JPH0929998A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】インク容器１４内に、気泡の拡散，移動を防止
する機構を設ける。拡散，移動を防止する手段として仕
切り板２０，２１を設ける。さらに、仕切り板２０，２
１とインク容器１４の底面の間にフィルタを設ける。 【効果】インク容器内に気泡分離機構を設けて、供給液
系への気泡の進入を防止し、印字の安定性が図れるた
め、印字の信頼性の低下を防止でき、装置の小型化，廉
価が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリンタ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、圧力をかけ
たインクを震動を印加したノズルから吐出しながら電荷
を付与することで荷電したインク粒子を作成し、そのイ
ンク粒子を静電気的な偏向系で方向を制御することで文
字情報を記録する。その原理を図３に示す。

【０００３】インクボトル８中のインクは供給ポンプ７
により吸引加圧される。その圧力は調圧弁１により制御
される。圧力の一例として２.９kgｆ／cm²に調圧され
る。圧力を制御されたインクはノズル３に供給される。
ノズル３には電歪素子２が設けられており、電歪素子２
に電気信号を与えることで、インクに振動を付与するこ
とができる。電気信号の一例として周波数６８.２ｋＨ
ｚ ２００Ｖが印加される。ノズル先端にはオリフィス
が設けられている。オリフィスの直径は一例として６５
μｍである。振動を付与されたインクはオリフィスから
吐出され、帯電電極４の中でインク粒子１０を形成す
る。このときに帯電電極４に電圧を印加することで形成
されるインク粒子１０に電荷を付与することができる。
電圧の一例として２００Ｖが印加される。ノズル３から
吐出されたインク粒子１０は偏向電極９の間を通過す
る。偏向電極９には電圧が印加される。一例として５.
４ｋＶ の電圧が印加される。偏向電極９の間を通過す
るインク粒子１０は静電力により偏向され被印字物５へ
飛来し、文字を形成する。文字に関与しないインクは先
ずガター１１に収納され、更に回収ポンプ６により回収
されインク容器８へ戻る。

【０００４】インクジェットプリンタの特徴はインクを
飛来させて印字することである。それ故ノズルを被印字
物から離して印字することができ、被印字物が凹凸面，
曲面でも印字可能である。また、帯電量を電気的に変更
することができるため、文字情報を容易に変更できると
いう特徴がある。これらの特徴を生かし、鉄鋼，紙，ア
ルミ，プラスチック，ガラスなどに印字される場合が多
い。インクの材料としてこれらに対して付着力を持つ樹
脂を使用するため、従来、溶剤は、メチルエチルケトン
やメタノール，エタノールが主に用いられてきた。ま
た、強い付着力が不要な印字物や食品への印字では水を
溶剤として用いる場合もある。特に作業環境への影響を
低減するため、主溶剤はメチルエチルケトンからエタノ
ール，水へと移行する傾向にある。

【０００５】これらの溶媒はいずれも大気圧で多少なり
とも蒸気圧をもつため、図３に示す様にインク粒子１０
としてノズル３から吐出され、ガター１１を経由してイ
ンク容器８に回収される間に大気と接触するときに、そ
の一部は蒸気として大気中に揮散される。その結果、回
収されたインク中の溶剤の組成比率は初期状態から減少
する。そのため、インクの濃度及びインク粘度は上昇す
る。インクジェットプリンタは、上述の様に、ノズル３
から吐出する時、電歪素子２から与えられた振動により
インクが変形し、インク粒子１０を形成する。そのた
め、インクの粘度が上昇した場合、インクの変形が阻害
され、電歪素子２から与えられた振動によるインク粒子
１０の形成が速やかに行われない場合が生じる。これを
防止するため、図には記載していない機構により揮散し
た溶剤を補給する機能を有している。そのため、インク
の液面を管理するための液面センサなどが取り付けられ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来装置では、印字に
寄与しないインクはガター１１から回収される時に大気
と混合されるため、インク容器８に回収される時に気泡
１８を形成する。この気泡はインク容器内で速やかに消
滅する事が必要であった。すなわち、インク容器内に気
泡が存在した場合、インクの液面を管理するための液面
センサに対して、誤動作を招く可能性がある。また、イ
ンク容器から気泡があふれ、周辺を汚染する可能性があ
った。従来のメチルエチルケトンを主溶剤として用いる
インクではこの気泡の消滅は速やかに行われていた。即
ち、回収されたインク中の気泡は回収後、約１分で消滅
した。しかし、対環境性上より主溶剤がエタノールや水
に変更されるに伴い、消泡性が劣る傾向が発生した。

