JP6226924B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクタンクから供給される液体を吐出する液体吐出装置に関する。

インクタンクからチューブを介してキャリッジ上の液体吐出ヘッドへ液体を供給する液体吐出装置が知られている。このような液体吐出装置は、キャリッジの移動による慣性力等によってチューブ内の液体に動圧が生じ、その動圧が吐出に影響を与えることがある。

特許文献１には、キャリッジの移動に伴う液体の動圧を吸収するため、扁平に形成された流路部材に可撓性フィルムを溶着したダンパ装置を設けることが記載されている。

特開２００９−７３１２０号公報

近年の液体吐出装置の小型化の要求に伴い、液体吐出ヘッドおよびダンパ装置の小型化が求められている。しかし、ダンパ装置を小型化して可撓性フィルムの面積を狭くすると、液体の動圧を十分に吸収することができなくなる。

特許文献１に記載されたダンパ装置は、液体の動圧を十分に吸収することはできるが、設置に比較的広いスペースが必要となり、小型化の要求を満たすことができない。また、広い面積の可撓性フィルムを小型の部品に納めようとすると構造が複雑になり製造が困難になる。

よって本発明は、装置本体の小型化を図りつつ、液体の動圧を十分に吸収することができ、製造が容易なダンパ装置を備えた液体吐出装置を提供することを目的とする。

そのため本発明の液体吐出装置は、液体を収容するタンクと、前記タンクから供給される液体を貯留する液体貯留部を有するダンパ装置と、前記タンクと前記ダンパ装置を接続するチューブと、前記ダンパ装置から供給される液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記ダンパ装置及び前記液体吐出ヘッドを搭載して走査するキャリッジと、を備える液体吐出装置であって、前記ダンパ装置は、頂部の少なくとも一部が可撓性フィルムと接合されることで凸形状が形成される可撓性部材を有することを特徴とする。

本発明によれば、装置本体の小型化を図りつつ、液体の動圧を十分に吸収することができ、製造が容易なダンパ装置を備えた液体吐出装置を実現することができる。

液体吐出装置を示した斜視図である。 キャリッジに搭載された液体吐出ヘッド及びその周辺を示した斜視図である。 ダンパ装置を示した斜視図である。 ダンパ装置の断面図である。 ダンパ装置の断面図である。 ダンパ装置の断面図である。 ダンパ装置を示した斜視図である。 ダンパ装置の断面図である。 ダンパ装置の断面図である。 ４個のインク収容部に区切られた一体型ダンパ装置を示した図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る液体吐出装置を示した斜視図である。液体吐出装置には、主走査方向に延在した一対の平行に設けられたガイドレールが配置されている。そのガイドレールには、液体（以下、インクともいう）を吐出するための液体吐出ヘッドが搭載されたキャリッジ４が、シート上を主走査方向に走査可能に配置されている。液体吐出ヘッドにインクを供給するインクタンク７は、各色毎に液体吐出装置内に設置されており、インクタンク７内のインクは、チューブ６を介してキャリッジ４上の液体吐出ヘッドへ供給される。

図２（ａ）から（ｃ）は、図１の液体吐出装置のキャリッジ４に搭載された液体吐出ヘッドおよびその周辺を示した斜視図である。キャリッジ４には、液体吐出ヘッド１、ダンパ装置２、気泡トラップ装置３が設けられている。液体吐出ヘッド１は、ブラックＢｋ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの４色のインクに対応して設けられている。また、４色のインクに対応する４個のダンパ装置２は、主走査方向に並んでキャリッジ４上に設けられている。

液体吐出ヘッド１のインクを吐出する吐出口が設けられた吐出口面１ａの反対の面（以下、裏面１ｂ）には、シールゴムを介した気泡トラップ装置３とインク滴の吐出駆動のために用いられる電装基板８が設けられている。気泡トラップ装置３の内部は、４個の縦長の部屋に分割されており、縦のインク流路を形成し、４色のインクの各ダンパ装置２に接続されている。各々のダンパ装置内にインクを供給可能な流入口１２は、ジョイントユニット５に接続されて、ジョイントユニット５を介して可撓性材料からなる供給チューブ６が接続される。４色の各インクタンク７は、キャリッジ４の外の、液体吐出ヘッド１の吐出口面１ａより低い位置に置かれ、この高さの差（水頭差）により、インクタンク７から吐出口までの経路中のインクを負圧に維持し、吐出口におけるインク界面を最適な状態に維持している。インクは、供給チューブ６、ジョイントユニット５、ダンパ装置２、気泡トラップ装置３、を順に経て、液体吐出ヘッド１へ供給される。気泡トラップ装置３の上部には、気泡排出口（不図示）が設けられている。気泡トラップ装置３でトラップされた気泡は、適時の吸引動作により排出される。

