JP2002036595A

JP2002036595A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2002036595A
Application number: JP2000226197A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Inoue; 智博井上; Seiji Fujikura; 誠司藤倉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-02-05

Abstract

(57)【要約】【課題】インク粒子の飛翔速度変化を検出し、温度、圧
力等の状態の変化を加味して補正して粒子化の安定した
記録装置を実現する。【解決手段】ノズル部６に取り付けられた圧電素子に励
振電圧発生回路３２から所定の励振電圧を印加すること
によって、インクが、インク柱３０となって噴出し、や
がてインク粒子８に***する。帯電信号発生回路３３
は、帯電電極７に所定の記録信号電圧を印加し、インク
粒子８を帯電する。上部偏向電極９には高電圧が印加さ
れ、下部偏向電極１０は接地されている。そのため上部
偏向電極９と下部偏向電極１０との間に静電界が形成さ
れており、帯電したインク粒子８はその帯電量に応じて
偏向され、印字が行われる。ガター１１には、帯電電極
７でインク粒子８に帯電したインクの帯電量を検知する
帯電検知センサ３１が設けられている。センサアンプ３
５は、帯電検知センサ３１の信号を増幅して制御装置１
７に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
装置に係り、特に、インク粘度の変化を検出、補正して
粒子化を安定化する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインク粘度を制御するものとし
て、特表平７−５０９１９２号公報に記載のように、イ
ンク粘度変化をインク粒子の飛翔時間で検出し、その飛
翔時間を基準値と比較して、変化分に応じてインク粘度
の制御を行う方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、以
下の課題がある。帯電電極と一つの荷電検出装置を用い
てインク粒子の帯電時から荷電検出時までの飛翔時間を
求めている。そして、基準飛翔時間と検出した飛翔時間
とを比較し、インク粘度を制御して、飛翔時間を調節す
る。基準飛翔時間は、新鮮なインクをセットした時の飛
翔時間としている。しかし、圧力の変化によりインク粒
子の切断位置が変化するため、インク粘度変化とは無関
係に飛翔時間が変化する。このため、圧力変化がある場
合、インク粘度を制御することができない。

【０００４】そこで上記問題点を解決するために、本発
明は、インク粘度変化による飛翔速度の変化を検出し、
粒子化の安定したインクジェット記録装置を実現するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、インク供給部と、溶剤供給部と、インク粒子を噴出
させるノズル部と、インク粒子帯電部を有するインクジ
ェット記録装置において、インクの噴出圧力を調整する
手段と、ノズル部より噴出したインク柱を切断してイン
ク粒子となる位置を所定の位置に設定する手段と、イン
クの粘度を測定する手段と、インク粘度を調節する手段
を備える。

【０００６】更に、インク粒子の飛翔速度を求める手段
を備え、インク粒子の飛翔速度に基づいてインク及び溶
剤の補給を制御する制御手段を持つ。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
図面に従って説明する。

【０００８】図１にインクジェット記録装置の概略構成
を示す。

【０００９】制御装置１７は励振電圧発生回路３２、帯
電信号発生回路３３、ポンプ制御装置３４を制御する。
励振電圧発生回路３２は、ノズル部６に取り付けられた
圧電素子（図示せず）に所定の励振電圧を印加すること
によって、ノズル部６内部のインクはインク柱３０とな
ってノズル部６の吐出口であるオリフィスから噴出す
る。噴出したインク柱３０は、やがてインク粒子８にな
る。このインク粒子８は帯電電極７を通過する間に、所
定の電圧を帯電する。帯電信号発生回路３３は、記録す
る情報に応じて帯電電極７に記録信号電圧を印加する。
次に、帯電電圧を印加されたインク粒子８は偏向電極に
至る。この偏向電極は上下に配置された２つの電極から
なる。上部偏向電極９には高電圧が印加され、下部偏向
電極１０は接地されている。そのため上部偏向電極９と
下部偏向電極１０との間に静電界が形成され、帯電した
インク粒子８はその帯電量に応じて偏向される。偏向さ
れたインク粒子８は、印字方向に移動している記録媒体
（図示していない）に対して印字が行われる。印字に供
されなかったインク粒子は、ガター１１に捕捉される。
ガター１１には、帯電電極７でインク粒子８に帯電した
インクの帯電量を検知する帯電検知センサ３１が設けら
れている。帯電検知センサ３１の出力信号は、センサア
ンプ３５で増幅され制御装置１７に入力される。ポンプ
制御回路３４は、ポンプ２、１４、１５、電磁弁４を制
御する。

