JP2936750B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
に係り、特にインクや溶剤等の液体を循環制御するため
に用いる電磁弁を駆動するための制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は生産工程で日
付や製造番号等の印字を高速，非抵触，高品質に行える
ことから、食品業界や薬品業界を始め、様々な分野で広
く使用されている。特に産業分野では高速化が必要なこ
とから、荷電制御形のインクジェット記録装置が使用さ
れており、この装置はノズルに一定圧力下のインクを供
給し、該ノズルに一定周波数の振動を与えることによっ
てインクを規則正しく粒子化させ、このとき、インク粒
子を帯電し、電気的に偏向制御することによって製品に
所定のパターンを印字するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このインクの循環流路
には、多くの電磁弁が備わる。電磁弁の消費電流は170
ｍＡ程度である。９個の電磁弁の使用では、消費電流は
１.５Ａ になる。通常、ＤＣ２４Ｖの直流電源を使用す
るので、消費電力は３６Ｗになる。インクジェット記録
装置の機能，性能を上げると、電磁弁はさらに増加す
る。大きな直流電源が必要で製品の小型，軽量化に不向
きである。

【０００４】また、直流電源の容歩に余裕がなくなる
と、電圧変動が生じやすくなる等の不具合がある。

【０００５】本発明は、電磁弁が増加しても、消費電力
の増加が少なく、直流電源の大型化をできるだけ抑える
ことができる電磁弁の駆動方式を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、インク粒子を
噴出するノズルヘッドと、ノズルヘッドに備えられ、か
つ未使用のインク粒子を回収するガターと、ノズルヘッ
ドの上流側に備わる切り換える切り換え弁と、このノズ
ルヘッドの切り換え弁に連通するように備わる循環流路
と、この循環流路に連通するように備わるインク容器
と、前記循環流路に含まれ、かつ前記インク容器から前
記ノズルヘッドの切り換え弁に至るインク供給路と、イ
ンク供給路に備えられ、かつインク容器からノズルヘッ
ドに向かって順に配置されるインク容器側供給用電磁
弁，インク供給ポンプ，フィルター，調圧弁およびノズ
ルヘッド側に供給用電磁弁と、インク容器側供給用電磁
弁とインク供給用ポンプとの間のインク供給路に連通さ
れ、かつインク補充用電磁弁を介して備わるインク補充
容器と、前記循環流路に連通するように備わるインク回
収用容器と、前記循環流路に含まれ、かつ前記ノズルヘ
ッドのガターからインク回収用容器に至るインク回収路
と、このインク回収路に備わるインク回収用ポンプと、
前記ノズルヘッドの切り換え弁に連通するように備わる
溶剤容器と、前記循環流路に含まれ、かつ前記溶剤容器
からノズルヘッドの切り換え弁に至る溶剤供給路と、こ
の溶剤供給路に備えられ、かつ溶剤容器から切り換え弁
に向かって順に配置される溶剤供給用ポンプおよび溶剤
供給用電磁弁と、前記循環流路に含まれ、かつ前記ノズ
ルヘッドの切り換え弁からインク回収用容器に至る溶剤
回収路と、この溶剤回収路に備わる溶剤回収用電磁弁
と、前記循環流路に含まれ、かつインク回収用容器から
インク容器に至るインク戻り路と、このインク戻り路に
備えられ、かつインク回収用容器からインク容器に向か
って順に配置されるインク戻り用ポンプおよびインク戻
り用電磁弁と、前記ノズルヘッド、前記多数の各種ポン
プ、前記多数の各種電磁弁等の作動を制御する駆動電源
が含まれる制御部とを有し、前記多数の各種電磁弁を駆
動する駆動電源は、高圧・低圧に切り換えできる直流駆
動電源とし、これらの電磁弁は起動時には高圧で駆動
し、動作保持状態にあっては低圧で駆動するようにした
ことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】電磁弁の起動時には、高電圧の印加で大きな電
流が流れる。動作保持状態になってからは低電圧にする
ので、小さな電流になる。つまり、大きな電流は一時的
なもので、大部分が小さな電流であるので多くの電磁弁
が使用されても直流電源の大型化は抑えられるのであ
る。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例を図に沿って説明す
る。

