JP2010228149A - 流体供給装置、流体噴射装置、及び流体供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑制しつつ、流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて流体を流体供給流路の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる流体供給装置、流体噴射装置、及び流体供給方法を提供する。
【解決手段】プリンター１１は、インク流路１５と、ポンプ室の容積を増減させるように変位可能な第１変位部３７が、第１変位部３７を介してポンプ室と隣接する第１空気室３４ａの圧力変化に応じて変位することによりポンプ駆動するポンプ４３と、圧力室３２ａの容積を増減させるように変位可能な第２変位部３８が、インク流路１５の下流側から付与される負圧に応じて、圧力室３２ａの容積が減少する方向に変位することによりインク流路１５を閉塞する閉塞手段５６と、第２空気室３５ａを減圧することにより、第２変位部３８を圧力室３２ａの容積が増加する方向に変位させてインク流路１５を開放する開放手段５５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は、流体供給装置、流体噴射装置、及び流体供給方法に関する。

従来、ターゲットに対して流体を噴射する流体噴射装置として、インクジェット式プリンターが広く知られている。このプリンターは、記録ヘッド（流体噴射ヘッド）に供給されるインク（流体）を記録ヘッドに形成されたノズルから噴射することによりターゲットとしての記録媒体に印刷を施すようになっている。そして、こうしたプリンターにおいて、例えば特許文献１に記載されるように、インクカートリッジ（流体供給源）と記録ヘッドとの間を接続するインク流路（流体供給流路）の途中にインクカートリッジ側から記録ヘッド側にインクを加圧供給するためにポンプ駆動するポンプを備えたプリンターが提案されている。

すなわち、この特許文献１のプリンターでは、インク流路の一部をポンプ室として構成し、該ポンプ室の容積を増加させる吸引駆動と容積を減少させる吐出駆動とを繰り返し行うことにより、断続的に記録ヘッドへインクを供給している。

また、このようなプリンターでは、記録ヘッドのノズルからインク溶媒が蒸発することによるインク粘度の上昇等によってノズルに目詰まりを生じたり、混入した気泡によってドット抜けが生じたりして、印刷不良を引き起こす虞があった。

そこで、近時のプリンターでは、特許文献２に記載されるように、ノズルの目詰まり等を解消させる方法として、いわゆるチョーククリーニングというクリーニング方法を実行可能となっている。具体的には、記録ヘッド側からノズルを介してインク流路内に負圧を作用させると、インク流路の途中に設けられたフィルムが変位してインク流路を閉塞する。すると、記録ヘッド内には負圧が蓄積されるため、その後、インクカートリッジ側からインクを供給してフィルムをインク流路が開放される方向へ変位させた場合には、インクが下流側へ勢いよく流動することにより、記録ヘッド内の増粘したインクや気泡がノズルから強制的に排出されるようになっている。

特開２００６−２７２６６１号公報 特開２００２−３５５９９２号公報

ところで、ポンプ駆動によりインクを断続的に記録ヘッドへ供給するプリンターでは、ポンプの１回の吐出駆動で供給可能なインクの量が制限されている。そのため、チョーククリーニングに必要な量のインクを供給するためには、複数回のポンプの吸引駆動及び吐出駆動が必要であった。しかし、断続的なインクの供給では、吐出駆動の度にインク流路の負圧が徐々に解消されてしまい、チョーククリーニングの効果を十分に発揮することができないという問題があった。

これに対し、１度の吐出駆動で大量のインクを供給する方法として、ポンプ室の容積変化が大きいポンプを用いることが考えられる。しかし、大型のポンプを搭載する場合には、装置の大型化を招いてしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の大型化を抑制しつつ、流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて流体を流体供給流路の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる流体供給装置、流体噴射装置、及び流体供給方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の流体供給装置は、液体供給源側となる上流側から下流側に向けて流体を供給する流体供給流路と、該流体供給流路の一部をポンプ室として、該ポンプ室の容積を増減させるように変位可能な第１変位部が変位することによりポンプ駆動するポンプと、前記ポンプ室よりも下流側となる前記流体供給流路の一部を圧力室として、該圧力室の容積を増減させるように変位可能な第２変位部が、前記流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて、前記圧力室の容積が減少する方向に変位することにより前記流体供給流路を閉塞する閉塞手段と、前記第２変位部を介して前記圧力室と隣接する減圧室内を減圧し、前記第２変位部に負圧を作用させることにより、前記第２変位部を前記圧力室の容積が増加する方向に変位させて前記流体供給流路を開放する開放手段とを備える。

