JP2011042116A - 流体供給装置、流体噴射装置、及び流体供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体消費を伴うメンテナンス時における流体の消費を抑制す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】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が第２変位部を介して圧力室と隣接する第２空気室３５ａの圧力変化に応じて変位することによりインク流路を開放又は閉塞する流路開閉装置４４と、第１空気室及び第２空気室の各々に連通して第１空気室及び第２空気室のうち一方の空気室の容積を増加させるように一方の空気室に作用させる正圧を発生させた場合には他方の変圧室の容積を減少させるように他方の空気室に作用させる負圧を発生させる圧力発生装置４５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。

特開２００６−２７２６６１号公報 特開２００６−８２３４９号公報

ところで、記録ヘッド側からの吸引によりインク流路内を負圧にし、フィルムを変形させてインク流路を閉塞するチョーククリーニング方式の場合には、インク流路内を負圧にする際に、インク流路内を直ぐには負圧にすることができなかった。そのため、インク流路内が所定の負圧になり流路が閉塞されるまでインクが吸引され続けることになり、インクを無駄に消費し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、流体消費を伴うメンテナンス時における流体の無駄な消費を抑制す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、流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変位部が該第１変位部を介して前記ポンプ室と区画された容積可変の第１変圧室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と、前記流体供給流路における前記ポンプ室よりも下流側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変位部が該第２変位部を介して前記圧力室と区画された容積可変の第２変圧室の圧力変化に応じて変位することにより前記流体供給流路を開放又は閉塞する流路開閉装置と、前記第１変圧室及び前記第２変圧室の各々に連通して前記第１変圧室及び前記第２変圧室のうち一方の変圧室の容積を増加させるように当該一方の変圧室に作用させる正圧を発生させた場合には他方の変圧室の容積を減少させるように当該他方の変圧室に作用させる負圧を発生させる圧力発生装置とを備える。

この構成によれば、圧力発生装置から第１変圧室に付与される負圧に応じて第１変位部がポンプ駆動するときに圧力発生装置から第２変圧室に付与される正圧に応じて第２変位部が流体供給流路を閉塞する。したがって、圧力室へ負圧を付与させずに液体供給流路を閉塞することができるので、メンテナンス時において流体供給流路内を負圧にする際に、流体の無駄な消費を抑制することができる。

本発明の流体供給装置において、前記ポンプは、前記圧力発生装置からの負圧の作用による前記第１変圧室の減圧に基づき前記第１変位部が前記第１変圧室の容積が減少する方向に変位して前記ポンプ室に前記流体を引き入れる吸引駆動をするとともに、前記圧力発生装置からの正圧の作用による前記第１変圧室の加圧に基づき前記第１変位部が前記第１変圧室の容積が増加する方向に変位して前記ポンプ室から前記流体を吐出する吐出駆動をする一方、前記流路開閉装置は、前記圧力発生装置からの正圧の作用による前記第２変圧室の加圧に基づき前記第２変位部が前記第２変圧室の容積が増加する方向に変位して前記流体供給流路を閉塞するとともに、前記圧力発生装置からの負圧の作用による前記第２変圧室の減圧に基づき前記第２変位部が前記第２変圧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開放する。

この構成によれば、ポンプを吸引駆動させて流体をポンプ室内に吸引する場合には、流路開閉装置が流体供給流路を閉塞する。一方、ポンプを吐出駆動させて流体をポンプ室内から吐出する場合には、流路開閉装置が流体供給流路を開放する。したがって、ポンプの吸引駆動及び吐出駆動の切り替えに連動して流路開閉装置による流体供給流路の開閉を行うことができる。

本発明の流体供給装置において、前記圧力発生装置は、前記第１変圧室に連通する第１連通室と前記第２変圧室に連通する第２連通室とを区画しつつ変位可能な第３変位部が、前記第１連通室及び前記第２連通室のうち一方の容積を増加させた場合には他方の容積を減少させるように変位することにより前記第１変圧室及び前記第２変圧室のうち一方の変圧室を加圧すると共に他方の変圧室を減圧する。

この構成によれば、第１変圧室と第２変圧室とに連通する圧力発生装置の第１連通室及び第２連通室のうちの何れか一方の容積を変更することにより、流体供給装置のポンプの吸引駆動と吐出駆動との切り替え及び流路開閉装置による流体供給流路の開閉を行うことができる。

