JPH1158783A

JPH1158783A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH1158783A
Application number: JP23211997A
Authority: JP
Inventors: Tomiyoshi Sato; 富義佐藤; Katsumasa Mikami; 克雅三上; Toshihide Nagamine; 俊秀長嶺; Takeshi Kato; 健加藤; Mitsuo Igari; 光雄猪狩
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】インク保持容器内のインク液面レベルを安全に
検知すること。【解決手段】インク粒子を噴出して印字する印字ヘッド
と、インク保持容器内のインクを加圧して前記印字ヘッ
ドに供給する供給手段と、インク補助容器から前記イン
ク保持容器内にインクを補給する補給手段と、前記印字
ヘッドから印字に使用されなかったインクを前記インク
保持容器内に回収する回収手段と、前記各種手段内部の
複数の制御機器及びその制御部品の相互間を結ぶ配管を
有するインクジェット記録装置に於いて、インク保持容
器内のインク保持量の検出を受発光半導体素子で行うこ
とを特徴とするインクジェット記録装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置のインク保持量検出方法において、特にインクの
物性に左右されない検出方法を有するインクジェット記
録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録装置のインク
保持量検出は、一定低電圧を印加した複数本の電極をイ
ンク保持容器内に挿入し、任意の電極間がインクにより
短絡されたか、否かでインク液面を感知して行ってい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法は、電極間の絶縁沿面距離の確保のため大型に
なりやすい。また、インクの溶剤は、一般に腐食性の強
いメチルエチルケトンなどが使用されるため、電極に
は、耐腐食性のステンレス鋼材を用い、その機械加工に
も多くの費用を要する。さらに、インクの導電率にも差
異があるため検出回路の定数調整も必要であった。

【０００４】最も重要なことは、溶剤は蒸発しやすく、
引火爆発しやすいことにある。従って、低い電圧とはい
え溶剤中に電圧を印加することは、安全上好ましくな
い。

【０００５】本発明の目的は、上記問題を解決すべく、
インクの物性に左右されない検出装置を備えたインクジ
ェット記録装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、インク粒子を噴出して印字する印字ヘ
ッドと、インク保持容器内のインクを加圧して前記印字
ヘッドに供給する供給手段と、インク補助容器から前記
インク保持容器内にインクを補給する補給手段と、前記
印字ヘッドから印字に使用されなかったインクを前記イ
ンク保持容器内に回収する回収手段と、前記各種手段内
部の複数の制御機器及びその制御部品の相互間を結ぶ配
管を有するインクジェット記録装置に於いて、インク保
持容器内のインク保持量の検出を受発光半導体素子とこ
の光路を遮断，開放するフロートの組合せでで行うこと
にした。受発光半導体素子は、インク保持容器外へ設置
し、フロートは、内部に設置しインクの浮力で上下する
ようにした。

【０００７】本発明によれば、インク保持容器は、光を
透過し、且つ溶剤に侵されないポリプロピレン（ＰＰ）
が適材である。フロートもポリプロピレンが適材であ
り、これに発泡材を混練し射出成形（射出発泡成形）す
ることにより比重の小さい成形品を得ることができる。

【０００８】フロートは、インクや溶剤の比重より十分
小さい比重に設定され、フロートの上部は、必ず数mm液
面より上部にあるようにする。これは、液面検出を数多
く繰返すと、毎回液面となる部分のインク保持容器内壁
部が汚れる。内壁部が汚れると光の透過が阻害されるた
めに、正しい検出が行われなくなる。しかし、遮光する
ための部分が、液面より上部にあれば検出部分は、常に
清浄に保たれるのでこの恐れはない。また、インクの量
によりフロートがインク保持容器内を円滑に上下しやす
いように、案内部材をフロートの中心部を貫通するよう
にしておく。更に、液面の波立ちにより位置が変化しな
いように、フロート下部には、錘を設ける。

【０００９】フロートを案内する部材を支持する支持部
材もポリプロピレンやポリビニールテレフタレートなど
が良い。この支持部材は、インク回収口とフロートのあ
る部分とを二分するような形状にする。これは、回収さ
れたインクによりインク保持容器内のインクが波立たな
いようにするためと、回収されるインクは、気水混合の
ためどうしても発泡しやすいので、この泡の影響をフロ
ートに与えないためである。

