JP4126197B2

JP4126197B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP4126197B2
Application number: JP2002151682A
Authority: JP
Inventors: 智博井上; 和恭佐藤; 芳治滝沢; 明宮尾
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-05-27
Also published as: JP2003341024A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクの粘度を測定し、インクの粘度または濃度を調整するインク物性制御装置を備えたインクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インク粘度調整処理を行なう従来の装置としては、特開平５−３３８２０１号公報に記載のものがある。ノズルにインクを供給する主インク容器の初期液面レベルを液面センサで検知しておき、一定時間後に低下した液面レベルと初期液面レベルとの差分が印字で消費したインク量と揮散した溶剤量に相当する。インクの使用量は印字によるものであるから、印字に用いたインク粒子の数を計数しておくことにより、インク消費量を確定できる。インク粘度が規定範囲内なら、インク消費量分のインクをインク容器に補給し、その後溶剤を初期レベルまで補給することによりインク容器の濃度を一定に保つようにしている。温度変化でインク粘度が変化し、ノズルより噴出するインク流速が変化すると、文字高さが変化するので粘度値をある一定範囲に保つ必要がある。そこでインク粘度値が規定値よりも高くなる場合は、溶剤のみの補給かインクの補給量に対して溶剤の補給量を多くする補給制御が行われ、インク濃度を薄めることにより、インク粘度を低粘度化する。逆にインク粘度値が規定値よりも低くなる場合は、インクのみの補給か、またはインクの補給量を多くして溶剤の補給量を少なくする補給制御が行われ、インク濃度を濃くすることにより，インク粘度を高粘度化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、低粘度化する場合に溶剤のみの補給かインクの補給量に対して溶剤の補給量を多くする補給制御が行われるが、インク使用量が多い場合、インク使用量に依存した多量の溶剤をインク容器に補給することになるので、インク粘度を規定範囲を超えて低下させてしまう問題がある。例えばインク容器の１０％を超えてインクを使用すると、そのインク使用量分の溶剤をインク容器に補給するので、インク濃度が１０％以上薄まってしまう。インクジェットプリンタで用いるインクでは、インク濃度が１０％変化するとインク粘度は２０％以上変化してしまう。インク濃度が１０％変化すると印字したドットが目視において認識でき、インク粘度が２０％以上変化するとドットが大きくなってしまう問題がある。インク容器をインク使用量の影響を小さくするため大容量化する方法も考えられるが、装置の大型化に繋がる弊害がある。
【０００４】
本発明の目的は、粘度測定装置を備え、インク粘度の補正精度がよいインク物性制御方法を有したインクジェット記録装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、インクを満たしたインク容器と、このインク容器内のインク液面を検知する手段と、印字に使用したインク粒子を数える手段と、前記インク容器にインクを供給する手段と、前記インク容器に溶剤を供給する手段と、前記インク容器内のインク粘度を測定する手段を有するインクジェット記録装置において、測定したインク粘度が予め設定した最大許容濃度よりも高い場合、溶剤の補給量を制限するための制限粒子数より印字に使用したインク粒子数が少ない場合は前記インク容器内のインク液面が初期レベルに達するまで溶剤を前記インク容器に補給し、前記印字に使用したインク粒子数が前記制限粒子数よりも多い場合は、前記印字に使用したインク粒子数から前記制限粒子数を減じたインク粒子数のインクを前記インク容器に補給し、その時の前記インク容器内のインク液面が初期レベルに達するまで溶剤を前記インク容器に補給するようにしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施形態について図面に従って説明する。