JP7578017B2 - バルブユニット、および液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、バルブユニット、および液体吐出装置に関する。

特許文献１には、印刷用紙に液体の一例であるインクを吐出することで印刷を行う液体吐出装置の一例であるインクジェット式のプリンターが開示されている。このプリンターは、インクをノズルから吐出する液体吐出ヘッドと、バルブを有し、供給室と圧力室とを連通する連通流路をバルブが開閉することで、液体吐出ヘッドに供給されるインクの圧力を調整するバルブユニットと、を備える。また、バルブユニットのバルブは、バルブに設けられる軸部が連通流路に挿入されることで位置決めされる。

国際公開第２００３／０４１９６４号

しかしながら、特許文献１に記載のバルブユニットでは、連通流路が位置決めに使用されるので、連通流路において液体が通過可能な通路を大きく確保することが難しく、連通流路を液体が流れるときの圧力損失が大きくなる虞がある。

バルブユニットは、流体が流入する流入部と、前記流体が流出する流出部と、前記流入部と通じる供給室と、前記流出部と通じ、可撓性を備える可撓部を有する圧力室と、前記供給室に設けられ、開閉方向に移動することで前記供給室と前記圧力室とを連通する連通流路を開閉可能なバルブと、前記バルブを、前記連通流路を閉じる方向に付勢する付勢部材と、前記圧力室に設けられ、前記可撓部の変位に応じて変位可能な変位体と、を備え、前記変位体は、前記連通流路に挿入されて前記バルブを開閉する軸部と、前記軸部と異なる位置に設けられる係合部と、を有し、前記係合部が前記圧力室内に設けられる被係合部と係合することにより、前記開閉方向と交差する方向への前記変位体の移動が規制される。

液体吐出装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体が液体供給源から前記液体吐出ヘッドに向かって流れる供給流路と、前記供給流路の一部を構成し、前記液体供給源からの前記液体が流入する流入部と、前記液体が前記液体吐出ヘッドに向かって流出する流出部と、を有するバルブユニットと、を備え、前記バルブユニットは、前記流入部と通じる供給室と、前記流出部と通じ、可撓性を備える可撓部を有する圧力室と、前記供給室に設けられ、開閉方向に移動することで前記供給室と前記圧力室とを連通する連通流路を開閉可能なバルブと、前記バルブを、前記連通流路を閉じる方向に付勢する付勢部材と、前記圧力室に設けられ、前記可撓部の変位に応じて変位可能な変位体と、を備え、前記変位体は、前記連通流路に挿入されて前記バルブを開閉する軸部と、前記軸部と異なる位置に設けられる係合部と、を有し、前記係合部が前記圧力室内に設けられる被係合部と係合することにより、前記開閉方向と交差する方向への前記変位体の移動が規制される。

本開示の一実施形態としての液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置の概略構成を示すブロック図。 供給室側から見たバルブユニットを示す斜視図。 圧力室側から見たバルブユニットを示す斜視図。 供給室側から見たバルブユニットを示す側面図。 バルブユニットの供給室を示す拡大図。 圧力室側から見たバルブユニットを示す側面図。 図６に示したバルブが閉状態のバルブユニットのＶＩＩ－ＶＩＩ断面を示す断面図。 バルブが閉状態のバルブユニットを示す要部断面図。 バルブが開状態のバルブユニットを示す断面図。 バルブが開状態のバルブユニットを示す要部断面図。

以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。各図において同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

また、各図においてＸ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する３つの空間軸を表している。本明細書では、これらの軸に沿った方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向とする。向きを特定する場合には、正の方向を「＋」、負の方向を「－」として、方向表記に正負の符合を併用し、各図の矢印が向かう向きを＋方向、矢印の反対方向を－方向として説明する。またＺ軸方向は、鉛直方向を示し、＋Ｚ方向は鉛直下向き、－Ｚ方向は鉛直上向きを示す。さらに、正方向及び負方向を限定しない３つのＸ、Ｙ、Ｚの空間軸については、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として説明する。

１．実施形態１
本実施形態において、液体吐出装置１００は、インクジェット式プリンターとして構成され、印刷用紙Ｐにインクを吐出して画像を形成する。インクは流体の一例であり、液体の一例である。なお、印刷用紙Ｐに代えて、樹脂フィルム、布帛等の任意の種類の媒体を、インクの吐出対象としてもよい。

図１に示すように、液体吐出装置１００は、液体吐出ヘッド１０と、インク供給部２０と、搬送機構３０と、移動機構４０と、メンテナンス部５０と、制御部９０とを備える。

液体吐出ヘッド１０は、インクを吐出する複数のノズル列１２が設けられるノズル面１１を有する。ノズル列１２は複数のノズルＮがＹ軸方向に並ぶことで形成される。液体吐出ヘッド１０は、ノズル列１２を構成する複数のノズルＮから＋Ｚ方向にインクを吐出して印刷用紙Ｐ上に画像を形成する。本実施形態では、複数のノズル列１２は、ノズル列１２ａ、ノズル列１２ｂ、ノズル列１２ｃ、およびノズル列１２ｄを含む。

吐出するインクとしては、例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの合計４色のインクであり、それぞれのインクを、ノズル列１２ａ、ノズル列１２ｂ、ノズル列１２ｃ、ノズル列１２ｄから吐出してもよい。なお、上記４色に限らずライトシアン、ライトマゼンタ、ホワイトなど、任意の色のインクを吐出してもよい。液体吐出ヘッド１０は、移動機構４０が有する後述のキャリッジ４２に搭載され、キャリッジ４２の移動と共に主走査方向に往復移動する。本実施形態において、主走査方向は、＋Ｘ方向および－Ｘ方向である。

