JP2016020043A - 圧力調整弁、圧力調整弁ユニットおよび液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄効率の良い圧力調整弁を提供する。【解決手段】液体が流入する一次室と、切欠き部７４ａが設けられた二次室６２ａと、二次室６２ａの一の面を覆い、二次室６２ａの内圧に応じて変位するダイヤフラムと、一次室と二次室６２ａとの間を連通する連通流路６３ａと、ダイヤフラムの変位に応じて、連通流路６３ａを開閉する弁体６４ａと、を備え、切欠き部７４ａは、二次室６２ａの最下部に設けられていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、流入した液体を圧力調整して供給する圧力調整弁、圧力調整弁ユニットおよび液体吐出装置に関するものである。

従来、インクが流入する弁室と、液体が流出する連通孔が設けられた圧力室と、圧力室の一の面を覆い、圧力室の内圧に応じて変位する弾性隔壁と、弁室と圧力室との間を連通する連通孔と、弾性隔壁の変位に応じて、連通孔を開閉する弁体とを備えた圧力制御弁が知られている。この圧力制御弁では、液体が流出する連通孔が、圧力室の下方略１／３の位置に設けられている（特許文献１参照）。

特開２０１２−０８６５３５号公報

本発明者は、以下の課題を見出した。
圧力調整弁の内部を洗浄する場合、すなわち、圧力調整弁に導入された液体を、他の液体に置換するような場合、液体流出孔が二次室の最下部に設けられていないと、二次室の下部に液体が滞留するため、洗浄効率が悪くなってしまう。

本発明は、洗浄効率の良い圧力調整弁、圧力調整弁ユニットおよび液体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、液体が流入する一次室と、液体流出口が設けられた二次室と、二次室の一の面を覆い、二次室の内圧に応じて変位するダイヤフラムと、一次室と二次室との間を連通する連通流路と、ダイヤフラムの変位に応じて、連通流路を開閉する弁体と、を備え、液体流出口は、二次室の最下部に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、液体流出口が、二次室の最下部に設けられているため、圧力調整弁の内部を洗浄する場合に、二次室の下部に液体が滞留することが抑制される。これにより、圧力調整弁の洗浄効率を向上させることができる。

この場合、二次室は、ダイヤフラムの周縁部が取り付けられた環状の取付面、を有し、液体流出口は、取付面の最下部を切り欠いた切欠き部であることが好ましい。

この場合、二次室は、ダイヤフラムの周縁部が取り付けられた環状の取付面と、取付面の内側に連なるテーパー面と、を有し、液体流出口は、テーパー面の最下部に開口した流出孔であることが好ましい。

本発明の圧力調整弁ユニットは、上記の圧力調整弁の複数個が、一体成形されていることを特徴とする。

この構成によれば、各圧力調整弁において、液体流出口が、二次室の最下部に設けられているため、圧力調整弁の内部を洗浄する場合に、二次室の下部に液体が滞留することが抑制される。これにより、圧力調整弁の洗浄効率を向上させることができる。

本発明の液体吐出装置は、媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、液体供給流路の途中に設けられた、上記の圧力調整弁と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、洗浄効率の良い圧力調整弁を備えたことで、洗浄前の液体が圧力調整弁の内部に残留することが抑制される。これにより、圧力調整弁および液体吐出ヘッドを良好に機能させることができる。

本発明の一実施形態に係る液体吐出装置のインク供給系の模式図である。 圧力調整弁ユニットの正面図である。 圧力調整弁ユニットの背面図である。 第１圧力調整弁の模式断面図である。 関連技術に係る圧力調整弁ユニットを洗浄した状態を示す正面図である。 変形例に係る圧力調整弁ユニットの正面図である。 変形例に係る圧力調整弁ユニットの背面図である。 変形例に係る第１圧力調整弁の模式断面図である。

以下、添付の図面を参照し、本発明の一実施形態に係る圧力調整弁ユニットおよびこれを備えた液体吐出装置について説明する。液体吐出装置は、媒体に対し、インクジェット方式により液体を吐出するものである。

図１に示すように、液体吐出装置１は、液体吐出ヘッド２と、液体タンク３と、タンク側チューブ４と、ヘッド側チューブ５と、圧力調整弁ユニット６とを備えている。なお、液体吐出ヘッド２および圧力調整弁ユニット６は、キャリッジ（図示省略）に搭載されている。液体吐出ヘッド２および圧力調整弁ユニット６を搭載したキャリッジは、キャリッジ移動機構（図示省略）により、媒体に対して往復移動可能となっている。

