JP4096923B2 - 液体導通材及び液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体導通材及び液体噴射装置に関する。特に本発明は、液体噴射装置に用いられ、液体の品質を維持することができる液体導通材及びこの液体導通材を用いた液体噴射装置に関する。

インクジェット式記録装置等の液体噴射装置は、記録ヘッド等の液体噴射ヘッドから、記録用紙等の被記録物にインク等の液体を噴射して記録を行う。液体噴射装置は、液体噴射装置の本体に脱着可能なインクカートリッジ等の液体収容容器を有する。液体収容容器は内部に収容している液体を、例えば液体供給チューブなどの液体導通材を介して液体噴射ヘッドに供給する。

特開２００１−２１２９７４号公報

液体が蒸発して増粘したり、又は液体中に気泡が発生すると、液体噴射ヘッドが液体の噴射不良を起こす場合がある。液体が蒸発して増粘することを防ぐためには、液体が液体収容部、液体導通材、及び液体噴射ヘッドを透過して蒸発する量を少なくする必要がある。また液体中に気泡が発生することを防ぐためには、大気が液体収容部、液体導通材、及び液体噴射ヘッドを透過して液体に溶け込む量を少なくする必要がある。

本発明の第１の形態によると、液体を噴射して記録を行う液体噴射装置における液体収容容器と液体噴射部とを導通して液体収容容器から液体噴射部に液体を供給する液体導通材であって、高分子化合物と無機層状化合物を含む層状化合物混練材料から形成され、溝部が設けられた基材と、基材の一面に溶着されて溝部が有する開口部を封止して液体の流路部を形成するための封止フィルムとを備え、封止フィルムは、基材側から、基材と溶着する溶着フィルム、高分子化合物と無機層状化合物を含む層状化合物混練材料から形成された混練フィルム、および、溶着フィルムよりも軟化点が高い耐熱フィルムを有する液体導通材を提供する。この液体導通材によれば、無機層状化合物を含まない場合と比べて、インクの溶媒や大気が液体封止部材を透過する量を少なくすることができる。従って液体の品質を維持することができる。

層状化合物混練材料における無機層状化合物の含有量は、１重量％以上５０重量％以下にすると、高分子化合物の特性を維持したまま、インクの溶媒や大気が液体封止部材を透過する量を少なくすることができる。

液体導通材は、前記無機層状化合物の剥げを防ぐ表面層を有してもよい。これにより、液体導通材を屈曲した場合に表面において無機層状化合物が剥げ落ちることを防ぐことができる。この場合に、前記表面層は、前記無機層状化合物を含まない前記高分子化合物により一体的に形成されてもよい。これにより、無機層状化合物を含む層と含まない表面層とを簡便に一体的に成型することができる。

本発明の第２の形態は、被記録物に液体を噴射して記録を行う液体噴射装置であって、
液体を収容する液体収容部と、液体を前記被記録物に噴射する液体噴射部と、液体収容部と液体噴射部とを導通して液体収容部から液体噴射部に液体を供給する液体導通材とを備え、液体導通材は、高分子化合物と無機層状化合物を含む層状化合物混練材料から形成され、溝部が設けられた基材と、基材の一面に溶着されて溝部が有する開口部を封止して液体の流路部を形成するための封止フィルムとを備え、封止フィルムは、基材側から、基材と溶着する溶着フィルム、高分子化合物と無機層状化合物を含む層状化合物混練材料から形成された混練フィルム、および、溶着フィルムよりも軟化点が高い耐熱フィルムを有する液体噴射装置を提供する。第２の形態によれば、第１の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の一実施形態を利用しているインクジェット式記録装置１０を、カバーを外した状態で示す斜視図であり、図２はインクジェット式記録装置１０が有するインク供給系の斜視図である。図１及び図２に示すように、インクジェット式記録装置１０は、記録用紙などの被記録物１１の上を主走査方向に往復移動するキャリッジ４２、キャリッジ４２に載置されている記録ヘッドユニット３００、互いに異なる色のインクを収容している複数のインクカートリッジ４００、複数のインクカートリッジ４００をインクジェット式記録装置１０の本体に脱着可能に固定するカートリッジホルダー２００、及びカートリッジホルダー２００と記録ヘッドユニット３００を連結する長尺状のインク導通材１００を備える。インクカートリッジ４００に収容されているインクは、カートリッジホルダー２００及びインク導通材１００を介して記録ヘッドユニット３００に供給される。記録ヘッドユニット３００は、キャリッジ４２とともにガイドシャフト４８に沿って往復移動しつつ、インクを被記録物１１に噴射して記録を行う。カートリッジホルダー２００は容器保持部材の一例である。

