JP4453364B2 - 弁装置及び液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体を所定の一定圧力に減圧するための減圧弁を備えた弁装置及び液体噴射装置に関する。

従来、流体を所定の一定圧力に減圧するための減圧弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２２７６５６号公報

ところで、上記特許文献１等に記載されている従来の減圧弁では、円形のダイアフラムの中心と弁体とが、軸棒によって結合されている。つまり、円形のダイアフラムの中心にバルブ軸を配置している。このため、ダイアフラムの中心で弁体を押すので、ダイアフラムの面積に応じた力でしか押せない。したがって、ダイアフラムの受圧面積以上の力を発生するのが難しく、小型化を図るのが難しい。また、全体を薄型化するのも難しい。

また、インクジェット式プリンタ等に用いられ、圧力室内のインクを所定の圧力に減圧する減圧弁として、次のような構成を有するものが考えられる。
液体入口及び液体出口に連通する溝状流路を密封して圧力室を形成するフィルム部材と、液体入口と溝状流路の連通を開閉する弁体を備える。溝状流路内にあって一端側が支持され、圧力室の圧力が所定の圧力より低くなると、フィルム部材が圧力室の内方へ弾性変形する際の押圧力を倍力した作動力で弁体を開弁位置側へ変位させる作動レバーとを備える。

このような減圧弁では、溝状流路内において作動レバーの一端側に気泡が溜まる虞がある。圧力室内に気泡があると、温度による収縮や膨張により圧力室の圧力を所定の圧力に保てなくなる。気泡の体積が大きくなると、最悪の場合、圧力室内が加圧状態になってしまい、その結果、ヘッドからインクが漏れてしまう。したがって、そのような減圧弁では、圧力室内の気泡を排出する必要がある。

本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもの、その目的は、小型化及び薄型化が可能で、かつ気泡排出性を向上した弁装置及び液体噴射装置を提供することにある。

本発明における弁装置は、液体入口及び液体出口にそれぞれ連通し液体を貯留する圧力室内の液体を所定の圧力に減圧する減圧弁を備えた弁装置において、前記液体入口と連通する一端側から前記液体出口と連通する他端側に向かう一方向に沿って延びる溝状流路を有する流路形成部材と、前記液体入口と前記溝状流路を連通状態にする開弁位置と、前記液体入口と前記溝状流路を非連通状態にする閉弁位置との間で変位可能な弁体と、前記弁体を前記閉弁位置側へ付勢する圧力調整用ばねと、前記一方向に沿って延びると共に、前記ばねの付勢力に抗して前記弁体を前記開弁位置側へ押圧する作動レバーと、前記溝状流路の上側開口を密封して前記圧力室を形成すると共に、該圧力室の圧力が所定の圧力より低くなると、前記圧力室の内方へ弾性変形することで、前記作動レバーの重心付近を下方に向けて押圧するフィルム部材と、を備え、前記作動レバーは、前記溝状流路内にあって一端側を前記流路形成部材に支持されると共に、前記フィルム部材の押圧により前記他端側が下方に向けて傾動する片持ち梁であり、前記一端以外の部分が前記弁体を押圧する押圧部を構成し、該押圧部は、前記溝状流路の底面側及び前記一端側に内部空間を開放する断面コの字状に形成され、前記弁体は、前記作動レバーの重心よりも前記一端側に寄った位置で前記作動レバーに押圧されるように配置され、前記作動レバーは前記傾動に伴って前記フィルム部材の押圧力を倍力した作動力で前記弁体を前記開弁位置側へ押圧し、前記溝状流路の底面には、前記弁体により開閉され、前記弁体が前記開弁位置にあるときに前記液体入口側から前記押圧部の内部空間を通して前記圧力室内へ液体を流入させるための入口側開口部と、前記圧力室から前記液体出口側へ液体を流出させるための出口側開口部と、前記入口側開口部と前記出口側開口部との間となる位置から前記押圧部の内部空間に向けて突出する凸状の遮蔽体とが形成されており、前記作動レバーの傾動時に前記入口側開口部から前記圧力室内に供給される液体は、その流れが前記押圧部の内部空間を通るときに前記遮蔽体により前記作動レバーの一端側へ向けられ、前記押圧部の開放された前記一端側を経由した後、前記押圧部の外部空間を通って前記出口側開口部に向かうことを要旨とする。

これによれば、減圧弁は、圧力室の圧力が所定の圧力より低くなると、フィルム部材が圧力室の内方へ弾性変形する際の押圧力を倍力した作動力で作動レバーが弁体を変位させることで開弁状態となり、液体入口側から圧力室内へ液体が供給される。圧力室内で液体が増加するのに伴い圧力室の圧力が所定の圧力に達すると、フィルム部材が弾性変形前の形態に戻り前記押圧力が無くなるので、減圧弁は液体入口側から圧力室内への液体の供給が阻止される閉弁状態に戻る。

こうして、減圧弁は、圧力室の圧力が所定の圧力より低くなると、フィルム部材の押圧力を倍力した作動力により開弁状態となり、圧力室の圧力が所定の圧力に達すると閉弁状態に戻ることで、圧力室内の液体を所定の圧力に減圧する。このため、フィルム部材の受圧面積以上の力、即ち前記押圧力を倍力した作動力を得て、その力で「シール荷重」に打ち勝って減圧弁を開弁させることができる。これにより、フィルム部材の受圧面積が小さくてすみ、小型化が可能となる。また、フィルム部材の溝状流路を密封する部分が受圧部となっており、弁体及びこれを付勢するばね以外は薄板状であるため、全体の薄型化が可能となる。なお、ここにいう「シール荷重」とは、シール部材を座面に押圧して減圧弁を閉弁状態に保持する力をいう。

