JPS62207650A - インクジエツト印写装置 - 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】 技地分更 本発明は、インクジェット印写装置、より詳細には、イ
ンクジェット印写装置におけるインクの水分蒸発率、換
言すれば、インク粘度の制御に関する。

盗】ｑ（殴 第７図は、荷電制御型インクジェット記録装置の一例を
示す図で、図中、１３０はインクタンク、１３１はバブ
ルキャッチャ−１１３２は供給インク加圧ポンプ、１３
３はメインフィルタ、１３４はアキュームレータ、１３
５はバルブ、１３６はインクジェットヘッド、１３７は
荷電電極、１３８は偏向電極、１３９はガター、１４０
はプラテン、１４１は記録紙、１４２は回収インクフィ
ルタ、１４３は新インクカートリッジ。

１４４はインク粘度コントロール装置で１周知のように
、上記インクジェット記録装置は、インクジェットヘッ
ド１３６より噴射したインク滴を印写情報信号に応じて
荷１ｔ、偏向して記録紙１４１に印写し、印写に使用し
ないインク滴をガター１３９にて捕獲してインクタンク
１３０に回収して再使用するものであが、回収インクは
、主として、インク滴がインクジェットヘッド１３６か
らガター１２９に至るまで飛翔する間に該インク滴中の
水分が蒸発する。この水分蒸発にともなうインク粘度の
変化範囲には、粒子化、画質の信頼性を保つために、許
容範囲があり、その上限値の検出と、補償手段が必要で
ある１通常、水分蒸発率の上限値を検出したセンサ出力
により循環インクの一部を捨て、新インクを補給するよ
うにしたり。

又は、上限値を検出したセンサ出力により１回収系路の
一部より純水を主成分とする稀釈液を定量注入するよう
にしている。

上述のごときインクジェット印写装置におけるインクの
粘度を所定値に維持するために１例えば、特開昭５６−
１３６３８１号公報、或いは、特開昭５７−１２６８５
号公報においては、インク供給系のインク液中にインク
との比重差によって移動するよう構成した浮子を設ける
とともに、インクの粘性係数の上昇に基いて該インクの
比重増加によって移動する前記浮子の移動を検知し、そ
の検出出力に基いて稀釈液をインク中に注入してインク
の粘度を制御するようにしている。

しかし、上記インク粘度検出装置は、装置が大型である
こと、また、温度による比重変化と、水分蒸発による比
重変化の判別ができないため、使用環境条件の制約があ
り、検出精度が上がらない等の問題があった。

且−一部 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、小型高精度の水分蒸発率検出装置で、しかも、イ
ンクの粘度、濃度範囲をほぼ一定に保つことができ、印
字品質の信頼性を確保できるインクジェット印写装置を
提供することを目的としてなされたものである。

菫−一」又 本発明は、上記目的を達成するために、発光素子と受光
素子とを少なくとも一部をインクに接した光伝、導媒体
を通して結合し、前記受光素子の出　。

力レベルの変化でインク中の水分蒸発量を検出するセン
サを有し、該センサを回収インクが流入しかつ加圧ポン
プへインクを供給する供給口を有するインク溜め部に設
け、該センサの出力信号に応じて前記インク溜め部に稀
釈液を注入するよう構成されてい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いて説明する。

第１図は１本発明によるインクジェット印写装置の一実
施例を説明するための楕成図で、図中。

１はプラテン、２，２′はプレッシャローラ、３はデフ
レクタ、４はペーパペイルローラ、５は記録紙である。

記録紙５はプラテン１の背後から手又はオートシートフ
ィーダにより挿入され、デフレクタとプラテンとの間を
通って矢印方向に排出される。６は側板で、該側板６は
左右に各１枚づつあり１両側板の間にメインガイド軸７
が貫通固定され、同様にステー８も貫通されている。９
はメインガイド、１０はリアガイド、１１は板状のキャ
リッジベースで、メインガイド９及びリアガイド１０は
樹脂で構成され、キャリッジベース１１はアミル又は鉄
板で構成され、メインガイド９及びリアガイド１０はキ
ャリッジベース１１にネジにて固定されている。１２は
タイミングベルト（歯付）であり１両側板６，６にエン
ドレスにプーリ固定されている１両端プーリのうちの一
方のプーリはアイドラーであり、ベルト１２にテンショ
ンを与えてクルミをとっており、もう一方のプーリはモ
ータブーりである。メインガイド９の他端９′はベルト
の歯形と同形状をして互の歯部がかみ合ってキャリッジ
ベース１１と密着しており、これによりベルトスリップ
を防止している。