インクカートリッジ４００、カートリッジホルダー２００、インク導通材１００及び記録ヘッドユニット３００は、インクと接する部分の少なくとも一部が、高分子材料に無機層状化合物を混練した層状化合物混練材料によって形成されている。このため、インクカートリッジ４００、カートリッジホルダー２００、インク導通材１００及び記録ヘッドユニット３００は、インクの溶媒や大気を通しにくい。従って、インクジェット式記録装置１０において、インクの溶媒は蒸発しにくい。また大気はインクに溶解しにくい。

無機層状化合物は、好ましくはスクメタイトの一例であるモンモリロナイトであるが、その他のスクメタイト、マイカ、バーミキュライト、ハロサイト、又はこれらの合成類似物であってもよい。また層状化合物混練材料における無機層状化合物の含有量は、好ましくは１重量％以上５０重量％以下であるが、更に好ましくは５重量％以上３０重量％以下である。この場合、層状化合物混練材料は、高分子材料が有する特性を維持することができる。またインクカートリッジ４００、カートリッジホルダー２００、インク導通材１００及び記録ヘッドユニット３００を射出成型することができる。

図３は、インクカートリッジ４００の分解斜視図である。インクカートリッジ４００は、下ケース４１０、上ケース４２０、及びインク封止フィルム４３０を有する。下ケース４１０は、上ケース４２０と接合する側の面に凹部４１２ａを有し、端面にインクを外部に供給するインク供給部４１４を有する。インク封止フィルム４３０は、凹部４１２ａの外周に溶着しており、下ケース４１０とともに、インクを収容するインク収容部４１２を形成している。上ケース４２０は、下ケース４１０と組み合ってインクカートリッジ４００の樹脂ケースを形成している。下ケース４１０及び上ケース４２０は、層状化合物混練材料で成型されている。下ケース４１０及び上ケース４２０を形成する場合、層状化合物混練材料は、高分子材料として例えばポリプロピレンを含有する。

図４は、インク封止フィルム４３０の断面図である。インク封止フィルム４３０は、下ケース４１０に溶着する側から、溶着フィルム４３２、混練フィルム４３４、及び耐熱フィルム４３６をこの順に有する。溶着フィルム４３２は下ケース４１０と同系列の材料を含有しており、下ケース４１０に溶着する。下ケース４１０がポリプロピレンを含有する場合、溶着フィルム４３２は無延伸ポリプロピレンで形成される。混練フィルム４３４は、層状化合物混練材料により形成されており、インクの溶媒や大気がインク封止フィルム４３０を透過することを防ぐ。混練フィルム４３４を形成する場合、層状化合物混練材料は、高分子材料としてポリプロピレンを含有する。耐熱フィルム４３６は溶着フィルム４３２より軟化点が高い材料で形成されており、溶着フィルム４３２を溶着するときにインク封止フィルム４３０の形状を保つ。

図５は、カートリッジホルダー２００の平面図であり、図６は図５のＡ−Ａ断面におけるカートリッジホルダー２００の断面図である。図６に示すようにカートリッジホルダー２００は板状部材２０２、及び板状部材２０２の一面に溶着されている封止フィルム２０４を有する。図５に示すように、板状部材２０２は略長方形の板状の部材であり、インクカートリッジ４００のインク供給部４１４が連結される複数の筒状のカートリッジ連結部２１０、インク導通材１００が連結する複数の導通材連結孔２２０、及び複数のカートリッジ連結部２１０のそれぞれを導通材連結孔２２０に繋ぐ複数の溝部２３０を有する。溝部２３０は、板状部材２０２の一面に形成されており、封止フィルム２０４で封止されることにより液体の流路になる。板状部材２０２は層状化合物混練材料により形成されている。板状部材２０２を形成する場合、層状化合物混練材料は、高分子材料としてポリプロピレンを含有している。なお、封止フィルム２０４は、例えば図４に示したインク封止フィルム４３０と同じように、混練フィルムを溶着フィルムと耐熱フィルムで挟むことにより形成されているが、他の構成であってもよい。

