JP2008260267A - 圧力調整機構、及び、液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力調整室内に混入した気体を排出して、この気体混入に起因する不具合の発生を未然に防止することが可能な圧力調整機構、及び、これを備えた液体噴射装置を提供する。
【解決手段】圧力調整室３９の圧力が所定の圧力より低下すると、受圧部材４１が圧力調整室の内側へ変形し、導入口３７に対して閉弁状態にある開閉弁４０を押圧して後退させることにより開弁状態に変換するインク圧調整ユニット３６において、圧力調整室を区画している区画壁を当該圧力調整室との間に介して減圧空部５１を形成し、圧力調整室と減圧空部との間の区画壁を気体が透過可能な透過区画壁５２とし、減圧手段の作動により減圧空部内の圧力を、圧力調整室内の圧力に比較して低圧にし、当該圧力差により圧力調整室内の気体を透過区画壁を透過して減圧空部側に排出するようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット式プリンタ等の液体噴射装置等に適用される圧力調整機構、及び、これを備えた液体噴射装置に係り、特に、圧力調整室の圧力が所定の圧力より低下すると圧力調整室の内側へ変形する受圧部材を有する圧力調整機構、及び、これを備えた液体噴射装置に関する。

液体を吐出（噴射）可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を吐出する液体噴射装置の代表的なものとしては、例えば、吐出対象物（記録媒体）としての記録紙等に対してインク滴を吐出・着弾させて記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレー、プラズマディスプレー、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、或いはＦＥＤ（面発光ディスプレー）等のディスプレー製造装置においては、色材や電極等の液体状の各種材料を、画素形成領域や電極形成領域等に対して吐出するためのものとして、液体噴射装置が用いられている。

そして、上記液体噴射装置には、液体供給源（インクカートリッジ）を装置本体側に配置し、当該液体供給源からのインクの圧力を一定圧力に調整するための圧力調整機構を設け、これらの液体供給源と圧力調整機構とを可撓性を有する液体供給チューブで接続し、圧力調整機構を介して液体供給源からのインクを液体噴射ヘッド内部に供給する構成（所謂オフキャリッジタイプ）のものが採用されている（特許文献１）。

圧力調整機構は、導入口および導出口を有すると共に液体を貯留する圧力調整室と、導入口を開閉する開閉弁と、開閉弁を導入口側に付勢する付勢部材と、圧力調整室の開口面を封止する状態で張設されたフィルム部材と、このフィルム部材に添設された作動レバー等を備えて構成されている。そして、圧力調整室の内圧が所定の圧力より低下するとフィルム部材が圧力調整室の内側へ弾性変形し、フィルム部材が弾性変形する際の押圧力を倍力した作動力で作動レバーが開閉弁を開弁位置側へ押圧することにより、インクが導入口を通じて圧力室内に流入するようになっている。

特開特開２００５−１８６３４４号公報

ところで、上記液体噴射装置では、インクカートリッジから記録ヘッドのノズル開口までに至るインク流路（液体供給経路）がインクのみで満たされている状態が理想的であるが、構造上、気泡の浸入を完全に防止することは困難である。特に、上記の圧力調整機構を用いる構成では、外部の気体（空気）がフィルム部材を透過して圧力調整室内部のインクに溶け込むことで、気泡が発生することがある。この気泡が記録ヘッド側に移動すると吐出動作時の圧力変動を吸収して圧力損失の要因となったり、流路を塞ぐことによるインクの供給不足等の不具合を招いたりする虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧力調整室内に混入した気体を排出して、この気体混入に起因する不具合の発生を未然に防止することが可能な圧力調整機構、及び、これを備えた液体噴射装置を提供することにある。

本発明の圧力調整機構は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体供給源からの液体を導入口を通じて導入して貯留すると共に、貯留した液体を導出口を通じて液体供給対象側に導出する圧力調整室と、
前記導入口から前記圧力調整室への液体の導入を遮断する閉弁状態と、前記導入口から前記圧力調整室への液体の導入が可能な開弁状態とに変換可能に配設された開閉弁と、
前記圧力調整室の一側の開口面を封止する状態で配設された受圧部材と、を備え、
前記圧力調整室の圧力が所定の圧力より低下すると、前記受圧部材が圧力調整室の他側へ変形し、前記導入口に対して閉弁状態にある開閉弁を押圧して後退させることにより開弁状態に変換する圧力調整機構であって、
前記圧力調整室を区画している区画壁を当該圧力調整室との間に介して減圧空部を形成し、
前記圧力調整室と前記減圧空部との間の区画壁を気体が透過可能な透過区画壁とし、減圧手段の作動により減圧空部内の圧力を、圧力調整室内の圧力に比較して低圧にし、当該圧力差により圧力調整室内の気体を透過区画壁を透過して減圧空部側に排出するようにしたことを特徴とする。

上記構成によれば、圧力調整室を区画している区画壁を当該圧力調整室との間に介して減圧空部を形成し、圧力調整室と減圧空部との間の区画壁を気体が透過可能な透過区画壁とし、減圧手段の作動により減圧空部内の圧力を、圧力調整室内の圧力に比較して低圧にし、当該圧力差により圧力調整室内の気体を透過区画壁を透過して減圧空部側に排出するようにしたので、圧力調整室内に混入した気体を外部に排出することができる。このため、圧力調整室内で気泡が成長することを抑制することができ、これにより、液体内に気泡が混入することに起因して発生する不具合を防止することができる。

この構成において、前記受圧部材が、可撓性フィルムに気体の透過を阻止する気密層を設けて構成されることが望ましい。

この構成によれば、気密層を設けることによって受圧部材から気体の侵入を抑制することができるので、圧力調整室内の気体を減圧空部へ排出する機能と相俟って、液体内の気泡の混入をより確実に防止することが可能となる。

