JP2008055355A - バルブユニットおよび液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体供給路の途中に設けられた圧力室内における気泡の成長を抑制することのできるバルブユニットおよび液体噴射装置を提供する。
【解決手段】バルブユニット１９は、液体供給路の途中に設けられて上流側からインクを流入させるための流入口３９ａ及び下流側へインクを流出させるための流出口３９ｂを有する圧力室３９と、圧力室３９の壁面の一部を構成し、その圧力室３９内の圧力変動に基づいて変位する隔壁フィルム３７と、隔壁フィルム３７により圧力室３９との隔壁を構成するように圧力室３９の外側に設けられ、その内部が油類等の非極性の液体で満たされた液体充填室４２とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、バルブユニットおよび液体噴射装置に関する。

液体噴射ヘッドから液体をターゲットに対して噴射する液体噴射装置として、例えば、インクジェット式プリンタ（以下、単に「プリンタ」と言う）が知られている。このプリンタは、インク（液体）を収容するインクカートリッジ（液体収容体）と、インクを噴射可能な記録ヘッド（液体噴射ヘッド）を備えている。そして、インクカートリッジ内のインクをインク供給路（液体供給路）を通じて記録ヘッド側に供給し、そのインクを記録ヘッドのノズルから記録媒体に噴射することで印刷を行っている。

こうしたプリンタにあっては、インクカートリッジから記録ヘッドにインクを安定して供給することが望ましい。そこで、こうした要望に応えるために、近時、キャリッジ上にインクの流動圧を調整するためのバルブユニットを備えたプリンタが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
具体的には、特許文献１におけるプリンタに備えられたバルブユニットは、凹部が形成された定形性を有する流路形成部材と、この流路形成部材の凹部を封止するフィルム部材と、このフィルム部材で流路形成部材の凹部を封止することで形成された圧力室へのインク流入口を開閉する弁部材とを備えている。この弁部材は、常時は圧力室内に配設された弁付勢ばねによってインク流入口を閉鎖する閉弁状態に付勢されている。そして、ノズルからインクが吐出されて圧力室の流出口からインクが流出すると、圧力室内に負圧が生じて、フィルムが圧力室の体積を減少させる方向に変位する。このフィルムの変位に基づく押圧力により、弁部材が弁付勢ばねの付勢力に抗して流入口から離間することで、圧力室内に新たなインクが供給されるようになっている。

ところで、こうしたプリンタにあっては、その構造上、例えばインクカートリッジの交換時等にインク供給路に空気が入り込み、この空気がインク中に気泡となって混入することがある。こうした気泡がバルブユニットの圧力室に達すると、圧力室内には負圧が発生することから、空気がフィルムを透過して圧力室内に移行し、インク中に混入した気泡が成長してしまうという問題があった。このような気泡は記録ヘッドへのインク供給の不安定化を招くおそれがあるため、気泡をできるだけ成長させないようにすることが望ましい。そこで、このような気泡成長の抑制策として、従来は圧力室のフィルムをガスバリア性の高い素材で構成していた。
特開２００５−９５８６１号公報

ところが、高いガスバリア性を有する素材は高弾性率のものが多く、ガスバリア素材で構成したフィルムは硬いものになって、圧力室内の負圧に応じて変位する際の応答性が低下する。このようにフィルムの応答性が低下すると、結局、記録ヘッドへのインク供給が不安定となって、印刷品質の低下を招くことになる。また、ガスバリア素材や水蒸気バリア素材は一般に高価なため、これらの素材を採用することにより製造コストの上昇を招くという問題もある。

なお、上記インクジェット式プリンタに限らず、液体収容体に収容されている液体を液体供給路を通じて液体噴射ヘッドに供給し、同液体噴射ヘッドに設けられているノズルを通じて上記液体を噴射する液体噴射装置にあっては、こうした実情も概ね共通したものとなっている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体供給路の途中に設けられた圧力室内における気泡の成長を抑制することのできるバルブユニット及び液体噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のバルブユニットは、液体供給路の途中に設けられ、該液体供給路の上流側から液体を流入させるための流入口および該液体供給路の下流側へ液体を流出させるための流出口を有する圧力室と、該圧力室の壁面の一部を構成し、その圧力室内の圧力変動に基づいて変位する可撓性部材と、該可撓性部材により前記圧力室との隔壁を構成するように前記圧力室の外側に設けられ、その内部が液体で満たされた液体充填室とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、可撓性部材により圧力室との隔壁を構成する液体充填室が圧力室の外側に設けられていることから、外部（大気中）の空気がフィルム等の可撓性部材を介して直接圧力室内へ移行することがないため、圧力室内に気泡が存在しても、気泡の成長を抑制することができる。したがって、可撓性部材として高弾性率で高価なガスバリア素材を用いることなく、柔軟性に富んで安価なフィルムを使用することができるため、可撓性部材の良好な応答性を確保しつつ、圧力室内における気泡の成長を抑制することができる。