図示しないキャリッジモータ（走査用）が回るとベルト
１２が回り、メインガイド軸７とステー８にそってメイ
ンガイド９及びリアガイド１０が移動し、メインガイド
９及びリアガイド１０に一体的に固定しであるキャリッ
ジベース１１が往復動する。なお１図で、キャリッジベ
ース１１より下がキャリッジ走査系を構成している。ま
た、その他に図示しないがスタートポジション、ホーム
ポジションを定めるセンサおよびセンサブレートがある
。更に、キャリッジベース１１に乗って、キャリッジ搭
載型のインク供給系（以下、単にインク供給系と呼ぶ）
があるが、これらは一体的に構成され、キャリッジベー
ス１１とはビスで取り付け。

取り外し可能になっている。インク供給系は大きくわけ
て４個の板状の基板１３，１４，１５゜１６を積層して
構成され互の基板はビス又は超音波溶着で固定されてお
り、この積層基板内にインク管路、液室等を設けると共
にこの積層体上に各ユニット、例えばバルブ、ソレノイ
ド、ヘッド等が取付けられている。

以下、インク流路の順に従って説明する。

１７はインクカートリッジ本体で略四角形状をしている
。このインクカートリッジ１７内には空間部１８があり
、その空間部にベローズ状（ポリエチレン薄板）のイン
クタンク１９．稀釈液タンク２０があり、各タンク内に
は各々新インクと稀釈液が独立して入っている。稀釈液
タンク２０内には使用中のインク粘度が所定値以上に上
昇した時に粘度を下げるために補給するための純水（防
腐剤を含む）が入っている。各ベローズの上部は段付部
があり、インクカートリッジ１７の段付部との間にスプ
リング２１．２２が挿入されている。

このスプリングは通常ベローズを圧縮し、タンク内の液
体を下方に押し下げる作用をしている。ベローズの他端
は細口状部２３，２４になっており、ゴム製のブツシュ
２５，２６が該細口状部２３゜２４をつつみ込むように
してベローズの先端に取付けられている。この細口状部
２３，２４とブツシュ２５．２６とは密着しており、イ
ンクのもれが生じないようになっている。ブツシュの中
間部には、っば２７，２８があり、これとインクカート
リッジ本体１７とが完全にはまり合ってカートリッジを
装着する時のベローズの抜け（移動）を防止している。

２９．３０はステンレス製の中空針で、先端部はブツシ
ュが突き差し易いように鋭利になっている。カートリッ
ジ本体１７を引き抜くとブツシュ２５．２６から上が抜
けていき、中空針２９．３０から抜けるとただちにブツ
シュ２５゜２６がゴム弾性により口が閉じるためインク
がたれ落ちることはない、又、インクカートリッジ１７
を突き差す時はブツシュを中空針に突き差すことでベロ
ーズ内のインクは該中空針の下端３１゜３２迄流れてく
る。下端部３１．３２はゴムシート３３と接しており、
それ以上のインクの流れは無い、基板１４にはインク液
室（タンク）４２が堀り込んであり、該タンク４２の上
部にはわずかに空間部が設けである。これは後述するよ
うに稀釈液のまざりを良くするためとガターへのエアー
抜きのための開口を大きくするためである。４３゜４４
はインクの上限ラインと下限ラインであり、下限ライン
４３に等しい高さでインク検出電極棒４５が設けである
。４６は検知のためのリード線である。

次に、インクの補給について説明をする。タンク４２内
のインクがライン４３と４４の間にある時、接地電極４
７と検出電極４５とはインクで導通されているため、抵
抗値はある値を示す、ところがインクの消費が進んで４
４のライン以下にインクが下るとこれら電極間が導通状
態でなくなり抵抗値が高くなる。これによりインクが無
くなったことを判断し、インクの補給を行なう、すなわ
ち、検出器４５は、インク液室４２内にのみ１個有し、
インクレベルが検出ライン４４以下になると、検出電極
４５と接地電極４７との間の抵抗値が、インクレベルが
検出ライン４３以上の時に比して非常に大きな値となり
、この抵抗値変化を検出してインク無しが検出され、こ
れにより１図示しないＣＰＵの制御により、一定時間、
新インク供給バルブをオープンにし、ベローズ１９内の
新インクをインク液室４２内に一定量挿入する。

