JPH02281957A - インクジェットプリンタ - 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］ この発明はインクジェットプリンタに関するもので、更
に詳細には、超音波振動にてノズルからインク滴を生成
すると共に、超音波振動による進行波の波形を検出して
インク粘度を検出するインクジェットプリンタに関する
ものである。

［従来の技術］ 従来のこの種のプリンタとして、インク流路を長千通し
に有する筒体に、インク流路に連通ずるノズルを多数配
列したヘッド本体を具備したものが知られている。この
プリンタは、ヘッド本体の一端部に設けたインク供給口
から供給されるインクがインク流路を通ってインク排出
口から排出される機構を有し、各ノズルからインクを定
常的に噴射する際に、ヘッド本体のインク供給側端部か
ら超音波加振手段にてインク流路内のインクに対して超
音波振動が与えられ、この超音波が進行波としてインク
内を伝達する際にその振動にて各ノズルから吐出するイ
ンクが滴状（インク滴）となって飛翔するようになって
いる。

一方、この種のプリンタは、インクを回収して再度使用
する方式を採用しており、そのため、水分の蒸発によっ
て次第にインク粘度が増大し、インク流速及びインク滴
生成状態の変化が生じるばかりか適正なプリント動作が
行われず、画像上の欠陥を招来するという不都合があっ
た。そのため、従来では、インク粘度の検出を行い、更
に適正な希釈を行うことが必要とされており、その検出
方式として、例えば■インクの比重の変化を検出するも
の（特開昭５３−１４８６８γ号公報、特開昭５６−１
３６３８１号公報、特開昭５１−１２６８４　ｆ５公報
、特開昭５７−１２６８５号公報参照）、■毛細管粘度
計を用いるもの（特開昭５６−７２９６２号公報参照）
、■圧力差から粘度を検出するものく特開昭５８−２０
１６６１号公報参照）及び■インク濃度の変化を検出す
るもの（特開昭５５−８４６７４号公報参照）等がある
。

［発明が解決しようとする課題ｊ しかしながら、上記従来のインク粘度検出手段において
は、いずれのものにおいてもに１．Ｆのような欠点があ
り、十分なインク粘度制御が行えないという問題がある
。

すなわち、■インクの比重の変化を検出するものにおい
ては、コントロールされた比重をもつ測定子（浮き）が
必要であったり、また、気泡の付着等の影響により高精
度の粘度測定は困難である。

■毛細管粘度計を用いるものは、装置が大型化となり、
また、毛細管を通る際の圧力が温度によって変化するの
を防止するために精度の高い温度制御が必要となるので
、実用的ひないという問題がある。■圧力差から粘度を
検出するものは、温度制御を行う必要があり、また、乱
流部分が生じるので、圧力差と粘度の関係が不安定とな
るという問題がある。■インク濃度の変化を検出するも
のは、インク膜を非常に薄くするか、あるいは、検出で
きる濃度域と粘度を市販の分光光度計の精度以上にしな
ければならず、実用的でない。

以上のように、従来のインク粘度検出手段はいずれも特
別な装置を必要とする。これに対して、特別のインク粘
度検出手段を設けないインク濃度制御方法が知られてい
るが（特開昭５６−７０９６２号公報）、この種のもの
は特別に検出装置を設けなくてもよいという利点がある
が、ウオーミングアツプ時や印字と印字の間のいわゆる
空打ち状態のときの蒸発分についてはインク粘度が検出
できないという問題がある。

更にまた、従来のこの種のインクジェットプリンタにお
いては、超音波振動発生側と反対側においてシリコンゴ
ム等の超音波吸収部材を配設して、インク内を伝播する
超音波振動を吸収すると共に、当該端部での超音波の反
射を防止し、定在波の発生を防止している。しかし、従
来のこの種の超音波吸収手段においては超音波を十分に
吸収することができないという問題もあった。

そこで、超音波振動発生側とは反対側の端部での超音波
振動の反射すなわらインク流路内での定在波比を極力小
さいものとする必要があり、また、定在波比を小さくし
た上で、超音波振動により進行波の減衰を小さくしてエ
ネルギロスを極力小さくする必要がある。

