JP5506490B2

JP5506490B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP5506490B2
Application number: JP2010071669A
Authority: JP
Inventors: 立太本▲柳▼; 康治堀川; 忠生松田; 正彦桜場
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: JP2011200812A

Description

本発明は、インク及び補力液の飛翔軸の適正位置調整機構を備えるインクジェット記録装置に関する。

インクジェット式の記録装置は、印字対象物に対し離れた距離からインク粒子を噴出して印字する非接触印字方式で印字する装置である。非接触印字方式として、ドロップ・オン・デマンド式は印字に必要なノズルのみから、瞬間的にインクが噴出される方式のことで、コンティニュアス式は常時インクを噴出し続けて、印字していないときも本体、ノズルヘッド内部をインクが循環している方式である。コンティニュアス式のインクジェット記録装置の主な用途として、賞味期限、ロット番号、製造番号等、各種印字に使用される。利点としては、製造ラインにおいて、搬送される製造物に対し高速に印字が可能なことや、使われないインクを回収して再度印字に利用可能なことが挙げられる。本発明のインクジェット記録装置はコンティニュアス式のインクジェット記録装置である。

コンティニュアス式のインクジェット記録装置はノズルのオリフィスから常時連続的にインクを噴出されるようになっており、印字に使用されなかったインク粒子は、インク回収機構であるガターにより回収されるようになっている。

インクジェット記録装置においては、印字を行うに際しても、印字に用いられなかったインク粒子を回収するに指ししても、噴出されたインク粒子の噴出方向軸であるインクジェット飛翔軸の上下左右噴出角度調整が重要となる。インクジェット飛翔軸がガター開口部から外れ、インク粒子がガターで回収できない場合、正常な印字ができなくなってしまうとともにノズル周辺をインクで汚してしまうためである。そのために、インクジェット飛翔軸の噴出角度調整を行い、インク粒子回収機構であるガターでインク粒子を回収する必要がある。

従来のインクジェット記録装置のインクジェット飛翔軸噴出上下左右角度調整は、オリフィスからインク粒子を噴出しながら行っていた。その例としては、特許文献１に示すものがある。

特開平７−２０５４１５号公報

上述のインクジェット飛翔軸噴出角度調整方法は、ノズルのオリフィスからインク粒子を噴出しながら行っていた。インクジェット飛翔軸噴出角度調整前にインクを噴出し、そのインクジェット飛翔軸がガター開口部から外れていた場合、噴出したインク粒子はガターで回収されない。そのため、噴出したインクでノズル周辺や環境が汚染される恐れがある。また、インクジェット飛翔軸噴出角度調整中、作業者もガター開口部を外れたインクの飛沫等で身体汚染の危険性があるという課題が挙げられる。

また、第二のインクジェット飛翔軸噴出角度調整方法として、インクの代替として補力液を用いる方法がある。インクの代替に補力液を用いると、調整中に回収された補力液がメイン容器注入するため、インク容器の中のインク粘度低下という問題が起こる。印字を開始する際には、インク粘度の低いインクで印字しなければならず、印字品質の低下が懸念される。

本発明の目的は、インクジェット飛翔軸噴出角度調整を行うにあたり、作業者や周囲の環境の汚染を低減することができるインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、インクジェット飛翔軸噴出角度調整を行うにあたり、印字品質の低下を招くことなくインクジェット飛翔軸噴出角度調整を行うことができるインクジェット記録装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、例えば、インクを被印字物の搬送軌道に向けて噴出するノズルと、ノズルから噴出したインクのインク粒子に帯電させる帯電電極と、帯電電極により帯電させられたインク粒子の飛翔方向を偏向させる偏向電極と、ノズルから噴出されたインク粒子のうち印字に使用されなかったインク粒子を回収するガターと、ノズルから噴射されたインク粒子の噴出方向がガターに向かうようにノズルの姿勢を調整可能なノズル調整機構と、を備えるノズルヘッドを有するインクジェット記録装置において、ノズルヘッドには、インク粒子の飛翔軸を調整するためのレーザ光発生装置が備えられ、ガターのインク回収口周囲には反射板が備えられているという構成をとる。

