JP2007245561A - 液体供給装置及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体供給路を介した上流側から下流側への液体の供給状態を安定化しつつ、液体供給路内の液体中に含まれた気泡の成長を安価なコストで抑制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。
【解決手段】上流側から下流側へインクを供給する液体供給路の途中に圧力室３４を有し、該圧力室３４の一部を封止フィルム２２で形成すると共に、該封止フィルム２２の外側には該封止フィルム２２の外面との間に閉空間５１を形成するキャップ状フィルム５０を設け、キャップ状フィルム５０を少なくとも水蒸気非透過性材料にて構成した。
【選択図】図５

Description

本発明は、液体供給装置及び液体噴射装置に関するものである。

従来から、記録ヘッド（液体噴射ヘッド）に形成されたノズルからターゲットに対してインク（液体）を噴射させる液体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）が広く知られている。こうしたプリンタのうち、主としてホームユーズとして利用されるプリンタの多くは、記録ヘッドにインクを供給するためのインクカートリッジ（液体収容体）が、記録ヘッドを搭載したキャリッジ上に着脱可能に装着できるような構成（オンキャリッジタイプ）が採用される。また、例えば業務用として用いられるプリンタの場合は、大容量のインクカートリッジをキャリッジとは離隔して配置し、前記インクカートリッジから可撓性のチューブ等からなる液体供給路を介して、キャリッジに搭載された記録ヘッドにインクを供給するような構成（オフキャリッジタイプ）が採用される。

これらのプリンタでは、インクカートリッジから記録ヘッドに至る液体供給路の途中に圧力室（液体貯留部）を有したサブタンクを備えている。このサブタンクにおける圧力室は、流路形成体と可撓性のフィルムとで構成されると共に、インクカートリッジ側（上流側）の液体供給路内に連通する流入口と記録ヘッド側（下流側）の液体供給路内に連通する流出口とを備え、その流入口には開閉弁が配置されている。そして、記録ヘッドからのインクの吐出による圧力室内のインクの減少に伴う負圧をフィルムで感知して、フィルムの変位により開閉弁が開閉され、記録ヘッドへのインクの供給圧力が調整されるようになっている（例えば特許文献１参照）。

ここで、インクカートリッジを交換した場合には、液体供給路の一端が開放されるため、液体供給路内のインクへの気泡の混入が避けられない。このような気泡は、液体供給路内においてインクを一時的に貯留するサブタンクの圧力室内に達することがある。圧力室内に気泡が存在すると、フィルムを介してサブタンクの外部の空間から圧力室内へと空気が移行して、気泡が成長することがある。このような気泡の成長は記録ヘッドへのインク供給の不安定化を招くおそれがあるため、気泡をできるだけ成長させないようにすることが望ましい。そこで、このような気泡成長の抑制策として、例えばインクを供給するチューブ（例えば特許文献２参照）において具体化されているような高いガスバリア性を有する素材で圧力室のフィルムを構成したり、そのフィルムを高いガスバリア性を有する素材を含む部材で覆ったりして、圧力室内へのガスの移行を抑制することが提案されている。
特開２００５―１８６３４４号公報 特開２００４―１１４４８８号公報

ところが、高いガスバリア性を有する素材は高弾性率のものが多く、ガスバリア素材で構成したフィルムは硬いものになって、圧力室内の負圧を感知して変位する際の応答性が低下する。このようにフィルムの応答性が低下すると、結局、記録ヘッドへのインク供給が不安定となって、印刷品質の低下を招くことになる。また、ガスバリア素材は一般に高価なため、ガスバリア素材を採用することにより製造コストの上昇を招くという問題もある。

この発明は、前記した技術的な課題に着目してなされたものである。その目的は、液体供給路を介した上流側から下流側への液体の供給状態を安定化しつつ、液体供給路内の液体中に含まれた気泡の成長を安価なコストで抑制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、上流側から下流側へ液体を供給する液体供給路を有し、該液体供給路の少なくとも一部を第１フィルム部材で形成すると共に、該第１フィルム部材の外側には該第１フィルム部材の外面との間に閉空間を形成する第２フィルム部材を設け、該第２フィルム部材を少なくとも水蒸気非透過性材料にて構成した。

この構成によれば、閉空間内から第２フィルム部材を介して水蒸気が大気中に放出されることが抑制され、閉空間内が水蒸気の飽和した状態に維持される。このため、第１フィルム部材の内側の液体供給内を流れる液体中に気泡が存在したとしても、その第１フィルム部材を介した液体中の気泡内と閉空間内との間に水蒸気の分圧差が生じにくくなる。そして、この分圧差を駆動力とする第１フィルム部材を介した閉空間側から液体供給路内への酸素、窒素、二酸化炭素等のガスの移行が抑制される。これにより、第１フィルム素材には高弾性率で高価なガスバリア素材を用いることなく、液体供給路内を流れる液体中の気泡の成長を抑制することが可能となる。また、温度変化等により閉空間内の気体の圧力が変動したとしても、その圧力変動は第２フィルム部材が変形することにより吸収されるため、液体供給路を形成する第１フィルム部材が液体供給路を狭くする方向へ変形せず、液体を安定的に上流側から下流側へと供給することが可能となる。