この発明は上記事情に鑑みなされたもので、上記問題を
解決するために、インクに超音波振動を与えて、高精度
な均一のインク滴の生成を可能にすると共に、超音波振
動による進行波の波形に基いてインク粘度を検出するこ
とを第１の目的とし、また、検出されたインク粘度に基
いて供給側のインク粘度の制御を行えるようにしたこと
を第２の目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明のインクジェット
プリンタは、ノズルが複数配列されると共に内部に各ノ
ズルに共通のインク流路が形成されたヘッド本体と、ヘ
ッド本体の一端にインク流路内のインクに対して超音波
振動を与える超音波加振手段を具備するインクジェット
プリンタを前提とし、上記ヘッド本体の他端にインク中
の超音波振動による進行波を検出する超音波検出手段を
設けると共に、インク中を伝播する超音波振動により−
Ｆ記超音波検出手段から発生する電気信号に基いてイン
ク粘度を検出する粘度検出手段を具備して成るものであ
る。

また、上記構成を前提に、ヘッド本体のインク流路内に
インクを供給するインク供給経路にインク希釈液タンク
を接続し、粘度検出手段にて得られる電気信号を上記イ
ンク希釈液タンクの供給部の駆動信号に変換する制御手
段を具備して成るものである。

この発明において、上記ヘッド本体の一端に設けられる
上記振動発生手段はインク流路内のインクに撮動を伝播
するものであれば任意のものでよく、例えば圧定素子等
にて形成される。

また、上記ヘッド本体の他端に設けられる超音波検出手
段は、振動加振手段からの進行波を検出し、電気信号に
変換する機能を有するものであれば任意のものでよいが
、好ましくは進行波の超音波振動の定在波比を極力小さ
くする超音波吸収機能を有するものである方がよい。こ
れら機能を有するものとして、例えばインク中を伝１１
１１する超音波撮動の進行波を検出する超音波圧電素子
にて超音波検出手段を形成することができる。

また、上記粘度検出手段は上記超音波検出手段から発生
づる電気信号に基いてインク粘度を検出するもので、例
えば、超音波検出手段にて検出された振動加振手段から
の進行波とｉ動加振手段側の波形とのずれ量によって検
出するもの、あるいは、超音波検出手段にて検出された
振動加振手段からの進行波を電気信号に変換するものな
どにて形成される。

加えて、上記ＩＩＩ御手投手段記粘度検出手段にて得ら
れる電気信号をインク希釈液タンクの供給部の駆動信号
に変換するものであれば任意のものでよく、例えば進行
波の波形の位相差を制御用電気信号に置換するもの、あ
るいは、進行波の波形を直接電圧として検出してその減
衰量から制御信号に変換するもののいずれであってもよ
い。

［作　用］ 上記のように、ヘッド本体の一端に超音波加振手段を設
け、他端に超音波検出手段を設けると共に、インク中を
伝播する超音波の進行波により超音波検出手段から発生
づる電気信号に基いて粘度検出手段によりインク粘度が
検出される。また、超８波加振手段からの超音波振動に
よりインク流路内のインクに進行波が伝播されて、各ノ
ズルからインク滴が生成される。また、インク中を伝播
する進行波は超音波吸収手段を兼ねる超音波検出手段に
て吸収されると共に、進行波形を電圧信号として検出し
、その電圧信号に基いてインク粘度が検出される。

更に、ヘッド本体のインク流路内にインクを供給するイ
ンク供給経路にインク希釈液タンクを接続し、粘度検出
手段にて得られる電気信号をインク希釈液タンクの供給
部の駆動信号に変換する制御手段を設けることにより、
粘度検出手段にて検出されたインク粘度に基いてインク
供給経路中に適正なインク希釈液を供給して、インク粘
度を適正状態に維持することができる。

