JP2020032670A

JP2020032670A - インクジェットプリンタ、およびそのシステム

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Publication number: JP2020032670A
Application number: JP2018162813A
Authority: JP
Inventors: 正裕青野; Masahiro Aono; 佳祐大川; Keisuke Okawa
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2038-08-31
Also published as: JP7149133B2

Abstract

【課題】インクジェットプリンタにおける印字不良に対するメンテナンスを効率的に行うインクジェットプリンタを提供することにある。【解決手段】インクジェットプリンタは、インクからインク粒子を形成するインク噴出器と、インク粒子を帯電する帯電電極と、帯電したインク粒子の飛翔経路を変更する偏向電極と、印字対象物のドットパターンの検査結果に基づいて、印字不良の原因に対応した印字設定パラメータを特定し、特定した前記印字設定パラメータを変更する制御部とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェットプリンタに関する。

産業用インクジェット記録装置は、食品や飲料など、種々の製品を生産する工場内の生産ラインに据え付けられ、印字対象物に文字などを印刷している。

また、様々な製品にコードを印刷し、光学読取装置で、印刷したコードを読み取るシステムの背景技術として、特許文献１が知られている。特許文献１では、バーコードなどの読取安定度を向上させるため、ユーザによる目視読み取りではなく、光学情報読取装置による読み取りに基づいて、印字条件を設定している。

特願２０１２−１４８３０９号公報

産業用インクジェットプリンタは、設置環境や稼働年数が印字品質に大きく影響を与える。印字品質を高く保つためには、インクジェットプリンタの定期的なメンテナンスが必要となる。

特許文献１に記載の技術により、読み取り安定性を向上した印字条件を使って初期設定をしたとしても、上記したように、設置環境や稼働年数により、インクジェットプリンタは印字不良が発生する。
印字不良には、様々な原因があり、印字不良原因に応じたメンテナンスを、効率的に行うシステムが求められる。

本発明の目的は、インクジェットプリンタにおける印字不良に対するメンテナンスを効率的に行うインクジェットプリンタ、およびそのシステムを提供することにある。

本発明の好ましい一例は、インクからインク粒子を形成するインク噴出器と、前記インク粒子を帯電する帯電電極と、帯電した前記インク粒子の飛翔経路を変更する偏向電極と、
印字対象物のドットパターンの検査結果に基づいて、印字不良の原因に対応した印字設定パラメータを特定し、特定した前記印字設定パラメータを変更する制御部とを有するインクジェットプリンタである。

本発明の好ましい他の例は、インクからインク粒子を形成するインク噴出器と、前記インク粒子を帯電する帯電電極と、帯電した前記インク粒子の飛翔経路を変更する偏向電極と、印字対象物における印字を検査する印字検査部と、前記印字対象物の前記印字の検査結果に基づいて、印字不良の原因に対応した印字設定パラメータを特定し、特定した前記印字設定パラメータを変更する制御部と、部品交換の必要性を警告する表示部と、を有するインクジェットプリンタシステムである。

本発明により、印字不良に対するメンテナンスを効率的に行うことができる。

実施例１におけるインクジェットプリンタの基本構成を示す図。正しく印字された場合のドットパターンを示す図。正しく印字されていない場合のドットパターンを示す図。実施例１におけるインクジェットプリンタの使用環境を示す図。実施例１における処理フローを示す図。実施例１における検査を説明する図。パラメータ変更に関する処理フローを示す図。部品交換の警告表示を説明する図である。ドット欠落したドットパターンを示す図。歪曲したドットパターンを示す図。ドット欠落の検査を説明する図。歪曲した印字の検査を説明する図。実施例２におけるパラメータ変更の処理フローを示す図。実施例３における処理フローを示す図。不良原因リストを示す図。不良原因の推定式を示す図。実施例４におけるパラメータ変更の処理フローを示す図。

以下、実施例について、図面を用いて説明する。

本実施例では、印字された文字を画像により検査し、正常印字位置からのずれの情報を元に励振電圧を自動調節し、インクを交換するように警告を発する例を示す。

図１は、インクジェットプリンタの基本構成を示す図である。インクタンク１０４からポンプ１０３によって汲み上げられたインクは、インク噴出器１０１に流入する。インク噴出器１０１は、励振電圧発生器１０２により生成された正弦波電圧に従い振動し、インク粒子を形成する。インク粒子は帯電電極１０５により帯電し、偏向電極１０６に掛けられた電圧に従い飛翔経路を変え、印字対象物１０８へと向かう。電圧がかけられず、飛翔経路が変わらなかったインク粒子はガター１０７で回収され、再び、インクタンク１０４へと戻る。

