(57)【要約】【課題】  コンティニアス方式のインクジェット記録装置において、温度変化によりインク中の音速が変化しても、安定した駆動電圧でインクを粒子化できるノズルを有するインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】  インクを噴出するオリフィス、オリフィスにインクを導く３つ以上の内径の異なる円柱穴を連結した段付のインク流路、前記インク流路の外周部にインクを加振するために加振手段を接合した構造としたノズルにおいて、インク流路は、内部に３つ以上の内径の異なる部分を有する円筒管と、円筒管の内部に一端を差し込むように加工した継ぎ手から成り、ノズルの重心位置は、上記円筒管内に差し込まれた継ぎ手の内部にあるようにした。また、ノズルの重心位置とオリフィスとの間隔をノズルが機械共振する波長の４分の１程度にして、圧電素子の振動が伝わりやすくなるようにした。【選択図】  図１
2007136839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを噴出するオリフィスと、オリフィスにインクを導くインク流路と、インクに振動を与えるための加振手段を備えたノズルを有するインクジェット記録装置において、
前記ノズルは３つ以上の内径の異なる円柱穴を連結した段付のインク流路が形成された円筒管と、前記円筒管の内部に一端を差し込んで接合した継ぎ手と、前記円筒管の外周部にインクを加振するために加振手段を接合した構造であって、ノズルの重心位置が円筒管の内部に一端を差し込んで接合した継ぎ手側にあることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
インクを噴出するオリフィスと、オリフィスにインクを導くインク流路と、インクに振動を与えるための加振手段を備えたノズルを有するインクジェット記録装置において、
前記ノズルは３つ以上の内径の異なる円柱穴を連結した段付のインク流路が形成された円筒管と、前記円筒管の内部に一端を差し込んで接合した継ぎ手と、前記円筒管の外周部に前記加振手段を接合した構造であって、前記ノズルの重心位置とオリフィスとの間隔が、ノズルの機械共振長さ（ノズル材質内を伝搬する音波の速度をインクの粒子化周波数で除算した値の４分の１の値）の０．９倍から１．１倍の範囲にあることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のインクジェット記録装置において、前記円筒管の内部に一端を差し込む構造の継ぎ手の長さＬ１が、インク内を伝搬する音波の速度をインクの粒子化周波数で除算した値の１．１倍から１．４倍の範囲にあることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、前記ノズルの重心位置よりもインク導入口に近い位置でノズルを記録ヘッドに固定することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、前記ノズルを複数設け、各ノズルに対して個別にインク粒子に帯電を行う帯電電極と、インク粒子を偏向するための静電界を形成する偏向電極と、各ノズルに対して個別にインクを回収するガターとポンプを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はノズルより連続的にインクを噴出し、印字を行うインクジェット記録装置のノズル構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルから連続的にインクを噴出し、飛翔途中で分離するインク滴を帯電させ、電界によって前記インク滴を偏向させて印字するコンティニアス方式のインクジェット記録装置は、金属缶やプラスチック表面に数字や記号を印字する装置として、広く普及している。従来、このインクジェット記録装置のノズルには、特許文献１に示されているように、インク室に加圧インクを供給し、インク室の流体共振による振動増幅を用いてインクに振動を与え、インク室の終端に存在するオリフィスからインクを粒子化させて飛翔させるものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２５４１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、２つの流体共振周波数（７０ｋＨｚと９０ｋＨｚ）の間にノズル駆動周波数（８０ｋＨｚ）を設定している。この駆動周波数でインク室を圧電素子によって振動させることによって、オリフィスから飛翔するインクを粒子化している。
