JPH09300652A

JPH09300652A - インクジェット記録装置用インク供給チューブ及びインクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH09300652A
Application number: JP12452196A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Hara; 和彦原; Toshio Kumagai; 利雄熊谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1997-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】記録ヘッドへインクタンクからインクを供給
するインク供給チューブにおいて、低透湿性、低ガス透
過率の特性を有し、しかも低剛性で耐屈曲性に優れた構
造を実現することで、長期にわたりチューブ内の残留イ
ンクの性能を維持し、さらにヘッドキャリッジの動作に
おける安定性を確保し、ひいては、信頼性及び印字品質
の高いインクジェット記録装置を提供することを目的と
する。【解決手段】インクを吐出して記録媒体上に記録を行
うインクジェット記録装置のインク供給チューブ１の構
造において、インクと接する内層２及び外層４に耐イン
ク性があり、透湿性の小さい、低剛性の同材料を使用
し、内層２及び外層４の間に位置する中間層３にガス透
過率の小さい材料を使用した３層積層の構成であること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクタンクから
記録ヘッドへ記録用液体（インク）を供給するためのイ
ンク供給チューブのガスバリア性、低透湿性、及び耐屈
曲性に関する技術である。さらには、該インク供給チュ
ーブによって供給されたインクを記録ヘッドからインク
滴を飛翔させて記録媒体上に画像を形成するインクジェ
ット記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、インクジェット記録装置の例を
示す説明図である。

【０００３】インクタンク４０の中には、真空脱気して
なる液状インクが入っていて、該インクはインク供給チ
ューブ１を介して記録ヘッド１０へ供給される。記録ヘ
ッド１０は、ヘッドキャリッジ２０の走査に合わせて、
プラテン３０上の記録紙にインク滴を吐出して印字す
る。

【０００４】インクタンク４０は固定されており、記録
ヘッド１０はヘッドキャリッジ２０と一緒に走査されて
印字が行われるため、インクタンク４０と記録ヘッド１
０を結ぶインク供給チューブ１には、柔軟性のあるもの
を使用する必要がある。

【０００５】また、インク供給チューブ内に残留するイ
ンクへ、外気中のガスが溶解して脱気度を低下させるこ
とを抑え、インク中での気泡の発生及び成長に伴う吐出
異常の発生をなくす必要がある。

【０００６】さらに、インク中の溶媒おもに水分がチュ
ーブ壁を通過して蒸発するのを抑え、インク粘度上昇に
よる吐出異常、インク組成変化による印字品質、乾燥時
間の低下を防ぐ必要がある。

【０００７】本出願人は、特開昭６２−２８８０４５号
公報でインクと接する内層に耐インク性のプラスチック
材料を使用し、該プラスチック材料の外層にガス透過性
の小さいプラスチック材料を密着して被覆したインク供
給チューブを報告している。具体的な材料としては、内
層チューブとしてポリエチレン、外層チューブとしては
ナイロンを使用している。

【０００８】また、特開平２−１１１５５５号公報で
は、図８で示すとおり、インクと接する内層２に耐イン
ク性の材料を使用し、外気と接する外層４にガス透過率
の小さい材料を使用し、該内層と該外層との間の中間層
３に透湿性の小さい材料を使用した積層構成とする方法
が提案されている。この報告では、内層２としてポリエ
チレン、中間層３として、ポリエチレンテレフタレー
ト、外層４のガス透過率の小さい材料として、ポリ塩化
ビニリデンが好適であるとしている。

【０００９】一般に高分子系物質に対するガスの透過性
は、高分子系物質の種類及びガスの種類によって変わる
が、高分子物質を架橋させて網状化を進め、網目密度を
上げると、ガスの透過率、拡散係数を下げることができ
る。また高分子系物質の構造中に−ＯＨ、−ＣＯＮＨ
−、や−ＣＮ等の親水官能基を有して、これらの極性基
等が多く結合している場合も、内部粘性が増大され拡散
に対して抵抗が大きくなり、ガスの透過率、拡散係数が
下がる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガス透
過率の低い材料、ポリエチレンビニルアルコール共重合
体（以下ＥｖＯＨと呼ぶ）やポリ塩化ビニリデン（以下
ＰＶＤＣと呼ぶ）を外層に用いた場合、これらの材料は
剛性が高く、また、外層に位置することで応力も大きい
ため、キャリッジの走査を連続した耐久試験では屈曲に
よる疲労破壊、折れ等が発生する。このため、長期にわ
たり低ガス透過性を確保することができない。

