JP5438096B2 - 圧力緩衝器、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置および圧力緩衝方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧力緩衝器、液体噴射ヘッド、および液体噴射記録装置に関する。

従来から、被記録媒体に液体を噴射する装置には複数の噴射口から被記録媒体に向かって液滴を噴射する液体噴射記録装置が知られている。液体噴射記録装置には、例えば液体を一滴あたり数〜数十ピコリットル程度の液滴として噴射する液体噴射ヘッドを備えたものがある。このような微小な液滴を噴射する液体噴射ヘッドは、良好な液体噴射を実現するために噴射口内の液体を噴射に最適な状態になるように制御されている。ここで、噴射に最適な状態とは噴射口内の液体の圧力が負圧になり噴射口内部でメニスカスが形成されていることである。このような圧力調整を行うために、液体収容体から液体噴射ヘッドまでの液体の流路の一部に液体の圧力を調整する手段が設けられた装置が知られている。

例えば、特許文献１には、液体噴射ヘッド（印字ヘッド）から噴射される液体の圧力を調整するための構成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には、液体収容体（インクタンク）に収容された液体の一部が貯留されるサブタンクと、サブタンクから液体噴射ヘッドに至るまでの液体供給路（インク供給路）から分岐されて接続された圧力計とが設けられている。
このインクジェット記録装置によれば、液体噴射ヘッドの使用状況に応じてインクの圧力を制御することができるので、インクの吐出の安定化およびリフィルの改善を行うことができる。

特開２００５−２３１３５１号公報

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された管路に圧力計が接続された構成になっているので、液体供給路の内部を流通する液体の一部が圧力計側へと進入し、圧力計に接触することがある。さらに、圧力計へ延びる管路へ液体が容易に進入しないように隔壁等を設けても高速で移動する液体噴射ヘッドによって生じる振動のために液体が圧力計側へと飛散する場合がある。この場合、圧力計に付着した液体が増粘あるいは固化することによって圧力計における検出精度が低下する可能性がある。この場合、液体噴射ヘッドへ供給される液体の圧力が適切に制御されないことで液体を噴射する精度が低下し、記録品質に影響を与えてしまうという問題がある。

また、近年のインクジェットプリンタにおいては、ポスターや看板の表面を印刷する際に、広大な印刷範囲を印刷することができる大型印刷装置が用いられることが多く、特定の分野において装置が大型化する傾向にある。このような大型印刷装置においては、小型の印刷装置と比較して、噴射する液体を貯蔵した液体収容体から液体噴射ヘッドまでの距離が遠くなり、液体噴射ヘッドへ液体を供給する流路の流路長が長くなる。そのため大型の装置においては、液体にかかる流路圧力損失が増大し、液体噴射環境に適している圧力を保持した液体が液体噴射ヘッドへ供給されることを妨げてしまう可能性がある。そのため、液体噴射ヘッドにおける液体の圧力値を正確に設定するには、液体噴射ヘッドにおける圧力値を精度良く測定し、適正な圧力を保持した液体を供給することが必要である。

また、液体噴射ヘッドを具備するキャリッジが印刷範囲を走査する場合、液体収容体と液体噴射ヘッドを連通する流路が、キャリッジの移動に伴って変位を繰り返すため、流路内に存在する液体に圧力負荷がかかる。その場合、流路の下流に位置する液体噴射ヘッドにおいては、圧力負荷の影響を受けた液体が供給されることになり、液体を噴射する環境に適した圧力を保持することが困難になる。通常、このような液体にかかる圧力負荷は、圧力緩衝器によって低減されるが、依然として、流路長の増大による圧力損失の影響が液体に与えられ、適切な印刷環境の実現を妨げてしまう。

さらに、上述のような印刷範囲の増大に伴って、液体噴射ヘッドを具備したキャリッジの走査範囲も増大するので、圧力緩衝装置の圧力負荷を低減する能力を超えた液体が液体噴射ヘッドへ供給される可能性があり、装置の大型化による印刷環境の悪化が見込まれる。

以上のとおり、印刷装置における高等な印刷環境を整えるためには、液体噴射ヘッドにおける液体の圧力を正確に測定し把握することが急務である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は液体の種類によらず精度よく圧力を検出して制御できる圧力緩衝器、液体噴射ヘッド、および液体噴射記録装置の提供を図ることにある。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の圧力緩衝器は、液体を貯留させるための凹部及び前記凹部に開口された管路が形成された本体部と、前記凹部を密封するように配置され前記凹部の周縁部で前記本体部に固定された薄膜と、前記薄膜と接離自在であって、前記凹部の内部に配置された基準部材と、前記凹部に貯留される前記液体の圧力変動に伴う前記基準部材の相対位置の変位を前記基準部材に対して非接触で検出する変位量検出手段とを備えることを特徴としている。

この発明によれば、凹部と薄膜とによって、液体が貯留される空間が形成され、液体の圧力変動に伴ってこの空間が伸縮される。薄膜と接離自在であって、前記凹部の内部に配置された基準部材はこの伸縮に連動して凹部に対して相対移動し、圧力変動が生じる前と後でその相対位置関係に変位が生じている。変位量検出手段は、基準部材に対して非接触で液体の圧力変動を検出する。従って、液体の種類によらず所定の検出精度を維持することができる。

