JP6450972B2 - 液体噴射装置 - Google Patents

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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に関する。
従来から、液体噴射装置の一例として、液体貯留部(液体収容部)から供給されたインク(液体)を液体噴射部から媒体に噴射することで印刷を行うインクジェット式のプリンターがある。また、こうしたプリンターのなかには、液体貯留部から液体噴射部へのインクの供給経路の途中に自己封止弁とも呼ばれる圧力調整弁を備えているものがある(例えば特許文献1)。
この圧力調整弁は、インクを滞留させる圧力室を有し、液体噴射ヘッド(液体噴射部)でインクが消費されて圧力室内のインクの圧力が低下すると、弁体が開弁位置へ移動して開弁する。そのため、インクは圧力調整弁によってノズルでメニスカスを形成可能な所定の圧力になるように調整されつつ液体貯留部から液体噴射ヘッドへ供給される。
特開2011−255643号公報
ところで、こうしたプリンターの場合は、圧力調整弁の圧力室内において気泡が生じてしまうことがあり、従来、このような気泡はインクと共に圧力室内から液体噴射ヘッドを介して排出されていた。しかし、気泡の混じったインク(流体)を圧力室内から液体噴射ヘッドを介して排出する場合には、液体噴射ヘッド内に気泡が残り、液体の噴射に悪影響を与えてしまう虞がある。
なお、こうした課題は、インクジェット式プリンターに限らず、液体噴射部へ液体を供給する供給経路に圧力調整弁が配置された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、液体噴射部を介さずに圧力調整弁から流体を排出することができる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及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する液体噴射装置は、液体を噴射するノズルを有する液体噴射部と、液体収容部に収容された液体を前記液体噴射部へ供給可能な供給経路と、該供給経路に配置された圧力調整弁であって、前記液体を貯留可能な圧力室を有するとともに、該圧力室には貯留した前記液体を前記液体噴射部へ導出する導出口が設けられ、該導出口から前記液体噴射部へ前記液体が導出されて前記圧力室内の圧力が低下すると開弁して、前記供給経路と前記圧力室とを貫通孔を介して連通させる弁体を有し、前記液体噴射部に供給される液体の圧力を調整する圧力調整弁と、前記圧力室内に形成された取り込み部と、前記取り込み部内に開口し、前記圧力室に前記導出口とは別位置で連通する連通口と、前記連通口と接続された排出経路と、該排出経路に設けられた開閉弁と、を備え、前記排出経路は、前記供給経路と接続口を介して接続され、該接続口は、前記供給経路において前記圧力調整弁よりも前記液体噴射部とは反対側に位置する
上記課題を解決する液体噴射装置は、液体を噴射するノズルを有する液体噴射部と、液体収容部に収容された液体を前記液体噴射部へ供給可能な供給経路と、該供給経路に配置された圧力調整弁であって、前記液体を貯留可能な圧力室を有するとともに、該圧力室には貯留した前記液体を前記液体噴射部へ導出する導出口が設けられ、該導出口から前記液体噴射部へ前記液体が導出されて前記圧力室内の圧力が低下すると開弁して、前記供給経路と前記圧力室とを貫通孔を介して連通させる弁体を有し、前記液体噴射部に供給される液体の圧力を調整する圧力調整弁と、前記圧力室に前記導出口とは別位置で連通する連通口であって、前記圧力室内に形成された気泡取り込み部よりも上方位置に開口している連通口と接続された排出経路と、該排出経路に設けられた開閉弁とを備える。
上記液体噴射装置において、前記連通口は、前記圧力室において前記導出口よりも上方位置に開口しているのが好ましい。
圧力室で気泡が生じた場合には、気泡は液体よりも軽いために圧力室の上側に集まる。その点、この構成によれば、連通口が圧力室の上方に開口しているため、流体を容易に排出することができる。
上記液体噴射装置において、前記排出経路は、前記供給経路と接続口を介して接続され、該接続口は、前記供給経路において前記圧力調整弁よりも前記液体噴射部とは反対側に位置するのが好ましい。
気泡は、時間の経過に伴って消えたり、新たな液体と触れることによって消えたりすることがある。その点、この構成によれば、接続口を供給経路において圧力調整弁よりも液体噴射部とは反対側に設けているため、連通口から排出された流体をその流体中から気泡を減少させつつ排出経路及び供給経路を介して圧力室に戻すことができる。
上記液体噴射装置は、前記ノズルを含む空間を密閉可能なキャップをさらに備え、該キャップで前記空間を密閉した状態で、前記開閉弁を開弁することにより、前記圧力室内の流体を、前記排出経路を介して排出するのが好ましい。
圧力室内の流体を排出経路を介して排出する場合には、圧力室内の圧力が低下し、ノズルから空気が引き込まれてしまう虞がある。その点、この構成によれば、キャップで密閉することにより、ノズルから空気が引き込まれてしまう虞を低減することができる。
上記液体噴射装置は、前記排出経路を介して前記圧力室内の流体を排出可能に設けられた流体流動機構をさらに備え、該流体流動機構は、前記圧力室内の流体を前記排出経路を介して排出する際に、前記ノズルに作用する負圧が該ノズルに形成されたメニスカスの耐圧より小さくなるように駆動されるのが好ましい。
この構成によれば、流体流動機構が駆動されてもノズルの液体はメニスカスを保持することができる。そのため、排出経路を介して流体を排出する際にノズルから空気を引き込む虞を低減することができる。
上記液体噴射装置は、前記排出経路を介して前記圧力室内の流体を排出可能に設けられた流体流動機構をさらに備え、該流体流動機構は、前記圧力室内の流体を前記排出経路を介して排出する際に、前記圧力室に作用する負圧が前記圧力調整弁を開弁させる圧力より大きくなるように駆動されるのが好ましい。
