JP2009190395A - 液体供給システム、液体供給源、及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ駆動時に液体供給源側となる上流側からポンプ側となる下流側への液体の通過のみを許容する吸引用の一方向弁を高度な耐久性を要しない簡単な構成でも適用可能とすることにより、設計の自由度を高めることができる液体供給システム、液体供給源、及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】インクを収容するインク収容部及びインクを外部に導出するインク導出部を有したインクカートリッジ１３と、インクカートリッジ１３側となる上流側から下流側にインクを供給するインク流路１６と、インク流路１６の一部をポンプ室としてポンプ駆動するポンプ３１と、インク流路１６におけるポンプ室よりも下流側に設けられ、上流側から下流側へのインクの通過のみを許容する第１の一方向弁３８と、インクカートリッジ１３内に設けられ、インク収容部側からインク導出部側へのインクの通過のみを許容する第２の一方向弁２９とを備えた。
【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への液体の通過のみを許容する一方向弁を備えた液体供給システム、液体供給源、及び液体噴射装置に関する。

従来、液体噴射装置の一つとしてインクジェット式記録装置（以下、「プリンタ」という）が広く知られている。このプリンタは、インクカートリッジ（以下、「カートリッジ」という）内に収容されたインクパックなどの液体供給源から供給されるインクを液体噴射ヘッドからターゲットに噴射することにより印刷を行う。こうしたプリンタでは、カートリッジ内を加圧してインクを送り出す構成とした場合、カートリッジ側からインクを供給する際にインク供給路内から加圧されたインクが外部に漏出する虞があった。

そこで、特許文献１に示すプリンタでは、ダイアフラムにより仕切られたインク導入室（ポンプ室）及び作動流体導入室を有するポンプを備えると共に、インク導入室の上流側及び下流側には、それぞれ上流側から下流側へのインクの通過のみを許容する吸引用一方向弁及び排出用一方向弁を設けている。そして、ポンプは、作動流体供給源から作動流体導入室に供給される作動流体の圧力変化に基づき、インク導入室の容積を増加させるようにダイアフラムを変位させることによりカートリッジ側から吸引用一方向弁を介してインク導入室へインクを吸引した後、インク導入室の容積を減少させるようにダイアフラムを変位させることにより排出用一方向弁を介して液体噴射ヘッド側へインクを加圧供給する構成となっている。
特開２００６−２７２６６１号公報

ところで、特許文献１のプリンタは、着脱可能に接続したカートリッジ側から液体噴射ヘッド側にインクを供給するインク供給装置の内部に、ポンプ室としてのインク導入室内への吸引用一方向弁を設けている。そして、この吸引用一方向弁をインク供給のためにインク供給装置のポンプが駆動する度毎に開閉動作させている。そのため、こうしたプリンタでは、吸引用一方向弁をインク供給装置におけるポンプの反復駆動にも必要十分に耐え得るように高度な耐久性を有する構成とする必要があった。

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、ポンプ駆動時に液体供給源側となる上流側からポンプ側となる下流側への液体の通過のみを許容する吸引用の一方向弁を高度な耐久性を要しない簡単な構成でも適用可能とすることにより、設計の自由度を高めることができる液体供給システムを提供することにある。また、そのような液体供給システムに接続される液体供給源、及び、そのような液体供給システムを備えた液体噴射装置を提供することをも目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の液体供給システムは、内部に液体を収容する液体収容部及び液体を外部に導出するための液体導出部を有した液体供給源と、該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流路と、該液体供給流路の一部をポンプ室としてポンプ駆動するポンプと、前記液体供給流路における前記ポンプ室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のみを許容する第１の一方向弁と、前記液体供給源内に設けられ、前記液体収容部側となる上流側から前記液体導出部側となる下流側への液体の通過のみを許容する第２の一方向弁とを備えている。

上記構成によれば、ポンプが液体供給源側からポンプ室内に液体を吸引する吸引駆動時には開弁状態となると共に、ポンプがポンプ室内に吸引された液体を下流側へ加圧供給する吐出駆動時には閉弁状態となる吸引用の第２の一方向弁が液体供給源内に設けられている。そのため、例えば液体エンド状態となった場合など液体供給源が着脱交換される際には、吸引用の第２の一方向弁も同時に交換されることになり、かかる吸引用の第２の一方向弁には液体供給源が交換される時点までの耐久性があればよいことになる。すなわち、吸引用の第２の一方向弁を液体供給源内に設ける場合には、高度な耐久性を要しない簡単な構成でも液体供給システムの構成要素として適用可能となる。したがって、ポンプ駆動時に液体供給源側となる上流側からポンプ側となる下流側への液体の通過のみを許容する吸引用の一方向弁を高度な耐久性を要しない簡単な構成でも適用可能とすることにより、設計の自由度を高めることができる。

また、本発明の液体供給システムにおいて、前記液体供給源内の前記液体収容部と前記液体導出部との間には、前記液体供給源内における前記液体収容部側の液圧と前記液体導出部側の液圧との差圧に基づいて開閉状態が切り替わる差圧弁、又は、前記液体供給源内における前記液体導出部側に下流側から作用する負圧に基づいて開閉状態が切り替わる減圧弁が設けられ、前記第２の一方向弁は、前記差圧弁、又は、前記減圧弁が兼用されている。

