JP5946945B1 - 自重式圧力制御弁を備えたインクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体供給部から液体吐出部に液体を供給する液体供給路に配置され、自己封止機能を安定的に発揮する自重式圧力制御弁を提供する。【解決手段】本発明により、開口が形成された中空のケース本体１と、ケース本体１の内部を第１圧力室３と上記開口につながる第２圧力室５とに仕切る隔壁７ａと、隔壁７ａに形成され、第１圧力室３と第２圧力室５とを連通する連通口７ｂと、隔壁７ａを貫くように連通口７ｂに挿入されたロッド部８ａと、第１圧力室３の内部に配置されたバルブ部８ｂとを含んだバルブロッド８と、ケース本体１の上記開口を覆うように取り付けられ、バルブロッド８のロッド部８ａの先端部が連結され、ロッド部８ａの側に撓み変形可能な感圧膜２ｂと、を備える自重式圧力制御弁１１が提供される。自重式圧力制御弁１１は、感圧膜２ｂがロッド部の側に撓み変形していないときに、バルブロッド８の自重によって連通口７ｂがバルブ部により閉じた状態に維持されるように構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、液体供給部から液体吐出部へ液体を供給する液体供給路に配置された自重式圧力制御弁、及びこれを備えたインクジェット式記録装置に関する。

業務用等のインクジェット式記録装置では、大容量のインクカートリッジを、インク吐出ヘッドが搭載されたキャリッジから離して配置する構成、いわゆるオフキャリッジ方式が採用されている。オフキャリッジ方式の記録装置では、概してインクカートリッジからインク吐出ヘッドへインクを供給するインク供給路が長くなる。その結果、インク供給路でのインクの圧力変動が大きくなり、インク吐出ヘッドから安定的にインクが吐出されないことがある。

そこで、従来から、インクの圧力変動を小さく抑えることが検討されている。例えば特許文献１には、キャリッジにインク吐出ヘッドとバルブユニットとを搭載した構成が開示されている。上記バルブユニットは、いわゆる自己封止弁であり、インク吐出ヘッドに供給するインクの圧力を調整する機能（自己封止機能）を有する。上記構成によれば、所定の圧力でインク吐出ヘッドにインクを送液することができ、インク吐出ヘッドから安定的にインクを吐出することができる。

国際公開２００３／０４１９６４号パンフレット

特許文献１に記載されるバルブユニットは、バルブを閉鎖する方向に付勢する付勢部材の作用によって自己封止状態となる。上記付勢部材は、例えばコイル状のシールバネである。このシールバネは、インクと接触する位置に配置される。しかしながら、シールバネはサイズがとても小さく、かつコイル状であるために、耐インク腐食性を高めるためのメッキ等を施す面積や厚みが十分に取れない。そのため、例えばインクの含有成分等によっては、長期間の使用によりシールバネが腐食劣化することがある。シールバネが腐食劣化すると、バネの弾性力が小さくなって、バルブを閉鎖する方向への付勢力が弱まる。その結果、自己封止状態を安定的に維持できなくなり、例えば印刷時（インク吐出時）にはインク吐出ヘッドからのインクの吐出が不安定になることがある。また、非印刷時にはインク吐出ヘッドからインクが漏れ出すこともある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、自己封止機能を安定的に発揮して、液体吐出時には液体の圧力変動を的確に抑えることができる圧力制御弁を提供することである。また、他の目的は、上記圧力制御弁を備えたインクジェット式記録装置を提供することである。

本発明に係るインクジェット式記録装置は、液体を貯留する液体供給部と、液体を吐出する液体吐出部と、一端が上記液体供給部と連通し、他端が上記液体吐出部と連通する液体供給路と、上記液体吐出部を搭載し、所定の方向に往復移動するキャリッジと、上記液体供給路に配置された自重式圧力制御弁と、を備える。上記キャリッジは、上記自重式圧力制御弁を搭載していない。上記自重式圧力制御弁は、開口が形成された中空のケース本体と、上記ケース本体の内部に配置され、上記ケース本体の内部を第１圧力室と上記開口につながる第２圧力室とに仕切る隔壁と、上記ケース本体に形成され、上記第１圧力室と連通する流入口と、上記ケース本体に形成され、上記第２圧力室と連通する流出口と、上記隔壁に形成され、上記第１圧力室と上記第２圧力室とを連通する連通口と、上記連通口の内径よりも小さな外径を有し、上記隔壁を貫くように上記連通口に挿入されたロッド部と、上記連通口の内径よりも大きな外径を有し、上記第１圧力室の内部に配置されたバルブ部とを含んだバルブロッドと、上記ケース本体の上記開口を覆うように上記ケース本体に取り付けられ、上記バルブロッドの上記ロッド部の先端部が連結され、上記ロッド部の側に撓み変形可能な感圧膜とを備える。上記第１圧力室が上記第２圧力室の上方に位置するように設置され、上記感圧膜が上記ロッド部の側に撓み変形していないときに、上記バルブロッドの自重のみによって上記連通口が上記バルブ部により閉じた状態に維持されるように構成されている。

