JP5857773B2 - 液体噴射装置 - Google Patents
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Description
記録ヘッド2に対してインクカートリッジ3を装着する際、記録ヘッド2のインク導入針92がインクカートリッジ3内に挿入されることで、インク導入針92の先端側に開設されたインク導入孔32を通じてインクカートリッジ3内のインクが記録ヘッド2側に導入される。
記録ヘッド2に導入されたインクは、記録ヘッド2内部の導入路95を通じて共通液室96(リザーバーまたはマニホールドとも呼ばれる)に導入される。共通液室96に導入されたインクは、共通液室96に連通する複数の圧力室98にそれぞれ供給される。そして、圧力発生手段の一種である圧電振動子や発熱素子などを駆動することで圧力室98内に圧力変動が生じ、この圧力変動が制御されることにより、圧力室98に通じるノズル99からインクが噴射される。
図6(a)〜(c)は、図5の破線丸印で示したノズル99付近の拡大図で、圧力変動が伝播した際のノズル99におけるメニスカスMの状態について説明する模式図である。
(a)に示す状態が、適切な状態であるが、(b)に示すように、メニスカスMがノズル99の内周面よりも圧力室98側に過度に引き込まれた状態、或いは、(c)に示すように、ノズル99の噴射側の開口面よりも外側に膨らんだ状態となる場合がある。そして、メニスカスMにおける圧力が耐圧を越えた場合、メニスカスMが適切に形成されず(破壊された状態)、インクが噴射されない事や、逆にインクが漏洩状態になり、ドット抜けが生じる場合があった。
本適用例に係る液体噴射装置は、液体を貯留する液体貯留部材と、液体噴射ヘッドと、前記液体貯留部材と前記液体噴射ヘッドとを接続する接続部と、前記液体噴射ヘッドに対する前記液体貯留部材の相対位置の変動を検知する変動検知装置とを備えた液体噴射装置であって、前記変動検知装置は、前記液体噴射ヘッドに設けられた発光部および前記発光部から発せられた光を検出する光検知回路と、前記液体貯留部材に設けられ、前記発光部と前記光検出回路との間の光路中に配置され、前記液体貯留部材の動きに応じて前記光検知回路に入射する光量を変化させる光学部材とを備え、前記液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルに連通した圧力室と、前記接続部から前記圧力室に前記液体を供給する液体供給路と、前記液体供給路に設けられ、前記光検知回路が、前記光量が閾値を超える変化を検出した際に、前記液体供給路を閉じる動作を行うバルブ機構とを備えていることを特徴とする。
ここで、閾値とは、メニスカスが破壊される圧力変動が接続部付近で発生したか否かを、液体噴射ヘッドに対する前記液体貯留部材の相対位置の変動で判断するための値である。
上記適用例に記載の液体噴射装置は、前記圧力室に圧力を印加する圧力印加素子と、前記圧力印加素子に駆動信号を印加する駆動回路と、前記駆動回路に制御信号を送る中央制御装置とを備え、前記光検知回路の出力が前記中央制御装置に送られる構成であることが好ましい。
上記適用例に記載の液体噴射装置は、前記バルブ機構が、前記液体供給路を閉じる動作後、所定の時間後、前記液体供給路を開く動作を行う構成であることが好ましい。
図1は、プリンター1の構成を説明する斜視図である。図2は、プリンター1の電気的な構成を説明するブロック図である。
プリンター1は、記録ヘッド2が取り付けられると共に、液体貯留部材の一種であるインクカートリッジ3が取り付けられるキャリッジ4と、記録動作時の記録紙6(記録媒体および着弾対象の一種)の背面を支持するプラテン5と、キャリッジ4を記録紙6の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構7と、主走査方向に直交する副走査方向に記録紙6を搬送する搬送機構8とを備えている。
図3(a)において、インクカートリッジ3は、例えば熱可塑性プラスチック等の成型により作製された箱状のケース15を備え、このケース15内には収容室16が形成されている。この収容室16には、インク保持材17が収容されている。インク保持材17は、液体の一種であるインクを吸収し保持する。このインク保持材17としては、例えば、スポンジ状の発泡素材が好適に用いられる。
インクカートリッジ3は、貯留するインクの種類(色)毎に設けられ、実施形態においては、合計4種類(4色)のインクカートリッジ3が記録ヘッド2に装着可能に構成されている。
インクカートリッジ3のケース15の底面(記録ヘッド2と対向する側の面)において、記録ヘッド2への装着状態で記録ヘッド2の発光部104および光検知回路102に対向する位置には、光反射板103が取り付けられている。
光検知回路102は、図2に示したプリンターコントローラー44と接続されており、検出された信号をプリンターコントローラー44に送ることが出来る。具体的には、制御部46に送る。
なお、光反射板103を備えたインクカートリッジ3と記録ヘッド2の相対位置変動の検出については後述する。また、インクカートリッジ3は、例示したものには限られず、周知の種々の構成のものを用いることができる。
図3(b)は、バルブ機構101の構成を示した図である。バルブ機構101は、プリンターコントローラー44に接続された電磁石110と、磁性体で作られた弁111と、バネ112と、パッキン113とで構成されている。電磁石110に磁力を発生させていない状態(非通電状態)では、弁111とヘッドケース25の間に取り付けられたバネ112により弁111がパッキン113に押し付けられインク流路を遮断し、電磁石110に磁力を発生させた場合には、弁111が電磁石110に引き寄せられインク流路が開く構造となっている。
