JP2012166509A - 液体供給装置、及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ室の容積変化による液体供給圧力の変化を防止し、液体を安定供給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】下流側に向けて液体を供給する液体供給流路１２５と、液体供給流路１２５の一部をポンプ室５０ａとしてポンプ室５０ａの容積を増減させるように変位部材５１が変位することによりポンプ駆動するポンプ５０と、ポンプ室５０ａの容積が増大する方向に変位部材５１を変位させる容積増大手段７３と、ポンプ室５０ａの容積が減少する方向に変位部材５１を変位させる容積減少手段７０と、を備え、容積減少手段７０が、ポンプ室５０ａの容積を減少させる方向に変位部材５１を付勢するバネ部材８０と、変位部材５１に設けられた第１の磁性体８１と、第１の磁性体８１との間で引き合う磁力を発生させる第２の磁性体８２と、を備える液体供給装置１０３に関する。
【選択図】図２

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、液体噴射ヘッドからターゲットに対して液体としてのインクを噴射させる液体噴射装置として、インクジェット式記録装置（以下、「プリンター」と称す）が広く知られている。このプリンターは、インクを収容するカートリッジから液体噴射ヘッドにインクが供給されるようになっている。例えば、下記特許文献１には、液体供給路の途中に配置したダイヤフラムポンプを収縮させることによりインクを液体噴射ヘッドに供給するようになっている。このプリンターでは、ダイヤフラムが圧縮バネで収縮した状態から該ダイヤフラムを収容する減圧室を減圧することによりダイヤフラムポンプを膨張させ、カートリッジからインクをポンプ室内に吸引し、減圧室を大気開放し、再び、圧縮バネによりダイヤフラムを収縮させることによりポンプ室内からインクを記録ヘッド側に供給することができる。

特開２００９−１６０９１３号公報

しかしながら、上記従来技術では以下の問題があった。圧縮バネの発生する荷重は、圧縮バネの固定端とダイヤフラムとを押圧する他端との距離が長くなるにつれて小さくなるため、ポンプ室の容積が大きいほど押圧荷重が大きく、容積が小さくなるに従って押圧荷重が小さくなってしまい、これによりポンプ室のインク供給圧力が変化してしまうおそれがあった。そこで、インク供給圧力の下限を保持すべく圧縮バネとしてバネ荷重の大きいものを用いることも考えられるが、この場合、減圧室を減圧してダイヤフラムポンプを膨張させる際、大きいバネ荷重に抗してダイヤフラムを膨張させる必要があるため、吸引装置が大型化してしまう。また、変位によるバネ荷重の変化を小さくすべく、圧縮バネの自由長を長くすることも考えられるが、この場合、圧縮バネのダイヤフラムポンプ内への組立性が悪くなってしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ポンプ室の容積変化による液体供給圧力の変化を防止し、液体を安定供給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を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の液体供給装置は、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前記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該ポンプ室の容積を増減させるように該ポンプ室の内面の少なくとも一部を構成する変位部材が変位することによりポンプ駆動するポンプと、前記ポンプ室の容積が増大する方向に前記変位部材を変位させる容積増大手段と、前記ポンプ室の容積が減少する方向に前記変位部材を変位させる容積減少手段と、を備え、前記容積減少手段が、前記変位部材の前記ポンプ室の外側に設けられ、該ポンプ室の容積を減少させる方向に該変位部材を付勢するバネ部材と、前記変位部材に設けられた第１の磁性体と、前記ポンプ室を形成するポンプ室形成部材の前記第１の磁性体と対向する位置に配置されて該第１の磁性体との間で引き合う磁力を発生させる第２の磁性体と、を備えることを特徴とする。

本発明の液体供給装置によれば、第１の磁性体及び第２の磁性体間で引き合う力が生じるので、ポンプ室の容積が減少するにつれて減少するバネ部材による荷重を、ポンプ室の容積が減少するにつれて増大する磁力によって補助（アシスト）することができる。よって、ポンプ室の容積変化によるバネ荷重の変化、すなわち液体の供給圧力の変化が低減され、液体供給源から下流側に液体を安定供給することができる。

また、上記液体供給装置においては、前記変位部材が非磁性体で形成され、前記第１の磁性体が前記変位部材の前記ポンプ室の外側に配置されているのが好ましい。
第１の磁性体及び第２の磁性体が直接接触してしまうと、吸着力が非常に大きくなるため、ポンプ室の容積を増大させるための荷重が大きくなってしまい、容積増大手段が大型化してしまう。そこで、本発明を採用すれば、第１の磁性体と第２の磁性体との間に非磁性体で形成された変位部材が配置されるので、第１の磁性体及び第２の磁性体が直接接触することで生じる上記不具合を防止できる。

また、上記液体供給装置においては、前記ポンプ室形成部材が非磁性体で形成され、前記第２の磁性体が前記ポンプ室形成部材の前記ポンプ室の外側に配置されているのが好ましい。
この構成によれば、第１の磁性体と第２の磁性体との間に非磁性体で形成されたポンプ室形成部材が配置されるので、第１の磁性体及び第２の磁性体が直接接触することが無く、上述のように容積増大手段が大型化するといった不具合の発生を防止できる。