上記自重式圧力制御弁では、感圧膜の撓み変形（膜厚方向の変位）と連動して連通口が開閉する。このため、弁を電気的に制御する必要がなく、簡便である。また、上記構成によれば、感圧膜が撓み変形しないときには、バルブロッドの自重によって連通口が閉じた状態（自己封止の状態）に維持される。そのため、従来必須であったシールバネ等の付勢部材が不要となる。したがって、上述したような付勢部材の腐食劣化に伴う問題を未然防止することができる。つまり、上記構成によれば、長期間に亘って自己封止機能を適切に維持することができ、高い印刷品質を安定的に発揮することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、上記バルブロッドの上記ロッド部は端面を有する。そして、上記自重式圧力制御弁は、上記感圧膜と上記ロッド部の上記端面との間に介在し、上記ロッド部の上記端面の面積よりも大きな面積を有する受圧板を備える。

上記態様によれば、感圧膜の撓み変形が、バルブロッドに安定的かつ効率的に伝達される。そのため、より機敏かつ的確にバルブロッドを可動させることができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、上記自重式圧力制御弁は、上記受圧板と上記バルブロッドの上記ロッド部との間に配置された緩衝部材を備える。

上記態様によれば、バルブロッドを上下方向に円滑に可動させることができる。このため、連通口の開閉に伴う液体の圧力変動（脈動）を、より小さく抑えることができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、上記緩衝部材は、上記受圧板の上記バルブロッドの側の面に取り付けられている。

上記態様によれば、緩衝部材と受圧板とを一体化することで、これら部材が安定に当接する。その結果、感圧膜の変位をバルブロッドに対して、より的確に伝達することができる。したがって、上記構成によれば、バルブロッドを一層安定的に可動させることができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、上記バルブロッドは真鍮製である。

上記態様によれば、液体による腐食を高度に防止することができる。また、バルブロッドの自重を適切に確保することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、上記バルブロッドの上記バルブ部の体積が、上記第１圧力室の全容積の３０％以上を占める。

上記態様によれば、バルブロッドの自重を適切に確保することができる。そして、感圧膜が弾性変形しないときには、バルブロッドの浮力を抑えて自己封止の状態を好適に維持することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、上記第１圧力室にフィルタを備える。

上記態様によれば、液体に異物が混入した場合や、液体中の固形分が凝集した場合等に、それらを好適に除去することができる。したがって、より優れた印刷品質を実現することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、上記ケース本体における上記第１圧力室の内側の側面には、上記バルブロッドの上記ロッド部の軸方向と平行の方向に沿った線状凸部が形成されている。

上記態様によれば、バルブロッドを上下方向に安定して可動させることができる。また、連通口が開放されたときには、第１圧力室の液体が、線状凸部の形成されていない部分とバルブロッドとの間の隙間を伝って、連通口まで滞りなく到達する。このため、第１圧力室から第２圧力室へと液体を円滑に移動させることができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、上記受圧板は、上記感圧膜の側の面から上記バルブロッドの側の面に向かう方向に貫通する貫通口を有する。

上記態様によれば、受圧面積を大きく維持しつつ、受圧板の軽量化を図ることができる。これにより、感圧膜が第２圧力室の内部の圧力変化に追従して、より俊敏に弾性変形するようになる。したがって、バルブロッドを、より効率的かつ安定的に可動させることができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、上記インクジェット式記録装置はさらに、上記バルブロッドの上記ロッド部の軸方向が鉛直方向となるように上記自重式圧力制御弁を支持する支持部を備える。

上記態様によれば、バルブロッドの安定的な動作をより良く確保することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、上記液体吐出部は、大気開放されたノズルを有している。そして、上記自重式圧力制御弁の上記感圧膜の上記ロッド部側と反対側の面は、大気に晒されている。

自重式圧力制御弁の第２圧力室の内部圧力と、ノズルの内部圧力とは等しくなる。上記態様によれば、複雑な制御を行うことなく、大気圧の変化に適切に対処することができる。そのため、ノズルから液体が漏れることを的確に防止することができる。また、液体吐出時には、ノズルから液体を円滑に吐出することができる。

本発明の自重式圧力制御弁によれば、自己封止機能を安定的に発揮して、液体吐出時には液体の圧力変動を的確に抑えることができる。これにより、吐出ヘッドから安定的に液体を吐出することができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの正面図である。 図１に示すインクジェットプリンタの部分斜視図である。 図１に示すインクジェットプリンタの、インクカートリッジからインク吐出ヘッドへインクを供給する構造を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る自重式圧力制御弁の斜視図である。 図４に示す自重式圧力制御弁のＶ−Ｖ線縦断面図である。 図５の連通口が開いている状態を示す図である。 図４に示す自重式圧力制御弁のＶＩＩ−ＶＩＩ線横断面図である。 受圧板の変形例である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る自重式圧力制御弁及び液体供給システム、並びにインクジェット式記録装置の実施形態について説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。なお、以下の説明で「上」「下」「高さ」の用語は、自重式圧力制御弁が所定の位置に所定の姿勢で正規に配置されたときの重力方向を基準とするものである。

