JP2010228238A - バルブユニット、流体供給装置、流体噴射装置、バルブユニットの製造方法及びバルブユニットの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成要素間の配置の自由度が高いバルブユニット、流路ユニット、流体供給装置、流体噴射装置、バルブユニットの製造方法及びバルブユニットの製造装置を提供する。
【解決手段】バルブユニットは、インク流路４９とインク供給室４４及び連通孔５０を介して連通する圧力室４６と、閉弁状態となることにより連通孔５０を閉鎖する弁体５１と、圧力室４６の一壁面を構成し、圧力室４６内の圧力変動に基づいて撓み変位する受圧部５６と、受圧部５６に対して中心位置が一方側に偏心した状態で、受圧部５６の一面側に固定された受圧板５７とを備え、受圧板５７は、受圧部５６の中心付近が圧力室４６の内方へ変位するのに伴い、一方側の端部よりも受圧部５６の中心位置に近接する他方側の端部の方が内方へ大きく変位することにより、弁体５１を開弁状態となる方向に押圧する。
【選択図】図４

Description

本発明は、バルブユニット、流体供給装置、流体噴射装置、バルブユニットの製造方法及びバルブユニットの製造装置に関する。

流体噴射ヘッド（記録ヘッド）から流体（インク）をターゲットに対して噴射する流体噴射装置として、例えば、インクジェット式プリンターが知られている。こうしたプリンターにあっては、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ため、従来、インク流路の途中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ーが提案されている（例えば、特許文献１）。

具体的には、特許文献１のプリンターに備えられたバルブユニットは、流路形成部材の一面側に設けられた凹部をフィルム部材で被覆することで囲み形成される圧力室と、フィルム部材の中央付近に固定された受圧板と、圧力室にインクを供給するための供給路を開閉する弁体（バルブ）とを備えていた。また、流路形成部材の他面側に設けられ、圧力室内と供給路を介して連通されたインク供給室内には、弁体を閉弁状態となる方向に付勢する付勢部材が収容されていた。

このバルブユニットは、記録ヘッドからインクが噴射されて圧力室内のインク量が減少すると、圧力室内に負圧が生じてフィルム部材が圧力室の内方へ変位するようになっていた。そして、フィルム部材とともに変位した受圧板が弁体を付勢部材の付勢力に抗して押圧することにより、弁体が供給路を開放する開弁状態となって、圧力室内へインクが供給されるようになっていた。

このように、特許文献１のプリンターでは、バルブユニットに組み込まれた流動圧調整機構によって、噴射されるインクの量に応じて、記録ヘッドへ適切な量のインクを安定して供給することができるようになっていた。

国際公開第２００３／０４１９６４号パンフレット

ところで、こうしたバルブユニットには、例えばインクの噴射制御を行うための基板など、他の機構が一体的に組み込まれたり、近接して配置されたりすることがある。そして、プリンターを小型化するためには、流動圧調整機構と、隣接する他の機構との間に無駄なスペースが生じないようにすることが好ましい。

その点、特許文献１のバルブユニットにおいて、圧力室を構成する凹部は、その開口面積が受圧面積となるので、わずかな圧力変動にも反応することができるように開口面積を広く確保する必要がある。これに対して、インク供給室はそれほど広く確保する必要がないものの、受圧板の変位を適切にとらえるために、圧力室を構成する凹部の底面において中央付近となる位置に弁体を配置する必要があった。そのため、流路形成部材の他面側であって、一面側に圧力室が配置されたインク供給室の周囲には、隣接する機構との間に無駄なスペースが生じてしまっていた。

すなわち、従来のバルブユニットには、構成要素間の配置上の制限によって、スペースを効率的に活用することができないという問題があった。
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、構成要素間の配置の自由度が高いバルブユニット、流路ユニット、流体供給装置、流体噴射装置、バルブユニットの製造方法及びバルブユニットの製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の流路ユニットは、流体流路と連通孔を介して連通する圧力室と、閉弁状態となることにより前記連通孔を閉鎖する弁体と、前記圧力室の一壁面を構成し、該圧力室内の圧力変動に基づいて撓み変位する受圧部と、該受圧部に対して中心位置が一方側に偏心した状態で、前記受圧部の一面側に固定された受圧板とを備え、該受圧板は、前記受圧部の中心付近が前記圧力室の内方へ変位するのに伴い、前記一方側の端部よりも前記受圧部の中心位置に近接する他方側の端部の方が前記内方へ大きく変位することにより、前記弁体を開弁状態となる方向に押圧する。

この構成によれば、受圧板は受圧部に対して中心位置が一方側に偏心した状態で固定されているので、一方側の端部よりも受圧部の中心位置に近接する他方側の端部の方が大きく変位するように傾動することにより、弁体を開弁状態となる方向に押圧することができる。すなわち、弁体を受圧部の中央付近に配置していなくても、受圧板で弁体を押圧することができるので、構成要素間の配置の自由度が高いバルブユニットを提供することができる。

本発明の流路ユニットにおいて、前記受圧板は、前記受圧部の変位に伴って、前記一方側の端部を支点として傾動する。
この構成によれば、受圧板は一方側の端部を支点として傾動するので、圧力室内の圧力変動をより正確に弁体の変位状態に反映させることができる。