インク供給部２０は、液体吐出ヘッド１０にインクを供給する。インク供給部２０は、液体供給源２１と、供給流路２４と、を備える。本実施形態の液体供給源２１は、インクを注入可能な注入部２２と、注入部２２から注入されたインクを収容する収容室２３と、を備える継ぎ足しタイプのタンクであるが、交換可能なカートリッジタイプのタンクであってもよい。インク供給部２０は、複数の液体供給源２１を備える。本実施形態では、複数の液体供給源２１は、ブラックインクを収容する液体供給源２１ａ、シアンインクを収容する液体供給源２１ｂ、マゼンタインクを収容する液体供給源２１ｃ、およびイエローインクを収容する液体供給源２１ｄを含む。

供給流路２４は、液体供給源２１が収容するインクが液体吐出ヘッド１０に向けて流れるように、液体供給源２１と液体吐出ヘッド１０とを接続する。本実施形態の供給流路２４は、キャリッジ４２に設けられ、液体吐出ヘッド１０と接続されるバルブユニット６０と、液体供給源２１とバルブユニット６０とを接続するチューブ２５と、により構成される。

バルブユニット６０は、液体吐出ヘッド１０に供給されるインクの圧力を、所定の負圧に調整する。このため、本実施形態では、液体供給源２１のＺ軸方向の位置に関する制約が少なくなる。例えば、液体供給源２１を、液体供給源２１内のインクの液面が液体吐出ヘッド１０のノズル面１１より－Ｚ方向となる位置に配置することも可能になる。供給流路２４には複数のバルブユニット６０が設けられる。本実施形態では、複数のバルブユニット６０は、液体供給源２１ａからのインクがノズル列１２ａに向かって流れるバルブユニット６０ａ、液体供給源２１ｂからのインクがノズル列１２ｂに向かって流れるバルブユニット６０ｂ、液体供給源２１ｃからのインクがノズル列１２ｃに向かって流れるバルブユニット６０ｃ、および液体供給源２１ｄからのインクがノズル列１２ｄに向かって流れるバルブユニット６０ｄを含む。

搬送機構３０は、印刷用紙Ｐを副走査方向に搬送する。副走査方向は、主走査方向であるＸ軸方向と直交する方向であり、本実施形態では、＋Ｙ方向および－Ｙ方向である。搬送機構３０は、３つの搬送ローラー３２が装着された搬送ロッド３４と、搬送ロッド３４を回転駆動する搬送用モーター３６とを備える。搬送用モーター３６が搬送ロッド３４を回転駆動することにより、複数の搬送ローラー３２が回転して印刷用紙Ｐが副走査方向における＋Ｙ方向に搬送される。なお、搬送ローラー３２の数は３つに限らず任意の数であってもよい。また、搬送機構３０を複数備える構成としてもよい。

移動機構４０は、上述のキャリッジ４２に加えて、搬送ベルト４４と、移動用モーター４６と、プーリー４７と、を備える。キャリッジ４２は、インクを吐出可能な状態で液体吐出ヘッド１０、およびバルブユニット６０を搭載する。キャリッジ４２は、搬送ベルト４４に取り付けられている。搬送ベルト４４は、移動用モーター４６とプーリー４７との間に架け渡されている。移動用モーター４６が回転駆動することにより、搬送ベルト４４は、主走査方向に往復移動する。これにより、搬送ベルト４４に取り付けられているキャリッジ４２も、主走査方向に往復移動する。

メンテナンス部５０は、液体吐出ヘッド１０のメンテナンスを行う。メンテナンス部５０は、ワイパー５１、ワイパー駆動部５２、キャップ５３、キャップ保持部５４、キャップ駆動部５５、廃液チューブ５６、吸引ポンプ５７、および廃液収集部５８を有する。

ワイパー５１は液体吐出ヘッド１０のノズル面１１をワイピングすることで、液体吐出ヘッド１０のメンテナンスを行う。ワイパー５１はワイパー駆動部５２を駆動することで、ノズル面１１に接触しない待機位置とノズル面１１に接触可能なワイピング位置との間をＺ軸方向に移動する。ワイパー５１がワイピング位置にある状態で、キャリッジ４２の移動と共に、液体吐出ヘッド１０がワイパー５１の－Ｚ方向側を主走査方向に移動することで、ノズル面１１のワイピングが行われる。

キャップ５３は液体吐出ヘッド１０のノズルＮからインクを排出させることで、液体吐出ヘッド１０のメンテナンスを行う。キャップ５３は、液体吐出ヘッド１０のノズル面１１に接触することで、複数のノズルＮが開口する吸引空間を形成する。キャップ５３はキャップ保持部５４に保持される。キャップ保持部５４は、キャップ駆動部５５を駆動することで、Ｚ軸方向に移動する。キャップ５３は、キャップ保持部５４がＺ軸方向に移動することで、ノズル面１１に接触しない非キャッピング位置とノズル面１１に接触する吸引可能位置との間をＺ軸方向に移動する。キャップ５３は、廃液チューブ５６を介して、廃液を収集する廃液収集部５８と通じている。廃液チューブ５６には、キャップ５３が形成する吸引空間を吸引するための吸引ポンプ５７が設けられる。

キャップ５３による液体吐出ヘッド１０のメンテナンスを行う場合、キャップ５３が非キャッピング位置にある状態で、キャリッジ４２の移動により、ノズル列１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄがキャップ５３と対向する位置に、液体吐出ヘッド１０を移動させる。そして、キャップ５３が吸引可能位置に移動することで、ノズル列１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを構成する複数のノズルＮが開口する吸引空間が形成される。吸引ポンプ５７が、形成された吸引空間を吸引することで、ノズル列１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを構成する複数のノズルＮからインクが吸引空間に排出される。吸引空間に排出されるインクは、廃液チューブ５６を介して、廃液収集部５８に収集される。

制御部９０は、液体吐出装置１００の全体を制御する。例えば、制御部９０は、キャリッジ４２の主走査方向に沿った往復動作や、印刷用紙Ｐの副走査方向に沿った搬送動作、液体吐出ヘッド１０のインクの吐出動作、メンテナンス部５０による液体吐出ヘッド１０のメンテナンス動作を制御する。制御部９０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とにより構成されてもよい。

