JP6058938B2 - インクジェット記録装置及び印字制御方法 - Google Patents
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Description
このとき、ノズルから噴出するマイナスの電荷を持つインク粒子が偏向電極の中を通過するとき、静電気による引力により偏向電極のプラス側に偏向され印字物に印字する。しかし、調整用の無荷電インク粒子は、この調整用の無荷電インク粒子に隣接するマイナスに帯電された荷電インク粒子と静電結合することによって、調整用の無荷電インク粒子がプラスに帯電することがある。これにより、調整用のインク粒子が偏向電極を通過する際に偏向電極“−”側方向に偏向され、ガターに戻らないという課題がある。
(実施例1)
図1に本発明の実施例1に関わるインクジェット記録装置の構成を示す。
図1において、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はベルトコンベア速度と印字速度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は被印字物の長さ、印字距離、書き出し位置、及び印字文字列の幅を入力するパネル、105はインクジェット記録装置の印字動作を制御する印字制御回路、106は被印字物検出回路、107は被印字物の検知時間と入力された被印字物の長さからベルトコンベア速度を計算する移動速度計測回路、108は印字内容を文字信号にする文字信号発生回路、109はデータ等を送るバス、110はインクを噴出するノズル、111はノズル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、112は帯電したインク粒子を偏向する偏向電極、113は印字に使用しないインクを回収するガター、114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、115、116は被印字物を検出するセンサ、117は印字の対象となる被印字物、118は被印字物を搬送するベルトコンベアである。
印字内容は、印字内容データをパネル104によって入力してRAM102に保存することで設定することができる。また、パネル104より入力し設定された文字サイズ、文字幅、インク粒子の使用率の設定から(数1)で縦1列分のインク粒子総数は計算可能となる。
その縦1列分のインク粒子総数と生成されるインク粒子数の周期から(数2)で縦1列あたりの印字時間Tは計算可能となる
縦1列の印字時間T=縦1列分のインク粒子総数/励振周波数 (数2)
縦1列の印字時間と縦列間の距離(以下、ドットピッチという)に基づいて(数3)で該当設定に対応する最高印字速度Vが計算可能となる。
最高印字速度V=ドットピッチ/縦1列の印字時間 (数3)
次に、図3、図6〜図8を用いて、従来の技術と本発明についての違いについて説明する。図3は被印字物検出センサを1つ用いた時の被印字物搬送の図で、図6は従来技術における搬送速度に応じて調整用インク粒子とインク粒子帯電の関係図である。図7は本発明で搬送速度に応じて調整用インク粒子とインク粒子帯電の関係図で、図8は本発明の制御処理フローチャートである。
図6は、被印字物の移動速度に応じて印字する文字幅の調整用インク粒子と、文字印字のための帯電インク粒子の関係を示している。図6において、図6(a)は印字文字の縦1列分のインク粒子及び文字幅のための調整用インク粒子のドットパターンを示し、図6(b)はドットパターンのインク粒子帯電信号を示し、図6(c)は被印字物が被印字物検知センサ116を通過する時の移動速度に応じた縦列の印字タイミングの信号を示し、図6(d)は被印字物が印字ノズル110を通過する時の移動速度に応じて縦列の印字タイミングの信号を示している。
図6(c)に示した印字タイミングは、コンベアの移動時に生じる加速度を考慮せず、一定時間t1で印字する。従って、印字タイミングは(b)のインク粒子帯電信号の立ち上がり時間と一致する。しかし、コンベアの移動時の加速度を考慮した図6(d)の印字ノズル通過時の移動速度に応じて縦列の印字タイミングの周期t‘は、図6(b)のインク粒子帯電信号の周期とは一致しないでずれる。
また、図6に示すように、センサを通過する移動速度に応じて挿入する調整用の無帯電インク粒子数を設定するが、被印字物検出センサ116を通過するタイミングからノズル本体110を通過するまでの間に被印字物117aが加速して移動する場合でも、その調整用インク粒子数は従来変更できなかった。
また、調整用のインク粒子が無荷電であるため、挿入された調整用インク粒子の前方に、帯電されたインク粒子が存在する場合は、静電結合によって調整用の無荷電インク粒子から電荷が奪われるため、調整用のインク粒子が偏向電極と通過する際にインク粒子が偏向電極“−”側方向に偏向され、ガターに戻らず周囲に付着している。
