JP2012171343A - Pressure buffer, liquid injection head, and liquid injection device - Google Patents
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Description
本発明は、流体の圧力変動を緩和させる圧力緩衝器であり、特に流体の圧力変動を電気信号に変換する機能を備えた圧力緩衝器、及びこれを用いた液体噴射ヘッド、液体噴射装置に関する。 The present invention relates to a pressure buffer that relaxes fluid pressure fluctuations, and more particularly to a pressure buffer having a function of converting fluid pressure fluctuations into an electrical signal, a liquid ejecting head using the same, and a liquid ejecting apparatus.
近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字、図形を描画する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドに供給し、チャンネルに充填したインクや液体材料をチャンネルに連通するノズルから吐出させる。インクの吐出の際には、液体噴射ヘッドや噴射した液体を記録する被記録媒体を移動させて、文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜を形成する。この種の装置では、ノズルから液滴を吐出する際の吐出量や、吐出速度を制御するために、ノズル吐出部のインク圧力を高精度で制御する必要がある。 In recent years, ink jet type liquid ejecting heads have been used in which ink droplets are ejected onto recording paper or the like to draw characters and figures, or liquid material is ejected onto the surface of an element substrate to form a functional thin film. In this method, ink or liquid material is supplied from a liquid tank to a liquid ejecting head via a supply pipe, and ink or liquid material filled in the channel is discharged from a nozzle communicating with the channel. When ink is ejected, a liquid ejecting head or a recording medium for recording the ejected liquid is moved to record characters and figures, or a functional thin film having a predetermined shape is formed. In this type of apparatus, it is necessary to control the ink pressure of the nozzle discharge section with high accuracy in order to control the discharge amount and discharge speed when discharging droplets from the nozzle.
特許文献1には、印字ヘッドが吐出する液体の圧力を調整するための機構を備えたインクジェット記録装置が記載されている。このインクジェット記録装置は、インクを貯留する基タンクと、基タンクからインクの供給を受け、インクジェットヘッドにインクを供給するサブタンクと、サブタンク内の内圧を調整するポンプと、インク供給用に設置した圧力計を備えている。このインクジェット記録装置は、使用状態に応じてサブタンク内の内圧調整によりインク内圧を制御している。例えば、高粘度インクを吐出させる場合や、予備吐出で気泡排出動作を行う場合は、インクに働く負圧をプリント時よりも小さくするように制御する。
特許文献2には、インク吐出部の圧力変動を吸収するためのダンパ構造が記載されている。図11(特許文献2の図1)に示すように、ベース101に形成される凹部101bは、インクを供給する供給溝101aと連通溝101cを介して連通する。この凹部101b、連通溝101c及び供給溝101aの上部はダイヤフラム102により塞がれている。ダイヤフラム102の中央部には同心円環状の凹凸部からなる波形部102aが形成されている。ダイヤフラム102はそれ自体が弾性を持つのでバネ部材が不要になり、部品点数と組立工数が削減され、コスト低減を図ることができる、というものである。また、特許文献3には、インクジェットヘッドに使用される圧力緩衝器が記載されている。この圧力緩衝器は、本体の表面に凹部から成るチャンバを形成し、その凹部の開口部に可撓膜を貼りつけた構造を有している。可撓膜自体が伸縮性を有することから、液体の圧力変動を吸収することができる。
しかしながら、特許文献1に記載のインクジェット記録装置では、液体供給路の一部から分岐した配管に圧力計が接続されている。そのため、液体供給路の内部を流通する液体が圧力計側に侵入することがある。液体噴射ヘッドは高速で往復移動する。特に、液体噴射ヘッドの移動方向が反転するときや急激に加速するときに、配管内の液体の慣性によって内部圧力が変動する。この圧力変動によって液体が圧力計の内部に侵入し、更に侵入したインクや液体が増粘し、あるいは固化して圧力計の検出精度を低下させた。その結果、インクや液体材料の圧力制御が不十分となって記録品質が低下する、などの課題があった。
However, in the ink jet recording apparatus described in
近年この種の装置は大型化、記録速度の高速化が進んでいる。装置の大型化に伴って、固定されているインク等の液体タンクと、移動する液体噴射ヘッドまでの配管距離が長くなってきている。通常この種の装置では、液体噴射ヘッドのノズルにおける液体のメニスカスや、ノズルから吐出する液滴の吐出速度を一定にするために、吐出領域の液体の内圧を制御している。しかし配管距離が長くなると、内部を流れる液体の流路抵抗が増加し、流路による圧力損失が増大する。更に、液体噴射ヘッドの移動距離や移動速度が増大するに伴って、液体の慣性による内圧変動も増大する。そのために、吐出領域の液体の内圧をより高精度に制御する必要があるとともに、液体の内圧変動を緩和させる緩衝機能をより強化する必要が生じてきている。 In recent years, this type of apparatus has been increased in size and recording speed. Along with the increase in size of the apparatus, the piping distance between a liquid tank of fixed ink or the like and the moving liquid jet head has become longer. Normally, in this type of apparatus, the internal pressure of the liquid in the discharge region is controlled in order to make the liquid meniscus at the nozzle of the liquid jet head and the discharge speed of the liquid droplets discharged from the nozzle constant. However, as the piping distance increases, the flow resistance of the liquid flowing inside increases, and the pressure loss due to the flow path increases. Further, as the moving distance and moving speed of the liquid ejecting head increase, the internal pressure fluctuation due to the inertia of the liquid also increases. For this reason, it is necessary to control the internal pressure of the liquid in the discharge region with higher accuracy, and it is necessary to further strengthen the buffer function for reducing fluctuations in the internal pressure of the liquid.