次に、バルブユニット６０の詳細構成について図を用いて説明する。なお、図２、図４では、バルブユニット６０の内部構造の説明のため、第１薄膜７５の外形のみを２点鎖線で示している。また、図３、図６では、バルブユニット６０の内部構造の説明のため、第２薄膜７６の外形のみを２点鎖線で示している。また、図２では、フィルター室６４の内部構造の説明のため、フィルター７４の一部を削除して示している。また、図４、図５では、供給室６６の内部構造の説明のため、ばね座７１を削除して示している。

図２から図１０に示すように、バルブユニット６０は、基体６１と、バルブ７２と、圧縮コイルばね７３と、変位体８０と、を備える。基体６１には、流入部６２と、流入流路６３と、フィルター室６４と、中継流路６５と、供給室６６と、連通流路６７と、圧力室ＰＣと、流出流路６８Ｄと、流出部６９と、が設けられる。流入流路６３、フィルター室６４、および供給室６６は、基体６１の－Ｘ方向側側面を覆うように、第１薄膜７５が基体６１に固定されることで形成される。圧力室ＰＣは、基体６１の＋Ｘ方向側側面を覆うように、第２薄膜７６が基体６１に固定されることで形成される。中継流路６５は、基体６１の－Ｘ方向側側面への第１薄膜７５の固定、および＋Ｘ方向側側面への第２薄膜７６の固定により形成される。

基体６１を形成する材料はどのような材料でもよいが、本実施形態における基体６１はオレフィン系樹脂で形成される。また、本実施形態における第１薄膜７５、および第２薄膜７６は、複層フィルムにより構成される。複層フィルムとしては、例えば、厚さ２５μｍのポリプロピレンを圧力室ＰＣ側層として用い、アルミナ蒸着またはシリカ蒸着が施された厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレートを外部空間側層として用いた複層フィルムを使用することができる。これによれば、ガスバリア性を確保できる可撓部ＦＰが得られる。本実施形態では、基体６１を第１薄膜７５、および第２薄膜７６の圧力室ＰＣ側層と同じ材料となるポリプロピレンで形成し、第１薄膜７５、および第２薄膜７６を基体６１に熱溶着することで固定している。

図２、図４に示すように、流入部６２は、バルブユニット６０の基体６１の＋Ｙ方向側側面における中央より－Ｚ方向となる位置に設けられる。流入部６２は、基体６１の＋Ｙ方向側側面から＋Ｙ方向に突き出た円筒状をしている。流入部６２には、液体供給源２１からのインクがチューブ２５を介して流入する。

図２、図４、図７に示すように、フィルター室６４は、基体６１の－Ｘ方向側側面に設けられる。フィルター室６４は、インクをろ過可能なフィルター７４と、フィルター７４によって区画される上流室６４Ｕおよび下流室６４Ｄと、を有する。フィルター７４は、インクが通過可能な多数の孔が設けられて異物を捕集する。フィルター室６４の上流室６４Ｕは、流入流路６３を介して、流入部６２と通じている。フィルター室６４の下流室６４Ｄは、中継流路６５を介して、供給室６６と通じている。図２、図３に破線の矢印で示すように、流入部６２からのインクは、流入流路６３、上流室６４Ｕ、フィルター７４、下流室６４Ｄ、中継流路６５の順に流れ、供給室６６に流入する。換言すると、供給室６６は流入部６２と通じている。

供給室６６は、基体６１の－Ｘ方向側側面において、フィルター室６４に対して＋Ｚ方向となる位置に設けられる。供給室６６は、流入部６２から流入するインクを貯留する。図７から図１０に示すように、供給室６６は、連通流路６７により、圧力室ＰＣと連通している。供給室６６は、弁座６６Ｓと、外周規制部６６Ｇと、を有する。弁座６６Ｓには、連通流路６７の供給室側開口が開口する。供給室６６には、バルブ７２と、圧縮コイルばね７３と、ばね座７１と、が設けられる。供給室６６では、バルブ７２は、Ｘ軸方向において、弁座６６Ｓとばね座７１との間に位置する。圧縮コイルばね７３は、Ｘ軸方向において、バルブ７２とばね座７１との間に位置する。

バルブ７２は、バルブ体７２Ｂと、シール部７２Ｓと、により構成される。図５に示すように、バルブ体７２Ｂには、外周７２Ｐと、切欠き部７２Ｒと、が設けられる。切欠き部７２Ｒは、図５に２点鎖線で示す円板形状の外周面を複数切り欠くことで形成される複数の凹部である。外周７２Ｐは、図５に２点鎖線で示す円板形状の外周面のうち、切り欠かれなかった外周面の一部である。本実施形態では、切欠き部７２Ｒが６か所設けられる。

図８にしめすように、シール部７２Ｓは、弁座６６Ｓに接触することで、連通流路６７の供給室側開口を閉じる。シール部７２Ｓは、バルブ体７２Ｂの＋Ｘ方向側端部に対して、＋Ｘ方向に円環状に突き出ている。シール部７２Ｓは、ゴム、樹脂製エラストマー等の弾性部材により構成される。

バルブ７２は、供給室６６と圧力室ＰＣとを連通する開位置と、供給室６６と圧力室ＰＣとの連通を遮断する閉位置と、の間をＸ軸方向に移動可能に、供給室６６に設けられる。バルブ７２は、閉位置において、シール部７２Ｓが弁座６６Ｓに接触することで、連通流路６７の供給室側開口を閉じ、供給室６６と圧力室ＰＣとの連通を遮断する。バルブ７２は、シール部７２Ｓが弁座６６Ｓから－Ｘ方向に離れる開位置において、供給室６６と圧力室ＰＣとの連通を許容する。換言すると、バルブ７２は、Ｘ軸方向に移動することで、連通流路６７を開閉可能に、供給室６６に設けられる。また、供給室６６の外周規制部６６Ｇは、バルブ７２の外周７２Ｐに接触することで、Ｘ軸方向と交差する方向へのバルブ７２の移動を規制し、バルブ７２のＸ軸方向への移動を円滑に行わせる。Ｘ軸方向は開閉方向の一例である。