また、本発明のバルブユニットにおいては、前記液体充填室の内部が非極性の液体で満たされていることが好ましい。
この構成によれば、液体充填室の内部は油類等の非極性の液体で満たされていることから、空気の主な構成要素である酸素、窒素、二酸化炭素等、極性を有する一般的な気体は液体充填室内の液体へは溶け込みにくい。したがって、液体充填室をガスバリア性に劣る素材によって構成しても、液体充填室内は溶存気体量が低く保持されるため、可撓性部材を介しての圧力室内への空気の移行も抑制される。

また、本発明のバルブユニットにおいては、前記液体充填室は、前記可撓性部材以外で構成される壁面の少なくとも一部が可撓性を有する封止部材により構成されていることが好ましい。

この構成によれば、封止部材を所定の撓み状態で取り付けることで、可撓性部材の変位に伴う液体充填室内の圧力変化が封止部材の撓み変形によって許容される。また、温度変化等によって液体充填室内に充填した液体の体積が変化した場合にも、封止部材が撓み変形することにより、液体充填室内の圧力変化が許容される。したがって、極めて簡単な構成で可撓性部材の良好な応答性を確保しつつ、圧力室内における気泡の成長を抑制することができる。

また、本発明のバルブユニットにおいては、前記封止部材で少なくとも一部が構成される前記液体充填室の壁面は、前記液体充填室を挟んで前記可撓性部材と対向する位置に設けられることが望ましい。

この構成によれば、液体充填室において、表面積を確保する必要のある可撓性部材で構成される壁面と封止部材で構成される壁面とを対向する位置に設けることにより、装置の小型化を図ることができる。

また、本発明のバルブユニットにおいては、前記可撓性部材により構成される前記液体充填室の壁面部分の面積は前記封止部材により構成される前記液体充填室の壁面部分の面積よりも小さいことが好ましい。

この構成によれば、液体充填室において、可撓性部材により構成される壁面部分よりも封止部材により構成される壁面部分の面積を大きくすることで、可撓性部材の良好な応答性を確保しつつ、封止部材にかかる変形負荷を小さくすることができる。

本発明の液体噴射装置においては、液体を収容する液体収容体と、前記液体をターゲットに対して噴射可能な液体噴射ヘッドと、前記液体収容体側から前記液体噴射ヘッド側へ前記液体を供給するための液体供給路と、上述したバルブユニットとを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、可撓性部材として高弾性率で高価なガスバリア素材を用いることなく、柔軟性に富んで安価なフィルムを使用することができて、可撓性部材の良好な応答性を確保しつつ、圧力室内における気泡の成長を抑制することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明をインクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタという）に具体化した第１の実施形態を図１〜図３に従って説明する。なお、以下における本明細書中の説明において、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」をいう場合は、特に断らない限り、図１に矢印で示す前後方向（副走査方向）及び左右方向（主走査方向）、並びに図２〜図４に矢印で示す上下方向（重力方向）をそれぞれ示すものとする。

図１に示すように、本実施形態の液体噴射装置としてのプリンタ１１は、略矩形箱状をなす本体ケース１２を備えている。本体ケース１２内の下部には、その長手方向である左右方向に沿ってプラテン１３が架設されている。プラテン１３は、ターゲットとしての記録用紙Ｐを支持する支持台であって、このプラテン１３上には、図示しない紙送り機構により記録用紙Ｐが副走査方向となる前後方向に沿って給送されるようになっている。また、本体ケース１２内には、プラテン１３の長手方向（左右方向）と平行に棒状のガイド部材１４が架設されている。

このガイド部材１４には、キャリッジ１５がガイド部材１４の軸線方向（左右方向）に往復移動可能な状態で支持されている。キャリッジ１５は、一対のプーリ１６ａ間に張設された無端状のタイミングベルト１６を介してキャリッジモータ１７に連結されている。したがって、キャリッジ１５は、キャリッジモータ１７の駆動により、ガイド部材１４に沿って往復移動されるようになっている。

キャリッジ１５のプラテン１３に対向する面には、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１８が設けられている。また、キャリッジ１５上には、液体としてのインクを記録ヘッド１８に供給するバルブユニット１９が、プリンタ１１に使用されるインクの色に対応して複数個設けられている。また、記録ヘッド１８の下面には、同様にインクの色に対応した複数のノズル２０（図２参照、同図には１つのみ図示。）が形成されている。そして、各ノズル２０からプラテン１３上に給送された記録用紙Ｐにインク滴が噴射されることで印刷が行われるようになっている。

