JP2006026919A - 液体供給制御装置、液体収容容器及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な構成で薄型化かつ小型化の液体供給制御装置、液体供給制御装置を備え液体収容効率を向上できる液体収容容器及び液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】 差圧弁１４は、上弁体４１と下弁体４２とバルブセンタ４３と板バネ４４とを有する。インク収容室２Ｋ及びインク供給室１５に負圧が生じていないとき、バルブセンタ４３は、板バネ４４の付勢力によって、上弁体４１に形成された円錐台形状の突部４６に押さえつけられている。差圧弁１４は、板バネ４４の少ない変形量によって開閉することができるので、差圧弁１４の構造を薄く小型化することが可能となる。よって、インクカートリッジ１Ｋに占める差圧弁１４の体積の割合を小さくすることができ、インクの収容効率を向上させることが可能になる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、液体を供給する液体供給制御装置、液体供給制御装置を用いた液体収容容器及び液滴吐出装置に関する。

液滴吐出装置は、例えば、インクジェットプリンタのように、インクを吐出することにより画像や文字を印刷することが知られている。このようなインクジェットプリンタは、吐出ヘッドからインクが吐出され、吐出したインクと同じ分量のインクを、液体収容容器としてのインクカートリッジから補給することにより、連続して印刷することができる。
インクカートリッジは、一般的に、吐出ヘッドからのインクの漏れ出しを防止するため多孔質材を収容し、この多孔質材にインクを含浸させて毛細管力によりインクを保持するように構成されている。
一方で、印字品質や印刷速度の向上が求められ、これにより吐出ヘッドのノズル開口数が多くなり、単位時間当りのインク消費量が増加する傾向にある。

このような傾向に対応するためには、インクカートリッジに収容するインクの量及びインクの消費を補う流量を増加する必要があった。しかしながら、多孔質材の毛細管力でインクを保持する方式では、多孔質材内のインクの粘性に打ち勝って流量を確保するのに限界があるため、インクカートリッジの底面積を増加させて体積を大きくする必要があり、これにより、インクカートリッジが大きくなり、結果としてインクジェットプリンタが大型化するという問題があった。

このような問題を解消するため、特許文献１では、インクの圧力により変形可能な膜体の中心に貫通孔を設けて膜弁座を形成する一方、これと対向する位置に弁体を設けたインクカートリッジが提案されている。
また、特許文献２では、インク室の中に、コイルバネを有する開閉部材によって弁を構成し、インクの減少によるインク室内の圧力の低下によって、開閉部材がインク収容部とインク室を連通する開口域を開放するように移動することにより、インクを供給させるインクカートリッジが提案されている。
これらによれば、多孔質体を用いずに、インク収容室のインクの液圧と吐出ヘッド側のインクの液圧との差によって開閉する液体供給制御装置である差圧弁を用いているので、インクカートリッジを高さ方向に大きくすることが可能になり、インクジェットプリンタの大型化を抑制するとともにインクの量を増加させることができる。

特開平８−１７４８６０号公報 特開２００３−２６６７３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のインクカートリッジでは、二つの膜体に挟まれた棒状の弁体が上下に動作することにより、差圧弁を開閉する構造であるため、棒状の弁体が上下する長さが必要であった。これにより、差圧弁全体が厚くなり、インクカートリッジに占める差圧弁の体積の割合が増えてしまうので、インク収容室の容量が減少するという問題があった。更に、二つの膜体を必要とするため部品点数が多くなり、軟質の２つ膜体で棒状の弁体を挟み込む方式のため構成が複雑で組み立てにくいという問題があった。
また、特許文献２に記載のインクカートリッジでは、コイルバネで開閉部材を開閉する構造であり、コイルバネのストローク長さを確保するため差圧弁の構造が厚くなってしまっていた。これにより、インク収容部に占める差圧弁の体積の割合が増えることから、インク収容部の容量が減少するという問題があった。

本発明は、簡便な構成で薄型化かつ小型化の液体供給制御装置、及び、液体供給制御装置を備え液体収容効率を向上できる液体収容容器及び液滴吐出装置を提供する。

上記問題を解決するために、本発明に係る液体供給制御装置は、液体の供給経路に配置されて用いる液体供給制御装置であって、供給孔を有する第１部材と、前記第１部材と前記供給孔の周りで周方向に亘って接触可能に設けられ、前記液体の供給経路の供給側と流出側との間に配置された環状のバルブセンタと、前記第１部材に対して前記バルブセンタを挟んだ反対側に配置されるとともに、前記バルブセンタが前記第１部材と反対側で周方向に亘って接触可能に設けられた第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とのうち少なくとも一方に設けられるとともに、前記バルブセンタと線接触可能な斜面を有する斜面形成部と、前記バルブセンタを前記斜面に接触する方向に付勢するとともに、前記付勢により前記バルブセンタと前記斜面とが線接触する状態において、前記第１部材と前記バルブセンタと前記第２部材とに囲まれた室を前記供給孔を除いて液密状態に密閉する板状の弾性部材と、を備える。

この構成によれば、供給側の液体と流出側の液体との圧力差がないか、又は、供給側の液体の方が負圧となっているときには、バルブセンタが第１部材の斜面に、板状の弾性部材により押えられて密着している。これにより、液体供給制御装置は閉じた状態になり、供給側と流出側間での液体の流動は起こらない。流出側の液体圧力が減少し、供給側の液体に対して負圧になると、圧力差が液体供給制御装置に働き、密着しているバルブセンタと斜面を離そうとする力が働く。この力が弾性部材による押え力を上回ると、バルブセンタと斜面が離れる。これにより、液体供給制御装置は開いた状態になり、液体が供給孔を通って供給側から流出側に流れ込む。負圧の力がなくなり圧力差がなくなると、弾性部材によってバルブセンタと斜面が密着する。液体供給制御装置は、第１部材とバルブセンタと第２部材と板状の弾性部材とによって液体供給制御装置を構成しているので、複雑な部品を必要とせず、少ない部品点数で構成することができ、液体供給制御装置を小型化することが可能になる。

