JP5167861B2 - Inkjet recording device - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェット記録装置に関する。 The present invention relates to an ink jet recording apparatus.
近年、インクジェット記録装置では、インク吐出の安定化を図るために、一滴あたりの吐出量を検出することが望まれている。
ここで、一滴あたりの吐出量を検出するには、インク滴の吐出速度を検出するための速度検出手段を用いて間接的に吐出量を求める手法や、記録媒体上に作成されたサンプルに基づきインクの吐出量を検出する手法等が開発されている。
In recent years, in an ink jet recording apparatus, it is desired to detect the discharge amount per droplet in order to stabilize ink discharge.
Here, in order to detect the discharge amount per droplet, based on a method of indirectly determining the discharge amount using a speed detection means for detecting the discharge speed of the ink droplet, or a sample created on a recording medium. A technique for detecting the ink discharge amount has been developed.
速度検出手段としては、例えばストロボ光源を一定のタイミングで発光させながら、インク滴を吐出し、そのインク滴像をＣＣＤカメラ等によって撮影することで、液滴の移動距離とストロボ光源の発光間隔時間とを検出し、それらを基に吐出速度を検出するもの（例えば特許文献１参照）や、インク滴の吐出経路を挟むように発光素子と受光素子とを配置し、吐出されたインク滴が発光素子と受光素子との間を通過するまでの経過時間を検出することで、吐出速度を検出するもの（例えば特許文献２参照）が知られている。そして、速度検出手段により得られた吐出速度を逆算することで吐出量を算出することもできるが、特許文献１記載の速度検出手段であれば、ＣＣＤカメラで撮影されたインク滴像から吐出量を算出することも可能である。
As the speed detection means, for example, by ejecting ink droplets while causing the strobe light source to emit light at a certain timing, and shooting the ink droplet image with a CCD camera or the like, the movement distance of the droplet and the light emission interval time of the strobe light source And a light emitting element and a light receiving element arranged so as to sandwich an ink droplet ejection path, and the ejected ink droplet emits light. A device that detects an ejection speed by detecting an elapsed time until it passes between an element and a light receiving element (see, for example, Patent Document 2) is known. The discharge amount can be calculated by calculating back the discharge speed obtained by the speed detection means. However, if the speed detection means is described in
また、記録媒体上に作成されたサンプルに基づきインクの吐出量を検出する手法は、例えば、実際に個々のインク滴が堆積されたサンプルを複数、それぞれインク滴数が異なるように記録媒体上に作成し、それらのサンプルを分析することで各サンプル間のインク含量の変化を検出し、インク一滴あたりの吐出量を求めるようになっている（例えば特許文献３参照）。
ところで、特許文献１記載の速度検出手段であると、ストロボ光源やＣＣＤカメラが必要であるために、これらをインクジェット記録装置内に組み込んでしまうと、装置自体が大型化してしまうだけでなく、製造コストも増加してしまう。
また、特許文献２記載の速度検出手段であると、発光素子と受光素子とは高い取付精度が要求されるために組み立て作業が困難であった。さらには、発光素子と受光素子との間を通過する際のインク滴の形状によって検出結果にバラツキが生じてしまい、実用性に難点があった。
By the way, since the speed detection means described in
Further, with the speed detection means described in
一方、特許文献３記載の吐出量測定方法では、サンプルを分析する際に光学的に当該サンプルのインク濃度を検出するようになっているが、淡色のインクであると記録媒体の色との差異が不明瞭となってしまい、検出結果が不正確なものとなってしまうおそれがあった。
On the other hand, in the ejection amount measuring method described in
そこで、本発明の課題は、光学機器がなくとも、インク種や記録媒体種に影響されずにインク滴一滴あたりの吐出量を検出可能とすることである。 Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to detect the ejection amount per ink droplet without being affected by the type of ink or the type of recording medium without an optical device.
請求項１記載の発明に係るインクジェット記録装置は、
インクを貯留するインクタンクと、
インクを吐出するノズルを複数有する記録ヘッドと、
前記インクタンクから前記記録ヘッドまでインクを案内するインク流路と、
前記インク流路を開閉する開閉弁と、
前記インク流路における前記開閉弁から前記記録ヘッドの間に配置されて、前記インク流路内の圧力変動を抑制するための圧力変動抑制部と、
前記開閉弁から前記記録ヘッドまでの前記インク流路及び前記圧力変動抑制部内の圧力を検出する圧力センサと、
前記開閉弁を閉状態として前記記録ヘッドの前記ノズルからインクを所定回数吐出させる際に、前記閉状態後における前記圧力センサの検出結果、前記ノズルの設置個数及び前記所定回数を基に前記記録ヘッドにおける一滴あたりの吐出量を算出する吐出量算出部を備え、
前記圧力変動抑制部は、内部容量を可変させるための可撓性膜を有するダンパであることを特徴としている。
An ink jet recording apparatus according to the invention of
An ink tank for storing ink;
A recording head having a plurality of nozzles for discharging ink;
An ink flow path for guiding ink from the ink tank to the recording head;
An on-off valve for opening and closing the ink flow path;
A pressure fluctuation suppressing unit disposed between the recording head and the on-off valve in the ink flow path, for suppressing pressure fluctuation in the ink flow path;
A pressure sensor for detecting the pressure in the ink flow path from the on-off valve to the recording head and the pressure fluctuation suppressing unit;
When the on-off valve is closed and ink is ejected from the nozzles of the recording head a predetermined number of times, the recording head is based on the detection result of the pressure sensor after the closed state, the number of nozzles installed and the predetermined number of times. A discharge amount calculation unit for calculating the discharge amount per drop in
The pressure fluctuation suppressing unit is a damper having a flexible film for varying the internal capacity .
