JP2003127430A - インクジェット式印刷装置 - Google Patents
インクジェット式印刷装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インク滴を吐出して印刷するインクジェット
式印刷装置において、不吐出ノズルが発生したり、イン
ク滴の速度及び体積が所定の値と異なると、印刷品質が
悪化する。 【解決手段】 インク滴を吐出するインクジェットヘッ
ドと、インク滴を光学的に検出し前記インク滴の吐出特
性データを求める手段と、前記インク滴を吐出するノズ
ルの駆動波形を調整する手段と、インクジェットヘッド
をクリーニングする手段とを備え、インク滴が検出され
ない場合つまり不吐出の場合は、自動的にヘッドをクリ
ーニングしする。インク滴が検出された場合は、吐出特
性データであるインク滴の速度及び体積を求め、その吐
出特性データに基き、駆動波形を調整して、所定のイン
ク滴の速度及び体積を得る。その結果、印刷において、
ドット抜けがなく、しかも最適なインク滴を吐出でき、
常に印刷品質の高画質化を図ることができる。
式印刷装置において、不吐出ノズルが発生したり、イン
ク滴の速度及び体積が所定の値と異なると、印刷品質が
悪化する。 【解決手段】 インク滴を吐出するインクジェットヘッ
ドと、インク滴を光学的に検出し前記インク滴の吐出特
性データを求める手段と、前記インク滴を吐出するノズ
ルの駆動波形を調整する手段と、インクジェットヘッド
をクリーニングする手段とを備え、インク滴が検出され
ない場合つまり不吐出の場合は、自動的にヘッドをクリ
ーニングしする。インク滴が検出された場合は、吐出特
性データであるインク滴の速度及び体積を求め、その吐
出特性データに基き、駆動波形を調整して、所定のイン
ク滴の速度及び体積を得る。その結果、印刷において、
ドット抜けがなく、しかも最適なインク滴を吐出でき、
常に印刷品質の高画質化を図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オンデマンド型イ
ンクジェット式印刷装置に関するものである。
ンクジェット式印刷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】オンデマンド型インクジェット式印刷装
置では、インクを噴射する方式として、電気ヒータによ
りインク中に気泡を発生させてインクを噴射するサーマ
ル方式と、圧電素子を用いて圧力室の壁面の一部を変形
させてインクを噴射する圧電素子方式とがある。
置では、インクを噴射する方式として、電気ヒータによ
りインク中に気泡を発生させてインクを噴射するサーマ
ル方式と、圧電素子を用いて圧力室の壁面の一部を変形
させてインクを噴射する圧電素子方式とがある。
【０００３】いずれの場合も、インクジェットヘッドと
印刷媒体との相対位置を変更しながら、インクジェット
ヘッドから微細なインク滴を吐出して印刷媒体上に画像
を形成するもので、コンピュータ等からの出力装置とし
て広く使用されている。
印刷媒体との相対位置を変更しながら、インクジェット
ヘッドから微細なインク滴を吐出して印刷媒体上に画像
を形成するもので、コンピュータ等からの出力装置とし
て広く使用されている。
【０００４】上記の印刷装置では、インクジェットヘッ
ドに設けられた複数のノズルから相対的に移動する用紙
等の印刷媒体に向ってインク滴を吐出しており、インク
滴を吐出できないノズルがあると印刷媒体上でドット抜
けとなる。また、例え吐出はしていても、印刷媒体上の
所定の位置にドットを形成するためには、吐出されるイ
ンク滴の速度を所定の値にする必要がある。また、良好
な解像度の印刷品質を得るためには、印刷媒体上でのド
ットを所定のサイズにする必要がある。
ドに設けられた複数のノズルから相対的に移動する用紙
等の印刷媒体に向ってインク滴を吐出しており、インク
滴を吐出できないノズルがあると印刷媒体上でドット抜
けとなる。また、例え吐出はしていても、印刷媒体上の
所定の位置にドットを形成するためには、吐出されるイ
ンク滴の速度を所定の値にする必要がある。また、良好
な解像度の印刷品質を得るためには、印刷媒体上でのド
ットを所定のサイズにする必要がある。
【０００５】しかし、インク滴速度のばらつきが生じる
と狙った位置にインク滴が着弾せず、このためドットの
形成位置がずれる。またインク滴の体積が所定の値と異
なると、体積が大きい場合は印刷媒体上でにじみや画像
のつぶれが生じ、逆に体積が小さい場合は画像に隙間を
生じてしまい、いずれの場合も印刷品質が悪化する結果
となる。このような印刷品質の悪化を回避するために、
インクジェットヘッドを構成する部品の精度や組立精度
を向上させる方法が採られている。
と狙った位置にインク滴が着弾せず、このためドットの
形成位置がずれる。またインク滴の体積が所定の値と異
なると、体積が大きい場合は印刷媒体上でにじみや画像
のつぶれが生じ、逆に体積が小さい場合は画像に隙間を
生じてしまい、いずれの場合も印刷品質が悪化する結果
となる。このような印刷品質の悪化を回避するために、
インクジェットヘッドを構成する部品の精度や組立精度
を向上させる方法が採られている。
【０００６】しかし、このような方法で精度を上げて
も、様々な要因による印刷品質の悪化を十分に回避でき
るとは限らない。なぜなら、紙粉や異物のノズルへの付
着による不吐出は、印刷用紙の種類や印刷装置の設置環
境により発生頻度に差があるにしても、完全に防ぐこと
は困難だからである。
も、様々な要因による印刷品質の悪化を十分に回避でき
るとは限らない。なぜなら、紙粉や異物のノズルへの付
