(57)【要約】【課題】インクを正方向に送る際のバルブの開放動作における圧力損失を増大させることなく、インクが逆流する際のバルブの逆止動作の即応性を向上させることを目的とする。【解決手段】インクジェット記録ヘッドユニット３２では、複数のサブユニット５０が配列されており、この複数のサブユニット５０が、インク供給路５８から分岐したインク供給路支流６０Ａ〜Ｄに接続されている。各サブユニット５０とインク供給路支流６０Ａ〜Ｄとの接続部にはバルブ１００が配設されている。バルブ１００のバルブ本体６２は、上側の入口６２Ａから下側の出口６２Ｂにかけてテーパ状に拡径しており、バルブ本体６２では、インクよりも比重が小さい浮遊部材６４がインクに浮遊しており、通常状態では入口６２Ａを塞いでいる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体の搬送方向と直交する方向へ配列され、各々、共通の液体供給路から液体を供給されてノズルから記録媒体へ液滴を吐出する複数の液滴吐出サブユニットと、
各液滴吐出サブユニットと前記液体供給路を接続する複数のバルブと、を備える液滴吐出ユニットであって、
前記バルブが、
前記液体供給路から液体が流入する入口が上側に、前記入口から流入した液体が前記液体吐出サブユニットへ流出する出口が下側に設けられ、前記出口が前記入口よりも拡径されたバルブ本体と、
前記入口よりも大径且つ前記出口よりも小径で、液体よりも比重が小さく、前記バルブ本体内で液体に浮遊し、前記入口を閉塞可能な浮遊部材と、
を有することを特徴とする液滴吐出ユニット。
【請求項２】
前記入口と前記出口がともに円形状であり、
前記バルブ本体が前記入口から前記出口へテーパ状に拡径され、
前記浮遊部材が球形状とされたことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項３】
前記バルブ本体が、前記入口を半径Ｒ１の円形状、前記出口を半径Ｒ２の円形状とされ、
前記浮遊部材が半径ｒの球形状とされ、
前記半径ｒ、前記半径Ｒ１、前記半径Ｒ２が、ｒ＞（Ｒ２−Ｒ１）の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項４】
前記バルブ本体が、前記入口を半径Ｒ１の円形状、前記出口を半径Ｒ２の円形状とされ、
前記浮遊部材が半径ｒの円盤状とされ、
前記半径ｒ、前記半径Ｒ１、前記願径Ｒ２が、ｒ＞（Ｒ１＋Ｒ２）／２の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項５】
前記出口に、前記浮遊部材が前記出口より流出することを防止する流出防止部材を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項６】
前記流出防止部材は、前記浮遊部材より小径な複数な開口が全面に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項７】
前記流出防止部材は、前記出口に設けられた突起状部材により形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項８】
各液滴吐出サブユニット毎に、前記ノズルから液体を吸引されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項９】
前記浮遊部材が運動するように前記入口から前記出口への液体の流れを整流する整流手段を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項１０】
前記整流手段が、
前記入口又は前記出口に設けられ、前記入口から前記出口への液体の流れを渦流にする整流部材を有することを特徴とする請求項９に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項１１】
前記整流手段が、
前記出口の径方向の中央部に突起状部材を有することを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項１２】
前記整流部材が、
前記出口の周方向に配列された複数の円弧状のリブからなることを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項１３】
前記リブが前記出口の中央部から径方向の外側へかけて下り勾配で傾斜していることを特徴とする請求項１２に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項１４】
前記液体供給路の前記バルブ本体との接続部の軸方向を前記バルブ本体の軸方向に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項１５】
前記入口の中央部を前記出口の中央部に対して径方向へオフセットさせたことを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の液滴吐出ユニット。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の液滴吐出ユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
各液滴吐出サブユニット毎に、前記ノズルからインクを吸引するインク吸引手段を有することを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
上下方向へ延出して液体を下方へ送る液体流路に配設され、前記液体流路から液体が流入する入口が、前記入口から流入した液体が流出する出口よりも縮径されたバルブ本体と、
前記入口よりも大径且つ前記出口よりも小径で、液体よりも比重が小さく、前記バルブ本体内で液体に浮遊し、前記入口を閉塞可能な浮遊部材と、
を有することを特徴とするバルブ。
【請求項１９】
前記入口と前記出口がともに円形状であり、
前記バルブ本体が前記入口から前記出口へテーパ状に拡径され、
前記浮遊部材が球形状とされたことを特徴とする請求項１８に記載のバルブ。
【請求項２０】
前記バルブ本体が、前記入口を半径Ｒ１の円形状、前記出口を半径Ｒ２の円形状とされ、
前記浮遊部材が半径ｒの球形状とされ、
前記半径ｒ、前記半径Ｒ１、前記半径Ｒ２が、ｒ＞（Ｒ２−Ｒ１）の関係を満たすことを特徴とする請求項１８に記載のバルブ。
【請求項２１】
前記バルブ本体が、前記入口を半径Ｒ１の円形状、前記出口を半径Ｒ２の円形状とされ、
前記浮遊部材が半径ｒの円盤状とされ、
前記半径ｒ、前記半径Ｒ１、前記半径Ｒ２が、ｒ＞（Ｒ１＋Ｒ２）／２の関係を満たすことを特徴とする請求項１８に記載のバルブ。
【請求項２２】
前記出口に、前記浮遊部材が前記出口より流出することを防止する流出防止部材を有することを特徴とする請求項１８乃至２１の何れか１項に記載のバルブ。
【請求項２３】
前記流出防止部材は、前記浮遊部材より小径な複数な開口が全面に形成されていることを特徴とする請求項２２に記載のバルブ。
【請求項２４】
前記流出防止部材は、前記出口に設けられた突起状部材により形成されていることを特徴とする請求項２２に記載のバルブ。
【請求項２５】
前記浮遊部材が運動するように前記入口から前記出口への液体の流れを整流する整流手段を有することを特徴とする請求項１８乃至２４の何れか１項に記載のバルブ。
【請求項２６】
前記整流手段が、
前記入口又は前記出口に設けられ、前記入口から前記出口への液体の流れを渦流にする整流部材を有することを特徴とする請求項２５に記載のバルブ。
【請求項２７】
前記整流手段が、
前記出口の径方向の中央部に突起状部材を有することを特徴とする請求項２６に記載のバルブ。
【請求項２８】
前記整流部材が、
前記出口の周方向に配列された複数の円弧状のリブからなることを特徴とする請求項２６に記載のバルブ。
【請求項２９】
前記リブが前記出口の中央部から径方向の外側へかけて下り勾配で傾斜していることを特徴とする請求項２８に記載のバルブ。
【請求項３０】
前記液体供給路の前記バルブ本体との接続部の軸方向を前記バルブ本体の軸方向に対して傾斜させたことを特徴とする請求項２５乃至２９の何れか１項に記載のバルブ。
【請求項３１】
