JP7366725B2 - インクジェット記録システム - Google Patents
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Description
図1はインクジェット記録システムSの全体構成を例示する図である。また、図2はインクジェット記録装置Iの概略構成を例示する図であり、図3はインクジェット記録装置Iにおける印字ヘッド1の概略構成を例示する図である。そして、図4は、インクジェット記録装置Iにおけるインクおよび溶剤の経路を例示する図である。図1に例示する自動印字システムSは、例えば工場等の搬送ラインLに設置されており、その搬送ラインLを流れる各ワークWに対し、順番に印字を施すように構成されている。なお、本開示の適用対象は、自動印字システムSには限定されない。自動以外の方法を用いた印字システムに適用することもできる。搬送ラインLは、例えばベルトコンベア等で構成することができる。
コントローラ100は、印字ヘッド1を電気的に制御するとともに、印字用のインク、および、インクを希釈するための溶剤を印字ヘッド1へ供給することができるように構成されている。
記憶部102は、後述の操作表示部103、または、操作用端末800を介して設定された加工条件を記憶するとともに、外部からの制御信号に基づいて、記憶された加工条件を制御部101へと出力するように構成されている。
制御部101は、記憶部102に記憶された加工条件に基づいて、少なくとも、コントローラ100におけるインク供給部104および溶剤供給部105と、印字ヘッド1におけるノズル12、帯電電極13および偏向電極15と、を制御する。制御部101が各部を制御することにより、ワークWへの印字が所定のタイミングで実施される。
図1に示すように、操作表示部103は、例えばコントローラ100を構成する筐体等に設けることができるが、筐体とは別に構成し、筐体とは異なる所に設置するようにしてもよい。この操作表示部103は、インクジェット記録装置Iに関連した種々の情報を表示する表示部103aと、例えば、タッチ式操作パネルやボタン、スイッチ等からなる操作部103bと、を備えている。表示部103aは、例えば液晶表示パネルや有機EL表示パネル等で構成されており、制御部101によって制御され、後述するようなユーザインターフェース等も表示可能に構成されている。
インク供給部104は、主たる構成要素として、補充用のインクを収容したインクカートリッジ104aと、このインクカートリッジ104aからインクが供給されるメインタンク104bと、インク流通経路104cとを有している。インクカートリッジ104a、メインタンク104bおよび印字ヘッド1は、インク流通経路104cを介して流体的に接続されている。
溶剤供給部105は、主たる構成要素として、補充用の溶剤を収容した溶剤カートリッジ105aと、洗浄に用いられた溶剤を蓄えるコンディショニングタンク105bと、溶剤流通経路105cと、を有している。溶剤カートリッジ105a、コンディショニングタンク105bおよび印字ヘッド1は、溶剤流通経路105cを介して流体的に接続されている。溶剤が流通する溶剤流通経路105cは、複数の経路からなり、そのうちの一部は、ガター16からインクを送り戻す経路により兼用されている。
電源供給部121は、商用電源700と制御部101の間に介在しており、商用電源700)から供給される電力を中継し、これを制御部101へと供給することができる。
コントローラ100には、制御信号を送受するための電気配線と、インクを送受するためのチューブ(具体的には、インク流通経路104cを区画するチューブ)と、溶剤を送受するためのチューブ(具体的には、溶剤流通経路105cを区画するチューブ)と、が束になって被覆された接続ケーブル107が設けられている。この接続ケーブル107は可撓性を有しており、印字ヘッド1の上端部に接続されている(図1を参照)。コントローラ100と印字ヘッド1は、この接続ケーブル107を介して電気的にかつ流体的に接続されている。
印字ヘッド1は、コントローラ100から供給される制御信号、インクおよび溶剤に基づいて濃度調整されたインクを粒子状のインク粒として吐出する。印字ヘッド1は、そうして吐出されたインク粒の飛翔方向を偏向せしめるとともに、偏向されたインク粒をワークWの表面に着弾させることで、そのワークWに対して印字を実行することができる。
