JPH0360674B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非印写動作時インク滴噴射装置の空気
層内にインクを充填するインクジエツトプリンタ
に関する。

インクジエツトプリンタの最大の欠点は主要部
を司どるインク滴噴射装置のインク滴噴射孔であ
るオリフイスの目詰まりにあることは広く知られ
ている。特にオリフイス近傍のインクに微小な圧
力変化を加えることによつてインク滴を噴射せし
めるオンデマンド型のインク滴噴射装置にあつて
は、インク滴の噴射が微小な加圧力によるために
上記目詰まりが発生すると、該目詰まりを容易に
自己復帰することはできず、従つて非印写動作時
の目詰まりを予め防止せざるを得ない。

第１図なオンデマンド型インク滴噴射装置の印
写動作時の断面図を示し、同図に於いて１はオン
デマンド型のインク滴噴射装置で、該噴射装置１
は、画信号に応答して湾曲振動する圧電振動板２
と、該圧電振動板２を長径側の開口に配したホー
ン状の圧力室３と、該圧力室３の短径側に振動自
在に設けられた薄状板の振動子４と、該振動子４
の前面にインクを保持するインク室５と、該イン
ク室５を挾んで上記振動子４と対峙する前面板６
と、該前面板６に於ける振動子４の振動中心対向
箇所に穿たれた微小径の第１のオリフイス７と、
を有し、更に上記第１のオリフイス７の前方に設
けられた空気層８と、該空気層８から開孔した上
記第１のオリフイス７から噴射せしめられたイン
ク滴９…が通過する第１のオリフイス７より開孔
径が２倍以上大きい第２のオリフイス１０と、を
具備している。１１は上記インク滴噴射装置１の
インク室５にインクを供給するインク供給手段と
してのインク槽で、空気の透過率が低い高分子フ
イルム等の袋に数100c.c.のインクが収容されてい
る。１２は上記インク槽１１とインク室５とを連
絡するインク供給管、１３は該インク供給管１２
の途中に配挿せしめられたインクカツプラで、こ
のインクカツプラ１３に対しインク槽１１から延
在した上記インク供給管１２は装着自在でインク
の補充をインク槽１１毎の交換で行なわしめてい
る。１４は上記インク滴噴射装置１の空気層８及
びインク槽１１に通風路１５，１５′を介して矢
印で示す如き空気流１６を適宜付加せしめる空気
流発生手段としてのエアポンプ、１７は該エアポ
ンプ１４と空気層８との間の通風路１５に設けら
れた弁装置で、例えば第２図の如き第１・第２電
磁弁V₁，V₂を組合わせた三方弁から成り印写動
作時上記エアポンプ１４と空気層８とを連通状態
にしている。１８は上記インク滴噴射装置１の第
２のオリフイス１０前面に僅小距離を隔てて配置
された記録媒体で、回転するドラム１９に巻回さ
れ回転方向に主走査される。

而して、インク滴噴射装置１の圧電振動板２に
画信号が印加されると該圧電振動板２はその厚み
方向に急激に湾曲し圧力室３を加圧する。この加
圧は圧力室３のホーン形状も相俟つて圧力増幅さ
れ振動子４に伝播せしめられて該振動子４を大き
く撓ませる。即ち、斯る圧電振動板２、圧力室３
及び振動子４はインク室５のインクに対して急激
に圧力変化手段として作用する。従つて、振動子
４からの急激な圧力変化を受けたインク室５のイ
ンクは第１のオリフイス７から押し出され、イン
ク滴９となり空気流１６によつて包まれながらそ
の飛翔が補助され同軸上の第２のオリフイス１０
から吐出される。尚、斯る空気流１６によるイン
ク滴９の吐出については特開昭51−37541号に更
に詳しい説明が為されているので、ここでの説明
は割愛する。このインク滴９は最終的にはドラム
１９によつて回転走査せしめられている記録媒体
１８に付着して文字・図形等の画像を印写する。