そこで、液体噴射ヘッドの直近に取り付けた圧力緩衝器に圧力計を設置することが考えられる。例えば、特許文献2に記載されるダンパ構造の可動部、即ちダイヤフラム102の波形部102aに位置検出部を設け、ダイヤフラムの位置検出により内部に充填された液体の圧力を検出する方法が考えられる。或いは、特許文献3に記載される圧力緩衝器の可撓膜に位置検出部を設け、可撓膜の位置検出により内部に充填される液体の圧力を検出する方法が考えられる。
Therefore, it is conceivable to install a pressure gauge in a pressure buffer attached in the immediate vicinity of the liquid jet head. For example, there can be considered a method in which a position detection unit is provided in the movable part of the damper structure described in
しかし、特許文献2のダイヤフラムはポリサルフォン樹脂を使用しているので硬度が高く、内部液体の圧力変動に対するストロークが小さい。そのために圧力変動の検出範囲が狭い。また、波型部102aの中央部は、内部液体の圧力変動に対して多方向に変位する。そのために、中央部の垂線方向の変位を測定しても液体内部の圧力変化を高精度に測定したことにならない。
However, since the diaphragm of
また、特許文献3に記載される可撓膜に位置検出部を設置して内部に充填された液体の圧力変動を検出する方法が考えられる。しかし、上記特許文献2と同様に、可撓性膜に設置した位置検出部は内部液体の圧力変動に対して多方向に変位し、液体内部の圧力変化を高精度に測定することができない。また、可撓膜の伸縮性を利用するために、圧力変動に対する位置変位のストロークが小さく、圧力検出のダイナミックレンジが狭い。また、可撓膜を凹部の上面に熱溶着により貼り付けるが、膜の張力を均一に貼り付けることが難しい。そのため、貼り付け後に張力のばらつき、皺や局部的な弛みが生じやすい。皺や弛みが生ずると、圧力変化に応じて皺や弛みの形状や場所が遷移する。その結果、圧力変動に対する位置変位の直線性が低下するとともにヒステリシス特性や不連続特性が現れて精度が低下した。
Further, a method for detecting the pressure fluctuation of the liquid filled inside by installing a position detector on the flexible film described in
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、液体の圧力変動を高精度で検出することができる圧力緩衝器を提供するものである。 This invention is made | formed in view of such a subject, and provides the pressure buffer which can detect the pressure fluctuation of a liquid with high precision.
本発明の圧力緩衝器は、上端が開口する凹部と、前記凹部の内面に外部領域と連通する連通孔を有する本体部と、前記凹部の上端面に接合して前記凹部の開口を閉塞し、内部に充填される液体の圧力変動を緩和させる緩衝部材と、前記緩衝部材と前記本体部との間の相対的位置変化を検出する検出部と、を備え、前記緩衝部材は、中央部が板状体から成り、その周辺部が弾性体から成り、前記弾性体は、径方向に断面が撓みを有することとした。 The pressure shock absorber according to the present invention has a concave portion whose upper end is open, a main body portion having a communication hole communicating with an external region on the inner surface of the concave portion, and is bonded to the upper end surface of the concave portion to close the opening of the concave portion, A buffer member that relieves pressure fluctuation of the liquid filled therein, and a detection unit that detects a relative position change between the buffer member and the main body, and the buffer member has a plate at the center. The elastic body is made of an elastic body, and the elastic body has a bending section in the radial direction.
また、前記弾性体は前記板状体の周辺部を囲むリング状の形状を有することとした。 Further, the elastic body has a ring shape surrounding the periphery of the plate-like body.
また、前記撓みはU字形状を有することとした。 In addition, the deflection is U-shaped.
また、前記撓みは前記凹部の側に凸であることとした。 The bend is convex on the concave side.
また、前記撓みは前記凹部とは反対側に凸であることとした。 Further, the bending is convex on the opposite side to the concave portion.
また、前記撓みは、前記凹部の側に凸と前記凹部とは反対側に凸が連なることとした。 Moreover, the said bending bent the convex to the side of the said recessed part, and the convex to the opposite side to the said recessed part.
また、前記板状体と前記弾性体は同一材料から成り、前記板状体は前記弾性体よりも厚みが厚いこととした。 The plate-like body and the elastic body are made of the same material, and the plate-like body is thicker than the elastic body.
また、前記板状体は導電性材料又は磁性体材料から成ることとした。 The plate-like body is made of a conductive material or a magnetic material.
