JP2018058255A - 液体噴射装置及び液体噴射装置の流体排出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体噴射部につながる流路にフィルターを設置した場合にも、適切に液体を供給することができる液体噴射装置及び液体噴射装置の流体排出方法を提供する。【解決手段】液体噴射装置１１は、液体を噴射する液体噴射部１３と、液体供給源１４から液体噴射部１３に向けて液体を供給可能に設けられた供給流路１５と、第１端が供給流路１５の第１位置Ｐ１に接続されるとともに第２端が供給流路１５の第１位置Ｐ１より液体噴射部１３に近い第２位置Ｐ２に接続されて供給流路１５と循環流路３６を形成する帰還流路３５と、循環流路３６内の流体を流動可能な循環ポンプ３７と、異物を捕集するフィルター４１を有して、帰還流路３５の一部を構成する交換可能なフィルターユニット４０と、帰還流路３５に接続され、流体を外部に排出可能に設けられた排出流路３８と、外部から排出流路３８への流体の混入を規制可能な流入規制部３９と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、液体噴射装置及び液体噴射装置の流体排出方法に関する。

液体噴射装置の一例として、インクの供給流路にフィルターを設けたインクジェット式のプリンターがある（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−６２８５８号公報

液体の流路に設けられたフィルターが固形物や気泡などの異物を捕集すると、供給流路の圧力損失が増して、液体の供給不足が生じる、という課題がある。このような課題は、インクを噴射して印刷を行うプリンターに限らず、流路を通じて供給される液体を噴射する液体噴射装置においては、概ね共通したものとなっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体噴射部につながる流路にフィルターを設置した場合にも、適切に液体を供給することができる液体噴射装置及び液体噴射装置の流体排出方法を提供することにある。

上記課題を解決する液体噴射装置は、液体を噴射する液体噴射部と、液体供給源から前記液体噴射部に向けて前記液体を供給可能に設けられた供給流路と、第１端が前記供給流路の第１位置に接続されるとともに第２端が前記供給流路の前記第１位置より前記液体噴射部に近い第２位置に接続されて、前記供給流路と循環流路を形成する帰還流路と、前記循環流路内の流体を流動可能なポンプと、異物を捕集するフィルターを有して、前記帰還流路の一部を構成する交換可能なフィルターユニットと、前記帰還流路に接続され、前記流体を外部に排出可能に設けられた排出流路と、外部から前記排出流路への流体の混入を規制可能な流入規制部と、を備える。

液体噴射装置の一実施形態の全体構成図。 図１の液体噴射装置の電気的構成を示すブロック図。 図１の液体噴射装置が備える圧力調整機構の断面図。 図１の液体噴射装置が備えるフィルターユニット及び流入規制部の断面図。 図１の液体噴射装置が流体を排出するときの動作順序を示すフローチャート。 図４に示す構成の変更例を示す断面図。

以下、液体噴射装置及び液体噴射装置の流体排出方法の実施形態について、図を参照して説明する。液体噴射装置は、例えば、用紙などの媒体に液体の一例であるインクを噴射することによって記録（印刷）を行うインクジェット式のプリンターである。

図１に示すように、液体噴射装置１１は、媒体Ｓに向けてノズル１２から液体を噴射する液体噴射部１３と、液体供給源１４から液体噴射部１３に向けて液体を供給可能に設けられた供給流路１５と、液体噴射部１３のメンテナンスを行うためのメンテナンス装置２０と、を備える。本実施形態の液体噴射装置１１は、液体供給源１４として、異なる種類の液体を収容する複数の液体収容体を備え、ノズル１２及び供給流路１５は液体の種類に応じて設けられる。また、ノズル１２は１種の液体に対して複数設けられる。

少なくとも１つの液体供給源１４に収容される液体は、溶液である水に対して沈降性を示す顔料を混ぜたインク（例えば、白色の顔料を含むホワイトインク）であり、他の液体供給源１４に収容される液体は、顔料を含まないか、顔料の含有量が少ないインク（例えば、シアン、マゼンタ、イエローなどのカラーインク）である。

液体供給源１４は、例えば液体を収容する袋体１４ａと、袋体１４ａを収容する収容ケース１４ｂと、袋体１４ａに収容された液体を収容ケース１４ｂの外に導出するための導出部１４ｃと、を備える。この場合、液体噴射装置１１は、液体供給源１４が着脱可能に装着される装着部３０を備える。

装着部３０は、液体供給源１４の液体を液体噴射部１３に向けて加圧供給するための供給ポンプ３１を備える。供給ポンプ３１は、例えばダイヤフラムポンプであり、供給ポンプ３１の上流側と下流側にはそれぞれ一方向弁３２，３３が設けられる。供給ポンプ３１は、例えばチューブポンプでもよいし、収容ケース１４ｂ内に加圧した気体を送出して袋体１４ａを押し潰すことにより液体を供給する送気ポンプでもよい。そして、供給ポンプ３１がチューブポンプまたは送気ポンプの場合には一方向弁３２，３３を設けなくてもよい。

供給流路１５の途中に液体を一時貯留する液体貯留部６３を設けると、液体噴射部１３に供給される液体の圧力が安定する。液体貯留部６３は、内部を大気開放した開放系のタンクにしてもよいが、壁面の一部を撓み変位可能なフィルム６３ａで形成した閉鎖系の液体貯留室にすると、液体への気体の混入が抑制できる。

液体噴射部１３は、供給流路１５を通じて供給される液体が一時貯留される共通液室１７と、複数のノズル１２に個別に対応するように設けられる複数のキャビティ１８と、各キャビティ１８に個別に対応するように設けられる複数のアクチュエーター１９と、を備える。そして、アクチュエーター１９の駆動により、ノズル１２から液体が噴射される。

共通液室１７の上流側に、加圧供給される液体の圧力を調整する圧力調整機構７０を設けると、ノズル１２に供給される液体の圧力が安定する。共通液室１７の上流側には、液体を濾過するフィルター３４を設けるとよい。フィルター３４は、液体噴射部１３内を通過できない異物を捕集可能な捕集能力を備える。

