JPS5830826B2 - インクジェットプリンタのインク供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェットプリンタにおける不要インクを
回収し再度使用するためのインク回収装置に関する。

従来インクジェットプリンタのキャリッジは、供給され
るインクをインク粒子に変換するノズルと、このノズル
より噴出するインク粒子を帯電させるための帯電々極及
びこの電極を通過したインク粒子の位相の検出を行なう
電極とで構成される印字ヘッドを塔載している。

上述した各機構を通過したインク粒子はインク粒子の通
過経路中に設けられた偏向電極で偏向され、記録用紙に
印字する。

しかし印字に寄与しないインク粒子は、偏向電極で偏向
させることなくインク回収装置で回収され、インク供給
系に戻されてインク流通路を循環せられる。

上述した過程において、インク粒子を偏向させる偏向電
極はキャリッジに塔載、あるいはプリンタ本体に取付け
られ、一方インク粒子を回収するインク回収装置はプリ
ンタ本体に取付けられている。

そこで上記インク回収装置は記録紙と同等、すなわちキ
ャリッジの移動距離だけの長さは必要である。

従って、インク粒子が衝突するガタ一部は、機能上、ナ
イフの様に鋭く形成する必要があり高精度の真直度が要
求される。

このガタ一部の製作は、加工熱、加工圧力等による歪が
残り非常に製作が困難となる。

又、ガタ一部が長くなるためガタ一部の配置においても
、位置的に高く配置する箇所ができたとすれば印字に寄
与するインク粒子を回収し易すくなり、一方、低く配置
すれば印字に寄与しないインク粒子はインク回収装置で
回収されることなく記録紙に衝突し、印字に好ましくな
い状態を起こすことになる。

このため印字に寄与しない不要インク粒子の回収部を印
字ヘッド部等が設けられているキャリッジに塔載し、ガ
タ一部から回収用パイプで直接、供給系に戻されたり、
又ガタ一部から、インク受は皿に滴下させ、インク受は
皿から回収用パイプを通して供給系に戻されたりするも
のがある。

これはガタ一部をキャリッジに塔載したため、ガタ一部
が小さくてよく、飛行する不要インク粒子がガターに衝
突する点が一点となるため、ガタ一部の製作が簡単であ
る。

しかしながら、ガタ一部から直接、回収用パイプで供給
系に戻す場合、ガタ一部と供給系に戻す場合、ガタ一部
と供給系の落差のみの圧力差で回収せねばならずインク
の粘度や表面張力等を考慮すると太い回収用パイプが必
要であり、ガタ一部と供給系の位置関係も限定されてし
まう。

又、前記のインク受は皿での方法ではガタ一部から回収
したインクをインク受は皿に滴下させるために、インク
受は皿に開口部がキャリッジの移動距離だけ必要であり
、開口部からのインク溶媒の蒸発によりインク粘度の上
昇が促進されたり、又開口部にゴミが混入しやすくフィ
ルターの寿命を短かくすることもある。

さらにキャリッジの急激な移動により、インク滴が飛び
散ったりして機械を汚すことにもなる。

第１図は上述の従来例を示すものである。

図において、記録用紙Ａと平行なスライド軸Ｂ上を、往
復運動するキャリッジＣにインク粒子りを噴射形成する
ノズルＥ、インク粒子りに帯電させる帯電電極Ｆ、帯電
電極Ｆで帯電されたインク粒子を偏向させる偏向電極Ｇ
、及び不要インクを回収するためガタ一部Ｈが塔載され
ておりノズルＥから噴射されたインク粒子りは帯電電極
Ｆ、偏向電極Ｇを通過し記録信号に応じて記録用紙Ａに
到達する。

一方、偏向電極で偏向されなかったインク粒子Ｄ′はガ
タ一部Ｈに回収されインク滴となりインク受は皿■の開
口部Ｊに滴下する、インク受は皿■のインクは回収用パ
イプＫを通り、インク供給系りに戻される。

このような構造ではガタ一部Ｈから回収したインクをイ
ンク受は皿■に滴下させるため、開口部Ｊがキャリッジ
Ｃの移動距離だけは必要であり、開口部Ｊからのインク
溶媒の蒸発によりインク粘度の上昇が促進されたり、又
開口部Ｊにゴミが混入しやすくフィルターの寿命が短か
くなることもある。

さらにキャリッジＣの急激な移動によりインク滴Ｍが飛
び散り機械を汚すこともある。

又インクの回収も、ガタ一部Ｈ、インク受は皿■、およ
び供給系りの位置的な落差による圧力差で行なわなけれ
ばならず、位置関係が限定されてしまうし、回収用パイ
プにも、インク粘度や表面張力を考慮すると太いパイプ
が必要となり配管処理がしにくい。

