JP2005186344A - 弁装置及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化が可能な弁装置及び液体噴射装置を提供すること。
【解決手段】 弁装置１は、液体入口２及び液体出口３に連通し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、液体入口２及び液体出口３に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、このばね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。減圧弁５は、圧力室４の圧力が負圧に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。溝状流路７を密封するフィルム部材６の長方形部分が受圧部となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、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、上記従来の減圧弁では、受圧部が円形、つまり円形のダイアフラムであるため、複数の減圧弁を並べたときの面積のロス（無駄な面積）が大きく、複数の減圧弁を高集積化するのが困難である。

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、小型化が可能な弁装置及び液体噴射装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、減圧弁の高集積化と全体の薄型化が可能な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、前記減圧弁は、前記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受圧部材を有するとともに、前記受圧部材が前記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前記液体入口側から前記圧力室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、受圧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により開弁状態となり、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、受圧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、受圧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、受圧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、受圧部材の受圧面積が小さくてすみ、小型化が可能となる。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。

この弁装置において、前記減圧弁は、前記液体入口及び液体出口にそれぞれ連通した略長方形の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、前記溝状流路を密封して前記圧力室を形成する前記受圧部材とを備え、前記圧力室の圧力が所定の圧力より低くなって、前記受圧部材が前記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前記作動レバーが前記弁体を開弁位置側へ押圧することを要旨とする。

これによれば、溝状流路を密封する受圧部材の略長方形部分が受圧部となっているので、複数の溝状流路を並列に配置して複数の減圧弁を構成したときの面積のロス（無駄な面積）が小さく、減圧弁の高集積化が可能となる。また、弁体及び圧力調整用ばね以外は、薄板状であるため、全体の薄型化が可能となる。

この弁装置において、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た片持ち梁であり、前記弁体は、前記作動レバーの重心より前記一端側に寄った位置で前記作動レバーから前記作動力を受けるように配置されていることを要旨とする。

これによれば、弁体は、作動レバーの重心よりその一端側に寄った位置で作動レバーから作動力を受けるように配置されているので、作動レバーは、受圧部材で受ける力をてこの原理で倍力した作動力、つまり受圧部材の受圧面積以上の力で弁体を開弁位置側へ変位させることができる。このため、受圧部材の略長方形部分である受圧部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。

この弁装置において、前記流路形成部材に支持されている前記作動レバーの一端側は、前記弁体を押圧する前記作動レバーの押圧部よりも剛性が低くなっていることを要旨とする。

作動レバーの支持部である一端側は作動レバー自体を支える程度の剛性があれば良く、また、作動レバーの押圧部は弁体を押すので、なるべく剛性が高い方が良い。
これによれば、作動レバーの一端側をその押圧部よりも剛性を低くしたことで、作動レバーの支持部である一端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。

この弁装置において、前記作動レバーは１枚の薄板で構成され、前記作動レバーの前記押圧部は断面がコの字状に曲げられていることを要旨とする。
これによれば、作動レバーを１枚の薄板で一体に作れるため、作動レバーの位置決めがし易くなり、その取り扱いもし易くなる。また、作動レバーの押圧部は、断面がコの字状に曲げられているので、薄板である支持部よりも大きな剛性を確保できる。

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。

この弁装置において、前記弁体は、前記溝状流路内にあって前記流路形成部材に回動可能に支持され、シール部材を有する第１のレバー部と前記作動レバーにより押圧される第２のレバー部とが一体化された略Ｌ字形レバーであり、前記流路形成部材には、前記液体入口を有し前記圧力室に連通する入口側流路が形成され、前記略Ｌ字形レバーは、前記シール部材が前記圧力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、略Ｌ字形レバーは、シール部材が圧力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。これに加えて、流路形成部材の圧力室内に圧力調整用ばねが収容され、流路形成部材は圧力室と液体入口に連通する入口側流路とを有する構成であればよく、流路形成部材の構造が簡単になるとともに、圧力調整用ばねを保持するための保持部材も不要となる。したがって、組立性の向上とコストの低減をさらに図ることができる。