液体噴射装置１１が液体噴射部１３を保持する保持部１６を備える場合、保持部１６が圧力調整機構７０及びフィルター３４を保持するようにしてもよい。保持部１６は、シリアルタイプの液体噴射部１３を保持して媒体Ｓを横切るように往復移動するキャリッジであってもよいし、ラインヘッドタイプの液体噴射部１３を媒体Ｓの搬送経路上に固定して配置するものであってもよい。

液体噴射装置１１では、ノズル１２の目詰まり、液体噴射部１３への気泡の混入、またはノズル１２周辺への異物の付着などに起因して生じる噴射不良の予防または解消のために、フラッシング、キャッピング及び吸引クリーニングなどのメンテナンス動作を行う。フラッシングとは、ノズル１２から液体を吐き捨てることによって、噴射不良の原因となる異物、気泡または変質した液体（例えば増粘したインク）を排出することをいい、軽度の噴射不良を解消するために実行される。

メンテナンス装置２０は、キャップ２１と、上流端がキャップ２１に接続される吸引チューブ２２と、吸引チューブ２２の途中位置に設けられる吸引ポンプ２３と、吸引チューブ２２の下流端が接続される廃液収容部２４と、を有する。吸引ポンプ２３は、例えばチューブポンプとすることができるが、他の形式のポンプでもよい。

キャップ２１及び液体噴射部１３のうち少なくとも一方は、ノズル１２が開口する空間を閉空間とするキャッピング位置と、ノズル１２が開口する空間を開放空間とする退避位置との間で、相対移動するように構成される。そして、キャップ２１がキャッピング位置に配置されることによって、キャッピングが行われる。液体の噴射を行わない時には、メンテナンス装置２０がキャッピングを行ってノズル１２の乾燥を抑制することによって、噴射不良の発生を予防する。

キャップ２１をキャッピング位置に配置して形成した閉空間に、吸引ポンプ２３の駆動によって生じた負圧を作用させると、その負圧によってノズル１２から流体が吸引排出される。これを吸引クリーニングという。吸引クリーニングによってノズル１２から排出された液体は、廃液として廃液収容部２４に収容される。吸引クリーニングを行うときには、供給ポンプ３１を駆動して、液体供給源１４の液体を加圧供給してもよい。吸引クリーニングにより、気泡等の異物を含む液体がノズル１２から排出されると同時に、液体供給源１４から供給された新しい液体が供給流路１５及び液体噴射部１３に充填される。

例えばホワイトインクなど、沈降性を示す成分を含む液体が流れる供給流路１５には、帰還流路３５が設けられる。帰還流路３５は、第１端が供給流路１５の第１位置Ｐ１に接続されるとともに、第１端の反対側の第２端が供給流路１５の第１位置Ｐ１より液体噴射部１３に近い第２位置Ｐ２に接続される。供給流路１５において、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２までを中間流路１５ａとすると、中間流路１５ａと帰還流路３５は循環流路３６を形成する。帰還流路３５が接続される供給流路１５においては、中間流路１５ａに液体貯留部６３を設けるとよい。供給流路１５及び帰還流路３５において流体が流れる方向を図１に矢印で示す。

供給流路１５において、液体供給源１４から第１位置Ｐ１までを「上流領域」という。また、第２位置Ｐ２から液体噴射部１３までの供給流路１５と、液体噴射部１３のノズル１２に至る液体の流路を含めた領域を「下流領域」という。この場合、供給ポンプ３１は、供給流路１５の第１位置Ｐ１より液体供給源１４に近い上流領域に配置されて、液体供給源１４から液体噴射部１３に向けて液体を供給する。

液体噴射装置１１は、循環流路３６内の流体を流動可能な循環ポンプ３７と、帰還流路３５の一部を構成する交換可能なフィルターユニット４０と、流体を外部に排出可能な態様で帰還流路３５に接続された排出流路３８と、外部から排出流路３８への流体の混入を規制可能な流入規制部３９と、を備える。

循環ポンプ３７は、例えばチューブポンプであり、一方向に回転駆動した場合に流路を形成するチューブを押圧して流体を圧送し、その逆方向に回転駆動した場合にチューブの押圧を解除して流体の流通を許容する。循環ポンプ３７は、ダイヤフラムポンプなど、他の形式のポンプでもよい。液体噴射装置１１は、印刷を行わないときに循環ポンプ３７を駆動して、循環流路３６において液体を循環させることによって液体を攪拌し、顔料などの沈降を抑制または解消する。

流入規制部３９は、例えば、排出流路３８内から外部への流体の流出を許容し、外部から排出流路３８への気体（空気）の流入や排出流路３８内からフィルターユニット４０側への流体の逆流を規制する一方向弁である。また、排出流路３８には、流入規制部３９より下流に、排出流路３８からの気体の排出を許容し、排出流路３８からの液体の排出を規制する気液分離部５０を設けてもよい。気液分離部５０は、交換可能なユニット構造にしてもよい。

フィルターユニット４０は、異物を捕集するフィルター４１と、フィルター４１を通過する前の一次側で液体を貯留する上流側フィルター室４２と、を有する。排出流路３８は、上流側フィルター室４２に接続するとよい。上流側フィルター室４２にはフィルター４１が捕集した気体が溜まるので、上流側フィルター室４２に排出流路３８を接続すると、捕集された気体が、排出流路３８を通じて外部に排出される。

フィルター４１を上流側フィルターとしたときに、供給流路１５の第２位置Ｐ２から液体噴射部１３に向かう下流領域に配置されるフィルター３４は、下流側フィルターとなる。下流側フィルターであるフィルター３４は、上流側フィルターであるフィルター４１より異物を捕集する能力が低くてもよい。

循環ポンプ３７は、例えば、帰還流路３５の排出流路３８が接続された接続位置Ｐ３と第１端（第１位置Ｐ１）との間に配置される。接続位置Ｐ３は、帰還流路３５の第１端と第２端の間にある。帰還流路３５において、接続位置Ｐ３から第２位置Ｐ２までを「分流領域」、接続位置Ｐ３から第１位置Ｐ１までを「合流領域」（概ね図１に二点鎖線で囲む領域）とすると、循環流路３６を構成する帰還流路３５内の圧力を検出可能な圧力センサー６１を分流領域に設けるとよい。また、合流領域において循環ポンプ３７と第１位置Ｐ１との間には、循環ポンプ３７から第１位置Ｐ１に向かう流体の流れを許容するとともに、その逆方向への流体の流れを抑制する一方向弁６２を設けるとよい。また、合流領域において一方向弁６２と第１位置Ｐ１の間にも、液体貯留部６３を設けるとよい。

