JP5365170B2

JP5365170B2 - 液体供給装置及び液体噴射装置

Info

Publication number: JP5365170B2
Application number: JP2008305013A
Authority: JP
Inventors: 寛之井藤; 秀弥横内
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: US20090153630A1; JP2010076416A

Description

本発明は、例えばインクジェット式プリンタ等の液体噴射装置及び該液体噴射装置に備えられる液体供給装置に関する。

一般に、記録ヘッド（液体噴射ヘッド）のノズルからターゲットにインク（液体）を噴射する液体噴射装置として、例えば、インクジェット式プリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）が広く知られている。このようなプリンタでは、記録ヘッドから噴射される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。そのため、従来、こうした印刷不良を抑制するべくインク中に溶存した気体を脱気（除去）することが可能なプリンタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１のプリンタでは、印字ヘッド（液体供給装置）の共通液室（脱泡室）を形成する側壁の一部が気体透過性膜（隔壁）で構成され、該共通液室に対して気体透過性膜を隔てた反対側にはポンプを用いて減圧されるチャンバ（減圧室）が設けられている。そして、ポンプによってチャンバ内を減圧すると、共通液室内とチャンバ内との間に圧力差が生じるため、該圧力差により共通液室内のインク中に溶存した気体が気体透過性膜を透過してチャンバ内へ脱気されるようになっている。
特開２００６−９５８７８号公報

ところで、特許文献１のプリンタでは、ポンプを停止した場合にはチャンバ内の減圧状態が解除されてしまうため、チャンバ内を減圧状態に保持するためには常にポンプを駆動していなければならなかった。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、減圧室内をポンプによって減圧した後に該ポンプを停止しても減圧室内の減圧状態を保持することが可能な液体供給装置及び液体噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の液体供給装置は、液体供給源側となる上流側から液体が消費される下流側に向けて前記液体を供給する液体供給路と、該液体供給路の途中に設けられるとともに前記液体中に含まれる気泡を脱泡するべく滞留させるための脱泡室と、前記脱泡室と隔壁を隔てて隣り合う位置に設けられるとともに前記脱泡室の圧力よりも低圧となるように減圧される減圧室とを備え、前記隔壁が前記減圧室の減圧により気体の透過を許容するとともに液体の透過を規制するように構成された液体供給装置であって、前記減圧室と連通孔を介して連通するとともに、前記減圧室を減圧するべくポンプによって負圧にされる負圧室と、閉弁状態となることにより前記連通孔を閉塞するとともに、開弁状態となることにより前記連通孔を開放する連通孔用弁体と、該連通孔用弁体を常に閉弁状態となる方向に付勢する連通孔用弁体付勢部材と、前記負圧室の壁面の一部を構成し、その負圧室内の圧力変動に基づいて変位する負圧室用可撓性部材と、該負圧室用可撓性部材の変位に伴って変位することで、前記連通孔用弁体付勢部材の付勢力に抗して前記連通孔用弁体を開弁状態となる方向に押圧する連通孔用弁体押圧部材とを備えた。

この構成によれば、負圧室をポンプによって吸引すると、負圧室内に負圧が発生するため、該負圧の発生により負圧室用可撓性部材が変位する。この負圧室用可撓性部材の変位により連通孔用弁体押圧部材が連通孔用弁体を開弁状態となる方向に押圧するため、連通孔が開放されて負圧室と減圧室とが連通孔を介して連通状態となる。これにより、負圧室とともに減圧室がポンプによって吸引されるようになるため、減圧室内が減圧状態となる。そして、減圧室内が減圧状態になった後にポンプを停止すると、負圧室の負圧は解除されて負圧室用可撓性部材が元の位置に戻る。このため、連通孔用弁体付勢部材が連通孔用弁体を閉弁状態となる方向に付勢するので、連通孔が閉塞されて負圧室と減圧室とが非連通状態となり、減圧室の減圧状態は保持される。したがって、減圧室内をポンプによって減圧した後に該ポンプを停止しても減圧室内の減圧状態を保持することが可能となる。

本発明の液体供給装置は、液体供給源側となる上流側から液体が消費される下流側に向けて前記液体を供給する液体供給路と、該液体供給路の途中に設けられるとともに前記液体中に含まれる気泡を脱泡可能な脱泡室と、前記脱泡室と区画部を隔てて隣り合う位置に設けられるとともに前記脱泡室の圧力よりも低圧となるように減圧される減圧室とを備え、前記区画部が前記減圧室の減圧により気体の透過を許容するとともに液体の透過を規制するように構成された液体供給装置であって、前記減圧室と連通孔を介して連通するとともに、前記減圧室を減圧するべくポンプによって負圧にされる負圧室と、閉弁状態となることにより前記連通孔を閉塞するとともに、開弁状態となることにより前記連通孔を開放する連通孔用弁体と、該連通孔用弁体を閉弁状態となる方向に付勢する連通孔用弁体付勢部材と、前記負圧室の壁面の一部を構成し、その負圧室内の圧力変動に基づいて変位する負圧室用可撓性部材と、該負圧室用可撓性部材の変位に伴って変位することで、前記連通孔用弁体付勢部材の付勢力に抗して前記連通孔用弁体を開弁状態となる方向に押圧する連通孔用弁体押圧部材とを備えた。

