JPH05507660A - 連続インクジェットプリンタ用インク供給装置 - 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】 連続インクジェットプリンタ用インク供給装置技術分野 本発明は、インクをノズルに圧送し、インク流から分離したインク滴を個々に帯 電、偏向して、ノズルに対して相対的に移動する記録媒体上に印字するようにし た連続インクジェットプリンターに関する。

背　景　技　術 この種の従来のプリンターには種々の問題力（存在する。一般的に用いられるイ ンクは色素と溶剤から構成されて（するが、溶剤は空気中に蒸発しやすく、その ため印字中に継続して溶剤を補充する必要がある。最も典型的な従来のブＩＪン ターで＆よ、インクを加圧し加圧インクをプリントヘッドに供給するための第１ のポンプと、印字に供さない非帯電インク滴を回収するガターから未使用インク を吸い上げるための第２のポンプからなる一対のポンプが用いられている。従来 のプリンターに用ｂ）られているこのようなインク供給装置は、構成上複雑であ るとも）う欠点がある。

発　明　の　開　示 本発明によれば、液滴をガターに向けて噴射する銃本体を有するプリントヘッド を備えた連続インクジェットプリンタ用インク供給装置において、 銃本体からインクを噴射するのに必要な圧力以上の圧力でガターから回収された インクと空気を加圧するためのポンプ手段と、 ポンプ手段に新たなインクを補給するためのインク貯蔵タンクと、 ポンプ手段から送られたインクと空気が流入する第１の部屋と、 第１の部屋のインク上部の加圧空気を維持し、インクと共に流入した空気を逃が すための手段と、 第１の部屋からのインクが流入する第２の部屋と、第２の部屋のインク上部の空 気の圧力を制御してプリントヘッドが必要とする圧力にインクを加圧するための 手段と、第２の部屋からプリントヘッドへインクを供給するための手段、とを備 えたことを特徴とするインク供給装置が提供される。

好ましくは、溶剤混合用貯蔵タンクが更に設けられる。

上記装置において、ガターで回収されたインク（空気が混入している）は、例え ば、二段ポンプで圧縮され、印字ヘッドの銃本体で必要とされる圧力以上に加圧 された上で第１の部屋に送り込まれる。空気とインクは第１の部屋で分離される 。第１の部屋から送出されたインクは、バルブと絞り部を通り第２の部屋に送ら れる。第２の部屋は、銃本体が必要とする圧力と実質的に同程度の圧力を維持し ており、第２の部屋からのインク番よ印字ヘッドの銃本体に供給される。第２の 部屋のインク上部の空気は、インク供給圧力を安定化するのに利用される。この 空気は、第１の部屋から所定のバルブを介して流入するものであるが、第２の部 屋の空気圧を低減する必要のある場合には、バルブを操作して空気を逃がすよう にする。

上記の通り構成されたインク供給装置は、ガターから入り込んだ空気を大気圧以 上の圧力、例えば、４バールに圧縮することにより、蒸発により消失する溶剤の 量を大幅に低減することができる。

本装置では、単一のポンプを用いることにより、ポンプにより高められた圧力が 印字動作に影響を及ぼさないようにすることができる。ガターに回収されたイン クに混入した空気を圧縮するために、インクに高圧をかけるためのポンプを設け れば、空気から分離した溶剤の蒸気の多くを圧縮してインクと共に再利用するこ とができる。従うて、時間毎に補給する必要のあった溶剤の量を減らすことがで きる。使眉するポンプについては、英国出願第９０２３５５２．４号に開示され ているものを用いることができる。

インク供給圧力は、圧縮空気を第１の部屋から第２の部屋へ送ることにより、ま た必要であれば、第２の部屋から空気を排気して、あるいは、第１の部屋から第 ２の部屋へのインクの供給（これにより第２の部屋の空気が圧縮される）と第２ の部屋からのインクの流出とのバランスをとることにより決定される。

第２の部屋へのインクの流入は、第１と第２の部屋の圧力差に基づいて決定され る。第１と第２の部屋の間の絞りと両部屋の間にあるバルブのデユーティサイク ル並びに第２の部屋からのインクの流出の制御は、第２の部屋の空気圧、プリン トヘッドのノズルの大とさ、プリントヘッドのバイブ若しくは管のサイズにより 決定することができる。第２の部屋への流入及び流出のバランスは、プリントヘ ッドから噴射されるインクジェットの所望の速度により定まる流れに基づき、第 １と第２の部屋の間にあるバルブの流れを調整することにより制御することがで きる。

