JP5211859B2 - 流体噴射装置 - Google Patents
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Description
流体を噴射するための流体噴射装置であって、
前記流体が充填される圧力室と、前記圧力室の壁面を変形させることによって前記圧力室内の容積を変化させる圧力発生素子と、前記圧力室と連通する前記流体を噴射するためのノズルとを有する流体噴射ヘッドと、
前記圧力発生素子を制御するための駆動パルスを発生する制御部と、
環境温度又は前記流体噴射ヘッドの少なくとも一方の温度を検出する温度検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力室から前記流体とともに気泡を噴射するためのメンテナンス用駆動パルスを発生することが可能であり、
前記メンテナンス用駆動パルスは、
前記圧力発生素子を駆動させることによって、前記圧力室を膨張させて、膨張状態へと推移させる第1のパルス部分と、
前記膨張状態から前記圧力室を収縮させる第2のパルス部分と、
前記第1のパルス部分と前記第2のパルス部分との間に、前記圧力室の前記膨張状態を保持させる中間パルス部分と、
を備え、
前記制御部は、前記温度検出部の検出温度に応じて前記中間パルス部分の幅を調整する、流体噴射装置。
この流体噴射装置によれば、制御部が環境温度や流体噴射ヘッドの温度(「ヘッド温度」とも呼ぶ)に応じてメンテナンス用駆動パルスの波形を調整して、フラッシングの際に吐出されるインク滴の吐出量や飛行状態を制御する。従って、流体を噴射する流体噴射装置において、ノズルの噴射不良の回復処理において環境温度の変化による回復効果の低下を抑制できる。
適用例1に記載の流体噴射装置であって、
前記制御部は、前記検出温度が第1の温度である場合に、前記検出温度が前記第1の温度よりも低い第2の温度である場合よりも、前記中間パルス部分の幅を短く調整する、流体噴射装置。
この流体噴射装置によれば、所定の温度(第1と第2の温度)を基準として、環境温度に応じたメンテナンス処理に適切なインクの吐出状態を制御できる。
流体を噴射するための流体噴射装置であって、
前記流体が充填される圧力室と、前記圧力室の壁面を変形させることによって前記圧力室内の容積を変化させる圧力発生素子と、前記圧力室と連通する前記流体を噴射するためのノズルとを有する流体噴射ヘッドと、
前記圧力発生素子を制御するための駆動パルスを発生する制御部と、
環境温度又は前記流体噴射ヘッドの少なくとも一方の温度を検出する温度検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力室から前記流体とともに気泡を噴射するためのメンテナンス用駆動パルスを発生することが可能であり、
前記メンテナンス用駆動パルスは、
前記圧力発生素子を駆動させることによって、前記圧力室を膨張させて、膨張状態へと推移させる第1のパルス部分と、
前記膨張状態から前記圧力室を収縮させる第2のパルス部分と、
を備え、
前記制御部は、前記温度検出部の検出温度に応じて前記第1のパルス部分の電圧変化の大きさを調整する、流体噴射装置。
この流体噴射装置によれば、制御部が環境温度やヘッド温度に応じて第1のパルス部分の電圧変化の大きさ(ピーク電圧値)を調整して圧力室の膨張量を調整し、フラッシングにおけるインクの吐出量を調整することができる。
流体を噴射するための流体噴射装置であって、
前記流体が充填される圧力室と、前記圧力室の壁面を変形させることによって前記圧力室内の容積を変化させる圧力発生素子と、前記圧力室と連通する前記流体を噴射するためのノズルとを有する流体噴射ヘッドと、
前記圧力発生素子を制御するための駆動パルスを発生する制御部と、
環境温度又は前記流体噴射ヘッドの少なくとも一方の温度を検出する温度検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力室から前記流体とともに気泡を噴射するためのメンテナンス用駆動パルスを発生することが可能であり、
前記メンテナンス用駆動パルスは、
前記圧力発生素子を駆動させることによって、前記圧力室を膨張させて、膨張状態へと推移させる第1のパルス部分と、
前記膨張状態から前記圧力室を収縮させる第2のパルス部分と、
