JP7424101B2 - 圧力調整ユニット、液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置 - Google Patents

圧力調整ユニット、液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置 Download PDF

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Description

本開示は、圧力調整ユニット、液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関する。
液体噴射ヘッドに供給する液体の圧力を調整する圧力調整ユニットが知られている。特許文献1には、こうした圧力調整ユニットに用いられる弁体として、円柱状の軸部と、軸部の端部に設けられた円盤状の鍔部と、鍔部上に配置されたシール部材とを備える弁体が開示されている。この弁体は、その軸部が、圧力室と弁体収容室とを連通する貫通孔に挿通されることにより、弁体収容室内に位置決めされる。
特開2013-132895号公報
上述した圧力調整ユニットの構成では、弁体の軸部を貫通孔に挿入する際に、軸部の先端が、貫通孔の周囲の弁座に接触することにより削れるおそれがあった。
本開示の第1の形態によれば、液体を噴射するノズルへ液体を供給するための流路を構成する第1室、第2室、および前記第1室と前記第2室とを連通させるために前記第1室から前記第2室へ向かって第1方向に延びる貫通孔を有する圧力調整ユニットが提供される。この圧力調整ユニットは、前記第1室に収容される基端部と、前記基端部から前記第1方向へ突出する軸部と、前記基端部の前記第1方向側に設けられた弾性部材と、を有する弁体と、前記第1室と前記第2室とを区画し、前記軸部が挿入される前記貫通孔が形成された隔壁と、前記第1室を画定するように前記第1方向とは反対方向である第2方向へ突出する環状の第1壁と、を有する筐体と、を備え、前記隔壁の前記第1室側には、前記貫通孔の周囲に、前記弾性部材と接触することで前記流路を閉塞する環状の弁座が設けられ、前記基端部の外径は、前記軸部の外径よりも大きく、前記基端部の外周には、前記基端部の外周面と前記第1壁の内周面との距離が、前記軸部と前記貫通孔の内周面との距離よりも短い位置決め領域を有し、前記第1方向における前記位置決め領域の前記第1方向側の端部と前記軸部の前記第1方向側の先端との距離が、前記第1方向における前記弁座と前記第1壁の前記第2方向側の端部との距離よりも短い、ことを特徴とする。
本開示の第2の形態によれば、上記形態の圧力調整ユニットと、液体を噴射するノズルと、を備える液体噴射ヘッドが提供される。
本開示の第3の形態によれば、上記形態の圧力調整ユニットと、媒体に液体を噴射するノズルと、前記媒体を搬送する搬送部と、を備える液体噴射装置が提供される。
第1実施形態における液体噴射装置の平面図である。 圧力調整ユニットの断面図である。 第1室付近の拡大図である。 第1室付近の斜視断面図である。 基端部付近の下面図である。 基端部付近の斜視図である。 圧力調整ユニットの製造工程の一部を示す工程図である。 弁体の比較例を示す図である。 第1実施形態における効果を示す図である。 第2実施形態における第1壁の構成を示す図である。 第3実施形態における弁体の構成を示す図である。 第4実施形態における受圧部材の構成を示す図である。 第5実施形態における弁体の形状を示す図である。 第6実施形態における第1壁の構成を示す図である。
A.第1実施形態:
図1は、第1実施形態における液体噴射装置100の平面図である。本実施形態における液体噴射装置100は、インクジェットプリンターである。図1には、相互に直交する+X方向、+Y方向、+Z方向を示す矢印が示されている。+Z方向は、液体噴射装置100の使用状態において、鉛直上向きの方向である。+X方向および+Y方向は、液体噴射装置100の使用状態において、水平に沿った方向である。以下では、+Z方向のことを、「上」、-Z方向のことを「下」ともいう。また、以下において、正負を明記しない方向は、正方向と負方向の両方の方向を含むことを意味する。
液体噴射装置100は、平面視矩形状をなす本体フレーム12を備えている。本体フレーム12内にはプラテン13が、主走査方向であるX方向に沿って延設されている。プラテン13上には、印刷用紙などの媒体が、プラテンローラー23およびプラテンローラー23を駆動するプラテンローラー用モーター11によって構成される搬送部10により+Y方向に搬送される。本体フレーム12において、プラテン13よりも+Z方向側には、プラテン13と平行に延びる棒状のガイド軸14が架設されている。ガイド軸14には、キャリッジ15が、X方向に沿って往復移動可能な状態で支持されている。
キャリッジ15は、本体フレーム12に設けられた一対のプーリー16a間に掛装された無端状のタイミングベルト16を介して本体フレーム12の背面に設けられたキャリッジモーター17に連結されている。キャリッジ15は、キャリッジモーター17が駆動されることによって、ガイド軸14に沿って往復移動する。
キャリッジ15の-Z方向の端面には、プラテン13と対向するように液体噴射ヘッド18が設けられている。液体噴射ヘッド18は、液体としてのインクを噴射するヘッド本体19と、インクカートリッジ22から供給されたインクをヘッド本体19に供給する圧力調整ユニット30とを備えている。
ヘッド本体19の-Z方向側の面には複数のノズル28が備えられている。ヘッド本体19内に設けられた圧電素子が駆動されることにより、各ノズル28からプラテン13上の媒体にインク滴が噴射され、印刷が行われる。
本体フレーム12内の+X方向の端部にはカートリッジホルダー21が設けられている。カートリッジホルダー21には液体供給源としての複数のインクカートリッジ22がそれぞれ着脱自在に装着されている。本実施形態ではインクカートリッジ22は5個設けられている。各インクカートリッジ22には、互いに色あるいは種類の異なるインクが収容されている。なお、カートリッジホルダー21は、キャリッジ15上に設けられていてもよい。
