JPH09277558A - マルチノズル型インク供給装置及びこれを用いた静電吸引型インクジェット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数個のインクノズルを有するマルチノズル
型インク供給装置において、従来、全ノズルが一つのイ
ンク貯留部に連通していることにより、インク供給装置
が多少でも傾斜すると、各インクノズルでインクの水頭
圧に差が生じ、印刷精度にムラの出る要因となっていた
という不具合を解消する。 【解決手段】 ノズルヘッド２を具備するノズルユニッ
ト１内に、インク貯留体３を配設し、該インク貯留体３
の具備する各インク貯留槽３ａを各ノズルヘッド２に連
接させ、インクタンク４からはインク供給タンク６にて
常時インクを供給し、インク貯留体３より溢れるインク
をインク排出通路Ｄを介してインク排出管８より排出す
る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノズルを複数個配
設したマルチノズル型インク供給装置、また、これを適
用するもので、特に、各ノズルに対向するゲート電極を
有し、全ノズルに均等に一定電圧であるバイアス電圧を
常時印加しておく構造の静電吸引型インクジェット装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット装置、例えば、ノ
ズルに対向状にゲート電極を配設し、静電気吸引力を発
生させて、該ノズルより該ゲート電極側にインクを飛翔
させる構造の静電吸引型インクジェット装置に適用すべ
く、複数個のノズルを具備したマルチノズル型インク供
給装置は公知となっている。この従来のマルチノズル型
インク供給装置は、全ノズルの上端が一つのインク貯留
部の底部に連通しており、該インク貯留部にインクを充
填することで、各ノズル内にインクが充填される構造と
なっている。

【０００３】また、従来の静電吸引型インクジェット装
置においては、ノズルにインク飛翔時のみ印加するプリ
ント電圧を印加して、ゲート電極との間に静電気力を発
生させてインクを飛翔させる構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、他に、プ
リント電圧のＯＮ・ＯＦＦ制御に係る電圧負荷を抑えて
低コストを図るべく、各ノズルに均等に一定電圧のバイ
アス電圧を常時印加しておき、ゲート電極にプリント電
圧を印加するという構成の静電吸引型インクジェット装
置について、特許出願している。この場合、プリント電
圧は小電圧ですみ、これに関連して設ける電気制御部品
を低コストに抑えることができるという効果の他、プリ
ント電圧の印加していない時に、バイアス電圧にて、各
ノズルよりゲート電極に向けてインクが盛り上がった状
態となっており、即ち、プリント電圧が印加されれば直
ちにインクが飛翔される状態となっていて、インクの飛
翔反応がよく、印刷精度が向上するという効果をも有す
る。

【０００５】しかし、このような静電吸引型インクジェ
ット装置を構成する上で、従来のマルチノズル型インク
供給装置を採用する場合には、次のような不具合があ
る。従来のマルチノズル型インク供給装置では、一つの
インク貯留部にインクが満たされ、ここに満たされたイ
ンクが各ノズル内に流入している構造であるが、この場
合、装置が傾斜していると、該インク貯留部内における
インクの水面は水平であるから、該インク貯留部の水面
から底部までのインク深さに差が生じる。

【０００６】ここで、前記の、バイアス電圧を印加した
時に、ノズルからインクが盛り上がる状態というのは、
インクの張力に関係し、これは、インクの水頭圧、即
ち、ノズル先端からインク水面まで充填されるインク圧
に左右される。該水頭圧は、ノズル先端からインク水面
までの高さに左右されるので、装置が傾斜している場合
に、インク深さが深くなっている所に連通しているノズ
ル内のインクには、高い水頭圧がかかり、一方、浅くな
っている所に連通しているノズル内のインクにかかる水
頭圧は低い。従って、各ノズルに均等にバイアス電圧を
印加しても、プリント電圧非印加時におけるインクの盛
り上がり方がノズルによってまちまちで、インクの飛翔
反応が異なり、その結果として、印刷精度にムラが生じ
てしまうという問題がある。このマルチノズル型インク
供給装置の有する不具合を解消することは、前記のよう
な、ノズルにバイアス電圧を、ゲート電極にプリント電
圧を印加する構造の静電吸引型インクジェット装置を構
成する上での重要な課題となる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来のマルチ
ノズル型インク供給装置における以上のような不具合を
解決すべく、次のような装置構成、及びその使用方法を
用いるものである。まず、第一に、複数個のインクノズ
ルを具備するマルチノズル型インク供給装置において、
各ノズル毎に一定深さのインク貯留部を設け、各インク
ノズルのインク貯留部にインクを充填する手段を設け
る。