本発明によれば、インクや補力液を使用せずインクジェット飛翔軸調整が可能となる。

また、本発明によれば、インク使用によるインクジェット飛翔軸調整作業時の作業者や周囲環境の汚染を抑制することができる。

また、本発明によれば、インクジェット飛翔軸調整中に回収されず使用してしまうインク量消費を抑制することができる。

また、本発明によれば、補力液によるインク粘度低下による印字品質の低下を抑制することができる。

また、本発明によれば、補力液量消費を抑制することができる。

本発明の一実施の形態を示すインクジェット記録システムの機能ブロック図である。ノズルヘッドの上面図である。ノズルヘッドの側面図である。ノズルオリフィスプレートの断面図である。レーザ光発生装置の常時発生型の適正な角度調整がされている図である。レーザ光発生装置の常時発生型の適正な角度調整がなされていない図である。レーザ光発生装置の着脱式発生型の適正な角度調整がされている図である。レーザ光発生装置の着脱式発生型の適正な角度調整がなされていない図である。反射板用いたレーザ光照射位置確認図である。パネルインターフェースの表示例である。

以下、本発明について図面を用いて説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

図1は本発明の一実施形態を示すインクジェット記録システムの機能ブロック図である。図１に示すように、インクジェット記録装置100は、印字を行うノズル部とこれに接続されてインク供給管のインク循環経路、インク容器、ポンプ等を含むインクジェット記録装置本体で構成される。ノズル部はインクジェット記録装置本体とチューブで連結して、インクジェット記録装置本体と別の位置に配置することができるように構成されている。

図１に示すように、インクジェット記録装置全体を制御するMPU（マイクロプロセッシングユニット）101と、インクジェット記録装置内で一時的にデータを記憶しておくRAM（ランダムアクセスメモリー）102と、プログラムなどをあらかじめ記憶するROM（リードオンリーメモリー）103と、印字する内容等を表示する表示装置104と、パネルインターフェース105と、印字する文字の高さ等の設定値を入力する入力パネル106と、被印字物検出回路107と、インクジェット記録装置100の印字に関する全般的な制御を行う印字制御回路108と、インク粒子112bに帯電させるビデオデータを記憶しておくビデオRAM109と、インク粒子112bを帯電する帯電電圧を発生する帯電電圧発生回路110と、レーザ光発生装置301を駆動させるレーザ光駆動回路126と、データ等を送るバスライン111で繋がれている。

また、図１に示すようにインク112と、インク112を保持するインク容器113と、インクを被印字物125の搬送軌道に向けて噴出するノズル114と、ノズル114から噴出したインク（インク柱）112aが分離してインク粒子112bになる領域に帯電電界を発生して、インク粒子112bが帯電するように設置した帯電電極115と、インク粒子112bの飛行通路に偏向電界を発生して帯電したインク112bを偏向する偏向電極116と、偏向電極116に偏向電圧116を印加する偏向電源117と、印字に使用しなかったインク粒子112bを回収するガター118と、インク容器113内のインク112を汲み上げ加圧して前記ノズル114に供給する供給ポンプ119と、ガター118により回収したインク粒子112bをインク容器113に回収する回収ポンプ120と、コンベア124によって搬送される被印字物125が印字領域に到来したときに反応する被印字物検出センサ121で構成されている。

そして、インクジェット飛翔軸調整機構の構成として、後述するノズル移動調整機構と、レーザ光発生装置301（常時設置型301a、分離型301b）と、反射板302を備える。反射板302はインクジェット飛翔軸調整の時にのみ用いる。

パネルインターフェース105を介して、印字する内容等の情報を入力すると、MPU101は、ROM103に記憶されているプログラムにより、インク粒子112bへ帯電させるビデオデータを印字情報に応じて作成し、バスライン111を介してビデオRAM109へ格納する。

