JP7055997B2 - 液体吐出装置および液体吐出装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、インク等の液体を吐出する技術に関する。

ノズルからインク等の液体を吐出する液体吐出装置では、液体を流通させる液体流路の途中に、液体に混入した気泡や異物を取り除くためのフィルターを配置するフィルター室が設けられている。フィルターは、フィルター室の上流側室と下流側室を仕切るように設けられるため、上流側室に気泡が滞留すると、フィルター室内に液体が充填され難くなる。このため、例えば特許文献１では、フィルター室の上流側室に対向する領域に突起部を設けることによって、上流側室に突起部を迂回するような液体の流れを生じさせている。これにより、上流側室において、滞留する気泡が液体の流れに乗って動くことで、上流側室の気泡がフィルターを通過して下流側室に移動し易くすることで、フィルター室内に液体が充填され易くなるようにしている。

特開２０１５－１２３６８８号公報

しかしながら、例えばフィルターの全面が濡れていてフィルターの穴にメニスカスが形成されていると、気泡がフィルターを通過し難くなってしまう。この場合には、特許文献１のように、フィルター室の上流側室において突起部を迂回する流れによって気泡を動かし易くしても、気泡が下流側室側へ排出され難くなり、液体の充填性が低下してしまう。また、フィルター室への液体充填中に、上流側室の液体がフィルターを部分的に通過して下流側室に流れ出てしまうと、フィルター室の上流側室になかなか液体が充填されなくなる。このため、フィルター室への液体の充填に時間がかかり、充填性が低下してしまう。以上の事情を考慮して、本発明は、フィルター室への液体の充填性を向上させることを目的とする。

［態様１］
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様（態様１）に係る液体吐出装置は、液体吐出部に液体を供給するための流路に設けられたフィルター室と、フィルター室を、液体が供給される上流側室と液体吐出部に連通する下流側室とに仕切るフィルターと、フィルター室よりも鉛直方向の上側に配置され、フィルター室の上流側室よりも上流側において流路から分岐して接続される貯留室と、流路に液体を供給するためのポンプと、を備える。以上の態様によれば、ポンプによって流路に供給された液体は、フィルター室の上流側室に供給されると共に、貯留室にも供給されて貯留される。貯留室はフィルター室よりも鉛直方向の上側に配置されるので、フィルター室の上流側室に供給された液体の液面と貯留室に供給された液体の液面との間で水頭差が発生する。このため、ポンプによる液体の供給を停止すると、その水頭差によって、貯留室に貯留された液体がフィルター室の上流側室に流れ込む。このように本態様によれば、フィルター室の上流側室の液面と貯留室の液面との間の水頭差を利用することで、フィルター室の上流側室に液体を一気に充填できるので、フィルター室への液体の充填性を向上させることができる。

［態様２］
本発明の好適な態様（態様２）において、流路は、フィルター室の上流側室が接続される供給流路を含み、貯留室は、フィルター室よりも上流側において供給流路から分岐して接続されると共に、フィルター室の上流側室に接続され、フィルター室の上流側室と供給流路とを接続する第１接続と、フィルター室の上流側室と貯留室とを接続する第２接続部とは、フィルター室の上流側室に接続される位置が異なる。以上の態様によれば、ポンプによって供給流路に供給された液体は、第１接続部からフィルター室の上流側室に供給されると共に、その供給流路から分岐して接続される貯留室にも供給されて貯留される。貯留室はフィルター室よりも鉛直方向の上側に配置される。このため、ポンプによる液体の供給を停止すると、フィルター室の上流側室の液面と貯留室の液面の水頭差によって、貯留室に貯留された液体が供給流路を通り第１接続部を介してフィルター室の上流側室に流れ込む。このとき、フィルター室の上流側室内の気体は、第１接続部とは位置が異なる第２接続部を介して貯留室に排出されるので、貯留室に貯留された液体が第１接続部を介してフィルター室の上流側室に流れ込み易くなる。すなわち、貯留室から見れば、第１接続部から液体が、貯留室からフィルター室の上流側室に排出されながら、フィルター室の上流側室の気体が、第２接続部から貯留室に導入される。このため、貯留室の液体はフィルター室の上流側室へ流れ易く、フィルター室の上流側室の気体は貯留室へ排出され易くなる。したがって、例えばフィルター室の上流に設けた弁（例えばチョーク弁）を閉じた状態で、フィルター室の上流側室の空気を下流側室から吸引してフィルターを通過させて排出するようなことをしなくても、液体の充填性を向上できる。

［態様３］
態様２の好適例（態様３）において、貯留室に設けられた気体排出部を備える。以上の態様によれば、貯留室内に設けられた気体排出部を備えるから、貯留室内の気体（気泡）を気体排出部によって外部に排出できる。