本発明の流路ユニットにおいて、前記連通孔は、前記圧力室における前記受圧部と対向する壁面の前記一方側に偏心した位置に設けられ、前記受圧板は、中心位置が前記弁体に対向するように配置される。

この構成によれば、連通孔は圧力室における受圧部と対向する壁面の一方側に偏心した位置に設けられているので、連通孔に繋がる流体流路を、受圧板の偏心方向における一方側寄りに配置することができる。これにより、偏心方向における他方側には、流体流路が配置されないスペースができるので、このスペースに他の機構を配置することで、効率的にスペースを活用することができる。また、受圧板は中心位置が弁体に対向するように配置されるので、受圧部の撓み変位に伴って、弁体を直接押圧することができる。

本発明の流路ユニットにおいて、前記受圧部は、前記弁体が前記受圧板の押圧により開弁状態となる方向に最大限変位した状態でも、さらに変位可能な撓みを有している。
この構成によれば、撓み変位する際の受圧部の反力が小さくなるので、圧力変動に対する受圧部の反応性を高めることができる。

本発明の流路ユニットにおいて、前記弁体を常には閉弁状態となる方向に付勢する付勢部材をさらに備え、前記圧力室は、定形性を有する流路形成部材の一面に形成された凹部の開口を、前記受圧部を構成するフィルム部材によって被覆することで囲み形成され、前記付勢部材は、前記流路形成部材の他面側に形成された流体供給室内に収容されるとともに、前記圧力室は前記連通孔を通じて前記流体供給室内と連通している。

この構成によれば、流路形成部材の他面側に形成された流体供給室を一方側に偏らせた位置に配置することができる。したがって、流路形成部材の他面側において、偏心方向における他方側には、流体供給室が配置されないスペースができるので、このスペースに他の機構を配置することで、効率的にスペースを活用することができる。

上記目的を達成するために、本発明の流体供給装置は、上流側から下流側へ向けて流体を供給するための流体流路と、上記バルブユニットとを備えた。
この構成によれば、上記バルブユニットと同様の作用効果を得ることができる。

上記目的を達成するために、本発明の流体噴射装置は、流体を収容した流体収容体と、前記流体を噴射可能な流体噴射ヘッドと、前記流体収容体から前記流体噴射ヘッドへ向けて前記流体を供給するための流体流路と、上記バルブユニットとを備えた。

この構成によれば、上記バルブユニットと同様の作用効果を得ることができる。
上記目的を達成するために、本発明のバルブユニットの製造方法は、定形性を有する流路形成部材の一面に形成された凹部の開口をフィルム部材で被覆することで囲み形成される圧力室と、閉弁状態となることにより前記凹部の底面に設けられた連通孔を閉鎖する弁体と、前記フィルム部材によって構成され、前記圧力室内の圧力変動に基づいて撓み変位する受圧部と、該受圧部の一面側に固定された受圧板とを備えたバルブユニットの製造方法であって、前記フィルム部材の一面側に前記受圧板を固定する受圧板固定工程と、前記流路形成部材の一面に、前記凹部の開口に対して前記受圧板の中心位置が一方側に偏心した状態となるように前記フィルム部材を配置する配置工程と、前記受圧板が前記一方側の端部を支点として前記凹部の内方へ傾動して、前記弁体を開弁状態となる方向に押圧した状態となるように、前記フィルム部材の中心側を前記凹部の内方へ押し込んで撓み変位させる押し込み工程と、該押し込み工程を経て撓み変位した状態の前記フィルム部材を前記流路形成部材に溶着することで、前記圧力室を囲み形成する圧力室形成工程とを備えた。

この構成によれば、受圧板が一方側の端部を支点として凹部の内方へ傾動して、弁体を開弁状態となる方向に押圧するのに適切な撓み状態でフィルム部材を流路形成部材に溶着することができるので、構成要素間の配置の自由度が高いバルブユニットを精度よく製造することができる。

上記目的を達成するために、本発明のバルブユニットの製造装置は、定形性を有する流路形成部材の一面に形成された凹部の開口をフィルム部材で被覆することで囲み形成される圧力室と、閉弁状態となることにより前記凹部の底面に設けられた連通孔を閉鎖する弁体と、前記フィルム部材によって構成され、前記圧力室内の圧力変動に基づいて撓み変位する受圧部と、該受圧部に対して中心位置が一方側に偏心した状態で、前記受圧部の一面側に固定された受圧板とを備えたバルブユニットの製造装置であって、前記フィルム部材を間に介在させた状態で前記凹部の周縁に当接する当接部と、前記受圧部を構成する前記フィルム部材の中心側を前記凹部の内方へ押し込んで撓み変位させる突起部とを備え、該突起部は、前記受圧板が前記一方側の端部を支点として前記凹部の内方へ傾動して、前記弁体を開弁状態となる方向に押圧した状態となるように、前記受圧板の傾動角度を規定する傾斜部を有する。

この構成によれば、傾斜部によって受圧板の傾動角度を容易に規定することができるので、構成要素間の配置の自由度が高いバルブユニットを効率よく製造することができる。
本発明のバルブユニットの製造装置において、前記突起部は、前記受圧板の偏心方向に沿って前記傾斜部と並ぶように形成され、前記受圧板が前記傾動角度に規定された状態から、前記フィルム部材をさらに前記内方へ向けて撓み変位させる突設面を有し、前記傾斜部は、前記偏心方向における長さが、前記受圧板の前記偏心方向における長さとほぼ一致するように形成されている。