図8において、先ず、印字する文字の種類、大きさ、文字幅などの印字内容及び印字条件を設定する(S1)。次に、予め設定された値より(数1)(数2)及び(数3)より最高印字速度を算出する(S2)。そして、被印字物の長さと被印字物検出センサ116の遮光時間から被印字物117a,117bが被印字物センサ116を通過するときの移動する時の移動速度V117aとV117bを算出する(S3,S4)。この第1被印字物117a及び第2被印字物117bの移動速度と、2個の被印字物を検出するタイミングの差t1に基づいて、(数4)で被印字物117bの加速度aを算出する(S5)。
加速度a=(V117a−V117b)/t1 ‥‥(数4)
次に、演算された被印字物117bの加速度aと、被印字物センサ116を通過する時の移動速度V117bおよびそのセンサとノズル本体110の距離S1に(数5)及び(数6)が成立し、被印字物117bが印字ノズル本体110を通過するときの速度V‘が演算可能となる(S6)。
S1=V117b×t+0.5×at2 ‥‥(数5)
V‘=V117b+at ‥‥(数6)
。
そして、そのノズル本体110を通過するときの被印字物117bの移動速度V‘に応じて挿入する、必要な調整用インク粒子が(数7)で演算して求まる。
調整用インク粒子数は、上記(数7)により演算され求まる。
次に、印字用の帯電したインク粒子が帯電電圧に従って印字を開始する(S8)。
図7は、被印字物の加速度を考慮した印字制御を示すものであり、ベルトコンベアの移動速度に応じて調整用インク粒子と印字する帯電したインク粒子に関係する図を示している。図7において、図7(a)は印字文字の縦1列分のインク粒子及び文字幅のための調整用インク粒子のドットパターンを示し、図7(b)はドットパターンのインク粒子帯電信号を示す。また、図7(c)は被印字物が被印字物検知センサ116を通過するときの移動速度に応じた縦列の印字タイミングの信号を示し、図7(d)は被印字物が印字ノズル110を通過するときの移動速度に応じて縦列の印字タイミングの信号を示している。
図7(a)は、インク粒子のドットパターンの例を示し、このドットパターンの印字は垂直な線を5本印字する例である。図7(a)に対応するインク粒子帯電信号を図7(b)に示す。
次に、図7(d)のノズル通過時の移動速度に応じて縦列の印字タイミングは、ベルトコンベアの移動時の加速度を考慮しているため、印字タイミングは図7(b)のインク粒子帯電信号と一致する。
上記のように、本発明によれば、ベルトコンベアの移動時の加速度を演算し、速度等より文字幅を決定する調整用インク粒子数を演算して求め、印字することで印字品質を従来よりも向上させることができる。
また、印字する帯電インク粒子が前方に存在し、その後に調整用インク粒子が存在する場合、静電結合により調整用インク粒子が僅か帯電し、ガターに回収されなかったが、調整用インク粒子に強制的に帯電させることにより電荷を相殺してガターによる回収性を向上し、印字動作の信頼性を向上することができる。
次に、被印字物検出センサを2個設けた場合の本発明の被印字物搬送について、図4を用いて説明する。図4において、被印字物センサ115及び116を一定の間隔離して配置し、ベルトコンベア上に被印字物117aが先頭に載置され、一定間隔おいて被印字物117bが載置され、さらに一定間隔おいて被印字物117cが載置され、搬送される状態を示している。また、被印字物の搬送方向の長さをLとし、被印字物検出センサ間は被印字物が時間Tで通過するとする。さらに、被印字物検出センサ116から印字ノズル110までの距離をS1とする。
先ず、印字する文字の種類、大きさ、文字幅などの印字内容及び印字条件を設定する(S10)。次に、予め設定された値より(数1)〜(数3)より最高印字速度を算出する(S20)。そして、被印字物の長さと、被印字物117aが検出センサ115と116を遮光する時間とより被印字物117aの第1地点(検出センサ115)及び第2地点(検出センサ116)の移動速度V115aとV116aを算出し(S30,S40),2個の検出センサ間の距離を通過時間t1に基づいて、(数14)で被印字物117aの加速度aを求める(S50)。
加速度a=(V116a−V115a)/t1 (数14)
計算された被印字物117aの加速度aと被印字物検出センサ116を通過するときの移動速度V116a及びその検出センサ116と印字ノズル110の距離S1による(数15)と(数16)で被印字物117aが印字ノズル110を通過するときの速度V‘が計算できる。
S1=V116a×t+0.5at2 (数15)
V‘=V116a+at (数16)
上記の(数17)において計算された調整用インク粒子数を決定する。
そして、印字用インク粒子が帯電した電圧に従って、印字を開始する(S80)。
次に、被印字物がロータリーエンコーダを備える生産ラインで搬送されるときの本発明の被印字物の搬送について、図5を用いて説明する。図5において、被印字物117を被印字物検出センサ115で検出した後、ロータリーエンコーダ119から入力される予め決められたロータリーエンコーダパルス数およびパルス間のピッチから、その移動距離および平均周期aと平均周期bを計算する。
