特許 5900730 液体供給装置および印刷装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5900730

(24)【登録日】2016年3月18日

(45)【発行日】2016年4月6日

(54)【発明の名称】液体供給装置および印刷装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/175 20060101AFI20160324BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/175 121

   B41J2/175 171

   B41J2/175 501

【請求項の数】8

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2011-237907(P2011-237907)

(22)【出願日】2011年10月28日

(65)【公開番号】特開2013-94996(P2013-94996A)

(43)【公開日】2013年5月20日

【審査請求日】2014年9月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137823

【氏名又は名称】株式会社ミマキエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100077621

【弁理士】

【氏名又は名称】綿貫 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100146075

【弁理士】

【氏名又は名称】岡村 隆志

(74)【代理人】

【識別番号】100092819

【弁理士】

【氏名又は名称】堀米 和春

(74)【代理人】

【識別番号】100141634

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 善博

(74)【代理人】

【識別番号】100141461

【弁理士】

【氏名又は名称】傳田 正彦

(72)【発明者】

【氏名】井川 知巳

(72)【発明者】

【氏名】横山 誠一

【審査官】 小宮山 文男

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１６０９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２１５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００３／０４１９６４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１−２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を導入する液体導入経路および液体を導出する液体導出経路を有し、液体を貯留する液体室と、
大気とは異なる圧力の空気をエア室へ流入またはエア室から流出させる空圧発生部と、
大気と連通する大気経路および前記空気発生部と連通する空気経路を有し、空気を貯留するエア室と、
前記液体導入経路を開閉する液体流路開閉部と、
前記大気経路を開閉するエア流路開閉部と
を備え、
前記液体室の一部は、可撓性のある隔壁を介して前記エア室の一部と隣り合っており、
前記隔壁は、前記液体室の内圧と前記エア室の内圧との圧力差に応じて、前記液体室または前記エア室側へ撓み、
前記隔壁の変位に伴って、前記液体流路開閉部により前記液体導入経路を開閉し、
前記液体室の他の一部は、可撓性のある対向壁を介して大気と接しており、
前記対向壁は、前記液体室の内圧に応じて、大気側または前記液体室側へ撓み、
前記対向壁の変位に伴って、前記エア流路開閉部により前記大気経路を開閉することを特徴とする液体供給装置。

【請求項2】

請求項１記載の液体供給装置において、
前記隔壁および前記対向壁は、ダイアフラムで構成されていることを特徴とする液体供給装置。

【請求項3】

請求項１または２記載の液体供給装置において、
前記液体流路開閉部を付勢する液体流路開閉部付勢部材と、
前記エア流路開閉部を付勢するエア流路開閉部付勢部材と
を備えることを特徴とする液体供給装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体供給装置において、
前記液体導入経路には、正圧で液体が導入され、
前記空気経路には、前記空圧発生部によって前記エア室へ大気より高い圧力の空気が流入され、
前記液体導出経路から液体が導出されることで前記液体室の内圧が低下し、前記エア流路開閉部が前記大気経路を開放し、
前記エア流路開閉部が開くことで前記エア室の内圧が低下し、前記液体流路開閉部が前記液体導入経路を開放することを特徴とする液体供給装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体供給装置において、
前記空気経路中に設けられ、該空気経路の流路抵抗を増加する流路抵抗増加部を備えることを特徴とする液体供給装置。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体供給装置において、
前記液体導入経路は、液体を前記液体室へ供給する液体供給部と連通され、
前記液体導出経路は、液体をターゲットに対して噴射する液体噴射ヘッドと連通され、
前記液体供給部から前記液体室を介して前記液体噴射ヘッドまでの液体が流れる液体流路中に設けられ、該液体流路を遮断する液体遮断部を備えることを特徴とする液体供給装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体供給装置において、
前記エア室の内圧が所定の範囲を外れたときに、前記液体導入経路を閉鎖する閉鎖機構を備えることを特徴とする液体供給装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体供給装置と、
前記液体導入経路と連通され、液体を前記液体室へ供給する液体供給部と、
前記液体導出経路と連通され、液体をターゲットに対して噴射する液体噴射ヘッドと
を備えることを特徴とする印刷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体供給装置および印刷装置に適用して有効な技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許第３６０６２８２号公報（特許文献１）には、液体収容体と、液体噴射ヘッドと、バルブユニットとを備えた液体噴射装置が記載されている。このバルブユニットは、液体収容体から液体の供給を受けると共に、液体噴射ヘッドへ液体を供給するものである。

【0003】

特許文献１に記載のバルブユニットは、供給路を介して液体収容体に接続された圧力室と、圧力室に液体を供給するために供給路を開放または閉鎖するバルブと、供給路を閉鎖する方向へバルブを付勢する付勢部材と、圧力室内の液体の減少に伴って発生する負圧に基づいて変位し、その変位をバルブに直接伝達することにより、付勢部材の付勢力に抗してバルブを動作させる可撓性のフィルム部材とを備えている。

【0004】

このようなバルブユニットは、液体噴射ヘッドへ液体を供給する動作中においてフィルム部材がバルブに当接した均衡状態を保ち、液体の消費にしたがって僅かにバルブを開放しつつ、圧力室に対して液体を逐次補給するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３６０６２８２号公報（請求項１、図８）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載のようなバルブユニットでは、インクを消費しない状態（付勢部材の付勢力によるＷ１とインク加圧力Ｐ１によりバルブが閉弁状態）からインクを消費した状態となる際に、圧力室内に負圧Ｐ２が発生し、またバルブに当接したフィルム部材の変位反力によるＷ２が発生する。このとき、Ｐ２＞Ｐ１＋Ｗ１＋Ｗ２の関係が成立した場合に、バルブが開弁状態となる。すなわち、負圧Ｐ２に対して、インク加圧力Ｐ１と付勢力によるＷ１と変位反力によるＷ２との和の僅かな差を利用して、直接バルブの開閉を行うため、バルブは僅かな駆動力（低駆動力）で開閉できるものになっている。

【0007】

このようなバルブユニットにおいては、粘性の高い液体（例えば室温におけるＵＶ硬化型インク）を用いた場合、流路抵抗を小さくするため、バルブにより開放または閉鎖される供給路の開口面積（断面積）を大きくすることが考えられる。しかしながら、ヘッドからのインク消費で生じるごく僅かな負圧Ｐ２を利用するバルブであるがために、バルブを大きな駆動力で開閉することができず、供給路におけるバルブの開口面積を大きくすることができないといった問題が生じる。

【0008】

ところで、印刷装置であるインクジェットプリンタ（以下、プリンタという）においては、液体噴射ヘッドであるインクジェットヘッド（以下、ヘッドという）から噴射（吐出）されるインク液滴の形状や飛行軌跡の最適化を図るために、ヘッドの各ノズルに供給されるインクの形状をメニスカスに形成している。メニスカスの破壊を防止するためには、ヘッド内のインク圧を、大気圧に対して僅かに負圧（微負圧）として所定範囲内で保つ必要がある。

【0009】

例えば、特許文献１に記載のバルブユニットをプリンタに搭載し、室温で粘性の高いＵＶ硬化型インク（液体）を用いた場合、前述したようにバルブの開口面積を大きくすることができない。この場合、室温で粘性の高いインクが消費されても補給が間に合わなくなり、所定範囲を越えた負圧となり、各ノズルのインクのメニスカスが破壊するおそれが生じる。

【0010】

本発明の目的は、粘性の高い液体や、大量の液体を供給可能な液体供給装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、粘性の高い液体や、大量の液体を供給可能な液体供給装置を備えた印刷装置を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一実施形態における液体供給装置は、液体を導入する液体導入経路および液体を導出する液体導出経路を有し、液体を貯留する液体室と、大気とは異なる圧力の空気をエア室へ流入またはエア室から流出させる空圧発生部と、大気と連通する大気経路および前記空気発生部と連通する空気経路を有し、空気を貯留するエア室と、前記液体導入経路を開閉する液体流路開閉部と、前記大気経路を開閉するエア流路開閉部とを備え、前記液体室の内圧に応じて、前記エア流路開閉部により前記大気経路を開閉し、前記液体室の内圧と前記エア室の内圧との圧力差に応じて、前記液体流路開閉部により前記液体導入経路を開閉する。

【0012】

これによれば、液体が流れる液体室の内圧の変化をエア室の内圧の変化とすることができ、また液体室の内圧の変化だけでなく、エア室の内圧の変化と合わせて液体流路を開閉することができる。すなわち、液体室の内圧の微小な変化を、エア室の内圧で補助して、液体流路開閉部の駆動力を大きくすることができる。このため、例えば、粘性の高い液体を用いた場合であっても、液体流路の開口面積を大きくすることができ、液体室の内圧を所定の範囲内に保ちながら、必要量の液体を供給することができる。また、液体流路開閉部の駆動を補助する流体を空気などの気体とすることで、特別な供給装置や排出装置を付加することなく、簡易に液体供給装置を構成することができる。

【0013】

そして、前記液体室の一部は、可撓性のある隔壁を介して前記エア室の一部と隣り合っており、前記隔壁は、前記液体室の内圧と前記エア室の内圧との圧力差に応じて、前記液体室または前記エア室側へ撓み、前記隔壁の変位に伴って、前記液体流路開閉部により前記液体導入経路を開閉し、前記液体室の他の一部は、可撓性のある対向壁を介して大気と接しており、前記対向壁は、前記液体室の内圧に応じて、大気側または前記液体室側へ撓み、前記対向壁の変位に伴って、前記エア流路開閉部により前記大気経路を開閉する。

【0014】

本発明の一実施形態における液体供給装置では、液体室の内圧およびエア室の内圧を検出するセンサを設け、その検出値に基づきリンク機構などにより液体流路開閉部およびエア流路開閉部を開閉させる構成も実現可能である。これに対して、隔壁および対向壁の変位によってそれぞれ液体流路開閉部およびエア流路開閉部を開閉する構成とすれば、液体室の内圧やエア室の内圧を検出するセンサやリンク機構などを付加することなく、簡易に液体供給装置を構成できる。

【0015】

そして、前記隔壁および対向壁は、ダイアフラムで構成されている。

【0016】

これによれば、液体室の内圧およびエア室の内圧の変化がダイアフラムの変位となり、ダイアフラムが直接に液体流路開閉部およびエア流路開閉部を開閉することができるため、液体室の内圧およびエア室の内圧を検出するセンサやリンク機構などを付加することなく、簡易に液体供給装置を構成できる。

【0017】

そして、液体供給装置は、前記液体流路開閉部を付勢する液体流路開閉部付勢部材と、前記エア流路開閉部を付勢するエア流路開閉部付勢部材とを備える。

【0018】

このような付勢部材を用いなくとも、摺動抵抗や変形抵抗のみで本発明の一実施形態における液体供給装置を実現可能である。隔壁および対向壁（ダイアフラム）自体が復元力を有しているからである。したがって、この復元力だけで液体流路開閉部やエア流路開閉部の開閉の制御性が得られれば、付勢部材を用いなくともよい。しかしながら、液体流路開閉部およびエア流路開閉部を開閉する機構が非常に繊細となり、部品のばらつきや環境変化に敏感に反応し、動作を安定して行うことができない場合がある。具体的には、復元力が十分でない場合、復元力にばらつきがある場合、液体室の内圧を大きな負圧で液体流路開閉部やエア流路開閉部の開閉の制御を行いたい場合などである。そこで、液体流路開閉部およびエア流路開閉部を付勢する部材を設けることで、機構を構成する部品のばらつきの影響などが出にくい領域で機構を動かすことができる。また、付勢部材の調整により、液体流路開閉部およびエア流路開閉部の動作特性を微調整することが可能となる。

