JP4978744B2

JP4978744B2 - 液体噴射装置及び液体収容容器

Info

Publication number: JP4978744B2
Application number: JP2011164039A
Authority: JP
Inventors: 猛岩室; 仁俊木村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2026-06-19
Also published as: JP2011207236A

Description

本発明は、流体流路を形成する壁面の一部が流体流路の内外の圧力差によって撓む可撓性部材により形成された弁装置を備えた液体噴射装置及び液体収容容器に係り、特に弁装置が、流出口から流体が排出されて流体流路が減圧することにより閉弁し、流入口から流体が供給されて加圧されることにより開弁する構成である液体噴射装置及び液体収容容器に関する。

従来から、液体噴射装置の一つであるインクジェット式記録装置には、液体としてのインクを吐出するために設けられた記録ヘッドのノズルの目詰まりを予防・解消するクリーニング装置（メンテナンス装置）が備えられている。クリーニング装置は、記録ヘッドのノズルが形成された領域を封止可能なキャップと、この封止状態にあるキャップ内を減圧可能な吸引ポンプとを備えている。クリーニング時は、キャップによって記録ヘッドを封止した状態で、吸引ポンプによってキャップ内を減圧させることにより、ノズルから増粘インクや気泡、紙粉等の異物等をインクとともに吸引排出するようになっていた。

ところで、気泡はインクカートリッジの交換時などにインク中に混入し、インクカートリッジから記録ヘッドのノズルに至るインク流路の途中に滞留しやすかった。特にフィルタや弁の配設箇所でインク流路が他の流路断面積より広くなった室などに滞留しやすかった。これは、この種の室では、インクの流速が遅くなって液溜まりとなり気泡を押し出す力が弱いうえ、浮力により気泡が室の上壁や上側角部（コーナー）など比較的排出されにくい箇所に集まって滞留するからである。この種の滞留する気泡は、インク流路内におけるインクの充填性を低下させる原因となる。また、滞留した気泡はその滞留箇所で徐々に成長してある程度成長した段階で記録ヘッドへ流れるため、ノズルからインクが吐出されないドット抜けの原因になるなど、印刷品質の低下を招く虞があった。なお、気泡以外にも、インク中に何らかの原因で混入した異物などもインク流路から比較的排出されにくかった。そして、この種の気泡や異物は、クリーニング装置でノズルからインクを吸引しても、その流速が十分高くはないために排出されにくかった。

そこで、インクカートリッジから記録ヘッドへ至るインク流路の途中に弁装置としての差圧弁を設け、クリーニング装置によりノズルからインクを吸引する過程で、この差圧弁を閉弁・開弁させてインクを高い流速で一気に排出させる、いわゆるチョーククリーニングを行うインクジェット式記録装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。チョーククリーニングを行う際は、まずインク供給を停止した状態で、クリーニング装置によりノズルからインクを吸引して差圧弁を閉弁するとともに、その閉弁箇所より下流側のインク流路内に十分負圧が蓄積された段階で、インク供給を再開して差圧弁を開弁させてインクを高い流速で一気に排出する。このチョーククリーニングで使用される弁装置（差圧弁）は、チョーク弁と呼ばれ、弁室の壁面の一部が内外の圧力差により撓むフィルム等の可撓性部材により形成され、流出口からインクが吸引されて弁室内のインクが減少して減圧すると閉弁し、インクの供給により流入口が加圧されると開弁するように構成されていた。

例えば特許文献２には、図１５に示す差圧弁（弁装置）が開示されている。同図に示すように、差圧弁２０１を構成する基材２０２の上面に凹設された凹部２０３には、その底面略中央位置に筒状の突部２０４が突出し、突部２０４の先端面に開口する流出路２０６（連通孔）が基材２０２に貫通形成されている。また、流入路２０５は凹部２０３の底面における突部２０４の外側となる位置に開口するように基材２０２に貫通形成されている。また、凹部２０３の開口は、ガスバリア性の高いフィルム２０７（可撓性部材）により封止されている。

チョーククリーニング時は、加圧ポンプの駆動停止により流入路２０５への加圧インクの供給が止められた状態で、クリーニング装置（吸引手段）により記録ヘッドのノズルからインクが吸引され、インク導入室２０９（弁室）内のインクが流出路２０６から排出される。インク導入室２０９内のインクが減少してその内圧が低下すると、フィルム２０７の下面に貼着されたシール部材２０８が突部２０４の先端面に密接して開口（流出口）を閉塞することにより、差圧弁２０１は閉弁する。この閉弁状態で吸引が継続されることにより閉弁位置より下流側のインク流路内に負圧が蓄積される。そして、十分負圧が蓄積された段階で、加圧ポンプを再駆動させて流入路２０５を通じてインク導入室２０９内に加圧インクが供給されると、インク導入室２０９内の圧力が高まってフィルム２０７が突部２０４から離間することにより開弁し、この開弁によってインクが流出路２０６へ一気に流出する。

特開２００１−３８９２５号公報特開２００５−９６４０４号公報

しかしながら、気泡はインク導入室２０９において突部２０４から離れた周囲の特に隅（コーナー）に集まりやすく、流出路２０６の開口から遠く離れて位置することになっていた。このため、チョーククリーニング時の開弁によってインクが一気に排出されても、隅に溜まった気泡は排出されにくかった。もちろん、流出路２０６の開口位置（流出口位置）を気泡の溜まりやすい位置に設定すればよいが、差圧弁の構造上、弁座として機能する突部２０４はフィルム（撓み変形可能な部分）の略中央部と対向する箇所、すなわち凹部２０３の底面略中央位置に配置する必要があった。このため、差圧弁２０１の構造上、流出路２０６の開口位置（流出口位置）を変更することは困難であった。つまり、流出口の配置位置が制約されており、そのレイアウトの自由度が極めて低かった。したがって、流出口へ気泡が集まりやすくなる向きに弁装置を配置することで対応せざるを得ず、この場合、弁装置の配置向きが制約されるという問題があった。また、このような問題を解消すべく弁構造を変更して流入路の流路径が大きくなってしまうと、流出路２０６を通じてインク吸引を行ったときに、流出路２０６からインクが吸引排出される一方、流入路２０５を通じてインク導入室２０９内へかなりの流量のインクが流入してしまい、閉弁応答性が損なわれる。閉弁応答性が損なわれて閉弁するまでの所要時間が長くなると、無駄に廃棄されるインク量が増えるという別の問題が発生する。なお、インクなどの液体以外に例えば気体などの流体を扱う装置においても、チョーククリーニングを行うときにはその使用される差圧弁において同様の問題が起こりうる。

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、いわゆるチョーククリーニングが行われた際に、必要な閉弁応答性が得られやすいうえ、弁装置内における流出口の配置位置の制約を緩和することができる液体噴射装置及び液体収容容器を提供することにある。

本発明は、弁装置を備えた液体噴射装置であって、前記弁装置は、流体流路を形成する壁面の一部を形成するとともに該流体流路の内外の圧力差によって撓む可撓性部材と、前記可撓性部材が前記流体流路の容積を減少させる方向に撓んだ状態で当接可能に設けられるとともに該当接した状態で閉塞される開口を有する弁座部とを備え、前記流体流路は、前記可撓性部材が前記開口を閉塞しない開弁状態において前記開口を通じて互いに連通され、前記可撓性部材が前記開口を閉塞する閉弁状態において非連通になる第１流路と第２流路とを有し、前記第１流路は、前記閉弁状態において前記可撓性部材が前記弁座部に当接する当接箇所より外側の部分で該可撓性部材に該第１流路の流体圧がかかるように設けられるとともに流出口と連通し、前記第２流路は、前記閉弁状態において前記可撓性部材に前記開口を通じて該第２流路の流体圧がかかるように設けられるとともに流入口に連通しており、前記第２流路は、前記流入口の開口面積より大きな流路断面積を有していることを要旨とする。なお、流入口とは、第２流路へ流入する流体の流量（または流路抵抗）を規定する流路断面積を開口面積とする流路口を指す。

これによれば、第２流路は、流入口の開口面積より大きな流路断面積を有しているので、弁座部の開口を、流入口より広い開口面積に設定することが可能となる。つまり、流入口を狭く保ちつつ弁座部の開口を広くすることが可能になる。よって、可撓性部材における撓み変形可能な部分（隔壁部）の面積に対する開口の開口面積の比率を高めることが可能となる。これにより、閉弁状態の弁装置に対し流出口を通じて負圧を付与しつつ流入口を通じて加圧を付与したときに、弁座部に当接した可撓性部材が、第１流路の流体圧（負圧）を受ける受圧面積に対する、第２流路の流体圧（加圧）を受ける受圧面積の割合を大きくすることが可能になる。よって、開弁方向の力が確保できるようになり、可撓性部材を弁座部から離間させる開弁が可能になる。このように、弁座部の開口に連通して位置の制約を受けやすい側の流路口を流入口とした弁構造であっても、弁装置として機能するようになる。例えば流出口を流体流路内の流体中に混じる好ましくない異質の流体等を排出しやすい位置に配置することが可能となり、弁装置内の異物排出性の向上が可能となる。例えば流体が液体である場合は、流出口を弁装置内の気泡排出性のよい位置に位置設定することが可能となり、これにより気泡排出性を向上することができる。また、流入口を狭く保ちつつ弁座部の開口を大きくできるので、流出口を通じて負圧を付与して弁装置を閉弁させるときに、弁装置内の流体が流出口から吸引排出されたことによる弁装置内の減圧に伴い流入口を通じて弁装置内へ流入しようとする流体に比較的高い流路抵抗がかかることになる。よって、この負圧付与時に弁装置内の容積が速やかに減少し、弁装置の閉弁応答性が良好に保たれる。従って、いわゆるチョーククリーニングに用いられる弁装置として使用しても、必要な閉弁応答性が得られやすいうえ、弁装置内における流出口の配置位置の制約を緩和して、弁装置内からの不要物排出性を向上できる。

本発明の液体噴射装置では、前記弁座部は、前記第２流路を囲む環状の突起であることが好ましい。なお、突起は第２流路の流路内壁面のうち少なくとも一部をその内周面により形成するものであればよい。

これによれば、弁座部は環状の突起であるので、流入口を適切な狭さに保ちつつ、弁座部の開口（第２流路の開口）を広く設定することが可能になる。よって、例えば流出口を通じて弁装置に負圧を付与して弁装置を閉弁させる際に、その負圧付与による弁装置内の減圧（流体の減少）により、流入口を通じて弁装置内へ流入しようとする流体に弁装置の閉弁に必要な流路抵抗がかかるように、流入路の流路断面積を適切な値に設定することが可能となる。

本発明の液体噴射装置では、前記第１流路としての大断面積流路と、前記第２流路としての中断面積流路と、前記中断面積流路に前記流入口で連通する流入路としての小断面積流路とを備え、前記可撓性部材は前記突起の前記開口と対峙するように配置されていることが好ましい。

これによれば、中断面積流路と突起とを設けることにより、流入路（小断面積流路）を狭く保持しつつ弁座部の開口を、弁装置の開弁に必要な広さに設定することが可能になる。よって、中断面積流路側に連通する側の流路口を流入口として（例えば突起の内底面に）配置できるようになる。このため、大断面積流路の内壁面上における突起の外側となるより広い箇所に流出口を配置でき、流出口の配置位置の制約をなくすことができる。また、流出口に負圧を付与した際に流体流路内へ流入しようとする流体が通る流路が小断面積流路なので、この小断面積流路を通る流体に必要な流路抵抗が付与され、弁装置の閉弁応答性を良好なものとすることができる。さらに流入口の配置位置は、突起の内周側の中断面積流路と連通する位置に制約されるものの、突起の内径が比較的広くなることから、その広い突起の範囲内で自由に位置設定できる。

本発明の液体噴射装置では、前記流出口を通じて流体が吸引されることにより前記流体流路内が負圧となり、前記流体流路内の容積が減少する方向に変位した前記可撓性部材によって前記弁座部の開口を閉塞することが好ましい。

これによれば、流出口を通じて弁装置内の流体を吸引することにより弁装置内を負圧にし、弁装置内の容積が減少する方向に変位した可撓性部材によって弁座部の開口が閉塞される。この弁装置の閉弁過程において流入口を通じて弁装置内へ流入しようとする流体には、流入口（流入路）が比較的狭いことから比較的高い流路抵抗がかかるので、弁装置内の容積が速やかに減少する。この結果、弁装置は速やかに閉弁する。

本発明の液体噴射装置では、前記流入口を通じて流体が供給されて前記第２流路内が加圧されることにより前記可撓性部材による前記開口の閉塞が解除されることが好ましい。
これによれば、閉弁状態の弁装置に対し流入口を通じて流体が供給されて第２流路内が加圧される。この第２流路の加圧により可撓性部材の開口を閉塞する部分が加圧されて可撓性部材に開弁方向の力が付与される。このとき、可撓性部材の開口を閉塞する部分には、比較的広い開口により大きな開弁方向の力が付与されるので、可撓性部材が弁座部（突起）から離間でき、可撓性部材による開口の閉塞が解除される。すなわち、弁装置が開弁する。

本発明の液体噴射装置では、前記第１流路に前記流出口で連通する流出路の流路断面積は、前記流出口を通じて負圧が付与されたときに前記可撓性部材が前記弁座部に当接可能な程度に前記流体流路内の流体を減少させることが可能な値に設定されていることが好ましい。

これによれば、第２流路の流体圧を受ける受圧面積を広く確保しつつ、流入路の流路断面積が小さく抑えられ、流入路の流路断面積は、流出口を通じて負圧が付与されたときに可撓性部材が弁座部に当接可能な程度に流体流路内の流体を減少させることが可能な値に設定されている。弁装置を閉弁させるために弁装置に流出口を通じて負圧が付与されると、流出口を通じて弁装置内の流体が流出することにより弁装置内が減圧し、この減圧によって流入路を通じて弁装置内に流体が流入する。このとき、流入路を通じて弁装置内に流入しようとする流体には流入路の流路断面積に応じた流路抵抗がかかり、流出量に比べ流入量が少なく抑えられる。この結果、流体流路内の流体が減少し、可撓性部材が弁座部に当接することにより、弁装置が閉弁する。よって、流出口に負圧を付与したときに弁装置を閉弁でき、しかも流出口を通じて負圧を付与しつつ流入路を通じて加圧を付与したときに弁装置を開弁できる。