【０００９】まず、図２に基づき、循環流路を含む全般
について述べる。

【００１０】１は主体部、２はノズルヘッド部である。
ノズルヘッド部２は、ノズル８，ガター９，切り換え弁
２２を有する。切り換え弁２２はノズル８の上流側に配
置され、流路の切り換えを行う。ノズル８には所定周波
数の振動が加わる。ガター９は、ノズル８から噴出され
るインク粒子で印字に使われなかった未使用のものを回
収するものである。

【００１１】インク容器１２ａ，インク補充容器２０，
インク回収容器１２ｂ，溶剤容器１０は循環経路で連が
り、ノズルヘッド２に連通している。

【００１２】インク容器１２ａからノズルヘッド２の切
り換え弁２２に至るインク供給路は、循環流路の一部で
ある。このインク供給路にはインク容器１２ａからノズ
ルヘッド２に向かって、インク容器側供給用電磁弁２
３，インク供給ポンプ３ａ，フィルター４，調圧弁５，
圧力計６，ノズルヘッド側供給用電磁弁７が配置されて
いる。

【００１３】インク容器１２ａのインクは、インク容器
側供給用電磁弁２３，ノズルヘッド側供給用電磁弁７が
開かれ、インク供給ポンプ３ａが運転することでノズル
ヘッド２に供給される。

【００１４】インク補充容器２０は、インク補充用電磁
弁２４を介して、インク容器側供給用電磁弁２３とイン
ク供給用ポンプ３ａとの間にあるインク供給路に連通さ
れている。

【００１５】インク回収用容器１２ｂは、循環流路の一
部であるインク回収路を介してガター９に連通してい
る。このインク回収路には、インク回収用ポンプ２１が
備わっている。ガター９に捕集された未使用のインク粒
子は、インク回収用ポンプ２１で引かれてインク回収路
を流れ、インク回収用容器１２ｂに回収される。

【００１６】溶剤容器１０は、循環流路の一部である溶
剤供給路を介してノズルヘッド２の切り換え弁２２に連
通している。溶剤供給路には、溶剤容器１０からノズル
ヘット２側に向かって溶剤供給用ポンプ３ｃ，溶剤供給
用電磁弁２６が順に配置されている。

【００１７】溶剤供給路は、前記インク回収路に連通し
ている。溶剤供給用ポンプ３ｃと溶剤供給用電磁弁２６
との間にある溶剤供給路とインク回収用ポンプ２１の上
流側になるインク回収路は、インク回収路溶剤供給路を
介して連通している。このインク回収路溶剤供給路には
インク回収路溶剤供給路用電磁弁１１が備わっている。

【００１８】インク回収用容器１２ｂと、ノズルヘッド
２の切り換え弁２２は、循環流路の一部である溶剤回収
路を介して連通している。この溶剤回収路には溶剤回収
路用電磁弁２７が備わっている。前記インク供給路のと
ころでノズルヘッド側供給用電磁弁７と切り換え弁２２
間と、インク回収用ポンプ２１の上流側は、インク供給
路溶剤用電磁弁２５を介して連通している。

【００１９】インク回収容器１２ｂ内にはインク粘度測
定用容器３０が備わっている。インク回収容器１２ｂの
下側とインク容器１２ａは、循環流路の一部であるイン
ク戻り路を介して連通している。このインク戻り路に
は、インク回収容器１２ｂからインク容器１２ａに向か
ってインク戻り路用ポンプ３ｂ，インク戻り路用電磁弁
２９の順に配置されている。

【００２０】インク戻り路用ポンプ３ｂとインク戻り路
用電磁弁２９との間であるインク戻り路と前記インク粘
度測定用容器３０は、循環流路の一部であるインク粘度
測定路を介して連通している。このインク粘度測定路に
はインク粘度測定路用電磁弁２８が備わっている。