【００１０】図２にインク、溶剤の供給部の構成を示
す。本実施例ではインクＡとインクＢの２種類のインク
を備えている。

【００１１】インク容器１にはインクＢが貯えられてい
る。インク容器１はインク供給経路２１を介してノズル
部６に接続されている。インク供給経路２１の途中に
は、インクを圧送するインクポンプ２と、インク圧力を
調節する調圧弁３と、圧力センサ１９と、流路の開閉を
行う電磁弁４と、フィルタ５が設けられている。インク
容器内のインクＡは所定の圧力でノズル部６に供給され
る。

【００１２】また、インク容器１は、インク回収経路２
２を介してガター１１と接続されている。インク回収経
路２２の途中には、フィルタ１２と、回収ポンプ１４設
けられている。ガター１１で記録に関与しないインク粒
子８を捕捉・回収し、再利用するためにインク容器１へ
を戻す構成としている。

【００１３】溶剤容器１６は、溶剤補給経路２３を介し
てノズル部６に接続されている。溶剤補給経路２３に
は、フィルタ１３と、ポンプ１５と、逆止弁２０とが設
けられている。ポンプ１５を作動させることにより、溶
剤容器１６の溶剤をノズル部６に供給する。

【００１４】インク容器２６にはインクＡが貯められて
いる。インク容器２６は、インク補給経路２４を介して
ノズル部６に接続されている。インク補給経路２４に
は、フィルタ１３と、ポンプ２７と、逆止弁２８とが設
けられている。ポンプ２７を作動させることにより、イ
ンク容器２６のインクＡをノズル部６に供給する。

【００１５】図８にインク粘度と温度との関係を示す。

【００１６】図のように、温度に対してインクの粘度は
変化する。このため、ノズル部６に供給するインクの粘
度を一定にするため、インクＡと溶剤を混合し、インク
Ｂを作製する。インクＢの粘度はインクＡと溶剤の粘度
の略中間とし、インク粒子８の飛翔速度が一定となるよ
うに、インクＡと溶剤の供給量を制御している。なお、
インクＢの粘度の設定値は、溶剤の粘度より高く、イン
クの粘度より低い範囲内に設定すれば問題ない。また使
用温度範囲において、インクＡの温度変化がインクＢの
許容値内であれば、インクＡをそのままインクＢとして
使用してもよい。

【００１７】図３に粘度調節行程のフローチャートを示
す。

【００１８】まず、ステップ１０１０で、詳細は後述す
るが、インク柱３０が所定の長さになるように設定す
る。次にステップ１０２０で、インク粒子８の飛翔速度
Ｖｉを算出する。ステップ１０３０で、基準圧力による
インク粒子飛翔速度Ｖｆの圧力補正を行う。図１１にポ
ンプ２の圧力（圧力センサ１９の検出値）とインク粒子
飛翔速度の関係を示す。この図に基づいて圧力センサ１
９の出力Ｐに対するＶｆを設定する。ステップ１０４０
で、基準のインク粒子の飛翔速度ＶｆとＶｉとの差を算
出して、飛翔偏差△Ｖｉを求める。ステップ１０５０で
△Ｖｉが許容範囲内にある時は粘度調節行程を終了す
る。△Ｖｉが許容範囲外であれば、ステップ１０６０に
処理が移行する。ステップ１０５０で、△Ｖｉ＞０の場
合はステップ１０７０に移行し、溶剤補給行程が行われ
る。また、△Ｖｉ＞０でない場合はステップ１０８０に
移行し、インク補給行程が行われる。ステップ１０７
０、ステップ１０８０ともに処理が終了するとステップ
１０１０から前述の処理を再び行う。

