JP2007237584A - Valve mechanism, valve gear, liquid jet device, laser welding method, and laser-welded joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弁機構、弁装置、液体噴射装置、レーザ溶着方法、及びレーザ溶着接合体に関する。 The present invention relates to a valve mechanism, a valve device, a liquid ejecting apparatus, a laser welding method, and a laser welding assembly.
一般に、液体噴射ヘッドからターゲットに対して液体を噴射させる液体噴射装置として、インクジェット式プリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)が広く知られている。このようなプリンタには、インクカートリッジ等から加圧状態で液体噴射ヘッドへと供給されるインクの圧力を調整する弁装置が設けられ、その弁装置には供給されるインクを一時的に貯留する圧力室が設けられている。そして、圧力室の入口には、インクを所定の圧力に減圧するための減圧弁が圧力調整弁として設けられている。この減圧弁は、弁体と、弁孔を有するシール面形成部材と、弁体とシール面形成部材との間に介装されるシール部材とを備えた弁機構を有している。 In general, an ink jet printer (hereinafter simply referred to as “printer”) is widely known as a liquid ejecting apparatus that ejects liquid from a liquid ejecting head to a target. Such a printer is provided with a valve device that adjusts the pressure of ink supplied from the ink cartridge or the like to the liquid ejecting head in a pressurized state, and the supplied ink is temporarily stored in the valve device. A pressure chamber is provided. A pressure reducing valve for depressurizing ink to a predetermined pressure is provided as a pressure adjusting valve at the inlet of the pressure chamber. The pressure reducing valve has a valve mechanism including a valve body, a seal surface forming member having a valve hole, and a seal member interposed between the valve body and the seal surface forming member.
このような減圧弁として、従来は、例えば弁体とは別部材であるOリングが組み付けられた弁体をばねによりシール面形成部材側に付勢することにより、シール面形成部材に形成された弁孔を弁体がOリングを介在させた状態で閉止するようにしたものが知られている(例えば特許文献1参照)。 As such a pressure reducing valve, conventionally, for example, a valve body assembled with an O-ring, which is a separate member from the valve body, is formed on the seal surface forming member by biasing the valve body toward the seal surface forming member side by a spring. There is known one in which a valve hole is closed with a valve body interposing an O-ring (see, for example, Patent Document 1).
また、近時においては、低弾性率の樹脂材と高弾性率の樹脂材との二色成形により樹脂成形品を一体成形する技術も知られている(例えば特許文献2)。そこで、こうした成形技術を利用して、エラストマからなるシール部材を二色成形により弁体に一体的に形成した減圧弁も開発されてきている。
ところが、Oリングを使用する減圧弁では、弁体とOリングとが完全には一体化されておらず、部品洗浄や実使用中の摺動の繰り返し、インクの流速変動等の要因により、Oリングが弁体上で変位したりして、シール性が低下する危惧があった。その一方、シール部材が二色成形によって弁体に一体形成された減圧弁では、シール部材を別途組み付けるといった煩雑な作業を必要とせず、またシール部材の変位も生じにくいものとなる。 However, in a pressure reducing valve using an O-ring, the valve body and the O-ring are not completely integrated, and due to factors such as cleaning of parts, repeated sliding during actual use, and fluctuations in the flow rate of ink, etc. There was a risk that the ring could be displaced on the valve body, resulting in a decrease in sealing performance. On the other hand, the pressure reducing valve in which the seal member is integrally formed with the valve body by two-color molding does not require a complicated operation of assembling the seal member separately, and the seal member is hardly displaced.
しかしながら、この二色成形の減圧弁においては、弁体に一体形成されたシール部材に対して成形時にウエルドラインが形成されてしまうことがあり、シール部材のシール面形成部材に対する接合状態が不均一となり、シールが不安定となるおそれがある。また、二色成形においては、小さな部品に対して、スプール及びランナを大きく取らざるを得ず、大量の捨て部材が発生してしまう。 However, in this two-color molded pressure reducing valve, a weld line may be formed at the time of molding with respect to the sealing member formed integrally with the valve body, and the joining state of the sealing member to the sealing surface forming member is not uniform. The seal may become unstable. Further, in the two-color molding, a large spool and runner must be taken for a small part, and a large amount of discarded members are generated.
さらに、近年では、印刷原稿に耐水性を付与するため、プリンタにおいて溶剤系のインクを用いることも増えてきているが、一般に二色成形でシール部材の成形用に使用されるエラストマでは、十分な耐溶剤性を有するものが少なく、柔軟性と耐溶剤性との兼ね合いから材料選択の自由度が小さくなるという問題があった。なお、この点は、減圧弁における弁機構に限らず、複数の部材同士を二色成形により一体化する場合にも、一方の部材がシール部材である場合には同様の問題が指摘されていた。 Furthermore, in recent years, in order to impart water resistance to printed originals, the use of solvent-based inks in printers has also increased. However, elastomers generally used for molding seal members in two-color molding are sufficient. There were few things which have solvent resistance, and there existed a problem that the freedom degree of material selection became small from the balance of a softness | flexibility and solvent resistance. This point is not limited to the valve mechanism in the pressure reducing valve, and when a plurality of members are integrated by two-color molding, the same problem has been pointed out when one member is a seal member. .
