JP6763240B2 - 弁機構及び弁機構の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、記録媒体にインクを噴射して記録を行う記録装置に適用可能な弁機構、及び当該弁機構の製造方法に関する。
例えば、液体(インク)を液滴として記録媒体に噴射し、記録媒体に記録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記録ヘッドにインクが供給され、液体貯留手段から供給されたインクが記録ヘッドのノズル開口から液滴として噴射されるものがある。また、液体貯留手段から供給されたインクが記録ヘッドに所定の圧力で供給されるように、インクの流路の途中に圧力調整弁であるバルブユニット(弁機構)が設けられたものが提案されている(例えば、特許文献1)。
特許文献1に記載のバルブユニットは、インクの流路に設けられる弁座と、弁体とを有している。弁座は、支持部材と撥水処理が施された当接部材とが積層された構造を有している。弁体は、弁座の撥水処理が施された部分(当接部材)に離当接し、インクの流路を開閉する。
当接部材は支持部材と別体で構成されているので、支持部材に悪影響を及ぼすことなく、当接部材に対して十分な撥水処理を施すことができる。その結果、弁座の弁体が離当接する部分(当接部材)にインクが堆積しにくくなるので、堆積したインクによってインクの流路が正常に開閉されないという不具合を長期間に亘って抑制することができる。
特開2016−022704号公報
ところが、特許文献1に記載のバルブユニットでは、例えば、変形や位置ズレなどによって支持部材と当接部材とが積層された構造が適正に形成されず、支持部材と当接部材とが積層された部分が弁体に干渉し、弁体が正常に動作しなくなるおそれがあった。
本発明は、上述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可能である。
[適用例1]本適用例に係る弁機構は、液体の流路となる孔を有する弁座と、前記弁座との間の相対移動により、前記流路を開閉する弁体と、前記弁座及び前記弁体の一方に固定される第1面と、前記弁座及び前記弁体の他方に離当接される第2面と、前記第1面及び前記第2面に交差する第3面と、前記第1面及び前記第2面を貫く開口とを有する開口部材と、前記一方と前記第1面とを固定する固定部材と、前記開口から前記第3面に向かう方向に、前記一方と前記第1面との間の間隔を長くする傾斜部と、を備えていることを特徴とする。
本適用例に係る弁機構は、弁座と、弁座との間の相対移動により液体の流路を開閉する弁体と、弁座及び弁体の一方(以降、単に一方と称す)に固定される第1面と、弁座及び弁体の他方(以降、単に他方と称す)に離当接される第2面と、第3面と、弁体が貫通される開口とを有する開口部材とを備え、一方と開口部材とが固定部材によって固定されている。すなわち、本適用例に係る弁機構は、一方と固定部材と開口部材とが積層された構造を有し、一方と固定部材と開口部材とが積層された部分に、弁体が相対移動することによって液体の流路が開閉される。
さらに、一方と固定部材と開口部材とが積層された部分には、開口から第3面に向かう方向に一方と開口部材との間の間隔を長くする傾斜部が設けられている。固定部材が傾斜部に配置されると、一方と開口部材との間の間隔を狭めた場合、傾斜部から固定部材に対して開口から第3面に向かう方向の力が作用するようになる。
固定部材が未硬化あるいは固定部材の熱可塑性によって固定部材が流動性を有する場合、傾斜部から固定部材に対して作用する開口から第3面に向かう方向の力によって、固定部材は、開口から第3面に向かう方向に流動しやすいので第3面の側に張り出しやすくなり、第3面から開口に向かう方向に流動しにくいので開口の側に張り出しにくくなる。
このため、一方と固定部材と開口部材とが積層された部分(構造)において、固定部材は、開口の側に張り出しにくい。従って、一方と固定部材と開口部材とが積層された部分(構造)において、固定部材が開口を閉塞し、弁機構の機能が阻害されるという不具合(弁機構が正常に動作しなくなるおそれ)を抑制することができる。
[適用例2]上記適用例に係る弁機構は、前記第2面は、前記開口から前記第3面に向かう方向に前記一方との間の間隔を長くする傾斜面を、前記第3面よりも前記開口の近くに備えていることが好ましい。
他方に離当接される第2面が、一方との間隔を長くする傾斜面を第3面よりも開口の近くに有すると、液体は、傾斜面によって開口の側に案内され、開口の側に流動しやすくなる。例えば、液体の流路に劣化した液体や気泡が存在する場合、劣化した液体や気泡を開口を介して排出しやすくなる。
[適用例3]上記適用例に係る弁機構は、前記第2面は、前記傾斜面に対して前記第3面の側に配置される外周面をさらに有し、前記外周面は、前記傾斜面よりも撥液性が高められていることが好ましい。
傾斜面と比べて撥液性が高められた外周面は、液体をはじくようになり、例えば液体に色材や樹脂が分散された場合、当該色材や樹脂が外周面に堆積しにくくなる。また、外周面と比べて撥液性が低い傾斜面は、気泡をはじくようになり、開口付近で気泡が溜まりにくくなる。
[適用例4]上記適用例に係る弁機構は、前記開口部材は、前記第2面から前記第1面に向かう方向に曲がったバリを、前記開口の縁に有し、前記バリの先端は前記一方に食い込んでいることが好ましい。
バリの先端を一方に食い込ませると、バリの先端が一種のアンカーボルトの役割を果たし、一方に対する開口部材の位置が変化しにくくなる。従って、一方と固定部材と開口部材とが積層された部分(構造)において、開口部材の位置が変化することによって、開口部材が弁体に干渉したり開口部材と他方とが離当接しなかったりして、弁機構の機能が阻害されるという不具合(弁機構が正常に動作しなくなるおそれ)を抑制することができる。
[適用例5]上記適用例に係る弁機構は、前記傾斜部は、前記第3面よりも前記開口の近くに配置される第1傾斜部と、前記開口よりも前記第3面の近くに配置される第2傾斜部とを備えていることが好ましい。
一方と開口部材との間の間隔を狭めた場合、第1傾斜部及び第2傾斜部の両方から固定部材に対して開口から第3面に向かう方向の力が作用するようになる。このため、第1傾斜部及び第2傾斜部のいずれかから固定部材に対して開口から第3面に向かう方向の力が作用する場合と比べて、固定部材は、第3面から開口に向かう方向にさらに流動しにくくなり、開口の側にさらに張り出しにくくなる。
[適用例6]本適用例に係る弁機構は、凹部と、前記凹部の内側に設けられ液体の流路となる孔と、を有する弁座と、前記弁座との間の相対移動により、前記流路を開閉する弁体と、前記弁座に固定される第1面と、前記弁体が離当接する第2面と、前記第1面及び前記第2面に交差する第3面と、前記第1面及び前記第2面を貫く開口とを有する開口部材と、前記弁座と前記第1面とを固定する固定部材と、を備えていることを特徴とする。
固定部材が未硬化あるいは固定部材の熱可塑性によって固定部材が流動性を有し、弁座と開口部材との間からはみ出した場合、凹部ははみ出した固定部材の受け皿となり、はみ出した固定部材が凹部の内側に設けられた孔に到達しにくくなるので、はみ出した固定部材が孔(液体の流路)を閉塞しにくくなる。
加えて、弁座が変形したとしても、流路となる孔が凹部の内側にあるので、弁座の変形の影響を孔が受けにくくすることができる。
[適用例7]上記適用例に係る弁機構は、前記相対移動の方向から見た場合、前記開口は前記凹部の内側に配置され、前記孔は前記開口の内側に配置されることが好ましい。
弁体の相対移動の方向から見た場合、凹部の内周面と孔との間に開口が配置されるので、凹部の内周面と孔との間に開口が配置されない場合と比べて、凹部の内周面と孔との間隔を長くすることができるので、はみ出した固定部材が孔にさらに到達しにくくなり、はみ出した固定部材が孔(液体の流路)をさらに閉塞しにくくなる。
[適用例8]上記適用例に係る弁機構は、さらに、前記開口から前記第3面に向かう方向に前記弁座と前記第1面との間の間隔を長くする傾斜部を、備えていることが好ましい。
傾斜部に固定部材を配置し、一方と開口部材との間の間隔を狭めた場合、傾斜部から固定部材に対して開口から第3面に向かう方向の力が作用するようになる。
固定部材が未硬化あるいは固定部材の熱可塑性によって固定部材が流動性を有する場合、傾斜部から固定部材に対して作用する開口から第3面に向かう方向の力によって、固定部材は、開口から第3面に向かう方向に流動しやすくなるので第3面の側に張り出しやすくなり、第3面から開口に向かう方向に流動しにくくなるので開口の側に張り出しにくくなる。
このため、一方と固定部材と開口部材とが積層された部分(構造)において、固定部材は、開口の側に張り出しにくく、開口に貫通される弁体に干渉しにくい。従って、一方と固定部材と開口部材とが積層された部分(構造)において、固定部材が弁体に干渉し、弁体の相対移動が阻害されるという不具合(弁体が正常に動作しなくなるおそれ)を抑制することができる。
[適用例9]上記適用例に係る弁機構は、さらに、前記第2面は、前記開口から前記第3面に向かう方向に前記弁座との間の間隔を長くする傾斜面を、前記第3面よりも前記開口の近くに備えていることが好ましい。
他方に離当接される第2面が、一方との間隔を長くする傾斜面を第3面よりも開口の近くに有すると、液体は、傾斜面によって開口の側に案内され、開口の側に流動しやすくなる。例えば、液体の流路に劣化した液体や気泡が存在する場合、劣化した液体や気泡を開口を介して排出しやすくなる。
[適用例10]上記適用例に係る弁機構は、前記第2面は、前記傾斜面に対して前記第3面の側に配置される外周面をさらに有し、前記外周面は、前記傾斜面よりも撥液性が高められていることが好ましい。
傾斜面と比べて撥液性が高められた外周面は、液体をはじくようになり、例えば液体に色材や樹脂が分散された場合、当該色材や樹脂が外周面に堆積しにくくなる。また、外周面と比べて撥液性が低い傾斜面は、気泡をはじくようになり、開口付近で気泡が留まりにくくなる。
[適用例11]上記適用例に係る弁機構は、前記傾斜部は、前記第3面よりも前記開口の近くに配置される第1傾斜部と、前記開口よりも前記第3面の近くに配置される第2傾斜部とを備えていることが好ましい。
一方と開口部材との間の間隔を狭めた場合、第1傾斜部及び第2傾斜部の両方から固定部材に対して開口から第3面に向かう方向の力が作用するようになる。このため、第1傾斜部及び第2傾斜部のいずれかから固定部材に対して開口から第3面に向かう方向の力が作用する場合と比べて、固定部材は、第3面から開口に向かう方向にさらに流動しにくくなり、開口の側にさらに張り出しにくくなる。
[適用例12]上記適用例に係る弁機構は、前記弁座は、凸部をさらに有し、前記相対移動の方向から見た場合、前記開口部材は前記凸部の内側に配置されることが好ましい。
凸部を弁座の位置を検出するアライメントマークとすると、凸部によって弁座の位置を正しく把握し、開口部材を弁座の所定の位置に高精度に配置することができる。
従って、一方と固定部材と開口部材とが積層された部分(構造)において、開口部材の位置ズレによって開口部材が弁体に干渉したり開口部材と他方とが離当接しなかったりして、弁機構の機能が阻害されるという不具合(弁機構が正常に動作しなくなるおそれ)を抑制することができる。
[適用例13]上記適用例に係る弁機構は、前記弁座と前記第1面との間の流路抵抗は、前記開口側から前記第3面側へ向けて、漸減することが好ましい。
弁座と第1面との間の流路抵抗が、開口側から第3面側へ向けて漸減すると、固定部材が開口側よりも第3面側へ流動しやすくできる。従って、一方と固定部材と開口部材とが積層された部分(構造)において、固定部材が開口を閉塞し、弁機構の機能が阻害されるという不具合(弁機構が正常に動作しなくなるおそれ)を抑制することができる。
