JP2015016662A - Droplet ejection device, and nozzle pressure adjusting method of droplet ejection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴吐出装置及びそのノズル圧力調整方法に関する。 The present invention relates to a droplet discharge device and a nozzle pressure adjusting method thereof.
インク滴を噴射するインクジェットヘッドを備えるインクジェット装置等の液滴吐出装置において、インクを安定的に吐出するためには、ヘッドのノズル部におけるインク圧力を一定の微小負圧に保つことが重要である。
ノズル部のインク圧力はヘッドに接続されたインクタンク内の液面の高さに影響されるため、ノズル部のインク圧力を負圧にするために、インクタンク内の液面がノズル部より低い位置になるようにインクタンクを設置する方法が従来から知られている。
タンク内の液体は、位置が高い部分の圧力は小さく、位置が低い部分の圧力は大きくなる性質があり、またインクタンク内のインクは液面で大気と接しているため、液面のインク圧力が大気圧と等しくなる。
In a droplet discharge device such as an inkjet device including an inkjet head that ejects ink droplets, in order to stably discharge ink, it is important to maintain the ink pressure at the nozzle portion of the head at a constant minute negative pressure. .
Since the ink pressure in the nozzle part is affected by the height of the liquid level in the ink tank connected to the head, the liquid level in the ink tank is lower than the nozzle part in order to make the ink pressure in the nozzle part negative. A method of installing an ink tank so as to be in a position has been conventionally known.
The liquid in the tank has the property that the pressure at the high position is small and the pressure at the low position is large, and the ink in the ink tank is in contact with the atmosphere at the liquid level. Becomes equal to atmospheric pressure.
さらに、ヘッド内のインクとインクタンク内のインクは直結しているため、ノズル部がインクタンク内の液面より高い位置にある場合、ノズル部のインク圧力は大気圧よりも小さい「負圧」状態になる。
しかしこの構成では、用紙等インクを吐出する対象とインクタンクとが干渉しないようにするには、タンクをヘッドから離した位置に設置する必要があり、インクの経路が長くなる。これにより、インク内に気泡やゴミが混入してノズル部でインクの不吐出が発生するおそれがある。
Furthermore, since the ink in the head and the ink in the ink tank are directly connected, the ink pressure in the nozzle is “negative pressure”, which is smaller than atmospheric pressure, when the nozzle is at a position higher than the liquid level in the ink tank. It becomes a state.
However, in this configuration, in order to prevent the ink discharge target and the ink tank from interfering with each other, it is necessary to install the tank away from the head, and the ink path becomes long. As a result, there is a possibility that bubbles or dust may be mixed in the ink and ink non-ejection may occur at the nozzle portion.
また、インクを吐出すると当然インクタンク内のインク残量が減っていくためタンク内の液面高さが下がっていきノズル部のインク圧力が下がりすぎてしまうという問題もある。
特許文献１には、タンクが用紙等に干渉しないようにインクタンクをヘッドより高い位置に設置しつつ、ノズル部のインク圧力を適切な負圧に保つ構造が開示されている。
すなわち、ノズル部よりも高い位置に設けられた、ヘッドにインクを送るインク中間タンクと、このインク中間タンクにインクを供給するインク供給タンクを備え、中間タンクの液面が下がると供給タンクからインクを供給して、中間タンクの液面高さを維持するようにする。
In addition, when ink is ejected, the remaining amount of ink in the ink tank naturally decreases, so that there is a problem that the liquid level in the tank is lowered and the ink pressure in the nozzle part is excessively lowered.
In other words, an ink intermediate tank that supplies ink to the head, and an ink supply tank that supplies ink to the ink intermediate tank, which are provided at a position higher than the nozzle portion, are provided. To maintain the liquid level of the intermediate tank.
また、インク中間タンクよりも高い位置にある負圧タンクによって、インク中間タンク、ノズルを共に負圧に保っている。
かかる構成によれば、中間タンクを負圧にしつつ、ノズル部からの中間タンクの液面の高さを維持することによりノズル部のインク圧力を一定に（微小負圧に）保って、安定的な吐出性能を実現することが出来る。
Further, the negative pressure tank located at a position higher than the ink intermediate tank holds both the ink intermediate tank and the nozzle at a negative pressure.
According to such a configuration, while maintaining the liquid level of the intermediate tank from the nozzle part while maintaining the negative pressure in the intermediate tank, the ink pressure in the nozzle part is kept constant (at a very small negative pressure) and is stable. Discharge performance can be realized.
しかしながら、特許文献１の構成によっては、インク流路が複雑になることでインク内に気泡やゴミが混入するなどして、ノズル部でのインク不吐出が発生するおそれがある。さらに、一種類のインクに対して、少なくとも３個の液体タンクをヘッドより高い位置に設置する必要があるため、ヘッド周辺部の構成が大型化する問題がある。
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、単純な構成で安定した液滴の吐出が可能な液滴吐出装置を提供することを目的とする。
However, depending on the configuration of
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a droplet discharge device capable of stably discharging droplets with a simple configuration.
