JPH01118442A - インクジェットヘッドのインクタンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、圧電素子などを用い、信号パルスに対応して
インクジェットノズル先端からインク微細粒を噴出して
用紙等にドツトマトリックス状に印字するインクジェッ
トヘッドのインクタンクに関する。

［従来の技術］ インクジェットシステムは一例として、第４図に示すよ
うにインクタンク１のタンク底部にあけられたインク供
給孔２からインクタンク下部のインク供給路３にインク
Ａを送給し、さらに、インク供給路３の端部に接続され
たインク供給管４にインクジェットヘッド５を取付け、
このインクジェットヘッド５の先端のノズル５′からイ
ンク供給管を通して送給されるインクを噴出させる構造
を有するものである。さらに、このインクジェットノズ
ル５゛後方には圧電素子６が装着されており、信号パル
ス源７から送られる電気信号に応じて圧電素子６が内外
へ歪変形し、この歪変形によりインクジエツトヘッド５
内部のインクに発生した圧力波がノズル５′にインクの
小滴を噴射させる構造になっている。

このインクジェットシステムは、輸送や長期間保管する
ときは、インクタンク１の内部のインク供給孔２との対
応位置に設けたゲートバルブ８をゲートネジ８ａの螺回
操作によってねじ込むことにより供給孔２側へ降下させ
、このインク供給孔２をバッキング１５を介して閉じる
ようになっている。これによって、インクタンク１側が
らインク供給路２に空気が混入するのを防いでいる。ま
た同時に、ノズル５“の先端にキャップ９を挿着してイ
ンクジェットヘッド内部の気密を保持し、ノズル５から
のインクの乾燥を防ぐようにしている。

インクタンク１内には、外部のインク供給源からインク
注入口１ａを通してインクＡが供給される。

［発明が解決しようとする問題点コ ところが、上述した構成のインクジェットヘッドにおい
ては、インクタンク１内のインクＡとインク供給路３内
のインクとを遮断するため、ゲートバルブ８を締め付は
インク供給孔を閉じると、ゲートバルブ先端のバッキン
グ１５が押圧変形されてインク供給路３内の圧力を上昇
せしめようとするために、その容積の潰れた分に比例す
る量のインクがインク供給路３を通ってインクジェット
ヘッド５の先端から流出する。インク供給孔２を開くと
きは反対にゲートバルブ８の締め付けを緩めると、バッ
キング１５は元の容積に拡張するのでインク供給路３内
の圧力が減少しようとするために、その拡張骨の容積に
比例する量の空気が、インクジェットヘッド内に吸い込
まれ、インクジェットヘッドの故障の原因になる。

このような故障を防ぎ、また、ノズルからのインクの乾
燥による故障を防ぐために、第６図に示すように、ノズ
ル周辺の空隙にインク又は水１００を充満させることも
考えられている。しかし、そのためには、キャップ９に
電磁弁Ｚを介して減圧ポンプＰを接続し、−旦キャップ
内を減圧しながらインクＡをヘッドから吸い出しキャッ
プ９内に充満させ、あるいはポンプＰの駆動により液供
給源Ｗから水１００を供給し、キャップθ内に充満させ
なければならない。したがって、インクジェットシステ
ム全体の装置機構が複雑となるばかりでなく、コスト上
昇の原因になる欠点があった。

本発明の目的は、上述した従来のインクジェットヘッド
のインクタンクの欠点を除去し、使用開始時、不使用時
共にノズル内への空気の吸い込みを確実に防止でき、か
つ不使用時におけるノズルからのインクの乾燥を確実に
防止できるようにしたインクジェットヘッドのインクタ
ンクを提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 以上の目的を達成するため、本発明は以下の構成を採用
した。

すなわち、インクタンクに少なくとも二個のインク供給
孔を形成し、各インク供給孔にインクの出入をオンΦオ
フするバルブを設け、これらバルブのうち少くとも一方
をゲートバルブ、他方をリリースバルブと呼ぶ時に、こ
れらバルブを互いに連係させ開閉作動させるバルブ開閉
駆動手段を設け、ゲートバルブの開作動時にはインク供
給路内のインク圧を減少せしめる方向にバルブを動かす
、閉作動時にはインク供給路内のインク圧を加圧−１−
昇せしめる方向にバルブを動かす一方、リリースバルブ
の開作動時においてはインク供給路内のインク圧を上昇
せしめる方向にバルブを動かし、閉作動時にはインク供
給路内のインク圧か減少せしめる方向にバルブを動かし
、かつ２つのバルブが使用時・不使用時に連動して作動
するように開閉制御されたことを特徴とするものである
。

