JP2024017493A

JP2024017493A - ダイアフラムポンプ及びそれを備えた液体吐出装置。

Info

Publication number: JP2024017493A
Application number: JP2022120157A
Authority: JP
Inventors: 和行吉田; Kazuyuki Yoshida
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2024-02-08
Also published as: CN117469124A; US20240035464A1

Abstract

【課題】アクチュエータを複数設けることなく、供給される流体の脈動を低減するダイアフラムポンプ及びそれを備えた液体吐出装置を提供する。【解決手段】第１の面４及びその裏面の第２の面５を有するアクチュエータ１００と、第１の面及び第２の面に接合されるダイアフラム２０３と、ダイアフラムと面し、第１の面側に形成される第１のポンプ室３０１ａと、ダイアフラムと面し、第２の面側に形成される第２のポンプ室３０１ｂと、を有し、ダイアフラムの変形により、第１のポンプ室及び第２のポンプ室の容積を変化させることで流体を流動させるダイアフラムポンプ１において、ダイアフラムが第１のポンプ室の方向に凸状に変位すると、第２のポンプ室に流体が流入し第１のポンプ室から流体が流出し、ダイアフラムが第２のポンプ室の方向に凸状に変位すると、第１のポンプ室に流体が流入し第２のポンプ室から流体が流出することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、ダイアフラムポンプ及びそれを備えた液体吐出装置に関する。

印刷機器のインク供給等の技術分野においては、高い精度で定量の液体を圧送する小型ポンプが用いられている。そのような小型ポンプとしては、いわゆるダイアフラムポンプが知られている。

ダイアフラムポンプは一般に、入力されたエネルギーを物理的な運動へと変換するアクチュエータと、アクチュエータの変形に伴って変形するダイアフラムと、ダイアフラムの変形に伴って変形するポンプ室とを備えている。ダイアフラムポンプではダイアフラムの変形に伴って、ポンプ室の容積が連続的に拡大と縮小を繰り返す。このとき、ポンプ室の圧力は減少または増加するため、ポンプの外部からポンプ室への流体の流入と、ポンプの外部への流体の流出を繰り返す。また、ダイアフラムポンプでは、流体がポンプ室に流入する流入口及び液体がポンプ室から流出する流出口に逆止弁を配置することで，一方通行の流れを作っている。この状態でダイアフラムを繰り返し動作させることにより、ポンプとして流体の吸入と排出が可能となる。

ただし、１サイクルで考えると、流体の吸入時にはポンプからの流体の排出は停止し、流体の排出時にはポンプへの流体の吸入は停止する。このため、ダイアフラムポンプにより供給される流体は脈動が起こるという課題がある。

この課題を解決するために特許文献１では、ポンプ室内をメインポンプ室及びサブポンプ室に分け、各ポンプ室をメインアクチュエータ及びサブアクチュエータにより変動させ、液体を均一に供給するダイアフラムポンプが開示されている。

特開２０１９－１１２９９２号公報

しかしながら、特許文献１のダイアフラムポンプでは、メインポンプ室及びサブポンプ室毎にアクチュエータを設ける必要が存在するため、装置が複雑化し、コストが増加する。

本発明は、上記課題を鑑み、比較的簡易な構成で、供給される流体の脈動を低減するダイアフラムポンプ及びそれを備えた液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、第１の面及びその裏面の第２の面を有するアクチュエータと、前記第１の面及び前記第２の面に接合されるダイアフラムと、前記ダイアフラムと面し、前記第１の面側に形成される第１のポンプ室と、前記ダイアフラムと面し、前記第２の面側に形成される第２のポンプ室と、を有し、前記ダイアフラムの変形により、前記第１のポンプ室及び前記第２のポンプ室の容積を変化させることで流体を流動させるダイアフラムポンプにおいて、前記ダイアフラムが前記第１のポンプ室の方向に凸状に変位すると、前記第２のポンプ室が拡張するとともに前記第１のポンプ室が収縮することで、前記第２のポンプ室に流体が流入し前記第１のポンプ室から流体が流出し、前記ダイアフラムが前記第２のポンプ室の方向に凸状に変位すると、前記第１のポンプ室が拡張するとともに前記第２のポンプ室が収縮することで、前記第１のポンプ室に流体が流入し前記第２のポンプ室から流体が流出することを特徴とする。

本発明によれば、比較的簡易な構成で、供給される流体の脈動を低減するダイアフラムポンプ及びそれを備えた液体吐出装置を提供することができる。

ダイアフラムポンプの外観斜視図。図１のＡ－Ａ′線における断面図。第１のポンプ単体の断面図。第１のポンプ単体の上面図。第１のポンプ単体の下面図。第１のポンプ単体の分解図圧電素子の伸縮時におけるダイアフラム挙動模式図。第２のポンプ室側にダイアフラムが湾曲した際における流体流れの模式図第１のポンプ室側にダイアフラムが湾曲した際における流体流れの模式図。第１のポンプ単体時における流出流量と時間の関係図。本発明のダイアフラムポンプにおける流出流量と時間の関係図。ダイアフラムポンプの配管接続模式図。ダイアフラムポンプを液体吐出装置に接続した際の配管接続模式図。ダイアフラムポンプを循環型の液体吐出装置に接続した際の配管接続模式図。第２の実施形態におけるダイアフラムポンプの断面図