【0019】

そして、液体供給装置では、前記液体導入経路には、正圧で液体が導入され、前記空気経路には、前記空圧発生部によって前記エア室へ大気より高い圧力の空気が流入され、前記液体導出経路から液体が導出されることで前記液体室の内圧が低下し、前記エア流路開閉部が前記大気経路を開放し、前記エア流路開閉部が開くことで前記エア室の内圧が低下し、前記液体流路開閉部が前記液体導入経路を開放する。

【0020】

これによれば、液体の減少に伴って発生する液体室の内圧（負圧）によって、エア流路開閉部を開き、これに伴ってエア室の内圧が低下し、エア室の内圧が所定値を下回ったら液体流路開閉部を開くことができる。液体流路開閉部が開くことに伴って液体室の内圧が上昇するとエア流路開閉部が閉まり、エア流路開閉部が閉まることで、エア室の内圧が上昇して液体流路開閉部を閉めるという機構を実現することができる。このような機構により、本発明の一実施形態における液体供給装置では、液体室の内圧を所定の範囲内に保ったまま液体供給することができる。

【0021】

そして、液体供給装置は、前記空気経路中に設けられ、該空気経路の流路抵抗を増加する流路抵抗増加部を備える。

【0022】

これによれば、液体流路開閉部の開時のエア室の内圧およびその圧力変動速度を、大気経路と空気経路の流路抵抗の比によって定めることが容易となる。流路抵抗の比は、使用する液体の種別や、空圧発生部の特性、液体の供給量などに応じて好適な割合とすると良い。大気と連通される大気経路の流路抵抗が大きく変動することは考えにくいが、空気経路の流路抵抗は、空圧発生部からエア室までの配管長や配管状態（材質、経時変化、取り回しなど）の影響によって変動し、所望の動作ができないことが考えられる。空気経路上に配管全体の抵抗よりも大きな流路抵抗増加部を設けることにより、配管による影響をほぼ無視することができる。

【0023】

この流路抵抗増加部として、空気経路の断面積を縮小した絞り部を設けることができる。流路抵抗増加部は、液体供給装置外に設けることもできるが、液体供給装置と一体に成形した絞り部とすることで、部品点数の増加を抑え、簡単に安価な構造で実現することができる。

【0024】

また、大気経路を開閉するエア流路開閉部の変位量（ギャップ）は、それほど大きくないため、実際には、開時における大気経路と、エア流路開閉部とのギャップにより形成される流路抵抗と、空気経路に設けられた流路抵抗増加部の流路抵抗の比によって、エア流路開閉部の開時のエア室の内圧や圧力変動速度が決まることが多い。しかしながら、大気経路の流路抵抗が小さすぎる場合には、大気経路にも流路抵抗増加部（例えば絞り部）を設けることで、エア室の内圧を所望の圧力に制御することができる。

【0025】

そして、前記液体導入経路は、液体を前記液体室へ供給する液体供給部と連通され、前記液体導出経路は、液体をターゲットに対して噴射する液体噴射ヘッドと連通され、前記液体供給部から前記液体室を介して前記液体噴射ヘッドまでの液体が流れる液体流路中に設けられ、該液体流路を遮断する液体遮断部を備える。

【0026】

液体供給装置は、エア室を一定の内圧に保とうとする空圧発生部が正常に動作して成り立つシステムである。このため、システム起動直後や、空圧発生部の非駆動時に液体が正圧で供給されると、液体供給装置で貯留されている液体が漏出する可能性がある。これを避けるために、液体供給部と液体噴射ヘッドとの間に液体遮断部を設け、空気圧制御が不安定な期間は液体を遮断した状態としておき、空気圧制御が安定してから液体を開放した状態とするのが良い。

【0027】

そして、前記液体供給装置は、前記エア室の内圧が所定の範囲を外れたときに、前記液体導入経路を閉鎖する閉鎖機構を備える。

【0028】

液体供給装置は、エア室を一定の内圧に保とうとする空圧発生部が正常に動作して成り立つシステムである。このため、システム起動直後や空圧発生部の異常などによってエア室の内圧が所定範囲を外れた場合には、液体流路開閉部を閉める押圧力が得られず、液体流路開閉部が開きっぱなしになってしまう懸念がある。これを防ぐためにエア室の内圧が所定範囲の圧力を外れた場合には液体流路を閉じる閉鎖機構を設けると良い。

【0029】

例えば、空圧発生部が大気圧＋８ｋＰａの空気をエア室に供給し、エア流路開閉部の開時にエア室の内圧が大気圧＋４ｋＰａまで低下することで液体供給動作を行うシステムの場合を考える。エア室の内圧が大気圧近傍まで低下したとき、エア室の内圧によって駆動される液体流路開閉部の変位は想定以上となる。このような場合に、液体流路を閉じる閉鎖機構を設けると良い。閉鎖機構により、システム起動時や、空気圧制御が不安定な場合に液体が正圧で補給されても、液体供給装置で貯留されている液体が漏出するのを防止することができる。

【0030】

そして、印刷装置は、前記液体供給装置と、前記液体導入経路と連通され、液体を前記液体室へ供給する液体供給部と、前記液体導出経路と連通され、液体をターゲットに対して噴射する液体噴射ヘッドとを備える。

【0031】

これによれば、粘性の高い液体を用いた場合であっても、液体噴射ヘッドにおける液体のメニスカスが破壊するのを防止でき、噴射される液滴の形状や飛行軌跡が最適化されて、ターゲット（印刷媒体）に液体を噴射することができる。

【発明の効果】

【0032】

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。本発明の一実施形態によれば、粘性の高い液体や、大量の液体を供給可能な液体供給装置を提供することができる。すなわち、室温で粘性の高い液体（例えばＵＶ硬化型インク）を供給する場合や、これよりも粘性の低い液体を多くの流量で供給する場合でも、液体室の内圧（液圧）が所定の圧力範囲で液体を供給することができる。また、供給能力の高い液体供給装置を備えた印刷装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の第１実施形態に係る液体供給装置の要部の模式的断面図である。

【図2】待機状態における液体供給装置の要部の模式的断面図である。

【図3】供給状態における液体供給装置の要部の模式的断面図である。

【図4】停電状態における液体供給装置の要部の模式的断面図である。

【図5】別の状態を説明するための液体供給装置の要部の模式的断面図である。

【図6】本発明の第１実施形態に係る印刷装置の概略構成図である。

【図7】本発明の第１実施形態に係る印刷装置の別の概略構成図である。

【図8】液体充填状態における印刷装置の概略構成図である。

【図9】液体噴射状態における印刷装置の概略構成図である。

【図10】空圧低下状態における印刷装置の概略構成図である。

【図11】本発明の第２実施形態に係る液体供給装置の要部の模式的断面図である。

【図12】本発明の第３実施形態に係る液体供給装置の要部の模式的断面図である。

【図13】本発明の第４実施形態に係る液体供給装置の要部の模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下の実施形態では、必要な場合に複数のセクションなどに分けて説明するが、原則、それらはお互いに無関係ではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細などの関係にある。このため、全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【0035】

また、実施形態で示す構成要素は、本発明において必ずしも必須のものとは限らない。また、構成要素の数（個数、数値、量、範囲などを含む）については、特に明示した場合や原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。また、構成要素などの形状に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合などを除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。

【0036】

［第１実施形態］
本発明に係る液体供給装置として、紙などの媒体に印刷するプリンタが備えるインク供給装置に適用して説明する。インク供給装置は、プリンタにおける大容量のインク（液体）を貯留するいわゆるメインタンク（カートリッジ）ではなく、いわゆるサブタンクであり、メインタンクから正圧で供給されてきたインクをヘッドの指定水頭圧（負圧）に制御するレギュレータとして用いられる。

【0037】

まず、本実施形態に係るインク供給装置１の構成について図１を参照して説明する。図１は、インク供給装置１の要部の模式的断面図である。ここでは、図の上下方向を鉛直線方向、左右方向を水平面方向としてインク供給装置１を示している。インク供給装置１は、インク室６（液体室）と、エア室８と、空圧発生部３３と、インク弁２５（液体流路開閉部）と、エア弁２７（エア流路開閉部）とを備えている。インク供給装置１の外形は、ケース２の外形であって、例えば直方体形状とすることができる。

【0038】

インクを貯留するインク室６は、ケース２内でインクを貯留する部屋である。このインク室６は、インクを導入するインク導入経路２１（液体導入経路）と、インクを導出するインク導出経路２２（液体導出経路）とを有している。また、インク室６は、インクが入るインク導入口１１と、インクが出るインク導出口１２とを有している。

【0039】

これらインク導入経路２１、インク導出経路２２は、ケース２と一体に形成されている。インク導入経路２１は、経路断面積の形状が例えば円形状である。また、インク導出経路２２は、経路断面積の形状が例えば円形状である。

【0040】

インク導入経路２１は、一端（インク導入口１１）が配管を介してメインタンク３７（液体供給部）と連通し、他端がインク室６の内部と連通している。また、インク導出経路２２は、一端（インク導出口１２）が配管を介してヘッド４１と連通し、他端がインク室６の内部と連通している。なお、メインタンク３７は、インクをインク室６へ供給（補給）するものであり、ヘッド４１は、インクを例えば紙などの媒体（ターゲット）に対して噴射（吐出）するものである。

【0041】

インク室６の内部は、ケース２と一体に形成された内壁によって区画された２つの小部屋４、５（例えば円筒形状）で構成されている。小部屋４、５の一部はそれぞれ可撓性のある隔壁１５、対向壁１６（例えばダイアフラムなどの可撓性部材）で構成されるので、小部屋４、５の形状は可撓性部材の形状に合わせるとよい。例えば、円形のダイアフラムを使用する場合には、小部屋４、５の形状を円筒形状とするとよい。

【0042】

インク導入経路２１と小部屋３とは、連通している。また、小部屋３と小部屋４とは、開口面積（断面積）の形状が例えば円形状のゲート１７を介して連通している。また、小部屋４と小部屋５とは、開口面積（断面積）の形状が例えば円形状のゲート１８を介して連通している。また、小部屋５とインク導出経路２２とは、連通している。

【0043】

このようなインク室６は、インク導入経路２１、小部屋３、内部（小部屋４、５）、およびインク導出経路２２で構成されるインクが流れるインク流路（液体流路）を有している。このインク流路は、メインタンク３７からインク室６を介してヘッド４１までのインクが流れるインク流路の一部を構成している。

【0044】

空気を貯留するエア室８は、ケース２内で空気（気体）を貯留する部屋である。このエア室８は、大気と連通する大気経路１３と、大気とは異なる圧力の空気と連通する空気経路１４とを有している。また、エア室８は、大気に開口する大気口２３と、大気とは異なる圧力に制御された空気に開口する空気口２４とを有している。

【0045】

これら大気経路１３、空気経路１４は、ケース２と一体に形成されている。大気経路１３は、経路断面積の形状が例えば円形状で、曲折して形成されている。この曲折して形成されている部分は、エアノズル３８となる。また、空気経路１４は、経路断面積の形状が例えば円形状である。