また、本発明の圧力緩衝器は、前記本体部に固定され少なくとも前記凹部を覆うカバーをさらに備えることが好ましい。
この場合、カバーが備えられているので、圧力緩衝器の周囲の物体からのノイズが遮蔽され、液体の圧力変動が検出される際の検出精度のブレを抑えることができる。

また、本発明の圧力緩衝器は、前記変位量検出手段が、前記カバーの前記凹部側の面上で前記基準部材に対向するように固定された変位量センサーを有することが好ましい。
この場合、変位量センサーがカバーの凹部側の面上に配置されているので、変位量センサーと基準部材とがともにカバーと本体部とによって密閉された空間内に位置している。従って、カバー及び本体部の外部からのノイズを好適に抑制できる。また、圧力緩衝器の外部に突出される部材を削減でき、さらに変位量センサーが外部に露出されることがないので、圧力緩衝器の取り付け時や使用時等において意図せずに変位量センサーが破損することを抑制できる。

また、本発明の圧力緩衝器は、前記凹部の内部で前記基準部材と前記本体部との間に介在され、前記基準部材の厚さ方向に弾性変形可能な付勢部材をさらに備えることが好ましい。
この場合、付勢部材によって凹部と基準部材との位置関係が定まるので、凹部に対する基準部材の傾きや位置ズレが抑制されている。
また、付勢部材によって基準部材と凹部とは、付勢部材が自然状態にあるとき、あるいは規定の圧力がかけられている際の位置関係を基準にして変動するようになる。このため、液体の圧力に大きな変動が生じた際には付勢部材の復元力によって基準となる位置関係に復元される。従って、圧力変動が生じてから圧力変動を抑制するような力を生じさせるまでのタイムラグが低減され、液体の圧力を精度よく調整することができる。

また、本発明の圧力緩衝器は、前記変位量センサーに電気的に接続されて前記変位量センサーに生じる信号の変化を検出して外部へ送信するセンサー回路部をさらに備えることが好ましい。
この場合、圧力緩衝器にセンサー回路部が設けられているので、圧力緩衝器からセンサー回路部までの回路長を短縮することができる。このため、変位量センサーに生じる信号の変化に対する外部のノイズの混入が抑制され、より精度よく信号を検出することができる。

また、本発明の圧力緩衝器は、前記センサー回路部が前記本体部と前記カバーとの間に生じる空間の内部に配置されていることが好ましい。
この場合、センサー回路部が本体部とカバーとの間にあることで、基準部材と変位量センサーとの間の変位量を検出する手段がすべて本体部とカバーとの間に配置されている。従って、圧力緩衝器の外部形状を単純化することができ、圧力緩衝器の取り付け等における操作が簡便になる。

また、本発明の圧力緩衝器は、前記基準部材が磁性体または導体を含有し、前記変位量センサーが前記基準部材に平行な面内で線材がループ状に巻かれたループコイル部を有することが好ましい。
この場合、基準部材がループコイル部に対して相対的に移動された際に、その変位量に応じて誘導電流が生じる。すると、この誘導電流に基づいてループコイルに対して基準部材がどの程度変位されたかが定量的に検知される。また、磁性体または導体とループコイルとを有して構成されているので製造コストを抑えることができる。

また、本発明の圧力緩衝器は、前記カバーと前記変位量センサーとの間に磁性体または導体を含有する磁性体層または導体層を有することが好ましい。
この場合、カバーと変位量センサーとの間に設けられた磁性体層または導体層がシールドとなり、変位量センサーと基準部材との間に生じる磁界がカバーを透過して拡散されることが抑制されている。従って変位量センサーと基準部材との位置関係の変位を精度よく検出することができる。また、磁性体層または導体層によってカバーの外部からの磁力線の影響を低減する事ができるので変位量センサーへのノイズの混入を抑制することができる。

また、前記カバーは磁性体または導体を含有してもよい。
この場合、カバーが電磁気的なシールドとして機能するので、外部からの磁力線の影響を好適に抑制することができ、変位量センサーへのノイズの混入が抑制される。また、シールドとしてカバーと別の部材を用意する必要が無いので構成を簡略化することができる。

また、前記基準部材は、少なくとも１つの孔を有することが好ましい。
この場合、孔が形成された分だけ基準部材が軽量となるので、液体の圧力変動への追従性が高まる。従って液体の圧力変動に応じて変位量センサーに対して速やかに相対移動される。従って液体の圧力変動が生じてから液体の圧力変動が検知されるまでのタイムラグが低減される。

本発明の液体噴射ヘッドは、本発明の圧力緩衝器と、前記液体を噴射する複数の噴射口を有し前記管路のいずれかに接続された噴射部とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、圧力緩衝器と噴射部とが組み合わされているので噴射部における液体の圧力と圧力緩衝器にかかる圧力との差が少ない。従って、実際に噴射される液体の圧力との誤差が低減され、噴射口から噴射される液体の圧力を精度よく調整することができる。