また、上記液体供給装置においては、前記容積増大手段が、前記変位部材により前記ポンプ室と仕切られた減圧可能な減圧室と、該減圧室内の気体を吸引することで減圧する減圧手段と、を含むのが好ましい。
この構成によれば、減圧手段により減圧室内を減圧することで変位部材が減圧室側に変位し、ポンプ室の容積を増大させることができる。

また、上記液体供給装置においては、前記第１の磁性体の変位を磁電変換素子により検出することにより前記変位部材の変位を検出する変位検出部と、該変位検出部の検出結果に基づいて前記減圧手段の駆動を制御する制御部と、を備えるのが好ましい。
この構成によれば、第１の磁性体の変位を磁電変換素子に検出することにより検出される変位部材の変位に基づいて減圧手段を駆動するタイミングを制御できるので、所望のタイミングでポンプ室の容積を増大させることができる。

また、上記液体供給装置においては、前記ポンプ室形成部材は、前記ポンプ室の容積を減少させる方向に変位した前記変位部材に当接可能な突起部が前記ポンプ室側に形成されているのが好ましい。
この構成によれば、変位部材とポンプ室形成部材との間に突起部が介在するので、第１の磁性体と第２の磁性体とが近接し過ぎるのを防止できる。

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前記液体を供給する上記液体供給装置とを備えることを特徴とする。

本発明の液体噴射装置によれば、上記液体供給装置を備えるため、液体供給源から下流側の液体噴射ヘッドに液体を安定供給することができ、液体噴射ヘッドから液体を良好に吐出できる信頼性の高いものとなる。

本実施形態に係るプリンターの構成を示す図。 インク供給構造の概略を示す図。 インク供給機構の要部構成を示す図。 （ａ），（ｂ）は磁性体間の距離と磁力との関係に関する実験結果を示すグラフ。 ヘッドの構成を示す側断面図。 ヘッドの構成を説明する要部断面図。 変形例に係るダイヤフラムポンプの構成を示した図。

以下、図面を参照して、本発明の液体供給装置を含む液体噴射装置の一実施形態として、例えばインクジェット方式のプリンターを例に挙げて説明する。

図１に示すプリンター（液体噴射装置）１は、例えば、紙、プラスチックシートなどのシート状の媒体Ｍを搬送しつつ、該媒体Ｍにインク（液体）を噴射して所定の印刷処理を行う装置である。プリンター１は、筐体１０１と、媒体Ｍにインクを噴射するインクジェット機構１０２と、当該インクジェット機構１０２にインクを供給するインク供給機構（液体供給装置）１０３と、媒体Ｍを搬送する搬送機構１０４と、インクジェット機構１０２の保全動作を行うメンテナンス機構１０５と、これら各機構を制御する制御装置１０６とを備えている。

以下、ＸＹＺ直交座標系を設定し、当該ＸＹＺ直交座標系を適宜参照しつつ各構成要素の位置関係を説明する。本実施形態では、媒体Ｍの搬送方向をＸ方向とし、当該媒体Ｍの搬送面においてＸ方向に直交する方向をＹ方向とし、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に垂直な方向をＺ方向と表記する。

筐体１０１は、Ｙ方向を長手とするように形成されている。筐体１０１には、上記のインクジェット機構１０２、インク供給機構１０３、搬送機構１０４、メンテナンス機構１０５及び制御装置１０６の各部が取り付けられている。筐体１０１には、プラテン１３が設けられている。プラテン１３は、媒体Ｍを支持する支持部材である。プラテン１３は、筐体１０１のうちＸ方向の中央部に配置されている。プラテン１３は、＋Ｚ方向に向けられた平坦面１３ａを有している。当該平坦面１３ａは、媒体Ｍを支持する支持面として用いられる。

搬送機構１０４は、搬送ローラーや当該搬送ローラーを駆動するモーターなどを有している。搬送機構１０４は、筐体１０１の−Ｘ側から当該筐体１０１の内部に媒体Ｍを搬送し、当該筐体１０１の＋Ｘ側から当該筐体１０１の外部に排出する。搬送機構１０４は、筐体１０１の内部において、媒体Ｍがプラテン１３上を通過するように当該媒体Ｍを搬送する。搬送機構１０４は、制御装置１０６によって搬送のタイミングや搬送量などが制御されるようになっている。

インクジェット機構１０２は、インクを噴射するヘッド１１０を含むヘッドユニット１００と、当該ヘッドユニット１００を保持して移動させるヘッド移動機構１０７とを有している。ヘッドユニット１００は、ヘッド１１０と該ヘッド１１０に設けられる自己封止弁２を含む。

ヘッド１１０は、プラテン１３上に送り出された媒体Ｍに向けてインクを噴射する。ヘッド１１０は、インクを噴射する噴射面（ノズル形成面）１１０ａを有している。噴射面１１０ａは、Ｚ方向に向けられており、例えばプラテン１３の平坦面１３ａに対向するように配置されている。