本発明の液体供給装置において、前記液体を流入させるための流入孔及び前記液体を流出させるための流出孔を有する圧力室と、閉弁状態となることにより前記流入孔を閉塞するとともに、開弁状態となることにより前記流入孔を開放する流入孔用弁体と、該流入孔用弁体を常に閉弁状態となる方向に付勢する流入孔用弁体付勢部材と、前記圧力室の壁面の一部を構成し、その圧力室内の圧力変動に基づいて変位する圧力室用可撓性部材と、該圧力室用可撓性部材の変位に伴って変位することで、前記流入孔用弁体付勢部材の付勢力に抗して前記流入孔用弁体を開弁状態となる方向に押圧する流入孔用弁体押圧部材とを備え、前記圧力室と前記負圧室とは並設されているとともに、前記負圧室用可撓性部材と前記圧力室用可撓性部材とは一体に形成されている。

この構成によれば、下流側で液体が消費されると、圧力室内の液体が減少して該圧力室内に負圧が発生するため、該負圧の発生により圧力室用可撓性部材が変位する。この圧力室用可撓性部材の変位により流入孔用弁体押圧部材が流入孔用弁体を開弁状態となる方向に押圧するため、流入孔が開放されて上流側から圧力室内に液体が供給されて該圧力室内の負圧が解消される。これにより、圧力室用可撓性部材が元の位置に戻るため、流入孔用弁体付勢部材が流入孔用弁体を閉弁状態となる方向に付勢するので、流入孔が閉塞されて圧力室内への液体の供給が停止される。したがって、負圧室が液体供給路の一部を構成する圧力室と並設されているとともに、負圧室用可撓性部材と圧力室用可撓性部材とが一体に形成されているため、負圧室用可撓性部材と圧力室用可撓性部材とを別部材で構成する場合に比べて部品点数を低減することができるとともに、装置の小型化に寄与することができる。

本発明の液体供給装置は、前記連通孔用弁体押圧部材と前記流入孔用弁体押圧部材とが一体に形成されている。
この構成によれば、連通孔用弁体押圧部材と流入孔用弁体押圧部材とを別部材で構成する場合に比べて部品点数を低減することが可能となる。

本発明の液体供給装置において、前記負圧室を形成する負圧室形成部材、前記減圧室を形成する減圧室形成部材、及び前記脱泡室と前記減圧室とで挟まれた区画部を構成する隔壁は互いに積重された状態でそれぞれ接着剤によって接着されており、前記接着剤は外部に露出しないように覆われている。

この構成によれば、接着剤が外部に露出しないので、接着剤が外部環境による影響を受けなくなる。このため、接着剤の劣化が抑制されるので、接着剤の接着力の低下を抑制することが可能となる。また、接着剤を液体が透過しない部材によって覆うことで、接着剤の液体透過性に左右されることなく、外部への液体の蒸発を抑制することが可能となる。

本発明の液体噴射装置は、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドへ前記液体を供給する上記構成の液体供給装置とを備えた。
この構成によれば、上記と同様の作用効果を得ることができる。

以下、本発明の液体噴射装置をインクジェット式プリンタに具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」をいう場合は図１に矢印で示す前後方向、左右方向、上下方向をそれぞれ示すものとする。

図１に示すように、液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ１１は平面視矩形状をなす本体フレーム１２を備えており、該本体フレーム１２内にはプラテン１３が主走査方向となる左右方向に沿って延設されている。プラテン１３上には、図示しない紙送り機構により記録用紙（図示略）が副走査方向となる前後方向に沿って給送されるようになっている。また、本体フレーム１２内におけるプラテン１３の上方には、該プラテン１３の長手方向（左右方向）と平行に延びる棒状のガイド軸１４が架設されている。

このガイド軸１４には、キャリッジ１５が該ガイド軸１４に沿って往復移動可能な状態で支持されている。キャリッジ１５は、本体フレーム１２の後壁内面に設けられた一対のプーリ１６ａ間に掛装された無端状のタイミングベルト１６を介して本体フレーム１２の背面に設けられたキャリッジモータ１７に連結されている。したがって、キャリッジ１５は、キャリッジモータ１７の駆動により、ガイド軸１４に沿って往復移動されるようになっている。

図１に示すように、キャリッジ１５におけるプラテン１３と対向する下端側には、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１８が支持されている。また、キャリッジ１５には、一時貯留した液体としてのインクを下流側（記録ヘッド１８側）に供給する平面視長方形状をなすバルブユニット１９が搭載されている。

記録ヘッド１８の下面には図示しない複数のノズルが開口しており、該記録ヘッド１８内に設けられた図示しない圧電素子を駆動することにより、該各ノズルの開口からプラテン１３上に給送された記録用紙（図示略）にそれぞれインク滴が噴射されることで印刷が行われるようになっている。

本体フレーム１２内の右端部にはカートリッジホルダ２１が設けられており、該カートリッジホルダ２１には互いに種類（色）の異なるインクを収容した複数（本実施形態では６つ）のインクカートリッジ２２がそれぞれ着脱自在に装着されている。そして、このインクカートリッジ２２は液体供給源として最も上流側に位置している。カートリッジホルダ２１は、キャリッジ１５に搭載されたバルブユニット１９と複数（本実施形態では６本）のインク供給チューブ２４を介して接続されている。

そして、カートリッジホルダ２１に各インクカートリッジ２２を装着した状態では、各インクカートリッジ２２が各インク供給チューブ２４を介してバルブユニット１９とそれぞれ連通するようになっている。なお、バルブユニット１９は、各インクカートリッジ２２から各インク供給チューブ２４を介してそれぞれ供給されるインクを個別に一時貯留するようになっており、個別に一時貯留した各インクはそれぞれ記録ヘッド１８に供給されるようになっている。

