JP5149455B2

JP5149455B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP5149455B2
Application number: JP2012168830A
Authority: JP
Inventors: 亘司丸山
Original assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
Current assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2029-01-14
Also published as: JP2012232595A

Description

本発明は、インクが貯留されたインク貯留部とインクを吐出するプリンタヘッドとを繋ぐインク供給路に介装されてプリンタヘッドに供給されるインクの圧力を調圧するインクジェットプリンタ用の調圧弁に関する。

大型のポスターやのぼり等を製作するために用いられる工業用のインクジェットプリンタは、単位時間当たりのインク消費量が極めて多いため、容量の大きなインク貯留部（インクタンク等）を装置本体側に設け、このインク貯留部とキャリッジに設けられたプリンタヘッドとの間を樹脂製チューブ等により接続してインクを供給するように構成される。この際、プリンタヘッドへのインク供給圧力は、プリンタヘッドによるインクの吐出作用を阻害することなくインクの漏出を防止するため、ノズルにおいてインク液面がメニスカスを形成する所定の微負圧となるように設定することが求められる。そのための手段として、インク貯留部におけるインクの液面高さがノズルの高さよりも幾分低くなるように構成した水頭方式と、インク貯留部とプリンタヘッドとを繋ぐインク供給路の経路途上に調圧弁を設け、調圧弁よりもプリンタヘッド側の圧力が微負圧になるように構成した調圧弁方式とが知られている。

調圧弁方式において用いられる調圧弁は、基体となるケース部材の一側面側に設けられてプリンタヘッドに接続される負圧発生部と、仕切壁を挟むケース部材の他側面側に設けられてインク貯留部に接続される封止弁とを主要な要素として構成される。負圧発生部は、ケース部材の一側面側に設けられた第１凹部および第１凹部を覆う可撓部材により形成されてプリンタヘッドに繋がる負圧室と、可撓部材に固着された受圧部材と、受圧部材を負圧室の外方に付勢する受圧付勢手段とからなり、封止弁は、ケース部材の他側面側に第１凹部と同軸上に設けられた第２凹部および第２凹部を覆う遮蔽部材により形成されてインク貯留部に繋がる圧力室と、この圧力室に設けられて負圧室と連通する開口を介して受圧部材と係脱し開口を開閉する弁体と、弁体を閉弁方向に付勢する弁付勢手段とから構成される（例えば、特許文献１を参照）。

このような調圧弁では、受圧付勢手段により付勢された受圧部材が可撓部材を外方に張り出して負圧室の容積を拡大させるように作用し、これにより負圧室につながるプリンタヘッドからインクが吸い上げられて微負圧が生じるようになっている。プリンタヘッドからインクが吐出されて負圧室内のインクが消費され負圧が増大すると、大気圧との差圧により可撓部材が負圧室の内方に撓んで付勢力に抗して受圧部材を移動させ、受圧部材が弁体を押圧して封止弁を開弁させる。そのため圧力室のインクが開口を通って負圧室に供給され、これらの作用によってインクの消費に応じた量のインクが負圧室に供給され、かつ調圧弁の出口圧力、すなわちプリンタヘッド側のインク供給路の圧力が所定の微負圧に維持されるようになっている。

特開２００７−７６３７３号公報

上記のようなインクジェットプリンタ用の調圧弁には、プリンタヘッドによるインクの吐出作用を阻害することなく、ノズルからのインクの漏出を防止する機能が求められることから、インク貯留部から導かれるインクの圧力を−０．５〜−４kPa程度の狭い圧力範囲の所定負圧（以下、「ヘッド供給圧」という）に調圧して、プリンタヘッドに供給することが求められる。そして、このヘッド供給圧とインク供給との関係は、大気圧との差圧が作用する可撓部材の受圧面積、受圧付勢手段の付勢力、インク貯留部に貯留されたインクの液圧が作用する弁体の受圧面積、弁付勢手段の付勢力を主要な因子として規定される。

ところが、ばねに代表される受圧付勢手段や弁付勢手段が発生する付勢力は、各付勢手段の個体差や組みつけ状態によってばらつきがあり、付勢力を低下させた付勢手段を安定的に構成（製造）することは極めて難しい。このような場合に、ヘッド供給圧が前記範囲を超えてさらに低圧（例えば−５kPa）になると、ノズルにおいてメニスカスが破壊されて吐出不能になったり、インクに溶存する微細な空気が負圧室内で気泡となってヘッド供給圧が変動しインク吐出が不安定化したりするおそれが生じる。そのため、受圧付勢手段や弁付勢手段が発生する付勢力のばらつきやインク貯留部に貯留されたインクの液圧変動に対する許容範囲（マージン）を大きく取ろうとすれば、可撓部材の受圧面積を拡大せざるを得ず、調圧弁が大型化するという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、調圧弁を大型化することなく、より高いヘッド供給圧でも安定的にインク供給が可能なインクジェットプリンタ用の調圧弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、インクが貯留されたインク貯留部とインクを吐出するプリンタヘッドとを繋ぐインク供給路に介装されて前記プリンタヘッドに供給されるインクの圧力を調整するインクジェットプリンタ用の調圧弁であって、基体となるケース部材は、第１凹部および前記第１凹部を覆う可撓部材により形成されて前記プリンタヘッドに繋がると共に当該プリンタヘッドに負圧を付与する負圧室と、第２凹部および前記第２凹部を覆う遮蔽部材により形成されて前記インク貯留部に繋がる圧力室とを備え、前記ケース部材には、一側面側および他側面側の間に仕切壁が設けられると共に、該仕切壁に対して前記一側面側に前記負圧室および前記圧力室が並設され、前記仕切壁は、前記負圧室および前記圧力室それぞれの底部を構成し、該仕切壁を貫通して前記負圧室の底部に開口形成される第１開口と、該仕切壁を貫通して前記圧力室の底部に開口形成される第２開口とが、貫通方向を同じくして設けられており、さらに、前記ケース部材には、前記仕切壁に対して前記他側面側に、前記負圧室に形成された第１開口および前記圧力室に形成された第２開口をインクが流通可能に連通した連絡流路室が設けられ、前記連絡流路室内には、一端が前記可撓部材に固着された受圧部材と前記第１開口を介して係脱する第１係合部と、他端が前記第２開口を開閉する弁体と該第２開口を介して係脱する第２係合部と、前記第１係合部および前記第２係合部の間に配設された揺動支点とを有する作動杆が設けられており、前記受圧部材が前記負圧室の容積の減少に伴って移動されたときに、前記第１係合部が前記受圧部材に押圧されて前記作動杆が揺動し前記第２係合部が前記弁体を開弁方向に移動させるように構成され、前記アーム部における、前記揺動支点と前記第１係合部とを結ぶ前記第１アーム部の長さを、前記揺動支点と前記第２係合部とを結ぶ第２アーム部の長さよりも大きく設定されてインクジェットプリンタ用の調圧弁が構成される。

