(57)【要約】【課題】数種類のインクに対応でき、また、吸引充填方式及び加圧充填方式のいずれのインクジェット式記録装置に搭載可能な圧力緩衝器を提供する。【解決手段】圧力緩衝器の可撓膜及び本体部をＰＢＴ樹脂により構成するとともに、可撓膜は１層とし、更に本可撓膜を補強する補強板を固定手段により取り付ける構造とした。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット式記録装置のインク容器とインクジェット式記録ヘッドを接続するインク供給路の、該インクジェット式記録ヘッドの近傍または該インクジェット式記録ヘッドの内部に設置され、その本体は少なくとも一面に凹部を有し、可撓膜を貼り付けることで該凹部を密閉してチャンバを形成する圧力緩衝器において、
前記可撓膜は、１層のフィルムからなり、水性インク、油性インク、溶剤系インク、または紫外線硬化タイプインクのいずれのインクにも耐久性を有する材質であり、熱溶着または超音波溶着のいずれかにより前記本体に貼り付けるように形成されていることを特徴とする圧力緩衝器。
【請求項２】
前記本体の材質と前記可撓膜の材質は同じであることを特徴とする請求項１に記載の圧力緩衝器。
【請求項３】
前記材質は、ＰＢＴ樹脂であり、前記可撓膜はＰＢＴフィルムとし、前記本体はＰＢＴ成型体とすることを特徴とする請求項２に記載の圧力緩衝器。
【請求項４】
更に、前記可撓膜の外側表面を覆うように補強板を設けることを特徴とする請求項３に記載の圧力緩衝器。
【請求項５】
前記補強板は、射出成型により形成して該補強板に固定して取り付けたボスを、前記本体と前記可撓膜とを貫通する貫通穴に通してプッシュナットにより固定する固定手段を用いて固定されていることを特徴とする請求項４に記載の圧力緩衝器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの圧力緩衝器を具備することを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項７】
インクジェット式記録装置のインク容器とインクジェット式記録ヘッドを接続するインク供給路の、該インクジェット式記録ヘッドの近傍または該インクジェット式記録ヘッドの内部に設置され、その本体は少なくとも一面に凹部を有し、可撓膜を貼り付けることで該凹部を熱蒸着により密閉してチャンバを形成する圧力緩衝器の製造方法において、
前記本体と前記可撓膜とを熱蒸着により密閉する際に、前記可撓膜と熱蒸着用のヒータとの間に熱伝導性シートまたはＰＴＦＥシートを敷設して前記本体と前記可撓膜とを熱蒸着することを特徴とする圧力緩衝器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用され、ノズル開口から被記録媒体にインク滴を噴射して該記録媒体に印刷を行うインクジェット式記録ヘッドへのインク供給圧力変動を緩和する圧力緩衝器及びその製造方法、並びに該圧力緩衝器を具備するインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェット式記録ヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。該インクジェット記録装置はインクを吐出するヘッドを有しており、ヘッド内の振動子（圧電素子）が振動することでインク滴を吐出することができる。しかし、インク滴は微小であり、しかも僅かな振動やヘッドへのインク供給圧力の大きな変動が生じた場合には吐出不良となることが多く、そのためにヘッドへのインク供給圧力を、極力、緩和するように圧力緩衝用の圧力緩衝器が設けられることが多く、例えば大判のポスター印刷に用いられるような大型のインクジェット式記録装置においては必須のものである。
【０００３】
このような圧力緩衝器は圧力緩衝器本体に形成された凹部を可撓膜で塞ぐことによりチャンバを形成し、インクジェット式ヘッドにインクが流入する手前にそのチャンバを設けてその中にインクを貯留し、例えば印刷時のヘッド走査にともなってインク供給圧力の変動が加わったとき、この可撓膜が可変してインク供給圧力を緩和する構造となっている。
【０００４】