上記構成によれば、液体供給源内に収容された液体を外部へ導出する際には差圧弁又は減圧弁が液体供給流路の開閉状態を切り替える。すなわち、差圧弁又は減圧弁は、ポンプの吸引駆動時にはポンプ側となる下流側からの負圧の作用に基づき開弁動作することにより、上流側から下流側への液体の通過を許容する。その一方、差圧弁又は減圧弁は、ポンプの吐出駆動時にはポンプ側となる下流側からの正圧の作用に基づき閉弁動作することにより、下流側から上流側への液体の逆流を規制する。換言すると、差圧弁又は減圧弁がポンプ駆動時における吸引用の第２の一方向弁として兼用されている。そのため、この差圧弁又は減圧弁とは別部品構成の第２の一方向弁を更に組み付けることが不要となる。したがって、液体供給源を構成する部品点数を少なくして組み立て効率の向上及び生産コストの低減を図ることができる。

また、本発明の液体供給システムにおいて、前記液体供給源内の前記液体収容部と前記液体導出部との間には、前記液体供給源内における前記液体収容部側の液圧と前記液体導出部側の液圧との差圧に基づいて開閉状態が切り替わる差圧弁、又は、前記液体供給源内における前記液体導出部側に下流側から作用する負圧に基づいて開閉状態が切り替わる減圧弁が設けられ、前記第２の一方向弁は、前記液体供給源内の前記液体導出部と前記差圧弁との間、又は、前記液体供給源内の前記液体導出部と前記減圧弁との間に設けられている。

上記構成によれば、液体供給源内に収容された液体の導出圧を調整する差圧弁又は減圧弁は、液体供給源内の液体収容部側から液体導出部側への液体の通過のみを許容する第２の一方向弁よりも上流側となる位置に配置されている。そのため、第２の一方向弁が液体供給流路側から液体導出部を通じて液体が逆流することを規制することにより、液体供給流路側の液圧の変化が液体導出部を通じて差圧弁又は減圧弁の特性に対して干渉することを抑制できる。

また、本発明の液体供給システムにおいて、前記液体供給流路における前記ポンプ室と前記液体供給源の前記液体導出部との間には、該液体供給流路を開閉可能な流路開閉バルブが設けられている。

上記構成によれば、液体供給源が接続される液体供給装置に形成された液体供給流路の上流側となる位置に流路開閉バルブが配設されている。そのため、液体供給源を液体供給装置から取り外した場合であっても、流路開閉バルブを閉弁することにより液体供給装置における液体供給流路の上流側の開口部から液体が漏出することを抑制できる。

また、本発明の液体供給システムにおいて、前記液体供給源は、可撓性を有する液体収容袋であり、該液体収容袋の閉空間の内部が前記液体収容部とされている。
上記構成によれば、液体を収容する閉空間の液体収容部が液体残量に応じて容積が変化する液体供給源を簡単な構成で得ることができる。

また、本発明の液体供給システムにおいて、前記液体供給源は、前記液体収容部を大気に連通する大気連通孔を有している。
上記構成によれば、液体を収容する閉空間の液体収容部に対して外部から一定の圧力を付与する液体供給源を簡単な構成で得ることができる。

また、本発明の液体供給源は、内部に液体を収容する液体収容部及び液体を外部に導出するための液体導出部を有し、該液体導出部が上記構成の液体供給システムにおける液体供給流路の上流側に接続される。

上記構成によれば、上記液体供給システムの発明と同様の効果が得られる。
また、本発明の液体噴射装置は、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上記構成の液体供給システムとを備えた。

上記構成によれば、上記液体供給システムの発明と同様の効果が得られる。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明をインクジェット式プリンタ（以下、「プリンタ」と言う。）に具体化した第１の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１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プリンタ１１は、ターゲット（図示略）に対してインク（液体）を噴射する液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１２と、この記録ヘッド１２に液体供給源としてのインクカートリッジ１３内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を備えている。そして、インクカートリッジ１３とインク供給装置１４とにより液体供給システムとしてのインク供給システム１５が構成されている。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１６（液体供給流路）が設けられている。

なお、プリンタ１１には、そのプリンタ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。但し、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１６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１７がプラテン（図示略）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１７に対して各々対応するインク供給装置１４のインク流路１６からバルブユニット１８を介してインクが供給されるようになっている。すなわち、バルブユニット１８には、インク流路１６から流入したインクを一時貯留する圧力室（図示略）がノズル１７と連通するように設けられ、その圧力室内には、ノズル１７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、図示しない弁の開閉動作に基づきインク流路１６から適宜流入するようになっている。

また、プリンタ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１７の目詰まり等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１９が設けられている。このメンテナンスユニット１９は、記録ヘッド１２のノズル形成面１２ａにノズル１７を囲うように当接可能なキャップ２０と、このキャップ２０内からインクを吸引する際に駆動される吸引ポンプ２１と、この吸引ポンプ２１の駆動に伴いキャップ２０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２２を備えている。そして、クリーニング時には、キャップ２０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２１を駆動し、キャップ２０の内部空間に負圧を発生させることにより記録ヘッド１２内から増粘したインクや気泡混じりのインクを廃液タンク２２に向けて吸引排出する。