本発明に係る液体供給制御装置では、前記弾性部材は、前記第２部材を兼ねている。

この構成によれば、第１部材に斜面形成部が形成されているときは、第２部材が弾性部材として、バルブセンタを斜面に線接触する方向に付勢することにより、液体供給制御装置を構成することが可能になる。また、第２部材に斜面形成部が形成されているときは、弾性部材が第２部材を介してバルブセンタを斜面に線接触する方向に付勢することにより、液体供給制御装置を構成することが可能になる。

本発明に係る液体供給制御装置では、前記斜面は、前記バルブセンタと前記斜面形成部の斜面とが線接触する周線を含む平面と垂直な仮想線に対してなす角度が６°〜４５°の範囲に設定されていることが望ましい。

この構成によれば、６°〜４５°の範囲に設定された斜面により、バルブセンタと斜面が斜面効果によって密着しやすくなり、斜面とバルブセンタの位置を決めることが可能になる。また、６°〜４５°の角度に設定されていることにより、斜面にバルブセンタが押し当てられた状態から離れるときに発生する食いつきを防止することが可能になる。よって、液体のわずかな圧力の変化に対して、斜面形成部とバルブセンタを接離することができ、応答性をよくすることが可能になる。

上記問題を解決するために、本発明に係る液体供給制御装置は、液体の供給経路に配置されて用いる液体供給制御装置であって、外周面又は内周面に斜面が形成された突部又は凹部と、前記突部又は前記凹部の略中央部に形成された供給孔とを有する上弁体と、前記上弁体に対向する位置に配置され、前記上弁体側に対向する面に形成された支持部を有する下弁体と、前記突部又は前記凹部に形成された前記斜面の周方向に線接触しており、前記液体の供給経路の供給側と流出側との圧力差に応じて前記斜面と接離可能に配置された環状のバルブセンタと、前記支持部によって両端を支持され、前記バルブセンタを前記斜面に接触する方向に付勢するとともに、前記付勢により前記バルブセンタと前記斜面とが線接触する状態において、前記供給孔を除いて前記突部又は前記凹部と前記バルブセンタと液密状態に密閉する板状の弾性部材と、を備える。

この構成によれば、供給側の液体と流出側の液体との圧力差がないか、又は、供給側の液体の方が負圧となっているときには、バルブセンタが上弁体の突部又は凹部に形成された斜面に、板状の弾性部材により押えられて密着している。これにより、液体供給制御装置は閉じた状態になり、供給側と流出側間での液体の流動は起こらない。流出側の液体圧力が減少し、供給側の液体に対して負圧になると、圧力差が液体供給制御装置に働き、密着しているバルブセンタと斜面を離そうとする力が働く。この力が弾性部材による押え力を上回ると、バルブセンタと斜面が離れる。これにより、液体供給制御装置は開いた状態になり、液体が供給孔を通って供給側から流出側に流れ込む。負圧の力がなくなり圧力差がなくなると、弾性部材によってバルブセンタと斜面が密着する。液体供給制御装置は、突部又は凹部に形成された斜面と、バルブセンタと、板状の弾性部材とによって液体供給制御装置を構成しているので、複雑な部品を必要とせず、少ない部品点数で構成することができ、液体供給制御装置を小型化することが可能になる。

本発明に係る液体供給制御装置では、前記斜面は、前記バルブセンタと前記突部又は前記凹部の斜面とが線接触する周線を含む平面と垂直な仮想線に対してなす角度が６°〜４５°の範囲に設定されていることが望ましい。

この構成によれば、６°〜４５°の範囲に設定された斜面により、バルブセンタと斜面が斜面効果によって密着しやすくなり、斜面とバルブセンタの位置を決めることが可能になる。また、６°〜４５°の角度に設定されていることにより、斜面にバルブセンタが押し当てられた状態から離れるときに発生する食いつきを防止することが可能になる。よって、液体のわずかな圧力の変化に対して、斜面とバルブセンタを接離することができ、応答性をよくすることが可能になる。

上記問題を解決するために、本発明に係る液体供給制御装置は、液体の供給経路に配置されて用いる液体供給制御装置であって、中央部に供給孔が形成された突部又は凹部を有する第１部材と、前記突部又は前記凹部に形成された斜面の周方向に線接触しており、前記液体の供給経路の供給側と流出側との圧力差に応じて前記斜面と接離可能に配置された環状のバルブセンタと、前記突部又は前記凹部に対して前記バルブセンタを挟んだ反対側に配置されるとともに、前記バルブセンタが周方向に線接触可能な斜面が外周面又は内周面に形成されたカップと、前記バルブセンタを前記カップに形成された斜面に接触する方向に付勢するとともに、前記付勢により前記バルブセンタと前記斜面とが線接触する状態において、前記供給孔を除いて前記突部又は前記凹部と前記バルブセンタと前記カップと液密状態に密閉する板状の弾性部材と、前記弾性部材を支持する支持部を有する第３部材と、を備える。

この構成によれば、供給側の液体と流出側の液体との圧力差がないか、又は、供給側の液体の方が負圧となっているときには、バルブセンタがカップに形成された斜面に、板状の弾性部材により押えられて密着している。これにより、液体供給制御装置は閉じた状態になり、供給側と流出側間での液体の流動は起こらない。流出側の液体圧力が減少し、供給側の液体に対して負圧になると、圧力差が液体供給制御装置に働き、密着しているバルブセンタと斜面を離そうとする力が働く。この力が弾性部材による押え力を上回ると、バルブセンタと斜面が離れる。これにより、液体供給制御装置は開いた状態になり、液体が供給孔を通って供給側から流出側に流れ込む。負圧の力がなくなり圧力差がなくなると、弾性部材によってバルブセンタと斜面が密着する。液体供給制御装置は、カップに形成された斜面と、バルブセンタと、板状の弾性部材とによって液体供給制御装置を構成しているので、複雑な部品を必要とせず、少ない部品点数で構成することができ、液体供給制御装置を小型化することが可能になる。

本発明に係る液体供給制御装置では、前記斜面は、前記バルブセンタと前記カップとの線接触する周線を含む平面と垂直な仮想線に対してなす角度が６°〜４５°の範囲に設定されていることが望ましい。