図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタ（以下、プリンタという。）２０の正面図である。プリンタ２０は、インクジェット式記録装置の一例である。なお、図１、図２において、符号ＬおよびＲは、それぞれ左および右を示している。また、図１において、手前側および奥側は、それぞれ前側および後側である。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、プリンタ２０の設置態様を何ら限定するものではない。

プリンタ２０は、記録媒体である記録紙１５に印刷を行うためのものである。なお、記録媒体には、普通紙などの紙類はもちろんのこと、ポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride、PVC）やポリエステルなどの樹脂材料、アルミニウム、鉄、木材などの各種の材料からなる記録媒体が含まれる。

プリンタ２０は、プリンタ本体１２と、プリンタ本体１２に固定されたガイドレール１８とを備えている。ガイドレール１８は、左右方向に延びている。ガイドレール１８には、キャリッジ１３が係合している。図示は省略するが、ガイドレール１８の左端側および右端側には、それぞれローラが設けられている。これらローラのうちいずれか一方のローラには、キャリッジモータ（図示せず）が連結されている。この一方のローラは、キャリッジモータによって回転駆動される。両ローラには、それぞれ無端状のベルト１６が巻き掛けられている。キャリッジ１３はベルト１６に固定されている。上記ローラが回転してベルト１６が走行すると、キャリッジ１３が左右方向に移動する。このように、キャリッジ１３はガイドレール１８に沿って左右方向に移動する。

プリンタ本体１２には、記録紙１５を支持するプラテン１４が設けられている。プラテン１４には、上下一対のグリッドローラおよびピンチローラ（図示せず）が設けられている。グリッドローラはフィードモータ（図示せず）に連結されている。グリッドローラはフィードモータによって回転駆動される。記録紙１５がグリッドローラとピンチローラとの間に挟まれた状態でグリッドローラが回転すると、記録紙１５は前後方向に搬送される。

プリンタ本体１２は、複数のいわゆるインクカートリッジ２１を備えている。インクカートリッジ２１はインクを貯留するタンク（液体供給部）である。具体的には、複数のインクカートリッジ２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙ、２１Ｋ、２１Ｗが、プリンタ本体１２に着脱自在に装着されている。インクカートリッジ２１Ｃには、シアンインクが貯留されている。インクカートリッジ２１Ｍには、マゼンタインクが貯留されている。インクカートリッジ２１Ｙには、イエローインクが貯留されている。インクカートリッジ２１Ｋには、ブラックインクが貯留されている。インクカートリッジ２１Ｗには、インクが貯留されている。インクカートリッジ２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙ、２１Ｋ、２１Ｗには、それぞれインク取出口（図示せず）が取り付けられている。

プリンタ２０は、各色のインクごとにインク供給システムを有している。インク供給システムは、自重式圧力制御弁１１と、インク吐出ヘッド（液体吐出部）２５と、インク供給路（液体供給路）２６とを備えている。本実施形態では、さらに、供給ポンプ２３と、ダンパー２４と、制御装置２８とを備えている。

インク吐出ヘッド２５およびダンパー２４はキャリッジ１３に搭載され、左右方向に往復移動する。一方、インクカートリッジ２１は、キャリッジ１３に搭載されておらず、左右方向に往復移動しない。そのため、キャリッジ１３が左右方向に移動してもインク供給路２６が破損しないように、インク供給路２６の大部分（少なくとも全長の半分以上）は、左右方向に延びた状態で配置されている。本実施形態では、５種類のインクを利用しているため、合計５本のインク供給路２６が設けられている。それらインク供給路２６は、ケーブル類保護案内装置１７で覆われている。ケーブル類保護案内装置１７とは、例えばケーブルベア（登録商標）である。

以下では、一例として、シアンインクを貯留するインクカートリッジ１１Ｃに設けられたインク供給システムについて説明する。図２は、プリンタ２０の部分斜視図である。図３は、インクカートリッジ２１Ｃからインク吐出ヘッド２５へインクを供給する構造を示す概略図である。ここでは印刷時のインクの流れ方向を矢印で示している。なお、図２において、符号ＦおよびＲｒは、それぞれ前および後を示している。また、図３などにおいて、符号ＵおよびＤは、それぞれ重力方向の上方および下方を示している。

インク吐出ヘッド２５は、インクを吐出するものである。インク吐出ヘッド２５の下面には、インクを吐出する複数のノズル（図示せず）が形成されている。インク吐出ヘッド２５の内部には、圧電素子などからなるアクチュエータ（図示せず）が設けられている。このアクチュエータが駆動することにより、上記ノズルからインクが吐出される。

インクカートリッジ２１Ｃとインク吐出ヘッド２５とは、インク供給路２６で連通している。インク供給路２６は、インクカートリッジ２１Ｃからインク吐出ヘッド２５にインクを導く流路を形成している。インク供給路２６は、柔軟性や可撓性を有している。インク供給路２６の構成は特に限定されないが、例えば樹脂製の変形容易なチューブである。

