JP2013225355A - 圧力調整弁およびこれを備えた液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、初期充填の際、液体を２次室内全域に行き渡らせることができる圧力調整弁を提供することを課題としている。
【解決手段】１の面を除いた２次室１６９の内面壁１８５は、中心部に前記連通流路の２次室側開口部１８６が開口した平面壁部１８５ａと、平面壁部１８５ａの外側に連なり、変形したダイヤフラム１７１が倣うように接触すると共に下部に流出ポート１９０に連通する流出開口部１８７が開口した倣い壁部１８５ｂ、１８５ｃと、上方に向って平面壁部１８５ａから倣い壁部１８５ｂ、１８５ｃに切り込むように延設した流路溝２２１と、を有し、倣い壁部１８５ｂ、１８５ｃには、平面壁部１８５ａから倣い壁部１８５ｂ、１８５ｃに切り込むように延設した流路溝２２１として、上方に向かうもののみが形成されている。
【選択図】図１１

Description

本発明は、流入ポートを介して１次室に供給した液体を、圧力調整して２次室から流出ポートを介して供給する圧力調整弁およびこれを備えた液滴吐出装置に関するものである。

従来、この種の圧力調整弁として、機能液タンクから機能液滴吐出ヘッドに機能液を減圧供給するものが知られている（特許文献１参照）。この圧力調整弁は、中心部に連通流路の２次室側開口部が開口した平面壁部と、平面壁部の外側に段部を存して連なり、最大マイナス変形した受圧膜体が倣うように接触すると共に下部に流出ポートに連通する流出開口部が開口した倣い壁部と、を備えている。
連通流路の１次室には弁体が設けられており、弁体に突設した軸部が連通流路を挿通して受圧膜体に当接している。機能液滴吐出ヘッドが駆動して２次室の圧力が低下すると、受圧膜体が凹変形し、軸部を介して弁体を開弁する。これにより、１次室から２次室に機能液が流入し、やがて２次室の圧力が高まってくると受圧膜体が元に戻り、弁体を閉弁する。これを繰り返すことで、機能液が、機能液滴吐出ヘッドに所定の圧力で減圧供給される。また、受圧膜体が最大マイナス変形したときに、連通流路から流出ポートに機能液が円滑に流れるように、この圧力調整弁では、平面壁部から、倣い壁部に切り込むように上下や十字に延設した溝部が形成されている。

特開２００６−１６３７３３号公報

ところで、上記圧力調整弁の初期充填では、機能液滴吐出ヘッドを介して２次室から機能液を強制吸引して行われる。すなわち、２次室を減圧して受圧膜体を最大マイナス変形させて弁体を開放動作させ、倣い壁部に倣わせた状態で、連通流路（２次室側開口部）を介して１次室から２次室に液体を流入させて行われる。
しかしながら、上記圧力調整弁では、２次室側開口部から２次室内に流入した機能液が、上記の溝部を介して、吸引源に連なる流出ポートに向って下方に流れ（シートカット）、２次室内の上方に行き渡らないという問題があった。このように機能液がシートカットして２次室の上方に行き渡らないと、２次室の上部空間に空気が滞留し、当該圧力調整弁の圧力調整に不具合が生じてしまう。

本発明は、初期充填の際、液体を２次室内全域に行き渡らせることができる圧力調整弁およびこれを備えた液滴吐出装置を提供することを課題としている。

本発明の圧力調整弁は、バルブハウジング内の１次室と２次室とを連通する連通流路に設けた弁体を、２次室の１の面を構成する受圧膜体により開閉し、流入ポートを介して１次室に供給した液体を、圧力調整して２次室から流出ポートを介して供給する圧力調整弁であって、１の面を除いた２次室の内面壁は、中心部に連通流路の２次室側開口部が開口した平面壁部と、平面壁部の外側に連なり、変形した受圧膜体が倣うように接触すると共に下部に流出ポートに連通する流出開口部が開口した倣い壁部と、上方に向って平面壁部から倣い壁部に切り込むように延設した延設溝部と、を有し、倣い壁部には、平面壁部から倣い壁部に切り込むように延設した延設溝部として、上方に向かうもののみが形成されていることを特徴とする。

この場合、倣い壁部は、段部を存して平面壁部の外側に連なると共に流出開口部が開口した環状平面壁部と、環状平面壁部の外側に連なる環状テーパー壁部と、から成り、延設溝部は、環状平面壁部を径方向に横断するように延設されていることが好ましい。

