JPS61266938A

JPS61266938A - 液体粘度検出装置

Info

Publication number: JPS61266938A
Application number: JP10869685A
Authority: JP
Inventors: Koji Izumi; 泉　耕二
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1985-05-21
Filing date: 1985-05-21
Publication date: 1986-11-26

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】肢止公丘本発明は、液体粘度検出装置、より詳細には、インクジ
ェット記録装置等におけるインクの粘度を検出するイン
ク粘度検出装置に関する。

従ｍ服インク供給系からヘッドへインクを圧送し、電歪振動子
等の作用によりヘッドノズルからインクジェットを噴射
させ、インクジェット流からインク滴に分離する粒子化
位置でインク滴を荷電し、荷電滴を偏向電極で偏向させ
て印写を行うインクジェット記録装置においては、粒子
化状態が安定し、常に所定の荷電が行われることが必要
であるが、この粒子化状態はインク粘度に大きく依存す
る。ところで、前述したインクジェット記録装置は、イ
ンクの粘度は環境温度やインク中の水分等の蒸発にとも
ない、その値は時々刻々変化する。

一方、インクの粒子化にはインク粘度が大きく依存して
いる事から、インク粘度を知る事は安定な粒子化のため
の制御を行う上で最も重要な要素である。

そこで、従来、インク貯蔵タンクからポンプによりパイ
プを通してインクを循環させ、インクの粘性抵抗の変化
によりパイプ中の流量が変化するのを流量計により検出
し、この検出結果によりインクに溶剤を供給してインク
粘度を一定にしているものがある（特開昭５８−２０４
５３号公報）が、このものはインク粘度の検出を流量針
に頼っている為、精度の良い検出ができず、またポンプ
圧力の変動によっても影響を受けてしまう等の問題があ
った。さらに、インク液中に浮子を設けてインクの比重
を測定し、比重が所定値を超えた時に浮子の作用により
弁を開き、希釈液を加えるようにしてインク粘度を一定
にするものもある（特開昭５７−１２６８５号公報）が
、このものはインク粘度の検出を比重測定に置きかえて
おり、正確な粘度検出を行うことができなかった。

旦み本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、環境温度や蒸発等によって変化する液体の粘度の
検出を連続的に行なえるようにすることを目的としてな
されたもので、特に、液体供給、循環系を有する装置に
付加することによって粘度の自動検出を可能としたもの
である。

１威本発明は、上記目的を達成するために、定水頭を維持す
るための第１の液体タンクと、該第１の液体タンクから
液体を流出するためのパイプと、該パイプから流入した
液体を一時的に貯めるための第２の液体タンクと、該第
２の液体タンクから流出された液体を受け入れるための
第３の液体タンクとを有し、前記第２の液体タンクは前
記第３の液体タンクに液体を流出するための開口を底部
に有するとともに液面より上部に大気に開放された開口
を有し、かつ、該第２の液体タンク内の水頭を検出する
水頭検出器を有することを特徴としたものである。以下
、本発明の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を説明するための構成図で
、図中、１は定水頭を維持するためのヘッドタンク（第
１の液体タンク）、２は前記ヘッドタンク１へ液体を供
給するための下部タンク（第３の液体タンク）、３は下
部タンク２の液体をヘッドタンク１へ供給するためのパ
イプ、４は下部タンク２の液体をヘッドタンク１へ供給
するためのポンプ、５はヘッドタンク１内の水頭を一定
に維持するための三角ゼキ、６は該三角ゼキ５からの溢
れた液体を下部タンクに導くためのパイプ、７はヘッド
タンク１内の液体を流出させるためのパイプ、８は該パ
イプ７より流出した液体を一時的に貯えておくためのタ
ンク（第２の液体タンク）で、該第２の液体タンクは、
下部に液体流出口９．該流出口９に到る液体を整流する
ための整流板１０．上部に設けられた大気に連通ずる開
口１１．及び、該第２の液体タンク８内の液面を検出す
るための液面センサ１２を有している。

まず、液体の循環系について説明すると、液体は、供試
液体の入った下部タンク２からポンプ４を通り、ヘッド
タンク１に流入する。このヘッドタンクｌでは液体の一
部がパイプ７に流入し、余剰の液体は三角ゼキ５を越流
し、下部タンク２に回収される。この時、パイプ７に流
入する流量ＱＬと越流する流量Ｑεの間には、Ｑ　Ｅ　
＞　ＧＩ　Ｌとなるようなポンプ流量（Ｑ＝ＱＬ＋ＱＥ
）を選ぶ。また、ヘッドタンク１の水頭を一定に保つた
めには、ポンプ流量の確保と同時にヘッドタンク１の水
面の面積を充分に大きくとると水面変動が小さくなる。

次に、パイプ７から水頭検出用タンク（第２の液体タン
ク）８に流入した液体は、オリフィス（液体流出口）９
を通って下部タンク２に回収される。

次に、粘度の検出について説明する。

今、水頭検出用タンク８への単位時間当たりの流入、流
出量をそれぞれＱｉｎ、　Ｑｏｕｔとし、該タンク８の
断面積をＳ、水頭をｈｓとすると、が成立する。

ここで、Ｑｉｎが粘度に依存し、Ｑｏｕｔが粘度にほと
んど依存しない系が構成されれば水頭ｈｓは粘度に依存
することになる。

更に、パイプ７からタンク８への流入量Ｑｉｎはハーゲ
ン・ボアズイユの公式から、ただし、Δｈ＝Ｈｏ　−ｈｓ。

ν；液体の動粘性係数、１．；パイプ７の長さ。

ｄ　Ｌ　　ｉパイプ７の内径、ρ；液体の密度、ΔＰ；
圧力差、ΔｈＳ；水頭差、ＨＯ；オリフィス１０からタ
ンク２の水面までの定水頭、ｈｓＨタンク７の水頭２ｇ
；重力加速度＋　Ｃｅ；パイプの流量係数である。