ダンパー２４は、インク供給路２６に設けられている。ダンパー２４は、インク吐出ヘッド２５に連通し、インク吐出ヘッド２５へインクを補給する。ダンパー２４は、インクの圧力変動を緩和して、インク吐出ヘッド２５のインク吐出動作を安定化する。

供給ポンプ２３は、インク供給路２６に設けられている。供給ポンプ２３は、インクカートリッジ２１Ｃからインク吐出ヘッド２５に向かってインクを供給する送液装置である。供給ポンプ２３は、例えばトロコイドポンプ式の、いわゆるチューブポンプである。

制御装置２８は、供給ポンプ２３の作動と停止を制御する。これにより、制御装置２８は、インクカートリッジ２１Ｃからインク吐出ヘッド２５へのインクの供給を制御する。制御装置２８は、典型的にはいわゆるコンピュータである。制御装置２８は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭやＲＡＭを備えていてもよい。

自重式圧力制御弁１１は、印刷時（例えばインク吐出時）にはインクの圧力変動を緩和するように機能する。また、自重式圧力制御弁１１は、非印刷時（例えばインクの非吐出時）にはインク供給路２６を閉じた状態に維持するように機能する。図４は、本発明の一実施形態に係る自重式圧力制御弁１１の斜視図である。図５は、図４に示す自重式圧力制御弁１１のＶ−Ｖ線縦断面図である。図６は、図５の連通口が開いている状態を示す図である。

本実施形態の自重式圧力制御弁１１は、開口が形成された中空のケース本体１と、上記ケース本体の上記開口を覆うようにケース本体１に取り付けられた感圧膜２ｂとを備えている。ケース本体１は、典型的には樹脂製である。ここでは、ケース本体１は円筒状に形成されている。感圧膜２ｂは、圧力の負荷によって膜厚方向に撓み変形可能なように構成されている。詳細には、感圧膜２ｂは、下方の圧力が上方の圧力よりも大きくなると上方に撓み変形するように構成されている。つまり、本実施形態の自重式圧力制御弁１１は、いわゆるダイヤフラム式である。ケース本体１の内部には、高さ方向を２つの空間領域に区切る隔壁７ａが配置されている。換言すれば、ケース本体１は、上下方向に２つの空間領域に仕切られている。

本実施形態では、ケース本体１の上面が開口しており、その開口部を覆うように薄膜部材２ａが取り付けられている。薄膜部材２ａは、ケース本体１の上面の縁部に取り付けられている。薄膜部材２ａは、例えば樹脂製のフィルムである。薄膜部材２ａは、可撓性を有していてもよく、可撓性を有してなくてもよい。ここでは、薄膜部材２ａは略円盤形状をなしている。薄膜部材２ａは、重力方向に対して略垂直に配置されている。ケース本体１と薄膜部材２ａとに囲まれた空間領域が第１圧力室３である。第１圧力室３の左壁には、インクが流入するインク流入口４が形成されている。インク流入口４は、インク供給路を介してインクカートリッジと連通している。

第１圧力室３には、フィルタ１０が配置されている。第１圧力室３にフィルタ１０を備えることで、例えばインクに異物が混入した場合や、インク中の固形分が凝集した場合等に、それらを好適に除去することができる。フィルタ１０は、例えば樹脂や金属の繊維を絡ませた不織布や、樹脂や金属の繊維を編んだメッシュである。本実施形態では、フィルタ１０は、薄膜部材２ａと同等の大きさの略円盤形状をなしている。フィルタ１０の厚さ方向の表面は、薄膜部材２ａに対して略平行になるよう配置されている。換言すれば、フィルタ１０は、重力方向に対して略垂直に配置されている。これにより、フィルタ１０のインク流入側の面を広くとることができ、フィルタに異物等が捕集された場合にもインクの流通を妨げることが防止されている。第１圧力室３は、フィルタ１０によって上下方向に２つの空間領域３ａ、３ｃに仕切られている。

ケース本体１の下面は開口しており、その開口部を覆うように感圧膜２ｂが取り付けられている。感圧膜２ｂは、可撓性を有し、かつガス透過性や水蒸気透過性が低い材質で構成されている。感圧膜２ｂのインクと接する側の面は、耐インク腐食性に優れた材質からなるとよい。感圧膜２ｂは、例えば樹脂製のフィルムである。ここでは、感圧膜２ｂは略円盤形状をなしている。感圧膜２ｂは、重力方向に対して略垂直に配置されている。ケース本体１と感圧膜２ｂとに囲まれた空間領域が第２圧力室５である。感圧膜２ｂは、第２圧力室５の内側（ロッド部８ａの側）に撓むことができる程度の張力で、ケース本体１の下面の縁部に取り付けられている。第２圧力室５の左壁には、インクが流出するインク流出口６が形成されている。インク流出口６は、インク供給路を介してインク吐出ヘッドと連通している。