前記入口の中央部を前記出口の中央部に対して径方向へオフセットさせたことを特徴とする請求項２５乃至３０の何れか１項に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の液体供給路から液体を供給されて液滴をノズルから記録媒体へ吐出する複数の液滴吐出サブユニットが、記録媒体の搬送方向と直交する方向へ配列された液滴吐出ユニット、及びこの液滴吐出ユニットを備える画像形成装置、さらに、上下方向に延出して液体を下方へ送る液体流路に配設されたバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、記録領域が記録媒体の幅（搬送方向と直交する方向の長さ）以上の長尺のインクジェット記録ヘッドユニット（液滴吐出ユニット）を、記録領域が記録媒体の幅未満の短尺のサブユニット（液滴吐出サブユニット）を記録媒体の幅方向へ複数配列して構成することが考案されている。
【０００３】
この構成において、複数のサブユニットを共通のインク供給路で接続し、ノズルからインクを吸引する吸引動作を各サブユニット毎に行った場合、インク供給路を介して、吸引動作を行わない他のサブユニットに吸引圧が作用する。このため、吸引動作を行わない他のサブユニット内でインクが逆流して負圧になり、ノズルから空気が吸い込まれて気泡が発生し、良好な回復動作が妨げられてしまう。
【０００４】
ここで、インクジェット記録ヘッドユニットのインク供給口に逆止バルブを設けることが考案されており（例えば、特許文献１乃至３参照）、上述した構成において、各サブユニットのインク供給口に逆止バルブを設け、他のサブユニット内でのインクの逆流を防止すれば、気泡の発生を防止できると想像できる。
【０００５】
しかし、特許文献１乃至３では、逆止バルブを開閉する球体の比重がインクとほぼ同一とされている。このため、球体は、吸引動作時以外はインクの中に沈んでおり、吸引が開始された後、インクの流れに追従して移動して逆止バルブを閉塞する。即ち、この逆止バルブは、逆止動作の即応性が悪い。従って、吸引動作が開始されてから逆止バルブが閉塞されるまでにタイムラグが発生し、その間、インクが逆流し、気泡が発生するという問題がある。
【０００６】
なお、通常の逆止バルブのように、球体をインクの逆流方向へバネ等で付勢しておけば逆止動作の即応性を高めることができるが、この場合、インクを正方向へ送る場合に、開放動作の負荷が大きくなり、圧力損失が大きくなるという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−３０７７１６号公報
【特許文献２】特開平４−３４１８５４号公報
【特許文献３】特開２００４−５８６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、液体を正方向に送る際のバルブの開放動作における圧力損失を増大させることなく、液体が逆流する際のバルブの逆止動作の即応性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の液滴吐出ユニットは、記録媒体の搬送方向と直交する方向へ配列され、各々、共通の液体供給路から液体を供給されてノズルから記録媒体へ液滴を吐出する複数の液滴吐出サブユニットと、各液滴吐出サブユニットと前記液体供給路を接続する複数のバルブと、を備える液滴吐出ユニットであって、前記バルブが、前記液体供給路から液体が流入する入口が上側に、前記入口から流入した液体が前記液体吐出サブユニットへ流出する出口が下側に設けられ、前記出口が前記入口よりも拡径されたバルブ本体と、前記入口よりも大径且つ前記出口よりも小径で、液体よりも比重が小さく、前記バルブ本体内で液体に浮遊し、前記入口を閉塞可能な浮遊部材と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の液滴吐出ユニットでは、複数の液滴吐出サブユニットが、記録媒体の搬送方向と直交する方向へ配列されている。各液滴吐出サブユニットは、各々、共通の液体供給路から液体を供給されて、ノズルから記録媒体へ液滴を吐出する。
【００１０】
ここで、各液滴吐出ユニットと液体供給路はバルブに接続されている。このバルブのバルブ本体では、液体供給路から液体が流入する入口が上側に、入口から流入した液体が液体吐出サブユニットへ流出する出口が下側に設けられており、出口が入口よりも拡径されている。また、バルブ本体内では、入口よりも大径且つ出口よりも小径で、液体よりも比重が小さい浮遊部材が、液体に浮遊している。ここで、浮遊部材は、液体より比重が小さいため、常にバルブ本体の入口を塞ぐような状態にある。
【００１１】
このため、液体を液体供給路から液滴吐出サブユニットへ供給する際には、液体の流れによって浮遊部材が出口側へ移動されて入口が開放される。この際、浮遊部材は液体に浮遊しているだけなので、液体の圧力損失は少ない。従って、液滴の吐出性能を安定させることができる。
【００１２】
また、液体が上側に向けて逆流する際には、浮遊部材は常に入口を塞ぐような状態にあるため、浮遊部材は殆ど動くことなく、入口を閉塞する。即ち、本発明の液滴吐出ユニットに備えられたバルブは、閉塞する際の即応性が高い。従って、液滴吐出サブユニットのノズルから液体を吸引する吸引動作を各液滴吐出サブユニット毎に行った場合、吸引動作が開始されると、吸引動作を行わない他の液滴吐出サブユニットのバルブが瞬時に閉塞されるので、従来と比較して液体の逆流、及び気泡の発生を格段に抑制できる。
【００１３】
請求項２に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１に記載の液滴吐出ユニットであって、前記入口と前記出口がともに円形状であり、前記バルブ本体が前記入口から前記出口へテーパ状に拡径され、前記浮遊部材が球形状とされたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の液滴吐出ユニットでは、入口と出口がともに円形状であり、バルブ本体が入口から出口へテーパ状に拡径し、浮遊部材が入口より大径の球形状をしているので、バルブが閉塞される際に、浮遊部材が、バルブ本体のテーパ面によって入口方向へ案内され、テーパ面に密接する。これによって、浮遊部材で入口を確実に閉塞することができる。
【００１５】
請求項３に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１に記載の液滴吐出ユニットであって、前記バルブ本体が、前記入口を半径Ｒ１の円形状、前記出口を半径Ｒ２の円形状とされ、前記浮遊部材が半径ｒの球形状とされ、前記半径ｒ、前記半径Ｒ１、前記半径Ｒ２が、ｒ＞（Ｒ２−Ｒ１）の関係を満たすことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の液滴吐出ユニットでは、バルブ本体の入口が、半径Ｒ１の円形状、バルブ本体の出口が半径Ｒ２の円形状とされ、浮遊部材が、半径ｒの球形状とされている。
【００１７】
ここで、例えば、バルブ本体が円柱状の場合、球形状の浮遊部材を入口の中心部へ移動させて入口を閉塞するためには、浮遊部材の半径ｒが、入口の周縁部からバルブ本体の径方向の端部までの距離（Ｒ２−Ｒ１）より長くなければならない。
【００１８】
そこで、本発明では、浮遊部材の半径ｒ、入口の半径Ｒ１、出口の半径Ｒ２が、ｒ＞（Ｒ２−ｒ１）の関係を満たすように設定されている。これによって、確実に、インクが逆流する際に、バルブを閉塞することができ、気泡の発生を防止できる。
【００１９】
請求項４に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１に記載の液滴吐出ユニットであって、前記バルブ本体が、前記入口を半径Ｒ１の円形状、前記出口を半径Ｒ２の円形状とされ、前記浮遊部材が半径ｒの円盤状とされ、前記半径ｒ、前記半径Ｒ１、前記半径Ｒ２が、ｒ＞（Ｒ１＋Ｒ２）／２の関係を満たすことを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の液滴吐出ユニットでは、バルブ本体の入口が、半径Ｒ１の円形状、バルブ本体の出口が半径Ｒ２の円形状とされ、浮遊部材が、半径ｒの円盤状とされている。      
【００２１】
ここで、例えば、バルブ本体が円柱形状の場合、バルブ本体の中心からずれた円盤状の浮遊部材によって入口を閉塞するためには、浮遊部材の直径２ｒが、入口の直径２Ｒ１と入口からバルブ本体の径方向端部までの距離（Ｒ２−Ｒ１）を合わせた長さ（２Ｒ１＋（Ｒ２−Ｒ１））より長くなければならない。
【００２２】
即ち、下記（１）式を満たさなければならない。
【００２３】
２ｒ＞（２Ｒ１＋（Ｒ２−Ｒ１））
∴  ｒ＞（Ｒ１＋Ｒ２）／２…（１）
そこで、本発明では、浮遊部材の半径ｒ、入口の半径Ｒ１、出口の半径Ｒ２が、（１）式の関係を満たすように設定されている。これによって、確実に、インクが逆流する際に、バルブを閉塞することができ、気泡の発生を防止できる。