この構成によれば、流体供給流路を閉塞する第２変位部に負圧を作用させて変位させることにより、流体供給流路を開放して流体が流動可能な状態を保持することができる。これにより、流体供給流路の下流側から負圧が付与された場合には、ポンプを駆動させることなく流体供給源側から流体を連続して流動させることができる。したがって、１回の吐出駆動に伴って供給可能な流体の量が多い大型のポンプを用いることなく、十分な量の流体を連続的に流動させることができる。すなわち、装置の大型化を抑制しつつ、流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて流体を流体供給流路の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる。

本発明の流体供給装置において、前記ポンプは、前記第１変位部を介して前記ポンプ室と隣接する変圧室内を前記開放手段が減圧することにより、前記第１変位部が前記ポンプ室の容積が増加する方向に変位して前記ポンプ室内に前記流体を引き入れる吸引駆動をする。

この構成によれば、ポンプは、第１変位部を介してポンプ室と隣接する変圧室内を開放手段が減圧することにより、第１変位部が変位して吸引駆動をする。すなわち、開放手段をポンプの吸引駆動源として用いることができるので、装置の大型化をより抑制することができる。

本発明の流体供給装置において、前記開放手段は、前記変圧室に接続された第１流路を通じて前記変圧室内を減圧すると共に、前記減圧室に接続された第２流路を通じて前記減圧室内を減圧するように構成され、前記第２流路は、前記第１流路よりも流路抵抗が大きい。

この構成によれば、開放手段が第１流路及び第２流路を通じて同時に減圧を開始した場合には、第１流路が接続された変圧室内よりも、流路抵抗が大きい第２流路が接続された減圧室内の方が遅れて減圧されることになる。したがって、第１変位部に負圧を作用させてポンプ室内の容積が増加する方向に変位させた後に、第２変位部を変位させることができる。これにより、開放手段による流体供給流路の開放に先だって、その上流側に位置するポンプ室内に流体が流動する空間域を確保することができるので、流体供給流路の開放時には、流体供給流路の下流側から付与された負圧によって流体を勢いよく流動させることができる。

上記目的を達成するために、本発明の流体噴射装置は、流体を噴射する流体噴射ヘッドと、流体供給源側から前記流体噴射ヘッド側に向けて前記流体を供給する上記流体供給装置とを備える。

この構成によれば、流体噴射ヘッド側から付与される負圧に応じて第２変位部が流体供給路を閉塞する。そして、第２変位部の下流側の領域に十分な負圧が蓄積された段階で開放手段が第２変位部を変位させることにより、流体供給流路を開放して流体を連続的に流動させることができる。これにより、１回の吐出駆動に伴って供給可能な流体の量が多い大型のポンプを用いることなく、流体噴射ヘッド内等に蓄積した気泡等を排出するチョーククリーニングを行うことができる。すなわち、装置の大型化を抑制しつつ、流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて流体を流体供給流路の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる。

上記目的を達成するために、本発明の流体供給方法は、流体供給流路の一部を構成するポンプ室の容積を増減させるように変位可能な第１変位部が変位してポンプ駆動することにより、液体供給源側となる上流側から下流側に向けて流体を供給する流体供給方法であって、前記ポンプ室の下流側において前記流体供給流路の一部を構成する圧力室の容積を増減させるように変位可能な第２変位部が、前記流体供給流路の下流側から作用する負圧に応じて前記圧力室の容積が減少する方向に変位して前記流体供給流路を閉塞する閉塞段階と、前記ポンプ室の容積が増加する方向への前記第１変位部の変位を抑制しつつ、前記第２変位部を介して前記圧力室と隣接する減圧室内を減圧し、前記第２変位部に負圧を作用させることにより、前記第２変位部を前記圧力室の容積が増加する方向に変位させて前記流体供給流路を開放する開放段階とを備える。

この構成によれば、上記流体供給装置と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏すことができる。すなわち、流体供給流路を開放する際に、ポンプ室の容積が増加する方向への第１変位部の変位が抑制されているので、流体供給流路の下流側から付与される負圧によって流体が流動する際に、ポンプの吸引駆動が行われることがない。したがって、流体供給流路の開放に伴って、流体供給流路の下流側から付与された負圧によって流体を勢いよく流動させることができる。

