JP6435806B2 - 液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体が流通する流路の開閉や圧力を制御する弁装置の構造に関する。

例えば複数のノズルからインク等の液体を噴射する液体噴射ヘッドには、液体容器（カートリッジ）から流路を介して液体が供給される。液体容器と液体噴射ヘッドとを連結する流路には、当該流路の開閉や圧力を制御するための弁装置が設置される。例えば特許文献１には、貫通孔（連通路）が形成された流路部材と、流路部材に対して接触および離間することで貫通孔を開閉する弁体とを具備する構造が開示されている。弁体を開閉毎に回転させることで流路部材のうち弁体との接触領域が分散され、結果的に流路部材の表面における液体の含有物（例えばインクの顔料）の堆積が抑制される。

特開２０１３−１３２８９５号公報

特許文献１の技術によれば、弁体を開閉毎に回転させることで液体の含有物の堆積は抑制されるが、流路部材に対する弁体の接触および離間が多数回にわたり反復された場合には、流路部材の表面に液体の含有物が堆積する可能性はある。流路部材と弁体との間に液体の含有物が堆積すると、閉状態での流路部材と弁体との密着（ひいては貫通孔の閉塞）が阻害され、結果的に弁装置の機能が低下し得る。以上の事情を考慮して、本発明は、弁装置における液体の含有物の堆積を抑制することを目的とする。

［態様１］
本発明の好適な態様（態様１）に係る弁装置は、液体が流通する貫通孔が形成された弁座と、弁座に接触して貫通孔を閉塞する閉状態と、弁座から離間して貫通孔を開放する開状態との間で弁座に対して相対移動する弁体とを具備し、弁座と弁体とは、閉状態で相対移動する。態様１では、弁体と弁座とが相互に接触した閉状態で弁体と弁座とが相対移動するから、弁装置の開閉に起因して弁体または弁座に堆積し得る液体の含有物を効果的に除去することが可能である。なお、弁体と弁座とが相互に接触した状態とは、弁体と弁座とが直接的に接触した状態のほか、弁体と弁座との間に堆積物が介在する状態も包含する。

［態様２］
態様１の好適例（態様２）において、閉状態は、開状態から弁座と弁体とが第１方向に相対移動して弁座と弁体とが相互に接触した第１状態と、弁座と弁体とが相互に接触した状態を第１状態から継続したまま、弁体のうち弁座との接触面が、第１方向に交差する方向に相対移動する第２状態とを含む。態様２では、開状態から閉状態の第１状態に遷移するときに弁体と弁座とが第１方向に相対移動する一方、第２状態では弁体と弁座との接触面が第１方向に交差する方向に相対移動する。したがって、弁体または弁座の堆積物を除去し易いという利点がある。

［態様３］
態様１の好適例（態様３）において、閉状態は、開状態から弁座と弁体とが第１方向に相対移動して弁座と弁体とが相互に接触した第１状態と、弁座と弁体とが相互に接触した状態を第１状態から継続したまま、弁体のうち弁座との接触面が第１方向に相対移動する第２状態とを含む。態様３では、開状態から閉状態の第１状態に遷移するときに弁体と弁座とが第１方向に相対移動し、第２状態でも弁体と弁座との接触面が第１方向に相対移動する。すなわち、開状態から第１状態への遷移時と第２状態とで弁体と弁座との相対移動の方向が共通する。したがって、態様２と比較して弁装置の構成が簡素化されるという利点がある。

［態様４］
態様１から態様３の好適例（態様４）において、弁体のうち弁座と接触する部分および弁座のうち弁体と接触する部分の少なくとも一方は弾性体であり、弾性体は、第２状態において弾性変形する。態様４では、弁体のうち弁座と接触する部分および弁座のうち弁体と接触する部分の少なくとも一方が弾性体で形成されるから、弁体と弁座との接触を維持したまま弁体と弁座とを容易に相対移動させることが可能である。

［態様５］
態様４の好適例（態様５）において、弾性体は中空である。態様５では、弾性体が中空に構成されるから、弾性体が中実である構成と比較して弾性体が弾性変形しやすい。したがって、弁体と弁座との接触により貫通孔を閉塞し易い（すなわちシール性が向上する）という利点がある。

［態様６］
態様４または態様５の好適例（態様６）において、弁体のうち弁座との接触面および弁座のうち弁体との接触面の少なくとも一方は曲面を含む。態様６では、弁体および弁座の接触面が曲面を含むから、両者間で作用する応力が集中し、結果的に貫通孔を閉塞し易い（すなわちシール性が向上する）という利点がある。

［態様７］
態様１から態様６の好適例（態様７）において、開状態から弁座と弁体とが第１方向に相対移動して弁座と弁体とが相互に接触し、弁体のうち弁座との接触面および弁座のうち弁体との接触面の少なくとも一方は、第１方向に対して傾斜（すなわち非直角で交差）する傾斜面である。態様７では、弁体のうち弁座との接触面および弁座のうち弁体との接触面の少なくとも一方が第１方向に対する傾斜面であるから、弁体または弁座の堆積物を効果的に除去することが可能である。また、接触面が傾斜面であるから、例えば弁体または弁座の形状が変化した場合（例えばクリープが発生した場合）でも貫通孔を有効に閉塞できるという利点がある。

