(57)【要約】【課題】リークを抑制したバルブユニット、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、バルブユニットの製造方法を提供する。【解決手段】液体の流路となる穴１０２を有する弁座５１と、前記弁座５１との間で相対移動する弁体５５であって、前記弁座５１と接する弾性部材５６０と、前記弾性部材５６０を固定する固定部材５５０と、を有する弁体５５と、を備え、前記弾性部材５６０が前記弁座５１と接することにより、前記流路は上流側部分と下流側部分とに隔離され、前記弾性部材５６０が前記弁座５１と接した状態で、前記弾性部材５６０と前記固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１は、前記上流側部分と前記下流側部分との何れか一方のみに存在する。【選択図】図６
2019143675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の流路となる穴を有する弁座と、
前記弁座との間で相対移動する弁体であって、前記弁座と接する弾性部材と、前記弾性部材を固定する固定部材と、を有する弁体と、
を備え、
前記弾性部材が前記弁座と接することにより、前記流路は上流側部分と下流側部分とに隔離され、
前記弾性部材が前記弁座と接した状態で、前記弾性部材と前記固定部材との界面の出入口は、前記上流側部分と前記下流側部分との何れか一方のみに存在することを特徴とするバルブユニット。
【請求項２】
前記弁体に一端が当接するバネを具備し、
前記固定部材は、前記弾性部材よりもヤング率が大きく、前記バネを受けるバネ受け面を有することを特徴とする請求項１記載のバルブユニット。
【請求項３】
前記弁体は、前記弾性部材が前記弁座と離れた状態において前記穴に挿入された軸部を有し、
前記軸部は、前記固定部材に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のバルブユニット。
【請求項４】
前記弁体は、当該弁体の前記弁座に対する相対移動方向において、連続して設けられた２つの前記弾性部材の間に前記固定部材を挟むアンカー構造を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のバルブユニット。
【請求項５】
前記弾性部材は、前記固定部材よりも液体の接触角度が大きいことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のバルブユニット。
【請求項６】
前記弾性部材は、フッ素化ポリエーテル骨格を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のバルブユニット。
【請求項７】
前記弁体と前記弁座との相対移動方向に直交する方向において、前記弁座と前記固定部材との間隔は、前記弁座と前記弾性部材との間隔よりも小さく、
前記固定部材は、前記弾性部材よりもヤング率が大きいことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のバルブユニット。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のバルブユニットを備え、
前記バルブユニットの前記下流側部分から供給される液体を噴射することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか一項に記載のバルブユニットと、
前記バルブユニットの前記下流側部分から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドと、を具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１０】
液体の流路となる穴を有する弁座と、弁座との間で相対移動する弁体とを備えるバルブユニットの製造方法であって、
前記弁体は、前記弁座と接する弾性部材と、前記弾性部材を固定する固定部材とを有し、
前記弁体は、当該弁体の前記弁座に対する相対移動方向において、連続して設けられた２つの前記弾性部材の間に前記固定部材を挟むアンカー構造を有し、
前記アンカー構造を有する前記弾性部材と前記固定部材とを２色成形によって形成する工程と、
前記弁体を前記弁座に取り付ける工程と、
を備えることを特徴とするバルブユニットの製造方法。
【請求項１１】
前記弾性部材が前記弁座と接することにより、前記流路は上流側部分と下流側部分とに隔離され、
前記弾性部材と前記固定部材との界面の出入口は、前記上流側部分と前記下流側部分との何れか一方のみに存在するように、前記弁体を形成することを特徴とする請求項１０記載のバルブユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を開閉する弁体と弁座とを有するバルブユニット、バルブユニットを有する液体噴射ヘッド、バルブユニットを有する液体噴射装置、及び、バルブユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被噴射媒体に液体を噴射する液体噴射装置には、例えば、液体としてインクを噴射させて被噴射媒体である紙や記録シート等に印刷を行うインクジェット式記録装置が知られている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録装置には、インクタンクなどの液体貯留手段からチューブ等の供給管を介してインクジェット式記録ヘッドにインクが供給され、インクタンクから供給されたインクをインクジェット式記録ヘッドのノズル開口からインク滴として噴射するものがある。また、液体貯留手段から供給されたインクがインクジェット式記録ヘッドに所定の圧力で供給されるように、流路の途中に圧力調整弁であるバルブユニットが設けられたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
バルブユニットは、弁座と弁体とを具備し、弁体が弁座に当接することにより流路を閉弁し、弁体が弁座から離反することで流路を開弁するようになっている。また、弁体には、シール性を担保する弾性部材が設けられており、弾性部材が弁座に当接することで閉弁する。このような弁座と弁体との開閉は、例えば、下流側の流路の圧力によって行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１２４７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、弾性部材を弁体に設けた場合、弾性部材と弁体の本体である固定部材との界面の出入口は、弁体が閉弁することによって隔離した上流側部分と下流側側部分との両方に開口するため、閉弁した状態であっても弾性部材と固定部材との界面を介して上流側部分と下流側部分とが連通し、界面を介して液体がリークしてしまうという問題がある。
【０００７】
また、弁体全体を弾性部材で覆うことで界面の出入口を形成しない構成も考えられるものの、弁体全体を弾性部材で覆ってしまうと、弁体の弁座に対する位置決め及び移動を高精度に制御することができず、弁体の位置ずれが生じて正常に閉弁が行われずに、液体がリークしてしまう虞があるという問題がある。
【０００８】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドや液体噴射装置に用いられるバルブユニットに限定されず、他のデバイスの流路に設けられるバルブユニットにおいても同様に存在する。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、リークを抑制したバルブユニット、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、バルブユニットの製造方法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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体の流路となる穴を有する弁座と、前記弁座との間で相対移動する弁体であって、前記弁座と接する弾性部材と、前記弾性部材を固定する固定部材と、を有する弁体と、を備え、前記弾性部材が前記弁座と接することにより、前記流路は上流側部分と下流側部分とに隔離され、前記弾性部材が前記弁座と接した状態で、前記弾性部材と前記固定部材との界面の出入口は、前記上流側部分と前記下流側部分との何れか一方のみに存在することを特徴とするバルブユニットにある。
【００１１】
かかる態様では、弁体の弾性部材と固定部材との界面の出入口を上流側部分と下流側部分との何れか一方のみに存在させることで、閉弁した際に上流側部分と下流側部分とが界面を介して連通することがなく、界面を介した液体のリークを抑制することができる。また、固定部材の一部を弾性部材で覆わずに露出させることで、界面の出入口を上流側部分と下流側部分との何れか一方のみに存在させることができるため、界面の出入口を形成するために露出させた固定部材の一部で弁体の弁座に対する位置決めを行うことができる。したがって、固定部材によって位置決めを行う場合には、弾性部材によって弁体の位置決めを行う場合に比べて、位置決め精度を向上して位置ずれによる液体のリークを抑制することができる。また、固定部材を露出させた部分で位置決めする場合には、弁体の摺動性を向上することができる。
【００１２】