さらに本発明の液体噴射装置では、前記第１流路に前記流出口で連通する流出路と、前記第２流路に前記流入口で連通する流入路とを有し、前記流出路の流路断面積に対する前記流入路の流路断面積の比は、前記流出路を通じて負圧が付与されたときに前記流体流路内の流体が該流出路を通じて流出する第１流量が、当該流出による前記流体流路内の減圧に伴って前記流入路を通じて流体が該流体流路内へ流入する第２流量よりも閉弁まで大きく維持される値に設定されていることが好ましい。

これによれば、流出路の流路断面積に対する流入路の流路断面積の比が所定の値に設定されているので、流出路を通じて負圧が付与されたときに流体流路内の流体が該流出路を通じて流出する第１流量が、当該流出による流体流路内の減圧に伴って流入路を通じて流体が該流体流路内へ流入する第２流量よりも、閉弁まで、大きく維持される。よって、弁装置の閉弁が可能になる。

本発明の液体噴射装置では、前記第２流路に前記流入口で連通する流入路の流路断面積の５倍以上であることが好ましい。これによれば、開口の開口面積が、流入路の流路断面積の５倍以上であることから、第２流路の流体圧を受ける受圧面積を広く確保しつつ、流入路の流路断面積が小さく抑えられてその流路抵抗を大きく維持できる。よって、流出口に負圧を付与したときに流入路を通る流体に比較的大きな流路抵抗がかかるので、流出口に負圧付与しつつ流入路に加圧付与した場合に弁装置を開弁させることができ、しかも弁装置の閉弁の応答性を損なわない。

本発明の液体噴射装置では、前記可撓性部材のうち前記圧力差により撓み変形可能な部分である隔壁部の面積と、前記開口の開口面積と、前記第２流路に前記流入口で連通する流入路の流路断面積とが、この順番で順次小さくなるように設定されていることが好ましい。

これによれば、可撓性部材における隔壁部の面積と、開口の開口面積と、流入路の流路断面積とが、この順番で順次小さくなるように設定されている。このため、弁座部に当接して閉弁している可撓性部材が開口を通じて第２流路の液体圧を受ける受圧面積（開口の開口面積）は、流入口の開口面積より大きくなっている。また、隔壁部の面積に対する開口の開口面積の比率が大きくなる。

これにより、流出口に負圧を付与しつつ流入口に加圧を付与したときに、閉弁状態にある可撓性部材が、第１流路の流体圧（負圧）を受ける受圧面積に対する第２流路の流体圧（加圧）を受ける受圧面積の割合が大きくなって、開弁方向の力が確保できるようになるので、可撓性部材を弁座部から離間させる開弁が可能となる。このように、弁座部の開口に連通して位置の制約を受けやすい側を流入口としても、弁装置として機能するようになるので、第１流路に連通して位置の制約を受けにくい側を流出口とすることができる。よって、例えば流出口を流体流路内の流体中に混じる好ましくない異質の流体等を排出しやすい位置に配置することが可能となり、弁装置内の異物排出性の向上が可能となる。例えば流体が液体である場合は、流出口を弁装置内の気泡排出性のよい位置に位置設定することが可能になり、これにより気泡排出性を向上することができる。

本発明の液体噴射装置では、前記隔壁部の面積に対する前記開口の開口面積の比が、前記流出口を通じて負圧が付与されつつ前記流入口を通じて加圧が付与されたときに、前記弁座部に当接した前記隔壁部が、前記当接箇所より外側となる周縁領域で前記第１流路の負圧を受圧することに基づき当該周縁領域に働くに閉弁方向の力と、前記開口を介して前記第２流路の加圧を受圧することに基づき当該隔壁部の略中央領域に働く開弁方向の力とを受けたときに両力に基づき前記隔壁部の前記略中央領域に働く曲げモーメントが前記周縁領域に働く曲げモーメントより大きくなって前記隔壁部を前記弁座部から離間可能とする開弁条件を満たす所定値以上の値に設定されていることが好ましい。

これによれば、チョーククリーニングにおいて負圧が蓄積された後に開弁する際は、弁装置には、流出口を通じて負圧が付与されつつ流入口を通じて加圧が付与される。このとき、弁座部に当接した隔壁部の当接箇所より外側となる周縁領域には、第１流路の負圧を受圧することに基づき閉弁方向の力が働く。また、このとき、隔壁部の略中央領域には、隔壁部が開口を介して第２流路の加圧を受圧することに基づく開弁方向の力が働く。そして、隔壁部の面積に対する開口の開口面積の比が、開弁条件を満たす所定値以上の値に設定されていることから、隔壁部の略中央領域に働く開弁方向の力に基づく曲げモーメントが、隔壁部の周縁領域に働く閉弁方向の力に基づく曲げモーメントに勝り、隔壁部（可撓性部材）の弁座部からの離間が可能となる。すなわち、チョーククリーニングにおける弁装置の開弁が可能になる。

本発明の液体噴射装置では、前記開口の開口面積は、前記隔壁部の面積の１／４以上であることが好ましい。これによれば、流出口を通じて負圧が付与されつつ流入口を通じて加圧が付与されたときに、閉弁状態にある隔壁部が開口を通じて第２流路の流体圧（加圧）を受ける受圧面積が、隔壁部の面積の１／４以上確保されるので、隔壁部を弁座部から離間させるために必要な開弁方向の力を確保することができる。この場合、チョーククリーニングにおける開弁の際に、弁装置が、第１流路の負圧と第２流路の加圧とが略等しい条件で使用される場合と、第１流路の負圧より第２流路の加圧が強い条件で使用される場合のどちらでも、弁装置を開弁できる。例えば液体噴射ヘッドに液体を加圧供給するための加圧手段による加圧と、液体噴射ヘッドのノズルから液体を吸引するクリーニング用の吸引手段による負圧とを用いてチョーククリーニングが行われる液体噴射装置への適用に好適である。

本発明の液体噴射装置では、前記弁座部に当接した前記隔壁部が、前記当接箇所より外側となる周縁領域で前記第１流路の流体圧を受圧する受圧面積に対する、前記開口を介して略中央領域で前記第２流路の流体圧を受圧する受圧面積の比が、前記流出口を通じて負圧が付与されつつ前記流入口を通じて加圧が付与されたときに、前記弁座部に当接した前記隔壁部が、前記周縁領域で前記第１流路の負圧を受圧することに基づき当該隔壁部の周縁領域に働くに閉弁方向の力と、前記開口を介して前記第２流路の加圧を受圧することに基づき当該隔壁部の略中央領域に働く開弁方向の力とを受けたときに両力に基づき前記隔壁部の前記略中央領域に働く曲げモーメントが前記周縁領域に働く曲げモーメントより大きくなって前記隔壁部を前記弁座部から離間可能とする開弁条件を満たす所定値以上の値に設定されていることが好ましい。

これによれば、チョーククリーニングにおいて負圧が蓄積された後に開弁する際は、弁装置には、流出口を通じて負圧が付与されつつ流入口を通じて加圧が付与される。このとき、弁座部に当接した隔壁部の当接箇所より外側となる周縁領域には、第１流路の負圧を受圧することに基づき閉弁方向の力が働く。また、このとき、隔壁部の略中央領域には、隔壁部が開口を介して第２流路の加圧を受圧することに基づく開弁方向の力が働く。そして、弁座部に当接した前記隔壁部が、前記当接箇所より外側となる周縁領域で前記第１流路の流体圧を受圧する受圧面積に対する、前記開口を介して略中央領域で前記第２流路の加圧を受圧する受圧面積の比が、所定値以上の値になるように設定されていることから、隔壁部の略中央領域に働く開弁方向の力に基づく曲げモーメントが、隔壁部の周縁領域に働く閉弁方向の力に基づく曲げモーメントに勝り、隔壁部（可撓性部材）が弁座部から離間可能となる。すなわち、チョーククリーニングにおける弁装置の開弁が可能になる。

本発明の液体噴射装置では、液体を貯留する液体貯留手段と、ノズルから前記液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体貯留手段から前記液体噴射ヘッドへと前記液体を導く液体供給路と、前記液体噴射ヘッドの前記ノズルから前記液体を吸引する吸引手段と、前記液体貯留手段から前記液体供給路を通じて前記液体噴射ヘッド側へ送られる前記液体を加圧する加圧手段とを備え、前記弁装置は、前記液体貯留手段又は前記液体供給路の途中に設けられていることが好ましい。

これによれば、弁装置は液体貯留手段に設けられるか、又は液体貯留手段から液体噴射ヘッドへと液体を導く液体供給路の途中に設けられている。液体供給路内を液体交換してクリーニングする際は、吸引手段により弁装置の流出口を通じて負圧が付与されることで弁装置は閉弁し、この閉弁後も負圧の付与が継続されることにより閉弁箇所より下流側の液体供給路内に負圧が蓄積される。負圧が蓄積された所定の段階で、加圧手段により流入口を通じて加圧が付与される。流入口への加圧の付与により液体が流入口を通じて弁装置内に流入することで弁装置が開弁し、この開弁により加圧された液体が負圧の蓄積された液体供給路内を高い流速で一気に流れる。この結果、液体供給路内がクリーニングされる。弁装置は流出口の配置位置の制約がなくなり、弁装置の配置向きに応じた適切な位置に流出口を位置設定できるので、クリーニング時における弁装置内の気泡排出性を向上できる。また、流出口の配置位置の自由度が高まることから、液体噴射装置における弁装置の配置向きの制約がなくなり、弁装置の配置向きの自由度が高まる。例えば液体供給路と接続しやすい向きに弁装置を配置したり、与えられた配置スペースに収容可能な配置向きに弁装置をコンパクトに配置したりすることができ、液体供給路との接続性やコンパクトな組付性の向上を図ることができる。

本発明の液体噴射装置では、前記吸引手段により前記液体噴射ヘッドのノズルから液体を吸引して前記流出口に負圧を付与することにより前記弁装置を閉弁させるとともに、該閉弁後に該閉弁箇所より下流側に負圧が蓄積された所定の段階で、前記加圧手段により前記液体貯留手段から前記液体供給路を通じて前記液体噴射ヘッド側へ液体を供給して前記流入口に加圧を付与することにより前記弁装置を開弁させ、該開弁により当該弁装置及びその下流側の液体供給流路に液体を一気に流してクリーニングが行われることが好ましい。これによれば、いわゆるチョーククリーニングを行うことができ、しかも流体流路内の液体中の気泡を排出しやすい位置を選択して流出口を位置設定することが可能なので、チョーククリーニング時の気泡排出性を向上できる。

本発明の液体噴射装置では、前記弁装置は、前記可撓性部材を重力方向反対側に位置させた状態に配置され、前記流出口は前記第１流路の壁面において前記重力方向反対側の位置に開口していることが好ましい。

これによれば、弁装置は、可撓性部材が重力方向反対側（上側）に位置する状態に配置され、第１流路内の液体中の気泡は、その浮力によって液中を重力方向反対側へ移動して流体流路内の上端位置に位置している。流出口は第１流路の壁面において重力方向反対側（上側）の位置に開口しているので、チョーククリーニングの際は、気泡は流出口へと導かれる。

本発明の液体噴射装置では、前記弁装置は、重力方向と交差する方向が前記可撓性部材の撓み方向となる向きに配置され、前記流出口は前記第１流路を形成する前記可撓性部材以外の内壁面における重力方向反対側の位置に開口していることが好ましい。

これによれば、弁装置は、重力方向と交差する方向が可撓性部材の撓み方向となる向きに配置され、第１流路内の液体中の気泡は、その浮力によって液中を重力方向反対側へ移動して流体流路内の上端位置に位置している。流出口は第１流路の内壁面において重力方向反対側の位置に開口しているので、チョーククリーニングの際は、気泡は流出口へと導かれる。

本発明の液体噴射装置では、前記弁装置における前記流体流路の内壁面は、前記流体流路内の液中を浮力で移動する気泡を前記流出口へ案内可能に重力方向に対して傾斜する案内面を有していることが好ましい。これによれば、液体流路内の液体中を浮力により移動しようとする気泡を内壁面に形成された案内面に沿って流出口へ案内できるので、気泡を液体流出口から排出しやすくなる。

本発明は、液体噴射装置に着脱可能に取付けて使用される液体収容容器であって、上記発明の前記液体噴射装置に備えられた前記弁装置を備えていることを要旨とする。これによれば、液体収容容器を液体噴射装置に取り付けることにより、液体噴射装置に弁装置が取り付けられ、該弁装置により上記液体噴射装置の発明と同様の効果を得ることができる。

第１実施形態におけるインクジェット式記録装置の平面図。カートリッジホルダと共に示したインクカートリッジの断面図。記録ヘッドとクリーニング装置を示す部分断面図。チョーククリーニング装置のインク圧回路図。差圧弁の模式斜視図。差圧弁の開弁状態を示す側断面図。差圧弁の閉弁状態を示す側断面図。差圧弁の開弁条件を説明する側断面図。インクジェット式記録装置の電気的構成を示すブロック図。第２実施形態における差圧弁の側断面図。第３実施形態における差圧弁の側断面図。変形例の差圧弁を示す側断面図。図１２と異なる変形例の側断面図。図１３と異なる変形例の平面図。従来技術における差圧弁の側断面図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図９に従って説明する。
図１は、外装ケースを取り外した状態のインクジェット式記録装置の平面図を示す。上側（図１では紙面手前側）が開口する略直方体形状の箱体からなる本体ケース１２（本体フレーム）内には、プラテン１３が主走査方向（図１における左右方向）に沿って延びるように架設されている。紙送り手段（図示しない）を介して送出されるターゲットとしての記録媒体（図示しない）は、その下面をプラテン１３に支持された状態で副走査方向（図１における上下方向）に搬送される。

また、本体ケース１２内には、棒状のガイド軸１４が、その軸方向を主走査方向に一致させた状態でプラテン１３と平行に延びるように架設されている。キャリッジ１５はその後部側壁間にガイド軸１４が貫挿されるとともに、該ガイド軸１４に対しその軸方向に往復移動可能な状態に支持されている。本体ケース１２の後部（図１における上側部分）において主走査方向に所定距離離れた二位置にそれぞれ軸支された一対のプーリ１６ａ，１６ｂには、タイミングベルト１７が巻き掛けられており、キャリッジ１５はその背面側（図１では上側）部分にてタイミングベルト１７に固定されている。図１において、右側のプーリ１６ａは、本体ケース１２の背面右端寄り位置に支持されたキャリッジモータ１８の駆動軸に連結されており、キャリッジモータ１８が正逆転駆動されることにより、タイミングベルト１７を介してキャリッジ１５はガイド軸１４に沿って往復移動するように構成されている。