［作　用］ インクジェットヘッドの不使用時には、リリースバルブ
が閉じた状態で、ゲートバルブが閉じる。

この時、インク供給路内のインク圧は上昇する。

この圧力上昇によってインク供給路内のインクは、ノズ
ルから排出される方向に動き、ノズル内はインつて充満
した状態に保たれる。したがって、ノズル内への空気の
吸い込みは防がれる。

一方、ヘッド使用開始時には、先ず、リリースバルブが
開いた後、ゲートバルブが開き、次にリリースバルブが
閉じる。このバルブの開閉制御により、リリースバルブ
が開くとインク供給路内のインク圧が上昇し、供給路内
のインクがノズル先端に供給・排出される。次にゲート
バルブが開かれても既にリリースバルブが開いているか
ら、インク供給路内の圧力は変動せず、ゲートバルブ開
放時のノズルからの空気の吸い込みは防がれる。

［実施例コ 以下、本発明の代表的な実施例について図面を参照して
説明する。

第１図ないし第３図は本発明のインクジェットヘッドの
インクタンクおよびその作動状態を示すための説明図で
あって、第１図はインクジェットヘッド使用時のバルブ
切換え状態を示す断面図、第２図はインクジェットヘッ
ド不使用時のゲートバルブおよびＩＪ　ＩＪ−スバルブ
の切換え状態を示す断面図、第３図は第１図と第２図の
中間のバルブ切換え状態を示す断面図である。なお、第
４図〜第６図と同一部材には同一符号を付し、説明を省
略する。

本実施例のインクジェットシステムは、インクタンク１
の底部−側にインク供給路３を有し、このインク供給路
３とタンク１の間がインク供給孔２によって開閉可能に
連通している。タンク１内のインクＡはインク供給孔を
開けることによりインク供給路３を経てインク供給管４
を通り、これによりインクジェットヘッド５に送給され
る。この構成において、タンク１には、インク供給路３
に通ずるインク供給孔が２個（２１，２２）開けられて
いる。

インク供給路３のタンク１から外側に突出する先端は、
小径の管継手部３ａとなっており、この管継手部３ａに
インク供給管４が接続されている。

インク供給管４の一端には、インクジェットヘッド５が
装着されている。

一９＝ インクジェットヘッド５の先端近傍の外周には圧電素子
６が装着されており、パルス信号源７から送られるパル
ス信号に応じて内外へ歪変形するようになっている。こ
の歪変形によりインクジェットヘッド内部のインクには
圧力波が発生し、ノズル５′の先端からインクの微細粒
が噴射される。

このインクの噴射は、信号源７から出されるパルス信号
を制御することによって駆動制御される。

さらに、インク供給孔２Ｌ２２に対応してそれぞれゲー
トバルブ８とリリースバルブ１４とが上下動可能に支持
されている。ゲートバルブ８とリリースバルブ１４とは
、上下方向に沿ってタンク１内に支持されたバルブ軸８
３．１４３と、その上下端に形成されたフランジ部８１
．１４１および８２．１４２と、フランジ部８１の下面
およびフランジ部１４１の上面に固着されたバッキング
１５．１Ｂとから成っている。ゲートバルブ８の下端は
バッキング１５を介してインク供給孔に臨んでおり、そ
の下降により、バッキング１５かインク供給孔２１の全
域を含む孔周縁に密着押圧され、その押圧変形によりイ
ンク供給孔２１は閉じられるまた、その上昇により、バ
ッキング１５による密着押圧が解け、インク供給孔２１
が開かれる。一方、リリースバルブ１４の下端はインク
供給孔２２を通してその下方のインク供給路３内に突出
している。そのバッキング１６は、インク供給孔２２に
下方から臨んでいる。リリースバルブ１４が上昇端まで
上昇すると、バッキング１６がインク供給孔２２の全域
およびその孔周縁に密着され、その押圧変形によってイ
ンク供給孔２２が閉じられる。また、その下降により、
バッキング１６による密着押圧が解け、インク供給路２
２が開かれる 一方、ゲートバルブ８とリリースバルブ１４の上端側は
タンク１の内空からその上方の中空部１１ｂ、１ｂに夫
々上下動可能に突出している。各バルブ８．１４の上端
部外周には、フランジ部８２と中空部内底およびフラン
ジ部１４２と中空部内底との間にコイルバネ１７．１８
が夫々装着されている。２つのバルブ８．１４はバネ１
７．１８により、常時上動する方向、すなわちゲートバ
ルブ８はインク供給孔２１を開ける方向、リリースバル
ブ１４はバッキング１６によりインク供給孔２２を閉じ
る方向に夫々付勢されている。したがって、バルブ８．
１４の下降はバネ１７．１８に抗して夫々行われる。