着による不吐出は、印刷用紙の種類や印刷装置の設置環
境により発生頻度に差があるにしても、完全に防ぐこと
は困難だからである。
【０００７】また、インクジェットヘッドの組立におい
て、接着剤の厚みを完全に制御することは困難であり、
そのばらつきがインク滴の速度あるいは体積に影響を与
え、近年の高画質化の要求を満足できない場合がある。
同様に、周囲温度の変化によるインク粘度の変化によっ
てもインク滴の速度及び体積は変化し、印刷画質に影響
を与える。更に、吐出のためのエネルギー発生部材の特
性の経時変化、もしくはノズルを構成する部品の組立に
用いる接着剤の物性の経時変化により、吐出特性が変化
する場合もある。
て、接着剤の厚みを完全に制御することは困難であり、
そのばらつきがインク滴の速度あるいは体積に影響を与
え、近年の高画質化の要求を満足できない場合がある。
同様に、周囲温度の変化によるインク粘度の変化によっ
てもインク滴の速度及び体積は変化し、印刷画質に影響
を与える。更に、吐出のためのエネルギー発生部材の特
性の経時変化、もしくはノズルを構成する部品の組立に
用いる接着剤の物性の経時変化により、吐出特性が変化
する場合もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に鑑みてなされたものであって、その目的とすると
ころは、インク滴の不吐出によるドット抜けを防止し、
インク滴の速度あるいは体積が所定の値を得られないこ
とによる印刷画質の悪化を、インク滴の速度及び体積を
制御することによって防止することができるインクジェ
ット式印刷装置を提供することである。
問題に鑑みてなされたものであって、その目的とすると
ころは、インク滴の不吐出によるドット抜けを防止し、
インク滴の速度あるいは体積が所定の値を得られないこ
とによる印刷画質の悪化を、インク滴の速度及び体積を
制御することによって防止することができるインクジェ
ット式印刷装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、インク滴を吐出して印刷を行なうイン
クジェット式印刷装置であって、インク滴を吐出するイ
ンクジェットヘッドと、インク滴を光学的に検出し吐出
特性データを求める手段と、前記インク滴の吐出特性デ
ータに基いて前記インク滴を吐出するノズルの駆動波形
を調整する手段と、不吐出ノズルの吐出回復のために前
記インクジェットヘッドをクリーニングする手段とを備
えることを特徴とする。
め、本発明では、インク滴を吐出して印刷を行なうイン
クジェット式印刷装置であって、インク滴を吐出するイ
ンクジェットヘッドと、インク滴を光学的に検出し吐出
特性データを求める手段と、前記インク滴の吐出特性デ
ータに基いて前記インク滴を吐出するノズルの駆動波形
を調整する手段と、不吐出ノズルの吐出回復のために前
記インクジェットヘッドをクリーニングする手段とを備
えることを特徴とする。
【００１０】また、前記インク滴の吐出特性データは、
インク滴の吐出の有無、インク滴の速度、インク滴の体
積の少なくとも１つを含むことを特徴とする。
インク滴の吐出の有無、インク滴の速度、インク滴の体
積の少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００１１】また、インク滴の吐出特性データを求める
手段は、光源及び光検出手段を備え、該光検出手段は光
源からの光を検出する位置に置き、尚且つ前記光源から
の光がインクジェットヘッドから吐出されるインク滴と
交差するように光源及び光検出手段を置くことを特徴と
する。
手段は、光源及び光検出手段を備え、該光検出手段は光
源からの光を検出する位置に置き、尚且つ前記光源から
の光がインクジェットヘッドから吐出されるインク滴と
交差するように光源及び光検出手段を置くことを特徴と
する。
【００１２】また、前記インク滴の吐出特性データを求
める手段は、インク滴が光を遮るか否かを検知して吐出
の有無を求め、インク滴が光を遮る量を検知してインク
滴の体積を求め、前記光源から平行な２本の光を出力し
て、前記２本の光の間をインク滴が通過する時間を検出
してインク滴の吐出速度を求めることを特徴とする。
める手段は、インク滴が光を遮るか否かを検知して吐出
の有無を求め、インク滴が光を遮る量を検知してインク
滴の体積を求め、前記光源から平行な２本の光を出力し
て、前記２本の光の間をインク滴が通過する時間を検出
してインク滴の吐出速度を求めることを特徴とする。
【００１３】また、前記インク滴を光学的に検出する手
段の光源が、レーザであることを特徴とする。
段の光源が、レーザであることを特徴とする。
【００１４】また、インク滴検出用のレーザ光はスリッ
トを通して取り出し、前記スリットから取り出された前
記レーザ光は、前記スリットの出口の幅及び高さにより
制御された平面状の光であり、前記レーザ光の面と前記
インク滴が交差するように前記インクジェットヘッドと
前記光源と前記スリットの相対位置を調整し、前記レー
ザ光の面の幅は、インク滴吐出の軌跡に直角な方向のイ
ンク滴の径よりも大きいことを特徴とする。
トを通して取り出し、前記スリットから取り出された前
記レーザ光は、前記スリットの出口の幅及び高さにより
制御された平面状の光であり、前記レーザ光の面と前記
インク滴が交差するように前記インクジェットヘッドと
前記光源と前記スリットの相対位置を調整し、前記レー
ザ光の面の幅は、インク滴吐出の軌跡に直角な方向のイ
ンク滴の径よりも大きいことを特徴とする。
【００１５】また、前記吐出特性データにおいて、当該
ノズルの不吐出が検出された場合、インクジェットヘッ