一方、インクカートリッジ１３は、合成樹脂材にて略箱体形状に形成されたケース２３を備えている。ケース２３の側壁にはインクを外部に導出するための液体導出部としてのインク導出口２４が形成されると共に、そのインク導出口２４を基端としてケース２３内に連通する連通部２５がインク流路として機能するように貫通形成されている。また、ケース２３の内部には、可撓性を有する液体収容袋からなり、液体収容部となる閉空間の内部にインクが封入（収容）されたインクパック２６を収容している。また、インクパック２６の一端には内部に封入されているインクを外部に導出するための筒状のインク導出部材２７が設けられており、このインク導出部材２７をケース２３の連通部２５に嵌合させることでインクパック２６はインクカートリッジ１３内の収容位置に固定される。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、インク導出口２４に対してインク供給装置１４からインク流路１６の上流端を構成するべく突設されたインク供給針２８が挿入されるようになっている。このとき、インク導出口２４内の図示していないシール部材によりインク供給針２８の周囲はシールされる。なお、インク導出部材２７の内部には、インクパック２６側となる上流側からインク導出口２４側となる下流側へのインクの通過のみを許容する吸引用の第２の一方向弁２９が設けられている。第２の一方向弁２９は、インク圧力の変化やインクの流動に伴って開弁位置と閉弁位置との間を左右方向に往復移動可能な弁体２９ａと、開弁方向に可動する弁体２９ａを係止する係止部２９ｂにより構成されている。また、ケース２３の上壁には、ケース２３の内部を大気に連通させる大気連通孔３０が貫通形成され、インクが収容されたインクパック２６の外面に対して大気圧を作用させるようになっている。

次に、インク供給装置１４の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、インク供給装置１４は、インクカートリッジ１３側からインク流路１６を介して、吸引したインクを記録ヘッド１２側に向けて加圧供給するポンプ３１を備えている。ポンプ３１は、略箱形状をなすポンプケース３２を有しており、ポンプケース３２内は、ダイアフラム３３によって左右二室に仕切られている。また、ダイアフラム３３は、ポンプケース３２の右側壁面との間に挟持されたコイルスプリング３４の付勢力によりポンプケース３２の左側壁面に向けて付勢されている。そして、本実施形態では、これらのポンプケース３２、ダイアフラム３３、及びコイルスプリング３４により脈動型のポンプ３１が構成され、ダイアフラム３３とポンプケース３２の左側壁面とによって囲み形成された容積可変の空間域がポンプ３１におけるポンプ室３５として機能するようになっている。なお、インク流路１６におけるポンプ室３５の上流側となる位置には、インク流路１６を開閉可能な流路開閉バルブ３６が設けられている。

また、ポンプ室３５には、インク供給装置１４におけるインク流路１６の一部を構成するインク供給チューブ３７の一端（上流端）が接続されており、このインク供給チューブ３７の他端（下流端）が記録ヘッド１２側のバルブユニット１８に接続されている。そして、ポンプ３１におけるインク供給チューブ３７との接続部となる位置には、ポンプ室３５側となる上流側から記録ヘッド１２側となる下流側へのインクの通過のみを許容する吐出用の第１の一方向弁３８が配設されている。第１の一方向弁３８は、上記第２の一方向弁２９の場合と同様に、インク圧力の変化やインクの流動に伴って開弁位置と閉弁位置との間を左右方向に往復移動可能な弁体３８ａと、開弁方向に可動する弁体３８ａを係止する係止部３８ｂにより構成されている。

また、ポンプケース３２の底壁には、空気流路３９を介して減圧ポンプ４０、圧力検出器４１、及び大気開放弁４２が接続されている。すなわち、減圧ポンプ４０は、ダイアフラム３３とポンプケース３２の右側壁面とで囲み形成される容積可変の負圧室４３として機能する空間域に空気流路３９を介して接続されている。そして、減圧ポンプ４０は、その駆動により負圧を発生し、空気流路３９を介して接続された負圧室４３内にも同様に負圧を発生させる。また、圧力検出器４１は、空気流路３９を介して接続された負圧室４３内の圧力を検出し、その検出結果を制御装置４４に対して出力する。そして、制御装置４４は、負圧室４３内の圧力が減圧ポンプ４０の駆動により所定の閾値を下回った場合には、減圧ポンプ４０の駆動を停止すると共に、大気開放弁４２を開弁動作させることにより負圧室４３内を大気開放して負圧状態を解消するようになっている。

なお、図１には、減圧ポンプ４０、圧力検出器４１、及び大気開放弁４２が、各インク色に個別対応する複数のインク供給装置１４毎に一つずつ設けられた構成を例示しているが、これは次のように構成してもよい。すなわち、インク供給装置１４のポンプ３１の負圧室４３に接続される空気流路３９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３９の各接続端を各々対応するインク供給装置１４のポンプ３１の負圧室４３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に対して減圧ポンプ４０、圧力検出器４１、及び大気開放弁４２を一つ設けるだけで、各色のインク供給装置１４を駆動することができ、プリンタ１１の小型化を図ることができる。