この弁装置において、種類の異なる液体をそれぞれ貯留する前記溝状流路を並列に複数配置したことを要旨とする。
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に用いる弁装置の小型化及び薄型化を実現することができる。

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。

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。

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なり、その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に基づいて説明する。
この弁装置１Ａにおいては、種類の異なる液体として、例えば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７_１〜７_６を並列に配置して、６つの減圧弁５_１〜５_６が設けられている。フィルム部材６Ａが、各溝状流路７_１〜７_６の開口部を密封するように流路形成部材８Ａの表面に熱融着されている。これにより、６つの圧力室４_１〜４_６が形成されている。フィルム部材６Ａが、各圧力室４_１〜４_６の一
部を構成している。各溝状流路７_１〜７_６を密封するフィルム部材６Ａの長方形部分、つまりフィルム部材６Ａの、各溝状流路７_１〜７_６の開口部を密封している部分が受圧部６ａ_１〜６ａ_６となっている。

そして、各溝状流路７_１〜７_６内には、一端側をそれぞれ流路形成部材８Ａに支持された片持ち梁である作動レバー１１_１〜１１_６が配置されている。その他の構成は、上記第１実施形態の弁装置１と同様である。

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。
○６つの溝状流路７_１〜７_６を並列に配置して、６つの減圧弁５_１〜５_６が設けられているため、インクジェット式プリンタ等の液体噴射装置に用いる弁装置１Ａの小型化及び薄型化を実現することができる。

[第３実施形態]
第３実施形態に係る弁装置１Ｂを図５〜図７に基づいて説明する。
この弁装置１Ｂにおいて、減圧弁５Ｂの弁体９Ｂは、溝状流路７内にあって流路形成部材８Ｂの両側壁に回動可能に支持され、シール部材１３を有する第１のレバー部２０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２１とが一体に形成された略Ｌ字形レバーである。シール部材１３は、第１のレバー部２０の前面に固着されている。

略Ｌ字形レバーである弁体９Ｂには、第１のレバー部２０と第２のレバー部２１の交差部の両側に左右のピン２２，２２が突出形成されている（図７参照）。また、流路形成部材８Ｂの両側壁の内面には、ピン２２，２２を図５に示す位置までそれぞれ挿入するとともに、これらのピン２２，２２を挿入位置で回動可能に支持するための略Ｌ字形の案内溝２３が形成されている（図６参照）。

また、流路形成部材８Ｂの側壁には、液体入口２を有し圧力室４に連通する入口側流路１５が形成され、圧力室４内に設けられた圧力調整用ばねとしての板ばね１０Ｂにより、シール部材１３が圧力室４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９Ｂが付勢されている。その他の構成は、上記第１実施形態の弁装置１と同様である。なお、図６において、符号８ａは、作動レバー１１の一端１１ａが接着等で固定される流路形成部材８の段差部である。

この弁装置１Ｂでは、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、フィルム部材６の受圧部（図２に示す第１実施形態と同様の受圧部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５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の押圧力を倍力した作動力により、閉弁位置にある弁体９Ｂの第２のレバー部２１を下方へ押すことで、弁体９Ｂをピン２２を中心に開弁位置側へ（図５で時計方向へ）回動させる。これにより、シール部材１３が圧力室４のシール面から離れて減圧弁５Ｂは開弁状態となり、液体が液体入口２側から入口側流路１５を通って圧力室４内へ供給される。

液体の増加に伴い圧力室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。これにより、弁体９Ｂが板ばね１０Ｂの付勢力によりピン２２を中心に開弁位置から閉弁位置側（反時計方向）へ回動することで、シール部材１３が圧力室４のシール面に押圧されるので、減圧弁５Ｂ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。

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。
○減圧弁５Ｂの弁体９Ｂを構成する略Ｌ字形レバーは、シール部材１３が圧力室４のシール面に押圧される閉弁位置側へ板ばね１０Ｂ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。

