JPH0958008A

JPH0958008A - インクジェット式プリンタヘッド装置

Info

Publication number: JPH0958008A
Application number: JP21476995A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Hagiwara; 良広萩原; Ryosuke Uematsu; 良介上松; Junichi Suetsugu; 淳一末次; Hitoshi Minemoto; 仁史峯本; Kazuo Shima; 和男島
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】装置全体の小型化および低騒音化を可能と
し、更には保守性の改善を図ったインクジェット式プリ
ンタヘッド装置を提供すること。【解決手段】先端部に吐出孔１ａを有するヘッド部１
と、このヘッド部１に供給するインクを貯蔵するインク
貯蔵部３と、前記ヘッド部１およびインク貯蔵部３を一
部に含んで当該ヘッド部１と前記インク貯蔵部３との間
に装備されたインク循環部２とを備えている。このイン
ク循環部２を、逆止制御弁１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１
５Ｂを備えたインク循環通路２０と、このインク循環通
路２０内の一方向にインクが移動するのを規制する慣性
力利用のインク移動付勢手段１０とにより構成する。そ
して、このインク移動付勢手段１０が、ヘッド部１の往
復移動時の慣性力に付勢されて作動するように構成した
こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
プリンタヘッド装置に係り、とくにインク滴を吐出して
印字を行うように構成されたインクジェット式プリンタ
ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット式プリンタ装置では、記
録の際に主としてインク中のトナー粒子のみが消費され
る。このため、吐出部インク中のトナー濃度を常に一定
以上に保つように、ヘッド部内のインクを常に循環させ
る必要がある。そのため、ヘッド部とインク貯蔵部の間
のインク循環部には、インクの循環を強制するための動
力部を持ったポンプ部等のインク強制循環手段が必要と
されていた。

【０００３】

【発明を解決しようとする課題】しかしながら、インク
強制循環用の動力部を備えたインク強制循環手段は、プ
リンタの製造コストを上げるだけでなく、小型化を阻む
要因となり、更にはポンプのための特別なメンテナンス
を必要とする、という不都合があった。

【０００４】また、インクジェット式のプリンタ装置
は、機械的な可動部分が不要となっていることから、本
来非常に静かな印字方式であるにもかかわらず、インク
強制循環手段を有することによってその動力部の動作音
が騒音となる、という不都合があった。

【０００５】また、従来のインクジェット式プリンタ装
置は、インク強制循環手段が本体側に装備されているた
め、インク貯蔵部も本体に取り付けられていた。このた
め、スペーシング動作を行うヘッド部と本体との間でチ
ューブ等を使ってインクを循環させるという手法が採ら
れていた。

【０００６】この場合、ヘッド部の周囲には電極を引き
出すためのフラットケーブルが装備されており煩雑化し
ているが、更にインク搬送チューブ等が装備されること
により、ヘッド部周囲がより煩雑化し、このため、生産
時の組み立てに手間がかかり、従って生産性が悪いばか
りでなく、保守に手間がかかり、更には装置全体の小型
化および低騒音化等に際しては一つの障害となってい
た。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、とくに装置全体の小型化および低騒音化を可
能とし、更には保守性の改善を図ったインクジェット式
プリンタヘッド装置を提供することを、その目的とす
る。

【０００８】

【発明を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、帯電したトナー粒子を含んだインクで内部が満たさ
れ且つ先端部に吐出孔を有するヘッド部と、このヘッド
部に供給するインクを貯蔵するインク貯蔵部と、前記ヘ
ッド部およびインク貯蔵部を一部に含んで当該ヘッド部
と前記インク貯蔵部との間に装備されたインク循環部と
を備えている。

【０００９】この内、インク循環部を、逆止制御弁を備
えたインク循環通路と、このインク循環通路内の一方向
にインクが移動するのを規制する慣性力利用のインク移
動付勢手段とにより構成し、インク移動付勢手段を、ヘ
ッド部の往復移動時の慣性力に付勢されて作動するよう
に構成する、という手法を採っている。