【００１０】受発光半導体素子は、インク保持容器の外
に配置され、インクとは隔離される。また、発光側と受
光側が対向しており、通常一つのケースに収納されてい
る。フロートにより遮光されると任意の電圧が得られ、
そうでない場合は、電圧の出力が得られないか、もしく
はきわめて小さい電圧しか得られない。この素子は、大
量に生産されており、小形で且つ容易に廉価に入手でき
るので特別に本目的のために製作する必要はない。

【００１１】本案では、受発光半導体素子をインク保持
容器内にインクが不足したことを検知し、インク補助容
器からインク保持容器内にインクを補給する補給手段を
稼働するための下限保持検出器と、インクを補給する補
給手段によりインク保持容器内にインクが適正量補給さ
れたとき、前記補給手段を停止するための適正保持検出
器及び、なんらかの異常により適正保持量を超えても尚
且つインクが補給された続けた時、装置全体を停止する
ための異常過大保持検出器を設けておく。

【００１２】これにより、液面検出手段はインク保持容
器外に配置することが可能であり、小形で廉価なインク
量検出手段を得ることができる。

【００１３】また、インクによっては、磁性に反応する
物質を有するものがある。受発光半導体素子には電流が
流れるので、この電流により磁界が発生する。発生した
磁界にインク内部物質が反応すると、光路周辺にインク
が集結し光路を遮断するので光透過率が低下し、誤動作
の恐れがある。本案では、このようなことのないように
インクの落下速度を考慮し、受発光半導体素子への電圧
印加を間歇的に行うことにしてある。磁性に反応する物
質を有しないインクでは、この必要はない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係るイ
ンク量検出手段を備えたインクジェット記録装置を、図
を用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を
付してある。図１は、本発明の一実施例に係るインク量
検出手段を備えたインクジェット記録装置の全体配管図
を示す。１はインク量検出装置であり、図２にその中の
構成部品を展開する。２はケースであり、合成樹脂製の
長方体をしており、一面は開放してある。開放側と反対
側には、センサ部収納溝２ａが二本並行に配置してあ
り、その中間はフロート６と一体的に形成してある遮光
板６ａの厚さよりわずかに広い遮光板案内溝２ｂとなっ
ている。２ｃは、受発光半導体素子を半田付固定した基
板８をねじ９で固定する固定用のボスである。２ｆは、
ケース２内にインクが充填されたときの空気抜きであ
る。ケース２は空気抜き２ｆの方が上になるように、本
体に組み込まれる。

【００１５】受発光半導体素子は、構造も動作内容も全
く同じものを三個使用しているが、検出目的はそれぞれ
異なる。空気抜き２ｆに最も近く配置される５は、異常
過大保持検出器であり、中間に設置される４は、適正保
持検出器となる。また、空気抜き２ｆに最も遠く配置さ
れる３は、下限保持検出器となる。

【００１６】３，４，５各検出器（受発光半導体素子）
の構造を図７に示す。３〜５ａは、発光部であり、３〜
５ｂは、受光部である。発光部３〜５ａと受光部３〜５
ｂは、対向しており、全体はほぼコの字状をしている。
また、それぞれからは、３〜５ｃと３〜５ｅの接地用端
子と、３〜５ｄと３〜５ｆの任意電圧を印加する端子が
設けられている。

【００１７】３，４，５各検出器の動作原理を図８，図
９に示す。３〜５ｄと３〜５ｆの端子に任意電圧を印加
し、遮光されていない状態では、受光部３〜５ｂはＯＮ
状態となり、コレクタからの出力電圧は、得られない。
遮光されると、受光部３〜５ｂはＯＦＦ状態となり、コ
レクタからの出力電圧が得られることになる。

【００１８】３，４，５各検出器も使用時間により劣化
が生ずるので、さまざまな条件を考慮して、ある電圧以
上は遮光状態、それ以下は開放状態とするように予め決
定しておくことにより、安定した検出が行われることに
なる。

【００１９】３，４，５各検出器への電圧印加は、各検
出器により発生した磁界に反応してインクが集結しない
ように、間歇的に行われる。実験によれば、通電デユー
テイーを１５％以下にすると良い結果が得られた。つま
り、１秒通電したら、約５秒非通電にすることにより、
インクの落下が磁界による集結に勝ることになるので光
透過率の低下はない。