ここで、前記弁体に一端が当接するバネを具備し、前記固定部材は、前記弾性部材よりもヤング率が大きく、前記バネを受けるバネ受け面を有することが好ましい。これによれば、弾性部材よりもヤング率が大きな固定部材にバネ受け面を設けることで、バネによって弾性部材が破壊されるのを抑制することができる。また、バネの付勢力を固定部材のバネ受け面によって受けることができるため、付勢力にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００１３】
また、前記弁体は、前記弾性部材が前記弁座と離れた状態において前記穴に挿入された軸部を有し、前記軸部は、前記固定部材に設けられていることが好ましい。これによれば、軸部を設けることによってバルブユニットを多機能化することができる。
【００１４】
また、前記弁体は、当該弁体の前記弁座に対する相対移動方向において、連続して設けられた２つの前記弾性部材の間に前記固定部材を挟むアンカー構造を有することが好ましい。これによれば、アンカー構造によって弾性部材と固定部材とが相対移動方向に強固に固定されるため、弾性部材が固定部材から剥離し難く、弾性部材が固定部材に対して剥離や位置ずれすることによる液体のリークを抑制することができる。
【００１５】
また、前記弾性部材は、前記固定部材よりも液体の接触角度が大きいことが好ましい。これによれば、弾性部材と弁座とが繰り返し当接することによって液体に含まれる成分が堆積するのを抑制して、堆積した成分による液体のリークを抑制することができる。
【００１６】
また、前記弾性部材は、フッ素化ポリエーテル骨格を有することが好ましい。これによれば、フッ素化ポリエーテル骨格を有するフッ素化エラストマーで弾性部材を形成することで、撥液性及び弾性を有し、且つ耐熱性や化学的安定性を有し、長期に亘って性能を維持することが可能である。
【００１７】
また、前記弁体と前記弁座との相対移動方向に直交する方向において、前記弁座と前記固定部材との間隔は、前記弁座と前記弾性部材との間隔よりも小さく、前記固定部材は、前記弾性部材よりもヤング率が大きいことが好ましい。これによれば、ヤング率が大きな固定部材によって弁座との位置決めを行うことができるため、弁体の弁座に対する位置決め精度を向上して位置ずれによる液体のリークを抑制することができると共に、弁体の弁座に対する摺動性を向上することができる。
【００１８】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様のバルブユニットを備え、前記バルブユニットの前記下流側部分から供給される液体を噴射することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１９】
かかる態様では、液体のリークを抑制して信頼性を向上した液体噴射ヘッドを実現できる。
【００２０】
また、本発明の他の態様は、上記態様のバルブユニットと、前記バルブユニットの前記下流側部分から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドと、を具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
【００２１】
かかる態様では、液体のリークを抑制して信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。
【００２２】
また、本発明の他の態様は、液体の流路となる穴を有する弁座と、弁座との間で相対移動する弁体とを備えるバルブユニットの製造方法であって、前記弁体は、前記弁座と接する弾性部材と、前記弾性部材を固定する固定部材とを有し、前記弁体は、当該弁体の前記弁座に対する相対移動方向において、連続して設けられた２つの前記弾性部材の間に前記固定部材を挟むアンカー構造を有し、前記アンカー構造を有する前記弾性部材と前記固定部材とを２色成形によって形成する工程と、前記弁体を前記弁座に取り付ける工程と、を備えることを特徴とするバルブユニットの製造方法にある。
【００２３】
かかる態様では、２色成形によって弁体を製造することで、アンカー構造を有し且つ小型化した弁体を容易に製造することができる。
【００２４】
ここで、前記弾性部材が前記弁座と接することにより、前記流路は上流側部分と下流側部分とに隔離され、前記弾性部材と前記固定部材との界面の出入口は、前記上流側部分と前記下流側部分との何れか一方のみに存在するように、前記弁体を形成することが好ましい。これによれば、閉弁した際に上流側部分と下流側部分とが界面を介して連通することがなく、界面を介した液体のリークを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１に係る記録装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッド及びバルブユニットの断面図である。
【図３】実施形態１に係るヘッド本体の断面図である。
【図４】実施形態１に係るヘッド本体の要部を拡大した断面図である。
【図５】実施形態１に係るバルブユニットの要部断面図である。
【図６】実施形態１に係るバルブユニットの要部を拡大した断面図である。
【図７】実施形態１に係るバルブユニットの要部断面図である。
【図８】実施形態２に係るバルブユニットの要部を拡大した断面図である。
【図９】実施形態２に係るバルブユニットの製造方法を示す断面図である。
【図１０】実施形態２に係るバルブユニットの製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係るバルブユニットの変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係るバルブユニットの変形例を示す断面図である。
【図１３】実施形態３に係るバルブユニットの要部を拡大した断面図である。
【図１４】実施形態３に係るバルブユニットの要部を拡大した平面図である。
【図１５】他の実施形態に係るバルブユニットの要部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略構成を示す平面図である。
【００２７】
図１に示すように、インクジェット式記録装置１は平面視矩形状をなす本体フレーム２を備えている。この本体フレーム２内には紙や記録シート等のインク滴が着弾する被噴射媒体（図示略）を支持する媒体支持部材３が、第１の方向Ｘとなる主走査方向に沿って延設されている。媒体支持部材３上には、図示しない紙送り機構により被噴射媒体が、第２の方向Ｙとなる副走査方向に沿って給送されるようになっている。なお、第２の方向Ｙは、第１の方向Ｘに直交する。また、本体フレーム２内における媒体支持部材３の上方には、第１の方向Ｘと平行に延びる棒状のガイド軸４が架設されている。なお、本実施形態では、図２に示すように、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの双方に交差する方向を第３の方向Ｚと称する。また、本実施形態では、第１の方向Ｘ、第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚのそれぞれの関係を直交とするが、各構成の配置関係が必ずしも直交するものに限定されるものではない。
【００２８】
ガイド軸４には、キャリッジ５がガイド軸４に沿って第１の方向Ｘに往復移動可能な状態で支持されている。キャリッジ５は、本体フレーム２に設けられた一対のプーリー６ａ間に掛装された無端状のタイミングベルト６を介して本体フレーム２に設けられたキャリッジモーター７に連結されている。これにより、キャリッジ５は、キャリッジモーター７の駆動によってガイド軸４に沿って往復移動される。
【００２９】
キャリッジ５には、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドともいう）２０と、液体貯留手段であるインクタンク８からのインクを記録ヘッド２０に供給する流路部材であるバルブユニット５０と、が搭載されている。
【００３０】
記録ヘッド２０の媒体支持部材３に相対向する面には、複数のノズル３３４（図２参照）が設けられており、記録ヘッド２０内に設けられた駆動素子である圧電アクチュエーター３１０（図４参照）を駆動することにより、各ノズル３３４から媒体支持部材３上に給送された被噴射媒体にインク滴が噴射されることでインク滴によるドットの着弾、すなわち、印刷が行われるようになっている。
【００３１】
本体フレーム２の第１の方向Ｘの一端側にはタンクホルダー９が設けられており、タンクホルダー９には液体貯留手段である複数のインクタンク８がそれぞれ着脱可能に装着されている。本実施形態ではインクタンク８は、２個設けられている。各インクタンク８には、互いに種類、例えば、色の異なるインクが収容されている。
【００３２】
タンクホルダー９に装着された各インクタンク８は、チューブ等の供給管１０を介して本実施形態の流路部材であるバルブユニット５０に接続されている。バルブユニット５０は、各インクタンク８から各供給管１０を介して供給される各色のインクをそれぞれ一時貯留するようになっており、個別に一時貯留した各色のインクはそれぞれ記録ヘッド２０に供給される。
【００３３】
本体フレーム２内における第１の方向Ｘの一端部寄りの位置であって、キャリッジ５のホームポジション領域には、記録ヘッド２０のクリーニング等のメンテナンスを行うためのメンテナンスユニット１１が設けられている。このメンテナンスユニット１１は、キャップ１２と、キャップ１２内を吸引可能な吸引ポンプ（図示略）とを備えている。キャップ１２は、記録ヘッド２０の各ノズル３３４を囲うように該記録ヘッド２０に当接したり、各ノズル３３４からフラッシングによって吐出されるインクを受容したりする。そして、記録ヘッド２０の各ノズル３３４を囲うように記録ヘッド２０にキャップ１２を当接した状態でキャップ１２内を吸引ポンプによって吸引することで、各ノズル３３４から増粘したインクや気泡などをキャップ１２内に強制的に排出させる、いわゆるクリーニングが行われるようになっている。
