JPS5863465A - インク再循環装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は連続的にインクを、射出する連続流型のインク
ジェットプリンタのインク再循環装置に関する。特に、
本発明はインクの蒸発率を出来るだけ抑えて、１つの補
給用液体を用いるだけで済むような装置を提供すること
に関する。

背は技術の説明 インクジェットプリンタのインク組成を動作範囲内に維
持しておくことは重要な問題である。インクの溶剤が蒸
発して行くと、不揮発性の成分が印刷を開始させ損う程
まで濃縮してしまうことがある。一般には、インクの濃
縮液と溶剤とを別々の供給子役から補給できるようにし
て上記の問題を解決している。しかしこれは世界中の市
場に１個ではなく２個も供給部品（補給用液体）を出荷
しなければならず、その費用が高くつくのであまり魅力
的な解決方法とは言えない。米国特許第５７６１９・５
３号、同第３９３０２５８号、１司第４１２１２２２号
及、び同第４１３０１２６号がインクの濃縮液と溶剤と
の２個の補給用液体を要するプリンタの例を示している
。

この問題に対する別の解決策として、交換可能なインク
溜め即ちイン多容器を１個用いる方法がある。しかしそ
のインク再循環系で蒸発布先じるために、そのインクの
組成即ち溶剤中のインクの割合は益々濃縮してしまう。

このインク容φ屏はインクの濃度及びインクの粘変が印
刷動作に適さないほど高くなり過ぎるときには交換しな
けれ？ばならず、その場合はその容器中に残っているイ
ンクが無駄になってしまう。米国特許第３９２９０７１
号はインク容器が未だ空でないのにそのインク容器を交
換してしまう如上のプリンタを開示している。

銀行小切手などを処理するＩＢＭ３８９０書類読取処理
＠置は、インクジェットプリンタで補給液を１種類しか
使用していない。これには恒久的に設けら−ｒしたイン
ク溜めがあって、補給用のインクは別の容器から供給さ
れる。インク組成中の不揮発性のインク成分の濃度は、
動作範囲内で落着いている。何故ならばＩＢＭ３８９０
では印刷に使用されるインクの割合が変化する範囲が快
いからである。このようにインク全１通りの目的の印刷
にしか使用しない装置で（ｄ１インク再循環装置の蒸発
率全制御できなくても、プリンタの動作範囲内にインク
の濃度を維持できる。

結局、印線１で使用されるインクの割合が広い範囲で変
化するプリンタに於いて、インクが１つの液体で補給さ
れるようにし、しかもインク蒸発率を出来るだけ抑えた
らインクを再循環したいというのが本発明の解決課題で
ある。

発明の概要 本発明鵠、プリンタの周囲温度付近のインクだけをイン
ク溜めに再循環で戻し、且つそのインク溜め中の空気の
流ｆｉｉ出来るだけ少なくすることで上述の間Ｗｋ解決
している。更にインク中の不揮発成分の濃度は、インク
がほぼ連続的に補給されれば、狭い範囲にとどまる。

加圧手段からの余分のインクをインク溜めへ戻すという
よりも加圧手段の中で再循環でせることによってインク
溜め中のインクの温度を低くできる。加圧手段としては
一般的にインクポンプや千力調整装置が使用されること
になろう。子方調整装置の高圧側にある子方逃がし弁≠
；ポンプの入口にインクを戻す。こうすると加工手段か
らのインクの温嘲を上昇させるかもしれない。インクが
印刷ヘッドに到達する前にインクを冷却するため必要に
応じて熱交換器が使用てれても良い。印刷ヘッドのとこ
ろのインクの温度を下げることによって、印刷ヘッドで
の蒸発率を下げ、イ、ンク溜めへ再循環により戻るイン
クが低い温度になる。

インク溜めを流れる空気の流量を少なくするには、ガタ
ーからのインク戻し導管の断面積を太きくし流路の抵抗
を少なくシ、インク溜めへ与えられる真空の度合を不埒
くすれば良い。真空の度合を小さくできるのは、ガター
からのインクをインク溜めへ引戻し易いよう大きな導管
を用いるからである。更に、始動停止用のガターを用い
れば、印刷中にこのガターからの戻し管を弁で閉じるこ
ともできる。

