CN110091610B - 油墨容器、油墨测量系统及油墨测量方法 - Google Patents

油墨容器、油墨测量系统及油墨测量方法 Download PDF

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Abstract

提供能够正确测量油墨的颜色或成分的油墨容器、油墨测量系统及油墨测量方法。油墨盒(7)具备：容器主体(71)，容纳油墨；透明构件(72)，构成容器主体(71)的至少一部分并透射光；以及基准板(73)，设置在容器主体(71)的内部与透明构件(72)相对的位置上，并且在基准板(73)与透明构件(72)之间形成油墨的流入空间(75)。

Description

油墨容器、油墨测量系统及油墨测量方法
技术领域
本发明涉及油墨容器和使用该油墨容器的油墨测量系统及油墨测量方法。
背景技术
一直以来，喷墨打印机安装有用于供给油墨的油墨容器(油墨盒等)。油墨容器内的油墨浓度会因溶剂的挥发、颜料的沉降等而随时间变化。另外，在替换油墨容器前后，有时会因批次等不同油墨容器内的油墨浓度不同。
专利文献1公开了：为应对因油墨浓度的变化而产生的颜色再现性变化，对油墨容器内的油墨的颜色进行测量。具体地，将油墨吸收体填充至油墨容器内的油墨室，并使油墨吸收体吸收油墨；然后，通过油墨容器的透明窗向油墨吸收体照射光，通过彩色传感器检测由油墨吸收体反射的反射光。
专利文献1：日本特开2001-211337号公报
当油墨容器内的油墨浓度、油墨成分与期望值不同时等情况下，有时喷墨打印机、油墨容器会发生故障、或得不到期望的印刷结果。所以，希望通过测量油墨的颜色或成分来管理油墨的质量。
然而，在专利文献1中，因为检测由油墨吸收体反射的反射光，所以难以测量油墨原本的颜色、成分。另外，当油墨吸收体的状态恶化时，因油墨吸收体的反射率发生变化，而无法正确测量油墨的颜色、成分。
发明内容
本发明的目的在于提供能够正确测量油墨的颜色或成分的油墨容器、油墨测量系统及油墨测量方法。
本发明的一应用例的油墨容器的特征在于，具备：容器主体，容纳油墨；透明构件，构成所述容器主体的至少一部分，并透射光；以及基准板，设置在所述容器主体的内部与所述透明构件相对的位置上，在所述基准板与所述透明构件之间形成所述油墨的流入空间。
在本应用例的油墨容器中，在容器主体的透明构件和基准板之间形成有油墨的流入空间。因此，通过透明构件向流入到流入空间的油墨照射光，并通过透明构件检测由基准板反射的反射光，由此能够测量出油墨的颜色、成分。另外，基准板指的是已知该基准板对各个波长的反射率的板(例如18％的标准板、白色基准板)。
通过本应用例，因为不使用现有技术那样的油墨吸收体，所以能够正确测量出油墨原本的颜色或成分。
在本应用例的油墨容器中，在垂直于所述基准板的方向上的所述流入空间的宽度是0.2μm以上且5.0μm以下。
一般用于喷墨打印机的油墨的粒子最大为0.2μm左右。所以，在本应用例中，通过将透明构件和基准板之间的流入空间的宽度设为0.2μm以上能够使油墨流入到该流入空间。
另外，用于喷墨打印机的油墨即使是颜色淡的油墨，只要其膜厚超过5.0μm，光的透射率就会恶化。因此，在本应用例中，将油墨的流入空间的宽度(流入到该流入空间的油墨的膜厚)设定为5.0μm以下。由此，能够获得为了对由基准板反射的反射光的正确颜色进行测量所需的足够的量。
所以，在本应用例中能够更正确且准确地测量出油墨容器内的油墨的颜色。
在本应用例的油墨容器中，优选所述透明构件配置在所述容器主体的底部。
在本应用例中，容器主体的底部是设置油墨容器时成为垂直方向下侧的部分。所以，即使在油墨容器内的油墨量减少的情况下，通过将油墨的流入空间形成在容器主体的底部侧来使油墨容易流入流入空间。由此，能够更准确地测量出油墨容器内的油墨的颜色、成分。
本应用例的油墨容器优选进一步包括一对夹着所述基准板的透明基板。