請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、
前記吐出量算出部は、前記開閉弁が閉状態となって前記記録ヘッドからインクが吐出されない間における前記圧力センサの検出結果を第１圧力値とし、前記記録ヘッドから前記所定回数インクが吐出された後における前記圧力センサの検出結果を第２圧力値として、前記第１圧力値と前記第２圧力値との差分値、前記ノズルの設置個数及び前記所定回数を基に前記吐出量を算出することを特徴としている。
The invention described in
The discharge amount calculation unit sets the detection result of the pressure sensor while the on-off valve is closed and ink is not discharged from the print head as a first pressure value, and the ink is discharged from the print head a predetermined number of times. The discharge amount is calculated on the basis of the difference between the first pressure value and the second pressure value, the number of nozzles installed, and the predetermined number of times, using the detection result of the pressure sensor after that as a second pressure value. It is characterized by that.
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインクジェット記録装置において、
前記吐出量算出部によって算出された前記吐出量を基に、前記記録ヘッドの前記吐出量が所定値となるように補正する制御部を備えることを特徴としている。
The invention described in
A control unit is provided that corrects the discharge amount of the recording head to a predetermined value based on the discharge amount calculated by the discharge amount calculation unit.
請求項４記載の発明は、請求項３記載のインクジェット記録装置において、
前記制御部は、前記吐出量算出部によって算出された前記吐出量を基に、前記記録ヘッドを駆動するための駆動信号を調整することで、前記記録ヘッドの吐出量を所定値となるように補正することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet recording apparatus according to the third aspect ,
The control unit adjusts a drive signal for driving the recording head based on the ejection amount calculated by the ejection amount calculation unit so that the ejection amount of the recording head becomes a predetermined value. It is characterized by correction.
請求項５記載の発明は、請求項４記載のインクジェット記録装置において、
前記制御部は、前記駆動信号の電圧値を変動させることで、前記駆動信号を調整することを特徴としている。
The invention described in
The control unit adjusts the drive signal by changing a voltage value of the drive signal.
請求項６記載の発明は、請求項４記載のインクジェット記録装置において、
前記制御部は、前記駆動信号の立ち上がり時間若しくは立ち下がり時間を変動させることで、前記駆動信号を調整することを特徴としている。
The invention described in
The control unit adjusts the drive signal by changing a rise time or a fall time of the drive signal.
請求項７記載の発明は、請求項４記載のインクジェット記録装置において、
前記制御部は、前記駆動信号のパルス幅を変動させることで、前記駆動信号を調整することを特徴としている。
The invention according to
The control unit adjusts the drive signal by changing a pulse width of the drive signal.
請求項８記載の発明は、請求項３記載のインクジェット記録装置において、
吐出前のインク温度を検出する温度センサと、
インクに対して前記記録ヘッド内で加温を行う加温部とを備え、
前記制御部は、前記吐出量算出部によって算出された前記吐出量及び前記温度センサの検出結果を基に、前記加温部を制御して前記インクの粘度を調整することで、前記記録ヘッドの前記吐出量を所定値とすることを特徴としている。
The invention according to
A temperature sensor that detects the ink temperature before ejection;
A heating unit that heats the ink in the recording head,
The control unit controls the heating unit to adjust the viscosity of the ink based on the discharge amount calculated by the discharge amount calculation unit and the detection result of the temperature sensor, thereby adjusting the viscosity of the recording head. The discharge amount is set to a predetermined value.
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記インクタンク、前記記録ヘッド、前記インク流路、前記開閉弁、前記圧力変動抑制部、前記圧力センサを複数組備え、
前記吐出量算出部は、各組毎に前記記録ヘッドにおける一滴あたりの吐出量を算出し、
前記制御部は、前記吐出量算出部によって算出された前記各組毎の前記記録ヘッドにおける前記吐出量を基に、前記各記録ヘッドの前記吐出量が所定値となるように補正することを特徴としている。
Invention of
A plurality of sets of the ink tank, the recording head, the ink flow path, the on-off valve, the pressure fluctuation suppressing unit, and the pressure sensor;
The discharge amount calculation unit calculates a discharge amount per droplet in the recording head for each set,
The control unit corrects the ejection amount of each recording head to a predetermined value based on the ejection amount of the recording head for each set calculated by the ejection amount calculation unit. It is said.
開閉弁を閉状態として、記録ヘッドからインクを吐出すると、圧力変動抑制部内のインクが減少し、開閉弁から記録ヘッドまでのインク流路及び圧力変動抑制部内の圧力が低下する。この圧力変動は、インクの減少量に関連しているために、本発明のように開閉弁の閉状態後における圧力センサの検出結果からインクの減少量を算出することが可能となる。そして、インクの減少量、ノズルの設置個数及びインク吐出回数を基に記録ヘッドにおける一滴あたりの吐出量が算出されるので、吐出量検出用の光学機器は不要となる。また、記録媒体上に着弾したインクから吐出量を算出しなくとも、一滴あたりの吐出量を算出することが可能となる。そして、一滴あたりの吐出量算出結果を基にして、吐出量を所定値に制御することが可能となり、安定したインク吐出を実現し、良好な画像を得ることができる。 When ink is ejected from the recording head with the on-off valve closed, the ink in the pressure fluctuation suppression unit decreases, and the ink flow path from the on-off valve to the recording head and the pressure in the pressure fluctuation suppression unit decrease. Since this pressure fluctuation is related to the ink decrease amount, the ink decrease amount can be calculated from the detection result of the pressure sensor after the on-off valve is closed as in the present invention. Since the ejection amount per droplet in the recording head is calculated based on the ink reduction amount, the number of nozzles installed, and the number of ink ejections, an optical device for detecting the ejection amount becomes unnecessary. Further, it is possible to calculate the discharge amount per droplet without calculating the discharge amount from the ink landed on the recording medium. The discharge amount can be controlled to a predetermined value based on the discharge amount calculation result per droplet, and stable ink discharge can be realized and a good image can be obtained.
