JP4686926B2 - インクジェット装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを吐出するインクジェット装置に関し、特に、インク貯留部に於けるインクの凝集や沈殿等を防止することができるインクジェット装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多数のインクノズルを備えたインクジェットヘッドから、インクを印刷媒体に吐出して、印刷を行うインクジェットプリンタが知られている。このインクジェットプリンタでは、染料系のインクを使用するもの以外に、顔料系のインクや高分子材料を吐出するものも知られている。この顔料系のインクでは、顔料が凝集や沈殿を起こし易いという問題点があり、また、高分子材料も時間が経過するにつれて、分子の結合により分子量分布が大きくなるという問題点があった。また、これらの状態が生じると印刷にムラが生じたりインクノズルの目詰まりを起こし易いという問題点があった。この問題を解決するために、磁気かくはん機（マグネチックスターラー）のように、非接触で駆動できる撹拌子（スターラーバー）をインクタンク内に入れて撹拌するというものが開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の撹拌子の回転だけでは、顔料や高分子材料の分散効果が十分でなく、顔料等の凝集や沈殿等を解消できないという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、インクの凝集や沈殿等を防止することができるインクジェット装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に係るインクジェット装置では、インクを吐出するインクジェットヘッドと、当該インクジェットヘッドに供給するインクを貯留するインク貯留部と、前記インクジェットヘッドと前記インク貯留部を接続するインク供給経路と、前記インクジェットヘッドもしくは前記インク貯留部に設けられ、前記インクに超音波振動を印加する超音波振動手段と、所定条件が成立したか否かを判断する条件判断手段と、前記インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段とを備え、前記条件判断手段は、前記分子量検出手段により検出された前記分子量分布が所定の閾値より大きい場合に、前記所定条件が成立したと判断し、さらに、当該条件判断手段が前記所定条件が成立したと判断した場合に、前記インクに超音波振動を与えるように前記超音波振動手段を制御する振動制御手段を備えている。
【０００６】
この構成のインクジェット装置では、インク貯留部にはインクを吐出するインクジェットヘッドに供給するインクが貯留されており、インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段により検出された分子量分布が所定の閾値より大きい場合に条件判断手段が所定条件が成立したと判断し、インクジェットヘッドもしくはインク貯留部に設けられた超音波振動手段は、振動制御手段の制御により、インクに超音波振動を与える。
【０００７】
また、請求項２に係るインクジェット装置では、インクを吐出するインクジェットヘッドと、当該インクジェットヘッドに供給するインクを貯留するインク貯留部と、前記インク貯留部に供給するインクを貯留する第２インク貯留部と、前記インクジェットヘッドと前記インク貯留部を接続するインク供給経路と、前記インク貯留部と前記第２インク貯留部を接続する第２インク供給経路と、前記インクジェットヘッドもしくは前記インク貯留部もしくは前記第２インク貯留部に設けられ、前記インクに超音波振動を印加する超音波振動手段と、所定条件が成立したか否かを判断する条件判断手段と、前記インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段とを備え、前記条件判断手段は、前記分子量検出手段により検出された前記分子量分布が所定の閾値より大きい場合に、前記所定条件が成立したと判断し、さらに、当該条件判断手段が前記所定条件が成立したと判断した場合に、前記インクに超音波振動を与えるように前記超音波振動手段を制御する振動制御手段を備えている。
【０００８】
この構成のインクジェット装置では、インク貯留部にはインクを吐出するインクジェットヘッドに供給するインクが貯留されており、第２インク貯留部には、前記インク貯留部に供給するインクが貯留されている。インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段により検出された分子量分布が所定の閾値より大きい場合に条件判断手段が所定条件が成立したと判断し、前記インクジェットヘッドもしくは前記インク貯留部もしくは前記第２インク貯留部に設けられた超音波振動手段は、振動制御手段の制御により、インクに超音波振動を与える。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
また、請求項３に係る発明のインクジェット装置では、請求項１又は２に記載のインクジェット装置の構成に加えて、前記振動制御手段は、前記インクジェットヘッドがインクを吐出しているときには、前記超音波振動手段を振動させないことを特徴とする構成となっている。
【００２０】
この構成のインクジェット装置では、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、振動制御手段は、インクジェットヘッドがインクを吐出しているときには、超音波振動手段を振動させないようにする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインクジェット装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態であるインクジェットプリンタ１の斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、略正方形に形成されたベースフレーム２の後端部から保持フレーム３ａ，３ｂを立設し、当該保持フレーム３ａ，３ｂ間にＸ軸枠４を架設して、当該Ｘ軸枠４上にＸ軸を構成するリニアスケール５が設けられている。リニアスケール５上には、ブラック、マジェンタ、シアン、イエローの４色の印字ヘッド１４を保持するキャリッジ６がリニアスケール５の長手方向に摺動可能に載置されている。また、Ｘ軸枠４の右端部（図１に於ける）には、Ｘ軸モータ７が設けられ、キャリッジ６をリニアスケール５に沿って往復移動させるようになっている。また、キャリッジ６には、各色の印字ヘッド１４を各々駆動する駆動回路基板８が４枚設けられている。
