JP2020082543A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガターの入口部に堆積するインク液滴やインク液膜を減らすことにある。【解決手段】インクジェット記録装置は、インク液滴を帯電させる帯電電極と、帯電したインク液滴の飛翔方向を偏向させる電界を生じさせる偏向電極と、印字に使用しないインク液滴を回収するガターとを有するインクジェット記録装置であって、インク液滴を取り込む前記ガターの入口部に切欠部を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置のうち、連続吐出型インクジェット装置は、家庭用又はオフィス用プリンタで使用されるオンデマンド型インクジェット装置に比較し、高信頼性及び高メンテナンス性を有した高安定な液滴吐出装置である。

連続吐出型インクジェット記録装置の多くは、印字に使用しない無帯電の粒子を収集するガターが印字体の前に設置されている。ガターはインク液滴を回収するために、下流に備え付けられたポンプを用い、ガター周辺の空気を吸引している。この吸引空気の効果により、ガターに侵入したインク液滴の粒子は効率良く回収される。

しかしガターに侵入したインク液滴の粒子の中には、ガターの入口部に衝突する際に飛散するものがある。この飛散した液滴は、装置稼働時間とともにガターの入口部に堆積していき、液膜や大きなインク液滴へ成長する。そのため、印字用の液滴が、ガター入口部に堆積した液膜や液滴に接触して、印字不良の原因となることや、ガターの詰まりの原因となる。

そこで、特許文献１に開示されているように、不要インク液滴を回収する手段の内壁に周方向の異径リングを形成したことにより、不要インク液滴が回収する手段の内壁に周方向に広がり、全体として、スラグ流れとしてインクが流れ、インクの回収量が増加することが開示されている。

特開２０１７−７４７１２号公報

特許文献１の技術では、ガター内部のインク液滴の粒子を回収するには有効であるが、ガター入口部に堆積したインク液膜やインク液滴を回収することについては、配慮されてはいない。

そこで、ガター入口部にインク液膜やインク液滴が堆積するのを防ぐ必要がある。そのためには、ガター入口部に堆積したインク液膜やインク液滴をガター内部に移動させる必要がある。

本発明の目的は、ガターの入口部に堆積するインク液滴やインク液膜を減らすことにある。

本発明の好ましい一例は、インク液滴を帯電させる帯電電極と、帯電した前記インク液滴の飛翔方向を偏向させる電界を生じさせる偏向電極と、印字に使用しない前記インク液滴を回収するガターとを有するインクジェット記録装置であって、前記インク液滴を取り込む前記ガターの入力部に切欠部を備えたインクジェット記録装置である。

本発明によれば、ガターの入口部に堆積するインク液滴やインク液膜を減らすことができる。

実施例１の連続吐出型インクジェット記録装置の要部構成図である。 実施例１におけるガターの入口部の放射状の切欠部を示した図である。 図２の放射状の切欠部をインク液滴の粒子が飛翔してくる方向から見た図である。 図２において、ガターの入口部の内部構造を示した図である。 実施例２における連続吐出型インクジェット記録装置の構成図である。 実施例３における連続吐出型インクジェット記録装置の構成図である。 実施例４における連続吐出型インクジェット記録装置の構成図である。 実施例５における連続吐出型インクジェット記録装置の構成図である。 インク液滴がガター円筒内部に移動するメカニズムを説明した図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１乃至図３および図９を用いて、実施例１における連続吐出型インクジェット記録装置（又は、コンティニュアス・インクジェット装置）の構成について説明する。

図１において、連続吐出型インクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、インク液滴を吐出するインク室１０１を備えたノズルヘッド１０２と、形成したインク液滴を個別に帯電するための帯電電極１０３、帯電電極１０８と、帯電したインク液滴を電界により偏向するための一対の偏向電極１０５、偏向電極１１１と、印字に使われなかったインク液滴を再使用するため、当該液滴を回収するガター１１３とを備えている。

偏向電極１０５、偏向電極１１１は互いに平行な対向面をもつように設置されている。インク液滴の粒子が印字体１１６に着弾することで印字される。

図１に示した構成において、ノズルヘッド１０２のノズルから吐出した液柱１０７は、ノズルヘッド１０２におけるインク室１０１の上部から付与される振動により切断され、図示するように、液滴列を形成する。

ここで、ノズルヘッド１０２の筐体全体は接地状態となっている。そして、形成されたインク液滴は、帯電電極基板１０４、帯電電極基板１０９上に形成され、インク液滴の飛翔方向と平行になるように近接して配置された帯電電極１０３、帯電電極１０８により負に帯電される。