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、液体を収容する液体収容部と、該液体収容部の液相と連通し、前記液体収容部から供給された前記液体を液滴として吐出するノズルを有する液滴吐出部と、前記液体収容部内に負圧を発生させる負圧発生手段と、前記液体収容部内の液面を検出する液面検出手段と、前記負圧発生手段を制御して、前記ノズル内の液面と前記液体収容部内の液面との高低差に基づく所定の目標圧力値となるように前記液体収容部内の気相圧力を調整する圧力調整手段と、を備える液滴吐出装置を特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the invention described in
上記のように構成したので、本発明によれば、単純な構成で安定した液滴の吐出が可能な液滴吐出装置を実現することが出来る。 Since it comprised as mentioned above, according to this invention, the droplet discharge apparatus which can discharge the droplet stably with a simple structure is realizable.
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る液滴吐出装置を示す概略図である。
液滴吐出装置１は、インク等の液体を吐出する機構を備えた液滴吐出部としての液滴吐出ヘッド（以下、単にヘッドと記載）１０と、内部にインク等の液体２１を収容する液体収容部としての液体タンク（以下、単にタンクと記載）２０と、を備えている。
また、液滴吐出装置１は、下記に詳述する負圧発生手段としての真空発生装置５０と、加圧装置５１と、を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view showing a droplet discharge device according to the first embodiment.
The
In addition, the
以下、吐出する液体としてインクを用いるインクジェットプリンタを例に本実施形態の液滴吐出装置を説明する。
ヘッド１０は、その下部（用紙との対向方向）に設けられてインク滴を吐出するノズル１１と、ノズル１１にインクを供給する液室１２と、を備えている。なお、ヘッドとしては、駆動電圧を印加することにより撓み変形する不図示の圧電素子をアクチュエーターとして使用した圧電ヘッド等を使用することが出来る。
図１に示すように、タンク２０はヘッド１０の下端部よりも高い位置に配置されている。従って、タンク２０が用紙等に干渉することがない。
Hereinafter, the droplet discharge apparatus according to the present embodiment will be described using an ink jet printer that uses ink as the liquid to be discharged.
The
As shown in FIG. 1, the
また、ヘッド１０の液室１２は、チューブ３０を介してタンク２０と接続（直結）され、タンク２０からインクを供給される。
チューブ３０は一方の端部３０ａがタンク２０内の液体２１につながり、他方の端部３０ｂがヘッド１０内の液室１２の端に接続されている。
また、ヘッド１０は、別のチューブ３１を介してインク受け１５と接続されている。
チューブ３１の一方の端部３１ａがヘッド１０内の液室１２に接続され、他方の端部３１ｂはインク受け１５に接続されている。
チューブ３１には、インクの流れを開放／規制可能なバルブ４０が備えられている。
Further, the
One
Further, the
One
The
また液滴吐出装置１は、タンク２０内の圧力をコントロールするために使用される配管６０を備えている。
配管６０は、タンク２０に接続される部分（配管６０Ａ）と、これを分岐部８０で分岐した配管６０Ｂ、配管６０Ｃから構成される。
タンク２０内の気相部（タンク内における液体２１が存在せず気体（空気）で満たされる部分）２２には配管６０Ａの端部６０ａが接続され、分岐された配管６０Ｂ、６０Ｃの端部には、真空発生装置５０と加圧装置５１が夫々接続されている。
配管６０Ｂ、６０Ｃには、夫々、バルブ４１、４２が取り付けられている。これらのバルブの開閉を切り替えることにより、タンク２０の気相部２２に対し、真空発生装置５０と加圧装置５１の何れの機能を用いた動作を行うかを替えることが出来る。
加圧装置５１、真空発生装置５０の用途については、後に詳述する。
The
The
An
Applications of the pressurizing
タンク２０には、タンク内のインクの液面高さを検出する液面センサ２３が取り付けられている。
タンク２０の気相部２２に直接接続される配管６０Ａには圧力センサ６１が取り付けられている。
液面センサ２３と圧力センサ６１は制御部Ｃｔｒに電気的に接続されており、制御部Ｃｔｒは、それぞれのセンサの出力を取得することが出来る。
The
A
The
また、制御部Ｃｔｒは真空発生装置５０と加圧装置５１とも電気的に接続されており、これらの装置の駆動、停止、圧力量の変化を制御可能である。
なお、上記の液面センサ２３としては、タンクに光をあてて、インクの有無よる反射光や透過光の光強度や波長の違いから液面位置を検知する光学式センサや、インクタンク内の静電容量を測ることで液面位置を検知するセンサなどが適用可能である。
インクタンクは透明でも不透明でも良いが、光を受けると劣化、変質するインクの場合は不透明のインクタンクが望ましい。インクタンクを不透明にした場合には、光学式センサが使えないため、静電容量センサが望ましい。
バルブ４０〜４２は、電磁式や空圧式、手動式のものを用いることが出来る。しかし、制御部Ｃｔｒによる制御によって本実施形態の液滴吐出装置を自動化させるためには、電磁式もしくは空圧式が望ましい。
The control unit Ctr is also electrically connected to the
As the
The ink tank may be transparent or opaque, but an opaque ink tank is desirable in the case of ink that deteriorates or deteriorates when receiving light. If the ink tank is made opaque, an optical sensor cannot be used, so a capacitance sensor is desirable.
