JP2023033856A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印字対象物に印字する印字文字高さの調整を容易にし、しかも調整時間の短縮が可能なインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】印字ヘッド内の偏向電極正極、もしくは偏向電極負極が、撮像手段によって取得された、印字結果の文字高さ情報に基づいて、自動的に移動される構成とすることにより、静電場の長さを変更して文字高さを調整する。従来手動で実施されていた印字文字高さ調整作業を自動で実施することが可能となる。そのため、文字高さ調整が、短時間で、かつ容易に実施可能なインクジェット記録装置を提供することができる。【選択図】図６

Description

本発明は、連続噴出式荷電制御型のインクジェット記録装置に関するものである。

一般的な連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置は、本体にインクを貯留するインク容器を設けており、そのインク容器のインクをインク供給ポンプによって印字ヘッドへ供給している。印字ヘッドに供給されたインクは、インクノズルから連続的に噴出され、インク液滴化される。インク液滴のうち、印字に使用するインク液滴には、帯電・偏向処理を行い、印字対象物の所望の印字位置へ飛翔させて文字や記号(以下、代表して文字と表記する)を形成し、印字に使用しないインク液滴には、帯電・偏向処理を行わず、ガターで捕集してインク回収ポンプによりインク容器へ戻す構成とされている。

ところで、連続噴出式荷電制御型のインクジェット記録装置は、一秒間に数万個のインク液滴をノズルから噴射して印字を行う構成であるため、高速な印字が可能である。ところで、インクジェット記録装置を用いて、意図した大きさの印字を実現するためには、文字高さ調整という作業を行う必要がある。従来ではインク液滴に与える帯電量を調整して文字高さを調整していた。

例えば、インク液滴に与える帯電量を調整することで、印字する文字の大きさを調整するインクジェット記録装置が、国際公開２０１１/０１８８４１号(特許文献1)に記載されている。この特許文献１には、印字条件設定部で印字文字高さの調整が指示された場合、制御部は、印字文字高さを調整するべく帯電電極に印可する帯電電圧の値を調整することを特徴としている。

国際公開２０１１/０１８８４１号

特許文献１には、インク液滴に与える帯電電圧を調整することで、印字する文字の大きさを調整するインクジェット記録装置が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、印字文字高さの調整に時間がかかる問題があった。

この印文字高さの調整方法としては、まず、印字対象物に印字して、印字文字高さを計測する。その後、計測した文字高さを、目標とする文字高さに近づけるため、インク液滴に与える帯電電圧、及び偏向電圧を調整する。この調整後に、再び印字を実施して文字高さを計測する。ここで、目標とする印字文字の文字高さで無い場合、再び帯電電圧、及び偏向電圧の調整作業を繰り返して調整する必要があった。

更に、目標とする文字高さで印字可能な帯電電圧、及び偏向電圧が決定された後も、時間の経過に伴い、印字文字高さが変化することがある。これは、インクの粘度、環境温度、及び環境湿度などが経時的に変化するためである。そのため、印字文字高さの調整は、作業者によって、手動で必要に応じて複数回実施されなくてはならなく、煩雑な作業となっている。

本発明の目的は、印字対象物に印字する印字文字高さの調整を容易にし、しかも調整時間の短縮が可能なインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明は、印字ヘッド内の偏向電極正極、或いは偏向電極負極が、インク液滴の噴出方向に移動可能に構成され、制御手段によって偏向電極の静電場の長さが変更されて印字文字の文字高さを調整することを特徴としている。

本発明によれば、従来手動で実施されていた印字文字高さ調整作業を自動で実施することが可能となる。そのため、文字高さ調整が、短時間で、かつ容易に実施可能なインクジェット記録装置を提供することができる。

インクジェット記録装置の外観構成と使用例を説明する説明図である。 インクジェット記録装置の印字原理を示す説明図である。 インクジェット記録装置印字物における文字高さの定義を説明する説明図である。 従来の文字高さ調整フローを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態になる電極スライド制御の構成を有する偏向電極の構成を示す構成図である。 図５Ａのａ－ａ断面を示す断面図である。 第１の実施形態における偏向電極をスライドされた時の状態を示す構成図である。 第１の実施形態における、インクジェット記録装置の制御部の構成を示す制御ブロック図である。 第１の実施形態における、電極スライド制御による文字高さ調整の原理を説明する説明図である。 第１の実施形態になる電極スライド制御における文字高さ調整フローを示すフローチャートである。 第１の実施形態における偏向電極のスライド量を決定するために参照する情報を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態になる電極スライド制御の構成を有する偏向電極の構成を示す構成図である。 図１１Ａのｂ－ｂ断面を示す断面図である。 第２の実施形態における偏向電極をスライドされた時の状態を示す構成図である。 第２の実施形態における、電極スライド制御による文字高さ調整の原理を説明する説明図である。 第２の実施形態になる電極スライド制御における文字高さ調整フローを示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態になるインクジェット記録装置の制御部の構成を示す制御ブロック図である。 第３の実施形態になる電極スライド制御における文字高さ調整フローを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである

まず、本発明が適用される連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置の構成と使用方法について、図１を用いて説明する。

図１に、インクジェット記録装置の外観構成と使用例を示している。まず、インクジェット記録装置本体１に備わるディスプレイ２を用いて、印字内容を決定する。決定した印字内容は、印字ヘッド４からインク液滴を連続的に吐出することで、ベルトコンベア等の搬送手段５で搬送される印字対象物１００へと印字される。インクジェット記録装置本体１は、ケーブル３を介して、印字ヘッド４へのインク供給と動作制御を実施する。

ここで、印字ヘッド４の先端側には、印字された文字を撮像する、カメラのような撮像手段２０７が設けられている。撮像手段２０７は、印字対象物１００に印字された文字を撮像できる位置に設けられている。この撮像手段２０７によって、印字された文字高さを把握することができ、目標とする文字高さになったかどうかの判断に使用される。これについては、後述する。

次に、本発明が適用される連続噴出式荷電制御型のインクジェット記録装置の印字原理について図２を用いて説明する。

図２に、インクジェット記録装置の印字原理を模式的に示している。図２において、インク容器１０１に貯留されているインク液１０９は、インク供給ポンプ１０２で加圧されてインクノズル１０３に供給される。インクノズル１０３に設置された圧電素子１０４に、周期的に電圧を加えることで、インクノズル１０３内のインクが励振される。

励振されたインクは、インクノズル１０３よりインク柱１１０として吐出されたのち、インク液滴となる。印字に使用するインクに対しては、インクの液滴化と同時に、帯電電極１０５によって帯電が行われる。帯電インク液滴１１１は、偏向電極正極１０６、及び偏向電極負極１０７間に生じる電場によって偏向されたのち、印字対象物１００に着滴する。一方、印字に使用しないインク液滴１１２は帯電されないので、無帯電インク液滴１１２は偏向が行われないため、ガター１０８にて回収される。

図１のインクジェット記録装置本体１には、図２に示したインク容器１０１、及びインク供給ポンプ１０２等が格納されている。図１の印字ヘッド４には、図２に示したインクノズル１０３、帯電電極１０５、偏向電極正極１０６、偏向電極負極１０７、及びガター１０８等が格納されている。

次に、上述のインクジェット記録装置を用いて印字を行う場合の文字高さ調整時の問題を、図３、及び図４を用いて簡単に説明する。

従来において、印字文字の高さ調整は作業者の手によって行われ、かつ時間を要する問題があった。

図３に、印字文字高さの定義を示している。図３に示す黒丸(●)は、印字対象物にインク液滴が着滴して形成された印字ドットである。印字の文字高さ(Ｄ)は、最下行の印字ドット(Ｄｂ)下端から、最上行の印字ドット(Ｄｕ)上端までの距離を示している。

通常、印字対象物１００に対して印字可能な範囲は限られている。この範囲内に収まるように、印字の文字高さ(Ｄ)を決定する。また、本実施形態では、印字文字の文字高さ(Ｄ)を、最下行の印字ドット(Ｄｂ)下端から、最上行の印字ドット(Ｄｕ)上端の間の距離のように定めているが、例えば最下行の印字ドット(Ｄｂ)の中心と、最上行の印字ドット(Ｄｕ)の中心の間の距離といった、その他の文字高さで定義することもできる。

図４に、従来の文字高さ調整時の作業フローを示している。図４に示すように、文字高さ調整を行う場合、まず、ステップＳ１１、Ｓ１２で、インク液滴の偏向量を決定するため、図２に示す帯電電極１０５に与える帯電電圧と、偏向電極正極１０６に与える偏向電圧を決定する。その後、ステップＳ１３で、試験印字を実施し、ステップＳ１４で、印字対象物上の文字高さ(Ｄ)をスケールにより測定する。

次に、ステップＳ１５で、測定した文字高さ(Ｄ)が、作業者が意図したもの(目標文字高さ)と一致しない場合、再びステップＳ１１に戻って帯電電圧の設定、及び偏向電圧の設定を繰り返すことになる。以上の作業を、ユーザが意図した文字高さが印字できるまで繰り返し、目標の高さに達すると文字高さ調整を終了する。このように、従来の方法だと、文字高さ調整は、常に作業者が手動で行わなければならない問題があった。

更に、その他の問題点として、上述の調整は、必要に応じて複数回実施される必要がある。例えば、目標の文字高さを実現する帯電電圧、及び偏向電圧設定が決定された後も、インク粘度、環境温度、及び環境湿度等の様々な要因で、印字文字高さが変化する。その場合は、上述の文字高さ調整作業を実施する必要があり、その都度作業の手間が発生する。

