JP2010274598A - Fluid injection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラテンギャップを調整可能な流体噴射装置に関する。 The present invention relates to a fluid ejecting apparatus capable of adjusting a platen gap.
従来、プリンターなどの流体噴射装置には、記録ヘッド(流体噴射ヘッド)と記録媒体との間隔(ペーパーギャップ)を一定の値に保持するため、記録ヘッドとプラテンとの離間距離(プラテンギャップ)を変化させるためのプラテンギャップ調整機構が備えられていた(例えば、特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, fluid ejecting apparatuses such as printers have a separation distance (platen gap) between a recording head and a platen in order to maintain a constant value (paper gap) between the recording head (fluid ejecting head) and the recording medium. A platen gap adjustment mechanism for changing was provided (for example, Patent Document 1).
特許文献1の流体噴射装置としてのインクジェット式プリンターにおいては、キャリッジに保持された記録ヘッドから記録媒体上へのインク滴の噴射は、記録媒体に対して対向距離を維持しつつ相対移動しながら行われる。そのため、液滴の着弾位置がずれて印刷精度が低下することを抑制するべく、厚さの異なる記録媒体に対して記録処理を実行する場合には、プラテンギャップを変化させることでペーパーギャップの変化を抑制するようにしていた。
In the ink jet printer as a fluid ejecting apparatus disclosed in
また、プラテンギャップ調整機構は、キャリッジを支持するガイド軸の軸端に固定されたカムと、カムを介してガイド軸を支持する固定ピン(カムフォロアー)と、ガイド軸を回動させるためのモーターを備えていた。そして、モーターの駆動によってガイド軸とともにカムを回転させることで、キャリッジ及び記録ヘッドを上下動させてプラテンギャップを複数段階に切り替えるようにしていた。 The platen gap adjusting mechanism includes a cam fixed to the shaft end of the guide shaft that supports the carriage, a fixed pin (cam follower) that supports the guide shaft via the cam, and a motor for rotating the guide shaft. It was equipped with. Then, by rotating the cam together with the guide shaft by driving the motor, the carriage and the recording head are moved up and down to switch the platen gap in a plurality of stages.
ところで、プラテンギャップ調整においては、カムを回転させる際の基準位相を設定して、その基準位相から各段階のプラテンギャップへ至る回転量を規定していた。そして従来は、特許文献1に第2の実施形態として記載されているように、カムに突起部を設け、この突起部を固定ピンに当接させてカムの回転を規制するいわゆる度当てを行うことにより、カムを回転させる際の基準位相を検出するのが一般的であった。
By the way, in the platen gap adjustment, a reference phase for rotating the cam is set, and the amount of rotation from the reference phase to the platen gap at each stage is specified. Conventionally, as described in
しかし、度当て時には、カムの回転を規制した状態でモーターを所定時間駆動することになるために、カム等に大きな負荷がかかってしまう上に、基準位相の検出に時間を要してしまうという問題があった。 However, since the motor is driven for a predetermined time in a state where the rotation of the cam is restricted at the time of the measurement, a large load is applied to the cam and the like, and it takes time to detect the reference phase. There was a problem.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成要素にかかる負荷を低減しつつ速やかにプラテンギャップ調整を行うことができる流体噴射装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fluid ejecting apparatus capable of quickly adjusting a platen gap while reducing a load applied to a component.
上記目的を達成するために、本発明の流体噴射装置は、記録媒体に対して流体を噴射可能な流体噴射ヘッドと、前記記録媒体を支持する支持部と、前記流体噴射ヘッドを保持するとともに、前記支持部に対する離間距離が変化する変位方向に変位可能に構成されたキャリッジと、前記変位方向において、前記支持部から規定距離離間した位置に配置される流体受容部と、前記流体が噴射されてから前記流体受容部に着弾するまでの時間を、前記流体の飛翔時間として計時する計時手段と、前記飛翔時間に基づいて、前記流体噴射ヘッドの前記支持部に対する離間距離を演算する演算手段とを備える。 In order to achieve the above object, a fluid ejecting apparatus of the present invention holds a fluid ejecting head capable of ejecting a fluid onto a recording medium, a support portion that supports the recording medium, and the fluid ejecting head. A carriage configured to be displaceable in a displacement direction in which a separation distance with respect to the support portion changes, a fluid receiving portion disposed at a position spaced a specified distance from the support portion in the displacement direction, and the fluid is ejected Measuring means for measuring the time from landing to the fluid receiving part as the flight time of the fluid, and calculating means for calculating the separation distance of the fluid ejecting head from the support part based on the flight time. Prepare.
この構成によれば、演算手段が飛翔時間に基づいて流体噴射ヘッドの支持部に対する離間距離を演算するので、演算手段の演算結果に基づいて、プラテンギャップの調整を行うことができる。これにより、プラテンギャップ調整の度に度当てを行う必要がなくなるため、構成要素にかかる負荷を低減しつつ速やかにプラテンギャップ調整を行うことができる。 According to this configuration, since the calculating means calculates the separation distance of the fluid ejecting head from the support portion based on the flight time, the platen gap can be adjusted based on the calculation result of the calculating means. Thereby, since it is not necessary to apply each time the platen gap is adjusted, the platen gap can be adjusted quickly while reducing the load applied to the components.
本発明の流体噴射装置において、前記流体噴射ヘッドは、前記流体を噴射するためのノズル開口を有し、前記流体受容部は、前記ノズル開口の目詰まりの有無を検査するために備えられたノズル検査装置を構成する。 In the fluid ejecting apparatus according to the aspect of the invention, the fluid ejecting head has a nozzle opening for ejecting the fluid, and the fluid receiving unit is a nozzle provided for inspecting whether the nozzle opening is clogged. Configure the inspection device.
この構成によれば、流体受容部はノズル開口の目詰まりの有無を検査するために備えられたノズル検査装置を構成するので、プラテンギャップ調整専用の流体受容部を設ける必要がない。 According to this configuration, since the fluid receiving portion constitutes a nozzle inspection device provided for inspecting whether or not the nozzle opening is clogged, it is not necessary to provide a fluid receiving portion dedicated for platen gap adjustment.