【０００５】
しかしながら、一般的にインクジェット記録装置で使用されるインク中での音速は、常温にて１２００〜１４００ｍ／ｓであるが、温度によって変化する。インクジェット記録装置の使用温度範囲である０〜４５℃においては、インク中の音速は常温時に対して±１０％程度変化する。同一のインク流路内での流体共振周波数は音速に比例するので、音速が変化することによって流体共振周波数も±１０％程度変化する。従って、２つの流体共振周波数は、７０±７ｋＨｚ、９０±９ｋＨｚの範囲で変化することになり、駆動周波数８０ｋＨｚにおけるインクの振動の増幅率は温度によって大きく変動し、粒子形成が不安定になる問題があった。この不安定性を少なくすることを意図して、２つの流体共振周波数をノズル駆動周波数から大きく離すと、十分な増幅率が得られないために、圧電素子の振幅を大きくする必要があった。そのためには圧電素子を大型化することや入力電圧を増大させることが必須となるという別の問題が発生していた。
【０００６】
そこで本発明の目的は、コンティニアス方式のインクジェット記録装置において、温度変化によりインク中の音速が変化しても、安定した駆動電圧でインクを粒子化できるノズルを有するインクジェット記録装置を提供することである。また、別の目的は、小型で低い駆動電圧でインクを粒子化できるノズルを有するインクジェット記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、インクジェット記録装置のノズルを以下の構成とした。ノズルは、インクを噴出するオリフィス、オリフィスにインクを導く３つ以上の内径の異なる円柱穴を連結した段付のインク流路、前記インク流路の外周部にインクを加振するために加振手段（円筒形の圧電素子）を接合した構造とした。インク流路は、内部に３つ以上の内径の異なる部分を有する円筒管と、円筒管の内部に一端を差し込むように加工した継ぎ手から成り、円筒管と継ぎ手は接着剤で接合した。ノズルは継ぎ手の端部からインクを供給し、オリフィスよりインクを噴出する構成である。なお、円筒管内部の内径が同一である部分の長さは、そこで流体共振が発生しないような長さに設定した。
【０００８】
また、ノズルの機械共振周波数でインクを粒子化するために、ノズルの重心位置とオリフィスとの間隔をノズルの機械共振長さ（ノズル材質内を伝搬する音波の速度をインクの粒子化周波数で除算した値の４分の１の値）程度にして、圧電素子の振動が増幅されるようにした。また、ノズルの継ぎ手の一部に直径が大きくなる部分を設け、その位置でネジによってノズルホルダに固定し、さらに、上記ノズルホルダを印字ヘッドに固定するようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ノズルの重心位置とオリフィスとの間隔をノズルが機械共振する際の波長の４分の１程度にしているので、ノズルの機械共振周波数を加振手段である圧電素子を振動させる駆動周波数に近づけていることになり、圧電素子の振動を増幅させてインクに伝えることができる。そのため、圧電素子を小さくすることが可能となり、ノズルの小型化が可能となるという効果がある。また、ノズル内のインク流路の流体共振周波数とノズルの駆動周波数とに差をつけることにより、温度変化によりインク中の音速が変化しても流体共振の影響を受けることなく、安定した粒子形成が可能となるという効果がある。