JP2016112713A - 液滴吐出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数の増加を抑制しつつ、消耗品の機能不全を検出することができる液滴吐出装置を提供することにある。
上記課題を解決する液滴吐出装置は、液体供給源から液体供給路を介して供給される液体を液滴として吐出するノズルを複数有し、媒体に対して前記ノズルから液滴を吐出して記録処理を行う液滴吐出部と、該液滴吐出部のメンテナンス動作を行うメンテナンス部と、前記ノズルに連通する圧力室を振動させるアクチュエーターの駆動によって振動した前記圧力室の振動波形を検出することによって、前記圧力室内の状態を検出可能な吐出状態検出部と、を備え、前記吐出状態検出部は、前記メンテナンス動作前に前記圧力室の振動波形を検出すると共に、前記メンテナンス動作中及び前記メンテナンス動作後のうち少なくとも一方において前記圧力室の振動波形を検出し、前記メンテナンス動作による前記圧力室内の状態の変化に基づいて、前記メンテナンス部と前記液体供給路に配置された機能部のうち少なくとも一方の機能不全を判断可能である。
この構成によれば、圧力室内の状態を検出するために圧力室を振動させるアクチュエーターにより、ノズルから液滴を吐出させることができる。したがって、それぞれの機構を別々に設ける場合に比べて部品点数をさらに減らすことができる。
液滴吐出装置は、例えば、記録用紙などの媒体に、液体の一例であるインクを吐出することによって印刷を行うインクジェット式のプリンターである。
図1は、第1実施形態における液滴吐出装置の一種であるインクジェットプリンター1の構成を示す概略図である。なお、以下の説明では、図1中、鉛直方向における上側を「上部」、鉛直方向における下側を「下部」という。まず、このインクジェットプリンター1の構成について説明する。
キャリッジモーター41の作動により、プーリーを介してタイミングベルト421を正逆走行させると、キャリッジガイド軸422に案内されて、印字手段3が往復動する。そして、この往復動の際に、印刷されるイメージデータ(印刷データ)に対応して、ヘッドユニット35の各インクジェットヘッド100から適宜インク滴が吐出され、記録用紙Pへの印刷が行われる。
給紙ローラー52は、記録用紙Pの搬送経路(記録用紙P)を挟んで上下に対向する従動ローラー52aと駆動ローラー52bとで構成され、駆動ローラー52bは給紙モーター51に連結されている。これにより、給紙ローラー52は、トレイ21に設置した多数枚の記録用紙Pを、印刷装置4に向かって1枚ずつ送り込んだり印刷装置4から1枚ずつ排出したりするようになっている。なお、トレイ21に代えて、記録用紙Pを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
ここで、フラッシング(予備吐出)処理とは、図1では図示していないキャップの装着時や、記録用紙P(メディア)にインク滴(液滴)がかからない場所において、ヘッドユニット35のすべてのあるいは対象となるノズル110からインク滴を吐出するヘッドクリーニング動作である。このフラッシング処理(フラッシング動作)は、例えば、ノズル110内のインク粘度を適正範囲の値に保持するために、定期的にキャビティ141内のインクを排出する際に実施したり、あるいは、インク増粘時の回復動作としても実施したりされる。さらに、フラッシング処理は、インクカートリッジ31を印字手段3に装着した後に、インクを各キャビティ141に初期充填する場合にも実施される。
インクジェットプリンター1は、フラッシング処理(フラッシング動作)時、または印刷動作時において、前述したようにして、全ノズル110に対し、吐出異常検出手段10による検出を行う。
[1A]での検出の結果、吐出異常が発生したノズル110(異常ノズル)があったときには、(印刷動作中であった場合には印刷動作を中断して)回復手段24による回復処理を行う。この場合、回復手段24は、前述した図40のフローチャートのようにして、異常ノズルの吐出異常の原因に応じた種類の回復処理を行う。これにより、例えば、異常ノズルの吐出異常の原因が紙粉付着の場合、すなわち、ポンプ吸引処理を行う必要がないような場合にまでポンプ吸引処理が行われるようなことがないので、インクを無駄に排出することを防止することができ、インクの消費量を低減することができる。また、必要でない種類の回復処理を行わないので、回復処理に要する時間を短縮でき、インクジェットプリンター1のスループット(単位時間当たりの印刷枚数)の向上が図れる。
