JPH06340083A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気流と静電力を利用したインクジェット記
録装置に関するもので、特に、インクジェットヘッドに
インクを供給するインクタンクのインク充填および補給
を簡便にせんとすることを目的とする。 【構成】 インクジェットヘッドにインクを供給する外
気に対して密閉されたインク貯蔵室１０の低部近傍に達
する空気導入管６と、そのインク貯蔵室１０の上部に前
記空気導入管６に連通して形成された空気室９と、イン
ク貯蔵室１０の上部に形成されたインク補給口１１とを
有し、前記インクジェットヘッドの駆動時に、前記空気
室９より空気導入管６へ空気圧力を印加することによ
り、前記インク貯蔵室１０内のインクに圧力を印加する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微小開口よりインクを
吐出させ、被記録物に文字、画像、図形等を記録するイ
ンクジェット記録装置に関するもので、特に記録ヘッド
へのインクの供給手段に特徴を有するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、特開昭５７−１２４５２号公報
に記載されたインクジェット記録装置を示しており空気
流と静電力を利用したものである。一定流速の空気流が
流出する空気吐出口２に対向してインク吐出口１が設け
られており、インク吐出口１内に保持されたインクを、
空気吐出口２に設けられた電極３により生じる静電力に
より吸引し、前記空気流による加速を加えながら、空気
吐出口２より吐出させるものである。

【０００３】インク吐出口１にインク供給するインクタ
ンク４には、前記空気吐出口２に空気流を供給する空気
供給源５が連結され一定の空気圧力が印加されており、
インク吐出口１と空気吐出口２の間隙を流れる空気の圧
力と、インク吐出口１内に保持されているインクの圧力
をほぼ同一に設定し電極３に信号電圧が印加されないと
きにはインク吐出がなく、インク吐出口１にインクが安
定保持されるように設定されている。

【０００４】図３に示されたような、信号電圧が印加さ
れない時には、インク吐出口１にインクが保持され、信
号電圧が印加された時にのみインクの吐出がなされるイ
ンクジェット記録装置では、例えば特開昭６０−１４７
３４号公報に記載されているように、インク吐出口１の
位置と、インクタンク４内のインク液面の高低差が、イ
ンクの吐出状態に影響を及ぼす。すなわち、インク液面
が高くなるとインクが吐出しやすくなりインクの吐出量
が増大し、逆にインク液面が低くなるとインクの吐出量
が減少する。

【０００５】したがって、図３に示されているようなイ
ンクタンク４を使用すると、インクタンク４内のインク
が消費されてインク量が減るに従ってインク液面が低下
し、インクジェットヘッドからのインクの吐出量が次第
に減少し、被記録物質での記録濃度が次第に薄くなって
しまうという欠点がある。

【０００６】図４（ａ）はこのような欠点を解消するた
めに考えられた特開昭６２−１００３９４号公報に記載
されているインクタンクである。インクジェットヘッド
及び空気供給源の構成は図３と同一であるので図示を省
略する。空気供給源よりの空気は空気流入口８よりイン
クタンク側部の空気室９に流入し、インク貯蔵室１０の
底部近傍にまで導かれた空気導入管６よりインク貯蔵室
１０内のインクに圧力を印加する。インク貯蔵室１０内
のインクは、インク貯蔵室１０の底部近傍に設けられた
インク流出口７よりインクジェットヘッドに供給され
る。インクジェット記録装置の駆動時には、インク吐出
口にインクが安定して保持できるように例えば、インク
タンク４とインクジェットヘッドに等しい空気圧力Ｐａ
が印加される。この空気圧力Ｐａは、空気流入口８、空
気室９を介し空気導入管６に伝搬され、インク貯蔵室１
０内のインクにＰａが印加される。

