JPH11309873A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】印字媒体が一方向に搬送され、同一の文字パタ
ーンを繰り返し印字する場合は、印字動作中に長時間印
字に使用されないインク噴出孔で目詰まりが起こる問題
がある。 【解決手段】電磁石，電歪素子などで駆動される小形の
シャッタ機構を用いて、各噴出孔を独立に封止，開放可
能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の対象は、インクジェ
ット記録装置であるが、特に速乾性にすぐれてインク噴
出孔で目詰まりを起こしやすいインクを用いるインクジ
ェット記録装置において、装置の印字動作中に印字に使
用しないインク噴出孔の目詰まり防止手段を有するイン
クジェット記録装置についてである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インク噴出孔のインク目詰まりを
防ぐ手段としては、（１）ヘッドを移動させキャップに
係合させる（特公平3−54057号公報）、（２）ある時間
以上印字しないインク噴出孔を空吐出させる（特開平3
−164261 号公報）、（３）シャッタを開閉動作させる
（特開平2−122934 号）、（４）インク噴出孔を封止後
洗浄する（特開平4−39055号）、などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記（１）の技術は、
印字動作停止時のインク噴出孔の目詰まり防止には有効
であるが、動作中の目詰まり防止には適用できない問題
がある。上記（２）の技術は、空吐出するために、瞬時
に大きな電力を消費し、空吐出用装置を要する問題があ
る。上記（３）の技術は、複数孔を一括して開閉する機
構であるため、印字動作中に印字に使用しないインク噴
出孔の目詰まり防止には役立たない問題がある。上記
（４）の技術は、洗浄液を回収供給する循環系が必要に
なるため、複数孔を有する装置に適用するには大掛かり
な装置となる問題がある。

【０００４】以上から、本発明の目的は、インクジェッ
ト記録装置の印字動作中に長い時間印字に使用しないイ
ンク噴出孔の目詰まり防止を簡易な手段で実現するイン
クジェット記録装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、インク噴出
孔の目詰まり防止にシャッタ機構を用いるが、各インク
噴出孔の目詰まり防止を独立に制御できるような電歪素
子，電磁石などを駆動要素とする小型のシャッタ機構を
用いる。そのようにすることにより、電力消費の小さい
印字動作中のインク噴出孔の目詰まり防止を実現でき
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、複数のインク噴出孔を
有するインクジェット記録装置であり、その目詰まり防
止手段に関するものである。

【０００７】インク噴出孔の目詰まりの原因について、
図９を用いて説明する。インクは、色素（染料もしくは
顔料）とそれを溶かす溶剤により構成されている。イン
ク溶剤の飽和蒸気圧は環境温度に対して図９のような関
係があり、環境温度が上昇すると、飽和蒸気圧（ゲージ
圧，大気圧との差）が大きくなり、大気にインク噴出孔
が開放されていると、溶剤の蒸発が促進される。そのた
め、インク噴出孔には色素が固化して目詰まりを起こ
す。

【０００８】インク噴出孔の目詰まりを防ぐためには、
インク噴出孔を常に飽和蒸気圧以上の圧力に保つことで
ある。その一つとして、インク噴出孔を密閉し、溶剤蒸
気が大気中に放出しないようにする手段がある。密閉空
間の圧力は飽和蒸気圧まで上昇し、それを超える分は液
化し、インク噴出孔の目詰まりは回避できる。インク噴
出孔出口を密閉する手段として、キャップ，シャッタな
どがある。

【０００９】本発明の第一の実施例について、図２〜図
６を用いて説明する。図２は本発明のインクジェット記
録装置の全体構成を示し、図３は本発明のインクジェッ
ト記録装置を用いた記録文字例を示し、図４は本発明の
インクジェット記録装置のインク噴出部，シャッタ部の
構成例を示し、図５は本発明のインクジェット記録装置
のシャッタ部の駆動要素の電力供給パターンを示し、図
６は本発明のインクジェット記録装置のインク噴出部，
シャッタ部の他の構成例を示している。

【００１０】本発明のインクジェット記録装置は、図２
に示すようにインク噴出孔２をシャッタ３で塞ぐことの
できる構造であり、各インク噴出孔に対応するシャッタ
が設けられていることが特徴である。印字媒体４（例え
ば紙）は例えば矢印５の方向に駆動される（この図で
は、インク噴出孔２より手前を移動する）。ヘッド部１
は、印字する文字の大きさにより、図示のように印字媒
体の搬送方向に対して傾けて利用することができる。