本体ケース１２の右端部にはカートリッジホルダ２１が設けられると共に、カートリッジホルダ２１とプラテン１３との間には、記録ヘッド１８の退避位置となるホームポジションＨＰが設けられている。印刷の開始前などには、このホームポジションＨＰにおいて記録ヘッド１８に対するクリーニング等、各種メンテナンス処理が実行される。

カートリッジホルダ２１には、液体収容体としてのインクカートリッジ２２が着脱可能に複数個装着されている。各インクカートリッジ２２は矩形箱状のケース２３を備えている。このケース２３内には、インクカートリッジ２２毎に色の異なるインクを充填した、可撓性のフィルムからなる袋状のインクパック２４（図２参照）が収容されている。そして、各インクカートリッジ２２は、カートリッジホルダ２１に装着された場合にインク供給チューブ２５の上流端に接続されることにより、インク供給チューブ２５を介してキャリッジ１５上の各バルブユニット１９とそれぞれ接続されるようになっている。

カートリッジホルダ２１の上側には、加圧ユニット２６が搭載されている。この加圧ユニット２６は、空気供給路２７を介して加圧空気をインクカートリッジ２２内に圧送する装置であって、加圧ポンプ２８、圧力検出器２９及び大気開放弁３０を備えている。圧力検出器２９によって空気供給路２７内の加圧空気の圧力が検出され、この検出値に基づいて加圧ポンプ２８の駆動制御が行われる。また、何らかの事情により空気供給路２７内の圧力が過度の状態になった場合は、大気開放弁３０が開放動作して空気供給路２７内の圧力を大気中に放出するようになっている。

空気供給路２７は、大気開放弁３０の下流側に配設された分配器３１を境にインクカートリッジ２２の個数と同数に分岐されている。そして、分岐された各空気供給路２７は、それぞれの下流端が各々対応するインクカートリッジ２２に接続され、そのインクカートリッジ２２のケース２３内に連通している。したがって、加圧ユニット２６の加圧ポンプ２８が駆動された場合には、加圧ポンプ２８から圧送された加圧空気が空気供給路２７を介してインクカートリッジ２２の各ケース２３内にそれぞれ導入されるようになっている。

図２に示すように、インクカートリッジ２２のケース２３内は加圧室３２となっており、この加圧室３２内にインクパック２４が収容されている。加圧ポンプ２８から空気供給路２７を介して圧送された加圧空気は加圧室３２に導入され、加圧空気の空気圧によってインクパック２４が押し潰される。すると、インクパック２４内のインクがインク供給チューブ２５に導出され、インク供給チューブ２５を通じてバルブユニット１９に圧送される。

バルブユニット１９内には、このバルブユニット１９内にインク供給チューブ２５から供給されるインクを流入させるための流入路１９ａと、このバルブユニット１９内から記録ヘッド１８側にインクを流出させるための流出路１９ｂとが形成されている。そして、本実施形態においては、上述したインク供給チューブ２５、流入路１９ａ、及び流出路１９ｂによって、インクカートリッジ２２側から記録ヘッド１８側へインク（液体）を供給するためのインク供給路（液体供給路）が構成されている。

一方、記録ヘッド１８内には、バルブユニット１９の流出路１９ｂと連通するインク流路１８ａが形成されると共に、このインク流路１８ａと記録ヘッド１８の下面に形成されたノズル２０との間には、インクを一時貯留可能なインク室Ｒが設けられている。このインク室Ｒの上側には上下方向に振動してインク室Ｒ内の容積を拡大及び縮小する振動板（図示略）が配設されると共に、その振動板の上側には振動板を振動させるための圧電素子（図示略）が配設されている。そして、圧電素子が上下方向に収縮及び伸張して振動板を上下方向に振動させることにより、記録ヘッド１８のノズル２０からインクが所定容量の液滴となって吐出されるようになっている。

次に、バルブユニット１９の具体的構成について図３（ａ）に基づいて説明する。
図３（ａ）に示すように、バルブユニット１９は、それぞれ定形性を有する第１流路形成部材３３と第２流路形成部材３４と液体充填室形成部材３５とが積層された構造をしている。すなわち、バルブユニット１９は、第１流路形成部材３３上に第２流路形成部材３４が接合されると共に、その第２流路形成部材３４上に液体充填室形成部材３５が接合されることにより、三層が一体化されたユニット構造をしている。

まず、第１流路形成部材３３は、その外形が略直方体形状をなしており、その平面状をなす上面には平面視円形状の凹部３３ａが形成されると共に、その凹部３３ａの内底面において中心から偏心した位置には円錐台形状をなす凸部３３ｂが一つ形成されている。そして、この凸部３３ｂの上端面に凹部３３ａ内へのインクの流入口３９ａを開口するようにして、上述した流入路１９ａが、第１流路形成部材３３内においてＬ字状をなすように形成されている。