なお、本発明において、前記作動杆は、前記第１アーム部の長さＬａと前記第２アーム部の長さＬｂとの比がＬａ：Ｌｂ＝１．２：１〜３：１であるように構成することが好ましい。

本発明によれば、調圧弁を大型化することなく、付勢手段のばらつきやインクの液圧変動に対する許容範囲（マージン）を大きくとることができ、より高いヘッド供給圧でも安定的にインク供給が可能なインクジェットプリンタ用の調圧弁を提供することができる。

本発明に係る調圧弁の主要構造を示す代表断面図（図５中のＩ−Ｉ矢視の断面図）である。本発明の適用例として示すインクジェットプリンタの正面図である。インク供給路の概略図である。ケース部材の側面を覆うフィルムを取り外した状態で内部構造を示す一側面側の斜視図である。ケース部材の側面を覆うフィルムを取り外した状態で内部構造を示す他側面側の斜視図である。ケース部材の構成を示す一側面側の斜視図である。ケース部材の構成を示す他側面側の斜視図である。図１と同様の断面図であり、受圧部材が負圧室の外方に張り出された状態(ａ)と、負圧室の内方に引き込まれた状態(ｂ)とを示す説明図である。連携機構を構成する作動杆の斜視図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る調圧弁を適用したインクジェットプリンタの一例として、印刷対象面に沿った直交二軸のうち、一軸を印刷媒体移動、他の一軸をプリンタヘッド移動とした構成形態のインクジェットプリンタ（以下、プリンタ装置と称する）Ｐを図２に示しており、この図を参照してプリンタ装置の概要構成について説明する。なお、この概要説明では、図２の配置姿勢に基づき上下左右を規定し、紙面直行の手前側を前方、裏面側を後方と称して説明する。

プリンタ装置Ｐは、全体として矩形箱状をなし描画機能を果たすボディ部１と、このボディ部１を支持する左右の脚部２ａ，２ｂからなる支持脚２とを備えて構成される。ボディ部１は、下ボディ部１２と、この下ボディ部１２の右側に設けられた右ボディ部１３および左側に設けられた左ボディ部１４と、下ボディ部１２の上方に離間して平行に延び左右ボディ部１４，１３を繋ぐ上ボディ部１５などからなり、これらのボディ部１２，１３，１４，１５に囲まれて印刷媒体Ｍを前後に挿通させる横長窓状のメディア挿通部１１が形成される。

メディア挿通部の下側に位置する下ボディ部１２の上面には、左右に延びてプラテン１２ａが設けられるとともに、このプラテン１２ａに上部周面が露出して円筒状のメディア送りローラが設けられており（不図示）、プラテン１２ａ上に印刷媒体Ｍが載置され、上ボディ部１５の下面側に設けられたピンチローラ１５ａに押さえつけられた状態で、メディア送りローラを回転させることにより印刷媒体Ｍが前後方向に搬送されるように構成される。

上ボディ部１５の内部には、いずれも詳細図示を省略するが、メディア挿通部１１の上方に位置して左右に延びるガイドレールが取り付けられ、このガイドレールに嵌合するスライドブロックを介してキャリッジが左右に移動自在に設けられる。キャリッジには、複数のノズル列を有するプリンタヘッドがプラテン１２ａと対向して取り付けられるとともに、上ボディ部１５および左右ボディ部にキャリッジを移動させるキャリッジ移動機構が設けられており、プラテン１２ａに支持された印刷媒体Ｍの上方をプリンタヘッドが左右往復移動されるように構成される。

右ボディ部１３には、前面側に操作スイッチ類や表示装置類が設けられ、右ボディ部と隣接する下部ボディ部１２に、インク交換時の吸引作動やプリンタヘッドの洗浄等を行うメンテナンスステーションが設けられている。左ボディ部１４の上部には、複数の受容スロットを有する箱状のカートリッジ取付部１６が設けられており、このカートリッジ取付部１６の各受容スロットに、インク貯留部であるカートリッジ式のインクタンク１８が前面側から着脱可能になっている。図３にインク供給路の概略図を示すように、各受容スロット１６ａの奥部には、インクタンク１８側のインク供給口と嵌脱自在な接続部１９が設けられており、受容スロット１６ａにインクタンク１８が装着されたときに、接続部１９がインクタンク１８と接続してタンク内部に貯留されたインクがプリンタ装置に受け入れられる。接続部１９には、柔軟性を有する樹脂製のインクチューブ２１が接続されて左ボディ部１４および上ボディ部１５内を延び、キャリッジ３０に設けられたプリンタヘッド３５に繋がるインク供給路２０が形成される。

