WO2025258024A1 - インクジェット記録装置及びその制御方法 - Google Patents
インクジェット記録装置及びその制御方法Info
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Definitions
- the present invention relates to an inkjet recording device that ejects ink particles from nozzles, and a control method for the same.
- an inkjet recording device such as that disclosed in Patent Document 1
- ink ejected from a nozzle is charged by a charging electrode, and the path of the charged ink is changed by a deflection electrode to print on the print target.
- Patent Document 1 discloses that in such an inkjet recording device, the number and insertion position of adjustment ink particles not used for printing are determined taking into account the acceleration and deceleration of the moving print object, thereby adjusting the print position and improving print quality.
- the time it takes for ink to adhere to the print surface after being ejected i.e., the ink flight time
- the ink ejection speed varies depending on factors such as the ink viscosity and the ink supply pressure to the nozzle. Therefore, if the ink viscosity or the ink supply pressure to the nozzle changes while the inkjet recording device is in use, the ink flight time will also change. For example, if the ink ejection speed becomes slower than the planned speed and the ink flight time becomes longer, the printing position will be shifted backward.
- the printing position is adjusted in response to changes in the movement speed of the object to be printed, but this is based on the assumption that the ink flight time is constant, and no consideration is given to changes in the ink flight time. As a result, it is not possible to correct deviations in the printing position that occur when the ink ejection speed changes from the planned speed, which could result in a deterioration in print quality.
- the object of the present invention is to provide an inkjet recording device and a control method therefor that reduce the occurrence of misalignment of the printing position caused by changes in ink ejection speed and suppress deterioration of print quality caused by changes in ejection speed.
- the inkjet recording device of the present invention comprises a nozzle that ejects ink, a charging electrode that charges the ink ejected from the nozzle, a deflection electrode that deflects the charged ink, a charging voltage control unit that controls the charging voltage applied to the ink by the charging electrode, a sensor that acquires the ejection speed of the ink ejected from the nozzle, and a control unit that controls the charging voltage control unit to control printing on a substrate.
- the control unit is configured to acquire the ejection speed of the ink ejected from the nozzle using the sensor, and to control the timing of charging the ink by the charging electrode based on the acquired ejection speed.
- the present invention even when the ink ejection time in an inkjet recording device changes, it is possible to reduce deviations in the printing position and prevent deterioration in print quality.
- FIG. 1 is a schematic perspective view of an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a schematic block diagram of an inkjet recording apparatus.
- FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of an ink viscosity detection unit.
- FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the occurrence of misalignment of a printing position.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a print head.
- 5 is a flowchart showing the flow of a print position correction process in the first embodiment.
- 10 is a flowchart of a process for measuring the ink ejection speed.
- FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a print head for explaining another example of a method for measuring the ejection velocity.
- FIG. 10 is a flowchart showing the flow of a print position correction process in the second embodiment.
- FIG. 10 is a simplified perspective view of a printing system according to a third embodiment.
- FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of an inkjet recording device and a print inspection device.
- 10 is a flowchart showing the flow of a print position correction process according to a third embodiment.
- FIG. 1 is a schematic perspective view of an inkjet recording apparatus according to one embodiment of the present invention.
- 1 is an inkjet recording device.
- 2 is a print head that ejects ink.
- 3 is a print target, and 4 is a belt conveyor that transports the print target.
- Inkjet recording device 1 ejects ink from print head 2 and prints text or characters onto print target 3, which is moving in the direction of the arrow on belt conveyor 4.
- FIG. 2 is a schematic block diagram of the inkjet recording device 1 in this embodiment.
- the inkjet recording device 1 has a print control unit 10, a character signal generating circuit 30, an ink viscosity detection circuit 40, a charging voltage detection circuit 50, a panel 60, an ink container 70, pumps 80 and 81, and an ink viscosity detection unit 90.
- the print control unit 10 is connected to the character signal generation circuit 30, ink viscosity detection circuit 40, charge voltage detection circuit 50, and panel 60, and controls the entire inkjet recording device 1.
- the character signal generating circuit 30 converts the print content sent from the print control unit 10 into a character signal and controls the voltage applied to the charging electrode 22 of the print head 2, thereby controlling the charging voltage of the ink.
- Ink particles ejected from the nozzles 21 of the print head 2 are charged by an electric charge corresponding to the voltage applied to the charging electrode 22.
- the ink viscosity detection circuit 40 detects the viscosity of the ink based on the output from the ink viscosity detection unit 90.
- the charge voltage detection circuit 50 uses the charge voltage detection sensor 26 to detect the charge of ink that is not used for printing and is collected by the gutter 24 of the print head 2.
- the panel 60 displays setting information for the inkjet recording device 1, such as the length of the object to be printed, the printing distance, the writing start position, and/or the width of the character string to be printed, which is stored in the ROM 120, as well as information such as the operating status of the inkjet recording device 1.
- the panel 60 is also used by the user to input setting information and give various instructions to the inkjet recording device 1.
- the ink container 70 is a container that stores the ink used for printing.
- the pump 80 supplies ink from the ink container 70 to the print head 2, and the pump 81 is a pump that returns ink that is not used for printing and is collected by the gutter 24 of the print head 2 to the ink container 70.
- the ink viscosity detection unit 90 is connected to the ink container 70 and detects the viscosity of the ink stored in the ink container 70.
- the print control unit 10 has an interface 130 to which an MPU (microprocessing unit) 100, RAM (random access memory) 110, ROM (read-only memory) 120, character signal generating circuit 30, ink viscosity detection circuit 40, and charge voltage detection circuit 50 are connected, and a panel interface 140 to which a panel 60 is connected.
- MPU microprocessing unit
- RAM random access memory
- ROM read-only memory
- RAM 110 is a volatile storage device that is used by MPU 100 to temporarily store data.
- ROM 120 is a non-volatile storage device that can be read and written, such as flash memory. ROM 120 stores programs that MPU 100 executes to perform the functions of print control unit 10, such as calculating the speed and printing speed of belt conveyor 4, as described below, and controlling the printing operation of inkjet recording device 1, as well as data such as setting information used when the MPU executes programs.