[適用例14]本記適用例に係る弁機構の製造方法は、弁機構は、液体の流路となる孔を有する弁座と、前記弁座との間の相対移動により、前記流路を開閉する弁体と、前記弁座及び前記弁体の一方に固定される第1面と、前記弁座及び前記弁体の他方に離当接される第2面と、前記第1面及び前記第2面に交差する第3面と、前記第1面及び前記第2面を貫き前記弁体が貫通される開口とを有する開口部材と、を備え、前記一方及び前記第1面の間に、固定部材を配置する工程と、前記一方と前記第1面との間の間隔を狭めて、前記固定部材の移動量が前記開口側よりも前記第3面側の方に多くなるように、前記固定部材を移動させる工程と、前記固定部材を硬化させる工程と、を備えることを特徴とする。
一方及び第1面(開口部材)の間に固定部材を配置し、そこから固定部材の移動量が開口側よりも第3面側の方が多くなるようにして、固定部材を硬化させると、固定部材の移動量は第3面よりも開口側で少ないので、固定部材が開口を閉塞しにくくなる。
従って、一方と固定部材と開口部材とが積層された構造を形成する場合、固定部材が開口を閉塞し、弁機構の機能が阻害されるという不具合(弁機構体が正常に動作しなくなるおそれ)を抑制することができる。
[適用例15]上記適用例に係る弁機構の製造方法は、前記固定部材を配置する工程の前に、前記開口部材を前記第2面から前記第1面に向かう方向に打ち抜いて前記開口を形成する工程を、さらに備えていることが好ましい。
例えば、金型(工具)を用いて開口部材を第2面から第1面に向かう方向に打ち抜いて開口を形成すると、第2面から第1面に向かう方向に曲がったバリを開口の縁に形成することができる。従って、開口側よりも第3面側の方に固定部材を多く移動させることが、このバリにより容易になる。
[適用例16]上記適用例に係る弁機構の製造方法は、前記開口を形成する工程の前に、前記第2面に撥液膜を形成する工程を、さらに備えていることが好ましい。
第2面に撥液膜が形成された状態で、金型(工具)を用いて、開口部材を第2面から第1面に向かう方向に打ち抜くと、第2面から第1面に向かう方向に曲がった傾斜面(一方との間隔を長くする傾斜面)を第2面に形成することができる。すなわち、第2面から第1面に向かう方向に曲がった傾斜面と、傾斜面に対して第3面の側に配置される外周面とを、第2面に形成することができる。
さらに、第2面から第1面に向かう方向に曲がった傾斜面に対して、開口部材を打ち抜く際に金型(工具)が接触するので、傾斜面を覆う撥液膜が実質的に削り取られる。外周面に対して、開口部材を打ち抜く際に金型(工具)が接触しないので、外周面を覆う撥液膜が残存する。従って、傾斜面と比べて外周面の撥液性を高めることができる。また、外周面と比べて撥液性が低い傾斜面は、気泡をはじくようになり、開口付近で気泡が溜まりにくくなる。
[適用例17]上記適用例に係る弁機構の製造方法は、前記開口を形成する工程では、前記第2面から前記第1面に向かう方向に曲がったバリを、前記開口の縁に形成し、前記固定部材を移動させる工程では、前記バリの先端を前記一方に食い込ませることが好ましい。
開口を形成する工程で第2面から第1面に向かう方向に曲がったバリを開口の縁に形成し、固定部材を移動させる工程でバリの先端を一方に食い込ませると、バリの先端が一種のアンカーボルトの役割を果たし、一方に対する開口部材の位置が変化しにくくなる。従って、一方と固定部材と開口部材とが積層された部分(構造)において、位置が変化することによって開口部材が弁体に干渉したり開口部材と弁体とが離当接しなかったりして、弁機構の機能が阻害されるという不具合(弁機構が正常に動作しなくなるおそれ)を抑制することができる。
[適用例18]上記適用例に係る弁機構の製造方法は、前記一方と前記第1面との間の流路抵抗が、前記開口側から前記第3面側へ向けて、漸減するような溝を前記一方または前記第1面に設ける工程を備えることが好ましい。
一方と第1面との間の流路抵抗が、開口側から第3面側へ向けて漸減すると、固定部材が開口側よりも第3面側へ流動しやすくできる。従って、一方と固定部材と開口部材とが積層された部分(構造)において、固定部材が開口を閉塞し、弁機構の機能が阻害されるという不具合(弁機構が正常に動作しなくなるおそれ)を抑制することができる。
[適用例19]本適用例に係る弁機構の製造方法は、弁機構は、凹部と、前記凹部の内側に設けられ液体の流路となる孔と、を有する弁座と、前記弁座との間の相対移動により、前記流路を開閉する弁体と、前記弁座に固定される第1面と、前記弁体が離当接する第2面と、前記第1面及び前記第2面に交差する第3面と、前記第1面及び前記第2面を貫く開口とを有する開口部材と、前記弁座と前記第1面とを固定する固定部材と、を備え、前記弁座及び前記第1面の間に固定部材を配置する工程と、前記弁座及び前記第1面を圧着する工程と、を備えることを特徴とする。
弁座及び第1面(開口部材)の間に固定部材を配置する工程と、弁座及び開口部材を圧着する工程とによって、固定部材が弁座及び開口部材の間からはみ出した場合、凹部は、はみ出した固定部材の受け皿となり、はみ出した固定部材が凹部の内側に設けられた孔に到達しにくくなるので、はみ出した固定部材が孔(液体の流路)を閉塞しにくくなる。
加えて、弁座が圧着より変形したとしても、流路となる孔が凹部の内側にあるので、変形した弁座により孔が閉塞されたり孔の直径が短くなったりしにくくなり、弁座の変形の影響を孔が受けにくくすることができる。
[適用例20]上記適用例に係る弁機構の製造方法は、前記弁座と前記第1面との間の流路抵抗が、前記開口側から前記第3面側へ向けて、漸減するような溝を前記弁座または前記第1面に設ける工程を備えることが好ましい。
弁座と第1面との間の流路抵抗が、開口側から第3面側へ向けて漸減すると、固定部材が開口側よりも第3面側へ流動しやすくできる。従って、弁座と固定部材と開口部材とが積層された部分(構造)において、固定部材が開口を閉塞し、弁機構の機能が阻害されるという不具合(弁機構が正常に動作しなくなるおそれ)を抑制することができる。
インクジェット式記録装置の概略平面図。 実施形態1に係るバルブユニット及び記録ヘッドの概略断面図。 ヘッド本体の概略断面図。 インクの流路が閉じられた場合のバルブユニットの要部の概略図。 インクの流路が開かれた場合のバルブユニットの要部の概略図。 図4の二点鎖線で囲まれた領域Aの拡大図。 実施形態1に係るバルブユニットの製造方法を示す工程フロー。 図7に示す工程の状態を示す概略図。 図7に示す工程の状態を示す概略図。 図7に示す工程の状態を示す概略図。 図7に示す工程の状態を示す概略図。 図7に示す工程の状態を示す概略図。 図7に示す工程の状態を示す概略図。 図7に示す工程の状態を示す概略図。 図7に示す工程の状態を示す概略図。 実施形態2に係るバルブユニットの概要を示す概略図。 実施形態2に係る他のバルブユニットの概要を示す概略図。 実施形態2に係るバルブユニットの製造方法を示す工程フロー。 図12に示す工程の状態を示す概略図。 図12に示す工程の状態を示す概略図。 実施形態3に係る開閉弁の開弁状態を示す概略図。 実施形態3に係る開閉弁の閉弁状態を示す概略図。 変形例1に係るバルブユニットにおける弁座及び開口部材の配置状態を示す概略図。 変形例1に係るバルブユニットにおける弁座及び開口部材の配置状態を示す概略図。 変形例1に係るバルブユニットにおける弁座及び開口部材の配置状態を示す概略図。 変形例1に係るバルブユニットにおける弁座及び開口部材の配置状態を示す概略図。 変形例1に係るバルブユニットにおける弁座及び開口部材の配置状態を示す概略図。 変形例3に係る開口部材の状態を示す概略平面図。 図18のG−G線に沿った開口部材の断面図。 変形例4に係る開口部材の状態を示す概略平面図。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の各図においては、各層や各部位を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部位の縮尺を実際とは異ならせしめてある。
(実施形態1)
<プリンターの概要>
図1は、インクジェット式記録装置(以降、プリンターと称す)の概略平面図である。
図1に示すように、プリンター1は、略矩形状の本体フレーム2を備えている。本体フレーム2内には記録媒体(図示略)を支持する媒体支持部材3が本体フレーム2の長手方向(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紙などの記録媒体が本体フレーム2の短手方向(副走査方向)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、主走査方向に沿って延びる棒状のガイド軸4が架設されている。
以降の説明では、主走査方向をX方向、副走査方向をY方向、及びX方向とY方向とに直交するプリンター1の厚さ方向をZ方向とする。さらに、図中で方向を示す矢印の先端側を「(+)方向」、基端側を「(−)方向」とする。
なお、X方向は「相対移動の方向」の一例である。以降の説明では、X方向から見ること、すなわち「相対移動の方向から見た場合」を平面視と称す。
ガイド軸4には、キャリッジ5がガイド軸4に沿ってX方向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には、インクジェット式記録ヘッド(以降、記録ヘッドと称す)20と、実施形態1に係るバルブユニット50とが搭載されている。
なお、バルブユニット50は、「弁機構」の一例である。
詳細は後述するが、プリンター1では、記録ヘッド20の媒体支持部材3に相対向する面に複数のノズル開口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334から媒体支持部材3上に給送された記録媒体にインク滴が噴射されることで、記録媒体に印刷が行われるようになっている。
本体フレーム2のX(+)方向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が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)の異なるインクが貯留されている。
なお、インクは「液体」の一例である。また、インクタンク8の数は2個に限定されず2個よりも多くてもよく、2個よりも少なくてもよい。
インクは、色材や、色材を分散させる(または溶解させる)溶剤などを含む。色材は、例えば染料や顔料である。溶剤は、例えば水系媒体であり、イオン交換水、限外ろ過水、逆浸透水、蒸留水などの純水または超純水を使用することができる。すなわち、インクは、水系媒体を溶剤とする水性インクである。
なお、インクは、有機溶剤を溶剤とする非水性インクであってもよい。
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を介してバルブユニット50に接続されている。各インクタンク8に貯留された各色のインクは、加圧ポンプ(図示省略)によって加圧され、供給管10を介してバルブユニット50に加圧供給される。
本体フレーム2内におけるX(+)方向側に配置されるキャリッジ5のホームポジション領域には、バルブユニット50や記録ヘッド20のクリーニング等のメンテナンス処理を施す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334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334からフラッシングによって噴射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334を囲うようにキャップ12が記録ヘッド20に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、各ノズル開口334から増粘したインクや気泡などがキャップ12内に強制的に排出される。
すなわち、メンテナンス処理では、バルブユニット50や記録ヘッド20のインクの流路内の増粘したインクや気泡などをノズル開口334から強制的に排出し、バルブユニット50や記録ヘッド20を正常な状態に回復させる。
<記録ヘッドの概要>
図2は、実施形態1に係るバルブユニット及び記録ヘッドの概略断面図である。図3は、ヘッド本体の概略断面図である。