第２図は、インクの補給方法を説明するための図で、イ
ンクを補給するには、まず、ソレノイド４８を通電させ
る。するとアクチュエータ４９が支点５１の回りに回動
し、弁シート３３の押えをはずしく通常はスプリング５
０で弁シート３３を中空針２９に押しつけている）、ベ
ローズ内のインクは内圧も手伝って流れ落ち、管路５２
を通って５３からタンク内へ落ちる。インク高さがライ
ン４４の位置からライン４３の位置になるに相当する時
間だけソレノイド４８に通電させ、その後、通電を切る
と、スプリング５１により弁シート３３は中空針２９と
密着し、インクの流れ落ちが阻止され、インクの供給が
ストップする。一定時間経過後に、検出電極４５と接地
電極４７との間の抵抗値が低下しない時、すなわち、イ
ンク液室４２内がインクで満たされない場合は、ベロー
ズ１９内のインクがなくなったものと判断し、稀釈液ベ
ローズ２０内の稀釈液がまだ多く残っている場合でも、
新インク及び稀釈液一体型のカートリッジ１７を新しい
ものと交換する。

稀釈液の補給の場合は、粘度上昇を圧力上昇検出等の方
法によって検出し、その検出信号によってベローズ２０
からインク液室４２に通ずるバルブを開き、もう一方の
ベローズすなわちベローズ２０内の稀釈液をインク液室
４２に流す。稀釈液は１通常、導電性がないため夛の残
量を検出するためのセンサを設けることは短かしいが、
前述の゛ように、新インクと一体のカートリッジに稀釈
液を設けるようにしておくと、センサは一個だけでよく
、最低、インク交換の周期で稀釈液を交換することがで
き、カビの発生等がなくなり、信頼性を向上させること
ができる。ソレノイド４８はインク用と稀釈成用とに分
けて別々に設けてあり、稀釈液のソレノイドを開くこと
で前記と同様に管路５３から稀釈液をタンク４２内に落
す。タンク内に落ちた稀釈液は液面に広がるが、早く混
ぜるためにはキャリッジを左右に動かすとよい。

次に、第２図を参照しながら、タンク内のインクの経路
を説明する。液室４２内から出たインクは第１フイルタ
５４を通り、管路５６を通って１度上に上がり管路５７
から第２フイルタ５８に入る。５５．５９はゴム製グロ
メットである。第１フイルタ５４から第２フイルタ５８
へ入るのに上から下に入るようにしたのはエアートラッ
プを兼ねるようにしたためである。つまり、液室４２内
にはかなりの量のエアーが入っており、これが液面がゆ
れたりして第１フイルタ５４を通って管路５６へ入るの
で、そのエアーをとるため（分離する）管路を一度上に
上げてエアーを管路５７から上方向に出し、インクのみ
を第２フイルタ５８を通すようにすると、エアーは管路
６０から抜は出る。なお、管路６０と液室４２とは管路
６１で結ばれている。第２フイルタ５８を通ったインク
は管路６２から再び上に上がり、ポンプの吸入口６３か
ら下に下り、インサータ６８を通り、弁座６４、弁６５
を抜けて液室６６に入る。６９は吐出側の弁座、７０は
弁、７１はインサータである。

６７はダイヤフラム、７２はアーマチュア、７３はアー
マチュアとダイヤプラムの固定ネジ、７４はポンプソレ
ノイド鉄心、７５はコイルである。

今、コイル７５に通電すると（約５０１１ｚ）、アーマ
チュア７２は鉄心側に引きつけられ、ダイヤフラム６７
が下方に曲げられ、液室６６内が負圧になるため、吸入
側６３からインクが液室６６内に入り込む。通電を切る
とダイヤフラム６７の復元力で液室６６内のインクが押
し上げられ、吐出側から出ていく。これを５０Ｈｚの動
作でくり返し、インクの圧力を高めて吐出させる（ダイ
ヤフラム式ポンプ）。吐出側から出たインクは第３フイ
ルタ７６を通って、アキュームレータ（ＡＣＣ）に入る
。

アキュームレータはポンプの脈動をとるための液室で、
７７はダイヤフラム、７８は液室である。

つまり下から加圧されたインクが液室７８内に入ってく
るが、断続的に入ってくるため圧力値が変化する。これ
をダイヤフラム７７のタワミによって吸収させ、圧力を
一定にする。第３フイルタ７６はメインフィルタと呼ば
れ、最もメツシュが細かく、例えば３μｍ７１０μｍの
２層重ねになっている。アキュームレータを出たインク
は管路７９を通ってバルブ液室８０に入ろうとする。第
１図では、バルブ液室８０がＯＦＦの状態のため弁体８
１は閉じており、インクはゴム製の弁８２によってシー
ルされている。第６図において、インク噴射命令が出る
と、バルブソレノイド８７が通電され、アーマチュア８
８が引かれ、レバー８４が０リング８５の回りに矢印側
に動く、そうすると管路７９側が開き、同時に管路９２
側（バルブＥＸＴ）が閉じ、インクは液室８０内に充満
し、その後、９３の通電パイプを通ってヘッドから飛び
出る。９５はＯリングでインクのシールとヘッドの上下
アジャストの支点を兼ねている。