ドをクリーニングすることを特徴とする。
ノズルの不吐出が検出された場合、インクジェットヘッ
ドをクリーニングすることを特徴とする。
【００１６】また、前記クリーニングは、インク吸引パ
ージ、インク加圧パージ、吐出のためのエネルギー発生
部材の繰返し動作またはワイピングあるいはその組合せ
によることを特徴とする。
ージ、インク加圧パージ、吐出のためのエネルギー発生
部材の繰返し動作またはワイピングあるいはその組合せ
によることを特徴とする。
【００１７】また、前記吐出特性データは、前記インク
ジェット式印刷装置に内蔵された記憶装置に蓄積され、
各ノズルの吐出特性データの経時変化から、ノズルの寿
命を予測することを特徴とする。
ジェット式印刷装置に内蔵された記憶装置に蓄積され、
各ノズルの吐出特性データの経時変化から、ノズルの寿
命を予測することを特徴とする。
【００１８】また、前記インクジェットヘッドは、イン
クを蓄える圧力室と、電気信号の印加により前記圧力室
内に圧力変動を発生させる圧電素子と、前記圧力室の壁
面の少なくとも一部を形成し、前記圧電素子が連結され
ている振動板と、前記圧力室にインクを供給するインク
供給口と、該インク供給口にインクを供給する共通イン
ク流路と、インク滴を圧力室から噴射するノズルと、前
記圧電素子を固定する圧電素子固定板等によって構成さ
れることを特徴とする。
クを蓄える圧力室と、電気信号の印加により前記圧力室
内に圧力変動を発生させる圧電素子と、前記圧力室の壁
面の少なくとも一部を形成し、前記圧電素子が連結され
ている振動板と、前記圧力室にインクを供給するインク
供給口と、該インク供給口にインクを供給する共通イン
ク流路と、インク滴を圧力室から噴射するノズルと、前
記圧電素子を固定する圧電素子固定板等によって構成さ
れることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。
明する。
【００２０】図１、２は、それぞれ本発明で用いたイン
クジェット式印刷装置の斜視図及び上面図である。１は
インクジェットヘッド、２はインク滴、３はレーザ光
源、４は検出装置、５ａ、５ｂはレーザ光、６はクリー
ニングユニット、７はゴム製のワイパ、８はノズル吸引
用のポンプ、９はクリーニングユニットとポンプをつな
ぐチューブ、１０は印刷用紙、１１はプラテンである。
クジェット式印刷装置の斜視図及び上面図である。１は
インクジェットヘッド、２はインク滴、３はレーザ光
源、４は検出装置、５ａ、５ｂはレーザ光、６はクリー
ニングユニット、７はゴム製のワイパ、８はノズル吸引
用のポンプ、９はクリーニングユニットとポンプをつな
ぐチューブ、１０は印刷用紙、１１はプラテンである。
【００２１】図３は、インクジェットヘッド１のノズル
１３の配列の一例である。
１３の配列の一例である。
【００２２】本発明の例では、ライン方式のインクジェ
ット印刷装置にて説明する。
ット印刷装置にて説明する。
【００２３】印刷を行う場合、インクジェットヘッドは
図２に示す位置１ａから位置１ｂに移動して固定され、
印刷用紙１０が矢印の用紙走行方向に流れる。
図２に示す位置１ａから位置１ｂに移動して固定され、
印刷用紙１０が矢印の用紙走行方向に流れる。
【００２４】吐出特性データを検出する場合には、イン
クジェットヘッドの所定のノズルが、図１、２に示す光
源３と光源からの光を検出する検出装置４とを結ぶレー
ザ光５ａ、５ｂ上に移動し、インク滴を吐出させる。こ
こでレーザ光を選択した理由は、レーザ光はレンズを用
いて微小なサイズに集光することが可能で、しかも散乱
しにくいので、任意の幅のスリットを通すことにより、
任意のほぼ均一な幅の光がインク滴と交差する部分を通
って、検出部に達することができ、本発明のようなイン
ク滴の吐出特性データを求める手段に用いる光として適
しているためである。
クジェットヘッドの所定のノズルが、図１、２に示す光
源３と光源からの光を検出する検出装置４とを結ぶレー
ザ光５ａ、５ｂ上に移動し、インク滴を吐出させる。こ
こでレーザ光を選択した理由は、レーザ光はレンズを用
いて微小なサイズに集光することが可能で、しかも散乱
しにくいので、任意の幅のスリットを通すことにより、
任意のほぼ均一な幅の光がインク滴と交差する部分を通
って、検出部に達することができ、本発明のようなイン
ク滴の吐出特性データを求める手段に用いる光として適
しているためである。
【００２５】また、ノズルのクリーニング動作のひとつ
であって、不吐出の原因となるノズル内の気泡や増粘イ
ンクを排出させるために、ノズルからインクを吸引する
吸引パージを行う場合は、インクジェットヘッド１を１
ａに移動して固定し、図示しないゴムキャップを持った
クリーニングユニット６を移動させてインクジェットヘ
ッド１に密着させ、チューブ９を介してポンプ８でノズ
ルからインク及び気泡を排出させる。
であって、不吐出の原因となるノズル内の気泡や増粘イ
ンクを排出させるために、ノズルからインクを吸引する
吸引パージを行う場合は、インクジェットヘッド１を１
ａに移動して固定し、図示しないゴムキャップを持った
クリーニングユニット６を移動させてインクジェットヘ
ッド１に密着させ、チューブ９を介してポンプ８でノズ
ルからインク及び気泡を排出させる。
【００２６】ノズルクリーニングのもう一つの動作であ
るワイピングは、インクジェットヘッドが１ａから１ｂ
あるいはその逆に移動する際に、ワイパ７がインクジェ
ットヘッド１のノズル面１３に接触する位置まで上昇し
てノズル面に付着した、不吐出の原因となる紙粉等の異
物またはインクを拭取る。
るワイピングは、インクジェットヘッドが１ａから１ｂ