また、図１に示すように、本体フレーム１２内における右端部寄りの位置であって、キャリッジ１５のホームポジション領域には、記録ヘッド１８のクリーニング等のメンテナンスを行うためのメンテナンスユニット２６が設けられている。このメンテナンスユニット２６は、記録ヘッド１８の各ノズル（図示略）の開口を囲うように該記録ヘッド１８に当接したり該各ノズルの開口からフラッシングによって吐出されるインクを受容したりするためのキャップ２７と、該キャップ２７内を吸引可能な吸引ポンプ（図示略）とを備えている。

そして、記録ヘッド１８の各ノズル（図示略）の開口を囲うように該記録ヘッド１８にキャップ２７を当接した状態で該キャップ２７内を吸引ポンプ（図示略）によって吸引することで、各ノズル（図示略）の開口から増粘したインクや気泡などをキャップ２７内に強制的に排出させる、いわゆるクリーニングが行われるようになっている。

次に、バルブユニット１９の構成について詳述する。
図３に示すように、バルブユニット１９は、有底四角箱状をなす脱泡室形成部材３０と、該脱泡室形成部材３０の内底面上に積重された平板状の隔壁３１と、該隔壁３１の上面に積重された平板状の減圧室形成部材３２と、該減圧室形成部材３２の上面に積重された平板状の負圧室形成部材３３とを備えている。脱泡室形成部材３０の上面上には、該脱泡室形成部材３０の上端開口を閉塞するように、有蓋四角箱状をなすカバー部材３４がシールゴム３５を介して図示しないねじによって固定されている。

脱泡室形成部材３０の内底面と隔壁３１の下面、隔壁３１の上面と減圧室形成部材３２の下面、及び減圧室形成部材３２の上面と負圧室形成部材３３の下面は、それぞれ互いに接着剤によって接着されており、隔壁３１、減圧室形成部材３２、及び負圧室形成部材３３は、脱泡室形成部材３０とカバー部材３４とによって完全に覆われている。なお、脱泡室形成部材３０、隔壁３１、減圧室形成部材３２、負圧室形成部材３３、及びカバー部材３４は、剛性を有するとともに液体を透過しない合成樹脂によって構成されている。

負圧室形成部材３３とカバー部材３４との間には空間が形成されており、該空間は空気室３６とされている。カバー部材３４の前端部における下面とシールゴム３５との間には、空気室３６を大気と連通させる大気連通路３７が形成されている。したがって、空気室３６は常に大気圧となっている。大気連通路３７は、図６に示すように、細長く且つ蛇行状に延びており、空気室３６と大気とを連通させつつ、空気室３６から大気中へ水分が蒸発することを抑制するようになっている。

図５に示すように、脱泡室形成部材３０の内底面における前端側の位置には、左右に長い平面視矩形状をなす複数（本実施形態では６つ）の脱泡凹部３８が並設されている。各脱泡凹部３８は、前後方向に３列となるとともに左右方向に２列となるように、かつ前後方向及び左右方向において等間隔で配設されている。すなわち、６つの脱泡凹部３８は、脱泡室形成部材３０の左右方向における中央を境に３つずつ左右対称となるように配設されている。

図３及び図５に示すように、各脱泡凹部３８と隔壁３１とで囲まれて形成された６つの空間は、上流側から流入する各インク中に含まれる（浮遊する）気泡をそれぞれ脱泡するべく滞留させるための脱泡室３９とされている。また、各脱泡凹部３８の底面において、脱泡室形成部材３０の左右方向における中央部側の端部であって前後方向の中央部には、
脱泡室３９内のインクを該インクが消費される下流側に位置する記録ヘッド１８側へ流出
させるための流出口４０が開口している。

図３に示すように、減圧室形成部材３２の下面における前端部側には前後方向に長い平面視矩形状をなす減圧凹部４１が形成されており、該減圧凹部４１と隔壁３１とで囲まれて形成された空間は減圧室４２とされている。減圧室４２は、内部の圧力が各脱泡室３９の圧力よりも低圧となるように減圧されるようになっている。また、減圧室４２は、図５に示すように、平面視において各脱泡室３９の流出口４０側と部分的に重なっている。すなわち、減圧室４２は、上下方向（鉛直方向）において各脱泡室３９の流出口４０と重なっている。

なお、隔壁３１は、減圧室４２が減圧された際に気体を透過可能な材料、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等によって成型されている。

そして、隔壁３１における減圧室４２と各脱泡室３９とで挟まれた部分は区画部３１ａとされており、減圧室４２は隔壁３１における区画部３１ａを隔てて各脱泡室３９と上側に隣り合う位置に配置されており、隔壁３１（区画部３１ａ）の厚さは減圧室４２の減圧により各脱泡室３９内の気泡が透過する程度に設定されている。この場合、隔壁３１を構成する合成樹脂は、脱泡室形成部材３０、減圧室形成部材３２、負圧室形成部材３３、及びカバー部材３４を構成する合成樹脂よりも気体透過性が高くなっている。そのため、区画部３１ａは、該区画部３１ａ以外の厚みを有する部分に比べて気体の透過性を高めることができる。

また、本実施形態においては、実験の結果により、この区画部３１ａの面積を約１ｃｍ^２、厚さを約１ｍｍとすると、透過効率が好適であることがわかった。さらに、材料においても空気透過係数が５ｃｃ・ｍｍ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以上であり、透湿係数が３０ｇ・ｍｍ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下が好適であり、これを満たすものであれば上記以外の材料により隔壁３１を構成することが可能である。

