JP5853845B2 - 液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体噴射装置に関し、特に液体噴射ヘッドに液体を供給する液体流路の構成に関する。

一般に、液体を媒体に対して噴射させる液体噴射装置の一種として、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、インクカートリッジ（液体供給源）から供給されたインク（液体）を液体噴射ヘッドに形成された噴射ノズルから媒体（例えば用紙）に対して噴射することにより印刷を行っている。そして、このようなプリンターでは、近年、高画質の印刷を実現するために、顔料インクが使用されることがある。

顔料インクは、時間が経過するとインク溶媒内で顔料粒子が沈降し、顔料インクの濃度に偏りが生じて色味が変わるという問題を有している。特に、インクカートリッジから液体噴射ヘッドまでの液体流路が長い場合は、この液体流路内で顔料粒子が沈降しやすくなる。従って、インクカートリッジから撹拌されたインクが液体流路に供給されても、インクカートリッジと液体噴射ヘッドとの間の液体流路において顔料インクの濃度の偏りを抑えられなければ、顔料インクの色味の変化を抑えることも難しくなってしまう。

そこで、液体流路におけるインクを撹拌する技術が、例えば特許文献１に提案されている。この技術は、ローラーが可撓性のチューブを押し潰しながら回転するチューブポンプを用いて液体流路の一部を構成する循環流路内に圧力変動を起こすことによって液体流路内にインクの流れを起こしてインクを撹拌する技術である。

特開２０１１−２５５６４３号公報

ところで、プリンターでは、液体流路側から液体供給源側へインクが逆流しないようにするべく、通常は液体供給源と循環流路との間に逆止弁が設けられている。このため、特許文献１に開示されているようにチューブポンプによって繰り返し発生する圧力変動を用いて循環流路のインクを流動させる場合、この圧力変動によって循環流路内が減圧状態となった際に、液体供給源側から逆止弁を介して循環流路内にインクが流入する現象が生じる。

したがって、チューブポンプを長い時間駆動すると、繰り返し発生する減圧状態によって液体収容体から循環流路に流入したインクが循環流路内において次第に増加し、循環流路内のインクの圧力が上昇していくことになる。その結果、循環流路（液体流路）が複数のチューブの接続によって形成されている場合は、チューブ間の接続が外れたり、あるいはチューブが破裂したりしてしまうことが起こり得る。

なお、こうした実情は、インクジェット式プリンターに限らず、液体供給源側から逆止弁が設けられた液体流路を介して液体を噴射機構へ供給し、その噴射機構を通じて上記液体を噴射する液体噴射装置においては、概ね共通するものとなっていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ポンプ動作に伴う循環流路内の圧力上昇を抑制することができる液体噴射装置を実現することを主な目的とする。

上記目的を達成するために、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、液体供給源側となる上流側から前記液体を下流側の前記液体噴射ヘッドに供給する第１の液体流路と、前記第１の液体流路に設けられ、前記液体噴射ヘッド側が減圧することで開弁する圧力制御弁と、前記第１の液体流路における前記圧力制御弁よりも上流側に設けられ、前記圧力制御弁側から上流側へ逆流する前記液体を閉弁することによって阻止する逆止弁と、前記第１の液体流路における前記圧力制御弁と前記逆止弁との間において前記第１の液体流路と両端が接続され、前記第１の液体流路との間で前記液体が循環する循環流路を形成する第２の液体流路と、前記第２の液体流路に設けられ、動作することによって前記液体を前記循環流路内において一方向に流動させる循環ポンプと、一端が前記循環流路に接続され、他端が前記第１の液体流路における前記逆止弁よりも前記液体供給源側となる上流側の流路部位に接続された第３の液体流路と、を備えた。

この構成によれば、循環ポンプの動作の際に逆止弁を介して液体供給源側となる上流側から循環流路に液体が流入しても、そのとき流入する液体は、第３の液体流路によって循環流路から逆止弁の上流側に戻した液体を含む液体とされる。そのため、こうした第３の液体流路がない場合に比較して、循環流路内の液体の増加が抑制され、循環流路内の液体の圧力上昇を抑制することができる。

本発明の液体噴射装置において、前記第３の液体流路は、前記一端が前記循環流路における前記第２の液体流路において前記循環ポンプよりも前記一方向側となる流路部位に接続されている。

この構成によれば、第２の液体流路において循環ポンプによって一方向側に加圧されて流動する液体を第３の液体流路を介して確実に液体供給源側となる上流側に戻すことができるので、循環流路内の液体の圧力上昇を高い確率で抑制することができる。

本発明の液体噴射装置において、前記逆止弁を第１の逆止弁としたとき、前記第１の液体流路における前記第３の液体流路の前記他端が接続された流路部位よりも更に前記液体供給源側となる上流側に設けられる第２の逆止弁と、一端が前記循環流路に接続され、他端が前記第１の液体流路における前記第２の逆止弁よりも前記液体供給源側となる上流側の流路部位に接続された第４の液体流路と、を更に備えた。

この構成によれば、液体供給源側から循環流路に流入する液体が増加しても、流入する液体を、循環流路側から第３の液体流路に加えて更に第４の液体流路によって液体供給源側に戻した液体とすることができるので、循環流路内の液体の増加を抑制することができる。