以上のように従来の方法は、文字高さ調整に時間と手間を要していた問題がある。したがって、作業時間を短縮し、作業者に文字高さ調整の手間を与えないインクジェット記録装置を提供することが本発明の目的である。

次に、本発明の第１の実施形態における偏向電極の構成、及びインクジェット記録装置の制御装置の構成を、図５Ａ～図７に基づいて説明する。

図５Ａ、及び図５Ｂに、本発明の第１の実施形態における、自動スライド機構を有する偏向電極の構成を示している。ここで、偏向電極は、基本的に偏向電極正極と偏向電極負極から構成されている。また、自動スライド機構は「送りねじ機構」として構成されている。送りねじ機構は、循環ボールを用いた構成、ねじ形状を用いた構成等がある。どのような構成でも本実施形態は成立するが、本実施形態では循環ボールを用いた送りねじ機構を採用している。

尚、図５Ｂは、図５Ａのａ－ａ断面を示しており、スライド台座２０２の下側に偏向電極正極２０１が取り付けられており、所定の距離を置いて偏向電極負極１０７と向き合う構成とされている。したがって、偏向電極正極２０１と偏向電極負極１０７との間に静電場が形成される。

本実施形態においては、偏向電極負極１０７の位置は固定(移動できない)されているが、偏向電極正極２０１は、インク液滴の吐出方向への移動が可能とされ、移動可能なスライド台座(いわゆる、ナット側)２０２に固定されるように取り付けられている。このスライド台座２０２は、ボールねじ軸２０３と、案内支柱２０４、２０５によって保持されている。更に、ボールねじ軸２０３はモータ駆動制御部２０６に連結されている。

図示しないモータによってモータ駆動制御部２０６を任意の方向に回転させることにより、ボールねじ軸２０３が回転してスライド台座２０２、及びこれに固定された偏向電極正極２０１を任意の量だけ移動させることが可能となる。各案内支柱２０４、２０５は、偏向電極間の平行性を保つために配置されおり、本目的が達成されれば案内支柱以外の構成であってもかまわない。

図５Ａは、スライド台座２０２が最もインクノズル側に接近した状態を示しており、偏向電極負極１０７と偏向電極正極２０１が向き合って重なる、インク液滴が飛翔する方向側の静電場(ＥＦ)の長さが最大となっている。本実施形態では、この状態を初期状態としている。

次に、図６にはモータ駆動制御部２０６によってボールねじ軸２０３を回転させて、所定の任意の量だけスライド台座２０２を移動させ、これと一緒に偏向電極正極２０１を移動させた場合の偏向電極の状態を示している。

図５Ａの状態に比べて、図６ではスライド台座２０２が、スライド量(Ｂｄ)だけインクノズルから離れており、偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極１０７が向き合って重なる静電場(ＥＦ)は、互いの位置関係に応じて形成されることになる。図６では、偏向電極正極２０１のインクノズル側の端面と、偏向電極負極１０７の印字対象物側の端部の間に、静電場(ＥＦ)が形成されている。

次に、モータ駆動制御部２０６を駆動する制御部の構成と動作について説明する。図７に、本実施形態における、インクジェット記録装置の制御ブロックの構成を示している。

図７において、撮像手段であるカメラ２０７は、印字対象物１００に印字された印字文字を画像として取得する。取得された画像は印字画像処理部２０８に送られ、印字画像処理部２０８では、カメラ２０７によって取得した画像から、印字された文字の文字高さを算出する。

演算処理部２０９では、印字画像処理部２０８が得た文字高さ情報と、目標とする文字高さ情報の差分から、偏向電極正極２０１の移動量と、この移動量を実現させるために必要なボールねじ軸２０３の回転量を決定する。記憶部２１０には、作業者が目標と設定した文字高さと、その際の印字画像処理部２０８、及び演算処理部２０９での演算結果、並びにインク種類、インク粘度、環境温度、及び環境湿度等が記録される。

印字制御部２１１は、演算処理部２０９によって決定されたボールねじ軸２０３の回転量を、印字ヘッド４のモータ駆動制御部２０６に伝送する。これによって、ボールねじ軸２０３が所定量だけ回転して、スライド台座２０２が所定量だけ移動し、これに伴って偏向電極正極２０１も移動する。

次に、偏向電極正極２０１の移動によって文字高さが変化する原理を、図８に示している。図８には、図５Ａ、及び図６の偏向電極負極１０７と偏向電極正極２０１の重なり状態に対応した、夫々の偏向電極１０７、２０１が形成する静電場(ＥＦ)の発生状態を示している。図８のグラフの縦軸は、夫々の偏向電極１０７、２０１が形成する静電場の強度を示し、横軸は、インクノズルの位置を原点としたときの、印字対象物までの距離を示している。