キャリッジ１５のプラテン１３と対向する下面には、プラテン１３側に向かって液体としてのインクを噴射させるための複数のノズル２０ａ（図３参照）を有する記録ヘッド２０が設けられている。また、キャリッジ１５上には、インクを一時貯留可能なタンク（図示省略）を備えるとともに該タンク内のインクを圧力調整した状態で記録ヘッド２０へ供給可能なバルブユニット２１（サブタンクとも呼ばれる）が搭載されている。本実施形態では、バルブユニット２１はインク色毎に１つずつ計４つ設けられており、各バルブユニット２１により、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色のインクが圧力調整されて記録ヘッド２０へ供給されるようになっている。

本体ケース１２の一端部（図１における右端部）に設けられたカートリッジホルダ２４には、インク色に対応した４個のインクカートリッジ２３が着脱可能に装填されている。そして、図２には、４個のインクカートリッジ２３のうち１つを示しており、インクカートリッジ２３は、略直方体状のインクケース３１と、このインクケース３１内にほぼ全体が収容されたインクパック３２とを備える。インクパック３２は、ガスバリア性を有する可撓性フィルムにより袋状に形成されるとともにその内部に液体としてのインクが封入された袋部３２ａと、この袋部３２ａの端部に固着されたインク供給部３２ｂとを備える。インクパック３２は、インク供給部３２ｂのみがインクケース３１から露出するとともに、それ以外の部分がインクケース３１内に気密状態に収容されている。従って、インクケース３１とインクパック３２との間には、隙間３３が形成されている。なお、インクカートリッジ２３は、１つのケース内に複数色のインクパックを収納する構成でもよい。

図２に示すように、カートリッジホルダ２４は、本体２４ａと、本体２４ａの装填面（図２における右面）から略垂直に突設されたインク供給針２４ｂおよび空気導入針２４ｃを有している。また、本体２４ａの背面（同図における左面）にはインク供給管部２４ｄおよび空気導入管部２４ｅが突設されている。本体２４ａは、多数本の流路が内部に形成された流路形成部材からなる。詳しくは、本体２４ａ内には、インク供給針２４ｂとインク供給管部２４ｄとを連通する不図示のインク流路と、空気導入針２４ｃと空気導入管部２４ｅとを連通する不図示の空気流路とが、それぞれインク色と同数本ずつ形成されている。また、本体２４ａの下部から略水平に延出するガイド板部２４ｆにより、装填されたインクカートリッジ２３の下面が支持される。なお、カートリッジホルダ２４は、針構造以外の連結構造により、装填されたインクカートリッジ２３と連結される構成でもよい。

インクカートリッジ２３がカートリッジホルダ２４に装填された状態では、インク供給針２４ｂがインク供給部３２ｂに差し込まれ、かつ空気導入針２４ｃがインクケース３１に形成された連通孔３１ａに差し込まれるように構成されている。そして、空気導入管部２４ｅから導入された空気が空気導入針２４ｃの先端部に形成された不図示の針孔（空気導出孔）を通じてインクケース３１内の隙間３３に導入されることにより、隙間３３における圧力を上昇させ、インクパック３２を押し潰すような力を発生させることが可能となっている。そして、インクパック３２が押し潰されることにより、インクパック３２内のインクが、インク供給針２４ｂの先端部に形成された不図示の針孔（インク導入孔）を通じてカートリッジホルダ２４内へ送られ、本体２４ａの背面に突設されたインク供給管部２４ｄから、加圧された状態で供給されるようになっている。

図１に示すように、各カートリッジホルダ２４は、それぞれインク供給チューブ３５を通じて各バルブユニット２１に接続されている。従って、インクケース３１内の隙間３３に導入された空気圧に応じたインク圧で、インクカートリッジ２３からインク供給チューブ３５を通じてバルブユニット２１へインクが供給される。なお、インク供給チューブ３５の上流側の一端部は、図２に示したカートリッジホルダ２４のインク供給管部２４ｄにそれぞれ接続されている。

図１に示すように、インクカートリッジ２３の装填位置の上側には、加圧ポンプ２５が本体ケース１２に支持された状態で設けられている。加圧ポンプ２５は、大気を吸引して加圧空気として排出することが可能であり、その排出された加圧空気は、加圧チューブ３７を通じて圧力検出器３８に供給される。

圧力検出器３８では、加圧ポンプ２５から供給された空気の圧力が検出される。そして、圧力検出器３８の検出圧に基づいて、加圧ポンプ２５の駆動が制御される。従って、加圧ポンプ２５から供給される加圧空気は、所定範囲内の圧力となるように調整される。圧力検出器３８は、４本の空気供給チューブ３９を通じてカートリッジホルダ２４の前述した空気導入管部２４ｅ（図２参照）に接続されており、インクカートリッジ２３の隙間３３に所定範囲内の圧力となるように調整された加圧空気が導入される。

以上により、各インクカートリッジ２３のインクパック３２は、加圧ポンプ２５から隙間３３に供給された加圧空気によって押し潰され、インクパック３２内のインクが対応するバルブユニット２１に対して加圧された状態で供給される。そして、バルブユニット２１内のタンクに一時貯留された加圧インクは、圧力が調整された状態で、記録ヘッド２０へと供給される。

このとき、画像データに基づいて、キャリッジ１５を主走査方向に移動させるとともにその移動過程で記録ヘッド２０のノズルからインクを吐出させる走査と、記録ヘッド２０からインクを噴射させることにより紙送り手段によって記憶媒体を副走査方向に移動させる紙送り動作とを交互に行うことにより、記録媒体上に印刷を行うことが可能となる。

クリーニング装置２６は、キャリッジ１５の移動経路上における非印刷領域（ホームポジョン）に設けられている。そして、クリーニング装置２６の上面には、記録ヘッド２０のノズル形成面２０ｂ（図３参照）に密着して封止し得るエラストマ等の弾性材料により形成されたキャップ２６ａが配置されている。そして、図３に示すように、このキャップ２６ａは、キャリッジ１５がホームポジョンに移動する動作に連動して、記録ヘッド２０に接近する方向に移動（上昇）して、記録ヘッド２０のノズル形成面２０ｂにおける全ノズル２０ａを含む所定領域を封止することができるように構成されている。クリーニング装置は、キャリッジ１５がホームポジョンに移動し終わる直前の過程でキャリッジ１５に係合して押されるレバーを有する昇降機構（図示省略）を備える。キャップ２６ａは、昇降機構のレバーがキャリッジ１５に押されることにより斜状のガイド部に沿って上昇方向に移動することで上昇し、キャリッジ１５がホームポジョンから離れると図示しない付勢バネの付勢力で斜状のガイド部に沿って下降方向に移動することで下降するように構成されている。

そして、キャップ２６ａの内部には、インクを含んだ吸収体２６ｂが配設されており、インクジェット式記録装置１１の休止期間中において、キャップ２６ａによって記録ヘッド２０のノズル形成面２０ｂを封止することで、キャップ２６ａの内部を高湿状態に保ち、ノズル２０ａ内のインクの増粘等を防ぐようになっている。

また、キャップ２６ａの底部にはインクや気泡、異物（紙粉等）などを排出するための排出管路２６ｃが設けられており、この排出管路２６ｃにはインク排出チューブ２６ｄの一端部が接続されている。そして、インク排出チューブ２６ｄの他端は、廃液タンク２７（図４参照）に接続されている。

インク排出チューブ２６ｄの途中にはチューブポンプ２６ｅ（吸引ポンプ）が設けられており、チューブポンプ２６ｅの吸引動作によって、キャップ２６ａの内部に吸引力が及んで負圧が形成されるようになっている。そして、増粘インクや異物、気泡等が、インク排出チューブ２６ｄを介して廃液タンクへと排出されるようになっている。これにより、記録ヘッド２０のクリーニングが行われる。

一方、図１に示すように、クリーニング装置２６には、キャップ２６ａの印字領域側に隣接して、ゴム等の弾性素材を短冊状に形成したワイピング部材２６ｆが備えられている。そして、ワイピング部材２６ｆは、必要に応じて記録ヘッド２０の移動経路に垂直方向に進出することにより、記録ヘッド２０がホームポジションから離れる移動の際にノズル形成面２０ｂを払拭して、ノズル形成面２０ｂに付着した残存インクを除去するとともにノズル内のインクのメニスカスが整えられる。

＜バルブユニット＞
次に、インク供給装置の模式構成を図４に従って説明する。図４に示すように、加圧ポンプから圧送された空気がインクケース３１内の隙間３３に導入されてインクパック３２が押し潰されることでインクパック３２内から所定圧に加圧されたインクがバルブユニット２１に送られる。バルブユニット２１は、弁装置としての差圧弁４１（チョーク弁）および圧力調整弁４２を内蔵し、バルブユニット２１内に供給されたインクは、差圧弁４１を通って圧力調整弁４２に送られ、この圧力調整弁４２から圧力調整されつつ記録ヘッド２０に供給されるように構成されている。なお、差圧弁４１および圧力調整弁４２は、インク色毎のインク流路ごとにそれぞれ設けられている。

差圧弁４１は、チョーククリーニングを行うときに記録ヘッド２０に繋がるインク流路を閉弁させるためのものである。また、圧力調整弁４２は、記録ヘッド２０に適宜インクを供給するためのものであって、記録ヘッド２０からインクが吐出されて記録ヘッド２０内のインク圧が低下してインク圧許容範囲の下限圧に達すると開弁して記録ヘッド２０へインクを供給し、一方、記録ヘッド２０にインクが供給されてインク圧がインク圧許容範囲の上限圧まで上昇すると閉弁する構造の開閉弁である。圧力調整弁４２によって、記録ヘッド２０内に導入されるインク量を制限して、インクの過剰導入による各ノズル２０ａからのインクの漏洩を抑制するようになっている。圧力調整弁４２は、上記の開閉動作をする限りにおいて、逆止弁、差圧弁、自己封止弁などの公知の弁から構成される。なお、自己封止弁とは、常にはバネの付勢力により弁体が閉弁方向に押されることで閉弁し、弁室内が所定圧力に減圧してダイヤフラムがバネの付勢力に抗して内側に撓むことにより弁体を開弁方向へ押すことで開弁する開閉弁である。

＜差圧弁＞
次に、バルブユニット２１に内蔵された差圧弁４１について、図５〜図７に従って、詳細に説明する。図５は、差圧弁の斜視図である。図６および図７は差圧弁の断面図であり、図６は開弁状態、図７は閉弁状態をそれぞれ示す。なお、差圧弁４１の構造を説明するうえで、各図における上方向を、便宜上、差圧弁の上側として説明する。

図５に示すように、差圧弁４１は、平面視所定形状（本実施形態では四角形状）で表面（上面）に凹部４３を有する略板状の基材４４と、基材４４の表面４４ａに凹部４３の開口４３ａを封止する状態に固着された可撓性部材としてのフィルム部材４５（ダイヤフラム）とを備える。凹部４３は、円形の開口４３ａを有するとともに深さ方向に渡って同一の内径に形成されている。フィルム部材４５は、可撓性が得られるような所定厚み（例えば１０μｍ〜１ｍｍの範囲内の所定値）のガスバリア性の高い合成樹脂フィルムよりなり、所定の固着代を確保できるように凹部４３の開口４３ａより広いサイズの例えば円形に形成されている。

本実施形態では、基材４４およびフィルム部材４５は共に合成樹脂製であり、フィルム部材４５は基材４４に対して熱溶着により固着されている。よって、両者の材料として、熱溶着により固着できる組合せの熱可塑性樹脂を用いている。熱溶着可能な組合せであれば、どのような熱可塑性樹脂を用いてもよいが、本実施形態では、接着強度が確保されやすいように両者ともに同じ材質を使用しており、その材料として例えばポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を使用している。また、熱溶着できればよいので、例えば基材４４のうちフィルム部材４５が固着される表面層のみを、フィルム部材４５を熱溶着可能な合成樹脂材料（例えばフィルム部材４５と同一材質の熱可塑性材料）で形成してもよい。もちろん、接着剤を用いるなど熱溶着以外の他の固着方法も採用でき、その場合は、熱可塑性樹脂に限らず、さらに合成樹脂にも限ることなく、金属やセラミック等の適宜な材料を使用できる。また、固着可能であれば、振動溶着など他の溶着方法を採用してもよい。

図５〜図７に示すように、凹部４３の底面略中央部には、円環状の突起４６が平面視で凹部４３と同心円をなすように突出形成されている。突起４６の内底面上ほぼ中央には、基材４４の底面略中央位置から突出した図６及び図７に示す流入管部４８の内部を通る流入路４７の流入口４７ａが、開口している。また、図５〜図７に示すように、基材４４の側部（図６及び図７では右側部）には流出路４９が貫通形成され、この流出路４９は凹部４３の内周面に一端が開口するとともに他端が基材４４の周縁部に延出形成された鍔部４４ｂの端面に開口する直線状流路をなしている。凹部４３の内壁面上に開口する流出路４９の流出口４９ａは、凹部４３の内周壁（側壁）における深さ方向のほぼ上端に位置している。なお、突起４６は、本実施形態では円環状としたが、環状であればよく、例えば楕円状、多角形状（例えば三角形、四角形、六角形等）をなす環状としても構わない。

また、凹部４３の内壁面（突起４６の外周面を含む）とフィルム部材４５とで囲まれた領域が弁室５０（チョーク室）となっている。弁室５０は、弁室５０のうち突起４６の外側領域からなる大断面積流路としての第１流路５１と、突起４６の内側領域からなり突起４６の内周面により囲み形成された中断面積流路としての第２流路５２とからなる。そして、流入口４７ａを通じて第２流路５２と連通する流入路４７が、小断面積流路となっている。

差圧弁４１は、フィルム部材４５の外面に大気圧がかかる状態でバルブユニット２１に水平（フィルム部材４５の外面が上側を向く状態）に組み付けられている。本例では、差圧弁４１は、バルブユニット２１の基材に凹設された組付用凹部に組み付けられ、この組み付け状態において流出路４９は組付用凹部の内壁面上の相対位置に開口する不図示のインク流路の開口と、その周囲をシール部材でシールされた状態で接続されている。また、差圧弁４１の流入管部４８には、カートリッジホルダ２４に接続された対応するインク色のインク供給チューブ３５が接続されている。