［第１の実施の形態］
以下、第１の実施の形態に係るインクジェット記録装置を例示し説明する。図１はインクジェット記録装置の概略構成を示す説明図である。図１に示すように、インクジェット記録装置１には、インクを貯留するインクタンク２と、インクを吐出する記録ヘッド３と、インクタンク２から記録ヘッド３までインクを案内するインク流路４と、インク流路４を開閉する開閉弁５と、インク流路４における開閉弁５から記録ヘッド３の間に配置されて、インク流路４内の圧力変動を抑制するための圧力変動抑制部６と、インク流路４及び圧力変動抑制部６内の圧力を検出する圧力センサ７、インクタンク２内のインクを圧力変動抑制部６まで供給するための供給ポンプ８と、圧力変動抑制部６内部のインク量が所定レベルになったか否かを検出するレベルセンサ６１と、圧力変動制御部６内と外気とを連通させるための大気連通弁６２と、が設けられている。これらのインクタンク２、記録ヘッド３、インク流路４、開閉弁５、圧力変動抑制部６、圧力センサ７、供給ポンプ８、レベルセンサ６１は、図示はしないが複数色のインクが吐出されるように、複数組設けられている。
[First Embodiment]
The ink jet recording apparatus according to the first embodiment will be exemplified and described below. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an ink jet recording apparatus. As shown in FIG. 1, the ink
インクタンク２は、交換自在なカートリッジ式のものであり、インクジェット記録装置１に搭載されると、インク流路４と連通するようになっている。
The
記録ヘッド３のノズル面３１には、インクを吐出するノズル（図省略）が多数配列されている。ノズルはピエゾ素子等の圧電素子により形成されていて、圧電素子に対して駆動信号を付与すると、圧電素子が膨縮し、これに伴ってノズル内室も膨縮することになる。これを繰り返すことでノズルからインクが吐出されるようになっている。
A number of nozzles (not shown) for ejecting ink are arranged on the nozzle surface 31 of the
圧力変動抑制部６は、内部容量が不可変な非可撓性のインクタンクである。圧力変動抑制部６への貯留手順は、大気連通弁６２を開放した後、インク流路４内に設けられた供給ポンプ８を駆動する。その後、レベルセンサ６１が検知するまでインクの供給を行い、検知後に大気連通弁６２を閉鎖する。このとき、圧力変動抑制部６は記録ヘッド３よりも下方に設置されていて、圧力変動抑制部６の液面と記録ヘッド３との高低差によってノズル内にメニスカスが形成される。
The pressure
圧力センサ７は、圧力変動抑制部６内に配置されており、開閉弁５が開状態である場合には供給ポンプ８から記録ヘッド３までのインク流路４及び圧力変動抑制部６内の圧力を検出し、開閉弁５が閉状態である場合には開閉弁５から記録ヘッド３までのインク流路４及び圧力変動抑制部６内の圧力を検出するようになっている。
供給ポンプ８は、インク流路４におけるインクタンク２と開閉弁５の間に配置されている。
The
The
図２は、インクジェット記録装置１の主制御構成を示すブロック図である。この図２に示すようにインクジェット記録装置１には、記録ヘッド３を駆動させるためのヘッド駆動部９と、上述した開閉弁５、圧力センサ７、供給ポンプ８、レベルセンサ６１とが電気的に接続される制御部１０が設けられており、制御部１０はこれら各部を制御するようになっている。なお、この図２では、記録ヘッド３のみ複数個示しているが、図示はしていないものの開閉弁５、圧力センサ７、供給ポンプ８においても各記録ヘッド３に対して１つずつ設けられている。
FIG. 2 is a block diagram showing a main control configuration of the
制御部１０は、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、ＣＰＵ１３を備え、ＲＯＭ１１に記録された処理プログラムをＲＡＭ１２に展開してＣＰＵ１３によりこの処理プログラムを実行することで、画像データを基にして各部を制御し画像記録処理を施すようになっている。
The
処理プログラムとしては、画像記録処理を実行する画像記録処理プログラムだけでなく、記録ヘッド３の吐出量を補正するための吐出量補正処理プログラム等がある。
吐出量補正処理プログラムは、まず記録ヘッド３におけるインク一滴あたりの吐出量を求め、その吐出量を基にして記録ヘッドを駆動するための駆動信号を調整することで、記録ヘッド３の吐出量を所定量となるように補正するものである。つまり、本実施形態では、制御部１０は本発明に係る吐出量算出部の機能も兼ね備えている。
Examples of the processing program include not only an image recording processing program for executing image recording processing, but also an ejection amount correction processing program for correcting the ejection amount of the
The ejection amount correction processing program first obtains the ejection amount per ink droplet in the
記録ヘッド３から吐出されるインク一滴あたりの吐出量を求めるには、制御部１０は、まず、レベルセンサ６１が所定レベルを検知するまで供給ポンプ８を駆動し、所定レベルとなると供給ポンプ８を停止させる。その後、開閉弁５を閉状態として、ヘッド駆動部９に駆動信号を付与することで記録ヘッド３のノズルからインクを所定回数吐出させる。このとき、制御部１０は、開閉弁５が閉状態となって記録ヘッド３からインクが吐出されない間における圧力センサ７の検出結果を第１圧力値とし、記録ヘッド３から所定回数インクが吐出された後における圧力センサ７の検出結果を第２圧力値とする。図３は、インク吐出前、吐出中、吐出後における圧力変動を示すグラフである。この図３に示すように、開閉弁５を閉状態とし非吐出な状態（吐出前）であると、圧力センサ７の検出結果は第１圧力値Ｐ１で一定である。その後、開閉弁５を閉状態のままでインクを吐出されると、吐出中においては圧力センサ７の検出結果は徐々に第１圧力値Ｐ１から低下することになる。所定回数のインク吐出が完了しても開閉弁５は閉状態であるので、圧力センサ７の検出結果は第２圧力値Ｐ２で一定となる（吐出後）。
In order to obtain the ejection amount per ink droplet ejected from the
ここで、ボイルの法則により温度が一定であれば、理想気体の体積は圧力に反比例することが言えるため、以下の式（１）が成り立つ。 Here, if the temperature is constant according to Boyle's law, it can be said that the volume of the ideal gas is inversely proportional to the pressure. Therefore, the following equation (1) holds.