そこで次に、以上のように構成されたプリンタ１１における作用について、特にインク供給装置１４の作用に着目して以下説明する。
まず、前提として、図１に示す状態は、新しいインクカートリッジ１３への交換直後であって、ポンプ３１のダイアフラム３３はコイルスプリング３４の付勢力でポンプケース３２の左側壁面側に変位した状態にあると共に、大気開放弁４２は閉弁状態にあるものとする。

さて、このような図１に示す状態から、インク供給装置１４がインクカートリッジ１３から記録ヘッド１２側へインクを供給する場合、まず、ポンプ３１をポンプ駆動させるために減圧ポンプ４０を駆動する。すると、減圧ポンプ４０が負圧を発生し、この減圧ポンプ４０と空気流路３９を介して接続されたポンプ３１の負圧室４３が負圧状態になる。そのため、ダイアフラム３３がコイルスプリング３４の付勢力に抗して負圧室４３側に弾性変形（変位）し、負圧室４３の容積を減少させる。すると、この負圧室４３の容積減少に伴い、ダイアフラム３３を介して負圧室４３と区画されたポンプ３１のポンプ室３５は逆に容積が増加する。

ポンプ室３５の容積が増加するに伴い、ポンプ室３５内が負圧状態になり、その負圧が供給針２８を介して第２の一方向弁２９を構成する弁体２９ａに対して下流側から作用する。そして、第２の一方向弁２９の上流側となるインクパック２６側から作用するインク圧力との圧力差に基づき弁体２９ａを右方（開弁方向）へ変位させる。その結果、インクパック２６内とポンプ室３５が連通状態となり、インクパック２６内に収容されたインクが供給針２８を介してポンプ室３５内に吸引される。つまり、ポンプ３１が吸引駆動することとなる。

一方、このポンプ３１の吸引駆動時には、ポンプ室３５の負圧が第１の一方向弁３８の上流側にも作用する。ここで、ポンプ室３５内はインク供給チューブ３７内よりも低圧となり、一方向弁３８は、弁体３８ａがポンプ室３５内とインク供給チューブ３７内との差圧に基づき右側へ移動して閉弁状態となる。

そして次には、図２に示す状態において、ポンプ３１を吐出駆動に移行するか否かを判断するために、減圧ポンプ４０の駆動により負圧室４３内に蓄積された圧力を圧力検出器４１により検出する。そして、制御装置４４は、その検出結果が予め設定された閾値に達した時点でポンプ室３５の容積が最大になった判断し、ポンプ３１を吐出駆動に移行するべく減圧ポンプ４０の駆動を停止すると共に、大気開放弁４２を開弁動作することにより負圧状態にある負圧室４３を大気開放する。すると、ポンプ３１のダイアフラム３３がコイルスプリング３４によりポンプ室３５側へ付勢される。

すなわち、ポンプ３１がダイアフラム３３をポンプ室３５の容積を減少させる方向に付勢することになる。そのため、ポンプ室３５内はインクが加圧された状態となり、その加圧がポンプ室３５よりも上流側ではインク流路１６を介して第２の一方向弁２９を構成する弁体２９ａに対して下流側から作用することにより弁体２９ａを閉弁方向へ変位させる。その結果、インクパック２６内とインク流路１６が第２の一方向弁２９の閉弁動作により非連通状態となり、インクカートリッジ１３からポンプ室３５への第２の一方向弁２９を介したインクの吸入が停止されると共に、ポンプ３１の吐出駆動に伴いポンプ室３５から吐出されたインクが第２の一方向弁２９を介してインクカートリッジ１３側に逆流することが規制される。

一方、このポンプ３１の加圧時には、ポンプ室３５のインクの圧力が第１の一方向弁３８の上流側にも作用する。そのため、このポンプ３１の吐出圧が閉弁状態にある弁体３８ａを開弁動作させ、第１の一方向弁３８を介してポンプ室３５とインク供給チューブ３７内が連通する。その結果、ポンプ室３５からインクが、インク供給チューブ３７を介してバルブユニット１８に加圧状態で供給される。

そして、以後は、ダイアフラム３３に加圧されてポンプ室３５から吐出されるインクの吐出圧がインク流路１６における第２の一方向弁２９よりも下流側の各流路域に均衡する状態が維持される。その後において、記録ヘッド１２からインクがターゲットに向けて噴射されると、そのインク噴射に伴うインクの消費量に相当する分量のインクがバルブユニット１８を介してインク流路１６内から記録ヘッド１２側に供給される。そのため、この下流側（記録ヘッド１２側）でのインク消費に伴い、その消費量に対応するインク量のインクが記録ヘッド１２側となる下流側にコイルスプリング３４の付勢力でポンプ室３５の容積が減少する方向へ付勢されたダイアフラム３３の押圧力に基づき加圧状態で供給される。なお、ポンプ室３５内の加圧状態はコイルスプリング３４の付勢力により発生しているため、ポンプ室３５内を加圧するための装置を別途設けることなく加圧状態を維持することが可能となる。また、ポンプ３１の駆動源として加圧発生装置及び負圧発生装置の機能を兼備した装置を適用した場合には、ポンプ室３５内の加圧状態を維持するために複雑な制御構成が必要となるが、ポンプ３１の駆動源としてコイルスプリング３４を適用した場合にはポンプ室３５内の加圧状態をより簡便に維持することが可能となる。