発明を実施する為の最良の形態 本発明に基づき構成されたインク供給装置の実施例を添付図面に従い説明する。

図面中、インクと溶剤の少なくとも一方から成る液体の流れを記号１で、空気の 流れを記号〉で表す。

インク供給装置にはインク貯蔵タンク１からインクが供給される。インク貯雇タ ンク１は、印字中交換する場合がある。また、溶剤は第２の貯蔵タンク２から供 給される。貯蔵タンク１．２からインクと溶剤の混合物〔小量のインクと溶剤か ら成る〕がソレノイドパルプ３．４及び紋り部５．８を介して第１の供給管７に 供給される。ガター８と二段ポンプ９は、第１の供給管７により接続されている 。

使用時には、ガター８から二段ポンプ８にインクが供給される。ガター８にはプ リントヘッド１０’　に設けられている銃本体１０から噴射されたインク滴が回 収される。インクがガター８に回収される際空気が混入する。そこで、インクを 銃本体１０において要求されるよりも多少高い圧力で加圧し、第２の供給管１１ を介して第１の部１１１１２へ送る０例えば、第１の部屋１２においては４〜θ バール、第２の部屋１９においては２〜５パールに加圧される。　（いかなる場 合でも第１の部屋の圧力は第２の部屋の圧力よりも高く設定される。）第１の部 屋１２の上部空間１３には一定の圧力が加わっており、上部空間１３の空気は絞 り部１４′及びソレノイドバルブ１４、圧力開放パルプ１５を介して通気可能と なっている。加圧されたインク番よ別の供給管１６、ソレノイドバルブ１７及び 紋り部１８を介して第２の部屋１９に供給される。第２の部屋１９の上部空間２ ０には一定の圧力が加わっている。上部空間２０における空気圧は、第２の部Ｒ １９に貯蔵されているインクを供給管２１を介して印字ヘッド１０’に供給する ために適切な圧力に設定されている。

バルブ２３及び絞り部２３′を有する供給管２２を介してプリントヘッド１０’ 　から直接ポンプ９に対してガター８を経由せずインクが分岐して流れるように なっている。

第２の部屋１θの上部空間２０の空気圧を適正値に維持し、第２の部屋１８内の インクに加える圧力を維持するために、第１の部Ｎ１２の上部空間１３からバル ブ１４を介して第２の部屋１９の上部空間２０に空気を送る。余剰空気はツレノ ドパルプ２５及び紋り部２４を介し菅２θを経て排気口２７から排気される。第 １の部Ｍ１２はツレノドバルブ２８を介してダンプタンク２８に連通しており、 ダンプタンク２８の空間部もまた排気口２７に連結されている。

プリントヘッドにあるセンサ（ｒｌ！Ｊ示せず）により測定したインクジェット 速度が遅すぎたり速すぎる場合には、バルブ１４と２５の一方を操作する。イン クジェット速度が遅すぎる場合には、バルブ１４を介して第２の部屋１９の上部 空間２０に空気圧を増加させる。これにより、第２の部屋１９内のインクに付与 する圧力を増加させ、もってプリントヘッド１０′のジェット速度を所望の値に 高める。インクジェット速度が速すぎる場合には、バルブ２５を操作して第２の 部屋１９の上部空間２０がら空気を抜き空気圧を低減させる。これらの動作を繰 り返し行うことによりインク速度を実質的に一定に維持することができる。動作 中番よ空気が断続して流入するので、インクジェット速度は速くなる傾向にある 。

バルブ１７を用いて第１の部屋１２から第２の部屋１９へのインクの流れを制御 し、バルブ１４と２５を用いて第２の部屋１９のインクレベルを制御し適正なイ ンクジェット速度となるようにする別の制御方法もある。このような方法を用い る場合は、バルブ１７を単に頻繁に操作するのではなく、バルブ１４．２５．１ ７のそれぞれを頻繁に操作する必要がある。