この様にインク滴９を噴射する第１のオリフイ
ス７が直接外部に露出していないインク滴噴射装
置１は上記第１のオリフイス７の目詰まりを防止
することを目的として非印写動作時蓋をすること
ができず、この結果目詰まりを防止することはで
きなかつた。

そこで本願出願人は斯る空気層８を挾んで同軸
的に配置された第１・第２のオリフイス７，１０
を具えたインク滴噴射装置１に於ける目詰まり防
止方法を特願昭56−112727号等として出願するに
及んでいる。第３図は上記特願昭56−112727号に
開示された非印写動作時の状態を示し、インク滴
噴射装置１の第２のオリフイス１０はゴム等の弾
性体から成る蓋体２０によつて覆蓋されている。
この非印写動作時には第１のオリフイス７は空気
層８に供給されたインクによつて被覆状態にあ
る。即ち、空気層８内は目詰まり防止液としての
インクが充填されることによつて第１のオリフイ
ス７に於ける乾燥並びに塵埃の付着を主因とする
目詰まりは防止される。

斯る目詰まり防止液としてインクの充填につい
て今しばらく説明を加えると、印写動作終了後イ
ンク滴噴射装置１は第４図に示す如くプリントポ
ジシヨン（PP）からスタンバイポジシヨン
（SP）を通過しホームポジシヨン（HP）に復帰
する。復帰後第２のオリフイス１０は蓋体２０に
よつて覆蓋され空気層８が外部と遮断状態とな
る。次いで、上記空気層８にインクをインク槽１
１から第１のオリフイス７と至るインク系を介し
て供給すべく、弁装置１７を切替え空気層８を外
気と連通せしめる。この弁装置１７の切替えで空
気層８とエアポンプ１４とは閉状態となる。この
状態でエアポンプ１４を稼動せしめると、空気流
１６はインク槽１１に向かつて流れ該インク槽１
１内のインクのみを加圧する。このインク槽１１
内のインクの圧力上昇はインク供給管１２、イン
クカツプラ１３、更にインク供給管１２を伝播し
インク室５のインクを加圧することになる。従つ
て、第１のオリフイス７近傍のインク室５のイン
クの圧力は空気層８の圧力に比べ序々に上昇す
る。この圧力差が第１のオリフイス７に於けるイ
ンクの平衡状態を打ち破ぶる闘値に到達すれば、
該第１のオリフイス７から空気層８にインクが流
れ出す。このインクの流れ出しを補助する為に圧
電振動板２に電気信号を印加し振動子４を連続的
に湾曲振動せしめると、インクの平衡は直ちに崩
れ第１のオリフイス７から空気層８にインクが流
れ初める。一旦インクが流れ出すと、圧電振動板
２への電気信号ほ印加を停止しても空気層８の圧
力（空気圧）はインク室５のインク圧に比べ低圧
であるので上記インクの供給は継続される。この
様にして第１のオリフイス７は空気層８内に供給
されたインクで覆われる。このインクの供給は空
気層８若しくは該空気層８近傍の空気供給管１５
に設けられた適当な検出手段２１の検出出力によ
り制御される。

上記検出手段２１により前方の室８へのインク
の充填終了が検出されると、エアポンプ１４の稼
動は停止しインク槽１１の圧力は序々に低下す
る。一方、空気層８は空気供給管１５を介して外
気と連通状態にあり、この状態で上述の如くイン
ク槽１１の圧力が低下すると、空気層８に供給さ
れ充填されたインクはインク槽１１に向つて逆流
す為に、弁装置１７を閉じる。従つて、空気層８
及び通風路１５の系は閉状態となり、インクの逆
流は所謂トリチエツリ（Torricelli）の原理によ
つて阻止される。

一方、ホームポジシヨン（HP）に於いて空気
層８内にインクが供給され第１のオリフイス７の
目詰まりが防止されていたインク滴噴射装置１は
印写動作に先立ち上記インクを排出する必要があ
る。そこで第５図に示す如くインク滴噴射装置１
をスタンバイポジシヨン（SP）に移動せしめガ
ター２２と対向せしめた状態で弁装置１７を操作
し、エアポンプ１４と空気層８とを連通せしめる
と同時に上記エアポンプ１４を稼動せしめてい
た。すると、空気層８内に充填されていたインク
は空気流１６によつて外周方向から加圧され、そ
の中心で開孔している第２のオリフイス１０から
排出され、対向配置されたガター２２に捕護され
る。

