JPS6039260Y2 - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電気信号に応じて微少インク液滴を吐出、停止
させ、記録紙に液滴による画像を記録するインクジェッ
ト記録装置に関するものである。

空気流をインク液滴に付加する方式のインクジェット記
録装置は本出願人による特開昭５１−１０９７３８号な
どにより知られている。

このようなインクジェット記録装置における空気供給系
としては第１図に示すようなものが使用されている。

第１図において、１は電歪素子および振動板から戒り、
加えられる電気信号に応じてインク室内の圧力を生じさ
せる圧力上昇装置である。

インク室は圧力上昇装置１に隣接した内方の室２と、イ
ンク流入通路６に連結した外方の室３とに分割されてい
る。

これら両方の室２，３は通路５で連結されている。

通路５はインクノズル４と一直線上に配されている。

インクノズル４の外側には空気ノズル９が設けられ、イ
ンクノズル４との間に空気室８が形成されている。

１０は空気流入通路である。

インク流入通路６には、インク袋１Ｂ内のインク１７が
インク供給管２０を介して供給される。

１９はインクケースである。空気流入通路１０およびイ
ンクケース１９には空気供給管１２を介して空気流が加
えられる。

空気流は次のようにして作られる。

空気供給源１６には圧縮空気ボンベを用い、圧力計１５
、調圧弁１７によって所定の圧力に調整し空気供給管１
２およびエア分岐管１３によって二方向に分割し、ヘッ
ドの空気流入通路１０およびインクケース１９に連結し
ている。

この空気供給装置はボンベのような大型の装置であり、
空気容量が一定であるため、時々ボンベを交換しなけれ
ばならず、また長時間一定圧力を保つことがむずかしい
などの欠点があった。

第２図は上記欠点を除去した本考案を適用するのに好適
なインクジェット記録装置の一例で、空気供給源１６に
ダイヤフラムポンプを用い、脈流を除去し、空気中のゴ
ミホコリを除去し、安定かつ清浄な空気を供給する例を
示すものであり、図中第１図と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。

エアポンプ１６より吐出された空気は脈流を伴うのが通
常である。

この脈流のある空気を直接ヘッドおよびインクケース１
９に供給するとインク粒吐出が不安定になるばかりか、
飛翔方向も乱れるため記録画像を著しく悪くする原因と
なるので脈動除去装置が必要である。

第２図のインクジェット記録装置において、２２は付加
した脈流除去装置であり、その構造の一具体例を第３図
および第４図に示す。

本装置は脈流防止とフィルターを兼ね備えたものであり
フィルタ２１、空気だめ３０、空気入口管２３、出口管
２４および脈流除去弁膜２５より構成されている。

ポンプ１６より供給された脈流のある空気は調圧弁１４
で所定の圧力に調整され、空気入口管２３より空気だめ
３０内に導入されフィルタ２１を経て空気出口管２４よ
り排出される。

この過程においてゴムまたは可とう性のあるプラスチフ
スフィルムでつくられた脈流除去弁膜２５は空気圧の変
化を自分の弾性で吸収し脈流を除去することができる。

なおフィルタの存在も脈流除去の作用に関与している。

一般に脈流を除去するためには系の間に大きな容積を持
った容器を介在させることは知られているか本装置は小
容積で脈流を除去できるものであり、空気供給源である
ダイヤフラムポンプを使用することによってエア供給装
置のコンパクト化が可能である。

第５図〜第７図は空気供給系のブロック図を示している
。

第５図は１本の空気供給管１２より分配器１３を用いて
インクケースに供給する方法であり、第６図はインクケ
ースを通してヘッドへ供給する方法であり、さらに第７
図は前記両者を組合せた空気供給方法である。

図中の各部の符号は第２図の各部の符号と同一である。

ところで、本インクジェットヘッドの重要なポイントは
空気ノズル９およびインクノズル４付近の圧力バランス
である。

インクノズル４側の圧力が高い場合、駆動停止時でも、
ノズル部で形成されているインクメニスカスから空気流
の補助によりインクを吐出させる状態となり、常時イン
クが噴出している状態となる。

また一方、空気ノズル側の圧力が高い場合、ノズルにお
けるインクメニスカスを破り空気が外方の室３およびイ
ンク流入通路６まで逆流し駆動時におけるインク粒吐出
が不能になる。