【００２３】
さらに、ベースフレーム２には、Ｘ軸枠４と直交する位置に、Ｙ軸枠９が設けられ、Ｙ軸枠９上には、略長方形の平面状のプラテン１０がＹ軸枠９の長手方向に往復移動可能に設けられ、Ｙ軸枠９の端部にはＹ軸モータ１１が設けられ、プラテン１０は、Ｙ軸モータ１１により、Ｙ軸に沿って往復移動するようになっている。尚、ベースフレーム２の左端部（図１に於ける）には、印字ヘッド１４の目詰まり解消等のためにインクを噴射するフラッシング動作を行う場所であるフラッシングポジション１２が設けられ、ベースフレーム２の右端部（図１に於ける）には、印字ヘッド１４のノズル表面のふき取り動作（ワイプ動作）及び印字ヘッドのノズル内のインクの吸引動作（パージ動作）を行うメンテナンスユニット１３が設けられている。
【００２４】
次に、図２を参照して、インクジェットプリンタ１の電気的構成について説明する。図２は、インクジェットプリンタ１の電気的構成を示すブロック図である。
【００２５】
図２に示すように、インクジェットプリンタ１には、インクジェットプリンタ１の制御を司るＣＰＵ２０が設けられ、ＣＰＵ２０には、印字データ等の各種のデータを記憶するＲＡＭ２１と、ＣＰＵ２０が実行するプログラムを記憶したＲＯＭ２２と、インクジェットプリンタ１の機能の設定を記憶するＥＥＰ−ＲＯＭ２３と、入出力インターフェース２４とが接続されている。
【００２６】
また、入出力インターフェース２４には、印字ヘッド１４を駆動する印字ヘッド駆動回路２５と、Ｙ軸モータ１１を駆動するＹ軸モータ駆動回路２７と、Ｘ軸モータ７を駆動するＸ軸モータ駆動回路２９と、タイマ３０と、後述する超音波振動子３２の振動を制御する加振機制御回路３１と、後述するインクタンク４０の交換を検出するインクタンク交換検出器２８と、インク中の不具合成分を検出する不具合成分検出器３４と、インクポンプ３６を駆動するインクポンプ駆動回路３５とが接続されている。また、入出力インターフェース２４には、パーソナルコンピュータ３３も接続できるようになっている。尚、不具合成分検出器３４としては、インク中の顔料の凝集や沈殿を検出する場合には、半導体レーザーとフォトダイオードとを用いた後述する光透過型センサにより、周知の動的光散乱法（ドップラー散乱光解析法）による粒度分布を計測する方法を用いればよく、また、インク中の分子量分布を求める場合には、分子量分布検出器として周知のサイズ排除クロマトグラフィー（size exclusion chromatography「ＳＥＣ」 又は、gel permealion chromatography「ＧＰＣ」）を用いればよい。
【００２７】
次に、図３を参照して、本発明の第１の実施の形態のインク供給機構１００の構造について説明する。図３は、第１の実施の形態のインクジェットプリンタ１のインク供給機構１００の構造を示す図である。図１では、インクタンク４０は図示されていないが、図３に示すように、円筒形のインクタンク４０は、インクチューブ４２により印字ヘッド１４に接続されている。また、インクタンク４０は、５００Ｗ〜１０００Ｗ程度のランジュバン振動子等の超音波振動子３２の台に載置され、超音波振動子３２の台は、基台４１に固定されている。また、超音波振動子３２は、前記加振機制御回路３１に接続され、さらに、インクタンク４０には、その着脱を検出するインクタンク交換検出器２８のセンサ２８ａが当接されている。インクタンク交換検出器２８の一例としては、周知のマイクロスイッチ等を用いることができる。
【００２８】
次に、上記の構成を有するインクジェットプリンタ１の加振制御処理について図２、図３及び図４を参照して説明する。図４は、インクジェットプリンタ１の加振制御処理１のフローチャートである。
【００２９】
まず、インクジェットプリンタ１のインクタンク４０が交換されたことをインクタンク交換検出器２８が検出すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２０から入出力インターフェース２４を介して、加振機制御回路３１に加振命令を送信して、超音波振動子３２を約１０分間振動させて、インクタンク４０内のインクに超音波振動を付与する（Ｓ１５）。すると、インクタンク４０内のインクが顔料系インクの場合には、凝集や沈殿した顔料がインク内で拡散される。また、高分子材料を含む高分子系インクの場合には、分子の結合を切って分子量分布を小さくすることができる。
【００３０】
その後、タイマ３０をリセットし（Ｓ１７）、Ｓ１１に戻る。次いで、インクジェットプリンタ１のインクタンク４０が交換されたことをインクタンク交換検出器２８が検出できない場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、前回の加振処理から所定時間（例えば、６時間又は８時間）が経過したか否かを判断する（Ｓ１３）。所定時間が経過していない場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１１に戻る。また、前回の加振処理から所定時間が経過した場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２０から入出力インターフェース２４を介して、加振機制御回路３１に加振命令を送信して、超音波振動子３２を数十ｋＨｚの周波数で約１０分間振動させて、インクタンク４０内のインクに超音波振動を付与する（Ｓ１５）。すると、インクタンク４０内のインクが顔料系インクの場合には、凝集や沈殿した顔料がインク内で拡散される。また、高分子材料のインクの場合には、分子の結合が切れて、分子量分布を小さくすることができる。その後、タイマ３０をリセットし（Ｓ１７）、Ｓ１１に戻る。
【００３１】
尚、インクタンク４０への加振機構は、図５又は図６に示すようにしてもよい。図５及び図６は加振機構の変形例を示す図である。図５に示す例では、５００Ｗ〜１０００Ｗ程度のランジュバン振動子等の超音波振動子３２上にインクタンク４０の外形より一回り大きい凹部４３ａを備えた台４３を固着して、その凹部４３ａにインクタンク４０を装着するようにしている。また、図６に示す例では、超音波振動子３２上に液体収納容器４４を固着して、その液体収納容器４４内に、水等の液体４５を充填して、その中にインクタンク４０を入れる。このようにすることにより、超音波振動子３２からの超音波振動がインクタンク４０内のインクに更に伝わり易くなる。
【００３２】