本発明の液体噴射記録装置は、本発明の液体噴射ヘッドと、前記液体を収容する液体収容体と、前記液体収容体と前記圧力緩衝器との間に接続され前記液体を流通させる液体供給管と、前記液体供給管の一部に接続されて前記圧力緩衝器によって検出された圧力値に基づいて前記液体供給管の内部の液体を押圧移動させるポンプモーターとを備えることを特徴としている。
この発明によれば、液体供給管の内部の液体を押圧移動させることで前記圧力緩衝器で検出された圧力を調整目標となる圧力へと調整することができる。また、ポンプモーターは液体を圧力緩衝器側あるいはその反対側へと適宜の方向へ押圧移動することができるので圧力緩衝器にかかる圧力を好適に増減させることができる。
また、本発明の液体噴射記録装置は前記噴射部を前記液体が噴射される被記録媒体に対向させつつ往復移動させる移動機構と、前記被記録媒体を前記噴射部と一定の距離をもって搬送する搬送機構とをさらに備えてもよい。

本発明の圧力緩衝方法は、液体を貯留させるための凹部及び前記凹部に開口された管路が形成された本体部と、前記凹部を密封するように配置され前記凹部の周縁部で前記本体部に固定された薄膜と、前記薄膜と接離自在であって、前記凹部の内部に配置された基準部材と、前記凹部に貯留される前記液体の圧力変動に伴う前記基準部材の相対位置の変位を前記基準部材に対して非接触で検出する変位量検出手段と、を備える圧力緩衝器を用いたことを特徴としている。
この発明によれば、凹部と薄膜とによって、液体が貯留される空間が形成され、液体の圧力変動に伴ってこの空間が伸縮される。薄膜と接離自在であって、前記凹部の内部に配置された基準部材はこの伸縮に連動して凹部に対して相対移動し、圧力変動が生じる前と後でその相対位置関係に変位が生じている。変位量検出手段は、基準部材に対して非接触で液体の圧力変動を検出する。従って、液体の種類によらず所定の検出精度を維持することができる。

さらに、本発明の圧力緩衝方法は、上述した圧力緩衝方法であって、前記変位量検出手段に具備する該変位に基づいて圧力値を算出する変位圧力算出手段と、前記圧力値が０ｋＰａから−２ｋＰａの範囲となるように制御する圧力制御手段とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、液体の圧力値が所望の範囲に存在するように制御することができる圧力制御手段を備えたことにより、液体噴射記録における液体噴射ヘッドの水頭値を管理することができる。

本発明の圧力緩衝器、液体噴射ヘッド、および液体噴射記録装置によれば、圧力緩衝器に供給される液体の圧力変動を基準部材の位置の変位として基準部材に対して非接触で定量的に検出することができる。従って、液体の種類によらず精度よく圧力を検出して制御できる。

本発明の第１実施形態の液体噴射記録装置を示す斜視図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態の液体噴射ヘッドを示す斜視図である。（ｂ）は（ａ）を一部破断して示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の圧力緩衝器を示す正面図である。 同圧力緩衝器を示す後面図である。 同圧力緩衝器を分解して示す斜視図である。 同圧力緩衝器の一部の構成を示す後面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 本発明の液体噴射記録装置における変位量検出手段の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の液体噴射記録装置の使用時の圧力緩衝器を示す断面図である。 同圧力緩衝器の使用時の一過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態の圧力緩衝器を示す断面図である。 同圧力緩衝器の変形例を示す断面図である。 本発明の第３実施形態の圧力緩衝器を示す断面図である。 本発明の圧力緩衝器の他の構成例を示す説明図である。 本発明の圧力緩衝器の他の構成例を示す断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態の圧力緩衝器、液体噴射ヘッド、および液体噴射記録装置について図１から図１０を参照して説明する。
図１は、液体噴射記録装置を示す斜視図である。液体噴射記録装置１は、紙等の被記録媒体Ｓを搬送する一対の搬送手段２、３と、被記録媒体Ｓに液体を噴射する液体噴射ヘッド４と、液体噴射ヘッド４に液体を供給する液体供給手段５と、液体噴射ヘッド４を被記録媒体Ｓの搬送方向（主走査方向）と略直交する方向（副走査方向）に走査させる走査手段６とを備えている。以下、副走査方向をＸ方向、主走査方向をＹ方向、そしてＸ方向およびＹ方向にともに直交する方向をＺ方向として説明する。

一対の搬送手段２、３は、それぞれ副走査方向に延びて設けられたグリッドローラ２０、３０と、グリッドローラ２０、３０のそれぞれに平行に延びるピンチローラ２１、３１と、詳細は図示しないがグリッドローラ２０、３０を軸回りに回転動作させるモータ等の駆動機構とを備えている。

液体供給手段５は、液体が収容された液体収容体５０と、液体収容体５０と液体噴射ヘッド４とを接続する液体供給管５１とを備えている。液体収容体５０は、複数備えられており、具体的には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液体が収容された液体タンク５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂが並べて設けられている。液体タンク５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢのそれぞれにはポンプモーターＭが設けられており、液体を液体供給管５１を通じて液体噴射ヘッド４へ押圧移動できる。液体供給管５１は、液体噴射ヘッド４（キャリッジユニット６２）の動作に対応可能な可撓性を有するフレキシブルホースからなる。

