JP2016022704A - 液体噴射装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い撥水性を有する撥水膜を高精度に選択的に設けることができ、液体の堆積を抑制して液体のリークを抑制すると共に、液体の外部への漏洩や部品の剥離を抑制することができる液体噴射装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】液体を噴射するノズル開口を有する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドに接続され前記液体の流路を開閉するバルブユニット５０と、を備え、前記バルブユニット５０は、前記流路に設けられる弁座５１と、前記弁座５１と当接及び離間して前記流路を開閉する弁体５５と、を有し、前記弁座５１は、前記弁体５５と当接する当接部材５２０と、前記当接部材５２０を支持する支持部材５１０と、を含み、前記当接部材５２０は、前記支持部材５１０の前記流路の内面よりも撥水処理された状態で前記支持部材５１０に組み付けられており、前記弁体５５は、前記弁座５１と当接する弾性部材５６０と、前記弾性部材５６０を固定する固定部材５５０と、を含む。【選択図】 図４

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドに液体を供給するバルブユニットとを具備する液体噴射装置及びその製造方法に関し、特に液体としてインクを噴射するインクジェット式記録装置及びその製造方法に関する。

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。

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及び２参照）。

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。このような弁座と弁体との開閉は、下流側の流路の圧力によって行われる。

このようなバルブユニットでは、弁座と弁体とが繰り返し当接することにより、インクが堆積し、インクのリークが発生する。このため、弁座と弁体とが当接する領域を撥水処理することで、インクの堆積を抑制している。

特開２０１０−２０８０４８号公報 特開２０１３−１３２８９４号公報

しかしながら、弁座の一部に高い撥水性を有する撥水処理を高精度に施すのは困難であり、撥水性能の低下や撥水処理した撥水膜の位置ずれ等が発生する虞があるという問題がある。特に、弁座は、凹凸が形成された複雑な形状を有するため、このような弁座に選択的に撥水処理を高精度に施すのは困難である。

また、弁座の弁体が当接する領域以外の他の領域、特に接着領域等が撥水処理されると、流路を構成する部品同士を十分に接着できず、流路からインクが漏洩したり、部品が剥離したりしてしまうという問題がある。

なお、このような問題はインクジェット式記録装置だけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置においても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、高い撥水性を有する撥水膜を高精度に選択的に設けることができ、液体の堆積を抑制して液体のリークを抑制すると共に、液体の外部への漏洩や部品の剥離を抑制することができる液体噴射装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口を有する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドに接続され前記液体の流路を開閉するバルブユニットと、を備え、前記バルブユニットは、前記流路に設けられる弁座と、前記弁座と当接及び離間して前記流路を開閉する弁体と、を有し、前記弁座は、前記弁体と当接する当接部材と、前記当接部材を支持する支持部材と、を含み、前記当接部材は、前記支持部材の前記流路の内面よりも撥水処理された状態で前記支持部材に組み付けられており、前記弁体は、前記弁座と当接する弾性部材と、前記弾性部材を固定する固定部材と、を含むことを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、支持部材と当接部材とを別体とすることで、当接部材のみに撥水処理を行うことができるため、当接部材への十分な撥水処理を行って、弁体と当接部材とが繰り返し当接することによる液体の堆積の抑制を長期間維持することができる。また、撥水処理の位置ずれ等による不具合を抑制することができる。

ここで、前記当接部材は、金属材料で形成されていることが好ましい。これによれば、当接部材が液体によって膨潤するのを抑制して、膨潤によるシール不良による液体のリークを抑制することができる。

また、前記弾性部材と前記固定部材とは、２色成形によって形成されていることが好ましい。これによれば、固定部材に対して弾性部材が位置ずれするのを抑制して、シール性を向上することができる。