次に、第２流路形成部材３４は、第１流路形成部材３３よりも上下方向の厚みが薄い略直方体形状をなしており、その平面状をなす下面が第１流路形成部材３３の上面と接合されている。また、第２流路形成部材３４の上面には、第１流路形成部材３３の凹部３３ａに対して上下方向で部分的に重なり合う平面視円形状の凹部３４ａが形成されている。この凹部３４ａは、その中心が第１流路形成部材３３の凹部３３ａの中心から見た場合に前記凸部３３ｂとは反対側に偏心した位置態様となるように設けられる。そして、この凹部３４ａの内周面を上側に延長するような膨出態様で、第２流路形成部材３４の上面には、円環状の突縁部３４ｂが形成されている。

また、第２流路形成部材３４における凹部３４ａの底部中央には、この凹部３４ａを第１流路形成部材３３の凹部３３ａに連通させる中心孔３４ｃが貫通形成されている。この中心孔３４ｃは、その開口面積が第１流路形成部材３３の凹部３３ａの開口面積よりも小さく、その凹部３３ａの開口した範囲内に位置するように形成されている。

また、第２流路形成部材３４における凹部３４ａの内底面において、その中心孔３４ｃよりも外側となる位置には、上述した流出路１９ｂが、凹部３４ａの内底面にインクの流出口３９ｂを開口するようにして、第２流路形成部材３４及び第１流路形成部材３３に貫通形成されている。

また、第２流路形成部材３４における突縁部３４ｂの上端面には、可撓性部材としての隔壁フィルム３７が凹部３４ａ内へ少し撓んだ状態で、凹部３４ａの上端開口を封止するように固着されている。また、隔壁フィルム３７の凹部３４ａ内に臨む内面側の略中央部には、凹部３４ａの開口面積よりも面積の小さい円板状の押圧板３８が固着されている。そして、この隔壁フィルム３７で凹部３４ａが封止されることにより、バルブユニット１９内には、第１流路形成部材３３の凹部３３ａと第２流路形成部材３４の凹部３４ａ及び両凹部３３ａ，３４ａ間を連通する中心孔３４ｃの各内部空間からなる圧力室３９が、隔壁フィルム３７により壁面の一部が構成されるようにして形成されている。

次に、液体充填室形成部材３５は、その上下方向の厚みが第１流路形成部材３３と第２流路形成部材３４の各厚みの中間程度である略直方体形状をなしており、その平面状をなす下面が第２流路形成部材３４の上面と接合されている。液体充填室形成部材３５は、上下方向（厚さ方向）に貫通する貫通孔３５ａを有しており、この貫通孔３５ａは、その開口面積が第２流路形成部材３４の凹部３４ａの開口面積よりも大きく、液体充填室形成部材３５が第２流路形成部材３４上に積層された場合には第２流路形成部材３４の凹部３４ａと同心配置となるように形成されている。

また、液体充填室形成部材３５の上面には、貫通孔３５ａの上端開口を所定の撓み状態でもって封止するように、可撓性素材からなる封止部材としての封止フィルム４０が固着されている。また、封止フィルム４０の貫通孔３５ａ内に臨む内面側の略中央部には、貫通孔３５ａの開口面積よりも面積の小さい円板状の受圧板４１が固着されている。そして、この封止フィルム４０で貫通孔３５ａの上端開口が封止されると共に、封止フィルム４０及び貫通孔３５ａにより囲み形成される空間内部が油類等の非極性の液体で満たされることによって、液体充填室４２が形成されている。すなわち、バルブユニット１９内には、貫通孔３５ａの内部空間からなる液体充填室４２が、封止フィルム４０により壁面の一部が構成されると共に、上述した隔壁フィルム３７により圧力室３９との隔壁が構成されるようにして形成されている。なお、液体充填室４２において、隔壁フィルム３７で構成される壁面の面積は、その隔壁フィルム３７が固着される凹部３４ａの開口面積の方が封止フィルム４０が固着される貫通孔３５ａの開口面積よりも小さいため、その封止フィルム４０で構成される他方の壁面の面積よりも小さくなっている。

次に、圧力室３９の内部構成について説明する。
図３（ａ）に示すように、圧力室３９を構成する下側の凹部３３ａの内底面略中央部には基台部４３が設けられ、この基台部４３に対して弁部材４４が支持されている。弁部材４４は、その先端（図３（ａ）では左端）に流入口３９ａと対峙する弁体４５を固着した作用点側アーム部４４ａと、その先端（図３（ａ）では上端）が上側の凹部３４ａ内で押圧板３８と対峙する力点側アーム部４４ｂと、これら両アーム部４４ａ，４４ｂ間を連結する連結アーム部４４ｃとを備えている。