さらに、液体入口側から圧力室内へ供給される液体の一部或いは全部が、圧力室内において、遮蔽体により作動レバーの一端側へ導かれるようにしたので、その一端側へ導かれた液体により、作動レバーの一端側に溜まる気泡を液体出口側へ排出させることができる。したがって、小型化及び全体の薄型化を図ることができるとともに、気泡排出性を向上することができる。

さらに、溝状流路の底面上の、入口側開口部と出口側開口部との間に配置された遮蔽体により、入口側開口部から圧力室内に流入し、コの字状に曲げられた作動レバーの押圧部内を通る液体が堰き止められて、作動レバーの一端側へ向けられる。このため、圧力室内（溝状流路内）において、作動レバーの一端側へ導かれた液体により、作動レバーの一端側に溜まる気泡を液体出口側へ排出させることができ、気泡排出性を向上することができる。

この弁装置において、前記弁体はバルブ軸とシール部材を有し、前記流路形成部材には、前記液体入口を有する入口側流路と、前記入口側流路に連通し前記弁体及び前記圧力調整用ばねを収容する液体供給室と、前記液体供給室と前記圧力室を連通する連通部である略円形孔とが形成され、前記圧力調整用ばねは、前記弁体と、前記液体供給室の開口端を密封する保持部材との間に介装され、前記弁体は、前記バルブ軸が前記略円形孔内に隙間を残して挿通した状態で前記シール部材が前記液体供給室のシール面に押圧される閉弁位置側へ前記圧力調整用ばねにより付勢されていることを要旨とする。

これによれば、弁体は、バルブ軸が略円形孔内に隙間を残して挿通した状態で、シール部材が液体供給室のシール面に押圧される閉弁位置側へ圧力調整用ばねにより付勢されている構成により、部品精度が要求される軸支持構造が不要であるため、組立性が向上し、コストを低減できる。

本発明における液体噴射装置において、上記弁装置が、液体を一時貯留する液体貯留手段から、ターゲットに対してノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドへと液体を導く液体供給路の途中に設けられ、前記減圧弁が、前記液体噴射ヘッドからの液体の噴射に伴って液体が減少する圧力室の圧力を感知して、前記液体供給路から前記圧力室への前記液体の供給及び非供給を切り換えることを要旨とする。

これによれば、インクジェット式プリンタ等の液体噴射装置の小型化及び薄型化を実現することができる。

以下、本発明を具体化した各実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において、同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
[第１実施形態]
第１実施形態に係る弁装置１を図１〜図３に基づいて説明する。

この弁装置１は、図１に示すように、液体入口２及び液体出口３にそれぞれ連通しインク等の液体を貯留する圧力室４内の液体を所定の圧力に減圧する減圧弁５を備える。
減圧弁５は、圧力室４の圧力が所定の圧力より低くなると（所定の負圧になると）、圧力室４の内方（図１で下方）へ弾性変形する受圧部材としてのフィルム部材６を有するとともに、フィルム部材６が圧力室４の内方へ弾性変形する際の押圧力を倍力した作動力により液体入口２側から圧力室４内へ液体が供給される開弁状態となるように構成されている。

減圧弁５は、図１及び図２に示すように、液体入口２及び液体出口３にそれぞれ連通し
た長方形の溝状流路７を有する流路形成部材８と、弁体９と、圧力調整用ばね１０と、圧力調整用ばね１０の付勢力に抗して弁体９を開弁位置側へ押圧するための作動レバー１１と、溝状流路７を密封して圧力室４を形成するフィルム部材６とを備える。

このフィルム部材６は、液体としてインクを用いる場合にはインク性状に科学的な影響を及ぼさないこと、更に水分透過度や、酸素や窒素透過度の低い材質で作られている。すなわち、フィルム部材６は、例えば、高密度ポリエチレンフィルム或いはポリプロピレンフィルムに、塩化ビニリデンをコーティングしたナイロンフィルムを接着ラミネートした構成のフィルムによって構成されている。このようなフィルム部材６が、溝状流路７の開口部を密封するように流路形成部材８の表面に熱融着されている。したがって、フィルム部材６が、圧力室４の一部を構成している。

弁体９は、液体入口２と溝状流路７を連通状態にする開弁位置と、液体入口２と溝状流路７を非連通状態にする閉弁位置（図１に示す位置）との間で変位可能で、圧力調整用ばね１０により閉弁位置側へ付勢されている。

減圧弁５は、圧力室４の圧力が所定の圧力より低くなるとフィルム部材６が圧力室４の内方へ弾性変形し、フィルム部材６が弾性変形する際の押圧力を倍力した作動力で作動レバー１１が弁体９を開弁位置側へ押圧するようになっている。

この弁装置１においては、溝状流路７を密封するフィルム部材６の細長い長方形部分、つまりフィルム部材６の、溝状流路７の開口部を密封している部分が受圧部６ａとなっている。また、この弁装置１においては、作動レバー１１は、溝状流路７内にあって一端１１ａ側を流路形成部材８に支持された片持ち梁であり、弁体９は、作動レバー１１の重心より一端側に寄った位置で作動レバー１１から作動力を受けるように配置されている。なお、流路形成部材８及び作動レバー１１は、例えば、金属で作られている。

作動レバー１１の一端１１ａ側は、作動レバー１１自体を支える程度の剛性があれば良い。また、作動レバー１１の一端１１ａ以外の部分である押圧部１１ｂは、弁体９を押すための部位であるので、なるべく剛性が高い方が良い。そのため、作動レバー１１の一端１１ａ側をその押圧部１１ｂよりも剛性を低くしてある。すなわち、本例の弁装置１において、作動レバー１１は１枚の薄板で構成され、作動レバー１１の押圧部１１ｂを図３に示すように断面がコの字状に折り曲げ加工することにより、その押圧部１１ｂの剛性をその一端１１ａ側よりも高くしている。

