JP2008230196A - 弁装置、流体供給装置及び流体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】弁装置の開弁時に弁体がエンド位置まで移動した場合であっても、その開弁により流体供給室から圧力室へ流入した流体が、開弁に伴って収縮した第二弾性体に塞がれてその流路が確保されなくなることを防止できる弁装置などを提供する。
【解決手段】バルブユニット21において、シールバネ59により圧力室43側へ付勢された弁体57の軸部57bは、インク供給室56と圧力室43とを区画する隔壁51に形成された弁孔52を貫通し、ダイアフラム42aの内面に固着された受圧部材65に当接している。また、受圧部材65は圧力室43内に配設された負圧保持バネ66により閉弁方向へ付勢されている。インクの消費に伴い圧力室43が減圧すると、受圧部材65が負圧保持バネ66を収縮させつつ弁体57を開弁方向へ押すことで開弁する。負圧保持バネ66が接触する部分には、負圧保持バネ66の内側と外側とを連通可能な長溝68が形成されている。
【選択図】図5
【解決手段】バルブユニット21において、シールバネ59により圧力室43側へ付勢された弁体57の軸部57bは、インク供給室56と圧力室43とを区画する隔壁51に形成された弁孔52を貫通し、ダイアフラム42aの内面に固着された受圧部材65に当接している。また、受圧部材65は圧力室43内に配設された負圧保持バネ66により閉弁方向へ付勢されている。インクの消費に伴い圧力室43が減圧すると、受圧部材65が負圧保持バネ66を収縮させつつ弁体57を開弁方向へ押すことで開弁する。負圧保持バネ66が接触する部分には、負圧保持バネ66の内側と外側とを連通可能な長溝68が形成されている。
【選択図】図5
Description
本発明は、ダイアフラムを備えるとともにダイアフラムの両側の圧力差(差圧)に基づき開閉する弁装置、流体供給装置及び流体噴射装置に関する。
従来、この種の弁装置として、例えば特許文献1には、背圧調整器が開示されており、その背圧調整器はダイアフラムとダイアフラム・ピストンとレバーと、弁座と、ノズルを備えていた。そして、プリントヘッドにおける背圧が所定値よりも下がると、ダイアフラム・ピストンにカが加えられ、レバーが回転する。そして、このレバーの回転によりレバーに備えられている弁座がノズルから離れ、インクがプリントヘッドへ流入するようになっていた。従って、プリントヘッドには、供給チューブにおける圧力変動にかかわらず、背圧調整器によってインクが均一な圧力で供給されるようになり、印刷品質を向上させることができる。
しかし、上記の背圧調整器は、ダイアフラムと弁座との間に複数の部品が介在されているため、構成が複雑になって小型化が難しいうえ、動力伝達のロスが生じやすいという問題があった。
この問題を解消できる構成として、例えば特許文献2に記載された弁装置が知られている。すなわち、特許文献2に記載された弁装置は、インクジエット式プリンタにおけるキャリッジ側に設けられたインク供給用のバルブユニットであり、インクジエット式プリンタの本体側に配置されたインクカートリッジからのインクを圧力調整して記録ヘッドに供給するもので、また自己封止機能を有していた。このバルブユニットはインク供給室と圧力室を備え、前記インクカートリッジから供給されたインクは、インク供給室から圧力室を経て記録ヘッドに供給されるようになっている。インク供給室と圧力室との間には圧力室側(閉弁方向)へバネで付勢された弁体としての可動バルブが設けられており、この可動バルブの開閉によってインク供給室と圧力室とが連通/非連通となるように構成されている。記録ヘッドのインク吐出に伴う圧力室内部のインク量が減少することによって圧力室の一部を構成するフィルム部材(ダイアフラム)に設けられた受圧板が変位し、その変位を可動バルブに対して直接伝達することによって可動バルブを動作させるように構成されていた。
また、インク供給室内に可動バルブを閉弁方向へ付勢するシールバネが設けられている他、圧力室内に受圧板を閉弁方向へ付勢する負圧保持バネが設けられていた。インクは負圧保持バネ66の隙間を通って圧力室内へ流れ込む構成であったので、負圧保持バネ66が収縮して密着してしまうと、インクの流路が塞がれてインクの供給が行われなくなることが心配された。これを回避するため、シールバネが収縮し切った密着長さL1と、このときの負圧保持バネの収縮長さL2が、L1<L2となるように構成し、可動バルブが開弁方向へシールバネが密着するまで最大限に移動しても、負圧保持バネ66が密着することがないように構成されていた。
特開平9−11488号公報
特開2004−142405号公報(例えば段落[0183]〜[0213]、図25〜図27等)
しかしながら、特許文献2に記載されたバルブユニットでは、シールバネの密着長さL1と、負圧保持バネの収縮長さL2が、L1<L2の関係を満たすように構成されていたが、負圧保持バネ66が収縮し切ってインクの流路が塞がれる場合があった。すなわち、使用するバネの仕様、インク供給圧室や圧力室の深さの仕様、部品バラツキ等によって、クリーニング時などに圧力室に大きな負圧が発生して弁体が開弁方向へ移動したときに、シールバネよりも先に負圧保持バネが収縮し切ってしまったり、負圧保持バネの隙間が極端に狭くなったりするバブルユニットが製品中に存在する場合があった。その場合、インク供給室から圧力室側へ流入したインクが、負圧保持バネに塞がれたり、負圧保持バネの極端に狭くなった隙間によりインクが絞られたりして、インクの供給が困難になる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、弁装置の開弁時に弁体がエンド位置まで移動した場合であっても、その開弁により流体供給室から圧力室へ流入した流体が、開弁に伴って収縮した第二弾性体に塞がれてその流路が確保されなくなることを防止できる弁装置、流体供給装置及び液体噴射装置を提供することにある。
本発明は、流体供給源から流体噴射手段に流体を供給する流路の途中に設けられる弁装置であって、前記流路と上流側で連通する流体供給室と、前記流路と下流側で連通する圧力室とが弁孔を通じて連通状態に区画形成された基材と、前記圧力室の壁面の一部を構成して該圧力室の内外の圧力差によって撓み変形可能なダイアフラムと、前記ダイアフラムに設けられた受圧部材と、前記弁孔を開閉する弁体と、前記弁体を閉弁方向へ付勢する第一弾性体と、前記弁体の移動方向に伸縮可能でかつ前記弁孔を囲むように一端部が前記基材に接触する状態で前記受圧部材を前記閉弁方向へ付勢する第二弾性体とを備え、前記圧力室内の流体の減量による減圧に基づき前記受圧部材が前記第二弾性体を収縮させつつ前記弁体を開弁方向へ変位させることで開弁し、該開弁による前記圧力室内の流体の増圧に基づき前記第一弾性体及び前記第二弾性体の両付勢力が前記受圧部材の開弁方向の力に打ち勝って前記弁体が閉弁方向へ変位することで閉弁する構成であり、前記弁体が開弁方向へ最大限移動した開弁状態であっても、前記弁孔を通じて前記第二弾性体の内側へ流入した流体を該内側から外側へ流出させる流路を、前記第一及び第二弾性体の収縮し切るまでの残り収縮量がどちらが多いか否かにかかわらず確保する流路確保手段を更に備えたことを要旨とする。
