JP6354872B2 - 液体供給ユニット及び液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばインクジェット式プリンターなどの液体噴射装置、及び同装置において液体を供給する液体供給ユニットに関する。

液体噴射装置の一例として、記録媒体に対して走査するキャリッジに液体噴射ヘッドを搭載し、その液体噴射ヘッドのノズル開口から記録媒体に向けて液体の一例であるインクを噴射するインクジェット式プリンターが知られている。こうしたプリンターは、例えば大気連通路を有する容器で構成された液体供給源を有し、その液体供給源から液体流路を介して液体噴射ヘッドに液体を供給している。そして、液体噴射ヘッドにおけるノズル開口の位置と、液体供給源内で大気と接触している液面の位置とによる液体の水頭差を調整することで、安定した液体の供給を実現している（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−５１３０８号公報

ところで、液体供給源から液体噴射ヘッドに液体を安定供給させるための水頭差を確保するには、例えば液体供給源が大気連通路を有する容器である場合、液体供給源内で大気と接触している液面が液体噴射ヘッドにおけるノズル開口の位置よりも低い位置にある必要がある。そのため、液体供給源としての容器には、大気連通路を有する容器内で大気と接触する液面がノズル開口の位置よりも高くなる可能性のある大容量の容器や、内部が密閉された可撓性容器である場合には高低差のある形態の容器を使用することができず、使用者が自由に液体供給源を選択することができないという問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体供給源の容量、形態に制限されることなく、液体供給源から液体噴射ヘッドに安定して液体を供給することができる液体供給ユニット及び液体噴射装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段について記載する。
上記課題を解決する液体供給ユニットは、液体を噴射する液体噴射ヘッドを有する液体噴射部が備える該液体噴射ヘッドに該液体を供給可能に接続される供給流路の上流側と接続可能な液体排出口と、前記液体を収容する液体供給源から供給される該液体を導入する液体導入口と、前記液体排出口と連通する一方で前記液体導入口とも連通し、外壁の一部を撓み変形可能な薄膜部材で構成された圧力室と、前記圧力室の容積が減少する方向への前記薄膜部材の変形に応動し、前記液体導入口を介して前記液体が前記圧力室に導入されることを許容する開閉弁部と、を有する圧力調整弁部と、前記圧力調整弁部を、前記液体排出口が前記液体導入口より下方に位置し、かつ前記薄膜部材の変形による該薄膜部材の中央部の変位方向が鉛直方向に沿うように保持する保持部と、を備える。

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ヘッドと、液体供給源が収容する前記液体を前記液体噴射ヘッドに供給可能に該液体噴射ヘッドと接続される液体貯留部と、前記液体供給源が収容する前記液体を前記液体貯留部に供給可能に該液体貯留部と接続される供給流路と、前記供給流路と接続される圧力調整弁部と、を備え、前記圧力調整弁部は、前記液体供給源が収容する前記液体が導入される液体導入口と、前記供給流路と接続される液体排出口が設けられ、外壁の一部を撓み変形可能な薄膜部材で構成された圧力室と、前記圧力室の容積が減少する方向への前記薄膜部材の変形に応動し、前記液体導入口を介して前記液体が前記圧力室に導入されることを許容する開閉弁部と、を有し、前記供給流路は、前記液体噴射ヘッドおよび前記液体貯留部の移動に追従して移動する下流側供給流路部と、該液体噴射ヘッドおよび該液体貯留部が移動した場合も静止した状態を維持する上流側供給流路部と、を有し、前記圧力調整弁部は、前記供給流路の前記上流側供給流路部と接続されており、前記液体排出口が前記液体導入口より下方に位置し、かつ前記薄膜部材の変形による該薄膜部材の中央部の変位方向が鉛直方向に沿うように配置されている。

上記液体噴射装置において、前記圧力調整弁部は、前記薄膜部材の変形による該薄膜部材の中央部の変位方向が鉛直方向に沿うように配置されていることが好ましい。

上記液体噴射装置において、前記圧力調整弁部は、前記薄膜部材の変形に応動し、鉛直方向に沿う方向に移動する受圧部材を有することが好ましい。

上記液体噴射装置において、前記圧力調整弁部は、前記圧力室内に、前記受圧部材に接触し、かつ該受圧部材の移動方向に伸縮するように配置されたコイルばねを有することが好ましい。

上記液体噴射装置において、前記圧力調整弁部は、前記液体導入口が設けられ、前記圧力室と仕切り壁で仕切られた導入室を有し、前記開閉弁部は、前記導入室側から前記仕切り壁に形成された連通口を通って前記圧力室側に延び、前記薄膜部材の変形に応動する応動部材と、前記導入室に配置され、前記応動部材に固定される弁体と、を有することが好ましい。

上記液体噴射装置において、前記弁体は、鉛直方向に沿う方向に移動することが好ましい。

上記液体噴射装置において、前記液体供給源が前記液体貯留部より上方に位置するように該液体供給源を保持する液体供給源保持部を備えることが好ましい。

第１実施形態の液体噴射装置及び液体供給源の概略図。 液体供給ユニットにおける液体導入部の概略断面図。 液体供給ユニットにおける圧力調整弁部の概略断面図。 （ａ）（ｂ）は液体供給ユニットにおける圧力調整弁部の動作の遷移状態を示す概略断面図。 第２実施形態の液体噴射装置及び液体供給源の概略図。 第３実施形態の液体噴射装置及び液体供給源の概略図。 第４実施形態の液体噴射装置及び液体供給源の概略図。 第５実施形態の液体噴射装置及び液体供給源の概略図。 第６実施形態の液体噴射装置及び液体供給源の概略図。

