JP5784660B2 - Inkjet device - Google Patents
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本発明の実施形態は、インクを循環させる流路に駆動電極が設けられ、この駆動電極に電界をかけることによりインク吐出口からインクを吐出させるインクジェットヘッドを備えたインクジェット装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an ink jet apparatus including an ink jet head in which a drive electrode is provided in a flow path for circulating ink, and ink is ejected from an ink ejection port by applying an electric field to the drive electrode.
従来、インク流路の先端にインクのノズルを設け、このノズルからインク滴を吐出させ、画像を形成するようにしたインクジェットヘッドでは、しばらくインクの吐出が行われないと、細いノズル内でインクが乾燥する。すなわち、ノズル内に増粘化したインクが滞留することに起因するノズルの目詰まりやインクの吐出不良を生じることがある。このため、種々の乾燥防止方法がある。代表的な方法としては、インクジェットが非印字領域に達した時に、ノズルにノズルキャップを被せて外気と遮断する方法がある。また、内部にインク吸収パッドが設けられたノズルキャップを被せた後に、外部に設けた吸引手段によりノズル内のインクを吸引する方法がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an ink jet head in which an ink nozzle is provided at the tip of an ink flow path and ink droplets are ejected from the nozzle to form an image. dry. That is, nozzle clogging or ink ejection failure due to the accumulation of thickened ink in the nozzle may occur. For this reason, there are various dry prevention methods. As a typical method, when the ink jet reaches a non-printing region, there is a method of covering the nozzle with a nozzle cap to block the outside air. In addition, there is a method in which ink in a nozzle is sucked by a suction means provided outside after a nozzle cap having an ink absorption pad provided therein (see, for example, Patent Document 1).
さらに、ノズルの目詰まりやインクの吐出不良を防止する方法として、圧力発生手段により各ノズルのインクメニスカスを微振動させる空駆動動作を、印刷動作に先立って行われるキャリッジの移動期間中に行うようにする技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, as a method for preventing nozzle clogging and ink ejection failure, an idle driving operation in which the ink meniscus of each nozzle is finely oscillated by the pressure generating means is performed during the carriage movement period prior to the printing operation. Is disclosed (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、インクジェットヘッドのノズルにノズルキャップを被せるだけの方法は、ノズルキャップの気密性が余程保たれていないとノズルの乾燥を防止することが出来ず、ノズル乾燥防止方法としては不十分である。吸引手段によりノズル内のインクを外部に向けて吸引する方法は、ノズル内で乾燥により固まったインクを勢い良く吸引する必要があり、インクの消費量が多くなるという問題点がある。 However, the method of simply covering the nozzle cap of the nozzle of the ink jet head cannot prevent the nozzle from being dried unless the airtightness of the nozzle cap is sufficiently maintained, and is insufficient as a method for preventing nozzle drying. . The method of sucking the ink in the nozzle toward the outside by the sucking means needs to suck the ink solidified by drying in the nozzle vigorously, and there is a problem that the amount of ink consumption increases.
このように、インクジェットヘッドでは、印字の休止時間が長くなるとノズルにおけるインク粘度の増加によりノズルの目詰まりが生じる。また、目詰まりに至らずとも印字休止時間の長さによって、インク滴の吐出が正常に行われず、画質が劣化するという問題があった。 As described above, in the ink jet head, when the printing pause time becomes long, the nozzle clogging occurs due to the increase in the ink viscosity at the nozzle. In addition, there has been a problem that even if no clogging occurs, the ink droplets are not ejected normally due to the length of the printing pause time, and the image quality deteriorates.
この問題に対しては、印刷とは関係のない予備吐出を行うことにより、ノズルの増粘したインクを排出する手法が知られているが、この方法では予備吐出による余剰なインクの消費が多くなる問題がある。 In order to solve this problem, there is known a method of discharging the ink with thickened nozzles by performing preliminary ejection unrelated to printing. However, in this method, excessive ink is consumed by preliminary ejection. There is a problem.