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。尚、以下の実施形態は本発明事項を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。尚、同一の構成要素には同一の参照番号を付す。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係るダイアフラムポンプ１の外観斜視図である。ダイアフラムポンプの中心を通る図１におけるＡ－Ａ′線での断面図を図２に示す。ダイアフラムポンプ１は第１の面４及びその裏面の第２の面５を有するアクチュエータ１００を備えている。アクチュエータ１００は、入力されたエネルギーを物理的な運動へと変換する。アクチュエータ１００の第１の面４側には第１のポンプ２、第２の面５側には第２のポンプ３が設けられている。第１のポンプ２及び第２のポンプ３は、締結用ボルト６０１及び締結用ナット６０２によりアクチュエータ１００を挟むように締結されている。

アクチュエータ１００の第１の面４に第１のダイアフラム２０３ａが、第２の面５に第２のダイアフラム２０３ｂがそれぞれ接合されている。本実施形態では、第１のダイアフラム２０３ａと第２のダイアフラム２０３ｂとは別体となっているが、アクチュエータ１００の第１の面４及び第２の面５を覆うように一体となっていても良い。

また、本実施形態において第１のポンプ２と第２のポンプ３は、第１のダイアフラム２０３ａ及び第２のダイアフラム２０３ｂの厚みが異なる他は実質的に同様の構成となっている。すなわち、一つのダイアフラムポンプと、１８０°回転させた一つのダイアフラムポンプがアクチュエータ１００を挟んで配置された構成となっている。このように本発明は、二つのダイアフラムポンプに対してアクチュエータが一つとなっており、アクチュエータ１００の上下面夫々にダイアフラムポンプが接着固定されている。

次に、単体のダイアフラムポンプの構成について第１のポンプ２を例に説明する。図３は、第１のポンプ単体の断面図、図４は第１のポンプ単体の上面図、図５は第１のポンプ単体の下面図、図６は第１のポンプ単体の分解図である。

第１のポンプ２は、アクチュエータ１００に接続され、主にダイアフラムボディ２００、ポンプボディ３００、ジョイントボディ４００を有している。以下に各部品の構成について詳述する。

（アクチュエータ構成）
本実施形態では、アクチュエータ１００として圧電アクチュエータを例にして説明するが、アクチュエータ１００はこれに限られず、入力されたエネルギーを物理的な運動へと変換できるものであればよい。アクチュエータ１００は圧電素子１０１上に上電極１０２、下電極１０３が形成されている。上電極１０２及び下電極１０３上にはんだ１０４を介して配線１０５が接続される。配線１０５は図示していない制御ユニットに接続され、制御ユニットより所定の周波数の電圧が圧電素子１０１に上電極１０２及び下電極１０３を介して印可される。これにより圧電素子１０１は伸縮する。本実施形態では、上電極１０２及び下電極１０３は銀ペーストから形成されており、厚みは数μｍ程度であるが、上電極１０２及び下電極１０３はこれに限られず、圧電アクチュエータに電位差を与えられれば良い。

アクチュエータ１００は、ダイアフラムボディ２００に接着剤２０１を介して固定される。ダイアフラムボディ２００は接着剤２０１を充填する接着用溝２０２が形成されている。この接着用溝２０２に接着剤２０１を充填後、アクチュエータ１００を接着用溝２０２に押し込むことで接着を行う。このときアクチュエータ１００の上下面にはんだ１０４が形成されているため接着剤２０１は、はんだ１０４を覆う厚さが必要となる。本実施形態では接着剤２０１の厚みは約０．７ｍｍ程度であり、接着剤材料はエポキシ樹脂剤を用いている。これに限られず接着剤２０１は、アクチュエータ１００とダイアフラムボディ２００を固定できれば何れであってもよい。

（ダイアフラムボディ構成）
本実施形態では、ダイアフラムボディ２００は樹脂を射出成形して形成される。アクチュエータ１００と接する面側には、接着剤２０１を充填するための接着用溝２０２が形成されている。ダイアフラムボディ２００はこの接着用溝２０２の底面の厚みが薄くなっており、この部分が第１のダイアフラム２０３ａとして機能する。ダイアフラムは、アクチュエータの振動に伴って変形（振動）し、ポンプ室３０１の容積を拡大または縮小させるための振動膜である。また、ダイアフラム２０３は単層または多層のいずれで形成されていてもよい。

尚、アクチュエータ１００の第１の面４及び第２の面５にそれぞれ設けられた第１のダイアフラム２０３ａ及び第２のダイアフラム２０３ｂは厚さが異なる。これらの厚さが異なると、第１のダイアフラム２０３ａと第２のダイアフラム２０３ｂの剛性に差が生じる。この剛性の差により、圧電素子１０１の伸縮時にダイアフラムを所定の方向に湾曲させることが出来る。詳細については後述する。本実施形態では、第１のダイアフラム２０３ａと第２のダイアフラム２０３ｂの厚みは、それぞれ０．５ｍｍと０．３ｍｍである。

尚、同様の理由から、第１のダイアフラム２０３ａと第２のダイアフラム２０３ｂのように別体となっておらず、ダイアフラムが一体となっている場合であっても、第１の面４と第２の面５と接合されるダイアフラムは剛性に差が生じていることが好ましい。

