JPH0117466B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は連続的にインクを射出する連続流型の
インクジエツトプリンタのインク再循環装置に関
する。特に、本発明はインクの蒸発率を出来るだ
け抑えて、１つの補給用液体を用いるだけで済む
ような装置を提供することに関する。

背景技術の説明 インクジエツトプリンタのインク組成を動作範
囲内に維持しておくことは重要な問題である。イ
ンクの溶剤が蒸発して行くと、不揮発性の成分が
印刷を開始させ損う程まで濃縮してしまうことが
ある。一般には、インクの濃縮液と溶液とを別々
の供給手段から補給できるようにして上記の問題
を解決している。しかしこれは世界中の市場に１
個ではなく２個も供給部品（補給用液体）を出荷
しなければならず、その費用が高くつくのであま
り魅力的な解決方法とは言えない。米国特許第
3761953号、同第3930258号、同第4121222号及び
同第4130126号がインクの濃縮液と溶液との２個
の補給用液体を要するプリンタの例を示してい
る。

この問題に対する別の解決策として、交換可能
なインク溜め即ちインク容器を１個用いる方法が
ある。しかしそのインク再循環系で蒸発が生じる
ために、そのインクの組成即ち溶剤中のインクの
割合は益々濃縮してしまう。このインク容器はイ
ンクの濃度及びインクの粘度が印刷動作に適さな
いほど高くなり過ぎるときには交換しなければな
らず、その場合はその容器中に残つているインク
が無駄になつてしまう。米国特許第3929071号は
インク容器が未だ空でないのにそのインク容器を
交換してしまう如上のプリンタを開示している。

銀行小切手などを処理するIBM3890書類読取
処理装置は、インクジエツトプリンタで補給液を
１種類しか使用していない。これには恒久的に設
けられたインク溜めがあつて、補給用のインクは
別の容器から供給される。インク組成中の不揮発
性のインク成分の濃度は、動作範囲内で落着いて
いる。何故ならばIBM3890書類読取処理装置で
は印刷に使用されるインクの割合が変化する範囲
が狭いからである。このようにインクを１通りの
目的の印刷にしか使用できない装置では、インク
再循環装置の蒸発率を制御できなくても、プリン
タの動作範囲内にインクの濃度を維持できる。

結局、印刷で使用されるインクの割合が広い範
囲で変化するプリンタに於いて、インクが１つの
液体で補給されるようにし、しかもインク蒸発率
を出来るだけ抑え乍らインクを再循環したいとい
うのが本発明の解決課題である。

発明の概要 本発明は、プリンタの周囲温度付近のインクだ
けをインク溜めに再循環で戻し、且つそのインク
溜め中の空気の流れを出来るだけ少なくすること
で上述の問題を解決している。更にインク中の不
揮発成分の濃度は、インクがほぼ連続的に補給さ
れれば、狭い範囲にとどまる。

加圧手段からの余分のインクをインク溜めへ戻
すというよりも加圧手段の中で再循環させること
によつてインク溜め中のインクの温度を低くでき
る。加圧手段としては一般的にインクポンプ等の
圧力調整装置が使用されることになろう。圧力調
整装置の高圧側にある圧力逃がし弁がポンプの入
口を戻す。こうすると加圧手段からのインクの温
度を上昇させるかもしれない。インクが印加ヘツ
ドに到達する前にインクを冷却するため必要に応
じて熱交換器が使用されても良い。印刷ヘツドの
ところの温度を下げることによつて、印刷ヘツド
での蒸発率を下げ、インク溜めへ再循環により戻
るインクが低い温度になる。

インク溜めを流れる空気の流量を少なくするに
は、ガターからのインク戻し導管の断面積を大き
くし流路の抵抗を少なくし、インク溜めへ与えら
れる真空の度合を小さくすれば良い。真空の度合
を小さくできるのは、ガターからのインクをイン
ク溜めへ引戻し易いよう大きな導管を用いるから
である。更に、始動停止用のガターを用いれば、
印刷中にこのガターからの戻し管を弁で閉じるこ
ともできる。

