CN1537725A - 图像生成装置 - Google Patents
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Abstract
一种图像生成装置。其包括:墨水箱及从该墨水箱向打印头供给墨水的墨水供给通路,同时在上述墨水供给通路的内部设有过滤器,并使供给墨水时由过滤器所产生的负压设定成低于上述打印头的喷嘴的墨水吸引压力。另外,上述墨水箱例如其内部具有多孔质墨水吸收体,将上述过滤器的过滤精度设为F(m),将放置在上述墨水箱之前的墨水吸收体的网眼密度设为N(个/m),将上述墨水吸收体压缩且放置在上述墨水箱时的体积与放置在上述墨水箱内之前的体积之比作为压缩比,把该压缩比设为R时,满足:F′<1/(N·R)。其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,F′=·F。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有储存墨水的墨水放置部的图像生成装置,更详细地说,涉及作为图像生成装置的喷墨记录装置。
背景技术
喷墨记录装置是通过向作为记录用纸的纸页上喷墨完成打印的图像生成装置,一般情况下,配置有带墨水箱的墨盒,通过从该墨盒把墨水供到打印头,从该打印头将墨水喷出到上述纸页上。
在使用这样的喷墨记录装置的场合,由于在墨水用尽之前,空气混入墨水供给系统中时是造成喷墨不良的原因,因此,普遍采用利用通过墨水吸收体或过滤器等来防止空气混入的措施。
在例如日本公开公报的特开2001-219583号公报(公开日:2001年8月14日,以下简称“专利文献1”)中,揭示了这样的技术,在墨水吸收体下游侧设置有效穿透尺寸8μm的过滤器来吸收空气,同时,将恢复装置的吸引力设定使空气不能穿过过滤器的压力。
另外,在使用这样的喷墨记录装置的场合,使用者在墨盒中的墨水耗尽时,需要更换该墨盒。因此,喷墨记录装置就必须检测出墨盒内的墨水剩余量并告知使用者。
为此,提出了种种能检测墨水剩余量的墨盒。在这样的墨盒中,广泛采用这样的方法,即在墨水供给系统中吸入空气之前,利用光学式的墨水水平传感器,告知使用者墨水已经用尽。为了降低成本,还需要用电极代替光学传感器。例如日本公开公报的特开平3-288654号公报(公开日:1991年12月18日,以下简称“专利文献2”)中,揭示了这样的墨盒,即在墨水箱中,内置有吸收墨水的墨水吸收体(泡沫材料),同时在连接该墨水箱和打印头的墨水供给通路内配有过滤器,在该过滤器的下游侧,即在墨水喷出口侧上配具有检测上述墨水供给通路内有无墨水的电极。
使用这样的墨盒的喷墨记录装置,通过从作为墨水喷出口侧的打印头侧,经由上述过滤器施加于吸出墨水的负压,从墨盒把墨水供给到打印头。并且,通过在上述电极之间流过的电流,检测出墨水供给通路内的有无墨水。即是说,当墨盒内的墨水剩余量变少时,墨水供给通路内不存在墨水,上述电极之间的电流停止流动。由此,在检测出上述电极之间的电流停止流动时,墨水被用尽。
但是,在上述专利文献1中,完全没有考虑防止喷出动作时气泡穿过过滤器。
另外,在上述专利文献1中,也没有考虑墨水吸收体吸收的墨水特性。
并且,在上述专利文献2所述的发明中,不能使用N·R超过200的墨水吸收体,墨水吸收体的选择面比较窄。
还有,在上述专利文献2所述的发明中,与上述专利文献1一样,也都没有考虑墨水吸收体吸收的墨水特性。于是,根据墨水的种类,在喷墨记录装置中,连续排出时会发生墨水的供给不足,在墨盒装卸时会发生墨水泄漏等弊病。
在上述这样的从作为墨水喷出口侧的打印头侧经由过滤器施加于吸引墨水用的负压的场合,例如,在过滤器的下游侧的负压变得过高时,会从打印头的喷嘴尖端吸入空气,致使打印头可能喷出不畅。另外,由于上述负压变得过高时,有可能导致过滤器吸收的空气又通过过滤器,通过的空气会堵塞供给通路,并到达打印头等,引起喷出不畅,另外,当空气到达墨残留量检测部时,由于通过过滤器的空气会使上述电极之间的电流停止流动,可能会作出墨水已经用尽的误判断。所以,当墨水供给压力大于作用到上述过滤器上的负压时,由于墨水剩余量的下降以外的因素的影响,空气会混入墨水供给通路内,致使墨水剩余量的检测出现误动作。
但是,在上述专利文献1、2中,都没有考虑如何解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种图像生成装置,可防止因墨水剩余量降低以外的因素导致空气混入墨水供给通路内。本发明的另一目的是提供一种图像生成装置,为了能够防止连续喷墨时,在墨用尽之前空气混入墨水供给系统,或者发生墨水供给不足引起在安装或拆卸墨盒时,发生墨水泄漏等弊端,具有墨水供给系统设计指南,特别适用对应于墨水特性的墨水供给系统指南。本发明的再一个目的是提供一种图像生成装置,可扩大墨水吸收体设计指南的选择范围。
为了达到上述目的,本发明的图像生成装置,包括:用于储存墨水的墨水放置部、把储存在墨水放置部的墨水供给到打印头的墨水供给通路,同时,在上述墨水供给通路的内部具有过滤器,在供给墨水时,由上述过滤器所产生的负压低于上述打印头的喷嘴所产生的的墨水吸引压力。
向打印头供给墨水时,打印头吸引墨水时必要的压力,即,打印头喷嘴的弯液面所产生的压力(墨水吸引压力)作用在上述墨水供给通路上。并且,该墨水吸引压力的临界值在供给墨水时由上述过滤器产生的负压即过滤器开口(网眼)的弯液面所产生的压力(过滤器压力)的临界值以下,特别是小于该临界值时,形成在该过滤器开口的弯液面破裂之前,空气会从打印头的喷嘴尖端混入。
为此,如果把向打印头供给墨水时的喷嘴弯液面所产生的压力、即墨水吸引压力设定成大于供给墨水时上述过滤器产生的负压,则可以克服供给墨水时上述过滤器产生的负压,由形成在过滤器开口的弯液面的表面张力,吸引墨水,开口的弯液面后退,结果,空气不会从打印头的喷嘴尖端混入,可进行墨水的稳定供给(补给)。
进一步,本发明的图像生成装置,为了达到上述目的,包括:用于储存墨水的墨水放置部、把储存在墨水放置部的墨水供给到打印头的墨水供给通路,在上述墨水供给通路的内部,设置有供给墨水时作用到墨水供给通路上的负压成为2.0kPa以下的过滤器。
由于在上述墨水供给通路内,设置有供给墨水时作用到墨水供给通路上的负压为2.0kPa以下的过滤器,因此,向打印头供给墨水时的喷嘴弯液面所产生的压力(墨水吸引压力)可以大于供给墨水时的由上述过滤器产生的负压。由此,根据上述构成,可以克服供给墨水时上述过滤器产生的负压由形成在过滤器开口的弯液面的表面张力,吸引墨水,开口的弯液面后退,结果,空气不会从打印头的喷嘴尖端混入,可进行墨水的稳定供给(补给)。
再者,本发明的图像生成装置,为了达到上述目的,包括:用于储存墨水的墨水放置部、把储存在墨水放置部的墨水供给到打印头的墨水供给通路,同时,在上述墨水供给通路的内部设置有过滤器,设定上述过滤器的过滤精度为F(m),上述墨水表面张力为η(N/m),供给墨水时上述过滤器所产生的负压的临界压力为Pm(Pa)时,满足下述条件:
F′=4η/Pm
Pm≤2000
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,由于在上述墨水供给通路的内部设置有满足上述关系式的过滤器,可使供给墨水时作用到墨水供给通路上的负压为2.0kPa以下,也可使向打印头供给墨水时的喷嘴弯液面所产生的压力(墨水吸引压力)大于供给墨水时的上述过滤器产生的负压。由此,根据上述构成,可以克服供给墨水时上述过滤器产生的负压,由形成在过滤器开口的弯液面的表面张力,吸引墨水,开口的弯液面前进,结果,空气不会从打印头的喷嘴尖端混入,可进行墨水的稳定供给(补给)。
本发明的图像生成装置,为了达到上述目的,具有放置用于保持墨水的多孔质墨水吸收体的墨水放置部及从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路,并且,在上述墨水供给通路的内部设置有过滤器,如果将上述过滤器的过滤精度设为F(m),放置在上述墨水放置部之前的墨水吸收体的网眼密度为N(个/m),把用上述墨水吸收体压缩且放置在上述墨水放置部时的体积与放置在上述墨水放置部之前的体积之比所表示的压缩比设为R时,则满足下述条件:
F′<1/(N·R)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
本发明的图像生成装置,为了达到上述目的,具有放置用于保持墨水的多孔质墨水吸收体的墨水放置部及从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路,同时,在上述墨水供给通路内具有过滤网,在上述墨水放置部内,上述墨水吸收体在放置到上述墨水放置部之前预先进行压缩加工,如果将上述过滤器的过滤精度设为F(m),压缩加工前的上述墨水吸收体的网眼密度为N′(个/m),由上述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比所示的压缩比(压缩率)为R′,则满足下述条件:
F′<1/(N′·R′)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
另外,根据上述构成,通过墨水的表面张力墨水吸收体所产生的负压的临界值可以调整为使该临界值小于通过墨水表面张力在上述过滤器上产生的负压、即过滤器开口(网眼)的弯液面所产生的压力(过滤器压力)的临界值,所以,可防止墨水用尽前过滤器网眼上形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路内,墨水吸收体的弯液面对应于墨水的消耗而后退,能稳定地进行墨水的供给动作。
本发明的图像生成装置,为了达到上述目的,具有放置用于保持墨水的多孔质墨水吸收体的墨水放置部及从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路,并且,在上述墨水供给通路的内部设置有过滤器,如果将上述过滤器的过滤精度设为F(m),向上述墨水放置部中填充满墨水时,通过上述墨水供给通路把墨水供给上述打印头时所产生的墨水放置部的水头压力设为Pi(Pa),上述墨水放置部的墨水粘性阻力所引起的压力损失设为Pμ(Pa),上述墨水表面张力设为η(N/m),上述墨水吸收体放置到上述墨水放置部之前的网眼密度设为N(个/m),将用上述墨水吸收体压缩并放置到上述墨水放置部时的体积与于放置到上述墨水放置部之前的体积之比所表示的压缩比设为R,压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的断面面积设为S(m2),压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的高度设为L(m),25℃时的墨水粘度为μ25(Pa·s),任意温度TK(K)的液体粘度为μTK(Pa·s)时,在任意温度TK(K)满足:
4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{μTKμ·L·(N·R)2/S}·Q
(式中,系数(k/A)=485)
μTK=α·exp(β/TK)
α=μ25/exp(β/298)
β=Ln{0.42·Ln(μ25)+4.71}/(1/273-1/298)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,可将上述墨水吸收体所产生的负压调整成:使该负压小于过滤器开口的墨水弯液面所产生的压力临界值,从而,能防止过滤器开口上所形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路内,因此,根据上述的构成,可防止因墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入墨水供给通路内,所以,能有效地防止墨水剩余量检测的误动作,可以在高质量、高可靠性下进行打印。
本发明的图像生成装置,为了达到上述目的,具有放置用于保持墨水的多孔质墨水吸收体的墨水放置部及从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路,并且,在上述墨水供给通路的内部设置有过滤器,上述墨水吸收体在放置到上述墨水放置部之前预先进行压缩加工,如果将上述过滤器的过滤精度设为F(m),向上述墨水放置部中填充满墨水时,通过上述墨水供给通路把墨水供给上述打印头时所产生的墨水放置部的水头压力设为Pi(Pa),上述墨水放置部的墨水粘性阻力所引起的压力损失设为Pμ(Pa),上述墨水表面张力设为η(N/m),压缩加工前的上述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),将用墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比所示的压缩比(压缩率)设为R′,压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的断面面积设为S(m2),压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的高度设为L(m),25℃时的墨水粘度为μ25(Pa·s),任意温度TK(K)的粘度为μTK(Pa·s)时,在任意温度TK(K)满足:
4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{PμTK·L·(N′·R′)2/S}·Q
(式中,系数(k/A)=485)
μTK=α·exp(β/TK)
α=μ25/exp(β/298)
β=Ln{0.42·Ln(μ25)+4.71}/(1/273-1/298)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,可对供给墨水时过滤器开口的弯液面所产生的压力临界值进行适当地调整,使该压力临界值不超过所述打印头喷嘴的弯液面所产生的墨水吸引压力的临界值,可防止从上述喷嘴吸入空气,同时,可把墨水吸收体所产生的负压调整成比过滤器开口的墨水弯液面的负压临界值小的值,从而,能防止过滤器开口上所形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路内。
因此,根据上述的构成,可利用过滤器吸收因墨水剩余量降低以外的因素例如墨盒的振动、气压或周围温度的变化等在墨水放置部的墨水中产生的气泡等,可防止空气混入墨水供给通路内,在进行高可靠性的打印同时,不会消耗多余的墨水。
从而,根据上述构成,提供带墨水供给系统的设计指南的图像生成装置,在例如上述的连续喷墨时,在墨水用尽前,防止空气混入墨水供给系统的弊病的发生。
另外,根据上述构成,能用偏差小的过滤精度F(m)调整例如上述的供给墨水时(包含墨水用尽时)的负压,结果,得到稳定的负压。
本发明的其他目的、特征及优点,通过下文的叙述会更加清楚。另外,本发明的效益通过下文参照附图的说明,会更加清晰。
附图说明
图1(a)是表示本发明的一实施方式的喷墨记录装置墨盒主要部分构成的剖面图;
图1(b)是表示图1(a)中的从墨盒拔下墨水供给通路状态的剖面图;
图1(c)是表示检测电极构成的剖面图;
图2是表示切掉上述喷墨记录装置的整体构成一部分的立体图;
图3是上述喷墨记录装置的墨水供给装置的示意构成图;
图4是表示上述墨水供给装置的过滤器构成的正面图;
图5是表示从上述墨盒装满墨水的状态开始继续喷墨时的时间与墨盒负压的关系的曲线图;
图6是模式表示图5的曲线图;
图7是用于测量作用在喷墨记录装置的墨水供给通路上的负压实验用的测量装置的示意构成图;
图8是表示用图7所示的测量装置实际测量的过滤器过滤精度与作用在墨水供给通路上的负压的关系曲线图;
图9是表示过滤器的过滤精度与过滤器引起的墨水负压临界压力的关系曲线图;
图10是表示网眼密度与效率的关系的曲线图;
图11是表示实装网眼密度与效率的关系曲线图;
图12是表示把墨盒的泡沫材料的各网眼看作圆形管路时,流过圆形管路的流量和管路压力差的模式图;
图13是表示最密填充的网眼的构成图;
图14是表示在墨盒的实际泡沫材料内,球状或多面体的网眼以念珠状连通的状态剖面图;
图15是表示在实际泡沫材料内网眼变成串珠状的流路时的有效直径解法的说明图;
图16是表示对于网眼的直径为dm、其中心位置为X=0的球状流路求积分得到的归一化流路阻力为Rd,圆柱状流路的归一化流路阻力为Rm时的X与阻力比Rd/Rm及网眼直径d之间的关系曲线图;