本発明の液体供給装置は、前記液体供給路の途中に、定形性を有する流路形成体に対して前記第１フィルム部材を取着することにより前記液体を一時的に貯留可能な液体貯留部を形成し、該液体貯留部内の圧力変動に伴い前記第１フィルム部材が変位することにより前記液体貯留部内を介して前記液体が上流側から下流側へ流動するように構成した。

通常、液体供給路内を流動する液体中に気泡が存在する場合よりも、その液体供給路の途中の液体貯留部内に貯留された液体中に気泡が存在する場合の方が、その液体貯留部を形成する第１フィルム部材を介して外部から酸素、窒素、二酸化炭素等のガスが移行して気泡を成長させ易い。この点、上記の構成によれば、第１フィルム部材の外側に閉空間を形成する第２フィルム部材が少なくとも水蒸気非透過性材料にて構成されていることから、閉空間内を水蒸気の飽和した状態に維持して閉空間側から液体貯留部内への酸素、窒素、二酸化炭素等のガスの移行を良好に抑制することができる。

この構成によれば、第２フィルム部材を流路形成体に対して撓み状態で取着することにより、閉空間内の圧力が上昇した時には、第２フィルム部材が膨張変形することにより閉空間の体積の増大が許容される。一方、閉空間内の圧力が降下した時には、第２フィルム部材が収縮変形することにより閉空間の体積の収縮が許容される。これにより、温度変化等による閉空間内の圧力変動が、極めて簡単な構成であるにも拘わらず、より確実に吸収される。

本発明の液体供給装置において、前記流路形成体には、前記液体供給路の上流側と前記液体貯留部内とを連通する流入口と前記液体供給路の下流側と前記液体貯留部内とを連通する流出口が形成されると共に、前記流入口には、前記流出口を介した下流側への液体の流出に伴い前記液体貯留部内に発生する負圧に基づき前記第１フィルム部材が変位した場合に該第１フィルム部材の変位力に基づき開弁動作して前記流入口を開放する開閉弁が配置されている。

この構成によれば、第１フィルム部材が液体貯留部内に発生する負圧を感知して応答性よく変位することから、その第１フィルム部材の変位力に基づき開閉弁を確実に開弁動作させることにより、より円滑に液体を上流側から下流側へ供給することができる。

また、本発明の液体噴射装置は、液体を収容する液体収容体と、液体を噴射可能な液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドと前記液体収容体との間に介在して該液体収容体から液体供給路を介して前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給装置とを備え、該液体供給装置を上記構成の液体供給装置により構成した。

この構成によれば、液体供給装置内での気泡の成長が抑制され、液体収容体から液体噴射ヘッドへの液体の供給を安定化させることができ、ひいては液体噴射装置における液体の噴射性能が向上される。

（第１実施形態）
以下、本発明をバルブユニットが設けられたインクジェット式記録装置に具体化した第１実施形態について図１〜図７に従って説明する。

図１および図２に示すように、本実施形態における液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置（以下、「記録装置」と略記することもある。））では、液体収容体としてのインクカートリッジ１が液体としてのインクの液体供給路を構成する可撓性のチューブ２を介して液体供給装置としてのバルブユニット３に接続されている。そして、インクカートリッジ１のインクは、バルブユニット３を介して液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド４に供給されるようになっている。

ここで、図１に示したインク供給システムは、空気加圧供給タイプを示している。すなわち、インクカートリッジ１は、気密状態に形成された外郭ケース７を有しており、この外郭ケース７内にインクを封入した可撓性材料によるインクパック１ａが収納されている。そして、前記外郭ケース７とインクパック１ａとの間に形成された空間部１ｂには、空気加圧ポンプ５により生成される加圧空気が導入される。これによりインクパック１ａは加圧空気を受け、インクパック１ａ内に封入されたインクは、チューブ２を介してキャリッジ上のバルブユニット３に供給される。そして、バルブユニット３に供給されたインクは、記録ヘッド４に送られ、同記録ヘッド４から図示しないターゲットしての記録用紙に向けて吐出される。

一方、図２に示すインク供給システムは、水頭差によりカートリッジ１からインクを供給するタイプを示している。すなわち、インクカートリッジ１にはインクを封入した可撓性材料によるインクパック１ａが収納されており、このインクカートリッジ１の導出部１ｃが、バルブユニット３に対して重力方向の上部に配置されている。これにより発生する水頭差に基づく正圧により、インクパック１ａ内のインクは、可撓性のチューブ２を介して、キャリッジ上に搭載されたバルブユニット３に供給される。

この発明にかかる以下に説明するインクジェット式記録装置は、前記したいずれのインク供給システムを利用することができる。図３は図１に示すインク供給システムを採用したインクジェット式記録装置の基本構成を示したものである。図３に示すように、キャリッジ１１はキャリッジモータ１２によって駆動されるタイミングベルト１３を介し、走査ガイド部材１４に案内されて紙送り部材１５の長手方向、すなわち記録用紙の幅方向である主走査方向に沿って往復移動されるように構成されている。なお、キャリッジ１１の紙送り部材１５に対向する面には、インクジェット式記録ヘッド４（図４参照）が搭載されている。

また、キャリッジ１１上には、記録ヘッド４にインクを供給するためのバルブユニット３Ｂ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ（なお、以下においては各バルブユニットを代表して、単に符号を３として示す場合もある）が搭載されている。このバルブユニット３Ｂ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙは、この実施の形態においては、その内部において各インクを一時的に貯留するために、それぞれのインク（例えばブラックインクＢと、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの各カラーインク）に対応して４個具備されている。