隔壁７ａの一部には、第１圧力室３と第２圧力室５とを連通する連通口７ｂが設けられている。連通口７ｂには、バルブロッド（弁部材）８が配置されている。バルブロッド８は、感圧膜２ｂの変位（撓み具合）に連動して、重力方向の上下に可動する。これにより、連通口７ｂが開閉される。バルブロッド８は、感圧膜２ｂに連結されている。バルブロッド８は、バルブロッド本体８ａｂとシール部材８ｃとを備える。バルブロッド本体８ａｂは、縦断面がＴ字状をなす。つまり、バルブロッド本体８ａｂは、Ｉ字状（長軸状）のロッド部８ａと、横棒状のバルブ部８ｂとを備える。

ロッド部８ａは、連通口７ｂの内径よりも小さな外径を有する。ロッド部８ａは、隔壁７ａを貫くように連通口７ｂに挿入されている。ロッド部８ａは、第１圧力室３から連通口７ｂを通って第２圧力室５に（図２の下方に）延びている。ロッド部８ａの先端は、感圧膜２ｂに連結されている。ロッド部８ａは、重力方向と略平行になるよう配置されている。これにより、ロッド部８ａと感圧膜２ｂとが略垂直に配置され、感圧膜２ｂの変位をバルブロッド８に効率的に伝達できるようになっている。また、バルブロッド８の安定的な動作が確保されている。バルブ部８ｂは、連通口７ｂの内径よりも大きな外径を有する。バルブ部８ｂは、第１圧力室３の内部に配置される。バルブ部８ｂは、いわゆる錘（おもり）としての役割を担う。

シール部材８ｃは、バルブロッド本体８ａｂと隔壁７ａとの間に介在する。本実施形態では、シール部材８ｃは、ロッド部８ａの周縁に円環状（Ｏリング状）に配置されている。シール部材８ｃは、バルブロッド本体８ａｂと隔壁７ａとにそれぞれ密着して、連通口７ｂを閉鎖する。シール部材８ｃは、弾性を有する材質で構成されるとよい。シール部材８ｃは、耐インク腐食性に優れた材質からなるとよい。シール部材８ｃは、ここではゴム製である。

バルブロッド８は、耐インク腐食性に優れた材質で構成される。バルブロッド本体８ａｂは、典型的には金属製、例えば真鍮製、銅製、銀製、白金製、金製、ステンレス製等である。なかでも、比重が凡そ８ｇ／ｃｍ^３、好ましくは８．４ｇ／ｃｍ^３以上と大きな材質からなるとよい。これにより、バルブロッド８自身の重量（自重）が重くなる。そのため、感圧膜２ｂが撓み変形しないときには、バルブロッド８の浮力が抑えられ、自重によってバルブロッド８が重力方向に押圧される。これにより、連通口７ｂの閉鎖状態が好適に維持される。本実施形態では、自重を確保する点とコストを低減する点から、バルブロッド本体８ａｂが真鍮製である。なお、真鍮は銅と亜鉛の合金である。真鍮の比重は、組成比によっても異なり得るが、概ね８．４〜８．６ｇ／ｃｍ^３程度である。

本実施形態では、バルブロッド８の自重を重くするために、バルブロッド８（特にはバルブ部８ｂ）が従来に比べて大きい。そして、バルブロッド８が第１圧力室３ｃの容積の多くを占有している。これにより、バルブロッド８の浮力が抑えられ、当該バルブロッド８の自重によって連通口７ｂの閉鎖状態がより良く維持される。バルブロッド８の浮力を抑えて自重を好適に確保する観点からは、バルブ部８ｂの体積が、第１圧力室３の全容積の概ね３０％以上、例えば４０％以上であるとよい。また、自重式圧力制御弁１１の内部でインクを円滑に流通させる観点からは、バルブ部８ｂの体積が、第１圧力室３の全容積の概ね８０％以下、典型的には７０％以下、例えば６０％以下であるとよい。本実施形態では、「第１圧力室３の全容積」、すなわちフィルタ１０によって仕切られた２つの空間３ａ、３ｃの容積の和を１００％としたときに、バルブ部８ｂの体積が凡そ４１％を占め、バルブ部８ｂとシール部材８ｃとを合わせた体積が凡そ４８％を占めている。

図７は、図４に示す自重式圧力制御弁１１のＶＩＩ−ＶＩＩ線横断面図である。図７は、ケース本体１の第１圧力室３ｃ部分の断面を示している。本実施形態では、ケース本体１は、略円形の断面形状をなしている。第１圧力室３ｃは、ケース本体１の内径よりも一回り小さな直径の略円形の断面形状をなしている。第１圧力室３ｃの断面中央部には、バルブロッド本体８ａｂのロッド部８ｂが配置されている。ロッド部８ｂは、インクを円滑に流通させる観点から、第１圧力室３ｃよりも一回り小さな直径の略円形の断面形状をなしている。