さらに、本発明の他の態様は、液体を噴射するノズル開口を有する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドに接続され前記液体の流路を開閉するバルブユニットと、を備え、前記バルブユニットは、前記流路に設けられる弁座と、前記弁座と当接及び離間して前記流路を開閉する弁体と、を有し、前記弁座は、前記弁体と当接する当接部材と、前記当接部材を支持する支持部材と、を含み、前記弁体は、前記弁座と当接する弾性部材と、前記弾性部材を固定する固定部材と、を含む液体噴射装置の製造方法であって、前記当接部材を前記支持部材の前記流路の内面よりも撥水処理して、前記支持部材に組み付けることを特徴とする液体噴射装置の製造方法にある。
かかる態様では、支持部材と当接部材とを別体とすることで、当接部材のみに撥水処理を行うことができるため、当接部材への十分な撥水処理を行って、弁体と当接部材とが繰り返し当接することによる液体の堆積の抑制を長期間維持することができる。また、撥水処理の位置ずれ等による不具合を抑制することができる。

本発明の実施形態１に係る記録装置の平面図である。 本発明の実施形態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。 本発明の実施形態１に係るヘッド本体の断面図である。 本発明の実施形態１に係るバルブユニットの要部断面図である。 本発明の実施形態１に係るバルブユニットの要部断面図である。 本発明の実施形態１に係るバルブユニットの製造方法を示す断面図である。

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平面図である。

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内には被噴射媒体（図示略）を支持する媒体支持部材３が主走査方向となる第１の方向Ｘ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紙などの被噴射媒体が副走査方向となる第１の方向Ｘに直交する第２の方向Ｙに沿って給送されるようになっている。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、媒体支持部材３の第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。

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。

キャリッジ５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言う）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に供給するバルブユニット５０と、を具備する。

詳しくは後述するが、記録ヘッド２０の媒体支持部材３に相対向する面には、複数のノズル開口が設けられており、記録ヘッド２０内に設けられた図示しない圧力発生手段を駆動することにより、各ノズル開口から媒体支持部材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。

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（色）の異なるインクが収容されている。

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。

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、記録ヘッド２０の各ノズル開口を囲うように該記録ヘッド２０に当接したり各ノズル開口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ためのキャップ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。

そして、記録ヘッド２０の各ノズル開口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（図示略）によって吸引することで、各ノズル開口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。

このようなインクジェット式記録装置１に搭載される記録ヘッド２０について図２及び図３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る。

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部材４０と、を具備する。

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。

本実施形態のアクチュエーターユニット３１は、複数の圧電アクチュエーター３１０がノズル開口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（一端部）側が自由端となるようにその基端部（他端部）側が固定端として接合される固定板３１２とを有する。

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。

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が並設されている。本実施形態では、圧電アクチュエーター３１０の並設方向は、ノズル開口３３４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、ノズル開口３３４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、ノズル開口３３４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。

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。

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。

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。

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に対応してノズル開口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。

そして、流路形成基板３３０の振動板の各圧力発生室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。

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。

ケース３２は、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。

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。

さらに、ケース３２の流路ユニット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。

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所定のノズル開口３３４からインク滴を吐出させるようになっている。

また、流路部材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。

具体的には、流路部材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フィルター４２と、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。

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。

このような流路部材４０に接続されてインクタンクからのインクを記録ヘッドに供給するバルブユニットについてさらに図４及び図５を参照して説明する。なお、図４及び図５は、バルブユニットの要部を拡大した断面図である。

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、流路部材４０には、２つのバルブユニット５０が固定されている。

図２及び図４に示すように、各バルブユニット５０は、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バルブである。具体的には、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。

弁座５１は、支持部材５１０と、支持部材５１０に固定された当接部材５２０と、を具備する。

支持部材５１０には、インクタンク８に供給管１０を介して連通してインクタンク８からインクが供給される収容室５１１と、収容室５１１に流入口５１２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５１３と、が設けられている。

収容室５１１は、支持部材５１０の一方面に形成された凹部を蓋部材５１４で封止することで形成されている。また、収容室５１１には、流入路５１５の一端が連通して設けられている。この流入路５１５の他端には、供給管１０を介してインクタンク８が接続される。

圧力調整室５１３は、支持部材５１０の収容室５１１とは反対側の側面に開口する凹形状を有する。また、支持部材５１０の圧力調整室５１３が開口する面には、フィルム５１６が貼付されており、圧力調整室５１３の開口はフィルム５１６によって封止されている。また、圧力調整室５１３には、流出路５１７の一端が連通しており、流出路５１７の他端は、記録ヘッド２０のインク連通路４１と接続されている。なお、流出路５１７の圧力調整室５１３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。流路部材４０の供給針４３は、シール部材５１９に挿入されて流出路５１７と接続されている。