インクタンク１の上部には、バルブの開閉駆動手段が配
設されている。このバルブ開閉駆動手段は、本実施例で
は以下のように構成されている。

インクタンク１の上方にモータ１０が配設されている。

一方、各バルブ８．１４の上端フランジ部８２．１４２
と夫々対応して偏心カム１２．１３が回転可能に支持さ
れている。モータ１０の軸と各偏心カム１２．１３の軸
とにはベルト１１が掛は渡されており、モータ１０の駆
動により、偏心カム１２．１３が各バルブ８．１４の上
端と接触しながら夫々の偏心量に応じてカム運動する。

このカム運動により、ゲートバルブ８とリリースバルブ
１４とがインク供給孔２Ｌ２２の開閉のタイミングに合
わせて上下動される。この偏心カム１２．１３の各偏心
量、互いの回転位相のズレ等は、インク供給孔２Ｌ２２
をゲートバルブ８、ＩＪ　ＩＪ−スバルブ１４が夫々開
閉するに必要な上下の動作ストローク、その開閉のタイ
ミングに応じて設定される。偏心カム１２．１３の回転
位相のズレにより、ゲートバルブ８とリリースバルブ１
４とは、タイミングをズラして上下動する。

インク供給孔２Ｌ２２の開閉制御は、モータ１０の駆動
制御によりゲートバルブ８とリリースバルブ１４との上
下動をタイミング制御し、そのタイミング制御により、
２つのバルブ８．１４を所定のタイミングでズラして上
動又は下動させることにより行われる。

なお、バルブ開閉駆動手段としては、上述した偏心カム
１２．１３をモータ１０によって回転駆動するものだけ
でなく、エアシリンダ機構、ギヤ機構、その他のカム機
構、あるいはリンク機構等、種々の機構を採用すること
が可能である。

−１３＝ 以上の構成において、インクジェットヘッドの使用時に
は、第１図に示すように、リリースバルブ１４はインク
供給路２２を密に閉じた状態になっている。一方、ゲー
トバルブ８は、インクタンク１の底面からその上方位置
に上動しており、インク供給孔２１を開いている。した
がって、インクタンク１内のインクは供給孔２１を通し
てインク供給路３に供給され、これよりインク供給管４
を経てインクジェットヘッド５内へ送給される。

このインクＡは圧電素子６の内外への歪変形によりノズ
ル先端から微細粒ａ・・・となって噴射される。

インクジェットヘッドの不使用時、すなわち、保管時あ
るいは運搬時等においては、第１図に示す使用状態から
インクジェットヘッド５の先端にキャップ９を冠着した
後、モータ１０を反時計回りに回転駆動すると、偏心カ
ム１２．１３が夫々の偏心量に応じて回転し、第３図に
示すように、ゲートバルブ８が下降してそのバッキング
１５による密閉によりインク供給孔２１が閉じられる。

ゲートバルブ８によってインク供給孔２１が閉じられる
と、インク供給路３内のインク圧が上昇する。バッキン
グ１５が孔２１の周縁への押圧密着により圧縮変形され
、インク供給路３内のインク圧が上昇し、キャップ９内
の圧力と平衡をとるために、パツキン１５の変形量に応
じた容積分たけインク供給路３からインクジェットヘッ
ド５に送り込まれ、その先端からキャップ９内へａ゛と
して排出される。したがって、ゲートバルブ８の閉動作
時におけるインクジェットヘッド５内への空気の吸い込
みは防止される。

一方、リリースバルブ１４は閉じた状態のままであり、
タンク１とインクジェットヘッド５の間は、２つのバル
ブ８．１４により、遮断される。

この状態がインクジェットヘッドの不使用状態である。

一方、インクジェットヘッドを使用するときは、その使
用開始にあたり、第３図に示すようにキャップ９をノズ
ル先端から取り外した後、第２図の不使用状態からモー
タ１０を反時計回りに回転駆動すると、先ずＩＪ　ＩＪ
−スバルブ１４が下降し、インク供給孔２２が開けられ
る。すると、パキング１６が押圧されて、圧縮変形して
いた容積分だけ、インク供給路３の容積が減少し、すな
わち、インク供給路３内の圧力が上昇するので、ノズル
５”における圧力平衡を保つために、バッキング１６の
圧縮変形されていた分だけの体積のインクがノズル５”
から排出され、その後、タンク１内のインクとインク供
給路３内のインクはインク供給口２２を介して連通ずる
。したがって、ヘッドの使用状態への切り換え当初にお
けるインクジェットヘッド５内への空気の吸い込みは無
くなる。

