JP5506452B2 - 圧力緩衝器、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体の圧力変動を緩和させる圧力緩衝器であり、特に流体の圧力変動を電気信号に変換する機能を備えた圧力緩衝器、及びこれを用いた液体噴射ヘッド、液体噴射装置に関する。

近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字、図形を描画する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドに供給し、チャンネルに充填したインクや液体材料をチャンネルに連通するノズルから吐出させる。インクの吐出の際には、液体噴射ヘッドや噴射した液体を記録する被記録媒体を移動させて、文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜を形成する。この種の装置は、ノズルから液滴を吐出する際の吐出量や、吐出速度を高精度で制御する必要がある。そのために、ノズルの吐出面におけるインク圧力を高精度で制御する必要がある。

例えば特許文献１には、印字ヘッドが吐出す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は、インクを貯留する基タンクと、基タンクからインクの供給を受け、インクジェットヘッドにインクを供給するサブタンクと、サブタンク内の内圧を調整するポンプと、インク供給用に設置した圧力計を備えている。このインクジェット記録装置では、使用状態に応じてサブタンク内の内圧調整によりインク内圧を制御している。例えば、高粘度インクを吐出させる場合や、予備吐出で気泡排出動作を行う場合は、インクに働く負圧をプリント時よりも小さくするように制御する。

特表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した配管に圧力計が接続されている。そのため、液体供給路の内部を流通する液体が圧力計側に侵入することがある。液体噴射ヘッドは高速で往復移動する。特に、液体噴射ヘッドの移動方向が反転するときや急激に加速するときに、配管内の液体の慣性によって内部圧力が変動する。この圧力変動によって液体が圧力計の内部に侵入し、更に侵入したインクや液体が増粘し、あるいは固化して圧力計の検出精度を低下させた。その結果、インクや液体材料の圧力制御が不十分となって記録品質が低下する、などの課題があった。

近年この種の装置は大型化、記録速度の高速化が進んでいる。装置の大型化に伴って、固定されているインク等の液体タンクと、移動する液体噴射ヘッドまでの配管距離が長くなってきている。通常この種の装置では、液体噴射ヘッドのノズルにおける液体のメニスカスや、ノズルから吐出する液滴の吐出速度を一定にするために、吐出領域の液体の内圧を制御している。しかし配管距離が長くなると、内部を流れる液体の流路抵抗が増加し、流路による圧力損失が増大する。更に、液体噴射ヘッドの移動距離や移動速度が増大するに伴って、液体の慣性による内圧変動も増大する。そのために、吐出領域の液体の内圧をより高精度に制御する必要があるとともに、液体の内圧変動を緩和させる緩衝機能をより強化する必要が生じてきている。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、液体の圧力変動を緩和させるとともに、液体の性質に影響を受けないでその圧力変動を検出できるようにした。

本発明の圧力緩衝器は、開放口を有する凹部と、前記凹部の内面に開口し、外部領域に連通する連通孔を有する本体部と、前記開放口を閉塞し、前記閉塞された凹部に内包する流体の圧力変動を緩和させる可撓性薄膜と、前記本体部と係合し、電磁誘導に基づく起電力を検出して前記可撓性薄膜と前記本体部との間の相対的位置変化を検出する検出部と、を備えることとした。

また、前記検出部は、磁力線を生成する送信コイルと前記起電力を誘起する受信コイルを備えることとした。

また、一端を前記可撓性薄膜に他端を前記本体部に係合する弾性部材を備えることとした。

また、前記可撓性薄膜と係合する導電性材料又は磁性材料から成る基準部材を備えることとした。

また、前記弾性部材を前記基準部材と前記本体部の間に接続することとした。

また、 前記基準部材と前記弾性部材が単一の部材であることとした。

また、前記基準部材と前記本体部の間の位置を調整するための位置調整部を備えることとした。

また、前記位置調整部を前記弾性部材と前記本体部の間に設置することとした。

また、前記可撓性薄膜を覆うように前記本体部に設置したカバーを更に備え、前記検出部を前記カバーの前記可撓性薄膜の側に設置し、前記検出部と前記本体部が前記カバーを介して係合することとした。

また、前記送信コイルと前記受信コイルは夫々が平面形状を有し、前記送信コイルの中心と前記受信コイルの中心が平面視一致するように積層していることとした。

また、前記送信コイルと前記受信コイルは外形形状が同一であることとした。

また、前記送信コイルと前記受信コイルは夫々が平面形状を有し、前記送信コイルの一部と前記受信コイルの一部が平面視重なるように積層していることとした。

また、前記送信コイルと前記受信コイルは夫々が平面形状を有し、前記送信コイルと前記受信コイルが平面視互いに重なり合わないこととした。

また、前記送信コイルと前記受信コイルは夫々が互いに平行な平面形状を有し、前記平面形状の面に垂直な法線方向から見て、前記基準部材の外形は前記送信コイル及び受信コイルの外形以上の大きさを有することとした。

また、前記検出部は、前記送信コイル及び前記受信コイルを搭載する絶縁基板を有することとした。

また、前記検出部は、前記送信コイル及び前記受信コイルの前記可撓性薄膜とは反対側に設置した高透磁率の磁性体層を有することとした。

また、前記検出部は、前記送信コイルに位置検出用の信号を送信する送信回路と、前記受信コイルが受信した信号から前記相対的位置変化を表す検出信号を生成する受信回路とを有することとした。

