JP5621832B2 - 液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体噴射装置内の液体供給路において気泡を除去し、又は気泡の発生を抑制する技術に関する。

インクジェット式プリンターでは、インクカートリッジ等のインク供給部から記録ヘッドまでのインク供給路においてインク中に気泡が発生すると、ドット抜けなどの印刷不良を招くことがある。そこで、インクから気泡を取り除くこと（脱泡）が可能なプリンターが提案されている（下記特許文献１参照）。

特開２００６−７５６８３号公報

しかしながら、従来の脱泡方法では、インク中の気泡を十分に除去できない或いは気泡の成長を十分に抑制することができないという問題があった。なお、かかる問題は、インクジェット式プリンターに限らず、潤滑油や樹脂液等の液体を噴射する任意の液体噴射装置において起こり得る。

本発明は、液体噴射装置内において、液体中の気泡の除去や気泡の成長の抑制を可能とする技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［形態１］液体を噴射するための液体噴射装置であって、前記液体を噴射するヘッド部と、前記ヘッド部に前記液体を導く液体供給路と、前記液体供給路の少なくとも一部を減圧する減圧脱泡手段と、前記液体供給路の少なくとも一部を加圧する加圧手段と、空間を減圧可能なポンプ機構と、を備え、前記減圧脱泡手段は、前記液体供給路の一部を構成する脱泡室と、前記脱泡室と少なくとも一部を接して配置され減圧可能な空間としての減圧室と、を有し、前記加圧手段は、前記液体供給路の一部を構成する第１の空間と、前記第１の空間と隣り合うように配置された第２の空間と、前記第１の空間の容積が減少する方向に付勢する付勢部材と、を有するポンプを備え、前記第２の空間を減圧することによって、前記第１の空間の容積を増加させて液体を該第１の空間に吸引する吸引駆動と、減圧された前記第２の空間を大気圧に開放し、前記付勢部材の付勢力により該第１の空間を加圧して該第１の空間の容積を減少させることよって液体を吐出する吐出駆動と、を実行し、前記ポンプ機構は、前記減圧室の減圧と、前記第２の空間の減圧と、に共用される、液体噴射装置。

［形態２］形態１に記載の液体噴射装置において、前記第１の空間と前記第２の空間とは、単一の空間をダイヤフラムによって分割することにより形成されている液体噴射装置。

［形態３］形態１または形態２に記載の液体噴射装置において、前記ポンプ機構には、大気開放機構が備えられており、前記第２の空間と前記減圧室とは連通路を介して連通しており、前記連通路には弁体が設けられ、前記第２の空間を減圧する際には前記弁体を開けて前記連通路を連通状態とすることにより前記減圧室を減圧し、前記大気開放機構によって前記第２の空間を大気圧に開放する際には前記弁体を閉じて前記連通路を非連通状態とすることにより前記減圧室の減圧状態を維持する、液体噴射装置。

［形態４］形態３に記載の液体噴射装置において、前記減圧脱泡手段は、大気と隣り合うように配置されるとともに、前記第２の空間と前記減圧室との間に設けられている圧力室を有し、前記弁体は前記圧力室と前記減圧室との間に設けられ、前記圧力室内の負圧と大気圧との差圧によって前記弁体が開き、前記圧力室内が大気圧に開放されることにより前記弁体が閉じる、液体噴射装置。

［形態５］形態１から形態４までのいずれか一項に記載の液体噴射装置において、前記加圧手段の下流側にはバルブが備えられており、前記ポンプは、前記吐出駆動を実行することにより、該ポンプから前記バルブまでの間の前記液体供給路の前記液体に所定の圧力を加える、液体噴射装置。

［適用例１］液体を噴射するための液体噴射装置であって、前記液体を噴射するヘッド部と、前記ヘッド部に前記液体を導く液体供給路と、前記液体供給路の少なくとも一部を減圧して前記液体から気泡を取り除く減圧脱泡手段と、前記液体供給路の少なくとも一部を加圧する加圧手段と、を備える、液体噴射装置。

適用例１の液体噴射装置は、減圧脱泡手段により液体供給路の少なくとも一部において液体を減圧脱泡するので液体中の気泡の除去を可能とし、また、加圧手段により液体を加圧するので液体中の気泡の除去及び成長の抑制を可能とする。

［適用例２］適用例１に記載の液体噴射装置において、前記減圧脱泡手段は、前記液体内の気泡を取り除くための脱泡室と、前記脱泡室と接する減圧室と、前記減圧室内の圧力を調整する圧力調整部と、を有し、前記脱泡室において前記減圧室と接する壁と、前記減圧室において前記脱泡室に接する壁とは、いずれも気体が透過可能である、液体噴射装置。

このようにすることで、脱泡室に溜まった液体中の気泡を、脱泡室において減圧室と接する壁と、減圧室において脱泡室と接する壁とを介して減圧室に排出することができる。

［適用例３］適用例２に記載の液体噴射装置において、前記脱泡室において前記減圧室と接する壁と、前記減圧室において前記脱泡室に接する壁とは一体形成されている、液体噴射装置。

このようにすることで、脱泡室において減圧室に接する壁と減圧室において脱泡室に接する壁とをそれぞれ別体として形成する構成に比べて、部品点数が少なくなり、液体噴射装置の製造コストを抑制することができる。

［適用例４］適用例２または適用例３に記載の液体噴射装置であって、さらに、前記液体供給路を封止可能な弁装置を備え、前記弁装置は、前記脱泡室よりも下流側に配置されている、液体噴射装置。

このようにすることで、脱泡室において液体の加圧と減圧脱泡とを重複して行うことができ、短時間のうちに多量の気泡を除去することができる。

［適用例５］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の液体噴射装置において、前記液体供給路は、前記減圧脱泡手段により減圧脱泡される減圧脱泡領域と、前記加圧手段により加圧される加圧領域と、を有する、液体噴射装置。