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、シール部材を弁体またはシール面形成部材に一体化しつつ、安定したシール性を容易に且つ低コストで確保することのできる弁機構、弁装置、及び液体噴射装置を提供することにある。また、シール部材を相手方となる被接合部材に効率よく一体化することのできるレーザ溶着方法及びそのような方法で製造されたレーザ溶着接合体を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. The object is to provide a valve mechanism, a valve device, and a liquid ejecting device that can ensure a stable sealing property easily and at low cost while integrating the sealing member with the valve body or the sealing surface forming member. There is to do. It is another object of the present invention to provide a laser welding method capable of efficiently integrating a seal member with a member to be joined, and a laser welded assembly manufactured by such a method.
上記目的を達成するために、本発明の弁機構は、弁体と、その弁体がシール部材を介して当接することにより閉止される弁孔を有するシール面形成部材とを備えた弁機構において、前記弁体及び前記シール面形成部材のうち一方を、前記シール部材が接合される接合面を有すると共に、その接合面の反対側には前記レーザ光線が照射される照射平面を有する被接合部材とし、当該被接合部材をレーザ光線が透過する材料で形成すると共に、前記シール部材をレーザ光線が吸収される材料で形成し、当該シール部材における前記被接合部材の前記接合面と面接触する接合面には開口部の幅と底部の幅とが異なる凹部を設ける一方、前記被接合部材の前記接合面には前記シール部材側の前記凹部と対応する凸部を設け、当該凸部と前記凹部が嵌合するように前記両接合面同士を接合させた状態にて前記シール部材が前記被接合部材に対してレーザ溶着により接合固定されたものである。 In order to achieve the above object, a valve mechanism of the present invention is a valve mechanism including a valve body and a seal surface forming member having a valve hole that is closed when the valve body abuts via the seal member. One of the valve body and the sealing surface forming member has a bonding surface to which the sealing member is bonded, and a bonded member having an irradiation plane on which the laser beam is irradiated on the opposite side of the bonding surface And joining the member to be joined with the joining surface of the member to be joined in the seal member, while forming the member to be joined with a material that transmits the laser beam and forming the seal member with a material that absorbs the laser beam. The surface is provided with a concave portion having a width different from the width of the opening and the bottom portion, while the joint surface of the member to be joined is provided with a convex portion corresponding to the concave portion on the seal member side, and the convex portion and the concave portion Is mated In which the sealing member wherein at a state of being joined to the joining faces to so that is joined and fixed by laser welding to the workpieces.
この構成によれば、シール部材が弁体またはシール面形成部材に一体化されてなる弁機構を形成する場合において、弁体を二色成形により形成する場合に比べて、使用する材料の量が大きく低減されるとともに弁体を製造するための金型の簡素化が可能となり、また、安定したシール性の確保とシール部材における材料選択の自由度の拡大が可能となる。また、シール部材側の凹部に嵌合する被接合部材側の凸部がシール部材におけるレーザ光線の吸収されやすい導波路形状となるため、この凸部と凹部との嵌合部分にシール部材を被接合部材に溶着する際に発生する熱の滞留部が形成され、シール部材と被接合部材とのレーザ溶着を効率よく行うことができる。 According to this configuration, in the case of forming a valve mechanism in which the seal member is integrated with the valve body or the seal surface forming member, the amount of material to be used is smaller than when the valve body is formed by two-color molding. In addition to being greatly reduced, it is possible to simplify the mold for manufacturing the valve body, and it is possible to secure a stable sealing property and to expand the degree of freedom of material selection in the sealing member. In addition, since the convex portion on the bonded member side that fits into the concave portion on the seal member side has a waveguide shape in which the laser beam is easily absorbed in the sealing member, the sealing member is covered on the fitting portion between the convex portion and the concave portion. A staying portion of heat generated when welding to the joining member is formed, and laser welding between the seal member and the member to be joined can be performed efficiently.
本発明の弁機構において、前記凹部は、前記開口部の幅が前記底部の幅よりも大きくなるよう形成されている。
この構成によれば、シール部材と被接合部材との両接合面を接合させる場合に、シール部材側の凹部に被接合部材側の凸部を嵌合させることにより、位置合せ機能を発揮させながら接合させることができる。
In the valve mechanism of the present invention, the recess is formed so that the width of the opening is larger than the width of the bottom.
According to this configuration, when both the joining surfaces of the seal member and the member to be joined are joined, the convex part on the member to be joined side is fitted to the concave part on the seal member side, thereby exerting the alignment function. Can be joined.
本発明の弁機構において、前記被接合部材は熱可塑性樹脂からなるものである。
この構成によれば、シール部材を被接合部材に容易に接合固定することが可能となる。
また、本発明の弁装置は、流入口と流出口とに連通し且つ流入口から流入した液体を一時的に貯留可能であると共に当該液体を圧力変動に基づき流出口から流出させる圧力室と、前記流入口からの前記圧力室への前記液体の流入を断続して前記圧力室内での前記液体の圧力を所定の圧力に調整する圧力調整弁とを有する弁装置において、前記圧力調整弁は、上記構成の弁機構を有する。
In the valve mechanism of the present invention, the member to be joined is made of a thermoplastic resin.
According to this configuration, the seal member can be easily joined and fixed to the member to be joined.
In addition, the valve device of the present invention communicates with the inflow port and the outflow port and can temporarily store the liquid flowing in from the inflow port, and allows the liquid to flow out of the outflow port based on pressure fluctuations; In the valve device having a pressure adjusting valve that intermittently interrupts the inflow of the liquid from the inlet to the pressure chamber and adjusts the pressure of the liquid in the pressure chamber to a predetermined pressure, the pressure adjusting valve includes: The valve mechanism having the above-described configuration is provided.