また、一端を前記板状体に、他端を前記本体部に係合するバネ部材を備えることとした。 Further, a spring member that engages one end with the plate-like body and the other end with the main body is provided.
また、前記検出部は、電磁誘導に基づく起電力を検出して前記相対的位置変化を検出することとした。 Further, the detection unit detects the relative position change by detecting an electromotive force based on electromagnetic induction.
また、前記検出部は、磁力線を生成する送信コイルと前記起電力を誘起する受信コイルを備えることとした。 In addition, the detection unit includes a transmission coil that generates lines of magnetic force and a reception coil that induces the electromotive force.
本発明の液体噴射ヘッドは、上記いずれかに記載の圧力緩衝器と、前記圧力緩衝器の連通孔に連通する配管と、前記配管から流入した液体を吐出するアクチュエータと、を備えることとした。 According to another aspect of the invention, there is provided a liquid jet head including the pressure buffer according to any one of the above, a pipe communicating with the communication hole of the pressure buffer, and an actuator that discharges the liquid flowing in from the pipe.
本発明の液体噴射装置は、上記液体噴射ヘッドと、前記液体を収容し、前記配管に液体を供給するタンクと、前記圧力緩衝器が検出した前記相対的位置変化に基づいて前記液体の圧力を制御するポンプと、を備えることとした。 The liquid ejecting apparatus according to the aspect of the invention includes the liquid ejecting head, a tank that stores the liquid and supplies the liquid to the pipe, and the pressure of the liquid based on the relative position change detected by the pressure buffer. And a pump to be controlled.
本発明の圧力緩衝器は、上端が開口する凹部と、凹部の内面に外部領域と連通する連通孔を有する本体部と、凹部の上端面に接合して開口を閉塞し、内部に充填される液体の圧力変動を緩和させる緩衝部材と、緩衝部材と本体部との間の相対的位置変化を検出する検出部と、を備えている。更に、緩衝部材は、中央部が平坦な板状体から成り、その周辺部が弾性体から成り、弾性体は径方向に断面が撓みを有している。これにより、圧力変動に対する検出位置の直線性を向上させ、検出可能なダイナミックレンジ及び検出感度を向上させることができる。 The pressure shock absorber according to the present invention has a concave portion whose upper end is open, a main body portion having a communication hole communicating with an external region on the inner surface of the concave portion, and the upper end surface of the concave portion which is closed to close the opening and is filled inside. A buffer member that alleviates the pressure fluctuation of the liquid, and a detection unit that detects a relative position change between the buffer member and the main body. Furthermore, the buffer member is made of a plate-like body having a flat central portion, and its peripheral portion is made of an elastic body, and the elastic body has a cross section that is bent in the radial direction. Thereby, the linearity of the detection position with respect to pressure fluctuation can be improved, and the detectable dynamic range and detection sensitivity can be improved.
(第一実施形態)
図1は、本発明の第一実施形態に係る圧力緩衝器の説明図であり、図1(a)は圧力緩衝器1の模式的な縦断面図であり、(b)は緩衝部材3の模式的な斜視図である。図1に示すように、圧力緩衝器1は、上端が開口する凹部4が形成された本体部2と、凹部4の上端面に接合し上記開口を閉塞する緩衝部材3と、緩衝部材3と本体部との間の相対的位置変化を検出する検出部10を備えている。本体部2は、凹部4の内面に外部領域と連通する連通孔5a、5bを備えている。緩衝部材3の上部には緩衝部材3を覆うようにカバー17が凹部4の上面に固定されている。緩衝部材3は、中央部が板状体3aから成り、周辺部がリング状の形状を有する弾性体3bから成る。板状体3aは表面が平坦である。弾性体3bは、径方向に断面がU字形状の撓みを有している。(U字形状の撓みとは、弾性体3bの径方向の断面が、概略半円の弧を描いて室内6方向又はカバー17方向に凸となる形状をいう。以下において同じ。)U字形状の撓みは凹部4の液体側に凸の下方を向いている。検出部10は本体検出部10aと被検出部10bを備え、本体検出部10aがカバー17の緩衝部材3側の内面に、被検出部10bが板状体3aのカバー17側の表面に設置されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory view of a pressure shock absorber according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a schematic longitudinal sectional view of the
