JP2010228149A - 流体供給装置、流体噴射装置、及び流体供給方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置の大型化を抑制しつつ、流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて流体を流体供給流路の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる流体供給装置、流体噴射装置、及び流体供給方法を提供する。
【解決手段】プリンター11は、インク流路15と、ポンプ室の容積を増減させるように変位可能な第1変位部37が、第1変位部37を介してポンプ室と隣接する第1空気室34aの圧力変化に応じて変位することによりポンプ駆動するポンプ43と、圧力室32aの容積を増減させるように変位可能な第2変位部38が、インク流路15の下流側から付与される負圧に応じて、圧力室32aの容積が減少する方向に変位することによりインク流路15を閉塞する閉塞手段56と、第2空気室35aを減圧することにより、第2変位部38を圧力室32aの容積が増加する方向に変位させてインク流路15を開放する開放手段55とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】プリンター11は、インク流路15と、ポンプ室の容積を増減させるように変位可能な第1変位部37が、第1変位部37を介してポンプ室と隣接する第1空気室34aの圧力変化に応じて変位することによりポンプ駆動するポンプ43と、圧力室32aの容積を増減させるように変位可能な第2変位部38が、インク流路15の下流側から付与される負圧に応じて、圧力室32aの容積が減少する方向に変位することによりインク流路15を閉塞する閉塞手段56と、第2空気室35aを減圧することにより、第2変位部38を圧力室32aの容積が増加する方向に変位させてインク流路15を開放する開放手段55とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、本発明は、流体供給装置、流体噴射装置、及び流体供給方法に関する。
従来、ターゲットに対して流体を噴射する流体噴射装置として、インクジェット式プリンターが広く知られている。このプリンターは、記録ヘッド(流体噴射ヘッド)に供給されるインク(流体)を記録ヘッドに形成されたノズルから噴射することによりターゲットとしての記録媒体に印刷を施すようになっている。そして、こうしたプリンターにおいて、例えば特許文献1に記載されるように、インクカートリッジ(流体供給源)と記録ヘッドとの間を接続するインク流路(流体供給流路)の途中にインクカートリッジ側から記録ヘッド側にインクを加圧供給するためにポンプ駆動するポンプを備えたプリンターが提案されている。
すなわち、この特許文献1のプリンターでは、インク流路の一部をポンプ室として構成し、該ポンプ室の容積を増加させる吸引駆動と容積を減少させる吐出駆動とを繰り返し行うことにより、断続的に記録ヘッドへインクを供給している。
また、このようなプリンターでは、記録ヘッドのノズルからインク溶媒が蒸発することによるインク粘度の上昇等によってノズルに目詰まりを生じたり、混入した気泡によってドット抜けが生じたりして、印刷不良を引き起こす虞があった。
そこで、近時のプリンターでは、特許文献2に記載されるように、ノズルの目詰まり等を解消させる方法として、いわゆるチョーククリーニングというクリーニング方法を実行可能となっている。具体的には、記録ヘッド側からノズルを介してインク流路内に負圧を作用させると、インク流路の途中に設けられたフィルムが変位してインク流路を閉塞する。すると、記録ヘッド内には負圧が蓄積されるため、その後、インクカートリッジ側からインクを供給してフィルムをインク流路が開放される方向へ変位させた場合には、インクが下流側へ勢いよく流動することにより、記録ヘッド内の増粘したインクや気泡がノズルから強制的に排出されるようになっている。
ところで、ポンプ駆動によりインクを断続的に記録ヘッドへ供給するプリンターでは、ポンプの1回の吐出駆動で供給可能なインクの量が制限されている。そのため、チョーククリーニングに必要な量のインクを供給するためには、複数回のポンプの吸引駆動及び吐出駆動が必要であった。しかし、断続的なインクの供給では、吐出駆動の度にインク流路の負圧が徐々に解消されてしまい、チョーククリーニングの効果を十分に発揮することができないという問題があった。
これに対し、1度の吐出駆動で大量のインクを供給する方法として、ポンプ室の容積変化が大きいポンプを用いることが考えられる。しかし、大型のポンプを搭載する場合には、装置の大型化を招いてしまうという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の大型化を抑制しつつ、流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて流体を流体供給流路の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる流体供給装置、流体噴射装置、及び流体供給方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の流体供給装置は、液体供給源側となる上流側から下流側に向けて流体を供給する流体供給流路と、該流体供給流路の一部をポンプ室として、該ポンプ室の容積を増減させるように変位可能な第1変位部が変位することによりポンプ駆動するポンプと、前記ポンプ室よりも下流側となる前記流体供給流路の一部を圧力室として、該圧力室の容積を増減させるように変位可能な第2変位部が、前記流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて、前記圧力室の容積が減少する方向に変位することにより前記流体供給流路を閉塞する閉塞手段と、前記第2変位部を介して前記圧力室と隣接する減圧室内を減圧し、前記第2変位部に負圧を作用させることにより、前記第2変位部を前記圧力室の容積が増加する方向に変位させて前記流体供給流路を開放する開放手段とを備える。