【０００７】インクに使用する樹脂は有機物質であり、
これらは本来メチルエチルケトンのような油性の媒体に
溶解する。即ち樹脂も油性物質である。これらの油性物
質を水媒体に溶解させるには主に２種類の方法がある。
一つの手段は油性物質である樹脂と水を仲立ちするため
の界面活性剤を添加する方法である。界面活性剤はその
分子中に親水性の部分と親油性の部分を有する。界面活
性剤はその親油性の部分で樹脂の表面に付着して樹脂を
覆い、樹脂の表面に親水性の部分を形成する。これによ
り樹脂を水媒体に分散することができる。もう一つの手
段は樹脂を親水性化する物質を添加する方法である。多
くの樹脂はその分子構造中に酸基を有している。酸基の
一例としてカルボン酸基が挙げられる。これらのカルボ
ン酸基は塩基を添加することにより塩を形成する。塩基
は水酸化ナトリウムなどの水酸基やアンモニアやトリエ
チルアミンなどのアミン基が挙げられる。これらにより
形成された塩は親水性である。これにより分子内に親油
性部分と親水性部分を持ち、樹脂自身が界面活性剤とな
り、水に可溶となる。即ちこれらの手段により、インク
中に界面活性剤が添加される。

【０００８】界面活性剤の機能として、媒体の表面張力
を低下させる効果がある。例えば、水の表面張力は７２
dyn／cm であるが、界面活性剤を添加させることにより
３０dyn／cm 程度に低下する。表面張力は、その液体の
表面のエネルギーを示している。そのため、表面張力の
低下した液体は、表面積が増加する傾向にある。その結
果、泡により表面積が増加した状態が保ち続けられ、消
泡性は著しく低下する。

【０００９】従来のインク容器でこれらの消泡性の低下
したインクを回収した場合を図４に示す。インク容器１
６には供給チューブ１２とこの供給チューブ１２を経由
してインクと供給する供給ポンプ７が設けられている。
また、戻りチューブ１３が設けられ、ガター１１から回
収ポンプ６を経由してインクが回収される。これにより
インク容器１６内に、回収インク２４が溜められる。イ
ンクは回収される時、大気と混合される。そのため、回
収インク２４の上面には、混合された大気による気泡１
８が蓄積される。この気泡１８はすでに述べた様に、液
面センサの誤動作を招くが、これ以外にもインクジェッ
トプリンタに対して、悪影響を及ぼす。即ち、戻りチュ
ーブ１３から回収されたインク中には気泡１８の他にも
微小気泡１９が混合している。これらはその微小さ故
に、すみやかにはインク液面には上昇せず、液中に長期
間漂う傾向にある。さらに、戻りチューブ１３からイン
クが回収されるため、回収インク２４内には２５や２６
の液流が発生する。そのため、微小気泡１９の一部は供
給チューブ１２に到達する。

【００１０】その結果、供給チューブ１２から供給ポン
プ７を経由してノズル３へ微小気泡を含むインクが到達
する現象が発生する。インクジェットプリンタはノズル
３内で電歪素子２による振動力でインク粒子を形成する
物である。インク内に気泡が存在した場合、電歪素子２
からの振動力が気泡により緩衝される。そのため、粒子
化に適した振動力を与える事が困難となり、正常な粒子
が作成困難となり、印字が乱れる現象が発生する。ま
た、ノズル内に気泡が存在した場合、インクの流れが乱
され、安定したインク流の形成が困難となる。その結
果、インク流にぶれが発生し、同様に印字が乱れる現象
が発生する。これを防止するため、従来は図５に示す様
なインクボトル１７が用いられてきた。即ち供給チュー
ブ１２の取り入れ口を回収インク２４の液面から深くす
ることで微小気泡１９が供給チューブ１２へ到達するこ
とを防止してきた。しかし、この様なインクボトル１７
を使用した場合、縦に長いインクボトルを使用するた
め、このインクボトルを収納するインクジェットプリン
タ装置は縦に長い装置となり、高さを押え小型化する事
が困難となっていた。

【００１１】本発明はインク中の気泡の影響を受けず
に、小型化が可能なインク容器を与える事を目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
本発明はインク容器内に、気泡の拡散，移動を防止する
機構を設ける。すなわち、拡散，移動を防止する手段と
して仕切り板を設ける。さらに、この仕切り板とインク
容器の底面の間にフィルタを設ける。

【００１３】又、供給チューブのインク取り込み口にフ
ィルタを設ける。

【００１４】

【作用】インク容器内に仕切り板を設けることにより、
インク容器内に回収されたインクの流れを抑制する事が
できる。これにより、インク内に存在する微小気泡が拡
散することを防止できる。また、仕切り板によりインク
液面からの深さを確保する事が可能となり、微小気泡の
移動を抑制する事ができる。また、この仕切り板とイン
ク容器の底面との間にフィルタを設けた場合、液体であ
るインクは容易に通過できるが、気泡は通過が困難なた
め、気泡の拡散を防止する事ができる。また同様な原理
で供給チューブのインク取り込み口にフィルタを設ける
ことによっても気泡の拡散を防止する事ができる。これ
によりインク容器を深くする事なく気泡の拡散を防止で
きるため、容器の小型化ができ、更に装置の小型化，廉
価が図れる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図３およ
び図６で説明する。