以下、図2及び図3を参照して、記録ヘッド20の概要について説明する。
図2及び図3に示すように、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、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の一方面に固定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。
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)側が固定端として固定される固定板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及び電極形成材料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が並設されている。
ここで、圧電アクチュエーター形成部材311の固定板312に固定される領域は、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形成部材311を構成する電極形成材料314及び電極形成材料315間に電圧を印加すると、固定板312に固定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形成部材311の先端面は、振動板331に固定されている。
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には、当該圧電アクチュエーター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。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。
そして、振動板331の各圧力発生室333に対向する領域には、それぞれ圧電アクチュエーター形成部材311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。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、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には、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。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形成部材311(圧電アクチュエーター)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からインク滴を噴射させるようになっている。
図2に示すように、流路部材40は、一方の面にバルブユニット50が固定され、他方の面にヘッド本体30が固定されている。バルブユニット50からのインクは、流路部材40を介してヘッド本体30に供給される。
詳しくは、流路部材40には、インク連通路41が設けられている。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はバルブユニット50に挿入され、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。
<バルブユニットの概要>
図4は、インクの流路が閉じられた場合のバルブユニットの要部の概略図である。図5は、インクの流路が開かれた場合のバルブユニットの要部の概略図である。図6は、図4の二点鎖線で囲まれた領域Aの拡大図である。
図6では、発明の構成を分かりやすくするために、弁座60と開口部材70と接着剤81とが図示され、弁座60が便宜的に矩形状に図示されている。
次に、図4乃至図6を参照し、バルブユニット50の概要を説明する。
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、インクの流路を開閉する開閉弁である。
図4及び図5に示すように、バルブユニット50では、蓋部材51と、弁座60と、フィルム部材53とがX方向に沿って順に配置されている。蓋部材51及びフィルム部材53は、平面視で円形の部材である。
なお、弁体54または弁座60は、「一方」または「他方」の一例である。
蓋部材51及び弁座60は、例えば熱可塑性樹脂を成型することによって形成された部材である。蓋部材51は、例えば熱溶着によって弁座60に接着されている。フィルム部材53は、可撓性を有する樹脂フィルムで構成され、変形可能であり、例えば熱溶着によって弁座60に接着されている。
弁座60は、蓋部材51の側に第1凹部(空部)61を有し、フィルム部材53の側に第2凹部(空部)62を有している。第1凹部61と第2凹部62とは、隔壁63によって区画され、いずれも平面視で円形である。第1凹部61の開口は蓋部材51によって封止され、第1凹部61が液体室67になる。第2凹部62の開口はフィルム部材53によって封止され、第2凹部62が圧力調整室68になる。
隔壁63は、第1凹部61の側に凸部64を有している。凸部64は、平面視で円形であり、第1凹部61の中央に配置されている。凸部64の中央には、隔壁63を貫く孔65が形成されている。孔65は、液体室67と圧力調整室68とを連通するインクの流路となる。
すなわち、弁座60は、インクの流路となる孔65を有している。
液体室67は、流入路515や供給管10などを介してインクタンク8に連通されている。圧力調整室68は、流出路517を介して流路部材40のインク連通路41に連通されている。インクタンク8に貯留されているインクは、供給管10と、流入路515と、液体室67と、孔65と、圧力調整室68と、流出路517とを経由して、記録ヘッド20に供給される。
蓋部材51とフィルム部材53との間には、バネ52と弁体54と開口部材70と受圧板59とが順に配置されている。
バネ52の一方の端は蓋部材51に固定され、バネ52の他方の端は弁体54に固定されている。
弁体54は、本体部55と、シール部58とで構成される。
本体部55は、軸部56と、軸部56よりも太くなったフランジ部57とで構成される。軸部56は、X方向に長くなった円柱形状の部材であり、孔65に貫通され、液体室67と圧力調整室68とに跨って配置されている。フランジ部57は、平面視で円形の部材であり、液体室67に配置されている。シール部58は、例えばエラストマーやゴムなどからなる弾性部材で構成され、フランジ部57の開口部材70に対向する面に固定されている。
なお、本実施形態では、軸部56とフランジ部57とが一体となっているが、軸部56とフランジ部57とが分離されていてもよい。また、軸部56と後述する受圧板59とが一体となっていてもよい。
軸部56の端は、受圧板59に接するように配置されている。受圧板59は、フィルム部材53と比べて硬質の材料で構成され、フィルム部材53の中央付近に固定されている。受圧板59は、フィルム部材53の変位による力を弁体54に適正に付勢する役割を有する。
開口部材70は、例えばSUS(ステンレス鋼)で構成され、平面視で円形の部材であり、凸部64の内側に配置されている。開口部材70は、インクによって膨潤しにくい材料で構成することが好ましい。開口部材70を構成する材料は、SUSの他に、例えば、樹脂材料、金属材料、ガラス、セラミック、シリコン単結晶基板などを用いることができる。開口部材70は、接着剤81によって弁座60に固定されている。開口部材70の中央には、開口部材70を貫く開口79が形成されている。上述した弁体54の軸部56は、開口79にも貫通されている。すなわち、弁体54の軸部56は、弁座60の孔65と開口部材70の開口79とに貫通されている。このため、開口部材70の開口79も、液体室67と圧力調整室68とを連通するインクの流路となる。
なお、接着剤81は、「固定部材」の一例である。また、開口部材70の詳細は後述する。
バルブユニット50では、フィルム部材53の変位によって、弁体54の位置が変化し、弁体54のシール部58が開口部材70に離当接する。
詳しくは、弁体54には、液体室67内のインクの圧力と圧力調整室68内のインクの圧力との圧力差に起因する力や、受圧板59やバネ52から付勢される力などが作用する。これら力によって、弁体54の位置が制御され、弁体54がX方向に往復移動し、弁体54のシール部58が開口部材70に離当接するようになっている。
記録媒体に印刷がなされない非印刷状態などのインクが消費されない場合、図4に示すように、弁体54のシール部58が開口部材70に当接し、開口79が閉塞され、液体室67と圧力調整室68との間のインクの流路が閉じられる。
これに対して、記録媒体への印刷やメンテナンス処理によってインクが消費される場合、インクの消費によって圧力調整室68内のインクが減少すると、圧力調整室68内でインクに作用する圧力が低下し、フィルム部材53が圧力調整室68から液体室67に向かう方向(X(−)方向)に変位し、フィルム部材53に固定された受圧板59が、弁体54の本体部55を押圧する。すると、図5に示すように、弁体54のシール部58が開口部材70から離間し、液体室67と圧力調整室68との間のインクの流路が開かれる。
このように、バルブユニット50では、弁体54がX方向に往復移動し、弁体54のシール部58が開口部材70に離当接することによって、液体室67と圧力調整室68との間のインクの流路が開閉される。換言すれば、弁体54は、弁座60との間の相対移動により、インクの流路を開閉する。
非印刷状態などのインクが消費されない場合、バルブユニット50の中のインクの流路が閉じられているので、バルブユニット50よりも上流側のインクタンク8から加圧供給されるインクは、バルブユニット50よりも下流側の記録ヘッド20に供給されない。
これに対して、印刷状態やメンテナンス処理などのインクが消費される場合、圧力調整室68のインクが徐々に減少する。圧力調整室68のインクの減少に伴って、圧力が減少して圧力調整室が負圧になる。これによりフィルム部材53がインクの流路が開かれる方向に変位し、液体室67から圧力調整室68にインクが供給される。こうして、インクタンク8から加圧供給されるインクは、バルブユニット50の下流側の記録ヘッド20に供給される。そして、バルブユニット50の圧力調整室68へのインクの流入により圧力調整室68の負圧が解消されると、インクの流路が閉じられた状態になり、記録ヘッド20へのインクの供給が停止される。
印刷動作中においては、インクの消費に従って弁体54が僅かに開弁しつつ、圧力調整室68に対してインクが逐次補給される。さらに、上流側の液体室67内におけるインクの圧力変動は、弁体54の開閉によって、ある一定の範囲内となるように制限され、下流側の圧力調整室68内のインクの圧力変化と切り離される。従って、弁体54よりもインクの流路の上流側に圧力変化が生じていても、インクの流路の下流側はその影響を受けることがない。このため、バルブユニット50の圧力調整室68内でインクに作用する圧力が一定の範囲に制御され、記録ヘッド20に供給されるインクの流動圧が適正範囲に調整される。
換言すれば、バルブユニット50は、記録ヘッド20に供給されるインクの流動圧を適正範囲に制御する圧力調整機能を有する弁機構である。
図6に示すように、開口部材70は、接着剤81によって弁座60に固定される第1面71と、第1面71に対向配置され弁体54のシール部58に離当接される第2面72と、第1面71及び第2面72に交差し開口部材70の外縁に配置される第3面73と、第3面73に対向配置される第4面74とを有している。また、第4面74で囲まれた領域は開口79であり、第4面74に開口79の縁が配置される。
開口79は第1面71と第2面72とを貫き、弁体54が貫通されている。さらに、第2面72の一部(後述する外周面72B及び第2傾斜面72C)は、「撥液膜」の一例である撥水膜77で覆われている。
このように、開口部材70は、弁座60に固定される第1面71と、弁体54に離当接される第2面72と、第1面71及び第2面72に交差する第3面73と、第1面71及び第2面72を貫き弁体54が貫通される開口79とを有している。