【００３４】
このようなインクジェット式記録装置に用いられる記録ヘッド２０の一例について図２〜図４を参照して説明する。なお、図２は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド及びバルブユニットの断面図であり、図３は、ヘッド本体の断面図であり、図４は、ヘッド本体の要部を拡大した断面図である。
【００３５】
図２に示すように、本実施形態の記録ヘッド２０は、インク滴を噴射するヘッド本体３０と、ヘッド本体３０にインクを供給する流路ユニット４０と、を具備する。
【００３６】
ヘッド本体３０は、図３に示すように、アクチュエーターユニット３１と、アクチュエーターユニット３１を内部に収容可能なケース３２と、ケース３２の一方面に接合されたヘッド流路ユニット３３と、ケース３２の他方面に固定された配線基板３４と、を具備する。
【００３７】
本実施形態のアクチュエーターユニット３１は、本実施形態の駆動素子である複数の圧電アクチュエーター３１０がノズル３３４の並設方向に沿って並設された圧電アクチュエーター形成部材３１１と、圧電アクチュエーター形成部材３１１の先端部側が自由端となるようにその基端部側が固定端として接合される固定板３１２とを有する。
【００３８】
圧電アクチュエーター形成部材３１１は、圧電材料３１３と、電極形成材料３１４及び３１５とを交互に挟んで積層することにより形成されている。
【００３９】
この圧電アクチュエーター形成部材３１１には、例えば、ワイヤーソー等によって複数のスリット３１６が形成され、その先端部側が櫛歯状に切り分けられて圧電アクチュエーター３１０が第２の方向Ｙに並設されて１つの列をなしている。本実施形態では、２列の圧電アクチュエーター３１０を有し、その列の並設方向は、ノズル３３４の列の並設方向であって、上述したインクジェット式記録装置１に搭載された際に、第１の方向Ｘとなるように配置される。したがって、以降、ノズル３３４の列の並設方向を第１の方向Ｘと称し、第１の方向Ｘに直交する方向をインクジェット式記録装置１と同様に第２の方向Ｙと称する。もちろん、記録ヘッド２０は、インクジェット式記録装置１に搭載された際に、ノズル３３４の列の並設方向が第１の方向Ｘと一致する方向ではなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００４０】
ここで、圧電アクチュエーター３１０の固定板３１２に接合される領域は、振動に寄与しない不活性領域となっており、圧電アクチュエーター３１０を構成する電極形成材料３１４及び３１５間に電圧を印加すると、固定板３１２に接合されていない先端部側の領域のみが振動する。そして、圧電アクチュエーター３１０の先端面が、後述する振動板３３１に固定される。
【００４１】
また、アクチュエーターユニット３１の各圧電アクチュエーター３１０には、当該圧電アクチュエーター３１０を駆動するための駆動ＩＣ等の駆動回路３１７が搭載されたＣＯＦ等の回路基板３１８が接続されている。
【００４２】
ヘッド流路ユニット３３は、流路形成基板３３０、振動板３３１及びノズルプレート３３２を具備する。
【００４３】
流路形成基板３３０には、複数の圧力発生室３３３が並設され、流路形成基板３３０の両側は、各圧力発生室３３３に対応してノズル３３４を有するノズルプレート３３２と、振動板３３１とにより封止されている。本実施形態では、圧力発生室３３３が並設された列が２列設けられている。また、流路形成基板３３０には、圧力発生室３３３毎にそれぞれインク供給路３３５を介して連通されて列毎に複数の圧力発生室３３３の共通のインク室となるマニホールド３３６が形成されている。すなわち、本実施形態では、圧力発生室３３３の列毎にマニホールド３３６が形成されている。
【００４４】
そして、流路形成基板３３０の振動板３３１の各圧力発生室３３３に対向する領域にそれぞれ圧電アクチュエーター３１０の先端が固定されている。
【００４５】
また、振動板３３１のマニホールド３３６に対応する領域は、コンプライアンス部３３７が設けられている。なお、このコンプライアンス部３３７は、マニホールド３３６内に圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部３３７が変形することによって圧力変化を吸収し、マニホールド３３６内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。
【００４６】
ケース３２は、ヘッド流路ユニット３３に接合されて、インクタンク８に接続されたバルブユニット５０からのインクをマニホールド３３６に供給するインク導入路３２１が設けられている。本実施形態では、マニホールド３３６の各々に対して１つずつ、合計２つのインク導入路３２１が設けられている。そして、インクタンク８からバルブユニット５０を介してインク導入路３２１に供給されたインクは、マニホールド３３６に供給され、インク供給路３３５を介して各圧力発生室３３３に分配される。
【００４７】
また、ケース３２には、圧力発生室３３３の列に対応して、収容部３２２が設けられている。すなわち、本実施形態では、２つの収容部３２２が設けられており、各収容部３２２内にアクチュエーターユニット３１がそれぞれ固定されている。
【００４８】
さらに、ケース３２のヘッド流路ユニット３３とは反対側には、配線基板３４が設けられており、アクチュエーターユニット３１に一端が接続された回路基板３１８の他端部が配線基板３４に接続されている。
【００４９】
このようなヘッド本体３０では、圧電アクチュエーター３１０及び振動板３３１の変形によって各圧力発生室３３３の容積を変化させて圧力変動を付与して所定のノズル３３４からインク滴を吐出させるようになっている。
【００５０】
また、流路ユニット４０は、図２に示すように、一方面にバルブユニット５０が固定されて、他方面に固定されたヘッド本体３０にバルブユニット５０からのインクを供給するものである。
【００５１】
具体的には、流路ユニット４０には、インク連通路４１が設けられており、インク連通路４１が開口する一方面には、インクに含まれるゴミや気泡などの異物を除去する第１フィルター４２と、第１フィルター４２上に設けられた供給針４３とが設けられている。
【００５２】
供給針４３は、詳しくは後述するバルブユニット５０に挿入されるものである。バルブユニット５０からのインクは、供給針４３の内部を通過して第１フィルター４２で異物が除去された後、インク連通路４１を介してヘッド本体３０に供給される。
【００５３】
なお、第１フィルター４２は、金属や樹脂等の繊維を細かく織る又は編むことで複数の微細孔が形成されたシート状のものや、金属や樹脂等の板状部材に複数の微細孔を貫通させたものなどを用いることができる。また、第１フィルター４２は、例えば、金属や樹脂等の不織布を用いてもよい。このように第１フィルター４２を設けることで、インクに含まれる異物がヘッド本体３０に供給されて、インク滴の吐出不良が発生するのを抑制することができる。
【００５４】
このような流路ユニット４０に接続されてインクタンク８からのインクを記録ヘッド２０に供給するバルブユニット５０についてさらに図５〜図７を参照して説明する。なお、図５及び図７は、バルブユニットの要部断面図であり、図６は、バルブユニットの要部を拡大した断面図である。
【００５５】
本実施形態では、図２に示すように、１つの記録ヘッド２０に対して種類の異なる２つのインクが供給されるため、流路ユニット４０には、２つのバルブユニット５０が固定されている。
【００５６】
図２に示すように、各バルブユニット５０は、液体であるインクが流れる流路の途中に設けられて当該流路を開閉する部材である。具体的には、図５及び図６に示すように、本実施形態のバルブユニット５０は、弁座５１と弁体５５とを具備する。
【００５７】
弁座５１は、本実施形態の本体部５１０に一体的に設けられている。なお、弁座５１は、本体部５１０の一部が弁座５１を形成していてもよく、本体部５１０とは別体の弁座５１が本体部５１０に接着剤等によって固定されていてもよい。
【００５８】
本体部５１０は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等の樹脂やステンレス鋼等の金属で形成されている。なお、本体部５１０は、樹脂を用いて成形により安価に形成することができる。
【００５９】
本体部５１０には、インクタンク８からのインクが供給される収容室１００と、収容室１００に流入口１０２を介して連通すると共に、記録ヘッド２０のインク連通路４１に連通する圧力調整室１０１と、が設けられている。
【００６０】
収容室１００は、本体部５１０の一方面に形成された凹部を蓋部材５１１で封止することで形成されている。
【００６１】
また、収容室１００には、流入路１０３の一端が連通しており、流入路１０３の他端は、供給管１０を介してインクタンク８が接続されている。インクタンク８からのインクは、供給管１０及び流入路１０３を介して収容室１００に供給される。
【００６２】
圧力調整室１０１は、本体部５１０の収容室１００とは反対側の側面に開口する凹形状を有する。収容室１００と圧力調整室１０１とは、本体部５１０の壁部５１２によって区画されている。また、本体部５１０の圧力調整室１０１が開口する面には、フィルム５１３が貼付されており、圧力調整室１０１の開口はフィルム５１３によって封止されている。また、圧力調整室１０１には、流出路１０４の一端が連通しており、流出路１０４の他端は、記録ヘッド２０の供給針４３及び第１フィルター４２を介してインク連通路４１と接続されている。なお、流出路１０４の圧力調整室１０１と連通する一端部とは反対側の他端部には、シール部材５１９が設けられている。流路ユニット４０の供給針４３は、シール部材５１９に挿入されて流出路１０４と接続されている。
