JPH10264411A - 液体回収機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、噴射部材から噴射された微小な液
体が計測装置周辺に飛散して付着するのを確実に防止す
るようにして、計測装置が浸食するのを防止することが
でき、計測装置の信頼性を長期間に亘って維持すること
ができる液体回収機を提供するものである。 【解決手段】 ブラケット21の下方にヘッド11から噴射
されたインク液滴Ｐを回収する回収容器24を設けるとと
もに、この回収容器24にインク液滴Ｐの噴射方向と同方
向に吸引力を発生させてヘッド11から噴射されたインク
液滴Ｐを回収容器24内に吸引する液体ポンプ27を設け
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、液体回収機に関
し、詳しくは、インクジェットヘッド等の噴射孔から噴
射される微小なインク液滴の性能を計測する計測装置に
設けられ、インクジェットヘッドから噴射されたインク
液滴を回収する液体回収機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インクジェットプリンターで
は、インクジェットヘッド（以下、単にヘッドという）
に形成されたノズルからインク液滴を記録紙上に噴射す
ることにより、記録紙に画像を形成するようになってお
り、この画像の品質項目にはドット密度、ドット位置精
度、濃度ムラ、シャープネス等が挙げられる。

【０００３】上述した品質項目の中のドット密度に関し
ては代表的に300ＤＰＩ程度であるが、画像の解像力を
上げるためにドット密度を400ＤＰＩ、600ＤＰＩと高め
るには、ドット密度を決定するためのドット間ピッチと
ドット径を小さくする必要がある。このドット径はヘッ
ドから噴射されるインク液滴の体積と一次関数の関係に
あり、また、インク液滴の噴射速度の増大に伴ってドッ
ト径が増大することが知られている。

【０００４】また、上述した品質項目の中のドット位置
精度に関しては、図５に示すように、ヘッド１の走査方
向を矢印方向にした場合に、主走査方向および副走査方
向の２方向成分（Δｘ・Δｙ）に分けられ、この成分は
プリンタおよびヘッド１のそれぞれに存在する。また、
プリンタの成分に関しては機械的精度で決定されること
から比較的小さな誤差となるが、ヘッド１の成分に関し
ては粒子化特性の寄与率が大きく、この特性の因子には
噴射方向精度とインク液滴速度変動がある。

【０００５】噴射方向精度はごみ等の外乱を除けば殆ど
ノズル１ａの加工精度、品質に依存する。これらの中で
最も大きく現れる因子がインク液滴速度変動であり、こ
の変動は主走査方向（Δｘ）にのみ現れる。そして、ド
ット位置ずれの許容値は、通常ドットピッチの１／４〜
１／２程度であり（300ＤＰＩの場合で通常80μm程
度）、この許容値は非常に厳しい値となっている。

【０００６】このため、高い解像力を有する画像を得る
ためには、噴射されるインク液滴の体積、インク液滴の
噴射速度およびインク噴射方向精度を高精度に制御する
必要がある。したがって、噴射されるインク液滴の体
積、インク液滴の噴射速度およびインク噴射方向精度を
予め計測して噴射されるインク液滴の性能を十分に把握
する必要がある。

【０００７】上述した性能の中で、特にインク液滴の体
積を計測する方法としては、例えば、特開平６−３１７
４５２号公報に記載されたようものがある。この計測方
法は、一定周波数で一定時間噴射したインク液滴を不揮
発性溶剤の入った容器で受けた後にこの容器の質量を計
測することにより、インク液滴の総量を計測してこの総
量を噴射したインク液滴の総数で割る。次いで、噴射液
の一滴当りの質量を求め、この質量からインク液滴の体
積を求めるものである。

【０００８】また、その他の計測方法としては、ヘッド
から噴射されたインク液滴をＣＣＤカメラによって画像
として捉え、その画像の面積を画像処理装置によって求
め、その面積からインク液滴の直径を求めることにより
インク液滴の体積を求めるものがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
計測方法にあっては、一定周波数で一定時間噴射したイ
ンク液滴を不揮発性溶剤の入った容器で受けるようにな
っていたため、噴射されたインク液滴が不揮発性溶剤に
到達したときにインク液滴の一部が弾けてミスト状にな
って飛散してしまい、計測装置周辺に飛散ってしまうと
いう問題があった。