図４は、インクジェットプリンタの使用環境例を示す図である。印字対象物１０８がベルトコンベア４０２により流れている。そこにインクジェットプリンタ４０３のノズル４０４からインクを噴出し、印字を行う。印字の状況は、表示装置４０５に映されている。印刷された文字は、印字検査装置４０６により検査され、検査状況は、必要に応じてインクジェットプリンタ４０３にフィードバックされる。表示装置４０５は、インクジェットプリンタ４０３に備え付けられてもよいし、インクジェットプリンタ４０３とネットワークで接続したサーバなどと接続したディスプレイであってもよい。

図２は、正しく印字された場合のドットパターンである。ここでは例として「ＡＢＣＤ」と印字した場合を示す。いずれのドットも正常に印字されており、可読性に優れる。

図３は、正しく印字されていない場合のドットパターンである。特定の行(上から５行目)全体が所望の位置から下にずれている。

この行ずれは、様々な要因に起因するが、主に、インクの劣化によるものが多い。インクは水分の蒸発や不純物の混入などの要因で性質が変化する。励振電圧発生器から発生する励振電圧は、インクの性質に合わせて最適化されており、インクの劣化により性質が変化した場合、励振電圧値が最適でなくなる。これによりドットの行ずれが発生する。

そこで、印字検査装置４０６で、行ずれを検知した場合、その行ずれ情報をインクジェットプリンタにフィードバックし、励振電圧を調整することで製造ラインをとめることなく行ずれを解消することが可能となる。しかし、励振電圧の調整で修正可能なインク劣化にも限度があり、ある程度劣化が進んだ場合にはインクの交換が必要となる。行ずれ情報からインク交換の時期が推測できるため、これを表示装置に表示し、インク交換の警告を行う。

図５は、実施例１における処理フローを示す図である。インクジェットプリンタには、マイコンなどのプロセッサーを有する制御部が備えられており、制御部が、印字開始を指示することで、インクジェットプリンタでは印字の処理が開始される（ステップ５０１）。インクジェットプリンタがインク粒子を印字対象物に噴射して印字が行われる（ステップ５０２）。

印字検査装置４０６が印字対象物に印刷された文字の検査を行う（ステップ５０３）。印字検査装置４０６からの検査の結果に基づいて、検査の合否を、印字検査装置４０６が判定する（ステップ５０４）。

検査が合格であればそのまま印字を継続する。不合格であれば制御部が、印字設定パラメータの一例としての励振電圧値を変更する（ステップ５０５）。更に、変更した励振電圧値を元に、制御部が、インク交換が必要であるかの判定を行う（ステップ５０６）。

もし、インク交換などの部品交換が必要であれば、交換の警告を表示するように、制御部が、表示装置４０５に指示をする（ステップ５０７）。その後、ステップ５０２に戻り、印字は継続する。また、表示部品交換の必要が無ければ、ステップ５０２に戻り、印字は継続する。

ここでは、印字検査装置４０６が、検査し、検査の合否までを行った例にしているが、印字対象物の画像を取得して、印字のドットパターンのずれを算出することまでを、印字検査装置４０６が実行するようにしてよい。その場合、算出した結果を、インクジェットプリンタに伝えて、算出したずれを、後述する図６の検査不合格のずれ距離の値と比較して検査合否を判断することについては、制御部が行うように、役割の分担するようにしてもよい。

制御部は、インクジェットプリンタ全体の制御もするようにしてもよいし、印字設定専用の制御部であってもよい。また、インクジェットプリンタとは別のサーバに、制御部を設けてもよい。

図６は、印字検査について説明する図である。印字検査装置４０６にて取得された印字データ６０１において、正常なドット位置６０２と実際のドット位置６０３を比較し、その距離からドットずれ６０４を計算する。このドットずれを行ごとに平均し、その値を、ずれ判定距離６０５と照らし合わせて検査を行う。検査不合格ライン６０６よりもずれが大きい場合には検査不合格として、ずれ情報をインクジェットプリンタにフィードバックする。この検査不合格ラインは、印字した文字が読めなくなる印字難読ラインよりも厳しく設定されており、検査不合格の状態でも印字は継続可能である。もし仮に、ずれが印字難読ラインを超えていれば印字失敗として、製造ラインから製品を取り除く。

図７は、図５における、インクの劣化という印字不良の原因に対応したパラメータを特定し、そのパラメータの変更をする処理（ステップ５０５）の詳細な処理フローを示す。まず、印字検査装置４０６からのフィードバック情報を元に、制御部は、パラメータ変更が必要であるかどうかを判断する（ステップ７０１）。パラメータ変更が必要の場合（ステップ７０１のＹｅｓ）、パラメータ変更を打ち切るかどうかを判定する（ステップ７１２）。

