JP2015157362A - Ink supply system for ink jet printer and ink pressure control method in the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット方式によりフィルムや基板等の処理対象物に印字や描画、素材塗布等の処理を行うインクジェットプリンタに関し、特に、プリンタのインクジェットヘッドに対し液体インクを循環供給するインク供給システムに関する。 The present invention relates to an ink jet printer that performs processing such as printing, drawing, and material coating on a processing object such as a film or a substrate by an ink jet method, and more particularly to an ink supply system that circulates liquid ink to an ink jet head of the printer.
インクジェット方式のプリンタでは、インクジェットヘッドに設けたノズルからごく微小なインク滴を処理対象物に対して吐出し、所望の印字や画像記録等を行っている。このようなインクジェットプリンタは、処理対象物から離間した状態で記録動作を行うことが可能なため、様々な材質の処理対象物に印字や素材塗布等を行うことが可能であり、幅広い用途に利用されてきている。近年では、他の記録方式に比べて高精細な記録が可能であることから、ディスプレイ装置や回路基板(プリンテッド・エレクトロニクス)等の製造にもインクジェット方式が採用されている。 In an ink jet printer, very small ink droplets are ejected from a nozzle provided on an ink jet head onto a processing target, and desired printing or image recording is performed. Since such an ink jet printer can perform a recording operation in a state of being separated from the processing object, it can perform printing or material application on the processing object of various materials, and can be used for a wide range of applications. Has been. In recent years, since high-definition recording is possible as compared with other recording methods, the inkjet method is also employed in the manufacture of display devices, circuit boards (printed electronics), and the like.
インクジェット方式のプリンタにおいては、高精細な記録を行うため、ノズルから吐出されたインクの着弾位置を高精度に制御する必要がある。このため、ノズルからのインク吐出圧は勿論のこと、ノズルに供給されるインクの圧力も所定の値に高精度に制御される必要がある。特許文献1には、ノズル圧力の変動を抑えたプリントヘッド用の流体供給装置が示されている。そこでは、プリントヘッドに出入りするインクの圧力をヘッド前後に配したセンサによって検出してポンプ圧を制御したり、ヘッド前後に設けた圧力制御器によってヘッドに出入りするインクの圧力を制御したりすることにより、ヘッドに供給されるインクの圧力が所定値となるよう調整している。
In an inkjet printer, in order to perform high-definition recording, it is necessary to control the landing position of ink ejected from the nozzles with high accuracy. For this reason, not only the ink discharge pressure from the nozzle, but also the pressure of the ink supplied to the nozzle needs to be controlled to a predetermined value with high accuracy.
しかしながら、特許文献1のようなインク供給装置では、ノズル位置におけるインクの圧力を正確に知るには、ヘッド前後にセンサを配した構成の場合、各センサの示す圧力値とノズル位置での圧力値の相関関係を予め把握しておく必要がある。このため、ノズル交換やインクの変更等のたびに、事前の確認や調整が必要となり、装置設定が煩雑となるという問題があった。また、ヘッド前後に圧力制御器を設けた構成では、センサを配置したものよりも高精度な圧力制御が可能となるものの、この場合も、予め圧力制御器とノズル位置との間で圧力値の相関関係を調べておく必要があり、前述同様の課題を有している。さらにこの場合は、ヘッド前後に圧力制御器を配置するため、装置構成も複雑になるという問題もあった。
However, in an ink supply apparatus such as that disclosed in
本発明はこのような事情を鑑みて成されたものであり、本発明は、簡単な装置構成でありながら、事前の確認や調整を行うことなく、ノズル位置におけるインクの圧力を容易に把握し制御し得るインクジェットプリンタ用のインク供給システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the present invention can easily grasp the ink pressure at the nozzle position without performing prior confirmation or adjustment while having a simple apparatus configuration. It is an object to provide an ink supply system for an inkjet printer that can be controlled.