【００１０】特に、インクジェットプリンターに使用さ
れるインク液がアルカリ性である場合には、インク液滴
の一部がミスト状になって飛散して計測装置周辺に付着
したときに、計測装置が浸食してしまい、計測装置の信
頼性を長期間に亘って維持することができない。また、
後者の計測方法にあっては、ヘッドから噴射されるイン
ク液滴を回収する容器が必要になるが、この容器がヘッ
ドに近いと容器に衝突したインク液滴が弾けてミスト状
になって飛散してしまい、ＣＣＤカメラや周辺機器に飛
散ってしまう上に、ヘッドと容器が近い場合にはヘッド
を計測装置に装着する際の作業性が非常に悪いという問
題もあった。

【００１１】一方、ヘッドを計測装置に装着する際の作
業性を向上させるために容器をヘッドから遠い位置に配
設することが考えられるが、このようにすると、インク
液滴が容器に到達するまでに計測装置周辺の微小な空気
の揺らぎによってインク液滴が飛散してしまい、インク
液滴が計測装置周辺に飛散ってしまう。したがって、こ
のようにした場合でも計測装置にインクが付着して装置
が浸食してしまい、計測装置の信頼性を長期間に亘って
維持することができない。

【００１２】また、このような問題は、インク液滴の体
積を測定する計測装置に代えて、インク液滴の噴射速度
またはインク噴射方向を計測する装置に置き換えても同
様に発生するものであった。そこで本発明は、噴射部材
から噴射された微小な液体が計測装置周辺に飛散して付
着するのを確実に防止するようにして、計測装置が浸食
するのを防止することができ、計測装置の信頼性を長期
間に亘って維持することができる液体回収機を提供する
ことを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、微小な液体を噴射するよう
に少なくとも１つ以上の噴射孔が形成された噴射部材を
装着部に装着し、該噴射部材から噴射された液体の特性
を計測する計測装置に備えられ、前記噴射部材から噴射
された液体を回収する液体回収機において、前記装着部
の下方に設けられ、前記噴射部材から噴射された液体を
回収する回収容器と、前記回収容器に接続され、前記液
体の噴射方向と同方向に吸引力を発生させて前記噴射部
材から噴射された液体を前記回収容器内に吸引する吸引
手段と、を備えたことを特徴としている。

【００１４】その場合、噴射部材から噴射された微小な
液体が吸引手段によって回収容器内に強制的に吸引され
るので、噴射部材から噴射された微小な液体が計測装置
周辺に飛散して付着するのを確実に防止することができ
る。この結果、計測装置が液体によって浸食されるのを
防止することができ、計測装置の信頼性を長期間に亘っ
て維持することができる。

【００１５】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１記載の発明において、前記回収容器
を装着部に対して近接および離隔可能なように昇降させ
る昇降手段を有することを特徴としている。その場合、
噴射部材を装着部に装着する際には、昇降手段によって
回収容器を装着部に対して離隔させることにより、装着
部と回収容器の間に広い作業空間を形成して、装着部に
噴射部材を取付ける作業を良好に行なうことができる。
また、噴射部材を装着部に装着した後には、昇降手段に
よって回収容器を噴射部材に対して近接させることによ
り、噴射部材と回収容器の間に液体の特性を測定するた
めの十分な空間を確保することができる。なお、この空
間は、ＣＣＤカメラによって液体を撮影するため等の空
間である。

【００１６】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１または２記載の発明において、前記
吸引手段の吸引力を調整する調整手段を有することを特
徴としている。その場合、微小な液体の噴射方向および
噴射速度を計測する場合には、あまり強い吸引力で液体
を吸引すると、液体の実際の速度および方向を正確に測
定することができないため、液体の速度や方向を計測す
るのに影響のない吸引力に調整することにより、計測誤
差が発生するのを防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１〜４は本発明に係る液体回収機
の一実施形態を示す図であり、液体回収機として、イン
クジェットヘッドから噴射された微小なインク液滴を回
収する回収機に適用した例を示している。

【００１８】まず、構成を説明する。図１（ａ）におい
て、11はヘッド（噴射部材）であり、このヘッド11は、
内部にインク（液体）13が充填される液室14が形成され
た本体12と、この本体12の上部に設けられたピエゾ振動
子15と、インク13を微小なインク液滴として噴射するノ
ズル（噴射孔）16と、から構成されている。また、ヘッ
ド11の本体12には供給用のインク17が充填されたインク
タンク18が供給管19を介して接続されており、この供給
管19は供給孔12ａに連結されている。なお、ノズル16は
少なくとも１つ以上あれば良いものである。