圧縮コイルばね７３は、バルブ７２を、開位置から＋Ｘ方向となる閉位置に向けて付勢する。また、圧縮コイルばね７３は、閉位置において、バルブ７２を、弁座６６Ｓに向けて押し付ける。換言すると、圧縮コイルばね７３は、バルブ７２を、連通流路６７を閉じる方向に付勢する。圧縮コイルばね７３は付勢部材の一例である。

供給室６６と圧力室ＰＣとを連通する連通流路６７は、図８に示すように、供給室６６側に開口する供給室側連通部６７Ｓと、圧力室ＰＣ側に開口する圧力室側連通部６７Ｔと、を有する。供給室側連通部６７Ｓの内径は、供給室側開口径と同じである。圧力室側連通部６７Ｔは供給室６６側から圧力室ＰＣ側に向かって広がっている。このため、圧力室側連通部６７Ｔの供給室側連通部６７Ｓとつながる側の内径は、供給室側連通部６７Ｓの内径と同じであるが、圧力室ＰＣ側に開口する圧力室側開口径は供給室側開口径より大きい。換言すると、連通流路６７は、供給室６６から圧力室ＰＣに向かって広がっている。

図３、図６に示すように、圧力室ＰＣは、基体６１の＋Ｘ方向側側面に形成される凹部６８と、可撓部ＦＰと、により構成される。凹部６８は、＋Ｘ方向から見た場合、部分的に外側に広がる箇所を有するが、実質円形をしている。可撓部ＦＰは、基体６１の＋Ｘ方向側側面を覆う第２薄膜７６のうち、凹部６８を覆う部分である。よって、可撓部ＦＰは、可撓性を備え、＋Ｘ方向から見た場合、実質円形をしている。このため、可撓部ＦＰの中央は変位しやすい。圧力室ＰＣは、＋Ｘ方向から見た場合、実質円形をしている。また、可撓部ＦＰが変位すると、圧力室ＰＣの容積が変化する。

図３、図６に示すように、流出部６９は、基体６１の＋Ｚ方向側側面における中央より＋Ｙ方向となる位置に設けられる。流出部６９は、基体６１の＋Ｚ方向側側面から＋Ｚ方向に突き出た円筒状をしている。圧力室ＰＣは、圧力室ＰＣの中央より＋Ｚ方向となる位置に開口する流出流路６８Ｄを介して、流出部６９と通じている。図３に破線の矢印で示すように、圧力室ＰＣのインクは、流出部６９から流出し、流出部６９と接続される液体吐出ヘッド１０内に流入する。

圧力室ＰＣには、変位体８０が設けられる。変位体８０は、受圧部８１と、係合部８２と、回動軸８３と、接続部８４と、軸部８５と、突起８６と、を有する。図３、図６に示すように、受圧部８１は、円板形状をしており、＋Ｘ方向から見た場合、円形をしている。受圧部８１の中心には係合部８２が設けられる。係合部８２は受圧部８１を貫通する孔である。接続部８４は、幅広の薄板形状をしており、受圧部８１から延びている。接続部８４が受圧部８１から延びる方向の端部には、回動軸８３が設けられる。変位体８０を形成する材料はどのような材料でもよいが、基体６１、および第２薄膜７６の圧力室ＰＣ側層と異なる材料で形成してもよい。本実施形態では、変位体８０をポリアセタールで形成している。これによれば、第２薄膜７６を基体６１に熱溶着する際に、変位体８０が基体６１、および第２薄膜７６のいずれかに固定されることを抑制できる。

回動軸８３は、接続部８４の幅方向に、接続部８４から両側に突き出た円筒状をしている。また、接続部８４が受圧部８１から延びる方向の端部には、突起８６が設けられる。図７、図８に示すように、軸部８５は、受圧部８１において、接続部８４が受圧部８１から延びる方向と反対方向となる位置に設けられる。換言すると、軸部８５は、受圧部８１において、係合部８２と異なる位置に設けられる。軸部８５は、受圧部８１から突き出た棒状の突起である。回動軸８３から軸部８５までの距離は、回動軸８３から係合部８２までの距離より長い。

図３、図６に示すように、圧力室ＰＣは、係合部８２と係合する被係合部６８Ｒと、回動軸８３を支持する支持部６８Ｈと、を有する。被係合部６８Ｒは、凹部６８の内底面の中央に設けられる。すなわち、被係合部６８Ｒは、圧力室ＰＣを＋Ｘ方向から見た場合、円形の圧力室ＰＣの中心に位置する。図７、図８に示すように、被係合部６８Ｒは凹部６８の内底面から＋Ｘ方向に突き出た丸棒状の突起である。図３、図６、図７に示すように、支持部６８Ｈは、被係合部６８Ｒに対して－Ｚ方向となる位置に設けられる。支持部６８Ｈは、凹部６８の円形状部から－Ｚ方向に広がる部分に設けられる窪みである。支持部６８Ｈは、変位体８０が回動軸８３を中心に回動可能に、回動軸８３を支持する。また、図７、図８に示すように、連通流路６７の圧力室側開口は、圧力室ＰＣにおいて、被係合部６８Ｒに対して＋Ｚ方向となる位置に開口する。

図３、図６に示すように、変位体８０が圧力室ＰＣに設けられた状態において、係合部８２は、被係合部６８Ｒが挿入されることで、＋Ｘ方向から見た場合の圧力室ＰＣの中央に位置する。変位体８０が圧力室ＰＣに設けられた状態において、回動軸８３は、係合部８２に対して、－Ｚ方向となる位置に位置する。また、変位体８０が圧力室ＰＣに設けられた状態において、回動軸８３は、変位体８０が回動する回動軸８３がＹ軸に沿うように、支持部６８Ｈに支持される。