また、前記受信回路は、受信した信号のオフセットを調整するためのオフセット調整部と、受信した信号を増幅する増幅率を調整するための増幅率調整部を備えることとした。

また、前記検出部は、前記オフセット及び前記増幅率の設定値を記憶するための記憶部を備えることとした。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記のいずれかに記載の圧力緩衝器と、前記圧力緩衝器の連通孔に連通する配管と、前記配管から流入した液体を吐出するアクチュエータと、を備えるようにした。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記液体噴射ヘッドと、前記液体を収容し、前記配管に液体を供給するタンクと、前記圧力緩衝器が検出した前記相対的位置変化に基づいて前記液体の圧力を制御するポンプと、を備える。

本発明による圧力緩衝器は、開放口を有する凹部と、凹部の内面に開口し、外部領域に連通する連通孔を有する本体部と、開放口を閉塞し、閉塞された凹部に内包する流体の圧力変動を緩和させる可撓性薄膜と、本体部と係合し、電磁誘導に基づく起電力を検出して可撓性薄膜と本体部との間の相対的位置変化を検出する検出部とを備える。これにより、凹部に閉塞した流体に圧力変動が生じたときは、可撓性薄膜によってその圧力変動を緩和させ、かつ、可撓性薄膜の位置変動に基づいて流体の圧力変動をも検出することができる、という利点を有する。

本発明の第一実施形態に係る圧力緩衝器の模式的な縦断面図である。 本発明の第一実施形態に係る圧力緩衝器の検出部の説明図である。 本発明の第一実施形態に係る圧力緩衝器の検出部の回路構成図である。 本発明の第二実施形態に係る圧力緩衝器の模式的な縦断面図である。 本発明の第三実施形態に係る圧力緩衝器の模式的な縦断面図である。 本発明の第四〜第七実施形態に係る圧力緩衝器の送信及び受信コイルの説明図である。 本発明の第八実施形態に係る液体噴射ヘッドの斜視図である。 本発明の第八実施形態に係る圧力緩衝器の分解斜視図である。 本発明の第九実施形態に係る圧力緩衝器の部分分解斜視図である。 本発明の第十実施形態に係る液体噴射装置の模式的な構成図である。

本発明の圧力緩衝器は、凹部を有する本体部と、この凹部の開放口を閉塞し、この閉塞された凹部に内包する流体の圧力変動を緩和させる可撓性薄膜と、本体部と係合し、電磁誘導に基づく起電力を検出して、可撓性薄膜と本体部との間の相対的位置変化を検出する検出部を備えている。本体部は凹部の内面に外部領域と連通する連通孔を備えており、凹部に閉塞された流体は、この連通孔を介して外部領域の流体と連通する。例えば、連通孔を複数備え、一の連通孔を流体の供給口とし、他の一の連通孔を流体の排出口として、流路の一部を構成する圧力緩衝器であってもよいし、連通孔を単一の連通孔とし、流体を貯留するタンクや流体が流れる流路に連通孔を介して連通する圧力緩衝器であってもよい。

なお、部材Ａと部材Ｂが係合するとは、部材Ａと部材Ｂが直接接触して固定されている場合のほかに、部材Ａと部材Ｂが部材Ｃを介して固定されている場合や、固定されていなくとも機械的に係り合っている状態を意味し、例えば部材Ａと部材Ｂは固定されていないが、部材Ａが付勢されて部材Ｂに当接している状態をも含む。以下において同様である。

具体的に説明する。外部領域の流体の圧力が変動すると、連通孔を介して凹部の内部流体の圧力も変動する。この圧力変動は可撓性薄膜が撓むことにより緩和される。検出部は、可撓性薄膜の位置変化を電磁誘導に基づく２次回路側の起電力変化として検出する。即ち、検出部は、１次側の送信コイルに交番電流を送信して磁界を発生させ、２次側の受信コイルに電磁誘導に基づく起電力を発生させて、その起電力の変化を検出する。この起電力は可撓性薄膜の位置変化に基づいて変化し、可撓性薄膜の位置変化は凹部内流体の圧力変動に基づくから、結局、検出部は流体の圧力変動を検出していることになる。この場合に、検出器に送信コイルと受信コイルを設置することができる。これにより、配線等をコンパクトに構成することができる。また、送信コイル及び受信コイルのいずれか一方を可撓性薄膜に設置し、他方を検出器に設置してもよい。これにより、検出感度を向上させることができる。

可撓性薄膜として、高分子材料からなる薄膜や導電性薄膜や磁性体薄膜を使用することができる。例えば、金属薄膜や磁性体薄膜を蛇腹状に加工して弾性変形可能な可撓性薄膜とすることができる。また、可撓性の高分子材料に導電性薄膜や磁性体薄膜を堆積し、可撓性薄膜とすることができる。また、可撓性薄膜として弾性体を用いることにより、可撓性薄膜に元の形状に復元させる復元力を付与することができる。