この構成によれば、流体流動機構の駆動によって圧力調整弁が開弁されるため、供給経路から圧力室へ液体が流入する。そのため、圧力室の気泡は流入した液体とともに連通口から勢いよく排出され、圧力室内の気泡を効率よく排出することができる。
上記液体噴射装置は、前記排出経路を介して前記圧力室内の流体を排出可能または、該圧力室内に流体を導入可能な流体流動機構をさらに備え、前記流体流動機構は、前記開閉弁が開いた状態で、前記連通口から前記圧力室内に流体が導入されるように駆動されるのが好ましい。
この構成によれば、連通口から流体を排出させることができるのに加え、圧力室内を加圧状態とすることにより液体噴射部へ液体を加圧供給することができる。そのため、液体噴射部の加圧クリーニングが可能となる。
上記液体噴射装置は、前記排出経路における前記開閉弁と前記接続口との間と、前記供給経路における前記圧力調整弁と前記接続口との間とを接続するバイパス経路を備えるのが好ましい。
この構成によれば、バイパス経路を設けることにより圧力調整弁を経由せずに液体を循環可能とさせる循環経路を形成できる。
第1実施形態の液体噴射装置の模式断面図。 第2実施形態の液体噴射装置の模式断面図。 第3実施形態の液体噴射装置の模式断面図。 第4実施形態の液体噴射装置の模式断面図。 一別実施形態の液体噴射装置の模式断面図。 一別実施形態の圧力調整弁の側面図。 図6におけるA−A断面矢視図。
以下、液体噴射装置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印刷を行うインクジェット式のプリンターである。
(第1実施形態)
図1に示すように、本実施形態の液体噴射装置11は、液体を噴射する液体噴射部12と、液体噴射部12のメンテナンスを行うメンテナンス機構13と、液体を収容する液体収容部14から液体噴射部12に液体を供給可能な供給機構15とを備える。なお、液体収容部14は、供給機構15に着脱可能に設けられているとともに、液体収容部14に収容された液体が加圧されて供給機構15に供給される。
液体噴射部12は、ノズル形成面に少なくとも1つ(本実施形態では複数)のノズル17を有している。そして、液体収容部14から供給された液体は、ノズル17から液滴となって噴射される。
メンテナンス機構13は、液体噴射部12に対して相対移動可能なキャップ18と、廃液収容部19と、キャップ18と廃液収容部19とを接続する廃液経路20と、廃液経路20に設けられた減圧機構21とを備えている。キャップ18は、開口部を有する有底箱状をなし、液体噴射部12に近づく方向に移動して、ノズル17が臨む空間を囲むことが可能である。そして、本実施形態において、キャップ18がこのようにノズル17を含む空間を密閉することを、「キャッピングする」という。
供給機構15は、液体収容部14に収容された液体を液体噴射部12へ供給可能な供給経路23と、供給経路23に配置された圧力調整弁24とを備える。さらに供給機構15は、圧力調整弁24と供給経路23とを接続する排出経路25と、排出経路25と供給経路23とを接続するバイパス経路26とを備える。
供給経路23は、圧力調整弁24に液体を供給する供給室27と、供給室27と液体収容部14とを接続する収容部側供給経路28と、圧力調整弁24と液体噴射部12とを接続する噴射部側供給経路29とにより構成されている。なお、噴射部側供給経路29は、圧力調整弁24と導出口31を介して接続されている。そして、供給室27には、液体中の気泡や異物を捕捉可能なフィルター32が設けられている。さらに、収容部側供給経路28には、供給弁33が設けられている。
排出経路25は、一端が供給経路23と接続口34を介して接続されているとともに、他端が圧力調整弁24の連通口35と接続されている。また、バイパス経路26は、一端が供給経路23の供給口36と接続されているとともに、他端が排出経路25の排出口37に接続されている。したがって、排出経路25、バイパス経路26、供給室27、収容部側供給経路28により流体が循環可能な循環経路が構成されている。
なお、接続口34は、供給経路23において圧力調整弁24よりも液体噴射部12とは反対側となる供給室27と収容部側供給経路28とのうち、収容部側供給経路28に位置している。すなわち、収容部側供給経路28には、液体収容部14が接続される側から順に供給弁33、接続口34が設けられている。そして、供給口36は、接続口34よりも圧力調整弁24側となる供給室27において、フィルター32よりも接続口34側に設けられている。
排出経路25には、排出口37と接続口34との間となる位置に排出経路25内の液体を流動させることが可能な流体流動機構38が設けられている。さらに排出経路25には、排出口37と連通口35との間の位置に開閉弁39が設けられている。
すなわち、バイパス経路26は、排出経路25における開閉弁39と接続口34との間と、供給経路23における圧力調整弁24と接続口34との間とを接続する。そして、流体流動機構38、供給弁33、及び開閉弁39は、制御部40によって駆動制御される。
圧力調整弁24は、液体を貯留可能な圧力室42と、圧力室42と供給室27との間に設けられた弁体43と、弁体43を閉弁方向に付勢する付勢部材44とを備える。すなわち、圧力室42と供給室27との間には貫通孔45が形成され、付勢部材44に付勢された弁体43が貫通孔45を塞ぐように設けられている。
圧力室42は、壁面の一部が付勢部材44の付勢方向に沿って撓み変形可能なダイヤフラム46により構成されている。このダイヤフラム46は、外面側(図1では左面側)に大気圧を受ける一方で、内面側(図1では右面側)に圧力室42内にある液体の圧力を受ける。したがって、ダイヤフラム46は圧力室42内の圧力変化に応じて撓み変位する。