凹部4は、インク等の液体を流入する連通孔5aと、圧力変動が緩和された液体を流出する連通孔5bを備えている。凹部4と検出部10により囲まれる室内6に液体が充填される。この状態で、連通孔5aを介して圧力変動が伝達されると、緩衝部材3の弾性体3bが変形し、板状体3aが上下に変位する。この板状体3aの変位により室内6の液体の圧力変動が緩和され、連通孔5bから流出する液体には圧力変動が伝達されない。検出部10は、板状体3aの変位とともに変位する被検出部10bとの間の距離を検出する。検出部10は、この検出した距離の変位から液体の圧力変化を検出する。
The
即ち、液体の圧力変動に対して板状体3aは傾斜したり横方向に変位することなく矢印で示す上下方向に変位する。更に、弾性体3bは予めU字形状に成形されているので、凹部4上面に例えば熱溶着したときに皺や弛みが生じ難い。そのため、圧力変化に対する位置変化の直線性が向上し、ヒステリシスも低減する。また、弾性体3bは膜の伸縮に伴う弾性を利用せず膜の曲げ弾性を利用するので、被検出部10bの変位量が大きくなり、検出圧力のダイナミックレンジを大きくとることができる。また、弾性体3bの膜厚を従来の可撓膜よりも厚く形成することができる。そのため、酸素等の物質の膜透過性を抑制し、内部液体の変質を防ぎ信頼性を向上させることができる。
That is, the plate-
本体部2と緩衝部材3として高分子材料を使用することができる。例えば、ポリエチレン材料使用することができる。この場合に、本体部2や板状体3aとして高密度ポリエチレン材料(以下、HDPEと言う。)を使用し、弾性体3bとして低密度ポリエチレン材料(以下、LDPEと言う。)を使用することができる。同じポリエチレン材料なので緩衝部材3を凹部4の上端面に熱溶着すれば高気密性を維持することができる。板状体3aは、HDPEを使用し、リング状の弾性体3bと熱溶着により接合しても良いし、板状体3aと同じLDPEを使用し、その厚さを周囲の弾性体3bより厚く形成して変形し難くしてもよい。弾性体3bとして、厚さ100μm〜150μmのLDPEを使用することができる。
A polymer material can be used as the
図2を用いて本発明に係る圧力緩衝器の特徴を説明する。図2は、横軸が室内6に充填される液体の圧力(p)を表し、縦軸が本体検出部10aを基準とする被検出部10bの変位量(D)を表す。変位量は、+Dが室内6側であり、−Dが本体検出部10a側である。実線のグラフG1が本発明の圧力緩衝器の特性であり、破線のグラフG2が緩衝部材3として伸縮性の可撓性膜を使用した従来の圧力緩衝器の特性である。本発明の圧力緩衝器は、従来の圧力緩衝器と比較して液体の圧力変化に対し、(1)ダイヤフラム(図1において板状体3a)の可動範囲が広く、(2)直線性が良好であり、(3)ヒステリシスが少ない、という特徴を有している。なお、グラフ中の矢印は圧力と変位量の遷移方向を表す。
The features of the pressure buffer according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents the pressure (p) of the liquid filled in the
(1)本発明の圧力緩衝器はダイヤフラムの可動範囲が広い。即ち、従来技術では可動範囲が可撓性膜を構成する材料の伸縮性によって確保された。しかし、その伸縮量は膜に塑性変形を生じない程度の限られた範囲でなければならなかった。このため、利用可能な膜面の可動範囲はごく限られた範囲に制限されていた。これに対して、本発明の圧力緩衝器では、予めU字に形成した弾性体の弾性変形を利用することでより大きな自由可動範囲を与えることが可能となった。
(2)本発明の圧力緩衝器は直線性が良好である。即ち、従来技術では圧力が大きくなるにつれて可撓性膜が緊張し、膜の変化量が減少する。このため、圧力変化に対する変位量は直線的に比例した動きとはならず、圧力の正負両端に変位の飽和領域を含んだカーブを描く特性となる。これに対して本発明の圧力緩衝器では、弾性体のU字部分の弾性変形、即ち弾性体を構成する薄板材料の曲げ弾性を利用することでダイヤフラムが直線的に変位する圧力範囲をより広く確保することが可能となる。例えば、目的とする圧力の検出範囲を+5kPa〜−5kPaとすれば、その間を直線的な変位特性で網羅することは容易である。
(3)本発明の圧力緩衝器はヒステリシスが少ない。即ち、従来技術では、可撓性膜を本体部に溶着する際に生じる膜の緩みによって圧力が加圧方向へ遷移した場合と減圧方向へ遷移した場合とで変位の軌跡が一致しない領域が生じる。また、高分子材料の可撓性膜は伸張・復元する際の時間的応答が遅く、圧力変動に対して膜面の変位が遅れる。このため、変位量に大きなヒステリシスが生じる。これに対して本発明の圧力緩衝器は、成形された弾性体によって板状体を予め所定の基準位置に支持し、U字部分の弾性変形によって板状体が水平を保ちながら上下方向へ円滑に変位する。従って、従来技術にあるような膜の緩みによる圧力遷移中の不連続な変位特性は存在しない。また、応答の遅い膜の伸張・復元を利用しないため、良好な変位応答性が得られる。
(1) The pressure buffer of the present invention has a wide movable range of the diaphragm. That is, in the prior art, the movable range is ensured by the stretchability of the material constituting the flexible film. However, the amount of expansion / contraction has to be within a limited range that does not cause plastic deformation in the film. For this reason, the movable range of the usable film surface has been limited to a very limited range. On the other hand, in the pressure buffer of the present invention, it is possible to give a larger free movable range by utilizing the elastic deformation of the elastic body formed in a U shape in advance.