本実施形態ではバルブロッド８が第１圧力室３の容積の多くを占めている。このため、第１圧力室３では、バルブロッド８が小さい場合と比較して、インク流入口４から連通口７ｂに向かうインクの流れが遅くなりがちである。そこで、本実施形態では、第１圧力室３の内側の側面に４本の線状凸部３ｂが形成されている。線状凸部３ｂは、バルブロッド８が可動する方向、すなわちロッド部８ａの軸方向と平行の方向に沿って略直線状に略等間隔で形成されている。線状凸部３ｂは、ロッド部８ａと当接している。これによって、例えば図７のように第１圧力室３内のインク流路が狭い態様でも、線状凸部の形成されていない部分とバルブロッドとの間の隙間を伝って、連通口７ｂまで滞りなくインクが到達する。したがって、連通口７ｂが開放されたときには、第１圧力室３から第２圧力室５へとインクを円滑に移動させることができる。また、線状凸部３ｂはバルブロッド８の位置を安定化する機能を有する。つまり、線状凸部３ｂを備えることで、例えば図７の左右あるいは前後にバルブロッド８が偏ることが予防される。これにより、バルブロッドを上下方向に安定して可動させることができ、インクの流れを安定化することができる。

なお、特許文献１等に記載されるように、一般的な圧力制御弁では、バルブロッドを閉鎖位置に付勢するための付勢部材（例えばシールバネ）が必要となる。しかしながら、ここに開示される構成によれば、例えばバルブロッド８の材質や大きさを調整することにより、従来必須であった付勢部材を用いることなく、連通口７ｂの閉鎖状態（自己封止状態）を好適に維持することができる。

バルブロッド本体８ａｂのロッド部８ａは、感圧膜２ｂの側に端面を有している。感圧膜２ｂとロッド部８ａの端面との間には、受圧板９ａが配置されている。受圧板９ａは感圧膜２ｂの表面に載せ置かれている。受圧板９ａとバルブロッド本体８ａｂのロッド部８ａとは、略垂直に配置されている。換言すれば、受圧板９ａは重力方向と略垂直に配置されている。受圧板９ａを備えることで、感圧膜２ｂの撓み変形に基づく変位をバルブロッド８に安定して伝えることができる。本実施形態では、受圧板９ａの受圧面積（つまり、感圧膜２ｂの変位が作用する面積）が、ロッド部８ａの感圧膜２ｂの側の端面に比べて、相対的に大きい。また、感圧膜２ｂの撓み変形を阻害しないように、受圧板９ａの受圧面積が感圧膜２ｂの表面積より小さい。これにより、感圧膜２ｂの撓みをバルブロッド８に効率的かつ安定的に伝達することができる。

受圧板９ａは、感圧膜２ｂよりも硬質で、かつ感圧膜２ｂの変位を阻害しないように、軽量な材質で構成される。受圧板９ａはまた、耐インク腐食性に優れた材質からなるとよい。受圧板９ａは、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂製である。受圧板９ａの形状は特に限定されないが、ここでは感圧膜２ｂよりも一回り小さな略円板状体である。図８は、受圧板９ａの変形例である。図８（ａ）、（ｂ）の受圧板９ａは蓮根形状であり、幅が略一定の円環状の外周部９１と、その内側に架け渡された幅が略一定の交差部９２とを有している。図８（ｃ）の受圧板９ａは、円環状の外周部９１の内側がメッシュ形状である。図８（ｄ）の受圧板９ａは、円環状の外周部９１の内側がハニカム形状である。図８に例示する受圧板は、いずれも感圧膜２ｂの側の面からバルブロッド８の側の面に向かう板厚方向に貫通する貫通口９３を有する。表面に貫通口を有する受圧板を用いることで、受圧面積を大きく維持しつつ、受圧板の軽量化を図ることができる。その結果、感圧膜２ｂが第２圧力室５の内部の圧力変化に追従して、より俊敏に撓み変形するようになる。

受圧板９ａとバルブロッド８のロッド部８ａとの間には、コイルバネ９ｂが配置されている。具体的には、受圧板９ａのバルブロッド８側の表面に、リング状の突起部９ｃが形成されている。この突起部９ｃによって、受圧板９ａのロッド部８ａ側の表面に円柱状のコイルバネ９ｂの一端が固定されている。より詳しくは、突起部９ｃの外側にコイルバネ９ｂが巻き付けられている。受圧板９ａとコイルバネ９ｂとを一体化することで、これら部材が安定に当接している。また、受圧板９ａとバルブロッド８との間にコイルバネ９ｂを配置することで、感圧膜２ｂが第２圧力室５の外側（図２の下方）に撓むことが防止されている。これにより、自重式圧力制御弁１１の内部が負圧に維持される。つまり、コイルバネ９ｂは、感圧膜２ｂを上方に引っ張り上げる負圧保持部材として機能するものである。非印刷時には、第２圧力室５の圧力がインク吐出ヘッド２５のノズル（図示せず）の圧力と略同等となる。ノズルは大気解放されているため、第２圧力室の圧力を負圧とすることで、ノズルからのインク漏れを防止することができる。

コイルバネ９ｂは、ロッド部８ａの感圧膜２ｂの側の端面よりも一回り大きい巻き経を有している。コイルバネ９ｂは、ロッド部８ａの感圧膜２ｂの側の端面を挿入可能なように形成されている。バルブロッド本体８ａｂの端部をコイルバネ９ｂに挿入することで、バルブロッド８と受圧板９ａとが安定的に当接するようになる。また、バルブロッド８を上下方向にスムーズに可動させることができる。これにより、インクの圧力変動（脈動）を小さく抑えることができる。つまり、コイルバネ９ｂは緩衝部材としても機能するものである。

