特許 7602442 インクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-10

(45)【発行日】2024-12-18

(54)【発明の名称】インクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/025 20060101AFI20241211BHJP

   B41J 2/085 20060101ALI20241211BHJP

   B41J 2/09 20060101ALI20241211BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

B41J2/025

B41J2/085

B41J2/09

B41J2/01 451

B41J2/01 401

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021130470

(22)【出願日】2021-08-10

(65)【公開番号】P2023025327

(43)【公開日】2023-02-22

【審査請求日】2023-10-17

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】前田 彬

【審査官】高松 大治

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－７８０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１７９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１３８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２２４５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１５８７５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－２１７７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８１７２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インク液滴を噴出するインクノズルに設けられた圧電素子に励振電圧を印加する励振電圧回路と、噴出されたインク液滴を帯電させる帯電電極と、前記帯電電極により帯電されたインク液滴の飛翔方向を偏向させる偏向電極と、前記帯電電極により帯電されたインク液滴の電荷量を計測する電荷量センサと、前記励振電圧回路、前記帯電電極、前記偏向電極、及び前記電荷量センサを制御する制御部とを備える連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置において、
前記制御部は、
前記偏向電極に通電しない状態で前記圧電素子に対して、所定の電圧範囲で高電圧側から低電圧側に向けて掃引するように、励振電圧値を複数の掃引回に亘って印可する励振電圧掃引設定部と、
印可された励振電圧値で生じたインク液滴に、任意の複数の印字位相で帯電電圧を加えることで電荷を与え、インク液滴に与えられた電荷量を前記電荷量センサで検知して適切な印字位相を求める印字位相計測部と、
掃引回毎に検出された前回の印字位相に対する今回の印字位相の関係が増加側から減少側に反転し印字位相の２回の減少判定が連続して成立したとき、１回目の減少判定の２つ前～２つ後の間の掃引回の印字位相に対応する励振電圧値を最終励振電圧値とする励振電圧決定部を備えている
ことを特徴とするインクジェット記録装置。

【請求項2】

請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
前記励振電圧決定部は、前記１回目の減少判定の1つ前の掃引回の印字位相に対応する励振電圧値を最終励振電圧値とする
ことを特徴とするインクジェット記録装置。

【請求項3】

請求項２に記載のインクジェット記録装置において、
前記制御部は、前記励振電圧決定部によって最終励振電圧値が求まると、前記励振電圧掃引設定部による掃引を実行しない
ことを特徴とするインクジェット記録装置。

【請求項4】

請求項２に記載のインクジェット記録装置において、
前記制御部は、全ての掃引回において、前記励振電圧決定部によって前回の印字位相に対する今回の印字位相の関係が増加側から減少側に反転し印字位相の２回の減少判定が連続して成立しないと判定された場合はアラームを発報する
ことを特徴とするインクジェット記録装置。

【請求項5】

インク液滴を噴出するインクノズルに設けられた圧電素子に励振電圧を印加する励振電圧回路と、噴出されたインク液滴を帯電させる帯電電極と、帯電電極により帯電されたインク液滴の飛翔方向を偏向させる偏向電極と、帯電電極により帯電されたインク液滴の電荷量を計測する電荷量センサと、励振電圧回路、帯電電極、帯電電極、偏向電極、及び電荷量センサを制御する制御部とを備える連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置におけるインクジェット記録方法において、
前記制御部は、
偏向電極に通電しない状態で圧電素子に対して、所定の電圧範囲で高電圧側から低電圧側に向けて掃引するように、励振電圧値を複数の掃引回に亘って印可し、
印可された励振電圧値で生じたインク液滴に、任意の複数の印字位相で帯電電圧を加えることで電荷を与え、インク液滴に与えられた電荷量を電荷量センサで検知して適切な印字位相を求め、
掃引回毎に検出された前回の印字位相に対する今回の印字位相の関係が増加側から減少側に反転し印字位相の２回の減少判定が連続して成立したとき、１回目の減少判定の２つ前～２つ後の間の掃引回の印字位相に対応する励振電圧値を最終励振電圧値とする
ことを特徴とするインクジェット記録装置におけるインクジェット記録方法。