［態様８］
態様７の好適例（態様８）において、弁体のうち弁座との接触面および弁座のうち弁体との接触面の一方は傾斜面であり、他方は曲面である。態様８では、弁体および弁座の一方における傾斜面と他方における曲面とが接触するから、弁体と弁座とが相互に接触する面積が低減される。したがって、弁体および弁座を容易に相対移動させることが可能である。

［態様９］
本発明の好適な態様（態様９）に係る圧力調整装置は、態様１から態様８の何れかの弁装置と、弁装置の弁座の貫通孔からみて一方側に位置するとともに弁装置の弁体が設置された第１流路と、貫通孔からみて他方側に位置する第２流路と、第２流路内の圧力に応じて変位することで弁体を移動させる可動部とを具備する。態様１から態様８の弁装置によれば、弁装置の開閉に起因した堆積物が効果的に除去されるから、第２流路の圧力を有効に調整可能な信頼性の高い圧力調整装置が実現される。

［態様１０］
本発明の好適な態様（態様１０）に係る液体噴射装置は、態様９の圧力調整装置と、圧力調整装置の第２流路内の圧力に対する第１流路内の圧力を相対的に増加させる調圧手段と、第２流路から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドとを具備し、可動部の変位に連動した弁体の移動により弁座と弁体とが相互に接触した状態において、第２流路内の圧力に対する第１流路内の圧力を調圧手段が増加させることで、弁座と弁体とが相互に接触した状態で相対移動する。態様１０では、第２流路内の圧力に対する第１流路内の圧力を調圧手段が相対的に増加させることで弁座と弁体とが相互に接触した閉状態で相対移動するから、弁座と弁体との相対移動による堆積物の除去を確実に実行することが可能である。なお、液体噴射装置の好例は、インクを噴射する印刷装置であるが、本発明に係る液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。

本発明の第１実施形態に係る印刷装置の構成図である。 圧力調整装置に搭載された弁装置の構成図である。 弁装置の状態の遷移の説明図である。 第２状態における封止部の変形の説明図である。 第２実施形態における弁装置の構成図である。 第３実施形態における弁装置の構成図である。 第３実施形態の変形例における弁装置の構成図である。 第４実施形態における弁装置の構成図である。 第５実施形態における弁装置の構成図である。 第６実施形態における弁装置の構成図である。 変形例における弁装置の構成図である。 変形例における弁装置の構成図である。 変形例における弁装置の構成図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るインクジェット方式の印刷装置１０の部分的な構成図である。第１実施形態の印刷装置１０は、液体の例示であるインクを印刷用紙等の媒体（噴射対象）１２に噴射する液体噴射装置であり、図１に例示される通り、制御装置２０と搬送機構２２と液体噴射ユニット２４とキャリッジ２６と圧送装置２８とを具備する。印刷装置１０にはインクを貯留する液体容器（カートリッジ）１４が装着される。液体容器１４から液体供給管１６を介して液体噴射ユニット２４にインクが供給される。第１実施形態のインクは、例えば顔料が分散された顔料インクである。

制御装置２０は、印刷装置１０の各要素を統括的に制御する。搬送機構２２は、制御装置２０による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。圧送装置２８は、液体容器１４から液体供給管１６を介して液体噴射ユニット２４に供給されるインクを加圧する装置（典型的にはポンプ）である。

液体噴射ユニット２４は、図１に例示される通り、圧力調整装置３２と液体噴射ヘッド３４とを具備する。液体噴射ヘッド３４は、制御装置２０による制御のもとで複数のノズルＮの各々からインクを媒体１２に噴射する。第１実施形態の液体噴射ヘッド３４は、相異なるノズルＮに対応する圧力室および圧電素子の複数組（図示略）を包含する。駆動信号の供給により圧電素子を振動させて圧力室内の圧力を変動させることで、圧力室内に充填されたインクが各ノズルＮから噴射される。他方、図１の圧力調整装置３２は、液体容器１４から液体供給管１６を介して供給されるインクを液体噴射ヘッド３４に供給する流路が内部に形成された構造体である。

液体噴射ユニット２４はキャリッジ２６に搭載される。制御装置２０は、Ｙ方向に交差するＸ方向にキャリッジ２６を往復させる。搬送機構２２による媒体１２の搬送とキャリッジ２６の反復的な往復とに並行して液体噴射ヘッド３４が媒体１２にインクを噴射することで媒体１２の表面に所望の画像が形成される。なお、例えば相異なる種類のインクを噴射する複数の液体噴射ユニット２４をキャリッジ２６に搭載することも可能である。

