JP5731853B2 - 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。この種の装置では、ノズルから液滴を吐出する際の吐出量や、吐出速度を制御するために、ノズル吐出部のインク圧力を高精度で制御する必要がある。

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機構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。

特許文献２には、インク吐出部の圧力変動を吸収するためのダンパ構造が記載されている。図１１（特許文献２の図１）に示すように、ベース１０１に形成される凹部１０１ｂは、インクを供給する供給溝１０１ａと連通溝１０１ｃを介して連通する。この凹部１０１ｂ、連通溝１０１ｃ及び供給溝１０１ａの上部はダイヤフラム１０２により塞がれている。ダイヤフラム１０２の中央部には同心円環状の凹凸部からなる波形部１０２ａが形成されている。ダイヤフラム１０２はそれ自体が弾性を持つのでバネ部材が不要になり、部品点数と組立工数が削減され、コスト低減を図ることができる、というものである。また、特許文献３には、インクジェットヘッドに使用される圧力緩衝器が記載されている。この圧力緩衝器は、本体の表面に凹部から成るチャンバを形成し、その凹部の開口部に可撓膜を貼りつけた構造を有している。可撓膜自体が伸縮性を有することから、液体の圧力変動を吸収することができる。

特開２００５−２３１３５１号公報 特開平７−１６４６３８号公報 特開２００８−１１０５９９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。

そこで、液体噴射ヘッドの直近に取り付けた圧力緩衝器に圧力計を設置することが考えられる。例えば、特許文献２に記載されるダンパ構造の可動部、即ちダイヤフラム１０２の波形部１０２ａに位置検出部を設け、ダイヤフラムの位置検出により内部に充填された液体の圧力を検出する方法が考えられる。或いは、特許文献３に記載される圧力緩衝器の可撓膜に位置検出部を設け、可撓膜の位置検出により内部に充填される液体の圧力を検出する方法が考えられる。

しかし、特許文献２のダイヤフラムはポリサルフォン樹脂を使用しているので硬度が高く、内部液体の圧力変動に対するストロークが小さい。そのために圧力変動の検出範囲が狭い。また、波型部１０２ａの中央部は、内部液体の圧力変動に対して多方向に変位する。そのために、中央部の垂線方向の変位を測定しても液体内部の圧力変化を高精度に測定したことにならない。

また、特許文献３に記載される可撓膜に位置検出部を設置して内部に充填された液体の圧力変動を検出する方法が考えられる。しかし、上記特許文献２と同様に、可撓性膜に設置した位置検出部は内部液体の圧力変動に対して多方向に変位し、液体内部の圧力変化を高精度に測定することができない。また、可撓膜の伸縮性を利用するために、圧力変動に対する位置変位のストロークが小さく、圧力検出のダイナミックレンジが狭い。また、可撓膜を凹部の上面に熱溶着により貼り付けるが、膜の張力を均一に貼り付けることが難しい。そのため、貼り付け後に張力のばらつき、皺や局部的な弛みが生じやすい。皺や弛みが生ずると、圧力変化に応じて皺や弛みの形状や場所が遷移する。その結果、圧力変動に対する位置変位の直線性が低下するとともにヒステリシス特性や不連続特性が現れて精度が低下した。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、液体の圧力変動を高精度で検出することができる圧力緩衝器を提供するものである。

本発明の圧力緩衝器は、上端が開口する凹部と、前記凹部の内面に外部領域と連通する連通孔を有する本体部と、前記凹部の上端面に接合して前記凹部の開口を閉塞し、内部に充填される液体の圧力変動を緩和させる緩衝部材と、前記緩衝部材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、前記緩衝部材は、中央部が板状体から成り、その周辺部が弾性体から成り、前記弾性体は、径方向に断面が撓みを有することとした。

また、前記弾性体は前記板状体の周辺部を囲むリング状の形状を有することとした。

また、前記撓みはＵ字形状を有することとした。

また、前記撓みは前記凹部の側に凸であることとした。

また、前記撓みは前記凹部とは反対側に凸であることとした。

また、前記撓みは、前記凹部の側に凸と前記凹部とは反対側に凸が連なることとした。

また、前記板状体と前記弾性体は同一材料から成り、前記板状体は前記弾性体よりも厚みが厚いこととした。

また、前記板状体は導電性材料又は磁性体材料から成ることとした。

また、一端を前記板状体に、他端を前記本体部に係合するバネ部材を備えることとした。

また、前記検出部は、電磁誘導に基づく起電力を検出して前記相対的位置変化を検出することとした。

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。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記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、を備えることとした。