【００１９】ここで、インク液滴の噴射方法について説
明する。このヘッド11は、液室14内が大気圧に対して負
圧になるように設定されており、このようにするために
ヘッド11に対してインクタンク18の位置が所定位置に設
定されている。このため、図１（ｂ）に示すように、ノ
ズル16のインクメニスカスＭが凹面球状になっている。

【００２０】そして、画像信号に応じてピエゾ振動子15
にパルス状の電界が加えられると、ピエゾ振動子15が液
室14内側方向に変形して液室14内のインクを急激に加圧
する。このとき、液室14内のインク13はノズル16および
供給孔12ａの両方向に移動し、ノズル16側に移動したイ
ンクは柱状となってノズル16の開口部から大気中に噴射
される。

【００２１】一方、供給路12ａ側のインクは逆方向に移
動するため、液室14内には急激に大きな負圧が発生す
る。この結果、ノズル16の開口部のインクが引戻され、
インク中の切断が起こり、先端部がインク液滴となって
飛翔される。このとき、ノズル16の開口部では空気を大
きく吸込んだ形のメニスカスが形成される。そして、液
室14の内圧は再び正の圧力に戻りノズル16の開口部のメ
ニスカスもインクの表面張力によってノズル16の開口方
向に引戻され、インクが再充填される。以降、インクメ
ニスカスは初期位置を平衡点として減衰振動する。

【００２２】次に、図２、３に基づいて本実施形態のイ
ンク回収機（液体回収機）を備えた計測装置について説
明する。図２、３において、21はブラケット（装着部）
であり、このブラケット21にはノズル16が下面になるよ
うにしてヘッド11が装着される。このヘッド11の近傍に
はＣＣＤカメラ22およびＬＥＤ光源23が設けられてお
り、ＣＣＤカメラ22およびＬＥＤ光源23によってインク
液の画像を撮影するようになっている。

【００２３】すなわち、ピエゾ振動子15を駆動すること
によりヘッド11の液室14内からノズル16を通してインク
液滴Ｐが噴射されると、このインク液滴ＰにＬＥＤ光源
23から断続的に光を照射することにより、この照射時の
インク液滴ＰをＣＣＤカメラ22によって撮影するように
なっている。この結果、ＣＣＤカメラ22によって撮影さ
れた画像はインク液滴Ｐの落下の様子が連続する点とし
て捉えられる。

【００２４】そして、このＣＣＤカメラ22によって撮影
された画像からは図示しない画像処理装置によって面積
が計測され、その面積からインク液滴の直径を求めるこ
とによりインク滴的の体積が求められるようになってい
る。一方、このブラケット21の下方には回収容器24が設
けられており、この回収容器24はノズル16から噴射され
たインク液滴Ｐを回収するようになっている。また、回
収容器24はエアシリンダー（昇降手段）25に取付けられ
ており、このエアシリンダー25によってブラケット21に
対して近接および離隔可能なように昇降されるようにな
っている。

【００２５】また、回収容器24の底部中央にはチューブ
26の一端部が取付けられており、このチューブ26の他端
部はインク貯蔵タンク28に挿入されている。また、チュ
ーブ26には液体ポンプ27が設けられており、液体ポンプ
27は回収タンク24内に吸引力を発生させるようになって
いる。また、チューブ26の一端部は回収容器24の底部中
央に取付けられているため、液体ポンプ27は回収容器24
内でインク液滴Ｐの噴射方向と同方向に吸引力を発生さ
せてノズル16から噴射されたインク液滴Ｐを回収容器24
内に吸引することができる。そして、この吸引されたイ
ンク液滴Ｐはチューブ26を通して貯蔵タンク28に還元さ
れる。本実施形態では、チューブ26および液体ポンプ27
が吸引手段を構成している。

【００２６】また、液体ポンプ27と回収容器24の間には
流量調整弁（調整手段）29が設けられており、この流量
調整弁29は可変絞り弁等から構成され、液体ポンプ27の
吸引力（すなわち、空気吸引量）を調整するようになっ
ている。なお、本実施形態では、回収容器24、エアシリ
ンダー25、チューブ26、液体ポンプ27、貯蔵タンク28お
よび流量調整弁29がインク回収機を構成している。