これによれば、例えば流体が消費されて圧力室の流体が大きく減圧して、受圧部材が開弁方向へ第二弾性体を収縮させつつ弁体を開弁方向へ最大限移動させ、第二弾性体が比較的大きく収縮しても、流路確保手段により、流体供給室から圧力室内の第二弾性体の内側へ流入した流体がその外側の圧力室内へ流れ込む流路が確保される。よって、弁孔から流入した流体は、第二弾性体の内側から流路を通って圧力室内へ流れ込み、流体が円滑に供給される。よって、弁装置の開弁時に流体の供給が滞ることを防止できる。
また、本発明の弁装置では、前記流路確保手段は、前記基材における前記第二弾性体の一端部が接触する部分に、前記第二弾性体の内側と外側とを連通するように形成された溝又は孔であることが好ましい。
これによれば、第二弾性体が収縮し切って隙間が無くなっても、弁孔を通じて流入した流体は第二弾性体の内側から流路としての溝又は孔を通って圧力室内へ流れ込む。よって、弁装置の開弁時に流体の供給が滞ることを、簡単な構成で防止できる。
本発明の弁装置では、前記流路確保手段は、前記第二弾性体が収縮し切る前の位置で前記弁体の開弁方向への移動を規制する規制手段であることが好ましい。
これによれば、第二弾性体が収縮し切る前に、弁体は規制手段によって開弁方向への移動が規制されてエンド位置に達する。このため、弁装置の開弁時に第二弾性体が収縮し切ることが回避される。
これによれば、第二弾性体が収縮し切る前に、弁体は規制手段によって開弁方向への移動が規制されてエンド位置に達する。このため、弁装置の開弁時に第二弾性体が収縮し切ることが回避される。
本発明の弁装置では、前記規制手段は、前記基材と前記受圧部材とのうち少なくとも一方に設けられた突出部であって、該突出部が前記基材と前記受圧部材のうち該突出部が設けられた側と反対側のものに当接することで、前記弁体の開弁方向への移動を規制することが好ましい。
これによれば、受圧部材が開弁方向へ移動する途中で、受圧部材と基材との間で両者のうち少なくとも一方に設けられた突出部が相手側に当接して受圧部材の開弁方向への移動が規制される。このため、第二弾性体が収縮し切ることが回避される。
本発明の弁装置では、前記少なくとも一方の前記突出部は筒状をなし、筒の内外を連通する凹部又は孔を有することが好ましい。これによれば、突出部が筒状に形成されていても、凹部又は孔の存在により、筒状の突出部が流体の流出を阻害することを回避できる。
本発明の弁装置では、前記規制手段は、前記開弁方向へ変位する前記弁体を、前記第二弾性体が収縮し切る前に、前記基材に当接させることが好ましい。
これによれば、開弁方向へ変位する弁体は、規制手段によって第二弾性体が収縮し切る前の位置で基材に当接する。第二弾性体が収縮し切ることが回避されるので、第二弾性体の内側から外側への流出が可能である。
これによれば、開弁方向へ変位する弁体は、規制手段によって第二弾性体が収縮し切る前の位置で基材に当接する。第二弾性体が収縮し切ることが回避されるので、第二弾性体の内側から外側への流出が可能である。
本発明は、流体供給装置であって、流体供給源と、流体を噴射する流体噴射手段と、流体供給源の流体を流体噴射手段へ供給するための流路上に設けられた上記発明の弁装置とを備えたことを要旨とする。これによれば、流体供給装置により、上記発明と同様の効果を得ることができる。
本発明は、流体噴射装置であって、上記発明の流体供給装置を備えることを要旨とする。この流体噴射装置によれば、上記発明の流体供給装置と同様の効果が得られる。
(第一実施形態)
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図1〜図5に従って説明する。
図1は、外装ケースを取り外した状態のインクジェット式記録装置の平面図を示す。
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図1〜図5に従って説明する。
図1は、外装ケースを取り外した状態のインクジェット式記録装置の平面図を示す。
流体噴射装置としてのインクジェット式記録装置(以下、単にプリンタ11という)は、上側(図1では紙面手前側)が開口する略直方体形状の箱体からなる本体ケース12を有する。本体ケース12内には、プラテン13が主走査方向(図1における左右方向)に沿って延びるように配置され、ターゲットとしての記録媒体(図示しない)は、プラテン13に支持された状態で、紙送り手段(図示しない)により副走査方向(図1における上下方向)に搬送される。
また、本体ケース12内においてプラテン13と平行に延びるように架設されたガイド軸14には、キャリッジ15が軸方向に沿って往復移動可能な状態に支持されている。キャリッジ15は、本体ケース12の後部(図1における上側部分)内面上に軸支された一対のプーリ16a,16bに巻き掛けられたタイミングベルト17に背面側(図1では上側)にて固定されている。図1において、本体ケース12の背面右寄りに配設されたキャリッジモータ18が正逆転駆動されることによりタイミングベルト17を介してキャリッジ15は主走査方向に沿って往復移動する。
キャリッジ15の下部には、流体としてのインクを噴射する流体噴射手段としての記録ヘッド20が設けられている。また、キャリッジ15上には、複数の圧力調整用のバルブユニット21が搭載されている。各バルブユニット21により、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各インクが圧力調整(減圧)されて記録ヘッド20へ供給される。印刷時は、画像データに基づいて、キャリッジ15を主走査方向(図1における左右方向)に移動させながら記録ヘッド20のノズルからインクを吐出させる印字動作と、図示しない紙送り手段によって記録媒体(記録用紙)を副走査方向に移動させる紙送り動作とを交互に行うことにより、記録媒体に印刷が施される。
本体ケース12の一端部(図1における右端部)に設けられたカートリッジホルダ24には、インク色に対応した4個の流体供給源(流体貯留手段)としてのインクカートリッジ23が着脱可能に装填されている。各インクカートリッジ23はカートリッジホルダ24を介してそれぞれインク供給チューブ35を通じて各バルブユニット21に接続されている。
図1に示すように、装填されたインクカートリッジ23の上側には、本体ケース12に支持された加圧ポンプ25が配置されている。加圧ポンプ25は、吸引した大気(空気)を加圧空気として排出することが可能であり、その排出された加圧空気は、加圧チューブ37を通じて圧力検出器36を経て大気開放弁38に供給される。
圧力検出器36では、加圧ポンプ25から供給された空気の圧力が検出される。そして、圧力検出器36の検出圧に基づいて、加圧ポンプ25の駆動が制御される。大気開放弁38は、4本の空気供給チューブ39を通じてカートリッジホルダ24に接続されており、インクカートリッジ23内に加圧空気が導入される。なお、大気開放弁38は、内部の室が大気に開放された開弁状態と、該室と大気との連通を遮断する閉弁状態とに切り換えられる弁であり、加圧ポンプ25が駆動されるときには閉弁される。
図2は、記録装置におけるインク供給システムの基本構成を示したものである。ここで、図2に示したインク供給システムは、空気加圧供給タイプを示している。なお、図2では、1色分のインク供給システムのみを示している。