在本应用例中，因为通过一对透明基板来防止因油墨的溶剂等导致的对基准板的侵蚀，所以能够防止基准板的恶化。由此，能够长时间正确地测量油墨容器内的油墨的颜色、成分。另外，能够将具有高耐溶剂侵蚀特性的石英基板等当做透明基板使用。
本发明的一应用例的油墨测量系统是一种具备前述任一油墨容器以及安装有所述油墨容器的油墨测量装置的油墨测量系统，其特征在于，所述油墨测量装置具备：光源，向所述透明构件照射光；受光器，接收由所述基准板反射的所述光；计算部，基于所述受光器的输出计算所述光的反射率；以及质量判定部，基于所述反射率判定所述油墨的质量。
本应用例的油墨测量系统通过具备前述油墨容器能够正确测量出油墨容器内的油墨原本的颜色或成分。因此，能够适当地实施油墨的质量管理。
在本应用例的油墨测量系统中，所述计算部将所述反射率转换为浓度进而标准化所述浓度，并通过将标准化后的所述浓度再转换为反射率来计算标准化反射率；所述质量判定部基于所述标准化反射率判定所述油墨的颜色或成分。
在本应用例的油墨测量系统中，即使在油墨测量装置的设置倾斜状态、油墨容器内的油墨剩余量不同的情况下，也能够无偏差地实施对油墨的判定。
本发明的一应用例的油墨测量方法是使用前述任一油墨容器的油墨测量方法，其特征在于，包括：测量工序，向所述透明构件照射光，并测量由所述基准板反射的所述光的反射率；以及判定工序，基于所述反射率判定所述油墨的颜色或成分。
本应用例的油墨测量方法通过使用前述油墨容器能够正确地实施对油墨容器内的油墨的判定，且能够适当地实施油墨的质量管理。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的油墨测量系统的示意图。
图2是示意性示出上述实施方式的油墨盒及盒安装部的剖视图。
图3是示出上述实施方式的油墨测量方法的流程图。
图4是示出标准化前的反射光谱的例子的图表。
图5是示出标准化前的浓度光谱的例子的图表。
图6是示出标准化浓度光谱的例子的图表。
图7是示出标准化反射光谱的例子的图表。
图8是示出青色油墨的标准化反射光谱的例子的图表。
图9是示出品红色油墨的标准化反射光谱的例子的图表。
图10是示出黄色油墨的标准化反射光谱的例子的图表。
图11是示出黑色油墨的标准化反射光谱的例子的图表。
附图标记说明
1...打印机(油墨测量装置)；2...测量器；20...盒安装部；31...光源；32...光源驱动电路；41...可变波长标准具；42...标准具驱动电路；5...受光器；51...受光元件；52...IV转换电路；53...放大电路；54...AD转换器；6...控制运算电路；61...标准具控制部；62...计算部；63...质量判定部；65...颜色校正部；66...存储部；7...油墨盒；71...容器主体；710...底部；711...油墨供给部；712...支承构件；72...透明构件；73...基准板；74...透明基板；75...流入空间；100...油墨测量系统；d...宽度。
具体实施方式
基于附图对本发明的一实施方式进行说明。
打印机的结构
如图1所述，油墨测量系统100具备作为本发明的油墨测量装置的打印机1(喷墨打印机)以及安装在打印机1上的油墨盒7。
本实施方式的打印机1是将印刷纸等介质输送至预定位置，并从印刷部向输送来的介质喷吐油墨而在介质上形成图像的装置。该打印机1具备盒安装部20，并将收纳在盒安装部20中的油墨盒7内的油墨供给到印刷部而在介质上形成图像。另外，该打印机1实施油墨盒7内的油墨质量(例如颜色和成分等)的测量，并能够根据测量结果通知用户使用的油墨是否合适。
另外，打印机1中的介质的输送机构、印刷部的结构、印刷部的驱动机构可以使用公知的结构，并省略此处的说明，以下以打印机1的油墨测量结构为中心进行说明。
打印机1具备安装有油墨盒7的盒安装部20、设置于盒安装部20内的测量器2以及控制打印机1的动作的控制运算电路6。