また、弁装置１において、弁体９は、バルブ軸１２と、シール部材１３と、ばね受け部１４とを有する。シール部材１３はＯリングである。流路形成部材８には、液体入口２を有する入口側流路１５と、入口側流路１５に連通し弁体９及び圧力調整用ばね１０を収容する液体供給室１６と、液体供給室１６と圧力室４を連通する連通部である円形孔１７と、圧力室４に連通し液体出口３を有する出口側流路１８とが形成されている。

圧力調整用ばね１０は、弁体９のばね受け部１４と、液体供給室１６の開口端を密封する保持部材１９との間に介装されている。弁体９は、バルブ軸１２が円形孔１７内に隙間を残して挿通した状態でシール部材１３が液体供給室１６のシール面に押圧される閉弁位置側へ圧力調整用ばね１０により付勢されている。

また、弁装置１において、溝状流路７の底面７ａには、弁体９により開閉され、弁体９が開弁位置にあるときに液体入口２側から圧力室４内へ液体を流入させるための入口側開口部１７ａ（図２参照）と、圧力室４から液体出口３側へ液体を流出させるための出口側開口部１８ａとが形成されている。入口側開口部１７ａは、円形孔１７が底面７ａに開口
した開口部である。また、出口側開口部１８ａは、出口側流路１８が底面７ａに開口した開口部である。

さらに、弁装置１には、溝状流路７の底面７ａ上の、入口側開口部１７ａと出口側開口部１８ａとの間に配置され、入口側開口部１７ａから圧力室４内に流入し、コの字状に曲げられた作動レバー１１の押圧部１１ｂ内を通る液体を堰き止めて、作動レバー１１の一端１１ａ側へ向ける遮蔽体２０が設けられている。この遮蔽体２０が、液体入口２側から圧力室４内へ供給されるインクの一部或いは全部を、圧力室４内で作動レバー１１の一端１１ａ側へ導く気泡排出手段に相当する。

この弁装置１では、圧力室４内の液体が減少して圧力室４の圧力が所定の圧力より低くなると、フィルム部材６の受圧部６ａが圧力室４の内方へ弾性変形し、一端１１ａ側が支持された片持ち梁である作動レバー１１を図１の下方へ押圧する。これにより、作動レバー１１は、フィルム部材６の受圧部６ａが圧力室４の内方へ弾性変形する際の押圧力を倍力した作動力により、閉弁位置にある弁体９のバルブ軸１２を開弁位置側へ変位させるので、減圧弁５は開弁状態となり、液体入口２側から圧力室４内へ液体が供給される。圧力室４内の液体が増加するのに伴い圧力室４の圧力が所定の圧力に達すると、フィルム部材６の受圧部６ａが弾性変形した形態から元の形態に戻るので、弁体９のバルブ軸１２が圧力調整用ばね１０の付勢力により開弁位置から閉弁位置へ変位することで、減圧弁５は閉弁状態に戻り、液体入口２側から圧力室４内への液体の供給が阻止される。

そして、この弁装置１では、溝状流路７の底面７ａ上の、入口側開口部１７ａと出口側開口部１８ａとの間に配置された遮蔽体２０により、入口側開口部１７ａから圧力室４内に流入し、コの字状に曲げられた作動レバー１１の押圧部１１ｂ内を通るインクが堰き止められて、作動レバー１１の一端１１ａ側へ向けられる。これにより、圧力室４内において、作動レバー１１の一端１１ａ側へ導かれたインクにより、その一端１１ａ側（図１のＦ部）に溜まる気泡が出口側開口部１８ａから出口側流路１８を通って液体出口３側へ排出される。

以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○減圧弁５は、圧力室４の圧力が所定の圧力より低くなると、フィルム部材６の受圧部６ａ押圧力を倍力した作動力により開弁状態となり、圧力室４の圧力が所定の圧力に達すると閉弁状態に戻ることで、圧力室４内の液体を所定の圧力に減圧する。このため、フィルム部材６の受圧部６ａの受圧面積以上の力、即ちフィルム部材６の受圧部６ａの押圧力を倍力した作動力を得て、その力で「シール荷重」に打ち勝って減圧弁５を開弁させることができる。これにより、フィルム部材６の受圧部６ａの面積が小さくてすみ、小型化が可能となる。

○溝状流路７の底面７ａ上の、入口側開口部１７ａと出口側開口部１８ａとの間に配置された遮蔽体２０により、入口側開口部１７ａから圧力室４内に流入し、コの字状に曲げられた作動レバー１１の押圧部１１ｂ内を通るインクが堰き止められて、作動レバー１１の一端１１ａ側へ向けられる。このため、圧力室４内において、作動レバー１１の一端１１ａ側へ導かれたインクにより、その一端１１ａ側に溜まる気泡を液体出口３側へ排出させることができ、気泡排出性を向上することができる。

○コの字状に曲げられた作動レバー１１の押圧部１１ｂの形状を生かして気泡排出のための流路を形成することができる。
○溝状流路７を密封するフィルム部材６の細長い長方形部分が受圧部６ａなっているので、複数の溝状流路７を並列に配置して複数の減圧弁５を構成したときの面積のロス（無駄な面積）が小さく、減圧弁５の高集積化が可能となる。

○弁体９及び圧力調整用ばね１０以外は、薄板状であるため、全体の薄型化が可能となる。
○弁体９は、作動レバー１１の重心よりその一端１１ａ側に寄った位置で作動レバー１１から作動力を受けるように配置されているので、作動レバー１１は、フィルム部材６の受圧部６ａで受ける力をてこの原理で倍力した作動力、つまり受圧部６ａの受圧面積以上の力で弁体９を開弁位置側へ変位させることができる。このため、フィルム部材６の細長い長方形部分である受圧部６ａの面積が小さくてすむ。したがって、全体の小型化及び減圧弁の高集積化が可能となる。

