JPH0326652B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、インクジエツトプリンタの液体イン
ク供給装置および方法に関する。

連続インクジエツト型のインクジエツトプリン
タにおいて、１個以上のプリントヘツドが均一な
大きさと規則正しい間隔を有する滴状インクの流
れを放出する。この滴状インクは入力情報信号に
従つて選択的に供給され、かつその後被印刷部材
に付着するかまたは適当な受け部材によつて捕集
される。ほとんどの印刷では、プリントヘツドか
ら放出される滴状インクの全体量に対する、印刷
に用いられる滴状インク量の比率が小さく、プリ
ントヘツドを通過するインクの多くが受け部材に
よつて捕集される。このインクは多くの場合イン
ク貯蔵槽へ再循環される。しかし、この再循環イ
ンクが空気にさらされるので、再循環インクに空
気すなわちガスが含まれることはよくあることで
ある。インクジエツトプリンタで印刷をきれいに
行うためには、均一なインク小滴をプリントヘツ
ドから所定のサイクル数で放出することが必要で
ある。ガスすなわち空気が定量ポンプに供給され
る液体インクの中に含まれていると、ポンプの安
定性に悪影響を及ぼし、プリントヘツドにおける
滴状インクの形の均一性とサイクル数が乱れて、
印刷のゆがみが生じ得る。

従つて、滴状インクの適切な形成およびプリン
トヘツドからの滴状インクの均一かつ規則正しい
放出を容易にするために、インク供給装置内の空
気とガスを安定させるインク供給方法および装置
が長い間要望されてきた。

空気の泡に関する問題とインク供給方法および
装置に関する他の問題の解決策は、米国特許第
4153902号、同第3761953号、同第3929071号、同
第4079384号、同第4067020号、同第3512173号、
同第2172539号、同第4170016号、同第4038667号、
同第3974508号および同第3971039号に示されてい
る。これと正確には一致しないが関連がある技術
は、米国特許第4187512号、同第4144537号、同第
4123761号、同第4011157号、同第4053901号、同
第3953862号、同第3708798号、同第3719952号、
同第3798656号、同第3805276号、同第3930258号、
同第4048165号、同第4121222号、同第4152710号、
同第4176363号、同第3361150号に示されている。

空気の泡に関する問題の１つの解決策では空気
トラツプすなわち泡捕集部材を備えている。この
空気トラツプは大気に通じている室からなつてい
る。インクはプリントヘツドに達する前にこの室
を通過する。この方法の例については米国特許第
3929071号、同第4153902号および同第4079384号
を参照されたし。空気の泡の問題のこの空気トラ
ツプによる解決策は、供給インクからの空気すな
わちガスの除去量が少ないかまたは安定せず、記
録のゆがみが生じるという理由によつて、満足で
きるものではないことが実証された。

他の問題は、いくつかのプリンタの場合に呼び
水できなくなることがあり、そのために補助的な
呼び水装置がしばしば使用された。これについて
は米国特許第4170016号、同第4038667号、同第
3974508号、同第4187512号および同第4123761号
を参照されたし。

他の問題は、インクの均一性および印刷の明確
さを達成するためにプリントヘツドで安定した液
体圧力を保つことが不可能であることである。

従つて、インクに含まれる空気またはガスを安
定化し、自己呼び水能力を有し、かつプリントヘ
ツドで安定した液体圧力と所望のインクジエツト
速度を保つインク供給方法および装置が必要とさ
れる。

本発明のインク供給方法と装置は、プリントヘ
ツドのために次のようにしてインクを供給するこ
とによつて、前記従来技術のいろいろな問題を解
決する。すなわち、インク内の空気すなわちガス
の存在が安定し、プリントヘツドに供給されたイ
ンクに残つている空気がインクとの制御された溶
解状態で吸収されそれによつて印刷のゆがみが最
小となるようにインクを供給して問題を解決す
る。

本発明は、低圧の一次槽とそれに続いて高圧の
中間槽を設けることによつて前記の目的を達成す
る。この一次槽では、含有空気とガスがインクか
ら取出され、中間槽では残留ガスが制御されてイ
ンク溶解液に吸収される。中間槽の後には定量ポ
ンプが設けられている。この定量ポンプは、プリ
ントヘツドからインクを放出する前に、インクの
圧力を高め、インクを更に安定させる。ここで使
用する“安定”なる用語は、定量ポンプが安定し
た状態で作動してインク流を制御速度でプリント
ヘツドに放出するように、インク内のガスが制御
されてインクに溶解していることを意味する。イ
ンクに溶解しない空気すなわちガスは定量ポンプ
の出力を弱め、それによつて放出インクを適切な
速度と圧力でプリントヘツドへ給送することがで
きなくなる。