被印字物センサ121が被印字物を検知すると、被印字物検知回路107を通じて、MPU101へ印字開始の指令が送信される。MPU1はビデオRAM109に記憶されているビデオデータをバスライン111を介して文字信号発生回路110へ送信する。文字信号発生回路110は送信されてきたビデオデータを帯電信号に変換する。印字制御回路108は、バスライン111を介してこの帯電信号を帯電電極115送出するタイミングをコントロールするようになっている。

ノズル114内部では、噴出経路に所定の圧力に加圧したインクを供給する。また、ノズル114内部では電圧により図示しない圧電振動子を振動させてインクを加振させ、ノズルオリフィスプレート210から噴出させられたインクは飛翔中に粒子化する。粒子化されたインクは、帯電電極115へ送出するタイミングをコントロールされた帯電信号で、帯電電極に該帯電電圧が加えることにより帯電される。帯電されたインクは、偏向電極116によって偏向された後に外部に出射され、印字対象物に付着し印字されることとなる。

帯電電極115で帯電電圧が印加されたインク粒子のうち、帯電量の大きいインク粒子112bは偏向量が大きく、帯電量の小さい粒子は偏向量が小さくなる。帯電量の小さいインク粒子112bは偏向電極116によって、小さく偏向され、印字文字の下段部の印字122に使用される。帯電量の大きいインク粒子112bは偏向電極116によって、大きく偏向され、印字文字の上段部の印字123に使用される。印字に使用されなかったインク、すなわち、帯電されなかったインク粒子112bはガター118により回収され、ポンプ119によって再びノズルへ供給される。

図2a、図2bに示すように、ノズルヘッドの基台201には、ノズルビーム発生部202と帯電電極部115と偏向電極部116とガター118が配置されている。ノズルビーム発生部202より噴出されたインク粒子112bは、帯電電極部115および偏向電極部116の間を貫いてガター118に向かって飛行する。帯電電極部115および偏向電極部116に電圧が印加されていないときには、飛行していったインク粒子112bは118に入るように構成されている。ノズルビーム発生部202と帯電電極部115はノズルヘッドの基台201に設けられているとノズルビーム基板207に、偏向電極部116はノズルヘッドの基台201に設けられている偏向電極基板208にそれぞれ支持されるものである。

図2bに示すように、ノズルビーム発生部202のノズル本体209には前側にノズルオリフィスプレート210が設けられており、ノズルオリフィスプレート210をもって、ノズルビーム発生部202の前側は支持されるものである。すなわち、前側支持台211にはノズルオリフィスプレート210が挿入される。そしてノズルオリフィスプレート210の外周を囲うように設けたゴム環212および押さえ板213をもってノズルオリフィスプレート210が前側支持台211に支持されるのである。押さえ板213はねじ214で前側支持台211に締め付けられるものである。

また、図２ｃに示すようにノズルオリフィスプレート210の先端側下面には位置決用穴205が設けられ、この位置決用穴205に、ノズルビーム基板207から立ち上がるように設けた位置決用ピン216が嵌め込まれている。

次に、ノズル移動調整機構について説明する。図2a、図2bに示すように、ノズルビーム発生部202には横板217が設けられている。この横板217はノズル本体209にねじ218で固定され、後側の端部はノズル本体209の後端よりさらに後に延びている。上下調整用基板219と左右調整用基板220は、ノズル本体209の後に位置するようにして配置されている。左右調整用基板220は、ノズルビーム基板207に左右方向固定ねじ221a，221bをもって固定される。図2aに示すように、左右調整用基板220には、左右方向固定ねじ221a,221bの挿入する長溝穴222a,222bが形成されている。左右方向固定ねじ221a，221bを緩めることにより、この長溝穴222a，222bの範囲で、左右調整用基板220は左右に動かすことができる。上下調整用基板219は左右調整用基板220に取り付けられている。