また、弁部材４４は、作用点側アーム部４４ａと連結アーム部４４ｃとの連結部分及び力点側アーム部４４ｂと連結アーム部４４ｃとの連結部分がそれぞれ略「へ」の字状をなす角度で連結されることにより、作用点側アーム部４４ａと力点側アーム部４４ｂが互いの軸方向を直角に交差させた形状に形成されている。そして、作用点側アーム部４４ａと連結アーム部４４ｃとの連結部分から側方（図３（ａ）では紙面と直交する方向）に突設された支軸４４ｄが基台部４３の軸受部４３ａに対して回動可能に支持されることにより、弁部材４４は、弁体４５が流入口３９ａを閉鎖する閉弁状態と流入口３９ａを開放する開弁状態との間で弁開閉動作するようになっている。

また、圧力室３９を構成する下側の凹部３３ａ内において、流入口３９ａと弁体４５を挟んで対峙する位置には、圧縮コイルスプリングからなる弁付勢ばね４６が配置されている。そして、この弁付勢ばね４６は、収縮した蓄力状態において、その一端（図３（ａ）では上端）が第２流路形成部材３４の下面に当接する一方、その他端（図３（ａ）では下端）が弁体４５に当接することにより、弁体４５を常には流入口３９ａを閉鎖する閉弁状態となる方向へ付勢している。

次に、液体充填室４２の内部構成について説明する。
図３（ａ）に示すように、液体充填室４２を構成する貫通孔３５ａ内には第２流路形成部材３４の突縁部３４ｂよりも大径の圧縮コイルスプリングからなる受圧用ばね４７が突縁部３４ｂを囲むような態様で収容されている。そして、この受圧用ばね４７は、収縮した蓄力状態において、その一端（図３（ａ）では上端）が受圧板４１の下面に当接する一方、その他端（図３（ａ）では下端）が第２流路形成部材３４の上面に当接することにより、受圧板４１を介して封止フィルム４０を常には液体充填室４２の内容積を拡大する方向へ付勢している。

そのため、受圧用ばね４７が受圧板４１を介して封止フィルム４０を付勢する状態では、液体充填室４２の内容積が拡大する方向へ封止フィルム４０が変位するため、液体充填室４２内は負圧が発生した状態に保持される。そのため、液体充填室４２と圧力室３９との隔壁を構成する隔壁フィルム３７は、液体充填室４２内に発生した負圧を受け、液体充填室４２側に付勢された状態となる。

次に、以上のように構成されたバルブユニット１９の動作について説明する。
まず、プリンタ１１は印刷に先だって、その準備作業として記録ヘッド１８がホームポジションＨＰに配置された状態でノズル２０からインクを吐出又は吸引することで、インク供給チューブ２５よりも下流側における流入路１９ａ、圧力室３９、流出路１９ｂ、インク流路１８ａ及びインク室Ｒの内部にインクを充填する。

この準備作業が完了した状態において、弁部材４４は、図３（ａ）に示すように、作用点側アーム部４４ａは水平に、また、力点側アーム部４４ｂは垂直になった態様で、弁付勢ばね４６によって下向きに付勢された弁体４５が凸部３３ｂに当接して流入口３９ａを閉鎖している。また、隔壁フィルム３７は液体充填室４２内の負圧を受けて上向きに付勢された状態になっている。

さて、印刷準備作業が完了した後、印刷が開始されると、加圧ポンプ２８が駆動されてインクカートリッジ２２内の加圧室３２に加圧空気が送出される。この加圧空気によってインクパック２４が加圧され、インクパック２４内のインクが加圧状態でバルブユニット１９側に送出される。そして、インク供給チューブ２５及び流入路１９ａを通じてインクが流入口３９ａまで至ると、加圧されたインクの圧力が弁体４５に加わるが、この圧力よりも弁付勢ばね４６の付勢力の方が大きくなっている。

そのため、印刷開始時には圧力室３９の流入口３９ａは弁体４５により閉鎖された閉弁状態にあり、バルブユニット１９の上流側と下流側とは非連通状態にある。この状態において、記録ヘッド１８に備えられた圧電素子が駆動されてインクがノズル２０から吐出されると、圧力室３９の流出口３９ｂからインクが流出してインク室Ｒに供給される。

インクの流出に伴って圧力室３９内のインク量が減少すると、圧力室３９内に負圧が発生する。そして、この負圧が所定圧（＝受圧用ばね４７の付勢力）よりも大きくなると、隔壁フィルム３７が液体充填室４２内の負圧に抗して圧力室３９側に撓み、隔壁フィルム３７の下面中央に設けられた押圧板３８が下側に向かって変位する。このとき、変位する押圧板３８がその下側で対峙する弁部材４４における力点側アーム部４４ｂの先端に押圧力を加えると、弁部材４４は支軸４４ｄを中心に図３（ａ）において時計回り方向に回動しようとする。そして、この押圧板３８による押圧力が弁付勢ばね４６の付勢力よりも大きくなると、弁部材４４は、図３（ａ）に示す閉弁状態から図３（ｂ）に示す開弁状態へと回動変位する。すると、弁体４５が弁付勢ばね４６の付勢力に抗して凸部３３ｂから離間し、流入口３９ａを開放する。その結果、バルブユニット１９内において上流側の流入路１９ａと下流側の圧力室３９とが連通状態となる。