本発明のインクジェットプリンタ用インク供給システムは、インクが吐出されるノズルと、該ノズルに連通する圧力室とを備えてなるインクジェットヘッドに対し、前記インクを所定の圧力にて循環供給するインクジェットプリンタ用インク供給システムであって、該システムは、前記インクが貯留されるインクタンクと、前記インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間を接続し、前記インクを前記インクジェットヘッドに供給すると共に、前記インクジェットヘッドから前記インクを帰還させるインク循環路と、前記インク循環路の前記インクジェットヘッド上流側に配置され、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの圧力を検出する第1圧力センサと、前記インク循環路の前記インクジェットヘッド下流側に配置され、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの圧力を検出する第2圧力センサと、を有し、前記インク循環路は、前記第1圧力センサと前記インクジェットヘッドとの間の流路抵抗R1と、前記インクジェットヘッドと前記第2圧力センサとの間の流路抵抗R2が等しい(R1=R2)ことを特徴とする。 An ink supply system for an ink jet printer according to the present invention is for an ink jet printer that circulates the ink at a predetermined pressure to an ink jet head including a nozzle from which ink is ejected and a pressure chamber communicating with the nozzle. An ink supply system, comprising: an ink tank for storing the ink; and a connection between the ink tank and the inkjet head to supply the ink to the inkjet head, and from the inkjet head. An ink circulation path that returns the ink; a first pressure sensor that is disposed upstream of the ink-jet head in the ink circulation path and detects the pressure of the ink in the ink circulation path at the position; and the ink circulation path Arranged on the downstream side of the inkjet head A second pressure sensor that detects the pressure of the ink in the ink circulation path at the position, and the ink circulation path includes a flow path resistance R1 between the first pressure sensor and the inkjet head. The flow path resistance R2 between the inkjet head and the second pressure sensor is equal (R1 = R2).
本発明にあっては、インクジェットヘッドの前後に圧力センサを配し、圧力センサとヘッドとの間の流路抵抗を等しく設定することにより、ヘッド前後の圧力損失を上流側と下流側で同じにできる。このため、ノズル位置におけるインクの圧力を圧力センサの検出値から容易に算出でき、事前にノズル位置での圧力値とヘッド上流・下流の圧力値との相関を調べておかなくとも、簡単な計算によってノズル位置でのインクの圧力が算出できる。 In the present invention, pressure sensors are arranged before and after the ink jet head, and the flow resistance between the pressure sensor and the head is set equal, so that the pressure loss before and after the head is the same on the upstream side and the downstream side. it can. For this reason, the ink pressure at the nozzle position can be easily calculated from the detection value of the pressure sensor, and even if the correlation between the pressure value at the nozzle position and the pressure value upstream and downstream of the head is not examined in advance, simple calculation is possible. Thus, the ink pressure at the nozzle position can be calculated.
前記システムに、前記第1及び第2圧力センサにて検出された圧力値に基づいて、前記ノズルの位置における前記インクの圧力を算出し、該圧力が所定値となるように、前記インクタンク内の圧力を制御する制御手段をさらに設けても良い。 Based on the pressure values detected by the first and second pressure sensors, the system calculates the pressure of the ink at the position of the nozzles, so that the pressure becomes a predetermined value. Control means for controlling the pressure may be further provided.
また、前記システムに、前記インク循環路の第1圧力センサ配置位置に設けられ、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの温度を検出する第1温度センサと、前記インク循環路の第2圧力センサ配置位置に設けられ、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの温度を検出する第2温度センサと、を設け、前記制御手段により、前記第1及び第2温度センサにて検出された温度値に基づいて、前記ノズル位置における前記インクの圧力が所定値となるように、該圧力を調整するようにしても良い。 Further, the system is provided at a position where the first pressure sensor is disposed in the ink circulation path, and detects a temperature of the ink in the ink circulation path at the position, and a second temperature sensor. A second temperature sensor that is provided at a pressure sensor placement position and detects the temperature of the ink in the ink circulation path at the position, and is detected by the control means by the first and second temperature sensors. Based on the measured temperature value, the pressure may be adjusted so that the pressure of the ink at the nozzle position becomes a predetermined value.
さらに、前記インク循環路中に前記インクの温度を調節する温調手段を設けても良く、前記インク循環路内から前記インクを回収するインク回収手段を前記システムに設けても良い。 Furthermore, a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the ink may be provided in the ink circulation path, and an ink collection means for collecting the ink from the ink circulation path may be provided in the system.
一方、本発明のインクジェットプリンタ用インク供給システムにおけるインク圧力制御方法は、インクが吐出されるノズルと、該ノズルに連通する圧力室とを備えたインクジェットヘッドと、前記インクが貯留されるインクタンクと、前記インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間を接続し、前記インクを前記インクジェットヘッドに供給すると共に、前記インクジェットヘッドから前記インクを帰還させるインク循環路と、前記インク循環路の前記インクジェットヘッド上流側に配置され、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの圧力を検出する第1圧力センサと、前記インク循環路の前記インクジェットヘッド下流側に配置され、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの圧力を検出する第2圧力センサと、を有し、前記第1圧力センサと前記インクジェットヘッドとの間の前記インク循環路の流路抵抗R1と、前記インクジェットヘッドと前記第2圧力センサとの間の前記インク循環路の流路抵抗R2が等しく(R1=R2)設定されたインクジェットプリンタ用インク供給システムにて、前記第1及び第2圧力センサにて検出された圧力値に基づいて、前記ノズルの位置における前記インクの圧力を算出し、該圧力が所定値となるように、前記インクタンク内の圧力を制御することを特徴とする。 On the other hand, an ink pressure control method in an ink supply system for an ink jet printer according to the present invention includes an ink jet head including a nozzle from which ink is ejected, a pressure chamber communicating with the nozzle, and an ink tank in which the ink is stored. An ink circulation path that connects the ink tank and the inkjet head, supplies the ink to the inkjet head, and returns the ink from the inkjet head; and an upstream side of the inkjet head in the ink circulation path A first pressure sensor that detects the pressure of the ink in the ink circulation path at the position, and the inkjet head downstream of the ink circulation path, and the ink in the ink circulation path at the position. A second pressure sensor for detecting the pressure of the ink; A flow path resistance R1 of the ink circulation path between the first pressure sensor and the inkjet head, and a flow path resistance R2 of the ink circulation path between the inkjet head and the second pressure sensor. Are equal (R1 = R2), and the ink pressure at the nozzle position is calculated based on the pressure values detected by the first and second pressure sensors in the ink supply system for an inkjet printer. The pressure in the ink tank is controlled so that the pressure becomes a predetermined value.