【請求項6】

請求項５に記載のインクジェット記録装置におけるインクジェット記録方法において、
前記１回目の減少判定の1つ前の掃引回の印字位相に対応する励振電圧値を最終励振電圧値とする
ことを特徴とするインクジェット記録装置におけるインクジェット記録方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はインクジェット記録装置に係り、特に連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的な連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置は、本体にインクを貯留するインク容器を設けており、そのインク容器のインクをインク供給ポンプによって印字ヘッドへ供給している。印字ヘッドに供給されたインクは、インクノズルから連続的に噴出され、インク液滴化される。インク液滴のうち、印字に使用するインク液滴には、帯電・偏向処理を行い、印字対象物の所望の印字位置へ飛翔させて文字や記号(以下、代表して文字と表記する)を形成し、印字に使用しないインク液滴には、帯電・偏向処理を行わず、ガターで捕集してインク回収ポンプによりインク容器へ戻す構成とされている。

【0003】

そして、連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置においては、例えば、特開２００７－１３６８３９号公報（特許文献１）にあるように、インクノズルに設けた圧電素子を、所定の励振電圧値で駆動することによってインクノズルからインクをインク液滴として噴出させている。

【0004】

ところで、インクノズルの圧電素子を駆動する励振電圧値は、インク液滴の形成に影響を与え、最適な励振電圧値を設定することが必要である。特に環境温度によってインク特性が変動するの、これを補償するような励振電圧値を設定することが重要である。

【0005】

このためには、例えば印字を実行する際に、インクノズルの圧電素子の励振電圧値を調整しながら、インクノズルから噴出されたインク液滴をルーペで目視観察し、印字に適したインク液滴形状のときの励振電圧値を最適励振電圧値として決定する方法、或いは、圧電素子の励振電圧値を調整しながら実際に文字を印字し、良好な印字が実施できたと作業者が判断できる励振電圧範囲の中央値を、最適励振電圧値として決定する方法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００７－１３６８３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら上述の方法による場合は、インクノズルから噴出されたインク液滴をルーペ等で目視しながら、圧電素子に供給される励振電圧値を変更して、テスト印字を繰り返し行うことで最適な励振電圧値を決定している。また、インクジェット記録装置に備えられた、「温度－励振電圧特性」にしたがって励振電圧値を変更することで、環境温度に対応して良好な印字品質を得るようにしている。

【0008】

しかしながら、インク液滴をルーペで目視観察し、印字に適したインク液滴形状の判断を正確に行うには、熟練者の技量が必要であり、目視で判断するため個人差が生じるという問題がある。また実際に印字する場合は、ワークを無駄にする、或いは印字結果を人間が目視で判断するため個人差がでるという問題がある。

【0009】

本発明の目的は、インク液滴を形成するのに適切な圧電素子の励振電圧値を自動的に決定することができるインクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、
インク液滴を噴出するインクノズルに設けられた圧電素子に励振電圧を印加する励振電圧回路と、噴出されたインク液滴を帯電させる帯電電極と、帯電電極により帯電されたインク液滴の飛翔方向を偏向させる偏向電極と、帯電電極により帯電されたインク液滴の電荷量を計測する電荷量センサと、励振電圧回路、帯電電極、帯電電極、偏向電極、及び電荷量センサを制御する制御部とを備える連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置において、
制御部は、
偏向電極に通電しない状態で圧電素子に対して、所定の電圧範囲で高電圧側から低電圧側に向けて掃引するように、励振電圧値を複数の掃引回に亘って印可する励振電圧掃引設定部と、
印可された励振電圧値で生じたインク液滴に、任意の複数の印字位相で帯電電圧を加えることで電荷を与え、インク液滴に与えられた電荷量を電荷量センサで検知して適切な印字位相を求める印字位相計測部と、
掃引回毎に検出された前回の印字位相に対する今回の印字位相の関係が増加側から減少側に反転し印字位相の２回の減少判定が連続して成立したとき、１回目の減少判定の1つ前の掃引回の印字位相に対応する励振電圧値を最終励振電圧値とする励振電圧決定部を備えている
ことを特徴とする。

