JP5919159B2

JP5919159B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP5919159B2
Application number: JP2012222658A
Authority: JP
Inventors: ▲毎▼明 ▲高▼岸; 原田　信浩; 信浩原田; 河野　貴; 貴河野; 安邱
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2032-10-05
Also published as: JP2014073644A

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

本技術分野の背景技術として、ＷＯ２０１１／０１８８４１Ａ１がある（特許文献１）。この公報には、「本発明は、被印字物の搬送速度が高速になった場合にも、印字結果の文字幅を広がらないようにするインクジェット印字技術を提供する。インクジェット記録装置において、複数のノズルを偏向電極による偏向方向と直交するように配置し、複数のノズルから噴出されたインクをノズルと同数の帯電電極で帯電し、偏向電極を正負一対で形成した１つの偏向電界中で各帯電粒子を偏向させる構成とする。また、各々の帯電電極に印加する帯電電圧の電圧値および帯電電圧の印加タイミングを各々独立して調整できる機能が設けられている。」と記載されている（要約参照）。

ＷＯ２０１１／０１８８４１Ａ１

インクジェット記録装置では、被印字物への印字を行うに際し、１個のノズルから噴出されたインク粒子が利用される。被印字物と被印字物との距離が大きい、または被印字物の搬送速度が小さい、つまり被印字物の印字間隔(被印字物の時間差)が大きい場合には、印字してから十分な時間があるため、被印字物に連続して印字することが可能である。
しかし、被印字物と被印字物との距離が狭い、または被印字物の搬送速度が大きい、つまり被印字物の印字間隔が狭い場合には、装置の制御部で処理する時間が必要なため、次の被印字物に印字するまでの間に時間を経過させてから印字を行っている。その他、印字粒子に帯電電圧を印加するタイミングを調整するために、印字対象でないインク粒子に対し、タイミングをずらしながら微小な電荷を帯電させ、ガター回収時に電圧を検出してタイミングをチェックすることが必要であり、連続印字中でも印字と印字の間に検出するように印字を行っている。
一方、特許文献１に示されるように、印字粒子の偏向方向に直交する方向に２つ以上のノズルを配列して印字ヘッドに収納したインクジェット記録装置で、設定された印字内容のドット列の印字を、ノズル毎に１列ずつ順番に実行することで被印字物に印字を行うものである。本方式は、高速で被印字物が搬送される場合の印字に対して有効な方式である。従来技術の印字方法の特徴を図２（ａ）、（ｂ）に示す。
上述のように、印字間隔が狭くなると、制御部で印字するための処理(印字前処理)を行う時間、もしくは帯電電圧印加タイミングをチェックする時間が足りなくなり、次の印字に間に合わなくなるということが考えられる。そのような場合には、搬送速度を落とすか被印字物と被印字物の間の距離を長くしなければならず、フレキシブルな印字はできない。
したがって、連続的に搬送される被印字物の印字間隔が狭くなった場合でも、それぞれの被印字物に印字が可能な制御を実現する必要がある。しかしながら、特許文献１の開示の技術を用いて印字を行う場合には、印字間隔を短縮することに関しては有効とはいえない。特許文献１の技術でも、１つの印字ヘッドに１つのノズルで印字するときの最高速度より速い搬送速度で印字するときは、印字間隔が短縮されることはないがノズル１つあたりの帯電電圧印加時間が短縮され速く印字が終了するため、次の印字までの印字間隔に余裕ができるということはある。
しかし、１つの印字ヘッドに１つのノズルで印字するときの最高速度以下の搬送速度で印字するときは、印字が終了する時間の差はほとんど変化しないため、印字間隔を短縮することはできず、印字間隔に余裕ができるということもない。つまり、搬送速度が速くない場合でも、印字間隔が短い場合に印字がうまくいかない可能性がある。

本発明は、連続して搬送される被印字物の印字間隔が短くなった場合にも、印字を可能とするインクジェット記録装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、インクジェット記録装置であって、インクが吐出される複数のノズルと、前記複数のノズルに対応し、各ノズルから吐出されて印字に使用されるインクを帯電させる複数の帯電電極と、前記帯電電極で帯電されたインクを偏向させる偏向電極と、印字に使用されないインクを回収するガターと、を備え、設定された印字内容を１印字単位として、複数のノズルで交互に印字することを特徴とする。