【００１０】このため、ヘッド部の往復移動時（特に移
動方向変換時）に生じるヘッド部の慣性力により、外部
からの動力を導入すること無くインク移動付勢手段を駆
動することが可能となり、ヘッド部周囲の構造を簡略化
することができる。

【００１１】請求項２記載の発明では、前述したインク
移動付勢手段を、慣性ピストンと、この慣性ピストンの
往復移動を許容するシリンダ部とにより構成すると共
に、このシリンダ部内の慣性ピストンの往復移動方向
を、ヘッド部の印字動作時の往復移動方向と同一の方向
に設定する、という構成を採っている。

【００１２】このため、ヘッド部の往復移動時（特に移
動方向変換時）に生じるヘッド部の慣性力を慣性ピスト
ンに効率良く伝えることができる。同時に、慣性ピスト
ン移動によって生じる正圧および負圧を利用し、インク
に対して押圧力および吸引力を有効に伝達することがで
き、逆止制御弁による逆流阻止機能と相まってインクを
一方向に有効に循環させることができる。

【００１３】請求項３記載の発明では、前述したインク
循環通路を、インク貯蔵部とインク移動付勢手段との間
に所定間隔を隔てて併設されたインク導入循環通路およ
びインク送出循環通路と、インク移動付勢手段とヘッド
部との間に当該ヘッド部の一部を含んで設けられたイン
ク補給循環通路とにより構成する、という手法を採って
いる。

【００１４】このため、例えば慣性ピストンの往動作に
対応してインク貯蔵部からインクをインク導入循環通路
に引き出すと共にインク送出循環通路側のインクをイン
ク貯蔵部に送り込むようにし、続いて慣性ピストンの復
動作に対応してインク導入循環通路に引き出されたイン
クをインク補給循環通路を移動させてインク送出循環通
路側に送り出すことができる。この間、インク補給循環
通路の一部を構成するヘッド部内のインクの一部が押し
出されて新しいインクと入れ換えられる。

【００１５】請求項４記載の発明では、インク循環機構
を、インク貯蔵部に対して着脱自在に装備する、という
構成を採っている。このため、生産性および保守性が大
幅に改善され、同時に構造の簡略化による原価低減も期
待することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図４に基づいて説明する。ここで、図１は一部省略
した分解図を示す。また、図２は印字用紙Ｐとの位置関
係を示す説明図、図３乃至図４は動作状態を示す説明図
である。

【００１７】まず、図１において、符号１はヘッド部を
示し、符号２はインク循環部を示し、符号３はヘッド部
１に供給するインクを貯蔵するインク貯蔵部を示す。イ
ンク循環部２は、インク貯蔵部３に着脱自在に装備され
ている。

【００１８】ヘッド部１は、インク循環部２の図１にお
ける下端部に、下方に向けて突出された状態で当該イン
ク循環部２と一体的に装備されている。このヘッド部１
は、帯電したトナー粒子を含んだインクで内部が満たさ
れ，且つ先端部にインク吐出孔１ａを備えている。

【００１９】そして、このヘッド部１は、詳細は省略す
るが、インク吐出孔１ａ付近に位置して静電界をかける
ことによりトナー粒子を外部に吐き出させる吐出部と、
この吐出部にトナー粒子を電気泳動現象により供給する
トナー泳動部と、インクを貯蔵するインク室とを備えた
構成となっている。この内、インク吐出孔１ａは、図１
の下方に向けて設けられ、これによって下方に位置する
用紙Ｐ（図２参照）に向けて所定のタイミングでインク
滴を噴射し得るようになっている。

【００２０】また、このヘッド部１は、図１における上
端部が前述したインク循環部２内に突出装備され、その
両側壁にインク循環穴１Ａ，１Ｂが設けられている。

【００２１】インク循環部２は、循環ケース部１１と、
この循環ケース部１１内に設けられたシリンダ部１２お
よび当該シリンダ部１２内に装備された慣性ピストン１
３とを備えている。ここで、慣性ピストン１３は、装置
全体の起動時および停止時にシリンダ部１２内を図１の
左又は右方向に移動可能に装備されている。