図８に示すグラフの中の破線(ＤＬ)は、図５Ａの形態で偏向電極正極２０１の位置を決めて稼働した場合の静電場強度示しており、実線(ＳＬ)は、図６の形態で偏向電極正極２０１の位置を決めて稼働した場合の静電場強度を示している。

図８の図５Ａ、及び図６の状態における静電場強度の面積を比較すると、図６の面積の方が小さいことがわかる。つまり、インク液滴の偏向度合が小さいことを示している。したがって、図６の状態で運用する場合は、飛翔するインク液滴に働く偏向力が弱まり、より小さい文字を印字することが可能となる。

一方、図５Ａの状態で運用する場合は、飛翔するインク液滴に働く偏向力が強まり、より大きい文字を印字することが可能となる。このように、偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極１０７が形成する静電場(ＥＦ)の状態を変化させることで、文字高さの調整を実行することができる。

次に、本実施形態で文字高さの調整を実施する場合の制御について、図７、図９、及び図１０を用いて説明する。図９に、文字高さを調整する処理フローを示している。

≪ステップＳ２１≫
まず、文字高さ調整を開始すると、図５Ａに示すように、偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極１０７のノズル側の先端部が揃うように位置調整する。図５Ａのような配置を、本制御の初期位置とする。ただし、実際に運用するの場合は、図６のように任意の位置に、既に偏向電極正極２０１が移動している状態を初期位置としても差し支えない。

≪ステップＳ２２≫～≪ステップＳ２３≫
この状態で、ディスプレイ２を用いて、作業者は印字文字の内容と目標とする文字高さを決定する。ステップＳ２２、ステップＳ２３で所定の設定を行うと次のステップに移行する。

≪ステップＳ２４≫
この状態で印字ヘッド４からインク液滴を吐出して印字対象物１００に試験印字を実行する。試験印字を実行すると次のステップに移行する。

≪ステップＳ２５≫～≪ステップＳ２６≫
試験印字を実施すると、実際に印字された印字文字をカメラ２０７によって撮像し、印字画像処理部２０８に伝送する。印字画像処理部２０８においては、撮像された印字文字画像から印字された文字高さを算出する。

文字高さは、最上行のドットと最下行のドットの２地点間の距離を推定演算することによって求められ、これは周知の画像解析によって実行することができる。そして、印字された印字文字の文字高さと目標とする印字文字の文字高さが一致しているかどうかが判定される。

この印字された印字文字の文字高さと目標とする文字高さが比較され、一致していると判定されると、文字高さの調整を終了する。一方、一致していないと判定されると、次のステップに移行する。

≪ステップＳ２７≫～≪ステップＳ２８≫
以下の処理は、印字された印字文字の文字高さと目標とする文字高さが、一致していないと判定された場合の処理である。

図１０に、偏向電極正極２０１が初期位置の際の印字された印字文字と、目標とする印字文字の例を示している。図１０に示した、初期位置の印字された印字文字の文字高さを「Ｄｉ」、目標とする印字文字の文字高さを「Ｄｔ」とする。

一般に、インクジェット記録装置における文字高さ(Ｄ)は、
Ｄ＝｛(ＶＤ×Ｑ)/２×ｔ×Ｍ｝×(ｂ/Ｖｄ)^２×｛１＋(２Ｌ/ｂ)｝…(１)
で求められる。

ここで、「ＶＤ」は偏向電圧［Ｖ］、「Ｑ」は最上位ドット(図１０に示すドットＤｕ)と、最下位ドット(図１０に示すドットＤｂ)を形成するインク液滴の帯電量の差分［Ｃ］、「ｔ」は偏向電極間の距離［ｍ］、「Ｍ」は粒子質量［ｋｇ］、「ｂ」はインク液滴の吐出方向についての静電場の長さ［ｍ］、「Ｖｄ」は液滴の初期速度［ｍ/ｓ］、「Ｌ」はインク液滴の吐出方向についての静電場から印字対象物までの距離［ｍ］である。

したがって、上述の(１)式に初期状態の設定値を入力することで、初期位置の印字された印字文字の文字高さ(Ｄｉ)を求めることができる。そして、目標とする文字高さ(Ｄｔ)に、実際の印字文字の文字高さ(Ｄｉ)を近づけるために必要な偏向電極正極２０１のスライド量(Ｂｄ)は、印字文字の文字高さ(Ｄｉ)を用いて、
Ｂｄ＝｛(Ｌ^２×Ｄｉ^２－Ｄｉ^２Ｋ)^―1/2―Ｌ×Ｄｉ｝/Ｄｉ…(２)
で導き出すことができる。