(2) The pressure buffer of the present invention has good linearity. That is, in the prior art, as the pressure increases, the flexible membrane becomes tense and the amount of change in the membrane decreases. For this reason, the displacement amount with respect to the pressure change does not move linearly proportionally, but has a characteristic of drawing a curve including a saturation region of displacement at both positive and negative pressure ends. On the other hand, in the pressure buffer of the present invention, the pressure range in which the diaphragm is linearly displaced can be broadened by utilizing the elastic deformation of the U-shaped portion of the elastic body, that is, the bending elasticity of the thin plate material constituting the elastic body. It can be secured. For example, if the target pressure detection range is set to +5 kPa to -5 kPa, it is easy to cover the range with linear displacement characteristics.
(3) The pressure buffer of the present invention has little hysteresis. That is, in the prior art, there is a region where the locus of displacement does not match between when the pressure transitions in the pressurizing direction and when the pressure transitions in the depressurizing direction due to the looseness of the film that occurs when the flexible film is welded to the main body. . In addition, the flexible film made of a polymer material has a slow temporal response when stretched and restored, and the displacement of the film surface is delayed with respect to pressure fluctuation. For this reason, a large hysteresis occurs in the displacement amount. In contrast, the pressure shock absorber of the present invention supports the plate-like body in advance at a predetermined reference position by a molded elastic body, and smoothly smoothes the plate-like body in the vertical direction while keeping the plate-like body horizontal by elastic deformation of the U-shaped portion. It is displaced to. Therefore, there is no discontinuous displacement characteristic during pressure transition due to membrane loosening as in the prior art. In addition, since the slow response film stretching / restoration is not used, good displacement responsiveness can be obtained.
なお、弾性体3bとして径方向に下方に凸の撓みが1個形成されている場合について説明したが、下方に凸の撓みを複数個形成しても本発明の効果を奏することができる。また、図1(a)に示すように、弾性体3bの下側に凸の凸部側面と凹部4の側面との間には気泡が取り込まれない程度の間隙を形成するのが好ましい。この間隙に取り込まれた気泡が後に吐出部に侵入し、吐出不良を発生させる原因となるからである。また、緩衝部材3として高分子材料の他に金属材料を使用することができる。
In addition, although the case where one convex downward bending was formed in the radial direction as the
図3は、上記本体検出部10aを説明する説明図である。図3(a)は本体検出部10aの模式的な縦断面図であり、(b)は本体検出部10aの模式的な分解斜視図である。図3に示すように、本体検出部10aは、磁力線を生成する送信コイル11と起電力を誘起する受信コイル12とこれらを収納するケース16を備えている。より具体的に、絶縁基板18cは、その裏面側に回路素子27を備え、その上面側に、電極(又は配線パターン)41b、絶縁基板(又は絶縁層)18b、渦状の平面型の送信コイル11、絶縁膜29b、電極(又は配線パターン)41a、絶縁基板(又は絶縁層)18a、渦状の平面型の受信コイル12、絶縁膜29aからなる積層構造を有している。また、ケース16を貫通するリード28を設置して外部制御部に接続している。このように積層構造としたことにより、本体検出部10aを薄く形成することができる。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the main
