JPS61192562A - インク式ワイヤドツトプリンタヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は先端面にインクを付着させｔワイヤを記録紙に
衝突させて紙上にインクを転写しドツトを形成すること
によって文字図形等を記録するインク式ワイヤドツトプ
リンタに関する。更に詳細にはインク式ワイヤドツトプ
リンタへ・Ｉドの構造に関する。

〔技術的背景〕

インク式ワイヤド９トプリンタでけワイヤにけ着しにイ
ンクを記録紙に転写してドツトを形成する比め、インク
１ノポン式ワイヤドツトプリンタと比較してインクリボ
ンを介さず、記録紙を直接打撃するｔめドツト形成建要
するエネルギーｂＺ小さい。その之め印字に際して騒音
ｂ”−小さい、入力電力が小さい、ジュール熱による発
熱が小さい、ワイヤ駆動電磁石部ｈｔ小型化できる等の
利点を有する。印字原理はインクリボン式ワイヤドーｌ
トプリンタと同様にワイヤの記録紙への衝突によってお
り、その構造はワイヤを選択的に突出させる駆動装置を
有するヘッド内にインク誘導部材を設け、へヴドと一体
に設けられ几インクタンクからのインクをワイヤ先端部
まで毛細管力によって供給する如く構成されている。

上記構造のインク式ワイヤドツトプリンタではインクタ
ンクからのインク供給、ワイヤへのインク付着の過程が
インクの流体的性質に依存している。従って安定して適
正な濃度のドツトを形成し高印字品質を実現するために
はインク物性に合致し几インク流路構成とする必要ｂζ
ある。、良好な印字品質を得る几めには、紙上に転写さ
れ九インクの周辺へのＫじ入が小さくドツト形状がワイ
ヤｎ面形状と概ね一致ししかも安定していること、更に
ドツト周辺にインク小滴が付着して生ずる汚れｂｔ十分
抑えられていることが必要である。ワイヤ先端面に付着
するインク量が過多であるとワイヤとともに記録紙忙衝
突したインクが記録紙に吸収されずにワイヤの衝撃を受
けで開始に飛散し付着して汚れを生ずる。ま念インク量
ｂｔ多いとインクが紙の周！ｌＫ向けてしみこ入ドツト
周辺ににじ入を生ずる。ま几インク量が少ないと形成さ
れるドツト形状がワイヤ断面形状の一部が欠は友形状に
なつ之り、更にかすれて不鮮明になり印字品質が低下す
る。特化繰返し周波数が高い場合の連続ワ１　イヤ駆動
の場合にはインク消費量が大きいため十分なインク供給
がされないと打ち始めと比べて急速く濃度低下が起る。

ワイヤへのインク付着の挙動については第５図を用いて
説明する。第５図（ロ）は紙に衝突する直前のインク液
面の挙動を示しくｂ）は待機時におけるインク液面の挙
動を示しｔもので１１はワイヤ、７０けインクである。

図においてワイヤ先端に″付着す゛　るインク量はワイ
ヤ待機時のワイヤ先端面とインクメニスカスとの相対位
置忙依存する。メニスカスがワイヤ先端面より後方に形
成され、ワイヤ先端面ｈｔ乾燥状態にある場合忙はワイ
ヤ先端面へのインクは着はなくドツトは形成されない。

図（ｂ）の如くメニスカスがワイヤ先端面の前方に形成
されるとワイヤの出没動作釦よりインクはワイヤ先端に
（ＩＺ）に図示の如く付着する。付着する液面形状はワ
イヤの運動によって生ずるインク流に起因するインクの
動的供給過程とインクの表面張力によって決まる。

従って高印字品質を実現するｔめにはワイヤが復帰して
待機状！ＩＣある時のワイヤ先端部近傍に保持されるイ
ンク量を安定にコントロールする必要がある。

本発明は上記問題に関して行われ次もので、その目的は
安定して良好な印字品質の得られるインク式ワイヤドツ
トプリンタを実現することである。

〔問題を解決する几めの手段〕

本発明のインク式ワイヤド９トプリンタヘッドではヘッ
ド内のインクタンクでインク゛金吸厳する多孔質材とワ
イヤ先端面近傍でワイヤをガイドするワイヤガイドとを
連結するインク誘導路の流路抵抗Ｒが Ｒ≦、１ｏ７ｄｙ？Ｌｅ＊ｓｅｃ／ｃｒｕ’であること
を特徴としている。