可以将多个油墨盒7可拆装式地分别安装至盒安装部20。另外，图2中代表性例示出了一个油墨盒7。
在本实施方式的打印机1中，在保持安装有油墨喷射头的滑架可移动的打印机主体(省略图示)上设置有盒安装部20。并且，安装于盒安装部20的油墨盒7通过管等向安装于滑架的油墨喷射头供给油墨。
测量器2以与任一油墨盒7相对的方式配置在盒安装部20内。例如，测量器2可以是通过移动机构22能够在与多个油墨盒7相对的各个位置之间移动。或者，也可以对应多个油墨盒7配置多个测量器2。以下以在与任意油墨盒7相对配置的状态下的测量器2为例进行说明。
测量器2具备光源31、光源驱动电路32、可变波长标准具41、标准具驱动电路42以及受光器5。
光源31构成为包括在可见光区域(380nm～780nm)和近红外光区域(1100～2500nm)的各个区域内发光的多个LED，并向油墨盒7照射光。光源驱动电路32根据控制运算电路6的控制点亮/关灭光源31的各LED。
可变波长标准具41具有一对反射膜以及变更一对反射膜之间的间隙的静电致动器等。可变波长标准具41根据一对反射膜之间的间隙透射由油墨盒7反射的反射光中的预定波长的光。
标准具驱动电路42根据控制运算电路6的控制向可变波长标准具41的静电致动器施加驱动电压，并通过变更一对反射膜之间的间隙来变更透射可变波长标准具41的光的波长。
受光器5具备受光元件51、IV转换电路52、放大电路53以及AD转换器54。
受光元件51是光电二极管等光电转换元件，接收透射可变波长标准具41的光，并输出与受光量对应的受光信号(电流信号)。
IV转换电路52由运算放大器、电阻器以及电容器构成，将从受光元件51输出的受光信号由电流信号转换为电压信号。
放大电路53由使用运算放大器的反相放大电路或非反相放大电路构成，放大并输出从IV转换电路52输出的电压信号。
AD转换器54将由放大电路53放大的电压信号由模拟信号转换为数字信号，并输出到控制运算电路6。
控制运算电路6构成为包括如微控制器和存储器，控制打印机1的所有动作。
控制运算电路6通过执行存储在存储器中的程序来作为标准具控制部61、计算部62、质量判定部63以及颜色校正部65发挥作用。
标准具控制部61从存储部66读取针对透射可变波长标准具41的光的波长的驱动电压，并控制标准具驱动电路42。另外，标准具控制部61基于设定的测量波长范围(可见光区域、近红外光区域)控制标准具驱动电路42，以便按照预定量逐个切换驱动电压。
计算部62基于从受光器5输入的受光信号，计算测量波长范围中的反射光谱。另外，计算部62将计算出的反射光谱转换为浓度光谱，并标准化浓度光谱，进而将标准化后的浓度光谱再转换为反射光谱(标准化反射光谱)。
质量判定部63基于标准化反射光谱判定油墨盒7内的油墨的颜色或成分中是否发生了异常(例如，成分、浓度相对于期望值的差异等)。另外，当判断油墨的颜色或成分中发生了异常时，质量判定部63将表示该异常状态的异常信息存储到存储部66中。
颜色校正部65基于存储在存储部66中的异常信息，计算用于使印刷颜色正常再现的校正信息。
另外，控制运算电路6具有由存储器构成的存储部66。存储部66中存储有关联可变波长标准具41针对静电致动器的驱动电压和可变波长标准具41的间隙量(或透射可变波长标准具41的光的波长)的驱动表。另外，存储部66还能够存储由质量判定部63检测出的异常信息以及由颜色校正部65计算出的校正信息等。
油墨盒的结构
接下来，参照图2对油墨盒7的结构进行说明。
油墨盒7是本发明的油墨容器，具备：容纳油墨的容器主体71、构成容器主体71的一部分的透明构件72、设置在容器主体71的内部的基准板73以及一对夹着基准板73的透明基板74。
容器主体71呈容纳油墨的容器状，在其底部710设置有用于向打印机1供给油墨的油墨供给部711。当将油墨盒7安装至盒安装部20时，底部710为垂直方向下侧。