ここで、係数(Ｋ)は「Ｋ＝ΔＤ(ｂ^２＋２Ｌｂ)」となり、ΔＤは、「Ｄｉ－Ｄｔ」、すなわち印字された印字文字の文字高さ(Ｄｉ)と、目標とする印字文字の文字高さ(Ｄｔ)の差分［ｍ］である。

このように、印字された印字文字の文字高さと目標とされる印字文字の文字高さに基づいて、偏向電極正極２０１の移動量が求めらる。

(２)式によって偏向電極正極２０１のスライド量(Ｂｄ)が求まると、これに対応したモータの回連量をモータ駆動制御部２０６に送り、ボールねじ軸２０３を回転して偏向電極正極２０１のスライド台座２０２を移動する。このように、上述の式に基づいて、偏向電極正極２０１はスライド量(Ｂｄ)だけ移動し、再び試験印字を実行する。尚、ここで示したスライド量(Ｂｄ)の決定方法は一例であり、別の方式、或いは学習に基づいて、スライド量(Ｂｄ)が決定されても差し支えない。

例えば、ステップＳ２５で印字文字画像から求められた印字文字の文字高さ(Ｄｉ)と、目標とする印字文字の文字高さ(Ｄｔ)を比較して差分(ΔＤ)を求め、この差分(ΔＤ)が、所定の範囲に収束するようにフィードバック制御して、スライド量(Ｂｄ)を調整することができる。

そして、偏向電極正極２０１を移動させた後の印字された印字文字の文字高さ(Ｄｉ)が、目標の印字文字の文字高さ(Ｄｔ)と一致する場合は、その時点で調整終了となる。一方、一致しない場合は、再び上述の制御を実行して偏向電極正極２０１の移動と試験印字を実施して、目標の印字文字の文字高さ(Ｄｔ)と一致するまで繰り返すことになる。

以上の制御により、作業者はディスプレイ２に、最初に印字のために初期設定値と、目標印字文字の文字高さの入力のみで、短時間で、容易に所望の文字高さの印字文字を得ることができる。

また、実際に生産ラインに流れる印字対象物に印字を行っている稼働中の場合も、カメラ２０７によって、印字文字の画像を取得しておくことができる。これにより、インク粘度、環境温度、環境湿度等の何らかの要因で、印字文字の文字高さがずれてきた場合、生産ラインが稼働中であっても、図９に示す処理フローと同様の手順で文字高さの調整を行うことができる。

このように、生産ラインのダウンタイムを発生させることなく、目標とする文字高さの印字を実現することが可能となる。

尚、本実施形態では、偏向電極正極２０１が移動する構成となっている。そのため、移動した偏向電極正極２０１が、印字ヘッド内の他の部材と接近して放電を発生させないように、例えば、偏向電極正極２０１の移動量に制限をかけるといった、設計事項を考慮することもできる。

次に、本発明の第２の実施形態について図１１Ａ～図１４を用いて説明する。第２の実施形態では、偏向電極負極を移動させる構成とした点で、第１の実施形態と異なっているが、考え方は同じである。

図１１Ａ、及び図１１Ｂに、本発明の第２の実施形態における、自動スライド機構を有する偏向電極の構成を示している。この自動スライド機構も「送りねじ機構」として構成されている。ここでも、偏向電極は、基本的に偏向電極正極と偏向電極負極から構成されている。

尚、図１１Ｂは、図１１Ａのｂ－ｂ断面を示しており、スライド台座３０２の上側に偏向電極負極３０１が取り付けられており、所定の距離を置いて偏向電極正極１０６と向き合う構成とされている。したがって、偏向電極正極１０６と偏向電極負極３０１との間に静電場が形成される。

本実施形態においては、偏向電極正極１０６の位置は固定(移動できない)されているが、偏向電極負極３０１は、インク液滴の吐出方向への移動を可能とされ、移動可能なスライド台座(いわゆる、ナット側)３０２に接続されている。このスライド台座３０２は、ボールねじ軸３０３と、案内支柱３０４、及び３０５によって保持されている。更に、ボールねじ軸３０３はモータ駆動制御部３０６に連結されている。

図示しないモータによってモータ駆動制御部３０６を任意の方向に回転させることにより、ボールねじ軸３０３が回転してスライド台座３０２、及びこれに固定された偏向電極負極３０１を任意の量だけ移動させることが可能となる。各案内支柱３０４、３０５は、偏向電極間の平行性を保つために配置されおり、本目的が達成されれば案内支柱以外の構成であってもかまわない。

図１１Ａは、スライド台座３０２が最もインクノズル側に接近した状態を示しており、偏向電極負極３０１と偏向電極正極１０６が向き合って重なる、インク液滴が飛翔する方向側の静電場(ＥＦ)の長さが最大となっている。本実施形態では、この状態を初期状態としている。

