弁構造体
【課題】フロート弁構造体の組み立て時に発生するフロートシール部材の変形を抑えて、フロート弁のシール性を向上させる。
【解決手段】フロートシール部材７０は、周辺部に貫通穴７５を中心に周状に形成された規制部７９と、規制部７９から貫通穴７５の縁へ延びるように形成された薄肉のフロートシールリブ７６とを有し、規制部７９は上部流路部材７３と下部流路部材７４に挟まれることで位置が規制される。規制部７９の、流路部材７４に対向する部分の面は平面部８１に、規制部７９の、流路部材７３に対向する部分の面は平面部８２になっており、フロートシールリブ７６は平面部８１の側より延びている。さらに、流路部材７４の、平面部８１に対応する部分の面は平面部８３とされ、流路部材７３の、平面部８２に対応する部分の面に突起部８０が形成されている。
【解決手段】フロートシール部材７０は、周辺部に貫通穴７５を中心に周状に形成された規制部７９と、規制部７９から貫通穴７５の縁へ延びるように形成された薄肉のフロートシールリブ７６とを有し、規制部７９は上部流路部材７３と下部流路部材７４に挟まれることで位置が規制される。規制部７９の、流路部材７４に対向する部分の面は平面部８１に、規制部７９の、流路部材７３に対向する部分の面は平面部８２になっており、フロートシールリブ７６は平面部８１の側より延びている。さらに、流路部材７４の、平面部８１に対応する部分の面は平面部８３とされ、流路部材７３の、平面部８２に対応する部分の面に突起部８０が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置のインク供給系などの流体制御に用いられる、フロート部材を備えた弁構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なインクジェット記録装置は、吐出口（ノズル）からインクを吐出するインクジェット記録ヘッドと、これを搭載するキャリッジを移動駆動する手段と、被記録媒体を搬送する手段と、これらを制御するための制御手段とを備えている。このように、キャリッジを移動させながら記録動作を行うものはシリアルスキャン型と呼ばれている。また、インクジェット記録ヘッドを移動させずに被記録媒体の搬送のみで記録動作を行うライン型の記録装置もある。ライン型の記録装置のインクジェット記録ヘッドは、被記録媒体の幅方向の全域にわたって配列された多数のノズルを有する。
【０００３】
また最近ではＡ１版、Ａ０版のような大判のシートに写真調の画像を記録するようなプロッターにまでインクジェット記録装置が使用されてきている。この場合、記録ヘッドの製造容易さから、上記シリアルスキャン型のものが一般的となっている。
【０００４】
その大判用のインクジェット記録装置のインク供給系は、大量のインクを消費することが考慮されている。図１４に示すように、装置本体にメインタンク５６が交換可能に固定され、メインタンク５６とキャリッジ２０２とは供給チューブ５により接続することで、記録ヘッド１にインクを補給していく。いわゆるチュービング式のインク供給系である。
【０００５】
キャリッジ２０２は、印字時には、記録用シートＳの幅方向に往復移動する。そのため、そのキャリッジ２０２の移動を妨げないように、供給チューブ５の少なくとも一部に、柔軟性のあるチューブ（例えばシリコンチューブ、ポリエチレンチューブなど）が用いられている。そして供給チューブ５は、その接続部品及び流路部品にゴム製、樹脂製のものを用いるため、若干のガス透過性を有する。供給チューブ５内には大気からそのチューブ壁を通して少しずつ空気が侵入し、気泡が発生する。その気泡が記録ヘッド１内に流れ込むと、記録ヘッド１は正常なインク滴を吐出できなくなり、印字不良が発生する。また、仮に大気から供給チューブ５内にチューブ壁を通して少しずつ空気が侵入することを防止できたとしても、インクに溶存した空気が供給チューブ５内や記録ヘッド１の流路内で気泡に成長することもあり得る。
【０００６】
そこで、気泡が発生してもその気泡を、記録ヘッド１上に設けられたサブタンクに蓄積し、このサブタンク内の空気を排出する手段を設けることによって、記録ヘッド１内に空気が入り込まないようしたインク供給系が特許文献１にて提案されている。
【０００７】
このサブタンクの為の排気手段の従来例について、図１５（ａ）と図１５（ｂ）を用いて説明する。図１５（ａ）はインクジェット記録ヘッドと該インクジェット記録ヘッドに供給するインクを貯留するタンクの断面図である。
【０００８】
サブタンク２は、フロート室７２とエアバッファ部７の二つの空間に分けられている。フロート室７２の中には球状のフロート部材７１が封入されている。フロート部材７１の材質としてはインクより比重が小さく、かつインクと反応しにくい材質が選ばれ、例えばポリプロピレンなどが用いられる。もちろんインクより比重の大きい材質でも、中空であり部品そのものの比重（見かけの比重）がインクより小さければよい。仕切板８の上部はフロート室７２とエアバッファ部７を完全に遮断している。仕切板８の下部は縦方向に延びる複数のスリット９が設けられ、フロート部材７１がエアバッファ部７へ移動することはないが、インクや空気は自由に通過できるようになっている。フロート室７２の上部には円錐状の形状をしたフロートシール部材７０が設けられ、このフロートシール部材の円錐形状の頂点に相当するところに、排気チューブ１０が接続されている。一方、エアバッファ部７の上部には、供給チューブ５が接続されている。
【０００９】
図１５（ｂ）は、サブタンク２内の排気を終了した直後の状態である。この状態から、印字、放置（スタンバイ状態および電源ＯＦＦ状態）を繰り返すと、供給チューブ５内で発生した気泡が少しずつサブタンク２内に侵入してくる。このとき、排気チューブ１０の途中に設けられた弁（不図示）が閉じているので、サブタンク内のインクは印字又はヘッド回復動作によってノズル６から出ていくが、増加した空気はサブタンクの中に閉じこめられるため、図１５（ａ）に示すようにインク面が下がってくる。
【００１０】
サブタンク２の中の空気を排出する場合には、ヘッド回復ユニット４０が上昇し、記録ヘッド１のノズル６を覆って外気から遮断する。そして、排気チューブ１０につながれたポンプ（不図示）が作動し、サブタンク２内の空気を少しずつ吸引し、サブタンク２内の圧力が徐々に下がりはじめる。ある程度まで圧力が低下すると、不図示のメインタンクから供給チューブ５を通ってインクが供給されてくる。供給されたインクのかわりにサブタンク２内にあった空気は排気チューブ１０を通って出ていく。このとき、図１５の状態では、インク面は均一に上昇していくが、インク面がスリット９の最上部まで達すると、フロート室７２とエアバッファ部７の中の空気は完全に遮断される。この結果、それ以降はフロート室７２の空気だけが排出される。空気が排出されてインク面が上昇すれば、当然それに応じて、フロート部材７１も上昇する。
【００１１】
フロート部材７１は、最初はフロート室７２内で水平方向の位置が定まらないまま上昇してくる。そして、フロート部材７１が円錐形状であるフロートシール部材７０に達すると、その後は円錐形状であるフロートシール部材７０の仮想頂点に近づくように上昇し、最後には図１５（ｂ）に示すような、フロートシール部材７０に全周が接触する位置で停止し、排気チューブ１０を塞ぐことで、排気動作を終了する。
【００１２】
フロートシール部材７０は、フロート部材７１とのシール性をアップさせるため、ゴムなどの弾性体で製作することが望ましい。このフロートシール部材７０を用いる場合、フロート室７１を形成する流路部材が上下に分割され、それらの間にフロートシール部材７０を設置して両流路部材を接続する必要が生じる。その接続の方法において、両流路部材に対向するフロートシール部材の部材にリブを設け、そのリブを押圧し潰すことで上下の流路部材間をシールする。つまり、円錐形状であるフロートシール部材７０の周囲部分の上下に両流路部材をシールするための部材間リブを設け、シールする方法が一般に用いられる。
【００１３】
図１６は別の従来技術である特許文献２に記載のボール弁のシールゴム部材を示す断面図である。上記の部材間リブの構成としては特許文献２に示すように、ボール弁シール部材１５４の一方の面に周状に形成されたシール用リブとしての部材間リブ（ａ）８５が形成されている。さらに他方の面には、部材間リブ（ａ）８５と対称な位置および形状に部材間リブ（ｂ）８６が形成されている。さらに、周状の部材間リブ８５，８６の内側には、圧縮バネ１５７によりボール弁１５６が押し付けられることで流路を遮断するボール弁シール部１６０が設けられている。
【００１４】
上記のように、１つの弾性部材で部材間の密閉性を保つための部材間シール機能と、ボール弁としての弁機能という２つの機能を持ったフロートシールゴム部材を構成することにより、部品自体の小型化、コストダウン化、組み立て性が良くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−３０１７３７号
【特許文献２】特開２００８−２１３３３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ここで、特許文献２に記載のボール弁シール機能と部材間シール機能の両方が備えられたボール弁シール部材の形態を、図１５に示したサブタンク２のフロート弁機構に適用した場合の課題について検討する。
【００１７】
図１７（ａ）は組立て前の前記フロート弁機構の断面図、図１７（ｂ）は組立て時の前記フロート弁機構の断面図を示す。