本発明の液体噴射装置において、少なくとも前記逆止弁と前記圧力制御弁との間の前記第１の液体流路および前記第２の液体流路のいずれかの流路部位に、前記液体が加圧された状態で一時的に貯留される液体貯留部が設けられていることを特徴とする液体噴射装置。

この構成によれば、液体供給源側から逆止弁を介して循環流路側に流入する液体が増加しても、増加した液体は液体貯留部に一時的に貯留されるので、循環流路内を脈動する液体の圧力変化を抑制することができる。

本発明に係る液体噴射装置の一実施形態となるプリンターの概略構成図。 本実施形態のプリンターにおいて、循環流路と帰還流路とが設けられた液体流路の構成を示す模式図。 帰還流路が設けられていない循環流路におけるインクの循環動作を示す模式図で、（ａ）はチューブポンプによる加圧によってインクが循環流路を循環する状態を示す図、（ｂ）はチューブポンプによる減圧によってインクが循環流路内に流入する状態を示す図。 帰還流路が設けられた循環流路におけるインクの循環動作を示す模式図で、（ａ）はチューブポンプによる加圧によってインクが循環流路を循環する状態を示す図、（ｂ）はチューブポンプによる減圧によってインクが循環流路内に流入する状態を示す図。 （ａ）は帰還流路の有無による循環流路内のインクの圧力変動の差異を示すグラフ、（ｂ）は帰還流路の有無によるインクの流動態様の差異を比率で示す比較表。 帰還流路を複数備えた液体流路の変形例を示す模式図。 インクの流路部位に液体貯留部が設けられた液体流路の一例を示す模式図。

以下、本発明にかかる液体噴射装置をインクジェット式プリンター（以下、「プリンター」と略す場合もある）に具体化した実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態のプリンターは、一方向に搬送される媒体に対して液体供給源から供給される液体を液体噴射ヘッドから噴射して文字や図形を含む画像等を形成する。

図１に示すように、液体噴射装置の一例としてのプリンター１１における略矩形箱状をなすフレーム１２内の重力方向側となる下部には、その長手方向Ｘに沿って媒体の一例である用紙Ｓを、画像形成時つまり印刷時に支持するための支持部材１３が延設されている。そして、用紙Ｓの搬送方向Ｙとは逆方向となるフレーム１２の後方の下部に設けられた図示しない紙送りモーターの駆動に基づいて図示しない紙送り機構が駆動され、用紙Ｓが、この紙送り機構によって、支持部材１３上を支持部材１３の短手方向（前方向）に搬送される。

また、フレーム１２の長手方向Ｘの一端側（本実施形態では搬送方向Ｙの前方側から見て右端側）に配設されたカートリッジホルダー１４には、液体の一例としてのインクを収容する液体収容体の一例としてのインクカートリッジ１５が、液体供給源として複数個（ここでは４つ）着脱可能に装着されている。なお、本実施形態において、各インクカートリッジ１５は互いに異なる色のインクがそれぞれ収容されてカートリッジホルダー１４に装着されている。また、各インクカートリッジ１５には顔料インクが収容されている。

フレーム１２内には長手方向Ｘに沿って延びるガイド軸１９が架設されているとともに、このガイド軸１９にはキャリッジ２０が摺動可能に支持されている。キャリッジ２０は、フレーム１２の搬送方向における上流側（後方側）に設けられたキャリッジモーター１６によって回転駆動される無端状のタイミングベルト１７の一部に固定されている。従って、キャリッジ２０は、キャリッジモーター１６の駆動によりタイミングベルト１７が駆動されることによってガイド軸１９に沿って長手方向Ｘを走査方向として往復移動される。また、キャリッジ２０には、下面側にインクを噴射する複数の噴射ノズル（不図示）が設けられた液体噴射ヘッド２１と、各インクカートリッジ１５に対応して設けられ液体噴射ヘッド２１へのインクの供給を制御する複数（ここでは４つ）のバルブユニット２５と、が搭載されている。

フレーム１２内においてキャリッジ２０の走査方向に沿う移動範囲における一端側（本実施形態では搬送方向矢視で右端側）は媒体噴射領域以外の非媒体噴射領域であり、この領域にはホーム位置ＨＰが設けられている。そして、このホーム位置ＨＰには、液体噴射ヘッド２１に対して各種メンテナンス処理を行うためのメンテナンス装置２２が配設されている。

メンテナンス装置２２は、ホーム位置ＨＰに移動した液体噴射ヘッド２１に対して図示しないキャップを下方から上昇させて当接させ、その当接によって形成される閉空間を図示しない吸引ポンプによって負圧状態にすることにより、噴射ノズルからインクを吸引する。あるいは、ホーム位置ＨＰに移動した液体噴射ヘッド２１の噴射ノズルからインクを強制的に噴射させるとともに、噴射されたインクを受容する。こうすることで、メンテナンス装置２２は、噴射ノズルから例えば増粘したインクを排出して、噴射ノズルからのインクの噴射動作を安定させるためのメンテナンスを行う。