この構成によれば、傾斜部は、偏心方向における長さが、受圧板の偏心方向における長さとほぼ一致するように形成されているので、突設面はフィルム部材のみを押圧することとなる。したがって、突設面によって、受圧板が傾動角度に傾動した状態でも、フィルム部材がさらに変位可能な撓みを形成することができる。これにより、撓み変位する際の受圧部の反力が小さくなるので、圧力変動に対する反応性の高いバルブユニットを製造することができる。

実施形態におけるインクジェット式プリンターの平面図。 実施形態におけるバルブユニットの構成を説明するための分解斜視図。 実施形態におけるバルブユニットの側面図。 図３におけるＡ−Ａ線矢視断面図で、（ａ）は閉弁状態となっている場合を示す模式図、（ｂ）は開弁状態となっている場合を示す模式図。 （ａ）はヒートブロックの正面図、（ｂ）はヒートブロックの側面図。 実施形態におけるバルブユニットの製造方法を説明するための断面図。 従来のバルブユニットの構成を示す断面図。

以下、本発明の流体噴射装置をインクジェット式プリンター（以下、「プリンター」という）に具体化した実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。なお、以下の説明において、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」をいう場合は、各図中に矢印で示した方向を基準として示すものとする。

図１に示すように、プリンター１１は、略矩形箱状をなす本体ケース１２を備えるとともに、この本体ケース１２内の前方下部には、プラテン１３が主走査方向となる本体ケース１２の長手方向（図１において左右方向）に沿って配設されている。プラテン１３は、記録用紙などの記録媒体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媒体Ｐが主走査方向と直交する副走査方向（前方向）に給送されるようになっている。

本体ケース１２内においてプラテン１３の後部上方には、主走査方向に延びる棒状のガイド軸１４が架設され、このガイド軸１４にはキャリッジ１５が主走査方向へ移動可能な状態で支持されている。また、本体ケース１２内の後方側面においてガイド軸１４の両端部と対応する位置には、駆動プーリ１６及び従動プーリ１７が回転自在に支持されている。駆動プーリ１６にはキャリッジモータ１８が連結されているとともに、対をなすプーリ１６，１７間には無端状のタイミングベルト１９が掛装されている。そして、キャリッジ１５の後端側はタイミングベルト１９に接続されているので、キャリッジモータ１８の駆動により、キャリッジ１５はガイド軸１４に沿って主走査方向に往復移動するようになっている。

本体ケース１２内の一端側（図１では右端側）には箱形のカートリッジホルダ２０が設けられている。カートリッジホルダ２０には、流体としてのインクを収容した流体収容体としてのインクカートリッジ２１が、インクの色毎に複数個（本実施形態においては４個）、着脱可能に装着されている。

各インクカートリッジ２１はカートリッジホルダ２０に装着されることで、インク供給チューブ２２の上流端に接続されるようになっている。また、各インク供給チューブ２２の下流端は、キャリッジ１５上に搭載されたバルブユニット２３の上流側と接続されるとともに、バルブユニット２３の下流側はキャリッジ１５の下面側に設けられた流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド２４に接続されている。そして、記録ヘッド２４の下面にて構成されるノズル形成面（図示略）には、複数のノズル開口（図示略）が形成されている。

バルブユニット２３は、記録ヘッド２４に各色のインクを安定して供給するための流動圧調整機構を備えたもので、ノズル開口からインクが噴射されて、バルブユニット２３の下流側に負圧が生じた場合には、その負圧を解消する分量のインクを記録ヘッド２４側に供給することで、インクの流動圧を調整するようになっている。なお、本実施形態においては、各バルブユニット２３で２色分のインクの流動圧を調整することができるように、１つのバルブユニット２３内に２系統の流動圧調整機構が内蔵されている。

カートリッジホルダ２０とプラテン１３との間、すなわち、記録媒体Ｐが至らない非印刷領域には、プリンター１１の電源オフ時や記録ヘッド２４をメンテナンスする場合にキャリッジ１５の待機場所となるホームポジションＨＰが設けられている。また、キャリッジ１５がホームポジションＨＰに配置されたときの下方となる位置には、記録ヘッド２４のメンテナンスを行うためのメンテナンスユニット２５が備えられている。

メンテナンスユニット２５はキャップ２６及び吸引ポンプ２７等を構成要素として備え、キャリッジ１５がホームポジションＨＰに配置された場合には、キャップ２６が記録ヘッド２４に対してノズル開口を囲むように当接して、ノズル開口を保護するようになっている。また、キャップ２６が記録ヘッド２４に当接した状態で吸引ポンプ２７を駆動することで、記録ヘッド２４内にある増粘したインクや気泡などを排出させるクリーニングが行われるようになっている。

カートリッジホルダ２０の上側には、加圧ポンプ２８が配置されている。加圧ポンプ２８には空気供給路２９の上流端が接続されているとともに、空気供給路２９の途中位置には圧力検出器３０及び大気開放弁３１が接続されている。また、空気供給路２９は大気開放弁３１の下流側に配設された分配器３２を境にインクカートリッジ２１の個数と同数に分岐されている。

