JP6733420B2 - 逆止弁、ダイアフラムポンプ、および印刷装置 - Google Patents
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Description
このようなダイアフラムポンプの入口流路および出口流路の少なくとも一方に用いる逆止弁として、例えば、特許文献1に記載されているように、ダックビル弁の内側にサポート部材を挿入し、高い背圧にも耐えられるようにした逆止弁が紹介されている。
本適用例によれば、流体としてUVインクを用いた場合でも、上記適用例に記載の逆止弁の構成となっている。これにより、ダックビル弁のスリットや、ダックビル弁とサポート部材の孔周辺との接触部分など、UVインクの送液に伴って接離や摺動を繰り返す部分にUVインクの重合異物が生成されて付着し堆積した場合でも、ダックビル弁とサポート部材の孔との密着部と、ダックビル弁のスリットと、による二重の密着構造によってUVインクの逆流を防ぐシール性を高めたり、ダックビル弁の耐摩耗性を向上させたりすることができるため、信頼性の高い逆止弁を提供することができる。
図1は、実施形態に係る逆止弁の分解組立図である。図2は、図1において、逆止弁を組立てた状態におけるA−A’断面図である。
まず、本実施形態に係る逆止弁100の概略構成について説明する。
ダックビル弁50は、例えば合成ゴムなどの柔軟な材料からなり、円筒状の基部58と、基部58からダックビル先端部53に向けて収束するように延出した一対の傾斜面である第1の壁面51および第2の壁面52を有するアヒルの嘴の形に形成されたダックビル部分57とで構成されている。流体を排出する側のダックビル先端部53には、流体が通過することを可能にするように曲がって開き、流体の逆流を防ぐように閉じるスリット55を有している。また、基部58のダックビル先端部53とは反対側の流体が流入する側に設けられた流入口54と、その流入口54とスリット55を接続する流路56とを有している。また、基部58の流入口54側の外周には、本来、ポンプなどにダックビル弁50を直接装着する際に、シーリングリングまたはシーリングビーズとして機能する外周突出部58aを有している。
また、サポート部材40は、基部48の内側流入口41側の外周に、例えばポンプなどに逆止弁100を装着する際にシーリングリングまたはシーリングビーズとして機能する外周突出部48aを有している。
ケイ素系樹脂とは、ケイ素を含む有機化合物の総称であり、ケイ素系ゴムである、所謂シリコーンゴムを含む。シリコーンゴムなどのケイ素系樹脂からなるシール部材は、ノズルから吐出させる例えばインクなどの有機溶媒や有機化合物を含む流体(例えば、UVインク)に対する耐性が比較的高く、低温域を含む使用温度範囲が比較的広いことが知られている。また、ケイ素系樹脂は比較的軟らかい材料のため、ダックビル弁50との接触部分において、ダックビル弁50の摩耗などの機械的なダメージが抑えられるなどの効果が得られる。
また、上記の適用例における逆止弁において、サポート部材40にUVインクの重合異物が堆積しにくくなるようにするために、サポート部材40の表面に堆積した重合異物が剥離しやすくなるような表面処理を施したり、サポート部材40の材料自体を、重合異物が剥離しやすい材料で形成したりしてもよい。このような表面処理としては、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂によるコーティング、シリコーンコート、レイデント処理(レイデント工業株式会社)などが挙げられる。また重合異物が剥離しやすい材料としては、液状フッ素系エラストマー(信越化学工業株式会社 SHIN−ETSU SIFEL)やポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂が挙げられる。
この構成により、ダックビル弁50の第1の壁面51の内側に位置するサポート部材40の第3の壁面43に設けられた孔42a,42bと、ダックビル弁50の第2の壁面52の内側に位置するサポート部材40の第4の壁面44に設けられた孔42c,42dとにより、流入口54の内側に挿入されたサポート部材40の内側流入口41から流入する流体をスリット55へ送ったり、内側流入口41から負圧が掛かった時に、ダックビル弁50とサポート部材40の各孔42a〜42dとの密着部と、ダックビル弁50のスリット55と、による二重の密閉構造によって流体の逆流を防ぐシール性を高めたりすることができる。
また、第3の壁面43および第4の壁面44には、各々複数(本実施形態では2つずつ)の孔42a,42bおよび孔42c,42dを設ける構成とした。
この構成によれば、サポート部材40の各壁面にサイズの大きな孔を1つ設ける場合よりも、各壁面の孔42a〜42d周辺と、ダックビル弁50の内側との接触面積を大きくすることができるので、流入口から負圧が掛かった時に、ダックビル弁50の孔42a〜42dの周辺に接触する部分の変形が抑えられ、流体の逆流を防ぐシール性を確保することができる。
図3は、本実施形態に係るダイアフラムポンプの外観を示す斜視図である。図4〜図6は、ダイアフラムポンプの概略構成の状態遷移をそれぞれ示す断面図であり、図4は、ダイアフラムポンプの中立状態、図5は、ダイアフラムポンプの吸入状態、図6は、ダイアフラムポンプの排出状態を示している。また、図7は、ダイアフラムポンプの第1ハウジングを流体吸排室側からみて示す斜視図であり、図8は、図7に示した第1ハウジングのB−B’部分断面図である。