前記第1のパルス部分と前記第2のパルス部分との間に、前記圧力室の前記膨張状態を保持させる中間パルス部分と、
を備え、
前記制御部は、前記温度検出部の検出温度に応じて前記第1のパルス部分の電圧変化の大きさと、前記中間パルス部分の幅とを調整する、流体噴射装置。
この流体噴射装置によれば、制御部によって、環境温度やヘッド温度に応じて、圧力室の膨張量を調整して空吐出時のインクの吐出量を制御するとともに、中間パルス部分の幅を調整して、空吐出時の吐出インクの飛行速度を制御することができる。従って、環境温度の変化によるノズルの回復性及びインク滴の飛行安定性の変動を抑制でき、環境温度の変化によるノズルの回復効果の低下を抑制できる。
適用例4に記載の流体噴射装置であって、
前記制御部は、前記検出温度が第1の温度である場合に、前記検出温度が前記第1の温度よりも低い第2の温度である場合より、前記第1のパルス部分の電圧変化の大きさを小さく調整するとともに、前記中間パルス部分の幅を短く調整する、
この流体噴射装置によれば、制御部は、インク滴の吐出量を低減させるために圧力室の膨張量を低下させた場合であっても、吐出インク滴の飛行速度の低下が補償されるように、中間パルス部分の幅を調整する。従って、環境温度の変化によるノズルの回復性及びインク滴の飛行安定性の変動を抑制でき、環境温度の変化によるノズルの回復効果の低下を抑制できる。
適用例1ないし適用例5のいずれかに記載の流体噴射装置であって、前記流体としてインクを噴射する流体噴射装置。
この流体噴射装置によれば、環境温度やヘッド温度の変化によってメンテナンス処理におけるインクのノズルの回復性が変動することを抑制できる。この流体噴射装置をインクジェットプリンタに搭載すれば、メンテナンス処理によってインクジェットプリンタの印刷機能の低下を抑制できる。
A.第1実施例:
B.第2実施例:
C.第3実施例:
D.第4実施例:
E.第5実施例:
F.第6実施例:
G.変形例:
図1は本発明の一実施例としてのインクジェットプリンタの構成を示す概略図である。このインクジェットプリンタ100は、外部から送信された印刷データに応じて、紙面に複数の色ごとのインク滴を吐出して画像を形成するインクジェット方式の印刷装置である。このインクジェットプリンタ100は、印刷ヘッド部10と、ヘッド駆動部20と、用紙搬送部30と、キャップ部40と、制御部50と、温度検出部90とを備えている。
気泡の消失速度 Vm=k×S×(∂P/∂t) …(1)
ここで、Pは流体の圧力であり、Sは流体中の気泡の表面積であり、kは定数である。
図17は、本発明の第2実施例としてのインクジェットプリンタ100Aの構成を示す概略図である。図17は、用紙搬送部30とキャップ部40の間にワイパ部60が設けられている点以外は図1とほぼ同じである。
図24は、本発明の第3実施例としてのインクジェットプリンタ100Bの一部の構成を示す概略断面図である。図24は、ノズル15からのインクの吐出を検出するためのインク吐出検出部70が設けられている点以外は図17とほぼ同じである。インク吐出検出部70は、キャップ部40に設けられたセンサから出力信号を受信し、制御部50に検出結果を送信する。
図26は、本発明の一実施例として、インクジェットプリンタにおいて実行されるメンテナンス処理のうち、タイマクリーニング処理の手順を示すフローチャートである。「タイマクリーニング処理」とは、インクジェットプリンタの非印刷処理実行時に制御部が定期的に実行するノズルの性能回復のためのノズルのクリーニング処理である。なお、この第4実施例のインクジェットプリンタの構成は、第3実施例のインクジェットプリンタ100B(図24)と同様である。
図28は、本実施例の第5実施例としてのインクジェットプリンタ100Cの構成を示す概略図である。図28は、ユーザ操作部80を備えている点以外は、図24とほぼ同じである。
図31は、本発明の一実施例として、インクジェットプリンタの印刷実行時における制御部の処理の手順を示すフローチャートである。図31は、ステップS305及びステップS313〜ステップS315が追加されている点以外は、第3実施例で説明した印刷実行時における制御部50の処理手順(図25)と同様である。なお、この第6実施例のインクジェットプリンタの構成は、第3実施例にインクジェットプリンタ100B(図24)と同じである。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例において、制御部50は、気泡除去駆動パルス300の最大電圧値Vhと中間パルス部分Pwhの幅を環境温度に応じて設定していた。しかし、制御部50は、中間パルス部分Pwhの幅のみを環境温度に応じて変化させるものとしても良い。図10,図11のグラフからも理解できるように、中間パルス部分Pwhの幅を調整することにより、吐出インク量IW及びインク滴の速度Vmを制御することが可能である。