図７はインク導通材１００の斜視図である。インク導通材１００は長尺状であり、一方の端部にカートリッジホルダー２００の導通材連結孔２２０に挿入される筒状のホルダー側連結部１０２を複数有する。また他方の端部に記録ヘッドユニット３００に連結する筒状のヘッド側連結部１０４を複数有する。ホルダー側連結部１０２及びヘッド側連結部１０４は、例えば図８に示すインク導通材１００の基材１１０（後述）とともに２色成型される。

図８は、インク導通材１００の幅方向の断面図である。インク導通材１００は、基材１１０及びインク封止フィルム１２０を有する。基材１１０は、層状化合物混練材料により形成されており、一面に、長手方向に沿って互いに離間して形成された複数の溝部１１２ａを有する。インク封止フィルム１２０は、基材１１０の一面に溶着されており、複数の溝部１１２ａのそれぞれが有する開口部を封止して複数の流路部１１２を形成している。図１に示したように、インク導通材１００はカートリッジホルダー２００と記録ヘッドユニット３００を連結している。記録ヘッドユニット３００はキャリッジ４２とともに移動する。このためインク導通材１００は可撓性を有する必要がある。インク導通材１００の基材１１０を形成する場合、層状化合物混練材料は、高分子材料として熱可塑性のエラストマ、例えばＳＥＰＳ（ポリスチレン−ポリエチレン−ポリプロピレン−ポリスチレン）重合体を含有している。なお、インク封止フィルム１２０は、例えば図３及び図４に示したインク封止フィルム４３０と同じように、混練フィルムを溶着フィルムと耐熱フィルムで挟むことにより形成されているが、他の構成であってもよい。

図１１は、基材１１０の断面を拡大してその構成の概略を示す拡大断面図である。図１１は、基材１１０の長手方向に沿って、厚み方向に切断した状態をしめす。また同図において説明のため無機層状化合物１４２を拡大して示している。

図１１に示す基材１１０は、無機層状化合物１４２と高分子化合物１４０とからなる肉厚の中間層１３２、および、この中間層１３２の表面に配された表面層１３０、１３４を有する。これら中間層１３２および表面層１３０、１３４は、無機層状化合物１４２を高分子化合物１４０に混練した層状化合物混練材料を、型から一定方向に押し出すことにより成型される。図１１において、押し出しの方向は右方向（または左方向）である。この押し出しの力により、無機層状化合物１４２は、中間層１３２内において押し出しの方向に沿って並んで配される。これにより、押し出しの方向に垂直な方向について、無機層状化合物１４２を密に配することができる。よって、基材１１０において、押し出しの方向に垂直な方向（図中の上下方向）について、インクの溶媒や大気が通過する量を少なくすることができる。

押し出しの成型時に、表面が外気と触れて中心よりも早く高分子化合物１４０が硬化する。この場合に、表面付近で硬化した高分子化合物１４０は、無機層状化合物１４２を中心に押しやりながら順次中心へ向けて硬化するので、表面層１３０、１３４は、無機層状化合物１４２を含まない高分子化合物１４０により形成される。これにより、無機層状化合物１４２を含む中間層１３２と含まない表面層１３０、１３４とを簡便に一体的に成型することができる。また、中間層１３２と表面層１３０、１３４とは同じ高分子化合物１４０を含んで一体的に成型されるので、これらの層の間に剥がれが生じることを防ぐことができる。

上記表面層１３０、１３４は、中間層１３２に配された無機層状化合物１４２の剥げを防ぐ。これにより、基材１１０を屈曲した場合に、表面において無機層状化合物１４２が剥げ落ちることを防ぐことができる。また、基材１１０の表面に無機層状化合物１４２が飛び出さないので、基材１１０の表面において無機層状化合物１４２が他の部材を引っ掛けるという不具合を防ぐことができる。