この構成によれば、圧力調整弁の弁機構を良好なシール性を確保しつつ簡便に実現することができる。
また、本発明の液体噴射装置は、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、上記構成の弁装置とを備え、当該弁装置における圧力調整弁は、前記液体噴射ヘッドからの液体の噴射に伴って液体が減少する圧力室内の圧力を感知して、前記圧力室への液体の供給を断続することにより、前記液体噴射ヘッドへの液体の供給圧力を調整する。
According to this configuration, the valve mechanism of the pressure regulating valve can be easily realized while ensuring good sealing performance.
According to another aspect of the invention, a liquid ejecting apparatus includes a liquid ejecting head that ejects liquid and the valve device configured as described above, and the pressure adjusting valve in the valve device is adapted to eject liquid from the liquid ejecting head. By detecting the pressure in the pressure chamber that decreases, and intermittently supplying the liquid to the pressure chamber, the supply pressure of the liquid to the liquid ejecting head is adjusted.
この構成によれば、液体噴射ヘッドへの液体の供給圧力が弁装置において適正な圧力に調整されるため、液体噴射ヘッドから噴射される液体の噴射不良の発生を抑制することができる。 また、本発明のレーザ溶着方法は、レーザ光線を吸収する材料で形成されたシール部材を、レーザ光線を透過する材料で形成された被接合部材に接合させ、レーザ溶着するレーザ溶着方法において、シール部材の断面リップ形状をなすシール部の反対側に形成された接合面と、該接合面に対応した被接合部材の接合面とを面接触させ、被接合部材の接合面とは反対側の照射平面にレーザ光線を照射することによりレーザ溶着を行う。 According to this configuration, since the supply pressure of the liquid to the liquid ejecting head is adjusted to an appropriate pressure in the valve device, it is possible to suppress the occurrence of defective ejection of the liquid ejected from the liquid ejecting head. The laser welding method of the present invention is a laser welding method in which a sealing member formed of a material that absorbs a laser beam is bonded to a member to be bonded formed of a material that transmits the laser beam, and laser welding is performed. Irradiation on the opposite side of the bonded surface of the member to be bonded is brought into surface contact with the bonded surface formed on the opposite side of the seal portion having the lip shape of the member and the bonded surface of the bonded member corresponding to the bonded surface. Laser welding is performed by irradiating a plane with a laser beam.
この構成によれば、シール部材側の凹部に嵌合する被接合部材側の凸部がシール部材におけるレーザ光線の吸収されやすい導波路形状となるため、この凸部と凹部との嵌合部分にシール部材を被接合部材に溶着する際に発生する熱の滞留部が形成され、シール部材と被接合部材とのレーザ溶着を効率よく行うことができる。 According to this configuration, since the convex portion on the bonded member side that fits into the concave portion on the seal member side has a waveguide shape in which the laser beam is easily absorbed in the sealing member, the fitting portion between the convex portion and the concave portion A stay portion for heat generated when the seal member is welded to the member to be joined is formed, and laser welding between the seal member and the member to be joined can be performed efficiently.
本発明のレーザ溶着方法においては、光軸と直交する平面における断面径が、シール部材と被接合部材とのレーザ溶着部の最大径とほぼ同じであるレーザ光線を用い、このレーザ光線をフィルタを介して、前記光軸と直交する平面における断面形状を前記レーザ溶着部の形状とほぼ同じになるように成形して、前記被接合部材に照射する。 In the laser welding method of the present invention, a laser beam having a cross-sectional diameter in a plane orthogonal to the optical axis is substantially the same as the maximum diameter of the laser welded portion between the seal member and the bonded member, and this laser beam is filtered. Then, a cross-sectional shape in a plane orthogonal to the optical axis is formed to be substantially the same as the shape of the laser welded portion, and the bonded member is irradiated.
この構成によれば、溶着面全体をほぼ同時に加熱することができて、温度ムラや段差を生じることなくシール部材と被接合部材とが良好に溶着される。
本発明のレーザ溶着方法は、前記レーザ光線が、パルス光である。
According to this configuration, the entire welding surface can be heated almost simultaneously, and the sealing member and the member to be joined can be favorably welded without causing temperature unevenness or steps.
In the laser welding method of the present invention, the laser beam is pulsed light.
この構成によれば、パルス間隔を制御することにより、微細で熱容量の小さな部材であっても、急激な温度上昇による部材全体の溶融を抑制しつつ、シール部材と被接合部材とを良好に溶着させることが可能になる。 According to this configuration, by controlling the pulse interval, the sealing member and the member to be joined can be welded satisfactorily while suppressing the melting of the entire member due to a rapid temperature rise, even if the member is fine and has a small heat capacity. It becomes possible to make it.
また、本発明のレーザ溶着接合体は、レーザ光線を吸収する材料で形成されたシール部材とレーザ光線を透過する材料で形成された被接合部材とが接合された状態でレーザ溶着されてなるレーザ溶着接合体において、前記シール部材は断面リップ形状をなすシール部の反対側に形成された接合面に開口部の幅と底部の幅とが異なる凹部が形成される一方、前記被接合部材には前記シール部材の前記接合面と面接触する接合面に前記シール部材側の前記凹部と対応する凸部が設けられ、当該凸部と前記凹部が嵌合するように前記両接合面同士が接合させられた状態において前記被接合部材の接合面とは反対側の照射平面にレーザ光線が照射されることにより前記シール部材と前記被接合部材がレーザ溶着により接合固定されてなる。 The laser welded assembly of the present invention is a laser formed by laser welding in a state where a sealing member formed of a material that absorbs a laser beam and a member to be bonded formed of a material that transmits the laser beam are bonded. In the welded joined body, the seal member is formed with a recess having a width different from the width of the opening and the width of the bottom on the joint surface formed on the opposite side of the seal portion having a lip shape in cross section. A convex portion corresponding to the concave portion on the seal member side is provided on a joint surface in surface contact with the joint surface of the seal member, and the joint surfaces are joined to each other so that the convex portion and the concave portion are fitted. In this state, the sealing member and the member to be joined are joined and fixed by laser welding by irradiating a laser beam to the irradiation plane opposite to the joining surface of the member to be joined.