○流路形成部材８Ｂの圧力室４内に板ばね１０Ｂが収容され、流路形成部材８Ｂは圧力室４と液体入口２に連通する入口側流路１５とを有する構成であればよく、流路形成部材８Ｂの構造が簡単になるとともに、板ばね１０Ｂを保持するための保持部材も不要となる。したがって、組立性の向上とコストの低減をさらに図ることができる。

[第４実施形態]
第４実施形態に係る弁装置１Ｃを図８〜図１０に基づいて説明する。
この弁装置１Ｃにおいて、減圧弁５Ｃの弁体９Ｃは、溝状流路７内にあって流路形成部材８Ｃの両側壁に回動可能に支持され、シール部材１３を有する第１のレバー部３０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３１とが一体に形成された略Ｌ字形レバーである。シール部材１３は、第１のレバー部３０の前面に固着されている。

弁体９Ｃには、第１のレバー部３０と第２のレバー部３１の交差部の両側に左右のピン３２，３２が突出形成されている（図１０参照）。また、流路形成部材８Ｃの両側壁の内面には、ピン３２，３２を図８に示す位置までそれぞれ挿入するとともに、これらのピン３２，３２を挿入位置で回動可能に支持するための略Ｌ字形の案内溝３３が形成されている（図９参照）。

また、流路形成部材８Ｃの底壁には、液体入口２を有し圧力室４に連通する入口側流路１５Ｃと、出口側流路１８とが形成されている。圧力室４内に設けられた圧力調整用ばねとしての引っ張りばね１０Ｃの一端側は流路形成部材８Ｃの壁部に、その他端側は第２のレバー部３１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９Ｃは、引っ張りばね１０Ｃにより、シール部材１３が圧力室４のシール面に押圧する閉弁位置側に付勢されている。その他の構成は、上記第１実施形態の弁装置１と同様である。

この弁装置１Ｃでは、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（図２に示す第１実施形態と同様の受圧部６ａ）が圧力室４の内方へ弾性変形し、作動レバー１１を図８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の押圧力を倍力した作動力により、閉弁位置にある弁体９Ｃの第２のレバー部３１を下方へ押すことで、弁体９Ｃをピン３２，３２を中心に開弁位置側へ（図８で時計方向へ）回動させる。これにより、シール部材１３が圧力室４のシール面から離れて減圧弁５Ｃは開弁状態となり、液体が液体入口２から入口側流路１５Ｃを通って圧力室４内へ供給される。

圧力室４内に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。これにより、弁体９Ｃが引っ張りばね１０Ｃの付勢力によりピン３２を中心に開弁位置から閉弁位置側（反時計方向）へ回動することで、シール部材１３が圧力室４のシール面に押圧されるので、減圧弁５Ｃ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。

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。
○上記第３実施形態の場合と同様の理由により、組立性の向上とコストの低減をさらに
図ることができる。

[第５実施形態]
第５実施形態に係る弁装置１Ｄを図１１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１１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１１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１１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１１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１１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を図２に示す上記第２実施形態に適用し、６つの減圧弁５_１〜５_６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の下に小さ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１２及び図１３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１２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１３参照）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１３参照）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１３参照）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１２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１３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。

・図１に示す上記第1実施形態では、受圧部材としてのフィルム部材６に水分透過度や
、酸素や窒素透過度の低い物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。

・図１に示す上記第１実施形態では、液体供給室１６と圧力室４の連通部を円形孔１７
とし、この円形孔１７内に弁体９のバルブ軸１２が隙間を残して挿通する構成としているが、これに限らず、その連通部を円形以外の任意形状の孔とした構成にも本発明は適用可能である。

・図３に示す上記第１実施形態では、作動レバー１１は断面がコの字状に折り曲げ加工されているが、これに限らず、一端１１ａと押圧部１１ｂとが剛性の違う別部材であり、接着や溶着等で固定されて構成されることで剛性差を形成しても良い。