【0046】

大気経路１３は、一端（大気口２３）が大気と連通し、他端がエア室８の内部と連通している。また、空気経路１４は、一端（空気口２４）が配管を介して空圧発生部３３と連通し、他端がエア室８の内部と連通している。

【0047】

エア室８の内部は、ケース２と一体に形成された内壁によって区画された１つの小部屋７（例えば円筒形状）で構成されている。小部屋７の一部が可撓性のある隔壁１５（例えばダイアフラムなどの可撓性部材）で構成されるので、小部屋７の形状を可撓性部材の形状に合わせた形状とするとよい。例えば円形のダイアフラムを使用する場合には、小部屋７の形状を円筒形状とするとよい。

【0048】

このようなエア室８は、大気経路１３、内部（小部屋７）、および空気経路１４で構成される気体が流れるエア流路を有している。このエア流路は、空圧発生部３３からエア室８を介して大気までの空気が流れるエア流路の一部を構成している。

【0049】

空圧発生部３３は、大気とは異なる圧力（例えば数ｋＰａ〜１０ｋＰａ程度）で制御した空気をエア室８へ流入させるものである。この空圧発生部３３は、空気経路１４の一端（空気口２４）と連通して設けられている。このため、空圧発生部３３から所定の空圧に加圧（圧縮）された空気がエア室８へ流入する。空圧発生部３３としては、例えば、エアコンプレッサや空圧ポンプを適用することができる。

【0050】

大気経路１３の流路抵抗（圧力損失）と、空気経路１４の流路抵抗（圧力損失）との比によって、インク弁２５の開時のエア室８の内圧や、その圧力変動速度が定まる。

【0051】

空気経路１４の流路抵抗は、空圧発生部３３からエア室８までに接続される配管長や配管状態（材質、経時変化、取り回しなど）の影響によって変動し、所望の動作ができない場合も考えられる。そこで、インク供給装置１は、空気経路１４中に設けられ、空気経路１４の流路抵抗を増加する空気絞り部３６を備えている。この空気絞り部３６は、空気経路１４の一部であって、他部の断面積より縮小して、ケース２と一体に形成されている。このように、空気経路１４上に配管全体の抵抗よりも大きな流路抵抗増加部である空気絞り部３６を設けることにより、配管による影響をほぼ無視することができる。

【0052】

一方、大気圧と連通される大気経路１３の流路抵抗は、接続される配管がないため、大きく変動することは考えにくい。また、大気経路１３を開閉するエア弁２７の変位量はそれほど大きくない。このため、大気経路１３に大気絞り部３５を設けなくとも、エア弁２７開時における大気経路１３の一端とエア弁２７とのギャップ（例えば０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍ）により形成される流路抵抗と、空気経路１４に設けられた空気絞り部３６の流路抵抗の比によって、エア弁２７の開時のエア室２８の内圧や圧力変動速度が所望の範囲内に収まることが多い。

【0053】

すなわち、大気経路１３の流路抵抗が大きい場合には、大気経路１３に流路抵抗増加部を設けなくとも良い。しかしながら、大気経路１３の流路抵抗が小さすぎる場合も考えられる。そこで、インク供給装置１は、大気経路１３中に設けられ、大気経路１３の流路抵抗を増加する大気絞り部３５を備えている。大気絞り部３５は、大気経路１３の一部であって他部の断面積より縮小して、ケース２と一体に形成されている。このように、大気経路１３にも流路抵抗増加部である大気絞り部３５を設けることで、エア室８の内圧を所望の圧力に制御することができる。

【0054】

したがって、大気経路１３の流路抵抗と空気経路１４の流路抵抗の比は、大気経路１３（エアノズル３８）の開度（開時におけるエア弁２７と大気口２３とのギャップ）や、大気絞り部３５、空気絞り部３６の直径や長さなどを変えることにより任意の値に設定することができる。このため、使用するインクの粘度や供給量、空圧発生部３３の特性などに応じて好適な割合に設定することができる。

【0055】

なお、これら流路抵抗増加部は、ケース２外やインク供給装置１外に設けることもできる。しかしながら、ケース２と一体に成形した大気絞り部３５および空気絞り部３６に構成することで、部品点数の増加を抑え、簡単に安価な構造で実現することができる。

【0056】

インク弁２５（液体流路開閉部）は、インク導入経路２１を開閉するものである。具体的には、液体室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク弁２５によりインク導入経路２１を開放または閉塞する。また、エア弁２７（エア流路開閉部）は、大気経路１３を開閉するものである。具体的には、液体室６の内圧に応じて、エア弁２７により大気経路１３を開放または開閉する。

【0057】

このようなインク供給装置１によれば、液体室６の内圧の変化をエア室８の内圧の変化とすることができ、エア室８の内圧の変化によってインク流路を開閉することができる。すなわち、液体室６の内圧の微小な変化を、エア室８の内圧の大きな変化に変換することができ、インク流路の開口面積が大きくインク弁２５に大きな駆動力が必要な場合であっても、インク弁２５を駆動することができる。

【0058】

このため、例えば、粘性の高い液体を用いた場合であっても、インク流路の開口面積を大きくすることができ、液体室６の内圧を所定の範囲内に保ちながら、必要量の液体を供給することができる。また、インク弁２５の駆動を補助する流体を空気などの気体とすることで、特別な供給装置や排出装置を付加することなく、簡易に液体供給装置１を構成することができる。

【0059】

ところで、インク供給装置１では、液体室６の内圧およびエア室８の内圧を検出するセンサを設け、その検出値に基づきリンク機構などによりインク弁２５およびエア弁２７を開閉させる構成も実現可能である。また、可撓性のある隔壁１５にインク弁２５および可撓性のある対向壁１６にエア弁２７を設ける（取り付ける）ことで、隔壁１５および対向壁１６の変位に伴って、それぞれインク弁２５およびエア弁２７を開閉する構成も実現可能である。本実施形態では、後者について説明する。後者によれば、液体室６の内圧やエア室８の内圧を検出するセンサやリンク機構などを付加することなく、簡易に液体供給装置１を構成できる。

【0060】

インク室６（具体的には小部屋４）とエア室８（具体的には小部屋７）の間には、隔壁１５が設けられている。この隔壁１５は、ケース２の内側に設けられるので、大気とは接していない。隔壁１５は、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク室６（具体的には小部屋４）またはエア室８（具体的には小部屋７）側へ撓むものである。隔壁１５は、例えばダイアフラムで構成されており、ダイアフラムの外周部がケース２の内側で固定して取り付けられる。

【0061】

インク弁２５は、例えば円形状の２つの鍔部２５ａ、鍔部２５ｃの間を軸部２５ｂで繋ぐように形成されている。このインク弁２５は、隔壁１５の撓みを最大限に利用して変位する範囲を大きくとるために、隔壁１５の中央部に設けられている。

【0062】

インク弁２５の鍔部２５ａは、隔壁１５に固定して取り付けられている。インク弁２５の鍔部２５ｃは、小部屋４において、ゲート１７と対向するように設けられている。この鍔部２５ｃは、インク導入経路２１（インク流路）を閉鎖する、すなわちゲート１７を閉鎖するので、ゲート１７の開口面積よりも大きい平面積となる。インク弁２５の軸部２５ｂは、隔壁１５の変位によりゲート１７を開放または閉鎖できる長さである。

【0063】

また、インク供給装置１は、ゲート１７の周辺部（内壁）とインク弁２５Ｂの鍔部２５ｃとの間に、インク弁２５がゲート１７を閉鎖するにあたりシール性を確保するシール部材２６を備えている。このシール部材２６は、例えば内径がゲート１７の開口面積よりも大きい環状のゴム部材などの弾性部材（例えばＯリング）である。シール部材２６は、例えばインク弁２５の鍔部２５ｃに取り付けても良いが、より安定するゲート１７の周辺部の内壁に取り付けている。

【0064】

エア室８の大気経路１３の一端（大気口２３）と対向するインク室６（具体的には小部屋５）には、対向壁１６が設けられている。この対向壁１６は、ケース２の開口部に設けられるので、大気と接している。対向壁１６は、インク室６の内圧に応じて、大気（具体的には大気口２３）またはインク室６（具体的には小部屋５）側へ撓むものである。対向壁１６は、例えばダイアフラムで構成されており、ダイアフラムの外周部がケース２の内側で固定して取り付けられる。

【0065】

対向壁１６に設けられるエア弁２７は、例えば円形状の鍔部２７ａとこれから突起する突起部２７ｂ（例えばゴム部材などの弾性部材）で形成されたものである。エア弁２７は、対向壁１６の撓みを最大限に利用して変位する範囲を大きくとるために、対向壁１６の中央部に鍔部２７ａを固定して取り付けている。また、対向壁１６に設けられたエア弁２７は、突起部２７ｂが大気経路１３の大気口２３と対向するように設けられている。エア弁２７の突起部２７ｂは、大気口２３を閉鎖するので、大気口２３の開口面積よりも大きい平面積となる。

【0066】

このように、隔壁１５および対向壁１６の変位によってそれぞれインク弁２５およびエア弁２７を開閉する構成とすれば、インク室６の内圧やエア室８の内圧を検出するセンサやリンク機構などを付加することなく、簡易にインク供給装置１を構成できる。

【0067】

そして、インク供給装置１は、インク弁２５を付勢する液体流路開閉部付勢部材３１と、エア弁２７を付勢するエア流路開閉部付勢部材３２とを備えている。液体流路開閉部付勢部材３１、エア流路開閉部付勢部材３２としては、例えばコイル状のバネ（以下、圧縮バネ３１、３２ともいう）を適用することができる。

【0068】

圧縮バネ３１は、一端がゲート１７の周辺部、他端がインク弁２５の鍔部２５ａに取り付けられて、インク室６の小部屋４内に設けられている。圧縮バネ３２は、一端が小部屋５の内壁に取り付けられ、他端がエア弁２７の鍔部２７ａに取り付けられてインク室６の小部屋５に設けられている。

【0069】

インク供給装置１では、圧縮バネ３１、３２の弾性定数などは、インク弁２５、エア弁２７の開閉にあたり、最適なものが選択されている。なお、エア弁２７はインク室６の微小な内圧変化で駆動されるため、圧縮バネ３１より圧縮バネ３２の方が、付勢力は弱くてよいことが多い。

【0070】

このような圧縮バネ３１、３２を用いなくとも、摺動抵抗や変形抵抗のみでインク供給装置１を実現可能である。しかしながら、インク弁２５およびエア弁２７を開閉する機構が非常に繊細となり、部品のばらつきや環境変化に敏感に反応し、動作を安定して行うことができない場合がある。そこで、インク弁２５およびエア弁２７を付勢する部材を設けることで、機構を構成する部品のばらつきの影響などが出にくい領域で機構を動かすことができる。また、圧縮バネ３１、３２の調整により、インク弁２５およびエア弁２７の動作特性を微調整することが可能となる。

【0071】

そして、インク供給装置１は、インク流路中に設けられ、インク流路を遮断する液体遮断部３４を備えている。液体遮断部３４としては、例えば電磁弁（以下、電磁弁３４ともいう）を適用することができる。電磁弁３４は、インク流路におけるインクの流れを制御する開閉機構である。電磁弁３４は、例えばインク流路におけるメインタンク３７に近接した位置に配置されている。電磁弁３４として、例えば、インク流路を開閉する弁と、この弁を開閉させる電磁石とにより構成されており、電磁石に流す電流をＯＮ／ＯＦＦすることで、弁によりインク流路が開閉される。