また、上記構成において、圧力調整室の前記受圧部材を挟んで外側に、当該受圧部材との間に封止空部を形成した状態で当該受圧部材全面を覆うカバー部材を設け、
前記カバー部材には、前記封止空部と外部とを連通する大気連通路を形成する構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、受圧部材全面を覆うカバー部材を設けることで、封止空部内の湿度を高めることができる。これにより、封止空部内と圧力調整室内の分圧差を抑えることが可能となり、受圧部材から気体の侵入を抑制することができる。その結果、液体内の気泡の混入防止に寄与することが可能となる。また、封止空部が大気開放されているので、受圧部材の変位に支障を来すことを抑制することができる。

上記各構成において、前記透過区画壁における気体の透過速度が、前記受圧部材を透過して圧力調整室内に流入する気体の流入速度よりも高くなるように、前記圧力調整室内と前記減圧空部内との圧力差を設定する構成を採用することが望ましい。そして、この構成において、前記圧力調整室内と前記減圧空部内との圧力差を、圧力調整室周辺の環境温度における飽和水蒸気圧以上に設定するように構成することが望ましい。

この構成によれば、透過区画壁における気体の透過速度が、受圧部材を透過して圧力調整室内に流入する気体の流入速度よりも高くなるようにすることで、圧力調整室内における気体の成長をより確実に抑制することができる。

上記各構成において、前記透過区画壁を、少なくとも前記減圧手段による圧力変化を受けても形状保持可能な剛性を有する剛性壁により構成することが望ましい。
また、この構成において、前記透過区画壁を、前記液体流路を形成する構造体の一部により構成することが望ましい。

この構成によれば、透過区画壁を剛性を有する壁としたので、減圧手段によって圧力差を生じさせた場合における透過区画壁の変形や破損、液体の滲みなどを抑制することができる。また、減圧手段による圧力変動に応じて透過区画壁が撓むことによる圧力調整室内の圧力変動を防止して圧力調整機構の誤動作を抑制することが可能となる。

なお、上記構成において、前記透過区画壁を、圧力調整機構を形成する構造体と同一の材料を用いて一体に形成すると共に、圧力調整機構を形成する構造体の区画壁のうち外気と接する部分よりも薄くする構成を採用することが可能である。

この構成によれば、前記透過区画壁を、圧力調整機構を形成する構造体と同一の材料を用いて一体に形成するので、透過区画壁を別個成形して取り付ける工程を省略でき、しかも気体の透過性を高めることが可能となる。

また、上記構成において、前記透過区画壁を含む構造体を、圧力調整機構を形成する他の構造体とは異なる材料であって、前記他の構造体よりも気体透過性の高い材料を用いて形成する構成を採用することもできる。

この構成によれば、透過区画壁については気体透過性を確保しつつ他の部分では気密性をより確実にすることができる。これにより、圧力調整室内の気体をより効率良く除去することが可能となる。

また、本発明の液体噴射装置は、上記各構成の圧力調整機構を備え、
液体供給源としての液体貯留部材内に貯留された液体を、液体供給経路を通じて前記圧力調整機構に導入し、当該圧力調整機構によって圧力を調整した後、液体噴射ヘッド側に供給し、供給された液体を液体噴射ヘッドによって吐出するように構成されたことを特徴とする

この構成によれば、圧力調整機構側から気泡がヘッドの流路内に流入する虞が少ないので、気泡に起因する圧力損失や液体の供給不足等の不具合を防止することが可能となる。

また、上記構成において、前記液体貯留部材内から前記圧力調整機構の導入口に至るまでの液体供給経路の途中に、当該液体供給経路内の気泡を捕捉する気体トラップ空部を形成し、
前記気体トラップ空部を区画形成している区画壁の一部を透過区画壁とし、
当該透過区画壁を間に介して気体トラップ空部の外側に気体回収空部を形成し、
減圧手段の作動により前記気体回収空部内の圧力を気体トラップ空部内の圧力に比較して低圧にすることで、気体トラップ空部内の気体を、透過区画壁を透過して気体回収空部側に排出する構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、圧力調整機構の上流側で気泡が発生することを抑えることができるので、気泡に起因する圧力損失や液体の供給不足等の不具合をより確実に防止することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。なお、本実施形態では、液体噴射装置の一形態である画像記録装置に代表されるインクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタという）を例に挙げて説明する。

図１は、プリンタ内部の概略構成を示す透視斜視図、図２は、プリンタの内部構成を説明する模式図である。このプリンタ１は、筐体２、給紙トレイ３、および排紙トレイ４を備えている。筐体２は、外郭としてプリンタ１の全体を覆っている部材である。この筐体２の上部には、給紙トレイ３が設けられ、筐体２の前面下部には、排紙トレイ４が設けられている。これらの給紙トレイ３及び排紙トレイ４は、給紙トレイ３には、印刷対象（吐出対象物または噴射対象物）としての記録用紙がセットされる。そして、給紙トレイ３にセットされた記録用紙は、図示しない紙送り機構によってプリンタ１の内部のプラテン１４側に送り出されるようになっている。排紙トレイ４は、プリンタ内部で印刷された記録用紙をプリンタ１の外部に案内して排出するものである。

プリンタ１の内部には、筐体２の長手方向（左右方向）に沿ってガイドロッド５が架設されている。このガイドロッド５には、記録ヘッド６と後述するインク圧調整ユニット３６（本発明の圧力調整機構に相当）を搭載したキャリッジ７が移動可能に軸支されている。このキャリッジ７は、図示しない駆動モータ（パルスモータ）に駆動ベルトを介して連結されている。そして、駆動モータを回転駆動すると、その駆動力が駆動ベルトを介して伝達されてキャリッジ７がガイドロッド５に沿う方向、即ち、主走査方向に往復移動するようになっている。