【００１８】
フロートシール部材７０は、上記部材間シール機能である部材間リブ（ａ）８５と部材間リブ（ｂ）８６が両面に構成されている。また、周状の部材間リブ８５、８６の内側にはフロートシールリブ７６が形成されている。
【００１９】
上側流路部材７３と下側流路部材７４の間にフロートシール部材７０を挟んでこれらを組み合わせるとき、上側流路部材７３の平面部（ｄ）８８と下側流路部材７４の平面部（ｃ）８３によって、フロートシール部材７０の部材間リブ（ａ）８５と部材間リブ（ｂ）８６が押込まれる。これにより、インク流路内の密閉性が保たれる。フロート室７２内にインクが充填されたとき、フロート部材７１が浮力により上昇し、フロートシールリブ７６と接触することで、上側流路部材７３と下側流路部材７４を通る流路が遮断されるようになっている。
【００２０】
しかしながら、図１７に示す組立て性を考慮したフロート弁機構においては、上側流路部材７３と下側流路部材７４とでフロートシール部材７０が挟みこまれるときに部材間リブ８５，８６が変形する結果、該部材間リブに近接するフロートシールリブ７６自体も不規則に変形してしまうことが、本出願人により分かった。
【００２１】
フロートシールリブ７６が不規則に変形した場合、排気動作終了時に液面と共にフロート部材７１が上昇しても、フロートシールリブ７６に均一に接触することができない。よって、上記の場合、開閉弁（フロート弁）として機能しなくなるという課題がある。
【００２２】
そこで本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、フロート弁構造体の組み立て時に発生するフロートシール部材の変形を抑えられる構造を提供することにある。さらに本発明の目的は、フロート弁構造体の組立て性とシール性能の向上、更にはフロート弁自体の小型化が図れる構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の一態様は、上下に配置されて上下流の流路を形成する上部流路部材および下部流路部材と、該上部流路部材および下部流路部材の間に周辺部が挟まれ、流体を通す貫通穴が形成された弾性体からなるシール部材と、前記下部流路部材の内側空間に配された前記液体よりも比重の軽い球形のフロート部材と、を備え、前記フロート部材が前記液体の液面と共に上昇して前記シール部材と接触するときに前記貫通穴を遮断する、弁構造体に係るものである。
【００２４】
この弁構造体において、上記課題を解決するための態様は、
前記上部流路部材および前記下部流路部材はそれぞれ、前記シール部材の周辺部に対向する面を有し、
前記シール部材は、
前記上部流路部材と前記下部流路部材に挟まれることで位置が規制される、前記周辺部に前記貫通穴を中心に周状に形成された規制部と、該規制部から前記貫通穴の縁へ延びるように形成された前記規制部よりも薄肉のフロートシールリブと、を有し、
前記規制部の、前記下部流路部材に対向する部分の面は第１の平面部となっており、前記規制部の、前記上部流路部材に対向する部分の面は第２の平面部となっており、前記フロートシールリブは前記第１の平面部または前記第２の平面部のいずれかの側より延びており、
前記フロートシールリブが前記第１の平面部の側より延びている態様では、前記下部流路部材の、前記第１の平面部に対応する部分の面は平面部とされ、前記上部流路部材の、前記第２の平面部に対応する部分の面、または前記第２の平面部のいずれかに突起が形成されており、
前記フロートシールリブが前記第２の平面部の側より延びている態様では、前記上部流路部材の、前記第２の平面部に対応する部分の面が平面部とされ、前記下部流路部材の、前記第１の平面部に対応する部分の面、または前記第１の平面部のいずれかに突起が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、フロート弁構造体の組み立て時に発生するフロートシール部材の変形を抑えることにより、フロート弁自体のリークが防止でき、弁の信頼性能を得ることができる。更にはフロート弁自体の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の流体排出装置を搭載したインクジェット記録装置供給システムの一実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の流体排出装置を説明する為の図である。
【図３】第１の実施例のフロート弁構造体を構成する部品図である。
【図４】第１の実施例の流体排出装置の断面図である。
【図５】第１の実施例の組立て時のフロートシール部材の変形を示した詳細断面図である。
【図６】第１の実施例の別の形態の流体排出装置の断面図である。
【図７】第２の実施例の流体排出装置の断面図である。
【図８】第２の実施例の別の形態の流体排出装置の断面図である。
【図９】第３の実施例の流体排出装置の断面図である。
【図１０】第３の実施例の組立て時のフロートシール部材の変形を示した詳細断面図である。
【図１１】第３の実施例の別の形態の流体排出装置のフロートシール部材の変形を示した詳細断面図である。
【図１２】第３の実施例の別の形態の流体排出装置のフロートシール部材の変形を示した詳細断面図である。
【図１３】第３の実施例の別の形態の流体排出装置のフロートシール部材の変形を示した詳細断面図である。
【図１４】従来の、インクジェット記録装置のインク供給系の概略構成を示す図である。
【図１５】従来の、インク室の排気手段を示す断面図である。
【図１６】従来の、ボール弁のシールゴム部材を示す断面図である。
【図１７】従来の、流体排出装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施例１）
図１は、本発明の一実施形態の流体排出装置を備えた、インクジェット記録装置のインク供給システムを説明する概略図である。
【００２８】
記録ヘッド１は、複数の記録素子とこれらに対向してインクを吐出するための複数のオリフィス５２とが配列された記録素子チップ５１と、前記オリフィスに共通に接続された第１のインク室(不図示)とにより構成されている。さらに、該第１のインク室には、第１のフィルター(不図示)を介して外部のメインタンク５６からインクを供給して貯留する為の第２のインク室(不図示)が接続されている。前記第１および第２のインク室はサブタンク５３内に形成されている。記録ヘッド１とメインタンク５６の間には、インクを一時貯留する為のバッファタンク５４が設けられ、該バッファタンク５４の上方に、バッファタンク５４内や供給チューブ５５に取り込まれた気体を排出する為の流体排出装置５７が設けられている。
【００２９】
なお、記録ヘッド１の記録素子は、オリフィス５２からインク滴を吐出させるために、オリフィス５２内のインクに与える吐出用のエネルギーを発生するエネルギー発生手段を有する。該エネルギー発生手段としては、ピエゾ素子等の電気機械変換素子を用いたもの、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いたもの、あるいは電波やレーザ等の電磁波を機械的振動または熱に変換する電磁波機械変換素子、電磁波熱変換素子を用いたもの等がある。その中でも、熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式は、エネルギー発生手段を高密度に配列させることができるため高解像度の記録を行うことが可能である。特に、電気熱変換素子をエネルギー発生手段として用いたインクジェット記録ヘッドは、電気機械変換素子を用いたものよりも小型化が容易であり、更には、最近の半導体製造分野において進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術を応用してその長所を十分に活用することにより、高密度実装化が容易でかつ製造コストを低くできるという利点がある。
【００３０】
上記の記録ヘッド１へインクを供給する場合には、オリフィス５２を密閉するように設けられたキャップ６０と該キャップに接続された吸引手段であるポンプ６２とにより吸引動作を行なうことにより、メインタンク５６からインクが導入される。
【００３１】
記録ヘッド１とメインタンク５６との途中に設けられたバッファタンク５４には、供給チューブ５内に混入した気体や、メインタンク５６の交換時に取り込まれる気体が記録ヘッド１内に入り込まないように流体排出装置５７が設けられている。流体排出装置５７は排気チューブ１０によってポンプ６２に接続される。
【００３２】
記録ヘッド１へのインクの供給とバッファタンク５４からの排気との切り替えは、キャップ６０とポンプ６２の間に設けられた切替弁６１によって行なわれる。
【００３３】
図２は、図１における流体排出装置５７をより詳しく説明する為の図である。
【００３４】
流体排出装置５７は、バッファタンク５４からの気体を排出する為の上下流の流路をなす流体排出流路５９と、流体排出流路５９の途中に設けられたフロートシール部材７０とを備えた弁構造体をなす。流体排出流路５９は、上下に配置された上部流路部材７３と下部流路部材７４から構成され、これらの間にフロートシール部材７０が挟まれて位置する。さらに同装置５７は、液面と共に上昇したフロートシール部材７０と接触することにより前記上下流の流路を遮断する、液体よりも比重の小さいフロート部材７１と、フロート部材７１が移動可能なフロート室７２とを備えている。フロート室７２は下部流路部材７４の内側空間に相当する。