この構成によれば、流体供給流路を閉塞する第2変位部に負圧を作用させて変位させることにより、流体供給流路を開放して流体が流動可能な状態を保持することができる。これにより、流体供給流路の下流側から負圧が付与された場合には、ポンプを駆動させることなく流体供給源側から流体を連続して流動させることができる。したがって、1回の吐出駆動に伴って供給可能な流体の量が多い大型のポンプを用いることなく、十分な量の流体を連続的に流動させることができる。すなわち、装置の大型化を抑制しつつ、流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて流体を流体供給流路の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる。
本発明の流体供給装置において、前記ポンプは、前記第1変位部を介して前記ポンプ室と隣接する変圧室内を前記開放手段が減圧することにより、前記第1変位部が前記ポンプ室の容積が増加する方向に変位して前記ポンプ室内に前記流体を引き入れる吸引駆動をする。
この構成によれば、ポンプは、第1変位部を介してポンプ室と隣接する変圧室内を開放手段が減圧することにより、第1変位部が変位して吸引駆動をする。すなわち、開放手段をポンプの吸引駆動源として用いることができるので、装置の大型化をより抑制することができる。
本発明の流体供給装置において、前記開放手段は、前記変圧室に接続された第1流路を通じて前記変圧室内を減圧すると共に、前記減圧室に接続された第2流路を通じて前記減圧室内を減圧するように構成され、前記第2流路は、前記第1流路よりも流路抵抗が大きい。
この構成によれば、開放手段が第1流路及び第2流路を通じて同時に減圧を開始した場合には、第1流路が接続された変圧室内よりも、流路抵抗が大きい第2流路が接続された減圧室内の方が遅れて減圧されることになる。したがって、第1変位部に負圧を作用させてポンプ室内の容積が増加する方向に変位させた後に、第2変位部を変位させることができる。これにより、開放手段による流体供給流路の開放に先だって、その上流側に位置するポンプ室内に流体が流動する空間域を確保することができるので、流体供給流路の開放時には、流体供給流路の下流側から付与された負圧によって流体を勢いよく流動させることができる。
上記目的を達成するために、本発明の流体噴射装置は、流体を噴射する流体噴射ヘッドと、流体供給源側から前記流体噴射ヘッド側に向けて前記流体を供給する上記流体供給装置とを備える。
この構成によれば、流体噴射ヘッド側から付与される負圧に応じて第2変位部が流体供給路を閉塞する。そして、第2変位部の下流側の領域に十分な負圧が蓄積された段階で開放手段が第2変位部を変位させることにより、流体供給流路を開放して流体を連続的に流動させることができる。これにより、1回の吐出駆動に伴って供給可能な流体の量が多い大型のポンプを用いることなく、流体噴射ヘッド内等に蓄積した気泡等を排出するチョーククリーニングを行うことができる。すなわち、装置の大型化を抑制しつつ、流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて流体を流体供給流路の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる。
上記目的を達成するために、本発明の流体供給方法は、流体供給流路の一部を構成するポンプ室の容積を増減させるように変位可能な第1変位部が変位してポンプ駆動することにより、液体供給源側となる上流側から下流側に向けて流体を供給する流体供給方法であって、前記ポンプ室の下流側において前記流体供給流路の一部を構成する圧力室の容積を増減させるように変位可能な第2変位部が、前記流体供給流路の下流側から作用する負圧に応じて前記圧力室の容積が減少する方向に変位して前記流体供給流路を閉塞する閉塞段階と、前記ポンプ室の容積が増加する方向への前記第1変位部の変位を抑制しつつ、前記第2変位部を介して前記圧力室と隣接する減圧室内を減圧し、前記第2変位部に負圧を作用させることにより、前記第2変位部を前記圧力室の容積が増加する方向に変位させて前記流体供給流路を開放する開放段階とを備える。
この構成によれば、上記流体供給装置と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏すことができる。すなわち、流体供給流路を開放する際に、ポンプ室の容積が増加する方向への第1変位部の変位が抑制されているので、流体供給流路の下流側から付与される負圧によって流体が流動する際に、ポンプの吸引駆動が行われることがない。したがって、流体供給流路の開放に伴って、流体供給流路の下流側から付与された負圧によって流体を勢いよく流動させることができる。