この構成によれば、６°〜４５°の範囲に設定された斜面により、バルブセンタと斜面が斜面効果によって密着しやすくなり、斜面とバルブセンタの位置を決めることが可能になる。また、６°〜４５°の角度に設定されていることにより、斜面にバルブセンタが押し当てられた状態から離れるときに発生する食いつきを防止することが可能になる。よって、液体のわずかな圧力の変化に対して、斜面とバルブセンタを接離することができ、応答性をよくすることが可能になる。

本発明に係る液体供給制御装置では、前記支持部は、円錐状に形成されており、前記弾性部材の両端を３つ以上の前記支持部によって支持することが望ましい。

この構成によれば、弾性部材の両端を３つ以上の円錐状の支持部で支持するので、弾性部材が支持部を中心に回転することを防止し水平を維持することができ、点接触なのでバルブセンタの水平方向のわずかな動作にも追従しやすくすることができる。よって、液体のわずかな圧力の変化に対して、液体供給制御装置の応答性をよくすることが可能になる。

本発明に係る液体供給制御装置では、前記バルブセンタは、Ｏリングで構成されていることが望ましい。

この構成によれば、バルブセンタはＯリングなので、複雑な製造工程を必要とせずに部品を調達することができ、液体供給制御装置を構成することが可能になる。

上記問題を解決するために、本発明に係る液体収容容器は、液体供給制御装置と、前記液体を収容する液体収容部と、前記液体収容部の液体を外部に供給する液体の排出孔と、を有する。

この構成によれば、液体収容容器に用いられる液体供給制御装置は、板状の弾性部材により少ない変形量（ストローク）によって開閉が可能になる。これにより、液体供給制御装置の体積を小さくすることができる。従って、液体収容容器に占める液体の容量を多くすることができ、液体の収容率を向上させることが可能になる。

本発明に係る液体収容容器では、前記液体収容容器の本体は、扁平な略直方体に形成され、前記液体供給制御装置は、前記液体供給制御装置の厚み方向が前記液体収容容器の厚み方向に対し平行であり、前記液体収容部と隣接した状態で配置されていることが望ましい。

この構成によれば、液体収容容器の厚み方向に対し、液体供給制御装置の厚み方向を平行に配置したので、液体収容容器を厚さ方向に薄く構成することが可能になる。更に、液体収容容器に占める液体供給制御装置の体積の割合を小さくすることができ、液体収容効率を向上させることが可能になる。

上記問題を解決するために、本発明に係る液滴吐出装置は、液体を収容する液体収容部と、前記液体収容部から供給される前記液体を液滴として吐出する吐出ヘッドと、を有する液滴吐出装置であって、前記液体収容部から前記吐出ヘッドへ通じる液体の供給経路の一部に液体供給制御装置を備える。

この構成によれば、小型の液体供給制御装置を有する液体収容容器を備えるので、液体収容効率を向上することができる。よって、小型で長期間に亘って液体収容容器を交換しなくてもよい液滴吐出装置を提供することが可能になる。

本発明に係る液滴吐出装置では、液体収容容器と、前記液体収容容器と連通し液滴を吐出する吐出ヘッドと、を備える。

この構成によれば、液体収容効率を向上することができる液体収容容器を備えた液滴吐出装置を提供することが可能になる。

以下、本発明に係る液体収容容器としてのインクカートリッジの実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、以下の各実施形態で用いられる本発明を適用した液滴吐出装置であるプリンタの構成を示す斜視図である。以下、本実施形態のプリンタの構成を、図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、プリンタ１００は、スキャナＳＣなどとともにコンピュータＰＣに対して接続された状態で使用される。コンピュータＰＣでは、所定のオペレーティングシステム上でアプリケーションプログラムが動作し、スキャナＳＣから読み込んだ画像などに対して所定の処理を行いつつＣＲＴディスプレイＭＴに画像を表示する。使用者は、ディスプレイＭＴ上の画像をレタッチするといった処理を行ったのち、印刷を指示すると、オペレーティングシステムに組み込まれたプリンタドライバが起動し、画像データをプリンタ１００に転送する。

プリンタドライバは、スキャナＳＣから入力され、処理された原カラー画像データをプリンタ１００が使用する各色のデータに変換し、プリンタ１００に出力する。詳細には、原カラー画像データは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色成分からなり、これを色変換して、プリンタ１００に出力する色データであるブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、ライトシアン（ＬＣ）、マゼンダ（Ｍ）、ライトマゼンダ（ＬＭ）、イエロー（Ｙ）の各色に変換する処理や、さらにこれをインクドットの有無に置き換えるいわゆる二値化の処理などを行なう。これらの画像処理は、周知のものなので、詳細な説明は省略する。

キャリッジ５１は、タイミングベルト５２を介してキャリッジ駆動機構５３のキャリッジモータ５４に接続されており、ガイド部材５５に案内されて印刷用紙５６（媒体）の紙幅方向に往復動する。プリンタ１００は、紙送りローラ５７を用いた紙送り機構５８も有している。キャリッジ５１には印刷用紙５６と対向する面（図１においてキャリッジ５１の下面）に液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式の印刷ヘッド６０が取り付けられている。印刷ヘッド６０は、キャリッジ５１の上に保持されている液体カートリッジであるインクカートリッジ１Ｋ，１Ｆからインクの補給を受け、キャリッジ５１の移動に合わせて印刷用紙５６に液滴であるインク滴を吐出してドットを形成し、印刷用紙５６に画像や文字を印刷する。

インクカートリッジ１Ｋの供給側の液体が収容される液体収容部であるインク収容室２Ｋ（図３参照）には、黒（Ｋ）のインクが充填されている。また、インクカートリッジ１Ｆは、シアン用インクカートリッジ１Ｃ、ライトシアン用インクカートリッジ１ＬＣ、マゼンダ用インクカートリッジ１Ｍ、ライトマゼンダ用インクカートリッジ１ＬＭ、イエロー用インクカートリッジ１Ｙを有し、カラーインクが充填されたインク収容室（いずれも図示せず）がそれぞれ独立して形成されている。これらのインク収容室には、シアン（Ｃ）、ライトシアン（ＬＣ）、マゼンダ（Ｍ）、ライトマゼンダ（ＬＭ）、イエロー（Ｙ）のインクがそれぞれ充填されている。したがって、印刷ヘッド６０には、各色のインクがインク収容室からそれぞれ供給される。これらの各色のインクは、それぞれ印刷ヘッド６０から各色のインク滴として吐出されてカラー印刷が実現される。