本発明の液体噴射装置は、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、を備えることとした。

本発明の圧力緩衝器は、上端が開口する凹部と、凹部の内面に外部領域と連通する連通孔を有する本体部と、凹部の上端面に接合して開口を閉塞し、内部に充填される液体の圧力変動を緩和させる緩衝部材と、緩衝部材と本体部との間の相対的位置変化を検出する検出部と、を備えている。更に、緩衝部材は、中央部が平坦な板状体から成り、その周辺部が弾性体から成り、弾性体は径方向に断面が撓みを有している。これにより、圧力変動に対する検出位置の直線性を向上させ、検出可能なダイナミックレンジ及び検出感度を向上させることができる。

本発明の第一実施形態に係る圧力緩衝器を説明図である。 本発明の圧力緩衝器の特徴を説明するためのグラフである。 本発明の第一実施形態に係る圧力緩衝器の本体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本体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。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドの斜視図である。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドの圧力緩衝器の分解斜視図である。 本発明の第六実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。 従来公知のダンパ構造の模式図である。

（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の説明図であり、図１（ａ）は圧力緩衝器１の模式的な縦断面図であり、（ｂ）は緩衝部材３の模式的な斜視図である。図１に示すように、圧力緩衝器１は、上端が開口する凹部４が形成された本体部２と、凹部４の上端面に接合し上記開口を閉塞する緩衝部材３と、緩衝部材３と本体部との間の相対的位置変化を検出する検出部１０を備えている。本体部２は、凹部４の内面に外部領域と連通する連通孔５ａ、５ｂを備えている。緩衝部材３の上部には緩衝部材３を覆うようにカバー１７が凹部４の上面に固定されている。緩衝部材３は、中央部が板状体３ａから成り、周辺部がリング状の形状を有する弾性体３ｂから成る。板状体３ａは表面が平坦である。弾性体３ｂは、径方向に断面がＵ字形状の撓みを有している。（Ｕ字形状の撓みとは、弾性体３ｂの径方向の断面が、概略半円の弧を描いて室内６方向又はカバー１７方向に凸となる形状をいう。以下において同じ。）Ｕ字形状の撓みは凹部４の液体側に凸の下方を向いている。検出部１０は本体検出部１０ａと被検出部１０ｂを備え、本体検出部１０ａがカバー１７の緩衝部材３側の内面に、被検出部１０ｂが板状体３ａのカバー１７側の表面に設置されている。

凹部４は、インク等の液体を流入する連通孔５ａと、圧力変動が緩和された液体を流出する連通孔５ｂを備えている。凹部４と検出部１０により囲まれる室内６に液体が充填される。この状態で、連通孔５ａを介して圧力変動が伝達されると、緩衝部材３の弾性体３ｂが変形し、板状体３ａが上下に変位する。この板状体３ａの変位により室内６の液体の圧力変動が緩和され、連通孔５ｂから流出する液体には圧力変動が伝達されない。検出部１０は、板状体３ａの変位とともに変位する被検出部１０ｂとの間の距離を検出する。検出部１０は、この検出した距離の変位から液体の圧力変化を検出する。

即ち、液体の圧力変動に対して板状体３ａは傾斜したり横方向に変位することなく矢印で示す上下方向に変位する。更に、弾性体３ｂは予めＵ字形状に成形されているので、凹部４上面に例えば熱溶着したときに皺や弛みが生じ難い。そのため、圧力変化に対する位置変化の直線性が向上し、ヒステリシスも低減する。また、弾性体３ｂは膜の伸縮に伴う弾性を利用せず膜の曲げ弾性を利用するので、被検出部１０ｂの変位量が大きくなり、検出圧力のダイナミックレンジを大きくとることができる。また、弾性体３ｂの膜厚を従来の可撓膜よりも厚く形成することができる。そのため、酸素等の物質の膜透過性を抑制し、内部液体の変質を防ぎ信頼性を向上させることができる。