【0011】

本発明は、
インク液滴を噴出するインクノズルに設けられた圧電素子に励振電圧を印加する励振電圧回路と、噴出されたインク液滴を帯電させる帯電電極と、帯電電極により帯電されたインク液滴の飛翔方向を偏向させる偏向電極と、帯電電極により帯電されたインク液滴の電荷量を計測する電荷量センサと、励振電圧回路、帯電電極、帯電電極、偏向電極、及び電荷量センサを制御する制御部とを備える連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置におけるインクジェット記録方法において、
制御部は、
偏向電極に通電しない状態で圧電素子に対して、所定の電圧範囲で高電圧側から低電圧側に向けて掃引するように、励振電圧値を複数の掃引回に亘って印可し、
印可された励振電圧値で生じたインク液滴に、任意の複数の印字位相で帯電電圧を加えることで電荷を与え、インク液滴に与えられた電荷量を電荷量センサで検知して適切な印字位相を求め、
掃引回毎に検出された前回の印字位相に対する今回の印字位相の関係が増加側から減少側に反転し印字位相の２回の減少判定が連続して成立したとき、１回目の減少判定の1つ前の掃引回の印字位相に対応する励振電圧値を最終励振電圧値とする
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、インク液滴を形成するのに適切な圧電素子の励振電圧値を自動的に決定することができるので、熟練を要することなく容易に最適な励振電圧値の決定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】インクジェット記録装置による印字方法を説明する概略図である。

【図2】インクジェット記録装置の構成を示す構成図である。

【図3】インクジェット記録装置の構成要素を制御する制御部を示すブロック図である。

【図4】インクノズルの圧電素子の励振電圧とインク柱長の環境温度による影響を説明する説明図である。

【図5】本発明の実施形態になるインクジェット記録装置の制御部の要部を示すブロック図である。

【図6】インクノズルの圧電素子に与える励振電圧と印字位相の関係を説明する説明図である。

【図7】最終的な励振電圧値を求めるための説明図である。

【図8】図５に示すブロック図の処理を説明するための処理フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである
先ず、一般的な連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置の構成と動作について簡単に説明する。

【0015】

図１に、インクジェット記録装置の外観構成を示している。図１において、インクジェット記録装置の本体Ａには表示用のディスプレイＢが備えられている。印字ヘッドＤにはケーブルＣを介してインクが供給されており、また決定された印字内容は、ケーブルＣを介して印字ヘッドＤに送られ、これに基づいてインク液滴が連続的に噴出されることで、ベルトコンベア等の搬送ラインＥで搬送される印字対象物Ｆに印字される。

【0016】

図２には、インクジェット記録装置の構成を模式的に示している。図２において、インクジェット記録装置１００内には、メインインク容器１が備えられおり、メインインク容器１には、インク２aが充填されるようになっており、メインインク容器１は、供給弁３、供給ポンプ４、メインフィルタ５、調圧弁６、噴出弁７、及びインクノズル８とインク供給管９を介して接続されている。インクノズル８には、圧電素子（図示せず）が設けられており、インクノズル８のインクに対して振動を与えている。

【0017】

インクノズル８から吐出されたインク液滴１０の進行方向には、帯電電極２３、及び偏向電極２４が配置されており、印字に使用されるインク液滴１０は、帯電電極２３により文字信号に応じた電圧を帯電させられる。帯電したインク液滴１０は、偏向電極２４により作られる電界中を飛翔し、その帯電量に応じて偏向させられて被印字物２６に到達して、文字や記号等を形成する。

【0018】

インクノズル８から吐出されたインク液滴１０のうち印字に用いられないインク液滴１０の進行方向には、印字に用いられないインク液滴１０を回収するためのガター１１が配置されている。ガター１１は、インク回収管１３を介して帯電されたインク液滴１０の電荷量を測定する電荷量センサ２５、回収ポンプ１２、及びメインタンク容器1に接続されている。

【0019】

ガター１１によりインク液滴１０を回収する際には、インク液滴１０と共に、その周囲の空気も同時に取り込まれてメインインク容器１に搬送される。メインインク容器１に搬送された空気は、メインインク容器１に接続されている外部排気管２２を介して、インクジェット記録装置１００に備えられている排気口（図示せず）より、インクジェット記録装置１００の外部へ排出されるようになっている。

