JPH07509192A - インキジェットプリンタ及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 インキジェットプリンタ及びその作動方法本発明はインキジェットプリンタ及び その作動方法に関し、より詳しくは、印刷ヘッドから噴射されるインキ滴をモニ タリングして種々の原因によるインキ滴の飛行時間の変化を検出する飛行時間規 準制御装置を備えたインキジェットプリンタに関する。

インキジェットプリンタでは、インキ組成の経時変化が生じ、この経時変化が補 償されない場合には印刷の品質低下又はプリンタの作動停止を招くことが知られ ている。このため、このような装置のインキをモニタリングするのが一般的慣行 である。連続ジェットプリンタでは、インキは、基体上にインキが印刷されるま で循環される。インキは溶剤のような揮発性物質を含有しているため、これらの 揮発性物質が蒸発するにつれて経時的に濃縮され、インキ組成に変化が生じる。

米国特許第４．５５５．７１２号及び第４．８２７．２８０号は、インキ供給装 置からノズルへのインキの流量をモニタリングすべきことを教示している。これ は、フロートスイッチが設けられた小形円筒状タンクにインキを通すことにより 達成される。インキレベルの第１位置から第２位置への下降に要する時間がモニ タリングされ、この時間内の変化がインキ組成の変化として表示される。この検 出したインキ組成変化は、インキ温度の変更、インキに加える圧力の変更及び溶 剤の添加又は抑制等を含む幾つかの方法のうちの任意の方法で補償される。例え ば米国特許第４゜５５５、７］２号では、溶剤が所定品質に添加されるか、抑制 される。米国特許第４，８２７、２８０号では、弁が、流れ時間の誤差に比例す る時間だけ溶剤を添加すべく作動され、これはサーボ制御により行われる。

この流量制御作動はほぼ満足できるものであるが、フロートスイッチが不正確な ことによる誤差及び不確実さがあること及び別の測定タンクを必要とすることを 含む種々の欠点がある。

印刷すべき表面に向かうインキ流として噴射すべく、インキに圧力を付与してノ ズルに供給する手段、インキ流を個々のインキ滴に破砕すべくノズルに誘発電圧 を印加する手段、インキ滴の偏向を制御すべく、選択されたインキ滴を帯電させ る手段、及び選択された帯電インキ滴の飛行時間を種々の目的のために測定する 時間測定手段を備えたプリンタ制御手段が設けることは、従来技術のインキジェ ットプリンタから広く知られている。例えば米国特許第４．２１７．５９４号は 、インキ滴の速度は、温度変化の関数として制御すべきことを教示している。米 国特許第４．５３５．３３９号は、飛行速度を測定し且つインキ圧を調節して、 速度を目標値に維持することを教示している。国際特許出願ＷＯ３９１０３７６ ８は、一定飛行時間を維持するための制御装置であって、飛行時間をモニタリン グし且つ必要に応じてインキ圧を調節して飛行時間を一定に維持する制御装置を 開示しており、この制御装置では、必要な圧力増大が現在値より大きい場合には 、溶剤を一定時間添加（すなわち、所定量の溶剤をインキに添加）して粘度を低 下させる。

本発明の一態様によれば、プリンタ制御手段が、帯電インキ滴の測定した飛行時 間と基準値とを周期的に比較するための時間測定手段に応答する手段と、飛行時 間の変化に関連する量だけインキの粘度を変える手段とを備えている。時間測定 手段は、インキ滴の帯電を検出し且つ各電極による帯電インキ滴の検出間の経過 時間を測定するための、インキ滴の飛行路に沿う異なる位置に配置された第１及 び第２電極で構成することができる。プリンタが、帯電されない又は弱く帯電さ れたインキ滴を受け入れるためのキャッチャを有する場合には、第２電極をイン キキャッチャと関連させることができる。