一方、キャリッジ７の下面（プラテン１４と対向する面）に取り付けられた液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド６は、記録用紙に対向するようにノズル形成面（ノズル形成基板２８。図３参照）を有し、このノズル形成面には、複数のノズル開口を列設してなるノズル列（図示せず）が複数列（例えば、６列）形成されている。この記録ヘッド６には、筐体２内に設けられた液体供給源又は液体貯留部材としての第１及び第２のインクカートリッジ８ａ，８ｂから、後述するように、各ノズル列にそれぞれ対応した色（本実施形態では、ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー、ライトシアン、ライトマゼンダの計６色）の液体としてのインクが供給されるようになっている。そして、記録ヘッド６に流入したインクは、圧電素子２４（図３参照）の作動によって加圧され、記録ヘッド６のノズル開口からインク滴として吐出（噴射）されることによってドットを形成する。つまり、記録ヘッド６に形成された各ノズル列のノズル開口からは、それぞれ対応する色である、ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー、ライトシアン、ライトマゼンダが吐出されるようになっている。

プリンタ１では、キャリッジ７を往復移動させながらインクを記録用紙に着弾させて印刷するための領域を印刷領域としている。さらに、プリンタ１には、印刷領域よりも外側（図１において右手前側）の領域には、印刷休止状態にあるときにキャリッジ７を配置させるホームポジションが設けられている。このホームポジションには、キャッピング機構９が配設されている。キャッピング機構９は、キャップホルダ１０（図２）を図示しない昇降機構によって上下動可能に備えている。このキャップホルダ１０には封止手段としてのキャップ部材１１が配置されている。キャップ部材１１は、上面が開口したトレイ状の部材であり、例えば、エラストマーなどの弾性部材により作製されている。

キャップ部材１１の内側にはインク等を吸収するための多孔質材料からなる吸収材が敷設されている。また、キャップ部材１１の底面には、貫通穴１２ａ，１２ｂが開設されている。貫通穴１２ｂにはチューブＴ１を介して大気開放バルブ１３が接続されている。この大気開放バルブ１３は、キャップ部材１１とノズル形成面を密着させることによって形成される封止空間を大気開放することができるようになっている。さらに、貫通穴１２ａは、チューブＴ２を介してポンプユニット１４に接続されている。ポンプユニット１４は、チューブをローラなどで扱くことにより流体を送り出すチューブポンプや、駆動ギヤ及び従動ギヤを回転させることにより流体を下流側に送り出すギヤポンプなどにより構成され、キャップ部材１１内のインクや気泡等を吸引して排出するようになっている。つまり、キャップ部材１１によってノズル形成面を封止している際に、ポンプユニット１４を駆動させることによって、ノズル形成面のノズル開口に負圧をかけて、当該ノズル開口から強制的にインクや気泡（気体）を排出するクリーニングを行うことができるようになっている。

このポンプユニット１４の下流側には、チューブＴ３を介して調整装置１５が接続され、この調整装置１５には、チューブＴ４を介して第１のインクカートリッジ８ａが接続されている。この第１のインクカートリッジ８ａは、ブラックのインクを貯留するインクパックＢ、及びインクを吸収するインク吸収体１７を収容している。このインクパックＢは、チューブＴ５を介してキャリッジ７側に接続されている。また、インク吸収体１７は、例えば、スポンジ等の吸水性を有する多孔質材料で構成されている。

このように構成することによって、第１のインクカートリッジ８ａには、ポンプユニット１４によってキャップ部材１１から吸引された廃インクや気体が流入するようになっている。このとき、第１のインクカートリッジ８ａ内に流入した廃インクは、インク吸収体１７によって吸収されるようになっている。また、第１のインクカートリッジ８ａに流入する廃インク及び気体の量とこれらの流速は、調整装置１５によって調整されるようになっている。

第１のインクカートリッジ８ａには、チューブＴ６を介して第２のインクカートリッジ８ｂが接続され互いに連通している。この第２のインクカートリッジ８ｂは、シアン、マゼンダ、イエロー、ライトシアン、ライトマゼンダのインクをそれぞれ貯留するインクパックＣ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭを備えている。この各インクパックＣ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭは、それぞれチューブＴ７〜Ｔ１１を介して、キャリッジ７側に接続されている。また、この第２のインクカートリッジ８ｂには、チューブＴ１２を介して第２のインクカートリッジ８ｂ内を大気開放するための大気開放装置１８が接続されている。

そして、ポンプユニット１４を駆動すると、キャップ部材１１から廃インク及び気体が吸引され、この廃インク及び気体は、キャップ部材１１、チューブＴ２、ポンプユニット１４、チューブＴ３、調整装置１５、及び、チューブＴ４を順に流動した後、インクカートリッジ８ａ内に流入する。このとき、第１のインクカートリッジ８ａ内に流入する廃インクは、上述したインク吸収体１７によって吸収されるので、第１のインクカートリッジ８ａ内には、流入した気体（加圧空気）だけ流動する。そして、この加圧空気は、第１のインクカートリッジ８ａ内からチューブＴ６を介して第２のインクカートリッジ８ｂに流入した後、チューブＴ１２に接続された大気開放装置１８側に移動するようになっている。

即ち、ポンプユニット１４が作動すると、第１及び第２のインクカートリッジ８ａ，８ｂの内圧は、上述した加圧空気によって加圧されて、それぞれのインクパックＢ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭが加圧されるようになっている。これによって、各インクパックＢ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭに貯留されたインクが、それぞれキャリッジ７の記録ヘッド６側に圧送されるようになっている。