【0020】

また、インクジェット記録装置１００には、サブインク容器１４が備えられており、サブインク容器１４内にはインク２ｂが充填されるようになっている。サブインク容器１４は、インク供給管１６を介して補給弁３、供給ポンプ４と接続されている。

【0021】

更に、インクジェット記録装置１００には、補力液容器１７が備えられており、補力液容器１７には、補力液１８が補充されるようになっている。補力液容器１７は、補力液補給管２１を介して補力ポンプ１９、及び補力弁２０と接続されている。

【0022】

図３に示すように、インクジェット記録装置１００には、バス２００を介してインクジェット記録装置１００内部の各構成要素を制御する制御部として機能する、ＭＰＵ３２（マイクロプロセッシングユニット）が備えられている。

【0023】

ＭＰＵ３２（マイクロプロセッシングユニット）には、インクジェット記録装置１００内で一時的にデータを記憶するＲＡＭ３０（ランダムアクセスメモリ）、プログラム等を予め記憶するＲＯＭ２９（リードオンリーメモリ）、インク液滴１０に帯電させるビデオデータ記憶しておくビデオＲＡＭ３１、ビデオデータを帯電信号にする帯電信号発生回路２７、電荷量センサ２５、電荷量センサ２５の信号を増幅する電荷量増幅回路２８、インクノズル８を励振、駆動するための励振電圧印可回路３３が接続されており、これらの回路等を制御するようになっている。

【0024】

また、ＭＰＵ３２（マイクロプロセッシングユニット）には、バス２００を介して、供給弁３、ノズル８、供給ポンプ４、回収ポンプ１２、補力液ポンプ１９、供給弁３、調圧弁６、噴出弁７、補給弁１５、補力弁２０、帯電電極２３、偏向電極２４、及び操作表示部３００が接続されており、ＭＰＵ３２（マイクロプロセッシングユニット）は、これらの動作を制御するようになっている。

【0025】

次に印字を行なう際の動作について説明する。印字を行なうに際しては、操作表示部３００から入力された信号に応じて供給ポンプ４、回収ポンプ１２、補力液ポンプ１９がそれぞれ動作し、供給弁３、噴出弁７が開放され調圧弁６で任意の圧力に調圧される。

【0026】

そして、励振電圧印可回路３３よりインクノズル８の圧電素子に励振電圧を印加し、インクがインクノズル８より吐出される。そして、インクノズル８から吐出されたインク液滴１０には、帯電信号発生回路２７より帯電電極２３に帯電電圧が印加され、帯電電極２３によりインク液滴１０は帯電させられる。

【0027】

帯電させられたインク液滴１０は、偏向電極２４により発生させられた電界により飛翔方向が偏向され、被印字物２６に着滴して印字が行なわれるようになっている。印字に用いられないインク液滴１０は、ガター１１の方向に飛翔する。ガター１１に補足されたインク液滴１０は、回収ポンプ１２により吸引され、回収管１３を介してメインインク容器１に回収されるようになっている。

【0028】

そして、励振電圧の印可によってインクノズル８の圧電素子が加振されると、インクノズル８内のインクの圧力脈動、及び噴出されたインクの表面張力により、インクは液滴化される。ここで、インク液滴１０の形状は、励振電圧値の大きさの影響を受け、印字の品質に影響を与える。更に、この励振電圧値は、印字品質が担保される適正な範囲の励振電圧範囲が存在する。

【0029】

図４は、横軸に励振電圧（図では励起振動電圧と表記）、縦軸にインク柱長をパラメータとして、環境温度毎の励振電圧/インク柱長特性の変化を示している。インク柱長が長くなれば印字品質が劣化する傾向を示しており、破線Ａは帯電系エラーとして印字品質が不良となり、破線Ａと破線Ｂの間で印字品質が不安定となる。したがって、インク柱長が破線Ｂより短くなると印字品質が担保されることがわかる。

【0030】

このように、インク柱長が破線Ｂより短い範囲で励振電圧値を設定することになるが、環境温度が変わると励振電圧/インク柱長特性が変動し、励振電圧範囲もこれに倣って変動する。図４でわかるように、環境温度が高いほど、インク柱長が長くなる、励振電圧範囲が狭くなる、励振電圧値が低くなるといった特性変動を生じる。