本体部２と緩衝部材３として高分子材料を使用することができる。例えば、ポリエチレン材料使用することができる。この場合に、本体部２や板状体３ａとして高密度ポリエチレン材料（以下、ＨＤＰＥと言う。）を使用し、弾性体３ｂとして低密度ポリエチレン材料（以下、ＬＤＰＥと言う。）を使用することができる。同じポリエチレン材料なので緩衝部材３を凹部４の上端面に熱溶着すれば高気密性を維持することができる。板状体３ａは、ＨＤＰＥを使用し、リング状の弾性体３ｂと熱溶着により接合しても良いし、板状体３ａと同じＬＤＰＥを使用し、その厚さを周囲の弾性体３ｂより厚く形成して変形し難くしてもよい。弾性体３ｂとして、厚さ１００μｍ〜１５０μｍのＬＤＰＥを使用することができる。

図２を用いて本発明に係る圧力緩衝器の特徴を説明する。図２は、横軸が室内６に充填される液体の圧力（ｐ）を表し、縦軸が本体検出部１０ａを基準とする被検出部１０ｂの変位量（Ｄ）を表す。変位量は、＋Ｄが室内６側であり、−Ｄが本体検出部１０ａ側である。実線のグラフＧ１が本発明の圧力緩衝器の特性であり、破線のグラフＧ２が緩衝部材３として伸縮性の可撓性膜を使用した従来の圧力緩衝器の特性である。本発明の圧力緩衝器は、従来の圧力緩衝器と比較して液体の圧力変化に対し、（１）ダイヤフラム（図１において板状体３ａ）の可動範囲が広く、（２）直線性が良好であり、（３）ヒステリシスが少ない、という特徴を有している。なお、グラフ中の矢印は圧力と変位量の遷移方向を表す。

（１）本発明の圧力緩衝器はダイヤフラムの可動範囲が広い。即ち、従来技術では可動範囲が可撓性膜を構成する材料の伸縮性によって確保された。しかし、その伸縮量は膜に塑性変形を生じない程度の限られた範囲でなければならなかった。このため、利用可能な膜面の可動範囲はごく限られた範囲に制限されていた。これに対して、本発明の圧力緩衝器では、予めＵ字に形成した弾性体の弾性変形を利用することでより大きな自由可動範囲を与えることが可能となった。
（２）本発明の圧力緩衝器は直線性が良好である。即ち、従来技術では圧力が大きくなるにつれて可撓性膜が緊張し、膜の変化量が減少する。このため、圧力変化に対する変位量は直線的に比例した動きとはならず、圧力の正負両端に変位の飽和領域を含んだカーブを描く特性となる。これに対して本発明の圧力緩衝器では、弾性体のＵ字部分の弾性変形、即ち弾性体を構成する薄板材料の曲げ弾性を利用することでダイヤフラムが直線的に変位する圧力範囲をより広く確保することが可能となる。例えば、目的とする圧力の検出範囲を＋５ｋＰａ〜−５ｋＰａとすれば、その間を直線的な変位特性で網羅することは容易である。
（３）本発明の圧力緩衝器はヒステリシスが少ない。即ち、従来技術では、可撓性膜を本体部に溶着する際に生じる膜の緩みによって圧力が加圧方向へ遷移した場合と減圧方向へ遷移した場合とで変位の軌跡が一致しない領域が生じる。また、高分子材料の可撓性膜は伸張・復元する際の時間的応答が遅く、圧力変動に対して膜面の変位が遅れる。このため、変位量に大きなヒステリシスが生じる。これに対して本発明の圧力緩衝器は、成形された弾性体によって板状体を予め所定の基準位置に支持し、Ｕ字部分の弾性変形によって板状体が水平を保ちながら上下方向へ円滑に変位する。従って、従来技術にあるような膜の緩みによる圧力遷移中の不連続な変位特性は存在しない。また、応答の遅い膜の伸張・復元を利用しないため、良好な変位応答性が得られる。

なお、弾性体３ｂとして径方向に下方に凸の撓みが１個形成されている場合について説明したが、下方に凸の撓みを複数個形成しても本発明の効果を奏することができる。また、図１（ａ）に示すように、弾性体３ｂの下側に凸の凸部側面と凹部４の側面との間には気泡が取り込まれない程度の間隙を形成するのが好ましい。この間隙に取り込まれた気泡が後に吐出部に侵入し、吐出不良を発生させる原因となるからである。また、緩衝部材３として高分子材料の他に金属材料を使用することができる。

