JPH01150549A - インクジェットプリンタにおけるインク流路の気泡検出装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、特に、連続噴射型で、インク供給弁の開放状
態にてインク供給流路を通して供給される加圧状態のイ
ンクを圧電素子の撮動によりノズルから滴状にして噴出
させるインク滴発生機構を有するインクジェットプリン
タを対象としたインク流路の気泡検出装置に関する。

［従来の技術］ 連続噴射型のインクジェットプリンタは、ポンプ作用に
より加圧状態となったインクをインク供給流路を通して
インク滴発生機構に送り込み、このインク滴発生機構に
おいて、高分子圧電フィルム、２７丁等の圧電素子の振
動によりインク滴（以下、インクドロップという）を生
成してノズルから噴出させおり、更に、このノズルから
噴出したインクドロップの用紙に至るまでの飛翔経路を
プリントすべき画像情報に基づいて制御している。イン
クドロップ飛翔経路の制御は、例えば、荷電制御型のも
のでは、一定の偏向電界を一定速度で通過させるインク
ドロップの帯電量を画像情報に基づいて制御することで
行なっている。

このようなインクジェットプリンタでは、インクだれを
防止するため、インクドロップの噴出開始時には、イン
ク供給流路からインク滴発生機構のノズルに至るまでの
インク液圧を急峻に立ち上げることが必要となる。この
ため、インクドロップの噴出時には、通常、ポンプ作用
を継続した状態でインク供給流路のポンプ下流に設けた
インク供給弁を一気に開放状態にしている。

上記のようにインク供給流路からインク滴発生機構のノ
ズルに至るまでのインク液圧の急峻な立ち上がりが必要
となるインクジェットプリンタにおいては、当該インク
流路への気泡混入は、液圧の立ち上がりを鈍くして、イ
ンクドロップ噴出開始時におけるインクだれ発生の原因
となる。このため、インク供給流路からインク滴発生機
構のノズルに至るまでの流路に気泡が混入したことを検
出することが必要となる。

そこで、従来のインク流路の気泡検出装置は、インク滴
発生機構内に圧力センサを設け、この圧力センサでの検
出圧力に基づいてインク滴噴出時におけるインク液圧の
上昇変化、あるいは、インク滴噴出停止時におけるイン
ク液圧の下降変化を測定し、この変化が鈍番ノれば気泡
が混入しているものと判断していた。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記のような従来のインク流路の気泡検出装
置では、インク滴発生機構の小形化を図ろうとする場合
、精度の良い気泡検出が困難になる。

それは、インク滴発生機構の小形化により圧力センサの
取付はスペース自体が制限され、圧力センサを最適な条
件で設置し難くなるからであり、また、圧電素子による
撮動のインク液内伝搬に基づくインクドロップの粒子化
特性に悪影響を与えずに圧力センサを、設置することが
困難になるからである。

そこで、本発明の課題は、インク供給流路からインク滴
発生機構のノズルに至るまでの間に、特にセンサ類を別
に設けることなくインク流路の気泡検出をできるように
することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、第１図に示すように、インク供給弁１の開放
状態にてインク供給流路２を通して供給される加圧状態
のインク■を圧電索子３の振動によりノズル４ａから滴
状■０にして噴出させるインク滴発生機構４を有したイ
ンクジェットプリンタを対象としており、この種のイン
クジェットプリンタにおけるインク流路の気泡検出装置
にあって、上記課題を解決するための技術的手段は、加
圧状態にてインク供給弁１を開放または閉鎖したときの
インク液圧変動に対する上記圧電素子３の応答信号を抽
出する応答抽出手段５と、応答抽出手段５にて抽出した
圧電素子３の応答信号の変化状態に基づいて気泡の存否
を判別する判別手段６を備えたものである。

判別手段６での一般的な判別基準は、応答信号の変化が
比較的鈍い場合に気泡の存在を判別するものである。

上記判別手段の具体的な態様は、例えば、抽出された応
答信号の変動ピークに遠するまでの時間を測定するピー
ク時間測定手段と、このピーク時間測定手段にて測定さ
れた時間が予め定めた基準時間を超えるときに気泡の存
在を判定する比較判定手段とを備えたものとして実現さ
れる。この場合、上記基準時間は気泡の存在しない場合
に抽出される応答信号の変動ピークに達するまでの時間
に基づいて定めらられものである。

