JP6290122B2 - 液滴噴射装置 - Google Patents
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圧電基板11の表面に複数の溝16が並列して形成される。溝16は、圧電基板11の一方側の側方及び上方が開口し、圧電基板11の一方側端部から所定長さに形成されている。溝16は上面視において、長手方向がX方向に沿う細長形状であり、所定深さを有している。加工上図4に示すように底面が湾曲した形状となる。これらの複数の溝16は圧力室C1を構成する。各溝16で構成される圧力室C1の内面底部及び両側面には、電極17が形成されている。
気泡が滞留するのを防ぐために、本実施形態では、気泡を移動させるため定常波を変化させ、ピーク位置をずらす。すなわち、第1の周波数とは異なる第2の周波数に切り換えて、圧電素子19を駆動する。たとえば、第1の周波数として基本周波数で圧電素子19を駆動した後、続いて、第2の周波数として、基本周波数の2倍の周波数で圧電素子19を駆動する。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態にかかる液滴噴射装置1及び液滴噴射装置1の動作について、図9を参照して説明する。図9は第2実施形態にかかる液滴噴射装置1の動作を示すフローチャートである。本実施形態において、液滴噴射装置1は、気泡除去処理を行う条件を満たす場合に、気泡除去処理として、待機動作と第1の駆動動作を行う。この他の、装置構成及び動作手順は、上記第1実施形態にかかる液滴噴射装置1と同様であるため、重複する説明は省略する。
本実施形態では、図9に示すように、気泡除去処理が必要である条件を検出した場合(ST4のYes)、印刷を停止し(ST6)、制御部31は、気泡を除去する気泡除去処理(ST11、ST12)を行う。
具体的には、制御部31は、検出部32において噴射異常を検出した場合に、一定時間待機し(ST11)、その後、圧電素子19に第1の周波数で電圧をかけて圧電素子19を駆動する(ST12)
ここで、本実施形態にかかる液滴噴射装置1は、X方向が上下方向に沿い、ノズルが鉛直下向きになるように液滴噴射ヘッド10が取り付けられる。したがって、圧力室C1は、上下方向に沿って配置され、圧力室C1の上方に共通室C2が連続する。この場合、圧力室C1内に生じた気泡は、その浮力によって重力と反対方向へ、すなわち共通室C2の方向へ移動する。ここで、例えば第1の周波数で駆動する場合には予め図6のA2の領域まで気泡が移動していれば、圧電素子19を基本振動数で駆動することによって、気泡を共通室C2内へ移動させることができる。すなわち、気泡がA2の領域まで移動する時間だけ、駆動前に待機すれば良く、ヘッドの停止時間を削減して生産性の低下を防ぐことができる。
例えば実験によれば、図中Xに沿う圧力室C1の延びる方向に直交する断面の断面積が0.024mm2の圧力室C1内にある直径0.08mm程度の気泡は、浮力によって0.055mm/sの速度で浮上する。圧力室C1の長さを1mmとすると、ノズル付近にある気泡が共通室C2まで移動するには、約19秒を要する。しかし、図6に示すA2の範囲、すなわち圧力室C1の中央部付近まで移動すれば、圧電素子19を基本周波数で駆動することによって気泡を共通室C2へと移動させることができる。したがって、本実施形態にかかる液滴噴射装置1の場合、待機時間は約9.5秒間とすることができる。ST11,12により、圧力室C1内に混入した気泡は、待機による移動と、駆動による移動とで、確実に共通室C2内へ移動し、気泡除去処理が完了する。その後は上記第1実施形態と同様に、ST3に戻り、以降の処理が行われる。
本実施形態にかかる液滴噴射装置1によれば、圧力室C1内に気泡が混入した場合に、気泡が滞留することを防止し、噴射異常の原因となる気泡を確実に除去し、速やかに噴射を回復することができる。また、気泡除去の際に一定時間待機してから駆動することで全長にわたって確実に気泡を除去することができる。したがって、気泡が原因となって噴射異常が生じても確実に気泡を除去して高い生産性と歩留まりを実現できる液滴噴射装置1を提供できる。また、気泡による不噴射を未然に防ぐことで信頼性の高い液滴噴射装置1を提供できる。
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態にかかる液滴噴射装置1及び液滴噴射装置1の動作について、図10及び図11を参照して説明する。本実施形態に係る液滴噴射装置1において、検出部32は圧電素子駆動回路37と接続される圧電素子駆動電源38から波形を取得し、この波形に基づき判定部33にて気泡除去処理条件を満たすか否か判定する。この他の、装置構成及び動作手順は、上記第1実施形態または第2実施形態にかかる液滴噴射装置1と同様であるため、重複する説明は省略する。
検出部32は、圧電素子駆動回路37を通して、圧電素子駆動電源38から電圧波形を取得する機能を有する。判定部33は、取得した電圧波形に基づき、異常噴射であるか否かを判定する機能を備える。ST3の検出処理として、制御部31は、圧電素子19の駆動回路21を通して、圧電素子駆動電源38から電圧波形を取得する。判定部33は、ST4において、圧電素子19の電圧値を信号処理することで、噴射の良否を判定する。取得した電圧波形の一例を図11に示す。この図において、OKと記す実線が、正常な噴射時の波形で、NGと記す破線が、噴射異常が発生した場合の波形である。例えば、時刻t1で示す時点の波形変化から噴射開始を検出し、予め設定した所定の時間t2が経過した時刻t3における電圧値V3を予め正常な噴射時の波形をもとに設定した閾値Vthと比較する。比較の結果、例えば図11の電圧波形においては、V3>Vthである場合には噴射異常であると判定する。
本実施形態にかかる液滴噴射装置1においても上記第1実施形態及び第2実施形態と同様の効果を奏する。また、電圧波形は、各々の駆動回路の電圧が反映される電源から取得するため、入力回路が1つで良く、回路を簡略化することができる。
