JP2013184361A - 液体吐出装置、及び、液体の置換方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】置換を確実に行うとともに、置換による液体の排出量の低減を図る。
【解決手段】沈降性物質を含む液体を吐出するノズルと、液体が貯留された液体タンクからノズルに液体を供給する液体供給路と、ノズルから吐出される液体を第1電極によって第1電位にして、第1電位とは異なる第2電位の第2電極に向けて吐出することで液体の吐出状態を検査する検査部であって、第1電極と第2電極間の静電容量の変化に基づいて、液体の吐出状態を検査する検査部と、液体供給路の所定領域の液体を攪拌する攪拌部と、攪拌部によって攪拌された所定領域の液体を、所定領域よりも液体供給方向の下流側の領域の液体と置換するためにノズルから液体を排出させる制御部であって、検査部によって検出された静電容量の変化に基づいて液体の排出完了のタイミングを決定する制御部と、を備える。
【選択図】図11
【解決手段】沈降性物質を含む液体を吐出するノズルと、液体が貯留された液体タンクからノズルに液体を供給する液体供給路と、ノズルから吐出される液体を第1電極によって第1電位にして、第1電位とは異なる第2電位の第2電極に向けて吐出することで液体の吐出状態を検査する検査部であって、第1電極と第2電極間の静電容量の変化に基づいて、液体の吐出状態を検査する検査部と、液体供給路の所定領域の液体を攪拌する攪拌部と、攪拌部によって攪拌された所定領域の液体を、所定領域よりも液体供給方向の下流側の領域の液体と置換するためにノズルから液体を排出させる制御部であって、検査部によって検出された静電容量の変化に基づいて液体の排出完了のタイミングを決定する制御部と、を備える。
【選択図】図11
Description
本発明は、液体吐出装置、及び、液体の置換方法に関する。
液体吐出装置として、液体の一種であるインクをヘッドから吐出して媒体に画像を形成するインクジェット式のプリンターが知られている。このようなプリンターにおいて、ヘッドのノズルに供給するインクを切り替えることにより、ノズルから吐出されるインクを変更するようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
プリンターにおいて、色材(例えば顔料)等の沈降性物質を含むインクが使用される場合がある。この場合、インクカートリッジからヘッドへのインク流路(インク供給管など)においてインクの沈降性物質が沈降して濃度の高い部分と濃度の低い部分に分離してしまうおそれがある。この場合、インク供給管の所定領域のインクを攪拌して、インク供給方向の下流側のインクと置換すればよい。
従来では、置換を行う際に、攪拌されたインク(液体)が確実にヘッドから吐出される状態になるように、誤差などを考慮して排出するインク量を定めていた(つまり、誤差によるマージンを含めて余分にインクの排出を行っていた)。しかしながらこの場合、攪拌されて濃度が均一になったにもかかわらず、印刷に使用されずに排出される(廃棄される)インク量が増大するおそれがあった。
そこで本発明は、置換を確実に行うとともに、置換による液体の排出量の低減を図ることを目的とする。
上記目的を達成するための主たる発明は、沈降性物質を含む液体を吐出するノズルと、前記液体が貯留された液体タンクから前記ノズルに前記液体を供給する液体供給路と、前記ノズルから吐出される前記液体を第1電極によって第1電位にして、前記第1電位とは異なる第2電位の第2電極に向けて吐出することで前記液体の吐出状態を検査する検査部であって、前記第1電極と前記第2電極間の静電容量の変化に基づいて、前記液体の吐出状態を検査する検査部と、前記液体供給路の所定領域の前記液体を攪拌する攪拌部と、前記攪拌部によって攪拌された前記所定領域の前記液体を、前記所定領域よりも液体供給方向の下流側の領域の前記液体と置換するために前記ノズルから前記液体を排出させる制御部であって、前記検査部によって検出された前記静電容量の変化に基づいて前記液体の排出完了のタイミングを決定する制御部と、を備えたことを特徴とする液体吐出装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
沈降性物質を含む液体を吐出するノズルと、前記液体が貯留された液体タンクから前記ノズルに前記液体を供給する液体供給路と、前記ノズルから吐出される前記液体を第1電極によって第1電位にして、前記第1電位とは異なる第2電位の第2電極に向けて吐出することで前記液体の吐出状態を検査する検査部であって、前記第1電極と前記第2電極間の静電容量の変化に基づいて、前記液体の吐出状態を検査する検査部と、前記液体供給路の所定領域の前記液体を攪拌する攪拌部と、前記攪拌部によって攪拌された前記所定領域の前記液体を、前記所定領域よりも液体供給方向の下流側の領域の前記液体と置換するために前記ノズルから前記液体を排出させる制御部であって、前記検査部によって検出された前記静電容量の変化に基づいて前記液体の排出完了のタイミングを決定する制御部と、を備えたことを特徴とする液体吐出装置が明らかとなる。
このような液体吐出装置によれは、置換が完了したことを精度良く検出することができるので、置換を確実に行うとともに、排出する液体の量の低減を図ることができる。
このような液体吐出装置によれは、置換が完了したことを精度良く検出することができるので、置換を確実に行うとともに、排出する液体の量の低減を図ることができる。
かかる液体吐出装置であって、前記制御部は、前記静電容量の変化に基づいて前記液体の粘度を推定し、その推定結果に基づいて前記液体の排出完了のタイミングを決定することが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、粘度の推定結果から液体の排出完了(置換完了)のタイミングを高い精度で検出することができる。
このような液体吐出装置によれば、粘度の推定結果から液体の排出完了(置換完了)のタイミングを高い精度で検出することができる。
かかる液体吐出装置であって、前記沈降性物質は、顔料であってもよい。例えば白色顔料は、沈降しやすいので、この場合特に効果的である。
かかる液体吐出装置であって、前記制御部は、吸引によって前記ノズルから前記液体を排出させることが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、ノズルからの液体の排出量を容易に制御できる。
このような液体吐出装置によれば、ノズルからの液体の排出量を容易に制御できる。
また、沈降性物質を含む液体を吐出するノズルと、前記液体が貯留された液体タンクから前記ノズルに前記液体を供給する液体供給路と、を備えた液体吐出装置による前記液体の置換方法であって、液体供給路の前記所定領域の前記液体を攪拌することと、攪拌された前記所定領域の前記液体を、前記所定領域よりも液体供給方向の下流側の領域の前記液体と置換するために前記ノズルから前記液体を排出することと、前記ノズルから排出される前記液体を第1電極によって第1電位にし、前記第1電位とは異なる第2電位の第2電極に向けて排出したときの前記第1電極と前記第2電極間の静電容量の変化を検出することと、検出された前記静電容量の変化に基づいて前記液体の排出完了のタイミングを決定することと、を有することを特徴とする液体の置換方法が明らかとなる。