Ｐ１・Ｖ１＝Ｐ２・Ｖ２・・・（１）
Ｐ１：第１圧力値
Ｖ１：吐出前における圧力センサ７の検出領域中の空気体積
Ｐ２：第２圧力値
Ｖ２：吐出後における圧力センサ７の検出領域中の空気体積
P1 · V1 = P2 · V2 (1)
P1: First pressure value V1: Air volume in the detection region of the
圧力センサ７の検出領域とは、開閉弁５から記録ヘッド３までのインク流路４及び圧力変動抑制部６のことである。圧力変動抑制部６内のインク量はインクが吐出されるとインク吐出前よりも減少する。つまり、検出領域中の空気体積はインク吐出後の方が増加することになる。ただし、インク自身も液体であるため圧力変動により体積は変動するが、この量は空気体積に比較してごく僅かであり無視することができる。このため、インク吐出量をｙとすると、
Ｖ２＝Ｖ１＋ｙ・・・（２）
となる。この式（２）を式（１）に代入すると、インク吐出量ｙを求める式（３）が得られる。なお、吐出前における圧力センサ７の検出領域中の空気体積Ｖ１は、レベルセンサ６１が所定レベルを検知し、供給ポンプ８が停止された場合の検出領域中にある空気の体積である。この空気体積Ｖ１は設計時若しくは組み立て時等に予め測定されていて、ＲＯＭ１１中に記憶されている。
The detection area of the
V2 = V1 + y (2)
It becomes. When this formula (2) is substituted into formula (1), formula (3) for obtaining the ink discharge amount y is obtained. The air volume V1 in the detection region of the
ｙ＝（Ｐ１・Ｖ１−Ｐ２・Ｖ１）／Ｐ２・・・（３） y = (P1 · V1−P2 · V1) / P2 (3)
このインク吐出量ｙは、記録ヘッド３にある全てのノズルから複数回吐出された総インク量に等しいために、これらを基にしてインク一滴あたりの吐出量ｙ１を算出する。 Since this ink discharge amount y is equal to the total ink amount discharged from all the nozzles in the recording head 3 a plurality of times, the discharge amount y1 per ink drop is calculated based on these.
ｙ１＝ｙ／（Ｎ１・Ｎ２）・・・（４）
Ｎ１：記録ヘッド３のノズルの設置個数
Ｎ２：吐出回数
y1 = y / (N1 · N2) (4)
N1: Number of nozzles of the
インク一滴あたりの吐出量ｙ１が求まると、制御部１０は、インク一滴あたりの吐出量の基準値とを比較し、基準値に対する吐出量ｙ１の差を検出する。制御部１０は、この差を基に、記録ヘッド３を駆動するための駆動信号を調整する。
When the discharge amount y1 per ink drop is obtained, the
例えば、図４に示すように一滴あたりの吐出量と駆動電圧との関係が線形な記録ヘッド３とインク種との組合せである場合には、一滴あたりの吐出量ｙと駆動電圧ｐとは式（５）の関係が成り立つ。
For example, as shown in FIG. 4, when the relationship between the ejection amount per droplet and the drive voltage is a combination of the
ｙ＝α・ｐ＋β・・・（５）
α，β：任意定数（記録ヘッド３の種類、インク種により異なる。）
y = α · p + β (5)
α, β: Arbitrary constants (varies depending on the type of
また、差Δｙは式（６）で表される。
Δｙ＝Ｙ−ｙ・・・（６）
Ｙ：基準値
Further, the difference Δy is expressed by Expression (6).
Δy = Y−y (6)
Y: Reference value
差Δｙが下記の許容範囲から外れている場合、補正電圧を算出する
−ｘ≦Δｙ≦ｘ
ｘ：任意定数（画像記録上の各条件に応じて異なる。）
When the difference Δy is out of the following allowable range, the correction voltage is calculated. −x ≦ Δy ≦ x
x: Arbitrary constant (varies according to each condition on image recording)
この差Δｙ分のインクを吐出する際の駆動電圧ｐｍは、式（５）から、
Δｙ＝α・ｐｍ＋β
Δｙ−β＝α・ｐｍ
ｐｍ＝（Δｙ−β）／α・・・（７）
となる。
The drive voltage pm when ejecting the ink for the difference Δy is obtained from the equation (5).
Δy = α ・ pm + β
Δy−β = α · pm
pm = (Δy−β) / α (7)
It becomes.
この駆動電圧ｐｍをそのまま補正電圧としてしまうと、吐出されるインク量の変動が大きくなってしまい、好ましくないために駆動電圧ｐｍの所定割合を補正電圧ｐｎとする。
ｐｎ＝Ｐｍ／γ・・・（８）
γ：任意定数（条件に応じて異なる。）
If this drive voltage pm is used as the correction voltage as it is, the variation in the amount of ejected ink becomes large, which is not preferable. Therefore, a predetermined ratio of the drive voltage pm is set as the correction voltage pn.
