JP5585704B2 - Pressure regulating valve and droplet discharge device provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、流入ポートを介して1次室に供給した液体を、圧力調整して2次室から流出ポートを介して供給する圧力調整弁およびこれを備えた液滴吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a pressure adjusting valve that adjusts the pressure of a liquid supplied to a primary chamber via an inflow port and supplies the liquid from the secondary chamber via an outflow port, and a droplet discharge device including the pressure adjusting valve.
従来、この種の圧力調整弁として、機能液タンクから機能液滴吐出ヘッドに機能液を減圧供給するものが知られている(特許文献1参照)。この圧力調整弁は、中心部に連通流路の2次室側開口部が開口した平面壁部と、平面壁部の外側に段部を存して連なり、最大マイナス変形した受圧膜体が倣うように接触すると共に下部に流出ポートに連通する流出開口部が開口した倣い壁部と、を備えている。
連通流路の1次室には弁体が設けられており、弁体に突設した軸部が連通流路を挿通して受圧膜体に当接している。機能液滴吐出ヘッドが駆動して2次室の圧力が低下すると、受圧膜体が凹変形し、軸部を介して弁体を開弁する。これにより、1次室から2次室に機能液が流入し、やがて2次室の圧力が高まってくると受圧膜体が元に戻り、弁体を閉弁する。これを繰り返すことで、機能液が、機能液滴吐出ヘッドに所定の圧力で減圧供給される。また、受圧膜体が最大マイナス変形したときに、連通流路から流出ポートに機能液が円滑に流れるように、この圧力調整弁では、平面壁部から、倣い壁部に切り込むように上下や十字に延設した溝部が形成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of pressure regulating valve, there is known one that supplies functional liquid under reduced pressure from a functional liquid tank to a functional liquid droplet ejection head (see Patent Document 1). This pressure regulating valve is connected with a flat wall portion having an opening at the secondary chamber side of the communication flow channel at the center and a stepped portion outside the flat wall portion, and the pressure receiving film body having the maximum negative deformation follows it. And a copying wall portion having an outflow opening that communicates with the outflow port at the lower portion thereof.
A valve body is provided in the primary chamber of the communication flow path, and a shaft portion protruding from the valve body is inserted through the communication flow path and is in contact with the pressure receiving film body. When the functional liquid droplet ejection head is driven and the pressure in the secondary chamber is lowered, the pressure receiving film body is deformed in a concave shape, and the valve body is opened through the shaft portion. As a result, the functional fluid flows from the primary chamber into the secondary chamber, and when the pressure in the secondary chamber increases over time, the pressure-receiving film body returns to its original state and closes the valve body. By repeating this, the functional liquid is supplied to the functional liquid droplet ejection head under reduced pressure at a predetermined pressure. In addition, when the pressure-receiving membrane body is deformed to the maximum minus extent, this pressure regulating valve allows the functional fluid to smoothly flow from the communication flow path to the outflow port. A groove extending in the direction is formed.
ところで、上記圧力調整弁の初期充填では、機能液滴吐出ヘッドを介して2次室から機能液を強制吸引して行われる。すなわち、2次室を減圧して受圧膜体を最大マイナス変形させて弁体を開放動作させ、倣い壁部に倣わせた状態で、連通流路(2次室側開口部)を介して1次室から2次室に液体を流入させて行われる。
しかしながら、上記圧力調整弁では、2次室側開口部から2次室内に流入した機能液が、上記の溝部を介して、吸引源に連なる流出ポートに向って下方に流れ(シートカット)、2次室内の上方に行き渡らないという問題があった。このように機能液がシートカットして2次室の上方に行き渡らないと、2次室の上部空間に空気が滞留し、当該圧力調整弁の圧力調整に不具合が生じてしまう。
By the way, the initial filling of the pressure regulating valve is performed by forcibly sucking the functional liquid from the secondary chamber through the functional liquid droplet ejection head. That is, the secondary chamber is depressurized, the pressure-receiving film body is deformed to the maximum minus extent, the valve body is opened, and is made to follow the copying wall portion, via the communication channel (secondary chamber side opening portion). This is performed by flowing a liquid from the next chamber into the secondary chamber.
However, in the pressure regulating valve, the functional liquid that has flowed into the secondary chamber from the opening on the secondary chamber side flows downward (sheet cut) toward the outflow port connected to the suction source via the groove. There was a problem that it did not reach the upper part of the next room. As described above, if the functional liquid is cut into a sheet and does not reach the upper side of the secondary chamber, air stays in the upper space of the secondary chamber, causing a problem in the pressure adjustment of the pressure regulating valve.
本発明は、初期充填の際、液体を2次室内全域に行き渡らせることができる圧力調整弁およびこれを備えた液滴吐出装置を提供することを課題としている。 An object of the present invention is to provide a pressure regulating valve capable of spreading a liquid over the entire area of the secondary chamber during initial filling, and a droplet discharge device including the pressure regulating valve.