The
以下に、図１に示す液滴吐出装置においてヘッドの液室内にインクを充填する動作を説明する。
制御部Ｃｔｒは、加圧装置５１とタンク２０と繋ぐ配管６０（６０Ｃ）のバルブ４２を開いた状態にしておく。
この状態で、制御部Ｃｔｒは、加圧装置５１を動作させてタンク２０内のインク２１を加圧する制御を行う。この制御によって、タンク２０内のインク２１がチューブ３０側に押し出されて移動し、ヘッド１０内の液室１２にインクが充填される。
インクがヘッド１０の液室１２を通って、インク受け１５に繋がるチューブ３１内のある程度まで到達した時点で、制御部Ｃｔｒはバルブ４２を閉じる。さらに、加圧装置５１を制御してタンク２０のインク２１への加圧を停止する。
なお、タンク２０からインクを移動させる手法として、チューブ３１の内部を減圧する不図示の手段を用いてもよい。
In the following, an operation of filling ink into the liquid chamber of the head in the droplet discharge apparatus shown in FIG. 1 will be described.
The control unit Ctr keeps the
In this state, the control unit Ctr performs control to pressurize the
When the ink passes through the
As a method for moving the ink from the
チューブ３１の内部が、たとえば真空ポンプなどの減圧手段で減圧されることでタンク２０内のインクがチューブ３０側に吸いだされ、ヘッド１０内へ移動する。
また、タンク２０からインクを移動させる手段として、ヘッド１０のノズル１１を減圧吸引する不図示の手段を用いてもよい。
バルブ４２を閉じた状態でノズル１１を吸引すると、タンク２０からチューブ３０を通ってインクがヘッド１０内の液室１２まで移動する。
The inside of the
Further, as a means for moving the ink from the
When the
次に、図１に示す液滴吐出装置におけるヘッドのノズルにおけるインク圧力を調節する方法を説明する。
上記に説明した動作によりヘッド１０にインクを充填した後は、タンク２０からチューブ３０、ヘッド１０（液室１２、ノズル１１）までがインクで満たされている。
ここで、図１に示すように、ノズル１１の下端部（厳密には、ノズル１１に満たされたインクの液面、すなわちインクと空気の境界部）からタンク２０の最下部（底面）までの高さをｈ１、タンク２０最下部（底面）からインク液面２１ａまでの高さをｈ２とする。この場合、ノズル１１の下端から液面２１ａまでの高さＨは、Ｈ＝ｈ１＋ｈ２となる。高さｈ１は設計値から予め決定される値である。
本実施形態の特徴として、タンク２０内の気相を負圧に調整する点がある。
Next, a method for adjusting the ink pressure at the nozzles of the head in the droplet discharge device shown in FIG. 1 will be described.
After the
Here, as shown in FIG. 1, from the lower end portion of the nozzle 11 (strictly speaking, the liquid level of ink filled in the
A feature of this embodiment is that the gas phase in the
タンク２０内の気相部２２を負圧にしない場合のノズル１１内のインク圧力は以下のようになる。
すなわち、ノズル１１外の空気の圧力と、気相部２２の圧力とが共に大気圧である場合、タンク２０内の液面２１ａのインク圧力は大気圧である。
液体２１にかかる圧力は、液体２１の密度と、液体２１の高さの差と、重力加速度とに比例する。
そのため、ノズル１１内のインク圧力は、タンク２０内の液面２１ａの圧力である大気圧に加え、ノズル１１とタンク２０の液面高さの差に比例した圧力がかかる。
The ink pressure in the
That is, when the pressure of the air outside the
The pressure applied to the liquid 21 is proportional to the density of the liquid 21, the height difference of the liquid 21, and the gravitational acceleration.
For this reason, the ink pressure in the
大気圧をＰ０、インクの密度をρ、重力加速度をｇとすると、ノズル１１内のインク圧力は、
Ｐ０＋ρ×（ｈ１＋ｈ２）×ｇ・・・（式１）
となり、大気圧より大きい圧力がかかる。
When the atmospheric pressure is P0, the ink density is ρ, and the gravitational acceleration is g, the ink pressure in the
P0 + ρ × (h1 + h2) × g (Formula 1)
Thus, a pressure greater than atmospheric pressure is applied.
このようにノズル１１外の空気の圧力が大気圧で、ノズル１１内のインク圧力が大気圧より大きいため、ノズル１１内からノズル１１外へインクが漏れだしてしまう。
これは、インク吐出時に意図せずにインクを垂らしてしまう問題をおこす。
そのため、タンク２０（気相部２２）の圧力を負圧にすることで、意図せずにインクが垂れる問題を解消する。
Thus, since the pressure of the air outside the
This causes a problem that ink is dripped unintentionally when ink is ejected.
