JP4199982B2

JP4199982B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP4199982B2
Application number: JP2002295573A
Authority: JP
Inventors: 明宮尾; 芳治滝沢; 智博井上
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: CN1496830A; CN1272175C; JP2004130577A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク粒子を連続的に噴出するインクジェット記録装置に関し、特にインクの粘度を測定しインクの粘度または濃度を調整するインク物性制御装置を備えたインクジェットプリンタに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
インク粒子を連続的に噴出するインクジェット記録装置には、インクの粘度を測定し、その粘度または濃度を制御する機能を有するものがある。粘度を測定する装置としては、例えば、ボールの落下させて粘度を測定するものや、ボールに代わる落下物として円筒部材を用いるもの等がある。これらは、インクの充満したシリンダ内で上部から落下物を自由落下させ、その落下に要する時間をセンサ等で検出する。その落下の時間の大きさによって粘度値を算出する。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】
特開平５−６０６７６号公報（第４頁、第１図）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、粘度値を決定付けるのは落下物の落下時間である。落下速度が大きく落下時間が小さい場合は、実際のインク粘度の変化に対する検出値の変化量が少ないため精度が悪くなる。そこで、ある程度の落下時間とするために、落下物と、その落下をガイドするシリンダとの寸法ギャップを小さくしてインクの抵抗を大きくし落下速度を小さくする手段がとられている。
【０００４】
しかし、寸法ギャップを小さくすればそのギャップの大きさの差に対して落下時間が大きく影響を受けるようになる。よって、落下物とシリンダ間のギャップは一定に保ちたいが、継続して落下させた場合に摩耗により寸法変化し、ギャップ寸法が経時的に大きくなる可能性がある。また、故障等により修理を行った場合、部品を交換するとギャップ寸法が従来と異なってしまい、落下時間に影響を与えることが考えられる。また、落下物とシリンダの寸法ギャップの個体差は避けられない。
【０００５】
本発明の目的は、上記の問題点に対処し、インク粘度を精度良く行い、良好な印字を安定的に行えるインクジェット記録装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、印字を行なうためのインクが充填されるインクタンクと、供給ポンプにより前記インクタンクから供給されたインクを噴出させる際にインクに振動を与えてインク粒子を発生させるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドより噴出されたインク粒子に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、を備えて記録媒体上の所定の場所へインク粒子を到達させて記録を行うインクジェット記録装置において、インクの粘度を管理する手段と、前記インクタンクと前記ノズルヘッドを接続するインク流路の途中に配置されているとともに、インクが充填されるシリンダを備え、前記シリンダの上部から下部に落下物を自由落下させ、前記落下物の落下時間を計測してインクの粘度を計測する粘度測定器と、この粘度測定器の校正を行う校正手段と、インクの粘度を測定するときにインクの温度を検出する温度センサとを有し、インクジェット記録装置の稼動中にインク粘度を測定するときには、インクジェット記録装置の稼動中またはインクジェット記録装置の稼動に先立って前記校正手段により、インク温度で粘度を特定可能なインクを用いて前記粘度測定器を校正し、前記校正された粘度測定器でインクの粘度を測定するという構成をとる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、各図面にしたがって説明する。
【０００８】