【０００７】この時、空気導入管６の先端部の高さ０の
位置にインクの液面が形成され、インク貯蔵室１０内の
インクが消費されてもその消費量だけの空気が空気導入
管６よりインク貯蔵室１０内に流出し、インク液面が常
に高さ０の点に保たれる。インクジェット記録装置の駆
動時において、空気室９にはＰａが、インク貯蔵室１０
の上部には空気圧力Ｐａ’が各々印加されており、これ
らの空気圧力が解除されると、Ｐａが大気圧まで低下
し、それに従ってＰａ’も低下し、その際に空気の膨張
が生じる。その結果、インク貯蔵室１０内のインクが空
気導入管６および空気室９内に流入する。空気室９は、
これらのインクを収容する為に設けられたものであり、
空気流入口８よりインクが外部に流出するのを防ぐ役割
を果たす。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図４（ａ）のインク貯
蔵室１０には、インクが消費されてしまった時、あるい
は最初にインクを充填する際にインクを補給するための
インク補給口１１が設けられており、使用時にはキャッ
プ１２により閉塞されている。インクの補給時には空気
流入口８よりの空気圧力を解除し、キャップ１２を外し
てインク補給口１１よりインク貯蔵室１０にインクを流
入させるが、この時空気室９が大気に解放され大気圧に
なっているので、空気室９にもインクが流入しインク貯
蔵室１０と同じ高さに液面が生じる。この時の様子を図
４（ｂ）に示す。インクの補給時に図４（ｂ）の様に空
気室９内に液面が生じると再び空気供給源５より空気流
入口８を通じて圧力を印加しても、インク貯蔵室１０の
上部に存在する空気の量が微小であるので、そこでの空
気の収縮量が非常に少なく空気室９に流入したインクの
液面がほとんど低下せず空気導入管６まで空気が導かれ
なくなってしまう。従ってこのようにしてインク補給が
なされたインクタンクでは、少なくとも空気室９に流入
したインク量と同じ量のインクが消費されるまでは、イ
ンクジェットヘッドに作用する実質上のインク液面の高
さが、空気室９に生じている液面の高さとなり、実質的
にインク液面の影響が一定であるという機能を失うこと
になる。本発明は このような問題点を解決することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はインクジェット
ヘッドにインクを供給するインクタンクにインク貯蔵室
上部の空気流入口に連通した空気室と、インク貯蔵室上
部に設けられたインク補給口と、インク貯蔵室内残量空
気の体積（Ｖｉａ）と空気室よりインク貯蔵室の底部近
傍に伸びる空気導入管の体積（Ｖｃ）が、（数１）｛た
だし、Ｐｏ：大気圧、Ｐａ：印加空気圧｝の関係を満た
す構成を設けることにより、上記問題点を解決するもの
である。

【００１０】

【作用】この構成によって、インクタンクにインクを充
填あるいは補給した後、空気室に空気供給源より空気圧
力を印加した時、インク貯蔵室に充填されたインクと同
一液面まで流入した空気導入管のインクが、全てインク
貯蔵室に流出し、空気室導入管の先端にインク液面が形
成され、この位置がインクジェットヘッドに作用する実
質上の液面となるため、特別な操作を行うことなくイン
クタンクへ初期のインク充填あるいはインク補給を行う
ことが可能で、且つインクの消費量と独立した性能を有
するインクジェット記録装置が実現できる。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は、本発明の一実施例を示す
インクタンクである。インクジェットヘッド及び空気供
給源の構成は第３図と同一であるので図示を省略する。
図１において、空気供給源よりの空気は、空気流入口８
よりインク貯蔵室１０の上部に配置された空気室９に流
入し、インク貯蔵室１０内に突出しインク貯蔵室１０の
底部近傍まで突き出た空気導入管６よりインク貯蔵室１
０内のインクに圧力を印加する。インク貯蔵室１０内の
インクはインク貯蔵室１０の底部近傍に設けられたイン
ク流出口７よりインクジェットヘッドに供給される。初
期のインク充填及び補給の際は、キャップ１２を外し、
空気室９に隣接してインク貯蔵室１０の上部に配置され
たインク補給口１１よりインクの補給を行う。

【００１２】以上のように構成されたインクタンクにつ
いて、以下その動作について説明する。図２（ａ）は、
インクジェット記録装置の非駆動時に、初期のインク充
填をインク補給口１１より行った後のインクタンク内の
状態を示す。この時、空気室９とインク貯蔵室１０は、
共に大気圧Ｐｏである。したがって、インクはインク導
入管６にも流入しインク貯蔵室１０と同一高さのインク
液面を形成する。インク充填の際は、インク貯蔵室内残
存空気室の体積（Ｖｉａ）と空気導入管の体積（Ｖｃ）
が、（数１）なる関係を満たす量だけのインクタンク貯
蔵室内の空気量を残しておく。これには、インク貯蔵室
１０に満水表示する等して簡単に対応することができる
と思われる。ここで、Ｖｃ／Ｖｉａが小さいほどインク
貯蔵室１０内のインク補給量を増加させることができる
ためインク貯蔵室体積を有効に使用できる。

【００１３】図２（ｂ）は、インクジェット記録装置の
駆動時のインクタンク内の状態を示す。

【００１４】インクジェット記録装置の駆動時には、イ
ンク吐出口にインクが安定して保持できるよう例えば、
空気室９とインクジェットヘッドに等しい空気圧力Ｐａ
が印加される。この空気圧力Ｐａは、空気室９を介し、
空気導入管６のインクに圧力が印加される。ここで、イ
ンク貯蔵室内残存空気の体積（Ｖｉａ）が圧力Ｐａによ
って収縮する。圧力Ｐａによるインク貯蔵室内残存空気
の収縮量（Ｐｏ／Ｐａ）・Ｖｉａが、空気導入管内のイ
ンク体積（Ｖｃ）より大きいので、空気導入管内のイン
クは、全てインク貯蔵室内に流入する。この流入インク
が、インク貯蔵室内残存空気の収縮量（Ｐｏ／Ｐａ）・
Ｖｉａより少量であれば、空気導入管６よりインク貯蔵
室１０に空気が流入し、空気導入管６の先端部の高さ０
の位置に液面が形成され、インク貯蔵室１０内のインク
が消費されてもその消費量だけの空気が空気導入管６よ
りインク貯蔵室内に流出し、インク液面が０の点に保た
れることは何ら変化がない。空気導入管６の先端部はイ
ンクの消費につれて空気が流出しやすいよう先端部開口
が大きくなるよう斜めに切断してある。この先端部はあ
まりに断面積が小さいと、気泡が流出しにくくインクの
圧力に変動を与える危険性があるからである。

