JPH11348254A

JPH11348254A - 印字装置

Info

Publication number: JPH11348254A
Application number: JP16174398A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Takizawa; 芳治滝沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、印字を乱す原因となる大気の供給を
行うこと無く、また、被印字物との距離を離すことな
く、インク粒子が被印字物に到達した際に発生する飛散
粒子の、印字装置への侵入を防止して安定した印字を行
うことにある。【解決手段】本課題は印字装置と被印字物との間に微量
粒子を捕集する機構を設けることで達成出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被印字物表面に識別
文字を印字する装置に係わり、特にインクジェットプリ
ンタの周辺機器に係わる。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタはインクを粒子
化し、それを被印字物上に飛来させ、文字等を形成する
ものである。飛来させる手段としては粒子化したインク
を静電力で変更させる方法や、インクに圧力変動（微小
領域での溶媒の沸騰現象やピエゾ素子による体積変化に
よる変動）を与えノズルからインクを吐出させる方法な
どがある。前記を荷電制御型、後記をオンデマンド型と
称す。

【０００３】荷電制御型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ものである。その原理を図
２に示す。

【０００４】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０.２８ＭＰａ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、その電歪素
子２に電気信号を与えることで、インクに振動を付与す
ることが出来る。

【０００５】電気信号の一例として周波数６８.２ｋＨ
ｚ２００Ｖが印加される。ノズル先端には吐出口が設
けられている。吐出口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吐出口から吐出され、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出来る。電圧の一例とし
て２００Ｖが印加される。

【０００６】ノズル３から吐出されたインク粒子１０は
偏向電極９と接地電極１２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と接地電極１２の間を通過する
インク粒子１０はこの２つの電極間に生ずる電界により
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。

【０００７】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。それゆえノズルを被
印字物から離して印字することが出来、被印字物が凹凸
面，曲面でも印字可能で有る。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出来
るという特徴が有る。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、従来溶剤としては、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。

【０００８】また、強い付着力が不要な印字物や食品へ
の印字において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有
る。また、インクに色を与える色素としては、これらの
溶剤に溶解する染料および媒体には溶解せず、媒体に分
散する性質を有する顔料が用いられる。従来、媒体に溶
解しかつ耐光性が優れるという点からクロム等の金属を
有する染料が主に用いられてきた。しかし、対環境問題
よりクロム等の使用が困難になり、代わって色素として
耐光性に優れる顔料が使用されつつある傾向にある。

【０００９】これらの溶媒はいずれも大気圧において多
少なりとも蒸気圧を有するものであるため、図２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
るものである。

【００１０】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形成が速やかに行われない場合
が生ずる。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。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ノズル３から吐出され
たインク粒子１０の速度は一例として約１０ｍ／ｓで有
る。インク粒子１０がこの速度で被印字物５に到達した
場合、そのインク粒子１０の全てのインクが被印字物５
の上に付着しない場合が有る。この状態を図４に示す。
すなわち、インク粒子１０が印字物５の表面に到達した
時、その粒子形状が変形し、その一部が反発して飛散粒
子１８として被印字物から反発する場合が有る。例え
ば、被印字物５が非吸液性の材質の場合、被印字物５の
表面に到達したインク粒子１０のインクが被印字物５に
吸収されず、被印字物５の表面で反射してしまう場合が
有る。さらに、被印字物５表面へのインク粒子１０の印
字密度が高い場合、既に被印字物５の表面に到達しては
いるが未乾燥状態のインクに、他のインク粒子１０が上
記の速度で衝突する事になる。

【００１２】そのため、これらのインク溶液の一部が飛
散し、飛散粒子１８が形成される。さらに、被印字物５
が電荷を帯びやすい、あるは導電性に乏しい材料の場
合、インク粒子１０が被印字物５の表面に到達し、その
インク粒子１０が保有していた電荷が被印字物５の表面
に滞在することとなる。すると、他のインク粒子１０と
上記の被印字物表面の電荷が反発し、より多くの飛散粒
子１８が形成されることとなる。

【００１３】この被印字物５の表面の電荷は多くの場
合、被印字物５の表面に吸着した水分の導電性により接
地される。しかし、大気が乾燥して湿度が低い場合、こ
の吸着水分も減少するため、表面の導電性が得られず、
より被印字物５の表面に電荷が留まりやすくなる。

【００１４】これらの飛散粒子１８は、本来被印字物５
の所定の位置にあるべきインクの一部で有るが、飛散す
ることにより、被印字物５上の目的位置以外の場所に到
達することが有る。そのため、被印字物５の表面を汚し
てしまう。また、この飛散粒子１８が印字装置側に飛散
した場合、印字装置内へ侵入することも有る。この場
合、印字装置内の偏向電極９が５.４ＫＶという高い電
圧を有するため、この偏向電極９に飛散粒子１８が引き
寄せられ、偏向電極９を汚す汚染粒子２０となり、偏向
電極９の表面に付着する。この付着量が増加した場合、
付着したインクを経由して電流が所定の回路以外を流れ
る場合が有る。例えば、インクが偏向電極９と接地電極
１２との間に付着した場合、偏向電極９の電流はインク
を経由して接地電極１２に流れる。その結果、偏向電極
９の電圧を維持することが出来なくなり、印字装置とし
ての機能を果たせなくなる。