インキジェットプリンタを作動状態に置くとき、最高の印刷品質を得るため、ユ ーザは、しばしば、ノズルドライブの電圧を手動調節すなわち「微調節ｊする。

また、このような調節は、プリンタが作動している間にも周期的に行われる。当 業者には明らかなように、このような調節を行うと、飛行時間及び／又は飛行時 間の測定に大きな影響が及び且つ制御装置が作動圧力及び／又はインキ組成を不 適当に変えてしまい、印刷品質が低下する。オペレータがノズルドライブを更に 調節して補償することを試みると悪条件が生じ、最終的にはプリンタを停止させ て正しい作動条件を再確立する必要がある。

本発明によれば、選択されたインキ滴を帯電させる手段が帯電トンネルである場 合には、第１電極が、帯電トンネルを出て第２電極により検出される弱く帯電し たインキ満開の経過時間を飛行時間として測定すべく帯電トンネルに関連してお り、プリンタ制御手段が更に、誘発電圧の振幅に変化が生じた場合に基準値を変 えるための手段を有し、これにより誘発電圧の変化による飛行時間の差を補償し てインキ粘度の誤差のある調節を防止する。このようにして、本発明は、飛行時 間の変化の性質を決定でき且つこのような変化を生じさせる理由に基づいて正し く補償できる飛行時間制御装置を提供する。より詳しくは、本発明は、比較的安 定してインキ組成を維持でき且つ必要な場合にはノズルドライブの電圧調節によ り飛行時間の設定点を調節できる飛行時間制御装置を提供する。

従来技術から一般的に知られているインキジェットプリンタの作動方法として、 印刷すべき表面に向かう個々のインキ滴の流れを噴射し、インキ滴の偏向を制御 するため、選択されたインキ滴を帯電させ、且つ選択された帯電インキ滴の飛行 時間を種々の目的で測定することからなる方法がある。

本発明の他の態様によれば、インキジェットプリンタの作動方法は、測定した飛 行時間と基準値とを周期的に比較し、基準値からの飛行時間の変化の検出に応答 して、飛行時間の変化に関連する量だけインキの粘度を変えるように構成されて いる。また、この方法には、インキ滴を帯電させる手段と帯電されない又は弱く 帯電したインキ滴を受け入れることを意図したキャッチャとの間で、選択された 帯電インキ滴の飛行時間を測定し、インキ滴の流れを発生させるための誘発電圧 の振幅の変化を検出し、且つ飛行時間の変化が検出され且つ誘発電圧の振幅に変 化が生じた場合に、後で比較するのに使用される基準値を適当に変えるように構 成することもできる。この場合、検出した変化の大きさを基準値に適当に加え又 は減じることにより基準値を変えることもできる。

以下、本発明の単なる例示である添付図面を参照して本発明を説明する。

第１図は、従来技術による流れ時間制御装置の作動を示すグラフである。

第２図は、本発明による流れ時間制御装置の作動を示すグラフである。

第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図及び第３ｄ図は、本発明に使用する種々のプリン タ構成を示す図面である。

第４図及び第５図は、本発明による飛行制御装置の作動を示すフローチャートで ある。

プリンタ作動について、長期間に亘りインキ品質を維持するには、インキ供給装 置から印刷ヘッドへのインキ流量の測定が重要である。溶剤の損失、温度変化そ の他の理由によりインキが濃縮すると、インキ組成を調節する必要がある。従来 の米国特許第４．５５５．７１２号及び第４．８２７．２８０号は、このような 流量測定にはフロートスイッチが設けられた小形円筒状タンクが必要であると教 示している。流体が上方のフロートスイッチから下方のフロートスイッチまで流 れるのに要する時間は流量の直接測定であり且つインキ組成の調節に使用される 。しかしながら、このような装置は、上記別々の円筒状タンク及びこの形式の測 定を可能にする充填サイクルを必要とする。

最近は、インキの加圧に電気ポンプが使用されており、空気ポンプサイクルは用 いられていない。また、流量測定にはノイズが導入され、側底フロートスイッチ の完全な作動は行われない。第１図は流量測定装置の作動を示す。改良されたフ ロートスイッチの使用にも係わらず、フロートスイッチの作動により大きなノイ ズが生じることが分かるであろう。