走査手段６は、副走査方向に延びて設けられた一対のガイドレール６０、６１と、一対のガイドレール６０、６１に沿って摺動可能なキャリッジユニット６２と、キャリッジユニット６２を副走査方向に移動させる駆動機構６３と、を備えている。駆動機構６３は、一対のガイドレール６０、６１の間に配設された一対のプーリ６４、６５と、一対のプーリ６４、６５間に巻回された無端ベルト６６と、一方のプーリ６４を回転駆動させる駆動モータ６７とを備えている。

一対のプーリ６４、６５は、一対のガイドレール６０、６１の両端部間にそれぞれ配設されており、副走査方向に間隔をあけて配置されている。無端ベルト６６は一対のガイドレール６０、６１間に配設されており、この無端ベルトにはキャリッジユニット６２が連結されている。キャリッジユニット６２の基端部６２ａには複数の液体噴射ヘッド４が搭載されており、具体的には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液体に個別に対応する液体噴射ヘッド４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂが副走査方向に並んで搭載されている。

図２（ａ）は、液体噴射ヘッド４を示す斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）を一部破断して示す斜視図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、液体噴射ヘッド４は、被記録媒体Ｓ（図１参照）に対して液体を噴射する噴射部７０と、噴射部７０と電気的に接続された制御回路基板８０と、噴射部７０と液体供給管５１との間に介在されて液体供給管５１から噴射部７０へ液体の圧力変動を緩衝しながら流通させる圧力緩衝器９０と、をベース４１、４２上に備える。なお、ベース４１、４２は一体成形とされていても構わない。

噴射部７０は、圧力緩衝器９０に接続部７２を介して接続された流路基板７１と、主走査方向に並べて配置されたセラミック製のプレート等を有し液体を液滴として被記録媒体Ｓへと噴射させるアクチュエータ７３と、アクチュエータ７３と制御回路基板８０とに電気的に接続されアクチュエータ７３の圧電素子に対して駆動信号を伝送するためのフレキシブル配線７４と、を備える。

制御回路基板８０は、液体噴射記録装置１の本体制御部１００（不図示）からのピクセルデータ等の信号に基づいてアクチュエータ７３の駆動パルスを生成する制御手段８１と、制御回路基板８０に設けられたサブ基板８２と、を備える。また、サブ基板８２上には、圧力緩衝器９０から延びるコネクタ９５（詳細は後述）と接続されたソケット８５と、ソケット８５に電気的に接続されたセンサー回路部８３と、センサー回路部８３と本体制御部１００とを接続するためのソケット８４と、を備える。

圧力緩衝器９０は、本体部９１とカバー９２とが接続されて形成されており、本体部９１がベース４２に固定可能である。また、本体部９１には、液体供給管５１に着脱可能かつ水密に取り付けられた接続部９３と噴射部７０の接続部７２と着脱可能かつ水密に取り付けられた接続部９４とが形成されている。

図３は圧力緩衝器９０の正面図である。図３に示すように、圧力緩衝器９０は、カバー９２の中間部９２ａを囲むように複数個所にネジ止め固定部９２ｂを有して水密に構成されている。

図４は圧力緩衝器９０の後面図である。図４に示すように、本体部９１には孔９１ｂが形成されており、孔９１ｂからはリード線を有するコネクタ９５が延びている。コネクタ９５は図示しない二つの端子を有しそれぞれがソケット８５において電気的に接続可能である。

図５は、圧力緩衝器９０を分解して示す斜視図である。図５に示すように、圧力緩衝器９０は、カバー９２と本体部９１との間に、カバー９２から本体部９１へ向かって薄膜９６、基準部材９７、および付勢部材９８がこの順に設けられている。さらに、カバー９２には、本実施形態の変位量センサーであるループコイル部９９が固定されている。

薄膜９６は、可撓性を有する膜であり、液体収容体５０から供給される液体に対して腐食耐性等を有する素材からなることが好ましい。また、薄膜９６は本体部９１の凹部９１ａの外側である周縁部９１ｃに固定され、凹部９１ａを密封している。なお、詳細は図示していないが、接続部９３と接続部９４とはいずれも凹部９１ａと薄膜９６とで形成された空隙に開口されている。

基準部材９７は、例えばステンレス鋼等からなる板材に孔９７ａが形成されたものを採用することができる。基準部材９７は凹部９１ａの内部に配置されるとともに、薄膜９６と接離自在に設けられている。なお、本実施形態では基準部材９７には孔９７ａが形成されていることによって軽量化が図られているが、孔９７ａが形成されていない板材や、丸棒鋼や角棒鋼との組み合わせ等によって構成されても良い。