【００６３】
ここで、フィルム５１３は、液体に対して耐性を有する可撓性材料を用いることができる。また、フィルム５１３としては、水分透過率や液酸素や窒素等のガス透過率の低い材料を用いるのが好ましい。フィルム５１３の材料としては、例えば、高密度ポリエチレンフィルムあるいはポリプロピレン（ＰＰ）フィルムに、塩化ビニリデン、例えば、サラン（登録商標）をコーティングしたナイロンフィルムを接着ラミネートした構成が挙げられる。また、他の材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを使用してもよい。また、フィルム５１３の接合方法は、特に限定されず、熱溶着、振動溶着、接着剤による接着などを用いることができる。
【００６４】
このようなフィルム５１３の圧力調整室１０１の壁面の一部を構成する部分は、ダイヤフラム５１３ａとなっている。また、ダイヤフラム５１３ａの圧力調整室１０１側の面には、受圧板５１４が設けられている。受圧板５１４は、ダイヤフラム５１３ａよりも小さな外形の円盤形状を有する。このような受圧板５１４は、流入口１０２を開閉する弁体５５が直接フィルム５１３に当接するのを避けるために設けられたものであり、ダイヤフラム５１３ａよりも剛性の高い材料、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。
【００６５】
圧力調整室１０１と収容室１００とを区画する壁部５１２には、収容室１００と圧力調整室１０１とを連通する流入口１０２が設けられている。収容室１００からのインクは、流入口１０２を介して圧力調整室１０１に流入される。この流入口１０２が開口する壁部５１２の収容室１００側の面が弁座５１となっている。すなわち、弁座５１は、液体であるインクの流路となる穴として流入口１０２を有する。なお、特に図示していないが、弁座５１には、バルブユニット５０内を流れる液体であるインクをはじく性質、所謂、撥液性を有する撥液膜が設けられている。すなわち、撥液膜は、壁部５１２の流入口１０２が開口する収容室１００側の面に設けられている。ちなみに、撥液膜は、弁座５１に直接成膜したものであってもよく、撥液膜が設けられた部材を本体部５１０に固定し、この撥液膜が設けられた部材を弁座５１としてもよい。このように弁座５１に撥液膜を設けることで、弁座５１に弁体５５が繰り返し当接することによってインクの成分が堆積するのを抑制して、インクの成分の堆積によるインクのリークを抑制することができる。
【００６６】
弁体５５は、固定部材５５０と弾性部材５６０とを具備する。
【００６７】
固定部材５５０は、円柱状の軸部５５１と軸部５５１の収容室１００側の端部に設けられて軸部５５１よりも大きな外径を有するフランジ部５５２とを有する。
【００６８】
固定部材５５０は、弾性部材５６０と比較して硬質、すなわち、ヤング率の高い金属や樹脂等で形成されたものである。固定部材５５０は、樹脂を用いて成形により安価に形成することができる。なお、固定部材５５０に使用できる樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）、変性ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等を用いることができる。
【００６９】
軸部５５１は、流入口１０２の内径よりも小さな外径を有し、弾性部材５６０が弁座５１と離れた状態、すなわち、図７に示すように、開弁した状態で穴である流入口１０２に挿入されている。このような固定部材５５０を有する弁体５５は、弁座５１に対して流入口１０２の挿入方向である軸部５５１の軸方向、例えば、第１の方向Ｘに相対的に移動可能となっている。また、軸部５５１の圧力調整室１０１内の一端は、受圧板５１４の中央部に当接する。また、軸部５５１の受圧板５１４に当接する一端部とは反対側の他端部は、収容室１００内に配置されており、収容室１００内の他端部にはフランジ部５５２が一体的に形成されている。
【００７０】
フランジ部５５２は、円形の板状部材からなり、流入口１０２の収容室１００側の開口よりも大きな外径を有する。また、本実施形態では、弁体５５のフランジ部５５２と収容室１００を画成する蓋部材５１１との間には、付勢部材であるコイルバネ５６が介装されており、コイルバネ５６の付勢力によって弁体５５は、軸部５５１の軸方向である第１の方向Ｘを移動軸方向として圧力調整室１０１側に付勢されている。すなわち、フランジ部５５２の圧力調整室１０１とは反対側の面、つまり、蓋部材５１１側の面は、コイルバネ５６を受けるバネ受け面５５３となっている。本実施形態では、フランジ部５５２のバネ受け面５５３には、コイルバネ５６側に向かって突出する突起部５５４が設けられており、コイルバネ５６が突起部５５４の外周に嵌合することで、コイルバネ５６の第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚの面内方向の位置ずれを抑制することができる。
【００７１】
弾性部材５６０は、弁座５１と接することにより流路を上流側部分と下流側部分とに隔離するものである。ここで、流路の上流側部分と下流側部分とは、弾性部材５６０が弁座５１に当接することによって流路、本実施形態では、収容室１００と圧力調整室１０１と流入口１０２とを有する流路を上流側と下流側とに隔離した部分を言う。すなわち、弾性部材５６０が弁座５１に当接してシールした部分よりも上流側の流路を上流側部分と言い、弾性部材５６０が弁座５１に当接してシールした部分よりも下流側の流路を下流側部分と言う。本実施形態では、詳しくは後述するが、弾性部材５６０は、壁部５１２の収容室１００側の面に当接して閉弁するため、上流側部分は、弾性部材５６０が弁座５１に当接した部分よりも収容室１００の流入路１０３が連通する側の部分であり、下流側部分は、弾性部材５６０が弁座５１に当接した部分よりも収容室１００の流入口１０２側、及び圧力調整室１０１側の部分である。
【００７２】
また、弾性部材５６０は、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１が、弾性部材５６０と弁座５１とが接した際に流路の上流側部分と下流側部分との何れか一方のみに存在するように設けられている。ここで、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１とは、界面５７０の端部のことである。すなわち、固定部材５５０と弾性部材５６０との何れか一方が設けられていない部分が界面５７０の端部である出入口５７１となっている。つまり、界面５７０は、出入口５７１以外の部分が外部、すなわち、流路内に接していない。そして、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１が、弾性部材５６０と弁座５１とが接した際に上流側部分と下流側部分との何れか一方のみに存在するように設けられているとは、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の端部である全ての出入口５７１が、上流側部分のみに設けられているか、又は、下流側部分のみに設けられていることを言う。
【００７３】
本実施形態では、弾性部材５６０は、フランジ部５５２の弁座５１に対向する面と、軸部５５１の外周とに設けられている。すなわち、弾性部材５６０は、フランジ部５５２の弁座５１側の面の略全てと軸部５５１の全面を連続して覆うように設けられている。なお、弾性部材５６０は、フランジ部５５２の弁座５１側の面に、フランジ部５５２の外周よりも若干小さな外径で設けられている。すなわち、フランジ部５５２の弁座５１側の面の外周側は弾性部材５６０によって覆われていない。これは、詳しくは後述するが、固定部材５５０と弁座５１との間隔を弾性部材５６０と弁座との間隔よりも狭くするためである。
【００７４】
また、弾性部材５６０には、フランジ部５５２とは反対側の弁座５１に向かって突出する凸部５６１が設けられている。弾性部材５６０は、凸部５６１が弁座５１に当接することで閉弁する。このように弾性部材５６０に凸部５６１を設け、凸部５６１の先端を弁座５１に当接させることで、弁座５１と弁体５５との当接する面積を減少させて当接圧力を向上し、シール性を向上させることができる。そして、本実施形態の弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の端部の出入口５７１は、フランジ部５５２の弁座５１側の面であって凸部５６１よりも外側、すなわち、軸部５５１とは反対側に位置する。したがって、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１は、弾性部材５６０の凸部５６１が弁座５１に接した際に隔離した上流側部分、すなわち、収容室１００の流入路１０３と連通する側のみに存在することになる。つまり、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１は、凸部５６１が弁座５１に接した際に隔離される下流側部分、すなわち、収容室１００の流入口１０２側、流入口１０２及び圧力調整室１０１には存在しない。
【００７５】
このため、弁体５５が弁座５１に接して閉弁した際に、固定部材５５０と弾性部材５６０との界面５７０を介して上流側部分と下流側部分とが連通することがなく、界面５７０を介して上流側部分と下流側部分とのインクがリークするのを抑制することができる。このため、弁体５５と弁座５１との閉弁時のシール性を向上して、インクのリークを抑制したバルブユニット５０を実現できる。
