JPH10790A - インク加温装置及びそれを用いたインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インクを効率的に加温しかつ安全性の高いイン
ク加温装置及びインク加温装置を用いたインクジェット
記録装置を提供する。 【解決手段】インク加温装置２５を、ノズル２６へ供給
するインク１１内のゴミや不溶解物を除去するためのフ
ィルタ部と、該フィルタ部を通過するインク１１を加温
する加温部とで一体に構成し、フィルタ部に、インク１
１を濾過するフィルタ９と、該フィルタ９を保持しイン
ク１１の流路を形成するフィルタケース５を設け、加温
部に、インク１１を加温するための熱を発生する発熱体
１と、該発熱体１を保持し熱をフィルタケース５との接
触面である加温面１４に伝える加温装置ケース２を設け
ることにより、インクを効率的に加温しかつ可燃性のイ
ンクを使用する際にも安全性を向上させることができ
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、インク粒子の作成
を良好に保つためにインクを効率的に加温するインク加
温装置及びそれを用いたインクジェット記録装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】連続式インクジェット記録装置におい
て、安定した正常な印字を行うためには、インク粒子を
安定して作成するように制御することが必要である。安
定したインク粒子化を行うためにはインクの粘性を管理
する必要がある。インク粘度の管理はインク濃度および
インク温度を変化させ制御することによって行われてい
る。

【０００３】インク温度の加温に関しては、特開昭５８
−１６８５１号公報に記載されているように、ノズルに
インクを供給させるためのインクチューブを加温する方
式や、特開昭５７−２４２５８号公報で記載されている
ように、インク加温装置内部のインク流出口を上方にな
るように支持し、十分加温されたインクのみを流出する
方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】インクの粘度は温度に
よって変化するが、インクの粘度が変化するとノズルか
ら噴出されるインクの速度が変化するため、インク粒子
作成状態が変化することとなり、印字乱れの原因とな
る。特にインクの粘度は低温時になると高くなる傾向に
あり、低温時にインクを加温することは信頼性を上げる
面で必要である。

【０００５】インクを加温する際には、インク加温装置
の発熱体に、数ワットから十数ワットの電力が与えられ
るが、安全面およびコスト面からインク加温部の熱変換
効率を上げ、必要電力を少なくすることが課題である。
また、加温されたインクがノズルから噴出されるまでの
間に放熱される熱量を少なくしないと熱交換効率が極端
に悪くなるので、インク加温装置は、ノズルヘッドの内
部もしくはノズルの近傍に配置することが望ましい。

【０００６】しかし、ノズルヘッドはインクで汚れるこ
とがあるので、インク加温装置にインクが付着したり、
またインク加温装置を溶剤で洗浄したりすることがあ
る。本インクジェット記録装置は、その特徴上、速乾性
を求められるため可燃性の溶剤を使用していることが多
いので、インク加温装置の内部に配置されインクを加温
する発熱体と溶剤が接触し発火する危険性が多分にあ
る。そこで、安全性向上のため、その発熱体が発火元と
ならないような装置構造とすることが必要となる。

【０００７】本発明の目的は、上記の問題を解決すべ
く、インクを効率的に加温しかつ安全性の高いインク加
温装置及びインク加温装置を用いたインクジェット記録
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ノズルより噴射されるインク粒子の作成
を良好に保つためにインクを加温するインク加温装置に
おいて、前記ノズルへ供給する前記インク内のゴミや不
溶解物を除去するためのフィルタ部と、該フィルタ部を
通過する前記インクを加温する加温部とを一体で構成す
ることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の他の特徴は、前記フィルタ
部は、前記インクを濾過するフィルタと、該フィルタを
保持し前記インクの流路を形成するフィルタケースを有
し、前記加温部は、前記インクを加温するための熱を発
生する発熱体と、該発熱体を保持し前記熱を前記フィル
タケースとの接触面である加温面に伝える加温装置ケー
スを有することにある。