ここで、帯電電圧コントローラ１１４は、帯電電極１０３に対して任意のタイミングで任意の電圧を印加する。それによって、帯電電極１０３と帯電電極１０８は、インク液滴に任意のタイミングで任意の電圧を投入（印加）することになり、個々のインク液滴を、目的とする印字形態に応じて帯電することができる構成となっている。

なお、このとき、液柱１０７の切断点（この液柱の切断により、インク液滴が形成される）は、インク液滴列に対応して設けられた帯電電極１０３、帯電電極１０８上に位置するようになっている。また、帯電電極１０３、帯電電極１０８は、インク液滴列がその幅方向（図の紙面に垂直な方向）における中心付近を通過するように配置されていることが好ましい。

ここで、帯電工程のインク飛翔方向の下部（帯電電極１０３、帯電電極１０８の下方）には、電界により帯電したインク液滴１１２を任意の方向に偏向するための偏向電界を形成する、所謂、偏向電極が設置されている。

これら偏向電極は、接地偏向電極１０５（第１偏向電極）と高電圧偏向電極１１１（第２偏向電極）とから構成され、かつ、これらが互いに平行に向かい合う形で配置されており、電気力線は接地偏向電極面１０５、高電圧偏向電極面１１１に垂直であり、互いに平行に形成される。

偏向電圧コントローラ１１５からの高電圧偏向電極１１１に印加した電圧により、接地偏向電極１０５と高電圧偏向電極１１１の間に偏向電界が形成される。偏向電界が形成された領域内を、帯電電極１０３、帯電電極１０８を通過した後のインク液滴（帯電したインク液滴と帯電していないインク液滴とを含む）が飛翔する。そして、帯電したインク液滴１１２は、偏向電界の影響により、帯電符号と逆の電極１１１に接近する方向に偏向され、印字体１１６に着弾し印字パターンを形成する。

帯電量の多いインク液滴が正側電極である高電圧偏向電極面１１１に近づくため、大きな字を印字するためにインク入射線１０１’は、接地偏向電極１０５の面に近くの位置に設定される。

また、これらの粒子の飛行により、接地偏向電極１０５と高電圧偏向電極１１１の間には気流１２０が誘起される。このとき、無帯電粒子はこの直線のインク入射線１０１’上を飛行し、インク液滴を回収するガター１１３に入射する。図示は省略したが、ガター１１３の下流には、回収するためにインク液滴を吸引するポンプと、回収したインク液滴などのインクを貯蔵するインク容器などを備えている。

図２を用いて、実施例１の詳細を説明する。インク液滴を取り込む、ガター１１３の入口部は、円筒形状のガター１１３の先端部周辺であり、放射状の切欠部２０１が設けられている。図２では切欠部の数が４か所に設けられているが、切欠部２０１の個数は、本実施例に限られるものではない。

図３は、ガターの入口部に設けた放射状の切欠部２０１を、図２のインク液滴の粒子が飛翔してくる入射方向２０４から見た図である。ガターの入口部の内壁部には、円筒中心軸方向に溝２０３が設けられ、前記の放射状の切欠部２０１と前記の溝２０３が連通している。

図４は、ガター１１３の入口部の内部構造（点線で記載）を示した図である。ガター１１３の入口部に設けた放射状の切欠部２０１の断面積は、円筒外周側から円筒内周側に向かって小さくなっている。ガター１１３の入口部の内壁部に円筒中心軸方向に形成された溝２０３を点線で示す。

図９は、ガター１１３の入口部に飛翔したインク液滴９０１が、ガター１１３の円筒内部に移動するメカニズムを説明したものである。ガター１１３の下流側にはポンプが設置されており、ガター出口周辺の空気を矢印９０４の方向に吸引している。これによりガター１１３の入口部の周囲には矢印９０５、９０６、９０７のような気流が生じる。

この気流の空気抗力により、ガター１１３の入口部に堆積したインク液滴９０２は、切欠部２０１へ移動し、ガター１１３の入口部の内壁部に設けた円筒中心軸方向に溝に侵入した後、ガター１１３の下流へと移動していく。

また本実施例の特徴は、ポンプによる気流生成が無い場合にも、ガター１１３の入口部に堆積したインク液滴や液膜をガター１１３内部に移動できることである。図２および図３のように、ガター１１３の入口部に設けた放射状の切欠部２０１の断面積が、円筒外周側から円筒内周側に向かって小さくなる構造（円筒の面２０２がテーパー形状）となっている。