図3に例示するように、加振器11は、筐体10の飛翔空間S1における上端付近に配置されている。本実施形態に係る加振器11には、インクに上下振動を付与(加振)するためのデバイス(例えばピエゾ素子)が内蔵されている。この加振器11は、接続ケーブル107を介してインクが供給されるように構成されており、そうして供給されたインクを加振することができる。加振器11によって加振されたインクは、ノズル12へと供給される。
図3に例示するように、ノズル12は、加振器11の下端部に接続されており、その開口端(インクの噴射口)を下方に向けた姿勢で配置されている。ノズル12の開口端から、加振器11によって加振されたインクを吐出することができる。このノズル12には、例えば立下時に印字ヘッド1内部の圧力を抜くためのリターン経路として機能する吸引経路27が接続されている(図4を参照)。また、吸引経路27を通じて、ノズル12から溶剤を吸引させることもできる。
図3に例示するように、帯電電極13は、一対の伝導性を有する金属板によって構成されており、ノズル12の下方に配置されている。ここで、帯電電極13を構成する一対の金属板は、それぞれの長手方向を上下方向に沿わせた姿勢で、かつ互いに水平方向に向い合うような姿勢で筐体10に固定されている。一対の金属板の間隔は、ノズル12から吐出されたインクの粒径よりも大きく設定されており、ノズル12から吐出されたインクが一対の金属板の間を通過することになる。
図3に例示するように、帯電検出センサ14は、帯電電極13の下方に配置されている。詳しくは、帯電検出センサ14は、帯電電極13を構成する金属板(図3に示す例では、紙面右側の金属板)の下方において、インク粒が飛翔する際の軌跡と交わらないように配置されている。帯電検出センサ14をこのように配置することで、インク粒と帯電検出センサ14との衝突を避けることが可能となる。
図3に例示するように、偏向電極15は、一対の伝導性を有する金属板(いわゆる「対向電極」)によって構成されており、帯電電極13および帯電検出センサ14の下方に配置されている。ここで、一対の金属板は、それぞれの長手方向を略上下方向に沿わせた姿勢で、かつ互いに水平方向に向い合うような姿勢で筐体10に固定されている。帯電電極13を構成する一対の金属板の間を通過したインク粒は、偏向電極15を構成する一対の金属板の間を通過することになる。
図3に例示するように、ガター16は、その開口端を上方に向けた曲管によって構成されており、偏向電極15の下方に配置されている。本実施形態に係るガター16は、ワークWの印字に関与しないインクと、ノズル12を通過した溶剤(具体的には、ノズル12から吐出された溶剤)と、を回収することができる。
前述のように、本実施形態に係るコントローラ100は、印字ヘッド1にインクを供給するためのインク流通経路104cと、印字ヘッド1およびメインタンク104b等に溶剤を供給するための溶剤流通経路105cと、を備えている。
図6は、インクジェット記録装置Iの基本動作を例示するフローチャートである。このフローチャートは、立上処理をはじめとするインクジェット記録装置Iの基本動作を例示している。
図1に示すように、洗浄載置部200は、インクジェット記録装置Iにより印字を行う際の印字ヘッド1の設置場所とは異なる場所に配置されている。図15に示すように、洗浄載置部200は、洗浄液を用いて印字ヘッド1を洗浄する際に印字ヘッド1が載置されるように構成されたものである。洗浄液は、溶剤以外の液体を用いることもできる。
図16に示すように、底壁部212には、印字ヘッド1の洗浄剤を回収するための回収容器300が取り付けられるようになっている。回収容器300は、例えば樹脂製ボトル等で構成することができ、内部の洗浄液量を外部から把握可能な透光性を有するものや、目盛りの付いたものを使用することができる。図21に示す変形例のように、回収容器300を底壁部212に直接取り付けることなく、例えばホースや配管部材等からなる管350を底壁部212に取り付け、この管350を介して洗浄液を別の回収容器(図示せず)に回収するようにしてもよい。この場合、回収容器は、コントローラ100に設けておくことができる。管350は回収容器の一部を構成する部材であってもよいし、洗浄載置部200の一部を構成する部材であってもよい。回収容器300の底壁部212への取付構造と、管350の底壁部212への取付構造とは、異なっていてもよいし、同じにすることもできる。以下、回収容器300の底壁部212への取付構造について詳細に説明する。