付勢部材９８は、一端が凹部９１ａに接触され、他端が基準部材９７に接触されている。また、詳細は後述するが、付勢部材９８はその自然状態において基準部材９７を所定位置に支持している。付勢部材９８としては、図５に示すようなコイルバネを採用することができる。また、コイルバネ以外にも、板バネ、トーションバネ、あるいはエアクッション機構等を採用することもできる。

図６はカバー９２の背面を示す図であり、カバー９２およびループコイル部９９を示して他を省略した図である。図６に示すように、本実施形態では、変位量センサーとしてループコイル部９９を有する。このループコイル部９９は基準部材９７の外形とほぼ同形状に巻き回されたリード線を有している。このリード線のそれぞれの端部は引出し部９２ｃへ引き出された後に図４に示す孔９１ｂから外部へ延び、コネクタ９５に接続されている。

図７は、図４のＡ−Ａ断面図である。図７に示すように、カバー９２および薄膜９６は本体部９１に固定されている。付勢部材９８は、薄膜９６と凹部９１ａとの間の空間が大気圧と等圧である際に、基準部材９７を介して薄膜９６がカバー９２側へオフセットされた状態となるように調整されている。
ここで、図５及び図７を用いて、カバー９２の機能を説明する。カバー９２は図５及び図７に示すように、薄膜９６を覆うように形成されており、薄膜９６を挟んで、凹部９１ａの反対側に形成されている。このカバー９２の役割は、薄膜９６と凹部９１ａとの間に充填される液体に過度の圧力が加えられた場合に発揮される。すなわち、圧力緩衝器９０の内部に充填されている液体に圧力が加えられると、薄膜９６がカバー９２側へ撓み変形する。薄膜９６は可撓性を有する膜であるため、撓みの許容範囲では撓み変形することができるが、許容値を超えた過度の圧力が液体に加えられた場合、薄膜９６は破損し充填されていた液体は外部に洩出してしまう可能性がある。そこで、カバー９２が取り付けられていることによって、薄膜９６が所定距離以上撓み変形するのを抑制することができる。

図８は、本実施形態の液体噴射記録装置１における変位量検出手段の構成例を示すブロック図である。図８に示すように、変位量検出手段１８３は、変位量センサーであるループコイル部９９と、ループコイル部９９に対して信号を送受信するセンサー回路部８３とによって構成されている。

センサー回路部８３は、所定の基準信号を生成して外部に発信する発信機８３ａと、外部から入力された信号のうち電圧成分を変更するオフセット回路８３ｂと、オフセット回路８３ｂで生成された信号を増幅する増幅回路８３ｃと、増幅回路８３ｃで増幅された信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路８３ｄとを備えている。

また、フィルタ回路８３ｄでノイズが除去された信号は、図２に示すソケット８４に接続される図示しない配線を介して本体制御部１００へ送信されるか、あるいは本体制御部１００によって参照され、例えばポンプモーターＭを用いて液体の圧力を調整するために圧力制御回路１００ａ等が参照する圧力値として使用される。

以上に説明する構成の、本実施形態の圧力緩衝器、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置の作用について、図９から図１４を参照しながら説明を行う。
図９は、圧力緩衝器９０の使用時における位置関係を図４のＡ−Ａ線における断面として示した断面図である。

図９に示すように、圧力緩衝器９０の使用時には、薄膜９６と凹部９１ａとの間（以下、空隙Ｏと称する）には、液体収容体５０から供給された液体が充填されている。このとき、空隙Ｏにおける液体の圧力は大気圧よりも低圧である。このため、空隙Ｏを囲む凹部９１ａおよび薄膜９６の面には空隙Ｏの内方へ向かう圧力が生じている。その結果、可撓性を有する薄膜９６によって基準部材９７が初期位置Ｐから基準線Ｑまで移動される。基準線Ｑは、液体噴射記録装置１において液体を噴射可能に待機している状態における基準部材９７の位置である。

本実施形態では基準線Ｑは本体部９１とカバー９２との境目と一致し、これは薄膜９６に生じる張力が最も小さい位置関係にある。

図１０は、液体噴射記録装置１の使用時における圧力緩衝器９０の動作を示す断面図である。図１０は図４に示すＡ−Ａ線における断面を示している。
液体噴射記録装置１の使用時は、図１に示すキャリッジユニット６２がガイドレール６０、６１に沿って摺動移動されることで副走査方向に往復直線運動される。また、キャリッジユニット６２の動作に従って、液体噴射ヘッド４も同様に往復直線運動される。
このとき、圧力緩衝器９０や液体供給管５１に伝達される振動によって圧力緩衝器９０の空隙Ｏに貯留された液体には圧力変動が生じている。

図１０に示すように、空隙Ｏにおける圧力変動によって液体の圧力は凹部９１ａ、薄膜９６、基準部材９７のそれぞれにかかり、可撓性を有する薄膜９６が変形して空隙Ｏが伸縮される。このとき、薄膜９６において基準部材９７が配置された部分では基準部材９７がＬ１方向に平行移動されるように動作される。