【０００８】第二に、前記構成のマルチノズル型インク
供給装置において、全インクノズルのインク貯留部より
溢れるインクを排出する手段を設ける。

【０００９】第三に、均等に一定電圧が常時印加される
複数個のインクノズルを有するインク貯留部と、各イン
クノズルに対向する対向電極とを有し、静電吸引力によ
りインクを飛翔させるようにした静電吸引型インクジェ
ット装置であって、該インク貯留部を各インクノズル毎
に一定深さに設けるとともに、各インク貯留部にインク
を充填する手段を設けた静電吸引型インクジェット装置
を構成する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面より説明する。図１は本発明のマルチノズル型インク
供給装置の側面断面図、図２は同じく斜視図、図３は本
発明のマルチノズル型インク供給装置を傾斜した場合の
各ノズルＮ内のインクの状態を示す側面断面略図、図４
は静電吸引型インクジェット装置への適用実施例を示す
側面断面略図、図５は従来のマルチノズル型インク供給
装置の側面断面図、図６は従来のマルチノズル型インク
供給装置を傾斜した場合の各ノズルＮ内のインクの状態
を示す側面断面略図である。

【００１１】まず、図１及び図２より本発明のマルチノ
ズル型インク供給装置について説明する。箱型のノズル
ユニット１の底部には、複数のノズルヘッド２・２・・
・を内嵌していて、その先端を該底部より外側に突出さ
せており、一方、該ノズルユニット１内において、底面
にインク貯留体３が搭載されており、該インク貯留体３
にて、インク貯留桶３ａ・３ａ・・・を上下貫通状に穿
設している。各インク貯留桶３ａの底部は、各ノズルヘ
ッド２に連通して、連設される各ノズルヘッド２及びイ
ンク貯留槽３ａにてノズルＮを形成している。一方、該
インク貯留体３の外側面と、該ノズルユニット１の内側
面との間は、インク排出通路Ｄとなっていて、該インク
貯留体３の上面に溢れるオーバーフローインクの流出通
路となっている。

【００１２】そして、該ノズルユニット１と別個にイン
クタンク４を設け、該インクタンク４より該ノズルユニ
ット１内のインク貯留体３の上面に向けて、インク供給
ポンプ６を介設するインク供給管７を配管しており、該
インク貯留体３の上方からインクを供給して、各ノズル
Ｎ、即ち、各インク貯留槽３ａとノズルヘッド２にイン
クを充填する構造としている。また、該ノズルユニット
１内におけるインク排出通路Ｄからは、該インクタンク
４にインク排出管８を配管しており、インク貯留体３の
上面に溢れてインク排出通路Ｄを経たオーバーフローイ
ンクが、該インク排出管８を通って、インクタンク４に
戻される構造となっている。なお、該インクタンク４に
は、図１の如く、透明状の窓４ａを設け、これにフォト
センサ５を対峙させて、該フォトセンサ５の検出によ
り、インクタンク４内のインク残量を確認できる構成と
している。

【００１３】こうして、インクタンク４より常時インク
供給ポンプ６及びインク供給管７を介してインクＩがノ
ズルユニット１内に供給され、各ノズルＮのノズルヘッ
ド２及びインク貯留槽３ａ内に充填され、インク貯留部
３の上方に溢れるインクＩはインク排出通路Ｄを通じて
インク排出管８よりインクタンク４に戻されるようにな
っている。