【００２２】このシリンダ部１２と慣性ピストン１３と
によってインク移動付勢手段１０が構成されている。こ
こで、シリンダ部１２は、慣性ピストン１３が図１に示
すように左右の方向（ヘッド部１の印字動作時の移動方
向）に移動するように配置され、これによって、印字動
作の始動時および方向変換時に慣性ピストン１３が有効
に作動し得るようになっている。

【００２３】また、シリンダ部１２の図１に於ける左側
の側壁には、図１の上下部分に別れて二つのインク通路
１２ａ，１２ｂが設けられ、この各インク通路１２ａ，
１２ｂに逆止制御弁１４Ａ，１５Ａが装備されている。
又、シリンダ部１２の図１に於ける右側の側壁には、図
１の上下部分に別れて二つのインク通路１２ｃ，１２ｄ
が設けられ、この各インク通路１２ｃ，１２ｄに二つの
逆止制御弁１４Ｂ，１５Ｂが装備されている。

【００２４】これらの逆止制御弁１４Ａ，１４Ｂ，１５
Ａ，１５Ｂは、外部から駆動制御されるのではなく、各
インク通路１２ａ〜１２ｄ内のインクの流動によっての
み、個別にその開閉動作が付勢されるようになってい
る。そして、この一方の側の逆止制御弁１４Ａ，１５Ａ
の相互間および他方の側の逆止制御弁１４Ｂ，１５Ｂの
相互間を区画するようにして、シリンダ部１２と前述し
た循環ケース部１１との間を連結する仕切り壁１１Ａ，
１１Ｂが設けられている。

【００２５】また、シリンダ部１２の図１に於ける上面
部中央と前述した循環ケース部１１の図１における上面
部の内壁との間に、仕切り壁１１Ｃが設けられている。
一方、前述したヘッド部１の図１における上端部は前述
したインク循環部２内に突出装備され且つその先端部が
シリンダ部１２に当接し一体化された状態となってい
る。

【００２６】これにより、図１に示すシリンダ部１２の
周囲には、上側部分に、仕切り壁１１Ａ，１１Ｃ，１１
Ｂによって左から循環路Ａ，Ｂが区画形成され、その下
側部分に、ヘッド部１を介して左から循環路Ｃ，Ｄが区
画形成されている。そして、この各循環路Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄは、前述した逆止制御弁１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１
５Ｂを介して個別にシリンダ部１２内に導通されてい
る。

【００２７】この場合、逆止制御弁１４Ａは、循環路Ａ
からシリンダ部１２内に向かうインク流を許容し、その
逆流を阻止する機能を備えている。また、逆止制御弁１
４Ｂは、シリンダ部１２内から循環路Ｂに向かうインク
流を許容し、その逆流を阻止する機能を備えている。ま
た、上記循環路Ａ，Ｂの図１における上端部には、前述
したインク貯蔵部３に係合すると共に当該インク貯蔵部
３内にインク流を相互に導通する導通接続部２Ｅ，２Ｆ
が設けられている。

【００２８】これによって、インク貯蔵部３内のインク
を循環路Ａ，逆止制御弁１４Ａを介してシリンダ部１２
内（図１の慣性ピストン１３の左側領域）にインクを導
入することが可能なインク導入循環通路２１（図３参
照）が形成されることとなる。同時に、シリンダ部１２
内（図１の慣性ピストン１３の右側領域内）のインク
を、逆止制御弁１４Ｂ，循環路Ｂを介してインク貯蔵部
３に送りだすことが可能なインク送出循環通路２３（図
３参照）が形成されることとなる。

【００２９】更に、逆止制御弁１５Ａは、シリンダ部１
２内（図１の慣性ピストン１３の左側領域）から循環路
Ｃに向かうインク流を許容し、その逆流を阻止する機能
を備えている。また、逆止制御弁１５Ｂは、循環路Ｄか
らシリンダ部１２内（図１の慣性ピストン１３の右側領
域内）に向かうインク流を許容し、その逆流を阻止する
機能を備えている。