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。図７は、本発明の第２の実施の形態のインク供給機構１１０を示す図であり、図８は、第２の実施の形態の加振制御処理２を示すフローチャートである。
【００３３】
図７に示すように、第２の実施の形態のインク供給機構１１０は、前記インクジェットプリンタ１に用いられるものであり、インクタンク４０と印字ヘッド１４との間にインク５１を貯留するサブタンク５０を設けている。インクタンク４０とサブタンク５０との間は、インクチューブ４２ａにより接続され、インクチューブ４２ａのインクタンク４０側の基部には、インクポンプ３６が設けられ、当該インクポンプ３６によりインクタンク４０からインクがサブタンク５０に供給されるようになっている。
【００３４】
また、サブタンク５０には、光透過型センサ３４ａが設けられ、サブタンク５０内のインク５１の不具合成分である顔料の沈殿や凝集を検出するようになっている。尚、サブタンク５０の下部には、５００Ｗ〜１０００Ｗ程度のランジュバン振動子等の超音波振動子３２が設けられ、超音波振動子３２は加振機制御回路３１により制御されるようになっており、さらに、サブタンク５０にはインクチューブ４２ｂが接続され、印字ヘッド１４にインクを供給するようになっている。
【００３５】
次に、上記のように構成された第２の実施の形態のインク供給機構１１０の加振制御処理２について、図８を参照して説明する。まず、インクジェットプリンタ１の印字ヘッド１４が印字中か否かを判断する（Ｓ２１）。印字ヘッド１４が印字中の場合には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、印字ヘッド１４にサブタンク５０が近いために、超音波振動子３２を振動してサブタンク５０に超音波振動を付与すると印字品質に影響を与えるため、加振処理を行わない。
【００３６】
印字ヘッド１４が印字中でない場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、光透過型センサ３４ａによりサブタンク５０内のインクの光透過率を検出する（Ｓ２３）。次いで、検出された光透過率が所定の閾値以下の場合には、顔料等の凝集や沈殿が発生していると判断できるので（Ｓ２５：ＹＥＳ）、図２に示すＣＰＵ２０から入出力インターフェース２４を介して、加振機制御回路３１に加振命令を送信して、超音波振動子３２を数十ｋＨｚの周波数で約１０分間振動させて、サブタンク５０内のインクに超音波振動を付与する（Ｓ２６）。すると、凝集や沈殿した顔料がインク内で拡散される。尚、Ｓ２３の光の透過率検出処理で検出された光透過率が所定の閾値より大きい場合には、顔料等の凝集や沈殿が発生してないと判断できるので（Ｓ２５：ＮＯ）、Ｓ２１の処理に戻る。
【００３７】
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態のインク供給機構１２０を示す図であり、図１０は、第３の実施の形態の加振制御処理３を示すフローチャートである。
【００３８】
図９に示すように、第３の実施の形態のインク供給機構１２０は、前記インクジェットプリンタ１に用いられるものであり、インクタンク４０と印字ヘッド１４との間にインク５１を貯留するサブタンク５０を設けている。インクタンク４０とサブタンク５０との間は、インクチューブ４２ａにより接続され、サブタンク５０と印字ヘッド１４との間は、インクチューブ４２ｂにより接続されている。また、インクチューブ４２ａのインクタンク４０側の基部には、インクポンプ３６及び切替バルブ６２が設けられ、当該インクポンプ３６によりインクタンク４０からインクがサブタンク５０に供給されるようになっている。また、切替バルブ６２には、分子量分布検出器３４ｂが接続されている。この分子量分布検出器３４ｂは、インク（高分子系のインク）中の分子量分布を検出するものである。
【００３９】
また、インクタンク４０は、５００Ｗ〜１０００Ｗ程度のランジュバン振動子等の超音波振動子３２が組み込まれ凹部６０ａを備えた台６０に載置され、凹部６０ａには、水等の液体６１が満たされて、超音波振動をインクタンク４０に伝え易くなっている。超音波振動子３２は、加振機制御回路３１により制御されるようになっており、加振機制御回路３１及び分子量検出器３４ｂは、入出力インターフェース２４に接続されている。
【００４０】
次に、上記のように構成された第３の実施の形態のインク供給機構１２０の加振制御処理について、図１０を参照して説明する。まず、分子量分布検出器３４ｂによりインクの分子量分布を検出する（Ｓ３１）。次いで、検出された分子量分布が所定の閾値以下の場合には、高分子系のインクの分子量分布が正常と判断できるので（Ｓ３３：ＹＥＳ）、Ｓ３１の処理に戻る。また、検出された分子量分布が所定の閾値より大きい場合には、高分子系のインクの分子量分布が正常でないと判断できるので（Ｓ３３：ＮＯ）、図２に示すＣＰＵ２０から入出力インターフェース２４を介して、加振機制御回路３１に加振命令を送信して、超音波振動子３２を数十ｋＨｚの周波数で約１０分間振動させて、インクタンク４０内のインクに超音波振動を付与する（Ｓ３５）。すると、インクの分子量が低下して分子量分布が正常となる。
【００４１】
次に、図１１を参照して、第４の実施の形態について説明する。図１１は、印字ヘッド１４に超音波振動子３２を組み込んだ第４の実施の形態の印字ヘッド１４の断面図である。
【００４２】
図１１に示すように、第４の実施の形態の印字ヘッド１４は、内部にインク室１４ｂが形成され、インク室１４ｂ内にはインクフィルタ１４ｃが設けられ、インク室１４ｂは、マニホールド１４ｄ及び複数のキャビティ１４ｅを介して各ノズル１４ａに繋がっている。また、キャビティ１４ｅには、インクに圧力を付与するピエゾ素子１４ｆが設けられている。さらに、印字ヘッド１４へのインクチューブ４２ｂの接続部には、発光素子３４ｃ１と受光素子３４ｃ２から構成された光透過型センサ３４ｃが設けられている。このような構成にすることにより、構造を小さく簡略化することができる。
【００４３】
