(57)【要約】【課題】差圧弁ユニットに関し、膜弁を保持部材に組み付ける際の膜弁と保持部材の摩擦力を低減させ、摩擦力による膜弁（特に可撓部）の変形を抑制させる技術を提供することを目的とする。【解決手段】差圧弁ユニット４０であって、弾性部材で形成された第１と第２の面（Ｆ１，Ｆ２）を有する膜弁５０と、膜弁を保持する保持部材６０とを備え、膜弁５０は、第１の面Ｆ１と、第２の面Ｆ２との圧力差により弾性変形することで開弁する可撓部５００と、可撓部５００の外周に設けられた肉厚部５０８と、肉厚部５０８の外周に設けられて、肉厚部５０８の外周方向へ突出して保持部材６０に接する突出部５１０とを有している。【選択図】図６
2010223259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差圧弁ユニットであって、
弾性部材で形成された第１と第２の面を有する膜弁と、前記膜弁を保持する保持部材と、を備え、
前記膜弁は、
前記第１と第２の面との圧力差により弾性変形することで開弁する可撓部と、
前記可撓部の外周に設けられた肉厚部と、
前記肉厚部の外周に設けられて、前記肉厚部の外周方向へ突出して前記保持部材に接する突出部と、を有する、差圧弁ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の差圧弁ユニットであって、
前記突出部の厚さは、前記肉厚部の厚さよりも小さい、差圧弁ユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の差圧弁ユニットであって、
前記突出部は、複数の突起状部材によって構成されている、差圧弁ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の差圧弁ユニットであって、
前記突起状部材は３個以上である、差圧弁ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の差圧弁ユニットであって、
前記保持部材は、前記第１の面と対向する底面部と、前記底面部の外周から前記膜弁側へ立設されて前記突出部と接する壁面部とを有し、
前記可撓部は、前記第１の面側に突出する凸部と、前記凸部の外周に設けられた前記凸部及び前記肉厚部よりも厚さの小さい薄肉部と、を有し、
前記差圧弁ユニットは、さらに、前記可撓部と前記底面部との間に設けられ、前記膜弁と前記保持部材を引き離す方向へと力を加える弾性部材を備え、
前記膜弁の厚さ方向において、前記薄肉部の中心線と前記突出部の中心線は、前記肉厚部の中心線を挟んで反対側の位置にある、差圧弁ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差圧弁ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
膜弁と弁蓋（「保持部材」ともいう。）を有する差圧弁ユニットは、例えばインクカートリッジの内部に収容されている。一般に、膜弁は弾性を有する材料（例えば、エラストマー）からなり、弁蓋は膜弁よりも硬い材料（例えば、ポリプロピレン）からなる。インクカートリッジ内部に収容された差圧弁ユニットの膜弁は、インクを収容したインク室と、インクを記録ヘッドに供給するインク供給部とに所定の圧力差が生じた場合に可撓部が弾性変形することで開弁し、インク室からインク供給部へとインクを供給する。従来の差圧弁ユニットは、肉厚部の外周に設けられた肉厚部の厚さ方向へ突出する周縁部を弁蓋の壁面に接触させることで膜弁が弁蓋に保持されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、膜弁を弁蓋に組み付ける際に、周縁部の外周面全体が弁蓋の壁面に接触するため、膜弁と弁蓋との間に膜弁（特に可撓部）を変形させる程の摩擦力が生じる可能性があった。また、摩擦力により生じた膜弁の変形は、膜弁の特性にばらつきを生じさせる恐れがあった。このような問題は、インクカートリッジの内部に収容される差圧弁ユニットに限らず、第１の面と第２の面を有する膜弁において、第１の面側に位置する流体と第２の面側に位置する流体との圧力差により開弁する膜弁を備えた差圧弁ユニットに共通する問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３７７２０号公報
【特許文献２】特開２０００−２３４６号公報
【特許文献３】特開２０００−２３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、膜弁を保持部材に組み付ける際の膜弁と保持部材の摩擦力を低減させ、摩擦力による膜弁（特に可撓部）の変形を抑制させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することができる。
【０００７】
[適用例１]  差圧弁ユニットであって、弾性部材で形成された第１と第２の面を有する膜弁と、前記膜弁を保持する保持部材と、を備え、前記膜弁は、前記第１と第２の面との圧力差により弾性変形することで開弁する可撓部と、前記可撓部の外周に設けられた肉厚部と、前記肉厚部の外周に設けられて、前記肉厚部の外周方向へ突出して前記保持部材に接する突出部と、を有する、差圧弁ユニット。