図７、図８に示すように、変位体８０が圧力室ＰＣに設けられた状態において、軸部８５は、＋Ｘ方向から見た場合、係合部８２に対して、＋Ｚ方向となる位置に位置する。換言すると、係合部８２は、Ｚ軸方向において、軸部８５と回動軸８３との間に設けられる。また、図６、図７に示すように、変位体８０が圧力室ＰＣに設けられた状態において、係合部８２と軸部８５とは、Ｙ軸方向において、回動軸８３の両端部の間に位置する。変位体８０が圧力室ＰＣに設けられた状態において、突起８６は、可撓部ＦＰと隙間を確保しつつ、接続部８４から＋Ｘ方向に突き出ている。突起８６は、回動軸８３に対応して、Ｙ軸方向に間隔を置いて２カ所設けられる。これにより、突起８６は、回動軸８３が支持部６８Ｈから＋Ｘ方向に移動して外れることを抑制する。

図３、図６に示すように、変位体８０は圧力室ＰＣに設けられた状態において、係合部８２が被係合部６８Ｒに係合することで、被係合部６８Ｒを回転中心として回転可能に、圧力室ＰＣに対して位置決めされる。換言すると、係合部８２が被係合部６８Ｒに係合することで、Ｘ軸方向と交差する方向への変位体８０の移動が規制される。そして、支持部６８Ｈが回動軸８３の両端部に接触することで、変位体８０は被係合部６８Ｒを回転中心とする回転が規制され、圧力室ＰＣに対して位置決めされる。また、図７に示すように、係合部８２から軸部８５までの距離は、係合部８２から回動軸８３までの距離と比較して短く設定されている。その結果、軸部８５は、圧力室ＰＣの連通流路６７に対して精度高く位置決めされる。そして、図８に示すように、変位体８０が圧力室ＰＣに設けられた状態において、軸部８５の先端側は連通流路６７内に位置し、軸部８５の先端はバルブ７２におけるバルブ体７２Ｂの＋Ｘ方向側端部に接触している。

バルブユニット６０は、圧力室ＰＣ内の負圧の大きさが所定の負圧より大きくなると、図７、図８に示す閉位置にあるバルブ７２が、図９、図１０に示す開位置に移動し、連通流路６７を開く。連通流路６７が開き、図９、図１０に破線の矢印で示すように、供給室６６から圧力室ＰＣにインクが流入することで、圧力室ＰＣ内の負圧の大きさが所定の負圧になると、開位置にあるバルブ７２が閉位置に移動し、連通流路６７を閉じる。これにより、バルブユニット６０は、液体吐出ヘッド１０に供給されるインクの圧力を、所定の負圧に調整する。

なお、本実施形態において、所定の負圧を、例えば、Ｚ軸方向におけるノズル面１１の位置において、ゲージ圧で－０．５ｋＰａとし、圧力室ＰＣの中央の位置が、ノズル面１１に対して－Ｚ方向に３０ｍｍ離れているとする。この場合、圧力室ＰＣ内の負圧の大きさがゲージ圧で－０．８ｋＰａより大きくなると、バルブ７２が連通流路６７を開く。連通流路６７が開き、供給室６６から圧力室ＰＣにインクが流入し、圧力室ＰＣ内の負圧の大きさがゲージ圧で－０．８ｋＰａになると、バルブ７２が連通流路６７を閉じる。

図７から図１０に示すように、変位体８０が圧力室ＰＣに設けられた状態において、受圧部８１は可撓部ＦＰにおける圧力室ＰＣ側の中央に接触している。圧縮コイルばね７３が、バルブ７２を弁座６６Ｓに向けて押し付ける付勢力は、圧力室ＰＣと通じる液体吐出ヘッド１０内の負圧の大きさが所定の負圧より大きくなると、バルブ７２が閉位置から開位置に移動し、連通流路６７を開くように設定されている。このため、バルブ７２と接触している軸部８５の先端は、可撓部ＦＰを変形させるために必要な力より大きい力で＋Ｘ方向に押されている。その結果、図７、図８に示すように、バルブ７２が閉位置に位置するとき、可撓部ＦＰの中央の位置が、図９、図１０に示す可撓部ＦＰの中央の位置に対して＋Ｘ方向に位置するように、受圧部８１は可撓部ＦＰを押している。

係合部８２が設けられる受圧部８１の中心位置は、軸部８５と比較して回動軸８３に近い位置にある。また、軸部８５から回動軸８３までの距離は軸部８５から受圧部８１の中心位置までの距離より長い。このため、受圧部８１と可撓部ＦＰとが接触しているとき、回動軸８３は支持部６８Ｈの－Ｘ方向側の支持面に向けて付勢される。これにより、変位体８０の回動中心の位置が安定し、変位体８０が円滑に移動できる。

液体吐出装置１００における印刷動作において液体吐出ヘッド１０のノズルＮからインクが吐出されること、メンテナンス動作においてノズルＮから排出されること等により、圧力室ＰＣ内の負圧が大きくなると、可撓部ＦＰは圧力室ＰＣの容積が小さくなる方向に変形する。圧力室ＰＣ内の負圧が所定の負圧より大きくなると、可撓部ＦＰの中央の位置が図７、図８に示す位置から－Ｘ方向に移動する。これにより、受圧部８１が－Ｘ方向に移動し、変位体８０は回動軸８３を中心にして、軸部８５が－Ｘ方向に移動する方向に回動する。軸部８５が閉位置にあるバルブ７２を－Ｘ方向に移動させることで、バルブ７２は、図９、図１０に示す開位置に移動し、連通流路６７を開く。