本発明によれば、被印字物の間隔が狭く印字間隔が短い場合でも、印字を可能とし高頻度印字を実現することができる。

本発明の実施例１に係るインクジェット記録装置の構成図である。従来技術の１ノズルでの印字方法を示す図である。従来技術の２ノズルでの印字方法を示す図である。１ノズルでの印字方法を示す図である。本発明の２ノズルでの印字方法を示す図である。本発明と従来技術との制御の違いによる印字間隔を示す図である。１ヘッドに１つのノズルの印字の様子を示す図である。本発明の２ノズルを用いた印字の様子を示す図である。本発明のｎ個のノズルを用いた印字の様子を示す図である。２つのノズルを印字面の搬送方向に並べて設置される様子を示す図である。インクジェット記録装置の構成を示した簡略図である。

以下、本発明の実施例１について、図面を用いて説明する。図９は本発明の実施例１に係るインクジェット記録装置の構成を示したものである。インクジェット記録装置は制御系・循環系を収納した本体９００と、インクを噴出しインク粒子を作成するノズルを有する印字ヘッド９１０と、本体９００と印字ヘッド９１０の循環系と制御系を結ぶケーブル９２０を備えて構成されている。

図１は本発明の実施例１に係るインクジェット記録装置の構成をブロック図で示したものである。１０１は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）、１０２は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）、１０３は書き出し位置を計算するソフトウェアおよびデータを記憶するＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、１０４は入力されたデータおよび印字内容等を表示する表示装置、１０５は印字する文字情報等を入力するパネル、１１０はインクジェット記録装置の印字に関する全般的な制御を行う印字制御回路、１１１は被印字物検知回路、１１２は被印字物を検出するセンサ、１０９は１１４のノズルIのインク粒子に帯電させるビデオデータを記憶しておくビデオＲＡＭ１、１０８は１１５のノズルIIのインク粒子に帯電させるビデオデータを記憶しておくビデオＲＡＭ２、１０６は１０９に記憶してあるビデオデータを文字信号にする文字信号発生回路１、１０７は１０８に記憶してあるビデオデータを文字信号にする文字信号発生回路２、１１３はデータ等を送るバスラインである。

１１４はインクを噴出する１つ目のノズルＩ、１１５はインクを噴出する２つ目のノズルIIである。本発明は、図８に示すように、１１４のノズルＩと１１５のノズルIIを印字面の搬送方向(印字粒子偏向方向に直交する方向)に並べて取り付けた印字ヘッドによって印字を行うインクジェット記録装置を対象とするものである。

１１６はノズルＩより噴出したインクが粒子になり、そのインク粒子に電荷を加える帯電電極Ｉ、１１７はノズルIIより噴出したインクが粒子になりそのインク粒子に電荷を加える帯電電極II、１１８はノズルＩ１１４及びノズルII１１５より噴出し帯電したインク粒子を偏向する偏向電極、１１９は１１４のノズルＩから噴出した印字に使用しないインクを回収するガターＩ、１２０は１１５のノズルIIから噴出した印字に使用しないインクを回収するガターII、１２１はノズルＩ１１４における帯電電圧を印加するタイミングを調節するための粒子の帯電量を検出するための位相検出センサー、１２２はノズルII１１５における帯電電圧を印加するタイミングを調節するための粒子の帯電量を検出するための位相検出センサー、１２３はガターより回収されたインクを再びノズルへ供給するポンプ、１２４は被印字物を搬送するコンベア、１２５・１２６は印字の対象となる被印字物である。

次に、印字内容入力から印字を完了するまでの一連の動作概要について述べる。まず、印字内容データをパネル１０５によって入力すると、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１１３を介してビデオＲＡＭに保存することで印字内容を設定することが出来る。ここでは、縦ドット列で構成された印字文字列で表現される印字内容について説明する。印字文字列とは、被印字物に印字される保存された印字内容の印字１回分を示す。

上記ＲＯＭ１０３は、パネル１０５に印字内容データを入力する際に、１０９のビデオＲＡＭ１及び１０８のビデオＲＡＭ２に記憶するためのビデオデータの割合を変更、そして偏向電極１１８に印加する偏向電圧の割合を変更することを可能とするプログラムを有する。このプログラムによって、ノズルＩ１１４における印字とノズルII１１５における印字の偏向能力を調整し、同じ文字高さで印字することを可能にしている。