また、ノズルの重心位置よりもインク供給側の位置でノズルを固定することにより、機械共振周波数の変化が小さく、安定した共振状態を保つことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、発明の実施例について図面に従って説明する。まず、図６にインクジェット記録装置の概観を示す。本体１００の内部にはインクジェット記録装置の制御系やインク循環系が存在し、扉１０５を開閉することによって、保守作業ができるようになっている。また、本体１００からはケーブル１０３が伸びている。このケーブル１０３は、本体１００から印字ヘッド１０１にインクを送る配管と、印字ヘッド１０１から本体１００にインクを回収する配管と、印字ヘッド１０１への電気信号を送る配線を内包している。さらに、本体１００には、ユーザが印字内容や印字仕様等を入力するためのタッチパネル式の液晶パネル１０４が存在する。記録装置が稼動している最中は、この液晶パネル１０４に記録装置の制御内容や運転状況等が表示される。印字ヘッド１０１はステンレス製であり、その内部にはインク粒子を作成し、インク粒子の飛翔を制御する印字部が収められている。印字ヘッド１０１の内部で作成されたインク粒子は、底面に設けられた開口部１０２から吐出し、図示しない記録媒体上に付着して画像を形成する。
【００１１】
次に、本体１００の内部構成について図７を用いて説明する。
【００１２】
本体１００上部には、制御基板１０９等の電気系部品が配置されている。また、本体下部１１０には、電磁弁１０８、ポンプユニット１０６等の循環系制御部品が配置されており、その近くには、ノズルに供給するインクを収容するインク容器１が納められている。扉１０５は開閉可能で、インク容器を扉１０５側に引き出すことができ、インクの補給や廃棄等の保守作業が容易にできるようになっている。
【００１３】
次に、インクジェット記録装置のインク循環系と印字部の概略構成について図８を用いて説明する。
【００１４】
インク供給経路２１は、インクを収容するインク容器１、インクを圧送する供給ポンプ２、インク圧力を調節する調圧弁３、供給インクの圧力を計測し表示する圧力計４、インク中の異物を捕らえるフィルタ５から成り、ノズル６にインクを供給する。ノズル６には圧電素子が付いており、７０ｋＨｚ程度の正弦波を圧電素子に印加することによって、ノズル６の終端に存在するオリフィスからインクが噴出し、噴出したインクは飛翔中に粒子に分裂する。帯電電極７には、記録信号源（図示せず）が接続されており、帯電電極７に記録信号電圧を印加することによって、ノズル６より規則的に噴射するインク粒子８を帯電させる。上部偏向電極９は高電圧源（図示せず）と接続され、下部偏向電極１０は接地されているので、上部偏向電極９と下部偏向電極１０との間に静電界が形成される。帯電電極７で帯電したインク粒子８は、静電界中を通過する間に自身が有する帯電量に応じて偏向され、図示しない記録媒体上に付着し、画像を形成する。
【００１５】
インク回収経路２２は、ガタ−１１、フィルタ１２、回収ポンプ１４から成り、帯電電極７で帯電されず、前記静電界中を通過する間に偏向されなかったインク粒子８は、ガター１１で回収されてインク容器１へ戻り、再利用される。なお、フィルタ１２を含むインク回収経路２２は印字ヘッド１０１の内部に形成されるので、外面から目視できない位置に存在する。
【００１６】
次に、本発明のノズル６について図１と図３を用いて説明する。図１は本発明のノズル６の断面図である。ノズル６は、一端側にオリフィス３１を備えた円筒管３０と、円筒管３０の外周部に配置された加振手段である圧電素子２９と、円筒管３０のオリフィス３１側と反対側の一端に配置された継ぎ手２７から構成される。継ぎ手２７は、接着剤によって円筒管３０に接合されている。
【００１７】
インクは継ぎ手２７から円筒管３０に供給され、円筒管３０内部の３段階に直径が徐々に小さくなるインク流路３７、３８、３９を通り、その先のオリフィス３１から噴出する。円筒管３０の材質はステンレスであり、３段階に直径が徐々に小さくなるインク流路はドリル加工によって製作する。その先のオリフィス３１はプレス加工によって製作する。なお、３段階に直径が小さくなる流路３７、３８、３９を設ける理由については、後述する。