（ポンプボディ構成）
本実施形態では、ポンプボディ３００は樹脂を射出成形して形成される。ポンプボディ３００は、ダイアフラムと面し、アクチュエータ１００の第１の面側に形成されるポンプ室３０１ａを有している。ポンプ室３０１ａは第１のポンプ室とも称する。尚、第２のポンプ３においては、ダイアフラムと面し、アクチュエータ１００の第２の面側に形成されるポンプ室３０１ｂを有しており、第２のポンプ室とも称する。尚、ダイアフラムと第１のポンプ室、ダイアフラムと第２のポンプ室は直接的に面している必要はなく、ダイアフラムの変位の振動が第１のポンプ及び第２のポンプに伝わるような構成であればよい。例えば、ダイアフラムとそれぞれのポンプ室の間にフィルムを有していても良い。

ポンプボディ３００とダイアフラムボディ２００との間にゴムシート５００を配置し、締結用ボルト６０１と締結用ナット６０２を利用して締結することで、第１のポンプ室３０１ａが形成される。

第１のポンプ室３０１ａに接続する流路としては、ポンプボディ入口流路３０２、ポンプボディ出口流路３０３がポンプボディ３００を貫通するように形成されている。ポンプボディ３００の第１のポンプ室が形成されている面の反対側の面は、ジョイントボディ４００と接続される。ポンプボディ３００のこちらの面には、逆止弁４０６ａが開閉できるように、入口用逆止弁開閉部３０４が形成されている。本実施形態では、ポンプボディ３００とジョイントボディ４００との接続は、レーザー溶着を用いて行う。そのため、ポンプボディ３００はレーザーの透過材となる材料から形成されていることが好ましい。

（ジョイントボディ構成）
本実施形態では、ジョイントボディ４００は樹脂を射出成形して形成される。ジョイントボディ４００はポンプボディ３００とレーザー溶着で接続される。そのため、ジョイントボディ４００のポンプボディ３００と接する面には、溶着用の溶着リブ４０１が形成されている。ジョイントボディ４００がレーザー溶着でポンプボディ３００と接続されることで、内部の密閉性が保たれる。ジョイントボディ４００は溶着によりポンプボディ３００と接続されるため、ジョイントボディ４００はレーザーの吸収剤となる材料から形成されていることが好ましい。ジョイントボディ４００のポンプボディ３００と反対側の面には、配管等を接続するための入口接続部４０４、出口接続部４０５が形成されている。

ジョイントボディ４００には、流体の流路となるポンプボディ入口流路３０２、ポンプボディ出口流路３０３と連通するように、ジョイントボディ４００を貫通するジョイントボディ入口流路４０２、ジョイントボディ出口流路４０３が形成されている。ジョイントボディ４００のうちポンプボディ３００と接する面側には、入口流路側の逆止弁４０６ａ及び出口流路側の逆止弁４０６ｂを配置するための逆止弁配置溝４０７が形成されている。さらに、ジョイントボディ出口流路４０３側には、出口用逆止弁開閉部４０８が形成されている。逆止弁４０６ａは、ポンプボディ３００に入口用逆止弁開閉部３０４が形成されており、入口用逆止弁開閉部３０４側にのみ開く構成となっている。一方、逆止弁４０６ｂは、ジョイントボディ４００に出口用逆止弁開閉部４０８が形成されており、出口用逆止弁開閉部４０８側にのみ開く構成となっている。

ここで、第１のポンプ室３０１ａに流体を流入する部分、すなわち、ポンプボディ入口流路３０２、入口用逆止弁開閉部３０４、逆止弁配置溝４０７、ジョイントボディ入口流路４０２を合わせて第１の流入口と称する。また、第１のポンプ室３０１ａから液体を流出する部分、すなわち、ポンプボディ出口流路３０３、逆止弁配置溝４０７、出口用逆止弁開閉部４０８、ジョイントボディ出口流路４０３を合わせて第１の流出口と称する。尚、第１の流入口及び第１の流出口は各構成要素全てを含んでいる必要はなく、それぞれ第１のポンプ室に流体を流入する部分と第１のポンプ室から流体を流出する部分を称している。また、第１の流入口を開閉する逆止弁４０６ａを第１の逆止弁、第１の流出口を開閉する逆止弁４０６ｂを第２の逆止弁とも称する。

第２のポンプにおいても同様であり、第２のポンプ室３０１ｂに流体を流入する部分を第２の流入口、第２のポンプ室３０１ｂから流体を流出する部分を第２の流出口と称する。また、第２の流入口を開閉する逆止弁を第３の逆止弁、第２の流出口を開閉する逆止弁を第４の逆止弁と称する。第１、第２の流入口と第１、第２の流出口の流体の流れについて、及びそれぞれの逆止弁の働きについては後に詳述する。

（第１のポンプと第２のポンプの配置）
本実施形態では、上述した第１のポンプと実質的に同様の構成の第２のポンプが、アクチュエータ１００を挟んで１８０°回転した状態で配置された構成となっている。換言すれば、第１の流入口と第２の流出口は、アクチュエータ１００を挟んで対向する位置に形成され、第１の流出口と第２の流入口は、アクチュエータ１００を挟んで対向する位置に形成されている。すなわち、第１のポンプ２と第２のポンプ３は、アクチュエータ１００を共有している。第１のポンプ２は、アクチュエータ１００の下電極１０３側に接着剤２０１を介してダイアフラムボディ２００が固定されることで形成される。同様に、第２のポンプ３は、アクチュエータ１００の上電極１０２側に接着剤２０１を介してダイアフラムボディ２００と固定されることで形成される。第１のポンプ２と第２のポンプ３の固定に用いる接着剤２０１は、同じ接着材を使用している。