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。 （ａ）はポンプが吸引駆動時のインク供給装置の模式図、（ｂ）はポンプが吐出駆動時のインク供給装置の模式図。 （ａ）はチョーククリーニング開始前のインク供給装置の模式図、（ｂ）はチョーククリーニング開始時のインク供給装置の模式図。 （ａ）はチョーククリーニングにおいて第２空気室に先だって第１空気室内が減圧された状態を示すインク供給装置の模式図、（ｂ）はチョーククリーニングにおいてインク流路が開放された状態を示すインク供給装置の模式図。

以下、本発明を流体噴射装置の一種であるインクジェット式記録装置（以下、「プリンター」という）に具体化した一実施形態を図１〜図４を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態のプリンター１１は、ターゲット（図示略）に対して流体としてのインクを噴射する流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１２と、流体供給源としてのインクカートリッジ１３に収容されたインクを記録ヘッド１２側に供給する流体供給装置としてのインク供給装置１４とを備えている。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流体供給流路としてのインク流路１５が設けられている。

なお、プリンター１１には、印刷処理に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、各インク供給装置１４は共通の構成からなるため、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がインク流路１５を介してインクカートリッジ１３から記録ヘッド１２に向けてインクを供給する場合を例にして説明を行う。

図１に示すように、記録ヘッド１２のノズル形成面１２ａには、インクを噴射可能な複数のノズル開口１６が設けられている。また、記録ヘッド１２には、バルブユニット１７が内蔵されている。バルブユニット１７はインクを安定して供給するための流動圧調整機構を備えたもので、消費量に応じた量のインクを供給することで、インクの流動圧を調整するようになっている。

プリンター１１には、記録ヘッド１２のクリーニング等を行うメンテナンスユニット１８が設けられている。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にノズル開口１６を囲うように当接可能なキャップ１９と、キャップ１９内に負圧を発生させるために駆動される吸引ポンプ２０と、吸引ポンプ２０の駆動に伴って記録ヘッド１２内から吸引されたインクを収容するための廃液タンク２１とを備えている。そして、印刷処理の終了時などには、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に当接させた状態で吸引ポンプ２０を駆動し、キャップ１９の内部空間に負圧を発生させる。これにより、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２１に向けて吸引排出するクリーニングを実施するようになっている。

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が突設されていると共に、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が挿入されるようになっている。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が設けられ、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、基台となる樹脂製の第１流路形成部材２７と、この第１流路形成部材２７に対して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、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等からなる可撓性部材２９とを備えている。

第１流路形成部材２７の一面（図１における上面）には、平面視円形状をなす凹部３０，３１，３２が形成されている。また、第２流路形成部材２８の一面（図１における下面）には、第１流路形成部材２７に形成された凹部３０，３１，３２と互いに対向する平面視円形状の凹部３３，３４，３５がそれぞれ形成されている。

可撓性部材２９は、第１流路形成部材２７の凹部３０〜３２と第２流路形成部材２８の凹部３３〜３５との間をそれぞれ仕切るように第１流路形成部材２７と第２流路形成部材２８との間に挟み込まれている。そして、可撓性部材２９において凹部３０と凹部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弁体３６として機能するようになっている。

なお、弁体３６の中心部分には貫通孔３６ａが形成されている。そのため、凹部３０と凹部３３とは貫通孔３６ａを介して連通されていると共に、凹部３０，３３によって囲み形成される空間域が弁室３０ａとなっている。

可撓性部材２９において凹部３１と凹部３４との間に介在する部分は、両凹部３１，３４の容積を増減させるように変位可能な第１変位部３７として機能するようになっている。また、第１変位部３７と凹部３１とで囲み形成される空間域はインク流路１５の一部を構成するポンプ室３１ａ（図２参照）となっている一方、第１変位部３７と凹部３４とで囲み形成される空間域は変圧室としての第１空気室３４ａとなっている。

可撓性部材２９において凹部３２と凹部３５との間に介在する部分は、両凹部３２，３５の容積を増減させるように変位可能な第２変位部３８として機能するようになっている。また、第２変位部３８と凹部３２とで囲み形成される空間域はインク流路１５の一部を構成する圧力室３２ａとなっている一方、第２変位部３８と凹部３５とで囲み形成される空間域は減圧室としての第２空気室３５ａとなっている。

そして、積層状態とされる第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、上流側となるインク供給針２５から下流側となる記録ヘッド１２側へ繋がるインク流路１５ａ〜１５ｄが図１における右側から左側に向かって形成されている。