- Figure 3 is a schematic diagram showing the configuration of the ink viscosity detection unit 90.
- the ink viscosity detection unit 90 has a cylindrical cylinder 900 filled with ink, with a cylindrical plunger 910 inside.
- a coil 920 is provided on the outer periphery of the cylinder 900 for pulling the plunger 910 up to its upper limit position.
- a drop detection sensor 930 is provided near the bottom end of the cylinder 900 to detect when the plunger 910 has fallen to its lowest limit position.
- the ink viscosity detection unit 90 and ink container 70 are connected via an ink passage 91. Ink enters the cylinder 900 from the ink passage 91 and flows from the bottom to the top of the cylinder 900 in the diagram. Before measuring the ink viscosity, the ink viscosity detection circuit 40 energizes the coil 920 to raise the plunger 910 to its upper limit position, and guides the ink to be measured from the ink passage 91 into the cylinder 900. The ink viscosity detection circuit 40 then stops energizing the coil 920, drops the plunger 910, and measures the ink viscosity.
- the fall detection sensor 930 detects that the plunger 910 has fallen and contacted the bottom end of the cylinder 900, and outputs a detection signal indicating this.
- the ink viscosity detection circuit 40 measures the fall time from when the power supply to the coil 920 is stopped until it receives a detection signal from the fall detection sensor 930. The measured fall time is stored in RAM 110.
- ROM 120 stores a table showing, for example, for a specific ink, the correlation between the plunger 910 fall time in the ink viscosity detection unit 90 and the ink viscosity.
- the print control unit 10 can obtain the ink viscosity based on the correlation between the plunger 910 fall time and the ink viscosity stored in ROM 120 from the measurement results measured by the ink viscosity detection circuit 40 and stored in RAM 110.
- Figure 4 is a schematic diagram to explain the occurrence of misalignment of the printing position.
- the reference ink ejection speed is V1
- the printing substrate 3 is moving at a speed of V4.
- the characters shown in solid lines on the printing substrate 3 represent the characters that are actually printed
- the characters shown in dashed lines represent the characters that would appear if printed at the reference ink ejection speed V1.
- the diagram on the left side of Figure 4 shows the print head 2 printing at ink ejection speed V1.
- ink ejection speed V1 there is no discrepancy between the characters actually printed and the characters that would be printed at the standard ejection speed.
- the ink ejection speed is V2, which is faster than the standard ejection speed V1, as shown in the center diagram, the timing at which the ink lands on the print substrate 3 is faster than at ejection speed V1, so the print position is shifted in the direction of movement of the print substrate 3.
- Figure 5 is a schematic cross-sectional view of the print head 2.
- reference numeral 25 denotes a recovery flow path for recovering ink ejected from the nozzles 21 that is not used for printing and recovered in the gutter 24, into the ink container 70.
- the ink recovered in the ink container 70 via the recovery flow path 25 is supplied to the nozzles 21 again for use in printing.
- a charge voltage detection sensor 26 is attached to the recovery flow path 25 to detect the charge voltage of the ink particles recovered in the gutter 24.
- the ink is conductive, and when charged ink particles reach the gutter 24, the potential of the ink in the recovery flow path 25 changes, allowing the charge voltage detection sensor 26 to detect that the charged ink particles have reached the gutter 24.
- the charge voltage detection sensor 26 does not necessarily have to be attached to the recovery flow path 25; it need only be located in a position where it can detect the charge voltage (or the electric field caused by the charge) of the ink particles that have reached the gutter 24.
- the charge voltage of the ink detected by the charge voltage detection sensor 26 is acquired by the charge voltage detection circuit 50.
- Figure 6 is a flowchart showing the flow of the print position correction process in this embodiment.
- the user can instruct the print control unit 10 to measure the ink ejection speed from the panel 60 at any time (S600).
- the print control unit 10 measures the ink ejection speed using the process described below, and stores the ejection speed obtained by the measurement in RAM 110 (S610).
- the print control unit 10 corrects the print position according to the ink ejection speed stored in RAM 110 during printing, and performs printing (S620).
- the print control unit 10 controls the timing of charging the ink particles to be delayed, thereby shifting the print position in the direction opposite to the direction of movement of the print substrate 3, and correcting the print position. Conversely, if the ink ejection speed is slower than the ink ejection speed previously saved in RAM 110, the print position has shifted in the direction opposite to the direction of movement of the print substrate 3.
- the print control unit 10 controls the timing of charging the ink to be advanced, thereby shifting the print position in the direction of movement of the print substrate 3, and correcting the print position.
- FIG. 7 is a flowchart of the ink ejection speed measurement process in S610.
- the ink ejection speed is measured when ink particles can be continuously collected by the gutter 24, such as between prints, that is, when ink particles are not used for printing for a certain period of time.
- the print control unit 10 controls the nozzle 21 to eject ink from the nozzle 21 in the direction of arrow 200 (S700).
- the print control unit 10 controls the voltage applied to the charging electrode 22 via the character signal generating circuit 30 to charge the ink droplets ejected from the nozzle 21.
- the charging voltage applied to the charging electrode 22 is controlled to a magnitude that results in a deflection amount that allows the charged ink droplets to be captured by the gutter 24 (S710).
- the character signal generating circuit 30 acquires the time when the voltage of the charging electrode was controlled.
- the acquired time is stored in RAM 110 as the first time T1 (S720).
- the charged ink is collected by the gutter 24 (S730), and the charge voltage of the collected ink is detected by the charge voltage detection sensor 26 (S740).
- the charge voltage detection circuit 50 acquires the charge voltage detected by the charge voltage detection sensor 26, and acquires the time at which the charge voltage is detected by the charge voltage detection sensor 26 as the second time T2.
- the acquired second time T2 is stored in the RAM 110, similar to the first time T1 (S750).
- the ink ejection velocity V5 is calculated using the distance X1 from the nozzle 21 to the gutter 24, which is stored in advance in the ROM 120, and the times T1 and T2 stored in the RAM 110.