圧力発生手段としての圧電振動子31は、例えば、所謂撓み振動モードの圧電振動子であり、駆動電極41と共通電極43とによって圧電体42を挟んで構成されている。そして、圧電振動子31の駆動電極41に駆動電圧(駆動パルス)が印加されると、駆動電極41と共通電極43との間には電位差に応じた電場が発生する。この電場は圧電体42に付与され、圧電体42が付与された電場の強さに応じて変形する。即ち、駆動電極41の電位を高くする程、圧電体42の中央部が圧力室29の内側(ノズル99側)に撓み、圧力室29の容積を減少させるように作動面40を変形させる。一方、駆動電極41の電位を低くする程(0に近づける程)、圧電体42の中央部が圧力室29の外側に撓み、圧力室29の容積を増加させるように作動面40を変形させる。なお、圧力発生手段としては、上記圧電振動子以外にも、静電アクチュエーター、磁歪素子、発熱素子等を用いることができる。
変動検知装置105は、記録ヘッド2への装着状態で、記録ヘッド2の発光部104および光検知回路102に対向する位置に光反射板103が取り付けられており、発光部104は光反射板103に対し、角度を持った状態で設置されている。
一方、ある程度以上の衝撃が加わりインクカートリッジ3が記録ヘッド2に対して一定以上変動した場合、光反射板103から反射された光が光検知回路102の検出範囲を外れ光が検出されなくなる。実施形態では、光反射板103の幅内に光が反射されるかどうかで衝撃を判定するため、光反射板103の幅が閾値になっている(もちろん、発光部104の角度、発光部104と光反射板103との距離でも閾値の調整は可能)。
プリンター1では、インクカートリッジ3と記録ヘッド2の相対位置の変動が発生した際、変動検知装置105によりそれを検知し、プリンターコントローラー44へ信号を送り、プリンターコントローラー44からバルブ機構101へ制御信号を送ることでバルブ機構101を閉じ、インク導入孔32から伝わる圧力変動がノズル側に伝播する事を遮断する。
プリンターコントローラー44でインクカートリッジ3からのインク供給の必要性の有無(駆動信号発生回路47が動作中かどうか)が把握出来るため、インク供給が不要な状態であれば、常にバルブ機構101を閉じておく事が出来る。インク供給が必要な状態(インクがノズルから吐出されている状態)は、一般的に、印刷をしている状態と、メニスカスのメンテナンス状態(クリーニング、フラッシングと言われる状態)と、の2種類しかない。このため、最も衝撃が入りやすいプリンター使用者によるインク交換操作等においては、予めバルブ機構101が閉じられた状態にしておけるため、想定以上の衝撃により衝撃検知後にバルブ機構101閉動作が間に合わない等のリスクを大幅に低減する事が出来る。
例えば、変動検知装置105に関し、実施形態では、反射型光検知センサーを例示したが、これには限られない。例えば、図4に変形例の構成を説明する模式図を示した。図4(a)および(b)に示す変形例では、変動検知装置120として、透過型光検知センサーを用いている。
変動検知装置120は、発光部121と光検知センサー122と光学部材としての遮蔽板123とを備えている。
発光部121と光検知センサー122とは、カートリッジ装着部22に取り付けられており、発光部121に対面し、光検知センサー122が取り付けられる構成になっており、常時光が検出される状態になっている。
図4(b)は、変動検知装置120の動作原理を示した図である。左の図は、衝撃等が加わっていない正常な状態を示し、中央および右の図は、インクカートリッジ3に実線矢印方向に衝撃が加わった状態を示している。
インクカートリッジ3を装着した際、インクカートリッジ3に取り付けられた遮蔽板123が発光部121と光検知センサー122の間に入り、光を遮断する。インクカートリッジ3が上方に動く衝撃が発生した場合は、遮蔽板が上方にはずれ光が光検知センサー122に検知され、衝撃を検出出来る。また、下方に動く衝撃が発生した場合は、遮蔽板孔124を光が通過することで衝撃を検出出来る。この場合、遮蔽板孔124から下方の遮蔽板長さを閾値とした衝撃感知が可能になる。
Claims (3)
- 液体を貯留する液体貯留部材と、液体噴射ヘッドと、前記液体貯留部材と前記液体噴射ヘッドとを接続する接続部と、前記液体噴射ヘッドに対する前記液体貯留部材の相対位置の変動を検知する変動検知装置とを備えた液体噴射装置であって、
前記変動検知装置は、前記液体噴射ヘッドに設けられた発光部および前記発光部から発せられた光を検出する光検知回路と、前記液体貯留部材に設けられ、前記発光部と前記光検出回路との間の光路中に配置され、前記液体貯留部材の動きに応じて前記光検知回路に入射する光量を変化させる光学部材とを備え、
前記液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルに連通した圧力室と、前記接続部から前記圧力室に前記液体を供給する液体供給路と、前記液体供給路に設けられ、前記光検知回路が、前記光量が閾値を超える変化を検出した際に、前記液体供給路を閉じる動作を行うバルブ機構とを備えている
ことを特徴とする液体噴射装置。 - 請求項1に記載の液体噴射装置において、
前記圧力室に圧力を印加する圧力印加素子と、前記圧力印加素子に駆動信号を印加する駆動回路と、前記駆動回路に制御信号を送る中央制御装置とを備え、前記光検知回路の出力が前記中央制御装置に送られる
ことを特徴とする液体噴射装置。 - 請求項1または請求項2に記載の液体噴射装置において、
前記バルブ機構が、前記液体供給路を閉じる動作後、所定の時間後、前記液体供給路を開く動作を行う
ことを特徴とする液体噴射装置。
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