JP4770429B2 - 弁装置及び液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、超小型の圧力調整用の弁装置及びそれを備えた液体噴射装置に関する。

この種の液体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（以下、「プリンタ」という）が知られている。プリンタは、インクカートリッジ（以下、「カートリッジ」という）を着脱可能に装填できるように構成され、装填されたカートリッジから供給されるインクを記録ヘッドから噴射（吐出）することにより印刷が行われる。従来、カートリッジから記録ヘッドまでインクが供給されるインク供給方式には複数種の方式が知られている。そして、記録ヘッドからインク滴を安定に吐出するためには、インク圧を適切に調整することが必要であり、インク供給方式に応じたインク圧調整用の弁装置（差圧弁又は減圧弁）が設けられていた。

例えば特許文献１には、キャリッジにカートリッジが装填されるいわゆるオンキャリッジタイプにおいて、カートリッジに差圧弁が内蔵された構成が開示されている。
また、特許文献２には、キャリッジにサブタンクを備えたサブタンク方式において、サブタンクの側壁に添接されたホール素子等の磁電変換素子により、フロート部材の浮上位置にしたがって変化する永久磁石の磁力線量に応じてインク量を検出し、検出したインク量が所定量に減ると、インク補給バルブを開弁する構成が開示されている。

また、特許文献３には、カートリッジが記録装置の本体側に設けられたカートリッジホルダに装填されるいわゆるオフキャリッジタイプの記録装置において、キャリッジにバルブユニットが搭載されている構成が開示されている。

さらに特許文献４には、液体を貯留する圧力室内の液体を所定の圧力に減圧する減圧弁を備えた弁装置が開示されている。この減圧弁は、弾性変形する受圧部材、圧力調整用バネ及び作動レバー等を構成部品として持つので大型であった。
特表００／０３８７７号公報 特開２００１−１９９０８０号公報 特表２００３／０４１９６４号公報 特開２００５−１８６３４４号公報

従来の弁装置はいずれも大型であったため、小型の持ち運びできる携帯型プリンタを開発する場合に、そのようなプリンタの小型化に対応できないという問題があった。また、記録ヘッドへ適切なインク圧でインクを供給するために、インク供給方式に適したインク圧調整用の弁装置が採用されていたので、インク供給方式の異なる記録装置間で弁装置の共通化を図ることが困難であった。例えば記録ヘッドに圧力調整用の弁装置を内蔵できれば、インク供給方式の異なる記録装置間で、弁装置を共通化できる。しかし、従来の弁装置は、その構造上、サイズが大きかったので、記録ヘッドを大型化させずに記録ヘッドに内蔵することが事実上できなかった。

なお、従来の弁装置はその外装部材（ケース等）が樹脂製であったので、ガスが透過しやすく、カートリッジ内のインク水分が蒸発したり、ガス透過によりカートリッジ内に侵入したガスがインク中に気泡を発生させたりする原因ともなっていた。このように弁装置には、水分蒸発や気泡の原因となるガス透過性の点でも優れた性能が要求されていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、圧力調整弁を超小型に構成できる弁装置及び該弁装置を備えた液体噴射装置を提供することにある。

本発明は、 流路が形成された本体を有するとともに該流路を開閉して流体の圧力調整を行う弁装置であって、前記流路の一部となる孔が形成された流路形成薄板と、前記孔を塞ぐ環状のシール部を有する弁体と、前記弁体と係合し、閉弁方向に付勢する付勢支持薄板と、前記シール部より下流側の前記流路内の減圧により変位し、前記弁体と当接して付勢力に抗して開弁させる駆動支持薄板と、を備え、前記弁体における前記駆動支持薄板との当接位置は、前記シール部の中心位置よりオフセットされ、前記弁体における前記付勢支持薄板との係合位置は、前記シール部の中心位置より前記当接位置とは反対側にオフセットしていることを要旨とする。

これによれば、流路の一部となる孔が形成された流路形成薄板と、弁体を付勢力に抗して開弁方向に変位させる力を発生させる駆動支持薄板とは、弁装置の本体をなす積層体の少なくとも一部を構成している。そして、この積層体に形成された流路の一部である孔を塞ぐ閉弁方向に付勢されて弁体が設けられ、駆動支持薄板が発生した力が弁体に伝達されることにより、弁体が付勢力に抗して開弁方向へ変位して開弁される。弁装置本体が積層体からなることから、弁装置を薄型に構成できる。例えば積層体を構成する薄板の板厚を、０．０１〜１ｍｍの範囲内の適宜な板厚とすれば、弁装置を例えば厚さ２ｍｍ以下の超小型な弁素子として構成することも可能となる。
また、これによれば、駆動支持薄板が両面で受ける各圧力の差圧に応じて変位（変形）すると、その変位による力が弁体に伝達され、弁体は付勢支持薄板との係合位置を支点として傾動して開弁する。このとき、弁体への力の伝達位置がシール部の中心よりも弁体の支点（係合位置）のオフセットする側と反対側にオフセットされているため、弁体を支点を中心に円滑に傾動でき、弁体の開閉弁動作を円滑に行うことができる。

また、本発明の弁装置では、前記駆動支持薄板が前記弁体を開弁させる際、前記弁体は、前記弁体における前記付勢支持薄板との係合位置を支点として傾動することが好ましい。
また、本発明の弁装置では、前記駆動支持薄板は、片持ち支持された基部を支点に傾動し、前記駆動支持薄板における前記弁体との当接位置は、前記駆動支持薄板の基部寄りであることが好ましい。

また、本発明は、液体噴射装置であって、上記発明の弁装置と、液体収容体と、前記液体収容体から供給された液体を噴射する液体噴射手段とを備え、前記弁装置は、前記液体収容体の内部の流路上又は前記液体収容体から供給された液体が前記液体噴射手段の噴射口に至るまでの流路上に設けられていることを要旨とする。

これによれば、液体噴射装置は上記発明の弁装置を備えるので、弁装置が小型になることから、弁装置が設けられた部品（例えば液体収容体）の小型化、あるいはこれまで弁装置を設けることができなかった小型部品への弁装置の配置位置の移動を実現でき、ひいては液体噴射装置の小型化を図ることができる。

（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１０に従って説明する。
図１は、本実施形態に係るインクジェット式記録装置の基本構成を示す斜視図である。図１に示すように、液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置（以下、記録装置１０と称す）は、底板、左右側板及び背板等を有する所定形状の本体フレーム１１を有している。本体フレーム１１の内側に架設されたガイド軸１２には、キャリッジ１３がその挿通孔１３ａにガイド軸１２が挿通されることで主走査方向Ｘに移動自在に設けられている。キャリッジ１３の背面側にガイド軸１２の軸方向と平行に延びるように張設された無端状のタイミングベルト１４の一部にキャリッジ１３は固定されており、本体フレーム１１の一端付近に配設されたキャリッジモータ１５が正逆転駆動されることにより、キャリッジ１３は主走査方向Ｘに往復移動する。

キャリッジ１３の下部には、液体噴射手段（液体噴射ヘッド）としてのインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド１６と称す）が搭載されている。本体フレーム１１の底板側には、記録ヘッド１６の下面であるノズル形成面１６ａ（図２、図３参照）と記録用紙１７との間隔を規定するプラテン１８が設けられている。また、キャリッジ１３の上部には、ブラックのインクカートリッジ１９およびカラー用のインクカートリッジ２０が着脱可能に装填されており、各インクカートリッジ１９，２０より供給された各色のインクを記録ヘッド１６は、ノズル形成面１６ａの各ノズル孔から噴射（吐出）可能となっている。インクカートリッジ２０には、例えばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３色のインクが区画されて個別に収容されている。

記録装置１０の背面側には、多数の記録用紙１７を積重できる給紙トレイ（図示せず）と、給紙トレイに積重された多数枚の記録用紙１７のうち最上位の１枚のみを分離して副走査方向Ｙの下流側に給紙する給紙装置２２とが設けられている。また、本体フレーム１１における同図右端位置下部に配設された紙送りモータ２３が駆動されると、記録用紙１７が、図示しない一対の搬送ローラに前後二箇所で挟持された状態で副走査方向Ｙに紙送りされる。そして、キャリッジ１３を主走査方向Ｘに往復動させながら記録ヘッド１６のノズル１６ｂ（図２参照）から記録用紙１７にインクを吐出する動作と、記録用紙１７を副走査方向Ｙに所定の搬送量で搬送する動作とを交互に繰り返すことで記録用紙１７に記録（印刷）が行われる。