【００１５】そのため、飛散粒子１８が発生する場合、
この飛散粒子１８が印字装置内に侵入することを防止す
る必要があった。その１つの方法は、印字装置内に大気
を送り、加圧することにより、飛散粒子１８の侵入を防
止することであった。しかし、印字装置内に大気を送っ
た場合、その大気による風の流れにより、印字に寄与す
るインク粒子１０の飛来運動が不安定になり、印字が乱
れる等の問題が発生することがあった。また、印字装置
と被印字物５との距離を離すことにより、飛散粒子１８
の侵入を低減することも可能で有る。

【００１６】しかし、被印字物５との距離が離れる事に
より、印字に寄与するインク粒子１０が被印字物５の表
面に到達するまでにより多くの空気抵抗を受けることに
より、インク粒子１０が本来の好ましい印字位置からず
れることがあり、印字文字の形状が変化するという問題
が発生することがあった。

【００１７】更に、印字装置の外部から被印字物表面に
大気を送り、この流れによって飛散粒子を除去すること
も可能で有る。しかし、この機構では飛散粒子を更に飛
散させるため、被印字物表面に再付着して汚染させてし
まうという問題が生ずる。

【００１８】本発明の目的は、印字を乱す原因となる大
気の供給を行うこと無く、また、被印字物との距離を離
すことなく、インク粒子が被印字物に到達した際に発生
する飛散粒子の、印字装置への侵入を防止して安定した
印字を行うこと、及び上記飛散粒子の被印字物表面への
付着を防止し、被印字物表面を汚染させない印字装置を
提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本課題は印字装置と被印
字物との間に発生した飛散粒子を捕集する機構を設ける
事により達成される。この捕集する機構としては、真空
吸引等も用いることが出来るが、真空吸引においてはそ
の真空発生減が必要となるため、装置の小型化には電界
による捕集機構が有効で有る。

【００２０】即ち、図１において、印字装置のカバー１
３の被印字物５の側に捕集電極１４が設けられている。
この捕集電極１４には高電圧２１が印加されている。一
例としてこの電圧は５ｋＶである。ノズル３より吐出さ
れたインク粒子１０は被印字物５上に到達し、その一部
は飛散粒子１８となって被印字物５から反発する。この
飛散粒子１８が印字装置のカバー１３側に飛来すると、
捕集電極１４の電界により吸引され、捕捉粒子１９とし
て捕捉される。これにより、飛散粒子が偏向電極９に到
達することは防止出来る。

【００２１】捕集電極１４には高電圧２１が印加されて
いるため、この近辺をインク粒子１０が通過した場合
も、この捕集電極１４により形成される電界の影響を受
けると予想される。そのため、この電界の影響を及ぼさ
ない構造である必要が有る。この捕集電極１４が収納さ
れているカバー１３の一部は、捕集電極１４の内側に壁
面Ａ１５を形成している。このカバー１３及び壁面Ａ１
５の材質は金属で有る。また、このカバー１３及びその
壁面Ａ１５は接地されている。上記の様に、捕集電極１
４には高電圧２１が印加されているが、その内側の壁面
Ａ１５が接地されているため、電界は捕集電極１４と壁
面Ａ１５との間に形成される。その結果、インク粒子１
０が飛行する領域に電界の影響を及ぼすことを防止出来
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図１から
図３にて記述する。

【００２３】図２は荷電制御型インクジェットプリンタ
の原理を示す図である。また、図１は図２に示す原理構
造を印字装置に組み込んだ場合の構造を示す図である。
図２に示す電歪素子２，ノズル３，帯電電極４，偏向電
極９，接地電極１２，ガター１１がカバー１３内に収納
されている。このカバー１３は金属で有り、図に示され
ていない回路により接地２２されている。印字装置のカ
バー１３の被印字物５の側に捕集電極１４が設けられて
いる。この捕集電極１４が収納されているカバー１３の
一部は、捕集電極１４の内側に壁面Ａ１５を形成してい
る。このカバー１３及び壁面Ａ１５の材質は金属で有
る。そのため、壁面Ａ１５も接地されている。捕集電極
１４には高電圧２１が印加されている。

【００２４】図２においてインク容器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０.２８Ｍｐａ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、そ
の電歪素子２に電気信号を与えることで、インクに振動
を付与することが出来る。電気信号の一例として周波数
６８.２ｋＨz２００Ｖが印加される。ノズル先端には吐
出口が設けられている。吐出口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吐出口から吐出
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出来る。電圧の
一例として２００Ｖが印加される。