【００１０】また、本発明の他の特徴は、インクタンク
内のインクを吸い上げ供給する供給ポンプと、前記供給
されたインクを調圧する調圧弁と、前記調圧されたイン
クをフィルタリングし加温してノズルへ送るインク加温
装置と、前記送られたインクを噴射させる前記ノズルを
有するインクジェット記録装置において、前記インク加
温装置は、請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載
のインク加温装置であることにある。

【００１１】本発明によれば、インク加温装置は、ノズ
ルへ供給する前記インク内のゴミや不溶解物を除去する
ためのフィルタ部と、該フィルタ部を通過するインクを
加温する加温部とで一体に構成されている。フィルタ部
は、インクを濾過するフィルタと、該フィルタを保持し
インクの流路を形成するフィルタケースを有し、加温部
は、インクを加温するための熱を発生する発熱体と、該
発熱体を保持し熱をフィルタケースとの接触面である加
温面に伝える加温装置ケースを有する。

【００１２】これにより、発熱体からの熱を加温装置ケ
ースを介して直接フィルタケース自体に加温することが
できるので、フィルタケース内のインク溜り部に流れ込
むインクをフィルタリングして流し出すまでの時間に十
分に加温できる。

【００１３】また、フィルタケース及び加温装置ケース
は熱伝達率の低い金属にて構成されているので加温部か
らの熱が効率良く伝えられその熱はインクに効率良く伝
わる。また、そこで加温されたインクをさらに温度の高
い加温面近傍に設けた流路に流し、さらにインクの流れ
を乱流とすることにより、加温面近傍での温度傾斜が大
きくなり、その結果、熱伝達率を大きくすることができ
る。

【００１４】また、インクの流路の幅に変化を持たせて
流路を絞ることによっても、インク流速が上がり同様に
熱伝達率を大きくすることができる。

【００１５】また、インクの流路を蛇行させることによ
り、小面積でインク流路を長くすることができ、十分イ
ンクを加熱した後にインクを流出させることができるた
めインク加温装置の熱変換効率をよくすることができ
る。

【００１６】また、シール材等を用いてインク加温装置
に使用する発熱体が溶剤と接触しない水密的構造とする
ことにより、発火に対する安全性の向上を図ることがで
きる。

【００１７】さらに、発熱体の近傍に温度ヒューズを設
置するので、発熱体が異常に発熱した際には供給する電
流を遮断するため、インクが発火に至る前に加熱を停止
することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係るイ
ンク加温装置及びそれを用いたインクジェット記録装置
を、図を用いて説明する。

【００１９】インク粘度はインクの温度により変化する
が、インクジェット記録装置に用いるインクの傾向は、
図７に示すように、低温になるにつれて変化率が大きく
なる。インクの粘度変化はノズルから噴出されるインク
の速度に影響するので、インクの温度が変動するとイン
ク粒子化状態が変動し安定した印字が行えなくなる。

【００２０】図７に示したインクの場合は、正常印字が
行えるインク粘度範囲により、インク温度は１５度から
４５度とする必要がある。本実施例では、インクの噴出
速度を制御するためにインク粘度を制御する一つの手段
としてのインク加温の高効率化を行う。

【００２１】インクを発熱体により加温してインク温度
を制御する際にインクに与えるエネルギーは通常数ワッ
トから十数ワットでであるが、電源面、制御回路面から
インク加温装置の発熱体に与える電気的エネルギーは極
力少ないほうが望ましい。そのため熱変換効率を上げる
ことが必要される。

【００２２】図１は、本発明の一実施例に係わるフィル
タ一体型のインク加温装置の縦断面を示す。インク加温
装置２５は、加温部として発熱体１，加温装置ケース
２，温度ヒューズ３，基板４で構成され、フィルタ部と
してインク流路１６を形成するフィルタケース５，フィ
ルタケース５を被うカバー１７，蓋６，フィルタスペー
サ８，フィルタ９で構成され、フィルタ部を上側に配置
した加温部をベース１８に固定している。