［実施例］ 以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する
。

◎匪：」Ｕｌヨ 第１図はこの発明のプリンタの第一実施例の概略側面図
が示されている。

この発明のプリンタは、ノズル１１が複数配列されると
共に内部にノズル１１に共通のインク流路１２が形成さ
れたヘッド本体１０と、このヘッド本体１０の一端のイ
ンク供給側に設けられてインク流路１２中のインクに対
して超音波撮動を与える超音波加振手段２０と、ヘッド
本体１０の他端のインク排出側に設けられてインク中の
超音波振動による進行波を検出する超音波検出手段３０
と、超音波検出手段３０から発生する電気信号による進
行波の波形に基いてインク粘度を検出する粘度検出手段
４０とで主要部が構成されている。

上記ヘッド本体１０は、例えばステンレス等の耐腐蝕性
の剛性体にて形成される中空円柱体１１の両端部にそれ
ぞれインク流路１２に連通ずるインク供給口１４とイン
ク排出口１６が穿設されており、また、インク流路１２
に連通ずるノズル１１が複数配列されている。

上記超音波加振手段２０は、第２図に示すように、電極
２２の両側にこの電極２２を挾持するように配設される
第１及び第２の圧電素子２４．２６と、第１及び第２の
圧電素子２４．２６にそれぞれ接触するフロントピエゾ
ピストン２８及びリアピエゾピストン２９とで構成され
ており、電極２２に接続でる発振電源１９により発振電
圧が電極２２が印加されると、圧電素子２４．２６及び
ピエゾピストン２８．２９を介しインク流路１２内イン
クに超音波振動が伝播されるようになっている。このよ
うに構成される超音波加振手段２０はヘッド本体１０の
端部にＯ−リング２１及びサポートシム２３を介してね
じ２５にて固着される保持体２１にて保護されている。

上記超音波検出手段３０は、第３図に示ずように、振動
子電極３２を挾持するように振動子電極３２の両側に一
対の圧電素子３４．３６を配設した超音波発生兼検出用
圧電素子部３８と、超音波発生兼検出用圧電素子部３８
に接触されるフロントピエゾピストン２８及びリアピエ
ゾピストン２９とで構成されており、粘度検出時には、
スイッチ３３が接点Ｂに接続され超音波発生兼検出用圧
電素子部３８によって上記超音波加振手段２０からの超
音波振動が電気信号に変換されて進行波が検出されるよ
うになっている。

また、印字時には、スイッチ３３が接点Ａに接続されて
超音波発生兼検出用圧電素子部３８に遅延回路３５及び
増幅器３７からの信号が印加され、吸収端でのインク中
の超音波振動が打消されるようになっている。

このように構成される超音波検出手段３ｏは上記ヘッド
本体１０の他端部にＯ−リング２１及びサポートシム２
３を介してねじ２５にて固着される保持体２７にて保ｒ
！ｉされている。

一方、上記粘度検出手段４０は、上記超音波検出手段３
０の振動子電極３２に接続する配線４１中に印字側の接
点Ａと検出側の接点Ｂとに選択的に接続するスイッチ３
３を介して接続する増幅器４２、帯域フィルタ４３及び
位相差検出回路６２に発振′Ｒ源１９を接続した回路に
て形成されている。この場合、発掘電源１９から位相差
検出回路６２に流れる信号は遅延回路３５を介してもよ
く、あるいは、第１図に想像線で示すように、発振電源
１９からの信号を直接位相差検出回路６２へ送ってもよ
い。ところで、ヘッド本体１０のインク流路１２内を波
動が進行するとき（定在波は発生していない状態とする
）波動源端と他端では、伝播距離分の遅れが生じ、この
遅れによるずれωθはインクの粘度に大きく依存する。

したがって、遅延回路３５の出力と振動子電極３２から
の検出信号の位相差すなわちずれ撮θを検出することに
より、インク粘度μを知ることができる（第５図、第６
図及び第１０図参照）。