この構成により生じる表面張力のメニスカス効果により、切欠部２０１の周りのインク液滴９０２や液膜を円筒内部へと移動させることが可能である。切欠部２０１を通ったインク液滴や液膜は、溝２０３へ濡れ広がるメカニズムとなっている。

図５を用いて、実施例２における連続吐出型インクジェット記録装置の構成について説明する。実施例２では、ガター１１３の入口部に設けた放射状の切欠部２０１の断面積が、インクを貯蔵するインク容器に向かう方向であるインク液滴の回収方向に向かって、小さくなるように、ガターの切欠部２０１の形状がテーパ形状５０１なっている。

このテーパ形状５０１にすることにより、ポンプにより吸い込まれる空気の流速が切欠部２０１の下流方向ほど高速になり、より効率良く、ガター１１３の入口部に堆積したインク液滴や液膜をガター１１３の内部に移動できる。

図６を用いて、実施例３における連続吐出型インクジェット記録装置の構成について説明する。実施例３では、ガター１１３の入口部の外周側表面に円筒周方向に溝６０１を設け、溝６０１が放射状の切欠部２０１と連通することを特徴とする。

ガター１１３の入口部の外周側表面に堆積したインク液滴や液膜は、メニスカス効果により溝６０１に浸み込み、切欠部２０１へと移動する。このため、切欠部２０１から離れた場所に付着したインク液滴や液膜を効率良く切欠部２０１へ移動することが可能となる。

図７を用いて、実施例４における連続吐出型インクジェット記録装置の構成について説明する。実施例４では、ガター１１３の入口部に設けた放射状の切欠部２０１の上流、つまりガター１１３の先端方向に、リング７０１を設けたことを特徴とする。この構成にすることにより、インク液滴が切欠部２０１のエッジ部に着弾した際の飛散を低減することが可能となる。

図８を用いて、実施例５における連続吐出型インクジェット記録装置の構成について説明する。実施例５では、放射状の切欠部２０１や外周側表面での円筒周方向の溝を含む部分を別部材８０１とし、既存のガターの入口部に取り付けるか、保守のために取り外しを可能とした。

図８の構成では、別部材の内径に対して、取り付け先であるガター１１３の入口部の内径を大きい構成としている。また、円筒中心軸方向の溝を８０２に、ガターの内壁面を８０３に示す。

実施例５により、現行機種の構造変更を最小限にすることで、ガター１１３の入口部に堆積したインク液滴や液膜をガター内部に回収することが可能となる。

別部材から既存のガターの内部に、インク液滴や液膜がスムーズに回収される構造であれば、別部材の内径と、取り付け先であるガター１１３の入口部の内径とが略同じであっても構わない。また、ガター１１３の別部材の内径を、取り付け先であるガター１１３の入口部の内径より大きくして、インク液滴が印字体の方に飛散することを抑えるような構造にしてもよい。

１１３ガター、２０１切欠部、２０２切欠部のテーパ面、２０３円筒中心軸方向の溝、６０１円筒周方向の溝、７０１リング

Claims (10)

1. インク液滴を帯電させる帯電電極と、
   帯電した前記インク液滴の飛翔方向を偏向させる電界を生じさせる偏向電極と、
   印字に使用しない前記インク液滴を回収するガターとを有するインクジェット記録装置であって、
   前記インク液滴を取り込む前記ガターの入口部に切欠部を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
   前記ガターは、円筒形状であり、
   前記切欠部は、放射状の形状であり、
   前記切欠部は、複数個所に配置されたことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
   前記ガターは、円筒形状であり、
   前記切欠部は、放射状の形状であり、
   前記切欠部の断面積が、円筒外周部から円筒内周部に向かって小さくなるテーパを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
   前記ガターの内壁の中心軸方向に溝が配置され、
   前記切欠部と前記溝とが連通したことを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
   前記切欠部の断面積が、前記インク液滴の回収方向に向かって小さくなることを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
   前記ガターの外周側表面で円筒周方向に溝を有し、
   前記溝が前記切欠部と連通することを特徴とするインクジェット記録装置。
7. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
   前記切欠部の先端方向にリングを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
   前記切欠部を有する前記ガターの入口部は、
   取り付け可能であることを特徴とするインクジェット記録装置。
9. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
   前記帯電電極に向かって前記インク液滴を吐出するインク液滴吐出部を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
10. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
    前記ガターから取り込まれた前記インク液滴を吸引するポンプと、
    前記インク液滴を貯蔵するインク容器とを有することを特徴とするインクジェット記録装置。

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