そして、インクが消費された結果、ポンプ室３５内の容積は次第に減少し、遂にはダイアフラム３３がポンプ室３５の容積を最小にするようなポンプケース３２の左側壁面に対する当接位置近傍まで変位する（図３）。この状態になると記録ヘッド１２側へインクを供給できなくなるため、制御装置４４は、大気開放弁４２を閉弁動作した後に減圧ポンプ４０を再び駆動することにより、減圧ポンプ４０が負圧を発生して負圧室４３が負圧状態となり、ダイアフラム３３がコイルスプリング３４の付勢力に抗して負圧室４３側に弾性変形（変位）する。すなわち、再び、ポンプ３１が吸引駆動を開始する。

その結果、ダイアフラム３３がポンプ室３５の容積を増加する方向に変位することによりポンプ室３５内が負圧状態になるため、その負圧の作用で第２の一方向弁２９を構成する弁体２９ａが開弁方向へ移動する。したがって、インクパック２６内とインク流路１６が第２の一方向弁２９を介して連通状態となり、インクパック２６内からインクが再びポンプ室３５内に吸引される。以後、上記と同様のポンプ３１の吐出駆動が実行されて、ポンプ室３５内からインクがインク供給チューブ３７を介して記録ヘッド１２へと加圧供給される。

ところで、プリンタ１１においては、ポンプ室３５の上流側及び下流側に設けられた一方向弁２９，３８は、ポンプ３１の吸引駆動と吐出駆動のサイクルと連動して開閉状態が繰り返し切り替わる。すなわち、ポンプ３１の反復駆動に伴い、各一方向弁２９，３８は開閉動作を繰り返すことになり、こうした頻繁な開閉動作を行うことにより破損もしくは劣化を生じることがあり得る。そこで、プリンタ１１内のインク流路１６に介装された吐出用の第１の一方向弁３８は、プリンタ１１におけるインク供給の性能を長期間維持するために、ポンプ３１の反復駆動に長期間に亘って耐え得る高度な耐久性を有する構成とされている。

その一方、ポンプ室３５の上流側に配置される吸引用の第２の一方向弁２９は、インクエンド状態となった場合などにはプリンタ１１に対して着脱交換されるインクカートリッジ１３内に設けられている。そのため、この吸引用の第２の一方向弁２９は、インクカートリッジ１３の着脱交換に伴って同時に交換されることになり、かかる一方向弁２９には、一つのインクカートリッジ１３の使用期間内においてプリンタ１１が正常に動作するための耐久性を有していればよい。したがって、プリンタ１１内のインク供給装置１４側に第２の一方向弁２９を設けるとした場合と比較して、かかる第２の一方向弁２９に対して要求される耐久性の基準は緩和されることになり、第２の一方向弁２９に対しては、より簡素な構成を適用することが可能となる。そして、かかる第２の一方向弁２９については、インクカートリッジ１３を着脱交換する度毎に新品状態に交換される構成となるため、プリンタ１１のインク供給の性能の信頼性を高めることが可能となる。

本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ポンプ３１がインクカートリッジ１３側からポンプ室３５内にインクを吸引する吸引駆動時には開弁状態となると共に、ポンプ３１がポンプ室３５内に吸引されたインクを下流側へ加圧供給する吐出駆動時には閉弁状態となる吸引用の第２の一方向弁２９がインクカートリッジ１３内に設けられている。そのため、例えばインクエンド状態となった場合などインクカートリッジ１３が着脱交換される際には、吸引用の第２の一方向弁２９も同時に交換されることになり、かかる吸引用の第２の一方向弁２９にはインクカートリッジ１３が交換される時点までの耐久性があればよい。換言すると、こうした吸引用の第２の一方向弁２９については、これをインクカートリッジ１３内に設ける構成とした場合、高度な耐久性を要しない簡単な構成でもインク供給システムの構成要素として必要十分な機能を発揮することができる。したがって、第２の一方向弁２９に関しての設計の自由度を高めることができる。

（２）インクカートリッジ１３が接続されるインク供給装置１４に形成されたインク流路１６の上流側となる位置には、インク流路１６を開閉可能な流路開閉バルブ３６が配設されている。そのため、インクカートリッジ１３をインク供給装置１４から取り外した場合であっても、流路開閉バルブ３６を閉弁することによりインク供給装置１４におけるインク流路１６の上流側の開口部（すなわち、インク供給針２８）からインクが漏出することを抑制できる。

（３）インクカートリッジ１３は、その内部に可撓性を有するインクパック２６が収納され、そのインクパック２６の内部（閉空間の液体収容部）にインクを収容している。したがって、液体（インク）を収容する閉空間の液体収容部が液体（インク）残量に応じて容積が変化する液体供給源（インクカートリッジ１３）を簡単な構成で得ることができる。

（４）上記実施形態において、インクカートリッジ１３は、インクパック２６を収納するケース２３内を大気に連通する大気連通孔３０を有している。したがって、インクを収容するインクパック２６に対して外部から一定の圧力を付与するインクカートリッジ１３を簡単な構成で得ることができる。