本発明の圧力調整弁は、バルブハウジング内の1次室と2次室とを連通する連通流路に設けた弁体を、2次室の1の面を構成する受圧膜体により開閉し、流入ポートを介して1次室に供給した液体を、圧力調整して2次室から流出ポートを介して供給する圧力調整弁であって、1の面を除いた2次室の内面壁は、中心部に連通流路の2次室側開口部が開口した平面壁部と、平面壁部の外側に連なり、変形した受圧膜体が倣うように接触すると共に下部に流出ポートに連通する流出開口部が開口した倣い壁部と、上方に向って平面壁部から倣い壁部に切り込むように延設した延設溝部と、を有し、倣い壁部は、平面壁部の外側に連なると共に、延設溝部によって分断された連続する一つの環状平面壁部と、環状平面壁部の外側に連なる環状テーパー壁部と、から成ることを特徴とする。 The pressure regulating valve of the present invention opens and closes a valve body provided in a communication flow path that communicates a primary chamber and a secondary chamber in a valve housing by a pressure-receiving film body that constitutes one surface of the secondary chamber, A pressure regulating valve for adjusting the pressure of the liquid supplied to the primary chamber through the inflow port and supplying the liquid from the secondary chamber through the outflow port, and the inner wall of the secondary chamber excluding one surface is An outflow opening that is connected to the outer side of the flat wall portion where the secondary chamber side opening portion of the communication channel is opened at the center and the outer surface of the flat wall portion, contacts the deformed pressure receiving film body so as to follow, and communicates with the outflow port at the lower portion A scanning wall portion having an opening, and an extending groove portion extending so as to cut upward from the flat wall portion to the scanning wall portion, the copying wall portion being continuous with the outside of the flat wall portion, One continuous annular flat wall portion divided by the extending groove and an annular tape connected to the outside of the annular flat wall portion. Characterized in that it consists of a chromatography wall.
この場合、延設溝部は、環状平面壁部を径方向に横断するように延設されていることが好ましい。 In this case , it is preferable that the extending groove portion is extended so as to cross the annular flat wall portion in the radial direction.
これらの構成によれば、流出ポート側から強制吸引を行って、いわゆる液体の初期充填を実施すると、液体は、2次室側開口部から2次室の平面壁部に沿う空間に流入し、更に上方に向って延設溝部に流入する。この液体の2次室への流入に伴って、2次室内の圧力が高まり、その圧力バランスから延設溝部のある上側から受圧膜体が後退していく。すなわち、2次室への液体の流入が進むにつれて、受圧膜体の後退がその上部から始まり、やがて全体が後退していく。これにより、液体の2次室への流入は、平面壁部に広がった後、延設溝部を経て上部に広がり、さらに全体に行き渡って流出ポートに流れ込むことになる。このように、2次室側開口部から2次室に流入した液体が、上方に向かって延設した延設溝部によって、2次室の上方から充填されていく。これにより、2次室全域に液体を行き渡らせることができる。ゆえに、当該圧力調整弁の圧力調整に不具合が生じることがない。 According to these configurations, when forced suction is performed from the outflow port side and so-called initial filling of the liquid is performed, the liquid flows into the space along the plane wall portion of the secondary chamber from the secondary chamber side opening, Furthermore, it flows into the extending groove part upward. As the liquid flows into the secondary chamber, the pressure in the secondary chamber increases, and the pressure receiving film body recedes from the upper side where the extending groove portion is located due to the pressure balance. That is, as the inflow of liquid into the secondary chamber proceeds, the pressure-receiving film body starts to recede from the upper part and eventually the whole recedes. As a result, the inflow of the liquid into the secondary chamber spreads over the flat wall portion, then through the extending groove portion to the upper portion, and further spreads throughout and flows into the outflow port. In this way, the liquid flowing into the secondary chamber from the secondary chamber side opening is filled from above the secondary chamber by the extending groove extending upward. Thereby, the liquid can be spread over the entire secondary chamber. Therefore, there is no problem in adjusting the pressure of the pressure adjusting valve.
この場合、受圧膜体は、フィルム状の膜体本体と、同心上において膜体本体の中心部に広く設けた受圧板とを有し、変形した受圧膜体は、膜体本体が環状テーパー壁部に倣うように接触すると共に、受圧板が環状平面壁部に接触して平面壁部を覆うように配設されていることが好ましい。 In this case, the pressure receiving membrane body has a film-like membrane body main body and a pressure receiving plate provided concentrically at the center of the membrane body main body. The deformed pressure receiving membrane body has an annular tapered wall. Preferably, the pressure receiving plate is disposed so as to contact the annular flat wall portion and cover the flat wall portion.
この構成によれば、受圧板を比較的大きく形成することができ、実質上の受圧面積を大きくすることができると共に、平面壁部に液体の初期流入空間を構成することができる。したがって、初期充填において、受圧膜体が変形したときに、膜体本体が2次室の内面壁に広く密着して1次室から初期のエアー吸引ができなくなるのを、有効に防止することができる。ゆえに、液体を、上部から2次室全域に確実に行き渡らせることができる。 According to this configuration, the pressure receiving plate can be formed relatively large, a substantial pressure receiving area can be increased, and an initial liquid inflow space can be formed in the planar wall portion. Therefore, in the initial filling, when the pressure-receiving film body is deformed, it is possible to effectively prevent the film body main body from being in close contact with the inner wall of the secondary chamber and the initial air suction from the primary chamber. it can. Therefore, the liquid can be reliably spread from the upper part to the entire secondary chamber.
この場合、流入ポートを介して機能液供給手段から供給された機能液を、圧力調整し、流出ポートを介してインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに供給することが好ましい。 In this case, it is preferable to adjust the pressure of the functional liquid supplied from the functional liquid supply means via the inflow port and supply the functional liquid to the ink jet type functional liquid droplet ejection head via the outflow port.