图17是表示压缩比与负压之间的关系曲线图;
图18是表示墨盒中即将无墨之前状态下的可将泡沫材料下端的网眼看作毛细管时的毛细管的液面(墨水弯液面)的临界压力模式图;
图19是表示毛细管的液面(墨水弯液面)的临界压力的模式图;
图20是放大的表示了的供给口端部构成的剖面图;
图21(a)~图21(h)是顺序地表示墨水从喷嘴喷出状态的剖面图;
图22是表示根据表6的数据制成的温度T(℃)和粘度μ(Pa·s)的关系曲线图;
图23是表示根据表7的数据制成的温度T(℃)和各温度T(℃)的μT/μ25的关系曲线图;
图24是表示根据表7的数据制成的μ25和μ/μ25的相关关系曲线图;
图25是表示近似式粘度μ′(Pa·s)和实际粘度μ(Pa·s)的关系曲线图;
图26是表示根据表9的数据制成的近似式粘度μ′(Pa·s)和实际粘度μ(Pa·s)的关系曲线图;
图27是表示各个墨水及水在25℃的μ25和μ/μ25的关系曲线图。
具体实施方式
下面,根据图1~图27说明本发明一实施形式。
作为本实施形式的图像生成装置的喷墨记录装置,如图2所示,由给纸部、分离部、输送部、打印部及排出部构成。
给纸部是进行打印时供给作为记录用纸的纸页201的部分,由给纸托盘101和拾纸辊102组成。在不打印时,给纸部具有保存纸页201的功能。
分离部是把由给纸部供给的纸页201一片一片地供给打印部的部分,由图中未示的给纸辊及分离装置构成。在分离装置中,设定作为与纸页201接触的部分的衬垫部分和纸页201之间的摩擦大于纸页201、201之间的摩擦。另外,在给纸辊中,设定给纸辊与纸页201之间的摩擦大于衬垫与纸页201之间的摩擦或纸页201、201之间的摩擦。由此,两片纸页201送到分离部上时,由于给纸辊的作用,就可分离这些纸页201、201,只将上侧的纸页201送到输送部。
输送部是将从分离部一张一张供给的纸页201输送到打印部的部分,由图中未示的导向板及输送挤压辊111、输送辊112等辊对组成。辊对是调整输送纸页201的部件,当把纸页201送到打印头1和压纸板113之间时,将来自打印头的墨水喷出到纸页201的适当位置。
打印部是对由输送部辊对供给的纸页201进行打印的部分,打印部包括:打印头1、搭载该打印头1的滑架2、作为引导该滑架2的部件的导向轴(滑架保持轴)121、向打印头1上供给墨水的墨盒20、打印时成为纸页201的台架的压纸板113及由墨水供给管4组成的墨水供给通路3。墨水供给管4组成的墨水供给通路3将上述打印头1和墨盒20连接在一起,作为墨水流路,从墨盒20向打印头1供给墨水。其中,打印头1、墨水供给管4组成的墨水供给通路3及墨盒20构成后述的墨水供给装置10。
排出部是将进行打印后的纸页201排出到喷墨记录装置外面的部分,由排出辊131、132及排出托盘134构成。
具有上述构成的喷墨记录装置依据下面的动作打印。
首先,由图中未示的计算机等,根据图像信息送向喷墨记录装置的打印要求。接受打印要求的喷墨记录装置,由拾纸辊102把给纸托盘101上的纸页201从给纸部送出。
其次,送出的纸页201由给纸辊穿过分离部,向输送部输送。在输送部中,由输送挤压辊111、输送辊112的辊对把纸页201输送到打印头1和压纸板113之间。
接着,在打印部中,对应图像信息,由在打印头1上的作为墨水喷嘴部的喷出喷嘴(墨水喷出喷嘴)1a(参照图20)向压纸板113上的纸页201上喷涂墨水。这时,纸页201一度停止在压纸板113上。一边喷墨水,一边通过导向轴121对滑架2导向,沿主扫描方向作行的分扫描。
终止时,让纸页201在压纸板113上沿副扫描方向只在一定宽度范围内移动。在打印部上,根据图像信息继续进行上述动作,对纸页201全面进行打印。
打印过的纸页201,经过墨水干燥部,借助于排出辊131、132,通过用纸排出口排出到排出托盘134上。之后,纸页201作为打印文件提供给使用者。
在此,对上述的喷墨记录装置的墨水供给装置10,根据图1、图3及图5详细说明。
如图3所示,墨水供给装置10如上述那样,配有打印头1、墨水供给通路3及墨盒20。
如图1(a)、图1(b)所示,通常,墨盒20上设有作为具有储存墨水的空间部的墨水放置部的墨水箱21。在本实施形式的墨盒20中,在该墨水箱21的内部(空间),例如,设有聚氨基甲酸乙酯树脂制成的多孔质保持体的墨水吸收体22。
而且,在墨水箱21的例如底面上,设置有由用于向打印头1上供墨水的墨水供给管4组成的墨水供给通路3。
具体来说,在该墨水供给通路3内,在上述墨水箱21侧的墨水供给通路3内的一部分合适的端部设置过滤器23。上述墨水供给管4与上述墨水箱21连接,以使过滤器23形成侧的,墨水供给通路3端部(墨水供给口3a)、即该墨水供给管4的端部插入设在上述墨水箱21的、例如底面上所设置的墨水供给口24中。由此,上述过滤器23形成侧的墨水供给管4的端部,即该墨水供给管4的形成上述过滤器23的墨水供给通路3的端部(墨水供给口3a)位于墨水箱21内。
另外,如图1(a)~图1(c)所示,在上述墨水箱21外侧的墨水供给管4上,以夹持墨水供给管4的方式设有作为墨水剩余量检测电极(检测器)的一对检测电极(电极部)25、25。即是,在上述墨水箱21外面的墨水供给通路3上,以夹持该墨水供给通路3的方式设有一对检测电极(电极部)25、25。
由于上述墨水供给装置10从打印头1一侧,经过上述过滤器23施加于用于吸出墨水的负压,所以,可以把储存在上述墨水箱21内的墨水供给打印头1。
上述打印头1例如,在整个通道连续驱动时,每一分钟可喷出最大0.49cc(0.49×10-6m3)的墨水,在喷出的同时,将同量的墨水从墨水箱21中吸引出来,这时,作用在墨水供给通路3上的压力,可以由图3所示的压力计26测定。另外,打印头1和墨盒20的配置是,例如让打印头1的水头(Ph:打印头水头压力)为50mm,墨水箱21的水头(Pi:墨水箱水头压力)为30mm。在此,打印头水头压力Ph表示打印头1的喷出喷嘴1a到墨水供给口24之间的水头压力。另外,墨水箱水头压力Pi表示墨水填满上述墨水箱21时,把墨水通过上述墨水供给口24供给到上述打印头1时所产生的墨水箱21的水头压力。
上述过滤器23如图4所示,做成带状,例如通过将不锈钢材料作为纵丝和横丝编制成网状。并且,也不限于上述方法,例如,也可以通过蚀刻,把形成开口部的板状部件作为过滤器23。
而且,在该墨盒20如图1(a)~图1(c)所示,借助于过滤器23,通过混入墨水供给通路3的空气,挤出上述检测电极25、25之间的墨水时,即,检测电极25、25之间不存在墨水时该检测电极25、25之间没有电流流过,利用这样的事实检测出墨水剩余量,即是说检测出没有墨水存在(墨水用尽)。
下面,根据图5~图7,详细说明在检测墨水剩余量的过程中,作用到墨水供给通路3中的负压与经过时间的关系。图5及图6示出了上述墨盒20在充满墨水的状态下继续将墨水喷出时的经过时间与作用到墨水供给通路3上的负压之间的关系的曲线,图6是模式表示图5所示关系的曲线图。
首先,驱动上述打印头1,即是说,为了消耗墨水箱21内的墨水,给墨水供给通路3上施加负压时,如图5及图6所示,随着墨水使用量的增加,作用到墨水供给通路3上的负压慢慢增加。
但是,当墨水剩余量减少时,作用到墨水供给通路3上的负压在某一时刻会急剧上升,达到最大值后再下降。这样,显示出通过作用到墨水供给通路3上的大的吸引力,形成于过滤器23上的开口23a(参照图4)处的墨水弯液面破裂,吸入空气、上述负压降低。
即是,在墨水剩余量减少的同时,墨水吸收体22的网眼22a(开口,参照图13等)中吸收的墨水弯液面后退,借助墨水的表面张力慢慢增加作用到墨水供给通路3上的负压。从而,作用到墨水供给通路3上的负压超过墨水吸收体22的网眼22a的临界压力时,即是说,超过墨水用尽时墨水吸收体22的临界压力PE时,墨水弯液面达到过滤器23处,过滤器23的开口23a可以支配作用到墨水供给通路3上的负压。因此,伴随着墨水的进一步消耗,与墨水吸收体22同样,过滤器23的开口23a的墨水弯液面后退,借助墨水的表面张力,增加作用到墨水供给通路3上的负压急剧上升,到由过滤器23的开口23a开口径形成的临界压力(过滤器压),即过滤器23的临界压力(最大负压)Pm。之后,当由上述打印头1的吸引压力超过由上述过滤器23的临界压力Pm时,形成在过滤器23的开口23a处的墨水弯液面的表面破裂,在墨水供给通路3中吸入空气。由此,作用到墨水供给通路3上的负压降低。
如图7所示,对于测量作用到墨水供给通路3上的负压,以成为与检测墨水剩余量的过程中的过滤器23条件相同,使用在气缸32上连接墨水供给管4而形成测量装置,其中所述气缸32上粘接浸润有墨水的网眼状过滤器(网眼过滤器)31。以使该过滤器31成为盖。
并且,借助于连接到上述气缸32上的墨水供给管4,使用图中未示的泵,为了消除墨水的粘性阻力的影响,将流过由墨水供给管4组成的墨水供给通路3内的墨水流量(墨水供给量)设置为每一分钟0.05cc(0.05×10-6m3)吸引浸润在过滤器31上的墨水,这时,通过使用压力计26测量作用到过滤器31上的负压,测定作用到由墨水供给管4组成的墨水供给通路3上的负压。
另外,尝试改变过滤器23的开口23a(网眼)的大小(过滤精度F)、即改变过滤器31的开口部的大小,使用该测量装置进行负压的测量时,如图8所示,可以看出,过滤精度F越小,作用到墨水供给通路3上的负压即作用到过滤器23(上述测量中的过滤器31)上的负压有增高的趋势。
因此,接着,可以用描绘过滤器23(网眼过滤器)的墨水负压的临界压力(最大负压)Pm和过滤器23的过滤精度F之间的关系曲线图(图9)来验证该倾向。
在此,可解释成过滤精度F过滤器23(网眼过滤器)的开口23a的最短长度(最小空隙宽度)。
表面张力η(N/m)的液体形成墨水弯液面的直径d(m)的圆形开口的临界压力(表面张力引起的临界压力)Pc(Pa)用下述一般公式(1):
Pc=4η/d..............(1)
已经广为人知。
在本实施形式中,关于通式、实验式及关系式等各种公式,相同的符号代表相同的物性。另外,关于各式子中的计算值的计算单位,同一记号也表示同样的单位。
在此,通过把过滤器23的过滤精度F(m)代入上述通式(1)的直径d(m)中,求出作为临界压力Pc(Pa)的过滤器23的临界压力Pm(Pa)时,相对实测值由通式(1)得到的计算值变成
倍,如果将过滤器23的过滤精度F照原样代入时,判断出计算值和实测值之间产生较大的偏差。
在这种情况下,发现如图4所示的横丝与纵丝所构成的过滤器23的开口形状不是圆形,是因为相对过滤精度F依赖于过滤器23的开口23a的最小空隙宽度,过滤器23的临界压力Pm依赖于过滤器23的开口23a的最大空隙宽度。
其中,纵轴作为过滤器23的临界压力Pm,即是,作为作用到墨水供给通路3上的负压;横轴作为过滤器23的过滤精度F,用图8示出的实测值和上述实验式(2)的计算值,描绘过滤器23的临界压力Pm和过滤精度F的关系的曲线图,得到图9表示的结果。另外,在图9中,“△”表示图8所示的实测值,实线表示上述实验式(2)的计算值。
根据图9所示的结果,实测值和上述实验式(2)的计算值大致相符,判断出上述的倾向为正确的。即是,根据图8及图9所示的结果,可以判断出过滤器23的临界压力Pm依赖于过滤器23的开口23a的大小。
由此,在本实施形式中,如图6所示,作用到墨水供给通路3的负压变成过滤器23的临界压力Pm,形成于过滤器23的开口处的墨水弯液面(墨水液面)破裂导致空气到达由检测电极25、25组成的电极部分,由该检测电极25、25检测的阻力值为给定值以上值,把出现上述情况的时刻看作是墨水箱21实际上是空的,即墨水剩余量为用尽的情况,因此,控制作为墨水弯液面被破裂的临界压力的上述过滤器23的临界压力Pm,使其不超过给定值。
在本实施形式中,对墨水剩余量为用尽时作用到墨水供给通路3上的负压进行各种实验的结果是墨水供给系统的负压(墨水吸收体22或过滤器23的临界压力)为2.0kPa以下。
这是由以下情况造成的,例如连续喷墨时,如果墨水供给系统的负压(墨水吸收体22或过滤器23的临界压力)不为2.0kPa以下,由墨水供给系统中所产生的负压在形成于过滤器23的开口处的墨水弯液面破裂导致空气到达电极部分,判断为墨水用尽之前,如图20及图21所示,墨水弯液面(墨水液面)会从打印头1的喷出喷嘴1a的尖端部(喷嘴尖端)过分地后退,导致把空气从该喷嘴尖端吸入,不能正常、稳定地喷出(供给)墨滴。
下面,说明为使墨盒20的墨水吸收体22的最佳化的设计指南。
如图1(a)~图1(c)所示,墨盒20具有放置作为墨水吸收体22的泡沫材料的墨水箱21。在该泡沫材料多孔质体中浸有墨水,该泡沫材料压缩并放置在墨水箱21中。
保存在多孔质体内的墨水,通过作为配备在墨盒20上的墨水供给口24的喷出喷嘴1a(参照图20),借助于毛细管力的作用,从墨盒20内排出到打印头1的一侧。
但是,借助保持在墨水箱21的多孔质保持体的墨水保持力,在连续喷出时,会产生墨水供给不足或在装卸墨盒20时会漏墨水等弊病。
为了解决这种问题,需要对应于墨水特性的墨水吸收体22的设计指南。在本实施形式中,作为墨水及墨盒20,使用下面所示的墨水及墨盒进行试验,测量该墨盒20上的稳定负压P,进行设计指南的研讨。该实验结果如表1所示。另外,该实验中所使用的墨水及墨盒的诸多条件如下文所示。
●墨水表面张力η=0.03(N/m)(=30dyn/cm)
●墨水的粘度μ=0.07(Pa·s)(=7cp)
●墨水组成:H2O、颜料、聚乙烯乙二醇
●墨水吸收体22(泡沫材料)的网眼密度N=1.57×103(个/m)(=40个/inch)
●墨水吸收体22(泡沫材料)的材质:聚氨基甲酸乙酯
●墨盒20的内部尺寸(宽W×深度V×高度L)
W×V×L=0.015×0.074×0.030(m)
另外,放置在墨盒20(墨水箱21)时的墨水吸收体22的外部尺寸等于上述墨盒20的内部尺寸。
并且,表1中评价项目如下文所述。
●压缩率R:压缩并放置在墨盒20内时的墨水吸收体22(泡沫材料)与放置到墨盒20前的体积之比率
●网眼密度N(个/m):墨水吸收体22(泡沫材料)放置在墨盒20之前的网眼密度
●压缩时的墨水吸收体22(泡沫材料)的实装网眼密度M(个/m):压缩并放置在墨盒20时的墨水吸收体22(泡沫材料)的实装网眼密度
●流量Q(m3/s):墨水流量
●效率τ(%):来自墨盒20的总流出量(实际使用中可能的墨水体积)÷墨水填充量(填充墨水体积)
●墨水上限时的稳定负压Pu(Pa):墨盒20内的墨水填充到上限时,即在满载状态下,作为给定量墨水流量时所测量的墨盒20的稳定负压的实测值
●墨水下限时的稳定负压PL(Pa):墨盒20内的墨水只填充到下限时,即该墨盒20内没有墨水之前,作为给定量墨水流量时所测量的墨盒20的稳定负压实测值
[表1]
压缩率 | 实装网眼密度 | 实测流量 | 效率 | 稳定负压实测值 | 始点比率 | 终点比率 | |||||
R | M(N×R) | Q(nm3/s) | η(%) | 上限Pu(kPa) | 下限PL(kPa) | Rs | R2 | Rs/R | Re | R1 | Re/R1 |
2 | 3150 | 8.17 | 77 | 0.07 | 0.46 | 0.11 | 0.13 | 0.85 | 0.46 | 0.36 | 1.28 |
5 | 7874 | 8.17 | 60 | 0.62 | 0.86 | 1.00 | 0.83 | 1.21 | 0.87 | 0.91 | 0.96 |
5.5 | 8661 | 8.17 | 60 | 0.62 | 0.99 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
6 | 9449 | 8.17 | 61 | 0.73 | 1.16 | 1.18 | 1.19 | 0.99 | 1.17 | 1.09 | 1.07 |
7 | 11024 | 8.17 | 60 | 0.91 | 1.29 | 1.47 | 1.62 | 0.91 | 1.30 | 1.27 | 1.02 |
8 | 12598 | 8.17 | 51 | 1.30 | 1.50 | 2.10 | 2.12 | 0.99 | 1.52 | 1.45 | 1.04 |