本発明は上述のような欠点に鑑み、ガタ一部をキャリッ
ジに塔載し、且つ回収用ポンプを設け、ガタ一部から直
接供給系に回収するようにしたものである。

又、上記回収用ポンプとノズルにインクを供給するポン
プとを一体化し両ポンプの小型化をも目的としている。

以下図面に従って本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明におけるインクジェットプリンタの全体
の構成を示す断面図である。

図中１はインク供給装置より電磁弁１１を介して送られ
てくるインクを噴射するノズル、２、はノズル１に付加
され噴射されたインクを振動周期に同期して粒子化する
超音波振動子、３は粒子化されるインク粒子４に、入力
される情報（ビデオ信号）に応じた電荷を与えるための
帯電電極、５は帯電されたインク粒子４を帯電量に応じ
て偏向させる一定の高電圧が供給された偏向電極である
。

上記偏向されたインク粒子４は記録紙６に到達して所望
のドツトパターンを形成する。

一方、記録に供さないインク粒子４′は、帯電されるこ
となく、偏向電極５を通過して、インク回収用ガター７
に回収される。

上記ノズル１、振動子２、帯電電極３、偏向電極５及び
ガターＴは、点線で示したキャリッジ８上に塔載され、
記録紙に沿って平行に設けられた摺動軸９，９を往復駆
動される。

これにより、ドツトパターンの横方向の偏向を代行して
いる。

上記ガター７にて回収されたインクは、配管１０を介し
てインク供給装置に導ひかれ、再度噴射ノズル１より噴
射されると云った循環経路をたどる。

次に上記インク供給装置について説明する。

上記配管１０からの回収インクは、定流量ポンプを通し
て配管１２より流出され、先に述べた電磁弁１１を介し
てノズル１より噴射される。

この配管１２に流出されるインクは、使用されたインク
分を新たに加えたもの及びインク粘度が一定に保たれた
ものになる。

従って、ノズル１より噴射されるインクは一定流量の且
つ粘度の一定したものとなり、粒子化されるインク粒子
は規則正しいものとなり正確な印字が望める。

一定流量ポンプは、３個の連結したシリンダ１３．１４
．１５の空洞を夫々ベロー１９．２０゜２１で区切り各
圧力室１６．１７．１８を設け、上記ベロー１９．２０
．２１を夫々各圧力室に沿ってローリングさせることで
、各圧力室内の圧力の増減を行うものである。

上記ベロー１９．２０゜２１は順にその径が小さくなっ
ており、各周縁がシリンダ１３と後述する軸受保持部２
９との間、シリンダ１４と１３の間及びシリンダ１５と
１４の間に夫々挟着固定されている。

又、ベロー１９゜２０．２１の中央部は、各圧力室１６
．１７゜１８に対応して進退運動され且つ夫々同軸で連
結された各ピストン２２，２３．２４の端面にキャンプ
を介して、ベロー１９がピストン２３にてピストン２２
に、ベロー２０がピストン２４にてピストン２３に、ベ
ロー２１がネジ２５にてピストン２３に固定されている
。

上記ピストンは連結されているため、ピストン２２を左
右（矢印ＡＢ力方向に駆動させることで、各ベロー１９
．２０゜２１をローリングさせて圧力室１６．１７．１
８内の圧力を増減させる。

上記ピストン２２の駆動は、該ピストンに取り付けられ
たベアリング２６に駆動源（図示せず）に連結された偏
心カム２７をスプリング２８の付勢力により常時当接さ
せる構成とし、上記偏心カム２７の矢印方向の回転に従
いピストン２２が矢印ＡＢ力方向駆動される。

又、ピストン２２は、軸受保持部２９に取付けられた軸
受３０にて移動可能に保持されると共に、ストｏ−り量
が軸受保持部２９の孔に螺合される流量調整ネジ３１に
て可変自在となっている。

つまり、上記流量調整ネジ３１にて、ピストン２２のス
トローク量を変え、流量を変えている。

一方、各シリンダ１３，１４．１５には流入、流出用の
弁機構が設けられている。

シリンダ１３の流入用の弁機構３２は、ガター７にて回
収されたインクを導ひく配管１０が連結され、流出用の
弁機構３３は、配管３４を介してサブタンク３５に連結
されている。

上記サブタンク３５は、回収されたインク及びインクカ
ートリッジ３６より切換用の電磁弁３８を介して導ひか
れる新しいインク等にて、常に一定量のインクが貯蔵さ
れる構成であって、一定量のインクを供給するのに役立
つ。