適用例１の差圧弁ユニットによれば、肉厚部の外周方向へ突出している突出部が保持部材と接するため、従来の差圧弁ユニットに比べ、膜弁を保持部材に組み付ける際の摩擦力を低減でき、摩擦力による可撓部の変形を抑制することができる。
【０００８】
[適用例２]  適用例１に記載の差圧弁ユニットであって、前記突出部の厚さは、前記肉厚部の厚さよりも小さい、差圧弁ユニット。
適用例２の差圧弁ユニットによれば、膜弁を保持部材に組み付ける際の摩擦力をより低減することができ、摩擦力による可撓部の変形をより抑制することができる。
【０００９】
[適用例３]  適用例１又は適用例２に記載の差圧弁ユニットであって、前記突出部は、複数の突起状部材によって構成されている、差圧弁ユニット。
適用例３の差圧弁ユニットによれば、膜弁を保持部材に組み付ける際の摩擦力をより低減することができ、摩擦力による可撓部の変形をより抑制することができる。
【００１０】
[適用例４]  適用例３に記載の差圧弁ユニットであって、前記突起状部材は３個以上である、差圧弁ユニット。
適用例４の差圧弁ユニットによれば、さらに、突起状部材を３個以上配置することで、保持部材が膜弁を安定して保持することができる。
【００１１】
[適用例５]  適用例１乃至適用例４のいずれか一つに記載の差圧弁ユニットであって、前記保持部材は、前記第１の面と対向する底面部と、前記底面部の外周から前記膜弁側へ立設されて前記突出部と接する壁面部とを有し、前記可撓部は、前記第１の面側に突出する凸部と、前記凸部の外周に設けられた前記凸部及び前記肉厚部よりも厚さの小さい薄肉部と、を有し、前記差圧弁ユニットは、さらに、前記可撓部と前記底面部との間に設けられ、前記膜弁と前記保持部材を引き離す方向へと力を加える弾性部材を備え、前記膜弁の厚さ方向において、前記薄肉部の中心線と前記突出部の中心線は、前記肉厚部の中心線を挟んで反対側の位置にある、差圧弁ユニット。
適用例５の差圧弁ユニットによれば、薄肉部の中心線と突出部の中心線が肉厚部の中心線を境に同じ側に位置するよりも、弾性部材が可撓部に加える力が肉厚部を通して突出部に伝わりにくい。このことから、弾性部材の力が膜弁に加わった場合でも膜弁が保持部材から外れにくくすることができる。
【００１２】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、上述した差圧弁ユニットとしての構成のほか、上述したいずれかの構成の差圧弁ユニットを備えた液体収容容器又は液体収容容器を備えた液体噴射装置、又は上述したいずれかの構成の差圧弁ユニットを備えた圧力調整装置又は圧力調整方法等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例としての差圧弁ユニット４０を備えたインクカートリッジ１の分解斜視図である。
【図２】インクカートリッジ１がインクジェットプリンタのキャリッジ２００に装着された状態を示す図である。
【図３】膜弁５０の構成を示す第１の図である。
【図４】膜弁５０の構成を示す第２の図である。
【図５】差圧弁ユニット４０の分解斜視図である。
【図６】差圧弁ユニット４０の断面図である。
【図７】膜弁５０の肉厚部５０８近傍を示した部分拡大断面図である。
【図８】大気開放孔１５ａから液体供給口１４に至る経路を概念的に示す図である。
【図９】カートリッジ本体１０を正面側から見た図である。
【図１０】カートリッジ本体１０を背面側から見た図である。
【図１１】差圧弁ユニット４０をカートリッジ本体１０に収容した状態の部分断面図である。
【図１２】膜弁５０の開弁によりインクが流れる様子を示した部分断面図である。
【図１３】第２実施例における膜弁５０ａの構成を示す図である。
【図１４】第３実施例における膜弁５０ｂの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．変形例：
【００１５】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての差圧弁ユニット４０を備えたインクカートリッジ１の分解斜視図である。なお、図１には方向を特定するためにＸＹＺ軸が図示されている。インクカートリッジ１はインクカートリッジ本体（単に「カートリッジ本体」ともいう。）１０と２つの外表面フィルム２０，２２を備えている。以下では、説明の便宜上、カートリッジ本体１０のＸ軸正方向側の面を底面、Ｘ軸負方向側を上面、Ｙ軸正方向側の面を右側面、Ｙ軸負方向側の面を左側面、Ｚ軸正方向側の面を背面、Ｚ軸負方向側の面を正面と呼ぶ。
【００１６】
外表面フィルム２０はカートリッジ本体１０の背面に貼り付けられており、外表面フィルム２２はカートリッジ本体１０の正面に貼り付けられている。カートリッジ本体１０の正面側には後述する複数のリブが形成されており、カートリッジ本体１０とリブと外表面フィルム２２により複数の小部屋が区画形成されている。また、カートリッジ本体１０は、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いて成形することができる。