【００１４】ここで、本発明のマルチノズル型インク供
給装置を、図５図示の従来のマルチノズル型インク供給
装置と比較する。従来のマルチノズル型インク供給装置
は、インク貯留体３を設けられておらず、底部にノズル
ヘッド２・２・・・を配設するノズルユニット１内に直
接インクＩを充填するものとなっている。即ち、ノズル
ヘッド２自体がそのままノズルＮを形成しており、ま
た、ノズルユニット１内に一体のインク貯留部１ａを形
成して、各ノズルＮにインクを供給する構成となってい
る。

【００１５】その一方、図１及び図２図示の本発明に係
るマルチノズル型インク供給装置では、ノズルユニット
１内にインク貯留体３を配設しており、ノズルＮは、ノ
ズルヘッド２とノズル貯留桶３ａより形成されており、
インク貯留部は、各ノズルＮのノズル貯留桶３ａに該当
し、即ち、各ノズルＮに独立的にインク貯留部を設けて
いることとなり、インクは、各ノズルＮの有する各イン
ク貯留部に供給されるものである。

【００１６】本構造のマルチノズル型インク供給装置
は、ノズルユニット１における各ノズルＮにおいて、ノ
ズルヘッド２の上にインク貯留槽３ａを連設すること
で、インクの貯留部分の高さが高くなっており、ノズル
ヘッド２の先端には、ノズルヘッド２の高さとインク貯
留槽３ａの高さとを合わせた分のインク水頭圧Ｐがかか
ることとなる。インク水頭圧Ｐは、インクの張力に関連
する。

【００１７】一方、従来のように、ノズルユニット１に
おける各ノズルＮがノズルヘッド２のみから構成されて
いる場合には、図５の如く、各ノズルＮの水頭圧Ｐは、
ノズルヘッド２の先端（下端）からインク貯留部１ａ内
に溜まるインクの水面までの高さのインクが水頭圧Ｐを
形成する。この場合、図６のように、ノズルユニット１
が傾斜すると、傾斜下方に位置するノズルＮ１の場合に
は、インク貯留部１ａに溜まるインクが深くなっている
ために、水頭圧Ｐ１は、インク貯留部１ａに溜まるイン
クの深さ分だけ高くなり、一方、傾斜上方に位置するノ
ズルＮ２は、インク貯留部１ａに溜まるインクが浅いた
め、水頭圧Ｐ２は、その分低くなる。

【００１８】その点、各ノズルＮ毎にインク貯留槽３ａ
を設けた図１及び図２図示の構造では、図３のように傾
斜した場合に、多少の傾斜では、インク貯留槽３ａ内の
インクはこぼれず、また、インク貯留体３の上方に溢れ
るインクは、全てインク排出通路Ｄに排出されているの
で、インク深さは傾斜によってもあまり変化せず、ま
た、各ノズルＮに充填されるインクの深さは、いずれも
ノズルヘッド２先端（下端）からインク貯留槽３ａ内の
インク水面までとなっており、インク深さが略等しいの
で、傾斜下方にあるノズルＮ１においても、傾斜上方に
あるノズルＮ２においても、均等の水頭圧Ｐとなってい
る。即ち、各ノズルＮの水頭圧は、傾斜していない時に
比べてあまり変化せず、更に、ノズル毎の差も殆どない
ので、このインク供給装置を用いて印刷する場合に、印
刷精度を向上し、また、印刷精度のバラツキの解消に貢
献できる。