＜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、この第２の実施形態は第１の実施形態との対比において次の点で構成が相違している。すなわち、本実施形態のプリンタ１１に対して着脱交換されるインクカートリッジ１３内には、第１の実施形態における第２の一方向弁２９が設けられていない。そして、そのインクカートリッジ１３内には、インク流路として機能する連通部２５におけるインクパック２６側のインク圧（液圧）とインク導出口２４側のインク圧（液圧）との差圧に基づいて開閉状態が切り替わる差圧弁４６が設けられ、吸引用の第２の一方向弁としての機能を兼備している。したがって、かかる吸引用の第２の一方向弁として機能する差圧弁４６以外の第１の実施形態と同一構成の部材については同一符号を付すことにし、それらについての重複した説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態のプリンタ１１に着脱交換されるインクカートリッジ１３内において、インク貯留室４５側からインク導出口２４側にインクを流通させるインク流路として機能する連通部２５の途中には、連通部２５の他の部位よりも広い容積となる収納室４７が拡大形成され、この収納室４７内に差圧弁４６は収納されている。また、収納室４７におけるインク導出口２４側となる右側壁面と左右方向で相対向する左側壁面の下端とケース２３の底壁との間には隙間４７ａが確保形成されており、この隙間４７ａを通じて収納室４７の内部はインク貯留室４５と連通している。

また、収納室４７には、その内部を左右に仕切るようにダイアフラム４８が介装されている。そして、ダイアフラム４８と収納室４７の右側壁面とによって収納室４７内には圧力調整室４９が囲み形成されている。また、ダイアフラム４８には、収納室４７内でのダイアフラム４８の変位方向となる左右方向に延びる筒部５０がダイアフラム４８の中央部を貫通するように設けられている。さらに、圧力調整室４９内には、ダイアフラム４８を収納室４７の左側壁面に向けて付勢するコイルスプリング５１が介装されている。そして、このコイルスプリング５１の付勢力により、ダイアフラム４８は、常には、収納室４７の左側壁面に対して筒部５０の左側開口を当接させて封止するように変位することで、連通部２５の一部である収納室４７の圧力調整室４９とインク貯留室４５とを非連通状態とするように構成されている。

そのため、本実施形態では、ポンプ３１の吸引駆動時に、インクカートリッジ１３内において収納室４７の圧力調整室４９が負圧状態になると、ダイアフラム４８がコイルスプリング５１の付勢力に抗して収納室４７の右側壁面側に弾性変形（変位）し、筒部５０を収納室４７の左側壁面から離間させるように右方（開弁方向）へ変位する。その結果、連通部２５の一部である収納室４７の圧力調整室４９とインク貯留室４５とが連通状態となり、インク貯留室４５内のインクが開弁した差圧弁４６を介してプリンタ１１側のポンプ室３５内に吸引される。

一方、ポンプ３１の吐出駆動時には、ポンプ室３５から吐出されるインクの吐出圧がインク導出口２４を介して圧力調整室４９に作用し、コイルスプリング５１の付勢力と協働してダイアフラム４８を閉弁方向へ変位させる。その結果、インク貯留室４５と圧力調整室４９とが非連通状態となり、インク貯留室４５からポンプ室３５への差圧弁４６を介したインクの吸入が停止されると共に、ポンプ３１の吐出駆動に伴いポンプ室３５から吐出されたインクが差圧弁４６を介してインク貯留室４５側に逆流することが規制される。

上記第２の実施形態のプリンタ１１によれば、更に以下のような効果を得ることができる。
（５）ポンプ３１の吸引駆動に伴い、インクカートリッジ１３内に収容されたインクを外部へ導出する際には、インクカートリッジ１３内においてインク流路として機能する連通部２５の途中に介装された差圧弁４６のダイアフラム４８が圧力調整室４９の負圧に基づき開弁方向へ変位して、上流側から下流側へのインクの通過を許容する。その一方、ポンプ３１の吐出駆動時には、圧力調整室４９の負圧が解消されるため、差圧弁４６はダイアフラム４８が閉弁方向へ変位して、下流側から上流側へのインクの逆流を規制する。すなわち、差圧弁４６が、ポンプ３１の吸引駆動時における吸引用の一方向弁（第１の実施形態における第２の一方向弁２９）として兼用されている。そのため、この差圧弁４６とは別部品構成の吸引用の一方向弁を更に組み付けることが不要となる。したがって、インクカートリッジ１３を構成する部品点数を少なくして組み立て効率の向上及び生産コストの低減を図ることができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を図５に従って説明する。なお、この第３の実施形態は第１の実施形態との対比において次の点で構成が相違している。すなわち、本実施形態のプリンタ１１に対して着脱されるインクカートリッジ１３内には、第１の実施形態における第２の一方向弁２９が設けられていない。そして、そのインクカートリッジ１３内には、インク流路として機能する連通部２５におけるインク導出口２４側となる下流側から作用する負圧に基づいて開閉状態が切り替わる減圧弁５２が設けられ、吸引用の第２の一方向弁としての機能を兼備している。したがって、かかる吸引用の第２の一方向弁として機能する減圧弁５２以外の第１の実施形態と同一構成の部材については同一の符号を付すことにし、それらについての重複した説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態のプリンタ１１に着脱されるインクカートリッジ１３内において、インク貯留室４５側からインク導出口２４側にインクを流通させるインク流路として機能する連通部２５の途中には、連通部２５の他の部位よりも広い容積となる収納室４７が拡大形成され、この収納室４７内に減圧弁５２は収納されている。また、収納室４７におけるインク導出口２４側となる右側壁面（ケース２３の右側壁の壁面でもある）と左右方向で相対向する左側壁面の下端とケース２３の底壁との間には隙間４７ａが確保形成されており、この隙間４７ａを通じて収納室４７の内部はインク貯留室４５と連通している。