予め定めておいた規定回数以上パラメータ変更のためのループを回っている場合には、ステップ７１２にて、パラメータ変更による修正は不可能と判断する（ステップ７１２のＹｅｓ）。打ち切らない場合は（ステップ７１２のＮｏ）、制御部は、パラメータと、そのパラメータに対する検査結果を記録した前回の変更記録があるかどうかを確認する（ステップ７０２）。

前回の変更記録がないならば（ステップ７０２のＮｏ）、制御部は、行ずれの方向が、上であるかどうかにより励振電圧を引き上げるか、励振電圧を引き下げるかを決定する（ステップ７０３）。その決定に従って、励振電圧を引き上げるように制御する（ステップ７０４）か、励振電圧を引き下げるように制御をする（ステップ７０５）。

その後、制御部は、電圧を上げたか下げたかの方向と、現在のずれを記録する（ステップ７０６）。もし、変更記録があれば（ステップ７０２のＹｅｓ）、新たに変更したパラメータで、印字検査装置４０６から検査結果を得て、制御部は、前回の時に比べて、印字不良の程度を示す、行ずれが減少したかどうかを確認する（ステップ７０７）。

もし、減少していれば、電圧の変更方向は、正しいので、そのままパラメータの変更量を増やした状態にする（ステップ７０８）。もし、増えていれば、変更方向が間違っているので、制御部は、パラメータの変更方向を逆に修正して、印字検査装置４０６から検査結果を得る（ステップ７０９）。

その後、制御部は、再び変更を記録する（ステップ７１０）。もし、パラメータ変更が必要なければ（ステップ７０１のＮｏ）、制御部は、変更記録を削除し（ステップ７１１）、変更を完了する。

図８は、部品交換の警告表示を説明する図である。８０１は、設定可能な励振電圧範囲を示す。８０２は、励振電圧の初期値である。使用開始時点では、この励振電圧で正常な印字可能である。時間経過によりインクが劣化すると、前述したパラメータ変更により励振電圧の設定値が変更される。

励振電圧の設定値が、許容励振電圧範囲８０３に含まれている場合は、部品交換不要と判断して何もしない。励振電圧の設定値が交換警告範囲８０４に含まれている場合は、交換が必要と判断し表示装置に部品交換の警告を表示する。

実施例１により、印字された文字を画像により検査し、正常印字位置からのずれの情報を元に励振電圧を自動調節し、インクの交換警告を発するインクジェットプリンタを実現できる。

本実施例では、実施例１において、励振電圧だけでなくほかのパラメータも変更する例を示す。実施例１と同じ内容の説明は省略する。

図９は、正常な文字に対して、ドットがいくつか欠落したドットパターンを示す図である。図１０は、正常な文字に対して不規則な複数のドット位置が誤っており、文字全体が歪んでドットパターンを示す図である。これらのドット欠落や文字歪曲もインクの劣化により引き起こされることがある。これらの印字不良に対しても、検査を行うことでパラメータを調整しつつ警告を発することができる。

実施例２の全体の処理フローは、実施例１と同様である。図１１は、ドット欠落の検査を説明する図である。１１０１は、ドット欠落の発生した文字である。この文字と正常な文字を比較して、文字に含まれる欠落数を判定する。この図の場合、欠落数は１である。この検査を継続し、文字あたりの平均欠落数を求める。これを平均欠落数１１０４によって判定する。平均欠落数が検査不合格数１１０２を超えていれば検査不合格とする。なお、検査不合格数は、文字が読めなくなる印字難読数１１０３よりも厳しく設定されている。

図１２は、文字が歪曲した場合の検査を説明する図である。１２０１は、歪曲した文字である。この各ドットに対して、正常なドット位置１２０２と実際のドット位置１２０３の差である歪曲距離１２０４を計算する。この歪曲距離の文字当たりの平均を計算し、平均歪曲距離１２０５により判定する。平均歪曲距離が、検査不合格１２０６を超えていれば、印字検査装置４０６は、検査不合格と判断する。なお、検査不合格は、印字難読１２０７よりも厳しく設定されている。

このドット欠落の検査、文字歪曲の検査及び実施例１の行ずれの検査は並行して同時に行われる。検査の内いずれか一つでも不合格になれば、その情報を、インクジェットプリンタの制御部にフィードバックする。

