(57)【要約】【課題】湿度などの外部環境の変化によって圧力吸収性能の低下やガスバリア性能の低下が起こらず、液体供給系の圧力変動を確実に緩和できるダンパを提供すること。【解決手段】ダンパ１０は、主要な構成として基体１１と、フィルタ１６と、板ばね１７と、圧力吸収膜としての可撓性フィルム１８と、を含んでいる。可撓性フィルム１８には、３層構造のフィルムが採用され、内層１１１および外層１１３に例えばポリエチレンなどの水分遮断性材料が用いられる。また、内層１１１と外層１１３に挟まれる中間層１１２は、例えばエチレンビニルアルコール共重合体やナイロンなどのガスバリア性材料で形成されている。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の圧力変動を吸収するために液体流路に配備される圧力吸収装置であって、
液体の導入部と、液体の導出部と、該導入部から導出部に至る内部流路と、該内部流路に接続する圧力吸収室と、を備えた基体に、前記圧力吸収室を封止するように圧力吸収膜が張設されており、
前記圧力吸収膜は、少なくとも三層以上のフィルムを積層した構造であり、液体と接触する内層および外気と接する外層は水分遮断性材料で形成され、前記内層と前記外層に挟まれる中間層はガスバリア性材料で形成されていることを特徴とする、圧力吸収装置。
【請求項２】
請求項１において、前記内層は、前記基体に溶着可能な材料で形成されていることを特徴とする、圧力吸収装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記水分遮断性材料がポリエチレンであることを特徴とする、圧力吸収装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項において、前記ガスバリア性材料がエチレンビニルアルコール共重合体またはナイロンであることを特徴とする、圧力吸収装置。
【請求項５】
液体を液体噴射孔より被噴射媒体に向けて噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを搭載し、前記被噴射媒体に対して相対的に往復移動可能なキャリッジと、前記液体噴射ヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクと、を備えた液体噴射装置であって、
前記液体噴射ヘッドと前記液体収容タンクとの間の液体流路に、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧力吸収装置を配備したことを特徴とする、液体噴射装置。
【請求項６】
インクをインク吐出孔より被記録媒体に向けて噴射する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを搭載し、前記被記録媒体に対して相対的に往復移動可能なキャリッジと、前記記録ヘッドに供給するインクを収容するインクタンクと、を備えたインクジェット式記録装置であって、
前記記録ヘッドと前記インクタンクとの間のインク流路に、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧力吸収装置を配備したことを特徴とする、インクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力吸収装置の改良に関し、詳細には、例えば液体噴射装置において、キャリッジの加速度により発生した液体の圧力を吸収するための圧力吸収装置ならびに該圧力吸収装置を用いた液体噴射装置およびインクジェット式記録装置に関する。ここで、液体噴射装置とは、インクジェット式記録ヘッドが用いられ、該記録ヘッドからインクを吐出して被記録媒体に記録を行うプリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置に限らず、インクに代えてその用途に対応する液体を前記記録ヘッドに相当する液体噴射ヘッドから、被記録媒体に相当する被噴射媒体に噴射して前記液体を前記被噴射媒体に付着させる装置を含む意味で用いる。液体噴射ヘッドとしては、前記記録ヘッドのほかに、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタ製造に用いる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレーや面発光ディスプレー（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド、精密ピペットとしての試料噴射ヘッド等が挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴射装置の代表的存在として知られるインクジェット式記録装置には、例えば、看板印刷や捺染印刷などの工業用の用途や、業務用の大量印刷に対応するため、記録ヘッドを搭載したキャリッジから離れた場所に比較的大容量のインクカートリッジを配備し、そこから補給チューブを介して記録ヘッドへインクを供給する方式の大型の記録装置が実用化されている。このような方式では、記録ヘッドを搭載したキャリッジの往復移動によって、補給チューブ内のインクに圧力変動が生じてしまい、記録ヘッドからのインクの吐出を不安定にしてしまう。このため、通例補給チューブの途中に圧力吸収装置としてのダンパを配備し、キャリッジの加減速に伴って補給チューブ内のインクに生じる圧力変動を吸収することが行われている。このダンパは、可撓性フィルムなどの弾性変形する部材を備え、圧力変化に応じて該部材を変形せしめ、インク供給経路の圧力変化を吸収させるものである。