さらに、印字ヘッド１４のインク室１４ｂが設けられている部分の外周には、ピエゾ素子を用いた超音波振動子３２が設けられている。このような構成にすることにより、光透過型センサ３４ｃがインク内の顔料の凝集を検出したときには、図８に示す前記加振制御処理２によって、印字中を避けて、インク室１４ｂ内に貯留されたインクに超音波振動を与えることができる。ここで、印字中を避けているのは、印字ヘッド１４に直接超音波振動を与えることになるために、印字中であると、ノズル１４ａからのインクの噴射に悪影響を与えるからである。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態のインクジェットプリンタ１では、インク供給機構１００乃至１２０の何れか、又は、図１１に示す印字ヘッド１４を用いることにより、顔料系インクの場合には、インク中の顔料の凝集や沈殿を検出して、凝集や沈殿が所定値以上になったときには超音波振動により、顔料をインク中に拡散して凝集や沈殿を解消することができる。また、高分子系のインクの場合には、インク中の分子量分布を検出して、所定の分子量よりも大きなものの割合が所定の閾値を越えた場合には、超音波振動により、分子の結合を切って分子量を小さくすることができる。
【００４５】
尚、本発明は、上記実施の形態に限られず各種のインクジェットプリンタに適用できることは言うまでもない。また、インクは、顔料系及び高分子系のインクに限られず、各種のタイプのインクを用いるインクジェットプリンタに適用できる。また、超音波振動子３２により加振する時間は、必ずしも１０分で無くてもよい。また、インクの吐出対象物としては、紙、布、ガラス板、プラスチック板等を使用することができ、このインクジェット装置は、オフィス用途や産業用途に使用できる。産業用途とした時のインクの一例としては、光硬化性樹脂を溶剤を使ってインク化したものがあげられ、このインクは、高分子系のインクに相当する。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るインクジェット装置では、インク貯留部にはインクを吐出するインクジェットヘッドに供給するインクが貯留されており、インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段により検出された分子量分布が所定の閾値より大きい場合に条件判断手段が所定条件が成立したと判断し、インクジェットヘッドもしくはインク貯留部に設けられた超音波振動手段は、振動制御手段の制御により、インクに超音波振動を与えることができる。従って、インクの不具合成分を拡散してインクの品質を向上できるので、インクジェットヘッドのノズルの目詰まり等を防止でき、印字品質を向上できる。
【００４７】
また、請求項２に係るインクジェット装置では、インク貯留部にはインクを吐出するインクジェットヘッドに供給するインクが貯留されており、第２インク貯留部には、前記インク貯留部に供給するインクが貯留されている。インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段により検出された分子量分布が所定の閾値より大きい場合に条件判断手段が所定条件が成立したと判断し、前記インクジェットヘッドもしくは前記インク貯留部もしくは前記第２インク貯留部に設けられた超音波振動手段は、振動制御手段の制御により、インクに超音波振動を与えることができる。従って、インクの不具合成分を拡散してインクの品質を向上できるので、インクジェットヘッドのノズルの目詰まり等を防止でき、印字品質を向上できる。
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
また、請求項３に係る発明のインクジェット装置では、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、振動制御手段は、インクジェットヘッドがインクを吐出しているときには、超音波振動手段を振動させないようにすることができる。従って、超音波振動手段をインクジェットヘッドの近傍に設けた場合でも、超音波振動により印字品質を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の一実施の形態であるインクジェットプリンタ１の斜視図である。
【図２】 図２は、インクジェットプリンタ１の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】 図３は、第１の実施の形態のインクジェットプリンタ１のインク供給機構１００の構造を示す図である。
【図４】 図４は、インクジェットプリンタ１の加振制御処理１のフローチャートである。
【図５】 図５は加振機構の変形例を示す図である。
【図６】 図６は加振機構の変形例を示す図である。
【図７】 図７は、本発明の第２の実施の形態のインク供給機構１１０を示す図である。
【図８】 図８は、第２の実施の形態の加振制御処理２を示すフローチャートである。
【図９】 図９は、本発明の第３の実施の形態のインク供給機構１２０を示す図である。
【図１０】 図１０は、第３の実施の形態の加振制御処理３示すフローチャートである。
【図１１】 図１１は、印字ヘッド１４に超音波振動子３２を組み込んだ第４の実施の形態の印字ヘッド１４の断面図である。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタ
１４ 印字ヘッド
２０ ＣＰＵ
２１ ＲＡＭ
２２ ＲＯＭ
２４ 入出力インターフェース
２８ インクタンク交換検出器
３１ 加振機制御回路
３２ 超音波振動子
３４ 不具合成分検出器
３４ａ 光透過型センサ
３４ｂ 分子量分布検出器
３６ インクポンプ
４０ インクタンク
４１ 基台
４３ 台
４４ 液体収納容器
４５ 液体
５０ サブタンク
６０ 台
６２ 切替バルブ
１００ インク供給機構
１１０ インク供給機構
１２０ インク供給機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを吐出するインクジェット装置に関し、特に、インク貯留部に於けるインクの凝集や沈殿等を防止することができるインクジェット装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多数のインクノズルを備えたインクジェットヘッドから、インクを印刷媒体に吐出して、印刷を行うインクジェットプリンタが知られている。このインクジェットプリンタでは、染料系のインクを使用するもの以外に、顔料系のインクや高分子材料を吐出するものも知られている。この顔料系のインクでは、顔料が凝集や沈殿を起こし易いという問題点があり、また、高分子材料も時間が経過するにつれて、分子の結合により分子量分布が大きくなるという問題点があった。また、これらの状態が生じると印刷にムラが生じたりインクノズルの目詰まりを起こし易いという問題点があった。