以下の実施形態では、液体吐出装置としてインクジェット式のプリンター(以下、プリンター1ともいう)を例に挙げて説明する。
===プリンターの構成について===
図1Aは、プリンター1とコンピューターCPとを有する印刷システムを説明するブロック図であり、図1Bは、プリンター1の斜視図である。プリンター1は、用紙、布、フィルム等の媒体に向けて、液体の一種であるインクを吐出する。コンピューターCPは、プリンター1と通信可能に接続されている。プリンター1に画像を印刷させるため、コンピューターCPは、その画像に応じた印刷データをプリンター1に送信する。プリンター1は、用紙搬送機構10、キャリッジ移動機構20、ヘッドユニット30、駆動信号生成回路40、ドット抜け検出部50、キャップ機構60、検出器群70、及び、コントローラー80を有する。
図1Aは、プリンター1とコンピューターCPとを有する印刷システムを説明するブロック図であり、図1Bは、プリンター1の斜視図である。プリンター1は、用紙、布、フィルム等の媒体に向けて、液体の一種であるインクを吐出する。コンピューターCPは、プリンター1と通信可能に接続されている。プリンター1に画像を印刷させるため、コンピューターCPは、その画像に応じた印刷データをプリンター1に送信する。プリンター1は、用紙搬送機構10、キャリッジ移動機構20、ヘッドユニット30、駆動信号生成回路40、ドット抜け検出部50、キャップ機構60、検出器群70、及び、コントローラー80を有する。
用紙搬送機構10は、媒体(用紙)を搬送方向に搬送させる。キャリッジ移動機構20は、ヘッドユニット30が取り付けられたキャリッジ21を移動方向(搬送方向と交差する方向)に移動させる。
ヘッドユニット30はヘッド31とヘッド制御部HCとを有する。ヘッド31はインクを用紙に向けて吐出させる。ヘッド制御部HCは、プリンター1のコントローラー80からのヘッド制御信号に基づき、ヘッド31を制御する。
図2Aは、ヘッド31の断面図である。ヘッド31は、ケース32と、流路ユニット33と、ピエゾ素子ユニット34とを有する。ケース32は、ピエゾ素子PZTなどを収容して固定するための部材であり、例えばエポキシ樹脂等の非導電性の樹脂材によって作製される。
流路ユニット33は、流路形成基板33aと、ノズルプレート33bと、振動板33cとを有する。流路形成基板33aにおける一方の表面にはノズルプレート33bが接合され、他方の表面には振動板33cが接合されている。流路形成基板33aには、圧力室331、インク供給口332、及び、共通インク室333となる空部や溝が形成されている。この流路形成基板33aは、例えばシリコン基板によって作製されている。また、共通インク室333には、後述するインクカートリッジ100(液体タンクに相当)からインク供給管36を介してインクが供給される。
ノズルプレート33bには、複数のノズルNzからなるノズル群が設けられている。このノズルプレート33bは、導電性を有する板状の部材、例えば薄手の金属板によって作製されている。また、ノズルプレート33bは、グランド線に接続されてグランド電位になっている。振動板33cにおける各圧力室331に対応する部分にはダイヤフラム部334が設けられている。このダイヤフラム部334はピエゾ素子PZTによって変形し、圧力室331の容積を変化させる。なお、振動板33cや接着層等が介在していることで、ピエゾ素子PZTとノズルプレート33bとは電気的に絶縁された状態になっている。
ピエゾ素子ユニット34は、ピエゾ素子群341と、固定板342とを有する。ピエゾ素子群341は櫛歯状をしている。そして、櫛歯の1つ1つがピエゾ素子PZTである。各ピエゾ素子PZTの先端面は、対応するダイヤフラム部334が有する島部335に接着される。固定板342は、ピエゾ素子群341を支持するとともに、ケース32に対する取り付け部となる。ピエゾ素子PZTは、電気機械変換素子の一種であり、駆動信号COMが印加されると長手方向に伸縮し、圧力室331内の液体に圧力変化を与える。圧力室331内のインクには、圧力室331の容積の変化に起因して圧力変化が生じる。この圧力変化を利用して、ノズルNzからインク滴を吐出させることができる。
図2Bは、ノズルプレート33bに設けられたノズル(Nz)の配列を示す図である。ノズルプレートには用紙の搬送方向に沿って180dpiの間隔で180個のノズル(#1〜#180)が並んだノズル列が複数設けられている。各ノズル列はそれぞれ異なる色のインクを吐出し、このノズルプレート33bには5つのノズル列が設けられている。具体的には、ブラックインクノズル列K、シアンインクノズル列C、マゼンタインクノズル列M、イエローインクノズル列Y、ホワイトインクノズル列Wである。
なお、本実施形態において、ホワイトインクノズル列Wから吐出する白インクは、例えば透明媒体に印刷を行うときに、カラー画像の背景色(白色)を印刷するためのインクである。このように、背景を白色にすることによって、カラー画像が見やすくなる。なお、白インクは、色材として白色顔料(沈降性物質に相当)を含有する。白色顔料としては、例えば、金属酸化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。金属酸化物としては、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等が挙げられる。これらの中でも、白色度に優れているという観点から、二酸化チタンが好ましい。白インクは、長時間放置されると、増粘・固化しやすい。また、長時間放置されると、顔料が沈降しやすい。
駆動信号生成回路40は、駆動信号COMを生成する。駆動信号COMがピエゾ素子PZTに印加されると、ピエゾ素子PZTは伸縮し、各ノズルNzに対応する圧力室331の容積が変化する。駆動信号COMは、印刷時やドット抜け検査時(後述)、ドット抜けするノズルNzの回復動作であるフラッシング時などに、ヘッド31に印加される。
ドット抜け検出部50(検査部に相当)は、各ノズルNzからのインクの吐出状態を検査する。キャップ機構60は、ノズルNzからのインク溶媒の蒸発を抑制したり、ノズルNzの吐出能力を回復させるため、各ノズルNzからインクを吸引する吸引動作を行ったりする。検出器群70はプリンター1の状況を監視する複数の検出器によって構成される。これらの検出器による検出結果は、コントローラー80に出力される。
コントローラー80(制御部に相当)はプリンター1における全体的な制御を行う。コントローラー80は、インターフェース部80aと、CPU80bと、メモリー80cとを有する。インターフェース部80aは、コンピューターCPとの間でデータの受け渡しを行う。メモリー80cは、コンピュータープログラムを格納する領域や作業領域等を確保する。CPU80bは、メモリー80cに記憶されているコンピュータープログラムに従い、各制御対象部(用紙搬送機構10、キャリッジ移動機構20、ヘッドユニット30、駆動信号生成回路40、ドット抜け検出部50、キャップ機構60、検出器群70)を制御する。
このようなプリンター1において、コントローラー80は、キャリッジ21を移動方向に移動させつつヘッド31からインクを断続的に吐出して、用紙上にドットを形成するドット形成処理と、用紙を搬送方向に搬送する搬送処理と、を繰り返し実行させる。その結果、先のドット形成処理により形成されたドットの位置とは異なる位置にドットが形成され、媒体上に2次元の画像が印刷される。