【０００３】
このダンパに関しては、可撓性フィルムを２層構造とし、ダンパの基板側の内層に該基板と同じ材質の部材を用い、外層（表面層）に前記材質よりも熱膨張率の高い材質を使用し、これら二つの部材の熱膨張率の差を利用して撓みを持たせ、キャリッジの移動に伴う急激な圧力変動に応答性よく対応できるようにした技術が提案されている（例えば特許文献１）。そこでは、２層構造の可撓性フィルムとしてポリエチレンとナイロンとの積層フィルムが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１５０３６０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１のように、２層構造の可撓性フィルムとしてポリエチレンとナイロンとの積層フィルムをダンパに使用した場合、ナイロン層は一般に外気の湿度の影響を受けやすく、湿度を含むと伸長して緩やかに撓み、乾燥すると逆に縮むためフィルムが緊張するようになる。フィルムが緊張した状態では、可撓性が低下するため、インクの圧力変化を吸収緩和する能力が低下する場合がある。
【０００６】
また、近年ではインクジェット式記録装置の高速化、大型化によって、流路抵抗による圧力損失が発生しないように、インク補給チューブの内径は太くなり、また記録ヘッド（キャリッジ）が往復する距離も長くなる傾向にある。そのため、従来では問題が生じない程度のフィルムの緊張度合いでも影響を受けやすくなっており、圧力変動を十分に緩和することができずに、吐出性能に悪影響を与え、記録不良を生じ易くなっている。かかる事態に対応するには、ダンパを大型化し、圧力変動の吸収能力を十分に高くすればよいが、インクジェット式記録装置のレイアウトを制約することになり、部品コストも上昇させてしまう。上記した問題は、インクジェット式記録装置に限らず、また、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタ製造に用いる色材噴射ヘッドや、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドなどにおいても課題となり得る。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、湿度などの外部環境の変化によって圧力吸収性能の低下やガスバリア性能の低下が起こらず、液体供給系の圧力変動を確実に緩和できるダンパを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に係る圧力吸収装置は、液体の圧力変動を吸収するために液体流路に配備される圧力吸収装置であって、液体の導入部と、液体の導出部と、該導入部から導出部に至る内部流路と、該内部流路に接続する圧力吸収室と、を備えた基体に、前記圧力吸収室を封止するように圧力吸収膜が張設されており、前記圧力吸収膜は、少なくとも三層以上のフィルムを積層した構造であり、液体と接触する内層および外気と接する外層は水分遮断性材料で形成され、前記内層と前記外層に挟まれる中間層はガスバリア性材料で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第１の態様に係る圧力吸収装置において、圧力吸収膜は、少なくとも三層以上のフィルムを積層した構造が採用され、内層および外層は水分遮断性材料で形成され、中間層はガスバリア性材料で形成されている。内層および外層に使用される水分遮断性材料は、水分は通し難いもののガスバリア性能は十分ではないため、この材質だけでは空気の侵入に対する十分な対策が取れない。一方、ガスバリア性材料は、一般に湿度の影響を受けやすく、湿度により伸縮して圧力吸収性能を損なったり、ガスバリア性が低下したりする傾向がある。従って、水分遮断性材料の内層および外層にガスバリア性材料の中間層をサンドイッチ状に挟み込むことにより、ガスバリア性材料を外気湿度などの外部環境から保護して、優れたガスバリア性と圧力吸収性能の維持を図ることができる。なお、内層と外層は共に水分遮断性材料であれば、同じ材質でも異なる材質であってもよい。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る圧力吸収装置の発明は、第１の態様において、前記内層は、前記基体に溶着可能な材料で形成されていることを特徴とする。圧力吸収膜の内層が基体と溶着可能な材料であれば、例えば熱溶着などの方法で容易に圧力吸収膜を基体に装着できる。
【００１１】
本発明の第３の態様に係る圧力吸収装置の発明は、第１の態様または第２の態様において、前記水分遮断性材料がポリエチレンであることを特徴とする。ポリエチレンは、ガスバリア性は大きくないものの、低透湿性と例えばインク等の液体に含まれる溶剤に対する耐性（耐溶剤性）に優れており、液体や外気と直接接触する内層および外層に適している。従って、内層および外層をポリエチレンで形成することにより、液体に含まれる溶剤等の成分や湿度などの外部環境の影響を受けにくい膜構造にすることができる。
【００１２】