【0072】

インク供給装置１は、エア室８を一定の内圧に保とうとする空圧発生部３３が正常に動作して成り立つシステムである。このため、システム起動直後や、空圧発生部３３の非駆動時にインクが正圧で供給されると、インク供給装置１で貯留されているインクが漏出する可能性がある。これを避けるために、メインタンク３７とヘッドとの間の液体供給経路に電磁弁３４を設け、空気圧制御が不安定な期間はインクを遮断した状態としておき、空気圧制御が安定してからインクを開放した状態とするのが良い。

【0073】

次に、インク供給装置１の動作について、図２および図３を参照して説明する。図２および図３は、動作中のインク供給装置１の要部の模式的断面図である。ここでは、インク供給装置１に対して、インク導入口１１（インク導入経路２１）からインクが所定の圧力（正圧）で加圧され、空気口２４（空気導入経路１４）から空気が大気圧より高い所定の圧力で加圧されているものとする。

【0074】

まず、図２を参照して、インク供給装置１の待機時（非供給時）の動作について説明する。待機時の状態においては、ヘッド４１のインク圧がヘッド指定水頭（負圧）になっている。すなわち、ヘッド４１のインク圧がインクのメニスカスを形成する所定の圧力になっている。

【0075】

ヘッド４１のインク圧が所定の圧力の状態では、圧縮バネ３２が伸びようとする方向の力は、インク室６の内圧（負圧のインク圧）が対向壁１６をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力を上回る。この結果、対向壁１６は大気（大気口２３）側へ変位する。この対向壁１６の大気側への変位に伴って、エア弁２７が図２中左側へ変位して大気口２３（大気経路１３）を閉鎖する。すなわち、インク室６の内圧に応じて、エア弁２７により大気経路１３を閉鎖する。

【0076】

大気経路１３が閉鎖され、空圧発生部３３から空気が流入されると、エア室８の内圧（空圧）が上昇する。エア室８の内圧が所定の圧力に上昇した状態では、エア室８の内圧が内壁１５を外側（インク室６側）へ膨らませようとする方向に働く力は、インク室６の内圧が内壁１５をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力と圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力との和を上回る。この結果、内壁１５はインク室６（小部屋４）側へ変位する。

【0077】

この内壁１５のインク室６側への変位に伴って、インク弁２５が図２中右側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を閉鎖する。すなわち、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク弁２５によりインク導入経路２１を閉鎖する。したがって、待機時の状態において、インクがインク供給装置１からヘッド４１へ供給されない。

【0078】

続いて、図３を参照して、インク供給装置１にインクが供給される時の動作について説明する。インク供給時直前の状態においては、ヘッド４１のインク圧がヘッド指定水頭（負圧）の下限になっている。すなわち、この状態からヘッド４１がさらにインクを吐出すると、ヘッド４１内のインクが減少し、インク室６の内圧がヘッド指定水頭（負圧）の下限を下回り、インク室６の内圧（負圧のインク圧）が対向壁１６をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力が、圧縮バネ３２が伸びようとする方向の力を上回る。この結果、対向壁１６はインク室６（小部屋５）側へ変位する。

【0079】

この対向壁１６のインク室６側への変位に伴って、エア弁２７が図３中右側へ変位して大気口２３（大気経路１３）を開放する。すなわち、インク室６の内圧に応じて、エア弁２７により大気経路１３を開放する。したがって、エア室８から大気へ空気が流出する。

【0080】

大気経路１３の開放により、エア室８の空気が流出し、空気経路１４（空気絞り部３６）の流路抵抗により空圧発生部３３からの空気流入が間に合わないため、エア室８の内圧が低下する。エア室８の内圧が所定の圧力に低下した状態では、エア室８の内圧が内壁１５を外側（インク室６側）へ膨らませようとする方向に働く力は、インク室６の内圧が内壁１５をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力と圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力との和を下回る。この結果、内壁１５はエア室８（小部屋７）側へ変位する。

【0081】

この内壁１５のエア室８側への変位に伴って、インク弁２５が図３中左側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を開放する。すなわち、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク弁２５によりインク導入経路２１を開放する。したがって、インクはインク供給装置１からヘッド４１へ供給される。ヘッド４１にインクが供給されてヘッド指定水頭になると、インク供給装置１は、待機時の状態となる。

【0082】

ヘッド４１がインクを吐出（消費）し続ける場合には、インク供給装置１は、待機時の状態に移らず、インクの消費にしたがってインク弁２５を開いたまま変位を変えつつ、供給時の状態が保持される。なお、メインタンク３７からインク供給装置１への供給可能な流量は、ヘッド４１の吐出流量よりも大きいものとしている。

【0083】

本実施形態では、空気絞り部３６の流路抵抗は、大気絞り部３５の流路抵抗と、開時のエア弁２７のギャップの流路抵抗の和よりも僅かに小さく設定されている。これにより、例えば、エア弁２７が開いたときのエア室８の内圧は、エア弁２７が閉じているときの半分程度とすることができる。

【0084】

このように、エア弁２７が開いたときのエア室８の圧力降下の程度は、空気絞り部３６の流路抵抗と、大気絞り部３５の流路抵抗および開時のエア弁２７のギャップの流路抵抗の和との比Ｇと相関する。すなわち、Ｇ＝（空気絞り部３６＋大気絞り部３５＋エア弁２７ギャップの流路抵抗）／（大気絞り部３５＋エア弁２７ギャップの流路抵抗）である。

【0085】

前述したように、この流路抵抗の比Ｇが大きいほど（例えば、空気絞り部３６の流路抵抗１に対し、大気絞り部３５＋エア弁２７ギャップの流路抵抗１）、エア弁２７からの僅かなエア流出量でエア室８の内圧は大きく変化し（上記例では、Ｇ＝２となり、エア室８の内圧は半分程度となる）、インク弁２５が開くことになる。つまり、この流路抵抗の比Ｇが、エア弁２７の開度に対するゲインとなり、同一ギャップの場合、ゲインが大きいほどエア室８の圧力は低くなる。なお、ゲインは、使用するインクの粘度・必要な流量などの条件と、部材精度などにより最適な値が決まる。

【0086】

本実施形態によれば、インクが流れるインク流路が形成されるインク室６の内圧の変化をエア室８の内圧の変化とすることができ、エア室８の内圧の変化によってインク流路を開閉することができる。すなわち、インク室６の内圧の微小な変化を、エア室８の内圧の大きな変化に変換することができ、インク流路の開口面積が大きくインク弁２５に大きな駆動力が必要な場合であっても、インク弁２５を駆動することができる。

【0087】

このため、粘性の高いインクを用いた場合であっても、インク流路におけるゲート１７の開口面積を大きくすることができ、インク室６の内圧を所定の範囲内に保ちながら、必要量の液体を供給することができる。また、インク弁２５の駆動を補助する流体を気体などの空気とすることで、特別な供給装置や排出装置を付加することなく、簡易にインク供給装置１を構成することができる。

【0088】

このように、インク導入経路２１には、メインタンク３７から正圧でインクが導入され、空気経路１４には、空圧発生部３３によってエア室８へ大気より高い圧力の空気が流入された状態のインク供給装置１では、ヘッド４１へインクを供給することで次の動作が起こる。インク導出経路２２からインクが導出されることでインク室６の内圧が低下し、エア弁２７が大気経路１３を開放し、エア弁２７が開くことでエア室８の内圧が低下し、インク弁２５がインク導入経路２１を開放する。

【0089】

これによれば、インクの減少に伴って発生するインク室６の内圧によって、エア弁２７を開き、これに伴ってエア室８の内圧が低下し、エア室８の内圧が所定値を下回ったらインク弁２５を開くことができる。インク弁２５が開くことに伴ってインク室６の内圧が上昇するとエア弁２７が閉まり、エア弁２７が閉まることで、エア室８の内圧が上昇してインク弁２５を閉めるという機構を実現することができる。このように、インク供給装置１では、インク室６の内圧が大気圧よりも微負圧の範囲であっても制御することができる。

【0090】

次に、インク供給装置１の停電時（空圧ダウン時）の動作について説明する。停電時の状態においては、空圧発生部３３から空気の供給が停止する。したがって、エア室８の内圧が所定の範囲を外れて、エア室８は大気圧となる。

【0091】

エア室８が大気圧の状態では、エア室８の内圧が内壁１５を外側（インク室６側）へ膨らませようとする方向に働く力はなくなる。このため、圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力の影響により、内壁１５はエア室８側へ変位する。この内壁１５のエア室８側への変位に伴って、インク弁２５が図１中左側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を開放する。このため、インク供給装置１からヘッド４１へインクが供給され続け、ヘッド４１からインクが漏出してしまう。

【0092】

このような停電時の状態においては、電磁弁３４を電源が切れると閉じる形式（ノーマリークローズ形式）としておけば良い。これにより、インク供給を中止することができ、インクがヘッド４１から漏出するのを防止することができる。

【0093】

また、このような電磁弁３４を設けなくとも、インク供給装置１は、図４に示すような、エア室８の内圧が所定の範囲を外れたときに、インク流路を閉鎖する閉鎖機構４２を備えることで、停電時の場合に対応可能である。この閉鎖機構４２は、インク弁２５Ａと、シール部材４３とを含んで構成されている。

【0094】

インク弁２５Ａは、インク弁２５に軸部２５ｄと鍔部２５ｅが追加して取り付けられて構成されている。このインク弁２５Ａは、鍔部２５ａと鍔部２５ｃの間を軸部２５ｂで繋ぎ、鍔部２５ｃと鍔部２５ｅの間を軸部２５ｄで繋ぐように形成されたものである。インク弁２５Ａの軸部２５ｄは、ゲート１７に挿入されるので、ゲート１７の開口面積よりも小さい断面積である。インク弁２５Ａの鍔部２５ｅは、インク流路を閉鎖する、すなわちゲート１７で閉鎖するので、ゲート１７の開口面積よりも大きい平面積である。

【0095】

また、インク弁２５Ａがゲート１７を閉鎖するにあたりシール性を確保するシール部材４３は、小部屋３内において、ゲート１７の周辺部（内壁）と鍔部２５ｅとの間に設けられている。このシール部材４３は、例えば内径がゲート１７の開口面積よりも大きい環状のゴム部材などの弾性部材（例えばＯリング）である。

【0096】

このような閉鎖機構４２を備えることで、停電時の場合、空圧発生部３３からの加圧空気が停止しても、隔壁１５に設けられたインク弁２５Ａが図４中左側へ変位して、シール部材４３を鍔部２５ｅが押圧して、インクの供給が遮断される。

【0097】

インク供給装置１は、エア室８を一定の内圧に保とうとする空圧発生部３３が正常に動作して成り立つシステムである。このため、システム起動直後や空圧発生部３３の異常などによってエア室８の内圧が所定範囲を外れた場合には、インク弁２５を閉める押圧力が得られず、インク弁２５が開きっぱなしになってしまう懸念がある。これを防ぐためにエア室８の内圧が所定範囲の圧力を外れた場合にはインク流路を閉じる閉鎖機構４２を設けると良い。