上記のように構成されるこの発明のプリンタにおいて、
インク供給口１４からインク流路１２内にインクを供給
し、そして、振動加振手段２０の’Ｊ１ｗ１２２に図示
しない超音波励振回路からの発振電圧を印加すると、圧
Ｎ＃子２４．２６及びピエゾピストン２８を介して超音
波の進行波がインク流路１２内のインクに伝播されて、
各ノズル１１からインク滴が生成されると共に飛翔し図
示しない記録シートに印字されるのである。そして、超
音波発生兼検出用圧電素子部３８に所定の信号を印加す
ることにより、吸収端部における進行波を打消すと共に
、反射を無くし、定在波比の小さな進行波を得ている。

また、検出時には、吸収端に到達した進行波が超音波発
生兼検出用圧ｍｓ子部３８により電気信号に変換され、
その検出された波形のずれｆｄ　Ｏαによりインク粘度
μ。＋αが検出される。

ＯＳ二叉１１ 第７図はこの発明のプリンタの第二実施例の概略側面図
が示されており、上記粘度検出手段４０にて検出された
インク粘度を基準粘度と比較して適正な粘度のインクを
ヘッド本体１０のインク流路１２内に供給するようにし
た場合である。

この発明の第二実施例において、上記ヘッド本体１０の
インク供給口１４にはインク循環装置５２が接続されて
おり、このインク循環装置５２には回収されたインクが
収容されると共に、希釈液ポンプ５３を介してインク希
釈液タンク５４が接続されている。

また、希釈液ポンプ５３の駆動装置５５には制御手段６
０が接続されており、この制御手段６０には、上記第一
実施例の粘度検出手段４０にて検出されるずれ聞θ（ｆ
ｆ延回路３５の出力波形と超音波検出手段３０の検出出
力におけるずれＭ）を電圧に変換する位相差検出回路６
２が接続されている。

なお、符号５６はインクの温度を一定に保つ温度制御装
置である。

上記のように構成されるこの発明のプリンタにおいて、
位相差検出回路６２において超音波加振子段２０の駆動
波形と超音波検出手段３０の検出出力におけるずれ和θ
が比較され、電圧Ｖｐｈに変換される。ここで、１８０
°以上の位相差のずれは判別が不能となるが、通常の粘
度制御範囲内では１８０°双上の大きな位相のずれは発
生せず、目標値±１０”以内で十分制御される。この場
合、予め求めであるインクの種類に応じた粘度μ。と位
相ずれの関係に基いて、基準電圧Ｖｒｅｆ、を決定して
おく。この実施例ではインクジェット用水性インクを使
用し、粘度制御範囲αを０．０２ｃｓｔとして曇準電圧
ｙｒｅｒ、が決定されている（第８図参照）。このよう
にして、制御回路６０に入力される電圧Ｖｐｈが基準電
圧Ｖｒｅｆ、を越えていると、第１１図に示すように、
制御手段６０は印字によるインク消費量とインク粘度Ｑ
、０）ｃｓｔに応じたインク希釈液補充ｍを決め、一定
時間インク希釈液の駆動装＠５５を駆動し、インク希釈
液をインク循環装置５２内に補充する。なお、インクは
一定印字量毎に別途補充されるようになっている。かか
る制御工程において、インクがシステム内を循環づ′る
のに、一定時間を要するため、制御回路はある一定時間
の後、次の補充待機状態に入る。そして、以後上記と同
様な制御を繰返すことにより適正な制御が行われる。

したがって、高価で複雑なインク粘度検出装置を用いる
ことな（、インクジェットヘッドに多少の回路を付加す
ることによって、従来にない的中で安価な、信頼性の高
い粘度制御機能を具備することができる。

第９図は第二実施例の別の形態を示す概略側面図で、超
音波検出手段にて検出された進行波形を直接電圧に変換
してインク粘度の制御を行うようにした場合である。す
なわち、粘度検出手段４０にて検出された波形をＡＣ−
ＤＣ変換回路６４にてＤＣＮ圧に変換し、その電圧Ｖｐ
ハをＩｉＪ　ｍ回路６０にて基準減衰電圧Ｖｒｅｆ、と
比較して、上記と同様にその制御信号をインク希釈液用
ポンプ５３の駆動装置５５に入力して、インクの粘度を
一定状態に維持するようにした場合である（第１０図及
び第１１図参照）。

