JP2016210191A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガターからのインク溢れが発生したことを早期に検知することで、インク溢れによる装置周囲のインク汚染を防止することができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】インクジェット記録装置であって、印字に使用されないインク粒子に微少電荷を帯電する微小電荷帯電手段３２８と、ガター１４内に流れるインクの電荷量を検出する検出手段４７と、を有し、ガター１４の外周面の一部に、グランド電位レベルを有するグランド電位部５０１が形成され、ガター１４の内壁とグランド電位部５０１とが絶縁されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１（特開平１０−２６４４１０号広報）があり、この公報には「インクジェット記録装置において、印字に使用しないインク粒子5を補集するガター6と、ガター6を保持するガターベース15と、ガターベース15内に設置した逆止弁8とでガターユニット7を構成し、ガター6の下流側を逆止弁8に連通させると共に、逆止弁8の下流側をインクの回収経路11に連通させ、逆止弁8は、通常は回収経路11を閉じ、インクの回収ポンプ12bの吸引力が作用すると回収経路11を開くように構成されている。」と記載されている。

特開平１０−２６４４１０号広報

特許文献１に記載された、いわゆるコンティニュアス方式のインクジェット記録装置においては、一例としてインク粒子は、帯電電極により印字内容に応じて荷電され、偏向電極間の静電偏向場を通過する時に飛行方向が変えられて印字に使用される。
一方、帯電電極で荷電されなかったインク粒子は偏向電極で偏向されず直進してガターに受け取られ、インク回収ポンプの吸引力によりインク回収経路内を通り、インク容器に戻って再利用するといった循環する機構となっている。
ガターにおいては、インク粒子を吸引して回収する際に周囲の空気も同時に吸引している。ここで、ガターから吸い込む空気の流量が少なくなるとガターからのインク溢れに繋がる可能性がある。また、ガターから吸い込む空気の流量が多くなると、インク回収経路でのインク溶剤の揮発量も多くなり、ランニングコスト悪化に繋がる。

また更に、従来のインクジェット記録装置では、ガターからのインク溢れを検知することが難しく、インク溢れが発生している状態でも運転動作を継続し、装置周囲をインクで汚してしまう場合があった。

本発明の目的は、ガターからのインク溢れが発生したことを早期に検知することで、インク溢れによる装置周囲のインク汚染を防止することができるインクジェット記録装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲の構成を採用する。
本発明は、インクジェット記録装置であって、印字対象物に印字をするためのインクが収容されるインク容器と、前記インク容器に接続され、加圧供給されたインクが吐出されるノズルと、前記ノズルから吐出されて印字に使用されるインクが帯電される帯電電極と、前記帯電電極で帯電されたインクが偏向される偏向電極と、印字に使用されないインクが回収されるガターと、を備え、印字に使用されないインク粒子に微少電荷を帯電する微小電荷帯電手段と、前記ガター内に流れるインクの電荷量を検出する検出手段と、を有し、前記ガターの外周面の一部に、グランド電位レベルを有するグランド電位部が形成されと、前記ガターの内壁と前記グランド電位部とが絶縁されていることを特徴とする。

本発明によれば、ガターからのインク溢れが発生したことを早期に検知することで、インク溢れによるインク汚染を防止することができる。

インクジェット記録装置の外観斜視図を示す。 インクジェット記録装置の使用状態を示す斜視図である。 インクジェット記録装置の経路構成図を示す。 本発明の実施例１の構成を示す図である。 本発明の実施例１のガター部を拡大した図である。 励振信号と位相探索用帯電電圧の位相関係を示すタイムチャートである。 本発明の実施例１のガターからのインク溢れを示した図である。 本発明の実施例１の正常時とインク溢れ時の位相検出データを示す図である。 本発明の実施例１のインク溢れ検知フロー図である。 本発明の実施例２の構成を示す図である。 本発明の実施例２のガター部を拡大した図である。 本発明の実施例２のガター部の回収流量が低下した状態を示した図である。 本発明の実施例２のガターからのインク溢れを示した図である。 本発明の実施例２の正常時と回収流量低下時と、インク溢れ時の位相検出データを示す図である。 本発明の実施例２のインク溢れ検知フロー図である。 本発明の実施例１の別形態を示す、ガターの図である。 本発明の実施例１の別形態を示す、ガターの図である。 本発明の実施例２の別形態を示す、ガターの図である。 本発明の実施例２の別形態を示す、ガターの図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

＜装置外観の構成＞
図１は、本発明のインクジェット記録装置の外観斜視図を示す。インクジェット記録装置は、本体１に操作表示部３を備え、外部に印字ヘッド２を備え、本体１と印字ヘッド２は導管４にて接続されている。

＜装置の使用形態＞
次に、このインクジェット記録装置の使用状態について図２を用いて説明する。
インクジェット記録装置３００は、例えば、食品や飲料などが生産される工場内の生産ラインに据え付けられ、本体１は使用者が操作できる位置に設置され、印字ヘッド２はベルトコンベア１５などの生産ライン上を給送される印字対象物１３に近接できる位置に設置される。ベルトコンベア１５などの生産ライン上には給送速度に係わらず同じ幅で印字するために、給送速度に応じた信号をインクジェット記録装置４００に出力するエンコーダ１６や、印字対象物１３を検出してインクジェット記録装置４００に印字を指示する信号を出力する印字センサ１７が設置されていて、それぞれは本体１内の図示しない制御部に接続されている。エンコーダ１６や印字センサ１７からの信号に応じて制御部がノズル８から吐出されるインク粒子７Ｃへの帯電量や帯電タイミングを制御し、印字対象物１３が印字ヘッド２近傍を通過する間に帯電、偏向されたインク粒子７Ｃを印字対象物１３へ付着させて印字を行うようになっている。