分岐された各空気供給路２９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２１に接続されている。加圧ポンプ２８の駆動によって生成された加圧空気は空気供給路２９を介してインクカートリッジ２１内に圧送されるとともに、加圧空気の加圧力によって、インクカートリッジ２１に収容されたインクが記録ヘッド２４側に加圧供給されるようになっている。

そして、副走査方向に記録媒体Ｐを所定距離搬送する搬送処理と、キャリッジ１５とともに主走査方向に沿って移動する記録ヘッド２４のノズル開口からインクを噴射する印刷処理とを交互に行うことにより、記録媒体Ｐに対する記録処理が実行されるようになっている。

次に、バルブユニット２３の構成について説明する。
図２に示すように、バルブユニット２３は樹脂材料からなる定形性の流路形成部材４０を備えている。

流路形成部材４０の上面には、インク供給チューブ２２の下流端が接続される接続部４０ａがインクの色毎に設けられている。そして、流路形成部材４０の右面には、前側に位置する凹部４１と、後側に位置する凹部４２とが形成されている。また、図示は省略するが、流路形成部材４０の左面には、右面側と前後方向における配置が反転された態様で、前側に凹部４２が、後側に凹部４１が形成されている。すなわち、流路形成部材４０の左右の側面には、凹部４１と凹部４２とが前後方向及び左右方向に並ぶように形成されている。

図３に示すように、凹部４１は、圧力室形成凹部４１ａと、圧力室形成凹部４１ａから凹部４２に向かう方向に延びる流路形成凹部４１ｂとから構成されているとともに、凹部４２は凹部４１の圧力室形成凹部４１ａよりも開口面積が小さくなっている。なお、本実施形態において、圧力室形成凹部４１ａは、円弧状の下壁、平面状の上壁４１ｃ、凹部４２の底面にあたる側面視Ｄ形状の側壁４１ｄ及び側壁４１ｄと同形状の開口を有している。

そして、各凹部４２の開口が封止部材４３で封止されることでインク供給室４４が囲み形成されるとともに、各凹部４１の開口が可撓性を有するフィルム部材４５（図２参照）によって被覆されることで、圧力室４６と流体流路としてのインク流路４７とが囲み形成されるようになっている。なお、図３においては、凹部４１，４２の形状を明示するために、フィルム部材４５の図示を省略している。

本実施形態において、一色のインクに対応する流動圧調整機構は、上述した接続部４０ａに繋がるインク供給室４４及び圧力室４６を各１つ備えているので、以下の説明においては、図１〜図３において左右方向となる流路形成部材４０の厚さ方向を方向Ｘ、上方向を方向Ｚ、図１〜図３において前後方向となる方向Ｘ及び方向Ｚと直交する方向を方向Ｙとして、流動圧調整機構等の構成を説明する。

図４に示すように、接続部４０ａとインク供給室４４は、流体流路としてのインク流路４９によって接続されている。また、流路形成部材４０の一面側に形成された圧力室４６は、連通孔５０を通じて流路形成部材４０の他面側に形成されたインク供給室４４と連通している。すなわち、インク供給チューブ２２を通じて供給されたインクは、流路形成部材４０において上流側となるインク流路４９から、インク供給室４４、連通孔５０、圧力室４６、インク流路４７を順次流れて、下流側となる記録ヘッド２４側に供給されるようになっている。なお、本実施形態において、バルブユニット２３は流体供給装置を構成している。

インク供給室４４と圧力室４６の間には、閉弁状態となることにより連通孔５０を閉鎖する弁体５１が配置されている。弁体５１は、インク供給室４４側に配置される板状部５２と、板状部５２から突設されて、連通孔５０を通じて先端側が圧力室４６内に突出する態様となるロッド部５３とを備えている。また、インク供給室４４内には、弁体５１を常には閉弁状態となる方向に付勢する付勢部材５４が配設されているとともに、板状部５２の連通孔５０と対向する一面側には、ロッド部５３を囲むようにシール部材５５が固定されている。

圧力室４６において、連通孔５０は側壁４１ｄの一方側（図３〜図６において、偏心方向Ｚとして示す上方側）に偏心した位置に設けられている。そして、圧力室４６における側壁４１ｄと対向する一壁面は、フィルム部材４５によって構成される受圧部５６となっている。

受圧部５６の側壁４１ｄと対向する一面側には、円盤形状の受圧板５７が溶着により固定されている。この受圧板５７は、図３に示すように、受圧部５６の中心位置Ａに対して中心位置Ｂが一方側（偏心方向Ｚ側）に偏心した状態でフィルム部材４５に固定されることで、中心位置Ｂが弁体５１のロッド部５３の先端側と対向するように配置されている。

図４に示すように、受圧板５７の弁体５１に対する対向面５８には係止部５８ａが設けられているとともに、側壁４１ｄには連通孔５０と対応する位置に係止用凹部５９が設けられている。そして、受圧板５７の対向面５８と側壁４１ｄとの間には、端部が係止部５８ａと係止用凹部５９とに係止されたコイルばね６０が弁体５１のロッド部５３を囲むように配設されている。なお、図４（ａ）に示すように、コイルばね６０の付勢力によって、受圧板５７は常には弁体５１のロッド部５３から離間した状態とされている。