【００２４】
請求項５に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１乃至４の何れか１項に記載の液滴吐出ユニットであって、前記出口に、前記浮遊部材が前記出口より流出することを防止する流出防止部材を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項５に記載の液滴吐出ユニットでは、浮遊部材が、流出防止部材によって、バルブ本体の出口より流出することが防止される。
【００２６】
請求項６に記載の液滴吐出ユニットは、請求項５に記載の液滴吐出ユニットであって、前記流出防止部材は、前記浮遊部材より小径な複数な開口が全面に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項６に記載の液滴吐出ユニットでは、バルブ本体の出口に浮遊部材より小径な複数の開口が全面に形成された開口部材が設けられている。このため、液体は、開口部材の開口を通過し、浮遊部材は、開口部材によって出口で止められる。
【００２８】
請求項７に記載の液滴吐出ユニットは、請求項５に記載の液滴吐出ユニットであって、前記流出防止部材は、前記出口に設けられた突起状部材により形成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項７に記載の液滴吐出ユニットでは、バルブ本体の出口に突起状部材が設けられており、この突起状部材によって浮遊部材が出口で止められる。
【００３０】
請求項８に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１乃至７の何れか１項に記載の液滴吐出ユニットであって、各液滴吐出サブユニット毎に、前記ノズルから液体を吸引されることを特徴とする。
【００３１】
請求項８に記載の液滴吐出ユニットでは、各液滴吐出サブユニット毎に、ノズルから液体が吸引されるので、吸引が行われない液滴吐出サブユニットに吸引圧が作用する。しかし、液滴吐出サブユニットに吸引圧が作用すると、バルブが瞬時に閉塞されるので、液滴サブユニットでは、液体の逆流、気泡の発生が瞬時に防止される。
【００３２】
請求項９に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１乃至８の何れか１項に記載の液滴吐出ユニットであって、前記浮遊部材が運動するように前記入口から前記出口への液体の流れを整流する整流手段を有することを特徴とする。
【００３３】
請求項９に記載の液滴吐出ユニットでは、整流手段によって、入口から出口への液体の流れが整流されて、浮遊部材が運動する。これによって、浮遊部材に付着した気泡が剥離し易くなる。そして、浮遊部材から剥離した気泡は、液体の流れに乗ってバルブ本体から液滴吐出サブユニットへ排出される。
【００３４】
従って、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後にバルブ本体に残留する気泡の量を抑制できるので、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後の液滴吐出ユニットの液滴の吐出の安定性が向上する。
【００３５】
請求項１０に記載の液滴吐出ユニットは、請求項９に記載の液滴吐出ユニットであって、前記整流手段が、前記入口又は前記出口に設けられ、前記入口から前記出口への液体の流れを渦流にする整流部材を有することを特徴とする。
【００３６】
請求項１０に記載の液滴吐出ユニットでは、入口又は出口に設けられた整流部材の働きで、入口から出口への液体の流れが渦流になる。これによって、浮遊部材が回転するので、浮遊部材に付着した気泡が剥離し易くなる。また、バルブ本体の内壁に付着した気泡も剥離し易くなる。従って、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後にバルブ本体に残留する気泡の量を抑制できるので、液体吐出サブユニットから液体を吸引した後の液滴吐出ユニットの液滴の吐出の安定性が向上する。
【００３７】
請求項１１に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１０に記載の液滴吐出ユニットであって、前記整流手段が、前記出口の径方向の中央部に突起状部材を有することを特徴とする。
【００３８】
請求項１１に記載の液滴吐出ユニットでは、出口の径方向の中央部に、突起状部材が設けられており、液体の流れで出口側へ移動した浮遊部材が、突起状部材を滑り落ちて、出口の径方向の外側へ寄る。このため、バルブ本体内で発生している液体の渦流によって、浮遊部材が、突起状部材の回りを回動する。従って、浮遊部材が、移動することなく回転だけする場合と比較して、浮遊部材に付着した気泡が浮遊部材から剥離し易くなる。
【００３９】
請求項１２に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１０に記載の液滴吐出ユニットであって、前記整流部材が、前記出口の周方向に配列された複数の円弧状のリブからなることを特徴とする。
【００４０】
請求項１２に記載の液滴吐出ユニットでは、出口の周方向に配列された複数の円弧状のリブの働きで、入口から出口への液体の流れが渦流になる。これによって、浮遊部材が回転するので、浮遊部材に付着した気泡が剥離し易くなる。また、バルブ本体の内壁に付着した気泡も剥離し易くなる。従って、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後にバルブ本体に残留する気泡の量を抑制できるので、液体吐出サブユニットから液体を吸引した後の液滴吐出ユニットの液滴の吐出の安定性が向上する。
【００４１】
請求項１３に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１２に記載の液滴吐出ユニットであって、前記リブが前記出口の中央部から径方向の外側へかけて下り勾配で傾斜していることを特徴とする。
【００４２】
請求項１３に記載の液滴吐出ユニットでは、出口の周方向に配列された複数の円弧状のリブが、出口の中央部から径方向の外側へかけて下り勾配で傾斜している。このため、入口から出口への液体の流れに乗って出口側へ移動した浮遊部材が、リブの斜面を滑り落ちて、出口の径方向の外側へ寄る。このため、バルブ本体内で発生している液体の渦流によって、浮遊部材が、出口の中央部の回りを回動する。従って、浮遊部材が、移動することなく回転だけする場合と比較して、浮遊部材に付着した気泡が浮遊部材から剥離し易くなる。
【００４３】
請求項１４に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の液滴吐出ユニットであって、前記液体供給路の前記バルブ本体との接続部の軸方向を前記バルブ本体の軸方向に対して傾斜させたことを特徴とする。
【００４４】
請求項１４に記載の液滴吐出ユニットでは、液体供給路のバルブ本体との接続部の軸方向がバルブ本体の軸方向に対して傾斜している。これによって、バルブ本体内での液体の流速分布が、バルブ本体の軸心に対して非対称になり、浮遊部材に作用する液体の流圧が浮遊部材の中心に対して非対称になるので、浮遊部材が水平軸回りに回転する。
【００４５】
従って、液体吐出サブユニットから液滴を吸引する際、浮遊部材に付着した気泡が浮遊部材から剥離し易くなるので、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後にバルブ本体に残留する気泡の量を抑制でき、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後の液滴吐出ユニットの液滴の吐出の安定性が向上する。
【００４６】
請求項１５に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の液滴吐出ユニットであって、前記入口の中央部を前記出口の中央部に対して径方向へオフセットさせたことを特徴とする。
【００４７】
請求項１５に記載の液滴吐出ユニットでは、入口の中央部が出口の中央部に対して径方向へオフセットされており、バルブ本体のテーパ部が、バルブ本体の中心軸に対して非対称になっている。
【００４８】
このため、バルブ本体内での液体の流速分布が、バルブ本体の中心軸に対して非対称になり、浮遊部材に作用する液体の流圧が浮遊部材の中心に対して非対称になるので、浮遊部材が水平軸回りに回転する。
【００４９】