【００７６】
また、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１が上流側部分と下流側部分との何れか一方のみに存在させる構成は、固定部材５５０の一部を弾性部材５６０で覆わずに露出させることで実現できる。したがって、固定部材５５０を露出させて、固定部材５５０の露出させた部分、本実施形態では、フランジ部５５２の外周部分で弁体５５の位置決めを行うことで、弁体５５の位置決め精度を向上することができると共に、弁体５５の弁座５１の設けられた本体部５１０に対する摺動性を向上することができる。ちなみに、固定部材５５０の外周の全てを弾性部材で覆ってしまうと、弁体５５の弁座５１が設けられた本体部５１０に対する位置決めを弾性部材によって行わなくてはならず、弾性部材の弾性変形によって弁体５５の弁座５１に対する位置ずれが生じ、位置ずれによるインクのリークが生じてしまう虞がある。
【００７７】
なお、弾性部材５６０としては、固定部材５５０よりもヤング率が低いゴムやエラストマーなどが用いられる。例えば、固定部材５５０として用いることができる樹脂の一例である変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）のＤＧ０４０（商品名：ザイロン（登録商標）、旭化成ケミカルズ社製）のヤング率は８７４０ＭＰａであり、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）のＤＧ２２０（商品名：ザイロン（登録商標）、旭化成ケミカルズ社製）のヤング率は４５５０ＭＰａである。これに対して、弾性部材５６０として用いることができる一般的なゴムのヤング率は３〜８ＭＰａである。
【００７８】
このように弁体５５としてヤング率が比較的高い固定部材５５０を用いることで、弁体５５の剛性を確保することができ、弁体５５の形状を維持して弁体５５の弁座５１に対する位置ずれを抑制することができる。また、弁体５５として固定部材５５０を用いることで、詳しくは後述する弁体５５を付勢するコイルバネ５６による変形や付勢力のばらつきを抑制することができる。また、弁体５５としてヤング率が比較的低い弾性部材５６０を用いることで、弁体５５と弁座５１とのシール性を向上することができる。
【００７９】
また、弾性部材５６０は、固定部材５５０よりも液体であるインクの接触角度が大きいことが好ましい。すなわち、弾性部材５６０は、固定部材５５０よりも撥液性に優れた材料が好ましい。これにより、弾性部材５６０と弁座５１とが繰り返し当接することによってインクの成分が堆積するのを抑制することができる。したがって、インクの成分の堆積によるインクのリークを抑制することができる。
【００８０】
なお、弾性部材５６０の材料としては、撥液性及び弾性を有する樹脂、具体的には、フッ素化ポリエーテル骨格を有するフッ素化エラストマーにより作製するのが好ましい。フッ素化エラストマーは、撥液性及び弾性を有する他、耐熱性や化学的安定性を有し、長期にわたって性能が維持されるので、弾性部材５６０として好適である。また、フッ素化エラストマーとして、例えば、ヒドロシリル基（ケイ素−水素結合）と、炭化水素基、例えば、炭素−炭素二重結合を有するビニル基等のアルケニル基と、を有するフッ素化ポリエーテル骨格のフッ素化シリコーン樹脂を採用することができる。ここで、インクジェット式記録装置１において、インクとして例えば有機溶剤系インクを使用した場合、従来のスチレン系エラストマーあるいはオレフィン系エラストマーで作製された弾性部材では、インクにより膨潤して固定部材との接合強度が弱まり、これにより固定部材から離脱するおそれがあった。本発明に係るインクジェット式記録装置１では、弾性部材５６０として上記フッ素化エラストマーが採用され、さらに、弾性部材５６０と固定部材５５０との間にプライマー層（図示略）が形成されることにより、上記問題を解決することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、弁体５５と弁座５１との相対移動時において、相対移動方向に直交する方向、すなわち、第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚを含む面方向における固定部材５５０と弁座５１との間隔は、弾性部材５６０と弁座５１との間隔よりも小さい。ここで、固定部材５５０と弁座５１との間隔とは、固定部材５５０と弁座５１が設けられた本体部５１０との最も近接した部分の隙間のことであり、本実施形態では、フランジ部５５２の外周面とこの外周面に対向する収容室１００の内壁との間隔ｄ１のことである。
【００８２】
また、弾性部材５６０と弁座５１との間隔とは、弾性部材５６０と弁座５１が設けられた本体部５１０との最も近接した部分の隙間のことであり、本実施形態では、軸部５５１の外周に設けられた弾性部材５６０と流入口１０２の内壁との間隔ｄ２のことである。なお、フランジ部５５２の弁座５１側の面に設けられた弾性部材５６０は、収容室１００の内壁との間隔が、弾性部材５６０と流入口１０２の内壁との間隔ｄ２よりも大きな間隔となるように、フランジ部５５２の外径よりも小さな外径で設けられている。
【００８３】
そして、弁体５５の固定部材５５０と弁座５１との間隔ｄ１は、弁体５５の弾性部材５６０と弁座５１との間隔ｄ２よりも小さい。すなわち、ｄ１＜ｄ２の関係を満たす。
【００８４】
このように固定部材５５０と弁座５１との間隔ｄ１を、弾性部材５６０と弁座５１との間隔ｄ２よりも小さくすることで、弁体５５の弁座５１に対する位置、すなわち、第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚを含む面内方向の位置や、第２の方向Ｙに対して傾斜した位置などを高精度に位置決めすることができる。つまり、固定部材と弁座との隙間ｄ１を比較的小さくすることで、固定部材５５０と弁座５１とによって弁体５５の全体の相対移動方向に直交する方向である第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚを含む面方向の位置決めが行われる。つまり、弾性部材５６０が流入口１０２の内壁面に当接するよりも前に、フランジ部５５２を収容室１００の内壁面に当接して位置決めすることができる。したがって、固定部材５５０によって弁体５５の相対移動方向に直交する方向である第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚを含む面方向の位置決めを行って位置決め精度を向上することができる。また、弁体５５の位置決め精度を向上することで、弁体５５の位置のばらつきを抑制して、シール性の低下を抑制することができる。
【００８５】
このような固定部材５５０と弾性部材５６０とを有する弁体５５は、それぞれ成形した後、接着剤や溶着等によって互いに固定してもよく、インサート成形や２色成形で一体的に形成してもよい。なお、固定部材５５０と弾性部材５６０とを有する弁体５５は、２色成形で形成するのが好ましい。このように弁体５５を２色成形で形成することで、固定部材５５０と弾性部材５６０とを個別に形成してそれらを組み合わせる必要がなく、小型化を図ることができる。また、弁体５５を２色成形で形成することで、組み込み不良が生じるのを抑制して、閉弁した際に両者の組み込み不良によるインクのリークを抑制することができる。
【００８６】
このようなバルブユニット５０において、弁体５５に働く力には、フィルム５１３の反力と、圧力調整室１０１のインク圧を受けて受圧板５１４とダイヤフラム５１３ａとに働く力と、コイルバネ５６の付勢力と、インクの供給圧を受けて弁体５５に働く力と、がある。
【００８７】
フィルム５１３の反力とは、撓み変形したダイヤフラム５１３ａが元の形状に復元しようとする力である。ダイヤフラム５１３ａの変形量、すなわち、撓み量が大きいほど、フィルム５１３の反力は大きくなる。このようなフィルム５１３の反力は受圧板５１４を介して軸部５５１に伝達される。
【００８８】
圧力調整室１０１のインク圧を受けて受圧板５１４とダイヤフラム５１３ａとに働く力とは、インク圧を受ける受圧板５１４とダイヤフラム５１３ａとの受圧面積とインク圧との積で表される。圧力調整室１０１内の液体が流出路１０４から下流に流されて、圧力調整室１０１内のインクが減少すると、インク圧と大気圧との差圧が大きくなり、受圧板５１４とダイヤフラム５１３ａとに働く力は大きくなる。この受圧板５１４とダイヤフラム５１３ａとに働く力は、軸部５５１を介して弁体５５に開弁方向の力として働く。
【００８９】
コイルバネ５６の付勢力は、弁体５５を閉弁方向に付勢する力である。このように、本実施形態では、弁体５５は、コイルバネ５６によって、圧力調整室１０１のインクの圧力によって受圧板５１４とダイヤフラム５１３ａとに働く力とは反対向きの力を受圧板５１４に与えるので、受圧板５１４を弁体５５が開弁位置に達するまで変位させるためには、コイルバネ５６の付勢力に相当する分だけ、圧力調整室１０１内のインクをより低い圧力まで減圧させる必要がある。
【００９０】
そして、このようなバルブユニット５０では、図７に示すように、圧力調整室１０１内のインクが下流に流されて圧力調整室１０１内が大気圧よりも負圧に減圧されることで、ダイヤフラム５１３ａが圧力調整室１０１の壁部５１２側に移動し、受圧板５１４が弁体５５をコイルバネ５６の付勢力に抗して押圧することで弁体５５の弾性部材５６０と弁座５１との間に隙間が生じて、流入口１０２が開口、すなわち開弁する。また、この開弁によって収容室１００から圧力調整室１０１内にインクが供給されることで、圧力調整室１０１内の減圧が解消されると、ダイヤフラム５１３ａがコイルバネ５６の付勢力によって元の位置に戻り、閉弁する（図５参照）。