この構成によれば、例えば弁装置においてシール機能を有する弁機構を形成する場合、弁体を二色成形により形成する場合に比べて、使用する材料の量が大きく低減されるとともに弁体を製造するための金型の簡素化が可能となり、また、安定したシール性の確保とシール部材における材料選択の自由度の拡大が可能となる。また、シール部材側の凹部に嵌合する被接合部材側の凸部がシール部材におけるレーザ光線の吸収されやすい導波路形状となるため、この凸部と凹部との嵌合部分にシール部材を被接合部材に溶着する際に発生する熱の滞留部が形成され、シール部材と被接合部材とのレーザ溶着を効率よく行うことができる。 According to this configuration, for example, when a valve mechanism having a sealing function is formed in the valve device, the amount of material used is greatly reduced and the valve body is manufactured compared to the case where the valve body is formed by two-color molding. Therefore, it is possible to simplify the mold for this purpose, and it is possible to secure a stable sealing property and to expand the degree of freedom of material selection in the sealing member. In addition, since the convex portion on the bonded member side that fits into the concave portion on the seal member side has a waveguide shape in which the laser beam is easily absorbed in the sealing member, the sealing member is covered on the fitting portion between the convex portion and the concave portion. A staying portion of heat generated when welding to the joining member is formed, and laser welding between the seal member and the member to be joined can be performed efficiently.
以下、本発明を、液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンタ、そのプリンタに設けられるサブタンク、及びそのサブタンク内に装着される減圧弁の弁機構に、それぞれ具体化した一実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in an ink jet printer that is a kind of liquid ejecting apparatus, a sub-tank provided in the printer, and a valve mechanism of a pressure reducing valve installed in the sub-tank will be described with reference to FIGS. This will be described with reference to FIG.
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プリンタ(以下、「プリンタ」という。)11は、平面視矩形状をなすフレーム12を備えている。フレーム12内の下部にはプラテン13が架設され、そのプラテン13上にはフレーム12外に配設された紙送りモータ14を有してなる紙送り機構の駆動によりターゲットとしての記録用紙Pが給送されるようになっている。また、フレーム12内においてプラテン13の上方には、プラテン13の長手方向と平行に、棒状のガイド部材15が架設されている。
As shown in FIG. 1, an ink jet printer (hereinafter referred to as “printer”) 11 as a liquid ejecting apparatus includes a
ガイド部材15には、キャリッジ16が、該キャリッジ16に貫通形成された支持孔16aにガイド部材15が挿通されることにより、該ガイド部材15の軸線方向に往復移動可能に支持されている。また、キャリッジ16は、フレーム12に設けられたタイミングベルト17を介してキャリッジモータ18に駆動連結されている。そして、キャリッジ16は、キャリッジモータ18の駆動により、ガイド部材15に沿って往復移動されるようになっている。
A
キャリッジ16の下面には、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド19が搭載され、記録ヘッド19の下面にて構成されるノズル形成面には、複数のノズル(図示略)が設けられている。キャリッジ16における記録ヘッド19の上側には、インクカートリッジ21が着脱可能に搭載され、インクカートリッジ21内には、液体としての複数色のインクがそれぞれ記録ヘッド19に供給可能に収容されている。
A recording head 19 as a liquid ejecting head is mounted on the lower surface of the
また、フレーム12内の右端部に位置する非印刷領域には、記録ヘッド19のノズル内からインク・気泡等を廃インク(廃液)として吸引するためのクリーニング機構22が設けられている。このクリーニング機構22は、非印刷時に記録ヘッド19のノズル形成面を封止するキャップ23と、このキャップ23に接続される廃インクタンク(図示略)と、キャップ23側から廃インクを吸引して廃インクタンクに送出する吸引ポンプ(図示略)とを備えている。
In addition, a
一方、キャリッジ16内において、インクカートリッジ21と記録ヘッド19との間には、弁装置としてのサブタンク26(図2参照)が設けられている。このサブタンク26は、図2に示すように、流入口27及び流出口28にそれぞれ連通し、インクカートリッジ21から圧送されてくるインクを一時的に貯留する圧力室29と、その圧力室29内のインクを所定の圧力に減圧する圧力調整弁としての減圧弁30を備えている。