従って、液滴吐出サブユニットから液体を吸引する際、浮遊部材に付着した気泡が浮遊部材から剥離し易くなるので、液手吐出サブユニットから液体を吸引した後にバルブ本体に残留する気泡の量を抑制でき、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後の液滴吐出ユニットの液滴の吐出の安定性が向上する。
【００５０】
請求項１６に記載の画像形成装置は、請求項１乃至１５の何れか１項に記載の液滴吐出ユニットを備えることを特徴とする。
【００５１】
請求項１６に記載の画像形成装置では、バルブによって、液滴サブユニット内における液体の逆流が瞬時に防止され、また、液体供給路から液滴吐出サブユニットに供給される液体がバルブを開放する際の圧力損失が少ない。このため、液滴の吐出性能を安定させることができ、記録媒体に高画質の画像を形成できる。
【００５２】
請求項１７に記載の画像形成装置は、請求項１６に記載の画像形成装置であって、各液滴吐出サブユニット毎に、前記ノズルからインクを吸引するインク吸引手段を有することを特徴とする。
【００５３】
請求項１７に記載の画像形成装置では、インク吸引手段によって、各液滴吐出サブユニット毎にノズルから液体が吸引される。この際に、吸引動作が行われない液滴吐出サブユニットのバルブが、瞬時に閉塞するので、吸引動作が行われない液滴サブユニットにおける液体の逆流、気泡の発生が瞬時に防止される。このため、液滴吐出ヘッドの回復動作が良好に行われるので、記録媒体に高画質の画像を形成できる。
【００５４】
請求項１８に記載のバルブは、上下方向へ延出して液体を下方へ送る液体流路に配設され、前記液体流路から液体が流入する入口が、前記入口から流入した液体が流出する出口よりも縮径されたバルブ本体と、前記入口よりも大径且つ前記出口よりも小径で、液体よりも比重が小さく、前記バルブ本体内で液体に浮遊し、前記入口を閉塞可能な浮遊部材と、を有することを特徴とする。
【００５５】
請求項１８に記載のバルブでは、バルブ本体が、上下方向へ延出して液体を下方へ送る液体流路に配設されている。液体流路から液体が流入するバルブ本体の入口は、バルブ本体から液体が流出するバルブ本体の出口よりも縮径されている。また、入口よりも大径且つ出口よりも小径で、液体よりも比重が小さい浮遊部材が、バルブ本体内で液体に浮遊している。ここで、浮遊部材は、液体より比重が小さいため、常にバルブ本体の入口を塞ぐような状態にある。
【００５６】
このため、液体を液体流路から下方へ送る際には、液体の流れによって浮遊部材が出口側へ移動されて入口が開放される。この際、浮遊部材は液体に浮遊しているだけなので、液体の圧力損失は少ない。
【００５７】
また、液体が上側に向けて逆流する際には、浮遊部材は常に入口を塞ぐような状態にあるため、浮遊部材は殆ど動くことなく、入口を閉塞する。即ち、本発明のバルブは、閉塞する際の即応性が高く、瞬時に液体の逆流を防止する。
【００５８】
請求項１９に記載のバルブは、請求項１８に記載のバルブであって、前記入口と前記出口がともに円形状であり、前記バルブ本体が前記入口から前記出口へテーパ状に拡径され、前記浮遊部材が球形状とされたことを特徴とする。
【００５９】
請求項１９に記載のバルブでは、入口と出口がともに円形状であり、バルブ本体が入口から出口へテーパ状に拡径し、浮遊部材が入口よりも大径な球形状をしているので、バルブが閉塞される際に、浮遊部材が、バルブ本体のテーパ面によって入口へ案内され、入口に密接する。これによって、浮遊部材で入口を確実に閉塞することができる。
【００６０】
請求項２０に記載のバルブは、請求項１８に記載のバルブであって、前記バルブ本体が、前記入口を半径Ｒ１の円形状、前記出口を半径Ｒ２の円形状とされ、前記浮遊部材が半径ｒの球形状とされ、前記半径ｒ、前記半径Ｒ１、前記半径Ｒ２が、ｒ＞（Ｒ２−Ｒ１）の関係を満たすことを特徴とする。
【００６１】
請求項２０に記載のバルブでは、バルブ本体の入口が、半径Ｒ１の円形状、バルブ本体の出口が半径Ｒ２の円形状とされ、浮遊部材が、半径ｒの球形状とされている。ここで、半径ｒ、半径Ｒ１、半径Ｒ２は、ｒ＞（Ｒ２−Ｒ１）の関係を満たしている。このため、例えば、バルブ本体が円柱状の場合に、球形状の浮遊部材を入口の中心部へ移動させて入口を閉塞することが可能となる。
【００６２】
請求項２１に記載のバルブは、請求項１８に記載のバルブであって、前記バルブ本体が、前記入口を半径Ｒ１の円形状、前記出口を半径Ｒ２の円形状とされ、前記浮遊部材が半径ｒの円盤状とされ、前記半径ｒ、前記半径Ｒ１、前記半径Ｒ２が、ｒ＞（Ｒ１＋Ｒ２）／２の関係を満たすことを特徴とする。
【００６３】
請求項２１に記載のバルブでは、バルブ本体の入口が、半径Ｒ１の円形状、バルブ本体の出口が半径Ｒ２の円形状とされ、浮遊部材が、半径ｒの円盤状とされている。ここで、半径ｒ、半径Ｒ１、半径Ｒ２は、ｒ＞（Ｒ１＋Ｒ２）／２の関係を満たしている。このため、例えば、バルブ本体の形状を円筒形状とした場合に、浮遊部材がバルブ本体の中心からずれて上側へ移動しても、必ず、入口が浮遊部材によって閉塞される。
【００６４】
請求項２２に記載のバルブは、請求項１８乃至２１の何れか１項に記載のバルブであって、前記出口に、前記浮遊部材が前記出口より流出することを防止する流出防止部材を有することを特徴とする。
【００６５】
請求項２２に記載のバルブでは、浮遊部材が、流出防止部材によって、バルブ本体の出口より流出することが防止される。
【００６６】
請求項２３に記載のバルブは、請求項２２に記載のバルブであって、前記流出防止部材は、前記浮遊部材より小径な複数な開口が全面に形成されていることを特徴とする。
【００６７】
請求項２３に記載のバルブでは、バルブ本体の出口に、浮遊部材より小径な複数の開口が全面に形成された開口部材が設けられている。このため、液体は、開口部材の開口を通過し、浮遊部材は、開口部材によって出口で止められる。
【００６８】
請求項２４に記載のバルブは、請求項２２に記載のバルブであって、前記流出防止部材は、前記出口に設けられた突起状部材により形成されていることを特徴とする。
【００６９】
請求項２４に記載のバルブでは、バルブ本体の出口に突起状部材が設けられており、この突起状部材によって浮遊部材が出口で止められる。
【００７０】
請求項２５に記載のバルブは、請求項１８乃至２４の何れか１項に記載のバルブであって、前記浮遊部材が運動するように前記入口から前記出口への液体の流れを整流する整流手段を有することを特徴とする。
【００７１】
請求項２５に記載のバルブでは、整流手段によって、入口から出口への液体の流れが整流されて、浮遊部材が運動する。これによって、浮遊部材に付着した気泡が剥離し易くなる。そして、浮遊部材から剥離した気泡は、液体の流れに乗ってバルブ本体から液滴吐出サブユニットへ排出される。
【００７２】
従って、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後にバルブ本体に残留する気泡の量を抑制できるので、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後の液滴吐出ユニットの液滴の吐出の安定性が向上する。
【００７３】
請求項２６に記載のバルブは、請求項２５に記載のバルブであって、前記整流手段が、前記入口又は前記出口に設けられ、前記入口から前記出口への液体の流れを渦流にする整流部材を有することを特徴とする。
【００７４】
請求項２６に記載のバルブでは、入口又は出口に設けられた整流部材の働きで、入口から出口への液体の流れが渦流になる。これによって、浮遊部材が回転するので、浮遊部材に付着した気泡が剥離し易くなる。また、バルブ本体の内壁に付着した気泡も剥離し易くなる。従って、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後にバルブ本体に残留する気泡の量を抑制できるので、液体吐出サブユニットから液体を吸引した後の液滴吐出ユニットの液滴の吐出の安定性が向上する。
【００７５】
請求項２７に記載のバルブは、請求項２６に記載のバルブであって、前記整流手段が、前記出口の径方向の中央部に突起状部材を有することを特徴とする。
【００７６】
請求項２７に記載のバルブでは、出口の径方向の中央部に、突起状部材が設けられており、液体の流れで出口側へ移動した浮遊部材が、突起状部材を滑り落ちて、出口の径方向の外側へ寄る。このため、バルブ本体内で発生している液体の渦流によって、浮遊部材が、突起状部材の回りを回動する。従って、浮遊部材が、移動することなく回転だけする場合と比較して、浮遊部材に付着した気泡が浮遊部材から剥離し易くなる。
【００７７】