［態様４］
態様３の好適例（態様４）において、フィルター室の上流側室から第２接続部を介した貯留室までの流路抵抗は、フィルター室の上流側室から第１接続部を介した貯留室までの流路抵抗よりも大きい。以上の態様によれば、フィルター室の上流側室から第２接続部を介した貯留室までの流路抵抗は、フィルター室の上流側室から第１接続部を介した貯留室までの流路抵抗よりも大きいから、貯留室内に溜まった気体が第２接続部を介してフィルター室の上流側室へ逆流することを抑制できる。したがって、フィルター室の上流側室から液体吐出部に供給される液体の流速が速くなった場合でも、第１接続部を介して供給される液体はフィルター室の上流側室に引き込まれ易く、貯留室内に溜まった気体は第２接続部を介してフィルター室の上流側室へ引き込まれ難くすることができる。

［態様５］
態様３または態様４の好適例（態様５）において、気体排出部は、貯留室の天井面に設けられ、貯留室の天井面のうち気体排出部が設けられる部分は、貯留室が供給流路に接続される位置よりも鉛直方向の上側にある。以上の態様によれば、気体排出部は、貯留室の天井面に設けられるから、貯留室内の気体（気泡）を浮力によって気体排出部に移動し易くすることができる。また、前記貯留室の天井面のうち前記気体排出部が設けられる部分は、貯留室が供給流路と接続される位置よりも鉛直方向の上側にあるから、貯留室の天井面に浮き上がった気体は、さらに供給流路から気体排出部に移動し易くなる。したがって、貯留室内の気体が供給流路に逆流することを抑制できる。

［態様６］
態様２から態様５の何れかの好適例（態様６）において、第２接続部は、フィルター室の上流側室の天井面に設けられ、天井面は、第２接続部へ向かうに連れて鉛直方向の上側へ傾斜する。以上の態様によれば、フィルター室の上流側室内の気体（気泡）を浮力によって第２接続部に移動し易くすることができるので、上流側室内の気体を、第２接続部を介して貯留室に移動し易くすることができる。

［態様７］
態様２から態様６の何れかの好適例（態様７）において、供給流路から貯留室と第２接続部を介したフィルター室の上流側室までの流路抵抗は、供給流路から第１接続部を介したフィルター室の上流側室までの流路抵抗よりも小さい。以上の態様によれば、供給流路に供給された液体は、フィルター室の上流側室よりも貯留室の方に供給され易くなる。したがって、供給流路からの液体を効率的に貯留室に貯留できる。

［態様８］
態様２から態様７の何れかの好適例（態様８）において、貯留室の底面は、貯留室が供給流路に接続される位置に向かうに連れて鉛直方向の下側へ傾斜している。以上の態様によれば、貯留室内の液体を重力によって供給流路側に移動し易くなる。したがって、貯留室内の液体を、供給流路を介してフィルター室の上流側室に効率よく移動させることができる。

［態様９］
態様１から態様８の何れかの好適例（態様９）において、貯留室の容積は、フィルター室の上流側室の容積以上である。以上の態様によれば、貯留室の容積は、フィルター室の上流側室の容積以上であるから、そのような貯留室に貯留された液体をフィルター室の上流側室に移動させることで、フィルター室の上流側室に液体を満杯に供給できるので、効率的に液体を充填できる。

［態様１０］
態様１から態様９の何れかの好適例（態様１０）において、ポンプは、複数のステップによって制御され、複数のステップは、ポンプを駆動して、フィルター室の上流側室の液体の液面と貯留室の液体の液面との間に水頭差が生じるように、フィルター室の上流側室と貯留室とに流路を介して液体を供給する第１ステップと、ポンプを停止し、貯留室内に貯留された液体を水頭差によって、流路を介してフィルター室の上流側室に充填させる第２ステップと、を含む。以上の態様によれば、ポンプを駆動から停止に切り替えるだけで、貯留室からの液体をフィルター室の上流側室に効率よく充填することができる。したがって、フィルター室に液体を充填させるための制御を簡素化できる。

［態様１１］
本発明の好適な態様（態様１１）に係る方法は、液体吐出装置の駆動方法であって、液体吐出装置は、液体吐出部に液体を供給するための流路に設けられたフィルター室と、フィルター室を、液体が供給される上流側室と液体吐出部に連通する下流側室とに仕切るフィルターと、フィルター室よりも鉛直方向の上側に配置され、フィルター室の上流側室よりも上流側において流路から分岐して接続される貯留室と、流路に液体を供給するためのポンプと、を備え、ポンプを駆動して、フィルター室の上流側室の液体の液面と貯留室の液体の液面との間に水頭差が生じるように、フィルター室の上流側室と貯留室とに流路を介して液体を供給する第１ステップと、ポンプを停止し、貯留室内に貯留された液体を水頭差によって、流路を介してフィルター室の上流側室に充填させる第２ステップと、を有する。以上の態様によれば、液体を供給するためのポンプを、第１ステップによる駆動から第２ステップによる停止に切り替えるだけで、貯留室からの液体をフィルター室の上流側室に効率よく充填することができる。このように本態様によれば、フィルター室の上流側室と貯留室の水頭差を利用することで、フィルター室の上流側室に液体を一気に充填できるので、フィルター室への液体の充填性を向上させることができる。また、フィルター室に液体を充填させるための制御を簡素化できる。