ここで、フィルム５１６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５１６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５１６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（サラン）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５１６の接合方法は、特に限定されず、熱用着、振動用着、接着剤による接着などを用いることができる。

このようなフィルム５１６の圧力調整室５１３の壁面の一部を構成する部分は、ダイヤフラム５１６ａとなっている。また、ダイヤフラム５１６ａの圧力調整室５１３側の面には、受圧板５１８が設けられている。受圧板５１８は、ダイヤフラム５１６ａ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５１８は、流入口５１２を開閉する弁体５５が直接フィルム５１６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５１６ａ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。

圧力調整室５１３の底面、すなわち、支持部材５１０のダイヤフラム５１６ａに相対向する壁面には、厚さ方向に貫通して圧力調整室５１３と収容室５１１とを連通する流入口５１２が設けられている。収容室５１１からのインクは、流入口５１２を介して圧力調整室５１３に流入される。

流入口５１２の収容室５１１側の開口の周囲には、当接部材５２０が設けられている。ここで、当接部材５２０は、支持部材５１０とは別体からなり、支持部材５１０に固定されたものである。

このような当接部材５２０は、流入口５１２に連通する連通口５２１が設けられた板状部材からなり、当接部材５２０の表面には、支持部材５１０の流路、すなわち、圧力調整室５１３や収容室５１１の内面よりも撥水性を有する撥水処理が施されている。ここで、支持部材５１０としては、圧力調整室５１３、収容室５１１、流入口５１２等を有する複雑な形状を有するため、例えば、樹脂材料を成形により容易に且つ低コストで形成することができる。もちろん、支持部材５１０は、金属材料やセラミックス材料等で形成されていてもよい。

これに対して、当接部材５２０の表面には、本実施形態の樹脂材料からなる支持部材５１０よりも撥水性を有する撥水処理が施されることで、撥水性を有する撥水膜５２２が形成されている。ここで、撥水膜５２２は、インクに対して撥液性（撥水性）を有するものであれば特に限定されず、例えば、フッ素系高分子を含む金属膜や、撥液性を有する金属アルコキシドの分子膜などを用いることができる。

なお、フッ素系高分子を含む金属膜からなる撥水膜５２２は、例えば、当接部材５２０の表面に直接、共析メッキを施すことにより形成することができる。また、撥水膜５２２として金属アルコキシドの分子膜を用いる場合には、例えば、当接部材５２０側にプラズマ重合膜からなる下地膜を設けることで、分子膜からなる撥水膜５２２と当接部材５２０との密着性を向上することができる。なお、プラズマ重合膜からなる下地膜は、例えば、シリコーンをアルゴンプラズマガスにより重合させて形成することができる。また、金属アルコキシドの分子膜からなる撥水膜５２２は、例えば、アルコキシラン等のシランカップリング剤をシンナー等の溶媒と混合して金属アルコキシド溶液を形成し、この金属アルコキシド溶液に当接部材５２０を浸漬することで、金属アルコキシドの重合した分子膜を形成することができる。ちなみに、撥水膜５２２として、金属アルコキシドの分子膜を用いた場合には、下地層を設けたとしても、共析メッキにより形成したフッ素系高分子を含む金属膜からなる撥水膜５２２よりも薄く形成できると共に、弁体５５が当接することによっても撥水性が劣化し難い「耐擦性」、及び撥水性を向上できるという利点を有する。勿論、「耐擦性」、「撥液性」は劣るが、フッ素系高分子を含む金属膜からなる撥水膜５２２を用いることもできる。

また、撥水膜５２２が設けられた当接部材５２０の材料は特に限定されず、例えば、樹脂材料、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料、ガラスセラミックスやシリコン単結晶基板等を用いることができる。ただし、当接部材５２０として、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料を用いることで、インクによって当接部材５２０が膨潤するのを抑制して、弁体５５との当接によってシール性を確実に維持することができる。つまり、当接部材５２０として、インクによって膨潤する材料を用いた場合、インクによる当接部材５２０の膨潤は、流入口５１２の周方向に亘って均一に行われる訳ではなく、膨潤量にばらつきが生じる。したがって、弁体５５が当接部材５２０の撥水膜５２２に当接して連通口５２１を閉弁した際に、弁体５５が連通口５２１の周方向に亘って均一に密着することができずに、シール性を保つことができず、インクのリークが発生してしまうからである。つまり、当接部材５２０としては、インクによって膨潤し難い材料が好ましい。また、当接部材５２０は、インクによって錆や腐食が発生し難い材料が好ましく、ステンレス鋼を好適に用いることができる。