在本实施形式中,从过滤器23的异物除去能力方面出发,将墨水用尽时的墨水吸收体22的临界压力PE(以下,有标记为墨水吸收体的临界压力的场合)及过滤器23的临界压力Pm(以下,有标记为过滤器的临界压力的场合)设定成满足:Pm>PE。并且,在本实施形式中,如图6所示,上述临界压力PE、Pm、以及墨水供给通路3的压力损失Pμ、墨水箱水头压力Pi设定成满足:Pm>PE>Pμ+Pi。但是,本实施形式并不限于此,根据墨水供给系统的设定方法,也有上述大小关系为逆转的场合,或不使用过滤器23的场合。
另外,在后述会详细说明,根据流体力学理论详细探讨产生负压实测值的结果是,判断出墨水上限时的稳定负压Pu起因于墨水的粘性阻力引起的流路即墨水供给通路3的压力损失Pμ,墨水下限时的稳定负压PL基于墨水表面张力η。
在上述测量中,墨水保持力必须考虑墨盒20的高度、墨水吸收体22(泡沫材料)的网眼22a的偏差以及加在墨盒20的振动等确定。这是因为在保持力不足时,特别是,在墨水为上限时,在装卸墨盒20时会发生不小心漏墨水的问题。
例如,如果墨盒20的高度为34mm,安全系数为2时,由于墨水的比重γ约为1.0,因而,保持力在水头处必须保持在68(=34×2)mm,即0.67kPa。并且,一般来说,广泛应用的墨盒高度大体在40mm以下,因此,必须有耐0.8kPa的墨水水头压力。
墨水保持力是基于表面张力η的毛细管压力,将压缩时的网眼直径看作直径d(m)的圆形开口时,根据压缩时的墨水吸收体22(泡沫材料)的实装网眼密度M(M=N·R;但是,严谨地说,MN·R)(个/m),因为压缩时的网眼直径d(m)由下式(3)表述:
d=1/(N·R)...................(3)
该临界压力PE、网眼密度N(个/m)及压缩率(R)之间的关系,在表面张力为η(N/m)时,从上述通式(1)及上述关系式(3),满足下述(4)式:
PE=4·(N·R)...................(4)
因而,如果实装网眼密度M(M=N·R)在7.87×103(个/m)以上(即200个/inch以上),由于以水头得到的保持力为0.86kPa、89mm以上,所以,墨水下限时的稳定负压PL能防止装卸墨盒20时不小心泄漏墨水。
在连续喷墨时,考虑了安全系数,如果墨水供给系统的负压(墨水吸收体22或过滤器23的临界压力)不在2.0kPa以下,由于墨水供给系统中所产生的负压,使墨水供给不足,产生墨水液面会从喷出喷嘴1a的尖端部(喷嘴尖端)过分地后退,吸入空气的问题,不能稳定地供给墨水。
因此,如果实装网眼密度M为12.6×103(个/m)以下(即32个/inch以下),墨水供给系统的负压就会变为1.5Pa以下,所以,连续喷墨时,也能保持储备系数,稳定地供给墨水。
另外,把相对墨盒20里面的墨水吸收体积(填充墨水体积)与实际可能使用(喷出)的墨水容积的比设为效率τ(墨水箱效率)时,如图10所示,效率τ(%)会随着R值、换言之即N·R值的增加而降低,如图11所示,实装网眼密度M(M=N·R)增大到12.6×103(个/m)(即320个/m)时,效率τ开始大幅降低。从而,作为有效地运用墨盒20的体积的条件是,让实装网眼密度M(M=N·R)在12.6×103(个/m)以下。
由此,将上述墨盒20设计成使实装网眼密度M(个/m)(M=N·R)满足7.87×103≤M≤12.6×103,就能防止装卸墨盒20时的不小心泄漏墨水的现象发生,同时,即使在连续喷墨时,可在保持安全系数情况下,实现稳定供给墨水,并且,可高效率的有效利用墨盒20的体积。进一步,根据上述构成,由于在7.87×103以上和12.6×103以下都可以,所以在墨水吸收体22设计中可选择的宽度相当广泛。
这些虽然是理论值,但已确认,即使是实测值,也能满足。也就是说,在上述表1中,当实装网眼密度M=N·R为7.87×103(个/m)时,在作为实测稳定负压的墨水下限时的稳定负压PL保持在0.86kPa以上的同时,如果实装网眼密度M(M=N·R)在12.6×103(个/m)以下,则墨水供给系统的负压成为1.5kPa以下,在连续喷墨的同时,也可在保持安全系数情况下,稳定供给墨水。另外,在作为实测稳定负压的墨水下限时的稳定负压PL表示墨水弯液面可以承受对多大的负压。
下面,对墨水下限时的稳定负压PL和墨水上限时的稳定负压Pu进行研讨。所谓墨水上限时的稳定负压Pu,表示的是墨水流动时的负压。
首先,为了归一化,相对在压缩率R=5.5、流量Q=8.17nm3/s(0.49cc/min)时的墨水上限时的稳定负压Pu=0.62kPa,把使各数据的墨水上限时的稳定负压Pu归一化后的值看作初始点比Rs。另外,R2是压缩率R2的、相对压缩率R=5.5归一化的值。
另一方面,相对在压缩率R=5.5、流量Q=8.17nm3/s(0.49cc/min)时的墨水下限时的稳定负压PL=0.99kPa,把使各数据的墨水下限时的稳定负压PL归一化后的值作为终点比Re。另外,R1是压缩率R的相对压缩率R=5.5归一化的值。
在此,分别算出始点的Rs/R2及终点的Re/R1时,从表1可以看出,分别都大致为1。因而,可以得出,墨水上限时的稳定负压Pu与压缩率R的平方成比例,墨水下限时的稳定负压PL与压缩率R成比例。
为了从以上结果进一步详细得到墨水及墨水吸收体22(泡沫材料)的设计指南,对该理论再次进行探讨。下面详细说明。
首先,分析墨盒20内的墨水填充到达上限时的稳定负压(墨水上限时的稳定负压Pu)和压缩率R的关系。
墨盒20内的墨水填充到上限时,即是说,墨水充满墨盒20时,可以把墨水吸收体22(泡沫材料)的各网眼22a看作圆形管路,根据该管路的压力差ΔP(管路始点压力P1到管路终点压力P2)、即通过粘性阻力的管路压力损失Pμ,可以估计管路内的液体(墨水)是流动的。如图12所示,流过圆形管路(各网眼22a)的流量(Q)的理论值,即把流过每条管路的墨水流量理论值看作Qi(m3/s)时,该流量Qi(m3/s)由下述通式(5)定义。
Qi=Pu·π·d4/(128·μ·L)..............(5)
在此,Pu是作为墨水粘性阻力引起的管路压力损失(Pa)的墨水上限时的稳定负压,d是管路直径(m),μ是墨水粘度(Pa·s),L是管路的流路长度(m)。
在此,把d(m)看作压缩时的网眼直径,由压缩时的墨水吸收体22(泡沫材料)的实装网眼密度M(个/m)(M=N·R),压缩时的网眼直径d(m)如上所述,用关系式(3)表示:
d=1/(N·R).......................(3)
这时,由于墨水吸收体22(泡沫材料)是压缩后放置在墨盒20内的,所以,如图13所示,认为墨水吸收体22(泡沫材料)的各网眼22a处于最紧密的状态。从而,也要考虑压缩时的泡沫材料下端的网眼22a如图13所示的处于最紧密状态。那么,压缩时的泡沫材料下端的网眼22a的总数的网眼总数Nd(个),用关系式(6)表示:
在关系式(6)中,S表示压缩并放置在上述墨盒20(墨水箱21)时的墨水吸收体22(泡沫材料)的断面面积(宽度W×深度V)。
那么,在估计由关系式(6)中表达的个数的网眼22a组成的直径一定的圆柱状流路的场合,根据上述通式(5)及关系式(3)、(6),流过该圆柱状流路的墨水全部流量Qt(m3/s)(Qt=Qi·Nd;理论值)通过关系式(7)表示:
(式中,系数A=2.83×10-2)
从而,可以得出,上述全部流量Qt与压缩时的墨水吸收体22(泡沫材料)的实装网眼密度M(M=N·R)的乘方成反比。
根据上述关系式(7),作为求出推断图1 4所示的圆柱状流路的理论值的全部流量Qt的结果表示在表2中。
[表2]
压缩率 | 平均网眼直径 | 稳定负压实测值 | 流量/根 | 流路数 | 总流量 | 计算流量 | 比率 |
R | d(mm) | 上限Pu(kPa) | Qi(pm3/s) | Nd(根) | Qt(nm3/s) | Qc(nm3/s) | Q/Qc |
2 | 0.32 | 0.07 | 8.31 | 11867 | 99 | 7.18 | 1.14 |
5 | 0.13 | 0.62 | 1.89 | 74169 | 140 | 10.17 | 0.80 |
5.5 | 0.12 | 0.62 | 1.29 | 89744 | 116 | 8.41 | 0.97 |
6 | 0.11 | 0.73 | 1.07 | 106803 | 114 | 8.32 | 0.98 |
7 | 0.09 | 0.91 | 0.72 | 145371 | 105 | 7.62 | 1.07 |
8 | 0.08 | 1.30 | 0.60 | 189872 | 115 | 8.33 | 0.98 |
修正系数 | 13.75 |
如图14所示,在实际的墨水吸收体22(泡沫材料)内部,球状或多面体上的网眼22a连通成串珠状。由此,通过这些串珠状的流路,可使有效直径成为小于上述理论值的值。在此,对用网眼直径求出的上述全部流量Qt(理论值)与实际流量Q(实测流量)求出平均倍率,把它当作修正系数k。换句话说,如果Qt/Qk时,在表2的场合,修正系数k为13.75。
在此,如图15所示,对直径为dm、其中心位置为X=0的球状流路进行积分,将所求出的归一化流路阻力为Rd、圆柱状流路的归一化流路阻力为Rm的阻力比Rd/Rm用图16示出。如图16所示,X在0附近时,rd/Rm1,随着X接近dm/2(参照图15),Rd/Rm明显上升。通过讨论,如果分析修正系数k=13.75,把归一化网眼直径看作1时,在X=0.488的位置,Rd/Rm=13.75。这意味着可以把该流路由归一化直径0.21将邻接网眼22a相互连通进行模式化,就是说,从该讨论中也能得出,依据实测值所确定的修正系数k的值是合适的。
从而,利用上述修正系数k,计算流量Qc满足(m3/s)下述关系式(8):
Qc=Qt/k................................(8)
(式中,系数k=13.75)
或者,把关系式(7)代入关系式(8),得到下述关系式(9),也可以求出上述计算流量Qc,
Qc=(A/k)·Pu·S/{μ·L·(N·R)2}..........(9)
(式中,系数(A/k)=2.06×10-3)
在此,根据表2,关于各数据,由于Q/Qc略为1,利用修正系数k,采用公式:
Q=(A/k)·Pu·S/{μ·L·(N·R)2}
可以更精确地求出流量Q。
另外,粘性阻力的管路压力损失(压力差ΔP)的理论值Pv(Pa),根据实测流量Q可表示为:
Pv=(1/A)·{μ·L·(N·R)2/S}·Q
(式中,系数A=2.83×10-2)
进一步,与关系式(8)、(9)同样,如果把利用上述修正系数k=13.75的、粘性阻力产生的管路压力损失(压力差ΔP)、即粘性阻力引起的管路压力损失(压力差ΔP)的计算值看作Pμ(计算压力差),则该Pμ(Pa)表示为:
Pμ=k·Pv
=(k/A)·{μ·L·(N·R)2/S}·Q.............(10)
(式中,(k/A)=485)
在此,将使用上述关系式(10)、根据实测流量Q求出的管路压力损失(压力差ΔP)的理论值Pv及计算值Pμ的结果用表3示出。另外,在表3中,流量q表示每条管路的实测流量。在此,管路压力损失(压力差ΔP)的计算值Pμ(计算压力差)和墨水上限时的稳定负压Pu之比为Pμ/Pu时,其值大致为1。
[表3]
压缩率 | 实装网眼密度 | 平均网眼直径 | 实测流量 | 流路数 | 流量 | 压力 | ||
R | M(N×R) | D(mm) | Q(nm3/s) | Nd(根) | q(pm3/s) | Pv(kPa) | Pμ(kPa) | Pμ/Pu |
2 | 3150 | 0.32 | 8.17 | 11867 | 0.688 | 0.0058 | 0.08 | 1.14 |
5 | 7874 | 0.13 | 8.17 | 74169 | 0.1101 | 0.0362 | 0.50 | 0.80 |
5.5 | 8661 | 0.12 | 8.17 | 89744 | 0.0910 | 0.0438 | 0.60 | 0.97 |
6 | 9449 | 0.11 | 8.17 | 106803 | 0.0765 | 0.0521 | 0.72 | 0.98 |
7 | 11024 | 0.09 | 8.17 | 145371 | 0.0562 | 0.0710 | 0.98 | 1.07 |
8 | 12598 | 0.08 | 8.17 | 189872 | 0.0430 | 0.0927 | 1.27 | 0.98 |
9 | 14173 | 0.07 | 8.17 | 240307 | 0.0340 | 0.1173 | 1.61 | - |
10 | 15748 | 0.06 | 8.17 | 296675 | 0.0275 | 0.1449 | 1.99 | - |
5.5 | 8661 | 0.12 | 1.25 | 89744 | 0.0139 | 0.0067 | 0.09 | - |
图17用曲线示出了表2及表3。从图17可以看出,由理论值算出的计算值(计算压力差Pμ)所产生的稳定负压与实际测量的稳定负压(墨水上限时稳定负压Pu)非常一致。另外,还可以看出,墨水上限时稳定负压Pu起因于基于墨水粘度的压力损失,所以,利用修正系数可以高精度求出墨水上限时稳定负压Pu。
下面,研究墨盒20内的墨水只填充到下限时的稳定负压(墨水下限时稳定负压PL)与压缩率R之间的关系。
在墨盒20内的墨水只填充到下限时,即在墨盒20内的墨水用尽之前的状态下,可以把墨水吸收体22(泡沫材料)下端的网眼22a看作毛细管。
因而,如图18(给液体施加正压时)及图19(给液体施加负压时)所示,毛细管液面(墨水弯液面)的临界压力Pt(Pa)即墨水用尽时的墨水吸收体22的临界压力PE(=Pt)通过下述通式(11)定义:
Pt=2·η·cosθ/(d/2)............(11)
在此,η是管内液体(墨水)的表面张力(N/m),θ是毛细管液面(墨水弯液面)的与管的接触角,d是毛细管的直径(m)。另外,墨水吸收体22由于可相对墨水选择良好的湿润性,所以,可以把θ看作略为0。由此,上述通式(11)可以表示成下述通式(12)
Pt=4·η/d.........................(12)
(严格讲,Pt4·η/d)。
因而,根据上述关系式(3)及上述通式(12),墨水吸收体22的临界压力PE(=Pt)通过上述关系式(4)表示:
Pt=4·η·(N·R) ................(4)
根据该关系式(4),将求出墨水吸收体22液面(墨水弯液面)的临界压力Pt的结果表示在表4中。
[表4]
压缩率 | 实装网眼密度 | 平均网眼直径 | 压力 | |
R | M(N×R) | d(mm) | Px(kPa) | Px/PL |
2 | 3150 | 0.32 | 0.38 | 0.82 |
3 | 4724 | 0.21 | 0.57 | - |
4 | 6299 | 0.16 | 0.76 | - |
5 | 7874 | 0.13 | 0.94 | 1.10 |
5.5 | 8661 | 0.12 | 1.04 | 1.05 |
6 | 9449 | 0.11 | 1.13 | 0.98 |
7 | 11024 | 0.09 | 1.32 | 1.03 |
8 | 12598 | 0.08 | 1.50 | 1.00 |
9 | 14173 | 0.07 | 1.70 | - |
10 | 15748 | 0.06 | 1.89 | - |
由于根据上述关系式(4)求出的理论值临界压力Px与实际压力的墨水下限时稳定负压PL之比Px/PL大体为1,因此,可以看出,表示出墨水下限时稳定负压PL起因于基于墨水表面张力的毛细管临界压力的理论的正确性,同时,能高精度求出墨水下限时的稳定负压PL。
将防止装卸墨盒20时不小心引起泄漏墨水的问题作为条件,要求墨水吸收体22(泡沫材料)的保持力、即以表面张力η的液体形成墨水弯液面的、作为压缩时网眼22a的大小(网眼直径)为1/(N·R)的墨水吸收体22(泡沫材料)的网眼22a的临界压力的墨水吸收体22(泡沫材料)下端的网眼22a(毛细管)内的液面(墨水弯液面)的临界压力PE(Pa)大于墨水水头压力。
进而,在墨盒20中,将墨水的比重设为γ,相对通过任意姿势得到的墨水箱21的墨水供给口24垂直方向的最大高度的墨水水头高度设为h(m)时,由于用9.8×103·γ·h(=Pa)表示墨水水头压力,要求上述关系式(4)的临界压力PE(=Pa)满足以下条件:
4·η·(N·R)>9.8×103·γ·h
即是说,为了能防止装卸墨盒20时不小心引起的墨水泄漏问题,必须满足下述关系式:
η·N·R·B>γ·h ...........................(13)
(式中系数B=4.08×10-4)
另外,通过把例如以压缩率R=5压缩加工得到网眼密度N=1575(个/m)(=40个/inch)的墨水吸收体22(泡沫材料)放置到墨盒20内,并且使该墨水吸收体22(泡沫材料)进一步受到10%的压缩时,放置在墨盒20内的状态下的墨水吸收体22(泡沫材料)的网眼密度,即实装网眼密度M(个/m)(M=N·R)为:
M=1575×5.5×1.1=9528(个/m)(=242个/inch),将实装网眼密度M(个/m)代入上述关系式(13)时,变成下述关系式(14)
η·M·B>γ·h ................................(14)
(式中系数B=4.08×10-4),另外,实装网眼密度M还可以使用实测值。
相对墨水供给口24的墨水水头高度h(m),即与通过任意姿势得到的墨水箱21的墨水供给口24垂直方向的最大墨水水头高度h(m),也可以是通常姿势下的墨水吸收体22(泡沫材料)或墨盒20的内壁高度。
在必须考虑操作时,与取包括墨盒20倾斜的状态下得到的墨水供给口24垂直方向的最大高度上的墨水水头高度。
另外,当考虑到网眼直径的分布等时,希望安全系数在2倍以上的程度,由此,希望设计出满足下述关系式(15)或者满足下述关系式(16)的所述墨盒20:
η·N·R·B>2·γ·h ............................(15)
(式中系数B=4.08×10-4)
η·M·B>2·γ·h ............................(16)
(式中系数B=4.08×10-4)。
一般地,由于要照顾到墨水液面的变动,所以如上述墨盒的高度,大概广泛用在40mm以下。由此,安全系数为2时,墨水吸收体(泡沫材料)的网眼(开口)的具体临界压力最好满足上述的0.8kPa(0.08mH2O)。从而,希望上述墨水吸收体22(泡沫材料)的网眼22a的具体临界压力PE(Pa)满足PE≥800。
由此,根据上述关系式(4),由于满足下述关系式(17)或者下述关系
式(18)
4·η·(N·R)≥800 ...................(17)
4·η·M≥800.........................(18)
可以把墨水吸收体22(泡沫材料)网眼22a的临界压力PE(Pa)、即墨水吸收体22(泡沫材料)的保持力保持在0.8kPa(800Pa)以上,可防止装卸墨盒20时不小心引起泄漏墨水。
根据图17可以得出,从上述关系式(4)求出的理论值(理论值临界压力)的负压与实际测量的负压(墨水下限时稳定负压PL)非常一致。另外,实装网眼密度M(M=N·R)的各设定时的负压由表4表示。
下面,求出打印头1的喷出喷嘴(墨水喷嘴部)1a的墨水滴出引起的节流孔内墨水后退的临界压力Pn(下面,也有记为喷嘴的临界压力的情况)。
节流孔的形状如图20所示,设定成圆管的喷出喷嘴直径为20μm,长度为20μm,由喷出喷嘴1a的尖端部(喷嘴尖端)延伸出顶角为90度、顶部圆直径为20μm的圆锥台形。
打印头1的喷出喷嘴1a的墨水喷出频率为8000pps,设定喷嘴数为64个时的墨水流量Q为Q=8.17nm3(0.49cc/min)时,一滴墨水成为(8.17×10-9)/8000/64=1.6×10-14(m3)(=16pl)。
这时,位于喷出一滴墨水时的、节流孔内的墨水后退产生的液面(墨水弯液面)的圆锥部直径H在表5中表示。另外,在表5中,示出了圆锥部直径H=20μm时,经过激元激光法加工等,充分地延长喷嘴尖端的平直部分的场合(参照图20)。另外,表5还示出了一滴墨水为1.6×10-14(m3)(=16pl)时的、不考虑喷嘴尖端的墨水弯液面的过渡振动的场合,通过图21(a)~(h)所示的喷嘴尖端的墨水弯液面的过渡振动等,使节流孔内的墨水相对墨水喷出量以2倍后退的情况。另外,图21(a)~(h)是顺序地表示墨水从喷出喷嘴1a喷出的状态的断面图。例如,在600dpi的喷墨打印机中,要求墨水滴为1.6×10-14~2.0×10-14(m3)(=16pl)。
可以将上述圆锥部直径H(m)代入上述通式(12),得到下述通式(19),由此可求出喷嘴(在本实施形式中,为喷出喷嘴1a)的临界压力Pn(Pa):
Pn=4·η/H .........................(19)
(严密来说,应该是Pn4·η/H)。
不引起墨水供给不足的必要条件是(Pμ)<(Pn),如果将喷出喷嘴1a的直径设为DN(m),为了不引起墨水的供给不足,根据上述关系式(10)及上述通式(19),应该满足下述关系式(20):
(k/A)·{μ·L·(N·R)2/S}·Q<4·η/DN ..........(20)
(式中,系数(k/A)=485)
即是说,如果整理上述关系式(20),则必须满足下述关系式(21)
C·{μ·L·(N·R)2/S}<η/DN ..........(21)
(式中,C=(k/A)/4=121)。
另外,当实装网眼密度M(个/m)(M=N·R)适于上式(21)时,上述必要条件变为:
C·{μ·L·M2/S}<η/DN .................(22)
(式中,C=(k/A)/4=121)。
表5表示了用上述通式(19)算出的、各设定条件的喷出喷嘴1a的临界压力Pn。
[表5]
设定条件 | H(μm) | Pn(kPa) |
仅喷嘴 | 20 | 6.00 |
1.6×10-8(cc)不考虑过度振动 | 42 | 2.84 |
1.6×10-8(cc)考虑过度振动 | 47 | 2.54 |
根据表5,可以看出,连续喷墨时,且在考虑安全率、即过渡振动及流量偏差时,如果墨水供给系统的负压(墨水吸收体22或过滤器23的临界压力)约为2.0kPa以下,即使在喷出墨水后喷嘴尖端的墨水弯液面处于后退状态,吸引由墨水弯液面所产生的吸引墨水的上述临界压力Pn大于墨水供给系统的负压而连续喷墨时,也能稳定供给必要量的墨水。
因此,如果墨水供给系统的负压在2.0kPa以下,借助于墨水供给系统中所产生的负压,依然能够防止墨水供给的不足、墨水液面(墨水弯液面)从喷嘴尖端过分地后退而吸入空气;在连续地喷墨时也能稳定地供给墨水。
另外,如果墨水供给系统中产生的负压在2.0kPa以下,克服墨水供给系统中产生的负压,通过弯液面的表面张力来吸引墨水,弯液面前进补充墨水,在墨水供给系统的负压和弯液面的吸引力达到平衡时,结束补充墨水。相反,在墨水供给系统中产生的负压大于弯液面的临界压力时,弯液面后退,把空气吸入打印头1内,引起喷出不良。
考虑可用于喷出的墨水体积与墨盒20的填充墨水的体积之比的效率τ(墨水箱效率)时,实装网眼密度M的上限是12.6×103(个/m)(320个/inch),通过表1,在该网眼密度下,由墨水的临界压力、即基于墨水表面张力η的墨水吸收体22的液面临界压力PE所确定的墨水下限时稳定负压PL(Pa)是1.5kPa,由于把打印头1a的水头和墨水箱21的水头设定控制在通常的40mm的程度,所以,由两者合计(PE+Pi)可以导出约为2.0kPa的值。
整理以上讨论结果,墨水吸收体22(泡沫材料)的网眼密度N及压缩率R所要求的条件变成下述的条件。首先,根据上述关系式(13),得到下述关系式(23):
(N·R)>γ·h/(η·B).............................(23)
(式中,系数B=4.08×10-4)
另外,根据上述关系式(21),得到下述关系式(24):
{η·S/(C·DN·μ·L·Q)}0.5>(N·R)..................(24)
(式中,系数C=(k/A)/4=121)。
因此,根据上述关系式(23)、(24),上述墨水吸收体22(泡沫材料)的网眼密度N及压缩率R所要求的条件变成:
{η·S/(C·DN·μ·L·Q)}0.5>(N·R)>γ·h/(η·B).....(25)
(式中,系数B=4.08×10-4,系数C=121)。
另外,与上述同样,作为上述墨水吸收体22(泡沫材料)的实施形式的实装网眼密度M(M=N·R)(个/m)所要求的条件,根据上述关系式(14)、(22),变成:
{η·S/(C·DN·μ·L·Q)}0.5>M>γ·h/(η·B).............(26)
(式中系数B=4.08×10-4,系数C=121)。
由于满足上述关系式(25)、(26),能防止墨盒20装卸时墨水的泄漏,并且,在连续喷墨时,可稳定地供给墨水。
另外,用于喷墨记录装置的墨水是普通的墨水,其指标如下:
●粘度μ=0.015~0.15(Pa·s)
●墨水表面张力η=0.03~0.05(N/m)
●墨水吸收体22(泡沫材料)的网眼密度N=1.57×103~3.94×103(个/m)(=40~100个/inch)
在此,例如作为不同的条件,采用以下条件:
●粘度μ=0.015(Pa·s)
●墨水表面张力η=0.04(N/m)
●泡沫材料的网眼密度N=3.15×103(个/m)(=80个/inch)
进行讨论的结果确认,即使在变更条件时,也满足上述各式。
这样,在不使用过滤器时,或是使用过滤器时过滤器的开口大于墨水吸收体22(泡沫材料)的网眼22a的场合,墨水吸收体22的网眼22a(毛细管)内的液面(墨水弯液面)的临界压力PE(Pa),即墨水用尽时的墨水吸收体22的临界压力PE(Pa)确定了产生在墨水供给系统中的负压。
但是,为了确保过滤器的过滤性能,当过滤器的开口小于墨水吸收体22的网眼22a时,或者,不使用墨水吸收体22(泡沫材料)时,由过滤器的临界压力Pm(Pa)来确定产生在墨水供给系统的负压(墨水吸收体22或过滤器的临界压力)。
由此,在过滤器的开口小于墨水吸收体22的网眼22a的情况下,产生在墨水供给系统中的负压低于2.0kPa时,必须要满足下述关系式(27):
Pm≤2000(Pa)..................................(27)
另外,过滤器产生的临界压力Pm(Pa)如上述通式(1)及实验式(2)所示,由墨水表面张力η(N/m)、过滤器开口的大小即过滤器的过滤精度F(m)确定。而且,当Pm≤2000(Pa)时,根据上述通式(1)及实验式(2),把过滤器的过滤精度设为F(m)时,要满足下述关系式(28):
Pm=4·η/F′............................(28)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)
由此,根据上述关系式(27)、(28),在墨水箱21侧的墨水供给通路3内的一部分上,设置有满足下式(29)及上述关系式(27)的过滤器,
F′=4·η/Pm............................(29)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
),因此,在墨水供给系统中产生的负压,即这种情况可以使供给墨水时在过滤器上产生的负压(由过滤器产生的临界压力Pm),低于在打印头1的喷出喷嘴1a上产生的吸引力(喷嘴的临界压力Pn)(Pn>Pm)。
因而,通过在墨水供给通路3内设置上述的过滤器,克服墨水供给系统中产生的负压,由形成于过滤器开口的弯液面的表面张力,吸引墨水,使开口部的弯液面后退,其结果,空气不会从打印头的喷嘴尖端混入,可稳定地进行墨水的供给(补给)。此外,即使在这样时,也能如上所述,在墨水供给系统中的负压与弯液面的吸引力平衡的时点,结束墨水的补给。相反,喷嘴尖端的弯液面产生的临界压力在过滤器开口所形成的弯液面的临界压力以下(即(Pn≤Pm),特别是小于该临界压力(Pm)时,喷嘴尖端的弯液面后退,会把空气吸入打印头1内,导致喷出不良。
即是,把墨水供给打印头1时,打印头1吸引墨水时所必须的压力,也就是打印头1的喷出喷嘴1a的弯液面所产生的压力(墨水吸引压力)作用到上述墨水供给通路3(过滤器)上。而且,如果该墨水吸引压力、即喷出喷嘴1a的临界压力Pn在墨水供给时由上述过滤器所产生的负压、即过滤器开口的弯液面所产生的负压的临界压力Pm(过滤器压力)以下,特别是,小于该临界压力(Pm)(过滤器压力)时,在形成于该过滤器开口的弯液面破裂之前,空气将会从打印头1的喷嘴尖端混入。
由此,如果把墨水供给到打印头1时喷出喷嘴1a的弯液面所产生的压力、即墨水吸引压力(喷出喷嘴1a的临界压力Pn)设定成大于上述过滤器压力(过滤器产生的临界压力Pm)的值,则可以抑制上述的问题。
从而,由于上述的图像生成装置,使供给墨水时由上述过滤器所产生的负压小于由上述打印头1的喷出喷嘴1a产生的墨水吸引压力,更具体讲,采用成为上述负压的主要原因的各种条件,特别是通过构成(设计)过滤器,能抑制上述问题的产生。
也就是说,为了满足上述条件,希望例如在墨水供给通路3内,具体地说,在墨水箱21侧的墨水供给通路3的一部分(端部)上,设置有使供给墨水时由上述过滤器所产生的负压小于上述打印头1的喷出喷嘴1a所产生的墨水吸引压力的过滤器,具体来说,设置满足于上述关系式(29)及关系式(27)的过滤器,即,设计满足于下述关系式(30)的过滤器:
F′≥4·η/2000............................(30)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,
其他情况下,
)。
另外,液体的表面张力水的0.072N/m是最大,为了防止与墨水的表面张力η(N/m)关联的喷出能量的降低,从喷出喷嘴1a的喷嘴尖端吸入空气,喷出喷嘴1a周围的墨水的湿润或墨水泄漏等引起的喷出不良以及因墨水在纸面上渗透而使画质劣化等,有必要将墨水的表面张力η(N/m)设定在0.03~0.06的范围内,一般设定在0.03~0.05的范围内。
因此,在本实施形式的图像生成装置中,当墨水的表面张力η(N/m)是0.03时,上述过滤器23采用从上述关系式(30)得出的过滤精度F(m)为42×10-6(m)以上、即42μm以上的过滤器,最好使用相对表面张力、过滤精度F等的变动的安全系数约为20%时,F≥50×10-6(m)的过滤器。这样,作用到墨水供给系统中的负压、即作用到过滤器23上的临界压力Pm可以达到2000Pa以下。此外,这样作也可通过下述情况确认:即是,例如在图9中,在过滤精度F为50μm、即50×10-6(m)时,过滤器23(网眼式过滤器)所产生的墨水负压的临界压力(最大负压)Pm成为2.0kPa以下。
另一方面,作为过滤器23,使用具有圆形开口的过滤器时,如果使用从上述关系式(30)得出过滤精度F(m)为60×10-6(m)以上、即60μm以上的过滤器,最好使用相对表面张力、过滤精度F等的变动的安全系数约为20%时,F≥70×10-6(m)的过滤器,这样,作用到墨水供给系统中的负压、即作用到过滤器23上的临界压力Pm可以达到2000Pa以下。
在上述喷墨记录装置的墨盒20上,在墨水供给通路3的墨水箱21侧的端部,设置有供给墨水时让作用到上述墨水供给通路3上的负压在2.0kPa以下的网眼状的过滤器23。
由此,通过打印头1喷出墨水滴而产生的墨水吸引压力(供给墨水时必须的压力),即作用到墨水吸收体22上的压力(墨水供给压力)不施加在墨水箱21的内部,使墨水供给压力小于作用到过滤器23的开口23a(网眼)的过滤压力。
从而,根据上述的喷墨记录装置,到形成在过滤器23的开口23a(网眼)的墨水弯液面破裂之前,都能防止空气混入墨水供给通路3内,并且,检测出弯液面破裂、空气吸入墨水供给通路3内墨水用尽时,也能防止因让喷嘴尖端的弯液面过分地后退所导致的空气从喷嘴的尖端进入。
另外,这样填充墨水时,混入墨水箱21内的气泡被过滤器23前面、即过滤器23的墨水箱21侧端面的一部分吸收时,或者,上述墨水箱21处于墨水用尽之前(附近)的状态,墨水吸收体22的一部分处于空的状态并与过滤器23接触时,不会吸入与过滤器23接触的空气(气泡)、而把墨水吸收体22保持的墨水有效地供给打印头1的条件,换句话说,不发生不小心从墨水箱21把空气吸入墨水供给口3a的条件是:Pm>PE。
在此,如上述,在上述墨水箱20内没有墨水之前的状态下,由于可以把墨水吸收体22(泡沫材料)的下端网眼22a看作是毛细管,因此,墨水用尽时的墨水吸收体22所产生的临界压力PE(Pa)、即网眼22a内的液面(墨水弯液面)的临界压力PE(Pa)根据上述关系式(4)得到。