請求項２８に記載のバルブは、請求項２６に記載のバルブであって、前記整流部材が、
前記出口の周方向に配列された複数の円弧状のリブからなることを特徴とする。
【００７８】
請求項２８に記載のバルブでは、出口の周方向に配列された複数の円弧状のリブの働きで、入口から出口への液体の流れが渦流になる。これによって、浮遊部材が回転するので、浮遊部材に付着した気泡が剥離し易くなる。また、バルブ本体の内壁に付着した気泡も剥離し易くなる。従って、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後にバルブ本体に残留する気泡の量を抑制できるので、液体吐出サブユニットから液体を吸引した後の液滴吐出ユニットの液滴の吐出の安定性が向上する。
【００７９】
請求項２９に記載のバルブは、請求項２８に記載のバルブであって、前記リブが前記出口の中央部から径方向の外側へかけて下り勾配で傾斜していることを特徴とする。
【００８０】
請求項２９に記載のバルブでは、出口の周方向に配列された複数の円弧状のリブが、出口の中央部から径方向の外側へかけて下り勾配で傾斜している。このため、入口から出口への液体の流れに乗って出口側へ移動した浮遊部材が、リブの斜面を滑り落ちて、出口の径方向の外側へ寄る。このため、バルブ本体内で発生している液体の渦流によって、浮遊部材が、出口の中央部の回りを回動する。従って、浮遊部材が、移動することなく回転だけする場合と比較して、浮遊部材に付着した気泡が浮遊部材から剥離し易くなる。
【００８１】
請求項３０に記載のバルブでは、液体供給路のバルブ本体との接続部の軸方向がバルブ本体の軸方向に対して傾斜している。これによって、バルブ本体内での液体の流速分布が、バルブ本体の軸心に対して非対称になり、浮遊部材に作用する液体の流圧が浮遊部材の中心に対して非対称になるので、浮遊部材が水平軸回りに回転する。
【００８２】
従って、液体吐出サブユニットから液滴を吸引する際、浮遊部材に付着した気泡が浮遊部材から剥離し易くなるので、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後にバルブ本体に残留する気泡の量を抑制でき、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後の液滴吐出ユニットの液滴の吐出の安定性が向上する。
【００８３】
請求項３１に記載のバルブは、請求項２５乃至３０の何れか１項に記載のバルブであって、前記入口の中央部を前記出口の中央部に対して径方向へオフセットさせたことを特徴とする。
【００８４】
請求項３１に記載のバルブでは、入口の中央部が出口の中央部に対して径方向へオフセットされており、バルブ本体のテーパ部が、バルブ本体の中心軸に対して非対称になっている。
【００８５】
このため、バルブ本体内での液体の流速分布が、バルブ本体の中心軸に対して非対称になり、浮遊部材に作用する液体の流圧が浮遊部材の中心に対して非対称になるので、浮遊部材が水平軸回りに回転する。
【００８６】
従って、液滴吐出サブユニットから液体を吸引する際、浮遊部材に付着した気泡が浮遊部材から剥離し易くなるので、液手吐出サブユニットから液体を吸引した後にバルブ本体に残留する気泡の量を抑制でき、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後の液滴吐出ユニットの液滴の吐出の安定性が向上する。
【発明の効果】
【００８７】
本発明は上記構成にしたので、液体を正方向に送る際のバルブの開放動作における圧力損失を増大させることなく、液体が逆流する際のバルブの逆止動作の即応性を向上させることできる。また、液滴吐出サブユニットから液体を吸引する際、浮遊部材に付着した気泡が浮遊部材から剥離し易くなるので、液手吐出サブユニットから液体を吸引した後にバルブ本体に残留する気泡の量を抑制でき、液滴吐出サブユニットから液体を吸引した後の液滴吐出ユニットの液体の吐出の安定性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８８】
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
【００８９】
図１には、本実施形態のインクジェット記録装置１２が示されている。インクジェット記録装置１２の筐体１４内の下部には給紙トレイ１６が備えられており、給紙トレイ１６内に積層された用紙Ｐをピックアップロール１８で１枚ずつ取り出すことができる。取り出された用紙Ｐは、所定の搬送経路２２を構成する複数の搬送ローラ対２０で搬送される。
【００９０】
給紙トレイ１６の上方には、駆動ロール２４及び従動ロール２６に張架された無端状の搬送ベルト２８が配置されている。搬送ベルト２８の上方には記録ヘッドアレイ３０が配置されており、搬送ベルト２８の平坦部分２８Ｆに対向している。この対向した領域が、記録ヘッドアレイ３０からインク滴が吐出される吐出領域ＳＥとなっている。搬送経路２２を搬送された用紙Ｐは、搬送ベルト２８で保持されてこの吐出領域ＳＥに至り、記録ヘッドアレイ３０に対向した状態で、記録ヘッドアレイ３０から画像情報に応じたインク滴が付着される。
【００９１】
記録ヘッドアレイ３０は、本実施形態では、有効な記録領域が用紙Ｐの幅（搬送方向と直交する方向の長さ）以上とされた長尺状とされ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、サイアン（Ｓ）、及びブラック（Ｋ）の４色それぞれに対応した４つのインクジェット記録ヘッドユニット（以下、ヘッドユニットという）３２が搬送方向に沿って配置されており、フルカラーの画像を記録可能になっている。
【００９２】
各ヘッドユニット３２は、図示しない記録ヘッド制御手段によって制御される。記録ヘッド制御手段は、たとえば、画像情報に応じてインク滴の吐出タイミングや使用するインク吐出口（ノズル）を決め、駆動信号をヘッドユニット３２に送る構成である。
【００９３】
また、記録ヘッドアレイ３０は、搬送方向と直交する方向に不動とされていてもよいが、必要に応じて移動するように構成しておくと、マルチパスによる画像記録で、より解像度の高い画像を記録したり、ヘッドユニット３２の不具合を記録結果に反映させないようにしたりできる。
【００９４】
記録ヘッドアレイ３０の両側には、それぞれのヘッドユニット３２に対応した４つのメンテナンスユニット３４が配置されている。図２に示すように、ヘッドユニット３２に対してメンテナンスを行う場合に、記録ヘッドアレイ３０が上方へ移動し、搬送ベルト２８との間に構成された間隙にメンテナンスユニット３４が移動して入り込む。そして、ノズル面３２Ｎ（図３参照）に対向した状態で、所定のメンテナンス動作（吸引、ワイピング、キャッピング等）を行う。
【００９５】
図３に示すように、記録ヘッドアレイ３０の上流側には、電源３８が接続された帯電ロール３６が配置されている。帯電ロール３６は、従動ロール２６との間で搬送ベルト２８及び用紙Ｐを挟みつつ従動し、用紙Ｐを搬送ベルト２８に押圧する押圧位置と、搬送ベルト２８から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ロール２６との間に所定の電位差が生じるため、用紙Ｐに電荷を与えて搬送ベルト２８に静電吸着させることができる。
【００９６】
記録ヘッドアレイ３０の下流側には、剥離プレート４０が配置されており、用紙Ｐを搬送ベルト２８から剥離させる。剥離された用紙Ｐは、剥離プレート４０の下流側で排出経路４４を構成する複数の排出ローラ対４２で搬送され、筐体１４の上部に設けられた排紙トレイ４６に排出される。
【００９７】
ここで、ヘッドユニット３２の構成について説明する。なお、ここでは、１個のヘッドユニット３２のみを図示して説明するが、全てのヘッドユニット３２が同様の構成である。
【００９８】
図４、図５に示すように、ヘッドユニット３２は、複数のノズル５２が用紙Ｐの幅方向（搬送方向と直交する方向）へ沿って配列されたインクジェット記録ヘッドサブユニット（以下、サブユニットという）５０が、用紙Ｐの幅方向に沿って複数（本実施形態では、４ヶ）配列されて構成されている。このサブユニット５０は、用紙Ｐの幅方向に沿って延出する支持板５３の一面及び他面に交互に取付けられて、千鳥状の配列となっている。
【００９９】
サブユニット５０は、ノズルプレート、流路プレート、振動板（共に、図示省略）等が積層されてインク流路や圧力室が形成されたインク吐出部５０Ａと、このインク吐出部５０Ａの上に取付けられ、インク吐出部５０Ａのインク流路に連通されたインク供給部５０Ｂとで構成されている。インク吐出部５０Ａの振動板には、圧電素子が各圧力室に対応して接合されている。