本発明の流体噴射装置において、前記流体受容部は導電性材料からなる電極部材であり、前記計時手段は、前記流体噴射ヘッドと前記電極部材との間に電圧が印加された状態で、前記流体噴射ヘッドから該流体噴射ヘッド側の電位に帯電した状態で噴射された帯電流体が前記電極部材に接近する過程において、静電誘導作用により変化する前記電極部材側の電位を計測して、該計測した電位の変化に基づいて前記飛翔時間を計時する。 In the fluid ejecting apparatus according to the aspect of the invention, the fluid receiving unit may be an electrode member made of a conductive material, and the timing unit may be configured to apply the voltage in a state where a voltage is applied between the fluid ejecting head and the electrode member. In the process in which the charged fluid ejected in a state of being charged to the potential on the fluid ejection head side from the ejection head approaches the electrode member, the potential on the electrode member side that changes due to electrostatic induction action is measured, and the measurement is performed. The flight time is measured based on the change in the potential.
この構成によれば、実際に噴射された帯電流体が電極部材に接近する過程で静電誘導作用により変化する電極部材側の電位を計測することで飛翔時間を計時するので、より正確に飛翔時間を把握することができる。 According to this configuration, since the flight time is measured by measuring the potential on the electrode member side that changes due to the electrostatic induction action in the process in which the actually injected charged fluid approaches the electrode member, the flight time is more accurately measured. Can be grasped.
本発明の流体噴射装置は、前記流体噴射ヘッドの前記流体受容部に対する離間距離の変化に係る補正値に基づいて補正を加える補正手段をさらに備える。
この構成によれば、流体噴射ヘッドの流体受容部に対する離間距離の変化に係る補正値に基づく補正により、より正確に離間距離を把握することができる。
The fluid ejecting apparatus according to the aspect of the invention further includes a correcting unit that performs correction based on a correction value related to a change in a separation distance of the fluid ejecting head from the fluid receiving unit.
According to this configuration, the separation distance can be grasped more accurately by the correction based on the correction value related to the change in the separation distance of the fluid ejecting head from the fluid receiving portion.
本発明の流体噴射装置において、環境温度の変化に係る補正値に基づいて補正を加える補正手段をさらに備える。
この構成によれば、環境温度の変化に係る補正値に基づく補正により、より正確に離間距離を把握することができる。
The fluid ejecting apparatus according to the aspect of the invention further includes a correction unit that performs correction based on a correction value related to a change in environmental temperature.
According to this configuration, the separation distance can be grasped more accurately by the correction based on the correction value related to the change in the environmental temperature.
以下、本発明を流体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンターに具体化した実施形態を図1〜図7を用いて説明する。なお、以下の説明において、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」をいう場合は、各図中に矢印で示した方向を基準として示すものとする。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in an ink jet printer which is a kind of fluid ejecting apparatus will be described with reference to FIGS. In the following description, when referring to “front-rear direction”, “left-right direction”, and “up-down direction”, the direction indicated by an arrow in each figure is used as a reference.
図1に示すように、プリンター11は本体フレーム12を備えている。そして、本体フレーム12の背面側には記録用紙などの記録媒体Pをセット可能なセット部13が設けられている。
As shown in FIG. 1, the printer 11 includes a
本体フレーム12内には、記録媒体Pを搬送するために使用されるPFモーター14と、PFモーター14によって回動される駆動ローラー15,16とが収容されている。なお、各駆動ローラー15,16は、その上方にそれぞれ設けられた従動ローラー(図示略)との間に記録媒体Pを狭持した状態でPFモーター14の駆動に伴って回動することで、記録媒体Pを副走査方向Yとなる前方向に搬送するようになっている。
In the
本体フレーム12の左右両側壁には上下方向に延びる長溝17が形成されている。また、本体フレーム12には左右方向に延びるとともに、軸端が長溝17に遊挿された棒状のガイド軸18が架設されている。そして、ガイド軸18には左右方向への往復移動可能な状態でキャリッジ19が支持されている。
キャリッジ19には、流体としてのインクを収容したインクカートリッジ20が着脱可能に装着されるとともに、その下面側には記録媒体Pに対してインクを噴射可能な流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド21が保持されている。そして、記録ヘッド21の下面からなるノズル形成面21aには、インクカートリッジ20に収容されたインクを下方へ向けて噴射可能なノズル開口21b(図5参照)が複数設けられている。また、記録ヘッド21には、各ノズル開口21bに対応する圧電素子21c(図5参照)が備えられている。
An
キャリッジ19は、一対のプーリ22,23間に張設された無端状のタイミングベルト24を介して、プーリ22の背面側に設けられたCRモーター25に連結されている。そして、キャリッジ19はCRモーター25の駆動に伴って、主走査方向Xとなる左右方向に移動されるようになっている。
The
キャリッジ19の下方であって、前後方向において駆動ローラー15と駆動ローラー16との間となる位置には、記録処理の実行時に記録媒体Pを上面からなる支持部27aで支持する支持部材としてのプラテン27が固定されている。そして、副走査方向Yに記録媒体Pを所定距離搬送する搬送処理と、主走査方向Xに沿って移動する記録ヘッド21のノズル開口21bから圧電素子21cの駆動によってインクを噴射する印刷処理とを交互に行うことにより、記録媒体Pに対する記録処理が実行されるようになっている。
A platen serving as a support member for supporting the recording medium P by a
プラテン27の右側には、メンテナンスユニット26が配置されている。なお、メンテナンスユニット26が配置された位置は、キャリッジ19の主走査方向Xにおける移動経路上であって、記録媒体Pに対する記録処理が行われないホームポジションとなっている。
A
次に、プリンター11に備えられたプラテンギャップ調整機構について説明する。
プリンター11は、キャリッジ19をプラテン27の支持部27aに対する離間距離が変化する変位方向Z(主走査方向X及び副走査方向Yと直交する上下方向)に変位させるためのプラテンギャップ調整装置(以下、「PG調整装置」という)32を備えている。そして、厚さの異なる記録媒体Pに対して記録処理を実行する場合には、PG調整装置32によってキャリッジ19を記録媒体Pの厚さに応じて変位方向Zに変位させるようになっている。
Next, a platen gap adjustment mechanism provided in the printer 11 will be described.