【００３５】
図３は上記の流体排出装置５７を構成する上部流路部材７３（図３(ａ-１)、図３(ａ-２)、図３(ａ-３)）、フロートシール部材７０（図３(ｂ-１)、図３(ｂ-２)、図３(ｂ-３)）、下部流路部材７４（図３(ｃ-１)、図３(ｃ-２)、図３(ｃ-３)）の部品図をそれぞれ示したものである。なお、図３(ａ-１)、図３(ａ-２)、図３(ａ-３)は、それぞれ、上部流路部材７３の上視図、断面図、下視図を示したものである。図３(ｂ-１)、図３(ｂ-２)、図３(ｂ-３)は、それぞれ、フロートシール部材７０の上視図、断面図、下視図を示したものである。また図３(ｃ-１)、図３(ｃ-２)、図３(ｃ-３)は、それぞれ、下部流路部材７４の上視図、断面図、下視図を示したものである。
【００３６】
図４（ａ）と図４（ｂ）はそれぞれ、上記液体排出装置のフロートシール部材７０と上部流路部材７３と下部流路部材７４の組立前の状態と組立後の状態の断面図を示している。
【００３７】
本実施例のフロートシール部材７０はシート状でかつゴムなどの弾性体から成り、例えばＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ダイン・モノマー）、塩素化ブチルゴム、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）などの材質で、ゴム硬度は２０度から６０度の範囲のものが好ましい。フロートシール部材７０は、流路の貫通穴をなす流路貫通部７５と、フロートシールリブ７６と規制部７９から構成されている。規制部７９は流路貫通部７５を中心に周状に形成されたものであり、その上下面がそれぞれ、平面形状の第１の平面部（ａ）８１と第２の平面部（ｂ）８２になっており、組立て時に下側を向く平面部（ａ）８１が下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３に突き当たる構成となっている。また流路貫通部７５と規制部７９の間にはフロートシールリブ７６が形成されている。
【００３８】
フロートシールリブ７６は、フロート部材７１と均一に当接することでフロートシール部材７０の上下の流路を遮断するために、薄肉にされて柔軟性を有している。特に、フロートシールリブ７６は、規制部７９から、平面部（ａ）８１の近傍から流路貫通部７５へと延びている。また本実施例でのフロート部材７１は球形状であるため、フロートシールリブ７６の形状は円錐形状が好ましい。
【００３９】
下部流路部材７４におけるフロート室７２の周辺部は、平面形状である平面部（ｃ）８３で構成され、組み立て時にフロートシール部材７０の平面部（ａ）８１が平面部（ｃ）８３と突き当たる構成となっている。一方、上部流路部材７３においては、組立て時にフロートシール部材７０の平面部（ｂ）８２が対向する位置に、突起部（ａ）８０が配置されている。この突起は連続的な周状リブを形成している。前述の組立て時、上部流路部材の突起部（ａ）８０がフロートシール部材７０の規制部７９を押し込むことで、規制部７９の平面部（ａ）８１が下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３に全面的に突き当てられる。このことにより、上部流路部材７３とフロートシール部材７０の間と、さらにはフロートシール部材７０と下部流路部材７４の間のシール性が保証される。
【００４０】
図５は、液体排出装置を組立てる時に生じるフロートシール部材７０の変形状況を表した断面図である。組立てたときのフロートシール部材７０の変形状態が一点鎖線で示されている。上記液体排出装置を組立てるとき、下部流路部材７４の平面形状である平面部（ｃ）８３上にフロートシール部材７０の平面部（ａ）８１が突き当たり、上部流路部材７３の突起部（ａ）８０がフロートシール部材７０の規制部７９を図中矢印Ｂのように上側から所定量押し込みながら組み立てられる。これによって、規制部７９の上下方向位置が固定され、さらには下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３により規制部７０の平面部（ａ）８１が均一に規制される。一方で、上記のように上部流路部材の突起部（ａ）８０により、規制部７９の上側の平面部（ｂ）８２が押し込まれることで、該規制部の上側の平面部（ｂ）８２は主に水平方向（図中Ｃ方向）に変形する。しかし、該規制部の下側の平面部（ａ）８１側は下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３と面接触するために水平方向（Ｃ方向）変形が抑えられた状態となっている。よって、平面部（ａ）８１側の規制部７９の変形が極力抑えられた状態で上記液体排出装置が組み立てられるため、平面部（ａ）８１の近傍から延びている薄肉のフロートシールリブ７６自体の、組立て時に生じる不均一な変形を防止することが可能となる。
【００４１】
図５に示す組立部品の寸法に関して、フロートシールリブ７６の厚さ１００を０．３ｍｍ、フロートシール部材の規制部７９の厚さ１０１を１ｍｍ、規制部７９の内径１０２を４ｍｍ、規制部７９の外径１０３を８ｍｍ、上部流路部材７３の周状突起部８０の外径１０４を６ｍｍ、突起部８０の高さ１０５を０．５ｍｍ、フロートシールリブ７６の内径１０６を２ｍｍ、組立て時の突起部８０の押込み量（侵入量）１０７を０．３ｍｍ、フロートシール部材７０のゴム硬度を３０度、とした。このような条件のフロートシール部材７０によると、組み立て時に発生するフロートシールリブの不均一な変形が抑制でき、フロート弁のシール性を確実に保証できるという実験結果が得られている。
【００４２】
図６（ａ）と図６（ｂ）はそれぞれ、上記した実施例（図４）の代替の構成を示す流体排出装置の組立て前後の断面図を示している。これらの図に示す例では、フロートシール部材７０のフロートシールリブ７６が上部流路部材７３側の平面部（ｂ）８２の近傍より形成され、平面部（ｂ）８２に対向する上部流路部材７３の部位には平面部（ｄ）８８が形成されている。さらに、組み立て時にフロートシール部材７０の平面部（ａ）８１が突き当たる、下部流路部材７４のフロート室７２の周辺部には、突起部（ｂ）９０が連続的な周状に形成されている。
【００４３】
このような構成部材で上記液体排出装置を組立てるとき、下側流路部材７４に形成された突起部（ｂ）９０がフロートシール部材７０の平面部（ａ）８１を上方向に押込むことで、規制部７９の上側に形成された平面部（ｂ）８２が上部流路部材７３に形成された平面部（ｄ）８８に均一に突き当てられる。よって、平面部（ｂ）８２の側の規制部７９の変形が極力抑えられた状態で液体排出装置が組立てられる。つまり、平面部（ｂ）８２の近傍から延びている薄肉のフロートシールリブ７６自体の、組立て時に発生する不均一な変形を防止することが可能となる。
【００４４】
（実施例２）
次に、本発明の第２の実施例を説明する。ここでは、上記第１の実施例と同じ構成部材には同一符号を用いることにし、異なる点を主に説明する。
【００４５】
図７（ａ）と図７（ｂ）は、それぞれ第２の実施例の流体排出装置の組立て前後の断面図を示している。
【００４６】
上述した第１の実施例では、上部流路部材７３または下部流路部材７４のいずれかの、フロートシール部材７０の規制部７０に当接される部位に、突起部８０または９０が形成されている。しかし、このような突起部は、本実施例のようにフロートシール部材７０の側に設けられていても良い。
【００４７】
例えば図７に示すように、フロートシール部材７０に設けられた突起部（ｃ）９１は、周状のリブで構成されている。そして、上部流路部材７３の、突起部（ｃ）９１に対向する位置が平面部（ｄ）８８で形成されている。このような構成により、流体排出装置５７の組み立て時に流路部材とフロートシール部材間をシールすることが可能になる。
【００４８】
また、この構成においても、フロートシールリブ７６の根元部の近傍の平面部（ａ）８１は組立て時に変形しにくいため、組立て時のフロートシール部材７０のフロートシールリブ７６の不均一な変形を極力抑えることが可能となる。
【００４９】
また図８（ａ）と図８（ｂ）は、それぞれ、図７に示した形態とは別の形態の流体排出装置の組立て前後の断面図を示したものである。この図に示す例は、フロートシール部材７０のフロートシールリブ７６が規制部７９の上側の平面部（ｂ）８２の近傍より形成され、またシール部材の突起部（ｃ）９１が規制部７９の上側に配置された構成である。この構成の流体排出装置においても、図７に示した形態と同様な効果を得ることができる。
【００５０】
（実施例３）
さらに、本発明の第３の実施例を説明する。なお、ここでは、上記第１の実施例と同じ構成部材には同一符号を用いることにし、異なる点を主に説明する。
【００５１】
図９は第３の実施例の流体排出装置の断面図を示したものであり、図９（ａ）は該流体排出装置の組立て前の状態を示したものであり、図９（ｂ）は該流体排出装置の組立て後の状態を示したものである。図１０（ａ）、図１０（ｂ）は図９の詳細を示した拡大断面図である。
【００５２】
本実施例においては、第１の実施例で示したフロートシール部材７０の規制部７９の外周にさらに部材間シール部８４が設けられ、規制部７９と部材間シール部８４とは、柔軟性を有する薄肉部８７で連結されている。部材間シール部８４の上下両面にはそれぞれ、突起形状である部材間リブ（ａ）８５と、部材間リブ（ｂ）８６が周状に配置されている。