本発明の流体供給装置において、前記ポンプは前記第１変位部を前記ポンプ室の容積が減少する方向又は増加する方向に付勢する付勢部材を備えている。
この構成によれば、ポンプをポンプ駆動させて流体を供給する場合には、ポンプを吸引駆動させる場合又は吐出駆動させる場合のいずれか一方の場合にのみ付勢部材の付勢力に抗して第１変位部を変位させればよく、逆の場合は付勢部材の付勢力で第１変位部が元の状態に変位するので、ポンプの駆動負荷を低減することができる。

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、流体噴射装置において上記流体供給装置の場合と同様の作用効果を得ることができる。
上記目的を達成するために、本発明の流体供給方法は、前記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変位部を介して前記ポンプ室と区画された第１変圧室と、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変位部を介して前記圧力室と区画された第２変圧室とに連通して、前記第１変圧室及び前記第２変圧室の各々の容積を増減させるように加圧又は減圧する圧力発生装置が、前記第１変圧室を減圧して該第１変圧室の容積が減少する方向に前記第１変位部を変位させて前記ポンプ室に前記流体を引き入れるとともに、前記第２変圧室を加圧して該第２変圧室の容積が増加する方向に前記第２変位部を変位させて前記流体供給流路を閉塞させる閉塞段階と、前記圧力発生装置が、前記第１変圧室を加圧して該第１変圧室の容積を増加する方向に前記第１変位部を変位させて前記ポンプ室から前記流体を吐出させるとともに、前記第２変圧室を減圧して該第２変圧室の容積が減少する方向に前記第２変位部を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を得ることができる。

実施形態におけるインクジェット式記録装置の模式図。 （ａ）はポンプが吸引駆動するとともにインク流路が閉塞された状態の第１実施形態におけるインク供給装置の模式図、（ｂ）は圧力室のインク流路が開放された状態を示す第１実施形態におけるインク供給装置の模式図。 （ａ）はポンプが吸引駆動するとともにインク流路が閉塞された状態の第２実施形態におけるインク供給装置の模式図、（ｂ）は圧力室のインク流路が開放された状態を示す第２実施形態におけるインク供給装置の模式図。

（第１実施形態）
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）に具体化した第１実施形態を図１及び図2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。

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。

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第１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第２変圧室としての第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。

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付勢部材としてのコイルスプリング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。

また、本実施形態においては、圧力室３２ａ、第２空気室３５ａ及び第２変位部３８が、インク流路１５の開閉を行う流路開閉装置４４を構成している。この流路開閉装置４４は、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、第２変位部３８を介して圧力室３２ａと隣接する第２空気室３５ａの圧力変化に応じて変位することにより、インク流路１５を開閉するようになっている。

ポンプ４３は、圧力発生装置としてのチューブポンプ４５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。このポンプ４３の吸引駆動と共に、流路開閉装置４４は、チューブポンプ４５によって第２空気室３５ａ内が加圧されることによって、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インク流路１５を閉塞するようになっている。

チューブポンプ４５の流路チューブ４６は、その一端部４６ａが第１空気室３４ａに接続されると共に、その他端部４６ｂが第２空気室３５ａに接続されている。また、流路チューブ４６において、その一端部４６ａの近傍からは第１分岐管４７ａが分岐形成されると共に、その他端部４６ｂの近傍からは第２分岐管４７ｂが分岐形成されている。そして、これらの第１分岐管４７ａ及び第２分岐管４７ｂは図示しない大気開放弁を備えた大気開放装置４８に連通している。

チューブポンプ４５は、流路チューブ４６の外側方向への移動を規制する内周面を有した円筒状のポンプフレーム４９と、該ポンプフレーム４９内で図示しないポンプモーターによって正逆両方向に回転されるポンプホイル５０と、該ポンプホイル５０の外周部に軸支されたローラー５１、５２とを備える。ポンプフレーム４９とポンプホイル５０との間の空間には、流路チューブ４６がポンプフレーム４９の内周面に沿って円を描くように配置されて巻回され、一部重なり部を含んだ状態で配置されている。