減圧室４２内の後端部における上面には上下に延びる円筒状のケース部４３が形成されており、該ケース部４３の下面は隔壁３１の上面に当接している。ケース部４３の前端側には、該ケース部４３の内外を連通するスリット４３ａが形成されている。したがって、ケース部４３内と減圧室４２内とは連通している。そして、負圧室形成部材３３の上面における減圧室形成部材３２のケース部４３と上下方向で重なる位置には、負圧凹部４４が形成されている。

図２に示すように、負圧凹部４４は、負圧室形成部材３３の上面における中央部に位置しており、前後方向に長い平面視矩形状をなしている。さらに、負圧室形成部材３３の上面には、複数（本実施形態では６つ）の圧力凹部４５が形成されている。各圧力凹部４５は前後方向に長い平面視矩形状をなしている。

また、各圧力凹部４５は、前後方向の長さが負圧凹部４４のそれよりも長く、左右方向の幅が負圧凹部４４のそれと同じになっている。そして、６つの圧力凹部４５は、負圧凹部４４を境として左右に３つずつ互いに平行となるようにそれぞれ等間隔で配列されている。すなわち、負圧凹部４４及び各圧力凹部４５は、長手方向が前後方向と一致しており、左右方向に互いに平行となるように並設されている。

さらに、負圧室形成部材３３の上面上には、適度な弾力性を有するステンレス製の１枚の薄板からなる作動板４６が配置されている。作動板４６は、負圧室形成部材３３の上面における後端部に位置するとともに左右方向に長く延びる平面視矩形状をなす基部４７を備えている。基部４７は、負圧室形成部材３３の上面上に固定されているとともに、該基部４７における各圧力凹部４５の後端部と対向する前端部には、各圧力凹部４５に向かって前方に延びる圧力連結部４８がそれぞれ設けられている。

各圧力連結部４８は、平面視における各圧力凹部４５の後端部まで延びており、それらの先端には平面視で圧力凹部４５よりも一回り小さい矩形状の流入孔用弁体押圧部材としての圧力作動部４９がそれぞれ設けられている。すなわち、各圧力作動部４９は、平面視において各圧力凹部４５内に収まるように、該各圧力凹部４５と重なっている。そして、各圧力作動部４９の左右両端縁部は下側に向かって直角に屈曲されているとともに、各圧力作動部４９の左右方向の幅は各圧力連結部４８のそれよりも広くなっている。

基部４７における負圧凹部４４の後端部と対向する前端部には、負圧凹部４４に向かって前方に延びる負圧連結部５０が設けられている。負圧連結部５０は基端部よりも先端部の方が左右方向の幅が狭くなっているとともに、該先端部の左右方向の幅は各圧力連結部４８のそれと同じになっている。負圧連結部５０の先端部の先端には平面視で負圧凹部４４よりも一回り小さい矩形状の連通孔用弁体押圧部材としての負圧作動部５１が設けられている。

すなわち、負圧作動部５１は、平面視において負圧凹部４４内に収まるように、該負圧凹部４４と重なっている。さらに、負圧作動部５１の左右両端縁部は、下側に向かって直角に屈曲されている。そして、各圧力作動部４９は、作動圧力が負圧作動部５１よりも大きいため、前後方向の長さが負圧作動部５１のそれよりも長くなっている。なお、各圧力作動部４９の前端部及び負圧作動部５１の前端部は固定されない自由端となっている。

また、負圧室形成部材３３の上面には、作動板４６の上から該負圧室形成部材３３の上面全体を覆うように、負圧室用可撓性部材及び圧力室用可撓性部材としての１枚の可撓性を有する合成樹脂製のフィルム部材５２が溶着されている。フィルム部材５２は負圧凹部４４の上端開口部及び各圧力凹部４５の上端開口部を個別に封止しており、フィルム部材５２と負圧凹部４４とで囲まれた空間は負圧室５３とされるとともに、フィルム部材５２と各圧力凹部４５とで囲まれた空間はそれぞれ圧力室５４とされている。したがって、負圧室５３及び各圧力室５４は互いに非連通状態になっている。

図３に示すように、減圧室形成部材３２におけるケース部４３内の上壁には該上壁を上下に貫通する連通孔としての第１連通孔５５が形成されているとともに、負圧室形成部材３３における負圧室５３の底壁には該底壁を上下に貫通する連通孔としての第２連通孔５６が第１連通孔５５と対応するように形成されている。すなわち、第１連通孔５５と第２連通孔５６とは、内径が同じになっているとともに、互いに連通している。したがって、負圧室５３とケース部４３内とは第１連通孔５５及び第２連通孔５６を介して連通している。

減圧室４２内及び負圧室５３内には、これら両室４２，５３を跨ぐように連通孔用弁体としての負圧弁体５７が収容されている。この負圧弁体５７は、第１連通孔５５及び第２連通孔５６に挿通された円柱状の負圧バルブ軸５８と、ケース部４３内において負圧バルブ軸５８の下端部に設けられた該負圧バルブ軸５８の外径よりも大きい外径を持つ円板状の負圧鍔部５９とを備えている。負圧バルブ軸５８の下端は負圧鍔部５９の上面における中心に連結されているとともに、負圧バルブ軸５８の上端は負圧作動部５１の下面に当接している。