さて、本実施形態では、一端が液体供給源となるインクカートリッジ１５に接続され、他端がインクカートリッジ１５の下流側に位置するバルブユニット２５を介して液体噴射ヘッド２１に接続されたインク供給チューブ３１を、第１の液体流路として備えている。従って、インクは、それぞれのインク供給チューブ３１によって各インクカートリッジ１５から液体噴射ヘッド２１に供給される。

バルブユニット２５には、噴射ノズルからインクが噴射されてインクの圧力が下がった場合に開弁して液体噴射ヘッド２１（噴射ノズル）に対して上流側からインクを供給する所謂自己封止弁として機能する圧力制御弁２４が備えられている。インク供給チューブ３１はこの圧力制御弁２４の上流側に接続されている。

また、インク供給チューブ３１には、圧力制御弁２４よりも上流側において、開閉弁２３ａを備えた逆止弁２３が設けられている。開閉弁２３ａは、インクが上流側のインクカートリッジ１５側から下流側の圧力制御弁２４側に向かって流れる場合は開弁する一方、下流側の圧力制御弁２４側から上流側のインクカートリッジ１５側へ向かってインクが流れようとする場合は閉弁してその流れを阻止する。

さらに、図１ではブロックとして図示されているが、インク供給チューブ３１には、その両端がインク供給チューブ３１に接続された第２の液体流路が設けられ、この第２の液体流路によってインク供給チューブ３１との間で循環流路ＪＦが形成される。さらに、その一端が循環流路ＪＦにおける流路部位に、その他端がインク供給チューブ３１に、それぞれ接続された第３の液体流路によって、帰還流路ＫＦが形成される。

この循環流路ＪＦと帰還流路ＫＦについて、図２を参照して説明する。本実施形態では各循環流路ＪＦおよび帰還流路ＫＦは各インクカートリッジ１５について全て同じ構成を有する。従って、ここでは代表して一つの循環流路ＪＦおよび帰還流路ＫＦについて説明する。このため、図２では、一つの循環流路ＪＦと帰還流路ＫＦとが、他の構成要素を含めて模式的に図示されている。また図２では、循環流路ＪＦおよび帰還流路ＫＦを構成する各構成要素が一続きの連続する部材で図示されているが、実際には互いに接続された複数の部材によって形成されている。

図２に示すように、循環流路ＪＦは、インク供給チューブ３１に対してその両端が接続部Ｃ１，Ｃ２によって接続された第２の液体流路としてのインク循環チューブ３２を備え、このインク循環チューブ３２とインク供給チューブ３１との間でインクが循環するように形成されている。そして、インク循環チューブ３２には、インクを循環流路ＪＦ内において一方向に流動させるポンプ動作を行うチューブポンプ４０が循環ポンプとして設けられている。

チューブポンプ４０は、可撓性を有するチューブ（ここではインク循環チューブ３２の一部）が、円弧状に支持されて形成された湾曲部３２Ｒにおいて、駆動源によって回転される回転体４１の一方向への回転に伴って回転体４１に移動可能に備えられたローラー４２によって押し潰される。そして、ローラー４２がこの押し潰し状態を維持しながら回転（公転）することによってインクを回転方向へ押し出すことにより、インクを循環流路ＪＦ内において一方向に流動させる。すなわち、図２において矢印Ｒで示す方向へローラー４２が回転して湾曲部３２Ｒに進入すると、ローラー４２はガイド孔４３に沿って回転体４１の回転中心から離れるように移動してインク循環チューブ３２を押し潰す。この押し潰しによってインク循環チューブ３２内のインクは加圧された状態となる。そしてローラー４２がインク循環チューブ３２を押し潰しながら回転体４１と一緒に湾曲部３２Ｒに沿って回転（公転）することによって、インク循環チューブ３２内のインクは、加圧されながらローラー４２の回転方向に押し出されて循環流路ＪＦ内を一方向に流動させられる。

その後、ローラー４２が回転（公転）してインク循環チューブ３２の湾曲部３２Ｒから離脱すると、インク循環チューブ３２は押し潰し状態が開放されたローラー４２を、押し潰しに抗する反力によってガイド孔４３に沿って回転中心側に近づくように移動させる。この結果、インク循環チューブ３２は、潰れたチューブ形状が急速に元のチューブ形状に戻るため、このチューブ形状の戻りによってインク循環チューブ３２内のインクは減圧された状態となる。このように、チューブポンプ４０は動作中においてインク循環チューブ３２内のインクに対して加圧状態と減圧状態との間での圧力変動（脈動）を生じさせる循環ポンプである。

帰還流路ＫＦは、その一端が、チューブポンプ４０に対してポンプ動作によってインクが流れる一方向側に位置するインク循環チューブ３２の流路部位において、接続部Ｃ３によって接続された第３の液体流路としてのインク帰還チューブ３３を備えている。また、インク供給チューブ３１における逆止弁２３と接続部Ｃ１との間に、逆止弁２３側から下流側の接続部Ｃ１側へインクが流れる場合は開弁し、接続部Ｃ１側から上流側の逆止弁２３側へインクが流れる場合は閉弁する開閉弁２７ａを備えた逆止弁２７を備えている。そして、インク帰還チューブ３３の他端が、逆止弁２７よりもインクカートリッジ１５側となる上流側であって逆止弁２３よりも下流側に位置するインク供給チューブ３１の流路部位に対して、接続部Ｃ４によって接続されている。これにより、帰還流路ＫＦは、インク帰還チューブ３３によって、循環流路ＪＦから逆止弁２７よりも液体供給源としてのインクカートリッジ１５側（上流側）にインクを帰還させる。