また、上記の変形例として、本体検出部10aは、受信コイル12を搭載した絶縁基板18aと、送信コイル11を搭載した絶縁基板18bと、回路素子27を搭載した絶縁基板18cと、これらを収納するケース16を備えるようにすることができる。絶縁基板18aの上面に渦状の平面型の受信コイル12を形成し、その上面に保護用の絶縁膜29aを積層し、絶縁基板18aの裏面に絶縁基板18aを貫通し受信コイル12に接続する配線電極41aを形成する。同様に、絶縁基板18bの上面に渦状の平面型の送信コイル11を形成し、その上面に保護用の絶縁膜29bを積層し、絶縁基板18bの裏面に絶縁基板18bを貫通し送信コイル11に接続する配線電極41bを形成する。絶縁基板18cの裏面には、送信回路や受信回路を構成する回路素子27を設置し、絶縁基板18cを貫通する配線を介して送信コイル11や受信コイル12と電気的に接続する。これにより、簡便に積層構造を構成することができる。
In addition, as a modification example, the main
上記のように、受信コイル12と送信コイル11の中心が平面視一致するように積層配置したので、本体検出部10aの外形を小型化することができる。また、受信コイル12や送信コイル11を平板型コイルとしたので、本体検出部10aの厚さを薄く構成することができる。また、ケース16として高透磁率の磁性体材料を使用することができる。高透磁率の磁性体材料を使用すれば磁力線が外部に漏れないので、カバー17として金属等の導電性材料を使用したときに検出感度が低下することを防止することができる。
As described above, the receiving
図4は、上記本体検出部10aが内蔵する検出回路30のブロック図である。検出回路30は送信回路31と受信回路32を備えている。送信回路31は、発信機33と発信機33から入力する交番電流により磁界を発生する送信コイル11を備えている。受信回路32は、磁界により誘導起電力を誘起する受信コイル12と、誘導起電力を検波する検波回路34と、検波された受信信号のオフセットを設定するオフセット回路35と、受信信号を増幅する増幅回路36と、増幅された受信信号からノイズ成分を除去するフィルター回路37と、オフセット値及び増幅率を調整する調整回路38と、オフセット値及び増幅率を設定するための設定値を記憶する記憶部39を備えている。
FIG. 4 is a block diagram of the
送信回路31はあらかじめ定められた強度の磁界を生成する。受信回路32は、送信コイル11が生成した磁界から誘導起電力を生成し、この誘導起電力の変化に基づいて被検出部10bの位置変化を検出する。即ち、被検出部10bが導電性材料であれば被検出部10bを横切る磁力線によって渦電流が発生し損失を受け、被検出部10bが磁性体材料であれば被検出部10bを横切る磁力線の経路が変更される。磁力線の損失や経路変更はコイルと被検出部10bの間の距離に依存するから、予め誘導起電力と距離の間の関係を求めておくことにより、誘導起電力の大きさから被検出部10bの位置を検出することができる。同様に、予め被検出部10bの位置と室内6の液体の内圧との関係を求めておくことにより、誘導起電力の大きさから液体の圧力を検出することができる。検出回路30は被検出部10bの位置変位の検出結果を検出信号としてフィルター回路37から出力する。
The
ここで、調整回路38は、外部制御部から入力する設定データに基づいて、オフセット回路35のオフセット値や増幅回路36の増幅率を設定することができる。即ち、調整回路38は、外部から設定データを入力すると、設定データに対応する設定値を記憶部39から読み出し、オフセット回路35及び増幅回路36のオフセット値及び増幅率を設定する。これにより、検出特性を自由に設定できる。また、圧力緩衝器1を構成する部品の形状や材質にばらつきがある場合でも、個体毎に調整を行うことで、検出特性のバラつきを所定の範囲内に収めることができる。
Here, the
なお、被検出部10bを板状体3aの上に設置することに代えて、板状体3aとして磁性体材料や導電体材料を用いて被検出部10bを兼用してもよい。また、検出部10として、電磁誘導に基づく起電力の変化を検出して本体部2と緩衝部材3との間の位置変化を検出することに代えて、電磁誘導に基づくインピーダンスの変化を検出して本体部2と緩衝部材3との間の位置変化を検出することができる。また、検出部10として、電磁誘導に基づいて距離を検出することに代えて、光学的に或いは静電容量の変化に基づいて距離を測定しても良い。また、上記実施形態では被検出部10bを板状体3aのカバー17側に設置したが、これを凹部4側に設置しても良い。また、上記実施形態では本体検出部10aをカバー17の緩衝部材3側に設置したが本発明はこれに限定されず、本体検出部10aを凹部4の底面や側面に設置してもよい。要は、被検出部10bが板状体3aに直接的又は間接的に係合して板状体3aとともに変位し、本体検出部10aが本体部2と直接的又は間接的に係合し、板状体3aに対して固定されるものであればよい。
Instead of installing the detected
(第二実施形態)
図5は、本発明の第二実施形態に係る圧力緩衝器1の模式的な縦断面図である。第一実施形態と異なる点は、緩衝部材3を構成する弾性体3bが凹部4とは反対側の上方に凸のU字形状の撓みを有する点である。カバー17は弾性体3bと接触しないように凹部4の上面近傍を垂直な側面とする。その他の構成は第一実施形態と同様なので、説明を省略する。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Second embodiment)
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of the
本実施形態では弾性体3bの撓み部に液体が充填されるので、第一実施形態の場合よりも凹部4の深さを浅く形成することができる。また、弾性体3bの凸部の側面と凹部4の側面との間に狭い間隙が形成されない。従って、気泡の滞留による吐出不良の問題も発生しない。なお、上記実施形態では、弾性体3bとして上方に凸の撓みが1個形成されている場合について説明したが、上方に凸の撓みを複数個有するものであっても本発明の効果を奏することができる。同様に、弾性体3bとして、上方に凸の撓みの他に下方に凸の撓みを有するものであっても良い。
In the present embodiment, since the liquid is filled in the bent portion of the
(第三実施形態)
図6は、本発明の第三実施形態に係る圧力緩衝器1の模式的な縦断面図である。第一又は第二実施形態と異なる点は、緩衝部材3を構成する弾性体3bが径方向に下方に凸と上方に凸のU字形状の撓みが連なる点であり、その他の点は第一及び第二実施形態と同様である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view of the
図6に示すように弾性体3bの径方向の断面をU字形状の撓みが連なる構造として、板状体3aを上下方向に変位させるための曲げ応力を小さくした。その結果、板状体3aの上下方向のストロークが大きくなり、検出圧力のダイナミックレンジが増加する。また、第一又は第二実施形態の場合よりも弾性体3bの厚さを厚く形成することができる。そのため、凹部4の上面に溶着する際に皺や弛みが生じ難くなり、圧力変動に対する位置変動の直線性が向上し、ヒステリシス特性を低減させることができる。