ここで、プリンタ装置Ｐでは、カートリッジ取付部１６が左ボディ部１４の上部に設けられてインクタンク１８に貯留されたインクの液面がキャリッジ３０に設けられたプリンタヘッド３５のノズル面３５ａよりも高い位置に配設される。すなわち、インクチューブ２１の下流端には、インクタンク１８の液面との高さの差（水頭）に応じた加圧力が作用する。インクタンク１８がプリンタヘッド３５より低い位置に装着されるものであっても、インクタンクを加圧してインクを圧送するような形態のプリンタにおいて同様である。

プリンタ装置Ｐでは、プリンタヘッド３５へのインクの供給圧力を微負圧にするため、インクタンク１８とプリンタヘッド３５とを繋ぐインク供給路２０に、インクの圧力を調整する調圧弁（加圧ダンパとも称される）１００が設けられている。本実施形態においては、キャリッジ３０に調圧弁１００を設け、この調圧弁１００の入力ポート１０１にインクチューブ２１を介してインクタンク１８が接続され、調圧弁１００の出力ポート１０２にヘッド供給ライン２２を介してプリンタヘッド３５が接続される。

図１および図４〜図７に、調圧弁１００の構成例を示す。ここで、図１は調圧弁１００の主要構造を示す代表断面図（図５に付記したＩ−Ｉ矢視の断面図）、図４および図５は、ケース部材の側面を覆うフィルムを取り外した状態で内部構造を示す一側面側の斜視図および他側面側の斜視図、図６および図７はケース部材の構成を示す一側面側の斜視図および他側面側の斜視図である。なお、以降では、説明の便宜上、各図中に付記した矢印Ｆ，Ｒ，Ｕの指す方向をそれぞれ前方、右方、上方として説明する。なお、調圧弁１００の配設姿勢は、上下方向を除いて適宜設定することができる。

調圧弁１００は、この調圧弁１００の基体となるケース部材１１０と、このケース部材１１０に設けられてプリンタヘッド３５に接続される負圧発生部１３０と、ケース部材１１０に設けられてインクタンク１８に接続される封止弁１５０と、負圧発生部１３０と封止弁１５０とを連携させる連携機構１７０とを備えて構成される。

ケース部材１１０は、右左からの側面視における外形形状が、上下および前後の外周壁１１１（上外周壁１１１Ｕ，下外周壁１１１Ｄ，前外周壁１１１Ｆ，後外周壁１１１Ｒ）に囲まれた横長の長方形で、厚さが薄い矩形箱状をなし、厚さ方向の中間部で仕切壁１１２により仕切られた表裏（左右）二層の構成になっている。

調圧弁１００は、この二層構成を利用して、それぞれ負圧発生部１３０、封止弁１５０、および連携機構１７０からなる調圧弁のユニットを二組設けた構成としている。この二組の調圧弁のユニットについて、一方に符号Ａを付して第１調圧ユニット１００Ａ、他方に符号Ｂを付して第２調圧ユニット１００Ｂと表記し、各調圧ユニットの構成部を識別する際には、例えば、第１調圧ユニット１００Ａの負圧発生部を１３０Ａ、第２調圧ユニット１００Ｂの負圧発生部を１３０Ｂのように、対応する符号Ａまたは符号Ｂを付して表記する。

仕切壁１１２を挟むケース部材の右側面側（一側面側）には、前方上部に第１調圧ユニット１００Ａの負圧発生部１３０Ａ、その下側に第１調圧ユニットの封止弁１５０Ａが設けられ、これらと隣接する前後中間部には第２調圧ユニット１００Ｂの連携機構１７０Ｂ、後部には第２調圧ユニット１００Ｂのフィルタ室１９２Ｂが設けられている。

一方、仕切壁１１２を挟むケース部材の左側面側（他側面側）には、後方上部に第２調圧ユニット１００Ｂの負圧発生部１３０Ｂ、その下側に第２調圧ユニット１００Ｂの封止弁１５０Ｂが設けられ、これらと隣接する前後中間部には第１調圧ユニット１００Ａの連携機構１７０Ａ、前方には第１調圧ユニット１００Ａのフィルタ室１９２Ａが設けられている。

負圧発生部１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ）は、ケース部材１１０に区画された第１凹部１３１およびこの第１凹部１３１を覆うフィルム１３４により形成されてプリンタヘッド３５に繋がる負圧室１３５、フィルム１３４に固着された受圧部材１４０、および受圧部材１４０を負圧室１３５の外方に付勢する受圧付勢バネ１４５などから構成される。

ケース部材１１０には、仕切壁１１２に外周壁と同一高さで立設された略円形の囲壁１１３により区画されて大径の第１凹部１３１が形成されるとともに、囲壁１１３の下端から下方に平行に延びる一対の通路壁１１４により形成されて第１凹部１３１に繋がるインク導出路１３２、および下外周壁１１１Ｄに突出成型された出力ポート１０２を貫通してインク導出路１３２に繋がるインク導出口１３３が形成されている（図１を参照）。そして、ケース部材１１０の側面にフィルム１３４が溶着されると、第１凹部１３１とその開口面を覆うフィルム１３４とにより負圧室１３５が形成され、この負圧室１３５と出力ポート１０２とを繋ぐインク導出路１３２が形成される。そして、出力ポート１０２に接続されるヘッド供給ライン２２を介して、負圧室１３５がプリンタヘッド３５に接続される。