つまり、本実施形態のプリンタ１では、ポンプユニット１４が、キャップ部材１１の封止空部に負圧をかけるクリーニング用のポンプと、各インクパックＢ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭを加圧する加圧用のポンプとを兼ねている。そして、ポンプユニット１４を駆動すると、キャップ部材１１に負圧をかけて廃インク及び空気を吸引するとともに、各インクパックＢ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭを加圧し、記録ヘッド６側に各インクを圧送するようになっている。

次に、プリンタ７に搭載される記録ヘッド６について説明する。図３は記録ヘッド６の要部断面図である。本実施形態における記録ヘッド６は、ヘッドケース２０、振動子ユニット２１、流路ユニット２２等を備えて概略構成されている。

ヘッドケース２０は、中空箱体状の部材であり、その先端面（下面）には流路ユニット２２を固定し、内部に形成された収容空部２３内には振動子ユニット２１を収容している。また、このヘッドケース２０には、ケース高さ方向を貫通するケース流路３１が形成されている。このケース流路３１の上流端は、後述するインク圧調整ユニット３６の下流側連通口３４と連通し、ケース流路３１の下流端は、流路ユニット２１の共通インク室３０と連通している。

振動子ユニット２１は、櫛歯状に列設された複数の圧電素子２４（圧力発生手段の一種）と、この圧電素子２４に駆動信号を供給するための配線部材（図示せず）と、圧電素子２４を固定する固定基板２５等から構成される。圧電素子２４は、流路ユニット２２における圧力室２６を区画するダイヤフラム部（振動板）に接合されている。そして、この圧電素子２４は、駆動信号の供給により伸縮駆動して圧力室２６の容積を膨張又は収縮させることで、圧力室２６内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動の制御によりノズル開口２７からインク滴を吐出させることができる。

流路ユニット２２は、ノズル開口２７を列設したノズル列を有するノズル形成基板２８や、インク流路を形成する流路形成基板２９等の構成部材を積層した状態で接着剤で接合して一体化することにより作製されており、共通インク室３０（共通液体室）からインク供給口及び圧力室２６を通りノズル開口２７に至るまでの一連のインク流路を形成するユニット部材である。流路ユニット２２における圧力室２６は、ノズル開口２７毎に形成されており、キャリッジ７のインク圧調整ユニット３６側から共通インク室３０を介してインクが供給されるように構成されている。

そして、上記プリンタ１は、記録用紙を副走査方向に沿って搬送すると共に、主走査方向に沿ってキャリッジ７を往復移動させながら、印刷データに基づいて生成された画像信号（ドットパターンデータ）により圧電素子２４を駆動して記録ヘッド６からインク（インク滴）を吐出させる。これにより、プリンタ１は、記録用紙上に画像やテキストなどの記録を行う。

次に、キャリッジ７に搭載されたインク圧調整ユニット３６について説明する。
図４は、本実施形態におけるインク圧調整ユニット３６の断面図、図５は、インク圧力調整ユニット３６の平面図である。このインク圧調整ユニット３６は、インクカートリッジ８から送られてくるインクを上流側連通口３３および導入口３７を通じて導入して貯留すると共に、貯留した液体を導出口３８および下流側連通口３４を通じて記録ヘッド６（本発明における液体供給対象に相当）側に導出する圧力調整室３９と、導入口３７から圧力調整室３９へのインクの導入を遮断する閉弁状態および導入口３７から圧力調整室３９へのインクの導入を許容する開弁状態とに変換可能に配設された開閉弁４０と、圧力調整室３９の一側の開口面を封止する状態で配設された受圧部材４１とからなる圧力調整部４５をユニット本体４３に備えて構成されている。この圧力調整部４５は各色のインクに対応して設けられており、本実施形態では、図５に示すように、合計６つの圧力調整部４５ａ〜４５ｅが横並びでユニット本体４３に形成されている。このユニット本体４３は、合成樹脂によって作製されている。

圧力調整室３９は、圧力調整部４５の列設方向に直交する方向に長尺な矩形の窪みによって構成されており、本実施形態では、この窪みの深さはユニット本体４３の厚みに対して１／３程度となっている。また、圧力調整室３９の長手方向の一端側（図４において左側）の底部には導入口３７が開設され、他端側（同図において右側）の底部には導出口３８が開設されている。

受圧部材４１は、圧力調整室３９の内圧が所定の圧力より低くなると（所定の負圧になると）、圧力調整室３９の内側（図１において下方）へ弾性変形する可撓性のフィルム部材４２と、このフィルム部材４２の内側（圧力調整室側）に添設された作動レバー４４とにより構成されている。フィルム部材４２は、例えば、ポリエチレンテレフタラートフィルムとポリプロピレンフィルムをラミネートしてなる可撓性フィルムの表面に、気密層としてシリカ（ＳｉＯ_２）を蒸着した構成となっている。即ち、この気密層を設けることによって、気体がフィルム部材４２を透過することを気密層で抑制するようになっている。このフィルム部材４２は、圧力調整室３９となる窪みの開口部（即ち、圧力調整室３９の一側の開口面）を密封するようにユニット本体４３の表面に接着又は溶着されている。したがってフィルム部材４２は圧力調整室３９の一部を区画している。

作動レバー４４は、圧力調整室３９内にあって一端部４４ａ側をユニット本体４３に支持された所謂片持ち梁状態に設けられている。そして、上記の開閉弁４０は、作動レバー４４の重心より一端側に寄った位置で作動レバー４４から作動力を受けるように配置されている。なお、この作動レバー４４は、例えばステンレス鋼などの金属製の板材で構成されている。