Therefore, the problem of ink dripping unintentionally is eliminated by setting the pressure of the tank 20 (gas phase portion 22) to a negative pressure.
タンク２０の気相部２２を負圧にした場合のノズル１１のインク圧力は以下に説明するようになる。
タンク２０内の液面２１ａにおけるインク圧力が、Ｐ０−ρ×（ｈ１＋ｈ２）×ｇより小さい場合、ノズル１１内のインク圧力はＰ０より小さくなる。
ノズル１１内のインク圧力がノズル１１外の空気の圧力より小さいため、意図せずインクが垂れる問題が発生しない。
The ink pressure of the
When the ink pressure at the
Since the ink pressure in the
このとき、逆にインクの不吐出を起こさないためにノズル１１内のインク圧力が大気圧と等しく、ノズル１１のインクが形状を保持してノズル１１に留まるようにノズル１１内のインクの圧力を調節することが望ましい。
ノズル１１のインク圧力が大気圧と等しくなるときのタンク２０内の気相部２２の圧力は以下の通りである。
At this time, the ink pressure in the
The pressure of the
圧力センサ６１によって検出されるタンク２０内の気相部２２の圧力値をＰ１とすると、タンク２０の液面部分のインク圧力もＰ１になる。ヘッド１０のノズル１１内のインク圧力Ｐ２は、
Ｐ２＝Ｐ１＋ρ×（ｈ１＋ｈ２）×ｇ・・・（式２）
となる。
When the pressure value of the
P2 = P1 + ρ × (h1 + h2) × g (Formula 2)
It becomes.
前述の通り、インクの不吐出を起こさないために、ノズル１１内のインク圧力Ｐ２を大気圧Ｐ０と等しい程度に保つことが望ましい。このとき、
Ｐ２＝Ｐ０・・・（式３）
である。そのため、
Ｐ２＝Ｐ０＝Ｐ１＋ρ×（ｈ１＋ｈ２）×ｇ・・・（式４）
となる。
As described above, it is desirable to keep the ink pressure P2 in the
P2 = P0 (Formula 3)
It is. for that reason,
P2 = P0 = P1 + ρ × (h1 + h2) × g (Expression 4)
It becomes.
従って、ノズルにおいてインクの不吐出を起こさないためのタンク２０内（の気相部２２）の圧力をＰ１’とすると、
Ｐ１’＝Ｐ０−｛ρ×（ｈ１＋ｈ２）×ｇ｝・・・（式５）
となる。
Ｐ１’は、インク不吐出を起こさないための、タンク２０内の気相部２２の圧力の目標値である。
制御部Ｃｔｒは、実際のタンク２０内の気相部２２の圧力値Ｐ１をＰ１’に等しく制御することより、インクの不吐出を解決する。
Accordingly, when the pressure in the tank 20 (the gas phase portion 22) for preventing ink non-ejection at the nozzle is P1 ′,
P1 ′ = P0− {ρ × (h1 + h2) × g} (Formula 5)
It becomes.
P1 ′ is a target value of the pressure of the
The control unit Ctr solves the ink ejection failure by controlling the pressure value P1 of the
図２は、図１に示す制御部Ｃｔｒの構成を詳細に説明する図であり、（ａ）はハードウェア構成図、（ｂ）はソフトウェアによる機能ブロックを示す図である。
図２（ａ）に示すように、制御部Ｃｔｒは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２と、と、Ｉ／Ｏ部１０３と、を備えている。
ＣＰＵ１００は、各種の制御プログラムを実行し、本実施形態の液滴吐出装置の機能を実現する。
FIG. 2 is a diagram for explaining in detail the configuration of the control unit Ctr shown in FIG. 1, (a) is a hardware configuration diagram, and (b) is a diagram showing functional blocks by software.