另一方面,由于使用过滤精度F(m)的过滤器23时的过滤器23的临界压力Pm根据上述实验式(2)得到,因此使用过滤精度F(m)的过滤器23时的上述条件,即不会发生不小心从墨水箱21把空气吸入墨水供给口3a的条件,根据上述实验式(2)与上述关系式(4),由下述关系式(31)表示:
从而,把上述关系式(31)以过滤精度F整理时,得到下述关系式(32)
从述已有通式(1),使用该墨水表面张力η(N/m)与过滤精度F(m),具有圆形开口的过滤器的临界压力Pm′由下述通式(33)表示:
Pm′=4·η/F。
因此,在使用具有圆形开口的过滤精度F(m)的过滤器时,与使用上述过滤器2 3的场合一样,根据上述关系式(4)及上述通式(33),不会发生不小心从墨水箱21把空气吸入墨水供给口3a的条件,满足关系式(34):
F<1/(N·R).......................(34)。
进而,在墨水供给通路3内,在使用过滤精度F(m)的过滤器时,如果放置在上述墨水箱21内之前的上述墨水吸收体22的网眼密度为N(个/m),用上述墨水吸收体22压缩并放置上述墨水箱21中时的体积与放置在上述墨水箱21前的体积之比所表示的压缩比为R时,通过设计满足下述关系式(35)的上述墨盒20,
F′<1/(N·R).........................(35)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
),可以把墨水供给压力调整成使其小于作用到上述过滤器23上的负压,从而防止过滤器23的开口23a上所形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路3中。由此,根据上述构成,能防止墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入墨水供给通路3中,防止墨水剩余量检测的误动作,可进行高质量、可靠性高的打印。
另外,替代过滤精度F(m),上述条件也可以使用网眼直径进行调整。但是,按照上述方式供给墨水时(墨水用尽时)的负压并不是通过偏差大的网眼直径进行调整,而是通过偏差小的滤精度F(m)、即开口最短的长度(最小空隙宽度)进行调整,得到稳定的负压。
另外,在上述实施例中,说明了放置在上述墨水箱21、即墨水放置部之前的墨水吸收体(墨水吸收体22)的网眼密度为N(个/m)、以及用上述墨水吸收体压缩并放置在上述墨水放置部时的体积与放置在上述墨水放置部前的体积之比所表示的压缩比为R的情况,上述墨水吸收体也可以是装入上述墨水放置部之际被压缩并放置的,还可以预先压缩后再放置。
作为上述墨水吸收体,可以使用例如压缩加工的海绵等的、广泛用于墨水吸收体的压缩加工的泡沫材料(在压缩状态下加热压力加工,赋予永久压缩变形),此时,作为上述网眼密度N(个/m)和压缩比R,可以使用压缩加工前的墨水吸收体的网眼密度N(个/m)及以压缩加工后的,即把压缩加工后的泡沫材料作为墨水吸收材料插入墨水箱中时的墨水吸收体的体积与压缩加工前的体积之比所表示的压缩比(压缩率)。
因此,如果压缩加工前的墨水吸收体的网眼密度为N′(个/m),以上述墨水吸收体压缩加工后的体积与加工压缩前的体积之比所示的压缩比(压缩率)为R′时,能将上述各式表示为:N=N′,R=R′。
例如,在过滤器的过滤精度为F(m),压缩加工前的墨水吸收体的网眼密度为N′(个/m),以上述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比所表示的压缩比(压缩率)为R′时,上述关系式(35)用下述关系式(36)表示:
F′<1/(N′·R′).......................(36)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
在上述各式及下述各式中,同样可以用N=N′,R=R′表示。不言而喻,代替N·R或N′·R′,使用实装网眼密度M时也是可行的。
另外,当将喷出喷嘴1a的直径设为DN(m)时,根据上述关系式(19),喷出喷嘴1a的弯液面的临界压力Pn(Pa)由下述通式(37)表示:
Pn=4·η/DN..... .........................(37)。
在此,不从喷嘴尖端吸入空气的条件为:
Pn>Pm,
如上述,用不因不小心把空气从墨水箱21中吸入墨水供给口3a、而把墨水吸收体22保持的墨水有效供给到打印头1上的条件是:
Pm>PE,
因此,为进一步防止墨水剩余量降低以外的原因引起的空气混入墨水供给通路中,更有效地防止墨水剩余量检测的误动作,希望满足以下条件:
Pn>Pm>PE
即,根据关系式(31)及上述通式(37)更希望满足以下关系式(38):
(4·η/DN)>(4·η)/F′>4·η·(N·R)..............(38)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
从而,把上述关系式(38)以过滤精度F′(m)整理,得到下述关系式(39):
DN<F′<1/(N·R)...........................(39)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
下面,讨论随着墨水的消耗而变化的墨水液位的影响。如图3所示,如果把墨水供给口24和喷出喷嘴1a尖端(喷嘴尖端)的落差h引起的打印头的水头压力设为Ph时,则喷出喷嘴1a处的墨水弯液面所产生的有效保持力Pn′(Pa)由下述通式(40)定义:
Pn′=Pn-|Ph|...........................(40)
在此,|Ph|是Ph的绝对值。即,||表示绝对值符号,以下,|x|表示x的绝对值。
这时,向墨水箱21中填充满墨水时,不让墨水弯液面从喷嘴尖端过分地后退而吸入空气的条件是满足下述关系式(41):
Pn′>|Pμ|-|Pi|...........................(40)
墨水用尽时,满足下述关系式(42):
Pn′>Pm。
在不考虑打印头的水头压力Ph(墨水的水头)时,不从喷嘴尖端吸入空气的条件是Pn>Pm,如果考虑打印头的水头压力Ph,就成为更符合实际的条件了。即,将打印头的水头压力Ph设定成能产生用于防止墨水从喷嘴尖端泄漏的负静压,上述喷墨记录装置,在比不考虑打印头的水头压力Ph时更容易从喷嘴尖端吸入空气的条件下使用。因此,考虑了打印头的水头压力Ph,就能更符合实际使用的条件了。
在此,如上述,为了防止异物混入,设计过滤器23,通常,由于
Pm>|Pμ|+|Pi|...........................(43)
因此,从上述关系式(42)、(43),可导出下述关系:
Pn′>Pm>|Pμ|+|Pi|.......................(44)
从而,从关系式(41)、(44),可导出下述关系式成立:
Pn′>Pm>|Pμ|+|Pi|>|Pμ|-|Pi|,如果满足上述关系式(44)、即,把喷出喷嘴1a的直径设为DN(m)时,根据上述实验式(2)及通式(37),满足下述关系式(45):
4·η/DN-|Ph|>4·η/F′>|Pμ|+|Pi|.............(45)
(其中,在过滤器开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。这样,可以对供给墨水时、特别是墨水用尽之前的供给墨水时的由滤器23泄漏的压力进行适宜地调整,使其不超过打印头1的喷出喷嘴1a的临界压力Pn,在可防止从喷出喷嘴1a吸入空气的同时,能有效地过滤流向墨水供给通路3的异物,提高喷出喷嘴1a的喷出动作的可靠性。另外,在上述各式中,例如,上述关系式(41)和(43)~(45)中,通过上述关系式(10),得出Pμ。
本申请的发明者研讨了各种物质的粘度与温度的关系,以下说明其结果。
首先,在下面的表6中,示出了各种物质的温度T(℃)与粘度μ(Pa·s)的关系。
[表6]
粘度μ(mPa·s) | ||||
0℃ | 25℃ | 50℃ | 75℃ | |
水 | 1.79 | 0.89 | 0.55 | 0.38 |
丙酮 | 0.40 | 0.31 | 0.25 | 0.20 |
苯胺 | 9.45 | 3.82 | 1.98 | 1.20 |
乙醇 | 1.87 | 1.08 | 0.68 | 0.46 |
二乙基乙醚 | 0.29 | 0.22 | 0.18 | 0.15 |
四氯化碳 | 1.34 | 0.91 | 0.66 | 0.50 |
蓖麻油 | - | 700.00 | 125.00 | 42.00 |
硫酸 | - | 23.80 | 11.70 | 6.60 |
基于上述表6的数据制作的温度T(℃)与粘度μ(Pa·s)的关系表示在图22中。从图22中很难看出温度T(℃)与粘度μ(Pa·s)的相关关系。
进一步,在下面的表7中,示出了关于上述各物质的、相对25℃下的粘度μ25(Pa·s)的各温度T(℃)下的粘度μT(Pa·s),即把25℃下的粘度μ25作为1时的各温度T(℃)下的粘度μT/μ25(归一化粘度)。
[表7]
粘度μT/μ25 | ||||
0℃ | 25℃ | 50℃ | 75℃ | |
水 | 2.01 | 1.00 | 0.62 | 0.43 |
丙酮 | 1.30 | 1.00 | 0.80 | 0.65 |
苯胺 | 2.47 | 1.00 | 0.52 | 0.31 |
乙醇 | 1.73 | 1.00 | 0.63 | 0.43 |
二乙基乙醚 | 1.29 | 1.00 | 0.80 | 0.65 |
四氯化碳 | 1.47 | 1.00 | 0.73 | 0.55 |
蓖麻油 | - | 1.00 | 0.18 | 0.06 |
硫酸 | - | 1.00 | 0.49 | 0.28 |
基于上述表7的数据制作的温度T(℃)和各温度T(℃)下的粘度μT/μ25(归一化粘度)的关系表示在图23中。从图23很难看出温度T(℃)与粘度μ/μ25(归一化粘度)的相关关系。
但是,一般地,任意温度TK(K)下的液体粘度μTK(Pa·s)由下述通式(46)表示的安德来特(ァンドレ-ドAndrade)式表达:
μTK=α·exp(β/TK).......................(46)。
使用该安德来特式,如果把T25(K)(=25℃)下的液体粘度设为μ25(Pa·s)、把温度TK(K)下的液体粘度设为μTK(Pa·s)时,导出用下述通式(47)表示的关系:
μTK/μ25=exp(β/TK)/exp(β/T25)
=exp{(1/TK-1/T25)·β}...................(47)
由此,从上述通式(47),变成:
Ln(μTK/μ25)=(1/TK-1/T25)·β
并得出下述通式(48):
β=Ln(μTK/μ25)/(1/TK-1/T25)...................(48)
由此,接着,关于上述的各种物质,基于表7所表示的数据,分析粘度μ25与粘度μ/μ25(归一化粘度)的相关关系,在此,是分析粘度μ25与μ0/μ25、μ50/μ25、μ75/μ25之间的相关关系。其结果表示在图24中。
根据图24所示的曲线数据,着眼于粘度μ0/μ25,可以得到下述近似式:
μ0/μ25=0.42·Ln(μ25)+4.71.................(49)。
借此,由于25(℃)是绝对温度298(K),因此,从上述通式(48)及上述近似式(49),得到下述关系式(50):
β=Ln{0.42·Ln(μ25)+4.71}/(1/273-1/298)..............(50)。
另外,根据上述通式(46)所示的安德来特式,25℃下的液体粘度μ25(Pa·s)变为,
μ25=α·exp(β/298)
由此,下述通式(51)成立:
α=μ25/exp(β/298).............................(51)。
因此,关于上述各种物质,通过上述通式(46)、(51)及关系式(50)得到下述近似式(52):
μTK=α·exp(β/TK).......................(52)
(式中,α=μ25/exp(β/298)、β=Ln{0.42·Ln(μ25)+4.71}/(1/273-1/298))
使用上式求出的μTK(Pa·s)所表示的近似式粘度μ′(Pa·s),在表8中表示。
[表8]
系数β | 系数α | 粘度μ′(mPa·s) | ||||
0℃ | 25℃ | 50℃ | 75℃ | |||
水 | 1839 | 1.86×10-3 | 1.57 | 0.89 | 0.55 | 0.37 |
丙酮 | 896 | 1.54×10-2 | 0.41 | 0.31 | 0.25 | 0.20 |
苯胺 | 2810 | 3.07×10-4 | 9.06 | 3.82 | 1.84 | 0.98 |
乙醇 | 1986 | 1.38×10-3 | 1.99 | 1.08 | 0.64 | 0.41 |
二乙基乙醚 | 540 | 3.66×10-2 | 0.26 | 0.22 | 0.19 | 0.17 |
四氯化碳 | 1858 | 1.79×10-3 | 1.62 | 0.91 | 0.56 | 0.37 |
蓖麻油 | 4938 | 4.46×10-5 | 3192 | 700 | 194 | 65 |
硫酸 | 3723 | 8.91×10-5 | 74.73 | 23.80 | 9.05 | 3.95 |
另外,借助于由上述通式(46)、(51)及关系式(50)得到的上述近似式(52)求出的近似式粘度μ′(Pa·s)与实际粘度μ(Pa·s)的关系,表示在图25中。图25中的实线表示上述近似式粘度μ′(Pa·s),各个识别符号表示实际粘度μ(Pa·s)。
如图25所示,可以确认,近似式粘度μ′(Pa·s)与实际粘度μ(Pa·s)、即与实测值之间并没有太大的差异,上述近似式(52)的精度较高。
进一步,将上述近似式(52)用于8种墨水(墨水1~8)及水(H2O)时的温度T(℃)和粘度μ(Pa·s)、μ/μ25、μ′/μ(近似式粘度/实测值)的关系,表示在表9中。
基于表9的数据制成的近似式粘度μ′(Pa·s)和实际粘度μ(Pa·s)的关系表示在图26中。另外,图27示出了上述各种墨水及水在25℃时的粘度μ25及归一化粘度μ/μ25的实测值和近似值之间的关系。图26中的实线表示上述近似式粘度μ′(Pa·s),各个识别符号表示实测值即实际粘度μ(Pa·s)。图27中,虚线表示归一化近似粘度μ′/μ25及μ′40/μ25,“○”表示5℃时的归一化粘度μ/μ25(即μ5/μ25),“△”表示40℃时的归一化粘度μ/μ25(即μ40/μ25),各识别符号表示实测值,即实际粘度μ(Pa·s)。
[表9]
粘度μ(mPa·s) | 粘度μ/μ25 | 系数 | μ′/μ | ||||||
5℃ | 25℃ | 40℃ | 5℃ | 40℃ | 系数β | 系数α | 5℃ | 40℃ | |
墨水1 | 3.5 | 1.8 | 1.3 | 1.94 | 0.72 | 2345 | 6.84×10-4 | 0.91 | 0.95 |
墨水2 | 4.4 | 2.1 | 1.7 | 2.10 | 0.81 | 2446 | 5.73×10-4 | 0.86 | 0.83 |
墨水3 | 4.7 | 2.2 | 1.6 | 2.14 | 0.73 | 2476 | 5.43×10-4 | 0.85 | 0.92 |
墨水4 | 4.1 | 2.3 | 1.7 | 1.78 | 0.74 | 2504 | 5.16×10-4 | 1.03 | 0.90 |
墨水5 | 4.9 | 2.5 | 1.7 | 1.96 | 0.68 | 2556 | 4.70×10-4 | 0.95 | 0.97 |
墨水6 | 5.2 | 2.5 | 1.7 | 2.08 | 0.68 | 2556 | 4.70×10-4 | 0.89 | 0.97 |
墨水7 | 9.4 | 4.3 | 2.5 | 2.19 | 0.58 | 2878 | 2.75×10-4 | 0.92 | 1.08 |
墨水8 | 16.82 | 7.28 | 4.43 | 2.31 | 0.61 | 2162 | 1.79×10-4 | 0.93 | 0.99 |
H2O | 1.52 | 0.89 | 0.64 | 1.71 | 0.71 | 1839 | 1.86×10-3 | 0.91 | 1.04 |
最大 | 1.03 | 1.08 | |||||||