【００１８】
また、円筒管３０は、円筒管３０ａ、３０ｂに分割可能になっている。これは、使用するインクに用いている溶媒の揮発性が高いために、インク噴出を停止している時間が長いとオリフィス３１が目詰まりを起こすので、円筒管３０ｂだけを分離してオリフィス３１部を洗浄する必要があるためである。オリフィス３１を洗浄する場合には、ノズル６を印字ヘッドから外し、さらに円筒管３０ａと３０ｂを分離して超音波洗浄する。洗浄することにより、オリフィス３１の目詰まりを除去することができる。
【００１９】
図３は図１のノズル先端部を拡大した図である。円筒管３０ａと３０ｂはネジ５０によって接合する構造となっている。すなわち円筒管３０ａ側に雄ねじが、円筒管３０ｂ側に雌ねじが切ってある。さらに、流路３８と流路３９との境界（円筒管３０ａと円筒管３０ｂの結合部）には、シール部材（本実施例ではゴム板４０を使用）を装着してインク漏れを防止する。
【００２０】
次に、圧電素子２９について図５を用いて詳細に説明する。圧電素子２９は円筒形状で、内外面に電極が設けられている。圧電素子２９の内面電極５１は、円筒部の内面全面と端面に設けられている。また外面電極５２と内面電極５１との間に電気的絶縁を保つため、圧電素子２９の外面には無電極部５４がある。圧電素子２９は円筒管３０に圧電素子２９の振動が効率よく伝達できるように、内面電極５１の部分が円筒管３０と接着接合されている。圧電素子２９の内面電極５１は、電気抵抗が無視できる薄い接着層を介して円筒管３０に接触するので、円筒管３０と内面電極５１は導通している。従って、外面電極５２と円筒管３０との間に正弦波の電気信号を発生する発信機を接続することにより、圧電素子２９を振動させることができる。
【００２１】
次に、流路の構造の設計方法について説明する。
【００２２】
圧電素子２９に高周波電圧を印加して振動させた場合、その振動が円筒管３０内を流れるインクに伝達する様子について説明する。圧電素子２９に印加可能な電圧の範囲では、振動が非常に小さく粒子形成には不十分である。そのため、円筒管３０の軸方向の共振周波数ｆb（機械共振）をノズル駆動周波数（インクを粒子化する周波数）ｆｎ付近になるようにして、円筒管３０で振動を増幅するように構成した。軸方向の共振周波数ｆbは、次式で求めることができる。
【００２３】
ｆｂ＝ｎＶｂ／４（Ｌ＋ｋ１）      （数１）
ここで、ｎは共振モードにより決まる整数値、Ｌは円筒管３０の重心位置とオリフィスとの間隔、Ｖｂは円筒管３０中の音速、ｋ１は補正係数で実験により決まるものである。一般に、長さに対して細い丸い棒の軸方向の共振周波数ｆは、棒の長さ全体に反比例するが、本実施例のように、外径が一様ではなく、かつ、内部に穴のあいた円筒形のノズルでは、重心位置とノズルの終端（オリフィス）までの距離に反比例することが実験的に確認できた。本実施例での音速Ｖｂは、円筒管の材質がステンレス鋼であるので、Ｖｂ＝５８００〜５９００ｍ／ｓである。固体内での音速はヤング率に依存しており、ヤング率は温度による変化が小さいので、固体内での音速は温度の影響が少ない。
【００２４】
ノズルの駆動周波数ｆｎは、オリフィス径（本実施例での孔径はφ０．０６５ｍｍ）によって最適値がほぼ決定され、ｆｎ＝７０ｋＨｚである。ｆｂとｆｎを近づけることにより、圧電素子３１の振動が円筒管３０で増幅されて、インクを振動させるので、効率のよい粒子形成が可能となる。
【００２５】
数１においてｎ＝１の場合、Ｌ＋ｋ１は２０〜２２ｍｍ程度となり、この長さが図１のＬ５となる。また、数１を変形することにより、Ｌ＋ｋ１は、円筒管３０中の音速Ｖｂを円筒管３０の軸方向の共振周波数ｆｂで除算した値（円筒管３０の軸方向の共振波長）の４分の１になる。この値をλｂとする。
【００２６】
上述したように、ｋ１は実験的に決まるものであり、円筒管３０内の円柱穴の内径、加振手段の大きさによって定まり、Ｌの±１０％以内の大きさとなる。従って、Ｌ５の値はλｂの０．９倍〜１．１倍の範囲に入る。