The printer 11 is a platen gap adjusting device (hereinafter, referred to as a platen gap adjusting device) for displacing the
すなわち、図2に示すように、記録ヘッド21のノズル形成面21aに設けられたノズル開口21bとプラテン27の支持部27aとの離間距離であるプラテンギャップPGをPG調整装置32によって複数段階に切り替えることで、記録ヘッド21と記録媒体Pとの間隔(以下、「ペーパーギャップPaG」という)の変化を抑制するようになっている。
That is, as shown in FIG. 2, the platen gap PG, which is the separation distance between the
図1に示すように、PG調整装置32は、カム33と、カムフォロアー34と、キャリッジ19を変位方向Zに変位させるための駆動源であるPGモーター35(図5参照)とを構成要素として備えている。カム33はガイド軸18の軸端に固定された状態で、本体フレーム12の左右両側壁の外側に配置されている。また、カムフォロアー34はガイド軸18の下方となる位置に本体フレーム12の左右両側壁の外側面から凸設され、カム33を介してガイド軸18を支持している。また、PGモーター35はプリンター11に備えられた制御装置100(図5参照)から出力される制御信号に基づいて回転するステッピングモーターである。
As shown in FIG. 1, the
図3に示すように、カム33には、ガイド軸18の軸心からの距離が周方向に沿って連続的に変化するカム面33aがガイド軸18の周方向に沿って形成されている。カム面33aには、軸心からの距離が段階的に大きくなる4つの安定領域S(S1,S2,S3,S4)と、各安定領域S間を連続的に接続するための遷移領域T(T1,T2,T3)とが交互に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
ガイド軸18は、カム33のカム面33aが、カムフォロアー34の外周面34aに当接した状態で本体フレーム12に支持されている。また、ガイド軸18の軸端は本体フレーム12の左右両側壁においてカムフォロアー34の上方に設けられた上下方向に延びる長溝17内に遊挿されている。これにより、ガイド軸18は上下方向へ変位が許容される一方、水平方向への変位が規制されるようになっている。
The
したがって、PGモーター35の駆動に伴ってガイド軸18が回動されると、カム33がカムフォロアー34に対して回転することにより、ガイド軸18及びキャリッジ19が上下方向に変位するようになっている。そして、図4に示すように、カム33の各遷移領域Tがカムフォロアー34の外周面34aに当接しつつガイド軸18が回動されることで、キャリッジ19が上下方向に変位してプラテンギャップPGが複数段階に切り替えられる。また、カム33の安定領域S1〜S4がカムフォロアー34の外周面34aに当接しているときに、プラテンギャップPGが小さい順から設定値PG1〜PG4に設定される。
Therefore, when the
なお、PGモーター35は正逆両方向に回転駆動可能となっており、PGモーター35の正転駆動に伴ってガイド軸18は右側から見た場合に反時計回り方向となるプラス方向に回転して、キャリッジ19が上方向に変位される。一方、PGモーター35の逆転駆動に伴ってガイド軸18は右側から見た場合に時計回り方向となるマイナス方向に回転して、キャリッジ19が下方向に変位される。
The
次に、メンテナンスユニット26について説明する。
メンテナンスユニット26は図1に示すキャップ36及び昇降機構37、並びに、図5に示す廃液回収機構38及びノズル検査装置39を備えている。
Next, the
The
図6に示すように、昇降機構37は上側が開口した有底箱状のハウジング40と、ハウジング40の内側に取り付けられたスライダ41と、スライダ41をホームポジション側から印刷領域側へ向かう左方向へ付勢する付勢ばね42とを備えている。ここで、印刷領域とは、印刷処理中のキャリッジ19が移動する領域を指す。
As shown in FIG. 6, the elevating
ハウジング40は本体フレーム12の底面に配置されるとともに、ハウジング40の前後両側面には、主走査方向X及び変位方向Zに延びる斜状の経路で貫通形成された一対のガイド孔40aが形成されている。
The
スライダ41は前後両側面に一対の案内ピン41aを有し、各案内ピン41aはハウジング40の前後両側面に形成された一対のガイド孔40aにそれぞれ係入されている。これにより、スライダ41はハウジング40に対して、主走査方向X及び変位方向Zに位置変化可能な斜め方向に移動可能となっている。スライダ41の右端上部には、キャリッジ19と係合可能な長さを有するロッド状の係合部41bが少なくとも一本上方へ突出している。また、スライダ41上には、ばね43により上方へ付勢された状態で、キャップ36が所定高さに位置決めされている。
The
キャリッジ19は、印刷領域側からホームポジション側へ移動する途中で係合部41bに当接し、スライダ41を付勢ばね42の付勢力に抗してホームポジション側へ押し込む。すると、スライダ41は各案内ピン41aが対応するガイド孔40aに案内されつつ斜め上方へスライドする。このとき、キャリッジ19をどの位置で停止させるかによって、スライダ41及びキャップ36の高さ、すなわち変位方向Zにおける位置を調整することが可能となっている。
The
そして、キャップ36が変位方向Zにおいて最も上昇したキャッピング位置(最上昇位置)に配置された場合には、キャップ36がばね43の付勢力によりノズル形成面21aに圧接されるようになっている。また、キャップ36がキャッピング位置に配置された場合には、図示しないロック機構により、スライダ41が付勢ばね42の付勢力に抗して印刷領域側へ移動不能な状態に固定されるようになっている。
When the
このように、キャップ36はキャッピング位置に配置された場合に記録ヘッド21のノズル形成面21aに対してノズル開口21bを囲うように当接することで、ノズル開口21bの乾燥を防止する蓋体として機能する。また、スライダ41のロックが解除され、キャリッジ19が印刷領域側に移動して係合部41bから離間すると、キャップ36は付勢ばね42の付勢力によって変位方向Zにおいて最も下降した退避位置(最下降位置)に配置される。
