JP2000002346A - 流体供給弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にインクジェト記録装置において、記録時
に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったインク
を、インク室から該記録ヘッド部へ良好に供給するため
のインクタンク弁として好適な流体供給弁を提供するこ
と。 【解決手段】 中央に流体供給孔を有し、周縁部が硬質
材料で補強固定された弾性材料からなるディスク状弁体
が、上記流体供給孔に対応するように配置された固定弁
座に接離することにより、該流体供給孔を開閉する流体
供給弁において、前記ディスク状弁体の流体供給孔部と
周縁部との間に、半径方向に少なくとも一つの屈曲部を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体供給弁に関
し、さらに詳しくは、特にインクジェット記録装置にお
いて、記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見
合ったインクをインク室から該記録ヘッド部へ良好に供
給するためのインクタンク弁として好適な流体供給弁に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録装置において
は、インクが充填されるインク室と、記録ヘッド部にイ
ンクを供給するインク供給部とを有するインクタンクが
装着されている。そして、このインクタンクの形式とし
ては、例えばキャリッジに対し固定的に取付けられた記
録ヘッドに対して、装置内をはい回されたチューブを介
してインクを供給するように構成され、装置に対して着
脱自在なもの、あるいは記録ヘッドと一体的に構成さ
れ、キャリッジに対して着脱自在なものなどがある。前
者のインクタンクにおいては、記録ヘッドに対して水頭
差を設けることでインクを供給する形態をとっており、
一方、後者においては、インクタンク側に負圧発生源を
備えることで、記録ヘッドにインクを供給する形態をと
っている。近年、装置の小型化やメインテナンスの容易
性などの面から、後者の形態のインクタンクを採用する
装置が多く提案されている。このようなインクタンクに
は、記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合
ったインクを良好に供給できるとともに、非記録時にお
いては吐出口からのインクの洩れなどがないことが要求
される。

【０００３】このような要求を満たすインクタンクとし
ては、例えば記録ヘッドとインクタンクとが一体化さ
れ、キャリッジに対して着脱自在とされたカートリッジ
であって、インクタンク内に吸収体（発泡体）が充填さ
れているものがある。このように、インクタンク内に吸
収体を充填することで、記録ヘッドのインク吐出部で安
定したインクのメニスカスを維持することができ、ま
た、この吸収体の毛細管力によってインクタンク内でイ
ンクが保持されている。この場合、インクタンク内ほぼ
全体に吸収体が充填されていることが必要であり、吸収
体が最大保持可能なインク量よりもやや少ないインク量
を吸収体に保持させておくことにより、毛細管力を利用
して内部負圧を発生させている。したがって、記録ヘッ
ド及びインクタンクに振動などの機械的衝撃や温度変化
などの熱的衝撃などが付与された場合でも、記録ヘッド
の吐出部やインクタンクの大気連通部からのインクの洩
出が少なく、安定したインクの保持を行うことができ
る。

【０００４】しかしながら、インクタンク内全体に吸収
体を充填した方式は、インクの消費に伴って吸収体の負
圧が大きくなり、記録ヘッドに供給されずにインクタン
ク内に残るインク量が多く、使用効率が悪いという問題
を有している。このような問題を解決するために、例え
ばインクタンクの下部に通孔を備えた壁により、インク
溜めと空洞とに分離し、この通孔にアンブレラチェック
バルブを移動可能に設けて、記録ヘッドのインク圧が低
下した時点で、バルブを開弁してタンク溜めのインクを
空洞に排出させて記録ヘッドに供給するように構成した
インクジェット記録ヘッド用のインクカートリッジが提
案されている（特開昭６２−２３１７５９号公報）。こ
れによれば、カートリッジ内に吸収体を収容する必要が
なくなるため、タンク内の実質的インク収容量を大きく
することが可能となるが、一般的にアンブレラチェック
バルブは、記録ヘッドのインクの供給を精密に調整する
には、そのオフセット量が大きすぎ、インク供給量に変
動を来して印字品質の低下を招くという大きな問題があ
る。