2次室内に空気が滞留した状態で、圧力調整弁から機能液滴吐出ヘッドに機能液を供給すると、2次室内の空気(ガス)が機能液に含有されて供給されてしまう。かかる場合、機能液滴吐出ヘッドの吐出量に変化が生じてしまい、精度良く機能液を吐出することができない。
上記の構成によれば、2次室内に空気(ガス)が滞留することがなく、機能液に空気(ガス)が含有することがないため、精度良く機能液を吐出することができる。また、2次室内において機能液の脱気度が低下したり、2次室内の空気が機能液滴吐出ヘッドに流れ吐出不良を生ずるのを防止することができる。
If the functional liquid is supplied from the pressure regulating valve to the functional liquid droplet ejection head in a state where air remains in the secondary chamber, the air (gas) in the secondary chamber is contained in the functional liquid and supplied. In such a case, a change occurs in the discharge amount of the functional liquid droplet discharge head, and the functional liquid cannot be discharged with high accuracy.
According to the configuration described above, air (gas) does not stay in the secondary chamber, and air (gas) is not contained in the functional liquid, so that the functional liquid can be discharged with high accuracy. In addition, it is possible to prevent the degree of degassing of the functional liquid from being reduced in the secondary chamber or causing the air in the secondary chamber to flow to the functional droplet discharge head and cause a discharge failure.
本発明の液滴吐出装置は、上記の圧力調整弁と、機能液供給手段と、機能液滴吐出ヘッドと、を備え、ワークに対し機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、ワークに機能液を吐出して描画を行うことを特徴とする。 A droplet discharge device of the present invention includes the pressure adjusting valve, a functional liquid supply unit, and a functional droplet discharge head, and moves the functional droplet discharge head relative to the workpiece while moving the functional droplet discharge head relative to the workpiece. Drawing is performed by discharging a functional liquid.
この構成によれば、機能液滴吐出ヘッドによる吐出を精度良く行うことができる圧力調整弁を用いることで、描画処理を精度良く行うことができる。 According to this configuration, the drawing process can be performed with high accuracy by using the pressure adjusting valve that can perform the discharge with the functional liquid droplet discharge head with high accuracy.
以下、添付の図面を参照して、本発明の圧力調整弁を適用した液滴吐出装置について説明する。この液滴吐出装置は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組み込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入したインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを用い、液晶表示装置のカラーフィルターや有機EL装置の各画素となる発光素子等を形成するものである。特に、初期充填の際、機能液を2次室内全域に行き渡らせることができる圧力調整弁を備え、機能液滴吐出ヘッドへの圧力調整を精度良く行うことができる。 Hereinafter, a liquid droplet ejection apparatus to which a pressure regulating valve of the present invention is applied will be described with reference to the accompanying drawings. This droplet discharge device is incorporated in a flat panel display production line, and uses, for example, a liquid crystal display using an ink jet type functional droplet discharge head into which a special ink or a functional liquid that is a light-emitting resin liquid is introduced. The color filter of the device, the light emitting element that becomes each pixel of the organic EL device, and the like are formed. In particular, in the initial filling, a pressure adjusting valve capable of spreading the functional liquid over the entire area of the secondary chamber is provided, and the pressure adjustment to the functional liquid droplet ejection head can be accurately performed.
