JP2010017981A

JP2010017981A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2010017981A
Application number: JP2008182175A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Igari; 光雄猪狩; Akira Miyao; 明宮尾
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-01-28

Abstract

【課題】熟練を要しなくても、インク粒子を形成するのに最適なノズル駆動電圧を容易に決定できるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】制御部は、インク粒子に帯電電極より電荷を与えてからインク粒子がガターに入るまでの間は、偏向電極には通電せず、ノズル駆動電圧を任意に複数回設定し、インク粒子に任意の帯電電圧で電荷を与えて、インク粒子に与えられた電荷量を電荷量センサで検知し、帯電電圧とインク粒子の電荷量が比例関係の場合は正常と判定し、正常であると判定された範囲のノズル駆動電圧の中央値を印字に用いるノズル駆動電圧として設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に最適なノズル駆動電圧でインク粒子を形成するノズルを備えるインクジェット記録装置に関する。

一般に帯電制御方式のインクジェット記録装置においては、ノズル駆動電圧により生じるノズルの共振によりノズルからインクをインク粒子として噴出させている（例えば、特許文献１参照）。その際にノズルの駆動電圧を替えながらノズルから噴出されたインク粒子をルーペで目視観察し印字に適したインク粒子形状のときのノズル駆動電圧を最適なノズル駆動電圧に決定する方法や、或いは、ノズル駆動電圧を替えながら実際に文字を印字し、良好な印字が出来たノズル駆動電圧範囲の中央値を最適なノズル駆動電圧であると人間が判断する方法がある。

特開２００７−１３６８３９

しかし、上記方法によるとノズルから噴出されたインク粒子をルーペで目視観察し、印字に適したインク粒子形状の判断を正確に行うには、熟練者である必要であり、目視で判断するため個人差がでるという問題がある。また実際に印字する場合はワークを無駄にする、或いは印字結果を人間が目視で判断するため個人差がでるという問題がある。

本発明の目的は、熟練を要しなくても、インク粒子を形成するのに最適なノズル駆動電圧を容易に決定できるインクジェット記録装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、インク粒子を噴出するノズルにノズル駆動電圧を印加するノズル駆動回路と、噴出されたインク粒子に文字信号を帯電させる帯電電極と、前記帯電電極により帯電されたインク粒子の飛翔方向を偏向させる偏向電極と、前記帯電電極により帯電されたインク粒子の電荷量を計測する電荷量センサと、ノズル駆動回路、帯電電極、帯電電極、偏向電極及び電荷量センサを制御する制御部と、備える連続型のインクジェット記録装置において、前記制御部は、インク粒子に帯電電極より電荷を与えてから前記インク粒子が前記ガターに入るまでの間は、前記偏向電極には通電せず、ノズル駆動電圧を任意に複数回設定し、インク粒子に任意の帯電電圧で電荷を与えて、インク粒子に与えられた電荷量を前記電荷量センサで検知し、帯電電圧とインク粒子の電荷量が比例関係の場合は正常と判定し、正常であると判定された範囲のノズル駆動電圧の中央値を印字に用いるノズル駆動電圧として設定する。

以上のように本発明によれば、熟練を要することなく初心者でも容易に最適なノズル駆動電圧の決定が可能になり、安定した印字を行なうことができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、本発明は図示例に限定されるわけではない。

図１は、インクジェット記録装置100の構成図である。インクジェット記録装置１００内には、メインインク容器1が備えられおり、メインタンク容器１aには、インク2aが充填されるようになっており、メインインク容器１は、供給弁3、供給ポンプ4、メインフィルタ5、調圧弁6、噴出弁7及びノズル8とインク供給管9を介して接続されている。ノズル8から吐出されたインク粒子10の進行方向には、帯電電極23及び偏向電極24が配置されており、印字に使用されるインク粒子10は、帯電電極23により文字信号に応じた電圧を帯電させられ、偏向電極24により作られる電界中を飛行し、その帯電量に応じて偏向させられて被印字物26に到達して、文字や記号等を形成する。ノズル8から吐出されたインク粒子10のうち印字に用いられないインク粒子10の進行方向には、印字に用いられないインク粒子10を回収するためのガター11が配置されている。

