(57)【要約】【課題】記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったインクを、インク室から該記録ヘッド部へ良好に供給し得る流体供給弁を提供すること。【解決手段】中央に流体供給路を有する、弾性材料からなるディスク状弁体が、上記流体供給路に対応するように配置された固定弁座に接離することにより、該流体供給路を開閉する流体供給弁において、前記ディスク状弁体が流体供給路シール部の辺部と周縁部との間に撓みを有し、流体供給路が閉じた状態での該流体供給路シール部の辺部から周端部までの直線距離aと該撓みの垂直方向の長さbの比率ａ／ｂが０．０１５〜０．３５であることを特徴とする流体供給弁である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に流体供給路を有する、弾性材料からなるディスク状弁体が上記流体供給路を開閉する流体供給弁であって、前記ディスク状弁体が流体供給路シール部の辺部と周縁部との間に撓みを有し、流体供給路が閉じた状態での該流体供給路シール部の辺部から周端部までの直線距離ｂと該撓みの垂直方向の長さａの比率ａ／ｂが０．０１５〜０．３５であることを特徴とする流体供給弁。
【請求項２】
流体を供給する際の流体供給路シール部の変位ｓ（ｍｍ）、前記直線距離b、及び前記ディスク状弁体の流体供給路シール部の辺部から周端部までの長さＬが以下の関係を有する請求項１に記載の流体供給弁。
【数１】
2009023290.tif 000005
【請求項３】
前記撓みの方向が流体供給路と反対側の方向である請求項１又は２に記載の流体供給弁。
【請求項４】
前記ディスク状弁体の厚さが０．２〜１．２ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の流体供給弁。
【請求項５】
前記ディスク状弁体が流体供給路シール部の辺部と周縁部との間に屈曲部を有さない請求項１〜４のいずれかに記載の流体供給弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体供給弁に関し、さらに詳しくは、特にインクジェット記録装置において、記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったインクをインク室から該記録ヘッド部へ良好に供給するためのインクタンク弁として好適な流体供給弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置においては、インクが充填されるインク室と、記録ヘッド部にインクを供給するインク供給部とを有するインクタンクが装着されている。そして、このインクタンクの形式としては、例えばキャリッジに対し固定的に取付けられた記録ヘッドに、装置内をはい回されたチューブを介してインクを供給するように構成され、装置に対して着脱自在なもの、あるいは記録ヘッドと一体的に構成され、キャリッジに対して着脱自在なものなどがある。前者のインクタンクにおいては、記録ヘッドに対して水頭差を設けることでインクを供給する形態をとっており、一方、後者においては、インクタンク側に負圧発生源を備えることで、記録ヘッドにインクを供給する形態をとっている。近年、装置の小型化やメンテナンスの容易性などの面から、後者の形態のインクタンクを採用する装置が多く提案されている。このようなインクタンクには、記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったインクを良好に供給できるとともに、非記録時においては吐出口からのインクの洩れなどがないことが要求される。
【０００３】
このような要求を満たすインクタンクとして、インク室とインク供給部とを分割する位置に設け、かつ該インク室とインク供給部との圧力差によりインクが移動し、インク室に充填されたインクを記録ヘッド部に供給するインクタンク弁の使用が試みられている。このようなインクタンク弁を装着することにより、記録ヘッドとの間の微小な差圧に確実に応動し、かつキャリッジの移動によるインクの揺動に左右されることなく、記録ヘッドとの間で印字に適した負圧を維持して記録ヘッドに確実にインクを供給でき、さらには温度変化によるインク供給口からのインクの漏洩や、記録ヘッドからのインクの漏洩を防止することができる。インク室とインク供給部とを分割する位置に設けられるインクタンク弁の構造としては、様々なものが提案されており、例えば図１及び図２に示すよう構造のものを挙げることができる。
【０００４】