【００２７】
以下、具体的にＬ１〜Ｌ４の長さの設計方法について述べる。
【００２８】
まず、円筒管３０の内部の長さＬ２〜Ｌ４の設計方法について述べる。
【００２９】
上述したように、ノズルは円筒管３０と継ぎ手２７が接続された形状になっており、インクは円筒管３０のインク流路３７、３８、３９に導入される。インク流路３７、３８、３９は、それぞれ内径が異なる段付構造にしている。すなわち、オリフィス３１側に行くに従って内径が小さくなるような構造している。これは、同一の内径であるインク流路を短く分けることによって、インク流路で発生する流体共振周波数を高くして、インクを粒子化する駆動周波数にてインクを振動させた際に、温度依存性の大きい流体共振を防止するためである。
【００３０】
インク流路での流体共振について説明する。インク流路の流体共振周波数ｆiは、次式で求められる。
【００３１】
ｆi＝ｎＶｉ／４（ｌ＋ｋ２）      （数２）
ここで、Ｖｉはインク中の音速、ｌはインク流路の長さ、ｋ2は補正係数であり、実験によって決まるものである。ｎは共振モードにより決まる整数値で、インク流路３９の場合は、内径に対しオリフィスの孔径が十分に小さいので、片端閉、片端開の境界条件をとり、１次モードでｎ＝１、２次モードでｎ＝３、３次モードでｎ＝５となる。また、インク流路３７、３８は、両端開の境界条件となるため、１次モードでｎ＝２、２次モードでｎ＝４、３次モードでｎ＝６となる。また、一般的にインク中の音速は常温にて１２００〜１４００ｍ／ｓであるが、温度によってインク中の音速は変化する。その変化量は、インクジェット記録装置の稼動温度範囲である０〜４５℃において±１０％程度である。そのため、本実施例では、粒子形成が流体共振の影響を受けないようにするために、流体共振周波数を駆動周波数から離れるように流路長さｌを設定した。インク流路３７、３８での１次モードのｌは、９〜１０ｍｍ、インク流路３９での１次モードは４〜５ｍｍとなる。さらに高次のモードの流体共振も避けるために、Ｌ２とＬ３は上記二つの範囲の中間に、Ｌ４は上記の４〜５ｍｍよりも小さく設定した。
【００３２】
このように設定することで、それぞれの流路を流れるインクの流体共振周波数を駆動周波数より高くすることができる。なお、本実施例では流路の径を３段階に区分したが、さらに、段数を多くしても問題は発生しない。
【００３３】
次に、継ぎ手の長さＬ１の設計方法について述べる。
【００３４】
継ぎ手２７の一端は円筒管３０に挿入して接着剤で接合する。その他端にはインクを導入する配管を接続する。Ｌ２からＬ４までの長さの和はＬ５より短いので、ノズルの重心位置は継ぎ手２７が円筒管３０に挿入された部分に存在する。継ぎ手の外径が円筒管の外径と同じであった場合、重心はノズル全体の中央になるため、オリフィス位置と継ぎ手のインク導入口との距離はＬ５の２倍となり、その結果Ｌ１はＬ５よりも長くなる（Ｌ１は、２×Ｌ５−Ｌ２−Ｌ３−Ｌ４となる）。しかし、ノズルの長さは短い方が取り扱いやすいため、Ｌ１の長さはなるべく短い方が好ましい。継ぎ手でインク配管を接続する部分は、外径がインク配管の内径に合わせた太さ、長さは５〜１０ｍｍ程度あれば十分であるので、Ｌ１の長さを短くするためには、継ぎ手の直径の一部を大きくして重量を大きくする必要がある。ここで、ノズルの直径を印字する文字の高さである８〜１０ｍｍ程度に合わせると、複数のノズルを多段に配置したインクジェットプリンタに適用できるようになるので、それを考慮すると継ぎ手部分の最大径は８〜１０ｍｍ程度となる（複数ノズルを記録ヘッドに多段に配置したインクジェットプリンタの例は後述する）。以上の条件より、Ｌ１の下限値はＬ５とほぼ同程度となる。
【００３５】
