JPS6394848A - インクジエツトプリンタ用ヘツド保護装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドロップオンデマンド型インクジェットにお
けるインク滴の噴射不能の異常時にインク滴噴射を回復
させ、かつノズル内のインクの乾燥を防止させるインク
ジェットプリンタ用ヘッド保護装置に関する。

〔従来の技術〕

ドロップオンデマンド型インクジェットプリンタ用ヘッ
ドの一例を第３図（ａ）、（ｂ）に示す。このヘッド２
０はガラスセラミックないしステンレス等の耐腐食性の
ある材質からなっている。ノズルプレート１３は、イン
ク滴を噴射するノズル１０と、インク導通路１１−１と
圧力室１１とインク供給路１１−２と、外部に設けられ
たインクタンクからインク供給管１６を介してインクが
供給され、蓄えるインク室１２からなる噴射チャンネル
系統を複数個配置し、マルチノズル化しである。

ノズルプレート１３の上には弾性プレート１５が積層さ
れている。弾性プレート１５の圧力室１１のそれぞれに
対応した位置には、ジルコンチタン酸塩、チタン酸バリ
ウム等からなる電気機械変換素子である圧電素子１４が
接着されている。ここで第３図（ａ）は弾性プレート１
５を除いて示したノズルプレート１３の平面図、第３図
（ｂ）は第３図（ａ＞に示すＡＡ断面図である。

次に、原理を説明すると、圧電素子１４に電圧をかける
と、電歪効果により弾性プレート１５が瞬間的に撓み、
圧力室ｌｌ内のインクに圧力波が発生し、インク導通路
１１−１を介してノズル１０内のインクに伝播される。

その伝播された圧力波によってノズル１０よりインク滴
１９を噴射する。

このインクジェットプリンタ用ヘッド２０において従来
かち問題になっていたのは、インク滴を噴射しない噴射
チャンネル系統があったときに、ノズル１０か大気に暴
露されているとノズル１０内のインクの水分等が大気中
に蒸発し、インクの粘度が高くなってしまうことである
。そのときに圧電素子１４の変形によって発生する圧力
波の伝搬が正常に行われなくなり、ノズル１０からイン
クの吐出が不可能となる。そのため、所定の時間間隔、
例えは５分間に１回全噴射チャンネル系統の圧電素子１
４を駆動させて、インク滴１９を噴射することによって
ノズル１０内のインクの新陳代謝を行い、正常な状態に
保つ方法がとられている。

また、プリンタの電源をきった状態では、ヘッド２０の
圧電素子１４の駆動ができないので、第４図に示すよう
にゴム部材１７を押し付けることによってヘッド２０の
ノズル１０が設けられたノズル部２１を気密にするキヤ
・ツブ１８により、ノズル１０内のインクの水分の蒸発
を防止する手段がある。

また、ヘットにインクを供給するインク供給系において
は、第５図に示すようにカートリッジケース２２（透視
した状態で示す）内に、インクを充填した袋２３を取り
付け、その袋２３に設けたゴム部材２４にインク供給管
１６の先端に設けた注射針２５を刺し、袋２３内のイン
クを注射針２５、インク供給管１６を介して第３図に示
すヘラ）・２０のインク室１２に供給する構成を採るこ
とにより、インクを大気から遮断し、インクから水分が
蒸発しないようにしである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、これらの上述のインクジェットプリンタ用ヘッ
ドの保護手段が設けられているにもかかわらずヘッド２
０内の噴射チャンネル系統のインクに溶存している空気
（酸素、窒素など）が環境変化（温度、気圧などの変化
）および、圧電素子１４を駆動中に発生するキャビテー
ションにより微小な気泡としてインク中に発生する事態
が生ずることがある。このとき、見かけのインクの弾性
係数が低下し、圧力波の発生が妨げられるため、インク
滴の噴射が不可能となる。

この場合、従来の上述のインクジェットプリンタ用ヘッ
ドの保護手段では対応が出来ず、また専門溝以外は回復
作業を行うことができない。この＝５− 回復作業は、インク供給系において、インク供給圧力を
大気圧の２〜３倍に高めて背圧をかけることによりヘッ
ド内のインクに圧力差を生じさせて、噴射チャンネル系
統内の気泡をノズル１０より排出する方法である。しか
し、噴射チャンネル系統内の気泡は表面張力の影響によ
り、壁面に付着したままになっている場合が多く、比較
的長時間背圧をかけ、強制的にインクを流さないとなか
なか気泡を除去できない。これは、インクを無駄に大量
に消費するため、不経済であるという問題があり、また
、確実に気泡を除去できる保証もないという問題もあっ
た。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のインクジェットプリンタ用ヘッド保護装置は、
対応して圧電素子が設けられた圧力室につながるノズル
からインク滴を噴射するインクジェットプリンタ用ヘッ
ドと、前記ノズルを覆うためのキャップと、このキャッ
プで前記ノズルを覆った時の互いの間の小空間の圧力を
低下させ前記ノズルよりインクを吸い出すためのポンプ
と、前記小空間内の空気のインクの蒸気を飽和状態に保
つための蒸発器とを含んで構成される。