＜装置の経路構成＞
次に、インクジェット記録装置の経路構成について、図３を用いて説明する。図３は、インクジェット記録装置４００の全体の経路構成を示す図である。

まず、本実施例のインクジェット記録装置４００のインク供給経路について説明する。本体１には、循環するインク７Ａを保持する主インク容器１８が備えられており、主インク容器１８には、主インク容器１８内の液体が内部に保持されるのに適正な量である基準液面レベルに達しているか否かを検知する液面センサ４６が備えられている。

主インク容器１８は、主インク容器１８内のインク７Ａの粘度を把握するために、経路２０１を介して粘度測定器４３に接続されている。粘度測定器４３は経路２０２を介して経路の開閉を行う電磁弁（供給用）３４に接続されており、電磁弁（供給用）３４は経路２０３を介してインク７Ａを吸引、圧送するために使用されるポンプ（供給用）２４に接続されている。そして、ポンプ（供給用）２４は経路２０４を介してインク７Ａ中に混入している異物を除去するフィルタ（供給用）２８に接続されている。

フィルタ（供給用）２８は、経路２０５を介してポンプ（供給用）２４から圧送されたインク７Ａを印字するために適正な圧力に調整する減圧弁３３に接続されており、減圧弁３３は経路２０６を介してノズルに供給されるインク７Ａの圧力を測定する圧力計３１が備えられている。圧力計３１は、導管４内を通る経路２０７を介して印字ヘッド２内に備えられた切替弁４２と接続されている。

切替弁４２は経路２０８を介して、インク７Ａを吐出する吐出口を備えたノズル８に接続されている。なお、切替弁４２は三方型電磁弁であり、切替弁４２にはインク供給用の経路２０７と洗浄用の経路２３７が接続されており、ノズル８にインクと溶剤の供給を切り替えることができる。ノズル８吐出口の直進方向には、印字に使用されないために帯電、偏向されずに直進的に飛翔するインク粒子７Ｃを捕捉するためのガター１４が配置されている。

次に、図３において、本実施例のインクジェット記録装置４００のインク回収経路について説明する。ガター１４は、経路２１１を介して回収したインクの帯電量を測定するための位相センサ４７に接続されている。位相センサ４７は、導管４内を通る経路２１２を介して本体１内に配置されているインク中に混入している異物を除去するフィルタ（回収用）３０と接続されており、フィルタ（回収用）３０は、経路２１３を介して経路の開閉を行う電磁弁（回収用）３５に接続されている。

電磁弁（回収用）３５は経路２１４を介してガター１４により捕捉されたインク粒子７Ｃを吸引するポンプ（回収用）２５と接続されている。ポンプ（回収用）２５は、経路２１５を介して主インク容器１８と接続されている。また、主インク容器１８は、排気経路２１７と接続されていて、排気経路２１７は本体１外部と連通した構成をとっている。

次に、図３において、インク補給経路について説明する。本体１には、補充用のインクを保持する補助インク容器１９が備えられており、補助インク容器１９は、経路２２１を介して経路の開閉を行う電磁弁３６に接続されている。そして、電磁弁３６は経路２２２を介して、インク供給経路２０３と接続された合流経路２２３に接続されている。

次に、図３において、インク循環経路について説明する。印字ヘッド２内に備えられたノズル８には、インク供給用の経路２０８の他に導管４内を通る経路２３７を介して本体１内に備えられ、流路の開閉を行う電磁弁３７に接続されている。電磁弁３７は、経路２２６を介してノズル８からのインクの吸引を行うポンプ（循環用）２６に接続されている。そして、ポンプ（循環用）２６は経路２２７を介して、インク回収経路２１５に接続された合流経路２２８に接続された構成となっている。

次に、図３のインクジェット記録装置４００の溶剤補給経路について説明する。本体１には、溶剤補給用の溶剤を保持する溶剤容器２０が備えられており、溶剤容器２０は、経路２３１を介して溶剤を吸引、圧送するために使用されるポンプ（溶剤用）２７に接続されている。ポンプ（溶剤用）２７は、経路２３２を介して流路の開閉を行うために電磁弁（溶剤用）３８に接続されており、電磁弁（溶剤用）３８は、経路２３３を介して主インク容器１８と接続されている。

＜実施例１の構成概要＞
次に、本発明の実施例１に係るインクジェット記録装置４００の実施の形態を図４、図５を用いて説明する。図４は、実施例１の構成を示すブロック図を示し、図５は、図４のガター部の部分拡大図を示す。

インクジェット記録装置４００は、主インク容器１８からインク供給ポンプ２４によって加圧して供給されるインク７Ａをノズル８からインク柱７Ｂ状に噴出し、その先端が分離してインク粒子７Ｃとなる位置を包囲するように帯電電極１１を備え、更に、帯電して飛行するインク粒子７Ｃを帯電量に応じて偏向して被印字物（不図示）に差し向けて印字する偏向電界を発生する偏向電極１２（図４は、１２Ａがグランド電極、１２Ｂがプラス電極である）と、印字に使用しなかったインク粒子７Ｃを捕捉するガター１４と、このガター１４で捕捉したインク粒子の中で微少電荷５０４を帯びたインク粒子７Ｄの帯電量に応じた位相検出信号を発生する位相センサ４７を備えている。

そして、更に、前記インク供給ポンプ２４とガター１４で捕捉したインク７Ｅを主インク容器１８に回収するインク回収ポンプ２５を制御するポンプ駆動回路３２６と、前記ノズル８から噴射したインク柱７Ｂからインク粒子７Ｃに分離するタイミングに規則性をもたせるために該ノズル８に内蔵した電歪素子（不図示）を励振する励振電圧発生回路３２７と、印字用帯電信号発生回路３２９および位相探索用帯電信号発生回路３２８（本実施例では、印字用帯電信号発生回路３２９に加えて位相探索用帯電信号発生回路を設ける構成としたが、印字用帯電信号発生回路３２９のみを用いて制御部による帯電量制御によって実現するようにしてもよい。）から出力されるデジタル信号形態の帯電信号をアナログ形態の電圧信号に変換するＤ／Ａコンバータ３３０と、Ｄ／Ａコンバータ３３０から出力されるアナログ信号形態の電圧信号を増幅して帯電電極１１に印加する帯電電圧を発生する増幅回路３３１と、偏向電極１１に印加する偏向電圧を発生する偏向電圧発生回路３３５と、位相センサ４７から出力するアナログ信号形態の位相検出信号を増幅する増幅回路３３２と、増幅された位相検出信号を入力して帯電良否を判定する位相判定回路３３３と、増幅された位相検出信号を入力してＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ３３４を備える。