【0031】

したがって、作業員による励振電圧値の適切な設定は難しく、印字に適したインク液滴形状の判断を正確に行うには、インク液滴をルーペで目視観察して判断するといった熟練者の技量が必要であり、更には目視で判断するため個人差が生じるという問題がある。このため、インク液滴を形成するのに適切な圧電素子の励振電圧値を自動的に決定することができるインクジェット記録装置が求められている。

【0032】

そして、本発明者等は種々の実験やシミュレーションの結果から、適切なインク液滴が得られる励振電圧値として、インク柱長が最短になる励振電圧値より低電圧側で、しかもインク柱長が最短になる励振電圧値に近接した励振電圧値に設定すれば良いことを見出し、また、このための具体的な手法も見出した。これによって、印字結果を目視で判断することなく、また、熟練者の技量に頼ることもなく適切な励振電圧値の設定を自動的に行うことができるようになる。

【0033】

以下、本発明の具体的な実施形態を図面に基づき説明する。図５は、本実施形態になる励振電圧値の設定を自動的に行う励振電圧自動設定機能部を示している。この励振電圧自動設定機能部は、ＭＰＵ３２（マイクロプロセッシングユニット）によって実行される制御プログラムによって構成される。

【0034】

図５において、励振電圧掃引設定部４０は、偏向電極２４に通電しない状態でインクノズル８の圧電素子に対して、所定の電圧範囲で高電圧側から低電圧側に向けて掃引するように、励振電圧値を複数の掃引回に亘って印可する機能を備えている。

【0035】

また、印字位相計測部４１は、印可された励振電圧値で生じたインク液滴に、帯電電極２３から任意の複数の位相で帯電電圧を加えることで電荷を与え、インク液滴に与えられた電荷量を電荷量センサ２５で検知して適切な印字位相を求める機能を備えている。

【0036】

更に、励振電圧決定部４２は、印字位相計測部４１によって掃引回毎に検出された前回の印字位相に対する今回の印字位相の関係が増加側から減少側に反転し印字位相の２回の減少判定が連続して成立したとき、１回目の減少判定の1つ前の掃引回の印字位相に対応する励振電圧値を最終励振電圧値とする機能を備えている。

【0037】

次に励振電圧掃引設定部４０、印字位相計測部４１、及び励振電圧決定部４２の具体的な機能について、図６を用いて説明する。ここで、図６の横軸には励振電圧設定値とこれの掃引回数を示している。また、縦軸は夫々の励振電圧設定値における印字位相を示している。尚、図６に示す印字位相は、後述するように、圧電素子の励振周波数の１周期を１６等分した位相に対応している。

【0038】

励振電圧掃引設定部４０は、インクノズル８に設けた圧電素子に与える励振電圧の掃引回数と、励振電圧設定値を設定する。本実施形態では、1回について所定時間の長さを有する励振時間（例えば１００ｍｓ）を連続して２０回（Ｎ＝０～１９）の掃引を繰り返し、夫々の掃引回での励振電圧設定値（Ｖｎ）を変更しながら掃引する。

【0039】

尚、隣り合う掃引回の励振電圧設定値の差分（ΔＶ）は任意であるが、差分（ΔＶ）は２[Ｖ]～４[Ｖ]程度に設定されている。したがって、励振電圧設定値「Ｖｎ」は、低電圧側から高電圧側に向かって差分（ΔＶ）だけ増加していくことになる。

【0040】

印字位相計測部４１は、夫々の掃引回における印字位相を計測する。印字位相は周知の通り、電荷量センサ２５によって求めることができる。本実施形態では、インク液滴の分離タイミング（印字位相）を検出するために、非印字中に、図６の縦軸にあるように、励振周波数の周期を１６等分（Ｍ＝０～１５）に位相を分割し、分割した位相に同期して、インク液滴を帯電させる帯電タイミングを変えた位相探索電圧（パルス電圧）を発生させてインク液滴に帯電を行っている。