本発明の実施形態に係る液体吐出装置の構成図である。 図１に示すフィルターユニットのＩＩ－ＩＩ断面図である。 図２に示すフィルターユニットのＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 比較例に係るフィルターユニットの断面図である。 初期充填時の動作を説明するためのフィルターユニットの断面図である。 図５Ａに続く動作を説明するためのフィルターユニットの断面図である。 印刷時の動作を説明するためのフィルターユニットの断面図である。 図６Ａに続く動作を説明するためのフィルターユニットの断面図である。 脱泡時の動作を説明するためのフィルターユニットの断面図である。 図７Ａに続く動作を説明するためのフィルターユニットの断面図である。

図１は、本発明の実施形態に係る液体吐出装置１０の部分的な構成図である。本実施形態の液体吐出装置１０は、液体の例示であるインクを印刷用紙等の媒体１１に吐出するインクジェット方式の印刷装置である。図１に示す液体吐出装置１０は、制御装置１２と搬送機構１５と液体吐出ヘッド２０とキャリッジ１８とを具備する。液体吐出装置１０にはインクを貯留する液体容器（カートリッジ）１４が装着される。

液体容器１４は、液体吐出装置１０の本体に着脱可能な箱状の容器からなるインクタンクタイプのカートリッジである。なお、液体容器１４は、箱状の容器に限られず、袋状の容器からなるインクパックタイプのカートリッジであってもよい。液体容器１４には、インクが貯留される。インクは、黒色インクであってもよく、カラーインクであってもよい。液体容器１４に貯留されるインクは、ポンプＰによって液体吐出ヘッド２０に供給（圧送）される。

制御装置１２は、液体吐出装置１０の各要素を統括的に制御する。搬送機構１５は、制御装置１２による制御のもとで媒体１１をＹ方向に搬送する。液体吐出ヘッド２０は、制御装置１２による制御のもとで複数のノズルＮの各々からインクを媒体１１に吐出する。液体吐出ヘッド２０は、液体吐出部２２とフィルターユニット３０とを具備する。

液体吐出部２２には、ノズル列が配置されている。ノズル列は、Ｙ方向に沿って直線状に配列された複数のノズルＮの集合である。複数のノズルＮは、液体吐出部２２のうち媒体１１に対向する吐出面２１に形成される。なお、液体吐出部２２の数やノズル列の数は、図示したものに限られない。液体吐出部２２は、相異なるノズルＮに対応する圧力室および圧電素子の複数組（図示略）を備える。駆動信号の供給により圧電素子を振動させて圧力室内の圧力を変動させることで、圧力室内に充填されたインクが各ノズルＮから吐出される。

液体吐出ヘッド２０はキャリッジ１８に搭載される。制御装置１２は、Ｙ方向に交差するＸ方向にキャリッジ１８を往復させる。搬送機構１５による媒体１１の搬送とキャリッジ１８の反復的な往復とに並行して液体吐出ヘッド２０が媒体１１にインクを吐出することで媒体１１の表面に所望の画像が形成される。例えば相異なる種類のインクを吐出する複数の液体吐出ヘッド２０をキャリッジ１８に搭載することも可能である。なお、Ｘ－Ｙ平面（媒体１１の表面に平行な平面）に垂直な方向（鉛直方向）をＺ方向と表記する。

フィルターユニット３０は、流路内のインクに混入した気泡や異物を捕集するフィルターＦが配置されたフィルター装置として機能する。フィルターユニット３０は、液体容器１４から供給されるインクの流路に設けられる。フィルターユニット３０は、インクの流路に連通するフィルター室３１を備える。フィルターＦは、フィルター室３１を、上流側室Ｓ１と下流側室Ｓ２に仕切るように、フィルター室３１内に配置される。本実施形態のフィルターユニット３０は、縦置きタイプであり、液体吐出部２２の吐出面２１に交差する方向（Ｚ方向）に起立するように配置される。液体容器１４から供給されるインクは、フィルターユニット３０のフィルターＦを通過し、液体吐出部２２に供給される。

本実施形態に係るフィルターユニット３０の具体的な構成を説明する。図２および図３は、本実施形態に係るフィルターユニット３０の構成を示す図である。図２は、図１に示すフィルターユニット３０のＩＩ－ＩＩ断面図であり、Ｙ－Ｚ平面に沿った断面で上流側室Ｓ１を切断してＸ方向から見たものである。図３は、図２に示すフィルターユニット３０のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図であり、Ｘ－Ｚ平面に沿った断面で切断してＹ方向から見たものである。

図２及び図３に示すように、フィルターユニット３０は、流入口ＤＩと流出口ＤＯとフィルター室３１と貯留室３２とフィルターＦと供給流路３４とを備える。フィルター室３１は、フィルターＦによって上流側室Ｓ１と下流側室Ｓ２に仕切られる。上流側室Ｓ１は、フィルターＦよりも上流側の空間であり、上流側室Ｓ１には液体容器１４からのインクが流入口ＤＩを介して供給される。下流側室Ｓ２は、フィルターＦよりも下流側の空間であり、下流側室Ｓ２は流出口ＤＯを介して液体吐出部２２に連通している。図３に示す実線矢印のように、液体容器１４からのインクは、流入口ＤＩから上流側室Ｓ１に供給され、フィルターＦを通過して下流側室Ｓ２に移動し、流出口ＤＯから排出されて液体吐出部２２に供給される。