As shown in FIG. 6, the radial cross section of the
(第四実施形態)
図7は、本発明の第四実施形態に係る圧力緩衝器1の模式的な縦断面図である。第一実施形態と異なる点は、緩衝部材3と本体部2との間にバネ部材7を設置した点であり、その他の構成は第一実施形態と同様である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view of the
図7に示すように、緩衝部材3の板状体3aと本体部2の凹部4の底面との間にコイルバネから成るバネ部材7を設置した。弾性体3bとして柔らかい材料や板状体3aを上下動させるための応力の小さい構造を採用した場合に、被検出部10bの初期位置が定まらない場合がある。このような場合にバネ部材7を設置すれば、被検出部10bと本体部2の初期距離を一定に固定することができ、個別に行う初期調整を簡略化することができる。なお、バネ部材7はコイルバネの他に板バネ等を使用することができる。
As shown in FIG. 7, a
また、板バネを導電性材料又は磁性体材料で構成することによって、上述した被検出部10bを省略することができる。つまり、板バネを被検出部10bとして用いることができる。
具体的に、本実施形態における板バネは、板状体3aと完全に固定された形態ではないが、伸縮方向に所定量だけ縮められて本体部2の内部に封入されている。そのため、緩衝部材3が本体部2側とカバー17側のどちらに変位したとしても、常に板状体3aと接触している状態に構成されている。
これによって、緩衝部材3の変位に従い、板バネが板状体3aと同じ挙動を示すので、本体検出部10aが板バネの挙動を板状体3aの挙動として検出し、圧力変動を検出することができる。
なお、板バネの形態は図示しないが、弾性部と板部によって形成され、弾性部の一端を本体部2に係合し、弾性部の他端を板部に係合し、板部は板状体3aの凹部4側の表面と対向するように構成されている。
In addition, by configuring the leaf spring with a conductive material or a magnetic material, the above-described detected
Specifically, the leaf spring in the present embodiment is not completely fixed to the plate-
Accordingly, the leaf spring exhibits the same behavior as the plate-
Although the form of the leaf spring is not shown, it is formed by an elastic portion and a plate portion, one end of the elastic portion is engaged with the
(第五実施形態)
図8及び図9は本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッド20を説明するための図であり、図8が液体噴射ヘッド20の斜視図であり、図9が液体噴射ヘッド20に使用する圧力緩衝器1の分解斜視図である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Fifth embodiment)
8 and 9 are diagrams for explaining the
図8に示すように、液体噴射ヘッド20は、ベース24と、図示しない被記録媒体に液滴を吐出する噴射部22と、噴射部22に液体を供給する圧力緩衝器1と、噴射部22を制御し、圧力緩衝器1から受信した検出信号を処理する制御回路を搭載した制御回路基板25を備えている。噴射部22は、駆動信号に応じて液滴を吐出するアクチュエータ26と、アクチュエータ26に液体を供給する流路部材23と、アクチュエータ26と制御回路基板25の間を電気的に接続する図示しないフレキシブル回路基板を備えている。ベース24は、衝立の形状を有し、底部にアクチュエータ26を搭載し、側面に制御回路基板25と圧力緩衝器1を固定している。圧力緩衝器1は、カバー17を外側に、本体部2をベース24側に向けてベース24に固定されている。
As shown in FIG. 8, the
液体は、供給管40から接続部21aを介して本体部2に流入し、接続部21bを介して流路部材23に、更にアクチュエータ26に流入する。アクチュエータ26は、制御回路からの駆動信号に応じて下部の図示しない被記録媒体に液滴を吐出する。ここで、圧力緩衝器1として、第一から第四実施形態の圧力緩衝器1を使用することができる。
The liquid flows from the
圧力緩衝器1は、流入した液体の圧力変動を緩和させるとともに、その圧力を検出して制御回路に送信する。また、圧力緩衝器1を液体噴射ヘッド20のアクチュエータ26近傍に設置したので、圧力変動が緩和された液体をアクチュエータ26に供給することができるとともに、ノズル近傍の実際の圧力変動を検出することができるので、液滴を吐出する際の液体圧力を高精度で制御することができる。
The
図9に示すように、圧力緩衝器1は、凹部4と液体流入用の接続部21aと液体流出用の接続部21bを有する本体部2と、凹部4の上面に設置して凹部4の上端の開口を閉塞する緩衝部材3と、内面に本体検出部10aを設置したカバー17を備えている。緩衝部材3は、中央部が平坦な板状体3aからなり、周辺部がリング状の弾性体3bからなる。被検出部10bは、板状体3aのカバー17側の表面に設置した。緩衝部材3は、板状体3aが上下方向にほぼ自由端として変位するので液体圧力の急激な変化に対して圧力緩和機能を発揮できる。本体検出部10aは、板状体3aの上に設置した被検出部10bとの間の相対的位置変化を検出して液体の圧力変動を検出する。
As shown in FIG. 9, the
(第六実施形態)
図10は、本発明の第六実施形態に係る液体噴射装置50の模式的な斜視図である。本液体噴射装置50は、上記第五実施形態で説明した液体噴射ヘッド20を使用している。液体噴射装置50は、液体噴射ヘッド20、20’を往復移動させる移動機構63と、液体噴射ヘッド20、20’に液体を供給する液体供給管53、53’と、液体供給管53、53’に液体を供給する液体タンク51、51’を備えている。各液体噴射ヘッド20、20’は、液体を吐出させるアクチュエータ26と、このアクチュエータ26に液体を供給する流路部材23と、流路部材23に液体を供給する圧力緩衝器1を備えている。
(Sixth embodiment)
FIG. 10 is a schematic perspective view of a