まず図５にインクジェット記録装置の概観を示す。制御系や循環系を収納した本体６００とインクを噴出し粒子を作成するノズルを有するヘッド部６１０と本体６００とヘッド部６１０の循環系と制御系を結ぶケーブル６２０で構成されている。本体６００には、ユーザが印字内容や印字仕様等の入力及び制御内容や装置運転状況等の表示が可能なタッチパネル式の液晶パネルがある。
【０００７】
次に本体６００の内部構成について図６を用いて説明する。本体６００上部には制御基盤６４０等の電気系部品が配置されている。本体下部６８０には、電磁弁６５０、ポンプユニット６５５等の循環系制御部品が配置されており、６６０には粘度計１７や、ノズルに供給するインクを貯めたインク容器１、溶剤を貯めた溶剤容器３０、補給用インクを貯めた補給インク容器２８が納められている。ふた６７０は、開閉可能で、インク容器や溶剤容器、粘度計がふた６７０側に引き出せるようになっており、インク、溶剤の補給、廃棄、および粘度計のメンテナンスが容易にできる。また粘度計１７は落下時間を調整できるように、取付け角度が調整できるようになっている。
【０００８】
次にインクジェット記録装置のインク循環系の概略構成について図８を用いて説明する。インク供給経路２１は、インクを貯めておくインク容器１、流路の開閉を行う電磁弁３３、インクを圧送するポンプ２、インク圧力を調節する調圧弁３、供給インクの圧力を表示する圧力計４、フィルタ５から成り、ノズル６にインクを供給する。帯電電極７には、記録信号源（図示せず）が接続されており、帯電電極７に記録信号電圧を印加することによって、ノズル６より規則的に噴射するインク粒子８を帯電する。上部偏向電極９には高電圧源（図示せず）が印加され、下部偏向電極１０は接地されている。そのため上部偏向電極９と下部偏向電極１０との間に静電界が形成されており、帯電したインク粒子８はその帯電量に応じて偏向され、印字が行われる。インク回収経路２２は、ガタ−１１、フィルタ１２、ポンプ１４から成り、帯電電極７で帯電されない記録に関与しないインク粒子８を回収し、インク再利用するために容器１へを戻す。
【０００９】
粘度計測経路２４は、ポンプ３２、電磁弁１８、フィルタ３４、粘度計１７からなり、粘度計１７に容器１の液体を電磁弁１８を開くことによりフィルタ３４を介して供給する。溶剤補給経路２６は、希釈液としてインクの溶剤を貯めた容器３０、ポンプ３１、電磁弁２９からなり、電磁弁２９を開くことにより溶剤を容器１に供給する。コントローラ３５は，電磁弁１８，２７，２９，３３と粘度計１７に接続されており、粘度計１７の出力値により、インク調整制御を行なう。インク補給経路３７は、インクを貯めた補給インク容器２８、電磁弁２７からなり、インクをインク容器１に補給する時は、電磁弁３３を閉じ、電磁弁２７を開くことによりインクをノズル６経由でインク容器１に供給する。
【００１０】
次に粘度計１７の構成について図８を用いて説明する。プランジャ４２は磁性材料でできており、シリンダ４１内をシリンダ４１の軸方向に移動することが可能である。本実施例では、シリンダ４１は非磁性材料であるSUS304、プランジャ４２はSUS430、プランジャ長を３５mmとした。シリンダ４１内は液体が満たされ、下端でブロック４９に押さえ板４４で固定され、上端には継ぎ手が接続できるようにねじ部５２がある。シリンダ４１の上部には、流路を絞ったストッパ４２があり、プランジャ４２の移動をストッパ４２とシリンダ下端面５１との間に制限している。