另外，在容器主体71的底部710处形成有开口，并设置有透明构件72以便堵塞该开口。透明构件72由可透射光源31的光的材料构成，且使光透射到容器主体71的内外。
基准板73是已知针对各波长的反射率的板(例如18％的标准板、白色基准板)，由陶瓷、搪瓷、塑料等材料构成。基准板73通过由例如从容器主体71的底部710突出的多个支承构件712支承以设置在与透明构件72相对的位置上。
一对透明基板74由可透射光源31的光的材料构成。一对透明基板74通过与基准板73的两个面密接来防止由油墨的溶剂等导致的对基准板73的侵蚀。另外，透明基板74还可以使用具有高耐溶剂侵蚀特性的石英基板等。
在具备以上结构的油墨盒7中，在基准板73和透明构件72之间(具体为底部710侧的透明基板74和透明构件72之间)形成有供容器主体71内的油墨流入的流入空间75。在垂直于基准板73的方向上，流入空间75的宽度d为数μm。具体而言，流入空间75的宽度d优选0.2μm以上5.0μm以下，优选为2.0μm以上。
油墨测量方法
参照图3所示的流程图，对本实施方式的油墨测量方法进行说明。以将油墨盒7安装到打印机1的时刻作为时机开始实施本实施方式的油墨测量方法。例如，打印机1中的油墨盒7的替换时间为开始油墨测量方法的时机。
首先，实施对油墨盒7内的油墨的分光测量(步骤S11：测量工序)。具体地，通过由光源驱动电路32来驱动，光源31分别照射可见光和近红外光。这期间，标准具驱动电路42通过切换针对可变波长标准具41的驱动电压以按照预定量逐个变更透射可变波长标准具41的光的波长。计算部62基于从受光器5输入的受光信号计算各个测量波长范围(可见光区域、近红外光区域)中的反射光谱。
在步骤S11之后，计算部62通过实施对计算出的反射光谱的标准化来计算标准化反射光谱(步骤S12)。
具体地，首先，根据如下式(1)将反射光谱转换为浓度光谱。其中，在式(1)中，R是反射率，D是浓度。
D＝－log10R…式(1)
接下来，以与浓度光谱的峰值的根部对应的在图表中的倾斜最大的波长(或为浓度峰值的一半的波长)为基准波长，并使浓度光谱乘以常量来实施标准化，以便使得基准波长中的浓度为1。
接下来，根据以下式(2)将标准化后的浓度光谱再转换为反射光谱。其中，在式(2)中，R为反射率，D为浓度。
R＝10－D…式(2)
根据式(2)再转换出的反射光谱为表示标准化反射率的分光分布的标准化反射光谱。
例如，图4例示出了改变打印机1的设置倾斜状态、油墨盒7内的油墨剩余量后测量青色油墨得到的多个反射光谱(可见光范围)。在图4中，多个反射光谱之间虽然只有稍微的偏差，但是仍然存在偏差。
图5示出了将图4所示的各个反射光谱转换为浓度光谱的例子，图6示出了将图5的各浓度光谱标准化的例子。其中，在图5、图6中将标准化的基准波长设定为550nm左右。
图7示出了将图5所示的各浓度光谱再转换为反射光谱的例子。在图7所示的标准化反射光谱中去除了图4中可见的反射光谱之间的偏差。
另外，图4～图7例示出了可见光范围内的反射光谱的标准化，红外光范围内的反射光谱的标准化与此相同。
在步骤S12之后，质量判定部63基于近红外光区域的标准化反射光谱判定油墨的成分是否发生了异常(步骤S13：判定工序)。例如，质量判定部63判断在标准化反射光谱中是否检测出了基准范围外的反射率，当检测出基准范围外的反射率时，判定油墨的成分发生了异常(不同)。
当在步骤S13中判定油墨的成分发生了异常的时，质量判定部63使警报显示于如打印机1的显示部(省略图示)等(步骤S21)。警报的例子可以举出如通知用户存在发生故障的危险、督促用户替换为新的油墨盒7。
之后，质量判定部63将表示近红外光区域的反射光谱的异常状态的信息(异常信息)保存至存储部66(步骤S23)。