次に、このようにインク供給チューブ３１に対して循環流路ＪＦおよび帰還流路ＫＦが設けられた本実施形態のプリンター１１におけるインクの攪拌作用について説明する。その前に、本実施形態の攪拌作用に対する理解を容易にするため、比較例として帰還流路ＫＦを備えない循環流路ＪＦのみが設けられたプリンター１１におけるインクの攪拌作用について、図３（ａ），（ｂ）を参照して先に説明する。

図３（ａ）に示すように、チューブポンプ４０においてローラー４２がインク循環チューブ３２の湾曲部３２Ｒに進入してインク循環チューブ３２を押し潰しながら回転するポンプの動作状態では、湾曲部３２Ｒから押し出されたインクがインク循環チューブ３２において加圧され、図中実線矢印Ｆａで示す方向に流れる。この結果、インク循環チューブ３２との間で循環流路ＪＦを構成するインク供給チューブ３１における接続部Ｃ１，Ｃ２間では、液体噴射ヘッド２１にインクを供給する際に流れるインクの流れ方向とは反対方向、すなわち下流側から上流側へ向かう方向にインクが流れる。

このとき、チューブポンプ４０の動作によってインク供給チューブ３１を下流側から上流側に流れるインクによって、逆止弁２３の下流側におけるインクの圧力が上昇するため、図中白抜き矢印Ｆｐで示すように逆止弁２３側への圧力が生じる。このため、開閉弁２３ａが閉弁してインクカートリッジ１５側から循環流路ＪＦ側にインクが流れないように阻止される。また、液体噴射ヘッド２１側へは、圧力制御弁２４によって流路が閉弁されているため、インク供給チューブ３１においてインクの圧力が上昇しても液体噴射ヘッド２１側へインクが流れることはない。

次に、図３（ｂ）に示すように、チューブポンプ４０においてローラー４２がさらに回転（公転）し、インク循環チューブ３２の湾曲部３２Ｒから離脱すると、ローラー４２によって押し潰されていたインク循環チューブ３２が元のチューブ形状に戻ることによって湾曲部３２Ｒにおいてインクが減圧される。このため、循環流路ＪＦにおいて図中破線矢印Ｆｂで示すように接続部Ｃ２から湾曲部３２Ｒに向かう方向へのインクの流れが生ずる。なお、このとき接続部Ｃ１からインク循環チューブ３２に沿って湾曲部３２Ｒへ向かって流れるインクは、その流速の変化を伴うもののほぼ同方向への流れが維持される。

この結果、インク供給チューブ３１においても、インク循環チューブ３２と同様に図中破線矢印Ｆｂで示すように接続部Ｃ１から接続部Ｃ２へ向かうインクの流れが生じ、逆止弁２３の下流側に位置するインクを引き込もうとするために逆止弁２３の下流側の圧力を降下させる。この結果、図中破線矢印Ｆｓで示すように、インクカートリッジ１５から逆止弁２３を介して、インクが循環流路ＪＦ側に流入する。一方、液体噴射ヘッド２１側とは圧力制御弁２４によってインク流路が閉弁されているため、インク供給チューブ３１内のインク圧力が降下して減圧状態となっても液体噴射ヘッド２１側からインクは流入（逆流）しない。この結果、インクカートリッジ１５から逆止弁２３を介して下流側に所定量のインクが流入し、逆止弁２３と圧力制御弁２４との間のインク流路、つまりインク供給チューブ３１および循環流路ＪＦに蓄積される。

従って、チューブポンプ４０が動作してインクの攪拌が継続して行われると、チューブポンプ４０の動作に伴うインクの圧力変動が生ずる度に、このようなインクカートリッジ１５から逆止弁２３を介してその下流側に所定量のインクが流入する現象が引き起こされる。すなわち、図３（ａ）に示したインクの循環流動状態と、図３（ｂ）に示したインクカートリッジ１５側からのインクの流入状態とが繰り返して発生する。このため、逆止弁２３と圧力制御弁２４との間のインク流路において、インクカートリッジ１５側から流入したインクが徐々に蓄積されて増加し、循環流路ＪＦ内のインクの圧力が上昇していくことになる。その結果、前述するように、例えば循環流路ＪＦが複数の流路部材の接続によって形成されている場合は、流路部材間の接続が外れたり、あるいは流路部材そのものが破裂したりしてしまうことになる。

そこで、本実施形態では循環流路ＪＦに加えて帰還流路ＫＦを備えることによって、インクの攪拌動作に際して生ずる循環流路ＪＦ内のインクの圧力上昇を抑制する。以下、本実施形態のプリンター１１におけるインクの攪拌作用について図４（ａ），（ｂ）を参照して説明する。

図４（ａ）に示すように、チューブポンプ４０においてローラー４２がインク循環チューブ３２の湾曲部３２Ｒを押し潰しながら回転するポンプの動作状態では、図中実線矢印Ｆａで示すように、湾曲部３２Ｒから加圧されて押し出されたインクが循環流路ＪＦを一方向に流れて循環流動する。すなわち、インク循環チューブ３２を流れるインクは、接続部Ｃ２に向かって流れてインク供給チューブ３１の下流側に流入する。