フィルター室３１とフィルターＦは、鉛直方向（Ｚ方向）に延びるように配置され、貯留室３２は、フィルター室３１の鉛直方向の上側に配置される。供給流路３４は、貯留室３２とフィルター室３１の上流側室Ｓ１との両方に接続される流路であり、液体容器１４から液体吐出部２２までの流路の一部を構成する。貯留室３２は、フィルター室３１の上流側室Ｓ１に流し込むインクを一時的に貯留する空間である。貯留室３２は、フィルター室３１よりも鉛直方向の上側に配置され、フィルター室３１の上流側室Ｓ１よりも上流側において供給流路３４から分岐して接続される。

フィルター室３１の上流側室Ｓ１と供給流路３４とを接続する第１接続部３５と、フィルター室３１の上流側室Ｓ１と貯留室３２とを接続する第２接続部３６とは、フィルター室３１の上流側室Ｓ１に接続される位置が異なる。第１接続部３５は、フィルター室３１の鉛直方向の下方に位置し、第２接続部３６は、フィルター室３１の鉛直方向の上方に位置している。具体的には第１接続部３５は、上流側室Ｓ１の鉛直方向の下方において、上流側室Ｓ１の側面（図２ではＹ方向の正側の側面）３１２に形成される連通口である。他方、第２接続部３６は、フィルター室３１の鉛直方向の上方において、上流側室Ｓ１の天井面３１４に形成される連通口である。このように第１接続部３５は、第２接続部３６よりも鉛直方向の下方にある。

なお、供給流路３４から貯留室３２と第２接続部３６を介したフィルター室３１の上流側室Ｓ１までの流路抵抗を、供給流路３４から第１接続部３５を介したフィルター室３１の上流側室Ｓ１までの流路抵抗よりも小さくするようにしてもよい。このようにすることで、供給流路３４に供給されたインクは、フィルター室３１の上流側室Ｓ１よりも貯留室３２の方に供給され易くなる。したがって、供給流路３４からのインクを効率的に貯留室３２に貯留できる。

このような構成の本実施形態によれば、ポンプＰを駆動してインクを流入口ＤＩから供給流路３４に供給（圧送）することで、貯留室３２とフィルター室３１の両方にインクが供給され、貯留室３２の液面とフィルター室３１の上流側室Ｓ１の液面との間の水頭差が形成される。したがって、ポンプＰによるインクの供給を停止すれば、貯留室３２内のインクを上記水頭差によって供給流路３４を介してフィルター室３１の上流側室Ｓ１に一気に移動させることができる。このように、フィルター室３１の上流側室Ｓ１の液面と貯留室３２の液面との間の水頭差を利用することで、フィルター室３１にインクを一気に充填できるので、フィルター室３１へのインクの充填性を向上させることができる。

もし仮に、貯留室３２を設けなければ、フィルター室３１の上流側室Ｓ１にはインクの充填に時間がかかる虞がある。図４は、貯留室３２を設けない比較例に係るフィルターユニット３０’の構成を示す断面図であり、図３の断面に対応する断面を示す。貯留室３２を設けない構成では、例えば初期充填時にフィルター室３１内に気体（気泡）があると、インクが充填され難く、充填に時間がかかる。このため、例えばチョーク弁などでフィルター室３１の流入口ＤＩを閉じた状態で、ノズルＮから下流側室Ｓ２を吸引する。これにより、上流側室Ｓ１の気体を、フィルターＦを通過させて排出させることによって、インクの充填性を高めることができる。

ところが、もしフィルターＦの全面が濡れていてフィルターＦの穴にメニスカスが形成されていると、気体がフィルターＦを通過し難くなってしまう。この場合には、フィルター室３１の上流側室Ｓ１の気体が排出され難くなり、インクの充填性が低下してしまう。また、図４に示すように、上流側室Ｓ１の気体が排出されないと、インクを充填しても、上流側室Ｓ１のインクがフィルターＦを部分的に通過して下流側室Ｓ２に流れ出てしまう。これでは、インクを供給しても上流側室Ｓ１の液面ｈ１が上昇せず、なかなかインクが充填されない。このため、フィルター室３１へのインクの充填に時間がかかり、充填性が低下してしまう。

これに対して、本実施形態では、ポンプＰを駆動から停止に切り替えるだけで、フィルター室３１の上流側室Ｓ１の液面と貯留室３２の液面との間の水頭差によって、貯留室３２に貯留されたインクを、供給流路３４を通ってフィルター室３１の上流側室Ｓ１に供給できる。このとき、フィルター室３１内の気体は、第２接続部３６を介して貯留室３２に排出されるので、貯留室３２に貯留されたインクが第１接続部３５を介してフィルター室３１の上流側室Ｓ１に流れ込み易くなる。したがって、上流側室Ｓ１の空気を下流側室Ｓ２から吸引してフィルターＦを通過させて排出するようなことをしなくても、インクの充填性を向上できる。