【００１１】さらに、ＥｖＯＨの場合は、その性能が周
囲環境に大いに影響され、乾燥下では極めて良好なガス
バリア性をもつが、高湿下で水分を吸着するとガスバリ
ア性が低下する。これは、水の吸着により水素結合が切
断され、構造の緻密性が損なわれることによる。

【００１２】また、３種の材料を積層する構成では、イ
ンク供給チューブ製造装置の大型化、コストがかかる等
の課題もある。

【００１３】さらに、カラーインクジェット記録装置の
場合、複数色のインクを記録ヘッドへ供給するために、
複数のインク供給チューブを用いる必要がある。その場
合、インク供給チューブの剛性が高いと、出力トルクの
大きいモーターが必要となり、記録装置の大型化を招
く。また、記録ヘッドを搭載したキャリッジを制御する
際、その速度変動も大きくなり、印字品質の低下を招
く。

【００１４】一方、インクジェット式記録ヘッドの性能
向上にともなってドット密度が飛躍的に大きくなり、天
然色でのカラー印刷が可能となり、より一層の印字品質
の向上を図るために、記録媒体上の滲みを可及的に小さ
くする努力がなされている。その一つの手段として、イ
ンクにエマルジョンや糖を含有させて、記録媒体上でイ
ンク滴を造膜させる方法が提案されている。このような
造膜性を備えたインクにあっては、インク供給チューブ
からの水分蒸発をより一層抑えないと、長期放置で、水
分蒸発によるインクの増粘、さらにはインクの造膜によ
る固化に達し、ひいては故障に陥いる問題がある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために本発明においては、インク供給チューブの構造
において、インクと接する内層及び外層に耐インク性が
あり、透湿性が小さく、剛性の小さい同材料を使用し、
中間層には、ガス透過率の低い材料を使用してなる積層
構造とした。

【００１６】また、インクと接する内層に耐インク性が
あり、透湿性が小さく、剛性の小さい材料を使用し、そ
こにガス透過率及び透湿度の小さいフィルムを螺旋状に
巻き付ける積層構造とした。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明による３層構成のイ
ンク供給チューブ１の断面図を示す。

【００１８】内層２及び最外層４はポリエチレンで構成
されており、中間層３はＥｖＯＨ層で構成されている。

【００１９】図２は、本発明におけるインク供給チュー
ブの製造方法を説明する製造工程図である。

【００２０】インク供給チューブ１の積層構造は図２で
示すとおり、２機の押し出し成形機を用いて製造する。
内層２及び外層４のポリエチレン層は、押し出し成型機
５１で形成しており、２層の肉厚は同寸法で形成されて
いる。

【００２１】押し出し成型機５１により、原料ホッパ６
１から注入されたポリエチレン樹脂は十分に加熱、混練
された後、スクリーン７１を通って金型８１へ案内さ
れ、ノズルより吐出されて内層２を形成する。スクリー
ン７１は図示せぬブレーカプレートとともに、樹脂中の
異物除去及び、押し出し成型機５１の中の背圧を発生さ
せ、混練を助成する役割を持つ。

【００２２】一方、押し出し成型機５２により、ＥｖＯ
Ｈ樹脂が加熱、混練され、スクリーン７２を通って金型
８２へ案内される。金型８２は前述の金型８１で形成さ
れた内層１を芯としてその外側に、ＥｖＯＨ層を中間層
３として形成していく。

【００２３】２層まで積層されたチューブ１は、押し出
し成型機５１より吐出されたポリエチレン樹脂が分岐
し、金型６３に至り、そのノズルより吐出されて最外層
４が形成される。