さらに、モータ１０が反時計回りに回転駆動されると、
リリースバルブ１４が開いた状態のままで、ゲートバル
ブ８が上動し、インク供給口２１が開放される。この時
、インク供給口２１が開放されるまでに、バッキング１
５が圧縮変形されていた容積分だけインク供給路３の容
積が増大し、インク供給路３内の圧力が減少しようとす
るが、既に、インク供給口２２が開放されているので、
そこからバッキング１５の変形に伴うインク供給路３内
の圧力変化を打消す分のインクが供給される。そのため
にノズル５′からゲートバルブ８の開放時に空気をイン
クジェットヘッド５内に吸い込むことはない。

その後、モータ１０がさらに反時計まわりに回転し、ゲ
ートバルブ８が閉じた状態で、リリースバルブ１４が上
動し、インク供給路２２が閉じられる。この時、バッキ
ング１６の圧縮変形によるインク供給路３内の圧力変化
は、インク供給口２１を介してタンク１から供給される
インクにより打ち消され、インクジェットヘッド５内に
ノズル５”を通じて気泡を吸いこむことはない。

かくて、第１図に示すように使用状態に切り換えられる
。

［発明の効果コ 以上の説明に明らかなように、本発明によれば、ゲート
バルブの他にインクタンクとインク供給路との間を開閉
させるリリースバルブを備え、インクンエツドヘツドの
使用時又は不使用時への切り換えに応じて２つのバルブ
をタイミングをズラして開閉動作させ、使用状態への切
り換え時ならびに不使用状態への切り換え時共にインク
供給路３の圧力を高め、ノズルからインクを排出させる
向きに２つのバルブのうちの一方を駆動し、インク供給
路３内の圧力を減少せしめる向きにバルブを動かす際に
は、常に他方のバルブを開放した状態にしているので、
バルブ開放時におけるインクジェットヘッド内部への空
気の吸いこみによる故障はなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図、第３図は本発明のインクジェット
ヘッドのインクタンクの使用時および不使用時における
ゲートバルブおよびリースバルブの状態を示す要部断面
図、第４図は従来のインクジェットヘッドの構成を示す
要部断面図、第５図および第６図は従来のインクジェッ
トヘッドにおけるインクジェットノズルのキャップ取付
は状態を示す要部断面図である。 １・・・インクタンク、 ２１．２２・・・インク供給孔、 ３Φ・・インク供給路、 ５・・・インクジェットノズル、 ５′　・・・インクジェットヘッドのノズル、８・・・
ゲートバルブ、 １４・・・リリースバルブ、 １０・・・モータ、 １２．１３・・・偏心カム、 １５．１Ｂ−・・バッキング。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクタンクからタンクに設けたインク供給孔を
   介してインク供給路を経てインクジェットノズルにイン
   クを送給するインクジェットヘッドのインクタンクにお
   いて、前記タンクに前記インク供給孔を少くとも二個形
   成し、各インク供給孔にインクの出入をオン・オフする
   バルブを設け、前記バルブ中の少なくとも１個のバルブ
   （以下このバルブをゲートバルブと呼称する）の閉作動
   時にはインク供給路内のインク圧を上昇せしめようとす
   る方向に動き、開作動時にはインク供給路内のインク圧
   を減少せしめようとする方向へ動く一方、前記バルブ中
   の少なくとも他の１個のバルブ（以下、このバルブをリ
   リースバルブと呼称する）の開作動時においてはインク
   供給路内のインク圧を上昇せしめようとする方向に動き
   、閉作動時にはインク供給路内のインク圧を減少せしめ
   ようとする方向に動くように開閉制御されることを特徴
   とするインクジェットヘッドのインクタンク。
2. （２）ゲートバルブとリリースバルブとは、それぞれ開
   作動および閉作動が互いに連動して進行するように構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   インクジェットヘッドのインクタンク。
3. （３）ヘッド使用時には、少なくともゲートバルブが開
   いた状態にあり、また、ヘッド使用時の状態から、ヘッ
   ド不使用時の状態へ切り換わる時には、リリースバルブ
   が閉じた状態から前記ゲートバルブが閉じるように、各
   バルブが開閉制御されるように構成され、ヘッド不使用
   時の状態から、ヘッド使用時の状態に切り換わる時には
   、前記リリースバルブが開いた後、前記ゲートバルブが
   開くように構成されたことを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項又は第（２）項記載のインクジェットのイン
   クタンク。