また、可撓性薄膜に、導電体材料や磁性体材料からなる基準部材を係合させることができる。凹部内の流体の圧力変動に伴い可撓性薄膜が位置変化をすると、この基準部材も位置変化する。基準部材が位置変化することにより基準部材を通る磁力線の強度や経路が変化する。この磁力線の変化を受信コイルに誘起される起電力の変化として検出し、凹部内の圧力変動を検出する。導電体材料として金属材料を使用することができる。磁性体材料として強磁性元素を含む合金、金属間化合物、これらの粉体を混入した磁性体シート等を使用することができる。

また、可撓性薄膜と弾性部材を係合して、可撓性薄膜に復元機能を付与することができる。例えば、弾性部材の一端を可撓性薄膜に他端を本体部に係合して、可撓性薄膜と本体部との間に弾性部材を設置する。これにより、凹部内圧力が負圧となったときに、可撓性薄膜が内側に撓んで連通孔を閉塞し、流体の連通が阻害されるのを防止することができる。弾性部材としてコイルばねや板ばねを使用することができる。これらのばねを使用するときは、一端を可撓性薄膜の最も撓みの大きい部位に、他端を本体部の凹部底面や側面に固定することができる。可撓性薄膜は、流体表面の法線方向に対しほぼ自由端として変位するので流体圧力の急激な変化に対して圧力緩和機能を発揮する。また、可撓性薄膜の位置は、流体の内圧、外気圧及び弾性部材の復元力（応力）などが平衡する地点となるので、その位置から流体圧力を検出することができる。

また、可撓性薄膜と基準部材を係合し、その基準部材と本体部との間の位置を調整するための位置調整部を設けることができる。例えば、弾性部材の一端に基準部材を固定し、この基準部材と可撓性薄膜を係合し、弾性部材の他端と本体部の間に位置調整部を設置する。これにより、部材の公差等により基準部材の位置がばらついてもこれを補正することができる。また、次に記載するように可撓性薄膜の外面にカバーを設けた場合は、その基準部材とカバーとの間の位置を調整するための位置調整部を設けることができる。例えば、弾性部材の一端に基準部材を固定し、この基準部材と可撓性薄膜を係合し、弾性部材の他端とカバーとの間に位置調整部を設置することができる。また、可撓性薄膜それ自体が弾性体である場合に、可撓性薄膜と本体部との間に可撓性薄膜の位置を調整するための位置調整部を設けることができる。

また、可撓性薄膜の外面を覆うようにカバーを設置することができる。可撓性薄膜の外面側に設けたカバーは、流体内圧力が過大となって可撓性薄膜が外面側に撓んだときのストッパーとして機能し、可撓性薄膜が破壊することを防止することができる。また、検出部を、カバーの可撓性薄膜の側に設置することができる。これにより、検出部の送信コイル及び受信コイルを基準部材に、或いは可撓性薄膜に近接させることができるので、位置検出感度を向上させることができる。

また、送信コイル及び受信コイルは、円筒状コイルでも、平面状コイルでも、ハニカムコイルであってもよい。送信コイルと受信コイルを平面状コイルとし、互いに重なるように積層して構成することができる。これにより、検出部の外形を小さくすることができる。また、送信コイルと受信コイルを同一平面内に形成することができる。これにより、検出部の厚さを薄く構成することができる。また、送信コイルの一部と受信コイルの一部が平面視重なるように形成することができる。これによれば、検出する起電力のオフセットレベルをコイル同士が重なる面積の割合によって調整することができる。

また、検出部の送信コイル及び受信コイルとカバーとの間に高透磁率の磁性体層を設置することができる。カバーとして金属を使用すると、磁界が金属を通過した際に渦電流による損失が発生して検出感度が低下する。そこで、送信コイル及び受信コイルとカバーとの間に磁路となる高透磁率の磁性体を設置して検出感度の低下を防ぐことができる。例えば、磁性体層を送信コイル及び受信コイルと検出回路との間に設け、検出回路側をカバーに設置する。また、送信コイル及び受信コイル、検出回路、及び、磁性体層の順に積層し、磁性体層をカバー側に設置する。また、カバー自体を高透磁率の磁性体材料により形成してもよい。これにより、磁力線が金属を通過した際に発生する渦電流による損失を低減できるので、検出感度を向上させることができる。

また、上記圧力緩衝器を液体噴射ヘッドに組み込めば、液体噴射ヘッド近傍の液体の圧力変動を緩和させ、かつ、液体噴射ヘッド近傍の実際の圧力変動を検出することができる。そのため、液体噴射ヘッドに供給する液体の圧力のフィードバック制御を行うことで、ヘッドが往復するときの動圧の制御や、大型の印字器に使用する場合の液体供給管による圧損を緩和又は補償することが可能となる。また、送受信コイルを平面状コイルとすれば厚さの薄い圧力緩衝器を構成できるので、圧力緩衝器を組み込んだ液体噴射ヘッドの全体の厚さを薄くコンパクトに構成することができる。また、この液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置は、噴射ノズル近傍の実際の圧力変動を液体供給用のポンプにフィードバックさせて、液体噴射ヘッドに供給する液体の圧力をより高精度に制御することができる。以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る圧力緩衝器１の模式的な縦断面図である。圧力緩衝器１は、流体を保持する凹部４とその内壁面に開口する連通孔５ａ及び連通孔５ｂを有する本体部２と、本体部２の開放口を閉塞し可撓性を有する可撓性薄膜７と、可撓性薄膜７の外面を覆うように本体部２に設置したカバー１７と、可撓性薄膜７の凹部４側に係合した基準部材１４と、一端を基準部材１４に他端を凹部４の底面に係止した弾性部材１３と、カバー１７の可撓性薄膜７側に設置した検出部１０を備えている。