As shown in FIG. 2A, the control unit Ctr includes a central processing unit (CPU) 100, a read only memory (ROM) 101, a random access memory (RAM) 102, an I /
The
また、ＲＯＭ１０１は、ＣＰＵ１００が実行する各種の制御プログラムを格納する記憶手段である。
また、ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１００による実行のためにＲＯＭ１０１に格納される制御プログラムや一時データが展開される作業領域である。
The
The
Ｉ／Ｏ部１０３は、制御部Ｃｔｒと、その他の装置すなわち、圧力センサ６１、液面センサ２３、真空発生装置５０、加圧装置５１との間との間でデータを入出力するためのインターフェイスである。
The I /
また、図２（ｂ）に示すように、ＣＰＵ１００は、制御プログラムとして、液面高さ計測部１１０と、目標圧力設定部１１１と、気相圧力設定部１１２と、実行する。
また、気相圧力設定部１１２は、圧力計測手段１１３と、圧力差分計算部１１４と、出力調整部１１５と、を含んでいる。
液面高さ計測部１１０は、液面センサ２３から入力される値から、タンク２０における液体２０の液面高さを測定する。
As shown in FIG. 2B, the
The gas phase
The liquid
目標圧力設定部１１１は、タンク２０内の目標圧力を設定する。
気相圧力設定部１１２は、目標圧力設定部１１１によって設定した目標圧力となるように、タンク２０内の気相圧力を設定する。
バルブ制御部１１３は、バルブ４０〜４２の開閉を制御する。
The target pressure setting unit 111 sets a target pressure in the
The gas phase
The
図３は、本実施形態の液滴吐出装置における圧力制御（調整）処理を説明するフローチャートである。
ステップＳ１０１においてＣＰＵ１００（液面高さ計測部１１０）は、液面センサ（液面計）２３の出力値ｈ２を取得する。
ノズル１１のインク圧力は、タンク２０内の液面高さに依存する。そして、ノズル１１のインク圧力はタンク２０内の気相部２２の圧力によって調節する。そのため、液面センサ２３でタンク２０の液面（高さ）を読み取る。
FIG. 3 is a flowchart for explaining pressure control (adjustment) processing in the droplet discharge device of this embodiment.
In step S <b> 101, the CPU 100 (liquid level measuring unit 110) acquires the output value h <b> 2 of the liquid level sensor (liquid level meter) 23.
The ink pressure of the
次に、ステップＳ１０２においてＣＰＵ１００（目標圧力設定部１１１）は、液面センサ２３の出力値ｈ２に基づいて、上記の（式５）に従って、タンク２０内の気相部２２の目標圧力Ｐ１’を設定する。
次に、ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１００（気相圧力設定部１１２）は、タンク２０内の気相部２２の圧力値Ｐ１を操作して、圧力値Ｐ１が、目標圧力設定部１１２によって設定されたタンク２０内の気相部２２の目標圧力値Ｐ１’と等しくなるようにする。
すなわち、ＣＰＵ１００は、真空発生装置５０を動作させてタンク２０内の気相部２２の圧力値Ｐ１を目標圧力Ｐ１’となるように制御する。
Next, in step S102, the CPU 100 (target pressure setting unit 111) sets the target pressure P1 ′ of the
Next, in step S <b> 103, the CPU 100 (gas phase pressure setting unit 112) operates the pressure value P <b> 1 of the
That is, the
このとき、ＣＰＵ１００は、真空発生装置５０の出力を精密に微調節して圧力値Ｐ１＝目標圧力値Ｐ１’にするために、圧力値Ｐ１の値を圧力センサ６１で計りながら、その値に応じて真空発生装置５０の出力を変化させる。
ＣＰＵ１００は、この操作（ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３）を一定時間の周期で繰り返す。この周期を時間Ｔとする。
ステップＳ１０１の動作とステップＳ１０２の動作にかかる時間を合わせて時間Ｔ０とする。このとき、ステップＳ１０３の動作にかかる時間をＴ１とすると、Ｔ１＝Ｔ−Ｔ０となる。
At this time, the
The
The time taken for the operation of step S101 and the operation of step S102 is set as time T0. At this time, if the time required for the operation of step S103 is T1, T1 = T−T0.
ヘッド１０からインクを吐出していくと、インクを消費するため、タンク２０内の液面高さ（液面センサの出力値）ｈ２が時間とともに変化する。
よって、（式５）に示したタンク２０内の圧力の目標値も時間とともに変化する。
そのため、ＣＰＵ１００は、一定の時間周期で液面センサの値ｈ２を読み取り、その値に応じて（式５）より、タンク２０内の液相の目標圧力値Ｐ１’を再計算し、タンク２０内の気相部２２の目標圧力値Ｐ１’を新しく再設定する。
As the ink is ejected from the
Therefore, the target value of the pressure in the
Therefore, the
そして、タンク２０内の気相部２２の圧力の現在値Ｐ１を、新しく設定したＰ１’と等しくなるように真空発生装置５０を駆動する。
このとき、下記に説明するように、制御部Ｃｔｒは圧力センサ６１の値を読み、その値に応じて真空発生装置５０の出力を微調節することを複数回繰り返す。すなわち、インク消費によるタンク２０内の液面高さの変化を監視しつつ、液面高さに応じたタンク２０内の気相の圧力の微調節を自動で行い、ノズル１１のインク圧力を最適に保つことが出来る。
Then, the
At this time, as will be described below, the control unit Ctr reads the value of the
次に、ステップＳ１０３における圧力の制御処理（真空発生装置制御処理）について詳述する。
図４は、図３のフローにおけるステップＳ１０３（真空発生装置制御処理）の処理を詳述したフローチャートである。
まず、ステップＳ２０１において、ＣＰＵ１００（気相圧力設定部１１２）は、ＲＡＭ１０２にセットされた繰り返し回数を示す変数ｍを初期化する（ｍ＝０）。
Next, the pressure control process (vacuum generator control process) in step S103 will be described in detail.