[2A]の回復処理を終えたら、[1A]で検出された異常ノズルに対してのみ液滴吐出動作を行い、この異常ノズルのみに対し吐出異常検出手段10による検出を再度行う。これにより、[1A]で検出された異常ノズルが正常な状態に回復したかどうかを確認することができるので、その後の印刷動作において吐出異常が発生するのをより確実に防止することができる。
以下、インクジェットプリンター1において、吐出異常検出手段10による検出を行った場合の、それ以降の動作の流れの2番目のパターンについて説明する。すなわち、本実施形態では、前記[1A]〜[3A]に代えて、以下の[1B]〜[5B]のような流れで制御してもよい。
前記[1A]と同様に、全ノズル110に対し、吐出異常検出手段10による検出を行う。
[1B]での検出の結果、吐出異常が発生したノズル110(以下、「異常ノズル」と言う)があったときには、(印刷動作中であった場合には印刷動作を中断して)その異常ノズルに対してのみフラッシング処理を実行する。異常ノズルの吐出異常の原因が軽微なものである場合などには、このフラッシング処理によって異常ノズルを正常な状態に回復させることができる。また、この際、正常だったノズル110からはインク滴を吐出しないので、インクを無駄に消費することもない。吐出異常検出手段10による検出を頻繁に行っているときなどには、吐出異常の原因が軽微であることが多いので、このように吐出異常の原因にかかわらず異常ノズルにまずフラッシング処理を行うことにより、回復処理を効率良く、迅速に行うことができる。
[2B]のフラッシング処理を終えたら、[1B]で検出された異常ノズルに対してのみ液滴吐出動作を行い、この異常ノズルのみに対し吐出異常検出手段10による検出を再度行う。これにより、[1B]で検出された異常ノズルが正常な状態に回復したかどうかを確認することができるので、その後の印刷動作において吐出異常が発生するのをより確実に防止することができる。
[3B]での検出の結果、吐出異常が解消していないノズル110(以下、「再異常ノズル」と言う)があったときには、回復手段24による回復処理を行う。この場合、回復手段24は、前述した図40のフローチャートのようにして、再異常ノズルの吐出異常の原因に応じた種類の回復処理を行う。これにより、例えば、再異常ノズルの吐出異常の原因が紙粉付着の場合、すなわち、ポンプ吸引処理を行う必要がないような場合にまでポンプ吸引処理が行われるようなことがないので、インクを無駄に排出することを防止することができ、インクの消費量を低減することができる。また、必要でない種類の回復処理を行わないので、回復処理に要する時間を短縮でき、インクジェットプリンター1のスループット(単位時間当たりの印刷枚数)の向上が図れる。
[5B]
[4B]の回復処理を終えたら、[3B]で検出された再異常ノズルに対してのみ液滴吐出動作を行い、この再異常ノズルのみに対し吐出異常検出手段10による検出を再度行う。これにより、[3B]で検出された再異常ノズルが正常な状態に回復したかどうかを確認することができるので、その後の印刷動作において吐出異常が発生するのをさらに確実に防止することができる。
次に、インクジェットヘッドの他の構成例について説明する。図44〜図47は、それぞれ、インクジェットヘッド(ヘッドユニット)の他の構成例の概略を示す断面図である。以下、これらの図に基づいて説明するが、前述した実施形態と相違する点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
次に、インクジェットヘッドのさらに他の構成例について説明する。図48は、本実施形態におけるヘッドユニット35の構成を示す斜視図、図49は、図48に示すヘッドユニット35(インクジェットヘッド100H)の断面図である。以下、これらの図に基づいて説明するが、前述した実施形態と相違する点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