〔作用〕

上記構成のへ９ド忙おけるワイヤ先端部近傍へのインク
供給作用を示す模式図第６図を用いてインク供給過程を
説明する。１１けワイヤ、Ｅけインクタンクを構成する
多孔質材の小孔を円筒で表わしたもの、Ｇけワイヤの先
端部近傍でワイヤをガイドするワイヤガイド、Ｆけ両者
を連結するインク誘導路を示している。αけインクタン
クのインク吸蔵孔内径でタンク単独でいかなる姿勢で取
扱ってもインクが自重で流出することがないよう十分小
さく、またインクが使用に応じて必要量供給されるよう
十分大きい必要があり、１００μ≦α≦６００μに設定
する必要がある。実際には程々の孔径をもつ小孔の集合
体として多孔質材が形成される定め、孔径の平均値が上
記範囲にある必要がある。Ｃはワイヤが位置づれやガタ
ッ千なぐ円滑忙支持案内され、先に述べ之インクのけ着
を安定に行わせるｔめにガイド孔内径はワイヤ外径より
０．０１＋ｎ＋〜Ｑ、０２ｗｍ大きくする必要がある。

すなわち０、０１　ｍ≦２０≦（ＬＯ２ｍＫ設定する。

両者の間は、インクタンクからのインクがワイヤガイド
部に供給されるようインク誘導路で連結する。インク誘
導路は単一部品上に形成され几溝や複数部品の組合せで
形成される溝あるいは円筒状流路等各種形状が可能であ
るが、毛細管力でインクが自然に前進し、ワイヤガイド
部まで達するために、その断面積を十分小さくして、十
分大きい毛細管力を発生するよう構成しなければならな
い。図ではインク誘導路が２つの部分から成り。

その一方は長さｔｌ、断面形状は矩形でその短辺がｂｌ
、他方は長さ４　ｍ断面形状は矩形でその短辺ｈ’ｓｂ
、である場合が示しであるが、一般には断面形状、寸法
等の異なる任意の数の流路から構成することができる。

実験的に矩形断面の場合短辺長の寄与が大きく、その短
辺は少くとも（Ｌ５日以下でないと上記目的は達せられ
ないことが確認されている。毛細管力を表わす周知の ？＝　−ｒ　Ｃ１／ｒ　＋　１／’ｒ　）　（ｒは表面
張力）より１　　　　　　　！ 明らかなように、円形断面路においては内半径は長辺が
勾と見なせるスリットの短辺長と同じ条件を満比す必要
があり、内径は従って、０．５額以下でなければならな
い。

しかしながらインク誘導路は更にその流路の流体抵抗も
適正な範囲内虻なければならない。圧力Ｍ量で定義され
る流体抵抗をＲであられすと流体力学の周知の関係式化
より流路の断面形状に応じて　１ ここにｂ：長辺長　　ｂ′：短辺長 ｔ：流路長　　μ：粘性係数 ２８ｔ Ｒ＝１７−ａ　　　（円形断面流路の場合）ここにｄ：
内径　他は上に同じ と表わされ流路が複数の部分から構成される場合は、直
列忙結合されている部分ではその和を並列忙結合されて
いる部分では逆数の和の逆数をとって合成抵抗が計算さ
れる。第６図の場合、 で表わされる。（実際の流れは間欠的であり、流路的流
速分布もボアズイーユ流とは厳密には一致しないが、そ
の場合でも流路抵抗の定量的把握は上式によるのｈＣ合
理的であり、流路抵抗の与える影響は上式の値を用いて
見積ることができる）高い周波数で連続的にワイヤを突
出させインクを付着転写させる場合インク消費量は最大
となりこれに相当するインクをワイヤの先端部に安定し
て供給しなければならない。従ってインク誘導路は、主
にインクタンク及びワイヤガイド内のワイヤ先端面近傍
忙形成されるインク液面によって生ずる毛細管力の差に
よるインク内の微小な圧力差によって上記消費１ｔＫ応
じて十分な量のインクが供給できるようその流路抵抗は
十分低くなければならずＲには上限１！＋−存在する。