これらの構成によれば、流出ポート側から強制吸引を行って、いわゆる液体の初期充填を実施すると、液体は、２次室側開口部から２次室の平面壁部に沿う空間に流入し、更に上方に向って延設溝部に流入する。この液体の２次室への流入に伴って、２次室内の圧力が高まり、その圧力バランスから延設溝部のある上側から受圧膜体が後退していく。すなわち、２次室への液体の流入が進むにつれて、受圧膜体の後退がその上部から始まり、やがて全体が後退していく。これにより、液体の２次室への流入は、平面壁部に広がった後、延設溝部を経て上部に広がり、さらに全体に行き渡って流出ポートに流れ込むことになる。このように、２次室側開口部から２次室に流入した液体が、上方に向かって延設した延設溝部によって、２次室の上方から充填されていく。これにより、２次室全域に液体を行き渡らせることができる。ゆえに、当該圧力調整弁の圧力調整に不具合が生じることがない。

この場合、受圧膜体は、フィルム状の膜体本体と、同心上において膜体本体の中心部に広く設けた受圧板とを有し、変形した受圧膜体は、膜体本体が環状テーパー壁部に倣うように接触すると共に、受圧板が環状平面壁部に接触して平面壁部を覆うように配設されていることが好ましい。

この構成によれば、受圧板を比較的大きく形成することができ、実質上の受圧面積を大きくすることができると共に、平面壁部に液体の初期流入空間を構成することができる。したがって、初期充填において、受圧膜体が変形したときに、膜体本体が２次室の内面壁に広く密着して１次室から初期のエアー吸引ができなくなるのを、有効に防止することができる。ゆえに、液体を、上部から２次室全域に確実に行き渡らせることができる。

この場合、流入ポートを介して機能液供給手段から供給された機能液を、圧力調整し、流出ポートを介してインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに供給することが好ましい。

２次室内に空気が滞留した状態で、圧力調整弁から機能液滴吐出ヘッドに機能液を供給すると、２次室内の空気（ガス）が機能液に含有されて供給されてしまう。かかる場合、機能液滴吐出ヘッドの吐出量に変化が生じてしまい、精度良く機能液を吐出することができない。
上記の構成によれば、２次室内に空気（ガス）が滞留することがなく、機能液に空気（ガス）が含有することがないため、精度良く機能液を吐出することができる。また、２次室内において機能液の脱気度が低下したり、２次室内の空気が機能液滴吐出ヘッドに流れ吐出不良を生ずるのを防止することができる。

本発明の液滴吐出装置は、上記の圧力調整弁と、機能液供給手段と、機能液滴吐出ヘッドと、を備え、ワークに対し機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、ワークに機能液を吐出して描画を行うことを特徴とする。

この構成によれば、機能液滴吐出ヘッドによる吐出を精度良く行うことができる圧力調整弁を用いることで、描画処理を精度良く行うことができる。

実施形態に係る液滴吐出装置の斜視図である。 液滴吐出装置の平面図である。 液滴吐出装置の側面図である。 機能液滴吐出ヘッドを搭載したヘッドユニットを模式的に表した平面図である。 機能液滴吐出ヘッドの外観斜視図である。 機能液供給装置の配管系統図である。 圧力調整弁の背面図（ａ）、および正面図（ｂ）である。 圧力調整弁を流入ポートの軸線方向に切断した縦断面図である。 圧力調整弁を流出ポートの軸線方向に切断した縦断面図である。 初期充填作業の前半部を説明するための図である。 初期充填作業の後半部を説明するための図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の圧力調整弁を適用した液滴吐出装置について説明する。この液滴吐出装置は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組み込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入したインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを用い、液晶表示装置のカラーフィルターや有機ＥＬ装置の各画素となる発光素子等を形成するものである。特に、初期充填の際、機能液を２次室内全域に行き渡らせることができる圧力調整弁を備え、機能液滴吐出ヘッドへの圧力調整を精度良く行うことができる。

図１、図２および図３に示すように、液滴吐出装置１は、石定盤に支持されたＸ軸支持ベース２上に配設され、主走査方向となるＸ軸方向に延在して、ワークＷをＸ軸方向（主走査方向）に移動させるＸ軸テーブル１１と、複数本の支柱４を介してＸ軸テーブル１１を跨ぐように架け渡された１対（２つ）のＹ軸支持ベース３上に配設され、副走査方向となるＹ軸方向に延在するＹ軸テーブル１２と、複数の機能液滴吐出ヘッド１７が搭載された１０個のキャリッジユニット５１と、から成り、１０個のキャリッジユニット５１は、Ｙ軸テーブル１２に移動自在に吊設されている。さらに、液滴吐出装置１は、これらの装置を温度および湿度が管理された雰囲気内に収容するチャンバー６と、チャンバー６を貫通して、チャンバー６の外部から内部の機能液滴吐出ヘッド１７に機能液を供給する３組の機能液供給装置１０１を有した機能液供給ユニット７と、各ユニットを制御する制御装置（図示省略）と、を備えている。Ｘ軸テーブル１１およびＹ軸テーブル１２の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド１７を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット７から供給されたＲ・Ｇ・Ｂ３色の機能液滴を吐出させ、ワークＷに所定の描画パターンが描画される。