流入口３９ａが開放された開弁状態になると、図３（ｂ）中に矢印で示すように、圧力室３９内から流出口３９ｂを通じて流出路１９ｂへとインクが流出すると共に、加圧状態のインクで満たされた流入路１９ａから圧力室３９内にインクが流入する。流入したインクにより圧力室３９内に発生した負圧が上述した所定圧よりも小さくなると、隔壁フィルム３７は液体充填室４２側に撓み、押圧板３８が元の位置に向かって上側に変位する。そして、弁部材４４における力点側アーム部４４ｂの先端に加えられていた押圧力が弁付勢ばね４６の付勢力よりも小さくなると、弁部材４４は図３（ｂ）において反時計回りに回動し、弁体４５が凸部３３ｂに当接して流入口３９ａが閉鎖された閉弁状態となる。

このように、本実施形態のバルブユニット１９にあっては、弁部材４４の開弁動作及び閉弁動作が繰り返されることにより、印刷時においては、ノズル２０から吐出されるインクの量に応じて、適切な量のインクを安定して記録ヘッド１８に供給することができるようになる。
上記説明したような第１の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）上記実施形態では、隔壁フィルム３７により圧力室３９との隔壁を構成する液体充填室４２が圧力室３９の外側に設けられていることから、外部の空気が直接圧力室３９内へ移行することがない。そのため、圧力室３９内に気泡が存在したとしても、そうした圧力室３９内での気泡の成長を抑制することができる。したがって、隔壁フィルム３７として高弾性率で高価なガスバリア素材を用いることなく、柔軟性に富んで安価なフィルムを使用することができるため、隔壁フィルム３７の良好な応答性を確保しつつ、圧力室３９内における気泡の成長を抑制することができる。

（２）上記実施形態では、液体充填室４２の内部は油類等の非極性の液体で満たされていることから、空気の主な構成要素である酸素、窒素、二酸化炭素等、極性を有する一般的な気体は液体充填室４２内の液体へは溶け込みにくい。したがって、封止フィルム４０をガスバリア性や水蒸気バリア性に劣る素材によって構成しても、液体充填室４２内は溶存気体量が低く保持されるため、圧力室３９内への空気の移行も抑制される。

（３）上記実施形態では、封止フィルム４０が所定の撓み状態で取着されていることから、隔壁フィルム３７の変位に伴う液体充填室４２内の圧力変化が封止フィルム４０の撓み変形によって許容される。また、温度変化等によって液体充填室４２内に充填した液体の体積が変化した場合にも、封止フィルム４０が撓み変形することにより、液体充填室４２内の圧力変化が許容される。したがって、極めて簡単な構成で隔壁フィルム３７の良好な応答性を確保しつつ、圧力室３９内における気泡の成長を抑制することができる。

（４）上記実施形態では、液体充填室４２において、表面積を確保する必要のある隔壁フィルム３７で構成される壁面は、封止フィルム４０で構成される壁面と対向する位置に配置されている。これにより、バルブユニット１９の小型化を図ることができる。

（５）上記実施形態では、液体充填室４２において、隔壁フィルム３７で構成される壁面部分よりも封止フィルム４０で構成される壁面部分の面積の方が大きい。そのため、隔壁フィルム３７の良好な応答性を確保しつつ、封止フィルム４０にかかる変形負荷を小さくすることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る発明の第２の実施形態について、図４（ａ）及び図４（ｂ）に基づいて説明する。

なお、この実施形態も先の第１の実施形態と同様、本発明に係る液体噴射装置をインクジェット式プリンタに具体化したものであるので、以下では第１の実施形態と相違する部分について主に説明する。
図４（ａ）に示すように、本実施形態におけるバルブユニット１１９は、定形性を有する流路形成部材１３３を備えている。流路形成部材１３３の平面状をなす一面側（同図では上面側）には、略円錐台形状の凹部１３３ａが凹み形成されると共に、この凹部１３３ａの開口部を所定の撓み状態でもって封止するように可撓性部材としての隔壁フィルム１３７が熱溶着により貼着されている。そして、この隔壁フィルム１３７と凹部１３３ａとで囲み形成された内部空間により圧力室１３９が構成されている。また、圧力室１３９の壁面の一部を構成する隔壁フィルム１３７の上面中央部には円板状の受圧板１３８が凹部１３３ａに対して同心円状に配置されるように取り付けられている。