本発明の大きな効果は、プリンタに適正な粘度
のインクを補給できることであり、またインク濃
縮液とインク溶剤とを別々に交換する必要がない
ことである。

実施例の説明 第１図では、インク溜め１０からポンプ１２に
よつて印刷ヘツド中の滴発生器１４にインクが加
圧供給される。インクは印刷用のガター１６か又
は始動停止用のガター１８のいずれかからインク
溜め１０へ再循環により戻される。インク溜め１
０に僅かな真空を維持することによつて如上のガ
ターからそのインク溜め１０へインクが引戻され
る。この真空は真空源２０で与えられる。

この印刷ヘツドは、滴発生器１４、帯電偏向電
極１５及びガター１６から成る連続流型の印刷ヘ
ツドである。それはノズルを１個有するもので
も、複数個有するもの（マルチノズル）でも良
い。印刷用のガターと始動停止用のガターとをマ
ルチノズルの印刷ヘツドとともに設けた例は、米
国特許第4266231号に開示されている。

滴発生器１４へ供給されるインクは加圧されて
いる。滴発生器１４の圧力は圧力調整弁２２で制
御される。圧力調整弁２２は印刷ヘツドのインク
圧を制御してインク滴の速度を制御するよう調整
可能である。

ポンプ１２は圧力調整弁２２の上流のインクに
滴発生器１４のところの圧力よりも高い圧力をか
ける。その圧力調整弁２２の上流の過度の圧力は
逃がし弁２４で逃がしている。圧力調整弁２２も
調整可能である。圧力逃がし弁２４で逃がしたイ
ンクはインクポンプ１２の入口へ直接戻される。

ポンプ１２によつてインクに作用した仕事のせ
いで、インクは加熱される。再循環系でこの加熱
したインクが蒸発率に及ぼす影響を最小限にする
ため、逃がし弁２４からの暖かいインクはインク
溜め１０へ戻すのではなくポンプ１２へ直接戻し
ている。勿論この場合はポンプの下流のインクの
温度を２、３度上昇させることにはなる。

インクが滴発生器１４に到達する前にインクの
温度を下げるため、そのインクは熱交換器２６を
通る。熱交換器２６は、金属の管で出来た曲りく
ねつた径路を有し、その管に空気が吹きつけられ
るようになつた普通のものである。その管のＳ字
状の曲線領域に小さい扇風器で空気を吹きつける
ようになつたものが、そのインクをプリンタの周
囲温度付近の温度に冷却するには十分である。

ポンプ１２と滴発生器１４との間には２個のフ
イルタが設けられる。その第１のフイルタ２８は
粗いフイルタであり、そのインク循環系になんら
かの原因で入り込むかもしれない大きな粒子を取
除くためのものである。第２のフイルタ３０は細
かいフイルタであり、ノズルの目詰りを起させる
ような全ての粒子を取除くためのものである。

要約すると、インク循環系のインク溜め１０と
滴発生器１４との間の部分で、インク溜め１０及
び滴発生器１４のインクの温度をできるだけ抑え
たままインクが加圧される。これはポンプの出口
と圧力調整器との間の適量のインクをインク溜め
１０へではなくポンプ１２の入口に戻すことと滴
発生器１４へインクが到達する前にそのインクを
冷却する熱交換器を設けることとにより達成され
る。