プリンタ１００の非印刷領域には、キャッピング装置６１が配置され、印刷処理の休止中に印刷ヘッド６０のノズル開口部を封止する。このキャッピング装置６１によって、印刷処理の休止中における、インクの溶媒成分が揮発することに起因するインク粘度の増大、あるいは、インク膜の形成を抑制することができる。したがって、印刷処理の休止中における、ノズルの目詰まりを防止することができる。また、キャッピング装置６１は、印刷処理実行中に行われるフラッシング動作中に下降し、印刷ヘッド６０からのインク滴を受ける。キャッピング装置６１の近傍にはワイピング装置６２が配置され、このワイピング装置６２は、印刷ヘッド６０の表面をブレードなどでワイピングすることにより、印刷ヘッド６０の表面に付着したインク滓や紙粉を拭き取る。

図２は、インクカートリッジおよびプリンタ本体に設けられたカートリッジ装着部の概略構成を示す斜視図である。同図（ａ）は、インクカートリッジを模式的に示す斜視図である。同図（ｂ）は、カートリッジ装着部を模式的に示す斜視図である。以下、インクカートリッジ及びカートリッジ装着部の構成を、図２を参照しながら説明する。
なお、このように構成したプリンタ１００（図１参照）において、インクカートリッジ１Ｋとインクカートリッジ１Ｆとは、基本的な構造は共通する。そこで、黒用のインクカートリッジ１Ｋを例に、インクカートリッジ１Ｋの構造、およびインクカートリッジ１Ｋをプリンタ１００本体に装着するための構造を説明する。

図２（ａ）に示すように、インクカートリッジ１Ｋは、内部にインクを収容する液体収容部としてのインク収容室２Ｋ（図３参照）を構成する合成樹脂製のカートリッジ本体３と、このカートリッジ本体３の表面に蛇腹状に形成された複数の溝（図示せず）の上に貼り付けることによりインク流路や空気流路を構成するフィルム４と、インクをプリンタ１００に供給するインク供給部５と、カートリッジ装着部３０に装着する際に嵌合させる突起部６とフック７と、インクカートリッジ１Ｋの諸情報を記憶した記憶素子８とを有する。

フィルム４には、インクカートリッジ１Ｋの品番や、インク色等についての情報が印刷されており、カートリッジ本体３に形成された表面の溝との間で、空気孔９を構成している。また、記憶素子８に記憶されているカートリッジ１Ｋの諸情報は、インクカートリッジ１Ｋの品番や、インク色、インク容量及びインク残量等についての情報である。

図２（ｂ）に示すように、カートリッジ装着部３０には、インクカートリッジ１Ｋを装着する空間の底部３１に針３２が上向きに配置されている。針３２には、針孔（図示せず）が設けられており、前記針孔を通じて、印刷ヘッド６０（図１参照）にインクが供給される。前記針３２の周りは、インクカートリッジ１Ｋに設けられたインク供給部５を受け入れる凹部３３が形成されている。前記凹部３３の内壁には、インクカートリッジをガイドする溝（図示せず）が形成されている。
カートリッジ装着部３０の内壁３４には、コネクタ３５が配置されている。コネクタ３５は、カートリッジ装着部３０にインクカートリッジ１Ｋが装着されたときに、インクカートリッジ１Ｋに設けられた記憶素子８の端子と電気的に接合される（図３参照）。これにより、インクカートリッジ１Ｋとプリンタ１００本体との間で、インクカートリッジ１Ｋの諸情報を含む各種のデータを授受する。

次に、図１，２を参照して、インクカートリッジ１Ｋをカートリッジ装着部３０に装着する手順を説明する。カートリッジ装着部３０の内壁３４に形成されている篏合孔３６に、インクカートリッジ１Ｋの突起部６を篏合させる。これと同時に、カートリッジ本体３の上面を、カートリッジ装着部３０の底部３１側へ押し下げると、フック７がそのバネ性によりたわみ、フック７部に設けられた爪部１０（図３参照）が、カートリッジ装着部３０の外壁３７に形成された嵌合孔３８部と嵌合する。このとき、インクカートリッジ１Ｋのインク供給部５は、カートリッジ装着部３０に形成された針３２がインク供給部５内の穴に刺さることによって、印刷ヘッド６０（図１参照）へのインクの供給が可能になる。また、詳細は後述するが、同時にインクカートリッジ１Ｋに設けられた空気バルブ１２（図３参照）が開き、空気孔９を通じて外気と連通状態になる。なお、カラー用のインクカートリッジ１Ｆの構造は、黒用のインクカートリッジ１Ｋと同様に構成されているので、説明を省略する。

図３は、インクカートリッジが、カートリッジ装着部に装着されている状態を示す断面図である。以下、インクカートリッジの内部構造、カートリッジ装着部の内部構造、及びインクカートリッジをカートリッジ装着部に装着したときの状態を、図３を参照しながら説明する。なお、このように構成したプリンタ１００において、黒用のインクカートリッジ１Ｋとカラー用のインクカートリッジ１Ｆとは、基本的な構造は共通するので、黒用のインクカートリッジ１Ｋを例に説明する。

カートリッジ装着部３０に設けられたピン３９は、インクカートリッジ１Ｋに設けられたバルブロッド１１を押し上げることにより、インクカートリッジ１Ｋの空気バルブ１２を開いた状態にしている。これにより、インク収容室２Ｋは、空気孔９（図２参照）を通じて外気と連通状態となり、後述する印刷ヘッド６０により消費されたインクと同じ容積の空気が空気孔９を通じて取り込めるようになっている。よって、印刷ヘッド６０は、インクを吐出したときにインク供給室１５の圧力が低くなり、インク収容室２Ｋの圧力が相対的に高くなり、印刷ヘッド６０のインクとインク収容室２Ｋのインクとの差圧により、インクを供給できるようになる。なお、インクカートリッジ１Ｋをカートリッジ装着部３０から取り外したとき、空気バルブ１２は、ピン３９によるバルブロッド１１の押し上げがなくなるので閉じた状態になる。これにより、インク収容室２Ｋは、空気孔９（図２参照）が閉じられて、外気と遮断状態になる。よって、インクカートリッジ１Ｋは、インク収容室２Ｋへの外気の進入がなくなることによりインクが漏れることを防止できる。