なお、従来のチャンバを形成する可撓膜は２層タイプが主流であり、しかも圧力緩衝器本体はポリエチレン系樹脂により形成され、また可撓膜は内面が本体と同質のポリエチレン系フィルムにより形成されている。これは圧力緩衝器本体と可撓膜を同材質として熱溶着しやすくするためであるが、ポリエチレン１層ではガスバリア性がないため、このポリエチレン層の表面に更にナイロン層を設けた２層構成としている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
ところで、前記インクジェット式記録ヘッドにインクを充填するには前記ヘッドのノズル側から負圧により吸引しインクを充填する吸引充填方法と、インクタンク側から圧送ポンプで強制的に前記ヘッドにインクを送り込む加圧充填方法がある。この加圧充填方法の場合は前記ダンパの可撓膜が加圧時の圧力で破裂することもあった。
【０００６】
また、前記ヘッドに使用するインクは主に、水性インク、油性インク、ソルベントインク、紫外線硬化インクなどがあるが、それぞれのインクは使用する材料によって耐性が異なる場合が多く、たとえば油性インクに対し使用できるプラスチック材料や、パッキンなどのゴム類は限定される。また、インクの蒸発や外気からの気体の侵入を防止するためのバリヤ性についての考慮も必要である。
【０００７】
従って、圧力緩衝器も使用するインクごとに材料をインクに合わせ、耐性があるか事前に調査し、評価し材料を選定する必要があり、各種のインクに耐性があるプラスチック材料で可撓膜タイプに適するものは数少なく、材料が限定される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平２−１５０３６０号公報  （第２頁−第４頁）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の圧力緩衝器では２層構成の可撓膜を一般に使用しているが、特殊な可撓膜構造となるためコストアップや製造工程が複雑となる等の問題がある。さらに、従来の圧力緩衝器は、フィルム状の可撓膜により構成されているためインクをヘッドに充填する際には過大な圧力を加えることは困難である。そのためにインクをヘッドに充填する場合は、圧力緩衝器自体の耐久性能上の制約から、主にインクジェットヘッドのノズル側から負圧を発生させインクを吸いだす吸引充填方法によるインク充填とならざるを得ない。
【００１０】
ところが一般にこのような吸引充填方法によるインク充填においては廃棄せざるを得ないような無駄なインクが生じ易く、インク充填時、効率的な充填が困難である。一方、インクタンク側からの加圧充填によるインク供給は、吸引充填方法によるインク充填よりもインクの供給効率は良いが、加圧充填時の圧力で可撓膜が破裂するなどの問題を有している。
【００１１】
また、使用するインクの種類（組成）によっては圧力緩衝器本体の膨潤、変形、クッラクなどといった影響を受け、圧力緩衝器としての性能を著しく劣化させるため、使用するインクの種類（組成）に応じて、その都度、圧力緩衝器の構成材料を選定しなければならず、例えば、現在主流となるインクとしては水性インク、油性インク、溶剤系インク、紫外線硬化インクなどが上市されているが、このようなインクごとに圧力緩衝器の構成材料を選定することは製造上も、また部品管理上も煩雑となっている。従って、各種のインクに対し、共通して使用できる材料を使用した圧力緩衝器の提供がユーザニ−ズとして望まれている。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑み、インクの種類に拘らず共通して使用可能であり、しかも吸引充填方式のインクジェット式記録装置と加圧充填方式のインクジェット式記録装置に拘らず共通して搭載可能な圧力緩衝器であって、更には特に加圧充填のみで前記チャンバ内から気泡を完全に除去可能な構造を有する圧力緩衝器を提案して、これにより液滴噴射式記録装置の大型化とコスト増を抑制することを課題とする。また、加えて前記抑え板に、前記圧力緩衝器の外部から前記チャンバ内に光が侵入することを防止するとともに、チャンバ内の圧力変動時可撓膜の動きを制限しないように空気導入、排出用の溝を配設し、前記紫外線硬化型インクの硬化を防ぐことを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インクジェット式記録装置のインク容器とインクジェット式記録ヘッドを接続するインク供給路の、該インクジェット式記録ヘッドの近傍または該インクジェット式記録ヘッドの内部に設置され、インクジェット式記録ヘッドへのインク供給圧力を緩和するための圧力緩衝器であって、以下のようなそれぞれの構成を巧みに組み合わせて構成した圧力緩衝器を提供することにより上記課題を解決するものである。