【００５３】
図１０（ａ）に示すようにフロートシール部材７０を下部流路部材７４上に載せたとき、平面部（ａ）８１と平面部（ｃ）８３、ならびに下側の部材リブ（ｂ）８６と平面部（ｆ）９２がそれぞれ接するように、下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３と平面部（ｆ）９２の間に段差が設けられている。
【００５４】
図１０（ａ）に示した状態から図１０（ｂ）のように上部流路部材７３を下側に移動させると、上部流路部材７３の側の平面部（ｅ）８９がフロートシール部材７０の上部側の部材リブ（ａ）８５と接する。さらに、上部流路部材７３を下側へ押込むことで上下両方の部材間リブ８５，８６が変形し、上部流路部材７３の突起部（ａ）８０により規制部７９の上側面が押されて変形する（図１０（ｃ））。
【００５５】
上記の組み立ての際、上部流路部材７３により押込まれた規制部７９での押込み量（すなわち収縮量）をＦ１とすると、この量は、組立て前のフロートシール部材の規制部７０の厚さ１０１から、組立て後の規制部７０の厚さ１１１を引いたものである。また、部材リブ８５，８６での押込み量（すなわち収縮量）をＦ２とすると、この量は、組立て前のフロートシール部材の部材間リブ（ａ）８５と部材間リブ（ｂ）８６間の距離１１０から、組立て後の平面部（ｅ）８９と平面部（ｆ）９２間の距離１１２を引いたものである。
【００５６】
本実施例では、規制部７９での押込み量Ｆ１と部材間リブ８５，８６での押込み量Ｆ２の関係を、Ｆ１＜Ｆ２ とする。
【００５７】
部材間リブでの押込み量Ｆ２は、フロート室７２内の密閉性を保証するために、部材間リブ８５，８６を大きく変形させる必要があり、部材間シール部８４全体としての変形量は大きくなってしまう。その一方で、規制部７９での押込み量Ｆ１は、フロートシールリブ７６の、組立て時の変形を抑えるために平面部（ａ）８１の水平方向の伸びを平面部（ｃ）８３で規制する程度の押込み量でよいので、規制部７９自体の変形量は少なく抑えられる。
【００５８】
上記のように、上側流路部材７３を下側に移動しフロートシール部材７０の各部位（規制部と部材間リブ）を押込む条件において、各押込み量Ｆ１，Ｆ２の関係をＦ１＜Ｆ２とすると、上記で説明したようなフロートシール部材７０の各部位の押込み順序に必然的になる。つまり、最初に部材間リブ８５、８６が押込まれ、次に規制部７９が押込まれる。
【００５９】
また、フロートシールリブ７６が平面部（ａ）８１の近傍から形成されていることで、突起部（ａ）８０の押込みにより規制部７９の上側は水平方向（Ｃ方向）に若干変形する。一方で、同水平方向への平面部（ａ）８１の変形は下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３で規制されているために不均一な変形が防止される。よって、平面部（ａ）８１の近傍から延びているフロートシールリブ７６自体の、組み立て時に生じる変形も防止することができる。
【００６０】
また、規制部７９と部材間シール部８４の間の連結部材が薄肉部８７で構成されていることで、組立て時に生じる部材間シール部８４での変形量が、これに近接した規制部７９、さらにはフロートシールリブ７６に与える影響を抑えることができる。
【００６１】
図１０に示す組立部品の寸法に関して、フロートシールリブ７６の厚さ１００を０．３ｍｍ、フロートシール部材の規制部７９の厚さ１０１を１ｍｍ、規制部７９の内径１０２を４ｍｍ、規制部７９の外径１０３を８ｍｍ、上部流路部材７３の周状突起部８０の外径９４を６ｍｍ、突起部８０の高さ９５を０．５ｍｍ、フロートシールリブ７６の内径１０６を２ｍｍ、周状の部材間リブ８５，８６の直径１０８を１１ｍｍ、部材間リブ８５，８６の高さ１０９を０．５ｍｍ、薄肉部８７の厚さを０．３ｍｍ、平面部（ｅ）８９の高さ１１３を０．３ｍｍ、フロートシール部材７０のゴム硬度を３０度、組立て後の突起部（ａ）８０の押込み量Ｆ１を０．３ｍｍ、組立て後の部材間シール部８４での押込み量Ｆ２を０．６ｍｍ、とした。このような条件のフロートシール部材７０によると、組み立て時に発生するフロートシールリブ７６の不均一な変形が抑制でき、フロート弁のシール性を確実に保証できるという実験結果が得られている。
【００６２】
なお、上記第３の実施例の流体排出装置は、突起部（ａ）８０に代えて、図１１、図１２、図１３に示すような別の形態をとることも可能である。
【００６３】
図１１に示す例では、図１０に示した構成のフロートシール部材７０において規制部７９の上側面に突起部（ｃ）９１が設けられており、その規制部７９が対応する上部流路部材７３の部位は平らになっている。組立て時に突起部（ｃ）９１が上部流路部材７３で押し込まれるとき、規制部７９の下側に構成されている平面部（ａ）８１は下側流路部材７４の平面部（ｃ）８３に全面的に当接し、平面部（ａ）８１の水平方向の伸びが規制される。
【００６４】
図１２に示す例では、図１０に示した構成のフロートシール部材７０における規制部７９が対応する下部流路部材７４の部位に、周状の突起部（ｂ）９０が設けられており、その規制部７９が対応する上部流路部材７３の部位には平面部（ｇ）９３が設けられている。組立て時には、規制部７９の下側の平面部（ａ）８１に突起部（ｂ）９０が押し込まれ、規制部７９の上側の平面部（ｂ）８２は上側流路部材７３の平面部（ｇ）９３に全面的に当接する。そして、本例のフロートシールリブ７６は、組立て時に規制部７９の中で一番変形量が少ない平面部（ｂ）８２の近傍より形成されている。
【００６５】
図１３に示す例では、図１０に示した構成のフロートシール部材７０において下部流路部材７４に対向する規制部７９の部位に、突起部（ｃ）９１が設けられている。その規制部７９が対応する上部流路部材７３の部位には平面部（ｇ）９３が設けられている。組立て時には、規制部７９の下側の突起部（ｃ）９１が下部流路部材７４によって押し込まれ、規制部７９の上側の平面部（ｂ）８２は上側流路部材７３の平面部（ｇ）９３に全面的に当接する。そして、本例のフロートシールリブ７６もまた、組立て時に規制部７９の中で一番変形量が少ない平面部（ｂ）８２の近傍より形成されている。
【００６６】
上記のようにフロートシール部材７０の規制部７９を押込む為の突起部と、フロートシールリブ７６の位置の組み合わせを変えた別の形態の流体排出装置でも、フロートシールリブ７６の、組立て時の不均一な変形を防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
５９ 流体排出流路
７０ フロートシール部材
７１ フロート部材
７２ フロート室
７３ 上部流路部材
７４ 下部流路部材
７５ 流路貫通部
７６ フロートシールリブ
７７ 規制平面部
７８ シール部材側突起部
７９ 規制部
８０ 突起部（ａ）
８１ 平面部（ａ）
８２ 平面部（ｂ）
８３ 平面部（ｃ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置のインク供給系などの流体制御に用いられる、フロート部材を備えた弁構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なインクジェット記録装置は、吐出口（ノズル）からインクを吐出するインクジェット記録ヘッドと、これを搭載するキャリッジを移動駆動する手段と、被記録媒体を搬送する手段と、これらを制御するための制御手段とを備えている。このように、キャリッジを移動させながら記録動作を行うものはシリアルスキャン型と呼ばれている。また、インクジェット記録ヘッドを移動させずに被記録媒体の搬送のみで記録動作を行うライン型の記録装置もある。ライン型の記録装置のインクジェット記録ヘッドは、被記録媒体の幅方向の全域にわたって配列された多数のノズルを有する。
【０００３】
また最近ではＡ１版、Ａ０版のような大判のシートに写真調の画像を記録するようなプロッターにまでインクジェット記録装置が使用されてきている。この場合、記録ヘッドの製造容易さから、上記シリアルスキャン型のものが一般的となっている。
【０００４】
その大判用のインクジェット記録装置のインク供給系は、大量のインクを消費することが考慮されている。図１４に示すように、装置本体にメインタンク５６が交換可能に固定され、メインタンク５６とキャリッジ２０２とは供給チューブ５により接続することで、記録ヘッド１にインクを補給していく。いわゆるチュービング式のインク供給系である。
【０００５】
キャリッジ２０２は、印字時には、記録用シートＳの幅方向に往復移動する。そのため、そのキャリッジ２０２の移動を妨げないように、供給チューブ５の少なくとも一部に、柔軟性のあるチューブ（例えばシリコンチューブ、ポリエチレンチューブなど）が用いられている。そして供給チューブ５は、その接続部品及び流路部品にゴム製、樹脂製のものを用いるため、若干のガス透過性を有する。供給チューブ５内には大気からそのチューブ壁を通して少しずつ空気が侵入し、気泡が発生する。その気泡が記録ヘッド１内に流れ込むと、記録ヘッド１は正常なインク滴を吐出できなくなり、印字不良が発生する。また、仮に大気から供給チューブ５内にチューブ壁を通して少しずつ空気が侵入することを防止できたとしても、インクに溶存した空気が供給チューブ５内や記録ヘッド１の流路内で気泡に成長することもあり得る。
【０００６】