インク供給部５とカートリッジ装着部３０の凹部３３とが嵌合する嵌合部には、流出側の液体を収容するインク供給室１５が形成されている。インク供給室１５に貯蔵されたインクは、針３２に形成された孔から吸引される。また、インクカートリッジ１Ｋのインク供給部５には、インクの液圧差により弁を開閉する、液体供給制御装置としての差圧弁１４が設けられている。インク供給部５は、針３２を挿入しても差圧弁と干渉せず、かつ、インクを蓄えているインク供給室１５のスペースを有する。差圧弁１４は、このスペースを確保した上で、インク供給部５の上部に設けられているが、図３に示すように、全体のサイズがコンパクトであるために、インク収容室２Ｋの領域にはみ出していない構造になっている。
なお、インク収容室２Ｋから印刷ヘッド６０へ通じる経路を、液体の供給経路であるインクの供給経路という。

図４は、インクカートリッジの差圧弁の構成を模式的に示す模式断面図である。同図（ａ）は、差圧弁が閉じた状態を示す模式断面図である。同図（ｂ）は、弾性部材である板バネを上方からみた平面図である。同図（ｃ）は、差圧弁が開いた状態を示す模式断面図である。以下、差圧弁の構造を、図４を参照しながら説明する。
図４に示すように、差圧弁１４は、第１部材としての上弁体４１と、第３部材としての下弁体４２と、バルブセンタ４３と、板状の弾性部材である板バネ４４と、支持部を構成する第１の支持部〜第３の支持部４５ａ〜４５ｃとを有する。

上弁体４１は、同図（ａ）において上方からみて略円状に形成されており、差圧弁１４の上部に配置される。上弁体４１の材質は、硬質樹脂で構成されており、例えば、ホリプロピレンやＡＢＳ樹脂等である。上弁体４１の下方には、略中心部に、下方に向かって先細りの円錐台形状を有する突部４６が形成されている。突部４６の中心には、液体の供給孔としてのインク供給孔４７が形成されている。突部４６に形成された斜面形成部としての斜面４６ａの角度は、バルブセンタ４３と斜面４６ａの密着性がよく、更にバルブセンタ４３の食い付き（セルフロック）による動作不良が発生しない値に設定される。斜面４６ａの角度は、例えば、バルブセンタ４３と前記突部４６の斜面４６ａとが線接触する周線を含む平面と垂直な仮想線に対して、６°〜４５°の範囲に設定されている。本実施形態の周線は、突部４６が円錐台形状であり、この円錐台形状にバルブセンタ４３が接しているので、円形状である。また、本実施形態の斜面４６ａの角度は、３０°で形成されている。斜面４６ａの角度は、好ましくは、１７°〜４５°であることが望ましい。なお、斜面４６ａの角度は、バルブセンタ４３と斜面４６ａとの斜面効果によって有効に働く角度であればよい。この斜面４６ａにより、バルブセンタ４３が斜面４６ａに嵌り込んだとき斜面効果により密着性が向上し、インクを確実に封止することが可能になる。

下弁体４２は、上述した上弁体４１と同様に、同図（ａ）において上方からみて略円状に形成されており、差圧弁１４の下部に配置される。下弁体４２の材質は上弁体４１と同様に、硬質樹脂で構成されており、例えば、ホリプロピレンやＡＢＳ樹脂等である。本実施形態では、上弁体４１と下弁体４２との間に設けられた、閉鎖された部屋を、第１のインク室４８という。下弁体４２の中心には、インク供給室１５と連通する排出孔としての連通孔４９が設けられている。下弁体４２の上部には、円錐状に形成された第１の支持部〜第３の支持部４５ａ〜４５ｃとが配置されている。第２、第３の支持部４５ｂ，４５ｃは、連通孔４９を中心にして第１の支持部４５ａと対向するように並んで形成されている（図４（ｂ）参照）。つまり、第１〜第３の支持部４５ａ〜４５ｃは、図４（ｂ）に示すように、板バネ４４の両端部４４ａ，４４ｂを３点で支持するように配置されている。

バルブセンタ４３は、略ドーナツ状に形成されており、突部４６に形成された斜面４６ａの全周に嵌り込み、斜面４６ａと板バネ４４との間に、斜面４６ａに対し接離可能な状態で挟まれて配置されている。このときのバルブセンタ４３は、斜面４６ａの周方向に線接触した状態になっている。バルブセンタ４３は、例えば、シリコンゴムなどの軟質ゴムを有するＯリングで構成されている。バルブセンタ４３は、バルブセンタ４３と接したヵ所からインクが漏れないように、シール性の高いことが要求されているので、硬度が低く、表面粗さが管理されているものが望ましい。
また、バルブセンタ４３は、製造成型工程で発生する、金型の上型と下型との接合部の突起であるパーティングラインがある状態のものであっても、そのパーティングラインの部位が斜面４６ａに接触しないように配置することができる。パーティングラインが斜面４６ａと接触している状態で差圧弁１４が構成されると、パーティングライン近傍からインクが連通孔４９側に流れてしまい、差圧弁１４が正常に動作しなくなるという問題が発生するが、本実施形態の構成であれば、影響を受けることなく使用することができる。

板バネ４４は、下弁体４２に形成された第１〜第３の支持部４５ａ〜４５ｃによって両端部４４ａ，４４ｂが支持されている。板バネ４４は、第１〜第３の支持部４５ａ〜４５ｃを支点に、自身のもつ弾性力によってバルブセンタ４３を斜面４６ａ側に付勢している。これにより、差圧弁１４に負圧が生じていないとき、バルブセンタ４３の内周側は、バルブセンタ４３と板バネ４４と斜面４６ａとによって、充填されたインクの流動がない室である第２のインク室２１を形成する。また、板バネ４４は、板バネ４４の外形を上弁体４１及び下弁体４２に形成されたガイド（図示せず）によって板平面内方向の位置が規制されている。板バネ４４の厚みは、例えば０．１ｍｍであり、材質は、例えば、耐食性に優れたステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）である。