液体吐出ヘッド２は、インクジェット方式により、媒体に対して液体を吐出する。液体吐出ヘッド２には、液体タンク３からタンク側チューブ４およびヘッド側チューブ５を介して、液体が供給される。すなわち、タンク側チューブ４およびヘッド側チューブ５は、液体吐出ヘッド２に液体を供給する液体供給流路を構成している。タンク側チューブ４とヘッド側チューブ５との間には、圧力調整弁ユニット６が設けられている。圧力調整弁ユニット６は、後述するように、第１圧力調整弁３１および第２圧力調整弁３２を備えている。そのため、２つの液体吐出ヘッド２につき、圧力調整弁ユニット６が１つ設けられている。この圧力調整弁ユニット６により、液体吐出ヘッド２に対し、液体が所定の圧力で供給される。

図２および図３に示すように、圧力調整弁ユニット６は、第１流入口１１および第２流入口１２と、第１流出口２１および第２流出口２２と、第１圧力調整弁３１および第２圧力調整弁３２と、第１流入路４１および第２流入路４２と、第１流出路５１および第２流出路５２とを備えている。圧力調整弁ユニット６は、樹脂材料を射出成形することにより、これらの各部が一体成形されている。

第１流入口１１および第２流入口１２は、圧力調整弁ユニット６の上方で左右に並び設けられている。第１流入口１１および第２流入口１２には、それぞれ、タンク側チューブ４が接続されており、液体タンク３から供給された液体が流入する。

第１流出口２１および第２流出口２２は、圧力調整弁ユニット６の下方で左右に並び設けられている。第１流出口２１および第２流出口２２の左右並び順は、第１流入口１１および第２流入口１２の左右並び順とは、逆になっている。第１流出口２１および第２流出口２２には、それぞれ、ヘッド側チューブ５が接続されており、液体吐出ヘッド２へ向けて液体が流出する。

第１圧力調整弁３１および第２圧力調整弁３２は、第１流入口１１および第２流入口１２と、第１流出口２１および第２流出口２２との間で、上下に並び設けられている。第１圧力調整弁３１と第２圧力調整弁３２とは、それぞれ、一次室６１と、二次室６２と、連通流路６３とを備えている（以下では、第１圧力調整弁３１の各部と第２圧力調整弁３２の各部とを区別する場合には、第１圧力調整弁３１の各部には符号の末尾にａを付し、第２圧力調整弁３２の各部には符号の末尾にｂを付す）。第１圧力調整弁３１では、一次室６１ａが圧力調整弁ユニット６の裏側に設けられ、二次室６２ａが圧力調整弁ユニット６の表側に設けられている。これとは逆に、第２圧力調整弁３２では、一次室６１ｂが圧力調整弁ユニット６の表側に設けられ、二次室６２ｂが圧力調整弁ユニット６の裏側に設けられている。すなわち、第１圧力調整弁３１と第２圧力調整弁３２とは、表裏が逆となるように構成されている。

第１圧力調整弁３１の一次室６１ａは、第１流入路４１を介して、第１流入口１１と連通している。第１流入路４１は、圧力調整弁ユニット６の裏側に設けられている。第１圧力調整弁３１の二次室６２ａは、第１流出路５１を介して、第１流出口２１と連通している。第１流出路５１は、圧力調整弁ユニット６の表側に設けられている。他方、第２圧力調整弁３２の一次室６１ｂは、第２流入路４２を介して、第２流入口１２と連通している。第２流入路４２は、圧力調整弁ユニット６の裏側から表側にかけて設けられている。第２圧力調整弁３２の二次室６２ｂは、第２流出路５２を介して、第２流出口２２と連通している。第２流出路５２は、圧力調整弁ユニット６の裏側に設けられている。

このように圧力調整弁ユニット６が構成されているため、第１流入口１１に流入した液体は、第１流入路４１、第１圧力調整弁３１の一次室６１ａ、連通流路６３ａおよび二次室６２ａ、並びに第１流出路５１を通って、第１流出口２１から流出する。同様に、第２流入口１２に流入した液体は、第２流入路４２、第２圧力調整弁３２の一次室６１ｂ、連通流路６３ｂおよび二次室６２ｂ、並びに第２流出路５２を通って、第２流出口２２から流出する。

続いて、図４を参照しつつ、第１圧力調整弁３１および第２圧力調整弁３２について、詳細に説明する。なお、第１圧力調整弁３１と第２圧力調整弁３２とは、略同様に構成されているため、ここでは、第１圧力調整弁３１について代表して説明する。

第１圧力調整弁３１は、上述したように、一次室６１ａと、二次室６２ａと、連通流路６３ａとを備え、さらに、弁体６４ａと、ダイヤフラム６５ａと、受け板６６ａと、弁体付勢バネ６７ａと、受け板付勢バネ６８ａとを備えている。一次室６１ａは、略段付き円筒状に形成されている。二次室６２ａは、略円錐台筒状に形成されている。二次室６２ａは、一次室６１ａと同心上に設けられている。連通流路６３ａは、一次室６１ａと二次室６２ａとを連通する。連通流路６３ａは、一次室６１ａおよび二次室６２ａと同心の円形断面を有している。