【００１１】各孔より噴出するインク粒子は、印字媒体
に衝突し、例えば図３に示すような文字が印字される。
図３は２段印字の例を示しているが、図中“Ａ”と
“Ｃ”の間にスペースがあるが、このスペースに対応す
るインク噴出孔からはインク粒子が噴出しない。特に生
産ラインでの製造番号の印字などではこのような特定の
印字パターンで長時間印字することがあるため、その場
合このスペース部はシャッタなどにより塞がないと目詰
まりを起こす。

【００１２】そこで、図２のようにシャッタ３ａ，３ｂ
により塞ぐことにより目詰まりを回避できる。印字する
文字パターンは、２段印字以外にも３段印字，４段印字
などがあり、段間スペースに対応するインク噴出孔２は
使用方法によって変化するため、各インク噴出孔を独立
に開閉可能なシャッタが要求されるのである。

【００１３】次に、本発明のインクジェット記録装置の
具体的構成を図４を用いて説明する。図４は、図２のＡ
−Ａ断面である。インク噴出の原理を説明する。インク
タンク６よりインク供給管２を通して水頭差もしくはポ
ンプによりインク室２４ａ，２４ｂにインクを導き、電
歪素子８ａ，８ｂにパルス状の電圧を印加し、ダイアフ
ラム９ａ，９ｂを変形させ、インク室２４ａ，２４ｂの
体積を変化させることによりインク粒子１６が噴出す
る。

【００１４】インク噴出孔２ａ，２ｂのシャッタ機構に
ついて説明する。本シャッタ機構は、電磁石により駆動
されるシャッタ機構である。シャッタ３ｂは、コイル１
０ｂの非通電時は永久磁石１２ｂの磁力で一点鎖線１４
で示す磁気回路が構成され、板バネ１５ｂが変形せず、
シャッタ３ｂがインク噴出孔２ｂに接触している。ここ
で、コイル１０ａに通電すると、電磁力が、永久磁石の
磁力に打ち勝ち板バネ１５ａを離反させ、図示のように
シャッタ３ａはインク噴出孔２ａから離れ、インク粒子
１６を噴出できる。

【００１５】この場合のシャッタ駆動要素（コイル）通
電電流パターンを図５に示した。これから、本シャッタ
機構では、シャッタ開放時に通電電流が最大値（Ｉmax
）をとり、シャッタ封止時にコイル通電電流が零とな
る。開放と封止の遷移状態ではその中間の電流値を示
す。

【００１６】次に、本実施例のインクジェット記録装置
の他の構成を図６を用いて示す。本装置は、インク噴出
部は図４のものと同じ構成であるが、シャッタ機構の駆
動要素が電歪素子である場合を示している。図６におい
て、電歪素子１７ｂは通電されない状態ではその変位を
拡大する弾性ヒンジよりなる変位拡大機構２４ｂが駆動
されずシャッタ３ｂはインク噴出孔２ｂに接触してい
る。ここで、電歪素子１７ａに直流電圧が印加される
と、電歪素子は矢印２５ａのように変位し、その変位が
３段の変位拡大機構２４ａで矢印２５ｂ，２５ｃ，２５
ｄのように変位が拡大されてシャッタ３ａがインク噴出
孔２ａから離れる。この場合もシャッタ駆動要素（電歪
素子）の通電パターンは図５に示したものと同じであ
る。

【００１７】以上述べたように本実施例のインクジェッ
ト記録装置を用いることにより、印字動作中においても
印字動作に長い時間使用されないインク噴出孔が目詰ま
りしない構成とすることができる。

【００１８】しかしながら、図４に示す通電パターンを
とる場合、産業用途などで、同一の文字を繰り返し印字
する場合に、印字し続けるインク噴出孔のシャッタは開
放し続けなければならないため、電力消費量が多くなる
問題が生じる。従って、印字の度にシャッタを開閉する
といった電力低減策を講じないとコイルの温度上昇など
により長時間の連続使用に難がある。

【００１９】次に、本発明の第二の実施例について、図
７，図８，図１０および図１１を用いて説明する。本実
施例は、シャッタ開放保持時も封止保持時も通電する必
要のない構成とし、電力低減を図った構成を示す。図７
は本発明の第二の実施例のインクジェット記録装置の構
成を示し、図８は本実施例のシャッタ駆動要素の通電パ
ターンを示し、図１０は本実施例のインクジェット記録
装置の外観例を示し、図１１は本実施例のインクジェッ
ト記録装置の他の外観例を示している。

【００２０】本実施例のインク噴出部の構成は第一の実
施例と同一なため説明を省略する。ここでは、シャッタ
機構を、一対の直交配置された矢印１４の方向に変位す
る電歪素子１８，１９により構成し、電歪素子の変位方
向に剛でその直交方向に柔な弾性ヒンジにより構成され
る変位合成部２０でそれらの変位を合成し、軸受２１と
変位合成部２０の間に押圧設置されているシャッタ３を
摩擦駆動することによりシャッタを駆動する方式であ
る。