図１において、キャリッジ１３の移動経路上一端位置（同図における右端位置）（ホームポジション）には、記録ヘッド１６のクリーニングを行うメンテナンスユニット２５が配設されている。メンテナンスユニット２５は、記録ヘッド１６のノズル中のインクの乾燥を防止す略四角形状のキャップ２６と、ノズル形成面１６ａを払拭するためのワイパ２７と、キャップ２６と隣接する位置に配置された吸引ポンプ２８とを備えている。キャリッジ１３がホームポジションに移動して記録ヘッド１６が直上に位置した時にキャップ２６が上昇してノズル形成面１６ａを封止できるようになっている。クリーニング時期には、ノズル形成面１６ａをキャップ２６で封止した空間に吸引ポンプ２８の駆動により負圧を与えて記録ヘッド１６のノズルよりインクを吸引排出させるクリーニングが実施される。キャップ２６から吸引した廃インクは、図示しないチューブを通ってプラテン１８の下方に配置された廃液タンク２９に排出される。なお、吸引ポンプ２８は、例えば紙送りモータ２３により回転駆動される。

図２は、カートリッジがキャリッジに装填された状態を示す模式断面図である。カラー用のカートリッジ２０を例に説明する。同図に示すように、キャリッジ１３には上面に中空構造の供給針３０（導入針）が突設されるとともに下面側に記録ヘッド１６が取り付けられている。供給針３０は先端部に穿孔された導入孔３０ａと、導入孔３０ａと連通する中空部分からなる流路３０ｂとを有している。

記録ヘッド１６は、詳しくはキャリッジ１３の下面に取着されたケースヘッド３１と、該ケースヘッド３１の下面に取着されたヘッドチップ３２から主に構成されている。ケースヘッド３１の上面の凹部３１ａには、供給針３０の流路３０ｂへ流入したインク中の異物が記録ヘッド１６側の流路３３へ流れ込むことを防止するフィルタ３４が配置されている。

ヘッドチップ３２上には流路３３と対応する位置にバルブユニット５０が実装されている。バルブユニット５０は下流側の流路３３ｂ内のインクの液圧を所定値に保持する減圧弁として機能する。特にバルブユニット５０を記録ヘッドに内蔵した本実施形態では、バルブユニット５０は上流側の流路３３ａ内のインクの液圧が大気圧（約１atm）であるのに対して、下流側の流路３３ｂ内のインクの液圧が大気圧よりも所定圧だけ低い所定の負圧に保持される。下流側の流路３３ｂは途中でリザーバ６５（図５に示す）に連通されるとともにリザーバ６５からノズル１６ｂと同数に分岐された各分岐流路を経て、圧電振動子３５毎に設けられた各インク室６８（図５に示す）に連通するとともにさらにノズル形成面１６ａに開口するノズル孔からなる各ノズル１６ｂと連通している。ヘッドチップ３２上に実装された圧電振動子３５が駆動電圧（パルス電圧）の印加により振動駆動することで、ノズル１６ｂからインク滴が噴射（吐出）される。

カートリッジ２０のケース３６内には、インクが貯留される貯留室３６ａが区画形成されており、ケース３６の上部には貯留室３６ａと外側の大気とを連通する大気連通孔３６ｂが穿孔されている。このため、貯留室３６ａには大気圧と略等しい液圧でインクが貯留されている。カートリッジ２０がキャリッジ１３に装填されたときは、供給針３０が、カートリッジ２０の供給口部３６ｃに装填されたゴム製のパッキン３７を貫通した状態になり、貯留室３６ａ内から供給針３０の導入孔３０ａを介して流路３０ｂへ流入した大気圧のインクが、さらにフィルタ３４を通過して流路３３へ供給されるようになっている。

従来技術においては、カートリッジに差圧弁が内蔵されており、カートリッジから供給針へ供給された大気圧よりも減圧された所定の負圧のインクがフィルタを通ることになっていた。これに対して、本実施形態では、後述する構造の小型なバルブユニット５０を採用してこれをヘッドチップ３２上に実装した構成なので、フィルタ３４より下流側でインクを減圧でき、フィルタ３４には大気圧のインクが通過するようになっている。

また、カートリッジ２０の側部には回路基板３８（カートリッジＩＣ）と接続端子３８ａとが設けられている。カートリッジ２０をキャリッジ１３に装填した状態では、接続端子３８ａがキャリッジ１３側の接触端子３９と電気的に接続され、記録装置本体内に備えられた制御部を構成するＣＰＵ（図示せず）は、回路基板３８に実装された半導体記憶素子に対するデータの読出し及び書込みが可能となっている。半導体記憶素子には、カートリッジ２０のインクの種類、シリアル番号、インク消費量や有効期限等の各種カートリッジ情報のデータが記憶される。なお、ブラックのカートリッジ１９についても、インク色毎に１つずつ備えられる貯留室３６ａや供給口部３６ｃ等の数がカラー用のカートリッジ２０と異なるものの、基本的にカートリッジ２０と同様の構造を有している。

図３は、記録ヘッドの詳細構造を示す断面図である。なお、同図は、供給針を通り副走査方向Ｙと平行な面で切断した断面を示している。
同図に示すように、キャリッジ１３には、供給針３０及び記録ヘッド１６が１つのヘッドユニット４０として一体的に組み付けられている。このヘッドユニット４０は、供給針３０が突設された針カートリッジ４１と、前記ケースヘッド３１と、前記ヘッドチップ３２とを有している。針カートリッジ４１とケースヘッド３１は、例えば溶着又は嵌め込みにより接合されている。

針カートリッジ４１は、カートリッジ２０の供給口部３６ｃが挿着可能な円形の開口を有する凹部４１ａと、凹部４１ａの底面中央部に突設された前記供給針３０とを有している。針カートリッジ４１とケースヘッド３１の接合箇所における供給針３０と対応する位置には、流路３０ｂと流路３３との接続箇所に介在するようにフィルタ３４が配置されている。また、針カートリッジ４１とケースヘッド３１との接合箇所において、副走査方向Ｙ下流側端部箇所（同図における左端部箇所）には、ＦＦＣコネクタ４２が一部外側に露出する状態で実装されるとともに、ヘッド基板４３が封止された状態で実装されている。ＦＦＣコネクタ４２には、本体フレーム１１側に設けられた制御部（図示せず）から延びるＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）（図示せず）が電気的に接続されるようになっており、制御部とヘッド基板４３との間における信号やデータ等の遣り取りはＦＦＣを介して行われる。ヘッド基板４３には、記録ヘッド１６を駆動制御するために必要な各種電子回路及び必要な検出情報を得るためのセンサ類等が実装されている。

ヘッド基板４３から延びるＦＰＣ４４（フレキシブルプリント回路）は、ケースヘッド３１の下面にカバーヘッド４５により支持されたヘッドチップ３２に電気的に接続されている。ＦＰＣ４４上には圧電振動子３５を駆動制御するためのアクチュエータ駆動制御用のヘッドＩＣ４６（ドライバＩＣ）が実装されている。ヘッドＩＣ４６は、各圧電振動子３５を駆動制御するための吐出駆動パルス（駆動電圧）を生成するためのドライバ回路を備えたもので、ノズル１６ｂ毎に生成された各吐出駆動パルスは、対応する各圧電振動子３５（図２参照）へ出力されるようになっている。なお、前記バルブユニット５０は、ヘッドチップ３２の上面においてケースヘッド３１内に形成された流路３３ａと対応する位置に実装されている。

図４は、ヘッドチップ３２を示し、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は側面図である。
ヘッドチップ３２は、積層基板４７と、積層基板４７の上面に実装された４つの前記バルブユニット５０と、４つのアクチュエータ部４８とを有している。

バルブユニット５０は、その本体となる積層体５１と、積層体５１の上面に開口する入力ポート５２と、入力ポート５２に相当する箇所に埋め込まれるように設けられた弁部５３とを有している。入力ポート５２は、ケースヘッド３１の流路３３ａと連通状態に接続される開口箇所であって、フィルタ３４を通過した大気圧のインクは、流路３３ａから入力ポート５２に流入するようになっている。弁部５３は、減圧弁機構を有しており、このバルブユニット５０を隔てた下流側の流路、すなわち積層基板４７内に形成されている流路３３ｂ内のインクは所定の負圧に保持されるようになっている。

アクチュエータ部４８は、インク色毎のノズル１６ｂの数（例えば８０〜１８０個）と同数の圧電振動子３５が各ノズル１６ｂと対応する位置に一列に配列されてなる薄膜形成層からなる。積層基板４７の内部に形成された流路３３ｂは、バルブユニット毎に１つのリザーバ６５と、１つのリザーバ６５からノズル１６ｂの数と同数の多数に分岐した各分岐路毎に個別に連通する多数のインク室６８とを有し、各インク室６８に相当する積層基板４７の上面位置に各圧電振動子３５が位置している。本実施形態では、バルブユニット５０は約１ｍｍ厚であり、アクチュエータ部は約０．３ｍｍ厚である。記録ヘッド１６に内蔵する場合、バルブユニット５０は本体が２ｍｍ以下の厚みに薄型化されていると好ましい。もちろん、本体の厚みは使用用途に応じて適宜に設定することができる。