【００２４】３層に積層されたチューブ１は、サイジン
グ装置９０により所定の寸法にされ、さらに冷却装置９
５により冷却固化されて実際の製品となる。この間、押
し出し成型機５１、５２の吐出スピードと同調した速さ
で製品を引っ張るための引っ張り装置１００が設置され
ている。

【００２５】ポリエチレンは耐液性に優れ、また、透湿
性が低い。したがって、インクと接する内層に設けるこ
とは耐液性上好適である。透湿性については、内層と最
外層のポリエチレンのトータル厚みで決定される。

【００２６】ポリエチレンとＥｖＯＨは線膨張係数が大
きく異なるため、温度変化により層間でのズレが発生す
ることがある。その場合には、ＥｖＯＨ材にバインダー
を混練し、ポリエチレンとの密着強度を上げることで防
止することが可能である。ＥｖＯＨ層のみにバインダー
を添加しているため、インクとの接触による前記バイン
ダーのインクへの溶出の心配もない。

【００２７】実際に試作評価したインク供給チューブの
特性比較表を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】内径が１．４ｍｍ、外径２．２ｍｍ、内層
をポリエチレン、外層をナイロンを使用し、各材料の肉
厚が０．２ｍｍとした従来のチューブと比較評価したと
ころ、Ｎｏ．３の試作チューブとの比較でわかるとお
り、ＥｖＯＨ層の厚みを０．０３ｍｍ以上にすれば、従
来チューブ以上のガスバリア性を確保することができ
た。また、ポリエチレンの外層を形成したため、高湿下
でのガスバリア性の低下も抑えることができた。ＥｖＯ
Ｈ層を薄くできる分、ポリエチレン層の厚みを厚くする
ことで、より透湿性を抑えることができる。

【００３０】透湿性について、従来チューブに対し、約
１／２にすることができた。

【００３１】チューブの剛性については、断面２次モー
メントＩと曲げ弾性率Ｅの関係より、数式１で示すＥＩ
値で比較できるが、従来チューブ比で０．６に抑えられ
ている。

【００３２】

【数１】

【００３３】これらのチューブについて図７で示される
インクジェット記録装置でのヘッドキャリッジ２０の往
復可動による耐屈曲性試験を行ったところ、本発明の３
層構造のインク供給チューブについては、繰り返し回数
５００万回以上の能力を確保できた。２層構造のチュー
ブについてはいずれも、外層のＥｖＯＨ層が疲労破壊
し、割れ、剥離を呈した。

【００３４】ＰＶＤＣは、ガス透過率はＥｖＯＨより劣
るが湿度に影響されず、透湿性も低い。本実施例では、
ガスバリア層として、ＥｖＯＨを使用したが、ＰＶＤＣ
を用いることでも同様の効果を得ることができる。

【００３５】中間層に使用しているＥｖＯＨに関して
は、ガスバリア性能が環境湿度に大きく影響され、高湿
度では膨潤により低下する。そこで、本発明のとおり、
ガスバリア層であるＥｖＯＨ層をポリエチレン層で挟ん
だ構成としたため、環境湿度に影響されることはない。
耐屈曲性もポリエチレン層の保護作用とＥｖＯＨ層の径
が外層にある場合に比べて応力が低下していることによ
り大きく向上させることが可能となった。

【００３６】図３は本発明の第２の実施例を示すもので
ある。

【００３７】第一の実施例の中で、内層２と外層４のポ
リエチレン層の厚みを変えた構成であり、内層のポリエ
チレン層の厚みを極力小さくしたものである。

【００３８】内層２は耐インク性を備えていなければな
らず、層欠け部やピンホールがなく、製造、管理できる
厚みとする必要がある。実際には製造ばらつきも含め、
０．０３ｍｍ程度とした。

【００３９】これにより、中間層３のガスバリア層の内
径をより小さくすることが可能となる。剛性の高い材料
であるガスバリア層をチューブ全体の最も内側に配した
ことにより、チューブ全体の剛性はより下がり、耐屈曲
性の低いガスバリア層の応力低下が図れる。表１で示す
とおり、内層０．０３ｍｍ、中間層０．０３ｍｍ、外層
０．３４ｍｍの試作チューブ（表中Ｎｏ．５）は、剛性
が従来チューブの１／５に抑えられている。

