JPS5830833B2 - 気泡除去促進装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、インク充填時に発生した気泡を除去するため
の気泡除去促進装置に関するものである。

従来、貯蔵タンクからの液体を加圧することなく、オリ
フィスを備えた導管に供給して、電気信号により導管に
結合された電気機械変換素子を動作させることにより、
オリフィスから液体を噴射させる液体噴射装置（例えば
、特公昭５１−３９４９５号公報参照）が知られている
。

例えば、第１図に示すように、インク液１４を貯蔵する
インクタンク１１の底板２１に、圧電セラミックス１２
より構成された導管を直接取付け、その先端にオリフィ
ス１８を設けたオリフィス板１３を接着する。

内外面電極１６．１７間に電圧が印加されると、圧電セ
ラミックス１２は印加電圧の極性に応じて膨張、収縮の
呼吸運動を行い、先端のオリフィス１８からインク液を
吐出する。

しかし、第１図のインク・タンク１１にインク液１４を
充填する際、およびオリフィス１８からインク液１４を
吐出させて印写する際には、気泡が発生し、インクの流
通を悪くするため、印写機能の低下ないし停止の状態に
陥ることがある。

そこで、従来より、インク充填時、印写時に発生した気
泡を除去する方法が種々提案されている。

例えば、インク充填時の円筒状振動子（圧電セラミック
ス）１２の導管内部に発生、あるいは存在する気泡の除
去対策として、第２図に示すように、インク流入部流体
抵抗としてピン２３を振動子１２の軸方向に挿入し、こ
れを振動させて除去させる方法がある。

このインク流入部の流体抵抗は、振動子１２の変位によ
って体積変化が生ずると、インクがノズル方向に向わず
に流入方向に逆流するバック・フローを少くするととも
に、急激な圧力変化による圧力波を反射させる働きを有
する。

第２図においては、圧電セラミックス１２の導管内部に
ピン２３が挿入され、このピン２３はタンク１１の底部
のガイド板１５に設けられた穴に保持され、ろう付け２
２等により固定される。

インク充填の際には、ガイド板１５は矢印２４の方向に
持上げられ、次にインク１１４がある程度充填された状
態で下方に押下されて、さらに上下方向の振動を起すよ
うに構成される。

例えば、第３図に示すように、片持ちのバイモルフ振動
子２６をガイド板１５の両端に取付けることにより、数
１０Ｈｚ〜１０ＫＨｚ程度の低周波振動を起させること
ができる。

しかし、この方法では、気泡が小さい場合は充分な浮力
が得られず、ピン２３によりインク１４を揺動させても
壁面からの剥離が困難である。

したがって、完全に気泡を除去するためには、多くの時
間を要し、あるいは完全に除去できないまま使用するこ
とが多い。

また、目詰り除去、あるいは防止のため、ガイド板１５
に電流を流し、ピン２３を介してインク１４を加熱する
方法が提案されている。

すなわち、ジュール発熱により気泡を成長促進させた後
、気泡を浮上させて除去するものであるが、インク１４
を通して電流を流すと、電気分解によりガスの発生を招
くことがあり、またインクのインピーダンスが高いため
電力損失も大きくなる。

本発明の目的は、このような問題を解決するため、イン
ク充填時あるいは気泡発生により噴射性能の低下ないし
噴射不能の状態に陥ったとき、気泡を確実に除去するこ
とができる気泡除去促進装置を提供することにある。

本発明による気泡除去促進装置は、電気機械変換素子と
、その端部のオリフィスにより構成されるインク導管、
およびそのインク導管内のインク液室からなるインクジ
ェット印字装置において、インク導管内部にガイド板に
より保持された電気抵抗の大きい金属のピンを挿入し、
インク充填時あるいは印写中に気泡が発生したとき、ピ
ンを金属製オリフィス板と接触させることにより、閉回
路を形成して発熱させることを特徴としている。

第４図は、本発明の実症例を示す気泡除去促進装置の断
面図である。

第４図における円筒状電歪振動子１２は、円筒の内外面
に電極１９，２０を備え、この電極１９゜２０にパルス
電圧を印加することにより、パルスに対し１対１で膨張
収縮を行う。