上記のようにＬ１の長さの範囲はＬ５に対する比率で決定するが、さらに以下のことを考慮する必要がある。Ｌ１の長さとなる継ぎ手の部分は、一定の内径を有するインク流路となるので、この部分での流体共振を避けなくてはならない。この部分は、両端開の境界条件となるため、上述した数２のｎは、１次モードでｎ＝２、２次モードでｎ＝４、３次モードでｎ＝６となる。ｎ＝２の場合、ｌ＋ｋ２は８．５〜１０ｍｍ程度となり、この長さはＬ５より短いのでＬ１の下限値以下となるため、１次モードは存在しない。ｎ＝４の場合、ｌ＋ｋ２は１７〜２０ｍｍ程度（ｎ＝４の場合のｌ＋ｋ２は、インク中の音速をインク粒子化周波数で除算した値に等しい。この値をλiとする。）となるので、Ｌ１の長さはこの範囲を避ける必要がある。
【００３６】
Ｌ１の下限値はＬ５とほぼ同程度であるため、Ｌ１の設定値はλiよりも長くなる。数２のｋ２は実験によって定まる値であり、継ぎ手の内径によって変化し、変動幅はｌの±１０％以内である。以上の結果により、Ｌ１はλiの１．１倍以上に設定すればよい。
【００３７】
また、数２においてｎ＝６の場合は、ｌ＋ｋ２は２５．５〜３０ｍｍ程度となり、Ｌ１はこの範囲も避ける必要がある。この場合、Ｌ１の０．９倍以上１．１倍の範囲が、λiの１．５倍を避けることになるので、Ｌ１はλiの１．４倍以下、またはλiの１．７倍以上となる。
【００３８】
前記範囲を総合してＬ１の設定値を定めると、Ｌ１は短い方が取り扱い易いことを考慮すれば、Ｌ１はλiの１．１倍以上１．４倍以下に設定することが好ましい。
【００３９】
以上のようにＬ１〜Ｌ４を設定することにより、流体共振の影響を小さくできるので、温度が変化してもインクを粒子化する駆動電圧の変動が小さいという効果がある。
【００４０】
次に、ノズルの取り付け方法について説明する。
【００４１】
ノズルを印字ヘッドに固定するためには、ノズルをノズルホルダに固定して、ノズルホルダを印字ヘッドに取り付ける方法が一般的である。
【００４２】
図２は、本発明のノズルをノズルホルダに固定している状態の断面図である。ノズル６は、ノズルホルダ３２にネジ３３により円筒管３０の直径の最も大きい位置で固定されている。この位置はノズルの重心よりもインク供給側にあるので、ノズルの機械共振状態を弱めることがなく、安定した振動を維持できるという特徴がある。なお、ノズルホルダ３２には、圧電素子２９に信号を供給するためのリード線の取り出し口である開口部３４が設けてある。
【００４３】
図９は、印字ヘッド１０１の先端部の外観図である。ノズルホルダ３２に取り付けられたノズル６は取り付け基板４１にネジで固定され、前記取り付け基板４１は印字ヘッド１０１にネジで固定されている。取り付け基板４１には、ノズルの他に帯電電極７、上部偏向電極９と下部偏向電極１０がネジによって固定されている。印字に使用されなかったインク粒子は、ガター１１で回収され、印字ヘッド１０１の内部のインク回収経路（図示せず）を経て本体内のインクタンクに戻る。
【００４４】
以上のようなノズル６を製作することによって、温度に対して変化が少ない機械共振を利用した振動増幅が得られるため、安定した粒子形成が可能となる。同時に、上記の構成のノズルは、温度に対して変化が大きい流体共振の影響を受けることがないという特徴がある。
【００４５】
次に、図１と異なるノズル６の例について説明する。
【００４６】
図４は図１と異なる構成のノズル６の外観を示している。図１の構成は、圧電素子２９の内径とノズル６の外径を合わせた構成であるが、本図の構成は、圧電素子２９の外径とノズル６の外径を合わせた構成である。Ｌ１〜Ｌ５の設定方法は図１の場合と変わりはない。このように構成した場合、圧電素子２９の取り付け部のノズル外形は図１と同じにする必要があり、他のノズル外形が大きくなるため、図４の構成は図１の構成と比較して重量が大きくなる。このため、インクを粒子化する電圧は高くなるが、固体間のばらつきは小さくなるという特徴がある。
【００４７】
次に、複数のノズル６を搭載する印字ヘッドについて説明する。
【００４８】
図１と図４に示したノズルは直径が小さいため、２本以上のノズルを印字ヘッド内に並置することによって、２倍以上の領域を同時に印字可能な印字ヘッドを構成することができる。
【００４９】
図１０は２本のノズルを有するインクジェット記録装置のインク循環系と印字部の概略構成を示している。
【００５０】