固定方法としては、先に第１のポンプ側にアクチュエータ１００を接着固定しておき、第２のポンプ側の接着用溝２０２に接着剤２０１を充填し、反転させてアクチュエータ１００に対してダイアフラムボディ２００を押し付ける。このとき上下のダイアフラムボディ２００がずれないように外側から位置を制御して固定を行う。アクチュエータ１００に対して第２のポンプ３のダイアフラムボディ２００が固定されたら、ゴムシート５００、ポンプボディ３００、ジョイントボディ４００を反転した形で配置する。このときポンプボディ３００、ジョイントボディ４００はあらかじめ逆止弁を内部に封入した状態でレーザー溶着を用いて固定しておく。最後に各部に締結用ボルト６０１を通し、逆側より締結用ナット６０２を用いて締結を行う。図４に示すように、締結用ボルト６０１は円周上に４本配置される。各締結用ボルト６０１の締め付けの度合いが異なると、ダイアフラムポンプ１全体がたわみ、本来のポンプ性能が発揮されなくなる。そのため、締結用ボルト６０１の締め付け力は図示しないトルクレンチを用いて管理する必要がある。

（第１のポンプと第２のポンプの動作説明）
図７（ａ）及び図７（ｂ）は圧電素子の伸縮時におけるダイアフラムの挙動模式図である。圧電アクチュエータの圧電素子１０１に交流電圧を印可すると、圧電素子１０１は周波数に応じて伸縮を繰り返す。ダイアフラムポンプ１は、圧電素子１０１の伸縮によるダイアフラムの変形により、第１のポンプ室及び第２のポンプ室の容積を変化させることで流体を流動させるものである。ここでは、第１のポンプ２及び第２のポンプ３からなるダイアフラムポンプ１の動作と流体の流れを説明する。

初めに図７（ａ）のように、圧電素子１０１が伸びた場合について説明する。圧電素子１０１は伸びることが出来るのに対して、アクチュエータ１００に接合された第１のダイアフラム２０３ａと第２のダイアフラム２０３ｂは伸びることが出来ない。そのため、第１のダイアフラム２０３ａ及び第２のダイアフラム２０３ｂは、圧電素子１０１に引っ張られて変形する。本実施形態では、第１のダイアフラム２０３ａと第２のダイアフラム２０３ｂでは厚さがそれぞれ０．５ｍｍと、０．３ｍｍになっているため剛性が異なる。すなわち、第２のダイアフラム２０３ｂの方が変形しやすく、第１のダイアフラム２０３ａは変形しにくい。

したがって、圧電素子１０１が伸びた場合には、第１のダイアフラム２０３ａに対して、第２のダイアフラム２０３ｂより変形する方向、すなわち、第２のポンプ室３０１ｂの方向に凸状に変位する。このとき、第１のポンプ室３０１ａが拡張するとともに第２のポンプ室３０１ｂが縮小する。

図８に、第２のポンプ室側にダイアフラムが湾曲した際における流体流れの模式図を示す。初めに、第１のポンプ２内の流体の流れを説明する。第１のポンプ室３０１ａが拡張するとともに第２のポンプ室３０１ｂが縮小すると、第１のポンプ室３０１ａ内の圧力は小さくなる。これにより、第１の流入口を閉じていた第１の逆止弁４０６ａは開き、第１の流出口を閉じていた逆止弁４０６ｂは開かない。したがって、第１のポンプ室３０１ａに第１の流入口から流体が流入し、第１の流出口からは流体が流出しない。

次に、第２のポンプ３内の流体の流れを説明する。第１のポンプ室３０１ａが拡張するとともに第２のポンプ室３０１ｂが縮小すると、第２のポンプ室３０１ｂ内の圧力は大きくなる。これにより、第２の流出口を閉じていた第４の逆止弁４０６ｄは開き、第２の流入口を閉じていた第３の逆止弁４０６ｃは開かない。したがって、第２の流出口を通って第２のポンプ室３０１ｂから流体が流出し、第２の流入口からは流体が流入しない。

以上より、ダイアフラムが第２のポンプ室の方向に凸状に変位すると、第１のポンプ室が拡張するとともに第２のポンプ室が収縮することで、第１のポンプ室に流体が流入し第２のポンプ室から流体が流出する。

次に、図７Ａの状態から図７Ｂのように、圧電素子１０１が縮んだ場合について説明する。圧電素子１０１が縮むことが出来るのに対して、アクチュエータ１００に接合された第１のダイアフラム２０３ａ及び第２のダイアフラム２０３ｂは縮むことが出来ない。そのため、圧電素子１０１が縮んだ場合も伸びた場合と同様に、第１のダイアフラム２０３ａ及び第２のダイアフラム２０３ｂは、圧電素子１０１に引っ張られ変形する。本実施形態では、第１のダイアフラム２０３ａは第２のダイアフラム２０３ｂよりも厚みが大きく、剛性が強いが、圧電素子が図７（ａ）の状態から図７（ｂ）の状態になる際には、それぞれのダイアフラムに慣性が働く。そのため、初めに圧電素子が伸びた場合に、第２のポンプ室側にダイアフラムが凸状に変位したのに対して、次に圧電素子が縮んだ場合には、第１のポンプ室の方向にダイアフラムが凸状に変位する。このとき、第２のポンプ室３０１ｂが拡張するとともに第１のポンプ室３０１ａが縮小する。