以下、本発明を流体噴射装置の一種であるインクジェット式記録装置(以下、「プリンター」という)に具体化した一実施形態を図1〜図4を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態のプリンター11は、ターゲット(図示略)に対して流体としてのインクを噴射する流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド12と、流体供給源としてのインクカートリッジ13に収容されたインクを記録ヘッド12側に供給する流体供給装置としてのインク供給装置14とを備えている。インク供給装置14には、インクカートリッジ13に上流端が接続されると共に記録ヘッド12に下流端が接続された状態で、インクカートリッジ13側となる上流側から記録ヘッド12側となる下流側に向けてインクを供給する流体供給流路としてのインク流路15が設けられている。
図1に示すように、本実施形態のプリンター11は、ターゲット(図示略)に対して流体としてのインクを噴射する流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド12と、流体供給源としてのインクカートリッジ13に収容されたインクを記録ヘッド12側に供給する流体供給装置としてのインク供給装置14とを備えている。インク供給装置14には、インクカートリッジ13に上流端が接続されると共に記録ヘッド12に下流端が接続された状態で、インクカートリッジ13側となる上流側から記録ヘッド12側となる下流側に向けてインクを供給する流体供給流路としてのインク流路15が設けられている。
なお、プリンター11には、印刷処理に使用するインクの色数(種類)に対応して複数のインク供給装置14が設けられている。但し、各インク供給装置14は共通の構成からなるため、図1には何れか一色のインクを供給する一つのインク供給装置14を記録ヘッド12及び一つのインクカートリッジ13と共に図示している。そして、以下においては、この図1に示す一つのインク供給装置14がインク流路15を介してインクカートリッジ13から記録ヘッド12に向けてインクを供給する場合を例にして説明を行う。
図1に示すように、記録ヘッド12のノズル形成面12aには、インクを噴射可能な複数のノズル開口16が設けられている。また、記録ヘッド12には、バルブユニット17が内蔵されている。バルブユニット17はインクを安定して供給するための流動圧調整機構を備えたもので、消費量に応じた量のインクを供給することで、インクの流動圧を調整するようになっている。
プリンター11には、記録ヘッド12のクリーニング等を行うメンテナンスユニット18が設けられている。メンテナンスユニット18は、記録ヘッド12のノズル形成面12aにノズル開口16を囲うように当接可能なキャップ19と、キャップ19内に負圧を発生させるために駆動される吸引ポンプ20と、吸引ポンプ20の駆動に伴って記録ヘッド12内から吸引されたインクを収容するための廃液タンク21とを備えている。そして、印刷処理の終了時などには、図1に示す状態からキャップ19を移動させて記録ヘッド12に当接させた状態で吸引ポンプ20を駆動し、キャップ19の内部空間に負圧を発生させる。これにより、記録ヘッド12内から増粘したインクや気泡混じりのインクを廃液タンク21に向けて吸引排出するクリーニングを実施するようになっている。
インクカートリッジ13は、内部がインクを収容するインク室22aとされた略箱体形状のケース22を備えている。ケース22の下壁からはインク室22a内に連通する筒部23が突設されていると共に、筒部23の先端にはインクを導出可能なインク供給口24が形成されている。
そして、インクカートリッジ13をインク供給装置14に接続する際には、このインク供給口24に対して、インク供給装置14からインク流路15の上流端を構成するべく突設されたインク供給針25が挿入されるようになっている。また、ケース22の上壁には、インクが収容されたインク室22a内を大気に連通させる大気連通孔26が設けられ、インク室22a内に収容されたインクの液面に対して大気圧を作用させるようになっている。
次に、インク供給装置14の構成について詳細に説明する。
図1に示すように、インク供給装置14は、基台となる樹脂製の第1流路形成部材27と、この第1流路形成部材27に対して積層状態に組み付けられる同じく樹脂製の第2流路形成部材28と、組み付け時に両流路形成部材27,28の間に挟み込まれるゴム板等からなる可撓性部材29とを備えている。
図1に示すように、インク供給装置14は、基台となる樹脂製の第1流路形成部材27と、この第1流路形成部材27に対して積層状態に組み付けられる同じく樹脂製の第2流路形成部材28と、組み付け時に両流路形成部材27,28の間に挟み込まれるゴム板等からなる可撓性部材29とを備えている。
第1流路形成部材27の一面(図1における上面)には、平面視円形状をなす凹部30,31,32が形成されている。また、第2流路形成部材28の一面(図1における下面)には、第1流路形成部材27に形成された凹部30,31,32と互いに対向する平面視円形状の凹部33,34,35がそれぞれ形成されている。