そして、図2aに示す上下調整用基板219に設けられている上下調整用ねじ203を捩じ込むことにより、上下調整用基板219は上側に上がるようになっている。逆に、その上下調整用ねじ203を緩めると、上下調整用基板219は下がるように構成されている。上下調整用基板219には支持腕204が設けられている。上下固定ねじ215は、支持腕204に形成している上下方向の長溝穴206に挿入にするとともに横板217の後側に捩じ込むようにしている。上下固定ねじ215を緩めることにより、長溝穴206の範囲で横板217の後側を上下方向に動かすことが出きるものである。上下固定ねじ215を締めることにより、横板217の後側は支持腕204に固定されるようになっている。

ここで、ノズルビーム発生部202のノズルオリフィスプレート210より噴射されるインク粒子112bがガター118に入るようにする位置合わせ調整は次のようにして行う。

まず、ノズルビーム発生部202の上下方向調整は、図2aに示す上下固定ねじ215を緩め、上下調整用ねじ203を締めたり、緩めたりしてインク粒子112bが噴出するノズルオリフィスプレート210の上下方向の傾きを調整し、ガター118に対する位置合わせが決まったら、上下固定ねじ215を締めることにより済まされる。左右方向の調整は左右方向固定ねじ221a,221bを緩め、インク粒子112bが噴出するノズルオリフィスプレート210の左右方向の角度を調整し、ガター118に対する位置合わせが決まったら、左右方向固定ねじ221a，221bを締めて済まされる。

この上下左右の調整において、ノズルビーム発生部202の先端側が位置決用穴205と位置決用ピン216の嵌合により支点支持なっているので、ノズルビーム発生部202の後側を上下左右に振ることにより容易に動かすことができるとともにノズルビーム発生部202の後側を固定することにより、位置決めされた位置は狂うことなく固定状態に保つことができるのである。また位置決用穴205と位置決用ピン216の嵌合による支点支持から離れているノズルビーム発生部202の後側を上下左右揺動するものであるので、調整力は極めて小さいものになり、細やかな調整をすることができる。

次に、本発明であるインクジェット飛翔軸調整の説明を行う。本発明に用いるレーザ光発生装置302の設置方式として、常時設置型と着脱式型の2方式を説明する。

図3a及び図3bは、レーザ光発生装置が常時設置される常時設置型の一例である。レーザ光発生装置301の常時設置型301aはノズルベース基板上に設置されているノズル114の上部で連結されているレーザ光発生装置301aの姿勢はノズル114と連動しているため、ノズル調整での調整が可能である。常時設置型はレーザ光発生装置301aを設置したままインク噴出が可能である。

図3aに示すようにレーザ光発生装置301aより発生させられたレーザ光303はガター118方向に出射している。レーザ光303がガター118開口部内に入射する角度で、オリフィス部から噴出したインク粒子112bはガター118開口部に入射する設定とする。この場合、インジェット飛行軸が適正な角度に調整できていると判別する。

一方、図3bに示すようにレーザ光303がガター118開口部から外れた位置を照射している場合、オリフィス部から噴出したインク粒子112bもガター118を外れるため、ガター118で回収されない。この場合、インクジェット飛翔軸が適正な角度に調整できてないことと判別する。

図3c及び図3dは、レーザ光発生装置が着脱自在となっている、着脱式型の一例である。図3cに示すようにレーザ光発生装置301の着脱式型301bはノズルベース基板上に設置しているノズル114とインク噴射部で連結して設置する。そのため、レーザ光発生装置302bはノズル114と連動して姿勢を調整可能となっている。着脱式型では、レーザ光軸角度を調整した後、レーザ光発生装置301bを外してからインク噴出を行うこととなる。

図3cに示すように、レーザ光発生装置301bより発生したレーザ光303はガター118方向に出射している。レーザ光軸がガター118開口部内に入射する角度で、オリフィス部から噴射したインク粒子112bはガター118開口部に入射する設定とする。この時、インジェット飛行軸が適正な角度に調整できていると判別する。

一方、図3dに示すように、レーザ光303がガター開口部から外れた位置を照射している場合、オリフィス部から噴出したインク粒子112bもガター118を外れるため、ガター118で回収されない。この場合、インクジェット飛翔軸が適正な角度に調整できてないことと判別する。