【００２３】インク１１は、インクチューブ１０よりイ
ンク流入口１２に供給されフィルタケース５内に供給さ
れる。フィルタケース５にはフィルタ９交換用のための
蓋６が装着されているが、スペーサ８により支持された
Ｏリング７にてフィルタケース５の外部とのシールを行
っている。

【００２４】フィルタケース５内に供給されたインク１
１は、フィルタスペーサ８の隙間を流れてフィルタ９を
通過し、フィルタケース５に形成されたインク流路１６
を通って、インク流出口１３まで流れる。インク１１を
加温する場合、この間に熱がインク１１に伝えられる。

【００２５】インク１１を加温するための熱は、発熱体
１に電流を流すことによって発生させ、熱伝達率の高い
金属で形成された加温装置ケース２に伝導し、フィルタ
ケース５との接触面である加温面１４まで伝えられる。
また、万一、発熱体１が暴走して異常加熱状態なったと
きの発火防止のため、ある一定温度以上に発熱しないよ
いうに温度ヒューズ３を発熱体１の近傍に設けてある。

【００２６】加温面１４に伝えられた熱は、加温面１４
からフィルタケース５に伝えられ、フィルタケース５を
熱伝達率の高い金属製とすることにより、伝えられる熱
をインク１１に効率良く伝えることができる。

【００２７】また、インク流入口１２からフィルタケー
ス５内に入ってくるインク１１は、フィルタケース５内
でフィルタスペーサ８により設けられたインク溜り部１
５に溜り、フィルタ９を通過するまでにインクが加熱さ
せられる十分な時間を与えられる。

【００２８】フィルタ９を通過したインク１１は、フィ
ルタケース５と加温装置ケース２の加温面１４との間に
設けられたインク流路１６を流れてインク流出口１３か
ら送り出される。ここで、加温面１４はフィルタケース
５よりも発熱体１に近いので温度が高くなっており、フ
ィルタケース５により加温されたインク１１は、フィル
タ９を通過した後で再び加温されながらインク流出口１
３へ流れていくので、発熱体１から供給される熱を更に
効率良くインク１１に伝えることができる。

【００２９】また、蓋６，カバー１７，ベース１８を熱
伝達率の低い材料にて構成することにより、発熱体１か
ら供給される熱が外部に放熱しにくくなり、インク加熱
の高効率化を更に図ることができる。

【００３０】図２は、図１のインク加温装置のフィルタ
ケース５と加温装置ケース２との間に設けているインク
流路１６の形状を示す。本実施例ではフィルタケース下
面１９に凹凸を設けることによってインクの流路２０を
形成している。この流路２０は加温装置ケース２側に設
けても同様の効果を得ることができる。

【００３１】また、流路２０の凹凸の作成方法は、金属
の焼結技術等を用いて金型により成形すると安価に製造
することができる。流路２０のシールは、図１のフィル
タケース５と加温装置ケース２とを接着して行うか、も
しくはフィルタケース５と加温装置ケース２が接触する
面の面精度を精密にしておいて、その外周に溝２１を設
けてＯリング７、パッキン等にてシールをすることによ
り行う。

【００３２】図２の流路２０を流れるインクは、図４に
示すようなインクの流れを発生する。本実施例では、イ
ンクの熱伝達率を上げるために、インクの流れが乱流と
なるように、図３に示すように、インクの流路を蛇行さ
せてインクの流路２０内にインクの渦２２を発生させる
方法をとっている。このようにインクの流路２０内に渦
を発生させることにより、インクを撹袢し、熱変換効率
を上げることができる。

【００３３】また、インク流路を蛇行させることにより
小面積でインク流路を長くすることができ、狭いスペー
スで十分にインクに熱伝導を行うことができる。また、
熱変換効率を上げる方法として、図４に示すように、一
部インク流路を絞ることによっても渦２３を発生させる
ことができ、さらに絞り部でのインクの流速２４での速
度を速くすることができるので、インク内の温度傾斜が
大きくなり、熱が良く伝わり易くなり、図３と同様の効
果を得ることができる。