===吐出検査と回復動作について===
長時間ノズルからインク(液体)が吐出されなかったり、ノズルに紙粉などの異物が付着したりすると、ノズルが目詰まりすることがある。ノズルが目詰まりすると、ノズルからインクが吐出されるべき時にインクが吐出されず、ドットが形成されるべき所にドットが形成されない現象(ドット抜け)が発生する。「ドット抜け」が発生すると画質が劣化してしまう。そこで、本実施形態では、ドット抜け検出部50により「吐出検査」を実施した結果、ドット抜けノズルが検出された場合には、「回復動作」を行うことによって、ドット抜けノズルから正常にインクが吐出されるようにする。
長時間ノズルからインク(液体)が吐出されなかったり、ノズルに紙粉などの異物が付着したりすると、ノズルが目詰まりすることがある。ノズルが目詰まりすると、ノズルからインクが吐出されるべき時にインクが吐出されず、ドットが形成されるべき所にドットが形成されない現象(ドット抜け)が発生する。「ドット抜け」が発生すると画質が劣化してしまう。そこで、本実施形態では、ドット抜け検出部50により「吐出検査」を実施した結果、ドット抜けノズルが検出された場合には、「回復動作」を行うことによって、ドット抜けノズルから正常にインクが吐出されるようにする。
なお、ドット抜け検査は、プリンター1の電源がオンされた直後や、プリンター1がコンピューターCPから印刷データを受信して印刷を開始する時に、実施すると良い。また、長時間の印刷中に所定時間おきにドット抜け検査を行っても良い。以下、ドット抜けノズルの回復動作について説明した後に、吐出検査(概要)について説明する。
<回復動作について>
図3A〜図3Cは、回復動作時のヘッド31とキャップ機構60との位置関係を示す図である。まず、キャップ機構60について説明する。キャップ機構60は、キャップ61と、キャップ61を支持するとともに斜め上下方向に移動可能なスライダ部材62とを有する。キャップ61は、長方形の底部(不図示)と底部の周縁から起立する側壁部611とを有し、ノズルプレート33bと対向する上面が開放された薄手の箱形状をしている。底部と側壁部611に囲まれた空間には、フェルトやスポンジ等の多孔質部材で作製されたシート状の保湿部材が配置されている。
図3A〜図3Cは、回復動作時のヘッド31とキャップ機構60との位置関係を示す図である。まず、キャップ機構60について説明する。キャップ機構60は、キャップ61と、キャップ61を支持するとともに斜め上下方向に移動可能なスライダ部材62とを有する。キャップ61は、長方形の底部(不図示)と底部の周縁から起立する側壁部611とを有し、ノズルプレート33bと対向する上面が開放された薄手の箱形状をしている。底部と側壁部611に囲まれた空間には、フェルトやスポンジ等の多孔質部材で作製されたシート状の保湿部材が配置されている。
図3Aに示すように、キャリッジ21がホームポジション(移動方向の右側、具体的には後述する図3Cの位置)から外れた状態では、キャップ61はノズルプレート33bの表面(以下、ノズル面ともいう)よりも十分に低い位置に配置されている。そして、図3Bに示すように、キャリッジ21がホームポジション側(図の右側)へ移動すると、スライダ部材62に設けられた当接部63にキャリッジ21が当接し、当接部63はキャリッジ21と共にホームポジション側へ移動する。当接部63がホームポジション側へ移動する際に案内用の長孔64に沿ってスライダ部材62が上昇し、それに伴ってキャップ61も上昇する。最終的には、図3Cに示すように、キャリッジ21がホームポジションに位置すると、キャップ61の側壁部611(多孔質部材)とノズルプレート33bが密着する。そのため、電源オフ時や長期休止時にはキャリッジ21をホームポジションに位置させることで、ノズルからのインク溶媒の蒸発を抑制できる。
次に回復動作について説明する。ドット抜けノズルの回復動作の1つとして「フラッシング動作」がある。フラッシング動作は、図3Bに示すように、ノズル面とキャップ61の開口縁の間に若干の隙間が開いた状態で、各ノズルから強制的に連続してインク滴を吐出させて、ノズルの目詰まりを解消する動作である。
また、キャップ61の底面と側壁部611との空間には廃液チューブ65が接続されており、廃液チューブ65の途中には吸引ポンプ(不図示)が接続されている。他の回復動作の1つとして、図3Cに示すようにキャップ61の開口縁がノズル面に当接した状態で、「ポンプ吸引」が行われる。キャップ61の側壁部611とノズル面が密着した状態で吸引ポンプを動作させると、キャップ61の空間を負圧にできる。これにより、ヘッド31内のインクを、増粘したインクや紙粉と共に吸引することができ、ドット抜けノズルを回復することができる。
その他、キャップ機構60を図3Bに示す位置に維持しつつ、キャリッジ21を移動方向に移動させることによって、キャップ61の側壁部611よりも上方に突出したワイパー66により、ノズル面に付着したインク滴や異物を除去する。その結果、異物により目詰まりしていたノズルから正常にインクを吐出させることができる。
<ドット抜け検出部50について>
図4は、キャップ61を上方から見た図であり、図5Aは、ドット抜け検出部50を説明する図であり、図5Bは、ドット抜け検出部50の検出制御部57を説明するブロック図である。ドット抜け検出部50は、各ノズルから実際にインクを吐出させ、正常にインクが吐出されたか否かなど、インクの吐出状態を検出する。まず、ドット抜け検出部50の構成について説明する。図5Aに示すように、ドット抜け検出部50は、高圧電源ユニット51、第1制限抵抗52、第2制限抵抗53、検出用コンデンサー54、増幅器55、平滑コンデンサー56、及び、検出制御部57を有する。
図4は、キャップ61を上方から見た図であり、図5Aは、ドット抜け検出部50を説明する図であり、図5Bは、ドット抜け検出部50の検出制御部57を説明するブロック図である。ドット抜け検出部50は、各ノズルから実際にインクを吐出させ、正常にインクが吐出されたか否かなど、インクの吐出状態を検出する。まず、ドット抜け検出部50の構成について説明する。図5Aに示すように、ドット抜け検出部50は、高圧電源ユニット51、第1制限抵抗52、第2制限抵抗53、検出用コンデンサー54、増幅器55、平滑コンデンサー56、及び、検出制御部57を有する。
ドット抜け検出時には図3B及び図5Aに示すようにノズル面とキャップ61が所定の間隔dを空けて対向する。キャップ61の側壁部611に囲われた空間内には、図4に示すように、保湿部材612と、ワイヤー状の検出用電極613が配設されている。この検出用電極613は、ドット抜け検出動作時には600V〜1kV程度の高電位になる。図4に例示した検出用電極613は、二重の矩形状に設けられた枠部と、枠部の対角同士を結ぶ対角線部、枠部の各辺における中点同士を結ぶ十字部とを有している。この構造によって、広い範囲に亘って一様に帯電されるようにしている。また、本実施形態のインク溶媒は導電性を有する液体(例えば水)とし、保湿部材612が湿った状態で検出用電極613を高電位にすると、保湿部材612の表面も同じ電位になる。この点でも、ノズルからインクが吐出される領域は広い範囲に亘って一様に帯電されるようになる。