また、液滴吐出装置１は、フラッシングユニット１４、吸引ユニット１５、ワイピングユニット１６および吐出性能検査ユニット１８から成るメンテナンス装置５を備えており、これらユニットによって、機能液滴吐出ヘッド１７の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド１７の機能維持・機能回復を図るようになっている。なお、メンテナンス装置５を構成する各ユニットのうち、フラッシングユニット１４および吐出性能検査ユニット１８は、Ｘ軸テーブル１１に搭載され、吸引ユニット１５およびワイピングユニット１６は、Ｘ軸テーブル１１から直角に延び、かつＹ軸テーブル１２によりキャリッジユニット５１が移動可能である位置に配設された架台上に配設されている。

図２または図３に示すように、Ｘ軸テーブル１１は、ワークＷを吸着セットするセットテーブル２１と、セットテーブル２１をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸第１スライダー２２と、上記のフラッシングユニット１４および吐出性能検査ユニット１８をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸第２スライダー２３と、Ｘ軸第１スライダー２２およびＸ軸第２スライダー２３をＸ軸方向に移動させる左右一対のＸ軸リニアモーター（図示省略）と、を備えている。

Ｙ軸テーブル１２は、１０個の各キャリッジユニット５１をそれぞれ吊設した１０個のブリッジプレート５２と、１０個のブリッジプレート５２を両持ちで支持する１０組のＹ軸スライダー（図示省略）と、上記した一対のＹ軸支持ベース３上に設置され、１０組のＹ軸スライダーを介してブリッジプレート５２をＹ軸方向に移動させる一対のＹ軸リニアモーター（図示省略）と、を備えている。また、Ｙ軸テーブル１２は、各キャリッジユニット５１を介して描画時に機能液滴吐出ヘッド１７を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド１７をメンテナンス装置５（吸引ユニット１５およびワイピングユニット１６）に臨ませる。なお、Ｙ軸リニアモーターの駆動を制御することにより、各キャリッジユニット５１を独立させて個別に移動させることも可能であるし、１０個のキャリッジユニット５１を一体として移動させることも可能である。

各キャリッジユニット５１は、１２個の機能液滴吐出ヘッド１７と、１２個の機能液滴吐出ヘッド１７を６個ずつのヘッド群５４に分けて支持するヘッドプレート５３と、から成るヘッドユニット１３を備えている（図４参照）。また、各キャリッジユニット５１は、ヘッドユニット１３をθ補正（θ回転）可能に支持するθ回転機構６１と、θ回転機構６１を介して、ヘッドユニット１３をＹ軸テーブル１２（各ブリッジプレート５２）に支持させる吊設部材６２と、を備えている。加えて、各キャリッジユニット５１は、その上部に後述するサブタンク１２１が配設されている（実際には、ブリッジプレート５２上のタンクケース５５内に配設）。

図５に示すように、機能液滴吐出ヘッド１７は、いわゆる２連のものであり、２連の接続針９２を有する機能液導入部９１と、機能液導入部９１に連なる２連のヘッド基板９３と、機能液導入部９１の下方に連なり、内部に機能液で満たされるヘッド内流路が形成されたヘッド本体９４と、を備えている。接続針９２は、機能液供給ユニット７（機能液供給装置１０１）に接続され、機能液導入部９１に機能液を供給する。ヘッド本体９４は、キャビティ９５（ピエゾ圧電素子）と、多数の吐出ノズル９８が開口したノズル面９７を有するノズルプレート９６と、で構成されている。機能液滴吐出ヘッド１７を吐出駆動すると（ピエゾ圧電素子に電圧が印加され）、キャビティ９５のポンプ作用により、吐出ノズル９８から機能液滴が吐出される。

ノズル面９７には、多数の吐出ノズル９８からなる２つのノズル列９９が相互に平行に形成されている。そして、２つのノズル列９９同士は、相互に半ノズルピッチ分位置ずれしている。

液滴吐出装置１の描画動作は、まず、ワークＷをＸ軸テーブル１１により、Ｘ軸方向で移動させながら、第１描画動作（往動パス）を行う。その後、ヘッドユニット１３を２ヘッド分Ｙ軸方向に移動（副走査）させて、改めて、ワークＷをＸ軸方向で移動させながら、第２描画動作（復動パス）を行う。そして、再度ヘッドユニット１３を２ヘッド分副走査し、もう一度、ワークＷをＸ軸方向で移動させながら、第３描画動作（往動パス）を行う。このような描画動作により、Ｒ・Ｇ・Ｂ３色の描画処理を効率良く行っている。