また、圧力室42には、噴射部側供給経路29が接続された導出口31と、排出経路25が接続された連通口35とが開口している。すなわち、圧力室42に貯留された液体は、導出口31から液体噴射部12へ導出される。そして、圧力室42に導出口31とは別位置で連通する連通口35は、圧力室42において導出口31よりも鉛直方向の上方位置に開口している。さらに、圧力室42の水平方向の断面積は、鉛直方向における中央部分よりも連通口35に近い上方の方が小さい。
なお、圧力調整弁24は、ノズル17の背圧となる液体噴射部12内の圧力を調整するために、液体噴射部12に供給される液体の圧力を調整する。すなわち、圧力室42内は、ノズル17内に液体の噴射に適した凹状のメニスカスを形成するために、一定範囲の負圧状態に保持される。なお、メニスカスとは、液体がノズル17と接するときに働く付着力と液体分子間の凝集力の大小関係で生じる湾曲した液体表面のことをいう。
一方、供給室27は、液体収容部14から加圧されて送られてくる液体によって加圧状態に保持される。そして、液体噴射部12が液体を噴射しないときには、弁体43が付勢部材44の付勢力によって負圧状態の圧力室42と加圧状態の供給室27との連通を規制する。
次に、以上のように構成された液体噴射装置11がノズル17からターゲットに向かって液体を噴射する場合の作用について、供給機構15の作用に着目して説明する。
制御部40は、供給弁33を開弁するとともに、開閉弁39を閉弁し、流体流動機構38の駆動を停止する。この状態で液体噴射部12から液体が噴射されると、圧力室42内の液体が導出口31から導出されるとともに、噴射部側供給経路29を介して液体噴射部12に供給される。すると、圧力室42内の圧力が低下して負圧が大きくなる。したがって、ダイヤフラム46は、付勢部材44の付勢力に抗して弁体43を押圧して開弁位置へ移動させることにより、圧力調整弁24を開弁させる。これにより、貫通孔45を介して供給室27と圧力室42とが連通し、加圧状態の供給室27から圧力室42内に液体が流入する。
すると、圧力室42内の圧力が上昇して負圧が小さくなるので、撓み変形していたダイヤフラム46が供給室27から離れる方向に変位する。すると、弁体43が再び貫通孔45を塞ぐ閉弁位置に移動して圧力室42と供給室27との連通を規制する。このように、圧力調整弁24の圧力調整機能によって、圧力室42内は液体の噴射に適した負圧状態に保持される。
ところで圧力室42には液体が貯留されているため、液体に溶けていた気体が気泡として生じることがある。そこで次に、圧力室42内に生じた気泡を排出する場合の作用を説明する。
さて、液体噴射部12がキャップ18によりキャッピングされた状態で、制御部40は、開閉弁39を開弁するとともに、供給弁33を閉弁し、流体流動機構38を正転駆動する。すると、排出経路25内の液体は、流体流動機構38から接続口34に向かう排出方向Aに流動し、圧力室42内の液体が気泡とともに連通口35を介して排出経路25へ排出される。すなわち、流体流動機構38は、排出経路25を介して圧力室42内の流体を排出させる。
このとき制御部40は、圧力室42の負圧がノズル17においてメニスカスを保持することができるメニスカス耐圧よりも小さく、且つ圧力調整弁24を開弁させる負圧よりも大きくなるように流体流動機構38を駆動する。そのため、導出口31から圧力室42内への液体の流入は抑制されつつ、弁体43が開弁位置に移動して供給室27と圧力室42とが連通する。したがって、圧力室42内の液体と気泡とからなる流体は、連通口35から排出された後、排出経路25、収容部側供給経路28、供給室27の順に流動し、供給室27においてフィルター32を通過しつつ貫通孔45から圧力室42に流入する。
次に供給機構15において液体を循環させる場合の作用について説明する。
さて、液体噴射部12がキャップ18と対向する位置に位置した状態で制御部40は、供給弁33と開閉弁39とを閉弁し、流体流動機構38を正転駆動する。すると、排出経路25内の液体は、排出方向Aに流動する。そのため、接続口34から収容部側供給経路28に流入した液体は、供給室27、供給口36、バイパス経路26、排出口37、排出経路25の順に通過するように循環する。
次に、液体噴射部12を加圧クリーニングする場合の供給機構15の作用を説明する。
さて、液体噴射部12がキャップ18によりキャッピングされた状態で、制御部40は、開閉弁39と供給弁33を開弁するとともに、流体流動機構38を逆転駆動する。すると、液体は、排出経路25において接続口34から流体流動機構38へ向かうクリーニング方向Bに流動する。
すなわち、流体流動機構38は、排出経路25を介して連通口35から圧力室42に流体を導入する。このとき、圧力室42内の負圧は解消されるため、弁体43は貫通孔45を閉塞する閉弁位置に位置し、圧力室42と供給室27との連通を規制している。したがって、圧力室42に流入した流体は、導出口31から導出されるとともに、液体噴射部12のノズル17から排出される。
次に、メンテナンス機構13により液体噴射部12を吸引クリーニングする場合の作用を説明する。
液体噴射部12がキャップ18によりキャッピングされた状態で減圧機構21が駆動されると、キャップ18内が負圧になるためノズル17から液体が吸引される。その後、制御部40は、上記加圧クリーニングを行う。すなわち、制御部40は、開閉弁39と供給弁33を開弁するとともに、流体流動機構38を逆転駆動する。すると、クリーニング方向Bに流動する液体は連通口35から圧力室42に流入し、圧力室42の負圧が緩和される。
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)圧力調整弁24の圧力室42内で気泡が生じた場合であっても、開閉弁39を開弁させることにより圧力室42内の流体を連通口35及び排出経路25を介して排出することができる。したがって、液体噴射部12を介さずに圧力調整弁24から流体を排出することができる。
(2)圧力室42で気泡が生じた場合には、気泡は液体よりも軽いために圧力室42の上側に集まる。その点、連通口35が圧力室42の上方に開口しているため、流体を容易に排出することができる。