プリントヘッドに現れる圧力変動を低軽するたつには第２の部屋１９の容積が重 要となる。第２の部屋の容積としては数十ミリリットル程度あれば十分である。

第１の部屋１２内の空気の容積も同程度のオーダーであるので、加圧装置として の安全性についての問題はない。

貯雇タンク２から供給される溶剤の量はバルブ４でコントロールすることができ る。溶剤を加えるのはインクの粘性が高ずぎる場合である。インクの粘性が高い かどうかは、例えば、第１と第２の部屋１２．１９の間の圧力差に基づき決定さ れる。

両部屋間の圧力差により紋り部１８を経由したインクの流れが形成され、後述す るように、バルブ１７が開放されているときのインクの流れ率はバルブ１７のデ ユーティサイクルとプリントヘッドにおけるインクジェット速度から決定するこ とができる。

圧力センサ３ｅと温度センサ４０が二つの部屋１２．１９を結ぶ管１６に設けら れている。バルブ１７が閉じられているときに、圧力センサ３９は第１の部屋１ ２の圧力を測定し、バルブ１７が開放されているときに、圧力センナ３９は第２ の部屋ｌθの圧力を測定する。インクを第１の部屋１２から第２の部屋１８に流 すには、マークスーベース方式のパルプ操作により、バルブ１７を開く時間を調 節して所定量のインクが流れるようにする。マーク対スペース比に基づき、　（ プリントヘッドにおいて測定した）ジェット速度、第１と第２の部屋１２１．ｌ θ内正圧力プリントヘッドのノズルの大きさ、絞り部１８の大きさ、センナ４０ により測定される温度、並びにインクの粘性を演算することができ、よって精密 な粘度計を必要としない、用いる式は、 ｆ　（Ｐ、−Ｐ、）Ｄ４．、。

μ　８ ３２　Ｌ　ｒ、ａｄ　２ｊｅｔＶｊ＊ｔここで、 ｆ＝バルブ１７が開放されている時間の割合（ｆｒａｃｔｉｏｎ）Ｐ、＝主圧力 Ｐ、＝二次圧力 Ｄ　ｒａｍ＝紋り部１８の直径 Ｌ　ｖａｎ＝紋り部１８の長さ ｄＪａｔ＝ジェット径（ノズル径に等しい）Ｖ　Ｊ　ａ　ｔ　＝ジェット速度 本インク供給装置は種々の面で安全性を備えている。第１に、バルブ１５は圧力 開放パルプであり、第１の部！１２が過剰圧力となるのを防止している。第２に 、バルブ１４と２５は通常開放されているので、電力供給が遮断した場合には、 インク供給システムは自動的に、かつ、直ちに減圧する。

バルブ２３の操作により、プリントヘッド１ｏからバイパスルーｈでインクをＰ Ｍしてインクから空気を除去するようにしてもよい。

送ＲＮ４２により吸気穴３７から空気をプリントヘッド１０″に送り込んでもよ い。また、電子機器を搭載しているキャビネット部分から吸気穴３７に空気を送 り込んでもよい。キャビネット部分へはフィルタを通して空気を送り込み電子機 器を汚さないようにする。従って、クリーンな空気がプリントヘッドに取り込ま れてプリントヘッドに正圧を印ｔＪｒｌ　Ｉ、、外気の汚れた空気がプリントヘ ッド内に流入するのを防止している。加えて、プリントヘッドから吹き込まれる 空気には溶剤が含まれていないので、プリントヘッドに溶剤の蒸気が蓄積するこ ともない。

同じ目的を達成するために、送風器４２と吸気穴３７を省略してプリントヘッド を負圧にするようにしてもよい。

セン”？−３２，３３及び３３′は第１の部屋１２のインクレベルを監視してお り、これらのセンサはそれぞれインクレベルが高く過ぎる場合、実質的に適正な インクレベルである場合、インクレベルが低すぎる場合を判定して、例えば、安 全性に問題があるような場合には遮断等の適切な方策を採ることができるように している。これらの方策は自動電子制御、若しくは、オペレータに警報を与える ことにより実行される。同様にして、第２の部屋１９のインクレベルを測定する ために二つのセンサ３０．３１が設けられており、インクレベルが所定の範囲に 納まるようにして、安定したインクジェットが得られるようにしている。

第１の部屋のインク圧はさほど重要ではない、従って、ポンプ９の鯛造並びに制 御は特に制限はなく容易に行うことができる。

従来の装置では、溶剤の消失が最大の経済上の問題であり、同時に健ｍ面に悪影 響を及ぼすとして間Ｍｔｌｔされるが、本発明では、以下に述べるように溶剤が 消失しないようにしている。

