JPH0929995A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半透膜を使用しての浸透圧の原理により回収イ
ンクの濃度を補正し、濃度補正後のインクを再度ノズル
に供給するにあたり、インク濃度補正チャンバー内のイ
ンクを直接取り出してノズルに供給する従来のように、
回収インクの液面レベルが頻繁に変動することなく、常
に正確に濃度補正された回収インクを再度ノズルに供給
することができ、従来に比べて記録印字や画像の品質を
向上させることのできるインクジェットプリンタの提
供。 【構成】半透膜２２を介して接触する回収インク２４と
インク溶剤２５とを、標準インク（図示せず）とインク
溶剤２５との浸透圧に相当する液面高低差を与える各仕
切り板２７，２８によってそれぞれ仕切られたチャンバ
ー内に収容し、前記回収インクの収容仕切り板２７から
オーバーフローするインク２３を再度ノズルに供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録面に所定のドット
パターンを記録するインクジェットプリンタに係り、さ
らに詳細には、文字や画像等の記録形成に関与しない回
収インク中の溶剤が蒸発して回収インクの濃度が高濃度
となるのを防ぎ、当初の標準インク濃度まで補正するイ
ンク濃度補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、圧力をかけ
たインクを、震動を印加したノズルから吐出しながら電
荷を付与することで荷電したインク粒子を作成し、その
インク粒子を静電気的な偏向系で方向を制御することで
文字や画像情報を記録する。その原理を図３に示す。

【０００３】インクボトル８中のインクは供給ポンプ７
により吸引加圧される。その圧力は調圧弁１により制御
される。圧力の一例として２．９kgf/cm²に調圧され
る。

【０００４】圧力を制御されたインクはノズル３に供給
される。ノズル３には電歪素子２が設けられており、そ
の電歪素子２に電気信号を与えることでインクに震動を
付与することができる。電気信号の一例として周波数６
８．２ｋＨｚ２００Ｖが印加される。

【０００５】ノズル３の先端にはオリフィスが設けられ
ている。オリフィスの直径は一例として６５μｍであ
る。

【０００６】震動を付与されたインクはオリフィスから
吐出され、帯電電極４の中でインク粒子１０を形成す
る。このとき帯電電極４に電圧を印加することで形成さ
れるインク粒子１０に電荷を付与することができる。電
圧の一例として２００Ｖが印加される。

【０００７】ノズル３から吐出されたインク粒子１０は
偏向電極９の間を通過する。偏向電極９には電圧が印加
される。一例として５．４ｋＶの電圧が印加される。

【０００８】偏向電極９の間を通過するインク粒子１０
は静電力により偏向され、被印字物５に飛来し、文字や
画像を形成する。

【０００９】文字等の記録形成に関与しないインクは先
ずガター１１に収容され、さらに回収ポンプ６により回
収されてインクボトル８に戻る。

【００１０】インクジェットプリンタの特徴はインクを
飛来させて記録できることである。それゆえノズルを被
印字物から離して記録することができ、被印字物が凹凸
面、曲面でも記録可能である。また、帯電量を電気的に
変更することができるため、文字や画像情報を容易に変
更できるという特徴がある。

【００１１】これらの特徴を生かし、インクジェットプ
リンタは、鉄鋼、紙、アルミ、プラスチック、ガラスと
いった幅広い被印字物への記録形成に使用される。

【００１２】インク材料としては、前記各印字物に対し
て付着力を持つ樹脂を使用するため、従来溶剤として
は、メチルエチルケトンやメタノール、エタノールが用
いられてきた。また、強い付着力が不要な場合や食品に
対する文字やマーク等の付与に際しては、水を溶剤とし
て用いる場合もある。

【００１３】そして、前記溶剤はいずれも大気圧におい
て多少なりとも蒸気圧を有するものであるため、図３に
示すようにインク粒子１０としてノズル３から吐出さ
れ、ガター１１を経由してインクボトル８に回収される
間に大気と接触すると、その一部は蒸気として大気中に
揮散される。

【００１４】その結果、回収されたインク中の溶剤の組
成比率は初期状態から減少し、インクの濃度およびイン
ク粘度が上昇する。

【００１５】インクジェットプリンタは、ノズル３から
吐出するとき、既述のように、電歪素子２から与えられ
た振動によりインクが変形し、インク粒子１０を形成す
る。そのため、インクの粘度が上昇した場合、インクの
変形が阻害され、電歪素子２から与えられた振動による
インク粒子１０形成が速やかに行われない場合が生ず
る。これを防止するため、従来形インクジェットプリン
タにおいては、一般に、図２に示すようなインクの濃度
管理およびインクの粘度管理が行われてきた。