図９は、記録ヘッドユニット３００の分解斜視図である。記録ヘッドユニット３００は、連結部材３０２、ベース部材３０４、及びヘッド本体３０６を有する。ヘッド本体３０６は、インクジェット式記録装置１０の本体から入力される信号に従ってインクを図２に示した被記録物１１に噴射する。ベース部材３０４はヘッド本体３０６を固定保持し、かつヘッド本体３０６にインクを供給する。

連結部材３０２は、連結基材３１０及び連結基材３１０の一面に溶着されている封止フィルム３２０を有する。連結基材３１０は、複数の導通材連結部３１２、ヘッド側連結部３１４、及び複数の流路溝部３１６を有する。導通材連結部３１２は封止フィルム３２０に形成されたフィルム孔部３２２から露出しており、インク導通材１００のヘッド側連結部１０４が挿入されることにより複数のインクを個別に受け入れる。ヘッド側連結部３１４は、封止フィルム３２０により封止されており、ベース部材３０４に連結して複数のインクを個別にベース部材３０４に供給する。流路溝部３１６は、導通材連結部３１２が受け入れた複数のインクをそれぞれ個別にヘッド側連結部３１４まで案内する。
連結基材３１０は層状化合物混練材料により形成されている。連結基材３１０を形成する場合、層状化合物混練材料は、高分子材料としてポリフェニレンエーテル樹脂を含有している。封止フィルム３２０は、例えば図３及び図４に示したインク封止フィルム４３０と溶着フィルム４３２の組成を除いて同じ構成である。封止フィルム３２０において、溶着フィルム４３２に相当する層は、ポリフェニレンエーテル樹脂と同系列の材料で形成されている。なお封止フィルム３２０は他の構成であってもよい。

図１０は、インクカートリッジ４００の下ケース４１０及び上ケース４２０、カートリッジホルダー２００の板状部材２０２、及びインク導通材１００の基材１１０の製造工程を説明するフローチャートである。まず、高分子材料に無機層状化合物が混練された層状化合物混練材料のペレットを用意する（Ｓ１０）。そしてペレットを溶解し（Ｓ２０）、金型に流し込んで下ケース４１０、上ケース４２０、板状部材２０２、及び基材１１０を射出成形する（Ｓ３０）。このように、射出成形により下ケース４１０、上ケース４２０、板状部材２０２、基材１１０、及び連結基材３１０を形成することができる。

以上のように、インクジェット式記録装置１０において、インクカートリッジ４００の下ケース４１０及び上ケース４２０、カートリッジホルダー２００の板状部材２０２、並びにインク導通材１００の基材１１０を、高分子材料に無機層状化合物（例えばモンモリロナイト）を混練した層状化合物混練材料を用いて形成したため、インクに大気は溶解しにくい。このため、記録ヘッドユニット３００からインクの代わりに気体が噴射されること、いわゆるドット抜けは少なくなり、連続記録を行っても記録品質は低下しにくい。またドット抜けから復帰するためにインクを噴射すること、すなわちクリーニング回数は少なくなる。従って、より多くのインクを記録に用いることができる。またインクが記録ヘッドユニット３００から噴射されるまで、インクの溶媒は蒸発しにくいため、インクは増粘しにくい。

また従来から射出成型を行っている部材については、層状化合物混練材料を製造する工程が増えることを除き、従来と同じ工程で製造することができる。従って製造コストは高くならない。

なお、インクジェット式記録装置１０は、液体噴射装置の一例である。またインクカートリッジ４００はインク収容容器の一例であり、記録ヘッドユニット３００は液体噴射部の一例である。しかしながら、液体噴射装置はこれに限られない。液体噴射装置の他の例は、液晶ディスプレイのカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置である。この場合、色材を収容するカートリッジが液体収容容器の一例である。液体噴射装置のさらなる他の例は、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置である。この場合、電極形成装置の電極材（電導ペースト）を収容するカートリッジが液体収容容器の一例である。液体噴射装置のさらなる他の例は、バイオチップを製造するバイオチップ製造装置である。この場合、バイオチップ製造装置の生体有機物および試料を収容するカートリッジが液体収容容器の一例である。本発明の液体噴射装置は、産業用途を有するその他の液体噴射装置も含む。被記録物は、液体が噴射されることにより記録が行われる物であり、記録用紙の他に、ディスプレイの電極等の回路パターンが記録される回路基板、ラベルが印刷されるＣＤ−ＲＯＭ、ＤＮＡ回路が記録されるプレパラートが含まれる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