第１実施形態の圧力調整装置３２は、液体供給管１６と液体噴射ヘッド３４とを連結する流路に設置された図２の弁装置４０を具備する。第１実施形態の弁装置４０は、液体容器１４側に位置する第１流路Ｒ1と液体噴射ヘッド３４側に位置する第２流路Ｒ2との間に設置された弁機構であり、第２流路Ｒ2内の圧力（負圧）に応じて第１流路Ｒ1の開閉（閉塞／開放）を制御する。具体的には、第２流路Ｒ2内の圧力が所定の範囲内にある通常状態では、弁装置４０は第１流路Ｒ1と第２流路Ｒ2とを遮断し、例えば液体噴射ヘッド３４によるインクの噴射や外部からの吸引に起因して第２流路Ｒ2内の圧力が低下すると、弁装置４０は第１流路Ｒ1と第２流路Ｒ2とを相互に連通する。第１流路Ｒ1と第２流路Ｒ2とが連通した状態では、液体容器１４から液体供給管１６を経由して第１流路Ｒ1に供給されたインクが、弁装置４０を介して第２流路Ｒ2に流入するとともに液体噴射ヘッド３４に供給される。すなわち、第１流路Ｒ1は弁装置４０の上流側に位置し、第２流路Ｒ2は弁装置４０の下流側に位置する。なお、例えば第１流路Ｒ1の上流側や第２流路Ｒ2の下流側に、インクに混入した気泡や異物を捕集するためのフィルターを設置することも可能である。

図２に例示される通り、第１実施形態の圧力調整装置３２は、支持体４２と封止体４４と封止体４６とを具備する。平板状の支持体４２の一方の表面に封止体４４が固定され、支持体４２の他方の表面に封止体４６が固定される。支持体４２は、例えばポリプロピレン（PP）等の樹脂材料の射出成形で形成された構造体である。支持体４２のうち封止体４４側の表面には平面視で略円形状の凹部（窪み）４２２が形成され、支持体４２のうち封止体４６側の表面にも同様に略円形状の凹部４２４が形成される。凹部４２２と封止体４４とで包囲された空間が第１流路Ｒ1として機能し、凹部４２４と封止体４６とで包囲された空間が第２流路Ｒ2として機能する。第１流路Ｒ1は、直接的または他の要素を介して間接的に液体供給管１６（ひいては液体容器１４）に連通し、第２流路Ｒ2は、直接的または他の要素を介して間接的に液体噴射ヘッド３４に連通する。

封止体４６は、例えば支持体４２と同様にポリプロピレン等の樹脂材料で形成された薄板状（フィルム状）の部材であり、支持体４２の表面に溶着または接着される。封止体４６のうち平面視で凹部４２４の内側に位置する部分（以下「可動部」という）４６２における支持体４２側の表面には受圧板４８が設置される。受圧板４８は、例えば略円形状の平板材である。なお、受圧板４８を省略することも可能である。

図２に例示される通り、第１実施形態の弁装置４０は、弁体５２と弁座５４とバネＳ1とバネＳ2とを具備する。概略的には弁体５２が弁座５４に対してＷ方向の正側および負側に移動することで第１流路Ｒ1の開閉（第１流路Ｒ1と第２流路Ｒ2との遮断／連通）が切替わる。

弁座５４は、支持体４２のうち第１流路Ｒ1と第２流路Ｒ2との間に位置する部分（凹部４２２または凹部４２４の底部）であり、封止体４６の可動部４６２に間隔をあけて対向する。すなわち、弁座５４は、第１流路Ｒ1と第２流路Ｒ2とを仕切る隔壁とも換言され得る。図２に例示される通り、弁座５４の略中央には支持体４２を貫通する貫通孔Ｈが形成される。第１実施形態の貫通孔Ｈは、内周面がＷ方向に平行な正円孔である。弁座５４の上流側に位置する第１流路Ｒ1と弁座５４の下流側に位置する第２流路Ｒ2とは弁座５４の貫通孔Ｈを介して相互に連通する。

弁装置４０の弁体５２は第１流路Ｒ1内に設置される。第１実施形態の弁体５２は、図２に例示される通り、基部６２と封止部６４Aと弁軸６６とを包含する。基部６２は、貫通孔Ｈの内径を上回る外径の円形状に成形された平板状の部分である。基部６２の表面から弁軸６６が同軸で垂直に突起し、平面視で弁軸６６を包囲する円環状の封止部６４Aが基部６２の表面に設置される。軸線ＣをＷ方向に向けた弁軸６６が弁座５４の貫通孔Ｈに挿入された状態で基部６２と封止部６４Aとが第１流路Ｒ1内に位置するように弁体５２は設置される。すなわち、弁体５２の基部６２および封止部６４Aは弁座５４を挟んで可動部４６２（第２流路Ｒ2）とは反対側に位置し、弁座５４の貫通孔Ｈに挿入された弁軸６６の先端は可動部４６２の表面の受圧板４８に第２流路Ｒ2内で対向する。弁軸６６の直径は貫通孔Ｈの内径を下回る。したがって、図２からも把握される通り、弁座５４の貫通孔Ｈの内周面と弁軸６６の外周面との間には隙間が形成される。図２のバネＳ1は、封止体４４と弁体５２の基部６２との間に設置されて弁体５２を弁座５４側に付勢する。他方、バネＳ2は弁座５４と受圧板４８（可動部４６２）との間に設置される。

図２から理解される通り、弁体５２の封止部６４Aは、基部６２と弁座５４との間に位置し、弁座５４に接触することで貫通孔Ｈを閉塞するシールとして機能する。具体的には、第１実施形態の封止部６４Aは、弁座５４のうち第１流路Ｒ1側の表面（以下「封止面」という）Ｓに接触する。