具体的には、第１流路形成部材２７には、第２流路形成部材２８を貫通するように突設されたインク供給針２５と、インク供給針２５の先端側と凹部３０の間を連通するインク流路１５ａが形成されている。また、凹部３３と凹部３１の間はインク流路１５ｂによって連通されていると共に、凹部３１と凹部３２の間はインク流路１５ｃによって連通されている。さらに、上流側が凹部３２に接続されたインク流路１５ｄの下流端には、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、インク供給チューブ１５ｅの他端（下流端）は記録ヘッド１２に接続されている。

すなわち、インク供給装置１４においては、上流側から下流側に向かって順次配置されるインク供給針２５、インク流路１５ａ、弁室３０ａ、インク流路１５ｂ、ポンプ室３１ａ、インク流路１５ｃ、圧力室３２ａ、インク流路１５ｄ、インク供給チューブ１５ｅによって、インク流路１５が構成されている。

圧力室３２ａに接続されるインク流路１５ｃの下流端には、上流側から下流側へのインクの通過のみを許容する一方向弁としてのボール弁３９が設けられている。このボール弁３９は、図示しない付勢部材によって、常にはインク流路１５ｃを閉塞する閉弁方向に付勢された状態とされている。

また、弁室３０ａの凹部３３内には弁体３６を常には凹部３０側に向けて付勢するコイルスプリング４０が収容されていると共に、弁体３６には、凹部３０の内底面に当接することで閉弁状態となる突起部３６ｂが設けられている。そして、弁体３６はコイルスプリング４０によって常には閉弁方向に付勢された状態とされている。本実施形態において、弁室３０ａ、弁体３６及びコイルスプリング４０は、上流側から下流側へのインクの通過のみを許容する一方向弁４１を構成している。

第１空気室３４ａ内には、第１変位部３７を常にはポンプ室３１ａの容積を減少させる方向に付勢するコイルスプリング４２が収容されている。本実施形態において、ポンプ室３１ａ、第１空気室３４ａ、第１変位部３７及びコイルスプリング４２は脈動型のポンプ４３を構成している。ポンプ４３は、ポンプ室３１ａの容積を増減させるように変位可能な第１変位部３７が、第１変位部３７を介してポンプ室３１ａと隣接する第１空気室３４ａの圧力変化に応じて変位することによりポンプ駆動するようになっている。

そして、インク流路１５においては、ポンプ室３１ａの上流側となる位置に一方向弁４１が、ポンプ室３１ａの下流側となる位置に同じく一方向弁であるボール弁３９が設けられることにより、ポンプ駆動に伴って下流側から上流側へ向けてインクが逆流することが抑制されるようになっている。

さて、本実施形態のポンプ４３は、負圧発生装置４４によって第１空気室３４ａ内が減圧されることによって、第１変位部３７がポンプ室３１ａの容積が増加する方向に変位してポンプ室３１ａ内にインクを引き入れる吸引駆動をするようになっている。

負圧発生装置４４と第１空気室３４ａとは、空気流路４５によって接続されている。具体的には、空気流路４５は基端側が負圧発生装置４４に接続されると共に、先端側が分岐流路４５ａ、４５ｂ，４５ｃとして３つに分岐されていて、第１空気室３４ａは第１流路としての分岐流路４５ａと接続されている。

なお、第２流路としての分岐流路４５ｂは第２空気室３５ａに接続されていると共に、分岐流路４５ｃは大気開放機構４６に接続されている。また、第２空気室３５ａに繋がる分岐流路４５ｂの途中には、分岐流路４５ａよりも分岐流路４５ｂの流路抵抗を大きくする目的で設けられた蛇行流路からなる流路延長部４７が設けられている。

負圧発生装置４４は、正逆回転可能な駆動モーター４８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するようになっている。したがって、駆動モーター４８が正転駆動されると、空気流路４５を通じて第１空気室３４ａ内及び第２空気室３５ａ内が減圧されるようになっている。

そして、第１空気室３４ａ内が減圧されることにより第１変位部３７がポンプ室３１ａの容積が増加する方向に変位すると共に、第２空気室３５ａ内が減圧されることにより第２変位部３８が圧力室３２ａの容積が増加する方向に変位するようになっている。このとき、流路延長部４７が設けられた分岐流路４５ｂは分岐流路４５ａよりも流路抵抗が大きいので、駆動モーター４８が正転駆動されると、第１変位部３７が変位した後に、第２変位部３８が変位するようになっている。