最小 | 0.85 | 0.83 |
从图26所示的结果可以看出,用于墨盒20的墨水,即使在采用上述近似式(48)时,近似式粘度μ′(Pa·s)和实际粘度μ(Pa·s)之间也没有太大的差别。
根据以上研讨的结果可以确认,任意温度TK(K)下的墨水粘度μ(Pa·s),可以取μ=μ′算出,如果使用上述近似式(48),则能以良好的精度计算出任意温度TK(K)下的墨水粘度μ(Pa·s)。
因此,如果根据上述实验结果,对于上述关系式(10),若把用上述近似式(52)求出的μ′TK(Pa·s)表示的近似式粘度μ′(Pa·s)用于墨水的粘度μ(Pa·s)上,上述关系式(10)可以由下述关系式(53)表示:
Pμ=(k/A)·{μTKL·(N·R)2/S}·Q.............(53)
(式中,系数(k/A)=485)
进而,根据关系式(43)、(45)、(52)、(53)及实验式(2),如果把过滤器的过滤精度设为F(m),把向墨水箱21中填充满墨水时,让墨水通过墨水供给通路3向打印头1供给时产生的墨水箱21的水头压力设为Pi(Pa),把上述墨水箱21的墨水粘性阻力引起的压力损失设为Pμ(Pa),把上述墨水的表面张力设为η(N/m),把放置于上述墨水箱21前的墨水吸收体22的网眼密度设为N(个/m),把以上述墨水吸收体压缩并放置在墨水箱21时的体积与放置于墨水箱21前的体积之比表示的压缩比设为R,把压缩加工前的上述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),把以上述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比表示的压缩比(压缩率)设为R′,把压缩并放置于上述墨水箱21内时的墨水吸收体22的断面面积设为S(m2),把压缩并放置于上述墨水箱21内时的墨水吸收体22的高度设为L(m),把25℃下的墨水粘度设为μ25(Pa·s),把任意温度TK(K)下的粘度设为μ(Pa·s)时,在任意温度TK(K),由于满足下面公式:
4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{μTK·L·(N·R)2/S}·Q
(其中,系数(k/A)=485)
μTK=α·exp(β/TK)
α=μ25/exp(β/298)
β=Ln{0.42·Ln(μ25)+4.71}/(1/273-1/298)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)
或者,
4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{μTK·L·(N′·R′)2/S}·Q
(其中,系数(k/A)=485)
μTK=α·exp(β/TK)
α=μ25/exp(β/298)
β=Ln{0.42·Ln(μ25)+4.71}/(1/273-1/298)
(其中,在过滤器开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
),
所以能调整墨水吸收体所产生的负压小于过滤器开口的墨水弯液面的负压临界值,能防止过滤器网眼处形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路3内。由此,根据上述构成,可防止墨水剩余量降低以外的原因引起的墨水剩余量检测的误动作,以高质量进行高可靠性的打印。
另外,在上述的构成中,也可以代替过滤精度F(m),利用网眼直径进行调整,但是,并不是利用偏差大的网眼直径,而是利用偏差小的过滤精度F(m)、即开口最短长度(最小空隙宽度)进行调整,借此,可使供给墨水时(墨水用尽时)的负压变成稳定的负压。
此时,由于满足上述关系式(45),因此,在供给墨水时,特别是,在墨水用尽之前的供给墨水时,对过滤器产生的泄漏压力进行适宜的调整,使其不超过打印头1的喷出喷嘴1a的临界压力Pn,可防止从喷出喷嘴1a吸入空气,同时,可有效地过滤流向墨水供给通路3的异物,提高喷出喷嘴1a产生的喷出动作的可靠性。
另外,本发明并不限于上述实施形式,在权利要求所示的范围内可以作出各种变更,将上述各实施形式分别揭示的技术手段适当组合得到的实施形式,都包括在本发明的技术范围内。
综上所述,本实施形式的图像生成装置,包括:用于储存墨水的墨水放置部(例如设置在墨盒中的墨水箱)、把储存在墨水放置部的墨水供给到打印头的墨水供给通路,在上述墨水供给通路的内部具有过滤器(例如设置在上述墨水放置部一侧的墨水供给通路的一部分(端部)的过滤器),在供给墨水时,由上述过滤器所产生的负压低于上述打印头的喷嘴(墨水喷出喷嘴)的墨水吸引压力。
向打印头供给墨水时,打印头吸引墨水时必要的压力,即打印头喷嘴的弯液面所产生的压力(墨水吸引压力)作用在上述墨水供给通路上。并且,该墨水吸引压力的临界值在供给墨水时由上述过滤器产生的负压即过滤器开口(网眼)的弯液面所产生的压力(过滤器压力)的临界值以下,特别是小于该临界值时,形成在该过滤器开口的弯液面破裂之前,空气会从打印头的喷嘴尖端混入。
为此,如果把向打印头供给墨水时的喷嘴弯液面所产生的压力、即墨水吸引压力设定成大于供给墨水时上述过滤器产生的负压,则可以克服供给墨水时上述过滤器产生的负压,由形成在过滤器开口的弯液面的表面张力,吸引墨水,开口的弯液面后退,结果,空气不会从打印头的喷嘴尖端混入,可稳定供给墨水(补给)。由此,根据上述构成,可防止空气从打印头的喷嘴混入,防止墨水剩余量降低以外的因素引起的空气进入上述墨水供给通路中,提供确保从上述喷嘴稳定地喷墨的图像生成装置。另外,根据上述构成,过滤器可以吸收由于例如墨盒的振动、气压或周围温度的变化等引起的在放置部的墨水中产生的气泡等,可防止因墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入墨水供给通路内,所以,能防止墨水用尽的误检测。
本实施形式的图像生成装置,如上文所述,包括:用于储存墨水的墨水放置部(例如设置在墨盒中的墨水箱)、把储存在墨水放置部的墨水供给到打印头的墨水供给通路。在上述墨水供给通路的内部(例如设置在上述墨水放置部一侧的墨水供给通路的一部分(端部)),设置有使供给墨水时作用到墨水供给通路上的负压成为2.0kPa以下的过滤器。
根据上述结构,由于在上述墨水供给通路内,设置有使供给墨水时作用到墨水供给通路上的负压为2.0kPa以下的过滤器,因此,向打印头供给墨水时的喷嘴弯液面所产生的压力(墨水吸引压力),可以大于供给墨水时的由上述过滤器产生的负压。由此,根据上述构成,可以克服供给墨水时上述过滤器产生的负压,由形成在过滤器开口的弯液面的表面张力吸引墨水,开口的弯液面后退,结果,空气不会从打印头的喷嘴尖端混入,可稳定供给墨水(补给)。进而,根据上述构成,可提供这样的图像生成装置:可防止空气从打印头的喷嘴混入,防止墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入上述墨水供给通路中,确保从上述喷嘴稳定地喷墨。另外,根据上述构成,由于可防止墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入墨水供给通路内,所以,能防止墨水用尽的误检测。
进一步,本实施形式的图像生成装置,如上文所述,包括:用于储存墨水的墨水放置部(例如设置在墨盒中的墨水箱)、把储存在墨水放置部的墨水供给到打印头的墨水供给通路,在上述墨水供给通路的内部设置有过滤器(例如设置在上述墨水放置部一侧的墨水供给通路的一部分(端部)的过滤器),设定上述过滤器的过滤精度为F(m),上述墨水表面张力为η(N/m),供给墨水时上述过滤器所产生的负压的临界压力为Pm(Pa)时,满足下述条件:
F′=4η/Pm
Pm≤2000
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,由于在上述墨水供给通路的内部设置有满足上述关系式的过滤器,可使供给墨水时作用到墨水供给通路上的负压为2.0kPa以下,也可使向打印头供给墨水时的喷嘴弯液面所产生的压力(墨水吸引压力)大于供给墨水时的上述过滤器产生的负压。由此,根据上述构成,可以克服供给墨水时上述过滤器产生的负压,由形成在过滤器开口的弯液面的表面张力吸引墨水,弯液面前进,结果,空气不会从打印头的喷嘴尖端混入,可进行墨水的稳定供给(补给)。进而,根据上述构成,可提供这样的图像生成装置:可防止空气从打印头的喷嘴混入,防止墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入上述墨水供给通路中,确保从上述喷嘴稳定地喷墨。另外,根据上述构成,由于可防止墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入墨水供给通路内,所以,能防止墨水用尽的误检测。
上述图像生成装置,在上述墨水放置部内,具有保持墨水的多孔质墨水吸收体(例如泡沫材料),如果将上述过滤器的过滤精度设为F(m),将上述打印头的喷嘴(墨水喷出喷嘴)的直径设为DN(m),将放置在上述墨水放置部内之前的墨水吸收体的网眼密度设为N(个/m),将利用上述墨水吸收体压缩且放置在上述墨水放置部时的体积与放置在上述墨水放置部内之前的体积之比所示的压缩比设为R,最好满足下述条件:
DN<F′<1/(N·R)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
上述图像生成装置,在上述墨水放置部内,具有保持墨水的多孔质的墨水吸收体(例如泡沫材料),上述墨水吸收体在放置到上述墨水放置部之前预先进行压缩加工,如果将上述过滤器的过滤精度设为F(m),将上述打印头喷嘴直径设为DN(m),压缩加工前的上述墨水吸收体的网眼密度为N′(个/m),由上述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比所示的压缩比(压缩率)为R′,最好满足下述条件:
DN<F′<1/(N′·R′)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,由于可以对供给墨水时(墨水用尽时)、过滤器开口的弯液面破裂而导致墨水供给系统吸入空气的压力适当地进行调整,使该压力不超过打印头喷嘴的临界压力,而且,可防止从上述喷嘴尖端吸入空气,同时,可有效地对从墨水放置部流向墨水供给通路(墨水流路)的异物进行过滤。
另外,根据上述构成,在墨水用尽之前,通过放置在墨水放置部内的墨水吸收体网眼的弯液面,可避免从喷嘴尖端不小心吸入空气,随着墨水从喷嘴的喷出,网眼的弯液面可以后退到过滤器的位置。进一步,墨水吸收体能抑制气泡的发生,同时,产生的气泡在到达过滤器之前被墨水吸水体的网眼吸收,没被网眼吸收的气泡由过滤器吸收。并且,可防止把过滤器吸收的气泡吸入墨水供给系统。从而,能防止因不小心从墨水放置部把空气吸入墨水供给通路中。由此,根据上述构成,能将墨水吸收体所保持的墨水更有效地供给打印头,同时,能提高墨水喷出动作信赖性。这样,根据上述各个构成,可进一步防止因墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入墨水供给通路内,所以,能更有效地防止墨水用尽的误检测。
进一步,上述的各种图像生成装置,在上述墨水放置部内,具有保持墨水的多孔质墨水吸收体(例如泡沫材料),如果把上述打印头喷出喷嘴的墨水喷出口与上述墨水放置部的墨水供给口之间的水头压力设为Ph(Pa),向上述墨水放置部中填充满墨水时,通过上述墨水供给口把墨水供给上述打印头时所产生的墨水放置部的水头压力设为Pi(Pa),上述墨水放置部的墨水粘性阻力所引起的压力损失设为Pμ(Pa),将上述过滤器的过滤精度设为F(m),把向上述打印头的喷嘴直径设为DN(m),上述墨水表面张力设为η(N/m),放置在上述墨水放置部前的墨水吸收体的网眼密度设为N(个/m),把用上述墨水吸收体压缩且放置在上述墨水放置部时的体积与放置在上述墨水放置部之前的体积之比所表示的压缩比设为R,压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的断面面积设为S(m2),压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的高度设为L(m)时,最好满足:
4·η/DN-|Ph|>4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{μ·L·(N·R)2/S}·Q
(式中,系数(k/A)=485,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
上述的各种图像生成装置,在上述墨水放置部内,具有保持墨水的多孔质的墨水吸收体(例如泡沫材料),上述墨水吸收体在放置于上述墨水放置部之前预先进行压缩加工,如果将上述打印头喷嘴的墨水喷出口与上述墨水放置部的墨水供给口之间的水头压力设为Ph(Pa),向上述墨水放置部中填充满墨水时,通过上述墨水供给口把墨水供给上述打印头时所产生的墨水放置部的水头压力设为Pi(Pa),上述墨水放置部的墨水粘性阻力所引起的压力损失设为Pμ(Pa),将上述过滤器的过滤精度设为F(m),把向上述打印头的喷嘴直径设为DN(m),上述墨水表面张力设为η(N/m),压缩加工前的上述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),将用上述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比所示的压缩比(压缩率)为R′,压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的断面面积设为S(m2),压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的高度设为L(m)时,最好满足:
4·η/DN-|Ph|>4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{μ·L·(N′·R′)2/S}·Q
(式中,系数(k/A)=485,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,由于可以对供给墨水时(墨水用尽时)、过滤器开口的弯液面破裂而导致墨水供给系统吸入空气的压力适当地进行调整,使该压力不超过打印头喷嘴的临界压力,可防止从上述喷嘴尖端吸入空气,同时,可有效地对从墨水放置部流向墨水供给通路(墨水流路)的异物进行过滤,而且,在墨水用尽之前,不会受到随着供给墨水所产生的墨水吸收体的压力损失及随着墨水水平面的变动所产生的压力变化的影响,通过放置在墨水放置部内的墨水吸收体网眼的弯液面可避免从喷嘴尖端不小心吸入空气,随着墨水从喷嘴的喷出,网眼的弯液面可以后退到过滤器的位置。进一步,墨水吸收体能抑制气泡的发生,同时,产生的气泡在到达过滤器之前被墨水吸水体的网眼吸收,可防止不小心从墨水放置部把空气吸入墨水供给通路内。为此,根据上述构成,能将墨水吸收体所保持的墨水更有效地供给打印头,同时,能提高墨水喷出动作信赖性。因此,根据上述各个构成,可进一步防止因墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入墨水供给通路内,能更有效地防止墨水用尽的误检测。
上述各图像生成装置,具有可装卸地设置在该图像生成装置上的墨盒,上述墨水放置部设在该墨盒上,同时,其内部放置着保持墨水的多孔质墨水吸收体(例如泡沫材料),如果将上述墨水表面张力设为η(N/m),放置在上述墨水放置部前的墨水吸收体的网眼密度设为N(个/m),把用上述墨水吸收体压缩且放置在上述墨水放置部时的体积与放置在上述墨水放置部之前的体积之比所表示的压缩比设为R,把通过任意姿势得到的与上述墨水放置部的墨水供给口垂直方向的最大高度的墨水水头高度设为h(m),墨水的比重设为γ时,最好满足:
η·N·R·B>2·γ·h
(式中系数B=4.08×10-4)。