なＪ３、第９図において、その他の部分は第７図に示し
た場合と１′ＤＪ様であるので、同一部分には同一符号
を付してその説明記は省略する。

〔発明の効果Ｊ この発明インクジェットプリンタは上記のように構成さ
れているので、以下のような効果が得られる。

１）請求項１記載のインクジェットプリンタによれば、
ヘッド本体の超音波加振手段を設けた側と反対側端部に
インク中の超音波振動による進行波を検出する超音波検
出手段を段けると共に、インク中を伝播する超音波振動
により超音波検出手段から発生する電気信号よる進行波
の波形に基いてインク粘度を検出する粘度検出手段を具
備して成るので、別途にインク粘度検出装置を設けるこ
とな（、超音波振動による進行波の波形に基いて簡単か
つ正確にインク粘度を検出することができる。

２）請求項２記載のインクジェットプリンタによれば、
上記ヘッド本体のインク流路内にインクを供給するイン
ク供給経路にインク希釈液タンクを接続し、粘度検出手
段にて得られる電気信号をインク希釈液タンクの供給部
の駆動信号に変換づる制御手段を具備して成るので、粘
度検出手段により検出されたインク粘度に応じたインク
希釈液を補充して適正な粘度のインクをヘッド本体に供
給するとができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のプリンタの第一実施例の概略側面図
、第２図はこの発明における超音波加振手段を示す断面
斜視図、第３図はこの発明における超音波検出手段を示
す断面斜視図、１４図はこの発明における粘度検出手段
を示す概略説明図、第５図は粘度検出手段にて検出され
る進行波のずれ端を示すグラフ、第６図は進行波のずれ
ｆａと粘度との関係を示すグラフ、第７図はこの発明の
プリンタの第二実施例を示す概略側面図、第８図は検出
されたインク粘度の電圧と基準電圧との関係を示すグラ
フ、第９図はこの発明の第二実施例の別の形態を示す概
略側面図、第１０図はこの発明における位相差検出回路
の特性例を示すグラフ、第１１図はこの発明における制
御回路の特性例を示づ′グラフである。 符号説明 （１０）・・・ヘッド本体 （１１）・・・ノズル （１２）・・・インク流路 （２０）・・・超音波加振手段 （３０）・・・超音波検出手段 （３２）・・・娠動子電極 （３４，３６）・・・圧電素子 （３８）・・・超音波発生兼検出用圧Ｎ素子部（４０）
・・・粘度検出手段 ・・・インク循環装置 ・・・希釈液ポンプ ・・・インク希釈液タンク ・・・駆動装置 ・・・制御手段（制御手段） ・・・位相差検出回路 ・・・ＡＣ−ＤＣ変換回路 特　許　出　願　人　富士ゼロックス株式会ネＬ代　　
理　　人　　弁理士　　中　　村　　智　　廣　（外２
名）１口：ヘッド本体 第 図 ４０：粘度検出手段 第 凶 第 図 第 図 第 図 ｌ 司

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノズルが複数配列されると共に内部に各ノズルに
   共通のインク流路が形成されたヘッド本体と、ヘッド本
   体の一端にインク流路内のインクに対して超音波振動を
   与える超音波加振手段を具備するインクジェットプリン
   タにおいて、上記ヘッド本体の他端にインク中の超音波
   振動による進行波を検出する超音波検出手段を設けると
   共に、インク中を伝播する超音波振動により上記超音波
   検出手段から発生する電気信号に基いてインク粘度を検
   出する粘度検出手段を具備して成ることを特徴とするイ
   ンクジェットプリンタ。
2. （２）請求項１記載のインクジェットプリンタにおいて
   、ヘッド本体のインク流路内にインクを供給するインク
   供給経路にインク希釈液タンクを接続し、粘度検出手段
   にて得られる電気信号を上記インク希釈液タンクの供給
   部の駆動信号に変換する制御手段を具備して成ることを
   特徴とするインクジェットプリンタ。