上記実施例において、制御部50は、環境温度が高いほど気泡除去駆動パルス300の最大電圧値Vhをほぼ直線状に単調に低下させていたが、他の制御方法により、最大電圧値Vhを設定するものとしても良い。例えば、制御部50は、予め実験等によって得た環境温度に対する好適な最大電圧値Vhの値を示すマップを有しており、そのマップによって最大電圧値Vhを設定するものとしても良いし、階段状に設定するものとしても良い。制御部50は、環境温度に応じて最大電圧値Vhを変化させれば良い。
上記実施例において、制御部50は、環境温度に応じて中間パルス部分Pwhの幅を調整していた。しかし、制御部50は、中間パルス部分Pwhの幅を調整することなく、最大電圧値Vhのみを環境温度に応じて調整するものとしても良い。この場合には、中間パルス部分Pwhは省略されるものとしても良い。
上記実施例において、制御部50は、環境温度に応じて中間パルス部分Pwhの幅を調整していた。しかし、制御部50は、中間パルス部分Pwhの幅にかえて、または、中間パルス部分Pwhの幅とともに、第1と第2のパルス部分Pwc,Pwdの幅の少なくともいずれか一方を調整するものとしても良い。制御部50は、第1と第2のパルス部分Pwc,Pwdの幅の調整には、予め実験等によって得た環境温度に応じた好適な値を用いるものとしても良い。
上記実施例において、温度検出部90は、インクジェットプリンタ100が動作する環境温度を検出していた。しかし、温度検出部90は、例えば、印刷ヘッド部10のノズル10に近接して設けられて、印刷ヘッド部10の温度を検出するものとしても良い。
上記実施例では、インクジェットプリンタについて説明したが、本発明は、他の流体(液体)を吐出する流体噴射装置にも適用可能である。
上記実施例において、振動用駆動パルス301によって、気泡除去フラッシングのインターバル工程において圧電素子17を微振動させていたが、振動用駆動パルス301は、他の形状を有する駆動パルスであっても良く、省略されるものとしても良い。
上記実施例において、連続フラッシングセットとしてインク滴の空吐出を2000回実行していたが(図3)、インク滴の空吐出は、任意の回数を実行するものとしても良い。また、各連続フラッシングセットでは、気泡除去駆動パルス300を同一周期で連続して発生させていたが、周期を変えて発生させるものとしても良い。
上記実施例において、連続フラッシングセットごとに気泡除去駆動パルス300(図6)の中間パルス部分Pwhの幅を変更していたが、同一の幅で連続フラッシングセットが繰り返されるものとしても良い。
上記実施例において、各連続フラッシングセットは、同一の波形を有する複数の気泡除去駆動パルス300によって構成されていたが、少なくとも一部の波形が互いに異なる駆動パルスを含むものとしても良い。例えば、各連続フラッシングセットは、気泡除去駆動パルス300とともに、中間パルス部分Pwhの幅が異なる気泡除去駆動パルス300や、電圧値Vhの異なる気泡除去駆動パルス300等が含まれていても良い。
上記第3実施例において、インク吐出検出部70がドット抜けを検出した場合に、気泡除去フラッシングが実行されていたが(図25;ステップS330〜ステップS340)、気泡除去フラッシングとともに他のメンテナンス処理が実行されるものとしても良い。例えば、混色防止フラッシングが続いて実行されてるものとしても良い。
上記第5実施例において、ユーザ操作部80は、インクジェットプリンタ100Cの本体に設けられていたが、インクジェットプリンタ100Cに接続する外部コンピュータ上で実行されるプログラムによって実現されるものとしても良い。
上記実施例において、第2のパルス部分Pwdは、圧電素子17の固有周期の0.5倍以上に設定されていたが、第2のパルス部分Pwdは、圧電素子17の固有周期の0.5倍より小さく設定されているものとしても良い。ただし、上記実施例の構成であれば、より効果的に圧力室13の気泡を除去することができる。