たとえ常時インクが噴出またはインクメニスカスが破壊
されないまでも、記録画質が低下することはさけられな
い。

このような状態にならしめないためには、空気ノズルに
かける圧力とインクケース１９へかける圧力を調整する
必要がある。

第５図ないし第７図の空気供給系ではインク吐出口より
インク液面迄の最適高さｈは、空気供給管の径、長さの
比を調整することによって一定にすることができ、空気
圧の調整は空気調圧弁１４のみで行うことができる。

しかしインクノズル４の径、空気室８の厚さ、および空
気ノズル９の径などの特性の異なるヘッドを使用する場
合は、再度、空気圧のバランスを調整しなければならな
い欠点がある。

一般にヘッドへ通じる空気供給管１２とインクケース１
９へ通ずる空気供給管１２の径および長さが同一ならば
空気ノズル９より空気流１１が流出するためインクノズ
ル８付近の空気圧Ｐｈはインクケース１９にかかる空気
圧Ｐ１より低い。

もう少し具体的に説明すると、第８図は空気ノズル９の
径を１５０ＰｒｒＬ１ インクノズル４の径を４０〜５
０μ汎、インクケース１９にかける圧力Ｐ１を０．０５
ｋａ／−とした場合の空気室厚みとＰｈの関係を示すも
のであり、信号応答性が良く、実用的な空気室厚みは、
４０〜２００Ｐｍの範囲である。

今、仮にインクノズル８とインク液面の高さが同一、す
なわちｈ＝ｏならば、インクは常時流出することになる
。

すなわち、空気室の厚みが２００ｐｍのヘッドでは＋０
．００２ｋｇ／ａｆ、同様に空気室の厚みが４０μｍの
ヘッドでは＋０．０２７ｋｇ／ｃ７１！Ｐ、が高くなり
インクは常時流出することになる。

そのため、正常な記録を行うためには、ヘッドの特性に
よって、インクケース１９の位置をかえてｈを大きくし
なければならなかった。

しかし装置に組込む場合、最適なインク高さｈがヘッド
特性によって異なるのでは非常に不都合である。

第９図は、インクケース１９の位置を変えずにインク高
さｈを一定に設定し、インクつぼの近傍またはインクケ
ース１９にバリアプルリークバルブ２６を設けＰｈとＰ
ｒとの最適圧力差を設定できるようにしたものである。

バリアプルリークバルブ２６を調節することによりイン
クケース１９内の空気圧力が制御され、等価的にインク
高さｈを制御することができる。

ところが、このようにしてインクノズル近傍と空気ノズ
ル近傍の圧力バランスを保った場合でもポンプの作動時
および停止時にこの圧力バランスがくずれ、インクが流
出したり、空気が外方の室３に逆流したりすることがあ
った。

これはヘッド側およびインク側の空気系の容量の差、す
なわち圧力上昇、下降の時間差があるためである。

本考案は上記欠点を改良し、ポンプ作動時および停止時
の圧力バランスのくずれがないようにしたインクジェッ
ト記録装置を提供するものである。

以下図面により詳細に説明する。第１０図は本考案によ
るインクジェット記録装置の実施例を示す構成国である
。

図において、第９図と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。

本考案においては１、ヘッド側とインクつぼ側の空気容
量を同一にするため、ヘッドへ通ずる空気供給管１２に
空気圧緩衝器２７を連結する。

この空気圧緩衝器２７はインクケース１９とほぼ同等の
容積の容器に流入口と流出口を形成したもので構成され
る。

容器の形状についての制限はなく、取付ける機器のスペ
ースに合せて任意に形成てきる。

空気流入口の口径を適当に選ぶことによりインクケース
１９の圧力上昇時間および圧力降下時間と空気圧ｐｈの
上昇時間および圧力降下時間をほぼ同じように選定する
ことができる。

この空気圧緩衝器２７を組込むことによって、空気供給
源の作動時における空気の逆流および停止時におけるイ
ンクの流出を防止することができる。

上記の効果をもう少し具体的に説明すると、第１１図は
第５図に示した空気供給装置を用いた場合における圧力
と時間の関係を示す特性例である。

第５図において、ポンプ１６が作動すると、脈流除去装
置２２、空気分配管１３および空気供給管１２を経て一
方はヘッド空気ノズル９に、一方はインクケース１９に
送られＰｈおよびＰｌが上昇し、一定時間後に定圧にな
る。