（第１実施形態）
以下、液体供給ユニットを備えた液体噴射装置の第１実施形態を図１〜図４に従って説明する。なお、本実施形態では、液体の一例であるインクを用紙などのターゲットに噴射して印刷を行うインクジェット式のプリンターを液体噴射装置の一例として示す。

図１に示すように、液体噴射装置１１は、フロアＦ上に設置される液体噴射部としての装置本体１２と、その装置本体１２の外部に設けられる液体供給ユニット１３とを備えている。フロアＦ上において、液体噴射装置１１の側方には、液体噴射装置１１に対する液体供給源の一例であるインクパック１４を支持した支持装置１５が配置されている。支持装置１５は、フロアＦ上に設置される基台１６と、基台１６の中心から垂直上向きに延びる支柱１７を備える。支柱１７の上部には保持金具１８が設けられ、保持金具１８は水平方向に延設される略Ｌ字状の支持アーム１９を支柱１７に対して所定の高さで保持している。そして、この支持アーム１９に対してインクパック１４が吊り下げられた状態で支持されている。

インクパック１４は、可撓性を有するフィルムで袋状に形成された密閉タイプの可撓性容器であって、その内部に収容した液体（インク）の増減に伴い弾性変形するパック本体２０を主体に構成されている。パック本体２０の口部２１には、定形性を有する液体供給口形成部材２２が取り付けられ、その液体供給口形成部材２２には支持装置１５の支持アーム１９を挿通可能とする孔２３が形成されている。そして、この孔２３に支持アーム１９を挿通させることにより、インクパック１４は、支持装置１５に対してパック本体２０が垂直方向に長く高低差を有して垂下するように支持される。

インクパック１４に収容される液体の圧力水頭の位置は、図１のような状態であればパック本体２０が水平方向において最も膨らんだ位置と概略一致する。そして、内部に収容している液体が液体供給口形成部材２２を介して外部へ導出されるのに伴い、パック本体２０の最も膨らんだ位置が下方に移動することによって、圧力水頭の位置も下方に移動する。

なお、インクパック１４のパック本体２０に液体を過剰に充填したような場合、インクパック１４内の容積が縮小する方向に変形しようとするフィルムの反力（インクパック１４内を加圧する力）が作用するので、初期の圧力水頭の位置は、パック本体２０が水平方向において最も膨らんだ位置より高い位置となる。また、インクパック１４のパック本体２０が内部に収容している液体が液体供給口形成部材２２を介して外部へ導出され、その液体残量が残量ゼロとなる少し手前の所謂ニヤエンド残量となるまで収縮した場合、インクパック１４内の容積が拡大する方向に変形しようとするフィルムの反力（インクパック１４内を減圧する力）が作用するので、圧力水頭の位置は、パック本体２０が水平方向において最も膨らんだ位置より低い位置となる。

図１に示すように、液体噴射装置１１の装置本体１２は略箱形状の筐体２５を有している。筐体２５内の下方位置には、図示しない搬送装置により所定の方向（図１では紙面と直交する方向）へ搬送されるターゲットの一例である用紙２６を支持可能な支持部材２７が配置されている。そして、筐体２５内において支持部材２７の上方には、キャリッジ２８が用紙２６に対する主走査方向（図１では左右方向）への往復移動可能に配置されている。キャリッジ２８の上部には液体を貯留可能な液体貯留部２９が搭載される一方、キャリッジ２８の下部には液体を噴射する液体噴射ヘッド３０が搭載されている。

液体噴射ヘッド３０は、その下面が支持部材２７の上面と対向した状態に配置されるとともに、その下面には支持部材２７上に支持された用紙２６に向けて液体を噴射する複数（図１には破線で４つ図示）のノズル開口３１が形成されている。すなわち、液体噴射ヘッド３０は、その下面が液体を噴射するノズル開口３１が形成されたノズル形成面３０ａとなり、その内部にはノズル形成面３０ａに開口するノズル開口３１に上部の液体貯留部２９から液体を供給するための液体流路（図示略）が形成されている。

なお、液体貯留部２９から液体流路を介してノズル開口３１まで液体が供給されると、ノズル開口３１にはメニスカスが形成される。ちなみに、メニスカスとは、液体が固体の表面（この場合は、ノズル開口３１の内面）に接する場合に、両者の分子間に働く付着力と液体分子間の凝集力の大小関係によって生じる湾曲した液体の表面のことであり、この場合はノズル開口３１の内奥側に凹んだ液面形状となる。

液体がインクの場合、ノズル開口３１の直径が２０〜３０μｍであれば、インクの表面張力を考慮すると、ノズル開口３１内の液体の表面（気液界面）に形成されるメニスカスの耐圧を毛管力高さに換算した場合、計算上５００ｍｍ程度となる。但し、ノズル開口３１からインクを安定的に噴射することを考慮すると、供給されるインクの圧力水頭の位置は、ノズル開口３１の位置より鉛直方向において＋１００ｍｍ（１００ｍｍ高い）〜−３００ｍｍ（３００ｍｍ低い）の範囲に設定されていることが望ましく、−５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲に設定されていることがより望ましい。

図１に示すように、筐体２５の一側壁（図１では右側壁）において、その外面の上部にはフック部３２が設けられるとともに、その一側壁の下部には貫通孔３３が形成されている。そして、筐体２５外のフック部３２には液体供給ユニット１３が静止した状態で保持されるとともに、筐体２５の一側壁を貫通する貫通孔３３には液体の供給流路として機能する液体供給チューブ３４が挿通されている。この液体供給チューブ３４は、可撓性を有する管状部材であって、その上流端となる一端が筐体２５の外部で液体供給ユニット１３に接続される一方、その下流端となる他端が筐体２５の内部で液体貯留部２９に接続されている。すなわち、液体供給チューブ３４は、その下流端側（他端側）が筐体２５内でキャリッジ２８の移動に伴い湾曲するなど可動した場合でも、その上流端側（一端側）は筐体２５の外部において液体供給ユニット１３と共に静止した状態を維持する。