可撓性薄膜７により閉塞される凹部４は流体６を内包する。流体６は連通孔５ａ、５ｂを介して外部領域の流体と連通する。具体的には、連通孔５ａを介して流体を外部領域から供給し、連通孔５ｂを介して流体を他の外部領域に排出する。例えば、連通孔５ａを介して連通する外部領域の流体に圧力変動が発生すると、その圧力変動が凹部４内部に伝達し、可撓性薄膜７を変位させる。可撓性薄膜７が矢印のように変位すると、基準部材１４もその位置が変位する。例えば、流体が陽圧に変化すれば可撓性薄膜７が可撓性薄膜７’へ変位する。また、流体が負圧に変化すれば可撓性薄膜７’’に変位する。その結果、連通孔５ｂを介して連通する外部領域の流体には圧力変動がほとんど伝達しない。

検出部１０は、送信コイルと受信コイルと検出回路を備えている。送信コイルに交番電流を与えて磁界を発生させ、２次側である受信コイルに電磁誘導に基づく起電力を誘起させる。基準部材１４として、アルミニウムやステンレスなどの導電性材料を使用することができる。導電性材料を使用した場合は、磁力線が導電性材料を通過する際に損失が発生し、その損失の程度は送信コイル及び受信コイルと基準部材１４との間の距離に依存する。また、基準部材１４として高透磁率の磁性体材料を使用した場合は、磁力線の経路が磁性体材料により変化し、その変化の程度が送信コイル及び受信コイルと基準部材１４との間の距離に依存する。この磁力線の損失量や経路の変化を２次側の受信コイルに誘起される起電力を測定することにより検出する。このように、基準部材１４の位置変動から流体内部の圧力変動を検出することができる。

流体は、液体であっても、気体であってもよい。弾性部材１３として、図１に示すようにコイルばねを使用することができる。また、コイルばねに代えて板ばねやその他の弾性体部材を使用することができる。可撓性薄膜７と基準部材１４の係合は、弾性部材１３の付勢力を利用して基準部材１４を可撓性薄膜７に当接させてもよいし、可撓性薄膜７と基準部材１４を接着材等により固定してもよい。また、複数の連通孔５ａ、５ｂに代えて単一の連通孔であってもよいし、更に多数の連通孔であってもよい。また、基準部材１４は可撓性薄膜７のカバー１７側に設けてもよい。また、弾性部材１３をカバー１７と可撓性薄膜７の間に係止し、検出部１０を凹部４の底面に設置することもできる。

図２は、上記検出部１０を説明する説明図である。図２（ａ）は検出部１０の模式的な縦断面図であり、（ｂ）は検出部１０の模式的な分解斜視図である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、検出部１０は、磁力線を生成する送信コイル１１と起電力を誘起する受信コイル１２とこれらを収納するケース１６を備えている。より具体的に、絶縁基板１８ｃは、その裏面側に回路素子２７を備え、その上面側に、電極（又は配線パターン）４１ｂ、絶縁基板（又は絶縁層）１８ｂ、渦状の平面型の送信コイル１１、絶縁膜２９ｂ、電極（又は配線パターン）４１ａ、絶縁基板（又は絶縁層）１８ａ、渦状の平面型の受信コイル１２、絶縁膜２９ａからなる積層構造を有している。また、ケース１６を貫通するリード２８を設置して外部制御部に接続している。このように積層構造としたことにより、検出部１０を薄く形成することができる。

また、上記の変形例として、検出部１０は、受信コイル１２を搭載した絶縁基板１８ａと、送信コイル１１を搭載した絶縁基板１８ｂと、回路素子２７を搭載した絶縁基板１８ｃと、これらを収納するケース１６を備えるようにすることができる。絶縁基板１８ａの上面に渦状の平面型の受信コイル１２を形成し、その上面に保護用の絶縁膜２９ａを積層し、絶縁基板１８ａの裏面に絶縁基板１８ａを貫通し受信コイル１２に接続する配線電極４１ａを形成する。同様に、絶縁基板１８ｂの上面に渦状の平面型の送信コイル１１を形成し、その上面に保護用の絶縁膜２９ｂを積層し、絶縁基板１８ｂの裏面に絶縁基板１８ｂを貫通し送信コイル１１に接続する配線電極４１ｂを形成する。絶縁基板１８ｃの裏面には、送信回路や受信回路を構成する回路素子２７を設置し、絶縁基板１８ｃを貫通する配線を介して送信コイル１１や受信コイル１２と電気的に接続する。これにより、簡便に積層構造を構成することができる。

上記のように、受信コイル１２と送信コイル１１の中心が平面視一致するように積層配置したので、検出部１０の外形を小型化することができる。また、受信コイル１２や送信コイル１１を平板型コイルとしたので、検出部１０の厚さを薄く構成することができる。また、ケース１６として高透磁率の磁性体材料を使用することができる。高透磁率の磁性体材料を使用すれば磁力線が外部に漏れないので、カバー１７として金属等の導電性材料を使用したときに検出感度が低下することを防止することができる。