そして、このバルブユニット３Ｂ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙに対して、記録装置の本体側に配置されたカートリッジホルダ１７に装着されたインクカートリッジ１Ｂ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙから各チューブ２を介して前記したブラックインクおよび各カラーインクが供給されるように構成されている。なお、以下においては、各インクカートリッジを代表して、単に符号を１として示す場合もある。

一方、前記キャリッジ１１の移動経路上における非印字領域（ホームポジョン）には、記録ヘッド４のノズル形成面を封止することができるキャッピング手段１８が配置されるとともに、このキャッピング手段１８の上面には、前記記録ヘッド４のノズル形成面に密着して封止し得るゴム等の弾性材料により形成されたキャップ部材１８ａが配置されている。そして、キャリッジ１１がホームポジョンに移動したときに、キャッピング手段１８が記録ヘッド４側に移動（上昇）して、キャップ部材１８ａによって記録ヘッド４のノズル形成面を封止することができるように構成されている。

このキャップ部材１８ａは、記録装置の休止期間中において記録ヘッド４のノズル形成面を封止し、ノズル開口の乾燥を防止する蓋体として機能する。また、このキャップ部材１８ａの下底部には、吸引ポンプ（チューブポンプ）におけるチューブの一端が接続され、吸引ポンプによる負圧を記録ヘッド４に作用させて、記録ヘッド４からインクを吸引排出させるクリーニング動作を実行する機能も果たすようになされている。

一方、キャッピング手段１８の印字領域側に隣接した位置には、ゴム等の弾性材料を短冊状に形成したワイピング部材１９が配置されている。そして、ワイピング部材１９は、必要に応じて記録ヘッド４の移動経路に水平方向に進出して、ノズル形成面を払拭して清掃することができるように構成されている。

また、空気加圧ポンプ５により加圧された空気は、カートリッジホルダ１７に装着された状態において、各インクカートリッジ１Ｂ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙにおける外郭ケース７内に導入されるように構成されている。そして、その正圧により各インクカートリッジ１Ｂ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙからのインクを、前記した各チューブ２を介して、キャリッジ１１に搭載された各バルブユニット３Ｂ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙに対して供給するように構成されている。

図４は、前記したバルブユニット３と、このバルブユニット３からインクの供給を受ける記録ヘッド４の構成を示したものである。図４に示すように、このバルブユニット３は、１つの記録ヘッド４から吐出されるインク色に対応してさらに複数のバルブユニット３が搭載されている。なお、図４では、内部の構成の理解を容易にするために、一端部に配置されたバルブユニット３において、その一側面に取着される第２フィルム部材としてのキャップ状フィルム５０を離間させた状態で示している。

バルブユニット３の外郭は、偏平状に形成された合成樹脂製の流路形成体を構成するユニットケース２０となっている。そのユニットケース２０の上方には、チューブ２が接続される接続部２１が形成されている。また、ユニットケース２０の下方にはインク導出部２４が形成され、このインク導出部２４と記録ヘッド４のヘッド支持体２６との間には、円環状の接続部材２５が介在されている。そして、各インクカートリッジ１から供給されるインクは、接続部２１を介してバルブユニット３内に導入され、接続部材２５を介して記録ヘッド４へとそれぞれインクが供給されるように構成されている。

また、図５は、図４におけるバルブユニット３の１つについての５−５線での断面図で、図５（ａ）は開閉弁を構成する可動バルブ３８の閉弁状態を、図５（ｂ）は可動バルブ３８の開弁状態を示している。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、バルブユニット３の一面側（同図では右面側）には、円筒状の凹部４４が凹み形成されている。この凹部４４の開口部を閉止するように、可撓性の第１フィルム部材としての封止フィルム２２が熱溶着により貼着されて、液体貯留部としての圧力室３４が構成されている。

封止フィルム２２は、負圧状態を効率的に感知することができるように軟質であると共に、インク性状に化学的な影響を及ぼさないことが重要である。この封止フィルム２２としては、例えばポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、塩化ビニリデン（サラン）をコーティングしたナイロンフィルム、ポリフェニレンエーテルフィルム、ポリブチレンフィルム等、またこれらの変性樹脂フィルム、これらのフィルムを積層した複合フィルム等が挙げられる。

また、圧力室３４の一部を構成する前記封止フィルム２２の中央部には、封止フィルム２２に比較して硬質材料により形成された受圧板２３が取り付けられている。この受圧板２３は、印刷動作等によりキャリッジが動いた場合に、受圧板２３自体の自重とキャリッジの加速度により封止フィルム２２を動かして圧力室３４内の圧力が変化しないように、軽量であることが必要である。そこで、受圧板２３は、ポリエチレンやポリプロピレンといったプラスチック材料で形成することが望ましい。

この受圧板２３は、封止フィルム２２に対して熱溶着により、あらかじめ取り付けるようにしてもよく、また接着剤、あるいは両面接着テープ等により取り付けるようにしてもよい。この受圧板２３は、図に示す実施の形態においては、円板状に形成されているが、特に円板状のものに限られることはない。しかしながら、バルブユニット３内に形成される圧力室３４が、後述するようにごく薄い円筒状の空間を形成する場合においては、前記受圧板２３として円板状のものを用い、受圧板２３を圧力室３４に対して同心円状に配置することが望ましい。