On the other hand, a sub tank 26 (see FIG. 2) as a valve device is provided between the
そして、記録ヘッド19に備えられた図示しない圧電素子の駆動により、インクカートリッジ21からサブタンク26を介して記録ヘッド19へと各インクが供給され、該各インクが各ノズルからプラテン13上に給送された記録用紙Pにそれぞれ噴射されて印刷が行われるようになっている。
Each ink is supplied from the
次に、サブタンク26が備える減圧弁30の弁機構について、詳細に説明する。
図2に示すように、減圧弁30は、サブタンク26の主体をなすシール面形成部材及び被接合部材としての流路形成部材31と、弁体32と、圧力調整ばね33と、作動レバー34と、フィルム部材35とからなっている。
Next, the valve mechanism of the
As shown in FIG. 2, the
流路形成部材31は、例えばポリプロピレン又はポリエチレン等の樹脂製材料によって薄型の略直方体形状に成型された部材であり、その一面(図2では上面)には、流入口27及び流出口28に連通する平面長方形状の溝状流路38が凹み形成されている。また、流路形成部材31内には、流入口27を有する入口側流路39と、入口側流路39に連通し且つ弁体32及び圧力調整ばね33を収容する収容孔40と、収容孔40と圧力室29とを連通する弁孔としての円形孔41と、圧力室29に連通し且つ流出口28を有する出口側流路42とが形成されている。
The flow
そして、流路形成部材31における円形孔41の周縁には、環状体からなるシール部材43がレーザ溶着により接合固定され、流路形成部材31とシール部材43とからなるレーザ溶着接合体が形成されている。なお、収容孔40は、流路形成部材31における前記溝状流路38が凹み形成された一面(図2では上面)とは反対側の面(図2では下面)から形成された穿孔であり、その開口端は封止板46により封止されている。
A
弁体32は、収容孔40内において、流路形成部材31の円形孔41を開放することにより流入口27と溝状流路38とを連通状態にする開弁位置と、流路形成部材31の円形孔41を閉止することにより流入口27と溝状流路38を非連通状態にする閉弁位置との間で変位可能に配置されている。弁体32には、流路形成部材31の円形孔41内に遊挿されるバルブ軸44と、このバルブ軸44が中心を貫通する鍔状のばね受け部45とが形成されており、そのばね受け部45と収容孔40の開口端を封止する封止板46との間には圧力調整ばね33が介装されている。そして、弁体32は、圧力調整ばね33により、常にはバルブ軸44が円形孔41内に遊挿された状態で、ばね受け部45がシール部材43を押圧する閉弁位置側へ付勢されている。
The
作動レバー34は、溝状流路38内にあって一端34a側を流路形成部材31に支持された片持ち梁であり、弁体32は、そのバルブ軸44の一端(図2では上端)が作動レバー34の重心よりも一端34a側に寄った位置で作動レバー34から作動力を受けるように配置されている。作動レバー34の一端34a側は、作動レバー34自体を支える程度の剛性があれば良い。また、作動レバー34の一端34a以外の部分である押圧部34bは、弁体32を押すための部位であるので、なるべく剛性が高い方が良い。そのため、作動レバー34は、例えば1枚の金属薄板で構成し、押圧部34bのみを断面コの字状に折り曲げ加工することにより、剛性が一端34a側で低く、押圧部34bで高くなるように設定されている。
The actuating
フィルム部材35は、液体としてインクを用いる場合にはインク性状に化学的な影響を及ぼさず、水分透過度や、酸素や窒素透過度の低い材質で作られている。すなわち、フィルム部材35は、例えば、高密度ポリエチレンフィルム或いはポリプロピレンフィルムに、塩化ビニリデンをコーティングしたナイロンフィルムをラミネートした構成の積層フィルムによって構成されている。このようなフィルム部材35が、溝状流路38の開口部を密封するように流路形成部材31の表面となる前記一面(図2では上面)に熱融着されている。これにより、流路形成部材31の溝状流路38とフィルム部材35との間に圧力室29が形成されている。
When ink is used as the liquid, the
このサブタンク26では、圧力室29内のインクが記録ヘッド19のノズルからの噴射に伴って記録ヘッド19に吸引され、圧力室29内が所定の圧力より低くなると、フィルム部材35が圧力室29の内方へ弾性変形し、一端34a側が支持された作動レバー34を図2の下方へ押圧する。これにより、作動レバー34は、フィルム部材35の弾性変形に伴う押圧力を倍力した作動力により、閉弁位置にある弁体32のバルブ軸44を開弁位置側へ変位させる。そして、弁体32とシール部材43とが離間され、減圧弁30は開弁状態となり、流入口27側から入口側流路39及び収容孔40を介して圧力室29内へインクが供給される。
In the
圧力室29内のインクが増加するのに伴い圧力室29内の圧力が所定の圧力に達すると、フィルム部材35が弾性変形した形態から元の形態に戻るので、弁体32への作動レバー34による作動力が消失し、弁体32のバルブ軸44が圧力調整ばね33の付勢力により開弁位置から閉弁位置へ変位する。これにより、弁体32がシール部材43に押圧され、減圧弁5は閉弁状態に戻り、流入口27側から圧力室29内へのインクの供給が遮断される。
When the pressure in the
次に、シール部材43と流路形成部材31との接合構成について、詳細に説明する。
図2及び図3(a)に示すように、シール部材43には、流路形成部材31に接合される接合面としての平面部51と、弁体32のばね受け部45に接離可能に当接する曲面状のリップ部52とが設けられている。リップ部52は、その先端部(図2では下端部)の断面形状が略半円形状をなすように形成されている。また、平面部51には、断面台形状をなす凹部としての環状溝53が設けられている。すなわち、この環状溝53は、その開口部の幅と底部の幅とが異なるように、より具体的には、その開口部の幅が底部の幅よりも大きくなるように、その断面形状が形成されている。
Next, the joining configuration of the
As shown in FIGS. 2 and 3A, the