図９に、第１のポンプ室側にダイアフラムが湾曲した際における流体流れの模式図を示す。初めに、第１のポンプ２内の流体の流れを説明する。第２のポンプ室３０１ｂが拡張するとともに第１のポンプ室３０１ａが収縮すると、第１のポンプ室３０１ａ内の圧力は大きくなる。これにより、第１の流入口を開いていた第１の逆止弁４０６ａは閉じ、第１の流出口を閉じていた第２の逆止弁４０６ｂは開く。したがって、第１の流入口から第１のポンプ室３０１ａへの流体の流入は中断され、第１の流出口から第１のポンプ室３０１ａ内の流体が流出する。

次に、第２のポンプ３内の流体の流れを説明する。第２のポンプ室３０１ｂが拡張するとともに第１のポンプ室３０１ａが縮小すると、第２のポンプ室５内の圧力は小さくなる。これにより、第２の流入口を閉じていた第３の逆止弁４０６ｃは開き、第２の流出口を開いていた第４の逆止弁４０６ｄは閉じる。したがって、第２の流入口を通って第２のポンプ室３０１ｂに流体が流入し、第２の流出口から第２のポンプ室３０１ｂ内の流体の流出は中断される。

以上より、ダイアフラムが第１のポンプ室の方向に凸状に変位すると、第２のポンプ室が拡張するとともに第１のポンプ室が収縮することで、第２のポンプ室に流体が流入し第１のポンプ室から流体が流出する。

次に、流体供給先へダイアフラムポンプ１から流出する流体の流量と時間の関係を説明する。初めに、図１０に第１のポンプ単体時の流出流量と時間の関係図を示す。上述したように第１のポンプ２単体の場合、ダイアフラム２０３ａが第１のポンプ室３０１ａを拡張する方向に凸状に変位するとき、第１の流入口を開閉する第１の逆止弁４０６ａは開き、第１の流出口を開閉する第２の逆止弁４０６ｂは閉まる。一方、ダイアフラム２０３ａが第１のポンプ室３０１ａを縮小する方向に凸状に変位するとき、第１の流入口を開閉する第１の逆止弁４０６ａは閉まり、第１の流出口を開閉する第２の逆止弁４０６ｂは開く。したがって、第１のポンプ２に流体が流入するとき、流体の流出は中断され、第１のポンプ２から流体が流出するとき、流体の流入は中断される。そのため、図１０のように時間の経過に伴い、第１のポンプ２から流出する流体の流量は脈動する。

図１１に本発明のダイアフラムポンプにおける流出流量と時間の関係図を示す。上述したように、ダイアフラムが第２のポンプ室３０１ｂの方向に凸状に変位すると、第１のポンプ室３０１ａが拡張するとともに第２のポンプ室が収縮することで、第１のポンプ室から流体は流出せずに、第２のポンプ室から流体が流出する。一方、ダイアフラムが第１のポンプ室３０１ａの方向に凸状に変位すると、第２のポンプ室３０１ｂが拡張するとともに第１のポンプ室が収縮することで、第２のポンプ室から流体は流出せずに、第１のポンプ室から流体が流出する。したがって、圧電素子１０１が伸縮するとき、第１のポンプ２または第２のポンプ３の何れかから流体が流出することになる。換言すると、本発明のダイアフラムポンプ１は、図１１のように時間の経過に伴い流出する流量が変化しないため、アクチュエータを複数設ける必要なく、比較的簡易な構成でダイアフラムポンプ１から供給される流体の脈動を低減することが出来る。

（ダイアフラムポンプの接続先）
次に、第１のポンプ２と第２のポンプ３が、流体供給元及び流体供給先とどのように接続されるかを説明する。図１２に本発明の実施形態に係るダイアフラムポンプの配管接続構成を説明する模式図を示す。配管接続をわかりやすく説明するために第１のポンプ２と第２のポンプ３とを分離した構成で説明する。流体供給元８０１は第１のポンプ及び第２のポンプとそれぞれ第１の流入口４１１及び第２の流入口４１３を介して接続する。すなわち、流体供給元８０１から第１の流入口４１１及び第２の流入口４１３を介してそれぞれ第１のポンプ２及び第２のポンプ３に流体が流入する。また、第１の流出口４１２及び第２の流出口４１４は流体供給先と接続している。すなわち、第１のポンプ２及び第２のポンプ３は、第１の流出口４１２及び第２の流出口４１４を介して流体供給先８０２に流体を流出する。

図１３は、ダイアフラムポンプ１を液体吐出装置８００に接続した際の配管接続模式図である。図１３では、流体供給元が液体を貯留するサブタンク（液体貯留部）８０３であり、流体供給先が液体を吐出するための液体吐出ヘッド８０４である。図１３では液体吐出装置８００は、筐体８０５の内部に液体吐出ヘッド８０４及び液体貯留部８０３を備えているが、液体貯留部は筐体８０５の内部にあっても外部にあってもよい。本発明のダイアフラムポンプ１は、液体吐出ヘッド８０４の外部であり、筐体８０５の内部に設けられている。