(3)気泡は、時間の経過に伴って消えたり、新たな液体と触れることによって消えたりすることがある。その点、接続口34を供給経路23において圧力調整弁24よりも液体噴射部12とは反対側に設けているため、連通口35から排出された流体をその流体中から気泡を減少させつつ排出経路25及び供給経路23を介して圧力室42に戻すことができる。
(4)圧力室42内の流体を排出経路25を介して排出する場合には、圧力室42内の圧力が低下し、ノズル17から空気が引き込まれてしまう虞がある。その点、キャップ18で密閉することにより、ノズル17から空気が引き込まれてしまう虞を低減することができる。
(5)流体流動機構38が駆動されてもノズル17の液体はメニスカスを保持することができる。そのため、排出経路25を介して流体を排出する際にノズル17から空気を引き込む虞を低減することができる。
(6)流体流動機構38の駆動によって圧力調整弁24が開弁されるため、供給経路23から圧力室42へ液体が流入する。そのため、圧力室42の気泡は流入した液体とともに連通口35から勢いよく排出され、圧力室42内の気泡を効率よく排出することができる。
(7)連通口35から流体を排出させることができるのに加え、圧力室42内を加圧状態とすることにより液体噴射部12へ液体を加圧供給することができる。そのため、液体噴射部12の加圧クリーニングが可能となる。
(8)バイパス経路26を設けることにより、圧力調整弁24を経由せずに液体を循環可能とさせる循環経路を形成できる。
(9)流体流動機構38の駆動によって圧力調整弁24が開弁されるため、圧力室42から排出された流体は、排出経路25、収容部側供給経路28、供給室27を流動して圧力室42に戻る。すなわち、排出経路25及び供給経路23において液体を循環させることができるため、例えばバイパス経路26を設けない構成としても液体を循環させることができる。したがって、例えば顔料インクのような時間の経過とともに沈降が発生してしまう液体においても、液体の消費を抑制しつつ攪拌することができる。
(10)供給機構15が液体を循環させる場合に、キャップ18が液体噴射部12と対向しているため、ノズル17から液体が漏れてしまった場合でもキャップ18で液体を受けることができる。したがって、液体が周囲に飛散してしまう虞を低減することができる。
(11)供給機構15が液体を循環させる場合に、キャップ18が液体噴射部12と対向しているため、液体を循環させた後に液体噴射部12をキャッピングして行う吸引クリーニングなどのメンテナンス動作にスムーズに移ることができる。
(12)吸引クリーニングを行う場合に、液体噴射部12からキャップ18を離間させる前に加圧クリーニングを行うことにより、ノズル17から空気を引き込んでしまう虞を低減することができる。
(第2実施形態)
次に、液体噴射装置の第2実施形態について図を参照しながら説明する。なお、この第2実施形態は、供給機構48の構成が第1実施形態の場合とは異なっている。そして、その他の点では第1実施形態とほぼ同じであるため、同一の構成については同一符号を付すことによって重複した説明は省略する。
図2に示すように、供給機構48は、排出経路25において開閉弁39と流体流動機構38との間に設けられた流体貯留部49を備える。すなわち、排出経路25は、流体貯留部49よりも圧力調整弁24側であって開閉弁39が設けられた開閉弁側排出経路50と、流体貯留部49よりも接続口34側であって流体流動機構38が設けられた流動機構側排出経路51とにより構成されている。
また、流体貯留部49には、流体貯留部49内を大気開放可能な大気開放弁52と、流体貯留部49に貯留された液体の液面の位置を検出可能な液面センサー53とが設けられている。
なお、開閉弁側排出経路50と流動機構側排出経路51は、流体貯留部49において大気開放弁52と接続された開放口54よりも鉛直方向の下方位置に接続されている。そして、制御部40は、液面センサー53から検出結果を取得するとともに、流体流動機構38、供給弁33、開閉弁39、大気開放弁52の駆動を制御する。
次に、供給機構48の作用について説明する。但し、ノズル17からターゲットに向かって液体を噴射する場合と、加圧クリーニングする場合と、吸引クリーニングする場合の各作用は第1実施形態と同様であるため、それらの説明は省略する。そこで、以下では、圧力室42内に生じた気泡を排出させつつ供給機構48において液体を循環させる場合の作用について説明する。
さて、液体噴射部12がキャップ18(図2では図示略)によりキャッピングされた状態で、制御部40は、供給弁33と大気開放弁52を閉弁するとともに、開閉弁39を開弁し、流体流動機構38を正転駆動する。すると、流動機構側排出経路51内の液体は、流体流動機構38から接続口34に向かう排出方向Aに流動するとともに、圧力室42内の液体は気泡とともに連通口35を介して開閉弁側排出経路50へ排出される。
このとき制御部40は、圧力室42の負圧がノズル17のメニスカス耐圧よりも小さく、且つ圧力調整弁24を開弁させる負圧よりも大きくなるように流体流動機構38を駆動する。そのため、導出口31から圧力室42内への液体の流入は抑制されつつ、弁体43が開弁位置に移動して供給室27と圧力室42とが連通する。したがって、供給室27から圧力室42に液体が流入する。すなわち、流体は、圧力室42、連通口35、開閉弁側排出経路50、流体貯留部49、流動機構側排出経路51、接続口34、収容部側供給経路28、供給室27、貫通孔45の順に通過するように循環する。