【００１６】なお、この種インクジェットプリンタに関
連する先行技術は、例えば特開昭５６−１２６１７０号
公報に記載されている。

【００１７】図２において、インクボトル８の他に溶剤
ボトル１２および補充インクボトル１３が設けられてい
る。

【００１８】溶剤ボトル１２にはインク溶剤１７が、補
充インクボトル１３には補充インク１８が納められてい
る。

【００１９】溶剤ボトル１２とインクボトル８とはチュ
ーブ１９で、インクボトル８と補充インクボトル１３と
はチューブ２０で結合されている。図２にはチューブ１
９，２０を経由して溶液を移送させる具体的機構は図示
されていないが、必要に応じてポンプ等の移送手段が採
用される。

【００２０】インクボトル８には供給ポンプ７および回
収ポンプ６が設けられている。

【００２１】また、インクボトル８にはセンサ１５およ
びモニタ１４が設けられている。センサ１５の機能とし
ては、インクの体積を検出するもの、濃度を検出するも
の、粘度を検出するもの等が挙げられる。

【００２２】体積を検出する場合、インクの液面を検出
する方法がしばしば取られる。液面の検出法としては浮
子式や通電式のセンサが用いられる。

【００２３】濃度を検出する場合はインク成分の分光特
性を利用した光学センサや、インク濃度によるインク中
の音速変化を利用した音響センサ等が用いられる。

【００２４】粘度を検出する場合は、細管中のインク流
速変化を検出する方法やインク中での物体の移動、振動
に対する抵抗状態を検出する方法が採られる。

【００２５】センサ１５の検出結果はモニタ１４に信号
として送られる。

【００２６】信号を受けたモニタ１４は回収インクが必
要とする溶剤量を算出し、その量のインク溶剤１７を溶
剤タンク１２からインクタンク８にチューブ１９を経由
して移送する。また、被印字物に文字等を形成すること
により減少した分のインクは、モニタ１４の判断により
補充インクボトル１３からインクボトル８へ移送され
る。これにより、インクジェットプリンタが稼働するこ
とにより溶剤が揮散して変動したインク組成は初期状態
に戻され、正規な印字が可能となる。

【００２７】このように従来一般においては、インクジ
ェットプリンタが稼働することにより生じた溶剤揮散に
よるインクの変化を何等かの物理的手段で検知し、それ
を制御することで変化の抑制を図ってきた。

【００２８】しかし、その検知および制御の信頼性につ
いては十分な配慮がなされていないというのが実情であ
った。

【００２９】具体的には、インクの体積により揮散溶剤
量を算出する場合、例えばインクの漏洩があってもその
不足分を全て溶剤として補給してしまう可能性がある。

【００３０】またインクの粘度や音速で検出する場合、
温度によりこれらの物理値が変動するため、その信頼性
が乏しくなる。

【００３１】これに対し、文字や画像等の記録形成に関
与しないインク粒子をインクボトルに回収し、濃度が上
昇した回収インクとインク溶剤とを半透膜を介して接触
させ、浸透圧の原理により、低濃度液体であるインク溶
剤を高濃度液体である回収インク側に移動させ、回収イ
ンクの濃度を補正する技術が例えば特開昭５３−７０８
２４号、同５９−３８０６７号、同５９−８７１６０
号、同６２−１３５３７１号公報等に記載されており、
これによれば、インクジェットプリンタが稼働すること
により生じた溶剤揮散によるインクの変化を何等かの物
理的手段で検知し、それを制御することで変化の抑制を
図ることなく、半透膜を使用しての浸透圧の原理により
回収インクの濃度を補正することができる。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半透膜
を使用しての浸透圧の原理により回収インクの濃度を補
正する場合、従来においては、濃度補正後のインクを再
度ノズルに供給するにあたり、インク濃度補正チャンバ
ー内のインクを直接取り出してノズルに供給するように
しているため、回収インクの液面レベルが頻繁に変動
し、従来一般に比べて回収インクの濃度補正の点で優れ
ているとは云うものの、その限りにおいては記録印字や
画像に影響を及ぼすことになる。