FIG. 4 is a flowchart detailing the process of step S103 (vacuum generator control process) in the flow of FIG.
First, in step S201, the CPU 100 (gas phase pressure setting unit 112) initializes a variable m indicating the number of repetitions set in the RAM 102 (m = 0).
次に、ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１００（圧力計測手段１１３）が圧力センサ６１の出力値Ｐ１に基づいてタンク２０内の気相の圧力を測定する。
次に、ステップＳ２０３において、ＣＰＵ１００（圧力差分計算部１１４）が目標圧力値Ｐ１’と、現時点の圧力値Ｐ１との差である差分値ｄＰを計算する。
Next, in step S <b> 202, the CPU 100 (pressure measuring unit 113) measures the gas phase pressure in the
Next, in step S203, the CPU 100 (pressure difference calculation unit 114) calculates a difference value dP that is a difference between the target pressure value P1 ′ and the current pressure value P1.
真空発生装置５０を、出力の調節をせずに動かすだけでは、タンク２０内の気相部２２の圧力がどの程度の値になるか分からない。そのため、圧力センサ６１で現時点の圧力値圧力値Ｐ１を計り、圧力値Ｐ１と目標圧力値Ｐ１’との差を計算する。
圧力値Ｐ１と目標圧力値Ｐ１’の差をｄＰとする。
Just by moving the
The difference between the pressure value P1 and the target pressure value P1 ′ is dP.
ｄＰ＝Ｐ１−Ｐ１’・・・（式６）
そして、ステップＳ２０４において、ＣＰＵ１００（出力調整部１１５）が、差分値ｄＰの大きさに応じて真空発生装置５０の出力を調節する。
dP = P1−P1 ′ (Formula 6)
In step S204, the CPU 100 (output adjustment unit 115) adjusts the output of the
ｄＰが正の値、すなわち圧力値Ｐ１が目標圧力値Ｐ１’より正圧側の値のときは、ＣＰＵ１００（出力調整部１１５）は、真空発生装置５０の出力を上げてタンク２０内の圧力を下げる。また、ｄＰが負の値、すなわち圧力値Ｐ１が目標圧力値Ｐ１’より負圧側の値のときは、ＣＰＵ１００（出力調整部１１５）は真空発生装置５０の出力を下げてタンク２０内の圧力を上げる。
このとき、圧力センサ６１の値を読み取り、真空発生装置５０の出力を調節する作業を制御部Ｃｔｒが行う。
When dP is a positive value, that is, when the pressure value P1 is a value on the positive pressure side from the target pressure value P1 ′, the CPU 100 (output adjustment unit 115) increases the output of the
At this time, the controller Ctr reads the value of the
そして、ステップＳ２０５において、ＣＰＵ１００（気相圧力設定部１１２）は、変数ｍの値を１だけ増加させる。
さらに、ステップＳ２０５において、ＣＰＵ１００（気相圧力設定部１１２）は、変数ｍの値が繰り返し数ｎに達したか否か（ｍ＝ｎか否か）を判断し、ｍ＝ｎであれば（ステップＳ２０５でＹｅｓ）、処理を終了して図３のフローに戻る。
In step S205, the CPU 100 (gas phase pressure setting unit 112) increases the value of the variable m by 1.
Furthermore, in step S205, the CPU 100 (gas phase pressure setting unit 112) determines whether or not the value of the variable m has reached the repetition number n (whether m = n), and if m = n ( In step S205, Yes), the process ends and the flow returns to the flow of FIG.
ｍ＝ｎを未だ満たさなければ（ステップＳ２０５でＮｏ）、ＣＰＵ１００（気相圧力設定部１１２）はステップＳ２０２の処理に戻る。
なお、ステップＳ２０２の動作からステップＳ２０４の動作までにかかる時間を時間ｔとする（ステップＳ２０１、ステップＳ２０５の処理にかかる時間については考慮しない）。
If m = n is not yet satisfied (No in step S205), the CPU 100 (gas phase pressure setting unit 112) returns to the process of step S202.
Note that the time taken from the operation of step S202 to the operation of step S204 is time t (the time taken for the processing of step S201 and step S205 is not considered).
このとき、時間ｔは上記の時間Ｔ１よりも小さく、繰り返し回数を示す整数ｎを使って以下の関係で表せる。
Ｔ１＝ｎ×ｔ
そして、図４の処理全体にかかる時間はＴ１であり、その中で、ステップＳ２０２の動作からステップＳ２０４の動作をｎ回、時間ｔの周期で行う。
すなわち、インク吐出安定化のための負圧制御全体を時間Ｔで行い、図３のステップＳ１０３の負圧制御の周期１回の間に、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０４の動作をｎ回行う。
At this time, the time t is smaller than the above time T1, and can be expressed by the following relationship using an integer n indicating the number of repetitions.
T1 = n × t
The time required for the entire processing in FIG. 4 is T1, and the operation from step S202 to step S204 is performed n times at a period of time t.