本実施例では移動距離を２０mmとした。シリンダ４１の外部には、コイル４３、コイル４３の軸方向の位置を調整するスペーサ４８、コイル４１をねじにより固定するコイル押さえ４７がある。コイル４３は、通電することにより電磁場を発生することができる。プランジャ４２はコイル４３の電磁場内に常に包含されるように配置されているので、コイル４２に通電するとストッパ５０の位置まで移動し、保持される。ブロック４９には、容器１からの液体をシリンダ４１に供給する経路と接続する継ぎ手５３、シリンダ４１に接触するように配置された温度センサ５４、プランジャ４２の下端を検出するプランジャ検出器４５が設置されている。本実施例では、温度センサ５４にはサーミスタ、プランジャ検出器４５には渦電流式の近接センサを使用した。プランジャ検出器４５には，超音波センサや機械式の接触センサでもよい。また透明な液体であれば光センサでもよい。さらにプランジャ４２が磁化していればホール素子も利用可能である。
【００１１】
次に粘度計１７の動作方法について図９を用いて説明する。ステップ４００でポンプ３２を駆動する。ステップ４０５で電磁弁１８を開き、容器１の液体を粘度計１７に導く。ステップ４１０で液体を十分に攪拌しながら供給し、所定時間に達した時、ステップ４１５で電磁弁１８を閉じて粘度計１７への液体供給を停止する。次にステップ４２０で粘度計１７のコイル４３に通電を行なうことにより、粘度計１７のプランジャ４２を所定の位置まで引き上げる。ステップ４２５でシリンダ４１内の流れが安定するのを待つ（約10秒）。ステップ４３０で粘度計１７に取り付けた温度センサ５４で液体の温度を測定する。次にステップ４３５でコイル４３の通電をオフにすると同時に、タイマー３７０で計数を開始する。そのときプランジャ４２は落下を始める。ステップ４４０では、シリンダ４１の下端５１に達し、プランジャ検出器４５がオンになると同時に、タイマー３７０で計数を停止する。ステップ４４５では、タイマー３７０で計測値をＣＰＵ３００に入力し、プランジャ４２の落下時間が求められる。ステップ４５０では、落下時間の測定回数が判断され、所定の回数に達するまでステップ４３５からの処理を再び行なう。
【００１２】
次にインク調整制御装置のコントローラ３５の回路構成について図１０を用いて詳細に説明する。ＣＰＵ３００は、本実施例のインクジェット記録装置の制御を司る中央演算処理装置である。ＲＯＭ３１０は、ＣＰＵ３００が動作するのに必要なプログラムや制御データを記憶する読み出し専用のメモリである。ＲＡＭ３０５は、プログラム実行途上でＣＰＵ３００が扱うデータ等を一時的に記憶する書き換え可能なメモリである。バスライン３８０はＣＰＵ３００からのデータ、アドレス信号、コントロール信号全てを含む信号ラインである。インターフェース回路３１５は、データ、アドレス信号、コントロール信号等の入出力を仲介する。ポンプ制御回路３２０は、ポンプ３１，３２，３３の駆動制御を行う。電磁弁制御回路３４０は、電磁弁１８，２７，２９の開閉の動作制御を行う。コイル制御回路３３０は、粘度計１７のコイル４３への通電のオン・オフの制御を行なう。プランジャ検出器４５は、プランジャ４２の検出有無の信号をインターフェース回路３１５を介してＣＰＵ３００に入力する。粘度計１７の温度センサ５４の信号は、Ａ／Ｄ変換器３５５、インターフェース回路３１５を介してＣＰＵ３００に入力する。インク容器１の液面を検知するレベルセンサ５５の信号は、インターフェース回路３１５を介してＣＰＵ３００に入力する。タイマー３７０は、クロック発生器３７１、分周回路３７２、カウンタ回路３７３で構成される。分周回路３７２はクロック発生器３７１から出力される信号を分周する。カウンタ回路３７３は、ＣＰＵ３００の命令により分周回路３７２で分周された信号を計数し、ＣＰＵ３００でプランジャ４２の移動時間を求める。またＣＰＵ３００の命令によりリセットが可能で、分周回路３７２の分周割合は、ＣＰＵ３００の命令により変更ができる。