一方、流路形成部材１３３の他面側（図４（ａ）では下面側）には、そのほぼ中央部に内側面が円筒面状をなすインク供給室１３３ｂが凹み形成されると共に、このインク供給室１３３ｂの下面側開口部を封止するようにフィルム部材１００が熱溶着されている。そして、流路形成部材１３３内には、このインク供給室１３３ｂ内に下流端が開口するように流入路１１９ａが貫通形成されている。

また、流路形成部材１３３において、圧力室１３９とインク供給室１３３ｂとを区画する区画部１３３ｃの中央部には支持孔１３３ｄが形成されている。この支持孔１３３ｄには弁部材１４４が摺動可能に支持されている。弁部材１４４は、インク供給室１３３ｂ内に位置する板状部１４４ａと、この板状部１４４ａの中央部に一体に成形されて先端が支持孔１３３ｄを介して圧力室１３９内まで延びるロッド部１４４ｂとにより構成されている。

インク供給室１３３ｂ内において、フィルム部材１００で構成される壁面にはばね受け座１０１が取着されるとともに、板状部１４４ａとばね受け座１０１との間には、コイル状の弁付勢ばね１４６が収縮した蓄力状態で介設されている。一方、区画部１３３ｃには、支持孔１３３ｄを囲むようにして円環状に形成されたゴム製のシール部材１０２が熱溶着などにより取り付けられている。したがって、弁部材１４４における板状部１４４ａは、弁付勢ばね１４６の付勢力によりシール部材１０２に当接するとともに、区画部１３３ｃ側に僅かな押圧力をもって付勢されている。

区画部１３３ｃに形成された支持孔１３３ｄには、支持孔１３３ｄの周囲に沿って間欠的に切欠き孔１３３ｅが形成されている。この切欠き孔１３３ｅはいずれもシール部材１０２よりも内側に位置しており、切欠き孔１３３ｅおよび支持孔１３３ｄが圧力室１３９への流入口１３９ａとなっている。

また、流路形成部材１３３において、インク供給室１３３ｂよりも外側（図４（ａ）では右側）となる位置には、凹部１３３ａの内側面に圧力室１３９からの流出口１３９ｂを開口するように流出路１１９ｂが形成されている。そして、本実施形態においては、上述したインク供給チューブ２５、流入路１１９ａ、インク供給室１３３ｂ、及び流出路１１９ｂによってインク供給路（液体供給路）が構成されている。

流路形成部材１３３の上側には封止部材としてのキャップ状の封止フィルム１４０が取着されている。すなわち、このキャップ状の封止フィルム１４０は、その開口縁が流路形成部材１３３の外側面に嵌合されることにより、流路形成部材１３３の上方から所定の撓み状態でもって隔壁フィルム１３７を覆うように被せられている。そして、封止フィルム１４０と隔壁フィルム１３７とにより囲み形成された空間内に油類等の非極性の液体が満たされることで、液体充填室１４２が形成されている。すなわち、隔壁フィルム１３７により圧力室１３９との隔壁を構成するように、圧力室１３９の外側に液体充填室１４２が設けられている。なお、封止フィルム１４０は所定の撓み状態でもって隔壁フィルム１３７全体を覆うように取着されているため、液体充填室１４２において隔壁フィルム１３７で構成される壁面の面積は、封止フィルム１４０で構成される壁面の面積よりも小さくなっている。

次に、以上のように構成されたバルブユニット１１９の動作について説明する。
まず、プリンタは印刷に先だって、その準備作業として記録ヘッド１８がホームポジションＨＰに配置された状態でノズルからインクを吐出又は吸引することで、インク供給チューブ２５よりも下流側における流入路１９ａ、インク供給室１３３ｂ、圧力室１３９および流出路１１９ｂ、インク流路１８ａ及びインク室Ｒの内部にインクを充填する。
この準備作業の状態においては、バルブユニット１１９における弁付勢ばね１４６による付勢力が弁部材１４４における板状部１４４ａに加わっている。そして、加圧ポンプ２８が駆動されるとインクカートリッジ２２内の加圧室３２に加圧空気が送出され、インクパック２４内のインクが加圧状態でバルブユニット１９側に送出される。そして、加圧されたインクがインク供給チューブ２５および流入路１１９ａを通じてインク供給室１３３ｂ内に至ると、板状部１４４ａには圧送されたインクの加圧力も加わる。したがって、弁付勢ばね１４６による付勢力およびインクの加圧力により、板状部１４４ａは図４（ａ）に示されるように、シール部材１０２に当接した閉弁状態にあり、バルブユニット１１９の上流側と下流側とは非連通状態にある。