この問題を解決するために、磁気かくはん機（マグネチックスターラー）のように、非接触で駆動できる撹拌子（スターラーバー）をインクタンク内に入れて撹拌するというものが開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の撹拌子の回転だけでは、顔料や高分子材料の分散効果が十分でなく、顔料等の凝集や沈殿等を解消できないという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、インクの凝集や沈殿等を防止することができるインクジェット装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に係るインクジェット装置では、インクを吐出するインクジェットヘッドと、当該インクジェットヘッドに供給するインクを貯留するインク貯留部と、前記インクジェットヘッドと前記インク貯留部を接続するインク供給経路と、前記インクジェットヘッドもしくは前記インク貯留部に設けられ、前記インクに超音波振動を印加する超音波振動手段と、所定条件が成立したか否かを判断する条件判断手段と、前記インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段とを備え、前記条件判断手段は、前記分子量検出手段により検出された前記分子量分布が所定の閾値より大きい場合に、前記所定条件が成立したと判断し、さらに、当該条件判断手段が前記所定条件が成立したと判断した場合に、前記インクに超音波振動を与えるように前記超音波振動手段を制御する振動制御手段を備えている。
【０００６】
この構成のインクジェット装置では、インク貯留部にはインクを吐出するインクジェットヘッドに供給するインクが貯留されており、インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段により検出された分子量分布が所定の閾値より大きい場合に条件判断手段が所定条件が成立したと判断し、インクジェットヘッドもしくはインク貯留部に設けられた超音波振動手段は、振動制御手段の制御により、インクに超音波振動を与える。
【０００７】
また、請求項２に係るインクジェット装置では、インクを吐出するインクジェットヘッドと、当該インクジェットヘッドに供給するインクを貯留するインク貯留部と、前記インク貯留部に供給するインクを貯留する第２インク貯留部と、前記インクジェットヘッドと前記インク貯留部を接続するインク供給経路と、前記インク貯留部と前記第２インク貯留部を接続する第２インク供給経路と、前記インクジェットヘッドもしくは前記インク貯留部もしくは前記第２インク貯留部に設けられ、前記インクに超音波振動を印加する超音波振動手段と、所定条件が成立したか否かを判断する条件判断手段と、前記インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段とを備え、前記条件判断手段は、前記分子量検出手段により検出された前記分子量分布が所定の閾値より大きい場合に、前記所定条件が成立したと判断し、さらに、当該条件判断手段が前記所定条件が成立したと判断した場合に、前記インクに超音波振動を与えるように前記超音波振動手段を制御する振動制御手段を備えている。
【０００８】
この構成のインクジェット装置では、インク貯留部にはインクを吐出するインクジェットヘッドに供給するインクが貯留されており、第２インク貯留部には、前記インク貯留部に供給するインクが貯留されている。インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段により検出された分子量分布が所定の閾値より大きい場合に条件判断手段が所定条件が成立したと判断し、前記インクジェットヘッドもしくは前記インク貯留部もしくは前記第２インク貯留部に設けられた超音波振動手段は、振動制御手段の制御により、インクに超音波振動を与える。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
また、請求項３に係る発明のインクジェット装置では、請求項１又は２に記載のインクジェット装置の構成に加えて、前記振動制御手段は、前記インクジェットヘッドがインクを吐出しているときには、前記超音波振動手段を振動させないことを特徴とする構成となっている。
【００２０】
この構成のインクジェット装置では、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、振動制御手段は、インクジェットヘッドがインクを吐出しているときには、超音波振動手段を振動させないようにする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインクジェット装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態であるインクジェットプリンタ１の斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、略正方形に形成されたベースフレーム２の後端部から保持フレーム３ａ，３ｂを立設し、当該保持フレーム３ａ，３ｂ間にＸ軸枠４を架設して、当該Ｘ軸枠４上にＸ軸を構成するリニアスケール５が設けられている。リニアスケール５上には、ブラック、マジェンタ、シアン、イエローの４色の印字ヘッド１４を保持するキャリッジ６がリニアスケール５の長手方向に摺動可能に載置されている。また、Ｘ軸枠４の右端部（図１に於ける）には、Ｘ軸モータ７が設けられ、キャリッジ６をリニアスケール５に沿って往復移動させるようになっている。また、キャリッジ６には、各色の印字ヘッド１４を各々駆動する駆動回路基板８が４枚設けられている。
【００２３】
さらに、ベースフレーム２には、Ｘ軸枠４と直交する位置に、Ｙ軸枠９が設けられ、Ｙ軸枠９上には、略長方形の平面状のプラテン１０がＹ軸枠９の長手方向に往復移動可能に設けられ、Ｙ軸枠９の端部にはＹ軸モータ１１が設けられ、プラテン１０は、Ｙ軸モータ１１により、Ｙ軸に沿って往復移動するようになっている。尚、ベースフレーム２の左端部（図１に於ける）には、印字ヘッド１４の目詰まり解消等のためにインクを噴射するフラッシング動作を行う場所であるフラッシングポジション１２が設けられ、ベースフレーム２の右端部（図１に於ける）には、印字ヘッド１４のノズル表面のふき取り動作（ワイプ動作）及び印字ヘッドのノズル内のインクの吸引動作（パージ動作）を行うメンテナンスユニット１３が設けられている。
【００２４】
次に、図２を参照して、インクジェットプリンタ１の電気的構成について説明する。図２は、インクジェットプリンタ１の電気的構成を示すブロック図である。
【００２５】