フラッシングユニット１４は、一対の描画前フラッシングユニット７１,７１と、定期フラッシングユニット７２とを有し、機能液滴吐出ヘッド１７の吐出直前や、ワークＷの載換え時等の描画処理休止時に行われる、機能液滴吐出ヘッド１７の捨て吐出（フラッシング）を受ける。吸引ユニット１５は、各機能液滴吐出ヘッド１７の吐出ノズル９８から機能液を強制的に吸引すると共に、各機能液滴吐出ヘッド１７のキャッピングを行う。ワイピングユニット１６は、ワイピングシート７５を有し、吸引後の機能液滴吐出ヘッド１７のノズル面９７を拭取る。吐出性能検査ユニット１８は、機能液滴吐出ヘッド１７の吐出性能（吐出の有無および飛行曲り）を検査する。

図２および図３に示すように、吸引ユニット１５は、複数のヘッドキャップ８５をそれぞれ搭載すると共に１０個のキャリッジユニット５１に対応した１０台のキャップユニット８６と、キャップユニット８６ごとに、複数のヘッドキャップ８５を昇降させる１０台の昇降機構８７と、キャップユニット８６ごとに、複数のヘッドキャップ８５を吸引する１０台の吸引機構８８（図１０参照）と、を備えている。各キャップユニット８６は、１２個の機能液滴吐出ヘッド１７に対応した１２個のヘッドキャップ８５と、１２個のヘッドキャップ８５を搭載するキャッププレート８９とから成る。

昇降機構８７は、Ｙ軸テーブル１２によって、キャリッジユニット５１を吸引ユニット１５に臨ませた状態において、１２個のヘッドキャップ８５を上昇させて、各ヘッドキャップ８５を各機能液滴吐出ヘッド１７に密着させると共に、１２個のヘッドキャップ８５を降下させて、各ヘッドキャップ８５を各機能液滴吐出ヘッド１７から離間させる。吸引機構８８は、イジェクターやポンプ等で構成されており、各ヘッドキャップ８５を個別に吸引可能に構成されている。

次に、図１および図６を参照して機能液供給ユニット７について説明する。機能液供給ユニット７は、Ｒ・Ｇ・Ｂ３色の機能液を供給する３組の機能液供給装置１０１を備えている。３組の機能液供給装置１０１は、それぞれＲ・Ｇ・Ｂ３色に対応した機能液滴吐出ヘッド１７に接続されており、これにより、各色の機能液滴吐出ヘッド１７には対応する色の機能液が供給される。

図６に示すように、各色の機能液供給装置１０１は、機能液の供給源を構成する２つのメインタンク１１１,１１１を有するタンクユニット１２２と、各キャリッジユニット５１に対応して設けた１０個のサブタンク（機能液供給手段）１２１と、タンクユニット１２２と１０個のサブタンク１２１を接続する上流側機能液流路１２６と、各サブタンク１２１と各機能液滴吐出ヘッド１７とを接続する１０組の下流側機能液流路１２７と、を備えている。

各メインタンク１１１,１１１内の機能液は、これに接続した窒素ガス供給設備１０２からの圧縮窒素ガスにより加圧され、上流側機能液流路１２６を介して１０個のサブタンク１２１に選択的に供給される。その際、各種開閉弁に接続した圧縮エアー供給設備１０３の圧縮エアーにより、各種開閉弁が開閉制御される。また同時に、各サブタンク１２１は、これに接続したガス排気設備１０４を介して大気開放され、必要量の機能液を受容する。各サブタンク１２１の機能液は、これに連なる機能液滴吐出ヘッド１７の駆動により、下流側機能液流路１２７を介して機能液滴吐出ヘッド１７に供給される。

タンクユニット１２２は、機能液の供給源となる一対のメインタンク１１１,１１１と、一対のメインタンク１１１,１１１に接続されると共に、上流側機能液流路１２６に接続した切換え機構１１３と、を備えている。各メインタンク１１１には、窒素ガス供給設備１０２に接続されており、機能液を圧送する際に加圧制御可能に構成されている。なお、タンクユニット１２２は、チャンバー６の側壁の一部に設けられたタンクキャビネット８４に収納されている。

上流側機能液流路１２６は、上流側をタンクユニット１２２に接続したタンク側主流路１３１と、タンク側主流路１３１から１０方に分流し、下流側を各サブタンク１２１に接続した１０本の枝流路１３３と、を備えている。各下流側機能液流路１２７は、上流側を各サブタンク１２１に接続したヘッド側主流路１４６と、ヘッド側主流路１４６から４方に分流し、下流側を各機能液滴吐出ヘッド１７に接続した４本のヘッド側枝流路１４８と、を備えている。すなわち、上流側機能液流路１２６の１０分岐と、下流側機能液流路１２７の４分岐により、タンクユニット１２２から１０×４個の機能液滴吐出ヘッド１７に機能液が供給される。加えて、機能液供給ユニット７は、Ｒ・Ｇ・Ｂで３組の機能液供給装置１０１を有しているため、１０×１２個の機能液滴吐出ヘッド１７に機能液が供給される。そして、各ヘッド側枝流路１４８には、各機能液滴吐出ヘッド１７への供給圧力を調整する圧力調整弁１５０がそれぞれ介設されている。