That is, the entire negative pressure control for stabilizing ink ejection is performed at time T, and the operations from step S202 to step S204 are performed n times during one negative pressure control period of step S103 in FIG.
圧力センサ６１の値を制御部Ｃｔｒが読み、その値に応じて真空発生装置５０の出力を調節することを複数回繰り返すことにより負圧量を微調節することができる。このような圧力調節をすることで、タンク２０内の気相部２２の圧力値Ｐ１を精密に目標圧力値Ｐ１’にすることが出来る。
The control unit Ctr reads the value of the
図５は、第２の実施形態に係る液滴吐出装置を示す図である。
図５の液滴吐出装置１Ａは、図１に示す液滴吐出装置の変形例であり、バルブ類や制御部Ｃｔｒ、センサ類等は図１と共通であるので、表示、説明を省略する。
図５では、インク受け１５にインクを溜めて、真空発生装置５０、加圧装置５１に接続するチューブを分岐部８０で分岐したチューブ７０をインク受け１５内のインクにつながるように配置している。
FIG. 5 is a diagram illustrating a droplet discharge device according to the second embodiment.
A
In FIG. 5, ink is stored in the
ノズル１１のインク圧力を調整する際に、インクタンク２０の気相部２２だけでなく、インク受け１５の気相部１６も負圧に制御する。
このようにすることで、チューブ３０、３１を通じて、ヘッド１０内の液室１２の両端から圧力を調節することができるため、液室１２内のインク圧力の偏りが減少される。
これにより、インク吐出時にヘッドのノズル全体において、インクが均一に吐出できる。
以上説明したように本実施形態の液滴吐出装置においては、タンク２０の液面２１ａと接する気体の圧力を負圧にしているので、インクの内圧が下がり液面２１ａがノズル１１より高い位置にあってもノズル１１のインク圧力を（微小な）負圧にすることができる。
When adjusting the ink pressure of the
By doing so, the pressure can be adjusted from both ends of the
As a result, the ink can be uniformly discharged from the entire nozzle of the head during ink discharge.
As described above, in the droplet discharge device of the present embodiment, the pressure of the gas in contact with the
また、インクタンクをヘッドより高い位置に設置することで、用紙等のインクを吐出する対象と干渉せずに液体タンクをヘッドの近くに設置できる。
このため、液体の経路が短くなり、気泡やゴミが混入して液滴の不吐出を起こすおそれがなくなる。
また、タンク２０内のインクの量を一定にする機構を排除しているので、インクの経路が短くなり、気泡やゴミが混入してノズル１１の不吐出を起こすおそれがなくなる。
また、本実施形態のインクジェット装置においては、タンク２０部の静電容量を測ることで液面の高さを検知しているので、光を通しにくい不透明な材質のタンク２０にも対応でき、光が当たることで沈殿などの性質変化が起こるインクを使用することができる。
In addition, by installing the ink tank at a position higher than the head, the liquid tank can be installed near the head without interfering with an object to eject ink such as paper.
For this reason, the path of the liquid is shortened, and there is no possibility that bubbles and dust are mixed to cause non-ejection of the liquid droplets.
Further, since the mechanism for keeping the amount of ink in the
Further, in the ink jet device of the present embodiment, the height of the liquid level is detected by measuring the capacitance of the
また、タンク２０内の気相部２２の圧力を検知しているため、気相部２２の目標圧力値との差分値を測ることができ、その差分値に応じて負圧の発生量を微調節しながら、気相部２２の圧力を目標値に達するよう操作することができる。
なお、上記の制御は、ＣＰＵ１００によって制御プログラムを実行することにより実現されるソフトウェア処理として説明したが、それに限らずＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を利用したハードウェア処理として実現しても良い。
また、本発明は、インクタンク２０がヘッド１０よりも低い位置に設けられている場合でも、インクタンク内の液面がヘッド下端部よりも常に高い位置にあれば適用可能である。
Further, since the pressure of the
The above control has been described as a software process realized by executing a control program by the
Further, the present invention is applicable even when the
１、１Ａ 液滴吐出装置、１０ インクジェットヘッド、１１ ノズル、１２ 液室、２０ インクタンク、２１ インク、２１ 液体、２１ａ 液面、２２ 気相部、２３ 液面センサ、３０ チューブ、３１ チューブ、４０〜４２ バルブ、５０ 真空発生装置、５１ 加圧装置、６０ 配管、６０Ａ 配管、６０Ｂ 配管、６０Ｃ 配管、６１ 圧力センサ、１１０ 液面高さ計測部、１１１ 目標圧力設定部、１１２ 気相圧力設定部、１１２ 目標圧力設定部、１１３ 圧力計測部、１１４ 圧力差分計算部、１１５ 出力調整部、Ｃｔｒ 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該液体収容部の液相と連通し、前記液体収容部から供給された前記液体を液滴として吐出するノズルを有する液滴吐出部と、
前記液体収容部内に負圧を発生させる負圧発生手段と、
前記液体収容部内の液面を検出する液面検出手段と、
前記負圧発生手段を制御して、前記ノズル内の液面と前記液体収容部内の液面との高低差に基づく所定の目標圧力値となるように前記液体収容部内の気相圧力を調整する圧力調整手段と、
を備えることを特徴とする液滴吐出装置。 A liquid container for containing a liquid;
A liquid droplet discharge section having a nozzle that communicates with the liquid phase of the liquid storage section and discharges the liquid supplied from the liquid storage section as liquid droplets;
Negative pressure generating means for generating a negative pressure in the liquid container;
Liquid level detection means for detecting the liquid level in the liquid container;
The negative pressure generating means is controlled to adjust the gas phase pressure in the liquid container so as to be a predetermined target pressure value based on the height difference between the liquid level in the nozzle and the liquid level in the liquid container. Pressure adjusting means;
A droplet discharge apparatus comprising:
前記目標圧力値は、前記液体収容部に直結される前記ノズル内の液体の圧力が大気圧と略等しくなる圧力値であることを特徴とする液滴吐出装置。 The droplet discharge device according to claim 1,
The target pressure value is a pressure value at which the pressure of the liquid in the nozzle directly connected to the liquid container is approximately equal to atmospheric pressure.