図１に示すように、液体供給ユニット１３は、インクパック１４と液体噴射ヘッド３０との間に位置し、インクパック１４から導出される液体を液体噴射ヘッド３０側に供給する機能を有するものであって、液体導入部３５と圧力調整弁部３６とを備えている。液体導入部３５は、インクパック１４から導出された液体を液体供給ユニット１３に導入する機能を有し、圧力調整弁部３６は、液体導入部３５を介して導入した液体の圧力（以下、「液圧」ともいう。）を調整して液体噴射ヘッド３０に向けて排出する機能を有する。

図２に示すように、液体供給ユニット１３における液体導入部３５は、可撓性を有する管状部材（チューブ）である液体導入チューブ３７と、そのチューブ３７の上流端に取り付けられた液体供給針３８と、そのチューブ３７の下流端に取り付けられた中継部材３９と、を主体として構成されている。液体供給針３８には、その軸心に沿って延びるように流路３８ａが形成されるとともに、中継部材３９にも、その軸心に沿って延びるように流路３９ａが形成され、これらの流路３８ａ，３９ａは液体導入チューブ３７内に形成される流路３７ａと繋がって一連の液体流路を構成する。

また、図２に示すように、インクパック１４における液体供給口形成部材２２には、パック本体２０から液体を導出させる液体導出路４０が形成され、この液体導出路４０の下流端開口で構成される液体供給口４０ａに対して、液体導出部材として機能する液体供給針３８の先端が挿入されている。そして、このように液体供給針３８の先端が液体供給口４０ａに挿入されることにより、インクパック１４のパック本体２０から導出された液体は、液体供給針３８内の流路３８ａ、液体導入チューブ３７内の流路３７ａ、中継部材３９内の流路３９ａを介して、下流側の圧力調整弁部３６に導入される。

すなわち、本実施形態では、液体導入部３５が有する液体供給針３８の先端をインクパック１４が有する液体供給口４０ａに挿入するだけで、インクパック１４から圧力調整弁部３６へ容易に液体を導入させることが可能となる。また、液体導入部３５の液体導入チューブ３７は可撓性を有するチューブであるため、インクパック１４の液体供給口４０ａがインクパック１４の大きさや形状の関係でどのような位置にあっても、流路形状を変形させることで対応可能である。なお、中継部材３９において、液体導入チューブ３７とは反対側となる箇所には、中継部材３９の流路３９ａの下流側開口を取り囲む環状のシール部材４１が取り付けられている。

図３に示すように、圧力調整弁部３６は、インクパック１４側から液体を導入させて液体噴射ヘッド３０側に排出する弁部本体４５と、この弁部本体４５を保持した状態で筐体２５のフック部３２に掛け止められる保持部４６とを備えている。保持部４６は、弁部本体４５を組み付け可能なケース体の形状をなし、その一部（図３では上部）から突出させた突片部４７には挿通孔４８が貫通形成されている。そして、この挿通孔４８にフック部３２を挿通させることにより、保持部４６は、突片部４７よりも下方に組み付けた弁部本体４５を、鉛直方向において液体噴射ヘッド３０のノズル開口３１に対して水頭差Ｌを有する所定の高さ位置Ｐに保持する。なお、この場合におけるＬの値は、ノズル開口３１において良好なメニスカスが形成され得る値に設定されている。

弁部本体４５は、底板部４５ａと周壁部４５ｂとを有する有底箱状をなすとともに、その内部が仕切り壁４９によって容積が相対的に小さい液体導入室５０と容積が相対的に大きい圧力室５１に仕切られている。液体導入室５０における底板部４５ａとは反対側になる開口は蓋部材５２により閉塞されている。この蓋部材５２には液体導入室５０を外部と連通させる液体導入口５３が形成され、その液体導入口５３における液体導入室５０に臨む側とは反対側の開口を取り囲むように、蓋部材５２には液体導入部３５における環状のシール部材４１が接合されている。

一方、弁部本体４５の圧力室５１における底板部４５ａとは反対側になる開口は可撓性を有する可撓部の一例であるフィルム部材５４で閉塞されている。このフィルム部材５４は、合成樹脂やゴムなどの可撓性材料で構成された薄膜であり、圧力室５１の一部（この場合は圧力室５１の底板部４５ａと対向する壁面）を構成する。そして、フィルム部材５４は、圧力室５１内への液体の導入及び圧力室５１内からの液体の排出に伴い、圧力室５１の容積を増減させるように撓み変形する。また、このように撓み変形するフィルム部材５４の高さ（圧力調整弁部３６が図３の姿勢の場合、鉛直方向におけるフィルム部材５４の中央部の高さ）位置Ｐは、鉛直方向における液体噴射ヘッド３０のノズル開口３１の高さ位置に対して、そのノズル開口３１に液体がメニスカスを形成可能とされる範囲に保持される。