ヘッド移動機構１０７は、キャリッジ４を有している。ヘッド１１０は、当該キャリッジ４に固定されている。キャリッジ４は、筐体１０１の長手方向（Ｘ方向）に架けられたガイド軸８に当接されている。ヘッド１１０及びキャリッジ４は、プラテン１３の＋Ｚ方向に配置されている。

ヘッド移動機構１０７は、キャリッジ４の他、パルスモーター９と、当該パルスモーター９によって回転駆動される駆動プーリー１０と、駆動プーリー１０とは筐体１０１の幅方向の反対側に設けられた遊転プーリー１１と、駆動プーリー１０と遊転プーリー１１との間に掛け渡されてキャリッジ４に接続されたタイミングベルト１２とを有している。

キャリッジ４は、当該タイミングベルト１２に接続されている。キャリッジ４は、タイミングベルト１２の回転に伴ってＹ方向に移動可能に設けられている。Ｙ方向へ移動する際、キャリッジ４は、ガイド軸８によって案内されるようになっている。

インク供給機構１０３は、インクジェット機構１０２のヘッド１１０にインク供給源としてのインクカートリッジ６に収容されているインクをヘッド１１０に供給するためのものである。インク供給機構１０３には、複数のインクカートリッジ６が収容されている。本実施形態のプリンター１は、インクカートリッジ６がヘッド１１０とは異なる位置に収容される構成（オフキャリッジ型）である。

図２はプリンター１のインク供給構造の概略を示す図である。図２に示すように、インク供給機構１０３には、インクカートリッジ６に上流端が接続されると共に、ヘッド１１０に下流端が接続された状態で、インクカートリッジ６側となる上流側からヘッド１１０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）１２５が設けられている。

なお、プリンター１には、そのプリンター１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機構１０３が設けられている。なお、それらの構成は同じであるため、図２には何れか一色のインクを供給する一つのインク供給機構１０３をヘッド１１０及び一つのインクカートリッジ６と共に図示している。そして、以下においては、この図２に示す一つのインク供給機構１０３のインク流路１２５を介して上流側のインクカートリッジ６から下流側のヘッド１１０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。

インクカートリッジ６は、内部にインクを収容するインク収容部６ａと、該インク収容部６ａを覆う略箱体形状のケース６ｂと、を備えている。また、インク収容部６ａの一端側には筒部７が突出形成され、筒部７の先端にはインクを導出可能なインク供給口７ａが形成されている。そして、インクカートリッジ６をインク供給機構１０３に接続する際には、このインク供給口７ａに対してインク供給機構１０３からインク流路１２５の上流端を構成するべく突設されたインク供給針１２８が挿入されるようになっている。

インク供給機構１０３は、ヘッド１１０を含むヘッドユニット１００と、インクカートリッジ６との間を接続するインク流路１２５と、ダイヤフラムポンプ５０と、容積減少手段７０と、容積増大手段７３と、を備えている。

インク流路１２５はチューブ状の樹脂材料を主体に構成されるものであり、ヘッドユニット１００とダイヤフラムポンプ５０との間を接続する第１のインク流路１２５ａと、ダイヤフラムポンプ５０とインクカートリッジ６との間を接続する第２のインク流路１２５ｂと、上記ダイヤフラムポンプ５０内のポンプ室５０ａと、を含む。第１のインク流路１２５ａ及び第２のインク流路１２５ｂの構成材料としては、例えばポリプロピレンやポリエチレン等を用いることができる。

第１のインク流路１２５ａの途中にはチョーク弁６１が設けられている。チョーク弁６１は制御装置１０６に電気的に接続されており、その開閉が制御されるようになっている。チョーク弁６１は、第１のインク流路１２５ａを必要に応じて閉塞することで、インクカートリッジ６からヘッド１１０側にインクを初期充填する場合或いはヘッド１１０のクリーニング時に用いられる。

第１のインク流路１２５ａとダイヤフラムポンプ５０とは逆止弁６２を介して接続されている。また、第２のインク流路１２５ｂとダイヤフラムポンプ５０とは逆止弁６３を介して接続されている。逆止弁６２はダイヤフラムポンプ５０側からヘッドユニット１００側に向かってインクを流入させるとともに、ヘッドユニット１００側からダイヤフラムポンプ５０側へのインクの逆流を防止するためのものである。また、逆止弁６３はインクカートリッジ６側からダイヤフラムポンプ５０側に向かってインクを流入させるとともに、ダイヤフラムポンプ５０側からインクカートリッジ６側へのインクの逆流を防止するためのものである。

ダイヤフラムポンプ５０は、ダイヤフラム（変位部材）５１と、インク流路１２５の一部を構成するポンプ室形成部材５５と、該ポンプ室形成部材５５及び上記ダイヤフラム５１から構成される上記ポンプ室５０ａと、を含み、該ポンプ室５０ａの容積を増減させるようにダイヤフラム５１を変位することによりポンプ駆動するものである。