あるいはその逆に移動する際に、ワイパ７がインクジェ
ットヘッド１のノズル面１３に接触する位置まで上昇し
てノズル面に付着した、不吐出の原因となる紙粉等の異
物またはインクを拭取る。
【００２７】その他のクリーニング方法として、気泡や
増粘インクを排出させるために図示しないポンプでイン
ク供給側から加圧する加圧パージやノズル内のメニスカ
ス表面に形成された増粘したインクの膜を破壊するため
に、吐出のためのエネルギー発生部材を繰返し動作させ
る方法も行なうことができる。
増粘インクを排出させるために図示しないポンプでイン
ク供給側から加圧する加圧パージやノズル内のメニスカ
ス表面に形成された増粘したインクの膜を破壊するため
に、吐出のためのエネルギー発生部材を繰返し動作させ
る方法も行なうことができる。
【００２８】次にインク滴を光学的に検出する手段につ
いて説明する。図４、５、６において光源３は波長が６
３０ｎｍの連続波を発振するＨｅ−Ｎｅレーザを用い、
その出力は３０ｍＷとした。図示しないレンズ、及び図
５に示すスリット１４ａ、１４ｂを通して、レーザ光を
光源から取り出す。スリットのサイズは、幅ｄ２を１０
０μｍ、高さｈを１０μｍとした。レーザ光の幅及び高
さもスリットのサイズに準じたものとなる。
いて説明する。図４、５、６において光源３は波長が６
３０ｎｍの連続波を発振するＨｅ−Ｎｅレーザを用い、
その出力は３０ｍＷとした。図示しないレンズ、及び図
５に示すスリット１４ａ、１４ｂを通して、レーザ光を
光源から取り出す。スリットのサイズは、幅ｄ２を１０
０μｍ、高さｈを１０μｍとした。レーザ光の幅及び高
さもスリットのサイズに準じたものとなる。
【００２９】レーザ光を側面から見た図４では、光は線
状であり、上面から見た図６では平面状になる。後述す
るインク滴体積を求める方法において、レーザ光の面の
幅は、交差するインク滴の軌跡と直角方向の径よりも大
きい必要がある。この為、レーザ光の幅ｄ２'を１００
μｍとすれば、一般的に使われている印刷密度３００ｄ
ｐｉ用のインク滴の軌跡と直角方向の径の約５０μｍに
対し、十分な大きさを持つ。ただし、インク滴がレーザ
光を遮ぎる際の光量の減少量を検出して吐出特性データ
を求める本装置の都合上、不必要にレーザ光の幅を広げ
ることは、検出精度の面で好ましくない。また、検出装
置４に設置され、レーザ光を検出するセンサには、図示
しないフォトダイオードを用いた。
状であり、上面から見た図６では平面状になる。後述す
るインク滴体積を求める方法において、レーザ光の面の
幅は、交差するインク滴の軌跡と直角方向の径よりも大
きい必要がある。この為、レーザ光の幅ｄ２'を１００
μｍとすれば、一般的に使われている印刷密度３００ｄ
ｐｉ用のインク滴の軌跡と直角方向の径の約５０μｍに
対し、十分な大きさを持つ。ただし、インク滴がレーザ
光を遮ぎる際の光量の減少量を検出して吐出特性データ
を求める本装置の都合上、不必要にレーザ光の幅を広げ
ることは、検出精度の面で好ましくない。また、検出装
置４に設置され、レーザ光を検出するセンサには、図示
しないフォトダイオードを用いた。
【００３０】続いて、各ノズルのインク滴の吐出特性デ
ータを求める方法を説明する。最初に吐出の有無の検出
は、図４においてインクジェットヘッド１から矢印の方
向にインク滴２を吐出させ、レーザ光５ａまたは５ｂを
インク滴が遮るか否か、つまり光量が減少するか否かで
判断する。検出装置４で検出する光量が吐出によって減
少しない場合、そのノズルは不吐出と判断する。
ータを求める方法を説明する。最初に吐出の有無の検出
は、図４においてインクジェットヘッド１から矢印の方
向にインク滴２を吐出させ、レーザ光５ａまたは５ｂを
インク滴が遮るか否か、つまり光量が減少するか否かで
判断する。検出装置４で検出する光量が吐出によって減
少しない場合、そのノズルは不吐出と判断する。
【００３１】次に、インク滴２の速度は、インクジェッ
トヘッド１からインク滴２を吐出し、インク滴２がある
一定の距離ｄ１をもつレーザ光５ａと５ｂを遮る時間差
から求める。例えば、吐出後、インク滴の先端がレーザ
光５ａを遮った時間をＴ、５ｂを遮った時間をＴ'とし
て、レーザ光５ａと５ｂ間の距離をｄとすると、インク
滴の速度ｖは、ｖ＝ｄ１／（Ｔ'−Ｔ）となる。
トヘッド１からインク滴２を吐出し、インク滴２がある
一定の距離ｄ１をもつレーザ光５ａと５ｂを遮る時間差
から求める。例えば、吐出後、インク滴の先端がレーザ
光５ａを遮った時間をＴ、５ｂを遮った時間をＴ'とし
て、レーザ光５ａと５ｂ間の距離をｄとすると、インク
滴の速度ｖは、ｖ＝ｄ１／（Ｔ'−Ｔ）となる。
【００３２】一方、インク滴体積は図７、８に示す方法
で求める。図７は図６のａ−ａ'断面を示し、インク滴
吐出後の均等に区切った任意の経過時間ｔ１〜ｔ９のと
きのインク滴とレーザ光５ａの位置関係を示すものであ
る。
で求める。図７は図６のａ−ａ'断面を示し、インク滴
吐出後の均等に区切った任意の経過時間ｔ１〜ｔ９のと
きのインク滴とレーザ光５ａの位置関係を示すものであ
る。
【００３３】例えば、図７で、時間ｔ２〜ｔ８において
レーザ光５ａを遮るインク滴の幅は、それぞれＡ−Ａ'
〜Ｇ−Ｇ'であり、その幅に応じて図４、６に示す検出
装置４で検出される光量が減少する。図８は、検出装置
４で検出したｔ１〜ｔ９の各時間における光量の減少量
及び前述した方法で求めたインク滴の速度から、インク
滴の軌跡と平行な方向のインク滴の断面形状を求めたも
のである。プロットした各点の横方向の座標は、インク
滴に遮られたことによる光量の減少量から、インク滴が
左右対象と仮定して求めたものである。縦方向の座標