カートリッジホルダー21に装着された各インクカートリッジ22は、インク供給チューブ24を介して圧力調整ユニット30に接続されている。圧力調整ユニット30は、各インクカートリッジ22からインク供給チューブ24を介して供給されるインクの圧力を調整し、ヘッド本体19に供給する。なお、図1には、圧力調整ユニット30を1つだけ示しているが、圧力調整ユニット30は、インクカートリッジ22から供給されるインクの色あるいは種類ごとに備えられている。
本体フレーム12内において、プラテン13とカートリッジホルダー21との間には、ヘッド本体19のメンテナンスを行うためのメンテナンスユニット26が設けられている。メンテナンスユニット26は、ヘッド本体19を囲うキャップ27と、キャップ27内のインクを吸引可能な吸引ポンプとを備えている。ヘッド本体19にキャップ27を当接した状態でキャップ27内を吸引ポンプによって吸引することで、各ノズル28から、増粘したインクや気泡などが強制的に排出され、クリーニングが行われる。
図2は、圧力調整ユニット30の断面図である。圧力調整ユニット30は、筐体31と、筐体31の上側に配置されるカバー部材32と、筐体31の下側に配置される封止部材33と、弁体90と、第1室53と、第2室54と、を備えている。筐体31、カバー部材32、封止部材33は、例えば、樹脂によって形成されている。第1室53および第2室54は、ノズル28へインクを供給するための流路の一部を構成する。以下では、下方から上方へ向かう+Z方向のことを「第1方向D1」ともいう。また、第1方向D1の反対方向、すなわち、上方から下方へ向かう-Z方向のことを、「第2方向D2」ともいう。
筐体31は、第1室53と第2室54とを区画する隔壁40と、第1室53を画定するように、隔壁40から第2方向D2に向けて突出する環状の第1壁34とを備えている。本実施形態では、第1壁34の第2方向D2における端部の形状は、後述する溝部35が形成されている部分を除き、第2方向D2に垂直な平面である。筐体31の下方には、封止部材33が配置される。本実施形態では、封止部材33には、第1壁34の外周を覆うように円筒状の凹部が形成されている。第1壁34が封止部材33によって覆われることにより、弁体90が収容される第1室53が画定される。第1室53のことを、「弁体収容室」と呼ぶこともできる。封止部材33には、第1室53内にインクを流入させる流入口48が設けられている。本実施形態では、第1壁34の下面および外周面と封止部材33とは、密着しておらず、これらの間に隙間が形成されている。第1室53は、封止部材33の上面が、第1壁34の周囲の筐体31の下面に接着されることで画成される。なお、第1壁34と封止部材33とは密着してもよい。ここで、第1壁34は、その内周面が環状あればよく、第1壁34自体は、環状でなくてもよい。また、「環状」とは、全周が連続しているものに限らず、全体として環状を呈していれば、その一部にスリットや溝部、凹部等が形成されることによって連続していない部分が存在していてもよい。
筐体31の上面側には、凹状の開口52が形成されており、この開口52を覆うように、可撓性を有する樹脂製のフィルム61が配置されている。フィルム61は、カバー部材32とともに、筐体31に接着されて固定される。開口52を覆うようにフィルム61が配置されることで、筐体31とフィルム61との間に、第2室54が画定される。第2室54のことを「圧力室」と呼ぶこともできる。フィルム61の第2室54側の面とは反対側の面は、大気に接している。
フィルム61の第2室54側の面には、受圧部材81が配置されている。受圧部材81は、例えば、SUS等の薄板により形成されている。受圧部材81の一端は、筐体31とカバー部材32との接合部において支持されている。フィルム61が第2方向D2に向けて撓むと、それに併せて受圧部材81も第2方向D2に向けて変位する。フィルム61と受圧部材81とは、接着されていてもよいし、接着されていなくてもよい。本実施形態における受圧部材81は、-Y方向に見て、下向きのU字状に形成されている。なお、受圧部材81は平坦な形状でも構わない。
第2室54の+Y方向側の端部の下方には、封止部材33に設けられた凹部によって画定されるフィルター室44が配置されている。フィルター室44と第2室54とは、フィルター45を介して連通する。フィルター45は、封止部材33と筐体31とが接着されることにより、これらの間に固定される。このフィルター45により、第2室54からフィルター室44に流入するインク中に含まれる異物等が除去される。フィルター45は、例えば、金属メッシュや不織布等によって形成されている。フィルター室44の底面には、フィルター45で異物等が除去されたインクを、ヘッド本体19へ流出させるための流出孔47が開口している。なお、本実施形態では、圧力調整ユニット30はフィルター45を備えているが、圧力調整ユニット30はフィルター45を備えていなくてもよい。
図3は、図2における第1室53付近の拡大図である。図4は、第1室53付近の斜視断面図である。隔壁40には、第1室53と第2室54とを連通させるために第1室53から第2室54へ向かって第1方向D1に延びる貫通孔41が形成されている。
弁体90は、第1室53に収容される基端部92と、基端部92から第1方向D1へ突出する円柱状の軸部91と、基端部92の上面側に設けられた弾性部材93と、を有する。本実施形態において、基端部92と軸部91とは、ポリプロピレンやポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール等の樹脂によって形成されている。弾性部材93は、弾性を有するゴムによって形成されている。