本発明の第４の態様に係る液体噴射装置の発明は、第１の態様から第３の態様のいずれか１つにおいて、前記ガスバリア性材料がエチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）またはナイロンであることを特徴とする。ガスバリア性材料であるエチレンビニルアルコール共重合体やナイロンは、外気の湿度の影響を受けやすい。ナイロンは外気と接触すると、乾燥によって緊張して圧力吸収装置の本来的な機能である圧力吸収作用を低下させるおそれがある。エチレンビニルアルコール共重合体の場合も、乾燥条件では極めて良好なガスバリア性を有するが、高湿度環境ではガスバリア性が低下する。本発明の第４の態様では、中間層としてガスバリア性材料のナイロンまたはエチレンビニルアルコール共重合体を用い、その両側に水分遮断性材料（ポリエチレン）を配備する構成によって、液体や外部環境（湿度）の影響を最小限に抑え、十分なガスバリア性能を確保することができる。
【００１３】
本発明の第５の態様に係る液体噴射装置の発明は、液体を液体噴射孔より被噴射媒体に向けて噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを搭載し、前記被噴射媒体に対して相対的に往復移動可能なキャリッジと、前記液体噴射ヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクと、を備えた液体噴射装置であって、前記液体噴射ヘッドと前記液体収容タンクとの間の液体流路に、第１の態様から第４の態様のいずれか１つの圧力吸収装置を配備したことを特徴とする。この特徴によれば、液体噴射装置において、上記第１の態様から第４の態様のいずれかと同様の作用効果が得られる。そして、液体噴射装置の液体流路における圧力変動が圧力吸収装置によって抑制される結果、安定的な液体噴射特性を維持することができる。
【００１４】
本発明の第６の態様に係るインクジェット式記録装置の発明は、インクをインク吐出孔より被記録媒体に向けて噴射する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを搭載し、前記被記録媒体に対して相対的に往復移動可能なキャリッジと、前記記録ヘッドに供給するインクを収容するインクタンクと、を備えたインクジェット式記録装置であって、前記記録ヘッドと前記インクタンクとの間のインク流路に、第１の態様から第４の態様のいずれか１つの圧力吸収装置を配備したことを特徴とする。この特徴によれば、インクジェット式記録装置において、上記第１の態様から第４の態様のいずれかと同様の作用効果が得られる。そして、インクジェット式記録装置の液体流路（インク流路）における圧力変動が圧力吸収装置によって抑制される結果、安定的なインク吐出特性を維持することが可能になり、信頼性の高い記録が可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき、液体噴射装置の代表例としてインクジェット式記録装置を挙げ、本発明の実施の形態を説明する。以下では、（１）インクジェット式記録装置の概要、（２）ダンパの概要の順に説明する。
＜インクジェット式記録装置の概要＞
図１は、インクジェット式記録装置１００の概要を示す平面図であり、ここでは内部構造を明らかにするため本体カバーをはずした状態を示している。図１において、キャリッジ１は駆動モータ２によって駆動されるタイミングベルト３を介し、キャリッジガイド軸４に沿って主走査方向（図１の紙面左右方向）に往復移動する。キャリッジ１の記録媒体Ｐに対向する側には記録ヘッド５が設けられている。
【００１６】
このインクジェット式記録装置１００は、液体収容タンク（インクタンク）としてのインクパック（図示せず）を収納したインクカートリッジ９ａ〜９ｄを使用可能に構成されている。インクジェット式記録装置１００の本体側部には、カートリッジホルダ８が配備され、インクカートリッジ９ａ〜９ｄにはそれぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンなどのインクを充填したインクパック（図示せず）が収納されている。また、キャリッジ１には、圧力吸収装置としてのダンパ１０ａ〜１０ｄが、各色のインクカートリッジ９ａ〜９ｄに対応して装着されている。ダンパ１０ａ〜１０ｄは、各インクカートリッジ９ａ〜９ｄから記録ヘッド５に至るインク供給経路の前記記録ヘッド５近傍に配備されている。各インクカートリッジ９ａ〜９ｄからダンパ１０ａ〜１０ｄまでは可撓性の補給チューブ６によって接続されており、各色のインクが供給できるようになっている。
【００１７】
＜ダンパの概要＞
図２は、ダンパ１０の概要を示す分解斜視図であり、図３はダンパ１０におけるインク流路を示す断面図である。ダンパ１０は、主要な構成として基体１１と、フィルタ１６と、板ばね１７と、圧力吸収膜としての可撓性フィルム１８と、を含んでいる。
【００１８】
基体１１には、補給チューブ６に連結する液体導入部としてのインク導入部１２と、該インク導入部１２と接続し、横方向に延設された溝状の内部流路１３と、該内部流路１３に接続する圧力吸収室５１を形成する凹部１４と、該凹部１４と連通し、キャリッジ１のインク供給針６０を挿入可能なインク導出部５５を形作る円筒部１５が設けられている。なお、インク導出部５５には、インク供給針６０との接続時のシール性を確保するためのＯリング２１および押え部材２３を配備することができる。基体１１は、後述する圧力吸収膜としての可撓性フィルム１８との熱溶着が容易に行えるように、ポリエチレンにより形成されている。
【００１９】