○作動レバー１１の支持部である一端１１ａ側は作動レバー１１自体を支える程度の剛性があれば良く、また、作動レバー１１の押圧部１１ｂは弁体９のバルブ軸１２を押す部分であるので、なるべく剛性が高い方が良い。作動レバー１１の一端１１ａ側をその押圧部１１ｂよりも剛性を低くしたことで、作動レバー１１の一端１１ａ側で発生するモーメントを減らし、そのモーメントによる悪影響を減らすことができる。

○作動レバー１１を１枚の薄板で一体に作れるため、作動レバー１１の位置決めがし易く、取り扱いもし易くなる。また、作動レバー１１の押圧部１１ｂは、断面がコの字状に曲げられているので、薄板である一端１１ａ（支持部）よりも大きな剛性を確保できる。

○弁体９は、バルブ軸１２が円形孔１７内に隙間を残して挿通した状態で、シール部材１３が液体供給室１６のシール面に押圧される閉弁位置側へ圧力調整用ばね１０により付勢されている構成により、部品精度が要求される軸支持構造が不要であるため、組立性が向上し、コストを低減できる。

[第２実施形態]
第２実施形態に係る弁装置１Ａを図４及び図５に基づいて説明する。
この弁装置１Ａの上記第１実施形態との相違点は、次の点にある。

弁体９を押圧する作動レバー１１Ａの押圧部１１ｃは、平坦面である押圧面を有するとともに、一端１１ａ側よりも厚く形成されて、剛性が高くなっている。また、この弁装置１Ａでは、図４及び図５に示すように。前記気泡排出手段を構成する流路形成体２１が、溝状流路７の底面７ａ上の、入口側開口部１７ａと出口側開口部１８ａとの間に配置されている。この流路形成体２１は、入口側開口部１７ａから圧力室４内に流入するインクを作動レバー１１の一端１１ａ側へ向ける第１流路２１ａと、第１流路２１ａにより作動レバー１１の一端１１ａ側に導かれたインクを出口側開口部１８ａへ案内する第２流路２１ｂとを形成するように構成されている。流路形成体２１は、第１流路２１ａと第２流路２１ｂを、溝状流路７の側壁との間に形成するようになっている。第１流路２１ａと第２流路２１ｂとで、略「の」字型流路が形成されている。

以上のように構成された第２実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
○入口側開口部１７ａから圧力室４内に流入するインクは、圧力室４内において、流路形成体２１の第１流路２１ａにより作動レバー１１の一端１１ａ側へ向けられ、一端１１ａ側に導かれたインクは第２流路２１ｂにより出口側開口部１８ａへ案内される。このため、圧力室４内において作動レバー１１の一端１１ａ側へ導かれたインクにより、その一端１１ａ側（図４のＦ部）に溜まる気泡が出口側開口部１８ａから出口側流路１８を通って液体出口３側へ排出される。に溜まる気泡を液体出口３へ排出させることができ、気泡排出性を向上することができる。

[第３実施形態]
第３実施形態に係る弁装置１Ｂを図６に基づいて説明する。
この弁装置１Ｂの上記第１実施形態との相違点は、次の点にある。

この弁装置１Ｂには、図６に示すように、前記気泡排出手段を構成する堰板２３と、整流板２４とが配置されている。堰板２３は、溝状流路７の底面７ａ上の、入口側開口部１７ａと出口側開口部１８ａとの間に配置され、入口側開口部１７ａから圧力室４内に流入するインクを堰き止めて、作動レバー１１Ａの一端１１ａ側へ向けるようになっている。

整流板２４は、堰板２３により作動レバー１１Ａの一端１１ａ側へ向けられたインクを溝状流路７の底面７ａとの間に形成される空間により一端１１ａ側へ案内するとともに、一端１１ａ側に導かれたインクを作動レバー１１Ａの押圧面との間に形成される空間により出口側開口部１８ａへ案内するようになっている。整流板２４には、バルブ軸１２が挿通する貫通孔２４ａが形成されている。

なお、図６では弁装置１Ｂを、図１の弁装置１とは左右逆に示してある。
以上のように構成された第３実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。

○入口側開口部１７ａから圧力室４内に流入するインクは、圧力室４内において、堰板２３で堰き止められ、整流板２４により溝状流路の底面との間に形成される空間を通って作動レバー１１の一端１１ａ側へ向けられる。さらに、その一端１１ａ側に導かれたインクは整流板２４により作動レバー１１の押圧面との間に形成される空間を通って出口側開口部１８ａへ案内される。このため、圧力室４内において、作動レバー１１の一端１１ａ側へ導かれたインクにより、その一端１１ａ側（図６のＦ部）に溜まる気泡を液体出口３側へ排出させることができ、気泡排出性を向上することができる。

[第４実施形態]
第４実施形態に係る弁装置１Ｃを図７〜図９に基づいて説明する。
この弁装置１Ｃの上記第１実施形態との相違点は、次の点にある。

この弁装置１Ｃには、図７〜図９に示すように、溝状流路７の底面７ａに、弁体９により開閉され、弁体９が開弁位置にあるときに液体入口２側から圧力室４内へインクを流入させるための入口側開口部１７ａと、第１出口側開口部３１と、第２出口側開口部３２とが形成されている。第１出口側開口部３１は、溝状流路７における作動レバー１１の一端１１ａ側から液体出口３側へインクを流出させるためのものである。第２出口側開口部３２は、溝状流路７における作動レバー１１の一端１１ａ側とは反対側から液体出口３側へインクを流出させるためのものである。