pn = Pm / γ (8)
γ: Arbitrary constant (varies depending on conditions)
この補正電圧ｐｎを従前の駆動電圧ｐに加えた駆動電圧を基に、制御部１０は補正後の駆動信号を作成する。例えば、図５の実線Ｌ１は、従前の駆動電圧ｐを基にした駆動信号の波形であるが、補正電圧ｐｎを従前の駆動電圧ｐに加えた駆動電圧を基にした駆動信号の波形は点線Ｌ２となる。なお、図５（ａ）は、補正電圧ｐｎが正数である場合の駆動信号の波形例を示し、図５（ｂ）は、補正電圧ｐｎが負数である場合の駆動信号の波形例を示す。
Based on the drive voltage obtained by adding the correction voltage pn to the previous drive voltage p, the
その後、制御部１０は開閉弁５を閉ざして、補正後の駆動信号をヘッド駆動部９に付与し、記録ヘッド３からインクを複数回吐出させ、再度一滴あたりの吐出量ｙ１を検出する。この吐出量ｙ１が許容範囲に収まるまで、駆動電圧の補正及びインク吐出を繰り返す。
Thereafter, the
次に、本実施形態の作用について説明する。
図６に示すように、インクジェット記録装置１の電源がＯＮにされると、制御部１０は初期状態となるように各部を制御し、初期化を実行する（ステップＳ１）。
Next, the operation of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 6, when the power of the
その後、制御部１０は、吐出量検出処理に移行する（ステップＳ２）。この吐出量検出処理では、図７に示すように、制御部１０は、供給ポンプ８を制御して、圧力変動抑制部６にインクを供給する（ステップＳ２１）。そして、制御部１０は、インク供給の継続中にレベルセンサ６１の検出結果が所定レベルでない場合にはステップＳ２１に移行し、所定レベルになった場合にはステップＳ２３に移行する。
Thereafter, the
ステップＳ２３では、制御部１０は、供給ポンプ８を制御してインク供給を停止する。その後、制御部１０は、開閉弁５を制御して閉状態とし（ステップＳ２４）、その閉状態時における圧力センサ７の検出結果を読み取る（ステップＳ２５）。この検出結果が第１圧力値Ｐ１である。
In step S23, the
そして、制御部１０は、ヘッド駆動部９を制御して、記録ヘッド３に基準の駆動信号を所定回数分付与する。これにより記録ヘッド３からインクが所定回数だけ吐出されることになる（ステップＳ２６）。
Then, the
所定回数分インクの吐出が完了すると、制御部１０は、再度圧力センサ７の検出結果を読み取る（ステップＳ２７）。この検出結果が第２圧力値Ｐ２である。
第１圧力値Ｐ１と第２圧力値Ｐ２とが求められると、制御部１０は上記の式（３）、（４）を基にインク一滴あたりの吐出量ｙ１を算出し（ステップＳ２８）、吐出量検出処理を終了する。
When ink ejection is completed a predetermined number of times, the
When the first pressure value P1 and the second pressure value P2 are obtained, the
吐出量検出処理の終了後には、制御部１０は図６に示すように、算出した一滴あたりの吐出量ｙ１（検出値）が許容範囲内に収まっているか否かを判断し（ステップＳ３）、検出値が許容範囲内に収まっている場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）にはそのままスタンバイ状態に移行し、検出値が許容範囲から外れている場合（ステップＳ３；ＮＯ）にはステップＳ４に移行する。
許容範囲は、インク種や記録ヘッド３の特性、画像の画質等を複合的に考慮して決定されるものである。この許容範囲内に収まる値が本発明に係る所定値である。
After the discharge amount detection process is completed, the
The allowable range is determined in consideration of the ink type, the characteristics of the
ステップＳ４では、制御部１０は駆動電圧補正処理を実行する。この駆動電圧補正処理では、図８に示すように、制御部１０は再度吐出量検出処理を実行し（ステップＳ４１）、検出値が許容範囲内に収まっているか否かを判断する（ステップＳ４２）。この判断により、検出値が許容範囲内に収まっている場合（ステップＳ４２；ＹＥＳ）には駆動電圧補正処理を終了し、検出値が許容範囲から外れている場合（ステップＳ４２；ＮＯ）にはステップＳ４３に移行する。
In step S4, the
ステップＳ４３では、制御部１０は式（６）、（７）、（８）に基づき補正電圧ｐｎを算出し、得られた補正電圧ｐｎを従前の駆動電圧に加え、駆動信号を再設定し（ステップＳ４４）、ステップＳ４１に移行する。これにより、検出値が許容範囲内に収まるまで補正電圧算出が繰り返されることになる。なお、繰り返し時における吐出量検出処理では、その直前にステップＳ４４で決定された駆動信号が用いられることになる。
In step S43, the
駆動電圧補正処理の終了後には、制御部１０は図６に示すように、今後の画像記録に補正電圧ｐｎを反映させるため補正電圧ｐｎをＲＯＭ１１に記憶させて（ステップＳ５）、スタンバイ状態に移行する。なお、上記の吐出量検出処理や、駆動電圧補正処理は、各記録ヘッド３毎に実行されているために、ＲＯＭ１１中には各記録ヘッド３の補正電圧ｐｎが記憶されることになる。
After completion of the drive voltage correction process, the
以上のように、本実施形態のインクジェット記録装置によれば、開閉弁５の閉状態後における圧力センサ７の検出結果から、記録ヘッド３における一滴あたりの吐出量が算出されるので、吐出量検出用の光学機器は不要となる。また、記録媒体上に着弾したインクから吐出量を算出しなくとも、一滴あたりの吐出量を算出することが可能となる。
そして、制御部１０は、算出された一滴あたりの吐出量を基に駆動信号を調整することで、記録ヘッド３の吐出量を所定値となるように補正しているので、記録ヘッド３における吐出量のバラツキを抑制することができ、所望とする画質を得ることが可能となる。
As described above, according to the ink jet recording apparatus of the present embodiment, since the discharge amount per droplet in the
The
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施形態では、補正電圧ｐｎを求める際に式（７）、（８）を用いているが、吐出量の差Δｙと補正電圧との関係を示すテーブルを予めＲＯＭ１１に記憶させておき、そのテーブルを基にして補正電圧を取得するようにしてもよい。例えば、駆動電圧補正処理に、図９に示すテーブルＴ１が用いられる場合、差Δｙが−０．６のときには補正電圧ｐｎとして−０．６が選択されることになる。なお、テーブルＴ１を用いる場合においても、補正後の吐出量が所定範囲内通りに補正されない場合もあるため、実際の吐出量が許容範囲内に収まるまで、図８のステップＳ４１〜Ｓ４４までを繰り返す必要がある。
Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be modified as appropriate.