本実施形態における基端部92は、略円盤状の形状を有している。基端部92の第1方向D1に垂直な断面における外径R1は、軸部91の第1方向D1に垂直な断面における外径R2よりも大きい。基端部92のことを、フランジ部、あるいは、鍔部、と呼ぶこともできる。軸部91は、隔壁40に形成された貫通孔41に挿入され、第2室54に配置された受圧部材81に、その先端が接触する。弾性部材93は、第2方向D2に見て、基端部92の外周よりも内側、かつ、軸部91よりも外側に設けられている。弾性部材93の上面側には、弁座42と接触する部分に突起が形成されている。軸部91の側面のうちの貫通孔41に挿入される部分、および、基端部92の外周面には、弾性部材93は設けられていない。
隔壁40の第1室53側の面には、貫通孔41の周囲に、環状の弁座42が設けられている。弁座42は、弁体90に設けられた弾性部材93と接触することで、インクをノズル28へ流す流路を閉塞させる。本実施形態では、弁座42は、隔壁40とは別体であり、金属によって形成されている。金属としては、例えば、SUSやチタンを用いることができる。弁座42の弾性部材93が接触する面には、フッ素コーティング等の撥液処理が施されていてもよい。弁座42は、隔壁40に接着剤によって固定されている。
本実施形態において、隔壁40は、第1方向D1に見て、弁座42が設けられた部分よりも外側において、当該部分よりも第1方向D1へ凹む環状の凹部43を有している。この凹部43は、弁座42を隔壁40に接着する際に、弁座42と隔壁40との間からはみ出した余分な接着剤を受け入れる機能を有する。
第1室53において、封止部材33と基端部92との間には付勢部材の一例であるコイルバネ94が介装されている。コイルバネ94の第2方向D2側の端部は、封止部材33の上面に形成された円錐台状の第1凸部36によって位置決めされている。また、コイルバネ94の第1方向D1側の端部は、弁体90の基端部92の第2方向D2側の面に形成された第2凸部37に嵌まる。なお、付勢部材としては、コイルバネ以外にも、例えば、板バネや皿バネを用いることが可能である。
図5は、基端部92付近の下面図であり、図6は、基端部92付近の斜視図である。本実施形態では、コイルバネ94の第1方向D1側の端部が嵌まる第2凸部37は、略十字状の形状に形成されている。基端部92は、外周部に、第1壁34の内周面に摺接可能な摺接部38を有している。摺接部38は、基端部92の下面から第2方向D2に向けて突出している。本実施形態では、摺接部38は、第2凸部37を挟むように対向する2カ所の位置に設けられている。基端部92の摺接部38が設けられていない部分は、第1壁34との間に隙間39を形成する。本実施形態では、隙間39は、第2凸部37を挟むように2箇所の位置に設けられている。流入口48から第1室53に流入したインクは、これらの隙間39を抜けて第1室53から貫通孔41へ向かう。なお、摺接部38および隙間39の数は、それぞれ任意に設定可能であり、1箇所でもよいし、3箇所以上であってもよい。なお、摺接部38は、第1壁34に摺接する可能性があればよく、第1壁34に常に摺接しないものであってもよい。例えば、複数の摺接部38のうち、実際には第1壁34に摺接しない摺接部38が含まれていてもよい。
第1壁34の一部、より具体的には、第1壁34の第2方向D2側の端部の一部には、第1方向D1へ向けて凹む溝部35が設けられている。この溝部35は、第1壁34を径方向に貫いており、第1室53に連通している。図3に示すように、溝部35は、第1壁34において、封止部材33に設けられた流入口48が、第1室53へ開口する部分に設けられている。つまり、流入口48と溝部35とは、第1方向D1に見て重なる範囲を有している。流入口48から流入したインクは、溝部35を経由して、第1室53に流入する。本実施形態では、溝部35の第1方向D1に沿った深さ、すなわち、第1壁34の第2方向D2における端部から、溝部35の底面351までの距離は、基端部92の最大厚み、すなわち、基端部92に設けられた摺接部38の第1方向D1に沿った厚みよりも小さい。なお、溝部35の第1方向D1に沿った深さは、これに限らず、任意に設定可能である。本実施形態では、溝部35は第1壁34に1箇所設けられているが、複数箇所に設けられていてもよい。
図3に示すように、本実施形態では、基端部92の外周には、基端部92の外周面と第1壁34の内周面との距離G1が、軸部91と貫通孔41の内周面との最短の距離G2よりも短い位置決め領域95を有している。本実施形態では、位置決め領域95は、摺接部38の外周面に位置している。以下では、距離G1のことを、基端部92と第1壁34との間隔G1ともいい、距離G2のことを、軸部91と貫通孔41との間隔G2ともいう。つまり、本実施形態では、基端部92と第1壁34との間隔G1は、軸部91と貫通孔41との間隔G2よりも小さい。基端部92と第1壁34との間隔G1は、摺接部38が第1壁34の内周面に対して摺動可能な程度の間隔である。なお、間隔G1は、第1方向D1に見た平面視で、基端部92の中心から基端部92の外周面までの距離と、第1室53の中心から第1壁34の内周面までの距離との差と換言できる。また、間隔G2は、第1方向D1に見た平面視で、軸部91の中心から軸部91の貫通孔41に挿入されている部分の外周面までの最大距離と、貫通孔41の中心から貫通孔41の内周面までの最短距離との差と換言できる。さらに、間隔G1は、第1室53の内径R3と基端部92の外径R1との差の半分の値と換言できる。また、間隔G2は、貫通孔41の内径R4と軸部91の貫通孔41に挿入されている部分における外径R2との差の半分の値と換言できる。
また、図3に示すように、本実施形態では、間隔G1は、軸部91と弁座42の内周面との最短の距離G3よりも短い。以下では、距離G3のことを、軸部91と弁座42との間隔G3ともいう。つまり、本実施形態では、基端部92と第1壁34との間隔G1は、軸部91と弁座42との間隔G3よりも小さい。本実施形態では、間隔G2と間隔G3は、略同じである。なお、間隔G3は、第1方向D1に見た平面視で、軸部91の中心から軸部91の弁座42の貫通孔に挿入されている部分の外周面までの最大距離と、弁座42の貫通孔の中心から弁座42の貫通孔の内周面までの最短距離との差と換言できる。さらに、間隔G3は、弁座42の内径R5と軸部91の弁座42の貫通孔に挿入されている部分の外径R2との差の半分の値と換言できる。