本発明にあっては、インクジェットヘッドの前後に圧力センサを配し、圧力センサとヘッドとの間の流路抵抗を等しく設定することにより、ヘッド前後の圧力損失が上流側と下流側で同じになるため、事前にノズル位置での圧力値とヘッド上流・下流の圧力値との相関を調べておかなくとも、簡単な計算によってノズル位置でのインクの圧力が算出できるようになる。そして、圧力センサの圧力値に基づいて、ノズル位置におけるインクの圧力が所定値となるようにインクタンク内の圧力を制御するので、インク供給システムの制御が容易となる。 In the present invention, pressure sensors are arranged before and after the ink jet head, and the flow resistance between the pressure sensor and the head is set equal, so that the pressure loss before and after the head is the same between the upstream side and the downstream side. Therefore, even if the correlation between the pressure value at the nozzle position and the pressure value upstream and downstream of the head is not examined in advance, the ink pressure at the nozzle position can be calculated by simple calculation. Since the pressure in the ink tank is controlled based on the pressure value of the pressure sensor so that the ink pressure at the nozzle position becomes a predetermined value, the ink supply system can be easily controlled.
前記インク圧力制御方法において、前記システムに、前記インク循環路の第1圧力センサ配置位置に設けられ、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの温度を検出する第1温度センサと、前記インク循環路の第2圧力センサ配置位置に設けられ、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの温度を検出する第2温度センサと、を設け、前記第1及び第2温度センサにて検出された温度値に基づいて、前記ノズル位置における前記インクの圧力が所定値となるように、該圧力を調整するようにしても良い。 In the ink pressure control method, a first temperature sensor provided in the system at a position where the first pressure sensor is disposed in the ink circulation path and detecting the temperature of the ink in the ink circulation path at the position, and the ink A second temperature sensor provided at a position where the second pressure sensor is disposed in the circulation path and detecting the temperature of the ink in the ink circulation path at the position, and detected by the first and second temperature sensors. Based on the measured temperature value, the pressure may be adjusted so that the pressure of the ink at the nozzle position becomes a predetermined value.
本発明のインク供給システムによれば、インクジェットヘッドの上流側に第1圧力センサ、下流側に第2圧力センサをそれぞれ設け、第1圧力センサとインクジェットヘッドとの間のインク循環路の流路抵抗R1と、インクジェットヘッドと第2圧力センサとの間のインク循環路の流路抵抗R2を等しく(R1=R2)設定したので、ヘッド前後の圧力損失を上流側、下流側ともに同じにでき、ノズル位置におけるインクの圧力を圧力センサの検出値から容易に算出することが可能となる。このため、システムの制御が容易となると共に、煩雑な装置設定が不要となり、システムの設定や運用も容易となる。また、簡易な構成によってインクの圧力を精度良く制御することができ、システム価格やメンテナンスコストなどの低減も図られる。 According to the ink supply system of the present invention, the first pressure sensor is provided on the upstream side of the inkjet head and the second pressure sensor is provided on the downstream side, and the flow path resistance of the ink circulation path between the first pressure sensor and the inkjet head. Since the flow resistance R2 of the ink circulation path between R1 and the ink jet head and the second pressure sensor is set equal (R1 = R2), the pressure loss before and after the head can be made the same on both the upstream side and the downstream side. It becomes possible to easily calculate the ink pressure at the position from the detection value of the pressure sensor. For this reason, control of the system is facilitated, and complicated apparatus setting is not required, and system setting and operation are facilitated. Further, the ink pressure can be accurately controlled with a simple configuration, and the system price and maintenance cost can be reduced.