【００１３】
次に、インク粘度調整の方法について図１から図４を参照しながら説明する。上述した粘度計１７の動作によるプランジャ４２の落下時間の測定が終了すると、ステップ７００の粘度算出処理に移行する。ここで、プランジャ４２の落下時間と粘度の関係は、図１０に示すように、線形の関係にあるので、プランジャ４２の落下時間tfを求めることにより粘度η0を算出することができる。図１１に示す落下時間と粘度の関係は、データテーブルとしてＲＡＭ３０５にあらかじめ記憶してある。
【００１４】
次にステップ７０５でインクの許容濃度Ｄmax, Ｄminを設定する。本実施例では、初期インクの濃度Ｄ0＝１００％とし、許容濃度の初期設定値をＤmax＝１０５％,Ｄmin＝９５％と設定した。次にステップ７１０〜７２５で前回のインク粘度調整処理を調べる。前回インク粘度が許容値より高いと判断され、低濃度化処理を行った場合は、ステップ７１５でＤmax＝１００％と設定する。前回インク粘度が許容値より低いと判断され、高濃度化処理を行った場合は、ステップ７２５でＤmin＝１００％と設定する。前回インク粘度が許容範囲内であった場合は、初期値であるＤmax＝１０５％,Ｄmin＝９５％の設定となる。
【００１５】
次にステップ７３５で、インク温度Ｔでの上限粘度ηmax、下限粘度ηmin、中心粘度η0を求める。濃度、粘度、温度の関係を図１２のようにあらかじめ求めておけば、上限粘度ηmaxは上限濃度Ｄmaxから、下限粘度ηminは下限濃度Ｄminから、中心粘度η0は中心濃度Ｄ0から求まる。
【００１６】
次にステップ７４０で、測定粘度η0と上限粘度ηmaxを比較する。η0≧ηmaxの場合、粘度が高い（濃度が濃い）と判定し、ステップ７４５の低濃度化処理に移行する。η0＜ηmaxの場合、ステップ７５０に進み、測定粘度η0と下限粘度ηminを比較する。ηmin≧η0の場合、粘度が低い（濃度が薄い）と判定し、ステップ７５５の高濃度化処理に移行する。ηmin＜η0の場合、ステップ７６０に進み、正常補給（ドットカウント）処理を行う。
【００１７】
次に図４を用いて、図１のステップ７６０の正常補給処理について説明する。ステップ８６０でインク容器１の液面レベルをレベルセンサ５５にて確認する。液面レベルが初期レベルに達していれば正常補給処理を終了する。液面レベルが初期レベルに達していない場合、ステップ８６５に移行し、補給インク粒子数を決定する。補給インク粒子数Ｎ０は前回のインク調整処理から印字に使用したインク粒子の数である。ステップ８７０で電磁弁３３を閉じ、電磁弁２７を開くと同時に、ステップ８７５でノズル６より噴出するインク粒子の数Ｎ１を数える。Ｎ１がＮ０に達すると、ステップ８８５に移行し、電磁弁２７を閉じ、電磁弁３３を開くことによりインク容器１へのインク補給を停止する。次にステップ８９０で電磁弁２９を開き、インク容器１に溶剤を補給する。この処理はステップ９００でレベルセンサ５５がインク容器１の液面を検知するまで行われる。液面が検知した時、ステップ９０５に移行して、電磁弁２９をとじることにより溶剤補給を停止し、正常補給処理７６０を終了する。
【００１８】
次に図２を用いて、図１のステップ７４５の低濃度化処理について説明する。ステップ７７０でインク容器１の液面レベルをレベルセンサ５５にて確認する。液面レベルが初期レベルに達していれば低濃度化処理を終了する。液面レベルが初期レベルに達していない場合、ステップ７７５に移行し、使用インク粒子数Ｎ2とあらかじめ設定された制限粒子数αを比較する。使用インク粒子数Ｎ2は前回のインク調整処理から印字に使用したインク粒子の数である。本実施例では制限粒子数αは、インク容器１内のインク量の２％に相当する粒子数とした。このように設定することにより溶剤の最大補給量は揮散量とインク容器１内のインク量の２％相当との合計値となり、溶剤による薄めすぎを防止できる。Ｎ２≦αの場合、インク容器１にインクの補給は行わず、ステップ８０５に移行し、溶剤のみの補給を行う。