開閉弁４０は、圧力調整室３９へのインクの導入を許容する開弁状態と、圧力調整室３９へのインクの導入を遮断する閉弁状態（図１に示す状態）との間で変換可能に構成されており、異形コイルバネから成る付勢部材４６によって閉弁位置側へ付勢された状態で、導入口３７の上流側に形成された収容室４７内に配設されている。開閉弁４０は、円柱状の軸部４８と、この軸部４８の長手方向の途中から側方に延出した略円盤状の鍔部４９と、鍔部４９の上面側（圧力調整室３９側）に配置されたパッキン５０とにより構成されている。軸部４８の先端部（鍔部４９よりも先端側）は、その外径が導入口３７の内径よりも小さくなるように形成され、導入口３７を通じて圧力調整室３９内に挿入されている。そして、この軸部４８と導入口３７の内周面との間の隙間を介して、上流側連通口３３側からのインクが圧力調整室３９内に導入されるようになっている。パッキン５０は、例えば、エラストマーなどの弾性部材によって、所謂Ｏリング状に形成されている。

付勢部材４６は、開閉弁４０の鍔部４９に当接して開閉弁４０を圧力調整室３９側に付勢し、圧力調整室３９が所定圧力に減圧されるまで閉成状態を保持するようになっている。即ち、付勢部材４６によって収容室４７の天井面側に付勢される開閉弁４０は、付勢部材４６の弾性力に抗する応力を受けない限り、パッキン５０が導入口３７の開口周縁部に密着する閉弁位置に保持される。そして、この閉弁位置では、開閉弁４０は、圧力調整室３９へのインクの流入を遮断する。

開閉弁４０によって圧力調整室３９へのインクの流入が遮断されると、圧力調整室３９の内圧が、記録ヘッド６によるインクの消費によって徐々に低下する。圧力調整室３９内が所定圧力（記録ヘッド６がインクの吐出に支障を来す虞の無い最小圧力）まで減圧されると、受圧部材４１が圧力調整室３９の内側（他側）へ弾性変形し、作動レバー４４を下方へ押圧する。これにより、作動レバー４４は、受圧部材４１が弾性変形する際の押圧力を倍力した作動力により、閉弁位置にある開閉弁４０の軸部４８の先端部を押圧し、付勢部材４６の弾性力に抗しながら開閉弁４０を開方向に移動させる。これにより、パッキン５０が導入口３７の開口周縁部から離間して密着状態が解除された位置（開弁位置）まで開閉弁４０が変位する。この開弁位置では、導入口３７を通じて圧力調整室３９内へのインク流入が許容される。圧力調整室３９内にインクが導入されると、この圧力調整室３９の内圧は、上記最小圧力から昇圧される。圧力調整室３９の内圧が昇圧されると、フィルム部材４２が、圧力調整室３９の上側（一側）に向かって変位する。これにより、開閉弁４０が付勢部材４６の弾性力によって戻り移動し、再び閉弁位置に変位して圧力調整室３９へのインクの流入を遮断する。

このようにして、インク圧調整ユニット３６は、開閉弁４０の閉弁位置と開弁位置との間の往復移動によって記録ヘッド６に供給するインクの圧力を一定の圧力に調整して、インクの吐出不良を来たす過剰な昇圧を回避する。

ところで、上記構成のインク圧調整ユニット３６では、外部の気体（空気）がフィルム部材４２を透過して圧力調整室３９内部のインクに混入することで、気泡が発生することがある。この気泡が記録ヘッド６側に移動すると、吐出動作時の圧力変動を吸収して圧力損失の要因となったり、インク流路を塞ぐことによるインクの供給不足等の不具合を招いたりする虞がある。このため、上記インク圧調整ユニット３６は、圧力調整室３９の受圧部材４１を挟んで外側に、各圧力調整部４５の受圧部材全面を覆うカバー部材５３が取り付けられている。

図６は、カバー部材５３を開口面側から観た平面図である。このカバー部材５３は、インク圧調整ユニット３６の平面形状に合わせて平面視矩形状に形成され、受圧部材４１に対向する側の面が開口したトレイ状の部材である。本実施形態においては、図４に示すように、本体部５３ａと封止部材５３ｂとを積層した二重構造となっており、封止部材５３に形成された溝状の流路を封止部材５３ｂによって封止することにより、大気連通路５５を内部に形成している。そして、カバー部材５３は、受圧部材４１との間に封止空部５４を形成した状態で、ユニット本体４３に接合されている。

封止空部５４は、受圧部材４１側が圧力調整室３９より遠ざかる方向に最大限に変位した際に当該受圧部材４１にカバー部材が５３が干渉しない程度の大きさに設定された空間であり、大気連通路５５を介して大気と連通している。この大気連通路５５は、封止空部５４側に開口した内側開口５６とカバー部材５３の外側表面に開口した外側開口５７との間を連通する流路であり、図６において破線で示すようにジグザグに蛇行するように形成することで、通路全長が可及的に長くなるように構成されている。このように大気連通路５５の全長を可及的に長く設定することで、封止空部５４を大気開放して受圧部材４１の変位を許容しつつ、封止空部５４内の水蒸気が大気連通路５５を通じて外部に逃れることを抑制することができる。

そして、インク圧調整ユニット３６に上記構成のカバー部材５３を設けることにより、封止空部５４内の湿度を可及的に高める（水蒸気飽和に近い状態にする）ことができる。これにより、封止空部５４内と圧力調整室３９内の分圧差を抑えることが可能となり、受圧部材４１から気体の侵入を抑制することができる。その結果、インク内への気泡の混入防止に寄与することが可能となる。