本実施形態のフィルター室３１の上流側室Ｓ１の天井面３１４は、第２接続部３６へ向かうに連れて鉛直方向の上側へ傾斜している。この構成によれば、上流側室Ｓ１内の気体（気泡）を浮力によって第２接続部３６に移動し易くすることができるので、上流側室Ｓ１内の気体を、第２接続部３６を介して貯留室３２に移動し易くすることができる。なお、貯留室３２の容積は、フィルター室３１の上流側室Ｓ１の容積以上であることが好ましい。そのような貯留室３２に貯留されたインクをフィルター室３１の上流側室Ｓ１に移動させることで、フィルター室３１の上流側室Ｓ１にインクを満杯（１００％）に供給できるので、効率的にインクを充填できる。

図２に示すように、貯留室３２の底面３２２には、底面３２２から上方に起立する土手部（突起部）３２３が形成されている。図２に示すように、土手部３２３は、Ｙ方向において貯留室３２が供給流路３４に接続される位置３３から離間して、第２接続部３６寄りに配置される。図３に示すように、土手部３２３は、Ｘ方向の負側から正側に連続している。これによれば、貯留室３２に供給されるインクは、土手部３２３の高さまで貯留可能であり、もし貯留室３２のインクが土手部３２３の高さを超えたとしても、第２接続部３６を介してフィルター室３１の上流側室Ｓ１に供給される。

このように、土手部３２３を形成することで、貯留室３２のインクが土手部３２３の高さを超えるまでは、第２接続部３６から流れ出さずに貯留室３２にインクを貯留できるので、貯留室３２にインクが貯留され易くすることができる。また、土手部３２３を形成することで、貯留室３２の液面とフィルター室３１の上流側室Ｓ１の液面との間の水頭差が形成され易くなる。したがって、ポンプＰによるインクの供給を停止したときに、貯留室３２内のインクを上記水頭差によって供給流路３４を介してフィルター室３１の上流側室Ｓ１に一気に移動させることができる。

なお、貯留室３２の底面３２２は、Ｙ方向の負側から正側に向かうに連れて、すなわち第２接続部３６側から供給流路３４が接続される位置３３に向かうに連れて、鉛直方向の下側へ傾斜している。この構成によれば、ポンプＰによるインクの供給を停止したときに、貯留室３２内のインクを重力によって供給流路３４側に移動し易くなる。したがって、貯留室３２内のインクを、供給流路３４を介してフィルター室３１の上流側室Ｓ１に効率よく移動させることができる。

図２に示すように、貯留室３２の天井面３２４には、気体排出部３８が設けられる。貯留室３２の天井面３２４のうち気体排出部３８が設けられる部分は、貯留室３２が供給流路３４に接続される位置３３よりも鉛直方向の上側にある。気体排出部３８は、天井面３２４の一部を構成する気体透過膜３８４と、気体透過膜３８４を介して貯留室３２と連通する脱泡室３８２とを備える。気体透過膜３８４は、気体（空気）は透過させるけれどもインク等の液体は透過させない気体透過性の膜体（気液分離膜）であり、例えば公知の高分子材料で形成される。本実施形態の気体排出部３８は、第２接続部３６の上方の位置、すなわちＹ方向の負側寄りの位置に配置される。

脱泡室３８２には、気体排出口ＡＯが連通している。脱泡室３８２は、減圧されることにより、貯留室３２とフィルター室３１の上流側室Ｓ１に残留する気体（気泡）を、気体透過膜３８４を介して排出させる脱泡が行われる空間である。なお、気体透過膜３８４として公知の高分子材料を設ける代わりに、貯留室３２の天井面３２４を構成する壁部の一部に、他の部分よりも厚みが薄い薄肉部を設けてもよい。これによれば、その薄肉部を気体透過膜３８４として機能させることができる。また、図示はしないが、気体排出部３８は、気体排出口ＡＯを介して脱泡室３８２を廃液タンク（廃液容器）に連通する流路と、気体排出口ＡＯから廃液タンクまでの流路に設けられる減圧ポンプとを備えるようにしてもよい。この減圧ポンプで脱泡室３８２を減圧することで、貯留室３２とフィルター室３１の上流側室Ｓ１に残留する気体が気体透過膜３８４を通過し易くなるようにして、脱泡室３８２から廃液タンクに排出させることができる。また、廃液タンクと気体排出部３８とを気体透過膜３８４を介さずに連通して、貯留室３２とフィルター室３１の上流側室Ｓ１に残留する気体を排出してもよい。

