印で示すように、負圧室４３ｂの気体が空気流路４６を介して外部に排気される。すると、負圧室４３ｂ内の減圧に伴う吸引力がダイアフラム３７に付与され、該ダイアフラム３７は、コイルスプリング４２の図３（ａ）における下方への付勢力に抗し、図３（ａ）における二点鎖線で示す状態から図３（ａ）における上方に撓み変形する。すなわち、負圧室４３ｂの容積が減少すると共に、ポンプ室４３ａの容積が増大する。その結果、ポンプ室４３ａ内には、図３（ａ）（ｂ）にて破線の矢印に示すように、該ポンプ室４３ａの容積の変化分に相当する量のインクが吸引側バルブ４１側から流入する。

このとき、負圧室４３ｂ内では、気体が空気流路４６を介して負圧発生装置４７に吸引され、負圧室４３ｂ内はポンプ室４３ａ内よりも低圧になる。しかも、本実施形態のダイアフラム３７の一部は、気体通過膜６１である。そのため、ポンプ室４３ａ内に存在する気泡Ｂは、吸引側バルブ４１側からポンプ室４３ａ内に流入するインクによって気体通過膜６１側に移動し、ポンプ室４３ａ内に流入するインクによって押し出されるように気体通過膜６１を介して負圧室４３ｂ側に放出される。すると、ポンプ室４３ａ内においては、気泡Ｂが少なくなる又は気泡Ｂの大きさが小さくなる。その結果、ポンプ室４３ａ内は、図３（ｂ）に示すように、吸引側バルブ４１側から流入したインクが充満することになる。

その後、駆動モータ４９の正転駆動が停止して駆動モータ４９の逆転駆動が開始されると、負圧発生装置４７の駆動が停止すると共に、大気開放機構４８が駆動して負圧室４３ｂ内が大気に開放される。すると、図３（ｂ）で一点鎖線の矢印で示すように、負圧室４３ｂ内には、大気開放機構４８及び空気流路４６を介して空気が流入し、負圧室４３ｂの負圧が解消される。すなわち、負圧状態であった負圧室４３ｂが大気圧まで上昇し、ダイアフラム３７は、コイルスプリング４２の図３（ｂ）における下方への付勢力に基づき、図３（ｂ）に示す状態から下方に撓み変形して図３（ａ）にて一点鎖線で示した状態になる。その結果、ポンプ室４３ａ内のインクは、ダイアフラム３７によってポンプ室４３ａから第３流路１５ｃ側に押し出される。こうしたインクは、吐出側バルブ４５、第４流路１５ｄ及びインク供給チューブ１５ｅなどを介して記録ヘッド１２に供給される。

なお、本実施形態では、インクジェット式プリンター１１の電源がオフとなるように図示しない電源スイッチが操作されると、負圧発生装置４７の駆動が停止されると共に、大気開放機構４８の駆動によって大気開放弁５３が閉弁状態になる。そのため、電源オフ時には、ポンプ室４３ａと負圧室４３ｂとの圧力差がほとんどない状態が維持される。その結果、ポンプ室４３ａ内、第２流路１５ｂ及び第３流路１５ｃ内に残留するインクの一部が気化したとしても、該気化したインクがダイアフラム３７の一部に形成された気体通過膜６１を介して負圧室４３ｂ側に移動することが規制される。

したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）ダイアフラム３７の変位（撓み変形）によってポンプ室４３ａの容積が増大する際には、ポンプ室４３ａ内とポンプ室４３ａとの間で圧力差が発生する。このとき、もし仮にポンプ室４３ａ内に気泡Ｂが存在したとすると、該気泡Ｂは、ダイアフラム３７の気体通過膜６１からポンプ室４３ａ外に放出される。したがって、インク流路１５の中途位置に設けられたポンプ室４３ａ内に存在する気泡Ｂを外部に放出することができる。

（２）もし仮にポンプ室４３ａ内に気泡Ｂが存在した状態でポンプ４３の作動に基づく記録ヘッド１２へのインクの供給が継続されると、以下に示す問題が発生するおそれがある。すなわち、ポンプ室４３ａ内を増大させるべくダイアフラム３７が撓み変形した場合、ポンプ室４３ａ内の気泡Ｂが、ポンプ室４３ａ内が減圧されることに伴い膨張する。すると、第２流路１５ｂを介してポンプ室４３ａ内に流入するインク量は、気泡Ｂが膨張した分だけ少なくなる。そのため、その後にポンプ室４３ａの容積を減少させるべくダイアフラム３７が撓み変形した際に、ポンプ室４３ａから記録ヘッド１２側に供給されるインクの供給量は、ポンプ室４３ａ内に気泡Ｂが存在しない場合に比して少なくなる。また、ポンプ室４３ａ内に気泡Ｂが存在する場合には、該気泡Ｂがインクと共にポンプ室４３ａから記録ヘッド１２側に供給されるおそれがある。この場合、気泡Ｂがノズル１６内に供給されると、印刷時にドット抜けなどの印刷不良が発生するおそれがある。