次に、図７ないし図９を参照して、圧力調整弁１５０について説明する。図７に示すように、圧力調整弁１５０は、ヘッド側枝流路１４８に介設されており、流入側の継手を構成すると共に、流入ポート１７５に連なる流入コネクタ１６１（ユニオン継手）と、流出側の継手を構成すると共に、流出ポート１９０に連なる流出コネクタ１６２（ユニオン継手）と、を有している。なお、図７および図９においては、図中紙面の上側を圧力調整弁１５０の上側とし、図中紙面の下側を圧力調整弁１５０の下側として説明する。すなわち、圧力調整弁１５０は、流入コネクタ１６１側を上側とし、流出コネクタ１６２側を下側として立設されている。

図７および図８に示すように、圧力調整弁１５０は、本体ケーシング１６６と、本体ケーシング１６６と共に内部に１次室１６７を形成する蓋ケーシング１６８と、本体ケーシング１６６と共に内部に２次室１６９を形成し本体ケーシング１６６にダイヤフラム（受圧膜体）１７１を固定するリングプレート１７０との３部材でバルブケーシング（バルブハウジング）が構成されており、いずれもステンレス等の耐食性材料で形成されている。また、本体ケーシング１６６には、その中心位置に１次室１６７および２次室１６９を連通する連通流路１７３が形成されている。

蓋ケーシング１６８およびリングプレート１７０は、本体ケーシング１６６に対し、前後からリングプレート１７０および蓋ケーシング１６８を重ね、複数本の段付平行ピン（図示省略）でそれぞれ位置決めした後、ねじ止めして組み立てられており、いずれも円形のダイヤフラム１７１の中心を通る軸線と同心円となる円形あるいは多角形（８角形）の外観を有している。そして、蓋ケーシング１６８および本体ケーシング１６６は、パッキン１７２を介して相互に気密に突合せ接合され、本体ケーシング１６６およびリングプレート１７０は、ダイヤフラム１７１の縁部およびパッキン１７２を挟み込んで相互に気密に突合せ接合されている。

本体ケーシング１６６と蓋ケーシング１６８とで形成された１次室１６７は、ダイヤフラム１７１と同心となる略円柱形状に形成されており、その開放端を蓋ケーシング１６８により閉蓋されている。また、本体ケーシング１６６の１次室１６７側背面上部に形成した上部ボス部の左部には１次室１６７から径方向斜めに延びる流入ポート１７５が形成されている。流入ポート１７５には上記の流入コネクタ１６１が接続されている。

図８に示すように、流入ポート１７５は、本体ケーシング１６６の外周面に開口した流入口１７６と、フィルター１８１を収容するフィルター収容部１７７と、フィルター収容部１７７と１次室１６７の内周面とを連通する流入経路１７８とから成り、流入口１７６に対し流入経路１７８は、１次室１６７側に偏心して形成されている。流入口１７６には、流入コネクタ１６１が螺合（テーパネジ）される。なお、フィルター１８１と、螺合した流入コネクタ１６１との間にはフィルター１８１の押えばね１８２が収容される。

図８および図９に示すように、２次室１６９は、ダイヤフラム１７１と、本体ケーシング１６６に形成した内面壁１８５とによって、全体としてダイヤフラム１７１を底面とする略円錐台形状に形成されている。ダイヤフラム１７１は、鉛直姿勢を為して配設され、２次室１６９の１の面を構成している。また、内面壁１８５は、２次室１６９のダイヤフラム１７１の面（１の面）を除いた各面で構成されている。

内面壁１８５は、略円錐台形状の頂面となる円形の平面壁部１８５ａと、段部を存して平面壁部１８５ａの外側に連なる環状平面壁部１８５ｂと、環状平面壁部１８５ｂの外側に連なる環状テーパー壁部１８５ｃと、から構成されている。平面壁部１８５ａには、ダイヤフラム１７１と同心となるように、その中心部に連通流路１７３の２次室側開口部１８６が開口し、環状平面壁部１８５ｂには、その下部に、後述する流出流路１９３の流出開口部１８７が形成されている。なお、詳細は後述するが、環状平面壁部１８５ｂには、平面壁部１８５ａから上方に延設する流路溝（延設溝部）２２１が形成されている。