また、インク圧調整ユニット３６では、図４，５に示すように、圧力調整室３９の底部に近接させて減圧空部５１を形成し、この減圧空部５１内を、後述する減圧手段（圧力差付与手段）によって圧力調整室３９内の圧力に比較して低圧にし、この圧力差により圧力調整室３９内の気体（気泡）を、減圧空部５１と圧力調整室３９との間の区画壁を透過して減圧空部５１側に排出するようにしている。

上記減圧空部５１は、圧力調整部４５の列設方向に長尺な直方体形状の空部であり、図５において破線で示すように、各圧力調整部４５ａ〜４５ｅを跨って形成されている。そして、この減圧空部５１は、圧力調整室３９との間に当該圧力調整室３９を区画している区画壁を間に介して形成されている。この減圧空部５１と圧力調整室３９との間の区画壁は、圧力調整室３９を区画している他の区画壁よりも肉薄になっており、気体が透過可能な透過区画壁５２として機能する。即ち、透過区画壁５２は、インク圧調整ユニット３６を形成する構造体であるユニット本体４３の一部により構成されており、ユニット本体４３と同一の材料を用いて一体に形成すると共に、ユニット本体４３の区画壁のうち外気と接する部分よりも薄くなっている。これにより、透過区画壁５２をユニット本体４３とは別個に成形して取り付ける工程を省略でき、しかも他の区画壁よりも気体の透過性を高めることができる。

この透過区画壁５２は、少なくとも圧力調整室３９における圧力変化を受けてもその形状を保持可能な剛性を確保しつつ、圧力調整室３９と減圧空部５１との間での圧力差によってガス交換、即ち、気体の透過が可能な程度の厚さの剛性壁とすることが望ましい。例えば、透過区画壁５２を含むユニット本体４３の材質をＰＯＭ（ポリアセタール）、ｍ-ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）、又はＰＰ（ポリプロピレン）等のプラスチックまたはこれらのアロイとし、透過区画壁５２の厚さを、他の部分の平均肉厚の１０％から５０％程度で、一般的には０．５ｍｍ前後に設定すると好適である。

そして、上記の減圧空部５１を減圧手段によって圧力調整室３９内の圧力に比較して低圧にし、この圧力差により圧力調整室３９内の気体（気泡）を、透過区画壁５２を透過して減圧空部５１側に排出するようにしている。図７は、減圧手段によって減圧空部５１を減圧する構成を説明する模式図である。同図に示すように、本実施形態における減圧手段としては、クリーニング用のポンプユニット１４を用いる。具体的には、減圧空部５１に通じる吸引経路５９を、キャップ部材１１内を減圧するためのチューブＴ２と並列に（図２参照）ポンプユニット１４に接続し、このポンプユニット１４の作動によって減圧空部５１内を減圧する構成を採用している。なお、吸引経路５９は、減圧空部５１からポンプユニット１４への通気を許容してその逆を阻止する逆止弁６０を介して減圧空部５１の排出口６１に接続されている。

上記構成においてポンプユニット１４を作動させると、吸引経路５９を介して減圧空部５１内を減圧することができる。これにより、減圧空部５１内の圧力を圧力調整室３９内の圧力に比較して低圧にすることができる。この圧力差により、圧力調整室３９内の気体（気泡）を、透過区画壁５２を介して減圧空部５１側に排出することができる。これにより、受圧部材４１を通じて圧力調整室３９内のインクに気体が混入したとしても、この気体を外部に排出することができる。このため、圧力調整室３９内で気泡が成長することを抑制することができ、記録ヘッド６側に気泡が混入することに起因して発生する不具合を防止することができる。ひいては、気泡排出のためのクリーニング動作の実行頻度を従来よりも減らすことができるので、クリーニング動作に伴うインクの消費を少なくすることができる。

また、上記の構成においては、逆止弁６０を開弁させる圧力の閾値の設定やポンプユニット１４の吸引時間の設定等により減圧空部５１内に付与する負圧の大きさを容易に調整することが可能である。つまり、プリンタ１の制御部（図示せず）は、減圧空部５１内の圧力を調整することで、減圧空部５１内と圧力調整室３９内の圧力差を適宜設定することが可能である。そして、透過区画壁５２における気体の透過速度が、受圧部材４１を透過して圧力調整室３９内に流入する気体の流入速度よりも高くなるように圧力差を設定することが望ましい。本実施形態においては、この圧力差を圧力調整室３９の周辺の環境温度における飽和水蒸気圧以上に設定することが望ましい。具体的には、例えば、常温（２５℃）において圧力差を５ｋＰａ以上、３０ｋＰａ以下に設定すると好適である。このように圧力差を設定することで、圧力調整室３９内における気体の成長を効果的に抑制することができる。なお、圧力差を５ｋＰａ以下としても、長時間その状態にしておけば同様な作用効果を得ることができるので、圧力差が０ｋＰａより大きければよい。

ここで、単に減圧空部５１と圧力調整室３９との間で圧力差を付与するだけでは、減圧空部５１として確保できる空間の容積等の制限や減圧手段の減圧能力によっては、気泡の成長を確実に抑制することが難しい場合がある。しかしながら、本実施形態においては、上記のカバー部材５３を用いて封止空部５４内（受圧部材４１の外側）の湿度を可及的に高める構成を採用しているので、受圧部材４１を通じて圧力調整室３９内に気体が侵入することを抑制することができる。同様に、本実施形態においては、受圧部材４１に気密層を設け、この気密層によって気体がフィルム部材４２を透過することを抑制するようにしている。このため、上記のような制限がある場合においても、これらの相乗効果によって気泡成長の抑制効果を一層高めることができる。