ダイヤフラム５１は、例えばブチルゴムやフィルムで形成することができる。すなわち、本実施形態においては、ダイヤフラム５１は非磁性体から構成されている。なお、フィルムを用いてダイヤフラム５１を構成する場合、上記ポンプ室形成部材５５と同じ非磁性体材料（上述のポリプロピレン又はポリエチレン等）で形成するのが望ましい。この場合、ダイヤフラム５１とポンプ室形成部材５５とを熱溶着することでポンプ室５０ａを構成することができる。

また、ダイヤフラム５１は、上記容積減少手段７０及び容積増大手段７３により変位されるようになっている。容積増大手段７３は、ダイヤフラムポンプ５０のポンプ室５０ａの容積が増大する方向にダイヤフラム５１を変位させるためのものである。容積増大手段７３は、ダイヤフラム５１によりポンプ室５０ａと仕切られた減圧室７１と、該減圧室７１を区画する減圧室形成部材３４と、該減圧室形成部材３４に接続される負圧発生装置（減圧手段）７３ａと、大気開放機構７４と、を備えている。

図３はインク供給機構１０３の要部構成を示す図である。図３に示すように、減圧室形成部材３４の凹部３４ａには、二股に分岐した空気流路４７を介して気体としての空気を吸引する吸引ポンプ等からなる負圧発生装置としての減圧ポンプ７３ａと大気開放機構７４が接続されている。減圧ポンプ７３ａは、正逆回転可能な駆動モーター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４７を介して接続された減圧室形成部材３４の凹部３４ａ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。この構成により、減圧室形成部材３４の凹部３４ａとダイヤフラム５１とで囲み形成される容積可変の空間域は、減圧ポンプ７３ａの駆動に伴い負圧状態となる減圧室７１として機能するようになっている。駆動モーター４９は、制御装置１０６に電気的に接続されており、負圧発生装置７３ａの駆動が制御されるようになっている。

一方、大気開放機構７４は、大気開放孔７６が形成されたボックス７４ｄ内にシール部材７４ａを大気開放孔７６側に付設してなる大気開放弁７４ｂが収容され、その大気開放弁７４ｂが常にはコイルスプリング７４ｃの付勢力により大気開放孔７６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７４は、制御装置１０６により駆動モーター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４８が作動し、そのカム機構４８の作動により大気開放弁７４ｂがコイルスプリング７４ｃ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。すなわち、大気開放機構７４は、空気流路４７を介して接続された減圧室７１が負圧状態になっている場合に大気開放弁７４ｂが開弁動作することにより、その減圧室７１内を大気に開放して負圧状態を解消できるようになっている。

また、減圧室７１内にはダイヤフラム５１の変位を検出するための変位検出部としてのホール素子（磁電変換素子）７５が設けられている。また、ホール素子７５は制御装置１０６に電気的に接続されている。具体的にホール素子７５は磁性体８１の変位を検出し、該検出結果を制御装置１０６に送信するようになっている。制御装置１０６は、磁性体８１の変位量からダイヤフラム５１の変位量を導き、これによりポンプ室５０ａの容積を算出するようになっている。

このような構成に基づいて、容積増大手段７３は、駆動モーター４９を正転駆動することで減圧ポンプ７３ａを駆動することで減圧室７１内を減圧し、ポンプ室５０ａに対して減圧室７１を負圧とすることでダイヤフラム５１をポンプ室５０ａの容積を増大させる方向、すなわち減圧室形成部材３４側に変位させるようになっている。なお、減圧ポンプ７３ａとしては、後述する第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２間に生じている磁力及びバネ部材５０の付勢力に逆らってダイヤフラム５１を変位させるだけの強さの負圧を発生させることが可能な能力のものが用いられる。

具体的に制御装置１０６は、ポンプ室５０ａの容積が下限値に到達すると該ポンプ室５０ａ内にインクカートリッジ６側からインクを供給すべく、上記減圧ポンプ７３ａを駆動させるようにしている。これにより、制御装置１０６はポンプ室５０ａ内にインクを供給する場合のみ減圧ポンプ７３ａを選択的に駆動させるので、必要以上に減圧ポンプ７３ａを駆動させることでプリンター１の消費電力が大きくなったり、減圧ポンプ７３ａのポンプの寿命を縮めてしまうといった不具合の発生を防止している。

ポンプ室５０ａの容積が増大するとインクカートリッジ６側から逆止弁６３を介してポンプ室５０ａ内にインクが供給されるようになっている。大気開放機構７４は、ポンプ室５０ａ内にインクを供給した後、大気開放弁７４ｂを開弁動作することにより減圧室７１内を大気に開放して負圧状態を解消するようになっている。

一方、容積減少手段７０は、ダイヤフラムポンプ５０のポンプ室５０ａの容積が減少する方向にダイヤフラム５１を変位させるためのものである。容積減少手段７０は、ダイヤフラム５１のポンプ室５０ａの外側であって減圧室形成部材３４の凹部３４ａ内に設けられたバネ部材５０と、第１の磁性体８１と、第２の磁性体８２と、を含む。