【００３３】本発明の目的は、文字や画像等の記録形成
に関与しないインク粒子をインクボトルに回収し、濃度
が上昇した回収インクとインク溶剤とを半透膜を介して
接触させ、浸透圧の原理により、低濃度液体であるイン
ク溶剤を高濃度液体である回収インク側に移動させて回
収インクの濃度を補正し、濃度補正後のインクを再度ノ
ズルに供給するにあたり、インク濃度補正チャンバー内
のインクを直接取り出してノズルに供給する従来のよう
に、回収インクの液面レベルが頻繁に変動することな
く、常に正確に濃度補正された回収インクを再度ノズル
に供給することができ、従来に比べて記録印字や画像の
品質を向上させることのできるインクジェットプリンタ
を提供することにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】前記目的は、インクをノ
ズルから吐出して形成するインク粒子により所定のドッ
トパターンを記録し、文字や画像等の記録形成に関与し
ないインク粒子をインクボトルに回収し、濃度が上昇し
た回収インクとインク溶剤とを半透膜を介して接触さ
せ、低濃度液体であるインク溶剤を高濃度液体である回
収インク側に移動させ、回収インクの濃度を補正する機
能を有するインクジェットプリンタにおいて、半透膜を
介して接触する前記回収インクとインク溶剤とを、標準
インクとインク溶剤との浸透圧に相当する液面高低差を
与える各仕切り板によってそれぞれ仕切られたチャンバ
ー内に収容し、前記回収インクの収容仕切り板からオー
バーフローするインクを再度ノズルに供給する構成によ
って達成される。

【００３５】

【作用】浸透圧の原理を図４に示す。

【００３６】容器２９の中央には半透膜２２が設けられ
ている。

【００３７】半透膜２２は酢酸セルロースやポリアミド
により構成されており、その微細な分子構造のため、溶
剤分子は通過することが可能であるが、樹脂や染料等の
溶質は通過することができない。

【００３８】半透膜２２を境にして一方に低濃度溶液３
１を、他方に高濃度溶液３０を注ぎ、互いの液面高さを
同一にしたとすると、異なる濃度の液体が接するため、
拡散により互いの濃度を均一化する力が発生する。

【００３９】半透膜２２が存在しない場合、溶媒および
溶質の混合拡散により溶液は均一化される。

【００４０】しかし、半透膜２２が存在する場合、溶質
は移動できない。その結果、溶剤のみが低濃度溶液３１
から高濃度溶液３０側に移動する。その移動状態を図３
に矢印３２で示す。

【００４１】溶剤が移動することにより高濃度溶液３０
の液面は上昇し、低濃度溶液３１の液面は低下する。

【００４２】その結果、液面の高低差Ｈによる圧力Ｐが
発生する。この圧力Ｐが半透膜２２に加わることで溶剤
の移動は阻止され、低濃度溶液３１から高濃度溶液３０
への溶剤の移動は停止する。このときの圧力Ｐを浸透圧
と称する。この浸透圧は半透膜２２を介して接触する２
種類の溶液３０，３１の濃度差Ｈにより支配される。そ
のため、異なる濃度の溶液３０，３１を半透膜２２を介
して液面に高低差Ｈを設けて接触させた場合、その高低
差Ｈによる圧力と濃度差による浸透圧Ｐとが同一となる
ように溶剤は移動する。例えば、高濃度溶液３０を初期
インク（標準インク）とし、低濃度溶液３１をインク溶
剤単独とし、この状態で溶剤移動が無い状態の液面高低
差をＨとする。なお、この状態は、溶液３０，３１の濃
度差による浸透圧と液面高低差Ｈによる圧力とが同一の
状態である。

【００４３】次に、高濃度溶液３０側を、溶媒が揮散し
て濃縮されたインクに変更し、その液面高低差をＨとす
ると、このときは溶液３０，３１の濃度差が前記の場合
よりも大きくなるため、その濃度差による浸透圧Ｐは液
面高低差Ｈによる圧力に勝るため、半透膜２２を介して
インク溶剤が移動する。

【００４４】インク溶剤が移動して高濃度溶液３０側が
初期インクと同等の濃度になると、溶液３０，３１の濃
度差による浸透圧Ｐは液面高低差Ｈによる圧力とバラン
スが取れ、インク溶剤の移動は停止する。

