JPH08318626A - 液体金属を用いたインクジェット式プリンタヘッドの制御装置および方法 - Google Patents

液体金属を用いたインクジェット式プリンタヘッドの制御装置および方法

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JPH08318626A
JPH08318626A JP8127739A JP12773996A JPH08318626A JP H08318626 A JPH08318626 A JP H08318626A JP 8127739 A JP8127739 A JP 8127739A JP 12773996 A JP12773996 A JP 12773996A JP H08318626 A JPH08318626 A JP H08318626A
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inkjet printer
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JP8127739A
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Kwang-Yung Jung
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体金属をプリンタヘッドに用いる際、液体
金属の液体状態を保持する制御する装置および方法を提
供する。 【解決手段】 プリンタヘッド１０の一定部位の温度を
感知する温度感知手段２１と、インク１５を加熱して間
接的に液体金属の温度を所定温度以上に保持する発熱手
段２２をインクプリンタヘッドの所定部位に設置する。
そして、プリンタヘッドの所定部位の温度から液体金属
の温度を検出し、検出温度が所定温度以下の場合には発
熱手段を駆動し、そうでない場合には、発熱手段の駆動
を停止する。これにより、液体金属の温度を常に溶融点
以上に保持し、プリンタヘッドの動作温度を適正に保持
することが可能になり、印刷機能を向上させることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット式プ
リンタヘッドの制御装置および方法に係り、特に液体金
属をプリンタヘッドに用いる際、前記液体金属を液体状
態に保つよう制御する、液体金属を用いたインクジェッ
ト式プリンタヘッドの制御装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来バブルジェット方式のプリンタの印
刷制御方法は、プリンタヘッド内に設けられた発熱体を
発熱させ沸騰現象によるインクの浸透圧現象を起こすこ
とにより、前記インクが噴出され印刷動作が行われると
いうものであった。
【０００３】しかし前記沸騰方式は前記発熱体の頻繁な
加熱により前記インクの特性が変質しやすくなり、この
ことがプリンターヘッドの寿命を縮める要因となるのみ
ならず、前記発熱体自身の寿命を縮めるという問題点を
含んでいた。
【０００４】前述した問題点に鑑みて案出された方式
を、添付した図１に基づいて説明する。
【０００５】図１は従来の改良されたインクジェット式
プリンタヘッド１０を示す断面図であり、（Ａ）は単独
のインク貯蔵室１２を示す要部断面図であり、（Ｂ）は
前記（Ａ）に示すインク貯蔵室１２のＡ−Ａ′断面図で
ある。
【０００６】図示した通り、前記プリンタヘッド１０の
本体１１の内部には前記インク貯蔵室１２が設置されて
おり、さらに前記貯蔵室１２の上部にはインク１５の滴
が噴出されるノズル１３が設置されており、さらにまた
前記貯蔵室１２の側面にはインク・シリンダ（図示せ
ず）から前記貯蔵室１２に前記インク１５が供給される
通路である供給路１４が設置される。
【０００７】また、前記貯蔵室１２の下部の外面には一
対の電極１６、１７および一対のＮ・Ｓ極磁性体１８、
１９が互いに対称に設置される。
【０００８】かかる構成の前記プリンタヘッド１０にお
いて前記インク１５が前記ノズル１３に噴射される動作
は、前記貯蔵室１２の前記外部磁性体１８、１９に置か
れた前記インク１５が受ける力、すなわちローレンツ力
（Ｆ＝Ｂｉｌ・ｓｉｎθ）に左右され、その力の方向は
フレミングの左手法則により磁場Ｂ、電流ｉ方向と直交
方向に動くという基本原理に基づく。
【０００９】したがって、前記理論によれば、前記電極
１６、１７に適正な電圧（正パルス、負パルス）を印加
すれば所定の磁場が発生して前記インク１５が前記ノズ
ル１３を通して一滴ずつ噴射される。
【００１０】また、図１に示すような前記プリンタヘッ
ド１０の構成に用いられる前記インク１５は、その電気
的な抵抗が５Ω以下とならなければならないが、これは
現実的に不可能である。
【００１１】そこで前記インク１５の代わりにピエゾ素