尚、符号３７はインク溶媒カートリッジであり、電磁弁
３８の切換時にインク溶媒がサブタンク３５に導びかれ
る。

又、サブタンク３５にはフィルタ３９が設けられており
、該フィルタ３９を介してサブタンク３５内のインクは
、配管４０に導びかれる。

この配管４０はシリンダ１４の流入用弁機構４１に連結
されている。

上記シリンダ１４の圧力室１７は、流出用の弁機構４２
を介して蓄圧室４３に連通している。

この蓄圧室４３は、シリンダ４４内に周縁がシリンダ４
４に固定されたベロー４５を設け、該ベロー４５をキャ
ンプ４６を介してスプリング４７にて附勢して構成され
る。

上記シリンダ４４には流出用の弁機構４８が設けられ、
この弁機構４８を介して蓄圧室４３と上記サブタンク３
５とを配管４９にて連結している。

又シリンダ１５の圧力室１８と上記蓄圧室４３もシリン
ダ１５の流入用弁機構５０を介して、シリンダ４４及び
後述するシリンダ５１に設けた通路５２にて連通してい
る。

更に上記圧力室１８は、シリンダ１５に設けられた流出
用弁機構５３を介して蓄圧室５４に連通している。

この蓄圧室５４は、シリンダ５１内に周縁が、シリンダ
５１に固着されたベロー５５を設け、このベロー５５を
キャンプ５６を介してスプリング５７にて附勢して構成
している。

又、上記キャンプ５６には、シリンダ５１より突出する
ピン５８が固着されており、このピン５８と対向してマ
イクロスイッチ５９の作動片６０を設けている。

つまり、マイクロスイッチ５９の作動により電磁弁駆動
回路６１が作動し、電磁弁３８の切換えを行う。

従って、インクカートリッジ３６より新しいインクがサ
ブタンク３５へ導びかれているのが、電磁弁３８の切換
えにより、インク溶媒カートリッジ３７のインク溶媒が
サブタンク３５へ導びかれ、インクの粘度を常に一定に
保つようにしている。

更に、蓄圧室５４はフィルタ６２を介して配管１２に連
接されている。

尚、各流入、流出用の弁機構はボール弁、該ボール弁に
て流路が塞がれる弁座及び上記ボール弁を常時弁座に当
接させるスプリングとから成っている。

以上の構成のものにおいて、偏心カム２７の回転に従い
ピストン２２が左右に往復動されるため、ノズル１より
一定量のインクが噴出される。

これに伴い、帯電インク粒子４は印字に寄与するが、イ
ンク粒子４′はインク回収用ガター７にて回収される。

この回収されたインクは、ピストン２２がＢ方向に移動
されることで、ベロー２０がベロー１９より径が小さい
ことから圧力室１６の圧力が低下し、弁機構３２のボー
ル弁がスプリングに抗して押し上げられ、圧力室１６内
に吸入される。

このようにして、ガター７にて回収されるインクは、圧
力室１６内の負圧により強制的に吸引される。

このインクは更に、ピストン２２がＡ方向に移動すれば
、圧力室１６内の圧力が上昇し、この時弁機構３３のボ
ール弁が押し上げられ、配管３４を介してサブタンク３
５へ吐出される。

ここで、回収されたインクの量が少なければインクカー
トリッジ３６より新しいインクがサブタンク３５に導入
され、このサブタンク３５には常０こ一定のインクが注
入されるようされる訳である。

一方、上述のピストン２２の往復動（進退運動）に伴な
い圧力室１７は、ピストン２２がＢ方向（こ移動するこ
とで、ベロー２０がベロー２１より大きいことから、圧
力が低下する。

これにより、弁機構４１が開き、サブタンク３５よりフ
ィルタ３９にてゴミ、気泡が除去されたインクが、圧力
室１７内に吸入される。

同時に圧力室１８の圧力は蓄圧室４３の圧力に比べ低く
なるように設定しており、圧力室１８内には蓄圧室４３
内のインクが弁機構５０を介して流入する。

そして、ピストン２２がＡ方向に移動すれば、圧力室１
７は圧力が上昇し、流出用の弁機構４２が開き、圧力室
１７に吸入されたインクを蓄圧室４３に吐出する。

同様に圧力室１８も圧力が上昇し、弁機構５３が開き圧
力室１８内のインクが蓄圧室５４に吐出される。

従って、この蓄圧室５４内のインクはフィルタ６２を通
してインク中のゴミ等が除去され配管１２及び電磁弁１
１を介してノズル１に導びかれ、ノズル１より噴射され
る。

この場合、圧力室１８から蓄圧室５４に吐出される流量
は、圧力室１７から蓄圧室４３に吐出される流量に比べ
少ないため、蓄圧室４３の圧力が圧力室３の圧力よりも
高くなることがある。