【００４０】ポリエチレン層の厚みを内層２と外層４で
変えることは、図２の積層チューブの製造説明図中の圧
力調整バルブ７５、７６を変え、金型８１、８３のそれ
ぞれのノズルからのポリエチレン樹脂吐出量を調整する
ことで容易に実現できる。

【００４１】剛性の低下した分をマージンとして他の寸
法へトレードオフすることにより、他の要求特性を満足
させることが可能となる。たとえば、内径及び外径を大
きくすることで、インク供給チューブ内の流路抵抗を小
さくし、より多ノズル化、高周波数化に対するインク供
給不足の問題をなくすことができる。

【００４２】また、外層のポリエチレン層の厚みを大き
くしたり、ポリエチレンの材料をより密度の高いグレー
ドにすることで、より一層透湿性を抑えることが可能と
なる。

【００４３】これにより、造膜性を備えたインクを用い
る場合でも、インク供給チューブからの水分蒸発による
信頼性の低下を防止できる。

【００４４】図４は本発明の第３の実施例を示すインク
供給チューブの斜視図である。

【００４５】ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）は環境湿
度に関係なく、低透湿性、低ガス透過率の性能を有する
材料であるが、その剛性が高い、耐屈曲性がない等の問
題により外層として構成することは困難である。

【００４６】そこで、汎用性のあるＰＶＤＣフィルム１
１０をポリエチレンの単層チューブ２の外側に図４で示
すとおり、螺旋状に巻き付けた構成とした。積層後に加
熱処理することでＰＶＤＣフィルムを密着させる。

【００４７】実際の試作チューブは内径φ１．４ｍｍで
肉厚０．４ｍｍのポリエチレン単層チューブ２に、厚み
３０μｍ、幅３０ｍｍのポリ塩化ビニリデンフィルム１
１０を手巻きで螺旋状に巻き付けて積層した。積層後、
オーブンで１１０〜１２０℃で加熱処理し、ポリエチレ
ンチューブへＰＶＤＣフィルムを密着させた。

【００４８】こうして試作したチューブの剛性は、ポリ
エチレンとＰＶＤＣの２層チューブの形態に比べ大いに
小さい。これは、螺旋状にＰＶＤＣ層が積層されている
ため、一定間隔で不連続部が存在してことによる。また
この部位により応力が緩和され、前述の図７で示される
インクジェット記録装置での往復可動による耐屈曲性試
験でも疲労破壊の発生はなかった。

【００４９】また、透湿量は従来のポリエチレンとナイ
ロンの２層チューブの１／２に改善されている。ガスバ
リア性についても常温２週間放置後にもチューブに残留
したインク中の溶存ガス量をガスクロマトグラフィーで
定量したところ、初期値とほぼ同レベルであり、ガスバ
リア性も良好であった。

【００５０】図５は本発明の第５の実施例を示すが、Ｐ
ＶＤＣフィルムのかわりにアルミラミネートフィルム１
２０で同様な構造のチューブを試作したが、チューブ内
に残留したインクについて水蒸気及びガスの透過はな
く、非常に良好な特性を呈した。アルミラミネートフィ
ルムは図６で示す、ポリエチレン層１２１が３０μｍ、
アルミフィルム層１２２が１０μｍ、ポリエチレンテレ
フタレート層１２３が１０μｍの積層構造である。ポリ
エチレン層をポリエチレンの単層チューブ側に合わせて
巻き付けている。

【００５１】外層に柔軟性のある熱収縮チューブ１３０
を密着被覆することで、往復可動による耐屈曲性試験で
も、チューブ特性を損なうレベルの疲労破壊の発生はな
かったため、実使用が可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
ンクと接する内層及び外層に耐インク性、低透湿性、低
剛性の同材料を使用し、中間層に低ガス透過率の材料を
使用した３層積層構造のチューブとしたため、チューブ
全体として、低透湿性、低ガス透過率、低剛性を同時に
達成することができた。また、耐インク性のある材料の
単層チューブに、低透湿性、低ガス透過率の材料のフィ
ルムを螺旋状に巻き付けて積層することで、低剛性、耐
屈曲性をも付加できた。