この観点から只の値を変えて評価実験を行っ念結果只の
値として Ｒ≦１０’　ｄｙｘｇ＊ｓｇｃ／ｃｍ”が適正であるこ
とを見出した〇 すなわち流路断面積が小さい場合や流路長が大角い等で
Ｒ＞１０？の場合はワイヤ駆動周波数を最大ＩＫＨｇと
し念ときド９ト濃度が徐々に低下するという現象ｂζ生
じ几。これを第７図に示す実験結果を表わすグラフで説
明する。第７図（ｃＬ）は之て軸にド９ト濃度の代用峙
性として１　ｄｏｔ当りのインク量をとり横軸には休止
状態からワイヤ駆動開始後のドツト数をとっである。２
０　Ｈ２の場合は、約１／２０秒のワイヤ静止時間があ
る几め（ワイヤの往復動に要する時間は約８００μｓで
ある）その間にインク界面は初期状態に回復し静止して
いる几め。

この以下の駆動周期では静的状態とλなすことｈζでき
、ワイヤ先端に付着するインク量は常だ一定である。こ
の様子は図中に実線で示されている。

しかしながらｌＫＨ２で、＠動じ友場合は、図７（ロ）
）に破線のように徐々に濃度が低下する。この低下の様
子は１ドツト当りのインク消費量をもって表すことがで
き、グラフでは１ドツト目の消費量との相対値で表わし
てあり、この比が０．８より小さいと目視で濃度低下が
顕著に感じられ文字、図形等の低印字品質と感じられる
。ｌＫＨ２駆動を限界駆動周波数として濃度測定をし念
のは、一般のワイヤド−，トプリンタがｌＫＨ２又はそ
れ以下のワイヤ駆動周波数であって実用上の要請を満す
値であること及び、ワイヤ先端へのインク付着がインク
の表面張力によるインク転移によっているため、１ＫＨ
２以上の周波数忙対しては、本発明の主旨であるインク
流路系以外の要因でインクは着ｈ；制限され実質上この
値ｂ−この観点から上限とみなされるからである。上述
のインク消費量の減少割合を図中のＢ／Ａで表して、濃
度低下を代表する値とすると、この値と、前述の流路抵
抗Ｒとの関係はＲの種々の値について実験し比結果、Ｉ
Ｉ７図の）に示される関係が得られ友。従って、適正な
濃度安定性を得る几めにはＲ≦１０７とする必要ｂｔあ
る。この現象は以下のように考えることができる。ワイ
ヤ駆動周波数を最大ＩＫＨｇで繰返し連続駆動し念とき
インクの消費量は、１ド９ト当り約１０−’＋ｃである
からＩＫＨｇ駆動でＦ１１ｃ＋”’ｃｃ／ｓｅｃに達す
る。

上記現象はインク液面に生ずる圧力差ではこの流量を安
定して供給するだけの推進力が発生せず、ワイヤ先端面
近傍に保持されるインク量が徐々に減少し、先に述べ几
メニスカスとワイヤ先端面待機位蓋の相対関係ｂｔ変化
し、ワイヤ先端面に付着するインク量６Ｓ徐々に減少す
るに至りｔことを意味する。すなわち、ワイヤ先端部で
はインクの消費に伴ってインク界面ｈｌ−後退し第６図
に示すここでの圧力の値ｌＰｃ１が増加し前進力が生じ
ているにもかかわらずその前進速度が小さく、ワイヤの
１サイクルの時間１ｍ５ｔｔｃでは界面が回復してぃな
いことを意味する。従って流路抵抗が過大である。その
ためより広い断面積とするか又は流路長を短縮化するか
してＲ≦１０７とする必要ｔＡある。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第２図は本発明のインク式ワイヤドダトプリンタの一実
施例のヘッドの分解斜視図である。本実施例のへ９ドは
４色のカラープリンタグロッタ用ヘダドで、黒、赤、緑
、青のインク系と、そのそれぞれに対応して各１本のワ
イヤを備えている。

４色カラープリンタブミッタでは、へリド。記鍮紙の一
方又は双方を移動させて上記ヘッドの所望の色に対応す
るワイヤを記録紙上の所定の位置で突出させてド９トを
形成し１文字や図形を描く構造になっている。