図２に示すように、インクジェットプリンタ１には、インクジェットプリンタ１の制御を司るＣＰＵ２０が設けられ、ＣＰＵ２０には、印字データ等の各種のデータを記憶するＲＡＭ２１と、ＣＰＵ２０が実行するプログラムを記憶したＲＯＭ２２と、インクジェットプリンタ１の機能の設定を記憶するＥＥＰ−ＲＯＭ２３と、入出力インターフェース２４とが接続されている。
【００２６】
また、入出力インターフェース２４には、印字ヘッド１４を駆動する印字ヘッド駆動回路２５と、Ｙ軸モータ１１を駆動するＹ軸モータ駆動回路２７と、Ｘ軸モータ７を駆動するＸ軸モータ駆動回路２９と、タイマ３０と、後述する超音波振動子３２の振動を制御する加振機制御回路３１と、後述するインクタンク４０の交換を検出するインクタンク交換検出器２８と、インク中の不具合成分を検出する不具合成分検出器３４と、インクポンプ３６を駆動するインクポンプ駆動回路３５とが接続されている。また、入出力インターフェース２４には、パーソナルコンピュータ３３も接続できるようになっている。尚、不具合成分検出器３４としては、インク中の顔料の凝集や沈殿を検出する場合には、半導体レーザーとフォトダイオードとを用いた後述する光透過型センサにより、周知の動的光散乱法（ドップラー散乱光解析法）による粒度分布を計測する方法を用いればよく、また、インク中の分子量分布を求める場合には、分子量分布検出器として周知のサイズ排除クロマトグラフィー（size exclusion chromatography「ＳＥＣ」 又は、gel permealion chromatography「ＧＰＣ」）を用いればよい。
【００２７】
次に、図３を参照して、本発明の第１の実施の形態のインク供給機構１００の構造について説明する。図３は、第１の実施の形態のインクジェットプリンタ１のインク供給機構１００の構造を示す図である。図１では、インクタンク４０は図示されていないが、図３に示すように、円筒形のインクタンク４０は、インクチューブ４２により印字ヘッド１４に接続されている。また、インクタンク４０は、５００Ｗ〜１０００Ｗ程度のランジュバン振動子等の超音波振動子３２の台に載置され、超音波振動子３２の台は、基台４１に固定されている。また、超音波振動子３２は、前記加振機制御回路３１に接続され、さらに、インクタンク４０には、その着脱を検出するインクタンク交換検出器２８のセンサ２８ａが当接されている。インクタンク交換検出器２８の一例としては、周知のマイクロスイッチ等を用いることができる。
【００２８】
次に、上記の構成を有するインクジェットプリンタ１の加振制御処理について図２、図３及び図４を参照して説明する。図４は、インクジェットプリンタ１の加振制御処理１のフローチャートである。
【００２９】
まず、インクジェットプリンタ１のインクタンク４０が交換されたことをインクタンク交換検出器２８が検出すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２０から入出力インターフェース２４を介して、加振機制御回路３１に加振命令を送信して、超音波振動子３２を約１０分間振動させて、インクタンク４０内のインクに超音波振動を付与する（Ｓ１５）。すると、インクタンク４０内のインクが顔料系インクの場合には、凝集や沈殿した顔料がインク内で拡散される。また、高分子材料を含む高分子系インクの場合には、分子の結合を切って分子量分布を小さくすることができる。
【００３０】
その後、タイマ３０をリセットし（Ｓ１７）、Ｓ１１に戻る。次いで、インクジェットプリンタ１のインクタンク４０が交換されたことをインクタンク交換検出器２８が検出できない場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、前回の加振処理から所定時間（例えば、６時間又は８時間）が経過したか否かを判断する（Ｓ１３）。所定時間が経過していない場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１１に戻る。また、前回の加振処理から所定時間が経過した場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２０から入出力インターフェース２４を介して、加振機制御回路３１に加振命令を送信して、超音波振動子３２を数十ｋＨｚの周波数で約１０分間振動させて、インクタンク４０内のインクに超音波振動を付与する（Ｓ１５）。すると、インクタンク４０内のインクが顔料系インクの場合には、凝集や沈殿した顔料がインク内で拡散される。また、高分子材料のインクの場合には、分子の結合が切れて、分子量分布を小さくすることができる。その後、タイマ３０をリセットし（Ｓ１７）、Ｓ１１に戻る。
【００３１】
尚、インクタンク４０への加振機構は、図５又は図６に示すようにしてもよい。図５及び図６は加振機構の変形例を示す図である。図５に示す例では、５００Ｗ〜１０００Ｗ程度のランジュバン振動子等の超音波振動子３２上にインクタンク４０の外形より一回り大きい凹部４３ａを備えた台４３を固着して、その凹部４３ａにインクタンク４０を装着するようにしている。また、図６に示す例では、超音波振動子３２上に液体収納容器４４を固着して、その液体収納容器４４内に、水等の液体４５を充填して、その中にインクタンク４０を入れる。このようにすることにより、超音波振動子３２からの超音波振動がインクタンク４０内のインクに更に伝わり易くなる。
【００３２】
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。図７は、本発明の第２の実施の形態のインク供給機構１１０を示す図であり、図８は、第２の実施の形態の加振制御処理２を示すフローチャートである。
【００３３】
図７に示すように、第２の実施の形態のインク供給機構１１０は、前記インクジェットプリンタ１に用いられるものであり、インクタンク４０と印字ヘッド１４との間にインク５１を貯留するサブタンク５０を設けている。インクタンク４０とサブタンク５０との間は、インクチューブ４２ａにより接続され、インクチューブ４２ａのインクタンク４０側の基部には、インクポンプ３６が設けられ、当該インクポンプ３６によりインクタンク４０からインクがサブタンク５０に供給されるようになっている。
【００３４】
また、サブタンク５０には、光透過型センサ３４ａが設けられ、サブタンク５０内のインク５１の不具合成分である顔料の沈殿や凝集を検出するようになっている。尚、サブタンク５０の下部には、５００Ｗ〜１０００Ｗ程度のランジュバン振動子等の超音波振動子３２が設けられ、超音波振動子３２は加振機制御回路３１により制御されるようになっており、さらに、サブタンク５０にはインクチューブ４２ｂが接続され、印字ヘッド１４にインクを供給するようになっている。