開口部材70は、第2面72から第1面71に向かう方向に曲がったバリ75を第4面74の側(開口79の縁)に有している。バリ75の先端75Tは、弁座60の中に食い込んでいる。バリ75の先端75Tを弁座60の中に食い込ませることによって、バリ75の先端75Tが一種のアンカーボルトの役割を果たし、バリ75の先端75Tが弁座60の中に食い込んでいない場合と比べて、開口部材70が弁座60に強く固定され、例えば、開口部材70にZ方向の力が作用しても弁座60に対する開口部材70の位置が変化しにくくなる。
さらに、開口部材70は、第1面71から第2面72に向かう方向に曲がったバリ76を第3面73の側(開口部材70の外縁)に有している。なお、バリはカエリでもよい。
開口部材70にバリ75,76を設けると、開口部材70の第2面72は湾曲した部分(第1傾斜面72A、第2傾斜面72C)を有するようになる。
すなわち、第2面72から第1面71に向かう方向に曲がったバリ75を開口79の縁に形成すると、開口79から第3面73に向かう方向に弁座60との間の間隔D2が長くなった第1傾斜面72Aが、開口79の近くに形成される。
第1面71から第2面72に向かう方向に曲がったバリ76を開口部材70の外縁に形成すると、開口79から第3面73に向かう方向に弁座60との間の間隔D2が長くなった第2傾斜面72Cが、第3面73の近くに形成される。そして、第1傾斜面72Aと第2傾斜面72Cとの間に、弁座60との間の間隔D2が略一定な外周面72Bが形成される。
なお、第1傾斜面72Aは「傾斜面」の一例である。弁座60との間の間隔D2は、「一方との間の間隔」の一例である。
このように、開口部材70にバリ75,76を設けることによって、第2面72は、第4面74(開口79)から第3面73に向かう方向に順に配置された、第1傾斜面72Aと、外周面72Bと、第2傾斜面72Cとを有するようになる。
すなわち、第2面72は、開口79から第3面73に向かう方向に弁座60との間の間隔D2を長くする第1傾斜面72Aを、第3面73よりも開口79の近くに備え、第1傾斜面72Aに対して第3面73の側に配置される外周面72Bをさらに有している。
第1傾斜面72Aを、第3面73よりも開口79の近くに備えるので、インクは、第1傾斜面72Aによって開口79の側に案内され、開口79の側に流動しやすくなる。
そして、弁体54のシール部58は、外周面72Bに離当接する。すなわち、外周面72Bは、弁体54が離当接する面である。
第1傾斜面72Aは撥水膜77で覆われていなく、外周面72Bは撥水膜77で覆われている。第2傾斜面72Cは、撥水膜77で覆われていてもよいし、覆われていなくてもよい。その結果、外周面72Bよりも開口79の近くに配置される第1傾斜面72Aは、外周面72Bと比べて撥水性(撥液性)が低く、親水性が高められている。すなわち、インクの流路(開口79)に近い第1傾斜面72Aは、親水性が高められている。一方、外周面72Bは、第1傾斜面72Aと比べて撥水性(撥液性)が高められている。すなわち、弁体54のシール部58が離当接する外周面72Bは、第1傾斜面72Aと比べて、撥水性(撥液性)が高められている。
撥水膜77は、インクに対して撥液性を有するものであればよく、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。
上述したように、プリンター1では、バルブユニット50や記録ヘッド20のインクの流路に発生した気泡を、メンテナンス処理によってノズル開口334から強制的に排出し、バルブユニット50や記録ヘッド20を正常な状態に回復させている。
インクの流路に発生した気泡は、撥水性が高い面と比べて、撥水性が低い面(親水性が高い面)に付着しにくいので、インクの流路に近く、弁体54の軸部56に最接近する第1傾斜面72Aの親水性を高めると、気泡が第1傾斜面72Aに留まりにくくなる。すなわち、仮に第1傾斜面72Aの撥水性が高いと、第1傾斜面72Aと弁体54との間で気泡がトラップされやすくなってしまう。これに対して、第1傾斜面72Aの親水性を高めることにより、バルブユニット50のインクの流路内の気泡は、メンテナンス処理によって開口79から排出されやすくなる。すなわち、インクの流路に近い第1傾斜面72Aの親水性を高めると、インクの流路内の気泡がバルブユニット50から排出されやすくなり、バルブユニット50の気排性を高めることができる。
撥水膜77によって、弁体54のシール部58が離当接する外周面72Bの撥水性を高めると、外周面72Bはインクをはじくようになり、外周面72Bにインクの構成成分が堆積しにくくなる。仮に、外周面72Bにインクの構成成分が堆積すると、弁体54のシール部58が外周面72Bに当接しても、堆積したインクの構成成分によって開口79を閉塞することが難しくなるという不具合が生じる。外周面72Bにインクが堆積しにくくすると、このような不具合が生じにくくなるので、弁体54のシール部58を外周面72Bに離当接させることによって、液体室67と圧力調整室68との間のインクの流路(開口79)が適正に開閉され、弁機構としてのバルブユニット50が安定して正常に動作するようになる。
さらに、開口部材70にバリ75,76を設けると、開口部材70の第1面71は、開口部材70の第2面72と同様に湾曲した部分を有するようになる。すなわち、開口部材70の第1面71は、開口部材70の第2面72と同様に、開口79から第3面73に向かう方向に弁座60と第1面71との間の間隔D1が長くなった傾斜面が、開口79(第4面74)の近く及び第3面73の近くに形成される。
なお、間隔D1は、「一方と第1面との間の間隔」の一例である。
その結果、バルブユニット50には、開口79から第3面73に向かう方向に、弁座60と第1面71との間の間隔D1を長くする二つの傾斜部45(第1傾斜部46、第2傾斜部47)が形成される。また、第1傾斜部46(図中に破線で囲まれた部分)は、第3面73よりも開口79の近くに配置され、第2傾斜部47(図中に破線で囲まれた部分)は開口79よりも第3面73の近くに配置される。
すなわち、開口部材70にバリ75,76を設けることにより、バルブユニット50は、開口79から第3面73に向かう方向に、弁座60と第1面71との間の間隔D1を長くなった二つの傾斜部45(第1傾斜部46、第2傾斜部47)を有するようになる。なお、バリ75,76の高さをそろえる必要はないが、機能上バリ75の方がバリ76よりも高くする方が好ましい。
詳細は後述するが、弁座60と開口部材70との間に配置された接着剤81は、傾斜部46,47によって、開口79から第3面73に向かう方向に流動しやすくなり、第3面73から開口79に向かう方向に流動しにくくなる。その結果、接着剤81は開口79の内側にはみ出しにくくなる。つまり、例えば接着剤81が開口79の内側にはみ出し、接着剤81が開口79を閉塞してしまったり、あるいは、弁体54に接触(干渉)し、接着剤81によって弁体54の動きが阻害されたりするという不具合が生じにくくなる。
<バルブユニットの製造方法>
図7は、本実施形態に係るバルブユニットの製造方法を示す工程フローである。図8、図9A乃至図9F、及び図10は、図7に示す工程の状態を示す概略図である。
なお、図8は、開口部材70が複数形成されるマザー基板70Mの状態を示す概略図であり、それ以降の工程で形成される開口部材70が破線で示されている。また、図9A乃至図9Fは、図4に対応する図である。図10は、図6に対応する図である。
さらに、図8は、開口部材70が複数形成されるマザー基板70MをX方向から見た図である。図9A乃至図9F及び図10は、開口部材70または弁座60をX方向と交差する方向(Y方向)から見た図である。
以下、図7、図8、図9A乃至図9F、及び図10を参照し、本実施形態に係るバルブユニット50の製造方法の概要を説明する。
図7に示すように、本実施形態に係るバルブユニット50の製造方法は、マザー基板70Mに撥水膜77を形成する工程(ステップS1)と、マザー基板70Mを打ち抜いて開口79を形成する工程(ステップS2)と、マザー基板70Mを打ち抜いて開口部材70を形成する工程(ステップS3)と、樹脂を成型し弁座60を準備する工程(ステップS11)と、接着剤81を配置する工程(ステップS12)と、弁座60と開口部材70とを貼り合せる工程(ステップS21)と、弁座60と開口部材70とを圧着する工程(ステップS22)と、接着剤81を硬化させる工程(ステップS23)とを含む。
なお、ステップS1は、「第2面に撥液膜を形成する工程」の一例である。ステップS3は、「開口を形成する工程」の一例である。ステップS12は「固定部材を配置する工程」の一例である。ステップS22は、「固定部材を移動させる工程」の一例である。ステップS23は、「固定部材を硬化させる工程」の一例である。また、ステップS1、ステップS2、及びステップS3は、その順番が前後してもよい。
図8に示すように、ステップS1では、SUSで構成されるマザー基板70Mの面72M、すなわち後述するステップS3で開口部材70の第2面72となる面72Mに、撥水膜77を形成する。
撥水膜77は、例えば共析メッキにより、マザー基板70Mの面72Mにフッ素系高分子を含む金属膜を設けることによって形成することができる。さらに、撥水膜77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をマザー基板70Mの面72Mに塗布することによっても形成することができる。
図9Aに示すように、ステップS2では、金型(図示省略)によるプレス加工によって、マザー基板70Mを、X(+)方向からX(−)方向(図中の矢印の方向)に打ち抜いて、開口79を形成する。すなわち、金型を用いて、撥水膜77が形成された面72Mから、撥水膜77が形成された面72Mと反対側の面に向かう方向にマザー基板70Mを打ち抜いて、開口79を形成する。なお、後述するステップS3において、撥水膜77が形成された面72Mは開口部材70の第2面72となり、撥水膜77が形成された面72Mと反対側の面は開口部材70の第1面71になる。
ステップS2では、マザー基板70Mを打ち抜く方向、すなわち撥水膜77が形成された面72M(第2面72)から撥水膜77が形成された面72Mと反対側の面(第1面71)に向かう方向に曲がったバリ75が、開口79の縁に形成される。そして、後述するステップS3において、バリ75の撥水膜77が形成された面72Mは第2面72の第1傾斜面72Aになり、バリ75の撥水膜77が形成された面72Mと反対側の面は第1面71の第1傾斜面72A1になる。さらに、第2面72の第1傾斜面72Aには、プレス加工の際に金型がせん断的に接触するので、第2面72の第1傾斜面72Aに設けられた撥水膜77が実質的に削り取られる。
図9Bに示すように、ステップS3では、金型(図示省略)によるプレス加工によって、図中に破線で示されたマザー基板70Mを、X(+)方向からX(−)方向(図中に破線で示された矢印の方向)に打ち抜いて、開口部材70を形成する。すなわち、金型を用いて、撥水膜77が形成された面72Mから、撥水膜77が形成された面72Mと反対側の面に向かう方向にマザー基板70Mを打ち抜いて、開口部材70を形成する。
図中に破線で示されたマザー基板70Mには、撥水膜77が形成された面72Mから撥水膜77が形成された面72Mと反対側の面に向かう方向(X(+)方向)に曲がったバリが形成され、さらに、当該バリに対応するX(−)方向に曲がったカエリが開口部材70の外縁に形成される。そして、当該カエリが第1面71から第2面72に向かう方向に曲がったバリ76となる。
そして、バリ76の第2面72が第2傾斜面72Cになり、バリ76の第1面71が第2傾斜面72A2になる。さらに、第2面72において、第1傾斜面72Aと第2傾斜面72Cとの間は、金型によるプレス加工の影響を受けない撥水膜77で覆われた外周面72Bが形成される。すなわち、第1傾斜面72Aと第2傾斜面72Cとの間に配置され、Y方向及びZ方向に対して平行な外周面72Bが形成される。 その結果、第2面72には、撥水膜77が実質的に削り取られ撥水性が低くなった第1傾斜面72Aと、撥水膜77で覆われ撥水性が高くなった外周面72Bとが形成される。なお、撥水膜77が実質的に削り取られる部分と第1傾斜面72Aとが完全に一致しなくてもよい。