プリントヘツドにおける不変の圧力は定量ポン
プと、それと組合せた圧力変動減衰器によつて保
たれる。

本発明では更に自己呼び水作用が達成される。
というのは、主ポンプまたは定量ポンプの１つが
空気を含まないで呼び水された状態にあるかぎり
は、空気が流動状態で或る時間経過した後で他の
すべてのポンプから自動的に除去されるからであ
る。従つて、補助的な呼び水器具は不必要であ
る。

従つて、インクジエツトプリンタのための改良
されたインク供給方法および装置を提供すること
が本発明の目的である。

ガスすなわち空気の大部分が低圧室で除去さ
れ、インクの供給を安定させるために残りのガス
が高圧室のインクに溶けるようなインク供給方法
および装置を提供することも本発明の目的であ
る。

インクジエツト速度を適切にするためにプリン
トヘツドにおけるインク圧力がほぼ一様であるイ
ンク供給方法のよび装置を提供することも本発明
の目的である。

自己呼び水作用を行うインク供給方法および装
置を抵抗することも本発明の目的である。

第１のポンプと第２のポンプの間にある加圧さ
れた槽を含むインク供給装置を提供することも本
発明の目的である。

本発明の前記および他の目的、効果および新規
な特徴は、添付図面に基づく本発明の以下の詳細
な説明から明らかとなるであろう。

本発明は、インクジエツトプリンタのための回
収可能な液体インク供給方法と装置からなつてい
る。

本発明の発明力のある方法および装置は、イン
クジエツトプリンタへインクを供給するための方
法と装置を含み、本質的には次のように構成され
ている。

図に示すように、方法および装置のための液体
インク供給装置は取外しおよび交換可能なインク
容器１を備えている。

インク容器１は本装置および方法のための一次
液体インク槽である。この一次槽１は多岐管２を
介して適当な液体導管３と接続され、この液体導
管３は主要なまたは第１のポンプ５と接続されて
いる。

主ポンプ５は液体導管７を介して中間槽９と接
続されている。この中間槽９はその出口にメツシ
ユフイルター１１を有し、かつ図示のごとく液体
導管１３によつて液体導管１５ａ，１５ｂと接続
されている。この導管１５ａ，１５ｂは第２のポ
ンプであるそれぞれ定量ポンプ１７ａ，１７ｂと
接続されている。このポンプ１７ａ，１７ｂはそ
れぞれ導管１９ａ，１９ｂを介してフイルターと
圧力変動減衰器の組合せ装置２０ａ，２０ｂと連
結されている。この装置２０ａ，２０ｂは細目フ
イルター２１ａ，２１ｂと貯蔵室２２ａ，２２ｂ
とコイル毛管２３ａ，２３ｂを含んでいる。毛管
２３ａ，２３ｂはそれぞれ液体導管２４ａ，２４
ｂを介して制御弁２５ａ，２５ｂと連結されてい
る。この弁２５ａ，２５ｂはそれぞれオン・オフ
制御弁であり、かつそれぞれ導管２７ａ，２７ｂ
を介してプリントヘツド２９ａ，２９ｂと連結さ
れている。このプリントヘツド２９ａ，２９ｂ
は、本発明の要部ではない周知技術に従つて、図
示していないそれぞれのオリフイスから滴状イン
ク３１の流れを放出する。更に、周知技術に従つ
て滴状インク３１が入力情報信号によつて選択的
に供給され、そして図示していない被記録部材に
付着するがまたは適当な受け部材もしくは樋３３
に捕集される。本発明はインク供給方法および装
置と直接的に関係しているので、プリントヘツド
の詳細な構造並びに滴状インクの供給および変向
方法は本発明の要部ではない。この供給および変
向を達成するために当該技術において多くの適切
な構造体が知られている。

受け部材３３によつて捕集された滴状インク３
１は重力または他の適当な手段によつて捕集イン
ク槽３５に溜まる。この捕集インク槽３５は適当
な導管３７を介して粒子フイルター３９と連結さ
れている。この粒子フイルター３９は導管４１を
介して多岐管２と連結され、この多岐管は一次槽
１と接続している。