フィルタ１６は、圧力吸収室５１と前記インク導出部５５を接続する連通流路５３の前記圧力吸収室５１側の開口を塞ぐように、凹部１４に配備される。板ばね１７は、基体１１に掛止されており、圧力吸収室５１内の圧力が低下した場合に可撓性フィルム１８が基体１１の凹部１４側へ引っ張られて基体１１に貼り付くことを防止するように作用する。
【００２０】
可撓性フィルム１８は、ここでは図４に例示するように３層構造のフィルムが採用されている。この可撓性フィルム１８の材質としては、内層１１１および外層１１３に例えばポリエチレンなどの水分遮断性材料が用いられる。また、内層１１１と外層１１３に挟まれる中間層１１２は、例えばエチレンビニルアルコール共重合体やナイロンなどのガスバリア性材料で形成されている。かかる積層構造の可撓性フィルムは、例えば、溶着法、圧着法、接着法などの既知の方法によって製造できる。
【００２１】
可撓性フィルム１８において各層の厚みは適宜選択できるが、インクジェット式記録装置１００のダンパ１０において使用する場合には、例えば内層１１１は約１０μｍ程度、外層１１３は約２０μｍ程度、中間層１１２は約２０μｍ程度とすることが好ましい。なお、ここでは内層１１１が圧力吸収室５１に接し、外層１１３がダンパ１０の外部（つまり外気）に面している。このように、水分遮断性材料とガスバリア性材料とを組み合わせた積層フィルムを用いる理由は以下のとおりである。
【００２２】
エチレンビニルアルコール共重合体やナイロンなどのガスバリア性材料は、一般に外気の湿度の影響を受けやすい。例えばナイロンは、湿度が高くなると伸びて緩やかに撓み、乾燥すると縮んで緊張する。その結果、ナイロンが外気と接触するような構造の可撓性フィルムの場合、乾燥によって緊張してダンパ１０の本来的な機能である圧力吸収作用が低下するおそれがある。また、エチレンビニルアルコール共重合体の場合も、その性能は外部環境の影響を受けやすく、乾燥条件では極めて良好なガスバリア性を有するが、高湿度環境では水分を吸収してその分子構造中の水素結合が切断されるため、ガスバリア性が低下する。一方、ポリエチレン水分遮断性材料は、ガスバリア性は大きくないものの、低透湿性とインクに含まれる溶剤等に対する耐性（耐溶剤性）とを兼ね備えている。従って、インクまたは外気と直接接触する内層１１１と外層１１３に水分遮断性のポリエチレン層を配備し、中間層１１２にガスバリア性の高い（低ガス透過性）のナイロン層やエチレンビニルアルコール共重合体層を配備することによって、可撓性フィルムの緊張によってダンパ１０の圧力吸収性能が低下したり、ガスバリア性が低下して空気が侵入し気泡を生成したりするという事態を回避できる。
【００２３】
以上のような構成のダンパ１１において、インク導入部１２から導入されたインクは、内部流路１３を介して圧力吸収室５１に流入し、図３中矢印で示すようにフィルタ１６を通過して濾過された後、連通流路５３を経てキャリッジ１のインク供給針６０に送られる。インク供給針６０に導入されたインクは、流路５７を通過して記録ヘッド５に供給される。以上の過程でキャリッジの往復移動や加減速に伴いインクに圧力変動が生じた場合には、図３中、二点鎖線で示すように可撓性フィルム１８が弾性変形し、圧力吸収室５１の容積が変化するので、これによって補給チューブ６におけるインクの圧力変動が吸収される。そして、インク供給系において圧力変動の影響が軽減される結果として、記録ヘッド５からの吐出特性が安定になり、信頼性の高い記録が可能なインクジェット式記録装置が実現する。
【００２４】
以上、本発明を種々の実施形態に関して述べたが、本発明は上記実施形態に制約されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用可能である。例えば図４では、内層１１１と外層１１３の材質は同じポリエチレンであるが、水分遮断性材料であれば、内層１１１と外層１１３とを異なる材質で形成することも可能である。
【００２５】
また、図４では、内層１１１と外層１１３に挟まれる中間層１１２が１層であるが、これに限るものではなく、例えば図５に中間層１１２ａ、１１２ｂとして例示するように、異なるガスバリア性材料による二層以上の構造を採用することもできる。この場合、中間層１１２ａと中間層１１２ｂの材質は、ガスバリア性能以外の性質として、互いに補完し合うような異なる他の機能を持つ材質を組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット式記録装置の一例を示す平面図。
【図２】ダンパの分解斜視図。
【図３】ダンパの内部構造を示す断面図。
【図４】フィルムの積層構造を示す要部断面図。
【図５】フィルムの積層構造の他の例を示す要部断面図。
【符号の説明】
１  キャリッジ、２  駆動モータ、３  タイミングベルト、４  キャリッジガイド軸、５  記録ヘッド、６  補給チューブ、８  カートリッジホルダ、９  インクカートリッジ、１０  ダンパ、１１  基体、１２  インク導入部、１３  内部流路、１４  凹部、１６  フィルタ、１７  板ばね、１８  可撓性フィルム、２１  Ｏリング、２３  押え部材、５１  圧力吸収室、５５  インク導出部、６０  インク供給針、１１１  内層、１１２  中間層、１１３  外層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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