Thus, when the
図5に示すように、キャップ36の内底部には吸水性を有する多孔質材料からなるインク吸収材36aが装填されている。そして、キャップ36は記録ヘッド21からインクを噴射してノズル内の増粘したインクや気泡などを排出する空吐出(フラッシング)が行われるときに、このフラッシングにより記録ヘッド21から噴射された液滴を受け止める受け皿(フラッシングボックス)として機能する。
As shown in FIG. 5, an
また、廃液回収機構38は吸引ポンプ38a及び廃液タンク38bを備えている。そして、キャップ36がノズル形成面21aに当接した状態で吸引ポンプ38aが駆動されると、キャップ36の内部空間に負圧が生じて、記録ヘッド21側からインクが廃液タンク38bへと吸引排出される吸引クリーニングが行われるようになっている。なお、吸引ポンプ38aは、PFモーター14が印刷中に用紙を搬送する際の駆動方向(正転方向)と逆方向に逆転駆動されることでポンプ駆動されるように構成されている。
The waste
次に、メンテナンスユニット26に備えられたノズル検査装置39について説明する。
図5に示すように、ノズル検査装置39は流体受容部としての電極部材44と、電極部材44とノズル形成面21aとの間に電圧を印加するための電圧印加回路45と、電圧検出装置46とを備えている。
Next, the
As shown in FIG. 5, the
電極部材44は、ステンレス鋼等の金属など、導電性材料からなる格子状のメッシュとして形成され、キャップ36内においてインク吸収材36aの上に配置されている。電圧検出装置46は、電極部材44からの検出信号を積分して出力する積分回路47と、積分回路47から出力された信号を反転増幅して出力する反転増幅回路48と、反転増幅回路48から出力された信号をA/D変換して制御装置100へ出力するA/D変換回路49とを備えている。
The
電圧印加回路45は、図7(a)に示すように、電極部材44が正極になるとともに記録ヘッド21のノズル形成面21aが負極になるように、直流電源(例えば400V)と抵抗素子(例えば1MΩ)とを備えている。そのため、電極部材44の上面には、正の電荷が帯電することになる一方で、記録ヘッド21のノズル形成面21aには、負の電荷が帯電することになる。
As shown in FIG. 7A, the
プリンター11においては、ノズル検査装置39を用いてノズル開口21bの目詰まりの有無を検査するノズル検査が行われるようになっている。以下に、このノズル検査について説明する。
In the printer 11, nozzle inspection for inspecting whether the
記録ヘッド21に備えられた圧電素子21cが駆動されると、ノズル開口21bから帯電流体としてのインク滴が噴射される。このとき、ノズル形成面21aには負の電荷が帯電しているので、ノズル開口21bから噴射されたインク滴には、図7(b)に示すように、負の電荷が帯電する。
When the piezoelectric element 21c provided in the
そして、負の電荷が帯電したインク滴が電極部材44に接近するにつれて、電極部材44上では静電誘導によって正の電荷が次第に増加する。その結果、電極部材44と記録ヘッド21のノズル形成面21aとの間の電位差は、静電誘導に基づく誘導電圧により、ノズル開口21bからインク滴が噴射されない場合に比して大きくなる。
As the ink droplet charged with a negative charge approaches the
図7(c)に示すように、ノズル開口21bから噴射されたインク滴が電極部材44上に着弾すると、電極部材44上の正の電荷の一部が、インク滴に帯電していた負の電荷によって中和される。すると、電極部材44とノズル形成面21aとの間の電位差がノズル開口21bからインク滴が噴射されない場合に比して小さくなる。その後、電極部材44とノズル形成面21aとの間の電位差は、当初の大きさに戻る。
As shown in FIG. 7C, when the ink droplet ejected from the
こうした電極部材44側の電位の変化は、電圧波形信号V1として電圧検出装置46の積分回路47に入力される。この電圧波形信号V1は反転増幅回路48で反転増幅されて電圧波形信号V2として出力され、さらに電圧波形信号V2がA/D変換回路49でA/D変換されて電圧波形信号V3として制御装置100に出力される。
Such a change in potential on the
図5に示すように、制御装置100はCPU50、ROM51、RAM52及び不揮発性メモリー53を備えている。ROM51には、CPU50により実行される制御プログラム等が記憶されている。また、RAM52には、CPU50の演算結果や制御プログラムを実行して処理する各種データなどが一時的に記憶されるようになっている。また、書き換え可能な不揮発性メモリー53には、現在のプラテンギャップPGなどが記憶されるようになっている。
As shown in FIG. 5, the
CPU50は、電圧検出装置46から出力された電圧波形信号V3の振幅Vd(図7参照)、すなわち電極部材44と記録ヘッド21のノズル形成面21aとの間の電圧値の変化量を演算により検出する。また、CPU50は振幅Vdが予め設定されてROM51に記憶されている振幅閾値KVd以上であるか否かを判定する。振幅閾値KVdは、電圧検出装置46からの電圧波形信号V3に基づいてインクの噴射量を推定し、適切な量のインクが噴射されているか否かを判断するための値であって、実験やシミュレーションなどによって予め求められる。
The
すなわち、電圧波形信号V3の振幅Vdは、記録ヘッド21と電極部材44との間に付与される電圧の大きさやノズル開口21bから電極部材44までの離間距離L1(図2参照)、飛翔するインク滴の有無やその大きさによって変化する。そのため、ノズル開口21bが詰まってインク滴が噴射されなかったり、インクの噴射量が所定量より少なかったりしたときには、出力信号の振幅が通常時に比べて小さくなる。
That is, the amplitude Vd of the voltage waveform signal V3 depends on the magnitude of the voltage applied between the