また、当接部材５２０と支持部材５１０との固定は、特に限定されず、例えば、熱や振動による溶着や、接着剤による接着等が挙げられる。本実施形態では、当接部材５２０と支持部材５１０とを接着剤５２３によって接着するようにした。また、当接部材５２０は、支持部材５１０と固定される領域は撥水処理が施されていない方が好ましい。つまり、当接部材５２０の支持部材５１０と固定される領域は撥水膜５２２が設けられていない非撥水領域となっているのが好ましい。これにより、当接部材５２０と支持部材５１０との接合力を高めて、当接部材５２０が支持部材５１０から容易に剥離するのを抑制することができる。つまり、撥水膜５２２は、詳しくは後述するが、弁体５５が繰り返し当接することによるインクの堆積を抑制するために設けたものであるため、撥水膜５２２は、当接部材５２０の少なくとも弁体５５が当接する領域のみに設けられていればよい。なお、本実施形態では、当接部材５２０が支持部材５１０とは別体で設けられているため、当接部材５２０単体での撥水処理を行うことができる。したがって、当接部材５２０に撥水領域及び非撥水領域を容易に形成することができる。特に当接部材５２０は、複雑な形状を有する支持部材５１０とは異なり、板状部材に連通口５２１が設けられた単純な構造であるため、撥水領域を選択的に形成することが容易である。もちろん、当接部材５２０は、前面に撥水膜５２２が形成されていてもよい。また、当接部材５２０は、支持部材５１０にネジやクリップ等で固定するようにしてもよく、その固定方法は特に限定されるものではない。

このような当接部材５２０に形成された連通口５２１は、支持部材５１０の流入口５１２と略同じ内径を有する。そして、支持部材５１０の流入口５１２及び当接部材５２０の連通口５２１には、弁体５５が挿通されている。

弁体５５は、流入口５１２及び連通口５２１に挿通された軸部５５１及び軸部５５１の収容室５１１内の端部に設けられたフランジ部５５２を有する固定部材５５０と、固定部材５５０のフランジ部５５２に固定された弾性部材５６０と、を具備する。

軸部５５１は、流入口５１２及び連通口５２１よりも若干小さな外径を有し、圧力調整室５１３内の一端部が受圧板５１８の中央部に当接する。また、軸部５５１の受圧板５１８に当接するのとは反対側の他端部は、収容室５１１内に配置されており、収容室５１１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。

フランジ部５５２は、円形の板状部材からなる。また、フランジ部５５２には、弾性部材５６０が固定されている。弾性部材５６０は、ゴム又はエラストマー等からなる環形状を有し、当接部材５２０に向かって先端が突出した形状を有する。このような弾性部材５６０は、フランジ部５５２の当接部材５２０側の面に固定されており、突出した先端が当接部材５２０の撥水膜５２２に当接することで、流入口５１２及び連通口５２１を閉弁する。なお、弾性部材５６０の固定部材５５０への固定方法は特に限定されず、例えば、接着剤によって接着する方法が挙げられる。また、弾性部材５６０は、フランジ部５５２を覆う形状に形成して、フランジ部５５２に嵌着させるようにしてもよい。さらに、固定部材５５０と弾性部材５６０とは、例えば、２色成形によって一体化するようにしてもよい。このように固定部材５５０と弾性部材５６０とを２色成形によって一体化することで、弾性部材５６０の固定部材５５０への取り付け時の位置ずれや偏って変形した状態で取り付けられるのを抑制することができると共に、弾性部材５６０が当接部材５２０に繰り返し当接することによる位置ずれを抑制することができる。したがって、弾性部材５６０と当接部材５２０とを安定して当接させて、シール性を向上することができる。

このような弁体５５のフランジ部５５２と収容室５１１を画成する蓋部材５１４との間には、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の軸方向を移動軸方向として圧力調整室５１３側に付勢されている。