そして、ポンプモーターの正転駆動によりポンプホイル５０が正回転された場合には、ローラー５１、５２により流路チューブ４６内の空気が他端部４６ｂから押し出されるように流動して、ポンプ４３の第１空気室３４ａが減圧されると共に、流路開閉装置４４の第２空気室３５ａが加圧されるようになっている。また、その場合、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内が加圧されることにより第２変位部３８が圧力室３２ａの容積が減少する方向に変位するようになっている。

大気開放装置４８は、図示しない大気開放弁を有しており、チューブポンプ４５におけるポンプモーターの正転駆動が停止した後、大気開放弁がそれぞれ開作動して流路チューブ４６内が大気に開放され、第１空気室３４ａ内の負圧状態及び第２空気室３５ａ内の加圧状態が解消され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。また、流路開閉装置４４は、第２空気室３５ａ内が加圧されることによってインク流路１５を閉塞する一方、第２空気室３５ａが大気開放されることを契機として、インク流路１５を閉塞している第２変位部３８の変位状態が元に戻ることによりインク流路１５を開放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、流路開閉装置４４の第２変位部３８は変位していない状態にあると共に、大気開放装置４８は大気開放弁が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、チューブポンプ４５のポンプモーターが正転駆動される。すると、チューブポンプ４５が負圧を発生し、このチューブポンプ４５に流路チューブ４６の一端部４６ａ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、チューブポンプ４５に流路チューブ４６の他端部４６ｂを通じて接続された第２空気室３５ａ内は加圧状態になる。そのため、第２変位部３８が圧力室３２ａ側に変位して、第２空気室３５ａ内の容積を増加させる。すると、この第２空気室３５ａの容積増加に伴う第２変位部３８の変位により、インク流路１５が閉塞される。

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、大気開放装置４８が作動して大気開放弁が開放され、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の付勢力によりポンプ室３１ａ側、すなわち、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空気室３５ａ内の加圧状態も解消される。そのため、第２変位部３８の変位が解消されてインク流路１５が開放される。さらに第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、第２空気室３５ａ及び第２変位部３８によって構成される流路開閉装置４４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２（ｂ）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、図２（ａ）に示すように、チューブポンプ４５のポンプモーターが正転駆動される。すると、チューブポンプ４５が負圧を発生し、このチューブポンプ４５に流路チューブ４６の一端部４６ａを通じて接続された第１空気室３４ａ内が負圧状態になると共に流路チューブ４６の他端部４６ｂを通じて接続された第２空気室３５ａ内は加圧状態になる。そのため、インクがポンプ室３１ａに吸引されると共に、第２変位部３８が圧力室３２ａ側に変位して、インク流路１５ｄの上流端開口が迅速に閉塞される。すなわち、記録ヘッド１２のノズル形成面１２ａにキャップ１９を当接させた状態で吸引ポンプ２０が駆動される前段階において、インク流路１５が閉塞される。

次に、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、インク流路１５ｄ及び圧力室３２ａ内が減圧される。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、大気開放装置４８が作動して大気開放弁が開放される。

すると、図２（ｂ）に示すように第１空気室３４ａ内の負圧状態と第２空気室３５ａ内の加圧状態が解消される。そのため、第２変位部３８の変位が解消されると共に、ポンプ４３からのインクの吐出圧によりインク流路１５ｄの上流側開口が開放される。

そして、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。
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）チューブポンプ４５から第１空気室３４ａに付与される負圧に応じて第１変位部３７がポンプ駆動するときにチューブポンプ４５から第２空気室３５ａに付与される正圧に応じて第２変位部３８がインク流路１５を閉塞する。したがって、圧力室３２ａへ負圧を付与させずにインク流路１５を閉塞することができるので、チョーククリーニング時においてインク流路１５内を負圧にする際に、インクの無駄な消費を抑制することができる。また、第１空気室３４ａの圧力変化に連動して第２空気室３５ａの圧力を変化させることができる。

（２）ポンプ４３を吸引駆動させてインクをポンプ室３１ａ内に吸引する場合には、流路開閉装置４４が第２変位部３８の変位よりインク流路１５を閉塞する。一方、ポンプ４３を吐出駆動させてインクをポンプ室３１ａ内から吐出する場合には、流路開閉装置４４が第２変位部３８の変位の解消よりインク流路１５を開放する。したがって、ポンプ４３の吸引駆動と吐出駆動の切り替えに連動して流路開閉装置４４によるインク流路１５の開閉を行うことができる。