本発明の大きな効果は、プリンタに適正な粘兜′のイン
クを補給できることであり、またインク濃縮液とインク
溶剤とを別々に交換する必要がないことである。

実施例の説明 第１図では、インク溜め１０からポンプ１２によって印
刷ヘッド中の滴発生器１４にインクが加圧供給される。

インクは印刷用のガター１６か又は始動停止用のガター
１８のいずれかからインク溜め１０へ再循環により戻さ
れる。インク溜め１０に僅かな真空を維持することによ
って如上のガターからそのインク溜め１０ヘインクが引
戻される。この真空は真空源２０で与えられる。

この印刷ヘッドは、滴発生器１４、帯電偏向電極１５及
びガター１６から成る連続流型の印刷ヘッドである。そ
れはノズルを１個有するものでも、複数個有するもの（
マルチノズル）でも良い。印刷用のガターと始動停止用
のガターとをマルチノズルの印刷ヘッドとともに設けた
例は、米国特許第４２６６２３１号に開示されている。

滴発生器１４へ供給されるインクは加圧されている。滴
発生器１４の圧力は子方＝ｑ整弁２２で制御される。圧
力調整弁２２は印刷ヘッドのインク圧を制御してインク
滴の速度を制御するよう；問整可能である。

ポンプ１２は圧力調整弁２２の上流インクに滴発生器１
４のところの圧力よりも高い圧力をかける。その圧力調
整弁２２の上流の過度の圧力は逃がし弁２４で逃がして
いる。圧力調整弁２２も調整可能である。圧力逃がし弁
２４で逃がしたインクはインクポンプ１２の入口へ直接
戻すレる。

ポンプ１２によってインクに作用した仕事のせいソ、イ
ンクは加熱される。再循環系でこの加熱したインクが蒸
発率に及ぼす影響を最小限にするため、逃がし弁２４か
らの暖かいインクはインク溜め１０へ戻すのではなくポ
ンプ１２へ直接戻している。勿論この場合はポンプの下
流のインクの温度を２．５度上昇させることにはなる。

インクが滴発生器１４に到達する前にインクの温度を下
げるため、そのインクは熱交換器２６を通る。熱交換器
２６は、金属の管で出来九曲りくねった径路を有し、そ
の管に空気が吹きつけられるようになった普通のもので
ある。その管のＳ字状の曲線領域に小さい囃風器で空気
を吹きつけるようになったものが、そのインク全プリン
タの周囲温度付近の温度に冷却するには十分である。

ポンプ１２と滴発生器１４との間には２個のフィルタが
設けられる。その＠１のフィルタ２８は粗いフィルタで
あり、そのインク循環系になんらかの原因で入り込むか
もしれない大きな粒子を取除くためめものである。第２
のフィルタ３０は細かいフィルタであり、ノズルの目詰
りを起させるような全ての粒子全取除くためのものであ
る。

要約すると、インク循環系のインク溜め１０と滴発生器
１４との間の部分で、インク溜め１０及び滴発生器、１
４のインクの温度金できるだけ抑えたままインクがｈＯ
圧される。これはポンプの出口−と圧力調整器との間の
過量のインクをイ／り溜め１０へではなくポンプ１２の
入口に戻すことと滴発生器１４ヘインクが到達する前に
そのインクを冷却する熱交換器を設けることとにより達
成される。

本発明のインク再循環装置は、インク溜め１゜を流れる
空気の流量を出来るだけ少なくすることによってインク
の蒸発率を少なくしている。インク溜め１０は閉じたタ
ンクである。インク溜め１０を流れる空気は、真空源２
ｏで発生された低圧が印刷用のガター１６及び始動停止
ガター１８からインク溜め１０の中へインクと空気とを
引く際に生じるものだけである。空気の流−１ｆｔ出来
るだけ少なくするため、ガターとインク溜めとの間の流
体用導管はインクの流れに対する抵抗が小さいものを用
いるべきである。そうすればインクをインク溜めの方へ
引くのに使用される真空源の圧力は低いもので済む。直
径が少なくとも２ｍｍの管の場合、水柱１０ｃ＋＋＋程
度の低い真空が使用できる。