ヘッドとバルブとはジヨイントレスであり、ヘッド組立
時はネジ９６をゆるめてフランジ９４をゆるめ、０リン
グ９５を広げた後、ヘッドを抜き差しする。その後、ネ
ジをしめて０リングをパイプ９３に密着させ、これによ
って、ジヨイントがなくなり、簡単に交換も可能になる
。

インク噴射を止める時にはソレノイド８７の通電を切る
。するとリターンスプリング８６によって矢印と反対側
にレバー８４が動き、第３図に示した状態になる。この
時、管路９２（ＥＸＴ）側が開くため、バルブ液室８０
内のインクは管路８３を通って管路９１から排出される
。この時、急激に開放されることがあったり、又、管径
が犬なことのため、ヘッド内のインクも空にしてヘッド
内を負圧にし、ノズルからエアｒを引き込む恐れがある
ため、ネジ８９によって流路に抵抗を設けるようにして
いる。これは９０と９７との隙間をコントロールして行
なう。管路９１から出たインクはタンク４１内に入る。

又、アキュームレータを出たインクは管路７９を通って
バルブ液室８０に行くものと管路９９を通って外部に開
放されるものがある。管路９９の目的は、エアー等の抜
きの外、圧力を測定したり、又、インクを交換する場合
に用いるもので、ネジ９８をゆるめることにより、イン
ク、エアー等を外に出す。

１００はヘッドハウジングで、管路９３を通して入った
インクはファイナルフィルタ（ヘッド内に内ａ＞　を通
り１次いでセラミック製のへラドボディ１０１内の管路
１０４を通って、ノズル１０５から出ていく。１０２は
ピエゾ振動子、１０３はヒータで、ヒータ１０３はボデ
ィ外周にパターン化してあり、ボディを直接加熱し、中
のインクを加熱する。１０６は荷電電極、１０７はキャ
ップであり、該キャップ１０７は荷電電極１０６を押し
ている。ヘッドの噴射方向の調整はスプリング１０９と
ネジ１０８で行ない、ネジ１０８を回すと０リング９５
を中心に上下に動き、これによりガター１１０との位置
関係（高さ）を一定に保つ。１１１は偏向電極（高圧側
）、１１２は偏向電極（ＧＮＤ）である。ガターから入
ったインクは従来回収ポンプで回収されていたが、図示
例の場合は、自然に落下し、インクタンク４１内に入る
。これにより回収ポンプがなくなり、コストダウンがな
される。１１３は回収インクの管路である。

上記インクジェット記録装置は、インク供給系を全てキ
ャリッジ上に搭載した構成の荷電制御型インクジェット
であり、インク循環系の中でインク容量の最も大きい、
タンク部を途中に設け、本発明は、この中にファイバセ
ンサを有する水分蒸発率検出装置１２０センサを設けて
いる。本発明は、この中にファイバを有する水分蒸発率
センサ１２０を設け、インクの水分蒸発率を検出してい
る。なお、インク溜め部の上方に、新インクと稀釈液の
インクカートリッジを有し、センサ１２０の出力により
、一定量の稀釈液を注入するようにしている。このイン
ク溜め部のインク容量は循環インク全容量の８０％以上
とすることが可能であるため、稀釈液注入時、キャリッ
ジ走査等の振動で混合が加速され、短時間で水分蒸発率
が基準値以ドになったかどうかの判別が可能となる。

第４図は、上記水分蒸発率センサ１２０の動作原理を説
明するための図で、図中、１２１はＵ字型の光ファイバ
、１２２は発光素子、１２３は受光素子で、周知のよう
に、Ｕ字型光フアイバ１２１の湾曲部が被測定液体内に
浸漬されている。

この場合、発光素子１２２より光フアイバ１２１内に導
入された光は該光フアイバ１２１内を通って受光素子１
２３に達するが、該光ファイバ１２１に接している被測
定液体の屈折率、或いは。

水分蒸発率、或いは、粘度によって該光ファイバ１２１
から漏洩する光景が変化するので、光ファイバ１２１を
通過する光の光量を受光素子１２３で検出すれば、被測
定液体の屈折率、或いは、水分蒸発率、或いは、粘度を
測定することができる。