図２に示すように、液体噴射装置１１は、アクチュエーター１９，供給ポンプ３１，循環ポンプ３７及び２３吸引ポンプを含む構成要素を制御する制御部１００と、各種構成要素の動作状況を表示したり指示を入力したりする操作パネル６４と、を備える。制御部１００は、これら構成要素の制御に用いるプログラムを記憶したメモリー１０１を備え、メモリー１０１に記憶されたプログラムを実行することによって、各種の処理を行う。また、制御部１００は、圧力センサー６１と電気的に接続されている。

制御部１００は、所定のタイミングで、フィルター４１の目詰まりの程度を推測する処理を実行する。例えば、循環ポンプ３７が駆動していないときに圧力センサー６１が検出した圧力値を停止圧力値とし、循環ポンプ３７が駆動しているときに圧力センサー６１が検出した圧力値を駆動圧力値とすると、制御部１００は、停止圧力値と駆動圧力値をメモリー１０１に記憶させる。そして、制御部１００は、停止圧力値と駆動圧力値との差が設定された閾値より大きい場合に、フィルター４１が交換を要する程度に目詰まりしていると推測する。このとき、制御部１００は、循環ポンプ３７の駆動状況及び圧力センサー６１が検出した圧力値に基づいてフィルター４１の目詰まりの程度を推測する推測手段として機能する。

この推定に用いる閾値は、予め実験やシミュレーションによって算出し、制御部１００が備えるメモリー１０１が記憶しておいてもよいし、ユーザーが操作パネル６４などを通じて入力するようにしてもよい。フィルター４１が交換を要する程度に目詰まりしていると制御部１００が推測した場合、操作パネル６４などを通じて、その旨をユーザーに報知すると、フィルターユニット４０が適切な時期に交換される。

次に、圧力調整機構７０の一実施形態について説明する。
図３に示すように、圧力調整機構７０は、供給流路１５の途中に設けられる供給室７１と、供給室７１と連通孔７２を介して連通可能な圧力室７３と、連通孔７２を開閉可能な弁体７４と、基端側が供給室７１に収容されるとともに先端側が圧力室７３に収容される受圧部材７５と、を備える。弁体７４は、例えば供給室７１内に位置する受圧部材７５の基端部分を囲むように取り付けられた環状の弾性体からなる。フィルター３４は、例えば、供給室７１への流入口に設置することができる。なお、受圧部材７５の先端側に設けられた薄板状の受圧部から供給室７１に延びる棒状部を途中で分割し、供給室７１側の棒状部を弁体７４と一体化してもよい。

圧力室７３の壁面の一部は、撓み変位可能な可撓膜７７により形成される。また、圧力調整機構７０は、供給室７１に収容される第１付勢部材７８と、圧力室７３に収容される第２付勢部材７９を備える。第１付勢部材７８は、受圧部材７５を介して、連通孔７２を閉塞する方向に弁体７４を付勢する。

受圧部材７５は、圧力室７３の容積を小さくする方向に撓み変位する可撓膜７７に押されることにより、変位する。また、可撓膜７７は、ノズル１２からの液体の排出に伴って圧力室７３の内圧が低下したときに、圧力室７３の容積を小さくする方向に撓み変位する。そして、可撓膜７７の圧力室７３側となる内側の面にかかる圧力（内圧）が可撓膜７７の圧力室７３の反対側となる外側の面にかかる圧力（外圧）より低くなり、かつ、内側の面にかかる圧力と外側の面にかかる圧力との差が所定値（例えば１ｋＰａ）以上になると、受圧部材７５が変位して、弁体７４が閉弁状態から開弁状態となる。

なお、設定値とは、第１付勢部材７８と第２付勢部材７９の付勢力、可撓膜７７を変位させるために必要な力、弁体７４によって連通孔７２を閉塞するために必要な押圧力（シール荷重）、受圧部材７５の供給室７１側および弁体７４の表面に作用する供給室７１内の圧力及び圧力室７３内の圧力に応じて決まる値である。つまり、第１付勢部材７８と第２付勢部材７９の付勢力の合計が大きいほど、所定値は大きくなる。第１付勢部材７８と第２付勢部材７９の付勢力は、例えば、圧力室７３内の圧力が、ノズル１２における気液界面にメニスカスを形成可能な範囲の負圧状態（例えば可撓膜７７の外側の面にかかる圧力が大気圧の場合、−１ｋＰａ）となるように設定される。

連通孔７２が開放されて供給室７１から圧力室７３に液体が流入すると、圧力室７３の内圧が上昇する。そして、圧力室７３の内圧が上述の設定値になると、弁体７４が連通孔７２を閉塞する。そのため、供給室７１に液体が加圧供給されても、ノズル１２から液体が排出されても、圧力室７３からキャビティ１８までの圧力（ノズル１２の背圧）は、概ね設定値程度に維持される。

本実施形態において、圧力調整機構７０は、供給流路１５の第２位置Ｐ２から液体噴射部１３に向かう下流領域に配置される。そして、供給流路１５を連通状態と非連通状態とに切替可能な弁体７４を有して、弁体７４より下流の領域の圧力が外部空間の圧力未満である設定値より小さくなった場合に、弁体７４が自律的に供給流路１５（連通孔７２）を連通状態から非連通状態に切り替える。そのため、圧力調整機構７０は差圧弁（差圧弁の中でも特に減圧弁）に分類される。

圧力調整機構７０には、強制的に連通孔７２を開いて液体を液体噴射部１３に供給する開弁機構８１を付加してもよい。開弁機構８１は、例えば、可撓膜７７により圧力室７３と区画された収容室８２に収容された加圧袋８３と、加圧袋８３内に気体を流入させる加圧流路８４とを備える。そして、加圧流路８４を通じて流入する気体により加圧袋８３がふくらみ、可撓膜７７を圧力室７３の容積を小さくする方向に撓み変位させることによって、強制的に連通孔７２を開く。開弁機構８１が強制的に連通孔７２を開くことによって、供給流路１５（連通孔７２）を強制的に非連通状態から連通状態に切り替えることができる。