このようにすることで、加圧領域において気泡の除去及び成長の抑制を行った後に減圧脱泡領域において減圧脱泡することができるので、減圧脱泡に用いる機構を小型化することができる、又は、減圧脱泡領域において気泡を除去した後に加圧領域においてインクを加圧することができるので、インクの加圧に用いる機構を小型化することができる。

［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、さらに、ポンプ機構を備え、前記減圧脱泡手段と前記加圧手段とは、前記ポンプ機構を共用する、液体噴射装置。

このようにすることで、減圧脱泡手段と加圧手段とが、それぞれポンプ機構を備える構成に比べて部品点数を減らすことができ、液体噴射装置の製造コストを抑えることができる。

本発明の第１の実施例における液体噴射装置としてのプリンター５００の概略構成を示す説明図である。 図１に示すプリンター５００の内部構造を示す断面図である。 インクの吸引駆動時のインク供給部４００を示す断面図及びインクの吐出駆動時のインク供給部４００を示す断面図である。 インク噴射時のキャリッジ１００及び記録ヘッド１５０の状態を示す断面図及び開放されたインク流入口７６から第１圧力室７７にインクが流入した後におけるキャリッジ１００及び記録ヘッド１５０の状態を示す断面図である。 第２の実施例におけるキャリッジ１００ａ及び記録ヘッド１５０の内部構造を示す断面図である。 第３の実施例におけるキャリッジ１００ｂ及び記録ヘッド１５０の内部構造を示す断面図である。 第４の実施例におけるキャリッジ１００ｃ及び記録ヘッド１５０の内部構造を示す断面図である。

Ａ．第１の実施例：
Ａ１．装置構成：
図１は、本発明の第１の実施例における液体噴射装置としてのプリンター５００の概略構成を示す説明図である。第１の実施例のプリンター５００は、４色（ブラック，シアン，マゼンダ，イエロー）のインクを吐出可能なインクジェット式プリンターである。このプリンター５００は、ブラックインクのインクカートリッジＩＣ１と、シアンインクのインクカートリッジＩＣ２と、マゼンダインクのインクカートリッジＩＣ３と、イエローインクのインクカートリッジＩＣ４と、キャリッジ１００と、記録ヘッド１５０と、ガイドロッド２６０と、プラテン２７０と、４つのインク供給部４００，４０１，４０２，４０３と、４つのインク導出管３０，３１，３２，３３と、４つの配管１２０，１２１，１２２，１２３と、負圧発生部３００とを備えている。

プリンター５００は、４つのインクカートリッジＩＣ１〜ＩＣ４がプリンター本体側に装着される、いわゆるオフキャリッジタイプのプリンターである。インクカートリッジＩＣ１は、インク導出管３０とインク供給部４００と配管１２０とを介してキャリッジ１００に接続されている。同様に、インクカートリッジＩＣ２は、インク導出管３１とインク供給部４０１と配管１２１とを介して、インクカートリッジＩＣ３は、インク導出管３２とインク供給部４０２と配管１２２とを介して、インクカートリッジＩＣ４は、インク導出管３３とインク供給部４０３と配管１２３とを介して、それぞれキャリッジ１００に接続されている。なお、各インクカートリッジＩＣ１〜ＩＣ４は、図示しないカートリッジホルダによってプリンター５００の本体フレーム（図示省略）に装着されている。

インク供給部４００は、インクカートリッジＩＣ１内のブラックインクを、配管１２０を介してキャリッジ１００に供給する。同様に、インク供給部４０１はインクカートリッジＩＣ２内のシアンインクを、インク供給部４０２はインクカートリッジＩＣ３内のマゼンダインクを、インク供給部４０３はインクカートリッジＩＣ４内のイエローインクを、それぞれキャリッジ１００に供給する。

負圧発生部３００は、４つのインク供給部４００〜４０３に接続されており、これらのインク供給部４００〜４０３がキャリッジ１００に各色のインクを供給するために用いられる。また、負圧発生部３００は、キャリッジ１００に対して負圧を供給するためにも用いられる。なお、４つの配管１２０〜１２３内には、インク流路及び負圧の供給路（図示省略）が設けられている。

ガイドロッド２６０は、プラテン２７０の上方（＋Ｙ方向）においてプラテン２７０の長手方向（Ｚ軸）に沿って配置されている。キャリッジ１００は、ガイドロッド２６０に沿ってＺ軸方向に往復可能に支持され、キャリッジモーター（図示省略）によりタイミングベルト（図示省略）を介して駆動される。記録ヘッド１５０は、キャリッジ１００の底面に配置され、キャリッジ１００の往復運動に伴い多数のノズル（図示省略）からインク滴を−Ｙ方向に吐出する。このとき、図示しない紙送り機構によって記録用紙Ｐがプラテン２７０上を＋Ｘ方向に送られ、記録用紙Ｐに画像等が形成される。

図２は、図１に示すプリンター５００の内部構造を示す断面図である。図２の例では、ブラックインクの供給に関わる内部構造を示すものであるが、他色のインクの供給に関わる内部構造についても同様である。また、図２の例では、キャリッジ１００とインクカートリッジＩＣ１との相対的な位置関係と、キャリッジ１００及びインクカートリッジＩＣ１の向きとについて、図示の便宜上、図１と異なっている。なお、図２に示す状態は、古いブラックインクのカートリッジを新たなインクカートリッジＩＣ１に交換した直後の状態を示している。