図９に示すように流出ポート１９０は、本体ケーシング１６６の下部に位置する傾斜ボス部１９１に形成されており、傾斜ボス部１９１の下部に開口した流出口１９２と、２次室１６９の流出開口部１８７と、これらを連通する流出流路１９３とで構成されている。流出流路１９３は、内面壁１８５の環状平面壁部１８５ｂから斜めに延びて下向きの流出口１９２に連通している。流出口１９２には、流出流路１９３の軸線方向から流出コネクタ１６２が螺合している。２次室１６９から流出する機能液は、流出開口部１８７から流出流路１９３の勾配に従って斜めに流下し、機能液滴吐出ヘッド１７側に流出する。

図８および図９に示すように、本体ケーシング１６６には、１次室１６７と２次室１６９とを連通する連通流路１７３が形成されている。連通流路１７３は、主流路２０１と、これに連なる２次室側開口部１８６とで構成されている。これら１次室１６７、２次室１６９および連通流路１７３は、いずれもダイヤフラム１７１と同心の円形断面を有している。ただし、主流路２０１は、後述する弁体２１１の軸部２１３がスライド自在に収容される円形断面の軸遊挿部２０２と、軸遊挿部２０２から径方向四方に延びる十字状断面の流路部２０３とで構成されている（図７（ｂ）参照）。

ダイヤフラム１７１は、樹脂フィルムで構成したダイヤフラム本体（膜体本体）２０６と、ダイヤフラム本体２０６の内側に貼着した樹脂製の受圧板２０７とで構成されている。受圧板２０７は、ダイヤフラム本体２０６と同心の円板状に、且つダイヤフラム本体２０６に対し十分に小さい径に形成されており、その中央に後述する弁体２１１の軸部２１３が当接する。ダイヤフラム本体２０６は、耐熱ＰＰ（ポリプロピレン）と特殊ＰＰとシリカを蒸着したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）とを積層して構成されており、本体ケーシング１６６の前面と同径の円形に形成されている。

弁体２１１は、円板状の弁体本体２１２と、弁体本体２１２の中心から断面横「Ｔ」字状を為すように一方向に延びる軸部２１３と、軸部２１３の基端部側（弁体本体２１２側）に設けた（取り付けた）環状のＯリング２１４とで構成されている。弁体本体２１２および軸部２１３は、ステンレス等の耐食材料で一体に形成されている。Ｏリング２１４は、特殊なゴムで環状に形成されている。このため、弁体２１１の閉弁時には、弁座となる連通流路１７３の開口縁にＯリング２１４が当接して、連通流路１７３が１次室１６７側から液密に閉塞される。

軸部２１３は、連通流路１７３（の主流路２０１）にスライド自在に遊嵌され、閉弁状態でその先端（前端）が中立位置にあるダイヤフラム１７１の受圧板２０７に当接する。すなわち、ダイヤフラム１７１が外部に向かって膨出するプラス変形の状態では、軸部２１３の前端と受圧板２０７との間には所定の間隙が生じており、この状態からダイヤフラム１７１がマイナス側に変形していくと、中立状態で軸部２１３の前端と受圧板２０７が当接し、さらにダイヤフラム１７１のマイナス変形がすすむと、受圧板２０７が軸部２１３を介して弁体本体２１２を押し開弁させることになる。したがって、２次室１６９の容積のうち、ダイヤフラム１７１がプラス変形から中立状態となる容積分は、１次室１６７側の圧力を一切受けることなく、機能液の供給が為される。なお、最大マイナス変形したダイヤフラム１７１は、環状平面壁部１８５ｂおよび環状テーパー壁部１８５ｃ（倣い壁部）に倣うように接触する。厳密には、最大マイナス変形したダイヤフラム１７１は、ダイヤフラム本体２０６が環状テーパー壁部１８５ｃに倣うように接触すると共に、受圧板２０７が環状平面壁部１８５ｂに接触して、平面壁部１８５ａを覆うように配設されている。

弁体２１１の背面と１次室１６７の壁体２１６との間には、弁体２１１を２次室１６９側、すなわち閉弁方向に付勢する弁体付勢ばね２１７が介設されている。同様に、受圧板２０７と内面壁１８５（平面壁部１８５ａ）の間には、受圧板２０７を介してダイヤフラム本体２０６を外部に向かって付勢する受圧板付勢ばね２１８が介設されている。この場合、弁体付勢ばね２１７は、弁体２１１の背面に加わるサブタンク１２１の水頭を補完するものであり、サブタンク１２１の水頭とこの弁体付勢ばね２１７のばね力により、弁体２１１が閉塞方向に押圧される。一方、受圧板付勢ばね２１８は、ダイヤフラム１７１のプラス変形を補完するものであり、大気圧に対し２次室１６９が負圧になるように作用する。