本発明のインク圧力制御方法によれば、インクジェットヘッドの上流側に第1圧力センサ、下流側に第2圧力センサをそれぞれ設け、第1圧力センサとインクジェットヘッドとの間のインク循環路の流路抵抗R1と、インクジェットヘッドと第2圧力センサとの間のインク循環路の流路抵抗R2を等しく(R1=R2)設定することにより、ヘッド前後の圧力損失が上流側と下流側で同じになり、ノズル位置におけるインクの圧力を圧力センサの検出値から容易に算出できるようになる。そして、第1及び第2圧力センサの圧力値に基づいて、ノズル位置におけるインクの圧力が所定値となるようにインクタンク内の圧力を制御するので、システムの制御が容易となると共に、煩雑な装置設定が不要となり、システムの設定や運用も容易となる。また、簡易な構成によってインクの圧力を精度良く制御することができ、システム価格やメンテナンスコストなどの低減も図られる。 According to the ink pressure control method of the present invention, the first pressure sensor is provided on the upstream side of the inkjet head and the second pressure sensor is provided on the downstream side, and the flow path of the ink circulation path between the first pressure sensor and the inkjet head is provided. By setting the resistance R1 and the flow path resistance R2 of the ink circulation path between the inkjet head and the second pressure sensor to be equal (R1 = R2), the pressure loss before and after the head becomes the same on the upstream side and the downstream side. The ink pressure at the nozzle position can be easily calculated from the detection value of the pressure sensor. Since the pressure in the ink tank is controlled based on the pressure values of the first and second pressure sensors so that the ink pressure at the nozzle position becomes a predetermined value, the system can be easily controlled and complicated. There is no need for device setting, and system setting and operation become easy. Further, the ink pressure can be accurately controlled with a simple configuration, and the system price and maintenance cost can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態であるインクジェットプリンタ用のインク供給システムの概要を示す説明図である。本発明によるインク供給システムは、インク吐出ノズルを備えたインクジェットヘッド1(以下、ヘッド1と略記する)に対し、インク循環路2を介してインクを循環供給する装置である。図1に示すように、ヘッド1には、サブタンク(インクタンク)3内から、メインポンプ4によってインク5が供給される。メインポンプ4には、ギヤポンプなどの定量供給ポンプが使用される。但し、チューブポンプ、ダイヤフラムポンプ等、メインポンプ4の種類は特に限定されない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of an ink supply system for an ink jet printer according to an embodiment of the present invention. The ink supply system according to the present invention is a device that circulates and supplies ink via an
インク循環路2には、ダンパー6、フィルタ7、ヒータ(温調手段)8、及びソレノイドバルブ9a,9bが設けられている。ダンパー6は、メインポンプ4の後段に配置され、インク循環路2内におけるインク流の脈動を抑えている。フィルタ7は、インク5内に含まれた空気を分離・除去するエア分離フィルタであり、ダンパー6の後段に配置されている。フィルタ7によって分離された空気は、エアリターン路31を介してサブタンク3内に戻される。エアリターン路31には、スピードコントローラ(スピコン)32が介設されている。エアリターン路31は、スピードコントローラ32にて流量が絞られる形となっており、フィルタ7からはほぼ空気のみがサブタンク3内に戻るようになっている。ヒータ8は、インク5を所望の温度に調節するために設けられている。メインポンプ4やヒータ8、ソレノイドバルブ9a,9b等は、コントローラ(制御手段)10によって制御される。
The
サブタンク3には、インク流路11を介して、メインタンク12が接続されている。メインタンク系の装置はオプションとなっており、必要に応じてシステムに付加される。インク流路11には、タンクポンプ13とフィルタ14、ソレノイドバルブ15が設けられている。ソレノイドバルブ15を開きタンクポンプ13を作動させることにより、インク流路11aを介して、メインタンク12からサブタンク3にインク5が供給される。サブタンク3には、インク量を監視するためのレベルセンサ16U,16Lが設けられている。レベルセンサ16U,16Lはインク液面を検知し、コントローラ10は、インク量がU,L間に収まるように適宜管理する。一方、メンテナンス時やインクの種類を変えるときなどは、ソレノイドバルブ15を開くことにより、インク流路11bを介して、サブタンク3からメインタンク12にインクが回収される。なお、本システムでは、メンテナンス時等にインク5をメインタンク12に回収する構成となっているが、メインタンク12がインク回収手段を兼ね備える構成ではなく、別途インク回収手段を設けることも可能である。