負圧鍔部５９の外径は、第１連通孔５５及び第２連通孔５６の内径よりも大きく、且つケース部４３の内径よりも僅かに小さくなっている。負圧鍔部５９の上面には、該上面の周縁に沿って可撓性材料よりなる円環状の負圧シール部材６０が負圧バルブ軸５８を囲むように固着されている。この負圧シール部材６０の外径は負圧鍔部５９の外径とほぼ同じになっている。また、ケース部４３内において、負圧鍔部５９の下面と隔壁３１の上面との間には連通孔用弁体付勢部材としての負圧コイルばね６１が介装されている。

この負圧コイルばね６１は、負圧弁体５７を常に閉弁状態となる方向である上方に向かって付勢するようになっている。そして、この負圧弁体５７の閉弁状態では、負圧シール部材６０が第１連通孔５５を囲んだ状態でケース部４３内の上壁面に密着して第１連通孔５５が閉鎖された状態、すなわちケース部４３内と負圧室５３内とが非連通状態になっている。なお、負圧室５３内は、ポンプとしての減圧ポンプ６２によって減圧可能になっている。

そして、減圧ポンプ６２と減圧室４２との間に負圧弁体５７が配置されている。そのため、減圧ポンプ６２を常に駆動していなくても、減圧室４２を長時間減圧状態に維持することが可能となる。したがって、インクジェット式プリンタ１１の電源をＯＦＦにした場合でも、減圧室４２からの脱泡を行うことも可能となる。

そして、負圧室５３内が減圧ポンプ６２によって減圧されて、該負圧室５３内に負圧が発生すると、大気圧との差圧によってフィルム部材５２が負圧室５３側（下側）に撓むように変位する。このフィルム部材５２の変位に伴って負圧作動部５１が、該負圧作動部５１の後端をヒンジとして下方に向かって屈曲するように弾性変形する。

この負圧作動部５１の弾性変形により、該負圧作動部５１によって負圧バルブ軸５８が負圧コイルばね６１の付勢力に抗して下方に押し下げられて負圧シール部材６０がケース部４３内の上壁面から離間することで、負圧弁体５７が開弁されるようになっている。そして、負圧弁体５７が開弁状態にある場合には、第１連通孔５５が開放された状態、すなわちケース部４３内と負圧室５３内とが連通状態になっている。

なお、本実施形態では、負圧室５３内の圧力が−３０ｋＰａ以上の場合に負圧弁体５７が閉弁状態となり、負圧室５３内の圧力が−３０ｋＰａよりも小さい場合に負圧弁体５７が開弁状態となるように、負圧コイルばね６１の荷重、負圧作動部５１や負圧室５３の面積などが設定されている。

図４に示すように、減圧室形成部材３２の下面において各圧力凹部４５の後端部と上下方向に重なる位置にはインク供給凹部６３がそれぞれ形成されており、該各インク供給凹部６３と隔壁とで囲まれた空間はそれぞれインク供給室６４とされている。これら各インク供給室６４には、上流端が各インク供給チューブ２４（図１参照）の下流端に接続された図示しない流入路の下流端がそれぞれ開口している。

減圧室形成部材３２における各インク供給室６４の上壁には該上壁を上下に貫通する流入孔としての第１流入孔６５がそれぞれ形成されているとともに、負圧室形成部材３３における各圧力室５４の底壁には該底壁を上下に貫通する流入孔としての第２流入孔６６が各第１流入孔６５とそれぞれ対応するように形成されている。すなわち、第１流入孔６５と第２流入孔６６とは、内径が同じになっているとともに、互いに連通している。したがって、各圧力室５４と各インク供給室６４とは各第１流入孔６５及び各第２流入孔６６を介してそれぞれ連通している。

図４に示すように、圧力室５４内及びインク供給室６４内には、これら両室５４，６４を跨ぐように流入孔用弁体としての圧力弁体６７が収容されている。この圧力弁体６７は、第１流入孔６５及び第２流入孔６６に挿通された円柱状の圧力バルブ軸６８と、インク供給室６４内において圧力バルブ軸６８の下端部に設けられた該圧力バルブ軸６８の外径よりも大きい外径を持つ円板状の圧力鍔部６９とを備えている。圧力バルブ軸６８の下端は圧力鍔部６９の上面における中心に連結されているとともに、圧力バルブ軸６８の上端は圧力作動部４９の下面に当接している。

圧力鍔部６９の外径は、第１流入孔６５及び第２流入孔６６の内径よりも大きく、且つインク供給室６４の内径よりも小さくなっている。圧力鍔部６９の上面には、該上面の周縁に沿って可撓性材料よりなる円環状の圧力シール部材７０が圧力バルブ軸６８を囲むように固着されている。この圧力シール部材７０の外径は圧力鍔部６９の外径とほぼ同じになっている。また、インク供給室６４内において、圧力鍔部６９の下面と隔壁３１の上面との間には流入孔用弁体付勢部材としての圧力コイルばね７１が介装されている。

この圧力コイルばね７１は、圧力弁体６７を常に閉弁状態となる方向である上方に向かって付勢するようになっている。そして、この圧力弁体６７の閉弁状態では、圧力シール部材７０が第１流入孔６５を囲んだ状態でインク供給室６４の上壁面に密着して第１流入孔６５が閉鎖された状態、すなわちインク供給室６４と圧力室５４とが非連通状態になっている。