次に、フィルターユニット４０の一実施形態について説明する。
図４に示すように、フィルターユニット４０は、円筒状のケース４３を備える。フィルター４１は円筒状をなして、ケース４３と中心軸が重なるようにケース４３内に配置される。帰還流路３５は、円筒状をなすケース４３の円形状の底面及び上面に接続される。上流側フィルター室４２は、ケース４３とフィルター４１の間に囲み形成されることにより、帰還流路３５の一部を構成する。

フィルター４１は、円筒の内周面により形成される孔４１ａを有するとともに、フィルター４１の底面部分と上面部分は円盤状の支持板４４によって閉塞される。孔４１ａの上端は上面側の支持板４４により閉塞され、孔４１ａの下端側は底面側の支持板４４を貫通する。孔４１ａ内の空間はフィルター４１の二次側であって、帰還流路３５の合流領域を構成する。

フィルターユニット４０は、一次側（上流側）が二次側（下流側）よりも高くなるように傾斜して配置するとよい。また、排出流路３８は、上流側フィルター室４２における鉛直方向の上端部に接続するとよい。こうすると、上流側フィルター室４２に入った気体が、上流側フィルター室４２における最も高い位置となるコーナー部に溜まるので、排出流路３８には液体よりも気体が入りやすくなる。

帰還流路３５において、上流側となる分流領域からフィルターユニット４０に流体が入ると、その流体は一時的に上流側フィルター室４２に貯留された後、フィルター４１の外周面からフィルター４１内に進入して孔４１ａに至る。このとき、気泡を含む異物はフィルター４１に捕集される。また、フィルター４１に捕集された気泡は、上流側フィルター室４２の上部に溜まって、排出流路３８から流路の外部に流出する。そして、フィルター４１により異物が濾過された液体は、孔４１ａを通じてフィルターユニット４０の下流側の合流領域に移動する。なお、図４に示す構成中において、流体が流れる方向を矢印で示す。

次に、気液分離部５０の一実施形態について説明する。
図４に示すように、気液分離部５０は、排出流路３８の末端で液体を一時貯留する脱気室５１と、脱気室５１と脱気膜５２で区画された排気室５３と、排気室５３を外部に連通させる排気路５４と、を備える。脱気膜５２は、気体を通過させるが液体を通過させない性質を有する。脱気膜５２としては、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を特殊延伸加工して作られるフィルムに、０．２ミクロン程度の微細な孔を多数形成したものを採用することができる。脱気室５１に気体を含む液体が流入すると、気体のみが脱気膜５２を通過して排気室５３に入り、排気路５４を通じて外部に排出される。これにより、排出流路３８からの液体の排出を抑制しつつ、脱気室５１に貯留された液体に混入した気泡や溶存ガスが除去される。

次に、液体噴射装置１１の流体排出方法について説明する。
液体噴射装置１１の使用開始前には、液体供給源１４につながる供給流路１５からノズル１２までの領域には気体が入っているため、その気体を排出して液体を充填する初期充填を行う。この初期充填を行うときの流体排出方法として、制御部１００は、以下に説明する初期充填処理を実行する。

図５に示すように、まず、制御部１００は、排出工程として、供給ポンプ３１を所定時間駆動させる（ステップＳ１１）。これにより、液体供給源１４の液体を供給流路１５に流出させて、供給流路１５内の液体供給源１４から第２位置Ｐ２まで（上流領域及び中間流路１５ａ）にある流体（主に気体）及び帰還流路３５内の第２位置Ｐ２から接続位置Ｐ３まで（分流領域）にある流体（主に気体）を、排出流路３８を通じて排出する。このとき、供給流路１５の上流領域、中間流路１５ａ及び帰還流路３５の分流領域に液体が充填される。この段階で、帰還流路３５の合流領域及び供給流路１５の下流領域にはまだ気体が残っている。

なお、排出工程の前に吸引クリーニングを実行し、供給流路１５及び液体噴射部１３に液体を充填しておいてもよい。この場合、吸引クリーニングに代えて、供給ポンプ３１及び開弁機構８１を駆動することによって、供給流路１５及び液体噴射部１３に液体を充填してもよい。

制御部１００は、排出工程の後、移動工程として、循環ポンプ３７を所定時間駆動させる（ステップＳ１２）。これにより、帰還流路３５内の接続位置Ｐ３から第１位置Ｐ１まで（図１に二点鎖線で囲む帰還流路３５の合流領域）の流体（主に気体）が供給流路１５に流動する。このとき、帰還流路３５の分流領域から合流領域に液体が移動して、帰還流路３５への液体の充填が完了する。この段階で、供給流路１５には帰還流路３５の合流領域から移動してきた気体があり、また、液体噴射部１３を含む供給流路１５の下流領域にも気体が残っている。

移動工程では、中間流路１５ａに充填された液体が帰還流路３５の分流領域に移動するので、中間流路１５ａの内容積は、帰還流路３５の合流領域の内容積より大きくしておくとよい。なお、排出工程の前に供給流路１５の全体に液体を充填しておくと、移動工程において供給流路１５から帰還流路３５に気体が入りにくい。

制御部１００は、移動工程の後、充填工程として、キャッピングをした状態で吸引ポンプ２３を所定時間駆動させて、吸引クリーニングを実行する（ステップＳ１３）。これにより、帰還流路３５から供給流路１５に移動した気体と、供給流路１５の下流領域に残っていた気体とが、液体噴射部１３のノズル１２から排出される。充填工程では、吸引ポンプ２３とともに供給ポンプ３１を駆動してもよい。あるいは、充填工程において吸引ポンプ２３を駆動する代わりに、供給ポンプ３１及び開弁機構８１を駆動して、液体を供給流路１５及び液体噴射部１３に加圧供給するようにしてもよい。充填工程により、供給流路１５、帰還流路３５及び液体噴射部１３の全体への液体の充填が完了する。これにより、初期充填処理が終了する。