図１は、インクタンク弁の一例を示す断面図であり、図２は、このインクタンク弁に用いられるディスク状弁体の一例を示す部分断面図である。インクタンク弁Ｃは、インク室Ａとインク供給部Ｂとを分割する位置に設けられており、このインクタンク弁Ｃに用いられる弁体１は、中央にインク供給路３を有し、周縁部がポリプロピレンなどの硬質材料２で補強固定されたディスク状弾性材料から構成されている。このディスク状の弁体１は、バネ６を備えた可動支持体５によって支持され、未記録時には固定弁座４に当接し、インクタンク弁Ｃが閉じた状態となっている。記録時には、インク供給部Ｂのインクが記録ヘッド部に供給されるため、インク供給部Ｂ内のインクが減少して負圧がかかる。その結果、可動支持体５が、バネ６が圧縮される方向に移動することにより、ディスク状弁体１は固定弁座４から離れ、インクタンク弁Ｃが開かれた状態となり、インク室Ａのインクがインク供給路３を通って、インク供給部Ｂへ供給される。これにより、インク供給部Ｂの負圧が解消されると、弁体１は可動支持体５によって、再び固定弁座４に当接し、インク供給部Ｂへのインクの供給が停止する。このような構造のインクタンク弁においては、記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったインクを良好に供給しうることが重要であり、そのためにはインクタンク弁に用いられるディスク状弁体が変形した際の反力が小さいことが望ましい。
しかしながら、従来のインクタンク弁に用いられるディスク状弁体は、通常、図２に示す構造を有する厚さが０．４ｍｍ程度のものであって、変形した際の反力は必ずしも小さくなく、インクの供給が、記録ヘッドから吐出されるインク量に対し、充分に追従できないことがあるなどの問題があった。
【０００５】
上記問題点を解決するために、ディスク状弁体の流体供給路と周縁部との間に、半径方向に少なくとも一つの屈曲部を設けたディスク状弁体が提案されている（特許文献１参照）。このディスク状弁体を用いることで、記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったインクを、インク室から該記録ヘッド部へ良好に供給することができる。
また、ディスク状弁体の流体供給路と周縁部との間のリング状中間部の厚さを半径方向に不均一とした流体供給弁が提案されている（特許文献２参照）。このディスク状弁体においても、上記と同様の効果が得られる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２３４８号公報
【特許文献２】特開２０００−２３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示される流体供給弁は上述の効果は認められるものの、ディスク状弁体を製造するのが容易ではないという問題点がある。すなわち、特許文献１に開示されるディスク状弁体は、屈曲部を有することを特徴とするが、通常用いられる射出成形法において、屈曲部分が型からはずれにくいなどのハンドリング性において不十分な面がある。また、特許文献２に開示される流体供給弁についても、上述の効果は認められるものの、厚さの薄い部分において破れが生じる場合があって、やはりハンドリング性に難がある。
本発明は、上記問題点に鑑み、ディスク状弁体に屈曲部を設けたり、厚さの薄い部分を設けることなく、記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったインクを、インク室から該記録ヘッド部へ良好に供給し得る流体供給弁を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ディスク状弁体にある一定範囲の撓みを持たせることで、上記問題を解決し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、中央に流体供給路を有する、弾性材料からなるディスク状弁体が上記流体供給路を開閉する流体供給弁であって、前記ディスク状弁体が流体供給路シール部の辺部と周縁部との間に撓みを有し、流体供給路が閉じた状態での該流体供給路シール部の辺部から周端部までの直線距離ｂと該撓みの垂直方向の長さａの比率ａ／ｂが０．０１５〜０．３５であることを特徴とする流体供給弁を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったインクを、インク室から該記録ヘッド部へ良好に供給し得る流体供給弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の流体供給弁は、図３に示すように、中央に流体供給路１４を有し、ディスク状弁体１１が該流体供給路１４を開閉する構造を有している。そして、上記ディスク状弁体１１は、弾性材料から構成されており、かつ周縁部が硬質材料１３で補強固定されている。以下、図３及び図４を用いて、本発明の流体供給弁について詳細に説明する。
【００１１】