図３は、上記検出部１０が内蔵する検出回路３０のブロック図である。検出回路３０は送信回路３１と受信回路３２を備えている。送信回路３１は、発信機３３と発信機３３から入力する交番電流により磁界を発生する送信コイル１１を備えている。受信回路３２は、磁界により誘導起電力を誘起する受信コイル１２と、誘導起電力を検波する検波回路３４と、検波された受信信号のオフセットを設定するオフセット回路３５と、受信信号を増幅する増幅回路３６と、増幅された受信信号からノイズ成分を除去するフィルター回路３７と、オフセット値及び増幅率を調整する調整回路３８と、オフセット値及び増幅率を設定するための設定値を記憶する記憶部３９を備えている。

送信回路３１はあらかじめ定められた強度の磁界を生成する。受信回路３２は、送信コイル１１が生成した磁界から誘導起電力を生成し、この誘導起電力の変化に基づいて基準部材１４の位置変化を検出する。即ち、基準部材１４が導電性材料であれば基準部材１４を横切る磁力線によって渦電流が発生し損失を受け、基準部材１４が磁性体材料であれば基準部材１４を横切る磁力線の経路が変更される。磁力線の損失や経路変更はコイルと基準部材１４の間の距離に依存するから、予め誘導起電力と距離の間の関係を求めておくことにより、誘導起電力の大きさから基準部材１４の位置を検出することができる。同様に、予め基準部材１４の位置と流体６の内圧との関係を求めておくことにより、誘導起電力の大きさから流体６の圧力を検出することができる。検出回路３０は基準部材１４の位置変位の検出結果を検出信号としてフィルター回路３７から出力する。

ここで、調整回路３８は、外部制御部から入力する設定データに基づいて、オフセット回路３５のオフセット値や増幅回路３６の増幅率を設定することができる。即ち、調整回路３８は、外部から設定データを入力すると、設定データに対応する設定値を記憶部３９から読み出し、オフセット回路３５及び増幅回路３６のオフセット値及び増幅率を設定する。これにより、検出特性を自由に設定できる。また、圧力緩衝器１を構成する部品の形状や材質にばらつきがある場合でも、各個体毎に調整を行うことで、検出特性のバラつきを所定の範囲内に収めることができる。

（第二実施形態）
図４は、本発明の第二実施形態に係る圧力緩衝器１の模式的な縦断面図である。第一実施形態と異なる部分は、カバー１７と検出部１０との間に磁性体シート１９を設けた点であり、その他の構成は第一実施形態と同様である。従って、以下異なる部分について説明し、同一の部分は説明を省略する。なお、同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図４に示すように、カバー１７と検出部１０との間に磁路となる磁性体シート１９を設置してある。これにより、検出部１０から発生した磁力線はカバー１７には到達せず磁性体シート１９の内部を通過する。従ってカバー１７を導電性の金属材料を使用しても渦電流による損失が発生しないので、検出感度の低下を防止することができる。

なお、磁性体シート１９を設置することに代えて、カバー１７を高透磁率の磁性体材料を使用してもよい。また、磁性体シート１９をカバー１７と検出部１０との間に設置することに代えて、送信コイル１１及び受信コイル１２と検出回路３０との間に設置しても、同様の効果を得ることができる。また、磁力線がカバー１７側に漏れないようにするために、磁性体シート１９の平面外形は、送信コイル１１や受信コイル１２の平面外形よりも大きく形成することが望ましい。基準部材１４として金属材料を使用する場合は、平面状コイル（送信コイル１１や受信コイル１２）の中心軸に直交する断面形状を、平面コイルの平面外形よりも大きくする。これにより渦電流による損失を大きくし、受信コイル１２に誘起する誘導起電力の変化量を大きく採ることができる。

（第三実施形態）
図５は、本発明の第三実施形態に係る圧力緩衝器１の模式的な断面図である。第一及び第二実施形態と異なる部分は、弾性部材１３の他方端部と本体部２との間に他方端部の位置調整用の位置調整部１５を設けた点であり、その他は第二実施形態と同様である。

弾性部材１３としてコイルばねを使用し、コイルばねと本体部２との間にねじ込み式の位置調整部１５を設けた。これにより、流体６の種類、粘性、流体の内部圧力に応じて、或いは弾性部材１３、基準部材１４、可撓性薄膜７、本体部２等の公差に応じて、基準部材１４の位置を調節することができる。なお、図５に示す位置調整部１５は一例であり、その他の調整構造としてもよいことは言うまでもない。

なお、上記第一から第三実施形態では、送信コイル１１、受信コイル１２及び検出回路３０を一体的に構成した例であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、送信コイル１１又は受信コイル１２を可撓性薄膜７の表面、特に流体６側と反対側の表面に形成し、受信コイル１２又は送信コイル１１を検出回路３０と一体的にカバー１７や本体部２に設置してもよい。

図６は、本発明の第四〜第七実施態様に係る圧力緩衝器１の送信コイル１１と受信コイル１２の配置を説明するための説明図である。
（第四実施形態）
図６（ａ）は、送信コイル１１と受信コイル１２を一つの絶縁基板１８の同一表面に形成した状態を表し、左図が断面模式図であり右図が平面模式図である。絶縁基板１８の表面に金属膜を形成し、フォトリソグラフィ及びエッチング処理により渦巻き状の平面コイルに形成した。送信コイル１１及び受信コイル１２の中心側の端子は、絶縁基板１８に貫通口を設けて裏面側に引き出している。