上記基本構造の本装置の作動は次のように行わ
れる： 導管３に作用するポンプ５の真空作用によつて
一次槽１からインクが吸引される。一次槽１は密
封されたびんまたは室からなつている。従つて、
前記の吸引の役立つ比較的に低い圧力がポンプ５
によつて槽１内で発生する。

主ポンプ５は一次槽１から吸引したインクを加
圧下で導管７を経て中間槽９へ供給する。この中
間槽９は密封室であり、この密封室は、加圧され
て入口側の導管７から供給されたインクをそれが
出口側の導管１３から流出するまで収容してい
る。中間槽９内の高い圧力は前記の一次槽１内の
比較的低い圧力と対比される。槽１，９間の低圧
と高圧の差は非常に重要な利点を生じ、かつ後述
のようにインクジエツトプリンタのインク供給に
おける全く新しい概念を含んでいる。

ほとんどの印刷では、プリントヘツドから排出
される滴状インクの全量と比べて、印刷に使用さ
れる滴状インクの割合が小さいので、プリントヘ
ツド２９ａ，２９ｂを通過するインクのほとんど
が受け部材３３によつて捕集されて一次槽１へ再
循環される。この捕集した滴状インクが空気にさ
らされることにより、空気分子が捕集インク槽の
中へ運ばれ、そして空気すなわちガスが一次槽１
へ再循環されるインクに混じることは避けられな
い。

もしこのガスが供給インクから取除かれていな
いと、すなわちインク内で安定していないと、こ
のガスがヘツド２９ａ，２９ｂにおける滴状イン
クの形成に悪影響を及ぼし、そして制御され均一
で整つた滴状インク流が形成されない。従つて、
このガスを除去するかまたはその影響を何らかの
方法で最小限度に食い止めなければならない。こ
れは槽１，９の低圧と高圧の差によつて達成され
る。

槽１が低圧であるために、捕集空気すなわちガ
スの大半がこの一次槽１の液体インクから排出さ
れる。従つて液体インクには極めて少量のガスし
か残つておらず、この残りの空気すなわちガスは
インクと共に中間槽９へ運ばれ、ここで高圧条件
下に置かれる。インクのような液体は低圧よりも
高圧の方が多量の空気すなわちガス状生成物を溶
解状態で含有することができる。すなわち、ガス
は低圧のインクよりも高圧のインクの方が簡単に
溶解する。従つて、中間槽９に流入した空気は制
御されて溶解状態で吸収される、すなわち加圧さ
れたインクに溶ける。こうして、フイルター１１
を経て中間室９から出て行くインクは比較的に安
定している。フイルター１１はメツシユフイルタ
ーであるので、容器１から運ばれてきた粒子を捕
えて中間槽９内に保持する。