図３（ａ）、（ｂ）は、本実施形態におけるダンパ装置２を示した斜視図であり、図４（ａ）は、ダンパ装置２の断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢにおける断面図である。ダンパ装置２は、流入口１２と流出口１３とを備えており、流入口１２から流入したインクは、ダンパ装置２内を経由して流出口１３から流出する。流出口１３から流出したインクは液体吐出ヘッド１へ供給される。

ダンパ装置２は、可撓性部材２１と、流入口１２と、流出口１３と、可撓性部材２１を内挿するために下面１１ｂが開放された箱型のインク容器１１とを備えている。可撓性フィルム１４は、ダンパ装置２の外形の一部を形成しており、インク容器１１の開放された下面１１ｂと対向する上面１１ａは、可撓性フィルム１４により封止される。この可撓性フィルム１４で封止することにより、縦通路１７の端部と、気泡トラップ装置３に連通する流出口１３と、インク容器１１の天井部１６とを形成する。

なお、気泡トラップ装置３と４個のインク容器１１とを一体成型し、１枚の可撓性フィルムを接合することで、気泡トラップ室３と４個のダンパ装置の天井部とインク流出口１３の上面を一度に形成してもよい。

可撓性部材２１は、下記のような異種材料を接着層を介して積層した積層体であり、可撓性部材２１のポリプロピレン（ＰＰ）の面がインク容器１１と接合される。
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）１２μｍ
ナイロン（ＮＹ）１６μｍ
ポリプロピレン（ＰＰ）２６μｍ

なお、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層のナイロン（ＮＹ）側の面にはシリコン（Ｓｉ）からなる蒸着膜が形成されている。また、可撓性部材２１も、インク容器１１の天井部１６を形成する可撓性フィルム１４と同じポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン（ＮＹ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の積層体からなる。

流入口１２は、インク容器１１の下面近くまで鉛直方向に伸びた縦通路１７の入口端部に設けられている。また、流出口１３は、インク容器１１の天井部近くの、流入口１２に対向する位置に設けられている。

可撓性部材２１は、主走査方向からみると、図４（ａ）のように略台形状であり、副走査方向からみると、図４（ｂ）のように、略三角形状の突出部２２を有する。可撓性部材２１は、インク容器１１の開放された下面１１ｂから、頂部２４が天井部１６に接するようにインク容器１１に内挿される。

ダンパ装置２には熱溶着部１９が設けられており、可撓性部材２１のスリーブ部２３は、インク容器１１の下面１１ｂの周囲と熱溶着により接合され封止される。また可撓性部材２１の頂部２４の少なくとも一部は天井部１６の可撓性フィルム１４と熱溶着により接合される。接合された可撓性フィルム１４の表面に適当な弛みを付与してもよい。このように、可撓性フィルム１４を溶着することで、ダンパ装置２は、インク容器１１の内面と可撓性部材２１の外表面との間にインク貯留部（液体貯留部）１８を形成する。またインク容器１１の内部に大気開放された中空部２５にてインクの変動圧の吸収効果を得ることができる。

図４の矢印は、ダンパ装置２におけるインクの流れを示している。インクは流入口１２からダンパ装置内に入り、流入口１２と連通する縦通路１７を経て、ダンパ装置２の下方からインク貯留部１８に供給される。インク貯留部１８に供給されたインクは、可撓性部材２１の突出している突出部２２の外表面と接触しつつ貯留される。インク貯留部１８に供給されたインクは、ダンパ装置２の上方の流出口１３を経てダンパ装置２から排出される。インク貯留部１８内に気泡が生じた（流入した）場合、インク貯留部１８の上方に浮上した気泡は、上方の流出口１３から排出される。

インク吐出時のキャリッジ４の移動による慣性力によって、チューブ内のインクに動圧が生じた際に供給チューブ６から伝播するインクの揺動圧変動は、ダンパ装置２の可撓性部材２１が撓むことで吸収、減衰され、ダンパ装置２の下流への動圧の伝播が低減される。

可撓性部材２１の凸構造の立体的な形状（突出部２２）とスリーブ部２３とは、フィルム状の積層体を熱間成形することで形成する。このとき、突出側の表面はポリプロピレン（ＰＰ）となるように構成されている。スリーブ部２３とインク容器１１および突出部２２の先端と天井部１６を形成する可撓性フィルム１４とは、各々ポリプロピレン（ＰＰ）の表面同士が接するように当接されて熱溶着により接合される。インク容器１１と可撓性部材２１、可撓性フィルム１４の熱溶着は、全て平面溶着によりなされ、信頼性の高い封止性を得ることができる。