本発明は、ノズルから噴射後にインキ流から分離するインキ滴の測定した飛行時 間に応答してインキ組成を制御すべきことを教示する。もちろん、飛行時間は流 れ時間に関係する。飛行時間を測定することの長所は、電気ポンプ装置の使用が できること、別々の円筒状タンク及びこれに関連するスイッチを使用する必要性 が全くないこと、及びこのようなフロートスイッチに関連するフロートノイズを 回避できることである。

第２図は、電気ポンプによりインキが加圧される、本発明による飛行時間規準制 御装置の作動を示す。第１図との比較により、小さなノイズ成分により信号の品 質が大幅に改善されていることを示している。

第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図及び第３ｄ図は、本発明に使用するのに適した印 刷ヘッドの構成を示すものである。各図面において、帯電トンネル電極構造２４ を通ってキャッチャ２６に至る連続インキ流（ｇｏｌｉｄ　ｉｎｋ　５ｔｒｅａ ａ＋）　２２を噴射するのに、既知のオリフィスサイズをもつノズル２０を用い ている。当該技術分野において非常に良く知られているように、ノズル２０は、 帯電トンネル電極構造２４内でインキ流を破砕してインキ滴の流れにするための 、既知の振幅及び周波数をもつ誘発電圧（すなわちノズルドライブ）を有する。

選択されたインキ滴は、電荷が帯電され且つ偏向電極（明瞭化のため図示せず） によりキャッチャ２６から離れる方向に偏向される。

第３ａ図の実施例では、インキ滴の飛行路２５に沿って２つの検出電極２８．３ ０が設けられている。飛行時間の測定は、検出電極２８．３０をインキ滴の飛行 路に沿って近接して配置することにより１つ以上のインキ滴について連続的に行 われる。帯電したインキ滴が各電極を通るとき、電極は電気パルスを発生する。

第１パルスと第２パルスとの間の時間が飛行時間である。このような測定は、セ ットアツプモード中並びにプリンタの実際の作動中に行うことができる。飛行時 間は例えば約４秒間程度で規則的に測定でき、幾つかの読取り値の平均をとって 、制御装置の次の作動に使用する飛行時間の値を決定する。もちろん、単位時間 当たりの測定回数は、本発明が適用される特定プリンタ装置に基づいて変化する 。

第３ｂ図は変更態様に係る構成を示し、該構成は、第２電極３０がない点を除き 第３ａ図に関連して説明したものと同しである。その代わり、キャッチャ２６が 第２電極として機能する。この実施例では、試験滴が極く僅かに帯電されており 、したがってキャッチャ２６から偏向することはない。試験滴が第１電極２８か らキャッチャ２６まで通過する時間が、飛行時間したがってインキ流量の測定で ある。

第３ｃ図及び第３ｄ図は本発明の第３実施例を示し、該実施例では、帯電トンネ ル２４が第１電極として機能し、一方、キャッチャ２６が第２電極として機能す る。このようにすれば、飛行時間の測定に別々の電極を使用することが不要にな る。しかしながら、この簡単化した構成は、ノズルドライブが変化するときには いっても複雑になる。第３Ｃ図及び第３ｄ図は異なる誘発電圧での作動を示し、 帯電トンネル２・１内での滴の破砕点３２は誘発電圧に従って変化することが理 解されよう。帯電トンネル２４で与えられた帯電信号が時間測定を開始し且つキ ャッチャ２６により検出されたインパルスが時間測定を終了させるので、破砕点 ３２の移動により、インキ粘度又は温度の変化とは無関係に飛行時間の変化が生 じる。したがって、ノズルドライブの変化による飛行時間が変動すると、制御装 置によるインキ組成の不正確な調節を引き起こす。

したがって、第３ｃ図及び第３ｄ図の実施例を使用する場合には、本発明は、制 御装置が、ノズルドライブの変化により引き起こされるインキ組成の変化を最小 にする態様で作動できるようにする。

次に、インキジェットプリンタに連結された制御装置の作動を第４図及び第５図 に関連して説明する。当該技術分野では、事実止金てのインキジェットプリンタ が作動用マイクロプロセッサ又は同様なコントローラを使用していることを知っ ている。このような装置は、制御プログラム及びフォントサイズ及び滴位置に関 する種々の情報を記憶するためのメモリを有する。第４図及び第５図は、このよ うな制御プログラムが、本発明を実施すべく実行する機能を示すフローチャート である。