加圧ポンプ25は、電動モータ25aとポンプ25bとを備える。ポンプ25bの吐出口とインクカートリッジ23とを接続する加圧チューブ37の途中には、前述の圧力検出器36と大気開放弁38が直列に設けられている。
インクカートリッジ23は、気密状態に形成された外郭ケース23aを有し、この外郭ケース23a内に、インクが封入されたインクパック23bが収容されている。インクカートリッジ23が装填された状態では、外郭ケース23aとインクパック23bとの間の隙間からなる空気室34と加圧チューブ37が連通するように構成され、加圧ポンプ25から送られた加圧空気は、加圧チューブ37を通じて空気室34へ導入される。
また、図2に示すように、インクカートリッジ23が装填された状態では、インクパック23bのインク導出部23cがインク供給チューブ35と接続されるように構成されている。空気室34に導入された加圧空気によって外側から加圧されることで、インクパック23bから加圧インクがインク供給チューブ35を通じてバルブユニット21に供給される。そして、加圧インクは、バルブユニット21内で、大気圧より若干低い所定の作動圧(負圧)に減圧され、その作動圧のインクが記録ヘッド20に供給される。記録ヘッド20はノズル毎にインク室と吐出駆動素子(いずれも図示せず)とを内蔵し、吐出駆動素子が駆動されて吐出力がインク室内のインクに及ぶことで、ノズルからインク滴が吐出される。なお、インク吐出方式は、吐出駆動素子として圧電振動素子を用いて発生させた振動によりインク室内のインクを膨張・圧縮させてインク滴を吐出させる圧電方式や、静電駆動素子を用いてインク室内のインクを膨張・圧縮させてインク滴を吐出させる静電方式を採用できる。さらにノズル内のインクをヒータで加熱して発生した気泡を利用してインク滴を噴射させるサーマル方式なども採用できる。また、インク供給システムは、水頭差によりインクカートリッジ23からインクを供給する水頭差タイプのものも採用できる。なお、インク供給システムが流体供給装置を構成する。
図3は、バルブユニット21及び記録ヘッド20を示す斜視図である。
図3に示すように、4つのバルブユニット21は、記録ヘッド20を下部に支持するヘッド支持体46(キャリッジ15の一部を構成する)の上部にそれぞれ搭載されている。バルブユニット21は、偏平形状を有する合成樹脂製の基材としてのフレーム40を有し、その一端部に設けられた接続管部41にインク供給チューブ35が接続される。フレーム40の一側面には可撓性のフィルム部材42が熱溶着されており、バルブユニット21の内部には、フィルム部材42で壁面の一部を構成するように圧力室43及びインク導出路44が区画形成されている。
図3に示すように、4つのバルブユニット21は、記録ヘッド20を下部に支持するヘッド支持体46(キャリッジ15の一部を構成する)の上部にそれぞれ搭載されている。バルブユニット21は、偏平形状を有する合成樹脂製の基材としてのフレーム40を有し、その一端部に設けられた接続管部41にインク供給チューブ35が接続される。フレーム40の一側面には可撓性のフィルム部材42が熱溶着されており、バルブユニット21の内部には、フィルム部材42で壁面の一部を構成するように圧力室43及びインク導出路44が区画形成されている。
フィルム部材42には、負圧状態を効率的に感知できるように軟質であると共に、インクに化学的な影響を及ぼさず、かつ水分透過度や、酸素や窒素等のガス透過度の低い材質が使用される。例えば高密度ポリエチレンフィルムあるいはポリプロピレン(PP)フィルムに、塩化ビニリデン(サラン)をコーティングしたナイロンフィルムを接着ラミネートした構成が挙げられる。また、その他の材料として、ポリエチレンテレフタレート(PET)などを使用してもよい。またフィルム部材42の固着方法は、熱溶着以外に、振動溶着や接着剤を用いた固着方法も採用できる。
圧力室43は、バルブユニット21内で減圧されたインクの貯留室であり、減圧された作動圧のインクは圧力室43からインク導出路44を通じて、バルブユニット21の図3における右端下側から下方へ突出する略円筒状の接続部45に導出される。ヘッド支持体46の上部には円環状の被接続部47が複数(本例では4つ)設けられ、バルブユニット21は、インク色の対応する接続部45と被接続部47とが接続された状態で、ヘッド支持体46に取り付けられている。バルブユニット21で減圧されたインクは、接続部45と被接続部47との接続を介してヘッド支持体46内のインク流路(図示せず)に送られ、このインク流路から記録ヘッド20内のインク流路を通ってノズル毎のインク室に供給される。なお、インク供給チューブ35とヘッド支持体46内のインク流路とにより、流体供給源と流体噴射手段とを接続する流路が構成される。
フィルム部材42のうち圧力室43の壁面の一部を構成する部分によりダイアフラム42aが構成される。バルブユニット21は、弁装置として、ダイアフラム42aを有する差圧式の圧力調整弁21A(減圧弁)を内蔵する。
<バルブユニット>
次に、バルブユニット21の詳細な構成を、図4及び図5に従って説明する。図4は、圧力室の内面を示す側面図である。また、図5は、バルブユニット21の図3におけるA−A線断面を示しており、同図(a)は閉弁状態、同図(b)は開弁状態をそれぞれ示す。なお、バルブユニット21の図5における左側の側面を左側面とし、図5における右側の側面を右側面と呼ぶことにする。
次に、バルブユニット21の詳細な構成を、図4及び図5に従って説明する。図4は、圧力室の内面を示す側面図である。また、図5は、バルブユニット21の図3におけるA−A線断面を示しており、同図(a)は閉弁状態、同図(b)は開弁状態をそれぞれ示す。なお、バルブユニット21の図5における左側の側面を左側面とし、図5における右側の側面を右側面と呼ぶことにする。
図5に示すように、基材としてのフレーム40は、左側面に形成された小容積の円筒状の凹部40aと、右側面に、凹部40aより大径かつ内側面が外側に向かって拡開する円錐台状で所定深さを有する凹部40bとを有する。両凹部40a,40bは、両者を略区画する隔壁51の中央部に形成された弁孔52を通じて互いに連通している。また、フレーム40の左側面上には凹部40aと連通する溝40cが形成され、フレーム40の右側面上には凹部40bと連通孔40dを通じて連通する溝40eが形成されている。
フレーム40の左側面には、凹部40aに嵌め込まれた蓋体53の外側面(底面)を含むほぼ面全体に、フィルム部材54が熱溶着されている。フィルム部材54と溝40cとに囲まれて区画形成されたインク導入路55は、その上流側(図5における下側)で接続管部41(図3参照)と連通し、かつその下流側(図5における上側)で、蓋体53と凹部40aとに囲まれて区画形成された流体供給室としてのインク供給室56と連通している。一方、圧力室43は、前述のとおり、フィルム部材42と凹部40bとで区画され、弁孔52を通じてインク供給室56と連通している。