また、板バネ４４の中心部は、図４（ｂ）に示すように、バルブセンタ４３を支持するためにバルブセンタ４３の外径と同等、又は、バルブセンタ４３の外径より一回り大きい外径の円形状に形成されている。板バネ４４の両端部４４ａ，４４ｂは、第１〜第３の支持部４５ａ〜４５ｃによって板バネ４４を支持できる広さに形成されている。板バネ４４の中心部と両端部４４ａ，４４ｂとを繋ぐバネ部２２ａ，２２ｂは、わずかな圧力でも反応できるように、細く形成されている。板バネ４４は、第１〜第３の支持部４５ａ〜４５ｃによって両端部４４ａ，４４ｂを支持されており、円形状の中心部をバルブセンタ４３と接触した状態で支持することにより、安定した状態に保持されている。

次に、本実施形態における、板バネとバルブセンタの好適な例について説明する。突部４６に形成された斜面４６ａへ、バルブセンタ４３を押し付けるときの必要な力を６Ｎ（ニュートン）とする。まず、板バネ４４のバネ部２２ａ，２２ｂのバネ長さＬをそれぞれ２０ｍｍとし、バネ幅Ｗを５ｍｍとし、バネの撓み代を１ｍｍとする。これらの条件により、必要なバネの厚みｔは０．１ｍｍとなる。次に、バルブセンタ４３と斜面４６ａとが接触する接触円直径を求めると、５．９ｍｍとなり、突部４６の斜面４６ａにバルブセンタ４３が沿うように接する大きさに設定されている。

上記構成により、供給側の液体としてのインク収容室２Ｋ内の圧力の強さと、流出側の液体としてのインク供給室１５内の圧力の強さとの圧力差がない状態、又は、インク収容室２Ｋ内の圧力の強さが負圧状態になっているとき、板バネ４４の弾性力により、バルブセンタ４３が突部４６の斜面４６ａに押し当てられている。これにより、差圧弁１４は、バルブセンタ４３と斜面４６ａとの斜面効果により、高い封止力によって閉じた状態になり、インク収容室２Ｋとインク供給室１５間でのインクの流動が起こらないようになっている。

次に、図４（ｃ）に示すように、印刷ヘッドからインクの吐出が行われ、差圧弁が開いた状態について説明する。
まず、プリンタ１００（図１参照）が黒い文字の印刷を開始すると、印刷ヘッド６０と連通している針３２の針孔（図示せず）を通じてインク供給室１５からインクを吸引する。針３２からインクが吸引されると、インク供給室１５のインクの圧力が減少し、同時に、下弁体４２の連通孔４９により連通している第１のインク室４８の圧力が減少する。これにより、インク供給室１５のインク圧力の強さは、インク収容室２Ｋと第２のインク室２１のインク圧力の強さに対して負圧となる。インク収容室２Ｋのインクは、圧力差を無くすために、インク供給孔４７を通って板バネ４４を押し下げようとする。ここで、板バネ４４は、圧力差によるインクの流れ込み力が板バネ４４による押え力を上回ると、第１〜第３の支持部４５ａ〜４５ｃを基点に下方に撓む。そして、バルブセンタ４３は、板バネ４４の付勢力に抗して、突部４６に形成された斜面４６ａから離れる。これにより、差圧弁１４が開いた状態になり、インクは、斜面４６ａとバルブセンタ４３との間の流出口２３から、連通孔４９を通ってインク供給室１５に流れ込む。なお、インクは、板バネ４４の中心付近が一番撓むので、流出口２３から矢印Ａ方向に流れたあと、矢印Ｂから連通孔４９に流れていくようになっている。

インク収容室２Ｋのインクがインク供給室１５へ流れ込むことにより、インク収容室２Ｋのインクとインク供給室１５のインクの圧力差がなくなってくる。これにより、バルブセンタ４３は、インク収容室２Ｋのインクの圧力差による流れ込み力が板バネ４４による押え力より小さくなるので、板バネ４４の付勢力によって突部４６に形成された斜面４６ａに押えられてくる。よって、差圧弁１４は、インク供給室１５へのインクの供給を終了し、閉じた状態になる。このようにして、差圧弁１４は、インクの液圧の変化に伴って、流出口２３を開閉することにより、インクの供給を行う。
以下、このような動作を繰り返して、印刷ヘッド６０にインクを供給する。なお、インク供給室１５の圧力が所定値の負圧に達しない場合には、板バネ４４の付勢力により差圧弁１４は、閉じた状態を維持する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）上弁体４１の斜面４６ａが形成された突部４６と、バルブセンタ（Ｏリング）４３と、弾性部材である板バネ４４とによって差圧弁１４を構成しているので、複雑な部品を必要とせず、少ない部品点数で構成することができ、差圧弁１４を小型化することが可能になる。また、板バネ４４の付勢力に応じて差圧弁１４の開閉を行うので、少ない変形量（ストローク）によって差圧弁１４の開閉が可能になり、これにより、差圧弁１４の体積を小さくすることができる。よって、インクカートリッジ１Ｋに占めるインクの容量を多くすることができ、インクの収容率を向上させることができる。加えて、大量のインクを使用するプリンタに対応することができる。
また、下弁体４２、板バネ４４、バルブセンタ４３、上弁体４１を順番に積み重ねて構成する方式なので、簡単に組み立てることが可能になる。また、バルブセンタ４３への付勢力を板バネ４４で行うことにより、従来のコイルバネと比較して安価に差圧弁１４を構成することができる。

（２）バルブセンタ４３を上弁体４１の円錐台形状に形成された６°〜４５°の斜面４６ａに押し当てるので、バルブセンタ４３と斜面４６ａとが斜面効果によって密着しやすくなり、斜面４６ａとバルブセンタ４３との位置調整（センタリング）を行うことができる。また、斜面４６ａに押し当てられたバルブセンタ４３が斜面４６ａから離れるときの食いつき防止と、円錐台形状の全周にバルブセンタ４３を均一に隙間なく押さえつけることが可能になる。よって、インクのわずかな圧力の変化に対して、バルブセンタ４３を接離することが可能になり、応答性をよくすることができる。更に、インク漏れをしにくくすることが可能になり、差圧弁１４を精度よく開閉することができる。
また、本差圧弁１４は、逆止弁でもある構造をしているので、流出側に対して、供給側が負圧になっても外部から空気が入り込むことがなく、印刷ヘッドの故障を抑制することができる。