【００２７】次に、図４のフローチャートに基づいてイ
ンク液滴Ｐの体積を計測する方法を説明する。なお、本
フローは本計測装置に設けられた図示しないコントロー
ラによって実行されるものであり、このコントローラは
エアシリンダー25やピエゾ振動子15の駆動や画像処理装
置に画像計測指令を与える等の本計測装置に必要な制御
を実行するものである。

【００２８】作業を開始する前の初期状態としては、エ
アシリンダー25によって回収容器24がブラケット21から
下方に離隔され、ブラケット21と回収容器24の間に広い
作業空間が形成されている。そして、計測を開始するに
は、まず、ノズル16が下面になるようにしてブラケット
21にヘッド11を装着する（ステップＳ1）。次いで、エ
アシリンダー25によって回収容器24をヘッド11に近接す
るように上昇させ、ヘッド11と回収容器24の間にインク
液滴Ｐの面積を測定するための十分な空間を確保した時
点で上昇を停止する（ステップＳ2）。

【００２９】次いで、液体ポンプ27の作動を開始した後
（ステップＳ3）、ピエゾ振動子15を駆動することによ
りヘッド11の液室14内からノズル16を通してインク液滴
Ｐを噴射する（ステップＳ4）。次いで、このインク液
滴ＰにＬＥＤ光源23から断続的に光を照射することによ
り、この照射時のインク液滴ＰをＣＣＤカメラ22によっ
て撮影し、ＣＣＤカメラ22によって撮影された画像の面
積を画像処理装置によって計測する。そして、その面積
からインク液滴の直径を求めることにより、この直径と
インク液滴の密度とによってインク液滴Ｐの体積を求め
る（ステップＳ5）。

【００３０】次いで、体積の計測が終了したか否かを判
別し（ステップＳ6）、終了したものと判断したときに
ピエゾ振動子15の駆動を停止してインク液滴Ｐの噴射を
停止する（ステップＳ7）。また、ヘッド11のノズル16
からインク液滴Ｐを噴射しているときに、このインク液
滴Ｐは液体ポンプ27によって回収容器24内に強制的に吸
引され、チューブ26を介して貯蔵タンク28に還元され
る。

【００３１】次いで、液体ポンプ27の駆動を停止した後
（ステップＳ8）、エアシリンダー25によって回収容器2
4を下降させることにより、回収容器24をブラケット21
から下方に離隔させ（ステップＳ9）、ブラケット21か
らヘッド11を取り外して（ステップＳ10）計測作業を終
了する。このように本実施形態では、ブラケット21の下
方にヘッド11から噴射されたインク液滴Ｐを回収する回
収容器24を設けるとともに、この回収容器24にインク液
滴Ｐの噴射方向と同方向に吸引力を発生させてヘッド11
から噴射されたインク液滴Ｐを回収容器24内に吸引する
液体ポンプ27を設けたため、ヘッド11から噴射された微
小なインク液滴Ｐを回収容器24内に強制的に吸引するこ
とができ、ヘッド11から噴射されたインク液滴Ｐが計測
装置周辺（ＣＣＤカメラ22やＬＥＤ光源23等）に飛散し
て付着するのを確実に防止することができる。この結
果、計測装置がインク液滴Ｐによって浸食されるのを防
止することができ、計測装置の信頼性を長期間に亘って
維持することができる。

【００３２】また、回収容器24をブラケット21に対して
近接および離隔可能なように昇降させるエアシリンダー
25を設けたため、ヘッド11をブラケット21に装着する際
には、エアシリンダー25によって回収容器24をブラケッ
ト21に対して離隔させることにより、ブラケット21と回
収容器24の間に広い作業空間を形成することができ、ブ
ラケット21にヘッド11を取付ける作業を良好に行なうこ
とができる。また、ヘッド11をブラケット21に装着した
後には、エアシリンダー25によって回収容器24をヘッド
11に対して近接させることにより、ヘッド11と回収容器
24の間にＣＣＤカメラ22によってインク液滴Ｐを撮影す
るための十分な空間を確保することができる。