バネ部材５０は一端がダイヤフラム５１に固定されており、他端が上記凹部３４ａに固定されている。バネ部材５０は例えば圧縮バネから構成されており、弾性変形した状態で取り付けられている。そのため、バネ部材５０はポンプ室５０ａの容量を減少する方向にダイヤフラム５１を付勢した状態に取り付けられている。

第１の磁性体８１は、ダイヤフラム５１におけるポンプ室５０ａの外側に配置されている。一方、第２の磁性体８２は、ポンプ室形成部材５５のポンプ室５０ａの外側であって第１の磁性体８１と対向する位置に配置されている。第１の磁性体８１と第２の磁性体８２との間には、互いが引き合う磁力が発生するようになっている。本実施形態では、第１の磁性体８１が磁石から構成されており、第２の磁性体８２が金属板から構成されている。なお、第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２の組み合わせとして採用可能な材料は、これらに限られない。すなわち、第１の磁性体８１と第２の磁性体８２とは互いが引き合う磁力を発生させるもの同士であれば種々の磁性材料（一方が金属で他方が磁石の場合、或いは両方が磁石の場合を含む）を用いることができる。

ところで、ダイヤフラム５１に取り付けられたバネ部材５０は、ポンプ室５０ａの容積が減少するに従って自由長に近づくため、付勢力が減少してくる。すると、バネ部材５０によるダイヤフラム５１を圧縮する力、すなわちポンプ室５０ａからヘッド１１０側に送られるインクの供給圧力が低下しまうおそれがある。インクの供給圧力が低下するとヘッド１１０にインクを安定供給することが難しくなる。

これに対し、本実施形態に係る容積減少手段７０は、ダイヤフラム５１が圧縮されてポンプ室５０ａの容量が小さくなるに従って接近した第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２間で生じる引き合う力（磁力）を利用し、バネ部材５０が伸びるに従って減少していく付勢力を補助（アシスト）するようにしている。これにより、ダイヤフラムポンプ５０は、上記容積減少手段７０の作用により、ダイヤフラム５１を安定した力で圧縮することができ、ポンプ室５０ａ内のインクをヘッドユニット１００（ヘッド１１０）側に供給することができるようになっている。

ここで、上述した第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２間に発生する磁力は後述の実験結果に示されるように両磁性体８１，８２間の距離によって変化する。図４は磁性体間の距離と磁力との関係に関する実験結果を示すグラフであり、具体的に同図（ａ）は空間磁束密度と磁性体間の距離との関係を示し、同図（ｂ）は磁性体間の距離と吸引力（磁力）との関係を示している。なお、本実験では一方の磁性体としてφ２０×１０ｍｍのネオジム磁石を用い、他方の磁性体として鉄板を用い、両者の距離を変化させた際、両者の間に生じる磁力（吸引力）及び空間磁束密度の変化について測定した。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、磁石及び鉄板間の距離が大きくなると、空間磁束密度及び磁力が低下することが確認できる。また、磁石及び鉄板間の距離が０の場合、すなわち磁石及び鉄板が接触している場合、空間磁束密度及び磁力が最大となることが確認できる。

上述の結果に示されるように、ポンプ室５０ａの容積を最小とする位置までダイヤフラム５１が移動した際、第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２間の距離が近すぎると、両者８１，８２間に生じる磁力が強くなってしまう。容積増大手段７３の減圧ポンプ７３ａは、第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２間に生じている強い磁力に逆らってダイヤフラム５１をポンプ室５０ａの容積を増大させる方向に変位させる必要があるため、大容量のものを採用する必要が生じてしまう。減圧ポンプ７３ａとして負圧発生能力の高いものを採用するとプリンター１のコストが嵩むため好ましくない。

そこで、本実施形態では、容量の小さい減圧ポンプ７３ａがダイヤフラム５１を移動させることができるように、ポンプ室５０ａの容積が最小となった際、磁力が大きくなりすぎない位置に第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２を配置させるようにしている。これにより、減圧ポンプ７３ａが大型化することでプリンター１のコストが嵩むのを防止している。

具体的には、図２、３に示したように第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２をいずれもポンプ室５０ａの外側に配置している。これにより、ポンプ室５０ａの容積が最小となった場合においても、第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２間に非磁性体材料で形成されるダイヤフラム５１及びポンプ室形成部材５５が介在することで第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２同士が直接接触してしまうことを防止している。

メンテナンス機構１０５は、ヘッド１１０の噴射面１１０ａを払拭するワイピング機構１１１と、当該噴射面１１０ａを覆うキャッピング機構１１２と、を有している。キャッピング機構１１２は、ヘッド１１０の噴射面１１０ａを覆いつつ当該噴射面１１０ａ上の空間を吸引することでノズルＮＺ（図５，６参照）からインクを排出させる吸引動作時に用いられる吸引用キャップ部１１２ａを有している。