【００１９】このように、各ノズルＮの水頭圧Ｐを均等
に保持できるノズルヘッド１を有するマルチノズル型イ
ンク供給装置を有効に活用する例として、図４図示の、
静電吸引型インクジェット装置に適用する場合について
説明する。まず、このインクジェット装置の概略構成に
ついて説明する。ノズルユニット１に対向状にゲート電
極盤９を配設し、更に、各ノズルＮ（ノズルヘッド２）
に対向するように、該ゲート電極体９にゲート電極９ａ
を形成している。ゲート電極９ａは、各ノズルＮ（ノズ
ルヘッド２）との間に静電気力を発生させて、各ノズル
Ｎより飛翔するインクＩを方向づけ、集中させるリング
状の電極である。そして、記録紙１０は、該ノズルユニ
ット１とゲート電極体９との間に供給するか、または、
１０’の如く、該ゲート電極体９を介して、該ノズルユ
ニット１と反対側に供給するかであり、後者の場合に
は、ノズルヘッド２から飛翔されるインクは、ゲート電
極９ａの有する孔を通過して、記録紙１０’上に付着す
ることとなる。

【００２０】このように静電吸引型インクジェット装置
に適用される場合、ノズルヘッド２は、電圧印加可能な
電導部材で形成されており、また、本構造のインクジェ
ット装置の場合、全ノズルヘッド２に均等に一定電圧の
バイアス電圧ＢＶを印加しておき、インク飛翔時にイン
ク飛翔対象となるゲート電極９ａにプリント電圧ＰＶを
印加するようになっている。これにより、インク飛翔の
度にＯＮ・ＯＦＦ制御するプリント電圧は、予め印加さ
れているバイアス電圧の分だけ小電圧ですむので、その
ＯＮ・ＯＦＦ制御に関する電気制御部品等の低コスト化
を実現できるというメリットがある。

【００２１】また、プリント電圧が印加されていない時
には、バイアス電圧に印加されている分だけ、ノズルヘ
ッド２先端よりゲート電極９ａ側にインクＩが盛り上が
り、この状態からインクを飛翔させることで、プリント
電圧が印加されるや否やインクが飛翔することなり、印
刷精度が高くなるという効果がある。

【００２２】但し、この場合には、ノズルヘッド２から
のインクＩの盛り上がり度が一定でなければ、ノズルＮ
によってインクの飛翔反応性に差が生じ、従って、印刷
精度にバラツキが生じる。この盛り上がり度に差を生じ
させる要因としては、一つには各ノズルＮにおけるバイ
アス電圧の差、もう一つには、各ノズルＮにおけるイン
クの水頭圧の差がある。このうち、前者のバイアス電圧
に関しては、全ノズルＮ（全ノズルヘッド２）に均等に
印加されるから、この盛り上がり度に差を生じさせるも
のではない。問題は後者であって、前記のように、従来
のマルチノズル型インク供給装置では、その傾斜状況に
より、各ノズルで水頭圧Ｐに差が生じる可能性があっ
た。その点、本発明のマルチノズル型インク供給装置を
用いれば、多少傾斜していても、各ノズルＮの水頭圧Ｐ
の差が殆ど生じず、従って、各ノズルＮにおけるプリン
ト電圧ＰＶの非印加時におけるバイアス電圧ＢＶの印加
によるインクＩの盛り上がり度にバラツキを生じさせ
ず、従って、印刷精度のバラツキを防ぐことができる。

【００２３】また、このことは、逆に、本発明のマルチ
ノズル型インク供給装置ならば、多少傾斜して設置して
も、印刷精度のバラツキを生じさせないということであ
り、即ち、マルチノズル型インク供給装置の配置精度を
さほど厳格にしなくてもよいのであって、配設作業の容
易化を実現できる。

【００２４】そして、各ノズルＮには、ノズルヘッド２
先端（下端）からインク貯留槽３ａ末端（上端）に到る
までインクを充填させることで、常に均一の水頭圧Ｐを
付与することができ、即ち、各ノズルＮのバイアス電圧
ＢＶによるインクの盛り上がり度は均一に制御されて、
一定の印刷精度を確保することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、マルチノズル型インク供給装
置の構成及びその使用方法を、以上の如くにしたので、
次のような効果を奏する。まず、請求項１の如く、各ノ
ズル毎に一定深さのインク貯留部を設け、各ノズルのイ
ンク貯留部にインクを充填する手段を設けたマルチノズ
ル型インク供給装置を構成したので、従来のように、各
ノズルが一つのインク貯留部に連通している構成に比し
て、インク供給装置が多少傾斜していても、各ノズルの
貯留部毎にインクが充填された状態で保持され、ノズル
によるインクの充填量に差が生じず、即ち、各ノズルで
水頭圧が均等となり、インクの張力が均等となる。この
ことは、インクの飛翔状態に関して、各ノズル毎でバラ
ツキが生じず、即ち、印刷精度にムラが出ず、常に全体
に均一の印刷精度を生じさせることができることを意味
する。