［作用］ 加圧状態にてインク供給弁１を開放または閉鎖する。こ
のとき、応答抽出手段５が当該インク弁１の作動に伴っ
たインク液圧変動に対する圧電素子３の応答信号を抽出
する。そして、抽出された応答信号について判別手段６
がその変化状態に基づいて′気泡の存否を判定する。一
般には、当該応答信号の変化が比較的鈍い場合に判別手
段６は気泡の存在を判別する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は対象となるインクジェットプリンタの基本構造
例を示す図である。

同図において、インクＩが貯留されるタンク１１からイ
ンク滴を噴出させるドロップジェネレータ１２（インク
滴発生装置）に至るまでインク供給流路２０が形成され
ており、このインク供給経路２０には、タンク１１内の
インクＩをドロップジェネレータ１２側に供給するポン
プ１５、前段フィルタ１６、インク供給弁１７、後段フ
ィルタ１８が夫々設けられている。ドロップジェネレー
タ１２の液室１２ａの背面側に超音波振動を与えるため
の圧電素子１４が設けられると共に、その対向する側に
インクドロップ（インク滴）が噴出するノズル１３が形
成されおり、インク供給流路２０を介したインクＩの供
給状態における圧電素子１４の振動によりノズル１３か
ら滴状のインクドロップが噴出するようになっている。

そして、ノズル１３から噴出したインクドロップが画像
情報に基づいて、帯電、偏向され、用紙１０に至り、こ
の用紙１０上に画像情報に対応した可視像が再現される
。

なお、ドロップジェネレータ１２からタンク１１に対し
てはドロップジェネレータ１２内のインク■を戻すため
のインク排出流路２２が形成され、このインク排出流路
２２には排出弁１９が設けられている。また、この種の
連続噴射型のインクジェットプリンタでは、プリント時
以外のときにはインクドロップをガター２３位置に偏向
させており、このガター２３からタンク１１に対しては
回収されたインクＩを帰還させる帰還流路２４が形成さ
れている。

インク流路の気泡検出系の基本的構成は、例えば、第３
図に示すようになっている。

同図において、発振器３１からの発振信号が増幅器３２
、切換スイッチ３３を介してドロップジェネレータ１２
の液室１２ａ背面側に設けた圧電素子１４に印加される
一方、圧電素子１４に対する接続が切換スイッチ３３に
よって侵述する気泡検出系に切換えられるよう構成され
ている。この気泡検出系は、インク供給流路２０からド
ロップジェネレータ１２のノズル１３に至る間のインク
液圧の変動に伴う圧電索子１４の応答信号の変動ピーク
に達するまでの時間を検出して対応する時間幅のパルス
信号を出力するピーク時間検出回路３４と、圧電索子１
４の応答信号の立ち上りを検出して所定のパルス信号を
出力する波形整形回路３５と、波形整形回路３５からの
パルス信号によってトリガがかかり、基準パルス幅の信
号出力を行なう基準パルス発生回路３６と、基準パルス
発生回路３６からの基準パルス信号とピーク時間検出回
路３４からの検出パルス信号とを比較して当該検出パル
ス信号のパルス幅が基準パルス信号のパルス幅より大き
くなるときに出力を立ち上げる比較回路３７とを備えた
ものとなっている。上記ピーク時間検出３４は具体的に
は、例えば、圧電素子１４からの応答信号が変化したと
きく立ち上げまたは立ち下げ）に出力を立ち上げ、応答
信号が変動ピークに達して逆方向に変化したとき（立ち
下げまたは立ち上げ）に当該出力を立ち下げるようにな
っている。

上記比較回路４５からの比較判別信号は制御回路４５に
入力されており、制御回路４５はこの比較判別信号に基
づいて気泡の存否を判別している。

そして、気泡が存在していると判別したときに、インク
■の入替え等気泡抜き処理の指示等を制御回路４５が行
なう。また、この制御回路４５は発振器３１の発成制御
、第２図に具体的構成を示したインク循環系（ＩＨ３）
４０におけるポンプ、各種電磁弁等のドライバ（Ｉ）Ｉ
ｓドライバ）４１の駆動制御の他、切換スイッチ３３の
切換え制御等の機能を有している。