（１）構成した該圧力緩衝器の主要機能を果たすチャンバについては該圧力緩衝器本体に形成した凹部を１層の可撓膜により密閉して構成し、この可撓膜は水性インク、油性インク、溶剤系インク、及び紫外線硬化インクのいずれにも耐久性を有し、しかもガスバリア性を有する材質からなるものを採用して構成している。
（２）また、前記圧力緩衝器本体も可撓膜と同じ材質のものを採用して構成している。
（３）また、更には物理的固定手段により前記可撓膜を覆うように補強板をさらに設けている。
（４）しかも、この補強板は、紫外線を遮断可能とするように構成している。
【００１４】
以上のような構成とすることにより、可撓膜と圧力緩衝器本体とが同じ材質で構成されているために、可撓膜を圧力緩衝器本体に熱溶着、超音波溶着、あるいは他の方法ではりつけることが容易になる。
【００１５】
また、水性インク、油性インク、溶剤系インク、紫外線硬化タイプインクなどさまざまなインクに共通に使用できる圧力緩衝器を提供することが可能となる。
【００１６】
また、可撓膜を押さえる補強板を取り付けることにより、インクを加圧充填する場合、可撓膜が加圧充填時の圧力により圧力緩衝器内部の圧力が上昇し、可撓膜を溶着した圧力緩衝器本体との境界部または可撓膜そのものが破裂する恐れもなくなる。
【００１７】
通常、加圧充填は５０ｋｐａ程度の圧力を繰り返し加えるので、繰り返し加重により補強板が外れたりしないように強固に固定する固定手段を設けることにより、加圧充填が可能になり、ノズル列から負圧によりインクを吸引充填する充填装置を省くことができ、前記液滴噴射式記録装置の大型化とコスト増を抑制することが可能となる。
【００１８】
さらに、圧力緩衝器本体や、補強板に遮光性（紫外線遮光）を持たせるように着色することで紫外線インクなどにも使用可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の圧力緩衝器を使用したインクジェット式記録装置の形態を示す。ヘッド１００にインクを吸い出すためのキャップ１０１を密着しチューブ１０２に接続したポンプ１０３を動作し、負圧を発生しインクタンク１０４に貯留したインクをチューブ１０５を通してヘッド１００に充填する。チューブ１０５とヘッド１００間に接続されている圧力緩衝器１０６はインクチューブ１０５の振動や、シャトルタイプのインクジェット式記録装置の場合に発生するチューブ内の圧力変動を緩和する目的で装着されている。
【００２１】
本発明の圧力緩衝器の基本動作について図２で説明する。チューブ１０５を通じて圧力緩衝器１０６に入る。圧力緩衝器１０６は可撓膜１３でチャンバ１０９が形成されている。インク１１０はチャンバ１０９に貯留し、ある程度溜まると出口側のチューブ１１１から流出しヘッドに流れ込む。インク圧力が変動すると可撓膜１３が図の状態では上下方向に稼動しインクの圧力変動を緩和することができる。
【００２２】
図１に示すインク供給方法ではキャップ１０１で負圧を発生させインクを吸引する方法であるが、このような吸引方式ではキャップやポンプなどの装置構成が複雑になる。キャップ１０１の材質やヘッドとキャップの接触具合によってはリークしたりして吸引できないこともあるため、他の充填方法として図３に示すような加圧充填方法がある。これはヘッド１１０にインクを供給するときポンプ１０３を駆動しヘッド１１０に強制的に充填する方法で、ヘッドへのインク充填効率が良い。しかしこのとき圧力緩衝器１０６には吸引方式と異なり大きな圧力が加わるので、従来の吸引方式の圧力緩衝器では可撓膜が破裂してしまうこともあった。これに対し、本発明の圧力緩衝器は、加圧充填方式にも、また吸引方式にも適用可能である。
【００２３】