（３）ポンプ４３は、吸引駆動時にはチューブポンプ４５の駆動に伴ってポンプ４３の第１変位部３７がコイルスプリング４２の付勢力に抗して第１空気室３４ａ側に変位することで第１空気室３４ａの容積が減少する一方、その減少分だけポンプ室３１ａの容積が増加してポンプ室３１ａ内の圧力が減圧状態となる。そして吐出駆動時には、第１空気室３４ａの負圧状態を大気開放により解消し、第１変位部３７がコイルスプリング４２の付勢力に従ってポンプ室３１ａ側に変位することで第１空気室３４ａの容積が増加する一方、その増加分だけポンプ室３１ａの容積量が減少してポンプ室３１ａ内の圧力が加圧状態となる。そのため、ポンプ４３をポンプ駆動させてインクを供給する場合には、ポンプ４３を吸引駆動する場合にのみコイルスプリング４２の付勢力に抗して第１変位部３７を撓み変形させればよく、逆の場合はコイルスプリング４２の付勢力で第１変位部３７が元の状態に変位するので、ポンプ４３の駆動負荷を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図３に基づいて説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態との対比において、インク供給装置１４が圧力発生装置としてチューブポンプ４５の代わりにピストンポンプ５３を備える点及び第１空気室３４ａ内には付勢部材としてのコイルスプリング４２が備えられていない点で異なり、その他の点では第１実施形態とほぼ同一の構成となっている。そのため、以下では上記第1実施形態と相違する点について主に説明することにし、同一の構成については同一の符号を付し、その重複した説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態のインク供給装置１４は、圧力発生装置としてのピストンポンプ５３を備えている。ピストンポンプ５３は有底筒状のシリンダ５４を有しており、シリンダ５４内には第３変位部としてのピストン５５が進退移動自在に内装されている。そして、ピストン５５とシリンダ５４の内面との間にはピストン５５の進退移動に伴い容量が変化する第１連通室５６ａ及び第２連通室５６ｂがピストン５５によって区画形成されている。また、シリンダ５４におけるピストン５５の第１連通室５６ａ側の側面と対向する壁部にはシール機能付きの貫通孔５４ａが形成され、この貫通孔５４ａにはピストン５５の進退方向と平行な方向に延びる軸部材５７が摺動自在に挿通されている。そして、軸部材５７は、その一端が第１連通室５６ａ内においてピストン５５に連結されると共に、その他端がシリンダ５４の外部において当該軸部材５７を進退方向に駆動するピストン駆動装置５８に対して動力伝達可能に連結されている。

さらに、シリンダ５４における第１連通室５６ａの周壁部分には第１接続口５９が形成されると共に、第２連通室５６ｂの周壁部分には第２接続口６０が形成されている。そして、第１接続口５９に接続された第１流路チューブ６１を介して第１連通室５６ａはポンプ４３の第１空気室３４ａに連通し、第２接続口６０に接続された第２流路チューブ６２を介して第２連通室５６ｂは流路開閉装置４４の第２空気室３５ａに連通している。

ピストンポンプ５３は、シリンダ５４内でのピストン５５の進退移動に伴い、第１連通室５６ａ内の容積が増加する場合には、第１空気室３４ａ内の空気が第１連通室５６ａに流入することにより、第１空気室３４ａが減圧されるようになっている。また、そのときには、第２連通室５６ｂの容積が減少して第２連通室５６ｂ内の空気が第２空気室３５ａに流入することにより、第２空気室３５ａが加圧されるようになっている。その一方、ピストンポンプ５３は、シリンダ５４内でのピストン５５の進退移動に伴い、第１連通室５６ａ内の容積が減少する場合には、第１連通室５６ａ内の空気が第１空気室３４ａに流入することにより、第１空気室３４ａが加圧されるようになっている。また、そのときには、第２連通室５６ｂの容積が増加して第２空気室３５ａ内の空気が第２連通室５６ｂに流入することにより、第２空気室３５ａが減圧されるようになっている。また、本実施形態においては、第１空気室３４ａ内にはコイルスプリングは備えられていない。