図５はヘッドチップ３２の図４（ａ）におけるＡ−Ａ線で切った断面を示す。積層基板４７は、ノズルプレート６１、流路形成プレート６２、供給プレート６３が接着剤等を用いて接合された３層積層構造を有している。積層基板４７はバルブユニット５０が実装される箇所に相当する位置にインク供給口６４を有している。インク供給口６４は、リザーバ６５に連通している。積層基板４７の上面にはアクチュエータ部４８が積層されている箇所に絶縁材料からなる隔壁層６６が立設されており、さらに隔壁層６６の上層に圧電振動子３５となる圧電層６７が積層されることで、隔壁層６６及び圧電層６７により囲まれた空間がインク室６８となっている。積層基板４７にはインク室６８と連通するノズル孔６９が貫通されており、そのうちノズルプレート６１に形成された部分によりノズル１６ｂが形成されている。

なお、流路形成プレート６２に、リザーバ６５から多数分岐される流路となる多数本の流路形成貫通孔及び各流路形成貫通孔の先端側で連通されるインク室となるインク室形成貫通孔をエッチングにより形成し、流路形成プレート６２の両面に積層されたノズルプレート６１と供給プレート６３間に流路及びインク室が形成された構造を採用することもできる。この場合、インク室と対応する供給プレートの上面に圧電層をスパッタ法等のＰＶＤ法やＣＶＤ法により薄膜形成で積層できるので、精微な圧電振動子３５を形成することが可能となる。なお、圧電層は圧電材料層と、これを挟む一対の電極層（図示せず）とから構成されている。

次に、バルブユニット５０の構成を説明する。バルブユニット５０の積層体５１には、その上面に開口する入力ポート５２と下面に開口する出力ポート７２との間を連通するように流路７１が形成されている。バルブユニット５０は、その出力ポート７２とインク供給口６４が連通するように積層基板４７上に積層されている。

積層体５１は、積層フィルム板７３、流路板７４、バルブ保持板７５及びバルブ固定板７６を構成層とし、この順で積層された４層構造を有する。流路板７４及びバルブ保持板７５の材料は、金属又はセラミックからなり、本実施形態では、例えばガラス基板又はシリコン基板（シリコンウェハ）が使用されている。バルブ固定板７６は、弁体８６を付勢する目的のために弾性を有する金属材料が好ましく、本実施形態では例えばＳＵＳが使用されている。

積層フィルム板７３は、第１プレート７７とフィルム７８と第２プレート７９との３層構造を有する。第１プレート７７及び第２プレート７９は例えばＳＵＳからなり、フィルム７８は例えば樹脂材料からなる。フィルム７８は、樹脂材料の中でも特にガス透過性の低い材料が好ましい。フィルム７８の材料である樹脂材料は一般にガス透過性が他の材料に比べ高いので、第１及び第２プレート７７，７９の材料は、ガス透過性を低くするために樹脂以外の材料、例えば金属又は無機材料が好ましく、特に後述の受圧板部７９ａが形成される第２プレート７９は金属材料が好ましい。金属材料の場合、例えば上記のＳＵＳ以外に、鉄、銅、アルミ、ニッケル等の金属を用いることができる。但し、使用される液体に対する耐食性（耐薬品性）が必要であるため、金属の場合は、耐食性を高めるメッキを表面に施すことが好ましい。例えば鉄にはニッケルメッキや亜鉛メッキを施すとよい。

バルブユニット５０は、積層フィルム板７３の中央部に片持ち支持された受圧板部７９ａと、受圧板部７９ａの変位量を確保するために受圧板部７９ａの周囲を略Ｕ字型に囲むフィルム膜７８ａ（図６参照）とを有している。受圧板部７９ａ及びフィルム膜７８ａを隔壁として挟んだその両側には、流路７１の一部である液圧室８０（流体圧室）と大気圧室８１が設けられている。大気圧室８１は、大気連通孔８１ａを通じて外側の大気に開放されており、常に大気圧に保持されるようになっている。受圧板部７９ａは、その両面で受ける液圧室８０の液圧（インク圧）と大気圧室８１の大気圧との差圧に応じた力を受け、例えば液圧が大気圧より小さくなると二点鎖線で示すように液圧室８０側（上側）へ変位しようとする力を受ける。

流路板７４は、流路７１の一部をなす２つの貫通孔７４ａ，７４ｂが形成された板材であり、その上面には液圧室８０と連通する貫通孔７４ａの開口を囲むように、ゴム材からなる円環状のシール部材８５（Ｏリング）が配置されている。バルブ保持板７５は、弁体８６及びシール部材８５が収容される貫通孔７５ａが形成された板材である。

弁体８６は、略円板状の弁板部８７と、弁板部８７の上面から垂直に突設された円柱状の頭部８８と、弁板部８７の下面から垂直に突出した軸部８９とを有している。軸部８９は、弁体８６の軸心に対して所定のオフセット量だけ偏心した位置に突出している。シール部材８５は弁座として機能し、弁体８６は弁板部８７がシール部材８５の上面全体に当接した状態で閉弁する。なお、閉弁状態において、弁体８６の軸心がシール部材８５の軸心と一致している。

バルブ固定板７６は、弁体８６をシール部材８５に押し付ける方向（閉弁方向）に付勢した状態に保持（固定）するために設けられた板材である。弁体８６は、その弁板部８７がバルブ固定板７６の板バネ部７６ｂに上側から係止されるとともに、板バネ部７６ｂの弾性力により下側へ付勢された状態で保持されている。このため、弁板部８７の下面がシール部材８５に押し付けられ、弁体８６は流路７１（貫通孔７４ａ）を塞ぐ閉弁状態に配置される。また、板バネ部７６ｂは、シール部材８５の軸心に対して軸部８９が偏心している側とは逆方向に偏心した位置で弁板部８７に係合している。一方、弁体８６の軸部８９は、貫通孔７４ａに挿通されて液圧室８０内に突出しており、その下端部が受圧板部７９ａの上面において片持ち支持された基部寄りの位置に接触した状態にある。

圧電振動子３５が駆動されてノズル１６ｂから液滴が吐出されると、流路３３ｂ内の液量が減ってその液圧が低下する。そして、その液圧と大気圧との差圧により受圧板部７９ａが軸部８９を押し上げて弁体８６を上側へ変位させようとする力が、弁体８６を下側へ付勢している板バネ部７６ｂの付勢力に打ち勝つと、受圧板部７９ａが上側へ変位して弁体８６の軸部８９を押し上げる。このとき、受圧板部７９ａは図５における二点鎖線で示すように左端で片持ち支持された基部を支点として傾動し、その傾動する受圧板部７９ａの上面において軸部８９の下端は基部（支点）寄りの位置に当接しているので、軸部８９は受圧板部７９ａが差圧に応じて受ける力を倍力した作用力で図５における左斜め上方向へ押し上げられる。また、弁体８６は板バネ部７６ｂとの係合位置を支点として傾動可能であり、軸部８９が受圧板部７９ａから受ける力の方向（図５における左斜め上方向）が、弁体８６の傾動可能な方向と一致する。この結果、受圧板部７９ａが同図における二点鎖線で示すように上側へ傾動するように変位すると、軸部８９がその軸線に対して所定角度傾く斜め上方へ押し上げられて弁体８６が板バネ部７６ｂとの係合箇所を支点として同図に二点鎖線で示すように傾動して、弁板部８７とシール部材８５との間に隙間ができることで、バルブユニット５０は開弁するようになっている。

図６は、バルブユニットの分解斜視図である。同図に示すように、バルブユニット５０は、前述のように、積層フィルム板７３、流路板７４、バルブ保持板７５、バルブ固定板７６、シール部材８５及び弁体８６からなる。積層フィルム板７３は、第１プレート７７と第２プレート７９の間にフィルム７８が挟まれた３層構造の積層板である。第１及び第２プレート７７，７９とフィルム７８は接着剤で接着されている。受圧板部７９ａ及びフィルム膜７８ａは、加工前の積層フィルム板７３を以下のように加工して形成される。