図４に示すように本実施例では熱溶着を例に説明する。可撓膜１３は１層タイプとし、圧力緩衝器本体１０と同材質である。両者を同材質とする目的は異種材料同士では互いの融点が異なるため他方が溶融しても、相手側が溶融しないので固着できないためである。圧力緩衝器本体１０を溶着治具２０にセットする。さらに可撓膜１３を圧力緩衝器本体１０上にセットする。この状態で圧着治具のヒータ１４で圧着するとヒータ１４は可撓膜１３の融点以上の温度に加熱しているので可撓膜１３が溶け、ヒータ１４に付着してしまう。
【００２４】
そこで可撓膜１３上に熱伝導性シート１５やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シート１６などをセットし可撓膜１３が溶融してもヒータ１４に付着しないようにすることが望ましい。本実施例では図示しないが凹部を形成する圧力緩衝器本体外周平面１２には、圧力緩衝器本体１０の凹部を形成する平面上に０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の断面形状が三角形状、半円形あるいは台形状の突起を凹部を囲むように全集に形成し、可撓膜と超音波溶着などで張り合わせることも可能である。
【００２５】
また本発明では、圧力緩衝器の内部に加圧によってインクを送り込む加圧充填方式にも対応するため可撓膜１３が破裂しないように補強板１７を可撓膜１３が均一に抑えられるように取り付けられている。補強板１７は金属またはプラスチックなどの剛体で形成し、ダンパ本体１０と強固に結合するための固定手段を有している。
【００２６】
この固定する方法として、本発明では図５に示すような螺子１８とナット１９で固定する方法や、図６に示すように補強板に固定用のボス２０を射出成型で形成しておき、圧力緩衝器本体１０の貫通穴に通し、プッシュナット２１などで固定する方法がある。また、補強板は紫外線などの光を遮光する材料か、着色遮光するような処理が施されている。
【００２７】
また、圧力緩衝器本体の材料をＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂とした。ＰＢＴ樹脂は成型材料としても、可撓膜としても市販されており入手性が良い。さらにＰＢＴ樹脂は１層でもガスバリア姓に優れており、従来のように２層にしてガスバリア姓を確保する必要も無い。さらに熱溶融点が２４０℃前後であり熱溶着性も良い。ＰＢＴ樹脂は水性インク、油性インク、溶剤系インク、紫外線硬化タイプインクに耐性があり、従来のようにインクごとに使用材料を分ける必要が無い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、従来の２層式の可撓膜を１層にすることが可能となる。また補強板を取り付けることで加圧充填も可能となった。さらにＰＢＴ樹脂を使用することで水性インク、油性インク、溶剤系インク、紫外線硬化タイプインクなど１種類のダンパで対応できるようにすることができ、生産コスト、製造管理上のメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧力緩衝器を使用したインクジェット式記録装置の主要構成図。
【図２】本発明に係る圧力緩衝器の基本動作を説明するための模式図。
【図３】本発明に係る圧力緩衝器を使用した他のインクジェット式記録装置の主要構成図。
【図４】本発明の圧力緩衝器を熱溶着方法により製造する工程を説明する模式図。
【図５】本発明の補強板の取り付け構造図。
【図６】本発明の補強板の他の取り付け構造図。
【符号の説明】
１０    圧力緩衝器本体
１１    弾性部材
１２    圧力緩衝器本体平面部
１３    可撓膜
１４    ヒータ
１５    熱伝導シート
１６    ＰＴＦＥシート
１７    補強板
１８    螺子
１９    ナット
２０    ボス
２１    プッシュナット
１００    ヘッド
１０１    キャップ
１０２、１０５    チューブ
１０３    ポンプ
１０４    インクタンク
１０６    圧力緩衝器
１０９    チャンバ
１１０    インク
１１１    チューブ
【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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【図６】
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