流路への液体の充填処理は、液体噴射装置１１の使用開始時の他、フィルターユニット４０の交換後にも行うとよい。フィルターユニット４０の交換後に行う液体の充填は、初期充填の排出工程を省略して、移動工程及び充填工程を行えばよい。また、気液分離部５０が交換可能なユニット構造の場合、フィルターユニット４０を交換して液体の充填をするときに、気液分離部５０も一緒に交換するとよい。

なお、印刷時など、加圧された液体が上流側フィルター室４２から排出流路３８を通じて脱気室５１に入ると、脱気膜５２から液体が浸みだしてしまうことがある。このような液体の漏出のおそれがある場合、初期充填が終了した段階で気液分離部５０を取り外しておいてもよい。この場合、フィルターユニット４０を交換して液体の充填を行う前に、新しい気液分離部５０を取り付けるとよい。

次に、以上のように構成された液体噴射装置１１の作用について説明する。
初期充填処理の排出工程で供給ポンプ３１が駆動すると、供給流路１５の上流領域、中間流路１５ａ及び帰還流路３５の分流領域にあった気体が上流側フィルター室４２に入る。上流側フィルター室４２に入った気体は上流側フィルター室４２の上部に溜まり、その多くがフィルター４１を通過することなく気液分離部５０の脱気室５１に入り、脱気膜５２を通過する。そして、脱気膜５２を通過した気体は、排気室５３及び排気路５４を通じて流路の外部に出る。

排出工程で気体とともに液体が脱気室５１に入ると、液体は脱気膜５２に通過を妨げられ、脱気室５１に留まる。このようにして上流側フィルター室４２から気体が排出されると、上流側フィルター室４２は液体で満たされる。

移動工程において循環ポンプ３７が駆動すると、帰還流路３５では分流領域側が吸引されて、上流側フィルター室４２内に液体が流入する。上流側フィルター室４２に流入した液体は、循環ポンプ３７に吸引されてフィルター４１を通過し、二次側となる孔４１ａに入る。このとき、フィルター４１より下流の合流領域には気体があるが、フィルター４１より下流にある気体は排出流路３８からは出られないので、第１位置Ｐ１から供給流路１５に入る。また、気体が供給流路１５に入るのと入れ替わりに、帰還流路３５の合流領域が、循環流路３６を構成する中間流路１５ａから流入してくる液体で満たされる。

ここで、帰還流路３５において液体が逆流しないように一方向弁６２を設けると、吸引ポンプ２３の駆動によっては帰還流路３５に液体を充填することができないが、排出工程と移動工程を行うことにより、帰還流路３５に液体が充填される。また、排出工程では、気体を液体で押して上流側フィルター室４２に入れ、上流側フィルター室４２の天井側から気体を優先的に抜くことにより、吸引クリーニングにより気体と液体を一緒に排出する場合よりも、液体の排出量が低減される。

充填工程では、供給流路１５に残った気体を吸引ポンプ２３の駆動によりノズル１２から排出するが、このとき気体とともに排出される液体は、中間流路１５ａにおいて、帰還流路３５から移動してきた気体が入っていない領域にある分だけ（実質的に、中間流路１５ａの内容積と帰還流路３５の合流領域の内容積の差に相当する液体量）でよい。そのため、初期充填において、気体の排出とともに消費される液体の量が少なくて済む。

また、初期充填後、印刷の合間などに循環流路３６において液体を循環させると、液体が攪拌されるとともに、帰還流路３５においてフィルター４１が異物を捕集する。これにより、異物が濾過された液体が中間流路１５ａに戻り、液体噴射部１３に供給される。また、フィルター４１が捕集した気体や浮力で上流側フィルター室４２の上方に滞留した気体は、上流側フィルター室４２の上部から外部に排出することができるので、循環流路３６を形成する中間流路１５ａから気体が除去される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）供給流路１５にフィルター４１，３４を設けると、ノズル１２や液体噴射部１３に気泡などの異物が混入しにくくなるため、噴射不良の発生を抑制することができる。なお、フィルター４１，３４の一次側に異物が溜まると、液体の供給が妨げられるが、フィルター４１はフィルターユニット４０として交換可能なので、フィルター４１に異物が溜まって液体の流通が阻害されるようになった場合には、交換により液体の流通を回復することができる。

（２）フィルターユニット４０は帰還流路３５に設けられるので、フィルター４１が目詰まりした場合にも供給流路１５における液体の流動が確保される。したがって、液体噴射部１３につながる流路にフィルター４１を設置した場合にも、適切に液体を供給することができる。

（３）流路中の主要な異物をフィルター４１で捕集し、交換によりその捕集した異物を流路外に除去することにより、フィルター３４の目詰まりが抑制される。そのため、フィルター３４の異物を捕集する能力はフィルター４１より低くても許容される。そして、循環流路３６で液体が循環していない印刷時などには、液体噴射部１３に供給される液体に含まれる異物をフィルター３４で捕集することができる。

（４）排出流路３８を通じて気体を含む液体を外部に排出することにより、供給流路１５にある気体を除去することができる。また、フィルター４１が捕集した気体を、排出流路３８を通じて外部に排出することができる。

（５）排出流路３８に流入規制部３９を設けたので、外部から排出流路３８への気体（空気）の流入や排出流路３８内からフィルターユニット４０側への流体の逆流を低減することができる。

（６）排出流路３８に気体を含む液体が入ったときに、気液分離部５０により液体の排出が抑制されるので、気体とともに排出される液体の量を低減することができる。
（７）圧力センサー６１によって、フィルター４１の目詰まりに起因する圧力損失の増大を検出することができる。そして、制御部１００が推測手段としてフィルター４１の交換時期を推測することにより、適切なタイミングでフィルターユニットの交換を行うことが可能になる。

上記実施形態は、以下に示す変更例のように変更してもよい。また、上記実施形態に含まれる構成と下記変更例に含まれる構成とを任意に組み合わせてもよいし、下記変更例に含まれる構成同士を任意に組み合わせてもよい。なお、以下の説明において、既出の構成要素と同様の機能を有するものには同じ符号を付して、重複する説明を省略する。