ところで、気泡を含む液体が流体貯留部49において貯留されると、気泡は流体貯留部49の鉛直方向の上方に集まるのに対し、液体は鉛直方向の下方に設けられた流動機構側排出経路51から排出される。そのため、制御部40は、液面センサー53の検出結果に基づいて流体貯留部49内の液面が低下した場合(換言すると、流体貯留部49内で気体の量が増えた場合)に大気開放弁52を開弁し、開閉弁39を閉弁し、供給弁33を開弁し、さらに、流体流動機構38を逆転駆動する。すると、流動機構側排出経路51内の液体は、流体流動機構38から流体貯留部49に向かうクリーニング方向Bに流動する。そのため、流体貯留部49では開放口54及び大気開放弁52を介して気体が排出されるとともに、液体が流入して流体貯留部49内の液面が上昇する。
上記第2実施形態によれば、上記第1実施形態の(1)〜(12)の効果に加えて以下のような効果を得ることができる。
(13)大気開放弁52を備える流体貯留部49を供給機構48に設けることにより、圧力室42から排出した気泡を供給機構48外へ排出することができる。
(第3実施形態)
次に、液体噴射装置の第3実施形態について図を参照しながら説明する。なお、この第3実施形態は、供給機構56の構成が第1実施形態及び第2実施形態の場合とは異なっている。そして、その他の点では第1実施形態及び第2実施形態とほぼ同じであるため、同一の構成については同一符号を付すことによって重複した説明は省略する。
図3に示すように、排出経路57は、圧力調整弁24と流体貯留部49とを接続する調整弁側排出経路58と、流体貯留部49と開閉弁39とを接続する開閉弁側排出経路59と、流体流動機構38が設けられた流動機構側排出経路60とにより構成されている。なお、調整弁側排出経路58は、一端が流体貯留部49の鉛直方向の下方位置に接続されているとともに、開閉弁側排出経路59は、一端が流体貯留部49の鉛直方向の上方位置に接続されている。
そして、流動機構側排出経路60の一端には、開閉弁39と接続した際に開弁する常閉弁61が設けられているとともに、他端側は開放されて廃液収容部19が設けられている。なお、常閉弁61は、開閉弁39と相対移動可能に設けられ、開閉弁39と接続した場合に開閉弁39を開弁させる。すなわち、開閉弁39も常閉弁61も互いに接続した場合には開弁するのに対し、互いに接続していない場合には閉弁している。
次に、供給機構56の作用について説明する。但し、ノズル17からターゲットに向かって液体を噴射する場合と吸引クリーニングする場合の各作用は、第1実施形態と同様であるため、それらの説明は省略する。そこで、以下では、圧力室42内に生じた気泡を排出させる場合の作用について説明する。
さて、圧力室42内に気泡が発生すると、気泡は連通口35及び調整弁側排出経路58を通じて流体貯留部49へ移動する。そして、制御部40は、液体噴射部12がキャップ18(図3では図示略)によりキャッピングされた状態、且つ常閉弁61と開閉弁39とが接続された状態で流体流動機構38を正転駆動する。すなわち、常閉弁61と開閉弁39とが開弁して開閉弁側排出経路59と流動機構側排出経路60とが連通した状態で流体流動機構38が駆動されるため、流体貯留部49内の気泡が排出方向Aに流動して流動機構側排出経路60から排出される。
次に、液体噴射部12を加圧クリーニングする場合の供給機構56の作用を説明する。
さて、流動機構側排出経路60から気泡が排出された状態で、制御部40は、流体流動機構38を逆転駆動する。すると、流体は、流体流動機構38から常閉弁61へ向かうクリーニング方向Bに流動する。そのため、流動機構側排出経路60からは空気が取り込まれるとともに、開閉弁側排出経路59内の流体は流体貯留部49側に流動する。すると、流体貯留部49内が加圧されるとともに、流体貯留部49内の液体が調整弁側排出経路58を介して連通口35から圧力室42内に流入する。
このとき、圧力室42内の負圧は解消されるため、弁体43は貫通孔45を閉塞する閉弁位置に位置し圧力室42と供給室27との連通を規制している。そのため、圧力室42に流入した液体は、導出口31から導出されるとともに液体噴射部12のノズル17から排出される。
上記第3実施形態によれば、上記第1実施形態及び第2実施形態の(1)〜(13)の効果に加えて以下のような効果を得ることができる。
(14)開閉弁39は、常閉弁61との接続により開弁するため、制御部40が開閉弁39の開閉制御を行う場合に比べて制御部40にかかる負荷を低減させることができる。
(第4実施形態)
次に、液体噴射装置の第4実施形態について図を参照しながら説明する。なお、この第4実施形態は、供給機構63の構成が第1実施形態から第3実施形態の場合とは異なっている。そして、その他の点では第1実施形態から第3実施形態とほぼ同じであるため、同一の構成については同一符号を付すことによって重複した説明は省略する。
なお、図4には、第1実施形態から第3実施形態の図1から図3では図示を省略した液体噴射部12の共通液室64を図示しているが、液体噴射部12の構成は第1実施形態から第3実施形態と同一である。この共通液室64は、リザーバーとも呼ばれ、図示しないキャビティなどを介して各ノズル17と連通している。そのため、液体収容部14から供給された液体は、共通液室64において一時貯留された後、各ノズル17に供給される。
図4に示すように、供給機構63は収容部側供給経路28において供給弁33と接続口34との間に設けられた流体貯留部49を備える。すなわち、収容部側供給経路28は、流体貯留部49よりも液体収容部14側であって供給弁33が設けられた供給弁側供給経路65と、流体貯留部49よりも供給室27側の供給室側供給経路66とにより構成されている。
なお、供給室側供給経路66の一端は、供給室27の供給口36に接続されている。さらに、噴射部側供給経路29は、一端が導出口31に接続されているとともに、他端が共通液室64に接続されている。
そして、本実施形態では供給弁側供給経路65、供給室側供給経路66、供給室27、噴射部側供給経路29により供給経路が構成され、液体収容部14に収容された液体は供給経路を介して液体噴射部12へ供給される。
排出経路25は、一端が供給室側供給経路66に設けられた接続口34に接続されているとともに、他端が圧力調整弁24の連通口35に接続されている。