- the ink ejection velocity V5 calculated here is stored in the RAM 110 (S760).
- Figure 8 is a schematic cross-sectional view of a print head to explain another example of a method for measuring the ejection velocity.
- the print head 2a shown in Figure 8 differs from the print head shown in Figure 5 in that two charge voltage sensors for detecting the charge voltage of ink particles (charge voltage detection sensors 26a, 26b) are provided at a distance apart, at positions along the flight path of the ink particles between the deflection electrode 23 and the gutter 24.
- the charge voltage detection circuit 50 detects the charge voltage of the ink particles using the charge voltage detection sensors 26a, 26b, and obtains the time when the charge voltage is detected by the charge voltage detection sensor 26a as T3 and the time when the charge voltage is detected by the charge voltage detection sensor 26b as T4.
- Measurement using the configuration shown in Figure 7 requires more sensors than measurement using the configuration shown in Figure 5, so there is a cost difference, but it is possible to measure the ink ejection speed in the same way as the measurement method shown in Figure 5.
- the user can instruct measurement of the ink ejection speed at any time, correcting any deviation in the printing position due to changes in the ink ejection speed and preventing deterioration in print quality. Furthermore, since the measurement is performed at a time when the ink is not being used for printing while the inkjet recording device is in operation, the ink ejection speed can be measured without stopping printing. Furthermore, this charging voltage detection timing prevents erroneous voltage detection due to the charging voltage of the ink used for printing, making it possible to accurately determine the ink ejection speed.
- the amount of correction for the print position is determined by obtaining the ink ejection speed, but instead of directly determining the ejection speed, the time it takes for an ink particle to reach the gutter after being ejected from the nozzle, or the time it takes for the ink particle to fly between sensors, can also be used as the ejection speed.
- the amount of correction can be obtained from the difference in arrival time (amount of change) and the ratio of the distance from the nozzle to the gutter (or the distance between the sensors) to the distance from the nozzle to the print target.
- the ink ejection speed is measured at any timing instructed by the user. It is also known that the ink ejection speed varies depending on the viscosity of the ink. The viscosity of the ink changes over long periods of operation of the inkjet recording device, and the ink ejection speed also changes accordingly.
- an inkjet recording device that measures the ink ejection speed based on the ink viscosity will be described as an example. Note that the configuration of the inkjet recording device in this embodiment is the same as the inkjet recording device of the first embodiment described with reference to Figures 1, 2, and 5. Therefore, below, the components of the inkjet recording device will be described using the reference numbers in these figures, and detailed description of them will be omitted.
- FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the print position correction process in the second embodiment. The process shown in FIG. 9 is performed periodically at predetermined times while the inkjet recording device 1 is in operation.
- the print control unit 10 causes the ink viscosity detection circuit 40 to guide the ink stored in the ink container 70 to the ink viscosity detection unit 90, where the ink viscosity is measured (S900).
- the ink viscosity obtained by the ink viscosity detection circuit 40 using the ink viscosity detection unit 90 is stored in RAM 110 and maintained by RAM 110 (S910).
- the print control unit 10 reads the ink viscosity obtained in the previous measurement, which is stored in RAM 110, and the ink viscosity obtained in the current measurement, and compares the two. Ink viscosity changes due to factors such as dilution of the ink when ink cleaning fluid mixes with the ink, and evaporation of solvents mixed in the ink. The print control unit 10 determines whether the ink viscosity has changed based on the comparison results. If it is determined that the ink viscosity has not changed, the process returns to step S900, and the ink viscosity is measured at the next timing (S920).
- the print control unit 10 measures the ink ejection speed, obtains the results, and corrects the print position based on the obtained measurement results, similar to the processing in the first embodiment (S610, S620).
- Figure 10 is a simplified perspective view of the printing system in the third embodiment.
- a print inspection device 5 is connected to the inkjet recording device 1.
- the print inspection device 5 has a camera 6 and a monitor 7, and inspects the content printed on the print substrate 3 by the inkjet recording device 1.
- the camera 6 is an imaging means that reads images including the character string to be inspected.
- the monitor 7 displays the image read by the camera 6 by the print inspection device 5, and is also used to set the conditions for the print inspection and display the inspection results.
- Figure 11 is a schematic block diagram showing the configuration of the inkjet recording device 1 and the print inspection device 5.
- the print inspection device 5 has an image input unit 51 that reads images input from the camera 6 by scanning them, etc.
- the image read by the image input unit 51 is stored by the image storage unit 52 in a storage device such as a hard disk drive (HDD) (not shown).
- the image processing unit 53 processes the images stored in the image storage unit 52 and inspects the print for misalignment and for print defects such as smudges or missing parts in the print content.
- the ROM 55 stores various data used when the image processing unit 53 processes images.
- the input/output unit 54 exchanges various information, including inspection results, with the inkjet recording device 1, and also displays the information on the monitor 7.
- the inkjet recording device 1 has a configuration similar to that of the inkjet recording device 1 of the first embodiment shown in Figure 2. Information is exchanged between the inkjet recording device 1 and the print inspection device 5 via the interface 130 of the print control unit 10.
- Figure 12 is a flowchart showing the flow of the print position correction process in the third embodiment.
- the print inspection device 5 uses the camera 6 to capture the printed content, such as the character string printed on the print substrate 3, and the image input unit 51 acquires the image (S1200).
- the image acquired by the image input unit 51 is stored in a storage device (not shown) by the image storage unit 52 (S1210).
- the image processing unit 53 reads the image stored in the storage device by the image storage unit 52, processes the read image using data stored in ROM 55, and inspects the printed content for defects such as misalignment or missing characters, for example, by comparing it with a reference image previously stored in ROM 55 (S1230).
- the print inspection device 5 waits for the arrival of the next print substrate and performs the inspection again (S1240). If a defect such as misalignment is found, the print inspection device 5 displays the result on the monitor 7 via the input/output unit 54. Furthermore, if the detected defect is a misalignment of characters, the print inspection device 5 notifies the inkjet recording device 1 of this result via the input/output unit 54 (S1250).