【００３０】従って、この場合、循環路Ｃ，Ｄを仕切る
ヘッド部１の上端部には前述したようにインク循環穴１
Ａ，１Ｂが設けられていることから、ヘッド部１内のイ
ンクは、循環路Ｃから循環路Ｄに向かってヘッド部１の
インク循環穴１Ａ，１Ｂを介して流動が可能となり、こ
の間、ヘッド部１内のインクの入れ換えが行われ、その
結果、当該ヘッド部１内のインクに不足するトナー粒子
が有効に補給されることとなる。

【００３１】この逆止制御弁１５Ａ，循環路Ｃ，ヘッド
部１，循環路Ｄ，逆止制御弁１５Ｂによって、インク補
給循環通路２２（図４参照）が形成されることとなる。
そして、上記インク導入循環通路２１と、インク補給循
環通路２２と、インク送出循環通路２３とにより、イン
ク循環通路２０が構成されている。

【００３２】前述したインク貯蔵部３は、図１の下端部
に下方が開放された凹部３Ａを備え、この凹部３Ａの深
部に、前述したインク循環部２の導通接続部２Ｅ，２Ｆ
用の係合導通穴３ａ，３ｂが所定間隔を隔てて設けら
れている。そして、このように形成されたプリンタヘッ
ド装置は、図２に示すようにガイド支持レール３０に沿
って所定のタイミングで用紙Ｐ上を往復移動し、所定の
情報を印字出力し得るようになっている。

【００３３】次に、上記実施形態の動作，即ち実際に慣
性力が働いたときのインクの流れを、図３乃至図４に基
づいて説明する。ここで、上記図１の例では、インクの
循環は慣性ピストン１３がの１往復が１サイクルとなっ
ている。

【００３４】まず、図３は、図中の慣性方向ａ（図中，
右側方向）に慣性ピストン１３が働いたときのものであ
る。この時、慣性ピストン１３の図３内の右方向への移
動動作によって、シリンダ部１２内の慣性ピストン１３
の左側領域内が負圧となり、その結果、逆止制御弁１４
Ａが開き逆止制御弁１５Ａが閉じる。一方、シリンダ部
１２内の慣性ピストン１３の右側領域内では、インクが
押し出されることから加圧状態となって逆止制御弁１４
Ｂが開き逆止制御弁１５Ｂが閉じる。

【００３５】これにより、循環路Ａ内のインクはシリン
ダ部１２の左側内に吸引され、シリンダ部１２内の右側
のインクは循環路Ｂに押し出される。その結果、前述し
たインク導入循環通路２１とインク送出循環通路２３と
を介して、インク貯蔵部３との間でインクが循環し、新
しいインクがシリンダ部１２の左側の内部に導入され
る。この間、ヘッド部１側のインク流は、逆止制御弁１
５Ａ，１５Ｂが閉じられており、静止した状態を維持す
る。

【００３６】次に、図４は、図中の慣性方向ｂ（図中，
左側方向）に慣性ピストン１３が働いたときのものであ
る。この場合、慣性ピストン１３の図４内の左方向への
移動動作によって、シリンダ部１２内の慣性ピストン１
３の右側領域内が負圧となり、その結果、逆止制御弁１
４Ｂが閉じ逆止制御弁１５Ｂが開く。一方、シリンダ部
１２内の慣性ピストン１３の左側領域内では、インクが
押し出されることから加圧状態となって逆止制御弁１５
Ａが開き逆止制御弁１４Ａが閉じる。

【００３７】これにより、循環路Ｄ内のインクはシリン
ダ部１２の右側内に吸引され、シリンダ部１２内の左側
のインクは循環路Ｃに押し出される。その結果、前述し
たインク補給循環通路２２にインクが移動することとな
り、中間に位置するヘッド部１の上端部内に循環路Ｃか
らインクが流入し内部のインクが循環路Ｄに押し出され
る。この間、インク貯蔵部３と前述したインク導入循環
通路２１およびインク送出循環通路２３（図３参照）と
の間のインク流は、逆止制御弁１４Ａ，１４Ｂが閉じら
れており、静止した状態を維持する。