本実施形態のダンパ装置２は、立体成形された可撓性部材２１の突出部２２の外表面でインクと接触して圧変動を吸収する。このように、インク容器内で、可撓性部材２１を凸形状とすることで、小さな空間に比較的大きな面積の圧力吸収面を形成することを可能としている。これによって、インクの動圧を吸収可能な十分な面積を確保しつつ、可撓性部材２１を正面（図４上方）から見た際の投影面積を少なくしてダンパ装置２の小型化を実現し、スペースが限られたキャリッジ上に、高性能のダンパ装置２を多数搭載することができる。また、突出部２２の少なくとも一部が天井部１６の可撓性フィルム１４に固定されているため、吸引回復動作などでインクに強い負圧が作用しても大きく変形することなく、可撓性部材２１は凸状の形状を維持することができる。そのためインクの圧変動を吸収する性能が劣る虞がない。

また、可撓性部材２１が変形することによって、インク容器１１内のインクを撹拌する作用を得ることができる。このため長期間放置するとインク成分に偏りが出やすい例えば顔料インク等を使用するプリンタに適している。

また、可撓性部材２１の突出部２２がインク容器１１内に収納されるため、インクジェット記録装置の組み立て中に誤って可撓性部材２１を破損する危険が少ない。

液体吐出装置は、物流時に供給系に物流専用の保存インクを充填することが考えられる。この場合は、液体吐出装置の使用開始に際して、保存インクを記録用のインクに置換する必要がある。本実施形態のダンパ装置２は、流入口と連通する縦通路１７が下方、流出口１３が上方かつ縦通路１７の対角位置にあるため、インク貯蔵部１８内部のインク置換が容易である。

なお、ダンパ装置２の流入口１２、流出口１３を設ける位置は、本実施形態で説明した位置に限定するものではない。

また、可撓性部材の材料は、熱延伸可能な材料であれば、耐インク性、ガスバリア性、ダンパ性能を鑑みて選択すればよい。またインク容器１１の材料は、耐インク性、ガスバリア性を鑑みて選択すればよい。

また、本実施形態では４色のインクを用いることが可能な液体吐出装置を例に説明したが、インク色は４色に限定するものではない。

また、必要なダンパ性能に合わせて、ある色のダンパ装置の内部の可撓性部材の形状、材質、表面積が他色と異なっていてもよい。

また、ダンパ装置は、インク容器内の可撓性部材２１の突出部２２が鉛直方向の下向きであってもよい。可撓性部材２１の突出部２２の先端の全てをインク容器１１の内面に接合してもよい。また突出部の先端以外の部分をインク容器の内面に接合してもよい。

また、ダンパ装置２の上下を反転し、可撓性部材２１の突出部が下向きになるような姿勢や、ダンパ装置を横倒しすることで、突出部２２が副走査方向に向くような姿勢で配置してもよい。

また可撓性部材２１の接合等には熱溶着を用いているが、振動による溶着や、接着剤を用いた接合等を用いてもよい。さらに４色のインクに対応するダンパ装置を一体化してもよい。

図１０は、１個のインク容器１１が４個のインク収容部に区切られた一体型ダンパ装置の例である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸＢ−ＸＢ断面であり、４色のインクは、各々インク貯留部１８Ｂｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙに収容される。これによりダンパ装置の小型化が可能になる。

このように、ダンパ装置におけるインク貯留部の一部を、凸状の形状を備えた可撓性部材によって形成する。これによって、装置本体の小型化を図りつつ、液体の動圧を十分に吸収することができ、製造が容易なダンパ装置を備えた液体吐出装置を実現することができた。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

図５（ａ）は、本実施形態におけるダンパ装置３０を示した断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶＢ−ＶＢにおける断面図である。第１の実施形態のダンパ装置２は、箱型のインク容器１１の開放された下面に対向する上面に可撓性フィルム１４で封止したが、本実施形態のインク容器３１では、上面は他の壁面と同様に一体成型されている。また、インクがインク貯留部３８に流入する流入口１５は、インク容器３１の下面近くに設けられており、流出口１３は、天井部近くの、インク流入口に対してインク容器３１の対角位置に設けられている。