高圧電源ユニット51は、キャップ61内の検出用電極613を所定電位にする電源の一種である。本実施形態の高圧電源ユニット51は、600V〜1kV程度の直流電源によって構成され、検出制御部57からの制御信号によって動作が制御される。
第1制限抵抗52及び第2制限抵抗53は、高圧電源ユニット51の出力端子と検出用電極613との間に配置され、高圧電源ユニット51と検出用電極613との間で流れる電流を制限する。本実施形態では、第1制限抵抗52と第2制限抵抗53は同じ抵抗値(例えば1.6MΩ)とし、第1制限抵抗52と第2制限抵抗53は直列に接続する。図示するように、第1制限抵抗52の一端を高圧電源ユニット51の出力端子に接続し、他端を第2制限抵抗53の一端と接続し、第2制限抵抗53の他端を検出用電極613に接続する。
検出用コンデンサー54は、検出用電極613の電位変化成分を抽出するための素子であり、一端が検出用電極613に接続され、他端が増幅器55に接続されている。この箇所に検出用コンデンサー54を介在させることで、検出用電極613のバイアス成分(直流成分)を除くことができ、信号の扱いを容易にすることができる。本実施形態では、検出用コンデンサー54の容量は4700pFである。
増幅器55は、検出用コンデンサー54の他端に現れる信号(電位変化)を増幅して出力する。本実施形態の増幅器55は増幅率が4000倍のものによって構成されている。これにより、電位の変化成分を2〜3V程度の変化幅を持った電圧信号として取得できる。これらの検出用コンデンサー54及び増幅器55の組は検出部の一種に相当し、インク滴の吐出によって生じた検出用電極613に生じた電気的な変化を検出する。
平滑コンデンサー56は、電位の急激な変化を抑制する。本実施形態の平滑コンデンサー56は一端が第1制限抵抗52と第2制限抵抗53とを接続する信号線に接続され、他端がグランドに接続されている。本実施形態では、平滑コンデンサー56の容量は0.1μFである。
検出制御部57は、ドット抜け検出部50の制御を行う部分である。図5Bに示すように、この検出制御部57は、レジスタ群57a、AD変換部57b、電圧比較部57c、及び、制御信号出力部57dを有する。レジスタ群57aは、複数のレジスタによって構成されている。各レジスタには、ノズルNz毎の判定結果や判定用の電圧閾値などが記憶される。AD変換部57bは、増幅器55から出力された増幅後の電圧信号(アナログ値)をデジタル値に変換する。電圧比較部57cは、増幅後の電圧信号に基づく振幅値の大きさを電圧閾値と比較する。制御信号出力部57dは、高圧電源ユニット51の動作を制御するための制御信号を出力する。
<吐出検査の概要について>
このプリンター1では、ノズルプレート33b(第1電極に相当)をグランドに接続してグランド電位(第1電位に相当)にし、キャップ61に配置された検出用電極613(第2電極に相当)を600V〜1kV程度の高い電位(第2電位に相当)にしている。グランド電位のノズルプレートによって、ノズルから吐出されるインク滴はグランド電位になる。ノズルプレート33bと検出用電極613とを、所定間隔d(図5Aを参照)を空けた状態で対向させて、検出対象のノズルからインク滴を吐出させる。そして、インク滴の吐出に起因して検出用電極613側に生じた電気的な変化を検出用コンデンサー54及び増幅器55を介して検出制御部57が電圧信号SGとして取得する。検出制御部57は、電圧信号SGにおける振幅値(電位変化)に基づいて、検出対象のノズルからインク滴が正常に吐出されたか否かなどインクの吐出状態を判断する。
このプリンター1では、ノズルプレート33b(第1電極に相当)をグランドに接続してグランド電位(第1電位に相当)にし、キャップ61に配置された検出用電極613(第2電極に相当)を600V〜1kV程度の高い電位(第2電位に相当)にしている。グランド電位のノズルプレートによって、ノズルから吐出されるインク滴はグランド電位になる。ノズルプレート33bと検出用電極613とを、所定間隔d(図5Aを参照)を空けた状態で対向させて、検出対象のノズルからインク滴を吐出させる。そして、インク滴の吐出に起因して検出用電極613側に生じた電気的な変化を検出用コンデンサー54及び増幅器55を介して検出制御部57が電圧信号SGとして取得する。検出制御部57は、電圧信号SGにおける振幅値(電位変化)に基づいて、検出対象のノズルからインク滴が正常に吐出されたか否かなどインクの吐出状態を判断する。
検出の原理は次のとおりである。ノズルプレート33bと検出用電極613とを所定間隔dを空けて配置したことにより、これらの部材が恰もコンデンサーの様に振る舞う構成となる。すなわち、図5Aに示すように、ノズルプレート33bがグランドに接続されており、このノズルプレート33bに接することによりノズルNzから柱状に延びたインク(以下、インク柱ともいう)もグランド電位になる。このインクの伸長(インク柱の長さ)が、コンデンサーにおける静電容量を変化させることになる。すなわち、ノズルからインクが吐出されることによって、グランド電位のインクと検出用電極613とがコンデンサーを構成し、静電容量が変化する。
そして、静電容量が小さくなると、ノズルプレート33bと検出用電極613との間で蓄えることのできる電荷の量が減少する。このため、余剰の電荷が検出用電極613から各制限抵抗52,53を通って高圧電源ユニット51側へ移動する。すなわち、高圧電源ユニット51へ向けて電流が流れる。一方、静電容量が増えたり、減少した静電容量が戻ったりすると、電荷が高圧電源ユニット51から各制限抵抗52,53を通って検出用電極613側へ移動する。すなわち、検出用電極613へ向けて電流が流れる。このような電流(便宜上、吐出検査用電流Ifともいう)が流れると、検出用電極613の電位が変化する。検出用電極613の電位の変化は、検出用コンデンサー54における他方の導体(増幅器55側の導体)の電位変化としても現れる。従って、他方の導体の電位変化を監視することで、インク滴の吐出状態を判定できる。
図6Aは、吐出検査時に用いる駆動信号COMの一例を示す図であり、図6Bは、図6Aの駆動信号COMによってノズルからインクが吐出された場合に増幅器55から出力される電圧信号SGを説明する図であり、図6Cは、複数のノズル(ここでは#1〜#10の10個のノズル)の吐出検査結果である電圧信号SGを示す図である。駆動信号COMは、繰り返し期間Tの前半期間TAにノズルからインクを吐出するための複数の駆動波形W(例えば24個)を有し、後半期間TBでは中間電位で一定の電位が保たれる。駆動信号生成回路40は複数の駆動波形W(24個の駆動波形)を繰り返し期間T毎に繰り返し生成する。この繰り返し期間Tが1つのノズルの検査に要する時間に相当する。
まず、検査対象の中の或るノズルに対応するピエゾ素子PZTに、繰り返し期間Tに亘って駆動信号COMを印加する。そうすると、前半期間TAにて吐出検査対象のノズルからインク滴が連続的に吐出される(例えば24ショット打たれる)。これにより、検出用電極613の電位が変化し、増幅器55は、その電位変化を図6Bに示す電圧信号SG(サインカーブ)として検出制御部57に出力する。なお、1ショット分のインク滴による電圧信号SGの振幅が小さいため、ノズルからインク滴を連続的に吐出させることで、検査に十分な振幅である電圧信号SGが得られるようにした。