この状態で圧電素子が駆動されてインクがノズル２０から吐出されると、圧力室１３９内のインクがインク室Ｒへと供給され、圧力室１３９内のインクが減少する。このインクの減少に伴って隔壁フィルム１３７が流路形成部材１３３に形成された凹部１３３ａ側に変位し、隔壁フィルム１３７の中央部が弁部材１４４のロッド部１４４ｂの端部に当接する。そして、記録ヘッド１８においてさらにインクが消費されることにより、圧力室１３９内には負圧が発生する。そして、この負圧が所定圧（＝弁付勢ばね１４６の付勢力＋インクの加圧力）よりも大きくなると、隔壁フィルム１３７がロッド部１４４ｂを押圧することで、板状部１４４ａによるシール部材１０２の当接が解かれ、図４（ｂ）に示されるように、開弁状態となる。その結果、バルブユニット１１９内においてインク供給室１３３ｂと圧力室１３９とが連通状態となる。

開弁状態になるとインク供給室１３３ｂ内のインクがインク供給室１３３ｂから流入口１３９ａ通じて圧力室１３９内に供給され、圧力室１３９内へのインクの流入により圧力室１３９内の負圧は解消される。これに伴い、弁部材１４４が元の位置に移動して図４（ａ）に示されるように再び閉弁状態となり、インク供給室１３３ｂから圧力室１３９へのインクの供給は停止される。

したがって、上記説明したような第２の実施形態においても、前記第１の実施形態と同様の効果が奏される。
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。

・各実施形態においては、各バルブユニットに１つずつ圧力室及び液体充填室を備える構成としたが、複数の圧力室が１つの液体充填室を共有するようにしてもよい。
・各実施形態においては、液体充填室内を水等の極性の液体で満たしてもよい。この場合においては、液体充填室内の液体に封止フィルムを介して外部の空気が溶け込む量が多くなるものの、直接圧力室内に空気が移行することはないので、圧力室内の気泡の成長を抑制することができる。

・各実施形態においては、液体充填室内を非極性の液体で満たすようにしたが、低極性の液体でその内部を満たすようにしてもよい。
・各実施形態においては、液体充填室内を液体で満たすようにしたが、ゲル状の流動体でその内部を満たすようにしてもよい。

・各実施形態においては、本発明にかかる液体噴射装置をインクジェット式プリンタに適用する場合について説明したが、こうしたプリンタに限らない他の液体噴射装置にも本発明は同様に適用することができる。例えば、ファクシミリや複写機等に用いられる印刷装置や、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ、あるいは面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材などの液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、さらには精密ピペットとしての試料噴射装置等であってもよい。

実施形態におけるインクジェット式プリンタの概略平面図。 実施形態におけるプリンタのインク供給システムを説明する模式図。 第１の実施形態におけるバルブユニットが、（ａ）は閉弁状態、（ｂ）は開弁状態である場合を示す断面図。 第２の実施形態におけるバルブユニットが、（ａ）は閉弁状態、（ｂ）は開弁状態である場合を示す断面図。

符号の説明

１１…液体噴射装置としてのプリンタ、１８…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、１９，１１９…バルブユニット、１９ａ，１１９ａ…液体供給路を構成する流入路、１９ｂ，１１９ｂ…液体供給路を構成する流出路、２２…液体収容体としてのインクカートリッジ、２５…液体供給路を構成するインク供給チューブ、３７，１３７…可撓性部材としての隔壁フィルム、３９，１３９…圧力室、３９ａ，１３９ａ…流入口、３９ｂ，１３９ｂ…流出口、４０，１４０…封止部材としての封止フィルム、４２，１４２…液体充填室。

Claims (6)

1. 液体供給路の途中に設けられ、該液体供給路の上流側から液体を流入させるための流入口および該液体供給路の下流側へ液体を流出させるための流出口を有する圧力室と、
   該圧力室の壁面の一部を構成し、その圧力室内の圧力変動に基づいて変位する可撓性部材と、
   該可撓性部材により前記圧力室との隔壁を構成するように前記圧力室の外側に設けられ、その内部が液体で満たされた液体充填室と
   を備えたことを特徴とするバルブユニット。
2. 前記液体充填室の内部が非極性の液体で満たされていることを特徴とする請求項１に記載のバルブユニット。
3. 前記液体充填室は、前記可撓性部材以外で構成される壁面の少なくとも一部が可撓性を有する封止部材により構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブユニット。
4. 前記封止部材で少なくとも一部が構成される前記液体充填室の壁面は、前記液体充填室を挟んで前記可撓性部材と対向する位置に設けられることを特徴とする請求項３に記載のバルブユニット。
5. 前記可撓性部材により構成される前記液体充填室の壁面部分の面積は前記封止部材により構成される前記液体充填室の壁面部分の面積よりも小さいことを特徴とする請求項３又は４に記載のバルブユニット。
6. 液体を収容する液体収容体と、
   前記液体をターゲットに対して噴射可能な液体噴射ヘッドと、
   前記液体収容体側から前記液体噴射ヘッド側へ前記液体を供給するための液体供給路と、
   請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のバルブユニットと
   を備えたことを特徴とする液体噴射装置。

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