另一方面，当在步骤S13中判定油墨的成分未发生异常时，质量判定部63基于可见光区域的反射光谱，判定油墨的颜色是否发生了异常(步骤S14；判定工序)。具体地，质量判定部63判断在标准化反射光谱中用于颜色判定的波长的反射率是否在基准范围外，当用于颜色判定的波长的反射率在基准范围外时，判定油墨的颜色发生了异常(例如成分、浓度与期望值不同等)。
另外，用于颜色判定的波长指的是因油墨的颜色的变化而在反射光谱的形状上呈现显著差异的波长，并针对各个水准的颜色分别设定用于颜色判定的波长。例如，将青色(以及淡青色)的用于判定的波长设定为500nm、680nm、780nm左右的波长中的任一个或一个以上(参照图8)。将品红色(以及淡品红色)的设定为420nm、580nm、680nm左右的波长中的任一个或一个以上(参照图9)。将黄色的用于判定的波长设定为520nm左右(参照图10)。将黑色的用于判定的波长设定为780nm左右(参照图11)。
当在步骤S14中判定油墨的颜色发生异常时，颜色校正部65基于标准化反射光谱计算用于印刷正常颜色的校正数据(步骤S22)。在这之后，质量判定部63将表示可见光区域的反射光谱的异常状态的信息(异常信息)保存至存储部66(步骤S23)。
另一方面，当在步骤S14中判定油墨的颜色未发生异常时，流程图正常结束。
通过以上完成本实施方式的油墨测量方法。存储于存储部66的异常信息可以用于打印机1发生故障时的修理。
本实施方式的效果
(1)在本实施方式的油墨盒7中，容器主体71的透明构件72和基准板73之间形成有流入空间75。因此，通过透明构件72向流入到流入空间75的油墨照射光，并通过透明构件72检测由基准板73反射的反射光，由此，能够测量油墨的颜色、成分。
通过本实施方式，因为未使用现有技术那样的油墨吸收体，所以能够正确地测量出油墨原本的颜色、成分。
(2)在本实施方式的油墨盒7中，油墨所流入的流入空间75的宽度d优选0.2μm以上5.0μm以下。
一般，用于喷墨打印机的油墨的粒子最大为0.2μm左右。所以，通过使流入空间75的宽度d为0.2μm以上，能够抑制流入空间75中油墨粒子堵塞。
另外，用于普通的喷墨打印机的油墨即使是颜色淡的油墨，只要其膜厚超过5.0μm，则光的透射率就会恶化。所以，在本实施方式中，将油墨的流入空间75的宽度d(流入到流入空间75的油墨的膜厚)设定为5.0μm以下。由此，能够得到足够的量以便对由基准板73反射的反射光的正确颜色实施测量。
所以，在本实施方式中，能够正确且准确地测量出油墨盒7内的油墨的颜色。
(3)在本实施方式的油墨盒7中，用于油墨流通的流入空间75的宽度d优选2.5μm以上。
一般，用于喷墨打印机的油墨在浓度和膜厚之间具有相对的线性关系，但是当膜厚为一定值以上时，则会丧失线性特征，且浓度恒定。具体地，当油墨的膜厚为1.0μm以下时，浓度随膜厚成比例上升；但是当膜厚超过1.0μm时，浓度相对于膜厚的上升率逐渐减缓；当膜厚为2.5μm以上时，浓度相对于膜厚固定(浓度饱和)。
所以，通过使流入空间75的宽度d(流入到流入空间75的油墨的膜厚)为2.5μm以上，能够使流入空间75内的油墨浓度饱和，并实施偏差较小的测量。
(4)在本实施方式的油墨盒7中，透明构件72配置于容器主体71的底部710。即，油墨的流入空间75形成于容器主体71的底部710侧。所以，即使在油墨盒7内的油墨减少的情况下，油墨仍然易流入到配置于容器主体71的底部710的透明构件72和基准板73之间，能够更准确地测量出油墨的颜色、成分。
(5)在本实施方式的油墨盒7中，基准板73由一对透明基板74夹着。因此，能够防止因油墨的溶剂等导致的对基准板73的侵蚀，并能够防止基准板73的恶化。由此，能够长时间正确测量油墨盒7内的油墨的颜色、成分。
(6)本实施方式的油墨测量系统100通过包括前述油墨盒7，能够正确地实施对油墨盒7内的油墨的判定，能够适当地实施油墨的质量管理。
例如，当判定油墨的颜色存在异常时，通过计算出用于印刷正常颜色的校正数据，能够以良好的再现性进行印刷。而当判定油墨的成分存在异常时，能够通过向用户发出警报来防止打印机1发生故障。