まず加工前の積層フィルム板７３の一面（表面）にフォトレジストを塗布し、凹部７９ｂ及び貫通孔７３ａとなる領域に露光及び現像を施し、凹部７９ｂ及び貫通孔７３ａとなる領域以外の領域にフォトレジスト膜からなるマスクを施す。同様に積層フィルム板７３の他の面（裏面）にフォトレジストを塗布し、大気圧室８１となる領域に露光及び現像を施し、大気圧室８１となる領域以外の領域にフォトレジスト膜からなるマスクを施す。次に、両面にマスクが施された積層フィルム板７３をエッチング液に所定時間浸漬して、第２プレート７９の凹部７９ｂとなる領域（エッチング領域）が、受圧板部７９ａと略同じ板厚になるまでエッチングする。この第１エッチング工程により、第１プレート７７の大気圧室８１となる領域（エッチング領域）も同じ深さだけエッチングされる。

次に、第２プレート７９に形成された所定深さの凹部の底面上に、フォトレジストを塗布するとともに、フォトレジスト膜をフィルム膜７８ａとなる形状領域に露光及び現像して、フィルム膜７８ａとなる領域以外の領域にマスクを施す。他の面については第１エッチング工程で使用したマスクをそのまま使用する。次に、両面にマスクが施された積層フィルム板７３をエッチング液に所定時間浸漬して、フィルム膜７８ａとなる領域にフィルム７８が露出するまでエッチングする。この第２エッチング工程により、第１プレート７７の大気圧室８１となる領域（エッチング領域）も同じ深さだけエッチングされ、フィルム７８が露出する。なお、樹脂材料からなるフィルム７８は、第１及び第２プレート７７，７９のエッチング液によってはエッチングされないので、両面にフィルム７８が露出するまでエッチング時間は十分とるのがよい。

こうして第２エッチング工程により略Ｕ字型のフィルム膜７８ａの領域がさらにエッチングされることで、第２エッチング工程前の板厚を有する受圧板部７９ａが形成される。また、貫通孔７３ａとなる領域にはフィルム７８だけが残る。その後、マスクとして用いられたフォトレジスト膜を除去して洗浄する。

次に、積層フィルム板７３の一面に、圧空を噴射する噴射口を有する治具を押し当て略密閉状態にキャップした状態で、圧空を噴射して（吹き付けて）フィルム膜７８ａを塑性変形させて撓みを持たせる。この圧空の噴射は、積層フィルム板７３をフィルム７８の樹脂材料のガラス転移点以上の温度に加熱した状態で行うことにより、塑性変形後の撓み形状を保持することができる。フィルム膜７８ａに撓みを持たせることで、受圧板部７９ａを必要な変位量だけ変位させることが可能となる。その後、貫通孔７３ａとなる領域に残るフィルム７８を除去し、貫通孔７３ａを形成する。もちろん、貫通孔７３ａとなる部分に残っていたフィルム７８の除去は、圧空の洩れなどの影響がなければ、圧空工程の前に行ってもよい。

また、フィルム膜７８ａに撓みを持たせる加工方法は、圧空を吹き付ける方法に限定されない。例えば、フィルム膜７８ａが露出した略Ｕ字型の窓の部分に型押しの治具を押し付けて機械的にフィルム膜７８ａを塑性変形させてもよい。また、圧空以外に水などの液体を噴射してもよいし、さらには加工用の粒子を噴射するサンドブラスト法を採用することもできる。さらに、スパッタリングで分子を衝突してそのエネルギーで撓ませてもよい。フィルム膜７８ａを撓ませるときには加工手段（圧空、粒子、治具等）の力が受圧板部を避けてフィルムだけに加わることが好ましいが、受圧板部を含む窓（凹部７９ｂ）全体に加工手段の力が加わってもよい。

ここで、積層フィルム板７３の他の製造方法として、先に撓ませておいたフィルムをＳＵＳで挟む製造手順も可能であるが、この場合、フィルムの撓み部分をＳＵＳの貫通孔に位置合わせする位置決めが難しい。これに対し、本実施形態では、フィルムを中央層に挟む３層構造の積層フィルム板を使用して、フィルム７８を露出させた後に、その露出したフィルム７８を撓ませる製造手順をとるので、フィルム７８の露出部分を確実に撓ませることができる。

なお、本実施形態では、軸部８９が挿通される貫通孔７４ａと、シール部材８５及び弁体８６が収容される貫通孔７５ａとを、流路板７４とバルブ保持板７５という２枚別々の板材に形成したが、1枚の板を両面からハーフエッチングすることで貫通孔７４ａ，７５ａが両面の各面にそれぞれ形成された１枚の薄板で構成してもよい。

流路板７４は、金属材料又は無機材料からなる。本実施形態では、流路板７４は例えばＳＵＳからなり、２つの貫通孔７４ａ，７４ｂはＳＵＳプレートをエッチングすることで形成されている。貫通孔７４ａは、弁体８６の軸部８９が受圧板部７９ａの基部寄りの位置に当接できる位置に形成される。また、貫通孔７４ｂは、積層フィルム板７３と流路板７４が接合された状態において、貫通孔７３ａと凹部７８ｂの両方を連通させることができる長孔に形成されている。

バルブ保持板７５は、金属材料又は無機材料からなる。本実施形態では、バルブ保持板７５は例えばＳＵＳからなり、貫通孔７５ａは、略十字状の開口形状で、貫通孔７４ａと相対する位置に形成されている。なお、流路板７４とバルブ保持板７５のうち少なくとも一方が、Ｓｉ（シリコン）又はガラスからなる構成であってもよい。

バルブ固定板７６は、板バネ部７６ｂを所定の弾性係数に形成できるように金属材料からなり、本実施形態では例えばＳＵＳからなる。貫通孔７６ａは、貫通孔７５ａと相対する位置に形成されている。バルブ固定板７６には、貫通孔７６ａの周囲から互いに対向するように内方へ延出する一対の板バネ部７６ｂが突設されている。

シール部材８５は、貫通孔７４ａの直径より内径が大きく及び貫通孔７５ａの内径よりも外径が若干大きいサイズのものが使用されている。
弁体８６は、弁板部８７、頭部８８及び軸部８９を有する。弁板部８７は、弁座として機能するシール部材８５に当たって弁部として機能する部分である。また、軸部８９は弁体８６が板バネ部７６ｂに付勢された組み付け状態において、貫通孔７４ａに挿通されて受圧板部７９ａの上面に当接可能な長さを有している。

積層フィルム板７３、流路板７４、バルブ保持板７５及びバルブ固定板７６の４枚の各薄板の厚さは、４枚を積層した厚さが約１ｍｍとなるようになっている。積層フィルム板７３が例えば０．１ｍｍ〜０．６ｍｍの積層薄板、流路板７４が例えば０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍの薄板、バルブ保持板７５が例えば０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍの薄板、バルブ固定板７６が例えば０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍの薄板である。これらの厚み範囲の中から、弁体８６及びシール部材８５の各サイズ、流路の厚み方向の必要長さなどの各条件に応じて、適宜な板厚の組合せを採用する。

図７は、弁体及びシール部材を示し、（ａ）は頭部側から見た斜視図、（ｂ）は軸部側から見た斜視図、（ｃ）は側面図である。弁体８６は、前述のように、弁板部８７、頭部８８及び軸部８９を有する。頭部８８は上面中央を横断するように延びる１本の溝８８ａを有する。溝８８ａは、弁体８６を積層体５１に組付けるときに精密ドライバー等の工具の先端を差し込む凹部となる。弁板部８７は、円板の一部を両側面から線対称に切り欠いた一対の切欠凹部８７ａと、各切欠凹部８７ａが存在することでその隣接部分が外接円と径が等しくなるように外側へ突出した一対の突起８７ｂとを有している。弁板部８７は、平面視で線対称の形状（図９参照）であり、同図（ｃ）に示すようにその軸線は頭部８８の軸線と一致している。同図（ｂ）に示すように、弁板部８７の軸部８９側の面は、弁座として機能するシール部材８５と当接する面となっており、この面がシール部材８５に密接したときに弁体８６は閉弁状態に配置される。

また、軸部８９は弁板部８７の軸線（つまりシール部材８５の軸心であって図７（ｃ）における一点鎖線）に対して所定量偏心（オフセット）している。一方、突起８７ｂは、同図（ｃ）における側面視において、弁体８６の軸線（つまりシール部材８５の軸心）に対して同図左右方向において軸部８９と反対側にオフセットしている。突起８７ｂは板バネ部７６ｂが弁板部８７と係合するときの係合箇所であり、弁体８６の傾動時の支点となる板バネ部７６ｂが、弁体８６の軸線に対して軸部８９とは反対方向にオフセットすることになる。弁板部８７の軸線（つまり弁体８６の軸線（軸心））は、受圧板部７９ａの基部と先端部とを結ぶ方向（同図における左右方向）において、シール部材８５の中心（環状の中心）と一致している。