この平均周期より速度、加速度を求め、必要な調整インク粒子数を求める方法については後述する。
図2において、図1と構成が同じ個所は同じ番号を付し、異なる箇所について説明する。115は被印字物を検出するセンサ、117は印字の対象となる被印字物、118は被印字物117を搬送するベルトコンベア、119はベルトコンベア118に設置したロータリーエンコーダで、ベルトコンベアの移動をパルス数に変換する。120はロータリーエンコーダ119のパルス信号の入力回路で、121はロータリーエンコーダのパスル信号を分周する分周器を示す。
先ず、印字したい印字内容と搬送速度に合わせる印字条件の設定およびロータリーエンコーダが1回転したときの出力パルス数およびロータリーエンコーダプーリの直径を予めパネル104にて設定し、RAM102に保存する(S100)。
このとき、エンコーダパルス間のピッチを出力パルス数およびエンコーダプーリの直径から計算可能となる。印字サイズ、インク粒子の使用率、文字幅から印字に使用する縦1列のドット数は(数20)で計算可能となる。
縦1列分のインク粒子総数=(文字縦ドット数+文字幅)×粒子使用率 (数20)
その縦1列のインク粒子数と生成されるインク粒子数の周期から縦1列あたりの印字時間Tは(数21)で計算可能となる。
縦1列の印字時間T=縦1列分のインク粒子総数/励振周波数 (数21)
縦1列の印字時間とドットピッチに基づいて(数22)で最高の印字速度Vが計算可能となる(S200)。
最高印字速度V=ドットピッチ/縦1列の印字時間 (数22)
被印字物がロータリーエンコーダを備える生産ラインで搬送されるときに(図5)、被印字物を被印字物検出センサで検出後、ロータリーエンコーダ119から入力されるあらかじめ決められたロータリーエンコーダパルス数およびパルス間のピッチから、その移動距離および平均周期aと平均周期bを計算する。
その計算した平均周期から(数23)の移動速度Va(S300)と移動速度Vb(S400)が計算可能となる。
移動速度Va=移動距離/平均周期a×パルス数 (数23)
移動速度Vb=移動距離/平均周期b×パルス数 (数23)
被印字物117の移動速度VaとVbから計測された速度差に基づいて、(数24)でその速度差とロータリーエンコーダ119の計測時間から被印字物117の加速度a(S500)が計算可能となる。
加速度a=(Vb−Va)/(平均周期a+平均周期b)×パルス数 (数24)
被印字物117の加速度aと前記計測された周期bの速度Vbおよびノズル110に到達する時間tから(数25)で被印字物117が印字ノズル110を通過する時の速度V′が計算可能となる(S600)。
そのノズル110を通過する時の被印字物117の移動速度V′に応じて必要な調整用のインク粒子数が(数26)で計算可能となる。
つまり、
(数26)で計算された調整用のインク粒子数を決定する。また、その調整用のインク粒子があらかじめ設定された縦1列分のインク粒子の後に挿入し、調整用のインク粒子の前方にインク粒子が帯電する場合において前方帯電粒子の電量に応じて調整用インク粒子を一定量の電荷で帯電電圧を作成する(S700)。
調整用のインク粒子がその作成された帯電電圧に従って印字を開始する(S800)。
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‥パネル
105‥印字制御回路
106‥被印字物検出回路
107‥移動速度計測回路
108‥文字信号発生回路
109‥バス
110‥ノズル
111‥帯電電極
112‥偏向電極
113‥ガター
114‥ポンプ
115、116‥被印字物検出センサ
117‥被印字物
118‥ベルトコンベア
119‥ロータリーエンコーダ
120‥ロータリーエンコーダのパルス信号入力回路
121‥ロータリーエンコーダのパルス信号の分周器
Claims (12)
- 被印字物に印字をするためのインクを収容するインク容器と、
該インク容器に接続され、インクを吐出するノズルと、
該ノズルから吐出された所定のインクを帯電する帯電電極と、
該帯電電極で帯電されたインクを偏向する偏向電極と、
印字に使用されないインクを回収するガターと、
印字を制御する制御部と、
を備えたインクジェット記録装置であって、
前記制御部において、
印字に使用されるインク粒子に隣接する調整用インク粒子を前記帯電電極で帯電するよう制御し、
被印字物の加速度から前記被印字物が前記ノズルを通過する際の移動速度を算出し、前記移動速度に応じて調整用インク粒子数を算出し、該算出された調整用インク粒子数と所定の印字に使用されるインク粒子数とを用いた総インク粒子数で印字を行うよう制御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記録装置であって、
被印字物の基準位置での通過時間を検出する、複数の検出部と、
前記被印字物の移動速度を算出する移動速度計測回路とを有し、
第1の検出部の検出情報に基づいて、被印字物の第1の地点での第1の移動速度を算出し、