- the print control unit 10 of the inkjet recording device 1 receives inspection results indicating a print position deviation from the print inspection device 5, it measures the ink ejection speed and corrects the print position according to the ink ejection speed, as in the first embodiment (S610, S620).
- the inkjet recording device receives notification of the deviation in the print position from the print inspection device, measures the ink ejection speed without human intervention, and corrects the print position, thereby preventing a decline in print quality.
- the above-described embodiment makes it possible to prevent degradation of print quality due to misalignment of the print position that can occur when the ink ejection speed of the inkjet recording device changes.
- the above-described embodiments represent typical aspects of the present invention, and the present invention is not limited to these.
- the measured ink ejection speed is stored in RAM, but it may also be stored in ROM. This makes it possible to continue operation after restarting by using previous measurement results, even if the power is cut off due to a suspension of operation, etc.
- different triggers for measuring the ink ejection speed have been described as separate embodiments, but it is also possible to configure an embodiment by combining some or all of these.
- Inkjet recording device 2 Print head 3: Printing object 5: Printing inspection device 6: Camera 7: Monitor 10: Printing control unit 26: Charge voltage detection sensor 30: Character signal generating circuit 40: Ink viscosity detection circuit 50: Charge voltage detection circuit 60: Panel 70: Ink containers 80, 81: Pump 90: Ink viscosity detection unit
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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Abstract
インクジェット記録装置は、インクを吐出するノズル21、ノズル21から吐出されたインクに帯電させる帯電電極22、帯電したインクを偏向する偏向電極23、帯電電極によるインクへの帯電電圧を制御する帯電電圧制御部30、ノズルから吐出されるインクの吐出速度を取得するためのセンサ26、及び帯電電圧制御部30を制御して被印字物への印字を制御する制御部10を有する。制御部10は、センサ26を用いてノズル21より吐出されるインクの吐出速度を取得し、取得した吐出速度に基づいて帯電電極22によるインクへの帯電のタイミングを制御する。
Description
本発明は、ノズルより粒子化したインクを吐出するインクジェット記録装置及びその制御方法に関する。
従来、生産ライン等で、ベルトコンベアにより搬送されている被印字物に印字を行う記録装置として、例えば、特許文献1に開示されるような、ノズルから吐出したインクを帯電電極によって帯電させ、偏向電極により帯電したインクの進路を変えて被印字物への印字を行うインクジェット記録装置が知られている。
特許文献1には、このようなインクジェット記録装置において、移動している被印字物の加減速を加味して、印字に使用されない調整用のインク粒子の数と挿入位置を決定することで印字位置の調整を行ない、印字品質を向上させることが開示されている。
インクジェット記録装置において、インクが吐出されてから被印字物に付着するまでの時間、即ち、インクの飛行時間は、ノズルからのインクの吐出速度によって変化する。インクの吐出速度は、インクの粘度やノズルへのインクの供給圧力等の要因によって変化する。したがって、インクジェット記録装置の使用中にインクの粘度やノズルへのインクの供給圧力などが変化すると、インクの飛行時間も変化することになる。例えば、インク吐出速度が予定された速度に比べて遅くなって、飛行時間が長くなった場合、印字位置は後ろにずれてしまうことになる。
特許文献1に記載されたインクジェット記録装置では、被印字物の移動速度の変化に応じて印字位置の調整が行われるが、インクの飛行時間は一定であることが前提となっており、インクの飛行時間が変化することに関しては何も考慮されていない。このため、インク吐出速度が予定された速度から変化することに起因して生じる印字位置のずれについては、補正することができず、印字品質の劣化を招く恐れがある。
本発明の目的は、インクの吐出速度が変化することに伴う印字位置のずれの発生を低減させ、吐出速度の変化に起因する印字品質の劣化を抑制したインクジェット記録装置及びその制御方法を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明によるインクジェット記録装置は、その好ましい態様において、インクを吐出するノズル、ノズルから吐出されたインクに帯電させる帯電電極、帯電したインクを偏向する偏向電極、帯電電極によるインクへの帯電電圧を制御する帯電電圧制御部、ノズルから吐出されるインクの吐出速度を取得するためのセンサ、及び帯電電圧制御部を制御して被印字物への印字を制御する制御部を有する。制御部は、センサを用いてノズルより吐出されるインクの吐出速度を取得し、取得した吐出速度に基づいて帯電電極によるインクへの帯電のタイミングを制御するように構成される。