ガター11は、インク回収管13を介して帯電されたインク粒子10の電荷量を測定する電荷量センサー25、回収ポンプ12及びメインタンク容器1に接続されている。ガター11によりインク粒子10を回収する際には、インク粒子10とともに、その周囲の空気も同時に取り込まれてメインインク容器1に搬送される。メインインク容器1に搬送された空気は、メインインク容器1に接続されている外部排気管22を介して、インクジェット記録装置100に備えられている図示しない排気口より、インクジェット記録装置100の外部へ排出されるようになっている。

また、インクジェット記録装置100には、サブインク容器14が備えられており、サブインク容器14内にはインク2bが充填されるようになっている。サブインク容器14は、インク供給管16を介して補給弁3、供給ポンプ4と接続されている。

また更に、インクジェット記録装置100には、補力液容器17が備えられており、補力液容器17には、補力液18が補充されるようになっている。補力液容器17は、補力液補給管21を介して補力ポンプ19及び補力弁20と接続されている。

図１４に示すように、インクジェット記録装置100には、バス200を介してインクジェット記録装置100内部の各部を制御する制御するＭＰＵ32（マイクロプロセッシングユニット）が備えられており、ＭＰＵ32には、インクジェット記録装置100内で一時的にデータを記憶するＲＡＭ30（ランダムアクセスメモリー）、プログラムなどをあらかじめ記憶するＲＯＭ29（リードオンリーメモリー）、インク粒子10に帯電させるビデオデータ記憶しておくビデオＲＡＭ31、ビデオデータを帯電信号にする帯電信号発生回路27、電荷量センサ25、電荷量センサー25の信号を増幅する電荷量増幅回路28、ノズル8を駆動するためのノズル駆動回路33が接続されており、これらの回路等を制御するようになっている。

また、ＭＰＵ32には、バス200を介して、供給弁3、ノズル8、供給ポンプ4、回収ポンプ12、補力液ポンプ19、供給弁3、調圧弁6、噴出弁7、補給弁15、補力弁20、帯電電極２３、偏向電極２４及び操作表示部300が接続されており、ＭＰＵ32はこれらの動作を制御するようになっている。

次に印字を行なう際の動作について説明する。印字を行なうに際しては、操作表示部300から入力された信号に応じて供給ポンプ4、回収ポンプ12、補力液ポンプ19がそれぞれ動作し、供給弁3、噴出弁7が開放され調圧弁6で任意の圧力に調圧される。

そして、ノズル駆動回路33よりノズル8にノズル駆動電圧を印加し、インクがノズル8より吐出される。そして、ノズル8から吐出されたインク粒子10には、帯電信号発生回路27より帯電電極23に帯電電圧を印加され、帯電電極23によりインク粒子10は帯電させられる。帯電させられたインク粒子10は、偏向電極24により発生させられた電界により飛翔方向が偏向され、ワークに着弾して印字が行なわれるようになっている。印字に用いられないインク粒子10の方向に飛翔する。ガター11に補足されたインク粒子10は、回収ポンプ12により吸引され、回収管13を介してメイン容器1に回収されるようになっている。

ここで、ノズル駆動電圧によるノズル8内のインク圧力脈動及び噴出されたインクの表面張力によりインクは粒子化される。ここで、インク粒子10の形状はノズル駆動電圧の大きさに影響を受け印字の品質に影響を与える。

以下において、図３のフローチャートを用いて最適なノズル駆動電圧を決定する処理について説明する。

まず、偏向電極の電圧を「０Ｖ」にする（ステップＳ１）。これは、インク粒子10に電荷を与えてからインク粒子10がガター11に入るまでの間は、帯電されたインク粒子10がガター11に回収されないという状態が生じることが防止するためである。次に、ノズル駆動回路33によりノズル8に印加するノズル駆動電圧を設定したカウント数を確認する（ステップＳ２）。次いで、ノズル駆動電圧の設定回数に応じたノズル駆動電圧を設定する（ステップＳ３）。具体的には、図１３を例にとると、１回目は最小の駆動電圧である２０Ｖを設定する。そして、２回目は２２Ｖというように回数に応じて２Ｖづつノズル駆動電圧を増加させるように駆動電圧を設定する。その後、ノズル8にノズル駆動回路33により設定した駆動電圧を印加し、インク粒子10を吐出させ、ノズル8から吐出されたインク粒子10の縦１列印字分の粒子（本実施例では８個）のそれぞれに、ノズル8から吐出された順に図４に示すような帯電電圧で電荷を与える（ステップＳ４）。