A
サブタンク3にはまた、エア管路20を介して、バキュームポンプ17が接続されている。本システムでは、バキュームポンプ17の動作を制御することにより、サブタンク3内の圧力を適宜調整し、ヘッド1のノズル位置におけるインク5の圧力を制御する。エア管路20には、フィルタ18とスピードコントローラ(スピコン)19が配されている。サブタンク3内の空気は、バキュームポンプ17によって大気に放出される。その際、バキュームポンプ17の脈動は、スピードコントローラ19による流量調整によって抑えられ、サブタンク3内の圧力の脈動も抑制される。当該システムでは、スピードコントローラ19や前述のダンパー6を用いることにより、ポンプ脈動の影響が抑えられるため、高価な無脈動ポンプを使用することなく、比較的安価な定量ポンプを使用することが可能となっている。
A
ヘッド1の前後(インク循環路2の上流側と下流側)にはそれぞれ圧力センサ21,22(第1,第2圧力センサ)が設けられている。圧力センサ21,22は、インク循環路2の所定位置X,Yにおけるインク圧(インク5の圧力、X:PA2,Y:PA3)を検出する。位置X,Yは、圧力センサ21,22の検出値が静圧の影響を受けないように、同じ高さ位置に設定されている。圧力センサ21,22における検出値(インク圧)はコントローラ10に送られる。コントローラ10は、圧力センサ21,22の圧力値PA2,PA3に基づいて、バキュームポンプ17をフィードバック制御し、インク循環路2内のインク圧を所望の値に制御する。また、圧力センサ21,22の設置位置X,Yには、インク5の温度を検出するための温度センサ23,24(第1,第2温度センサ)がそれぞれ設けられている。なお、位置X,Yにおけるインク5の温度に差違がほとんどない場合には、温度センサ23,24を省くことも可能である。
ヘッド1には、インク5が微小な液滴となって吐出されるノズル41が設けられている。図2は、ヘッド1の内部構造を示す説明図である。図2に示すように、ヘッド1の下面には、複数個のノズル41が形成されたノズルプレート42が配置されている。各ノズル41は、ヘッド1内に形成された共通流路43a,43bと連通している。共通流路43aは、インク5が流入するインレット44と、共通流路43bは、インク5が排出されるアウトレット45とそれぞれ連通している。共通流路43a,43bと各ノズル41との間は、個別流路46にて接続されている。各ノズル41の個別流路46には、圧電素子47が配されている。個別流路46のノズル41と対向する部位は圧力室48となっている。ヘッド1では、圧電素子47に電圧を印加し変形させることにより、圧力室48内のインク5をノズル41から吐出させる。
The
一方、当該システムにあっては、圧力センサ21からヘッド1の入口Hin(インレット44)までの流路FP1における流路抵抗R1と、ヘッド1の出口Hout(アウトレット45)から圧力センサ22までの流路FP2における流路抵抗R2が等しく設定されている。流路抵抗を等しくするには、たとえば流路FP1,FP2を全く同じ形状とするのが最も容易な方法である。流路FP1,FP2の長さは300mm以下であることが好ましい。流路FP1,FP2の長さが300mm以下であれば以下に記載する温度補正も含め、ノズル位置でのインク圧Pnの精度を高く保つことができる。
On the other hand, in this system, the flow resistance R1 in the flow path FP1 from the
図3(a)は、インク循環路2の各部位におけるインク圧とその変化を示す説明図、図3(b)は、各部位のインク圧の一例を示す表である。インク循環路2では、メインポンプ4直後(位置A)におけるインク圧をPA1、メインポンプ4直前(位置B)におけるインク圧をPA4(サブタンク3内のインク圧と同じ)とすると、図3に示すように、メインポンプ4から下流側に向かってインク圧が低下する。インク循環路2では、サブタンク3内のインク圧PA4がバキュームポンプ17によって負圧に調整されており、インク5は、メインポンプ4にて吐出された後(PA1:正圧)、ノズル位置(Pn)では負圧となるように設定されている。
FIG. 3A is an explanatory diagram showing the ink pressure at each part of the
ここで、本発明のシステムでは、前述のように、X−Hin間の流路抵抗R1と、Hout−Y間の流路抵抗R2が等しく(R1=R2)設定されている。このため、ヘッド1内のノズル位置が圧力損失の観点で中心にある場合、ノズル位置でのインク圧Pnは、
Pn=(PA2+PA3)/2 (式1)
となる。また、ノズル位置が圧力損失の中心ではない場合も、ノズル前後の圧力損失比を考慮してPA2−PA3間の圧力低下を適宜比例配分すればPnを求めることができる。
Here, in the system of the present invention, as described above, the channel resistance R1 between X and Hin and the channel resistance R2 between Hout and Y are set equal (R1 = R2). For this reason, when the nozzle position in the
Pn = (PA2 + PA3) / 2 (Formula 1)
It becomes. Even when the nozzle position is not the center of the pressure loss, Pn can be obtained by appropriately proportionally distributing the pressure drop between PA2 and PA3 in consideration of the pressure loss ratio before and after the nozzle.