吸引用キャップ部１１２ａには、吸引ポンプなどの吸引機構１１３が接続されており、内部にインク吸収部材１１４が設けられている。吸引用キャップ部１１２ａは、吸引機構１１３により、噴射面１１０ａを覆いつつ当該噴射面１１０ａとの間に生じる内部空間を吸引できるようになっている。ヘッド１１０から吸引機構１１３側に排出された廃インクは、廃インク回収機構１１５において回収されるようになっている。

また、メンテナンス機構１０５は、図１に示したように、ヘッド１１０のホームポジションに配置されている。このホームポジションは、媒体Ｍに対して印刷が行われる領域から外れた領域に設定されている。本実施形態では、プラテン１３の＋Ｙ側にホームポジションが設定されている。ホームポジションは、例えばプリンター１の電源がオフである時や長時間に亘って記録が行われない時、或いはメンテナス作業を行う際にヘッド１１０が待機する場所である。

図５は、ヘッドユニット１００の構成を示す側断面図である。図６は、ヘッド１１０の構成を説明する要部断面図である。図５，６に示されるように、ヘッド１１０は、導入針ユニット１７、ヘッドケース１８、流路ユニット１９及びアクチュエータユニット２０を備えている。

導入針ユニット１７の上面には、フィルター２１を介在させた状態で２本のインク導入針２２が並んで取り付けられている。導入針ユニット１７の内部には、各インク導入針２２に対応したインク導入路２３が形成されている。インク導入路２３の上端は、フィルター２１を介してインク導入針２２に接続されている。インク導入路２３の下端は、パッキン２４を介してヘッドケース１８内部のケース流路２５に接続されている。インク導入針２２には、それぞれ自己封止弁２が装着されている。

自己封止弁２は、例えばポリプロピレン等の樹脂製材料を用いて形成されている。自己封止弁２には、インク室２７が設けられている。インク室２７は、例えばすり鉢状に形成された凹部２７ａを有している。凹部２７ａは、開口部２７ｂを有している。開口部２７ｂには、透明な弾性シート２６が貼り付けられている。凹部２７ａの底部には、連通孔２７ｃが形成されている。連通孔２７ｃは、インク室２７の凹部２７ａとインク供給室２７ｄとの間を連通するように形成されている。インク供給室２７ｄは、インク流路１２５に接続されている。インク供給室２７ｄのうちインク流路１２５との接続部分には、例えば不図示のフィルタなどが設けられている。

弾性シート２６は、開口部２７ｂを塞ぐように貼り付けられている。弾性シート２６は、インク室２７の圧力に応じて変位するようになっている。弾性シート２６は、例えば後述する付勢部材２７ｆの付勢力によってインク室２７の容積が増加する方向に付勢力を受け、凹部２７ａの外側へ向けて突出した状態となっており、インク室２７の圧力が外部の圧力よりも低い所定の圧力になるとインク室２７の容積が減少する方向に変位する。

弾性シート２６には、弁２７ｅが取り付けられている。弁２７ｅは、凹部２７ａから連通孔２７ｃを介してインク供給室２７ｄに接続されており、インク供給室２７ｄ側から連通孔２７ｃを開閉するように形成されている。弁２７ｅは、弾性シート２６のインク室の容積が増減による変位に連動して連通孔２７ｃを開閉するようになっている。具体的には、インク室２７の容積が減少する方向に弾性シート２６が変位したときに連通孔２７ｃが開状態となり、インク室２７の容積が増加する方向に弾性シート２６が変位したときには連通孔２７ｃが閉状態となる。弁２７ｅの弾性シート２６側の端部には、所定の付勢力を付与する付勢部材２７ｆが取り付けられており、その付勢力により弾性シート２６がインク室２７の容積が減少する方向に変位して連通孔２７ｃが開状態となるインク室２７の外部の圧力より低い所定の圧力が設定されている。

自己封止弁２は、針接続部２８に接続されている。針接続部２８は、インク導入針２２自己封止弁２とインク導入針２２とを接続する部分である。インク室２７の凹部２７ａには、当該針接続部２８に接続される接続流路２９が形成されている。針接続部２８の内部空間には、インク導入針２２がほぼ隙間無く嵌め込まれるシール材３１が設けられている。インク導入針２２がシール材３１に嵌め込まれることで、自己封止弁２と導入針ユニット１７との間がほぼ漏れの無い状態で接続されるようになっている。

図５に示すように、ヘッドケース１８は、合成樹脂などを用いて形成されている。ヘッドケース１８は、例えば中空部を有するように箱型に形成されている。ヘッドケース１８は、上端側がパッキン２４を介して導入針ユニット１７を取り付けられている。ヘッドケース１８の下端面には、流路ユニット１９が接合されている。ヘッドケース１８の内部に形成された中空部３７内には、アクチュエータユニット２０が収容されている。