本発明によれば、インクジェット記録装置において、インクの吐出時間が変化した場合でも、印字位置のずれを低減することができ、印字品質の劣化を抑制することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図面において、同一又は共通する構成及び/又は機能を有する部位には同一の符号を付している。また、以下の説明において、特に必要な場合を除き、同一の構成及び/又は機能を有する部位について、重複する説明は省略する。
図1は、本発明の一実施形態におけるインクジェット記録装置の概略斜視図である。
図1において、1は、インクジェット記録装置である。2は、インクの吐出を行う印字ヘッドである。3は、被印字物であり、4は、被印字物を搬送するベルトコンベアである。インクジェット記録装置1は、印字ヘッド2からインクを吐出し、ベルトコンベア4により図の矢印方向に移動している被印字物3に文字列等を印字する。
図2は、本実施形態におけるインクジェット記録装置1の概略ブロック図である。
インクジェット記録装置1は、印字制御部10、文字信号発生回路30、インク粘度検出回路40、帯電電圧検出回路50、パネル60、インク容器70、ポンプ80、81、及びインク粘度検出部90を有する。
印字制御部10は、文字信号発生回路30、インク粘度検出回路40、帯電電圧検出回路50、パネル60に接続されて、インクジェット記録装置1全体の制御を行う。
文字信号発生回路30は、印字制御部10から送られる印字内容を文字信号に変換して印字ヘッド2の帯電電極22に印加される電圧を制御して、インクの帯電電圧を制御する。印字ヘッド2のノズル21から吐出され粒子状になったインク粒子は、帯電電極22に印加された電圧に応じた電荷が加えられ帯電する。帯電したインク粒子は、偏向電極23を通過する際、加えられた電荷量に応じて偏向されて被印字物3の方向に向かい、被印字物3に付着する。
インク粘度検出回路40は、インク粘度検出部90からの出力に基づいてインクの粘度を検出する。帯電電圧検出回路50は、帯電電圧検出センサ26を用いて、印字に使用されず印字ヘッド2のガター24により回収されたインクの帯電を検出する。
パネル60は、ROM120に保持されている被印字物の長さ、印字距離、書き出し位置、及び/又は印字文字列の幅といったインクジェット記録装置1の設定情報や、インクジェット記録装置1の動作状態などの情報を表示する。また、ユーザーが設定情報の入力やインクジェット記録装置1に対する各種の指示を行う際に、ユーザーにより入力操作が行われる。
インク容器70は、印字に使用されるインクを保管する容器である。ポンプ80は、インク容器70から印字ヘッド2にインクを供給し、ポンプ81は、印字に使用されず印字ヘッド2のガター24により回収されたインクをインク容器70に戻すためのポンプである。インク粘度検出部90は、インク容器70と接続されており、インク容器70に保管されているインクの粘度を検出する。
印字制御部10は、MPU(マイクロプロセッシングユニット)100、RAM(ランダムアクセスメモリー)110、ROM(リードオンリーメモリ)120、文字信号発生回路30、インク粘度検出回路40、帯電電圧検出回路50が接続されるインターフェース130、及びパネル60が接続されるパネルインターフェース140を有する。
RAM110は、揮発性の記憶装置であり、MPU100により一時的に使用されデータを保持しておくために用いられる。ROM120は、例えば、フラッシュメモリのような、読み出し及び書き込みが可能な不揮発性の記憶装置である。ROM120には、後述するようなベルトコンベア4の速度や印字速度などの計算や、インクジェット記録装置1の印字動作の制御など、MPU100が印字制御部10としての機能を実現するために実行するプログラムや、MPUのプログラム実行の際に使用される設定情報などのデータが記憶される。
図3は、インク粘度検出部90の構成を示す模式図である。
インク粘度検出部90は、図3に示すように、インクが充填された円筒状のシリンダー900を有し、その内部には、円柱状のプランジャー910が備えられている。シリンダー900の外周には、プランジャー910を上限位置まで引き上げるためのコイル920が設けられている。また、シリンダー900の下端部付近には、プランジャー910が最下限位置まで落下したことを検知する落下検知センサ930が備えられている。
インク粘度検出部90とインク容器70は、インク通路91を介して接続されており、インクは、インク通路91からシリンダー900に侵入し、図中でシリンダー900の下方向から上方向へ流れる。インク粘度検出回路40は、インク粘度測定前に、コイル920に通電してプランジャー910を上限位置まで引き上げ、測定対象のインクをインク通路91からシリンダー900内部へ導く。その後、インク粘度検出回路40は、コイル920への通電を停止させてプランジャー910を落下させ、インク粘度の測定を行う。
落下検知センサ930は、プランジャー910が落下してシリンダー900の下端に接触したことを検出して、そのことを示す検出信号を出力する。インク粘度検出回路40は、コイル920への通電を停止してから、落下検知センサ930からの検出信号を受けるまでの時間を落下時間として測定する。測定された落下時間は、RAM110に格納される。
ROM120には、例えば、所定のインクについて、インク粘度検出部90おけるプランジャー910の落下時間とインク粘度との相関関係を示すテーブルが格納されている。印字制御部10は、インク粘度検出回路40により測定され、RAM110に格納されている測定結果から、ROM120に格納されているプランジャー910の落下時間とインク粘度との相関関係に基づいて、インクの粘度を取得することができる。
次に、印字位置のずれが発生するメカニズムについて図4を用いて説明する説明する。
図4は、印字位置のずれの発生を説明するための概略図である。ここでは、インクの吐出速度はV1が基準であり、被印字物3は速度V4で移動していることを想定する。図中、被印字物3に実線で示される文字は、実際に印字される文字を示しており、破線で示される文字は基準となるインクの吐出速度V1で印字された場合の文字を示している。
図4の左側の図は、印字ヘッド2が、インクの吐出速度V1で印字を行っている様子を示している。インクの吐出速度V1で印字が行われる場合は、このように、実際に印字される文字と基準の吐出測度で印字された場合の文字との間にずれは生じない。インクの吐出速度が基準となる吐出速度V1よりも速いV2である場合、中央の図に示すように、被印字物3にインクが着弾するタイミングが吐出速度V1に比べて早くなるため、印字位置は、被印字物3の移動方向にずれる。一方、インクの吐出速度が基準となる吐出速度V1よりも遅いV3である場合は、右側の図に示すように、被印字物3にインクが着弾するタイミングが吐出速度V1に比べて遅くなるため、印字位置は、被印字物3の移動方向とは逆方向にずれる。