ダイアフラムポンプ１は液体貯留部８０３及び液体吐出ヘッド８０４と接続している。具体的には、液体吐出装置８００は、第１の流入口４１１と液体貯留部８０３を接続する第１の流入流路７０１及び第２の流入口４１３と液体貯留部８０３を接続する第２の流入流路７０３を有している。つまり、液体貯留部８０３の液体は、第１の流入流路７０１及び第２の流入流路７０３を介してそれぞれ第１のポンプ２及び第２のポンプ３に流入する。また、第１のポンプ２及び第２のポンプ３から流出した液体は、それぞれ第１の流出流路７０２及び第２の流出流路７０４を介して、液体吐出ヘッド８０４に供給される。

本発明におけるダイアフラムポンプ１を液体吐出装置８００に設けることで、液体吐出ヘッド８０４に供給される液体のポンプによる脈動を低減することが出来る。

図１４は、本発明におけるダイアフラムポンプ１を循環型の液体吐出装置に接続した際の配管接続模式図である。図１３と異なる点は、液体吐出ヘッドから吐出されなかった液体を回収する回収流路７０５を備えている。これにより、液体吐出ヘッド８０４から吐出されなかった液体は、回収流路７０５を通って、再びダイアフラムポンプ１に流入する。液体吐出装置８００において液体が循環することで、液体の増粘の低減やインクに含まれる顔料の沈降を抑制することが出来る。また液体を吐出する吐出口近傍の領域（圧力室等）を循環することで吐出不良を低減することができる。

図１４では、回収流路７０５は一端が液体吐出ヘッド８０４と接続され、他端が液体貯留部８０３と接続しているが、他端の接続先はこれに限られない。すなわち、液体吐出ヘッド８０４を下流と見たときに、ダイアフラムポンプ１よりも上流に回収流路７０５の他端が接続されていればよい。例えば、回収流路７０５の他端は、第１の流入流路７０１または第２の流入流路７０３と接続しても良い。

また、液体吐出装置８００は、液体を吐出する液体吐出ヘッド８０４を備える液体吐出ヘッドユニットを有し、液体吐出ヘッドユニットがダイアフラムポンプ１を有する構成となっていてもよい。すなわち、液体吐出ヘッド８０４とダイアフラムポンプ１が一体構成となって、液体吐出ユニットを形成する構成となってもよい。このような構成の場合、液体吐出ヘッド８０４とダイアフラムポンプ１の距離を近づけることができ、効率的に液体を循環させることが出来る。また、従来のダイアフラムポンプを液体吐出ヘッド８０４と一体にした場合には、液体供給量の脈動を抑制するために圧力調整機構を設ける必要があった。一方、本発明のダイアフラムポンプ１は、上述の通り圧力調整機構を設けずとも液体供給量の脈動を抑制できる。これにより、ダイアフラムポンプ１が液体吐出ヘッド８０４と一体となった液体吐出ヘッドユニットの小型化が可能になるため、本発明はダイアフラムポンプと液体吐出ヘッドが一体となった液体吐出装置に好適である。

また、上述のように、本発明のダイアフラムポンプは液体吐出ヘッドユニットの小型化が可能なため、液体吐出ヘッドユニットを搭載する搭載部（キャリッジ）を有し、搭載部が記録媒体に対して往復移動するいわゆるシリアル型の液体吐出装置により好適である。

以上の構成によれば、本発明のダイアフラムポンプは、圧電素子１０１が伸縮するときにおいて、第１のポンプ２または第２のポンプ３のいずれかが流体を流出する。したがって、アクチュエータを複数設けることなく、比較的簡易な構成でポンプから供給される流体の脈動を低減することが出来る。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態におけるダイアフラムポンプの構成を説明する。尚、以降の説明においては、主として第１の実施形態と異なる部分のみを説明し、第１の実施形態と同様の部分については説明を省略する。

図１５に第２の実施形態におけるダイアフラムポンプの構成を示す。第１の実施形態では、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムの厚みを変えることで、各ダイアフラムの剛性を異ならせている。

一方、第２の実施形態では、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムの厚みは実質的に同じとし、互いの材質を異ならせることにより剛性に差を設けている。第２の実施形態では、第１のダイアフラムとして厚さ０．２ｍｍの金属板を用いており、第２のダイアフラムとして厚さ０．２ｍｍの樹脂板を用いている。上述のように、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの剛性に差が生じていると、圧電素子１０１の伸縮に応じて、所定の方向にダイアフラムを凸状に変位させることができる。ただし、第１のダイアフラムの剛性が大きすぎると、圧電素子１０１の変位に伴うダイアフラムの変位が小さくなってしまうため、ダイアフラムポンプ１の流体の流入及び流出効率が下がってしまう。そのため、金属板としては黄銅板２０４が好ましい。黄銅板２０４の縦弾性係数は１００ＧＰａなのに対し、樹脂材の縦弾性係数は材料にもよるが約１０ＧＰａ以下となるため、黄銅板は金属板として好適である。換言すると、金属板と樹脂材料の組み合わせとしては、剛性が大き過ぎない金属板と、ダイアフラムとなり得る程度の剛性を備える樹脂材料と、を採用することが好ましい。黄銅板２０４は、ダイアフラムボディ２００に設けられた黄銅板接着溝２０５に充填された接着剤２０１によって接着固定される。