図9Cに示すように、ステップS11では、熱可塑性樹脂を複数の金型(図示省略)を使用して成型し、第1凹部61と、第2凹部62と、凸部64と、孔65と、流出路517とを有する弁座60を準備(形成)する。熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリル樹脂、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、あるいは少なくともそれらの一つを構成成分とするポリマーアロイなどを使用することができる。
図9Dに示すように、ステップS12では、弁座60の凸部64の上に接着剤81を配置する。接着剤81は、例えば熱可塑性接着剤(熱可塑性樹脂で構成される固形接着剤)である。なお、ステップS12では、例えばディスペンサーを用いて流動性を有する接着剤81を塗布することで、弁座60の凸部64の上に接着剤81を配置してもよい。
図9Eに示すように、ステップS21では、平面視で開口部材70が弁座60の凸部64の内側に配置され、平面視で孔65が開口79の内側に配置されるように、貼り合せ装置(図示省略)を用いて、弁座60と開口部材70とを貼り合せる。
貼り合せ装置では、凸部64の外周面をなす側面64Aによる段差が、画像認識により検出される。すなわち、凸部64は、弁座60と開口部材70とを所定の位置に貼り合せるためのアライメントマークとなる。貼り合せ装置は、凸部64によって弁座60の位置を正しく認識し、平面視で開口部材70が弁座60の凸部64の内側に正しく配置され、平面視で孔65が開口79の内側に正しく配置されるように、開口部材70を弁座60に貼り合せることができる。
すなわち、弁座60の位置を正しく認識するアライメントマークとしての凸部64を設けることによって、開口部材70を弁座60に対して高精度に位置合わせすることができる。
図9Fに示すように、ステップS22では、ヒートツール250を用いて弁座60と開口部材70とを圧着し、加熱し、弁座60と開口部材70との間に配置される接着剤81を流動させる。
ヒートツール250は、ホルダー251と、通電により発熱する発熱体252とを有している。ホルダー251は、発熱体252を支持し、熱を伝えやすい材料で構成されている。ステップS22では、発熱体252が発熱した状態(ヒートツール250が加熱された状態)で、ヒートツール250が開口部材70を押圧し、弁座60と開口部材70との間隔D1を狭めて、弁座60と開口部材70との間に配置される接着剤81を流動させ、弁座60と開口部材70とを圧着する。
すなわち、ステップS22では、ヒートツール250を用いて弁座60と開口部材70とを圧着することによって、ステップS3において開口79の縁に形成された第2面72から第1面71に向かう方向に曲がったバリ75の先端75Tを、弁座60に食い込ませる。
バリ75の先端75Tを弁座60に食い込ませることによって、バリ75の先端75Tが一種のアンカーボルトの役割を果たし、バリ75の先端75Tを弁座60に食い込ませない場合と比べて、弁座60に対する開口部材70の位置を変化しにくくすることができる。
図10では、ステップS22においてヒートツール250が開口部材70を押圧する際に、接着剤81の流動状態が模式的に示されている。
図10に示すように、第1面71には、バリ75によって第2面72から第1面71に向かう方向に曲がった第1傾斜面71A1が形成され、バリ76によって第1面71から第2面72に向かう方向に曲がった第2傾斜面71A2が形成されている。
ヒートツール250によって、接着剤81が加熱され、流動性を有するようになる。
ヒートツール250は、開口部材70を押圧し、弁座60と第1面71との間の間隔D1を狭めて、弁座60と第1面71との間に配置される接着剤81を押圧する。このとき、接着剤81に対して、第1傾斜面71A1に対して直交する方向の力FAが第1傾斜面71A1から作用し、第2傾斜面71A2に対して直交する方向の力FCが第2傾斜面71A2から作用する。すなわち、傾斜面71A1,71A2に対して直交する方向の力FA,FCが、傾斜面71A1,71A2から接着剤81に対して作用する。さらに、接着剤81に作用する力FA,FCは、第2面72から第1面71に向かう方向(X方向)の分力FAx,FCxと、開口79(第4面74)から第3面73に向かう方向(Z方向)の分力FAz,FCzとに分解される。
接着剤81に分力FAx,FCxが作用すると、接着剤81は薄くなる方向に流動する。接着剤81に分力FAz,FCzが作用すると、接着剤81は開口79から第3面73に向かう方向に流動する。
第1傾斜面71A1では、分力FAzによって接着剤81が開口79から第3面73に向かう方向に流動するので、接着剤81は開口79の側にはみ出しにくくなる。第2傾斜面71A2では、分力FCzによって接着剤81が開口79から第3面73に向かう方向に流動するので、接着剤81は第2傾斜面71A2からはみ出すようになる。
すなわち、分力FAz,FCzは、接着剤81が開口79の側に流動しないように、接着剤81の流動方向を規制する。その結果、圧着に伴う接着剤81の移動量(すなわち、ステップS12にて接着剤81が配置された位置から、ステップ22を経て圧着を終えた時の接着剤81の位置までの移動量)が開口79側よりも第3面73側の方に多くなるように、接着剤81を移動させる。
このように、ステップS22は、弁座60と第1面71(開口部材70)との間の間隔D1を狭めて、接着剤81の移動量が開口79側よりも第3面73側の方が多くなるように、接着剤81を移動させる工程である。
ステップS23では、ヒートツール250を用いて弁座60と開口部材70とで圧着された接着剤81を加熱し、接着剤81を硬化させる。接着剤81が熱可塑性接着剤の場合は、このステップでヒートツールの加熱をやめ、冷却する。
換言すれば、本実施形態に係る製造方法では、第1面71と弁座60との間で開口79から第3面73に向かう方向に間隔D1を長くする傾斜部46,47として、バリ75,76の第1傾斜面71A1、第2傾斜面71A2を用いた。これらの傾斜面71A1,71A2により、開口79から第3面73に向かう方向の分力FAz,FCzを接着剤81に対して作用させ、接着剤81が開口79から第3面73に向かう方向に流動するように接着剤81の流動方向を規制している。こうすることによって、接着剤81が、開口79の内側にはみ出し、接着剤81が開口79を閉塞してしまったり、あるいは、弁体54に接触(干渉)し、弁体54の動きを阻害したりするという不具合を抑制することができる。
従って、本実施形態に係る製造方法で製造されたバルブユニット50は、弁体54が正常に動作するので、液体室67と圧力調整室68との間のインクの流路が適正に開閉され、安定して正常に動作するようになる。
なお、本実施形態では、開口部材70のプレス加工時のバリ75,76の第1傾斜面71A1,第2傾斜面71A2を傾斜部46,47として用いたが、これに限られない。開口部材70の製造方法に係らず、弁座60と第1面71との間の間隔を長くする形状としての傾斜部46,47の少なくとも1つが開口部材70に設けてあればよい。また、本実施形態では、開口部材70のプレス加工時のバリ75により第1傾斜面72Aを形成したが、これに限られない。詳細は、後述する。
(実施形態2)
図11は、図4に対応する図であり、実施形態2に係るバルブユニットの概要を示す概略図である。図12は、図11に対応する図であり、実施形態2に係る他のバルブユニットの概要を示す概略図である。
本実施形態に係るバルブユニット50Aでは、弁座600に凹部91が形成されている点と、弁座600に傾斜部45や第1傾斜面72Aや第2傾斜面72Cが形成されていない点が実施形態1に係るバルブユニット50との主な相違点である。
以下、図11を参照し、本実施形態に係るバルブユニット50Aを、実施形態1との相違点を中心に説明する。また、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明を省略する。なお、バルブユニット50Aも、「弁機構」の一例である。
図11に示すように、弁座600には、平面視で、凸部64の内側に凹部91が形成され、凹部91の内側に孔65が形成されている。平面視で、開口部材70は凸部64の内側に配置されている。平面視で、開口部材70の開口79は弁座600の凹部91の内側に配置され、弁座600の孔65は開口部材70の開口79の内側に配置されている。
なお、平面視で開口部材70の開口79が弁座600の凹部91の内側に配置された状態は、開口部材70の第4面74(開口79の縁)が凹部91の内周面91Aから外側に突出した状態である。
弁座600と開口部材70との間には接着剤81が配置され、凹部91は孔65よりも接着剤81の近くに配置され、孔65は凹部91よりも接着剤81から離れて配置されている。すなわち、孔65は、凹部91を設けることによって、凹部91を設けない構成(実施形態1の構成)と比べて、接着剤81から遠ざかるように配置される。換言すれば、孔65は、弁座600の接着剤81に接する面から遠ざかるように配置されている。
平面視で凹部91及び孔65は円形であり、平面視で凹部91の直径は孔65の直径よりも長くなっている。さらに、凹部91の内周面91Aは、弁体54に近付く方向に湾曲している(張り出している)、凸部64の側面64Aは、弁体54から遠ざかる方向に湾曲している(張り出している)。
このように、本実施形態に係るバルブユニット50Aは、凹部91と、凹部91の内側に設けられインクの流路となる孔65とを有する弁座600と、弁座600との間の相対移動によりインク流路を開閉する弁体54と、弁座600に固定され開口79を有する開口部材70と、弁座600と開口部材70とを固定する接着剤81と、を備えている。
さらに、本実施形態に係るバルブユニット50Aは、実施形態1のバルブユニット50と同様に、弁体54のシール部58が離当接する外周面72Bは撥水膜77で覆われている(図6参照)。
孔65は、弁座600の接着剤81に接する面から遠ざかるように配置されているので、接着剤81が弁座600の接着剤81に接する面から凹部91の中に流動した場合、凹部91が流動した接着剤81の受け皿となり、流動した接着剤81が孔65まで到達しにくい。従って、流動した接着剤81は、孔65に貫通された弁体54に接触しにくく、弁体54の動きが阻害されるという不具合が抑制される。
さらに、開口部材70のシール部58が離当接する外周面72Bの撥水性を高め、外周面72Bにインクの構成成分が堆積しにくくすることによって、液体室67と圧力調整室68との間のインクの流路(開口79)が適正に開閉され、弁機構としてのバルブユニット50Aが安定して正常に動作するという効果を奏することができる。
なお、図12に示すように、本実施形態に係るバルブユニット50Aにおいて、実施形態1のバルブユニット50と同様に、傾斜部45(第1傾斜部46、第2傾斜部47)を形成してもよい。これにより、弁座600と開口部材70との間に配置された接着剤81は、開口79から第3面73に向かう方向に流動しやすくなり、第3面73から開口79に向かう方向に流動しにくくなるので、接着剤81が開口79の内側にはみ出しにくくなるという効果を奏することができる。
また、傾斜部45の有無にかかわらず、図12に示すように、本実施形態に係るバルブユニット50Aにおいて、実施形態1のバルブユニット50と同様に、第1傾斜面72Aを設けてもよい。第1傾斜面72Aを第3面73よりも開口79の近くに備えることにより、インクは、第1傾斜面72Aによって開口79の側に案内され、開口79の側に流動しやすくなる。