本発明では、インク充填時、あるいは気泡発生により噴
射性能の低下ないし噴射不能の事態に陥ったときに、気
泡近傍のインクを加熱することにより、壁面に付着して
浮上しない微小気泡を成長させ、浮力の増大によって壁
面から剥離、浮上させ、これを除去する。

気泡近傍のインクを加熱するため、第４図では、ガイド
板１５とピン２３とオリフィス板２９を通して電流を流
す。

この場合、ガイド板１５およびそれに固定されたピン２
３は、ともに導体を用いるが、その表面はピン２３の先
端２７を除いてテフロン等で絶縁コーティングされてい
る。

また、オリフィス板２９は金属製であり、電極として使
用される。

先ず、インク充填時等に、ガイド板１５を下降させて、
ピン２３の先端２Ｔをオリフィス板２９に適当な力で圧
接させた後、ガイド板１５とオリフィス板２９に取付け
られた端子Ａ、Ｂに電源を接続することにより、ガイド
板１５、ピン２３、オリフィス板２９に電流を流し、閉
回路を形成する。

ピン２３を通る電流によりジュール熱が発生し、インク
液中の気泡は勿論のこと、壁面に付着している微小気泡
２５をも成長させ、浮力を与えて剥離浮上させた後、上
方で除去する。

この場合に、ピン２３を電気抵抗の大きい金属（例えば
、タングステン等）にすれば、発熱効率は向上する。

このように、気泡２５を加熱、成長させ、浮上し易い状
態にしてから、次に、ガイド板１５を上昇、下降させる
ことによりピン２３を上下に揺動させれば、インク導管
内部のインク液が攪乱されるため、気泡除去効果が促進
される。

なお、ガイド板１５を上下させるため、第３図に示すよ
うなバイモルフ振動子２６等の圧電型の他に、磁歪型振
動子を用いることができ、またガイド板１５に磁性体を
取付けて、これに磁界を加えて引上げることも可能であ
り、さらに機械的な方法により上下振動を発生させるこ
ともできる。

このように、ピン２３を上下に揺動させる手段には種々
のものを用いることができるが、できる限り緩慢な動作
を与えるものが望ましい。

第６図は、本発明の実症例を示すピン下降、揺動、加熱
手段の断面構造図である。

第６図では、電磁力によりピンを上下させる構造を示し
ており、左半分がオフ状態、右半分がオン状態を示して
いる。

ピン２３には中継ロンド３６が、さらにこの中継ロンド
３６の他端にはガイドロッド３５が接続され、そのガイ
ドロッド３５の周囲には圧縮スプリング３４が配設され
、その上部には永久磁石３３が、さらに永久磁石３３の
上部では空間的な距離を置いて電磁石３２が配設されて
いる。

左側のオフ状態より右側のオン状態にするため、永久磁
石３３と電磁石３２の間に反発力を発生させ、ガイドロ
ッド３５に設けた圧縮スプリング３４に抗して、下方に
ピン２３を移動させる。

このときの移動は、スプリング３４が介在するため、急
激な動作ではなく、ピン２３がオリフィス板２９に圧接
する際に大きな衝撃を生ずることはない。

これにより、オリフィス板２９の損傷は回避できる。

先ず、上記動作によってオン状態となった後、このオン
状態をある一定の時間保持する。

このとき、ガイドロッド３５に接合しているブツシュプ
レート３７がコンタクトスイッチ３８をオン状態にし、
Ａ、Ｂ間に電流を流し、ピン２３を発熱させる。

一定時間の加熱の後、電磁石３２の励磁を一時的にオフ
し、再び短周期でオン・オフを繰り返す。

この状態では、接続した反発力が働かないため、コンタ
クトスイッチ３８を閉じて、再加熱することはない。

また、スプリング力を弱め、−瞬コンタクトスイッチ３
８をオンし、瞬間加熱をしても、伺ら問題はない。

インク充填時あるいは噴射性能低下時に、ピン２３に電
流を流してインクを加熱すると、初期充填の際に混入し
た気泡、あるいは壁面に付着していた微小気泡は圧電セ
ラミック導管内を浮上するので、そのときピン２３を上
下に揺動させることにより、これらの気泡を導管内より
有効に除去促進することができる。