フィルム部材５４における圧力室５１に臨む側の面（すなわち、内面）には有底筒状をなす受圧部材５５が配置されている。すなわち、受圧部材５５は、底板部５５ａと周壁部５５ｂとを有し、底板部５５ａの外面がフィルム部材５４の内面に当接可能に配置されている。そして、受圧部材５５における底板部５５ａの内面と弁部本体４５における底板部４５ａの内面との間には、受圧部材５５を介してフィルム部材５４を圧力室５１の容積が増大する方向へ付勢する付勢部材の一例としてのコイルばね５６が介装されている。そして、このコイルばね５６に付勢されることによって、底板部５５ａの外面がフィルム部材５４の内面に当接した状態となる。なお、この場合におけるコイルばね５６の付勢力は、ノズル開口３１に均一なメニスカスを形成して液体の噴射動作を安定させるために、ノズル開口３１に対して液体の供給方向で背圧を形成する圧力室５１内の圧力が微弱な負圧となるように調整されている。

また、図３に示すように、弁部本体４５の周壁部４５ｂにおいて、仕切り壁４９と圧力室５１を挟んで対向する壁部分には、円柱部５７が弁部本体４５の外方へ向けて突設されるとともに、圧力室５１を外部と連通させる液体排出口５８が円柱部５７の軸線に沿って延びるように形成されている。そして、この液体排出口５８が貫通形成された円柱部５７に対して液体供給チューブ３４の上流端となる一端が接続されている。

また、弁部本体４５の仕切り壁４９には液体導入室５０と圧力室５１とを連通させる連通口５９が貫通形成されている。また、液体導入室５０の内面において仕切り壁４９の連通口５９と対向する位置には回動軸部６０が設けられ、この回動軸部６０にはレバー部材６１の基端が固定されている。すなわち、レバー部材６１は、回動軸部６０を揺動中心にして揺動自在であって、その先端側が仕切り壁４９の連通口５９に挿通されて圧力室５１の内部まで至る長さに形成されている。具体的には、図３に示すように、レバー部材６１は、受圧部材５５の周壁部５５ｂとコイルばね５６の伸縮方向で対向する位置に先端部が位置する長さに形成されている。

このレバー部材６１における液体導入室５０内に位置する部分で液体導入口５３と対向する側にはゴムなどの弾性部材で構成される弁体６２が取り付けられている。その一方、液体導入室５０内において、レバー部材６１における弁体６２が取り付けられた部分とは反対側の部分と弁部本体４５の底板部４５ａとの間には、コイル形状のシールばね６３が介装されている。そして、このシールばね６３によりレバー部材６１は弁体６２を蓋部材５２に密着する側、すなわち、液体導入口５３を閉じる閉弁方向へ付勢されている。

そこで次に、以上のように構成された液体供給ユニット１３及び同ユニットを備えた液体噴射装置１１の作用について図面を参照しながら説明する。
なお、前提として、液体供給ユニット１３における圧力調整弁部３６の圧力室５１内は、インクパック１４側から液体導入部３５、液体導入口５３、液体導入室５０及び連通口５９を介して導入された液体で満たされた状態にあるものとする。そして、その場合において、受圧部材５５は、図３に示す状態にあるものとする。すなわち、圧力室５１内の液体は微弱な負圧状態にあり、その負圧とコイルばね５６の付勢力との合力が大気圧と釣り合ってフィルム部材５４を弁部本体４５の底板部４５ａから離れる方向へ付勢しているため、受圧部材５５はレバー部材６１の先端部から離れた状態にあるものとする。そして、レバー部材６１はシールばね６３により弁体６２が蓋部材５２に密着して液体導入口５３を閉弁する状態に付勢されているものとする。

したがって、圧力調整弁部３６における弁体６２が液体導入口５３を閉弁することで、インクパック１４側から液体噴射ヘッド３０側への液体の流れを止めるため、例えばインクパック１４が大容量のパック本体２０で構成される場合などインクパック１４に収容される液体の圧力水頭の位置が鉛直方向においてノズル開口３１より高く、その水頭差がノズル開口３１内に形成されるメニスカスの耐圧より大きい場合でも、ノズル開口３１から液体が漏れ出すようなことが抑制される。また、密閉タイプの可撓性容器のインクパック１４の場合は、液体残量がニヤエンド残量を過ぎるとインクパック１４内の容積が拡大する方向に変形しようとするフィルムの反力が作用することによりインクパック１４内の負圧が高くなり、ノズル開口３１内に形成されるメニスカスにそのメニスカス耐圧より大きな負圧が作用する虞があるが、この場合も弁体６２が液体導入口５３を閉弁しているので、負圧による液体の引き戻しが抑制される。

また、圧力調整弁部３６における弁体６２が液体導入口５３を閉弁することで、インクパック１４側から液体噴射ヘッド３０側への液体の流れを止めため、例えば圧力調整弁部３６の円柱部５７と液体供給チューブ３４が接続されていない場合であっても、インクパック１４に収容される液体の圧力によって、圧力調整弁部３６の液体排出口５８から液体が漏れ出したり、空気を引き込んだりすることが抑制される。

さて、このような前提の下、図１に示すように、液体噴射ヘッド３０のノズル開口３１から支持部材２７上の用紙２６に向けて液体が噴射されると、その噴射により消費された液量分の液体が圧力室５１内から液体排出口５８を介して排出され、液体供給チューブ３４及び液体貯留部２９を経由して液体噴射ヘッド３０に供給される。すると、この液体の排出に起因して、圧力室５１内の液圧が微弱な負圧状態よりも更に大きな負圧状態となるまで低下する。

すると、そのように大きな負圧状態になった圧力室５１の液圧と大気圧との差圧により圧力室５１の一壁面を構成しているフィルム部材５４が、圧力室５１の容積を減少させる方向に撓もうとする。そして、その撓もうとする力がコイルばね５６の付勢力よりも大きくなると、フィルム部材５４は圧力室５１の内側へ撓み変形する。その結果、このフィルム部材５４と共に受圧部材５５もコイルばね５６を収縮させつつ圧力室５１の内側へ変位する。