可撓性部材29は、第1流路形成部材27の凹部30〜32と第2流路形成部材28の凹部33〜35との間をそれぞれ仕切るように第1流路形成部材27と第2流路形成部材28との間に挟み込まれている。そして、可撓性部材29において凹部30と凹部33との間に介在する部分は、両凹部30,33の間で弾性変形することにより変位可能な弁体36として機能するようになっている。
なお、弁体36の中心部分には貫通孔36aが形成されている。そのため、凹部30と凹部33とは貫通孔36aを介して連通されていると共に、凹部30,33によって囲み形成される空間域が弁室30aとなっている。
可撓性部材29において凹部31と凹部34との間に介在する部分は、両凹部31,34の容積を増減させるように変位可能な第1変位部37として機能するようになっている。また、第1変位部37と凹部31とで囲み形成される空間域はインク流路15の一部を構成するポンプ室31a(図2参照)となっている一方、第1変位部37と凹部34とで囲み形成される空間域は変圧室としての第1空気室34aとなっている。
可撓性部材29において凹部32と凹部35との間に介在する部分は、両凹部32,35の容積を増減させるように変位可能な第2変位部38として機能するようになっている。また、第2変位部38と凹部32とで囲み形成される空間域はインク流路15の一部を構成する圧力室32aとなっている一方、第2変位部38と凹部35とで囲み形成される空間域は減圧室としての第2空気室35aとなっている。
そして、積層状態とされる第1流路形成部材27、第2流路形成部材28及び可撓性部材29には、上流側となるインク供給針25から下流側となる記録ヘッド12側へ繋がるインク流路15a〜15dが図1における右側から左側に向かって形成されている。
具体的には、第1流路形成部材27には、第2流路形成部材28を貫通するように突設されたインク供給針25と、インク供給針25の先端側と凹部30の間を連通するインク流路15aが形成されている。また、凹部33と凹部31の間はインク流路15bによって連通されていると共に、凹部31と凹部32の間はインク流路15cによって連通されている。さらに、上流側が凹部32に接続されたインク流路15dの下流端には、インク供給チューブ15eの一端(上流端)が接続されている。そして、インク供給チューブ15eの他端(下流端)は記録ヘッド12に接続されている。
すなわち、インク供給装置14においては、上流側から下流側に向かって順次配置されるインク供給針25、インク流路15a、弁室30a、インク流路15b、ポンプ室31a、インク流路15c、圧力室32a、インク流路15d、インク供給チューブ15eによって、インク流路15が構成されている。
圧力室32aに接続されるインク流路15cの下流端には、上流側から下流側へのインクの通過のみを許容する一方向弁としてのボール弁39が設けられている。このボール弁39は、図示しない付勢部材によって、常にはインク流路15cを閉塞する閉弁方向に付勢された状態とされている。
また、弁室30aの凹部33内には弁体36を常には凹部30側に向けて付勢するコイルスプリング40が収容されていると共に、弁体36には、凹部30の内底面に当接することで閉弁状態となる突起部36bが設けられている。そして、弁体36はコイルスプリング40によって常には閉弁方向に付勢された状態とされている。本実施形態において、弁室30a、弁体36及びコイルスプリング40は、上流側から下流側へのインクの通過のみを許容する一方向弁41を構成している。
第1空気室34a内には、第1変位部37を常にはポンプ室31aの容積を減少させる方向に付勢するコイルスプリング42が収容されている。本実施形態において、ポンプ室31a、第1空気室34a、第1変位部37及びコイルスプリング42は脈動型のポンプ43を構成している。ポンプ43は、ポンプ室31aの容積を増減させるように変位可能な第1変位部37が、第1変位部37を介してポンプ室31aと隣接する第1空気室34aの圧力変化に応じて変位することによりポンプ駆動するようになっている。
そして、インク流路15においては、ポンプ室31aの上流側となる位置に一方向弁41が、ポンプ室31aの下流側となる位置に同じく一方向弁であるボール弁39が設けられることにより、ポンプ駆動に伴って下流側から上流側へ向けてインクが逆流することが抑制されるようになっている。
さて、本実施形態のポンプ43は、負圧発生装置44によって第1空気室34a内が減圧されることによって、第1変位部37がポンプ室31aの容積が増加する方向に変位してポンプ室31a内にインクを引き入れる吸引駆動をするようになっている。
負圧発生装置44と第1空気室34aとは、空気流路45によって接続されている。具体的には、空気流路45は基端側が負圧発生装置44に接続されると共に、先端側が分岐流路45a、45b,45cとして3つに分岐されていて、第1空気室34aは第1流路としての分岐流路45aと接続されている。
なお、第2流路としての分岐流路45bは第2空気室35aに接続されていると共に、分岐流路45cは大気開放機構46に接続されている。また、第2空気室35aに繋がる分岐流路45bの途中には、分岐流路45aよりも分岐流路45bの流路抵抗を大きくする目的で設けられた蛇行流路からなる流路延長部47が設けられている。
負圧発生装置44は、正逆回転可能な駆動モーター48が正転駆動した場合に図示しないワンウェイクラッチを介して伝達される駆動力により駆動して負圧を発生するようになっている。したがって、駆動モーター48が正転駆動されると、空気流路45を通じて第1空気室34a内及び第2空気室35a内が減圧されるようになっている。