また、本実施形態では、第1方向D1において、位置決め領域95の第1方向D1側の端部と軸部91の第1方向D1側の先端との距離H1が、第1方向D1における弁座42と第1壁34の第2方向D2側の端部との距離H2よりも短い。ここで、「第1方向D1における第1壁34の第2方向D2側の端部」とは、弁体90の基端部92が摺接可能な第1壁34の内周面において、第2方向D2側の最も端の位置のことをいう。さらに換言すれば、「第1方向D1における第1壁34の第2方向D2側の端部」とは、位置決め部95に対する距離が距離G2よりも近い部分を有する第1壁34の内周面において、第2方向D2側の最も端の位置とも言える。以下では、距離H1のことを、軸部91の長さH1ともいい、距離H2のことを、第1室53の深さH2ともいう。つまり、本実施形態では、軸部91の長さH1が、第1室53の深さH2よりも小さい。
更に、本実施形態では、図5に示すように、基端部92および第1壁34を第1方向D1に見た場合に、基端部92の外周に沿った位置決め領域95の連続した長さL1は、溝部35の底面351の第1壁34の内周面に沿った連続した長さL2よりも長い。「連続した長さ」とは、複数の長さを合計した長さではなく、位置決め領域95あるいは溝部35の底面351が複数存在する場合に、そのうちの1つ分の長さのことをいう。位置決め領域95および溝部35がそれぞれ複数存在する場合、位置決め領域95のうちの最も長さが短い位置決め領域95の長さが、溝部35のうちの最も長さが長い溝部35の長さよりも長いことが好ましい。
以上のように構成された弁体90の開閉動作を説明する。以下の説明では、第1室53および第2室54には、ノズル28へのインクの初期充填もしくは以前のインクの吐出により、インクが満たされた状態であるものとする。図3に示すように、コイルばね94は、弁体90を常に閉弁状態となる方向である第1方向D1に向かって付勢する。弁体90の閉弁状態では、弾性部材93が弁座42に接触して貫通孔41が閉鎖された状態、すなわち、第1室53と第2室54とが非連通状態になる。
第1室53と第2室54とが非連通状態において、ヘッド本体19からインクが噴射されると、第2室54内のインクが減少する。これにより、大気圧との差圧により第2室54は負圧となり、フィルム61および受圧部材81が第2室54側に撓むように変位する。すると、受圧部材81が軸部91の先端を第2方向D2に押し、弁体90が第1室53側へ押し下げられる。
弁体90が、圧力コイルばね94の付勢力に抗して押し下げられると、弾性部材93が弁座42から離間し、弁体90が開弁状態となる。そして、弁体90が開弁状態にある場合には、貫通孔41が開放された状態、すなわち、第1室53と第2室54とが連通状態になる。
弁体90が開弁状態であると、第1室53内のインクが貫通孔41を介して第2室54に流れ込む。第2室54にインクが十分に補充されると、第2室54内の負圧が解消されて受圧部材81およびフィルム61が元の位置に戻るとともに、コイルばね94の付勢力により弁体90が閉弁状態となる。このように、弁体90が開閉動作することで、第2室54は常に略一定の圧力に調整される。
図7は、圧力調整ユニット30の製造工程の一部を示す工程図である。図7には、圧力調整ユニット30の製造工程のうち、第1室53を形成するための工程が示されている。
まず、第1工程S10では、第1壁34内に弁体90を挿入する。より具体的には、まず、弁体90の軸部91を貫通孔41側に向けた状態で、弁体90の基端部92の位置決め領域95の一部を第1壁34の内周面に摺接させることにより、基端部92を第1壁34内に位置決めする。そして、そのまま、弁体90を、貫通孔41に向けて移動させることにより、軸部91を貫通孔41に挿入する。つまり、位置決め領域95は、弁体90を第1壁34内に挿入する際のガイドとして機能する。
第2工程S20では、図5,6に示した十字状の第2凸部37を用いて、基端部92の裏面側にコイルバネ94を配置する。
第3工程S30では、封止部材33に形成された第1凸部36がコイルバネ94に挿入されるように、封止部材33を筐体31の第2方向D2側の面に配置し、封止部材33を筐体31に接着して固定する。以上で説明した一連の工程により、第1室53が形成される。なお、第1工程S10から第3工程S30までの各工程は、第1壁34が鉛直上方を向き、貫通孔41が鉛直下方を向く状態で行われることが好ましい。このような状態において各工程が行われることにより、弁体90やコイルバネ94の落下を抑制できる。
以上で説明した本実施形態の圧力調整ユニット30によれば、軸部91の長さH1が、第1室53の深さH2よりも小さく、更に、軸部91と貫通孔41との間隔G2よりも基端部92と第1壁34との間隔G1の方が小さい。従って、例えば、軸部91の長さH1が第1室53の深さH2よりも大きい場合には、図8に示すように、圧力調整ユニット30の製造過程において、弁体90を第1室53に配置する際に、基端部92が第1壁34内に挿入されるよりも先に軸部91が貫通孔41に挿入されるため、軸部91の先端が弁座42に接触して削れてしまう可能性がある。しかし、本実施形態では、図9に示すように、軸部91の長さH1が第1室53の深さH2よりも小さいため、まず、基端部92の位置決め領域95によって、基端部92が第1室53内に位置決めされて、軸部91が貫通孔41に挿入される。しかも、本実施形態では、図3に示したように、軸部91と貫通孔41との間隔G2よりも基端部92と第1壁34との間隔G1の方が小さいため、基端部92を精度よく第1室53内に位置決めした上で、軸部91を貫通孔41に挿入できる。従って、本実施形態によれば、軸部91の先端が、貫通孔41の周囲の弁座42に接触して削れてしまうことを効果的に抑制できる。
また、本実施形態では、弁体90に備えられた弾性部材93は、第2方向D2に見て、基端部92の外周よりも内側、かつ、軸部91よりも外側に設けられている。そのため、弾性部材93の大きさを小さくできる。さらに、基端部92の外周が弾性部材93で覆われていないので、第1室53に対する基端部92の位置決め精度を高めることができる。仮に、基端部92の外周が弾性部材93で覆われている場合には、弾性部材93が第1壁34の内周面に接触して撓むことで、第1室53に対する基端部92の位置決め精度が低下する。