図３は、上記本体検出部１０ａを説明する説明図である。図３（ａ）は本体検出部１０ａの模式的な縦断面図であり、（ｂ）は本体検出部１０ａの模式的な分解斜視図である。図３に示すように、本体検出部１０ａ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、本体検出部１０ａを薄く形成することができる。

また、上記の変形例として、本体検出部１０ａ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、本体検出部１０ａ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、本体検出部１０ａ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４は、上記本体検出部１０ａ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被検出部１０ｂの位置変化を検出する。即ち、被検出部１０ｂが導電性材料であれば被検出部１０ｂを横切る磁力線によって渦電流が発生し損失を受け、被検出部１０ｂが磁性体材料であれば被検出部１０ｂ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被検出部１０ｂ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被検出部１０ｂの位置を検出することができる。同様に、予め被検出部１０ｂの位置と室内６の液体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液体の圧力を検出することができる。検出回路３０は被検出部１０ｂ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、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。

なお、被検出部１０ｂを板状体３ａの上に設置することに代えて、板状体３ａとして磁性体材料や導電体材料を用いて被検出部１０ｂを兼用してもよい。また、検出部１０として、電磁誘導に基づく起電力の変化を検出して本体部２と緩衝部材３との間の位置変化を検出することに代えて、電磁誘導に基づくインピーダンスの変化を検出して本体部２と緩衝部材３との間の位置変化を検出することができる。また、検出部１０として、電磁誘導に基づいて距離を検出することに代えて、光学的に或いは静電容量の変化に基づいて距離を測定しても良い。また、上記実施形態では被検出部１０ｂを板状体３ａのカバー１７側に設置したが、これを凹部４側に設置しても良い。また、上記実施形態では本体検出部１０ａをカバー１７の緩衝部材３側に設置したが本発明はこれに限定されず、本体検出部１０ａを凹部４の底面や側面に設置してもよい。要は、被検出部１０ｂが板状体３ａに直接的又は間接的に係合して板状体３ａとともに変位し、本体検出部１０ａが本体部２と直接的又は間接的に係合し、板状体３ａに対して固定されるものであればよい。

（第二実施形態）
図５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点は、緩衝部材３を構成する弾性体３ｂが凹部４とは反対側の上方に凸のＵ字形状の撓みを有する点である。カバー１７は弾性体３ｂと接触しないように凹部４の上面近傍を垂直な側面とする。その他の構成は第一実施形態と同様なので、説明を省略する。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。

本実施形態では弾性体３ｂの撓み部に液体が充填されるので、第一実施形態の場合よりも凹部４の深さを浅く形成することができる。また、弾性体３ｂの凸部の側面と凹部４の側面との間に狭い間隙が形成されない。従って、気泡の滞留による吐出不良の問題も発生しない。なお、上記実施形態では、弾性体３ｂとして上方に凸の撓みが１個形成されている場合について説明したが、上方に凸の撓みを複数個有するものであっても本発明の効果を奏することができる。同様に、弾性体３ｂとして、上方に凸の撓みの他に下方に凸の撓みを有するものであっても良い。

（第三実施形態）
図６は、本発明の第三実施形態に係る圧力緩衝器１の模式的な縦断面図である。第一又は第二実施形態と異なる点は、緩衝部材３を構成する弾性体３ｂが径方向に下方に凸と上方に凸のＵ字形状の撓みが連なる点であり、その他の点は第一及び第二実施形態と同様である。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６に示すように弾性体３ｂの径方向の断面をＵ字形状の撓みが連なる構造として、板状体３ａを上下方向に変位させるための曲げ応力を小さくした。その結果、板状体３ａの上下方向のストロークが大きくなり、検出圧力のダイナミックレンジが増加する。また、第一又は第二実施形態の場合よりも弾性体３ｂの厚さを厚く形成することができる。そのため、凹部４の上面に溶着する際に皺や弛みが生じ難くなり、圧力変動に対する位置変動の直線性が向上し、ヒステリシス特性を低減させることができる。