また、Ｑｏｕｔはトリチェリの定理から、Ｑｏｕｔ　＝
Ｓ　ｏ　・Ｃｏ　−■７庁−”・（３）である。

ただし、ＳＯ；オリフィス１０の断面積。

ＣＯ；オリフィス１０の流量係数である。

前記（１）、　　（２）、（３）式からＱｉｎ’（Ｑｏ
ｕｔなる水頭ｈｓは上昇又は下降し、Ｑｉｎ＝Ｑｏｕｔ
で平衡状態になり、この平衡状態でのｈｓは、液体の動
粘度νが支配的である。従って、下部タンク２の水頭ｈ
ｓを知ることによって、インクの粘度を精度良く検出す
ることができる。より厳密な測定を要するならば、（２
）式からもわかるように、密度ρを検出する必要がある
が、液体の密度は数％程度しか変化しないことから、ｈ
ｓへの寄与は小さい。

次に、グリセリン水溶液を用いて粘度測定をした実験例
について説明する。

第２図は、実験に用いたグリセリン水溶液の既知の粘度
の温度特性で、曲線Ａは蒸発率２０％。

曲線Ｂは０％の粘度特性で、液体の粘度の温度特性は、
高温時（低粘度時）に、その傾きがゆるやかになり、普
通は、検出精度が悪くなる。

以後の実験結果は、密度の効果も検討するために、全て
静粘性係数μ（ＣＰ）　＝ρ・νで書き直しであるが、
前述のとおり密度ρの変化は非常に小さく　（数％程度
）、はぼ動粘度係数ν（Ｃ３ｔ　）と見なして良い。

第３図は、実験に用いた検出装置の要部構成図で、図中
、第１図と同様の作用をする部分には第１図と同一の参
照番号が付しである。

第３図において、Ｈｏ＝６０ｍｍ〜１５０ｍｍ。

ｄＬ　（パイプ７の直径）　＝　１．０〜３．Ｏａ＋ｍ
、　１　、　　（パイプ７の長さ）＝３０〜７０ｍｍ、
ｄｏ（オリフィス１０の直径）　＝　０．６ｍｍ〜１．
５ｍａ＋のちとで粘度検出精度を評価した。粘度の代用
特性ｈｓの利得Δｈｓは、 Δｈｓ＝ｆ（νｌｌｌ１ｎ）−＋（νｍａｘ　）　−（
４）で表わすと、Δｈｓが最大となる為には、ＨＯに大
きく依存し、Ｈｏが大きい程大きな利得が得られる。

ＨＯ一定のもとでは、ｄｌ　、ＩＬ、ｄｏは、第４図に
示すように、Δｈｓが最大となるような最適値がそれぞ
れ存在する。参考までにパラメータｄＬ。

ｊ！１　ｄｏが最適値となる時のオリフィスの流量係数
ＣＯは粘度に対して、わずかに依存するが、はぼ一定と
みなせる程度であった。

第５図は、上述のごとくして測定した測定結果の一例を
示す図で、同図から明らかなように、粘度の代用特性で
ある水頭ｈｓと静粘度μについて充分な検出が得られて
いる。

第６図は、同一のｄＬ、１４　、ｄｏ、Ｈｏと、実験か
ら求めた（：、ａ、Ｃｅを用いて水ｕｈｓを計算で求め
た結果を示す。

第５図及び第６図の特性図からもわかるように、第２図
に関して説明したように、従来は液体の粘度が低粘度の
時ｄは検出が困難であったが、本発明による検出装置で
は逆に、検出精度（ｄｈｓ／ｄμ）が上がるという特徴
をもっている。これにより明らかなように、本発明にお
いては、定水頭）（ｏを増し、パイプ長ＥＬを長くする
ことによって検出精度を向上させることが可能となる。

蓋果以上の説明から明らかなように、本発明によると、液体
の、供給、循環系を有する装置に付加することによって
、液体をサンプリングしたり、温度を管理したりするこ
となく粘度を連続的に自動検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による液体粘度検出装置の一実施例を
説明するための構成図、第２図は、蒸発率をパラメータ
としたインク粘度と温度との関係を示す図、第３図は、
本発明の実験に使用した粘度検出装置の一例を示す要部
構成図、第４図は、静粘度係数をパラメータとしたパイ
プ径と長さとの関係を示す図、第５図は、粘度と水頭と
の関係を示す実験結果図、第６図は計算値を示す図であ
る。 ■・・・第１の液体タンク、２・・・第３の液体タンク
。７・・・パイプ、８・・・第２の液体タンク、１２・・
・液面センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、定水頭を維持するための第１の液体タンクと、
該第１の液体タンクから液体を流出するためのパイプと
、該パイプから流入した液体を一時的に貯めるための第
２の液体タンクと、該第２の液体タンクから流出された
液体を受け入れるための第３の液体タンクとを有し、前
記第２の液体タンクは前記第３の液体タンクに液体を流
出するための開口を底部に有するとともに液面より上部
に大気に開放された開口を有し、かつ、該第２の液体タ
ンク内の水頭を検出する水頭検出器を有することを特徴
とする液体粘度検出装置。