図5に示すように、インク供給室56(弁室)には、弁体57が収容されている。弁体57は、円板形状の板状部57aと、板状部57aの片面中央から圧力室43側へ向かって垂直に突出する軸部57bと、板状部57aの底面(図5における左面)中央に突出形成された凸部57cと、板状部57aに嵌着されたシール部材60とを有している。シール部材60は、ゴム又はエラストマよりなり、中央に孔を有するドーム形状を有している。隔壁51のインク供給室56側の面には、弁孔52を囲むように円環状の弁座61が形成されており、シール部材60の外周面上には、弁座61と相対する位置に円環状の凸部60aが形成されている。
弁体57は、軸部57bがその外径より若干大きな内径を有する弁孔52内に挿通された状態で配置されている。弁体57と蓋体53との間には第一弾性体としてのシールバネ59(コイルバネ)が介装されており、このシールバネ59の付勢力により、弁体57は圧力室43側に付勢されている。シールバネ59は、蓋体53の内面中央部に突出した凸部53aに一端部が外挿され、弁体57の凸部57cに他端部が外挿されることで保持されている。
ダイアフラム42aの内面中央部には、有底円筒状の受圧部材65が熱溶着により固着されている。受圧部材65は、弁体57とほぼ同軸線上に位置する。圧力室43内には、第二弾性体(流体圧設定バネ)としての負圧保持バネ66が、受圧部材65と隔壁51との間に介装され、受圧部材65は負圧保持バネ66の付勢力により大気側(閉弁方向)へ押圧付勢されている。負圧保持バネ66として、本実施形態ではコイルバネを用いている。
受圧部材65は、弁体57の軸部57bがダイアフラム42aに直接当たることを避けるためにダイアフラム42aの内面中央部に固着されている。受圧部材65は、その軸線がダイアフラム42aの軸線とも一致する状態に配置されている。
受圧部材65は、隔壁51側に向かって垂直に突出する筒状部65aを有している。筒状部65aは、負圧保持バネ66の外径(バネ径)より若干大きな内径に形成されており、負圧保持バネ66の一端部は筒状部65aに挿通された状態で保持されている。
また、図4及び図5に示すように、隔壁51の圧力室43側の面には、弁孔52を囲む複数箇所(本例では3箇所)にそれぞれ位置する複数(本例では3個)の突出部40fが垂直に突出している。各突出部40fは、円筒がその周方向複数箇所で、径方向に貫通する凹部としての切欠40gによって複数に分断された各ブロック部により構成される。つまり、各突出部40fは、切欠40gによって互いに分断されるとともに、それぞれの外周面は一つの共通な円筒面の一部をなすような円弧面なしている。また、各突出部40fの内周面は、弁孔52の内周面と面一な円弧面をなしている。
負圧保持バネ66は、その一端部が複数の突出部40fに外挿されることで隔壁51に当接する状態で保持され、その他端部が受圧部材65の筒状部65aに内挿されることで受圧部材65の内底面に当接する状態で保持されている。
図4に示すように、圧力室43を構成する凹部40bの内底面40h上において、その中央部(つまり隔壁51の中央部)に位置する弁孔52の周囲には、3本の長溝68が凹部40bの周方向に等間隔かつ弁孔52を中心に放射状に延びるように形成されている。長溝68は、その内周側の一端部が弁孔52の開口と連接するとともに、突出部40fを分断する切欠40gに相当する部位(切欠40gの底面)を通って、突出部40fの外側へ径方向に所定長さだけ離れた位置まで延びている。つまり、長溝68は、3個の突出部40fに一端部が外挿された負圧保持バネ66の内側と外側とを連通しうるように形成されている。このため、図5(a)に示す閉弁状態から、図5(b)に示すように弁体57が開弁方向へエンド位置まで最大限移動した開弁状態において、負圧保持バネ66が収縮し切ってそのバネ線が隙間の無い状態に密着しても、そのとき弁孔52から負圧保持バネ66の内側へ流入したインクは、長溝68を通って外側の圧力室43内へ流れ込むことが可能になっている。
プリンタ11の電源投入状態では、加圧ポンプ25の駆動による加圧力によりインクカートリッジ23からインク供給チューブ35を通じて加圧インクがインク供給室56内に供給され、インク供給室56内のインクは、所定インク圧(インク供給圧Pis)に加圧された状態にある。インク供給室56と、弁体57を隔てて位置する圧力室43のインク圧Pinkは、大気圧より低い所定の負圧(作動圧)に保持されている。
ここで、圧力調整弁21Aが開閉するときの力関係について説明する。弁体57に働く力には、フィルム反力Ffilmと、圧力室43内のインク圧Pinkを受けて受圧部材65とダイアフラム42aに働く力Fi-aと、シールバネ59の付勢力Fsp1と、負圧保持バネ66の付勢力Fsp2と、インク供給圧Pisを受けて弁体57に働く力Fs-aとがある。インク供給圧Pis、圧力室43内のインク圧Pinkは、共に大気圧との差圧である。
ここで、フィルム反力Ffilmとは、撓み変形したダイアフラム42aが元の形状に復元しようとする力である。ダイアフラム42aの変形量(撓み量)が大きいほど、フィルム反力Ffilmは大きくなる。フィルム反力Ffilmは受圧部材65を介して軸部57b(弁体57)に伝達される。
圧力室43内のインク圧Pinkを受けて受圧部材65とダイアフラム42aに働く力Fi-aとは、インク圧Pinkを受ける受圧部材65とダイアフラム42aとの受圧面積S2とインク圧Pinkとの積で表される。本実施形態の場合、インク圧Pinkを受ける受圧面積S2は、受圧部材65の直径D1と、圧力室43の直径D2との和の1/2(=(D1+D2)/2)を直径D3とする円の面積に等しい。記録ヘッド20でインクが消費されて圧力室43のインクが減少すると、インク圧Pinkと大気圧との差圧が大きくなり、力Fi-aは大きくなる。この受圧部材65とダイアフラム42aに働く力Fi-aは、軸部57bを介して弁体57に開弁方向の力として働く。
シールバネ59の付勢力Fsp1とは、シールバネ59が弁体57を閉弁方向に付勢する力である。弁体57がシールバネ59から受ける付勢力Fsp1は、シールバネ59の圧縮量に応じて決まる。
また、負圧保持バネ66の付勢力Fsp2とは、負圧保持バネ66が受圧部材65を大気側(閉弁方向)へ押圧する力である。この付勢力Fsp2は、受圧部材65に働く力Fi-aと反対向きの力を受圧部材65に与えるので、受圧部材65を弁体57が開弁位置に達するまで変位させるためには、負圧保持バネ66の付勢力Fsp2に相当する分だけ、圧力室43をより低いインク圧まで減圧させる必要がある。つまり、負圧保持バネ66は、開弁に要する圧力室43のインク圧Pinkを低く設定して作動圧を所定の負圧に保持する機能を有する。また、作動圧を設定するためのバネをシールバネ59と負圧保持バネ66とに分けて、それぞれを別々の室43,56に収容することで、バネをインク供給室56のみに収容する構成に比べ、バルブユニット21の薄型化が図られている。
なお、圧力室43のインク圧Pink(作動圧)を負圧に設定するのは、記録ヘッド20のノズルからインクがその自重や毛管現象で漏出しないようにするためである。また、吐出駆動素子の駆動によってノズルから噴射されるインク滴の質量(体積)がほぼ一定に保たれるように、インク圧Pinkは略一定の作動圧に保たれる必要があるためである。圧力室43が所定の作動圧(負圧)に設定されるように、シールバネ59及び負圧保持バネ66の各バネ定数などが選択されている。