また、収納室４７内には、その内部を左側のインク貯留室４５に連通する連通室４５ａと右側の圧力調整室５３とに仕切る仕切り壁５４が上下方向に沿うように設けられている。さらに、圧力調整室５３には、その内部を左右に仕切るようにダイアフラム５５が介装されている。また、ダイアフラム５５には、収納室４７の右側壁面を構成するケース２３の右側壁に貫通形成された大気連通孔５６を介して右方から大気圧が作用するようになっている。

図５に示すように、ダイアフラム５５における圧力調整室５３側となる面には減圧弁５２の弁体５７が固定されている。この弁体５７は、ダイアフラム５５に固定される板状のベース部５７ａと、ベース部５７ａから仕切り壁５４の中央部に形成された連通孔５８に挿通するように延設された棒状のロッド部５７ｂと、ロッド部５７ｂの先端に形成された環状のシール部５７ｃとを備えている。なお、シール部５７ｃの径は、連通孔５８の径よりも大きくなるように設計されている。また、弁体５７のベース部５７ａと仕切り壁５４との間にはコイルスプリング５９が介装されており、弁体５７は、常には、コイルスプリング５９により付勢されてシール部５７ｃが仕切り壁５４に連通室４５ａ側から密着することにより連通孔５８を閉塞（封止）した状態（閉弁状態）になっている。

そのため、本実施形態では、ポンプ３１の吸引駆動時に、インクカートリッジ１３内において収納室４７の圧力調整室５３が負圧状態になると、ダイアフラム５５がコイルスプリング５９の付勢力に抗して仕切り壁５４側に弾性変形（変位）し、弁体５７をシール部５７ｃが仕切り壁５４から離間するように左方（開弁方向）へ変位させる。その結果、連通部２５の一部である収納室４７の圧力調整室５３とインク貯留室４５とが連通状態となり、インク貯留室４５内のインクが開弁した減圧弁５２を介してプリンタ１１側のポンプ室３５内に吸引される。

一方、ポンプ３１の吐出駆動時には、ポンプ室３５から吐出されるインクの吐出圧がインク導出口２４を介して圧力調整室５３に作用し、コイルスプリング５９の付勢力と協働してダイアフラム５５を閉弁方向に変位させる。その結果、インク貯留室４５と圧力調整室５３とが非連通状態となり、インク貯留室４５からポンプ室３５への減圧弁５２を介したインクの流入が停止されると共に、ポンプ３１の吐出駆動に伴いポンプ室３５から吐出されたインクが減圧弁５２を介してインク貯留室４５側に逆流することが規制される。

上記第３の実施形態のプリンタ１１によれば、更に以下のような効果を得ることができる。
（６）ポンプ３１の吸引駆動に伴い、インクカートリッジ１３内に収容されたインクを外部へ導出する際には、インクカートリッジ１３内においてインク流路として機能する連通部２５の途中に介装された減圧弁５２のダイアフラム５５が圧力調整室５３の負圧に基づき開弁方向へ変位して、上流側から下流側へのインクの通過を許容する。その一方、ポンプ３１の吐出駆動時には、圧力調整室５３の負圧が解消されるため、減圧弁５２はダイアフラム５５が閉弁方向へ変位して、下流側から上流側へのインクの逆流を規制する。すなわち、減圧弁５２が、ポンプ３１の吸引駆動時における吸引用の一方向弁（第１の実施形態における第２の一方向弁２９）として兼用されている。そのため、この減圧弁５２とは別部品構成の吸引用の一方向弁を更に組み付けることが不要となる。したがって、インクカートリッジ１３を構成する部品点数を少なくして組み立て効率の向上及び生産コストの低減を図ることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記第１〜第３の各実施形態において、流路開閉バルブ３６は、インクカートリッジ１３をインク供給装置１４から取り外した場合にインク供給針２８からインクが漏出することを抑制できる構成であれば、各実施形態以外の他の弁構造を有するバルブであってもよい。例えば、インク供給針２８からインクが漏出する方向（すなわち、インク流路１６の下流側から上流側に向かう方向）へのインクの流れは抑制する一方、インク供給針２８からポンプ室３５側（すなわち、インク流路１６の上流側から下流側に向かう方向）へのインクの流れは許容する一方向弁により流路開閉バルブ３６を構成してもよい。

・上記第１の実施形態において、液体供給源として、液体収容部がケース２３内にインク（液体）を貯留可能に区画形成されたインク貯留室であって且つそのインク貯留室がケース２３に貫通形成された大気開放孔を介して大気と連通した開放系のインクカートリッジ１３（第２及び第３実施形態のインクカートリッジ１３）を適用してもよい。