大気開放機構４６は、大気開放孔４９が形成されたボックス５０内にシール部材５１を大気開放孔４９側に付設してなる大気開放弁５２が収容され、その大気開放弁５２が常にはコイルスプリング５３の付勢力により大気開放孔４９を封止する閉弁方向に付勢された構成をしている。そして、大気開放機構４６は、駆動モーター４８が逆転駆動した場合に、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５４が作動し、そのカム機構５４の作動により大気開放弁５２がコイルスプリング５３の付勢力に抗して開弁方向に変位するように構成されている。なお、本実施形態において、負圧発生装置４４、空気流路４５、第２空気室３５ａ、大気開放機構４６、駆動モーター４８及びカム機構５４によって、開放手段５５が構成されている。

したがって、駆動モーター４８が正転駆動された後に逆転駆動されると、大気開放弁５２が開弁動作することによって空気流路４５が大気に開放され、第１空気室３４ａ内及び第２空気室３５ａ内の負圧状態を解消するようになっている。

このように第１空気室３４ａ内の負圧状態が解消されると、第１変位部３７はコイルスプリング４２の付勢力によってポンプ室３１ａの容積が減少する方向に変位する。すなわち、ポンプ４３は、第１空気室３４ａ内が減圧されることによって上流側からインクをポンプ室３１ａ内に吸引する吸引駆動をする一方、第１空気室３４ａが大気開放されることを契機として、コイルスプリング４２の付勢力によってポンプ室３１ａからインクを下流側に吐出する吐出駆動をするようになっている。

そして、ポンプ室３１ａが吸引駆動する際には、ポンプ室３１ａ内に生じる負圧により下流側に位置するボール弁３９が閉弁されると共に、上流側に設けられた一方向弁４１がコイルスプリング４０の付勢力に抗して開弁される。また、ポンプ室３１ａが吐出駆動する際には、ポンプ室３１ａ内に生じる正圧により下流側に位置するボール弁３９が開弁されると共に、上流側に設けられた一方向弁４１が閉弁される。

したがって、インクカートリッジ１３がインク供給針２５に接続されてポンプ４３が吸引駆動と吐出駆動を交互に繰り返すことにより、インクカートリッジ１３からインクが消費される記録ヘッド１２に向けて断続的にインクが供給されるようになっている。

次に、以上のように構成されたプリンター１１における作用について、特にインク供給装置１４の作用に着目して説明する。
ここで、図１に示す状態は、インクカートリッジ１３の交換直後であって、一方向弁４１の弁体３６及びポンプ４３の第１変位部３７は、それぞれコイルスプリング４０，４２の付勢力で各凹部３０，３１の内底面に押し付けられた状態にあるものとする。また、ボール弁３９は対応する付勢部材により閉弁位置に付勢された状態にあると共に、大気開放機構４６は大気開放弁５２が大気開放孔４９を封止した閉弁状態にあるものとする。

始めに、このような図１に示す状態から、ポンプ４３が吸引駆動する場合について、図２（ａ）に基づいて説明する。
まず、ポンプ４３をポンプ駆動させるために、駆動モーター４８が正転駆動される。すると、負圧発生装置４４が負圧を発生し、この負圧発生装置４４に空気流路４５（分岐流路４５ａ）を通じて接続された第１空気室３４ａ内が負圧状態になる。

そのため、図２（ａ）に示すように、第１変位部３７がコイルスプリング４２の付勢力に抗して第１空気室３４ａ側に変位して、第１空気室３４ａの容積を減少させる。すると、この第１空気室３４ａの容積減少に伴い、第１変位部３７を介して第１空気室３４ａと隣接するポンプ室３１ａは逆に容積が増加し、インクがポンプ室３１ａ内に吸引される。このとき、流路抵抗の大きい分岐流路４５ｂに接続された第２空気室３５ａ内にはまだ負圧が発生していないので、第２変位部３８は変位していない。

次に、ポンプ４３が吐出駆動する場合について、図２（ｂ）に基づいて説明する。
ポンプ４３が吐出駆動する際には、駆動モーター４８が逆転駆動される。すると、大気開放機構４６のカム機構５４の作動により大気開放弁５２がコイルスプリング５３の付勢力に抗して開弁動作し、第１空気室３４ａ内の負圧状態が解消される。