【0098】

例えば、空圧発生部が大気圧＋８ｋＰａの空気をエア室８に供給し、エア弁開時にエア室８の内圧が大気圧＋４ｋＰａまで低下することでインク供給動作を行うシステムの場合について考える。エア室８の内圧が大気圧近傍まで低下すると、エア室８の内圧によって駆動されるインク弁２５の変位は想定以上となる。このような大幅な空圧ダウン（微小リークなどによる空圧低下を除く）であっても、閉鎖機構４２により対応可能となる。閉鎖機構４２を備えることで、停電などの空圧発生部３３の異常の発生や、システム起動直後において、インクがインク室６に正圧で補給されても、インク供給装置１で貯留されているインクが漏出するのを防止することができる。

【0099】

ところで、前述のインク供給装置１の動作においては、所定の条件下において、インク弁２５およびエア弁２７が開閉する通常の場合について説明したが、ヘッド４１側のインク圧に関係なく（エア弁２７の開閉に関係なく）、インク弁２５を常時開放にしたい場合もある。この場合について、図５を参照して説明する。図５は、動作中のインク供給装置１の要部の模式的断面図である。

【0100】

インク弁２５を常時開放したい場合には、空圧発生部３３からエア室８へ供給される空気の圧力を、通常の条件より低くすれば良い。エア室８の内圧が低下した状態では、インク室６の内圧が内壁１５をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力と圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力との和は、エア室８の内圧が内壁１５を外側（インク室６側）へ膨らませようとする方向に働く力を上回る。この結果、内壁１５はエア室８（小部屋７）側へ変位する。

【0101】

この内壁１５のエア室８側への変位に伴って、インク弁２５が図３中左側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を開放する。すなわち、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク弁２５によりインク導入経路２１を開放する。したがって、インク弁２５を常時開放することができる。

【0102】

次に、本実施形態に係るプリンタ５１の構成について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態に係るプリンタ５１の概略構成図である。プリンタ５１は、前述したように、粘性の高い液体や、大量の液体を供給可能なインク供給装置１（図１参照）と、インク導入経路２１と連通され、インクをインク室６へ供給するメインタンク３７と、インク導出経路２２と連通され、インクをターゲットに対して噴射するヘッド４１とを備えている。さらに、プリンタ５１は、待機制御部５２と、メンテナンス部５３とを備えている。

【0103】

メインタンク３７からインク供給装置１の内部を介してヘッド４１までのインク流路は、チューブなどの細長い管状部材からなるインク配管６１で構成されている。このインク配管６１には、電磁弁３４が取り付けられている。また、空圧発生部３３からインク供給装置１の内部までのエア流路は、チューブなどの細長い管状部材からなる空圧配管６２で構成されている。

【0104】

メインタンク３７は、インク供給装置１を介してヘッド４１に供給するインクが充填されたインク貯留部（いわゆるカートリッジ）である。メインタンク３７は、インク供給装置１のインク室６より高い位置、すなわちヘッド４１より高い位置に配置され、水頭でインクを圧送する。また、メインタンク３７からの供給は、このような水頭差による場合の他、加圧ポンプなどの能動的な加圧によりインクを圧送しても良い。能動的な加圧の場合は、メインタンク３７とヘッド４１との相対位置は限定されない。

【0105】

ヘッド４１は、インク液滴を噴射（吐出）するものである。このため、ヘッド４１には、複数のノズル５４と、すべてのノズル５４に連通される共通のインク流路（図示しない）とが形成されている。この共通のインク流路は、メインタンク３７からヘッド４１に供給されたインクが流れるインク流路でもある。

【0106】

各ノズル５４は、共通のインク流路から供給されたインクを、所定量のインク液滴として噴射（吐出）するものである。各ノズル５４には圧電素子（図示せず）が取り付けられており、この圧電素子を駆動してノズル５４内を加圧すると、所定量のインクが押し出されて、各ノズル５４の先端から所定の大きさのインク液滴が噴射される。

【0107】

各ノズル５４では、噴射されるインク液滴の形状や飛行軌跡の最適化を図るために、インクの水頭値などを調整して、インクを所定形状のメニスカスを形成している。また、各ノズル５４では、本願記載のインク供給装置１によってインクの水頭値を調節され、所定の範囲の負圧に保持している。インクの圧力が高すぎるとインクが垂れ落ち、低すぎるとメニスカスが破壊され空気がノズル５４（ヘッド４１）内に入りインク供給に不具合が生じるからである。

【0108】

このように構成されるヘッド４１は、走査方向に移動可能（往復動可能）に取り付けられたキャリッジ５５に搭載されている。そして、ヘッド４１は、キャリッジの走査方向への移動時にインク液滴を噴射することで、ターゲット（紙などの媒体）を印刷する。

【0109】

待機制御部５２は、キャップ５６と、吸引ポンプ５７と、廃液タンク５８とを含んで構成されている。待機制御部５２は、ヘッド４１のノズル面をキャップ５６で押さえつけ、ノズル５４のインクを吸引ポンプ５７（例えばチュービングポンプ）で吸引し、不要なインクを廃液タンク５８に貯留する機能を有する。キャップ５６は、例えばゴムなどの弾性部材で構成され、各ノズル５４との密着性を向上させている。このキャップ５６は、上下動可能に保持され、上昇することで各ノズル５４を閉鎖し、下降することで各ノズル５４を開放する。なお、揮発性の高いインクの場合には、待機制御部５２は、インクの乾燥を防止する機能も有することとなる。

【0110】

メンテナンス部５３は、ワイピング部材６３を含んで構成されている。メンテナンス部５３は、待機制御部５２によるキャップ吸引後にヘッド４１のノズル面に付着している余計なインクを除去する機能を有する。ワイピング部材６３は、例えばゴムなどの弾性部材で構成された例えば短冊形状をしており、ノズル面を払拭して清掃する。

【0111】

なお、プリンタ５１の構成については、図６に示した構成に限られず、図７に示す構成のように、メインタンク３７をキャリッジ５５上に配置するオンキャリッジタンク型であっても良い。図７は、本実施形態に係るプリンタ５１の別の概略構成図である。インクは、メインタンク３７（オンキャリッジタンク）内に貯留され、インク配管６１を通じてインク供給装置１に供給される。オンキャリッジタンク形式の場合、メインタンク３７からインク供給装置１へインクを圧送するためには、図７に示すように、空圧配管６２を分岐してメインタンク３７の液面上部空間に連通させれば良い。また、メインタンク３７そのものに遠心ポンプを搭載するなどして定圧供給機能を持たせても良い。

【0112】

次に、プリンタ５１の通常の動作について図８および図９を参照して説明する。図８および図９は、動作中のプリンタ５１の概略構成図である。動作条件としては、メインタンク３７からインク供給装置１内のインク室６へ供給されるインクは、所定の圧力で加圧され、また、空圧発生部３３からインク供給装置１内のエア室８へ供給される空気は、所定の圧力で加圧されるものとする。

【0113】

図８を参照して、プリンタ５１のインク充填の動作について説明する。このインク充填の動作では、インク配管６１が空のとき、インク配管６１やヘッド４１内にインクが充填される。

【0114】

次いで、インク配管６１の開閉を行う電磁弁３４を開く。次いで、ヘッド４１が待機制御部５２において、キャップされていることを確認した後、吸引ポンプ５７でキャップ５６内を吸引する。キャップ５６内を吸引したまま、メインタンク３７からインクが導入されヘッド４１に到達し、ノズル５４からキャップ５６内にインクが吐出する。あらかじめノズル５４までの体積より多めの体積を吸引するように設定しておき、その設定条件となったところで、キャップ吸引を終了する。

【0115】

次いで、ヘッド４１をメンテナンス部５３に移動し、ワイピング部材６３のメンテナンスにより、インク付着でノズル面が濡れた状態となっている各ノズル５４にメニスカスを形成させる。各ヘッド５４にメニスカスを形成した後は、ヘッド４１を待機制御部５２に戻し、ヘッド４１をキャッピングして待機状態となる。

【0116】

続いて、図９を参照して、プリンタ５１の噴射（吐出）の動作について説明する。このインク噴射の動作では、ヘッド４１からインクが噴射され、ヘッド４１内の圧力が下がると、印字中であってもインク供給装置１のインク弁２５が開き、メインタンク３７からヘッド４１までが連通し、インクが供給される。

【0117】

具体的には、ヘッド４１がインク液滴を噴射すると、ヘッド４１内のインク圧が低下する。次いで、インク供給装置１のインク室６の内圧が下がり、前述したように、インク室６とエア室８の内圧との圧力差により、インク弁２５が開く。メインタンク３７の供給（補給）によりインク圧が適正になるとインク供給装置１のインク弁２５が閉じて、インクの供給が止まる。また、印字が連続してインクの噴射が続き、ヘッド４１内のインク圧が変動したとしても、インク供給装置１では、インク室６とエア室８の内圧との圧力差により、インク弁２５の開閉が繰り返される。

【0118】

このように、プリンタ５１によれば、ヘッド４１におけるインクのメニスカスが破壊されるのを防止でき、噴射される液滴の形状や飛行軌跡が最適化されて、ターゲットにインクを噴射することができる。また、粘性の高い液体や、大量の液体を供給可能なインク供給装置１を備えることで、粘性の高いインクにも対応することができる。

【0119】

次に、プリンタ５１の空圧低下時（異常時）の動作について図１０を参照して説明する。図１０は、動作中のプリンタ５１の概略構成図である。インク供給装置１は、エア室８を一定の内圧に保とうとする空圧発生部３３が正常に動作して成り立つシステムである。このため、エアリークによる空圧低下時にインクが正圧で供給されると、インク供給装置１で貯留されているインクが漏出する可能性がある。空圧低下時の動作は、空圧配管６２の亀裂などによるエアリークや、故障・停電などによりエア室８に供給される空圧が低下した場合の対処方法である。

【0120】

空圧配管６２に亀裂などが発生した場合、空圧発生部３３に内蔵された圧力センサが、空圧配管６２の圧力低下を検知する。空圧配管６２の圧力低下を検知したとき、ヘッド４１からの噴射を中止する。なお、圧力低下量が印字品質に影響を及ぼさない程度の場合は、点検アラームで警告するなどの対処を行う。

【0121】

インク供給が中止されたヘッド４１を待機制御部５２に戻し、ヘッド４１をキャッピングして待機状態とする。また、プリンタ５１ではインク配管６１に電磁弁３４を設けているので、この電磁弁３４を閉じる。このようにして、インクがヘッド４１から漏出するのを防止することができる。

【0122】

また、停電などで空圧発生部３３の圧力センサと空圧が同時にダウンした場合、プリンタ５１ではインク配管６１に電磁弁３４を設けているので、この電磁弁３４を電源が切れると閉じる形式（ノーマリークローズ形式）としておけば良い。これにより、インク供給を中止することができ、インクがヘッド４１から漏出するのを防止することができる。

【0123】

［第２実施形態］
まず、本実施形態に係るインク供給装置１Ａの構成について図１１を参照して説明する。図１１は、インク供給装置１Ａの要部の模式的断面図である。インク供給装置１Ａは、インク供給装置１とは異なる大気経路１３およびインク導入経路２１の開閉機構を備えている点で相違する。以下では、相違する点を中心に説明する。