【００９１】
なお、バルブユニット５０には、インクタンク８から供給管１０を介してインクが供給され、バルブユニット５０に供給されたインクが、記録ヘッド２０に供給される。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態のバルブユニット５０は、液体であるインクの流路となる穴である流入口１０２を有する弁座５１と、弁座５１との間で相対移動する弁体５５であって、弁座５１と接する弾性部材５６０と、弾性部材５６０を固定する固定部材５５０と、を有する弁体５５と、を備え、弾性部材５６０が弁座５１と接することにより、流路は上流側部分と下流側部分とに隔離され、弾性部材５６０が弁座５１と接した状態で、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１は、上流側部分と前記下流側部分との何れか一方のみに存在する。
【００９３】
このように弁体５５の固定部材５５０と弾性部材５６０との界面５７０の出入口５７１が、流路を構成する収容室１００、流入口１０２及び圧力調整室１０１の上流側部分と下流側部分との何れか一方のみとすることで、弾性部材５６０を弁座５１に当接させて閉弁した際に、固定部材５５０と弾性部材５６０との界面を介して上流側部分と下流側部分とが連通するのを抑制して、界面５７０を介してインクがリークするのを抑制することができ、シール性の高いバルブユニット５０を実現できる。
【００９４】
また、弾性部材５６０で固定部材５５０の全面を覆うのではなく、固定部材５５０の一部を露出させて界面５７０の出入口５７１を上流側部分と下流側部分との何れか一方のみに存在させることで、弁体５５の弁座５１に対する摺動性を向上すると共に位置決め精度を向上することができる。
【００９５】
また、弁体５５に一端が当接するバネであるコイルバネ５６を具備し、固定部材５５０は、弾性部材５６０よりもヤング率が大きく、コイルバネ５６を受けるバネ受け面５５３を有することが好ましい。これによれば、ヤング率が大きい材料である固定部材５５０にバネ受け面５５３を設けることで、コイルバネ５６の当接によって弾性部材５６０の破壊が生じるのを抑制することができる。また、固定部材５５０にバネ受け面５５３を設けることで、コイルバネ５６の付勢力を弁体５５が確実に受けることができ、開弁及び閉弁するための圧力の調整にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００９６】
なお、本実施形態では、バネとして圧縮バネであるコイルバネ５６を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、バネとして引っ張りバネを設けるようにしてもよい。また、バネは、コイルバネ５６に限定されず、板バネ等であってもよく、バネの種類は特に限定されるものではない。
【００９７】
また、バネ受け面５５３は、弾性部材５６０に設けられていてもよい。
【００９８】
また、本実施形態では、弁体５５は、弾性部材５６０が弁座５１と離れた状態において穴である流入口１０２に挿入された軸部５５１を有し、軸部５５１は、固定部材５５０に設けられていることが好ましい。これによれば、弁体５５を軸部５５１の挿入方向に沿って往復移動させることができる。また、軸部５５１を設けることで、バルブユニット５０を多機能化、すなわち、本実施形態では、圧力調整室１０１内のインクの圧力の低下によってダイヤフラム５１３ａを変形させて軸部５５１を押圧して開弁することができる。
【００９９】
なお、軸部５５１は、弁体５５の弾性部材５６０に設けるようにしてもよい。また、軸部５５１は、弁体５５に設けるものに限定されず、例えば、受圧板５１４に軸部を設けるようにしてもよい。
【０１００】
また、弾性部材５６０は、固定部材５５０よりも液体であるインクの接触角度が大きいことが好ましい。これによれば、弁座５１と当接する弾性部材５６０のインクの接触角度を大きくすることで、弁座５１と弾性部材５６０とが繰り返し当接することによってインクに含まれる成分が堆積するのを抑制して、堆積物によってシール不良が生じることによるインクのリークを抑制することができる。
【０１０１】
また、弾性部材５６０は、フッ素化ポリエーテル骨格を有することが好ましい。これによれば、フッ素化ポリエーテル骨格を有するフッ素化エラストマーで弾性部材５６０を形成することで、撥液性及び弾性を有し、且つ耐熱性や化学的安定性を有し、長期に亘って性能を維持することが可能である。
【０１０２】
また、弁体５５と弁座５１との相対移動方向に直交する方向である第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚを含む面方向において、弁座５１と固定部材５５０との間隔ｄ１は、弁座５１と弾性部材５６０との間隔ｄ２よりも小さく、固定部材５５０は、弾性部材５６０よりもヤング率が大きいことが好ましい。これによれば、弁体５５の弁座５１に対する位置、すなわち、第１の方向Ｘ及び第３の方向Ｚを含む面内方向の位置や、第２の方向Ｙに対して傾斜した位置などを高精度に位置決めすることができる。また、弁体５５の位置決め精度を向上することで、弁体５５の位置のばらつきを抑制して、シール性の低下を抑制することができる。
【０１０３】
（実施形態２）
図８は、本発明のバルブユニットの要部断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１０４】
図８に示すように、弁体５５は、固定部材５５０と弾性部材５６０とを具備する。
固定部材５５０は、軸部５５１とフランジ部５５２とを有し、フランジ部５５２には、相対移動方向である第１の方向Ｘに貫通する係合孔５５５が設けられている。
【０１０５】
係合孔５５５は、第１係合孔５５５ａと第２係合孔５５５ｂとを有する。第１係合孔５５５ａは、弾性部材５６０側に設けられて第２係合孔５５５ｂよりも小さな内径を有する。また、第２係合孔５５５ｂは、弾性部材５６０とは反対側に設けられて第１係合孔５５５ａよりも大きな内径を有する。このため、第１係合孔５５５ａと第２係合孔５５５ｂとの間には段差が設けられている。
【０１０６】
弾性部材５６０は、上述した実施形態１と同様に、フランジ部５５２の圧力調整室１０１側の面の外周側を除く中央部分と軸部５５１の外周とを覆うように設けられている。また、弾性部材５６０は、フランジ部５５２の係合孔５５５内を満たすように連続して設けられている。ここで、弾性部材５６０は、相対移動方向である第１の方向Ｘにおいて、フランジ部５５２の弁座５１側の面上に設けられた部分と、係合孔５５５の第２係合孔５５５ｂ内に設けられた部分との間で固定部材５５０を挟んで設けられている。すなわち、第２係合孔５５５ｂは、第１係合孔５５５ａよりも大きな内径を有するため、第２係合孔５５５ｂ内に充填するように設けられた弾性部材５６０は、第１係合孔５５５ａよりも外側でフランジ部５５２の弁座５１側の面に設けられた弾性部材５６０と相対移動方向である第１の方向Ｘで重なる位置に設けられている。このように相対移動方向である第１の方向Ｘにおいて、連続する２つの弾性部材５６０の間で固定部材５５０を挟んだ構造を本発明ではアンカー構造と称する。つまりアンカー構造とは、相対移動方向である第１の方向Ｘにおいて弾性部材５６０、固定部材５５０、弾性部材５６０、がこの順で重なり合っており、且つ重なり合う２つの弾性部材５６０が分断されることなく連続している構造を言う。
【０１０７】
また、本実施形態では、上述した実施形態１と同様に、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１が、弾性部材５６０と弁座５１とが接した際に流路の上流側部分と下流側部分との何れか一方のみ、本実施形態では、上流側部分のみに存在するように設けられている。すなわち、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１は、フランジ部５５２の弁座５１側の面と、フランジ部５５２の弁座５１とは反対側の面の係合孔５５５の開口縁部とに存在する。このような出入口５７１は、どちらも上流側流路である収容室１００内に存在するため、これらの出入口５７１から界面５７０に進入したインクは、下流側流路にリークすることがない。
【０１０８】
このように弾性部材５６０と固定部材５５０とにアンカー構造を設けることで、固定部材５５０から弾性部材５６０が剥がれるのを抑制して、弾性部材５６０の固定部材５５０に対する位置ずれを抑制することができる。また、弁体５５にアンカー構造を設けることで、弾性部材５６０と固定部材５５０とを強固に接着する必要がない。すなわち、本実施形態では、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０にインクが浸入しても、界面５７０の出入口５７１は、弁体５５が弁座５１に接した際に隔離した流路の上流側部分及び下流側部分の何れか一方、本実施形態では上流側部分のみに存在するため、インクが上流側部分から下流側部分にリークすることがない。したがって、弾性部材５６０と固定部材５５０とを強固に接着する必要がなく、弾性部材５６０と固定部材５５０との材料の自由度を高くして、それぞれに最適な材料を用いることができ、シール性を向上することができる。
【０１０９】
ここで、本実施形態のバルブユニットの製造方法を図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９及び図１０は、バルブユニットの製造方法を示す断面図である。
【０１１０】