第５図は、第１図に示したインク液室、及び。

水分蒸発率センサ１２０部の詳細平面図、インクタンク
（インク液室）４２内には、前述のごときファイバ１２
１、発光素子（ＬＥＤ）１２２、受光素子（ＰＤ）１２
３等から成る水分蒸発率センサ１２０が設けられており
、発光素子１２２には定電流源１２４より一定電流が供
給され、該発光素子１２２は一定量の光量をファイバ１
２１内に導入している。また、ファイバ１２１内を通過
した光は受光索子１２３によって検出され、ホトデテク
タ１２５．増幅器１２６．レベルデテクタ１２７を通し
て検出され、例えば、図示しないＣＰＵに供給される。

なお、タンク部材内にＬＥＤ素子１２２．ＰＤ素子１２
３を設けるスペースを作り、これらの素子を押入後、樹
脂シールド、又は、接着剤で固定する。そして、ＰＣＢ
１２８上のパターンに素子の端子を半田付し、ＰＣＢ１
２８を例えばネジ止め等して取り付ける。また。

ファイバ１２１は、タンク構造体に接着剤等で固定する
。

第６図は、上記水分蒸発率センサ１２０を用いてインク
液内４２内のインクの水分蒸発率を制御するフロー図で
、水分蒸発率センサ１２０によってインク液室４２内の
インクの水分蒸発率が基準値をオーバーしたことを検出
した時に、稀釈タンク内の稀釈液を一定量インク液室４
２内に注入し。

インク液室４２内のインクと稀釈液が混合するのに必要
とする時間経過後に、再度、インク液室４２内のインク
の水分蒸発率を測定し、依然として基準値以上の時は再
度稀釈液を注入して前記動作を繰り返し、基準値以下に
なった時に印字可とする。

而して、本発明においては、前記ファイバ１２１は、定
常状態ではインク中に常に浸漬されており、これによっ
て、長期放置等に対し、ファイバ表面のインク染料固化
等の問題を解決できる。

すなわち、キャリッジ走査中、一時的に、ファイバが空
気中に露出しても問題ないが、蒸発率測定時、又は、キ
ャリッジ停止時ファイバがインク中に浸漬されているの
でセンサの信頼性を保つことができる。

効−一一釆一 以上の説明から明らかなように１本発明によると、小型
高精度の蒸発率検出装置で、しかも、インクの粘度、濃
度範囲をほぼ一定に保つことができ、印字品質の信頼性
を確保できるインクジェット印写装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するための全体構成
図、第２図及び第３図は、それぞれインク供給系路の一
部を示す図、第４図は１本発明の実施に使用する水分蒸
発率センサの動作原理を説明するための図、第５図は、
第１図に示した水分蒸発率センサ部の詳細平面図、第６
図は、水分蒸発率を所定範囲に制御する制御動作を説明
をするためのフロー図、第７図は、従来のインクジェッ
ト印写装Ｖ１の一例を説明するための構成図である。 １・・・プラテン、５・・・記録紙、１７・・・カート
リッジ、４２・・・インク液室、４５・・・インクレベ
ル検出器、１２０・・・水分蒸発率センサ、１２１・・
・ファイバ、１２２・・・発光ダイオード、１２３・・
・ホトダイオード、１２４・・・定電流源、１２５・・
・ホトデテクタ。 第２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、発光素子と受光素子とを少なくとも一部をイン
   クに接した光伝導媒体を通して結合し、前記受光素子の
   出力レベルの変化でインク中の水分蒸発量を検出するセ
   ンサを有し、該センサを回収インクが流入しかつ加圧ポ
   ンプへインクを供給する供給口を有するインク溜め部に
   設け、該センサの出力信号に応じて前記インク溜め部に
   稀釈液を注入するよう構成されていることを特徴とする
   インクジェット印写装置。
2. （２）、前記水分蒸発量検出センサを有するインク溜め
   内にインクレベルセンサを有し、該インクレベルセンサ
   の出力信号に応じて前記インク溜め部内に新インクを注
   入するよう構成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項に記載のインクジェット記録装置。
3. （３）、前記水分蒸発量検出センサは、該センサをイン
   ク溜め部に取り付けるホルダーから該インク溜め部内に
   露出した光伝導媒体の全ての部分を前記インクレベルセ
   ンサより下方に設け、前記インク溜め部内のインクに浸
   漬したことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記
   載のインクジェット記録装置。