なお、図９では、図１に示す圧力調整用ばね１０と保持部材１９とを省略してある。
前記気泡排出手段として、流路形成部材８Ｃにそれぞれ形成され、第１出口側開口部３１から流路形成部材８Ｃの底面８ａまで延びる第１出口側流路３３と、第２出口側流路３４と、第３流路３５とが設けられている。第２出口側流路３４は、第２出口側開口部３２から底面８ａまで延びている。第３流路３５は、第１出口側流路３３及び第２出口側流路３４を通ってそれぞれ送られるインクを液体出口３側へ送るようになっている。

以上のように構成された第４実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
○入口側開口部１７ａから圧力室４内に流入するインクは、圧力室４内において、作動レバー１１の一端１１ａ側へ流れ、第１出口側開口部３１から第１出口側流路３３に流入
して第３流路３５へ流れる。これとともに、圧力室４内に流入するインクは、圧力室４内において、作動レバー１１の一端１１ａ側とは反対側へ流れ、第２出口側開口部３２から第２出口側流路３４に流入して第３流路３５へ流れる。さらに、第１出口側流路３３と第２出口側流路３４とから第３流路３５に流入したインクは、第３流路３５及び出口側流路１８を通って液体出口３側へ流れる。このため、圧力室４内において作動レバー１１の一端１１ａ側へ流れるインクにより、その一端１１ａ側に溜まる気泡を第１出口側開口部３１から排出させることができ、気泡排出性を向上することができる。

○流路形成部材８Ｃにそれぞれ独立して形成された、第１出口側流路３３と、第２出口側流路３４と、第３流路３５とを用いて、気泡排出を行うので、安定した気泡排出が可能となる。

[第５実施形態]
第５実施形態に係る弁装置１Ｄを図１０に基づいて説明する。
この弁装置１Ｄは、図１に示す上記第１実施形態において、減圧弁５にチョーク弁の機能を持たせた構成に特徴がある。なお、ここにいう「チョーク弁の機能」とは、減圧弁５を図１０に示す閉弁位置に強制的に保持することで、液体供給室１６と圧力室４との連通を強制的に遮断する機能をいう。

この弁装置１Ｄでは、上記第１実施形態において、保持部材１９に代えて、円形孔４１を有する保持部材４０が流路形成部材８の下面に固定されている。円形孔４１は弁体９のバルブ軸１２の下方に位置し、この円形孔４１内には、バルブ軸１２を上下させるための可動ピン４２が上下動可能に配置されている。この可動ピン４２は、円形孔４１の開口部を覆うように保持部材４０の下面に固定されたシール用のフィルム部材４３によって外へ抜けないようになっている。

また、弁装置１Ｄの減圧弁５の下方には、可動ピン４２を押し上げて弁体９を図１０に示す閉弁位置に強制的に保持するためのチョーク位置と、弁体９の閉弁位置での強制的な保持を解除するチョーク解除位置との間で、可動ピン４２を変位させるためのピンアクチュエータ５０が設けられている。

このピンアクチュエータ５０は、円筒体５１と、その中心孔５１ａ内に配置された圧電素子５２と、駆動ピン５３とを備え、圧電素子５２に例えば交流電圧を印加することにより、圧電素子５２が伸縮して駆動ピン５３が上下するようになっている。この駆動ピン５３は、可動ピン４２をチョーク位置に変位させる第１位置と、第１位置から下降した第２位置（図１０で示す位置）との間で変位可能である。駆動ピン５３が第１位置から第２位置に変位すると、チョーク位置にある可動ピン４２が自重で下降してチョーク解除位置へ変位するようになっている。

また、駆動ピン５３を第１位置に変位させた状態（可動ピン４２をチョーク位置に保持した状態）で、交流電圧の印加を停止すると（電源をオフにすると）、駆動ピン５３が円筒体５１の中心孔５１ａとの摩擦力で第１位置に保持され、可動ピン４２がチョーク位置にそのまま保持されるようになっている。

この弁装置１Ｄでは、駆動ピン５３が図１０に示す第２位置にある状態で、圧電素子５２に交流電圧を印加すると、圧電素子５２が伸びて駆動ピン５３が第１位置に変位する。これにより、可動ピン４２がチョーク解除位置からチョーク位置に変位し、可動ピン４２により弁体９が図１０に示す閉弁位置に強制的に保持される。

また、可動ピン４２がチョーク位置にある状態で、電源をオフにすると、駆動ピン５３
が円筒体５１との摩擦力で第１位置に保持され、可動ピン４２がチョーク位置に保持される。

そして、可動ピン４２がチョーク位置に保持された状態で、再び交流電圧を圧電素子５２に印加すると、圧電素子５２が縮んで駆動ピン５３が第１位置から第２位置に変位する。これにより、チョーク位置にある可動ピン４２が自重で下降してチョーク解除位置に変位し、弁体９の閉弁位置での強制的な保持が解除される。

以上のように構成された第５実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○減圧弁５自体にチョーク弁の機能を持たせているので、弁装置１Ｄを例えばインクジェット式プリンタのキャリッジに設ける場合、減圧弁５とは別にチョーク弁を設ける必要がない。このため、チョーク弁の機能を持つインクジェット式プリンタを少ない部品点数で低コストで実現することができる。

○本実施形態の弁装置１Ｄを、上記第１〜４実施形態において、複数の上記減圧弁を並列に配置した構成に適用し、複数の減圧弁の各々にチョーク弁の機能を持たせることにより、これらの減圧弁のいずれか１つ或いは複数を強制的に閉弁位置に保持させて、セレクトクリーニングが可能になる。「セレクトクリーニング」とは、例えば６色のインクのある色のインクをクリーニングすることをいう。この場合、クリーニングする色に対応する減圧弁以外の可動ピン４２をチョーク位置に変位させてその減圧弁を強制的に閉弁位置に保持させる。

○ピンアクチュエータ５０により駆動ピン５３を駆動して、可動ピン４２をチョーク位置とチョーク解除位置との間で変位させるピン構造であるため、チョーク弁の機能を持たせるための構造を、小型の減圧弁５の下に少ないスペースで配置することができる。