槽９から出る比較的に安定したインクは導管１
３から導管１５ａ，１５ｂを通つて流れ、そして
正圧下の定量ポンプ１７ａ，１７ｂに供給され
る。このポンプ１７ａと１７ｂは別々に液体イン
クの圧力を高め、この圧力によりインクのガス状
含有物が更に安定する。インク内のガス含有物を
安定させることによつて、定量ポンプ１７ａ，１
７ｂの機能が安定するので、一定の速度と圧力の
インク流がプリントヘツドに供給される。主ポン
プ５が本装置の“大まかな圧力”として特徴づけ
られるものであるのに対し、定量ポンプ１７ａ，
１７ｂは非常に正確に作動して、プリントヘツド
２９ａ，２９ｂから出るインクジエツトの速度を
所望な値にするものである。所望なインクジエツ
ト特性が必ず得られるようにするために、安定し
たインクの最後に計量された流れは、プリントヘ
ツド２９ａ，２９ｂに到達する前に、フイルタ
ー／圧力変動減衰器２０ａ，２０ｂを経て定量ポ
ンプ１７ａ，１７ｂによつて給送される。インク
は前記構成要素２０ａ，２０ｂの細網の粒子フイ
ルター２１ａ，２１ｂによつてろ過される。この
フイルター２１ａ，２１ｂは更に貯蔵室２２ａ，
２２ｂおよびコイル毛管２３ａ，２３ｂと協働し
て、定量ポンプ１７ａ，１７ｂによつて発生した
圧力変動を減衰する。安定した液体インクは貯蔵
室２２ａ，２２ｂからコイル毛管２３ａ，２３ｂ
を通つて導管２４ａ，２４ｂに流入する。フイル
ター２１ａ，２１ｂと貯蔵室２２ａ，２２ｂと毛
管２３ａ，２３ｂの作用により、インクはほぼ一
定の圧力でフイルター／圧力変動減衰器２０ａ，
２０ｂから導管２４ａ，２４ｂへ供給される。イ
ンクは導管２４ａ，２４ｂからオン・オフ制御弁
２５ａ，２５ｂと導管２７ａ，２７ｂを通つてプ
リントヘツド２９ａ，２９ｂへ流れる。プリント
ヘツド２９ａ，２９ｂへのインクの供給が一定の
圧力と望ましい速度で行われるので、プリントヘ
ツド２９ａ，２９ｂは滴状インクの規則正しくか
つ均一な噴射を行う。この際、滴状インクは極め
て少量の空気を溶解した状態で含むだけであるの
で、インクがプリントヘツドにおいて液滴化する
際に加えられる振動によつて、溶解している空気
が気化しても液滴化や飛翔制御に悪影響を与える
ことはない。同様に液滴化時のインク圧力が高圧
から大気圧へ変化した場合、溶解されずにインク
内に存在する空気は極めて少ないので、その膨張
や破裂によつて印刷、文字形成に悪影響を与える
こともない。記録すなわち印刷に使用されない滴
状インクは受け部材または樋３３によつて捕集さ
れ、そして捕集インク槽３５にたまり、そして前
述のように一次槽１が低圧であるためにフイルタ
ー３９を通つて一次槽１に戻される。フイルター
３９は、インクが外気にさらされる間にインクと
混合する大きな粒状含有物を捕える。

上記のように本発明は、一定の圧力およびイン
クジエツト速度がプリントヘツド２９ａ，２９ｂ
で保たれるようインクの安定供給を定量ポンプ１
７ａ，１７ｂを介して行うための方法と装置を提
供する。

この即時インク供給方法および装置の特に有利
な点はそれがそれ自身で呼び水を行うことにあ
る。１個以上の定量ポンプ１７ａ，１７ｂと直列
に接続した主ポンプ５を使用する、主ポンプ５あ
るいは１個の定量ポンプ１７ａまたは１７ｂが空
気を含まないで呼び水された状態にあるかぎり
は、空気が流動状態で或る時間の後に必ず他のす
べてのポンプから自動的に除去される。

更に本発明では、第１のポンプ５とプリントヘ
ツド２９ａ，２９ｂの間の本装置のすべての構成
要素およびこの第１のポンプとプリントヘツドが
必ず正圧下にあり、かつ一次槽１が低圧に保たれ
る。従つて、第１のポンプと定量ポンプ間でガス
状の泡は実質的に成長できなくなり、この空気の
泡の成長は受け部材と主ポンプ入口間の装置の一
部に制限される。更に、主ポンプからプリントヘ
ツドまで本装置を正圧下に保つと、装置のこの部
分へ供給されるインクに空気が侵入することがな
く、空気の漏れを生じる可能性がある取付具の数
を最小限にすることができる。即ち、本発明のイ
ンク供給装置では、第１のポンプから第２のポン
プまでが実質的に密閉されていなければならない
が、上述のように第１のポンプからプリントヘツ
ドまでが正圧下に保たれるので真空下のような厳
密な密閉を必要とせず実質的に密閉されていれば
よい。更に、槽１が現存の取替え可能なインク容
器であるために、装置内の吸収ガスの発泡と多量
の含有は使い捨て容器内で抑制される。更にま
た、プリント過程でのインクの消費によつてイン
ク容器１が定期的に取替えられるので、溜つたす
べてのガスは本装置から定期的に除去される。

上記実施例は２個のプリントヘツドを有する装
置であるが、上記の教えに基づいて、本発明が任
意の数のプリントヘツドを有するプリンタにも適
用可能であることは明らかである。