【０００５】一方、アンブレラチェックバルブが閉弁し
た状態では、インク溜部と記録ヘッドとが完全に遮断さ
れるため、環境温度の変化で空洞のインクが２〜５％程
度体積膨張した場合には、空洞の圧力が上昇して、記録
ヘッドとの接続口のシールを破損してインクが漏洩した
り、また記録ヘッドに装着されている状態では、この圧
力がそのまま記録ヘッドに作用して、記録ヘッドとイン
クタンクとの間での負圧を維持できなくなって、記録ヘ
ッドからインクの漏洩が生じるという問題がある。さら
に、このアンブレラチェックバルブは、記録ヘッドへの
安定なインク供給を行うために維持すべき数十ｍｍ水柱
程度の圧力差では閉弁力が弱いため、キャリッジの移動
によるインクの揺動に応動して開弁するおそがあり、印
字の安定性に劣るという問題がある。

【０００６】そこで、このようなアンブレラチェックバ
ルブを装着したインクタンクがもつ問題を解決するため
に、例えばインク室とインク供給部とを分割する位置に
設けられ、かつ該インク室とインク供給部との圧力差に
より移動し、インク室に充填されたインクを記録ヘッド
部に供給するインクタンク弁の使用が試みられている。
このようなインクタンク弁を装着することにより、記録
ヘッドとの間の微小な差圧に確実に応動し、かつキャリ
ッジの移動によるインクの揺動に左右されることなく、
記録ヘッドとの間で印字に適した負圧を維持して記録ヘ
ッドに確実にインクを供給でき、さらには温度変化によ
るインク供給口からのインクの漏洩や、記録ヘッドから
のインクの漏洩を防止することができる。インク室とイ
ンク供給部とを分割する位置に設けられるインクタンク
弁の構造としては、様々なものが提案されており、例え
ば図１及び図２に示すよう構造のものを好ましく挙げる
ことができる。

【０００７】図１は、インクタンク弁の一例を示す断面
図であり、図２は、このインクタンク弁に用いられるデ
ィスク状弁体の一例を示す部分断面図である。インクタ
ンク弁Ｃは、インク室Ａとインク供給部Ｂとを分割する
位置に設けられており、このインクタンク弁Ｃに用いら
れる弁体１は、中央にインク供給孔３を有し、周縁部が
ポリプロピレンなどの硬質材料２で補強固定されたディ
スク状弾性材料から構成されている。このディスク状の
弁体１は、バネ６を備えた可動支持体５によって支持さ
れ、未記録時には固定弁座４に当接し、インクタンク弁
Ｃが閉じた状態となっている。記録時には、インク供給
部Ｂのインクが記録ヘッド部に供給されるため、インク
供給部Ｂ内のインクが減少して負圧がかかる。その結
果、可動支持体５が、バネ６が圧縮される方向に移動す
ることにより、ディスク状弁体１は固定弁座４から離
れ、インクタンク弁Ｃが開かれた状態となり、インク室
Ａのインクがインク供給孔３を通って、インク供給部Ｂ
へ供給される。これにより、インク供給部Ｂの負圧が解
消されると、弁体１は可動支持体５によって、再び固定
弁座４に当接し、インク供給部Ｂへのインクの供給が停
止する。このような構造のインクタンク弁においては、
記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合った
インクを良好に供給しうることが重要であり、そのため
にはインクタンク弁に用いられるディスク状弁体の変形
した際の反力が小さいことが望ましい。しかしながら、
従来のインクタンク弁に用いられるディスク状弁体は、
通常、図２に示す構造を有する厚さが0.４ｍｍ程度のも
のであって、変形した際の反力は必ずしも小さくはな
く、インクの供給が、記録ヘッドから吐出されるインク
量に対し、充分に追従できないことがあるなどの問題が
あった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下で、特にインクジェット記録装置において、記録
時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったイン
クをインク室から該記録ヘッド部へ良好に供給するため
のインクタンク弁として好適な流体供給弁を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、流体供給孔部
と周縁部との間に、半径方向に少なくとも一つの屈曲部
を設けたディスク状弁体は、屈曲部を設けないものに比
べて、変形時の反力が小さくなり、このような弁体を用
いた流体供給弁がその目的に適合しうることを見出し
た。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものであ
る。すなわち、本発明は、中央に流体供給孔を有し、周
縁部が硬質材料で補強固定された弾性材料からなるディ
スク状弁体が、上記流体供給弁に対応するように配置さ
れた固定弁座に接離することにより、該流体供給孔を開
閉する流体供給弁において、前記ディスク状弁体の流体
供給孔部と周縁部との間に、半径方向に少なくとも一つ
の屈曲部を設けたことを特徴とする流体供給弁を提供す
るものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の流体供給弁は、中央に流
体供給孔を有するディスク状弁体が、該流体供給孔に対
応するように配置された固定弁座に接離することによ
り、流体供給孔を開閉する構造を有している。そして、
上記ディスク状弁体は、弾性材料から構成されており、
かつ周縁部が硬質材料で補強固定されている。このよう
な構造の流体供給弁としては、例えば前述のインクジェ
ット記録装置におけるインクタンク弁（図１）を代表的
なものとして挙げることができる。以下、本発明の流体
供給弁の説明は、該インクタンク弁を例に挙げて説明す
る。本発明に係るインクタンク弁は、図１に示すよう
に、インク室Ａとインク供給部Ｂとを分割する位置に配
設されるものであり、その作用機構は前記したとおりで
ある。このインクタンク弁におけるディスク状弁体の厚
さは、通常0.１〜0.５ｍｍ、好ましくは、0.２〜0.４ｍ
ｍの範囲である。また、中央に設けられている流体（イ
ンク）供給孔の直径は、通常0.５〜２ｍｍの範囲であ
る。また、このディスク状弁体の大きさ、すなわち直径
については特に制限はなく、種々の状況に応じて適宜選
定されるが、一般的には１０〜３０ｍｍ程度である。