ヘッドケース１８の内部には、高さ方向を貫通してケース流路２５が設けられている。
ケース流路２５の上端は、パッキン２４を介して導入針ユニット１７のインク導入路２３に連通されている。ケース流路２５の下端は、流路ユニット１９内の共通インク室４４に連通されている。このため、インク導入針２２から導入されたインクは、インク導入路２３及びケース流路２５を通じて共通インク室４４側に供給されるようになっている。

アクチュエータユニット２０は、例えば櫛歯状に配置された複数の圧電振動子３８と、当該圧電振動子３８を保持する固定板３９と、圧電振動子３８に対して制御装置１０６からの駆動信号を供給するフレキシブルケーブル４０とを有している。

圧電振動子３８は、図中下側端部が固定板３９の下端面から突出するように固定されている。このように、各圧電振動子３８は、所謂片持ち梁の状態で固定板３９上に取り付けられている。各圧電振動子３８を支持する固定板３９は、例えば厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼によって構成されている。固定板３９のうち圧電振動子３８の固定された面とは異なる面が中空部３７を区画するケース内壁面に接着されている。

流路ユニット１９は、振動板４１、流路基板４２及びノズル基板４３を有している。振動板４１、流路基板４２及びノズル基板４３は、積層された状態で接着されている。流路ユニット１９は、共通インク室４４からインク供給口４５、圧力室４６を通り、ノズルＮＺに至るまでの一連のインク流路（液体流路）を構成している。圧力室４６は、ノズルＮＺの配列方向（ノズル列方向）に対して直交する方向が長手方向となるように形成されている。

共通インク室４４は、ケース流路２５に接続されている。共通インク室４４には、インク導入針２２側からのインクが導入される室である。また、共通インク室４４は、インク供給口４５に接続されている。共通インク室４４に導入されたインクは、当該インク供給口４５を通じて各圧力室４６に分配されるようになっている。

ノズル基板４３は、流路ユニット１９の底部に配置されている。ノズル基板４３には、媒体Ｍに形成される画像などのドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズルＮＺが形成されている。ノズル基板４３としては、例えばステンレス鋼などの金属製の板材が用いられる。

このような構成のヘッド１１０では、ケース流路２５から共通インク室４４及び圧力室４６を通ってノズルＮＺに至る一連のインク流路が形成されている。上記の圧電振動子を素子長手方向に伸縮させると振動板４１が変形し、圧力室４６の容積が変化する。これにより、圧力室４６内のインク圧力が変化する。そして、この圧力室４６内のインク圧力の変化を利用することで、ノズルＮＺからインク滴を吐出させることができる。

次に、上記プリンター１の動作として本発明の特徴部分であるインク供給機構１０３の動作を主体に説明する。プリンター１は、チョーク弁６１を閉塞した状態で行われるインクの初期充填動作により、インクカートリッジ６からヘッドユニット１００のヘッド１１０にインクが充填された状態となっている。

プリンター１は、圧電振動子３８に駆動信号を入力し、圧電振動子３８を伸縮させることで圧力室４６の容積を変化させ、インクを収容した圧力室４６の圧力を変動させる。この圧力の変動によって、ノズルＮＺからインクが噴射される。ノズルＮＺからインクが噴射されると自己封止弁２のインク室２７の容積が減少する。このとき、弾性シート２６が弁２７ｅが開く方向に変位することで第１のインク流路１２５ａを介してインク室２７内にインクが補充される。

このとき、ダイヤフラムポンプ５０は、ダイヤフラム５１がポンプ室５０ａの容積を減少させる方向に変位し、第１のインク流路１２５ａを介してヘッドユニット１００（自己封止弁２）にインクを供給する。ノズルＮＺからインクが噴射されるに従って、ポンプ室５０ａは内部に収容されているインクが無くなるまで容積が減少し続ける。

このとき、ダイヤフラムポンプ５０では容積減少手段７０が機能する。具体的に、ポンプ室５０ａの容積を減少させる方向に変位するダイヤフラム５１はバネ部材５０の付勢力によって一定の圧縮力が付与される。これにより、ポンプ室５０ａ内からヘッドユニット１００側にインクを安定した圧力で供給することができる。なお、容積減少手段７０の機能時は、制御装置１０６は大気開放機構７４の大気開放弁７４ｂを解放させるようにしておく。

容積減少手段７０は、バネ部材５０はポンプ室５０ａの容積減少に伴って自由長に近づくにつれて付勢力が減少してくるものの、第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２間で引力（磁力）が発生させることができる。これによりバネ部材５０が伸びるに従って減少していく付勢力を補助（アシスト）し、ダイヤフラム５１を安定した力で圧縮することができ、ポンプ室５０ａ内のインクをヘッドユニット１００（ヘッド１１０）側に供給することができる。

一方、制御装置１０６は、ホール素子７５の検出結果に基づいてポンプ室５０ａの容積を算出し、ポンプ室５０ａの容積が下限値に到達すると判断した場合、容積増大手段７３の減圧ポンプ７３ａを駆動させる。