ここで弁体５５に働く力には、フィルム５１６の反力と、圧力調整室５１３のインク圧を受けて受圧板５１８とダイヤフラム５１６ａ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。

フィルム５１６の反力とは、撓み変形したダイヤフラム５１６ａが元の形状に復元しようとする力である。ダイヤフラム５１６ａの変形量、すなわち、撓み量が大きいほど、フィルム５１６の反力は大きくなる。このようなフィルム５１６の反力は受圧板５１８を介して軸部５５１に伝達される。

圧力調整室５１３のインク圧を受けて受圧板５１８とダイヤフラム５１６ａとに働く力とは、インク圧を受ける受圧板５１８とダイヤフラム５１６ａとの受圧面積とインク圧との積で表される。圧力調整室５１３内の液体が流出路５１７から下流に流されて、圧力調整室５１３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５１８とダイヤフラム５１６ａとに働く力は大きくなる。この受圧板５１８とダイヤフラム５１６ａ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。

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５１３のインクの圧力によって受圧板５１８とダイヤフラム５１６ａとに働く力とは反対向きの力を受圧板５１８に与えるので、受圧板５１８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５１３内のインクをより低い圧力まで減圧させる必要がある（動作圧）。

そして、このようなバルブユニット５０では、図５に示すように、圧力調整室５１３内のインクが下流に流されて圧力調整室５１３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５１６ａが圧力調整室５１３の底面側に移動し、受圧板５１８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と当接部材５２０との間に隙間が生じて、流入口５１２及び連通口５２１が開口、すなわち開弁する。また、この開弁によって収容室５１１から圧力調整室５１３内にインクが供給されることで、圧力調整室５１３内の減圧が解消されると、ダイヤフラム５１６ａ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４参照）。

このようなバルブユニット５０は、上述したように、当接部材５２０に撥水処理を施した後に、支持部材５１０に固定することで形成される。つまり、図６（ａ）に示すように、最初に連通口５２１が設けられた当接部材５２０に撥水処理を施して当接部材５２０に撥水膜５２２を形成する。その後、図６（ｂ）に示すように撥水処理が施されて撥水膜５２２が形成された当接部材５２０を支持部材５１０に固定する。その後は、支持部材５１０にフィルム５１６を固定すると共に弁体５５及びコイルバネ５６を配置し、蓋部材５１４によって収容室５１１を封止することで図４に示すバルブユニット５０が製造される。

このように、撥水処理された当接部材５２０が、支持部材５１０とは別体となって支持部材５１０に固定されているため、当接部材５２０のみに選択的に撥水処理を施して撥水膜５２２を形成することが容易になる。これに対して、例えば、当接部材５２０を設けずに、支持部材５１０に直接撥水処理を行う場合、弁体５５が当接する領域に選択的に撥水処理を十分に行うのは困難であり、撥水不良や位置ずれによって弁体５５が当接する領域以外の他の領域に撥水処理が施されてしまう虞がある。撥水処理が十分に行われないと、当接部材５２０と弁体５５とが繰り返し当接することによって、撥水性が短期間で失われ、長期間に亘って撥水性を維持することができない。本実施形態では、当接部材５２０のみに選択的に撥水処理を行うため、撥水膜５２２を十分に厚く形成することができ、撥水性を長期間に亘って撥水性を維持することができ、当接部材５２０と弁体５５との繰り返し当接によるインクの堆積の抑制を長期間に亘って維持することができる。また、撥水処理を行う領域に位置ずれが生じると、弁体５５が当接する領域が撥水処理されておらず、弁体５５が繰り返し当接することによるインクの堆積が生じる虞がある。また、周辺の接着領域にはみ出して撥水処理が施されると、流路を構成する部品同士を十分に接着できず、流路からインクが漏洩したり、部品が剥離したりしてしまう。本実施形態のように、支持部材５１０とは別体の当接部材５２０を用いることで、当接部材５２０を単体で位置ずれすることなく撥水処理を施すことができるため、支持部材の他の領域に撥水処理が施されることがない。したがって、撥水不良や、位置ずれによる不具合等を抑制することができる。