負圧室形成部材３３において、各圧力室５４の前端部における底壁には該底壁を上下に貫通する流出孔としての第１流出孔７２がそれぞれ形成されている。また、減圧室形成部材３２における各第１流出孔７２と対応する位置には、該減圧室形成部材３２を上下に貫通する流出孔としての第２流出孔７３がそれぞれ形成されている。さらに、隔壁３１における各第２流出孔７３と対応する位置には、該隔壁３１を上下に貫通する流出孔としての第３流出孔７４がそれぞれ形成されている。

したがって、各第１流出孔７２と各第２流出孔７３とはそれぞれ連通しているとともに、各第２流出孔７３と各第３流出孔７４とはそれぞれ連通している。また、各第３流出孔７４は、脱泡室形成部材３０に形成された図示しない流路を介して各脱泡室３９とそれぞれ連通している。したがって、各圧力室５４内のインクは、各第１流出孔７２、各第２流出孔７３、各第３流出孔７４、及び脱泡室形成部材３０に形成された図示しない流路を介して各脱泡室３９にそれぞれ供給されるようになっている。

そして、記録ヘッド１８から各インクが噴射されて各圧力室５４内のインクが減少すると、各圧力室５４内に負圧が発生するため、大気圧との差圧によってフィルム部材５２が圧力室５４側（下側）に撓むように変位する。このフィルム部材５２の変位に伴って各圧力作動部４９が、該各圧力作動部４９の後端をヒンジとして下方に向かって屈曲するように弾性変形する。

この各圧力作動部４９の弾性変形により、該各圧力作動部４９によって各圧力バルブ軸６８が各圧力コイルばね７１の付勢力に抗して下方に押し下げられて各圧力シール部材７０が各インク供給室６４の上壁面から離間することで、各圧力弁体６７が開弁されるようになっている。そして、各圧力弁体６７が開弁状態にある場合には、各第１流入孔６５が開放された状態、すなわち各インク供給室６４と各圧力室５４とが連通状態になっている。

なお、本実施形態では、各インク供給チューブ２４、各インク供給室６４、各第１流入孔６５、各第２流入孔６６、各圧力室５４、各第１流出孔７２、各第２流出孔７３、各第３流出孔７４、各脱泡室３９、及び各流出口４０により液体供給路が構成され、各インク供給チューブ２４及びバルブユニット１９により液体供給装置が構成されている。

次に、バルブユニット１９の作用について説明する。
さて、減圧ポンプ６２を駆動することによって負圧室５３内を−５０ｋＰａ程度の圧力になるまで減圧すると、大気圧によってフィルム部材５２が負圧室５３側（下側）に撓むように変位する。このフィルム部材５２の変位に伴って負圧作動部５１が該負圧作動部５１の後端をヒンジとして下方に向かって屈曲するように弾性変形する。この負圧作動部５１の弾性変形により、該負圧作動部５１によって負圧バルブ軸５８が負圧コイルばね６１の付勢力に抗して下方に押し下げられて負圧シール部材６０がケース部４３内の上壁面から離間することで、負圧弁体５７が開弁される。

すると、減圧ポンプ６２により、負圧室５３とともに減圧室４２も−５０ｋＰａ程度の圧力まで減圧される。この状態で、減圧ポンプ６２を停止して負圧室５３を大気開放させると、負圧室５３及び減圧室４２の圧力が上昇する。そして、負圧室５３及び減圧室４２の圧力が−３０ｋＰａになると、負圧コイルばね６１の付勢力によって負圧弁体５７が閉弁される。すると、負圧室５３の圧力は大気圧まで上昇するとともに、減圧室４２の圧力は−３０ｋＰａに保持される。

続いて、印刷時に記録ヘッド１８から各インクが噴射されて各圧力室５４内のインクが減少すると、各圧力室５４内に負圧が発生するため、大気圧との差圧によってフィルム部材５２が圧力室５４側（下側）に撓むように変位する。このフィルム部材５２の変位に伴って各圧力作動部４９が、該各圧力作動部４９の後端をヒンジとして下方に向かって屈曲するように弾性変形する。

この各圧力作動部４９の弾性変形により、該各圧力作動部４９によって各圧力バルブ軸６８が各圧力コイルばね７１の付勢力に抗して下方に押し下げられて各圧力シール部材７０が各インク供給室６４の上壁面から離間することで、各圧力弁体６７が開弁される。すると、各インク供給室６４のインクが第１流入孔６５及び第２流入孔６６を介して各圧力室５４内に流れ込む。そして、各圧力室５４内にそれぞれインクが十分に補充されると、各圧力室５４内の負圧が解消されてフィルム部材５２及び各圧力作動部４９が元の位置に戻るとともに、各圧力コイルばね７１の付勢力により各圧力弁体６７がそれぞれ閉弁されることにより各圧力室５４は常に一定の圧力に保たれる。

この場合、各圧力室５４から各第１流出孔７２、各第２流出孔７３、及び各第３流出孔７４を介して流出した各インクは、各脱泡室３９を経由して各流出口４０から記録ヘッド１８へそれぞれ流れる。そして、減圧室４２の圧力は−３０ｋＰａに保持されているため、各脱泡室３９では各インク中に浮遊する気泡が隔壁３１を透過して減圧室４２へ脱泡される。