このように構成したインクジェット記録装置４００におけるＭＰＵ３２０は、バスライン３２１を介してポンプ駆動回路３２６を制御してインク供給ポンプ２４とインク回収ポンプ２５を運転することにより、主インク容器１８内のインク７Ａを吸引、加圧してノズル８に供給することによりノズル８から柱７Ｂ状に噴出させ、ガター１４で捕捉したインク粒子７Ｃを吸引して主インク容器１８に回収する。ノズル８から噴出するインク柱７Ｂは、その先端が分離してインク粒子７Ｃとなる。インク柱７Ｂの先端がインク粒子７Ｃに分離タするイミングは、励振電圧発生回路３２７によって励振電圧を発生してノズル８の電歪素子を励振してインク柱７Ｂを振動させることにより、励振電圧に対して所定の位相に規制することができる。

インク粒子７Ｃの帯電量は、インク柱７Ｂの先端からからインク粒子７Ｃが分離するときにインク柱７Ｂが帯電電極１１の電位によって帯電している帯電量に比例する。印字用帯電信号発生回路３２９は、インク柱７Ｂの先端がインク粒子７Ｃに分離するときに該インク粒子７Ｃを所定の位置に偏向するために必要な帯電量となるように帯電電極１１に帯電電圧を印加するための印字用帯電信号を発生する。

印字用帯電信号に基づいて発生した帯電電圧に応じて帯電したインク粒子７Ｃは、偏向電極１２の間を飛行する間に静電偏向されて被印字物（不図示）の目的の位置に付着する。帯電しなかったインク粒子７Ｃは、直進してガター１４に捕捉されて回収される。

印字用帯電信号を発生するタイミングは、インク柱７Ｂがインク粒子７Ｃに分離するときに該インク粒子７Ｃを所定の位置に偏向するために必要な帯電量となるように帯電電極１１に帯電電圧を印加することができるタイミングであることが必要である。

ＭＰＵ３２０は、適正な位相関係のタイミングで印字用帯電電圧を発生するための位相探索を実行する。

＜本発明（実施例１）のガター部の構成＞
次に、本発明の実施例１に係るインクジェット記録装置４００において実施のガター部の形態を、図５を用いて説明する。図５は、図４のガター１４の周辺構成の部分拡大図を示す。

図５において、７Ｃは印字に使用されないインク粒子、７Ｄは印字に使用されないインク粒子の中で微少電荷５０４を帯びたインク粒子である。インク粒子７Ｄは、偏向電極１２を通過する際にわずかに偏向されるが、ガター１４を飛び越えない程度の帯電量に抑えられている。ガター１４は、印字に使用されないインク粒子７Ｃ、７Ｄを捕集するためのもので、内径φ１［ｍｍ］程度のステンレスのパイプで製作されている。

位相センサ４７は、微少電荷５０４を検知するための位相センサであり、位相センサ４７の材質は導電性があり、また耐溶剤性があるステンレスで製作されている。ガター１４と位相センサ４７は、経路２１１で接続されており、経路２１１は樹脂などの絶縁材料で製作されている。また、位相センサ４７は、経路２１２を介してポンプ（回収用）２５に接続された構成となっている。

そして、ガター１４においては、インク粒子７Ｃ、７Ｄの流入口付近の外周面に導電性を有するグランド部５０１が備えられており、このグランド部５０１は、絶縁体５０２によってガター１４と電気的に絶縁されている。また、更に、グランド部５０１はグランド電位レベルとなっている。グランド部５０１および絶縁体５０２は、印字に使用するインク粒子７Ｃの飛翔を妨げないように、なるべくインク粒子飛翔方向の凸部を小さくする、もしくはインク粒子７Ｃの飛翔方向を避けて設置する必要がある。

印字に使用されないインク粒子７Ｃ、７Ｄは、ガター１４に着弾すると、ポンプ（回収用）２５により発生した吸引力により吸引され、インク７Ｅとして回収経路内を流れる。インク７Ｅはガター１４の壁面を伝い、気体２１Ａと共に、流れ方向５０３Ｂの向きで流れて行き主インク容器１８に回収される。例えば、インク７Ｅの流量が約３．５［ｍｌ／分］、気体２１Ａの流量が約１４０［ｍｌ／分］となっていれば、ガター１４からインク７Ｅが溢れることなく、通常は安定したインク回収が可能となる。

また、インクジェット記録装置４００に使用されるインク７には導電性があるために、微少電荷５０４を帯びたインク粒子７Ｄは、ガター１４の壁面に着弾すると、インク７Ｅを伝い、微少電荷５０４が矢印５０４Ａのように位相センサに流れて行き、位相検出信号を発生する構成となっている。

＜位相探索方法＞
図６に、帯電電圧印加タイミングを検出する例として、粒子化の基準となる励振信号を８分割し、各位相から始まる半周期分の帯電信号を印加する場合の各位相における帯電波形を示す。

インクジェット記録装置４００においては、最適な帯電電圧印加タイミングを検出するために、印字を行なっていない状態（印字と印字のインターバル等）において、粒子化の基準となる励振信号に対し帯電位相をずらしてガター１４を飛び越えない程度の帯電電圧を印加し、各位相での帯電電荷量５０４を検出している。つまり、位相探索用帯電電圧を発生して位相探索を行っている。

