JP2017185717A - インクジェットプリンタ - Google Patents
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Abstract
Description
圧電ポンプによるインク輸送量は、粘度、比重などのインクの物性値によって変動する。このため、圧電ポンプが備える圧電アクチュエータに印加する電流の駆動波形(電圧、立ち上がり波形、周波数など)が最適でなければ、インク輸送量が低下してインクジェットヘッドからのインク吐出量が不安定になる場合があった。
図1に示すように、本実施形態のインクジェットプリンタ1は、筐体2内に送りテーブル3と、キャリッジ4と、メンテナンスユニット5と、制御部10と、を備える。なお、図1の紙面における上下方向を、以降は特に断りなく上下方向と記す。
送りテーブル3は、筐体2内に設置された送り用ガイドレール6にスライド可能に保持されている。送り用ガイドレール6は、略水平方向に直線状に延びている。送りテーブル3は、図示しない送りモータによって、送り用ガイドレール6に沿う方向に移動される。また、送りテーブル3には、負圧発生装置7が取り付けられている。負圧発生装置7は、枚葉紙等のシート状の記録媒体Sを送りテーブル3上に吸着固定する。
送りテーブル3、送り用ガイドレール6、前記送りモータ、及び負圧発生装置7は、搬送部8を構成する。搬送部8は、記録媒体Sを後述するインクジェットヘッド16に搬送する。なお、記録媒体Sは、紙に限らず、樹脂や金属のフィルム、木材の板等であってもよい。
キャリッジ4には、キャリッジ4の走査方向に沿って配列された複数のインクジェットユニット15が搭載されている。インクジェットユニット15は、キャリッジ4とともに走査用ガイドレールに沿って移動する。
図3に示すように、インクジェットヘッド16とインク循環装置17は制御部10に電気的に接続され、制御部10に制御される。
図2に示すように、インク循環装置17には、補給口28aが備えられている。補給口28aには、不図示の可撓性のチューブを介して、不図示のインクカートリッジに接続されている。これらのインクカートリッジは、筐体2内に設置されている。
インク循環装置17は、インク供給管52を介してインクジェットヘッド16へとインクを供給する。インクジェットヘッド16で吐出されなかったインクは、インク戻し管53を介してインク循環装置17に回収される。
図4に示すように、インク循環装置17は、ケーシング21A、21B、21Cと、ベースプレート34と、圧電ポンプである圧電振動板36A、36Bと、弁体38A、38B、39A、39Bと、を備えている。
ケーシング21A、21B、21Cは、例えばアルミニウムを金型鋳造(ダイキャスティング)することで形成されている。
ケーシング21A、21B、21Cが組み合わされて、図4に示す供給室22、回収室23、供給ポンプ収容室24、循環ポンプ収容室25、インク室26、連通路27、補給路28、及び流入口29が形成される。以降、ケーシング21A、21B、21Cが組み合わされたものを単にケーシング21と記す。
循環ポンプ収容室25とインク室26とは、循環ポンプ収容室25とインク室26とを仕切る壁部を貫通する流通孔25bを介して連通する。この壁部に、弁体39Bが取付けられている。弁体39Bは、流通孔25bを開閉することで、流通孔25bを通して循環ポンプ収容室25からインク室26へのインクIの流れを許容し、インク室26から循環ポンプ収容室25へのインクIの流れを規制する。
圧電振動板36A及び圧電振動板36Bはそれぞれ、圧電素子と金属板を備えている。
圧電素子としては、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)の上下面にNi/Auメッキ電極を施し、分極処理によって圧電性を与えたものを用いることができる。金属板としては、例えば黄銅を用いることができる。
図4に示すように、圧電振動板36A、36Bは平板状に形成され、厚さ方向の両側に移動可能にベースプレート34に固定されている。ベースプレート34は、ケーシング21A、21Cに挟持されている。圧電振動板36A、36Bは、ベースプレート34のケーシング21C側の面に取り付けられている。
また、インク循環装置17は、弁体38B、39Bを備えなくてもよい。このように構成しても、インクIを一方向にのみ流すことができるからである。
図4に示すように、供給室22内には、供給室22内のインクIの液面を検出する公知の液面センサ31Bが取付けられている。回収室23内には、回収室23内のインクIの液面を検出する公知の液面センサ31Aが取付けられている。