インクカートリッジＩＣ１は、中空状のケース２００を有し、ブラックインクを貯留する。ケース２００は、上面に大気連通孔２０２を、下面にインク供給口２０４を、それぞれ備えている。大気連通孔２０２は、ケース２００内と大気とを連通させ、ケース２００内のブラックインクの液面に大気圧を作用させる。インク供給口２０４には、インク導出管３０の先端に設けられたインク導出針２５０が挿入されており、ケース２００内のブラックインクをインク供給部４００へと供給する。

インク供給部４００は、第１の流路形成部材１０と、第２の流路形成部材１２と、可撓性部材１４とを備えている。第１の流路形成部材１０及び第２の流路形成部材１２は、それぞれ樹脂製の単一部材である。また、可撓性部材１４は、単一のゴム製の板状部材である。これらの第１の流路形成部材１０，第２の流路形成部材１２，可撓性部材１４は積層されている。なお、第１の流路形成部材１０及び第２の流路形成部材１２として、金属製の部材を用いることもできる。また、可撓性部材１４として、樹脂製部材を用いることもできる。このような構成を有するインク供給部４００は、第１のバルブ４２０と、第２のバルブ４６０と、ポンプ４４０を有する。

第１のバルブ４２０は、第１バルブ室２０と、弁体２２と、コイルバネ２１とを備えている。第１バルブ室２０は、第１の流路形成部材１０と第２の流路形成部材１２との間に形成された凸形状の空間である。弁体２２は、第１バルブ室２０内に配置されており、第１バルブ室２０において下部空間２３と上部空間２４とを形成する。弁体２２は、可撓性部材１４の一部であり、第１バルブ室２０内を上下方向に変位することができる。なお、弁体２２は、インクの供給が行われない状態においては、コイルバネ２１の付勢力により第１の流路形成部材１０に押し付けられている。この状態は閉弁状態であり、第１のバルブ４２０はインクカートリッジＩＣ１からポンプ４４０へのインクの流通を妨げる。なお、弁体２２が上方に変位すると中央部分に連通孔が生じて開弁状態となり、第１のバルブ４２０はインクを流通させることができる。上部空間２４は、内部流路３５と連通している。なお、内部流路３５は、第１バルブ室２０と後述するポンプ室４０とを接続するインク流路である。下部空間２３は、内部流路３４と連通している。なお、内部流路３４は、インク導出管３０と第１バルブ室２０とを接続するインク流路である。

ポンプ４４０は、ポンプ室４０と、ダイヤフラム４２と、コイルバネ４１とを備えている。ポンプ室４０は、前述の第１バルブ室２０と同様に、第１の流路形成部材１０と第２の流路形成部材１２との間に形成された凸形状の空間である。ダイヤフラム４２は、ポンプ室４０内に配置されており、ポンプ室４０を下部空間４３と上部空間４４とに分割する。ダイヤフラム４２は、可撓性部材１４の一部であり、ポンプ室４０内を上下方向に変位することができ、上方に変位する際に第１のバルブ４２０を介してインクカートリッジＩＣ１からインクを吸引し、下方に変位する際に第２のバルブ４６０を介してキャリッジ１００にインクを供給する。図２の例では、ダイヤフラム４２は、最も下方（下死点）に位置している。下部空間４３は、２つの内部流路３５，３６にそれぞれ連通している。なお、内部流路３６は、ポンプ室４０と後述する第２バルブ室６０とを接続するインク流路である。上部空間４４は、後述する負圧供給路３５２に接続されている。

第２のバルブ４６０は、第２バルブ室６０と、弁体６２と、コイルバネ６１とを備えている。第２バルブ室６０は、第１バルブ室２０と同様に、第１の流路形成部材１０と第２の流路形成部材１２との間に形成された凸形状の空間である。弁体６２は、第２バルブ室６０内に配置されており、第２バルブ室６０において下部空間６３と上部空間６４とを形成する弁体６２は、可撓性部材１４の一部であり、第２バルブ室６０内を上下方向に変位することができる。なお、弁体６２は、インクの供給が行われない状態においては、コイルバネ６１の付勢力により第１の流路形成部材１０に押し付けられている。この状態は閉弁状態であり、第２のバルブ４６０は、ポンプ４４０から配管１２０（キャリッジ１００）へのインクの流通を妨げる。一方、弁体６２は、内部流路３６内のインクによって上方に所定の圧力（例えば、１３ｋｐａ）以上の圧力を受けると、上方に変位して開弁状態となる。このとき、第２のバルブ４６０は、インクを流通させることができる。下部空間６３は、内部流路３６，３７と連通している。

負圧発生部３００は、駆動モーター３２２と、吸引ポンプ３２０と、カム機構３２４と、大気開放機構３３０とを備えている。吸引ポンプ３２０は、駆動モーター３２２と接続されている。また、吸引ポンプ３２０は、負圧供給路３５２，３５４に接続されている。駆動モーター３２２は、吸引ポンプ３２０とカム機構３２４とに接続され、これら吸引ポンプ３２０とカム機構３２４とを駆動する。大気開放機構３３０は、筐体３２６と、コイルバネ３３１と、弁体３３２と、シール部材３３４とを備えている。筐体３２６は、配管３５１を介して、負圧供給路３５２，３５４に接続されている。また、筐体３２６には開口部３３８が設けられており、開口部３３８からロッド３３６が挿入されている。なお、開口部３３８とロッド３３６との間には隙間が設けられている。ロッド３３６は、筐体３２６内部において弁体３３２と接合されている。コイルバネ３３１は、弁体３３２をシール部材３３４に押し付ける方向に付勢されている。前述の駆動モーター３２２は、正転駆動又は逆転駆動が可能である。そして、吸引ポンプ３２０は、駆動モーター３２２の正転駆動により駆動されて負圧を発生する。一方、カム機構３２４は、駆動モーター３２２の逆転駆動により駆動されてロッド３３６を押し出す。このとき、弁体３３２は押し上げられてシール部材３３４から離れるため、筐体３２６内部は大気開放され、また、負圧供給路３５２，３５４も大気開放される。