For example, in the above embodiment, the equations (7) and (8) are used when obtaining the correction voltage pn, but a table showing the relationship between the discharge amount difference Δy and the correction voltage is stored in the
また、本実施形態では、吐出量を補正するために駆動電圧を補正する方法を例示して説明したが、補正方法はこれに限定されるものでなく、これ以外の補正方法を適用してもよい。例えば、駆動信号の立ち上がり時間若しくは立ち下がり時間を変動させた場合においても、インクの吐出量は変動する。つまり、駆動信号の立ち上がり時間若しくは立ち下がり時間を変動させれば、駆動信号の調整も可能となり、結果的にインクの吐出量を制御することができる。具体的には、図１０に示すように基準となる駆動信号Ｌ３に対して補正を行う場合、その立ち上がり部分Ｌ４の傾きに対して所定の補正係数を積算することで、立ち上がり時間の補正を行う。この際、ＲＯＭ１１には予め吐出量の差Δｙと補正係数との関係を示すテーブル（図１１参照）が記憶されていて、制御部１０はこのテーブルＴ２を基にして補正係数を取得する。図１１に示すテーブルＴ２が用いられる場合、差Δｙが−０．６のときには補正係数として０．９７が選択されることになる。補正係数が１のときは、基準の駆動信号のままであり、補正係数が１未満であると図１０中の矢印Ｈ１側に立ち上がり部分の傾きがずれ、補正係数が１よりも大きいと矢印Ｈ２側に立ち上がり部分の傾きがずれる。
なお、立ち下がり時間を調整する場合においても立ち上がり時間と同様に補正係数が導き出されてその補正係数を立ち下がり部分の傾きに積算することで、立ち下がり時間の補正が行われる。
In this embodiment, the method for correcting the drive voltage to correct the ejection amount has been described as an example. However, the correction method is not limited to this, and other correction methods may be applied. Good. For example, even when the rise time or fall time of the drive signal is changed, the ink ejection amount changes. That is, if the rise time or fall time of the drive signal is changed, the drive signal can be adjusted, and as a result, the ink ejection amount can be controlled. Specifically, as shown in FIG. 10, when correcting the reference drive signal L3, the rising time is corrected by adding a predetermined correction coefficient to the slope of the rising portion L4. . At this time, the
Even when the fall time is adjusted, a correction coefficient is derived in the same manner as the rise time, and the fall time is corrected by adding the correction coefficient to the slope of the fall portion.
また、インクの吐出量は、駆動信号のパルス幅を変動させた場合においても変動する。つまり、駆動信号のパルス幅を変動させれば、駆動信号の調整も可能となり、結果的にインクの吐出量を制御することができる。具体的には、図１２に示すように基準となる駆動信号Ｌ５（実線部）に対して補正を行う場合、当該駆動信号Ｌ５のパルス幅であるＯＮ時間ｔ１及びＯＦＦ時間ｔ２を変動させることで、インクの吐出量の制御が可能となる。この際、ＲＯＭ１１には予め吐出量の差ΔｙとＯＮ時間ｔ１、ＯＦＦ時間ｔ２との関係を示すテーブル（図１３参照）が記憶されていて、制御部１０はこのテーブルＴ３を基にしてＯＮ時間ｔ１及びＯＦＦ時間ｔ２のパルス幅を取得する。なお、吐出量は、ＯＮ時間が増えると増加し、ＯＦＦ時間が増えると減少するものである。図１３に示すテーブルＴ３が用いられる場合、差Δｙが−０．６のときにはＯＮ時間ｔ１は−３０μｓが選択され、ＯＦＦ時間ｔ２は３０μｓが選択されることになる。これら選択された値がＯＮ時間ｔ１、ＯＦＦ時間ｔ２に加わることになる（図１２中、点線部参照）。なお、差Δｙが０のときは、ＯＮ時間ｔ１及びＯＦＦ時間ｔ２はいずれも変動しない。
Further, the ink ejection amount varies even when the pulse width of the drive signal is varied. That is, if the pulse width of the drive signal is varied, the drive signal can be adjusted, and as a result, the ink ejection amount can be controlled. Specifically, as shown in FIG. 12, when correction is performed on the reference drive signal L5 (solid line portion), the ON time t1 and the OFF time t2, which are the pulse widths of the drive signal L5, are changed. In addition, the ink discharge amount can be controlled. At this time, the
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態ではインクを加温することなく吐出するインクジェット記録装置１について説明したが、この第２の実施の形態ではインクを加温して吐出するインクジェット記録装置１Ａを例示し説明する。なお、以下の説明では、第１の実施の形態と同一部分に対しては同一符号を付して、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the ink
図１４は、第２の実施の形態に係るインクジェット記録装置１Ａを例示し説明する。このインクジェット記録装置１Ａには、記録ヘッド３の上流側に配置されてインク流路４内のインク温度を検出する温度センサ１７と、記録ヘッド３内に配置されて当該ヘッド内のインクを加温する加温部１８とが設けられている。これら温度センサ１７及び加温部１８は、制御部１０に電気的に接続されている。
FIG. 14 illustrates and describes an
ここで、インクの粘度と温度との関係は図１５に示すように、温度が上がると粘度が低下する関係となっている。そして、粘度とインク吐出量との関係は図１６に示すように、粘度が高まるとインク吐出量も線形的に増加する関係であるために、インクの温度を調整し、粘度を変動させれば、インクの吐出量を制御することが可能となる。つまり、制御部１０は、算出した吐出量及び温度センサ１７の検出結果を基に、加温部１８を制御してインクの粘度を調整することで、記録ヘッド３の吐出量を所定値とする。
Here, as shown in FIG. 15, the relationship between the viscosity and the temperature of the ink is such that the viscosity decreases as the temperature increases. As shown in FIG. 16, the relationship between the viscosity and the ink discharge amount is a relationship in which the ink discharge amount increases linearly as the viscosity increases. Therefore, if the ink temperature is adjusted and the viscosity is changed, In addition, the ink discharge amount can be controlled. That is, the
温度制御によってインク吐出量を調整する場合には、図６におけるステップＳ４の駆動電圧補正処理はインク温度補正処理となり、ステップＳ５は補正温度をＲＡＭ１２中に保存する処理となる。