次に、以上のように構成されたバルブユニット２３の製造方法について説明する。
始めに、受圧板固定工程として、フィルム部材４５の一面側に受圧板５７を溶着により固定する。なお、受圧板５７の固定方法は溶着に限らないが、受圧板５７の全面をフィルム部材４５に対して貼付することが望ましい。

また、流路形成部材４０の凹部４２内に弁体５１及び付勢部材５４を収容して、凹部４２を封止部材４３で封止する。この時、弁体５１は付勢部材５４の付勢力によって圧力室４６側に押圧され、シール部材５５によって連通孔５０は閉鎖された状態となる。

続いて、凹部４１内にコイルばね６０を収容し、閉弁状態とされた弁体５１のロッド部５３を囲むように、側壁４１ｄに設けられた係止用凹部５９に一端側を係止させる。
さらに、配置工程として、流路形成部材４０の側面に、圧力室形成凹部４１ａの開口に対して、受圧板５７の中心位置Ｂが完成時に上方側となる偏心方向Ｚ側に偏心した状態となるように、フィルム部材４５を配置する。このとき、受圧板５７の対向面５８に設けられた係止部５８ａに、コイルばね６０の他端側が係止されるようにする。

次に、押し込み工程として、受圧板５７が偏心方向Ｚ側の端部Ｅ１（図３参照）を支点として反偏心方向Ｚ側の端部Ｅ２（図３参照）が圧力室形成凹部４１ａの内方へ傾動して、弁体５１を開弁状態となる方向に押圧した状態となるように、受圧部５６を構成するフィルム部材４５の中心側を圧力室形成凹部４１ａの内方へ押し込んで撓み変位させる。

最後に、圧力室形成工程として、押し込み工程を経て撓み変位した状態のフィルム部材４５を流路形成部材４０に熱溶着することで、圧力室４６を囲み形成する。
ここで、押し込み工程及び圧力室形成工程において使用されるバルブユニット２３の製造装置について説明する。

本実施形態の製造装置は、図５に示す金属材料からなるヒートブロック７０を備えている。そして、ヒートブロック７０は、フィルム部材４５を間に介在させた状態で凹部４１の周縁に当接する平面状の当接部７１と、受圧部５６を構成するフィルム部材４５の中心側を圧力室形成凹部４１ａの内方へ押し込んで撓み変位させる突起部７２とを備えている。

図５（ｂ）に示すように、突起部７２は、受圧板５７が端部Ｅ１を支点として端部Ｅ２が圧力室形成凹部４１ａの内方へ傾動して、弁体５１を開弁状態となる方向に押圧した状態となるように、受圧板５７の傾動角度αを規定する平面状の傾斜部７３を有している。すなわち、傾斜部７３と当接部７１とは、角度αで交差する態様となっている。また、図５（ａ）に示すように、傾斜部７３は偏心方向Ｚにおける長さが、受圧板５７の偏心方向Ｚにおける長さとほぼ一致するように形成されている。

さらに、突起部７２には、偏心方向Ｚに沿って傾斜部７３と並ぶように連続形成された突設面７４を有している。この突設面７４は、当接部７１と平行をなす平面状に形成されているとともに、受圧板５７が傾動角度αに規定された状態から、フィルム部材４５をさらに圧力室形成凹部４１ａの内方へ向けて撓み変位させるために設けられている。なお、本実施形態において、圧力室形成凹部４１ａの方向Ｘにおける深さは約１．５ｍｍであるのに対して、突設面７４と当接部７１との方向Ｘにおける高低差は約１．０ｍｍに設定されている。すなわち、受圧部５６は、圧力室形成凹部４１ａの開口から内方に向けて３分の２程度の深さとなる位置まで変位可能な状態とされる。なお、突起部７２は断熱性の材料から構成されている。

次に、ヒートブロック７０を用いてバルブユニット２３を製造する方法について説明する。
上記押し込み工程において、図６に示すように、１対のヒートブロック７０の間に、フィルム部材４５を間に介在させた状態で流路形成部材４０を狭持するように、ヒートブロック７０を互いに近接する方向に移動させる。

このとき、各当接部７１が各凹部４１の周縁に当接する。また、突起部７２は傾斜部７３がフィルム部材４５とともに受圧板５７を押圧することにより、受圧板５７は偏心方向Ｚ側の端部Ｅ１を支点として、反偏心方向Ｚ側となる端部Ｅ２が凹部４１における圧力室形成凹部４１ａの内方へ傾動される。これにより、受圧板５７は弁体５１が開弁状態となる傾動角度αに規定される。

さらにこのとき、突設面７４がフィルム部材４５のみを押圧して圧力室形成凹部４１ａの内方へ向けて撓み変位させる。これにより、フィルム部材４５は突設面７４に押圧された部分が圧力室形成凹部４１ａの内方へ向けて最も大きく撓んだ状態となる。したがって、受圧部５６は弁体５１が受圧板５７の押圧により開弁状態となる方向に最大限変位した状態でも、さらに変位可能な撓みを有することになる。