また、本実施形態では、貫通孔41の周囲に配置される弁座42が金属で形成されている。そのため、弁座42の表面荒さが樹脂に比べて小さくなり、インクの成分が弁座42に堆積することが抑制される。この結果、弁体90のシール性を高めることできる。また、弁座42が金属により形成されることによって、弁座42に対して撥液処理を施すことが容易になるので、より効果的にインクの成分が堆積することを抑制できる。また、本実施形態では、弁座42が金属で形成され、弁体90の軸部91が樹脂で形成されているものの、圧力調整ユニット30の製造時においては、上記のように、軸部91が貫通孔41に挿入されるよりも先に、基端部92と第1壁34とによって弁体90が筐体31に対して位置決めされるので、軸部91の先端が金属製の弁座42に接触して削れることを抑制できる。
また、本実施形態では、第1室53を構成する第1壁34の一部には、封止部材33に設けられた流入口48が第1室53へ開口する部分に、第1方向D1へ凹む溝部35が設けられており、この溝部35は、第1室53に連通している。そのため、インクが流入口48から第1室53へ流れ込む際の圧力損失を低減できる。
また、本実施形態では、基端部92および第1壁34を第1方向D1に見た場合に、位置決め領域95の連続した長さは、溝部35の底面351の連続した長さよりも長い。そのため、弁体90の基端部92が溝部35に嵌まることによって弁体90の第1方向D1に沿った動きが阻害されることを抑制できる。また、本実施形態では、溝部35の第1方向D1に沿った深さが、基端部92の第1方向D1に沿った厚みよりも小さいので、基端部92が溝部35に嵌まることをより効果的に抑制できる。
B.第2実施形態:
図10は、第2実施形態における第1壁34の構成を示す図である。第1実施形態と第2実施形態とは、第1壁34に設けられた溝部35bの形態が異なる。具体的には、第1実施形態では、溝部35の深さが、基端部92の厚みよりも小さく設定されているのに対して、第2実施形態では、溝部35bの底面351の位置が、封止部材33と筐体31とが固定されている固定面352よりも第1方向D1側に位置するように設定されている。
以上のように構成された第2実施形態によれば、溝部35bの底面351が封止部材33と筐体31とが固定されている固定面352よりも第1方向D1側に位置しているので、第1壁34の外周面と封止部材33との間の隙間に流入口48から気泡360が流入した場合であっても、開弁時に、その気泡を、溝部35bを通じて容易に貫通孔41から排出させることができる。なお、気泡の排出性を高めるため、溝部35bの底面351および固定面352は、弁座42よりも第2方向D2側の位置に配置されていることが好ましい。
C.第3実施形態:
図11は、第3実施形態における弁体90の構成を示す図である。第1実施形態と第3実施形態とでは、弁体90の基端部92cの構成が異なる。具体的には、第3実施形態では、基端部92cは、基端部92cの外周部分において、軸部91が設けられた面から第1方向D1へ突出する凸部96を備えている。凸部96は、基端部92cに一体的に形成されていてもよいし、基端部92cとは別体として形成され、基端部92cに対して接合されていてもよい。本実施形態では、凸部96は、基端部92cの外形形状に沿って環状に構成されている。凸部96は、基端部92cと一体となって位置決め領域95を形成する。つまり、凸部96は、位置決め領域95の一部として機能する。なお、凸部96は、環状に限らず、例えば、複数の柱状の凸部が、基端部92cの軸部91が設けられた面に、所定の間隔を空けて複数配置されていてもよい。
本実施形態では、第1実施形態と同様に、隔壁40には、第1方向D1に見て、弁座42が設けられた部分よりも外側において、当該部分よりも第1方向D1へ凹む環状の凹部43が備えられている。凹部43と凸部96とは、第1方向D1に見て重なっている。凸部96は、弁体90と弁座42とが接触している閉弁状態において、弁座42の弾性部材93との接触面よりも第1方向D1に突出する。
以上で説明した第3実施形態によれば、基端部92cに凸部96が設けられているので、基端部92cの第1方向D1における実質的な長さを大きくすることができる。つまり、位置決め部95の第1方向D1側の端部である凸部96の先端から、軸部91の第1方向D1側の先端までの第1方向D1に沿った長さを短くすることができる。これにより、軸部91の実質的な長さを相対的に短くすることができるので、軸部91の長さを、第1室53の深さよりも小さくするために、第1壁34の第1方向D1に沿った長さを大きくする必要がない。そのため、圧力調整ユニット30の大型化を抑制できる。特に本実施形態では、隔壁40に凹部43が設けられているので、基端部92cの第1方向D1に沿った寸法をより大きくすることができ、これにより、圧力調整ユニット30の大型化をより効果的に抑制できる。
なお、凸部96の外周面と、基端部92cの外周面とは、同一の面であってもよいし、凸部96の外周面の方が、基端部92cの外周面よりも内側に位置していてもよい。凸部96の外周面の方が、基端部92cの外周面よりも内側に位置する場合、凸部96の外周面と第1壁34の内周面との間隔の方が、軸部91と貫通孔41との間隔G2よりも小さい。
また、本実施形態では、隔壁40に凹部43が設けられているものとしたが、隔壁40に凹部43は設けられていなくてもよい。この場合、凸部96の第1方向D1に沿った長さは、閉弁状態において凸部96が隔壁40に接触しないように、弾性部材93の第1方向D1に沿った厚みよりも小さいことが好ましい。
D.第4実施形態:
図12は、第4実施形態における受圧部材81dの構成を示す図である。第1実施形態と第4実施形態とでは、弁体90の軸部91dの長さおよび受圧部材81dの構成が異なる。第4実施形態では、受圧部材81dには、軸部91dが接触する部分に、第2方向D2に向けて突出する円柱状の突起82が設けられている。突起82は、例えば、受圧部材81と同一の材料によって構成され、受圧部材81dに接着あるいは溶接されている。なお、突起82は、受圧部材81と一体的に形成されてもよい。また、突起82の形状は円柱状に限らず、角柱状でもよいし半球状でもよい。また、突起82の材料は、受圧部材81と異なる材料であってもよい。
本実施形態では、軸部91dの第1方向D1に沿った長さH1が、第1実施形態よりも短い。具体的には、突起82の第1方向D1に沿った長さ分だけ、軸部91dの長さH1が第1実施形態よりも短く設定されている。つまり、第3実施形態における軸部91dの長さH1と突起82の長さとの合計が、第1実施形態における軸部91の長さH1の値となる。
以上で説明した第4実施形態によれば、受圧部材81に突起82を設けることによって、軸部91dの長さを短くすることができる。そのため、圧力調整ユニット30の製造時において、軸部91dの先端が弁座42に接触することをより効果的に抑制できる。また、第4実施形態によれば、軸部91dの長さを短くできるので、軸部91dの長さH1を、第1室53の深さH2よりも小さくするために、第1壁34の第1方向D1に沿った長さを大きくする必要がない。そのため、圧力調整ユニット30の大型化を抑制できる。
E.第5実施形態:
図13は、第5実施形態における弁体90の形状を示す図である。第1実施形態と第5実施形態とでは、弁体90のうちの基端部92eの形状が異なる。具体的には、第5実施形態では、第1方向D1における端部の方が、第2方向D2における端部よりも径が小さくなるように、基端部92eが形成されている。つまり、第5実施形態では、基端部92eの形状が、第1方向D1に向かって先細りとなる形状になっている。
本実施形態では、軸部91と貫通孔41との間隔G2が、基端部92eの外周面から第1壁34の内周面までの距離G1よりも大きいという関係を満たしている基端部92eの部分のうち、最も軸部91に近い部分から、軸部91の先端までの第1方向D1に沿った距離H1が、第1室53の深さH2よりも小さい。
以上で説明した第5実施形態によれば、第1方向D1における端部の方が、第2方向D2における端部よりも径が小さくなるように基端部92eが形成されているので、圧力調整ユニット30の製造時において、基端部92eを第1壁34内に容易に挿入することができる。
F.第6実施形態:
図14は、第6実施形態における第1壁34fの構成を示す図である。第1実施形態と第6実施形態とでは、第1壁34fの構造が異なる。具体的には、第1実施形態では、第1壁34の第2方向D2の端部の形状は平面であるのに対して、第6実施形態では、第1壁34fの第2方向D2の端部には段差が設けられている。第1壁34fは、第1壁34fの第2方向D2の端部の面の内側であり、かつ、第1壁34fの第2方向D2の端部の面よりも第1方向D1に位置する段差面341を有する。つまり、第1壁34fの内周面の深さが小さくなるように、第1壁34fの第2方向D2の端部の面と段差面341との間に段差が形成されている。そして、この段差面341上に封止部材33fが配置されている。このような構成において、「第1方向D1における弁座42と第1壁34fの第2方向D2側の端部との距離H2」は、第1方向D1における弁座42と段差面341との間の距離H2である。
G.他の実施形態:
(G-1)上記実施形態では、インクを第1室53へ流入させるための流入口48が、第2方向D2に見た場合に、第1壁34と重なる位置に設けられている。これに対して、流入口48は、他の位置に設けられていてもよい。例えば、流入口48は、第1壁34を貫くように第1壁34の径方向に沿って設けられていてもよいし、封止部材33に形成された第1凸部36と第1壁34との間に設けられていてもよい。こうした位置に流入口48が設けられている場合には、第1壁34には、溝部35が形成されていなくてもよい。
(G-2)上記実施形態では、基端部92および第1壁34を第2方向D2に見た場合に、位置決め領域95の連続した長さL1は、溝部35の底面351の連続した長さL2よりも長い。これに対して、位置決め領域95の連続した長さL1は、溝部35の底面351の連続した長さL2よりも短くてもよい。この場合、上記実施形態のように、基端部92の第1方向D1に沿った厚みは、溝部35の深さよりも大きいことが好ましい。
(G-3)上記実施形態では、図5に示すように、基端部92の外周部には、第1壁34との間にインクが流れる隙間39が形成されている。これに対して、基端部92の外周部に隙間39は設けられていなくてもよい。つまり、基端部92の外周部がすべて摺接部38として構成されてもよい。この場合、基端部92の外周よりも内側、かつ、弾性部材93と弁座42とが接触する部分よりも外側に、第1方向D1に沿った貫通孔を設けることにより、インクが流れる流路を形成することができる。
(G-4)上記実施形態において、第1室53は、封止部材33によって封止されている。これに対して、第1室53は、第2室54と同様に、フィルムによって封止されてもよい。
(G-5)上記実施形態において、弁座42は、金属によって形成されている。これに対して、弁座42は、隔壁40と同様の材料によって構成されていてもよい。また、弁座42は、隔壁40と一体化されていてもよい。つまり、隔壁40の一部が、弁座42の機能を兼ねてもよい。
(G-6)上記実施形態では、隔壁40は、第1方向D1に見て、弁座42が設けられた部分よりも外側において、当該部分よりも第1方向D1へ凹む環状の凹部43を有している。これに対して、隔壁40は、このような凹部43を備えていなくてもよい。隔壁40が凹部43を備えない場合、弁座42は、隔壁40の下面と同一平面上に存在してもよい。
H.他の形態:
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