本実施例では、上記インク粒子へ帯電させるために作成されたビデオデータは、作成された印字内容の奇数印字文字列(奇数被印字物)７０１情報は１０９のビデオＲＡＭ１へ、作成された印字内容の偶数印字文字列(偶数被印字物)７０２情報は１０８のビデオＲＡＭ２へ保存する。

そして、被印字物センサ１１２が被印字物１２５を検知すると、被印字物検知回路１１１を通じて、ＭＰＵ１０１へ印字開始の指令が届く。すると、ＭＰＵ１０１は１０９のビデオＲＡＭ１に記憶しているビデオデータをバスライン１１３を介して１０６の文字信号発生回路１へ送る。

また、１０８のビデオＲＡＭ２に記憶しているビデオデータをバスライン１１３を介して１０７の文字信号発生回路２へ送る。１０６の文字信号発生回路１と１０７の文字信号発生回路２はそれぞれ送られてきたビデオデータを帯電信号に変更する。印字制御回路１１０はバスラインを介して、１０６の文字信号発生回路１で作られた帯電信号を帯電電極Ｉ１１６へ、１０７の文字信号発生回路２で作られた帯電信号を帯電電極II１１７へ送信するタイミングをコントロールする。

ノズルＩ１１４より噴出されたインクは帯電電極Ｉ１１６内で粒子化し電荷を受け、偏向電極１１８によって形成された電界を飛行通過することにより偏向され、ノズルII１１５より噴出されたインクは帯電電極II１１７内で粒子化し電荷を受け、偏向電極１１８によって形成された電界を飛行通過することによりインク粒子の帯電量に応じて偏向され(帯電量の大きいインク粒子の偏向量は大きく、帯電量の小さい粒子の偏向量が小さくなる)、被印字物１２５や被印字物１２６へインク粒子が飛行・付着し印字される。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はガターより回収され、ポンプ１２３によって再びノズルに供給される。以上の方法によりインクジェット記録装置は印字を行う。

一般的な１ヘッド１ノズルで印字する場合の被印字物が搬送される様子を図５に示し、本発明の方法を用いた被印字物が搬送される様子を図６に示す。図５は１つのノズルで全ての印字５００を行う様子であり、図６は奇数番目の印字文字列６０１をノズルＩ１１４で印字し、偶数番目の印字文字列６０２をノズルII１１５で印字する様子である。

このとき、図３（ａ）に示すように一般的な１ヘッド１ノズルのインクジェット記録装置では、１つのノズルで印字１回分の印字内容の全てを印字し、２回目以降の印字内容も全て印字する。それに対して、図３（ｂ）に示すように本発明の装置は１つのノズルで印字１回分の印字内容の全てを印字する点は同じだが、ノズルＩ１１４によって奇数個目に流れる被印字物に印字、ノズルII１１５によって偶数個目に流れる被印字物に印字するという制御方法を用い、１つのノズルで奇数個目と偶数個目を両方印字していたときや、特許文献１の制御方法（印字１回分の印字内容を１列おきに印字）で印字していたときよりも印字間隔を短く設定することを可能にする。

次に制御の違いによる印字間隔を図４に示す。まず、図４の上部に示す一般的な１ヘッド１ノズルのインクジェット記録装置の制御を基準とする。その基準とした条件と同一条件で、従来技術の制御で印字間隔のみを短縮しようとした場合、ノズルＩ１１４で印字したものとノズルII１１５で印字したものが合わさって一回分の印字となり、そのときの帯電電圧印加時間は１ヘッド１ノズルの場合とほとんど変わらないため、印字前処理や帯電電圧印加タイミングをチェックするための印字間隔を短縮することはできない。

しかし、発明の制御ならば、ノズルＩ１１４での帯電電圧印加時間にノズルII１１５で印字前処理や帯電電圧印加タイミングをチェックすることができ、またノズルII１１５で印字しているときにノズルＩ１１４で印字前処理や帯電電圧印加タイミングをチェックすることができるため、図４の下部のように印字間隔を狭めることができ高頻度印字が可能になる。

以下、実施例１の１ヘッドに２つのノズルが、１ヘッドにｎ個のノズルになった場合であるの実施例２について図７を用いて説明する。なお、上述した実施例と共通する部分についての説明は省略する。
図７はｎ個のノズルを使用し、被印字物に相当する印字文字列が搬送される様子を示す。印字は数字の小さい印字文字列から行われ、
１個目のノズルＩでは、１個目、ｎ+１個目、２ｎ+１個目…ｎＸ+１個目を印字する。２個目のノズルIIでは、２個目、ｎ+２個目、２ｎ+２個目…ｎＸ+２個目を印字する。