【0124】

インク供給装置１Ａのエア弁２７（エア流路開閉部）は、インク室６の内圧に応じて、大気経路１３を開閉するものである。具体的には、エア弁２７は、対向壁１６に設けられ、対向壁１６の変位に伴って、大気経路１３を開閉する。エア弁２７を付勢する圧縮バネ３２は、インク室６の小部屋５内において、一端がインク室６の小部屋５の内壁、他端がエア弁２７の鍔部２７ａに設けられている。

【0125】

インク供給装置１Ａのインク弁２５Ｂ（液体流路開閉部）は、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク導入経路２１を開閉するものである。具体的には、インク弁２５Ｂは、隔壁１５に設けられ、隔壁１５の変位に伴って、インク導入経路２１を開閉する。

【0126】

インク弁２５Ｂは、例えば円形状の２つの鍔部２５ａ、２５ｃの間を軸部２５ｂで繋ぐように形成されている。このインク弁２５Ｂは、隔壁１５の撓みを最大限に利用して変位する範囲を大きくとるために、隔壁１５の中央部に設けられている。

【0127】

インク弁２５Ｂの鍔部２５ａは、隔壁１５に固定して取り付けられている。インク弁２５Ｂの鍔部２５ｃは、インク室６の小部屋３において、ゲート１７と対向するように設けられている。この鍔部２５ｃは、インク導入経路２１（インク流路）を閉鎖する、すなわちゲート１７を閉鎖するので、ゲート１７の開口面積よりも大きい平面積となる。インク弁２５Ｂの軸部２５ｂは、ゲート１７に挿入され、このためゲート１７の開口面積よりも小さい断面積である。この軸部２５ｂは、隔壁１５の変位によりゲート１７を開放または閉鎖できる長さである。

【0128】

閉時のインク弁２５Ｂのシール性を確保するシール部材２６は、インク室６の小部屋３において、ゲート１７の周辺部とインク弁２５Ｂの鍔部２５ｃとの間に設けられている。また、インク弁２５Ｂを付勢する圧縮バネ３１は、一端がエア室８の小部屋７の内壁、他端がインク弁２５Ｂの鍔部２５ａに取り付けられ、エア室８の小部屋７内に設けられている。

【0129】

なお、インク供給装置１Ａでは、内壁１５、対向壁１６、圧縮バネ３１、３２の弾性定数などは、インク弁２５Ｂ、エア弁２７の開閉にあたり、最適なものが選択されている。

【0130】

次に、本実施形態に係るインク供給装置１Ａの動作について、図１１を参照して説明する。ここでは、インク供給装置１Ａに対して、インク導入口１１（インク導入経路２１）からインクが所定の圧力（正圧）で加圧され、空気口２４（空気導入経路１４）から空気が大気圧より低い所定の圧力で減圧（吸引）されているものとする。

【0131】

待機時の状態においては、ヘッド４１のインク圧がヘッド指定水頭（負圧）になっている。すなわち、ヘッド４１のインク圧がインクのメニスカスを形成する所定の圧力になっている。

【0132】

ヘッド４１のインク圧が所定の圧力の状態では、圧縮バネ３２が伸びようとする方向の力は、インク室６の内圧（負圧のインク圧）が対向壁１６をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力を上回る。この結果、対向壁１６は大気（大気口２３）側へ変位する。この対向壁１６の大気側への変位に伴って、エア弁２７が図１１中左側へ変位して大気口２３（大気経路１３）を閉鎖する。すなわち、インク室６の内圧に応じて、エア弁２７により大気経路１３を閉鎖する。

【0133】

大気経路１３が閉鎖され、空圧発生部３３により空気がエア室８から流出されると、エア室８の内圧（空圧）が低下する。エア室８の内圧が所定の圧力に低下した状態では、エア室８の内圧が内壁１５をエア室８の内側へ引っ込めようとする方向に働く力と、圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力との和は、インク室６の内圧が内壁をインク室６の内側に引っ込めようとする方向に働く力を上回る。この結果、内壁１５はエア室８側へ変位する。

【0134】

この内壁１５のエア室８側への変位に伴って、インク弁２５Ｂが図１１中左側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を閉鎖する。すなわち、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク弁２５Ｂによりインク導入経路２１を閉鎖する。したがって、待機時の状態において、インクがインク供給装置１Ａからヘッド４１へ供給されない。

【0135】

供給時の状態においては、ヘッド４１のインク圧がヘッド指定水頭（負圧）の下限になっている。すなわち、ヘッド４１がインクを吐出すると、ヘッド４１内のインクが減少し、インク室６の内圧が低下する。インク室６の内圧が低下すると、インク室６の内圧（負圧のインク圧）が対向壁１６をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力は、圧縮バネ３２が伸びようとする方向の力を上回る。この結果、対向壁１６はインク室６側へ変位する。

【0136】

この対向壁１６のインク室６側への変位に伴って、エア弁２７が図１１中右側へ変位して大気口２３（大気経路１３）を開放する。すなわち、インク室６の内圧に応じて、エア弁２７により大気経路１３を開放する。したがって、大気からエア室８へ空気が流入する。

【0137】

大気経路１３の開放によりエア室８へ空気（大気）が流入し、空気経路１４（空気絞り部３６）の流路抵抗により空圧発生部３３からの空気流出が間に合わないため、エア室８の内圧が上昇する。エア室８の内圧が所定の圧力に上昇した状態では、エア室８の内圧が内壁１５をエア室８の内側へ引っ込ませようとする方向に働く力と、圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力との和は、インク室６の内圧が内壁１５をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力を上回る。この結果、内壁１５はインク室６側へ変位する。

【0138】

この内壁１５のインク室６側への変位に伴って、インク弁２５Ｂが図１１中右側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を開放する。すなわち、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク弁２５Ｂによりインク導入経路２１を開放する。したがって、インクはインク供給装置１Ａからヘッド４１へ供給される。ヘッド４１にインクが供給されてヘッド指定水頭になると、インク供給装置１Ａは、待機時の状態となる。

【0139】

停電時（空圧ダウン時）の状態においては、空圧発生部３３による空気の吸引（流出）が停止する。したがって、エア室８の内圧が所定の範囲を外れて、エア室８は大気圧となる。

【0140】

エア室８が大気圧の状態では、エア室８の内圧が内壁１５をエア室８の内側へ引っ込めようとする方向に働く力はなくなる。このため、圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力の影響により、内壁１５はインク室６側へ変位する。この内壁１５のインク室６側への変位に伴って、インク弁２５Ｂが図１１中右側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を開放する。このため、インク供給装置１Ａからヘッド４１へインクが供給され続け、ヘッド４１からインクが漏出してしまう。

【0141】

このような停電時の状態においては、電磁弁３４を電源が切れると閉じる形式（ノーマリークローズ形式）としておけば良い。これにより、インク供給を中止することができ、インクがヘッド４１から漏出するのを防止することができる。

【0142】

［第３実施形態］
まず、本実施形態に係るインク供給装置１Ｂの構成について図１２を参照して説明する。図１２は、インク供給装置１Ｂの要部の模式的断面図である。インク供給装置１Ｂは、インク供給装置１、１Ａとは異なる大気経路１３およびインク導入経路２１の開閉機構を備えている点で相違する。以下では、相違する点を中心に説明する。

【0143】

インク供給装置１Ｂのインク弁２５Ｂ（液体流路開閉部）は、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク導入経路２１を開閉するものである。具体的には、インク弁２５Ｂは、隔壁１５に設けられ、隔壁１５の変位に伴って、インク導入経路２１を開閉する。閉時のインク弁２５Ｂのシール性を確保するシール部材２６は、インク室６の小部屋３内において、ゲート１７の周辺部とインク弁２５Ｂの鍔部２５ｃとの間に設けられている。また、インク弁２５Ｂを付勢する圧縮バネ３１は、インク室６の小部屋４内において、一端がインク室６の小部屋４の内壁、他端がインク弁２５Ｂの鍔部２５ａに設けられている。

【0144】

インク供給装置１Ｂのエア弁２７Ａ（エア流路開閉部）は、インク室６の内圧に応じて、大気経路１３を開閉するものである。具体的には、エア弁２７Ａは、対向壁１６に設けられ、対向壁１６の変位に伴って、大気経路１３を開閉する。

【0145】

空気を貯留するエア室８は、ケース２内で空気（気体）を貯留する部屋である。エア室８の内部は、ケース２と一体に形成された内壁によって区画された２つの小部屋７、７Ａ（例えば円筒形状）で構成されている。空気経路１４と小部屋７とは、連通している。また、小部屋７と小部屋７Ａとは、大気絞り部３５を介して連通している。この小部屋７Ａは、対向壁１６と対向する外壁を貫通する大気口２３を有している。なお、大気口２３から小部屋７までの大気経路１３には、小部屋７Ａが含まれることとなる。

【0146】

エア弁２７Ａは、例えば円形状の２つの鍔部２７ａ、２７ｃの間を軸部２７ｂで繋ぐように形成されている。このエア弁２７Ａは、対向壁１６の撓みを最大限に利用して変位する範囲を大きくとるために、対向壁１６の中央部に設けられている。

【0147】

エア弁２７Ａの鍔部２７ａは、対向壁１６に固定して取り付けられている。エア弁２７Ａの鍔部２７ｃは、小部屋７Ａにおいて、大気口２３と対向するように設けられている。この鍔部２７ｃは、大気経路１３を閉鎖する、すなわち大気口２３を閉鎖するので、大気口２３の開口面積よりも大きい平面積となる。エア弁２７Ａの軸部２７ｂは、対向壁１６の変位により大気口２３を開放または閉鎖できる長さである。

【0148】

閉時のエア弁２７のシール性を確保するシール部材６５は、エア室８の小部屋７Ａにおいて、大気口２３の周辺部とエア弁２７Ａの鍔部２７ｃとの間に設けられている。このシール部材６５は、例えば内径が大気口２３の開口面積よりも大きい環状のゴム部材などの弾性部材（例えばＯリング）である。また、エア弁２７Ａを付勢する圧縮バネ３２は、一端がインク室６の小部屋５の内壁、他端がエア弁２７Ａの鍔部２７ａに取り付けられ、インク室６の小部屋５内に設けられている。

【0149】

なお、インク供給装置１Ｂでは、内壁１５、対向壁１６、圧縮バネ３１、３２の弾性定数などは、インク弁２５Ｂ、エア弁２７Ａの開閉にあたり、最適なものが選択されている。

【0150】

次に、本実施形態に係るインク供給装置１Ｂの動作について、図１２を参照して説明する。ここでは、インク供給装置１Ｂに対して、インク導入口１１（インク導入経路２１）からインクが所定の圧力（正圧）で加圧され、空気口２４（空気導入経路１４）から空気が大気圧より高い所定の圧力で加圧されているものとする。

【0151】

待機時の状態においては、ヘッド４１のインク圧がヘッド指定水頭（負圧）になっている。すなわち、ヘッド４１のインク圧がインクのメニスカスを形成する所定の圧力になっている。

【0152】

ヘッド４１のインク圧が所定の圧力の状態では、圧縮バネ３２が伸びようとする方向の力は、インク室６の内圧（負圧のインク圧）が対向壁１６をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力を上回る。この結果、対向壁１６は大気（大気口２３）側へ変位する。この対向壁１６の大気側への変位に伴って、エア弁２７Ａが図１２中左側へ変位して大気口２３（大気経路１３）を開放する。すなわち、インク室６の内圧に応じて、エア弁２７Ａにより大気経路１３を開放する。