なお、上記実施例においては、切換スイッチ３３及び制
御回路４５における当該切換スイッチ３３の切換え制御
機能にて圧電素子１４の応答信号を抽出する応答抽出手
段を構成すると共に、ピーク時間検出回路３４、波形整
形回路３５、基準パルス発生回路３６、比較回路３７、
及び制御回路４５での比較回路３７出力に基づく気泡判
別機能により本発明に係る判別手段を構成している。

次に、具体的作動を説明する。

インクＩを入替えるとき、または、実際にプリントを開
始する前に、基本検出モードの設定を行なうとく使用者
の設定操作入力による）、制御回路４５はＩＨＳドライ
バ４１に対する駆動信号、発振器３１に対する発振指令
信号等をオフ状態に保持する一方、切換スイッチ３３を
気泡検出系側に切換える。

また、インク供給弁１７が閉じた状態にてポンプ１５が
駆動され当該インク供給弁１７より上流でのインクが加
圧される。この状態で、インク供給弁１７を瞬時に開放
（大気側閉鎖）すると、インク供給弁１７から下流のド
ロップジェネレータ１２に至るまでの流路のインク液圧
が、例えば、第４図（ａ）に示すように、大気圧ＰＯか
ら急激に上昇し、オーバーシュートを得た後に所定の液
圧Ｐ１　　（例えば３Ｋｇ／　ｃｉ　）に達する。この
時、ドロップジェネレータ１２の液室１２ａ内の圧力変
動も同様のものであり、圧電素子１４から当該圧力変動
に対する応答信号が例えば、第４図（Ｃ）に示すような
波形にて出力される。この応答信号のピークと上記圧力
変動のピークはそのタイミングが通常路一致したものと
なっている。このような圧電素子１４からの応答信号が
切換スイッチ３３を介してピーク時間検出回路３４に入
力すると、ピーク時間検出回路３４から当該応答信号の
変動ピークに達するまでの時間ｔＳｕに対応したパルス
幅の検出信号が出力され、この検出信号が基準パルス発
生回路３６からの基準パルス信号と比較回路３７にて比
較される。

ここで、インク供給弁１７から先のインク供給経路２０
からドロップジェネレータ１２のノズル１３に至るまで
の間に気泡が存在しない場合には、インク液圧が所定の
液圧Ｐ１に達するまでの時間が短いので、対応する圧電
素子１４の応答信号のピークに達するまでの時間ｔＳｕ
も基準パルス信号幅より短くなり、比較回路３７からの
比較判別信号は１−レベルを保持する。一方、同インク
流路に気泡が存在する場合には、圧力の伝搬が鈍り、イ
ンク液圧が所定の液圧Ｐ１に達するまでの時間が長くな
るので、対応する圧電素子１４の応答信号のピークに達
するまでの時間ｔｓｕＧ、を基準パルス信号幅より長く
なる。これにより、比較回路３７からの比較判別信号が
Ｈレベルに立ち上がり、制御回路４５は当該インク流路
内に気泡が存在することを認識する。そして、気泡抜き
処理等が実行される。

上記判定にて気泡が存在しないとした場合には、制御回
路４５からの指令により切換スイッチ３３が発揚器３１
側に切換ねり、通常のプリント作動の準備がなされる。

上記基準パルス信号発生回路３６から出力される基準パ
ルス信号のパルス幅は、気泡が存在されない場合におけ
る当該応答信号のピークに達するまでの時間に基づいて
定められるものであり、適用するインクシェドプリンタ
におけるインク容ｔ１インク流路の材質、インク供給弁
（電磁弁）の応答性等によって変るものである。具体的
には、１０ｆｆｌＳｆ３Ｃ，以下の範囲で定められる。