ユニットケース２０の他面側（図５（ａ）（ｂ）では左面側）には、そのほぼ中央部に小容積の円筒状空間をなすインク供給室３２が形成されている。また、このユニットケース２０の他面側には、溝状のインク導入路３１が形成されている。このインク導入路３１の一端は、チューブ２が接続される接続部２１に連通され、他端は供給室３２に連通されている。そして、インク供給室３２およびインク導入路３１を覆うように、フィルム部材３７がユニットケース２０に対して熱溶着されている。これにより、チューブ２から供給されるインクは、インク導入路３１を介してユニットケース２０のほぼ中央部に形成されたインク供給室３２に供給されるように構成されている。

インク供給室３２と圧力室３４とは、両者を区画する隔壁３５に形成された流入口としての支持孔３６を介して連通されている。この支持孔３６には、開閉弁を構成する可動バルブ３８が摺動可能に支持されている。可動バルブ３８は、板状部材３８ａと、この板状部材３８ａの中央部に一体に成形されて前記支持孔３６内を摺動移動するロッド部材３８ｂより構成されている。板状部材３８ａとフィルム部材３７に支持されるバネ受け座３３との間には、コイル状のシールバネ３９が配置され、このシールバネ３９の作用により、板状部材３８ａは前記隔壁３５側に、僅かな押圧力をもって付勢されている。

一方、隔壁３５には、支持孔３６を囲むようにして円環状に形成されたゴム製のシール部材４１が熱溶着などにより取り付けられている。したがって、可動バルブ３８における板状部材３８ａは、シールバネ３９の付勢力によりシール部材４１に当接するようになされている。なお、シール部材４１はＯリング等でもよいが、エラストマー樹脂等をユニットケース２０と２色成形により一体に形成してもよい。

隔壁３５に形成された支持孔３６には、支持孔３６の周囲に沿って間欠的に切欠き孔４２ａを形成することで、インク供給室３２から圧力室３４に至るインク供給孔４２を構成している。円環状に形成されたゴム製のシール部材４１は、４つに別れた各インク供給孔４２の外側を囲むようにして、前記隔壁３５に設けられている。

圧力室３４の重力方向の最下部には、圧力室３４からインク導出管（図示略）を介して記録ヘッド４へと連通する溝状の流出口４５が形成されている。この流出口４５はユニットケース２０に熱溶着された封止フィルム２２によって、その開口部が覆われることで、管状に形成される。そして、圧力室３４内のインクは、流出口４５からインク導出管及びインク導出部２４を通って、記録ヘッド４へと供給される。

ユニットケース２０の封止フィルム２２側の側面には、キャップ状フィルム５０がそのユニットケース２０の側面全体を覆うように取着されている。このキャップ状フィルム５０は、水分非透過性材料のフィルムで構成され、所定の撓み状態でもって、換言するとピンと張られていない状態で、ユニットケース２０に取着されている。そして、このキャップ状フィルム５０と封止フィルム２２との間に閉空間５１が形成されている。

ここで、キャップ状フィルム５０としては、例えばポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、塩化ビニリデン（サラン）をコーティングしたナイロンフィルム、ポリフェニレンエーテルフィルム、ポリブチレンフィルム等、またこれらの変性樹脂フィルム、これらのフィルムを積層した複合フィルム等が挙げられる。これらのフィルムは、必ずしも高いガスバリア性を有するものではないが、閉空間５１とキャップ状フィルム５０の外部の空間（大気）との間で、ガスの交換を十分抑制しうるものである。これにより、閉空間５１内の水蒸気が外部の空間に放出されることが規制される。

次に、可動バルブ３８の動作について説明する。
バルブユニット３には、図１または図２に示したインク供給システムを利用することで、正圧によりインクが供給される。この場合のインクの供給流速は、記録ヘッド４が印刷動作において消費するインク量を賄える以上の流速が確保できる程度になされていればよい。また、記録ヘッド４のクリーニング動作の実行時には、キャッピング手段１８を利用して記録ヘッド４のノズル形成面を負圧に吸引するため、バルブユニット３に供給されるインクの流速はより増大される。

ここで、記録ヘッド４が非印刷状態、すなわちインクを消費しない状態においては、バルブユニット３におけるシールバネ３９によるバネ荷重が、可動バルブ３８における板状部材３８ａに加わっている。また、板状部材３８ａにはインク供給室３２に供給されるインクの加圧力も加わる。これにより、板状部材３８ａは図５（ａ）に示されたように、シール部材４１に当接して閉弁状態になされる。すなわち、バルブユニット３は自己封止の状態となる。

一方、記録ヘッド４が印刷状態となりインクが消費されると、圧力室３４内のインクが記録ヘッド４へと供給され、圧力室３４内のインクが減少することになる。このインクの減少に伴い封止フィルム２２がユニットケース２０に形成された凹部４４側に所要の変位力でもつて変位し、封止フィルム２２の中央部が可動バルブ３８のロッド部材３８ｂの端部に当接する。そして、記録ヘッド４においてさらにインクが消費されることにより、圧力室３４内には負圧が発生する。この時、「負圧＞バネ荷重＋加圧力＋変位力」の関係となった場合に、封止フィルム２２がロッド部材３８ｂを押圧し、これにより、板状部材３８ａによるシール部材４１の当接が解かれ、図５（ｂ）に示されるように、開弁状態になされる。