図1、図2および図3に示すように、液滴吐出装置1は、石定盤に支持されたX軸支持ベース2上に配設され、主走査方向となるX軸方向に延在して、ワークWをX軸方向(主走査方向)に移動させるX軸テーブル11と、複数本の支柱4を介してX軸テーブル11を跨ぐように架け渡された1対(2つ)のY軸支持ベース3上に配設され、副走査方向となるY軸方向に延在するY軸テーブル12と、複数の機能液滴吐出ヘッド17が搭載された10個のキャリッジユニット51と、から成り、10個のキャリッジユニット51は、Y軸テーブル12に移動自在に吊設されている。さらに、液滴吐出装置1は、これらの装置を温度および湿度が管理された雰囲気内に収容するチャンバー6と、チャンバー6を貫通して、チャンバー6の外部から内部の機能液滴吐出ヘッド17に機能液を供給する3組の機能液供給装置101を有した機能液供給ユニット7と、各ユニットを制御する制御装置(図示省略)と、を備えている。X軸テーブル11およびY軸テーブル12の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド17を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット7から供給されたR・G・B3色の機能液滴を吐出させ、ワークWに所定の描画パターンが描画される。
As shown in FIGS. 1, 2 and 3, the
また、液滴吐出装置1は、フラッシングユニット14、吸引ユニット15、ワイピングユニット16および吐出性能検査ユニット18から成るメンテナンス装置5を備えており、これらユニットによって、機能液滴吐出ヘッド17の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド17の機能維持・機能回復を図るようになっている。なお、メンテナンス装置5を構成する各ユニットのうち、フラッシングユニット14および吐出性能検査ユニット18は、X軸テーブル11に搭載され、吸引ユニット15およびワイピングユニット16は、X軸テーブル11から直角に延び、かつY軸テーブル12によりキャリッジユニット51が移動可能である位置に配設された架台上に配設されている。
Further, the
図2または図3に示すように、X軸テーブル11は、ワークWを吸着セットするセットテーブル21と、セットテーブル21をX軸方向にスライド自在に支持するX軸第1スライダー22と、上記のフラッシングユニット14および吐出性能検査ユニット18をX軸方向にスライド自在に支持するX軸第2スライダー23と、X軸第1スライダー22およびX軸第2スライダー23をX軸方向に移動させる左右一対のX軸リニアモーター(図示省略)と、を備えている。
As shown in FIG. 2 or FIG. 3, the X-axis table 11 includes a set table 21 that sucks and sets the workpiece W, an X-axis
Y軸テーブル12は、10個の各キャリッジユニット51をそれぞれ吊設した10個のブリッジプレート52と、10個のブリッジプレート52を両持ちで支持する10組のY軸スライダー(図示省略)と、上記した一対のY軸支持ベース3上に設置され、10組のY軸スライダーを介してブリッジプレート52をY軸方向に移動させる一対のY軸リニアモーター(図示省略)と、を備えている。また、Y軸テーブル12は、各キャリッジユニット51を介して描画時に機能液滴吐出ヘッド17を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド17をメンテナンス装置5(吸引ユニット15およびワイピングユニット16)に臨ませる。なお、Y軸リニアモーターの駆動を制御することにより、各キャリッジユニット51を独立させて個別に移動させることも可能であるし、10個のキャリッジユニット51を一体として移動させることも可能である。
The Y-axis table 12 includes 10
各キャリッジユニット51は、12個の機能液滴吐出ヘッド17と、12個の機能液滴吐出ヘッド17を6個ずつのヘッド群54に分けて支持するヘッドプレート53と、から成るヘッドユニット13を備えている(図4参照)。また、各キャリッジユニット51は、ヘッドユニット13をθ補正(θ回転)可能に支持するθ回転機構61と、θ回転機構61を介して、ヘッドユニット13をY軸テーブル12(各ブリッジプレート52)に支持させる吊設部材62と、を備えている。加えて、各キャリッジユニット51は、その上部に後述するサブタンク121が配設されている(実際には、ブリッジプレート52上のタンクケース55内に配設)。
Each
図5に示すように、機能液滴吐出ヘッド17は、いわゆる2連のものであり、2連の接続針92を有する機能液導入部91と、機能液導入部91に連なる2連のヘッド基板93と、機能液導入部91の下方に連なり、内部に機能液で満たされるヘッド内流路が形成されたヘッド本体94と、を備えている。接続針92は、機能液供給ユニット7(機能液供給装置101)に接続され、機能液導入部91に機能液を供給する。ヘッド本体94は、キャビティ95(ピエゾ圧電素子)と、多数の吐出ノズル98が開口したノズル面97を有するノズルプレート96と、で構成されている。機能液滴吐出ヘッド17を吐出駆動すると(ピエゾ圧電素子に電圧が印加され)、キャビティ95のポンプ作用により、吐出ノズル98から機能液滴が吐出される。
As shown in FIG. 5, the functional liquid
ノズル面97には、多数の吐出ノズル98からなる2つのノズル列99が相互に平行に形成されている。そして、2つのノズル列99同士は、相互に半ノズルピッチ分位置ずれしている。
On the
液滴吐出装置1の描画動作は、まず、ワークWをX軸テーブル11により、X軸方向で移動させながら、第1描画動作(往動パス)を行う。その後、ヘッドユニット13を2ヘッド分Y軸方向に移動(副走査)させて、改めて、ワークWをX軸方向で移動させながら、第2描画動作(復動パス)を行う。そして、再度ヘッドユニット13を2ヘッド分副走査し、もう一度、ワークWをX軸方向で移動させながら、第3描画動作(往動パス)を行う。このような描画動作により、R・G・B3色の描画処理を効率良く行っている。
In the drawing operation of the
フラッシングユニット14は、一対の描画前フラッシングユニット71,71と、定期フラッシングユニット72とを有し、機能液滴吐出ヘッド17の吐出直前や、ワークWの載換え時等の描画処理休止時に行われる、機能液滴吐出ヘッド17の捨て吐出(フラッシング)を受ける。吸引ユニット15は、各機能液滴吐出ヘッド17の吐出ノズル98から機能液を強制的に吸引すると共に、各機能液滴吐出ヘッド17のキャッピングを行う。ワイピングユニット16は、ワイピングシート75を有し、吸引後の機能液滴吐出ヘッド17のノズル面97を拭取る。吐出性能検査ユニット18は、機能液滴吐出ヘッド17の吐出性能(吐出の有無および飛行曲り)を検査する。
The