さらに、供給機構63は、流体貯留部49と液体噴射部12とを接続し、流体流動機構38が設けられた循環経路67を備える。すなわち、循環経路67の一端は、共通液室64に接続されている。
次に、供給機構63の作用について説明する。但し、ノズル17からターゲットに向かって液体を噴射する場合と吸引クリーニングする場合の作用は、第1実施形態と同様であるため省略する。そして、圧力室42内に生じた気泡を排出する場合の作用を説明する。
さて、液体噴射部12がキャップ18(図4では図示略)によりキャッピングされた状態で、制御部40は、開閉弁39を開弁するとともに、供給弁33を閉弁し、流体流動機構38を正転駆動する。すると、循環経路67内の液体が液体噴射部12へ向かう排出方向Aへ流動するのに伴って、圧力室42内の気泡を含む流体は連通口35を介して排出経路25へ排出される。
また、このとき連通口35、排出経路25、接続口34、供給室側供給経路66、流体貯留部49、循環経路67、共通液室64、噴射部側供給経路29、導出口31、圧力室42が連通し、流体は循環するように流動する。すなわち、圧力室42では、連通口35から液体が流出しても導出口31から液体が流入するため、弁体43は閉弁位置に位置して供給室27と圧力室42との連通は規制される。
次に、供給機構63において液体を循環させる場合の作用について説明する。
さて、液体噴射部12がキャップ18(図4では図示略)によりキャッピングされた状態で、制御部40は、供給弁33を閉弁する一方で開閉弁39を開弁し、流体流動機構38を逆転駆動する。すると、循環経路67内の液体は、流体流動機構38から流体貯留部49に向かう循環方向Cに流動する。
すると、圧力室42には、連通口35から液体が流入するとともに、弁体43が閉弁位置に位置して供給室27と圧力室42との連通を規制している。そのため、圧力室42に貯留された液体は導出口31から導出される。
したがって、液体は、圧力室42、導出口31、噴射部側供給経路29、共通液室64、循環経路67、流体貯留部49、供給室側供給経路66、接続口34、排出経路25、連通口35の順に通過するように循環する。
次に、液体噴射部12を加圧クリーニングする場合の供給機構63の作用を説明する。
さて、液体噴射部12がキャップ18(図4では図示略)によりキャッピングされた状態で、制御部40は、開閉弁39を閉弁するとともに、供給弁33を開弁し、流体流動機構38を正転駆動する。すると、液体は流体流動機構38から液体噴射部12へ向かう排出方向Aに流動する。
すなわち、液体収容部14に収容された液体は、供給弁側供給経路65、流体貯留部49、循環経路67を介して液体噴射部12に供給されるとともに、ノズル17から排出される。
上記第4実施形態によれば、上記第1実施形態〜第3実施形態の(1)〜(14)の効果に加えて以下のような効果を得ることができる。
(15)圧力室42内の気泡を排出することができるのに加え、共通液室64に貯留された液体も循環させることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態において、開閉弁39を開弁した際に排出経路25が加圧状態だと、連通口35から圧力室42に液体が流入することがある。そこで、圧力室42からの気泡排出時などに流体流動機構38を正転駆動してから開閉弁39を開弁してもよい。また、圧力室42に液体が流入した場合には、供給弁33を閉弁した状態でノズル17から液体を排出させた後、圧力室42の気泡排出などをおこなってもよい。
・上記各実施形態において、圧力調整弁24の付勢部材44は、供給室27内に設けてもよい。すなわち、付勢部材44は、供給室27側から弁体43を圧力室42側に向かって押圧するように設けてもよい。また、図5に示すように圧力調整弁24の付勢部材44を圧力室42内に設けるとともに、付勢部材144を供給室27内に、供給室27側から弁体43を圧力室42側に向かって押圧するように設けてもよい。
・上記各実施形態において、圧力室42の一部をダイヤフラム46で構成しなくてもよい。この場合、弁体43は、貫通孔45に挿通されている必要はなく、圧力室42側から貫通孔45を閉塞するように設けられていてもよい。すなわち、圧力室42と供給室27の差圧で開弁するようにしてもよい。
・上記各実施形態において、圧力調整弁24は、カムなどで強制的に開弁させてもよい。また、ダイヤフラム46の外面側に空気室を設けたり、圧力調整弁24の全体を覆う空気室を設けたりしてもよい。そして、これらの空気室内の圧力を変化させることで圧力調整弁24を開弁させてもよい。
・上記各実施形態において、圧力室42からの気泡排出時には、供給弁33を開弁させておいてもよい。
・上記第1実施形態において、バイパス経路26を設けない構成としてもよい。また、バイパス経路26が接続される供給口36は、収容部側供給経路28に設けてもよい。すなわち、バイパス経路26は、収容部側供給経路28と排出経路25とを接続するように設けてもよい。
・上記第1実施形態において接続口34は、バイパス経路26に設けてもよい。
・上記第1実施形態において、流体流動機構38は、収容部側供給経路28に設けてもよい。また、流体流動機構38は、バイパス経路26に設けてもよい。
・上記第1実施形態において、循環時には、開閉弁39を開弁させた状態で流体流動機構38を駆動してもよい。
・上記第1実施形態において、循環時には、流体流動機構38を逆転駆動させ、クリーニング方向Bに循環させてもよい。また、このとき開閉弁39と供給弁33は、少なくとも一方の弁を開弁しておいてもよい。
・上記第1実施形態において、圧力室42からの気泡排出時には、制御部40は圧力室42から排出された流体が再び圧力室42へ戻る前に流体流動機構38の駆動を停止してもよい。
・上記第2実施形態において、流体流動機構38は、収容部側供給経路28に設けてもよい。