【００１５】次に、インク貯蔵室１０の上部に貯蔵され
ている空気について説明すると、この空気に接している
インクの液面の高さをＡとしＨ＝ＡＯとし、インクの密
度をρ、重力加速度をｇとすると、この部分の空気の圧
力Ｐａ’は、以下の一般式となる。

【００１６】

【数２】

【００１７】すなわち、Ｐａ’の値は、インク液面の
高さＡ、すなわち貯蔵室１０内のインク量に応じて変化
し、高さ０に作用するＰａとの均衡が保たれる。このこ
とは、インクジェットヘッドに作用する実質的な水頭圧
の力が常に高さ０にあり、高さＡに存在する液面と無関
係であることを意味している。従って図１の構成では、
インクジェットヘッドに作用するインク貯蔵室１０内の
インク液面による水頭圧の力を、常に高さ０で規定でき
る一定値に設定することができ、インクの消費量に無関
係に吐出特性の一定したインクジェット記録装置が実現
できる。

【００１８】次に、インクタンク４の空気圧力Ｐａが解
除された時の状態について説明する。図２（ｂ）は、空
気圧力Ｐａが印加された状態を示し、インクジェット記
録装置の駆動中、あるいは駆動準備が完了している状態
を示す。又図２（ｃ）は、空気圧力が印加されていない
状態で、インクジェット記録装置の非動作時を表す。図
２（ｂ）において、空気室９には空気圧力Ｐａが、イン
ク貯蔵室１０の上部には空気圧力Ｐａ’が各々印加され
ており、これらの空気圧力が解除されるとＰａが大気圧
力まで低下し、それに従ってＰａ’も低下し、その際に
空気の膨張が生じる。その結果、図２（ｃ）に示すよう
にインク貯蔵室１０内のインクが空気導入管６及び、空
気室９内に流入する。

【００１９】この状態から再び、インクタンク４へ空気
圧力Ｐａを印加すれば、図２（ｂ）の状態となり、イン
ク液面は高さ０の位置で、インクジェット記録装置が動
作可能となる。

【００２０】また、図２（ｃ）の状態からインク補給を
行う場合、インク補給口１１を閉塞しているキャップ１
２を取り外す。この時、インク貯蔵室１０の圧力Ｐａ’
が大気に解放されＰｏとなり、同時に空気室９内に流入
していたインクが、空気導入管６を通り、インク室へ流
出し、インク貯蔵室１０内のインク液面と、空気導入管
６のインク液面と等しくなり図２（ａ）の状態となり、
初期のインク注入時と同じ状態になる。

【００２１】

【発明の効果】以上の詳細な説明のように本発明による
インク充填方法によれば、特別な操作を行うことなくイ
ンクの補給、あるいは充填が簡単にでき、インク補給直
後においても、インクジェットヘッドに作用する実質的
なインクタンク内のインク液面の高さが所定の一定値に
固定設定されるため、常に吐出特性の一定したインクジ
ェット記録装置を提供することができる。

【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一実施
例の要部を示す断面図

【図２】（ａ）乃至（ｃ）は、同実施例のインクタンク
の動作を示す断面図

【図３】従来のインクジェット記録装置の全体構成図

【図４】（ａ）乃至（ｂ）は、従来のインクタンクの動
作を示す断面図

【符号の説明】

４ インクタンク ６ 空気導入管 ７ インク流出口 ８ 空気流入口 ９ 空気室 １０ インク貯蔵室 １１ インク補給口 １２ キャップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクジェットヘッドにインクを供給する
   外気に対し密閉されたインク貯蔵室の底部近傍に達する
   空気導入管と、インク貯蔵室の上部に、その空気導入管
   に連通して、形成された空気室と、インク貯蔵室の上部
   に形成されたインク補給口とを有し、前記インクジェッ
   トヘッドの駆動時に、前記空気室より空気導入管へ空気
   圧力を印加する事により、前記インク貯蔵室内のインク
   に圧力を印加することを特徴とするインクジェット記録
   装置。
2. 【請求項２】インク貯蔵室内残量空気の体積（Ｖｉａ）
   と空気導入管の体積（Ｖｃ）が以下の一般式（ただし、
   Ｐｏ：大気圧，Ｐａ：印加空気圧）を満たすことを特徴
   とする請求項１記載のインクジェット記録装置。 【数１】