図5は印字ヘッド2の概略断面図である。
図5において、25は、ノズル21から吐出されたインクのうち、印字に使用されずガター24で回収されたインクをインク容器70に回収するための回収流路である。回収流路25を介してインク容器70に回収されたインクは、再度、ノズル21に供給されて印字に使用される。回収流路25には、ガター24に回収されたインク粒子の帯電電圧を検出するための帯電電圧検出センサ26が取り付けられている。インクには、導電性のものが用いられており、帯電したインク粒子が、ガター24に到達すると、回収流路25中のインクの電位が変化し、帯電電圧検出センサ26によって、帯電したインク粒子がガター24に到達したことを検出することができる。帯電電圧検出センサ26は、必ずしも回収流路25に取り付けられる必要はなく、ガター24に到達したインク粒子の帯電電圧(あるいは、帯電電荷による電界)を検出できる部位に設けられていればよい。帯電電圧検出センサ26で検出されたインクの帯電電圧は、帯電電圧検出回路50によって取得される。
図6は、本実施形態における印字位置の補正処理の流れを示すフローチャートである。
ユーザーは、任意のタイミングでパネル60からインクの吐出速度の測定を印字制御部10に指示できる(S600)。ユーザーからインクの吐出速度の測定が指示されると、印字制御部10は、後述する処理によりインクの吐出速度を測定し、測定により取得された吐出速度をRAM110に格納する(S610)。印字制御部10は、印字時にRAM110に保持したインクの吐出速度に応じて、印字位置を補正して印字を行う(S620)。
例えば、今回RAM110に格納した吐出速度と前回の測定でRAM110に保存されたインクの吐出速度とを比較し、今回測定した吐出速度の方が速い場合、被印字物3の移動方向に印字位置がずれている。そのため、印字制御部10は、インク粒子への帯電タイミングが遅くなるように制御をすることで、被印字物3の移動方向と逆方向に印字位置をずらし、印字位置の補正を行うことができる。反対に、前回RAM110に保存したインクの吐出速度よりも遅くなっている場合、被印字物3の移動方向と逆方向に印字位置がずれている。そのため、印字制御部10は、インクへの帯電タイミングを早くするように制御をすることで被印字物3の移動方向に印字位置をずらし、印字位置の補正を行うことができる。補正量(帯電タイミングをずらす時間)Δtは、前回測定された吐出速度をVn-1、今回測定された吐出速度をVn、印字距離(ノズル21から被印字物3までの距離)をdとすると、
Δt=(Vn-1-Vn)・d/(Vn-1・Vn) (数1)
として求められる。
Δt=(Vn-1-Vn)・d/(Vn-1・Vn) (数1)
として求められる。
図7は、S610におけるインクの吐出速度の測定処理のフローチャートである。インクの吐出速度の測定は、例えば、印字と印字の間など、連続してインク粒子をガター24で回収可能なタイミング、すなわち、ある程度の時間インク粒子が印刷に使用されないタイミングで実施される。
印字制御部10は、ノズル21を制御し、ノズル21から矢印200の向きにインクを吐出させる(S700)。続いて、印字制御部10は、文字信号発生回路30を介して、帯電電極22に印加する電圧を制御し、ノズル21から吐出されたインク粒子に帯電させる。帯電電極22に印加される帯電電圧は、帯電したインク粒子がガター24によって補足可能な偏向量となる大きさに制御される(S710)。このとき、文字信号発生回路30は、帯電電極の電圧を制御したときの時間を取得する。取得された時間は、第1の時間T1としてRAM110に保持される(S720)。
帯電したインクは、ガター24で回収され(S730)、回収されたインクの帯電電圧が帯電電圧検出センサ26で検出される(S740)。帯電電圧検出回路50は、帯電電圧検出センサ26によって検出された帯電電圧を取得し、帯電電圧検出センサ26により帯電電圧が検出された時間を第2の時間T2として取得する。取得された第2の時間T2は、第1の時間T1と同様にRAM110に保持される(S750)。最後に、予めROM120に記憶されているノズル21からガター24までの距離X1と、RAM110に保持された時間T1とT2を用いてインクの吐出速度V5が算出される。このときの吐出速度V5は、
V5=X1/(T2―T1)(数2)
として算出することができる。ここで算出されたインクの吐出速度V5は、RAM110に保存される(S760)。
V5=X1/(T2―T1)(数2)
として算出することができる。ここで算出されたインクの吐出速度V5は、RAM110に保存される(S760)。
インクの吐出速度の測定方法の他の一例として、帯電電圧検出センサを二つ用いる方法について図7を用いて説明する。
図8は、吐出速度の測定方法の他の一例を説明するための印字ヘッドの模式的な断面図である。
図8に示す印字ヘッド2aは、インク粒子の帯電電圧を検出するための帯電電圧センサが、偏向電極23とガター24の間のインク粒子の飛行経路に沿った位置に、距離をおいて2つ(帯電電圧検出センサ26a、26b)設けられている点で図5に示した印字ヘッドと相違している。帯電電圧検出回路50は、帯電電圧検出センサ26a、26bを用いてインク粒子の帯電電圧を検出し、帯電電圧検出センサ26aで帯電電圧を検出した時間をT3、帯電電圧検出センサ26bで帯電電圧を検出した時間をT4として取得する。
帯電電圧検出センサ26aと帯電電圧検出センサ26bとの間の距離をX2とすると、インクの吐出速度V6は、
V6=X2/(T4―T3)(数3)
として算出することができる。なお、図7に示す測定方法を用いる場合、帯電電圧検出センサ26aと帯電電圧検出センサ26bとの間の距離X2は、予めROM120に保持される。
V6=X2/(T4―T3)(数3)
として算出することができる。なお、図7に示す測定方法を用いる場合、帯電電圧検出センサ26aと帯電電圧検出センサ26bとの間の距離X2は、予めROM120に保持される。
図7に示した構成による測定は、図5に示した構成による測定に比べてセンサ数が増えるため、コスト的な差はあるが、図5に示した測定方法と同様、インクの吐出速度を測定することができる。
本実施形態によれば、ユーザーが任意のタイミングでインクの吐出速度の測定を指示し、インクの吐出速度の変化による印字位置のずれを補正することができ、印字品質の劣化を抑制することができる。また、インクジェット記録装置の稼働中にインクが印字に使用されないタイミングで測定が行われるので、印字を止めることなくインクの吐出速度を測定することができる。そして、この帯電電圧検出タイミングであれば、印字に使用するインクの帯電電圧による、電圧の誤検知を防ぎ、正確なインクの吐出速度を求めることも可能である。