このように、ヘッド1の前後に配した圧力センサ21,22とヘッド1の間の流路抵抗を等しくし、ヘッド前後の圧力損失を上流側、下流側ともに同じに設定することにより、ノズル位置におけるインク圧Pnを圧力センサ21,22の検出値PA2,PA3から容易に算出することが可能となる。このため、事前にノズル位置での圧力値とヘッド上流・下流の圧力値との相関を調べておかなくとも、簡単な計算によってノズル位置でのインク圧Pnを算出でき、システムの制御が容易となる。また、ノズル交換やインクの変更等のたびに、ノズル圧力を確認したり調整したりする必要がなくなり、煩雑な装置設定が不要となり、システムの設定や運用も容易となる。さらに、圧力制御器等、圧力をコントロールする機器を別途設ける必要がないため、簡易な構成によってインク圧Pnを精度良く制御することが可能であり、システム価格やメンテナンスコストなどの低減も図られる。
As described above, the flow path resistance between the
なお、ヘッド1の前後にて温度変化がある場合、同じ流路抵抗であっても、温度が異なるとインク粘度に差が生じ、ヘッド前後で圧力損失にも差違が生じる。そこで、インク粘度の変化に起因する圧力損失差を考慮し、温度センサ23,24の検出値に基づいて温度補正を行っても良い。例えば、下流側の圧力センサ22におけるインク温度が、上流側の圧力センサ21におけるインク温度よりも低い場合、R1=R2であるにもかかわらず、圧力センサ22側の圧力損失は、圧力センサ21側の圧力損失よりも大きくなる。つまり、圧力センサ22の圧力PA3が、本来(温度が同じである場合)の圧力値よりも低い値を示す。この差違を補正すべく、インク圧Pnを求める前記式(1)に、温度差を考慮にいれた係数αを組み入れ、Pn=(PA2+αPA3)/2とすることも可能である。
When there is a temperature change before and after the
係数αを求めるには、インク粘度の温度依存性を測定し、図5に示すようなインク粘度−温度曲線を作成する。X−Hin間の流路抵抗R1と、Hout−Y間の流路抵抗R2が等しい場合、X−Hin間、およびHout−Y間における圧力損失はその位置のインク粘度に比例する。従って、Xにおける温度(TX)、Yにおける温度(TY)に対応するインク粘度VXとVYをインク粘度−温度曲線から読み取り、VY/VXによって係数αが求められる。 In order to obtain the coefficient α, the temperature dependence of the ink viscosity is measured, and an ink viscosity-temperature curve as shown in FIG. 5 is created. When the channel resistance R1 between X and Hin and the channel resistance R2 between Hout and Y are equal, the pressure loss between X and Hin and between Hout and Y is proportional to the ink viscosity at that position. Accordingly, the ink viscosity V X and V Y corresponding to the temperature (T X ) at X and the temperature (T Y ) at Y are read from the ink viscosity-temperature curve, and the coefficient α is obtained by V Y / V X.
また、圧力センサ設置位置X,Yの高さと、ヘッド1に組み込まれたノズルの高さとの間に差がある場合、Pn算出に際し静圧を考慮する必要が生じる。従って、位置X,Yとノズルの高さ位置は同じであることが好ましい。しかし、両者が異なる場合も、その差は予め把握できる値であり、高さ位置による静圧差を考慮してPnを算出すれば足りる。これは、位置X,Yの高さ位置が異なる場合も同様である。
Further, when there is a difference between the height of the pressure sensor installation positions X and Y and the height of the nozzle incorporated in the
このような構成からなる本発明のシステムでは、次のようにしてヘッド1にインク5が供給される。まず、コントローラ10は、ソレノイドバルブ15を開き、タンクポンプ13を作動させることにより、メインタンク12からサブタンク3にインク5を供給する。サブタンク3内のインク量はレベルセンサ16U,16Lによって検知され、コントローラ10は、インク量がU,L間に収まるようにタンクポンプ13を制御する。サブタンク3内にインク5を導入した後、コントローラ10は、ソレノイドバルブ9a,9bを開き、メインポンプ4を作動させる。これにより、サブタンク3内のインク5がインク循環路2に送給され、ヘッド1に送られる。インク5は、途中、ダンパー6によって脈動が抑えられつつ、ヒータ8によって加温され、ヘッド1に到達する。
In the system of the present invention having such a configuration, the ink 5 is supplied to the
ヘッド1の前後では、ヘッド1によりインク圧PA2,PA3が検出され、コントローラ10は、前述の式(1)に基づいてノズル位置でのインク圧Pnを算出する。そして、算出したインク圧Pnが所定値内に収まるようにバキュームポンプ17の出力を調整し、Pnを所望の値に制御する。ヘッド1では、ノズルからごく微小なインク滴が処理対象物に吐出され、所望の印字や画像記録等が行われる。ヘッド1にて消費されなかったインク5は、そのままインク循環路2を流れ、サブタンク3内に帰還する。
Before and after the
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、システム中にヘッド1が1個設けられているが、ヘッドの数は特に限定されない。但し、ヘッド前後の流路抵抗を等しく設定し易いように、2,4,8,16・・・のように2のべき乗個のヘッドを、図4のように並列に配置することが好ましい。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the above-described embodiment, one
本発明のインク供給システムは、有機EL素子製造ラインのインクジェットプリンタ装置のみならず、カラーテレビやパーソナルコンピュータのディスプレイ等に用いられるカラー液晶ディスプレイの構成部材であるカラーフィルタ等の製造ラインにも使用可能である。 The ink supply system of the present invention can be used not only for an inkjet printer apparatus of an organic EL element production line but also for a production line of a color filter which is a component of a color liquid crystal display used for a display of a color television or a personal computer. It is.