子のような振動素子を用いて前記インク１５を間接的に
動かすことが提案されている。
【００１２】このような技術的な背景の下で、前記ピエ
ゾ素子のような振動素子の代わりに前記インク１５を間
接的に動かす特別な物質がさらに提案されており、その
うちの一つが液体金属である。
【００１３】このような液体金属を用いて印刷を行うイ
ンクジェット式プリンタヘッドに関する技術は、米国特
許第４,８４５,５１７号に開示されている。
【００１４】添付した図２は、前記図１の前記インクジ
ェット式プリンタヘッドに液体金属２０を用いた場合を
示す要部断面図であって、（Ａ）は単独のインク貯蔵室
１２を示した要部断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示
すインク貯蔵室１２のＢ−Ｂ′断面図である。
【００１５】前記液体金属２０は、前記貯蔵室１２の所
定部位に適正量投入されるが、ここで用いられる前記液
体金属２０はガリウム／インジウム（Ｇａ／ｌｎ）化合
物であり、前記インク１５の代わりに運動エネルギーを
発生する役割を果たし、前記インク１５が備えていない
極めて低い電気的抵抗（５Ω以下）を有するという条件
を満たす。
【００１６】したがって、前記インク１５は前記液体金
属２０の運動エネルギーを受容し、ノズル１３に噴射さ
れることで印刷が可能となる。
【００１７】しかし、前記液体金属２０は所定温度（溶
融点：１８℃）以下では固体的な性質を有するため、正
常の印刷機能が行えないという問題がある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
技術の問題点を解決するために案出されたものであり、
その第一の目的は液体金属を採用するインクジェット式
プリンタヘッド装置において、前記液体金属が固相化し
ない溶融点以上の温度が保たれるように制御される、イ
ンクジェット式プリンタヘッドの制御装置を提供するこ
とである。
【００１９】また、本発明の第二の目的は、前記液体金
属の採用されたインクジェット式プリンタヘッド装置に
おいて、前記液体金属が固相化しない溶融点以上の温度
が保たれるように制御される、前記インクジェット式プ
リンタへッドの制御方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、インクプリンタヘッド本体に内設さ
れるインク貯蔵室と、前記貯蔵室の上面に設けられてイ
ンク滴を噴出するためのノズルと、前記貯蔵室の側面に
設けられてインク・シリンダから前記貯蔵室にインクを
供給するための供給路とを備えており、さらに前記貯蔵
室のノズルの側面には一対の電極と一対のＮ・Ｓ各極の
磁性体が互いに対称に設置され、前記貯蔵室内部に液体
金属を注入・貯蔵することで機能するようなインクジェ
ット式プリンタヘッド装置において、前記インクプリン
タヘッドの一定部位の温度を感知する温度感知手段と、
前記インクを加熱して間接的に前記液体金属の温度を一
定温度以上に保つための発熱手段を前記インクプリンタ
ヘッドの一定部位にさらに設定すること、を第一の特徴
としている。
【００２１】また、本発明は、液体金属を用いたインク
ジェット式プリンタヘッドの制御方法において；プリン
タヘッドの所定部位を感知して液体金属の温度を検出す
る第１ステップと；前記検出された液体金属の温度が一
定温度以下であるか否かを判断する第２ステップと；前
記第２ステップにおいて液体金属の温度が前記一定温度
以下と判断される場合に、発熱手段を作動させる第３ス
テップと；前記第２ステップにおいて液体金属の温度が
前記一定温度以下でなければ、発熱手段の作動を遮断す
る第４ステップと；を含むことを第二の特徴としてい
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら、
本発明にかかるインクジェット式プリンタヘッドの制御
装置およびその制御方法に関する好適な実施の形態につ
いて詳細に説明すると、図３は本発明による液体金属２
０を用いたインクジェット式プリンタヘッド１０Ａの制
御装置の好適な実施の一形態である。
【００２３】図示した通り、前記プリンタヘッド１０Ａ
の本体１１の内部には複数のインク貯蔵室１２が設置さ
れる。図示の例では、前記貯蔵室１２はそれぞれ独立し
て配置されているが、互いに連結された貯蔵室の構造を
採用することも可能である。前記貯蔵室１２が互いに連
結されている場合であっても、連結通路を介して大きい
一つのインク貯蔵室が存在すると考えることも可能であ
る。
【００２４】また、前記貯蔵室１２の一側面には、イン
ク１５の滴が噴出されるノズル１３が設定され、また前
記貯蔵室１２の別側面には、インク・シリンダ２３から
供給される前記インク１５の通路である供給路１４が設
定される。そして、前記供給路１４と前記貯蔵室１２と