【0153】

大気経路１３の開放によりエア室８から空気が流出し、空気経路１４（空気絞り部３６）の流路抵抗により空圧発生部３３からの空気流入が間に合わないため、エア室８の内圧が低下する。エア室８の内圧が所定の圧力に低下した状態では、エア室８の内圧が内壁１５を外側（インク室６側）へ膨らませようとする方向に働く力は、インク室６の内圧が内壁１５をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力と圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力との和を下回る。この結果、内壁１５はエア室８側へ変位する。

【0154】

この内壁１５のエア室８側への変位に伴って、インク弁２５Ｂが図１２中左側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を閉鎖する。すなわち、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク弁２５Ｂによりインク導入経路２１を閉鎖する。したがって、待機時の状態においては、インクがインク供給装置１Ｂからヘッド４１へ供給されない。

【0155】

供給時の状態においては、ヘッド４１のインク圧がヘッド指定水頭（負圧）の下限になっている。すなわち、ヘッド４１がインクを吐出すると、ヘッド４１内のインクが減少し、インク室６の内圧が低下する。インク室６の内圧が低下すると、インク室６の内圧（負圧のインク圧）が対向壁１６をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力は、圧縮バネ３２が伸びようとする方向の力を上回る。この結果、対向壁１６はインク室６側へ変位する。

【0156】

この対向壁１６のインク室６側への変位に伴って、エア弁２７Ａが図１２中右側へ変位して大気口２３（大気経路１３）を閉鎖する。すなわち、インク室６の内圧に応じて、エア弁２７Ａにより大気経路１３を閉鎖する。

【0157】

大気経路１３が閉鎖され、空圧発生部３３により空気がエア室８から流入されると、エア室８の内圧（空圧）が上昇する。エア室８の内圧が所定の圧力に上昇した状態では、エア室８の内圧が内壁１５を外側（インク室６側）へ膨らませようとする方向に働く力は、インク室６の内圧が内壁をインク室６の内側に引っ込めようとする方向に働く力と圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力との和を上回る。この結果、内壁１５はインク室６側へ変位する。

【0158】

この内壁１５のインク室６側への変位に伴って、インク弁２５Ｂが図１２中右側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を開放する。すなわち、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク弁２５Ｂによりインク導入経路２１を開放する。したがって、インクはインク供給装置１Ｂからヘッド４１へ供給される。ヘッド４１にインクが供給されてヘッド指定水頭になると、インク供給装置１Ｂは、待機時の状態となる。

【0159】

停電時（空圧ダウン時）の状態においては、空圧発生部３３による空気の加圧が停止する。したがって、エア室８の内圧が所定の範囲を外れて、エア室８は大気圧となる。

【0160】

エア室８が大気圧の状態では、エア室８の内圧が内壁１５を外側（インク室６側）へ膨らませようとする方向に働く力はなくなる。このため、圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力の影響により、内壁１５はエア室８側へ変位する。この内壁１５のエア室８側への変位に伴って、インク弁２５Ｂが図１２中左側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を閉鎖する。したがって、インク供給装置１Ｂからヘッド４１へインクが供給されず、ヘッド４１からインクが漏出するのを防止することができる。

【0161】

このように、インク供給装置１Ｂは、エア室８の内圧が所定の範囲を外れたときに、インク導入経路を閉鎖する閉鎖機構４２を備えている。この閉鎖機構４２は、インク弁２５Ｂを含んで構成されている。この閉鎖機構４２によれば、システム起動時や、空圧発生部３３が不安定なときにインクが正圧で補給された場合であっても、インクが漏出するのを防止することができる。

【0162】

［第４実施形態］
まず、本実施形態に係るインク供給装置１Ｃの構成について図１３を参照して説明する。図１３は、インク供給装置１Ｃの要部の模式的断面図である。インク供給装置１Ｃは、インク供給装置１、１Ａ、１Ｂとは異なる大気経路１３およびインク導入経路２１の開閉機構を備えている点で相違する。以下では、相違する点を中心に説明する。

【0163】

インク供給装置１Ｃのインク弁２５（液体流路開閉部）は、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク導入経路２１を開閉するものである。具体的には、インク弁２５は、隔壁１５に設けられ、隔壁１５の変位に伴って、インク導入経路２１を開閉する。閉時のインク弁２５のシール性を確保するシール部材２６は、インク室６の小部屋４内において、ゲート１７の周辺部とインク弁２５の鍔部２５ｃとの間に設けられている。また、インク弁２５を付勢する圧縮バネ３１は、エア室８の小部屋７内において、一端がエア室８の小部屋７の内壁、他端がインク弁２５の鍔部２５ａに設けられている。

【0164】

インク供給装置１Ｃのエア弁２７Ａ（エア流路開閉部）は、インク室６の内圧に応じて、大気経路１３を開閉するものである。具体的には、エア弁２７Ａは、対向壁１６に設けられ、対向壁１６の変位に伴って、大気経路１３を開閉する。エア弁２７Ａを付勢する圧縮バネ３２は、インク室６の小部屋５内において、一端がインク室６の小部屋５の内壁、他端がエア弁２７Ａの鍔部２７ａに設けられている。

【0165】

なお、インク供給装置１Ｃでは、内壁１５、対向壁１６、圧縮バネ３１、３２の弾性定数などは、インク弁２５、エア弁２７Ａの開閉にあたり、最適なものが選択されている。

【0166】

次に、本実施形態に係るインク供給装置１Ｃの動作について、図１３を参照して説明する。ここでは、インク供給装置１Ｃに対して、インク導入口１１（インク導入経路２１）からインクが所定の圧力（正圧）で加圧され、空気口２４（空気導入経路１４）から空気が大気圧より低い所定の圧力で減圧（吸引）されているものとする。

【0167】

待機時の状態においては、ヘッド４１のインク圧がヘッド指定水頭（負圧）になっている。すなわち、ヘッド４１のインク圧がインクのメニスカスを形成する所定の圧力になっている。

【0168】

ヘッド４１のインク圧が所定の圧力の状態では、圧縮バネ３２が伸びようとする方向の力は、インク室６の内圧（負圧のインク圧）が対向壁１６をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力を上回る。この結果、対向壁１６は大気（大気口２３）側へ変位する。この対向壁１６の大気側への変位に伴って、エア弁２７Ａが図１３中左側へ変位して大気口２３（大気経路１３）を開放する。すなわち、インク室６の内圧に応じて、エア弁２７Ａにより大気経路１３を開放する。

【0169】

大気経路１３の開放により大気から空気が流入し、空気経路１４（空気絞り部３６）の流路抵抗により空圧発生部３３からの空気流出が間に合わないため、エア室８の内圧が上昇する。エア室８の内圧が所定の圧力に上昇した状態では、エア室８の内圧が内壁１５をエア室８の内側へ引っ込めようとする方向に働く力と圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力との和は、インク室６の内圧が内壁１５をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力を上回る。この結果、内壁１５はインク室６側へ変位する。

【0170】

この内壁１５のインク室６側への変位に伴って、インク弁２５が図１３中右側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を閉鎖する。すなわち、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク弁２５によりインク導入経路２１を閉鎖する。したがって、待機時の状態においては、インクがインク供給装置１Ｃからヘッド４１へ供給されない。

【0171】

供給時の状態においては、ヘッド４１のインク圧がヘッド指定水頭（負圧）の下限になっている。すなわち、ヘッド４１がインクを吐出すると、ヘッド４１内のインクが減少し、インク室６の内圧が低下する。インク室６の内圧が低下すると、インク室６の内圧（負圧のインク圧）が対向壁１６をインク室６の内側へ引っ込めようとする方向に働く力は、圧縮バネ３２が伸びようとする方向の力を上回る。この結果、対向壁１６はインク室６（小部屋５）側へ変位する。

【0172】

この対向壁１６のインク室６側への変位に伴って、エア弁２７Ａが図１３中右側へ変位して大気口２３（大気経路１３）を閉鎖する。すなわち、インク室６の内圧に応じて、エア弁２７Ａにより大気経路１３を閉鎖する。

【0173】

大気経路１３が閉鎖され、空圧発生部３３により空気がエア室８から流出されると、エア室８の内圧（空圧）が低下する。エア室８の内圧が所定の圧力に低下した状態では、エア室８の内圧が内壁１５をエア室８の内側へ引っ込めようとする方向に働く力と圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力との和が、インク室６の内圧が内壁をインク室６の内側に引っ込めようとする方向に働く力を上回る。この結果、内壁１５はエア室８側へ変位する。

【0174】

この内壁１５のエア室８側への変位に伴って、インク弁２５が図１３中左側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を開放する。すなわち、インク室６の内圧とエア室８の内圧との圧力差に応じて、インク弁２５によりインク導入経路２１を開放する。したがって、インクはインク供給装置１Ｃからヘッド４１へ供給される。ヘッド４１にインクが供給されてヘッド指定水頭になると、インク供給装置１Ｃは、待機時の状態となる。

【0175】

停電時（空圧ダウン時）の状態においては、空圧発生部３３による空気の加圧が停止する。したがって、エア室８の内圧が所定の範囲を外れて、エア室８は大気圧となる。

【0176】

エア室８が大気圧の状態では、エア室８の内圧が内壁１５をエア室８の内側へ引っ込ませようとする方向に働く力はなくなる。このため、圧縮バネ３１が伸びようとする方向の力の影響により、内壁１５はインク室６側へ変位する。この内壁１５のインク室６側への変位に伴って、インク弁２５が図１３中右側へ変位してゲート１７（インク導入経路２１）を閉鎖する。したがって、インク供給装置１Ｃからヘッド４１へインクが供給されず、ヘッド４１からインクが漏出するのを防止することができる。

【0177】

このように、インク供給装置１Ｃは、エア室８の内圧が所定の範囲を外れたときに、インク導入経路を閉鎖する閉鎖機構４２を備えている。この閉鎖機構４２は、インク弁２５を含んで構成されている。この閉鎖機構４２によれば、システム起動時や、空圧発生部３３が不安定なときにインクが正圧で補給された場合であっても、インクが漏出するのを防止することができる。

【0178】

以上の実施形態で説明したとおり、開示の液体供給装置１によれば、粘性の高い液体を用いた場合であっても、センサやリンク機構などを付加することなく、液体室６の内圧を一定範囲内の圧力で制御することができる。また、以下の特徴的な作用効果が奏される。

【0179】

液体供給装置１は、液体を導入する液体導入経路２１および液体を導出する液体導出経路２２を有し、液体を貯留する液体室６と、前記空気経路１４と連通され、大気とは異なる圧力の空気をエア室８へ流入またはエア室８から流出させる空圧発生部３３と、大気と連通する大気経路１３および前記空気発生部３３と連通する空気経路１４を有し、空気を貯留するエア室８と、前記液体導入経路２１を開閉する液体流路開閉部２５と、前記大気経路１３を開閉するエア流路開閉部２７とを備え、前記液体室６の内圧に応じて、前記エア流路開閉部２７により前記大気経路１３を開閉し、前記液体室６の内圧と前記エア室８の内圧との圧力差に応じて、前記液体流路開閉部２５により前記液体導入経路２１を開閉する。