上述图像生成装置,为了解决上述问题,具有可装卸地设置在该图像生成装置上的墨盒,上述墨水放置部设在该墨盒上,同时,其内部放置着保持墨水的多孔质墨水吸收体(例如泡沫材料),上述墨水吸收体在放置于上述墨水放置部之前预先进行压缩加工,如果将上述墨水表面张力设为η(N/m),压缩加工前的上述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),将用上述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比所示的压缩比(压缩率)设为R′,把通过任意姿势得到的、与上述墨水放置部的墨水供给口垂直方向的最大高度的墨水水头高度设为h(m),墨水的比重设为γ时,最好满足:
η·N′·R′·B>2·γ·h
(式中系数B=4.08×10-4)。
如果η·N·R·B或η·N′·R′·B大于2·γ·h,考虑到墨水表面张力η的不同,得到的保持力大于任意姿势下产生的墨水的最大水头压力。因而,根据上述各构成,可进一步可靠地防止装卸墨盒时不小心引起的墨水泄漏问题的发生。并且,在连续喷墨时,墨水供给系统的负压,特别是,可使供给墨水时上述过滤器上所产生的负压(作用到墨水供给通路上的负压)成为在打印头的喷出墨水的喷嘴尖端的因墨水弯液面而产生的墨水吸引压力以下,利用墨水供给系统所产生的负压,能防止墨水供给不足、墨水液面从喷嘴尖端过分地后退而吸入空气、墨水喷出动作不畅。
本实施形式的图像生成装置最好是,如上述,具有放置用于保持墨水的多孔质墨水吸收体(例如泡沫材料)的墨水放置部(例如设置在墨盒上的墨水箱)及从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路。在上述墨水供给通路的内部设置有过滤器(例如设置在上述墨水放置部侧的墨水供给通路端部的过滤器),如果将上述过滤器的过滤精度设为F(m),放置在上述墨水放置部之前的墨水吸收体的网眼密度为N(个/m),把用上述墨水吸收体压缩且放置在上述墨水放置部时的体积与放置在上述墨水放置部之前的体积之比所表示的压缩比设为R时,则满足下述条件:
F′<1/(N·R)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
如上述,向打印头供给墨水时,打印头吸引墨水所必要的压力、即打印头喷嘴的弯液面所产生的压力(墨水吸引压力)作用在上述墨水供给通路上。这时,通过上述的设定,在墨水箱内产生的负压临界值由过滤器确定。
那么,根据上述构成,因墨水的表面张力在墨水吸收体所产生的负压的临界值可以调整为使该临界值小于通过墨水表面张力在上述过滤器上产生的负压、即过滤器开口(网眼)的弯液面所产生的压力(过滤器压力)的临界值,所以,可防止墨水用尽前过滤器网眼上形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路内,墨水吸收体的弯液面对应于墨水的消耗而后退,能稳定地进行墨水的供给动作。进一步,可以利用过滤器吸收由于墨水剩余量降低以外的因素例如墨盒的振动、气压或周围温度的变化等引起的在墨水放置部的墨水中产生的气泡等,可防止空气混入墨水供给通路内,在进行信赖性高的打印同时,不会消耗多余的墨水。
从而,根据上述构成,提供带墨水供给系统的设计指南的图像生成装置,以在连续喷墨时,在墨水用尽前防止空气混入墨水供给系统的弊病的发生。
另外,根据上述构成,能用偏差小的过滤精度F(m)调整如上述的供给墨水时(包含墨水用尽时)的负压,结果,得到稳定的负压。
上述图像生成装置,当把上述打印头喷嘴(墨水喷出喷嘴)的直径设为DN(m)时,最好满足下述条件:
DN<F′<1/(N·R)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,可将上述打印头喷嘴(喷嘴部)的墨水弯液面所产生的墨水吸引压力的临界值调整成:使该临界值大于过滤器开口的墨水弯液面所产生的压力临界值,从而,能防止空气从喷嘴尖端吸入所导致的打印头的喷出不良的现象。
根据上述构成,能防止过滤器开口上所形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路内,同时,能防止不小心从墨水放置部把空气吸入墨水供给通路内,可有效地把墨水吸收体保持的墨水供给打印头。因此,根据上述各个构成,可进一步防止因墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入墨水供给通路内,所以,能更有效地防止墨水剩余量检测的误动作。
从而,根据上述构成,提供带墨水供给系统的设计指南的图像生成装置,以在连续喷墨时,在墨水用尽前防止空气混入墨水供给系统的弊病的发生。
本实施形式的图像生成装置,如上述,具有放置用于保持墨水的多孔质墨水吸收体(例如泡沫材料)的墨水放置部(例如设置在墨盒上的墨水箱)及从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路。在上述墨水供给通路的内部设置有过滤器(例如设置在上述墨水放置部侧的墨水供给通路端部的过滤器),上述墨水吸收体在放置到上述墨水放置部之前预先进行压缩加工,如果将上述过滤器的过滤精度设为F(m),压缩加工前的上述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),将用上述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比所示的压缩比(压缩率)设为R′,则满足下述条件:
F′<1/(N′·R′)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
如上述,向打印头供给墨水时,打印头吸引墨水所必要的压力、即,打印头喷嘴的弯液面所产生的压力(墨水吸引压力)作用在上述墨水供给通路上。这时,通过上述的设定,在墨水箱内产生的负压临界值由过滤器确定。
那么,根据上述构成,因墨水的表面张力在墨水吸收体所产生的负压的临界值可以调整为使该临界值小于通过墨水表面张力在上述过滤器上产生的负压、即过滤器开口(网眼)的弯液面所产生的压力(过滤器压力)的临界值,所以,可防止墨水用尽前过滤器网眼上形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路内,墨水吸收体的弯液面对应于墨水的消耗而后退,能稳定地进行墨水的供给动作。进一步,可以利用过滤器吸收由于墨水剩余量降低以外的因素例如墨盒的振动、气压或周围温度的变化等引起的在墨水放置部的墨水中产生的气泡等,可防止空气混入墨水供给通路内,在进行信赖性高的打印同时,不会消耗多余的墨水。
从而,根据上述构成,提供带墨水供给系统的设计指南的图像生成装置,以在连续喷墨时,在墨水用尽前防止空气混入墨水供给系统的弊病的发生。
另外,根据上述构成,能用偏差小的过滤精度F(m)调整如上述的供给墨水时(包含墨水用尽时)的负压,结果,得到稳定的负压。
上述图像生成装置,当把上述打印头喷嘴(墨水喷出喷嘴)的直径设为DN(m)时,最好满足下述条件:
DN<F′<1/(N′·R′)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,可将上述打印头喷嘴(喷嘴部)的墨水弯液面所产生的墨水吸引压力的临界值调整成:使该临界值大于所述过滤器开口的墨水弯液面所产生的压力临界值,从而,能防止空气从喷嘴尖端吸入所导致的打印头的喷出不良的现象。
根据上述构成,能防止过滤器开口上所形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路内,同时,能防止不小心从墨水放置部把空气吸入墨水供给通路内,可有效地把墨水吸收体保持的墨水供给打印头。因此,根据上述各个构成,可进一步防止因墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入墨水供给通路内,所以,能更有效地防止墨水剩余量检测的误动作。
从而,根据上述构成,提供带墨水供给系统的设计指南的图像生成装置,以在连续喷墨时,在墨水用尽前防止空气混入墨水供给系统的弊病的发生。
本实施形式的图像生成装置,如上述,具有放置用于保持墨水的多孔质墨水吸收体(例如泡沫材料)的墨水放置部(例如设置在墨盒上的墨水箱)及从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路。在上述墨水供给通路的内部设置有过滤器(例如设置在上述墨水放置部侧的墨水供给通路端部的过滤器),如果将上述过滤器的过滤精度设为F(m),向上述墨水放置部中填充满墨水时,通过上述墨水供给通路把墨水供给上述打印头时所产生的墨水放置部的水头压力设为Pi(Pa),上述墨水放置部的墨水粘性阻力所引起的压力损失设为Pμ(Pa),上述墨水表面张力设为η(N/m),上述墨水吸收体放置到上述墨水放置部之前的网眼密度设为N(个/m),将用上述墨水吸收体压缩并放置到上述墨水放置部时的体积与放置到上述墨水放置部之前的体积之比所表示的压缩比设为R,压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的断面面积设为S(m2),压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的高度设为L(m),25℃时的墨水粘度为μ25(Pa·s),任意温度TK(K)的液体粘度为μTK(Pa·s)时,在任意温度TK(K),最好满足:
4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{μTKμ·L·(N·R)2/S}·Q
(式中,系数(k/A)=485)
μTK=α·exp(β/TK)
α=μ25/exp(β/298)
β=Ln{0.42·Ln(μ25)+4.71}/(1/273-1/298)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,可将上述墨水吸收体所产生的负压调整成:使该负压小于过滤器开口的墨水弯液面所产生的压力临界值,从而,能防止过滤器开口上所形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路内,因此,根据上述的构成,可防止因墨水剩余量降低以外的因素引起的空气混入墨水供给通路内,所以,能有效地防止墨水剩余量检测的误动作,可以进行高质量、高可靠性的打印。
从而,根据上述构成,提供带对应于墨水特性的墨水供给系统的设计指南的图像生成装置,以在连续喷墨时,在墨水用尽前防止空气混入墨水供给系统的弊病的发生。
根据上述构成,能用偏差小的过滤精度F(m)调整如上述的墨水用尽时的最大负压,结果,得到稳定的负压。
上述图像生成装置,当把上述打印头的喷嘴(墨水喷出喷嘴)的直径设为DN(m),将上述喷嘴的墨水喷出口与上述墨水放置部的墨水供给口之间的水头压力设为Ph(Pa),最好满足下述条件:
4·η/DN-|Ph|>4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,可对供给墨水时、特别是墨水用尽之前供给墨水时由过滤器泄漏的压力适当地进行调整,使该压力不超过打印头喷嘴的临界压力,可防止从上述喷嘴吸入空气,同时,可有效地对流向墨水供给通路的异物进行过滤,提高上述喷嘴的喷出动作的可靠性。
从而,根据上述构成,提供带墨水供给系统的设计指南的图像生成装置,以在连续喷墨时,在墨水用尽前防止空气混入墨水供给系统的弊病的发生。
本实施形式的图像生成装置,如上述,具有放置用于保持墨水的多孔质墨水吸收体(例如泡沫材料)的墨水放置部(例如设置在墨盒上的墨水箱)及从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路。在上述墨水供给通路的内部设置有过滤器(例如设置在上述墨水放置部侧的墨水供给通路端部的过滤器),上述墨水吸收体在放置到上述墨水放置部之前预先进行压缩加工,如果将上述过滤器的过滤精度设为F(m),向上述墨水放置部中填充满墨水时,通过上述墨水供给通路把墨水供给上述打印头时所产生的墨水放置部的水头压力设为Pi(Pa),上述墨水放置部的墨水粘性阻力所引起的压力损失设为Pμ(Pa),上述墨水表面张力设为η(N/m),压缩加工前的上述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),将用上述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比所示的压缩比(压缩率)设为R′,压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的断面面积设为S(m2),压缩并放置在上述墨水放置部内时的墨水吸收体的高度设为L(m),25℃时的墨水粘度为μ25(Pa·s),任意温度TK(K)的粘度为μTK(Pa·s)时,在任意温度TK(K),最好满足:
4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{μTK·L·(N′·R′)2/S}·Q
(式中,系数(k/A)=485)
μTK=α·exp(β/TK)
α=μ25/exp(β/298)
β=Ln{0.42·Ln(μ25)+4.71}/(1/273-1/298)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,可对供给墨水时滤器开口的弯液面所产生的压力临界值进行适当地调整,使该压力临界值不超过打印头喷嘴的弯液面所产生的墨水吸引压力的临界值,可防止从上述喷嘴吸入空气,同时,可相对过滤器开口的墨水弯液面的负压临界值,把墨水吸收体所产生的负压调整成比较小的值,从而,能防止过滤器开口上所形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路内。因此,根据上述各个构成,防止因墨水剩余量降低以外的原因引起的空气混入墨水供给通路中,防止墨水剩余量检测的误动作,所以,可以在高质量、高可靠性下进行打印。
从而,根据上述构成,提供带对应于墨水特性的墨水供给系统的设计指南的图像生成装置,以在连续喷墨时,在墨水用尽前能防止空气混入墨水供给系统的弊病的发生。
根据上述构成,能用偏差小的过滤精度F(m)调整如上述的墨水用尽时的最大负压,结果,得到稳定的负压。
进一步,上述图像生成装置,当把上述打印头的喷嘴(墨水喷出喷嘴)的直径设为DN(m),将该喷嘴的墨水喷出口与上述墨水放置部的墨水供给口之间的水头压力设为Ph(Pa),最好满足下述条件:
4·η/DN-|Ph|>4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
)。
根据上述构成,可对供给墨水时滤器开口的弯液面所产生的压力临界值进行适当地调整,使该压力临界值不超过打印头喷嘴的弯液面所产生的墨水吸引压力的临界值,可防止从上述喷嘴吸入空气,同时,可相对过滤器开口的墨水弯液面的负压临界值,把墨水吸收体所产生的负压调整成比较小的值,从而,能防止过滤器开口上所形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路内。因此,根据上述各个构成,防止因墨水剩余量降低以外的原因引起的空气向墨水供给通路中的混入,防止墨水剩余量检测的误动作,所以,可以在高质量、高可靠性下进行打印。
从而,根据上述构成,提供带墨水供给系统的设计指南的图像生成装置,以在连续喷墨时,在墨水用尽前能防止空气混入墨水供给系统的弊病的发生。
根据上述构成,能用偏差小的过滤精度F(m)调整如上述的墨水用尽时的最大负压,结果,得到稳定的负压。
进一步,上述各种图像生成装置最好还具有用于检测上述墨水供给通路内有无墨水的检测器(例如,根据电极之间没是否有电流的流动检测有无墨水的电极)。
根据上述构成,可将上述墨水吸收体所产生的负压调整成:使该负压小于过滤器开口的墨水弯液面的负压临界值,从而,能防止过滤器开口上所形成的墨水弯液面破裂导致空气混入墨水供给通路内,因此,根据上述的构成,可防止因墨水剩余量降低以外即墨水用尽时以外的因素引起的空气混入墨水供给通路内,所以,能有效地防止墨水剩余量检测的误动作,可以在高可靠性下进行打印。
发明详细说明的各项具体实施方式或实施例,仅是便于透彻地理解本发明的技术内容而已,并不只限于这些具体的例子进行狭义的理解,在本发明的精神和下述所述的权利要求范围内,可以做出各种变更。
Claims (22)
1、一种图像生成装置,其包括:用于储存墨水的墨水放置部、把储存在墨水放置部的墨水供给到打印头的墨水供给通路,其特征在于,
在所述墨水供给通路的内部具有过滤器,
在供给墨水时,由所述过滤器所产生的负压低于所述打印头的喷嘴的墨水吸引压力。