上記実施例において、気泡除去駆動パルス300は、中間パルス部分Pwhがヘルムホルツ共振周期Tcの0.5倍より短く設定されても良い。また、中間パルス部分の幅Pwhは、ヘルムホルツ共振周期Tcより長く設定されるものとしても良い。ただし、上記実施例の構成であれば、より効果的に圧力室13の気泡を除去することができる。
11C,11M,11Y,11K…インクカートリッジ
12…共通インク室
13…圧力室
14…インク流路
15…ノズル
15p…ノズル面
16…振動板
17(17A〜17N)…圧電素子
18…固定基材
20…ヘッド駆動部
21…第1のプーリー
22…第2のプーリー
23…ヘッド駆動ベルト
30…用紙搬送部
31…第1の用紙搬送ローラ
32…第2の用紙搬送ローラ
33…用紙搬送ベルト
40…キャップ部
41…蓋体
41e…端面
41h…貫通孔
42…インク排出配管
43…ポンプ
45…駆動機構
50…制御部
51A〜51N…シフトレジスタ
52A〜52N…ラッチ回路
53A〜53N…レベルシフタ
54A〜54N…スイッチ回路
60…ワイパ部
61…ワイパブレード
61e…先端部
65…駆動機構
70…インク吐出検出部
80…ユーザ操作部
90…温度検出部
100,100A,100B,100C…インクジェットプリンタ
200…印刷用紙
300…気泡除去駆動パルス
301…振動用駆動パルス
310…駆動パルス
311…第1の略台形パルス
312…第2の略台形パルス
400…インク
401…メニスカス
500…気泡
CLK…クロック信号
COM,COMf…駆動信号
CS…キャップ閉塞空間
IW…吐出インク量
LAT…ラッチ信号
MP…メンテナンスポジション
PD…搬送方向
Pwc…第1のパルス部分
Pwd…第2のパルス部分
Pwh…中間パルス部分
SI…印刷信号
SIf…フラッシング信号
Ta…固有振動周期
Tc…ヘルムホルツ共振周期
Claims (10)
- 流体を噴射するための流体噴射装置であって、
前記流体が充填される圧力室と、前記圧力室の壁面を変形させることによって前記圧力室内の容積を変化させる圧力発生素子と、前記圧力室と連通する前記流体を噴射するためのノズルとを有する流体噴射ヘッドと、
前記圧力発生素子を制御するための駆動パルスを発生する制御部と、
環境温度又は前記流体噴射ヘッドの温度の少なくとも一方の温度を検出する温度検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力室から前記流体とともに気泡を噴射するためのメンテナンス用駆動パルスを発生することが可能であり、
前記メンテナンス用駆動パルスは、
前記圧力発生素子を駆動させることによって、前記圧力室を膨張させて、膨張状態へと推移させる第1のパルス部分と、
前記膨張状態から前記圧力室を収縮させる第2のパルス部分と、
前記第1のパルス部分と前記第2のパルス部分との間に、前記圧力室の前記膨張状態を保持させる中間パルス部分と、
を備え、
前記第1のパルス部分の幅は、前記圧力室における前記流体のヘルムホルツ共振周期の1/2以下であり、
前記制御部は、前記温度検出部の検出温度に応じて前記中間パルス部分の幅を調整し、前記検出温度に応じて前記中間パルス部分の幅が調整された前記メンテナンス用駆動パルスを用いて、前記ノズルから前記流体を吐出させるフラッシングを実行する、流体噴射装置。 - 請求項1記載の流体噴射装置であって、
前記中間パルス部分の幅は、前記圧力室における前記流体のヘルムホルツ共振周期の1/2よりも大きい、流体噴射装置。 - 請求項1または2に記載の流体噴射装置であって、
前記制御部は、前記検出温度が第1の温度である場合に、前記検出温度が前記第1の温度よりも低い第2の温度である場合よりも、前記中間パルス部分の幅を短く調整する、流体噴射装置。 - 流体を噴射するための流体噴射装置であって、
前記流体が充填される圧力室と、前記圧力室の壁面を変形させることによって前記圧力室内の容積を変化させる圧力発生素子と、前記圧力室と連通する前記流体を噴射するためのノズルとを有する流体噴射ヘッドと、
前記圧力発生素子を制御するための駆動パルスを発生する制御部と、
環境温度又は前記流体噴射ヘッドの温度の少なくとも一方を検出する温度検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力室から前記流体とともに気泡を噴射するためのメンテナンス用駆動パルスを発生することが可能であり、