まず、図２にインクジェット記録装置の概観を示す。制御系や循環系を収納した本体６００と、インクを噴出し粒子を作成するノズルを有するヘッド部６１０と、本体６００とヘッド部６１０の循環系と制御系を結ぶケーブル６２０で構成されている。本体６００上部には液晶ディスプレイ兼タッチパネル６３０を有するタッチパネル式液晶ディスプレイ６３０は、制御内容や装置運転状況等の表示を行うと同時に、ユーザーが印字内容や印字仕様等の入力を行うことが出来る。
【０００９】
次に、本体６００の内部構成について図３を用いて説明する。本体６００上部には制御基盤６４０等の電気系部品が配置されている。本体６００下部のＡ部には、電磁弁６５０や、ポンプユニット６５５等の循環系制御部品が配置されており、Ｂ部には粘度測定器１７や、インクを貯めた容器、溶剤を貯めた容器が納められている。ドア６７０は、図３のように開閉可能で、インク容器や溶剤容器、粘度測定器１７がドア６７０側に引き出せるようになっており、インク、溶剤の補給、廃棄、および粘度測定器１７のメンテナンスが容易にできる。
【００１０】
次に、インク循環系の概略構成について図４を引用して説明する。インク供給経路２１は、インクを貯めておく容器１、インクを圧送するポンプ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，フィルタ５から成り、ノズル６にインクを供給する。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を帯電する。上部偏向電極９には高電圧源（図示せず）が印加され、下部偏向電極１０は接地されている。そのため上部偏向電極９と下部偏向電極１０との間に静電界が形成されており、帯電したインク粒子８は、その帯電量に応じて偏向され、印字が行われる。インク回収経路２２は、ガタ−１１、フィルタ１２、ポンプ１４から成り、帯電電極７で帯電されず記録に関与しないインク粒子８を回収し、インクを再利用するために容器１へ戻す。
【００１１】
粘度測定装置用インク経路２４は、ポンプ３２、電磁弁１８、フィルタ３４、粘度測定器１７からなり、粘度測定器１７に容器１の液体を、電磁弁１８を開くことによりフィルタ３４を介して供給する。溶剤補給経路２６ａは、希釈液としてインクの溶剤を貯めた容器３０ａ、ポンプ３１ａ、電磁弁２９ａからなり、電磁弁２９ａを開くことにより溶剤を容器１に供給し、容器１のインク濃度を希釈する。またインク補給経路２６ｂは、１００％濃度のインクもしくは濃縮したインクを貯めた容器３０ｂ、ポンプ３１ｂ、電磁弁２９ｂからなり、電磁弁２９ｂを開くことにより容器３０ｂ内のインクを容器１に供給し、容器１のインク濃度を高濃度化する。高濃度化は、溶剤が揮散することだけでも図れるので、インク補給経路２６ａはなくとも良い。
【００１２】
次に、粘度測定器１７の構成および動作原理の一実施例について図５を用いて説明する。プランジャ７００は磁性材料でできておりＳＵＳ４３０等である。プランジャ７００は、シリンダ７０１内をシリンダ７０１の軸方向に移動することが出来る。シリンダ７０１は、非磁性材料でできており例えばＳＵＳ３０４である。シリンダ７０１内には、インクが満たされており両端は粘度測定装置用インク経路２４につながっている。シリンダ７０１の外周には、電磁コイル７０２がある。電磁コイル７０２は通電することにより電磁場を発生することができ、プランジャ７００を引き上げることができる。引き上げられたプランジャ７００はストッパ７０３の端部に接触するとその位置に保持される。電磁コイル７０２の通電を切断するとプランジャ７００は落下し落下最下面７０４に到達する。落下最下面７０４の下部にはプランジャ７００の下端を検出できるプランジャ検出器７０５がある。電磁コイル７０２の通電切断からプランジャ検出器７０５がプランジャ７００を検出するまでの時間を測定しこれを落下時間とする。
【００１３】
前述のように、シリンダ７０１内にはインクが満たされているのでプランジャ７００の外周とシリンダ７０１の内面にできるギャップにはインクが存在し、そのインクの抵抗を受けながらプランジャ７００が落下する。インクの粘度が異なれば抵抗が異なり落下時間に差を生み粘度差を測定できるのである。また、温度センサ７０６をシリンダ７０１内のインク温度を検出すべく設置しておき、落下時間測定時のインク温度を検出しておく。
【００１４】
前述は落下時間を測定する動作を説明したが、引上げ時間を測定することでも検出できる。この時は、電磁コイル７０２に通電してからストッパ７０３に到達する時間を測定する。プランジャ検出器７０５はストッパ７０３付近に設置すれば良い。
【００１５】