このように、貯留室３２に気体排出部３８を設けることで、貯留室３２とフィルター室３１の上流側室Ｓ１に残留する気体（気泡）を、気体排出部３８の気体透過膜３８４によって透過させて気体排出口ＡＯから外部に排出できる。また、気体排出部３８を貯留室３２の天井面３２４に設けることで、貯留室３２内の気体（気泡）を浮力によって気体排出部３８に移動し易くすることができる。また、貯留室３２が供給流路３４と接続される位置３３よりも鉛直方向の上側にあるから、貯留室３２の天井面３２４に浮き上がった気体は、さらに供給流路３４から気体排出部３８に移動し易くなる。したがって、貯留室３２内の気体が供給流路３４に逆流することを抑制できる。

また、本実施形態では、フィルター室３１の上流側室Ｓ１から第２接続部３６を介した貯留室３２までの流路抵抗は、フィルター室３１の上流側室Ｓ１から第１接続部３５を介した貯留室３２までの流路抵抗よりも大きい。この構成によれば、貯留室３２内に溜まった気体が第２接続部３６を介してフィルター室３１の上流側室Ｓ１へ逆流することを抑制できる。したがって、フィルター室３１から液体吐出部２２に供給されるインクの流速が速くなった場合でも、第１接続部３５を介して供給されるインクはフィルター室３１の上流側室Ｓ１に引き込まれ易く、貯留室３２内に溜まった気体は第２接続部３６を介してフィルター室３１の上流側室Ｓ１へ引き込まれ難くすることができる。

以下、本実施形態に係る液体吐出装置１０の駆動方法について説明する。具体的には、フィルターユニット３０のフィルター室３１にインクを充填する際の動作を、インクの初期充填時と印刷時と脱泡時に分けて説明する。

（インクの初期充填時）
図５Ａ及び図５Ｂは、インクの初期充填時の動作を説明するためのフィルターユニット３０の断面図である。図５Ａは、ポンプＰの駆動により貯留室３２とフィルター室３１の上流側室Ｓ１とにインクが供給される場合を示す図である。図５Ｂは、図５Ａに続く動作を説明するための図であって、ポンプＰの停止により貯留室３２のインクがフィルター室３１の上流側室Ｓ１に供給される場合を示す図である。ポンプＰは、初期充填時において、制御装置１２による複数のステップによって制御される。具体的には制御装置１２は、以下の第１ステップと第２ステップとによってポンプＰを制御することで、フィルター室３１にインクを充填する。

先ず第１ステップでは、制御装置１２は、ポンプＰを駆動して、フィルター室３１の上流側室Ｓ１のインクの液面ｈ１と貯留室３２のインクの液面ｈ２との間に水頭差Ｈが生じるように、フィルター室３１の上流側室Ｓ１と貯留室３２とに供給流路３４を介してインクを供給する。第１ステップにおいて、ポンプＰが駆動されると、流入口ＤＩを介して供給流路３４にインクが供給される。すると、供給流路３４に供給されたインクは、図５Ａの実線矢印のようにフィルター室３１の上流側室Ｓ１に供給されると共に、貯留室３２にも供給されて貯留される。本実施形態の貯留室３２はフィルター室３１よりも鉛直方向の上側に配置されるので、フィルター室３１の上流側室Ｓ１に供給されたインクの液面ｈ１と貯留室３２に供給されたインクの液面ｈ２との間で水頭差Ｈが発生する。

次に第２ステップでは、制御装置１２は、ポンプＰを停止し、貯留室３２内に貯留されたインクを水頭差Ｈによって、供給流路３４を介してフィルター室３１に充填させる。ポンプＰによるインクの供給を停止すると、図５Ａで生じた水頭差Ｈによって、図５Ｂの実線矢印のように貯留室３２に貯留されたインクが、供給流路３４を通ってフィルター室３１の上流側室Ｓ１に一気に流れ込む。そして、図５Ｂに示すように、上流側室Ｓ１の液面ｈ１と貯留室３２の液面ｈ２とが同じ高さになり、水頭差Ｈがなくなると、インクの充填が完了する。このように本実施形態によれば、フィルター室３１の上流側室Ｓ１の液面ｈ１と貯留室３２の液面ｈ２との間の水頭差Ｈを利用して、フィルター室３１の上流側室Ｓ１にインクを一気に充填できるので、フィルター室３１へのインクの充填性を向上させることができる。

図５Ｂにおいて、フィルター室３１内の気体（気泡）は、第２接続部３６を介して貯留室３２に排出されるので、貯留室３２に貯留されたインクが第１接続部３５を介してフィルター室３１の上流側室Ｓ１に流れ込み易くなる。すなわち、貯留室３２から見れば、図５Ｂの実線矢印のように第１接続部３５からインクが、貯留室３２からフィルター室３１に排出されながら、図５Ｂの白抜き矢印のように、フィルター室３１の上流側室Ｓ１内の気体が、第２接続部３６から貯留室３２に導入される。このため、貯留室３２のインクはフィルター室３１の上流側室Ｓ１へ流れ易く、フィルター室３１の上流側室Ｓ１のインクは貯留室３２へ排出され易くなる。このように、本実施形態によれば、ポンプＰを第１ステップによる駆動から第２ステップによる停止に切り替えるだけで、フィルター室３１へのインクの充填性を向上できる。したがって、例えばフィルター室３１の上流側室Ｓ１の空気を下流側室Ｓ２から吸引してフィルターＦを通過させて排出するようなことをしなくても、インクの充填性を向上できるので、フィルター室３１にインクを充填させるための制御装置１２による制御を簡素化できる。