次いで、各インク粒子10の電荷量を電荷量検知センサー25で測定し（ステップＳ５）、その測定結果の信号を電荷量増幅回路28で増幅し、増幅した信号に基づいて各インク粒子10について帯電電圧と電荷量の関係をＲＡＭ30内のテーブルに格納する（ステップＳ６）。このテーブルは例えば、図１２に示すようなテーブル１であり、帯電電極23でインク粒子10に印加した帯電電圧に対して、インク粒子10から計測された電荷量を記憶していくものである。

ここで、正常にインク粒子10に帯電された場合は、図５に示すように帯電電圧とインク粒子10の電荷量は比例関係なるという特性がある。印加した帯電電圧と電荷量センサ25の出力結果が比例関係にあると場合には、後に吐出されるインク粒子10ほど電荷量センサ25の出力は大きくなるが、その際、電荷量センサ25の出力は、一定の大きさで大きくなっていくので、図６に示すような直線（以下、理想印字直線）が形成される。そして、本実施例における理想的な帯電電圧と電荷量の比例関係とは、例えば図６に示すように、各インク粒子10の計測結果が理想印字直線±１ドットピッチ相当分の範囲内に収まる状態をいう。これは、計測結果が理想印字直線±１ドットピッチ相当分の範囲内に収まる場合は、実際に印字された文字等が誤読される虞が少ないからである。なお、図６に示す理想印字直線の上方の点線は許容範囲の上限値であり、理想印字直線の下方の点線は許容範囲の下限値である。これは、後述する図８、図９においても同様である。

図７は、図６に示すように各インク粒子10の計測結果が理想印字直線±１ドットピッチ相当分の範囲内に収まっている場合の印字位置を示すものである。実線上の黒丸が理想の印字位置であり、各黒丸の上方向に１ピッチから下方向に１ピッチの範囲が実際に印字が行なわれた際の許容範囲である。

帯電電圧と電荷量が比例関係に無い場合は、インク粒子10の計測結果の１つでも理想印字直線±１ドットピッチ相当分の範囲内から外れることとなり、例えば、図８に示すようになる。この場合の印字は、許容範囲から外れるため、図10に示すように印字した結果が印字位置の許容範囲である理想印字位置±１ドットビッチ範囲から外れることとなり誤読される虞が生じることとなる。

そして、ＲＡＭ30内のテーブル１に格納された帯電電圧と電荷量が比例関係にあるか、即ち、電荷量センサ25によりインク粒子10の全ての測定結果が図６に示す上方の点線と下方の点線の間の範囲内であるか否かを判定し（ステップＳ７）、その判定結果を図13に示すテーブル２に格納する。テーブル１２には、各インク粒子10に帯電電極23で帯電させる帯電電圧毎の結果を格納するものである（ステップＳ８）。即ち、計測結果が図６に示す上方の点線と下方の点線の範囲内である場合、即ち正常な場合は「○」、計測結果が図６に示す上方の点線と下方の点線の範囲内に無い場合、即ち異常な場合は、「×」をＲＡＭ30内のテーブル１２に格納する。

次いで、今回の判定結果が「×」か否かにつき判定する（ステップＳ９）。判定結果が「○」の場合は（ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。判定結果が「×」の場合は（ＹＥＳ）、今回の判定の結果の直前から「○」の判定結果が２回以上連続していたか否かの判断を行う（ステップＳ１０）。２回以上連続していないと判断した場合には（ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。２回以上連続していると判断した場合は（ＹＥＳ）、「○」の判定結果のノズル駆動電圧値の中央値、即ち、図１３を例にとれば３０Ｖを最適な駆動電圧に決定し（ステップＳ１１）、その後印字を開始する。なお、「○」の判定が２回のみ連続した場合には、「○」と判定された駆動電圧の平均値をノズル駆動電圧として設定する。