前記液体収容部の気相の圧力値を測定する圧力測定手段を備え、
前記圧力調整手段は、前記目標圧力値と、前記圧力測定手段によって測定した前記圧力値と、の差分値に基づいて前記負圧発生手段を制御することを特徴とする液滴吐出装置。 The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1 or 2,
Pressure measuring means for measuring the pressure value of the gas phase in the liquid container,
The droplet adjusting device, wherein the pressure adjusting unit controls the negative pressure generating unit based on a difference value between the target pressure value and the pressure value measured by the pressure measuring unit.
前記液面検出手段は、前記液体収容部内の液面を前記液体収容部内の静電容量に基づいて検出することを特徴とする液滴吐出装置。 The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 4,
The liquid level detection unit detects a liquid level in the liquid storage unit based on a capacitance in the liquid storage unit.
前記目標圧力値は、
Ｐ０−｛ρ×Ｈ×ｇ｝
但し、Ｐ０は大気圧、ρは液体の密度、ｇは重力加速度、Ｈはノズル内の液面と液体収容部内の液面との高低差
を満足することを特徴とする液滴吐出装置。 In the droplet discharge device according to any one of claims 1 to 5,
The target pressure value is
P0- {ρ × H × g}
However, P0 is the atmospheric pressure, ρ is the density of the liquid, g is the acceleration of gravity, and H is the height difference between the liquid level in the nozzle and the liquid level in the liquid container.
前記圧力調整手段は、前記液体収容部内の液面の高さの変化に応じて前記液体収容部内の圧力を前記目標圧力値に調整可能なように所定周期で前記負圧発生手段の制御を行うことを特徴とする液滴吐出装置。 In the droplet discharge device according to any one of claims 1 to 6,
The pressure adjusting unit controls the negative pressure generating unit at a predetermined cycle so that the pressure in the liquid containing unit can be adjusted to the target pressure value according to a change in the height of the liquid level in the liquid containing unit. A droplet discharge apparatus characterized by the above.
前記液体収容部内の液面を検知するステップと、
前記ノズル内の液面と前記液体収容部内の液面との高低差に基づく目標圧力値を設定するステップと、
前記液体収容部の気相の圧力値を測定するステップと、
前記圧力値と前記目標圧力値との差分値を算出するステップと、
前記差分値に基づいて前記真空発生装置を制御して前記液体収容部内の気相圧力を調整するステップと、
を有することを特徴とする液滴吐出装置のノズル圧力調整方法。 A liquid storage section for storing a liquid; a liquid droplet discharge section having a nozzle that communicates with the liquid phase of the liquid storage section and discharges the liquid supplied from the liquid storage section as liquid droplets; and the liquid storage section A negative pressure generating means for generating a negative pressure, and a nozzle pressure adjusting method in a droplet discharge device comprising:
Detecting the liquid level in the liquid container;
Setting a target pressure value based on a height difference between the liquid level in the nozzle and the liquid level in the liquid container;
Measuring the pressure value of the gas phase in the liquid container;
Calculating a difference value between the pressure value and the target pressure value;
Controlling the vacuum generator based on the difference value to adjust the gas-phase pressure in the liquid container;
A method for adjusting a nozzle pressure of a droplet discharge device, comprising:
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2013146734A JP2015016662A (en) | 2013-07-12 | 2013-07-12 | Droplet ejection device, and nozzle pressure adjusting method of droplet ejection device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107599634A (en) * | 2016-07-11 | 2018-01-19 | 佛山市南海区希望陶瓷机械设备有限公司 | Pattern permeating tile ceramic ink jet machine |
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2013
- 2013-07-12 JP JP2013146734A patent/JP2015016662A/en active Pending
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