そして、第1空気室34a内が減圧されることにより第1変位部37がポンプ室31aの容積が増加する方向に変位すると共に、第2空気室35a内が減圧されることにより第2変位部38が圧力室32aの容積が増加する方向に変位するようになっている。このとき、流路延長部47が設けられた分岐流路45bは分岐流路45aよりも流路抵抗が大きいので、駆動モーター48が正転駆動されると、第1変位部37が変位した後に、第2変位部38が変位するようになっている。
大気開放機構46は、大気開放孔49が形成されたボックス50内にシール部材51を大気開放孔49側に付設してなる大気開放弁52が収容され、その大気開放弁52が常にはコイルスプリング53の付勢力により大気開放孔49を封止する閉弁方向に付勢された構成をしている。そして、大気開放機構46は、駆動モーター48が逆転駆動した場合に、ワンウェイクラッチを介して伝達される駆動力に基づき作動するカム機構54が作動し、そのカム機構54の作動により大気開放弁52がコイルスプリング53の付勢力に抗して開弁方向に変位するように構成されている。なお、本実施形態において、負圧発生装置44、空気流路45、第2空気室35a、大気開放機構46、駆動モーター48及びカム機構54によって、開放手段55が構成されている。
したがって、駆動モーター48が正転駆動された後に逆転駆動されると、大気開放弁52が開弁動作することによって空気流路45が大気に開放され、第1空気室34a内及び第2空気室35a内の負圧状態を解消するようになっている。
このように第1空気室34a内の負圧状態が解消されると、第1変位部37はコイルスプリング42の付勢力によってポンプ室31aの容積が減少する方向に変位する。すなわち、ポンプ43は、第1空気室34a内が減圧されることによって上流側からインクをポンプ室31a内に吸引する吸引駆動をする一方、第1空気室34aが大気開放されることを契機として、コイルスプリング42の付勢力によってポンプ室31aからインクを下流側に吐出する吐出駆動をするようになっている。
そして、ポンプ室31aが吸引駆動する際には、ポンプ室31a内に生じる負圧により下流側に位置するボール弁39が閉弁されると共に、上流側に設けられた一方向弁41がコイルスプリング40の付勢力に抗して開弁される。また、ポンプ室31aが吐出駆動する際には、ポンプ室31a内に生じる正圧により下流側に位置するボール弁39が開弁されると共に、上流側に設けられた一方向弁41が閉弁される。
したがって、インクカートリッジ13がインク供給針25に接続されてポンプ43が吸引駆動と吐出駆動を交互に繰り返すことにより、インクカートリッジ13からインクが消費される記録ヘッド12に向けて断続的にインクが供給されるようになっている。
次に、以上のように構成されたプリンター11における作用について、特にインク供給装置14の作用に着目して説明する。
ここで、図1に示す状態は、インクカートリッジ13の交換直後であって、一方向弁41の弁体36及びポンプ43の第1変位部37は、それぞれコイルスプリング40,42の付勢力で各凹部30,31の内底面に押し付けられた状態にあるものとする。また、ボール弁39は対応する付勢部材により閉弁位置に付勢された状態にあると共に、大気開放機構46は大気開放弁52が大気開放孔49を封止した閉弁状態にあるものとする。
ここで、図1に示す状態は、インクカートリッジ13の交換直後であって、一方向弁41の弁体36及びポンプ43の第1変位部37は、それぞれコイルスプリング40,42の付勢力で各凹部30,31の内底面に押し付けられた状態にあるものとする。また、ボール弁39は対応する付勢部材により閉弁位置に付勢された状態にあると共に、大気開放機構46は大気開放弁52が大気開放孔49を封止した閉弁状態にあるものとする。
始めに、このような図1に示す状態から、ポンプ43が吸引駆動する場合について、図2(a)に基づいて説明する。
まず、ポンプ43をポンプ駆動させるために、駆動モーター48が正転駆動される。すると、負圧発生装置44が負圧を発生し、この負圧発生装置44に空気流路45(分岐流路45a)を通じて接続された第1空気室34a内が負圧状態になる。
まず、ポンプ43をポンプ駆動させるために、駆動モーター48が正転駆動される。すると、負圧発生装置44が負圧を発生し、この負圧発生装置44に空気流路45(分岐流路45a)を通じて接続された第1空気室34a内が負圧状態になる。
そのため、図2(a)に示すように、第1変位部37がコイルスプリング42の付勢力に抗して第1空気室34a側に変位して、第1空気室34aの容積を減少させる。すると、この第1空気室34aの容積減少に伴い、第1変位部37を介して第1空気室34aと隣接するポンプ室31aは逆に容積が増加し、インクがポンプ室31a内に吸引される。このとき、流路抵抗の大きい分岐流路45bに接続された第2空気室35a内にはまだ負圧が発生していないので、第2変位部38は変位していない。
次に、ポンプ43が吐出駆動する場合について、図2(b)に基づいて説明する。
ポンプ43が吐出駆動する際には、駆動モーター48が逆転駆動される。すると、大気開放機構46のカム機構54の作動により大気開放弁52がコイルスプリング53の付勢力に抗して開弁動作し、第1空気室34a内の負圧状態が解消される。