したがって、インク供給室３２内におけるインクは、インク供給室３２から圧力室３４に至るインク供給孔４２を介して圧力室３４内に供給され、圧力室３４内へのインクの流入により圧力室３４内の負圧は解消される。これに伴い、可動バルブ３８が移動して図５（ａ）に示されるように再び閉弁状態になされ、インク供給室３２から圧力室３４へのインクの供給は停止される。

なお、可動バルブ３８の開閉動作は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す状態が、反復繰り返されるような極端な動作は必ずしもなされない。現実には、印刷動作中において、封止フィルム２２が可動バルブ３８のロッド部材３８ｂの端部に当接した均衡状態を保ち、インクの消費にしたがって僅かに開弁しつつ、圧力室３４に対してインクを逐次補給するように作用する。

なお、前記受圧板２３は、封止フィルム２２の変位作用を受圧板２３の全面積において受けることができる。したがって、封止フィルム２２の変位作用を確実に可動バルブ３８に伝達させることができ、可動バルブ３８による開閉作用の信頼性を向上させることができる。

次に、圧力室３４内での気泡の成長メカニズムについて説明する。図６は、従来のバルブユニットと、本実施形態のバルブユニット３とをモデルとして、気泡成長の加速試験を行った結果である。この実験では、それぞれのバルブユニットとして、次のモデルを採用した。まず、従来のバルブユニットのモデル（図６の通常１及び通常２）としては、封止フィルム２２と同じ素材のチューブ内に、気泡が存在するように水を入れ、両端を封止したサンプル（通常サンプル）を使用した。本実施形態のバルブユニット３のモデル（図６の飽和１及び飽和２）としては、同様のサンプルを小さな大気連通孔を有すると共に、内部に水を入れた密封容器内に収容したサンプル（飽和サンプル）を採用した。そして、両サンプルを、６０℃、乾燥雰囲気の恒温槽内に放置して、気泡の長さの経時変化を測定した。すると、図６に示すように、通常サンプルでは、時間が経つにつれて気泡の長さが著しく増大していった。これに対して、飽和サンプルは、気泡の長さにほとんど変化は認められなかった。

この気泡の成長メカニズムを示したのが、図７である。図７（ａ）は、圧力室３４内のインクに気泡核が存在しない状態を示している。この状態では、封止フィルム２２を通して、酸素、窒素、二酸化炭素等のガスは、インク内へと入っていくが、インクがガスの飽和状態になれば、ガスの流入は止まり、気泡の成長プロセスは発生しない。

これに対して、圧力室３４内に気泡核５２が存在する状態での通常サンプルに相当する図７（ｂ）では、気泡核５２内は水蒸気が飽和した状態となるので、気泡核５２内の水蒸気圧は飽和水蒸気圧となり、例えば５ｋＰａ程度となる。１気圧の大気条件下では、気泡核５２内におけるガスの分圧は９５ｋＰａとなる。この時、封止フィルム２２の外側の空間（大気）の水蒸気圧は、必ず飽和水蒸気圧よりも低くなる。外側の空間の水蒸気圧を仮に２ｋＰａであるとすると、大気中のガスの分圧は９８ｋＰａとなる。このため、圧力室３４の内外で、ガスの分圧差が生じ、この分圧差を駆動力としてガスが高圧側から低圧側へと封止フィルム２２を通して移行することになる。これにより、圧力室３４内の気泡が成長して大きくなる。気泡の回りは水で満たされているため、気泡が大きくなっても、気泡内は直ちに水蒸気の飽和状態となる。つまり、気泡が大きくなっても、圧力室３４の内外でのガスの分圧差は縮まらず、気泡はますます大きく成長していくことになる。

一方、圧力室３４内に気泡核５２が存在する状態での飽和サンプルに相当する図７（ｃ）では、封止フィルム２２の外側に水蒸気が外部に放出されることなく保持される閉空間５１が存在するため、その閉空間５１内も水蒸気が飽和した状態となる。このため、圧力室３４の気泡核５２内と閉空間５１内とでガスの分圧差が生じず、閉空間５１から圧力室３４へのガスの移行は生じない。これにより、圧力室３４内での気泡の成長は抑制される。

以上のように構成された本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）バルブユニット３では、封止フィルム２２の外側に、閉空間５１を区画するキャップ状フィルム５０が設けられている。そして、そのキャップ状フィルム５０は、所定の撓み状態でもってユニットケース２０に取着され、閉空間５１内の気体の圧力変動を許容するようになっている。また、キャップ状フィルム５０により、閉空間５１とその外部の空間（大気）とのガス交換が抑制されるようになっている。

このため、閉空間５１内から水蒸気が外部の空間に放出されることが抑制され、閉空間５１内が水蒸気の飽和した状態に維持される。これにより、圧力室３４のインク内に気泡核が存在したとしても、封止フィルム２２を介した気泡核内と閉空間５１内とに水蒸気の分圧差が生じず、封止フィルム２２を介した閉空間５１から圧力室３４内への酸素、窒素、二酸化炭素等のガスの移行が抑制される。従って、封止フィルム２２には、高弾性率で高価なガスバリア素材を用いることなく、柔軟性に富んで安価なポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルム等を使用することができて、封止フィルム２２の良好な応答性を確保しつつ、圧力室３４内における気泡の成長を抑制することができ、ひいては記録装置を安価に製造することできる。