【００３５】
次に、上記のように構成された第２の実施の形態のインク供給機構１１０の加振制御処理２について、図８を参照して説明する。まず、インクジェットプリンタ１の印字ヘッド１４が印字中か否かを判断する（Ｓ２１）。印字ヘッド１４が印字中の場合には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、印字ヘッド１４にサブタンク５０が近いために、超音波振動子３２を振動してサブタンク５０に超音波振動を付与すると印字品質に影響を与えるため、加振処理を行わない。
【００３６】
印字ヘッド１４が印字中でない場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、光透過型センサ３４ａによりサブタンク５０内のインクの光透過率を検出する（Ｓ２３）。次いで、検出された光透過率が所定の閾値以下の場合には、顔料等の凝集や沈殿が発生していると判断できるので（Ｓ２５：ＹＥＳ）、図２に示すＣＰＵ２０から入出力インターフェース２４を介して、加振機制御回路３１に加振命令を送信して、超音波振動子３２を数十ｋＨｚの周波数で約１０分間振動させて、サブタンク５０内のインクに超音波振動を付与する（Ｓ２６）。すると、凝集や沈殿した顔料がインク内で拡散される。尚、Ｓ２３の光の透過率検出処理で検出された光透過率が所定の閾値より大きい場合には、顔料等の凝集や沈殿が発生してないと判断できるので（Ｓ２５：ＮＯ）、Ｓ２１の処理に戻る。
【００３７】
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態のインク供給機構１２０を示す図であり、図１０は、第３の実施の形態の加振制御処理３を示すフローチャートである。
【００３８】
図９に示すように、第３の実施の形態のインク供給機構１２０は、前記インクジェットプリンタ１に用いられるものであり、インクタンク４０と印字ヘッド１４との間にインク５１を貯留するサブタンク５０を設けている。インクタンク４０とサブタンク５０との間は、インクチューブ４２ａにより接続され、サブタンク５０と印字ヘッド１４との間は、インクチューブ４２ｂにより接続されている。また、インクチューブ４２ａのインクタンク４０側の基部には、インクポンプ３６及び切替バルブ６２が設けられ、当該インクポンプ３６によりインクタンク４０からインクがサブタンク５０に供給されるようになっている。また、切替バルブ６２には、分子量分布検出器３４ｂが接続されている。この分子量分布検出器３４ｂは、インク（高分子系のインク）中の分子量分布を検出するものである。
【００３９】
また、インクタンク４０は、５００Ｗ〜１０００Ｗ程度のランジュバン振動子等の超音波振動子３２が組み込まれ凹部６０ａを備えた台６０に載置され、凹部６０ａには、水等の液体６１が満たされて、超音波振動をインクタンク４０に伝え易くなっている。超音波振動子３２は、加振機制御回路３１により制御されるようになっており、加振機制御回路３１及び分子量検出器３４ｂは、入出力インターフェース２４に接続されている。
【００４０】
次に、上記のように構成された第３の実施の形態のインク供給機構１２０の加振制御処理について、図１０を参照して説明する。まず、分子量分布検出器３４ｂによりインクの分子量分布を検出する（Ｓ３１）。次いで、検出された分子量分布が所定の閾値以下の場合には、高分子系のインクの分子量分布が正常と判断できるので（Ｓ３３：ＹＥＳ）、Ｓ３１の処理に戻る。また、検出された分子量分布が所定の閾値より大きい場合には、高分子系のインクの分子量分布が正常でないと判断できるので（Ｓ３３：ＮＯ）、図２に示すＣＰＵ２０から入出力インターフェース２４を介して、加振機制御回路３１に加振命令を送信して、超音波振動子３２を数十ｋＨｚの周波数で約１０分間振動させて、インクタンク４０内のインクに超音波振動を付与する（Ｓ３５）。すると、インクの分子量が低下して分子量分布が正常となる。
【００４１】
次に、図１１を参照して、第４の実施の形態について説明する。図１１は、印字ヘッド１４に超音波振動子３２を組み込んだ第４の実施の形態の印字ヘッド１４の断面図である。
【００４２】
図１１に示すように、第４の実施の形態の印字ヘッド１４は、内部にインク室１４ｂが形成され、インク室１４ｂ内にはインクフィルタ１４ｃが設けられ、インク室１４ｂは、マニホールド１４ｄ及び複数のキャビティ１４ｅを介して各ノズル１４ａに繋がっている。また、キャビティ１４ｅには、インクに圧力を付与するピエゾ素子１４ｆが設けられている。さらに、印字ヘッド１４へのインクチューブ４２ｂの接続部には、発光素子３４ｃ１と受光素子３４ｃ２から構成された光透過型センサ３４ｃが設けられている。このような構成にすることにより、構造を小さく簡略化することができる。
【００４３】
さらに、印字ヘッド１４のインク室１４ｂが設けられている部分の外周には、ピエゾ素子を用いた超音波振動子３２が設けられている。このような構成にすることにより、光透過型センサ３４ｃがインク内の顔料の凝集を検出したときには、図８に示す前記加振制御処理２によって、印字中を避けて、インク室１４ｂ内に貯留されたインクに超音波振動を与えることができる。ここで、印字中を避けているのは、印字ヘッド１４に直接超音波振動を与えることになるために、印字中であると、ノズル１４ａからのインクの噴射に悪影響を与えるからである。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態のインクジェットプリンタ１では、インク供給機構１００乃至１２０の何れか、又は、図１１に示す印字ヘッド１４を用いることにより、顔料系インクの場合には、インク中の顔料の凝集や沈殿を検出して、凝集や沈殿が所定値以上になったときには超音波振動により、顔料をインク中に拡散して凝集や沈殿を解消することができる。また、高分子系のインクの場合には、インク中の分子量分布を検出して、所定の分子量よりも大きなものの割合が所定の閾値を越えた場合には、超音波振動により、分子の結合を切って分子量を小さくすることができる。
【００４５】