以下、上述した逆止弁を有する本実施形態のダイアフラムポンプ300について、これらの図を参照して説明する。
隔膜ポンプ部70は、内部に接続された入口流路74および出口流路75が、第1ハウジング71の外に引き出されて突出しており、各々が、外部の流体配管に接続可能になっている。
この構成により、駆動機構部90のモーター99を制御して駆動させ、偏心カム機構98により隔膜72に所定の変形をさせると、流体吸排室73の圧力を周期的に増減させて、流体吸排室73の容積を大小に変化させることができる。
図4は、隔膜72が中立位置にある状態を示している。隔膜72の中立位置とは、隔膜72の位置・形状変化によって容積が変化する流体吸排室73の容積が、最大値と最小値の中間値になる位置である。
この構成によれば、ダイアフラムポンプ300により圧送する流体として、特にUVインクを用いた場合に、UVインクの圧送に伴って変形する隔膜72と、第1ハウジング71の流体吸排室73との接離や摺動がなくなるので、UVインクの重合異物の発生が抑えられ、安定した送液を行うことができる。
図8において、破線で示す仮想の対向面73Eと、その対向面73Eと連続する仮想の側面73Wとによって仮想の角部73K(角度90度以下)が形成されている場合には、仮想の角部73Kに気泡が滞留しやすくなる虞がある。これに対して、本実施形態の第1ハウジング71のように、側面73Cが傾斜を有していることにより、気泡が滞留しにくくなるので、流体の圧送を安定させて行うことができる。
この構成により、環状凸部73aの第1端面731によって、隔膜72の上下動により隔膜72の変形部72bが第1ハウジング71の対向面73bに接触するのを抑えることができるうえに、環状凸部73aの第2端面によって、さらにその効果を高めることができる。
さらに、本実施形態では、第1逆止弁100Aにも、上述した逆止弁100を使用しているので、より安定した流体の圧送が可能なダイアフラムポンプ300を提供することができる。
図9は、本発明の一実施形態に係る印刷装置の概略構成図である。また、図10は、図9に示した印刷装置のインク供給システムを中心に説明する構成図である。
以下、上述した逆止弁100を有するダイアフラムポンプ300を備えた印刷装置Aについて、図面に沿って説明する。なお、以下の図面では必要に応じて、装置各部の配置関係を明確にするために、XYZ直交座標系を表示する。
繰出軸11には、ロール状に巻かれた印刷媒体Sがセットされる。繰出軸11から繰り出された印刷媒体Sは、繰出側ガイドローラー12を経由して印刷部3へ送られる。巻取部2は、巻取軸21と、巻取側ガイドローラー22とを備えている。巻取軸21には、印刷部3から巻取側ガイドローラー22を経由して送られてきた印刷媒体Sが、巻き取られる。
なお、6個のインク吐出ヘッド361a〜361fを区別する必要がない場合には、「インク吐出ヘッド361」と記す。同様に、6個のUV照射器362a〜362fを区別する必要がない場合には、「UV照射器362」と記す。
制御部4は、印刷装置Aの各部を制御する。外装筐体5は、繰出部1、巻取部2、印刷部3、制御部4、およびインク供給システム8を収容する。
インク供給システム8において、流体貯留部としてのカートリッジ装着部811からインク吐出ヘッド361にUVインクを供給するインク供給流路(流体供給流路)は、インク補給部81のカートリッジ装着部811とサブタンク821とを接続する補給流路812と、サブタンク821とインク吐出ヘッド361とを接続するインク供給部82の循環往路8231とを含んで構成される。
なお、循環ポンプ824としては、脈動を抑制でき、経時的な流量変動が少ないことから、ギアポンプを好適に用いることができる。
この構成によれば、UVインクのインク供給流路の一部であるインク補給部81において、UVインクの送液に伴って接離や摺動を繰り返す部分でUVインクが重合してUV重合異物が生成されて付着し、堆積したり、生成された重合異物が送液されるUVインクによって運ばれ別の部分に付着し堆積したりする不具合が生じた場合でも、ダックビル弁50とサポート部材40の孔42a〜42dとの密着部と、ダックビル弁50のスリット55と、による二重の密閉構造でUVインクの逆流を防ぐシール性を高めたり、サポート部材40に用いる材料を、ダックビル弁50の硬度以下の材料、または、ダックビル弁50の材料よりも硬度が低い材料とすることで、ダックビル弁50の摩耗や破損を抑えることができるため、信頼性の高い逆止弁100(100A,100B)の機能を保持することができる。
また、第1ハウジング71において、UVインクの圧送に伴って変形する隔膜72と、第1ハウジング71の流体吸排室73との接離や摺動がない構成となっていることにより、UVインクの重合異物の発生が抑えられる。
さらに、第1ハウジング71の隔膜72と対向する対向面73bと、第1ハウジング71の隔膜72の周辺部72aと接触する環状凸部73aの端面73dと、に連続する側面73cは、対向面73bと側面73cとによって形成される角度が90度よりも大きくなる傾斜を有している(Rが形成されている)ことにより、流体吸排室73内に気泡が滞留しにくくなっている。