【００３４】この様な方式で熱変換効率を上げることが
できるが、インク１１がノズルから噴出されるまでに加
温したインクの放熱量を少なくすることも必要である。

【００３５】図５は、図１のインク加温装置２５を組み
込んだノズルヘッドの縦断面を示す。前述したインクの
放熱量とは、図１においてインク流出口１３までに加温
されたインク１１が、図５に示すインク加温装置２５を
出てノズル２６から噴出されるまでに放出する熱量のこ
とであるが、この放熱量を少なくするためにはインク１
１の流れるチューブ２７から放出される熱量を低減する
ことが必要である。

【００３６】そのためのいろいろな方法が考えられる
が、最も効果的なのはインク加温装置５からノズル部２
６までのインクチューブ２７を短くすることである。加
温温度、外気温度によってはインクチューブ１ｃｍあた
り１℃も加温したインクの温度が低下することがあるの
で、インク加温装置２５はノズルヘッド２８のノズル２
６の近傍、例えばノズルヘッド２８内のノズル２６のす
ぐ後に配置されるのが最適である。

【００３７】一方、インクジェット記録装置は、その特
徴上、印字した文字に速乾性が求められる場合が多いの
で、インクの溶剤として可燃性の有機溶剤を使用するこ
とが多く、また通常のメンテナンスとして、その溶剤で
ノズルヘッドのインクで汚れた部分をを洗浄することが
多い。すなわち、ノズル２６の近傍にインク加温装置２
５を配置した場合、インク加温装置２５に溶剤がかかる
可能性があり、発熱体１と可燃性の溶剤により発火、爆
発の危険性を持っている。

【００３８】これに対し、本実施例によるインク加温装
置２５は、インク１１もしくは溶剤に接触する可能性の
ある部分２９に対して発熱体１が配置される空間３０が
絶縁されるようＯリング３１、もしくはパッキン等によ
りシールすることにより対応してる。 万一、インクチ
ューブ１０，２７や加温面１４が破損し、インク１１が
流出したときにもインク１１が発熱体１に接触しないよ
うに、Ｏリング３１もしくはパッキン等を支持する加温
装置ケース２は一体で構成し、それ自体だけでもインク
１１もしくは溶剤に接触する可能性のある部分２９と発
熱体１が配置される空間３０とのシールが行える構造と
する。

【００３９】ここで、加温装置ケース２は金属で形成さ
れているので容易には破損しない。また、万一、インク
１１もしくは溶剤がシール不良により発熱体１が配置さ
れる空間３０に浸入したとしても基板４が設けられてい
るので直接発熱体１にインク１１が接触しずらい。これ
により安全性を高めている。

【００４０】更に、温度ヒューズ３を設置することによ
り、インク加温装置２５が暴走したときには、発熱体１
に与える電力を切断し、インク１１の温度が上がりすぎ
ないようにしている。

【００４１】図６は、図１のインク加温装置を用いたイ
ンクジェット記録装置の全体構成を示す。インクタンク
３２，供給ポンプ３５，調圧弁３７，ノズルヘッド２
８，帯電電極３９，偏向電極(＋)４１ａ，偏向電極(−)
４１ｂ，ガター４２，回収ポンプ４４で構成されてお
り、それぞれ部品間はチューブ３４，３６，１０，４
３，４５で配管されている。

【００４２】インクタンク３２内のインク３３は、供給
ポンプ３５により吸い上げられ、調圧弁３７により調圧
されてチューブ１０内を通ってノズルヘッド２８に供給
される。供給されたインク３３は、ノズルヘッド２８内
に設けられたインク加温装置２５により、フィルタリン
グ、加温されてノズル２６へ送られる。送られたインク
３３はノズル２６でインクビーム３８となり噴射されて
インク粒子４０となる。