配管１２０の内部には、内部流路３８と負圧供給路３５６とが設けられている。内部流路３８は、内部流路３７と連通してインクの供給路を形成する。また、負圧供給路３５６は、負圧供給路３５８と連通して負圧の供給路を形成する。配管１２０は、印刷時におけるキャリッジ１００の往復運動に対応し得るように、ゴムチューブ等で構成されている。

キャリッジ１００は、大気室８７と、第１圧力室７７と、第２圧力室８９と、第３のバルブ７１と、減圧室８０と、脱泡室９２と、気圧バルブ８１と、２つの内部流路３９，７９と、負圧供給路３５８と、インク吐出流路９５とを備えている。

大気室８７は、大気連通孔９９を介して大気と連通している。第１圧力室７７は、中空状の部屋であり、ブラックインクを一時的に溜めてキャリッジ１００内のインク供給路における圧力を調整する。第１圧力室７７は、天井部分である隔壁部８８ｂを挟んで大気室８７に隣接している。隔壁部８８ｂは、可撓性を有しており上下方向に変位可能である。隔壁部８８ｂとしては、例えば、合成樹脂やゴム等からなるフィルムと、このフィルムと共に変位可能な片持ち（図示省略）の薄板部材とで形成することができる。第１圧力室７７は、インク流入口７６を備えており、このインク流入口７６を介して後述するバルブ室７０と連通している。また、第１圧力室７７は、内部流路７９を介して脱泡室９２と連通している。

第３のバルブ７１は、バルブ室７０と、弁体７２と、圧力調整バネ７３と、シール部材７５と、支持ロッド７４とを備えている。バルブ室７０は、中空状の部屋であり、内部流路３９と連通している。弁体７２は、バルブ室７０内に配置されており、圧力調整バネ７３により封止位置側に付勢されている。この弁体７２は、第１圧力室７７とバルブ室７０とを連通状態とする開放位置と、非連通状態とする封止位置との間で変位可能である。具体的には、弁体７２を押し下げる力（隔壁部８８ｂによる支持ロッド７４の押圧力及び第１圧力室７７内の圧力）が、弁体７２を押し上げる力（バルブ室７０内の圧力及び圧力調整バネ７３の付勢力）よりも大きい場合に開放位置に向かって変位し、弁体７２を押し下げる力が弁体７２を押し上げる力よりも小さい場合に封止位置に向かって変位する。なお、図２の例では、弁体７２は、封止位置に位置している。シール部材７５は、弁体７２の上面に配置されており、弁体７２が封止位置に配置された際にインクがバルブ室７０から第１圧力室７７に流通しないように封止する。支持ロッド７４は、バルブ室７０と第１圧力室７７とに亘って配置されており、一端が弁体７２と接合され、他端が第１圧力室７７の隔壁部８８ｂと接合されている。

脱泡室９２は、中空状の部屋であり、内部にフィルタ９３を備えている。脱泡室９２は、フィルタ９３よりも上部側において内部流路７９と連通しており、後述する脱泡動作のために内部流路７９から流入したインクを一時的に貯留する。脱泡室９２に貯留されたインクは、フィルタ９３を通って、脱泡室９２の底面と連通するインク吐出流路９５に排出される。フィルタ９３は、インクを濾過して不純物（塵など）を取り除くと共に、インク供給路内に混入した気泡を通過させ難くして、脱泡室９２の天井部において気泡を捕捉（トラップ）させる機能も有する。

減圧室８０は、脱泡室９２の上方に配置された中空状の部屋であり、負圧発生部３００から供給される負圧によって脱泡室９２からガス（気泡）を除去するために用いられる。減圧室８０の床面と脱泡室９２の天井面とは、隔壁部９０として一体形成されている。この隔壁部９０は、気体透過性を有する部材（例えば、ポリアセタールやポリプロピレンやポリフェニレンエーテル等）により構成されている。なお、一体形成された隔壁部９０に代えて、減圧室８０の床面と脱泡室９２の天井面とをそれぞれ気体透過性を有する別体の壁として形成し、互いに接するように構成することもできる。

第２圧力室８９は、減圧室８０の上方に配置された中空状の部屋であり、負圧発生部３００から供給される負圧を減圧室８０に供給するために用いられる。第２圧力室８９は、天井部分である隔壁部８８ａを挟んで大気室８７に隣接している。隔壁部８８ａは、前述の隔壁部８８ｂと同じ構成を有している。ただし、隔壁部８８ａと隔壁部８８ｂとは、互いに接しておらず、それぞれ独立して変位することができる。第２圧力室８９は、負圧供給路３５８と連通している。なお、負圧供給路３５８は、負圧供給路３５６と連通している。また、第２圧力室８９は、連通孔８６を介して減圧室８０と連通している。第２圧力室８９と減圧室８０とに亘って気圧バルブ８１が配置されている。この気圧バルブ８１は、前述の第３のバルブ７１と同様な構成を有している。すなわち、気圧バルブ８１は、弁体８２と、圧力調整バネ８３と、シール部材８５と、支持ロッド８４とを備えている。弁体８２は、第２圧力室８９と減圧室８０とを連通状態とする開放位置と、非連通状態とする封止位置との間で変位可能であり、圧力調整バネ８３により封止位置側に付勢されている。図２の例では、弁体８２は、封止位置に配置されている。シール部材８５は、弁体８２が封止位置に配置された際に、連通孔８６を封止して減圧室８０内の負圧を維持する。支持ロッド８４は、一端が弁体８２と接合されており、他端が隔壁部８８ａと接合されている。