実施例１では変更するパラメータとして励振電圧を用いた。しかし、様々な印字不良に対処するには他のパラメータを変更する必要がある。それは、例えば、励振周波数やインク温度である。複数のパラメータを変更することでより精度よく印字不良を修正することが可能である。

図１３は、実施例２におけるパラメータ変更の処理フローを示す。印字検査装置４０６から検査不合格のフィードバックがあった場合、制御部は、印字設定パラメータの変更が必要であると判断する（ステップ１３０１）。まず、パラメータ１（例えば、励振電圧）を、制御部は、変更する（ステップ１３０２）。

次に、パラメータ１の処理終了後、パラメータ２（例えば、励振周波数）を、制御部は、変更する（ステップ１３０３）。

次に、パラメータ２の処理終了後、パラメータ３（例えば、インク温度）を、制御部が、変更する（ステップ１３０４）。各パラメータ変更ステップ１３０２から１３０４の内容は、パラメータ変更に関する図７の処理フローと同じである。

実施例２により、励振電圧だけでなく、インクの温度を調節するなど、他のパラメータも変更するインクジェットプリンタが実現できる。

本実施例は、実施例１において、インクの交換警告だけでなく他の印字不良についての警告を出す例である。

実施例１では印字不良の原因をインクの劣化に求めた。しかし、実際には他の要素により印字不良が発生することもある。インク劣化と同様に時間の経過により引き起こされる要因として、インクによるノズルの汚れが考えられる。また時間の経過による部材の変化の他にも、使用環境の温度・湿度の変化や初期設定の不良なども考えられる。そこで、印字不良の原因を推定する不良原因推定ステップを制御部が実行することにより、不良原因を推定する。

図１４は、実施例３における処理フローを示す。ステップ５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０７は、図５と同じなので、説明は省略する。ステップ５０４で、検査に不合格であった場合、制御部が、不良の原因を推定する（ステップ１４０５）。推定した不良原因を、部品不良（インクの劣化等）（ステップ１４０８）、環境要因（室温上昇等）（ステップ１４０７）、設定不良（初期設定の誤り）（ステップ１４０６）に、制御部が、分類する。いずれの原因であっても、制御部は、推定原因に対応したパラメータを特定して、そのパラメータを変更する（ステップ５０５）。そして、環境要因、部品不良であった場合は、印字不良について警告を表示する（ステップ５０７）。

不良原因推定は、不良原因リストに基づいて行われる。図１５は、不良原因リストを示す図である。不良原因リストは、ドットパターンの不良を示す値である、ずれ距離、欠落数、歪曲距離と、推定原因と、変更する印字設定パラメータとの対応関係を保持する。印字検査装置４０６からフィードバックされた、ずれ距離、欠落数、歪曲距離と、不良原因リストを元に原因が推定できる。更に、原因に対してどのパラメータを変更すればよいかが分かる。この不良原因リストは、予めインクジェットプリンタに設定しておく。

図１６は、不良原因の推定式を示す図である。図１６における不良原因推定式１６０１のXnが、その原因に対する確からしさであり、Xnが小さいほどその原因である可能性が高い。全てのnに対してXnを計算し、一番小さいものを推定原因とする。

ここでA、B、Cは、検査装置からフィードバックされた値である。An、Bn、Cnは、それぞれ、ドットパターンの不良を示す値である、ずれ距離、欠落数、歪曲距離を表す値である。それらの値は、予め原因推定リストに記載されている値である。DA、DB、DCは、あらかじめ定められた不良原因推定式における各項の重みである。また、原因推定に用いる情報として検査装置からフィードバックだけでなく温度計等の計測装置からの情報を使用することで精度上昇が可能である。

実施例３により、様々な不良要因に対してパラメータ設定を変更し、警告を表示するインクジェットプリンタが実現できる。

本実施例では、実施例３において、不良原因推定部を自動更新する例を示す。
実施例３においては不良原因推定部で用いる不良原因リストの変更パラメータは、予め与えられていた。しかし、変更するべきパラメータは、実環境に依存する可能性がある。

そこでパラメータ変更により効果のあった変更をリストに反映する仕組みを導入する。

図１７は、実施例４におけるパラメータ変更の処理フローを示す図である。
図１３と同様に、印字検査装置４０６から検査不合格のフィードバックがあった場合、制御部は、印字設定パラメータの変更が必要であると判断する（ステップ１３０１）。まず、パラメータ１を、制御部は、変更する（ステップ１３０２）。パラメータ１は、不良原因推定部にて変更すべきとされているパラメータである。例えば、このパラメータは、励振電圧である。そして、印字検査装置４０６が、検査に合格したかどうかを判断する（ステップ１７０３）。このパラメータを更新して検査に合格した場合は（ステップ１７０３のＹｅｓ）、不良原因リストで何も行わずに印字に戻る。もし、不合格であった場合は（ステップ１７０３のＮｏ）、別のパラメータ２、例えば、インク温度のパラメータを変更する（ステップ１３０３）。これで合格であった場合は（ステップ１７０５Ｙｅｓ）、不良原因リストの変更するべきパラメータを、インク温度に更新する（ステップ１７０７）。このようなステップを、別のパラメータ３でも繰り返す。