第４図で、制御プログラムは、ステップ１０２において、最新の飛行時間測定の 平均を１〜３分毎に周期的に処理する。ステップ１０３において、誤差の大きさ が決定される。ステップ１０４において、誤差の大きさに関連する時間だけ、溶 剤添加弁が作動される。本願に援用する米国特許第４．２８７．２８０号には、 定時（オンタイム）での誤差と弁との間の好ましい関係が開示されている。また 、この米国特許の特に第８Ａ図〜第８Ｄ図及びこれらの関連説明には、本発明に 使用するのに適した比例制御の案が開示されている。飛行時間を連続測定すれば 、飛行時間が、このようなインキ組成の変更による設定点に近づき始めることを 示すであろう。

第５図は、第３ｃ図及び第３ｄ図の実施例を使用した場合のノズルドライブ電圧 の変化を補償するのに使用できるフローチャートを示している。ノズルドライブ の変化は、印刷品質を最適化しようと試みてオペレータが電圧の振幅を調節する ときに生じるであろう。ノズルドライブの変化は、センサ２４．２６により測定 された飛行時間を変化させるであろうし、第４図のインキ制御プログラムは、イ ンキ粘度が変化したように応答するであろう。しかしながら、本発明は、制御装 置が、ノズルドライブの変化の前後の飛行時間の軌道（トラック）を維持するこ とにより、ノズルドライブの変化を補償できるようにする。このような場合には 、飛行時間のあらゆる検出変化はノズルドライブの調節によるものであり、その 大きさは元の設定点の飛行時間に加えて修正設定点をつくり出すことができる。

第５図のフローチャートの作動の説明において、元の飛行時間設定点及びノズル ドライブは、プリンタが新鮮なインキ供給を用いて設定されるときに決定されて いるものと仮定する。ノズルドライブの変化を要する場合には、初期ノズルドラ イブの値が初期飛行時間と一緒にセーブされ、これがステップ１１２である。

次に、ノズルドライブの電圧変化が許容される。

変化が可能になった後、タイマが始動される。これがステップ１１４であり、該 ステップ１１４は装置によるが約ｌ〜２分程度である。現在のノズルドライブが 元のノズルドライブに等しいか否かを判断するチェックがステップ１１６で行わ れる。等しくない場合には、ステップ１１４のタイマが時間切れになっているか 否かのチェックをステップ１１Ｂで行う。時間切れでない場合には、プログラム は、タイマが時間切れになるまで、ステップ１１６に反復してループバックする 。このとき、ノズルドライブが元のノズルドライブに等しくない場合には、飛行 時間の設定点を変えることが望ましい。ステップ１２０では、飛行時間の差が計 算され、プログラムはステップ１２２を経てステップ１２４に進み、該ステップ ＋２４では、設定点が、元の設定点＋飛行時間の差に等しくなるように設定され る。これ以上のノズルドライブ調節がなされないと推測される場合には、ルーチ ンが終了する。

設定点への変化を可能にする装置が長時間ドリフトを受けるという事実を確認す る付加機能が第５図のフローチャートに設けられている。したがって、特定ノズ ルドライブのための新鮮なインキについて決定された元の設定飛行時間の規準が 想起される。このドライブレベルが再び使用される場合には、別の設定点の変化 を計算するときに、これに相当する規準飛行時間が再び確立される。この目的の ため、現在のノズルドライブが元の値に等しいか否かを判断するチェックがステ ップ１１６で行われる。等しい場合には、プログラムはステップ１２６に進み、 該ステップ１２６では、設定点の飛行時間がその元の値に等しくなるように設定 される。次に、プログラムは前述のように、ステップ１１Ｂからステップ１２２ を通って進む。