このとき、インク循環チューブ３２を流れるインクのうち一部のインクは、接続部Ｃ３からインク帰還チューブ３３へ流れることになる。このため、インク供給チューブ３１内を下流側の接続部Ｃ２から上流側の接続部Ｃ１へ向かって流れるインクの液量は、接続部Ｃ３においてインク帰還チューブ３３へ流れることによって、湾曲部３２Ｒにおいて押し出されるインクの液量よりもインク帰還チューブ３３へ流れる分少なくなる。

このインク循環チューブ３２から接続部Ｃ３を介してインク帰還チューブ３３へ流入した一部のインクは、図中実線矢印Ｆｋで示すように接続部Ｃ４側へ流れ、逆止弁２３の下流側であって逆止弁２７の上流側に位置するインク供給チューブ３１の流路部位に流入する。この結果、インク供給チューブ３１において、インク帰還チューブ３３から接続部Ｃ４を介して流入するインクによって逆止弁２７の上流側におけるインク圧力が上昇する。一方、逆止弁２７の下流側では、インク供給チューブ３１を下流側から上流側に向かって流れるインクによってインクの圧力が上昇する。従って、逆止弁２７は、その上流側および下流側の双方においてインクの圧力が上昇する。

このとき、逆止弁２７の上流側のインクの圧力が下流側のインクの圧力よりも大きい場合は、開閉弁２７ａが図中二点鎖線で示すように開弁して逆止弁２７を介して接続部Ｃ４側から接続部Ｃ１側へ向かってインクが流れ、循環流路ＪＦ内に流入する。このインクの流れによって逆止弁２７の下流側のインクの圧力を上昇させるとともに、インク供給チューブ３１において接続部Ｃ１に対して下流側からへ流れ込むインクと合流して、接続部Ｃ１からインク循環チューブ３２に沿って湾曲部３２Ｒに向かって流れる。そして、逆止弁２７の下流側の圧力と上流側の圧力とがほぼ同じ状態もしくは下流側の圧力が大きい状態になると、逆止弁２７の開閉弁２７ａが図中実線で示すように閉弁して、接続部Ｃ４側から接続部Ｃ１側へ向かうインクの流れが停止する。

この結果、インク帰還チューブ３３、および逆止弁２３と逆止弁２７との間のインク供給チューブ３１において、インクが加圧状態で滞留することになる。従って、インク循環チューブ３２とインク供給チューブ３１との間の循環流路ＪＦにおいては、インク帰還チューブ３３から逆止弁２７を介してインクが流入することなく、チューブポンプ４０の動作によって一定量のインクが循環する状態となる。

このように循環流路ＪＦをインクが一定量で循環する状態において、逆止弁２３の下流側となる接続部Ｃ４側に位置するインクは、インク帰還チューブ３３を介してチューブポンプ４０によって押し出されるインクによって加圧状態が維持される。このため、開閉弁２３ａは図中白抜き矢印Ｆｐで示すように加圧されて逆止弁２３は閉弁され、インクカートリッジ１５側から逆止弁２３と圧力制御弁２４との間のインク流路内へのインクの流入、すなわち帰還流路ＫＦおよび循環流路ＪＦ内へのインクの流入がほぼ阻止される。

次に、図４（ｂ）に示すように、チューブポンプ４０においてローラー４２がさらに回転し、インク循環チューブ３２の湾曲部３２Ｒから離脱した状態では、ローラー４２によって押し潰されていたインク循環チューブ３２が元の形状に戻ることによってインクが減圧される。このため、循環流路ＪＦにおいて図中破線矢印Ｆｂで示すように接続部Ｃ２および接続部Ｃ３側から湾曲部３２Ｒ側に向かう方向へのインクの流れが生ずる。なお、接続部Ｃ１側からインク循環チューブ３２に沿って湾曲部３２Ｒ側へ向かって流れるインクは、その流速の変化を伴うもののほぼ同方向への流れが維持される。

この結果、比較例と同様に、インク供給チューブ３１において、接続部Ｃ１側から接続部Ｃ２側へ向かうインクの流れが生じ、このインクの流れが逆止弁２７に対して下流側のインクを引き込もうとするために、逆止弁２７の下流側の圧力を降下（減圧）させて開閉弁２７ａを開弁させることになる。

このとき、本実施形態では、比較例とは異なり、インク帰還チューブ３３においても、図中矢印Ｆｒで示すように、インクが加圧状態で維持された接続部Ｃ４側から減圧状態となった接続部Ｃ３側へ向かうインクの流れが生じる。このため、インク供給チューブ３１において、インク帰還チューブ３３から接続部Ｃ３を介してインク循環チューブ３２へインクが流入するために接続部Ｃ１側から接続部Ｃ２側へ向かうインクの液量は、比較例に比べて少量に抑制される。この結果、逆止弁２７を介して接続部Ｃ４側から循環流路内へ流入するインクの液量も同様に、比較例に比べて抑制される。