例えば、ケース部材１１０の右側面側（図４を参照）に第１調圧ユニット１００Ａにおける負圧発生部１３０Ａの負圧室１３５が形成され、この負圧室１３５が、右側面側のインク導出路１３２、第１調圧ユニット１００Ａの出力ポート１０２Ａを貫通するインク導出口１３３、および出力ポート１０２Ａに接続されるヘッド供給ライン２２を介して、プリンタヘッド３５の第１のノズル列（不図示）に接続される。同様に、ケース部材１１０の左側面側（図５を参照）に第２調圧ユニット１００Ｂにおける負圧発生部１３０Ａの負圧室１３５が形成され、この負圧室１３５が、左側面側のインク導出路１３２、第２調圧ユニット１００Ｂの出力ポート１０２Ｂを貫通するインク導出口１３３、および出力ポート１０２Ｂに接続されるヘッド供給ライン２２を介して、プリンタヘッド３５の第２のノズル列（不図示）に接続される。なお、第１調圧ユニット１００Ａの負圧室１３５と、第２調圧ユニット１００Ｂの負圧室１３５が、それぞれ異なるプリンタヘッドに接続されるように構成してもよい。

受圧部材１４０は、全体として、第１凹部１３１の直径よりも幾分小径の薄い円盤状に形成される。受圧部材１４０の裏面側の中心部には、棒状の受圧伝達部１４１が突出成型されるとともに、その外周側に受圧付勢バネ１４５の外周側を保持する円環状のバネ支持部１４２が形成されており、受圧付勢バネ１４５の位置ずれが防止されるようになっている。フィルム１３４は液密性および遮気性を有する薄肉の透明フィルム材（例えばポリプロピレンとポリエチレンとの積層フィルム）を用いて構成される。受圧部材１４０は溶着等の固着手段によりフィルム１３４に一体的に接合される。

一方、受圧部材１４０と対向する第１凹部１３１の中心には、受圧伝達部１４１の直径よりも大径の第１開口１３６が仕切壁１１２を貫通して開口形成されるとともに、この第１開口１３６を囲んで第１凹部側に複数の短円弧状突起（実施形態では等角度ピッチで形成した３ヶ所の短円弧状突起）からなるバネ支持部１３７が形成されており、受圧付勢バネ１４５の内周側を保持して受圧付勢バネ１４５の位置ずれが防止されるようになっている。受圧付勢バネ１４５は、圧縮コイルスプリングを用いた構成を例示しており、仕切壁１１２側のバネ支持部１３７と受圧部材１４０側のバネ支持部１４２との間に張り渡されて受圧部材１４０を負圧室１３５の外方に付勢し、フィルム１３４がケース部材１１０から側方に張り出すように押圧する。受圧付勢バネ１４５は板バネやねじりバネ等の他の付勢手段を用いて構成してもよい。

負圧発生部１４０は、仕切壁１１２側のバネ支持部１３７に受圧付勢バネ１４５を掛止し、その上方から受圧部材１４０が一体接合されたフィルム１３４を第１凹部１３１に覆いかぶせ、受圧伝達部１４１が第１凹部１３１の中心に位置するように位置決めした状態で、囲壁１１３および通路壁１１４の端面にフィルム１３４を溶着することにより形成される。このとき、受圧付勢バネ１４５により押圧されたフィルム１３４が外方に撓んでケース部材１１０の側端面から所定寸法（例えば１ｍｍ程度）外側に張り出した状態になり、受圧部材１４０を受圧付勢バネ１４５の付勢力に抗して負圧室１３５の内方に押圧したときに、フィルム１３４が内方に撓んでケース部材１１０の側端面から所定寸法（例えば１ｍｍ程度）内側に窪んだ状態になるように、すなわち負圧室１３５の形成領域において、フィルム１３４が負圧室１３５の内外方向（図４〜７における左右方向）に可撓性を有するような状態に張設される（図８を参照）。なお、フィルム１３４の溶着は、以降説明する封止弁１５０、および連携機構１７０の組み付け後に行われる。

負圧発生部１３０が形成されると、受圧部材１４０が負圧室１３５の中央に位置し、受圧伝達部１４１が第１開口１３６と同一軸上に位置して、軸方向（左右方向）に変位可能に配設される。受圧部材１４０は受圧付勢バネ１４５により負圧室１３５の外方に付勢されており、外力が作用しない開放状態では、フィルム１３４がケース部材１１０の外方に膨らんだ状態で配設される。負圧発生部１３０の下側に封止弁１５０が設けられている。

封止弁１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）は、ケース部材１１０に囲壁１１５により区画された第２凹部１５１およびこの第２凹部１５１を覆うフィルム１３４により形成されてインクタンク１８に繋がる圧力室１５５、圧力室１５５に設けられた第２開口１５６を開閉する弁体１６０、弁体１６０を閉弁方向に付勢する弁付勢バネ１６５などを備えて構成される。

第２凹部１５１は、第１凹部１３１の下側に位置して仕切壁１１２に立設された略円形の囲壁１１５により区画され、第１凹部１３１よりも小径の円筒状に形成される。第２凹部１５１の側部には、囲壁１１５と繋がって水平に伸びる通路壁１１６により、一端が第２凹部１５１とダルマ穴状に繋がる第３導入路１５２ｃが形成される。第３導入１５２ｃは、仕切壁１１２を貫通して開口形成された連絡口１５４ｂ（１５４ｂ₁，１５４ｂ₂）を介してケース部材１１０の他面側に設けられたフィルタ室１９２に繋がり、このフィルタ室１９２の側部に形成された第２導入路１５２ｂ、第２導入路１５２ｂの上部に仕切壁１１２を貫通して開口形成された連絡口１５４ａ（１５４ａ₁，１５４ａ₂）を介してケース部材の一面側に設けられた第１導入路１５２ａ、および上外周壁１１１Ｕに突出成型された入力ポート１０１を貫通して第１導入路１５２ａに連通するインク導入口１５３に繋がっている。