【００１６】図３はインクジェットプリンタの原理を示
す図である。インク容器８中のインクは供給ポンプ７に
より吸引加圧される。その圧力は調圧弁１により制御さ
れる。圧力の一例として２.９kgｆ／cm²に調圧される。
圧力を制御されたインクはノズル３に供給される。ノズ
ル３には電歪素子２が設けられており、電歪素子２に電
気信号を与えることで、インクに振動を付与することが
できる。電気信号の一例として周波数６８.２ｋＨｚ ２
００Ｖが印加される。ノズル先端にはオリフィスが設け
られている。オリフィスの直径は一例として６５μｍで
ある。振動を付与されたインクはオリフィスから吐出さ
れ、帯電電極４の中でインク粒子１０を形成する。この
ときに帯電電極４に電圧を印加することで形成されるイ
ンク粒子１０に電荷を付与することができる。電圧の一
例として２００Ｖが印加される。ノズル３から吐出され
たインク粒子１０は偏向電極９の間を通過する。偏向電
極９には電圧が印加される。一例として５.４ｋＶ の電
圧が印加される。偏向電極９の間を通過するインク粒子
１０は静電力により偏向され被印字物５へ飛来し、文字
を形成する。

【００１７】文字に関与しないインクは先ずガター１１
に収納され、更に回収ポンプ６により回収されインク容
器８へ戻る。本発明の一実施例のインク容器１４を図１
に示す。すなわち、図３におけるインク容器８の位置に
図１のインク容器２１が配置される。インク容器１４に
は仕切り板２０および仕切り板２１が設けられている。

【００１８】回収されるインクは回収ポンプ６を経由し
て戻りチューブ１３からインク容器１４に戻される。こ
のとき、大気と共に回収されるため、インク容器１４内
の回収インク２４の上面には気泡１８が形成される。ま
た、この回収液と共に微小気泡１９もインク容器に持ち
込まれる。この時、仕切り板を図の様に戻りチューブ１
３に対して傾きを形成するように設けられることによ
り、戻りチューブ１３からの回収インクの流れを抑制
し、液流２８とする事ができる。この液流は供給チュー
ブ１２と逆方向であるため、微小気泡１９が供給チュー
ブ１２へ到達することを抑制できる。しかし、微小気泡
１９の一部は仕切り板２０の下方を通過する可能性があ
る。例えば、微小気泡１９の一部は気流２７により仕切
り板２０の下方を通過する。この通過した微小気泡１９
の拡散を抑制するため、更に仕切り板２１を設ける事も
有用である。

【００１９】本発明の他の実施例を図２に示す。図２で
インク容器１５には仕切り板２２とインク容器の底面の
間にフィルタ２３が設けられている。このフィルタ２３
はインク媒体に対して耐久性を有し、またインク液面差
３０より生じる圧力によってインクを通過させる事がで
き、かつこの圧力以上のバブルポイントを有する必要が
ある。ここでバブルポイントとは、インク中でフィルタ
にエア圧を徐徐に加えたとき、エアが通過する最低のエ
ア圧を示す。即ちこの圧力以下ではエアはフィルタを通
過することはできない。フィルタ２３の一例として、フ
ッ素化エチレン系樹脂を績層化したフィルタを用いる事
ができる。このフィルタの粒径は約２０ミクロンであ
る。インク容器１５に回収されたインク２４内の微小気
泡１９は液流２９により液中に浮遊するが、液面差３０
による圧力ではフィルタ２３は通過できない。そのた
め、微小気泡１９が供給チューブ１２へ拡散することを
防止できる。

【００２０】本発明の他の実施例を図６に示す。図６で
図２に示すフィルタ２３と同様の機能を有するフィルタ
３１が供給チューブ１２の吸い込み口に設けられてい
る。供給ポンプ７が駆動すると、回収インク２４と供給
チューブ１２との間に圧力差が生じる。この圧力差でイ
ンクはフィルタ３１を通過するが、微小気泡１９は通過
する事ができないため、供給系への気泡の進入を防止す
ることができる。

【００２１】これらの機構により供給液系への気泡の進
入を防止することができ、印字の安定性に寄与する事が
できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、インク容器内に気泡分
離機構を設けて、供給液系への気泡の進入を防止し、印
字の安定性が図れるため、印字の信頼性の低下を防止で
き、更に、装置の小型化，廉価が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインク容器の一実施例の説明図。

【図２】本発明のインク容器の他の一実施例の説明図。

【図３】本発明の一実施例のインクを用いる印字装置の
斜視図。

【図４】従来のインク容器の一実施例の説明図。

【図５】従来のインク容器の一実施例の説明図。

【図６】本発明のインク容器の他の一実施例の説明図。

【符号の説明】

６…回収ポンプ、７…供給ポンプ、１２…供給チュー
ブ、１３…戻りチューブ、１４…インク容器、１８…気
泡、１９…微小気泡、２０，２１…仕切り板、２４…回
収インク、２７，２８…液流。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクをノズルから吐出してインク粒子の
   形成により印字を行うインクジェットプリンタにおい
   て、印字に使用しないインク粒子を回収するインク容器
   が、その回収インク中の気泡を除去する機能を有する事
   を特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 【請求項２】前記回収インク中の気泡を除去する機能と
   して、前記インク容器の内部に１枚または複数の仕切り
   板を有する請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 【請求項３】前記回収インク中の気泡を除去する機能と
   して、前記インク容器の内部にフィルタを有する請求項
   １または２に記載のインクジェットプリンタ。