は少なくとも一つ以上の経路を介して連結されるている
必要がある。
【００２５】また、前記貯蔵室１２の前記ノズル１３が
設置される側とは異なる側の外面には、一対の電極１
６、１７と、前記図１および前記図２で言及された一対
のＮ・Ｓ極の磁性体１８、１９が互いに対称に設置さ
れ、前記貯蔵室１２には液体金属２０が注入・貯蔵され
る。
【００２６】ここで、前記貯蔵室２０の前記ノズル１３
が設置される側とは異なる外面とは、前記ノズル１３が
設置される側の面の反対側の面というわけではない（す
なわち、図示の例では、前記ノズル１３からのインク噴
射方向に対して略垂直をなす面として示されてい
る。）。従って、前記電極１６、１７および前記磁性体
１８、１９は、液体金属２０の動きによりノズル１３に
インクを噴射できる位置であれば、前記貯蔵室１２のい
ずれの外面にも設置することが可能である。
【００２７】このように構成された前記液体金属２０を
用いた周知のインクジェット式プリンタヘッド１０Ａに
おいて、本実施の形態によれば、前記プリンタヘッド１
０Ａの一定部位の温度を感知する温度感知手段２１と、
前記インク１５を加熱して間接的に前記液体金属２０の
温度を所定温度以上に保つための発熱手段２２とが、前
記供給路１４の所定部位に設置されている。
【００２８】また、本発明によれば、前記温度感知手段
２１と前記発熱手段２２は、前記プリンタヘッド１０Ａ
に単独に設けることも可能であり、また幾つかのブロッ
ク単位に、または各ノズル１３毎にそれぞれ設けること
も可能である。
【００２９】図４は、本発明による他の実施例を示した
もので、インク１５の温度を感知するための温度感知手
段２１Ａをプリンターヘッド１０Ｂの外部の所定部位に
設け、液体金属２０を加熱するための発熱手段２２Ａを
前記液体金属２０の下部に設けて構成したものである。
【００３０】ここで、前記発熱手段２２Ａは、インク１
５を加熱して前記液体金属２０を間接的に加熱する位置
に設置することも可能であり、あるいは前記液体金属２
０を直接加熱するプリンタヘッド１０Ｂのいずれの位置
に設置することも可能である。
【００３１】例えば、前記発熱手段２２Ａは、本体１
１、貯蔵室１２のインク貯蔵部位、前記貯蔵室１２の液
体金属貯蔵部位、インク供給路１４およびヘッド１０Ｂ
の表面などのいずれ位置に設置してもよい。
【００３２】また、前記温度感知手段２１Ａは、前記液
体金属２０の周辺に位置して、前記液体金属２０の温度
を直接的にまたは間接的に感知できるものである。従っ
て、前記液体金属２０の温度を直接的にまたは間接的に
測定できる位置であれば、前記本体１１、前記貯蔵室１
２のインク貯蔵部位、前記貯蔵室１２の液体金属貯蔵部
位、前記インク供給路１４および前記ヘッド１０Ｂの表
面のいずれの位置に設置してもよい。
【００３３】図５は、本発明によるインクジェット式プ
リンタヘッド１０Ａの制御装置の作動回路図であって、
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の分圧により生成される一定基準電
圧Ｖｒｅｆが比較器ＣＯＭの反転端子（−）に印加され
るように接続され、抵抗Ｒ３と温度感知手段２１の分圧
により生成される比較電圧Ｖａが前記比較器ＣＯＭの非
反転端子（＋）に印加されるように接続され、さらに、
前記比較器ＣＯＭの出力端が、エミッタ端の接地された
トランジスタＴＲのベースに接続され、前記トランジス
タＴＲのコレクタ端が発熱手段２２を介して電源＋Ｖと
連結されるように接続されている。
【００３４】したがって、前記温度感知手段２１が感知
したインク１５の温度、すなわち液体金属２０の温度が
予め設定された所定温度以下、例えば前記液体金属２０
の溶融点温度（１８℃）以下、あるいは前記液体金属２
０の溶融点温度よりやや高い温度以下であると検出され
ると、前記温度感知手段２１の内部抵抗が高くなり、さ
らに前記比較電圧Ｖａが前記基準電圧Ｖｒｅｆより高く
なって、前記比較器ＣＯＭはハイレベル信号を出力す
る。
【００３５】その際、前記所定温度は、前記液体金属２
０の溶融点温度より０〜５℃ほど高い温度が望ましい。
それにより、前記トランジスタＴＲが作動し、前記発熱
手段２２が発熱し、前記インク１５の温度、すなわち前
記液体金属２０の温度が上昇する。
【００３６】一方、前記液体金属２０の温度が上昇し
て、予め設定された所定温度以上となると、前記温度感
知手段２１の前記内部抵抗が減少し、前記比較電圧Ｖａ
が低くなり、この前記電圧Ｖａが前記基準電圧Ｖｒｅｆ
よりも低くなると、前記比較器ＣＯＭはローレベル信号
を出力し、前記トランジスタＴＲを停止させる。そし
て、これにより前記発熱手段２２は発熱を中止する。
【００３７】以上のように、前記発熱手段２２のオン・
オフ制御により、前記液体金属２０の温度が溶融点以上
に制御されることになる。
【００３８】図６は、本発明によるプリンタヘッド１０