差圧弁４１は、フィルム部材４５は、弁室５０の内外の圧力差によって撓むことにより開閉する開閉弁である。すなわち、弁室５０内の圧力が大気圧よりも減少すると、フィルム部材４５が弁室５０の容積を減少させる方向に撓んで、突起４６の平坦な先端面よりなる弁座面４６ｂに当接し、開口４６ａを閉塞する。開口４６ａがフィルム部材４５により閉塞されることにより差圧弁４１は閉弁し、第１流路５１と第２流路５２との連通が遮断されるようになっている。そして、弁室５０の内外の圧力差によってフィルム部材４５が突起４６から離間することにより開弁し、第１流路５１と第２流路５２とが開口４６ａを通じて連通するようになっている。フィルム部材４５のうち開口４３ａに対応する撓み変形可能な円形をなす隔壁部分がダイヤフラム４５ａとなっており、開弁および閉弁の際は、ダイヤフラム４５ａの部分が変位することになる。なお、フィルム部材４５は、弁室５０の内外の圧力差によって撓むのであれば、合成樹脂以外の材料、例えばエラストマやゴム等の材料に変更することもできる。

印刷時は、加圧ポンプ２５の駆動により流入路４７から加圧インクが弁室５０内に流入して、弁室５０内は、所定インク圧に加圧された状態にある。この加圧状態においては、図６に示すように、フィルム部材４５が突起４６から離間した開弁状態になる。この加圧状態下では、フィルム部材４５は内面が加圧されることにより、図６に示す平板状の状態から少し外側（大気側）へ断面円弧状に膨出した状態になる。一方、チョーククリーニングを行う際は、加圧ポンプ２５の駆動が停止されて流入路４７からの加圧が止められた非加圧状態とされる。この非加圧状態では、図６に示すように差圧弁４１は開弁した状態にある。但し、本例では、弁室５０の内圧が開放されずに加圧が残るので、フィルム部材４５は外側へ膨出したままとなる。そして、この非加圧状態の下で、クリーニング装置２６により記録ヘッド２０のノズル２０ａからインクが吸引されると、弁室５０内のインクが流出路４９から強制的に吸引排出されて、弁室５０内がインクの減少により負圧となり、図７に示すように、フィルム部材４５が弁室５０の内側へ撓んで突起４６に密接する。フィルム部材４５が突起４６に密接することで開口４６ａは閉塞され、差圧弁４１は閉弁する。

その後、差圧弁４１の閉弁箇所から記録ヘッド２０のノズル２０ａに至るまでのインク流路内に負圧が十分蓄積された所定の段階で、加圧ポンプ２５の駆動が再開されるように設定されている。この加圧ポンプ２５の駆動開始タイミングは、予め予備実験等で求められた設定条件に従って後述のＣＰＵ６１により決められ、例えば図示しないタイマにより計時された吸引動作時間が設定時間に達したときに、加圧ポンプモータ７３（図９に示す）の駆動が再開されて加圧ポンプ２５を再駆動させるように設定されている。もちろん吸引動作開始後のチューブポンプ２６ｅ（または図９に示すチューブポンプモータ７４）の回転数を計測し、計測した総回転数が設定回転数に達したときに、加圧ポンプモータ７３の駆動を再開する構成も採用可能である。

ここで、本実施形態では、図６に示すように、突起４６（第２流路５２）の開口径（内径）φＡ、凹部４３（第１流路５１）の開口径（直径）φＢ、流入路４７の流路径（つまり流入口４７ａの開口径）φＣとすると、φＢ＞φＡ＞φＣの関係にある。もちろん、第１流路５１、第２流路５２および流入路４７が、それぞれ流路長に渡って同一の内径になっている本実施形態では、これら各流路の内径の大小関係が、φＢ＞φＡ＞φＣにあることになる。チョーククリーニングにおいて非加圧状態の下でインク流路内に負圧を蓄積する過程では、フィルム部材４５が突起４６から離間した開弁状態にあるうちは、弁室５０内のインクが流出口４９ａから吸引排出されて減少しつつ、その一方でインク減少に伴う弁室５０内の減圧によって流入路４７を通じて弁室５０内にインクが流入する。このとき、差圧弁４１を速やかに閉弁させるためには、インク流出量に対するインク流入量の割合を小さく抑える必要がある。そのためには流入路４７の流路径Ｃを小さく保つ必要があり、本実施形態では、この観点から流路径Ｃを相対的に小さな値に定めている。

流出路４９からのインク流出量は、その流路径、流路長、流出路４９の入口と出口間の圧力差などで決まり、一方、流入路４７からのインク流入量は、その流路径、流路長、流入路４７の入口と出口間の圧力差などで決まる。ここで、流路の入口と出口間の圧力差は、その流路を通る流体（インク）が受ける流路抵抗に起因する圧力損失の影響を受けて決まり、流路径が小さいほど流路抵抗に起因する圧力損失が大きくなって、流量が小さく抑制されることになる。これらの条件を考慮して、差圧弁４１が速やかに閉弁できるように、流入路４７の流路径φＣ（つまり流路断面積）が設定されている。但し、流入路４７の流路径Ｃは、閉弁状態にある差圧弁４１を開弁させるために流入路４７から供給されるインクの流量を決めるので、開弁応答性を良好に保つとともに印刷時におけるインク供給を円滑に行うためには、あまり小さくし過ぎることも好ましくないので、この点も考慮して設定されている。もちろん、流入路４７は、その流路長全域に渡って同一径である必要はなく、流量をコントロールできる限りにおいて、例えば流入路４７の流路途中に絞り部（オリフィス）を設けた構成でもよい。絞り部を採用した場合は、流量は絞り径に大きく依存するので、絞り径（開口径Ｃ）を適切値に設定する。なお、流路径（流路口の開口径）Ｃの条件などその詳細については後述する。

また、凹部４３の開口径φＢは、差圧弁４１が開弁状態から閉弁状態に至る過程において、インク吸引時における弁室５０内の負圧（インク圧）をフィルム部材４５が受ける受圧面積（＝π・Ｂ²／４）、つまりダイヤフラム４５ａの面積を規定する。この受圧面積と、負圧と大気圧との圧力差との積により、フィルム部材４５に働く閉弁力が決まる。

図７に示す閉弁状態にある差圧弁４１を、流出路４９に負圧を付与しつつ流入路４７に加圧を付与することで開弁させるためには、フィルム部材４５が第２流路５２内のインクの加圧を受ける受圧面積と、その加圧Ｐposと大気圧Ｐatmとの差圧である加圧値ΔＰpos（＝Ｐpos−Ｐatm）とから決まる押圧力（開弁力）が、所定値以上である必要がある。つまり、フィルム部材４５における凹部４３の開口４３ａに臨んで撓み変形可能なダイヤフラム４５ａは、閉弁状態において第１流路５１のインクから、突起４６との当接箇所の周囲に渡る円環状の周縁領域にて負圧を受けつつ、第２流路５２のインクから開口４６ａを通じて中央領域にて加圧を受ける。そして、ダイヤフラム４５ａが突起４６から離間できるためには、ダイヤフラム４５ａの中央領域に働く加圧による力が、その周縁領域に働く負圧による力に打ち勝つ必要がある。そのために突起４６の開口径φＡは、凹部４３の開口径φＢ（つまりダイヤフラム径）に対する比率（Ａ／Ｂ）が、差圧弁４１を開弁できる所定値以上の値をとるように設定されている。なお、加圧状態における第２流路５２内のインク圧は略一定であるものの所定範囲内で変動するので、その所定範囲のうち最低インク圧でも差圧弁４１を開弁できるように、開口径φＡは設定されている。

開口径Ａ，Ｂ，Ｃ（流路径）の条件を特定するために、図６に示す構成の差圧弁４１を用いて、開弁できる開口径φＡの条件を評価する実験を行った。表面４４ａと突起４６の段差量、つまり差圧「０」におけるダイヤフラム４５ａと突起４６間のギャップを０．３ｍｍとした。また、吸引して閉弁させた状態における第１流路５１内の流体からダイヤフラム４３ａが受ける負圧ΔＰnegを３０ｋＰａ、開弁させるために加圧したときに第２流路５２内の流体からダイヤフラム４５ａが受ける加圧（正圧）ΔＰposを３０ｋＰａとした。ここで、負圧ΔＰnegとは、第１流路５１内のインク圧である負圧Ｐnegと大気圧Ｐatmとの差圧（＝Ｐatm−Ｐneg）を指し、加圧（正圧）ΔＰposとは、第２流路５２内のインク圧である加圧Ｐposと大気圧Ｐatmとの差圧（＝Ｐpos−Ｐatm）を指す。

また、フィルム部材４５として、厚さ１２μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）と、厚さ２５μｍのＣＰＰ（無延伸ポリプロピレンフィルム）を用いた。流入路４７の流路径φＣに対する凹部４３の開口径φB（ダイヤフラム径）の寸法比Ｂ／Ｃは、「約１０」とした。また、凹部４３の開口径φB（ダイヤフラム径）に対する突起４６の開口径φＡの寸法比Ａ／Ｂは、１／３、１／２、２／３の３種類の差圧弁４１を用意した。

評価の結果、差圧弁４１を開弁できる開弁条件は、凹部４３の開口径φＢに対する突起４６の開口径φＡの寸法比Ａ／Ｂが、「１／２以上」必要であることが分かった。フィルム部材４５の材質の違いによる影響は特に認められなかった。以上から、寸法比は、Ｂ：Ａ：Ｃ＝１０：５以上：１であることが望ましい。なお、フィルム部材４５の材質は、ＰＥＴやＣＰＰ以外の合成樹脂を使用してもよい。例えば、ＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレンフィルム）、ＯＮＹ（二軸延伸ナイロン）、ＣＮＹ（無延伸ナイロン）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）などを用いることができる。

ここで、上記の評価例では、ダイヤフラム４５ａに第１流路５１と面する周縁領域においてかかる負圧ΔＰnegと、第２流路５２と面する中央領域においてかかる加圧ΔＰposとを等しいとしているが、これらの差圧ΔＰneg，ΔＰposが異なってももちろんよい。この場合、ダイヤフラム４５ａの中央領域に加えられた加圧に基づく開弁力が、その周縁領域に加えられた負圧に基づく閉弁力に打ち勝って、フィルム部材４５を突起４６から離間できる比率Ａ／Ｂを、チューブポンプ２６ｅの能力から決まる吸引インク圧と、加圧ポンプ２５の能力から決まる加圧インク圧とに基づいて決定する。そして、比率Ａ／Ｂで示された開弁条件が決まると、その開弁条件を満たすように、開口４６ａの開口径φＡと、凹部４３の開口径φＢ（ダイヤフラム径）を設定すればよい。

次に、比率Ａ／Ｂで示される開弁条件について、図８を用いて説明する。図８は、チョーククリーニング時の閉弁後に、流出路４９に負圧を付与しつつ流入路４７への加圧の付与を再開したときの差圧弁を示す。差圧弁４１を開弁させるときは、チューブポンプ２６ｅの駆動が継続されてノズル２０ａからのインク吸引が継続されたまま、加圧ポンプ２５の駆動が再開されてインクカートリッジ２３の隙間３３に空気が導入されることにより、その空気圧に応じたインク圧が加圧される。この結果、差圧弁４１においては、流出路４９にノズル吸引による負圧Ｐnegが付与されつつ、流入路４７に加圧Ｐposが付与される。差圧弁４１の閉弁状態においては、ダイヤフラム４５ａが突起４６に当接して開口４６ａを閉塞することにより第１流路５１と第２流路５２は非連通状態に遮断されている。このため、流出路４９に連通する第１流路５１は負圧Ｐnegになり、流入路４７に連通する第２流路５２は加圧（正圧）Ｐposになる。

ダイヤフラム４５ａには、第１流路５１に面するリング状の周縁領域である第１受圧領域Ａ１に、負圧ΔＰneg（＝Ｐatm−Ｐneg）に基づく閉弁方向の力Ｆnegが働き、一方、開口４６ａを通じて第２流路５２に面する円形状の中央領域である第２受圧領域Ａ２に、加圧ΔＰpos（＝Ｐpos−Ｐatm）に基づく開弁方向の力Ｆposが働く。ここで、第１受圧領域Ａ１の受圧面積をＳ１、第２受圧領域Ａ２の受圧面積をＳ２とすると、閉弁方向の力Ｆnegと開弁方向の力Ｆposは、それぞれ次のように表される。
Ｆneg＝ΔＰneg・Ｓ１ …(1)
Ｆpo s＝ΔＰpos・Ｓ２ …(2)
図８に示すように、第２受圧領域Ａ２にかかる加圧に基づく開弁方向の力Ｆposは、ダイヤフラム４５ａの中央部に働く。この開弁方向の力Ｆposが働く第２受圧領域Ａ２は、ダイヤフラム４５ａを周囲で固定している支点Ｏ（固定点）から距離の離れた中央部であるので、曲げモーメントの関係で、その周縁部に比べ少ない力でダイヤフラム４５ａを開弁方向に移動させることができる。これに対して負圧による閉弁方向の力Ｆnegが働く突起４６の外側に位置するリング状の第１受圧領域Ａ１は、ダイヤフラム４５ａの周縁に位置し、支点Ｏからの距離が近いので、先の中央部に働く力による曲げモーメントと均衡する曲げモーメントを得るには、より大きな力が必要になる。

ダイヤフラム４５ａには流体圧がかかるので、第１受圧領域Ａ１には流体の負圧Ｐnegが面に均一に作用する等分布荷重が働き、第２受圧領域Ａ２についても流体の加圧Ｐposが面に均一に作用する等分布荷重が働く。このため、曲げモーメントを考える場合、ダイヤフラム４５ａの径方向に多数分布する各微小領域の各点についての支点Ｏからの距離を加算平均し、その加算平均で求まる距離を用いて曲げモーメントを概算する。すなわち、リング状の第１受圧領域Ａ１に径方向に分布する微小領域の各点についての支点Ｏからの距離を加算平均し、支点Ｏからその加算平均の距離ｄ１だけ離れた位置に力Ｆnegが働くものとみなす。また、第２受圧領域Ａ２に径方向に分布する微小領域の各点についての支点Ｏからの距離を加算平均し、支点Ｏからその加算平均の距離ｄ２だけ離れた位置に力Ｆposが働くものとみなす。第１受圧領域Ａ１に働く閉弁方向の力Ｆnegに基づく曲げモーメントＭnegと、第２受圧領域Ａ２に働く開弁方向の力Ｆposに基づく曲げモーメントＭposは、それぞれ次式で表される。
Ｍneg＝Ｆneg・ｄ１ …(3)
Ｍpos＝Ｆpos・ｄ２ …(4)
開弁条件は、Ｍpos＞Ｍnegである。図６に示した突起４６の開口径φＡと、凹部４３の開口径φＢ（ダイヤフラム径）とを用いると、受圧面積Ｓ１，Ｓ２、距離ｄ１，ｄ２は次式で表される。但し、ダイヤフラム４５ａが負圧を受けることがない弁座面４６ｂとの密接領域における径方向の幅は無視する。
Ｓ１＝π・（Ｂ²−Ａ²）／４ …(5)
Ｓ２＝π・Ａ²／４ …(6)
ｄ１＝（Ｂ−Ａ）／４ …(7)
ｄ２＝（２Ｂ−Ａ）／４ …(8)
ここで、ダイヤフラム４５ａが弁座面４６ｂに密接して負圧を受けない部分の径方向の幅は無視し、その部分にも負圧が働くものもとみなしているが、実際は、その密接部分には負圧は働かない。よって、その密接部分にも負圧が作用するとみなしている上記の式を採用する場合、負圧に基づく力が実際より過大な値になっているので、開弁条件は、Ｍpos≧Ｍnegとしてよい。上記(1)〜(8)式を用いて、開弁条件Ｍpos≧Ｍnegを求めると、次式が得られる。
Ａ／Ｂ≧｛ΔＰneg／（３ΔＰp os＋ΔＰneg）｝^1/2 …(9)
上記(9)式から分かるように、凹部４３の開口径φＢ（ダイヤフラム径）に対する開口４６ａの開口径φＡの比率は、加圧値ΔＰposと負圧値ΔＰnegに応じて決まる。例えば加圧値ΔＰposと負圧値ΔＰnegが等しいとすると、上記(9)式から、Ａ≧Ｂ／２となり、開口径φＡを開口径φＢの１／２以上にすればよいことが分かる。これは、評価実験の結果とも一致している。