まず、固定部材５５０と弾性部材５６０とを有する弁体５５を２色成形によって形成する。具体的には、図９に示すように、固定部材５５０を成形した後、弾性部材５６０を成形する金型６０内に固定部材５５０を保持する。
【０１１１】
次に、図１０に示すように、金型６０内に弾性部材５６０となる材料を射出成形することによって固定部材５５０と弾性部材５６０とが一体化した弁体５５を形成する。また、固定部材５５０と弾性部材５６０とを２色成形によって一体的に形成することで、固定部材５５０の係合孔５５５内に弾性部材５６０を充填して形成することができ、アンカー構造を有する弁体５５を容易に製造することができる。
【０１１２】
このように弁体５５を形成した後は、弁体５５を弁座５１に取り付ける。これにより、本実施形態のバルブユニット５０を製造することができる。
【０１１３】
以上説明したように、本実施形態のバルブユニット５０は、液体であるインクの流路となる穴である流入口１０２を有する弁座５１と、弁座５１との間で相対移動する弁体５５であって、弁座５１と接する弾性部材５６０と、弾性部材５６０を固定する固定部材５５０と、を有する弁体５５と、を備え、弾性部材５６０が弁座５１と接することにより、流路は上流側部分と下流側部分とに隔離され、弾性部材５６０が弁座５１と接した状態で、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１は、上流側部分と前記下流側部分との何れか一方のみに存在する。
【０１１４】
このように弁体５５の固定部材５５０と弾性部材５６０との界面５７０の出入口５７１が、流路を構成する収容室１００、流入口１０２及び圧力調整室１０１の上流側部分と下流側部分との何れか一方のみとすることで、弾性部材５６０を弁座５１に当接させて閉弁した際に、固定部材５５０と弾性部材５６０との界面を介して上流側部分と下流側部分とが連通するのを抑制して、界面５７０を介してインクがリークするのを抑制することができ、シール性の高いバルブユニット５０を実現できる。
【０１１５】
また、弾性部材５６０で固定部材５５０の全面を覆うのではなく、固定部材５５０の一部を露出させて界面５７０の出入口５７１を上流側部分と下流側部分との何れか一方のみに存在させることで、弁体５５の弁座５１に対する摺動性を向上すると共に位置決め精度を向上することができる。
【０１１６】
また、本実施形態の弁体５５は、弁体５５の弁座５１に対する相対移動方向である第１の方向Ｘにおいて、連続して設けられた２つの弾性部材５６０の間に固定部材５５０を挟むアンカー構造を有する。このため、弾性部材５６０が固定部材５５０から剥離し難く、弾性部材５６０の固定部材５５０に対する位置ずれが生じ難い。したがって、弾性部材５６０の位置ずれによるインクのリークを抑制することができる。
【０１１７】
また、本実施形態のバルブユニット５０の製造方法では、液体であるインクの流路となる穴である流入口１０２を有する弁座５１と、弁座５１との間で相対移動する弁体５５とを備え、弁体５５は、弁座５１と接する弾性部材５６０と、弾性部材５６０を固定する固定部材５５０とを有し、弁体５５は、弁体５５の弁座５１に対する相対移動方向である第１の方向Ｘにおいて、連続して設けられた２つの弾性部材５６０の間に固定部材５５０を挟むアンカー構造を有し、アンカー構造を有する弾性部材５６０と固定部材５５０とを２色成形によって形成する工程と、弁体５５を弁座５１に取り付ける工程と、を備える。
【０１１８】
このように弁体５５を２色成形によって製造することで、アンカー構造を有する弁体５５を容易に製造することができる。
【０１１９】
なお、本実施形態では、弾性部材５６０が弁座５１と接することにより、流路は上流側部分と下流側部分とに隔離され、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１は、上流側部分と下流側部分との何れか一方のみに存在するように、弁体５５を２色成形によって形成したが、特にこれに限定されず、例えば、界面５７０の出入口５７１が、上流側部分と下流側部分との両方に存在する弁体を２色成形によって製造しても良い。
【０１２０】
また、弁体５５のアンカー構造は、上述したものに限定されるものではない。ここで、弁体５５のアンカー構造のその他の例について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１及び図１２は、本発明の実施形態２に係る弁体の変形例を示すバルブユニットの要部断面図である。
【０１２１】
図１１に示すように、弁体５５の固定部材５５０には、フランジ部５５２から弁座側に向かって突出する係合突起５５６が設けられている。係合突起５５６は、フランジ部５５２側に設けられて外径が小さな第１係合突起５５６ａと、第１係合突起５５６ａよりも弁座５１側に設けられて第１係合突起５５６ａよりも外径が大きな第２係合突起５５６ｂとを有する。
【０１２２】
弾性部材５６０は、固定部材５５０に設けられた係合突起５５６を覆い、且つ第１係合突起５５６ａの外周であってフランジ部５５２と第１係合突起５５６ａよりも庇状に突出した第２係合突起５５６ｂとの間を満たすように設けられている。このような構成であっても、第１係合突起５５６ａの外周に設けられた弾性部材５６０と第２係合突起５５６ｂの弁座５１側に設けられた弾性部材５６０との間で固定部材５５０の第２係合突起５５６ｂが挟まれたアンカー構造とすることができる。このような構成の弁体５５も上述したように２色成形によって容易に製造することができる。
【０１２３】
また、図１２に示すように、弁体５５の固定部材５５０の軸部５５１の外周には、係合凸部５５７が軸方向に複数並設されている。この係合凸部５５７は、軸部５５１の周方向に亘って連続して設けられている。なお、係合凸部５５７は、軸部５５１の外周に螺旋状に連続することで、雄ねじ状に設けられていてもよく、係合凸部５５７が連続することなく軸方向に複数並設されていてもよい。
【０１２４】
このように複数の係合凸部５５７が設けられた軸部５５１の外周に弾性部材５６０が設けられている。すなわち、軸方向で隣り合う係合凸部５５７の間に設けられた凹部内を満たすように弾性部材５６０が形成されている。したがって、係合凸部５５７の間の凹部内に設けられた２つの弾性部材５６０の間で固定部材５５０が挟まれたアンカー構造とすることができる。このような構成の弁体５５についても上述したように２色成形によって容易に製造することができる。
【０１２５】
もちろん、アンカー構造を有する弁体５５は、２色成形による製造方法に限定されず、固定部材５５０と弾性部材５６０とを接着や溶着等によって互いに固定するようにしてもよい。
【０１２６】
（実施形態３）
図１３は、本発明の実施形態３に係るバルブユニットの要部断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１２７】
図１３に示すように、本実施形態の弁体５５は、固定部材５５０と弾性部材５６０とを有する。
固定部材５５０は、上述した実施形態１と同様に、軸部５５１とフランジ部５５２とを有する。
【０１２８】
弾性部材５６０は、本実施形態では、フランジ部５５２の軸部５５１との接続部分以外を連続して覆うように設けられている。すなわち、弾性部材５６０は、フランジ部５５２の弁座５１側の面と、コイルバネ５６側の面と、側面である外周面とを連続して覆うように設けられている。
【０１２９】
このような弁体５５では、弾性部材５６０と弁座５１とが接した際に、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０の出入口５７１は、流路の下流側部分に存在する。
【０１３０】
このような構成であっても、上述した実施形態１と同様に、弾性部材５６０を弁座５１に当接させて閉弁した際に、弾性部材５６０と固定部材５５０との界面５７０を介して上流側部分と下流側部分とが連通することがなく、界面５７０を介したインクのリークを抑制することができる。
【０１３１】
また、本実施形態では、フランジ部５５２の弁座５１側の面に設けられた弾性部材５６０とコイルバネ５６側の面に設けられた弾性部材５６０との間で、固定部材５５０を挟んだアンカー構造を有する。このため、上述した実施形態２と同様に、弾性部材５６０が固定部材５５０から剥離し難く、弾性部材５６０の固定部材５５０に対する位置ずれが生じ難い。したがって、弾性部材５６０の位置ずれによるインクのリークを抑制することができる。
【０１３２】
本実施形態のバルブユニット５０においても、相対移動方向である第１の方向Ｘに直交する方向、すなわち、第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚを含む面方向において、固定部材５５０と弁座５１との間隔は、弾性部材５６０と弁座５１との間隔よりも小さいことが好ましい。ここで、本実施形態の固定部材５５０と弁座５１との間隔とは、軸部５５１と流入口１０２の内壁との間隔ｄ３である。また、弾性部材５６０と弁座５１との間隔とは、フランジ部５５２の外周に設けられた弾性部材５６０と収容室１００の内壁との間隔ｄ４である。そして、固定部材５５０と弁座５１との間隔ｄ３は、弾性部材５６０と弁座５１との間隔ｄ４よりも小さい。すなわち、ｄ３＜ｄ４の関係を満たす。これにより、ヤング率が高い固定部材５５０によって弁体５５の弁座５１に対する位置決めを行うことができ、位置決め精度を向上することができる。ちなみに、軸部５５１と流入口１０２の内壁との間隔ｄ３を比較的小さくすると、開弁した際にも流入口１０２内には軸部５５１が挿入されているため、収容室１００から圧力調整室１０１に向かって流入口１０２内を流れるインクの流路抵抗が高くなってしまう。このため、例えば、図１４に示すように、流入口１０２の壁面に相対移動方向である第１の方向Ｘに亘って連続する溝部１０５を流入口１０２の周方向に所定の間隔で複数設けるようにすればよい。このように流入口１０２に溝部１０５を設けることで、溝部１０５によって流入口１０２を通過するインクの流路抵抗を低減することができると共に、溝部１０５が設けられていない流入口１０２の内壁によって弁体５５の第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚを含む面方向の位置決めを高精度に行うことができる。