そこで、気泡が発生してもその気泡を、記録ヘッド１上に設けられたサブタンクに蓄積し、このサブタンク内の空気を排出する手段を設けることによって、記録ヘッド１内に空気が入り込まないようしたインク供給系が特許文献１にて提案されている。
【０００７】
このサブタンクの為の排気手段の従来例について、図１５（ａ）と図１５（ｂ）を用いて説明する。図１５（ａ）はインクジェット記録ヘッドと該インクジェット記録ヘッドに供給するインクを貯留するタンクの断面図である。
【０００８】
サブタンク２は、フロート室７２とエアバッファ部７の二つの空間に分けられている。フロート室７２の中には球状のフロート部材７１が封入されている。フロート部材７１の材質としてはインクより比重が小さく、かつインクと反応しにくい材質が選ばれ、例えばポリプロピレンなどが用いられる。もちろんインクより比重の大きい材質でも、中空であり部品そのものの比重（見かけの比重）がインクより小さければよい。仕切板８の上部はフロート室７２とエアバッファ部７を完全に遮断している。仕切板８の下部は縦方向に延びる複数のスリット９が設けられ、フロート部材７１がエアバッファ部７へ移動することはないが、インクや空気は自由に通過できるようになっている。フロート室７２の上部には円錐状の形状をしたフロートシール部材７０が設けられ、このフロートシール部材の円錐形状の頂点に相当するところに、排気チューブ１０が接続されている。一方、エアバッファ部７の上部には、供給チューブ５が接続されている。
【０００９】
図１５（ｂ）は、サブタンク２内の排気を終了した直後の状態である。この状態から、印字、放置（スタンバイ状態および電源ＯＦＦ状態）を繰り返すと、供給チューブ５内で発生した気泡が少しずつサブタンク２内に侵入してくる。このとき、排気チューブ１０の途中に設けられた弁（不図示）が閉じているので、サブタンク内のインクは印字又はヘッド回復動作によってノズル６から出ていくが、増加した空気はサブタンクの中に閉じこめられるため、図１５（ａ）に示すようにインク面が下がってくる。
【００１０】
サブタンク２の中の空気を排出する場合には、ヘッド回復ユニット４０が上昇し、記録ヘッド１のノズル６を覆って外気から遮断する。そして、排気チューブ１０につながれたポンプ（不図示）が作動し、サブタンク２内の空気を少しずつ吸引し、サブタンク２内の圧力が徐々に下がりはじめる。ある程度まで圧力が低下すると、不図示のメインタンクから供給チューブ５を通ってインクが供給されてくる。供給されたインクのかわりにサブタンク２内にあった空気は排気チューブ１０を通って出ていく。このとき、図１５の状態では、インク面は均一に上昇していくが、インク面がスリット９の最上部まで達すると、フロート室７２とエアバッファ部７の中の空気は完全に遮断される。この結果、それ以降はフロート室７２の空気だけが排出される。空気が排出されてインク面が上昇すれば、当然それに応じて、フロート部材７１も上昇する。
【００１１】
フロート部材７１は、最初はフロート室７２内で水平方向の位置が定まらないまま上昇してくる。そして、フロート部材７１が円錐形状であるフロートシール部材７０に達すると、その後は円錐形状であるフロートシール部材７０の仮想頂点に近づくように上昇し、最後には図１５（ｂ）に示すような、フロートシール部材７０に全周が接触する位置で停止し、排気チューブ１０を塞ぐことで、排気動作を終了する。
【００１２】
フロートシール部材７０は、フロート部材７１とのシール性をアップさせるため、ゴムなどの弾性体で製作することが望ましい。このフロートシール部材７０を用いる場合、フロート室７１を形成する流路部材が上下に分割され、それらの間にフロートシール部材７０を設置して両流路部材を接続する必要が生じる。その接続の方法において、両流路部材に対向するフロートシール部材の部材にリブを設け、そのリブを押圧し潰すことで上下の流路部材間をシールする。つまり、円錐形状であるフロートシール部材７０の周囲部分の上下に両流路部材をシールするための部材間リブを設け、シールする方法が一般に用いられる。
【００１３】
図１６は別の従来技術である特許文献２に記載のボール弁のシールゴム部材を示す断面図である。上記の部材間リブの構成としては特許文献２に示すように、ボール弁シール部材１５４の一方の面に周状に形成されたシール用リブとしての部材間リブ（ａ）８５が形成されている。さらに他方の面には、部材間リブ（ａ）８５と対称な位置および形状に部材間リブ（ｂ）８６が形成されている。さらに、周状の部材間リブ８５，８６の内側には、圧縮バネ１５７によりボール弁１５６が押し付けられることで流路を遮断するボール弁シール部１６０が設けられている。
【００１４】
上記のように、１つの弾性部材で部材間の密閉性を保つための部材間シール機能と、ボール弁としての弁機能という２つの機能を持ったフロートシールゴム部材を構成することにより、部品自体の小型化、コストダウン化、組み立て性が良くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−３０１７３７号
【特許文献２】特開２００８−２１３３３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ここで、特許文献２に記載のボール弁シール機能と部材間シール機能の両方が備えられたボール弁シール部材の形態を、図１５に示したサブタンク２のフロート弁機構に適用した場合の課題について検討する。
【００１７】
図１７（ａ）は組立て前の前記フロート弁機構の断面図、図１７（ｂ）は組立て時の前記フロート弁機構の断面図を示す。
【００１８】
フロートシール部材７０は、上記部材間シール機能である部材間リブ（ａ）８５と部材間リブ（ｂ）８６が両面に構成されている。また、周状の部材間リブ８５、８６の内側にはフロートシールリブ７６が形成されている。
【００１９】
上側流路部材７３と下側流路部材７４の間にフロートシール部材７０を挟んでこれらを組み合わせるとき、上側流路部材７３の平面部（ｄ）８８と下側流路部材７４の平面部（ｃ）８３によって、フロートシール部材７０の部材間リブ（ａ）８５と部材間リブ（ｂ）８６が押込まれる。これにより、インク流路内の密閉性が保たれる。フロート室７２内にインクが充填されたとき、フロート部材７１が浮力により上昇し、フロートシールリブ７６と接触することで、上側流路部材７３と下側流路部材７４を通る流路が遮断されるようになっている。
【００２０】
しかしながら、図１７に示す組立て性を考慮したフロート弁機構においては、上側流路部材７３と下側流路部材７４とでフロートシール部材７０が挟みこまれるときに部材間リブ８５，８６が変形する結果、該部材間リブに近接するフロートシールリブ７６自体も不規則に変形してしまうことが、本出願人により分かった。
【００２１】
フロートシールリブ７６が不規則に変形した場合、排気動作終了時に液面と共にフロート部材７１が上昇しても、フロートシールリブ７６に均一に接触することができない。よって、上記の場合、開閉弁（フロート弁）として機能しなくなるという課題がある。
【００２２】
そこで本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、フロート弁構造体の組み立て時に発生するフロートシール部材の変形を抑えられる構造を提供することにある。さらに本発明の目的は、フロート弁構造体の組立て性とシール性能の向上、更にはフロート弁自体の小型化が図れる構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の一態様は、上下に配置されて上下流の流路を形成する上部流路部材および下部流路部材と、該上部流路部材および下部流路部材の間に周辺部が挟まれ、流体を通す貫通穴が形成された弾性体からなるシール部材と、前記下部流路部材の内側空間に配された前記液体よりも比重の軽い球形のフロート部材と、を備え、前記フロート部材が前記液体の液面と共に上昇して前記シール部材と接触するときに前記貫通穴を遮断する、弁構造体に係るものである。
【００２４】
この弁構造体において、上記課題を解決するための態様は、
前記上部流路部材および前記下部流路部材はそれぞれ、前記シール部材の周辺部に対向する面を有し、
前記シール部材は、
前記上部流路部材と前記下部流路部材に挟まれることで位置が規制される、前記周辺部に前記貫通穴を中心に周状に形成された規制部と、該規制部から前記貫通穴の縁へ延びるように形成された前記規制部よりも薄肉のフロートシールリブと、を有し、
前記規制部の、前記下部流路部材に対向する部分の面は第１の平面部となっており、前記規制部の、前記上部流路部材に対向する部分の面は第２の平面部となっており、前記フロートシールリブは前記第１の平面部または前記第２の平面部のいずれかの側より延びており、
前記フロートシールリブが前記第１の平面部の側より延びている態様では、前記下部流路部材の、前記第１の平面部に対応する部分の面は平面部とされ、前記上部流路部材の、前記第２の平面部に対応する部分の面、または前記第２の平面部のいずれかに突起が形成されており、
前記フロートシールリブが前記第２の平面部の側より延びている態様では、前記上部流路部材の、前記第２の平面部に対応する部分の面が平面部とされ、前記下部流路部材の、前記第１の平面部に対応する部分の面、または前記第１の平面部のいずれかに突起が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、フロート弁構造体の組み立て時に発生するフロートシール部材の変形を抑えることにより、フロート弁自体のリークが防止でき、弁の信頼性能を得ることができる。更にはフロート弁自体の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の流体排出装置を搭載したインクジェット記録装置供給システムの一実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の流体排出装置を説明する為の図である。