また、上記(9)の開弁条件は、受圧面積Ｓ１，Ｓ２を用いて表現すると、次式で示される。
Ｓ２／Ｓ１≧ΔＰneg／３Ｐpos …(10)
例えば加圧値ΔＰposと負圧値ΔＰnegとが等しいとすると、上記(10)式から、Ｓ２／Ｓ１≧１／３となり、受圧面積Ｓ２（開口４６ａの開口面積）を受圧面積Ｓ１の１／３以上にすればよい。

さらに、凹部４３の開口面積（ダイヤフラム面積）をＳとすると、開弁条件は次式で表される。
Ｓ２／Ｓ≧ΔＰneg／（３ΔＰpos＋ΔＰneg） …(11)
例えば加圧値ΔＰposと負圧値ΔＰnegとが等しいとすると、上記(11)式から、Ｓ２／Ｓ≧１／４となり、開口４６ａの開口面積Ｓ２を凹部４３の開口面積Ｓ（ダイヤフラム面積）の１／４以上にすればよい。つまり、突起４６の開口面積、すなわちダイヤフラム４５ａの閉弁状態において加圧インクのインク圧が作用する第１受圧面積Ｓ１は、負圧値ΔＰnegと加圧値ΔＰposとが同値である前提の下で、ダイヤフラム４５ａの総受圧面積Ｓの１／４以上あれば、差圧弁４１をチョーククリーニング時に開弁させることができる。本実施形態の場合、第１流路５１と第２流路５２は、共に流路の深さ方向に渡って流路径（つまり流路断面積）が同一な流路となっているので、上記の開弁条件は、これらの流路断面積を用いて、第２流路５２（中断面積流路）の流路断面積が、第１流路５１（大断面積流路）の流路断面積の１／４以上であればよいと言える。

ここで、加圧値ΔＰposと負圧値ΔＰnegとが等しいとした場合の開弁条件として、Ａ／Ｂ≧１／２、Ｓ２／Ｓ１≧１／３、Ｓ２／Ｓ≧１／４が得られたが、これらの開弁条件が成立したときに差圧弁４１を開弁できるのは、ΔＰpos＝ΔＰnegのときに限らない。負圧値ΔＰnegより加圧値ΔＰposが弱い場合も、当然、差圧弁４１を開弁できる。

なお、本実施形態では、開口４６ａの開口形状と、凹部４３の開口形状を共に円形としたが、円形以外であっても、相似の関係にある場合は、上記(9)式で示される開弁条件が同様に成り立つ。この場合、相似関係にある両開口４３ａ，４６ａの対応箇所の長さ比（相似比）を、上記(9)式に基づいて定めればよい。円形以外の形状としては、楕円、三角形、四角形、五角形、六角形、あるいは八角形以上の多角形を挙げることができる。さらに相似関係にない形状の組合せであっても、凹部の開口（ダイヤフラム）の最大寸法（例えば外接円の直径）をＢとし、突起の開口の最小寸法（例えば内接円の直径）をＡとすれば、上記(9)式が開弁条件として成立する。

また、本実施形態では、凹部４３の開口４３ａ（つまりダイヤフラム４５ａ）の中心線と、開口４６ａ（つまり突起４６）の中心線とが一致するように、ダイヤフラム４５ａに対する突起４６の位置を定めている。しかし、両者の各中心線は許容範囲内で多少ずれていてもよい。この許容されるずれ量は、開弁条件から決まる開口径φＡの設定可能範囲のうち下限値（Ｂ／２）近くの開口径φＡを設定した場合は著しく少なくなる。しかし、その下限値に余裕をみた大きめの開口径φＡ（例えば２Ｂ／３）を設定した場合は、そのずれ量が多少大きくなっても開弁条件が成立する。また、中心線が許容範囲を超えてずれている場合は、改めて開弁条件を求め直し、その求めた開弁条件から突起の開口寸法を定めればよい。

また、周囲を固定されている半径Ｂ／２で厚さｔの円形のダイヤフラムに、差圧ΔPneg（＝Ｐatm−Ｐneg）がかかったとき、ダイヤフラムの中心からｒの地点における変位ω（ｒ）は、ダイヤフラムを構成する材料のヤング率とポアソン比をそれぞれＥ，νとすると、ｒの関数として、次式で表される。
ω（ｒ）=３／１６・｛（１−ν²)／（Ｅ・ｔ³）｝・ΔＰneg・（ｒ²−（Ｂ／２）²）² …(12)
この(12)式から、開口４６ａの開口径がφＡである差圧弁４１において開弁状態にあるダイヤフラム４５ａに負圧ΔPnegがかかったときにダイヤフラム４５ａが開口４６ａを閉塞することができる、表面４４ａと突起４６との段差量Ｇ、つまりダイヤフラム４５ａと突起４６間のギャップＧ（差圧０のとき）の条件は、次のようになる。すなわち、上記(12)式において、ｒ＝Ａ／２のときの変位ω（ｒ）が、ギャップＧ以上の値（Ｇ≦ω（Ａ／２））をとればよい。よって、閉弁できるためのギャップＧの条件は、次式で表される。
Ｇ≦３／１６・｛(１−ν²）／(Ｅ・ｔ³)｝・ΔＰneg・((Ａ／２)²−(Ｂ／２)²)² …(13)
なお、本実施形態では、チョーククリーニング以外の通常時は、弁室５０内のインク圧が加圧により大気圧Ｐatmより高くなってダイヤフラム４５ａが外側（大気側）へ膨出するので、段差量Ｇ（ギャップ）が零であっても開弁はできる。よって、段差量Ｇ＝０も許容されることから、上記(13)式から、Ａ＝Ｂも許容されることになるが、閉弁保持を確実なものとするためには、開口４６ａの開口径φＡは、凹部４３の開口径φＢの８０％以下とすることが望ましい。従って、インクジェット式記録装置１１で用いられる圧力範囲での使用では、望ましい開弁条件は、１／２≦Ａ／Ｂ≦４／５となる。これを面積で表現した場合は、１／３≦Ｓ２／Ｓ１≦１６／９、１／４≦Ｓ２／Ｓ≦１６／２５となる。なお、負圧Ｐnegと加圧Ｐposが、ある範囲内で変動する場合は、差圧弁４１の開弁を確実なものとするため、負圧Ｐnegについてはその変動範囲内の最大負圧を採用し、加圧Ｐposについてはその変動範囲内の最小加圧を採用することが好ましい。

また、チョーククリーニング時に良好な閉弁応答性を得るためには、前述したように、インク吸引時における弁室５０内のインク流出量に対するインク流入量の割合を小さく抑える必要がある。インク吸引開始直後はキャップ２６ａ内の吸引圧（負圧）と弁室５０のインク圧との間の圧力差が大きく、一方、弁室５０と流入路４７の上流側位置との両インク圧の圧力差が小さい。そして、インク吸引が進むに連れて弁室５０内のインク圧が徐々に減少するため、流出路４９の入口と出口の間の差圧が徐々に小さくなるとともに、流入路４７の入口と出口の間の差圧が徐々に大きくなる。このため、流出口４９からの流出量が徐々に減少するとともに、その一方で流入口４７ａからの流入量が徐々に増加する。よって、まず差圧弁４１が閉弁できるためには、この流出量と流入量の大小関係が逆転する前に、ダイヤフラム４５ａが突起４６に当接可能な所定変位ω（ｒ）だけ撓み変形できることが最低限必要となる。

例えば差圧弁４１のギャップがＧoである場合、閉弁するために必要な負圧ΔＰnegは、上記(13)式から、以下のようになる。
ΔＰneg≧１６Ｇo・｛(Ｅ・ｔ³) ／(１−ν²）｝／３((Ａ／２)²−(Ｂ／２)²)² …(14)
この(14)式の右辺の値をΔＰnegminとすると、ΔＰnegが、閉弁に必要な最低負圧ΔＰnegminに達したときに差圧弁４１は閉弁することになる。そして、差圧弁４１を閉弁できるためには、閉弁過程における弁室５０の内外の圧力差である負圧ΔＰnegが、この最低負圧ΔＰnegminに達するまで、弁室５０における流出量が流入量よりも多くなっている状態が継続されることが必要である。

ところで、流路を通る流体の流量Ｑは、次式で示される。
Ｑ＝（πｒ⁴ｐ／８η）（ｐ1−ｐ2）／Ｌ …(15)
ここで、ｒは流路半径、ｐ1は流路の上流側（入口側）の圧力、ｐ2は流路の下流側（出口側）の圧力（よって圧力差Δｐ＝ｐ1−ｐ2）、ηは流体（インク）の粘性係数（粘度）、Ｌは流路長、ｐは流路における流体の平均圧力（＝（ｐ1＋ｐ2）／２）である。

よって、負圧ΔＰnegが、最低負圧ΔＰnegminに達したときにおける、流出路４９から流出する流量Ｑ１と、流入路４７から流入する流量Ｑ２は、上記(15)式を用いて、それぞれ以下のように示される。
Ｑ１＝（πｒ１⁴（Ｐ１＋Ｐnegmin）／１６η）（Ｐnegmin−Ｐ１）／Ｌ１ …(16)
Ｑ２＝（πｒ２⁴（Ｐ２＋Ｐnegmin）／１６η）（Ｐ２−Ｐnegmin）／Ｌ２ …(17)
ここで、ｒ１は流出路４９の流路半径、ｒ２は流入路４７の流路半径、Ｐ１は流出路４９の出口側の流体圧、Ｐ２は流入路４７の入口側の流体圧、Ｐnegminは弁室５０の流体圧（最低負圧）、Ｌ１は流出路４９の流路長、Ｌ２は流入路４７の流路長である。

そして、弁室５０内の流体圧が、閉弁できる最低負圧Ｐnegminにあるときに、流出量Ｑ１よりも流入量Ｑ２が少ないこと（Ｑ１＞Ｑ２）が、差圧弁４１が閉弁できる閉弁条件となる。但し、閉弁までの所要時間Ｔが長くなると、チョーククリーニングの負圧蓄積段階でインクが無駄に吸引廃棄されてしまう。ここで、チョーククリーニング開始時から差圧弁４１が閉弁するまでの弁室５０の容積の減少量をΔＶoとし、流出路４９の流出量Ｑ１と流入路４７の流入量Ｑ２が所要時間Ｔの短い期間においてはほぼ変化しないとみなせるとしてその流量差をΔＱ（＝Ｑ１−Ｑ２）とすると、閉弁するまでの所要時間Ｔ（秒）は、Ｔ＝ΔＶo／ΔＱで表される。この所要時間Ｔは、チョーククリーニングにおいて差圧弁４１が閉弁するまでの所要時間であり、この所要時間Ｔを短くすることにより閉弁前の負圧の蓄積に使用されず無駄に吸引廃棄されるインクを少なく済ませることができる。無駄に吸引廃棄されるインク量を少なく抑えるためには、例えば吸引開始（弁室５０への負圧導入開始）から遅くとも２秒以内に閉弁することが望ましい。すると、Ｔ≦２を満たすとよいことから、２≦ΔＶo／（Ｑ１−Ｑ２）となり、これにより、Ｑ１≦（ΔＶo＋２Ｑ２）／２を満たすような、流出路の流路半径ｒ１に対する流入路の流路半径ｒ２を設定すればよい。

ここで、チョーククリーニング開始前の加圧停止状態下では、下流側の圧力調整弁４２が閉弁しているので、弁室５０内には加圧が残っており、ダイヤフラム４５ａは外側へ膨出した状態にある。上記(12)式は負圧ΔＰnegに替えて加圧ΔＰposとしたときも成立するので、加圧ΔＰposのときの変位をω（ｒ）pos、負圧ΔＰnegのときの変位をω（ｒ）negとすると、ΔＶｏは、∫２πｒω（ｒ）posｄｒ＋∫２πｒω（ｒ）negｄｒを、積分範囲ｒ＝０〜Ｂ／２で計算することにより求められる。もちろん、実際には、計算通りの値が常に成立する訳ではなく、流路内壁面の摩擦係数、流路内を通る流体が層流か乱流かの違い、流路径の変化、流路経路の屈曲の有無など種々の要因により条件は決まる。よって、ΔＶｏ、Ｐneg（またはΔＰneg）など、流路半径ｒ１に対するｒ２を特定するために必要な各値は、計測により求めたり、ダイヤフラムや開口の径や流路径などの各種パラメータを変えた差圧弁４１のサンプルを複数作製し、実際に開弁、閉弁するかどうかを調べたり、閉弁の応答速度を評価したりする実験をして、その実験結果から条件を設定することが望ましい。そして、流路径Ｃ（＝２・ｒ２）については、流路半径ｒ１に対して決まる流路半径ｒ２の値に基づきを決定する。