は、インク滴の速度から、ｔ１からｔ９の各時間の間に
インク滴が移動する距離を計算し求めた。
レーザ光５ａを遮るインク滴の幅は、それぞれＡ−Ａ'
〜Ｇ−Ｇ'であり、その幅に応じて図４、６に示す検出
装置４で検出される光量が減少する。図８は、検出装置
４で検出したｔ１〜ｔ９の各時間における光量の減少量
及び前述した方法で求めたインク滴の速度から、インク
滴の軌跡と平行な方向のインク滴の断面形状を求めたも
のである。プロットした各点の横方向の座標は、インク
滴に遮られたことによる光量の減少量から、インク滴が
左右対象と仮定して求めたものである。縦方向の座標
は、インク滴の速度から、ｔ１からｔ９の各時間の間に
インク滴が移動する距離を計算し求めた。
【００３４】このようにプロットした点を繋いで、仮想
的にインク滴の軌跡と平行な方向のインク滴の断面形状
２'を求めた。そして、インク滴の軌跡と直角な方向の
インク滴の断面は円形と仮定して、インク滴の体積を求
めた。
的にインク滴の軌跡と平行な方向のインク滴の断面形状
２'を求めた。そして、インク滴の軌跡と直角な方向の
インク滴の断面は円形と仮定して、インク滴の体積を求
めた。
【００３５】図９に、吐出検出の動作シーケンスを示
す。まず、吐出検出するノズルを選択し、そのノズルを
検出可能位置まで移動する（Ｓ１００）。通常は、端の
ノズルから順次１本ずつ検出する。次に、レーザを発光
し、インク滴を検出可能な状態とする（Ｓ１０１）。次
に、選択したノズルに標準とする駆動波形を設定して
（Ｓ１０２）、１発もしくは所定の回数吐出させる（Ｓ
１０３）。１発のみ吐出する場合はその１発の吐出の有
無を検出し、所定の回数吐出する場合は、任意のＮ発目
の吐出の有無を検出させる（Ｓ１０４）。
す。まず、吐出検出するノズルを選択し、そのノズルを
検出可能位置まで移動する（Ｓ１００）。通常は、端の
ノズルから順次１本ずつ検出する。次に、レーザを発光
し、インク滴を検出可能な状態とする（Ｓ１０１）。次
に、選択したノズルに標準とする駆動波形を設定して
（Ｓ１０２）、１発もしくは所定の回数吐出させる（Ｓ
１０３）。１発のみ吐出する場合はその１発の吐出の有
無を検出し、所定の回数吐出する場合は、任意のＮ発目
の吐出の有無を検出させる（Ｓ１０４）。
【００３６】吐出しているか否かの判定（Ｓ１０５）の
結果、インク滴が吐出していない場合は、インクジェッ
トヘッドのクリーニング動作を行い（Ｓ１０６）、イン
ク滴が吐出するまで、クリーニング（Ｓ１０６）と吐出
（Ｓ１０３）と吐出検出（Ｓ１０４）を繰返す。一例と
して、クリーニング動作は、ワイピングを行なった後、
吸引パージを行ない、再度ワイピングを行なう。
結果、インク滴が吐出していない場合は、インクジェッ
トヘッドのクリーニング動作を行い（Ｓ１０６）、イン
ク滴が吐出するまで、クリーニング（Ｓ１０６）と吐出
（Ｓ１０３）と吐出検出（Ｓ１０４）を繰返す。一例と
して、クリーニング動作は、ワイピングを行なった後、
吸引パージを行ない、再度ワイピングを行なう。
【００３７】判定（Ｓ１０５）の結果、吐出している場
合は、インク滴の吐出特性データを解析する（Ｓ１０
７）。インク滴速度及び体積が所定の範囲内か範囲外か
判定し（Ｓ１０８）、範囲外の場合は、吐出特性データ
に基いて駆動波形を調整して（Ｓ１０９）、再度吐出さ
せて（Ｓ１１０）、吐出検出（Ｓ１１１）を行ない、再
度吐出特性データを解析する（Ｓ１０７）。この吐出特
性データが所定の範囲に入るまで、駆動波形調整（Ｓ１
０９）と吐出（Ｓ１１０）と吐出検出（Ｓ１１１）を繰
返し、所定の範囲に入れば吐出検出を終了（Ｓ１１２）
とする。
合は、インク滴の吐出特性データを解析する（Ｓ１０
７）。インク滴速度及び体積が所定の範囲内か範囲外か
判定し（Ｓ１０８）、範囲外の場合は、吐出特性データ
に基いて駆動波形を調整して（Ｓ１０９）、再度吐出さ
せて（Ｓ１１０）、吐出検出（Ｓ１１１）を行ない、再
度吐出特性データを解析する（Ｓ１０７）。この吐出特
性データが所定の範囲に入るまで、駆動波形調整（Ｓ１
０９）と吐出（Ｓ１１０）と吐出検出（Ｓ１１１）を繰
返し、所定の範囲に入れば吐出検出を終了（Ｓ１１２）
とする。
【００３８】図１０は、本発明で用いたインクジェット
ヘッドのノズル部の構成を示す断面図である。このイン
クジェットヘッドは、入力信号に応じてインクを噴射す
ることにより記録を行うことができる。１３はノズル、
１５は圧力室、１６は振動板、１７は圧電素子、１８は
圧電素子固定板、１９は共通インク供給路２０と圧力室
１５とを連結し、圧力室１５へのインク流入を制御する
リストリクタ、２０は共通インク供給路、２１はリスト
リクタ１９を形成するリストリクタプレート、２２は圧
力室１５を形成する圧力室プレート、２３はノズル１３
を形成するノズルプレート、２４は共通インク供給路プ
レート、２５はフィルタである。
ヘッドのノズル部の構成を示す断面図である。このイン
クジェットヘッドは、入力信号に応じてインクを噴射す
ることにより記録を行うことができる。１３はノズル、
１５は圧力室、１６は振動板、１７は圧電素子、１８は
圧電素子固定板、１９は共通インク供給路２０と圧力室
１５とを連結し、圧力室１５へのインク流入を制御する
リストリクタ、２０は共通インク供給路、２１はリスト
リクタ１９を形成するリストリクタプレート、２２は圧
力室１５を形成する圧力室プレート、２３はノズル１３
を形成するノズルプレート、２４は共通インク供給路プ
レート、２５はフィルタである。
【００３９】リストリクタプレート２１、圧力室プレー
ト２２、共通インク供給路プレート２４は、例えばステ
ンレス材から作られ、ノズルプレート２３はステンレス