一方、流路形成部材31には、シール部材43の平面部51と面接触する接合面としての接合平面55が設けられ、その接合平面55にはシール部材43の環状溝53と対応する断面台形状をなす凸部としての環状突条54が設けられている。すなわち、この環状突条54は、その先端部の幅と基端部の幅とが異なるように、より具体的には、その先端部の幅の方が基端部の幅よりも小さくなるように、その断面形状が形成されている。
On the other hand, the flow
そして、図3(b)に示すように、シール部材43の平面部51と流路形成部材31の接合平面55とを平面接合させるとともに、環状溝53と環状突条54とを凹凸嵌合させた状態で、流路形成部材31における接合平面55とは反対側の照射平面56側からレーザ光線を照射することにより、シール部材43は流路形成部材31にレーザ溶着にて接合されるようになっている。なお、この場合のレーザ光線には、光軸と直交する平面での断面形状がシール部材43の環状溝53を含めた平面部51の形状となるように絞ったパルス光のレーザ光線が用いられる。
Then, as shown in FIG. 3B, the
ここで、流路形成部材31は、照射されるレーザ光線を透過する熱可塑性樹脂で形成されている。このような熱可塑性樹脂としては、例えばポリアミド(PA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン(PS)、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ABS樹脂、アクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等を挙げることができる。なお、必要に応じてガラス繊維、炭素繊維等の補強繊維や着色材を添加したものを用いてもよい。
Here, the flow
一方、シール部材43は、照射されるレーザ光線を吸収する熱可塑性の柔軟性を有する(流路形成部材31より低弾性率の)樹脂又はエラストマで形成されている。このようなレーザ光線を吸収する低弾性率の材料としては、例えばポリアミド(PA)、ゴム成分を含んだ熱可塑性エラストマ等に、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入したものをあげることができる。
On the other hand, the
また、このレーザ溶着に適したレーザ光線の種類としては、レーザ光線を透過させる流路形成部材31の材料の吸収スペクトルや板厚(透過長)等の関係から適宜選択して用いることができる。例えばガラス:ネオジム3+レーザ、YAG:ネオジム3+レーザ、ルビーレーザ、ヘリウム−ネオンレーザ、クリプトンレーザ、アルゴンレーザ、H2レーザ、N2レーザ、半導体レーザ等のレーザ光線を挙げることができる。
The kind of laser beam suitable for this laser welding can be appropriately selected from the relationship of the absorption spectrum, plate thickness (transmission length), etc. of the material of the flow
次に、レーザ溶着時におけるレーザの照射方法について説明する。
まず、図3(b)に示すように、シール部材43の平面部51を流路形成部材31の接合平面55に接合させた状態で、流路形成部材31の照射平面56側からレーザ光線を所定の照射条件にて照射する。
Next, a laser irradiation method at the time of laser welding will be described.
First, as shown in FIG. 3B, a laser beam is emitted from the
溶着に使用するレーザ光線は、次のように成形する。図4に示すように、光源装置57から発振され、シール部材43と流路形成部材31とのレーザ溶着部(接合部)の最大径とほぼ同じ径の断面円形のレーザ光線としての第1平行光束L1を、輪帯状の光学的開口58を有するフィルタとしてのスリッタ59に照射する。このスリッタ59は、ガラス板にクロム等の金属蒸着で遮光部を形成したものであり、光学的開口58はシール部材43の平面部51の形状と略一致した形状となっている。
The laser beam used for welding is formed as follows. As shown in FIG. 4, the first parallel as a laser beam having a circular cross section, which is oscillated from the
第1平行光束L1は、このスリッタ59を通過することにより、断面円環状をなすレーザ光線としての第2平行光束L2に絞られる。そして、この第2平行光束L2が、流路形成部材31の照射平面56に照射される。流路形成部材31に照射された第2平行光束L2は、流路形成部材31を通過し、シール部材43との接合界面に到達し、シール部材43で吸収され発熱する。なお、図4においては、理解を容易にするために、各構成要素が分離した状態で描いてあるが、実際にはそれぞれ接合された状態となっている。
By passing through the
ここで、流路形成部材31の環状突条54が、断面台形状に形成されているため、流路形成部材31内に、入射側に広く、出射側に狭いレーザ光線の透過しやすい導波路が形成される。このため、透過してきたレーザ光線が、シール部材43との接合界面の近傍において不用意に反射されることが回避される。そして、シール部材43内での発熱により、流路形成部材31の環状突条54の周辺に熱だまりが形成される。これにより、流路形成部材31の接合界面の材料が効率よく融解され、シール部材43と流路形成部材31とのレーザ溶着を効率よく行うことができるようになっている。
Here, since the
以上、詳述した実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
(1)上記実施形態の減圧弁30では、シール部材43をレーザ光線が吸収される材料で形成すると共に、シール部材43が接合固定される流路形成部材31をレーザ光線が透過する材料で形成し、シール部材43を流路形成部材31に対してレーザ溶着により接合固定している。
As described above, according to the embodiment described in detail, the following effects can be obtained.