本発明のインク供給方法と装置の好ましい実施
例と、その中で使用される発明力のある方法と装
置を開示したが、その教えに基づいて当業者には
多くの変形と変化を考えられるであろう。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の好ましい実施例によるインク供
給装置および方法の概略的なダイヤグラムであ
る。 ３１……滴状インク、２９ａ，ｂ……プリント
ヘツド、３３，３５……捕集手段（受け部材、
樋、インク槽）、１……一次槽、３，７，１３，
１５ａ，ｂ，１９ａ，ｂ，２４ａ，ｂ，２７ａ，
ｂ……導管手段、５……第１のポンプ、９……中
間槽、１７ａ，ｂ……第２のポンプ（定量ポン
プ）、２０ａ，ｂ……フイルタ・圧力変動減衰器、
２５ａ，ｂ……制御弁（オンオフ制御弁）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 滴状インクがプリントヘツドから被記録部材
   に向つて放出され、この被記録部材に所望の記号
   を印刷するために滴状インクの何滴かが選択され
   て利用され、前記の放出された滴状インクの残り
   が被記録部材に当らないで捕集手段によつて集め
   られるインクジエツトプリンタの液体インク供給
   装置にして、インク用一次槽と、この一次槽をプ
   リントヘツドと接続するための導管手段とを備え
   たインク供給装置において、前記導管手段によつ
   て接続されて前記一次槽と前記プリントヘツドの
   間にある第１のポンプと、前記導管手段によつて
   接続されて前記第１のポンプと前記プリントヘツ
   トの間にある中間槽と、前記導管手段によつて接
   続されて前記中間槽と前記プリントヘツドの間に
   ある第２のポンプとを含み、前記第１のポンプか
   ら前記第２のポンプとの間のインク供給路が実質
   的に密閉されていることを特徴とするインクジエ
   ツトプリンタのインク供給装置。 ２ 前記中間槽が前記第１のポンプによつて前記
   一次槽よりも高い圧力に保たれていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のインク供給装
   置。 ３ 前記一次槽が取外し可能なインク容器からな
   つていることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のインク供給装置。 ４ 前記第２のポンプが液体インクの圧力を高め
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   インク供給装置。 ５ 前記第１のポンプが主ポンプからなり、前記
   第２のポンプが定量ポンプからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載のインク供給装
   置。 ６ 液体インクの圧力変動を減衰する手段を含
   み、この圧力変動減衰手段が導管手段によつて連
   結されて前記第２のポンプと前記プリントヘツド
   との間にあることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のインク供給装置。 ７ 導管手段によつて接続されて前記第２のポン
   プと前記プリントヘツドとの間にあるオン・オフ
   制御弁を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のインク供給装置。 ８ 前記捕集手段が導管手段によつて前記一次槽
   と接続され、液体インクを前記一次槽から給送す
   る前記第１のポンプによつて発生する前記一次槽
   内の低い圧力が、前記捕集手段によつて集められ
   た液体インクを前記一次槽に戻すことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のインク供給装置。 ９ 滴状インクがプリントヘツドから被記録部材
   に向つて放出され、この被記録部材に所望の記号
   を印刷するために滴状インクの何滴かが選択され
   て利用され、前記の放出された滴状インクの残り
   が被記録部材に当らないで捕集手段によつて集め
   られ、そしてインク用一次槽と、この一次槽をプ
   リントヘツドと接続するための導管手段とを備え
   たインクジエトプリンタの液体インク供給装置に
   おいてインクを前記プリントヘツドへ供給するに
   当り、前記一次槽と前記プリントヘツドとの間に
   導管手段を介して第１のポンプ、中間槽及び第２
   のポンプとを設けるとともに前記第１のポンプと
   前記第２のポンプとの間のインク供給路を実質的
   に密閉し、前記液体インクを前記第１のポンプ手
   段によつて前記一次槽から前記中間槽へ供給し、
   前記中間槽の圧力を前記一次槽の圧力よりも高く
   保ち、前記液体インクを前記第２のポンプによつ
   て前記中間槽から前記プリントヘツドへ供給する
   ことを特徴とするインクジエツトプリンタのイン
   ク供給方法。 １０ 液体インクが前記第２のポンプへ正圧下で
   供給され、この第２のポンプが前記液体インクの
   圧力を高めることを特徴とする特許請求の範囲第
   ９項記載のインク供給方法。 １１ 前記第２のポンプ手段から前記プリントヘ
   ツドへ供給される液体インクの圧力変動を減衰す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の
   インク供給方法。 １２ 前記捕集手段によつて集められた液体イン
   クを前記一次槽へ供給することを特徴とする特許
   請求の範囲第１１項記載のインク供給方法。