図３は、図２における弁体５２の近傍を拡大した断面図である。図３に例示される通り、第１実施形態の封止部６４Aは、弾性材料（エラストマー）で相互に一体に形成された基礎部７２２と周縁部７２４とを包含する弾性体である。基礎部７２２は、円環状の部分であり、周縁部７２４は、基礎部７２２の外周縁に沿う円環状の部分である。第１実施形態の周縁部７２４は、基礎部７２２の表面からＷ方向の正側に突起するとともに、基礎部７２２の外周面から外側（Ｗ方向に垂直な方向における軸線Ｃとは反対側）に突起する。弁座５４の封止面Ｓが平面であるのに対し、封止部６４Aの周縁部７２４のうち封止面Ｓとの対向面は曲面である。

以上の構成において、第２流路Ｒ2内の圧力が所定の範囲内に維持された通常状態では、弁体５２をバネＳ1が付勢することで封止部６４Aの周縁部７２４が弁座５４の封止面Ｓに接触するから、図２および図３に例示される通り、弁座５４の貫通孔Ｈを弁体５２が閉塞する状態（以下「閉状態」という）に維持される。すなわち、第１流路Ｒ1と第２流路Ｒ2とは遮断される。他方、例えば液体噴射ヘッド３４によるインクの噴射や外部からの吸引に起因して第２流路Ｒ2内の圧力が低下すると、図２に鎖線で図示される通り、封止体４６の可動部４６２が弁座５４側に変位し、可動部４６２に設置された受圧板４８がバネＳ2による付勢に対抗して弁体５２の弁軸６６を押圧する。すなわち、可動部４６２は、第２流路Ｒ2内の圧力（負圧）に応じて変位するダイヤフラムとして機能する。第２流路Ｒ2内の圧力が更に低下すると、弁軸６６が可動部４６２（受圧板４８）により押圧され、弁体５２がバネＳ1の付勢に対抗してＷ方向の負側（封止体４４側）に移動することで、図３に例示される通り、封止部６４Aが弁座５４から離間した状態（以下「開状態」という）に遷移する。開状態では弁座５４の貫通孔Ｈが開放され、第１流路Ｒ1と第２流路Ｒ2とが貫通孔Ｈを介して相互に連通する。

以上に例示した開状態では、液体容器１４から液体供給管１６を介して第１流路Ｒ1に供給されるインクが貫通孔Ｈを通過して第２流路Ｒ2に流入する。第１流路Ｒ1からのインクの供給により第２流路Ｒ2の負圧が抑制されると、弁体５２がバネＳ1の付勢によりＷ方向の正側（可動部４６２側）に移動して、封止部６４Aの周縁部７２４が弁座５４の封止面Ｓに接触した閉状態に再び遷移する。すなわち、第１流路Ｒ1と第２流路Ｒ2とが遮断されて第１流路Ｒ1から第２流路Ｒ2に対するインクの供給が停止する。以上の説明から理解される通り、第１実施形態の弁体５２は、第２流路Ｒ2の圧力変動に連動して閉状態と開状態との間で移動する。すなわち、弁体５２が弁座５４に対してＷ方向の正側および負側に移動することで貫通孔Ｈの開閉（開放／閉塞）が制御される。以上のように封止面Ｓに対する弁体５２の接触／離間が多数回にわたり反復されると、封止面Ｓのうち弁体５２が接触する領域にインクの含有物（典型的には顔料）が堆積する可能性がある。

第１実施形態における弁装置４０の閉状態は、第１状態と第２状態とを包含する。第１状態は、前述の通り、第２流路Ｒ2に対するインクの供給により弁体５２が開状態からＷ方向の正側に移動して弁座５４の封止面Ｓに接触した状態である。以上のように弁体５２と弁座５４とが相互に接触した第１状態において圧送装置２８が第１流路Ｒ1内の圧力を増加させることで、図３に例示される通り、弁体５２と弁座５４とが相互に接触したまま弁体５２が弁座５４に対して移動する第２状態に遷移する。第２状態は、弁装置４０の反復的な開閉に起因した堆積物（例えば顔料等のインクの含有物）を除去するための動作状態である。

図４は、第２状態における封止部６４Aの周縁部７２４を拡大した断面図である。図４では第１状態における封止部６４Aの外径が鎖線で併記されている。図４に例示される通り、第２状態では、弁体５２が弁座５４に対してＷ方向の正側に移動することで弁体５２の封止部６４Aが封止面Ｓに押圧されて第１状態から変形する。具体的には、図４に例示される通り、封止体４４の周縁部７２４のうち弁座５４の封止面Ｓとの接触面がＷ方向に直交する方向（具体的には軸線Ｃを中心とする半径方向）に移動するとともに、第１状態と比較して周縁部７２４の先端部が封止面Ｓから離間するように周縁部７２４が変形する。以上の例示の通り、第１実施形態の第２状態では、弁体５２の封止部６４Aと弁座５４の封止面Ｓとが相互に接触した状態で弁体５２が弁座５４に対して移動することで、封止面Ｓの堆積物を除去する（具体的には掻き出す）ように封止部６４Aの周縁部７２４が作用する。