また、温度変化等で閉空間５１内の気体の圧力が上昇した時には、キャップ状フィルム５０が膨張変形することにより、閉空間５１の体積の増大が許容される。一方、閉空間５１内の圧力が降下した時には、キャップ状フィルム５０が収縮変形することにより、閉空間５１の体積の収縮が許容される。従って、温度変化等による閉空間５１内の圧力変動を、極めて簡単な構成であるにも拘わらず、より確実に吸収することができて、インクを供給する際に封止フィルム２２における所望の変位を確保することができる。これにより、インクを安定的に記録ヘッド４へと供給することができ、印刷品質の向上を図ることができる。

（２）このバルブユニット３では、キャップ状フィルム５０が水蒸気非透過性材料で構成されている。このため、キャップ状フィルム５０を通した外部の空間への水蒸気の放出が抑制され、閉空間５１内を水蒸気が飽和した状態に一層確実に保持することができる。また、キャップ状フィルム５０を少なくとも水蒸気非透過性を有する素材で形成すればよく、そのキャップ状フィルム５０を例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の比較的安価な素材で形成することができるため、この点でも記録装置の製造コストを低く抑えることができる。

（３）このバルブユニット３では、閉空間５１を、所定の撓み状態で、封止フィルム２２の外面を覆うように取着されるキャップ状フィルムで形成している。このため、極めて簡単な構成で、（１）及び（２）の効果が発揮される。

（４）このバルブユニット３では、ユニットケース２０は、チューブ２を介してもたらされるインクを圧力室３４に供給する可動バルブ３８と、記録ヘッド４でのインク消費によって圧力室３４内のインクが減少したことに伴う負圧を感知して可動バルブ３８を開弁させる封止フィルム２２とを備えている。このため、封止フィルム２２で、圧力室３４内に発生する負圧をより確実に感知させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図８〜図１３に従って説明する。
本実施形態のバルブユニット３は、前記第１実施形態とは異なった構成となっている。前記第１実施形態のバルブユニット３では、インクカートリッジ１の各色毎に独立したバルブユニット３が複数配列されたものとなっていた。これに対して、この第２実施形態のバルブユニット３は、１つのバルブユニット３内に、負圧発生装置６１が複数設けられている。そして、バルブユニット３の各負圧発生装置６１毎に各色のインクが供給されるようになっている。

図８及び図９に示すように、このバルブユニット３は、それぞれ薄板状に形成された、流路形成体としての圧力室部品６２と第１の流路部品６３と第２の流路部品６４と保護板６５とが積層されて形成されている。

図９に示すように、圧力室部品６２には、その一面（図９において上面）に、チューブ２が接続されるチューブ接続口６６及び流出口６７に連通する複数の平面略長方形状の溝状通路６８が凹み形成されている。

圧力室部品６２の溝状通路６８が形成された面とは反対側の面（図９において下面）には第１の流路部品６３が接合され、その第１の流路部品６３の下面に第２の流路部品６４が接合されている。これら圧力室部品６２と第１の流路部品６３と第２の流路部品６４との内部に、チューブ接続口６６に連通する入口側流路６９と、流出口６７及び液体噴射ヘッドとしての記録ヘッドユニット７０に連通する出口側流路７１が形成されている。この入口側流路６９及び出口側流路７１の途中には、フィルタ７２が設けられている。また、圧力室部品６２と第１の流路部品６３と第２の流路部品６４との内部には、入口側流路６９に連通し、かつ可動バルブ３８及びシールバネ３９を収容する収容孔７３と、収容孔７３と溝状通路６８と連通する支持孔（流入口）３６とが形成されている。そして、可動バルブ３８の板状部材３８ａには、シール部材４１が嵌着され、シールバネ３９の付勢力によって支持孔３６の回りの隔壁３５に当接するようになっている。

作動レバー７４は、溝状通路６８内にあって一端側を圧力室部品６２に支持された片持ち梁であり、可動バルブ３８のロッド部材３８ｂの一端が作動レバー７４の重心よりも一端側に寄った位置で作動レバー７４から作動力を受けるように配置されている。作動レバー７４の一端側は、作動レバー７４自体を支える程度の剛性があれば良い。また、作動レバー７４の一端以外の部分である押圧部７４ａは、可動バルブ３８を押すための部位であるので、なるべく剛性が高い方が良い。そのため、作動レバー７４は、例えば１枚の金属薄板で構成し、押圧部７４ａのみを断面コの字状に折り曲げ加工することにより、剛性が一端側で低く、押圧部７４ａで高くなるように設定されている。

封止フィルム２２は、溝状通路６８の開口部を密封するように圧力室部品６２の表面となる前記一面（図９では上面）に熱融着されている。これにより、圧力室部品６２の溝状通路６８と封止フィルム２２との間に圧力室３４が形成されている。

このバルブユニット３では、圧力室３４内のインクが記録ヘッド４のノズルからの噴射に伴って記録ヘッド４側に吸引され、圧力室３４内が所定の圧力より低くなると（つまり、負圧になると）、封止フィルム２２が圧力室３４の内方へ弾性変形し、一端側が支持された作動レバー７４を図９の下方へ押圧する。これにより、作動レバー７４は、封止フィルム２２の弾性変形に伴う押圧力を倍力した作動力により、閉弁位置にある可動バルブ３８のロッド部材３８ｂを開弁位置側へ変位させる。そして、可動バルブ３８のシール部材４１と隔壁３５が離間され、可動バルブ３８は開弁状態となり、入口側流路６９及び収容孔７３を介して圧力室３４内へインクが供給される。