そして、受圧部５６全体としては、側面視において圧力室形成凹部４１ａの中心側の領域（図３に点線で示す側面視Ｄ字形状の領域）が圧力室形成凹部４１ａの内方に撓み変位されることになる。一方、受圧部５６において、圧力室４６の上壁４１ｃと受圧板５７の端部Ｅ１との間に位置する領域は、突起部７２による押圧を受けていないので、撓み変位されてない。

なお、受圧部５６は、端部Ｅ１よりも反偏心方向Ｚ側となる下方側において、半分以上の領域が撓み変位されるように、傾斜部７３及び突設面７４の形状及び面積を設定することが望ましい。また、受圧部５６及び受圧板５７は、圧力室４６の側壁４１ｄ又は圧力室形成凹部４１ａの開口の形状にあわせて、上下方向及び前後方向の長さ比が１に近い形状、例えば円形又は正方形に近い形状にすることで、圧力変動を効率よくとらえることができる。

そして、圧力室形成工程においては、ヒートブロック７０の当接部７１で凹部４１の周縁に適度な圧力をかけることで、フィルム部材４５が撓みを有した状態で、流路形成部材４０の両面側に熱溶着させる。このとき、フィルム部材４５全体を加熱すると、ヒートブロック７０による押圧を解除した後に、放熱に伴って受圧部５６が縮んでしまう虞があるが、突起部７２が断熱性を備えることにより、押し込み工程において形成した撓みの状態を保持することができる。

次に、以上のように構成されたバルブユニット２３の作用について説明する。
プリンター１１にインクカートリッジ２１が装着されて加圧ポンプ２８が駆動されると、インク供給チューブ２２及びインク流路４９を通じてインク供給室４４内にインクが充填される。続いて、キャップ２６が記録ヘッド２４に当接した状態で吸引ポンプ２７が駆動されると、圧力室４６内に負圧が生じるため、受圧部５６が圧力室４６の内方へ変位してコイルばね６０及び付勢部材５４の付勢力に抗して弁体５１を開弁状態となる方向に押圧する。すると、圧力室４６とインク供給室４４との間が連通された開弁状態となり、連通孔５０、圧力室４６及びインク流路４７内にもインクが充填される。

そして、吸引ポンプ２７の駆動が停止されると、バルブユニット２３内へのインクの充填が終了して、図４（ａ）に示すように、弁体５１は付勢部材５４の付勢力によって閉弁状態とされる。

その後、印刷が開始されてノズル開口からインクが噴射されると、図４（ｂ）に示すように、圧力室４６内に生じた負圧によって受圧部５６の中心付近が圧力室４６の内方へ変位するのに伴い、受圧板５７が上方側の端部Ｅ１よりも受圧部５６の中心位置Ａに近接する下方側の端部Ｅ２の方が内方へ大きく変位する。そして、受圧板５７がコイルばね６０及び付勢部材５４の付勢力に抗して弁体５１を押圧し、連通孔５０から離間させる。

これにより、インク供給室４４内から圧力室４６内にインクが供給され、圧力室４６内の負圧が解消される。すると、受圧部５６の中心付近が圧力室４６の外方へ向かって変位するのに伴って、受圧板５７の下方側の端部Ｅ２も外方へ向かって変位する。すなわち、受圧部５６において、圧力室４６の上壁４１ｃと受圧板５７の端部Ｅ１との間に位置する領域には撓みが形成されていないため、受圧板５７は受圧部５６の変位に伴って偏心方向Ｚ側の端部Ｅ１を支点として傾動する。

プリンター１１における印刷時には、このようにバルブユニット２３が開弁動作及び閉弁動作を繰り返すことにより、ノズル開口から吐出されるインクの量に応じて、適切な量のインクが安定して記録ヘッド２４に供給される。なお、どの程度の負圧が生じた場合にバルブユニット２３が開弁状態とされるかは、付勢部材５４及びコイルばね６０の付勢力によって調整することができる。

このように、本実施形態のバルブユニット２３によれば、弁体５１を受圧部５６の中央付近に配置していなくても、受圧部５６の撓み変位の状態を制御することでインクの流動圧を調整することができるので、連通孔５０に繋がるインク流路４９やインク供給室４４を、受圧板５７の偏心方向Ｚ側寄りに配置することができる。これにより、流路形成部材４０の他面側であって、一面側に圧力室４６が配置されたインク供給室４４の周囲に、図４（ｂ）に示すスペースＳ１を確保することができる。したがって、このスペースＳ１に、例えばインクの噴射制御を行うための基板など、他の機構を配置することで、特に上下方向において効率的にスペースを活用することができる。

これに対して、図７に示す従来のバルブユニット２３Ａは、圧力室形成凹部４１ａとフィルム部材４５によって圧力室４６が囲み構成され、フィルム部材４５からなる受圧部５６に固定された受圧板５７で弁体５１を押圧する構成は本実施形態と共通していた。しかし、受圧板５７を受圧部５６の中央付近に配置していたため、圧力室４６の側壁４１ｄにおいて中央付近となる位置に弁体５１を配置する必要があった。そのため、流路形成部材４０Ａの他面側であって、一面側に圧力室４６が配置されたインク供給室４４の周囲に確保されるスペースＳ２は、本実施形態のスペースＳ１より小さく、十分に活用することができなかった。