本発明のインクジェットプリンタ用ヘッド保護装置は、
ポンプはヘッド上の圧電素子を２０ｋＨｚから１００ｋ
Ｈｚまで掃引させながら駆動させるのと同時にノズルよ
りインクを吸い出すように構成されることもできる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成図である。キャップ２
７に設けられた小空間２８は導管２９によって蒸発器３
０に連結され、蒸発器３ｏは導管３１、ポンプ３３およ
び導管３４を介して廃液タンク３５に連結され、導管３
１の途中には弁３２が設けられている。

ヘッド２０の噴射チャンネル系統に気泡が生じた異常時
におけるヘッド２０の回復動作を行う時は、まず、弁３
２を開き、ヘッド２ｏのノズル部２１をキャップ２７で
覆い、ポンプ３３にてキャップ２７内の小空間２８の空
気を吸引し、圧力を下げる。圧力をＦげることによって
、インクをノズル１０より小空間２８内へ吸引し、導管
２９を介して蒸発器３０に流入させる。もし、蒸発器３
０が満杯になったときは、導管３１、ポンプ３３、導管
３４を介して、廃液夕〉・りへ余分なインクを排出する
。

以上の動作を行いながら、第２図のタイミングチャート
に示すようにキャップ２７によるノズル部２１の密閉、
ポンプ３０の駆動を開始したのち、ヘッド２０の圧電索
子１４をまず高周波域で駆動させて噴射チャンネル系統
内のインクに激しい振動を与え、噴射チャンネル系統の
壁面に付着している気泡を浮遊させる。そして、駆動周
波数を次第に低くして（掃引）、低周波域、すなわちイ
ンク中に浮遊した気泡が噴射チャンネル系統の壁面に衝
突して付着しない程度でかつ、キャビテーションが発生
しない程度の周波数帯域に落とす。すると気泡は浮遊し
ながらインクの流れに乗りノズル１０の外へ出てゆく。

実験によると、上記の高周波域は２０　ｋＨｚ程度、低
周波域は１００Ｈｚ程度が適切であった。そして、圧電
素子１４の駆動を止め、キャップ２７を開き、キャップ
２７内の小空間２８に残っているインクを蒸発器３０へ
回収した後、ポンプ３３を停止する。以上の本発明の装
置の動作を行うことにより、ヘッド２０を自動的に回復
させることが出来る。

プリンタの電源を切ったとき、ヘッド２０は所定の位置
へ移動され、キャップ２７でノズル部２１を覆った後、
弁３２を閉じることによって、キャップ２７内の小空間
２８を蒸発器３０に溜められたインクにより飽和蒸気状
態に保たれる。従って、ノズル１０内のインクは蒸発せ
ずに粘度が一定に保たれ、またインクが固形化されるこ
ともない。

なお、インクジェットプリンタの使用時においては、所
定の時間毎にヘッド２０をキャップ２７が設けられてい
る位置に移動し、全ノズルよりインク滴を噴射してノズ
ル内のインクの新陳代謝を行う。

、ノ゛′：１ 一′９〜 〔発明の効果〕 以上説明した通り本発明は、インクジェットプリンタの
未使用時において、ノズルをキャップで覆い、蒸発器に
より、ノズルの周囲の空気のインクの蒸気を飽和状態に
保つことにより、ノズル内のインクの粘度の上昇を防止
することができる。

また、インクに気泡が生じた異常時においては、ヘッド
のノズルをキャップで覆い、ポンプでノズル内のインク
を吸出すことにより、インクジェットプリンタ用ヘッド
の取り扱いに習熟した専門家でなくても簡単にヘッド内
のインクを排出して正常な状態に復帰させることができ
る。

さらに、ポンプでノズル内のインクを吸出しながら、へ
・ラド上の圧電素子を２ＱｋＨｚから１００Ｈｚまで掃
引して駆動させることにより、短時間に簡単に正常な状
態に復帰させることができる効果があり、従って正常な
状態に復帰させるためにノズルから吸出すインクの量を
少くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の一実施例のイン
フジエラＩ・プリンタ用保護装置の構成図、および動作
を示すタイミングチャート、第３図（ａ）および（ｂ）
はそれぞれ第１図に示すヘッド２０の弾性プレート１５
を除いた状態の平面図およびＡＡ断面図、第４図はヘッ
ド２０とノズル１０内のインクの乾煤を防止するなめに
従来用いられていたキャップの斜視図、第５図はヘッド
２０ヘインクを供給するために用いられていたカートリ
ッジケースを透視して示すインクタンクカートリッジの
斜視図である。 ２０・・・ヘッド、２１・・・ノズル部、２７・・・キ
ャップ、２８・・・小空間、３０・・・蒸発器、３２・
・・弁、３３・・・ポンプ、３５・・・廃液タンク。 〜１１− 第１図 Ａヤ５．プ　　ノズル部　　へ・ノド□第３図 （久）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対応して圧電素子が設けられた圧力室につながる
   ノズルからインク滴を噴射するインクジェットプリンタ
   用ヘッドと、前記ノズルを覆うためのキャップと、この
   キャップで前記ノズルを覆った時の互いの間の小空間の
   圧力を低下させ前記ノズルよりインクを吸い出すための
   ポンプと、前記小空間内の空気のインクの蒸気を飽和状
   態に保つための蒸発器とを含むことを特徴とするインク
   ジェットプリンタ用ヘッド保護装置。
2. （２）ポンプはヘッド上の圧電索子を高周波域かち低周
   波域まで掃引させながら駆動させるのと同時にノズルよ
   りインクを吸い出す特許請求範囲第１項記載のインクジ
   ェットプリンタ用ヘッド保護装置。