1 インクジェットヘッド
2 インク循環路
3 サブタンク(インクタンク)
4 メインポンプ
5 インク
6 ダンパー
7 フィルタ
8 ヒータ(温調手段)
9a,9b ソレノイドバルブ
10 コントローラ(制御手段)
11 インク流路
11a,11b インク流路
12 メインタンク(インク回収手段)
13 タンクポンプ
14 フィルタ
15 ソレノイドバルブ
16U,16L レベルセンサ
17 バキュームポンプ
18 フィルタ
19 スピードコントローラ
20 エア管路
21 圧力センサ(第1圧力センサ)
22 圧力センサ(第2圧力センサ)
23 温度センサ(第1温度センサ)
24 温度センサ(第2温度センサ)
31 エアリターン路
32 スピードコントローラ
41 ノズル
42 ノズルプレート
43a,43b 共通流路
44 インレット
45 アウトレット
46 個別流路
47 圧電素子
48 圧力室
FP1 流路
FP2 流路
Hin インクジェットヘッド入口
Hout インクジェットヘッド出口
R1,R2 流路抵抗
X,Y 圧力センサ設置位置
1
4 Main pump 5
9a,
11
13
22 Pressure sensor (second pressure sensor)
23 Temperature sensor (first temperature sensor)
24 Temperature sensor (second temperature sensor)
31
Claims (7)
前記インクが貯留されるインクタンクと、
前記インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間を接続し、前記インクを前記インクジェットヘッドに供給すると共に、前記インクジェットヘッドから前記インクを帰還させるインク循環路と、
前記インク循環路の前記インクジェットヘッド上流側に配置され、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの圧力を検出する第1圧力センサと、
前記インク循環路の前記インクジェットヘッド下流側に配置され、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの圧力を検出する第2圧力センサと、を有し、
前記インク循環路は、前記第1圧力センサと前記インクジェットヘッドとの間の流路抵抗R1と、前記インクジェットヘッドと前記第2圧力センサとの間の流路抵抗R2が等しい(R1=R2)ことを特徴とするインクジェットプリンタ用インク供給システム。 An ink supply system for an ink jet printer, which circulates the ink at a predetermined pressure to an ink jet head comprising a nozzle from which ink is ejected and a pressure chamber communicating with the nozzle.
An ink tank in which the ink is stored;
An ink circulation path for connecting the ink tank and the inkjet head, supplying the ink to the inkjet head, and returning the ink from the inkjet head;
A first pressure sensor disposed upstream of the ink-jet head in the ink circulation path and detecting the pressure of the ink in the ink circulation path at the position;
A second pressure sensor disposed downstream of the ink-jet head in the ink circulation path and detecting a pressure of the ink in the ink circulation path at the position;
In the ink circulation path, the flow path resistance R1 between the first pressure sensor and the inkjet head and the flow path resistance R2 between the inkjet head and the second pressure sensor are equal (R1 = R2). An ink supply system for an ink jet printer.