記録ヘッド１５０は、キャリッジ１００の底面に配置されており、ノズルプレート１５２と、インク吐出流路１５４とを備えている。インク吐出流路１５４は、キャリッジ１００のインク吐出流路９５と連通しており、脱泡室９２から吐出されたインクをノズルプレート１５２へと導く。ノズルプレート１５２は、多数のノズル（図示省略）を備えており、インク吐出流路９５及びインク吐出流路１５４を介して脱泡室９２から供給されたインクを吐出する。

なお、前述の脱泡室９２と減圧室８０と気圧バルブ８１と第２圧力室８９と負圧発生部３００とは、請求項における減圧脱泡手段に相当する。また、ポンプ４４０と負圧発生部３００とは請求項における加圧手段に、吸引ポンプ３２０は請求項における圧力調整部に、第３のバルブ７１は請求項における弁装置に、負圧発生部３００は請求項におけるポンプ機構に、それぞれ相当する。

Ａ２．インク供給部４００におけるインク供給動作：
図３（Ａ）は、インクの吸引駆動時のインク供給部４００を示す断面図である。また、図３（Ｂ）は、インクの吐出駆動時のインク供給部４００を示す断面図である。図２に示す状態から記録ヘッド１５０にインクを供給する場合、まず、ポンプ４４０はインクカートリッジＩＣ１からのインクの吸引駆動を実行する。

具体的には、駆動モーター３２２（図２）は、正転駆動して吸引ポンプ３２０を駆動させる。すると、吸引ポンプ３２０は負圧を発生させ、負圧供給路３５２（図３（Ａ））を介してポンプ４４０の上部空間４４に負圧を供給する。上部空間４４の内部が負圧となると、ダイヤフラム４２は、コイルバネ４１の付勢力に打ち勝って弾性変形して上方に変位し、図３（Ａ）に示すように、下部空間４３の容積が増加する。このとき、下部空間４３の内部は負圧となるので、ポンプ４４０は吸引動作を行う。すなわち、ポンプ４４０は、内部流路３５を介して第１のバルブ４２０の上部空間２４のインクを吸引する。第１のバルブ４２０において、弁体２２は、コイルバネ２１の付勢力に打ち勝って弾性変形して上方に変位する。このとき、弁体２２の中央部分において、上部空間２４と下部空間２３とを連通する連通孔２８が生じ、第１のバルブ４２０は開弁状態となる。したがって、インクカートリッジＩＣ１（図２）内のブラックインクは、インク導出針２５０，インク導出管３０，内部流路３４（図３（Ａ）），下部空間２３，連通孔２８，上部空間２４，及び内部流路３５を通って、容積の増加したポンプ４４０の下部空間４３に吸引される。

一方、第２のバルブ４６０では、ポンプ４４０の吸引駆動時において下部空間６３内のインクが内部流路３６を介してポンプ４４０に吸引される。したがって、弁体６２は、第１の流路形成部材１０に押し付けられている状態（閉弁状態）を維持することとなる。

上述した吸引駆動によってポンプ室４０の下部空間４３にインクが溜められた後に、ポンプ４４０は、インクの吐出駆動を実行する。具体的には、駆動モーター３２２（図２）は、逆転駆動してカム機構３２４を駆動させる。すると、ロッド３３６が押し出されて弁体３３２が上方に上がって開弁状態となり、開口部３３８を介して配管３５１が大気と連通する。このとき、負圧供給路３５２（図３（Ｂ））を介して上部空間４４は大気開放され、ダイヤフラム４２は、コイルバネ４１の付勢力により下方に弾性変形（変位）する。下部空間４３内に溜められたインクは、ダイヤフラム４２の変位によって所定の圧力（例えば、３０ｋｐａ）で内部流路３５，３６に排出される。下部空間４３から内部流路３６に排出された加圧インクは、第２のバルブ４６０において弁体６２を下方から所定の圧力で（例えば、３０ｋｐａ）押し上げる。すると、弁体６２は、コイルバネ６１の付勢力（例えば、１３ｋｐａ）に打ち勝って上方に変位して開弁状態となり、下部空間６３に流入したインクは、内部流路３７を介してキャリッジ１００に向けて吐出される。

一方、第１のバルブ４２０では、上部空間２４に内部流路３５を介して加圧されたインクが流入する。すると、コイルバネ２１の付勢力と流入したインクの圧力とによって弁体２２は下方に変位し、弁体２２の中央部に生じた連通孔２８は消滅して上部空間２４と下部空間２３とは連通しない状態となる。したがって、ポンプ４４０の吐出駆動に伴い下部空間４３から吐出された加圧インクが、第１のバルブ４２０を介してインクカートリッジＩＣ１に逆流することが抑制される。

上述したインクカートリッジの交換後における吐出駆動の後には、所定の圧力（例えば、３０ｋｐａ）がポンプ４４０から第３のバルブ７１までの間のインク供給路に作用する。このように、プリンター５００では、インクカートリッジＩＣ１から記録ヘッド１５０までの間のインク供給路のうち、インク供給部４００から第３のバルブ７１までの間を加圧領域ＡＲ１（図２）としている。そして、この加圧領域ＡＲ１においてインクを加圧しているので、インク中における気泡の成長が抑制される。なお、加圧領域におけるインク供給路（内部流路３４〜３９等）を気体透過性部材で構成する場合には、インク供給路の壁面を介して大気からインク中に気体が溶け込むのを抑制することができると共に、インク中に溶存していた気体をインク供給路の壁面を介して除去することもできる。