【００１７】
カートリッジ本体１０の底面には、インクジェットプリンタにインクを供給するための供給孔１４ａを有する液体供給口１４が設けられている。さらに、カートリッジ本体１０の底面には、インクカートリッジ１の内部に大気を導入するための大気開放孔１５ａが開口している。
【００１８】
カートリッジ本体１０の右側面には係合レバー１１が設けられている。係合レバー１１には突起１１ａが形成されている。また、係合レバー１１よりも底面側にはセンサ収容室３０ａが形成されており、インクジェットプリンタのインク消費量などを記録する回路基板が収容される。センサ収容室３０ａは、カートリッジ本体１０の底面側に形成されたセンサ流路形成室３０ｂと連通している。センサ収容室３０ａとセンサ流路形成室３０ｂとを全体でセンサ部３０とも呼ぶ。
【００１９】
カートリッジ本体１０の背面側には、差圧弁収容室４０ａと気液分離室７０ａとが形成されている。差圧弁収容室４０ａは、膜弁５０と弾性部材５８と弁蓋（「保持部材」ともいう）６０とを有する差圧弁ユニット４０を収容する。ここで、弾性部材５８には、例えばコイルばねを用いることができる。また、弁蓋６０の外周面には連通孔６１４が開口し、差圧弁ユニット４０内部と後述するカートリッジ本体１０の第４流動路とが通じるようになっている。なお、この詳細は後述する。気液分離室７０ａの底面を囲む内壁には土手７０ｂが形成され、気液分離膜７１が、土手７０ｂに貼着されており、全体で気液分離フィルタ７０を構成している。
【００２０】
カートリッジ本体１０の背面側には、さらに、複数の溝１０ｂが形成されている。これらの溝１０ｂは、カートリッジ本体１０の背面側の略全体を覆うように外表面フィルム２０が貼り付けられたときに、カートリッジ本体１０と外表面フィルム２０との間に後述する各種の流路、例えば、インクや大気が流動するための流路を形成する。
【００２１】
図２は、インクカートリッジ１がインクジェットプリンタのキャリッジ２００に装着された状態を示す図である。キャリッジ２００は凹部２１０と突起２３０を有する。係合レバー１１の突起１１ａが、凹部２１０と係合することによりキャリッジ２００に対してインクカートリッジ１が固定される。また、固定の際には、カートリッジ本体１０の供給孔１４ａ（図１）に、キャリッジ２００のインク供給針２４０（図８）が挿入されると共に、大気開放孔１５ａ（図１）が、突起２３０に嵌るようになっている。なお、突起２３０は、大気開放孔１５ａが嵌った際に所定の隙間を有するような形状となっている。インクジェットプリンタによる印刷時には、キャリッジ２００は印刷ヘッド（図示せず）と一体となって印刷媒体の紙巾方向（主走査方向）に往復移動し、インクカートリッジ１に収容されたインクはインク供給針２４０を介して印刷ヘッドに供給され、印刷が行われる。主走査方向は、図２において矢印ＡＲ１で示す通りである。
【００２２】
図３，図４は、膜弁５０の構成を示す第１と第２の図である。図３（ａ）は、図１におけるＺ軸正方向側から膜弁５０を見た図であり、図３（ｂ）は図１におけるＺ軸負方向側から膜弁５０を見た図である。ここで、膜弁５０の面のうち、図３（ａ）に示されている側を第１の面Ｆ１と呼び、図３（ｂ）に示されている側を第２の面Ｆ２と呼ぶ。図４（ａ）は膜弁５０の第１の面の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００２３】
膜弁５０は、周縁が略円形状の可撓部５００と、可撓部５００の外周に設けられた円筒形状の肉厚部５０８と、肉厚部５０８の外周に設けられた、肉厚部５０８の外周方向（「径方向」ともいう。）へ突出する突出部５１０とを有している。また、膜弁５０は、カートリッジ本体１０や弁蓋６０よりも柔らかく、弾性を有する材料（例えば、エラストマー）を用いて一体成形される。
【００２４】
可撓部５００は、第１の面Ｆ１側に突出する凸部５０１と、凸部５０１と肉厚部５０８よりも厚みの小さい薄肉部５０６とを有している。凸部５０１は、厚みの異なる第１段部５０４と第２段部５０２からなり、この第１段部５０４と第２段部５０２により後述するコイルばね５８の他端側５８ｂを保持する。また、膜弁５０の厚さ方向において、第２段部５０２の第１の面Ｆ１側の表面の位置は、肉厚部５０８の第１の面Ｆ１側の表面の位置と同一高さとなるように設計されている（図４（ｂ））。これは、部品としての膜弁５０を複数個積層して運搬する際に、安定して膜弁５０を積層でき積層時の可撓部５００の変形を防止できるからである。また、可撓部５００は、差圧弁ユニット４０として差圧弁収容室４０ａに収容された際に、第１の面Ｆ１側に位置する流体としてのインクと第２の面Ｆ２側に位置する流体としてのインクの圧力差により弾性変形することで開弁する。なお、この詳細については後述する。
【００２５】