連通流路６７が開き、図９、図１０に破線の矢印で示すように、供給室６６から圧力室ＰＣにインクが流入する。本実施形態において、連通流路６７はバルブ７２の位置決めに使用されない。また、本実施形態において、連通流路６７は軸部８５の位置決めに使用されない。よって、本実施形態によれば、例えば連通流路６７をバルブ７２の位置決めに使用する場合と比較して、軸部８５と連通流路６７との間に、インクが通過可能な通路を確保しやすい。また、本実施形態において、バルブ７２のバルブ体７２Ｂには切欠き部７２Ｒが設けられる。よって、供給室６６において、供給室６６の外周規制部６６Ｇとバルブ体７２Ｂの切欠き部７２Ｒとの間に、インクが通過可能な通路が形成される。

また、図８に示すように、係合部８２は、被係合部６８Ｒが挿入される側に開口する挿入側孔部８２Ｓと、可撓部ＦＰ側に開口する可撓部側孔部８２Ｌと、を有する。挿入側孔部８２Ｓは、被係合部６８Ｒと接触するように孔の大きさが設定される貫通孔である。挿入側孔部８２Ｓが被係合部６８Ｒに接触することで、Ｘ軸方向と交差する方向への変位体８０の移動が規制される。可撓部側孔部８２Ｌは、被係合部６８Ｒと接触しないように孔の大きさが設定される貫通孔である。このため、可撓部側孔部８２Ｌの孔の大きさは挿入側孔部８２Ｓの孔の大きさより大きい。

また、可撓部側孔部８２Ｌは、変位体８０の移動により係合部８２内を相対移動する被係合部６８Ｒの先端部の位置に対応するように、Ｘ軸方向の長さが設定される。このため、可撓部側孔部８２ＬのＸ軸方向の寸法は挿入側孔部８２ＳのＸ軸方向の寸法より大きい。換言すると、係合部８２は、被係合部６８Ｒが挿入される開口を含む挿入側孔部８２Ｓを有し、挿入された被係合部６８Ｒの先端に対応する位置に設けられる可撓部側孔部８２Ｌの孔の大きさは、被係合部６８Ｒが挿入される開口の位置における挿入側孔部８２Ｓの孔の大きさより大きい。変位体８０が回動軸８３を中心にして回動する場合、図８に示すように、係合部８２が被係合部６８Ｒに対して傾く場合がある。これに対して、本実施形態の係合部８２は挿入側孔部８２Ｓと可撓部側孔部８２Ｌとを有するので、挿入側孔部８２Ｓが被係合部６８Ｒと接触する係合状態を維持しながら、変位体８０が円滑に移動できる。

例えば、バルブユニット６０の連通流路６７をバルブ７２の位置決めに使用する場合、連通流路６７においてインクが通過可能な通路を大きく確保することが難しく、連通流路６７をインクが流れるときの圧力損失が大きくなる虞がある。これに対して、本実施形態のバルブユニット６０は、圧力室ＰＣに設けられ、可撓部ＦＰの変位に応じて変位可能な変位体８０を備え、変位体８０は、連通流路６７に挿入されてバルブ７２を開閉する軸部８５と、軸部８５と異なる位置に設けられる係合部８２と、を有し、係合部８２が圧力室ＰＣ内に設けられる被係合部６８Ｒと係合することにより、Ｘ軸方向と交差する方向への変位体８０の移動が規制される。

これによれば、連通流路６７が位置決めに使用されないので、インクが通過可能な通路を連通流路６７に大きく形成しやすく、連通流路６７をインクが流れるときの圧力損失を低減しやすい。また、本実施形態の液体吐出装置１００は、上述のバルブユニット６０を備えるので、供給流路２４をインクが流れるときの圧力損失を低減しやすい。

以上述べたように、実施形態１に係るバルブユニット６０、および液体吐出装置１００によれば、以下の効果を得ることができる。

バルブユニット６０は、インクが流入する流入部６２と、インクが流出する流出部６９と、流入部６２と通じる供給室６６と、流出部６９と通じ、可撓性を備える可撓部ＦＰを有する圧力室ＰＣと、供給室６６に設けられ、Ｘ軸方向に移動することで供給室６６と圧力室ＰＣとを連通する連通流路６７を開閉可能なバルブ７２と、バルブ７２を、連通流路６７を閉じる方向に付勢する圧縮コイルばね７３と、圧力室ＰＣに設けられ、可撓部ＦＰの変位に応じて変位可能な変位体８０と、を備え、変位体８０は、連通流路６７に挿入されてバルブ７２を開閉する軸部８５と、軸部８５と異なる位置に設けられる係合部８２と、を有し、係合部８２が圧力室ＰＣ内に設けられる被係合部６８Ｒと係合することにより、Ｘ軸方向と交差する方向への変位体８０の移動が規制される。これによれば、連通流路６７が位置決めに使用されないので、インクが通過可能な通路を連通流路６７に大きく形成しやすく、連通流路６７をインクが流れるときの圧力損失を低減しやすい。

変位体８０は、可撓部ＦＰの変位を受ける円形の受圧部８１を有し、係合部８２は、受圧部８１の中心に設けられる。これによれば、変位体８０が円滑に移動可能となる。

供給室６６は、バルブ７２の外周７２Ｐに接触することでＸ軸方向と交差する方向へのバルブ７２の移動を規制する外周規制部６６Ｇを有する。これによれば、バルブ７２の位置ばらつきを低減することができる。

バルブ７２は、複数の切欠き部７２Ｒを有する。これによれば、インクが通過可能な通路を外周規制部６６Ｇとバルブ７２との間に複数形成することができるため、外周規制部６６Ｇとバルブ７２との間をインクが流れるときの圧力損失をより低減できる。

変位体８０は圧力室ＰＣを構成する基体６１に支持される回動軸８３を有するとともに、回動軸８３を中心に回動可能である。これによれば、変位体８０の姿勢を安定させることができるため、バルブ７２の開閉を円滑に行うことができる。