ケース部材１１０の両側面にフィルム１３４が溶着されると、第２凹部１５１と第２凹部を覆うフィルム１３４とにより圧力室１５５が形成され、この圧力室１５５と入力ポート１０１のインク導入口１５３との間を繋ぐ第１，第２，第３導入路１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃからなるインク導入路１５２が形成される。そして、入力ポート１０２に接続されるインクチューブ２１を介して、圧力室１５５がインクタンク１８に接続される。

この構成を、ケース部材１１０の右側面側に封止弁１５０Ａが設けられる第１調圧ユニット１００Ａについて具体的に説明すると、圧力室１５５から前方に延びる第３導入路１５２ｃは、この第３導入路１５２ｃの前端側に設けられた連絡口１５４ｂ₁を通ってケース部材１１０の左側面側に設けられたフィルタ室１９２Ａに繋がり、このフィルタ室１９２Ａの側方を通って上外周壁１１１Ｕと平行に後方に伸びる第２導入路１５２ｂ、第２導入路１５２ｂの後端部に形成された連絡口１５４ａ₁を通ってケース部材の右側面上部に設けられた第１導入路１５２ａ、上外周壁１１１Ｕに突出成型された第１調圧ユニット１００Ａの入力ポート１０１Ａを貫通するインク導入口１５３、および入力ポート１０１Ａに接続されるインクチューブ２１を介して、カートリッジ取付部１６に装着された第１のインクタンク１８に接続される。

ケース部材１１０の左側面側に封止弁１５０Ｂが設けられる第２調圧ユニット１００Ｂについても同様であり、圧力室１５５が、連絡口１５４ｂ₂，１５４ａ₂により接続される第３，第２，第１導入路１５２ｃ，１５２ｂ，１５２ａからなるインク導入路１５２、第３導入路１５２ｃと第２導入路１５２ｂとの間に設けられたフィルタ室１９２Ｂ、上外周壁１１１Ｕに突出成型された第２調圧ユニット１００Ｂの入力ポート１０１Ｂを貫通するインク導入口１５３、および入力ポート１０１Ｂに接続されるインクチューブ２１を介して、カートリッジ取付部１６に装着された第２のインクタンクに接続される。なお、第２のインクタンクは、一般的には第１のインクタンクと同色のインクを貯留するインクタンクが接続されるが、第１調圧ユニット１００Ａと第２調圧ユニット１００Ｂとは完全に独立して構成されるため、異なる色彩のインクを貯留するインクタンクに接続して用いることも可能である。

前述したように、圧力室１５５は、小径の略円筒状に形成されており、この圧力室１５５の底部に仕切壁１１２を貫通する第２開口１５６が開口形成されている（図１を参照）。圧力室１５５の底部には、中心に第２開口１５６と略同一径の開口が形成されたゴム弾性を有する円盤状のダンパ封止部材１５７が弁座として設けられる。圧力室１５５には、このダンパ封止部材１５７の外周縁部を固定する円筒状のリテーナリング１５８が設けられており、ダンパ封止部材１５７の浮き上がりを防止するとともに、次述する弁体１６０の外周を支持して、弁体１６０が滑らかに摺動し得るようになっている。リテーナリング１５８には、第３導入路１５２ｃとの整合位置（水平方向位置）に、このリングの周面を貫通する切り欠き部が形成されており（不図示）、第３導入路１５２ｃに導入されたインクが切り欠き部を通って抵抗なく圧力室１５５に導入されるようになっている。

リテーナリング１５８の円筒内に、弁体１６０が収容され、この弁体１６０を仕切壁１１２に向けて付勢する弁体付勢バネ１６５がセットされた状態で、第２凹部１５１の開口端側を塞ぐエンドキャップ１６８が圧入固定され、封止弁１５０が構成される。弁体１６０は、外径がリテーナリング１５８の内径よりも幾分小径の薄い円盤状の弁板部１６１と、弁板部１６１の中心に突設された第２開口１５６よりも小径の突起部１６２とを有し、弁板部１６１の背面側には弁体付勢バネ１６５の外周を保持する複数の短円弧状突起からなるバネ支持部１６３が形成されている。エンドキャップ１６８の内面側にも弁体付勢バネ１６５の外周を保持する凹溝上のバネ支持部が形成されている。

弁体付勢バネ１６５は、圧縮コイルスプリングを用いた構成を例示しており、弁体１６０側のバネ支持部１６３とエンドキャップ１６８側のバネ支持部との間に挟持されて弁体１６０を常時圧力室１５５の底部に向けて付勢し、弁体１６０をダンパ封止部材１５７に密接させる。このため、弁体１６０に外力が作用しない状態においては、弁体付勢バネ１６５の付勢力により弁板部１６１がダンパ封止部材１５７に押接されて第２開口１５６が封止され、圧力室１５５との連通が遮断された閉弁状態に保持される。一方、弁体付勢バネ１６５の付勢力に抗して弁体１６０が移動された場合には、弁板部１６１がダンパ封止部材１５７から離間し、第２開口１５６が開放されて圧力室１５５と連通する。この場合、圧力室１５５に位置するインクは第２開口１５６を通り、仕切壁１１２を挟んだ他側面側に流出する。この仕切壁１１２を挟んだ他側面側に、連携機構１７０が設けられている。

連携機構１７０（１７０Ａ，１７０Ｂ）は、ケース部材１１０に囲壁１１７により区画された凹溝１７１およびこの凹溝１７１を覆うフィルム１３４により形成され、負圧室１３５に連通する第１開口１３６と圧力室１５５に連通する第２開口１５６とを結ぶ連絡流路室１７５と、アーム部の一端に受圧部材１４０と係脱する第１係合部１８１、他端に弁体１６０と係脱する第２係合部１８２、第１係合部１８１と第２係合部１８２との間に揺動支点１８３を有し、連絡流路室１７５内に揺動自在に配設された作動杆１８０とから構成される。