Ｎ2＞αの場合、ステップ７８０に移行し、補給インク粒子数Ｎ3を決定する。補給インク粒子数Ｎ3は、Ｎ2からαを差し引いたものである。次にステップ７８５から８００で、インク補給処理を行う。ステップ７８５で電磁弁３３を閉じ、電磁弁２７を開くと同時に、ステップ７９０でノズル６より噴出するインク粒子の数Ｎ4を数える。Ｎ4がＮ3に達すると、ステップ８００に移行し、電磁弁２７を閉じ、電磁弁３３を開くことによりインク容器１へのインク補給を停止する。次にステップ８０５から８２０で溶剤補給を行う。ステップ８０５で電磁弁２９を開き、インク容器１に溶剤を補給する。この処理はステップ８１０でレベルセンサ５５がインク容器１の液面を検知するまで行われる。液面が検知した時、ステップ８１５に移行して、電磁弁２９をとじることにより溶剤補給を停止し、低濃度化処理７４５を終了する。
【００１９】
次に図３を用いて、図１のステップ７５５の高濃度化処理について説明する。まずステップ８３０でインク容器１の液面レベルをレベルセンサ５５にて確認する。液面レベルが初期レベルに達していれば高濃度化処理を終了する。液面レベルが初期レベルに達していない場合、ステップ８３５に移行し、電磁弁３３を閉じ、電磁弁２７を開くことにより、補給インク２８のインクを初期レベルに達するまで行う。ステップ８４０でレベルセンサで液面を検知するとステップ８４５に移行し、電磁弁２７を閉じ、電磁弁３３を開くことによりインク補給を停止し、高濃度化処理７５５を終了する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、インクの消費量が多い場合でも、溶剤の補給量を制限するように制御されているので、インク濃度を薄めすぎることがなく、安定した印字が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるインク制御の濃度判定動作フローである。
【図２】本発明の一実施例であるインク制御の低濃度化処理の動作フローである。
【図３】本発明の一実施例であるインク制御の高濃度化処理の動作フローである。
【図４】本発明の一実施例であるインク制御の正常補正処理の動作フローである。
【図５】本発明の一実施例であるインクジェット記録装置の外観図である。
【図６】本発明の一実施例であるインクジェット記録装置の本体の構成図である。
【図７】本発明の一実施例であるインク循環系の構成図である。
【図８】本発明の一実施例である粘度測定装置の断面図である。
【図９】本発明の一実施例である粘度測定装置の動作フローである。
【図１０】本発明の一実施例であるインク制御装置の回路構成図である。
【図１１】本発明の一実施例である粘度と落下時間の相関図である。
【図１２】本発明の一実施例である温度と粘度と濃度の相関図である。
【符号の説明】
１…インク容器、２…ポンプ、６…ノズル、７…帯電電極、８…インク粒子、９…偏向電極、１１…ガター、１７…粘度計、２８…補給インク容器、３０…溶剤容器、３５…粘度コントローラ。

Claims

インクを満たしたインク容器と、このインク容器内のインク液面を検知する手段と、印字に使用したインク粒子を数える手段と、前記インク容器にインクを供給する手段と、前記インク容器に溶剤を供給する手段と、前記インク容器内のインク粘度を測定する手段を有するインクジェット記録装置において、
測定したインク粘度が予め設定した最大許容濃度よりも高い場合、溶剤の補給量を制限するための制限粒子数より印字に使用したインク粒子数が少ない場合は前記インク容器内のインク液面が初期レベルに達するまで溶剤を前記インク容器に補給し、前記印字に使用したインク粒子数が前記制限粒子数よりも多い場合は、前記印字に使用したインク粒子数から前記制限粒子数を減じたインク粒子数のインクを前記インク容器に補給し、その時の前記インク容器内のインク液面が初期レベルに達するまで溶剤を前記インク容器に補給することを特徴とするインクジェット記録装置。