したがって、CPU50は、電圧検出装置46から出力された電圧波形信号V3の振幅Vdが振幅閾値KVd以上である場合には、ノズル開口21bに目詰まりが発生していないと判断する。一方、CPU50は、電圧検出装置46から出力された電圧波形信号V3の振幅Vdが振幅閾値KVdよりも小さい場合には、ノズル開口21bに目詰まりが発生していると判断する。
Therefore, the
このように、電圧波形信号V3の振幅Vdに基づいてノズル開口21bの詰まりの有無を判定することで、ノズル検査が実施される。なお、1ショット分のインク滴による電圧波形信号V3の振幅Vdは極めて小さいことから、複数ショット分(例えば3ショット分)のインク滴を噴射することにより、電圧波形信号V3を複数ショット分のインク滴による積分値として取り出す。
As described above, the nozzle inspection is performed by determining whether or not the
また、制御装置100はヘッド制御ユニット54、モーター駆動回路55〜57及びPGカウンター58をさらに備え、これらはバス59を介してCPU50、ROM51、RAM52及び不揮発性メモリー53と互いに接続されている。CPU50はヘッド制御ユニット54を介して記録ヘッド21の圧電素子21cを駆動制御することでインク滴の噴射制御を行う他、モーター駆動回路55〜57を介してPFモーター14、CRモーター25及びPGモーター35をそれぞれ駆動制御する。
The
ノズル検査においては、記録ヘッド21に配置された全てのノズル開口21bの目詰まりの有無が検査される。そのため、CPU50はCRモーター25を駆動制御して記録ヘッド21のノズル列のうち検査対象となるノズル列が検査位置に対向するようにキャリッジ19を主走査方向Xに沿って移動させる。そして、検査対象となるノズル列毎に、各ノズル開口21bのノズル検査を順次行うようになっている。
In the nozzle inspection, it is inspected whether all the
また、プリンター11には記録ヘッド21周辺の環境温度を検出するための温度センサー60が備えられている。そして、CPU50は温度センサー60の出力値、すなわち環境温度の変化に応じて、圧電素子21cの駆動力を調整するようになっている。すなわち、記録ヘッド21周辺の環境温度が高いと、インク粘度の低下に伴ってインク滴の噴射量が増加し、印刷品質が低下したり、ノズル検査の条件が変化したりしてしまう虞がある。そのため、CPU50は環境温度が高い場合には圧電素子21cの駆動力を弱めて、噴射量の増加を抑制するようにしている。
The printer 11 is provided with a
そして、ノズル検査によって目詰まりが確認された場合には、CPU50がCRモーター25を駆動制御して、キャリッジ19をホームポジション側に移動させることでキャップ36をキャッピング位置に配置し、PFモーター14の逆転駆動によって吸引クリーニングを実施するようになっている。
When clogging is confirmed by the nozzle inspection, the
次に、プリンター11に備えられたプラテンギャップPGの検出について説明する。
図2に示すように、プラテン27は変位方向Zにおける位置が固定されている。そのため、電極部材44の上面が支持部27aよりも規定距離L2離間した高さ位置に配置されている場合には、プラテンギャップPGは、離間距離L1と規定距離L2の差として求められる(PG=L1―L2)。
Next, detection of the platen gap PG provided in the printer 11 will be described.
As shown in FIG. 2, the position of the
ここで、電極部材44の上面と支持部27aとの離間距離は、キャップ36の変位方向Zにおける位置に応じて変化するが、本実施形態においては、キャップ36が退避位置に位置した状態で実測された電極部材44の上面と支持部27aとの離間距離が規定距離L2となる。そして、規定距離L2は設計値として管理されて、ROM51に記憶されている。
Here, the separation distance between the upper surface of the
一方、離間距離L1はインク滴を噴射した場合の飛翔時間ΔTと噴射速度V0の積として求められる(L1=V0・ΔT)。ここで、飛翔時間ΔTはインク滴が噴射されてから電極部材44に着弾するまでの時間として、CPU50が電圧検出装置46から出力された電圧波形信号V3において初期電位差からの立ち上がり開始時から最初のピークまでの時間(図7参照)を計時することで求められる。すなわち、CPU50は、記録ヘッド21と電極部材44との間に電圧が印加された状態で、記録ヘッド21から記録ヘッド21側の電位に帯電した状態で噴射されたインク滴が電極部材44に接近する過程において、静電誘導作用により変化する電極部材44側の電位を計測して、該計測した電位の変化に基づいて飛翔時間ΔTを計時する計時手段として機能する。
On the other hand, the separation distance L1 is obtained as the product of the flight time ΔT when the ink droplet is ejected and the ejection speed V0 (L1 = V0 · ΔT). Here, the flight time ΔT is the time from when the ink droplet is ejected until it lands on the
また、噴射速度V0は設計段階で値が定められるとともに製造工程で個体毎に測定された値がROM51に記憶されている。
そして、CPU50はプラテンギャップPGを検出するために、ROM51から読み出した規定距離L2及び噴射速度V0、並びに計時により求められた飛翔時間ΔTに基づいて、式(PG=L1―L2=V0・ΔT―L2)に基づいて演算を行う演算手段として機能する。
Further, the injection speed V0 is determined at the design stage, and a value measured for each individual in the manufacturing process is stored in the ROM 51.