この位相探索のための位相探索用帯電電圧を発生するために、位相探索用帯電信号発生回路３２８は、励振電圧に対する位相を変えた複数種類の位相探索用帯電電圧を発生するための帯電信号を発生する。この位相探索用帯電電圧は、この帯電電圧で帯電したインク粒子７Ｄがガター１４を飛び越えない（ガター１４で捕捉できる）程度の偏向量となるような大きさとし、この帯電電圧で帯電したインク粒子７Ｄの帯電量５０４に応じて位相センサ４７から出力される位相検出信号を増幅回路３３２を介して位相判定回路３３３およびＡ／Ｄコンバータ３３４に入力する。

増幅回路３３２から出力する位相検出信号の波形は、例えば、図８の（ａ）〜（ｃ）に示すように変化する。インクジェット記録装置４００が正常な状態にあるときには、位相検出信号の波形は、位相探索用帯電電圧の発生位相の変更に伴って図８の（ａ）に示すように変化する。

位相判定回路３３３は、このような位相検出信号を入力し、入力した各位相の位相検出信号をスレッショルドレベルと比較して２値化して、スレッシュドレベルを超えたものを「１」、超えないものを「０」と判定して、ＭＰＵ３２０に入力する。ＭＰＵ３２０は、２値化された位相検出信号が「０」から「１」になった位相をインク粒子７Ｃを帯電させる帯電電圧発生に最適な位相であると判断し、その位相でその後の印字用帯電電圧を発生するように印字用帯電信号を発生する。

＜本発明（実施例１）の動作＞
次に、本発明におけるインクジェット記録装置４００の実際にインクが溢れた場合の検知方法について、図７、および、図８を用いて説明する。図７は、実施例１のガターからのインク溢れを示した図であり、図８の（ａ）が正常時の位相検出データを示す図であり、図８の（ｂ）と（ｃ）がインク溢れ時の位相検出データを示す図である。

図７においては、インク７Ｅの回収能力が悪くなり、ガター１４の入り口からインク７Ｆが溢れた状態を示している。インク溢れは、ガター１４の入り口からの気体２１Ａの吸い込み流量が低下している場合に発生する可能性が高く、原因として、ポンプ（回収用）２５のトラブル、経路（回収用）２１１〜２１４のシール不良などが考えられる。この状態を継続すると、ガター１４からインク７Ｆが溢れ続け、装置周辺をインクで汚す可能性がある。そのため、早期にインク溢れを検知し、対処する必要がある。

本実施例の形態においては、ガター１４からインク７Ｆが溢れた場合にグランド部５０１と接触し、ガター１４内壁とグランド部が電気的に導通状態となる。この場合、微少電荷５０４は矢印５０４Ｂのようにグランド部５０１に流れて行き、位相センサ４７は微少電荷５０４を検出できなくなる。

よって、インク回収経路で正常にインク吸引が行われている場合は、インク溢れが無く、図８の（ａ）に示すような位相センサ４７の検出結果となる。このように正常なインク吸引が行われている場合には、スレッショルドレベルを超えるものが３〜５位相程度あり、図８の（ａ）では４位相分を検出している。

次に、図８の（ｂ）では、インクがわずかに溢れている状態を示している。全体的に、位相センサ４７での検出値が小さくなっており、スレッショルドレベルを超えているものは１位相だけである。

そして、図８の（ｃ）では、インクが溢れた場合の位相センサ４７の検出結果を示しており、微少電荷５０４はグランド部５０１に流れてしまっている。よって、位相センサ４７では、微小電荷は検出されない結果となる。

したがって、位相検出データに基づき、これを監視することにより、ガター１４からのインク溢れを検知することが可能となっている。よって、ガターからのインク溢れが発生したことを早期に検知することができ、インク溢れによるインク汚染を防止することができる。

＜本発明（実施例１）のガター溢れ検知フロー説明＞
次に、本実施例におけるインクジェット記録装置４００における位相探索と、インク溢れ検知について、ＭＰＵ３２０の制御処理について、図９を用いて説明する。図９は、インク粒子化タイミングの位相探索およびインク溢れ検知から対処までの制御フロー図である。

まず、ステップＳ７０１は、ノズル８から粒子化されたインク７Ｃが噴出されており、インク粒子７Ｃがガター１４から回収されている状態を示している。ステップＳ７０２は、位相探索を行なうための位相探索用電圧を発生するように位相探索信号発生回路３２８に指示する。

ステップＳ７０３は、位相探索用電圧を発生しているときに位相センサ４７から出力される検出信号をデジタル信号形態に変換した位相検出データをＡ／Ｄコンバータ３３４から取得する。

ステップＳ７０４は、Ａ／Ｄコンバータ３３４から取得した位相検出データを所定の値（スレッショルドレベル）と比較して２値化する。この２値化データは、位相判定回路３３３から入力するように構成しても良い。ここで、スレッショルドレベルを超えるものを「１」、超えないものを「０」と判定する。

ステップＳ７０５は、ステップＳ７０４で２値化したもので１周期（８位相）のうち「１」と判定されたものの数をカウントし、「１」が２位相以上あるかどうかを確認する。２位相以上ある場合は、「ＹＥＳ」（ガターからのインク回収状態良好）と判断され、ステップＳ７０６へ進む。もし「１」が１位相以下の場合は、「ＮＯ」（ガター１４からのインク溢れ）と判断され、ステップＳ７１１に進む。

ステップＳ７０６は、正常な位相探索が行なわれていると判断され、印字可能状態であることを示す。この後、ステップＳ７０２に戻り、ステップＳ７０２〜Ｓ７０６を繰り返すことで経時的な帯電タイミングの変化を監視する。

次に、ステップＳ７１１では、ガター１４からのインク溢れと判断されたため、装置周囲のインク汚れを低減するために、ノズル８からのインク噴出を停止する動作を指示する。ステップＳ７１２は、異常発生を表示装置３２５に表示し、使用者に連絡を行なう。

本実施例では、スレッショルドレベルを超えるものを「１」、超えないものを「０」と判定するとした制御フローを説明したが、スレッショルドレベルを超えるものを「０」、超えないものを「１」として定義し、制御しても構わない。