【００２１】次に、インクおよび溶剤の流れについて概
略的に説明する。

【００２２】まず印字する場合である。インク容器側供
給用電磁弁２３とノズルヘッド側供給用電磁弁７を開放
させ、インク補充用電磁弁２４とインク供給路溶剤用電
磁弁２５を閉じる。インク供給路のインクがノズル８に
流れるように切り換え弁２２をセットする。そして、イ
ンク供給ポンプ３ａを運転することで、インク容器１２
ａのインクはインク粒子となってノズル８より噴出さ
れ、印字に供される。印字に使用されない未使用のイン
ク粒子は、ガター９に捕集される。その捕集されたイン
クはインク回収用ポンプ２１に吸引されてインク回収路
を流れ、インク回収用容器１２ｂに回収される。インク
回収用容器１２ｂのインクは、インク戻り路用ポンプ３
ｂに吸引されてインク戻り路およびインク戻り路用電磁
弁２９内を流れ、インク容器１２ａに移送される。

【００２３】またインク回収用容器１２ｂのインク粘度
は常にチェックされる。戻り路用電磁弁２９を閉じ、イ
ンク粘度測定路用電磁弁２８を閉じ、インク戻り路用ポ
ンプ３ｂを運転することで、インク回収用容器１２ｂの
インクは、インク粘度測定用容器３０を通って再度、イ
ンク回収用容器１２ｂに入る。インク粘度測定用容器３
０でインクの粘度はチェックされる。インクの粘度が低
いときには、インク補充容器２０のインクがインク回収
用容器１２ｂに供給されて、インクの粘度を上げる。す
なわち、インク容器側供給用電磁弁２３を閉じ、インク
補充用電磁弁２４，ノズルヘッド側供給用電磁弁７，イ
ンク供給路溶剤用電磁弁２５を開き、ノズル８側にイン
クが流れないように切り換え弁２２をセットし、インク
供給ポンプ３ａ，インク回収用ポンプ２１を運転するこ
とで、インク補充容器２０のインクがインク回収用容器
１２ｂに供給されるのである。

【００２４】インク粘度が逆に高い場合は、溶剤容器１
０のインクをインク回収用容器12ｂに供給して適正な粘
度にする。すなわち、インク回収溶剤供給路用電磁弁１
１を閉じ、溶剤供給用電磁弁２６，溶剤回収路用電磁弁
２７を開き、溶剤供給の溶剤が溶剤回収路側に連がるよ
うに切り換え弁２２をセットし、溶剤供給用ポンプ３ｃ
を運転することで、溶剤容器１０のインクがインク回収
用容器１２ｂに供給される。

【００２５】図３は制御装置の回路図である。上記した
各種の電磁弁７，１１，２３，２４，２５，２６，２
７，２８，２９の起動時は、入出力部４０の操作信号Ａ
をＨレベル、操作信号ＢをＬレベルとして、トランジス
タ４４と電磁弁駆動用ＩＣ４２をオンさせて電磁弁２３
に２４Ｖの駆動電圧を印加し、該電磁弁２３が起動した
後は入出力部４０の操作信号ＡをＬレベルにして、トラ
ンジスタ４４をオフする。このとき、電磁弁２３には＋
１２Ｖ側電源電圧からダイオード４５の順方向電圧低下
（約２Ｖ）を差し引いた１０Ｖ程度の電圧が加圧され
る。

【００２６】このように、各種電磁弁を起動させるとき
には、高電圧を印加する。そして起動後の作動保持状態
にあっては、低電圧を印加することにより、作動保持電
流は極めて少なくなるので、各種電磁弁を合わせた全体
の作動保持電流を低く抑えることができるのである。し
たがって、各種電磁弁を駆動する直流駆動電源の小型，
軽量化が実現できるのである。

【００２７】次に、図１に示す制御回路に基づいて説明
する。該制御回路は、マイクロプロセッサ等で構成され
る主制御部の図示は省略している。入出力部４０は主制
御部から与えられる各電磁弁に対する開閉制御データを
各電磁弁毎に対応した操作信号に変換する。図１は電磁
弁２３に関する回路のみを示している。電磁弁２３を開
放するために入出力部４０から出力される開放操作信号
（Ｌレベル）はバッファＩＣ４１，４７を介して電磁弁
駆動用ＩＣ４２に与えられ、電磁弁２３を駆動する駆動
電流を流す。このとき、コンデンサＣ１は＋５Ｖ電源か
ら抵抗Ｒ１を通って流れる電流により充電される。コン
デンサＣ１の充電が進むにつれてバッファＩＣ４８の入
力電圧が上昇していく。バッファＩＣ４８の入力電圧が
Ｌレベルの間はトランジスタ駆動用のバッファＩＣ４９
の出力はＬレベルにあるためトランジスタ４４はオンし
ており、電磁弁駆動ＩＣ４２がオンすると、電磁弁２３
には２４Ｖの駆動電圧が印加される。バッファＩＣ４８
の入力電圧がＨレベル以上になるとトランジスタ４４は
オフし、電磁弁２３には＋１２電源側からの保持電圧が
印加される。前記コンデンサＣ１の静電容量を２２μ
Ｆ、抵抗Ｒ１の抵抗値を２２０ＫΩとし、前記バッファ
ＩＣ４８にＣＭＯＳタイプのものを使用すると２４Ｖの
定格電圧の印加時間は約５秒となる。