上記実施例では、インク流路の圧力上昇時における圧電
素子１４の応答信号に基づいて気泡の存否を判定したが
、インク供給流路２０からドロップジェネレータ１２の
ノズル１３に至るまでの間のインクが加圧状態にあると
きに、インク供給弁１６を流路閉鎖にて急激に大気側に
開放した場合においても同様に判断できる。具体的には
、インク供給弁１６を大気側に開放した場合にインク液
圧は、例えば、第４図（ｂ）に示すように、所定の液圧
Ｐ１から大気圧ＰＯまで急激に低下する。

これに対応して、圧電素子１４の応答信号も同図（ｄ）
に示すように変動し、そのピーク位置は液圧変動ピーク
と略一致する。そして、この場合の圧力変動も気泡の存
否に応じて上記と同様その態様を異にする。従って、こ
の応答信号のピークに達するまでの時間ｔＳＤに基づい
て上記と同様の気泡の存否判定が行なえる。

上記格実施例によれば、インク供給流路２０からドロッ
プジェネレータ１２のノズル１３に至る間のインク液圧
を急激に変動させた場合にインクドロップ生成用の圧電
素子１４から出力される応答信号に基づいて当該インク
流路における気泡の存否を判別するようにしたため、特
にセンサを設けずどもインク供給流路２０、ドロップジ
ェネレータ１２のいずれの位置に気泡が存在してもそれ
を判別することが可能となる。

なお、気泡検出系の構成は上記実施例の構成に限られず
、例えば、圧電素子１４の応答信号における変動開始か
ら所定時間経過時の信号レベルに基づいて気泡の存否を
判定する等、他の態様にて構成することが可能である。

［発明の効果コ 以上説明してきたように、本発明によれば、インク滴発
生機構におけるインク滴生成用の圧電素子からの応答信
号に基づいいて気泡の存否を判別するようにしたため、
インク供給流路からインク滴発生機構のノズルに至るま
での間に、特にセンサ類を別に設けることなくインク流
路の気泡検出が可能となる。従って、インク滴発生機構
の小型化を図っても、センサ類の設置位置を特に問題と
せず、また、インクドロップ噴出時における圧電素子か
らの振動伝搬の影響等を考慮せずに済み、精度の良い気
泡検出が容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、第２図は本発明に係る
インク流路の気泡検出装置が適用されるインクジェット
プリンタの基本構造例を示す図、第３図は本発明に係る
インク流路の気泡検出装置の一例を示す図、第４図はイ
ンク液圧変動と圧電素子の応答信号との関係を例示する
図である。 ［符号の説明］ １．１７・・・インク供給弁 ２．２０・・・インク供給流路 ３．１４・・・圧電素子 ４・・・インク滴発生機構 ５・・・応答抽出手段 ６・・・判別手段 １２・・・ドロップジェネレータ １３・・・ノズル １５・・・ポンプ ３４・・・ピーク時間検出回路 ３５・・・波形整形回路 ３６・・・基準パルス発生回路 ４５・・・制御回路 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代　理　人　　
弁理士　　中村　凹成 （外２名） 第１図 第２図 第４ （ａ） ｊ　：（（） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インク供給弁（１）の開放状態にてインク供給流路
   （２）を通して供給される加圧状態のインク（ I ）を
   圧電素子（３）の振動によりノズルから滴状にして噴出
   させるインク滴発生機構（４）を有したインクジェット
   プリンタにおけるインク流路の気泡検出装置であつて、 加圧状態にてインク供給弁（１）を開放または閉鎖した
   ときのインク液圧変動に対する上記圧電素子（３）の応
   答信号を抽出する応答抽出手段（５）と、応答検出手段
   （５）にて抽出した圧電素子（３）の応答信号の変化状
   態に基づいて気泡の存否を判別する判別手段（６）を備
   えたことを特徴とするインクジェットプリンタにおける
   インク流路の気泡検出装置。 ２）上記判別手段（６）が、抽出された応答信号の変動
   ピークに達するまでの時間を測定するピーク時間測定手
   段と、このピーク時間測定手段にて測定された時間が予
   め定めた基準時間を超えるときに気泡の存在を判定する
   比較判定手段とを備えることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のインクジェットプリンタにおけるインク
   流路の気泡検出装置。