記録ヘッド１５０（図２）からインクが噴射されると、後述するように、インク噴射に伴うインク消費量に相当する分量のインクが開弁した第３のバルブ７１を介して記録ヘッド１５０に供給される。また、インク消費量に相当する分量のインクがポンプ４４０（図３（Ｂ））によってキャリッジ１００に供給される。このとき、ダイヤフラム４２の下方への押圧力（コイルバネ４１の付勢力による押圧力）によって加圧された状態でインクが供給される。そして、インクを供給するのに従ってダイヤフラム４２が下死点位置まで変位すると、駆動モーター３２２は再び正転駆動し、ポンプ４４０は上述した吸引動作及び吐出駆動を実行する。このようにして、消費された分量のインクがインクカートリッジＩＣ１から記録ヘッド１５０へと加圧された状態で適宜供給されることとなる。

Ａ３．キャリッジ１００におけるインク供給動作：
図４（Ａ）は、インク噴射時のキャリッジ１００及び記録ヘッド１５０の状態を示す断面図である。ノズルプレート１５２に設けられたノズル（図示省略）からインクが噴射されてインクが消費されると、第１圧力室７７の室圧がインクの減量により低下する。すると、その減圧した室圧と大気室８７の圧力（大気圧）との差圧によって隔壁部８８ｂが第１圧力室７７の内側に撓んで下方に変位する。このとき、弁体７２は、支持ロッド７４を介して押し下げられる。そして、圧力調整バネ７３の付勢力に打ち勝って弁体７２が開放位置に位置すると、インク流入口７６が開放されてインクが第１圧力室７７に流入する。

図４（Ｂ）は、開放されたインク流入口７６から第１圧力室７７にインクが流入した後におけるキャリッジ１００及び記録ヘッド１５０の状態を示す断面図である。第１圧力室７７にインクが流入してその室圧が高まると、隔壁部８８ｂは上方に変位する。これに伴って弁体７２が再び封止位置に移動すると、第１圧力室７７へのインクの流入は停止し、記録ヘッド１５０へのインクの供給が停止する。このように、プリンター５００では、インクの消費に応じて第３のバルブ７１が開閉動作することで、消費した分量のインクが記録ヘッド１５０に適宜流入するように構成されている。

Ａ４．脱泡動作：
吸引ポンプ３２０（図２）によって発生した負圧は、上述したようにポンプ４４０の上部空間４４に供給されると共に、負圧供給路３５４，３５６，３５８を介して第２圧力室８９（図４（Ａ））にも供給される。このとき、第２圧力室８９の室圧（負圧）と大気室８７の圧力（大気圧）との差圧によって隔壁部８８ａが第２圧力室８９の内側に撓んで下方に変位する。弁体８２は、支持ロッド８４を介して押し下げられる。そして、弁体８２が開放位置に位置すると、連通孔８６が開放されて負圧が減圧室８０に供給される。すると、脱泡室９２の天井部分にトラップされた気泡（ガス）ＢＬは、減圧室８０内の圧力と脱泡室９２の圧力との差圧によって隔壁部９０を透過して減圧室８０に流入し、気泡は徐々に減少していく。

また、大気開放機構３３０（図２）において弁体３３２が開弁状態となり、配管３５１，３５４，３５６，３５８を介して第２圧力室８９が大気開放されると、第２圧力室８９と大気室８７との差圧がなくなるため、図４（Ｂ）に示すように、隔壁部８８ａは上方に変位する。これに伴い、弁体８２は上方に変位して連通孔８６を封止する。したがって、気圧バルブ８１内は負圧が維持され、脱泡室９２においてガスの除去が継続して行われる。

このように、プリンター５００では、インクカートリッジＩＣ１から記録ヘッド１５０までの間のインク供給路のうち、第３のバルブ７１よりも下流側（記録ヘッド１５０寄り側）において減圧脱泡領域ＡＲ２（図２）が設けられている。そして、この減圧脱泡領域ＡＲ２において上述した脱泡動作が行われ、インク中のガスが除去される。

以上説明したように、プリンター５００では、加圧領域ＡＲ１と減圧脱泡領域ＡＲ２とを設け、加圧領域ＡＲ１においてインクを加圧供給するのでインク中の気泡の成長やインク中へのインクの溶け込みを抑制することができ、また、減圧脱泡領域ＡＲ２において脱泡動作を行うのでインク中の気泡を除去することができる。したがって、プリンター５００内を流通するインク中の気泡を十分に除去し、また、気泡の成長を十分に抑制することができる。また、加圧により気泡量が減った状態のインクを減圧脱泡するので、気泡を停滞（トラップ）させるための脱泡室９２を小型化することができる。また、インクの加圧と減圧脱泡とで負圧発生部３００及びインク供給部４００を共用しているので、それぞれを目的として別々に負圧発生部３００及びインク供給部４００を設ける構成に比べて、プリンター５００の製造コストを抑えることができる。

Ｂ．第２の実施例：
図５は、第２の実施例におけるキャリッジ１００ａ及び記録ヘッド１５０の内部構造を示す断面図である。第２の実施例におけるプリンターは、以下の４点においてプリンター５００（図１〜図４）と異なり、他の構成は第１の実施例と同じである。すなわち、キャリッジ１００ａが第２圧力室８９と、隔壁部８８ａと、減圧室８０と、気圧バルブ８１と、隔壁部９０とを備えていない点、内部流路３９に代えて気体透過性を有する内部流路３９ａを有する点、減圧脱泡室１３０を備えている点、及び負圧供給路３５８が減圧脱泡室１３０に接続されている点が相違点である。

第１の実施例では、インクの加圧と減圧脱泡とは、互いに異なる領域（加圧領域ＡＲ１及び減圧脱泡領域ＡＲ２）において行われていたが、第２の実施例では、加圧と減圧脱泡とを重複する領域において行うように構成されている。具体的には、減圧脱泡室１３０は、内部流路３９ａを囲むように設置されており、この減圧脱泡室１３０において減圧脱泡が行われる。一方、第２の実施例における加圧領域は、第１の実施例と同じ（インク供給部４００から第３のバルブ７１までの区間）である。したがって、減圧脱泡室１３０において加圧と減圧脱泡とが重複して行われる。