なお、本実施形態において、印字位置の補正量は、インクの吐出速度を取得して行われるが、直接吐出速度を求めずに、インク粒子がノズルから吐出されてからガターに到達するのに要する時間、あるいは、センサ間の飛翔に要する時間を吐出速度として用いるようにしてもよい。この場合、到達時間の差(変化量)、及びノズルからガターまでの距離(又はセンサ間の距離)とノズルから被印字物までの距離の比から補正量を得ることができる。
以上説明した実施形態では、インクの吐出速度の測定をユーザーから指示される任意のタイミングで行っている。インクの吐出速度は、インクの粘度によって変わることも知られている。インクの粘度は、インクジェット記録装置の長時間の稼働によって変化し、これに伴ってインクの吐出速度も変化する。以下、第2の実施形態として、インクの粘度に基づいてインクの吐出速度の測定を行うようにしたインクジェット記録装置を例に説明を行う。なお、本実施形態におけるインクジェット記録装置の構成は、図1、図2、及び図5を参照して説明した第1の実施形態のインクジェット記録装置と同じである。したがって、以下では、インクジェット記録装置の各構成部位について、これらの図面における参照番号を引用して説明し、それらの詳細な説明は省略する。
図9は、第2の実施形態における印字位置の補正処理の流れを示すフローチャートである。図9に示す処理は、インクジェット記録装置1の稼働中、予め決められたタイミングで、定期的に実施される。
印字制御部10は、予め定められたタイミングがくると、インク粘度検出回路40によりインク容器70に保管されているインクをインク粘度検出部90に導き、インクの粘度を測定する(S900)。インク粘度検出部90を用いてインク粘度検出回路40により取得されたインクの粘度は、RAM110に格納されてRAM110によって保持される(S910)。
印字制御部10は、RAM110に保持されている前回の測定で取得されたインクの粘度と、今回の測定により取得されたインクの粘度を読み出して、両者を比較する。インクの粘度は、インクにインク洗浄液が混ざることによるインクの希釈や、インクに混ざっている溶剤の気化等により変化する。印字制御部10は、比較の結果によりインクの粘度が変化しているか否か判別する。インクの粘度が変化していないと判断された場合は、ステップS900に戻り、次のタイミングでインクの粘度の測定が行われる(S920)。
インクの粘度が変化していた場合、印字制御部10は、第1の実施形態における処理と同様に、インクの吐出速度を測定してその結果を取得し、取得した測定結果に応じて印字位置の補正を行う(S610、S620)。
このように、インクの粘度の変化が検出された場合に、インクの吐出速度を測定して、印字位置の補正をすることで、印字位置のずれを未然に防止することができ、印字品質の低下を抑えることができる。
次に、第3の実施形態として、印字位置のずれが生じた場合にインクの吐出速度を測定して印字位置のずれを補正するようにしたインクジェット記録装置について説明する。
図10は、第3の実施形態における印字システムの簡単な斜視図である。
本実施形態において、インクジェット記録装置1には、印字検査装置5が接続される。印字検査装置5は、カメラ6とモニタ7を有しており、インクジェット記録装置1によって被印字物3に印字された印字内容の検査を行う。カメラ6は、検査対象となる文字列を含む画像を読み取る撮像手段である。モニタ7は、印字検査装置5がカメラ6により読み取った画像を表示するほか、印字検査の条件設定や検査結果の表示に使われる。
図11は、インクジェット記録装置1と印字検査装置5の構成を示す概略ブロック図である。
印字検査装置5はカメラ6から入力された画像をスキャンする等して読み取る画像入力部51を有する。画像入力部51が読み取った画像は、画像記憶部52により、例えば、図示しないHDD(ハードディスクドライブ)等の記憶装置に記憶される。画像処理部53は、画像記憶部52によって保持された画像を処理して、印字位置のずれのほか、印字内容に汚れや欠けなどの印字不良がないか検査する。ROM55には、画像処理部53が画像を処理する際に使用される各種データが記憶される。入出力部54は、インクジェット記録装置1との間で検査結果を含む各種の情報の受け渡しを行い、また、モニタ7に情報を表示する。
インクジェット記録装置1は、図2に示した第1の実施形態のインクジェット記録装置1と同様の構成を有している。なお、印字検査装置5との間で行われる情報の授受は、印字制御部10のインターフェース130を介して行われる。
図12は、第3の実施形態における印字位置の補正処理の流れを示すフローチャートである。
印字検査装置5は、被印字物3がベルトコンベア4で運ばれてくると、カメラ6により被印字物3に印字された文字列などの印刷内容を撮影し、画像入力部51が画像として取得する(S1200)。画像入力部51により取得された画像は、画像記憶部52により図示しない記憶装置に格納される(S1210)。画像処理部53は、画像記憶部52により記憶装置に保持された画像を読み出し、ROM55に保持されているデータを使用して読み出した画像を処理し、例えば、予めROM55に保持されている基準となる画像と比較して、印字内容に印字位置のずれや欠けなどの不良が発生していないか検査する(S1230)。検査の結果から、不良の発生がないと判断された場合、印字検査装置5は、そのまま次の被印字物の到着を待ち、再び検査を行う(S1240)。印字位置のずれなどの不良があった場合、印字検査装置5は、入出力部54によりその結果をモニタ7に表示する。また、印字検査装置5は、検出された不良が文字位置のずれであった場合、入出力部54からインクジェット記録装置1にその結果を通知する(S1250)。
インクジェット記録装置1の印字制御部10は、印字検査装置5から印字位置のずれを示す検査結果を受信すると、第1の実施形態と同様にして、インクの吐出速度の測定を行い、インクの吐出速度に応じて印字位置の補正を行う(S610、S620)。
本実施形態によれば、被印字物への印字が継続して行われている最中に印字位置のずれが検出された場合であっても、インクジェット記録装置が印字検査装置から印字位置のずれの通知を受け、人手を介することなくインク吐出速度を測定し、印字位置の補正をすることでき、印字品質の低下を抑制することができる。
以上説明した実施形態によれば、インクジェット記録装置のインク吐出速度が変化した場合に生じえる印字位置のずれに伴う印字品質が低下の発生を抑制することができる。
以上説明した実施形態は、本発明の代表的な態様を示すものであり、これらによって本発明が限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施形態において、測定されたインクの吐出速度は、RAMに保持するようにされているが、これをROMに保持するようにしてもよい。これにより、稼働の休止等で電源が遮断されたような場合であっても、再立ち上げ後に以前の測定結果を利用して稼働を継続することが可能となる。また、上記実施形態では、インクの吐出速度の測定の契機が異なるものをそれぞれ別の実施形態として説明したが、これらの一部あるいはすべてを組み合わせて構成することも可能である。