【００２８】次に電磁弁２３を閉合するために、閉合操
作信号（Ｈレベル）が入出力部４０より出力されると、
バッファＩＣ４１，４２を介して電磁弁駆動用ＩＣ４２
の出力はＨレベルとなり、電磁弁２３は消勢される。こ
のとき、コンデンサＣ１に蓄積されていた電荷は抵抗Ｒ
１を通って放電される。コンデンサＣ１の放電時にはバ
ッファＩＣ４８の入力電圧を急速に低下し、Ｌレベル以
下に低下したときに前記トランジスタ４４はオン状態と
なり、次の電磁弁起動時に２４Ｖの定格電圧を印加する
ための準備を完了する。前記抵抗Ｒ２に抵抗値が１ＫΩ
のものを使用すると放電時間は、０.０２ 秒程度とな
る。ダイオード４３は電磁弁２３に印加した電圧を遮断
したときに発生する逆起電圧を吸収するためのもので、
ダイオード４６はコンデンサＣ１を充電するときに抵抗
Ｒ２側から充電電流が流れ込まないようにするためのも
の、ダイオード４５は＋２４Ｖの電源電圧が＋１２Ｖ電
源側に印加されないようにするためのもの、本実施例で
＋１２Ｖ電源から電磁弁動作保持のために該電磁弁に印
加される電圧は１０Ｖ程度となる。

【００２９】以上の実施例によれば、コンデンサＣ１の
放電時間が０.０２ 秒と非常に短いので、電磁弁開放時
にコンデンサ充電時間が短くなって２４Ｖの定格電圧が
駆動電圧として十分に印加されず、電磁弁が起動しない
といった問題が起こらない。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、インク粒子
を噴出するノズルヘッドと、ノズルヘッドに備えられ、
かつ未使用のインク粒子を回収するガターと、ノズルヘ
ッドの上流側に備わる切り換える切り換え弁と、このノ
ズルヘッドの切り換え弁に連通するように備わる循環流
路と、この循環流路に連通するように備わるインク容器
と、前記循環流路に含まれ、かつ前記インク容器から前
記ノズルヘッドの切り換え弁に至るインク供給路と、イ
ンク供給路に備えられ、かつインク容器からノズルヘッ
ドに向かって順に配置されるインク容器側供給用電磁
弁，インク供給ポンプ，フィルター，調圧弁およびノズ
ルヘッド側に供給用電磁弁と、インク容器側供給用電磁
弁とインク供給用ポンプとの間のインク供給路に連通さ
れ、かつインク補充用電磁弁を介して備わるインク補充
容器と、前記循環流路に連通するように備わるインク回
収用容器と、前記循環流路に含まれ、かつ前記ノズルヘ
ッドのガターからインク回収用容器に至るインク回収路
と、このインク回収路に備わるインク回収用ポンプと、
前記ノズルヘッドの切り換え弁に連通するように備わる
溶剤容器と、前記循環流路に含まれ、かつ前記溶剤容器
からノズルヘッドの切り換え弁に至る溶剤供給路と、こ
の溶剤供給路に備えられ、かつ溶剤容器から切り換え弁
に向かって順に配置される溶剤供給用ポンプおよび溶剤
供給用電磁弁と、前記循環流路に含まれ、かつ前記ノズ
ルヘッドの切り換え弁からインク回収用容器に至る溶剤
回収路と、この溶剤回収路に備わる溶剤回収用電磁弁
と、前記循環流路に含まれ、かつインク回収用容器から
インク容器に至るインク戻り路と、このインク戻り路に
備えられ、かつインク回収用容器からインク容器に向か
って順に配置されるインク戻り用ポンプおよびインク戻
り用電磁弁と、前記ノズルヘッド、前記多数の各種ポン
プ、前記多数の各種電磁弁等の作動を制御する駆動電源
が含まれる制御部とを有し、前記多数の各種電磁弁を駆
動する駆動電源は、高圧・低圧に切り換えできる直流駆
動電源とし、これらの電磁弁は起動時には高圧で駆動
し、動作保持状態にあっては低圧で駆動するようにした
ことを特徴とするインクジェット記録装置にある。