すなわち、本実施形態によれば、ヒートブロック７０の突起部７２によって受圧板５７の傾動角度α及びフィルム部材４５の撓み状態を規定することにより、圧力室４６を構成する凹部４１や受圧板５７など、従来の構成要素をそのまま活用しつつ、従来よりも広いスペースＳ２を確保することができる。

上記説明した実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）受圧板５７は受圧部５６に対して中心位置Ｂが一方側に偏心した状態で固定されているので、一方側の端部Ｅ１よりも受圧部５６の中心位置Ａに近接する他方側の端部Ｅ２の方が大きく変位するように傾動することにより、弁体５１を開弁状態となる方向に押圧することができる。すなわち、弁体５１を受圧部５６の中央付近に配置していなくても、受圧板５７で弁体５１を押圧することができるので、構成要素間の配置の自由度が高いバルブユニットを提供することができる。

（２）受圧板５７は一方側の端部Ｅ１を支点として傾動するので、圧力室４６内の圧力変動をより正確に弁体５１の変位状態に反映させることができる。
（３）連通孔５０は圧力室４６における受圧部５６と対向する側壁４１ｄの一方側に偏心した位置に設けられているので、連通孔５０に繋がるインク流路４９やインク供給室４４を、受圧板５７の偏心方向Ｚにおける一方側寄りに配置することができる。これにより、偏心方向Ｚにおける他方側には、インク流路等が配置されないスペースＳ１ができるので、このスペースＳ１に他の機構を配置することで、効率的にスペースを活用することができる。また、受圧板５７は中心位置Ｂが弁体５１に対向するように配置されるので、受圧部５６の撓み変位に伴って、弁体５１を直接押圧することができる。

（４）フィルム部材４５が突設面７４に押圧されることにより、受圧部５６は弁体５１が受圧板５７の押圧により開弁状態となる方向に最大限変位した状態でも、さらに変位可能な撓みを有することになる。これにより、撓み変位する際の受圧部５６の反力が小さくなるので、圧力変動に対する受圧部５６の反応性を高めることができる。

（５）流路形成部材４０の他面側に形成されたインク供給室４４を一方側に偏らせた位置に配置することができる。したがって、流路形成部材４０の他面側において、インク供給室４４の下方側にはスペースＳ１ができるので、このスペースＳ１に他の機構を配置することで、効率的にスペースを活用することができる。

（６）ヒートブロック７０によって、受圧板５７が一方側の端部Ｅ１を支点として圧力室形成凹部４１ａの内方へ傾動して、弁体５１を開弁状態となる方向に押圧するのに適切な撓み状態でフィルム部材４５を流路形成部材４０に溶着することができるので、構成要素間の配置の自由度が高いバルブユニット２３を精度よく製造することができる。

（７）傾斜部７３によって受圧板５７の傾動角度αを容易に規定することができるので、構成要素間の配置の自由度が高いバルブユニット２３を効率よく製造することができる。

（８）傾斜部７３は、偏心方向Ｚにおける長さが、受圧板５７の偏心方向Ｚにおける長さとほぼ一致するように形成されているので、突設面７４はフィルム部材４５のみを押圧することとなる。したがって、突設面７４によって、受圧板５７が傾動角度αに傾動した状態でも、フィルム部材４５がさらに変位可能な撓みを形成することができる。これにより、撓み変位する際の受圧部５６の反力が小さくなるので、圧力変動に対する反応性の高いバルブユニット２３を製造することができる。

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。
・上記実施形態では、受圧板５７の中心位置Ｂが完成時に上方側となる偏心方向Ｚ側に偏心した状態となるようにしたが、偏心方向Ｚは上方向に限らず、隣接する機構等の関係で任意の方向に偏心させることができる。

・ヒートブロック７０の突起部７２が突設面７４を備えない構成としてもよい。また、傾斜部７３と突設面７４とが連続形成されていなくてもよい。
・ヒートブロック７０の突起部７２は、必ずしも断熱性の材料から構成する必要はなく、金属材料で一体形成した後、傾斜部７３及び突設面７４に断熱加工を施すようにしてもよいし、断熱加工を施さなくてもよい。

・コイルばね６０及び付勢部材５４を備えない構成とすることもできる。
・受圧板５７は円盤形状に限らず、例えば多角形状など任意の形状にすることができる。また、圧力室４６やインク供給室４４を構成する凹部４１，４２についても、任意の形状にすることができる。

・付勢部材５４はコイルばねや板ばね、弾性部材など、付勢力を付与することのできる任意の部材を用いることができる。
・バルブユニット２３は、インクの色毎に設けるようにしてもよい。

・フィルム部材４５を流路形成部材４０に対して固定する方法は熱溶着に限らず、例えば振動溶着など、任意の方法で固定することができる。
・上記実施形態では、流体噴射装置をインクジェット式プリンターに具体化したが、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置を採用してもよく、微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の液体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、液体噴射装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状態、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解のかたちで含む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、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサ等であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置を採用してもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。