【００２１】電歪素子１８，１９は例えば図８のように
開放から封止への遷移状態で位相差ある交流電圧が印加
することによって駆動することもできるし、図８破線部
に示したように、封止から開放への遷移状態では電歪素
子１８を単独で駆動し、シャッタ３の開放から封止への
遷移状態では電歪素子１９を単独で駆動することにより
シャッタの開閉動作を実現できる。

【００２２】図８では、バイアス電圧が印加された交流
電圧で電歪素子を駆動する場合を示したが、負の電圧を
とる交流電圧で駆動されてもよい。このようなインクジ
ェット記録装置の外観例を図１に示した。シャッタ３ａ
にはドグ２２が設けられ、近接センサ２３でその位置を
検出し、シャッタの開放終了，封止終了タイミングの検
出を行う構成を示した。

【００２３】インクジェット記録装置の外観の他の例を
図１０に示した。本装置では、シャッタ３ａにドグ２２
が設けられ、ヘッド部１側にはストッパ２６ａ，２６ｂ
が設けられ、ドグとストッパはシャッタの開放終了，封
止終了位置に対応する相対的位置となっている。そこ
で、ドグ２２がストッパ２６に当接すると電歪素子１
８，１９の通電電流が大きくなり、そのタイミングを検
出することにより、シャッタ開放位置，封止位置の検出
ができる。

【００２４】このような構成のインクジェット記録装置
を用いることによりシャッタ開放保持時も封止保持時も
通電する必要がないため、電力低減を図ることができ
る。

【００２５】さらに、以上の第一，第二の実施例で述べ
たシャッタ機構のシャッタへのインクの付着が問題とな
るため、シャッタ３を撥水処理することにより、インク
の付着を防止でき、長時間信頼性の高いシャッタの開閉
動作を可能とできる。撥水処理材としては、例えばイン
ク滴をシャッタに垂らしたときの接触角を大きくとれる
分子量３０００以上で、末端にシラノール基を含有する
パーフルオロポリオキシアルキル系化合物を含有するフ
ッ素化合物を用いることにより大きな効果が得られる。

【００２６】

【発明の効果】本発明のインクジェット記録装置は上記
のように構成されているので、下記のような効果を奏す
る。

【００２７】（１）本発明のインクジェット記録装置
は、シャッタ機構が各インク噴出孔に対応して独立に開
閉可能に設けられているため、印字する文字パターンに
よらず、印字動作中の非使用インク噴出孔の目詰まりを
避けることができる。

【００２８】（２）本発明のインクジェット記録装置
は、シャッタ機構を摩擦駆動方式で実現しているため、
シャッタの開放保持時も封止保持時も電力を通電するこ
となくシャッタ機能を実現でき、小さな電力消費で印字
動作中の非使用インク噴出孔の目詰まりを避けることが
できる。

【００２９】（３）本発明のインクジェット記録装置
は、シャッタ機構のシャッタを撥水処理しているため、
インクのシャッタへの付着を防止でき、シャッタ機構の
長時間安定動作を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の外観例を示
す斜視図。

【図２】図１のインクジェット記録装置の基本構成を示
す断面図。

【図３】本発明のインクジェット記録装置の印字例を示
す平面図。

【図４】本発明の第一実施例のインクジェット記録装置
の構成を示す側断面図。

【図５】本発明の第一実施例のシャッタ駆動要素の通電
パターンを示す特性図。

【図６】本発明の第一実施例のインクジェット記録装置
の他の構成を示す側断面図。

【図７】本発明の第二実施例のインクジェット記録装置
の構成を示す側断面図。

【図８】本発明の第二実施例のシャッタ駆動要素の通電
パターンを示す特性図。

【図９】インク溶剤の飽和蒸気圧と環境温度の関係を示
す特性図。

【図１０】本発明の他のインクジェット記録装置の外観
を示す斜視図。

【符号の説明】

１…ヘッド部、２…インク噴出孔、３…シャッタ、４…
印字媒体、５…印字媒体搬送方向、６…インクタンク、
７…インク供給管、８，１７，１８，１９…電歪素子、
９…ダイアフラム、１０…コイル、１１…コア、１２…
永久磁石、１３…電歪素子の変位方向、１４…磁気回
路、１５…板ばね、１６…インク粒子、２０…変位合成
部、２１…軸受、２２…ドグ、２３…近接センサ、２４
…変位拡大機構、２５…変形方向、２６…ストッパ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大内 義男 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内 (72)発明者 峯岸 孝壽 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のインク噴出孔を有するインクジェッ
   ト記録装置において、各インク噴出孔を独立に開閉可能
   なシャッタ機構を有することを特徴とするインクジェッ
   ト記録装置。