【００１９】次に、インク柱設定行程について図４から
図６を用いて説明する。図４は、ノズル部に取り付けら
れた圧電素子の励振電圧とインク柱の長さの関係を示
す。図５は、図４の励振電圧とインク柱の状態（体電極
との位置関係）を図示したものである。図６は、インク
柱設定工程のフローチャートを示したものである。

【００２０】ノズル部６に設けた圧電素子に印可する励
振電圧Ｖｅを変化させた時、ノズルからインク粒子に切
断する位置までの距離であるインク柱長Ｌｂは図４のよ
うに変化する。この時、インク柱長Ｌｂと帯電電極８と
の位置関係により、インク粒子８の帯電量が変化する。
図５ａは、励振電圧をＶｅ1とした場合を示したもので
ある。この時、インク柱長Ｌｐは、ノズル部６より帯電
電極７端までの距離Ｌｃより長くなる。そのため、帯電
電極７に記録信号電圧を印加してもインク粒子８ａは帯
電しない。図５ｂはＬｃとＬｐが略一致するように励振
電圧をＶｅ２に設定した場合である。インク柱３０は帯
電電極７内にあるので、記録信号電圧を印加するとイン
ク粒子８ｂは帯電する。図５ｃはＬｃよりＬｐが短くな
るように励振電圧をＶｅ３に設定した場合で、インク柱
３０は帯電電極７内にあるので、記録信号電圧を印加す
るとインク粒子８ｂは帯電する。よって、インク粒子８
の帯電量を測定することにより、インク柱ＬｐがＬｃと
一致する励振電圧Ｖｅ２を検出することができる。

【００２１】図６はインク柱設定行程のフローチャート
を示す。ステップ６１０では、ＬｐがＬｃより長くなる
所定の励振電圧Ｖｅ１をノズル部６に設けた圧電素子に
印加する。ステップ６２０では、帯電電圧Ｖｃを帯電電
極７に印加し、インク粒子を帯電させる。ステップ６３
０では、帯電検知センサ３１で検出したセンサアンプ３
５の出力Ｖｓを設定値と比較する。Ｖｓが設定値以上で
あればＶｅ２を決定し、インク柱設定行程処理を終了す
る。Ｖｓが設定値以下であれば、ステップ６５０に移行
し、励振電圧Ｖｅを所定の電圧△Ｖｅだけ増加させ、Ｖ
ｓが設定値以上になるまで、ステップ６１０からステッ
プ６３０を行う。

【００２２】図７にインク粒子飛翔速度算出行程のフロ
ーチャートを示す。まず、励振電圧Ｖｅ２をノズル部６
に設けた圧電素子に印加する。それによって、所定の間
隔でインク粒子がせいせいされる（ステップ７１０）。
次に、帯電電極７に単パルスの帯電電圧Ｖｃを印加し、
その時刻Ｔｃを記憶する（ステップ７２０）。すなわ
ち、帯電されていないインク粒子８の間に帯電されたイ
ンク粒子を１つ生成する。その後、ガター１１に設けた
帯電量検出器３１で帯電されたインク粒子８を検出する
（ステップ７３０）。そして、前述の帯電したインク粒
子を検出した時刻Ｔｓを記憶する（ステップ７４０）。
次に、飛翔時間△ｔをＴｓとＴｃから求め、帯電電極７
の端からガター１１までの距離Ｌ１（図５ｂに図示）と
△ｔより、飛翔速度Ｖｉを求める（ステップ７５０）。
そして、インク粒子飛翔速度算出行程を終了する。

【００２３】図９に溶剤補給行程のフローチャートを示
す。この工程は、図３の飛翔偏差△Ｖｉが許容範囲外
で、△Ｖｉ＞０の場合に行う処理工程である。図におい
て、ステップ１００で、溶剤ポンプ１５を起動し、溶剤
容器１６の溶剤をノズル６に供給を開始する。ステップ
１１０で、タイマーを起動させる。ステップ１２０で、
ステップ１３０で、タイマーが設定時間に達していない
場合は、ステップ１１０に処理が移行しタイマーが設定
時間に達するまで繰り返し行う。タイマーが設定時間に
達すればステップ１３０に移行し、溶剤ポンプ１５を停
止し、溶剤補給行程処理を終了する。