上記のように連携機構１７０は、圧力室１５５および負圧室１３５と仕切壁１１２を挟んだ反対側の側面に設けられる。すなわち、本実施形態に示す調圧弁１００では、第１調圧ユニット１００Ａの連携機構１７０Ａがケース部材１１０の左側面側、第２調圧ユニット１００Ｂの連携機構１７０Ｂがケース部材１１０の右側面側に設けられる。連携機構が収容される凹溝１７１は、仕切壁１１２から外周壁１１１と同一高さで立設された囲壁１１７により区画され、周囲と離隔された縦長溝状に形成される。凹溝１７１の上端は負圧室１３５に繋がる第１開口１３６に合わせて形成され、凹溝１７１の下端は圧力室１５５に繋がる第２開口１５６に合わせて形成されて、これらの開口部１３６，１５６を連絡するようになっている。このため、凹溝１７１を覆って囲壁１１７の端面にフィルム１３４を溶着することにより、第１開口１３６と第２開口１５６とを結びインクが流通可能な連絡流路室１７５が形成される。

第１開口１３６と第２開口１５６の間に、前後の囲壁１１７が連絡流路室１７５の外方に張り出されてコの字状に対向する受け部１１８，１１８が形成されており、この受け部１１８に作動杆１８０の搖動支点１８３が支持される。図９に作動杆１８０の斜視図を示すように、作動杆１８０は、図９に示す姿勢において、上下に延びるアーム部１８５と、このアーム部の上端部および下端部にそれぞれアーム部１８５の延びる方向と直交して前方に突出成型された短円柱状の第１係合部１８１および第２係合部１８２と、これらの第１、第２係合部の間にアーム部１８５の延びる方向および第１、第２係合部の突出方向と直交して左右に突出成型された短円柱状の搖動支点１８３，１８３から構成される。

搖動支点１８３は、アーム部１８５における第２係合部寄りに形成されており、搖動支点１８３と第１係合部１８１とを結ぶ第１アーム部１８５ａの長さＬaが、揺動支点１８３と第２係合部１８２とを結ぶ第２アーム部１８５ｂの長さＬｂよりも大きく設定されている。具体的には、本実施形態において、第１アーム部１８５ａの長さＬaを第２アーム部１８５ｂの長さＬbの２倍、すなわち、Ｌa：Ｌb＝２：１に設定している。作動杆１８０を搖動自在に支持する受け部１１８も、第１アーム部１８５ａと第２アーム部１８５ｂの長さの比に合わせて形成されており、作動杆１８０を凹溝１７１に挿入して搖動支点１８３，１８３を受け部１１８，１１８に支持させ、搖動支点１８３，１８３を覆うようにダンパリンク押さえ１８７を装着固定することにより、作動杆１８０が凹溝１７１内に上下搖動自在に装着支持される。このとき、作動杆の第１係合部１８１が第１開口１３６と位置整合して受圧部材１４０の受圧伝達部１４１と係脱可能に配設され、作動杆の第２係合部１８２が第２開口１５６と位置整合して弁体１６０の突起部１６２と係脱可能に配設される。

そして、フィルタ室１９２（１９２Ａ，１９２Ｂ）にフィルタ１９５を装着し、囲壁１１７を含む外周壁１１１（１１１Ｕ，１１１Ｄ，１１１Ｆ，１１１Ｒ）全体を覆って各壁面の端面にフィルム１３４を溶着することにより、第１開口１３６と第２開口１５６とを結ぶ連絡流路室１７５が形成されて連携機構１７０（１７０Ａ，１７０Ｂ）が構成されるとともに、既述した負圧発生部１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ）、封止弁１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）が構成され、調圧ユニット１００Ａ，１００Ｂからなる調圧弁１００が構成される。

次に、このように構成される調圧弁１００の作用について、調圧ユニット１００Ａを例として説明する。調圧ユニット１００Ａの入力ポート１０１Ａには、インクチューブ２１を介してインクタンク１８が接続され、出力ポート１０２Ａにヘッド供給ライン２２を介してプリンタヘッド３５が接続される。図８(ａ)(ｂ)に、図１と同様の断面視において、受圧部材１４０が負圧室１３５の外方に張り出された状態(ａ)と、負圧室１３５の内方に引き込まれた状態(ｂ)とを示す。

インクタンク１８からインクチューブ２１を介して入力ポート１０１Ａに供給されたインクは、この入力ポート１０１Ａに形成されたインク導入口１５３からケース内に導入され、第１導入路１５２ａから連絡口１５４ａ₁および第２導入路１５２ｂを通ってフィルタ室１９２Ａに入り、フィルタ１９５により濾過されたインクが連絡口１５４ｂ₁および第３導入路１５３ｃを通って封止弁１５０Ａの圧力室１５５に導入される。初期のインク充填時には、ノズル面からのインク吸引動作により負圧室１３５が負圧とされて封止弁１５０Ａが開弁され、圧力室１５５のインクが第２開口１５６を通って連絡流路室１７５を流れ、この連絡流路室上端の第１開口１３６を通って負圧室１３５に流入する。負圧室１３５に流入したインクはインク導出路１３２を流下し、出力ポート１０２Ａに形成されたインク導出口１３３からヘッド供給ライン２２を通ってプリンタヘッド３５に供給される。

このようにしてインクタンク１８からプリンタヘッド３５までのインク供給路２０がインクで充満され、インク吸引動作が停止すると、プリンタヘッド３５のノズル面３５ａが大気圧となり負圧室１３５の内圧が上昇する。すると、受圧付勢バネ１４５の付勢力を受ける受圧部材１４０がフィルム１３４を撓ませながら負圧室１３５の外方に移動し、受圧伝達部１４１が第１係合部１８１から離隔する方向に移動する。そのため、第２係合部１８２および弁体１６０を介して弁付勢バネ１６５の付勢力を受ける作動杆１８０が、図１において時計回りに搖動し、弁板部１６１がダンパ封止部材１５７に密接して封止弁１５０Ａが閉弁される（図８(ａ)を参照）。