【図３】第１の実施例のフロート弁構造体を構成する部品図である。
【図４】第１の実施例の流体排出装置の断面図である。
【図５】第１の実施例の組立て時のフロートシール部材の変形を示した詳細断面図である。
【図６】第１の実施例の別の形態の流体排出装置の断面図である。
【図７】第２の実施例の流体排出装置の断面図である。
【図８】第２の実施例の別の形態の流体排出装置の断面図である。
【図９】第３の実施例の流体排出装置の断面図である。
【図１０】第３の実施例の組立て時のフロートシール部材の変形を示した詳細断面図である。
【図１１】第３の実施例の別の形態の流体排出装置のフロートシール部材の変形を示した詳細断面図である。
【図１２】第３の実施例の別の形態の流体排出装置のフロートシール部材の変形を示した詳細断面図である。
【図１３】第３の実施例の別の形態の流体排出装置のフロートシール部材の変形を示した詳細断面図である。
【図１４】従来の、インクジェット記録装置のインク供給系の概略構成を示す図である。
【図１５】従来の、インク室の排気手段を示す断面図である。
【図１６】従来の、ボール弁のシールゴム部材を示す断面図である。
【図１７】従来の、流体排出装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施例１）
図１は、本発明の一実施形態の流体排出装置を備えた、インクジェット記録装置のインク供給システムを説明する概略図である。
【００２８】
記録ヘッド１は、複数の記録素子とこれらに対向してインクを吐出するための複数のオリフィス５２とが配列された記録素子チップ５１と、前記オリフィスに共通に接続された第１のインク室(不図示)とにより構成されている。さらに、該第１のインク室には、第１のフィルター(不図示)を介して外部のメインタンク５６からインクを供給して貯留する為の第２のインク室(不図示)が接続されている。前記第１および第２のインク室はサブタンク５３内に形成されている。記録ヘッド１とメインタンク５６の間には、インクを一時貯留する為のバッファタンク５４が設けられ、該バッファタンク５４の上方に、バッファタンク５４内や供給チューブ５５に取り込まれた気体を排出する為の流体排出装置５７が設けられている。
【００２９】
なお、記録ヘッド１の記録素子は、オリフィス５２からインク滴を吐出させるために、オリフィス５２内のインクに与える吐出用のエネルギーを発生するエネルギー発生手段を有する。該エネルギー発生手段としては、ピエゾ素子等の電気機械変換素子を用いたもの、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いたもの、あるいは電波やレーザ等の電磁波を機械的振動または熱に変換する電磁波機械変換素子、電磁波熱変換素子を用いたもの等がある。その中でも、熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式は、エネルギー発生手段を高密度に配列させることができるため高解像度の記録を行うことが可能である。特に、電気熱変換素子をエネルギー発生手段として用いたインクジェット記録ヘッドは、電気機械変換素子を用いたものよりも小型化が容易であり、更には、最近の半導体製造分野において進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術を応用してその長所を十分に活用することにより、高密度実装化が容易でかつ製造コストを低くできるという利点がある。
【００３０】
上記の記録ヘッド１へインクを供給する場合には、オリフィス５２を密閉するように設けられたキャップ６０と該キャップに接続された吸引手段であるポンプ６２とにより吸引動作を行なうことにより、メインタンク５６からインクが導入される。
【００３１】
記録ヘッド１とメインタンク５６との途中に設けられたバッファタンク５４には、供給チューブ５内に混入した気体や、メインタンク５６の交換時に取り込まれる気体が記録ヘッド１内に入り込まないように流体排出装置５７が設けられている。流体排出装置５７は排気チューブ１０によってポンプ６２に接続される。
【００３２】
記録ヘッド１へのインクの供給とバッファタンク５４からの排気との切り替えは、キャップ６０とポンプ６２の間に設けられた切替弁６１によって行なわれる。
【００３３】
図２は、図１における流体排出装置５７をより詳しく説明する為の図である。
【００３４】
流体排出装置５７は、バッファタンク５４からの気体を排出する為の上下流の流路をなす流体排出流路５９と、流体排出流路５９の途中に設けられたフロートシール部材７０とを備えた弁構造体をなす。流体排出流路５９は、上下に配置された上部流路部材７３と下部流路部材７４から構成され、これらの間にフロートシール部材７０が挟まれて位置する。さらに同装置５７は、液面と共に上昇したフロートシール部材７０と接触することにより前記上下流の流路を遮断する、液体よりも比重の小さいフロート部材７１と、フロート部材７１が移動可能なフロート室７２とを備えている。フロート室７２は下部流路部材７４の内側空間に相当する。
【００３５】
図３は上記の流体排出装置５７を構成する上部流路部材７３（図３(ａ-１)、図３(ａ-２)、図３(ａ-３)）、フロートシール部材７０（図３(ｂ-１)、図３(ｂ-２)、図３(ｂ-３)）、下部流路部材７４（図３(ｃ-１)、図３(ｃ-２)、図３(ｃ-３)）の部品図をそれぞれ示したものである。なお、図３(ａ-１)、図３(ａ-２)、図３(ａ-３)は、それぞれ、上部流路部材７３の上視図、断面図、下視図を示したものである。図３(ｂ-１)、図３(ｂ-２)、図３(ｂ-３)は、それぞれ、フロートシール部材７０の上視図、断面図、下視図を示したものである。また図３(ｃ-１)、図３(ｃ-２)、図３(ｃ-３)は、それぞれ、下部流路部材７４の上視図、断面図、下視図を示したものである。
【００３６】
図４（ａ）と図４（ｂ）はそれぞれ、上記液体排出装置のフロートシール部材７０と上部流路部材７３と下部流路部材７４の組立前の状態と組立後の状態の断面図を示している。
【００３７】
本実施例のフロートシール部材７０はシート状でかつゴムなどの弾性体から成り、例えばＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ダイン・モノマー）、塩素化ブチルゴム、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）などの材質で、ゴム硬度は２０度から６０度の範囲のものが好ましい。フロートシール部材７０は、流路の貫通穴をなす流路貫通部７５と、フロートシールリブ７６と規制部７９から構成されている。規制部７９は流路貫通部７５を中心に周状に形成されたものであり、その上下面がそれぞれ、平面形状の第１の平面部（ａ）８１と第２の平面部（ｂ）８２になっており、組立て時に下側を向く平面部（ａ）８１が下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３に突き当たる構成となっている。また流路貫通部７５と規制部７９の間にはフロートシールリブ７６が形成されている。
【００３８】
フロートシールリブ７６は、フロート部材７１と均一に当接することでフロートシール部材７０の上下の流路を遮断するために、薄肉にされて柔軟性を有している。特に、フロートシールリブ７６は、規制部７９から、平面部（ａ）８１の近傍から流路貫通部７５へと延びている。また本実施例でのフロート部材７１は球形状であるため、フロートシールリブ７６の形状は円錐形状が好ましい。
【００３９】
下部流路部材７４におけるフロート室７２の周辺部は、平面形状である平面部（ｃ）８３で構成され、組み立て時にフロートシール部材７０の平面部（ａ）８１が平面部（ｃ）８３と突き当たる構成となっている。一方、上部流路部材７３においては、組立て時にフロートシール部材７０の平面部（ｂ）８２が対向する位置に、突起部（ａ）８０が配置されている。この突起は連続的な周状リブを形成している。前述の組立て時、上部流路部材の突起部（ａ）８０がフロートシール部材７０の規制部７９を押し込むことで、規制部７９の平面部（ａ）８１が下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３に全面的に突き当てられる。このことにより、上部流路部材７３とフロートシール部材７０の間と、さらにはフロートシール部材７０と下部流路部材７４の間のシール性が保証される。
【００４０】