本発明のインク再循環装置は、インク溜め１０
を流れる空気の流量を出来るだけ少なくすること
によつてインクの蒸発率を少なくしている。イン
ク溜め１０は閉じたタンクである。インク溜め１
０を流れる空気は、真空源２０で発生された低圧
が印刷用のガター１６及び始動停止ガター１８か
らインク溜め１０の中へインクと空気とを引く際
に生じるものだけである。空気の流量を出来るだ
け少なくするため、ガターとインク溜めとの間の
流体用導管はインクの流れに対する抵抗が小さい
ものを用いるべきであろう。そうすればインクを
インク溜めの方へ引くのに使用される真空源の圧
力は低いもので済む。直径が少なくとも２mmの管
の場合、水柱10cm程度の低い真空が使用できる。
通常の印刷の場合、印刷用ガター１６にはインク
が満たされることになろう。従つて印刷用のガタ
ー１６からインク溜め１０へは空気が通常は殆ん
ど若しくは全く流れない。

始動停止用のガター１８には、始動時又は停止
時しかインクが入らない。一旦、印刷ヘツドが始
動され、動作中になれば、そのガター１８にはイ
ンクがなくなり、従来はその始動停止用のガター
１８からインク溜め１０の中へ空気が引込まれる
ことになつていた。しかし、本実施例ではフロー
ト弁３２を始動停止用のガター１８の直下に設け
たから、該フロート弁を開くほどのインクが存在
しなければそのガター１８からのインク溜め１０
へインクが引込まれることはない。かくして、印
刷ヘツドが始動され、動作している間は、インク
溜め１０には殆んど若しくは全く空気が流れな
い。

印刷ヘツドの始動停止の際、インク流が始動停
止用のガター１８に導かれるときには、印刷用の
ガター１６の中に空気が引込まれることがあり得
る。しかし始動停止動作はほんの２、３秒の長さ
に過ぎず、プリンタの動作全体の極く一部を占め
るに過ぎない。従つて、本実施例では印刷用のガ
ター１６をその不使用時に閉じる弁などは設けな
かつた。しかしもし必要であれば、印刷用のガタ
ー１６とインク溜め１０との間にフロート弁３２
と同様の第２の浮き弁を設けることもできる。

蒸発率を低く抑えることのほかに、本実施例の
インク循環系では、インク溜め１０中のインクの
容積が重量パーセントで約10％程変化する毎にそ
のインク溜め１０へインクを補給できる。このイ
ンク溜め１０へはインク容器３４からのインクが
補給できる。このインク容器３４は交換可能にな
つていても良いし、取外し可能な蓋を有していて
そこからインクを再度充填できるようになつてい
ても良い。インク容器３４中のインクの組成は、
インク溜め１０中のインクの組成に近いものであ
る。

インク溜め１０にインクを消費するのとほぼ同
じ割合でインクを補給するために、ソレノイド弁
３６が開く。するとインク溜め１０の空気中に開
いたインク導管からインク溜め１０中の真空によ
つてインクが引込まれる。ソレノイド弁３６は、
インク溜め１０中の装着されたフロート・スイツ
チ３８によつて制御される。フロート・スイツチ
３８は、液面スイツチであり、Delaval Turbine
Inc.のGem Sensors DivisionからモデルLS−
19735として入手することができる。しかし任意
の数の液面感知器を使用することができる。

動作時には、磁石がそのスイツチを閉じるよう
に位置付けられているときを除けば、フロート・
スイツチ３８は通常開いている。接点が、インク
溜め１０中の一定の位置にあるスイツチの柄３８
Ｂ中に恒久的に装着されている。このフロート
（浮き）３８Ａは磁石を含み、インク溜め１０中
の液面が変化するにつれて柄３８Ｂ上で上下す
る。スイツチの接点を閉じることができる程その
近くに磁石が位置付けられるとき、ソレノイド弁
３６が開き、インク容器３４からインク溜め１０
へインクが流入する。フロート３８Ａが高くなる
と、スイツチ３８Ａ中の接点が開き、ソレノイド
弁３６が閉じる。実際にも、インク溜め１０中の
インクの液面は、フロート・スイツチ３８が弁３
６を開閉することによつてほぼ一定に保たれる。