以上に例示した通り、第１実施形態では、弁体５２と弁座５４とが相互に接触した閉状態で弁体５２が弁座５４に対して相対的に移動する。したがって、例えば第１状態と開状態との間のみで弁体５２が移動する構成と比較すると、弁装置４０の開閉に起因した封止面Ｓの堆積物を効果的に除去できるという利点がある。以上のように封止面Ｓの堆積物が効果的に除去されるから、第１実施形態によれば、第２流路Ｒ2の圧力を適切に調整可能な信頼性の高い圧力調整装置３２が実現される。

また、第１実施形態では、弁体５２の封止部６４Aが弾性体で構成されるから、弁体５２と弁座５４とが相互に接触した閉状態で弁体５２を弁座５４に対して容易に移動させることが可能である。以上の例示では特に、弁体５２のうち弁座５４との接触面（封止部６４Aの周縁部７２４の表面）が曲面であるから、弁体５２から封止面Ｓに作用する応力が狭い範囲に集中する。したがって、弁座５４に対する弁体５２の接触により貫通孔Ｈを閉塞し易い（すなわちシール性が向上する）という利点や封止面Ｓの堆積物を効果的に除去できるという利点がある。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について説明する。以下に例示する各形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図５は、本発明の第２実施形態における弁装置４０の構成図である。第２実施形態の弁体５２は、第１実施形態の封止部６４Aを図５の封止部６４Bに置換した構造である。第２実施形態の封止部６４Bは、図５に例示される通り、第２流路Ｒ2側（可動部４６２側）の外径Ｄ2が第１流路Ｒ1側（基部６２側）の外径Ｄ1を下回るように横断面の外径がＷ方向に沿って連続的に変化する円錐台状の弾性体である。他方、弁座５４に形成された貫通孔Ｈは、第１実施形態と同様に、Ｗ方向の全長にわたり内径Ｑが一定に維持された正円孔である。封止部６４Bのうち第２流路Ｒ2側の端部の外径（すなわち最小径）Ｄ2は貫通孔Ｈの内径Ｑを下回り、封止部６４Bのうち第１流路Ｒ1側の端部の外径（すなわち最大径）Ｄ1は貫通孔Ｈの内径Ｑを上回る（Ｄ2＜Ｑ＜Ｄ1）。封止部６４Bうち先端側の一部が貫通孔Ｈに挿入された状態で弁体５２は第１流路Ｒ1内に配置される。

弁体５２と弁座５４とが相互に離間する開状態から弁体５２がＷ方向の正側に移動することで、図５に例示される通り、弁座５４のうち貫通孔Ｈの内周縁に封止部６４Bの外周面が接触する閉状態の第１状態に遷移する。すなわち、弁体５２のうち閉状態で弁座５４に接触する接触面（すなわち封止部６４Bの外周面）は、Ｗ方向に対して傾斜する傾斜面（すなわちテーパ面）を包含する。

第１状態において圧送装置２８が第１流路Ｒ1内の圧力を増加させると、図５に破線で図示される通り、封止部６４Bと弁座５４との接触が第１状態から継続されたまま、封止部６４Bが弾性変形して弁体５２がＷ方向の正側に移動する第２状態に遷移する。すなわち、第２状態では弁体５２のうち弁座５４との接触面がＷ方向に移動する。第２状態では、弁座５４のうち貫通孔Ｈの内周縁の近傍（弁座５４の封止面Ｓや貫通孔の内周面）に堆積したインクの含有物が封止部６４Bによる押圧で除去される。

以上に説明した通り、第２実施形態では、弁体５２と弁座５４とが相互に接触する閉状態において弁体５２が弁座５４に対して相対的に移動するから、第１実施形態と同様の効果が実現される。また、第２実施形態では、弁体５２のうち弁座５４との接触面がＷ方向に対して傾斜する傾斜面であるから、例えば封止部６４Bにクリープが発生した場合でも弁体５２により貫通孔Ｈを閉塞できるという利点がある。

また、第２実施形態では、弁体５２のうち弁座５４との接触面が第１状態での弁体５２の移動と同様のＷ方向に移動する。したがって、第２状態において弁体５２のうち弁座５４との接触面がＷ方向に垂直な方向に移動する第１実施形態と比較して弁装置４０の構成が簡素化されるという利点がある。他方、前述の第１実施形態の第２状態では、弁体５２のうち弁座５４との接触面が、第１状態で弁体５２が移動するＷ方向に交差する方向に移動するから、接触面がＷ方向に移動する第２実施形態と比較して、弁座５４の堆積物を除去し易いという利点がある。

＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態の弁装置４０の構成図である。第３実施形態の弁体５２は、第１実施形態の封止部６４Aを図６の封止部６４Cに置換した構造である。第３実施形態の封止部６４Cは、図６に例示される通り、基礎部７４２と接触部７４４とが一体に形成された弾性体である。基礎部７４２は円環状の部分であり、接触部７４４は、基礎部７４２の外周縁に沿う円環状に形成された部分である。接触部７４４の表面は、基礎部７４２の表面からＷ方向の正側に突起する曲面（具体的には円弧面）である。他方、第３実施形態の弁座５４に形成された貫通孔Ｈは、第１流路Ｒ1側の内径Ｑ1が第２流路Ｒ2側の内径Ｑ2を上回るように内径がＷ方向に沿って連続的に変化するテーパ孔である。