この様に非印写動作時インク滴噴射装置１の空
気層８内へのインク充填はエアポンプ１４の稼動
と弁装置１７の切替え操作により容易に実行する
ことができ、目詰まりに対し極めて有益である。

ところで上記インク滴噴射装置１は１回の印写
動作毎にスタンバイポジシヨン（SP）に復帰し
画像が印写された記録媒体１８を排紙し次の印写
動作を特徴する。そして、この待機状態で一旦エ
アポンプ１４は稼動を停止する。即ち、エアポン
プ１４がインク滴噴射装置１の待機状態で稼動状
態にあると、第１のオリフイス７に存在するイン
ク界面が上記稼動に伴なう空気流１６の付与によ
り乾燥し目詰まりを招くと共に、不必要な稼動は
経済性並びに信頼性の面でも好ましくない。

一方、弁装置１７もエアポンプ１４も停止と同
時に給電が断たれると、該弁装置１７を構成して
いる第２図に示す如き２個の第１・第２の電磁弁
V₁，V₂は閉状態となり、上記エアポンプ１４と
インク滴噴射装置１の空気層８とを結ぶ通風路１
５を遮断する。

然し乍ら、上記エアポンプ１４は停止と同時に
遮断する空気層８への通風路１５の外にもう一方
の通風路１５′を介してインク槽１１にも連通し
ており、斯るインク槽１１に付与される空気流１
６の空気圧、即ちインク圧は上記インク槽１１が
或る程度の容量を有しているので上記エアポンプ
１４の停止と同時に直ちに低下せず序々に減小す
る。その結果第１のオリフイス７に於けるインク
圧は空気層８の空気圧に較べ序々に減小する分だ
け高圧となり、両者の圧力バランスが崩れて第１
のオリフイス７からインクが自然流出する危惧を
有していた。

第８図は上述のエアポンプ１４の稼動状態、電
磁弁V₁，V₂の開閉状態、通風路１５の空気及び
インク供給管１２のインク圧の状態変化を具体的
に示している。

即ち、エアポンプ１４の停止と同時に、電磁弁
V₁を閉状態としているために、通風路１５の空
気圧は、直ちに最小値に低下する。これに対し
て、インク供給管１２のインク圧は、徐々に最小
値に向かつて減少する。このインク供給管１２の
インク圧の減少期間においては、インク供給管１
２のインク圧は、通風路１５の空気圧より大きく
なり、特に、通風路１５の空気圧値の低下直後に
おいては、インク室５内のインク圧力が、まだ高
圧のために、第１のオリフイス７からインクが流
出する恐れがある。

本発明は斯る点に鑑みて為されたものであつて
以下に第６図並びに第７図を参照して本発明の実
施例につき詳述する。

第６図は本発明の一実施例であつて、従来例と
同じものについては同番号を付し説明を割愛す
る。本発明の特徴はエアポンプ１４から発せられ
る空気流１６の圧力に応じて上記空気層８に至る
通風路１５に配挿された弁装置１７の開閉動作を
制御する開閉制御手段を設けたところにある。即
ち、上記空気層８に至る通風路１５に圧力に応じ
て抵抗値が変化するダイヤフラム型の半導体圧力
センサ２３を配置し、該圧力センサ２３の出力信
号ASの出力レベルによつて弁装置１７を構成す
る第１の電磁弁V₁の開閉を制御するところであ
る。上記圧力センサ２３の出力信号ASを受け第
１の電磁弁V₁及びエアポンプ１４を制御する制
御回路２４の詳細は第７図の通りである。