送信コイル１１に交番電流を流すと、送信コイル１１の巻き回数に応じて送信コイル１１と鎖交する磁力線が発生する。そして、磁力線の一部は受信コイル１２と鎖交し、受信コイル１２に誘導起電力を誘起する。このように形成すれば、送信コイル１１と受信コイル１２を積層形成する必要がなく、検出部１０の厚さを薄く形成することができる。更に、絶縁基板１８に検出回路３０を組み込めば、部品点数が減少し組立工数を削減することができる。なお、送信コイル１１と受信コイル１２のいずれか一方の外形を大きく、他方の外形を小さく形成してもよい。

（第五実施形態）
図６（ｂ）は、送信コイル１１の一部と受信コイル１２の一部を平面視重なるように形成した状態を表し、左図が断面模式図であり右図が平面模式図である。送信コイル１１は絶縁基板１８ｂの基板表面に形成し、受信コイル１２は絶縁基板１８ａの基板表面に形成した。形成方法は第四実施形態と同様である。左図に示すように、受信コイル１２を鎖交する磁力線は、右向きと左向きの両方が存在する。つまり、送信コイル１１と受信コイル１２の重なる面積を適切に設定すれば、誘導起電力を０ボルトにすることができるので、オフセットの設定や回路構成を簡単化することができる。なお、送信コイル１１と受信コイル１２を入れ替えてもよいし、いずれか一方の外形を小さく、他方の外形を大きく形成してもよい。

（第六実施形態）
図６（ｃ）は、送信コイル１１と受信コイル１２が平面視重なるように形成した状態を表し、左図が断面模式図であり右図が平面模式図である。送信コイル１１は絶縁基板１８ｂの基板表面に形成し、受信コイル１２は絶縁基板１８ａの基板表面に形成した。送信コイル１１の外形と受信コイル１２の外形を同一とし、両方のコイルの中心を一致させている。これにより、検出部１０の外形を小さく形成することができるので、圧力緩衝器１をコンパクトに構成することができる。なお、受信コイル１２と送信コイル１１を入れ替えてもよいし、いずれか一方の外形を小さく、他方の外形を大きく形成してもよい。

（第七実施形態）
図６（ｄ）は、送信コイル１１と受信コイル１２を同一平面上に、かつ、送信コイル１１を受信コイル１２の内側に構成した状態を表し、左図が断面模式図であり右図が平面模式図である。送信コイル１１と受信コイル１２を絶縁基板１８の同一表面に形成し、送信コイル１１の２つの電極端子と受信コイル１２の内側の電極端子は絶縁基板１８に形成した貫通口を介して裏面側に引き出している。これによれば、コイルは単層構造で且つコンパクトに形成することができる。受信コイル１２と送信コイル１１を入れ替えてもよい。

以上説明したとおり、送信コイル１１と受信コイル１２の構成は多種のバリエーションが存在し、使用用途に応じて選択することができる。また、上記実施形態では絶縁基板上に導電性膜を形成してこれをフォトリソグラフィ及びエッチング処理により渦巻き状のコイルとしたが、これに限定されない。四角形や六角形の多角形コイルとしてもよいし、配線を巻き回したコイル等を使用することができる。

（第八実施形態）
図７及び図８は本発明の第八実施形態に係る液体噴射ヘッド２０を説明するための図であり、図７が液体噴射ヘッド２０の斜視図であり、図８が液体噴射ヘッド２０に使用する圧力緩衝器１の分解斜視図である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図７に示すように、液体噴射ヘッド２０は、ベース２４と、図示しない被記録媒体に液滴を吐出する噴射部２２と、噴射部２２に液体を供給する圧力緩衝器１と、噴射部２２を制御し、圧力緩衝器１から受信した検出信号を処理する制御回路を搭載した制御回路基板２５を備えている。噴射部２２は、駆動信号に応じて液滴を吐出するアクチュエータ２６と、アクチュエータ２６に液体を供給する流路部材２３と、アクチュエータ２６と制御回路基板２５の間を電気的に接続する図示しないフレキシブル回路基板を備えている。ベース２４は、衝立の形状を有し、底部にアクチュエータ２６を搭載し、側面に制御回路基板２５と圧力緩衝器１を固定している。圧力緩衝器１は、カバー１７を外側に、本体部２をベース２４側に向けてベース２４に固定されている。

液体は、供給管４０から接続部２１ａを介して圧力緩衝器１の本体部２に流入し、接続部２１ｂを介して流路部材２３に、更にアクチュエータ２６に流入する。アクチュエータ２６は、制御回路からの駆動信号に応じて下部の図示しない被記録媒体に液滴を吐出する。ここで、圧力緩衝器１として、第一から第七実施形態の圧力緩衝器１を使用することができる。

圧力緩衝器１は、流入した液体の圧力変動を緩和させるとともに、その圧力を検出して制御回路に送信する。また、圧力緩衝器１を液体噴射ヘッド２０のアクチュエータ２６近傍に設置したので、圧力変動が緩和された液体をアクチュエータ２６に供給することができるとともに、ノズル近傍の実際の圧力変動を検出することができるので、液滴を吐出する際の液体圧力を高精度で制御することができる。