【００２０】６ｃは、フロート６の中心に設けられた案
内孔であり、フロートガイドバー１３の外径より僅か径
大にできている。また、６ｂは錘であり、フロート６と
は一体的に作られている。６ｂは、インクや溶剤に侵さ
れない材質であり、極力比重の大きいものが良い。組み
込まれたとき錘６ｂは、図３に示すように空気抜き２ｆ
と反対側にある。

【００２１】７は、ケース１内に充填されたインクであ
る。インク７は、下限保持検出器３が６ａ遮光板により
遮光されていない時に、機器制御回路（図示なし）に電
圧出力のないことを伝達し。補給ポンプ１５を駆動し、
且つ補給電磁弁１６を開放してインク補助容器１４から
ケース１内に充填される。１７，１８及び１９は、その
際インクが通過する管路である。

【００２２】１０は、フロートガイドバー１３を支持
し、且つ、フロート６の静止状態に不要な外乱を与えな
い目的で設けられた隔離壁である。隔離壁１０は、左右
上下略対称形である。１０ａは、フロートガイドバー１
３の端部を支持する支持孔であり、１０ｂは、補給口１
２ａ及び供給口１２ｂを包囲するように構成された隔離
部である。１０ｄは、空気やインクの通過する連結孔で
ある。

【００２３】１１は、シール。１２は、ベースである。
シール１１は、ケース２の開放部周辺に設けられたシー
ル溝２ｄに収納され、且つ、ベース１２によりケース２
側に押圧されることにより、液体のシールを行う。

【００２４】このような部品を有するインク量検出装置
１の組み立ては、以下の手順で行われる。案内孔６ｃに
フロートガイドバー１３を挿入し、その両端を支持孔１
０ａに差し込む。その状態でケース２の開放口から端部
１０ｃ側を先にしてケース２内に入れる。端部１０ｃが
ケース２の反開放口内壁に当る前に遮光板６ａを遮光板
案内溝２ｂにはめる。隔離壁１０をケース内に入れた
後、シール１１をシール溝２ｄに収納する。その後、ケ
ース２の開放口にふたをするようにベース１２を組み込
む。この時、ケース２の周囲に設けた突起２ｅと、ベー
ス１２の周囲に設けた斜面部１２ａが当接する。この状
態でケース２の周囲に設けた受け部２ｆを治具で支え、
ベース１２の底部１２ｂ側から超音波を与えて、突起２
ｅと斜面部１２ａを溶融接着する。これにより、シール
１１は、押圧され十分な締め代を与えられて液のシール
を行う。また、端部１０ｃは、ケース２の反開放口内壁
に押しつけられ、端部１０ｅはベース１２底部内壁によ
り押される。更に、１０ａ支持孔の周囲に設けたボス１
０ｇがケース２の上下内壁に押圧されるので、隔離板１
０は、ケース２内に完全に固定される。また、フロート
６は、フロートガイドバー１３に沿って抵抗なく移動で
きるようになる。しかし、フロート６は、遮光板６ａが
遮光板案内溝２ｂにはめられているので、フロートガイ
ドバー１３を中心にして回転することはない。

【００２５】インク量検出装置１全体は、空気抜き２ｆ
の方が上になるように、本体に組み込まれる。

【００２６】このように構成された本案インクジェット
記録装置の動作を説明する。

【００２７】全くの最初は、ケース２内には、インク７
がないのでフロート６は、下方に位置し、遮光板６ａに
より、下限保持検出器３が遮光されていない時に、機器
制御回路（図示なし）に電圧出力のないことを伝達し。
補給ポンプ１５を駆動し、且つ補給電磁弁１６を開放し
てインク補助容器１４からケース２内に、適正保持検出
器４が遮光されるまでインクが充填される。１７，１８
及び１９は、その際インクが通過する管路である。管路
１９は、１２ａ補給口に接続されている。

【００２８】適正保持検出器４が遮光されるまでインク
が充填されると、供給ポンプ２３を稼働し、同時に供給
弁２１を開放する。供給ポンプ２１により、供給口１２
ｂからインクを吸い上げられたインクは、管路２０，供
給弁２１，管路２２を経て供給ポンプ２３に到達する。
その後、管路２４，フィルタ２５，管路２６を経て減圧
弁２７に圧送される。減圧弁２７は、圧送された大きな
脈動を持つインクを平滑な圧力変動のないインクにする
とともに、ノズル３１からの噴出する際の適正な液圧力
のインクにして、管路２８、既に開放している噴出弁２
９，管路３０を介してノズル３１に送る。

