JPS58142861A

JPS58142861A - 液体タンク

Info

Publication number: JPS58142861A
Application number: JP57026477A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Muto; 武藤　正行
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1982-02-20
Filing date: 1982-02-20
Publication date: 1983-08-25
Also published as: US4630758A

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】技術分野本発明は、下部に流出口を有する液体タンクに関するも
のである。

従来技術従来、上記液体タンクを使用したものとして、例えばイ
ンクジェット発生装置があり、特開昭５２−１２９５２
３号公報に詳細に示される如く、インクタンク底部に金
属細管よりなるノズルを設け、これによってタンク内の
インクを外部へ導くようにしている。すなわち、インク
はノズル先端でイ″　ンク静水圧およびバイアス電圧（
ノズルと対向電極間に印加されている。）によってメニ
スカスを形成して準備状態に保たれ、ノズルと対向電極
間にスイッチング電圧を印加することにより、ノズルか
ら引出され噴射されるものである。

この構成において、インクの減少はノズルに対する静水
圧の変化として直接影響し、インクジェットを記紅ヘッ
ドとして用いる場合、噴射インク普が減少して、記録文
字の濃度むら、大きさの変化あるいは画線中の変化が生
じたり、粒子化周波数が変化して記録文字が歪んだり、
文字にならなかったり、さらに、インクジェット発生の
応答速度が遅くなり、記録文字の線質劣化を招く等、種
々の不都合を生じていた。

そこで、静水圧の変化をできるだけ小さくするため、従
来は、タンクの底面積を大きくシ、高さを低くする等の
対策がとられていたが、例えばＸ−Ｙプロッタの記録ヘ
ッドとして用いる場合には、底面積を大きくするにも限
度があり、長時間の使用ができない等、実用上火きな問
題を有していた。

目的本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、下部流出口にかかる静水圧を減少方向に調整する
ことを可能とした液体タンクを提供することにある。

要旨以上の目的を達成するために、本発明に係る液体タンク
を、下部に流出口を設けた容器内に、毛管作用を容器内
の液体に及ぼす毛管部材を設けた構成とし、この毛管作
用により上記流８口にかかる静水圧を減少方向に調整す
るものである。

実施例第１図は本発明に係る液体タンクの第１実施例を示す。

この液体タンク（１ａ）は、下端にオリフィス（２）を
形成した流出口であるノズル（３）を下部に有する容器
（４）と、オリフィス（２）より適宜高さくＨ□）の位
置の容器内壁面に密着させて設けた毛管部材（５ａ）と
から構成されている。毛管部材（５λ）は、毛管現象番
こより生じる上向きの毛管力を容器（４）内の液体（６
）に及ぼす（以下、この作用を毛管作用という。

）もので、例えば、住友亀工■製のセルメット（商品名
）である。

そして、この毛管作用は、容器（４）内の液面か高くな
り、オリフィス（２）面での静水比が増大しようとする
時に、それを減少させるように働き、液面の変動による
上記静水圧の変動を小幅に抑えるものである。

次に、上記構成からなる液体タンク（ｌａ）のオリフィ
ス（２１面での静水圧（Ｐ）の計算式について説明する
。

容器（４）内の液体（６）が重力によりオリフィス（２
）面に生じさせる圧力（Ｐｌ）は、１−ｐｇｌ（１１となる。ここで、ρは液体（６）の密度２ｇは重力の加
速度である。

ついで、液体（６）に作用する毛管力（Ｐ２）の計算式
を導く。考え方を簡単にするため、第２図に示すように
毛管部材（５ａ）をこれと等価な１本の毛管（７）に置
き換えて考える。図示するように、液体（６）と毛管（
７）との接触角を０１毛管（７）の半径をｒ。

オリアイス（２）面と液体自由表面との距離をＨとし、
液体（６）の表面張力をσ、とすると、０（Ｈ（Ｈ□の
時は、毛管力（Ｐ２）は生じないから、１−　ｐ　ｇ　　　　　　　　　　　　　　　ｉ２）と
なり、Ｈ≧Ｈ１の時は、Ｐ２＝　−（２ｒｒ　・ａｃｏｓθ）−（Ｋｒ２）−１
”−２ｒ−’ａｃｏｓθ　　　　　　　　　（３）とな
り、静水圧（Ｐ）は、Ｐ　：　Ｐｌ−１−Ｐ２ ”　ｐ　ｇ　Ｈ−２ｒ−１ｒｏｏｓθ　　　　　　　（
４）となる。ここで、毛管力（Ｐ２）の（−）符号は上
向きに作用することを示している。このように、液面が
所定高さく本例ではＨ□）以上の時は、毛管力（Ｐ２）
が働き、静水圧（Ｐ）の変動はその分だけ小さくなる。