本実施形態では、流出路４９の流路径Ｄが、例えば０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内の所定値に設定されている。そして、吸引力による負圧が付与される流出路４９の両端の圧力差が、非加圧状態にある流入路４７の両端の圧力差に比べ十分大きいことから、流入路４７の流路径Ｃは、流路径Ｄと同じか、０．５ｍｍ以上の範囲で流路径Ｄよりも短い値に設定されている。よって、流路径Ｃは、Ｃ≦Ｄを満たす範囲で、０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内の所定値に設定されている。ここで、流量Ｑ１，Ｑ２は、上記(16)，(17)式から、流路半径ｒ１，ｒ２（流路径Ｃ，Ｄ）の４乗に比例するので、流路半径ｒ２を流路半径ｒ１に対して小さくすると、流量Ｑ２は流量Ｑ１に対して（ｒ２／ｒ１）の４乗に比例して小さくなる。よって、流路径Ｃを流路径Ｄに対して若干小さくした程度でも、良好な閉弁応答性が確保される。なお、流路径Ｃ，Ｄは、インク中の気泡や異物が流路が詰まらず、かつ印刷時にインクが記録ヘッド２０から吐出されて消費された際にその上流側のインク流路内にある程度の流速以上のインクの流れが生じる値に設定されている。

そして、このように流路径Ｃが流路径Ｄとの関係で小さく維持される必要がある流入路４７については、その流路径Ｃを小さく維持したまま、閉弁時にダイヤフラム４５ａにより閉塞される開口４６ａを広く設定している。すなわち、凹部４３の底面上に流路径Ｃよりも十分大径の内径を有する円環状の突起４６を設けることにより、流路径Ｃを小さく維持しつつ、開弁の際にダイヤフラム４５ａにかかる加圧の受圧面積Ｓ２を決める開口４６ａの開口径Ａを流路径Ｃの５倍以上に大きくして、凹部４３の開口径Ｂ（ダイヤフラム径）に対する開口径Ａの比率を１／２以上に大きく設定している。そして、このような条件を満たすようにＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設定できたことにより、従来の差圧弁の構成に対して、流出路と流入路の位置関係を逆転した構成の差圧弁４１において、閉弁応答性を良好に維持しつつ、チョーククリーニング時における閉弁状態からの開弁を実現可能とし、差圧弁４１として有効に機能するようにしている。なお、流入路４７については、流量Ｑ１，Ｑ２が、差圧弁４１が閉弁できる最低負圧Ｐnegminのときに、Ｑ１＞Ｑ２を満たす限りにおいて、流入路４７の途中に絞り部が設けられた構成とすることもできる。

次に、以上のように構成されたインクジェット式記録装置１１の電気的構成について説明する。図９に示すように、インクジェット式記録装置１１は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３を備える。また、インクジェット式記録装置１１は、入力部６５、第１のモータ駆動回路６７、第２のモータ駆動回路６８、第３のモータ駆動回路６９、ヘッド駆動回路７０を備える。そして、これらは、バス６４を介して互いに接続されている。

入力部６５は、インクジェット式記録装置１１の本体ケース１２等に設けられ、ユーザにより入力部６５が操作されると、ＣＰＵ６１は入力部６５からオン信号を入力する。また、ＣＰＵ６１は、第１のモータ駆動回路６７を介してキャリッジモータ１８に接続され、キャリッジモータ１８を駆動制御するための駆動制御信号を出力する。

また、ＣＰＵ６１は、第２のモータ駆動回路６８を介して加圧ポンプモータ７３に接続され、加圧ポンプモータ７３を駆動させるための駆動制御信号を出力する。加圧ポンプモータ７３は、前記加圧ポンプ２５に対して動力を伝達可能に接続されている。本実施形態においては、加圧ポンプモータ７３が正転駆動されることにより、加圧ポンプ２５から加圧空気が送出され、加圧ポンプモータ７３の駆動が停止されることで、加圧ポンプ２５からの加圧空気の送出が停止される。

さらに、ＣＰＵ６１は、第３のモータ駆動回路６９を介してチューブポンプモータ７４と接続され、チューブポンプモータ７４を正逆回転させるための駆動制御信号を出力する。チューブポンプモータ７４は、チューブポンプ２６ｅに対して動力を伝達可能に接続されている。チューブポンプモータ７４が正転駆動されたときに、チューブポンプ２６ｅがポンプ駆動されてキャップ２６ａの内部に負圧が導入される吸引動作が行われ、チューブポンプモータ７４の駆動が停止されることで、チューブポンプ２６ｅにおける吸引動作が停止される。

また、ＣＰＵ６１は、ヘッド駆動回路７０を介して記録ヘッド２０に接続され、記録ヘッド２０に設けられているノズル２０ａからインクを吐出させるための図示しない吐出駆動素子（例えば圧電振動素子）に対してノズル駆動信号を出力する。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶された各種プログラムに従って動作し、その演算処理結果等をＲＡＭ６３に一時記憶するようになっている。詳述すると、ＲＯＭ６２は、チョーククリーニングプログラム及びその他プログラムを記憶している。

次に、以上のように構成されたインクジェット式記録装置１１の動作について説明する。まず、印刷時における動作を説明する。インクパック３２から記録ヘッド２０までの各インク供給流路は、各色のインクがそれぞれ充填された状態にある。そして、ＣＰＵ６１によって、第２のモータ駆動回路６８を介して加圧ポンプモータ７３が駆動されており、インクカートリッジ２３の隙間３３に導入された加圧空気により、インクパック３２内のインクは加圧状態に維持されている。従って、印刷時においては、インクカートリッジ２３からバルブユニット２１へと、インクが加圧状態で供給された状態となっている。

そして、バルブユニット２１に加圧状態で導入された各色のインクは、色毎に対応する差圧弁４１の流入路４７へ供給されている。そして、図６に示すように、流入路４７を通じて弁室５０へと供給されたインクは、加圧に基づき大気圧より高い所定圧力に維持されている。従って、フィルム部材４５が突起４６から離間するとともに加圧によって外側（大気側）へやや膨らんだ状態で、差圧弁４１は開弁している。

差圧弁４１と記録ヘッド２０との間の流路上に設けられた圧力調整弁４２は、印刷停止中は記録ヘッド２０に必要量のインクが供給された状態にあるので閉弁している。そして、画像データに基づいて印刷が開始されると、記録ヘッド２０からインクの噴射が行われ、インクの噴射量に応じて、圧力調整弁４２の圧力室内のインクが記録ヘッド２０へと供給される。この結果、圧力調整弁４２の圧力室内のインクが減少し、圧力室のインク圧が所定圧よりも減少すると、圧力調整弁４２が開弁する。この圧力調整弁４２の開弁の結果、圧力調整弁４２の圧力室内へとインクが流入すると、その圧力室内のインクの圧力が上昇する。この結果、圧力調整弁４２が閉弁する。こうして記録ヘッド２０へ必要量のインクが供給されるとともに、記録ヘッド２０に対して過大なインク圧がかからないので、ノズル２０ａからのインクの漏出が抑えられる。この結果、印刷時においては、圧力調整弁４２の圧力室内には、所定範囲内の略一定圧に調整されたインクが貯留された状態となり、記録ヘッド２０へのインク供給の安定性が確保されるようになっている。

そして、差圧弁４１においては、圧力調整弁４２が開弁したとき、弁室５０内のインクが流出路４９から圧力調整弁４２側へ供給されるとともに、その流出した分のインクが流入路４７から弁室５０内へ導入される。

次に、チョーククリーニング時におけるインクジェット式記録装置１１の動作を説明する。本実施形態では、ユーザによって入力部６５（図９参照）が操作されることにより、チョーククリーニングが行われる。入力部６５の操作に基づくオン信号を入力したＣＰＵ６１は、まず、チョーククリーニングプログラムに従って、キャリッジモータ１８を駆動させ、キャリッジ１５をホームポジションに移動させる。キャリッジ１５がホームポジションに移動することにより、キャップ昇降機構を介してキャップ２６ａが上昇して記録ヘッド２０のノズル形成面２０ｂを封止する。また、ＣＰＵ６１は、入力部６５からのオン信号の入力に基づいて、圧力減少段階に移り、加圧ポンプモータ７３の駆動を停止させ、加圧ポンプ２５からの加圧空気の送出を停止させる。

続いて、ＣＰＵ６１は、吸引段階に移り、チューブポンプモータ７４を駆動させ、チューブポンプ２６ｅの吸引動作によってキャップ２６ａの内部に負圧を導入する。この結果、記録ヘッド２０のノズルからインクが吸引され、圧力調整弁４２の圧力室内のインクが減少し始める。そして、圧力調整弁４２の圧力室内の圧力が所定圧以下となることにより、前記印刷時と同様にして、圧力調整弁４２が開弁する。この結果、圧力調整弁４２の圧力室内に上流側からインクが流入し、その流入した分のインクがその上流側に位置する差圧弁４１の弁室５０内から流出する。このチョーククリーニング時は、流入路４７から導入されるインクが非加圧状態にあるとともに流路径Ｃ，Ｄの設定により、弁室５０における流出路４９からのインク流出量が、流入路４７からのインク流入量に勝って、弁室５０内のインクが減少し始める。そして、弁室５０内のインク減少に伴う減圧によってフィルム部材４５が弁室５０の内側へ撓み、その圧力が所定圧よりも減少すると、フィルム部材４５が突起４６に当接して開口４６ａを閉塞する。これにより、差圧弁４１が閉弁する。このとき、差圧弁４１は吸引動作開始から２秒以内の所定時間経過のうちに速やかに閉弁し、良好な閉弁応答性が得られる。この結果、吸引動作開始から差圧弁４１の閉弁までに開口４６ａを通過するインク量が少なく抑えられるので、負圧蓄積段階終了までに無駄に吸引廃棄されるインク量が少なく抑えられる。

チューブポンプ２６ｅによる吸引動作が継続されることにより、開口４６ａを閉塞したダイヤフラム４５ａを境としてその下流側に負圧が蓄積される。ＣＰＵ６１は、チョーククリーニングプログラムに従って、チューブポンプモータ７４の駆動時間を計時しており、その駆動時間が所定時間を経過すると、圧力増加段階に移り、加圧ポンプモータ７３の駆動を再開する。

この結果、加圧ポンプ２５から加圧空気の送出が再開され、インクカートリッジ２３からバルブユニット２１へとインクが加圧状態で供給される。すると、差圧弁４１の流入路４７を通じて弁室５０内にインクが加圧状態で供給され、ダイヤフラム４５ａの開口４６ａを閉塞する部分に加圧されたインク圧がかかってダイヤフラム４５ａの中央部分（第２受圧領域Ａ２）を強く押すことになる。このとき、開口４６ａの開口径Ａが凹部４３の開口径Ｂ（つまりダイヤフラム径）の１／２以上確保されているので、図８に示すように、開口４６ａを通じてダイヤフラム４５ａの中央領域にかかる加圧ΔＰposに基づく開弁方向の力Ｆposが十分確保される。そして、ダイヤフラム４５ａの中央領域に働く開弁方向の力Ｆposに基づく曲げモーメントＭposが、ダイヤフラム４５ａの周縁領域に働く閉弁方向の力Ｆnegに基づく曲げモーメントＭnegに勝り、ダイヤフラム４５ａは突起４６から離間する。この結果、差圧弁４１は開弁する。

この差圧弁４１の開弁によって、弁室５０における開口４６ａより下流側の流路に蓄積されていた負圧を解消しようとして、上流側から一気にインクが流れ込み、瞬間的に流速の高められたインクが流れる。この結果、弁室５０およびその下流の流路上に滞留していた気泡や異物が、インクとともに一気に記録ヘッド２０のノズル２０ａから排出される。その後、チューブポンプモータ７４の駆動時間が予め設定された総駆動時間に達すると、チューブポンプモータ７４の駆動が停止される。そして、ＣＰＵ６１は、チューブポンプモータ７４の駆動を停止すると、チョーククリーニングプログラムの処理を終了する。このチューブポンプモータ７４の駆動停止により、差圧弁４１の開弁時に少なくとも弁室５０内にあったインクが記録ヘッド２０のノズル２０ａから排出されたタイミングで、吸引動作が終了する。

このチョーククリーニングに際して、差圧弁４１の弁室５０内では気泡はその浮力により弁室５０内の上方位置に集まっており、負圧蓄積過程における減圧により気泡は大きなサイズに成長する。そして、本実施形態では、流出口４９ａが弁室５０内における側壁面の上端近傍位置に開口しているので、インクが一気に流出する際は、弁室５０内の上側に集まった気泡は、弁室５０の側壁面の上端近傍に開口する流出口４９ａから円滑に排出される。こうして、チョーククリーニングが行われた結果、インクジェット式記録装置１１におけるインクの充填性が向上する。

以上詳述したように、第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）円環状の突起４６を設けることにより、突起４６の内周面に囲まれた中断面積流路としての第２流路５２を小断面積流路としての流入路４７に連通するように設け、閉弁したダイヤフラム４５ａが、第２流路５２内の加圧インクから受ける受圧面積を開弁に必要な広さだけ確保した。よって、閉弁したダイヤフラム４５ａが中央領域で開口４６ａを通じて受ける加圧ΔＰposによる開弁方向の力Ｆposに基づく曲げモーメントＭposを、ダイヤフラム４５ａが周縁領域で受ける負圧ΔＰnegによる閉弁方向の力Ｆnegに基づく曲げモーメントＭnegより大きくすることができることから、差圧弁４１を開弁できる。このように、閉弁時にダイヤフラム４５ａにより閉塞される開口４６ａが開口する突起４６の内周面に囲まれて形成された第２流路５２に連通する流路を、従来構造における流出路に替えて、流入路４７とすることができた。このため、流出口４９ａを凹部４３の内壁面上に開口するように構成できるので、流出口４９ａの配置位置の制約をなくすことができる。

そして、流出口４９ａの位置の制約がなくなることで、差圧弁４１をインクジェット式記録装置１１に組付けた状態において凹部４３の内壁面上における上端位置（重力方向反対側の端部位置）に流出口４９ａを位置設定できる。このため、浮力で弁室５０内のインク中の上方位置に集まった気泡を流出口４９ａへ円滑に流出させることができるので、チョーククリーニングの際に気泡排出性が向上する。

（２）本実施形態のようにフィルム部材４５が上側に位置するように差圧弁４１を平置きにした場合、凹部４３の内壁面上において気泡が浮力で移動する方向となる反重力方向側の端部位置、つまり上端位置近傍にて開口するように流出口４９ａを位置設定できる。よって、弁室５０内の上方に集まったインク中の気泡が、チョーククリーニングにおける開弁時に、流出口４９ａから円滑に排出されやすくなる。従って、チョーククリーニングによる気泡排出性を高めることができる。

（３）凹部４３の開口径φＢに対して突起４６の開口径φＡを、前記(9)式で示された開弁条件である、Ａ／Ｂ≧｛ΔＰneg／（３ΔＰpos＋ΔＰneg）｝^1/2が成立するように設定した。このため、負圧Δnegと加圧ΔＰposが略等しいといえる範囲を超えて異なっても、開口４６ａの開口径Ａを、ダイヤフラム径Ｂに対して開弁が可能となる値に設定できる。よって、負圧Δnegと加圧ΔＰposの各値に拘わらず、上記開弁条件を満たす開口径Ａが確保されるように突起４６を設ければ、差圧弁４１を確実に開弁させることができる。