【００２６】そして、請求項１記載の構成と相まって、
請求項２の如く、全ノズルのインク貯留部より溢れるイ
ンクを排出する手段を設けることで、各インク貯留部よ
り溢れるインクは、速やかに排出され、従って、各ノズ
ルのインクの充填量は、常に一定の充填量に保持される
ので、常に各ノズルが、設定した水頭圧に保持され、イ
ンクの張力が一定となる。このことは、インクの飛翔状
態が一定に保持され、常に一定の印刷精度を得られるこ
とを意味する。

【００２７】そして、請求項３の如く、均等に一定電圧
が常時印加される複数個のインクノズルを有するインク
貯留部と、各インクノズルに対向する対向電極とを有
し、静電吸引力によりインクを飛翔させるようにした静
電吸引型インクジェット装置において、請求項１記載の
インク供給装置の構成を適用して、該インク貯留部を各
インクノズル毎に一定深さに設けるとともに、各インク
貯留部にインクを充填する手段を設けることで、インク
貯留部にはインクが一定に充填され、各インクノズルの
該一定電圧の印加による盛り上がり度が均等になり、従
って、インク供給装置が多少傾斜していても、各ノズル
で差のないインクの飛翔状態とし、また、常に一定の飛
翔状態に保持されるので、印刷精度は安定し、また、む
らの生じないものとすることができるのである。従っ
て、インク供給装置そのものの配設作業が容易となり、
また、ノズルに一定電圧のバイアス電圧を印加し、対向
電極にプリント電圧を印加する構造の静電吸引型インク
ジェット装置を導入することができて、低コスト化で、
印刷精度の安定し、精度の高い印刷を実現することがで
きるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマルチノズル型インク供給装置の側面
断面図である。

【図２】同じく斜視図である。

【図３】本発明のマルチノズル型インク供給装置を傾斜
した場合の各ノズルＮ内のインクの状態を示す側面断面
略図である。

【図４】静電吸引型インクジェット装置への適用実施例
を示す側面断面略図である。

【図５】従来のマルチノズル型インク供給装置の側面断
面図である。

【図６】従来のマルチノズル型インク供給装置を傾斜し
た場合の各ノズルＮ内のインクの状態を示す側面断面略
図である。

【符号の説明】

１ ノズルユニット ２ ノズルヘッド ３ インク貯留体 ３ａ インク貯留槽 ４ インクタンク ６ インク供給ポンプ ７ インク供給管 ８ インク排出管 ９ ゲート電極盤 ９ａ ゲート電極 Ｄ インク排出通路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のインクノズルを具備するマルチ
   ノズル型インク供給装置において、各ノズル毎に一定深
   さのインク貯留部を設け、各インクノズルのインク貯留
   部にインクを充填する手段を設けたことを特徴とするマ
   ルチノズル型インク供給装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の構成のマルチノズル型イ
   ンク供給装置において、全インクノズルのインク貯留部
   より溢れるインクを排出する手段を設けたことを特徴と
   するマルチノズル型インク供給装置。
3. 【請求項３】 均等に一定電圧が常時印加される複数個
   のインクノズルを有するインク貯留部と、各インクノズ
   ルに対向する対向電極とを有し、静電吸引力によりイン
   クを飛翔させるようにした静電吸引型インクジェット装
   置であって、該インク貯留部を各インクノズル毎に一定
   深さに設けるとともに、各インク貯留部にインクを充填
   する手段を設けたことを特徴とする静電吸引型インクジ
   ェット装置。