以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）減圧ポンプ６２によって負圧室５３の圧力を、予め設定した減圧室４２の圧力値（−３０ｋＰａ）よりも低くなるまで減圧すれば、その後減圧ポンプ６２を停止しても減圧室４２内の圧力を予め設定した減圧室４２の圧力値（−３０ｋＰａ）に保持することができる。すなわち、減圧室４２の圧力を−３０ｋＰａにしたい場合、減圧ポンプ６２によって負圧室５３を一旦−３０ｋＰａよりも低い−５０ｋＰａ程度まで減圧した後、減圧ポンプ６２を停止して負圧室５３を大気開放すれば、減圧室４２の圧力が−３０ｋＰａになった時点で負圧弁体５７を自動的に閉弁することができる。したがって、減圧ポンプ６２を駆動し続けなくても、減圧室４２の圧力を所望の圧力値（−３０ｋＰａ）に保持することができる。

因みに、負圧弁体５７を外部から機械的に開閉動作させようとすると、そのための機構を取り付けるための孔などをバルブユニット１９に設けなくてはならないため、そのような孔からインク中の水分が蒸発してしまうという問題がある。加えて、バルブユニット１９にそうした機構を設けることで、液体供給装置が大型化してしまうという問題もある。この点、本実施形態では減圧ポンプ６２による負圧室５３の減圧のみで負圧弁体５７が開閉動作するため、こうした問題が発生することがない。

（２）各圧力室５４と、減圧室４２を減圧するべく負圧にする負圧室５３とは、同じ負圧室形成部材３３及びフィルム部材５２によって形成されている。すなわち、負圧室５３が液体供給路の一部を構成する各圧力室５４と並設されているとともに、負圧凹部４４の上端開口部及び各圧力凹部４５の上端開口部が同じ１枚のフィルム部材５２によって封止されている。このため、負圧凹部４４の上端開口部及び各圧力凹部４５の上端開口部を別々のフィルム部材でそれぞれ封止する場合に比べてバルブユニット１９の部品点数を低減することができるとともに、液体供給装置の小型化に寄与することができる。

（３）各圧力作動部４９及び負圧作動部５１は同じ１枚の薄板からなる作動板４６を構成している。すなわち、各圧力作動部４９及び負圧作動部５１は一体に形成されている。このため、各圧力作動部４９及び負圧作動部５１を別部材によってそれぞれ構成する場合に比べてバルブユニット１９の部品点数を低減することができる。

（４）脱泡室形成部材３０の内底面と隔壁３１の下面、隔壁３１の上面と減圧室形成部材３２の下面、及び減圧室形成部材３２の上面と負圧室形成部材３３の下面、はそれぞれ互いに接着剤によって接着されており、隔壁３１、減圧室形成部材３２、及び負圧室形成部材３３は、負圧弁体５７を外部から機械的に開閉動作させないため、脱泡室形成部材３０とカバー部材３４とによって完全に覆うことができる。このため、接着剤が外部に露出しないので、接着剤が外部環境による影響を受けない。この結果、接着剤の劣化を抑制することができるので、接着剤の接着力の低下を抑制することができる。また、接着剤がインク（液体）を透過しない脱泡室形成部材３０とカバー部材３４とによって覆われているため、接着剤のインク透過性に左右されることなく、外部へのインクの蒸発を抑制することができる。

（５）大気連通路３７は細長く且つ蛇行状に延びているため、空気室３６と大気とを連通させつつ、空気室３６から大気中へ各インクの水分が蒸発することを抑制することができる。
（変更例）
上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・隔壁３１、減圧室形成部材３２、及び負圧室形成部材３３を接着する接着剤は、外部に露出していてもよい。
・各圧力作動部４９及び負圧作動部５１は、互いに別部材として構成してもよい。

・負圧凹部４４の上端開口部及び各圧力凹部４５の上端開口部をそれぞれ別々のフィルム部材によって封止するようにしてもよい。
・６つの脱泡室３９に対してそれぞれ減圧室４２を個別に設けるようにしてもよい。このようにすれば、気泡が発生しやすいインクに対応する減圧室４２ほど低圧となるように、各減圧室４２の圧力を調整することで、各インクの脱泡を好適に行うことができる。

・脱泡室３９は、鉛直方向において減圧室４２の下方に設ける必要はなく、例えば脱泡室３９を減圧室４２の上方に区画部を挟んで隣接するように配置してもよい。もしくは、脱泡室３９を区画部を挟んで横並びの配置としてもよい。このようにしても、脱泡室３９内には区画部を介して減圧室４２内の負圧が作用するため、該脱泡室３９内において気泡の成長を抑制することができる。

・上記実施形態では、減圧室４２内を減圧ポンプによって減圧する構成を例示したが、本発明はこれに限定される必要はなく、例えば減圧室４２内を減圧手段（減圧ポンプ）によって減圧するとともに、流路内を加圧する加圧手段によって脱泡室内を加圧することで、脱泡室内の圧力よりも減圧室内が低圧となるように構成してもよい。この場合、脱泡室内を加圧する構成としては、脱泡室の下流の流路を閉塞することで、上流側の脱泡室内のインクを加圧できるものであればどのような構成でもよい。

・上記実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式プリンタ１１に具体化したが、インク以外の他の液体（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、ゲルのような流状体を含む）を噴射する液体噴射装置に具体化してもよい。そして、本明細書における「液体」には、例えば、無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）等を含むほか、液状体、流状体などが含まれる。

・上記実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式プリンタ１１に具体化したが、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を採用してもよい。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に流用可能である。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、分散又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、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材など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、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、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。

実施形態のプリンタの概略平面図。同プリンタにおけるバルブユニットの平断面図。図２の３−３線矢視断面図。図２の４−４線矢視断面図。図３の５−５線矢視断面図。同プリンタにおけるバルブユニットの大気連通路の拡大図。