図2および図3に示すように、吸引ユニット15は、複数のヘッドキャップ85をそれぞれ搭載すると共に10個のキャリッジユニット51に対応した10台のキャップユニット86と、キャップユニット86ごとに、複数のヘッドキャップ85を昇降させる10台の昇降機構87と、キャップユニット86ごとに、複数のヘッドキャップ85を吸引する10台の吸引機構88(図10参照)と、を備えている。各キャップユニット86は、12個の機能液滴吐出ヘッド17に対応した12個のヘッドキャップ85と、12個のヘッドキャップ85を搭載するキャッププレート89とから成る。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
昇降機構87は、Y軸テーブル12によって、キャリッジユニット51を吸引ユニット15に臨ませた状態において、12個のヘッドキャップ85を上昇させて、各ヘッドキャップ85を各機能液滴吐出ヘッド17に密着させると共に、12個のヘッドキャップ85を降下させて、各ヘッドキャップ85を各機能液滴吐出ヘッド17から離間させる。吸引機構88は、イジェクターやポンプ等で構成されており、各ヘッドキャップ85を個別に吸引可能に構成されている。
The elevating
次に、図1および図6を参照して機能液供給ユニット7について説明する。機能液供給ユニット7は、R・G・B3色の機能液を供給する3組の機能液供給装置101を備えている。3組の機能液供給装置101は、それぞれR・G・B3色に対応した機能液滴吐出ヘッド17に接続されており、これにより、各色の機能液滴吐出ヘッド17には対応する色の機能液が供給される。
Next, the functional liquid supply unit 7 will be described with reference to FIGS. 1 and 6. The functional liquid supply unit 7 includes three sets of functional
図6に示すように、各色の機能液供給装置101は、機能液の供給源を構成する2つのメインタンク111,111を有するタンクユニット122と、各キャリッジユニット51に対応して設けた10個のサブタンク(機能液供給手段)121と、タンクユニット122と10個のサブタンク121を接続する上流側機能液流路126と、各サブタンク121と各機能液滴吐出ヘッド17とを接続する10組の下流側機能液流路127と、を備えている。
As shown in FIG. 6, the functional
各メインタンク111,111内の機能液は、これに接続した窒素ガス供給設備102からの圧縮窒素ガスにより加圧され、上流側機能液流路126を介して10個のサブタンク121に選択的に供給される。その際、各種開閉弁に接続した圧縮エアー供給設備103の圧縮エアーにより、各種開閉弁が開閉制御される。また同時に、各サブタンク121は、これに接続したガス排気設備104を介して大気開放され、必要量の機能液を受容する。各サブタンク121の機能液は、これに連なる機能液滴吐出ヘッド17の駆動により、下流側機能液流路127を介して機能液滴吐出ヘッド17に供給される。
The functional liquid in each
タンクユニット122は、機能液の供給源となる一対のメインタンク111,111と、一対のメインタンク111,111に接続されると共に、上流側機能液流路126に接続した切換え機構113と、を備えている。各メインタンク111には、窒素ガス供給設備102に接続されており、機能液を圧送する際に加圧制御可能に構成されている。なお、タンクユニット122は、チャンバー6の側壁の一部に設けられたタンクキャビネット84に収納されている。
The
上流側機能液流路126は、上流側をタンクユニット122に接続したタンク側主流路131と、タンク側主流路131から10方に分流し、下流側を各サブタンク121に接続した10本の枝流路133と、を備えている。各下流側機能液流路127は、上流側を各サブタンク121に接続したヘッド側主流路146と、ヘッド側主流路146から4方に分流し、下流側を各機能液滴吐出ヘッド17に接続した4本のヘッド側枝流路148と、を備えている。すなわち、上流側機能液流路126の10分岐と、下流側機能液流路127の4分岐により、タンクユニット122から10×4個の機能液滴吐出ヘッド17に機能液が供給される。加えて、機能液供給ユニット7は、R・G・Bで3組の機能液供給装置101を有しているため、10×12個の機能液滴吐出ヘッド17に機能液が供給される。そして、各ヘッド側枝流路148には、各機能液滴吐出ヘッド17への供給圧力を調整する圧力調整弁150がそれぞれ介設されている。
The upstream-side functional
次に、図7ないし図9を参照して、圧力調整弁150について説明する。図7に示すように、圧力調整弁150は、ヘッド側枝流路148に介設されており、流入側の継手を構成すると共に、流入ポート175に連なる流入コネクタ161(ユニオン継手)と、流出側の継手を構成すると共に、流出ポート190に連なる流出コネクタ162(ユニオン継手)と、を有している。なお、図7および図9においては、図中紙面の上側を圧力調整弁150の上側とし、図中紙面の下側を圧力調整弁150の下側として説明する。すなわち、圧力調整弁150は、流入コネクタ161側を上側とし、流出コネクタ162側を下側として立設されている。
Next, the
図7および図8に示すように、圧力調整弁150は、本体ケーシング166と、本体ケーシング166と共に内部に1次室167を形成する蓋ケーシング168と、本体ケーシング166と共に内部に2次室169を形成し本体ケーシング166にダイヤフラム(受圧膜体)171を固定するリングプレート170との3部材でバルブケーシング(バルブハウジング)が構成されており、いずれもステンレス等の耐食性材料で形成されている。また、本体ケーシング166には、その中心位置に1次室167および2次室169を連通する連通流路173が形成されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
蓋ケーシング168およびリングプレート170は、本体ケーシング166に対し、前後からリングプレート170および蓋ケーシング168を重ね、複数本の段付平行ピン(図示省略)でそれぞれ位置決めした後、ねじ止めして組み立てられており、いずれも円形のダイヤフラム171の中心を通る軸線と同心円となる円形あるいは多角形(8角形)の外観を有している。そして、蓋ケーシング168および本体ケーシング166は、パッキン172を介して相互に気密に突合せ接合され、本体ケーシング166およびリングプレート170は、ダイヤフラム171の縁部およびパッキン172を挟み込んで相互に気密に突合せ接合されている。
The
本体ケーシング166と蓋ケーシング168とで形成された1次室167は、ダイヤフラム171と同心となる略円柱形状に形成されており、その開放端を蓋ケーシング168により閉蓋されている。また、本体ケーシング166の1次室167側背面上部に形成した上部ボス部の左部には1次室167から径方向斜めに延びる流入ポート175が形成されている。流入ポート175には上記の流入コネクタ161が接続されている。
The
図8に示すように、流入ポート175は、本体ケーシング166の外周面に開口した流入口176と、フィルター181を収容するフィルター収容部177と、フィルター収容部177と1次室167の内周面とを連通する流入経路178とから成り、流入口176に対し流入経路178は、1次室167側に偏心して形成されている。流入口176には、流入コネクタ161が螺合(テーパネジ)される。なお、フィルター181と、螺合した流入コネクタ161との間にはフィルター181の押えばね182が収容される。