図24に示すように、洗浄載置部200は、回収容器300が取り付けられたことを検知する容器検知部としての容器検知センサ235を備えている。容器検知センサ235は、非接触の磁気センサを用いることができ、例えばホール素子等で構成することができる。すなわち、容器ホルダ220には、磁石231が設けられている。磁石231は、磁力が上方へ作用するように配置されている。一方、容器検知センサ235は、例えば底壁部212の内部に設けられており、磁石231の真上に配置されている。容器ホルダ220が非装着位置にあるときには、磁石231と容器検知センサ235とが最も離れることになり、磁石231の磁力を容器検知センサ235で検知することができず、容器検知センサ235は磁力検知信号を出力しない。図26に示すように、口部301のネジ山301aを取付筒部215のネジ溝215aに螺合させ、容器ホルダ220が装着完了位置にあるときには、容器ホルダ220が装着完了位置になるので、磁石231と容器検知センサ235とが最も接近することになる。このときにのみ、容器検知センサ235が磁力検知信号を出力するように構成されている。つまり、回収容器300が容器ホルダ220に保持されていたとしても、口部301が取付筒部215に接続されていないと、容器検知センサ235が磁力検知信号を出力しないように構成されている。容器検知センサ235は、コントローラ100の制御部101に接続されており、制御部101に信号を出力するように構成されている。
図23及び図27に示すように、洗浄載置部200は、回収容器300内の液量を検知する液量センサ240を備えている。液量センサ240は、2本の電極を備えている。これら電極は、底壁部212の下面から下方へ突出しており、取付状態にある回収容器300の口部301から当該口部301よりも下に達するように形成されている。液量センサ240による測定原理は、インクを含んだ洗浄液が導体であることを利用したものであり、2本の電極間のインピーダンスを測定し、そのインピーダンス変化に基づいて液量が所定以上であるか否かを検知することができる。例えば、洗浄液の液面が回収容器300内の口部301近傍に達したときに、当該洗浄液に接触するように両電極の下端部の位置を設定しておくことができる。この場合、2本の電極間のインピーダンスが急に変化した場合には、洗浄液が満量にあるということであり、満量を検知するセンサとして液量センサ240を利用することができる。また、液量センサ240は、洗浄液が溢れる直前の状態を検知する溢れ検知センサと呼ぶこともできる。液量センサ240は、コントローラ100の制御部101に接続されており、制御部101に信号を出力するように構成されている。
図28は、メンテナンスを実行する際に行われる処理を例示するフローチャートである。メンテナンスとは、例えば洗浄動作である。以下の判定や制御は、コントローラ100の制御部101によって行うことができる。ユーザが印字ヘッド1を洗浄載置部200にセットすると、ステップSE1で印字ヘッド1が洗浄載置部200に対して正規の位置に載置されたか否かを判定する。この判定には、磁気センサ10bの出力信号を用いることができる。磁気センサ10bから磁力検知信号が出力されていれば、印字ヘッド1が洗浄載置部200の正規の位置に載置されているのでYESと判定する一方、磁気センサ10bから磁力検知信号が出力されていなければ、印字ヘッド1が洗浄載置部200の正規の位置に載置されていないのでNOと判定される。ステップSE1では、発光素子211cと受光素子10cとの赤外線通信が成立した否かに基づいて判定することもでき、この場合、発光素子211cと受光素子10cとの赤外線通信が成立すればYESと判定する一方、発光素子211cと受光素子10cとの赤外線通信が成立しなければNOと判定する。また、ステップSE1では、磁気センサ10bの信号と、赤外線通信との2つに基づいて判定することもでき、磁気センサ10bから磁力検知信号が出力されていないか、赤外線通信が成立していなければ、NOと判定する。ステップSE1でYESと判定された場合にはステップSE4に進む。