Then, the
ただし、例えば環境温度が高く、インク滴の噴射量が増加しないように圧電素子21cの駆動力を弱めた場合には、実際の噴射速度が低下する結果、CPU50の演算結果として算出されるプラテンギャップPGに誤差が生じる虞がある。そのため、ROM51にはこの誤差を補正するための補正値CVtと環境温度との対応関係を示すテーブルデータTd1が記憶されている。そして、CPU50は環境温度に応じて設定された補正値CVtに基づいて補正を加える補正手段として機能するようになっている。
However, for example, when the driving temperature of the piezoelectric element 21c is weakened so that the ambient temperature is high and the ejection amount of ink droplets does not increase, the platen gap calculated as the calculation result of the
また、離間距離L1が大きくなると、インク滴に対する空気抵抗の影響が大きくなるために、インク滴の飛翔速度が噴射速度V0よりも低下し、CPU50の演算結果として算出されるプラテンギャップPGに誤差が生じる虞がある。そのため、ROM51にはこの誤差を補正するための補正値CVdと離間距離L1との対応関係を示すテーブルデータTd2が記憶されている。そして、CPU50は離間距離L1に応じて設定された補正値CVdに基づいて補正を加える補正手段として機能するようになっている。なお、補正値CVt,CVdは、実験やシミュレーションなどによって予め設定される。
Further, as the separation distance L1 increases, the influence of the air resistance on the ink droplet increases, so the flying speed of the ink droplet decreases below the ejection speed V0, and the platen gap PG calculated as the calculation result of the
さらに、ROM51にはプラテンギャップPGの設定値PG1〜PG4が記憶されている。そして、CPU50が規定距離L2、飛翔時間ΔT、噴射速度V0及び補正値CVt,CVdに基づく演算結果と設定値PG1〜PG4とを比較することにより、現在のプラテンギャップPGが検出される。
Further, the ROM 51 stores setting values PG1 to PG4 of the platen gap PG. Then, the
次に、プリンター11におけるプラテンギャップ調整について説明する。
制御装置100に備えられたPGカウンター58は、キャリッジ19が変位方向Zにおける基準位置(例えば上端位置)に配置された場合にリセットされる。そしてこのリセット後、PGカウンター58はPGモーター35の駆動ステップ数を回転方向に応じて加算又は減算する。したがって、キャリッジ19が上端位置に配置された場合のプラテンギャップPGを設定値PG4としておくことで、CPU50はPGカウンター58の計数値からプラテンギャップPGの設定状態を把握することが可能となる。
Next, platen gap adjustment in the printer 11 will be described.
The PG counter 58 provided in the
しかし、プリンター11の起動時やリセット時には、例えば紙詰まりなどのエラーや不正な処理によって強制終了され、PGカウンター58の計数値が実際のプラテンギャップPGと一致していない虞がある。そのため、プリンター11においては、規定距離L2、飛翔時間ΔT、噴射速度V0及び補正値CVt,CVdに基づいてプラテンギャップPGを演算により検出し、PGカウンター58の値と整合をとった上で、プラテンギャップ調整を行う。
However, when the printer 11 is started up or reset, it may be forcibly terminated due to an error such as a paper jam or illegal processing, and the count value of the
例えば、プリンター11が強制終了後に再起動された場合には、プラテンギャップ調整として現在のプラテンギャップPGを検出し、キャリッジ19を基準位置に配置することでPGカウンター58をリセットした上で、プラテンギャップPGを初期値(例えば設定値PG1)に設定する。また、異なる厚さの記録媒体Pに対して記録処理を行う場合には、プラテンギャップ調整としてプラテンギャップPGの切り替えを行う。
For example, when the printer 11 is restarted after forced termination, the current platen gap PG is detected as platen gap adjustment, the
プラテンギャップ調整にあたっては、キャリッジ19が退避位置にあるキャップ36と対応する位置に配置される。そして、電圧印加回路45によって電極部材44の上面に正の電荷が帯電するとともに、記録ヘッド21のノズル形成面21aに負の電荷が帯電した状態で、CPU50が記録ヘッド21の圧電素子21cを駆動制御することでインク滴の噴射を実行する。
In adjusting the platen gap, the
なお、インク滴を噴射するノズル開口21bは任意に選択することができるが、ノズル検査によって目詰まりがないことが確認されたノズル開口21bを使用することが望ましい。また、ノズル検査と同様に、複数ショット分(例えば3ショット分)のインク滴を噴射することにより、電圧波形信号V3を複数ショット分のインク滴による積分値として取り出すようにしてもよい。
The
続いて、CPU50が電圧検出装置46から出力された電圧波形信号V3から飛翔時間ΔTを算出するとともに、ROM51から読み出した噴射速度V0を、温度センサー60の出力値に対応するテーブルデータTd1の補正値CVtに基づいて補正する。そして、CPU50は式(L1=V0・ΔT)に基づいて離間距離L1を算出するとともに、ROM51に記憶された規定距離L2を読み出して、式(PG=L1―L2)に基づいて演算を行う。
Subsequently, the
さらに、CPU50は離間距離L1に対応するテーブルデータTd2の補正値CVdを読み出して演算結果を補正し、補正後のプラテンギャップPGを設定値PG1〜PG4と比較することで、現在のプラテンギャップPGを検出する。
Further, the
なお、テーブルデータTd1の補正値CVtに基づいて噴射速度V0を補正するのではなく、ROM51から読み出した噴射速度V0を演算に用いるとともに、補正値CVtで式全体を補正するようにしてもよい。また、上記式に基づいて演算を行うのではなく、離間距離L1やプラテンギャップPGの、飛翔時間ΔTとの対応関係を示すテーブルを予めROM51に記憶させておき、算出された飛翔時間ΔTと対応する値をテーブルから読み出すようにしてもよい。 Instead of correcting the injection speed V0 based on the correction value CVt of the table data Td1, the injection speed V0 read from the ROM 51 may be used for calculation, and the entire equation may be corrected with the correction value CVt. Further, instead of performing the calculation based on the above formula, a table showing the correspondence relationship between the separation distance L1 and the platen gap PG with the flight time ΔT is stored in the ROM 51 in advance, and the calculated flight time ΔT is associated with the calculated flight time ΔT. The value to be read may be read from the table.