符号の説明

１１…液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ、１８…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、１９…液体供給装置を構成するバルブユニット、２２…液体供給源としてのインクカートリッジ、２４…液体供給路及び液体供給装置を構成するインク供給チューブ、３１…隔壁、３１ａ…区画部、３２…減圧室形成部材、３３…負圧室形成部材、３９…液体供給路を構成する脱泡室、４０…液体供給路を構成する流出口、４２…減圧室、４９…流入孔用弁体押圧部材としての圧力作動部、５１…連通孔用弁体押圧部材としての負圧作動部、５２…負圧室用可撓性部材及び圧力室用可撓性部材としてのフィルム部材、５３…負圧室、５４…液体供給路を構成する圧力室、５５…連通孔としての第１連通孔、５６…連通孔としての第２連通孔、５７…連通孔用弁体としての負圧弁体、６１…連通孔用弁体付勢部材としての負圧コイルばね、６２…ポンプとしての減圧ポンプ、６４…液体供給路を構成するインク供給室、６５…液体供給路を構成する流入孔としての第１流入孔、６６…液体供給路を構成する流入孔としての第２流入孔、６７…流入孔用弁体としての圧力弁体、７１…流入孔用弁体付勢部材としての圧力コイルばね、７２…液体供給路を構成する流出孔としての第１流出孔、７３…液体供給路を構成する流出孔としての第２流出孔、７４…液体供給路を構成する流出孔としての第３流出孔。

Claims

液体供給源側となる上流側から液体が消費される下流側に向けて前記液体を供給する液体供給路と、
該液体供給路の途中に設けられるとともに前記液体中に含まれる気泡を脱泡するべく滞留させるための脱泡室と、
前記脱泡室と隔壁を隔てて隣り合う位置に設けられるとともに前記脱泡室の圧力よりも低圧となるように減圧される減圧室とを備え、
前記隔壁が前記減圧室の減圧により気体の透過を許容するとともに液体の透過を規制するように構成された液体供給装置であって、
前記減圧室と連通孔を介して連通するとともに、前記減圧室を減圧するべくポンプによって負圧にされる負圧室と、
閉弁状態となることにより前記連通孔を閉塞するとともに、開弁状態となることにより前記連通孔を開放する連通孔用弁体と、
該連通孔用弁体を常に閉弁状態となる方向に付勢する連通孔用弁体付勢部材と、
前記負圧室の壁面の一部を構成し、その負圧室内の圧力変動に基づいて変位する負圧室用可撓性部材と、
該負圧室用可撓性部材の変位に伴って変位することで、前記連通孔用弁体付勢部材の付勢力に抗して前記連通孔用弁体を開弁状態となる方向に押圧する連通孔用弁体押圧部材とを備えたことを特徴とする液体供給装置。
液体供給源側となる上流側から液体が消費される下流側に向けて前記液体を供給する液体供給路と、
該液体供給路の途中に設けられるとともに前記液体中に含まれる気泡を脱泡可能な脱泡室と、
前記脱泡室と区画部を隔てて隣り合う位置に設けられるとともに前記脱泡室の圧力よりも低圧となるように減圧される減圧室とを備え、
前記区画部が前記減圧室の減圧により気体の透過を許容するとともに液体の透過を規制するように構成された液体供給装置であって、
前記減圧室と連通孔を介して連通するとともに、前記減圧室を減圧するべくポンプによって負圧にされる負圧室と、
閉弁状態となることにより前記連通孔を閉塞するとともに、開弁状態となることにより前記連通孔を開放する連通孔用弁体と、
該連通孔用弁体を閉弁状態となる方向に付勢する連通孔用弁体付勢部材と、
前記負圧室の壁面の一部を構成し、その負圧室内の圧力変動に基づいて変位する負圧室用可撓性部材と、
該負圧室用可撓性部材の変位に伴って変位することで、前記連通孔用弁体付勢部材の付勢力に抗して前記連通孔用弁体を開弁状態となる方向に押圧する連通孔用弁体押圧部材とを備えたことを特徴とする液体供給装置。
前記液体を流入させるための流入孔及び前記液体を流出させるための流出孔を有する圧力室と、
閉弁状態となることにより前記流入孔を閉塞するとともに、開弁状態となることにより前記流入孔を開放する流入孔用弁体と、
該流入孔用弁体を常に閉弁状態となる方向に付勢する流入孔用弁体付勢部材と、
前記圧力室の壁面の一部を構成し、その圧力室内の圧力変動に基づいて変位する圧力室用可撓性部材と、
該圧力室用可撓性部材の変位に伴って変位することで、前記流入孔用弁体付勢部材の付勢力に抗して前記流入孔用弁体を開弁状態となる方向に押圧する流入孔用弁体押圧部材とを備え、
前記圧力室と前記負圧室とは並設されているとともに、前記負圧室用可撓性部材と前記圧力室用可撓性部材とは一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体供給装置。
前記連通孔用弁体押圧部材と前記流入孔用弁体押圧部材とが一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体供給装置。
前記負圧室を形成する負圧室形成部材、前記減圧室を形成する減圧室形成部材、及び前記脱泡室と前記減圧室とで挟まれた区画部を構成する隔壁は互いに積重された状態でそれぞれ接着剤によって接着されており、
前記接着剤は外部に露出しないように覆われていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の液体供給装置。
液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドへ前記液体を供給する請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の液体供給装置とを備えた液体噴射装置。