(7)在本实施方式的油墨测量系统100中，通过标准化反射光谱，即使在打印机1的设置倾斜状态、油墨盒7内的油墨剩余量不同的情况下，也能够无偏差地实施对油墨的判定。
(8)本实施方式的油墨测量方法通过使用前述油墨盒7能够正确地实施对油墨盒7内的油墨判定，且能够恰当地实施油墨质量管理。
变形例
另外，本发明不限定于前述的各个实施方式，在能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良等均包含在本发明中。
在上述实施方式的油墨盒7中，虽然透明构件72配置在容器主体71的底部710，但也可以配置于如容器主体71的侧壁部等。并且，在上述实施方式中，虽然透明构件72构成了容器主体71的一部分，但是也可以构成容器主体71的全部。
在上述实施方式的油墨盒7中，虽然基准板73由一对透明基板74夹着，但本发明并不限定于此。例如，在基准板73本身是耐油墨侵蚀的材料的情况下，也可以不用一对透明基板74夹着。
虽然上述实施方式的油墨盒7是滑架分体式，但也可以是安装在滑架上的滑架一体式。
另外，本发明的油墨容器不限于是油墨盒7，也可以应用于包括包、瓶的各种方式的油墨容器。
在上述实施方式中，虽然以在打印机1中安装油墨盒7的时刻为时机开始油墨测量，但开始本发明的油墨测量方法的时机不限定于此。例如，也可以在将油墨盒7安装到打印机1之后每经过一定期间就展开油墨测量。
在上述实施方式中，虽然计算部62计算反射光谱，但是也可以计算用于判定的波长的反射率。
在上述实施方式中，虽然判定油墨盒7内的油墨的颜色及成分，但是也可以对油墨的颜色或成分中的任一个进行判定。而且，也可以在测量油墨的颜色或成分的同时，根据油墨盒7内的油墨浓度计算油墨剩余量。
在上述实施方式中，虽然通过使用可变波长标准具41来对油墨盒7的反射光进行分光测量，但是也可以进行应用彩色传感器等的测量。
在上述实施方式中，虽然将打印机1作为本发明的油墨测量装置进行了举例说明，但是并不限定于此。例如，也可以是仅实施油墨盒7内的油墨的测量的测量装置。

Claims (6)

1.一种油墨容器，其特征在于，具备：
容器主体，容纳油墨；
透明构件，构成所述容器主体的至少一部分，并透射光；以及
基准板，设置在所述容器主体的内部与所述透明构件相对的位置上，在所述基准板与所述透明构件之间形成所述油墨的流入空间，所述油墨容器还具备夹着所述基准板的一对透明基板。
2.根据权利要求1所述的油墨容器，其特征在于，
在垂直于所述基准板的方向上的所述流入空间的宽度是0.2μm以上且5.0μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的油墨容器，其特征在于，
所述透明构件配置在所述容器主体的底部。
4.一种油墨测量系统，其特征在于，具备：
权利要求1至3中任一项所记载的油墨容器；以及
安装有所述油墨容器的油墨测量装置，
所述油墨测量装置具备：
光源，向所述透明构件照射光；
受光器，接收由所述基准板反射的所述光；
计算部，基于所述受光器的输出计算所述光的反射率；以及
质量判定部，基于所述反射率判定所述油墨的质量。
5.根据权利要求4所述的油墨测量系统，其特征在于，
所述计算部将所述反射率转换为浓度进而标准化所述浓度，并通过将标准化后的所述浓度再转换为反射率来计算标准化反射率；
所述质量判定部基于所述标准化反射率判定所述油墨的颜色或成分。
6.一种油墨测量方法，其特征在于，
使用权利要求1至3中任一项所记载的油墨容器，
所述油墨测量方法包括：
测量工序，向所述透明构件照射光，并测量由所述基准板反射的所述光的反射率；以及
判定工序，基于所述反射率判定所述油墨的颜色或成分。
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