インク供給圧Pisを受けて弁体57に働く力Fs-aとは、インク供給圧Pisを受ける弁体57の受圧面積S1とインク供給圧Pisとの積で表される。本実施形態の場合、弁体57がインク供給圧Pisを受ける受圧面積S1は、シール部材60の凸部60aの内側領域の面積に等しい。
このため、弁体57に働く力は、閉弁方向の力が、シールバネ59の付勢力Fsp1、負圧保持バネ66の付勢力Fsp2、インク供給圧Pisを受けて弁体57に働く力Fs-a、フィルム反力Ffilmであり、開弁方向の力が、圧力室内のインク圧Pinkを受けて受圧部材65とダイアフラム42aに働く力Fi-aである。そして、開弁方向の力の総和が、閉弁方向の力の総和に勝るときに、弁体57は開弁方向に移動する。よって、以下の条件式を満たすときに、弁体57は開弁方向へ変位する。
Fsp1+Fsp2+Fs-a+Ffilm<Fi-a …(1)
上記(1)式の条件が成立して、弁体57が開弁方向に移動すると、バネ59,66が弁体57の移動量分だけそれぞれ圧縮され、またダイアフラム42aがさらに内側へ撓むため、Fsp1とFsp2とFfilmが共に増加する。よって、開弁方向の力の総和と閉弁方向の力の総和とが均衡した位置で、弁体57は停止する。また、ダイアフラム42aの開弁方向への変位により圧力室43の容積が減少するので、一旦は低下したインク圧Pinkが作動圧に復帰する。これは微小時間のうちに進むため、実際にはインク圧Pinkは作動圧に維持される。圧力室43のインクが減少するに連れて、開弁方向の力の総和と閉弁方向の力の総和との均衡を保つように、弁体57は開弁方向へ移動し、やがて凸部60aが弁座61から離れると、圧力調整弁21Aが開弁する。
Fsp1+Fsp2+Fs-a+Ffilm<Fi-a …(1)
上記(1)式の条件が成立して、弁体57が開弁方向に移動すると、バネ59,66が弁体57の移動量分だけそれぞれ圧縮され、またダイアフラム42aがさらに内側へ撓むため、Fsp1とFsp2とFfilmが共に増加する。よって、開弁方向の力の総和と閉弁方向の力の総和とが均衡した位置で、弁体57は停止する。また、ダイアフラム42aの開弁方向への変位により圧力室43の容積が減少するので、一旦は低下したインク圧Pinkが作動圧に復帰する。これは微小時間のうちに進むため、実際にはインク圧Pinkは作動圧に維持される。圧力室43のインクが減少するに連れて、開弁方向の力の総和と閉弁方向の力の総和との均衡を保つように、弁体57は開弁方向へ移動し、やがて凸部60aが弁座61から離れると、圧力調整弁21Aが開弁する。
開弁した後は、次の条件が成立したときに弁体57は、閉弁方向へ移動する。
Fsp1+Fsp2+Fs-a+Ffilm>Fi-a …(2)
すなわち、閉弁方向の力の総和が、開弁方向の力の総和に勝るときに、弁体57は閉弁方向へ移動する。圧力調整弁21Aが開弁すると、インク供給圧Pisとインク圧Pinkとの差圧に基づきインク供給室56から圧力室43へ弁孔52を通じてインクが流入する。インクが圧力室43へ流入すると、圧力室43のインク圧Pinkが上昇する。インク圧Pinkが上昇すると、インク圧Pinkを受けて受圧部材65とダイアフラム42aに働く力Fi-aが小さくなる。よって、上記(2)式の条件が成立することになって、弁体57は閉弁方向へ移動する。
Fsp1+Fsp2+Fs-a+Ffilm>Fi-a …(2)
すなわち、閉弁方向の力の総和が、開弁方向の力の総和に勝るときに、弁体57は閉弁方向へ移動する。圧力調整弁21Aが開弁すると、インク供給圧Pisとインク圧Pinkとの差圧に基づきインク供給室56から圧力室43へ弁孔52を通じてインクが流入する。インクが圧力室43へ流入すると、圧力室43のインク圧Pinkが上昇する。インク圧Pinkが上昇すると、インク圧Pinkを受けて受圧部材65とダイアフラム42aに働く力Fi-aが小さくなる。よって、上記(2)式の条件が成立することになって、弁体57は閉弁方向へ移動する。
この弁体57の移動に伴いダイアフラム42aも閉弁方向へ移動し、圧力室43の容積が増加するため、一旦は上昇したインク圧Pinkが復帰する。これは微小時間のうちに進むため、実際にはインク圧Pinkは作動圧に維持される。圧力室43へインクが流入するに連れて、閉弁方向の力の総和と開弁方向の力の総和との均衡を保つように、弁体57は閉弁方向へ移動し、やがて凸部60aが弁座61と当接すると、圧力調整弁21Aは閉弁する。
プリンタ11は電源投入時に前回のクリーニング実施時から所定の時間が経過しているとき、あるいはユーザによるメンテナン実行指示を受け付けたときに、記録ヘッド20のクリーニングを実施する。クリーニング実行時は、まずキャリッジ15をホームポジションに移動させた状態で、キャップ26aを上昇させて記録ヘッド20をキャッピングする。次に吸引ポンプ(図示せず)を駆動させてキャップ26a内に負圧が及ぶようにすることで、ノズル開口からインクを強制的に吸引排出する。このクリーニングを実施することによって、ノズル内の増粘したインクやインク中の気泡等が除去され、ノズルの目詰まり等に起因する吐出不良が防止される。
このクリーニング実施時には、ノズルからインクが強制的に吸引されて、圧力室43内のインク圧が大きく減圧するため、弁体57が開弁方向へ大きく変位し、例えば開弁方向へ最大限移動したエンド位置に達する。本実施形態では、シールバネ59より先に負圧保持バネ66が収縮し切って、弁体57の開弁方向への移動が規制されたときの弁体57の位置がエンド位置となる。
このエンド位置では、負圧保持バネ66は収縮し切っており、そのバネ線が隙間なく密着してその内側が塞がれた状態にある。しかし、図4及び図5に示すように、隔壁51(フレーム51)において負圧保持バネ66の一端部が接触している面上に形成された長溝68によって、負圧保持バネ66の内側と外側とが連通される。このため、図5(b)に示すように、負圧保持バネ66が収縮し切っていても、インク供給室56から弁孔52を通じて負圧保持バネ66の内側へ流入したインクは、たとえ負圧保持バネ66が密着して隙間が塞がれていても、長溝68を通って負圧保持バネ66の外側の圧力室43へ流れ込むことができる。よって、弁体57が開弁方向へたとえエンド位置まで移動した開弁時にも、収縮し切った負圧保持バネ66によりインクの流路が絞られたり閉塞されたりする不都合が回避され、インクの供給を円滑に行うことができる。この結果、記録ヘッド20へインクを円滑に供給できる。
以上、詳述したように本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)隔壁51(フレーム51)において負圧保持バネ66が接触している部分に、負圧保持バネ66の内側と外側とを連通可能な長溝68を形成した。このため、弁体57がエンド位置に達するほど圧力調整弁21Aが開弁して、負圧保持バネ66が収縮し切っても、弁孔52を通じて負圧保持バネ66の内側へ流入したインクは、長溝68を通ってその外側の圧力室43内へ流れ込むことができる。つまり、開弁時に弁孔52から流入したインクが、その後、圧力室43の外周縁側へ流れる流路が長溝68により確保される。