液面センサ31A、31Bは、制御部10に接続され、インクIの液面の検出結果を制御部10に送信する。
図3に示すように、圧力センサ32は、制御部10に電気的に接続されている。圧力センサ32は、圧力検出部32Aが検出した供給室22内の空気圧と、圧力検出部32Bが検出した回収室23内の空気圧と、を検出する。そして供給室22内の空気圧および回収室23内の空気圧の検出値をそれぞれ電気信号として制御部10に出力する。なお、圧力センサ32は1チップに2つの圧力検出部32A、32Bを有し、供給室22内及び回収室23内の圧力をそれぞれ検出することができる。
圧力調整部33は、圧力センサ32の検出値に基づいて、インクジェットヘッド16の各ノズル部の面圧を適正に保つように、ケーシング21内部の圧力を調整する。
図3に示すように、制御部10はマイクロコンピュータ11と、メモリ11aと、AD変換回路11bと、駆動回路12a〜12hと、を有している。また、マイクロコンピュータ11は図示しない演算回路等を有している。メモリ11aには、マイクロコンピュータ11の制御プログラムや、圧電振動板36A、36Bに印加する交流電流のパラメータ表(図8参照)等が記憶されている。
駆動回路12aは、圧電振動板36Aに印加する交流電流を生成する。駆動回路12aは、圧電振動板36Aに電気的に接続され、圧電振動板36Aを制御する。
駆動回路12bは、圧電振動板36Bに印加する交流電流を生成する。駆動回路12bは、圧電振動板36Bに電気的に接続され、圧電振動板36Bを制御する。
AD変換回路11bは、インク温度センサ50及び液面センサ31A、31Bから送信されたアナログ波形による電圧信号をデジタル波形に変換し、マイクロコンピュータ11に送信する。
インクジェットプリンタ1はユーザが操作するキーボード60を備えており、キーボード60は制御部10にユーザの操作に基づいた信号を送信する。
マイクロコンピュータ11は、インクジェットヘッド16のアクチュエータを適宜制御して各ノズル部からインクIを噴射させ、記録媒体Sに印刷させる。インクジェットユニット15内のインクIが減少すると、インクIが減少したことが例えば液面センサ31A、31Bにより検出され、検出結果が制御部10に送信される。すると、マイクロコンピュータ11は、駆動回路12bにより供給ポンプ49の圧電振動板36Bを駆動させる。駆動回路12bが圧電振動板36Bに交流電流を印加すると、圧電振動板36Bが厚さ方向に移動し、供給用圧力室24cの容積が増減する。供給用圧力室24cの容積が増えると、弁体38Aが移動して流通孔24aが開き、補給路28から供給用圧力室24cへとインクIが流入する。このとき、弁体38Bにより流通孔24bは閉じられる。供給用圧力室24cの容積が減ると、弁体38Bが移動して流通孔24bが開き、図4の矢印A2に示すように供給用圧力室24cからインク室26へとインクIが流入する。
一方で、流通孔24bから吐出されたインクIは、インク室26を通りフィルタ30を通過した後で、連通路27を通り供給室22内に流入する。そして、矢印A1に示したインクIと合流する。
上記の動作を繰り返すことにより、供給ポンプ49は、先述のインクカートリッジからインク循環装置17内にインクIを供給する。
ところが、プリント画質のみによって駆動周波数を決定すると、インク輸送量に対しては最適な駆動周波数にならない場合がある。例えば、インクの物性は温度やプリンタの使用状況によって変化する。このため、プリンタの出荷時に適切な駆動周波数であったとしても、その後にインクの物性が変化してインク輸送量が低下する場合がある。インク輸送量が低下すると、インクジェットヘッドから吐出されるインクの量が不安定になる。その結果、プリント画質の低下につながるおそれがあった。
そして、制御部10は圧力センサ32が検知した供給室22内及び回収室23内の圧力をそれぞれ取得し(ステップS6)、圧力差を算出する(ステップS7)。
次に、制御部10は再び循環ポンプ48の動作を停止する(ステップS3)。そして、制御部10はN=2の値に応じた駆動周波数である20Hz(図8参照)を選択して設定する(ステップS4)。
そして、ステップS8において前回の圧力差よりも今回の圧力差が大きくなかった場合には、ステップS10に進む。ここで、図5及び図6に示すグラフは、前回の圧力差よりも今回の圧力差が大きくなかった場合には、圧力差が最大値であることを示す。したがって、そのときの駆動周波数はインク輸送量が最大値となる最適な周波数である。なお、圧力差の変化の傾き(微分値)が所定範囲内にある場合の駆動周波数を、インク輸送量が最大値となる最適な駆動周波数と規定してもよい。