（４）円形を含め、ダイヤフラム４５ａの形状と開口４６ａの開口形状が互いに相似の関係にある同一形状の場合は、開弁条件である前記(11)式で示された、Ｓ２／Ｓ≧ΔＰneg／（３ΔＰpos＋ΔＰneg）が成立するように、凹部４３の開口面積Ｓ（ダイヤフラム面積）に対する開口４６ａの開口面積（第２受圧面積Ｓ２）を設定した。よって、ダイヤフラム４５ａと開口４６ａが径で表現できない円形以外の形状であっても、開弁条件を満たす開口４６ａの開口面積が確保されるように突起４６を設けることができ、差圧弁４１を開弁させることができる。

（５）円環状の突起４６の開口径φＡを、凹部４３の開口径φＢの１／２以上に設定した。すなわち、突起４６の開口面積、つまりダイヤフラム４５ａの閉弁状態において加圧インクのインク圧が作用する第２受圧面積Ｓ２を、ダイヤフラム４５ａの総受圧面積Ｓの１／４以上に設定した。このため、チョーククリーニング時において、差圧弁４１の閉弁後に十分負圧が蓄積された段階で流入路４７への加圧の付与を再開した際に、ダイヤフラム４５ａを突起４６から離間させて、差圧弁４１を開弁できる。特に、インクジェット式記録装置１１のように、加圧ΔＰposと負圧ΔＰnegが略同程度の値、もしくは加圧ΔＰposが負圧ΔＰnegよりも強い値となる能力の加圧ポンプ２５およびチューブポンプ２６ｅが用いられる構成において、突起４６の内周面で形成された第２流路５２に連通する側を流入路４７としても、チョーククリーニング時に差圧弁４１を確実に開弁させることができる。

（６）流出口４９ａを差圧弁４１の配置向きに応じて気泡排出性のよくなる位置に位置設定すればよいことから、差圧弁４１の配置向きも自由に設定できるようになる。よって、差圧弁４１の配置向きの自由度も高まる。このため、チューブや配管との接続性のよい配置向きに差圧弁４１を組付けて配管接続性の向上を図ったり、与えられた組付けスペースに収まる向きに配置することで差圧弁４１をコンパクトに組付けたりすることができる。

（７）流入路４７の流路径（流入口４７ａの開口径）φＣを小さく維持しつつ、開口４６ａの開口径φＡを流路径φＣの５倍以上に設定した。よって、吸引動作開始直後における流出路４９からのインク流出量Ｑ１を、閉弁するまで継続的に、流入路４７からのインク流入量より多く維持でき、しかも吸引動作開始から２秒以内のうちに差圧弁４１を閉弁させることができ、吸引動作開始後において良好な閉弁応答性を得ることができる。

（８）突起４６は、ダイヤフラム４５ａとそれぞれの中心線を一致させた状態で、ダイヤフラム４５ａの略中央部に対峙して位置するようにした。このため、支点Ｏから開弁方向の力が働く第２受圧領域Ａ２までの距離ｄ２を長く稼ぐことができ、加圧値や開口４６ａの開口面積の割りに、ダイヤフラム４５ａの中央領域に働く開弁方向の曲げモーメントを大きく確保することができる。よって、ダイヤフラム４５ａを突起４６から離間させる開弁が小さな加圧で可能となる。あるいは、ダイヤフラム４５ａを突起４６から離間させる開弁が、少ない開口面積の開口４６ａにより可能となる。

（９）突起４６を円環状とし、ダイヤフラム４５ａが開口４６ａを通じて加圧を受ける第２受圧領域Ａ２が円形となるようにした。このため、支点Ｏから開弁方向の力が働く第２受圧領域Ａ２までの加算平均の距離ｄ２を、同一面積の他形状に比べ長く稼ぐことができ、その加圧値や開口４６ａの開口面積の割りに、ダイヤフラム４５ａの中央領域に働く開弁方向の曲げモーメントを大きく確保することができる。よって、ダイヤフラム４５ａを突起４６から離間させる開弁がより小さな加圧で可能となる。あるいは、ダイヤフラム４５ａを突起４６から離間させる開弁が、少ない開口面積の開口４６ａにより可能となる。

（１０）流入口４７ａは突起４６の内底面上に配置位置が制約されるものの、突起４６の内底面上であればどこに位置してもよい。本実施形態では、突起４６の開口径Ａを、凹部４３の開口径Ｂ（ダイヤフラム径）の１／２以上となる大径としているので、流入口４７ａの配置位置についても、従来の弁装置における流出口に比べ配置位置の自由度を高められる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態について図１０に従って説明する。本実施形態は、差圧弁の構成が異なる例である。インクジェット式記録装置１１の構成については、前記第１実施形態と同様であるので、同一部材には同一の符号を付してその説明は省略し、差圧弁の構成のみ図１０に基づいて説明する。

図１０に示す差圧弁８１は、基本的な構成は前記第１実施形態における差圧弁４１と同じ構造を有している。異なる点は、前記第１実施形態における差圧弁４１は、フィルム部材４５の表面が上側を向く状態に基材４４が水平に配置される平置きに組み付けられていたのに対し、本実施形態ではフィルム部材４５の表面が側方を向く状態に基材４４が鉛直に配置される縦置きに組み付けられている。そのため、弁室５０内において重力方向と反対側の位置に開口するように、前記第１実施形態における流出路４９の位置を変更して、図１０に示すように縦置きされた状態において凹部４３の上壁面上に開口するように流出路８２を形成している。チョーククリーニングが行われる際は、インク中の気泡は、弁室５０内における重力方向反対側である上部に集まり、インク吸引時の減圧によって気泡径が大きくなった気泡は流出路８２の流出口８２ａの近傍位置に集まる構成となっている。

このため、チョーククリーニング時のインク吸引中に加圧ポンプ２５が再駆動されて差圧弁８１が開弁して一気にインクが排出されるときに、流出口８２ａの近傍に位置する気泡が優先的に排出されることになる。このように、本発明の差圧弁８１は、閉弁時にフィルム部材４５が当接する突起の内側に位置する流路を流入路とし、凹部における突起の外側に位置する内壁面上に開口するように流出路を設定することができる。よって、凹部における突起の外側に位置する内壁面上の自由な位置に流出路の開口を位置設定することができる。これに対し、従来は、突起の連通孔が流出路であったので、流出路の開口位置が、凹部の底面中央位置に制約されていた。このため、気泡が弁室内に滞留しにくくするための差圧弁の配置向きまでも制約されることになっていた。本実施形態では、この種のレイアウト上の制約がなくなるので、差圧弁８１を縦置きにすることができるとともに、流出路４９の流出口４９ａを弁室５０内において重力方向反対側の内壁面上に位置設定することができる。

（第３実施形態）
次に第３実施形態について図１１に従って説明する。本実施形態は、差圧弁の構成が異なる例である。インクジェット式記録装置１１の構成については、前記第１実施形態と同様であるので、同一部材名称には同一の符号を付してその説明は省略し、差圧弁の構成のみ図１１に基づいて説明する。

図１１に示すように、差圧弁９１は、一側面に凹部９３を有する板状の基材９４と、基材９４の表面９４ａ（同図では右側面）に凹部９３の開口を封止する状態に固着された可撓性部材としてのフィルム部材９５とを備える。凹部９３は、基材９４の表面９４ａに円形の開口を有するように形成されている。フィルム部材９５は、凹部９３の開口より広いサイズで、可撓性が得られるような所定厚みの合成樹脂フィルムよりなる。基材９４およびフィルム部材９５は共に前記第１実施形態と同様の合成樹脂製であり、フィルム部材９５は基材９４に熱溶着により固着されている。

図１１に示すように、凹部９３の底面における略中央には、凹部９３と同心円をなす円環状の突起９６が突出している。基材９４に貫通形成された流入路９７は、突起９６の内底面上に流入口９７ａを開口させるとともに、基材９４の背面（図１１における左側面）に沿って下方へ延びて基材９４の下端部から下方へ突出する流入管部９８内に連通している。また、基材９４に貫通形成された流出路９９は、凹部９３の上端面に開口する流出口９９ａを有するとともに、該流出口９９ａから上側へ所定経路で延び、基材９４の上端部から上方へ突出する排出管部１００に連通している。流入路９７のうち基材９４の背面に沿って延びる部分は、基材９４の背面に凹設された流路溝９４ｂと、この流路溝９４ｂを覆うように基材９４の背面に熱溶着されたフィルム部材９５とにより囲み形成されている。

凹部９３の側周面は外周側へ向かうほど深さが浅くなるテーパ状の斜面９３ａ（テーパ面）に形成されている。また、突起９６は先端へ向かうほど径方向の厚みが徐々に薄くなるような先細り形状に形成されている。このため、突起９６の内周面は、深さ方向（図１１の左方向）へゆくほど流路断面が徐々に狭くなる円錐台状の斜面９６ａに形成されている。また、突起９６の外周面は、先端側ほど外周径が徐々に小さくなる斜面９６ｂ（円錐台の外周面形状の斜面）に形成されている。差圧弁９１は、フィルム部材９５の撓み方向（図１１における左右方向）が重力方向（同図では上下方向）と略直交する向きに配置されて、インクジェット式記録装置１１に組付けられている。弁室１０２の内壁面に形成された斜面９６ｂ，９６ａ，９３ａは、重力方向に対して、弁室１０２内のインク中を浮力により移動する気泡を流出口９９ａへ案内可能な向きに傾斜している。

このように差圧弁９１の弁室１０２の内周面には斜面９６ｂ，９６ａ，９３ａが形成されているので、弁室１０２内のインク中の気泡は斜面９６ｂ，９６ａ，９３ａに沿って上方へ移動する。このため、差圧弁９１を図１１に示すように縦置きした場合、突起９６の外周面および内周面が、気泡が比較的溜まり易い上壁面となるが、その上壁面が浮力で上方へ移動しようとする気泡を流出口９９ａへ案内できる向きに傾斜した斜面９６ｂ，９６ａ，９３ａになっている。このため、気泡を弁室１０２の上端面に位置する流出口９９ａの近傍に集めやすくなる。よって、チョーククリーニングの際は、弁室１０２内の気泡を一層排出し易くなる。

なお、実施の形態は、上記に限定されず、以下の構成も採用できる。
（変形例１）前記実施形態では、円環状の突起４６を設けたが、弁座部は、環状の突起であることに限定されない。つまり、可撓性部材（ダイヤフラム）が、閉弁状態で当接できればその当接対象は環状の突起であることに限定されない。例えば図１２に示すように突起のない差圧弁１１０でも構わない。すなわち、同図に示すように、基材４４の表面４４ａに凹設された凹部１１１の略中央部には、該凹部１１１の径よりも小径の凹部１１２が形成されている。この凹部１１２の底面上には流入路４７の流入口４７ａが開口しており、凹部１１２の内側領域が第２流路５２となっている。凹部１１１の深さは、前記第１実施形態における突起４６の先端面の深さと略等しく、凹部１１１の底面における開口１１２ａの周囲部分が、閉弁時のダイヤフラム４５ａが当接する弁座部１１３となっている。また、大断面積流路としての第１流路５１は、深さ方向に渡って同一径とはなっておらず、凹部１１１の内周壁には開口１１１ａより大径の円周溝１１１ｂが形成された部分があり、第１流路５１は開口１１１ａの開口面積よりも広い流路断面積を有する構成となっている。このような構成であっても、前記実施形態と同様の開弁条件を満たせば差圧弁として機能するので、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（変形例２）前記実施形態では、突起４６の内底面上に流入口４７ａを開口させた小断面積流路としての流入路４７を有する構成であったが、これに限定されない。例えば図１３に示すように、小断面積流路を有さない差圧弁１２０でも構わない。すなわち、同図に示すように、突起４６の内側に上側ほど拡開する錘状の孔１２１が形成され、孔１２１の内側部分が第２流路５２となっている。この第２流路５２の小径側（図１３では下端側）の開口端が流入口４７ａとなっている。この構成では、中断面積流路が深さ方向に同一径でなく、しかも小断面積流路を有さない差圧弁１２０となる。このように、小断面積流路のない差圧弁１２０でも、前記実施形態と同様に開弁条件を満たせば差圧弁として機能するので、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、中断面積流路はダイヤフラム径の１／２未満の流路径を有する部分や、流入口４７ａの５倍未満の流路径を有する部分が存在するが、開口４６ａがダイヤフラム径の１／２以上、流入口４７ａの５倍以上あればよい。

（変形例３）差圧弁４１をインク色毎に一個ずつ設ける構成としたが、図１４に示すように複数の差圧弁１３１が一つの共通の基材上に一体に設けられた弁装置１３０を採用することもできる。すなわち、同図に示すように、基材１３２の表面には複数（例えばカートリッジと同数（４つ））の凹部４３が凹設され、各凹部４３の底面略中央部には、円環状の突起４６がそれぞれ設けられている。基材１３２の表面には、１枚のフィルム部材１３３が、複数の凹部４３の開口をそれぞれ封止する状態に熱溶着により固着されている。また、差圧弁を基材の表裏両面に設ける構成も採用できる。例えば基材の表裏両面にそれぞれ設けた凹部４３の底面中央部に環状の突起をそれぞれ設け、基材の表裏両面に可撓性部材としてのフィルム部材を、凹部を封止するように固着した構成を採用できる。この場合、流入路４７の外側の開口は、流出路４９と同様に基材１３２の端面に開口させるとよい。

（変形例４）前記実施形態では、第１流路の径が第２流路の径よりも大きい構成であったが、これに限定されない。例えば、弁座部における開口の開口径がダイヤフラム径の１／２以上である限りにおいて、第２流路が第１流路の径よりも大きな径となる部分を有していても構わない。

（変形例５）弁座部の開口は１つであることに限定されない。例えば円錐台状の突起の先端面に複数の開口を有する構成を採用できる。この場合、１つひとつの開口の開口径は、ダイヤフラム径の１／２未満となるが、この場合、開口の開口面積（複数の開口の開口面積総計）が、ダイヤフラム面積の１／４以上であればよい。また、流入口についても１つに限定されず、例えば複数の凹部により第２流路が構成される場合、第２流路を構成する各凹部の底面上に１つずつ流入口を有する構成を採用できる。もちろん前記第１〜第３実施形態における突起の内底面上に複数の流入口４７ａが開口する構成を採用することもできる。このように流入口４７ａが複数Ｎ個存在する場合は、流入口が１つの場合の条件Ｂ≦５Ｃから、流路抵抗（圧力損失）が流路径の５乗に反比例することを用いて導かれる条件を採用する。