ここで、インク温度補正処理では、図１７に示すように、制御部１０は吐出量検出処理を実行し（ステップＳ５１）、検出値が許容範囲内に収まっているか否かを判断する（ステップＳ５２）。この判断により、検出値が許容範囲内に収まっている場合（ステップＳ５２；ＹＥＳ）にはインク温度補正処理を終了し、検出値が許容範囲から外れている場合（ステップＳ５２；ＮＯ）にはステップＳ５３に移行する。
When the ink discharge amount is adjusted by temperature control, the drive voltage correction process in step S4 in FIG. 6 is an ink temperature correction process, and step S5 is a process for storing the correction temperature in the
Here, in the ink temperature correction process, as shown in FIG. 17, the
ステップＳ５３では、制御部１０は式（６）により差Δｙを算出し、補正温度を選択する。このとき、ＲＯＭ１１には予め吐出量の差Δｙと補正温度との関係を示すテーブル（図１８参照）が記憶されていて、制御部１０はこのテーブルＴ４を基にして加温部１８の補正温度を取得する。
制御部１０は、得られた補正温度を基に加温部１８の加温温度を再設定し（ステップＳ５４）、ステップＳ５１に移行する。これにより、検出値が許容範囲内に収まるまで補正温度選択が繰り返されることになる。なお、繰り返し時における吐出量検出処理では、その直前にステップＳ５４で決定された加温温度が用いられることになる。
In step S53, the
The
以上のように、第２の実施の形態によれば、算出された吐出量及び温度センサの検出結果を基に、加温部１８を制御してインクの粘度を調整し、記録ヘッド３の吐出量を所定値としているので、駆動電圧を変更しなくとも加温部１８の加温によって吐出量を調整することが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, based on the calculated ejection amount and the detection result of the temperature sensor, the
［第３の実施の形態］
第１、第２の実施の形態では、圧力変動抑制部６として内部容量が不可変な非可撓性のインクタンクを例示して説明したが、この第３の実施の形態では、内部容量を可変させるための可撓性膜を有するダンパが圧力変動抑制部である場合を例示して説明する。なお、以下の説明では、第１の実施の形態と同一部分に対しては同一符号を付して、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
In the first and second embodiments, the non-flexible ink tank whose internal capacity is not variable is described as an example of the pressure
この第３の実施の形態に係る圧力変動抑制部としてのダンパ６Ａは、図１９〜２１に示すように、インクを一旦貯留する貯留部９１と、貯留部９１の上部でインク流路４に接続され、インクを貯留部９１まで導入する導入部９２と、貯留部９１の下部でインク流路４に接続され、貯留部９１内のインクを流出させる流出部９３とが備えられている。
As shown in FIGS. 19 to 21, the
貯留部９１の一側面には、透過性フィルムからなる可撓性膜９４が設けられていて、この可撓性膜９４によって貯留部９１の内部が透過できるようになっている（図２１参照）。可撓性膜９４の内側には、インクが貯まる凹部９５が形成されていて、この凹部９５の下部からは、凹部９５と導入部９２とを連通させるための溝９６が、導入部９２に向けて形成されている（図１９，２０参照）。また、凹部９５の下部における溝９６の反対側には、凹部９５と流出部９３とを連通させるための連通口９７が設けられている（図２１参照）。この連通口９７には、インクに含まれるゴミや、硬化したインクなどが流出しないようにフィルタ９８が取り付けられている。凹部９５内におけるフィルタ９８の近傍には、ダンパ６Ａ内の圧力変動を検出するための圧力センサ７が配置されている。また、凹部９５の中央部には、可撓性膜９４に対して所定の張力を与えるバネ９９が設けられている。つまり、導入部９２からダンパ６Ａ内部に流入したインクは、溝９６を通って凹部９５に至り、そこで一旦蓄えられる。この際、凹部９５に貯まったインクの圧力変動は、バネ９９の伸縮による可撓性膜９４の張力変動に伴って吸収されることになる。その後、記録ヘッド３からインクが吐出されることによって、記録ヘッド３内部及びダンパ６Ａの下流側のインク流路４が負圧となり、凹部９５に貯まったインクは、流出部９３から流れ出るようになっている。
A
ここで、ダンパ６Ａの内圧とインク吐出量とは図２２に示すような関係を示すが、ほぼ線形的な変化を示す領域Ｑについては上記の式（１）の関係が成り立つ。制御部１０が、常にダンパ６Ａ内の圧力が領域Ｑ内に留まるように供給ポンプ８を制御していれば、上述の吐出量検出処理により、記録ヘッド３の一滴あたりのインク吐出量を算出することが可能となる。
Here, the internal pressure of the
１ インクジェット記録装置
２ インクタンク
３ 記録ヘッド
４ インク流路
５ 開閉弁
６ 圧力変動抑制部
７ 圧力センサ
８ 供給ポンプ
９ ヘッド駆動部
１０ 制御部（吐出量算出部）
１７ 温度センサ
１８ 加温部
６１ レベルセンサ
６２ 大気連通弁
DESCRIPTION OF
17
Claims (9)
インクを吐出するノズルを複数有する記録ヘッドと、
前記インクタンクから前記記録ヘッドまでインクを案内するインク流路と、
前記インク流路を開閉する開閉弁と、
前記インク流路における前記開閉弁から前記記録ヘッドの間に配置されて、前記インク流路内の圧力変動を抑制するための圧力変動抑制部と、
前記開閉弁から前記記録ヘッドまでの前記インク流路及び前記圧力変動抑制部内の圧力を検出する圧力センサと、
前記開閉弁を閉状態として前記記録ヘッドの前記ノズルからインクを所定回数吐出させる際に、前記閉状態後における前記圧力センサの検出結果、前記ノズルの設置個数及び前記所定回数を基に前記記録ヘッドにおける一滴あたりの吐出量を算出する吐出量算出部を備え、
前記圧力変動抑制部は、内部容量を可変させるための可撓性膜を有するダンパであることを特徴とするインクジェット記録装置。 An ink tank for storing ink;
A recording head having a plurality of nozzles for discharging ink;
An ink flow path for guiding ink from the ink tank to the recording head;
An on-off valve for opening and closing the ink flow path;
A pressure fluctuation suppressing unit disposed between the recording head and the on-off valve in the ink flow path, for suppressing pressure fluctuation in the ink flow path;
A pressure sensor for detecting the pressure in the ink flow path from the on-off valve to the recording head and the pressure fluctuation suppressing unit;
When the on-off valve is closed and ink is ejected from the nozzles of the recording head a predetermined number of times, the recording head is based on the detection result of the pressure sensor after the closed state, the number of nozzles installed and the predetermined number of times. A discharge amount calculation unit for calculating the discharge amount per drop in
The ink jet recording apparatus, wherein the pressure fluctuation suppressing unit is a damper having a flexible film for changing an internal capacity .