＜本発明（実施例１）の効果＞
このように本実施例によれば、次に述べるような効果を得ることが可能となる。インク回収能力が低下してガター１４からインクが溢れてしまった場合に、位相探索用帯電電圧をグランドに落として位相センサ４７で検出できなくすることで、インクが溢れていることを早期に検知することが可能となるインクジェット記録装置を提供することができる。また、更に、インク溢れを検知した後で、ノズル８からのインク噴出を停止するような動作を行なうように制御することで、装置周辺のインク汚れを低減することが可能となるインクジェット記録装置を提供することができる。

＜本発明（実施例１）の別形態のガター構造＞
また、本発明の実施例１に用いるガター部の形態として、図１６、または、図１７に示したガターを用いることとしても良い。

まず、図１６に示すガター部の構成について説明する。図１６の（ａ）がガター部全体を示し、図１６の（ｂ）で、（ａ）図のＡ部の拡大図を示す。なお、図５で示した構成と共通する部分については説明を省略し、異なる部分についての説明を行なう。

図１６の（ａ）において、ガター１４Ｃは、印字に使用されないインク粒子７Ｃ、７Ｄを捕集するためのもので、内径φ１［ｍｍ］程度のステンレスのパイプで製作されている。ガター１４Ｃは、インサート成形により絶縁体である樹脂（例えば材質：ＰＢＴ）材料で製作されたガターブロック５３１と一体の構成となっている。ガターブッロク５３１は、ガターベース５３２に固定されており、経路２１１はＯリング５３３によりシールされている。そして、ガターベース５３２内の経路２１１は、位相センサ４７と接続されている。

図１６の（ｂ）においては、絶縁体であるガターブロック５３１にグランド部５０１が設置され、ガター開口部１４Ｃ１とグランド部５０１とが電気的に絶縁されていることが確認できる。

次に、図１７に示すガター部の構成について説明する。図１７の（ａ）がガター部全体を示し、図１７の（ｂ）で、（ａ）図のＢ部の拡大図を示す。お、図５、および図１６で示した構成と共通する部分については説明を省略し、異なる部分についての説明を行なう。
図１７の（ａ）および（ｂ）において、ガター１４Ｄは、印字に使用されないインク粒子７Ｃ、７Ｄを捕集するためのもので、内径φ１［ｍｍ］程度のガター開口部１４Ｄ１を持ち、絶縁体である樹脂（例えば材質：ＰＢＴ）材料で製作されている。

以上のように、図１６、または、図１７の構成をとることで、実施例１に用いるガターにおいて、量産加工が容易となり、製造にあたってのコストダウンにつながる。

以下において、実施例２に係る発明につき図面を用いて説明する。なお、実施例１と共通する部分についての説明は省略し、主に実施例１と異なる部分について説明を行う。

＜本発明（実施例２）の構成＞
本発明の実施例２に係るインクジェット記録装置４１０の実施の形態を図１０、図１１を用いて説明する。図１０は、実施例２の構成を示すブロック図を示し、図１１は、図１０のガター部の部分拡大図を示す。

インクジェット記録装置において、３２０は、インクジェット記録装置４１０全体を制御するマイクロプロセッシングユニット（以下、ＭＰＵという）である。３２１は、バスラインであり、ＭＰＵ３２０のデータ信号、アドレス信号およびコントロール信号を伝送する。

次に、図１０、図１１において、インクの流れおよび、粒子化、帯電信号検知について説明する。インクジェット記録装置４１０は、印字に使用しなかったインク粒子７Ｃを捕捉するガター１４Ｂと、このガター１４Ｂで捕捉したインク粒子の中で微少電荷５０４を帯びたインク粒子７Ｄの帯電量に応じた位相検出信号を発生する位相センサＡ４７Ａ、位相センサＢ５１２を備えている。

そして、更に、ガター１４Ｂで捕捉したインク７Ｅを主インク容器１８に回収するインク回収ポンプ２５を制御するポンプ駆動回路３４１と、位相センサＡ４７Ａから出力するアナログ信号形態の位相検出信号を増幅する増幅回路３４２と、増幅された位相検出信号を入力して帯電良否を判定する位相判定回路Ａ３４３と、増幅された位相検出信号を入力してＡ／Ｄ変換するＡ／ＤコンバータＡ３４４を備える。

また、更に、位相センサＢ５１２から出力するアナログ信号形態の位相検出信号を増幅する増幅回路３４５と、増幅された位相検出信号を入力して帯電良否を判定する位相判定回路Ｂ３４６と、増幅された位相検出信号を入力してＡ／Ｄ変換するＡ／ＤコンバータＢ３４７を備える。

このように構成したインクジェット記録装置４１０におけるＭＰＵ３２０は、バスライン３２１を介してポンプ駆動回路３４１を制御してインク供給ポンプ２４とインク回収ポンプ２５を運転および吸引力を制御することにより、主インク容器１８内のインク７Ａを吸引，加圧してノズル８に供給することによりノズル８から柱７Ｂ状に噴出させ、ガター１４Ｂで捕捉したインク粒子７Ｃを吸引して主インク容器１８に回収する。

＜本発明（実施例２）のガター部の構成＞
次に、本発明の実施例２に係るインクジェット記録装置４１０において実施のガター部の形態を、図１１を用いて説明する。図１１は、図１０のガター１４Ｂの周辺構成の部分拡大図を示す。

図１１において、７Ｃは印字に使用されないインク粒子、７Ｄは印字に使用されないインク粒子の中で微少電荷５０４を帯びたインク粒子である。インク粒子７Ｄは、偏向電極１２を通過する際にわずかに偏向されるが、ガター１４Ｂを飛び越えない程度の帯電量に抑えられている。１４Ｂは、印字に使用されないインク粒子７Ｃ、７Ｄを捕集するためのもので、内径φ１［ｍｍ］程度のステンレスのパイプで製作されている。４７Ａは、微少電荷５０４を検知するための位相センサＡであり、位相センサＡ４７Ａの材質は導電性があり、また耐溶剤性があるステンレスで製作されている。ガター１４Ｂと位相センサＡ４７Ａは、経路２１１で接続されており、経路２１１は樹脂などの絶縁材料で製作されている。また、位相センサＡ４７Ａは、経路２１２を介してポンプ（回収用）２５に接続された構成となっている。