係合部８２は、軸部８５と回動軸８３との間に設けられる。これによれば、変位体８０の姿勢をより安定させることができるため、バルブ７２の開閉を円滑に行うことができる。

被係合部６８Ｒは棒状に構成され、係合部８２は、被係合部６８Ｒが挿入される開口を含む挿入側孔部８２Ｓを有し、挿入された被係合部６８Ｒの先端に対応する位置に設けられる可撓部側孔部８２Ｌの孔の大きさは、被係合部６８Ｒが挿入される開口の位置における挿入側孔部８２Ｓの孔の大きさより大きい。これによれば、係合部８２が被係合部６８Ｒと係合した状態で、変位体８０が円滑に移動できる。

連通流路６７は、供給室６６から圧力室ＰＣに向かって広がっている。これによれば、連通流路６７をインクが流れるときの圧力損失をより低減できる。

液体吐出装置１００は、インクを吐出する液体吐出ヘッド１０と、インクが液体供給源２１から液体吐出ヘッド１０に向かって流れる供給流路２４と、供給流路２４の一部を構成し、液体供給源２１からのインクが流入する流入部６２と、インクが液体吐出ヘッド１０に向かって流出する流出部６９と、を有するバルブユニット６０と、を備え、バルブユニット６０は、流入部６２と通じる供給室６６と、流出部６９と通じ、可撓性を備える可撓部ＦＰを有する圧力室ＰＣと、供給室６６に設けられ、Ｘ軸方向に移動することで供給室６６と圧力室ＰＣとを連通する連通流路６７を開閉可能なバルブ７２と、バルブ７２を、連通流路６７を閉じる方向に付勢する圧縮コイルばね７３と、圧力室ＰＣに設けられ、可撓部ＦＰの変位に応じて変位可能な変位体８０と、を備え、変位体８０は、連通流路６７に挿入されてバルブ７２を開閉する軸部８５と、軸部８５と異なる位置に設けられる係合部８２と、を有し、係合部８２が圧力室ＰＣ内に設けられる被係合部６８Ｒと係合することにより、Ｘ軸方向と交差する方向への変位体８０の移動が規制される。これによれば、連通流路６７が位置決めに使用されないので、連通流路６７においてインクが通過可能な通路を大きくしやすく、連通流路６７をインクが流れるときの圧力損失を低減しやすい。

液体吐出装置１００は、インクを注入可能な注入部２２と、注入部２２から注入されたインクを収容する収容室２３と、を有する液体供給源２１を更に備える。これによれば、インクを収容室２３に注入する仕様のプリンターにも採用できる。

本発明の上記実施形態に係るバルブユニット６０、および液体吐出装置１００は、以上述べたような構成を有することを基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内での部分的構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。また、上記実施形態および以下に説明する他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。以下、他の実施形態について説明する。

上記実施形態において、受圧部８１の形状は円形でなくてもよい。この場合、例えば、受圧部８１の形状は、楕円形でもよいし、多角形であってもよい。

上記実施形態において、係合部８２は円形の貫通孔でなくてもよい。この場合、係合部８２の形状は、楕円形でもよいし、多角形であってもよい。

上記実施形態において、係合部８２は貫通孔でなくてもよい。この場合、係合部８２が棒状の突起であり、被係合部６８Ｒが孔形状であってもよい。

上記実施形態において、係合部８２は、受圧部８１の中心に設けなくてもよい。この場合、例えば、係合部８２を、Ｚ軸方向において受圧部８１の中心と軸部８５との間となる位置に設けてもよいし、変位体８０の接続部８４に設けてもよい。そして、圧力室ＰＣにおいて、係合部８２と係合可能な位置に被係合部６８Ｒを設けてもよい。

上記実施形態において、バルブ７２は、バルブ体７２Ｂに切欠き部７２Ｒを１か所備えてもよい。

上記実施形態において、バルブ７２は、バルブ体７２Ｂに切欠き部７２Ｒを備えなくてもよい。この場合、供給室６６は、バルブ７２の外周面に接触することで、Ｘ軸方向と交差する方向へのバルブ７２の移動を規制する規制部として複数の突起を備えてもよい。

上記実施形態において、圧力室ＰＣの支持部６８Ｈを、被係合部６８Ｒに対して－Ｚ方向となる位置に設けなくてもよい。この場合、例えば、支持部６８Ｈを、被係合部６８Ｒに対して＋Ｙ方向となる位置に設けてもよい。この場合、連通流路６７の圧力室側開口を、被係合部６８Ｒに対して－Ｙ方向となる位置に設けてもよい。

上記実施形態において、圧力室ＰＣの支持部６８Ｈを、被係合部６８Ｒに対して－Ｚ方向となる位置に設けなくてもよい。この場合、例えば、支持部６８Ｈを、被係合部６８Ｒに対して＋Ｚ方向となる位置に設けてもよい。そして、変位体８０の回動軸８３を、軸部８５が係合部８２と回動軸８３との間に位置するように設けてもよい。このとき、変位体８０は回動軸８３を中心にして回動しなくてもよい。

上記実施形態において、変位体８０は回動軸８３を備えなくてもよい。この場合、変位体８０は、支持部６８Ｈに支持されるように、半球状の突起をＹ軸方向に間隔を置いて一対備えてもよい。

上記実施形態において、変位体８０の受圧部８１を圧力室ＰＣの可撓部ＦＰに固定してもよい。この場合、変位体８０を、第２薄膜７６の圧力室ＰＣ側層と同じ材料で形成してもよい。例えば、変位体８０を第２薄膜７６の圧力室ＰＣ側層と同じ材料となるポリプロピレンで形成し、変位体８０の受圧部８１と第２薄膜７６とを熱溶着することで固定してもよい。

上記実施形態において、第１薄膜７５は、複層フィルムでなくてもよい。この場合、第１薄膜７５は単層の樹脂フィルムでもよいし、ステンレス等の金属フィルムであってもよい。

上記実施形態において、第２薄膜７６は、複層フィルムでなくてもよい。この場合、第２薄膜７６は単層の樹脂フィルムでもよいし、ステンレス等の金属フィルムであってもよい。また、第２薄膜７６の可撓部ＰＣを構成する部分に断面コルゲート状の可撓形状を設けてもよい。