封止弁１５０Ａが閉弁すると、インク供給路２０は弁体１６０の配設位置で遮断され、弁体１６０よりも下流側の流路に位置するインクは、毛細管現象により流路内に閉じ込められた状態になる。ここで、受圧部材１４０は受圧付勢バネ１４５により負圧室１３５の外方に付勢されており、フィルム１３４は負圧室１３５の容積を拡大させる方向（張り出し方向）に押圧されている。そのため、弁体１６０よりも下流側の流路に位置するインクには、負圧室１３５に吸い込まれるような負圧が作用する。従って、プリンタヘッド３５にインクタンク１８との水頭差に基づく圧力が作用するようなことはなく、受圧付勢バネ１４５の付勢力に応じた微負圧が作用し、ノズル面においてメニスカスが形成される。

一方、プリンタ装置Ｐにおいて描画が開始され、プリンタヘッド３５のノズルからインクが吐出されると、負圧室１３５に貯留されたインクが吐出に応じて消費され、これに伴って負圧室１３５の圧力が徐々に低下する。このとき、フィルム１３４を介して大気圧を受ける受圧部材１４０には、大気圧と負圧室の内圧との差圧および受圧面積に応じた圧力が作用し、この圧力と受圧付勢バネ１４５の付勢力とが釣り合う位置に受圧部材１４０が配設される。そのため、受圧部材１４０は、インクの消費とともに負圧室１３５の内方に移動し、受圧伝達部１４１が作動杆の第１係合部１８１と係合して作動杆１８０を図１における反時計回りに搖動させ、突起部１６２と係合する第２係合部１８２が弁体１６０を押圧する。

この弁体１６０への押圧力が増大して弁付勢バネ１６５による弁体閉止力（開弁閾値）を超えると、弁体１６０が弁付勢バネ１６５の付勢力に抗して開弁方向に移動されて弁板部１６１がダンパ封止部材１５７から離隔し、封止弁１５０Ａが開弁される（図８(ｂ)を参照）。

ここで、調圧弁１００においては、受圧部材１４０に作用する圧力が、連携機構１７０の作動杆１８０を介して弁体１６０に伝達されるように構成され、この作動杆１８０の搖動支点１８３をはさむ受圧部材１４０側の第１アーム部１８５ａの長さＬaが、弁体１６０側の第２アーム部１８５ｂの長さＬbよりも大きく設定されている。そのため、受圧部材１４０から作動杆１８０に伝達された力が、いわゆる「てこの原理」により、第１アーム部１８５ａの長さＬaと第２アーム部１８５ｂの長さＬbの比Ｌa：Ｌｂに応じて拡大され、Ｌa：Ｌｂ＝２：１とした場合には、受圧部材１４０から作動杆１８０に作用する力が２倍に拡大されて弁体１６０に伝達される。

このため、弁付勢バネ１６５のばらつきや封止弁１５０を構成する各部材の寸法精度・組み立て精度等に基づく付勢力のばらつき、ダンパ封止部材１５７の変形や損耗、弁体１６０とダンパ封止部材１５７との張り付き、インクタンク１８側のインクの液面変化や加圧力変化に基づく圧力室１５５の内圧変化、などに起因した開弁閾値の変動に対して、負圧室の受圧面積を拡大した場合のような調圧弁の大型化を伴うことなく、略一定の負圧範囲で封止弁１５０を開閉させることができ、上記のような変動に対する許容範囲（マージン）を大きくとることができる。また、負圧室１３５の圧力が作動杆１８０により拡大される構成のため、負圧室１３５の圧力を従来の所定負圧よりも高く（大気圧に近く）設定することが可能となり、メニスカスの破壊を生じさせない高いヘッド供給圧で安定的にインク供給が可能な調圧弁を提供することができる。

上記のようにして封止弁１５０Ａが開弁状態になると、圧力室１５５と連絡流路室１７５とが第２開口１５６を介して連通され、圧力室１５５に位置するインクが第２開口１５６、連絡流路室１７５および第１開口１３６を通って負圧室１３５に流入する。これにより負圧室１３５の内圧が上昇して受圧付勢バネ１４５の付勢力により受圧部材１４０がフィルム１３４を張り出させながら移動し、弁付勢バネ１６５の付勢力により作動杆１８０を搖動させながら弁体１６０が閉弁方向に移動する。そして、弁体１６０の弁板部１６１がダンパ封止部材１５７に密着して封止弁１５０Ａが閉弁され、インク供給路２０の遮断により弁体１６０よりも下流側の流路が微負圧状態に保持される。

従って、弁体１６０よりも下流のプリンタヘッド側の流路は、常にインクの吐出に好適な微負圧の状態に保持され、かつプリンタヘッド３５から吐出されたインクの消費に応じて負圧室１３５に逐次インクが供給される。この作用は、第２調圧ユニット１００Ｂについても同様である。

このように構成された調圧弁１００は、各調圧ユニットにおける負圧発生部１３０および封止弁１５０がケース部材１１０の一側面側に設けられ、連携機構１７０が仕切壁１１２を挟んでケース部材１１０の他側面側に設けられている。このような構成によれば、単一のケース部材１１０の表裏を有効に活用して連携機構１７０を設けた調圧弁を構成することができ、ケース部材を多層構成化したり金型を複雑化したりすることなく、簡明な構成で、連携機構１７０による倍力機能を備えた調圧弁を提供することができる。