ガター１４Ｂにおいて、インク粒子７Ｃ、７Ｄの流入口を構成するガター入り口部材５１１は絶縁体で製作されている。ガター入り口部材５１１は、位相センサＢ５１２および、グランド部５１３を備えており、ガター１４Ｂと、位相センサＢ５１２、およびグランド部５１３はそれぞれ電気的に絶縁された状態となっている。

グランド部５１３および位相センサＢ５１２は、印字に使用するインク粒子７Ｃの飛翔を妨げないように、なるべくインク粒子飛翔方向の凸部を小さくする、もしくはインク粒子７Ｃの飛翔方向を避けて設置する必要がある。

印字に使用されないインク粒子７Ｃ、７Ｄは、ガター１４に着弾すると、ポンプ（回収用）２５により発生した吸引力により、インク７Ｅはガター１４の壁面を伝い、気体２１Ａと共に、流れ方向５０３Ｂの向きで流れて行き主インク容器１８に回収される。ここで、例えばインク７Ｅの流量が約３．５［ｍｌ／分］、気体２１Ａの流量が約１４０［ｍｌ／分］となっており、ガター１４Ｂからインク７Ｅが溢れることなく、安定したインク回収が可能となっている。

また、インクジェット記録装置４１０に使用されるインク７には導電性があるために、微少電荷５０４を帯びたインク粒子７Ｄは、ガター１４Ｂの壁面に着弾すると、インク７Ｅを伝い、微少電荷５０４が矢印５０４Ａのように位相センサに流れて行き、位相検出信号を発生する構成となっている。

＜本発明（実施例２）の動作＞
次に、本発明におけるインクジェット記録装置４１０のインク回収能力が低下した場合とインクが溢れた場合の検知方法について、図１２、図１３、および図１４を用いて説明する。図１２は、ガター１４Ｂでのインク回収能力が低下してインク液面がガター１４Ｂの入り口付近まで上がっていることを示した図であり、図１３は、ガター１４Ｂからのインク溢れを示した図である。そして、図１４は、状態（１）が正常時の位相データを示す図であり、状態（２）と状態（３）が回収能力が低下した場合の位相検出データを示す図であり、状態（４）がインク溢れ時の位相検出データを示す図である。

図１２においては、インク７Ｅの回収能力が低下し、インクの液面が位相センサＢ５１２に接触している状態を示している。このような状態においては、入り口部材５１１に設けられた位相センサ５１２とインク７Ｅが接触し、ガター１４Ｂ内壁と位相センサＢ５１２が電気的に導通状態となる。この場合、微少電荷５０４は矢印５０４Ｃのように位相センサＢ５１２に流れて行き、位相センサＡ４７Ａでは微少電荷５０４を検出値が小さくなるか、または検出できなくなる。

この場合、経路（回収用）２１１〜２１４にて気体２１Ａの流量が低下していることが原因と考えられ、例えば、ポンプ（回収用）２５の周波数を上げるなどして気体２１Ａの流量を増加させることで、良好なインク回収状態（図１１に示す）に修復できる可能性がある。

図１３においては、インク７Ｅの回収能力が悪くなり、ガター１４Ｂの入り口部材５１１からインク７Ｆが溢れた状態を示している。このような状態においては、ガター１４Ｂの入り口部材５１１からインク７Ｆが溢れた場合にグランド部５１３と接触し、ガター１４Ｂ内壁とグランド部５１３が電気的に導通状態となる。この場合、微少電荷５０４は矢印５０４Ｄのようにグランド部５１３に流れて行き、位相センサＡ４７Ａと位相センサＢ５１２では微少電荷５０４を検出できなくなる。

このようなインク溢れは、ガター１４Ｂの入り口からの気体２１Ａの吸い込み流量が低下している場合に発生する可能性が高く、原因として、ポンプ（回収用）２５のトラブル、経路（回収用）２１１〜２１４のシール不良などが考えられる。この状態を継続すると、ガター１４Ｂからインク７Ｆが溢れ続け、装置周辺をインクで汚す可能性がある。そのため、早期にインク溢れを検知し、対処する必要がある。

次に、図１４を用いて、各回収状態体における位相検出データを説明する。図１４の状態（１）は、正常な回収状態であることを示しており、位相センサＡで位相探索を実行している。この状態では、位相センサＢはインク７Ｅに接触していないため、位相データは検出されていない。

状態（２）においては、位相センサＡと位相センサＢの両方で位相データを検出している。これは、位相センサＢにわずかにインク７Ｅが接触しており、回収能力が低下している状態となっている。この場合、位相センサＡと位相センサＢの合計値を位相検出結果として出力し、位相探索を実行する。

状態（３）においては、位相センサＡでは位相を検出しておらず、位相センサＢのみ位相データを検出している。これは、状態（２）より更に回収能力が低下している状態である。この場合にも状態（２）の時と同様に、位相センサＡと位相センサＢの合計値を位相検出結果として出力し、位相探索を実行する。

状態（４）においては、位相センサＢにおいても位相の検出値が小さくなっており、位相センサＡと位相センサＢの合計値の検出データでもスレッショルドレベルを超える位相は無くなっている。この状態は、インクが溢れた場合の位相センサ４７の検出結果を示しており、微少電荷５０４はグランド部５１３に流れてしまっている。

このように本実施例の構成では、位相検出データを監視することにより、ガター１４Ｂ部の回収状態を検知することが可能となっている。

＜本発明（実施例２）のガター溢れ検知フロー説明＞
次に、本実施例におけるインクジェット記録装置４１０における位相探索と、回収能力低下検知、およびインク溢れ検知についてのＭＰＵ３２０の制御処理について、図１５を用いて説明する。図１５は、インク粒子化タイミングの位相探索およびインク溢れ検知から対処までの制御フロー図である。