次に、図１２に、モータ駆動制御部３０６によってボールねじ軸３０３を回転させて、所定の任意の量だけスライド台座３０２を移動させ、これと一緒に偏向電極負極３０１を移動させた場合の偏向電極の状態を示している。

図１１Ａの状態に比べて、図１２ではスライド台座３０２が、スライド量(Ｂｄ)だけインクノズルから離れており、偏向電極正極１０６、及び偏向電極負極３０１が向き合って重なる静電場(ＥＦ)は、互いの位置関係に応じて形成されることになる。図１２では偏向電極負極３０１のインクノズル側の端部と、偏向電極正極１０６の印字対象物側の端部の間に、静電場(ＥＦ)が形成されている。

ここで、モータ駆動制御部３０６を駆動する制御部の構成は、図7に示す制御ブロックと同様であるので、説明は省略する。

次に、偏向電極負極３０１の移動によって文字高さが変化する原理を、図１３に示している。図１３には、図１１Ａ、及び図１２の偏向電極負極３０１と偏向電極正極１０６の重なり状態に対応した、夫々の偏向電極１０６、３０１が形成する静電場の発生状態を示している。図１３のグラフの縦軸は、夫々の偏向電極１０６、３０１が形成する静電場の強度を示し、横軸は、インクノズルの位置を原点としたときの、印字対象物までの距離を示している。

図１３に示すグラフの中の破線(ＤＬ)は、図１１Ａの形態で偏向電極正極２０１の位置を決めて稼働した場合の静電場強度示しており、実線(ＳＬ)は、図１２の形態で偏向電極正極２０１の位置を決めて稼働した場合の静電場強度を示している。

図１３の図１１Ａ、及び図１２の状態における静電場強度の面積を比較すると、図１２の面積の方が小さいことがわかる。つまり、インク液滴の偏向度合が小さいことを示している。したがって、図１２の状態で運用する場合は、飛翔するインク液滴に働く偏向力が弱まり、より小さい文字を印字することが可能となる。

一方、図１１Ａの状態で運用する場合は、飛翔するインク液滴に働く偏向力が強まり、より大きい文字を印字することが可能となる。このように、偏向電極正極１０６、及び偏向電極負極３０１が形成する静電場(ＥＦ)の状態を変化させることで、文字高さの調整を実行することができる。

次に、本実施形態で文字高さの調整を実施する場合の制御について、図１４を用いて説明する。図１４に、文字高さを調整する処理フローを示している。

≪ステップＳ３１≫
まず、文字高さ調整を開始すると、図１１Ａに示すように、偏向電極正極１０６、及び偏向電極負極３０１のノズル側の先端部が揃うように配置する。図１１Ａのような配置を、本制御の初期位置とする。ただし、実際に運用するの場合は、図１２のように任意の位置に、既に偏向電極負極３０１が移動している状態を初期位置としても差し支えない。

≪ステップＳ３２≫～≪ステップＳ３３≫
この状態で、ディスプレイ２を用いて、作業者は印字文字の内容と目標とする文字高さを決定する。ステップＳ３２、ステップＳ３３で所定の設定を行うと次のステップに移行する。

≪ステップＳ３４≫
この状態で印字ヘッド４からインク液滴を吐出して印字対象物１００に試験印字を実行する。試験印字を実行すると次のステップに移行する。

≪ステップＳ３５≫～≪ステップＳ３６≫
印字を実施すると、実際に印字された印字文字をカメラ２０７によって撮像し、印字画像処理部(図７参照)２０８に伝送する。印字画像処理部２０８においては、撮像された印字文字画像から印字された文字高さを算出する。

文字高さは、最上行のドットと最下行のドットの２地点間の距離を推定演算することによって求められ、これは周知の画像解析によって実行することができる。そして、印字された印字文字の文字高さと目標とする印字文字の文字高さが一致しているかどうかが判定される。

この印字された印字文字の文字高さと目標とする文字高さが比較され、一致していると判定されると、文字高さの調整を終了する。一方、一致していないと判定されると、次のステップに移行する。

≪ステップＳ３７≫～≪ステップＳ３８≫
以下の処理は、印字された印字文字の文字高さと目標とする文字高さが、一致していないと判定された場合の処理である。

図１０に戻って、初期位置の印字された印字文字の文字高さを「Ｄｉ」、目標とする印字文字の文字高さを「Ｄｔ」とする。

上述したように、インクジェット記録装置における印字文字の文字高さ(Ｄ)は、第1の実施形態で説明した(１)式で求められる。したがって、上述の(１)式に初期状態の設定値を入力することで、初期位置の印字された印字文字の文字高さ(Ｄｉ)を求めることができる。