さらに、本実施形態では、接続部Ｃ３あるいは逆止弁２７を介して接続部Ｃ１側へ流れるインクは、インク帰還チューブ３３、および逆止弁２３と逆止弁２７との間のインク供給チューブ３１において循環流路ＪＦ側から戻されて加圧状態で滞留されたインクである。このため、逆止弁２３の下流側におけるインクの圧力低下（負圧）は、比較例に比べて少なく抑制される。この結果、開閉弁２３ａが図中二点鎖線で示すように開弁することによって、図中破線矢印Ｆｓで示すように逆止弁２３を介してインクカートリッジ１５側から接続部Ｃ４側へ流入するインクは、その流入量が比較例よりも少なく抑制されることになる。なお、インクカートリッジ１５側から接続部Ｃ４側へ流入したインクは、循環流路ＪＦ側から戻されて加圧状態で滞留されたインクに含まれて、逆止弁２７を介して循環流路ＪＦに流入する場合もある。

本実施形態では、インクの攪拌動作が継続して行われることによって、図４（ａ）に示したローラー４２がインク循環チューブ３２の湾曲部３２Ｒに進入する動作状態と、図４（ｂ）に示したローラー４２がインク循環チューブ３２の湾曲部３２Ｒから離脱する動作状態とが繰り返される。そして、これらの動作状態が繰り返される度に、インクカートリッジ１５から逆止弁２３を介して帰還流路ＫＦ（循環流路ＪＦ）に流入するインクの液量は比較例に比べて抑制される。この結果、循環流路ＪＦにおけるインクの圧力上昇は抑制されるとともに、インクカートリッジ１５から逆止弁２３を介して帰還流路ＫＦ（循環流路ＪＦ）に流入して蓄積されるインクの増加量が、帰還流路ＫＦを備えない比較例に比べて抑制される。

この抑制作用の結果の一例について、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
図５（ａ）に示すように、チューブポンプ４０の動作によってインクが押し出されるチューブポンプ４０の出口側における循環流路ＪＦ内のインクの圧力は、図中破線で示した帰還流路が設けられていない比較例での値に比べて、図中実線で示した帰還流路が設けられた本実施形態での値が半分以下に下がっている。また、インクの攪拌動作が終了した時点における循環流路ＪＦ内の残留圧力も、比較例での値に比べて本実施形態での値が相当に小さくなっている。

また、逆止弁２３の下流側であって逆止弁２７の上流側（インクカートリッジ１５側）におけるインクの圧力（負圧）は、図中破線で示した帰還流路ＫＦが設けられていない比較例での値に比べて、図中実線で示した帰還流路ＫＦが設けられた本実施形態での値が、特にインクの攪拌動作を開始時点で相当に小さくなっている。このことから、逆止弁２３を介してインクカートリッジ１５から流入するインクが、帰還流路ＫＦを設けたことによって抑制されていることが判る。

ちなみに、本実施形態によるインクの攪拌動作の一実施結果について、比較例を１００％として対比した表を図５（ｂ）に示した。図５（ｂ）に示したように、本実施形態では、比較例に比べて、チューブポンプ４０の出口側の圧力は４４％に、インクカートリッジ１５側の最大負圧は３６％に、インクカートリッジ１５からの流入インク量は２２．５％に、それぞれ抑制されている。

上記説明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）チューブポンプ４０の動作の際に逆止弁２７を介してインクカートリッジ１５側となる上流側から循環流路ＪＦにインクが流入しても、そのとき流入するインクは、インク帰還チューブ３３によって循環流路ＪＦから逆止弁２７の上流側に戻したインクを含むインクとされる。従って、こうしたインク帰還チューブ３３がない場合に比較して、循環流路ＪＦ内のインクの増加が抑制され、循環流路ＪＦ内のインクの圧力上昇を抑制することができる。

（２）インク帰還チューブ３３は、インク循環チューブ３２においてチューブポンプ４０よりも一方向側となる流路部位に接続されているので、チューブポンプ４０によって一方向側に加圧されて流動するインクを、インク帰還チューブ３３を介して確実にインクカートリッジ１５側となる上流側に戻すことができる。従って、循環流路ＪＦ内のインクの圧力上昇を高い確率で抑制することができる。

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。
・上記実施形態において、帰還流路ＫＦは、インク帰還チューブ３３に加えて、循環流路ＪＦからインクカートリッジ１５側へインクを帰還させるインク流路（第４の液体流路）を更に設けることとしてもよい。本変形例について図６を参照して説明する。

図６に示すように、本変形例では、逆止弁２７を第１の逆止弁としたとき、インク供給チューブ３１において、インク帰還チューブ３３のインク流路の他端が接続された流路部位である接続部Ｃ４よりも更にインクカートリッジ１５側となる上流側に第２の逆止弁としての逆止弁２８を設ける。そして、一端がインク帰還チューブ３３と接続部Ｃ５によって接続され、他端がインク供給チューブ３１における逆止弁２８よりもインクカートリッジ１５側となる上流側であって逆止弁２３の下流側の流路部位に接続部Ｃ６によって接続された第４の液体流路としてのインク帰還サブチューブ３４が設けられる。