【００１１】本発明においては、このディスク状弁体
は、変形時の反力を小さくするために、流体供給孔部と
周縁部との間に、半径方向に少なくとも一つの屈曲部を
設けることが必要である。この屈曲部を設ける方法につ
いては特に制限はないが、例えば周縁部近傍に円周方向
に沿って屈曲部、特に断面形状が凹状又は凸状のものを
設けたものが好ましい。具体的には、（１）周縁部近傍
に円周方向に沿って断面形状が凹状の屈曲部を一つ設け
たもの（図７参照）、（２）周縁部近傍に円周方向に沿
って、断面形状が凹状及び凸状屈曲部を連続して一つず
つ設けたもの（図８〜１０参照）などが、効果の点から
好適である。このように、ディスク状弁体に屈曲部を設
けることにより、該弁体が変形した際の応力が屈曲部に
集中し、その結果、反力を屈曲部を設けないディスク状
弁体の反力の約３割程度まで下げることが可能となる なお、屈曲部の形状などにより、射出成形時に収縮によ
る変形が起こり、ディスク中央部に変位（収縮時変位）
が生じる場合があるので、この収縮時変位ができるだけ
小さくなるような屈曲部形状を有するものが好ましい。

【００１２】図３は、収縮時変位を説明するための屈曲
部が設けられたディスク状弁体の一例を示す部分断面形
状図である。点線で囲まれた部分が収縮前形状であり、
実線で囲まれた部分が収縮後形状である。本発明におい
ては、この収縮時変位は、インク供給部側への変位を＋
変位、インク室側への変位を−変位とする。符号２はデ
ィスク状弁体周縁部を補強固定した硬質材料部分を示
し、３はインク（流体）供給孔を示す。また、ディスク
状弁体は、射出成形後の金型からの離型性が良好である
ものが好ましく、したがって、離型性が良好になるよう
に屈曲部形状を選択するのが望ましい。前記図７〜１０
で示される形状のディスク状弁体において、反力，収縮
時変位，離型性などを考慮すると、特に図１０で示され
る形状のディスク状弁体が好適である。

【００１３】本発明の流体供給弁におけるディスク状弁
体は弾性材料から構成されており、この弾性材料として
は、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの
少なくとも一つと、共役ジエン化合物を主体とする重合
体ブロックの少なくとも一つからなる共重合体の熱可塑
性エラストマーを含有するものが用いられる。前記熱可
塑性エラストマーとしては、例えば ポリブタジエンとブタジエン−スチレンランダム共
重合体とのブロック共重合体を水添して得られる結晶性
ポリエチレンとエチレン／ブチレン−スチレンランダム
共重合体とのブロック共重合体、 ポリブタジエンとポリスチレンとのブロック共重合
体、及びポリイソプレンとポリスチレンとのブロック共
重合体、あるいは、ポリブタジエン又はエチレン−ブタ
ジエンランダム共重合体とポリスチレンとのブロック共
重合体を水添して得られる、例えば、結晶性ポリエチレ
ンとポリスチレンとのジブロック共重合体、スチレン−
エチレン／ブチレン−スチレンのトリブロック共重合体
（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン／プロピレン−スチ
レンのトリブロック共重合（ＳＥＰＳ）など、中でも、
スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重
合体又はスチレン−エチレン／プロピレン−スチレンブ
ロック共重合体、などを挙げることができる。