インク供給部４００（図２）から内部流路３９ａ（図５）に供給されたインクは、第１の実施例と同様に加圧されており、気体透過性を有する内部流路３９ａにおいて外部に流出し得る。ここで、減圧脱泡室１３０の内部には、負圧供給路３５８を介して負圧が供給される。したがって、減圧脱泡室１３０内において内部流路３９ａから気体が流出し易くなる。

以上の構成を有する第２の実施例のプリンターは、第１の実施例と同様な効果を奏する。また、減圧脱泡室１３０においてインクの加圧と減圧脱泡とが重複して行われるので、短時間のうちに多量の気泡を除去することができる。

Ｃ．第３の実施例：
図６は、第３の実施例におけるキャリッジ１００ｂ及び記録ヘッド１５０の内部構造を示す断面図である。第３の実施例におけるプリンターは、以下の３点においてプリンター５００（図１〜図３）と異なり、他の構成は第１の実施例と同じである。すなわち、内部流路３９が脱泡室９２と連通している点、インク吐出流路９５に代えて脱泡室９２からバルブ室７０に向かう内部流路９６が設けられている点、内部流路７９に代えて第１圧力室７７のインク排出口から記録ヘッド１５０に向かうインク吐出流路９７が設けられている点が相違点である。

第１の実施例では、第３のバルブ７１は、脱泡室９２よりも上流側に配置されていたが、第２の実施例では、第３のバルブ７１は、脱泡室９２よりも下流側に配置されている。インク供給部４００からキャリッジ１００に供給されたインクは、まず、内部流路３９を介して脱泡室９２に供給されて脱泡される。そして、インクの噴射により第３のバルブ７１が開弁状態となると、消費した分量のインクが内部流路９６を介して脱泡室９２から第１圧力室７７へと流入する。

以上の構成を有する第３の実施例のプリンターは、第１の実施例と同様な効果を奏する。また、脱泡室９２においてインクの加圧と減圧脱泡とが重複して行われるので、短時間のうちに多量の気泡を除去することができる。

Ｄ．第４の実施例：
図７は、第４の実施例におけるキャリッジ１００ｃ及び記録ヘッド１５０の内部構造を示す断面図である。第４の実施例におけるプリンターは、第２圧力室８９と気圧バルブ８１と減圧室８０とに代えて、減圧管１４０を備えている点においてプリンター５００（図１〜図３）と異なり、他の構成は第１の実施例と同じである。

第１の実施例では、脱泡を行うために減圧される部屋（減圧室８０）は脱泡室９２と接していたが、第２の実施例では、かかる部屋（減圧管１４０）は脱泡室９２に接していない。具体的には、脱泡室９２の内部において、フィルタ９３よりも上方に減圧管１４０が配置されている。この減圧管１４０は、中空の円柱形の部屋であり、その壁面は気体透過性を有する。減圧管１４０は負圧供給路３５８と連通しており、インク供給部４００から負圧が供給される。そして、減圧管１４０内に負圧が供給されると、脱泡室９２内の気体が減圧管１４０内に流入して脱泡が行われる。

以上の構成を有する第４の実施例のプリンターは、第１の実施例と同様な効果を奏する。

Ｅ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｅ１．変形例１：
上述した各実施例では、負圧発生部３００は、インクの加圧と減圧脱泡とで共用されていたが、これに代えて、それぞれを目的とした２つの負圧発生部を設ける構成とすることもできる。また、負圧発生部３００は各色（ブラック，シアン，マゼンダ，イエロー）で共用されていたが、これに代えて、各色ごとに負圧発生部３００を設ける構成とすることもできる。また、インク供給部４００〜４０３は、各色ごとに用意されていたが、これに代えて、各色で１つのインク供給部を共用することもできる。

Ｅ２．変形例２：
上述した各実施例では、インク供給部４００を形成するために、単一の部材である第１の流路形成部材１０と、単一の部材である第２の流路形成部材１２と、単一の部材である可撓性部材１４とを用いていたが、本発明はかかる構成に限定されるものではない。例えば、第１のバルブ４２０と、ポンプ４４０と、第２のバルブ４６０とを、互いに異なる部材を用いて形成することもできる。

Ｅ３．変形例３：
上述した各実施例において、各色のインクをインクカートリッジＩＣ１〜ＩＣ４からキャリッジ１００に供給するための構成として、インク供給部４００〜４０３を用いて各色のインクをインクカートリッジＩＣ１〜ＩＣ４から吸引及び吐出していたが、これに代えて、加圧した空気を各インクカートリッジＩＣ１〜ＩＣ４内に供給する構成とすることもできる。このような構成においても、加圧したインクをキャリッジ１００に供給することができる。すなわち、一般には、液体供給路の少なくとも一部を加圧可能な任意の加圧手段を、本発明の液体噴射装置に採用することができる。

Ｅ４．変形例４：
上述した各実施例では、プリンターが吐出するインクの種類は４色であったが、これに代えて任意の種類のインクを吐出する構成とすることができる。また、各実施例のプリンターはオフキャリッジタイプのプリンターであったが、これに代えて、インクカートリッジをキャリッジに搭載するいわゆるオンキャリッジタイプのプリンターを採用することもできる。

Ｅ５．変形例５：
上述した第１の実施例及び第３の実施例において、加圧領域及び減圧脱泡領域の数は、それぞれ１つであったが、これに代えて、それぞれ任意の数を設けることもできる。例えば、第２の実施例において、第１の実施例と同様に第２圧力室８９及び減圧室８０を設けて、減圧脱泡室１３０と共に脱泡室９２において脱泡を行い、減圧脱泡領域を２つ設けることもできる。また、例えば、第１の実施例において、内部流路３９の途中に加圧用ポンプを設置して、インク供給部４００から供給されるインクをさらに加圧する構成とし、圧力の異なる２つの加圧領域を連続して設ける構成とすることもできる。