なお、ノズルプレート433を設けず、各キャビティ141の図48中上端(図49中左端)が開放しており、この開放した開口がノズルとなるような構成のものでもよい。
一方、凹部460の他方の側は、支持板410により覆われており、該支持板410の図49中上面の各振動板461に対応する箇所には、それぞれ、電極(セグメント電極)462が設置されている。
このように、わずかな間隔距離を隔てて振動板461と電極462とを配置することにより、平行平板コンデンサーを形成することができる。そして、振動板461がキャビティ141内の圧力に追従して図49中の上下方向に弾性的に変位(変形)すると、それに応じて振動板461と電極462と間隙距離が変化し、前記平行平板コンデンサーの静電容量が変化する。インクジェットヘッド100Hでは、振動板461および電極462は、振動板461の振動(残留振動(減衰振動))に伴う前記静電容量の経時的変動に基づき当該インクジェットヘッド100Hの異常を検出するセンサーとして機能する。
導体475、476としては、それぞれ、[1]金属線等の導線を配設したもの、[2]基板420または支持板410の表面に例えば金、銅等の導電性材料よりなる薄膜を形成したもの、あるいは、[3]基板420等の導体形成部位にイオンドーピング等を施して導電性を付与したもの等が挙げられる。
ヘッドドライバー33から駆動信号(パルス信号)が出力されて発熱体450に通電されると、発熱体450は、瞬時に300℃以上の温度に発熱する。これにより、保護膜451上に膜沸騰による気泡(前述した吐出異常の原因となるキャビティ内に混入、発生する気泡とは異なる)480が発生し、該気泡480は瞬時に膨張する。これにより、キャビティ141内に満たされたインク(液状材料)の液圧が増大し、インクの一部がノズル110から液滴として吐出される。
第4実施形態のハードウェア構成は、第1実施形態のものと同じであるので、説明を省略する。図50は、実施形態4において用意されている印刷モードを示すテーブルである。図50に示されるように、実施形態4においては、印刷モードとして「最高画質」「高速高画質」「ノーマル」「高速ドラフト」の各モードが用意されている。図50に示されるように、これらのモードにおいて(A)〜(D)の波形が選択される。この波形とは、ラッチ信号と、駆動波形生成手段181によって生成される駆動波形とのことである。
次に、上述した吐出異常の検出結果に基づいてインクジェットヘッド100のメンテナンス動作を行う液滴吐出装置としてのプリンター1について、図53及び図54を参照して説明する。以下、これらの図に基づいて説明するが、前述した実施形態と相違する点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
本実施形態において、吐出異常検出部としての吐出異常検出手段10(図16参照)は、記録処理の実行中に定期フラッシングに伴って液滴が吐出されたときの振動板121(図3参照)の残留振動波形に基づいて、ノズル110における吐出異常(インク滴不吐出)を検出し、吐出異常の場合にはその原因を判定する。
本実施形態のプリンター1は、吐出異常検出手段10が吐出異常のノズル110を検出したときに、その吐出異常を解消するためのメンテナンス動作に要する時間が閾値Tngよりも長い場合にはメンテナンス動作を保留して記録処理を継続する。そのため、記録処理の中止によって記録用紙Pを無駄にすることがない。そして、吐出異常のノズル110がある状態で記録処理を継続しても、例えば上述した補完印刷を行うことにより、記録品質の低下を抑制することができる。