第７図に於いて、２５はエアポンプ１４の動作
を制御するポンプ制御系で、第１のANDゲート
（A₁）と、インバータ（Ｉ）と、継電器２６との
直列回路から成り、第１のANDゲート（A₁）の
一方の入力端とアース端との間に配挿されエアポ
ンプ１４を手動操作により強制的にOFFする常
開型のポンプOFFスイツチ２７が開の時第１の
ANDゲート（A₁）はゲートを開き継電器２６を
励磁する。その結果、エアポンプ１４の給電路は
閉回路を形成しエアポンプ１４は空気流１６を発
生する。一方、２８は第１の電磁弁V₁の動作を
制御する制御系で、圧力センサ２３の出力信号
ASと参照信号＋Vrとを比較する比較器２９と、
該比較器２９の出力を一入力とするORゲート
（Ｏ）と、該ORゲート（Ｏ）の他入力端にAND
出力を出力する第２のANDゲート（A₂）と、上
記ORゲート（Ｏ）のOR出力によりスイツチン
グするスイツチングトランジスタ（ST）と、か
ら成り、上記ORゲート（Ｏ）のOR出力が“Hi”
のときスイツチングトランジスタ（ST）はON
し第１の電磁弁V₁は励磁され開動作する。即ち、
圧力センサ２３の出力信号ASが参照信号＋Vrよ
り高レベルにある時、換言するとエアポンプ１４
が正常に動作している時、比較器２９の比較出力
は“Hi”状態にありスイツチングトランジスタ
（ST）はONして第１の電磁弁V₁は開き上記エア
ポンプ１４で発生した空気流１６は通風路１５，
１５′を介して空気層８並びにインク槽１１に付
与されている。従つてインク滴噴射装置１は第１
のオリフイス７からインク滴９を噴射し、このイ
ンク滴９の飛翔が上記空気流１６により補助され
る。

そして、インク滴噴射装置１がスタンバイポジ
シヨンに復帰すると、第１のANDゲート（A₁）
並びに第２のANDゲート（A₂）の一方の入力端
に夫々供給されていたエアポンプ１４及び第１の
電磁弁V₁を動作せしめる信号A_ON、V_ONは“Hi”
から“Lo”にダウンし上記第１・第２のANDゲ
ート（A₁）、（A₂）の出力端を“Lo”状態に設定
する。従つて、ポンプ制御系２５の継電器２６は
非励磁状態となり直ちにエアポンプ１４の動作は
停止する。

一方、上記第２のANDゲート（A₂）を含む弁
制御系２８のスイツチングトランジスタ（ST）
はORゲート（Ｏ）のOR出力によりスイツチン
グ動作するために、比較器２９は比較出力が
“Hi”である以上、即ちエアポンプ１４の空気流
１６の空気圧が所定レベル以下にならない限り
ON状態を継続し第１の電磁弁V₁は励磁されて通
風路１５を連通状態に設定している。従つて、エ
アポンプ１４の停止直後に於いては空気層８に至
る通風路１５は連通状態にあり、エアポンプ１４
から減衰しながらも発せられる空気流１６は上記
空気層８並びにインク槽１１に加えられるので、
空気層８の空気圧と第１のオリフイス７のインク
圧はバランス状態を保つ。

そして、上記空気流１６の空気圧が所定レベル
以下、換言すると第１の電磁弁V₁を閉じても空
気層８の空気圧と第１のオリフイス７のインク圧
の圧力バランスガ崩れないレベルになると、圧力
センサ２３の出力信号ASは参照信号＋Vrより低
下しORゲート（Ｏ）はゲートを閉じる。その結
果スイツチングトランジスタ（ST）はOFFし第
１の電磁弁V₁が非励磁状態となり、空気層８に
至る通風路１５は圧力バランスが崩れない時点で
遮断状態となる。

第９図は、上述の本発明におけるエアポンプ１
４の稼動状態、電磁弁V₁，V₂の開閉状態、通風
路１５の空気圧及びインク供給管１２のインク圧
の状態変化を具体的に示している。

同図に示すように、エアポンプ１４を停止させ
ても、電磁弁V₁は直ちに閉状態とならないため、
通風路１５の空気圧も、インク供給管１２のイン
ク圧と同様に、徐々に最小値に向かつて減少す
る。従つて、通風路１５の空気圧と第１のオリフ
イス７のインク圧との圧力バランスは崩れず、第
１のオリフイス７からインクは、流出する恐れが
ない。