【００２５】ノズル３から吐出されたインク粒子１０は
偏向電極９と接地電極１２との間を通過する。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と接地電極１２の間を通過す
るインク粒子１０は２つの電極間の電界により偏向され
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。

【００２６】ノズル３より吐出されたインク粒子１０は
被印字物５上に到達し、その一部は飛散粒子１８となっ
て被印字物から反発する。反発した飛散粒子１８はカバ
ー１３に向かって飛来する。このカバー１３には捕集電
極１４が設けられており、この捕集電極１４には一例と
して５ｋＶの高電圧が印加されている。それゆえ、この
捕集電極１４の周囲には電界が発生する。この電界に到
達した飛散粒子１８はその電界により飛来方向が偏向さ
れ、捕集電極１４に吸引され、捕集粒子１９となって捕
集電極１４の表面に付着する。

【００２７】一方、インク粒子１０がこの捕集電極１４
の近傍を通過した場合も、この捕集電極１４により形成
される電界の影響を受けると予想される。そのため、こ
の電界の影響を及ぼさない構造である必要が有る。この
捕集電極１４が収納されているカバー１３の一部は、捕
集電極１４の内側に壁面Ａ１５を形成している。捕集電
極１４には高電圧２１が印加されているが、その内側の
壁面Ａ１５が接地されているため、電界は捕集電極１４
と壁面Ａ１５との間に形成される。その結果、インク粒
子１０が飛行する領域に電界の影響を及ぼすことを防止
出来る。

【００２８】捕集電極１４にはインクが捕集粒子１９と
して捕集される。付着量が増大した場合、付着したイン
クを経由して捕集電極１４に印加した電圧が壁面Ａ１５
やカバー１３に漏洩する可能性がある。そのため、この
漏洩に至る以前に捕集電極１４を清掃して捕集されたイ
ンクを除去する必要が有る。そのためには、この捕集電
極１４が洗浄が容易な構造であることが有効で有る。こ
れは捕集電極１４がカバー１３から分離可能となること
により達成出来る。その構造の一例を図３に示す。

【００２９】図３において印字装置のカバー１３と被印
字物５の間にカバーＢ１７が設けられている。このカバ
ーＢ１７の内側には捕集電極１４が設置されている。こ
の捕集電極１４が収納されているカバーＢ１７の一部
は、捕集電極１４の内側に壁面Ｂ１６を形成している。
このカバーＢ１７及び壁面Ｂ１６の材質は金属で有る。
このカバーＢ１７は図に示されていない手段でカバー１
３と物理的及び電気的に結合している。そのため、壁面
ｂも接地されている。また、捕集電極１４は図に示され
ていない回路にて高電圧が印加されている。図３におけ
る捕集原理は図１に示したものと同一で有る。図３に示
すカバーＢ１７は、カバー１３から分離することが可能
である。従って捕集電極１４に捕集粒子１９が付着した
場合、カバーＢ１７を分離して洗浄することが可能であ
る。これにより洗浄作業が容易になる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、印字装置内への飛散粒
子の侵入を防止することが可能なため、この飛散粒子の
汚染による印字装置の動作不良を防止することが出来
る。また、飛散粒子を捕集するため、この飛散粒子が被
印字物表面に到達し、被印字物表面を汚染することも防
止出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の印字装置の断面図。

【図２】本発明の一実施例の印字装置の原理を示す斜視
図。

【図３】本発明の他の一実施例を示す印字装置の断面
図。

【図４】従来技術の印字装置を示す印字装置の断面図。

【符号の説明】

１…調圧弁、２…電歪素子、３…ノズル、４…帯電電
極、５…被印字物、６…回収ポンプ、７…供給ポンプ、
８…インクボトル、９…偏向電極、１０…インク粒子、
１１…ガター、１２…接地電極、１３…カバー、１４…
捕集電極、１５…壁面Ａ、１６…壁面Ｂ、１７…カバー
Ｂ、１８…飛散粒子、１９…捕集粒子、２０…汚染粒
子、２１…高電圧、２２，２３…接地。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印字装置と被印字物との間に、微小粒子を
捕捉する機能を有することを特徴とする印字装置。
【請求項２】請求項１記載の印字装置が、インクをノズ
ルから吐出して形成するインク粒子により被印字物に印
字を行う印字装置であることを特徴とする印字装置。
【請求項３】請求項２記載のインクをノズルから吐出し
て形成するインク粒子により被印字物に印字を行う印字
装置が、ノズルより常にインクを吐出し、印字に使用し
ないインク粒子を回収し、その回収したインクを再度吐
出する印字装置であることを特徴とする印字装置。
【請求項４】請求項１から３のいずれか１項記載の印字
装置において、微小粒子を捕捉する機能が、電界による
捕捉機能で有ることを特徴とする印字装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれか１項記載の印字
装置において、微小粒子を捕捉する機能を有する機構部
が印字装置より分離することが可能であることを特徴と
する印字装置。