これを防止するために、蓄圧室４３内の圧力が一定圧力
以上になると、弁機構４８が開くようにボール弁を附勢
するスプリングを設定する。

そのため、ピストンのＡ方向の移動時蓄圧室４３の圧力
は圧力室１８の圧力より高くなることはなく、弁機構５
０が開くこともない。

このように、蓄圧室４３の圧力は、ベロー２１が変形さ
れない圧力に保たれている。

尚、弁機構４８が開くことで、蓄圧室４３内のインクは
、配管４９を介してサブタンク３５へ導びかれる。

上述のように、いかなるピストンの動きにも圧力室１８
に対し圧力室１７の圧力が負圧となりベロー２１の変形
がなくカム２７の回転が一定であれば、配管１２に流出
されるインクの流量は常に一定なものとなり、ノズル１
より一定量のインクが噴射されることになる。

以上の様に本発明によれば、往復運動を行うキャリッジ
に、インク噴射ノズルとインク粒子を帯電させる帯電電
極とインク粒子を偏向させる偏向電極を搭載すると共に
前記インク噴射ノズルへポンプ手段によりインク供給を
行なうインク供給装置を備えたインクジェットプリンタ
において、前記キャリッジに、インク噴射ノズルから噴
出されるインク粒子の内の記録に寄与しない不要インク
を回収するためのガターを設け、 他方、前記インク供給装置は、内部にピストンが収容さ
れたシリンダを前記ピストンの軸方向において複数のダ
イアフラムで区画して第１の圧力室（圧力室１８）と第
２の圧力室（圧力室１７）と第３の圧力室（圧力室１６
）を−軸上に形成し、前記第１の圧力室はこの吸入側を
第２の圧力室の吐出側に連接させると共に該第１の圧力
室の吐出側をインク噴射ノズルへ連接させ、また第２の
圧力室はこの吸入側をインクタンクに連接させ、第３の
圧力室はこの吸入側を上記ガターに連接させると共に吐
出側を前記インクタンクへ連接させ、更に前記ピストン
の一端を１個の往復駆動源に連結した構成となし、前記
１個の往復１駆動源により第１、第２及び第３の圧力室
を作用させてノズルへのインク供給とガターからの不要
インクの回収を行わせてインク循環系を構成したインク
ジェットプリンタのインク供給装置となしたものであり
、該インク供給装置の１個の駆動源で動作されるシリン
ダ内の第１、第２、第３の圧力室の作用によりインクタ
ンクからノズルへの供給動作と同期してガターからイン
クタンクへのインク回収を行わせることができると共に
このインク回収をインク噴射との関係で効果的に運転で
きる。

また、このインク供給系では第２の圧力室より第１の圧
力室へインクを強制的に送るために第１の圧力室からノ
ズルへのインクの定量供給を確保させることができ、イ
ンクジェットプリンタの品位の向上に寄与させることが
できる。

しかも、第１、第２及び第３の圧力室を構成するインク
供給系であっても、小型でかつ構造的にも簡易化でき、
小型化が強く要求されるこの種のインクジェットプリン
タへの実装にも好適となる。

そして、ガタ一部が小さくできると共にこのガターから
の不要インクを確実に回収できることは勿論のことであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインクジェットプリンタのインク回収部
を説明するための断面図、第２図は本発明におけるイン
クジェットプリンタの全体の構成を示す断面図である。 １・・・インク噴射ノズル、１・・・不要インク回収用
ガター、１０・・・不要インク回収用配管、１２・・・
インク供給用配管、１６・・・インク回収用ポンプの圧
力室、１８・・・インク供給用ポンプの圧力室、２２・
・・圧力室１６に対応するピストン ２４・・・圧力室
１８に対応するピストン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 往復運動を行うキャリッジに、インク噴射ノズルと
   インク粒子を帯電させる帯電電極とインク粒子を偏向さ
   せる偏向電極を搭載すると共に前記インク噴射ノズルへ
   ポンプ手段によりインク供給を行なうインク供給装置を
   備えたインクジェットプリンタにおいて、 前記キャリッジに、インク噴射ノズルから噴出されるイ
   ンク粒子の内の記録に寄与しない不要イイク粒子を回収
   するためのガターを設け、他方前記インク供給装置は、 内部にピストンが収容されたシリンダを前記ピストンの
   軸方向において複数のダイアフラムで区画して第１の圧
   力室と第２の圧力室と第３の圧力室を一軸上に形成し、 前記第１の圧力室はこの吸入側を第２の圧力室の吐出側
   に連接させると共に該第１の圧力室の吐出側をインク噴
   射ノズルへ連接させ、また第２の圧力室はこの吸入側を
   インクタンクに連接させ、第３の圧力室はこの吸入側を
   上記ガターに連接させると共に吐出側を前記インクタン
   クへ連接させ、更に前記ピストンの一端を１個の往復駆
   動源に連結した構成となし、 前記１個の往復駆動源により第１、第２及び第３の圧力
   室を作用させてノズルへのインク供給とガターからの不
   要インクの回収を行わせてインク循環系を構成したイン
   クジェットプリンタのインク供給装置。