本発明の主旨は、ヘダド忙関するものであり。

装置全体の構成等は省略する。

次に、本発明のインクタンクを用い友インク式ワイヤド
噌トプリンタのへヴドの構成を、第３図のへヴド断面図
に従って説明する。

ヘッド上部に着脱可能に配置されｔインクタンク２を有
する。インクタンク２は黒インク用インクタンク２ｂと
カラーインク用に内部が３分割されｔタンク２８との２
体構造になっている。インクは第４図にも示すようにイ
ンクタンク２内に充填されｔ多孔質材からなるインク含
浸部材６０に含浸されている。インク供給ガイド１２け
第１図に斜視図（ｂ）及び断面図（ハ））で示すように
軸方向に延びる２本のインク誘導溝１２６を有しこのイ
ンク誘導溝１２ｂとタンク充填材６０ｂｔ＃ｌ！シてい
る。

インク供給ガイド１２の前部に円周状溝１２（Ｅがあり
インク誘導溝１２ｂとけ内部１２（＋で連結している。

円周状溝１２αにはワイヤガイド１３が組込まれ、両者
の組合せによってに、Ｂで示す間隙ｂｔ設けられる。更
に外径０．２２ｆｉのワイヤ１１とワイヤガイド１３の
内径０．２３ｍのワイヤガイド孔１３αの間の間ｔｙ１
１は０．００５ｍｍであり、インクはインクタンク２か
らインク供給ガ°イド１２のインク誘導孔１２ｂ、ワイ
ヤガイド１３との間隙Ａ、　Ｂを経てワイヤ１の先端部
まで毛細管力で導かれる。

実施例は４色カラープリンタブｃｙｑ夕用へヴドの場合
であり、４本のワイヤが夫々４色のインクに対応する。

ワイヤ駆動装置はコイル１７を巻回し几コイルコア１６
を有するヨーク１８とヨーク板１９とプランジャ１５と
で磁気回路が構成される。プランジャ１５の動きはクラ
ッパ１４を介してワイヤ１１に伝えられる。上記のワイ
ヤ駆動装置はカバー２１によってカバーされるとともに
クラッパ１４の作動長が規制される。待機時にはワイヤ
の先端面はワイヤガイド１３の先端面より奥にあり、ワ
イヤガイド孔１３４の前部に形成されるインクのメニス
カスがワイヤ先端面を覆うようにワイヤ長ｂＺ設定され
ている〇 次忙動作を説明する。第３図は通電時を示すものでコイ
ル１７に通電することＫよりコイルコア１６と対向する
プランジャ１５が吸引される。これ忙よってプランジャ
１５を固着したりラヴノル１４が回動し、その先端で係
合するワイヤ１１が突出する。このときクラッパ１４の
回動範囲がヨーク板１９との衝突で規制された後ワイヤ
１１の入が単独で記録紙に衝突するまで自由飛行する如
く構成されている。ワイヤ先端面はインクメニスカスを
貫いてインクを先端面に付着させて図示しない記録紙に
衝突してインクが記録紙に転写される。

第４図すで説明したよ５にワイヤ待機状態では、ワイヤ
１１けコイルばね２０によって偏寄され、ワイヤ１１の
先端面はワイヤガイド１３の端面より内側にあってワイ
ヤ先端面前方にインクメニスカスが形成されるｔめ前記
ワイヤの出没動作釦よってワイヤ先端面にインクが順次
付着する。なおワイヤガイド１３の前面における余剰イ
ンクは前面及び側面に設けられたＶ型断面形状の細溝で
ある回収溝１３６に毛細管力によりて引込まれるｔめあ
ふれ出て記録紙を汚すことがなくインク供給ガイド１２
に還流する。

インクタンク２は、第４図に示すようにタンク本体４０
とタンク本体４０の中空部に充填され几インク含浸部材
である多孔質部材６０と蓋５０とから成る。タンク本体
の底面の前方にはインク供給口４１が、前壁面段差部に
は、空気口４２がそれぞれ開口されている。インク供給
口４１には、プリンタへ−ｌド本体から突出するインク
供給ガイド１２の上部の腕部が挿入する。