製品の生産ラインなどにおける被印字物となる製品への製造番号などの印字に際して、印字位置のずれが発生することを抑え、印字の品質が低下することを防ぐことができる。
1:インクジェット記録装置
2:印字ヘッド
3:被印字物
5:印字検査装置
6:カメラ
7:モニタ
10:印字制御部
26:帯電電圧検出センサ
30:文字信号発生回路
40:インク粘度検出回路
50:帯電電圧検出回路
60:パネル
70:インク容器
80、81:ポンプ
90:インク粘度検出部
2:印字ヘッド
3:被印字物
5:印字検査装置
6:カメラ
7:モニタ
10:印字制御部
26:帯電電圧検出センサ
30:文字信号発生回路
40:インク粘度検出回路
50:帯電電圧検出回路
60:パネル
70:インク容器
80、81:ポンプ
90:インク粘度検出部
Claims (13)
- インクを吐出するノズルと、
前記ノズルから吐出されたインクに帯電させる帯電電極と、
帯電したインクを偏向する偏向電極と、
前記帯電電極による前記インクへの帯電電圧を制御する帯電電圧制御部と、
前記ノズルから吐出されるインクの吐出速度を取得するためのセンサと、
前記ノズルから吐出され、印字に使用されないインクを回収するインク回収部と、
前記帯電電圧制御部を制御して、被印字物への印字を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記センサを用いて前記ノズルより吐出されるインクの吐出速度を取得し、取得した前記吐出速度に基づいて前記帯電電極による前記インクへの帯電のタイミングを制御するように構成されるインクジェット記録装置。 - 前記制御部は、取得した前記吐出速度を保持しておくための記憶部を有し、取得した前記吐出速度と前記記憶部に保持されている吐出速度とを比較し、前記吐出速度が変化していると判断される場合に前記タイミングを変化させるよう構成されていることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録装置。
- 請求項2記載のインクジェット記録装置は、さらに、
前記ノズルから吐出され、印字に使用されないインクを回収するインク回収部を有し、
前記センサは、前記インク回収部に設けられ、前記インク回収部によって回収されたインクの帯電電圧を検出するように構成され、
前記制御部は、前記帯電電圧制御部により前記帯電電極に電圧を印加した第1の時刻と、前記センサにより前記インクの帯電電圧が検出された第2の時刻とに基づいて前記吐出速度を取得するように構成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記制御部は、前記第1の時刻と前記第2の時刻との間の差と、前記ノズルと前記インク回収部との間の距離に基づいて前記吐出速度を取得するように構成されていることを特徴とする請求項3記載のインクジェット記録装置。
- 前記制御部は、前記ノズルから吐出されるインクが所定時間印字に利用されないタイミングで前記吐出速度の取得を行うように構成されていることを特徴とする請求項3記載のインクジェット記録装置。
- 請求項2記載のインクジェット記録装置は、さらに、前記インクの粘度を測定する粘度測定部を有し、
前記制御部は、前記測定により取得された前記インクの粘度を前記記憶部に保持しておき、測定された前記インクの粘度と前記記憶部に保持されている前記インクの粘度とを比較し、測定された前記インクの粘度が変化していると判断された場合に、前記吐出速度の取得を行うように構成されていることを特徴とする請求項2記載のインクジェット記録装置。 - 請求項2記載のインクジェット記録装置は、さらに、被印字物への印字品質の測定を行う印字検査装置を接続するためのインターフェースを有し、
前記制御部は、前記インターフェースを介して前記印字検査装置より被印字物への印字位置のずれが検出されたことを示す情報を取得した場合に、前記吐出速度の取得を行うように構成されていることを特徴とする請求項2記載のインクジェット記録装置。 - 請求項2記載のインクジェット記録装置は、さらに、ユーザーからの操作入力を受け付けるパネルを有し、
前記制御部は、前記パネルからの指示に応じて前記吐出速度の取得を行うように構成されていることを特徴とする請求項2記載のインクジェット記録装置。 - ノズルから吐出したインクを帯電電極によって帯電させ、偏向電極により帯電したインクの進路を変えて被印字物への印字を行うインクジェット記録装置の制御方法であって、
前記ノズルから吐出されたインクの吐出速度を取得し、
前記取得した吐出速度を過去に取得された前記吐出速度と比較して前記吐出速度が変化したか否かを判別し、及び
前記判別の結果、前記吐出速度が変化したと判断された場合、前記吐出速度に基づいて、前記帯電電極による前記インクへの帯電のタイミングを制御するインクジェット記録装置の制御方法。 - 前記吐出速度の取得は、
前記被印字物への印字に使用されない測定対象のインクを吐出して、前記測定対象のインクが吐出された第1の時刻を取得し、
前記帯電電極によって前記測定対象のインクを帯電させ、
前記被印字物への印字に使用されないインクを回収するインク回収部において前記測定対象のインクの帯電電圧を検出して、前記測定対象のインクが前記インク回収部に到達した第2の時刻を取得し、及び
前記第1の時刻及び前記第2の時刻に基づいて、前記吐出速度を取得するステップを含む請求項9記載のインクジェット記録装置の制御方法。 - 前記吐出速度の取得は、前記ノズルから吐出されるインクが所定時間印字に利用されないタイミングで行われることを特徴とする請求項10記載のインクジェット記録装置の制御方法。
- 請求項11記載のインクジェット記録装置の制御方法は、さらに、
前記インクの粘度を取得して、取得された前記インクの粘度を過去に取得された前記インクの粘度と比較して前記インクの粘度に変化があったか否か判別するステップを含み、
前記吐出速度の取得は、前記インクの粘度に変化があったと判断されたことを契機に実施されることを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。 - 請求項11記載のインクジェット記録装置の制御方法は、さらに、
前記被印字物への印字品質を測定する印字検査装置から印字位置のずれの発生を示す情報を受信するステップを含み、
前記吐出速度の取得は、前記印字位置のずれの発生を示す情報が受信されたことに応じて実施されることをと特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。
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- 2024-06-13 WO PCT/JP2024/021520 patent/WO2025258024A1/ja active Pending
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