(1) In the
このため、一定形状をなすシール部材43が流路形成部材31に対して一体化されることになり、安定したシール性を確保することができる。また、耐溶剤性に優れ柔軟性に富むが接着性に乏しい材料であっても、レーザ溶着により流路形成部材31に対して確実かつ強固に接合固定することができ、溶剤系のインクに使用するシール部材43における材料選択の自由度を拡大することができる。さらに、弁体32上にシール部材を二色成形により形成する場合に比べて、その製造金型の構造を簡素化することができるとともに、製造時におけるスプールやランナの量を削減することができる。これにより減圧弁30における弁機構を極めて単純なものとすることができ、顕著に製造コストの低減効果が発揮される。
For this reason, the sealing
(2)上記実施形態の減圧弁30では、環状体からなるシール部材43が流路形成部材31の接合平面55と全周にわたって平面接合状態で面接触する平面部51を有している。また、流路形成部材31は、その接合平面55の反対側にその接合平面55と平行で第2平行光束L2が照射される照射平面56を有している。さらに、シール部材43の平面部51には環状溝53を設けられ、流路形成部材31の接合平面55には、環状溝53に対応するように環状突条54が設けられている。
(2) In the
このため、レーザ光線を効率よく流路形成部材31に入射させることができ、シール部材43と流路形成部材31との密着性を高めることができる。また、環状突条54と環状溝53とを、シール部材43を流路形成部材31に接合させる際の位置決め溶のガイドとして利用することもできる。
For this reason, a laser beam can be efficiently incident on the flow
(3)上記実施形態の減圧弁30では、環状溝53が、開口部の幅が底部の幅よりも大きくなるよう形成された断面台形状と形成されている。このため、環状突条54により、流路形成部材31内にシール部材43にレーザ光線の吸収されやすい導波路形状が形成される。また、この環状突条54に、シール部材43で発生する熱の滞留部が形成され、レーザ溶着をさらに効率よく行うことができる。
(3) In the
(4)上記実施形態の減圧弁30では、流路形成部材31が熱可塑性樹脂からなっている。このため、シール部材43を流路形成部材31に容易に接合固定することができる。
(5)上記実施形態のレーザ溶着方法では、光軸と直交する平面における断面径が、シール部材43と流路形成部材31とのレーザ溶着部の最大径とほぼ同じである第1平行光束L1を用いている。そして、この第1平行光束L1をスリッタ59を介して、光軸と直交する平面における断面形状をレーザ溶着部の形状とほぼ同じになるように成形して、流路形成部材31の照射平面56に照射している。このため、溶着面全体をほぼ同時に加熱することができて、温度ムラや段差を生じることなく、シール部材43と流路形成部材31とを良好に溶着することができる。
(4) In the
(5) In the laser welding method of the above embodiment, the first parallel light beam L1 whose cross-sectional diameter in a plane orthogonal to the optical axis is substantially the same as the maximum diameter of the laser welding portion between the
(7)上記実施形態のレーザ溶着方法では、レーザ光線としてパルス光を使用している。このため、パルス間隔を制御することにより、微細で熱容量の小さなシール部材35であっても、急激な温度上昇により部材全体が溶融されたりすることを抑制しつつ、シール部材43と流路形成部材31とを良好に溶着させることができる。
(7) In the laser welding method of the above embodiment, pulsed light is used as the laser beam. Therefore, by controlling the pulse interval, the
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態(別例)に変更してもよい。
・ 上記実施形態では、シール部材43の環状溝53及び流路形成部材31の環状突条54を断面台形状に形成したが、この環状溝53及び環状突条54を、例えば図5に示すような断面三角形状、図6に示すような断面半円形状に形成してもよい。このように形成した場合にも、断面台形状に形成した場合と同様の効果が期待できる。また、この環状溝53及び環状突条54を、例えば蟻溝状に形成してもよい。
The above embodiment may be changed to another embodiment (another example) as follows.
In the above embodiment, the
・ 上記実施形態では、シール部材43の凹部としての環状溝53及び流路形成部材31の凸部としての環状突条54を、平面部51及び接合平面55の全周にわたって形成したが、例えば周方向へ所定間隔をおいて各々対向するように配置された複数の溝及び突部により凹部及び凸部を構成してもよい。
In the above embodiment, the
・ 上記実施形態では、流路形成部材31の接合平面55にシール部材43を接合固定したが、弁体32におけるばね受け部45の円形孔41と対向する面上に環状突条を設け、この環状突条が設けられた弁体32におけるばね受け部45の円形孔41と対向する面上にシール部材43を接合固定するようにしてもよい。なお、この場合は、弁体32をレーザ光線が透過する材料で形成する必要がある。
In the above embodiment, the
・ 上記実施形態では、流路形成部材31を熱可塑性樹脂で構成したが、例えばレーザ光線が透過する透明ガラス等で構成しても、アンカー効果によるシール部材43の接合固定が可能である。
In the above embodiment, the flow
・ 上記実施形態では、流路形成部材31の照射平面56に断面円環状に成形した第2平行光束L2を照射するようにしたが、第1平行光束L1を直接照射するようにしてもよい。また、照射するレーザ光線は、平行光でなくてもよい。さらに、スポット状のレーザ光線を照射平面56に照射して円を描くように走査することにより、レーザ溶着を行うようにしてもよい。
In the above embodiment, the
・ 上記実施形態では、サブタンク26がキャリッジ16に内蔵されたインクジェット式プリンタに具体化したが、サブタンク26がキャリッジ16の外部に配置されたインクジェット式プリンタに具体化してもよい。
In the above embodiment, the
・ 上記実施形態では、インクカートリッジ21がキャリッジ16に搭載されたオンキャリッジタイプのインクジェット式プリンタに具体化したが、これに限らず、オフキャリッジタイプのインクジェット式プリンタに具体化してもよい。
In the above embodiment, the
・ 上記実施形態においては、液体噴射装置として、インクを吐出するプリンタ11について説明したが、その他の液体噴射装置であってもよい。例えば、ファックス、コピア等を含む印刷装置や、液晶ディスプレイ、EL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液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の試料噴射装置
であってもよい。また、液体もインクに限られず、他の液体に応用してもよい。
In the above embodiment, the
11…液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ、19…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、26…弁装置としてのサブタンク、27…流入口、28…流出口、29…圧力室、30…圧力調整弁としての減圧弁、31…レーザ溶着接合体の一部を構成するシール面形成部材及び被接合部材としての流路形成部材、32…弁体、41…弁孔としての円形孔、43…レーザ溶着接合体の一部を構成するシール部材、51…接合面としての平面部、53…凹部としての環状溝、54…凸部としての環状突条、55…接合面としての接合平面、56…照射平面、59…フィルタとしてのスリッタ、L1…レーザ光線としての第1平行光束、L2…レーザ光線としての第2平行光束。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記弁体及び前記シール面形成部材のうち一方を、前記シール部材が接合される接合面を有すると共に、その接合面の反対側には前記レーザ光線が照射される照射平面を有する被接合部材とし、
当該被接合部材をレーザ光線が透過する材料で形成すると共に、前記シール部材をレーザ光線が吸収される材料で形成し、
当該シール部材における前記被接合部材の前記接合面と面接触する接合面には開口部の幅と底部の幅とが異なる凹部を設ける一方、前記被接合部材の前記接合面には前記シール部材側の前記凹部と対応する凸部を設け、
当該凸部と前記凹部が嵌合するように前記両接合面同士を接合させた状態にて前記シール部材が前記被接合部材に対してレーザ溶着により接合固定されたことを特徴とする弁機構。 In a valve mechanism comprising a valve body and a seal surface forming member having a valve hole that is closed when the valve body abuts via the seal member,