二次室６２ａは、外側から順に、取付面７１ａと、テーパー面７２ａと、平坦面７３ａとを備えている。取付面７１ａは、円環状に形成されている。取付面７１ａには、ダイヤフラム６５ａの周縁部が取り付けられている。テーパー面７２ａは、取付面７１ａの内側に連なっている。平坦面７３ａは、テーパー面７２ａの内側に連なっている。

取付面７１ａの最下部には、切欠き部７４ａが設けられている。切欠き部７４ａは、二次室６２ａと第１流出路５１とを連通している。二次室６２ａ内の液体は、切欠き部７４ａを介して第１流出路５１に流出する。すなわち、切欠き部７４ａは、二次室６２の液体流出口として機能する。
なお、取付面７１ａの周方向における切欠き部７４ａの長さは、ダイヤフラム６５ａに対して周方向に均等に圧力が掛かるようにすべく、できるだけ短いことが好ましい。

弁体６４ａは、支持部７５ａと、軸部７６ａと、環状弾性部材７７ａとを備えている。支持部７５ａは、略円板状に形成されている。支持部７５ａの連通流路６３ａ側には、環状弾性部材７７ａが支持されている。軸部７６ａは、支持部７５ａの中心から断面横「Ｔ」字状を為すように二次室６２ａ側に延び、連通流路６３ａを貫通している。軸部７６ａは、連通流路６３ａよりも僅かに細径に形成されている。この径差によって、インクの流通路が構成されている。軸部７６ａの先端は、受け板６６ａの中心に接触している。環状弾性部材７７ａは、軸部７６ａの一次室６１ａ側端部に嵌装されるようにして、支持部７５ａに取り付けられている。環状弾性部材７７ａが、連通流路６３ａの一次室６１ａ側の開口縁に対して離接することにより、連通流路６３ａが開閉する。

ダイヤフラム６５ａは、二次室６２ａの外側、すなわち二次室６２ａの一次室６１ａ側とは反対側の面を覆っている。ダイヤフラム６５ａは、例えば、可撓性を有する樹脂フィルムで構成することができる。ダイヤフラム６５ａは、大気圧基準で、二次室６２ａの内圧つまり二次室６２ａ内の液体の圧力の変化に応じて変位する。なお、ダイヤフラム６５ａが外側に変位して外側に凸となった状態を、プラス変形といい、ダイヤフラム６５ａが内側に変位して内側に凸となった状態を、マイナス変形という。

受け板６６ａは、ダイヤフラム６５ａよりも小径の円板状に形成されている。受け板６６ａは、ダイヤフラム６５ａの内側に、ダイヤフラム６５ａと同心上に設けられている。受け板６６ａの中心には、弁体６４ａの軸部７６ａの先端が接触している。弁体付勢バネ６７ａは、一次室６１ａの段部に設けられている。弁体付勢バネ６７ａとしては、例えば板バネを用いることができる。弁体付勢バネ６７ａは、弁体６４ａを二次室６２ａ側、つまり閉弁方向に付勢している。換言すれば、弁体６４ａは、一次室６１ａの内圧および弁体付勢バネ６７ａの付勢力により、閉弁方向に押圧される。受け板付勢バネ６８ａは、弁体６４ａの軸部７６ａに嵌装されている。受け板付勢バネ６８ａとしては、例えば圧縮コイルバネを用いることができる。受け板付勢バネ６８ａは、受け板６６ａを介して、ダイヤフラム６５ａの外側への変位を補完している。これにより、二次室６２ａの内圧が、大気圧に対して負圧になる。

このように構成された第１圧力調整弁３１において、ダイヤフラム６５ａがプラス変形した状態では、弁体６４ａにより連通流路６３ａが閉塞されている。この状態から、液体吐出ヘッド２が液体を吐出すると、二次室６２ａの内圧が低下する。その結果、ダイヤフラム６５ａは、大気圧に押されて内側に変位し、中立状態を経てマイナス変形の状態へと移行する。これにより、弁体６４ａが開弁方向に移動し、連通流路６３ａが開通する。連通流路６３ａが開通すると、連通流路６３ａを介して、一次室６１ａから二次室６２ａに液体が流入し、二次室６２ａの内圧が増加する。その結果、ダイヤフラム６５ａは、大気圧に抗して外側に変位し、中立状態を経てプラス変形の状態へと移行する。これにより、弁体６４ａが閉弁方向に移動し、連通流路６３ａが再び閉塞される。第１圧力調整弁３１がこのような動作を繰り返すことにより、液体吐出ヘッド２に対して、略一定の圧力で液体が供給される。