そして、透過区画壁５２を剛性壁とし、シリコンなどの気体透過性膜を透過区画壁として使用する構成と比較して剛性を高くしたので、減圧手段などの圧力差付与手段によって圧力差を生じさせた場合における透過区画壁の変形や破損、透過区画壁におけるインクの滲み等を抑制することができる。また、圧力差付与手段による圧力変動に応じて透過区画壁５２が撓むことによる圧力調整室３９内の圧力変動を防止してインク圧調整ユニット３６の誤動作を抑制することが可能となる。

ところで、上記の構成は、主に受圧部材４１を介して侵入する気体の成長を抑制するためのものであるので、この気泡抑制効果をより確実にするためには、インク圧調整ユニット３６よりも上流側での気泡の発生を可及的に食い止めることが重要となる。そこで、上記プリンタ１では、インクカートリッジ８から供給チューブを通じてインク圧調整ユニット３６の導入口３７に至るまでの液体供給経路の途中に、液体供給経路内の気泡を捕捉することが可能な気体トラップ空部６４を形成し、この気体トラップ空部６４を区画形成している区画壁の一部を透過区画壁６５とし、この透過区画壁６５を間に介して気体トラップ空部６４の外側に気体回収空部６７を形成し、減圧手段の作動により気体回収空部６７内の圧力を気体トラップ空部６４内の圧力に比較して低圧にすることで、気体トラップ空部６４内の気体を、透過区画壁６５を透過して気体回収空部側に排出するようにしている。

本実施形態では、図７に示すように、インク圧調整ユニット３６に近接させて、トラップ部６６を設けている。このトラップ部６６は、インク圧調整ユニット３６とは別体で構成しても良いし、インク圧調整ユニット３６（ユニット本体４３）と一体に構成しても良い。このトラップ部６６の内部には、各インクカートリッジに通じるチューブとインク圧調整ユニット３６の上流側連通口３３とを連通する連通流路６８が形成されており、この連通流路６８の途中に気体トラップ空部６４が形成されている。この気体トラップ空部６４は、連通流路６８の他の部分よりも拡径しており、この内部には、フィルタ６９が配設されている。

フィルタ６９は、連通流路６８（液体供給経路）内のインクを濾過するための部材であり、例えば、金属をメッシュ状に細かく編みこむなどして形成されている。本実施形態におけるフィルタ６９は、液体供給経路内に混入した気泡を通過させ難くして、気体トラップ空部６４内に捕捉する機能も有する。本実施形態の気体トラップ空部６４は、上述したように連通流路６８の内径を拡大して形成されているので、内径が小さい部分よりもインクの流速が穏やかである。このため、流入してきた気泡をフィルタ６９の下流側に移動させ難くすることができ、これにより、上流側から流入した気泡をフィルタ６９の上部に捕捉することが可能となる。

そして、気体トラップ空部６４を区画形成している区画壁のうちの一部を他の区画壁（外気と接する部分）よりも肉薄にし、この薄い部分を透過区画壁６５とし、この透過区画壁６５を間に介して気体回収空部６７を気体トラップ空部６４の外周に形成している。この透過区画壁６５は、トラップ部６６を形成する構造体の一部からなり、少なくとも減圧手段（ポンプユニット１４）による圧力変化を受けても形状保持可能な剛性を有する剛性壁に構成されている。そして、この透過区画壁６５は、気体トラップ空部６４に捕捉された気体を外部（気体回収空部６７側）に逃すために設けられている。また、気体回収空部６７は、逆止弁７１を介して接続された吸引経路７０を通じて上記のポンプユニット１４に連通するように構成されている。そして、減圧手段による気体トラップ空部６４内と気体回収空部６７内の圧力差によって気体トラップ空部６４に捕捉された気体（気泡）を透過区画壁６５を透過させて気体回収空部６７に排出するようにしている。これにより、液体供給経路で発生した気泡をトラップして排出することができる。

なお、気体トラップ空部６４内と気体回収空部６７内の圧力差を付与する方法としては、減圧には限らず、加圧による方法を採用することも可能である。この場合、連通流路６８における気体トラップ空部６４の下流側にこの連通流路６８を開閉するための開閉弁を設けることが望ましい。

このように、インクカートリッジから供給チューブを通じてインク圧調整ユニット３６の導入口３７に至るまでの液体供給経路の途中に気体トラップ空部６４を形成し、インク圧調整ユニット３６よりも上流側での気泡の発生を抑制することで、インク圧調整ユニット３６での気泡抑制効果をより確実にすることが可能となり、気泡に起因する不具合をさらに確実に防止することが可能となる。

そして、プリンタ１では、上記構成のインク圧調整ユニット３６を備えているため、インク圧調整ユニット３６側から気泡が記録ヘッド６の流路内に流入する虞が少ないので、気泡に起因する圧力損失やインクの供給不足等の不具合を防止することが可能となる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

上記実施形態においては、透過区画壁５２を、インク圧調整ユニット３６を形成する構造体であるユニット本体４３と同一の材料を用いて一体に形成した例を示したが、これには限られない。例えば、図８に示す第２の実施形態のように、透過区画壁５２を含む構造体を、ユニット本体４３を形成する他の構造体とは別体にし、当該他の構造体よりも気体透過性の高い材料を用いて構成することも可能である。

この第２実施形態では、ユニット本体４３を、第１構造体４３ａ、第２構造体４３ｂ、第３構造体４３ｃを積層した３層構造としている。そして、透過区画壁５２を含む第２構造体４３ｂの材料を、他の構造体４３ａ，４３ｃの材質よりも気体透過性の高い材料を用いて形成している。具体的には、ｍ-ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）、又はＰＰ（ポリプロピレン）等のプラスチックまたはこれらのアロイを採用することができる。一方、他の構造体４３ａ，４３ｃは、気体透過性が低い材質、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ｍ-ＰＰＥ／ＰＰＳアロイ（変性ポリフェニレンエーテルとポリフェニレンサルファイドのアロイ）、液晶ポリマー、ＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂）を用いることが望ましい。これにより、透過区画壁５２については気体透過性を確保しつつ他の部分では気密性をより確実にすることができる。その結果、圧力調整室３９内の気体をより効率良く除去することが可能となる。