材または電鋳法で作製可能なニッケル材から作られてい
る。また、圧電素子固定板１８はセラミックス、ポリイ
ミドなどの絶縁物から作られている。
ト２２、共通インク供給路プレート２４は、例えばステ
ンレス材から作られ、ノズルプレート２３はステンレス
材または電鋳法で作製可能なニッケル材から作られてい
る。また、圧電素子固定板１８はセラミックス、ポリイ
ミドなどの絶縁物から作られている。
【００４０】インクは上流から下流へ向かって、図示し
ないインクタンクから共通インク流路２０、リストリク
タ１９、圧力室１５、ノズル１３の順に流れる。
ないインクタンクから共通インク流路２０、リストリク
タ１９、圧力室１５、ノズル１３の順に流れる。
【００４１】圧電素子１７は電位差が生じると伸長する
ように取り付けられている。このため、圧電素子１７の
収縮時においては、振動板１６は図中下方へ縮み、これ
によって圧力室１５内にインクが充填され、次いで再び
電位差が生じると圧電素子１７は復元し、振動板１６も
これに追従して変形する。そのため、インク滴がノズル
１３から噴射される。
ように取り付けられている。このため、圧電素子１７の
収縮時においては、振動板１６は図中下方へ縮み、これ
によって圧力室１５内にインクが充填され、次いで再び
電位差が生じると圧電素子１７は復元し、振動板１６も
これに追従して変形する。そのため、インク滴がノズル
１３から噴射される。
【００４２】次に、インク滴を吐出するためのエネルギ
ー発生部材である圧電定数Ｄ３３型の圧電素子の駆動波
形について説明する。図１１に基本的な駆動波形の例を
示す。本波形においては、吐出待機時にはＶ１の電圧を
印加しておき、吐出時には電圧をＶ０に変化させ、所定
の時間Ｔ０〜Ｔ１の間保持した後、再び電圧をＶ１に戻
すものである。ここでＶ１とＶ０の電圧差を駆動電圧と
定義する。またＴ０〜Ｔ１までの時間を駆動パルス幅と
定義する。
ー発生部材である圧電定数Ｄ３３型の圧電素子の駆動波
形について説明する。図１１に基本的な駆動波形の例を
示す。本波形においては、吐出待機時にはＶ１の電圧を
印加しておき、吐出時には電圧をＶ０に変化させ、所定
の時間Ｔ０〜Ｔ１の間保持した後、再び電圧をＶ１に戻
すものである。ここでＶ１とＶ０の電圧差を駆動電圧と
定義する。またＴ０〜Ｔ１までの時間を駆動パルス幅と
定義する。
【００４３】続いて、インク滴速度及び体積を駆動波形
によって調整する方法の一例を説明する。
によって調整する方法の一例を説明する。
【００４４】図１２は、本発明に用いたインクジェット
ヘッドの圧電素子に４０Ｖの駆動電圧を印加した場合の
駆動パルス幅とインク滴速度の関係を示したもので、同
じ駆動電圧でも駆動パルス幅によってインク滴の速度が
変わることが分かる。
ヘッドの圧電素子に４０Ｖの駆動電圧を印加した場合の
駆動パルス幅とインク滴速度の関係を示したもので、同
じ駆動電圧でも駆動パルス幅によってインク滴の速度が
変わることが分かる。
【００４５】図１３は、駆動パルス幅８、９、１０μｓ
における駆動電圧とインク滴速度の関係を示したもの
で、それぞれのパルス幅において駆動電圧とインク滴速
度が比例関係にあることが分かる。
における駆動電圧とインク滴速度の関係を示したもの
で、それぞれのパルス幅において駆動電圧とインク滴速
度が比例関係にあることが分かる。
【００４６】図１４は、駆動パルス幅８、９、１０μｓ
における駆動電圧とインク滴体積との関係を示したもの
で、駆動電圧とインク滴体積がほぼ比例関係にあること
が分かる。
における駆動電圧とインク滴体積との関係を示したもの
で、駆動電圧とインク滴体積がほぼ比例関係にあること
が分かる。
【００４７】図１２、１３、１４から明らかなように、
駆動波形でインク滴の速度または体積を変えるには、駆
動電圧と駆動パルス幅のいずれかあるいは両方を調整す
れば良い。インク滴の速度のみ調整するのであれば、駆
動パルス幅は一定として、駆動電圧のみを調整すれば良
い。
駆動波形でインク滴の速度または体積を変えるには、駆
動電圧と駆動パルス幅のいずれかあるいは両方を調整す
れば良い。インク滴の速度のみ調整するのであれば、駆
動パルス幅は一定として、駆動電圧のみを調整すれば良
い。
【００４８】次に、インク滴の速度を一定にして、イン
ク滴体積を調整する条件の例を説明する。
ク滴体積を調整する条件の例を説明する。
【００４９】
【表１】
【００５０】表１は、駆動パルス幅と駆動電圧を調整し
て、インク滴速度を一定にしたままインク滴を変える条
件の一例を示したものである。
て、インク滴速度を一定にしたままインク滴を変える条
件の一例を示したものである。
【００５１】表１では、駆動パルス幅と駆動電圧を調整
して、インク滴速度を１０ｍ／ｓ一定としたままで、イ
ンク滴体積のみを３４〜４８ｐＬまで可変させている。
このように駆動パルス幅と駆動電圧を調整して、インク
滴速度及び体積を制御することが可能である。
して、インク滴速度を１０ｍ／ｓ一定としたままで、イ
ンク滴体積のみを３４〜４８ｐＬまで可変させている。
このように駆動パルス幅と駆動電圧を調整して、インク
滴速度及び体積を制御することが可能である。
【００５２】なお、前述した方法で求めた各ノズルの吐
出特性データは、本発明で用いたインクジェット式印刷
装置に内蔵した図示しない記憶装置に蓄積される。
出特性データは、本発明で用いたインクジェット式印刷
装置に内蔵した図示しない記憶装置に蓄積される。
【００５３】従って、圧電素子の劣化あるいはインクジ
ェットヘッドの組立てに用いた接着剤の劣化等で、標準
とする駆動波形で比較してインク滴速度が遅くなるかあ