(1)吐出異常のノズル110が有ることを吐出異常検出手段10が検出した場合に、記録処理を中断してメンテナンス動作を行ったとしても、このメンテナンス動作に要する時間が閾値Tng以下に抑えられる。そのため、記録処理を中断したとしても、その中断の前後で記録用紙Pに対する吐出結果の変化が許容される程度になるように閾値Tngを設定することによって、メンテナンス動作の後に記録動作を再開して、記録処理を完了させることができる。これにより、メンテナンス動作のために吐出動作を中止して、記録用紙Pを無駄にすることがない。一方、メンテナンス動作に要する時間が閾値Tngより長ければ、メンテナンス動作を保留して記録用紙Pに対する記録処理を継続するので、吐出動作の中断による記録品質の低下を抑制することができる。したがって、ノズル110の吐出異常が検出された場合において、記録処理の中止または中断による記録用紙Pの無駄な消費を抑制することができる。
次に、フィルターを備えた液滴吐出装置の一例としてのプリンター1について図55〜図57を参照して説明する。以下、これらの図に基づいて説明するが、前述した実施形態と相違する点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図55に示すように、プリンター1において、吸引クリーニングが実行されると、キャップ92に覆われたノズル110から液体と共に気泡や異物が排出される。そのため、吸引クリーニング後に制御部6が吐出検査処理を行うと、気泡が混入したノズル110やキャビティ141が検出される虞を低減することができる。
(7)プリンター1の中には、静電アクチュエーター120を駆動してキャビティ141を振動させ、キャビティ141の振動波形を検出することによりキャビティ141内の状態を検出する制御部6を備えるものがある。例えば、キャビティ141やノズル110が液体で満たされている場合と、キャビティ141やノズル110に気泡が混入している場合とでは、キャビティ141の振動波形が変化する。そこで、検出した振動波形に基づいてノズル110から液滴を正常に吐出することができるか否かを判断していた。加えて、フラッシング動作前にキャビティ141の振動波形を検出すると共に、フラッシング動作後にキャビティ141の振動波形を検出する。そして、検出した振動波形を比較することにより、キャビティ141内の状態の変化がわかる。すなわち、キャビティ141内の状態の変化とフラッシング動作から予測される変化とが異なる場合には、フィルター271〜273の機能不全を判断することができる。したがって、液滴吐出のために元々備えているキャビティ141内の状態を検出する制御部6を利用することにより、部品点数の増加を抑制しつつ、フィルター271〜273の機能不全を検出することができる。
次に、保湿用のキャップ93を備えた液滴吐出装置の一例としてのプリンター1について図58〜図66を参照して説明する。以下、これらの図に基づいて説明するが、前述した実施形態と相違する点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
さて、プリンター1において、吸引クリーニングが実行されると、キャップ92に覆われたノズル110から液体と共に気泡や異物が排出される。その後、吐出検査処理を行うことでキャビティ141内の状態を検出する。すなわち、制御部6は、キャッピング動作前のキャビティ141の振動波形を検出する。
(13)キャビティ141内の状態の変化が気泡の増加である場合には、キャッピング動作に伴ってノズル110から気泡が混入したものと推測することができる。したがって、キャッピング動作を行った保湿機構361が機能不全であると判断することができる。
・図67に示すように、制御部6は、ノズル110が臨む密閉空間263を負圧にした状態でキャビティ141の状態を検出してもよい(変形例)。すなわち、プリンター1は、メンテナンス部の一例としてのメンテナンス機構72(図54参照)として、キャップ部の一例としてのキャップ92と、メンテナンスポンプの一例としての吸引ポンプ94とを備える。このメンテナンス機構72は、例えば経年劣化によりキャップ92のシール性が低下すると、ノズル110が臨む空間263を密閉する機能が低下する消耗品である。また、吸引ポンプ94としてチューブポンプを用いる場合には、例えば経年劣化によりチューブの復元力が低下して密閉空間263を吸引する機能が低下することもある。