As shown in FIG. 8, the
図8および図9に示すように、2次室169は、ダイヤフラム171と、本体ケーシング166に形成した内面壁185とによって、全体としてダイヤフラム171を底面とする略円錐台形状に形成されている。ダイヤフラム171は、鉛直姿勢を為して配設され、2次室169の1の面を構成している。また、内面壁185は、2次室169のダイヤフラム171の面(1の面)を除いた各面で構成されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
内面壁185は、略円錐台形状の頂面となる円形の平面壁部185aと、段部を存して平面壁部185aの外側に連なる環状平面壁部185bと、環状平面壁部185bの外側に連なる環状テーパー壁部185cと、から構成されている。平面壁部185aには、ダイヤフラム171と同心となるように、その中心部に連通流路173の2次室側開口部186が開口し、環状平面壁部185bには、その下部に、後述する流出流路193の流出開口部187が形成されている。なお、詳細は後述するが、環状平面壁部185bには、平面壁部185aから上方に延設する流路溝(延設溝部)221が形成されている。
The
図9に示すように流出ポート190は、本体ケーシング166の下部に位置する傾斜ボス部191に形成されており、傾斜ボス部191の下部に開口した流出口192と、2次室169の流出開口部187と、これらを連通する流出流路193とで構成されている。流出流路193は、内面壁185の環状平面壁部185bから斜めに延びて下向きの流出口192に連通している。流出口192には、流出流路193の軸線方向から流出コネクタ162が螺合している。2次室169から流出する機能液は、流出開口部187から流出流路193の勾配に従って斜めに流下し、機能液滴吐出ヘッド17側に流出する。
As shown in FIG. 9, the
図8および図9に示すように、本体ケーシング166には、1次室167と2次室169とを連通する連通流路173が形成されている。連通流路173は、主流路201と、これに連なる2次室側開口部186とで構成されている。これら1次室167、2次室169および連通流路173は、いずれもダイヤフラム171と同心の円形断面を有している。ただし、主流路201は、後述する弁体211の軸部213がスライド自在に収容される円形断面の軸遊挿部202と、軸遊挿部202から径方向四方に延びる十字状断面の流路部203とで構成されている(図7(b)参照)。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
ダイヤフラム171は、樹脂フィルムで構成したダイヤフラム本体(膜体本体)206と、ダイヤフラム本体206の内側に貼着した樹脂製の受圧板207とで構成されている。受圧板207は、ダイヤフラム本体206と同心の円板状に、且つダイヤフラム本体206に対し十分に小さい径に形成されており、その中央に後述する弁体211の軸部213が当接する。ダイヤフラム本体206は、耐熱PP(ポリプロピレン)と特殊PPとシリカを蒸着したPET(ポリエチレンテレフタレート)とを積層して構成されており、本体ケーシング166の前面と同径の円形に形成されている。
The
弁体211は、円板状の弁体本体212と、弁体本体212の中心から断面横「T」字状を為すように一方向に延びる軸部213と、軸部213の基端部側(弁体本体212側)に設けた(取り付けた)環状のOリング214とで構成されている。弁体本体212および軸部213は、ステンレス等の耐食材料で一体に形成されている。Oリング214は、特殊なゴムで環状に形成されている。このため、弁体211の閉弁時には、弁座となる連通流路173の開口縁にOリング214が当接して、連通流路173が1次室167側から液密に閉塞される。
The
軸部213は、連通流路173(の主流路201)にスライド自在に遊嵌され、閉弁状態でその先端(前端)が中立位置にあるダイヤフラム171の受圧板207に当接する。すなわち、ダイヤフラム171が外部に向かって膨出するプラス変形の状態では、軸部213の前端と受圧板207との間には所定の間隙が生じており、この状態からダイヤフラム171がマイナス側に変形していくと、中立状態で軸部213の前端と受圧板207が当接し、さらにダイヤフラム171のマイナス変形がすすむと、受圧板207が軸部213を介して弁体本体212を押し開弁させることになる。したがって、2次室169の容積のうち、ダイヤフラム171がプラス変形から中立状態となる容積分は、1次室167側の圧力を一切受けることなく、機能液の供給が為される。なお、最大マイナス変形したダイヤフラム171は、環状平面壁部185bおよび環状テーパー壁部185c(倣い壁部)に倣うように接触する。厳密には、最大マイナス変形したダイヤフラム171は、ダイヤフラム本体206が環状テーパー壁部185cに倣うように接触すると共に、受圧板207が環状平面壁部185bに接触して、平面壁部185aを覆うように配設されている。
The
弁体211の背面と1次室167の壁体216との間には、弁体211を2次室169側、すなわち閉弁方向に付勢する弁体付勢ばね217が介設されている。同様に、受圧板207と内面壁185(平面壁部185a)の間には、受圧板207を介してダイヤフラム本体206を外部に向かって付勢する受圧板付勢ばね218が介設されている。この場合、弁体付勢ばね217は、弁体211の背面に加わるサブタンク121の水頭を補完するものであり、サブタンク121の水頭とこの弁体付勢ばね217のばね力により、弁体211が閉塞方向に押圧される。一方、受圧板付勢ばね218は、ダイヤフラム171のプラス変形を補完するものであり、大気圧に対し2次室169が負圧になるように作用する。
Between the back surface of the
圧力調整弁150は、大気圧と機能液滴吐出ヘッド17に連なる2次室169との圧力バランスによりダイヤフラム171(およびこれが当接する弁体211)が変形(進退)することで開閉し、2次室169側を所定の圧力まで減圧するようにしている。その際、弁体付勢ばね217および受圧板付勢ばね218に力が分散して作用し、且つ特殊なゴムのOリング214(の弾性力)により、弁体211は極めてゆっくり開閉動作する。このため、弁体211の開閉による圧力変動(キャビテーション)が抑制され、機能液滴吐出ヘッド17の吐出駆動に影響を与えないようになっている。
The
次に図10を参照して、2次室169の内面壁185(環状平面壁部185b)に形成した流路溝221について説明する。図10に示すように、流路溝221は、平面壁部185aから鉛直方向上方に延びる直線状の溝であり且つ、断面方形に形成されている。厳密には、流路溝221は、平面壁部185aから、環状平面壁部185bに切り込むように、且つ環状平面壁部185bを径方向に横断するように延設している。流路溝221は、その大部分が、最大マイナス変形したダイヤフラム171(主として、受圧板207)に覆われることで、機能液やエアーの流路として機能する。流路溝221は、2次室側開口部186から受圧板207の外周端を越えた位置まで延びており、最大マイナス変形したダイヤフラム171の受圧板207に、平面壁部185aが覆われた状態でも、常に流路を維持するようになっている。