通常の印刷動作の場合、印刷用のガター１６にはインク
が満たされることになろう。従って印刷用のガター１６
からインク溜め１０へは空気が通常は殆んど若しくけ全
く流れない。

始動停止動作のガター１８には、始動苛又は停止時しか
インクが入らない。一旦、印刷ヘッドが始動され、動作
中になれぐ、そのガター１８にはインクかなくなり、従
来はその始動停止用のガター１８からインク溜め１ｏの
中へ空気が引込まれることになっていた。しかし、本実
施例ではフロート弁３２を始動停止用のガター１８の直
下に設けたから、該フロート弁を開くはどのインクが存
在しなければそのガター１８からのインク溜め１゜ヘイ
ンクが引込まれることはない。かくして、印刷ヘッドが
始動され、動作している間は、インク溜め１０には殆ん
ど若しくは全く空気が流れない。

印刷ヘッドの始動停止の際、インク流が始動停止用のガ
ター１８に導かれるときには、印刷用のガター１６の中
に空気が引込まれることがあり得る。しかし始動停止動
作は嫌んの２．３秒の長芒に過ぎず、プリンタの動作全
体の極く一部を占めるに過ぎない。従って、本実施例で
は印刷用のガター１６をその不使用時に閉じる弁彦どは
設けなかった。しかしもし必要であれば、印刷用のガタ
ー１６とインク溜め１０との間にフロート弁５２と同様
の第２の浮き弁を設けることもできる。

蒸発率を低く抑えることのほかに、本実悔例のインク循
環系では、インク溜め１０中のインクの容積が重量パー
セントで約１０％程変化する毎にそのインク溜め１０ヘ
インクを補給できる。このインク溜め１０へはインク容
器３４からのインクが補給できる。このインク容器５４
は交換可能になっていても良いし、取外し可能な蓋を有
していてそこからインクを再度充填できるようになって
いても良い。インク容器３４中のインクの組成は、イン
ク溜め１０中のインクの組成に°近いものである。

インク溜め１０にインクを消費するのとほぼ同じ割合で
インクを補給するために、ソレノイド弁３６が開く。す
るとインク溜め１０の空気中に開いたインク導管からイ
ンク溜め１０中の真空によってインクが引込まれる。ソ
レノイド弁６６は、インク溜め１０中の装着てれたフロ
ート・スイッチ５８によって制御される。フロート・ス
イッチ３８は、液面スイッチであり、Ｄｅｌａｖａｌ　
　ＴｕｒｂｉｎｅＩｎｃ、のＧｅｍ　５ｅｎｓｏｒｓ　
　ＤｉｖｉｓｉｏｎからモデルＬＳ−１９７３５として
入手することができる。しかし任意の数の液面感知器を
使用することができる。

動作時には、磁石がそのスイッチを閉じるよう位置付け
られているときを除けば、フロート・スイッチ３８は通
常開いている。接点が、インク溜め１０中の一定の位置
にあるスイッチの柄３８Ｂ中に恒久的に装着されている
。このフロート（浮；ｆｉ　）　５８Ａは磁石を含み、
インク溜め１０中の液面が変化するにつれて柄３　’８
　Ｂ上で上下する。スイッチの接点を閉じることができ
る程その近くに磁石が位置付けられるとき、ソレノイド
弁６６が開き、インク容器３４からインク溜め１０ヘイ
ンクが流入する。フロート３８Ａが高くなると、スイッ
チ３８Ａ中の接点が開き、ソレノイド弁３６が閉じる。