【００４３】噴射されたインク粒子４０は帯電電極３９
により帯電され、偏向電極(＋)４１ａと偏向電極(−)４
１ｂの間の電界中を飛行することにより、帯電量に比例
した分だけ偏向し、印字面まで飛行士、文字を形成す
る。一方、印字に使用しないインク粒子４０はガター４
２により回収され、回収ポンプ４４を通って、インクタ
ンク３２に戻り、再利用される。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、インク加温装置におい
てインクの加温を効率を良く行うことができ、電源の縮
小化、制御回路の小形化を図ることができる。さらに、
可燃性のインクを使用する際にも安全性を向上させるこ
とができる。

【００４５】また、このインク加温装置を用いたインク
ジェット記録装置においては、安全性を向上させると共
にコスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるフィルタ一体型のイ
ンク加温装置の縦断面図である。

【図２】図１のインク加温装置のフィルタケースと加温
装置ケースとの間に設けているインク流路の形状を示す
図である。

【図３】図２のインク流路のインクの流れる様子を示す
図である。

【図４】図２のインク流路の他の実施例におけるインク
の流れる様子を示す図である。

【図５】図１のインク加温装置を組み込んだノズルヘッ
ドの縦断面図である。

【図６】図１のインク加温装置を用いたインクジェット
記録装置の全体構成図である。

【図７】温度とインク粘度特性の関係を示す図である

【符号の説明】

１…発熱体、２…加温装置ケース、３…温度ヒューズ、
４…基板、５…フィルタケース、６…蓋、７，３１…Ｏ
リング、８…フィルタスペーサ、９…フィルタ、１０，
２７…チューブ、１１，３３…インク、１２…インク流
入口、１３…インク流出口、１４…加温面、１５…イン
ク溜り部、１６…インク流路、１７…カバー、１８…ベ
ース、１９…フィルタケース下面、２０…流路、２１…
溝、２２，２３…渦、２４…インク流速、２５…インク
加温装置、２６…ノズル、２８…ノズルヘッド、２９…
インクもしくは溶剤に接触する可能性のある部分、３０
…発熱体１が配置される空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 峯岸 孝壽 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズルより噴射されるインク粒子の作成を
   良好に保つためにインクを加温するインク加温装置にお
   いて、 前記ノズルへ供給する前記インク内のゴミや不溶解物を
   除去するためのフィルタ部と、該フィルタ部を通過する
   前記インクを加温する加温部とを一体で構成することを
   特徴とするインク加温装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記フィルタ部は、前
   記インクを濾過するフィルタと、該フィルタを保持し前
   記インクの流路を形成するフィルタケースを有し、前記
   加温部は、前記インクを加温するための熱を発生する発
   熱体と、該発熱体を保持し前記熱を前記フィルタケース
   との接触面である加温面に伝える加温装置ケースを有す
   ることを特徴とするインク加温装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記フィルタケース及
   び前記加温装置ケースは、熱伝達率の高い金属で形成さ
   れていることを特徴とするインク加温装置。
4. 【請求項４】請求項２において、前記フィルタケース
   は、前記加温装置ケースとの接触面に前記流路を形成す
   ることを特徴とするインク加温装置。
5. 【請求項５】請求項２ないし請求項４において、前記流
   路は蛇行し、かつ流路幅に変化をもたせることを特徴と
   するインク加温装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項４において、前記発
   熱体は、前記フィルタ部と水密的に隔離されていること
   を特徴とするインク加温装置。
7. 【請求項７】請求項１ないし請求項４において、前記発
   熱体の近傍に温度ヒューズを配置することを特徴とする
   インク加温装置。
8. 【請求項８】インクタンク内のインクを吸い上げ供給す
   る供給ポンプと、前記供給されたインクを調圧する調圧
   弁と、前記調圧されたインクをフィルタリングし加温し
   てノズルへ送るインク加温装置と、前記送られたインク
   を噴射させる前記ノズルを有するインクジェット記録装
   置において、 前記インク加温装置は、請求項１ないし請求項７のいず
   れか１項記載のインク加温装置であることを特徴とする
   インクジェット記録装置。
9. 【請求項９】請求項８において、前記インク加温装置
   は、前記ノズルの近傍に配置することを特徴とするイン
   クジェット記録装置。