図８と同様に、インク供給経路２１は、インクを収容するインク容器１、インクを圧送する供給ポンプ２、インク圧力を調節する調圧弁３、供給インクの圧力を表示する圧力計４、インク中の異物を捕らえるフィルタ５から成り、フィルタ５を出たインクは、第一ノズル６ａと第二ノズル６ｂに分かれる。第一ノズル６ａに入ったインクは、圧電素子の振動によってオリフィスから噴出後に空中で粒子に分裂する。インク粒子８ａは帯電電極７ａで帯電して、上部偏向電極９ａと下部偏向電極１０ａで形成される静電界によって偏向される。印字に使用されなかったインク粒子は、本体１００内に配置されたポンプの吸引によってガター１１ａから回収される。回収するインクはフィルタ１２ａを通ることによって、埃などの異物を取り除かれる。第二ノズル６ｂは、ノズル６ａよりも下方に配置され、その距離は第一ノズル６ａで印字する文字の大きさと等しくなっている。第二ノズル６ｂを使用した印字の方法、及び印字に使用されなかったインク粒子の回収方法は、第一ノズル６ａを使用した場合と同様である。
【００５１】
次に、インクの回収に二つの回収経路を設ける理由について説明する。インクをポンプで回収する場合は、インクと同時に多量の空気も同時に吸入している。その場合、回収経路内の空気とインクの分量比率が絶えず変化しており、回収時の流路抵抗も絶えず変化している。一つのポンプの吸引力を二つに分岐して回収すると、回収抵抗の少ない側からの流量が大きくなり、他方の回収量が小さくなる。回収量の小さな回収路からも確実に回収するためには、ポンプの吸引量を大きくする必要がなる。従って、一つのポンプの吸引力を二つに分岐することなく、二つのポンプを用いることによって、ポンプの回収量の和は、一つのポンプの回収量よりも小さくなる。本インクジェットプリンタで使用するインクの溶媒は揮発性が高いので、ポンプの回収量が大きくなると、インクの溶媒がインクジェット記録装置の外へ揮発していく量が増加し、環境に悪影響を及ぼすことになる。従って、二つのポンプを用いることによって、溶媒の揮発量を減らすことができ、環境に悪影響を及ぼさないという効果がある。
【００５２】
なお、本実施例では、二つのポンプをインクジェット記録装置の本体内に設けた例を示したが、記録ヘッドにポンプを配置する場所を確保できる場合には、ポンプの位置は記録ヘッド内でもよい。記録ヘッド内にポンプを配置すると、インクと空気を記録ヘッドから離れた位置にある本体に送り込むことになる。一般にポンプの性能は、吸引能力よりも排出能力が高いので、ポンプを記録ヘッド内に配置する場合は、本体内に配置するよりも小さな回収能力のポンプを選定できるので、よりインク溶媒の揮発を抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例であるノズルの断面図である。
【図２】本発明の一実施例であるノズルをホルダに固定した状態の断面図である。
【図３】本発明の一実施例であるノズルの先端部の断面図である
【図４】図１とは異なる本発明の一実施例であるノズルの断面図である。
【図５】本発明の一実施例であるノズルに用いる圧電素子の断面図である。
【図６】インクジェット記録装置の概観図である。
【図７】インクジェット記録装置の本体内部を示す図である。
【図８】インクジェット記録装置でのインク循環の様子を説明する図である。
【図９】本発明のノズルを記録ヘッドに固定する方法を説明する図である。
【図１０】インクジェット記録装置でのインク循環の様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…インク容器、２…ポンプ、６…ノズル、７…帯電電極、８…インク粒子、９…偏向電極、１１…ガター、２７…継ぎ手、２９…圧電素子、３０…円筒管、３１…オリフィス。
【図１】
2007136839.tif 000003
【図２】
2007136839.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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