。なお、上述のようにＴは毛管部材（５ａ）に等価な毛管
（７）の半径を示しており、以後ｒを等価毛管半径とい
う。

゛　次に、上記実施例に具体的な数値をあてはめて説明
する。

一例として、静水圧（Ｐ）の許容範囲か２．０ＣＩＩＩ
Ａｑ〜３．５ｃＩＩＩＡ９なる場合について考える。

第３図に示すように、オリフィス（２）面からのノズル
（３）の上端１毛管部材（５ａ）の下面および上面の高
さを２．０　、３．５　、５．（ＩＩとし、かつ毛管部
材（５ａ）をＰ２＝＝−２ｒ−’ａｃｏｓθ＝−１，５ＣＩＲＡｑ　
　　　＋５１なる毛管力（Ｐ２）を生じさせる等価毛管
半径ｒ（ａ　＝　２９　ｄｙｎｅ／ｃＩＩｔ、　ｃｏｓ
θ＝１．ｐ＝１ｇｒ／ｃｄ、ｇ＝９８０ＣＩＩｔ／５ｅ
ｃ２とするとｒｘｏ、４＋ｍとなる。）を有するもので
あるとすると、上記オリフィス（２）面からの液面高さ
くＨ）と、オリフィス（２）面での静水圧（Ｐ）との関
係は第４図のように表わされる。

すなわち、容器（４）内の液面高さくＨ）が３．５備を
超えると、静水圧（Ｐ）は、毛管部材（５ａ）がない場
合には、第４図中破線にて示すように許容範囲（Ｚ）を
超えて増大するのに対し、本例の場合は、毛管部材（５
ａ）の毛管作用により静水圧（Ｐ）は上記破線の値より
１．５ｃＩＩＩＡｑだけ減圧されるので、液面面さくＨ
）が５．０ＣＩＩ４になるまで静水圧（Ｐ）は許容範囲
（Ｚ）内の値をとる。したがって、容器（４）内に貯るめることかでき液体（６）の量は、毛管部材（５ａ）に
△ より、同一断面積で２倍に増やすことが可能となる。

次に、第２実施例を第５図に示す。

本実施例の液体タンク（１ｂ）は、上部はど大となるよ
うに変化する等価毛管半径ｒを有する毛管部材（５ｂ）
が、ノズル（３）の上部から容器（４）内の所定高さく
Ｈ２）まで充填してあり、オリフィス（２）面での静水
圧（Ｐ）が液面高さくＨ）に関係なく一足に保たれるよ
うに形成しである。すなわち、（４）式においてＰ＝Ｋ
（定数）とすることにより、等価毛管半径ｒは決まり、
次式で表わされる。

ｒ（Ｈ）　＝２ａｃｏｓθ／（０ｇ）・（Ｈ（ｔ）−に
／（ｐｇ））−”　ｆ６１ここで、等価毛管半径ｒ　（
Ｈ）は液面高さＨの函数で、Ｈ（ｔ）は液体（６）の流
出とともに液面が下がるので時間０）の函数であること
を示している。

この（６）式の等価毛管半径ｒ　（Ｈ）の液面高さＨに
対する変化曲線は第６図に示すように双曲線となり、液
面高さＨの増大とともに等価毛管半径ｒ（Ｈ）は小さく
なる。

ついで、−例として（６）式に数値を代入する。

例えばｓ　ａ　＝　２９．０ｄｙｎｅ／ｎ　、　ｃｏｓ
θ夕Ｌρ＝しｇｒ／ｃｔＡ　、　ｇ　＝　９８０ＣＩ１
１／　ｓｅｃ　　として、Ｐ＝３ｃＩＩＩＡｑに保つ場
合について考えると、ｒ（１−１）−０，０５（Ｈ（ｔ）−３）−”　　　　
　（７１となる。

そして、液面高さＨ（ｔ）の初期位置Ｈ゛は任意である
が、Ｈ２＝６ｃＭとすれば、この時の等価毛管半径ｒ　
（Ｈ２）　、すなわち容器（４）の最上部の等価毛管半
径ｒ　（Ｈ２）は最小となり、ｒ　（Ｈ２）　”　０．
２聰となる。

なお、上記第２実施例では、毛管部材（５ｂ）の等価毛
管半径ｒ　（Ｈ）は液面高さＨとともに、連続的に変化
するものであるが、第７図に示す第３実施例の液体タン
ク（ＩＣ）ように、異なった等価毛管半径’１１ｒ２１
・・・を有する数種の毛管部材（５Ｃ□）。