【００５３】これにより、チューブ内の残存インクを長
期にわたり変化させることなく信頼性を確保することが
可能となった。また、低剛性化により、チューブ及びヘ
ッドキャリッジを駆動するモーターも小型にすることが
でき、インクジェット記録装置全体としてもの小型化及
び低コスト化に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例を示すインク供給チ
ューブの断面図である。

【図２】本発明による第１の実施例のインク供給チュー
ブの製造方法を説明する製造工程図である。

【図３】本発明による第２の実施例を示すインク供給チ
ューブの断面図である。

【図４】本発明による第３の実施例を示すインク供給チ
ューブの断面図である。

【図５】本発明による第４の実施例を示すインク供給チ
ューブの断面図である。

【図６】本発明の第４の実施例で用いる積層フィルムの
断面図である。

【図７】本発明に係るインクジェット記録装置の構成説
明図である。

【図８】従来のインク供給チューブの技術を説明するイ
ンク供給チューブの断面図である。

【符号の説明】

１インク供給チューブ２内層３中間層４外層１０記録ヘッド２０ヘッドキャリッジ３０プラテン４０インクタンク５１，５２押し出し成型機６１、６２原料ホッパ７１、７２スクリーン７５，７６圧力調整バルブ８１，８２，８３金型９０サイジング装置９５冷却装置１００引っ張り装置１１０ＰＶＤＣフィルム１２０アルミラミネートフィルム１２１ポリエチレン層１２２アルミフィルム層１２３ポリエチレンテレフタレート層１３０収縮チューブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出して記録媒体上に記録を行
うインクジェット記録装置で、インクジェットヘッドと
インクタンクとの間を接続するインク供給チューブにお
いて、インクと接する内層及び外気と接する外層に耐イ
ンク性があり、透湿性が小さく、剛性の小さい同材料を
使用し、中間層には、ガス透過率の低い材料を使用して
なる積層構成としたことを特徴とするインクジェット記
録装置用インク供給チューブ。
【請求項２】前記インク供給チューブは、内層及び外
層の材料にポリエチレンを用い、中間層には、エチレン
ビニルアルコール共重合体もしくはポリ塩化ビニリデン
を用いたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
ット記録装置用インク供給チューブ。
【請求項３】前記インク供給チューブは、内層と外層
の厚みの和が０．３ｍｍ以上を特徴とする請求項２に記
載のインクジェット記録装置用インク供給チューブ。
【請求項４】前記インク供給チューブは、エチレンビ
ニルアルコール共重合体の中間層の厚みが０．０３ｍｍ
以上を特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録
装置用インク供給チューブ。
【請求項５】前記インク供給チューブは、内層の厚み
が製造限界で小さく、中間層の内径を極力小さく構成し
たことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記
録装置用インク供給チューブ。
【請求項６】押し出し成型機により、積層、製造した
ことを特徴とする請求項１から６のいづれかに記載のイ
ンク供給チューブ。
【請求項７】中間層を形成する材料にバインダーを混
練したことを特徴とする請求項１から６に記載のインク
供給チューブ。
【請求項８】前記インク供給チューブは、内層に耐イ
ンク性があり、透湿性が小さく、剛性の小さい材料を使
用し、外層にガス透過率及び透湿性の低いフィルム材料
を螺旋状に巻き付けてなる積層構成としたことを特徴と
するインクジェット記録装置用インク供給チューブ。
【請求項９】前記インク供給チューブは、内層にポリ
エチレンを用い、外層を構成するフィルム材料としてポ
リ塩化ビニリデンフィルムを用いたことを特徴とする請
求項８に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】前記インク供給チューブは、内層にポ
リエチレンを用い、外層を構成するフィルム材料として
アルミラミネートフィルムを用い、さらにその外層に被
覆層を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置
用インク供給チューブ。
【請求項１１】請求項１から１０のいづれかに記載さ
れたインク供給チューブを具備することを特徴とするイ
ンクジェット記録装置。