そのため、図２（ｂ）に示すように、ポンプ４３の第１変位部３７がコイルスプリング４２の付勢力により凹部３１の内底面側へ変位して、第１空気室３４ａの容積を増加させる。すると、第１空気室３４ａの容積増加に伴い、第１変位部３７を介して第１空気室３４ａと隣接するポンプ室３１ａは逆に容積が減少し、インクがポンプ室３１ａ外へ吐出される。このとき、第２変位部３８はポンプ４３の吐出圧により、第２空気室３５ａ側に変位した状態となっている。

次に、以上のように構成されたプリンター１１において、ノズル開口１６の目詰まり等を解消させる目的で行われるいわゆるチョーククリーニングについて、図３及び図４に基づいて説明する。

ここで、チョーククリーニングとは、インク流路１５の途中に設けられたチョーク弁を閉じた状態（チョーク状態）で記録ヘッド１２内を吸引ポンプ２０により吸引し、チョーク弁の下流側に高い負圧を蓄積した状態でチョーク弁を開くクリーニングをいう。こうしたチョーククリーニングによれば、蓄積された高い負圧によってインクを一気に流動させることにより、通常のクリーニングでは排出されにくい増粘したインクや気泡を効率的に排出することができる。

本実施形態においては、ポンプ室３１ａよりも下流側となる位置に設けられた圧力室３２ａ及び第２変位部３８によって構成される閉塞手段５６がチョーク弁として機能するようになっている。

通常、チョーククリーニングは一定時間印刷処理が実行された後に行われるので、まず、チョーククリーニングが実施される前の段階として、ポンプ４３の駆動停止時の状態について図３（ａ）に基づいて説明する。

ポンプ４３が駆動停止される際には、吸引駆動した後に大気開放弁５２を開弁状態とする。これにより、ポンプ室３１ａ内にはコイルスプリング４２の付勢力による正圧がかかった状態となるので、図３（ａ）に示すように一方向弁４１は閉弁状態となると共に、第２変位部３８は第２空気室３５ａ側に変位した状態となる。

この状態から、閉塞段階として、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を駆動すると、インク流路１５の下流側から負圧が付与されて、圧力室３２ａ内が減圧される。これにより、図３（ｂ）に示すように第２変位部３８が圧力室３２ａの容積が減少する方向に変位して凹部３２の内底面に当接し、インク流路１５ｄの上流端開口を閉塞する。なお、圧力室３２ａ内が減圧される際には、インク流路１５ｃやポンプ室３１ａなどにも負圧が及ぶため、第１変位部３７は下死点位置に変位する。

そして、吸引ポンプ２０が一定時間以上駆動され、十分な負圧が第２変位部３８の下流側に蓄積されると、次に開放段階としてインク流路１５ｄの上流端開口を開放すべく、駆動モーター４８が正転駆動される。

すると、負圧発生装置４４が負圧を発生し、まず第１空気室３４ａ内が負圧状態になり、図４（ａ）に示すように第１変位部３７がコイルスプリング４２の付勢力に抗して第１空気室３４ａ側に変位する。これにより、一方向弁４１は開弁状態とされてポンプ室３１ａ内にインクが吸引される。

そして、ポンプ４３の吸引駆動が終了して第１変位部３７のポンプ室３１ａの容積が増加する方向への変位がほぼ終了した時点で、第１空気室３４ａに続いて第２空気室３５ａにも負圧が及ぶ。すると、図４（ｂ）に示すように第２変位部３８が圧力室３２ａの容積が増加する方向に変位して、インク流路１５ｄの上流端開口を開放する。このように、第１変位部３７の変位が抑制された状態でチョーク状態が強制的に解除されることにより、蓄積された負圧によってインクカートリッジ１３内からキャップ１９内へ一気にインクが流動し、インク流路１５内や記録ヘッド１２内のクリーニングが行われる。

ここで、第１空気室３４ａと第２空気室３５ａが同時に減圧されたり、第１空気室３４ａよりも第２空気室３５ａの方が先に減圧されたりすると、開放段階でポンプ室３１ａ内に十分な流動域を確保することができない虞がある。また、例えばインク流路１５ｄの上流端開口が開放された状態でポンプ４３の吸引駆動が行われ、圧力室３２ａ内よりもポンプ室３１ａ内の方が圧力が低くなってしまった場合には、ボール弁３９が閉弁状態となってインクの流動が抑制されてしまう虞がある。その点、本実施形態のインク供給装置１４においては、分岐流路４５ｂに流路延長部４７が設けられているため、分岐流路４５ａとの流路抵抗差により、第１変位部３７のポンプ室３１ａの容積が増加する方向への変位を抑制しつつ、インクを流動させることができる。