One of the valve body and the sealing surface forming member is a member to be bonded having a bonding surface to which the sealing member is bonded and an irradiation plane on which the laser beam is irradiated on the opposite side of the bonding surface. ,
The member to be joined is formed of a material that transmits a laser beam, and the seal member is formed of a material that absorbs the laser beam,
In the sealing member, a joint surface that is in surface contact with the joint surface of the member to be joined is provided with a recess having a width different from the width of the opening and the bottom portion, while the joint surface of the member to be joined is provided on the seal member side. Provided with a convex portion corresponding to the concave portion,
A valve mechanism characterized in that the sealing member is bonded and fixed to the member to be bonded by laser welding in a state where the bonding surfaces are bonded so that the convex portion and the concave portion are fitted.
前記圧力調整弁は、請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の弁機構を有することを特徴とする弁装置。 A pressure chamber communicating with the inflow port and the outflow port and capable of temporarily storing the liquid flowing in from the inflow port and allowing the liquid to flow out of the outflow port based on pressure fluctuation, and to the pressure chamber from the inflow port A pressure regulating valve that intermittently interrupts the inflow of the liquid and adjusts the pressure of the liquid in the pressure chamber to a predetermined pressure,
The said pressure regulation valve has a valve mechanism as described in any one of Claims 1-3, The valve apparatus characterized by the above-mentioned.
シール部材の断面リップ形状をなすシール部の反対側に形成された接合面と、当該接合面に対応した被接合部材の接合面とを面接触させ、被接合部材の接合面とは反対側の照射平面にレーザ光線を照射することによりレーザ溶着を行うことを特徴とするレーザ溶着方法。 In a laser welding method in which a sealing member formed of a material that absorbs a laser beam is bonded to a member to be bonded formed of a material that transmits the laser beam, and laser welding is performed.
The joining surface formed on the opposite side of the seal portion having the cross-sectional lip shape of the sealing member is brought into surface contact with the joining surface of the joined member corresponding to the joining surface, and the joining surface of the joined member is opposite to the joining surface. A laser welding method comprising performing laser welding by irradiating a laser beam onto an irradiation plane.
前記シール部材は断面リップ形状をなすシール部の反対側に形成された接合面に開口部の幅と底部の幅とが異なる凹部が形成される一方、前記被接合部材には前記シール部材の前記接合面と面接触する接合面に前記シール部材側の前記凹部と対応する凸部が設けられ、当該凸部と前記凹部が嵌合するように前記両接合面同士が接合させられた状態において前記被接合部材の接合面とは反対側の照射平面にレーザ光線が照射されることにより前記シール部材と前記被接合部材がレーザ溶着により接合固定されてなることを特徴とするレーザ溶着接合体。 In a laser welded assembly formed by laser welding in a state where a seal member formed of a material that absorbs a laser beam and a member to be bonded formed of a material that transmits a laser beam are bonded,
In the sealing member, a concave portion having a width different from the width of the opening and the width of the bottom portion is formed on the joint surface formed on the opposite side of the seal portion having a lip shape in cross section. In a state in which a convex portion corresponding to the concave portion on the seal member side is provided on a joint surface in surface contact with the joint surface, and the joint surfaces are joined to each other so that the convex portion and the concave portion are fitted. A laser welded assembly, wherein the sealing member and the member to be joined are joined and fixed by laser welding by irradiating a laser beam to an irradiation plane opposite to the joining surface of the member to be joined.
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JP2006063831A JP2007237584A (en) | 2006-03-09 | 2006-03-09 | Valve mechanism, valve gear, liquid jet device, laser welding method, and laser-welded joint |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010012710A (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Inkjet recorder |
JP2011046070A (en) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Mimaki Engineering Co Ltd | Liquid sealing film member and controlled pressure supply device using the same |
CN107627601A (en) * | 2017-09-19 | 2018-01-26 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | A kind of sealing type pressure formula slurry pool device for overhead light source 3D printer |
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2006
- 2006-03-09 JP JP2006063831A patent/JP2007237584A/en active Pending
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