ところで、圧力調整弁ユニット６は、製造工程において、送品液が導入され作動圧等に関する検査が行われた後、送品液が充填された状態で、液体吐出装置１に搭載されるまで保管される。送品液は、圧力調整弁ユニット６内部の保湿等の目的で導入される。送品液としては、例えば、グリセリン等の高沸点成分を含む水溶液が用いられる。この場合、液体吐出装置１において液体吐出ヘッド２が水系のインクを吐出する場合には、圧力調整弁ユニット６から送品液を取り除くことなく、そのまま水系のインクを圧力調整弁ユニット６に導入すればよい。これに対し、液体吐出装置１において液体吐出ヘッド２が水気を嫌うインクを吐出する場合には、圧力調整弁ユニット６の内部流路を洗浄した上で、すなわち、圧力調整弁ユニット６に充填された送品液を、水気を除去する洗浄液で置換した上で、水気を嫌うインクを圧力調整弁ユニット６に導入する必要がある。

ここで、図５に示すように、仮に、二次室６２と第１流出路５１とを連通する液体流出口として機能する連通孔７８が、二次室６２の最下部に設けられていない場合には、洗浄工程において、二次室６２内で連通孔７８よりも下方の空間に、送液品が滞留した液溜りＡが生じてしまう。このため、送品液がなかなか洗浄液に置換されず、洗浄効率が悪くなる。

これに対し、本実施形態の第１圧力調整弁３１および第２圧力調整弁３２並びにこれらを備えた圧力調整弁ユニット６によれば、二次室６２と第１流出路５１とを連通する液体流出口として機能する切欠き部７４が、二次室６２の最下部に設けられているため、洗浄工程において、二次室６２内の送品液が切欠き部７４を通って第１流出路５１へ速やかに流出される。これにより、二次室６２内に送品液が滞留することが抑制される。したがって、第１圧力調整弁３１および第２圧力調整弁３２の洗浄効率を向上させることができる。また、本実施形態の液体吐出装置１によれば、洗浄効率の良い第１圧力調整弁３１および第２圧力調整弁３２を備えたことで、洗浄前の送品液が第１圧力調整弁３１および第２圧力調整弁３２の内部に残留することが抑制される。これにより、第１圧力調整弁３１および第２圧力調整弁３２並びに液体吐出ヘッド２を良好に機能させることができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採用可能であることは言うまでもない。例えば、本実施形態は、以下のような形態に変更することができる。

図６ないし図８に示すように、切欠き部７４に代えて、テーパー面７２の最下部に開口した流出孔７９を、液体流出口として機能させてもよい。流出孔７９は、例えば、樹脂成形品に対して穿孔加工することによって形成される。本変形例によれば、取付面７１を切り欠かないため、ダイヤフラム６５の機能を損なうおそれがない。

圧力調整弁ユニット６を構成する圧力調整弁の個数は、３個以上であってもよい。逆に、圧力調整弁をユニット化せずに、単独で用いてもよい。
洗浄工程において置換される液体は、特に限定されるものではなく、例えばインクであってもよい。
液体吐出装置１が吐出する液体としては、顔料インク、染料インク、紫外線硬化型インクなどの各種インクのほか、液晶材料、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子材料、金属配線材料などの種々の液体を用いることができる。また、液体吐出装置１により液体が吐出される媒体としては、例えば、紙、布帛、ガラス基板などを用いることができる。

１：液体吐出装置
６：圧力調整弁ユニット
３１：第１圧力調整弁
３２：第２圧力調整弁
６１：一次室
６２：二次室
６３：連通流路
６４：弁体
６５：ダイヤフラム
７４：切欠き部
７９：流出孔

Claims (5)

1. 液体が流入する一次室と、
   液体流出口が設けられた二次室と、
   前記二次室の一の面を覆い、前記二次室の内圧に応じて変位するダイヤフラムと、
   前記一次室と前記二次室との間を連通する連通流路と、
   前記ダイヤフラムの変位に応じて、前記連通流路を開閉する弁体と、を備え、
   前記液体流出口は、前記二次室の最下部に設けられていることを特徴とする圧力調整弁。
2. 前記二次室は、
   前記ダイヤフラムの周縁部が取り付けられた環状の取付面、を有し、
   前記液体流出口は、前記取付面の最下部を切り欠いた切欠き部であることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整弁。
3. 前記二次室は、
   前記ダイヤフラムの周縁部が取り付けられた環状の取付面と、
   前記取付面の内側に連なるテーパー面と、を有し、
   前記液体流出口は、前記テーパー面の最下部に開口した流出孔であることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整弁。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の圧力調整弁の複数個が、一体成形されていることを特徴とする圧力調整弁ユニット。
5. 媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、
   前記液体供給流路の途中に設けられた、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の圧力調整弁と、
   を備えたことを特徴とする液体吐出装置。

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