弁体５２と弁座５４とが相互に離間する開状態から弁体５２がＷ方向の正側に移動することで、図６に例示される通り、弁座５４のうち貫通孔Ｈの内周面に封止部６４Cの接触部７４４の表面が接触する閉状態の第１状態に遷移する。すなわち、弁体５２のうち閉状態で弁座５４に接触する接触面は曲面（具体的には円弧面）であり、弁座５４のうち閉状態で弁体５２に接触する接触面はＷ方向に対して傾斜する傾斜面である。以上の説明から理解される通り、第３実施形態では、弁座５４に形成された貫通孔Ｈの内周面が、弁体５２に接触する封止面として機能する。

第１状態において圧送装置２８が第１流路Ｒ1内の圧力を増加させると、図６に破線で図示される通り、封止部６４Cと弁座５４との接触が第１状態から継続されたまま、封止部６４Cが弾性変形して弁体５２がＷ方向の正側に移動する第２状態に遷移する。すなわち、第２状態では、封止部６４Cのうち弁体５２との接触面は貫通孔Ｈの内周面に沿う方向（すなわちＷ方向に対して傾斜する方向）に移動する。したがって、第２状態では、弁座５４のうち貫通孔Ｈの内周面に堆積したインクの含有物が封止部６４Cによる押圧で除去される。

第３実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。また、第３実施形態では、弁座５４のうち弁体５２との接触面（貫通孔Ｈの内周面）はＷ方向に対する傾斜面であり、弁体５２のうち弁座５４との接触面は曲面である。以上の構成では、例えば弁体５２のうち弁座５４との接触面が貫通孔Ｈの内周面に対応する傾斜面である構成と比較して、弁体５２と弁座５４とが相互に接触する面積が低減されるから、弁体５２を弁座５４に対して容易に相対移動させることが可能である。

なお、図６では弁体５２のうち封止部６４Cの接触部７４４の表面を円弧面とした構成を例示したが、図７に例示される通り、接触部７４４の表面を、基礎部７４２の外周縁に沿う一対の傾斜面を相互に交差させた角形状とすることも可能である。図７の構成でも、図７に破線で図示される通り、第２状態において、封止部６４Cのうち弁体５２との接触面は貫通孔Ｈの内周面に沿う方向に移動する。

＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態の弁装置４０の構成図である。第４実施形態の弁体５２は、第１実施形態の封止部６４Aを図８の封止部６４Dに置換した構造である。第４実施形態の封止部６４Dは、図８に例示される通り平面視で円環状に形成された弾性体である。具体的には、封止部６４Dは、第２流路Ｒ2側の外径が第１流路Ｒ1側の外径を下回るように横断面の外径がＷ方向に沿って連続的に変化する傾斜面（テーパ面）を包含する。他方、弁座５４に形成された貫通孔Ｈは、第３実施形態と同様に、第１流路Ｒ1側の内径Ｑ1が第２流路Ｒ2側の内径Ｑ2を上回るように内径がＷ方向に沿って連続的に変化するテーパ孔である。封止部６４Dの外周面の角度と貫通孔Ｈの内周面の角度とは実質的に同等である。

弁体５２と弁座５４とが相互に離間する開状態から弁体５２がＷ方向の正側に移動することで、図８に例示される通り、弁座５４のうち貫通孔Ｈの内周面に封止部６４Dの外周面が密着する閉状態の第１状態に遷移する。すなわち、第４実施形態では、弁体５２のうち閉状態で弁座５４に接触する接触面と弁座５４のうち閉状態で弁体５２に接触する接触面との双方が、Ｗ方向に対して傾斜する傾斜面である。第３実施形態と同様に、弁座５４に形成された貫通孔Ｈの内周面が、弁体５２に接触する封止面として機能する。

第１状態において圧送装置２８が第１流路Ｒ1内の圧力を増加させると、図８に破線で図示される通り、封止部６４Dと弁座５４との接触が第１状態から継続されたまま、封止部６４Dが弾性変形して弁体５２がＷ方向の正側に移動する第２状態に遷移する。すなわち、第２状態では、第３実施形態と同様に、封止部６４Dのうち弁体５２との接触面は貫通孔Ｈの内周面に沿う方向（すなわちＷ方向に対して傾斜する方向）に移動する。したがって、第２状態では、弁座５４のうち貫通孔Ｈの内周面に堆積したインクの含有物が封止部６４Dによる押圧で除去される。第４実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。

＜第５実施形態＞
図９は、第５実施形態の弁装置４０の構成図である。第５実施形態の弁体５２は、第１実施形態の封止部６４Aを図９の封止部６４Eに置換した構造である。図９に例示される通り、第５実施形態の封止部６４Eは、第１実施形態の封止部６４Aと同様に、基礎部７２２と周縁部７２４とが一体に形成された弾性体である。他方、第５実施形態の弁座５４の貫通孔Ｈは、全長にわたり一定の内径でＷ方向に延在する正円孔である。