インクジェット式記録装置１０を、カバーを外した状態で示す斜視図である。 インクジェット式記録装置１０が有するインク供給系の斜視図である。 インクカートリッジ４００の分解斜視図である。 インク封止フィルム４３０の断面図である。 カートリッジホルダー２００の平面図である。 図５のＡ−Ａ断面におけるカートリッジホルダー２００の断面図である。 インク導通材１００の斜視図である。 インク導通材１００の幅方向の断面図である。 記録ヘッドユニット３００の分解斜視図である。 インクカートリッジの下ケース４１０等の製造工程を示すフローチャートである。 基材１１０の断面の構成を拡大して示す拡大断面図である。

符号の説明

１０…インクジェット式記録装置、１１…被記録物、４２…キャリッジ、４８…ガイドシャフト、１００…インク導通材、１０２…ホルダー側連結部、１０４…ヘッド側連結部、１１０…基材、１１２…流路部、１１２ａ…溝部、１２０…インク封止フィルム、１３０…表面層、１３２…中間層、１３４…表面層、１４０…高分子化合物、１４２…無機層状化合物、２００…カートリッジホルダー、２０２…板状部材、２０４…封止フィルム、２１０…カートリッジ連結部、２２０…導通材連結孔、２３０…溝部、３００…記録ヘッドユニット、３０２…連結部材、３０４…ベース部材、３０６…ヘッド本体、３１０…連結基材、３１２…導通材連結部、３１４…ヘッド側連結部、３１６…流路溝部、３２０…封止フィルム、３２２…フィルム孔部、４００…インクカートリッジ、４１０…下ケース、４１２…インク収容部、４１２ａ…凹部、４１４…インク供給部、４２０…上ケース、４３０…インク封止フィルム、４３２…溶着フィルム、４３４…混練フィルム、４３６…耐熱フィルム

Claims (5)

1. 液体を噴射して記録を行う液体噴射装置における液体収容容器と液体噴射部とを導通して液体収容容器から液体噴射部に液体を供給する液体導通材であって、
   高分子化合物と無機層状化合物を含む層状化合物混練材料から形成され、溝部が設けられた基材と、
   前記基材の一面に溶着されて前記溝部が有する開口部を封止して前記液体の流路部を形成するための封止フィルムと
   を備え、
   前記封止フィルムは、前記基材側から、前記基材と溶着する溶着フィルム、高分子化合物と無機層状化合物を含む層状化合物混練材料から形成された混練フィルム、および、溶着フィルムよりも軟化点が高い耐熱フィルムを有する液体導通材。
2. 前記層状化合物混練材料における前記無機層状化合物の含有量は、１重量％以上５０重量％以下である、請求項１に記載の液体導通材。
3. 前記基材は、前記無機層状化合物の剥げを防ぐ表面層を有する請求項１に記載の液体導通材。
4. 前記表面層は、前記無機層状化合物を含まない前記高分子化合物により一体的に形成される請求項３に記載の液体導通材。
5. 被記録物に液体を噴射して記録を行う液体噴射装置であって、
   前記液体を収容する液体収容部と、
   前記液体を前記被記録物に噴射する液体噴射部と、
   前記液体収容部と前記液体噴射部とを導通して前記液体収容部から前記液体噴射部に前記液体を供給する液体導通材とを備え、
   前記液体導通材は、高分子化合物と無機層状化合物を含む層状化合物混練材料から形成され、溝部が設けられた基材と、前記基材の一面に溶着されて前記溝部が有する開口部を封止して前記液体の流路部を形成するための封止フィルムとを備え、
   前記封止フィルムは、前記基材側から、前記基材と溶着する溶着フィルム、高分子化合物と無機層状化合物を含む層状化合物混練材料から形成された混練フィルム、および、溶着フィルムよりも軟化点が高い耐熱フィルムを有する液体噴射装置。

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