【００４５】そして、本発明は、前記した半透膜を使用
しての浸透圧の原理をベースとするものであって、本発
明によれば、低濃度液体であるインク溶剤を高濃度液体
である回収インク側に移動させて回収インクの濃度を補
正し、濃度補正後のインクを再度ノズルに供給するにあ
たり、半透膜を介して接触する前記回収インクとインク
溶剤とを、標準インクとインク溶剤との浸透圧に相当す
る液面高低差を与える各仕切り板によってそれぞれ仕切
られたチャンバー内に収容し、前記回収インクの収容仕
切り板からオーバーフローするインクを再度ノズルに供
給する構成とすることにより、インク濃度補正チャンバ
ー内のインクを直接取り出してノズルに供給する従来の
ように、回収インクの液面レベルが頻繁に変動すること
なく、常に正確に濃度補正された回収インクを再度ノズ
ルに供給することができ、従来に比べて記録印字や画像
の品質を向上させることができる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を、図３を参照しつつ、図１の
一実施例にもとづいて説明する。

【００４７】既述のごとく、インクボトル８中のインク
は供給ポンプ７により吸引加圧される。その圧力は調圧
弁１により制御される。圧力の一例として２．９kgf/cm
²に調圧される。

【００４８】圧力を制御されたインクはノズル３に供給
される。ノズル３には電歪素子２が設けられており、そ
の電歪素子２に電気信号を与えることでインクに震動を
付与することができる。電気信号の一例として周波数６
８．２ｋＨｚ２００Ｖが印加される。

【００４９】ノズル３の先端にはオリフィスが設けられ
ている。オリフィスの直径は一例として６５μｍであ
る。

【００５０】震動を付与されたインクはオリフィスから
吐出され、帯電電極４の中でインク粒子１０を形成す
る。このとき帯電電極４に電圧を印加することで形成さ
れるインク粒子１０に電荷を付与することができる。電
圧の一例として２００Ｖが印加される。

【００５１】ノズル３から吐出されたインク粒子１０は
偏向電極９の間を通過する。偏向電極９には電圧が印加
される。一例として５．４ｋＶの電圧が印加される。

【００５２】偏向電極９の間を通過するインク粒子１０
は静電力により偏向され、被印字物５に飛来し、文字や
画像を形成する。

【００５３】文字等の記録形成に関与しないインクは先
ずガター１１に収容され、さらに回収ポンプ６により回
収されてインクボトル８に戻る。

【００５４】本実施例におけるインクボトル２１を図１
に示す。

【００５５】すなわち、図３におけるインクボトル８の
位置に図１のインクボトル２１を配置するものとする。

【００５６】インクボトル２１は中央に半透膜２２を配
置し、その両側に回収インク２４とインク溶剤２５とを
収容する。

【００５７】回収インク２４側には仕切り板２７が設け
られている。

【００５８】回収ポンプ６から回収されたインクは、先
ずインクボトル２１の半透膜２２を境として仕切られて
いる一方のチャンバー内に戻される。ここには仕切り板
２７が設けられているため、回収されたインク２４の量
が増えた場合、その回収インク２４は、仕切り板２７を
越えて重力によりオーバーフローし、回収インク２３と
なる。

【００５９】回収インク２３は供給ポンプ７により再度
ノズル３に供給されるものであって、前記により回収イ
ンク２４の液面高さは常に一定の高さとなる。

【００６０】また、インク溶剤２５，２６側にも仕切り
板２８が設けられている。

【００６１】半透膜２２を介して回収インク２４と接す
るチャンバー内にインク溶剤２５を供給した場合、前記
仕切り板２８を越す溶剤２５は重力により隣接するチャ
ンバー内にオーバーフローし、インク溶剤２６となり、
これによりインク溶剤２５の液面高さは常に一定の高さ
となる。

【００６２】なお、図には示されていないが、溶剤２６
を溶剤２５の位置に送液する機能を有する場合もある。

【００６３】そして、前記構成とすることで回収インク
２４と溶剤２５との液面工高低差Ｈを一定値とすること
ができ、この液面高低差Ｈは回収インク２４が初期イン
クの状態のとき、半透膜２２を経由した溶剤の移動が生
じない高低差としている。

【００６４】ノズル３より吐出し、ガター１１から回収
されたインクはその工程において溶剤が揮散し、濃縮さ
れ、回収ポンプ６を経由してインクボトル２１に入り、
回収インク２４となる。このインクは濃縮されたため、
回収インク２４と溶剤２５との濃度差による浸透圧Ｐは
液面高低差Ｈによる圧力に勝る。それゆえこの回収イン
ク２４は半透膜２２を介して溶剤２５と接するため、溶
剤２５は半透膜２２を通過して回収インク２４内に混入
する。