（５Ｃ２）　、・・・を上部はど等価毛管半径ｒ　ｉ　
、　ｒ　２　、　　川が小となるように積層した状態で
容器（４）内に挿入してもよい。

具体的には、孔径の異なる発泡金属（例、上記セルメッ
ト）のような多孔性物質、焼結体、メツシュを積層する
方法が考えられる。

第３実施例における等価毛管半径ｒ　（）りの液面高さ
Ｈに対する変化曲線は第８図中実線にて示すように階段
状の変化を呈する。

さらに、本発明に係る液体タンクは、例えば上記特開昭
５２−１２９５２３　号公報にて示すインクジェット発
生装置のインクタンクに適用することもでき、同号記述
の如く液面のゆれを減衰させるのに加えて、液面に毛管
作用を及ぼすことにより、液面高さの変動によるノズル
内の静水圧の変動を最小限におさえることができる。

第９図は、このインクジェット発生装置のインクタンク
の実施例を示し、縦長筒状の容器（４ｄ）の下方に、容
器（４ｄ）に連通させて看脱自在にノズル部（８）を嵌
入させてインクタンク（１ｄ）が構成されており、記録
ヘッド本体（９）に取付けである。

そして、容器（４ｄ）内に毛管部材（５ｄ）を充填する
とともに、インク表面を大気圧に保つために、容器（４
ｄ）の上面には小孔（ｌｅを形成しである。

また、ノズル部（８）は信号印加側の高汁菫極であるノ
ズル（３ｄ）と、ノズル（３ｄ）の先端にオリフイスを
形成するノズルチップ（２ｄ）と、ノズル（３ｄ）ｒ、
ｉらひにノズルチップ（２ｄ）とは絶縁スペーサ（ＩＩ
）により絶縁してノズルチップ（２ｄ）の先端に取付け
た接地側の環状対向電極−とからなっている。

さら、に、ノズル（３ｄ）の入側にはフィルタ（１３１
が挿入しである。

なお、上記容器（４ｄ）はインクジェット発生装置に限
らず、この他例えば、万年筆のカートリッジに適用する
ことができる。

効果以上の説明より明らかなように、本発明は下部に流出口
を有する容器内に、毛管作用を容器内の液体に及ぼす毛
管部材を設けているため、液面高さの変動による容器下
部の静水圧の変動を適宜調整することが可能となり、例
えば容器下部の静水圧が許容範囲内に制限される場合で
も、容器の液体貯蔵容撤を増大させることができる。　
　　　□また、第２、第３実施例のように、容器内の高
さに応じて漸次具なる毛管作用を及ぼす毛管部材を用い
ることにより容器の液体が減少して液面が変動しても、
常に上記静水圧を略一定に保つことができ、例えばイン
クジェット、Ｘ−Ｙプロッタのインクタンク等に適用す
れば、インクタンクの移動に伴う液面のゆれを減衰させ
るとともに、流出させるインク量を液面高さに関係なく
、一定にる等の効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第１実施例の断面図、第２図は４
１実施例を計算用に単純化したモデルの断面図、第３図
は第１実施例の具体例の断面図、第４図は静水圧の変化
線図、第５図は第２実施例の断面図、第６図は第２実施
例の等価毛管半径の変化線図、第７図は第３実施例の断
面図、第８図は第３実施例の等価毛管半径の変化線図、
第９図はインクタンクの断面図である。（ｌａ）、（ｌｂ）、（ＩＣ）・・・液体タンク、Ｃ１
ｄ　）　−・・インクタンク、（２）・・・オリフィス
、（２ｄ）・・・ノズルチップ、＋３１．（３ｄ）・・
・ノズル、（４１，（４ｄ）・・・容器、（５ａ）、（
５ｂ）、（５Ｃ）、（５ｄ）−毛管ｆｌ１５材、（Ｈ）
・・・液面＾さ、（Ｐ）・・・静水圧、（Ｚ）・・・許
容範囲。特許出願人　ミノルタカメラ株式会社代理人弁理士青山　葆＃ヒ１２名第３図第４ＩＩ（＠ｆｆｌ）第９図儲１３３５−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　下部に流出口を有する容器と、この容器内の
液体に毛管作用を及ぼし・、上記流出口にかかる静水圧
を減少方向に調整可能に容器内に設けた毛管部材とから
なることを特徴とする液体タンク。
（２）上記毛管部材が、上記流出口に設定許容範囲の上
限値を超える静水圧を生じさせる高さにある液体部分に
毛管作用を与えるように容器内の所ボ高さに設けたもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液
体タンク。
（３）上記毛管部材が、その上部より下部に行くにした
がって液体に及ぼす毛管作用が弱くなるように形成した
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の液体タンク。
（４）上記毛管部材が、毛管作用の異なる複数のものを
積層してなることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
たは第３項記載の液体タンク。
（５）上記毛管部材が発泡金属材からなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載
の液体タンク。