・上記第2実施形態において、供給室27と流体貯留部49とを接続するバイパス経路を設けてもよい。また、供給室27と排出経路25とを接続するバイパス経路を設けてもよい。バイパス経路を設ける場合には、供給弁33、開閉弁39、大気開放弁52を閉弁した状態で流体流動機構38を正転駆動もしくは逆転駆動することにより、圧力調整弁24を介さずに液体を循環させることができる。さらに、バイパス経路を設ける場合には、接続口34や流体流動機構38をバイパス経路に設けてもよい。
・上記第2実施形態において、開閉弁39を閉弁し、流体流動機構38を逆転駆動して流体貯留部49を加圧した状態で大気開放弁52を開弁してもよい。そして、流体貯留部49内の液面が上昇したら大気開放弁52を閉弁してもよい。
・上記第2実施形態において、大気開放弁52を開弁して気体を排出する場合に、制御部40は開閉弁39を閉弁させてもよい。
・上記第2実施形態において、大気開放弁52は、排出経路25、収容部側供給経路28、供給室27のいずれかに設けてもよい。
・上記第3実施形態において、開閉弁39は制御部40が開閉制御をしてもよい。
・上記第3実施形態において、常閉弁61は、開閉弁39と接続されることで開閉弁39を開弁させるコネクターとしてもよい。
・上記第3実施形態において、供給室27と流体貯留部49とを接続するバイパス経路や、流体貯留部49と収容部側供給経路28とを接続する循環経路を設けてもよい。
・上記第4実施形態において、液体を循環させる場合には、開閉弁39を閉弁するとともに、流体流動機構38を逆転駆動してもよい。
・上記第2実施形態から上記第4実施形態において、流体貯留部49に気体を透過させる透過膜を設け、流体貯留部49において脱気をしてもよい。
・上記第2実施形態から上記第4実施形態において、流体貯留部49を液体噴射部12よりも鉛直方向の上方位置に設け、水頭差を利用して液体噴射部12の加圧クリーニングを行ってもよい。すなわち、開閉弁39を開弁するとともに、大気開放弁52を開弁し、流体貯留部49に貯留された液体を圧力調整弁24を介して液体噴射部12に供給してもよい。
・上記第2実施形態から上記第4実施形態において、流体貯留部49に加圧及び減圧が可能な流体流動機構を備えてもよい。すなわち、流体貯留部49内を減圧することによって気体を排出してもよい。さらに、流体貯留部49内を加圧することにより、液体噴射部12の加圧クリーニングを行ってもよい。
・上記各実施形態において、流体流動機構38を備えない構成としてもよい。圧力室42に溜まった気泡は液体よりも軽いため、上に向かって移動する。したがって、開閉弁39を開弁することにより、流体流動機構38を備えない場合であっても気泡を排出経路25へ逃がすことができる。
・上記各実施形態において、流体流動機構38は、正転駆動及び逆転駆動により二方向への流動が可能なものとしたが、一方向への流動が可能なものであってもよい。
・上記各実施形態において、制御部40は、流体流動機構38を駆動する場合に、圧力室42内の負圧が圧力調整弁24を開弁させる圧力と同じ、もしくは小さくなるように駆動してもよい。すなわち、圧力調整弁24を開弁させなくてもよい。
・上記各実施形態において、制御部40は、流体流動機構38を駆動する場合に、圧力室42内の負圧がメニスカス耐圧と同じ、もしくは大きくなるように駆動してもよい。
・上記各実施形態において、キャップ18を備えない構成としてもよい。また、ノズル17を含む空間を密閉するのではなく囲うだけのキャップとしてもよい。さらに、キャップ18は、図1に示すような開口部を有する有底箱状のものに限らず、例えば液体噴射部12側にノズル17が開口する領域を囲む環状の弾性部材を配置しておき、この弾性部材に接触することによって空間を密閉する部材をキャップ18としてもよい。さらに、圧力室42から気泡を排出する際に、キャップ18でキャッピングするのではなく、ノズル17と対向する位置にキャップ18を位置させるだけでもよい。
・上記各実施形態において、接続口34を廃液経路20に設け、排出経路25を廃液経路20に接続してもよい。
・上記各実施形態において、接続口34は、供給室27に設けてもよい。
・上記各実施形態において、連通口35と導出口31は、鉛直方向において同じ位置に設けてもよい。また、連通口35よりも導出口31を上方位置に設けてもよい。
・上記各実施形態において、圧力室42の気泡を連通口35に取り込みやすくするために連通口35の開口を排出経路25より大きくして、排出経路25が圧力室42側から徐々に細くなるようにしてもよい。例えば、図5に示すように、圧力室42の気泡を連通口35に取り込みやすくするための気泡取り込み部135を、圧力室42に開口する連通口35の開口を排出経路25(第3実施形態では排出経路57)より大きくして、排出経路25が圧力室42側から徐々に細くなるテーパー形状にして形成してもよい。
・上記各実施形態において、圧力室42の気泡を連通口35に取り込みやすくするために、圧力室42を形成するダイヤフラム46と対向する内側面を鉛直方向における上方をダイヤフラム46に近づく方向(図1における左側)に傾斜させてもよいし、内側面を鉛直方向における上方をダイヤフラム46に近づく方向に傾斜させて、内側面の上端が連通口35の開口とつながるようにしてもよい。
・上記各実施形態において、図6および図7に示すように、圧力室42の気泡を連通口35の開口部に取り込みやすくするための気泡取り込み部135を、圧力室42を形成する内側面の鉛直方向における上方側を連通口35に向かって先細り形状135aとし、その先細り形状部とダイヤフラム46とにより形成してもよい。そして、圧力室42を形成するダイヤフラム46と対向する内側面を鉛直方向における上方をダイヤフラム46に近づく方向に傾斜させて傾斜面135bを形成し、傾斜面135bの上端が連通口35の開口とつながるようにして形成してもよい。
・上記各実施形態において、圧力室42の気泡を連通口35に取り込みやすく、かつ圧力室42の気泡が液体噴射部12側に流入しにくいようにするために、連通口35を導出口31より大きくしてもよい。または、圧力室42に開口する連通口35の開口を圧力室42に開口する導出口31の開口より大きくしてもよい。