○可動ピン４２がチョーク位置にある状態で、圧電素子５２への交流電圧の印加を停止しても、駆動ピン５３が円筒体５１との摩擦力で第１位置に保持され、可動ピン４２がチョーク位置に保持される構成である。この構成により、弁装置１Ｄをインクジェット式プリンタのキャリッジ上に構成した場合、プリンタの電源をオフにした状態で、プリンタの姿勢や環境によりキャリッジのヘッドからインクが漏れるのを抑制できる。

[プリンタ]
次に、上記各実施形態で説明した弁装置を用いたインクジェット式プリンタの一例を、図１１及び図１２に基づいて説明する。本実施形態では、一例として、上記第１実施形態の弁装置１をキャリッジに設けたインクジェット式プリンタについて説明する。

図１１に示すように、液体噴射装置としてのプリンタ１００は、略直方体形状のフレーム１０２を備えている。このフレーム１０２の上面には、給紙トレイ１０３が設けられ、さらに、フレーム１０２の前面には、排紙トレイ１０４が設けられている。この給紙トレイ１０３及び排紙トレイ１０４は、図示しないヒンジ構造によってフレーム１０２に対して折り畳み収容可能に構成されている。

このフレーム１０２内には、その長手方向にプラテン１０５が配設され、このプラテン１０５上には、図示しない紙送り機構によって、給紙トレイ１０３からフレーム１０２内に挿入された記録用紙が給送されるようになっている。そして、この給送された記録用紙は、排紙トレイ１０４からフレーム１０２外へ排出されるようになっている。

フレーム１０２内には、プラテン１０５と平行にガイド部材１０６が架設されている。このガイド部材１０６には、キャリッジ１０７が移動可能に支持されている。このキャリ
ッジ１０７に上記弁装置１が設けられている。また、フレーム１０２には、キャリッジモータ（図示しない）が取着され、このキャリッジモータは、一対のプーリ（図示しない）に巻き掛けられたタイミングベルト（図示しない）を介してキャリッジ１０７が駆動連結されている。このように構成することによって、キャリッジモータが駆動すると、その駆動力はタイミングベルトを介してキャリッジ１０７に伝達される。この駆動力を受けてキャリッジ１０７は、ガイド部材１０６に案内されプラテン１０５と平行（主走査方向）に往復移動するようになっている。

一方、キャリッジ１０７の下面（プラテン１０５と対向する面）には、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１０８が設けられている。この記録ヘッド１０８は、記録用紙に対向するようにノズル形成面１０８ａ（図１２参照）を有し、このノズル形成面１０８ａには、１列あたりｎ個（ｎは自然数）のノズルＮ（図１２参照）からなるノズル列（図示せず）が６列形成されている。本実施例では、説明の便宜上１列あたりｎ個のノズルＮからなるノズル列を６列形成したが、この限りではなく１列あたりのノズルＮの数及びノズル列の数は、適宜変更しても良い。

この記録ヘッド１０８には、フレーム１０２内に設けられた液体貯留手段としての第１及び第２のインクカートリッジ１０９，１１０から、後述するように、各ノズルにそれぞれ対応した色（本実施形態では、ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー、ライトシアン、ライトマゼンダ）の液体としてのインクが供給されるようになっている。そして、記録ヘッド１０８に流入したインクは、圧電素子１０８ｂ（図１２参照）によって加圧され、記録ヘッド１０８のノズルＮからインク滴として吐出されることによってドットを形成する。つまり、記録ヘッド１０８に形成された各ノズルＮからは、それぞれ対応する色である、ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー、ライトシアン、ライトマゼンダが吐出されるようになっている。

プリンタ１００では、キャリッジ１０７を往復移動させながらインク滴を記録用紙に吐出させ印刷するための領域を印刷領域としている。さらに、プリンタ１００には、非印刷時にノズルＮを封止するための非印刷領域が設けられ、その非印刷領域には、図１１に示すように、キャップホルダ１１１が設けられている。

キャップホルダ１１１には、記録ヘッド１０８のノズル形成面１０８ａと対向するように、可撓性を有するキャップ部材１１２が設けられている。キャップホルダ１１１は、図示しない駆動機構を介して、キャップ部材１１２を記録ヘッド１０８のノズル形成面１０８ａに密着させることによって、各ノズルＮを封止するようになっている。また、図１２に示すように、キャップ部材１１２は、その底部にキャップ部材１１２内と連通する連通口１１２ａ，１１２ｂが形成され、この連通口１１２ａにはチューブＴ１を介してキャップホルダ１１１外にてキャップ開放バルブ１１３が接続されている。このキャップ開放バルブ１１３は、キャップ部材１１２とノズル形成面１０８ａを密着させることによって形成される空間を適宜開放するようになっている。さらに、連通口１１２ｂは、チューブＴ２を介してギヤポンプＧＰの吸引口（図示しない）に接続されている。このギヤポンプＧＰは、ギヤＧ１，Ｇ２を備えていて、図示しない駆動モータから駆動力が伝達されると同ギヤＧ１，Ｇ２が回転駆動されて、キャップ部材１１２に負圧をかけるようになっている。つまり、キャップ部材１１２によってノズル形成面１０８ａを封止している際に、ギヤポンプＧＰを駆動させることによって、ノズル形成面１０８ａのノズルＮに負圧をかけてクリーニングすることができるようになっている。

このギヤポンプＧＰの排出口（図示しない）には、チューブＴ３を介して調整装置１１４が接続され、この調整装置１１４には、チューブＴ４を介して第１のインクカートリッジ１０９が接続されている。

この第１のインクカートリッジ１０９は、ブラックのインクを貯留するインクパックＢ、及びインクを吸収するインク吸収体１１５を収容している。このインクパックＢは、チューブＴ５を介してキャリッジ１０７の記録ヘッド１０８に接続されている。このインク吸収体１１５は、例えば、スポンジ等の吸水性を有する多孔質材料である。