また、傾斜部45の有無にかかわらず、図12に示すように、本実施形態に係るバルブユニット50Aにおいて、実施形態1のバルブユニット50と同様に、第1傾斜面72Aが撥水膜77で覆われていなくてもよい。インクの流路に近い第1傾斜面72Aの親水性を、外周面72Bよりも高めることによって、バルブユニット50Aから気泡が排出されやすくなり、バルブユニット50Aの気排性(気泡排出性)を高めることができるという効果を奏することができる。
なお、平面視で開口部材70の開口79が弁座600の凹部91の内側に配置された状態でなく、平面視で弁座600の凹部91が開口部材70の開口79の内側に配置された状態であってもよい。
<バルブユニットの製造方法>
図13は、本実施形態に係るバルブユニットの製造方法を示す工程フローである。図14A及び図14Bは、図9Fに対応する図であり、図13に示す工程の状態を示す概略図である。
以下、図13、図14A、及び図14Bを参照し、本実施形態に係るバルブユニット50Aの製造方法の概要を説明する。
図13に示すように、本実施形態に係るバルブユニット50の製造方法は、接着剤81を配置する工程(ステップS12)と、弁座600と開口部材70とを圧着する工程(ステップS22)と、接着剤81を硬化させる工程(ステップS23)とを含む。
なお、ステップS12は、「弁座及び第1面の間に固定部材を配置する工程」の一例である。ステップS22及びステップS23は、「弁座及び第1面を圧着する工程」の一例である。
ステップS12では、弁座600の凸部64の上に接着剤81を配置する(図示省略)。
ステップS22では、図14Aに示すように、ヒートツール250の位置を調整しながら、ヒートツール250を弁座600の凸部64及び開口部材70に近付ける。続いて、加熱されたヒートツール250によって開口部材70を押圧し、弁座600と開口部材70とを圧着する。
ステップS23では、図14Bに示すように、加熱されたヒートツール250が開口部材70を押圧する状態を維持し、ヒートツール250の熱を接着剤81に伝搬させて、弁座600と開口部材70との間に配置される接着剤81を硬化させる。また、接着剤81が熱可塑性接着剤である場合は、このステップでヒートツールの加熱を停止し、押圧したまま冷却動作に入ることで硬化させる。
ところが、ヒートツール250の熱は、弁座600にも伝搬される。例えば弁座600がポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂などの熱変形しやすい熱可塑性樹脂で構成され、開口部材70が押圧される時間が長い場合(ヒートツール250の熱が伝搬される時間が長い場合)、弁座600はヒートツール250から伝搬される熱の影響を受け、ヒートツール250に近い側の弁座600が熱変形する。
ヒートツール250の熱は、弁座600の接着剤81に接する面から弁座600の内部に伝搬される。このため、弁座600は、弁座600の接着剤81に接する面に近くなる程ヒートツール250の熱の影響を受けやすく、弁座600の接着剤81に接する面から遠くなる程ヒートツール250の熱の影響を受けにくくなる。
仮に、弁座60の接着剤81に接する面に孔65が設けられ、弁座60が熱変形しやすい樹脂で構成される場合、ヒートツール250から伝搬される熱の温度等の条件によっては、弁座60の接着剤81に接する面が熱変形し、弁座60の接着剤81に接する面に設けられた孔65の直径が短くなり、孔65の直径が短くなることによる不具合が生じるおそれがある。
例えば、弁座60の接着剤81に接する面に設けられた孔65の直径が短くなると、インクが孔65の中を流動しにくくなるという不具合が生じる。さらに、弁座60の接着剤81に接する面に設けられた孔65の直径が短くなりすぎると、接着剤81が孔65を閉塞してしまったり、あるいは、弁座600が弁体54に接触し、弁体54の動きが阻害されたりするという不具合が生じるおそれがある。
本実施形態では、孔65は、凹部91によって弁座600の接着剤81に接する面から遠ざかるように配置されているので、ヒートツール250のから伝搬される熱の影響を受けにくく、ヒートツール250から伝搬される熱によって熱変形し、孔が閉塞したり、孔65の直径が短くなることによる不具合が生じにくい。
つまり、弁座600の接着剤81に接する面には、凸部64や凹部91が設けられ、凸部64や凹部91は、ヒートツール250から伝搬される熱によって、熱変形する。詳しくは、凸部64では、ヒートツール250から伝搬される熱によって、側面64Aが弁体54から遠ざかる方向に湾曲する(張り出す)。他方で、凹部91では、ヒートツール250から伝搬される熱によって、内周面91Aが弁体54に近付く方向に湾曲する(張り出す)。
すなわち、凸部64の側面64Aは、弁体54から遠ざかる方向に湾曲するので、凸部64の側面64Aが弁体54に接触する不具合が生じにくい。
凹部91の内周面91Aは、孔65と比べて弁体54から離れて配置されるので、凹部91の内周面91Aが弁体54に近付く方向に湾曲しても、凹部91の内周面91Aが弁体54に接触し、弁体54の動きが阻害されるという不具合が抑制される。
このように本実施形態に係る製造方法では、弁座600に凹部91を設けることによって、ヒートツール250から伝搬される熱の悪影響が抑制されるので、本実施形態に係る製造方法で製造されたバルブユニット50Aは、弁体54が正常に動作し、液体室67と圧力調整室68との間のインクの流路(開口79)が適正に開閉され、安定して正常に動作するようになる。
(実施形態3)
図15は、実施形態3に係る開閉弁の開弁状態を示す概略図である。図16は、本実施形態に係る開閉弁の閉弁状態を示す概略図である。
実施形態1に係るプリンター1は、インクタンク8と記録ヘッド20との間のインクの流路を開閉する弁機構(バルブユニット50)を有していた。当該弁機構(バルブユニット50)は、記録ヘッド20に適宜インクを供給するためのものであって、記録ヘッド20からインクが噴射され記録ヘッド20内のインク圧が低下すると開弁して記録ヘッド20にインクを供給し、記録ヘッド20にインクが供給され記録ヘッド20内のインク圧が高まると閉弁する開閉弁である。
本実施形態に係るプリンターは、インクタンク8とバルブユニット50との間に、他の弁機構(開閉弁100)を有している。他の弁機構(開閉弁100)は、クリーニング処理(チョーククリーニング処理)を行うときに記録ヘッド20に繋がるインクの流路を開閉させるためのものである。
すなわち、本実施形態に係るプリンターは、実施形態1に係るプリンター1に対して開閉弁100が付加された構成を有している。
以下に、図15及び図16を参照して、弁機構としての開閉弁100の概要を説明する。なお、開閉弁100も「弁機構」の一例である。
図15及び図16に示すように、開閉弁100は、弁座110と、開口部材70と、弁体としてのフィルム部材120とを有する。弁座110と開口部材70との間には、接着剤81が配置されている。
なお、開口部材70と接着剤81とは、実施形態1と同じ構成を有している。
弁座110は、例えば熱可塑性樹脂で形成された部材であり、凹部111と、孔112と、流入路113と、凸部114とを有する。凹部111はフィルム部材120によって封止され、凹部111とフィルム部材120とで囲まれた領域がインク室130になる。孔112は、バルブユニット50の流入路515に接続され、インク室130とバルブユニット50を連通するインクの流路の一部をなす。流入路113は供給管10に接続され、インク室130と供給管10とを連通する。
凸部114は、凹部111の内側に配置されている。凸部114は、開口部材70を弁座110に貼り合す場合のアライメントマークとなる。また、凸部114の中心を貫くように孔112が設けられている。
フィルム部材120は、例えば合成樹脂フィルムであり、ガスバリア性と可撓性とを有している。フィルム部材120は、フィルム部材120の外面に大気圧がかかる状態で弁座110の凹部111に接着されている。
開口部材70は、実施形態1と同じ構成を有し、第1面71と、第2面72と、第1面と第2面とに交差し開口部材70の外縁に配置される第3面73と、第1面71及び第2面を貫く開口79とを有している。
開口79は、孔112に連通され、インク室130とバルブユニット50を連通するインクの流路の一部をなす。第2面72は、撥水膜77で覆われている。
なお、実施形態1と同様に、開口79から第3面73に向かう方向に、弁座110と第1面71との間の間隔を長くする傾斜部45を設けてもよい。これによって、接着剤81は、開口79から第3面73に向かう方向に流動しやすく、第3面73から開口79に向かう方向に流動しにくい。このため、接着剤81が開口79の側に流動し、開口79が閉塞されるおそれを抑制することができる。また、同じく、第1傾斜面72Aを設けても良いし、第1傾斜面72Aを撥水膜77で覆わなくてもよい。
図15に示すように、フィルム部材120が開口部材70の撥水膜77から離間し、開口79が開かれた状態になると、開閉弁100からバルブユニット50に至るインクの流路が開かれる。
図16に示すように、例えば外部からの力(圧空、カム機構など)によってフィルム部材120がインク室130の容積を減少させる方向に撓んで、フィルム部材120が開口部材70の撥水膜77に当接し、開口79が閉塞されると、開閉弁100からバルブユニット50に至るインクの流路が閉じられる。
このように、開閉弁100は、フィルム部材120が開口部材70の撥水膜77に離当接することによって開閉する開閉弁である。フィルム部材120が離当接する部分には撥水膜77が設けられ、フィルム部材120が離当接する部分はインクをはじき、インク構成成分の堆積が抑制される。従って、フィルム部材120が離当接する部分にインクが堆積し、フィルム部材120による開口79の閉塞が難しくなるという不具合を抑制することができる。
本実施形態に係るプリンターでは、開閉弁100が閉弁している状態で、キャップ12が記録ヘッド20に当接しキャップ12内を吸引ポンプによって吸引し、開閉弁100の閉弁箇所(開口79)から記録ヘッド20のノズル開口334に至るまでのインクの流路内に負圧を蓄積する。この負圧が十分蓄積された所定の段階で、開閉弁100が開弁されるように設定されている。この開閉弁100の開弁によって、インク室130における開口79より下流側の流路に蓄積されていた負圧を解消しようとして、上流側から一気にインクが流れ込み、瞬間的に流速の高められたインクが流れる。この結果、インク室130及びその下流の流路上に留まっていた気泡や異物が、インクとともに一気に記録ヘッド20のノズル開口334から排出される。
すなわち、本実施形態に係るプリンターでは、インクの流路内に負圧を十分蓄積した後に開閉弁100を開弁し、インクの流路内に留まっている気体や増粘したインクを下流側へ一気に押し出すチョーククリーニング処理を実行することができる。このため、本実施形態に係るプリンターは、実施形態1に係るプリンターと比べて、インクの流路内に留まる気体や増粘したインクを、より強く排出することができる。
なお、本実施形態では、バルブユニット50と別の場所に開閉弁100を設けたが、バルブユニット50の中に開閉弁100を設ける構成であってもよい。また、本実施形態ではフィルム部材を用いたが、可撓性を有する部材であればこれに限らない。例えば、ブチルゴムやシリコーンゴムなどのゴム膜を用いてもよい。ゴム膜を弁座部品にはめこみ、固定部品で固定するなどの方法でゴム膜を実装できる。ゴム膜を用いる方が高耐久で良い。
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
(変形例1)
図17A乃至図17Eは、変形例1に係るバルブユニットにおける弁座及び開口部材の配置状態を示す概略図である。さらに、図17A乃至図17Eでは、説明に必要な構成要素が模式的に図示され、説明に不要な構成要素の図示が省略され、接着剤81は図示されていない。
また、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明を省略する。さらに、実施形態1における開口79から第3面73に向かう方向をZ方向と称す。
以下、図17A乃至図17Eを参照し、好ましい傾斜部45A〜45Eの状態を説明する。