肉厚部５０８は、差圧弁ユニット４０として差圧弁収容室４０ａに収容された際に、弁蓋６０と差圧弁収容室４０ａにより挟持される部位である。突出部５１０は、肉厚部５０８の外周方向へ突出する複数の突起状部材として形成されており、突起状部材は、肉厚部５０８の外周に一定間隔を開けて４つ配置されている。図４（ｂ）に示すように突出部５１０は第１の面Ｆ１側に形成されており、突出部５１０の第１の面Ｆ１と肉厚部５０８の第１の面Ｆ１は同一平面上に形成されている。また、突出部５１０の厚さは肉厚部５０８の厚さよりも小さい（薄い）。さらに、弁蓋６０に組み付ける前の状態において、突出部５１０の径方向における最外表面を結んで形成される円の直径はφ１を有し（図４（ｂ））、このφ１は、後述する弁蓋６０の壁面部の内径と同一か僅かに大きくなるよう設計されている。
【００２６】
図５は、差圧弁ユニット４０の分解斜視図であり、図６は、差圧弁ユニット４０の断面図である。なお、図６は説明の便宜上、膜弁５０の径方向中心を通る断面のうち、突出部５１０を含み、かつ、弁蓋６０の溝部６１０や連通孔６１２を含まない断面を示している。弁蓋６０は、膜弁５０の第１の面Ｆ１と対向する底面部６０１と底面部６０１の外周から膜弁５０側へ立設する壁面部６０８とを有する。弁蓋６０は、カートリッジ本体１０同様、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いて成形することができる。底面部６０１は、その中心から外周側に向かって、ばね受け部６０２と第１の底面段部６０４と第２の底面段部６０６とを有する。ばね受け部６０２は、底面部６０１で最も窪んだ窪み部６０２ａと、窪み部６０２ａから第１の底面段部６０４まで傾斜する傾斜部６０２ｂとを有する。窪み部６０２ａはコイルばね５８の一端側５８ａが挿入される部位である。第２の底面段部６０６は、差圧弁ユニット４０がカートリッジ本体１０に収容された際に、膜弁５０の肉厚部５０８と接触する。第１の底面段部６０４は、可撓部５００が弾性変形した場合に底面部６０１と干渉しないように第２の底面段部６０６よりも高さが低くなっている。なお、第２の底面段部６０６は、カートリッジ本体１０に収容される前の差圧弁ユニット４０の状態では、必ずしも肉厚部５０８と接触している必要はない。底面部６０１のばね受け部６０２から第１の底面段部６０４には径方向に沿って２本の溝部６１０が形成されている。さらに、溝部６１０の１つには連通孔６１２が開口しており、弁蓋６０内で図１に示した連通孔６１４と連通している。これにより、差圧弁ユニット４０がカートリッジ本体１０に収容された場合に、膜弁５０と弁蓋６０の間の空間が後述する液体供給口１４へと通ずる第４流動路４６０と連通するようになっている。なお、この詳細は後述する。
【００２７】
コイルばね５８は、その一端側５８ａが弁蓋６０のばね受け部６０２に挿入され、他端側５８ｂが膜弁５０の第２段部５０２に嵌め合わされる。また、膜弁５０が弁蓋６０に組み付けられる際には、膜弁５０の突出部５１０は弁蓋６０の壁面部６０８の内壁面６０８ａに接触する。ここで、膜弁５０の組み付け前において、突出部５１０によって形成される円の直径φ１（図４）は壁面部６０８の内径と同一か僅かに大きい。よって、膜弁５０を弁蓋６０に組み付けた後において、突出部５１０が壁面部６０８の内壁面６０８ａと弾性的に接触するため膜弁５０が弁蓋６０に保持される。また、コイルばね５８は、膜弁５０と弁蓋６０を引き離す方向へと力を加えているが、突出部５１０が内壁面６０８ａと弾性的に接することで、膜弁５０が弁蓋６０から外れることを防止している。
【００２８】
上記のように、膜弁５０は肉厚部５０８の外周に設けられ、肉厚部５０８の外周方向へ突出する突出部５１０を有しているため、従来の膜弁（周縁部が厚さ方向に突出している膜弁）に比べ、膜弁５０が弁蓋６０に組み付けられる際の膜弁５０と弁蓋６０の摩擦力を低減することができる。よって、摩擦力による膜弁５０（特に可撓部５００）の変形を抑制することができる。
【００２９】
図７は、膜弁５０の肉厚部５０８近傍を示した部分拡大断面図である。突出部５１０の厚さは特に限定されないが、肉厚部５０８の厚さをｔとすると、突出部５１０の厚さはｔ／２以下であることが好ましい。突出部５１０の厚さをｔ／２以下とすることで膜弁５０を弁蓋６０に組み付ける際の摩擦力をより低減できるからである。また、膜弁５０の厚さ方向において、突出部５１０の中心線ＣＬ１と肉厚部５０８の中心線ＣＬ２と薄肉部５０６の中心線ＣＬ３の位置関係は特に限定されないが、中心線ＣＬ３と中心線ＣＬ１は中心線ＣＬ２を挟んで反対側の位置にあることが好ましい。これにより、コイルばね５８が膜弁５０（直接には可撓部５００）に加える力が突出部５１０まで伝わりにくく、突出部５１０が変形しにくくなり、突出部５１０と弁蓋６０の内壁面６０８ａがより確実に接触し、膜弁５０が弁蓋６０から外れにくくなるからである。
【００３０】
次に図８〜図１２を用いて、差圧弁ユニット４０をインクカートリッジ１に収容した場合の差圧弁ユニット４０の機能について説明する。図８は、大気開放孔１５ａから液体供給口１４に至る経路を概念的に示す図である。図９は、カートリッジ本体１０を正面側から見た図であり、図１０は、カートリッジ本体１０を背面側から見た図である。図１１は、差圧弁ユニット４０をカートリッジ本体１０に収容した状態の部分断面図であり、図１２は、膜弁５０の開弁によりインクが流れる様子を示した部分断面図である。まず理解の容易のために、図８〜図１０を用いてカートリッジ本体１０のインクの流れについて説明し、次に図１１，図１２を用いて差圧弁ユニット４０の動作を説明する。