この点、本実施形態では、インクを記録ヘッド１２に供給させるべくポンプ４３が作動すると、ポンプ室４３ａ内の気泡Ｂは、ポンプ室４３ａと負圧室４３ｂとの圧力差を利用し、ダイアフラム３７の一部に形成された気体通過膜６１を介して負圧室４３ｂ側に放出される。そのため、気泡Ｂがポンプ室４３ａ内に存在したまま記録ヘッド１２へのインク供給が継続されることが回避され、記録ヘッド１２側へのインクの供給効率の低下を抑制できる。また、ポンプ室４３ａ内の気泡Ｂがインクと共に記録ヘッド１２側に供給されることが抑制されるため、印刷時にドット抜けなどの印刷不良の発生を抑制できる。すなわち、ターゲットへの適切な印刷に貢献できる。

（３）本実施形態では、圧力調整手段６０の駆動に基づき負圧室４３ｂ内の圧力を調整することによりダイアフラム３７を撓み変形させ、ポンプ室４３ａの容積の増減が行なわれる。その結果、インクカートリッジ１３から記録ヘッド１２にインクが供給される。このとき、もし仮にポンプ室４３ａ内に気泡Ｂが存在しているとすると、該気泡Ｂは、負圧室４３ｂ内の圧力がポンプ室４３ａ内よりも低圧になった際に、ダイアフラム３７の一部に形成された気体通過膜６１から負圧室４３ｂ側に放出される。そのため、ポンプ室４３ａ内に存在する気泡Ｂが小さくなる又は少なくなる。したがって、インクを記録ヘッド１２側に供給させるためにダイアフラム３７を撓み変形させる過程で、ポンプ室４３ａ内の気泡Ｂを負圧室４３ｂ側に放出できる。すなわち、ポンプ室４３ａ内の気泡Ｂを取り除くための特別な処理を別途行う必要がない。

（４）もし仮にコイルスプリング４２が設けられていないとすると、ポンプ室４３ａが減少するようにダイアフラム３７を撓み変形させる場合には、負圧室４３ｂ内をポンプ室４３ａ内よりも高圧にする必要がある。この場合、負圧室４３ｂ内の気体の一部がダイアフラム３７の一部に形成された気体通過膜６１からポンプ室４３ａ側に流入するおそれがある。この点、本実施形態では、ポンプ室４３ａの容積を減少させる場合は、大気開放機構４８によって負圧室４３ｂ内を大気に開放し、コイルスプリング４２の付勢力でダイアフラム３７を変位させる。すなわち、負圧室４３ｂ内をポンプ室４３ａ内よりも高圧にする必要がない。したがって、負圧室４３ｂ側からポンプ室４３ａ内に気体がダイアフラム３７の一部に形成された気体通過膜６１を介して流入することを抑制できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図４に従って説明する。なお、第２の実施形態は、ポンプ４３と圧力調整手段６０との間に弁部材を設ける点が第１の実施形態と一部異なっている。したがって、以下の説明においては、第１の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第１の実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。

図４（ａ）（ｂ）に示すように、負圧室４３ｂと圧力調整手段６０との間に配置される空気流路（連通通路）４６のうち負圧室４３ｂ側の第１空気流路４６ｂは、その通路断面積が第１空気流路４６ｂよりも圧力調整手段６０側の第２空気流路４６ｃの通路断面積よりも狭くなるように形成されている。こうした空気流路４６内には、該空気流路４６内を図４（ａ）（ｂ）における上下方向に移動可能な弁部材６５が設けられている。この弁部材６５は、第１空気流路４６ｂの径よりも大径であって且つ第２空気流路４６ｃよりも小径となる径を有する弁本体６５ａと、該弁本体６５ａから負圧室４３ｂ側に延設される棒状の延設部６５ｂとを備えている。この延設部６５ｂの先端（図４（ａ）（ｂ）における下端）は、ダイアフラム３７の一部に形成された気体通過膜６１に当接している。なお、延設部６５ｂは、その断面積が気体通過膜６１の面積よりも狭くなるように形成されている。