(1)本開示の第1の形態によれば、液体を噴射するノズルへ液体を供給するための流路を構成する第1室、第2室、および前記第1室と前記第2室とを連通させるために前記第1室から前記第2室へ向かって第1方向に延びる貫通孔を有する圧力調整ユニットが提供される。この圧力調整ユニットは、前記第1室に収容される基端部と、前記基端部から前記第1方向へ突出する軸部と、前記基端部の前記第1方向側に設けられた弾性部材と、を有する弁体と、前記第1室と前記第2室とを区画し、前記軸部が挿入される前記貫通孔が形成された隔壁と、前記第1室を画定するように前記第1方向とは反対方向である第2方向へ突出する環状の第1壁と、を有する筐体と、を備え、前記隔壁の前記第1室側には、前記貫通孔の周囲に、前記弾性部材と接触することで前記流路を閉塞する環状の弁座が設けられ、前記基端部の外径は、前記軸部の外径よりも大きく、前記基端部の外周には、前記基端部の外周面と前記第1壁の内周面との距離が、前記軸部と前記貫通孔の内周面との距離よりも短い位置決め領域を有し、前記第1方向における前記位置決め領域の前記第1方向側の端部と前記軸部の前記第1方向側の先端との距離が、前記第1方向における前記弁座と前記第1壁の前記第2方向側の端部との距離よりも短い、ことを特徴とする。
このような形態によれば、軸部が貫通孔に挿入されるよりも先に、基端部と第1壁とによって弁体が位置決めされるので、軸部の先端が弁座に接触して削れることを抑制できる。
(2)上記形態において、前記弾性部材は、前記第2方向に見て、前記基端部の外周よりも内側、かつ、前記軸部よりも外側に設けられてもよい。このような形態であれば、弾性部材の大きさを小さくできる。さらに、基端部の外周が弾性部材で覆われないので、第1室に対する基端部の位置決め精度を高めることができる。仮に、基端部の外周が弾性部材で覆われる場合には、弾性部材が第1壁の内周面に接触して撓むことで、第1室に対する基端部の位置決め精度が低下する。
(3)上記形態において、前記隔壁および前記軸部は、樹脂によって形成され、前記弁座は、金属で形成されてもよい。このような形態であれば、弁座が金属で形成されているので、液体の成分が弁座に堆積しにくい。また、このような形態であれば、軸部が樹脂で形成されているものの、軸部が貫通孔に挿入されるよりも先に、基端部と第1壁とによって弁体が位置決めされるので、軸部の先端が弁座に接触して削れることを抑制できる。
(4)上記形態において、前記第1室を画定するとともに、前記液体を前記第1室へ流入するための流入口が設けられた封止部材を備え、前記第1壁の一部には、前記流入口が前記第1室へ開口する部分に前記第1方向へ凹む溝部が設けられ、前記溝部は、前記第1室に連通してもよい。このような形態であれば、液体が流入口から第1室へ流れ込む際の圧力損失を低減できる。
(5)上記形態において、前記封止部材は、前記第1壁を外周側から覆い、前記溝部の底面は、前記封止部材と前記筐体とが固定されている固定面よりも前記第1方向側に位置してもよい。このような形態であれば、気泡の排出性を向上させることができる。
(6)上記形態において、前記基端部の外周に沿った前記位置決め領域の連続した長さは、前記第1壁の内周面に沿った前記溝部の底面の連続した長さよりも長くてもよい。このような形態であれば、弁体の基端部が溝部に嵌まることを抑制できる。
(7)上記形態において、前記基端部は、前記基端部の外周部分において、前記軸部が設けられた面から前記第1方向へ突出する凸部を有し、前記凸部は、前記位置決め領域の一部でもよい。このような形態であれば、第1壁を第2方向に沿って伸ばすことにより圧力調整ユニットが大型化することを抑制することができる。
(8)上記形態において、前記隔壁は、前記第1方向に見て、前記弁座が設けられた部分よりも外側において、当該部分よりも前記第1方向へ凹む環状の凹部を有し、前記第1方向に見て、前記凹部と前記凸部とが重なり、前記凸部は、前記弁体と前記弁座とが接触している状態において、前記弁座の前記弾性部材との接触面よりも前記第1方向に突出してもよい。このような形態であれば、圧力調整ユニットが大型化することをより効果的に抑制することができる。
(9)本開示の第2の形態によれば、上記形態の圧力調整ユニットと、液体を噴射するノズルと、を備える液体噴射ヘッドが提供される。
(10)本開示の第3の形態によれば、上記形態の圧力調整ユニットと、媒体に液体を噴射するノズルと、前記媒体を搬送する搬送部と、を備える液体噴射装置が提供される。
10…搬送部、11…プラテンローラー用モーター、12…本体フレーム、13…プラテン、14…ガイド軸、15…キャリッジ、16…タイミングベルト、16a…プーリー、17…キャリッジモーター、18…液体噴射ヘッド、19…ヘッド本体、21…カートリッジホルダー、22…インクカートリッジ、23…プラテンローラー、24…インク供給チューブ、26…メンテナンスユニット、27…キャップ、28…ノズル、30…圧力調整ユニット、31…筐体、32…カバー部材、33,33f…封止部材、34,34f…第1壁、35,35b…溝部、36…第1凸部、37…第2凸部、38…摺接部、39…隙間、40…隔壁、41…貫通孔、42…弁座、43…凹部、44…フィルター室、45…フィルター、47…流出孔、48…流入口、52…開口、53…第1室、54…第2室、61…フィルム、81,81d…受圧部材、82…突起、90…弁体、91,91d…軸部、92,92c,92e…基端部、93…弾性部材、94…コイルバネ、95…位置決め領域、96…凸部、100…液体噴射装置、341…段差面、351…底面、352…固定面、360…気泡

Claims (11)

  1. 液体を噴射するノズルへ液体を供給するための流路を構成する第1室、第2室、および前記第1室と前記第2室とを連通させるために前記第1室から前記第2室へ向かって第1方向に延びる貫通孔を有する圧力調整ユニットであって、
    前記第1室に収容される基端部と、前記基端部から前記第1方向へ突出する軸部と、前記基端部の前記第1方向側に設けられた弾性部材と、を有する弁体と、
    前記第1室と前記第2室とを区画し、前記軸部が挿入される前記貫通孔が形成された隔壁と、前記第1室を画定するように前記第1方向とは反対方向である第2方向へ突出する環状の第1壁と、を有する筐体と、
    を備え、