【０１００】
また、支持板５３の上部には、用紙Ｐの幅方向へ延出したインク供給路５８が取付けられている。このインク供給路５８は、インクタンク５４（図１参照）に接続されている。また、インク供給路５８から４本のインク供給路支流６０Ａ〜Ｄが分岐しており、このインク流路支流６０Ａ〜Ｄは、インク供給路５８の下部から下方へ延出し、各サブユニット５０のインク供給部５８の上部に接続されている。即ち、インクは、図６（Ａ）に示すように、インクタンク５４から送られて共通のインク供給路５８を流れ、そして、各インク供給路支流６０Ａ〜Ｄに分かれて各サブユニット５０のインク供給部５８に流入する。
【０１０１】
ここで、図６（Ｃ）に示すように、メンテナンスユニット３４は、メンテナンス動作時、各サブユニット５０毎に吸引動作を行う。このため、１ヶのサブユニット５０のノズル５２からインクを吸引している間、インク供給路５８を介して、吸引動作が行われない他の３ヶのサブユニット５０に吸引圧が作用し、サブユニット５０内のインクが逆流する。そして、サブユニット５０内のインクが逆流し、サブユニット５０内がノズル５２に形成されているメニスカス（インク液面）を破壊するほどの負圧になると、ノズル５２から空気が吸い込まれ、サブユニット５０内に気泡が発生する。
【０１０２】
そこで、本実施形態では、各サブユニット５０とインク供給路支流６０Ａ〜Ｄとの接続部にバルブ１００を設け、サブユニット５０内に気泡が発生することを防止している。図７に示すように、このバルブ１００のバルブ本体６２では、インク供給路支流６０Ａ〜Ｄからインクが流入する円形状の入口６２Ａが上側に、この入口６２Ａから流入したインクがサブユニット５０へ流出する円形状の出口６２Ｂが入口６２Ａと同軸線上の下側に設けられており、入口６２Ａから出口６２Ｂにかけてテーパ状に拡径されている。
【０１０３】
また、バルブ本体６２内では、入口６２Ａよりも大径且つ出口６２Ｂよりも小径で、インク（比重が１．０１）よりも比重が小さい球体状の浮遊部材６４（比重が０．９５）が、インクに浮遊している。
【０１０４】
また、バルブ本体６２の出口６２Ｂには、網目状の開口部材６６が取付けられている。この開口部材６６の全面に、浮遊部材６４の直径よりも小径な開口が縦横に空けられており、インクは開口部材６６を通過し、浮遊部材６４は開口部材６６によって出口６２Ｂで止められる。
【０１０５】
以上の構成により、図６（Ａ）に示すように、インクをインク供給路支流６０Ａ〜Ｄからサブユニット５０へ供給する際には、インクの流れによって浮遊部材６４が出口６２Ｂ側へ移動されて入口６２Ａが開放される。この際、浮遊部材６４はインクに浮遊しているだけなので、インクの圧力損失は少ない。実際に、バルブ１００の流路抵抗を測定した結果を、図８（Ａ）の表に、バルブ１００前後の差圧と流量との関係を図８（Ｂ）のグラフに示しているが、インクが正方向に流れる時には、流路抵抗は、ほとんど皆無に等しく、バルブ１００の開放動作圧も１（ｍｍＨ２Ｏ）と非常に小さい。従って、インク滴の吐出性能を安定させることができる。
【０１０６】
また、図６（Ｂ）に示すように、サブユニット５０内全体にインクが充填されると、浮遊部材６４が浮力で上昇して入口６２Ａを閉塞する。バルブ本体６２が入口６２Ａから出口６２Ｂへテーパ状に拡径し、浮遊部材６４が球形状をしているので、バルブ１００が閉塞される際には、浮遊部材６４が、バルブ本体６２のテーパ面によって入口６２Ａへ案内され、テーパ面に密接する。これによって、浮遊部材６４で入口６２Ａを確実に閉塞することができる。
【０１０７】
このため、図６（Ｃ）に示すように、サブユニット５０で吸引動作が開始された時には、吸引動作が行われない他の３ヶのサブユニット５０のバルブ１００は既に閉塞されており、また、逆流する時のバルブ１００の流路抵抗が、４．０×１０１１（Ｎ・ｓｅｃ／ｍ５）と大きくなるので、吸引動作中にノズル５２に形成されたメニスカスを破壊するほどのインクの逆流は発生しない。即ち、吸引動作が開始されてからバルブ１００が閉塞されるまでのタイムラグが皆無なので、吸引動作時に他の３ヶのサブユニット５０での気泡の発生を防止できる。
【０１０８】
従って、吸引動作が開始されると、吸引動作を行わない他のサブユニット５０のバルブ１００が瞬時に閉塞されるので、従来と比較してインクの逆流、及び気泡の発生を格段に抑制できる。
【０１０９】
また、本実施形態においては、バルブ１００と浮遊部材６４は樹脂で形成されている。このため、バルブ１００によってサブユニット５０とインク流路支流６０Ａ〜Ｄとの間が完全に密封されているわけではないので、環境変化によるヘッドユニット３２の内圧の上昇を防止でき、ユニットの破壊やインクの漏れ出しを防止できる。
【０１１０】
次に、バルブの第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１１１】
図９に示すように、バルブ２００では、浮遊部材７０が、入口６２Ａより大径且つ出口６２Ｂより小径の円盤状となっている。また、バルブ本体７２が半径Ｒ２の円筒形状をしている。バルブ本体７２の上端中央部には、半径Ｒ１（＜Ｒ２）の入口７２Ａが形成され、入口７２Ａから半径Ｒ２の出口７２Ｂまで階段状に拡径している。
【０１１２】
ここで、図示するように、バルブ本体７２の中心からずれた浮遊部材７０によって、入口７２Ａを閉塞するためには、浮遊部材７０の直径２ｒが、入口７２Ａの直径２Ｒ１と入口７２Ａからバルブ本体７２の径方向端部までの距離（Ｒ２−Ｒ１）を合わせた長さ（２Ｒ１＋（Ｒ２−Ｒ１））より長くなければならない。
【０１１３】
即ち、下記（１）式を満たさなければならない。
【０１１４】
２ｒ＞（２Ｒ１＋（Ｒ２−Ｒ１））
∴  ｒ＞（Ｒ１＋Ｒ２）／２…（１）
そこで、本実施形態では、入口７２Ａの半径Ｒ１、出口７２Ｂの半径Ｒ２、浮遊部材７０の半径ｒが、（１）式の関係を満たすように設定されている。これによって、確実に、インクが逆流する際に、バルブ２００を閉塞することができ、気泡の発生を防止できる。
【０１１５】
次に、バルブの第３実施形態について説明する。なお、第１、第２実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１１６】
図１０に示すように、バルブ３００では、入口７２Ａから半径Ｒ２の出口７２Ｂまで階段状に拡径したバルブ本体７２の中で、半径ｒの球形状の浮遊部材６４が浮遊している。
【０１１７】
ここで、実線で示すように、バルブ本体７２の中心からずれて浮上した浮遊部材６４を入口７２Ａの中心へ移動させて入口７２Ａを閉塞するためには、浮遊部材６４の半径ｒが、入口７２Ａの周縁部からバルブ本体７２の径方向端部までの距離（Ｒ２−Ｒ１）より長くなければならない。即ち、下記（２）式を満たさなければならない。
【０１１８】
ｒ＞（Ｒ２−Ｒ１）…（２）
そこで、本実施形態では、入口７２Ａの半径Ｒ１、出口７２Ｂの半径Ｒ２、浮遊部材７０の半径ｒが、（２）式の関係を満たすように設定されている。これによって、確実に、インクが逆流する際に、バルブ３００を閉塞することができ、気泡の発生を防止できる。
【０１１９】
次に、バルブの第４実施形態について説明する。なお、第１乃至第３実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１２０】
図１１に示すように、バルブ４００では、矩形状の入口７６Ａから矩形状の出口７６Ｂまで拡径した角錐形状のバルブ本体７６の中で、インクより比重が小さい角錐形状の浮遊部材７８が浮遊している。バルブ本体７６の出口７６Ｂには、矩形状の開口部材８０が設けられており、浮遊部材７８の出口７６Ｂからの流出が防止されている。
【０１２１】
ここで、浮遊部材７８の拡径側は入口７６Ａよりも面積が大きく、浮遊部材７８の縮径側は入口７６Ａよりも面積が小さくなっており、縮径側端部が入口７６Ａから上方に突出している。また、浮遊部材７８の高さＰｈは、バルブ本体７６の高さ（入口７６Ａから流出防止部材までの距離）Ｔｈより高くなっており、浮遊部材７８がバルブ本体７６内で高さ方向に回転不能となっている。また、浮遊部材７８の断面形状は、入口７６Ａの断面形状と相似の関係になっており、浮遊部材７８が入口７６Ａに嵌合可能となっている。
【０１２２】
即ち、サブユニット５０内全体にインクが充填されると、浮遊部材７８が浮力で上昇して入口７６Ａを閉塞する。このため、サブユニット５０で吸引動作が開始された時には、既に、吸引動作が行われない他の３ヶのサブユニット５０のバルブ４００は閉塞されており、インクの逆流が殆ど発生しない。即ち、吸引動作が開始されてからバルブ４００が閉塞されるまでのタイムラグが皆無なので、吸引動作時に他の３ヶのサブユニット５０での気泡の発生を防止できる。