また、メニスカスに微振動させる空駆動を行うことにより、ノズルのインク増粘を低減する方法では、増粘したインクは外部に排出されるわけではないため、ヘッドが使用される状態遷移によってはノズルの目詰まりを十分に除去することは出来ない。この空駆動処理が、インクジェットヘッドをホ−ムポジションから印刷位置に移動させる期間中である加減速領域のみでおこなわれ、しかも印刷状態に応じた空駆動処理が行われないため、予備吐出の間隔をそれ以上長く出来ないという問題もあった。 In addition, in the method of reducing the ink thickening of the nozzles by performing idle driving that slightly vibrates the meniscus, the thickened ink is not discharged to the outside, so depending on the state transition in which the head is used, It is not possible to remove the clogging. This idle driving process is performed only in the acceleration / deceleration region during the period in which the inkjet head is moved from the home position to the printing position, and the idle driving process according to the printing state is not performed. There was also a problem that it could not be made longer.
本発明の実施の形態によるインクジェット装置は、インクを循環させる複数の流路を有し、前記複数の流路それぞれに対応してノズルが設けられているインクジェットヘッドを備えたインクジェット装置であって、前記インクジェットヘッドに連通してインク循環系を構成するインク循環設備を有し、前記インク循環系は、前記ノズルの圧力を調整可能に構成され、ノズル圧力を適正圧力からメニスカスが後退する圧力に減圧して、前記ノズル内のインクを、ノズルに対応しインクを循環させる前記複数の流路を介して、前記インク循環系の下流に流し出すことを特徴とする。 An inkjet apparatus according to an embodiment of the present invention is an inkjet apparatus including an inkjet head having a plurality of flow paths for circulating ink, and provided with nozzles corresponding to each of the plurality of flow paths. The ink circulation system includes an ink circulation system that communicates with the ink jet head and constitutes an ink circulation system. The ink circulation system is configured to be capable of adjusting the pressure of the nozzle, and the nozzle pressure is reduced from an appropriate pressure to a pressure at which the meniscus moves backward. Then, the ink in the nozzle flows out downstream of the ink circulation system through the plurality of flow paths corresponding to the nozzle and circulating the ink .
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態におけるインクヘッドジェット1を備えたインクジェット装置の構成を示している。インクジェットヘッド1は、詳細な構成の図示は省略したが、特開2009−20275号公報で説明されているような構成であり、インクを循環させる複数の流路を有し、これら各流路の内面に薄膜状の駆動電極がそれぞれ設けられ、図示下面部分には、複数の流路それぞれに対応したインク吐出口(以下、ノズルと呼ぶ)が設けられている。そして、この駆動電極に電界をかけることによりノズルからインク滴を吐出させるものである。 FIG. 1 shows a configuration of an ink jet apparatus including an ink head jet 1 according to an embodiment of the present invention. Although the detailed illustration of the inkjet head 1 is omitted, the inkjet head 1 has a configuration as described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-20275, and includes a plurality of channels for circulating ink. Thin film drive electrodes are respectively provided on the inner surface, and ink discharge ports (hereinafter referred to as nozzles) corresponding to a plurality of flow paths are provided on the lower surface portion in the figure. Ink droplets are ejected from the nozzles by applying an electric field to the drive electrodes.
インクジェットヘッド1は、上流インクタンク3と管路部材4を介して連結され、下流側インクタンク5とも管路部材6を介して連結している。下流側インクタンク5は管路部材20を介して送液ポンプ13の吸い込み側に連結し、この送液ポンプ13の吐出側は管路部材18、フィルタ17、管路部材16を順次介して上流側インクタンク3と連結している。これらの相互に連結されたインク循環設備は、インクジェットヘッド1の前述した流路と連通しており、この流路とともにインク循環系2を構成する。
The ink-jet head 1 is connected to the upstream ink tank 3 via a conduit member 4 and is also connected to the
インク循環系2を構成する管路部材20には、供給インクタンク14との間に、送液ポンプ23が設けられている。この送液ポンプ23は、正転により供給インクタンク14内のインクをインク循環系2へ供給し、逆転によりインク循環系2からインクを供給インクタンク14へ戻し、インク循環系2の負圧値を高めるように機能する。したがって、このポンプ23は、インク循環系2の負圧値を調整する負圧調整手段としても機能する。