【００２９】ノズル３１から粒子状になって噴出したイ
ンクは、電界偏向されて印刷物に付着するものと、電界
偏向されずにガター３４に捕捉されるものに分かれる。
ガター３４に捕捉されたインクは、回収ポンプ３８によ
り吸い込まれるが、この時空気も一緒に吸い込まれるの
で気水混合となって管路３５に入り込む。

【００３０】回収されたインクは、フィルタ３６，管路
３７を経て回収ポンプ３８に到達するが、更に、圧送さ
れて、管路３９を経て再び、補給口１２ａからケース２
内に戻る。

【００３１】この動作を繰返すと、ケース２内のインク
は、徐々に少なくなり、ついには、下限保持検出器３が
開放となる。すると、前記した如く補給ポンプ１５が稼
働し補給弁１６が開放して、ケース２内にインクを充填
する。

【００３２】たとえば、この動作中に補給ポンプ１５が
稼働し続け、補給弁１６が開放したまま閉止しないよう
な故障が生じたときは、インクは適正保持検出器４が遮
光されても流入し続けることになる。このようなとき
は、異常過大保持検出器５が遮光板６ａにより、遮光さ
れた途端に、装置全体の電源を落して最悪の結果を回避
する。

【００３３】

【発明の効果】本案によれば、引火爆発しやすい溶剤の
中に電圧を加えることがないので安全上、極めて好まし
く、インクの回収部とフロートを隔離してあるので発
泡，波立ちの影響により検出レベルの誤差も生じない。
また、センサも量産効果のある廉価なものを使用できる
ので、全体が安価で小形に生産可能である。さらに、各
検出器に間歇電圧印加を施してあるのでインク物性に左
右されない液面検出を行うことが可能であり、フロート
の遮光板を液面より上部に位置させてあるので、インク
によるケース内部壁面の汚れによる誤動作も生じない液
面検出装置を備えたインクジェット記録装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本案の全体管路図。

【図２】全部品分解説明図である。

【図３】組み立て縦断面図である。

【図４】組み立て正面図である。

【図５】図４の横断面図である。

【図６】図４の基板８を取り去った、組み立て正面図で
ある。

【図７】本案センサの斜視図である。

【図８】本案センサの原理図である。

【図９】図８の動作説明図である。

【符号の説明】

１…インク量検出装置、２…ケース、３…下限保持検出
器、４…適正保持検出器、５…異常過大保持検出器、６
…フロート、７…インク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長嶺俊秀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多賀本部内 (72)発明者加藤健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多賀本部内 (72)発明者猪狩光雄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多賀本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク粒子を噴出して印字する印字ヘッド
と、インク保持容器内のインクを加圧して前記印字ヘッ
ドに供給する供給手段と、インク補助容器から前記イン
ク保持容器内にインクを補給する補給手段と、前記印字
ヘッドから印字に使用されなかったインクを前記インク
保持容器内に回収する回収手段と、前記各種手段内部の
複数の制御機器及びその制御部品の相互間を結ぶ配管を
有するインクジェット記録装置に於いて、インク保持容
器内のインク保持量の検出を受発光半導体素子で行うこ
とを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】請求項１において、インク保持量を適正保
持量，下限保持量及び異常過大保持量の三点の検出を受
発光半導体素子で行うことを特徴とするインクジェット
記録装置。
【請求項３】請求項１及び２において、保持量の検出は
インク中に浮かせたフロートの一部に遮光板を設け、こ
の遮光板により受発光半導体素子の発光側と受光側を遮
断することにより液面の検出を行うようにしたことを特
徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】請求項３において、フロートに設けた遮光
板は、液面より必ず出ていることを特徴とするインクジ
ェット記録装置。
【請求項５】請求項１及び４において、インク保持容器
内は、インク回収口とフロートの配置される部分とは、
隔離されていることを特徴とするインクジェット記録装
置。
【請求項６】請求項１において、受発光半導体素子への
電圧を間歇的に印加することを特徴とするインクジェッ
ト記録装置。