レーザ光軸角度調整はノズル調整により調整を行うものである。即ち、垂直面内で上下方向に揺動させてレーザ光軸角度の上下方向を調整する。一方、水平面内で左右方向に揺動させて、レーザ光軸角度の左右方向を調整する。レーザ光303のガター118付近の照射位置を目視確認できるように反射板302を図4に示すようにガター118の周囲に設置する。

インクジェット飛翔軸の適正角度調整を行うため、まず、反射板302を取り付ける。そして、パネルインターフェース105を介して、図５に示すパネル106のインクジェット飛翔軸調整画面の開始キーを操作する。そうすると、MPU101からレーザ駆動回路126に指示信号を送り、レーザ光発生装置301を起動し、レーザ光303を発生させる。また、インクジェット飛翔軸調整が終わった場合は、中断キーにより、レーザ光303の発生を中断する。次に、ノズル調整を行いレーザ光軸の角度調整を行う。レーザ光軸角度が適正角度に調整した後、オリフィス部よりインクを噴出すると、噴出したインク粒子112bはガター118で回収される。このようにして、インクジェット飛翔軸位置調整ができる。この結果、レーザ光軸角度を調整することができる。

100 … インクジェット記録装置、101 … MPU（マイクロプロセッシングユニット）、102 … RAM（ランダムアクセスメモリー）、103 … ROM（リードオンリーメモリー）、104 … 表示装置、105 … パネルインターフェース、106 … 入力パネル、107 … 被印字物検出回路、108 … 印字制御回路、109 … ビデオRAM、110 … 帯電電圧発生回路、111 … バスライン、112 … インク、112a… インク（インク柱）、112b… 帯電したインク、113 … インク容器、114 … ノズル、115 … 帯電電極、116 … 偏向電極、117 … 偏向電源、118 … ガター、119 … 供給ポンプ、120 … 回収ポンプ、121 … 被印字物検出センサ、122 … 下段部の印字ドット、123 … 上段部の印字ドット、124 … コンベア、125 … 被印字物、126 … レーザ光駆動回路、201 … ノズルヘッドの基台、202 … ノズルビーム発生部、203 … 上下調整用ねじ、204 … 支持腕、205 … 位置決用穴、206 … 上下方向の長溝穴、207 … ノズルビーム基板、208 … 偏向電極基板、209 … ノズル本体、210 … ノズルオリフィスプレート、211 … 前側支持台、212 … ゴム環、213 … 押さえ板、214 … ねじ、215 … 上下固定ねじ、216 … 位置決用ピン、217 … 横板、218 … ねじ、219 … 上下調整用基板、220 … 左右調整用基板、221a… 左右方向固定ねじ、221b… 左右方向固定ねじ、222a… 長溝穴、222b… 長溝穴、301a… 常時設置型レーザ光発生装置、301b… 着脱型レーザ光発生装置、302 … 反射板

Claims

インクを被印字物の搬送軌道に向けて噴出するノズルと、
前記ノズルから噴出したインクのインク粒子に帯電させる帯電電極と、
前記帯電電極により帯電させられたインク粒子の飛翔方向を偏向させる偏向電極と、
前記ノズルから噴出されたインク粒子のうち印字に使用されなかったインク粒子を回収するガターと、
前記ノズルから噴射されたインク粒子の噴出方向が前記ガターに向かうように前記ノズルの姿勢を調整可能なノズル調整機構と、
を備えるノズルヘッドを有するインクジェット記録装置において、
前記ノズルヘッドには、インク粒子の飛翔軸を調整するためのレーザ光発生装置が備えられ、
前記ガターのインク回収口周囲には反射板が備えられていることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記レーザ光発生装置は、ノズルに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
前記レーザ光発生装置は、前記ノズルより着脱自在であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記レーザ光発生装置は前記ノズル調整機構により、姿勢調整されるとともに、レーザ光軸の角度調整が調整されることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。