（印刷時）
図６Ａ及び図６Ｂは、印刷時の動作を説明するためのフィルターユニット３０の断面図である。図６Ａは、インクが消費されて上流側室Ｓ１が減圧されることで、貯留室３２とフィルター室３１の上流側室Ｓ１とにインクが供給される場合を示す図である。図６Ｂは、図６Ａに続く動作を説明するための図であって、印刷が終了してインクの供給が停止されることで、貯留室３２のインクがフィルター室３１の上流側室Ｓ１に供給される場合を示す図である。印刷時は、ポンプＰが駆動され、インクが圧送される。インクの初期充填が終了した後の印刷時においては、ポンプＰによってインクが圧送されても、インクが消費されなければ、例えばフィルターユニット３０の上流側に設けられた図示しない圧力調整弁（自己封止弁）が閉じてインクが流入口ＤＩから供給されない。ノズルＮから吐出などによってインクが消費されて所定の圧力になると、上記圧力調整弁が開いて流入口ＤＩを介して供給流路３４にインクが供給され、図６Ａの実線矢印のように、フィルター室３１の上流側室Ｓ１と貯留室３２との両方に供給される。

例えば図５Ｂの状態から印刷がされてインクが消費されると、フィルター室３１の上流側室Ｓ１のインクがフィルターＦを通過して下流側室Ｓ２へ移動して、流出口ＤＯから液体吐出部２２に供給される。このため、図６Ａに示すように、フィルター室３１の上流側室Ｓ１の液面ｈ１が下がるので、上流側室Ｓ１の液面ｈ１と貯留室３２の液面ｈ２との間で水頭差Ｈ’が生じる。ところが、図６Ａの実線矢印のように流入口ＤＩからインクが供給されるので、水頭差Ｈ’は減少又は維持される。図６Ａの印刷時の水頭差Ｈ’は、図５Ａの初期充填時の水頭差Ｈよりも小さいので、流入口ＤＩからインクが供給されることで、水頭差Ｈ’が減少又は維持され易い。

このように、インクの初期充填後は、供給流路３４の抵抗（圧力損失）によって、上流側室Ｓ１の液面ｈ１が下がり水頭差Ｈ’が生じ易くなる。ただし、初期充填時のインクの流速は、一度のインクの消費量が最も多いベタパターン画像を印刷する際のインクの流速よりも速いので、フィルターＦの有効面積を確保できる。ここでのベタパターン画像とは、記録解像度で規定される 最小記録単位領域である画素の全ての画素に対してドットを記録した画像を意味する。

そして、印刷が終了して、流入口ＤＩからのインクの供給が停止すると、図６Ｂの実線矢印のように貯留室３２のインクがフィルター室３１の上流側室Ｓ１に供給されることで、上流側室Ｓ１の液面ｈ１と貯留室３２の液面ｈ２との間の水頭差Ｈがなくなる。また印刷が開始されてインクが消費されると、図６Ａのように水頭差Ｈ’が生じるが、図６Ａの実線矢印のように流入口ＤＩからインクが供給されるので、水頭差Ｈ’は減少又は維持される。

（脱泡時）
図７Ａ及び図７Ｂは、脱泡時の動作を説明するためのフィルターユニット３０の断面図である。図７Ａは、脱泡を開始したときの状態を示す図である。図７Ｂは、図７Ａに続く動作を説明するための図であって、脱泡を終了したときの状態を示す図である。フィルターユニット３０の脱泡によって、貯留室３２とフィルター室３１の上流側室Ｓ１に残留する気体（気泡）を気体排出部３８から排出する。フィルターユニット３０の脱泡は、フィルター室３１へのインクの初期充填が終了した後に実施される。脱泡の動作は、印刷時に実施されてもよい。なお、フィルターユニット３０の脱泡は、定期的に実施してもよく、使用者の操作によって実施するようにしてもよい。

制御装置１２は、図示しない減圧ポンプによって脱泡室３８２を減圧することによって脱泡を開始すると、図７Ａの白抜き矢印に示すように、貯留室３２とフィルター室３１の上流側室Ｓ１に残留する気体が気体透過膜３８４を通過して脱泡室３８２に排出される。このとき、図７Ａの実線矢印のように流入口ＤＩからはインクが供給される。そして、脱泡が終了すると、図７Ｂに示すように、貯留室３２とフィルター室３１の上流側室Ｓ１に残留する気体がインクに置換されて、貯留室３２とフィルター室３１の上流側室Ｓ１とをインクで満杯することができる。

＜変形例＞
以上に例示した態様および実施形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示や上述の態様から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