るいはインク滴体積が少なくなる等の経時的な変化が見
られる場合、それまでの吐出回数もしくは使用時間か
ら、吐出特性を制御して所定の範囲に入れることができ
る限界にいつ達するか推測できる。つまり、吐出特性の
経時的な劣化が始まった場合、ヘッドの寿命を予測する
ことが可能となる。
ェットヘッドの組立てに用いた接着剤の劣化等で、標準
とする駆動波形で比較してインク滴速度が遅くなるかあ
るいはインク滴体積が少なくなる等の経時的な変化が見
られる場合、それまでの吐出回数もしくは使用時間か
ら、吐出特性を制御して所定の範囲に入れることができ
る限界にいつ達するか推測できる。つまり、吐出特性の
経時的な劣化が始まった場合、ヘッドの寿命を予測する
ことが可能となる。
【００５４】
【発明の効果】インク滴を吐出するインクジェットヘッ
ドと、インク滴を光学的に検出し前記インク滴の吐出特
性データを求める手段と、前記インク滴を吐出するノズ
ルの駆動波形を調整する手段と、インクジェットヘッド
をクリーニングする手段とを備え、インク滴が検出され
ない場合つまり不吐出の場合は、自動的にヘッドをクリ
ーニングして再度吐出検出を行ない、インク滴が検出さ
れるまで吐出と吐出検出とクリーニングを繰返す。イン
ク滴が検出された場合、吐出特性データであるインク滴
の速度または体積を求め、所定のインク滴速度または体
積が得られない場合は、その吐出特性データに基き駆動
波形を調整し、吐出特性データが所定の範囲に入るま
で、吐出と吐出検出と駆動波形調整を繰返す。その結
果、印刷において、ドット抜けがなく、しかも最適なイ
ンク滴を吐出でき、常に印刷品質の高画質化を図ること
ができる。
ドと、インク滴を光学的に検出し前記インク滴の吐出特
性データを求める手段と、前記インク滴を吐出するノズ
ルの駆動波形を調整する手段と、インクジェットヘッド
をクリーニングする手段とを備え、インク滴が検出され
ない場合つまり不吐出の場合は、自動的にヘッドをクリ
ーニングして再度吐出検出を行ない、インク滴が検出さ
れるまで吐出と吐出検出とクリーニングを繰返す。イン
ク滴が検出された場合、吐出特性データであるインク滴
の速度または体積を求め、所定のインク滴速度または体
積が得られない場合は、その吐出特性データに基き駆動
波形を調整し、吐出特性データが所定の範囲に入るま
で、吐出と吐出検出と駆動波形調整を繰返す。その結
果、印刷において、ドット抜けがなく、しかも最適なイ
ンク滴を吐出でき、常に印刷品質の高画質化を図ること
ができる。
【図１】 本発明で用いたインクジェット式印刷装置の
斜視図。
斜視図。
【図２】 本発明で用いたインクジェット式印刷装置の
上面図。
上面図。
【図３】 本発明で用いたインクジェットヘッドのノズ
ル配列の一例を示す図。
ル配列の一例を示す図。
【図４】 本発明で用いた吐出特性を求める手段のイン
ク滴の吐出の有無及び速度を求める方法を示す図。
ク滴の吐出の有無及び速度を求める方法を示す図。
【図５】 本発明で用いた吐出特性データを求める手段
において、レーザ光を取り出すスリットを示す図。
において、レーザ光を取り出すスリットを示す図。
【図６】 本発明で用いた吐出特性を求める手段におい
て、レーザ光を上から見た図。
て、レーザ光を上から見た図。
【図７】 本発明で用いた吐出特性データを求める手段
において、インク滴の体積を求める方法で、レーザ光を
遮るインク滴の幅を示す図。
において、インク滴の体積を求める方法で、レーザ光を
遮るインク滴の幅を示す図。
【図８】 本発明で用いた吐出特性データを求める手段
のインク滴の体積を求める方法で、図７の結果からイン
ク滴の軌跡方向の断面形状を求めた図。
のインク滴の体積を求める方法で、図７の結果からイン
ク滴の軌跡方向の断面形状を求めた図。
【図９】 本発明の吐出検出方式を示すシーケンス図。
【図１０】 本発明で用いたインクジェットヘッドの断
面図。
面図。
【図１１】 インクジェットヘッドのエネルギー発生部
材である圧電定数Ｄ３３型の圧電素子に印加する駆動波
形の図。
材である圧電定数Ｄ３３型の圧電素子に印加する駆動波
形の図。
【図１２】 本発明で用いたインクジェットヘッドの駆
動パルス幅とインク滴速度の関係を示す図。
動パルス幅とインク滴速度の関係を示す図。
【図１３】 本発明で用いたインクジェットヘッドの駆
動電圧及び駆動パルス幅とインク滴速度の関係を示す
図。
動電圧及び駆動パルス幅とインク滴速度の関係を示す
図。
【図１４】 本発明で用いたインクジェットヘッドの駆
動電圧及び駆動パルス幅とインク滴体積の関係を示す
図。
動電圧及び駆動パルス幅とインク滴体積の関係を示す
図。
１はインクジェットヘッド、２はインク滴、３はレーザ
光源、４は検出装置、５はレーザ光、６はクリーニング
ユニット、７はワイパ、８は吸引パージ用ポンプ、９は
チューブ、１０は印刷用紙、１１はプラテン、１２はイ
ンクジェットヘッド移動用ガイド軸、１３はノズル、１
５は圧力室、１６は振動板、１７は圧電素子、１８は圧
電素子固定板、１９はリストリクタ、２０は共通インク
供給路、２１はリストリクタプレート、２２は圧力室プ
レート、２３はオリフィスプレート、２４は共通インク
供給路プレート、２５はフィルタである。
光源、４は検出装置、５はレーザ光、６はクリーニング
ユニット、７はワイパ、８は吸引パージ用ポンプ、９は
チューブ、１０は印刷用紙、１１はプラテン、１２はイ
ンクジェットヘッド移動用ガイド軸、１３はノズル、１
５は圧力室、１６は振動板、１７は圧電素子、１８は圧
電素子固定板、１９はリストリクタ、２０は共通インク
供給路、２１はリストリクタプレート、２２は圧力室プ
レート、２３はオリフィスプレート、２４は共通インク