    前記隔壁の前記第1室側には、前記貫通孔の周囲に、前記弾性部材と接触することで前記流路を閉塞する環状の弁座が設けられ、
    前記基端部の外径は、前記軸部の外径よりも大きく、
    前記基端部の外周には、前記基端部の外周面と前記第1壁の内周面との距離が、前記軸部と前記貫通孔の内周面との距離よりも短い位置決め領域を有し、
    前記第1方向における前記位置決め領域の前記第1方向側の端部と前記軸部の前記第1方向側の先端との距離が、前記第1方向における前記弁座と前記第1壁の前記第2方向側の端部との距離よりも短
    前記基端部は、前記基端部の外周部分において、前記軸部が設けられた面から前記第1方向へ突出する凸部を有し、
    前記凸部は、前記位置決め領域の一部である、
    ことを特徴とする圧力調整ユニット。
  2. 前記弾性部材は、前記第2方向に見て、前記基端部の外周よりも内側、かつ、前記軸部よりも外側に設けられている、請求項1に記載の圧力調整ユニット。
  3. 前記隔壁および前記軸部は、樹脂によって形成され、
    前記弁座は、金属で形成される、請求項1または2に記載の圧力調整ユニット。
  4. 液体を噴射するノズルへ液体を供給するための流路を構成する第1室、第2室、および前記第1室と前記第2室とを連通させるために前記第1室から前記第2室へ向かって第1方向に延びる貫通孔を有する圧力調整ユニットであって、
    前記第1室に収容される基端部と、前記基端部から前記第1方向へ突出する軸部と、前記基端部の前記第1方向側に設けられた弾性部材と、を有する弁体と、
    前記第1室と前記第2室とを区画し、前記軸部が挿入される前記貫通孔が形成された隔壁と、前記第1室を画定するように前記第1方向とは反対方向である第2方向へ突出する環状の第1壁と、を有する筐体と、
    を備え、
    前記隔壁の前記第1室側には、前記貫通孔の周囲に、前記弾性部材と接触することで前記流路を閉塞する環状の弁座が設けられ、
    前記基端部の外径は、前記軸部の外径よりも大きく、
    前記基端部の外周には、前記基端部の外周面と前記第1壁の内周面との距離が、前記軸部と前記貫通孔の内周面との距離よりも短い位置決め領域を有し、
    前記第1方向における前記位置決め領域の前記第1方向側の端部と前記軸部の前記第1方向側の先端との距離が、前記第1方向における前記弁座と前記第1壁の前記第2方向側の端部との距離よりも短く、
    前記弾性部材は、前記第2方向に見て、前記基端部の外周よりも内側、かつ、前記軸部よりも外側に設けられ、前記軸部の側面のうちの前記貫通孔に挿入される部分、および、前記基端部の外周面には設けられておらず、
    前記隔壁および前記軸部は、樹脂によって形成され、
    前記弁座は、金属で形成される、
    ことを特徴とする圧力調整ユニット。
  5. 液体を噴射するノズルへ液体を供給するための流路を構成する第1室、第2室、および前記第1室と前記第2室とを連通させるために前記第1室から前記第2室へ向かって第1方向に延びる貫通孔を有する圧力調整ユニットであって、
    前記第1室に収容される基端部と、前記基端部から前記第1方向へ突出する軸部と、前記基端部の前記第1方向側に設けられた弾性部材と、を有する弁体と、
    前記第1室と前記第2室とを区画し、前記軸部が挿入される前記貫通孔が形成された隔壁と、前記第1室を画定するように前記第1方向とは反対方向である第2方向へ突出する環状の第1壁と、を有する筐体と、
    前記第1室を画定するとともに、前記液体を前記第1室へ流入するための流入口が設けられた封止部材と、
    を備え、
    前記隔壁の前記第1室側には、前記貫通孔の周囲に、前記弾性部材と接触することで前記流路を閉塞する環状の弁座が設けられ、
    前記基端部の外径は、前記軸部の外径よりも大きく、
    前記基端部の外周には、前記基端部の外周面と前記第1壁の内周面との距離が、前記軸部と前記貫通孔の内周面との距離よりも短い位置決め領域を有し、
    前記第1方向における前記位置決め領域の前記第1方向側の端部と前記軸部の前記第1方向側の先端との距離が、前記第1方向における前記弁座と前記第1壁の前記第2方向側の端部との距離よりも短く、
    前記流入口は、前記封止部材を前記第1方向に貫通するよう設けられ、
    前記第1壁の一部には、前記流入口が前記第1室へ開口する部分に前記第1方向へ凹む溝部が設けられ、
    前記溝部は、前記第1室に連通し、
    前記流入口と前記溝部とは、前記第1方向に見て重なる範囲を有している、
    ことを特徴とする圧力調整ユニット。
  6. 前記流入口の一部は、前記第1方向に見て前記第1壁の内周面よりも内側に位置する、
    ことを特徴とする請求項5に記載の圧力調整ユニット。
  7. 前記封止部材は、前記第1壁を外周側から覆い、
    前記溝部の底面は、前記封止部材と前記筐体とが固定されている固定面よりも前記第1方向側に位置する、請求項5又は6に記載の圧力調整ユニット。
  8. 前記基端部の外周に沿った前記位置決め領域の連続した長さは、前記第1壁の内周面に沿った前記溝部の底面の連続した長さよりも長い、請求項5から7までのいずれか一項に記載の圧力調整ユニット。
  9. 前記隔壁は、前記第1方向に見て、前記弁座が設けられた部分よりも外側において、当該部分よりも前記第1方向へ凹む環状の凹部を有し、
    前記第1方向に見て、前記凹部と前記凸部とが重なり、
    前記凸部は、前記弁体と前記弁座とが接触している状態において、前記弁座の前記弾性部材との接触面よりも前記第1方向に突出している、請求項に記載の圧力調整ユニット。
  10. 請求項1からまでのいずれか一項に記載の圧力調整ユニットと、
    液体を噴射するノズルと、を備える液体噴射ヘッド。
  11. 請求項1からまでのいずれか一項に記載の圧力調整ユニットと、
    媒体に液体を噴射するノズルと、
    前記媒体を搬送する搬送部と、を備える液体噴射装置。
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