（３）突部４６に形成された斜面４６ａに、バルブセンタ４３を押し当てたり離したりすることで流出口２３の開閉を行うので、バルブセンタ４３であるＯリングにパーティングライン有していても、パーティングラインのない面を斜面４６ａに押し当てることで、影響なく差圧弁１４の開閉を行うことが可能になる。よって、Ｏリングにあるパーティングラインの精度に左右されず、精度よく差圧弁１４の開閉を行うことができる。

なお、本実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。
（変形例１）前記実施形態では、バルブセンタ４３を板バネ４４で直接付勢し、突部４６の斜面４６ａに押し当てていた。図６は、図５における差圧弁の構造を示す模式断面図であり、図６（ａ）は差圧弁が閉じている状態を示す模式断面図であり、図６（ｂ）は差圧弁が開いている状態を示す模式断面図である。図６に示すように、バルブセンタ４３を第２部材としてのカップ１１１を介して板バネ１４４で付勢するようにしてもよい。これによれば、板バネ１４４の付勢力をカップ１１１を介してバルブセンタ１４３を斜面に押し当てているので、板バネ１４４の形状による強度バランスに左右されず、斜面全周に対しバルブセンタ１４３の全周を均一な力で斜面に押し当てることが可能になる。これにより、前記実施形態での効果に加えて、更にバルブセンタ１４３を斜面に均一で隙間なく押さえつけることが可能になり、差圧弁１１４を精度よく開閉することができる。
また、カップ１１１は、板バネ１４４と固着されていないことから、バルブセンタ１４３に対し自動で位置調整（センタリング）することができる。もちろん、バルブセンタ１４３に対しカップ１１１の位置精度がよければ、カップ１１１と板バネ１４４とは、固着されていてもよい。

（変形例２）前記実施形態では、インクカートリッジ１Ｋの厚み方向に対し、差圧弁１４の厚み方向を垂直（横起き）にして配置していた。これを、図５に示されるような、インクカートリッジ１０１Ｋの厚み方向Ｘに対し、差圧弁１１４の厚み方向Ｙが平行になるように配置してもよい。これによれば、インクカートリッジ１０１Ｋの幅を薄くすることが可能になり、小型化に対応することができる。
図６に示すように、弾性状のバルブセンタ１４３は、突部１４６に形成された凹部１４６ａに嵌められている。これにより、バルブセンタ１４３は、凹部１４６ａに固定された状態になっている。カップ１１１は、差圧弁１１４に負圧が生じていないとき、板バネ１４４の付勢力によりバルブセンタ１４３に押し付けられている。
印刷を開始すると、インク供給室の圧力の強さは、インク収容室の圧力の強さに対して負圧になる。カップ１１１は、インクの流れ込み力が板バネ１４４による押え力を上回ると、板バネ１４４の付勢力に抗してバルブセンタ１４３から離れる。これにより、図６（ｂ）に示すように、差圧弁１１４が開いた状態になり、インクは、バルブセンタ１４３とカップ１１１との間の流出口１２３から、連通孔１４９を通ってインク供給室に流れ込む。このようにして、差圧弁１１４は、インクの液圧の変化に伴って、流出口１２３を開閉することにより、インクの供給を行う。

（変形例３）前記実施形態では、板バネ４４は、下弁体４２に形成された第１〜第３の支持部４５ａ〜４５ｃの三点で点接触によって支持されていた。これを、図７に示すように、三角柱で形成された第５、第６の支持部１４５ａ，１４５ｂによって、板バネ１４４の両端部１４４ａ，１４４ｂを線接触で支持するようにしてもよい。また、これに限らず、板バネ１４４の両端部１４４ａ，１４４ｂを面接触で支持できるように形成された支持部によって支持するようにしてもよい。これらによれば、板バネ１４４をより安定した状態で支持することが可能になり、精度よく差圧弁の開閉を行うことができる。

（変形例４）前記実施形態では、板バネ４４の材質はステンレス鋼を使用していた。これを、ステンレス鋼に限らず、柔軟なバネ性と耐食性を有している材質を使用するようにしてもよい。例えば、バネ性の優れたリン青銅にニッケルメッキや金メッキ等を施して、耐食性を向上させて用いることも可能である。

（変形例５）前記実施形態では、差圧弁は、上弁体の突部の側面周方向に沿って形成された斜面と、斜面に対し接離可能に設けられたバルブセンタとを有して構成していた。これを、上弁体に凹部を設け、凹部の内周に沿って形成された斜面と、斜面に対し接離可能に設けられたバルブセンタとを有して差圧弁を構成するようにしてもよい。インク収容室２Ｋ内の圧力の強さと、インク供給室１５内の圧力の強さとの圧力差がない状態では、板バネ４４の弾性力により、バルブセンタが凹部の斜面に押し当てられている。インク供給室１５のインクの圧力の強さが、インク収容室２Ｋ内の圧力の強さに対して負圧になり、圧力差によるインクの流れ込み力が板バネ４４による押え力を上回ると、バルブセンタは、板バネの付勢力に抗して、凹部に形成された斜面から離れる。これによれば、前記した実施形態と同様に、少ない変形量（ストローク）によって差圧弁の開閉が可能になり、これにより、差圧弁の体積を小さくすることができる。

（変形例６）前記実施形態では、液体収容容器は、取り外し可能なインクカートリッジとして説明した。これを固定式の液体収容容器に適用してもよい。

一実施形態によるプリンタの構成を模式的に示す概略斜視図。 インクカートリッジ及びカートリッジ装着部の構成を示す模式図であり、同図（ａ）はインクカートリッジを示す概略斜視図、同図（ｂ）はカートリッジ搭載部を示す概略斜視図。 インクカートリッジをカートリッジ装着部に装着した状態を示す模式断面図。 インクカートリッジの差圧弁を模式的に示す模式断面図であり、同図（ａ）は差圧弁の閉状態を示す模式断面図、同図（ｂ）は弾性部材を模式的に示す平面図、同図（ｃ）は差圧弁の開状態を示す模式断面図。 インクカートリッジの変形例を模式的に示す概略斜視図。 差圧弁の構造の変形例を示した模式断面図であり、同図（ａ）は差圧弁の閉じた状態を示す模式断面図、同図（ｂ）は差圧弁の開いた状態を示す模式断面図。 弾性部材と支持部の変形例を示した模式断面図。