そして、プラテンギャップPGの切り替えを行う場合、例えばプラテンギャップPGを現在の設定値PG1から設定値PG4に切り換える場合には、PGモーター35を正転駆動してキャリッジ19を上方向に変位させつつ、所定間隔でインク滴の噴射を実行する。そして、各インク滴に対して上述した演算を行い、演算によって求められたプラテンギャップPGが設定値PG4になった段階でPGモーター35の駆動を停止する。これにより、プラテンギャップPGが設定値PG1から設定値PG4に切り換えられる。
When the platen gap PG is switched, for example, when the platen gap PG is switched from the current set value PG1 to the set value PG4, the
また、プラテンギャップPGをキャリッジ19の基準位置に対応する設定値PG4に切り換えることで、PGカウンター58がリセットされるので、実際のプラテンギャップPGとPGカウンター58の値との整合をとることができる。
Further, since the
上記説明した実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)CPU50が飛翔時間ΔTに基づいて記録ヘッド21の支持部27aに対する離間距離であるプラテンギャップPGを演算するので、CPU50の演算結果に基づいて、プラテンギャップPGの調整を行うことができる。これにより、プラテンギャップ調整の度に度当てを行う必要がなくなるため、構成要素にかかる負荷を低減しつつ速やかにプラテンギャップ調整を行うことができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Since the
(2)電極部材44はノズル開口21bの目詰まりの有無を検査するために備えられたノズル検査装置39を構成するので、プラテンギャップ調整専用の電極部材44を設ける必要がない。
(2) Since the
(3)実際に噴射されたインク滴が電極部材44に接近する過程で静電誘導作用により変化する電極部材44側の電位を計測することで飛翔時間ΔTを計時するので、より正確に飛翔時間ΔTを把握することができる。
(3) Since the flight time ΔT is measured by measuring the potential on the
(4)離間距離L1の変化に係る補正値CVdに基づく補正により、より正確にプラテンギャップPGを把握することができる。
(5)環境温度の変化に係る補正値CVtに基づく補正により、より正確にプラテンギャップPGを把握することができる。
(4) The platen gap PG can be grasped more accurately by the correction based on the correction value CVd related to the change in the separation distance L1.
(5) The platen gap PG can be grasped more accurately by the correction based on the correction value CVt related to the change in the environmental temperature.
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・変位方向Zは上下方向に限らず、例えばキャリッジ19を斜め方向や水平方向に変位させることで、プラテン27の支持部27aとの離間距離を変更するようにしてもよい。
The above embodiment may be changed to another embodiment as described below.
The displacement direction Z is not limited to the vertical direction, and the distance between the
・現在のプラテンギャップPGを飛翔時間ΔTに基づく演算により検出した後、PGモーター35の駆動ステップ数に基づいてプラテンギャップPGを切り替えるようにしてもよい。また、インク滴の噴射と上述した演算により基準位置となるプラテンギャップPG(例えば設定値PG4)に切り換えてPGカウンター58をリセットした後に、PGカウンター58の値に基づいてプラテンギャップPGを切り換えるようにしてもよい。あるいは、PGモーター35の駆動ステップ数に基づいてキャリッジ19を変位方向Zに沿って変位させた後、インク滴を噴射して演算によりプラテンギャップPGを検出することで、目的のプラテンギャップPGに設定されたかを確認するようにしてもよい。
The platen gap PG may be switched based on the number of driving steps of the
・ノズル検査時とプラテンギャップ検出時とで、キャップ36の位置を一致させてもよいし、異なるようにしてもよい。また、キャップ36をキャッピング位置と退避位置との間となる任意の中間位置で停止させ、この位置でノズル検査やプラテンギャップ検出を行うようにしてもよい。この場合には、キャップ36が対応する中間位置に位置した状態で実測された電極部材44の上面と支持部27aとの離間距離を規定距離L2としてROM51に記憶させておけばよい。
The position of the
・電極部材44を支持部27aと同じ高さ位置に配置し、規定距離L2=0として式(PG=L1=V0・ΔT)によりプラテンギャップ検出を行ってもよいし、電極部材44を支持部27aよりも高い位置に配置し、式(PG=L1+L2)によりプラテンギャップ検出を行ってもよい。
The
・キャップ36を変位方向Zに変位させるための昇降機構は、キャリッジ19が移動する際の押し込み力を利用してスライダ41を移動させてキャップ36を往復移動させるスライダ方式に限らず、例えば電動モーターによって回転される回転カムによってキャップ36を上下動させるなど、任意の方式を採用することができる。
The raising / lowering mechanism for displacing the
・本実施形態では、ガイド軸18の軸端に設けたカム33をカムフォロアー34に当接させながら回転させることでキャリッジ19を変位方向Zに変位させるようにしたが、その他の方法でキャリッジ19を変位させるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
・プラテンギャップPGは4段階に限らない任意の複数段階に設定することもできるし、無段階の任意の値に設定することもできる。
・温度センサー60を備えず、環境温度の変化に係る補正値CVtに基づく補正を行わなくてもよい。
The platen gap PG can be set to any plurality of stages, not limited to four stages, or can be set to any value without steps.
The
・離間距離L1の変化に係る補正値CVdに基づく補正を行わなくてもよい。
・計時手段、演算手段及び補正手段をCPU50で兼用せず、それぞれ別個に備えるようにしてもよい。
The correction based on the correction value CVd related to the change in the separation distance L1 may not be performed.
The timing unit, the calculation unit, and the correction unit may not be shared by the
・ノズル検査装置39を備えず、プラテンギャップPGを検出するために専用の電極部材44、電圧印加回路45及び電圧検出装置46を備えるようにしてもよい。
・キャップ36とは別個にフラッシングボックスを備え、このフラッシングボックス内に電極部材44を備えてプラテンギャップPGを検出するようにしてもよい。そして、フラッシングボックスを本体フレーム12に対して固定することにより、規定距離L2の変動を抑制することができる。
The
A flushing box may be provided separately from the
・プリンター11に記録媒体Pの厚さを測定する機構を備え、記録媒体Pの厚さを自動測定して、これに対応するプラテンギャップPGを自動で設定するようにしてもよい。
・上記実施形態では、流体噴射装置をインクジェット式プリンターに具体化したが、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置を採用してもよく、微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の液体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、液体噴射装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状態、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属(金属融液)のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサ等であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置を採用してもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。
The printer 11 may be provided with a mechanism for measuring the thickness of the recording medium P, the thickness of the recording medium P may be automatically measured, and the corresponding platen gap PG may be automatically set.