【0180】

これによれば、液体が流れる液体室６の内圧の変化をエア室８の内圧の変化とすることができ、また液体室６の内圧の変化だけでなく、エア室８の内圧の変化と合わせて液体流路を開閉することができる。すなわち、液体室６の内圧の微小な変化を、エア室８の内圧で補助して、液体流路開閉部２５の駆動力を大きくすることができる。このため、例えば、粘性の高い液体を用いた場合であっても、液体流路の開口面積を大きくすることができ、液体室６の内圧を所定の範囲内に保ちながら、必要量の液体を供給することができる。また、液体流路開閉部２５の駆動を補助する流体を空気などの気体とすることで、特別な供給装置や排出装置を付加することなく、簡易に液体供給装置１を構成することができる。

【0181】

そして、前記液体室６の一部（小部屋４）は、可撓性のある隔壁１５を介して前記エア室８の一部（小部屋７）と隣り合っており、前記隔壁１５は、前記液体室６の内圧と前記エア室８の内圧との差に応じて、前記液体室６または前記エア室８側へ撓み、前記隔壁１５の変位に伴って、前記液体流路開閉部２５により前記液体導入経路２１を開閉し、前記液体室６の他の一部（小部屋５）は、可撓性のある対向壁１６を介して大気と接しており、前記対向壁１６は、前記液体室６の内圧に応じて、大気側または前記液体室６（小部屋５）側へ撓み、前記対向壁１６の変位に伴って、前記エア流路開閉部２７により前記大気経路１３を開閉する。

【0182】

液体供給装置１では、液体室６の内圧およびエア室８の内圧を検出するセンサを設け、その検出値に基づきリンク機構などにより液体流路開閉部２５およびエア流路開閉部２７を開閉させる構成も実現可能である。これに対して、隔壁１５および対向壁１６の変位によってそれぞれ液体流路開閉部２５およびエア流路開閉部２７を開閉する構成とすれば、液体室６の内圧やエア室８の内圧を検出するセンサやリンク機構などを付加することなく、簡易に液体供給装置１を構成できる。

【0183】

そして、前記隔壁１５および対向壁１６は、ダイアフラムで構成されている。

【0184】

これによれば、液体室６の内圧およびエア室８の内圧の変化がダイアフラムの変位となり、ダイアフラムが直接に液体流路開閉部２５およびエア流路開閉部２７を開閉することができるため、液体室６の内圧およびエア室８の内圧を検出するセンサやリンク機構などを付加することなく、簡易に液体供給装置１を構成できる。

【0185】

そして、液体供給装置１は、前記液体流路開閉部２５を付勢する液体流路開閉部付勢部材３１と、前記エア流路開閉部２７を付勢するエア流路開閉部付勢部材３２とを備える。

【0186】

このような付勢部材３１、３２を用いなくとも、摺動抵抗や変形抵抗のみで液体供給装置１を実現可能である。しかしながら、液体流路開閉部２５およびエア流路開閉部２７を開閉する機構が非常に繊細となり、部品のばらつきや環境変化に敏感に反応し、動作を安定して行うことができない場合がある。そこで、液体流路開閉部２５およびエア流路開閉部２７を付勢する部材を設けることで、機構を構成する部品のばらつきの影響などが出にくい領域で機構を動かすことができる。また、付勢部材３１、３２の調整により、液体流路開閉部２５およびエア流路開閉部２７の動作特性を微調整することが可能となる。

【0187】

そして、液体供給装置１では、前記液体導入経路２１には、正圧で液体が導入され、前記空気経路１４には、前記空圧発生部３３によって前記エア室８へ大気より高い圧力の空気が流入され、前記液体導出経路２２から液体が導出されることで前記液体室６の内圧が低下し、前記エア流路開閉部２７が前記大気経路１３を開放し、前記エア流路開閉部２７が開くことで前記エア室８の内圧が低下し、前記液体流路開閉部２５が前記液体導入経路２１を開放する。

【0188】

これによれば、液体の減少に伴って発生する液体室６の内圧（負圧）によって、エア流路開閉部２７を開き、これに伴ってエア室８の内圧が低下し、エア室８の内圧が所定値を下回ったら液体流路開閉部２５を開くことができる。液体流路開閉部２５が開くことに伴って液体室６の内圧が上昇するとエア流路開閉部２７が閉まり、エア流路開閉部２７が閉まることで、エア室８の内圧が上昇して液体流路開閉部２５を閉めるという機構を実現することができる。このような機構により、液体供給装置１では、液体室６の内圧を所定の範囲内に保ったまま液体供給することができる。

【0189】

そして、液体供給装置１は、前記空気経路１４中に設けられ、該空気経路１４の流路抵抗を増加する流路抵抗増加部３６を備える。

【0190】

これによれば、液体流路開閉部２５の開時のエア室８の内圧およびその圧力変動速度を、大気経路１３と空気経路１４の流路抵抗の比によって定めることが容易となる。流路抵抗の比は、使用する液体の種別や、空圧発生部３３の特性、液体の供給量などに応じて好適な割合とすると良い。大気と連通される大気経路１３の流路抵抗が大きく変動することは考えにくいが、空気経路１４の流路抵抗は、空圧発生部３３からエア室８までの配管長や配管状態（材質、経時変化、取り回しなど）の影響によって変動し、所望の動作ができないことが考えられる。空気経路１４上に配管全体の抵抗よりも大きな流路抵抗増加部３６を設けることにより、配管による影響をほぼ無視することができる。

【0191】

この流路抵抗増加部３６として、空気経路１４の断面積を縮小した絞り部を設けることができる。流路抵抗増加部３６は、液体供給装置１外に設けることもできるが、液体供給装置１と一体に成形した絞り部とすることで、部品点数の増加を抑え、簡単に安価な構造で実現することができる。

【0192】

また、大気経路１３を開閉するエア流路開閉部２７の変位量（ギャップ）は、それほど大きくないため、実際には、開時における大気経路１３と、エア流路開閉部２７とのギャップにより形成される流路抵抗と、空気経路１４に設けられた流路抵抗増加部３６の流路抵抗の比によって、エア流路開閉部２７の開時のエア室８の内圧や圧力変動速度が決まることが多い。しかしながら、大気経路１３の流路抵抗が小さすぎる場合には、大気経路１３にも流路抵抗増加部３５（例えば絞り部）を設けることで、エア室８の内圧を所望の圧力に制御することができる。

【0193】

そして、前記液体導入経路２１は、液体を前記液体室６へ供給する液体供給部３７と連通され、前記液体導出経路２２は、液体をターゲットに対して噴射する液体噴射ヘッド４１と連通され、前記液体供給部３７から前記液体室６を介して前記液体噴射ヘッド４１までの液体が流れる液体流路中に設けられ、該液体流路を遮断する液体遮断部３４を備える。

【0194】

液体供給装置１は、エア室８を一定の内圧に保とうとする空圧発生部３３が正常に動作して成り立つシステムである。このため、システム起動直後や、空圧発生部３３の非駆動時に液体が正圧で供給されると、液体供給装置１で貯留されている液体が漏出する可能性がある。これを避けるために、液体供給部３７と液体噴射ヘッド４１との間に液体遮断部３４を設け、空気圧制御が不安定な期間は液体を遮断した状態としておき、空気圧制御が安定してから液体を開放した状態とするのが良い。

【0195】

そして、前記液体供給装置１は、前記エア室の内圧が所定の範囲を外れたときに、前記液体導入経路を閉鎖する閉鎖機構４２を備える。

【0196】

液体供給装置１は、エア室８を一定の内圧に保とうとする空圧発生部３３が正常に動作して成り立つシステムである。このため、システム起動直後や空圧発生部３３の異常などによってエア室８の内圧が所定範囲を外れた場合には、液体流路開閉部２５を閉める押圧力が得られず、液体流路開閉部２５が開きっぱなしになってしまう懸念がある。これを防ぐためにエア室８の内圧が所定範囲の圧力を外れた場合には液体流路を閉じる閉鎖機構４２を設けると良い。

【0197】

例えば、空圧発生部３３が大気圧＋８ｋＰａの空気をエア室８に供給し、エア流路開閉部２７の開時にエア室８の内圧が大気圧＋４ｋＰａまで低下することで液体供給動作を行うシステムの場合を考える。エア室８の内圧が大気圧近傍まで低下したとき、エア室８の内圧によって駆動される液体流路開閉部２５の変位は想定以上となる。このような場合に、液体流路を閉じる閉鎖機構４２を設けると良い。閉鎖機構４２により、システム起動時や、空気圧制御が不安定な場合に液体が正圧で補給されても、液体供給装置１で貯留されている液体が漏出するのを防止することができる。

【0198】

そして、印刷装置５１は、前記液体供給装置１と、前記液体導入経路２１と連通され、液体を前記液体室６へ供給する液体供給部３７と、前記液体導出経路２２と連通され、液体をターゲットに対して噴射する液体噴射ヘッド４１とを備える。

【0199】

これによれば、粘性の高い液体を用いた場合であっても、液体噴射ヘッド４１における液体のメニスカスが破壊するのを防止でき、噴射される液滴の形状や飛行軌跡が最適化されて、ターゲット（印刷媒体）に液体を噴射することができる。

【0200】

なお、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【0201】

例えば、前記実施形態では、液体供給装置が供給する液体として、粘性の高いＵＶ硬化型インクを適用した場合について説明した。これに限らず、例えば粘性の低い水性インクや、インク以外の各種液体（例えば食用オイル、接着剤、絶縁樹脂、塗料など）を適用することができる。

【0202】

例えば、前記実施形態では、液体供給装置として、インク供給装置に適用した場合について説明した。これに限らず、食用オイルや接着剤などの液体を供給する液体供給装置に適用することができる。また、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイおよび面発光ディスプレイの製造などで用いられる電極材や色材などの液体を供給する液体供給装置にも適用することができる。また、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を供給する液体供給装置にも適用することができる。

【0203】

例えば、前記実施形態では、エア室と液体室の隔壁を、金属または非金属の弾性フィルムのダイアフラムで構成する場合について説明した。これに限らず、液体室側からの押圧力とエア室側からの押圧力との差により撓むものであれば、例えば可撓性フィルムを適用することができる。

【符号の説明】

【0204】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ インク供給装置（液体供給装置）
２ ケース
３、４、５ 小部屋
６ インク室（液体室）
７ 小部屋
８ エア室
１１ インク導入口
１２ インク導出口
１３ 大気経路
１４ 空気経路
１５ 隔壁
１６ 対向壁
１７、１８ ゲート
２１ インク導入経路（液体導入経路）
２２ インク導出経路（液体導出経路）
２３ 大気口
２４ 空気口
２５、２５Ａ、２５Ｂ インク弁（液体流路開閉部）
２６ シール部材
２７、２７Ａ エア弁（エア流路開閉部）
３１ 圧縮バネ（液体流路開閉部付勢部材）
３２ 圧縮バネ（エア流路開閉部付勢部材）
３３ 空圧発生部
３４ 電磁弁（液体遮断部）
３５ 大気絞り部（流路抵抗増加部）
３６ 空気絞り部（流路抵抗増加部）
３７ メインタンク（液体供給部）
３８ エアノズル
４１ ヘッド（液体噴射ヘッド）
４２ 閉鎖機構
５１ プリンタ（印刷装置）
５２ 待機制御部
５３ メンテナンス部
５４ ノズル
５５ キャリッジ
５６ キャップ
５７ 吸引ポンプ
５８ 廃液タンク
６１ インク配管
６２ 空圧配管
６３ ワイピング部材
６５ シール部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】