なお、本実施形態は、第1の周波数と第2の周波数とで周波数を切替えて駆動する第1実施形態と同様の気泡除去処理の他、一定時間待機してから所定の周波数で駆動する第2実施形態と同様の気泡除去処理にも、適用できる。
なお、上記実施形態は例示であり、適宜変更可能である。例えば上記第1実施形態では、検出部32としてのカメラの情報から噴射異常を検出し、この検出結果に基づいて噴射異常がある場合に気泡除去処理を行うことを例示したが、これに限られるものではない。
なお、これらの一定の条件に基づいて気泡除去処理を行う態様は、周波数を切替えて駆動する第1実施形態と同様の気泡除去処理の他、一定時間待機してから第1の周波数で駆動する第2実施形態と同様の気泡除去処理にも、適用できる。これらの場合であっても、噴射に影響しない位置や大きさの気泡が存在した場合でも、気泡を排除することができ、気泡による不噴射の発生を未然に防ぐことができる。
また、液滴噴射ヘッド10の構造も上記実施形態に限られるものではない。例えば、他の実施形態として図12に示す循環型の液滴噴射ヘッド10Aを用いても良い。液滴噴射ヘッド10Aは、共通室C2に、インクの循環部40を備える。循環部40は、例えば図示しないポンプ41及びフィルタ42を備える.循環部40は、ポンプ41よって、共通室C2内のインクを循環させる。ポンプ41により加圧されたインクは、循環部40によってカバープレート13に設けられた供給口13cから共通室C2内へ入り、共通室C2内を通過してカバープレートに設けられた排出口13dから出てポンプ41へと戻る。本実施形態において、循環経路の途中に気泡を捉えるフィルタ等を設けることで、共通室C2内の気泡を確実に排除し、共通室C2内にある気泡がインク室内へと流入してインクの噴射に影響を与えることを防止できる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
(1)
液体を吐出する複数のノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室を駆動する複数の圧電素子と、を備える液滴噴射ヘッドと、
所定の条件を満たす場合に、前記圧電素子に所定の第1の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、前記圧電素子に前記第1の周波数とは異なる第2の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、を備える回復処理を行う、制御部と、を備える液滴噴射装置。
(2)
液体を吐出する複数のノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室を駆動する複数の圧電素子と、を備える液滴噴射ヘッドと、
所定の条件を満たす場合に、所定時間待機することと、所定時間待機した後に、前記圧電素子に所定の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、を備える回復処理を行う制御部と、を備える液滴噴射装置。
(3)
前記制御部は、前記液滴噴射ヘッドの噴射異常を検出した時、前記液滴噴射装置の起動時、前記液滴噴射ヘッドの交換時、インクの充填時、インクの交換時、所定の稼働時間毎、及び所定の噴射回数毎、のいずれかに、前記回復処理を行う、(1)または(2)記載の液滴噴射装置。
(4)
前記制御部は、複数の前記圧電素子からの電圧値を検出し、
検出した前記電圧値が所定の条件を満たす場合に、前記回復処理をする、(1)または(2)記載の液滴噴射装置。
(5)
前記液滴噴射ヘッドは、複数の前記圧力室に連通する共通室と、
前記共通室を含む流路において吐出材料を循環させる循環部と、を備える、(1)乃至(4)のいずれかに記載の液滴噴射装置。
Claims (7)
- 液体を吐出する複数のノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室を駆動する複数の圧電素子と、を備える液滴噴射ヘッドと、
所定の条件を満たす場合に、前記圧電素子に前記圧力室の基本周波数である第1の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、前記圧電素子に前記第1の周波数とは異なる第2の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、を備える気泡除去処理を行う、制御部と、を備える液滴噴射装置。 - 液体を吐出する複数のノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室を駆動する複数の圧電素子と、を備える液滴噴射ヘッドと、
所定の条件を満たす場合に、所定時間待機することと、所定時間待機した後に、前記圧電素子に前記圧力室の基本周波数である第1の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、を備える気泡除去処理を行う制御部と、を備える液滴噴射装置。 - 前記制御部は、前記液滴噴射ヘッドの噴射異常を検出した時、前記液滴噴射装置の起動時、前記液滴噴射ヘッドの交換時、インクの充填時、インクの交換時、所定の稼働時間毎、及び所定の噴射回数毎、のいずれかに、前記気泡除去処理を行う、請求項1または2記載の液滴噴射装置。
- 前記制御部は、複数の前記圧電素子からの電圧値を検出し、
検出した前記電圧値が所定の条件を満たす場合に、前記気泡除去処理をする、請求項1または2記載の液滴噴射装置。 - 前記液滴噴射ヘッドは、複数の前記圧力室に連通する共通室と、
前記共通室を含む流路において吐出材料を循環させる循環部と、を備える、請求項1乃至4のいずれかに記載の液滴噴射装置。 - 前記第2の周波数は前記基本周波数の2倍の周波数である、請求項1に記載の液滴噴射装置。
- 前記圧電素子に所定の第1の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動する際の電圧は、液体噴射しない程度の電圧である、請求項1乃至6のいずれかに記載の液滴噴射装置。
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