検出制御部57は、検査対象のノズルの検査期間(T)の電圧信号SGから最大振幅Vmax(最高電圧VHと最低電圧VLの差)を算出し、最大振幅Vmaxと所定の閾値THとを比較する。駆動信号COMに応じて検査対象のノズルからインクが吐出されれば、検出用電極613の電位が変化し、電圧信号SGの最大振幅Vmaxが閾値THよりも大きくなる。一方、目詰まり等により、検査対象のノズルからインクが吐出されなかったり、吐出されるインク量が少なかったりすると、検出用電極613の電位が変化しなかったり、電位変化が小さかったりするため、電圧信号SGの最大振幅Vmaxが閾値TH以下となる。
或るノズルに対応するピエゾ素子PZTに駆動信号COMを印加した後は、次の検査対象ノズルに対応するピエゾ素子PZTに繰り返し期間Tに亘って駆動信号COMを印加するというように、検査対象の1ノズルごとに、繰り返し期間Tに亘って、そのノズルに対応するピエゾ素子PZTに駆動信号COMを印加する。その結果、検出制御部57は、図6Cに示すように、繰り返し期間Tごとに、サインカーブの電位変化が発生する電圧信号SGを取得できる。
例えば、図6Cの結果では、ノズル#5の検査期間に対応する電圧信号SGの最大振幅Vmaxが閾値THよりも小さいため、検出制御部57はノズル#5がドット抜けノズルであると判断する。他のノズル(#1〜#4・#6〜#10)の各検査期間に対応する電圧信号SGの最大振幅Vmaxは閾値TH以上であるため、検出制御部57は他のノズルは正常なノズルであると判断する。こうしてドット抜け検出部50によりドット抜けノズルが検出された場合には、プリンター1のコントローラー80はヘッド31に対して回復動作を実施する。その結果、ドット抜けのない高画質な画像を印刷することができる。
===インク粘度とインク柱の長さとの関係について===
図7は、検査用の駆動信号COM(図6A)にて発生する駆動波形Wを示す図であり、図8A〜図8Cは、インク粘度とインク柱の長さとの関係の説明図である。この図8A〜図8Cでは、ヘッド31のノズル面(ノズルプレート33bの下面)からインクが柱状に突出した様子を示し、図中の斜線部分がインクに相当する。また、図8A、図8B、図8Cでは、インクの粘度がこの順で低くなっている。
図7は、検査用の駆動信号COM(図6A)にて発生する駆動波形Wを示す図であり、図8A〜図8Cは、インク粘度とインク柱の長さとの関係の説明図である。この図8A〜図8Cでは、ヘッド31のノズル面(ノズルプレート33bの下面)からインクが柱状に突出した様子を示し、図中の斜線部分がインクに相当する。また、図8A、図8B、図8Cでは、インクの粘度がこの順で低くなっている。
まず、検査用の駆動信号COMにて発生する駆動波形Wについて詳しく説明する。駆動波形Wは、中間電位Vcから最高電位Vhまで電位が上昇する第1膨張要素P1と、最高電位Vhを保持する第1ホールド要素P2と、最高電位Vhから最低電位Vlまで電位が下降する収縮要素P3と、最低電位Vlを保持する第2ホールド要素P4と、最低電位Vlから中間電位Vcまで電位が上昇する第2膨張要素P5と、を有する。
中間電位Vcがピエゾ素子PZT(図2A参照)に印加された状態ではピエゾ素子PZTは伸縮していない。この中間電位Vcがピエゾ素子PZTに印加された時の圧力室331(図2A参照)の容積を基準容積とする。その後、駆動波形Wの第1膨張要素P1がピエゾ素子PZTに印加されると、ピエゾ素子PZTは長手方向に収縮し、圧力室331の容積は膨張する。そして、第1ホールド要素P2がピエゾ素子PZTに印加されると、ピエゾ素子PZTの収縮状態が維持され、これに伴い圧力室331の膨張状態も維持される。次に、収縮要素P3がピエゾ素子PZTに印加されると、ピエゾ素子PZTは収縮した状態から一気に伸長し、圧力室331の容積が一気に収縮する。この圧力室331の収縮により、圧力室331内のインク圧力が急激に高まり、ノズルからインク柱が突出し、インク滴が吐出方向に飛翔する。その後、第2ホールド要素P4がピエゾ素子PZTに印加され、ピエゾ素子PZTの伸長状態と圧力室331の膨張状態が維持される。最後に、ピエゾ素子PZTに第2膨張要素P5が印加されると、圧力室331の容積が基準容積に戻る。
駆動波形Wの収縮要素P3によって圧力室331が収縮すると、図8A〜図8Cに示すように、ノズルからインクが柱状に突出した状態となる。その後、インク柱の先端部分がインク柱から分断されて、吐出方向に飛翔する。なお、インク柱の先端部分を「メイン滴」と呼び、先端部分(メイン滴)が分断される地点とノズル面(ノズルプレート33bの下面)との距離を「尾引き量」と呼ぶ。印刷時にはインク柱から分断されたメイン滴が媒体に着弾することによってドットを形成することになる。一方、先端部分(メイン滴)が分断された後の残りのインク柱は、微小のインク滴(サテライト)を形成したり、圧力室331に戻ったりする。
ところで、図8A〜図8Cでは、ピエゾ素子PZTに印加される駆動波形W(収縮要素P3)は同じであるが、使用されているインクの粘度が異なっている。図8A〜図8Cに示すように、収縮要素P3がピエゾ素子PZTに印加されたときのインク柱の長さはインクの粘度によって異なる。例えば、図のようにインク柱の長さl1、l2、l3の関係が、l1>l2>l3の場合、図8Aのインクの粘度が最も高く、図8Cのインクの粘度が最も低いことになる。また、インク粘度は、各インクに使用される色材(顔料など)の量に依存する。つまり、インク粘度の高い図8Aのインクは濃度が濃く、インク粘度の低い図8Cのインクは濃度が淡いことになる。
ここで、インクとして、顔料(沈降性物質に相当する)を含むインクを用いる場合、インクを吐出しない状態が続くと、インクの濃度が不均一になるおそれがある。特に、顔料として二酸化チタンなどの無機色材が使用される白インクや、金属光沢のあるメタリックインクなどの特色インクの場合、色材成分の粒子が重く沈降しやすいという特徴がある。
図9は、インク供給経路におけるインクの状態の変化を説明するための断面図である。この図の例では、ヘッド31のノズルへインクを供給するインク供給管36が、鉛直方向(図の上下方向)に対して垂直方向(図の左右方向)に配置されている。また、ここでは、インクとして白色顔料を含む白インクが用いられている。図の斜線で示す部分がインクを示している。また、インクの濃度が濃くなるほど斜線の間隔が短くなるように、インクの濃度に応じて斜線の線幅(間隔)を変えている。図9の左側の図では、インク供給管36の内部の濃度がほぼ一定になっている。ところが、この状態のまま時間が経過すると、顔料が沈降して、図9の右側の図のようになる。つまり、インク供給管36の下側には濃度の高い(濃い)インクの層が形成され、上側には濃度の低い(淡い)インクの層(上澄み層)が形成されることになる。つまり、インク供給管36内において濃度(言い換えると粘度)が不均一になる。このため、ノズルから吐出されるインクの量や濃度が不均一になり、画質が低下するおそれがある。
そこで、本実施形態では、インク供給管36内のインクを攪拌させることによって、濃度が不均一になることを防止するようにしている。
===攪拌について===
図10は、本実施形態におけるヘッド31へのインクの供給経路の概略説明図である。なお、図10は、複数色のインクのうちの一つのインク(本実施形態では白インク)に対応する部分のみの構成を簡略的に示したものである。本実施形態では、図10に示すように、インク供給管36に対して循環用チューブ102とポンプ103とが設けられている。