【００３１】
図８に示すように、大気開放孔１５ａから液体供給口１４に至るまでの経路は、インクを収容するためのインク貯留室と、インク貯留室の上流側の大気流路と、インク貯留室の下流側の中間流路とに大きく分けられる。
【００３２】
インク貯留室は、上流から順に、第１のインク収容室３７０と、収容室接続路３８０と、第２のインク収容室３９０とから構成される。収容室接続路３８０の上流側は第１のインク収容室３７０と連通し、収容室接続路３８０の下流側は第２のインク収容室３９０と連通している。
【００３３】
大気流路は、上流側から順に、蛇行路３１０と、上述した気液分離膜７１を収納する気液分離室７０ａと、気液分離室７０ａとインク貯留室とを連結する連結部３２０〜３６０とから構成される。蛇行路３１０は、上流端が大気開放孔１５ａと連通し、下流端が気液分離室７０ａと連通している。蛇行路３１０は、大気開放孔１５ａから第１のインク貯留室までの距離を長くするために細長く蛇行して形成されている。これにより、インク貯留室内のインク中の水分の蒸発を抑制することができる。気液分離膜７１は、気体の透過を許容すると共に、液体の透過を許容しない素材で構成されている。気液分離膜７１を、気液分離室７０ａの上流側と下流側との間に配置することにより、インク貯留室から逆流してきたインクが、気液分離室７０ａより上流に進入することを抑制することができる。連結部３２０〜３６０の具体的構成は、後述する。
【００３４】
中間流路は、上流側から順に、迷路流路４００と、第１流動路４１０と、上述したセンサ部３０と、第２流動路４２０と、バッファ室４３０と、上述した差圧弁ユニット４０を収容する差圧弁収容室４０ａと、第３流動路４５０と、第４流動路４６０とから構成されている。迷路流路４００は、３次元の迷路状の形状に形成されている。迷路流路４００によって、インク内に混入した気泡を補足して迷路流路４００より下流のインクに気泡が混入することを抑制することができる。迷路流路４００を「気泡トラップ流路」とも呼ぶ。第１流動路４１０は、上流端が迷路流路４００に連通し、下流端が連通孔４１０ａを介してセンサ部３０のセンサ流路形成室３０ｂに連通している。第２流動路４２０は、上流端がセンサ部３０のセンサ流路形成室３０ｂに連通し、下流端がバッファ室４３０に連通している。バッファ室４３０は、途中に流動路を挟むことなく、直接に差圧弁収容室４０ａに連通している。これによりバッファ室４３０から液体供給口１４までの空間を少なくし、インクが滞留して沈降状態になる可能性を低減することができる。差圧弁収容室４０ａにおいて、差圧弁ユニット４０により、差圧弁収容室４０ａより下流側のインクの圧力は、上流側のインクの圧力より低く調整され、下流側のインクが負圧となるようにされる。第３，４流動路４５０，４６０（図９参照）は、上流端が差圧弁収容室４０ａに連通し、下流端が液体供給口１４に連通している。これらの第３，４流動路４５０，４６０は、差圧弁収容室４０ａから出たインクが鉛直下方向に向けて液体供給口１４に導かれる鉛直流路を形成している。
【００３５】
インクは、インクカートリッジ１の製造時には、図８において破線ＭＬ１で液面を概念的に示すように、第１のインク収容室３７０まで充填されている。インクがインクジェットプリンタによって消費されていくと、液面は下流側に移動し、その代わりに大気開放孔１５ａを介して上流から大気がインクカートリッジ１の内部に流入する。そして、インクの消費が進むと、図８において破線ＭＬ２で液面を概念的に示すように、液面がセンサ部３０にまで到達する。そうすると、センサ部３０に大気が導入され、液体残量センサ３１により、インク切れが検出される。インク切れが検出されると、インクカートリッジ１は、センサ部３０より下流側（バッファ室４３０等）に存在するインクが完全に消費されるより前の段階で、印刷を停止し、ユーザにインク切れを通知する。完全にインクが切れて、さらに印刷を行うと印刷ヘッドに空気が混入し、不具合が発生するおそれがあるためである。
【００３６】
カートリッジ本体１０の正面側は、複数のリブ１０ａが形成されており、インク貯留室や中間流路を区画形成している。インク貯留室のうち、第１のインク収容室３７０及び第２のインク収容室３９０は、それぞれ図９のシングルハッチング及びクロスハッチングで示した位置に形成されている。収容室接続路３８０は、カートリッジ本体１０の背面側に、図１０に示す位置に形成されている。連通孔３７１は収容室接続路３８０の上流端と第１のインク収容室３７０とを連通させる孔であり、連通孔３９１は収容室接続路３８０の下流端と第２のインク収容室３９０とを連通させる孔である。
【００３７】
大気流路のうち、蛇行路３１０および気液分離室７０ａは、カートリッジ本体１０の背面側に図１０に示す位置にそれぞれ形成されている。連通孔１０２は、蛇行路３１０の上流端と大気開放孔１５ａ（図１）とを連通する孔である。蛇行路３１０の下流端は、気液分離室７０ａの側壁を貫通して気液分離室７０ａに連通している。
【００３８】