すると、図４（ａ）に示すように、圧力室５１内において受圧部材５５の周壁部５５ｂがレバー部材６１の先端部に接触する。そして、その状態から更に液体の排出が続いて、圧力室５１内の液圧が更に低下すると、図４（ｂ）に示すように、フィルム部材５４が更に圧力室５１の内側へ撓み変形し、受圧部材５５も更にコイルばね５６を収縮させつつ圧力室５１の内側へと変位する。その結果、そのように大きく変位した受圧部材５５に押圧されてレバー部材６１が回動軸部６０を支点として揺動する。すなわち、レバー部材６１は弁体６２を蓋部材５２から離れる側、すなわち、弁体６２が液体導入口５３を開放する開弁方向へ揺動する。

すると、開放された液体導入口５３を介してインクパック１４側から液体が液体導入室５０に導入され、更に液体導入室５０から連通口５９を介して圧力室５１に導入される。
そして、この圧力室５１内への液体の導入に起因して、フィルム部材５４が圧力室５１の容積を増大させる方向に撓み変形する。その結果、コイルばね５６の付勢力で受圧部材５５がレバー部材６１から離れる方向へ変位するようになり、レバー部材６１は再びシールばね６３の付勢力で弁体６２を閉弁させる方向に揺動する。そして、圧力調整弁部３６は、図４（ａ）に示す状態に戻る。

このようにして、液体噴射ヘッド３０からの液体の噴射により圧力室５１内の液体が消費されると、圧力調整弁部３６は、再び図４（ａ）の状態と図（ｂ）の状態を繰り返す。その結果、圧力室５１内の液圧は、レバー部材６１に取り付けられた弁体６２が開弁するときの大気圧より低い所定の圧力に維持される。

所定の圧力は、コイルばね５６の付勢力、フィルム部材５４を変形させるために必要な力、弁体６２のシール部を閉弁状態まで変形させるために必要な力、シールばね６３の付勢力、レバー部材６１の回動軸部６０と弁体６２との距離、回動軸部６０とレバー部材６１の受圧部材５５と接触する先端部との距離を適宜設定することにより変更可能である。

例えば、圧力調整弁部３６が図３の姿勢の場合、所定の圧力を圧力水頭に換算した値が、鉛直方向において位置Ｐより１００ｍｍ低い位置に相当する場合、位置Ｐがノズル開口３１の位置より鉛直方向において５０ｍｍ高い位置（Ｌ＝５０ｍｍ）であっても、供給されるインクの圧力は、圧力水頭に換算した値は、ノズル開口３１の位置より鉛直方向において５０ｍｍ低い位置に相当する。

この点で、本実施形態では、レバー部材６１に取り付けられた弁体６２により、可撓部としてのフィルム部材５４の変形に応動して、インクパック１４側から液体が液体導入口５３を介して圧力室５１側に導入されることを許容する開閉弁が構成される。

上記第１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）インクパック（液体供給源）１４と液体噴射ヘッド３０との間に液体の圧力調整機能を有する圧力調整弁部３６を設けた。そのため、インクパック１４を液体噴射ヘッド３０におけるノズル開口３１の位置との高低差を気にすることなく配置した場合でも、ノズル開口３１から液体が漏れ出したり、液体噴射ヘッド３０に正常に液体が供給されなかったりすることを、圧力調整弁部３６の働きにより抑制することができる。そのため、インクパック１４の容量、形態に制限されることなく、インクパック１４から液体噴射ヘッド３０に安定して液体を供給することができる。

（２）圧力調整弁部３６は液体噴射ヘッド３０から噴射される液体の量に応じて液体噴射ヘッド３０側へ液体を逐次供給するため、ノズル開口３１の背圧を形成する圧力室５１内の圧力状態を負圧に保つことができ、ノズル開口３１において液体のメニスカスが崩壊することを抑制できる。したがって、ノズル開口３１において液体が形成するメニスカスを安定させることができ、液体噴射ヘッド３０における噴射特性の品質を一定に保つことができる。

（３）インクパック（液体供給源）１４から圧力調整弁部３６への液体の導入がインクパック１４の液体供給口４０ａに液体導入部３５の液体供給針（液体導出部材）３８を挿入するだけで容易にできる。

（４）インクパック（液体供給源）１４から圧力調整弁部３６に液体を導入する流路として機能する液体導入部３５は可撓性を有する液体導入チューブ３７を主体としているため、インクパック１４の液体供給口４０ａに対して自由に流路形状を変形させて接続することができる。したがって、インクパック１４の形態や位置を自由に設定できる。

（５）可撓性を有するフィルム部材５４で一部の壁面が構成された圧力室５１への液体の導入及びその圧力室５１からの液体の排出を行う圧力調整弁部３６は、液体噴射ヘッド３０のノズル開口３１に対する位置関係が変動しない所定の高さ位置に保持される。そのため、圧力調整弁部３６の位置が不安定に変動することもないので、圧力調整弁部３６側から液体噴射ヘッド３０に液体を安定的に供給でき、ノズル開口３１において液体が安定してメニスカスを形成できる。

（６）液体導入部３５の下流端はシール部材４１を介して圧力調整弁部３６の液体導入口５３と接続されている。そのため、インクパック１４から導出された液体が圧力調整弁部３６に供給される際に、液体の漏れ出しを抑制し、且つ外部から気泡や異物の混入を抑制できる。