図10は、本実施形態におけるヘッド31へのインクの供給経路の概略説明図である。なお、図10は、複数色のインクのうちの一つのインク(本実施形態では白インク)に対応する部分のみの構成を簡略的に示したものである。本実施形態では、図10に示すように、インク供給管36に対して循環用チューブ102とポンプ103とが設けられている。
インクカートリッジ100(液体タンクに相当)は、ヘッド31のノズル列毎に対応してキャリッジ21に着脱可能に取り付けられるものである。このインクカートリッジ100には、ノズル列に対応する色のインクが貯留されている。本実施形態ではインクカートリッジ100には、白色顔料を含有する白インクが貯留されている。
インク供給管36は、インクカートリッジ100からヘッド31にインク(ここでは白インク)を供給するものである。なお、インクカートリッジ100からヘッド31のノズルNzまでのインクの流路を構成するインク供給管36、及び、共通インク室333、インク供給口332、圧力室331(図2A参照)は、液体供給路に相当する。
循環用チューブ102は、ノズルからインクが吐出されない場合に、インク供給管36のインクを循環させる循環用経路を構成するためのものである。循環用チューブ102の一端は、インク供給管36におけるインク供給方向の上流側(図のP1点)と接続されており、循環用チューブ102の他端は、インク供給管36におけるインク供給方向の下流側(図のP2点)と接続されている。なお、図示していないがP1点とP2点にはそれぞれインク流路を切り替える切替弁が設けられている。また、循環用チューブ102の流路の間には攪拌用のポンプ103が設けられている。
ポンプ103は、インク供給管36のP1からP2までの間の領域のインクを、循環用チューブ102を介して所定方向(図の点線の矢印で示す方向)に循環させて攪拌するためのものである。なお、循環用チューブ102及びポンプ103は、攪拌部に相当する。
コントローラー80は、ヘッド31からインクを吐出しない状態が一定時間を越えると、ポンプ103を駆動させて、図の点線で示す矢印の方向にインクを循環させる。具体的には、P1点→循環用チューブ102→ポンプ103→循環用チューブ102→P2点→インク供給管36→P1点という経路でインクを循環させる。このようにインクを循環させることにより、インク供給管36におけるP1点とP2点の間の領域(所定領域に相当)のインクは攪拌されてインクが混ざり濃度が均一になる。これに対し、ヘッド31からインクが長い間吐出されないと、ヘッド31のノズルプレート33bに近いP3点の位置(図の下側)ではインク濃度が高くなり、P2点に近い位置(図の上側)ではインク濃度が低くなる。
このように、インクの攪拌を行うことにより、P1点からP2点まではインク供給管36のインクが攪拌された領域(以下、攪拌領域ともいう)になり、それよりもインク供給方向下流側のP2点からP3点までは、インク供給管36のインクが攪拌されていない領域(以下、非攪拌領域ともいう)になる。
このため、攪拌を行った後には、ヘッド31から所定量のインクを排出させて、攪拌領域の攪拌されたインクを非攪拌領域のインクと置換させる必要がある。こうすることにより、ヘッド31から均一の濃度のインクを吐出できるようになるが、ヘッド31から排出されたインクは廃液チューブ65(図3参照)を介して廃棄される。
もし、置換の際に排出量等にばらつきがあると、完全に置換を行うことが出来ないおそれがあり、この場合、印刷の際にヘッド31から非攪拌領域のインク(濃度が濃いインク、あるいは、濃度が淡いインク)が吐出されてしまうおそれがある。
そこで、従来では、ばらつきなどの誤差によるマージンを考慮して、予め多めに置換量(インクの排出量)を定めていた。つまり、置換によって確実に非攪拌領域のインクを排出してしまうように、インクの排出量を多めに定めていた。しかしながら、この場合、攪拌領域のインク(攪拌により濃度が均一になったインク)が、印刷に使用されずに無駄に排出(廃棄)されてしまうおそれがあった。
そこで、本実施形態では、非攪拌領域のインクを排出した後、直ちに置換を完了することで、置換を確実に行うとともに、インクを置換する際におけるインクの排出(廃棄)量の低減を図っている。具体的には、ドット抜け検出部50の検出結果を用いて、置換の完了(インクの排出の完了)のタイミングを決定するようにしている。これは、前述したように、ドット抜け検出部50によるノズル検査において、インク粘度(濃度)に応じてインク柱の長さが変わるので、ノズルプレート33bと検出用電極613によるコンデンサーにおける静電容量が変化するからである。つまり、この静電容量の変化からインクの粘度を推定することが可能であり、推定したインクの粘度に基づいて置換の完了を検出することができることになる。
===置換処理について===
図11は、本実施形態におけるインクの置換処理の動作を示すフロー図である。以下、図10も参照しつつ本実施形態のインクの置換処理について説明する。
図11は、本実施形態におけるインクの置換処理の動作を示すフロー図である。以下、図10も参照しつつ本実施形態のインクの置換処理について説明する。
まず、コントローラー80は、インク(例えば白インク)が一定期間吐出されていない場合、ポンプ103を駆動させて、図10の点線の矢印方向にインクを循環させる。こうして、インク供給管36の攪拌領域(P1点〜P2点の間の領域)のインクを攪拌させる(図11、S101)。なお、このとき、P2点〜P3点の間の領域(非攪拌領域)では、P3点に近づくにつれて次第に濃度が濃くなっている(濃度が不均一になっている)。
その後、コントローラー80は、キャップ機構60を駆動させて、吸引動作を行う(S102)。この吸引動作によって、攪拌領域よりもインク供給方向の下流側の非攪拌領域のインクを排出させる(S103)。これにより、攪拌領域のインクが非攪拌領域のインクと置換されることになる。
このとき、コントローラー80は、ドット抜け検出部50によってノズルプレート33bと検出用電極613との電極間の静電容量の変化を検出し、その静電容量の変化に基づいてインク粘度を推定する(S104)。そして、推定した粘度が閾値内か否かを判断する(S105)。推定した粘度が閾値外であれば(S105でNO)、ステップS102を再度実行し、推定した粘度が閾値内であれば(S105でYES)、インクの置換処理を終了する。
図12は、インクの排出量と粘度との関係の説明図である。図の横軸はインクの排出量(累積排出量)を示しており、図の縦軸はインクの粘度を示している。また、図13は、インクの排出回数と、累積排出量との関係の説明図である。図12、図13においてh1、h2、h3は、本実施形態の各吸引動作における排出量(累積排出量)であり、hは比較例の排出量である。