図８に示すように、圧力緩衝器１は、凹部４と液体流入用の接続部２１ａと液体流出用の接続部２１ｂを有する本体部２と、凹部４の上面２ｂに設置して凹部４の開放口を閉塞する可撓性薄膜７と、内面に検出部１０を設置したカバー１７を備えている。可撓性薄膜７の凹部４側には基準部材１４が係合している。基準部材１４と凹部４の底面に形成した窪み２ｃの間に、コイルばねからなる弾性部材１３を設置した。弾性部材１３は、一端を基準部材１４に係止し他端を窪み２ｃに係止して、基準部材１４を可撓性薄膜７の側に付勢している。可撓性薄膜７は、液体表面の法線方向に対しほぼ自由端として変位するので液体圧力の急激な変化に対して圧力緩和機能を発揮でき、また、可撓性薄膜の位置は、液体の内圧、外気圧及び弾性部材１３の付勢力（復元力）などが平衡する地点となるので、その位置から液体圧力を検出することができる。また、可撓性薄膜７と本体部２との間に弾性部材１３を設置したので、凹部４内圧力が負圧となったときに可撓性薄膜７が凹部４内側に撓んで接続部２１ａ、２１ｂを閉塞し、凹部４内と外部領域との間の液体の連通が阻害されることを防止することができる。

（第九実施形態）
図９は、本発明の第九実施形態に係る圧力緩衝器１を説明するための部分分解斜視図であり、本体部２と基準部材１４のみを示している。図８に示す圧力緩衝器１と異なる部分は弾性部材１３と基準部材１４とを同一材料の一体物とし、弾性部材１３に相当する部分を傾斜部１４ｂの板バネから構成した点であり、その他の部分は図８と同様である。上記第一〜第三実施形態及び第八実施形態においては、基準部材１４と弾性部材１３をそれぞれ別部材として示したが、本発明はこの形態に限られるものではない。つまり、基準部材１４と弾性部材１３が単一の部材であってもよい。具体的に、図９に示すように基準部材１４の傾斜部１４ｂが可撓性薄膜側から凹部４側へ傾斜し、傾斜部１４ｂの先端部１４ｃが凹部４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。先端部１４ｃは凹部４に固定されておらず、傾斜部１４ｂ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１４ｃと凹部４、および基準部材１４と可撓性薄膜がそれぞれ常に接するように、傾斜部１４ｂが付勢されている。

すでに説明したように、基準部材１４として金属などの導電体材料や磁性体材料を使用することができる。基準部材１４の被検出部は、対応する検出部１０に設置した送信コイル１１及び受信コイル１２の外形よりも大きく形成した。送信コイル１１により生成された磁力線の多くが基準部材１４を横切るようにするためである。

（第十実施形態）
図１０は、本発明の第十実施形態に係る液体噴射装置５０の模式的な斜視図である。本液体噴射装置５０は、上記第八実施形態で説明した液体噴射ヘッド２０を使用している。液体噴射装置５０は、液体噴射ヘッド２０、２０’を往復移動させる移動機構６３と、液体噴射ヘッド２０、２０’に液体を供給する液体供給管５３、３３’と、液体供給管５３、５３’に液体を供給する液体タンク５１、５１’を備えている。各液体噴射ヘッド２０、２０’は、液体を吐出させるアクチュエータ２６と、このアクチュエータ２６に液体を供給する流路部材２３と、流路部材２３に液体を供給する圧力緩衝器１を備えている。

ここで、圧力緩衝器１は、流路部材２３及びその先のアクチュエータ２６に供給する液体の圧力変動を抑制するとともに、液体の圧力変動を検出して検出信号を生成し、液体噴射装置５０の図示しない制御部に送信する。制御部は、この検出信号に基づいて、アクチュエータ２６に供給する液体の圧力を調整する。

具体的に説明する。液体噴射装置５０は、紙等の被記録媒体５４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段６１、６２と、被記録媒体５４に液体を吐出する液体噴射ヘッド２０、２０’と、液体タンク５１、５１’に貯留した液体を液体供給管５３、５３’に押圧して供給するポンプ５２、５２’と、液体噴射ヘッド２０、２０’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構６３等を備えている。

一対の搬送手段６１、６２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体５４を主走査方向に搬送する。移動機構６３は、副走査方向に延びた一対のガイドレール５６、５７と、一対のガイドレール５６、５７に沿って摺動可能なキャリッジユニット５８と、キャリッジユニット５８を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト５９と、この無端ベルト５９を図示しないプーリを介して周回させるモータ６０を備えている。

キャリッジユニット５８は、複数の液体噴射ヘッド２０、２０’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク５１、５１’は対応する色の液体を貯留し、ポンプ５２、５２’、液体供給管５３、５３’を介して液体噴射ヘッド２０、２０’に供給する。

液体噴射装置５０の制御部は、各液体噴射ヘッド２０、２０’に駆動信号を与えて各色の液滴を吐出させる。制御部は、液体噴射ヘッド２０、２０’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット５８を駆動するモータ６０の回転及び被記録媒体５４の搬送速度を制御して、被記録媒体５４上に任意のパターンを記録する。更に、制御部は、圧力緩衝器１の検出信号に基づいて、ポンプ５２、５２’を制御し、アクチュエータ２６に供給する液体の圧力を調節する。例えば、制御部が、圧力緩衝器１の検出信号から液体の圧力が基準値よりも大きいと判定したときは、ポンプ５２、５２’を制御して液体の供給圧力を低減させる。また、制御部が、圧力緩衝器１の検出信号から液体の圧力が基準値よりも小さいと判定したときは、ポンプ５２、５２’を制御して液体の供給圧力を増加させる。これにより、アクチュエータ２６内の液体圧力を所定値に設定することができ、ノズルから吐出させる液滴の吐出速度やノズルの液体のメニスカスを一定にすることができる。