【００３３】さらに、液体ポンプ27の空気吸引量を調整
する流量調整弁29を設けたため、インク液滴Ｐの計測誤
差が発生するのを防止することができる。すなわち、本
計測装置において、インク液滴Ｐの噴射方向および噴射
速度を計測する場合には、微小なインク液滴Ｐの噴射方
向および噴射速度を計測する場合には、あまり強い吸引
力でインク液滴Ｐを吸引すると、インク液滴Ｐの実際の
速度および方向を正確に測定することができないため、
インク液滴Ｐの速度や方向を計測するのに影響のない吸
引力に調整することにより、インク液滴Ｐの計測誤差が
発生するのを防止することができる。

【００３４】なお、本実施形態では、吸引手段を液体ポ
ンプ27から構成しているが、これに限らず、ファンによ
るエアー吸引や真空ポンプによるエアー吸引を採用して
も良い。また、昇降手段をエアシリンダー25から構成し
ているが、これに限らず、油圧シリンダー等から構成し
ても良い。

【００３５】さらに、本実施形態では、液体回収器をヘ
ッド11から噴射されたインク液滴Ｐを回収するものに適
用しているが、微小な液体を回収するものであればその
他の液体回収器に適用できることは言うまでもない。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、噴射部材
から噴射された微小な液体を吸引手段によって回収容器
内に強制的に吸引することができるので、噴射部材から
噴射された微小な液体が計測装置周辺に飛散して付着す
るのを確実に防止することができる。この結果、計測装
置が液体によって浸食されるのを防止することができ、
計測装置の信頼性を長期間に亘って維持することができ
る。

【００３７】請求項２記載の発明によれば、噴射部材を
装着部に装着する際には、昇降手段によって回収容器を
装着部に対して離隔させることにより、装着部と回収容
器の間に広い作業空間を形成して、装着部に噴射部材を
取付ける作業を良好に行なうことができる。また、噴射
部材を装着部に装着した後には、昇降手段によって回収
容器を噴射部材に対して近接させることにより、噴射部
材と回収容器の間に液体の特性を測定するための十分な
空間を確保することができる。

【００３８】請求項３記載の発明によれば、微小な液体
の噴射方向および噴射速度を計測する場合には、あまり
強い吸引力で液体を吸引すると、液体の実際の速度およ
び方向を正確に測定することができないため、液体の速
度や方向を計測するのに影響のない吸引力に調整するこ
とにより、計測誤差が発生するのを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体回収器の一実施形態を示す図
であり、（ａ）はその液体回収器に適用されるヘッドの
断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡで示す部分の拡大図で
あり、メニスカスが形成されたノズル部分の断面部であ
る。

【図２】本発明に係る液体回収器の一実施形態を示す図
であり、その液体回収器を備えた計測装置の斜視図であ
る。

【図３】一実施形態の液体回収器を備えた計測装置の概
略正面図である。

【図４】一実施形態のインク液滴の体積を計測する方法
を説明するフローチャートである。

【図５】ヘッドとヘッドから噴射されたインク液滴のド
ット位置精度を説明するための図である。

【符号の説明】

11 ヘッド（噴射部材） 16 ノズル（噴射孔） 21 ブラケット（装着部） 24 回収容器 25 エアシリンダー（昇降手段） 26 チューブ（吸引手段） 27 液体ポンプ（吸引手段） 29 流量調整弁（調整手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微小な液体を噴射するように少なくとも１
   つ以上の噴射孔が形成された噴射部材を装着部に装着
   し、該噴射部材から噴射された液体の特性を計測する計
   測装置に備えられ、前記噴射部材から噴射された液体を
   回収する液体回収機において、 前記装着部の下方に設けられ、前記噴射部材から噴射さ
   れた液体を回収する回収容器と、 前記回収容器に接続され、前記液体の噴射方向と同方向
   に吸引力を発生させて前記噴射部材から噴射された液体
   を前記回収容器内に吸引する吸引手段と、を備えたこと
   を特徴とする液体回収機。
2. 【請求項２】前記回収容器を前記装着部に対して近接お
   よび離隔可能なように昇降させる昇降手段を有すること
   を特徴とする請求項１記載の液体回収機。
3. 【請求項３】前記吸引手段の吸引力を調整する調整手段
   を有することを特徴とする請求項１または２記載の液体
   回収機。