・上記第1実施形態から上記第3実施形態において、図5に示すように、流体流動機構38を駆動して、排出経路25(第3実施形態では排出経路57)内の液体を流動させる際に、液体が流動しやすく、かつ液体の流動による圧力変化がノズル17におけるメニスカスに影響しにくいように、排出経路25(第3実施形態では排出経路57)の流路断面積を噴射部側供給経路29の流路断面積より大きくして、排出経路の流路抵抗を小さくしてもよい。
・上記第1実施形態から上記第3実施形態において、図5に示すように排出経路25(第3実施形態では排出経路57)の流路断面積をバイパス経路26の流路断面積より大きくして、排出経路の流路抵抗を小さくしてもよい。
・上記第1実施形態から上記第2実施形態において、図5に示すように収容部側供給経路28の流路断面積を排出経路25の流路断面積より大きくして、収容部側供給経路の流路抵抗を小さくしてもよい。
・上記実施形態において、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。
11…液体噴射装置、12…液体噴射部、14…液体収容部、17…ノズル、18…キャップ、23…供給経路、24…圧力調整弁、25,57…排出経路、26…バイパス経路、27…供給室、28…収容部側供給経路、29…噴射部側供給経路、31…導出口、34…接続口、35…連通口、38…流体流動機構、39…開閉弁、42…圧力室、50…開閉弁側排出経路、51…流動機構側排出経路、58…調整弁側排出経路、59…開閉弁側排出経路、60…流動機構側排出経路、65…供給弁側供給経路、66…供給室側供給経路。

Claims (10)

  1. 液体を噴射するノズルを有する液体噴射部と、
    液体収容部に収容された液体を前記液体噴射部へ供給可能な供給経路と、
    該供給経路に配置された圧力調整弁であって、前記液体を貯留可能な圧力室を有するとともに、該圧力室には貯留した前記液体を前記液体噴射部へ導出する導出口が設けられ、該導出口から前記液体噴射部へ前記液体が導出されて前記圧力室内の圧力が低下すると開弁して、前記供給経路と前記圧力室とを貫通孔を介して連通させる弁体を有し、前記液体噴射部に供給される液体の圧力を調整する圧力調整弁と、
    前記圧力室内に形成された取り込み部と、
    前記取り込み部内に開口し、前記圧力室に前記導出口とは別位置で連通する連通口と、
    前記連通口と接続された排出経路と、
    該排出経路に設けられた開閉弁と、
    を備え
    前記排出経路は、前記供給経路と接続口を介して接続され、
    該接続口は、前記供給経路において前記圧力調整弁よりも前記液体噴射部とは反対側に位置する液体噴射装置。
  2. 前記連通口は、前記圧力室において前記導出口よりも上方位置に開口している請求項1に記載の液体噴射装置。
  3. 前記排出経路における前記開閉弁と前記接続口との間と、前記供給経路における前記圧力調整弁と前記接続口との間とを接続するバイパス経路を備える請求項に記載の液体噴射装置。
  4. 前記ノズルを含む空間を密閉可能なキャップをさらに備え、
    該キャップで前記空間を密閉した状態で、前記開閉弁を開弁することにより、前記圧力室内の流体を、前記排出経路を介して排出する請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の液体噴射装置。
  5. 前記排出経路を介して前記圧力室内の流体を排出可能に設けられた流体流動機構をさらに備え、
    該流体流動機構は、前記圧力室内の流体を前記排出経路を介して排出する際に、前記ノズルに作用する負圧が該ノズルに形成されたメニスカスの耐圧より小さくなるように駆動される請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の液体噴射装置。
  6. 前記排出経路を介して前記圧力室内の流体を排出可能に設けられた流体流動機構をさらに備え、
    該流体流動機構は、前記圧力室内の流体を前記排出経路を介して排出する際に、前記圧力室に作用する負圧が前記圧力調整弁を開弁させる圧力より大きくなるように駆動される請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の液体噴射装置。
  7. 前記排出経路を介して前記圧力室内の流体を排出可能または、該圧力室内に流体を導入可能な流体流動機構をさらに備え、
    前記流体流動機構は、前記開閉弁が開いた状態で、前記連通口から前記圧力室内に流体が導入されるように駆動される請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載の液体噴射装置。
  8. 前記排出経路は、前記供給経路と該供給経路において前記圧力調整弁よりも前記液体収容部となる位置で接続されており、
    前記供給経路における前記排出経路との接続位置よりも前記液体収容部となる位置に、前記液体の前記液体噴射部への供給を遮断可能な供給弁を備える請求項1〜のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
  9. 前記排出経路を介して前記圧力室内の流体を排出可能な流体流動機構をさらに備え、
    前記流体流動機構は、前記開閉弁が開いた状態でかつ前記供給弁が開いた状態で、前記圧力室内の流体が前記排出経路へ排出されるように駆動される請求項8に記載の液体噴射装置。
  10. 前記圧力室を構成する撓み変形可能なダイヤフラムを備え、
    前記圧力室は前記ダイヤフラム側から見て円形の貯留部と該貯留部の外側に延びる前記取り込み部を含み、
    前記取り込み部の一部は、前記ダイヤフラムによって形成されている請求項1〜9のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
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