このように弁体５５が当接する当接部材５２０を撥水処理することで、弁体５５と当接部材５２０とが当接する部分にインクが堆積して成長するのを抑制することができる。すなわち、当接部材５２０が撥水処理されていないと、弁体５５が繰り返し当接することにより、当接部材５２０にインクが堆積して成長し、完全に閉弁することができずにインクがリークしてしまう。本実施形態では、当接部材５２０を撥水処理することで、当接部材５２０にインクが堆積し難く、インクの成長を抑制してインクのリークを抑制することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態１では、当接部材５２０に撥水処理を行って撥水膜５２２を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、当接部材５２０自体がインクに対して撥水性を有する材料で形成されていてもよい。また、当接部材５２０の表面をプラズマ処理等で処理することで撥水性を付与するようにしてもよい。つまり、当接部材５２０が撥水処理された状態とは、当接部材５２０自体が撥水性を有する材料で形成されていることも、撥水性が低い材料の表面に撥水処理されたものも含むものである。

また、上述した実施形態１では、弁体５５の弾性部材５６０は、当接部材５２０に当接するようにしたが、特にこれに限定されず、弾性部材５６０が当接部材５２０と支持部材５１０との両方に当接してもよい。

また、上述した実施形態１では、撥水処理された当接部材５２０を支持部材５１０に設けるようにしたが、特にこれに限定されず、当接部材５２０を弁体５５側に設け、弾性部材５６０を支持部材５１０側に設けるようにしてもよい。この場合、特許請求の範囲の弁体は、支持部材５１０に相当し、弁座は、弁体５５に相当する。

さらに、上述した実施形態１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開口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開口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。

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。

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。

さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置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を具備する液体噴射装置に用いることが可能である。

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、 ７ キャリッジモーター、 ８ インクタンク（液体貯留手段）、 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 流路ユニット、 ３４ 配線基板、 ４０ 流路部材、 ５０ バルブユニット、 ５１ 弁座、 ５５ 弁体、 ５６ コイルバネ、 ３１０ 圧電アクチュエーター（圧力発生手段）、 ３２１ インク導入路、 ３３１ 振動板、 ３３２ ノズルプレート、 ３３３ 圧力発生室、 ３３４ ノズル開口、 ３３５ インク供給路、 ３３６ マニホールド、 ５１０ 支持部材、 ５１１ 収容室、 ５１２ 流入口、 ５１３ 圧力調整室、 ５１４ 蓋部材、 ５１５ 流入路、 ５１６ フィルム、 ５１７ 流出路、 ５１８ 受圧板、 ５１９ シール部材、 ５２０ 当接部材、 ５２１ 連通口、 ５２２ 撥水膜、 ５２３ 接着剤、 ５５０ 固定部材、 ５５１ 軸部、 ５５２ フランジ部、 ５６０ 弾性部材

Claims (4)

1. 液体を噴射するノズル開口を有する液体噴射ヘッドと、
   前記液体噴射ヘッドに接続され前記液体の流路を開閉するバルブユニットと、を備え、
   前記バルブユニットは、前記流路に設けられる弁座と、前記弁座と当接及び離間して前記流路を開閉する弁体と、を有し、
   前記弁座は、前記弁体と当接する当接部材と、前記当接部材を支持する支持部材と、を含み、
   前記当接部材は、前記支持部材の前記流路の内面よりも撥水処理された状態で前記支持部材に組み付けられており、
   前記弁体は、前記弁座と当接する弾性部材と、前記弾性部材を固定する固定部材と、を含むことを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記当接部材は、金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射装置。
3. 前記弾性部材と前記固定部材とは、２色成形によって形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射装置。
4. 液体を噴射するノズル開口を有する液体噴射ヘッドと、
   前記液体噴射ヘッドに接続され前記液体の流路を開閉するバルブユニットと、を備え、
   前記バルブユニットは、前記流路に設けられる弁座と、前記弁座と当接及び離間して前記流路を開閉する弁体と、を有し、
   前記弁座は、前記弁体と当接する当接部材と、前記当接部材を支持する支持部材と、を含み、
   前記弁体は、前記弁座と当接する弾性部材と、前記弾性部材を固定する固定部材と、を含む液体噴射装置の製造方法であって、
   前記当接部材を前記支持部材の前記流路の内面よりも撥水処理して、前記支持部材に組み付けることを特徴とする液体噴射装置の製造方法。

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