（１）上述した実施形態では、液体吐出ヘッド２０を搭載したキャリッジ１８をＸ方向に沿って反復的に往復させるシリアルヘッドを例示したが、液体吐出ヘッド２０を媒体１１の全幅にわたり配列したラインヘッドにも本発明を適用可能である。

（２）上述した実施形態では、圧力室に機械的な振動を付与する圧電素子を利用した圧電方式の液体吐出ヘッド２０を例示したが、加熱により圧力室の内部に気泡を発生させる発熱素子を利用した熱方式の液体吐出ヘッドを採用することも可能である。

（３）上述した実施形態で例示した液体吐出装置１０は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体吐出装置１０の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する液体吐出装置１０は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を吐出する液体吐出装置１０は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。

１０…液体吐出装置、１１…媒体、１２…制御装置、１４…液体容器、１５…搬送機構、１８…キャリッジ、２０…液体吐出ヘッド、２１…吐出面、２２…液体吐出部、３０…フィルターユニット、３１…フィルター室、３１４…天井面、３２…貯留室、３２２…底面、３２３…土手部、３２４…天井面、３３…位置、３４…供給流路、３５…第１接続部、３６…第２接続部、３８…気体排出部、３８２…脱泡室、３８４…気体透過膜、ＤＩ…流入口、ＤＯ…流出口、ＡＯ…気体排出口、Ｆ…フィルター、ｈ１、ｈ２…液面、Ｈ、Ｈ’…水頭差、Ｎ…ノズル、Ｐ…ポンプ、Ｓ１…上流側室、Ｓ２…下流側室。

Claims (8)

1. 液体吐出部に液体を供給するための流路に設けられたフィルター室と、
   前記フィルター室を、前記液体が供給される上流側室と前記液体吐出部に連通する下流側室とに仕切るフィルターと、
   前記流路に含まれ、前記フィルター室の上流側室に第１接続部を介して接続される供給流路と、
   前記フィルター室よりも上流側において前記供給流路から分岐して接続されると共に、前記フィルター室の上流側室に第２接続部を介して接続される貯留室と、
   を備え、
   前記貯留室は前記フィルター室よりも鉛直方向の上側に配置され、
   前記第１接続部は、前記フィルター室の上流側室の鉛直方向の下方に位置し、
   前記第２接続部は、前記フィルター室の上流側室の鉛直方向の上方に位置し、
   前記供給流路から前記貯留室と前記第２接続部を介した前記フィルター室の上流側室までの流路抵抗は、前記供給流路から前記第１接続部を介した前記フィルター室の上流側室までの流路抵抗よりも小さい液体吐出装置であって、
   前記貯留室には、前記貯留室の底面から起立し、前記液体を前記貯留室に一時的に貯留するための土手部が形成され、
   前記貯留室の底面は、前記土手部から前記供給流路に接続される位置に向かうに連れて鉛直方向の下側へ傾斜しており、
   前記貯留室に貯留された前記液体の液面と前記上流側室の前記液体の液面との水頭差によって、前記貯留室から前記第１接続部を介して前記上流側室へと前記液体を充填する、液体吐出装置。
   
2. 前記上流側室が前記液体で満たされていない状態で前記流路に液体を供給した際に、前記上流側室が前記液体に満たされるよりも前に、前記流路から前記貯留室へ液体が供給される
   請求項１に記載の液体吐出装置。
   
3. 前記貯留室に設けられた気体排出部を備える請求項１または２に記載の液体吐出装置。
   
4. 前記フィルター室の上流側室から前記第２接続部を介した前記貯留室までの流路抵抗は、前記フィルター室の上流側室から前記第１接続部を介した前記貯留室までの流路抵抗よりも大きい請求項３に記載の液体吐出装置。
   
5. 前記気体排出部は、前記貯留室の天井面に設けられ、
   前記貯留室の天井面のうち前記気体排出部が設けられる部分は、前記貯留室が前記供給流路に接続される位置よりも鉛直方向の上側にある請求項３または請求項４に記載の液体吐出装置。
   
6. 前記第２接続部は、前記フィルター室の上流側室の天井面に設けられ、
   前記天井面は、前記第２接続部へ向かうに連れて鉛直方向の上側へ傾斜する請求項１から請求項５の何れかに記載の液体吐出装置。
   
7. 前記貯留室の容積は、前記フィルター室の上流側室の容積以上である請求項１から請求項６の何れかに記載の液体吐出装置。
   
8. 前記流路に前記液体を供給するためのポンプを備え、
   前記ポンプは、複数のステップによって制御され、
   前記複数のステップは、
   前記ポンプを駆動して、前記フィルター室の上流側室の前記液体の液面と前記貯留室の前記液体の液面との間に水頭差が生じるように、前記フィルター室の上流側室と前記貯留室とに前記流路を介して前記液体を供給し、前記貯留室に前記フィルター室の上流側室の容積以上の前記液体を貯留する第１ステップと、
   前記ポンプを停止し、前記貯留室内に貯留された液体を前記水頭差によって、前記流路を介して前記フィルター室の上流側室に充填させる第２ステップと、を含む請求項１から請求項７の何れかに記載の液体吐出装置。
   
   

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