Ａの制御回路を、プリンタの内部回路に適用した実施の
一形態を示す制御ブロック図であって、本発明による制
御をソフトウェア的に処理するための一形態である。
【００３９】図示した通り、この制御回路は、インク１
５の温度を感知する温度感知手段２１と、前記温度感知
手段２１の抵抗変化を調整して一定電圧に変換する変換
回路２１Ｂと、プリンタ全体の制御を担う制御手段３０
と、前記制御手段３０の内部または外部に貯蔵された情
報（プログラムまたはデータ）を前記制御手段３０に提
供するメモリ３１と、発熱手段２２を駆動する駆動回路
２２Ｂと前記発熱手段２２から構成される。
【００４０】図７は、図６の構成になる制御回路による
制御シーケンスの一例を示す流れ図である。
【００４１】本発明にかかる制御プログラムを前記メモ
リ３１に積載し、プログラムが実行され始めると、前記
温度感知手段２１および前記変換回路２１Ｂを介して、
前記制御手段３０に入力される温度情報が検出される
（ステップＳ１）。
【００４２】前記制御手段３０は、検出された液体金属
２０の温度が前記メモリ３１に設定されたデータによる
所定温度以下か否かを判断する（ステップＳ２）。そし
て、前記ステップＳ２において、前記液体金属２０の温
度が所定温度以下の温度であると判断された場合には、
駆動回路２２Ｂで所定の出力を行って前記発熱手段２２
を駆動させる（ステップＳ３）。
【００４３】しかし、前記ステップＳ２において、前記
液体金属２０の温度が所定温度以下でないと判断される
と、駆動回路２２Ｂへの出力を遮断して、前記発熱手段
２２の駆動を遮断し（ステップＳ４）、これにより前記
液体金属２０は所定温度以上の温度を保持することが可
能になる。
【００４４】以上添付図面を参照しながら本発明にかか
る液体金属を用いたインクジェット式プリンタの制御装
置および方法の好適な実施の形態について説明したが、
本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特
許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内におい
て、各種の変更例および修正例に想到しうることは明ら
かであり、それらについても、当然に、本発明の技術的
範囲に属するものと了解される。
【発明の効果】以上述べたように、本発明は液体金属を
用いたインクジェット式プリンタヘッドにおいて、前記
液体金属の温度を常に溶融点以上に保つことが可能にな
り、プリンタヘッドの動作温度も適正に保たれるので、
インクジェット式プリンタの印刷機能を向上させること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の改良されたインクジェット式プリンタヘ
ッドを示す断面図であって、図１（Ａ）は単独のインク
貯蔵室を示す要部断面図であり、図１（Ｂ）は図１
（Ａ）に示すインク貯蔵室のＡ−Ａ′断面図である。
【図２】図１のインクジェット式プリンタヘッドに液体
金属を用いた場合を示す要部断面図であって、図２
（Ａ）は単独のインク貯蔵室を示す要部断面図であり、
図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示すインク貯蔵室のＢ−Ｂ′
断面図である。
【図３】本発明にかかるインクジェット式プリンタヘッ
ドの制御装置の好適な実施の形態を示す略断面図であ
る。
【図４】本発明にかかるインクジェット式プリンタヘッ
ドの制御装置の他の好適な実施の形態を示す略断面図で
ある。
【図５】本発明にかかるインクジェット式プリンタヘッ
ドの制御回路の一例を示す回路図である。
【図６】本発明にかかるプリントヘッドの制御回路をプ
リンタの内部回路に適用した実施の一形態の制御ブロッ
ク図である。
【図７】図６に示す制御ブロック図の制御シーケンスの
一例を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０ プリンタヘッド １１ 本体 １２ 貯蔵室 １３ ノズル １４ 供給路 １５ インク １６、１７ 電極 １８、１９ 磁性体 ２０ 液体金属 ２１、２１Ａ 温度感知手段 ２１Ｂ 変換回路 ２２、２２Ａ 発熱手段 ２２Ｂ 駆動回路 ２３ インク・シリンダ ３０ 制御手段 ３１ メモリ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクプリンタヘッド本体に内設される
    インク貯蔵室と、前記貯蔵室の上面に設けられてインク
    滴を噴出するためのノズルと、前記貯蔵室の側面に設け
    られてインク・シリンダから前記貯蔵室にインクを供給
    するための供給路とを備えており、 さらに前記貯蔵室のノズルの側面には一対の電極と一対
    のＮ・Ｓ各極の磁性体が互いに対称に設置され、 前記貯蔵室内部に液体金属を注入・貯蔵することで機能