前記第1及び第2圧力センサにて検出された圧力値に基づいて、前記ノズルの位置における前記インクの圧力を算出し、該圧力が所定値となるように、前記インクタンク内の圧力を制御する制御手段を有することを特徴とするインクジェットプリンタ用インク供給システム。 The ink supply system for an inkjet printer according to claim 1, wherein the system further includes:
Based on the pressure values detected by the first and second pressure sensors, the pressure of the ink at the position of the nozzle is calculated, and the pressure in the ink tank is controlled so that the pressure becomes a predetermined value. An ink supply system for an ink jet printer, comprising:
前記インク循環路の第1圧力センサ配置位置に設けられ、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの温度を検出する第1温度センサと、
前記インク循環路の第2圧力センサ配置位置に設けられ、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの温度を検出する第2温度センサと、を有し、
前記制御手段は、前記第1及び第2温度センサにて検出された温度値に基づいて、前記ノズル位置における前記インクの圧力が所定値となるように、該圧力を調整することを特徴とするインクジェットプリンタ用インク供給システム。 The ink supply system for an ink jet printer according to claim 1 or 2, further comprising:
A first temperature sensor provided at a position where the first pressure sensor is disposed in the ink circulation path and detecting the temperature of the ink in the ink circulation path at the position;
A second temperature sensor provided at a second pressure sensor arrangement position of the ink circulation path and detecting a temperature of the ink in the ink circulation path at the position;
The control means adjusts the pressure based on the temperature values detected by the first and second temperature sensors so that the pressure of the ink at the nozzle position becomes a predetermined value. Ink supply system for inkjet printers.
前記インク循環路中に前記インクの温度を調節する温調手段を設けたことを特徴とするインクジェットプリンタ用インク供給システム。 In the ink supply system for an inkjet printer according to any one of claims 1 to 3,
An ink supply system for an ink jet printer, characterized in that temperature adjusting means for adjusting the temperature of the ink is provided in the ink circulation path.
前記インク循環路内から前記インクを回収するインク回収手段を有することを特徴とするインクジェットプリンタ用インク供給システム。 The ink supply system for an inkjet printer according to any one of claims 1 to 4, wherein the system includes:
An ink supply system for an ink jet printer, comprising ink collecting means for collecting the ink from the ink circulation path.
前記インクが貯留されるインクタンクと、
前記インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間を接続し、前記インクを前記インクジェットヘッドに供給すると共に、前記インクジェットヘッドから前記インクを帰還させるインク循環路と、
前記インク循環路の前記インクジェットヘッド上流側に配置され、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの圧力を検出する第1圧力センサと、
前記インク循環路の前記インクジェットヘッド下流側に配置され、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの圧力を検出する第2圧力センサと、を有し、
前記第1圧力センサと前記インクジェットヘッドとの間の前記インク循環路の流路抵抗R1と、前記インクジェットヘッドと前記第2圧力センサとの間の前記インク循環路の流路抵抗R2が等しく(R1=R2)設定されたインクジェットプリンタ用インク供給システムにて、
前記第1及び第2圧力センサにて検出された圧力値に基づいて、前記ノズルの位置における前記インクの圧力を算出し、該圧力が所定値となるように、前記インクタンク内の圧力を制御することを特徴とするインクジェットプリンタ用インク供給システムにおけるインク圧力制御方法。 An inkjet head comprising a nozzle from which ink is ejected, and a pressure chamber communicating with the nozzle;
An ink tank in which the ink is stored;
An ink circulation path for connecting the ink tank and the inkjet head, supplying the ink to the inkjet head, and returning the ink from the inkjet head;
A first pressure sensor disposed upstream of the ink-jet head in the ink circulation path and detecting the pressure of the ink in the ink circulation path at the position;
A second pressure sensor disposed downstream of the ink-jet head in the ink circulation path and detecting a pressure of the ink in the ink circulation path at the position;
The flow path resistance R1 of the ink circulation path between the first pressure sensor and the inkjet head is equal to the flow path resistance R2 of the ink circulation path between the inkjet head and the second pressure sensor (R1). = R2) In the set ink supply system for an inkjet printer,
Based on the pressure values detected by the first and second pressure sensors, the pressure of the ink at the position of the nozzle is calculated, and the pressure in the ink tank is controlled so that the pressure becomes a predetermined value. An ink pressure control method in an ink supply system for an ink jet printer.
前記システムに、
前記インク循環路の第1圧力センサ配置位置に設けられ、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの温度を検出する第1温度センサと、
前記インク循環路の第2圧力センサ配置位置に設けられ、当該位置における前記インク循環路内の前記インクの温度を検出する第2温度センサと、を設け、
前記第1及び第2温度センサにて検出された温度値に基づいて、前記ノズル位置における前記インクの圧力が所定値となるように、該圧力を調整することを特徴とするインクジェットプリンタ用インク供給システムにおけるインク圧力制御方法。 The ink pressure control method in an ink supply system for an ink jet printer according to claim 6,
In the system,
A first temperature sensor provided at a position where the first pressure sensor is disposed in the ink circulation path and detecting the temperature of the ink in the ink circulation path at the position;
A second temperature sensor provided at a second pressure sensor arrangement position of the ink circulation path and detecting a temperature of the ink in the ink circulation path at the position;
Ink supply for an ink jet printer, wherein the pressure is adjusted so that the pressure of the ink at the nozzle position becomes a predetermined value based on the temperature values detected by the first and second temperature sensors. Ink pressure control method in a system.
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