具体的に、制御装置１０６により駆動モーター４９が正転駆動することで、空気流路４７を介して接続された減圧室７１内を減圧し、ポンプ室５０ａに対して減圧室７１が負圧となる。本実施形態では、第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２間に発生する磁力が大きくなりすぎない位置に該第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２が配置されているので、上記負圧によってダイヤフラム５１がポンプ室５０ａの容積を増大させる方向、すなわち減圧室形成部材３４側に変位する。ポンプ室５０ａの容積の増大に伴ってインクカートリッジ６側から逆止弁６３を介して該ポンプ室５０ａ内にインクを供給することができる。

制御装置１０６は、ポンプ室５０ａ内にインクが補充されると減圧ポンプ７３ａの駆動を停止した後、大気開放機構７４を駆動する。具体的に、制御装置１０６により駆動モーター４９を逆転駆動させることで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カム機構４８を作動させ、そのカム機構４８の作動により大気開放弁７４ｂをコイルスプリング７４ｃの付勢力に抗して開弁方向に変位させる。これにより、大気開放機構７４は大気開放弁７４ｂを開弁させることで減圧室７１内を大気に開放して負圧状態を解消する。これにより、ダイヤフラムポンプ５０はポンプ室５０ａ内のインクをヘッドユニット１００（ヘッド１１０）側に供給可能な状態となる。

同様にして、ダイヤフラムポンプ５０は上記容積減少手段７０及び容積増大手段７３を交互に駆動させることでヘッドユニット１００側にインクを安定供給することができる。したがって、本実施形態に係るプリンター１によれば、ヘッド１１０にインクが安定して供給されるため、各ノズルＮＺからインクを良好に噴射可能な信頼性の高いものとなる。

以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２を両方ともポンプ室５０ａの外側に配置しているが、少なくとも一方をポンプ室５０ａ内に配置する構成であっても構わない。この場合、ポンプ室５０ａ内に配置する磁性体としては、インク耐性を有する磁性ステンレス（例えば、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４０１等）を用いるのが好ましい。

また、図７に示すようにポンプ室５０ａの容積を減少させる方向に変位したダイヤフラム５１に当接可能な突起部９０をポンプ室形成部材５５に設けるようにしても構わない。この構成によれば、ポンプ室形成部材５５に設けられた突起部９０がダイヤフラム５１に当接することで、ダイヤフラム５１とポンプ室形成部材５５との間に突起部９０が介在するので、第１の磁性体８１と第２の磁性体８２とが接近し過ぎるのを防止することができ、第１の磁性体８１及び第２の磁性体８２間に生じる磁力の大きさを調整することができる。

１…プリンター（液体噴射装置）、６…インクカートリッジ（液体供給源）、３４…減圧室形成部材、５０ａ…ポンプ室、５１…ダイヤフラム（変位部材）、５５…ポンプ室形成部材、７０…容積減少手段、７１…減圧室、７３…容積増大手段、７５…ホール素子（変位検出部）、８１…第１の磁性体、８２…第２の磁性体、９０…突起部、１０３…インク供給機構（液体供給装置）、１０６…制御装置（制御部）、１１０…ヘッド（液体噴射ヘッド）

Claims (7)

1. 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前記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該ポンプ室の容積を増減させるように該ポンプ室の内面の少なくとも一部を構成する変位部材が変位することによりポンプ駆動するポンプと、
   前記ポンプ室の容積が増大する方向に前記変位部材を変位させる容積増大手段と、
   前記ポンプ室の容積が減少する方向に前記変位部材を変位させる容積減少手段と、
   を備え、
   前記容積減少手段が、前記変位部材の前記ポンプ室の外側に設けられ、該ポンプ室の容積を減少させる方向に該変位部材を付勢するバネ部材と、前記変位部材に設けられた第１の磁性体と、前記ポンプ室を形成するポンプ室形成部材の前記第１の磁性体と対向する位置に配置されて該第１の磁性体との間で引き合う磁力を発生させる第２の磁性体と、を備える液体供給装置。
2. 前記変位部材が非磁性体で形成され、前記第１の磁性体が前記変位部材の前記ポンプ室の外側に配置されている請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記ポンプ室形成部材が非磁性体で形成され、前記第２の磁性体が前記ポンプ室形成部材の前記ポンプ室の外側に配置されている請求項１又は２に記載の液体供給装置。
4. 前記容積増大手段が、前記変位部材により前記ポンプ室と仕切られた減圧可能な減圧室と、該減圧室内の気体を吸引することで減圧する減圧手段と、を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体供給装置。
5. 前記第１の磁性体の変位を磁電変換素子により検出することにより前記変位部材の変位を検出する変位検出部と、該変位検出部の検出結果に基づいて前記減圧手段の駆動を制御する制御部と、を備える請求項４に記載の液体供給装置。
6. 前記ポンプ室形成部材は、前記ポンプ室の容積を減少させる方向に変位した前記変位部材に当接可能な突起部が前記ポンプ室側に形成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体供給装置。
7. 液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドに前記液体を供給する請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体供給装置とを備える液体噴射装置。

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