更に、目標とする印字文字の文字高さ(Ｄｔ)に、実際の印字文字の文字高さ(Ｄｉ)を近づけるために必要な偏向電極正極２０１のスライド量(Ｂｄ)も、第1の実施形態で説明した(２)式で求められる。

そして、(２)式によって偏向電極負極３０１のスライド量(Ｂｄ)が求まると、これに対応したモータの回連量をモータ駆動制御部３０６に送り、ボールねじ軸３０３を回転して偏向電極負極３０１のスライド台座３０２を移動する。このように、上述の式に基づいて、偏向電極負極３０１はスライド量(Ｂｄ)だけ移動し、再び試験印字を実行する。

偏向電極負極３０１を移動させた後の印字された印字文字の文字高さ(Ｄｉ)が、目標の印字文字の文字高さ(Ｄｔ)と一致する場合は、その時点で調整終了となる。一方、一致しない場合は、再び上述の制御を実行して偏向電極負極３０１の移動と試験印字を実施して、目標の印字文字の文字高さ(Ｄｔ)と一致するまで繰り返すことになる。

以上の制御により、作業者はディスプレイ２に、最初に印字のために初期設定値と、目標印字文字の文字高さの入力のみで、短時間で、容易に所望の文字高さの印字文字を得ることができる。

また、実際に生産ラインに流れる印字対象物に印字を行っている稼働中の場合も、カメラ２０７によって、印字の画像を取得しておくことができる。これにより、インク粘度、環境温度、環境湿度等の何らかの要因で、印字の文字高さがずれてきた場合、生産ラインが稼働中であっても図９に示す処理フローと同様の手順で文字高さ調整を行うことができる。

これにより、生産ラインのダウンタイムを発生させることなく、目標とする文字高さの印字を実現することが可能となる。

また、本実施形態でも、ステップＳ３５で印字文字画像から求められた印字文字の文字高さ(Ｄｉ)と、目標とする印字文字の文字高さ(Ｄｔ)を比較して差分(ΔＤ)を求め、この差分(ΔＤ)が、所定の範囲に収束するようにフィードバック制御して、スライド量(Ｂｄ)を調整することができる。

尚、本実施形態では、偏向電極負極２０１が移動する構成となっている。そのため、移動した偏向電極負極３０１が、図２に示したガター１０８と干渉させないように、例えば、偏向電極負極３０１の移動量に制限をかけるといった、設計事項を考慮することもできる。

次に、本発明の第３実施形態について図１５～図１６を用いて説明する。第３の実施形態では、外部サーバによって偏向電極の初期位置を決定する点で、第１、第２の実施形態と異なっている。尚、以下では、第１の実施形態に外部サーバを組み合わせた事例として説明する。

図１５において、撮像手段であるカメラ２０７は、印字対象物１００に印字された印字文字を画像として取得する。取得された画像は印字画像処理部２０８に送られ、印字画像処理部２０８では、カメラ２０７によって取得した画像から、印字された文字の文字高さを算出する。

演算処理部２０９では、印字画像処理部２０８が得た文字高さ情報と、目標とする文字高さ情報の差分から、偏向電極正極２０１の移動量と、この移動を実現させるために必要なボールねじ軸２０３の回転量を決定する。記憶部２１０には、作業者が目標と設定した文字高さと、その際の印字画像処理部２０８、及び演算処理部２０９での演算結果、並びにインク種類、インク粘度、環境温度、及び環境湿度等が記録される。

印字制御部２１１は、演算処理部２０９によって決定されたボールねじ軸２０３の回転量を、印字ヘッド４のモータ駆動制御部２０６に伝送する。これによって、ボールねじ軸２０３が所定量だけ回転して、スライド台座２０２が所定量だけ移動し、これに伴って偏向電極正極２０１も移動する。

入出力部４０１は、外部サーバ４０２と接続されており、記憶部２１０に記録された内容を外部サーバ４０２とやりとりする。外部サーバ４０２は、ネットワークで接続されている、他のインクジェット記録装置４０３とも接続されており、インクジェット記録装置４０３の夫々の記憶部２１０の情報を保有している。つまり、複数のインクジェット記録装置の印字条件が共通して管理されている。

次に、図１５に示した制御ブロックによって、印字文字の文字高さを調整する場合の処理フローを、図１６を用いて説明する。

図１６は、第３の実施形態における印字文字の文字高さの処理フローを示している。第３の実施形態は、第１の実施形態とは異なり、偏向電極正極２０１の初期位置は、外部サーバ４０２からの情報に基づいて設定されている。

先ず、ステップＳ４１において、印字文字の文字高さの調整が実施されるインクジェット記録装置の記憶部２１０に保存されている、(１)目標印字文字の文字高さ、(２)インク種類、(３)インク粘度、(４)環境温度、及び(５)環境湿度の５項目の設定値(以下、印字条件と表記する)に近い印字条件を、外部サーバ４０２の記憶部を探索して抽出する。