・図６に示す変更例のように、フィルターユニット４０の上流側フィルター室４２に上流端が接続された排出流路３８の下流側には、気液分離部５０に代えて、連通状態と非連通状態とを任意に切替可能な切替弁５５を設けてもよい。この場合、排出流路３８に流入規制部３９としての一方向弁を設けなくてもよい。また、切替弁５５が排出流路３８を連通状態にしたときに、排出流路３８から排出される液体を含む流体を受容する廃液受容部５６を設けるとよい。この廃液受容部５６は、廃液収容部２４（図１参照）と兼用してもよい。なお、図６に示す構成中において、流体が流れる方向を矢印で示す。

・排出流路３８に切替弁５５を設けて初期充填を行う場合、排出工程においては排出流路３８を連通状態にし、その後、排出流路３８を非連通状態にして移動工程及び充填工程を行うとよい。また、印刷時には、排出流路３８を非連通状態にするとよい。

・排出流路３８に切替弁５５を設ける場合、次のように初期充填を行ってもよい。
まず、排出工程として、排出流路３８を連通状態にして供給ポンプ３１及び開弁機構８１を駆動する。これにより、供給流路１５、帰還流路３５の分流領域及び液体噴射部１３に液体を充填し、その後、排出流路３８を非連通状態にして循環ポンプ３７を駆動し、移動工程を行う。そして、最後の充填工程に代えて、排出流路３８を再度連通状態にして供給ポンプ３１を駆動することにより、帰還流路３５の合流領域から供給流路１５に移動した気体を含む流体を帰還流路３５の分流領域に移動させ、排出流路３８から排出する。

・排出流路３８に切替弁５５を設ける場合、フィルターユニット４０の交換を行う際に、排出流路３８を非連通状態から連通状態に切り替えるとよい。排出流路３８を連通状態にすると、流路内の加圧状態が解除されるので、交換時における流路からの液体の漏出が抑制される。

・排出流路３８に切替弁５５を設ける場合、制御部１００がフィルター４１の目詰まりの程度を推測する前に、排出流路３８を非連通状態から連通状態に切り替え、循環ポンプ３７を駆動することによって、上流側フィルター室４２に溜まっている気泡を排出流路３８から排出するとよい。これにより、フィルター４１の目詰まりに対する気泡の寄与が低減されるので、気泡の排除によっても解消されない固形物等による目詰まりを適切に検出することができる。

・循環ポンプ３７は、帰還流路３５の接続位置Ｐ３と第２位置Ｐ２との間（分流領域）に配置してもよい。また、循環ポンプ３７を、帰還流路３５の圧力センサー６１と第２位置Ｐ２との間（分流領域）に配置してもよい。この場合、制御部１００は、循環ポンプ３７が駆動しているときに圧力センサー６１が検出した圧力値が設定された閾値より大きい場合に、フィルター４１が交換を要する程度に目詰まりしていると推測してもよい。

・帰還流路３５に循環ポンプ３７を設けず、供給ポンプ３１を循環流路３６の液体を流動させるためのポンプとして使用してもよい。圧力調整機構７０がある場合、供給ポンプ３１の駆動により供給室７１より上流の供給流路１５が加圧状態になっても、圧力室７３の内圧が負圧である設定値にならなければ、液体は液体噴射部１３に供給されない。このように圧力調整機構７０が液体噴射部１３への液体の供給圧力を調整している状態で供給ポンプ３１を駆動すると、中間流路１５ａを流れる液体は供給流路１５の下流領域に向かわず、第２位置Ｐ２から帰還流路３５に入る。これにより、循環流路３６において液体が循環する。

・フィルター４１の目詰まりの程度に応じて、循環ポンプ３７の駆動を変更してもよい。例えば、フィルター４１が交換を要する程度に目詰まりしている場合、循環ポンプ３７の駆動に伴って循環流路３６内を流動する流体の流量を、目詰まりしていない場合より小さくすると、循環流路３６内の圧力上昇を低減することができる。

・循環ポンプ３７を間欠駆動し、循環流路３６内の流体を脈動させてもよい。例えば、循環流路３６内の液体を撹拌し、顔料などの沈降を抑制または解消する場合には循環流路３６内の流体が脈動するように循環ポンプ３７を間欠駆動し、初期充填時など循環流路３６内から気体を排出する場合には循環ポンプ３７を連続駆動するとよい。

・循環ポンプ３７の駆動に伴って循環流路３６内を流動する流体の流量を、顔料などの沈降を抑制または解消する場合と、初期充填時など循環流路３６内から気体を排出する場合とで変更してもよい。例えば、循環流路３６内から気体を排出する場合の流量を、顔料などの沈降を抑制または解消する場合の流量よりも大きくしてもよい。

・供給ポンプ３１及び開弁機構８１を駆動して供給流路１５内の流体をノズル１２から排出するクリーニングにおいて、循環ポンプ３７も駆動し、供給流路１５内の圧力を上昇させてもよい。

・媒体Ｓは用紙に限らず、プラスチックフィルムや薄い板材などでもよいし、捺染装置などに用いられる布帛であってもよい。
・液体噴射部１３が噴射する液体はインクに限らず、例えば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などであってもよい。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して記録を行う構成にしてもよい。

以下に、上述した実施形態及び変更例から把握される技術的思想及びその作用効果を記載する。
［思想１］
液体を噴射する液体噴射部と、
液体供給源から前記液体噴射部に向けて前記液体を供給可能に設けられた供給流路と、
第１端が前記供給流路の第１位置に接続されるとともに、第２端が前記供給流路の前記第１位置より前記液体噴射部に近い第２位置に接続されて、前記供給流路と循環流路を形成する帰還流路と、
前記循環流路内の流体を流動可能なポンプと、
異物を捕集するフィルターを有して、前記帰還流路の一部を構成する交換可能なフィルターユニットと、
前記帰還流路に接続され、前記流体を外部に排出可能に設けられた排出流路と、
外部から前記排出流路への流体の混入を規制可能な流入規制部と、
を備えることを特徴とする液体噴射装置。