通常、インクケース１９の容量はヘッドのそれに比較し
て著しく大きいため、圧力上昇の過程で両者に圧力差（
Ｐｈ＞ Ｐ ｒ ）を生じる。

この時、インクノズル４のメニスカスはインク側に引き
こまれた状態になり、インクケース１９の位置、インク
の物性およびインクノズル４の径によっては、メニスカ
スが破れて、インクノズル４から空気が逆流しヘッドと
しての機能を停止してしまうことである。

また、逆に、ポンプ停止後の圧力降下の過程では同様に
圧力差（Ｐｉ＞Ｐｈ）を生じる。

この時、インクノズル４のメニスカスは空気室側にふく
らんだ状態となり、インクケース１９の位置、インクの
物性おヨヒインクノズル４の径によっては、メニスカス
が破れて、インク液滴が飛び出し、機器を汚損したりす
ることがある。

これに対し第１２図は第１０図に示した本考案によるイ
ンクジェット記録装置を用いた場合の圧力と時間の関係
を示す例である。

第１２図において、ポンプ１６が作動すると、脈流除去
装置２２、空気分配管１３および空気供給管１２を経て
一方はインクケース１９へ、一方は、インクケース１９
とほぼ同等の容積を有する空気溜である空気圧緩衝器２
７を経てヘッド空気ノズル９に送られ、ＰｈおよびＰ＋
が上昇し、一定時間後に定圧になる。

本装置においては、インクケース１９側の空気容量とヘ
ッド側の空気容量の差が小さくなり、Ｉ）５およびＰ、
上昇速度および下降速度は第１２図に示すようにほぼ等
しくなる。

このため、ＰｈおよびＰ＋の圧力差によるインクノズル
４からの空気の逆流および吐出による問題は、生じない
。

以上のように、本考案によれば、空気流を利用したイン
クジェット記録装置において、インクヘッドへの空気供
給系に空気圧力の上昇および下降時間を遅延させる手段
を設けることによって、安定な記録装置を提供すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインクジェット記録装置の一部断面概略
図、第２図は本考案を適用するのに好適なインクジェッ
ト記録装置の一例を示す一部断面概略図、第３図は第２
図の装置に使用する脈流除去装置の正面図、第４図は同
斜視図、第５図〜第７図は第２図の構成の空気供給配管
方法を示すブロック図、第８図は第２図のヘッドの圧力
バランス特性図、第９図は本考案を適用するのに好適な
他のインクジェット記録装置の一例を示すプロツり図、
第１０図は本考案の一実施例のインクジェット記録装置
のブロック図、第１１図は第５図の装置の動作特性図、
第１２図は本考案によるインクジェット記録装置の動作
特性図である。 １・・・・・・圧力上昇装置、２・・・・・・内方の室
、３・・・・・・外方の室、４・・・・・・インクノズ
ル、６・・・・・・インク流入通路、７・・・・・・ヘ
ッド本体、８・・・・・・空気室、９・・・・・・空気
ノズル、１０・・・・・・空気流入通路、１１・・・・
・・空気流、１２・・・・・・空気供給管、１３・・・
・・・空気分配管、１４・・・・・・調圧弁、１５・・
・・・・圧力計、１６・・曲空気供給源、１７・・・・
・・インク、１８・・・・・・インク袋、１９・・・・
・・インクケース、２０・・曲インク供給管、２１・・
・・・・エアフィルタ、２２・・・・・・脈流防止器本
体、２３・・・・・・空気流入口、２４・・曲空気流出
口、２５・・・・・・脈流除去弁膜、２６・・・・・・
バリアプルリークバルブ、２７・・・・・・空気圧緩衝
器、３ｏ・・・・・・空気だめ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）加えられる電気信号に応じてインク室内のインク
   に圧力を与えインク滴を吐出させるインクジェットのイ
   ンク吐出ノズルの前方に、インク吐出ノズルのインク吐
   出口に対向して開口を有する空気ノズルを設け、この空
   気ノズルおよびインクケースに空気流供給装置が連結さ
   れ、空気ノズルへの空気供給通路に空気圧力の上昇また
   は下降時間を遅延させる手段を設けたことを特徴とする
   インクジェット記録装置。
2. （２） 遅延手段がインクケースとほぼ同等の容積を
   もつ空気圧緩衝器である実用新案登録請求の範囲第１項
   記載のインクジェット記録装置。