ここで、本体部９１にカバー９２が固定されており、カバー９２にはループコイル部９９が固定されているので、基準部材９７の平行移動は、すなわち基準部材９７がループコイル部９９に対して近接あるいは離間する動作である。この際、上述の発信機８３ａからループコイル部９９にかけられた基準信号はループコイル部９９と基準部材９７との距離の変位に応じてインピーダンスの変化としてセンサー回路部８３へと伝わる。
従って、液体の圧力変動は、基準部材９７の変位としてセンサー回路部８３で検出され、本体制御部１００における圧力制御回路１００ａによって、基準部材９７が基準線Ｑに位置している際のインピーダンスとの差分が解消されるようにポンプモーターＭが駆動される。その結果、ポンプモーターＭの動作によって液体供給管５１の内部に流通する液体の圧力が調整され、これにより圧力緩衝器９０の空隙Ｏにおける液体の圧力も調整される。

以上説明したように、本実施形態の圧力緩衝器９０によれば、凹部９１ａと薄膜９６とによって、液体が貯留される空隙Ｏが形成され、液体の圧力変動に伴ってこの空隙Ｏが伸縮される。空隙Ｏの伸縮は基準部材９７とループコイル部９９との距離の変位として出力される。従って、液体に対して非接触で液体の圧力変動を検出することができる。
従来の圧力検知手段では、圧力検知手段と液体とが接触された際に圧力検知手段が腐食されたり動作不良を引き起こしたりする場合があり、液体と圧力検知手段と組み合わせの相性があった。これに対して、本発明では、液体に対して非接触で液体の圧力変動を検出できるので液体の種類によらず所定の検出精度を維持することができる。

また、圧力緩衝器９０が凹部９１ａを覆うカバー９２を備えているので、上述した薄膜９６の撓み変形を抑制する機能に加え、圧力緩衝器９０の周囲の物体からのノイズの伝達が抑制されている。特に、本実施形態の液体噴射記録装置のように複数の圧力緩衝器９０が並べて配置されている場合であっても、互いの基準部材９７の動作による磁力の干渉が減少されて、液体の圧力変動が検出される際の検出精度のブレを抑えることができる。

また、圧力緩衝器９０が付勢部材９８を備えているので、付勢部材９８によって凹部９１ａと基準部材９７との位置関係が定まるので、凹部９１ａに対する基準部材９７の傾きや位置ズレが抑制されている。
また、液体の圧力に大きな変動が生じた際には付勢部材９８の復元力によって基準部材９７の位置が基準線Ｑまで戻される。従って、圧力変動が生じてから圧力変動を抑制するような力を生じさせるまでのタイムラグが低減され、液体の圧力を精度よく調整することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の圧力緩衝器について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態の圧力緩衝器９０と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態の圧力緩衝器１９０は、カバー９２とループコイル部９９との間に磁性体層１９９が設けられている点で第１実施形態の圧力緩衝器９０と構成が異なっている。
磁性体層１９９は、カバー９２よりも透磁率が高い層であり、例えばフェライトの粉末を含有するシートや、フェライトからなる板、あるいはパーマロイを含有するものを採用することができる。
本実施形態では磁性体層１９９が設けられていることでループコイル部９９におけるインダクタンスが大きくなり、基準部材９７の位置の変位を検出する際の分解能を高めることができる。
なお、本実施形態では、磁性体を含有する磁性体層１９９を備える構成として説明したが、磁性体層１９９に代えて導体を含有する導体層を備える構成であっても同様の効果を奏することができる。

（変形例１）
以下では、第２実施形態の圧力緩衝器１９０の変形例について図１２を参照して説明する。図１２は、本実施形態の圧力緩衝器１９０の変形例である圧力緩衝器２９０を示す断面図である。
本変形例では図１２に示すように、カバー９２に代えてカバー２９２を備えている。上述の圧力緩衝器１９０では、カバー９２と磁性体層１９９とはそれぞれ別の部材である構成であるが、圧力緩衝器２９０においてはカバーは磁性体層を兼ねている。すなわち、カバー９２よりも透磁率が高い磁性体層１９９と同様の素材を含有して形成されたカバー２９２が本体部９１に固定されている。
本変形例でも圧力緩衝器１９０と同様に基準部材９７の位置の変位を検出する際の分解能を高めることができる。
なお、本変形例１では、透磁率が高い磁性体層１９９と同様の素材を含有して形成されたカバー２９２として説明したが、このカバー２９２が導体を含有して形成されていても同様の効果を奏することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の圧力緩衝器について図１３を参照して説明する。
図１３は、本実施形態の圧力緩衝器３９０を示す断面図である。図１３に示すように、圧力緩衝器３９０は、センサー回路部８３に代えて、本体部９１とカバー９２との間に生じる空間の内部に配置されたセンサー回路部３８３を備える。
センサー回路部３８３はカバー９２とループコイル部９９との間に介在された基板３８２に取り付けられており、薄膜９６によって液体との接触が抑制された位置関係にある。
このような構成であっても、センサー回路部８３が本体部９１とカバー９２との間にあることで、基準部材９７とループコイル部９９との間の変位量を検出する手段がすべて本体部９１とカバー９２との間に配置されている。従って、圧力緩衝器３９０の外部形状を単純化することができ、圧力緩衝器の取り付け等における操作が簡便になる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記の各実施形態において説明した特徴的な構成は、各実施形態の間で適宜に組み合わせて実施することができる。