【００１４】これらの中で、特にに挙げられた、ビニ
ル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの少なくと
も一つと、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロッ
クの少なくとも一つからなるブロック共重合体を水添し
て得られる水添ブロック共重合体であって、その数平均
分子量が３００００以上であるものが、耐久性の点で好
ましい。またその上限は特に制限はないが、通常は４０
００００程度である。すなわち、ビニル芳香族化合物を
主体とする重合体ブロックの少なくとも一つ（１セグメ
ント）と、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロッ
クの少なくとも一つからなるブロック共重合体を水添し
て得られるものが好ましいが、ビニル芳香族化合物を主
体とする重合体ブロックの少なくとも二つと、共役ジエ
ン化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つ
とを有するブロック共重合体（例えば、スチレン−ブタ
ジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプ
レン−スチレンブロック共重合体等）を水添して得られ
る水添ブロック共重合体が更に好ましい。

【００１５】本発明に係るディスク状弁体に用いられる
弾性材料においては、前記熱可塑性エラストマーを低硬
度化する目的で、所望により軟化剤を配合することがで
きる。この軟化剤としては特に制限はなく、従来プラス
チックやゴムの軟化剤として慣用されているものの中か
ら、任意のものを選択して用いることができる。また、
該弾性材料においては、それを構成する高分子有機材料
は、三次元連続の網状骨格構造を有することが好まし
く、形成される三次元連続の網状骨格構造は、その骨格
の平均径が５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、セ
ル（網目）の平均径は、５００μｍ以下、好ましくは３
００μｍ以下であり、高分子有機材料の体積分率を〔高
分子有機材料の体積／（高分子有機材料の体積＋軟化剤
の体積）〕×１００（％）と定義したとき、高分子有機
材料の体積分率が５０％以下、特に３３％以下であるの
が好ましい。この弾性材料は、諸特性の改良のため、公
知の樹脂成分や各種添加剤を併用することができる。樹
脂成分としては、例えば、ポリフェニレンエーテル樹
脂，ポリオレフィン樹脂，ポリスチレン樹脂などを単独
使用あるいは併用することができる。これらを添加する
ことにより本発明に係る弾性材料の圧縮永久歪，加工
性，耐熱性の向上などを図ることができる。

【００１６】また、添加剤としては、例えば難燃剤，抗
菌剤，光安定剤，紫外線吸収剤，酸化防止剤，無機や有
機フィラー，着色剤，シリコーンオイルなどが挙げられ
る。本発明で用いるディスク状弁体は、周縁部が硬質材
料で補強固定されており、該硬質材料としては特に制限
はないが、ポリプロピレン樹脂などのプラスチックが好
ましく用いられる。この場合、例えば基材となるプラス
チックを金型内に溶融射出成形し、次いでその上に前記
弾性材料を溶融射出成形してプラスチック成形物の表面
に、該弾性材料を積層して一体化させる二色成形法を採
用することができる。あるいは、まず、プラスチックを
金型内に溶融射出成形したのち、その成形物を他の金型
にインサートし、その表面に、弾性材料を溶融射出成形
して、プラスチック成形物の表面に、該弾性材料を積層
して一体化させるインサート成形法を採用することがで
きる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。なお、得られたディスク状弁体の反力
は、以下に示す方法に従って測定した。 ＜反力の測定方法＞図４は、ディスク状弁体の反力を測
定するための装置の概略図であって、まず、高精度荷重
計１１の上にサンプルのディスク状弁体１を載置する。
次いで、高精度変位測定機に取り付けたプローブ１２を
下ろしてきて、荷重計１１が０からプラスになり始める
点を、変位の０点とする。次に、プローブ１２でディス
ク状弁体１に所定の変位を与え、その際の荷重を測定
し、反力とする。 調製例１ 以下のようにして、ディスク状弁体作製用の弾性材料を
調製した。すなわち、スチレン−エチレン／プロピレン
−スチレンのトリブロック共重合（ＳＥＰＳ）（数平均
分子量１０万，溶解度パラメーター（ＳＰ値）8.５）１
００重量部，パラフィン系オイル〔出光興産（株）製，
商品名：ＰＷ３８０〕（数平均分子量７５０，ＳＰ値7.
８）１５０重量部及びポリプロピレン樹脂１３重量部を
充分に混練して弾性材料を調製した。このもののＪＩＳ
Ｋ６３０１（Ａ型）に準拠して測定した硬度は２０で
あった。