次に、インク調整制御装置のコントローラ（図示せず）の回路構成について図６を用いて説明する。ＣＰＵ３００は、本実施例のインクジェット記録装置の制御を司る中央演算処理装置である。ＲＯＭ３１０は、ＣＰＵ３００が動作するのに必要なプログラムや制御データを記憶する読み出し専用のメモリである。ＲＡＭ３０５は、プログラム実行途上でＣＰＵ３００が扱うデータ等を一時的に置きかえ可能なメモリである。バスライン３８０はＣＰＵ３００からのデータ、アドレス信号、コントロール信号全てを含む信号ラインである。インターフェイス回路３１５は、データ、アドレス信号、コントロール信号等の入出力を仲介する。ポンプ制御回路３２０は、ポンプ３１ａ，３１ｂ，３２の駆動制御を行う。電磁弁制御回路３４０は、電磁弁１８，２９ａ，２９ｂの開閉の動作制御を行う。電磁コイル制御回路３３０は、インク粘度測定器１７の電磁コイル７０２への通電のオン・オフ制御を行う。プランジャ検出器７０５は、プランジャ７００の検出有無の信号を、インターフェイス回路３１５を介してＣＰＵ３００に入力する。インク粘度測定器１７の温度センサ７０６の信号は、Ａ／Ｄ変換器３５５、インターフェイス回路３１５を介してＣＰＵ３００に入力する。インク容器１の液面を検出するレベルセンサ４０の信号は、インターフェイス回路３１５を介してＣＰＵ３００に入力する。タイマー３７０は、クロック発生器３７１、分周回路３７２、カウンタ回路３７３で構成される。分周回路３７２はクロック発生器３７１から出力される信号を分周する。カウンタ回路３７３は、ＣＰＵ３００の命令により分周回路３７２で分周された信号を計数し、ＣＰＵ３００でプランジャ７００の移動時間を求める。またＣＰＵ３００の命令によりリセットが可能で、分周回路３７２の分周割合は、ＣＰＵ３００の命令により変更ができる。
【００１６】
次に、粘度測定器１７の校正について図１を用いて説明する。粘度測定器１７の校正は、まず本体６００上の液晶ディスプレイ兼タッチパネル６３０に表示の校正キー１００のキー入力でスタートする。作業者の操作は、このキー入力のみである。キー入力を受けつけるとインク粘度測定動作に移行する。
【００１７】
この時、測定に使用するインクはインクジェット記録装置の据付け時であれば新品のインクである。据付け時に行う校正では新品インクが基準インク１０１となる。新品インクであればインク温度が解れば粘度値は決定されている。インク温度は温度センサ７０６で検出しているので基準インク１０１の現在の粘度値は算出でき、これを基準インク粘度値と呼ぶことにする。そして、インク粘度測定器１７の落下時間データｔ_０１０２とこの基準粘度値によって基準インク粘度値を落下時間データｔ_０で除することで係数を算出する。
【００１８】
インクジェット記録装置の稼働中のインク粘度測定は、制御部から測定命令１０３が発せられた時に行い、その時の本体インク１０４での落下時間データｔ１０５と前述で決定している係数を乗することで現在粘度値を算出する。算出した現在粘度値と校正時の基準インク粘度値を比較し、インクの粘度の高低を判断し、基準インク粘度値に近づくようにポンプ３１ａと電磁弁２９ａ、もしくはポンプ３１ｂと電磁弁２９ｂを制御している。この制御によればインクは常に校正した時に使用したインクに物性を合わせようとする。
【００１９】
インク粘度測定器１７のプランジャ７００やシリンダ７０１は、寸法公差を持っており複数のインク粘度測定器１７を製造すれば当然プランジャ７００外周とシリンダ７０１内面とのギャップには、寸法のばらつきが生じる。このギャップが落下時間に影響を与えるため、寸法のばらつきは、そのまま粘度測定値のばらつきにつながる。しかし、前述したように校正を行えば、インク粘度測定器１７が製造時に個々に個体差を持っていても個々の個体にて係数を決定するため個体差を問題としない。また、これから稼動するインクジェット記録装置に使用する現物インクの未使用状態にて校正しそれを基準とするため、初期的な良好な印字が行えるインク物性に常に管理される。
【００２０】
ここまでは、インクジェット記録装置の現地据付けで校正した場合について記述したが、校正はいかなる時でも任意に行うことができる。例えば粘度測定器１７の修理を行い一部の部品を交換した場合、その時点で校正を行えば前述ギャップ寸法が変化しても問題が無い。この時、インクを新品に交換して行えば正確に校正できるが、インクジェット記録装置内にある使用中のインクにて校正を行った場合、この使用中のインクが基準インク１０１となってしまい、本来の基準インク粘度値と校正に使用したインクの実際粘度値に差がある可能性があるが、そのインクにて良好な印字が行えているのであれば、そのインク物性になるよう制御していくので問題は無い。
【００２１】