弁体５２と弁座５４とが相互に離間する開状態から弁体５２がＷ方向の正側に移動することで、図９に例示される通り、弁座５４のうち貫通孔Ｈの内周縁に封止部６４Eの周縁部７２４が接触する閉状態の第１状態に遷移する。第１状態において圧送装置２８が第１流路Ｒ1内の圧力を増加させると、図９に破線で図示される通り、封止部６４Eの周縁部７２４の先端が貫通孔Ｈの内周面に接触したまま弁体５２がＷ方向の正側に移動する第２状態に遷移する。すなわち、第２状態では、弁体５２のうち弁座５４との接触面がＷ方向に移動（すなわち摺動）する。したがって、第２状態では、弁座５４のうち貫通孔Ｈの内周面に堆積したインクの含有物が封止部６４Eによる摺動で除去される。第５実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。

＜第６実施形態＞
図１０は、第６実施形態の弁装置４０の構成図である。第６実施形態の弁体５２は、第１実施形態の封止部６４Aを図１０の封止部６４Fに置換した構造である。図１０に例示される通り、第６実施形態の封止部６４Fは、円環状に形成された弾性体である。他方、第６実施形態の弁座５４の貫通孔Ｈは、全長にわたり一定の内径でＷ方向に延在する正円孔である。

弁体５２と弁座５４とが相互に離間する開状態から弁体５２がＷ方向の正側に移動することで、図１０に例示される通り、弁座５４のうち第１流路Ｒ1側の封止面Ｓに封止部６４Fの表面が接触する閉状態の第１状態に遷移する。第１状態において圧送装置２８が第１流路Ｒ1内の圧力を増加させると、弁体５２は、軸線Ｃの周囲を回転しながらＷ方向に正側に移動する第２状態に遷移する。弁体５２を回転させるための構造は任意であり、例えば特許文献１に記載された構造が採用され得る。以上の説明から理解される通り、第２状態では、弁体５２のうち弁座５４との接触面が、Ｗ方向に交差する方向（軸線Ｃを中心とした円周方向）に移動する。したがって、第２状態では、弁座５４の封止面Ｓのうち貫通孔Ｈの内周縁の近傍に堆積したインクの含有物が封止部６４Fによる摺動で除去される。第６実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。

＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

（１）前述の各形態では、弁体５２のうち弁座５４に接触する封止部６４（６４A，６４B，６４C，６４D，６４E，６４F）を弾性体で構成したが、以上の構成に代えて（または以上の構成に加えて）、弁座５４のうち弁体５２に接触する部分を弾性体で構成することも可能である。例えば、図１１に例示される通り、弁座５４のうち貫通孔Ｈの周囲の部分（すなわち弁体５２に接触する部分）を弾性体５５で形成することが可能である。なお、図１１では第３実施形態を基礎とした構成を例示したが、前述の各形態に同様の構成を採用することが可能である。また、図１１では弁座５４の一部を弾性体で形成したが、弁座５４の全部を弾性体で形成することも可能である。

（２）前述の各形態では、弁体５２の封止部６４を中実の弾性体で形成したが、封止部６４を中空の弾性体で形成することも可能である。具体的には、図１２の例示のように第３実施形態の封止部６４Cを中空の弾性体とした構成や、図１３の例示のように第４実施形態の封止部６４Dを中空の弾性体とした構成が採用され得る。また、図１１の例示のように弁座５４の一部または全部を弾性体で形成した構成では、当該弾性体を中空とすることも可能である。以上の例示のように弁体５２のうち弁座５４と接触する部分や弁座５４のうち弁体５２と接触する部分を中空の弾性体で形成した構成によれば、第２状態において弁座５４や弁体５２が弾性変形し易い。したがって、弁体５２と弁座５４との接触により貫通孔Ｈを閉塞し易い（すなわちシール性が向上する）という利点がある。

（３）前述の各形態では、圧送装置２８による第１流路Ｒ1の加圧により弁装置４０を第１状態から第２状態に遷移させたが、第１状態から第２状態への遷移を発生させるための構成は以上の例示に限定されない。例えば、前述の各形態における可動部４６２を挟んで第２流路Ｒ2とは反対側に密閉空間を設置し、密閉区間内の圧力を減少させ（例えば通常状態での大気圧を下回る圧力に調整する）、あわせて弁体５２をＷ方向の正側に移動させることで第２流路Ｒ2に負圧を発生させて弁装置４０を第１状態から第２状態に遷移させることも可能である。以上の説明から理解される通り、前述の各形態における圧送装置２８は、第２流路Ｒ2に対する第１流路Ｒ1の相対的な圧力を制御する調圧手段の例示であり、第１状態から第２状態への遷移のために第１流路Ｒ1を加圧するか第２流路Ｒ2を減圧するかは本発明において不問である。

また、圧送装置２８等の調圧手段を利用せずに弁装置４０を第１状態から第２状態に遷移させることも可能である。例えば、液体噴射ヘッド３４によるインクの噴射や外部からの吸引により第２流路Ｒ2内の圧力が更に低下した場合に第１状態から第２状態に遷移させることも可能である。以上の説明から理解される通り、第１状態を第２状態に遷移させる手段としての圧送装置２８は省略され得る。ただし、圧送装置２８により第１流路Ｒ1を積極的に加圧する前述の各形態の構成によれば、第１状態を確実に第２状態に遷移させて弁体５２や弁座５４の堆積物の除去を確実に実行することが可能である。