A
上流側インクタンク3には、管路部材7を介して圧力計8が取りつけられ、上流側インクタンク3内の圧力Aをモニターする。また、下流側インクタンク5にも、管路部材9を介して圧力計10が取り付けられており、下流側インクタンク5内の圧力Bをモニターする。これら上流側の圧力計8と下流側の圧力計10は、演算器11に接続されており、各々の圧力計8,10でモニターリングされた圧力デ−タA,Bは演算器11に送信され、演算処理が実行される。演算器11は、後述する演算式により、インクジェットヘッド1のノズル部分の圧力Yを求める。したがって、この演算器11は、インク循環系2から検出される圧力に基づき、予め設定された演算式により、ノズル部分の圧力Yを求める演算手段として機能する。
A pressure gauge 8 is attached to the upstream ink tank 3 via a pipe line member 7 to monitor the pressure A in the upstream ink tank 3. Further, a
演算器11は、比較器12と接続されており、演算器11で演算処理されたデ−タYは比較器12に送信される。比較器12は、演算器11により求められた値Yが、予め設定された基準値に対して正圧か負圧かを判断する圧力判断手段として機能する。この比較器12の判断結果は、ポンプ13に対する正転/逆転指令として出力される。
The
ここで、基準値とは、インクノズルの、インクを吐出していないときの適正圧力(以下、適性ノズル圧力ともいう)である。これに対し、演算手段11により求められた値Yは、インク循環系2から検出された圧力に基づき求められた現状のノズル部分の圧力である。
Here, the reference value is an appropriate pressure when ink is not ejected (hereinafter also referred to as an appropriate nozzle pressure). On the other hand, the value Y obtained by the calculation means 11 is the current pressure of the nozzle portion obtained based on the pressure detected from the
本実施の形態では、この基準値を負圧側に変化できるように構成したことが特徴の一つである。 The present embodiment is characterized in that the reference value can be changed to the negative pressure side.
図2に比較器12のブロック図を記す。演算器11により処理されたデ−タYは、図2で示すように2つの比較部を有し、適正ノズル圧力Pn+Δ及びPn−Δと比較される。そして、データYが適正ノズル圧力Pn+Δに対して正圧の場合は、比較器12より送液ポンプ13を逆転させる指示を出しインクの減少動作を行う。すなわち、デ−タYが適正ノズル圧力Pn+Δに対し正圧の間、送液ポンプ13を逆転させてインクの減少動作を行い、ノズルに対する負圧を高めるように動作する。デ−タYが適正ノズル圧力Pnと同じになったとき(データY=Pn)、送液ポンプ13を停止させ、インクの減少動作を停止する。
FIG. 2 shows a block diagram of the
これに対し、デ−タYが適正ノズル圧力Pn−Δに対して負圧の場合、比較器12より送液ポンプ13を正転させる指示を出し、インクの補給動作を行う。すなわち、データYが適正ノズル圧力Pn−Δよりも負圧(インクがノズルから滴下されていることを意味する)の間、送液ポンプ13を正転させてインクの補給動作を行う。データYが適正ノズル圧力Pnと同じ(データY=Pn)になったとき送液ポンプ13が停止し、インクの補給動作を停止する。
On the other hand, when the data Y is negative with respect to the appropriate nozzle pressure Pn-Δ, the
なお、図2の比較器12のブロック図において、送液ポンプ13を正転及び逆転させる際にΔ(ヒステリシス)を付加させているが、これは、送液ポンプ13を正転させる場合、正転させる前の状態に戻すように、基準値(Pn−Δ)で送液ポンプ13を駆動させており、送液ポンプ13を逆転させる場合も、逆転させる前の状態に戻るように、基準値(Pn+Δ)で送液ポンプ13を駆動させるようにしている。
In the block diagram of the
ここで、図1の構成では、通常のインクジェットヘッド1が吐出しないとき、適正ノズル圧力Pnは、インクジェットヘッド1に対する上流側管路抵抗をRU、下流側管路抵抗をRLとし、流路抵抗比RU:RL=1:rとした場合、P1(上流側圧力源の単位体積当たりのエネルギ−)とP2(下流側圧力源の単位体積当たりのエネルギ−)との関係が、P1・r/(1+r)+P2/(1+r)=Pn(適正ノズル圧力≒−1kPa)となるように制御されている。図1の実施形態では、上流側インクタンク3と下流側インクタンク4の液面高さをノズル面(インクジェットヘッドの図示下面)の高さに合せているので、P1、P2は各々のインクタンクの空気圧A,Bに等しい。周囲温度やインクの種類が変わって流路抵抗が変化しても、ノズル近傍圧力は変化しない。 Here, in the configuration of FIG. 1, when the normal inkjet head 1 does not discharge, the appropriate nozzle pressure Pn is set such that the upstream line resistance with respect to the inkjet head 1 is RU, the downstream line resistance is RL, and the flow path resistance ratio is RU: RL = 1: If set to r, P1 (energy per unit volume of the upstream pressure source -) and P2 (energy per unit volume of the downstream pressure source -) relationship with the, P1 · r / ( 1 + r) + P2 / (1 + r) = Pn (appropriate nozzle pressure≈−1 kPa). In the embodiment of FIG. 1, the liquid level heights of the upstream ink tank 3 and the downstream ink tank 4 are adjusted to the height of the nozzle surface (the lower surface in the drawing of the inkjet head), so P1 and P2 are the respective ink tanks. Is equal to the air pressure A and B. Even if the ambient temperature or the type of ink changes and the flow path resistance changes, the nozzle vicinity pressure does not change.