このように、インク帰還サブチューブ３４が設けられることによって、チューブポンプ４０の動作によって湾曲部３２Ｒから加圧されて押し出されてインク循環チューブ３２を流れるインクのうちの一部のインクは、接続部Ｃ３からインク帰還チューブ３３およびインク帰還サブチューブ３４へ流れることになる。このため、インク供給チューブ３１内を下流側の接続部Ｃ２から上流側の接続部Ｃ１へ向かって流れるインクの液量は、上記実施形態において流れるインクの液量よりも更に少なくなる。従って、逆止弁２７を介して、逆止弁２７の上流側から下流側の循環流路ＪＦに流入するインクが増加することになる。

このとき、本変形例では、上記実施形態と同様にインク帰還チューブ３３から加圧状態にあるインクが循環流路ＪＦに流入するとともに、逆止弁２８を介してインク帰還サブチューブ３４から加圧状態にあるインクが下流側の接続部Ｃ４側に流入する。従って、逆止弁２７を介して循環流路ＪＦに流入するインクは、ほぼ帰還流路ＫＦによって循環流路ＪＦ側から逆止弁２７の上流側へ戻されたインクとすることができる。

また、インク循環チューブ３２から接続部Ｃ３を介してインク帰還チューブ３３へ流入したインク、および接続部Ｃ５を介してインク循環チューブ３２からインク帰還サブチューブ３４へ流入したインクは、それぞれのインク流路において加圧された状態とされる。従って、次に湾曲部３２Ｒにおいて発生するインクの減圧により、逆止弁２７の下流側において上流側よりインクの圧力が降下した場合、逆止弁２７の上流側から逆止弁２７を介して循環流路ＪＦにインクが流入する。

この場合、本変形例では、逆止弁２７の上流側へは、インク帰還チューブ３３から接続部Ｃ４を介して流入した加圧状態のインクに加えて、逆止弁２８の上流側つまり接続部Ｃ６側からも、インク帰還サブチューブ３４から流入した加圧状態にあるインクが逆止弁２８を介して流入する。この結果、逆止弁２３を介してインクカートリッジ１５から接続部Ｃ６側つまり帰還流路ＫＦ側へ流入するインクは、その流入量が少なく抑制されることになる。

本変形例によれば、上記実施形態の効果（１），（２）に加えて次の効果を奏する。
（３）インク帰還サブチューブ３４を更に備えるので、逆止弁２７を介して上流側から循環流路ＪＦに流入するインクが増加しても、流入するインクを、循環流路ＪＦ側からインク帰還チューブ３３に加えて更にインク帰還サブチューブ３４によって逆止弁２７の上流側に戻したインクとすることができる。従って、循環流路ＪＦ内のインクの増加を抑制することができる。

なお、本変形例において、インク帰還サブチューブ３４を、その一端が、インク循環チューブ３２ではなく、図６において二点鎖線で示すように、循環流路ＪＦにおける接続部Ｃ１，Ｃ２間のインク供給チューブ３１の流路部位に対して接続部Ｃ７によって接続されたインク帰還サブチューブ３４Ａとしてもよい。

・上記実施形態において、インク帰還チューブ３３は、その一端がインク循環チューブ３２におけるチューブポンプ４０の出口側に接続部Ｃ３によって接続されることとしたが、これに限るものでないことは勿論である。インク帰還チューブ３３の一端は、インク循環チューブ３２におけるチューブポンプ４０の入口側、つまり接続部Ｃ１側に接続されてもよい。あるいは、図６において破線で示すように、インク帰還チューブ３３を、その一端が循環流路ＪＦにおける接続部Ｃ１，Ｃ２間のインク供給チューブ３１の流路部位に対して接続部Ｃ７によって接続されたインク帰還チューブ３３Ａとしてもよい。

さらに、第３の液体流路をインク帰還チューブ３３Ａとした場合において、第４の液体流路を上記変形例におけるインク帰還サブチューブ３４としてもよい。
・上記実施形態において、少なくとも逆止弁２３と圧力制御弁２４との間のインク供給チューブ３１およびインク循環チューブ３２のいずれかの流路部位に、インクが加圧された状態で一時的に貯留される液体貯留部５０が設けられていてもよい。この変形例について、図７を参照して説明する。

図７に示すように、本変形例では、インク供給チューブ３１において逆止弁２７と接続部Ｃ１との間の流路部位に、インクを加圧状態で貯留する液体貯留部５０が備えられている。液体貯留部５０は、インク供給チューブ３１とインクの流路が連通する連通部５５を有して形成された容器体５１と、容器体５１内の容積を変化させるように変位する変位板５３とを有している。本変形例では、変位板５３は平板部材で形成され、容器体５１の内側壁５１ａに対してその周縁を密着させながらインク循環チューブ３２との連通部５５側から遠ざかるように移動することによって、容器体５１の内容積を大きくさせ、液体貯留部５０に貯留可能なインクの液量を増加させる。

また、変位板５３は、例えばコイルばねなどで構成される加圧部５４によって内容積が小さく変化させる方向へ移動するように付勢されている。従って、変位板５３が加圧部５４の付勢に抗して移動することによって、液体を、加圧部５４によって加圧された状態とされたままで液体貯留部５０に一時的に貯留可能な液量を増加させる。なお、本変形例では、容器体５１の内側壁５１ａには、上方から見たとき変位板５３と係合するように中心に向かって庇状に飛び出した突起部５２が形成され、変位板５３が、この突起部５２によって加圧部５４の付勢方向への移動が規制された状態が、液体貯留部５０における液体の貯留量がゼロの状態である。