第２図から、本発明の蒸発率の低いインク再循
環装置の効果が明らかになる。第２図のグラフの
縦軸上には、インク濃度が変化する様子をパーセ
ント単位で示す。またその横軸には、蒸発率を示
す。これは或る時点のインク溜め１０中のインク
全部がプリンタを通り抜ける１サイクルの間に蒸
発したインクの量を％単位で表わしたものであ
る。グラフ上には、印刷滴の使用率が異なる場合
毎に蒸発率に対するインク組成を表わす線が４本
示してある。例えば、一番上の線は、プリンタが
ノズルから射出されたインク滴のうち0.78％を印
刷に使用したた場合を示す。換言すると、この場
合99.22％のインクが再循環されることになる。
一番下の線は印刷滴使用率が3.1％であつて、
96.9％のインクが再循環される場合を示す。前者
よりも後者の方が印刷時に印刷された黒の領域が
大きいことになる。普通のテキストを頁上に印刷
するような場合、その印刷滴使用率は1.55％程で
あろう。

第２図のグラフは、印刷滴使用率が上がるにつ
れてインクの蒸発率があまり問題にならないこと
を明確にしている。これはインクがかなり早い速
度で使用されているからであり、この場合蒸発率
が高くてもインクの質に少ししか影響を及ぼさな
いからである。印刷滴使用率が下るにつれて、蒸
発率の問題が重要になる。

縦軸上のおよそ25％の濃度の線を超えると、イ
ンクが使用できなくなる。この線を超えると、イ
ンクの不揮発性が急激に悪化し、インク循環系に
問題を生じる。第２図のグラフは、種々の印刷滴
使用率で動作させ且つ許容範囲内にインク濃度を
維持するためには、蒸発率の低いインク再循環装
置を提供する必要がある。本発明の実施例の装置
は、印刷ヘツドの滴発生器の温度23℃、インク溜
め中の真空度が水柱10cm程度の状態の下で且つ周
囲温度21℃、相対湿度40％の環境下では0.12％の
蒸発率で動作した。また温度33℃、相対湿度５％
という悪い環境下でプリンタが動作しても、蒸発
率が僅か0.23％しかないという結果を得た。第２
図から分るように0.12％という蒸発率は（0.23％
という蒸発率でさえ）、広汎な印刷滴使用率の印
刷を装置が処理できることを意味する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な実施例のインク循環系
を示す図である。第２図はインクジエツトプリン
タに於ける４通りの異なる印刷割合に対応するイ
ンク組成を蒸発率の関数として示すググラフであ
る。 １０……インク溜め、１２……ポンプ、１４…
…滴発生器、１５……帯電偏向電極、１６……
（印刷用）ガター、１８……（始動停止用の）ガ
ター、２０……真空源、２２……圧力調整弁、２
４……逃がし弁（圧力調整装置）、２６……熱交
換器、２８……第１フイルタ、３０……第２フイ
ルタ、３２……フロート弁、３４……インク容
器、３６……ソレノイド弁、３８……フロート・
スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インク溜めと、ポンプと、該ポンプと印刷ヘ
   ツドとの間に設けられた圧力調整装置と、インク
   補給装置と、上記印刷ヘツドにあるガターとイン
   ク溜めとの間に設けられた戻しインク管と、該イ
   ンク溜め中の空気圧を大気圧より低くする真空源
   とを具備する連続流型のインクジエツトプリンタ
   用のインク再循環装置にして、 上記圧力調整装置から印刷時に生じる適量のイ
   ンクをインク溜めを経ずにポンプに戻す管を具備
   することと、 上記インク溜め中の空気の流れを少なくするた
   め上記ガターと上記インク溜めとの間の上記戻し
   インク管が、上記インクの流れに対し低い抵抗し
   か与えず且つ上記真空源が上記インク溜め中の空
   気圧を、上記ガターからインクを引込むに足る程
   度の大気圧よりもほんの少し下の空気圧に下げる
   こととを特徴とするインク再循環装置。