図８（ａ）は、バルブ固定板７６の貫通孔の部分を示す平面図、図８（ｂ）はバルブ保持板７５の貫通孔の部分を示す平面図である。同図（ａ）に示すように、一対の板バネ部７６ｂは、貫通孔７６ａの中心（つまりシール部材８５の中心）よりも同図の上下方向において上側へ所定量だけオフセットした周上の対向する二位置から、同図において左右方向内側へ向かって突出している。弁体８６は、板バネ部７６ｂに切欠凹部８７ａが相対した図８（ａ）に二点鎖線で示す回転角姿勢では、板バネ部７６ｂに係合することなく貫通孔７６ａに挿入可能となっている。また、図８（ｂ）に示すように、略十字形状の貫通孔７５ａは、周方向に９０度毎の位置で外方へ凹んだ４つの凹部７５ｃと、凹部７５ｃよりも小さな内径で４つの凹部７５ｃ間を連接する４つの内壁面７５ｂとを有している。弁板部８７の外周径は内壁面７５ｂの内径よりも若干小さくなっているので、弁板部８７は貫通孔７５ａに挿着可能となっている。また、シール部材８５の外径は、内壁面７５ｂの内径よりも若干大きくなっているので、シール部材８５は、貫通孔７５ａの内壁面７５ｂに圧挿されてその軸心が貫通孔７４ａの軸心と一致する状態に位置決めされるようになっている。

図９は、積層体に弁体を組付けるときの説明図である。図９（ａ）に示すように、弁体８６を切欠凹部８７ａが板バネ部７６ｂに相対する回転角姿勢で貫通孔７６ａに挿着し、既に貫通孔７５ａに圧挿されているシール部材８５を押圧しながら、弁板部８７の上面が板バネ部７６ｂの下面より下方に位置するまで押し込む。次に、精密ドライバー（マイナスドライバー）等の工具の先端を溝８８ａに差し込んで、工具を半回転だけ操作して図９（ｂ）に示すように、弁板部８７の突起８７ｂの上面が板バネ部７６ｂの下面に係合する状態とする。この状態では、弁体８６が板バネ部７６ｂに係合して板バネ部７６ｂの弾性力により下方（図９における紙面垂直方向奥側）に付勢された状態となる。同図（ｂ）においては、同図の上下方向において、弁体８６が板バネ部７６ｂにより係合支持されている位置は、弁体８６の中心（軸線）よりも上側に所定量だけオフセットしている。また、この状態において、軸部８９は弁体８６の中心（軸線）よりも同図における下側にオフセットしている。

図１０は、バルブユニット５０の製造方法を示す。同図（ａ）に示すように、積層フィルム板７３、流路板７４及びバルブ保持板７５の３枚を、接着剤等を用いて接合した後、貫通孔７５ａにシール部材８５を挿着する。このとき、シール部材８５は同図（ｂ）に示すように、貫通孔７５ａの内壁面７５ｂに圧入されて位置決めされる。

次に、バルブ固定板７６をバルブ保持板７５の上面に接着剤等を用いて接合（積層）して積層体５１を完成させ、その後、弁体８６を積層体５１の貫通孔７６ａに挿入する。図９（ａ），（ｂ）に示すように、溝８８ａに先端を差し込んだ工具で弁体８６を押し付けながら、弁板部８７の上面が板バネ部７６ｂの下面より奥側に位置する状態で、工具を操作して弁体８６を半回転させ、弁体８６を図１０（ｄ）の状態に組み付ける。なお、積層体５１を先に製造しておき、積層体５１の貫通孔７６ａ，７５ａにシール部材８５及び弁体８６を組み付ける手順をとることもできる。また、図６及び図１０では、バルブユニット１個分の構成を示しているが、実際には効率よく量産できるように、大判の薄板を積層したマザー積層体を製造し、これを切断して多数個の積層体５１をとる多数個取りで製造する。

このようにバルブユニット５０は約１ｍｍ厚と超薄型（超小型）であるので、記録ヘッド１６に内蔵することができた。この結果、バルブユニット５０はフィルタ３４よりも下流側に位置している。このため、インクはフィルタ３４を通るときは大気圧で、フィルタ３４を通過して流路３３ａを下流に流れてからバルブユニット５０で減圧される。つまり、バルブユニット５０より上流側の流路内のインクはその液圧が減圧前の大気圧であり、フィルタ３４より上流側の流路内のインクも当然大気圧となる。このため、カートリッジ２０の内外で圧力差がほとんどなくなり、カートリッジ２０やヘッドユニット４０の構成部材である樹脂材を、窒素や酸素等のガスが透過しにくいので、インク中に気泡が発生しにくくなる。また、フィルタ３４の上流側の流路内のインク圧が大気圧と高くなってインク中の微細な気泡が成長する速度が遅くなるので、インク中に仮に小さな気泡が発生したとしてもその小さな気泡は成長しにくくなる。この結果、フィルタ３４に動圧を高くするほど大きなサイズの気泡が付着することがほとんど回避されて、その下流側で安定な液圧（負圧）が得られにくくなることを回避できる。よって、インク室６８内の液圧が安定することになるため、適切な量のインク滴が安定に吐出されることになる。

図５に示すように、液圧室８０と大気圧室８１に差圧が生じていないときは、受圧板部７９ａが同図に実線で示した位置に配置されており、弁板部８７はシール部材８５に密接して閉弁している。例えば、インク滴が吐出されてインク室６８及びリザーバ６５内のインク量が減ると、その減った分量に応じて液圧室８０の液圧が低下し、液圧室８０と大気圧室８１の差圧が生じる。その差圧に応じた力が受圧板部７９ａを上方へ変位させる方向に働く。そして、受圧板部７９ａを上方へ変位させようとする力が、弁体８６を閉弁方向に押し付ける付勢力に弁体８６の重力分の力を加えた下向きの力に打ち勝つと、受圧板部７９ａが基部を支点に先端側を上方へ変位させるように傾動し、この傾動に伴い受圧板部７９ａの基部寄りの位置で当接している軸部８９を持ち上げ、軸部８９が押し上げられることで弁体８６が傾動して開弁する。

すると、開弁してできた弁部９４ｂとシール部材９６との隙間から流路３３ａ側のインクが流入する。インクが流入するに連れてリザーバ６５及びインク室６８の液圧が上昇して、液圧室８０と大気圧室８１の差圧が小さくなる。この差圧が小さくなって受圧板部７９ａを介して軸部８９を持ち上げようとする力が、弁体８６の付勢力と弁体８６の重力分を加えた下向きの力より弱くなるところまで、インクが流入すると、受圧板部７９ａが元の位置に復帰することにより、弁体８６が閉じる。以降、このようにバルブユニット５０による開閉弁が繰り返されることにより、リザーバ６５及びインク室６８の液圧が所定の負圧に安定に維持される。この結果、適切な量のインク滴が吐出される。

以上、詳述したように本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）積層体５１に弁体８６を組み込むことで、減圧弁として機能する厚さ１ｍｍ程度の超薄型のバルブユニット５０を提供できる。このため、例えば小型で持ち運びできる携帯型プリンタを開発する場合に、そのようなプリンタの小型化に貢献できる。

（２）超小型のバルブユニット５０であることから、バルブユニット５０をこれまでサイズが大きいことが原因で配置できなかった記録ヘッド１６に内蔵することができる。このため、インク供給方式の異なる記録装置間で共通の弁装置を採用できる。例えばインク供給方式の異なる記録装置間でインク供給方式に適した弁装置を個別に製造・開発する必要がなくなる。

（３）積層フィルム板７３を用いて、両面のプレートを部分的に除去してフィルム７８を一部露出させた後、その露出したフィルム部分に撓み加工を施す製法を採用したので、受圧板部７９ａ及びフィルム膜７８ａを、予め撓ませたフィルムにプレートを貼り合わせる製法を採用した場合に生じる難しい位置合わせも伴わず、比較的簡単に製造できる。

（４）貫通孔７６ａにはシール部材８５と弁体８６を挿着できるので、積層体５１を予め完成させておいてから、積層体５１にシール部材８５と弁体８６の部品を組み込むことができる。積層体５１の製造途中でシール部材８５や弁体８６などの部品を組み付ける製造手順であると、部品を組み付けた積層体に例えば最上層の薄板を接着する工程が必要となる。このため、例えば部品が接着剤で汚れたり、弁体を板バネ部で付勢する状態で接着しようとするために、最上層の薄板が部品から板バネ部が受ける反力で接着を剥がす方向の力を受けて剥がれ易くなったりする。これに対して、積層体５１を完成させてから、部品を組み付けられるので、バルブユニット５０を効率よく製造できる。