Next, the flow path groove 221 formed in the inner surface wall 185 (annular
次に図10および図11を参照して、機能液の初期充填作業について説明する。機能液の初期充填作業は、機能液滴吐出ヘッド17を上記の吸引ユニット15で吸引した状態でサブタンク121から機能液を通液し、サブタンク121から機能液滴吐出ヘッド17にいたる機能液の流路に機能液を充填するものである。
Next, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the initial filling operation of the functional liquid will be described. In the initial filling of the functional liquid, the functional liquid is passed from the
図10および図11に示すように、機能液の初期充填作業は、機能液滴吐出ヘッド17にヘッドキャップ85を密着させた後、吸引機構88を駆動してヘッド吸引することにより開始する。ヘッド吸引が開始されると、圧力調整弁150の2次室169内のエアーが、流出開口部187から排出(エアー抜き)されていく(図10(a)参照)。これにより、2次室169内が大気圧に対し負圧(所定の作動圧力)となり、ダイヤフラム171が大気圧に押されて2次室169の内面壁185に当接するように、マイナス変形(最大マイナス変形)する。厳密には、最大マイナス変形したダイヤフラム171において、そのダイヤフラム本体206が、環状テーパー壁部185cに倣うように接触し、その受圧板207が、環状平面壁部185bに接触する。その結果、マイナス変形したダイヤフラム171が流路溝221の大部分および平面壁部185aを覆う形となる。また、同時に、受圧板207によって弁体211が押され圧力調整弁150を開弁状態とする。
As shown in FIGS. 10 and 11, the functional liquid initial filling operation starts by bringing the
この開弁状態において、1次室167および連通流路173内のエアーが、2次室169内を介して、流出ポート190から排出されると共に、1次室167および連通流路173内に機能液が充填される。加えて、2次室側開口部186から、平面壁部185aと受圧板207の間に形成された流入空間に、機能液が流入して充填される(図10(b)参照)。
In this valve open state, air in the
上記流入空間が充填されたら、続いて、その上方に延びる流路溝221に機能液が流入する(図10(c)参照)。流路溝221内が充填されると、上記流入空間内および流路溝221内の機能液によって圧力が高まる。結果、大気圧に勝って、受圧板207が押し出され、後退していく(図11(d)参照)。かかる際、流路溝221によって、押圧の重心が受圧板207の中心から鉛直方向上方にずれているため、上側が倒れこむような形で後退していく。すなわち、2次室169への機能液の流入が進むにつれて、ダイヤフラム171の後退が上部から始まり、やがて全体が後退していく。これにより、液体の2次室169への流入は、流路溝221を経て上部に広がり、さらに全体に行き渡って流出ポート190に流れ込むことになる。このように圧力調整弁150全体に機能液が充填される(図11(e)参照)。
When the inflow space is filled, subsequently, the functional liquid flows into the
以上のような構成によれば、2次室側開口部186から2次室169に流入した液体が、上方に向かって延設した流路溝221によって、2次室169の上方から充填されていく。これにより、2次室169全域に液体を行き渡らせることができる。ゆえに、当該圧力調整弁150の圧力調整に不具合が生じることがない。
According to the above configuration, the liquid flowing into the
また、最大マイナス変形したダイヤフラム171において、ダイヤフラム本体206が環状テーパー壁部185cに倣うように接触すると共に、受圧板207が環状平面壁部185bに接触して平面壁部185aを覆うように配設することにより、受圧板207を比較的大きく形成することができ、実質上の受圧面積を大きくすることができると共に、平面壁部185aに液体の初期流入空間を構成することができる。したがって、初期充填において、ダイヤフラム171が最大マイナス変形したときに、ダイヤフラム本体206が2次室169の内面壁185に広く密着して1次室167から初期のエアー吸引ができなくなるのを、有効に防止することができる。ゆえに、液体を、上部から2次室169全域に確実に行き渡らせることができる。
Further, in the
なお、図7ないし図11に示すように、流出開口部187は、最大マイナス変形したダイヤフラム171によって流路が塞がれないよう、最大マイナス変形したダイヤフラム171の受圧板207に、一部が覆われるような位置に形成されていることが好ましい。
As shown in FIGS. 7 to 11, the
また、本実施形態においては、液滴吐出装置1に本発明の圧力調整弁150を適用したが、例えば、キャリッジユニット51ごとに各種検査を行うキャリッジ検査装置に上記圧力調整弁150を適用しても良い。
Further, in the present embodiment, the
1:液滴吐出装置、 17:機能液滴吐出ヘッド、 121:サブタンク、 150:圧力調整弁、 166:本体ケーシング、 167:1次室、 169:2次室、 170:リングプレート、 171:ダイヤフラム、 173:連通流路、 175:流入ポート、 185:内面壁、 185a:平面壁部、 185b:環状平面壁部、 185c:環状テーパー壁部、 186:2次室側開口部、 187:流出開口部、 190:流出ポート、 206:ダイヤフラム本体、 207:受圧板、 211:弁体、 221:流路溝、 W:ワーク 1: droplet ejection device, 17: functional droplet ejection head, 121: sub tank, 150: pressure regulating valve, 166: main body casing, 167: primary chamber, 169: secondary chamber, 170: ring plate, 171: diaphragm , 173: communication channel, 175: inflow port, 185: inner wall, 185a: plane wall, 185b: annular plane wall, 185c: annular taper wall, 186: secondary chamber side opening, 187: outflow opening , 190: Outflow port, 206: Diaphragm body, 207: Pressure receiving plate, 211: Valve body, 221: Channel groove, W: Workpiece