このような流れで、ｎ個目のノズルｎでは、ｎ個目、２ｎ個目、３ｎ個目…ｎＸ+ｎ個目を印字し、それぞれの１つ前の印字文字列が印字されている間に印字前処理や帯電電圧印加タイミングをチェックすることで、連続した高頻度印字を可能とする。

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）
１０４・・・表示装置
１０５・・・パネル
１０６・・・文字信号発生回路１
１０７・・・文字信号発生回路２
１０８・・・ビデオＲＡＭ２
１０９・・・ビデオＲＡＭ
１１０・・・印字制御回路
１１１・・・被印字物検知回路
１１２・・・センサ
１１３・・・バスライン
１１４・・・ノズルI
１１５・・・ノズルII
１１６・・・帯電電極Ｉ
１１７・・・帯電電極II
１１８・・・偏向電極
１１９・・・ガターＩ
１２０・・・ガターII
１２１・・・位相検出センサ
１２２・・・位相検出センサ
１２３・・・ポンプ
１２４・・・コンベア
１２５、１２６・・・被印字物
５００・・・印字
７０１・・・奇数印字文字列(奇数被印字物)
７０２・・・偶数印字文字列(偶数被印字物)
９００・・・本体
９１０・・・印字ヘッド
９２０・・・ケーブル

Claims

インクが吐出される複数のノズルと、
前記複数のノズルに対応し、各ノズルから吐出されて印字に使用されるインクを帯電させる複数の帯電電極と、
前記帯電電極で帯電されたインクを偏向させる偏向電極と、
印字に使用されないインクを回収するガターと、
前記複数のノズルのうち第一のノズルによる印字中に、前記第一のノズルとは異なる第二のノズルにおける粒子の帯電量を検出するセンサと、
を備え、
設定された印字文字列を１印字単位として、複数のノズルで交互に印字するインクジェット記録装置。
請求項１に記載のインクジェット記録装置であって
１〜ｎ個のノズルで被印字物の到来方向から近い側から順番に設定された印字文字列を各１回ずつ印字し、ｎ番目のノズルでの印字が完了した後に、再び１〜ｎ個のノズルで被印字物の到来方向から近い側から順番に設定された印字文字列を各１回ずつ印字することを特徴とするインクジェット記録装置。
請求項１に記載のインクジェット印字装置であって、
前記複数のノズルは１つの印字ヘッドに搭載されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
請求項３に記載のインクジェット記録装置であって、
前記複数のノズルは、前記偏向電極による偏向方向に直交する方向に配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、
前記センサでは、前記第一のノズルによる印字中に、前記第二のノズルにおける帯電電圧を印加するタイミングを調節するための粒子の帯電量を検出することを特徴とするインクジェット記録装置。
複数のノズルからインクを吐出する吐出工程と、
前記吐出工程にて吐出されたインクを帯電させる帯電工程と、
前記帯電工程にて帯電させたインクを偏向させる偏向工程と、
前記偏向工程にて偏向されたインクを印字する印字工程と、
前記印字工程での印字に使用されないインクを回収する回収工程と、
前記複数のノズルのうち第一のノズルによる印字中に、前記第一のノズルとは異なる第二のノズルにおける粒子の帯電量を検出する検出工程と、
を備え、
前記印字工程では、設定された印字文字列を１印字単位として、前記複数のノズルで交互に印字するインクジェット記録装置の制御方法。
請求項６に記載のインクジェット記録装置の制御方法であって
前記印字工程では、１〜ｎ個のノズルで被印字物の到来方向から近い側から順番に設定された印字文字列を各１回ずつ印字し、ｎ番目のノズルでの印字が完了した後に、再び１〜ｎ個のノズルで被印字物の到来方向から近い側から順番に設定された印字文字列を各１回ずつ印字することを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。
請求項６に記載のインクジェット印字装置の制御方法であって、
前記複数のノズルは１つの印字ヘッドに搭載されていることを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。
請求項８に記載のインクジェット記録装置の制御方法であって、
前記複数のノズルは、前記偏向電極による偏向方向に直交する方向に配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。
請求項６に記載のインクジェット記録装置の制御方法であって、
前記検出工程では、前記第一のノズルによる印字中に、前記第二のノズルにおける帯電電圧を印加するタイミングを調節するための粒子の帯電量を検出することを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。