本発明に係る流体供給弁１０は、図３（閉止状態）に示すように、インク室Ａとインク供給部Ｂとを分割する位置に配設されるものであり、その作用機構は以下のとおりである。すなわち、ディスク状弁体１１は、バネ１５によって圧力を受け、未記録時には、流体供給シール部１２によって、中央の流体供給路１４を閉じた状態にする。記録時には、インク供給部Ｂのインクが記録ヘッド部（ノズル側Ｄ）に供給されるため（流体の流れ方向１８）、インク供給部Ｂ内のインクが減少して負圧がかかる（圧力方向１９）。その結果、ディスク状弁体１１が、バネ１５が圧縮される方向に移動する。このことにより、図４に示すように、流体供給路１４が開かれた状態となって、インク室Ａのインクが流体供給路１４を通って、インク供給部Ｂへ供給される（流体の流れ方向１８）。これにより、インク供給部Ｂの負圧が解消され、ディスク状弁体１１は、バネ１５の圧力によって流体供給路１４を閉じる。
【００１２】
本発明におけるディスク状弁体１１の厚さは、通常０．２〜１．２ｍｍの範囲が好ましい。０．２ｍｍ以上であると強度が十分であり破れることがない。一方、１．２ｍｍ以下であると剛性が強すぎず、反力が強すぎることがなく適当である。以上の観点から、ディスク状弁体の厚さは０．２〜０．４ｍｍの範囲がさらに好ましい。
また、このディスク状弁体の大きさ、すなわち直径については特に制限はなく、種々の状況に応じて適宜選定されるが、一般的には１０〜３０ｍｍ程度である。
なお、中央に設けられている流体（インク）供給路１４の直径は、通常０．５〜２ｍｍの範囲である。
【００１３】
本発明においては、このディスク状弁体は、変形時の反力を小さくするために、前記ディスク状弁体が流体供給路シール部の辺部と周縁部との間に特定の範囲の撓みを有することを特徴とする。以下、図５を用いて詳細に説明する。
図５は、本発明に係るディスク状弁体１１を示す模式図である。本発明のディスク状弁体１１はインク（流体）供給路１４をシールする部分である流体供給路シール部１２を有する。流体供給路が閉じた状態での、流体供給路シール部１２の辺部１６からディスク状弁体１１の周端部１７までの直線距離をｂとし、図５に示すような撓みの垂直方向の長さをａとしたときに、ａとｂの比率ａ／ｂが０．０１５〜０．３５であることを特徴とする。
ａ／ｂの比率が０．０１５未満であると、ディスク状弁体１１が、インク供給部Ｂの負圧によって、バネ１５が圧縮される方向に移動するに際し、すなわち、ディスク状弁体１１が変形するに際し、ディスク状弁体１１に引張力が働き、流体供給路１４が完全には開口せず、十分にインクが供給されない場合がある。一方、ａ／ｂの比率が０．３５を超えると、インク供給部Ｂの負圧が解消され、バネ１５の圧力によって流体供給路１４を閉じるに際し、ディスク状弁体１１に圧縮力が働き、バネによる閉止が確実に行われず、液漏れの原因になったり、印字がスムーズにできない場合などが生じる。
【００１４】
前記撓みの方向としては、図５に示すように、流体供給路１４と反対側の方向に撓んでいてもよいし、図６に示すように、流体供給路１４と同じ側の方向に撓んでいてもよいが、インクの吐出量の制御を容易にする点から、図５に示すような、流体供給路１４と反対側の方向（インク供給部Ｂ側）であることが好ましい。すなわち、撓ませる方向が流体供給路と同じ側（図６）であると、インク供給部Ｂ内のインクが減少して負圧がかかった際に、ディスク状弁体が一旦上向きに凸形状をなし、その後にディスク状弁体１１が、バネ１５が圧縮される方向に移動する。従って、インク供給部Ｂに容積変化が生じ、これが原因で流体が吐出される恐れがある。一方、流体供給路１４と反対側の方向（図５）の場合にはこのような懸念がない。
【００１５】
また、本発明に係るディスク状弁体１１は、図４に示すように、流体を供給する際の流体供給路シール部１２の変位ｓ（ｍｍ）、流体供給路が閉じた状態（図３）での、流体供給路シール部１２の辺部１６からディスク状弁体１１の周端部１７までの直線距離ｂ、及びディスク状弁体１１の流体供給路シール部１２の辺部１６から周端部１７までの長さＬが以下の関係を有することが好ましい。Ｌ値がこの範囲であると、反力が発生しないか、又は発生したとしても極めて小さいため、インクの供給が安定化し、記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったインクを、インク室から記録ヘッド部へ良好に供給することが可能となる。なお、流体供給路シール部の変位ｓ（ｍｍ）は、図４におけるバネ１５の収縮変位（ｍｍ）に等しい。
【００１６】
【数１】
2009023290.tif 000003
【００１７】
また、本発明にかかるディスク状弁体１１は、流体供給路シール部の辺部１６と周縁部１７との間に屈曲部を有さないことが好ましい。ディスク状弁体１１を、射出成形法などによって製造するに際し、型からはずれにくい等の不具合がなく、ハンドリング性が良好となる。
【００１８】