(1)隔壁51(フレーム51)において負圧保持バネ66が接触している部分に、負圧保持バネ66の内側と外側とを連通可能な長溝68を形成した。このため、弁体57がエンド位置に達するほど圧力調整弁21Aが開弁して、負圧保持バネ66が収縮し切っても、弁孔52を通じて負圧保持バネ66の内側へ流入したインクは、長溝68を通ってその外側の圧力室43内へ流れ込むことができる。つまり、開弁時に弁孔52から流入したインクが、その後、圧力室43の外周縁側へ流れる流路が長溝68により確保される。
(2)長溝68は弁孔52を中心に放射状に延びるように複数形成したので、インクを圧力室43内へ略均等にかつ放射状に流出させることができる。また、3本のうち一本の長溝68の長手方向延長線上の位置に、インク導出路44の開口が位置するので、インク導出路44へインクを円滑に送ることができる。さらに他の2本の長溝68を経由して圧力室43内へ流れ込んだインクは、インク導出路44の開口に向かって圧力室43内を周方向に流れるので、インクの攪拌作用が得られる。また、負圧保持バネ66が接触する隔壁51の面上が長溝68の形成により凹凸になるが、複数の長溝68を略等間隔に設けていることから、負圧保持バネ66をがたつくことなく安定に支持できる。
(3)弁孔52の周囲に負圧保持バネ66の一端部を保持するための突出部40fを設けても、突出部40f間に凹部としての切欠40gが存在するため、弁孔52を通じて流入したインクが、突出部40fを迂回した経路で狭い流路を流れる必要がなく、比較的広い流路が確保される。この結果、負圧保持バネ66を保持する突出部40fと筒状部65a間の隙間が開弁時に狭くなっても、開弁時に圧力損失をさほど発生させることなく、突出部40fの内側から外側の圧力室43へ、インクを円滑に供給できる。
(4)長溝68は、突出部40f間の切欠40gと対応する位置に形成されているので、突出部40fに孔を形成する必要がなく、樹脂成形もし易い。
(5)ダイアフラム42aの圧力室43側の面に受圧部材65を固着し、弁体57の軸部57bを受圧部材65に当接させる構成としたので、ダイアフラム42aの損傷等に起因する圧力調整弁21Aの寿命低下を抑制できる。
(5)ダイアフラム42aの圧力室43側の面に受圧部材65を固着し、弁体57の軸部57bを受圧部材65に当接させる構成としたので、ダイアフラム42aの損傷等に起因する圧力調整弁21Aの寿命低下を抑制できる。
(6)突出部40fの外径を筒状部65aの内径より小さくし、両者が接近したときに突出部40fが筒状部65a内に挿入する構成としたので、負圧保持バネ66を支持しうる突出長を確保したうえで、バネ長の比較的短い負圧保持バネ66を選択できる。
(第二実施形態)
図6に示すように、突出部40fが前記第一実施形態よりも長く形成され、弁体57が開弁方向へ最大限移動したエンド位置は、受圧部材65が突出部40fに当接したときの位置で規定される。詳しくは、突出部40fの突出長Hは、負圧保持バネ66の収縮し切った際のバネ長である密着長L2endより長く設定されている。例えばクリーニング時など、圧力室43内のインク圧が大きく減圧したときは、弁体57は開弁方向へエンド位置まで変位する。このとき、図6(a)に示す閉弁状態から、図6(b)に示すように、弁体57が開弁方向におけるエンド位置まで移動して、閉弁状態に切り換わる。このとき、受圧部材65は突出部40fの端面に当接し、それ以上の開弁方向への移動ができないように位置規制される。よって、負圧保持バネ66は収縮し切ることがなく、そのバネ線間に流路となりうる隙間が確保される。つまり、突出長Hと密着長L2endの差(H−L2end)に相当する隙間が確保される。この結果、弁孔52から負圧保持バネ66の内側へ流入したインクは、負圧保持バネ66の隙間を流路として通り圧力室43内へ流れ込む。このため、圧力調整弁21Aの開弁時に収縮した負圧保持バネ66により、その内側に流入したインクの流路が絞られたり閉塞されたりすることが回避される。
図6に示すように、突出部40fが前記第一実施形態よりも長く形成され、弁体57が開弁方向へ最大限移動したエンド位置は、受圧部材65が突出部40fに当接したときの位置で規定される。詳しくは、突出部40fの突出長Hは、負圧保持バネ66の収縮し切った際のバネ長である密着長L2endより長く設定されている。例えばクリーニング時など、圧力室43内のインク圧が大きく減圧したときは、弁体57は開弁方向へエンド位置まで変位する。このとき、図6(a)に示す閉弁状態から、図6(b)に示すように、弁体57が開弁方向におけるエンド位置まで移動して、閉弁状態に切り換わる。このとき、受圧部材65は突出部40fの端面に当接し、それ以上の開弁方向への移動ができないように位置規制される。よって、負圧保持バネ66は収縮し切ることがなく、そのバネ線間に流路となりうる隙間が確保される。つまり、突出長Hと密着長L2endの差(H−L2end)に相当する隙間が確保される。この結果、弁孔52から負圧保持バネ66の内側へ流入したインクは、負圧保持バネ66の隙間を流路として通り圧力室43内へ流れ込む。このため、圧力調整弁21Aの開弁時に収縮した負圧保持バネ66により、その内側に流入したインクの流路が絞られたり閉塞されたりすることが回避される。
よって、この第二実施形態によれば、突出部40fの突出長Hを、負圧保持バネ66の密着長L2endよりも長く設定している。このため、弁体57がエンド位置まで移動して受圧部材65が突出部40fの端面に当接しても、負圧保持バネ66に隙間が確保されるため、インクはその隙間を流路として負圧保持バネ66の内側から圧力室43内へ流れ込むことができ、インクを円滑に供給できる。
(第三実施形態)
この第三実施形態は、図7(b)に示すように、弁体57の底部に突出する凸部57cが、蓋体53の凸部53aに当接することで、弁体57が開弁方向へ最大限移動したエンド位置が決まる例である。図7(a)に示すように、蓋体53の凸部53aと、弁体57の凸部57cとのそれぞれの軸線方向の厚さt1,t2は、これらの和(t1+t2)が、負圧保持バネ66の収縮し切った際のバネ長である密着長L2endより大きく、かつインクがバネ線間の隙間を流れることが可能な最短バネ長L2minより小さな値に設定されている。また、シールバネ59の収縮し切った際のバネ長である密着長L1endは、和(t1+t2)より小さな値になるように設定されている。このため、例えばクリーニング時など、圧力室43のインク圧が大きく減圧すると、図7(b)に示すように、弁体57の凸部57cが蓋体53の凸部53aに当接し、弁体57はエンド位置に位置規制される。この状態では、負圧保持バネ66は収縮し切っておらず、そのバネ線間の隙間により必要な流路が確保されている。この結果、インク供給室56から弁孔52を通じて負圧保持バネ66の内側へ流入したインクは、負圧保持バネ66の隙間(流路)を通ってその外側の圧力室43内へスムーズに流れ込む。よって、収縮した負圧保持バネ66によりその外側へ流れようとするインクの流れが絞られたり流路が閉塞されたりすることが回避される。