    するようなインクジェット式プリンタヘッド装置におい
    て、 前記インクプリンタヘッドの一定部位の温度を感知する
    温度感知手段と、 前記インクを加熱して間接的に前記液体金属の温度を一
    定温度以上に保つための発熱手段を前記インクプリンタ
    ヘッドの一定部位にさらに設定すること、 を特徴とする、液体金属を用いたインクジェット式プリ
    ンタヘッドの制御装置。
  2. 【請求項２】 前記温度感知手段と発熱手段は、プリン
    タヘッドに単独に設定されるか、あるいはいくつかのブ
    ロック単位または各ノズル毎にそれぞれ設定されること
    を特徴とする、請求項１に記載の液体金属を用いたイン
    クジェット式プリンタヘッドの制御装置。
  3. 【請求項３】 前記温度感知手段は、前記プリンタヘッ
    ドの本体の所定部位に設置されることを特徴とする、請
    求項１に記載の液体金属を用いたインクジェット式プリ
    ンタヘッドの制御装置。
  4. 【請求項４】 前記温度感知手段は、前記貯蔵室のイン
    ク貯蔵部位に設置されることを特徴とする、請求項１に
    記載の液体金属を用いたインクジェット式プリンタヘッ
    ドの制御装置。
  5. 【請求項５】 前記温度感知手段は、前記貯蔵室の液体
    金属の貯蔵部位に設置されることを特徴とする、請求項
    １に記載の液体金属を用いたインクジェット式プリンタ
    ヘッドの制御装置。
  6. 【請求項６】 前記温度感知手段は、前記プリンタヘッ
    ドのインク供給路に設置されることを特徴とする、請求
    項１に記載の液体金属を用いたインクジェット式プリン
    タヘッドの制御装置。
  7. 【請求項７】 前記発熱手段は、前記プリンタヘッドの
    表面の所定部位に設置されることを特徴とする、請求項
    １に記載の液体金属を用いたインクジェット式プリンタ
    ヘッドの制御装置。
  8. 【請求項８】 前記発熱手段は、前記プリンタヘッドの
    本体の所定部位に設置されることを特徴とする、請求項
    １に記載の液体金属を用いたインクジェット式プリンタ
    ヘッドの制御装置。
  9. 【請求項９】 前記発熱手段は、前記貯蔵室の前記イン
    ク貯蔵部位に設置されることを特徴とする、請求項１に
    記載の液体金属を用いたインクジェット式プリンタヘッ
    ドの制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記発熱手段は、前記貯蔵室の液体金
    属の貯蔵部位に設置されることを特徴とする、請求項１
    に記載の液体金属を用いたインクジェット式プリンタヘ
    ッドの制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記発熱手段は、前記プリンタヘッド
    のインク供給路に設置されることを特徴とする、請求項
    １に記載の液体金属を用いたインクジェット式プリンタ
    ヘッドの制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記温度感知手段と連係される発熱手
    段は、一定値を有する抵抗の分圧により生成される一定
    基準電圧を比較器の反転端子に付加し、一定抵抗と温度
    感知手段の分圧により生成される比較電圧を前記比較器
    の非反転端子に付加し、前記比較器の出力がトランジス
    タを作動させるように接続し、前記トランジスタの作動
    で発熱手段に電源が入力されるように構成されているこ
    とを特徴とする、請求項１に記載の液体金属を用いたイ
    ンクジェット式プリンタヘッドの制御装置。
  13. 【請求項１３】 液体金属を用いたインクジェット式プ
    リンタヘッドの制御方法において；プリンタヘッドの所
    定部位を感知して液体金属の温度を検出する第１ステッ
    プと；前記検出された液体金属の温度が一定温度以下で
    あるか否かを判断する第２ステップと；前記第２ステッ
    プにおいて液体金属の温度が前記一定温度以下と判断さ
    れる場合に、発熱手段を作動させる第３ステップと；前
    記第２ステップにおいて液体金属の温度が前記一定温度
    以下でなければ、発熱手段の作動を遮断する第４ステッ
    プと；を含むことを特徴とする、液体金属を用いたイン
    クジェット式プリンタヘッドの制御方法。
JP8127739A 1995-04-24 1996-04-24 液体金属を用いたインクジェット式プリンタヘッドの制御装置および方法 Pending JPH08318626A (ja)

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