【０１３３】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
【０１３４】
例えば、上述した各実施形態では、弁体に弾性部材を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、弁座側に弾性部材を設けるようにしてもよい。ここで弁座側に弾性部材を設けた一例について図１５を参照して説明する。なお、図１５は、バルブユニットの変形例を示す要部断面図である。
【０１３５】
図１５に示すように、バルブユニット５０は、弁座５１が設けられた本体部５１０と弁体５５とを有する。弁体５５は、固定部材５５０のみで構成されている。また、本体部５１０には、収容室１００の内壁に亘って連続した弾性部材５６０Ａが設けられている。すなわち、弾性部材５６０Ａは、収容室１００と圧力調整室１０１とを区画する壁部５１２の収容室１００側の面にも設けられている。このため、壁部５１２の収容室１００側の面に設けられた弾性部材５６０Ａのフランジ部５５２に対向する面が弁座５１となっている。このような構成であっても、弾性部材５６０Ａと本体部５１０との界面５７０Ａの出入口５７１Ａは、弁体５５が弁座５１に接することで隔離した下流側流路のみに存在する。
【０１３６】
このような構成であっても、弾性部材５６０Ａと本体部５１０との界面５７０Ａを介して上流側流路と下流側流路とが連通することがなく、界面５７０Ａを介してインクがリークするのを抑制することができる。
【０１３７】
また、上述した各実施形態では、フィルム５１３の外部の大気圧と圧力調整室１０１内のインクの圧力との差圧によって弁体５５を弁座５１に対して相対移動させて開弁するようにしたが、特にこれに限定されず、モーターや電磁石等の駆動力によってフィルム５１３を外部から押圧することで開弁させてもよい。もちろん、フィルム５１３や受圧板５１４を設けずに、モーターや電磁石等の駆動力によって直接弁体５５を移動させて開弁及び閉弁させてもよい。つまり、固定部材５５０に軸部５５１を設けないようにしてもよい。
【０１３８】
また、本実施形態では、収容室１００内に弁体５５を閉弁方向に付勢するバネとしてコイルバネ５６を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、弁体５５を開弁方向に付勢するバネを設けるようにしてもよい。弁体５５を開弁方向に付勢するバネを設けた場合には、モーターや電磁石等の駆動力によって弁体５５をバネの付勢力に抗して閉弁方向に移動させて閉弁するようにすればよい。また、バネは、収容室１００内に設けるだけではなく、圧力調整室１０１内に設けるようにしてもよく、収容室１００と圧力調整室１０１との両方に設けるようにしてもよい。すなわち、バネを設ける位置は、上流側部分、下流側部分に限定されず、また、バネが弁体５５を付勢する方向も閉弁方向、開弁方向に限定されない。
【０１３９】
また、上述した各実施形態では、１つのバルブユニット５０に１つの弁体５５及び弁座５１を設けた構成を例示したが、特にこれに限定されず、１つのバルブユニット５０、すなわち、１つの本体部５１０に２以上の複数の弁体５５及び弁座５１を設けるようにしてもよい。また、固定部材５５０と弾性部材５６０とを有する弁体５５を２色成形により製造することで弁体５５の小型化を図ることができるため、２色成形によって製造した弁体５５を用いることで、複数の弁体５５及び弁座５１を有するバルブユニット５０の小型化を図ることができ、特に有効である。
【０１４０】
さらに、上述した各実施形態では、圧力発生室３３３に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料３１３と電極形成材料３１４、３１５とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる圧電アクチュエーター３１０を用いて説明したが、圧力発生手段としては、特にこれに限定されず、例えば、電極及び圧電材料を成膜及びリソグラフィー法により積層形成した薄膜型、グリーンシートを添付する等の方法により形成される厚膜型などの撓み振動型の圧電アクチュエーターを用いることができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズルから液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。
【０１４１】
また、上述したインクジェット式記録装置１では、記録ヘッド２０がキャリッジ５に搭載されて第１の方向Ｘに移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、記録ヘッド２０が固定されて、被噴射媒体を第２の方向Ｙに移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【０１４２】
また、上述した例では、インクジェット式記録装置１は、液体貯留手段であるインクタンク８が本体フレーム２のタンクホルダー９に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、液体貯留手段であるインクカートリッジがキャリッジ５に搭載されていてもよい。また、バルブユニット５０は、キャリッジ５に搭載されたものに限定されず、バルブユニット５０と記録ヘッド２０とがチューブ等の供給管を介して接続されていてもよい。
【０１４３】
また、上述した例では、記録ヘッド２０とバルブユニット５０とが別体の構成を例示したが、バルブユニット５０を有する記録ヘッドであってもよい。
【０１４４】
さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。また、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、上述した他の液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置にも用いることが可能である。
【０１４５】
また、本発明は液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に搭載されるバルブユニットに限定されず、その他のデバイスの流路に用いられるバルブユニットについても適用可能である。
【符号の説明】
【０１４６】
１…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、２…本体フレーム、３…媒体支持部材、４…ガイド軸、５…キャリッジ、６…タイミングベルト、６ａ…プーリー、７…キャリッジモーター、８…インクタンク、９…タンクホルダー、１０…供給管、１１…メンテナンスユニット、１２…キャップ、２０…インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、３０…ヘッド本体、３１…アクチュエーターユニット、３２…ケース、３３…ヘッド流路ユニット、３４…配線基板、４０…流路ユニット、４１…インク連通路、４２…第１フィルター、４３…供給針、５０…バルブユニット、５１…弁座、５５…弁体、５６…コイルバネ（バネ）、１００…収容室、１０１…圧力調整室、１０２…流入口（穴）、１０３…流入路、１０４…流出路、１０５…溝部、３１０…圧電アクチュエーター、３１１…圧電アクチュエーター形成部材、３１２…固定板、３１３…圧電材料、３１４…電極形成材料、３１６…スリット、３１７…駆動回路、３１８…回路基板、３２１…インク導入路、３２２…収容部、３３０…流路形成基板、３３１…振動板、３３２…ノズルプレート、３３３…圧力発生室、３３４…ノズル、３３５…インク供給路、３３６…マニホールド、３３７…コンプライアンス部、５１０…本体部、５１１…蓋部材、５１２…壁部、５１３…フィルム、５１３ａ…ダイヤフラム、５１４…受圧板、５１９…シール部材、５５０…固定部材、５５１…軸部、５５２…フランジ部、５５３…バネ受け面、５５４…突起部、５５５…係合孔、５５５ａ…第１係合孔、５５５ｂ…第２係合孔、５５６…係合突起、５５６ａ…第１係合突起、５５６ｂ…第２係合突起、５５７…係合凸部、５６０、５６０Ａ…弾性部材、５６１…凸部、５７０、５７０Ａ…界面、５７１、５７１Ａ…出入口、Ｘ…第１の方向（相対移動方向）、Ｙ…第２の方向、Ｚ…第３の方向
【図１】
2019143675.tif 000003
【図２】
2019143675.tif 000004
【図３】
2019143675.tif 000005
【図４】
2019143675.tif 000006
【図５】
2019143675.tif 000007
【図６】
2019143675.tif 000008
【図７】
2019143675.tif 000009
【図８】
2019143675.tif 000010
【図９】
2019143675.tif 000011
【図１０】
2019143675.tif 000012
【図１１】
2019143675.tif 000013
【図１２】
2019143675.tif 000014
【図１３】
2019143675.tif 000015
【図１４】
2019143675.tif 000016
【図１５】
2019143675.tif 000017