【００１８】比較例１ 調製例１で得られた弾性材料とポリプロピレン樹脂を用
い、二色成形法により、図５に示す断面形状（ただし、
図５は片半分の断面形状である。）を有する、中央に流
体供給孔３が設けられ、かつ周縁部がポリプロピレン樹
脂からなる硬質材料で補強固定された厚さ0.４ｍｍで均
一なディスク状弁体を作製した。この弁体について、変
位が0.２ｍｍの場合の反力を求めた。結果を第１表に示
す。 比較例２ 調製例１で得られた弾性材料とポリプロピレン樹脂を用
い、二色成形法により、図６に示す断面形状（ただし、
図６は片半分の断面形状である。）を有する、中央に流
体供給孔３が設けられ、かつ周縁部がポリプロピレン樹
脂からなる硬質材料で補強固定されてなる幅広の厚さ0.
２ｍｍの薄肉部を円周方向に沿って設けたディスク状弁
体を作製した。なお、薄肉部の幅は３ｍｍである。この
弁体について、変位が0.２ｍｍの場合の反力を求めた。
結果を第１表に示す。

【００１９】実施例１〜４ 調製例１で得られた弾性材料とポリプロピレン樹脂を用
い、二色成形法により、図７（実施例１），図８（実施
例２），図９（実施例３）及び図１０（実施例４）に示
す断面形状（ただし、これらの図は片半分の断面形状で
ある。）を有する、中央に流体供給孔３が設けられ、か
つ周縁部がポリプロピレン樹脂からなる硬質材料２で補
強固定されてなる周縁部近傍に屈曲部を設けたディスク
状弁体を作製した。各弁体について、変位が0.２ｍｍの
場合の反力を求めると共に、成形の際の収縮時変位量を
測定した。結果を第１表に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】第１表から分かるように、ディスク状弁体
の大部分を薄くした比較例２のものは、従来品の比較例
１のものと反力が同じである。これはディスク状弁体の
大部分を薄くした場合、射出成形時に径方向の収縮が大
きくなり、結果として反力が小さくならないからであ
る。実施例１〜４のものは、比較例１のものに比べて反
力が約３割に低下している。しかし、実施例１及び３の
ものは収縮時変位量が大きく、また、収縮時変位量の小
さい実施例２及び実施例４を比べた場合、実施例４の方
が成形後の離型性が良好である。したがって、反力，収
縮時変位量及び離型性を考慮すると、実施例１〜４の中
では、実施例４が最も良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明の流体供給弁は、特にインクジェ
ット記録装置のインクタンク弁として好適に用いられ、
記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合った
インクを、インク室から該記録ヘッド部へ良好に供給す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 インクタンク弁の一例を示す断面図である。

【図２】 上記インクタンク弁に用いられるディスク状
弁体の一例を示す部分断面図である。

【図３】 収縮時変位を説明するための屈曲部が設けら
れたディスク状弁体の一例を示す部分断面形状である。

【図４】 ディスク状弁体の反力を測定するための装置
の概略図である。

【図５】 比較例１で作製したディスク状弁体の部分断
面図である。

【図６】 比較例２で作製したディスク状弁体の部分断
面図である。

【図７】 実施例１で作製したディスク状弁体の部分断
面図である。

【図８】 実施例２で作製したディスク状弁体の部分断
面図である

【図９】 実施例３で作製したディスク状弁体の部分断
面図である。

【図１０】 実施例４で作製したディスク状弁体の部分
断面図である。

【符号の説明】

１ ：ディスク状弁体 ２ ：硬質材料 ３ ：インク（流体）供給孔 ４ ：固定弁座 ５ ：可動支持体 ６ ：バネ １１：高精度荷重計 １２：プローブ Ａ ：インク室 Ｂ ：インク供給部 Ｃ ：インクタンク弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央に流体供給孔を有し、周縁部が硬質
   材料で補強固定された弾性材料からなるディスク状弁体
   が、上記流体供給孔に対応するように配置された固定弁
   座に接離することにより、該流体供給孔を開閉する流体
   供給弁において、前記ディスク状弁体の流体供給孔部と
   周縁部との間に、半径方向に少なくとも一つの屈曲部を
   設けたことを特徴とする流体供給弁。
2. 【請求項２】 ディスク状弁体が、周縁部近傍に円周方
   向に沿って屈曲部を設けたものである請求項１記載の流
   体供給弁。
3. 【請求項３】 屈曲部の形状が、断面凹状である請求項
   １又は２記載の流体供給弁。