ポンプ43が吐出駆動する際には、駆動モーター48が逆転駆動される。すると、大気開放機構46のカム機構54の作動により大気開放弁52がコイルスプリング53の付勢力に抗して開弁動作し、第1空気室34a内の負圧状態が解消される。
そのため、図2(b)に示すように、ポンプ43の第1変位部37がコイルスプリング42の付勢力により凹部31の内底面側へ変位して、第1空気室34aの容積を増加させる。すると、第1空気室34aの容積増加に伴い、第1変位部37を介して第1空気室34aと隣接するポンプ室31aは逆に容積が減少し、インクがポンプ室31a外へ吐出される。このとき、第2変位部38はポンプ43の吐出圧により、第2空気室35a側に変位した状態となっている。
次に、以上のように構成されたプリンター11において、ノズル開口16の目詰まり等を解消させる目的で行われるいわゆるチョーククリーニングについて、図3及び図4に基づいて説明する。
ここで、チョーククリーニングとは、インク流路15の途中に設けられたチョーク弁を閉じた状態(チョーク状態)で記録ヘッド12内を吸引ポンプ20により吸引し、チョーク弁の下流側に高い負圧を蓄積した状態でチョーク弁を開くクリーニングをいう。こうしたチョーククリーニングによれば、蓄積された高い負圧によってインクを一気に流動させることにより、通常のクリーニングでは排出されにくい増粘したインクや気泡を効率的に排出することができる。
本実施形態においては、ポンプ室31aよりも下流側となる位置に設けられた圧力室32a及び第2変位部38によって構成される閉塞手段56がチョーク弁として機能するようになっている。
通常、チョーククリーニングは一定時間印刷処理が実行された後に行われるので、まず、チョーククリーニングが実施される前の段階として、ポンプ43の駆動停止時の状態について図3(a)に基づいて説明する。
ポンプ43が駆動停止される際には、吸引駆動した後に大気開放弁52を開弁状態とする。これにより、ポンプ室31a内にはコイルスプリング42の付勢力による正圧がかかった状態となるので、図3(a)に示すように一方向弁41は閉弁状態となると共に、第2変位部38は第2空気室35a側に変位した状態となる。
この状態から、閉塞段階として、キャップ19を移動させて記録ヘッド12のノズル形成面12aに当接させた状態で吸引ポンプ20を駆動すると、インク流路15の下流側から負圧が付与されて、圧力室32a内が減圧される。これにより、図3(b)に示すように第2変位部38が圧力室32aの容積が減少する方向に変位して凹部32の内底面に当接し、インク流路15dの上流端開口を閉塞する。なお、圧力室32a内が減圧される際には、インク流路15cやポンプ室31aなどにも負圧が及ぶため、第1変位部37は下死点位置に変位する。
そして、吸引ポンプ20が一定時間以上駆動され、十分な負圧が第2変位部38の下流側に蓄積されると、次に開放段階としてインク流路15dの上流端開口を開放すべく、駆動モーター48が正転駆動される。
すると、負圧発生装置44が負圧を発生し、まず第1空気室34a内が負圧状態になり、図4(a)に示すように第1変位部37がコイルスプリング42の付勢力に抗して第1空気室34a側に変位する。これにより、一方向弁41は開弁状態とされてポンプ室31a内にインクが吸引される。
そして、ポンプ43の吸引駆動が終了して第1変位部37のポンプ室31aの容積が増加する方向への変位がほぼ終了した時点で、第1空気室34aに続いて第2空気室35aにも負圧が及ぶ。すると、図4(b)に示すように第2変位部38が圧力室32aの容積が増加する方向に変位して、インク流路15dの上流端開口を開放する。このように、第1変位部37の変位が抑制された状態でチョーク状態が強制的に解除されることにより、蓄積された負圧によってインクカートリッジ13内からキャップ19内へ一気にインクが流動し、インク流路15内や記録ヘッド12内のクリーニングが行われる。
ここで、第1空気室34aと第2空気室35aが同時に減圧されたり、第1空気室34aよりも第2空気室35aの方が先に減圧されたりすると、開放段階でポンプ室31a内に十分な流動域を確保することができない虞がある。また、例えばインク流路15dの上流端開口が開放された状態でポンプ43の吸引駆動が行われ、圧力室32a内よりもポンプ室31a内の方が圧力が低くなってしまった場合には、ボール弁39が閉弁状態となってインクの流動が抑制されてしまう虞がある。その点、本実施形態のインク供給装置14においては、分岐流路45bに流路延長部47が設けられているため、分岐流路45aとの流路抵抗差により、第1変位部37のポンプ室31aの容積が増加する方向への変位を抑制しつつ、インクを流動させることができる。
以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)インク流路15を閉塞する第2変位部38に負圧を作用させて変位させることにより、インク流路15を開放してインクが流動可能な状態を保持することができる。これにより、インク流路15の下流側から負圧が付与された場合には、ポンプ43を駆動させることなくインクカートリッジ13側からインクを連続して流動させることができる。したがって、1回の吐出駆動に伴って供給可能なインクの量が多い大型のポンプを用いることなく、十分な量のインクを連続的に流動させることができる。すなわち、インク供給装置14の大型化を抑制しつつ、インク流路15の下流側から付与される負圧に応じてインクをインク流路15の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる。