（５）弁体８６を支持する板バネ部７６ｂの係合箇所（支点）を弁体８６の軸心（シール部材８５の軸心）からオフセットさせるとともに、軸部８９を弁体８６の軸心（シール部材８５の軸心）から、板バネ部７６ｂの係合箇所のオフセット方向とは逆方向へオフセットさせた。このため、弁体８６の軸心を挟んで弁体８６の傾動の支点とは反対側の位置で弁体８６は軸部８９を介して受圧板部７９ａからの力を受けるので、板バネ部７６ｂの係合箇所を支点とする弁体８６の開閉動作を円滑に行わせることができる。また、軸部８９の受圧板部７９ａの上面における当接位置が、受圧板部７９ａの基部寄りの位置なので、受圧板部７９ａが変位したときの力を倍力した作用力を弁体８６に伝達できる。このため、板バネ部７６ｂの付勢力に抗して弁体８６を開弁させるのに必要な力を確保できる。

（６）弁体８６に受圧板部７９ａの変位に基づく力を、弁部として機能する弁板部８７に伝達する伝達手段（介在部）である軸部８９を弁体８６と一体に形成したので、バルブユニット５０の部品点数を少なく済ませることができる。

（７）弁体８６を、一対の板バネ部７６ｂが開口の内方に突出した開口形状を有する貫通孔７６ａに挿通できる断面形状に形成し、弁体８６を貫通孔７６ａに挿通した後、その弁体８６を軸心を中心に半回転させると、一対の板バネ部７６ｂに突起８７ｂの上面部が係合して抜け止め状態に組み付けられる構成とした。このため、積層体５１と別部品の小さな弁体８６を閉弁方向に付勢された状態となるように、積層体５１の貫通孔７６ａ内に簡単に組み付けることができる。また、弁体８６の頭部８８に溝８８ａを形成したので、精密ドライバー等の工具を用いて弁体８６の組み付け操作を行うことができる。

（８）積層フィルム板７３のうち受圧板部７９ａが形成される第２プレート７９を金属材料としたので、受圧板部７９ａを差圧に応じた力によって弾性変位させられるうえ、その力がなくなると元の位置に速やかに復帰できる。このため、液圧室８０のインク圧変化に対して開閉弁動作の応答性が良くなり、精度の高い圧力調整を実現可能なバルブユニット５０を提供できる。また、バルブ固定板７６を金属材料としたので、弁体８６を必要な付勢力で閉弁方向に付勢でき、開弁時に受圧板部７９ａからの力がなくなると、弁体８６を速やかに閉弁できる。このことも、弁体８６の応答性を良くし、精度の高い圧力調整の実現に寄与する。

（９）バルブユニット５０は積層体５１の両面のうち一面に開口する入力ポート５２と、他面に開口する出力ポート７２を有し、液圧室８０の下流側の流路（長孔７４ｂ）は液圧室８０の上流側の流路（貫通孔７４ａ）と同一層（流路板７４）を一旦経由する迂回をして出力ポート７２に連通している。このため、受圧板部７９ａを支持しているフィルム膜７８ａの周囲をしっかり支持できるうえ、バルブユニット５０を対象となる部品（ヘッドチップ３２）にその入力ポートに出力ポート７２を一致させた状態に積層して組み付けることができる。

（１０）多数個取りの大判の薄板を積層してマザー積層体を製造し、このマザー積層体を多数個に切断してバルブユニット５０の各積層体５１を製造する製造方法をとれるので、バルブユニット５０の量産にも適している。

（１１）超小型のバルブユニット５０であることから、記録ヘッド１６に内蔵することができる。このため、フィルタ３４よりも下流側に減圧弁であるバルブユニット５０を配置できる。よって、フィルタ３４に比較的大きな気泡が付着して動圧が高くなってインク室６８の負圧が不安定になることを回避し、インク室６８の液圧を安定に保つことができる。この結果、安定な吐出量でインク滴を吐出でき、精度の高い印刷品質を保証できる。

（１２）バルブユニット５０を記録ヘッド１６に内蔵する構成なので、カートリッジ１９，２０から差圧弁を廃止できる。このため、インク充填量を変えずにカートリッジの小型化を図ったり、同じカートリッジサイズでインク充填量を増やしたりすることができる。また、カートリッジ１９，２０に差圧弁等の弁装置を組み込む必要がなくなるので、消耗品であるカートリッジ１９，２０の製造コストを低く抑えることが可能となる。

（１３）液圧室８０と大気圧室８１との差圧によって弁体８６を開閉動作させて、弁体８６より下流側の流路内の液圧（インク圧）を調整する構成であり、ほぼ安定な大気圧を基準としてインク圧調整がなされる構成なので、バルブユニット５０の下流側のインク圧を安定に調整することができる。

（１４）バルブ固定板７６の板バネ部７６ｂに係合させて弁体８６を閉弁方向へ付勢しているので、弁体を付勢するのにコイルバネ等の大型の部品は不要になる。この結果、バルブユニット５０を薄型に構成できる。

（１５）積層体５１を構成する板材が、シリコン薄板、ガラス薄板、金属薄板、金属層を有する積層薄板のうちからそれぞれ選択された薄板からなるので、フィルム膜７８ａの部分のみ樹脂であるものの、それ以外の部分は、ガス透過性の極めて低い無機材料又は金属材料で流路が覆われるので、ガスが透過しにくいバルブユニット５０を提供できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図１１〜図１４に従って説明する。
図１１は、バルブユニットの分解斜視図、図１２は製造方法の説明図、図１３は、組み付け過程を説明する平面図、図１４はバルブユニットの断面図である。

図１４に示すように、本実施形態のバルブユニット９０は、液圧室８０と大気圧室８１の差圧に基づく受圧板部７９ａの変位によってロッド９５を変位させて弁部９４ｂを開閉させる構造となっている。バルブユニット９０は、その本体が前記第１実施形態と同様に積層体９１から構成されており、約１ｍｍ厚の薄型バルブとなっている。

図１１に示すように、バルブユニット９０は、積層体９１を構成している積層フィルム板７３、流路板９２、ロッド保持板９３及びバルブ形成板９４と、ロッド９５及びシール部材９６（Ｏリング）から構成されている。積層フィルム板７３は、前記第１実施形態のものと同様のものであり、受圧板部７９ａ及びフィルム膜７８ａを有する。また、積層フィルム板７３は、流路７１の一部となる貫通孔７３ａも有している。

流路板９２は、ロッド９５が挿通されるとともに流路７１の一部となる貫通孔９２ａ及び長孔９２ｂが形成されている。長孔９２ｂは、流路板９２と積層フィルム板７３が接合された状態において、凹部７９ｂと貫通孔７３ａを連通する流路となる。また、流路板９２には、貫通孔９２ａの内方に突出する突起９２ｃが形成されている。この突起９２ｃは、ロッド９５を偏心させて保持する機能を有する。

ロッド保持板９３は、略十字型の貫通孔９３ａと長孔９３ｂを有している。貫通孔９３ａは、周方向に９０度毎に位置して略十字形状に突出する孔の部分を形成する４つの凹部９３ｄと、４つの凹部９３ｄ間を連接して凹部９３ｄよりも内径の小さな４つの内壁面９３ｃを有している。また、長孔９３ｂは、長孔９２ｂと相対する位置に形成されており、ロッド保持板９３、流路板９２及び積層フィルム板７３が接合された状態において、長孔９２ｂとともに凹部７９ｂと貫通孔７３ａを連通する流路となる。

バルブ形成板９４には略Ｃ字状の円弧状孔９４ａが形成されており、円弧状孔９４ａの存在によって、バルブ形成板９４には舌片状の弁部９４ｂが形成されている。弁部９４ｂ、貫通孔９３ａ及び貫通孔９２ａは、受圧板部７９ａの基部側寄りの位置に相対して位置している。ロッド９５は、貫通孔９２ａ，９３ａに挿通されて受圧板部７９ａの基部寄りの位置に下端を当接させるように組み付けられる。シール部材９６は、貫通孔９３ａの内壁面９３ｃに圧挿されて流路板９２の上面に貫通孔９２ａを囲むように配置される。

図１２（ａ）に示すように、積層フィルム板７３、流路板９２及びロッド保持板９３の３枚を、接着剤等を用いて接合（積層）する。この状態では、積層フィルム板７３の凹部７９ｂと貫通孔７３ａが、その上二層の長孔９２ｂ，９３ｂによって連通されている。次に、同図（ａ）に示す３枚からなる積層体の上面に開口する貫通孔９３ａに、ロッド９５及びシール部材９６を順次挿着する（図１２（ｂ））。