図12では、図10において一定期間ヘッド31からのインクの吐出が無い場合に、攪拌領域(P1点〜P2点)のインクを攪拌した後、ヘッド31からインクを排出するときのインク粘度の変化を示している。また、図の点線で示す範囲は、予め定められたインク粘度の閾値(閾値T)である。図10においてインクを吐出しない状態が続くと、ヘッド31のノズル近傍(P3点付近)ではインクの濃度が濃くなっている。よって、吸引によってノズルから最初に排出されるインクの粘度(図の左端)は閾値Tよりもかなり大きくなっている。そして、インク粘度は、インクを排出するにつれて低下していき、閾値Tの下限よりも低くなる。このとき排出されるインクは、非攪拌領域の上端(P2点付近)に近い(P2点よりもインク供給方向下流側の)インクである。すなわち、濃度の淡いインクである。このように、非攪拌領域(P2点〜P3点)のインクを排出する際にインク粘度が閾値Tの範囲内になる箇所があるため、1回目の排出(吸引動作)では、閾値Tを確実に超える排出量h1でインクを排出させる(他の吸引時よりも排出するインク量が多めに設定されている)。
その後、インクを排出するにつれてインク粘度は次第に増加する。本実施形態では2回目以降には微小の排出量で吸引動作を行う。図から2回目の排出後にも、粘度が閾値Tの下限よりも低くなっている。そして、次の3回目の排出後では粘度が閾値T内に入っている。その後、粘度がほぼ一定になり安定する。これは攪拌領域(P1点〜P2点)で攪拌されたインクがノズルから排出されるようになったことを示している。
図12、図13に示すように、比較例では、確実に非攪拌領域のインクを排出させるように(確実に閾値Tの範囲内になるように)、マージンを含めてインクの排出量をhに設定している。このため、攪拌領域のインク(攪拌によって濃度が均一になったインク)も吐出されることになる。つまり、印刷に好適に使用できるにもかかわらず、廃棄されてしまうインクの量が増大する。
これに対し、本実施形態では、1回目の吸引動作では、比較例の排出量hよりも小さい排出量h1(h1<h)でインクを排出させる。ただし、排出量h1は、インクの粘度が閾値Tの下限よりも低くなるのに十分な排出量が設定される。本実施形態では吸引によりインクを排出しているので、排出量を容易に制御することができる。この1回目の吸引動作後には、粘度が閾値Tの下限よりも低いため、まだ非攪拌領域のインク(濃度の淡いインク)が残留しているおそれがある。
2回目以降の吸引動作では1回目の排出量h1よりもさらに小さい排出量でインクの排出を繰り返し行う。例えば2回目の吸引動作では図における(h2−h1)に相当する量のインクを排出する。これにより、2回目の吸引動作後の累積排出量はh2になる。ここでも粘度が閾値Tの下限よりも低いので3回目の吸引動作を行う。3回目の吸引動作後の排出量はh3になり、図12に示すように閾値Tの範囲内に入る。コントローラー80は、このように粘度が閾値Tの範囲に入ったと判断すると、インクの排出を終了させる。
こうすることにより、攪拌領域のインクを非攪拌領域のインクと置換する際に、攪拌領域のインクがノズルから排出されることを抑制することができる。よって、置換を確実に行うとともに、攪拌領域のインクが無駄に排出されるのを抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態のプリンター1は、顔料(例えば白色顔料)を含むインク(白インク)を吐出するヘッド31と、インクカートリッジ100からヘッド31のノズルにインクを供給するインク供給路(インク供給管36、共通インク室333、インク供給口332、圧力室331)を備えている。また、プリンター1は、ヘッド31のノズルから吐出されるインクをノズルプレート33bによってグランド電位にして、高電圧の検出用電極613に向けて吐出することでインクの吐出状態を検査するドット抜け検出部50と、インク供給管36の攪拌領域のインクを攪拌するための攪拌部(循環用チューブ102とポンプ103)を備えている。
そして、コントローラー80は、攪拌部によって攪拌された攪拌領域のインクを、攪拌領域よりもインクの供給方向の下流側の非攪拌領域のインクと置換するためにヘッド31からインクを排出させる際に、ドット抜け検出部50によって検出された静電容量の変化に基づいて、インクの粘度を推定し、その推定した粘度に基づいてインクの置換完了(言い換えるとインクの排出完了)のタイミングを決定している。
こうすることにより、攪拌部のインクを非攪拌部のインクと置換する際に、攪拌領域のインクがヘッド31から排出されるのを抑制することができる。よって、置換を確実に行うとともに、置換によって排出されるインクの量(攪拌領域のインクの量)を低減させることができる。
===その他の実施の形態===
一実施形態としてのプリンター等を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
一実施形態としてのプリンター等を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
<プリンターについて>
前述の実施形態では、液体吐出装置の一例としてプリンターが説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、液体気化装置、有機EL製造装置(特に高分子EL製造装置)、ディスプレイ製造装置、成膜装置、DNAチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の液体吐出装置に、本実施形態と同様の技術を適用しても良い。
前述の実施形態では、液体吐出装置の一例としてプリンターが説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、液体気化装置、有機EL製造装置(特に高分子EL製造装置)、ディスプレイ製造装置、成膜装置、DNAチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の液体吐出装置に、本実施形態と同様の技術を適用しても良い。
また、前述の実施形態では、ヘッド31が移動方向に移動しながらインク滴を吐出する画像形成動作と、移動方向と交差する搬送方向にヘッド31と媒体を相対移動させる搬送動作とを交互に行うプリンター1(所謂、シリアルプリンター)を例に挙げているが、これに限らない。例えば、媒体の搬送方向と交差する紙幅方向にヘッド(ノズル)が並び、そのヘッドの下を搬送される媒体に向けてインク滴を吐出することによって画像を形成するプリンター(所謂、ラインプリンター)でもよい。
<吐出方式について>
前述の実施形態では、圧電素子(ピエゾ素子)を用いてインクを吐出していた。しかし、液体を吐出する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。
前述の実施形態では、圧電素子(ピエゾ素子)を用いてインクを吐出していた。しかし、液体を吐出する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。
<インクについて>
前述した実施形態ではプリンターの実施形態であったので液体としてインクが使用されていたが、ノズルから吐出する液体は、このようなインクに限られるものではない。例えば、金属材料、有機材料(特に高分子材料)、磁性材料、導電性材料、配線材料、成膜材料、電子インク、加工液、遺伝子溶液などを含む液体(水も含む)をノズルから吐出しても良い。
前述した実施形態ではプリンターの実施形態であったので液体としてインクが使用されていたが、ノズルから吐出する液体は、このようなインクに限られるものではない。例えば、金属材料、有機材料(特に高分子材料)、磁性材料、導電性材料、配線材料、成膜材料、電子インク、加工液、遺伝子溶液などを含む液体(水も含む)をノズルから吐出しても良い。