Claims (5)
前記1の面を除いた前記2次室の内面壁は、
中心部に前記連通流路の2次室側開口部が開口した平面壁部と、
前記平面壁部の外側に連なり、変形した前記受圧膜体が倣うように接触すると共に下部に前記流出ポートに連通する流出開口部が開口した倣い壁部と、
上方に向って前記平面壁部から前記倣い壁部に切り込むように延設した延設溝部と、を有し、
前記倣い壁部は、前記平面壁部の外側に連なると共に、前記延設溝部によって分断された連続する一つの環状平面壁部と、前記環状平面壁部の外側に連なる環状テーパー壁部と、から成ることを特徴とする圧力調整弁。 A valve body provided in a communication channel that communicates the primary chamber and the secondary chamber in the valve housing is opened and closed by a pressure-receiving film body that constitutes one surface of the secondary chamber, and the above-described 1 A pressure adjusting valve for adjusting the pressure of the liquid supplied to the next chamber and supplying the liquid from the secondary chamber via the outflow port;
The inner wall of the secondary chamber excluding the first surface is
A planar wall portion having a secondary chamber side opening portion of the communication channel opened at a central portion;
A copying wall portion that is connected to the outside of the flat wall portion, contacts the deformed pressure receiving film body so as to copy, and has an outflow opening portion that communicates with the outflow port at the bottom.
An extending groove extending so as to cut upward from the flat wall portion into the copying wall portion,
The copying wall portion is continuous with the outside of the planar wall portion, and is formed from one continuous annular planar wall portion divided by the extending groove portion, and an annular tapered wall portion continuous with the outside of the annular planar wall portion. A pressure regulating valve characterized by comprising:
変形した前記受圧膜体は、前記膜体本体が前記環状テーパー壁部に倣うように接触すると共に、前記受圧板が前記環状平面壁部に接触して前記平面壁部を覆うように配設されていることを特徴とする請求項2に記載の圧力調整弁。 The pressure-receiving membrane body has a film-like membrane body main body and a pressure-receiving plate provided concentrically at the center of the membrane body main body,
The deformed pressure receiving film body is disposed so that the film body main body comes into contact with the annular tapered wall portion, and the pressure receiving plate comes into contact with the annular flat wall portion and covers the planar wall portion. The pressure regulating valve according to claim 2, wherein:
、前記流出ポートを介してインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに供給することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の圧力調整弁。 The pressure of the functional liquid supplied from the functional liquid supply means via the inflow port is adjusted.
The pressure regulating valve according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure regulating valve is supplied to an ink jet type functional liquid droplet ejection head through the outflow port.
前記機能液供給手段と、
前記機能液滴吐出ヘッドと、を備え、
ワークに対し前記機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、前記ワークに機能液を吐出して描画を行うことを特徴とする液滴吐出装置。 A pressure regulating valve according to claim 4;
The functional liquid supply means;
The functional liquid droplet ejection head,
A liquid droplet ejection apparatus for performing drawing by ejecting a functional liquid onto the work while moving the functional liquid droplet ejection head relative to the work.
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