また、上記各実施形態では、減圧手段として、クリーニング用のポンプユニット１４を用いた構成を例示したが、これには限られない。即ち、減圧空部５１を減圧するための専用のポンプなどを設けることも可能である。また、減圧空部５１と圧力調整室３９との間に圧力差を付与することができるものであれば、減圧手段として種々の構成のものを用いることができる。

また、本発明は、上記プリンタ１に限らず、液体貯留部材に貯留された液体を液体供給経路を介して液体噴射ヘッド内部に導入する構成であれば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置、マイクロピペット等の液体噴射装置にも適用することができる。

プリンタの内部構成を示す透視斜視図である。 プリンタの内部構成を示す模式図である。。 記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 インク圧調整ユニットの構成を説明する断面図である。 インク圧調整ユニットの構成を説明する平面図である。 カバー部材の構成を説明する平面図である。 減圧手段によって減圧空部を減圧する構成を説明する模式図である。 第２実施形態におけるインク圧調整ユニットの構成を説明する断面図である。

符号の説明

１…プリンタ，６…記録ヘッド，７…キャリッジ，８…インクカートリッジ，１４…ポンプユニット，３３…上流側連通口，３４…下流側連通口，３６…インク圧調整ユニット，３７…導入口，３８…導出口，３９…圧力調整室，４０…開閉弁，４１…受圧部材，４２…フィルム部材，４３…ユニット本体，４４…作動レバー，４５…圧力調整部，５１…減圧空部，５２…透過区画壁，５３…カバー部材，５９…吸引経路

Claims (11)

1. 液体供給源からの液体を導入口を通じて導入して貯留すると共に、貯留した液体を導出口を通じて液体供給対象側に導出する圧力調整室と、
   前記導入口から前記圧力調整室への液体の導入を遮断する閉弁状態と、前記導入口から前記圧力調整室への液体の導入が可能な開弁状態とに変換可能に配設された開閉弁と、
   前記圧力調整室の一側の開口面を封止する状態で配設された受圧部材と、を備え、
   前記圧力調整室の圧力が所定の圧力より低下すると、前記受圧部材が圧力調整室の他側へ変形し、前記導入口に対して閉弁状態にある開閉弁を押圧して後退させることにより開弁状態に変換する圧力調整機構であって、
   前記圧力調整室を区画している区画壁を当該圧力調整室との間に介して減圧空部を形成し、
   前記圧力調整室と前記減圧空部との間の区画壁を気体が透過可能な透過区画壁とし、減圧手段の作動により減圧空部内の圧力を、圧力調整室内の圧力に比較して低圧にし、当該圧力差により圧力調整室内の気体を透過区画壁を透過して減圧空部側に排出するようにしたことを特徴とする圧力調整機構。
2. 前記受圧部材は、可撓性フィルムに気体の透過を阻止する気密層を設けて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の圧力調整機構。
3. 前記圧力調整室の前記受圧部材を挟んで外側に、当該受圧部材との間に封止空部を形成した状態で当該受圧部材全面を覆うカバー部材を設け、
   前記カバー部材には、前記封止空部と外部とを連通する大気連通路を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧力調整機構。
4. 前記透過区画壁における気体の透過速度が、前記受圧部材を透過して圧力調整室内に流入する気体の流入速度よりも高くなるように、前記圧力調整室内と前記減圧空部内との圧力差を設定したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の圧力調整機構。
5. 前記圧力調整室内と前記減圧空部内との圧力差を、圧力調整室周辺の環境温度における飽和水蒸気圧以上に設定したことを特徴とする請求項４に記載の圧力調整機構。
6. 前記透過区画壁を、少なくとも前記減圧手段による圧力変化を受けても形状保持可能な剛性を有する剛性壁により構成したことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体噴射装置。
7. 前記透過区画壁を、圧力調整機構を形成する構造体の一部により構成したことを特徴とする請求項６に記載の液体噴射装置。
8. 前記透過区画壁を、圧力調整機構を形成する構造体と同一の材料を用いて一体に形成すると共に、圧力調整機構を形成する構造体の区画壁のうち外気と接する部分よりも薄くしたことを特徴とする請求項７に記載の液体噴射装置。
9. 前記透過区画壁を含む構造体を、圧力調整機構を形成する他の構造体とは異なる材料であって、前記他の構造体よりも気体透過性の高い材料を用いて形成したことを特徴とする請求項請求項７に記載の液体噴射装置。
10. 請求項１から請求項９の何れか一項に記載の圧力調整機構を備え、
    液体供給源としての液体貯留部材内に貯留された液体を、液体供給経路を通じて前記圧力調整機構に導入し、当該圧力調整機構によって圧力を調整した後、液体噴射ヘッド側に供給し、供給された液体を液体噴射ヘッドによって吐出するように構成されたことを特徴とする液体噴射装置。
11. 前記液体貯留部材内から前記圧力調整機構の導入口に至るまでの液体供給経路の途中に、当該液体供給経路内の気泡を捕捉する気体トラップ空部を形成し、
    前記気体トラップ空部を区画形成している区画壁の一部を透過区画壁とし、
    当該透過区画壁を間に介して気体トラップ空部の外側に気体回収空部を形成し、
    減圧手段の作動により前記気体回収空部内の圧力を気体トラップ空部内の圧力に比較して低圧にすることで、気体トラップ空部内の気体を、透過区画壁を透過して気体回収空部側に排出するようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の液体噴射装置。
    

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