このとき、図１３（ａ）に示すように、ロッド９５は、突起９２ｃにより貫通孔９２ａの中心（つまりシール部材９６の中心）よりも弁部９４ｂの先端側にオフセットして配置される。また、シール部材９６は、貫通孔９３ａの４箇所の内壁面９３ｃに圧入されて位置決めされる。このとき、シール部材９６は、３枚からなる積層体の上面、すなわち貫通孔９３ａの開口から僅かに突出した状態となる。

次に図１２（ｂ）に示す３枚からなる積層体の上面に、同図（ｃ）に示すように、バルブ形成板９４を接着剤等を用いて接合すると、バルブユニット９０が完成する。このとき、弁部９４ｂは、シール部材９６に当接して若干押し上げられた状態となり、その復元力により弁部９４ｂはシール部材９６に所定の付勢力で押し付けられている。このため、弁部９４ｂがシール部材９６に圧接して、バルブユニット９０が閉弁状態に維持される。

図１４に示すように、液圧室８０と大気圧室８１に差圧が生じていないときは、受圧板部７９ａが同図に実線で示した位置に配置されており、弁部９４ｂはシール部材９６に密接して閉弁している。例えば、インク滴が吐出されてインク室６８及びリザーバ６５内のインク量が減ると、その減った分に応じて液圧室８０の液圧が低下する。そして、液圧室８０と大気圧室８１との差圧が生じて、その差圧に応じた力が受圧板部７９ａを上方へ変位させよるように働く。そして、受圧板部７９ａを上方へ変位させようとする力が、弁部９４ｂの閉弁方向の付勢力にロッド９５の重力を加えた下向きの力に打ち勝つと、受圧板部７９ａが図１４における二点鎖線で示すように基部を支点に先端側を上方へ変位するように傾動する。この傾動に伴い受圧板部７９ａの基部寄りの位置で当接しているロッド９５を持ち上げ、ロッド９５が持ち上がることで弁部９４ｂが同図における二点鎖線で示すように押し上げられて開弁する。

すると、開弁してできた弁部９４ｂとシール部材９６との隙間から流路３３ａからインクが流入する。インクが流入するに連れてリザーバ６５及びインク室６８の液圧が上昇して、液圧室８０と大気圧室８１の差圧が小さくなる。この差圧が小さくなって受圧板部７９ａを介してロッド９５を持ち上げようとする力が、弁部９４ｂの付勢力とロッド９５の重力分を加えた下向きの力より弱くなるところまで、インクが流入すると、受圧板部７９ａが元の位置に復帰してロッド９５が下降することにより、弁部９４ｂが閉じる。以降、このようにバルブユニット９０による開閉弁が繰り返されることにより、リザーバ６５及びインク室６８の液圧が所定の負圧に安定に維持される。この結果、適切な量のインク滴が吐出される。

なお、受圧板部７９ａの先端寄りの位置でロッド９５を当接させる構成としてもよい。この場合、ロッド９５の移動ストロークを稼ぐことができる。例えばバルブユニット９０のさらなる小型化を図る場合には、受圧板部７９ａの長さを確保しにくくなるが、受圧板部７９ａの先端寄りの位置でロッド９５を当接させることにより、受圧板部７９ａの長さが相対的に短くなっても、ロッド９５に所望のストロークを稼ぎやすくなる。

この第２実施形態によれば、前記第１実施形態の効果が前記（４）〜（７）の効果を除き同様に得られる他、以下に示す効果が得られる。
（１６）積層体９１の最上層のバルブ形成板９４に弁部９４ｂが形成されているので、第１実施形態で必要であった部品としての弁体８６が不要になる。また、弁体が不要になることから、その組み付けが不要になるので、頭部８８（溝８８ａ）や切欠凹部８７ａを有するなど比較的複雑な形状の部品が不要になるので、バルブユニット９０の製造及び構造が簡単となる。また、受圧板部７９ａの変位を弁部９４ｂに伝達する伝達手段（介在部）としてのロッド９５は部品として必要であるが、力を伝達可能なロッド形状でよいので、部品形状が単純で、この点からもバルブユニット９０の製造及び構造が簡単となる。

（１７）ロッド９５を突起９２ｃにより貫通孔９２ａの軸心（つまりシール部材９６の中心）よりも弁部９４ｂの支点と反対側の開閉先端寄りにオフセットさせたので、ロッド９５で弁部９４ｂの先端寄り位置を押し上げて弁部９４ｂを効率よく開弁させることができる。また、ロッド９５の位置決めが挿通される貫通孔の位置による位置決めではなく、貫通孔９２ａの内方に突出する突起９２ｃによる位置決めなので、貫通孔９２ａをロッド９５の径よりも十分大きな径に形成でき、ロッド９５の周囲に必要な広さの流路を確保できる。

尚、発明の実施の形態は、上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように変更してもよい。
（変形例１）前記各実施形態では、バルブユニットを、記録ヘッドに内蔵された減圧弁として用いたが、カートリッジに内蔵される差圧弁として使用してもよい。例えば、大気圧室８１を、大気連通孔８１ａを通じて大気に連通される構成に替え、流路３３ａと連通させて弁部（弁体８６又は弁部９４ｂ）を挟んで上流側の液圧と等しくなる圧力室として構成し、弁部を挟んで上流側の圧力室の液圧と下流側の液圧室８０の液圧との差圧により、弁部を開閉動作させるように構成する。このように構成すれば、バルブユニット５０，９０を差圧弁として使用することができる。また、弁装置（バルブユニット）の取り付け位置は、記録ヘッドやカートリッジに限定されず、記録ヘッドより上流でカートリッジより下流の位置でもよい。例えばインクカートリッジとキャリッジの間の流路上に設けてもよい。また、サブタンク方式のキャリッジの内部に弁装置を設けたり、カートリッジが記録装置本体に装填されるいわゆるオフキャリッジタイプにおいて、カートリッジホルダの内部に弁装置を設けたりすることもできる。

（変形例２）前記各実施形態では、受圧板部７９ａを設けたが、フィルム膜７８ａがある程度の強度を有する材質からなるものであれば、フィルム膜に直接軸部８９又はロッド９５を当接させてもよい。

（変形例３）前記第１実施形態では、伝達手段（介在部）を、弁体８６の軸部８９としたが、軸部８９に替え、受圧板部７９ａから突出した突起とすることもできる。また、前記第２実施形態では、伝達手段（介在部）を、弁部と受圧板部に両端が接触するロッド９５としたが、ロッド９５に替え、受圧板部７９ａから突出した突起、又は弁部から突出した突起とすることもできる。

（変形例４）前記各実施形態では、撓みを持たせたフィルム膜７８ａを用いたが、これに替えて、差圧に基づく圧力が加わると伸びて変位できるゴム弾性を有するゴム膜とすることもできる。この場合、樹脂性のフォルム膜のように撓ませる加工を不要にできる。

（変形例５）前記第１実施形態では、バルブ固定板７６（付勢支持薄板）の材質をＳＵＳとしたが、ＳＵＳ等の金属層を少なくとも１層含む積層板としてもよい。また、第２実施形態では、バルブ形成板９４（弁形成薄板）の材質をＳＵＳとしたが、ＳＵＳや銅等の金属層を少なくとも１層含む積層板としてもよい。さらに、駆動支持薄板は、ＳＵＳからなる２枚の金属層でフィルムを挟む積層フィルム板７３としたが、例えば金属層を箔状として受圧板部を必要な変位量だけ変位させられるのであれば、金属層のみからなる積層板としてもよい。このように構成しても、弁部を付勢するための付勢力を得るのに必要な弾性を得たり、受圧板部を変位させるために必要な弾性を得たりすることができる。

（変形例６）前記各実施形態では、受圧板部７９ａは片持ち支持されていたが、両持ち支持されるなど複数箇所で支持されていても構わない。この場合、受圧板の変位を助けるように撓みやすい形状（細長くて厚みの薄い形状）の支持腕で支持させることが好ましい。