また、前述の実施形態では、白色顔料を含んだ白インクについて説明していたが、これには限られず、他の色のインクに対しても同様の処理を行なってもよい。なお、白インクは白色顔料(酸化チタン)が沈降しやすいので、白インクを使用する場合に、特に効果的である。また、顔料以外の他の沈降性物質を含むインクを使用してよい。この場合も、前述の実施形態のように攪拌及び置換を行うことにより、排出するインク量の低減を図ることができる。
<ドット抜け検出部50について>
前述の実施形態では、ドット抜け検出部50に分圧回路を設けずに、吐出検査用電流Ifに起因する電気的状態の変化に基づいて、検出用電極613の異常を検出しているが、これに限らず、分圧回路によって電源電圧を分圧し、検出した電圧に基づいて、検出用電極613の異常を検出してもよい。
前述の実施形態では、ドット抜け検出部50に分圧回路を設けずに、吐出検査用電流Ifに起因する電気的状態の変化に基づいて、検出用電極613の異常を検出しているが、これに限らず、分圧回路によって電源電圧を分圧し、検出した電圧に基づいて、検出用電極613の異常を検出してもよい。
また、前述の実施形態では、検出用電極613をノズル面よりも高電位にし、検出用コンデンサー54によってインク滴の吐出に起因する検出用電極613の電位変化を抽出したが、これに限らない。例えば、ノズルプレート33bに高圧電源ユニットを接続して高電位にし、検出用電極613をグランドに接続してグランド電位にし、インク吐出によるノズルプレート33bの電位変化によりドット抜けノズルを検出するか、又は、検出用電極613の電位変化によりドット抜けノズルを検出してもよい。また、高電位の検出用電極613とグランド電位のノズルプレート33bにおいて、インク吐出によるノズルプレート33bの電位変化によりドット抜けノズルを検出してもよい。
前述の実施形態では、ノズルプレートを第1電位(グランド電位)にすることによって、ノズルから吐出されるインクをグランド電位としているが、これに限らない。ノズルから吐出されるインクが第1電位(グランド電位)になる構成であれば、ノズルプレートを電極としなくても良い。例えば、インク流路や圧力室331などの壁面に設けられて、ノズル内のインクと導通する導電性部材を設け、この導電性部材をグランド電位にしてもよい。また、インクはグランド電位に限らず、検出用電極613との間で検出に必要な電位差があればよい。
1 プリンター、10 用紙搬送機構、
20 キャリッジ移動機構、21 キャリッジ、
30 ヘッドユニット、31 ヘッド、32 ケース、33 流路ユニット、
33a 流路形成基板、33b ノズルプレート、33c 振動板、
331 圧力室、332 インク供給口、333 共通インク室、
334 ダイヤフラム部、335 島部、34 ピエゾ素子ユニット、
341 ピエゾ素子群、342 固定板、40 駆動信号生成回路、
50 ドット抜け検出部、51 高圧電源ユニット、52 第1制限抵抗、
53 第2制限抵抗、54 検出用コンデンサー、55 増幅器、
56 平滑コンデンサー、57 検出制御部、57a レジスタ群、
57b AD変換部、57c 電圧比較部、57d 制御信号出力部、
60 キャップ機構、61 キャップ、611 側壁部、612 保湿部材、
613 検出用電極、62 スライダ部材、63 当接部、64 長孔、
65 廃液チューブ、66 ワイパー、
70 検出器群、71 温度センサー、
80 コントローラー、80a インターフェース部、
80b CPU、80c メモリー、
CP コンピューター、HC ヘッド制御部、PZT ピエゾ素子
20 キャリッジ移動機構、21 キャリッジ、
30 ヘッドユニット、31 ヘッド、32 ケース、33 流路ユニット、
33a 流路形成基板、33b ノズルプレート、33c 振動板、
331 圧力室、332 インク供給口、333 共通インク室、
334 ダイヤフラム部、335 島部、34 ピエゾ素子ユニット、
341 ピエゾ素子群、342 固定板、40 駆動信号生成回路、
50 ドット抜け検出部、51 高圧電源ユニット、52 第1制限抵抗、
53 第2制限抵抗、54 検出用コンデンサー、55 増幅器、
56 平滑コンデンサー、57 検出制御部、57a レジスタ群、
57b AD変換部、57c 電圧比較部、57d 制御信号出力部、
60 キャップ機構、61 キャップ、611 側壁部、612 保湿部材、
613 検出用電極、62 スライダ部材、63 当接部、64 長孔、
65 廃液チューブ、66 ワイパー、
70 検出器群、71 温度センサー、
80 コントローラー、80a インターフェース部、
80b CPU、80c メモリー、
CP コンピューター、HC ヘッド制御部、PZT ピエゾ素子
Claims (5)
- 沈降性物質を含む液体を吐出するノズルと、
前記液体が貯留された液体タンクから前記ノズルに前記液体を供給する液体供給路と、
前記ノズルから吐出される前記液体を第1電極によって第1電位にして、前記第1電位とは異なる第2電位の第2電極に向けて吐出することで前記液体の吐出状態を検査する検査部であって、前記第1電極と前記第2電極間の静電容量の変化に基づいて、前記液体の吐出状態を検査する検査部と、
前記液体供給路の所定領域の前記液体を攪拌する攪拌部と、
前記攪拌部によって攪拌された前記所定領域の前記液体を、前記所定領域よりも液体供給方向の下流側の領域の前記液体と置換するために前記ノズルから前記液体を排出させる制御部であって、前記検査部によって検出された前記静電容量の変化に基づいて前記液体の排出完了のタイミングを決定する制御部と、
を備えたことを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項1に記載の液体吐出装置であって、
前記制御部は、前記静電容量の変化に基づいて前記液体の粘度を推定し、その推定結果に基づいて前記液体の排出完了のタイミングを決定する
ことを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の液体吐出装置であって、
前記沈降性物質は、顔料である
ことを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項1〜3の何れかに記載の液体吐出装置であって、
前記制御部は、吸引によって前記ノズルから前記液体を排出させる
ことを特徴とすることを特徴とする液体吐出装置。 - 沈降性物質を含む液体を吐出するノズルと、前記液体が貯留された液体タンクから前記ノズルに前記液体を供給する液体供給路と、を備えた液体吐出装置による前記液体の置換方法であって、
液体供給路の前記所定領域の前記液体を攪拌することと、
攪拌された前記所定領域の前記液体を、前記所定領域よりも液体供給方向の下流側の領域の前記液体と置換するために前記ノズルから前記液体を排出することと、
前記ノズルから排出される前記液体を第1電極によって第1電位にし、前記第1電位とは異なる第2電位の第2電極に向けて排出したときの前記第1電極と前記第2電極間の静電容量の変化を検出することと、
検出された前記静電容量の変化に基づいて前記液体の排出完了のタイミングを決定することと、
を有することを特徴とする液体の置換方法。
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