続いて、図67に示すように、制御部6は、吸引クリーニング動作中で負圧が印加された状態のキャビティ141の振動波形を検出する。さらに、制御部6は、吸引クリーニング動作前と吸引クリーニング動作中のキャビティ141内の状態が変化した場合にはメンテナンス機構72の機能が正常であると判断する。
・上記第6実施形態において、液体供給路262に対してフィルター271〜273のみを交換可能としてもよい。
Claims (8)
- 液体供給源から液体供給路を介して供給される液体を液滴として吐出するノズルを複数有し、媒体に対して前記ノズルから液滴を吐出して記録処理を行う液滴吐出部と、
該液滴吐出部のメンテナンス動作を行うメンテナンス部と、
前記ノズルに連通する圧力室を振動させるアクチュエーターの駆動によって振動した前記圧力室の振動波形を検出することによって、前記圧力室内の状態を検出可能な吐出状態検出部と、
を備え、
前記吐出状態検出部は、前記メンテナンス動作前に前記圧力室の振動波形を検出すると共に、前記メンテナンス動作中及び前記メンテナンス動作後のうち少なくとも一方において前記圧力室の振動波形を検出し、前記メンテナンス動作による前記圧力室内の状態の変化に基づいて、前記メンテナンス部と前記液体供給路に配置された機能部のうち少なくとも一方の機能不全を判断可能なことを特徴とする液滴吐出装置。 - 前記吐出状態検出部は、前記圧力室内の状態の変化が前記圧力室内の気泡の増加である場合、前記メンテナンス部と前記機能部のうち少なくとも一方が機能不全であると判断することを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。
- 前記メンテナンス部は、前記液滴吐出部に接触して前記ノズルが臨む空間を閉塞するキャップ部と、前記空間と大気とを連通させる大気連通部とを有する保湿キャップを含み、前記メンテナンス動作として前記キャップ部に前記空間を閉塞させ、
前記吐出状態検出部は、前記キャップ部が前記空間を閉塞する前の前記圧力室の振動波形を検出すると共に、前記空間を閉塞した前記キャップ部が前記空間を開放した後の前記圧力室の振動波形を検出し、前記圧力室内の状態の変化が前記圧力室内の気泡の増加である場合、前記大気連通部が機能不全であると判断することを特徴とする請求項2に記載の液滴吐出装置。 - 前記機能部は、前記液体供給路に配置され異物を捕集するフィルターを含み、
前記メンテナンス部は、前記メンテナンス動作として前記ノズルから前記液体を吐出させ、
前記吐出状態検出部は、前記メンテナンス動作の前後に検出された前記圧力室内の状態の変化が前記圧力室内の気泡の増加である場合、前記フィルターが目詰まりしていると判断することを特徴とする請求項2に記載の液滴吐出装置。 - 前記メンテナンス部は、前記メンテナンス動作に伴って前記ノズルから吐出させる単位時間当たりの吐出量が、前記記録処理時に前記ノズルから前記単位時間当たりに吐出する最大量と同じになるように前記ノズルから前記液体を吐出させることを特徴とする請求項4に記載の液滴吐出装置。
- 前記メンテナンス部は、前記液滴吐出部に接触して前記ノズルが臨む空間を閉塞するキャップ部と、前記空間に負圧を印加することにより前記ノズルから前記液体を排出させるメンテナンスポンプとを含み、前記メンテナンス動作として閉塞された前記空間を負圧にし、
前記液滴吐出部は、前記メンテナンス動作前と前記メンテナンス動作中に検出された前記圧力室内の状態が変化した場合、前記メンテナンス部の機能は正常であると判断することを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。 - 前記液滴吐出部は、前記アクチュエーターを駆動して前記圧力室を振動させることで前記ノズルから液滴を吐出させることを特徴とする請求項1〜請求項6のうち何れか一項に記載の液滴吐出装置。
- 前記圧力室内の状態の変化に基づいて、前記メンテナンス部及び前記機能部のうち少なくとも一方の機能不全を判断した場合、告知部により交換を促すことを特徴とする請求項1〜請求項7のうち何れか一項に記載の液滴吐出装置。
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