本実施形態ではアクチュエータ２６の直近に圧力緩衝器１を設置したので、装置が大型化、高速化して配管５３が長くなる場合でも、アクチュエータ２６内の液体圧力の変動を効果的に緩和させるとともに、液体の圧力変動をアクチュエータ２６近傍で検出してポンプ５２をフィードバック制御することができるので、アクチュエータ２６内の液体圧力を高精度で制御することができる。

１ 圧力緩衝器
２ 本体部
４ 凹部
５ 連通孔
６ 流体
７ 可撓性薄膜
１０ 検出部
１１ 送信コイル
１２ 受信コイル
１３ 弾性部材
１４ 基準部材
１５ 位置調整部
１６ ケース
１７ カバー
２０ 液体噴射ヘッド
５０ 液体噴射装置

Claims (19)

1. 開放口を有する凹部と、前記凹部の内面に開口し、外部領域に連通する連通孔を有する本体部と、前記開放口を閉塞し、前記閉塞された凹部に内包する流体の圧力変動を緩和させる可撓性薄膜と、前記本体部と係合し、電磁誘導に基づく起電力を検出して前記可撓性薄膜と前記本体部との間の相対的位置変化を検出する検出部と、を備えるとともに、前記検出部は、磁力線を生成する送信コイルと前記起電力を誘起する受信コイルとを備えた圧力緩衝器であって、
   前記可撓性薄膜と係合する導電性材料又は磁性材料から成る基準部材を備えることを特徴とする圧力緩衝器。
2. 一端を前記可撓性薄膜に他端を前記本体部に係合する弾性部材を備える請求項１に記載の圧力緩衝器。
3. 前記弾性部材を前記基準部材と前記本体部の間に接続した請求項２に記載の圧力緩衝器。
4. 前記基準部材と前記弾性部材が単一の部材である請求項２または３に記載の圧力緩衝器。
5. 前記基準部材と前記本体部の間の位置を調整するための位置調整部を備える請求項２〜４のいずれか１項に記載の圧力緩衝器。
6. 前記位置調整部を前記弾性部材と前記本体部の間に設置した請求項５に記載の圧力緩衝器。
7. 前記可撓性薄膜を覆うように前記本体部に設置したカバーを更に備え、
   前記検出部を前記カバーの前記可撓性薄膜の側に設置し、前記検出部と前記本体部が前記カバーを介して係合する請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧力緩衝器。
8. 前記送信コイルと前記受信コイルは夫々が平面形状を有し、前記送信コイルの中心と前記受信コイルの中心が平面視一致するように積層している請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧力緩衝器。
9. 前記送信コイルと前記受信コイルは外形形状が同一の請求項８に記載の圧力緩衝器。
10. 前記送信コイルと前記受信コイルは夫々が平面形状を有し、前記送信コイルの一部と前記受信コイルの一部が平面視重なるように積層している請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧力緩衝器。
11. 前記送信コイルと前記受信コイルは夫々が平面形状を有し、前記送信コイルと前記受信コイルが平面視互いに重なり合わない請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧力緩衝器。
12. 前記送信コイルと前記受信コイルは夫々が互いに平行な平面形状を有し、前記平面形状の面に垂直な法線方向から見て、前記基準部材の外形は前記送信コイル及び前記受信コイルの外形以上の大きさを有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧力緩衝器。
13. 前記検出部は、前記送信コイル及び前記受信コイルを搭載する絶縁基板を有する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の圧力緩衝器。
14. 前記検出部は、前記送信コイル及び前記受信コイルの前記可撓性薄膜とは反対側に設置した高透磁率の磁性体層を有する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の圧力緩衝器。
15. 前記検出部は、前記送信コイルに位置検出用の信号を送信する送信回路と、前記受信コイルが受信した信号から前記相対的位置変化を表す検出信号を生成する受信回路とを有する請求項１〜１４のいずれか１項に記載の圧力緩衝器。
16. 前記受信回路は、受信した信号のオフセットを調整するためのオフセット調整部と、受信した信号を増幅する増幅率を調整するための増幅率調整部を備える請求項１５に記載の圧力緩衝器。
17. 前記検出部は、前記オフセット及び前記増幅率の設定値を記憶するための記憶部を備える請求項１６に記載の圧力緩衝器。
18. 請求項１〜１７のいずれか１項に記載の圧力緩衝器と、
    前記圧力緩衝器の連通孔に連通する配管と、
    前記配管から流入した液体を吐出するアクチュエータと、を備える液体噴射ヘッド。
19. 請求項１８に記載の液体噴射ヘッドと、
    前記液体を収容し、前記配管に液体を供給するタンクと、
    前記圧力緩衝器が検出した前記相対的位置変化に基づいて前記液体の圧力を制御するポンプと、を備える液体噴射装置。

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