そして、ポンプ４３は、ピストンポンプ５３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。その一方、ポンプ４３は、ピストンポンプ５３によって第１空気室３４ａ内が加圧されることによって、第１変位部３７がポンプ室３１ａの容積を減少する方向に変位してポンプ室３１ａ内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。また、流路開閉装置４４は、第２空気室３５ａ内が加圧されることによってインク流路１５を閉塞する一方、第２空気室３５ａが減圧されることによって、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１５を開放するようになっている。

次に、以上のように構成された本実施形態のプリンター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。
始めに、ポンプ４３が吸引駆動する場合について、図３（ａ）に基づいて説明する。

まず、ポンプ４３を吸引駆動させるためには、ピストンポンプ５３の駆動に伴い、ピストン５５が第１連通室５６ａの容積が増加する方向に移動し、この第１連通室５６ａに第１流路チューブ６１を介して接続された第１空気室３４ａ内が負圧状態になる。

そのため、図３（ａ）に示すように、第１変位部３７が第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、ピストンポンプ５３の第２連通室５６ｂに第２流路チューブ６２を介して接続された第２空気室３５ａ内は加圧状態になる。そのため、第２変位部３８が圧力室３２ａ側に変位して、第２空気室３５ａ内の容積を増加させる。すると、この第２空気室３５ａの容積増加に伴う第２変位部３８の変位により、インク流路１５が閉塞される。

次に、ポンプ４３が吐出駆動する場合について、図３（ｂ）に基づいて説明する。
ポンプ４３が吐出駆動する際には、ピストンポンプ５３の駆動に伴い、ピストン５５が第１連通室５６ａの容積が減少する方向に移動し、この第１連通室５６ａに第１流路チューブ６１を介して接続された第１空気室３４ａ内が加圧状態になる。

そのため、図３（ｂ）に示すように、第１変位部３７がポンプ室３１ａ側、すなわち、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、この第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、ピストンポンプ５３の第２連通室５６ｂに第２流路チューブ６２を介して接続された第２空気室３５ａ内は減圧状態になる。そのため、第２変位部３８が第２空気室３５ａ側に変位して、第２空気室３５ａ内の容積を減少させる。すると、この第２空気室３５ａの容積減少に伴う第２変位部３８の変位により、インク流路１５が開放される。

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説明する。
本実施形態においても、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、第２空気室３５ａ及び第２変位部３８によって構成される流路開閉装置４４がチョーク弁として機能するようになっている。

まず、閉塞段階として、図３（ａ）に示すように、ピストン５５の進退移動に伴い、ピストンポンプ５３の第１連通室５６ａの容積が増加し、この第１連通室５６ａに第１流路チューブ６１を通じて接続された第１空気室３４ａ内が負圧状態になると共に、第２連通室５６ｂに第２流路チューブ６２を通じて接続された第２空気室３５ａ内は加圧状態になる。そのため、インクがポンプ室３１ａに吸引されると共に、第２変位部３８が圧力室３２ａ側に変位してインク流路１５ｄの上流端開口が閉塞される。

次に、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、インク流路１５ｄ及び圧力室３２ａ内が減圧される。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、ピストン５５の進退移動に伴い、ピストンポンプ５３の第１連通室５６ａの容積が減少する。すると、図２（ｂ）に示すように第１空気室３４ａ内が加圧状態になると共に、第２空気室３５ａ内は減圧状態になる。そのため、第２変位部３８が第２空気室３５ａ側に変位すると共に、ポンプ４３からのインクの吐出圧によりインク流路１５ｄの上流側開口が開放される。

そして、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。
以上説明した第２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。

（４）第１空気室３４ａと第２空気室３５ａとに連通するピストンポンプ５３の第１連通室５６ａ及び第２連通室５６ｂのうちの何れか一方の容積を変更することにより、インク供給装置１４のポンプ４３のポンプ駆動及び流路開閉装置４４によるインク流路１５の開閉を行うことができる。

なお、上記各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。
・第１実施形態において、ポンプ４３の吐出駆動時にチューブポンプ４５を逆転駆動させて第１空気室３４ａを加圧すると共に第２空気室３５ａを減圧させてインク流路１５を開放してもよい。この場合には、第１空気室３４ａ内にコイルスプリングを備えなくてもよくなるため、部品点数を削減することができる。