図８に示す大気流路の連結部３２０〜３６０は、詳述すると、カートリッジ本体１０の正面側に配置された第１の空間３２０、第３の空間３４０、第４の空間３５０（図９）と、カートリッジ本体１０の背面側に配置された第２の空間３３０、第５の空間（「連通路」とも呼ぶ）３６０（図１０）とから構成され、各空間は上流から符合の順に直列に一本の流路を形成している。連通孔３２２は、気液分離室７０ａと第１の空間３２０とを連通する孔である。連通孔３２１、３４１は、第１の空間３２０と第２の空間３３０との間、第２の空間３３０と第３の空間３４０との間を、それぞれ連通する孔である。第３の空間３４０と第４の空間３５０との間は、第３の空間３４０と第４の空間３５０を隔てるリブに形成された切欠３４２により連通している。連通孔３５１、３７２は、第４の空間３５０と第５の空間３６０との間、第５の空間３６０と第１のインク収容室３７０との間を、それぞれ連通する孔である。
【００３９】
中間流路のうち、第１流動路４１０は、カートリッジ本体１０の正面側に、図９に示す位置に形成されている。迷路流路４００は、カートリッジ本体１０の正面側と背面側に形成された複数の連通孔４００ａが連通し一つの流路となることで形成されている。センサ部３０は、図１を参照して説明したように、カートリッジ本体１０の右側面の下面側に配置されている（図８，図９）。第２流動路４２０と、上述した気液分離室７０ａは、カートリッジ本体１０の背面側に図１０に示す位置にそれぞれ形成されている。バッファ室４３０および第３流動路４５０は、カートリッジ本体１０の正面側に、図９に示す位置に形成されている。連通孔３１２は、センサ部３０と第２流動路４２０の上流端とを連通する孔であり、連通孔４３１は、第２流動路４２０の下流端とバッファ室４３０とを連通する孔である。連通孔４３２は、バッファ室４３０と差圧弁収容室４０ａとを直接に連通する孔である。連通孔４５１および連通孔４５２は、差圧弁収容室４０ａと第３流動路４５０との間と、第３流動路４５０と第４流動路４６０との間とを、それぞれ連通する孔である。なお、前述したように、中間流路の中で、迷路流路４００とセンサ部３０が最も流路抵抗の大きな流路部分である。
【００４０】
なお、ここで図９に示す空間４８０は、インクが充填されない未充填室である。未充填室４８０は、大気開放孔１５ａから液体供給口１４に至る経路上にはなく、独立している。未充填室４８０の背面側には、大気と連通する大気連通孔４８１が設けられている。未充填室４８０は、インクカートリッジ１を減圧パックにより包装した時に、負圧を蓄圧した脱気室となる。これにより、インクカートリッジ１は包装された状態で、カートリッジ本体１０内部の気圧が規定値以下に保たれ、溶存空気の少ないインクを供給することができる。
【００４１】
次に、差圧弁ユニット４０の動作について図１１と図１２を用いて説明する。図１１及び図１２は図９のＡ−Ａ断面のうち、差圧弁ユニット４０付近を示した部分断面図である。ここでは図示の便宜上、バッファ室４３０と差圧弁収容室４０ａを接続する連通孔４３２の位置が図９よりもやや上側に描かれている。また、図１１は膜弁５０が閉弁している状態を示し、図１２は膜弁５０が開弁した状態を示している。図１１に示すように、膜弁５０の肉厚部５０８は、カートリッジ本体１０と弁蓋６０の第２の底面段部６０６により挟持される。差圧弁収容室４０ａには突起４０６が形成されている。突起４０６は、図１のＺ軸正方向側から見ると円環形状をしている。また、膜弁５０が取り付けられる方向へと突出し、先端に行くほど形状が細くなっている。突起４０６は、肉厚部５０８の第２の面Ｆ２全周に亘って食い込みインクが肉厚部５０８の外側に漏れだすことを抑制している。弁蓋６０に形成された連通孔６１２，６１４は、差圧弁ユニット４０が差圧弁収容室４０ａに収容されることで、膜弁５０と弁蓋６０の間に形成された空間と第４流動路４６０とを連通させる。なお、この空間にもインクが充填される。
【００４２】
コイルばね５８は、膜弁５０を弁蓋６０から引き離す方向（図１１の連通孔４５１やバッファ室４３０がある方向）に力を加えている。また、第３，４流動路４５０，４６０の液圧（以下、「第１の液圧」と呼ぶ。）は連通孔６１２，６１４を介して膜弁５０の第１の面Ｆ１にかかる。コイルばね５８が膜弁５０に加える力（以下、「付勢力」と呼ぶ。）と第１の液圧とが膜弁５０を閉弁状態に維持しようとする力（以下、「閉弁力」と呼ぶ。）となる。一方、バッファ室４３０の液圧（以下、「第２の液圧」と呼ぶ。）は、膜弁５０の第２の面Ｆ２にかかる。この第２の液圧が膜弁５０を開弁状態にしようとする力（以下、「開弁力」と呼ぶ。）となる。
【００４３】
図１２に示すように、液体供給口１４（図９）からインクが消費されると、第１の液圧は低下する。第１の液圧の低下により膜弁５０に対する閉弁力が、膜弁５０に対する開弁力より低くなると、膜弁５０の可撓部５００が弾性変形して、第２の面Ｆ２が連通孔４５１から離れ膜弁５０が開弁状態となる。これにより１本の矢印で示したように、バッファ室４３０のインクは、連通孔４３２，４５１、第３流動路４５０、連通孔４５２を通って第４流動路４６０へと流入する。かかるインクの流入によって、第１の液圧が上昇し、その結果、閉弁力が開弁力を上回ると、可撓部５００は再び弾性変形し、膜弁５０は閉弁状態となる。
【００４４】