非印刷時、つまりインク吐出ヘッドからインクが吐出されないときには、第２圧力室５に所定量以上のインクが貯留されている。そのため、バルブロッド８のシール部材８ｃは、図５に示すように自重によって隔壁７ａに押し付けられた状態となっている。これにより、連通口７ｂが閉鎖された自己封止の状態が保たれる。換言すれば、連通口７ｂは、第２圧力室５内のインクが所定量まで減少して第２圧力室５が負圧にならない限り、開放されない。ここに開示される構成では、バルブロッド８の自重を利用することで、いわゆる自己封止の状態を実現している。したがって、シールバネ等の付勢部材を使用する必要がなく、長期間に亘って自己封止機能を適切に維持することができる。

一方、プリンタ２０の印刷が開始されると、制御装置２８によって供給ポンプ２３が駆動される。同時に、インク吐出ヘッド２５のノズルから記録紙１５に向かってインクが吐出される。インクが吐出されると、ダンパー２４に貯留されているインクがインク吐出ヘッド２５に供給される。インク貯留量検出装置により、ダンパー２４のインク貯留量が少なくなったことが検知されると、制御装置２８は供給ポンプ２３を駆動する。これにより、自重式圧力制御弁１１の第２圧力室５内のインクが吐出ヘッドの側に吸い出され、ダンパー２４に送られる。すると、第２圧力室５のインク貯留量が減少して、第２圧力室５の内部が負圧になる。その結果、図６に示すように、感圧膜２ｂが大気圧に押されて第２圧力室５の内側に（図６の上方に）撓む。この感圧膜２ｂの動きにより、バルブロッド８は、自身の重量（自重）に抗して上方に押し上げられる。そして、バルブロッド８のシール部材８ｃが隔壁７ａから離れて、連通口７ｂが開放されると、第１圧力室３から第２圧力室５へインクが流入する。なお、図６では印刷時のインクの流れ方向を矢印で示している。

第１圧力室３から第２圧力室５にインクが流入するにしたがって、第２圧力室５の負圧が解消される。これに伴い、感圧膜２ｂの上方への撓みが緩和される。その結果、バルブロッド８が自重によって下方に戻される。そして、バルブロッド８のシール部材８ｃと隔壁７ａとが接触すると、連通口７ｂが閉鎖される。バルブロッド８は、自重を利用することで比較的緩やかに上下方向に移動する。このため、連通口７ｂの開閉に伴うインクの圧力変動を小さく抑えることができる。また、上記構成によれば、感圧膜２ｂの撓み変形に連動して連通口７ｂが開閉する。このため、自重式圧力制御弁１１を電気的に制御する必要がなく、簡便である。

自重式圧力制御弁１１の第１圧力室３はインクカートリッジ２１Ｃと連通している。このため、第１圧力室３で減少した分のインクは、インクカートリッジ２１Ｃから補充される。以上により、印刷時には、インクカートリッジ２１Ｃからインク吐出ヘッド２５へインクが安定して供給され、高い印刷品質を安定的に発揮することができる。

ここに開示される自重式圧力制御弁１１は、上述の通りバルブロッド８の自重を利用して連通口７ｂを閉鎖するものである。したがって、バルブロッド８の安定的な動作を確保する観点からは、自重式圧力制御弁１１が動かないように固定されていることが好ましい。換言すれば、バルブロッド８のロッド部８ａの軸方向が鉛直方向となるように、自重式圧力制御弁１１を支持する支持部を備えるとよい。例えば、固定具によって自重式圧力制御弁１１が水平な載置台の上に取り付けられているとよい。

感圧膜２ｂのロッド部８ａ側と反対側の面（外側の面）は、大気と接しているとよい。これにより、大気圧が変わると感圧膜２ｂの外側の面の圧力もそれに応じて自動的に変わる。そのため、複雑な制御を行うことなく、大気圧の変化に適切に対処することができる。そのため、ノズルからインクが漏れることを的確に防止することができる。また、印刷時には、ノズルからインクを円滑に吐出することができる。その点で、上記載置台には、感圧膜７ｂの配置される部分に、感圧膜７ｂと同等かそれよりも大きな貫通口が形成されているとよい。例えば、固定部１ａによって、上記載置台に形成された貫通口の縁部に自重式圧力制御弁１１を取り付けるとよい。

以上、本発明の好適な実施形態について説明した。しかし、上述の実施形態は例示に過ぎず、本発明は他の種々の形態で実施することが可能である。

例えば、上記した各実施形態では、液体供給部に貯留された液体がインクであったが、これには限定されない。液体は、例えば記録装置のメンテナンスに使用する洗浄液等であってもよい。