第１に、ガターに入り込む空気に圧力をかけ、インクヘッド部分における蒸発に よる消失を減らしている。第２に、溶剤が外気と遮断された空間１３．２０で凝 結するようにしており、溶剤がインクと共にプリントヘッドに復環するようにし ている。

二つの部屋１２．１９内から塩気を抜くことができ、よって、インクとインク流 及び印字特性を一定に維持できるようにしている。

第２の部屋１９とその上部空間２０はバッファーとして機能し、非常に安定した 圧力を銃本体１０に与えている。

本発明に係るインク供給装置に設けられている管にフィルタを設けてインクの汚 濁を防止するようにしてもよい。このようなフィルタの例を参照番号４３により 示す。フィルタ４３としては、例えば、ガター用の２０μｍの荒フィルタとその 他の箇所に用いる３μｍの微細フィルタとがある。温度トランスデュサ４４はプ リントヘッド１０′の監視及び制御のために用いられる。

要約書 連続インクジェットプリンタの銃本体にインクを供給するインク供給装置には、 印字期間中溶剤を混合する必要がある。従来の装置は一対のポンプを用いており 、この場合少なくとも一方のポンプの出力圧力は重要となる。そこで、かかる問 題を解決するために、プリントヘッドのガター（８）から回収されたインクと空 気を銃本体（１０）からインクを噴射するのに必要な圧力以上に加圧するための ポンプ（９）と、ポンプ（９）に新たなインクを補給するためのインク貯蔵手段 （１）とを備えたインク供給装置が提供される。インク供給装置は、第１と第２ の部Ｍ（１２，１９）を有しており、また第１の部屋〔１２〕のインク上部の空 気圧を維持し、第２の部屋（１９）のインク上部の空気圧を制御するための手段 （１３，１４，１５，２５）が設けられている。更に、第２の部屋（１８）から プリントヘッド（１０）へインクを供給するための手段（２１）が設けられてい る。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＧＢ９１１００７１，１ 、発明の名称 連続インクジェットプリンタ用インク供給装置３、特許出願人 住　所　イギリス国、シービー３８テイーニー、ケンブリッジ、バー　ヒル（番 地なし）名　称　ドミノ　プリンティング　サイエンスビーエルシー ４、代理人 住　所　〔郵便番号１１０） 東京都台東区台東４丁目１４番７号 北川ビルθ階 西暦１９８２年２月１２日 ８、添付書面の目録 補正書の翻訳文 １、明細書の出願翻訳文１頁１行目から２頁１１行目まで（国際出願時の明細書 １頁全体に対応する箇所）を下記の通り補正する。

連続インクジェットプリンタ用インク供給装置技術分野 本発明は、インクをノズルに圧送し、インク流から分離したインク滴を個々に帯 電、偏向して、ノズルに対して相対的に移動する記録媒体上に印字するようにし た連続インクジェットプリンターに関する。

背　景　技　術 この種の従来のプリンターには種々の問題が存在する。一般的に用いられるイン クは色素と溶剤から構成されているが、溶剤は空気中に蒸発しやすく、そのため 印字中に継続して溶剤を補充する必要がある。最も典型的な従来のプリンターで は、インクを加圧し加圧インクをプリントヘッドに供給するための第１のポンプ と、印字に供さない非帯電インク滴を回収するガターから未使用インクを吸い上 げるための第２のポンプからなる一対のポンプが用いられている。従来のプリン ターに用いられているこのようなインク供給装置は、構成上複雑であるという欠 点がある。

発　明　の　開　示 本発明によれば、液滴をガターに向けて噴射する銃本体を有するプリントヘッド を備えた連続インクジェットプリンタ用インク供給装置において、 銃本体からインクを噴射するのに必要な圧力以上の圧力でガターから回収された インクと空気を加圧するためのポンプ手段と、 ポンプ手段に新たなインクを補給するためのインク貯蔵タンクと、 ポンプ手段から送られたインクと空気が流入する第１の部屋と、 第１の部屋でインクから分離しインク上部に停留する空気の圧力を維持し、余剰 空気を第１の部屋から排出するための手段と、 第１の部屋からのインクが流入する第２の部屋と、」２、「請求の範囲」に記載 の請求項１の出願翻訳文を下記の通り補正する。