実施例４により、不良原因リストを自動更新しながら、警告を表示するインクジェットプリンタを実現できる。

１０１インク噴出器
１０２励振電圧発生器
１０５帯電電極
１０６偏向電極
４０３インクジェットプリンタ
４０５表示装置
４０６印字検査装置

Claims

インクからインク粒子を形成するインク噴出器と、
前記インク粒子を帯電する帯電電極と、
帯電した前記インク粒子の飛翔経路を変更する偏向電極と、
印字対象物のドットパターンの検査結果に基づいて、印字不良の原因に対応した印字設定パラメータを特定し、
特定した前記印字設定パラメータを変更する制御部とを有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
請求項１に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記印字不良の原因は、前記インクの劣化であり、
前記インク噴出器は、励振電圧発生器によって前記インク粒子を形成し、
前記印字設定パラメータは、前記励振電圧発生器の電圧であり、
前記制御部は、
前記励振電圧発生器の電圧を変更することを特徴とするインクジェットプリンタ。
請求項２に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記制御部は、
前記電圧の変更量に基づいて、部品の交換要否を判断することを特徴とするインクジェットプリンタ。
請求項２に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記制御部は、
前記印字設定パラメータを記録し、
記録した前記印字設定パラメータの有無を判断することを特徴とするインクジェットプリンタ。
請求項４に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記制御部は、
記録した前記印字設定パラメータが有る場合には、
新たに前記印字設定パラメータを設定して、
記録した前記印字設定パラメータにおける前記印字不良の程度の比較に基づいて、前記印字設定パラメータの変更を特定することを特徴とするインクジェットプリンタ。
請求項４に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記制御部は、
記録した前記印字設定パラメータが無い場合には、
前記検査結果に基づいて、前記励振電圧発生器の電圧を変更することを特徴とするインクジェットプリンタ。
請求項３に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記制御部は、
前記部品の交換が必要であると判断した場合には、
表示部に前記部品を交換するような警告を表示させるようにすることを特徴とするインクジェットプリンタ。
請求項１に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記印字設定パラメータが複数あり、
前記制御部は、
複数の前記印字設定パラメータを変更することを特徴とするインクジェットプリンタ。
請求項１に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記制御部は、
前記印字対象物の前記ドットパターンの前記検査結果に基づいて、前記印字不良の原因を推定し、
推定した前記印字不良の原因に対応した前記印字設定パラメータを変更することを特徴とするインクジェットプリンタ。
請求項９に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記制御部は、
前記ドットパターンの不良を示す値と推定原因との関係を表す不良原因リスト、および、前記検査結果に基づいて、前記印字不良の原因を推定することを特徴とするインクジェットプリンタ。
請求項１０に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記制御部は、
推定した前記印字設定パラメータを変更することで、前記検査結果が合格した場合には、
前記不良原因リストの前記印字設定パラメータを更新することを特徴とするインクジェットプリンタ。
インクからインク粒子を形成するインク噴出器と、
前記インク粒子を帯電する帯電電極と、
帯電した前記インク粒子の飛翔経路を変更する偏向電極と、
印字対象物における印字を検査する印字検査部と、
前記印字対象物の前記印字の検査結果に基づいて、印字不良の原因に対応した印字設定パラメータを特定し、特定した前記印字設定パラメータを変更する制御部と、
印字不良についての警告をする表示部と、
を有することを特徴とするインクジェットプリンタシステム。
請求項１２に記載のインクジェットプリンタシステムにおいて、
前記印字検査部は、
前記印字対象物におけるドットパターンの行ずれを検知することを特徴とするインクジェットプリンタシステム。
請求項１２に記載のインクジェットプリンタシステムにおいて、
前記印字検査部は、
前記印字対象物におけるドット欠落数を検知することを特徴とするインクジェットプリンタシステム。
請求項１２に記載のインクジェットプリンタシステムにおいて、
前記印字検査部は、
前記印字対象物におけるドットパターンの歪曲を検知することを特徴とするインクジェットプリンタシステム。