前回の圧力差よりも今回の圧力差が大きくなかった場合には、制御部10はそのときのNの値に基づいた駆動周波数を、デフォルト値として設定する(ステップS10)。
次に、第2実施形態について説明するが、第1実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
第1実施形態では駆動波形の駆動周波数を変化させたが、本実施形態では圧電振動板36Aの圧電素子及び金属板に印加する電圧を変化させる。図5に示したインクIの物性と輸送量の関係は、駆動波形の電圧にも相関がある。このため、制御部10は、駆動波形の電圧を変化させることにより最適な電圧値を取得することができる。
本実施形態における駆動回路12aでは、N=1の場合には、例えば図10(a)に示すような駆動波形を生成する。図10(a)に示す駆動波形では、V1の値とV2の値との大きさが同等である。そして、Nの値を増加させると、図10(b)に示すようにV1の値及びV2の値が変化していく。
次に、第3実施形態について説明するが、第1実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
第1実施形態では駆動波形の駆動周波数を変化させたが、本実施形態では圧電振動板36Aに印加する駆動波形の立ち上がりカーブを変化させる。図5に示したインクIの物性と輸送量の関係は、駆動波形の立ち上がりカーブにも相関がある。このため、駆動波形の立ち上がりカーブを変化させることにより、最適な立ち上がりカーブを取得することができる。
一方、図11(a)に示す波形では、Δtの値が0に設定されている。このため、時刻t1において圧電振動板36Aの圧電素子に電圧を印加してからすぐに電圧が規定の値であるV1に達している。圧電振動板36Aの金属板に印加する電圧に関しても同様に、時刻t2からすぐに電圧値が規定値であるV2に達している。
このように、本実施形態では駆動波形の電圧値が規定値になるまでの時間(Δt)を変化させる。
本実施形態における駆動回路12aは、N=1の場合には、例えば図10(a)に示すような駆動波形を生成する。図10(a)に示す波形では、Δt=0と設定されている。そして、Nの値を増加させるとΔtの値が増加し、図10(b)に示す波形のように立ち上がりカーブが変化していく。
Claims (5)
- インクを吐出する循環式のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッド内のインクを循環させるインク循環装置と、
前記インク循環装置を制御する制御部と、を備え、
前記インク循環装置は、
前記インクジェットヘッドに流入するインクが通過する供給室と、
前記インクジェットヘッドから吐出されなかったインクが流入する回収室と、
前記回収室から前記供給室にインクを輸送する圧電ポンプと、
前記供給室内の圧力と、前記回収室内の圧力と、を検出する圧力センサと、を備え、
前記制御部は、
前記圧電ポンプに印加する駆動波形を生成する駆動回路を有し、前記圧力センサが検出した検出値に基づいて、前記供給室内の圧力と、前記回収室内の圧力と、の差が最大となるように前記駆動波形を制御するインクジェットプリンタ。 - 前記制御部は、前記駆動波形の駆動周波数を変化させて、前記供給室内の圧力と、前記回収室内の圧力と、の差が最大となる駆動周波数を取得する請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
- 前記制御部は、前記駆動波形の電圧を変化させて、前記供給室内の圧力と、前記回収室内の圧力と、の差が最大となる電圧を取得する請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
- 前記制御部は、前記駆動波形の電圧値が規定値になるまでの時間を変化させて、前記供給室内の圧力と、前記回収室内の圧力と、の差が最大となる、前記時間を取得する請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
- 前記制御部は、インクが初めて前記インクジェットヘッドに充填された場合若しくはインクカートリッジが交換された場合に、前記供給室内の圧力と、前記回収室内の圧力と、の差が最大となるように前記駆動波形を制御する請求項1ないし4のいずれか1項に記載のインクジェットプリンタ。
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