「１．液滴をガター（８）に向けて噴射する銃本体（１０）を有するプリントヘ ッド（１０’）を備えた連続インクジェットプリンタ用インク供給装置において 、 読本体（１ｏ）からインクを噴射するのに必要な圧力以上の圧力でガター（８） から回収されたインクと空気を加圧するためのポンプ手段（９）と、 前記ポンプ手段（９）に新たなインクを補給するためのインク貯蔵タンク（１） と、 前記ポンプ手段（９）から送られたインクと空気が流入する第１の部屋（１２） と、 前記第１の部屋（１２）でインクから分離しインク上部に停留する空気の圧力を 維持し、余剰空気を前記第１の部屋から排出するための手段（１３，１４，１４ °、１５．２４．２５）と、 前記第１の部！（１２）からのインクが流入する第２の部屋（１９）と、 前記第２の部屋（１９）のインク上部の空気の圧力を制御してプリントヘッド（ ｌＯ）が必要とする圧力にインクを加圧するための手段（１４，１４′、２０． ２４．２５）と、前記第２の部屋（１９）からプリントヘッド（ｌＯ）へインク を供給するための手段（２１）、とを備えたことを特徴とするインク供給装置。

」 以上 国際調査報告 ＋ｍ−ムーＮａ　ＰＣＴ／ＧＢ　９１１００７１１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．液滴をガター（８）に向けて噴射する銃本体（１０）を有するプリントヘッ ド（１０′）を備えた連続インクジェットプリンタ用インク供給装置において、 銃本体（１０）からインクを噴射するのに必要な圧力以上の圧力でガター（８） から回収されたインクと空気を加圧するためのポンプ手段（９）と、 前記ポンプ手段（９）に新たなインクを補給するためのインク貯蔵タンク（１） と、 前記ポンプ手段（９）から送られたインクと空気が流入する第１の部屋（１２） と、 第１の部屋（１２）のインク上部の加圧空気を維持し、インクと共に流入した空 気を逃がすための手段（１３、１４、１４′、１５、２４、２５）と、 前記第１の部屋（１２）からのインクが流入する第２の部屋（１９）と、 前記第２の部屋（１９）のインク上部の空気の圧力を制御してプリントヘッド（ １０）が必要とする圧力にインクを加圧するための手段（１４、１４′、２０、 ２４、２５）と、前記第２の部屋（１９）からプリントヘッド（１０）ヘインク を供給するための手段（２１）、とを備えたことを特徴とするインク供給装置。 ２．溶剤混合用貯蔵タンク（２）を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載 のインク供給装置。 ３．前記第２の部屋（１９）のインク上部の空気圧を制御するための手段が、前 記第２の部屋（１９）のインク上部の空間にある空気を排気するためのパルプ（ ２５）を備えていることを特徴とする請求項１若しくは２に記載のインク供給装 置。 ４．前記第２の部屋（１９）のインク上部の空気圧を制御するための手段が、前 記第１の部屋（１２）と前記第２の部屋（１９）それぞれのインク上部にある空 間（１３、２０）を接続する．管とパルプ（１４）を備えていることを特徴とす る請求項１乃至３のいずれかに記載のインク供給装置。 ５．前記第１の部屋（１２）から前記第２の部屋（１９）へ選択的にインクを流 入させるための管（１６）に設けたパルプ（１７）を備えたことを特徴とする請 求項１乃至４のいずれかに記載のインク供給装置。 ８．前記第１の部屋（１２）と前記第２の部屋（１９）間にインク通過用に設け られた管（１８）に温度センサ（４０）と絞り部（１８）を設け、前記管（１６ ）のパルプ（１７）の上流側に圧力センサ（３９）を設けたことを特徴とする請 求項５に記載のインク供給装置。 ７．前記第１及び第２の部屋（１２、１９）のそれぞれに対して更にレベルセン サ（３０、３１、３２、３３、３３′）を設けたことを特徴とするインク供給装 置。 ８．吸気穴（３７）からプリントヘッド（１０′）に向けて送風するための送風 機（４２）を更に設けたことを特徴とするインク供給装置。 ９．前記第１の部屋（１２）のインク上部における空気圧が所定値を越えたとき に当該インク上部の空気を自動的に排出するための圧力開放パルプ（１５）を更 に設けたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のインク供給装置。