このように、インクジェット記録装置にインク粘度測定器１７を搭載したまま、タッチパネル６３０の校正キー１００の入力のみで校正が行えるので、現地据付け時や、その後のユーザーやサービスマンによっての操作も簡単であり、短時間で実行できる。
【００２２】
以上のような、インク粘度測定器１７を校正する手段を有すれば、インク粘度を精度よく検出および制御でき、良好な印字を安定的に行える。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、容易にインク粘度測定器の校正を行うことができ、インク粘度を精度よく検出および制御でき、良好な印字を安定的に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる粘度測定器の校正を表すブロック図。
【図２】本発明の一実施例にかかるインクジェット記録装置の外観図。
【図３】本発明の一実施例にかかるインクジェット記録装置本体の構成図。
【図４】本発明の一実施例にかかるインクジェット記録装置の循環系の外略図
【図５】本発明の一実施例にかかる粘度測定器の構成図。
【図６】本発明の一実施例にかかるインク調整装置の回路構成図。
【符号の説明】
１…容器、２…ポンプ、３…調圧弁、４…圧力計、５…フィルタ、６…ノズル、７…帯電電極、８…インク粒子、９…上部偏向電極、１０…下部偏向電極、１１…ガター、１２…フィルタ、１４…ポンプ、１７…粘度測定器、２１…インク供給経路、２２…インク回収経路、２４…粘度測定装置用インク経路、２６ａ…溶剤補給経路、２６ｂ…インク補給経路、２９ａ…電磁弁、２９ｂ…電磁弁、３０ａ…容器、３０ｂ…容器、３１ａ…ポンプ、３１ｂ…ポンプ、４０…レベルセンサ、１００…校正キー、１０１…基準インク、１０２…落下時間データｔ_０、１０３…測定命令、１０４…本体インク、１０５…落下時間データｔ、３００…ＣＰＵ、３０５…ＲＡＭ、３１０…ＲＯＭ、３１５…インターフェイス回路、３２０…ポンプ制御回路、３３０…電磁コイル制御回路、３４０…電磁弁制御回路、３５５…Ａ／Ｄ変換器、３７０…タイマー、３７１…クロック発生器、３７２…分周回路、３７３…カウンタ回路、６００…本体、６１０…ヘッド部、６２０…ケーブル、６４０…制御基板、６５０…電磁弁、６５５…ポンプユニット、６７０…ドア、７００…プランジャ、７０１…シリンダ、７０２…電磁コイル、７０３…ストッパ、７０４…落下最下面、７０５…プランジャ検出器、７０６…温度センサ

Claims

印字を行なうためのインクが充填されるインクタンクと、
供給ポンプにより前記インクタンクから供給されたインクを噴出させる際にインクに振動を与えてインク粒子を発生させるノズルヘッドと、
前記ノズルヘッドより噴出されたインク粒子に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、
を備えて記録媒体上の所定の場所へインク粒子を到達させて記録を行うインクジェット記録装置において、
インクの粘度を管理する手段と、
前記インクタンクと前記ノズルヘッドを接続するインク流路の途中に配置されているとともに、インクが充填されるシリンダを備え、前記シリンダの上部から下部に落下物を自由落下させ、前記落下物の落下時間を計測してインクの粘度を計測する粘度測定器と、
この粘度測定器の校正を行う校正手段と、
インクの粘度を測定するときにインクの温度を検出する温度センサとを有し、
インクジェット記録装置の稼動中にインク粘度を測定するときには、
インクジェット記録装置の稼動中またはインクジェット記録装置の稼動に先立って前記校正手段により、インク温度で粘度を特定可能なインクを用いて前記粘度測定器を校正し、前記校正された粘度測定器でインクの粘度を測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１において、前記粘度測定器の校正は、インクジェット記録装置本体に前記粘度測定器を搭載した状態で行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
請求項１又は２の何れかにおいて、前記粘度測定器の校正は、インクジェット記録装置に設けられた操作パネル上からのキー入力により行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
請求項１から３の何れかにおいて、前記粘度測定器の測定値から粘度値を算出するための係数は、基準インクを前記粘度測定器に充填して前記粘度測定器を動作させたときの測定値を基準とし決定していることを特徴とするインクジェット記録装置。