この第三実施形態は、図7(b)に示すように、弁体57の底部に突出する凸部57cが、蓋体53の凸部53aに当接することで、弁体57が開弁方向へ最大限移動したエンド位置が決まる例である。図7(a)に示すように、蓋体53の凸部53aと、弁体57の凸部57cとのそれぞれの軸線方向の厚さt1,t2は、これらの和(t1+t2)が、負圧保持バネ66の収縮し切った際のバネ長である密着長L2endより大きく、かつインクがバネ線間の隙間を流れることが可能な最短バネ長L2minより小さな値に設定されている。また、シールバネ59の収縮し切った際のバネ長である密着長L1endは、和(t1+t2)より小さな値になるように設定されている。このため、例えばクリーニング時など、圧力室43のインク圧が大きく減圧すると、図7(b)に示すように、弁体57の凸部57cが蓋体53の凸部53aに当接し、弁体57はエンド位置に位置規制される。この状態では、負圧保持バネ66は収縮し切っておらず、そのバネ線間の隙間により必要な流路が確保されている。この結果、インク供給室56から弁孔52を通じて負圧保持バネ66の内側へ流入したインクは、負圧保持バネ66の隙間(流路)を通ってその外側の圧力室43内へスムーズに流れ込む。よって、収縮した負圧保持バネ66によりその外側へ流れようとするインクの流れが絞られたり流路が閉塞されたりすることが回避される。
よって、この第三実施形態によれば、クリーニング時などにおける圧力調整弁21Aの開弁時に、弁体57が凸部57cと凸部53aが当接するエンド位置まで移動しても、負圧保持バネ66のバネ長が最短バネ長L2min以上確保される。よって、負圧保持バネ66にインクが流れるために必要な隙間(流路)が確保されるため、開弁時に弁孔52から流入したインクが負圧保持バネ66の内側から外側へ隙間を通ってスムーズに流出でき、記録ヘッド20へインクを円滑に供給できる。
尚、実施形態は、上記に限定されるものではなく、以下のように変更してもよい。
(変形例1)前記第一実施形態では、流路確保手段として溝を形成したが、孔を形成してもよい。例えば、負圧保持バネ66の内側と外側を連通できるように連通孔を形成する。この場合、連通孔は、一本でもよいし、複数本でもよい。複数本の場合は、周方向に等間隔の位置に連通孔を放射状に設けることが好ましい。また、溝の場合、3つに限定されず、一つでもよいし、3つ以外の複数個であってもよい。さらに溝形状も、長溝68のような長方形状に限定されず、正方形、円形、楕円、扇状など適宜な形状を採用できる。
(変形例1)前記第一実施形態では、流路確保手段として溝を形成したが、孔を形成してもよい。例えば、負圧保持バネ66の内側と外側を連通できるように連通孔を形成する。この場合、連通孔は、一本でもよいし、複数本でもよい。複数本の場合は、周方向に等間隔の位置に連通孔を放射状に設けることが好ましい。また、溝の場合、3つに限定されず、一つでもよいし、3つ以外の複数個であってもよい。さらに溝形状も、長溝68のような長方形状に限定されず、正方形、円形、楕円、扇状など適宜な形状を採用できる。
(変形例2)第一実施形態において、突出部40fを廃止してもよい。例えば隔壁51の面上に凹部を設けて、この凹部に負圧保持バネ66の一端部を保持し、流路確保手段としての溝は、前記凹部の底面より深く形成する。
(変形例3)前記第二実施形態において、受圧部材65の筒状部65a(突出部)が、負圧保持バネ66が収縮し切る前に、隔壁51に当接して、弁体57の開弁方向への移動が規制される構成を採用できる。また、突出部40fと筒状部65aとの両方がエンド位置を決める構成でも構わない。この場合、突出部40fと筒状部65aが同時にそれぞれ受圧部材65、隔壁51に当接する構成でもよいし、突出部40fと筒状部65aが互いに当接する構成でもよい。
(変形例4)前記第三実施形態では、シールバネ59の両端部を保持する円柱状の凸部53aと凸部57cを当接させたが、シールバネ59の両端部を保持するための保持部のうち少なくとも一方が筒状の凸部であってもよい。筒状の凸部であっても当接によって、負圧保持バネ66が収縮し切る前に弁体57をエンド位置に位置規制できる。また、蓋体と弁体のうち一方のみに凸部がある構成でも構わない。要するに、弁体が開弁方向へ移動したときに、負圧保持バネ66が収縮し切る前に、凸部が相手側の面に当接すれば足りる。
(変形例5)前記各実施形態では、第二弾性体を一個のコイルバネからなる負圧保持バネ66としたが、バネ径の細いコイルバネからなる負圧保持バネ(第二弾性体)を弁孔52の周囲に複数隣接して環状をなすように配列してもよい。
(変形例6)前記各実施形態において、筒状部65aにその筒の内外を連通させる凹部又は孔を形成してもよい。また、突出部を切欠により3つに分断したが、筒状とし、その筒の内外を連通させる孔を設けても構わない。
(変形例7)受圧部材をダイアフラムの内面(圧力室側)に設けたが、ダイアフラムの外面(大気圧側)に設けても構わない。この場合、受圧部材として機能はしない、受圧部材よりも小面積の部材をダイアフラムの内面に設け、負圧保持バネ66の他端部を保持させる構成も採用できる。
(変形例8)第二弾性体として、ダイアフラムを閉弁方向へ付勢する負圧保持バネ66に替え、ダイアフラムを開弁方向へ付勢するコイルバネを設けてもよい。例えばコイルバネの両端をそれぞれ隔壁と受圧部材に接着し、受圧部材が開弁方向へ付勢される構成とする。この構成によれば、圧力室の流体圧を大気圧以上の値に設定することが可能になる。
(変形例9)ダイアフラムの圧力室と反対側の面にかかる圧力は大気圧に限定されない。例えばダイアフラムの外側に負圧室又は正圧室を設ける構成としてもよい。
(変形例10)一つのバルブユニットにインク色ごとの複数の圧力調整弁が内蔵された構成も採用できる。さらに、バルブユニット21は、圧力調整弁21A以外の他の弁(例えば差圧弁)を内蔵する構成でもよい。
(変形例10)一つのバルブユニットにインク色ごとの複数の圧力調整弁が内蔵された構成も採用できる。さらに、バルブユニット21は、圧力調整弁21A以外の他の弁(例えば差圧弁)を内蔵する構成でもよい。
(変形例11)弁装置としての圧力調整弁21Aをインクカートリッジ23に設けてもよい。空気加圧タイプのインクカートリッジ構成の場合、ダイアフラム42aの外側面が大気に開放された状態に設けることが好ましい。もちろん、弁装置としての圧力調整弁21Aは、インクパック式以外のインクカートリッジに設けることもできる。
(変形例12)流体噴射装置としてのプリンタは、キャリッジを有するシリアル式プリンタに限定されず、印字可能領域の用紙搬送方向と直交する方向の全域に亘り複数の流体噴射ヘッドが列状配列されたり、一本の長尺状の流体噴射ヘッドが配置されたりしたラインヘッドを備えたラインヘッド型の流体噴射装置(ラインプリンタ)でもよい。
(変形例13)前記実施形態では、流体噴射装置をインクジェット式記録装置に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の流体(液体や、機能材料の粒子が液体に分散又は混合されてなる液状体、ゲルのような流状体、流体として流して噴射できる固体を含む)を噴射したり吐出したりする流体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材(画素材料)などの材料を分散または溶解のかたちで含む液状体を噴射する液状体噴射装置、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、ゲル(例えば物理ゲル)などの流状体を噴射する流状体噴射装置であってもよい。そして、これらのうちいずれか一種の流体噴射装置に用いられる弁装置に本発明を適用できる。なお、「流体」とは、気体のみからなる流体を含まない概念に限定すれば、例えば液体(無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属(金属融液)等を含む)、液状体、流状体などが含まれる。さらに流体は、気体であってもよく、その場合、例えば空気、窒素なども含まれる。