・図４に示す上記第２実施形態では、６色のインクを使用する弁装置１Ａについて一例として説明したが、本発明は、６色に限らず、複数の色のインクを使用する弁装置にも適用可能である。例えば４色のインクを使用する弁装置の場合には、４つの溝状流路７_１〜７_４を並列に配置して、４つの減圧弁５_１〜５_４を設ける構成にすればよいことは言うまでもない。

・図５に示す上記第３実施形態では、圧力室４内に設けられた圧力調整用ばねとしての板ばね１０Ｂにより、シール部材１３が圧力室４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９Ｂが付勢されているが、板ばね１０Ｂに代えて、ねじりコイルばねで弁体９Ｂを同様に付勢するように構成しても良い。

・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１２及び図１３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平面図。 第３実施形態に係る弁装置を示す断面図。 図５の弁装置における流路形成部材を示す断面図。 図５の弁体を示す斜視図。 第４実施形態に係る弁装置を示す断面図。 図８の弁装置における流路形成部材を示す断面図 図８の弁体を示す斜視図。 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１２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、４，４_１〜４_６…圧力室、５，５_１〜５_６，５Ｂ，５Ｃ…減圧弁、６，６Ａ…受圧部材としてのフィルム部材、６ａ，６ａ_１〜６ａ_６…受圧部、７，７_１〜７_６…溝状流路、８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ…流路形成部材、９，９Ｂ，９Ｃ…弁体、１０…圧力調整用ばね、１０Ｂ…圧力調整用ばねとしての板ばね、１０Ｃ…圧力調整用ばねとしての引っ張りばね、１１，１１_１〜１１_６…作動レバー、１１ａ…作動レバーの一端、１１ｂ…作動レバーの押圧部、１２…バルブ軸、１３…シール部材、１４…ばね受け部、１５，１５Ｃ…入口側流路、１６…液体供給室、１７…円形孔、１８…出口側流路、１９，４０…保持部材、２０，３０…第１のレバー部、２１，３１…第２のレバー部。

Claims (9)

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、
   前記減圧弁は、前記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受圧部材を有するとともに、前記受圧部材が前記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前記液体入口側から前記圧力室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、
   前記減圧弁は、
   前記液体入口及び液体出口にそれぞれ連通した略長方形の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、
   前記溝状流路を密封して前記圧力室を形成する前記受圧部材とを備え、
   前記圧力室の圧力が所定の圧力より低くなって、前記受圧部材が前記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前記作動レバーが前記弁体を開弁位置側へ押圧することを特徴とする弁装置。
3. 請求項１又は２に記載の弁装置において、
   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た片持ち梁であり、前記弁体は、前記作動レバーの重心より前記一端側に寄った位置で前記作動レバーから前記作動力を受けるように配置されていることを特徴とする弁装置。
4. 請求項２又は３に記載の弁装置において、
   前記流路形成部材に支持されている前記作動レバーの一端側は、前記弁体を押圧する前記作動レバーの押圧部よりも剛性が低くなっていることを特徴とする弁装置。
5. 請求項４に記載の弁装置において、
   前記作動レバーは１枚の薄板で構成され、前記作動レバーの前記押圧部は断面がコの字状に曲げられていることを特徴とする弁装置。
6. 請求項２〜５のいずれか１つ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。
7. 請求項２〜５のいずれか１つに記載の弁装置において、
   前記弁体は、前記溝状流路内にあって前記流路形成部材に回動可能に支持され、シール部材を有する第１のレバー部と前記作動レバーにより押圧される第２のレバー部とが一体化された略Ｌ字形レバーであり、前記流路形成部材には、前記液体入口を有し前記圧力室に連通する入口側流路が形成され、前記略Ｌ字形レバーは、前記シール部材が前記圧力室
   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。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の弁装置において、
   種類の異なる液体をそれぞれ貯留する前記溝状流路を並列に複数配置したことを特徴とする弁装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の弁装置が、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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