2、如权利要求1所述的图像生成装置,其特征在于,在所述墨水放置部内,具有用于保持墨水的多孔质墨水吸收体,
将所述过滤器的过滤精度设为F(m),将放置在所述墨水放置部内之前的墨水吸收体的网眼密度设为N(个/m),把所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的体积与放置在所述墨水放置部之前的体积之比作为压缩比,把该压缩比设为R时,则满足下述条件:
F′<1/(N·R)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
3、如权利要求1所述的图像生成装置,其特征在于,在所述墨水放置部内,具有保持墨水的多孔质的墨水吸收体,
所述墨水吸收体在放置到所述墨水放置部之前预先进行压缩加工,
将所述过滤器的过滤精度设为F(m),将压缩加工前的所述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),把所述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比作为压缩比,把压缩比设为R′时,则满足下述条件:
F′<1/(N′·R′)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
4、一种图像生成装置,其包括:用于储存墨水的墨水放置部、把储存在墨水放置部的墨水供给到打印头的墨水供给通路,其特征在于,
在所述墨水供给通路的内部,设置有使供给墨水时作用到墨水供给通路上的负压为2.0kPa以下的过滤器。
5、如权利要求4所述的图像生成装置,其特征在于,在所述墨水放置部内,具有用于保持墨水的多孔质墨水吸收体,
将所述过滤器的过滤精度设为F(m),将放置在所述墨水放置部内之前的墨水吸收体的网眼密度设为N(个/m),把所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的体积与放置在所述墨水放置部之前的体积之比作为压缩比,把该压缩比设为R时,则满足下述条件:
F′<1/(N·R)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
6、如权利要求4所述的图像生成装置,其特征在于,在所述墨水放置部内,具有保持墨水的多孔质的墨水吸收体,
所述墨水吸收体在放置到所述墨水放置部之前预先进行压缩加工,
将所述过滤器的过滤精度设为F(m),将压缩加工前的所述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),把所述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比作为压缩比,把压缩比设为R′时,则满足下述条件:
F′<1/(N′·R′)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
7、一种的图像生成装置,其包括:用于储存墨水的墨水放置部、把储存在墨水放置部的墨水供给到打印头的墨水供给通路,其特征在于,
在上述墨水供给通路的内部设置有过滤器,
设上述过滤器的过滤精度为F(m),上述墨水表面张力为η(N/m),供给墨水时上述过滤器所产生的负压的临界压力为Pm(Pa)时,满足下述条件:
F′=4η/Pm
Pm≤2000
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
8、如权利要求7所述的图像生成装置,其特征在于,在所述墨水放置部内,具有用于保持墨水的多孔质墨水吸收体,
将所述过滤器的过滤精度设为F(m),将放置在所述墨水放置部内之前的墨水吸收体的网眼密度设为N(个/m),把所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的体积与放置在所述墨水放置部之前的体积之比作为压缩比,把该压缩比设为R时,则满足下述条件:
F′<1/(N·R)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
9、如权利要求7所述的图像生成装置,其特征在于,在所述墨水放置部内,具有保持墨水的多孔质的墨水吸收体,
所述墨水吸收体在放置到所述墨水放置部之前预先进行压缩加工,
将所述过滤器的过滤精度设为F(m),将压缩加工前的所述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),把所述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比作为压缩比,把压缩比设为R′时,则满足下述条件:
F′<1/(N′·R′)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
10、一种图像生成装置,其包括:放置用于保持墨水的多孔质墨水吸收体的墨水放置部、从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路,其特征在于,
在所述墨水供给通路的内部设置有过滤器,
将所述过滤器的过滤精度设为F(m),将放置在所述墨水放置部之前的墨水吸收体的网眼密度设为N(个/m),把所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的体积与放置在所述墨水放置部之前的体积之比作为压缩比,把该压缩比设为R时,则满足下述条件:
F′<1/(N·R)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
11、如权利要求2、5、8、10中任一项所述的图像生成装置,其特征在于,把所述打印头的喷嘴直径设为DN(m)时,则满足:
DN<F′<1/(N·R)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
12、一种图像生成装置,其包括:放置用于保持墨水的多孔质墨水吸收体的墨水放置部、从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路,其特征在于,
在所述墨水供给通路的内部设置有过滤器,
所述墨水吸收体在放置到所述墨水放置部之前预先进行压缩加工,
将所述过滤器的过滤精度设为F(m),将压缩加工前的所述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),把所述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比作为压缩比,把压缩比设为R′时,则满足下述条件:
F′<1/(N′·R′)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
13、如权利要求3、6、9、12中任一项所述的图像生成装置,其特征在于,把所述打印头的喷嘴直径设为DN(m)时,则满足:
DN<F′<1/(N′·R′)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
14、如权利要求1、4、7中任一项所述的图像生成装置,其特征在于,在所述墨水放置部内,具有用于保持墨水的多孔质墨水吸收体,
将所述打印头中的喷嘴的墨水喷出口与所述墨水放置部的墨水供给口之间的水头压力设为Ph(Pa),把向所述墨水放置部中填充满墨水时,通过所述墨水供给口要将墨水供给所述打印头时所产生的墨水放置部的水头压力设为Pi(Pa),将所述墨水放置部中的墨水粘性阻力所引起的压力损失设为Pμ(Pa),将所述过滤器的过滤精度设为F(m),把所述打印头中的喷嘴直径设为DN(m),将所述墨水表面张力设为η(N/m),把放置在所述墨水放置部前的墨水吸收体的网眼密度设为N(个/m),把所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的体积与放置在所述墨水放置部之前的体积之比作为压缩比,把该压缩比设为R,墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的断面面积设为S(m2),墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的高度设为L(m)时,则满足:
4·η/DN-|Ph|>4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{μ·L·(N·R)2/S}·Q
(式中,系数(k/A)=485,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
15、如权利要求1、4、7中任一项所述的图像生成装置,其特征在于,在所述墨水放置部内,具有保持墨水的多孔质的墨水吸收体,
所述墨水吸收体在放置于所述墨水放置部之前预先进行压缩加工,
将所述打印头中的喷嘴的墨水喷出口与所述墨水放置部的墨水供给口之间的水头压力设为Ph(Pa),把向所述墨水放置部中填充满墨水时,通过所述墨水供给口要将墨水供给所述打印头时所产生的墨水放置部的水头压力设为Pi(Pa),将所述墨水放置部中的墨水粘性阻力所引起的压力损失设为Pμ(Pa),将所述过滤器的过滤精度设为F(m),把所述打印头中的喷嘴直径设为DN(m),将所述墨水表面张力设为η(N/m),把所述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比作为压缩比,该压缩比设为R′,在所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的断面面积设为S(m2),所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的高度设为L(m)时,则满足:
4·η/DN-|Ph|>4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{μ·L·(N′·R′)2/S}·Q
(式中,系数(k/A)=485,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
16、如权利要求1、4、7中任一项所述的图像生成装置,其特征在于,具有可装卸地设置在该图像生成装置上的墨盒,
所述墨水放置部设在该墨盒上,同时,其内部放置着保持墨水的多孔质墨水吸收体,
将所述墨水表面张力设为η(N/m),将放置在所述墨水放置部前的墨水吸收体的网眼密度设为N(个/m),把所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的体积与放置在所述墨水放置部之前的体积之比作为压缩比,把该压缩比设为R,与通过任意姿态得到的所述墨水放置部的墨水供给口垂直方向的最大高度的墨水水头高度设为h(m),墨水的比重设为γ时,则满足:
η·N·R·B>2·γ·h
(式中系数B=4.08×10-4)。
17、如权利要求1、4、7中任一项所述的图像生成装置,其特征在于,具有可装卸地设置在该图像生成装置上的墨盒,
所述墨水放置部设在该墨盒上,同时,其内部放置着保持墨水的多孔质墨水吸收体,
所述墨水吸收体在放置于所述墨水放置部之前预先进行压缩加工,
将所述墨水表面张力设为η(N/m),压缩加工前的所述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),把所述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积之比作为压缩比,把该压缩比设为R′,与通过任意姿态得到的所述墨水放置部的墨水供给口垂直方向的最大高度的墨水水头高度设为h(m),墨水的比重设为γ时,则满足:
η·N′·R′·B>2·γ·h
(式中系数B=4.08×10-4)。
18、一种图像生成装置,其包括:放置保持墨水的多孔质墨水吸收体的墨水放置部及从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路,其特征在于,
在所述墨水供给通路的内部设置有过滤器,
将所述过滤器的过滤精度设为F(m),将向所述墨水放置部中填充满墨水时,通过所述墨水供给通路要将墨水供给所述打印头时所产生的墨水放置部的水头压力设为Pi(Pa),将所述墨水放置部中的墨水粘性阻力所造成的压力损失设为Pμ(Pa),将所述墨水表面张力设为η(N/m),将所述墨水吸收体放置到所述墨水放置部之前的网眼密度设为N(个/m),把所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的体积与放置在所述墨水放置部之前的体积之比作为压缩比,把该压缩比设为R,把所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的断面面积设为S(m2),把所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的高度设为L(m),将25℃时的墨水粘度设为μ25(Pa·s),任意温度TK(K)的液体粘度为μTK(Pa·s)时,在任意温度TK(K)满足:
4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{μTK·L·(N·R)2/S}·Q
(式中,系数(k/A)=485)
μTK=α·exp(β/TK)
α=μ25/exp(β/298)
β=Ln{0.42·Ln(μ25)+4.71}/(1/273-1/298)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
19、如权利18所述的图像生成装置,其特征在于,把所述打印头中的喷嘴的直径设为DN(m),将所述喷嘴的墨水喷出口与所述墨水放置部的墨水供给口之间的水头压力设为Ph(Pa),则满足下述条件:
4·η/DN-|Ph|>4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
20、一种图像生成装置,其包括:放置保持墨水的多孔质墨水吸收体的墨水放置部及从该墨水放置部向打印头供给墨水的墨水供给通路,其特征在于,
在所述墨水供给通路的内部设置有过滤器,
所述墨水吸收体在放置到所述墨水放置部之前预先进行压缩加工,
将所述过滤器的过滤精度设为F(m),将向所述墨水放置部中填充满墨水时,通过所述墨水供给通路要将墨水供给所述打印头时所产生的墨水放置部的水头压力设为Pi(Pa),将所述墨水放置部中的墨水粘性阻力所引起的压力损失设为Pμ(Pa),将所述墨水表面张力设为η(N/m),将压缩加工前的所述墨水吸收体的网眼密度设为N′(个/m),把所述墨水吸收体压缩加工后的体积与压缩加工前的体积比作为压缩比,把该压缩比设为R′,把所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的断面面积设为S(m2),把所述墨水吸收体压缩且放置在所述墨水放置部时的高度设为L(m),将25℃时的墨水粘度为μ25(Pa·s),将任意温度TK(K)的粘度设为μTK(Pa·s)时,在任意温度TK(K)下,满足:
4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
Pμ=(k/A)·{μTK·L·(N′·R′)2/S}·Q
(式中,系数(k/A)=485)
μTK=α·exp(β/TK)
α=μ25/exp(β/298)
β=Ln{0.42·Ln(μ25)+4.71}/(1/273-1/298)
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
21、如权利要求20所述的图像生成装置,其特征在于,把所述打印头的喷嘴直径设为DN(m),将该喷嘴的墨水喷出口与所述墨水放置部的墨水供给口之间的水头压力设为Ph(Pa)时,满足下述条件:
4·η/DN-|Ph|>4·η/F′>|Pμ|+|Pi|
(其中,在过滤器的开口为圆形时,F′=F,其他情况下,
22、如权利要求1、4、7、10、12、18、20中任一项所述的图像生成装置,其特征在于,还具有检测所述墨水供给通路内有无墨水的检测器。
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