（第四実施形態）
図７は、本発明の第四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点は、緩衝部材３と本体部２との間にバネ部材７を設置した点であり、その他の構成は第一実施形態と同様である。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、緩衝部材３の板状体３ａと本体部２の凹部４の底面との間にコイルバネから成るバネ部材７を設置した。弾性体３ｂとして柔らかい材料や板状体３ａを上下動させるための応力の小さい構造を採用した場合に、被検出部１０ｂの初期位置が定まらない場合がある。このような場合にバネ部材７を設置すれば、被検出部１０ｂと本体部２の初期距離を一定に固定することができ、個別に行う初期調整を簡略化することができる。なお、バネ部材７はコイルバネの他に板バネ等を使用することができる。

また、板バネを導電性材料又は磁性体材料で構成することによって、上述した被検出部１０ｂを省略することができる。つまり、板バネを被検出部１０ｂとして用いることができる。
具体的に、本実施形態における板バネは、板状体３ａと完全に固定された形態ではないが、伸縮方向に所定量だけ縮められて本体部２の内部に封入されている。そのため、緩衝部材３が本体部２側とカバー１７側のどちらに変位したとしても、常に板状体３ａと接触している状態に構成されている。
これによって、緩衝部材３の変位に従い、板バネが板状体３ａと同じ挙動を示すので、本体検出部１０ａが板バネの挙動を板状体３ａの挙動として検出し、圧力変動を検出することができる。
なお、板バネの形態は図示しないが、弾性部と板部によって形成され、弾性部の一端を本体部２に係合し、弾性部の他端を板部に係合し、板部は板状体３ａの凹部４側の表面と対向するように構成されている。

（第五実施形態）
図８及び図９は本発明の第五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８が液体噴射ヘッド２０の斜視図であり、図９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８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、第一から第四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９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の上面に設置して凹部４の上端の開口を閉塞する緩衝部材３と、内面に本体検出部１０ａを設置したカバー１７を備えている。緩衝部材３は、中央部が平坦な板状体３ａからなり、周辺部がリング状の弾性体３ｂからなる。被検出部１０ｂは、板状体３ａのカバー１７側の表面に設置した。緩衝部材３は、板状体３ａが上下方向に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る。本体検出部１０ａは、板状体３ａの上に設置した被検出部１０ｂとの間の相対的位置変化を検出して液体の圧力変動を検出する。

（第六実施形態）
図１０は、本発明の第六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、上記第五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、５３’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有効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にフィードバック制御するので、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
３ 緩衝部材、３ａ 板状体、３ｂ 弾性体
４ 凹部
５ 連通孔
６ 室内
７ バネ部材
１０ 検出部、１０ａ 本体検出部、１０ｂ 被検出部
１１ 送信コイル
１２ 受信コイル
１６ ケース
１７ カバー
２０ 液体噴射ヘッド
５０ 液体噴射装置

Claims (11)

1. 上端が開口する凹部と、前記凹部の内面に外部領域と連通する連通孔を有する本体部と、
   前記凹部の上端面に接合して前記凹部の開口を閉塞し、内部に充填される液体の圧力変動を緩和させる緩衝部材と、
   前記緩衝部材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、
   前記緩衝部材は、中央部が板状体から成り、その周辺部が弾性体から成り、
   前記弾性体は、径方向に断面が撓みを有するとともに、
   前記検出部は、磁力線を生成する送信コイルと、電磁誘導に基づく起電力を誘起する受信コイルとを備え、
   前記緩衝部材の前記板状体は、導電性材料または磁性材料からなる被検出部を有し、
   前記起電力を検出して前記相対的位置変化を検出する圧力緩衝器。
2. 前記弾性体は前記板状体の周辺部を囲むリング状の形状を有する請求項１に記載の圧力緩衝器。
3. 前記撓みはＵ字形状を有する請求項１又は２に記載の圧力緩衝器。
4. 前記撓みは前記凹部の側に凸である請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧力緩衝器。
5. 前記撓みは前記凹部とは反対側に凸である請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力緩衝器。
6. 前記撓みは、前記凹部の側に凸と前記凹部とは反対側に凸が連なる請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力緩衝器。
7. 前記板状体と前記弾性体は同一材料から成り、前記板状体は前記弾性体よりも厚みが厚い請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧力緩衝器。
8. 前記板状体は導電性材料又は磁性体材料から成る請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧力緩衝器。
9. 一端を前記板状体に、他端を前記本体部に係合するバネ部材を備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧力緩衝器。
10. 請求項１〜９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。
11. 請求項１０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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