以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）インク流路１５を閉塞する第２変位部３８に負圧を作用させて変位させることにより、インク流路１５を開放してインクが流動可能な状態を保持することができる。これにより、インク流路１５の下流側から負圧が付与された場合には、ポンプ４３を駆動させることなくインクカートリッジ１３側からインクを連続して流動させることができる。したがって、１回の吐出駆動に伴って供給可能なインクの量が多い大型のポンプを用いることなく、十分な量のインクを連続的に流動させることができる。すなわち、インク供給装置１４の大型化を抑制しつつ、インク流路１５の下流側から付与される負圧に応じてインクをインク流路１５の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる。

（２）ポンプ４３は、第１変位部３７を介してポンプ室３１ａと隣接する第１空気室３４ａ内を開放手段５５が減圧することにより、第１変位部３７が変位して吸引駆動をする。すなわち、開放手段５５をポンプ４３の吸引駆動源として用いることができるので、装置の大型化をより抑制することができる。

（３）開放手段５５が空気流路４５を通じて減圧を開始すると、分岐流路４５ａが接続された第１空気室３４ａ内よりも、流路抵抗が大きい分岐流路４５ｂが接続された第２空気室３５ａ内の方が遅れて減圧される。したがって、第１変位部３７に負圧を作用させてポンプ室３１ａ内の容積が増加する方向に変位させた後に、第２変位部３８を変位させることができる。これにより、開放手段５５によるインク流路１５の開放に先だって、その上流側に位置するポンプ室３１ａ内にインクが流動する空間域を確保することができるので、インク流路１５の開放時には、インク流路１５の下流側から付与される負圧によってインクを勢いよく流動させることができる。

（４）記録ヘッド１２側から付与される負圧に応じて第２変位部３８がインク流路１５を閉塞する。そして、第２変位部３８の下流側の領域に十分な負圧が蓄積された段階で開放手段５５が第２変位部３８を変位させることにより、インク流路１５を開放して流体を連続的に流動させることができる。これにより、１回の吐出駆動に伴って供給可能なインクの量が多い大型のポンプを用いることなく、記録ヘッド１２内等に蓄積した気泡等を排出するチョーククリーニングを行うことができる。すなわち、プリンター１１の大型化を抑制しつつ、インク流路１５の下流側から付与される負圧に応じてインクをインク流路１５の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる。

（５）インク流路１５を開放する際に、ポンプ室３１ａの容積が増加する方向への第１変位部３７の変位が抑制されているので、インク流路１５の下流側から付与される負圧によってインクが流動する際に、ポンプの吸引駆動が行われることがない。そのため、インク流路１５ｄの上流端開口が開放された状態でポンプ４３の吸引駆動が行われ、圧力室３２ａ内よりもポンプ室３１ａ内の方が低圧となってボール弁３９が閉弁状態となり、インクの流動が抑制されてしまうといった事態を回避することができる。したがって、インク流路１５の開放に伴って、インク流路１５の下流側から付与される負圧によってインクを勢いよく流動させることができる。

なお、上記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。
・ボール弁３９の代わりに、他の逆止弁形態の一方向弁（例えば、一方向弁４１のような弁形態）のものを用いる構成としてもよい。

・第１変位部３７に突起部３６ｂのような突起部を設け、ポンプ４３の吸引駆動時に閉弁状態となる一方向弁として機能させてもよい。この場合には、ボール弁３９を備えなくてもよい。

・ポンプ４３を駆動させるための駆動源と、チョーククリーニングにおいて第２変位部３８を強制的に変位させるための駆動源を個別に備えるようにしてもよい。その場合には、加圧によってポンプ４３を駆動させるようにしてもよい。

さらに、第１空気室３４ａ内の加圧と減圧を交互に行うことでポンプ駆動を行うようにしてもよいし、第１変位部としてのピストンを往復移動させることでポンプ駆動を行うようにしてもよい。この場合には、付勢部材としてのコイルスプリング４２を備える必要はない。

・例えばインク流路１５ｂ，１５ｃが直接連通されているなど、ポンプ室３１ａ内にインクが流動する領域が確保されていれば、必ずしもポンプ４３の吸引駆動が終了した時点でチョーク状態を解除する必要はなく、例えば開放段階において第１変位部３７が下死点位置に配置されていてもよい。