【０１２３】
次に、バルブの第５実施形態について説明する。なお、第１乃至第４実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１２４】
図１２に示すように、バルブ５００は、上下に延出する入力管８２と水平方向に延出する出力管８４を接続している。バルブ本体８６は、入口８６Ａから底面８６Ｂへかけて拡径しており、このバルブ本体８６の側壁に出口８６Ｃが設けられ、この出口８６Ｃに出力管８４が接続されている。
【０１２５】
本実施形態においては、接続部断面形状は矩形をなしており、断面の高さ、または／および幅は、浮遊部材６４の半径ｒより小さい。つまり、出力管８４と出口８６Ｃとの接続部の形状は、浮遊部材６４の断面形状とは非相似形であり、また、浮遊部材６４が引っ掛るような形状になっている。このため、浮遊部材６４は出力管８４を閉塞することなく、また、インクが出力管８４からサブユニット５０に流れる場合、浮遊部材６４はバルブ本体８６の底面８６Ｂ及び出口８６Ｃで受け止められ、出力管８４へ流出しない。
【０１２６】
次に、バルブの第６実施形態について説明する。なお、第１乃至第５実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１２７】
図１３に示すように、バルブ６００は、上下に延出する入力管８２と水平方向に延出する出力管８８を接続している。バルブ本体９０は、入口９０Ａから出口９０Ｂへかけて拡径している。出力管８８は、上面８８Ａに出口９０Ｂが接続された断面矩形状の管路で、底面８８Ａには、出口９０Ｂの径方向の中央部へ突出する突起状部材９２が立設されている。
【０１２８】
この突起状部材９２から出口９０Ｂの周縁部までの距離ｒ´は、浮遊部材の半径ｒよりも小さくなっており、浮遊部材６４が出口９０Ｂから出力管８８へ流出できないようになっている。
【０１２９】
次に、バルブの第７実施形態について説明する。なお、第１乃至第６実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１３０】
図１４に示すように、バルブ７００は、第１実施形態のバルブ１００と同様、バルブ本体６２、浮遊部材６４、開口部材６６を備えている。また、バルブ７００は、バルブ本体６２の入口６２Ａとインク供給路支流６０Ａ〜Ｄとの間に配設され、これらを接続する接続部１０２、開口部材６６上に配設された浮遊部材受け１０４を備えている。
【０１３１】
接続部１０２は、円柱状の管体で、内周面に整流部材１０２Ａが形成されている。この整流部材１０２Ａは、軸方向に対して傾斜した複数のリブが周方向に並んだ構成になっている。また、浮遊部材受け１０４は、開口部材６６上の中央部に配設された、入口６２Ａ側から出口６２Ｂ側へかけて次第に拡径する円錐状の部材である。このため、出口６２Ｂ側へ移動した浮遊部材６４は、浮遊部材受け１０４の傾斜面を滑り落ちて、出口６２Ｂの径方向の外側へ寄る。
【０１３２】
以上の構成により、サブユニット５０からインクを吸引する際等、インク供給路支流６０Ａ〜Ｄからサブユニット５０へインクが大量に流れる際には、整流部材１０２Ａの働きによってバルブ本体６２内におけるインクの流れが渦流となる。これによって、出口６２Ｂの径方向の外側へ寄った浮遊部材６４に、浮遊部材受け１０４回りの回動力が作用し、浮遊部材６４が回転しながら浮遊部材１０４回りに回動する。
【０１３３】
ここで、サブユニット５０からインクを吸引する際に、インク供給路支流６０Ａ〜Ｄからバルブ本体６２内に気泡が流れてきた場合、浮遊部材６４に気泡が付着する。そして、浮遊部材６４に付着した気泡をそのまま放置すると、気泡はいつまでもバルブ本体６２内に停留するわけではなく、最終的にはバルブ本体６２からサブユニット５０へ流れてしまう。これによって、ヘッドユニット３２の不吐出が発生する。
【０１３４】
しかし、本実施形態では、サブユニット５０からインクを吸引する際、浮遊部材６４が回転しながら浮遊部材受け１０４の回りを回動するので、浮遊部材６４に付着した気泡が浮遊部材６４から剥離し易くなる。そして、浮遊部材６４から剥離した気泡は、インクの流れに乗ってバルブ本体６４からサブユニット５０へ排出される。また、バルブ本体６２内のインクの流れが渦流になることで、バルブ本体６２の内壁に付着した気泡もバルブ本体６２の内壁から剥離し易くなる。そして、バルブ本体６２の内壁から剥離した気泡も、インクの流れに乗ってバルブ本体６４からサブユニット５０へ排出される。
【０１３５】
以上のことから、サブユニット５０からインクを吸引する際にバルブ本体６２に残留する気泡の量を抑制できるので、サブユニット５０からインクを吸引した後のヘッドユニット３２のインク滴の吐出の安定性が向上する。
【０１３６】
次に、バルブの第８実施形態について説明する。なお、第１乃至第７実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１３７】
図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、バルブ８００は、第５実施形態のバルブ５００と同様、バルブ本体８６、浮遊部材６４を備えている。また、バルブ８００は、２本の出力管８４、浮遊部材受け１０６を備えている。バルブ本体８６の側壁の底側には２つの出口８６Ｃが設けられ、各出口８６Ｃに各出力管８４が接続されている。２つの出口８６Ｃ及び２本の出力管８４は、バルブ本体８６の円形状の底面８６Ｂの中心に対して対称に配置されている。
【０１３８】
また、浮遊部材受け１０６は、バルブ本体８６の底面８６Ｂに立設された複数（例えば、図示するように８枚）のリブ１０６Ａで構成されている。図１５（Ａ）に示すように、各リブ１０６Ａは、底面８６Ｂの中央部から径方向外側へ下り勾配で傾斜している。このため、底面８６Ｂ側へ移動した浮遊部材６４は、リブ１０６Ａの傾斜面を滑り落ちて底面８６Ｂの径方向の外側へ寄る。また、図１５（Ｂ）に示すように、浮遊部材受け１０６は、複数の円弧状のリブ１０６Ａが周方向に配列された風車状の構成になっている。
【０１３９】
以上の構成により、サブユニット５０からインクを吸引する際等、インク供給路支流６０Ａ〜Ｄからサブユニット５０へインクが大量に流れる際には、リブ１０６Ａの働きによってバルブ本体８６内におけるインクの流れが渦流となる。これによって、リブ１０６Ａの斜面、バルブ本体８６の側壁によって受け止められた浮遊部材６４に、底面８６Ｂの中央部回りの回動力が作用し、浮遊部材６４が回転しながら底面８６Ｂの中央部回りに回動する。
【０１４０】
従って、サブユニット５０からインクを吸引する際、浮遊部材６４及びバルブ本体８６の内壁に付着した気泡がそれぞれ浮遊部材６４から、バルブ本体８６の内壁から剥離し易くなるので、バルブ本体８６に残留する気泡の量を抑制でき、サブユニット５０からインクを吸引した後のヘッドユニット３２のインク滴の吐出の安定性が向上する。
【０１４１】
次に、バルブの第９実施形態について説明する。なお、第１乃至第８実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１４２】
図１６に示すように、バルブ９００は、第１実施形態のバルブ１００と同様、バルブ本体６２、浮遊部材６４、開口部材６６を備えている。また、バルブ９００は、インク供給路支流６０Ａ〜Ｄの軸方向一端部に設けられ、バルブ本体６２の入口６２Ａに接続される接続部１０８を備えている。
【０１４３】
接続部１０８は、円柱状の管体で、インク供給路支流６０Ａ〜Ｄの軸方向及びバルブ本体６２の軸方向に対して傾斜している。このため、バルブ本体６２内でのインクの流速分布が、バルブ本体６２の軸心に対して非対称になり、浮遊部材６４に作用するインクの流圧が浮遊部材６４の中心に対して非対称になるので、浮遊部材６４が水平軸回りに回転する。
【０１４４】
従って、サブユニット５０からインクを吸引する際、浮遊部材６４に付着した気泡が浮遊部材６４から剥離し易くなるので、バルブ本体６２に残留する気泡の量を抑制でき、サブユニット５０からインクを吸引した後のヘッドユニット３２のインクの吐出の安定性が向上する。
【０１４５】
次に、バルブの第１０実施形態について説明する。なお、第１乃至第９実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１４６】