（変形例７）前記各実施形態では、駆動部として、液圧室８０と大気圧室８１との差圧によって弁体又は弁部を開弁方向に変位させるための力を発生させる差圧駆動部を採用した。これに対し、電気的に駆動される駆動部を採用することもできる。例えば、圧電素子を駆動部として採用し、駆動支持薄板に実装させた圧電素子が、駆動電圧を印加されたことによる電歪作用によって、駆動支持薄板の実装領域又はその近傍を含む一部の領域を部分的に変位させて力を発生させる構成でもよい。さらに駆動部として、２枚の電極間に電荷を印加（帯電）して電極間に働く静電気力による吸引力によって駆動支持薄板の一部の領域を部分的に変位させて力を発生させる静電素子を採用することもできる。これらの場合、弁体又は弁部は、閉弁方向に付勢されて、前記電気的に駆動される駆動部が発生する力を、伝達手段（介在部）を介して弁体又は弁部へ付勢力に抗して開弁方向へ変位させる力として伝達するように構成する。そして、電気的に駆動される駆動部を、液体噴射手段からの液体噴射に同期して噴射される液量に応じて開弁されるように制御する。このように液体が噴射されたタイミングでその噴射量に応じた開度又は開弁時間で弁部を開閉制御することにより、弁装置の下流側へ液体を圧力調整しながら供給することができる。

（変形例８）前記実施形態では、バルブユニット一つに１つの弁機構が設けられていたが、バルブユニットに複数の弁機構が設けられた構成でもよい。例えばマザー積層体を切断するときに複数の弁機構を含む領域で切り分けて、複数の弁機構を備えたバルブユニットを製造する。

（変形例９）前記実施形態では、液体噴射装置としてのインクジェット式のプリンタに具体化したが、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。そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置に、本発明の弁装置を適用してもよい。さらに、液体噴射装置にも限定されず、弁装置が必要な他の装置や機器等において、これまでの弁装置に置き替えたり、これまで配置できなかった狭い場所に配置位置を変更したりして、本発明の弁装置を用いることができる。

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）請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の弁装置において、前記隔膜は撓ませて設けられていることを特徴とする弁装置。

（２）請求項７乃至１０、前記技術的思想（１）のいずれか一項に記載の弁装置において、前記駆動支持薄板は、前記隔膜の材料からなる膜層を含む積層板であり、前記隔膜は前記膜層の両面を露出させた部分により形成されていることを特徴とする弁装置。これによれば、駆動支持薄板は隔膜の材料からなる膜層を含む積層板であるので、駆動支持薄板の他の層を除去して膜層を露出させることで、隔膜を形成することが可能となる。

（３）請求項７乃至１０、前記技術的思想（２）のいずれか一項に記載の弁装置において、前記隔膜は樹脂製のフィルム膜であり、前記フィルム膜は撓んだ状態に設けられていることを特徴とする弁装置。これによれば、隔膜は樹脂製のフィルム膜であり、撓んだ状態に設けられているので、差圧によって受圧板部を必要な変位量だけ変位させることが可能となる。また、樹脂であるので、ゴムに比べ、一般に耐久性が高くしかも強度のある材質が多いので薄く積層することができる。

（４）請求項１乃至４のいずれか一項に記載の弁装置において、前記駆動部は電気的に駆動されることを特徴とする。
（５）前記技術的思想（４）において、前記駆動部は圧電素子であることを特徴とする。

（６）技術的思想（４）又は（５）において、前記弁装置は、その下流側が液体を噴射する液体噴射手段に連通されて用いられ、前記駆動部は、前記液体噴射手段からの液体噴射に同期して噴射される液量に応じて開弁されるように制御されることを特徴とする。これによれば、液体噴射手段に供給される液体が弁装置により圧力調整される。

（７）請求項５乃至１０のいずれか一項において、前記弁装置の本体をなす前記積層体の両面のうち一面に入力ポートを有すると共に他面に出力ポートを有するか、一面に入力ポート及び出力ポートを有し、前記流体圧室の下流側の流路は前記流体圧室の上流側の流路と同一層を経由している。これによれば、受圧部（又は隔膜）の周囲をしっかり支持できるうえ、弁装置の積層体を、組み付け対象の部品上に、連通すべき各ポートを一致させた状態に積層させるだけの簡単な組付け構造を採用できる。

（８）請求項１乃至１２のいずれか一項において、前記弁装置の本体をなす前記積層体の厚さが２ｍｍ以下の弁素子（５０，９０）であることを特徴とする。これによれば、弁装置は本体の厚さが２ｍｍ以下の薄型な弁素子であるので、これまで内蔵できなかった部品（例えば記録ヘッド）にも内蔵できる。

第１実施形態におけるプリンタの概略斜視図。 カートリッジが装填されたキャリッジの模式断面図。 ヘッドユニットの側断面図。 ヘッドチップを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図。 ヘッドチップの部分模式断面図。 バルブユニットの分解斜視図。 弁体及びシール部材を示し、（ａ）は頭部側から見た斜視図、（ｂ）軸部側から見た斜視図、（ｃ）は側面図。 （ａ）バルブ固定板の貫通孔を示す平面図、（ｂ）バルブ保持板の貫通孔を示す平面図。 （ａ），（ｂ）弁体の組み付け方法を説明する部分平面図。 バルブユニットの製造方法を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分平面図、（ｃ），（ｄ）は部分斜視図。 第２実施形態におけるバルブユニットの分解斜視図。 （ａ）〜（ｃ）バルブユニットの製造方法を示す斜視図。 （ａ），（ｂ）ロッド及びシール部材の組み付け方法を示す平面図。 バルブユニットの模式断面図。

符号の説明

１０…液体噴射装置としての記録装置、１３…キャリッジ、１５…キャリッジモータ、１６…液体噴射手段（液体噴射ヘッド）としての記録ヘッド、１６ｂ…噴射口としてのノズル、１９，２０…液体収容体（液体カートリッジ）としてのインクカートリッジ、２１…紙送りモータ、３０…供給針、３１…ケースヘッド、３２…ヘッドチップ、３４…フィルタ、３５…圧電振動子、５０…弁装置としてのバルブユニット、５１…弁装置本体をなす積層体、５２…入力ポート、６１…ノズルプレート、６２…流路形成プレート、６３…供給プレート、７１…流路、７２…出力ポート、７３…駆動支持薄板としての積層フィルム板、７３ａ…流路を構成する貫通孔、７４…流路形成薄板としての流路板、７４ａ…流路を構成するとともに孔としての貫通孔、７４ｂ…流路を構成する貫通孔、７５…バルブ保持板、７５ａ…流路を構成する貫通孔、７６…付勢支持薄板としてのバルブ固定板、７６ａ…流路を構成するとともに組付孔としての貫通孔、７６ｂ…板バネ部、７８…膜層としてのフィルム、７８ａ…駆動部、差圧駆動部及び受圧部を構成するとともに隔膜としてのフィルム膜、７９ａ…駆動部、差圧駆動部及び受圧部を構成する受圧板部、７９ｂ…流路を構成する凹部、８０…液圧室、８１…圧力室としての大気圧室、８６…弁体、８７…弁部としての弁板部、８５…シール部としてのシール部材、８９…伝達手段及び介在部としての軸部、９０…弁装置としてのバルブユニット、９１…弁装置本体をなす積層体、９２…流路形成薄板としての流路板、９２ａ…流路を構成する貫通孔、９２ｂ…流路を構成する長孔、９２ｃ…位置決め手段としての突起、９３…ロッド保持板、９３ａ…流路を構成する貫通孔、９３ｂ…流路を構成する長孔、９４…弁形成薄板としてのバルブ形成板、９４ｂ…弁部、９５…伝達手段、介在部及び軸状部材としてのロッド。

Claims (4)

1. 流路が形成された本体を有するとともに該流路を開閉して流体の圧力調整を行う弁装置であって、
   前記流路の一部となる孔が形成された流路形成薄板と、
   前記孔を塞ぐ環状のシール部を有する弁体と、
   前記弁体と係合し、閉弁方向に付勢する付勢支持薄板と、
   前記シール部より下流側の前記流路内の減圧により変位し、前記弁体と当接して付勢力に抗して開弁させる駆動支持薄板と、
   を備え、
   前記弁体における前記駆動支持薄板との当接位置は、前記シール部の中心位置よりオフセットされ、
   前記弁体における前記付勢支持薄板との係合位置は、前記シール部の中心位置より前記当接位置とは反対側にオフセットしていることを特徴とする弁装置。
2. 前記駆動支持薄板が前記弁体を開弁させる際、前記弁体は、前記弁体における前記付勢支持薄板との係合位置を支点として傾動することを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
3. 前記駆動支持薄板は、片持ち支持された基部を支点に傾動し、
   前記駆動支持薄板における前記弁体との当接位置は、前記駆動支持薄板の基部寄りであることを特徴とする請求項１または２に記載の弁装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の弁装置と、
   液体収容体と、
   前記液体収容体から供給された液体を噴射する液体噴射手段とを備え、
   前記弁装置は、前記液体収容体の内部の流路上又は前記液体収容体から供給された液体が前記液体噴射手段の噴射口に至るまでの流路上に設けられていることを特徴とする液体噴射装置。

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