なお、連続して「○」の判定がされた後に「×」の判定がされた場合であっても、測定を続けても良い。そのように、測定を続けて、連続して「○」の判定がされた後の「×」の後に「○」の判定がされた場合は、再度「×」の判定されるまで測定を続ける。これは、電荷量センサ25の測定の精度にばらつきが生じる場合があるからである。この場合の印字に用いられるノズル駆動電圧は、最初に「○」と判定されたノズル駆動電圧と最後に「○」と判定されたノズル駆動電圧の平均値とする。

以上のように本実施の形態にかかる発明によれば、自動で最適なノズル駆動電圧を決定するため初心者でも簡単に作業ができる。また、最適なノズル駆動電圧を自動で決定することにより、安定した文字等を印字することができる。

なお、帯電電圧が大きいと、図９に示すようにインク粒子10に正常な電荷が与えられず、図１０に示すように実際の印字範囲が許容範囲に収まらないため印字不良つながる場合がある。よって、帯電電圧の最大値のみ、或いは最大値近辺の１つのまたは複数の帯電電圧でインク粒子10に所定の電荷を与え、その電荷量を測定し正常（帯電電圧に見合った電荷量）であれば○、正常でなければ×をテーブル例2に格納することとしてもよい。

本実施例にかかるインクジェット記録装置の概略構成図である。本実施例にかかるインクジェット記録装置の機能ブロック図である。本実施例にかかる発明のノズル駆動電圧を決定するためのフローチャートである。本実施例における帯電電圧信号の一例である。正常時の帯電電圧と電荷量センサー出力の関係を表した図である。本発明装置の正常時の電荷量検出信号本発明装置の印字位置異常時の電荷量検出信号の一例である。異常時の電荷量検出信号の一例である。図８の場合の印字結果である。図９の場合の印字結果である。測定結果が格納されるテーブルの一例である。判定結果が格納されるテーブルの一例である。

符号の説明

１…メインインク容器、２…インク、３…供給弁、４…供給ポンプ、５…メインフィルタ、６…調圧弁、７…噴出弁、８…ノズル、９…供給管、１０…インク粒子、１１…ガター、１２…回収ポンプ、１３…回収管、１４…サブインク容器、１５…補給弁、１６…補給管、１７…補力液容器、１８…補力液、１９…補力液ポンプ、２０…補力弁、２１…補力補給管、２２…排気チューブ、２３…帯電電極、２４…偏向電極、２５…電荷量センサー、２６…被印字物、２７…帯電信号発生回路、２８…電荷量増幅回路、２９…ＲＯＭ、３０…ＲＡＭ、３１…ビデオＲＡＭ、３２…ＭＰＵ、３３…ノズル駆動回路、１００…インクジェット記録装置、２００…バス

Claims

インク粒子を噴出するノズルにノズル駆動電圧を印加するノズル駆動回路と、噴出されたインク粒子に文字信号を帯電させる帯電電極と、前記帯電電極により帯電されたインク粒子の飛翔方向を偏向させる偏向電極と、前記帯電電極により帯電されたインク粒子の電荷量を計測する電荷量センサと、ノズル駆動回路、帯電電極、帯電電極、偏向電極及び電荷量センサを制御する制御部と、備える連続型のインクジェット記録装置において、
前記制御部は、インク粒子に帯電電極より電荷を与えてから前記インク粒子が前記ガターに入るまでの間は、前記偏向電極には通電せず、ノズル駆動電圧を任意に複数回設定し、インク粒子に任意の帯電電圧で電荷を与えて、インク粒子に与えられた電荷量を前記電荷量センサで検知し、帯電電圧とインク粒子の電荷量が比例関係の場合は正常と判定し、正常であると判定された範囲のノズル駆動電圧の中央値を印字に用いるノズル駆動電圧として設定することを特徴とするインクジェット記録装置。
前記制御部は、前記電荷量センサによる測定結果が正常であるとの判定が連続した場合に印字に用いるノズル駆動電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。