以上に述べた効果により、インク吐出ヘッド361に対して、安定した状態のUVインクの供給が可能となり、高品質な印刷が行える印刷装置Aを提供することができる。
また、第3の壁面43および第4の壁面44のいずれか一方にのみ孔を設ける構成としてもよい。
Claims (13)
- ダックビル弁と、
前記ダックビル弁の内部に挿入されたサポート部材と、
を備え、
前記ダックビル弁は、流体を排出する側に設けられたスリットと、前記流体が流入する側に設けられた流入口と、該流入口を前記スリットに接続する流路と、を有し、
前記サポート部材は、前記流入口から前記流路内に挿入されており、前記流入口から流入してきた前記流体を前記スリットへと送るための孔が設けられており、該孔は、前記流入口側から負圧を掛けられた時に、前記ダックビル弁によって密閉されるように設けられており、
前記サポート部材の硬度は、前記ダックビル弁の硬度以下である
ことを特徴とする逆止弁。 - 請求項1に記載の逆止弁において、
前記ダックビル弁は、前記スリットを有する先端側に向けて収束するように延出した一対の傾斜面である第1の壁面と第2の壁面とを有し、
前記サポート部材は、前記第1の壁面の内側に位置する第3の壁面と、前記第2の壁面の内側に位置する第4の壁面と、を有し、
前記孔は前記第3の壁面に設けられていることを特徴とする逆止弁。 - 請求項2に記載の逆止弁において、
前記孔は、複数設けられていることを特徴とする逆止弁。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の逆止弁において、
前記流体は、紫外線硬化型インクであることを特徴とする逆止弁。 - 請求項4に記載の逆止弁において、
前記サポート部材は、ケイ素系樹脂からなることを特徴とする逆止弁。 - 請求項4に記載の逆止弁において、
前記サポート部材は、パーフルオロタイプのフッ素系樹脂からなることを特徴とする逆止弁。 - 弾性を有する隔膜によって画成され、該隔膜の弾性変形によって容積を変化させる流体吸排室と、前記流体吸排室に該流体吸排室に向かう方向の流体流のみを許す第1逆止弁を介して接続された入口流路と、前記流体吸排室から出る方向の流体流のみを許す第2逆止弁を介して接続された出口流路と、を有する隔膜ポンプ部と、
前記隔膜ポンプ部の前記隔膜を挟んで前記流体吸排室の反対側に位置する隔膜変形室と、前記隔膜変形室側から前記隔膜を変形させる駆動を行ない、前記流体吸排室の容積を大小に変化させ前記流体吸排室の圧力を周期的に増減させる駆動機構部と、
を備え、
前記第2逆止弁は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の逆止弁であることを特徴とするダイアフラムポンプ。 - 請求項7に記載のダイアフラムポンプにおいて、
前記第1逆止弁は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の逆止弁であることを特徴とするダイアフラムポンプ。 - 請求項7または8に記載のダイアフラムポンプにおいて、
前記流体吸排室を構成する第1ハウジングと、前記隔膜変形室を構成する第2ハウジングとを有し、前記隔膜は、前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとに挟まれて固定されており、
前記隔膜は、前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとに挟まれる周辺部と前記周辺部よりも中央側であり前記流体吸排室の圧力の増減に伴って変形する変形部とを有し、
前記第1ハウジングと前記変形部とが接触しないように前記第1ハウジングは形成されていることを特徴とするダイアフラムポンプ。 - 請求項9に記載のダイアフラムポンプにおいて、
前記第1ハウジングの前記隔膜と対向する対向面と、前記第1ハウジングの該対向面よりも外側に形成された環状凸部の端面と、に連続する側面は、傾斜を有していることを特徴とするダイアフラムポンプ。 - 流体を収容可能な流体貯留部と、
前記流体貯留部から供給される流体を吐出する流体吐出ヘッドと、
前記流体貯留部から前記流体吐出ヘッドに前記流体を供給する流体供給流路と、
前記流体供給流路に配置され、流体吸排室と、前記流体吸排室に該流体吸排室に向かう方向の流体流のみを許す第1逆止弁を介して接続された入口流路と、前記流体吸排室から出る方向の流体流のみを許す第2逆止弁を介して接続された出口流路と、を有し、前記流体を流通させるポンプと、を備え、
前記第2逆止弁は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の逆止弁であることを特徴とする印刷装置。 - 請求項11に記載の印刷装置において、
前記第1逆止弁は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の逆止弁であることを特徴とする印刷装置。 - 流体を収容可能な流体貯留部と、
前記流体貯留部から供給される流体を吐出する流体吐出ヘッドと、
前記流体貯留部から前記流体吐出ヘッドに前記流体を供給する流体供給流路に配置され、前記流体を流通させる請求項7〜12のいずれか一項に記載のダイアフラムポンプと、
を備えたことを特徴とする印刷装置。
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