(1)インク流路15を閉塞する第2変位部38に負圧を作用させて変位させることにより、インク流路15を開放してインクが流動可能な状態を保持することができる。これにより、インク流路15の下流側から負圧が付与された場合には、ポンプ43を駆動させることなくインクカートリッジ13側からインクを連続して流動させることができる。したがって、1回の吐出駆動に伴って供給可能なインクの量が多い大型のポンプを用いることなく、十分な量のインクを連続的に流動させることができる。すなわち、インク供給装置14の大型化を抑制しつつ、インク流路15の下流側から付与される負圧に応じてインクをインク流路15の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる。
(2)ポンプ43は、第1変位部37を介してポンプ室31aと隣接する第1空気室34a内を開放手段55が減圧することにより、第1変位部37が変位して吸引駆動をする。すなわち、開放手段55をポンプ43の吸引駆動源として用いることができるので、装置の大型化をより抑制することができる。
(3)開放手段55が空気流路45を通じて減圧を開始すると、分岐流路45aが接続された第1空気室34a内よりも、流路抵抗が大きい分岐流路45bが接続された第2空気室35a内の方が遅れて減圧される。したがって、第1変位部37に負圧を作用させてポンプ室31a内の容積が増加する方向に変位させた後に、第2変位部38を変位させることができる。これにより、開放手段55によるインク流路15の開放に先だって、その上流側に位置するポンプ室31a内にインクが流動する空間域を確保することができるので、インク流路15の開放時には、インク流路15の下流側から付与される負圧によってインクを勢いよく流動させることができる。
(4)記録ヘッド12側から付与される負圧に応じて第2変位部38がインク流路15を閉塞する。そして、第2変位部38の下流側の領域に十分な負圧が蓄積された段階で開放手段55が第2変位部38を変位させることにより、インク流路15を開放して流体を連続的に流動させることができる。これにより、1回の吐出駆動に伴って供給可能なインクの量が多い大型のポンプを用いることなく、記録ヘッド12内等に蓄積した気泡等を排出するチョーククリーニングを行うことができる。すなわち、プリンター11の大型化を抑制しつつ、インク流路15の下流側から付与される負圧に応じてインクをインク流路15の上流側から下流側へ連続的に流動させることができる。
(5)インク流路15を開放する際に、ポンプ室31aの容積が増加する方向への第1変位部37の変位が抑制されているので、インク流路15の下流側から付与される負圧によってインクが流動する際に、ポンプの吸引駆動が行われることがない。そのため、インク流路15dの上流端開口が開放された状態でポンプ43の吸引駆動が行われ、圧力室32a内よりもポンプ室31a内の方が低圧となってボール弁39が閉弁状態となり、インクの流動が抑制されてしまうといった事態を回避することができる。したがって、インク流路15の開放に伴って、インク流路15の下流側から付与される負圧によってインクを勢いよく流動させることができる。
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・ボール弁39の代わりに、他の逆止弁形態の一方向弁(例えば、一方向弁41のような弁形態)のものを用いる構成としてもよい。
・ボール弁39の代わりに、他の逆止弁形態の一方向弁(例えば、一方向弁41のような弁形態)のものを用いる構成としてもよい。
・第1変位部37に突起部36bのような突起部を設け、ポンプ43の吸引駆動時に閉弁状態となる一方向弁として機能させてもよい。この場合には、ボール弁39を備えなくてもよい。
・ポンプ43を駆動させるための駆動源と、チョーククリーニングにおいて第2変位部38を強制的に変位させるための駆動源を個別に備えるようにしてもよい。その場合には、加圧によってポンプ43を駆動させるようにしてもよい。
さらに、第1空気室34a内の加圧と減圧を交互に行うことでポンプ駆動を行うようにしてもよいし、第1変位部としてのピストンを往復移動させることでポンプ駆動を行うようにしてもよい。この場合には、付勢部材としてのコイルスプリング42を備える必要はない。
・例えばインク流路15b,15cが直接連通されているなど、ポンプ室31a内にインクが流動する領域が確保されていれば、必ずしもポンプ43の吸引駆動が終了した時点でチョーク状態を解除する必要はなく、例えば開放段階において第1変位部37が下死点位置に配置されていてもよい。
・付勢部材としてのコイルスプリング40,42は圧縮ばねではなく引っ張りばねを適用してもよい。
・必ずしも先端側が3つに分岐された空気流路45を用いる必要はなく、負圧発生装置44から個別に第1空気室34aと第2空気室35aとに空気流路を接続するようにしてもよいし、第1空気室34aと第2空気室35aとを連通させた構成としてもよい。
・必ずしも先端側が3つに分岐された空気流路45を用いる必要はなく、負圧発生装置44から個別に第1空気室34aと第2空気室35aとに空気流路を接続するようにしてもよいし、第1空気室34aと第2空気室35aとを連通させた構成としてもよい。