また、上述した各実施形態における構成を適宜組み合わせた形態も適用可能である
以上、本発明を整理すると、本発明は以下の構成を含むものである。

（構成１）
第１の面及びその裏面の第２の面を有するアクチュエータと、前記第１の面及び前記第２の面に接合されるダイアフラムと、前記ダイアフラムと面し、前記第１の面側に形成される第１のポンプ室と、前記ダイアフラムと面し、前記第２の面側に形成される第２のポンプ室と、を有し、前記ダイアフラムの変形により、前記第１のポンプ室及び前記第２のポンプ室の容積を変化させることで流体を流動させるダイアフラムポンプにおいて、前記ダイアフラムが前記第１のポンプ室の方向に凸状に変位すると、前記第２のポンプ室が拡張するとともに前記第１のポンプ室が収縮することで、前記第２のポンプ室に流体が流入し前記第１のポンプ室から流体が流出し、前記ダイアフラムが前記第２のポンプ室の方向に凸状に変位すると、前記第１のポンプ室が拡張するとともに前記第２のポンプ室が収縮することで、前記第１のポンプ室に流体が流入し前記第２のポンプ室から流体が流出することを特徴とするダイアフラムポンプ。

（構成２）
前記第１のポンプ室に流体を流入する第１の流入口と、前記第１のポンプ室から流体を流出する第１の流出口と、前記第２のポンプ室に流体を流入する第２の流入口と、前記第２のポンプ室から流体を流出する第２の流出口と、を有する構成１に記載のダイアフラムポンプ。

（構成３）
前記第１の流入口を開閉する第１の逆止弁と、前記第１の流出口を開閉する第２の逆止弁と、前記第２の流入口を開閉する第３の逆止弁と、前記第２の流出口を開閉する第４の逆止弁と、を有する構成２に記載のダイアフラムポンプ。

（構成４）
前記ダイアフラムが前記第１のポンプ室の方向に凸状に変位すると、前記第２の逆止弁及び前記第３の逆止弁は開き、且つ前記第１の逆止弁及び前記第４の逆止弁は閉まり、前記ダイアフラムが前記第２のポンプ室の方向に凸状に変位すると、前記第１の逆止弁及び前記第４の逆止弁は開き、且つ前記第２の逆止弁及び前記第３の逆止弁は閉まる構成３に記載のダイアフラムポンプ。

（構成５）
前記ダイアフラムは、前記第１の面に接合される第１のダイアフラムと、前記第２の面に接合される第２のダイアフラムと、を含む構成１乃至４のいずれか１つに記載のダイアフラムポンプ。

（構成６）
前記第１の流入口と前記第２の流出口は、前記アクチュエータを挟んで対向する位置に形成され、前記第１の流出口と前記第２の流入口は、前記アクチュエータを挟んで対向する位置に形成されている構成２乃至４のいずれか１つに記載のダイアフラムポンプ。

（構成７）
前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとは、剛性が異なる構成５に記載のダイアフラムポンプ。

（構成８）
前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとは、厚さが異なる構成５または７に記載のダイアフラムポンプ。

（構成９）
前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとは、材質が異なる構成７または８に記載のダイアフラムポンプ。

（構成１０）
前記第１のダイアフラムは金属板で構成され、前記第２のダイアフラムは樹脂板で構成される構成７乃至９のいずれか１つに記載のダイアフラムポンプ。

（構成１１）
前記第１のダイアフラムは黄銅板で構成される構成７乃至１０のいずれか１つに記載のダイアフラムポンプ。

（構成１２）
前記アクチュエータは圧電アクチュエータである構成１乃至１１のいずれか１つに記載のダイアフラムポンプ。

（構成１３）
液体を吐出するための液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドを内部に備える筐体と、液体を貯留する液体貯留部と、前記液体吐出ヘッドの外部であり、前記筐体の内部に設けられた構成２乃至４のいずれか１つに記載のダイアフラムポンプと、を有することを特徴とする液体吐出装置。

（構成１４）
前記第１の流入口と前記液体貯留部を接続する第１の流入流路と、前記第２の流入口と前記液体貯留部を接続する第２の流入流路と、前記第１の流出口から前記液体吐出ヘッドに液体を流出する第１の流出流路と、前記第２の流出口から前記液体吐出ヘッドに液体を流出する第２の流出流路と、をさらに有する構成１３に記載の液体吐出装置。

（構成１５）
前記液体吐出ヘッドから吐出されなかった液体を回収する回収流路をさらに有する構成１３または１４に記載の液体吐出装置。

（構成１６）
液体を吐出する液体吐出ヘッドを備える液体吐出ヘッドユニットを有する液体吐出装置であって、前記液体吐出ヘッドユニットは、構成２乃至４のいずれか１つに記載のダイアフラムポンプを有することを特徴とする液体吐出装置。

（構成１７）
前記第１の流出口及び前記第２の流出口は液体吐出ヘッドに液体を流出し、
前記第１の流入口及び前記第２の流入口は前記液体吐出ヘッドから液体を流入する構成１６に記載の液体吐出装置。