第５図は、本発明の他の実症例を示す気泡除去促進装置
の断面図である。

第５図は、オリフィス板としてルビーを用いる場合を示
している。

この場合には、中央部を開口した金属電極板２８を圧電
セラミックス１２側に接着してから、ルビー製オリフィ
ス板３１を取付ければよい。

インク充填時あるいは噴射性能低下検出時に、ガイド板
１５を下降させて、ピン２３を金属電極板２８に圧接さ
せた後、ガイド板１５と金属電極板２８に取付けられた
端子Ａ、Ｂに電源を接続して、ピン２３に電流を流す動
作は、第４図と全く同じである。

以上説明したように、本発明によれば、電圧セラミック
導管内のピンを上下させてインク液を攪乱し、気泡を浮
上させ除去する手段に加え、ピンに電流を流してジュー
ル熱を発生し、壁面に付着した微小気泡を成長させ、剥
離、浮上させる手段を設けたので、インク充填時の気泡
を確実に除去することができ、また印写時に噴射性能低
下が検知されたときにも、気泡除去を促進することがで
きる。

さらに、本発明では、インクを通じて電流を流すことが
ないので、電気分解によるガス発生の心配はなく、また
電力損失は少い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインク液噴射装置の断面図、第２図は従
来の気泡除去装置の断面図、第３図は第２図の振動、駆
動装置の構成図、第４図は本発明の実症例を示す気泡除
去促進装置の断面図、第５図は本発明の他の実症例を示
す気泡除去促進装置の断面図である。 断面図、第６図は本発明の実症例を示すピン下降、揺動
、加熱手段の断面構造図である。 １１・・・・・・インク・タンク、１２・・・・・・圧
電セラミツクス、１３・・・・・・オリフィス板、１４
・・・・・・インク液、１５・・・・・・ガイド板、１
６，１７・・・・・・内外面電極、１８・・・・・・オ
リフィス、１９，２０・・・・・・内外面電極、２１・
・・・・・タンク底板、２２・・・・・・ろう付、２３
・・・・・・ピン、２４・・・・・・移動方向、２５・
・・・・・微小気泡、２６・・・・・・バイモルフ振動
子、２γ・・・・・・ピン先端、２８・・・・・・金属
電極板、２９・・・・・・金属製オリフィス板、３１・
・・・・・ルビー製オリフィス板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気機械変換素子と該変換素子の端部のオリフィス
   板より構成されるインク導管、および該インク導管内に
   インク液室を有するインクジェット印写装置において、
   上記インク導管内に挿入され、保持された電気抵抗の大
   きい金属製のピン、インク充填時あるいは印写中に噴射
   機能が低下したとき、上記ピンを上記金属製のオリフィ
   ス板に接触させるピン下降手段、上記ピンが下降したと
   き、該ピンとオリフィス板を通して電流を流し、該ピン
   の近傍のインクを加熱させる手段、および該ピンを上下
   刃向に揺動させる手段を有することを特徴とする気泡除
   去促進装置。 ２ 前記ピン下降手段は、ピンに中継ロッドを、さらに
   該中継ロッドの他端にガイドロッドを接続し、該ガイド
   ロッドの周囲に配設した圧縮スプリングと該ガイドロッ
   ドの上部に付設した永久磁石と、該永久磁石の上部に設
   置された電磁石を動作させて、該ガイドロッドを下降さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気泡
   除去促進装置。 ３ 前記加熱手段は、ピンがオリフィス板に接触したと
   き、ガイドロッドに固定されたブツシュ板がコンタクト
   ・スイッチをオンして、ピンに電流を流し、加熱させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気泡除去
   促進装置。 ４ 前記揺動手段は、上記電磁石に与える励磁電流を設
   定された周期で断続することにより、ピンを上下方向に
   揺動させることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の気泡除去促進装置。