図５は、液体排出装置を組立てる時に生じるフロートシール部材７０の変形状況を表した断面図である。組立てたときのフロートシール部材７０の変形状態が一点鎖線で示されている。上記液体排出装置を組立てるとき、下部流路部材７４の平面形状である平面部（ｃ）８３上にフロートシール部材７０の平面部（ａ）８１が突き当たり、上部流路部材７３の突起部（ａ）８０がフロートシール部材７０の規制部７９を図中矢印Ｂのように上側から所定量押し込みながら組み立てられる。これによって、規制部７９の上下方向位置が固定され、さらには下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３により規制部７０の平面部（ａ）８１が均一に規制される。一方で、上記のように上部流路部材の突起部（ａ）８０により、規制部７９の上側の平面部（ｂ）８２が押し込まれることで、該規制部の上側の平面部（ｂ）８２は主に水平方向（図中Ｃ方向）に変形する。しかし、該規制部の下側の平面部（ａ）８１側は下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３と面接触するために水平方向（Ｃ方向）変形が抑えられた状態となっている。よって、平面部（ａ）８１側の規制部７９の変形が極力抑えられた状態で上記液体排出装置が組み立てられるため、平面部（ａ）８１の近傍から延びている薄肉のフロートシールリブ７６自体の、組立て時に生じる不均一な変形を防止することが可能となる。
【００４１】
図５に示す組立部品の寸法に関して、フロートシールリブ７６の厚さ１００を０．３ｍｍ、フロートシール部材の規制部７９の厚さ１０１を１ｍｍ、規制部７９の内径１０２を４ｍｍ、規制部７９の外径１０３を８ｍｍ、上部流路部材７３の周状突起部８０の外径１０４を６ｍｍ、突起部８０の高さ１０５を０．５ｍｍ、フロートシールリブ７６の内径１０６を２ｍｍ、組立て時の突起部８０の押込み量（侵入量）１０７を０．３ｍｍ、フロートシール部材７０のゴム硬度を３０度、とした。このような条件のフロートシール部材７０によると、組み立て時に発生するフロートシールリブの不均一な変形が抑制でき、フロート弁のシール性を確実に保証できるという実験結果が得られている。
【００４２】
図６（ａ）と図６（ｂ）はそれぞれ、上記した実施例（図４）の代替の構成を示す流体排出装置の組立て前後の断面図を示している。これらの図に示す例では、フロートシール部材７０のフロートシールリブ７６が上部流路部材７３側の平面部（ｂ）８２の近傍より形成され、平面部（ｂ）８２に対向する上部流路部材７３の部位には平面部（ｄ）８８が形成されている。さらに、組み立て時にフロートシール部材７０の平面部（ａ）８１が突き当たる、下部流路部材７４のフロート室７２の周辺部には、突起部（ｂ）９０が連続的な周状に形成されている。
【００４３】
このような構成部材で上記液体排出装置を組立てるとき、下側流路部材７４に形成された突起部（ｂ）９０がフロートシール部材７０の平面部（ａ）８１を上方向に押込むことで、規制部７９の上側に形成された平面部（ｂ）８２が上部流路部材７３に形成された平面部（ｄ）８８に均一に突き当てられる。よって、平面部（ｂ）８２の側の規制部７９の変形が極力抑えられた状態で液体排出装置が組立てられる。つまり、平面部（ｂ）８２の近傍から延びている薄肉のフロートシールリブ７６自体の、組立て時に発生する不均一な変形を防止することが可能となる。
【００４４】
（実施例２）
次に、本発明の第２の実施例を説明する。ここでは、上記第１の実施例と同じ構成部材には同一符号を用いることにし、異なる点を主に説明する。
【００４５】
図７（ａ）と図７（ｂ）は、それぞれ第２の実施例の流体排出装置の組立て前後の断面図を示している。
【００４６】
上述した第１の実施例では、上部流路部材７３または下部流路部材７４のいずれかの、フロートシール部材７０の規制部７０に当接される部位に、突起部８０または９０が形成されている。しかし、このような突起部は、本実施例のようにフロートシール部材７０の側に設けられていても良い。
【００４７】
例えば図７に示すように、フロートシール部材７０に設けられた突起部（ｃ）９１は、周状のリブで構成されている。そして、上部流路部材７３の、突起部（ｃ）９１に対向する位置が平面部（ｄ）８８で形成されている。このような構成により、流体排出装置５７の組み立て時に流路部材とフロートシール部材間をシールすることが可能になる。
【００４８】
また、この構成においても、フロートシールリブ７６の根元部の近傍の平面部（ａ）８１は組立て時に変形しにくいため、組立て時のフロートシール部材７０のフロートシールリブ７６の不均一な変形を極力抑えることが可能となる。
【００４９】
また図８（ａ）と図８（ｂ）は、それぞれ、図７に示した形態とは別の形態の流体排出装置の組立て前後の断面図を示したものである。この図に示す例は、フロートシール部材７０のフロートシールリブ７６が規制部７９の上側の平面部（ｂ）８２の近傍より形成され、またシール部材の突起部（ｃ）９１が規制部７９の上側に配置された構成である。この構成の流体排出装置においても、図７に示した形態と同様な効果を得ることができる。
【００５０】
（実施例３）
さらに、本発明の第３の実施例を説明する。なお、ここでは、上記第１の実施例と同じ構成部材には同一符号を用いることにし、異なる点を主に説明する。
【００５１】
図９は第３の実施例の流体排出装置の断面図を示したものであり、図９（ａ）は該流体排出装置の組立て前の状態を示したものであり、図９（ｂ）は該流体排出装置の組立て後の状態を示したものである。図１０（ａ）、図１０（ｂ）は図９の詳細を示した拡大断面図である。
【００５２】
本実施例においては、第１の実施例で示したフロートシール部材７０の規制部７９の外周にさらに部材間シール部８４が設けられ、規制部７９と部材間シール部８４とは、柔軟性を有する薄肉部８７で連結されている。部材間シール部８４の上下両面にはそれぞれ、突起形状である部材間リブ（ａ）８５と、部材間リブ（ｂ）８６が周状に配置されている。
【００５３】
図１０（ａ）に示すようにフロートシール部材７０を下部流路部材７４上に載せたとき、平面部（ａ）８１と平面部（ｃ）８３、ならびに下側の部材リブ（ｂ）８６と平面部（ｆ）９２がそれぞれ接するように、下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３と平面部（ｆ）９２の間に段差が設けられている。
【００５４】
図１０（ａ）に示した状態から図１０（ｂ）のように上部流路部材７３を下側に移動させると、上部流路部材７３の側の平面部（ｅ）８９がフロートシール部材７０の上部側の部材リブ（ａ）８５と接する。さらに、上部流路部材７３を下側へ押込むことで上下両方の部材間リブ８５，８６が変形し、上部流路部材７３の突起部（ａ）８０により規制部７９の上側面が押されて変形する（図１０（ｃ））。
【００５５】
上記の組み立ての際、上部流路部材７３により押込まれた規制部７９での押込み量（すなわち収縮量）をＦ１とすると、この量は、組立て前のフロートシール部材の規制部７０の厚さ１０１から、組立て後の規制部７０の厚さ１１１を引いたものである。また、部材リブ８５，８６での押込み量（すなわち収縮量）をＦ２とすると、この量は、組立て前のフロートシール部材の部材間リブ（ａ）８５と部材間リブ（ｂ）８６間の距離１１０から、組立て後の平面部（ｅ）８９と平面部（ｆ）９２間の距離１１２を引いたものである。
【００５６】
本実施例では、規制部７９での押込み量Ｆ１と部材間リブ８５，８６での押込み量Ｆ２の関係を、Ｆ１＜Ｆ２ とする。
【００５７】
部材間リブでの押込み量Ｆ２は、フロート室７２内の密閉性を保証するために、部材間リブ８５，８６を大きく変形させる必要があり、部材間シール部８４全体としての変形量は大きくなってしまう。その一方で、規制部７９での押込み量Ｆ１は、フロートシールリブ７６の、組立て時の変形を抑えるために平面部（ａ）８１の水平方向の伸びを平面部（ｃ）８３で規制する程度の押込み量でよいので、規制部７９自体の変形量は少なく抑えられる。
【００５８】
上記のように、上側流路部材７３を下側に移動しフロートシール部材７０の各部位（規制部と部材間リブ）を押込む条件において、各押込み量Ｆ１，Ｆ２の関係をＦ１＜Ｆ２とすると、上記で説明したようなフロートシール部材７０の各部位の押込み順序に必然的になる。つまり、最初に部材間リブ８５、８６が押込まれ、次に規制部７９が押込まれる。
【００５９】
また、フロートシールリブ７６が平面部（ａ）８１の近傍から形成されていることで、突起部（ａ）８０の押込みにより規制部７９の上側は水平方向（Ｃ方向）に若干変形する。一方で、同水平方向への平面部（ａ）８１の変形は下部流路部材７４の平面部（ｃ）８３で規制されているために不均一な変形が防止される。よって、平面部（ａ）８１の近傍から延びているフロートシールリブ７６自体の、組み立て時に生じる変形も防止することができる。
【００６０】
また、規制部７９と部材間シール部８４の間の連結部材が薄肉部８７で構成されていることで、組立て時に生じる部材間シール部８４での変形量が、これに近接した規制部７９、さらにはフロートシールリブ７６に与える影響を抑えることができる。
【００６１】
図１０に示す組立部品の寸法に関して、フロートシールリブ７６の厚さ１００を０．３ｍｍ、フロートシール部材の規制部７９の厚さ１０１を１ｍｍ、規制部７９の内径１０２を４ｍｍ、規制部７９の外径１０３を８ｍｍ、上部流路部材７３の周状突起部８０の外径９４を６ｍｍ、突起部８０の高さ９５を０．５ｍｍ、フロートシールリブ７６の内径１０６を２ｍｍ、周状の部材間リブ８５，８６の直径１０８を１１ｍｍ、部材間リブ８５，８６の高さ１０９を０．５ｍｍ、薄肉部８７の厚さを０．３ｍｍ、平面部（ｅ）８９の高さ１１３を０．３ｍｍ、フロートシール部材７０のゴム硬度を３０度、組立て後の突起部（ａ）８０の押込み量Ｆ１を０．３ｍｍ、組立て後の部材間シール部８４での押込み量Ｆ２を０．６ｍｍ、とした。このような条件のフロートシール部材７０によると、組み立て時に発生するフロートシールリブ７６の不均一な変形が抑制でき、フロート弁のシール性を確実に保証できるという実験結果が得られている。