本発明の流体供給弁におけるディスク状弁体は弾性材料から構成されており、この弾性材料としては、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つと、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つからなる共重合体の熱可塑性エラストマーを含有するものが用いられる。前記熱可塑性エラストマーとしては、例えば、
（Ａ）ポリブタジエンとブタジエン−スチレンランダム共重合体とのブロック共重合体を水添して得られる結晶性ポリエチレンとエチレン／ブチレン−スチレンランダム共重合体とのブロック共重合体、
（Ｂ）ポリブタジエンとポリスチレンとのブロック共重合体、及びポリイソプレンとポリスチレンとのブロック共重合体、あるいは、ポリブタジエン又はエチレン−ブタジエンランダム共重合体とポリスチレンとのブロック共重合体を水添して得られる、例えば、結晶性ポリエチレンとポリスチレンとのジブロック共重合体、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンのトリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレンのトリブロック共重合（ＳＥＰＳ）など、中でも、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体又はスチレン−エチレン／プロピレン−スチレンブロック共重合体、などを挙げることができる。
【００１９】
これらの中で、特に（Ｂ）に挙げられた、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つと、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つからなるブロック共重合体を水添して得られる水添ブロック共重合体であって、その数平均分子量が３０，０００以上であるものが、耐久性の点で好ましい。またその数平均分子量の上限としては特に制限はないが、通常は４００，０００程度である。すなわち、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つ（１セグメント）と、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つからなるブロック共重合体を水添して得られるものが好ましいが、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも二つと、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つとを有するブロック共重合体（例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体等）を水添して得られる水添ブロック共重合体が更に好ましい。
【００２０】
本発明に係るディスク状弁体に用いられる弾性材料においては、前記熱可塑性エラストマーを低硬度化する目的で、所望により軟化剤を配合することができる。この軟化剤としては特に制限はなく、従来プラスチックやゴムの軟化剤として慣用されているものの中から、任意のものを選択して用いることができる。また、該弾性材料において、それを構成する高分子有機材料は、三次元連続の網状骨格構造を有することが好ましく、形成される三次元連続の網状骨格構造は、その骨格の平均径が５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、セル（網目）の平均径は、５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下であり、高分子有機材料の体積分率を〔高分子有機材料の体積／（高分子有機材料の体積＋軟化剤の体積）〕×１００（％）と定義したとき、高分子有機材料の体積分率が５０％以下、特に３３％以下であるのが好ましい。
【００２１】
また、本発明で使用する弾性材料は、諸特性の改良のため、公知の樹脂成分や各種添加剤を併用することができる。樹脂成分としては、例えば、ポリフェニレンエーテル樹脂，ポリオレフィン樹脂，ポリスチレン樹脂などを単独使用あるいは併用することができる。これらを添加することにより本発明に係る弾性材料の圧縮永久歪，加工性，耐熱性の向上などを図ることができる。
【００２２】
また、添加剤としては、例えば難燃剤，抗菌剤，光安定剤，紫外線吸収剤，酸化防止剤，無機や有機フィラー，着色剤，シリコーンオイルなどが挙げられる。
本発明で用いるディスク状弁体は、周縁部が硬質材料で補強固定されており、該硬質材料としては特に制限はないが、ポリプロピレン樹脂などのプラスチックが好ましく用いられる。この場合、例えば基材となるプラスチックを金型内に溶融射出成形し、次いでその上に前記弾性材料を溶融射出成形してプラスチック成形物の表面に、該弾性材料を積層して一体化させる二色成形法を採用することができる。あるいは、まず、プラスチックを金型内に溶融射出成形したのち、その成形物を他の金型にインサートし、その表面に、弾性材料を溶融射出成形して、プラスチック成形物の表面に、該弾性材料を積層して一体化させるインサート成形法を採用することができる。