したがって、演算手段11における演算式は以下のように定める。
上記演算式により、インク循環系2における実際の圧力A,Bに基づき、インクノズル部分の圧力がデータYとして求められる。そして、比較器12により基準値Pnと比較され、基準値に対して正圧か負圧かが判断される。以下、この基準値Pnについて説明する。
Based on the actual pressures A and B in the
インクジェットヘッド1を搭載したインクジェット式印刷装置(図示せず)が、長期間使用されない時や、印字の休止時間が長い場合は、比較器12の基準値(適正ノズル圧力Pn)を、より負圧側に変化させる。すなわち、通常のインクジェットヘッド1が吐出しない時の基準値は、前述のように、Pn=−1kPaと設定されている。これを、図3に示すようにメニスカスが後退する圧力に合せる。例えば、比較器12に基準値として、適正ノズル圧力Pnを−4kPaに設定する。このように設定すると、データYは、−4kPaになるまで基準値に対する正圧状態を維持するので、この間、送液ポンプ23は逆転し続け、インクの減少動作を行う。このインクの減少動作によりインクが下流側に引っ張られ、その際、ノズル孔内に存在する気泡や増粘したインクは、図3A〜Eで示すように流動させられ、ノズル孔内からインク循環の流れによって下流側インクタンク5へ送液される。
When the ink jet printing apparatus (not shown) equipped with the ink jet head 1 is not used for a long time or when the printing pause time is long, the reference value (appropriate nozzle pressure Pn) of the
図3A〜Eは、上述したインク減少動作による負圧増大時の、インクジェットヘッド1のノズル孔内におけるメニスカスの挙動を示す図である。図3Aに示すメニスカスは、図3Bに示すように後退し始め、その後、図3C、図3Dのように後退が進行する。その際ノズル孔内に存在する気泡や増粘したインクを流動させ、図3Eのようにノズル孔内からインク循環の流れによって、下流側インクタンク5へ送液される。増粘したインクは下流側インクタンク5内で薄められ、またはフィルタ17でトラップされるので、インクジェットヘッド1に再び戻ってくることはない。その後、圧力を通常の適正な負圧(−1kPa)に戻すことで印字可能とする。
3A to 3E are diagrams illustrating the behavior of the meniscus in the nozzle holes of the inkjet head 1 when the negative pressure is increased by the ink reduction operation described above. The meniscus shown in FIG. 3A starts to retreat as shown in FIG. 3B, and then retreats as shown in FIGS. 3C and 3D. At that time, bubbles and thickened ink existing in the nozzle holes are made to flow, and are sent from the nozzle holes to the
このような構成をとることにより、ノズル孔内に存在する気泡や増粘したインク・固着したインクを流動させ、ノズル孔内から除去することができる。この結果、常にノズル孔内が新鮮なインクで濡れている状態となり、増粘したインクによるノズル孔の目詰まりや不吐出、吐出方向の歪み等が生じないインクジェットヘッド1を得ることができる。 By adopting such a configuration, bubbles existing in the nozzle holes, thickened ink, and fixed ink can be flowed and removed from the nozzle holes. As a result, the inside of the nozzle hole is always wet with fresh ink, and the ink jet head 1 can be obtained in which the nozzle hole is not clogged with the thickened ink, no ejection, distortion in the ejection direction, or the like does not occur.