図１７に示すように、バルブ１０００は、第１実施形態のバルブ１００と同様、浮遊部材６４、開口部材６６を備えている。また、バルブ１０００は、浮遊部材６４、開口部材６６を収容し、インク供給路支流６０Ａ〜Ｄとサブユニット５０とを接続するバルブ本体１１０を備えている。
【０１４７】
バルブ本体１１０では、インク供給路支流６０Ａ〜Ｄからインクが流入する円形状の入口１１０Ａが上側に、この入口１１０Ａから流入したインクがサブユニット５０へ流出する円形状の出口１１０Ｂが入口１１０Ａの下側に設けられており、入口１１０Ａから出口１１０Ｂにかけてテーパ状に拡径されている。
【０１４８】
また、バルブ本体１１０内では、入口１１０Ａよりも大径且つ出口１１０Ｂよりも小径で、インク（比重が１．０１）よりも比重が小さい球体状の浮遊部材６４（比重が０．９５）が、インクに浮遊している。また、バルブ本体１１０の出口１１０Ｂには、開口部材６６が取付けられている。
【０１４９】
ここで、入口１１０Ａの中心は、出口１１０Ｂの中心に対して径方向へオフセットされており、バルブ本体１１０のテーパ部は、バルブ本体１１０の中心軸に対して非対称になっている。
【０１５０】
このため、バルブ本体１１０内でのインクの流速分布が、バルブ本体１１０の中心軸に対して非対称になり、浮遊部材６４に作用するインクの流圧が浮遊部材６４の中心に対して非対称になるので、浮遊部材６４が水平軸回りに回転する。
【０１５１】
従って、サブユニット５０からインクを吸引する際、浮遊部材６４及びバルブ本体１１０の内壁に付着した気泡がそれぞれ浮遊部材６４から、バルブ本体１１０の内壁から剥離し易くなるので、バルブ本体１１０に残留する気泡の量を抑制でき、サブユニット５０からインクを吸引した後のヘッドユニット３２のインクの吐出の安定性が向上する。
【０１５２】
なお、第１乃至第１０実施形態では、インクジェット記録装置を例に取って本発明を説明したが、これに限らず、本発明のバルブは、上下方向に延出する液体流路を備える他の装置にも適用可能である。
【０１５３】
また、バルブ本体と浮遊部材との密着性を上げ、逆流時の抵抗を高くするために、バルブ本体および／または浮遊部材を、弾性を有する部材で構成することも可能である。
【０１５４】
また、実施形態１、３、５、６〜１０においては、浮遊部材６４として球形状の部材の例を示したが、浮遊部材６４の形状はこれに限らず、断面形状として、バルブ入口と相似な円形断面を持つもの（円錐形状など）であれば浮遊部材として用いることが可能である。
【０１５５】
また、本発明のバルブは、鉛直方向に向けて設置されている必要はなく、浮遊部材６４が浮力により上昇し、常に入口を塞ぐ状態になれる程度までは、傾けて設置することも可能である。例えば、実施形態１においては、テーパ面が略水平になるまでは傾けて設置することも可能である。
【０１５６】
また、本発明の液滴吐出ユニットは、インクジェット記録ヘッドユニットに限らず、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う電気実装用のバンプの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴吐出ユニット一般に対して、適用可能である。
【０１５７】
さらに、本発明の液滴吐出ユニット及び画像形成装置において画像記録の対象となる「記録媒体」には、液滴吐出ユニットが液滴を吐出する対象物であれば広く含まれる。したがって、記録媒体には、記録用紙やＯＨＰシートなどが含まれるのはもちろんであるが、これら以外にも、たとえば、配線パターン等が形成される基板などが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の実施形態のインクジェット記録装置の概略を示す図である。
【図２】本発明の実施形態のインクジェット記録装置の概略を示す図である。
【図３】本発明の実施形態のインクジェット記録装置の印字部の概略を示す図である。
【図４】本発明の実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットを示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットを示す斜視図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットを示す側面図である。
【図７】本発明の第１実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットのバルブを示す斜視図である。
【図８】（Ａ）は、本発明の実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットのバルブをインクが通過する際の流路抵抗を示す表で、（Ｂ）は、バルブ前後の差圧と流量との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットのバルブを示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットのバルブを示す斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットのバルブを示す斜視図である。
【図１２】本発明の第５実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットのバルブを示す斜視図である。
【図１３】本発明の第６実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットのバルブを示す斜視図である。
【図１４】本発明の第７実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットのバルブを示す斜視図である。
【図１５】本発明の第８実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットのバルブを示す（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図１６】本発明の第９実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットのバルブを示す斜視図である。
【図１７】本発明の第１０実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットのバルブを示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１０            インクジェット記録装置（画像形成装置）
３２        インクジェット記録ヘッドユニット（液滴吐出ユニット）
５０        インクジェット記録ヘッドサブユニット（液滴吐出サブユニット）
５２        ノズル
５８        インク供給路（液体供給路）
６０Ａ〜Ｄ  インク供給路支流（液体供給路、液体流路）
６２        バルブ本体
６２Ａ      入口
６２Ｂ      出口
６４        浮遊部材
６６        開口部材（流出防止部材）
７０        浮遊部材
７２        バルブ本体
７２Ａ      入口
７２Ｂ      出口
７６        バルブ本体
７６Ａ      入口
７６Ｂ      出口
７８        浮遊部材
８０        開口部材（流出防止部材）
８２        入力管（液体供給路、液体流路）
８６        バルブ本体
８６Ａ      入口
８６Ｃ      出口
９０        バルブ本体
９０Ａ      入口
９０Ｂ      出口
９２        突起状部材（流出防止部材）
１００      バルブ
１０２Ａ    整流部材（整流手段）
１０４      浮遊部材受け（整流手段、突起状部材）
１０６      浮遊部材受け（整流手段、整流部材）
１０８      接続部（液体流路）
１１０      バルブ本体
１１０Ａ    入口
１１０Ｂ    出口
２００      バルブ
３００      バルブ
４００      バルブ
５００      バルブ
６００      バルブ
７００      バルブ
８００      バルブ
９００      バルブ
１０００    バルブ
Ｐ          用紙（記録媒体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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