上述した図28に示すフローチャートの処理では、印字ヘッド1の載置確認に基づく信号を受信すれば、回収容器300の検知及び液量検知を行い、それらが問題なければ、洗浄動作部101aが印字ヘッド1の洗浄動作を行うことになる。自動印字システムSが1台のみ導入されている現場であれば、洗浄載置台200に載置される印字ヘッド1はその自動印字システムSのものであるため、図28に示すフローチャートの処理で特に問題は生じない。
図32は、実施形態の変形例1に係る簡易ブロック図である。変形例1では、印字ヘッド1に、磁石10e及び発光素子10fを設けており、発光素子10fはコントローラ100の制御部101によって制御される。載置洗浄部200には、磁気センサ200a及び受光素子200bを設けている。印字ヘッド1の磁石10eの磁力を載置洗浄部200の磁気センサ200aが検知可能になっている。印字ヘッド1の発光素子10fが照射した赤外光を載置洗浄部200の受光素子200bが受光可能になっている。磁気センサ200a及び受光素子200bは、コントローラ100の制御部101に接続されている。この変形例1では、赤外線通信及び磁気センサ200aによる検知結果に基づいて印字ヘッド10の載置確認や正規の位置にあるか否かを正確に判定できる。
図34は、実施形態の変形例2に係る簡易ブロック図である。変形例2では、印字ヘッド1に、受光素子10cだけでなく発光素子10fを設けている。発光素子10fはコントローラ100の制御部101によって制御される。洗浄載置部200には、発光素子211cだけでなく、受光素子200bも設けられている。さらに、洗浄載置部200には、制御部200cが設けられている。制御部200cには、容器検知センサ235、液量センサ240、受光素子200b及び発光素子211cが接続されている。容器検知センサ235及び液量センサ240の検知結果と、受光素子200bが受信した情報とは、制御部200cで処理された後、発光素子211cによって印字ヘッド1側に送信されて、受光素子10cで受信される。印字ヘッド1で受信された情報は、コントローラ100の制御部101に送信される。この変形例2では、コントローラ100が洗浄載置部200に電力を供給するだけであり、コントローラ100と洗浄載置部200との直接の通信は行わない。洗浄載置部200にはバッテリが内蔵されていてもよい。
図36は、実施形態の変形例3に係る簡易ブロック図である。変形例3では、洗浄載置部200に、制御部200cが設けられている。制御部200cには、磁気センサ211a、容器検知センサ235、液量センサ240及び発光素子211cが接続されている。磁気センサ211a、容器検知センサ235及び液量センサ240の検知結果は、制御部200cで処理された後、発光素子211cによって印字ヘッド1側に送信されて、受光素子10cで受信される。印字ヘッド1で受信された情報は、コントローラ100の制御部101に送信される。この変形例3では、コントローラ100が洗浄載置部200に電力を供給するだけであり、コントローラ100と洗浄載置部200との直接の通信は行わない。
図38は、実施形態の変形例4に係る簡易ブロック図である。変形例4では、洗浄載置部200に、洗浄剤ノズル200d及び洗浄剤ポンプP5を設けるとともに、制御部200cも設けている。洗浄剤ポンプP5には、図示しない洗浄剤タンクまたは洗浄剤カートリッジが接続されている。制御部200cには、磁気センサ211a、容器検知センサ235、液量センサ240及び発光素子211cが接続されている。磁気センサ211a、容器検知センサ235及び液量センサ240の検知結果は、制御部200cで処理され、制御部200cが洗浄剤ノズル200dの電磁弁(洗浄剤噴射バルブ)及び洗浄剤ポンプP5を制御して、洗浄動作を実行することができる。洗浄剤ノズル200dは、図24に示す洗浄剤ノズル360のように配設することができる。この変形例4では、洗浄剤としてコントローラ100内の溶剤を利用しなくてもよいので、水や水溶性洗浄剤を使用することができる。
図40は、実施形態の変形例5に係る簡易ブロック図である。変形例5では、印字ヘッド1がAND回路を有しており、AND回路によって洗浄ノズル19の電磁弁を制御することができるようになっている。AND回路には、制御部101からの制御信号が入力されるとともに、磁気センサ10bの出力信号が入力されるようになっている。制御部101からの制御信号が洗浄動作許可信号であり、かつ、磁気センサ10bの磁力検知信号が入力されると、洗浄ノズル19の電磁弁を閉から開に切り替えて洗浄動作を行うことができる。