【００６２】
なお、上記第３の実施例の流体排出装置は、突起部（ａ）８０に代えて、図１１、図１２、図１３に示すような別の形態をとることも可能である。
【００６３】
図１１に示す例では、図１０に示した構成のフロートシール部材７０において規制部７９の上側面に突起部（ｃ）９１が設けられており、その規制部７９が対応する上部流路部材７３の部位は平らになっている。組立て時に突起部（ｃ）９１が上部流路部材７３で押し込まれるとき、規制部７９の下側に構成されている平面部（ａ）８１は下側流路部材７４の平面部（ｃ）８３に全面的に当接し、平面部（ａ）８１の水平方向の伸びが規制される。
【００６４】
図１２に示す例では、図１０に示した構成のフロートシール部材７０における規制部７９が対応する下部流路部材７４の部位に、周状の突起部（ｂ）９０が設けられており、その規制部７９が対応する上部流路部材７３の部位には平面部（ｇ）９３が設けられている。組立て時には、規制部７９の下側の平面部（ａ）８１に突起部（ｂ）９０が押し込まれ、規制部７９の上側の平面部（ｂ）８２は上側流路部材７３の平面部（ｇ）９３に全面的に当接する。そして、本例のフロートシールリブ７６は、組立て時に規制部７９の中で一番変形量が少ない平面部（ｂ）８２の近傍より形成されている。
【００６５】
図１３に示す例では、図１０に示した構成のフロートシール部材７０において下部流路部材７４に対向する規制部７９の部位に、突起部（ｃ）９１が設けられている。その規制部７９が対応する上部流路部材７３の部位には平面部（ｇ）９３が設けられている。組立て時には、規制部７９の下側の突起部（ｃ）９１が下部流路部材７４によって押し込まれ、規制部７９の上側の平面部（ｂ）８２は上側流路部材７３の平面部（ｇ）９３に全面的に当接する。そして、本例のフロートシールリブ７６もまた、組立て時に規制部７９の中で一番変形量が少ない平面部（ｂ）８２の近傍より形成されている。
【００６６】
上記のようにフロートシール部材７０の規制部７９を押込む為の突起部と、フロートシールリブ７６の位置の組み合わせを変えた別の形態の流体排出装置でも、フロートシールリブ７６の、組立て時の不均一な変形を防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
５９ 流体排出流路
７０ フロートシール部材
７１ フロート部材
７２ フロート室
７３ 上部流路部材
７４ 下部流路部材
７５ 流路貫通部
７６ フロートシールリブ
７７ 規制平面部
７８ シール部材側突起部
７９ 規制部
８０ 突起部（ａ）
８１ 平面部（ａ）
８２ 平面部（ｂ）
８３ 平面部（ｃ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下にそれぞれ配置されて上下方向の流路を形成する上部流路部材および下部流路部材と、該上部流路部材および下部流路部材の間に周辺部が挟まれ、前記流路を貫通させる貫通穴が形成された弾性体からなるシール部材と、前記下部流路部材の液室に配された前記液体よりも比重の軽い球形のフロート部材と、を備え、前記フロート部材が前記液体の液面と共に上昇して前記シール部材と接触するときに前記貫通穴を遮断する、弁構造体において、
前記上部流路部材および前記下部流路部材はそれぞれ、前記シール部材の周辺部に対向する面を有し、
前記シール部材は、
前記上部流路部材と前記下部流路部材に挟まれることで位置が規制される、前記周辺部として前記貫通穴を中心に周状に形成された規制部と、
前記規制部から延びて前記貫通穴を形成する、前記規制部よりも薄肉のフロートシールリブと、を有し、
前記規制部の、前記下部流路部材に対向する部分の面は第１の平面部となっており、前記規制部の、前記上部流路部材に対向する部分の面は第２の平面部となっており、前記フロートシールリブは前記第１の平面部または前記第２の平面部のいずれかの側より延びており、
前記フロートシールリブが前記第１の平面部の側より延びている態様では、前記下部流路部材の、前記第１の平面部に対応する部分の面は平面部とされ、前記上部流路部材の、前記第２の平面部に対応する部分の面、または前記第２の平面部のいずれかに突起が形成されており、
前記フロートシールリブが前記第２の平面部の側より延びている態様では、前記上部流路部材の、前記第２の平面部に対応する部分の面が平面部とされ、前記下部流路部材の、前記第１の平面部に対応する部分の面、または前記第１の平面部のいずれかに突起が形成されていることを特徴とする弁構造体。
【請求項２】
前記突起は連続的な周状リブを形成していることを特徴とする請求項１に記載の弁構造体。
【請求項３】
前記周辺部は、前記規制部の外周に設けられ、前記下部流路部材と前記上部流路部材に挟まれることで前記下部流路部材と前記上部流路部材の間を密閉する部材間シール部をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の弁構造体。
【請求項４】
前記規制部と前記部材間シール部は、前記規制部よりも薄肉の部材で連結されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の弁構造体。
【請求項５】
前記上部流路部材と前記下部流路部材により前記シール部材の前記規制部を押し込んだときの該規制部の収縮量（Ｆ１）と、前記上部流路部材と下部流路部材により前記シール部材の前記部材間シール部を押し込んだときの該部材間シール部の収縮量（Ｆ２）の関係を、Ｆ１＜Ｆ２ とすることを特徴とする請求項３または４に記載の弁構造体。
【請求項１】
上下にそれぞれ配置されて上下方向の流路を形成する上部流路部材および下部流路部材と、該上部流路部材および下部流路部材の間に周辺部が挟まれ、前記流路を貫通させる貫通穴が形成された弾性体からなるシール部材と、前記下部流路部材の液室に配された前記液体よりも比重の軽い球形のフロート部材と、を備え、前記フロート部材が前記液体の液面と共に上昇して前記シール部材と接触するときに前記貫通穴を遮断する、弁構造体において、
前記上部流路部材および前記下部流路部材はそれぞれ、前記シール部材の周辺部に対向する面を有し、
前記シール部材は、
前記上部流路部材と前記下部流路部材に挟まれることで位置が規制される、前記周辺部として前記貫通穴を中心に周状に形成された規制部と、
前記規制部から延びて前記貫通穴を形成する、前記規制部よりも薄肉のフロートシールリブと、を有し、
前記規制部の、前記下部流路部材に対向する部分の面は第１の平面部となっており、前記規制部の、前記上部流路部材に対向する部分の面は第２の平面部となっており、前記フロートシールリブは前記第１の平面部または前記第２の平面部のいずれかの側より延びており、
前記フロートシールリブが前記第１の平面部の側より延びている態様では、前記下部流路部材の、前記第１の平面部に対応する部分の面は平面部とされ、前記上部流路部材の、前記第２の平面部に対応する部分の面、または前記第２の平面部のいずれかに突起が形成されており、
前記フロートシールリブが前記第２の平面部の側より延びている態様では、前記上部流路部材の、前記第２の平面部に対応する部分の面が平面部とされ、前記下部流路部材の、前記第１の平面部に対応する部分の面、または前記第１の平面部のいずれかに突起が形成されていることを特徴とする弁構造体。
【請求項２】
前記突起は連続的な周状リブを形成していることを特徴とする請求項１に記載の弁構造体。
【請求項３】
前記周辺部は、前記規制部の外周に設けられ、前記下部流路部材と前記上部流路部材に挟まれることで前記下部流路部材と前記上部流路部材の間を密閉する部材間シール部をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の弁構造体。
【請求項４】
前記規制部と前記部材間シール部は、前記規制部よりも薄肉の部材で連結されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の弁構造体。
【請求項５】
前記上部流路部材と前記下部流路部材により前記シール部材の前記規制部を押し込んだときの該規制部の収縮量（Ｆ１）と、前記上部流路部材と下部流路部材により前記シール部材の前記部材間シール部を押し込んだときの該部材間シール部の収縮量（Ｆ２）の関係を、Ｆ１＜Ｆ２ とすることを特徴とする請求項３または４に記載の弁構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
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【図６】
【図７】
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【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２１９９８２（Ｐ２０１２−２１９９８２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８９２１４（Ｐ２０１１−８９２１４）
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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