ここで、圧力緩衝器1は、流路部材23及びその先のアクチュエータ26に供給する液体の圧力変動を抑制するとともに、液体の圧力変動を検出して検出信号を生成し、液体噴射装置50の図示しない制御部に送信する。制御部は、この検出信号に基づいて、アクチュエータ26に供給する液体の圧力を調整する。
Here, the
具体的に説明する。液体噴射装置50は、紙等の被記録媒体54を主走査方向に搬送する一対の搬送手段61、62と、被記録媒体54に液体を吐出する液体噴射ヘッド20、20’と、液体タンク51、51’に貯留した液体を液体供給管53、53’に押圧して供給するポンプ52、52’と、液体噴射ヘッド20、20’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構63等を備えている。
This will be specifically described. The
一対の搬送手段61、62は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体54を主走査方向に搬送する。移動機構63は、副走査方向に延びた一対のガイドレール56、57と、一対のガイドレール56、57に沿って摺動可能なキャリッジユニット58と、キャリッジユニット58を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト59と、この無端ベルト59を図示しないプーリを介して周回させるモータ60を備えている。
The pair of conveying
キャリッジユニット58は、複数の液体噴射ヘッド20、20’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4種類の液滴を吐出する。液体タンク51、51’は対応する色の液体を貯留し、ポンプ52、52’、液体供給管53、53’を介して液体噴射ヘッド20、20’に供給する。
The
液体噴射装置50の制御部は、各液体噴射ヘッド20、20’に駆動信号を与えて各色の液滴を吐出させる。制御部は、液体噴射ヘッド20、20’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット58を駆動するモータ60の回転及び被記録媒体54の搬送速度を制御して、被記録媒体54上に任意のパターンを記録する。更に、制御部は、圧力緩衝器1の検出信号に基づいて、ポンプ52、52’を制御し、アクチュエータ26に供給する液体の圧力を調節する。例えば、制御部が、圧力緩衝器1の検出信号から液体の圧力が基準値よりも大きいと判定したときは、ポンプ52、52’を制御して液体の供給圧力を低減させる。また、制御部が、圧力緩衝器1の検出信号から液体の圧力が基準値よりも小さいと判定したときは、ポンプ52、52’を制御して液体の供給圧力を増加させる。これにより、アクチュエータ26内の液体圧力を所定値に設定することができ、ノズルから吐出させる液滴の吐出速度やノズルの液体のメニスカスを一定にすることができる。
The control unit of the
本実施形態ではアクチュエータ26の直近に圧力緩衝器1を設置したので、装置が大型化、高速化して配管53が長くなる場合でも、アクチュエータ26内の液体圧力の変動を有効に緩和させるとともに、液体の圧力変動をアクチュエータ26近傍で検出してポンプ52にフィードバック制御するので、アクチュエータ26内の液体圧力を高精度で制御することができる。
In the present embodiment, since the
1 圧力緩衝器
2 本体部
3 緩衝部材、3a 板状体、3b 弾性体
4 凹部
5 連通孔
6 室内
7 バネ部材
10 検出部、10a 本体検出部、10b 被検出部
11 送信コイル
12 受信コイル
16 ケース
17 カバー
20 液体噴射ヘッド
50 液体噴射装置
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記凹部の上端面に接合して前記凹部の開口を閉塞し、内部に充填される液体の圧力変動を緩和させる緩衝部材と、
前記緩衝部材と前記本体部との間の相対的位置変化を検出する検出部と、を備え、
前記緩衝部材は、中央部が板状体から成り、その周辺部が弾性体から成り、
前記弾性体は、径方向に断面が撓みを有する圧力緩衝器。 A recess having an upper end opened, and a main body having a communication hole communicating with an external region on the inner surface of the recess,
A buffer member that is bonded to the upper end surface of the recess to close the opening of the recess and relaxes the pressure fluctuation of the liquid filled therein;
A detection unit that detects a relative position change between the buffer member and the main body,
The buffer member has a central portion made of a plate-like body and a peripheral portion made of an elastic body,
The elastic body is a pressure buffer whose cross section is bent in the radial direction.
前記圧力緩衝器の連通孔に連通する配管と、
前記配管から流入した液体を吐出するアクチュエータと、を備える液体噴射ヘッド。 The pressure buffer according to any one of claims 1 to 11,
A pipe communicating with the communication hole of the pressure buffer;
A liquid ejecting head comprising: an actuator that discharges the liquid flowing in from the pipe.
前記液体を収容し、前記配管に液体を供給するタンクと、
前記圧力緩衝器が検出した前記相対的位置変化に基づいて前記液体の圧力を制御するポンプと、を備える液体噴射装置。 A liquid jet head according to claim 12,
A tank for containing the liquid and supplying the liquid to the pipe;
And a pump that controls the pressure of the liquid based on the relative position change detected by the pressure buffer.
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