この実施形態では、自動印字システムSの稼働停止期間が長期間に亘る場合に、インクの固着による不具合を起こりにくくするために自動洗浄を定期的に行うスリープモードを実行可能に構成されている。図2に示すように、コントローラ100の制御部101は、モード動作部101bを備えている。モード動作部101bは、載置検知部(磁気センサ10bや受光素子10c等)により印字ヘッド1が洗浄載置部200に載置されたことを検知した場合に、外部電力が供給されたインクジェット記録装置Iの稼働停止中に所定間隔で自動的に印字ヘッド1の洗浄動作を行うためのスリープモードを動作させる部分である。スリープモードを動作させるためには、図2に示すように例えば商用電源700等からインクジェット記録装置Iに電力を供給しておく。
図47は、スリープモードの変形例を示すフローチャートであり、この変形例では洗浄剤の消費量を減らすことができる点で図45に示す処理とは異なっている。ステップSP1~SP7は、図45に示すフローチャートのステップSN1~SN7と同じである。ステップSP8では立上処理を行い、ステップSP9に進む。ステップSP9では、図45のステップSN6と同様に異常検出判定を行う。そして、ステップSP9で「異常」と判定された場合は、ステップSP21に進み、立上処理を緊急停止した後、ステップSP20に進む。
スリープモードへは、立下処理後に自動的に移行するようにしてもよいし、立下処理後に、図48に示す期間選択用ユーザインターフェース402をモード動作部101bが生成し、これを図2に示す表示部103aに表示させ、その期間選択結果に応じて移行可否を決定するようにしてもよい。
図50は、スリープモード自動移行判定処理の一例を示すフローチャートである。このフローは、印字ヘッド1を洗浄載置部200に載置したことを検知すると開始する。ステプSR1では、コントローラ100の各ポンプが停止中であるか否かを判定する。ステップSR1でNOと判定された場合には稼働中であると考えられるのでステップSR2に進み、稼働日時を更新し、記憶しておく。稼働中、即ち印字処理を行っているとき等のように、ポンプが作動していれば、稼働日時が随時更新されて書き換えられることになる。一方、ステップSR1でYESと判定された場合にはステップSR3に進み、放置期間を算出する。放置期間は、現在日時から稼働日時を差し引くことによって得る。
以上説明したように、この実施形態によれば、印字ヘッド1を洗浄載置部200に載置すると、印字ヘッド1が洗浄載置部200に載置されたことを検知できる。そして、印字ヘッド1の載置確認に基づく信号が、洗浄載置部200に載置された印字ヘッド1と接続されているコントローラ100に対して送られる。これにより、コントローラ100は、自身に接続されている印字ヘッド1が洗浄載置部200に載置されていることを確認できるので、印字ヘッド1の洗浄が行える状態であると判定できる。従って、洗浄載置部200に載置された印字ヘッド1を洗浄できるので、印字ヘッド1から漏れ出した洗浄液を洗浄載置部200で受けることができ、周囲環境の汚染が防止される。
10b 磁気センサ
10c 受光素子
12 ノズル
13 帯電電極
15 偏向電極
100 コントローラ
101 制御部
101a 洗浄動作部
101b モード動作部
101c 時間計測部
104 インク供給部
105 溶剤供給部
200 洗浄載置部
211a 磁石
211c 発光素子
212 底壁部
212b 通過孔
213 周壁部
235 容器検知センサ
240 液量センサ
300 回収容器
I インクジェット記録装置
S インクジェット記録システム
Claims (9)
- インクを吐出するノズル、該ノズルから吐出された粒子状のインクを帯電させる帯電電極、及び該帯電電極により帯電されたインクの飛翔方向を偏向させる偏向電極を内部に収容し、かつ前記偏向電極により偏向されたインクを外部に吐出する印字ヘッドと、前記印字ヘッドに接続されるとともに、前記印字ヘッドに対してインクを供給するインク供給部、前記印字ヘッドに接続されるとともに、前記印字ヘッドに対して溶剤を供給する溶剤供給部、及び前記インク供給部から前記印字ヘッドへのインク供給を制御するとともに、前記溶剤供給部から前記印字ヘッドへの溶剤供給を制御する制御部を有するコントローラとを備え、前記インク供給部から供給されるインクを用いてワークへの印字を行うインクジェット記録装置と、