【００３８】以下、慣性ピストン１３の一往復毎に、イ
ンク貯蔵部３とヘッド部１との間でインク循環部２の慣
性ピストン１３に付勢されてインクの循環が間欠的に繰
り返えされる。この結果、ヘッド部１内のインクは、印
字動作中は（インク循環部２の作用によって）ポンプを
使うことなく間欠的に入れ替えが行われる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ヘッド部
とインク貯蔵部の間に装備したインク循環部の作用によ
って動力部を持つポンプ等の強制循環手段を用いること
なく、スペーシング動作時の慣性力でヘッド部とインク
貯蔵部の間でインク循環部を行うことが可能となり、こ
れにより、ヘッド部内のインク内のトナー粒子不足とい
う不都合を有効に改善することができ、同時に、インク
貯蔵部はヘッド部と一体に組み込まれていることから、
従来必要とされていたヘッド部の周囲のインク循環用チ
ューブ等が不要となり、このため、装置の小型化，低価
格化が可能となり、また、ポンプ等の強制循環手段がな
い分だけ低騒音化を実現することができ、構造が単純化
したので、生産性および保守性を改善することができる
という従来にない優れたインクジェット式プリンタヘッ
ド装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す分解断面図である。

【図２】図１に開示した実施形態を装備したインクジェ
ットプリンタを示す概略説明図である。

【図３】図１の動作を示す図で、慣性ピストンに対して
慣性力が図中右方向に作用した場合の動作（インクの循
環）を示す説明図である。

【図４】図１の動作を示す図で、慣性ピストンに対して
慣性力が図中左方向に作用した場合の動作（インクの循
環）を示す説明図である。

【符号の説明】

１ヘッド部１ａ吐出孔２インク循環部３インク貯蔵部１０インク移動付勢手段１２シリンダ部１３慣性ピストン１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ逆止制御弁２０インク循環通路２１インク導入循環通路２２インク補給循環通路２３インク送出循環通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者峯本仁史東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者島和男東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電したトナー粒子を含んだインクで内
部が満たされ且つ先端部に吐出孔を有するヘッド部と、
このヘッド部に供給するインクを貯蔵するインク貯蔵部
と、前記ヘッド部およびインク貯蔵部を一部に含んで当
該ヘッド部と前記インク貯蔵部との間に装備されたイン
ク循環部とを備え、このインク循環部を、逆止制御弁を備えたインク循環通
路と、このインク循環通路内の一方向にインクが移動す
るのを規制する慣性力利用のインク移動付勢手段とによ
り構成し、このインク移動付勢手段を、ヘッド部の往復移動時の慣
性力に付勢されて作動するように構成したことを特徴と
したインクジェット式プリンタヘッド装置。
【請求項２】前記インク移動付勢手段を、慣性ピスト
ンとこの慣性ピストンの往復移動を許容するシリンダ部
とにより構成すると共に、このシリンダ部内の慣性ピストンの往復移動方向を、前
記ヘッド部の印字動作時の往復移動方向と同一の方向に
設定したことを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
ト式プリンタヘッド装置。
【請求項３】前記インク循環通路を、前記インク貯蔵
部とインク移動付勢手段との間に所定間隔を隔てて併設
されたインク導入循環通路およびインク送出循環通路
と、前記インク移動付勢手段と前記ヘッド部との間に当
該ヘッド部の一部を含んで設けられたインク補給循環通
路とにより構成したことを特徴とする請求項１又は２記
載のインクジェット式プリンタヘッド装置。
【請求項４】前記インク循環部が、前記インク貯蔵部
に対して着脱自在に装備されていることを特徴とした請
求項１，２又は３記載のインクジェット式プリンタヘッ
ド装置。