このように構成することによって、第１のインクカートリッジ１０９には、ギヤポンプＧＰによってキャップ部材１１２から吸引された廃インク及び空気が流入するようになっている。このとき、第１のインクカートリッジ１０９内に流入する廃インクは、インク吸収体１１５によって吸収されるようになっている。また、第１のインクカートリッジ１０９に流入する廃インク及び空気の量とこれらの流速は、調整装置１１４によって調整されるようになっている。

第１のインクカートリッジ１０９には、チューブＴ６を介して第２のインクカートリッジ１１０が接続され互いに連通している。この第２のインクカートリッジ１１０は、シアン、マゼンダ、イエロー、ライトシアン、ライトマゼンダのインクをそれぞれ貯留するインクパックＣ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭを備えている。この各インクパックＣ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭは、それぞれチューブＴ７〜Ｔ１１を介して、キャリッジ１０７の記録ヘッド１０８に接続されている。また、この第２のインクカートリッジ１１０には、チューブＴ１２を介して第２のインクカートリッジ１１０内を適宜開放する開放装置１１６が接続されている。

このように構成することによって、ギヤポンプＧＰを駆動すると、キャップ部材１１２から廃インク及び空気が吸引され、この廃インク及び空気は、キャップ部材１１２→チューブＴ２→ギヤポンプＧＰ→チューブＴ３→調整装置１１４→チューブＴ４を順に流動した後、インクカートリッジ１０９内に流入する。このとき、第１のインクカートリッジ１０９内に流入する廃インクは、上述したインク吸収体１１５によって吸収されるので、第１のインクカートリッジ１０９内には、流入した空気（以下、加圧空気という）だけ流動する。そして、この加圧空気は、第１のインクカートリッジ１０９内からチューブＴ６を介して第２のインクカートリッジ１１０に流入した後、チューブＴ１２に接続された開放装置１１６によって保持されるようになっている。

即ち、第１及び第２のインクカートリッジ１０９，１１０内の空気圧は常に偏倚がなく同等であるので、ギヤポンプＧＰが駆動すると、第１及び第２のインクカートリッジ１０９，１１０内の空気圧は、上述した加圧空気によって加圧されて、それぞれのインクパックＢ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭは加圧されるようになっている。これによって、各インクパックＢ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭに貯留されたインクは、それぞれキャリッジ１０７の記録ヘッド１０８に圧送されるようになっている。

つまり、本実施形態のプリンタ１００では、ギヤポンプＧＰが、キャップ部材１１２に負圧をかけるクリーニング用のポンプと、各インクパックＢ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭを加圧する加圧用のポンプとを兼ねている。そして、ギヤポンプＧＰを駆動すると、キャップ部材１１２に負圧をかけて廃インク及び空気を吸引するとともに、各インクパックＢ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，ＬＣ，ＬＭを加圧し、記録ヘッド１０８に各インクを圧送するようになっている。

以上のように構成されたインクジェット式プリンタによれば、以下の作用効果を奏する。
○インクジェット式プリンタの小型化及び薄型化を実現することができる。

[ 変形例]
なお、この発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等はこの発明に含まれるものである。例えば、以下のように変更して具体化することもできる。

・上記第１実施形態では、一例として、１つの溝状流路７を有する弁装置１について説明したが、複数の溝状流路を有する弁装置にも本発明は適用可能である。例えば、６種類の液体として６色のインクを使用するために、各色のインクをそれぞれ貯留する６つの溝状流路を並列に配置して、６つの減圧弁が設けられている構成の弁装置にも本発明は適用可能である。上記第２及び第３実施形態に係る各弁装置１Ｂ及び１Ｃについても同様である。

・上記第１実施形態では、フィルム部材６に水分透過度や、酸素や窒素透過度の低い材質について一例を示したが、これに限らず、単層フィルムやゴムフィルムを適用することも可能である。この際、水分透過や、酸素や窒素透過の対策としては、フィルム部材上に別部材を設けて対応すれば良い。

・上記第１実施形態では、減圧弁５の弁体９は、バルブ軸１２が流路形成部材８の円形孔１７内に隙間を残して挿通した状態で、シール部材１３が液体供給室１６のシール面に押圧される閉弁位置側へ圧力調整用ばね１０により付勢されている構成としているが、本発明はこの構成に限定されない。

例えば、減圧弁の弁体を、溝状流路７内にあって流路形成部材８の両側壁に回動可能に支持され、シール部材を有する第１のレバー部と作動レバー１１の押圧部１１ｂにより押圧される第２のレバー部とが一体に形成された略Ｌ字形レバーとする。圧力室内に設けられた圧力調整用ばねとしての板ばね或いはねじりコイルばねにより、シール部材が圧力室のシール面に押圧するように略Ｌ字形レバーである弁体が付勢されている。

或いは、減圧弁の弁体を、溝状流路内にあって流路形成部材の両側壁に回動可能に支持され、シール部材を有する第１のレバー部と作動レバーの押圧部により押圧される第２のレバー部とが一体に形成された略Ｌ字形レバーとする。圧力室内に設けられた圧力調整用ばねとしての引っ張りばねの一端側は流路形成部材の壁部に、その他端側は第２のレバー部にそれぞれ固定されている。これにより、略Ｌ字形レバーである弁体は、引っ張りばねにより、シール部材が圧力室のシール面に押圧する閉弁位置側に付勢されている。

・上記各実施形態の弁装置は、インクジェット式プリンタ以外の液体噴射装置、例えばインクを吐出するインクジェット式記録装置（ファックス、コピア等の印刷装置を含む）や、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置にも適用可能である。例えば、本発明は、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材などの液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置にも適用可能である。