即ち、電磁弁V₁は、通風路１５の空気圧が一
定値以下になつたことを圧力センサ２３が検出し
た時点で閉状態とされ、この時、通風路１５の空
気圧は十分小さくなつているため、インク室５内
のインクに圧力が印加されることはない。

本発明は以上の説明から明らかな如く、印写動
作時第１・第２のオリフイスの間に形成された空
気層にインク滴の飛翔を補助する空気流を付与
し、非印写動作時上記空気層にインクを充填して
第１のオリフイスの目詰まりを防止すると共に耐
衝撃性を向上せしめたインクジエツトプリンタに
於いて、インクを空気層に充填する際不可欠な上
記空気層に至る通風路に設けられた弁手段の開閉
動作を適宜空気流の圧力に応じて制御せしめたの
で、空気流発生手段が空気流の発生を停止しても
上記通風路は直ちに遮断状態とならず急激に空気
層内の空気圧は減小せず、該空気圧と第１のオリ
フイスのインク圧との圧力バランスは崩れること
はなく、第１のオリフイスからのインクの自然流
出事故は抑圧される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の印写動作状態を示す断面図、第
２図は弁手段の具体例を示す模式図、第３図は従
来の非印写動作状態を示す断面図、第４図は動作
別のインク滴噴射装置のポジシヨンを示す模式
図、第５図は従来の他の状態を示す断面図、第６
図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第７図
は本発明の一実施例を具体的に示すブロツク図、
第８図は従来のエアポンプ１４の稼動状態、電磁
弁V₁，V₂の開閉状態、通風路１５の空気圧及び
インク供給管１２のインク圧の状態変化を示す特
性図、第９図は本発明におけるエアポンプ１４の
稼動状態、電磁弁V₁，V₂の開閉状態、通風路１
５の空気圧及びインク供給管１２のインク圧の状
態変化を示す特性図である。 １……インク滴噴射装置、７……第１のオリフ
イス、８……空気層、１０……第２のオリフイ
ス、１１……インク槽、１４……エアポンプ、１
５，１５′……通風路、１７……弁装置、２３…
…圧力センサ、２４……制御回路、V₁……第１
の電磁弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空気層を挾んで同軸的に配置された第１・第
   ２のオリフイスを有するインク滴噴射装置と、該
   インク滴噴射装置の空気層に空気流を付加し第１
   のオリフイスから噴射されるインク滴の飛翔を補
   助する空気流発生手段と、該空気流発生手段と連
   通し空気流の付加により貯留されているインクが
   加圧され上記インク滴噴射装置にインクを供給す
   るインク供給手段と、上記インク滴噴射装置の空
   気層と空気流発生手段とを連通する通風路に配挿
   された通風路開閉用の弁手段とを具え、上記イン
   ク滴噴射装置の空気層内に非印写動作時インク充
   填を行うに際しては空気流の圧力に関係なく上記
   弁手段を強制的に閉状態に設定し、空気流発生手
   段で発生した空気流をインク供給手段のみに付加
   してインクを加圧し、インク滴噴射装置の第１の
   オリフイスから空気層内にインクを流出せしめて
   インク充填を行なわしめると共に、上記インク滴
   噴射装置の空気層内の充填インクを排出するに際
   しては上記空気流発生手段で発生した空気流を上
   記空気層に付加するインクジエツトプリンタに於
   いて、充填インクの排出時における空気流の圧力
   を検出する圧力検出手段と、上記空気層内の充填
   インクを排出し上記空気流発生手段の駆動を停止
   した後も上記弁手段を開状態に保ち、その後、上
   記空気流の圧力が一定値以下になつたことを上記
   圧力検出手段が検出すると上記弁手段を閉状態と
   するように、上記弁手段の開閉動作を制御する開
   閉制御手段とを設けたことを特徴としたインクジ
   エツトプリンタ。