（変形例６）ダイヤフラム（つまり凹部の開口）と弁座部の開口の各形状は、円形であることに限定されない。ダイヤフラムと弁座部の開口が、相似関係にある略同一形状であれば、ダイヤフラムに対する前記開口の対応する箇所の長さ比（相似比）が、１／２以上であればよい。この１／２以上の条件を満たせば、開弁条件は成立する。

（変形例７）開口の開口面積が、ダイヤフラム面積の１／４以上ある限りにおいて、第２流路５２が第１流路５１の最大流路断面積より大きな流路断面積となった部分を有していても構わない。また、開口４６ａの開口面積が流入口４７ａの開口面積の５倍以上である限りにおいて、流入路が第２流路の流路断面積より大きな流路断面積の部分を有していても構わない。

（変形例８）弁装置としての差圧弁４１，８１，９１，１１０，１２０，１３１を、液体供給路の途中に設けたが、弁装置としての差圧弁はインクカートリッジ２３に設けてもよい。インクケース３１内が空気で加圧される構成のインクカートリッジ２３に差圧弁を設ける場合は、ダイヤフラムの外側面が大気に開放された状態に差圧弁を設けることが好ましい。例えばインクケース３１内にインクパック３２が収容される密閉収容室と大気開放室とを設け、インクパック３２のインク供給部３２ｂを大気開放室に配置するとともに、インク供給部３２ｂと連通する状態に差圧弁も大気開放室に配置する。また、差圧弁をインク供給部３２ｂと一体に形成した構成も採用できる。もちろん、弁装置としての差圧弁は、インクパック式以外のインクカートリッジに設けることもできる。例えばインクが貯留されるインク室を有するインクカートリッジや、インクが充填された多孔質体を収容するインクカートリッジにおいて、そのインクケース内の供給流路上に差圧弁を設けることができる。

（変形例９）流出口に負圧を付与しつつ流入口に加圧を付与する開弁方法に限定されない。例えば流出口に負圧を付与して閉弁した後に、キャップの排出管の途中に設けた開閉弁を閉弁してインク供給路内を負圧に維持するとともに吸引ポンプを停止した状態で、流入口に加圧を付与するクリーニング方法を採用することができる。

（変形例１０）加圧手段は必須ではない。例えばカートリッジ内の液体としてのインクの水頭圧を利用して加圧する構成でもよい。この場合、流入路４７の上流側に開閉弁を設け、チョーククリーニング時にはその開閉弁を閉じ、差圧弁４１の開弁時に開閉弁を開いて流入路４７に加圧を付与する構成とする。

（変形例１１）負圧と加圧で示される圧力差を決める基準圧は大気圧に限定されない。例えばダイヤフラムの外側の流体圧は大気圧より高い圧力であったり、大気圧より低い圧力であったりしてもよい。例えばダイヤフラムの外側面は大気ではなく設定圧の液体が接している構成でもよい。

（変形例１２）特許文献１に記載の付勢バネを設け、付勢バネによりダイヤフラムを外側から押圧する構成を採用することができる。この場合、インクカートリッジがホルダから取り外された場合に、フィルムを突起に当接させて、開口を確実に閉塞することができる。その結果、インクカートリッジの非装填状態において、ホルダのインク供給針から、開口よりも下流のインク流路内に滞留したインクを漏出させないようにすることができる。

（変形例１３）特許文献２に記載の規制板を設けてもよい。各弁室５０の内外の圧力差によって撓むフィルム部材に対し、弁室５０の容積を大きくする方向への変位を規制する。チョーククリーニングの際に、すぐにクリーニングに必要な位置に変位することができるので、弁室５０よりも下流側の流路を閉塞するまでの時間を短縮し、チューブポンプの駆動開始に対する開口封止部Ｋの応答性を向上することができる。

（変形例１４）前記実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式記録装置に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の液体（機能材料の粒子が分散されている液状体を含む）を噴射する液体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ及び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材料を分散または溶解のかたちで含む液状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であってもよい。そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置に本発明を適用することができる。

（変形例１５）さらに流体は液体にも限定されない。例えば気体でもよい。流体として気体を扱う液体噴射装置において、液体噴射装置の気体排出口から吸引手段で吸引することで流出口に負圧を付与して弁装置を閉弁させるとともに、その後、負圧を十分蓄積した後に流入口に加圧を付与して気体を下流側へ一気に押し出すチョーククリーニングを実施する液体噴射装置に適用できる。このような流体を気体とする液体噴射装置において、弁装置内において気体に含有される異質の気体を排出しやすい位置に流出口を配置することが可能になる。例えば使用目的とする気体に混入や化学反応等により含有されることになった不純ガスや浮遊微粒子等を、例えば比重の違いを利用して排出しやすい位置に流出口を設定することで、気体からの不純物排出性を向上できる。例えば、液体が封入された袋体を気体で加圧することで液体を供給する加圧式液体供給装置を備えた液体噴射装置において、その加圧用の気体の流路上に弁装置を設けて該流路をチョーククリーニングする構成でもよい。また、液体噴射装置に備えられたクリーニング装置において液体噴射ヘッドのノズルから吸引された廃液が流れる流路に弁装置を設けて該流路に気体を流してチョーククリーニングを行う構成でもよい。さらに、液体噴射ヘッドより上流側の流路上の途中に例えば液体に特定のガスを溶解させるためのガス溶解器が設けられ、液体に溶解させる気体を供給する流路上に弁装置を設けて、該流路を気体でチョーククリーニングする構成でもよい。

以下、前記実施形態および各変形例から把握される技術的思想を記載する。
（１）前記流入口で前記第２流路に連通する流入路を有しており、前記第２流路は、前記流入路より大きな流路断面積を有していることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。なお、第２流路は中断面積流路であることに限定されない。

（２）前記隔壁部と前記突起の前記開口は互いに略相似関係となる略同一形状をそれぞれ有しており、前記隔壁部に対する前記開口の相似比は、１／２以上であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。これによれば、隔壁部と突起の開口は、互いに略同一形状で略相似関係にあり、かつ隔壁部に対する開口の相似比が１／２以上であることから、流出口に負圧を付与して閉弁させた後に、流出口に負圧を付与しつつ流入路に加圧を付与した場合に、弁装置を開弁させることが可能になる。

（３）前記隔壁部と前記開口は共に略円形を有するとともに、該開口の直径が前記隔壁部の直径の１／２以上であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。これによれば、隔壁と開口は共に略円形であることから、可撓性部材による閉塞が小さな負圧で可能となるうえ、液体流出口に負圧付与して閉弁させた後に、流出口に負圧付与しつつ流入路に加圧付与した場合に、弁装置を開弁させることが可能になる。

（４）前記開口を介して略中央領域で前記第２流路の流体圧を受圧する受圧面積は、前記当接箇所より外側となる周縁領域で前記第１流路の流体圧を受圧する受圧面積の１／３以上であることを特徴とする請求項１２に記載の液体噴射装置。これによれば、隔壁部が周縁領域で受圧する第１流路の負圧と、開口を介して略中央領域で受圧する第２流路の加圧とが、略等しい条件で使用される場合でも、第１流路の負圧より第２流路の加圧が弱い条件で使用される場合のどちらでも、弁装置を開弁できる。例えば液体噴射ヘッドに液体を加圧供給するための加圧手段による加圧と、液体噴射ヘッドのノズルから液体を吸引するクリーニング用の吸引手段による負圧とを用いてチョーククリーニングが行われる液体噴射装置への適用に好適である。

（５）前記突起は、前記隔壁部の略中央部に対峙して位置することを特徴とする請求項５乃至１２のいずれか一項に記載の液体噴射装置。これによれば、突起は、隔壁部の略中央部に対峙して位置するので、可撓性部材を弁座部（突起）から離間させる開弁がさらに小さな加圧で可能となる。

（６）前記突起が円環状であることを特徴とする請求項５乃至１２のいずれか一項に記載の液体噴射装置。これによれば、突起が円環状であることから、可撓性部材を弁座部（突起）から離間させる開弁がより小さな加圧で可能となる。

（７）弁装置を備えた液体噴射装置であって、前記弁装置は、流体流路を形成する壁面の一部を形成するとともに流体流路の内外の圧力差によって撓む可撓性部材と、連続して配置された流路断面積の異なる大断面積流路と、中断面積流路と、液体が流入する小断面積流路と、前記大断面積流路と連通する液体流出口とを備え、前記中断面積流路を囲むように形成した突起の外周面のうち前記中断面積流路が開口するシール面（４６ｂ）と前記可撓性部材が対峙するように配置されたことを特徴とする液体噴射装置。

（８）弁装置と加圧流体供給手段と吸引手段とを備えた液体噴射装置であって、前記弁装置は、凹部が設けられた基材と、前記凹部の開口を封止して弁室を形成するとともに該弁室の内外の圧力差により撓む可撓性部材と、前記可撓性部材が前記弁室の容積を減少させる方向へ撓んだときに当接可能に前記弁室内に設けられた弁座部と、前記可撓性部材が前記弁座部に当接することにより閉じられるとともに加圧流体供給手段と接続される流入路と、前記可撓性部材が前記弁座部と離間した状態で前記流入路と連通し、前記可撓性部材が前記弁座部に当接した状態で前記流入路との連通が遮断されるように前記弁室の内壁面上に開口するとともに吸引手段と接続されて使用される流出路とを備え、前記流入路の最小断面積は、前記吸引手段により前記流出路を通じて前記弁室内の流体が吸引されたときに前記可撓性部材が前記弁座部に当接できるように該弁室内の流体を減少させることができる流路抵抗を前記流入路に付与しうる流路断面積に設定され、前記弁座部に当接した前記可撓性部材が前記加圧流体供給手段から前記流入路を通じて流入される加圧流体の流体圧を受ける受圧面積は、前記流出路から吸引中に前記流入路が加圧されたときに前記可撓性部材を前記弁座部から離間可能な受圧面積に設定されていることを特徴とする液体噴射装置。

１１…液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置、２０…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、０ａ…ノズル、２１…バルブユニット、２３…液体貯留手段及び液体収容容器としてのインクカートリッジ、２４…カートリッジホルダ、２５…加圧手段を構成する加圧ポンプ、２６…吸引手段としてのクリーニング装置、２６ａ…キャップ、２６ｅ…吸引手段を構成するチューブポンプ、３１…インクケース、３２…液体貯留手段を構成するインクパック、３５…液体供給路を構成するインク供給チューブ、３７…加圧手段を構成する加圧チューブ，３９…加圧手段を構成する空気供給チューブ、４１，８１，９１，１１０，１２０，１３１…弁装置としての差圧弁、４３，９３，１１１…凹部、４３ａ，１１１ａ…凹部の開口、４４，９４，１３２…基材、４５，９５，１３３…可撓性部材としてのフィルム部材、４５ａ…ダイヤフラム、４６，９６…弁座部としての突起、４６ａ…突起（弁座部）の開口、４６ｂ…弁座面、４７，９７…小断面積流路としての流入路、４７ａ，９７ａ…流入口、４９，８２，９９…流出路、４９ａ，８２ａ，９９ａ…流出口、５０，１０２…流体流路を構成する弁室、５１…大断面積流路としての第１流路、５２…中断面積流路としての第２流路、７３…加圧手段を構成する加圧ポンプモータ、７４…吸引手段を構成するチューブポンプモータ、９３…凹部、９３ａ，９６ａ，９６ｂ…案内面としての斜面、１１２ａ…弁座部の開口、１１３…弁座部、１３０…弁装置、Ａ…凹部の開口径（ダイヤフラム径）、Ｂ…突起の開口径、Ｃ…流入口（流入路）の径、Ａ１…第１受圧領域、Ａ２…第２受圧領域、Ｓ…凹部の開口の開口面積（ダイヤフラム面積、総受圧面積）、Ｓ１…負圧を受圧する受圧面積としての第１受圧面積、Ｓ２…突起（弁座部）の開口面積（加圧を受圧する受圧面積）としての第２受圧面積、ΔＰneg…負圧（差圧）、ΔＰpos…加圧（差圧）、ｄ１，ｄ２…距離、Ｆneg…閉弁方向の力、Ｆpos…開弁方向の力、Ｍneg…曲げモーメント、Ｍpos…曲げモーメント。

Claims

弁装置を備えた液体噴射装置であって、
前記弁装置は、
流体流路を形成する壁面の一部を形成するとともに該流体流路の内外の圧力差によって撓む可撓性部材と、
前記可撓性部材が前記流体流路の容積を減少させる方向に撓んだ状態で当接可能に設けられるとともに該当接した状態で閉塞される開口を有する弁座部とを備え、
前記流体流路は、前記可撓性部材が前記開口を閉塞しない開弁状態において前記開口を通じて互いに連通され、前記可撓性部材が前記開口を閉塞する閉弁状態において非連通になる第１流路と第２流路とを有し、
前記第１流路は、前記閉弁状態において前記可撓性部材が前記弁座部に当接する当接箇所より外側の部分で該可撓性部材に該第１流路の流体圧がかかるように設けられるとともに流出口と連通し、
前記第２流路は、前記閉弁状態において前記可撓性部材に前記開口を通じて該第２流路の流体圧がかかるように設けられるとともに流入口に連通しており、
前記開口の開口面積は、前記可撓性部材のうち前記圧力差により撓み変形可能な部分である隔壁部の面積の１／４以上であることを特徴とする液体噴射装置。
前記第１流路に前記流出口で連通する流出路と、前記第２流路に前記流入口で連通する流入路とを有し、前記流出路の流路断面積に対する前記流入路の流路断面積の比は、前記流出路を通じて負圧が付与されたときに前記流体流路内の流体が該流出路を通じて流出する第１流量が、当該流出による前記流体流路内の減圧に伴って前記流入路を通じて流体が該流体流路内へ流入する第２流量よりも、閉弁するまで大きく維持される値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
液体を貯留する液体貯留手段と、ノズルから前記液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体貯留手段から前記液体噴射ヘッドへと前記液体を導く液体供給路と、前記液体噴射ヘッドの前記ノズルから前記液体を吸引する吸引手段と、前記液体貯留手段から前記液体供給路を通じて前記液体噴射ヘッド側へ送られる前記液体を加圧する加圧手段とを備え、
前記弁装置は、前記液体貯留手段又は前記液体供給路の途中に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射装置。
液体噴射装置に着脱可能に取付けて使用される液体収容容器であって、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の前記弁装置を備えていることを特徴とする液体収容容器。