以下、前記実施形態および各変形例から把握される技術的思想を記載する。
(1)流体を貯留する流体貯留手段(23)から、前記流体を噴射する流体噴射手段(20)へ供給するための流体供給路(35)上において、前記流体を一時貯留し、前記流体噴射手段から前記流体の噴射に伴って、前記一時貯留した前記流体が減少する圧力室(43)と、前記圧力室内の前記流体の減少に伴う負圧を感知して前記流体供給室から前記圧力室への前記流体供給及び非供給を切り換える開閉弁(57,59,60,66)とを有する弁装置において、前記開閉弁の弁体を閉弁方向へ付勢する第一弾性体と、前記圧力室の壁面の一部を構成するダイアフラム(42a)と、該ダイアフラムに設けられた受圧部材と、該受圧部材を閉弁方向へ付勢する第二弾性体と、を有し、前記受圧部材は、前記圧力室の流体圧と、前記ダイアフラムを挟んで前記圧力室と反対側の圧力との差圧に基づいて前記弁体を前記第一弾性体の付勢力に抗して開弁方向へ変位させて開弁させるとともに、開弁後、前記圧力室へ流体が流入して上昇した流体圧に基づいて前記受圧部材に働く開弁方向の力が弱まることで、前記第一弾性体及び前記第二弾性体の両付勢力により前記弁体が該受圧部材を閉弁方向へ変位させたその変位に基づいて前記開閉弁が閉弁するように構成されており、前記弁体が開弁方向へ最大限移動したエンド位置においても、前記流体供給室から前記第二弾性体の内側へ流入した流体を該内側から外側へ流すための流路を確保する流路確保手段を更に備えたことを特徴とする弁装置。
(1)流体を貯留する流体貯留手段(23)から、前記流体を噴射する流体噴射手段(20)へ供給するための流体供給路(35)上において、前記流体を一時貯留し、前記流体噴射手段から前記流体の噴射に伴って、前記一時貯留した前記流体が減少する圧力室(43)と、前記圧力室内の前記流体の減少に伴う負圧を感知して前記流体供給室から前記圧力室への前記流体供給及び非供給を切り換える開閉弁(57,59,60,66)とを有する弁装置において、前記開閉弁の弁体を閉弁方向へ付勢する第一弾性体と、前記圧力室の壁面の一部を構成するダイアフラム(42a)と、該ダイアフラムに設けられた受圧部材と、該受圧部材を閉弁方向へ付勢する第二弾性体と、を有し、前記受圧部材は、前記圧力室の流体圧と、前記ダイアフラムを挟んで前記圧力室と反対側の圧力との差圧に基づいて前記弁体を前記第一弾性体の付勢力に抗して開弁方向へ変位させて開弁させるとともに、開弁後、前記圧力室へ流体が流入して上昇した流体圧に基づいて前記受圧部材に働く開弁方向の力が弱まることで、前記第一弾性体及び前記第二弾性体の両付勢力により前記弁体が該受圧部材を閉弁方向へ変位させたその変位に基づいて前記開閉弁が閉弁するように構成されており、前記弁体が開弁方向へ最大限移動したエンド位置においても、前記流体供給室から前記第二弾性体の内側へ流入した流体を該内側から外側へ流すための流路を確保する流路確保手段を更に備えたことを特徴とする弁装置。
(2)本発明は、流体噴射装置に着脱可能に取付けて使用される流体収容容器であって、上記発明の前記弁装置を備えていることを要旨とする。これによれば、流体収容容器を流体噴射装置に取り付けることにより、流体噴射装置に弁装置が取り付けられ、該弁装置により上記弁装置の発明と同様の効果を得ることができる。
11…流体噴射装置としてのプリンタ、15…キャリッジ、20…流体噴射手段としての記録ヘッド、21…バルブユニット、21A…弁装置としての圧力調整弁、23…流体供給源(流体貯留手段)としてのインクカートリッジ、25…加圧ポンプ、35…流路を構成するインク供給チューブ、40…フレーム、40f…突出部、40g…切欠、42…フィルム部材、42a…ダイアフラム、43…圧力室、51…隔壁、52…弁孔、53…基材を構成する蓋体、53a…凸部、56…流体供給室としてのインク供給室、57…弁体、57b…軸部、59…第一弾性体としてのシールバネ、60…弁体を構成するシール部材、60a…凸部、61…弁座、65…受圧部材、65a…筒状部、66…第二弾性体(流体圧設定バネ)としての負圧保持バネ、68…流路確保手段及び溝としての長溝。
Claims (8)
- 流体供給源から流体噴射手段に流体を供給する流路の途中に設けられる弁装置であって、
前記流路と上流側で連通する流体供給室と、前記流路と下流側で連通する圧力室とが弁孔を通じて連通状態に区画形成された基材と、
前記圧力室の壁面の一部を構成して該圧力室の内外の圧力差によって撓み変形可能なダイアフラムと、
前記ダイアフラムに設けられた受圧部材と、
前記弁孔を開閉する弁体と、
前記弁体を閉弁方向へ付勢する第一弾性体と、
前記弁体の移動方向に伸縮可能でかつ前記弁孔を囲むように一端部が前記基材に接触する状態で前記受圧部材を前記閉弁方向へ付勢する第二弾性体とを備え、
前記圧力室内の流体の減量による減圧に基づき前記受圧部材が前記第二弾性体を収縮させつつ前記弁体を開弁方向へ変位させることで開弁し、該開弁による前記圧力室内の流体の増圧に基づき前記第一弾性体及び前記第二弾性体の両付勢力が前記受圧部材の開弁方向の力に打ち勝って前記弁体が閉弁方向へ変位することで閉弁する構成であり、
前記弁体が開弁方向へ最大限移動した開弁状態であっても、前記弁孔を通じて前記第二弾性体の内側へ流入した流体を該内側から外側へ流出させる流路を、前記第一及び第二弾性体の収縮し切るまでの残り収縮量がどちらが多いか否かにかかわらず確保する流路確保手段を更に備えたことを特徴とする弁装置。 - 前記流路確保手段は、前記基材における前記第二弾性体の一端部が接触する部分に、前記第二弾性体の内側と外側とを連通するように形成された溝又は孔であることを特徴とする請求項1に記載の弁装置。
- 前記流路確保手段は、前記第二弾性体が収縮し切る前の位置で前記弁体の開弁方向への移動を規制する規制手段であることを特徴とする請求項1に記載の弁装置。
- 前記規制手段は、前記基材と前記受圧部材とのうち少なくとも一方に設けられた突出部であって、該突出部が前記基材と前記受圧部材のうち該突出部が設けられた側と反対側のものに当接することで、前記弁体の開弁方向への移動を規制することを特徴とする請求項3に記載の弁装置。
- 前記少なくとも一方の前記突出部は筒状をなし、筒の内外を連通する凹部又は孔を有することを特徴とする請求項4に記載の弁装置。
- 前記規制手段は、前記開弁方向へ変位する前記弁体を、前記第二弾性体が収縮し切る前に、前記基材に当接させることを特徴とする請求項3に記載の弁装置。
- 流体供給源と、流体を噴射する流体噴射手段と、前記流体供給源の流体を前記流体噴射手段へ供給するための流路上に設けられた請求項1乃至6のいずれか一項に記載の弁装置とを備えたことを特徴とする流体供給装置。
- 請求項7に記載の流体供給装置を備えたことを特徴とする流体噴射装置。
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