前記メンテナンス用駆動パルスは、
前記圧力発生素子を駆動させることによって、前記圧力室を膨張させて、膨張状態へと推移させる第1のパルス部分と、
前記膨張状態から前記圧力室を収縮させる第2のパルス部分と、
を備え、
前記第1のパルス部分の幅は、前記圧力室における前記流体のヘルムホルツ共振周期の1/2以下であり、
前記制御部は、前記温度検出部の検出温度に応じて前記第1のパルス部分の電圧変化の大きさを調整し、前記検出温度に応じて前記第1のパルス部分の電圧変化の大きさが調整された前記メンテナンス用駆動パルスを用いて、前記ノズルから前記流体を吐出させるフラッシングを実行する、流体噴射装置。 - 請求項4記載の流体噴射装置であって、
前記中間パルス部分の幅は、前記圧力室における前記流体のヘルムホルツ共振周期の1/2よりも大きい、流体噴射装置。 - 流体を噴射するための流体噴射装置であって、
前記流体が充填される圧力室と、前記圧力室の壁面を変形させることによって前記圧力室内の容積を変化させる圧力発生素子と、前記圧力室と連通する前記流体を噴射するためのノズルとを有する流体噴射ヘッドと、
前記圧力発生素子を制御するための駆動パルスを発生する制御部と、
環境温度又は前記流体噴射ヘッドの温度の少なくとも一方を検出する温度検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力室から前記流体とともに気泡を噴射するためのメンテナンス用駆動パルスを発生することが可能であり、
前記メンテナンス用駆動パルスは、
前記圧力発生素子を駆動させることによって、前記圧力室を膨張させて、膨張状態へと推移させる第1のパルス部分と、
前記膨張状態から前記圧力室を収縮させる第2のパルス部分と、
前記第1のパルス部分と前記第2のパルス部分との間に、前記圧力室の前記膨張状態を保持させる中間パルス部分と、
を備え、
前記第1のパルス部分の幅は、前記圧力室における前記流体のヘルムホルツ共振周期の1/2以下であり、
前記制御部は、前記温度検出部の検出温度に応じて前記第1のパルス部分の電圧変化の大きさと、前記中間パルス部分の幅とを調整し、前記検出温度に応じて、前記第1のパルス部分の電圧変化の大きさと、前記中間パルス部分の幅と、が調整された前記メンテナンス用駆動パルスを用いて、前記ノズルから前記流体を吐出させるフラッシングを実行する、流体噴射装置。 - 請求項6記載の流体噴射装置であって、
前記中間パルス部分の幅は、前記圧力室における前記流体のヘルムホルツ共振周期の1/2よりも大きい、流体噴射装置。 - 請求項6または7に記載の流体噴射装置であって、
前記制御部は、前記検出温度が第1の温度である場合に、前記検出温度が前記第1の温度よりも低い第2の温度である場合よりも、前記第1のパルス部分の電圧変化の大きさを小さく調整するとともに、前記中間パルス部分の幅を短く調整する、流体噴射装置。 - 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の流体噴射装置であって、前記流体としてインクを噴射する流体噴射装置。
- 流体が充填される圧力室と、前記圧力室の壁面を変形させることによって前記圧力室内の容積を変化させる圧力発生素子と、前記圧力室と連通する、前記流体を噴射するためのノズルとを有する流体噴射ヘッドと、
環境温度又は前記流体噴射ヘッドの温度の少なくとも一方を検出する温度検出部と、
を備える、流体噴射装置において実行される、前記ノズルからの前記流体の空吐出を行うフラッシング方法であって、
(a)前記圧力発生素子を駆動させることによって、前記圧力室を膨張させて、膨張状態へと遷移させることによって、前記圧力室に負圧を発生させる工程と、
(b)前記膨張状態を保持させる工程と、
(c)前記膨張状態から前記圧力室を収縮させることによって、前記流体を前記ノズルから吐出させる工程と、
を備えるフラッシングを実行し、
前記工程(a)に要する時間は、前記圧力室における前記流体のヘルムホルツ共振周期の1/2以下であり、
前記工程(b)に要する時間は、前記温度検出部の検出温度に応じて調整される、フラッシング方法。
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