【００３１】この構成によれば、次のような良さがあ
る。

【００３２】各種の電磁弁の起動時には高電圧が印加さ
れるが、動作保持状態に移ってからは低電圧が印加され
る。このために各種電磁弁の合さった動作保持状態の電
流は極めて抑えられたものになるので各種電磁弁の駆動
直流電源は小型化，軽量化を実現できるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェット記録装置の電磁弁
駆動装置の制御回路図である。

【図２】荷電制御形インクジェット記録装置のインク循
環回路図である。

【図３】本発明の電磁弁制御装置の制御回路図である。

【符号の説明】 １…本体部、２…ノズルヘッド部、３，３ａ，３ｂ，３
ｃ，２１…ポンプ、７，１１，２３．２４，２５，２
６，２７，２８，２９…電磁弁、４０…入出力部、４１
…バッファＩＣ、４２…電磁弁駆動用ＩＣ、４４…トラ
ンジスタ、Ｃ１…コンデンサ、Ｒ１…充電用抵抗、Ｒ２
…放電用抵抗。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/075 B41J 2/015

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク粒子を噴出するノズルヘッドと、ノ
   ズルヘッドに備えられ、かつ未使用のインク粒子を回収
   するガターと、ノズルヘッドの上流側に備わる切り換え
   る切り換え弁と、このノズルヘッドの切り換え弁に連通
   するように備わる循環流路と、この循環流路に連通する
   ように備わるインク容器と、前記循環流路に含まれ、か
   つ前記インク容器から前記ノズルヘッドの切り換え弁に
   至るインク供給路と、インク供給路に備えられ、かつイ
   ンク容器からノズルヘッドに向かって順に配置されるイ
   ンク容器側供給用電磁弁，インク供給ポンプ，フィルタ
   ー，調圧弁およびノズルヘッド側に供給用電磁弁と、イ
   ンク容器側供給用電磁弁とインク供給用ポンプとの間の
   インク供給路に連通され、かつインク補充用電磁弁を介
   して備わるインク補充容器と、前記循環流路に連通する
   ように備わるインク回収用容器と、前記循環流路に含ま
   れ、かつ前記ノズルヘッドのガターからインク回収用容
   器に至るインク回収路と、このインク回収路に備わるイ
   ンク回収用ポンプと、前記ノズルヘッドの切り換え弁に
   連通するように備わる溶剤容器と、前記循環流路に含ま
   れ、かつ前記溶剤容器からノズルヘッドの切り換え弁に
   至る溶剤供給路と、この溶剤供給路に備えられ、かつ溶
   剤容器から切り換え弁に向かって順に配置される溶剤供
   給用ポンプおよび溶剤供給用電磁弁と、前記循環流路に
   含まれ、かつ前記ノズルヘッドの切り換え弁からインク
   回収用容器に至る溶剤回収路と、この溶剤回収路に備わ
   る溶剤回収用電磁弁と、前記循環流路に含まれ、かつイ
   ンク回収用容器からインク容器に至るインク戻り路と、
   このインク戻り路に備えられ、かつインク回収用容器か
   らインク容器に向かって順に配置されるインク戻り用ポ
   ンプおよびインク戻り用電磁弁と、前記ノズルヘッド、
   前記多数の各種ポンプ、前記多数の各種電磁弁等の作動
   を制御する駆動電源が含まれる制御部とを有し、前記多
   数の各種電磁弁を駆動する駆動電源は、高圧・低圧に切
   り換えできる直流駆動電源とし、これらの電磁弁は起動
   時には高圧で駆動し、動作保持状態にあっては低圧で駆
   動するようにしたことを特徴とするインクジェット記録
   装置。