（第２実施形態）
次に図５を用いて、第２実施形態について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態との対比において、液体供給源が密閉タイプの可撓性容器ではなく、大気連通路が形成された定形性を有する容器で構成された点で相違し、他の点ではほぼ同一の構成である。そのため、以下では第１実施形態との相違点について主に説明することにし、同一の構成については重複説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態では、フロアＦ上で液体噴射装置１１の側方に設置された所定高さの支持台７０が支持する所定形状の液体タンク７１を液体供給源として、この液体タンク７１の内部に形成された一定容積の液体収容部７１ａに収容されている液体が液体供給ユニット１３を介して液体噴射ヘッド３０に供給される。液体タンク７１の一部（図５ではタンクの上壁）には、液体収容部７１ａに液体を継ぎ足すときに使用する液体の注入口７２が形成されている。この注入口７２はキャップ８０で閉栓可能であり、液体の注入時にはキャップ８０が注入口７２から取り外される。

また、図示はしないが、液体タンク７１の壁部のうちで支持台７０上に液体タンク７１が支持されたときに鉛直方向において上方に位置する壁部（上壁部）には、液体収容部７１ａ内を大気と連通させる大気連通路が形成されている。そのため、液体収容部７１ａ内に収容されている液体の液面は大気と接触していることになる。なお、一例として、大気連通路は、例えば空気などの気体の通過は許容する一方でインクなどの液体の通過を制限するほどに通路断面積が微細に形成された蛇行経路で構成される。又は、液体タンク７１の上壁部などに孔を貫通形成し、その孔を気体の通過は許容する一方で液体の通過は制限する気体透過膜等から構成されるフィルター部材で塞ぐようにしてもよい。

また、液体タンク７１の壁部のうちで支持台７０上に液体タンク７１が支持されたときに鉛直方向において下方に位置する壁部（下壁部）の外面には、液体供給ユニット１３の圧力調整弁部３６を係止して静止状態に保持可能な係止部８１が設けられている。この場合も、フィルム部材５４の高さ（圧力調整弁部３６が図５の姿勢の場合、フィルム部材５４中央部の外面の高さ）位置Ｐは、鉛直方向における液体噴射ヘッド３０のノズル開口３１の高さ位置に対して、そのノズル開口３１に液体がメニスカスを形成可能とされる位置となっている。また、同じく液体タンク７１の下壁部において、係止部８１により保持された状態にある圧力調整弁部３６の液体導入口（図示略）と鉛直方向で対向する位置には、液体タンク７１の液体収容部７１ａから液体を導出させるための液体供給口４０ａが形成されている。そして、この液体供給口４０ａと圧力調整弁部３６の液体導入口とがシール部材４１で周囲をシールされた状態で液体の供給及び導入が可能に接続されている。

本実施形態によれば、第１実施形態の上記（２）、（５）の効果に加えてさらに以下のような効果を得ることができる。
（７）液体タンク（液体供給源）７１と液体噴射ヘッド３０との間に液体の圧力調整機能を有する圧力調整弁部３６を設けた。そのため、液体収容部７１ａ内に収容されている液体の大気と接触する液面と液体噴射ヘッド３０におけるノズル開口３１の位置との高低差を気にすることなく液体タンク７１を配置した場合でも、ノズル開口３１から液体が漏れ出したりすることを、圧力調整弁部３６の働きにより抑制することができる。そのため、液体タンク７１の容量、形態に制限されることなく、液体タンク７１から液体噴射ヘッド３０に安定して液体を供給することができる。

（８）液体タンク７１には注入口７２が設けられているので、液体の残量が少なくなった場合には、液体を継ぎ足すことができる。
（第３実施形態）
次に図６を用いて、第３実施形態について説明する。なお、本実施形態は、第２実施形態との対比において、圧力調整弁部３６が液体タンク７１の下部にではなく、フロアＦ上に配置されている点で相違し、他の点ではほぼ同一の構成である。そのため、以下では第２実施形態との相違点について主に説明することにし、同一の構成については重複説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態では、フロアＦ上で液体タンク７１が支持された支持台７０と液体噴射装置１１の筐体２５との間となる位置に複数の柱状をなす支持部７３を設け、それらの支持部７３により液体供給ユニット１３の圧力調整弁部３６をフロアＦ上から上方に離間した位置で静止状態に保持している。この場合も、フィルム部材５４の高さ（圧力調整弁部３６が図６の姿勢の場合、フィルム部材５４中央部の外面の高さ）位置Ｐは、鉛直方向における液体噴射ヘッド３０のノズル開口３１の高さ位置に対して、そのノズル開口３１に液体がメニスカスを形成可能とされる位置となっている。そして、その圧力調整弁部３６の液体導入口（図示略）と液体タンク７１の液体供給口４０ａとの間を可撓性のチューブなどからなる液体導入部３５で接続している。

本実施形態によれば、第１実施形態の上記（２）、（５）の効果および第２実施形態の上記（７）、（８）の効果と同様の効果が得られる。
（第４実施形態）
次に図７を用いて、第４実施形態について説明する。なお、本実施形態は、第２実施形態との対比において、液体供給源が注入口７２を有する据置式の液体タンク７１ではなく着脱により新旧交換可能なカートリッジタイプの液体収容体７５で構成されている点で相違し、他の点ではほぼ同一の構成である。そのため、以下では第２実施形態との相違点について主に説明することにし、同一の構成については重複説明を省略する。

図７に示すように、本実施形態では、支持台７０上に液体収容体装着部７４が設けられ、この液体収容体装着部７４に対して液体収容体７５が上方から着脱自在とされている。液体収容体７５の下部には液体供給口４０ａが形成されている。また、液体収容体装着部７４の底壁の下面側には係止部７４ａが設けられ、この係止部７４ａに係止されることにより液体供給ユニット１３の圧力調整弁部３６は静止状態に保持されている。