閉弁力には、第１の液圧に加えて付勢力も含んでいるため、第１の液圧は、大気圧を受けている第２の液圧よりも低く維持される。すなわち、第１の液圧は、常に大気圧よりも低い負圧に維持されるため、インクカートリッジ１の液体供給口１４からのインク漏れを抑制することができる。
【００４５】
以上説明した第１実施例によれば、膜弁５０を弁蓋６０に組み付ける際に、膜弁５０と弁蓋６０の摩擦力を低減させることができ、その結果、摩擦力による膜弁５０の可撓部５００の変形を抑制させることができる。よって、膜弁５０の特性のばらつきを抑制することができることから、差圧弁ユニット４０はバッファ室４３０のインクを液体供給口１４に安定して供給することができる。
【００４６】
Ｂ．第２実施例：
図１３は、第２実施例における膜弁５０ａの構成を示す図である。図１３（ａ）は膜弁５０ａの第１の面Ｆ１の平面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。第１実施例における膜弁５０との違いは、突出部５１０ａの形状であり、その他の膜弁の構成については、第１実施例と同様の構成であることから同一符号で示すと共に説明を省略する。また、差圧弁ユニット４０の構成、差圧弁ユニット４０を収容するインクカートリッジ１の構成については、第１実施例と同様の構成であることから説明を省略する。なお、図１３（ａ）は説明の便宜上、肉厚部５０８と突出部５１０ａの境界を点線で示している。
【００４７】
膜弁５０ａの突出部５１０ａは、肉厚部５０８の外周面全面に設けられている。また、突出部５１０ａの厚さは、第１実施例と同様に肉厚部５０８の厚さよりも小さい。よって、従来の膜弁（周縁部が厚さ方向に突出している膜弁）に比べ、膜弁５０ａが弁蓋６０に組み付けられる際の膜弁５０ａと弁蓋６０の摩擦力を低減することができる。よって、摩擦力による膜弁５０（特に可撓部５００）の変形を抑制することができる。また、突出部５１０ａの厚さと肉厚部５０８の厚さの関係、及び、突出部５１０ａの中心線ＣＬ１と肉厚部５０８の中心線ＣＬ２と薄肉部５０６の中心線ＣＬ３との位置関係は、第１実施例に記載の関係を採用することが好ましい。
【００４８】
Ｃ．第３実施例：
図１４は、第３実施例における膜弁５０ｂの構成を示す図である。図１４（ａ）は膜弁５０ｂの第１の面Ｆ１の平面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。第１実施例の膜弁５０との違いは、突出部５１０ｂの形状であり、その他の膜弁の構成については、第１実施例と同様の構成であることから同一符号で示すと共に説明を省略する。また、差圧弁ユニット４０の構成、差圧弁ユニットを収容するインクカートリッジ１の構成については、第１実施例と同様の構成であることから説明を省略する。なお、図１４（ｂ）は説明の便宜上、肉厚部５０８と突出部５１０ｂの境界を点線で示している。
【００４９】
膜弁５０ｂの突出部５１０ｂは、４つの突起状部材からなり、その厚さは肉厚部５０８の厚さと同一である。このようにしても従来の膜弁（周縁部が厚さ方向に突出している膜弁）に比べ、膜弁５０ｂが弁蓋６０に組み付けられる際の膜弁５０ｂと弁蓋６０の摩擦力を低減することができる。よって、摩擦力による膜弁５０（特に可撓部５００）の変形を抑制することができる。
【００５０】
Ｄ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、特許請求の範囲の独立項に記載した要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、本発明の上記実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５１】
Ｄ−１．第１変形例：
上記第１，３実施例では、突出部５１０，５１０ｂとして４つの突起状部材を用いたが、突起状部材の配置個数はこれに限定されるものではなく、２個以上の突起状部材が配置されていれば良い。また、突起状部材の配置位置は、特に限定されるものではない。さらに、突起状部材の配置個数は、弁蓋６０が安定して膜弁５０，５０ｂを保持するためには、３個以上配置されていることが好ましく、６個以上配置されていることがより好ましい。なお、突起状部材を６個以上配置した場合、膜弁５０，５０ｂと弁蓋６０の摩擦力をより低減させる点から突起状部材の厚さは肉厚部５０８の厚さの１／３以下とすることが好ましい。
【００５２】
Ｄ−２．第２変形例：
上記実施例では、厚さ方向において、膜弁５０の第２段部５０２表面の位置は、肉厚部５０８の第１の面Ｆ１側の表面の位置と同一高さとなるように設計されていたが、同一高さに限られるものではなく任意の高さに設定可能である。
【００５３】
Ｄ−３．第３変形例：
上記実施例では、弁蓋６０は底面部６０１（図５）を有していたが適宜省略することができる。例えば、弁蓋６０が膜弁５０，５０ａ，５０ｂの突出部５１０，５１０ａ，５１０ｂと当接する円筒形状の壁面部のみから構成されていても良い。このようにしても、膜弁５０，５０ａ，５０ｂの第１の面Ｆ１側に位置する流体と、第２の面Ｆ２側に位置する流体の圧力差により可撓部５００は弾性変形し開弁することができるからである。