前記吐出量算出部は、前記開閉弁が閉状態となって前記記録ヘッドからインクが吐出されない間における前記圧力センサの検出結果を第１圧力値とし、前記記録ヘッドから前記所定回数インクが吐出された後における前記圧力センサの検出結果を第２圧力値として、前記第１圧力値と前記第２圧力値との差分値、前記ノズルの設置個数及び前記所定回数を基に前記吐出量を算出することを特徴とするインクジェット記録装置。 The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein
The discharge amount calculation unit sets the detection result of the pressure sensor while the on-off valve is closed and ink is not discharged from the print head as a first pressure value, and the ink is discharged from the print head a predetermined number of times. The discharge amount is calculated on the basis of the difference between the first pressure value and the second pressure value, the number of nozzles installed, and the predetermined number of times, using the detection result of the pressure sensor after that as a second pressure value. An ink jet recording apparatus.
前記吐出量算出部によって算出された前記吐出量を基に、前記記録ヘッドの前記吐出量が所定値となるように補正する制御部を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。 The inkjet recording apparatus according to claim 1 or 2 ,
An ink jet recording apparatus comprising: a control unit that corrects the discharge amount of the recording head to a predetermined value based on the discharge amount calculated by the discharge amount calculation unit.
前記制御部は、前記吐出量算出部によって算出された前記吐出量を基に、前記記録ヘッドを駆動するための駆動信号を調整することで、前記記録ヘッドの吐出量を所定値となるように補正することを特徴とするインクジェット記録装置。 The inkjet recording apparatus according to claim 3 .
The control unit adjusts a drive signal for driving the recording head based on the ejection amount calculated by the ejection amount calculation unit so that the ejection amount of the recording head becomes a predetermined value. An ink jet recording apparatus that performs correction.
前記制御部は、前記駆動信号の電圧値を変動させることで、前記駆動信号を調整することを特徴とするインクジェット記録装置。 The inkjet recording apparatus according to claim 4 .
The ink jet recording apparatus, wherein the control unit adjusts the drive signal by changing a voltage value of the drive signal.
前記制御部は、前記駆動信号の立ち上がり時間若しくは立ち下がり時間を変動させることで、前記駆動信号を調整することを特徴とするインクジェット記録装置。 The inkjet recording apparatus according to claim 4 .
The ink jet recording apparatus, wherein the control unit adjusts the drive signal by changing a rise time or a fall time of the drive signal.
前記制御部は、前記駆動信号のパルス幅を変動させることで、前記駆動信号を調整することを特徴とするインクジェット記録装置。 The inkjet recording apparatus according to claim 4 .
The ink jet recording apparatus, wherein the control unit adjusts the drive signal by changing a pulse width of the drive signal.
吐出前のインク温度を検出する温度センサと、
インクに対して前記記録ヘッド内で加温を行う加温部とを備え、
前記制御部は、前記吐出量算出部によって算出された前記吐出量及び前記温度センサの検出結果を基に、前記加温部を制御して前記インクの粘度を調整することで、前記記録ヘッドの前記吐出量を所定値とすることを特徴とするインクジェット記録装置。 The inkjet recording apparatus according to claim 3 .
A temperature sensor that detects the ink temperature before ejection;
A heating unit that heats the ink in the recording head,
The control unit controls the heating unit to adjust the viscosity of the ink based on the discharge amount calculated by the discharge amount calculation unit and the detection result of the temperature sensor, thereby adjusting the viscosity of the recording head. An ink jet recording apparatus, wherein the discharge amount is set to a predetermined value.
前記インクタンク、前記記録ヘッド、前記インク流路、前記開閉弁、前記圧力変動抑制部、前記圧力センサを複数組備え、
前記吐出量算出部は、各組毎に前記記録ヘッドにおける一滴あたりの吐出量を算出し、
前記制御部は、前記吐出量算出部によって算出された前記各組毎の前記記録ヘッドにおける前記吐出量を基に、前記各記録ヘッドの前記吐出量が所定値となるように補正することを特徴とするインクジェット記録装置。 In the ink jet recording apparatus according to any one of claims 1 to 8 ,
A plurality of sets of the ink tank, the recording head, the ink flow path, the on-off valve, the pressure fluctuation suppressing unit, and the pressure sensor;
The discharge amount calculation unit calculates a discharge amount per droplet in the recording head for each set,
The control unit corrects the ejection amount of each recording head to a predetermined value based on the ejection amount of the recording head for each set calculated by the ejection amount calculation unit. An inkjet recording apparatus.
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