上記［思想１］によれば、流入規制部は排出流路への気体の混入を規制するので、排出流路を通じて気体を含む液体を外部に排出することにより、流路内の気体を除去することができる。また、フィルターユニットは帰還流路の一部を構成するので、フィルターが捕集した気体は、排出流路を通じて外部に排出することができる。そして、フィルターユニットを交換することによって、フィルターの目詰まりが解消できる。フィルターユニットは帰還流路に設けられるので、フィルターが目詰まりした場合にも供給流路における液体の流動が確保される。したがって、液体噴射部につながる流路にフィルターを設置した場合にも、適切に液体を供給することができる。

［思想２］
前記ポンプは、前記帰還流路の前記排出流路が接続された接続位置と前記第１端との間に配置される循環ポンプである
ことを特徴とする［思想１］に記載の液体噴射装置。

上記［思想２］によれば、循環ポンプを駆動すると、帰還流路の接続位置から供給流路に向けて流体が流れるのに伴って、帰還流路の第２端から接続位置に向けて流体が流動し、さらに供給流路から帰還流路に流体が流入する。このように、流体を循環流路で循環させることにより、フィルターで流体に含まれる異物を捕捉したり、供給流路及び帰還流路に含まれる気体を排出流路から排出したりすることができる。また、液体供給源から液体を供給する供給ポンプとは別に循環ポンプを設けることにより、液体を液体噴射部に供給していないときに、循環ポンプの駆動により異物を捕集したり気体を排出したりすることができる。

［思想３］
前記供給流路の前記第２位置から前記液体噴射部に向かう下流領域に配置され、前記供給流路を連通状態と非連通状態とに切替可能な弁体を有して、前記弁体より下流の領域の圧力が外部空間の圧力未満である設定値より小さくなった場合に前記弁体が前記供給流路を連通状態から非連通状態に切り替える圧力調整機構と、
前記供給流路の前記第１位置より前記液体供給源に近い上流領域に配置されて、前記液体供給源から前記液体噴射部に向けて前記液体を供給可能な供給ポンプと、
を備える
ことを特徴とする［思想１］または［思想２］に記載の液体噴射装置。

上記［思想３］によれば、圧力調整機構により、液体噴射部への液体の供給圧力を調整することができる。そのため、供給ポンプを循環流路の液体を流動させるためのポンプとして使用することができる。

［思想４］
前記流入規制部は、前記排出流路内から外部への流体の流出を許容する一方向弁である
ことを特徴とする［思想１］から［思想３］のうち何れか１つに記載の液体噴射装置。

上記［思想４］によれば、排出流路への気体の流入を抑制しつつ、気体を含む流体を排出流路内から外部に流出させることにより、流路内から気体を除去することができる。
［思想５］
前記フィルターユニットは、前記フィルターを通過する前の一次側で前記液体を貯留する上流側フィルター室を有し、
前記排出流路は前記上流側フィルター室に接続される
ことを特徴とする［思想１］から［思想４］のうち何れか１つに記載の液体噴射装置。

上記［思想５］によれば、フィルターにより捕集された気体が上流側フィルター室に溜まるので、上流側フィルター室に接続された排出流路を通じて溜まった気体を外部に排出することができる。

［思想６］
前記排出流路からの気体の排出を許容し、前記排出流路からの前記液体の排出を規制する気液分離部を備える
ことを特徴とする［思想１］から［思想５］のうち何れか１つに記載の液体噴射装置。

上記［思想６］によれば、排出流路に気体を含む流体が入ったときに、気液分離部により液体の排出が抑制されるので、気体とともに排出される液体の量を低減することができる。

［思想７］
前記フィルターを上流側フィルターとしたときに、
前記供給流路の前記第２位置から前記液体噴射部に向かう下流領域に配置される下流側フィルターを備え、
前記下流側フィルターは、前記液体噴射部内を通過できない異物を捕集可能で、かつ、前記上流側フィルターより異物を捕集する能力が低い
ことを特徴とする［思想１］から［思想６］のうち何れか１つに記載の液体噴射装置。

上記［思想７］によれば、循環流路で液体が循環していないときには、液体噴射部に供給される液体に含まれる異物を下流側フィルターで捕集することができる。
［思想８］
前記ポンプは、前記帰還流路に設けられる循環ポンプであり、
前記循環流路内の圧力を検出可能な圧力センサーと、
前記循環ポンプの駆動状況及び前記圧力センサーが検出した圧力値に基づいて前記フィルターの目詰まりの程度を推測する推測手段と、
を備える
ことを特徴とする［思想１］から［思想７］のうち何れか１つに記載の液体噴射装置。

上記［思想８］によれば、推測手段がフィルターの交換時期を推測することにより、適切なタイミングでフィルターユニットの交換を行うことが可能になる。
［思想９］
前記循環ポンプが駆動していないときに前記圧力センサーが検出した前記圧力値を停止圧力値とし、前記循環ポンプが駆動しているときに前記圧力センサーが検出した前記圧力値を駆動圧力値とするときに、
前記推測手段は、前記停止圧力値と前記駆動圧力値との差が設定された閾値より大きい場合に、前記フィルターが交換を要する程度に目詰まりしていると推測する
ことを特徴とする［思想８］に記載の液体噴射装置。

上記［思想９］によれば、停止圧力値と駆動圧力値との差に基づいて、圧力損失の増大を検出することができる。推測手段は、圧力損失の増大が設定された閾値より大きくなった場合に、フィルターが目詰まりしていると推測するので、フィルターの交換時期を適切に推測することができる。

［思想１０］
液体を噴射する液体噴射部と、
液体供給源から前記液体噴射部に向けて前記液体を供給可能に設けられた供給流路と、
第１端が前記供給流路の第１位置に接続されるとともに第２端が前記供給流路の前記第１位置より前記液体噴射部に近い第２位置に接続されて、前記供給流路と循環流路を形成する帰還流路と、
前記帰還流路の前記第１端と前記第２端の間の接続位置に接続されて、流体を外部に排出可能に設けられた排出流路と、
を備える液体噴射装置の流体排出方法であって、
前記液体供給源の前記液体を前記供給流路に流出させて、前記供給流路内の前記液体供給源から前記第２位置までにある流体及び前記帰還流路内の前記第２位置から前記接続位置までにある流体を、前記排出流路を通じて排出し、
その後、前記帰還流路内の前記接続位置から前記第１位置までの流体を前記供給流路に流動させ、
その前記供給流路に流動させた流体を前記液体噴射部から排出する
ことを特徴とする液体噴射装置の流体排出方法。