上記実施形態において、連通流路６７は供給室側連通部６７Ｓを有さなくてもよい。この場合、連通流路６７は圧力室側連通部６７Ｔが供給室６６側に開口する構成でもよく、連通流路６７が供給室６６側から圧力室ＰＣ側に向かって連続して広がっていてもよい。

上記実施形態において、連通流路６７は圧力室側連通部６７Ｔを有さなくてもよい。この場合、連通流路６７は供給室側連通部６７Ｓが圧力室ＰＣ側に開口する構成でもよく、連通流路６７は供給室６６側から圧力室ＰＣ側に向かって広がっていなくてもよい。

１０…液体吐出ヘッド、１１…ノズル面、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…ノズル列、２０…インク供給部、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…液体供給源、２２…注入部、２３…収容室、２４…供給流路、２５…チューブ、３０…搬送機構、３２…搬送ローラー、３４…搬送ロッド、３６…搬送用モーター、４０…移動機構、４２…キャリッジ、４４…搬送ベルト、４６…移動用モーター、４７…プーリー、５０…メンテナンス部、５１…ワイパー、５２…ワイパー駆動部、５３…キャップ、５４…キャップ保持部、５５…キャップ駆動部、５６…廃液チューブ、５７…吸引ポンプ、５８…廃液収集部、６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ…バルブユニット、６１…基体、６２…流入部、６３…流入流路、６４…フィルター室、６４Ｄ…下流室、６４Ｕ…上流室、６５…中継流路、６６…供給室、６６Ｇ…外周規制部、６６Ｓ…弁座、６７…連通流路、６７Ｓ…供給室側連通部、６７Ｔ…圧力室側連通部、６８…凹部、６８Ｄ…流出流路、６８Ｈ…支持部、６８Ｒ…被係合部、６９…流出部、７１…ばね座、７２…バルブ、７２Ｂ…バルブ体、７２Ｐ…外周、７２Ｒ…切欠き部、７２Ｓ…シール部、７３…圧縮コイルばね、７４…フィルター、７５…第１薄膜、７６…第２薄膜、８０…変位体、８１…受圧部、８２…係合部、８２Ｌ…可撓部側孔部、８２Ｓ…挿入側孔部、８３…回動軸、８４…接続部、８５…軸部、８６…突起、９０…制御部、１００…液体吐出装置、ＰＣ…圧力室、ＦＰ…可撓部。

Claims (10)

1. 流体が流入する流入部と、
   前記流体が流出する流出部と、
   前記流入部と通じる供給室と、
   前記流出部と通じ、可撓性を備える可撓部を有する圧力室と、
   前記供給室に設けられ、開閉方向に移動することで前記供給室と前記圧力室とを連通する連通流路を開閉可能なバルブと、
   前記バルブを、前記連通流路を閉じる方向に付勢する付勢部材と、
   前記圧力室に設けられ、前記可撓部の変位に応じて変位可能な変位体と、を備え、
   前記変位体は、前記連通流路に挿入されて前記バルブを開閉する軸部と、前記軸部と異なる位置に設けられる係合部と、を有し、
   前記圧力室は、前記連通流路と異なる位置に設けられる被係合部を有し、
   前記係合部が前記被係合部と係合することにより、前記開閉方向と交差する方向への前記変位体の移動が規制されることを特徴とするバルブユニット。
2. 前記変位体は、前記可撓部の変位を受ける円形の受圧部を有し、
   前記係合部は、前記受圧部の中心に設けられることを特徴とする請求項１に記載のバルブユニット。
3. 前記供給室は、前記バルブの外周に接触することで前記開閉方向と交差する方向への前記バルブの移動を規制する外周規制部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバルブユニット。
4. 前記バルブは、複数の切欠き部を有することを特徴とする請求項３に記載のバルブユニット。
5. 前記変位体は前記圧力室を構成する基体に支持される回動軸を有し、前記回動軸を中心に回動可能であることを特徴とする請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載のバルブユニット。
6. 前記係合部は、前記軸部と前記回動軸との間に設けられることを特徴とする請求項５に記載のバルブユニット。
7. 前記被係合部は棒状に構成され、
   前記係合部は、前記被係合部が挿入される開口を含む孔を有し、
   挿入された前記被係合部の先端に対応する位置における前記孔の大きさは、前記開口の位置における前記孔の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のバルブユニット。
8. 前記連通流路は、前記供給室から前記圧力室に向かって広がっていることを特徴とする請求項１から請求項７のうち何れか一項に記載のバルブユニット。
9. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記液体が液体供給源から前記液体吐出ヘッドに向かって流れる供給流路と、
   前記供給流路の一部を構成し、前記液体供給源からの前記液体が流入する流入部と、
   前記液体が前記液体吐出ヘッドに向かって流出する流出部と、を有するバルブユニットと、
   を備え、
   前記バルブユニットは、
   前記流入部と通じる供給室と、
   前記流出部と通じ、可撓性を備える可撓部を有する圧力室と、
   前記供給室に設けられ、開閉方向に移動することで前記供給室と前記圧力室とを連通する連通流路を開閉可能なバルブと、
   前記バルブを、前記連通流路を閉じる方向に付勢する付勢部材と、
   前記圧力室に設けられ、前記可撓部の変位に応じて変位可能な変位体と、を備え、
   前記変位体は、前記連通流路に挿入されて前記バルブを開閉する軸部と、前記軸部と異なる位置に設けられる係合部と、を有し、
   前記圧力室は、前記連通流路と異なる位置に設けられる被係合部を有し、
   前記係合部が前記被係合部と係合することにより、前記開閉方向と交差する方向への前記変位体の移動が規制されることを特徴とする液体吐出装置。
10. 前記液体を注入可能な注入部と、前記注入部から注入された前記液体を収容する収容室と、を有する前記液体供給源を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置。

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