１１…流体噴射装置としてのプリンター、２１…流体収容体としてのインクカートリッジ、２３…バルブユニット、２４…流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、４０…流路形成部材、４１ａ…凹部としての圧力室形成凹部、４１ｄ…底面及び受圧部と対向する壁面としての側壁、４４…流体供給室としてのインク供給室、４５…フィルム部材、４６…圧力室、４７，４９…流体流路としてのインク流路、５０…連通孔、５１…弁体、５４…付勢部材、５６…受圧部、５７…受圧板、７１…当接部、７２…突起部、７３…傾斜部、７４…突設面、Ａ…受圧部の中心位置、Ｂ…受圧板の中心位置、Ｅ１…一方側の端部、Ｅ２…他方側の端部、Ｚ…偏心方向、α…傾動角度。

Claims (10)

1. 流体流路と連通孔を介して連通する圧力室と、
   閉弁状態となることにより前記連通孔を閉鎖する弁体と、
   前記圧力室の一壁面を構成し、該圧力室内の圧力変動に基づいて撓み変位する受圧部と、
   該受圧部に対して中心位置が一方側に偏心した状態で、前記受圧部の一面側に固定された受圧板とを備え、
   該受圧板は、前記受圧部の中心付近が前記圧力室の内方へ変位するのに伴い、前記一方側の端部よりも前記受圧部の中心位置に近接する他方側の端部の方が前記内方へ大きく変位することにより、前記弁体を開弁状態となる方向に押圧することを特徴とするバルブユニット。
2. 前記受圧板は、前記受圧部の変位に伴って、前記一方側の端部を支点として傾動す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. 前記連通孔は、前記圧力室における前記受圧部と対向する壁面の前記一方側に偏心した位置に設けられ、
   前記受圧板は、中心位置が前記弁体に対向するように配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバルブユニット。
4. 前記受圧部は、前記弁体が前記受圧板の押圧により開弁状態となる方向に最大限変位した状態でも、さらに変位可能な撓みを有していることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載のバルブユニット。
5. 前記弁体を常には閉弁状態となる方向に付勢する付勢部材をさらに備え、
   前記圧力室は、定形性を有する流路形成部材の一面に形成された凹部の開口を、前記受圧部を構成するフィルム部材によって被覆することで囲み形成され、
   前記付勢部材は、前記流路形成部材の他面側に形成された流体供給室内に収容されるとともに、前記圧力室は前記連通孔を通じて前記流体供給室内と連通していることを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載のバルブユニット。
6. 上流側から下流側へ向けて流体を供給するための流体流路と、請求項１〜請求項５のうち何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流体供給装置。
7. 流体を収容した流体収容体と、前記流体を噴射可能な流体噴射ヘッドと、前記流体収容体から前記流体噴射ヘッドへ向けて前記流体を供給するための流体流路と、請求項１〜請求項５のうち何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流体噴射装置。
8. 定形性を有する流路形成部材の一面に形成された凹部の開口をフィルム部材で被覆することで囲み形成される圧力室と、閉弁状態となることにより前記凹部の底面に設けられた連通孔を閉鎖する弁体と、前記フィルム部材によって構成され、前記圧力室内の圧力変動に基づいて撓み変位する受圧部と、該受圧部の一面側に固定された受圧板とを備えたバルブユニットの製造方法であって、
   前記フィルム部材の一面側に前記受圧板を固定する受圧板固定工程と、
   前記流路形成部材の一面に、前記凹部の開口に対して前記受圧板の中心位置が一方側に偏心した状態となるように前記フィルム部材を配置する配置工程と、
   前記受圧板が前記一方側の端部を支点として前記凹部の内方へ傾動して、前記弁体を開弁状態となる方向に押圧した状態となるように、前記フィルム部材の中心側を前記凹部の内方へ押し込んで撓み変位させる押し込み工程と、
   該押し込み工程を経て撓み変位した状態の前記フィルム部材を前記流路形成部材に溶着することで、前記圧力室を囲み形成する圧力室形成工程とを備えたことを特徴とするバルブユニットの製造方法。
9. 定形性を有する流路形成部材の一面に形成された凹部の開口をフィルム部材で被覆することで囲み形成される圧力室と、閉弁状態となることにより前記凹部の底面に設けられた連通孔を閉鎖する弁体と、前記フィルム部材によって構成され、前記圧力室内の圧力変動に基づいて撓み変位する受圧部と、該受圧部に対して中心位置が一方側に偏心した状態で、前記受圧部の一面側に固定された受圧板とを備えたバルブユニットの製造装置であって、
   前記フィルム部材を間に介在させた状態で前記凹部の周縁に当接する当接部と、
   前記受圧部を構成する前記フィルム部材の中心側を前記凹部の内方へ押し込んで撓み変位させる突起部とを備え、
   該突起部は、前記受圧板が前記一方側の端部を支点として前記凹部の内方へ傾動して、前記弁体を開弁状態となる方向に押圧した状態となるように、前記受圧板の傾動角度を規定する傾斜部を有することを特徴とするバルブユニットの製造装置。
10. 前記突起部は、前記受圧板の偏心方向に沿って前記傾斜部と並ぶように形成され、前記受圧板が前記傾動角度に規定された状態から、前記フィルム部材をさらに前記内方へ向けて撓み変位させる突設面を有し、
    前記傾斜部は、前記偏心方向における長さが、前記受圧板の前記偏心方向における長さとほぼ一致するように形成されていることを特徴とする請求項９に記載のバルブユニットの製造装置。

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