なお、この変位において、変位板５３は、加圧部５４によって内容積が増加する方向と逆方向に加圧されるため、インクを加圧した状態で変位する。換言すれば、液体貯留部５０における加圧部５４の加圧力は、チューブポンプ４０において生ずる加圧力よりも低い圧力とされている。従って、ここでは説明を省略するが、インクの攪拌動作におけるチューブポンプ４０の動作に伴って発生する循環流路ＪＦ内のインクの圧力変化（脈動）は、液体貯留部５０にインクを流入させたり液体貯留部５０からインクを流出させたりすることによって抑制される。すなわち、液体貯留部５０において変位板５３が変位することによって、インク供給チューブ３１を流れるインクを流入および流出させて、その圧力変動を抑制する。

本変形例によれば、上記実施形態の効果（１），（２）に加えて次の効果を奏する。
（４）インクが加圧された状態で一時的に貯留される液体貯留部５０が設けられているので、インクカートリッジ１５側から逆止弁２３を介して循環流路ＪＦ側に流入するインクが増加しても、増加したインクは液体貯留部５０に一時的に貯留されるので、循環流路ＪＦ内を脈動するインクの圧力変化を抑制することができる。

・上記変形例において、液体貯留部５０は、変位板５３を周囲が密閉固定されたダイヤフラムで形成されていてもよい。この場合、加圧部５４として空気を媒体としてダイヤフラムが直接加圧されたり、加圧板を介して加圧されたりしてもよい。

・上記実施形態において、チューブポンプ４０は、液体噴射ヘッド２１にインクを供給する際にインク供給チューブ３１を流れるインクの流れ方向と同じ方向に、インクを循環流路ＪＦ内において流動させることとしてもよい。

・上記実施形態において、循環ポンプは必ずしもチューブポンプ４０に限るものでない。例えば、ダイヤフラムと２つの逆止弁とを用いたダイヤフラムポンプが循環ポンプであってもよい。ダイヤフラムポンプにおいても、ダイヤフラムが往復移動（振動）する際に、インクが脈流するので、ダイヤフラムポンプ内を流れるインクが脈動する。この脈動によって、チューブポンプと同様に、循環流路ＪＦ内においてインクの圧力変動が引き起こされることになる。

・上記実施形態において、インクカートリッジ１５は４つに限るものでなく、４つよりも多くても、あるいは少なくても差し支えない。また、プリンター１１において、液体噴射ヘッド２１は必ずしも走査方向に移動せず、固定された位置で用紙Ｓに対してインクを噴射する構成であってもよい。

・上記実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式のプリンター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に具体化してもよい。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）のような流状体、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、カラーフィルター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がある。あるいは、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ー等であってもよい。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。

１１…液体噴射装置の一例としてのプリンター、２１…液体噴射ヘッド、２３…逆止弁、２４…圧力制御弁、２７…逆止弁（第１の逆止弁）、２８…逆止弁（第２の逆止弁）、２４…圧力制御弁、４０…循環ポンプとしてのチューブポンプ、５０…液体貯留部、ＪＦ…循環流路、ＫＦ…帰還流路。

Claims (4)

1. 液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   液体供給源側となる上流側から前記液体を下流側の前記液体噴射ヘッドに供給する第１の液体流路と、
   前記第１の液体流路に設けられ、前記液体噴射ヘッド側が減圧することで開弁する圧力制御弁と、
   前記第１の液体流路における前記圧力制御弁よりも上流側に設けられ、前記圧力制御弁側から上流側へ逆流する前記液体を閉弁することによって阻止する逆止弁と、
   前記第１の液体流路における前記圧力制御弁と前記逆止弁との間において前記第１の液体流路と両端が接続され、前記第１の液体流路との間で前記液体が循環する循環流路を形成する第２の液体流路と、
   前記第２の液体流路に設けられ、動作することによって前記液体を前記循環流路内において一方向に流動させる循環ポンプと、
   一端が前記循環流路に接続され、他端が前記第１の液体流路における前記逆止弁よりも前記液体供給源側となる上流側の流路部位に接続された第３の液体流路と、
   を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
2. 請求項１に記載の液体噴射装置において、
   前記第３の液体流路は、前記一端が前記循環流路における前記第２の液体流路において前記循環ポンプよりも前記一方向側となる流路部位に接続されていることを特徴とする液体噴射装置。
3. 請求項１または２に記載の液体噴射装置において、
   前記逆止弁を第１の逆止弁としたとき、前記第１の液体流路における前記第３の液体流路の前記他端が接続された流路部位よりも更に前記液体供給源側となる上流側に設けられる第２の逆止弁と、
   一端が前記循環流路に接続され、他端が前記第１の液体流路における前記第２の逆止弁よりも前記液体供給源側となる上流側の流路部位に接続された第４の液体流路と、を更に備えたことを特徴とする液体噴射装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
   少なくとも前記逆止弁と前記圧力制御弁との間の前記第１の液体流路および前記第２の液体流路のいずれかの流路部位に、前記液体が加圧された状態で一時的に貯留される液体貯留部が設けられていることを特徴とする液体噴射装置。