また、本発明の第１実施形態では、センサー回路部８３は制御回路基板８０上のサブ基板８２に配置されている構成を採用したが、これに限らず、サブ基板８２上に構成された部材が圧力緩衝器９０に取り付けられていてもよい。この場合、圧力緩衝器９０にセンサー回路部８３が設けられているので、圧力緩衝器９０からセンサー回路部８３までの回路長を短縮することができる。このため、ループコイル部９９に生じる信号の変化に対する外部のノイズの混入が抑制され、より精度よく信号を検出することができる。

また、本発明の第１実施形態において、ループコイル部９９を空隙Ｏに配置することもできる。例えば本体部９１の凹部９１ａにループコイル部９９を固定しても基準部材９７との距離の変化を検出することができる。なお、この場合に限っては、ループコイル部９９は液体によって腐食されない導体からなる構成、あるいは液体からの保護層を有する構成に限定される。

また、本発明の第１実施形態において、基準部材９７として例えばステンレス鋼等からなる板部材を用い、付勢部材９８として例えばコイルバネを採用し、それぞれ別部材として示したが、基準部材と付勢部材を同一部材とすることもできる。例えば、図１５に示すように基準部材９７ａの傾斜部９７ｂが図５に示す薄膜９６側から凹部９１ａ側へ傾斜し、傾斜部９７ｂの先端部９７ｃが凹部９１ａに接離自在に設けられている形状を実施することが可能である。具体的に、先端部９７ｃは凹部９１ａに固定されておらず、傾斜部９７ｂがその弾性力によって、上述した付勢部材の役割を担う構造としている。この場合、先端部９７ｃと凹部９１ａ、および基準部材９７ａと薄膜９６がそれぞれ常に接するように、傾斜部９７ｂが付勢されている。

なお、図１５に示さないが図５に示すカバー９２と薄膜９６の間に、ループコイル部９９から引き出されたフレキシブル基板とスペーサーを設けても良い。
フレキシブル基板の一端は、図５に示すループコイル部９９に接続されており、他端はリード線を有するコネクタとして不図示のヘッドに位置する制御回路基板へ接続されている。このように制御回路基板を介して、ループコイル部９９から受信した信号を液体噴射記録装置１の制御部へ送信している。
また、図１５に示さないが図５に示すカバー９２とループコイル部９９との間にセンサー回路部を介在した第３実施形態の変形例として、ループコイル部９９として示す構成はループコイルとセンサー回路部が一体となった構成をでも良い。そこで、センサー回路部がカバー９２に当接しないようにスペーサーを設けても構わない。

また、本発明の第１実施形態において、図８に示すブロック図を用いて変位量検出手段を示したが、この変位量に基づいて圧力値を算出する構成を具備してもよい。すなわち、図８に示す本体制御部１００の内部に図示しない変位・圧力算出機構を備え、フィルタ回路８３ｄから受信した信号に基づいて、圧力値を算出することにしてもよい。この場合は、変位・圧力算出機構が該圧力値を圧力制御回路１００ａへ供給することにしてもよい。なお、この際の圧力値について閾値を設け、空隙Ｏにおける液体の圧力値が０ｋＰａから−２ｋＰａの範囲に存在するようにポンプモーターＭを制御してもよい。なお、この形態は液体噴射ヘッド４の吐出部における液体収容体５０との水頭値を制御する上で非常に有効な手段である。

また、本発明の第３実施形態では、センサー回路部３８３は、液体と接触しない部分としてカバー９２と薄膜９６との間に配置されている構成を採用したが、センサー回路部８３に液体から保護する保護層が設けられた構成であればセンサー回路部８３が液体と接触する部分、すなわち空隙Ｏに位置する構成とすることもできる。
また、本発明の第３実施形態では、センサー回路部３８３が本体部９１とカバー９２との間に生じる空間の内部に配置されている構成を示した。詳しくは、図１３に示すように、本体部９１とカバー９２との間に生じる空間に、基板３８２を設け、基板３８２にセンサー回路部３８３を配置する構成を示した。さらに、磁性体層１９９とループコイル部９９とは基板３８２のセンサー回路部３８３が設けられている反対側の面に形成されている。本発明では、この形態に限らず、カバーの平面に基板を配置し、該基板にセンサー回路部を設け、さらに前記基板における基準部材と対向する位置に磁性体層または導体層とループコイル部とを設け、前記基板の一面側にセンサー回路部、磁性体層または導体層、及びループコイル部がともに配置された構成を採用しても良い。このような形態を採用することによって、圧力緩衝器の省スペース化をはかることができる。