Ｅ６．変形例６：
上述した各実施例では、インクジェット式プリンターについて説明したが、本発明は、これに限らず、インク以外の他の液体を噴射する任意の液体噴射装置に適用することができる。例えば、ファクシミリ装置等の画像記録装置や、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッドや、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイや、面発光ディスプレイ (Field Emission Display、ＦＥＤ)等の電極形成に用いられる電極材噴射装置や、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を含む液体を噴射する液体噴射装置や、精密ピペットとしての試料噴射装置や、潤滑油の噴射装置や、樹脂液の噴射装置等にも適用できる。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良い。そして、これら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のうちいずれか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。

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良い。例えば、物質が液相であるときの状態のものであれば良く、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、分散また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例の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およ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。

ＩＣ１〜ＩＣ４…インクカートリッジＩＣ、１０…第１の流路形成部材、１２…第２の流路形成部材、１４…可撓性部材、２０…第１バルブ室、２１…コイルバネ、２２…弁体、２３…下部空間、２４…上部空間、２８…連通孔、３０〜３３…インク導出管、３４〜３９，３９ａ…内部流路、４０…ポンプ室、４１…コイルバネ、４２…ダイヤフラム、４３…下部空間、４４…上部空間、６０…第２バルブ室、６１…コイルバネ、６２…弁体、６３…下部空間、６４…上部空間、７０…バルブ室、７１…第３のバルブ、７２…弁体、７３…圧力調整バネ、７４…支持ロッド、７５…シール部材、７６…インク流入口、７７…第１圧力室、７９…内部流路、８０…減圧室、８１…気圧バルブ、８２…弁体、８３…圧力調整バネ、８４…支持ロッド、８５…シール部材、８６…連通孔、８７…大気室、８８ａ，８８ｂ…隔壁部、８９…第２圧力室、９０…隔壁部、９２…脱泡室、９３…フィルタ、９５…インク吐出流路、９６…内部流路、９７…インク吐出流路、９９…大気連通孔、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…キャリッジ、１２０〜１２３…配管、１３０…減圧脱泡室、１４０…減圧管、１４３…圧力調整バネ、１５０…記録ヘッド、１５２…ノズルプレート、１５４…インク吐出流路、２００…ケース、２０２…大気連通孔、２０４…インク供給口、２５０…インク導出針、２６０…ガイドロッド、２７０…プラテン、３００…負圧発生部、３２０…吸引ポンプ、３２２…駆動モーター、３２４…カム機構、３２６…筐体、３３０…大気開放機構、３３１…コイルバネ、３３２…弁体、３３４…シール部材、３３６…ロッド、３３８…開口部、３５１…配管、３５２〜３５８…負圧供給路、４００〜４０３…インク供給部、４２０…第１のバルブ、４４０…ポンプ、４６０…第２のバルブ、５００…プリンター、Ｐ…記録用紙、ＡＲ１…加圧領域、ＡＲ２…減圧脱泡領域

Claims (5)

1. 液体を噴射するための液体噴射装置であって、
   前記液体を噴射するヘッド部と、
   前記ヘッド部に前記液体を導く液体供給路と、
   前記液体供給路の少なくとも一部を減圧する減圧脱泡手段と、
   前記液体供給路の少なくとも一部を加圧する加圧手段と、
   空間を減圧可能なポンプ機構と、
   を備え、
   前記減圧脱泡手段は、前記液体供給路の一部を構成する脱泡室と、前記脱泡室と少なくとも一部を接して配置され減圧可能な空間としての減圧室と、を有し、
   前記加圧手段は、前記液体供給路の一部を構成する第１の空間と、前記第１の空間と隣り合うように配置された第２の空間と、前記第１の空間の容積が減少する方向に付勢する付勢部材と、を有するポンプを備え、前記第２の空間を減圧することによって、前記第１の空間の容積を増加させて液体を該第１の空間に吸引する吸引駆動と、減圧された前記第２の空間を大気圧に開放し、前記付勢部材の付勢力により該第１の空間を加圧して該第１の空間の容積を減少させることよって液体を吐出する吐出駆動と、を実行し、
   前記ポンプ機構は、前記減圧室の減圧と、前記第２の空間の減圧と、に共用される、液体噴射装置。
2. 請求項１に記載の液体噴射装置において、
   前記第１の空間と前記第２の空間とは、単一の空間をダイヤフラムによって分割することにより形成されている液体噴射装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置において、
   前記ポンプ機構には、大気開放機構が備えられており、
   前記第２の空間と前記減圧室とは連通路を介して連通しており、前記連通路には弁体が設けられ、前記第２の空間を減圧する際には前記弁体を開けて前記連通路を連通状態とすることにより前記減圧室を減圧し、前記大気開放機構によって前記第２の空間を大気圧に開放する際には前記弁体を閉じて前記連通路を非連通状態とすることにより前記減圧室の減圧状態を維持する、液体噴射装置。
4. 請求項３に記載の液体噴射装置において、
   前記減圧脱泡手段は、
   大気と隣り合うように配置されるとともに、前記第２の空間と前記減圧室との間に設けられている圧力室を有し、
   前記弁体は前記圧力室と前記減圧室との間に設けられ、
   前記圧力室内の負圧と大気圧との差圧によって前記弁体が開き、前記圧力室内が大気圧に開放されることにより前記弁体が閉じる、液体噴射装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
   前記加圧手段の下流側にはバルブが備えられており、
   前記ポンプは、前記吐出駆動を実行することにより、該ポンプから前記バルブまでの間の前記液体供給路の前記液体に所定の圧力を加える、液体噴射装置。

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