・上記第１の実施形態においてケース２３に大気連通孔３０が形成されているが、ケース２３とインクパック２６との間が大気状態となれば連通孔が無くても良い。
・上記第２の実施形態及び第３の実施形態において、液体供給源として、液体収容部が閉空間をなす密閉系のインクカートリッジ１３（第１実施形態のインクカートリッジ１３）を適用してもよい。

・上記第２の実施形態及び第３の実施形態において、インクカートリッジ１３内の連通部２５において圧力調整室４９，５３とインク導出口２４との間の途中となる位置に、差圧弁４６もしくは減圧弁５２とは別部品構成の第２の一方向弁２９を更に配置してもよい。この構成によれば、第２の一方向弁２９がインク供給装置１４のインク流路１６からインク導出口２４を通じてインクカートリッジ１３内にインクが逆流することを規制することにより、インク流路１６内のインク圧の変化がインク導出口２４を通じて差圧弁４６もしくは減圧弁５２の特性に対して干渉することを抑制できる。

・なお、本明細書における「液体」には、インク以外の他の液体（無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）等を含む）、機能材料の粒子が液体に分散又は混合されてなる液状体、ゲルのような流状体も含むものとする。そして、こうした「液体」を噴射したり吐出したりする液体噴射装置としては、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（画素材料）などの材料を分散または溶解のかたちで含む液状体を噴射する液状体噴射装置、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であってもよい。さらに、時計やカメラ等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、光通信素子等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等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等のエッチング液を噴射する液体噴射装置、ゲル（例えば物理ゲル）などの流状体を噴射する流状体噴射装置であってもよい。

第１の実施形態における液体噴射装置の模式図。 ポンプが吸引駆動時の液体噴射装置の模式図。 ポンプが吐出駆動時の液体噴射装置の模式図。 第２の実施形態のインクカートリッジの模式図。 第３の実施形態のインクカートリッジの模式図。

符号の説明

１３…液体供給源としてのインクカートリッジ、１５…液体供給システムとしてのインク供給システム、１６…液体供給流路としてのインク流路、２４…液体導出部としてのインク導出口、２６…液体収容部を構成する液体収容袋としてのインクパック、２９…吸引用の第２の一方向弁、３０…大気連通孔、３１…ポンプ、３５…ポンプ室、３６…流路開閉バルブ、３８…吐出用の第１の一方向弁、４５…液体収容部としてのインク貯留部、４６…差圧弁、５２…減圧弁、５６…大気連通孔。

Claims (8)

1. 内部に液体を収容する液体収容部及び液体を外部に導出するための液体導出部を有した液体供給源と、
   該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流路と、
   該液体供給流路の一部をポンプ室としてポンプ駆動するポンプと、
   前記液体供給流路における前記ポンプ室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のみを許容する第１の一方向弁と、
   前記液体供給源内に設けられ、前記液体収容部側となる上流側から前記液体導出部側となる下流側への液体の通過のみを許容する第２の一方向弁と
   を備えたことを特徴とする液体供給システム。
2. 請求項１に記載の液体供給システムにおいて、
   前記液体供給源内の前記液体収容部と前記液体導出部との間には、前記液体供給源内における前記液体収容部側の液圧と前記液体導出部側の液圧との差圧に基づいて開閉状態が切り替わる差圧弁、又は、前記液体供給源内における前記液体導出部側に下流側から作用する負圧に基づいて開閉状態が切り替わる減圧弁が設けられ、
   前記第２の一方向弁は、前記差圧弁、又は、前記減圧弁が兼用されていることを特徴とする液体供給システム。
3. 請求項１に記載の液体供給システムにおいて、
   前記液体供給源内の前記液体収容部と前記液体導出部との間には、前記液体供給源内における前記液体収容部側の液圧と前記液体導出部側の液圧との差圧に基づいて開閉状態が切り替わる差圧弁、又は、前記液体供給源内における前記液体導出部側に下流側から作用する負圧に基づいて開閉状態が切り替わる減圧弁が設けられ、
   前記第２の一方向弁は、前記液体供給源内の前記液体導出部と前記差圧弁との間、又は、前記液体供給源内の前記液体導出部と前記減圧弁との間に設けられたことを特徴とする液体供給システム。
4. 請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の液体供給システムにおいて、
   前記液体供給流路における前記ポンプ室と前記液体供給源の前記液体導出部との間には、該液体供給流路を開閉可能な流路開閉バルブが設けられていることを特徴とする液体供給システム。
5. 請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の液体供給システムにおいて、
   前記液体供給源は、可撓性を有する液体収容袋であり、該液体収容袋の閉空間の内部が前記液体収容部とされていることを特徴とする液体供給システム。
6. 請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の液体供給システムにおいて、
   前記液体供給源は、前記液体収容部を大気に連通する大気連通孔を有していることを特徴とする液体供給システム。
7. 内部に液体を収容する液体収容部及び液体を外部に導出するための液体導出部を有し、該液体導出部が請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載の液体供給システムにおける液体供給流路の上流側に接続されることを特徴とする液体供給源。
8. 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１〜６のうち何れか一項に記載の液体供給システムとを備えたことを特徴とする液体噴射装置。

Images