圧力室３４内のインクが増加するのに伴い圧力室３４内の圧力が所定の圧力に達すると、封止フィルム２２が弾性変形した形態から元の形態に戻るので、可動バルブ３８への作動レバー７４による作動力が消失し、可動バルブ３８のロッド部材３８ｂがシールバネ３９の付勢力により開弁位置から閉弁位置へ変位する。これにより、可動バルブ３８のシール部材４１が隔壁３５に押圧され、可動バルブ３８は閉弁状態に戻り、入口側流路６９側から圧力室３４内へのインクの供給が遮断される。

図９、図１１及び図１２に示すように、圧力室部品６２の前記一面（図９では上面）には、封止フィルム２２の外面を覆うように保護板６５が接合されている。保護板６５には、圧力室部品６２の溝状通路６８に対応するように溝状凹部７５が凹み形成されている。そして、保護板６５が圧力室部品６２に接合された状態では、溝状凹部７５と封止フィルム２２とにより空間７６が区画される。この保護板６５の溝状凹部７５の底部には、小径の貫通孔７７が形成されている。

図１０及び図１２に示すように、この貫通孔７７に連通して保護板６５の表面には蛇行状に形成された一連の溝部７８が形成されている。そして、溝部７８の端部は、保護板６５に形成された有底孔７９に連通されている。また、保護板６５の表面に形成された貫通孔７７、蛇行状に形成された一連の溝部７８、ならびに有底孔７９は、一枚の高いガスバリア性を有するバリアフィルム８０により覆われている。このバリアフィルム８０としては、例えばアルミニウムやシリカが蒸着されたまたは塩化ビニリデンがコーティングされたポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド等のフィルム、あるいはこれらのフィルム、その変性物フィルムを積層した複合フィルム等が挙げられる。この場合、好ましくは、バリアフィルム８０は、熱溶着手段により保護板６５に対して貼着される。そして、有底孔７９を覆うバリアフィルム８０を鋭利な工具等で破壊することで、大気開放口が形成される。

すなわち、バルブユニット３における圧力室３４の一部を構成する封止フィルム２２は、保護板６５によって気密状態に覆われ、保護板６５に形成された貫通孔７７、および蛇行状の溝部７８をバリアフィルム８０により覆うことにより形成された空気流通路（すなわち、溝部７８）を介して大気開放口（すなわち、有底孔５９）に連通された構成となる。

この構成によると、圧力室３４の圧力変化により封止フィルム２２が変位した場合においては、保護板６５の貫通孔７７、空気流通路（溝部７８）、および大気開放口（有底孔７９）を介して空間７６が大気に連通されるため、封止フィルム２２の変位を妨げるという問題は発生しない。また、圧力室３４の一部を構成する封止フィルム２２からの水分蒸発は、長大な空気流通路（溝部７８）を介するために効果的に抑制させることができる。

また、この第２実施形態では、記録ヘッドユニット７０内に第２フィルム部材としての水蒸気保護フィルム８５が取着されている。図８及び図９に示すように、バルブユニット３の下面には、記録ヘッドユニット７０が接合されている。図１３に示すように、記録ヘッドユニット７０の外郭は、四角筒状のユニットケース８６となっている。このユニットケース８６の下方側（図１３では下方側）の開口部８７に流路形成体としての枠体８８が嵌着されている。この枠体８８には、その一面（図１３では下面）の開口部を塞ぐようにノズル８９が形成された流路形成体としてのノズル形成板９０が接合されている。また、枠体８８のもう一面（図１３では上面）の開口部には、第１フィルム部材としての振動板９１が接合されている。この振動板９１は、第１実施形態の封止フィルム２２と同様のフィルム素材で形成されている。そして、枠体８８とノズル形成板９０と振動板９１とにより、液体貯留部としてのインクリザーバ部９２が区画形成されている。

振動板９１の上面（図１３では上面）には、駆動体としてのピエゾ素子９３が接合されている。インクリザーバ部９２は、バルブユニット３の出口側流路７１に連通され、バルブユニット３の圧力室３４からインクが補充されるようになっている。ここで、ピエゾ素子９３は、記録装置が有する中央制御装置（図示略）からの指令に基づいて伸縮し、振動板９１を振動させる。振動板９１が振動されると、インクリザーバ部９２内のインクがノズル８９を介して、ターゲットに向かって吐出される。そして、ノズル８９でのインク吐出量に応じて、バルブユニット３の圧力室３４からインクが補充されるようになっている。

このユニットケース８６の内周面の中央付近には、水蒸気保護フィルム８５を貼付するための段部９４が形成されている。そして、この段部９４に水蒸気保護フィルム８５を、所定の撓み状態で貼付することにより、振動板９１と水蒸気保護フィルム８５との間に閉空間５１が形成されるようになっている。この水蒸気保護フィルム８５は、第１実施形態のキャップ状フィルム５０と同様の水蒸気非透過性のフィルム素材で形成されている。