圧力調整弁１５０は、大気圧と機能液滴吐出ヘッド１７に連なる２次室１６９との圧力バランスによりダイヤフラム１７１（およびこれが当接する弁体２１１）が変形（進退）することで開閉し、２次室１６９側を所定の圧力まで減圧するようにしている。その際、弁体付勢ばね２１７および受圧板付勢ばね２１８に力が分散して作用し、且つ特殊なゴムのＯリング２１４（の弾性力）により、弁体２１１は極めてゆっくり開閉動作する。このため、弁体２１１の開閉による圧力変動（キャビテーション）が抑制され、機能液滴吐出ヘッド１７の吐出駆動に影響を与えないようになっている。

次に図１０を参照して、２次室１６９の内面壁１８５（環状平面壁部１８５ｂ）に形成した流路溝２２１について説明する。図１０に示すように、流路溝２２１は、平面壁部１８５ａから鉛直方向上方に延びる直線状の溝であり且つ、断面方形に形成されている。厳密には、流路溝２２１は、平面壁部１８５ａから、環状平面壁部１８５ｂに切り込むように、且つ環状平面壁部１８５ｂを径方向に横断するように延設している。流路溝２２１は、その大部分が、最大マイナス変形したダイヤフラム１７１（主として、受圧板２０７）に覆われることで、機能液やエアーの流路として機能する。流路溝２２１は、２次室側開口部１８６から受圧板２０７の外周端を越えた位置まで延びており、最大マイナス変形したダイヤフラム１７１の受圧板２０７に、平面壁部１８５ａが覆われた状態でも、常に流路を維持するようになっている。

次に図１０および図１１を参照して、機能液の初期充填作業について説明する。機能液の初期充填作業は、機能液滴吐出ヘッド１７を上記の吸引ユニット１５で吸引した状態でサブタンク１２１から機能液を通液し、サブタンク１２１から機能液滴吐出ヘッド１７にいたる機能液の流路に機能液を充填するものである。

図１０および図１１に示すように、機能液の初期充填作業は、機能液滴吐出ヘッド１７にヘッドキャップ８５を密着させた後、吸引機構８８を駆動してヘッド吸引することにより開始する。ヘッド吸引が開始されると、圧力調整弁１５０の２次室１６９内のエアーが、流出開口部１８７から排出（エアー抜き）されていく（図１０（ａ）参照）。これにより、２次室１６９内が大気圧に対し負圧（所定の作動圧力）となり、ダイヤフラム１７１が大気圧に押されて２次室１６９の内面壁１８５に当接するように、マイナス変形（最大マイナス変形）する。厳密には、最大マイナス変形したダイヤフラム１７１において、そのダイヤフラム本体２０６が、環状テーパー壁部１８５ｃに倣うように接触し、その受圧板２０７が、環状平面壁部１８５ｂに接触する。その結果、マイナス変形したダイヤフラム１７１が流路溝２２１の大部分および平面壁部１８５ａを覆う形となる。また、同時に、受圧板２０７によって弁体２１１が押され圧力調整弁１５０を開弁状態とする。

この開弁状態において、１次室１６７および連通流路１７３内のエアーが、２次室１６９内を介して、流出ポート１９０から排出されると共に、１次室１６７および連通流路１７３内に機能液が充填される。加えて、２次室側開口部１８６から、平面壁部１８５ａと受圧板２０７の間に形成された流入空間に、機能液が流入して充填される（図１０（ｂ）参照）。

上記流入空間が充填されたら、続いて、その上方に延びる流路溝２２１に機能液が流入する（図１０（ｃ）参照）。流路溝２２１内が充填されると、上記流入空間内および流路溝２２１内の機能液によって圧力が高まる。結果、大気圧に勝って、受圧板２０７が押し出され、後退していく（図１１（ｄ）参照）。かかる際、流路溝２２１によって、押圧の重心が受圧板２０７の中心から鉛直方向上方にずれているため、上側が倒れこむような形で後退していく。すなわち、２次室１６９への機能液の流入が進むにつれて、ダイヤフラム１７１の後退が上部から始まり、やがて全体が後退していく。これにより、液体の２次室１６９への流入は、流路溝２２１を経て上部に広がり、さらに全体に行き渡って流出ポート１９０に流れ込むことになる。このように圧力調整弁１５０全体に機能液が充填される（図１１（ｅ）参照）。

以上のような構成によれば、２次室側開口部１８６から２次室１６９に流入した液体が、上方に向かって延設した流路溝２２１によって、２次室１６９の上方から充填されていく。これにより、２次室１６９全域に液体を行き渡らせることができる。ゆえに、当該圧力調整弁１５０の圧力調整に不具合が生じることがない。