符号の説明

１…液体収容容器としてのインクカートリッジ、１Ｋ…液体収容容器としてのインクカートリッジ（黒）、１Ｆ…液体収容容器としてのインクカートリッジ（カラー）、２Ｋ…液体収容部としてのインク収容室、３…カートリッジ本体、５…インク供給部、１４…液体供給制御装置としての差圧弁、１５…液体が収容されるインク供給室、２１…室である第２のインク室、４１…第１部材としての上弁体、４２…第３部材としての下弁体、４３…バルブセンタ、２３…流出口、４４…弾性部材としての板バネ、４５…支持部、４６…突部、４６ａ…斜面形成部としての斜面、４７…液体の供給孔としてのインク供給孔、４８…第１のインク室、４９…排出孔としての連通孔、６０…吐出ヘッドとしての印刷ヘッド、１００…液滴吐出装置としてのプリンタ、１１１…第２部材としてのカップ。

Claims (13)

1. 液体の供給経路に配置されて用いる液体供給制御装置であって、
   供給孔を有する第１部材と、
   前記第１部材と前記供給孔の周りで周方向に亘って接触可能に設けられ、前記液体の供給経路の供給側と流出側との間に配置された環状のバルブセンタと、
   前記第１部材に対して前記バルブセンタを挟んだ反対側に配置されるとともに、前記バルブセンタが前記第１部材と反対側で周方向に亘って接触可能に設けられた第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材とのうち少なくとも一方に設けられるとともに、前記バルブセンタと線接触可能な斜面を有する斜面形成部と、
   前記バルブセンタを前記斜面に接触する方向に付勢するとともに、前記付勢により前記バルブセンタと前記斜面とが線接触する状態において、前記第１部材と前記バルブセンタと前記第２部材とに囲まれた室を前記供給孔を除いて液密状態に密閉する板状の弾性部材と、
   を備えたことを特徴とする液体供給制御装置。
2. 請求項１に記載の液体供給制御装置であって、
   前記弾性部材は、前記第２部材を兼ねていることを特徴とする液体供給制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の液体供給制御装置であって、
   前記斜面は、前記バルブセンタと前記斜面形成部の斜面とが線接触する周線を含む平面と垂直な仮想線に対してなす角度が６°〜４５°の範囲に設定されていることを特徴とする液体供給制御装置。
4. 液体の供給経路に配置されて用いる液体供給制御装置であって、
   外周面又は内周面に斜面が形成された突部又は凹部と、前記突部又は前記凹部の略中央部に形成された供給孔とを有する上弁体と、
   前記上弁体に対向する位置に配置され、前記上弁体側に対向する面に形成された支持部を有する下弁体と、
   前記突部又は前記凹部に形成された前記斜面の周方向に線接触しており、前記液体の供給経路の供給側と流出側との圧力差に応じて前記斜面と接離可能に配置された環状のバルブセンタと、
   前記支持部によって両端を支持され、前記バルブセンタを前記斜面に接触する方向に付勢するとともに、前記付勢により前記バルブセンタと前記斜面とが線接触する状態において、前記供給孔を除いて前記突部又は前記凹部と前記バルブセンタと液密状態に密閉する板状の弾性部材と、
   を備えることを特徴とする液体供給制御装置。
5. 請求項４に記載の液体供給制御装置であって、
   前記斜面は、前記バルブセンタと前記突部又は前記凹部の斜面とが線接触する周線を含む平面と垂直な仮想線に対してなす角度が６°〜４５°の範囲に設定されていることを特徴とする液体供給制御装置。
6. 液体の供給経路に配置されて用いる液体供給制御装置であって、
   中央部に供給孔が形成された突部又は凹部を有する第１部材と、
   前記突部又は前記凹部に形成された斜面の周方向に線接触しており、前記液体の供給経路の供給側と流出側との圧力差に応じて前記斜面と接離可能に配置された環状のバルブセンタと、
   前記突部又は前記凹部に対して前記バルブセンタを挟んだ反対側に配置されるとともに、前記バルブセンタが周方向に線接触可能な斜面が外周面又は内周面に形成されたカップと、
   前記バルブセンタを前記カップに形成された斜面に接触する方向に付勢するとともに、前記付勢により前記バルブセンタと前記斜面とが線接触する状態において、前記供給孔を除いて前記突部又は前記凹部と前記バルブセンタと前記カップと液密状態に密閉する板状の弾性部材と、
   前記弾性部材を支持する支持部を有する第３部材と、
   を備えることを特徴とする液体供給制御装置。
7. 請求項６に記載の液体供給制御装置であって、
   前記斜面は、前記バルブセンタと前記カップとの線接触する周線を含む平面と垂直な仮想線に対してなす角度が６°〜４５°の範囲に設定されていることを特徴とする液体供給制御装置。
8. 請求項４〜７のいずれか一項に記載の液体供給制御装置であって、
   前記支持部は、円錐状に形成されており、前記弾性部材の両端を３つ以上の前記支持部によって支持することを特徴とする液体供給制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体供給制御装置であって、
   前記バルブセンタは、Ｏリングで構成されていることを特徴とする液体供給制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体供給制御装置と、
    前記液体を収容する液体収容部と、
    前記液体収容部の液体を外部に供給する液体の排出孔と、
    を有することを特徴とする液体収容容器。
11. 請求項１０に記載の液体収容容器であって、
    前記液体収容容器の本体は、扁平な略直方体に形成され、
    前記液体供給制御装置は、前記液体供給制御装置の厚み方向が前記液体収容容器の厚み方向に対し平行であり、前記液体収容部と隣接した状態で配置されていることを特徴とする液体収容容器。
12. 液体を収容する液体収容部と、
    前記液体収容部から供給される前記液体を液滴として吐出する吐出ヘッドと、
    を有する液滴吐出装置であって、
    前記液体収容部から前記吐出ヘッドへ通じる液体の供給経路の一部に請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体供給制御装置を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
13. 請求項１０又は１１に記載の液体収容容器と、
    前記液体収容容器と連通し液滴を吐出する吐出ヘッドと、
    を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
    

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