次に、抽出された印字条件と同一、もしくは類似する印字条件が見つかった場合、外部サーバ４０２に保存されている初期スライド量マップから初期スライド量(Ｂｄ)を決定する。この初期スライド量(Ｂｄ)はインクジェット記録装置に送られ、初期スライド量(Ｂｄ)に基づいて、偏向電極正極２０１を移動させた後、その位置を偏向電極正極２０１の初期位置とする。

そして、これ以降はステップＳ２４～Ｓ２８の処理を実行するが、これ以降の処理は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。このように、本実施形態によれば、第１の実施形態、第２の実施形態形態に比べて少ないフロー反復回数で、目標とする文字高さでの印字を実現することが可能となる。

第３の実施形態では、外部サーバ４０２の情報を活用して偏向電極の初期位置を決定するが、外部サーバ４０２に保存する情報は、本実施形態では印字条件として上述の５項目を例示した。これらの印字条件は、特に文字高さに対して影響が大きいと考えらえる要素であるが、これらの５項目に限定せず、他の印字条件を追加、もしくは削除しても差し支えない。

また、本実施形態では、外部サーバ４０２に異なる場所で稼働するインクジェット記録装置の情報を記憶することで成り立つものである。そのため、運用にあたっては、特にセキュリティに配慮しなければならない。例えば、顧客がインクジェット記録装置を用いて、社外秘にしなければならない情報を印字している際は、その情報を外部サーバに記録しないようにする、といった配慮が必要である。

以上述べたように本発明は、印字ヘッド内の偏向電極正極、もしくは偏向電極負極が、撮像手段によって取得された、印字結果の文字高さ情報に基づいて、自動的に移動される構成とすることにより、静電場の長さを変更して文字高さを調整する構成とした。

これによれば、従来手動で実施されていた印字文字高さ調整作業を自動で実施することが可能となる。そのため、文字高さ調整が、短時間で、かつ容易に実施可能なインクジェット記録装置を提供することができる。

尚、本発明は上記したいくつかの実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。各実施例の構成について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

１…連続噴射式荷電制御型インクジェット記録本体、２…ディスプレイ、３…ケーブル、４…印字ヘッド、１００…印字対象物、１０３…インクノズル、１０５…帯電電極、１０６…偏向電極正極、１０７…偏向電極負極、１１１…帯電インク液滴、１１２…無帯電インク液滴、２０１…偏向電極正極、２０２…スライド台座、２０３…ボールねじ軸、２０６…モータ駆動制御部、２０７…カメラ、２０８…印字画像処理部、２０９…演算処理部、２１０…記憶部、２１１…印字制御部、３０１…偏向電極負極、３０２…スライド台座、３０３…ボールねじ軸、３０６…モータ制駆動御部、４０１…入出力部、４０２…外部サーバ。

Claims (7)

1. 少なくとも、インク液をインク液滴として噴出するインクノズルと、前記インク液滴を帯電させる帯電電極と、帯電した前記インク液滴に偏向をかける偏向電極正極、及び偏向電極負極とからなる偏向電極と、前記インク液滴を捕集するガターと、前記帯電電極、前記偏向電極を制御する制御手段とを備えたインクジェット記録装置において、
   前記偏向電極正極、或いは前記偏向電極負極が、前記インク液滴の噴出方向に移動可能に構成され、前記制御手段によって前記偏向電極の静電場の長さが変更されて印字文字の文字高さを調整する
   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において、
   前記前記偏向電極正極、或いは前記偏向電極負極は、送りねじ機構によって移動される
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項２に記載のインクジェット記録装置において、
   前記送りねじ機構は、前記前記偏向電極正極、或いは前記偏向電極負極が取り付けられたスライド台座と、前記スライド台座を移動させるねじ軸から構成され、前記ねじ軸を回転させて前記スライド台座を移動させる
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項３に記載のインクジェット記録装置において、
   前記ねじ軸は、モータによって機械的に駆動される
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項２に記載のインクジェット記録装置において、
   前記制御手段は、撮像手段によって撮像された印字文字の文字高さを、目標とされる印字文字の文字高さと比較し、両文字高さが一致しない場合は、前記偏向電極正極、或いは前記偏向電極負極を移動させて文字高さを一致させる
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 請求項５に記載のインクジェット記録装置において、
   前記制御手段は、印字された印字文字の文字高さと目標とされる印字文字の文字高さに基づいて、前記偏向電極正極、或いは前記偏向電極負極の移動量を求める
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
7. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
   前期制御手段は外部サーバと接続されており、前記外部サーバから送られてくる前記偏向電極正極、或いは前記偏向電極負極の初期位置に基づいて、前記偏向電極正極、或いは前記偏向電極負極の位置を決定する
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。

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