上記［思想１０］によれば、気体が入っている供給流路及び帰還流路に液体を充填するときに、まず供給流路内の液体供給源から第２位置までにある気体と帰還流路内の第２位置から接続位置までにある気体とを、排出流路を通じて排出する。次に、帰還流路内の接続位置から第１位置までに残る気体を供給流路に移動させ、その移動した気体を液体噴射部から排出する。このようにすることで、供給流路及び帰還流路に液体を充填するときに、気体とともに排出される液体の量を少なくすることができる。

１１…液体噴射装置、１２…ノズル、１３…液体噴射部、１４…液体供給源、１４ａ…袋体、１４ｂ…収容ケース、１４ｃ…導出部、１５…供給流路、１５ａ…中間流路、１６…保持部、１７…共通液室、１８…キャビティ、１９…アクチュエーター、２０…メンテナンス装置、２１…キャップ、２２…吸引チューブ、２３…吸引ポンプ、２４…廃液収容部、３０…装着部、３１…供給ポンプ、３２…一方向弁、３３…一方向弁、３４…フィルター、３５…帰還流路、３６…循環流路、３７…循環ポンプ、３８…排出流路、３９…流入規制部、４０…フィルターユニット、４１…フィルター、４１ａ…孔、４２…上流側フィルター室、４３…ケース、４４…支持板、５０…気液分離部、５１…脱気室、５２…脱気膜、５３…排気室、５４…排気路、５５…切替弁、５６…廃液受容部、６１…圧力センサー、６２…一方向弁、６３…液体貯留部、６３ａ…フィルム、６４…操作パネル、７０…圧力調整機構、７１…供給室、７２…連通孔、７３…圧力室、７４…弁体、７５…受圧部材、７７…可撓膜、７８…第１付勢部材、７９…第２付勢部材、８１…開弁機構、８２…収容室、８３…加圧袋、８４…加圧流路、１００…制御部、１０１…メモリー、Ｓ…媒体、Ｐ１…第１位置、Ｐ２…第２位置、Ｐ３…接続位置。

Claims (10)

1. 液体を噴射する液体噴射部と、
   液体供給源から前記液体噴射部に向けて前記液体を供給可能に設けられた供給流路と、
   第１端が前記供給流路の第１位置に接続されるとともに第２端が前記供給流路の前記第１位置より前記液体噴射部に近い第２位置に接続されて、前記供給流路と循環流路を形成する帰還流路と、
   前記循環流路内の流体を流動可能なポンプと、
   異物を捕集するフィルターを有して、前記帰還流路の一部を構成する交換可能なフィルターユニットと、
   前記流体を外部に排出可能な態様で前記帰還流路に接続された排出流路と、
   外部から前記排出流路への流体の混入を規制可能な流入規制部と、
   を備えることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記ポンプは、前記帰還流路の前記排出流路が接続された接続位置と前記第１端との間に配置される循環ポンプである
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記供給流路の前記第２位置から前記液体噴射部に向かう下流領域に配置され、前記供給流路を連通状態と非連通状態とに切替可能な弁体を有して、前記弁体より下流の領域の圧力が外部空間の圧力未満である設定値より小さくなった場合に前記弁体が前記供給流路を連通状態から非連通状態に切り替える圧力調整機構と、
   前記供給流路の前記第１位置より前記液体供給源に近い上流領域に配置されて、前記液体供給源から前記液体噴射部に向けて前記液体を供給可能な供給ポンプと、
   を備える
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記流入規制部は、前記排出流路内から外部への流体の流出を許容する一方向弁である
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。
5. 前記フィルターユニットは、前記フィルターを通過する前の一次側で前記液体を貯留する上流側フィルター室を有し、
   前記排出流路は前記上流側フィルター室に接続される
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。
6. 前記排出流路からの気体の排出を許容し、前記排出流路からの前記液体の排出を規制する気液分離部を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。
7. 前記フィルターを上流側フィルターとしたときに、
   前記供給流路の前記第２位置から前記液体噴射部に向かう下流領域に配置される下流側フィルターを備え、
   前記下流側フィルターは、前記液体噴射部内を通過できない異物を捕集可能で、かつ、前記上流側フィルターより異物を捕集する能力が低い
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。
8. 前記ポンプは、前記帰還流路に設けられる循環ポンプであり、
   前記循環流路内の圧力を検出可能な圧力センサーと、
   前記循環ポンプの駆動状況及び前記圧力センサーが検出した圧力値に基づいて前記フィルターの目詰まりの程度を推測する推測手段と、
   を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。
9. 前記循環ポンプが駆動していないときに前記圧力センサーが検出した前記圧力値を停止圧力値とし、前記循環ポンプが駆動しているときに前記圧力センサーが検出した前記圧力値を駆動圧力値とするときに、
   前記推測手段は、前記停止圧力値と前記駆動圧力値との差が設定された閾値より大きい場合に、前記フィルターが交換を要する程度に目詰まりしていると推測する
   ことを特徴とする請求項８に記載の液体噴射装置。
10. 液体を噴射する液体噴射部と、
    液体供給源から前記液体噴射部に向けて前記液体を供給可能に設けられた供給流路と、
    第１端が前記供給流路の第１位置に接続されるとともに第２端が前記供給流路の前記第１位置より前記液体噴射部に近い第２位置に接続されて、前記供給流路と循環流路を形成する帰還流路と、
    前記帰還流路の前記第１端と前記第２端の間の接続位置に接続されて、流体を外部に排出可能に設けられた排出流路と、
    を備える液体噴射装置の流体排出方法であって、
    前記液体供給源の前記液体を前記供給流路に流出させて、前記供給流路内の前記液体供給源から前記第２位置までにある流体及び前記帰還流路内の前記第２位置から前記接続位置までにある流体を、前記排出流路を通じて排出し、
    その後、前記帰還流路内の前記接続位置から前記第１位置までの流体を前記供給流路に流動させ、
    その前記供給流路に流動させた流体を前記液体噴射部から排出する
    ことを特徴とする液体噴射装置の流体排出方法。

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