このように、インクジェットヘッドを搭載したインクジェット式印刷装置が長期間使用されないときや印字待機状態が長いときに、負圧値を制御し、通常の負圧値(−1kPa)よりも大きい負圧(−4kPa)にすることにより、ノズル孔内のインクのメニスカスを移動させ、これによりノズル孔内に固着した増粘インクを確実に流動化させ、インク循環によって下流側へ排出させることができる。したがって、常にノズル孔内がインクで濡れている状態となり、増粘したインクによるノズル孔の目詰まりや不吐出、また吐出方向の歪み等が生じない。 As described above, when the ink jet printing apparatus equipped with the ink jet head is not used for a long period of time or when the print standby state is long, the negative pressure value is controlled, and the negative pressure larger than the normal negative pressure value (-1 kPa) ( -4 kPa), the ink meniscus in the nozzle hole can be moved, and thereby the thickened ink fixed in the nozzle hole can be surely fluidized and discharged downstream by ink circulation. Accordingly, the inside of the nozzle hole is always wet with ink, and the nozzle hole is not clogged or non-ejected by the thickened ink, and the ejection direction is not distorted.
なお、インクジェット式印刷装置が長期間使用されないことや、印字待機状態が長いことの判断は、例えば、タイマーなどにより吐出口からインクが吐出されない時間を測定し、このインクが吐出されない時間が予定値を越えることにより、圧力判断手段の基準値を負圧側に変化させるようにすればよい。 The determination that the ink jet printing apparatus is not used for a long time or that the print standby state is long is, for example, measuring the time when ink is not discharged from the discharge port by a timer or the like, and the time when this ink is not discharged is a predetermined value. By exceeding this, the reference value of the pressure determination means may be changed to the negative pressure side.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1・・・インクジェットヘッド
2・・・インク循環系
3・・・上流側のインクタンク
4,6,13,16,17,18,20・・・インク循環設備
5・・・下流側のインクタンク
8,10・・・圧力計
11・・・演算手段
12・・・圧力判断手段
23・・・負圧調整手段(ポンプ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (5)
前記インクジェットヘッドに連通してインク循環系を構成するインク循環設備を有し、
前記インク循環系は、前記ノズルの圧力を調整可能に構成され、
ノズル圧力を適正圧力からメニスカスが後退する圧力に減圧して、前記ノズル内のインクを、ノズルに対応しインクを循環させる前記複数の流路を介して、前記インク循環系の下流に流し出すインクジェット装置。 An inkjet apparatus including an inkjet head having a plurality of flow paths for circulating ink, and provided with nozzles corresponding to each of the plurality of flow paths,
Having ink circulation equipment composing an ink circulation system in communication with the inkjet head;
The ink circulation system is configured to be capable of adjusting the pressure of the nozzle,
Inkjet that reduces the nozzle pressure from an appropriate pressure to a pressure at which the meniscus retreats, and causes the ink in the nozzle to flow downstream of the ink circulation system through the plurality of flow paths that circulate ink corresponding to the nozzle. apparatus.
前記下流側インクタンクの内圧を検出する第2の圧力計と、
第1及び第2の圧力計が検出した圧力から前記インクジェットヘッドのノズル圧力を演算する演算器とを有し、
前記演算器の演算結果がPn−Δより小さいときは前記第2の送液ポンプを前記インク循環系にインクを供給する向きに駆動し、
前記演算器の演算結果がPn+Δより大きいときは前記第2の送液ポンプを前記インク循環系からインクを戻す向きに駆動するとともに、
Pnの値は適正なノズル圧力と、メニスカスが後退する圧力とに設定可能である請求項4に記載のインクジェット装置。 A first pressure gauge for detecting an internal pressure of the upstream ink tank;
A second pressure gauge for detecting the internal pressure of the downstream ink tank;
A calculator for calculating the nozzle pressure of the inkjet head from the pressure detected by the first and second pressure gauges;
When the calculation result of the calculator is smaller than Pn−Δ, the second liquid feeding pump is driven in a direction to supply ink to the ink circulation system,
When the calculation result of the calculator is larger than Pn + Δ, the second liquid feeding pump is driven to return ink from the ink circulation system, and
The inkjet apparatus according to claim 4, wherein the value of Pn can be set to an appropriate nozzle pressure and a pressure at which the meniscus moves backward.
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