（構成１８）
前記液体吐出ヘッドユニットを搭載する搭載部を有し、前記搭載部は記録媒体に対して往復移動する構成１６または１７に記載の液体吐出装置。

１ダイアフラムポンプ
４第１の面
５第２の面
１００アクチュエータ
２０３ダイアフラム
２０３ａ第１のダイアフラム
２０３ｂ第２のダイアフラム
３０１ポンプ室
３０１ａポンプ室（第１のポンプ室）
３０１ｂポンプ室（第２のポンプ室）
４０６逆止弁
４０６ａ第１の逆止弁
４０６ｂ第２の逆止弁
４０６ｃ第３の逆止弁
４０６ｄ第４の逆止弁

Claims

第１の面及びその裏面の第２の面を有するアクチュエータと、
前記第１の面及び前記第２の面に接合されるダイアフラムと、
前記ダイアフラムと面し、前記第１の面側に形成される第１のポンプ室と、
前記ダイアフラムと面し、前記第２の面側に形成される第２のポンプ室と、を有し、
前記ダイアフラムの変形により、前記第１のポンプ室及び前記第２のポンプ室の容積を変化させることで流体を流動させるダイアフラムポンプにおいて、
前記ダイアフラムが前記第１のポンプ室の方向に凸状に変位すると、前記第２のポンプ室が拡張するとともに前記第１のポンプ室が収縮することで、前記第２のポンプ室に流体が流入し前記第１のポンプ室から流体が流出し、
前記ダイアフラムが前記第２のポンプ室の方向に凸状に変位すると、前記第１のポンプ室が拡張するとともに前記第２のポンプ室が収縮することで、前記第１のポンプ室に流体が流入し前記第２のポンプ室から流体が流出することを特徴とするダイアフラムポンプ。
前記第１のポンプ室に流体を流入する第１の流入口と、
前記第１のポンプ室から流体を流出する第１の流出口と、
前記第２のポンプ室に流体を流入する第２の流入口と、
前記第２のポンプ室から流体を流出する第２の流出口と、
を有する請求項１に記載のダイアフラムポンプ。
前記第１の流入口を開閉する第１の逆止弁と、
前記第１の流出口を開閉する第２の逆止弁と、
前記第２の流入口を開閉する第３の逆止弁と、
前記第２の流出口を開閉する第４の逆止弁と、
を有する請求項２に記載のダイアフラムポンプ。
前記ダイアフラムが前記第１のポンプ室の方向に凸状に変位すると、前記第２の逆止弁及び前記第３の逆止弁は開き、且つ前記第１の逆止弁及び前記第４の逆止弁は閉まり、
前記ダイアフラムが前記第２のポンプ室の方向に凸状に変位すると、前記第１の逆止弁及び前記第４の逆止弁は開き、且つ前記第２の逆止弁及び前記第３の逆止弁は閉まる請求項３に記載のダイアフラムポンプ。
前記ダイアフラムは、前記第１の面に接合される第１のダイアフラムと、前記第２の面に接合される第２のダイアフラムと、を含む請求項１に記載のダイアフラムポンプ。
前記第１の流入口と前記第２の流出口は、前記アクチュエータを挟んで対向する位置に形成され、
前記第１の流出口と前記第２の流入口は、前記アクチュエータを挟んで対向する位置に形成されている請求項２に記載のダイアフラムポンプ。
前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとは剛性が異なる請求項５に記載のダイアフラムポンプ。
前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとは厚さが異なる請求項７に記載のダイアフラムポンプ。
前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとは材質が異なる請求項７に記載のダイアフラムポンプ。
前記第１のダイアフラムは金属板で構成され、
前記第２のダイアフラムは樹脂板で構成される請求項９に記載のダイアフラムポンプ。
前記第１のダイアフラムは黄銅板で構成される請求項１０に記載のダイアフラムポンプ。
前記アクチュエータは圧電アクチュエータである請求項１に記載のダイアフラムポンプ。
液体を吐出するための液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドを内部に備える筐体と、
液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体吐出ヘッドの外部であり、前記筐体の内部に設けられた請求項２に記載のダイアフラムポンプと、を有することを特徴とする液体吐出装置。
前記第１の流入口と前記液体貯留部を接続する第１の流入流路と、
前記第２の流入口と前記液体貯留部を接続する第２の流入流路と、
前記第１の流出口から前記液体吐出ヘッドに液体を流出する第１の流出流路と、
前記第２の流出口から前記液体吐出ヘッドに液体を流出する第２の流出流路と、
をさらに有する請求項１３に記載の液体吐出装置。
前記液体吐出ヘッドから吐出されなかった液体を回収する回収流路をさらに有する請求項１３または１４に記載の液体吐出装置。
液体を吐出する液体吐出ヘッドを備える液体吐出ヘッドユニットを有する液体吐出装置であって、
前記液体吐出ヘッドユニットは請求項２に記載のダイアフラムポンプを有することを特徴とする液体吐出装置。
前記第１の流出口及び前記第２の流出口は液体吐出ヘッドに液体を流出し、
前記第１の流入口及び前記第２の流入口は前記液体吐出ヘッドから液体を流入する請求項１６に記載の液体吐出装置。
前記液体吐出ヘッドユニットを搭載する搭載部を有し、
前記搭載部は記録媒体に対して往復移動する請求項１６または１７に記載の液体吐出装置。