以上にように構成された第２実施形態の記録ヘッドユニット７０においても、前記第１の実施形態と同様の効果が奏されることに加えて、以下の効果が奏される。
（５）この記録ヘッドユニット７０では、振動板９１を変位させてインクをノズル８９からターゲットに向かって吐出させるピエゾ素子９３が設けられている。この構成によれば、振動板９１にガスバリア素材を使用することなく、インクリザーバ部９２内における気泡の成長を抑制することができる。従って、振動板９１の振動によるインクの供給を安定化させることができる。また、振動板９１に柔軟性に富む素材で形成することができ、振動板９１の変位が確実かつ迅速にインクに伝達され、ノズル８９を介したターゲットへのインクの吐出を応答性よく、確実に行うことができる。そして、記録装置の印刷性能を高く維持することができる。

（変更例）
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記第１実施形態において、受圧板２３を封止フィルム２２の外側に設ける代わりに、内側（ユニットケース２０側）に設けてもよい。

・上記各実施形態のキャップ状フィルム５０及び水蒸気保護フィルム８５を、高密度ポリエチレンまたはポリプロピレンに、シリカ（ＳｉＯｘ）蒸着を施したＰＥＴを張り合わせたものとしてもよい。または、シリカ蒸着又はアルミナ蒸着を施したＰＳ（ポリスチレン）を高密度ポリエチレンまたはポリプロピレンに張り合わせたものを使用してもよい。これらのキャップ状フィルム５０及び水蒸気保護フィルム８５は、それほど柔軟性は必要としないため、少なくとも水蒸気非透過性を有する限り、ガスバリア素材で構成してもよい。

・第１フィルム部材からなるチューブを内側チューブとし、その内側チューブの外側に第２フィルム部材からなる外側チューブを所定の撓み状態でもって内側チューブとの間に閉空間を形成するように取着した二重チューブに具体化してもよい。

・上記各実施形態においては、液体噴射装置として、インクを吐出するプリンタ（ファクス、コピア等を含む印刷装置）について説明したが、他の液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材などの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の試料噴射装置であってもよい。

この発明の利用に好適な第１のインク供給システムを示した模式図。 同じく第２のインク供給システムを示した模式図。 第１実施形態の記録装置の全体構成を示す平面図。 バルブユニットと記録ヘッドとを示す斜視図。 可動バルブが、（ａ）は閉弁状態、（ｂ）は開弁状態である場合を示す図４の５−５線断面図。 圧力室内の気泡成長に関する加速試験のグラフ。 （ａ）は圧力室内に気泡核が存在しない状態、（ｂ）は圧力室内に気泡核が存在する状態での通常サンプル、（ｃ）は圧力室内に気泡核が存在する状態での飽和サンプルにおけるガス移動に関する説明図。 第２実施形態におけるバルブユニットを示す斜視図。 図８の９−９線断面図。 図８の保護板を中心に示す表面側から見た分解斜視図。 図８の保護板を中心に示す裏面側から見た分解斜視図。 図１０の１２−１２線断面図。 図８の記録ヘッドユニットを示す断面図。

符号の説明

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ…液体収容体としてのインクカートリッジ、２…液体供給路を構成するチューブ、３…液体供給装置としてのバルブユニット、４…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、２０…流路形成体を構成するユニットケース、２２…第１フィルム部材としての封止フィルム、３４…液体貯留部としての圧力室、３６…流入口としての支持孔、３８…開閉弁としての可動バルブ、４５，６７…流出口、５０…第２フィルム部材としてのキャップ状フィルム、５１…閉空間、７０…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッドユニット、８５…第２フィルム部材としての水蒸気保護フィルム、８８…流路形成体を構成する枠体、９０…流路形成体を構成するノズル形成板、９１…第１フィルム部材としての振動板、９２…液体貯留部としてのインクリザーバ部。

Claims (5)

1. 上流側から下流側へ液体を供給する液体供給路を有し、該液体供給路の少なくとも一部を第１フィルム部材で形成すると共に、該第１フィルム部材の外側には該第１フィルム部材の外面との間に閉空間を形成する第２フィルム部材を設け、該第２フィルム部材を少なくとも水蒸気非透過性材料にて構成したことを特徴とする液体供給装置。
2. 前記液体供給路の途中に、定形性を有する流路形成体に対して前記第１フィルム部材を取着することにより前記液体を一時的に貯留可能な液体貯留部を形成し、該液体貯留部内の圧力変動に伴い前記第１フィルム部材が変位することにより前記液体貯留部内を介して前記液体が上流側から下流側へ流動するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記第２フィルム部材は、前記閉空間を形成する部分が撓んだ状態で前記第１フィルム部材の外面を覆うように前記流路形成体に取着されていることを特徴とする請求項２に記載の液体供給装置。
4. 前記流路形成体には、前記液体供給路の上流側と前記液体貯留部内とを連通する流入口と前記液体供給路の下流側と前記液体貯留部内とを連通する流出口が形成されると共に、前記流入口には、前記流出口を介した下流側への液体の流出に伴い前記液体貯留部内に発生する負圧に基づき前記第１フィルム部材が変位した場合に該第１フィルム部材の変位力に基づき開弁動作して前記流入口を開放する開閉弁が配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体供給装置。
5. 液体を収容する液体収容体と、液体を噴射可能な液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドと前記液体収容体との間に介在して該液体収容体から液体供給路を介して前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給装置とを備え、
   該液体供給装置を請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の液体供給装置により構成したことを特徴とする液体噴射装置。

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