可撓性部材２１のスリーブ部２３は、インク容器３１の下面の周囲と熱溶着により接合される。また可撓性部材２１の吐出部の先端の一部は天井部１６と熱溶着により接合される。これにより、ダンパ装置３０は、インク容器の内面と可撓性部材２１の外面との間にインク貯留部３８を形成する。

本実施形態の構成は、可撓性部材２１が形成しているインク貯留部３８の一部を除き、インク貯留部３８はインク容器３１の適当な肉厚を備えた壁面で覆われるためインク貯留部３８内のインク蒸発に対するガスバリア性に優れ、インク蒸発を抑制することができる。

（第３の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

図６（ａ）は、本実施形態におけるダンパ装置４０を示した断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢにおける断面図である。本実施形態のダンパ装置４０のインク容器４１は、第２の実施形態と同様に、箱型のインク容器４１の上面が、他の壁面と同様に一体成型されている。

本実施形態のダンパ装置４０は、図６（ｂ）に示すように、高さよりも幅の方が長い形状を備えている。可撓性部材２１の頂部４２における屈曲率を低くすることで、ダンパ装置４０の高さを低くすることができる。そのため、プリンタ自体も小型化することができ、モバイル用途などの薄型インクジェットプリンタへの設置が容易である。

なお、キャリッジ上に複数個の図６（ａ）のダンパ装置を縦方向に積層してもよい。また水平方向に並列させてもよい。

さらに、図６（ｃ）のように、２個のダンパ装置を可撓性部材２１の突出部が互いに向かい合って突出するように組み合わせて一体化して小型化してもよい。インク容器５１の開放された上面１１ｃより成形された可撓性部材２１ｃを内挿し、可撓性部材２１ｃのスリーブ部２３ｃと頂部２４ｃとをインク容器５１に接合する。なお、頂部２４ｃはインク容器５１の内側の面２６ｃに接合される。同様に、インク容器５１の開放された下面１１ｄより成形された可撓性部材２１ｄを内挿し、インク容器５１に接合することで、インク貯蔵部５８ｄを形成する。ダンパ装置５０では、２個の流入口１２ｃ、１２ｄから各々のインク貯蔵部にインクが流入して、インク貯蔵部５８ｃ、５８ｄを経て流出口１３ｃ、１３ｄから流出する。吐出中に供給チューブから伝播する揺動圧変動は、ダンパ装置５０の立体的な可撓性部材２１ｃ、２１ｄによりそれぞれ個別に吸収減衰され、ダンパ装置５０の下流への伝播は低減される。

（第４の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第４の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

図７（ａ）、（ｂ）は、本実施形態におけるダンパ装置６０を示した斜視図であり、図８（ａ）は、ダンパ装置６０の断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢにおける断面図である。

本実施形態のダンパ装置６０は、可撓性部材２１と、流入口１２と流出口１３とを有した蓋１４と、可撓性部材２１を内挿するために上面１１ａが開放された箱型のインク容器６１とを備えている。インク容器６１と蓋１４とはポリプロピレン（ＰＰ）で形成されている。

上面１１ａから挿入された可撓性部材２１のスリーブ部２３は、インク容器６１の上面１１ａの周囲と熱溶着により接合され封止される。また可撓性部材２１の頂部２４の少なくとも一部はインク容器６１の下面１１ｂと熱溶着により接合される。蓋１４は、可撓性部材２１がインク容器６１に挿入接合された後、インク容器６１の上面１１ａに熱溶着により接合される。

本実施形態のダンパ装置６０では、挿入された可撓性部材２１の内側にインク貯留部３６８が形成されている。流入口１２からダンパ装置６０に流入したインクは、インク貯留部６８に供給され、可撓性部材２１の突出している突出部２２の内表面と接触しつつ貯留される。インク貯留部６８に貯留されたインクは、流出口１３から下流側の装置へ供給される。また、可撓性部材２１の突出している突出部２２の外側は、大気連通口２９によって大気開放された空間が設けられている。

インク貯留部の一部を形成する可撓性部材２１は、上述の第１から第３の実施形態では、インク貯留部における可撓性部材２１が占める割合が少なかった。しかし、本実施形態では、インク貯留部６８における可撓性部材２１が占める割合が、第１から第３の実施形態と比べて多い。そのため、本実施形態ではインクの圧力の変動に応じて可撓性部材２１を撓ませることが、第１から第３の実施形態と比べて容易である。従って、インク吐出時のインクの変動圧に柔軟に応答して変動圧を吸収することができ、変動圧がダンパ装置の下流へ伝播されることが低減される。