第2の検出部の検出情報に基づいて、被印字物の第2の地点での第2の移動速度を算出し、
前記第1、第2の移動速度と、前記被印字物が第1と第2の地点間の距離を通過する時間とに基づいて前記被印字物の加速度を算出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記録装置であって、
被印字物の基準位置での通過時間を検出する、検出部と、
被印字物の移動速度を算出する移動速度計測回路とを有し、
前記検出部の検出情報に基づいて、前記被印字物の搬送方向前方に位置する他の被印字物の所定地点での移動速度と、前記被印字物の前記所定地点での移動速度とを算出し、
前記被印字物及び前記他の被印字物の前記所定地点での移動速度と、前記他の被印字物と前記被印字物とが前記所定地点に到達した時間の差分時間とに基づいて、前記被印字物の加速度を算出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記録装置であって、
被印字物の移動速度を算出する移動速度計測回路を有し、
前記被印字物がノズル本体を通過するときの移動速度を計算し、
前記移動速度に応じて前記調整用インク粒子数と挿入位置を決定し、
前記挿入する調整用インク粒子の前方にインク粒子が帯電されている場合、前記調整用インク粒子が前方インク粒子との静電結合によって電荷が損なわれるため、前記調整用インク粒子に一定量の電荷量をあらかじめ帯電させることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項2または3に記載のインクジェット記録装置であって、
前記検出部は、被印字物を検知し、被印字物の通過時間を検出するセンサであることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項2または3に記載のインクジェット記録装置であって、
前記検出部は被印字物の移動量によって信号を発生するエンコーダであることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 印字対象物に印字をするためのインクを収容するインク容器と、
前記インク容器に接続され、インクを吐出するノズルと、
前記ノズルから吐出された所定のインクを帯電する帯電電極と、
前記帯電電極で帯電されたインクを偏向する偏向電極と、
印字に使用されないインクを回収するガターと、
制御部と、
を備えたインクジェット記録装置の制御方法であって、
印字に使用されるインク粒子に隣接する調整用インク粒子を前記帯電電極で帯電するよう制御し、
被印字物の加速度から前記被印字物が前記ノズルを通過する際の移動速度を算出し、前記移動速度に応じて調整用インク粒子数を算出し、該算出された調整用インク粒子数と所定の印字に使用されるインク粒子数とを用いた総インク粒子数で印字を行うよう制御することを特徴とするインクジェット記録装置の印字制御方法。 - 請求項7に記載のインクジェット記録装置の印字制御方法であって、
被印字物の第1の地点での第1の移動速度を算出し、
被印字物の第2の地点での第2の移動速度を算出し、
前記第1、第2の移動速度と、前記被印字物が前記第1、第2の地点間の距離を通過する時間とに基づいて前記被印字物の加速度を算出することを特徴とするインクジェット記録装置の印字制御方法。 - 請求項7に記載のインクジェット記録装置の印字制御方法であって、
前記被印字物の搬送方向前方に位置する他の被印字物の所定地点での移動速度と、前記被印字物の前記所定地点での移動速度とを算出し、
前記被印字物及び前記他の被印字物の前記所定地点での移動速度と、前記他の被印字物と前記被印字物とが前記所定地点に到達した時間の差分時間とに基づいて、前記被印字物の加速度を算出することを特徴とするインクジェット記録装置の印字制御方法。 - 請求項7に記載のインクジェット記録装置の印字制御方法であって、
前記被印字物がノズル本体を通過するときの移動速度を計算し、
前記移動速度に応じて前記調整用インク粒子数と挿入位置を決定し、
前記挿入する調整用インク粒子の前方にインク粒子が帯電されている場合、前記調整用インク粒子が前方インク粒子との静電結合によって電荷が損なわれるため、前記調整用インク粒子に一定量の電荷量をあらかじめ帯電させることを特徴とするインクジェット記録装置の印字制御方法。 - 請求項8または9に記載のインクジェット記録装置の印字制御方法であって、
前記移動速度の算出は、被印字物を検知し、被印字物の通過時間を検出するセンサの検出情報に基づいて行うことを特徴とするインクジェット記録装置の印字制御方法。 - 請求項8または9に記載のインクジェット記録装置の印字制御方法であって、
前記移動速度の算出は、被印字物の移動量によって信号を発生するエンコーダの情報に基づいて行うことを特徴とするインクジェット記録装置の印字制御方法。
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