【００５４】
また、底面部６０１を備えていたとしても、ばね受け部６０２、第１の底面段部６０４、第２の底面段部６０６は適宜省略することができる。また、溝部６１０も適宜省略することができる。さらに、膜弁５０，５０ａ，５０ｂの第１の面Ｆ１側の流体と第２の面Ｆ２側の流体の圧力差により可撓部５００が弾性変形することで開弁する機能を損なわない範囲において連通孔６１２，６１４も適宜省略可能である。
【００５５】
Ｄ−４．第４変形例：
上記実施例では、差圧弁ユニット４０はコイルばね５８を有していたが、コイルばね５８を膜弁５０，５０ａ，５０ｂと弁蓋６０の間に設けなくても良い。コイルばね５８を設けない場合は、例えば、弁蓋６０に組み付けられる前の膜弁５０，５０ａ，５０ｂにおいて、図６に示すような可撓部５００が第２の面Ｆ２側に寄った形状となるように、膜弁５０，５０ａ，５０ｂを一体成型すれば良い。
【００５６】
Ｄ−５．第５変形例：
上記実施例では、膜弁５０，５０ａ，５０ｂの可撓部５００は凸部５０１を有していたが、凸部５０１を有していなくても良い。例えば、可撓部５００は肉厚部５０８よりも厚みの小さい薄肉部５０６のみから構成されていても良い。
【００５７】
Ｄ−６．第６変形例：
上記実施例では、差圧弁ユニット４０がインクカートリッジ本体１０及びインクジェットプリンタに採用された例を説明したが、本発明の差圧弁ユニット４０は、一般に液体噴射装置（液体消費装置）に液体を供給する液体収容容器に適用可能であり、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良い。例えば、物質が液相であるときの状態のものであれば良く、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、分散また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例の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およ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また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良い。そして、これらのうちいずれか一種の噴射装置および液体収容容器に本発明の差圧弁ユニット４０を採用することができる。
【００５８】
Ｄ−７．第７変形例：
本発明の差圧弁ユニット４０の可撓部５００は、第１の面Ｆ１側に位置するインク（液体）と第２の面Ｆ２側に位置するインク（液体）の圧力差により弾性変形することで開弁したが、第１と第２の面（Ｆ１，Ｆ２）側に位置する流体が気体である場合でも本発明の差圧弁ユニット４０を採用することができる。例えば、インクカートリッジ１の大気流路内（大気開放孔１５ａ〜蛇行路３１０）に本発明の差圧弁ユニット４０を設けることもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１…インクカートリッジ
１０…カートリッジ本体
１０ａ…リブ
１０ｂ…溝
１１…係合レバー
１１ａ…突起
１４…液体供給口
１４ａ…供給孔
１５ａ…大気開放孔
２０，２２…外表面フィルム
３０…センサ部
３０ａ…センサ収容室
３０ｂ…センサ流路形成室
３１…液体残量センサ
４０…差圧弁ユニット
４０ａ…差圧弁収容室
５０，５０ａ，５０ｂ…膜弁
５８…弾性部材（コイルばね）
５８ａ…コイルばねの一端側
５８ｂ…コイルばねの他端側
６０…弁蓋
７０…気液分離フィルタ
７０ａ…気液分離室
７０ｂ…土手
７１…気液分離膜
１０２…連通孔
２００…キャリッジ
２１０…凹部
２３０…突起
３１０…蛇行路
３１２…連通孔
３２０…第１の空間
３２１…連通孔
３２２…連通孔
３３０…第２の空間
３４０…第３の空間
３４２…切欠
３５０…第４の空間
３５１…連通孔
３６０…第５の空間
３７０…第１のインク収容室
３７１…連通孔
３８０…収容室接続路
３９０…第２のインク収容室
３９１…連通孔
４００…迷路流路
４００ａ…連通孔
４０６…突起
４１０…第１流動路
４２０…第２流動路
４３０…バッファ室
４３１…連通孔
４３２…連通孔
４５０…第３流動路
４５１…連通孔
４５２…連通孔
４６０…第４流動路
４８０…空間（未充填室）
４８１…大気連通孔
５００…可撓部
５０１…凸部
５０２…第２段部
５０４…第１段部
５０６…薄肉部
５０８…肉厚部
５１０…突出部（突起状部材）
５１０ａ…突出部
５１０ｂ…突出部（突起状部材）
６０１…底面部
６０２…ばね受け部
６０２ａ…窪み部
６０２ｂ…傾斜部
６０４…第１の底面段部
６０６…第２の底面段部
６０８…壁面部
６０８ａ…内壁面
６１０…溝部
６１２…連通孔
ＣＬ１…中心線
ＣＬ２…中心線
ＣＬ３…中心線
Ｆ１…第１の面
Ｆ２…第２の面
ＭＬ１…液面
ＭＬ２…液面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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