また、可撓性部材２１はポリプロピレンからなるインク容器６１で囲われており、適当な肉厚を備えた樹脂成型体の壁面で覆われるため、可撓性部材２１とインク容器６１の間をインク飽和蒸気圧に保つことができる。そのため、インク貯留部６８内のインク蒸発に対するガスバリア性を向上させ、インク蒸発を抑制することができる。可撓性部材２１とインク容器６１の間の空間は、大気連通口２９を通じて大気と連通しており、可撓性部材２１の動きを過度に規制しないようにしているが、大気連通口２９の開口サイズや長さ等を適宜選択することにより、インク飽和蒸気圧を保つことができるように構成することができる。

（第５の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第５の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

図９（ａ）は、本実施形態のダンパ装置７０の断面を示した図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ断面である。本実施形態のダンパ装置７０のインク容器７１は、第４の実施形態と同様に、下部が開放されており、その開放された下部から可撓性部材２１が挿入される。

本実施形態のダンパ装置７０では、挿入された可撓性部材２１の内側にインク貯留部７８が形成されている。流入口１２からダンパ装置７０に流入したインクは、インク貯留部７８に供給され、可撓性部材２１の突出している突出部２２の内表面と接触しつつ貯留される。インク貯留部７８に貯留されたインクは、流出口１３から下流側の装置へ供給される。

本実施形態のダンパ装置７０は、図９（ｂ）に示すように、高さよりも幅の方が長い形状を備えている。可撓性部材２１の頂部２４における屈曲率を低くすることで、ダンパ装置７０の高さを低くすることができる。そのため、プリンタ自体も小型化することができ、モバイル用途などの薄型インクジェットプリンタへの設置が容易である。

なお、このようなダンパ装置７０をキャリッジに搭載する際に、ダンパ装置７０を縦方向に積層してもよい。また水平方向に並列させてもよい。

さらに、図９（ｃ）に示すように、２個のダンパ装置を可撓性部材２１の突出部が互いに向かい合って突出するように組み合わせて一体化して小型化してもよい。インク容器８１の開放された上面１１ｃより成形された可撓性部材２１ｃを内挿し、可撓性部材２１ｃのスリーブ部２３ｃと頂部２４ｃとをインク容器８１に接合する。なお、頂部２４ｃはインク容器８１の内側の面２６ｃに接合される。同様に、インク容器８１の開放された下面１１ｄより成形された可撓性部材２１ｄを内挿し、インク容器８１に接合することで、インク貯蔵部８８ｄを形成する。ダンパ装置８０では、２個の流入口１２ｃ、１２ｄから各々のインク貯蔵部にインクが流入して、インク貯蔵部８８ｃ、８８ｄを経て流出口１３ｃ、１３ｄから流出する。吐出中に供給チューブから伝播する揺動圧変動は、ダンパ装置８０の立体的な可撓性部材２１ｃ、２１ｄによりそれぞれ個別に吸収減衰され、ダンパ装置８０の下流への伝播は低減される。

２ ダンパ装置
１１ インク容器
１２ 流入口
１８ インク貯留部
２１ 可撓性部材
２２ 突出部
３０ ダンパ装置
５１ インク容器
８０ ダンパ装置

Claims (9)

1. 液体を収容するタンクと、
   前記タンクから供給される液体を貯留する液体貯留部を有するダンパ装置と、
   前記タンクと前記ダンパ装置を接続するチューブと、
   前記ダンパ装置から供給される液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記ダンパ装置及び前記液体吐出ヘッドを搭載して走査するキャリッジと、を備える液体吐出装置であって、
   前記ダンパ装置は、頂部の少なくとも一部が可撓性フィルムと接合されることで凸形状が形成される可撓性部材を有することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記可撓性フィルムは、前記液体貯留部の一部を形成することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記可撓性フィルムは、前記ダンパ装置の天井部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装置。
4. 前記ダンパ装置は、前記可撓性部材を収容する容器部材を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記ダンパ装置は、天井部と、前記天井部と対向する底部と、前記底部と前記可撓性部材の内表面とから形成される第１空間と、前記天井部と前記容器部材の内面と前記可撓性部材の外表面とから形成される第２空間と、を有することを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
6. 前記第１空間には液体が供給されず、前記第２空間は液体が供給されることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
7. 前記第１空間は大気開放されていることを特徴とする請求項５または６に記載の液体吐出装置。
8. 前記キャリッジは、前記ダンパ装置と接続される気泡トラップ装置を搭載し、
   前記ダンパ装置から前記気泡トラップ装置へ液体が流出する流出口は、前記ダンパ装置の天井部近傍に設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
9. 前記可撓性部材は、積層体のフィルムによって形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出装置。