・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。
・第１空気室３４ａと第２空気室３５ａとに個別に圧力発生装置を接続し、駆動させ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第１変圧室（第１空気室３４ａ）及び第２変圧室（第２空気室３５ａ）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。

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…第１変圧室としての第１空気室、３５ａ…第２変圧室としての第２空気室、３７…第１変位部、３８…第２変位部、４２…付勢部材としてのコイルスプリング、４３…ポンプ、４４…流路開閉装置、４５…圧力発生装置としてのチューブポンプ、５３…圧力発生装置としてのピストンポンプ、５５…第３変位部としてのピストン、５６ａ…第１連通室、５６ｂ…第２連通室。

Claims (6)

1. 流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変位部が該第１変位部を介して前記ポンプ室と区画された容積可変の第１変圧室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と、
   前記流体供給流路における前記ポンプ室よりも下流側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変位部が該第２変位部を介して前記圧力室と区画された容積可変の第２変圧室の圧力変化に応じて変位することにより前記流体供給流路を開放又は閉塞する流路開閉装置と、
   前記第１変圧室及び前記第２変圧室の各々に連通して前記第１変圧室及び前記第２変圧室のうち一方の変圧室の容積を増加させるように当該一方の変圧室に作用させる正圧を発生させた場合には他方の変圧室の容積を減少させるように当該他方の変圧室に作用させる負圧を発生させる圧力発生装置と、
   を備えたことを特徴とする流体供給装置。
2. 請求項１に記載の流体供給装置において、
   前記ポンプは、前記圧力発生装置からの負圧の作用による前記第１変圧室の減圧に基づき前記第１変位部が前記第１変圧室の容積が減少する方向に変位して前記ポンプ室に前記流体を引き入れる吸引駆動をするとともに、前記圧力発生装置からの正圧の作用による前記第１変圧室の加圧に基づき前記第１変位部が前記第１変圧室の容積が増加する方向に変位して前記ポンプ室から前記流体を吐出する吐出駆動をする一方、
   前記流路開閉装置は、前記圧力発生装置からの正圧の作用による前記第２変圧室の加圧に基づき前記第２変位部が前記第２変圧室の容積が増加する方向に変位して前記流体供給流路を閉塞するとともに、前記圧力発生装置からの負圧の作用による前記第２変圧室の減圧に基づき前記第２変位部が前記第２変圧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開放する
   ことを特徴とする流体供給装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の流体供給装置において、
   前記圧力発生装置は、前記第１変圧室に連通する第１連通室と前記第２変圧室に連通する第２連通室とを区画しつつ変位可能な第３変位部が、前記第１連通室及び前記第２連通室のうち一方の容積を増加させた場合には他方の容積を減少させるように変位することにより前記第１変圧室及び前記第２変圧室のうち一方の変圧室を加圧すると共に他方の変圧室を減圧する
   ことを特徴とする流体供給装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の流体供給装置において、
   前記ポンプは前記第１変位部を前記ポンプ室の容積が減少する方向又は増加する方向に付勢する付勢部材を備えていることを特徴とする流体供給装置。
5. 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のうちのいずれか一項に記載の流体供給装置と、を備えたことを特徴とする流体噴射装置。
6. 流体供給源となる上流側から下流側に向けて流体供給流路を介して流体を供給する流体供給方法であって、
   前記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変位部を介して前記ポンプ室と区画された第１変圧室と、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変位部を介して前記圧力室と区画された第２変圧室とに連通して、前記第１変圧室及び前記第２変圧室の各々の容積を増減させるように加圧又は減圧する圧力発生装置が前記第１変圧室を減圧して該第１変圧室の容積が減少する方向に前記第１変位部を変位させて前記ポンプ室に前記流体を引き入れるとともに、前記第２変圧室を加圧して該第２変圧室の容積が増加する方向に前記第２変位部を変位させて前記流体供給流路を閉塞させる閉塞段階と、
   前記圧力発生装置が前記第１変圧室を加圧して該第１変圧室の容積を増加する方向に前記第１変位部を変位させて前記ポンプ室から前記流体を吐出させるとともに、前記第２変圧室を減圧して該第２変圧室の容積が減少する方向に前記第２変位部を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。

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