そして、気体通過膜６１が図４（ａ）に示す位置又は図４（ａ）に示す位置よりも図４（ａ）における下方に位置する場合、弁部材６５の弁本体６５ａは、第１空気流路４６ｂと第２空気流路４６ｃとの境界部分に形成される弁座６６に着座する。この場合、負圧室４３ｂ側と圧力調整手段６０側とでは、弁部材６５の弁本体６５ａによって気体の移動が規制される。一方、図４（ａ）（ｂ）に示すように、気体通過膜６１が図４（ａ）に示す位置よりも図４（ａ）における上方に位置する場合、弁部材６５の弁本体６５ａは、弁座６６よりも図４（ａ）（ｂ）における上方に移動する。この場合、負圧室４３ｂ側と圧力調整手段６０側とでは、弁部材６５の弁本体６５ａによって気体の移動が許容される。すなわち、本実施形態の弁部材６５は、ダイアフラム３７の撓み変形（変位）に応じて、負圧室４３ｂ側と圧力調整手段６０側とでの気体の移動を許容する第１位置と、気体の移動を規制する第２位置との間で移動する。

本実施形態では、弁部材６５の弁本体６５ａが弁座６６に着座した状態でインクジェット式プリンター１１の電源がオフにされる。すなわち、負圧室４３ｂは、弁座６６に弁部材６５が着座することによって密閉される。そのため、大気開放機構４８の大気開放弁５３が開放状態であっても、ポンプ室４３ａ内、第２流路１５ｂ及び第３流路１５ｃ内に残留するインクのうち気化したインクがダイアフラム３７の一部に形成された気体通過膜６１を介して負圧室４３ｂ側に移動することが規制される。

したがって、本実施形態では、上記第１の実施形態における効果（１）〜（４）と同等の効果に加え、以下に示す効果をさらに得ることができる。
（５）大気開放機構４８の駆動によって負圧室４３ｂが大気に開放される場合には、ポンプ室４３ａの容積を減少させるようにダイアフラム３７が撓み変形するため、弁部材６５が第２位置に配置される。このように弁部材６５が第２位置に配置されると、負圧室４３ｂ内の圧力の変動が抑制され、負圧室４３ｂとポンプ室４３ａとの間での気体の移動が規制される。そのため、弁部材６５が第２位置に配置された状態でポンプ室４３ａの容積が増大するようにダイアフラム３７が撓み変形しない場合には、ポンプ室４３ａ内に存在するインクの少なくとも一部が気化したとしても、該気化したインクがダイアフラム３７の一部に形成された気体通過膜６１から負圧室４３ｂに流出することを抑制できる。

なお、上記各実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・各実施形態において、圧力調整手段６０は、可逆ポンプを有する構成であってもよい。この場合、可逆ポンプを一方向に駆動させることにより負圧室４３ｂに負圧を発生させることができ可逆ポンプを他方向に駆動させることにより負圧室４３ｂの負圧を解消させることができる。そのため、大気開放機構４８を省略してもよい。

また、可逆ポンプを有する圧力調整手段６０を採用する場合には、付勢部材（コイルスプリング４２）を省略してもよい。この場合、ダイアフラム３７は、負圧室４３ｂ内とポンプ室４３ａ内の圧力差に基づき、ポンプ室４３ａの容積が増減するように駆動することになる。ただし、負圧室４３ｂ内をポンプ室４３ａよりも高圧にする場合には、負圧室４３ｂ側からポンプ室４３ａ側に気体の一部が流入しないように構成することが望ましい。例えば、負圧室４３ｂ内を増圧させる場合には、負圧室４３ｂ内に気体と共に液体を流入させてもよい。このように構成すると、気体通過許容部が負圧室４３ｂ内の気体に触れることが抑制され、負圧室４３ｂ側からポンプ室４３ａ側への気体の流入を抑制できる。

・各実施形態において、付勢部材は、コイルスプリング４２ではなく、例えば板ばね、ゴムなどの他の形態の付勢部材を用いてもよい。このような付勢部材によれば、負圧発生装置４７の駆動状態に関係なくポンプ室４３ａ内のインクに付与する付勢力を維持することができる。

・各実施形態において、ダイアフラム３７を、可撓性を有しない材料で構成してもよい。この場合、ダイアフラム３７を変位させる変位装置を、ダイアフラム３７に対してポンプ室４３ａに接近又は離間する方向に駆動力を付与するための駆動部を設けた構成であってもよい。この場合、負圧室４３ｂを設けなくてもよい。すなわち、ポンプ室４３ａ内の気泡Ｂは、ダイアフラム３７の一部に形成された気体通過膜６１を介して直接大気に放出される。