また、例えば図１５に示すようにループコイル部９９に代えてカバー４９２の外表面側に配置されたループコイル部４９９を備える構成も考えられる。この場合、カバー４９２は樹脂材料で形成されていても構わない。すなわち、例えば本発明の第２実施形態の変形例１において、カバー２９２は磁性体または導体である旨を記載したが、ループコイル部４９９が図１５に示すようにカバー４９２の外側に形成されている場合は、カバー４９２が樹脂材料であると、基準部材９７の変位を感知しやすい。もちろん、カバー４９２は磁性体または導体であっても構わない。
また、本発明の実施形態においては、液体の充填に関して、ポンプモーターＭを用いて加圧充填する方式を説明したが、この構成に限られるものではない。すなわち、液体噴射記録装置１に備えられているポンプであって、液体噴射ヘッド４が液体を噴射する噴射面に対向する位置に設けられている吸引キャップと、該吸引キャップに接続される吸引ポンプを使用しても構わない。このような構成では、該吸引キャップを前述の噴射面に当接させ、吸引ポンプによって吸引することで液体を液体噴射ヘッド４に充填する。

１ 液体噴射記録装置
４ 液体噴射ヘッド
５１ 液体供給管
８３、３８３ センサー回路部（変位量検出手段）
９０、１９０、２９０、３９０ 圧力緩衝器
９１ 本体部
９１ａ 凹部
９２、２９２、４９２ カバー
９３ 接続部（管路）
９４ 接続部（管路）
９６ 薄膜
９７ 基準部材
９８ 付勢部材
９９、４９９ ループコイル部（変位量センサー）
１９９ 磁性体層
Ｍ ポンプモーター

Claims (14)

1. 液体を貯留させるための凹部及び前記凹部に開口された管路が形成された本体部と、前記凹部を密封するように配置され前記凹部の周縁部で前記本体部に固定された薄膜と、前記薄膜と接離自在であって、前記凹部の内部に配置された基準部材と、前記凹部に貯留される前記液体の圧力変動に伴う前記基準部材の相対位置の変位を前記基準部材に対して非接触で検出する変位量検出手段と、を備える圧力緩衝器であって、
   前記基準部材が磁性体または導体を含有し、前記変位量検出手段が前記基準部材に平行な面内で線材がループ状に巻かれたループコイル部を有する圧力緩衝器。
2. 前記本体部に固定され少なくとも前記凹部を覆うカバーをさらに備える請求項１に記載の圧力緩衝器。
3. 前記ループコイル部が、前記カバーの前記凹部側の面上で前記基準部材に対向するように固定されている請求項２に記載の圧力緩衝器。
4. 前記カバーと前記ループコイル部との間に磁性体または導体を含有する磁性体層または導体層を有する請求項２または３に記載の圧力緩衝器。
5. 前記カバーが、磁性体または導体を含有する請求項２または３に記載の圧力緩衝器。
6. 前記凹部の内部で前記基準部材と前記本体部との間に介在され、前記基準部材の厚さ方向に弾性変形可能な付勢部材をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力緩衝器。
7. 前記ループコイル部に電気的に接続されて前記ループコイル部に生じる信号の変化を検出して外部へ送信するセンサー回路部をさらに備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧力緩衝器。
8. 前記ループコイル部に電気的に接続されて前記ループコイル部に生じる信号の変化を検出して外部へ送信するセンサー回路部が前記本体部と前記カバーとの間に生じる空間の内部に配置されている請求項２に記載の圧力緩衝器。
9. 前記基準部材が、少なくとも１つの孔を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧力緩衝器。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧力緩衝器と、
    前記液体を噴射する複数の噴射口を有し前記管路のいずれかに接続された噴射部と、
    を備える液体噴射ヘッド。
11. 請求項１０に記載の液体噴射ヘッドと、
    前記液体を収容する液体収容体と、
    前記液体収容体と前記圧力緩衝器との間に接続され前記液体を流通させる液体供給管と、
    前記管路の一部に接続されて前記圧力緩衝器によって検出された圧力値に基づいて前記管路の内部の液体を押圧移動または吸引移動させるポンプモーターと、
    備える液体噴射記録装置。
12. 前記噴射部を前記液体が噴射される被記録媒体に対向させつつ往復移動させる移動機構と、
    前記被記録媒体を前記噴射部と一定の距離をもって搬送する搬送機構と、
    をさらに備える請求項１１に記載の液体噴射記録装置。
13. 液体を貯留させるための凹部及び前記凹部に開口された管路が形成された本体部と、前記凹部を密封するように配置され前記凹部の周縁部で前記本体部に固定された薄膜と、前記薄膜と接離自在であって、前記凹部の内部に配置された基準部材と、前記凹部に貯留される前記液体の圧力変動に伴う前記基準部材の相対位置の変位を前記基準部材に対して非接触で検出する変位量検出手段と、を備える圧力緩衝器であって、
    前記基準部材が磁性体または導体を含有し、前記変位量検出手段が前記基準部材に平行な面内で線材がループ状に巻かれたループコイル部を有する圧力緩衝器を用いたことを特徴とする圧力緩衝方法。
14. 請求項１３に記載の圧力緩衝方法であって、
    前記変位量検出手段に具備する該変位に基づいて圧力値を算出する変位圧力算出手段と、
    前記圧力値が０ｋＰａから−２ｋＰａの範囲となるように制御する圧力制御手段と、
    を備えることを特徴とする圧力緩衝方法。

Images