実際にも、インク溜め１０中のインクの液面は、フロー
ト・スイッチ３８が弁３６を開閉することによってほぼ
一定に保すれる。

第２図から、本発明の蒸発率の低いインク再循環装置の
効果が明らかになる。第２図のグラフの縦軸上には、イ
ンク晴度が変化する様子をパーセント単位で示す。また
その横軸には、蒸発率を示す。これは成る時点のインク
溜め１０中のインク全部がプリンタを通り抜ける１サイ
クルの間に蒸発したインクの量に％単位で表わしたもの
である。

グラフ上には、印刷滴の使用率が異なる場合毎に蒸発率
に対するインク組成を表わす＃が４本示しである。例え
ば、一番上の線は、プリンタがノズルから射出されたイ
ンク滴のうち０．７８％’（ｒ印刷に使用した場合を示
す。換言すると、この場合９９２２％のインクが再循環
されることになる。一番下の線は印刷滴使用率が３．１
係であって、９６゜９チのインクが再循環される場合を
示す。前者よりも後者の方が印刷時に印刷芒れた黒の領
域が大きいことになる。普通のテキス）ｋ真上に印刷す
るような場合、その印刷滴使用率は１．５５　％程であ
ろう。

第２図のグラフは、印刷滴使用率が上がるにつｎてイン
クの蒸発率があまり問題にならないことを明確にしてい
る。これはインクがかなり早い速度で１吏用されている
からであり、この嚇合蒸発率が高くてもインクの質に少
ししか影響全及ぼでないからである。印刷滴使用率か下
るにつれて、蒸発率の問題か重要になる。

縦軸上のおよそ２５チの濃度の掩全超えると、インクか
使用できなくなる。この線を超えると、インクの不揮発
性が急激に悪化し、インク循環系に間４ｉ生じる。第２
図のグラフは、種々の印刷滴使甲率で動作させ１つ許容
範囲内にインク濃度を維持するためには、蒸発率の低い
インク再循環装置を提供する必要がある。本発明の実施
例の装置は、印刷ヘッドの滴発生器の温度２５℃、イン
ク溜め中の真空度が水柱１０　ｃｍ＠度の状態の下で且
つ周囲温度２１℃、相対湿度４０チの環境下では０．１
２％の蒸発率で動作した。また温度３５℃、相対湿度５
チという悪い環境下でプリンタが動作しても、蒸発率が
僅か０２５多しかないという結果を得た。第２図から分
るように、０．１２チという蒸発率は（０２３チという
蒸ｑ４でさえ）、広汎な印刷滴使用率の印刷を装置が処
理できることを意味する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な実施例のインク循環系を示す図
である。第２図はインクジェットプリンタに於ける４通
りの異なる印刷割合に対応するインク組成を蒸発率の関
数として示すグラフである。 １０・・・・インク溜め、１２・・・・ポンプ、１４・
・・・滴発生器、１５・・・・帯電偏向１℃極、１６・
・・・（印刷用）ガター、１８・・・・（始動停止用の
）ガター、２０・・・・真空源、２２・・・・圧力調整
弁、２４・・・・逃がし弁（圧力調整装置）、２６・・
・・熱交喚器、２８・・・・第１フイルタ、３０・・・
・第２フイルタ、３２・・・・フロート弁、３４・・・
・インク容器、３６・・・・ソレノイド弁、３８・・・
・フロート・スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 インク溜めと、ポンプと、該ポンプと印刷ヘッドとの間
   に設けられた圧力調整装置と、インク補給装置と、上記
   印刷ヘッドにあるガターとインク溜めとの間に設けられ
   た戻しインク管と、該インク溜め中の空気圧？大気圧よ
   り低くする真空源と４具備する連続流型のインクジェッ
   トプリンタ用のインク再循環装置にして、 一ト紀圧力調整装置からの過量のインク全インク溜めを
   経ずにポンプに戻す管全具備することと、上記インク溜
   め中の空気の流れを少なくするため上記ガターと上記イ
   ンク溜めとの間の上記戻し管が、上記インクの流れに対
   し低い抵抗しか与えず且つ上記真空源が上記インク溜め
   中の空気圧を、上記ガターからインクを引込むに足る程
   度の大気圧よりもほんの少し下の空気圧に下げることと
   を特徴とするインク再循環装置。