図17Aに示すように、開口部材70Aの第1面71Aは、Z方向に対して交差し傾斜している。弁座60Aの第1面61Aは、Z方向に対して平行であり、傾斜していない。そして、Z方向に第1面61A(弁座60A)と第1面71A(開口部材70A)との間隔Daを長くする傾斜部45Aが設けられている。
すなわち、傾斜部45Aは、開口部材70Aの第1面71Aの全面に形成されている。
かかる構成によって、傾斜部45Aに配置された接着剤81は、弁座60と開口部材70Aとを圧着する工程(実施形態1におけるステップS22の工程)において、弁座60と第1面71A(開口部材70A)との間の間隔Daを狭めた場合、接着剤81は、Z方向に流動しやすくなり、Z方向と反対方向(弁体54に向かう方向)に流動しにくくなるので、接着剤81が弁体54に接触する不具合を防止することができる。
図17Bに示すように、開口部材70Bの第1面71Bは、Z方向に対して平行であり傾斜していない。弁座60Bの第1面61Bは、Z方向に対して交差し傾斜している。そして、Z方向に第1面61B(弁座60B)と第1面71B(開口部材70B)との間隔Dbを長くする傾斜部45Bが設けられている。
すなわち、傾斜部45Bは、開口部材70Bの第1面71Bの全面に形成されている。
かかる構成によって、傾斜部45Bに配置された接着剤81は、弁座60と開口部材70Bとを圧着する工程(実施形態1におけるステップS22の工程)において、弁座60と第1面71B(開口部材70B)との間の間隔Dbを狭めた場合、接着剤81は、Z方向に流動しやすくなり、Z方向と反対方向(弁体54に向かう方向)に流動しにくくなるので、接着剤81が弁体54に接触する不具合を防止することができる。
図17Cに示すように、開口部材70Cの第1面71Cは、Z方向に対して交差し傾斜している。弁座60Cの第1面61Cも、同様に、Z方向に対して交差し傾斜している。そして、Z方向に第1面61C(弁座60C)と第1面71C(開口部材70C)との間隔Dcを長くする傾斜部45Cが設けられている。
すなわち、傾斜部45Cは、開口部材70Cの第1面71Cの全面に形成されている。
かかる構成によって、傾斜部45Cに配置された接着剤81は、弁座60と開口部材70Cとを圧着する工程(実施形態1におけるステップS22の工程)において、弁座60と第1面71C(開口部材70C)との間の間隔Dcを狭めた場合、接着剤81は、Z方向に流動しやすくなり、Z方向と反対方向(弁体54に向かう方向)に流動しにくくなるので、接着剤81が弁体54に接触する不具合を防止することができる。
このように、傾斜部45A〜45Cを設けるための傾斜面(Z方向に交差する面)は、弁座60A〜60C及び開口部材70A〜70Cの少なくとも一方に設ければよい。
図17Aでは、開口部材70Aの第1面71Aの全体がZ方向に対して交差し傾斜していたが、開口部材70Aの第1面71Dの一部がZ方向に対して交差し傾斜する構成であってもよい。
すなわち、図17Dに示すように、開口部材70Dの第1面71Dに凸部95が設けられ、凸部95の頂部96に対してZ方向側とZ方向と反対方向側とで、第1面71DはZ方向に対して異なる方向に傾斜している。一方、弁座60Dの第1面61Dは、Z方向に対して平行であり、傾斜していない
かかる構成によって、凸部95の頂部96に対してZ方向側には、Z方向に第1面61D(弁座60D)との第1面71D(開口部材70D)との間隔Ddを長くする傾斜部45Dが設けられ、凸部95の頂部96に対してZ方向と反対方向側には、Z方向と反対方向に第1面61D(弁座60D)との第1面71D(開口部材70D)との間隔Ddを長くする傾斜部が設けられている。
すなわち、傾斜部45Dは、開口部材70Dの第1面71Dに部分的に形成されている。
傾斜部45Dに配置された接着剤81は、弁座60と開口部材70Dとを圧着する工程(実施形態1におけるステップS22の工程)において、弁座60と第1面71D(開口部材70D)との間の間隔Ddを狭めた場合、凸部95の頂部96に対してZ方向側に配置された接着剤81は、Z方向に流動しやすくなり、Z方向と反対方向(弁体54に向かう方向)に流動しにくくなるので、凸部95の頂部96に対してZ方向側に配置された接着剤81が弁体54に接触する不具合を防止することができる。
さらに、凸部95を弁座60Eの第1面61Eに設ける構成であってもよい。
すなわち、図17Eに示すように、弁座60Eの第1面61Eは、凸部95を有し、凸部95の頂部96に対してZ方向側とZ方向と反対方向側で、異なる方向に傾斜している。一方、開口部材70Eの第1面71Eは、Z方向に対して平行であり、傾斜していない。
かかる構成によって、凸部95の頂部96に対してZ方向側には、Z方向に第1面61E(弁座60E)と第1面71E(開口部材70E)との間隔Deを長くする傾斜部45Eが設けられ、凸部95の頂部96に対してZ方向と反対方向側には、Z方向と反対方向に第1面61E(弁座60E)と第1面71E(開口部材70E)との間隔Deを長くする傾斜部が設けられている。
すなわち、傾斜部45Eは、開口部材70Eの第1面71Eに部分的に形成されている。
傾斜部45Eに配置された接着剤81は、弁座60と開口部材70Eとを圧着する工程(実施形態1におけるステップS22の工程)において、弁座60と第1面71E(開口部材70E)との間の間隔Deを狭めた場合、凸部95の頂部96に対してZ方向側に配置された接着剤81は、Z方向に流動しやすくなり、Z方向と反対方向(弁体54に向かう方向)に流動しにくくなるので、凸部95の頂部96に対してZ方向側に配置された接着剤81が弁体54に接触する不具合を防止することができる。
なお、凸部95は、弁座60及び開口部材70の両方に設けてもよい。
このように、弁座60D,60Eと開口部材70D,70Eの第1面71D,71Eとの間に、Z方向と反対方向(弁体54に向かう方向)に弁座60D,60Eと開口部材70D,70Eの第1面71D,71Eとの間隔Dd,Deを長くする傾斜部を有していたとしても、Z方向に弁座60D,60Eと開口部材70D,70Eの第1面71D,71Eとの間隔Dd,Deを長くする傾斜部45D,45Eを有しているのであれば、本願の技術的適用範囲である。
さらに、Z方向に弁座60D,60Eと開口部材70D,70Eの第1面71D,71Eとの間隔Dd,Deを長くする傾斜部45D,45Eの数は、単数でも、複数でもよい。
同様に、実施形態1における傾斜部45の数は、単数でも、複数でもよい。さらに、実施形態1における傾斜部45が形成される場所は、開口79の縁や開口部材70の外縁に限定されず、開口79の縁と開口部材70との間であってもよい。
(変形例2)
実施形態1では、開口部材70は、接着剤81によって弁座60に固定されていたが、開口部材70は、接着剤81によって弁体54に固定される構成であってもよい。なお、開口部材70が弁体54に固定される場合、シール部58は弁座60に固定されることが好ましい。
本変形例では、弁体54に固定された開口部材70が、弁座60に固定されたシール部58に離当接する。そして、開口部材70の弁体54の本体部55に固定される面が第1面71となり、開口部材70の弁座60に固定されたシール部58に離当接する面が第2面72となる。かかる構成によっても、実施形態1と同じ効果を得ることができる。
このように、開口部材70の第1面71は、弁座及び弁体54の一方に固定され、開口部材70の第2面72は、弁座60及び弁体54の他方に離当接する構成を有していればよい。
(変形例3)
図18は、変形例3に係る開口部材の状態を示す概略平面図である。図19は、図18のG−G線に沿った開口部材の断面図である。
図18では、開口部材170の第1面171の状態が図示されている。また、図19では、弁座60が二点鎖線で示されている。
また、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
図18及び図19に示すように、変形例3に係る開口部材170の外縁は、実施形態1に係る開口部材70の外縁と同じであり、平面視で円形である。開口部材170は、弁座60に対向する第1面171と、第1面171に対向配置された第2面172と、第1面171及び第2面172に交差し開口部材170の外縁に配置される第3面173と、第3面173に対向配置される第4面174と、第1面171と第2面172とを貫く開口79とを有している。
第2面172は、開口79の縁に第1面171から第2面172に向かう方向に曲がった湾曲面172Aと、湾曲面172Aに対して開口79と反対側に配置される外周面172Bとを有している。外周面172Bは撥水膜177で覆われ、湾曲面172Aと比べて撥水性が高められている。撥水膜177で覆われた外周面172Bに対して、弁体54のシール部58が離当接する。
第1面171は、開口79から第3面173に向かう方向に弁座60との距離Dが長くなった傾斜面171Aと、弁座60との距離Dが略同じである平坦面171Bとを有する。なお、図18では、網掛けやハッチングが施されていない領域が開口79であり、網掛けが施された領域が傾斜面171Aであり、ハッチングが施された領域が平坦面171Bである。
平坦面171Bは、弁座60に接するように配置される。さらに、平坦面171Bは、平面視で、開口79を囲むリング部171B1と、リング部171B1と第3面173との間に配置され、扇形状の四つの島部171B2とを有する。
傾斜面171Aは、平面視で、平坦面171Bのリング部171B1(開口79)を囲むリング部171A1と、リング部171A1(開口79)から第3面173に向かう方向に伸びた延在部171A2とを有する。また、開口79から第3面173に向かう方向に伸びた延在部171A2は、開口79から第3面173に向かう方向に四つ配置されている。
そして、開口部材170のリング部171A1と弁座60との間、及び開口部材170の延在部171A2と弁座60との間の両方で、開口部材170と弁座60との間の間隔D1を長くする傾斜部145が形成される。そして、傾斜部145は、平面視で、リング部171B1(開口79)を囲む部分と、開口79から第3面173に向かう方向に伸びた部分とを有する。
このように、本変形例では、平面視で、傾斜部145が実施形態1の傾斜部45と形状が異なる。さらに、本変形例では、平面視で、傾斜部145と開口79との間に、開口部材170のリング部171A1と弁座60とが接する部分を有する。この点も、実施形態1との相違点の一つである。
傾斜部145に配置された接着剤81は、弁座60と開口部材170とを圧着する工程(実施形態1におけるステップS22の工程)において、弁座60と第1面171(開口部材170)との間の間隔を狭めた場合、開口79から第3面173に向かう方向に流動され、接着剤81が開口79の側に流動しにくくなる。
さらに、傾斜部145と開口79との間には、開口部材170のリング部171A1と弁座60とが接する部分が配置されるので、接着剤81は開口79の側に流動しにくくなる。
(変形例4)
図20は、図18に対応する図であり、変形例4に係る開口部材の状態を示す概略平面図である。図20では、開口部材180の第1面181の状態が図示されている。
また、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
図20に示すように、本変形例の開口部材180は、第1面181と、第1面181に交差し開口部材180の外縁に配置される第3面183と、開口79とを有する。
なお、開口部材180の第1面181は、弁座60に対向する面であり、変形例3の開口部材170の第1面171に対応する。
開口部材180の第1面181は、平面視で、開口79から第3面183に向かう方向に弁座60との距離が長くなった溝181A(開口79から第3面183に向かう方向に傾斜した溝181A)と、弁座60との距離が略同じである平坦面181Bとを有する。すなわち、第1面181の溝181Aは、変形例3の第1面171の傾斜面171Aに対応する。第1面181の平坦面181Bは、変形例3の第1面171の平坦面171Bに対応する。また、図中で、網掛けやハッチングが施されていない領域が開口79であり、網掛けが施された領域が溝181Aであり、ハッチングが施された領域が平坦面181Bである。