まず、ステップＳ８０１は、ノズル８から粒子化されたインク７Ｃが噴出されており、インク粒子７Ｃがガター１４Ｂから回収されている状態を示している。

ステップＳ８０２は、位相探索を行なうための位相探索用電圧を発生するように位相探索信号発生回路３２８に指示する。

ステップＳ８０３は、位相探索用電圧を発生しているときに位相センサＡ４７Ａから出力される検出信号をデジタル信号形態に変換した位相検出データをＡ／ＤコンバータＡ３４４から取得する。

ステップＳ８０４は、Ａ／ＤコンバータＡ３４４から取得した位相検出データを所定の値（スレッショルドレベル）と比較して２値化する。この２値化データは、位相判定回路Ａ３４３から入力するように構成しても良い。ここで、スレッショルドレベルを超えるものを「１」、超えないものを「０」と判定する。

ステップＳ８０５は、ステップＳ８０４で２値化したもので１周期（８位相）のうち「１」と判定されたものの数をカウントし、「１」が２位相以上あるかどうかを確認する。２位相以上ある場合は、「ＹＥＳ」（ガターからのインク回収状態良好）と判断され、ステップＳ８０６へ進む。もし「１」が１位相以下の場合は、「ＮＯ」（ガター１４からのインク溢れ）と判断され、ステップＳ８１１に進む。

ステップＳ８０６は、正常な位相探索が行なわれていると判断され、印字可能状態であることを示す。この後、ステップＳ８０２に戻り、ステップＳ８０２〜Ｓ８０６を繰り返すことで経時的な帯電タイミングの変化を監視する。

次に、ステップＳ８１１では、ガター１４Ｂからのインク回収能力低下と判断されたため、ポンプ（回収用）２５の駆動周波数を上げて回収能力を高める動作を指示する。

ステップＳ８１２は、位相探索用電圧を発生しているときに位相センサＡ４７Ａと位相センサＢ５１２から出力される検出信号を合計して、デジタル信号形態に変換した位相検出データをＡ／ＤコンバータＡ３４４と、Ａ／ＤコンバータＢ３４７から取得する。

ステップＳ８１３は、Ａ／ＤコンバータＡ３４４と、Ａ／ＤコンバータＢ３４７から取得した位相検出データを所定の値（スレッショルドレベル）と比較して２値化する。この２値化データは、位相判定回路Ａ３４３と、位相判定回路Ｂ３４７から入力するように構成しても良い。ここで、スレッショルドレベルを超えるものを「１」、超えないものを「０」と判定する。

ステップＳ８１４は、ステップＳ８１３で２値化したもので１周期（８位相）のうち「１」と判定されたものの数をカウントし、「１」が２位相以上あるかどうかを確認する。２位相以上ある場合は、「ＹＥＳ」（ガターからのインク溢れ無し）と判断され、ステップＳ８１５へ進む。もし「１」が１位相以下の場合は、「ＮＯ」（ガターからのインク溢れあり）と判断され、ステップＳ８２１に進む。

ステップＳ８１５は、位相探索が可能であると判断され、印字可能状態であることを示す。この後、ステップＳ８０２に戻り、ステップＳ８０２〜Ｓ８０６、またはＳ８０２〜Ｓ８１５を繰り返すことで経時的な帯電タイミングの変化を監視する。

次に、ステップＳ８２１では、ガター１４Ｂからのインク溢れと判断されたため、装置周囲のインク汚れを低減するために、ノズル８からのインク噴出を停止する動作を指示する。

ステップＳ８２２は、異常発生を表示装置３２５に表示し、使用者に連絡を行なうようになっている。

＜本発明（実施例２）の効果＞
以上のように、本実施例に係るインクジェット記録装置４１０によれば、インク回収能力が低下した状態に陥ったときにガター１４Ｂからインクが溢れる前に検知することが可能となり、その場合に、ポンプ（回収用）２５の吸引力を上げるような制御を行なうことで、インク溢れを未然に防止することが可能となるインクジェット記録装置を提供することができる。

また、更に、ガター１４Ｂからインクが溢れてしまった場合には、位相探索用帯電電圧をグランドに落として位相センサＡ４７Ａ、位相センサＢ５１２で検出できなくすることで、インクが溢れていることを早期に検知することが可能となり、インク溢れを検知した時にノズル８からのインク噴出を停止するような動作を行なうように制御することで、装置周辺のインク汚れを低減することが可能となるインクジェット記録装置を提供することができる。

＜本発明（実施例２）の別形態のガター構造＞
また、本発明の実施例２に用いるガター部の形態として、図１８、または、図１９に示したガターを用いることとしても良い。

まず、図１８に示すガター部の構成について説明する。図１８の（ａ）がガター部全体を示し、図１８の（ｂ）で、（ａ）図のＣ部の拡大図を示す。なお、図１１で示した構成と共通する部分については説明を省略し、異なる部分についての説明を行なう。

図１８の（ａ）において、ガター１４Ｅは、印字に使用されないインク粒子７Ｃ、７Ｄを捕集するためのもので、内径φ１［ｍｍ］程度のステンレスのパイプで製作されている。ガター１４Ｅは、インサート成形により絶縁体である樹脂（例えば材質：ＰＢＴ）材料で製作されたガターブロック５４１と一体の構成となっている。

図１６の（ｂ）において、ガター開口部１４Ｅ１は、絶縁体であるガターブロック５４１と一体に形成されており、ガター開口部１４Ｅ１の外側のガターブロック５４１にグランド部５０１が設置され、ガター開口部１４Ｅ１の内側のガターブロック５４１には位相センサＢが設置されている。よって、ガター１４Ｅと位相センサＢ、グランド部５０１は、ガターブロック５４１により、電気的に絶縁されている。また、位相センサＢ５４２は、ガター開口部１４Ｅ１の外側に信号を送るための接続部とグランド部５０１が、電気的に導通することを防止するために、絶縁体５４２で覆われている。

次に、図１９に示すガター部の構成について説明する。図１９の（ａ）がガター部全体を示し、図１９の（ｂ）で、（ａ）図のＤ部の拡大図を示す。お、図１１、および図１８で示した構成と共通する部分については説明を省略し、異なる部分についての説明を行なう。