・付勢部材としてのコイルスプリング４０，４２は圧縮ばねではなく引っ張りばねを適用してもよい。
・必ずしも先端側が３つに分岐された空気流路４５を用いる必要はなく、負圧発生装置４４から個別に第１空気室３４ａと第２空気室３５ａとに空気流路を接続するようにしてもよいし、第１空気室３４ａと第２空気室３５ａとを連通させた構成としてもよい。

・第１空気室３４ａと第２空気室３５ａとに個別に負圧発生装置を接続し、これらを時間差で駆動させるようにしてもよい。
・流路延長部４７は蛇行流路に限らず、例えば渦巻き状など、任意の形状とすることができる。

・分岐流路４５ａよりも分岐流路４５ｂの流路抵抗を大きくする手段は流路延長部４７に限らず、例えば分岐流路４５ｂの途中にフィルター部材などの障害物を設けて、その圧力損失によって流路抵抗を大きくするようにしてもよい。

・第１変位部３７及び第２変位部３８に圧力変動を伝えるための媒体は空気に限らず、例えばオイルなどの液体を変圧室及び減圧室に流動させるようにしてもよい。
・上記実施形態では、流体噴射装置をインクジェット式プリンターに具体化したが、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置を採用してもよく、微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等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態、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等が挙げられる。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等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又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等であってもよい。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を採用してもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。

１１…流体噴射装置としてのプリンター、１２…流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、１３…流体供給源としてのインクカートリッジ、１４…流体供給装置としてのインク供給装置、１５…流体供給流路としてのインク流路、３１ａ…ポンプ室、３２ａ…圧力室、３４ａ…変圧室としての第１空気室、３５ａ…減圧室としての第２空気室、３７…第１変位部、３８…第２変位部、４３…ポンプ、４５ａ…第１流路としての分岐流路、４５ｂ…第２流路としての分岐流路、５５…開放手段、５６…閉塞手段。

Claims (5)

1. 液体供給源側となる上流側から下流側に向けて流体を供給する流体供給流路と、
   該流体供給流路の一部をポンプ室として、該ポンプ室の容積を増減させるように変位可能な第１変位部が変位することによりポンプ駆動するポンプと、
   前記ポンプ室よりも下流側となる前記流体供給流路の一部を圧力室として、該圧力室の容積を増減させるように変位可能な第２変位部が、前記流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて、前記圧力室の容積が減少する方向に変位することにより前記流体供給流路を閉塞する閉塞手段と、
   前記第２変位部を介して前記圧力室と隣接する減圧室内を減圧し、前記第２変位部に負圧を作用させることにより、前記第２変位部を前記圧力室の容積が増加する方向に変位させて前記流体供給流路を開放する開放手段とを備えることを特徴とする流体供給装置。
2. 前記ポンプは、前記第１変位部を介して前記ポンプ室と隣接する変圧室内を前記開放手段が減圧することにより、前記第１変位部が前記ポンプ室の容積が増加する方向に変位して前記ポンプ室内に前記流体を引き入れる吸引駆動をすることを特徴とする請求項１に記載の流体供給装置。
3. 前記開放手段は、前記変圧室に接続された第１流路を通じて前記変圧室内を減圧すると共に、前記減圧室に接続された第２流路を通じて前記減圧室内を減圧するように構成され、
   前記第２流路は、前記第１流路よりも流路抵抗が大きいことを特徴とする請求項２に記載の流体供給装置。
4. 流体を噴射する流体噴射ヘッドと、流体供給源側から前記流体噴射ヘッド側に向けて前記流体を供給する請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の流体供給装置とを備えることを特徴とする流体噴射装置。
5. 流体供給流路の一部を構成するポンプ室の容積を増減させるように変位可能な第１変位部が変位してポンプ駆動することにより、液体供給源側となる上流側から下流側に向けて流体を供給する流体供給方法であって、
   前記ポンプ室の下流側において前記流体供給流路の一部を構成する圧力室の容積を増減させるように変位可能な第２変位部が、前記流体供給流路の下流側から作用する負圧に応じて前記圧力室の容積が減少する方向に変位して前記流体供給流路を閉塞する閉塞段階と、
   前記ポンプ室の容積が増加する方向への前記第１変位部の変位を抑制しつつ、前記第２変位部を介して前記圧力室と隣接する減圧室内を減圧し、前記第２変位部に負圧を作用させることにより、前記第２変位部を前記圧力室の容積が増加する方向に変位させて前記流体供給流路を開放する開放段階とを備えることを特徴とする流体供給方法。

Images