【００２４】図１０にインク補給行程のフローチャート
を示す。この工程は、図３の飛翔偏差△Ｖｉが許容範囲
外で、△Ｖｉ≦０の場合に行う処理工程である。インク
補給ポンプ２７を起動し、インク補給容器２６のインク
Ｂをノズル部６に供給する（ステップ３１０）。次に、
タイマーを起動させる（ステップ３２０）。タイマーが
設定時間に達していない場合は、ステップ３１０に処理
が移行しタイマーが設定時間に達するまで繰り返し行う
（ステップ３３０）。タイマーが設定時間に達すればス
テップ３４０に移行し、インク補給ポンプ２７を停止
し、インク補給行程処理を終了する。

【００２５】なお、以上の実施例では、インクの粘度を
インク粒子の飛翔速度から求めたが、直接的にインクの
粘度を求める方法として、インク内に金属球を落下さ
せ、その落下速度から粘度を測定する方法や、インクを
一定圧でオリフィスに供給し、オリフィスから噴出する
インク流量から粘度を求める方法がある。すなわち、イ
ンク供給経路２１中にこれらのインク粘度測定手段を設
けておき、その検出結果を用いて制御することも可能で
ある。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明を適用するこ
とにより、インクが温度、圧力等の状態変化が発生して
もそれを補正し、インク粘度変化によるインク粒子の飛
翔速度変化を検出できるため、粒子化の安定したインク
ジェット記録装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるインクジェット記録装置の概略
構成図。

【図２】本発明におけるインクジェット記録装置の概略
構成図。

【図３】本発明における粘度調節行程を示す一実施例。

【図４】本発明における励振電圧とインク柱長の関係を
示す図。

【図５】本発明におけるインク柱長と帯電電極の関係を
示す図。

【図６】本発明におけるインク柱長設定行程を示す一実
施例。

【図７】本発明におけるインク粒子飛翔速度算出行程を
示す一実施例。

【図８】本発明におけるインクの粘度と温度の関係を示
す図。

【図９】本発明における溶剤補給行程を示す一実施例。

【図１０】本発明におけるインク補給行程を示す一実施
例。

【図１１】圧力とインク粒子飛翔速度の関係を示す図。

【符号の説明】

１…インク容器、２…インクポンプ、６…ノズル、７…
帯電電極、８…インク粒子、９…上部偏向電極、１０…
下部偏向電極、１１…ガター、１６…溶剤容器、２６…
補給インク容器。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク供給部と、溶剤供給部と、インク粒
子を噴出させるノズル部と、インク粒子帯電部とを有す
るインクジェット記録装置において、前記ノズル部より噴出したインク柱が切断されてインク
粒子となる位置を所定の位置に設定する手段と、前記イ
ンク粒子のインクの粘度を求める粘度検出手段と、前記
求められたインク粘度に基づいて、インク粘度を調節す
る粘度調整手段を持つことを特徴とするインクジェット
記録装置。
【請求項２】請求項１において、インク粒子飛翔速度を
求める手段を持ち、インク粒子飛翔速度に基づいてイン
ク及び溶剤を補給する手段を持つことを特徴とするイン
クジェット記録装置。
【請求項３】請求項２において、ノズルより噴出するイ
ンクの粘度は、インク粒子飛翔速度に基づいて補給する
インクの粘度よりも低い値に設定する手段を持つことを
特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】インク供給部と、溶剤供給部と、インク粒
子を噴出させるノズル部と、インク粒子帯電部とを有す
るインクジェット記録装置において、前記インクの基準の飛翔速度を算出する飛翔速度算出手
段と、前記インクに加える圧力から前記算出結果を補正
する手段と、補正された基準の飛翔速度と実際の飛翔速
度とから、前記インク粒子のインクの粘度を求める粘度
検出手段と、前記求められたインク粘度に基づいて、イ
ンク粘度を調節する粘度調整手段を持つことを特徴とす
るインクジェット記録装置。