また、上記した実施形態では、インクジェット式記録装置がインクジェットプリンタ２０であったが、これには限定されない。インクジェット式記録装置は、画像を記録できることが可能な装置であればよい。また、上記したインク供給システム並びにインクジェットプリンタ２０は、インクカートリッジ２１（液体供給部）と、インク吐出ヘッド（液体吐出部）２５と、インク供給路（液体供給路）２６と、自重式圧力制御弁１１と、供給ポンプ２３と、ダンパー２４と、制御装置２８とを備えているが、これには限定されない。例えば供給ポンプ２３および／またはダンパー２４は、必要に応じて設ければよい。あるいは、上記の構成要素に加えて、印刷時以外のときにインク吐出ヘッド２５のノズルを覆うキャップと、当該キャップ内を吸引する吸引ポンプとをさらに備えていてもよい。

また、上記した実施形態では、自重式圧力制御弁１１がインクジェット式記録装置に搭載されていたが、これには限定されない。自重式圧力制御弁１１は、例えばインクジェット方式を採用する種々の製造装置や、マイクロピペット等の計測器具等、液体供給システムを備える各種用途で使用可能である。

１ ケース本体
２ｂ 感圧膜
３、３ａ、３ｃ 第１圧力室
３ｂ 線状凸部
４ インク流入口
５ 第２圧力室
６ インク流出口
７ａ 隔壁
７ｂ 連通口
８ バルブロッド
８ａ バルブロッド本体
８ｂ シール部材
９ａ 受圧板
９ｂ コイルバネ（緩衝部材）
１０ フィルタ
１１ 自重式圧力制御弁

Claims (11)

1. 液体を貯留する液体供給部と、
   液体を吐出する液体吐出部と、
   一端が前記液体供給部と連通し、他端が前記液体吐出部と連通する液体供給路と、
   前記液体吐出部を搭載し、所定の方向に往復移動するキャリッジと、
   前記液体供給路に配置された自重式圧力制御弁と、
   を備えたインクジェット式記録装置であって、
   前記キャリッジは、前記自重式圧力制御弁を搭載しておらず、
   前記自重式圧力制御弁は、
   開口が形成された中空のケース本体と、
   前記ケース本体の内部に配置され、前記ケース本体の内部を第１圧力室と前記開口につながる第２圧力室とに仕切る隔壁と、
   前記ケース本体に形成され、前記第１圧力室と連通する流入口と、
   前記ケース本体に形成され、前記第２圧力室と連通する流出口と、
   前記隔壁に形成され、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを連通する連通口と、
   前記連通口の内径よりも小さな外径を有し、前記隔壁を貫くように前記連通口に挿入されたロッド部と、前記連通口の内径よりも大きな外径を有し、前記第１圧力室の内部に配置されたバルブ部とを含んだバルブロッドと、
   前記ケース本体の前記開口を覆うように前記ケース本体に取り付けられ、前記バルブロッドの前記ロッド部の先端部が連結され、前記ロッド部の側に撓み変形可能な感圧膜と、
   を備え、
   前記第１圧力室が前記第２圧力室の上方に位置するように設置され、かつ前記感圧膜が前記ロッド部の側に撓み変形していないときに、前記バルブロッドの自重のみによって前記連通口が前記バルブ部により閉じた状態に維持されるように構成されている、インクジェット式記録装置。
2. 前記バルブロッドの前記ロッド部は端面を有し、
   前記感圧膜と前記ロッド部の前記端面との間に介在し、前記ロッド部の前記端面の面積よりも大きな面積を有する受圧板を備えた、請求項１に記載されたインクジェット式記録装置。
3. 前記受圧板と前記バルブロッドの前記ロッド部との間に配置された緩衝部材を備えた、請求項２に記載されたインクジェット式記録装置。
4. 前記緩衝部材は、前記受圧板の前記バルブロッドの側の面に取り付けられている、請求項３に記載されたインクジェット式記録装置。
5. 前記バルブロッドは真鍮製である、請求項１から４までの何れか一つに記載されたインクジェット式記録装置。
6. 前記バルブロッドの前記バルブ部の体積が、前記第１圧力室の全容積の３０％以上を占める、請求項１から５までの何れか一つに記載されたインクジェット式記録装置。
7. 前記第１圧力室にフィルタを備える、請求項１から６までの何れか一つに記載されたインクジェット式記録装置。
8. 前記ケース本体における前記第１圧力室の内側の側面には、前記バルブロッドの前記ロッド部の軸方向と平行の方向に沿った線状凸部が形成されている、請求項１から７までの何れか一つに記載されたインクジェット式記録装置。
9. 前記受圧板は、前記感圧膜の側の面から前記バルブロッドの側の面に向かう方向に貫通する貫通口を有する、請求項２から４までの何れか一つに記載されたインクジェット式記録装置。
10. 前記バルブロッドの前記ロッド部の軸方向が鉛直方向となるように前記自重式圧力制御弁を支持する支持部を備えた、請求項１から９までの何れか一つに記載されたインクジェット式記録装置。
11. 前記液体吐出部は、大気開放されたノズルを有し、
    前記自重式圧力制御弁の前記感圧膜の前記ロッド部と反対側の面は、大気に晒されている、請求項１から１０までの何れか一つに記載されたインクジェット式記録装置。

Images