供給路プレート、２５はフィルタである。
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2C056 EA04 EA14 EB08 EB35 EB38
EB40 EC08 EC23 EC24 EC31
EC32 EC41 EC42 EC54 EC56
EC57 EC60 EC72 JA13 JB04
KD06
Claims (10)
- 【請求項１】インク滴を吐出して印刷を行なうインクジ
ェット式印刷装置であって、インク滴を吐出するインク
ジェットヘッドと、インク滴を光学的に検出し吐出特性
データを求める手段と、前記インク滴の吐出特性データ
に基いて前記インク滴を吐出するノズルの駆動波形を調
整する手段と、不吐出ノズルの吐出回復のために前記イ
ンクジェットヘッドをクリーニングする手段とを備える
ことを特徴とするインクジェット式印刷装置。 - 【請求項２】前記インク滴の吐出特性データは、インク
滴の吐出の有無、インク滴の速度、インク滴の体積の少
なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の
インクジェット式印刷装置。 - 【請求項３】インク滴の吐出特性データを求める手段
は、光源及び光検出手段を備え、該光検出手段は光源か
らの光を検出する位置に設置し、尚且つ前記光源からの
光がインクジェットヘッドから吐出されるインク滴と交
差するように光源を設置することを特徴とする請求項１
または２に記載のインクジェット印刷装置。 - 【請求項４】前記インク滴の吐出特性データを求める手
段は、インク滴が光を遮るか否かを検知して吐出の有無
を求め、インク滴が光を遮る量を検知してインク滴の体
積を求め、前記光源から平行な２本の光を出力して、前
記２本の光の間をインク滴が通過する時間を検出してイ
ンク滴の吐出速度を求めることを特徴とする請求項１乃
至３に記載のインクジェット式印刷装置。 - 【請求項５】前記インク滴を光学的に検出する手段の光
源が、レーザであることを特徴とする請求項１乃至４に
記載のインクジェット式印刷装置。 - 【請求項６】インク滴検出用のレーザ光はスリットを通
して取り出し、前記スリットから取り出された前記レー
ザ光は、前記スリットの出口の幅及び高さにより制御さ
れた平面状の光であり、前記レーザ光の面と前記インク
滴が交差するように前記インクジェットヘッドと前記光
源と前記スリットの相対位置を調整し、前記レーザ光の
面の幅は、インク滴吐出の軌跡に直角な方向のインク滴
の径よりも大きいことを特徴とする請求項３乃至５に記
載のインクジェット式印刷装置。 - 【請求項７】前記吐出特性データにおいて、当該ノズル
の不吐出が検出された場合、インクジェットヘッドをク
リーニングすることを特徴とする請求項１に記載のイン
クジェット式印刷装置。 - 【請求項８】前記クリーニングは、インク吸引パージ、
インク加圧パージ、吐出のためのエネルギー発生部材の
繰返し動作またはワイピングあるいはその組合せによる
ことを特徴とする請求項７に記載のインクジェット式印
刷装置。 - 【請求項９】前記吐出特性データは、前記インクジェッ
ト式印刷装置に内蔵された記憶装置に蓄積され、各ノズ
ルの吐出特性データの経時変化から、ノズルの寿命を予
測することを特徴とする請求項１乃至４に記載のインク
ジェット式印刷装置。 - 【請求項１０】前記インクジェットヘッドは、インクを
蓄える圧力室と、電気信号の印加により前記圧力室内に
圧力変動を発生させる圧電素子と、前記圧力室の壁面の
少なくとも一部を形成し、前記圧電素子が連結されてい
る振動板と、前記圧力室にインクを供給するインク供給
口と、該インク供給口にインクを供給する共通インク流
路と、インク滴を圧力室から噴射するノズルと、前記圧
電素子を固定する圧電素子固定板等によって構成される
ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式印
刷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329322A JP3835532B2 (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | インクジェット式印刷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329322A JP3835532B2 (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | インクジェット式印刷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003127430A true JP2003127430A (ja) | 2003-05-08 |
| JP3835532B2 JP3835532B2 (ja) | 2006-10-18 |
Family
ID=19145243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001329322A Expired - Fee Related JP3835532B2 (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | インクジェット式印刷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3835532B2 (ja) |
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