（４）前述の各形態では、薄板状（フィルム状）の可動部４６２を例示したが、可動部４６２の構成は任意である。例えば弾性材料で形成された可動部を第２流路Ｒ2内の圧力に応じて弾性変形させる構成や、蛇腹構造のような伸縮可能な構造を利用した可動部を第２流路Ｒ2内の圧力に応じて変形させる構成が採用され得る。すなわち、可動部の可撓性の有無は本発明において不問である。

（５）前述の各形態では、弁体５２を弁座５４に対して移動させる構成を例示したが、弁座５４を弁体５２に対して移動させる構成も採用され得る。以上の例示から理解される通り、弁座５４と弁体５２とが閉状態で相対移動する構成が好適に採用され、弁体５２および弁座５４の何れが移動するかは本発明において不問である。

（６）前述の各形態では、液体噴射ユニット２４を搭載したキャリッジ２６がＸ方向に反復的に往復するシリアルヘッドを例示したが、Ｘ方向における媒体１２の全幅にわたり複数のノズルＮが配列するラインヘッドにも本発明を適用することが可能である。また、液体噴射ヘッド３４の各ノズルＮからインクを噴射させる駆動素子は、前述の各形態で例示した圧電素子に限定されない。例えば、加熱による気泡の発生で圧力室内の圧力を変動させてインクをノズルＮから噴射させる発熱素子（ヒーター）を駆動素子として利用することも可能である。

（７）以上の各形態で例示した印刷装置１０は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。

１０……印刷装置（液体噴射装置）、１２……媒体、１４……液体容器、１６……液体供給管、２０……制御装置、２２……搬送機構、２４……液体噴射ユニット、２６……キャリッジ、２８……圧送装置、３２……圧力調整装置、３４……液体噴射ヘッド、４０……弁装置、４２……支持体、４４……封止体、４６……封止体、４６２……可動部、４８……受圧板、５２……弁体、５４……弁座、Ｓ1，Ｓ2……バネ、６２……基部、６４（６４A，６４B，６４C，６４D，６４E，６４F）……封止部、６６……弁軸、Ｒ1……第１流路、Ｒ2……第２流路。

Claims (8)

1. 液体が流通する貫通孔が形成された弁座と、前記弁座に接触して前記貫通孔を閉塞する閉状態と、前記弁座から離間して前記貫通孔を開放する開状態との間で前記弁座に対して相対移動する弁体とを含む弁装置と、
   前記弁装置の前記弁座の貫通孔からみて一方側に位置するとともに前記弁装置の前記弁体が設置された第１流路と、
   前記貫通孔からみて他方側に位置する第２流路と、
   前記第２流路内の圧力に応じて変位することで前記弁体を移動させる可動部と、
   前記第２流路内の圧力に対する前記第１流路内の圧力を相対的に増加させる調圧手段と、
   前記第２流路から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドとを具備し、
   前記可動部の変位に連動した前記弁体の移動により前記弁座と前記弁体とが相互に接触した前記閉状態において、前記第２流路内の圧力に対する前記第１流路内の圧力を前記調圧手段が増加させることで、前記弁座と前記弁体とが相互に接触した状態で相対移動する
   液体噴射装置。
2. 前記閉状態は、
   前記開状態から前記弁座と前記弁体とが第１方向に相対移動して前記弁座と前記弁体とが相互に接触した第１状態と、
   前記弁座と前記弁体とが相互に接触した状態を前記第１状態から継続したまま、前記弁体のうち前記弁座との接触面が、前記第１方向に交差する方向に相対移動する第２状態とを含む
   請求項１の液体噴射装置。
3. 前記閉状態は、
   前記開状態から前記弁座と前記弁体とが第１方向に相対移動して前記弁座と前記弁体とが相互に接触した第１状態と、
   前記弁座と前記弁体とが相互に接触した状態を前記第１状態から継続したまま、前記弁体のうち前記弁座との接触面が前記第１方向に相対移動する第２状態とを含む
   請求項１の液体噴射装置。
4. 前記弁体のうち前記弁座と接触する部分および前記弁座のうち前記弁体と接触する部分の少なくとも一方は弾性体であり、
   前記弾性体は、前記第２状態において弾性変形する
   請求項２または請求項３の液体噴射装置。
5. 前記弾性体は中空である
   請求項４の液体噴射装置。
6. 前記弁体のうち前記弁座との接触面および前記弁座のうち前記弁体との接触面の少なくとも一方は曲面を含む
   請求項４または請求項５の液体噴射装置。
7. 前記開状態から前記弁座と前記弁体とが第１方向に相対移動して前記弁座と前記弁体とが相互に接触し、
   前記弁体のうち前記弁座との接触面および前記弁座のうち前記弁体との接触面の少なくとも一方は、前記第１方向に対して傾斜する傾斜面である
   請求項１から請求項６の何れかの液体噴射装置。
8. 前記弁体のうち前記弁座との接触面および前記弁座のうち前記弁体との接触面の一方は前記傾斜面であり、他方は曲面である
   請求項７の液体噴射装置。

Images