本実施例Ｉ／Ｃおいてインク誘導路は、第１図に示され
るよう１ｃ１）１２ｂで示されるインク供給ガイドスリ
ット、　　２１　　Ａで示されるインク供給ガイドとワ
イヤガイドの組合せでできる円筒状流路、３）　　Ｂで
示されるインク供給ガイドとワイヤガイドの組合せでで
きる円形流路との３部から成っており、夫々の流路抵抗
Ｒ，，Ｒ，，Ｒ８及びインク誘導路全体の流路抵抗Ｒは
イ下のようになる。

１）　供給ガイドスリ′ット　１２ｂ 断面形状：矩形 短辺長：Ｑ、０２ｃｌＩＬ 長辺形（スリット深す）：［１Ｌ１ｃＩＦＬ流路長：Ｑ
、４ｃＩｒＬ インク粘性係数：　０．５　ｄｙｎｇ＊ｓｅｃ／ａｍ”
１　　　　１２Ｘｎ４ Ｒ＝　Ｔ　Ｘ　ｏ、ｏ２ｘｏ、１ｘ　ａ、ｓ　＝　ｔｓ
　ｘ　１ａ６ｄｙｎｔｔａｓｅｃ７６ｔｔｔ”比だしス
リットが２本であることから１を剰じ友。

また、短辺の一つが開口しているが、便宜１閉じている
として計算し友。

２）　　４部 断面形状：近似的忙矩形と入なす 短辺長（組合せ間隙）：１０１ｃ１１ 長辺長（円周長）　：　２ｘ＋ｒＸＱ、１＝［Ｌ６３ｃ
ＩＩＬ流路長：Ｑ、３５ｃＩＬ インク粘性係数：ｌ１５　ｄｙｔｕ　・ｓ　ｅｔ　ｃ／
ｘ”３）　　Ｂ部 断面形状：矩形 短辺長（粗合せ間隙）：Ｑ、０１ｃｍ 長辺長（平均半径忙おける局長）： ２×π×Ωユニ譚ロユ、ＬＬ　　＝０．３５ｃｍ流路長
：　ＣＬｌ−Ｑ、０１１５−Ｑ、０８８５ｍ＋インク粘
性係数：α５　ｄｙｎｅ　ｅ　ｓ　ｇ　ｃ／ｃｒｙ”従
ってインク誘導路全体の流路抵抗ＲはＲ＝１．５Ｘｉ　
Ｏ’＋３．３Ｘ１０’＋ｔ５Ｘ１０’＝　６．５　ｘ　
１ｃＰｄｙｎ４＊５ｔｔｃ／ｃｍ”となり前述の条件を
満友しており、安定して適正濃度を維持することができ
る。

〔発明の効果〕

以上述べ次ように１本発明によればインクタンクとワイ
ヤのインクは着面近傍でワイヤをガイドするワイヤガイ
ドとを連結するインク誘導路の流路抵抗を適正な範囲と
することにより、安定して高印字品質の得られるインク
式ワイヤドツトプリンタへ９ドが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すインク式ワイヤドツト
プリンタヘッドのインク誘導路の断面図及び分解斜視図
、第２図は同じくヘッドの分解斜視図、第３図は断面図
、第４図はインクタンクの斜視図、第５図はインクのけ
看過程の説明図、第６図はインク流路系の説明図、第７
図は実験結果を示す図。 １１・・・・・・ワイヤ ７０・・・・・・インク ６０・・・・・・インクタンク １２・・・・・・インク供給ガイド １３・・・・・・ワイヤガイド 以　　上 出膠人　エプソン株式会社 （α） （ｂ） 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワイヤを突出させて記録紙に衝突させ該ワイヤ先
   端面に付着したインクを記録紙に転写しドットを形成す
   るインク式ワイヤドットプリンタにおいて、インクを吸
   蔵するインクタンクと前記ワイヤをインク付着端面近傍
   でガイドするワイヤガイド部とを連結するインク誘導路
   の流路抵抗ＲがＲ≦１０＾７ｄｙｎｅ・ｓｅｃ／ｃｍ＾
   ５ であることを特徴とするインク式ワイヤドットプリンタ
   ヘッド。