図１９の（ａ）および（ｂ）において、ガター１４Ｆは、印字に使用されないインク粒子７Ｃ、７Ｄを捕集するためのもので、内径φ１［ｍｍ］程度のガター開口部１４Ｆ１を持ち、絶縁体である樹脂（例えば材質：ＰＢＴ）材料で製作されている。

以上のように、図１６、または、図１７の構成をとることで、実施例１に用いるガターにおいて、量産加工が容易となり、製造にあたってのコストダウンにつながる。

１…本体部、２…印字ヘッド部、３…操作表示部、４…導管、７Ａ…インク（主インク容器１８内）、７Ｂ…インク柱、７Ｃ…インク粒子、７Ｄ…微少電荷を帯びたインク粒子、７Ｅ…回収経路のインク、７Ｆ…溢れたインク、８…ノズル、９…電歪素子、１１…帯電電極、１２…偏向電極、１２Ａ…グランド電極、１２Ｂ…プラス電極、１３…印字対象物、１４…ガター、１４Ｂ…ガター、１４Ｃ〜１４Ｆ…ガター、１４Ｃ１〜１４Ｆ１…ガター開口部、１５…ベルトコンベア、１６…エンコーダ、１７…印字センサ、１８…主インク容器、１９…補助インク容器、２０…溶剤容器、２１…気体、２４…ポンプ（供給用）、２５…ポンプ（回収用）、２６…ポンプ（溶剤用）、２７…ポンプ（循環用）、２８…フィルタ（供給用）、２９…フィルタ（回収用）、３０…フィルタ（溶剤用）、３１…圧力計、３３…減圧弁、３４…電磁弁（供給用）、３５…電磁弁（回収用）、３６…電磁弁（補給用）、３７…電磁弁（循環用）、３８…電磁弁（溶剤用）、３９…電磁弁（洗浄用）、４２…切替弁、４３…粘度測定器、４６…液面センサ、４７…位相センサ、４７Ａ…位相センサＡ、５１…印字ヘッドカバー、５１Ａ…スリット、２０１〜２０８…経路（インク供給用）、２１１〜２１５…経路（インク回収用）、２１７…経路（排気用）、２２１〜２２２…経路（インク補給用）、２２３…合流経路、２２５〜２２７…経路（循環用）、２２８…合流経路、２３１〜２３３…経路（溶剤補給用）、２３５…分岐経路、２３６〜２３７…経路（洗浄用）、３００…制御部、 ３０１…バスライン、 ３０２…記録部、３１０…電源、３２０…マイクロプロセッシングユニット、３２１…バスライン、３２２…メモリ（ＲＯＭ）、３２３…メモリ（ＲＯＭ）、３２４…入力パネル、３２５…表示装置、３２６…ポンプ駆動回路、３２７…励振電圧発生回路、３２８…位相探索用帯電信号発生回路、３２９…印字用帯電信号発生回路、３３０…Ｄ／Ａコンバータ、３３１…増幅回路、３３２…増幅回路、３３３…位相判定回路、３３４…Ａ／Ｄコンバータ、３３５…偏向電圧発生回路、３４１…ポンプ駆動回路、３４２…増幅回路、３４３…位相判定回路Ａ、３４４…Ａ／ＤコンバータＡ、３４５…増幅回路、３４６…位相判定回路Ａ、３４７…Ａ／ＤコンバータＡ、
４００…インクジェット記録装置、４１０…インクジェット記録装置、５０１…グランド部、５０２…絶縁体、５０３Ａ…インク粒子の飛翔方向、５０３Ｂ…回収経路の流れ方向、５０４…微少電荷、５０４Ａ…微少電気の流れ方向、５０４Ｂ…インク溢れ時の微少電気の流れ方向、５０４Ｃ…回収力低下時の微少電気の流れ方向、５０４Ｄ…インク溢れ時の微少電気の流れ方向、５１１…ガター入り口部材、５１２…位相センサＢ、５１３…グランド部、５３1…ガターブロック、５３２…ガターベース、５３３…Ｏリング、５４１…ガターブロック、５４２…絶縁体、６００…扉、６１０…本体１の下部の前側、６２０…本体１の下部の後側、６２１…流路ボード、

Claims (5)

1. 印字対象物に印字をするためのインクが収容されるインク容器と、
   前記インク容器に接続され、加圧供給されたインクが吐出されるノズルと、
   前記ノズルから吐出されて印字に使用されるインクが帯電される帯電電極と、
   前記帯電電極で帯電されたインクが偏向される偏向電極と、
   印字に使用されないインクが回収されるガターと、を備えたインクジェット記録装置であって、
   印字に使用されないインク粒子に微少電荷を帯電する微小電荷帯電手段と、
   前記ガター内に流れるインクの電荷量を検出する検出手段と、を有し、
   前記ガターの外周面の一部に、グランド電位レベルを有するグランド電位部が形成され、前記ガターの内壁と前記グランド電位部とが絶縁されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記グランド電位部は、前記ガターの開口部付近の周縁に設けられたことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記検出手段で検出した電荷量のレベルを判定する判定手段を有し、
   前記判定手段で設定された閾値を超えていないと判定された場合に、制御部で前記ノズルからのインク噴出を停止することを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記ガターの開口部付近にインクの電荷量を検出する第２の検出手段を有し、
   前記ガター開口部付近の内周面の一部が導体で形成され、前記導体は前記ガターのインク着弾壁と絶縁されており、前記導体は前記第２の検出手段と接続されたことを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項４記載のインクジェット記録装置であって、
   前記ガター内のインクを前記インク容器方向へ吸引する吸引手段と、
   前記第２の検出手段で検出した電荷量のレベルを判定する第２の判定手段とを有し、
   前記第２の判定手段で設定された閾値を超えていないと判定された場合に、前記制御部で前記吸引手段の吸引力を高めることを特徴とするインクジェット記録装置。

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