溝181Aは、平面視で、開口79から第3面183に向かう方向に放射線状に伸びており、複数配置されている。本変形例は、変形例3における開口79を囲む傾斜面171A(リング部171A1)を有していない。さらに、本変形例は、開口79から第3面183に向かう方向に伸びた溝181Aは、変形例3の開口79から第3面173に向かう方向に伸びた延在部171A2と比べて、多く形成されている。
これらの点が、本変形例と変形例3との主な相違点である。
かかる構成によっても、開口部材180の溝181Aと弁座60との間の距離が、開口79から第3面183に向かう方向に長くなった傾斜部が形成され、当該傾斜部に配置された接着剤81は、弁座60と開口部材180とを圧着する工程(実施形態1におけるステップS22の工程)において、弁座60と第1面181(開口部材180)との間の間隔を狭めた場合、接着剤81は、開口79から第3面183に向かう方向に流動しやすくなり、第3面183から開口79に向かう方向に流動しにくくなる。
なお、開口部材180の第1面181に、開口79から第3面183に向かう方向に傾斜した溝181Aを設けるのでなく、開口79から第3面183に向かう方向に傾斜していない溝を設ける構成であってもよい。すなわち、弁座60との距離が略同じである溝(平坦な溝)を設ける構成であってもよい。
弁座60との距離が略同じである溝(平坦な溝)を、開口79から第3面183に向かう方向に、放射線状に複数形成することによっても、接着剤81の流動抵抗が変化し、接着剤81は、開口79から第3面183に向かう方向に流動しやすくなり、開口79の側に流動しにくくなる。
さらに、接着剤81を開口79から第3面183に向かう方向に流動しやすくするためには、弁座60との距離が略同じである溝(平坦な溝)の密度は、開口79から第3面183に向かう方向に高くすることが好ましい。すなわち、弁座60との距離が略同じである溝(平坦な溝)を、開口79側よりも第3面183側で密に形成することが好ましい。
すなわち、溝の形状や数や密度により、開口79側から第3面側へ向けて、開口部材180と弁座60との間の流路抵抗が漸減するような形状とすればよい。これにより、接着剤81が開口79側よりも第3面183側へ流動しやすくできる。
(変形例5)
実施形態1では、開口部材70をSUSで構成し、接着剤81によって弁座60に固定した。
開口部材70及び弁座60の両者を熱可塑性樹脂で構成し、熱溶着またはレーザー溶着によって開口部材70を弁座60に固定する構成であってもよい。本変形例では、開口部材70と弁座60との間に、熱溶着時の熱で融解した開口部材70及び弁座60を構成する樹脂が混じり合った接合層(溶融層)が配置される。この開口部材70と弁座60との間に配置される接合層(溶融層)が、固定部材として機能する。
すなわち、本願における「固定部材」は、上述した接着剤81の他に、本変形例における接合層(溶融層)を含む。
かかる構成によっても、熱溶着時の熱で開口部材70及び弁座60を溶融する場合、溶融された開口部材70及び弁座60を開口79の側に流動しにくくすることができる。
(変形例6)
また、上述の実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
50…バルブユニット、51…蓋部材、52…バネ、53…フィルム部材、54…弁体、55…本体部、56…軸部、57…フランジ部、58…シール部、59…受圧板、60…弁座、64…凸部、65…孔、67…液体室、68…圧力調整室、70…開口部材、71…第1面、72…第2面、73…第3面、74…第4面、75…バリ、76…バリ、77…撥水膜、79…開口、81…接着剤。

Claims (25)

  1. 液体の流路となる孔を有する弁座と、
    前記弁座との間の相対移動により、前記流路を開閉する弁体と、
    前記弁座及び前記弁体の一方に固定される第1面と、前記弁座及び前記弁体の他方に離当接される第2面と、前記第1面及び前記第2面に交差する第3面と、前記第1面及び前記第2面を貫く開口とを有する開口部材と、
    前記一方と前記第1面とを固定する接着剤と、
    前記開口から前記第3面に向かう方向に、前記一方と前記第1面との間の間隔を長くする傾斜部と、
    を備えていることを特徴とする弁機構。
  2. 前記第2面は、前記開口から前記第3面に向かう方向に前記一方との間の間隔を長くする傾斜面を、前記第3面よりも前記開口の近くに備えていることを特徴とする請求項1に記載の弁機構。
  3. 前記第2面は、前記傾斜面に対して前記第3面の側に配置される外周面をさらに有し、
    前記外周面は、前記傾斜面よりも撥液性が高められていることを特徴とする請求項2に記載の弁機構。
  4. 前記開口部材は、前記第2面から前記第1面に向かう方向に曲がったバリを、前記開口の縁に有し、
    前記バリの先端は前記一方に食い込んでいることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の弁機構。
  5. 前記傾斜部は、前記第3面よりも前記開口の近くに配置される第1傾斜部と、前記開口よりも前記第3面の近くに配置される第2傾斜部とを備えていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の弁機構。
  6. 第1凹部と、第2凹部と、第3凹部と、前記第1凹部と前記第2凹部とを区画する隔壁と、前記第3凹部の内側に設けられ液体の流路となる孔と、を有する弁座と、
    前記弁座との間の相対移動により、前記流路を開閉する弁体と、
    前記弁座に固定される第1面と、前記弁体が離当接する第2面と、前記第1面及び前記第2面に交差する第3面と、前記第1面及び前記第2面を貫く開口とを有する開口部材と、
    前記弁座と前記第1面とを固定する接着剤と、
    を備え
    前記第3凹部は、前記相対移動の方向から見た場合、前記第1凹部の内側に配置されていることを特徴とする弁機構。
  7. 前記相対移動の方向から見た場合、前記開口は前記第3凹部の内側に配置され、前記孔は前記開口の内側に配置されることを特徴とする請求項6に記載の弁機構。
  8. さらに、前記開口から前記第3面に向かう方向に前記弁座と前記第1面との間の間隔を長くする傾斜部を、備えていることを特徴とする請求項6または7に記載の弁機構。
  9. さらに、前記第2面は、前記開口から前記第3面に向かう方向に前記弁座との間の間隔を長くする傾斜面を、前記第3面よりも前記開口の近くに備えていることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の弁機構。
  10. 前記第2面は、前記傾斜面に対して前記第3面の側に配置される外周面をさらに有し、
    前記外周面は、前記傾斜面よりも撥液性が高められていることを特徴とする請求項9に記載の弁機構。
  11. 前記第2面は、内周面と外周面とを有し、
    前記内周面は、前記相対移動の方向から見た場合、前記外周面よりも前記開口に近くに配置され、
    前記外周面は、前記内周面よりも撥水性が高められていることを特徴とする請求項6乃至8の何れか1項に記載の弁機構。
  12. 前記傾斜部は、前記第3面よりも前記開口の近くに配置される第1傾斜部と、前記開口よりも前記第3面の近くに配置される第2傾斜部とを備えていることを特徴とする請求項8、または、請求項8を引用する請求項乃至11のいずれか1項に記載の弁機構。
  13. 前記弁座は、前記隔壁から前記第1凹部に向かって突出する凸部をさらに有し、
    前記開口部材の前記第1面は、前記弁座の前記凸部に固定されることを特徴とする請求項6乃至12のいずれか1項に記載の弁機構。
  14. 前記第3凹部は、前記相対移動の方向から見た場合、前記凸部の内側に配置されることを特徴とする請求項13に記載の弁機構。
  15. 前記弁体は、前記第2面に対して離当接するシール部を有し、
    前記凸部は、前記シール部が前記第2面から離れる方向に突出することを特徴とする請求項13または14に記載の弁機構。
  16. 前記相対移動の方向から見た場合、前記開口部材は前記凸部の内側に配置されることを特徴とする請求項13乃至15のいずれか1項に記載の弁機構。
  17. 前記第3凹部は、前記弁体に近づく方向に湾曲する内周面を有することを特徴とする請求項6乃至16のいずれか1項に記載の弁機構。
  18. 前記弁座と前記第1面との間の流路抵抗は、前記開口側から前記第3面側へ向けて、漸減することを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項に記載の弁機構。
  19. 弁機構の製造方法であって、
    前記弁機構は、
    液体の流路となる孔を有する弁座と、
    前記弁座との間の相対移動により、前記流路を開閉する弁体と、
    前記弁座及び前記弁体の一方に固定される第1面と、前記弁座及び前記弁体の他方に離当接される第2面と、前記第1面及び前記第2面に交差する第3面と、前記第1面及び前記第2面を貫く開口とを有する開口部材と、
    を備え、
    前記一方及び前記第1面の間に、接着剤を配置する工程と、
    前記一方と前記第1面との間の間隔を狭めて、前記接着剤の移動量が前記開口側よりも前記第3面側の方に多くなるように、前記接着剤を移動させる工程と、
    前記接着剤を硬化させる工程と、
    を備えることを特徴とする弁機構の製造方法。
  20. 前記接着剤を配置する工程の前に、前記開口部材を前記第2面から前記第1面に向かう方向に打ち抜いて前記開口を形成する工程を、さらに備えていることを特徴とする請求項19に記載の弁機構の製造方法。
  21. 前記開口を形成する工程の前に、前記第2面に撥液膜を形成する工程を、さらに備えていることを特徴とする請求項20に記載の弁機構の製造方法。
  22. 前記開口を形成する工程では、前記第2面から前記第1面に向かう方向に曲がったバリを、前記開口の縁に形成し、
    前記接着剤を移動させる工程では、前記バリの先端を前記一方に食い込ませることを特徴とする請求項20または21に記載の弁機構の製造方法。
  23. 前記一方と前記第1面との間の流路抵抗が、前記開口側から前記第3面側へ向けて、漸減するような溝を前記一方または前記第1面に設ける工程を備えることを特徴とする請求項19乃至22のいずれか1項に記載の弁機構の製造方法。
  24. 弁機構の製造方法であって、
    前記弁機構は、
    凹部と、前記凹部の内側に設けられ液体の流路となる孔と、を有する弁座と、
    前記弁座との間の相対移動により、前記流路を開閉する弁体と、
    前記弁座に固定される第1面と、前記弁体が離当接する第2面と、前記第1面及び前記第2面に交差する第3面と、前記第1面及び前記第2面を貫く開口とを有する開口部材と、
    前記弁座と前記第1面とを固定する接着剤と、
    を備え、
    前記弁座及び前記第1面の間に接着剤を配置する工程と、
    前記弁座及び前記第1面を圧着する工程と、
    前記弁座と前記第1面との間の流路抵抗が、前記開口側から前記第3面側へ向けて、漸減するような溝を前記弁座または前記第1面に設ける工程と、
    を備えることを特徴とする弁機構の製造方法。
  25. 凹部と、前記凹部の内側に設けられ液体の流路となる孔と、を有する弁座と、
    前記弁座との間の相対移動により、前記流路を開閉する弁体と、
    前記弁座に固定される第1面と、前記弁体が離当接する第2面と、前記第1面及び前記第2面に交差する第3面と、前記第1面及び前記第2面を貫く開口とを有する開口部材と、
    前記弁座と前記第1面とを固定する接着剤と、
    前記弁座と前記第1面との間の流路抵抗は、前記開口側から前記第3面側へ向けて、漸減することを特徴とする弁機構。
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