・図１１及び図１２では、上記第１実施形態の弁装置１をキャリッジに設けたインクジェット式プリンタについて説明したが、その弁装置１を、キャリッジに限らず、液体貯留手段から液体噴射ヘッドへと液体を供給するための液体供給路の途中に設けたインクジェット式プリンタにも本発明は適用可能である。

・上記第２〜第５実施形態の弁装置をキャリッジに、或いは液体貯留手段から液体噴射ヘッドへと液体を供給するための液体供給路の途中に設けたインクジェット式プリンタにも本発明は適用可能である。

・上記各実施形態の弁装置に用いる液体は、インクに限らず、他の液体であってもよい。

第１実施形態に係る弁装置を示し、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。 図１の弁装置を示す平面図。 図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図。 第２実施形態に係る弁装置を示す断面図。 図４のＣ−Ｃ線に沿った断面図。 第３実施形態に係る弁装置を示す断面図。 第４実施形態に係る弁装置を裏面側から見た平面図。 図７のＤ−Ｄ線に沿った断面図。 図７のＥ−Ｅ線に沿った断面図。 第５実施形態に係る弁装置を示す断面図。 プリンタの概略構成を示す斜視図。 図１１のプリンタの概略構成を示すブロック図。

符号の説明

Ｎ…ノズル、１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…弁装置、２…液体入口、３…液体出口、４…圧力室、５…減圧弁、６…フィルム部材、７…溝状流路、７ａ，８ａ…底面、８，８Ｃ…流路形成部材、９…弁体、１０…圧力調整用ばね、１１，１１Ａ…作動レバー、１１ａ…一端、１１ｂ，１１ｃ…押圧部、１２…バルブ軸、１３…シール部材、１５…入口側流路、１６…液体供給室、１７，４１…円形孔、１７ａ…入口側開口部、１８ａ…出口側開口部、１９，４０…保持部材、２０…遮蔽体、２１…流路形成体、２１ａ…第１流路、２１ｂ…第２流路、２３…堰板、２４…整流板、３１…第１出口側開口部、３２…第２出口側開口部、３３…第１出口側流路、３４…第２出口側流路、３５…第３流路。

Claims (3)

1. 液体入口及び液体出口にそれぞれ連通し液体を貯留する圧力室内の液体を所定の圧力に減圧する減圧弁を備えた弁装置において、
   前記液体入口と連通する一端側から前記液体出口と連通する他端側に向かう一方向に沿って延びる溝状流路を有する流路形成部材と、
   前記液体入口と前記溝状流路を連通状態にする開弁位置と、前記液体入口と前記溝状流路を非連通状態にする閉弁位置との間で変位可能な弁体と、
   前記弁体を前記閉弁位置側へ付勢する圧力調整用ばねと、
   前記一方向に沿って延びると共に、前記ばねの付勢力に抗して前記弁体を前記開弁位置側へ押圧する作動レバーと、
   前記溝状流路の上側開口を密封して前記圧力室を形成すると共に、該圧力室の圧力が所定の圧力より低くなると、前記圧力室の内方へ弾性変形することで、前記作動レバーの重心付近を下方に向けて押圧するフィルム部材と、
   を備え、
   前記作動レバーは、前記溝状流路内にあって一端側を前記流路形成部材に支持されると共に、前記フィルム部材の押圧により前記他端側が下方に向けて傾動する片持ち梁であり、前記一端以外の部分が前記弁体を押圧する押圧部を構成し、
   該押圧部は、前記溝状流路の底面側及び前記一端側に内部空間を開放する断面コの字状に形成され、
   前記弁体は、前記作動レバーの重心よりも前記一端側に寄った位置で前記作動レバーに押圧されるように配置され、
   前記作動レバーは前記傾動に伴って前記フィルム部材の押圧力を倍力した作動力で前記弁体を前記開弁位置側へ押圧し、
   前記溝状流路の底面には、前記弁体により開閉され、前記弁体が前記開弁位置にあるときに前記液体入口側から前記押圧部の内部空間を通して前記圧力室内へ液体を流入させるための入口側開口部と、前記圧力室から前記液体出口側へ液体を流出させるための出口側開口部と、前記入口側開口部と前記出口側開口部との間となる位置から前記押圧部の内部空間に向けて突出する凸状の遮蔽体とが形成されており、
   前記作動レバーの傾動時に前記入口側開口部から前記圧力室内に供給される液体は、その流れが前記押圧部の内部空間を通るときに前記遮蔽体により前記作動レバーの一端側へ向けられ、前記押圧部の開放された前記一端側を経由した後、前記押圧部の外部空間を通って前記出口側開口部に向かうことを特徴とする弁装置。
2. 請求項１に記載の弁装置において、
   前記弁体はバルブ軸とシール部材を有し、
   前記流路形成部材には、前記液体入口を有する入口側流路と、前記入口側流路に連通し前記弁体及び前記圧力調整用ばねを収容する液体供給室と、前記液体供給室と前記圧力室を連通する連通部である略円形孔とが形成され、
   前記圧力調整用ばねは、前記弁体と、前記液体供給室の開口端を密封する保持部材との間に介装され、
   前記弁体は、前記バルブ軸が前記略円形孔内に隙間を残して挿通した状態で前記シール部材が前記液体供給室のシール面に押圧される閉弁位置側へ前記圧力調整用ばねにより付勢されていることを特徴とする弁装置。
3. 請求項１又は２に記載の弁装置が、液体を一時貯留する液体貯留手段から、ターゲットに対してノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドへと液体を導く液体供給路の途中に設けられ、
   前記減圧弁が、前記液体噴射ヘッドからの液体の噴射に伴って液体が減少する圧力室の圧力を感知して、前記液体供給路から前記圧力室への前記液体の供給及び非供給を切り換えることを特徴とする液体噴射装置。

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