また、同じく液体収容体装着部７４の底壁において、係止部７４ａにより保持された状態にある圧力調整弁部３６の液体導入口（図示略）と鉛直方向で対向する位置には、液体供給針３８が、その先端を液体収容体装着部７４内で上方を向くように設けられている。そして、この液体供給針３８の下端と圧力調整弁部３６の液体導入口とがシール部材４１で周囲をシールされた状態にて接続されている。そのため、図７に実線と二点鎖線で示すように、液体収容体７５を上方から液体収容体装着部７４に装着すると、液体収容体７５の液体供給口４０ａに液体供給針３８が挿入され、液体収容体７５から圧力調整弁部３６側へ液体が導出される。

本実施形態によれば、第１実施形態の上記（２）、（３）、（５）の効果および第２実施形態の上記（７）の効果に加えてさらに以下のような効果を得ることができる。
（９）液体収容体７５の液体残量がなくなった場合には、新しい液体収容体７５と着脱交換することができ、安定した液体の供給を継続できる。

（第５実施形態）
次に図８を用いて、第５実施形態について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態との対比において、装置本体１２の筐体２５に設けられた液体収容体装着部７４の内部に圧力調整弁部３６等からなる液体供給ユニット１３を取り付けた点で相違し、他の点ではほぼ同一の構成である。そのため、以下では第１実施形態との相違点について主に説明することにし、同一の構成については重複説明を省略する。

図８に示すように、液体噴射装置１１における液体収容体装着部７４の内奥部の区画壁７７には液体供給針３８が設けられている。そして、その液体供給針３８に対して圧力調整弁部３６は液体排出口（図示略）を挿入させた状態で保持されている。そのため、液体噴射装置１１の外部に設けられた液体供給源から液体導入部３５を介して導入させた液体を圧力調整弁部３６は液体供給針３８から液体供給チューブ３４及び液体貯留部２９を介して液体噴射ヘッド３０へ供給する。

本実施形態によれば、第１実施形態の上記（１）〜（６）の効果に加えてさらに以下のような効果を得ることができる。
（１０）筐体２５の一部に液体収容体装着部７４を有する既存の液体噴射装置１１における液体収容体装着部７４を利用して液体供給ユニット１３を安定的に保持することができる。

（第６実施形態）
次に図９を用いて、第６実施形態について説明する。なお、本実施形態は、第５実施形態との対比において、液体導入部３５と圧力調整弁部３６を有する液体供給ユニット１３が液体収容体７５と一体に形成された構成である点で相違し、他の点ではほぼ同一の構成である。そのため、以下では第５実施形態との相違点について主に説明することにし、同一の構成については重複説明を省略する。

図９に示すように、本実施形態における液体収容体７５は、液体収容部７５ａとユニット収容部７５ｂの２室に内部が区画され、液体収容部７５ａにはキャップ８０で閉栓可能な注入口７２が設けられている。一方、ユニット収容部７５ｂにおいて液体収容部７５ａとは反対側の壁部には内外を連通する筒部７９が設けられ、その筒部７９の内端に対して液体供給ユニット１３の圧力調整弁部３６が液体排出口（図示略）を連通させる状態にて支持されている。また、液体供給ユニット１３の液体導入部３５は液体収容部７５ａに対して液体を導入可能に接続されている。そして、図９に実線と二点鎖線で示すように、液体収容体装着部７４に液体収容体７５を側方から装着すると、筒部７９の外端に対して液体供給針３８の先端が挿入される。その結果、液体収容部７５ａから液体供給ユニット１３、液体供給針３８、液体供給チューブ３４及び液体貯留部２９を介して液体噴射ヘッド３０へ液体が供給する。

本実施形態によれば、第１実施形態の上記（１）〜（６）の効果が得られる。
なお、上述した各実施形態は以下のように変更してもよい。
・第１実施形態において、液体導入部３５の主たる構成で液体導入チューブ３７を設けなくともよい。例えば、液体導入口５３と液体供給口４０ａとを液体供給針３８やシール部材４１を介して直接に接続してもよい。

・第１、第３、第５、第６の各実施形態において、液体導入部３５の主たる構成である液体導入チューブ３７は可撓性を有しない構成でもよい。例えば、硬質の定形性を有するパイプ等でもよい。

・第１〜６実施形態において、圧力調整弁部３６の開閉弁は圧力室５１内の圧力と大気圧との差によって開閉動作する減圧弁に限らない。例えば圧力室５１内と液体導入室５０内との圧力の差によって開閉動作する差圧弁であってもよい。

・第１〜６実施形態において、液体導入室５０は必ずしも設ける必要はない。例えば、仕切り壁４９及び連通口５９を設けず、弁部本体４５には圧力室５１だけが底板部４５ａと周壁部４５ｂとフィルム部材５４で区画形成される構成であってもよい。

・第１〜６実施形態において、液体貯留部２９は必ずしも設ける必要はない。例えば、圧力調整弁部３６と液体噴射ヘッド３０とが直接に液体供給チューブ３４を介して接続されていてもよい。

・第１〜６実施形態において、圧力調整弁部３６のフィルム部材５４の外側に、圧力室５１の容積が縮小する方向にフィルム部材５４を付勢するコイルばね等の付勢部材を更に設け、このコイルばねの付勢力を変更することにより、弁体６２が開弁するときの所定圧力を変更可能としてもよい。このようにすることにより、圧力調整弁部３６を取り付ける位置の自由度が高まる。