また、最大マイナス変形したダイヤフラム１７１において、ダイヤフラム本体２０６が環状テーパー壁部１８５ｃに倣うように接触すると共に、受圧板２０７が環状平面壁部１８５ｂに接触して平面壁部１８５ａを覆うように配設することにより、受圧板２０７を比較的大きく形成することができ、実質上の受圧面積を大きくすることができると共に、平面壁部１８５ａに液体の初期流入空間を構成することができる。したがって、初期充填において、ダイヤフラム１７１が最大マイナス変形したときに、ダイヤフラム本体２０６が２次室１６９の内面壁１８５に広く密着して１次室１６７から初期のエアー吸引ができなくなるのを、有効に防止することができる。ゆえに、液体を、上部から２次室１６９全域に確実に行き渡らせることができる。

なお、図７ないし図１１に示すように、流出開口部１８７は、最大マイナス変形したダイヤフラム１７１によって流路が塞がれないよう、最大マイナス変形したダイヤフラム１７１の受圧板２０７に、一部が覆われるような位置に形成されていることが好ましい。

また、本実施形態においては、液滴吐出装置１に本発明の圧力調整弁１５０を適用したが、例えば、キャリッジユニット５１ごとに各種検査を行うキャリッジ検査装置に上記圧力調整弁１５０を適用しても良い。

１：液滴吐出装置、 １７：機能液滴吐出ヘッド、 １２１：サブタンク、 １５０：圧力調整弁、 １６６：本体ケーシング、 １６７：１次室、 １６９：２次室、 １７０：リングプレート、 １７１：ダイヤフラム、 １７３：連通流路、 １７５：流入ポート、 １８５：内面壁、 １８５ａ：平面壁部、 １８５ｂ：環状平面壁部、 １８５ｃ：環状テーパー壁部、 １８６：２次室側開口部、 １８７：流出開口部、 １９０：流出ポート、 ２０６：ダイヤフラム本体、 ２０７：受圧板、 ２１１：弁体、 ２２１：流路溝、 Ｗ：ワーク

本発明の圧力調整弁は、バルブハウジング内の１次室と２次室とを連通する連通流路に設けた弁体を、２次室の１の面を構成する受圧膜体により開閉し、流入ポートを介して１次室に供給した液体を、圧力調整して２次室から流出ポートを介して供給する圧力調整弁であって、１の面を除いた２次室の内面壁は、中心部に連通流路の２次室側開口部が開口した平面壁部と、平面壁部の外側に連なり、変形した受圧膜体が倣うように接触すると共に下部に流出ポートに連通する流出開口部が開口した倣い壁部と、上方に向って平面壁部から倣い壁部に切り込むように延設した延設溝部と、を有し、倣い壁部は、平面壁部の外側に連なると共に、延設溝部によって分断された連続する一つの環状平面壁部と、環状平面壁部の外側に連なる環状テーパー壁部と、から成ることを特徴とする。

この場合、延設溝部は、環状平面壁部を径方向に横断するように延設されていることが好ましい。

Claims (5)

1. バルブハウジング内の１次室と２次室とを連通する連通流路に設けた弁体を、前記２次室の１の面を構成する受圧膜体により開閉し、流入ポートを介して前記１次室に供給した液体を、圧力調整して前記２次室から流出ポートを介して供給する圧力調整弁であって、
   前記１の面を除いた前記２次室の内面壁は、
   中心部に前記連通流路の２次室側開口部が開口した平面壁部と、
   前記平面壁部の外側に連なり、変形した前記受圧膜体が倣うように接触すると共に下部に前記流出ポートに連通する流出開口部が開口した倣い壁部と、
   上方に向って前記平面壁部から前記倣い壁部に切り込むように延設した延設溝部と、を有し、
   前記倣い壁部には、前記平面壁部から前記倣い壁部に切り込むように延設した延設溝部として、上方に向かうもののみが形成されていることを特徴とする圧力調整弁。
2. 前記倣い壁部は、段部を存して前記平面壁部の外側に連なると共に前記流出開口部が開口した環状平面壁部と、前記環状平面壁部の外側に連なる環状テーパー壁部と、から成り、
   前記延設溝部は、前記環状平面壁部を径方向に横断するように延設されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整弁。
3. 前記受圧膜体は、フィルム状の膜体本体と、同心上において前記膜体本体の中心部に広く設けた受圧板とを有し、
   変形した前記受圧膜体は、前記膜体本体が前記環状テーパー壁部に倣うように接触すると共に、前記受圧板が前記環状平面壁部に接触して前記平面壁部を覆うように配設されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力調整弁。
4. 前記流入ポートを介して機能液供給手段から供給された機能液を、圧力調整し、前記流出ポートを介してインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに供給することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧力調整弁。
5. 請求項４に記載の圧力調整弁と、
   前記機能液供給手段と、
   前記機能液滴吐出ヘッドと、を備え、
   ワークに対し前記機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、前記ワークに機能液を吐出して描画を行うことを特徴とする液滴吐出装置。

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