前記インクジェット記録装置により印字を行う際の前記印字ヘッドの設置場所とは異なる場所に配置され、前記溶剤供給部から供給される溶剤を用いて前記印字ヘッドを洗浄する際に前記印字ヘッドが載置される洗浄載置部とを備えたインクジェット記録システムであって、
前記洗浄載置部に前記印字ヘッドが載置されたことを検知可能に構成され、前記印字ヘッドが載置されたことを検知した場合に、前記洗浄載置部に載置された前記印字ヘッドに接続される前記制御部に対し、前記印字ヘッドの載置確認に基づく信号を送る載置検知部を備え、
前記コントローラと前記洗浄載置部とは、前記コントローラが有する識別情報を前記洗浄載置部に送信可能な有線または無線からなる信号ラインにより接続されており、
前記印字ヘッドの載置確認に基づく信号と、前記信号ラインを介して予め取得した前記コントローラの識別情報とを前記制御部に送るように構成されていることを特徴とするインクジェット記録システム。 - 請求項1に記載のインクジェット記録システムにおいて、
前記コントローラは、前記制御部が前記載置検知部により送られた前記印字ヘッドの載置確認に基づく信号を受信した場合に、前記洗浄載置部に載置された前記印字ヘッドの洗浄動作を行う洗浄動作部を備え、
前記載置検知部は、前記印字ヘッドの載置確認に基づく信号を、前記洗浄動作部による洗浄動作を許可するための許可信号として前記制御部に送ることを特徴とするインクジェット記録システム。 - 請求項2に記載のインクジェット記録システムにおいて、
前記載置検知部は、前記印字ヘッドの載置確認に基づく信号を、前記印字ヘッド及び前記制御部によるワークへの印字を不許可とするための不許可信号として前記制御部に送ることを特徴とするインクジェット記録システム。 - 請求項2に記載のインクジェット記録システムにおいて、
前記洗浄動作部は、前記印字ヘッドの載置確認に基づく信号を受信していない時には、前記印字ヘッドの洗浄動作を禁止するように構成されていることを特徴とするインクジェット記録システム。 - 請求項1から4のいずれか1つに記載のインクジェット記録システムにおいて、
前記載置検知部は、前記印字ヘッドの載置確認に基づく信号を、前記印字ヘッドと前記コントローラとを接続するケーブルを介して前記制御部に送るように構成されていることを特徴とするインクジェット記録システム。 - 請求項1から4のいずれか1つに記載のインクジェット記録システムにおいて、
前記印字ヘッドと前記コントローラとは、ケーブルにより接続されており、
前記コントローラと前記洗浄載置部とは、前記ケーブルとは異なる前記信号ラインにより接続されており、
前記載置検知部は、前記印字ヘッドの載置確認に基づく信号を、前記信号ラインを介して前記制御部に送るように構成されていることを特徴とするインクジェット記録システム。 - 請求項1に記載のインクジェット記録システムにおいて、
前記印字ヘッドの載置確認に基づく信号と、前記コントローラの識別情報とを前記信号ラインを介して前記制御部に送るように構成されていることを特徴とするインクジェット記録システム。 - 請求項1から7のいずれか1つに記載のインクジェット記録システムにおいて、
前記洗浄載置部に載置されている前記印字ヘッドが有する識別情報を取得し、前記印字ヘッドの載置確認に基づく信号を送る際に、前記印字ヘッドの識別情報も前記制御部へ送るように構成されていることを特徴とするインクジェット記録システム。 - 請求項1から8のいずれか1つに記載のインクジェット記録システムにおいて、
前記制御部と前記洗浄載置部とは通信可能に接続され、
前記洗浄載置部と前記印字ヘッドとは通信可能に接続され、
前記印字ヘッドと前記制御部とは通信可能に接続され、
前記制御部は認証情報を前記洗浄載置部に送信し、
前記洗浄載置部は前記制御部から送信された前記認証情報を前記印字ヘッドに送信し、
前記印字ヘッドは前記洗浄載置部から送信された前記認証情報を前記制御部に送信し、
前記制御部は、前記洗浄載置部に送信した前記認証情報と、前記印字ヘッドから受信した前記認証情報とに基づいて、前記印字ヘッドが当該制御部に接続されたものであるか否かの認証処理を実行するように構成されていることを特徴とするインクジェット記録システム。
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