尚、本発明は、上記実施の形態に限られず各種のインクジェットプリンタに適用できることは言うまでもない。また、インクは、顔料系及び高分子系のインクに限られず、各種のタイプのインクを用いるインクジェットプリンタに適用できる。また、超音波振動子３２により加振する時間は、必ずしも１０分で無くてもよい。また、インクの吐出対象物としては、紙、布、ガラス板、プラスチック板等を使用することができ、このインクジェット装置は、オフィス用途や産業用途に使用できる。産業用途とした時のインクの一例としては、光硬化性樹脂を溶剤を使ってインク化したものがあげられ、このインクは、高分子系のインクに相当する。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るインクジェット装置では、インク貯留部にはインクを吐出するインクジェットヘッドに供給するインクが貯留されており、インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段により検出された分子量分布が所定の閾値より大きい場合に条件判断手段が所定条件が成立したと判断し、インクジェットヘッドもしくはインク貯留部に設けられた超音波振動手段は、振動制御手段の制御により、インクに超音波振動を与えることができる。従って、インクの不具合成分を拡散してインクの品質を向上できるので、インクジェットヘッドのノズルの目詰まり等を防止でき、印字品質を向上できる。
【００４７】
また、請求項２に係るインクジェット装置では、インク貯留部にはインクを吐出するインクジェットヘッドに供給するインクが貯留されており、第２インク貯留部には、前記インク貯留部に供給するインクが貯留されている。インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段により検出された分子量分布が所定の閾値より大きい場合に条件判断手段が所定条件が成立したと判断し、前記インクジェットヘッドもしくは前記インク貯留部もしくは前記第２インク貯留部に設けられた超音波振動手段は、振動制御手段の制御により、インクに超音波振動を与えることができる。従って、インクの不具合成分を拡散してインクの品質を向上できるので、インクジェットヘッドのノズルの目詰まり等を防止でき、印字品質を向上できる。
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
また、請求項３に係る発明のインクジェット装置では、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、振動制御手段は、インクジェットヘッドがインクを吐出しているときには、超音波振動手段を振動させないようにすることができる。従って、超音波振動手段をインクジェットヘッドの近傍に設けた場合でも、超音波振動により印字品質を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の一実施の形態であるインクジェットプリンタ１の斜視図である。
【図２】 図２は、インクジェットプリンタ１の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】 図３は、第１の実施の形態のインクジェットプリンタ１のインク供給機構１００の構造を示す図である。
【図４】 図４は、インクジェットプリンタ１の加振制御処理１のフローチャートである。
【図５】 図５は加振機構の変形例を示す図である。
【図６】 図６は加振機構の変形例を示す図である。
【図７】 図７は、本発明の第２の実施の形態のインク供給機構１１０を示す図である。
【図８】 図８は、第２の実施の形態の加振制御処理２を示すフローチャートである。
【図９】 図９は、本発明の第３の実施の形態のインク供給機構１２０を示す図である。
【図１０】 図１０は、第３の実施の形態の加振制御処理３示すフローチャートである。
【図１１】 図１１は、印字ヘッド１４に超音波振動子３２を組み込んだ第４の実施の形態の印字ヘッド１４の断面図である。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタ
１４ 印字ヘッド
２０ ＣＰＵ
２１ ＲＡＭ
２２ ＲＯＭ
２４ 入出力インターフェース
２８ インクタンク交換検出器
３１ 加振機制御回路
３２ 超音波振動子
３４ 不具合成分検出器
３４ａ 光透過型センサ
３４ｂ 分子量分布検出器
３６ インクポンプ
４０ インクタンク
４１ 基台
４３ 台
４４ 液体収納容器
４５ 液体
５０ サブタンク
６０ 台
６２ 切替バルブ
１００ インク供給機構
１１０ インク供給機構
１２０ インク供給機構
Claims (3)
- インクを吐出するインクジェットヘッドと、
当該インクジェットヘッドに供給するインクを貯留するインク貯留部と、
前記インクジェットヘッドと前記インク貯留部を接続するインク供給経路と、
前記インクジェットヘッドもしくは前記インク貯留部に設けられ、前記インクに超音波振動を印加する超音波振動手段と、
所定条件が成立したか否かを判断する条件判断手段と、
前記インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段とを備え、
前記条件判断手段は、前記分子量検出手段により検出された前記分子量分布が所定の閾値より大きい場合に、前記所定条件が成立したと判断し、
さらに、当該条件判断手段が前記所定条件が成立したと判断した場合に、前記インクに超音波振動を与えるように前記超音波振動手段を制御する振動制御手段を備えたことを特徴とするインクジェット装置。 - インクを吐出するインクジェットヘッドと、
当該インクジェットヘッドに供給するインクを貯留するインク貯留部と、
前記インク貯留部に供給するインクを貯留する第２インク貯留部と、
前記インクジェットヘッドと前記インク貯留部を接続するインク供給経路と、
前記インク貯留部と前記第２インク貯留部を接続する第２インク供給経路と、
前記インクジェットヘッドもしくは前記インク貯留部もしくは前記第２インク貯留部に設けられ、前記インクに超音波振動を印加する超音波振動手段と、
所定条件が成立したか否かを判断する条件判断手段と、
前記インク中の分子量分布を検出する分子量検出手段とを備え、
前記条件判断手段は、前記分子量検出手段により検出された前記分子量分布が所定の閾値より大きい場合に、前記所定条件が成立したと判断し、
さらに、当該条件判断手段が前記所定条件が成立したと判断した場合に、前記インクに超音波振動を与えるように前記超音波振動手段を制御する振動制御手段を備えたことを特徴とするインクジェット装置。 - 前記振動制御手段は、前記インクジェットヘッドがインクを吐出しているときには、前記超音波振動手段を振動させないことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット装置。
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