以上から、本発明は、飛行時間をモニタリングして、インキの流量の変化を測定 し且つ必要に応じてインキ組成を変えることを可能にすることが理解されよう。

第３ｃ図及び第３ｄ図の実施例によりノズルドライブの調節を行う場合には、イ ンキ組成に対し誤差のある調節が行われることを回避するため、飛行時間の設定 点が補償される。

ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、　５ フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、　ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、 　ＭＲ，ＮＥ、　ＳＮ。

ＴＤ、　ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＢＹ。

ＣＡ、ＣＨ，ＣＺ、ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、Ｊ　Ｐ、　ＫＰ、　 ＫＲ，ＫＺ、　ＬＫ、　ＬＵ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、　Ｎ Ｚ、　ＰＬ、　ＰＴ、　ＲＯ，ＲＵ。

ＳＤ、ＳＥ、ＳＫ、ＵＡ、ＶＮ （７２）発明者　アーウェイ　ジョージアメリカ合衆国　イリノイ州　６０６５ ６　ノーリッジ　ウェスト　アーガイル　アベニュー　８２６０

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．印刷すべき表面に向かうインキ流として噴射させるため、インキを加圧して ノズルに供給する手段と、インキ流を個々のインキ滴に破砕するため、ノズルに 誘発電圧を印加する手段と、インキ滴の偏向を制御するため、選択されたインキ 滴を帯電させる手段と、選択されたインキ滴の飛行時間を測定する時間測定手段 を備えたプリンタ制御手段とを有するインキジェットプリンタにおいて、プリン タ制御手段が、帯電インキ滴の測定した飛行時間と基準値とを周期的に比較する ための時間測定手段（１０２）に応答する手段（１０３）と、飛行時間の変化に 関連する量だけインキの粘度を変える手段（１０４）とを備えていることを特徴 とするインキジェットプリンタ。
2. ２．時間測定手段（１０２）が、インキ滴の帯電を検出し且つ各電極による帯電 インキ滴の検出間の経過時間を測定するための、インキ滴の飛行路（２５）に沿 う異なる位置に配置された第１及び第２電極（２８、３０）を備えていることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載のインキジェットプリンタ。
3. ３．プリンタが、帯電されない又は弱く帯電されたインキ適を受け入れるための キャッチャ（２６）を有し、第２電極（３０）がインキキャッチャ（２６）と関 連していることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のインキジェットプリンタ 。
4. ４．選択されたインキ滴を帯電させる手段が帯電トンネルであり、第１電極（２ ８）が、帯電トンネル（２４）を出て第２電極（３０）により検出される弱く帯 電したインキ適量の経過時間を飛行時間として測定すべく帯電トンネル（２４） に関連しており、プリンタ制御手段が更に、誘発電圧の振幅に変化が生じた場合 に基準値を変えるための手段（１２２、１２４）を有し、これにより誘発電圧の 変化による飛行時間の差を補償してインキ粘度の誤差のある調節を防止すること を特徴とする請求の範囲第２項又は第３項に記載のインキジェットプリンタ。
5. ５．印刷すべき表面に向かう個々のインキ滴の流れを噴射し、インキ滴の偏向を 制御するため、選択されたインキ滴を帯電させ、且つ選択された帯電インキ滴の 飛行時間を測定することからなるインキジェットプリンタの作動方法において、 測定した飛行時間と基準値とを周期的に比較し、基準値からの飛行時間の変化の 検出に応答して、飛行時間の変化に関連する量だけインキの粘度を変えることを 特徴とするインキジェットプリンタの作動方法。
6. ６．インキ滴を帯電させる手段と帯電されない又は弱く帯電したインキ滴を受け 入れることを意図したキャッチャとの間で、選択された帯電インキ滴の飛行時間 を測定し、インキ滴の流れを発生させるための誘発電圧の振幅の変化を検出し、 且つ飛行時間の変化が検出され且つ誘発電圧の振幅に変化が生じた場合に、後で 比較するのに使用される基準値を適当に変えることを特徴とする請求の範囲第５ 項に記載のインキジェットプリンタの作動方法。
7. ７．検出した変化の大きさを基準値に適当に加え又は減じることにより基準値を 変えることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のインキジェットプリンタの作 動方法。