【００２３】
撓みを有する本発明に係るディスク状弁体の製造方法としては特に制限はないが、例えば、所望の撓みの形状を有する金型を作製しておき、この金型を用いた射出成形により製造することができる。この方法を用いる場合には、撓みを形成するための金型のピンにブラスト処理を施すことが好ましい。この処理により、金型の開閉時に樹脂が金型にとられることによる変形を防ぐことができ、所望の撓み量を有するディスク状弁体を容易に製造することができる。
【実施例】
【００２４】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
＜反力の測定方法＞
図７は、ディスク状弁体の反力を測定するための装置の概略図であって、まず、高精度荷重計２１の上にサンプルのディスク状弁体１１を載置する。次いで、高精度変位測定機に取り付けたプローブ２２を下ろしてきて、荷重計２１が０からプラスになり始める点を、変位の０点とする。次に、プローブ２２でディスク状弁体１１に所定の変位を与え、その際の荷重を測定し、反力とする。
【００２５】
調製例１
以下のようにして、ディスク状弁体作製用の弾性材料を調製した。すなわち、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレンのトリブロック共重合（ＳＥＰＳ）（数平均分子量１０万，溶解度パラメーター（ＳＰ値）８．５）１００重量部，パラフィン系オイル〔出光興産（株）製，商品名：ＰＷ３８０〕（数平均分子量７５０，ＳＰ値7.８）１５０重量部及びポリプロピレン樹脂１３重量部を充分に混練して弾性材料を調製した。このもののＪＩＳ Ｋ６３０１（Ａ型）に準拠して測定した硬度は２０であった。
【００２６】
実施例１
調製例１で得られた弾性材料を用い、図５に示す断面形状を有する、中央に流体供給路が設けられた厚さ０．４ｍｍで均一なディスク状弁体を作製した。このディスク状弁体の、撓みの垂直方向の長さａは０．２ｍｍ、流体供給路が閉じた状態での該流体供給路シール部の辺部から周端部までの直線距離ｂが２．３５ｍｍ、ディスク状弁体の流体供給路シール部の辺部から周端部までの長さＬが２．３６ｍｍであった。この弁体について、変位が０．２ｍｍの場合の反力を求めた。結果を第１表に示す。
【００２７】
比較例１
撓みを有さないこと以外は実施例１と同様にして、ディスク状弁体を作製した。すなわち、ディスク状弁体の、ａ＝０ｍｍ、及びｂ＝Ｌ＝２．３５ｍｍとした。実施例１と同様にして評価した結果を第１表に示す。
【００２８】
【表１】
2009023290.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、優れた機能を有する流体供給弁を提供することができ、特に、記録時に記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったインクを、インク室から記録ヘッド部へ良好に供給し得るインクジェットプリンターに最適な流体供給弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】インクタンク弁の一例を示す断面図である。
【図２】インクタンク弁に用いられるディスク状弁体の一例を示す部分断面図である。
【図３】本発明の流体供給弁の閉止時を示す断面図である。
【図４】本発明の流体供給弁の開口時を示す断面図である。
【図５】本発明にかかるディスク状弁体の一例を示す断面図である。
【図６】本発明にかかるディスク状弁体の他の一例を示す断面図である。
【図７】ディスク状弁体の反力を測定するための装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１．ディスク状弁体
２．硬質材料
３．流体供給路
４．固定弁座
５．可動支持体
６．バネ
１０．流体供給弁
１１．ディスク状弁体
１２．流体供給路シール部
１３．硬質材料
１４．流体供給路
１５．バネ
１６．流体供給路シール部の辺部
１７．周端部
１８．流体の流れ方向
１９．圧力方向
２１．高精度荷重計
２２．プローブ
Ａ．インク室
Ｂ．インク供給部
Ｃ．インクタンク弁
Ｄ．ノズル側
【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】
2009023290.tif 000010
【図６】
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【図７】
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