【００６５】溶剤２５が混入して回収インク２４が初期
インク状態となると、その濃度差による浸透圧Ｐは液面
高低差Ｈによる圧力とバランスがとれるため、回収イン
ク側への溶剤２５の浸透は停止する。これにより回収イ
ンク２４は初期状態に調合され、調合されたインク２４
は仕切り板２７を越すことで回収インク２３となり、供
給ポンプ７によりノズルに供給され、文字や画像情報の
記録に供される。

【００６６】なお、回収インク２４とインク溶剤２５と
の液面高低差Ｈは、図示実施例に示すように、仕切り板
２７，２８の上縁間の距離を液面高低差Ｈに相当する距
離とすることに代えて、例えば仕切り板２７，２８にそ
れぞれ穴を設け、その両穴間の距離を液面高低差Ｈに相
当する距離とすることによっても得られる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、文字や画像等の記録形
成に関与しないインク粒子をインクボトルに回収し、濃
度が上昇した回収インクとインク溶剤とを半透膜を介し
て接触させ、浸透圧の原理により、低濃度液体であるイ
ンク溶剤を高濃度液体である回収インク側に移動させて
回収インクの濃度を補正し、濃度補正後のインクを再度
ノズルに供給するにあたり、半透膜を介して接触する前
記回収インクとインク溶剤とを、標準インクとインク溶
剤との浸透圧に相当する液面高低差を与える各仕切り板
によってそれぞれ仕切られたチャンバー内に収容し、前
記回収インクの収容仕切り板からオーバーフローするイ
ンクを再度ノズルに供給する構成とすることにより、イ
ンク濃度補正チャンバー内のインクを直接取り出してノ
ズルに供給する従来のように、回収インクの液面レベル
が頻繁に変動することなく、常に正確に濃度補正された
回収インクを再度ノズルに供給することができ、従来に
比べて記録印字や画像の品質を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットプリンタの一実施
例を示す回収インク濃度補正装置の全体構成説明図であ
る。

【図２】従来形インクジェットプリンタの一例を示す回
収インク濃度補正装置の全体構成説明図である。

【図３】インクジェットプリンタの全体構成説明図であ
る。

【図４】浸透圧の原理を示す図である。

【符号の説明】

１３…補充インクボトル、１８…補充インク、２１…イ
ンクボトル、２２…半透膜、２３…回収インク、２４…
回収インク、２５…インク溶剤、２６…インク溶剤、２
７…仕切り板、２８…仕切り板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクをノズルから吐出して形成するイ
   ンク粒子により所定のドットパターンを記録し、文字や
   画像等の記録形成に関与しないインク粒子をインクボト
   ルに回収し、濃度が上昇した回収インクとインク溶剤と
   を半透膜を介して接触させ、低濃度液体であるインク溶
   剤を高濃度液体である回収インク側に移動させ、回収イ
   ンクの濃度を補正する機能を有するインクジェットプリ
   ンタにおいて、 半透膜を介して接触する前記回収インクとインク溶剤と
   を、標準インクとインク溶剤との浸透圧に相当する液面
   高低差を与える各仕切り板によってそれぞれ仕切られた
   チャンバー内に収容し、前記回収インクの収容仕切り板
   からオーバーフローするインクを再度ノズルに供給する
   構成を特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 【請求項２】 インクをノズルから吐出して形成するイ
   ンク粒子により所定のドットパターンを記録し、文字や
   画像等の記録形成に関与しないインク粒子をインクボト
   ルに回収し、濃度が上昇した回収インクとインク溶剤と
   を半透膜を介して接触させ、低濃度液体であるインク溶
   剤を高濃度液体である回収インク側に移動させ、回収イ
   ンクの濃度を補正する機能を有するインクジェットプリ
   ンタにおいて、 半透膜を介して接触する前記回収インクとインク溶剤と
   を、標準インクとインク溶剤との浸透圧に相当する液面
   高低差を与える各仕切り板によってそれぞれ仕切られた
   チャンバー内に収容し、前記回収インクの収容仕切り板
   から隣接するチャンバー内にオーバーフローするインク
   を再度ノズルに供給する構成を特徴とするインクジェッ
   トプリンタ。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、回収インク
   とインク溶剤との液面高低差は、前記各仕切り板の上縁
   間の距離を前記液面高低差に相当する距離とすることに
   よって得られるインクジェットプリンタ。
4. 【請求項４】 請求項１または２において、回収インク
   とインク溶剤との液面高低差は、前記各仕切り板にそれ
   ぞれ設けた穴間の距離を前記液面高低差に相当する距離
   とすることによって得られるインクジェットプリンタ。