・各実施形態において、気体通過膜６１を、ダイアフラム３７のうち空気流路４６の開口部４６ａと対向する位置とは異なる他の位置に設けてもよい。
・各実施形態において、ダイアフラム３７は、全体が気体通過性部材で構成されたものであってもよい。この場合、ダイアフラム３７全体が気体通過許容部として機能する。ただし、気体通過性部材で構成されたダイアフラム３７は、十分な可撓性を有しない可能性がある。そこで、ダイアフラム３７を弛ませた状態で各流路形成部材２７，２８間に介在させることが望ましい。このように構成すると、負圧室４３ｂ内の圧力を調整することにより、ダイアフラム３７が変位してポンプ室４３ａの容積が増減する。

また、蛇腹状をなすダイアフラム３７を用いてもよい。このように構成しても上記各実施形態と同等の作用効果を得ることができる。
・各実施形態において、変位部材は、可撓性を有すると共に、内部に空間を有する部材であってもよい。この場合、変位部材内の空間がポンプ室４３ａとして機能することになる。

・上記各実施形態では、インクジェット式プリンターと、インクカートリッジが採用されているが、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置と、その液体を収容した液体容器を採用してもよい。微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッドなどを備える各種の液体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、液体噴射装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶などが挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインクなどの各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散または溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサなどであってもよい。さらに、時計やカメラなどの精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子などに用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂などの透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリなどのエッチング液を噴射する液体噴射装置を採用してもよい。そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置及び液体容器に本発明を適用することができる。

１１…液体噴射装置としてのインクジェット式プリンター、１２…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、１３…液体供給源としてのインクカートリッジ、１４…液体供給装置としてのインク供給装置、１５…液体供給流路としてのインク流路、３７…変位部材としてのダイアフラム、４２…変位装置を構成するコイルスプリング（付勢部材）、４１…第１の一方向弁としての吸引側バルブ、４３ａ…ポンプ室、４３ｂ…負圧室、４５…第２の一方向弁としての吐出側バルブ、４６…連通通路としての空気流路、４７…負圧発生部としての負圧発生装置、４８…大気開放部としての大気開放機構、６０…変位装置を構成する圧力調整手段、６１…気体透過性膜、６５…弁部材、６６…弁座。

Claims (5)

1. 液体供給源となる上流側から液体が消費される下流側に向けて液体を供給する液体供給流路と、
   該液体供給流路において上流側から下流側への液体の通過を許容する第１の一方向弁と、
   前記液体供給流路における前記第１の一方向弁よりも下流側となる位置に設けられ、上流側から下流側への液体の通過を許容する第２の一方向弁と、
   前記液体供給流路において各一方向弁の間となる位置に設けられ、液体が流入出するポンプ室と、
   該ポンプ室の壁面の少なくとも一部を構成して該ポンプ室の容積を増減させるように変位する変位部材と、
   該変位部材を前記ポンプ室の容積が増減するように変位させる変位装置と、を備え、
   前記変位部材の少なくとも一部は、液体の通過を規制すると共に気体の通過を許容する気体通過性部材で構成されることを特徴とする液体供給装置。
2. 前記変位部材が前記ポンプ室との隔壁を構成するように該ポンプ室の外側に設けられた負圧室をさらに備え、
   前記変位装置は、前記負圧室内の圧力を調整するべく駆動する圧力調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記変位装置は、前記変位部材を前記ポンプ室の容積が減少する方向に付勢する付勢部材をさらに有し、
   前記圧力調整手段は、前記負圧室内に負圧を発生させるための負圧発生部と、前記負圧室内を大気に開放させるための大気開放部とを有することを特徴とする請求項２に記載の液体供給装置。
4. 前記負圧室と前記圧力調整手段とを連通する連通通路と、
   該連通通路内に配置され、該連通通路内を前記変位部材の変位に応じて移動する弁部材と、
   前記連通通路内に設けられ、前記弁部材が着座した際に前記負圧室側と前記圧力調整手段側とを非連通状態にする弁座と、をさらに備え、
   前記弁部材は、
   前記ポンプ室の容積が増大するように前記変位部材が変位する場合には前記弁座から離間する第１位置に向けて移動する一方、前記ポンプ室の容積が減少するように前記変位部材が変位する場合には前記弁座に接近する第２位置に向けて移動するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体供給装置。
5. 液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   該液体噴射ヘッドに液体を供給する請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の液体供給装置と、を備えることを特徴とする液体噴射装置。

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