また、第１調圧ユニット１００Ａと第２調圧ユニット１００Ｂとを、仕切壁１１２を挟んでケース部材１１０の一側面側と他側面側とに表裏逆向きの配置関係、すなわち、仕切壁１１２を挟んで背中合わせに設けている。このため、調圧弁の配置スペースを半減してスペースが限られるキャリッジ上に余裕をもって配設できるとともに、キャリッジの移動質量を低減することができ、これにより小型の駆動系で高速移動可能なプリンタ装置を構成することが可能になる。さらに、既に説明した各図から明らかなように、第１の負圧発生部１３０Ａの負圧室１３５と、第２の負圧発生部１３０Ｂの負圧室１３５とを、仕切壁１１２を挟むケース部材１１０の表裏に一部重なるように重複領域を設けて形成している。これにより、インクジェットプリンタ用の調圧弁の特性上最も大きな面積を占める負圧室１３５の形成領域を重複領域の長さ分削減することができ、独立した２ユニットからなる調圧弁をさらに小型化してコンパクトな調圧弁を提供することができる。

なお、以上説明した実施形態では、封止弁１５０として、ダンパ封止部材１５７と弁体１６０とを別体に形成した構成を例示したが、弁体１６０にダンパ封止部材１５７を接着あるいは溶着等により接合し、あるいはモールド等の手段によりこれらを一体的に形成してもよい。また、作動杆１８０における第１アーム部１８５ａの長さＬａと第２アーム部１８５ｂの長さＬｂをＬａ：Ｌｂ＝２：１とした構成を例示したが、Ｌａ＞Ｌｂであればその長さの比に応じた拡大効果が得られる。一方、この比率を大きくすれば受圧部材１４０の移動量に対する弁体１６０の移動量がその逆数に比例して小さくなる。このため、上記長さの比はＬａ：Ｌｂ＝１．２：１〜３：１程度の範囲で設定することが好適である。

また、実施形態では、インクタンク１８と調圧弁１００との高さの差（水頭）を利用してインクタンク１８に貯留されたインクを供給する構成を例示したが、例えば可撓性のインクパックを外周側から空圧やバネにより加圧して調圧弁１００に供給するような加圧方式の構成においても同様に適用し同様の効果を得ることができる。なお、キャリッジの移動形態は一軸移動に限らず他の移動形態であってもよい。

Ｐインクジェットプリンタ
１８インクタンク（インク貯留部）
２０インク供給路
３５プリンタヘッド
１００調圧弁
１００Ａ第１調圧ユニット
１００Ｂ第２調圧ユニット
１１０ケース部材
１１２仕切壁
１３０負圧発生部
（１３０Ａ：第１調圧ユニットの負圧発生部、１３０Ｂ：第２調圧ユニットの負圧発生部）
１３１第１凹部
１３４フィルム（可撓部材、遮蔽部材）
１３５負圧室
１３６第１開口
１４０受圧部材
１４５受圧付勢バネ（受圧付勢手段）
１５０封止弁
（１５０Ａ：第１調圧ユニットの封止弁、１５０Ｂ：第２調圧ユニットの封止弁）
１５１第２凹部
１５５圧力室
１５６第２開口
１６０弁体
１６５弁付勢バネ（弁付勢手段）
１７０連携機構
（１７０Ａ：第１調圧ユニットの連携機構、１７０Ｂ：第２調圧ユニットの連携機構）
１７１凹溝
１７５連絡流路室
１８０作動杆
１８１第１係合部
１８２第２係合部
１８３揺動支点
１８５アーム部
１８５ａ第１アーム部（長さＬa）
１８５ｂ第２アーム部（長さＬb）

Claims

インクが貯留されたインク貯留部とインクを吐出するプリンタヘッドとを繋ぐインク供給路に介装されて前記プリンタヘッドに供給されるインクの圧力を調整するインクジェットプリンタ用の調圧弁であって、
基体となるケース部材は、第１凹部および前記第１凹部を覆う可撓部材により形成されて前記プリンタヘッドに繋がると共に当該プリンタヘッドに負圧を付与する負圧室と、第２凹部および前記第２凹部を覆う遮蔽部材により形成されて前記インク貯留部に繋がる圧力室とを備え、
前記ケース部材には、一側面側および他側面側の間に仕切壁が設けられると共に、該仕切壁に対して前記一側面側に前記負圧室および前記圧力室が並設され、
前記仕切壁は、前記負圧室および前記圧力室それぞれの底部を構成し、該仕切壁を貫通して前記負圧室の底部に開口形成される第１開口と、該仕切壁を貫通して前記圧力室の底部に開口形成される第２開口とが、貫通方向を同じくして設けられており、
さらに、前記ケース部材には、前記仕切壁に対して前記他側面側に、前記負圧室に形成された第１開口および前記圧力室に形成された第２開口をインクが流通可能に連通した連絡流路室が設けられ、
前記連絡流路室内には、一端が前記可撓部材に固着された受圧部材と前記第１開口を介して係脱する第１係合部と、他端が前記第２開口を開閉する弁体と該第２開口を介して係脱する第２係合部と、前記第１係合部および前記第２係合部の間に配設された揺動支点とを有する作動杆が設けられており、
前記受圧部材が前記負圧室の容積の減少に伴って移動されたときに、前記第１係合部が前記受圧部材に押圧されて前記作動杆が揺動し前記第２係合部が前記弁体を開弁方向に移動させるように構成され、
前記アーム部における、前記揺動支点と前記第１係合部とを結ぶ前記第１アーム部の長さを、前記揺動支点と前記第２係合部とを結ぶ第２アーム部の長さよりも大きく設定したことを特徴とするインクジェットプリンタ用の調圧弁。
前記作動杆は、前記第１アーム部の長さＬａと前記第２アーム部の長さＬｂとの比がＬａ：Ｌｂ＝１．２：１〜３：１であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ用の調圧弁。