・第1空気室34aと第2空気室35aとに個別に負圧発生装置を接続し、これらを時間差で駆動させるようにしてもよい。
・流路延長部47は蛇行流路に限らず、例えば渦巻き状など、任意の形状とすることができる。
・流路延長部47は蛇行流路に限らず、例えば渦巻き状など、任意の形状とすることができる。
・分岐流路45aよりも分岐流路45bの流路抵抗を大きくする手段は流路延長部47に限らず、例えば分岐流路45bの途中にフィルター部材などの障害物を設けて、その圧力損失によって流路抵抗を大きくするようにしてもよい。
・第1変位部37及び第2変位部38に圧力変動を伝えるための媒体は空気に限らず、例えばオイルなどの液体を変圧室及び減圧室に流動させるようにしてもよい。
・上記実施形態では、流体噴射装置をインクジェット式プリンターに具体化したが、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置を採用してもよく、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態、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、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。
・上記実施形態では、流体噴射装置をインクジェット式プリンターに具体化したが、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置を採用してもよく、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態、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、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。
11…流体噴射装置としてのプリンター、12…流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、13…流体供給源としてのインクカートリッジ、14…流体供給装置としてのインク供給装置、15…流体供給流路としてのインク流路、31a…ポンプ室、32a…圧力室、34a…変圧室としての第1空気室、35a…減圧室としての第2空気室、37…第1変位部、38…第2変位部、43…ポンプ、45a…第1流路としての分岐流路、45b…第2流路としての分岐流路、55…開放手段、56…閉塞手段。
Claims (5)
- 液体供給源側となる上流側から下流側に向けて流体を供給する流体供給流路と、
該流体供給流路の一部をポンプ室として、該ポンプ室の容積を増減させるように変位可能な第1変位部が変位することによりポンプ駆動するポンプと、
前記ポンプ室よりも下流側となる前記流体供給流路の一部を圧力室として、該圧力室の容積を増減させるように変位可能な第2変位部が、前記流体供給流路の下流側から付与される負圧に応じて、前記圧力室の容積が減少する方向に変位することにより前記流体供給流路を閉塞する閉塞手段と、
前記第2変位部を介して前記圧力室と隣接する減圧室内を減圧し、前記第2変位部に負圧を作用させることにより、前記第2変位部を前記圧力室の容積が増加する方向に変位させて前記流体供給流路を開放する開放手段とを備えることを特徴とする流体供給装置。 - 前記ポンプは、前記第1変位部を介して前記ポンプ室と隣接する変圧室内を前記開放手段が減圧することにより、前記第1変位部が前記ポンプ室の容積が増加する方向に変位して前記ポンプ室内に前記流体を引き入れる吸引駆動をすることを特徴とする請求項1に記載の流体供給装置。
- 前記開放手段は、前記変圧室に接続された第1流路を通じて前記変圧室内を減圧すると共に、前記減圧室に接続された第2流路を通じて前記減圧室内を減圧するように構成され、
前記第2流路は、前記第1流路よりも流路抵抗が大きいことを特徴とする請求項2に記載の流体供給装置。 - 流体を噴射する流体噴射ヘッドと、流体供給源側から前記流体噴射ヘッド側に向けて前記流体を供給する請求項1〜請求項3のうち何れか一項に記載の流体供給装置とを備えることを特徴とする流体噴射装置。
- 流体供給流路の一部を構成するポンプ室の容積を増減させるように変位可能な第1変位部が変位してポンプ駆動することにより、液体供給源側となる上流側から下流側に向けて流体を供給する流体供給方法であって、
前記ポンプ室の下流側において前記流体供給流路の一部を構成する圧力室の容積を増減させるように変位可能な第2変位部が、前記流体供給流路の下流側から作用する負圧に応じて前記圧力室の容積が減少する方向に変位して前記流体供給流路を閉塞する閉塞段階と、
前記ポンプ室の容積が増加する方向への前記第1変位部の変位を抑制しつつ、前記第2変位部を介して前記圧力室と隣接する減圧室内を減圧し、前記第2変位部に負圧を作用させることにより、前記第2変位部を前記圧力室の容積が増加する方向に変位させて前記流体供給流路を開放する開放段階とを備えることを特徴とする流体供給方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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