In the above embodiment, the fluid ejecting apparatus is embodied as an ink jet printer, but a liquid ejecting apparatus that ejects or ejects liquid other than ink may be employed, and a minute amount of liquid droplets is ejected. The present invention can be applied to various liquid ejecting apparatuses including a liquid ejecting head to be used. In addition, a droplet means the state of the liquid discharged from the said liquid ejecting apparatus, and shall also include what pulls a tail in granular shape, tear shape, and thread shape. The liquid here may be any material that can be ejected by the liquid ejecting apparatus. For example, it may be in the state when the substance is in a liquid phase, such as a liquid state with high or low viscosity, sol, gel water, other inorganic solvents, organic solvents, solutions, liquid resins, liquid metals (metal melts ) And a liquid as one state of a substance, as well as a material in which particles of a functional material made of a solid such as a pigment or metal particles are dissolved, dispersed or mixed in a solvent. Further, representative examples of the liquid include ink and liquid crystal as described in the above embodiment. Here, the ink includes general water-based inks and oil-based inks, and various liquid compositions such as gel inks and hot melt inks. As a specific example of the liquid ejecting apparatus, for example, a liquid containing a material such as an electrode material or a coloring material used for manufacturing a liquid crystal display, an EL (electroluminescence) display, a surface light emitting display, a color filter, or the like in a dispersed or dissolved state. It may be a liquid ejecting apparatus for ejecting, a liquid ejecting apparatus for ejecting a bio-organic material used for biochip manufacturing, a liquid ejecting apparatus for ejecting a liquid as a sample used as a precision pipette, a textile printing apparatus, a microdispenser, or the like. In addition, transparent resin liquids such as UV curable resin to form liquid injection devices that pinpoint lubricant oil onto precision machines such as watches and cameras, and micro hemispherical lenses (optical lenses) used in optical communication elements. A liquid ejecting apparatus that ejects a liquid onto the substrate or a liquid ejecting apparatus that ejects an etching solution such as an acid or an alkali to etch the substrate may be employed. The present invention can be applied to any one of these injection devices.
CVd…離間距離の変化に係る補正値、CVt…環境温度の変化に係る補正値、L1…流体噴射ヘッドの流体受容部に対する離間距離、L2…規定距離、P…記録媒体、PG…流体噴射ヘッドの支持部に対する離間距離としてのプラテンギャップ、ΔT…飛翔時間、Z…変位方向、11…流体噴射装置としてのプリンター、19…キャリッジ、21…流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、21b…ノズル開口、27a…支持部、39…ノズル検査装置、44…流体受容部としての電極部材、50…計時手段、演算手段及び補正手段としてのCPU。 CVd: correction value related to change in separation distance, CVt: correction value related to change in environmental temperature, L1: separation distance from fluid receiving portion of fluid ejection head, L2: prescribed distance, P: recording medium, PG: fluid ejection head Platen gap as a separation distance from the support portion, ΔT: flight time, Z: displacement direction, 11: printer as fluid ejecting device, 19: carriage, 21: recording head as fluid ejecting head, 21b: nozzle opening, 27a DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Support part, 39 ... Nozzle test | inspection apparatus, 44 ... Electrode member as fluid receiving part, 50 ... CPU as time measuring means, calculating means, and correction means.
Claims (5)
前記記録媒体を支持する支持部と、
前記流体噴射ヘッドを保持するとともに、前記支持部に対する離間距離が変化する変位方向に変位可能に構成されたキャリッジと、
前記変位方向において、前記支持部から規定距離離間した位置に配置される流体受容部と、
前記流体が噴射されてから前記流体受容部に着弾するまでの時間を、前記流体の飛翔時間として計時する計時手段と、
前記飛翔時間に基づいて、前記流体噴射ヘッドの前記支持部に対する離間距離を演算する演算手段とを備えることを特徴とする流体噴射装置。 A fluid ejecting head capable of ejecting a fluid onto a recording medium;
A support for supporting the recording medium;
A carriage configured to hold the fluid ejecting head and be displaceable in a displacement direction in which a separation distance from the support portion changes;
A fluid receiving portion disposed at a position spaced apart from the support portion by a specified distance in the displacement direction;
Time measuring means for measuring the time from when the fluid is ejected to landing on the fluid receiving portion as the flight time of the fluid;
A fluid ejecting apparatus comprising: a computing unit that computes a separation distance of the fluid ejecting head from the support portion based on the flight time.
前記流体受容部は、前記ノズル開口の目詰まりの有無を検査するために備えられたノズル検査装置を構成することを特徴とする請求項1に記載の流体噴射装置。 The fluid ejecting head has a nozzle opening for ejecting the fluid,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the fluid receiving unit constitutes a nozzle inspection device provided for inspecting whether the nozzle opening is clogged.
前記計時手段は、前記流体噴射ヘッドと前記電極部材との間に電圧が印加された状態で、前記流体噴射ヘッドから該流体噴射ヘッド側の電位に帯電した状態で噴射された帯電流体が前記電極部材に接近する過程において、静電誘導作用により変化する前記電極部材側の電位を計測して、該計測した電位の変化に基づいて前記飛翔時間を計時することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の流体噴射装置。 The fluid receiving portion is an electrode member made of a conductive material,
The time measuring means is configured such that, when a voltage is applied between the fluid ejecting head and the electrode member, the charged fluid ejected in a state charged from the fluid ejecting head to a potential on the fluid ejecting head side is the electrode. 2. The flight time is measured based on a change in the measured potential by measuring a potential on the electrode member side that changes due to electrostatic induction in the process of approaching the member. Item 3. The fluid ejection device according to Item 2.
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