・第１〜６実施形態において、圧力調整弁部３６に別体の保持部４６は設けなくともよい。例えば、圧力調整弁部３６を装置本体１２の筐体２５の外面に対して直接にテープ等で固定する構成でもよい。この場合、圧力調整弁部３６のテープで固定される部分が保持部に相当する。

・第１〜６実施形態において、液体供給チューブ３４が装置本体１２に対して着脱可能な場合には、液体供給チューブ３４を液体供給ユニットに含む態様としてもよい。
・第１〜６実施形態において、液体貯留部２９および液体供給チューブ３４が装置本体１２に対して着脱可能な場合には、液体貯留部２９および液体供給チューブ３４を液体供給ユニットに含む態様としてもよい。

・第１〜６実施形態において、受圧部材５５は有底筒状でなくともよい。例えば厚みのある円盤状でもよい。
・第１〜６実施形態において、液体噴射装置１１は用紙２６に対して液体噴射ヘッド３０が走査しないラインヘッド方式でもよい。この場合、液体供給チューブ３４をステンレスパイプ等の可撓性を有さない材料で構成してもよい。

・第１〜６実施形態において、液体噴射装置は、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置であってもよい。なお、液体噴射装置から微小量の液滴となって吐出される液体の状態としては、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体は、液体噴射装置から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体、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）のような流状体を含むものとする。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も含むものとする。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、カラーフィルターの製造等に用いられる電極材や色材等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がある。また、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ー等であってもよい。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であってもよい。また、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であってもよい。そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置に本発明を適用することができる。

１１…液体噴射装置、１２…装置本体（液体噴射部）、１３…液体供給ユニット、１４…インクパック（液体供給源）、３０…液体噴射ヘッド、３１…ノズル開口、３５…液体導入部、３６…圧力調整弁部、３８…液体供給針（液体導出部材）、４０ａ…液体供給口、５１…圧力室、５３…液体導入口、５４…フィルム部材（可撓部）、５８…液体排出口、５６…コイルばね（付勢部材）、６２…弁体（開閉弁）、７２…液体注入口（注入口）。

Claims (8)

1. 液体を噴射する液体噴射ヘッドを有する液体噴射部が備える該液体噴射ヘッドに該液体を供給可能に接続される供給流路の上流側と接続可能な液体排出口と、
   前記液体を収容する液体供給源から供給される該液体を導入する液体導入口と、
   前記液体排出口と連通する一方で前記液体導入口とも連通し、外壁の一部を撓み変形可能な薄膜部材で構成された圧力室と、
   前記圧力室の容積が減少する方向への前記薄膜部材の変形に応動し、前記液体導入口を介して前記液体が前記圧力室に導入されることを許容する開閉弁部と、
   を有する圧力調整弁部と、
   前記圧力調整弁部を、前記液体排出口が前記液体導入口より下方に位置し、かつ前記薄膜部材の変形による該薄膜部材の中央部の変位方向が鉛直方向に沿うように保持する保持部と、
   を備えることを特徴とする液体供給ユニット。
2. 液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   液体供給源が収容する前記液体を前記液体噴射ヘッドに供給可能に該液体噴射ヘッドと接続される液体貯留部と、
   前記液体供給源が収容する前記液体を前記液体貯留部に供給可能に該液体貯留部と接続される供給流路と、
   前記供給流路と接続される圧力調整弁部と、
   を備え、
   前記圧力調整弁部は、
   前記液体供給源が収容する前記液体が導入される液体導入口と、
   前記供給流路と接続される液体排出口が設けられ、外壁の一部を撓み変形可能な薄膜部材で構成された圧力室と、
   前記圧力室の容積が減少する方向への前記薄膜部材の変形に応動し、前記液体導入口を介して前記液体が前記圧力室に導入されることを許容する開閉弁部と、
   を有し、
   前記供給流路は、前記液体噴射ヘッドおよび前記液体貯留部の移動に追従して移動する下流側供給流路部と、該液体噴射ヘッドおよび該液体貯留部が移動した場合も静止した状態を維持する上流側供給流路部と、を有し、
   前記圧力調整弁部は、前記供給流路の前記上流側供給流路部と接続されており、前記液体排出口が前記液体導入口より下方に位置し、かつ前記薄膜部材の変形による該薄膜部材の中央部の変位方向が鉛直方向に沿うように配置されていることを特徴とする液体噴射装置。
3. 前記圧力調整弁部は、前記薄膜部材の変形に応動し、鉛直方向に沿う方向に移動する受圧部材を有することを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記圧力調整弁部は、前記圧力室内に、前記受圧部材に接触し、かつ該受圧部材の移動方向に伸縮するように配置されたコイルばねを有することを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 前記圧力調整弁部は、前記液体導入口が設けられ、前記圧力室と仕切り壁で仕切られた導入室を有し、
   前記開閉弁部は、
   前記導入室側から前記仕切り壁に形成された連通口を通って前記圧力室側に延び、前記薄膜部材の変形に応動する応動部材と、
   前記導入室に配置され、前記応動部材に固定される弁体と、
   を有することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
6. 前記開閉弁部が、前記液体導入口を介して前記液体が前記圧力室に導入されることを止める閉弁状態において、
   前記弁体が密着する前記液体導入室の内面は、前記液体排出口より上方に位置することを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置。
7. 前記弁体は、鉛直方向に沿う方向に移動することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の液体噴射装置。
8. 前記液体供給源が前記液体貯留部より上方に位置するように該液体供給源を保持する液体供給源保持部を備えることを特徴とする請求項２〜請求項７のいずれか一項に記載の液体噴射装置。