【0041】

そして、夫々の位相毎に帯電されたインク液滴の電荷量を電荷量センサ２５で検出し、検出された電荷量と所定の閾値と比較して正常な帯電を行うことができる位相を印字位相として判定している。尚、正常な帯電を行うことができる位相は、通常は連続して複数発生するが、これの代表的な位相を選択すれば良く、一般的には複数の連続した印字位相の中央の印字位相を選択している。

【0042】

例えば、図６において、励振電圧設定値（Ｖｎ）が「Ｖ_１５」の場合は、「○」で示す印字位相「Ｐｈ_１１～Ｐｈ_１５」までが、正常に帯電できる位相となる。そして、この印字位相「Ｐｈ_１１～Ｐｈ_１５」の間で、「★」で示す印字位相「Ｐｈ_１２」が、選択された代表印字位相として決定される。

【0043】

同様に、励振電圧設定値（Ｖｎ）が「Ｖ_１１」の場合は、「○」で示す印字位相「Ｐｈ_７～Ｐｈ_１１」までが、正常に帯電できる位相となる。そして、この印字位相「Ｐｈ_７～Ｐｈ_１１」の間で、「★」で示す印字位相「「Ｐｈ_９」が、選択された代表印字位相として決定される。以下、夫々の励振電圧設定値（Ｖｎ）の印字位相も同様である。

【0044】

したがって、励振電圧設定値と代表印字位相の特性は、「★」で示す特性となり、この関係は、環境温度が変化しても同様の傾向を呈する。尚、この特性は１６等分された位相内での特性である。

【0045】

そして、最終的に、図６の横軸に示す印字可否「○、×」で示すように、励振電圧設定値（Ｖｎ）として、励振電圧設定値「Ｖ_３～Ｖ_１５」までが印字可能な励振電圧範囲となる。次に、この励振電圧範囲の中から、最適な励振電圧設定値（Ｖｏｐ）を求めることが必要となり、これは以下の励振電圧決定部４２で決定される。

【0046】

上述したように、本発明者等は種々の実験やシミュレーションの結果から、適切なインク液滴が得られる励振電圧値として、インク柱長が最短になる励振電圧値より低電圧側で、インク柱長が最短になる励振電圧値に近接した励振電圧値に設定すれば良いことを見出した。

【0047】

そして、このインク柱長が最短になる励振電圧値に近接した励振電圧値は、隣り合う掃引回の印字位相の値の増減方向が、増加側から減少側に反転した直後の励振電圧値であることが望ましいことが知見として得られた。

【0048】

このため、図６において、印字位相の値の増減方向が、増加側から減少側に反転する励振電圧値より低電圧側で、しかも印字位相の値の増減方向が反転する励振電圧値に近接した励振電圧設定値「Ｖ_５」が最適励振電圧値として決定される。以下、励振電圧設定値「Ｖ_５」の決定方法を説明する。

【0049】

印字位相計測部４１は、夫々の掃引回毎に適切な代表印字位相を検出しており、この計測結果は、励振電圧決定部４２に入力される。ここで、夫々の掃引回毎に代表印字位相を検出する場合は、高電圧側側から低電圧側に向けて掃引される。つまり、励振電圧設定値「Ｖ_１９」、「Ｖ_１８」、「Ｖ_１７」‥‥‥「Ｖ_２」、「Ｖ_１」、「Ｖ_０」の順で代表印字位相が検出される。

【0050】

この理由は、インク柱長が最短となる印字位相の値の増減方向が反転する励振電圧値より低電圧側に、最適な励振電圧値が存在するためである。したがって、励振電圧を掃引する場合は、印字位相の値の増減方向の反転が早く判断できる高電圧化側から低電圧側に向けて印字位相を検出した方が得策であることに基づいている。

【0051】

仮に低電圧側から高電圧側に向けて掃引すると、印字位相の値の増減方向の反転を超えた後に、低電圧側の最適な励振電圧設定値を求めねばならず、制御プログラムのルール化が煩雑となる課題を生じるからである。ただ、低電圧側から高電圧側に向けて掃引しても、最適な励振電圧値を求めることはできる。

【0052】

そして、励振電圧決定部４２は、計測された印字位相の変化方向（増減方向）を判断して、印字位相の値の増減の反転を検出している。図７（図６とは異なった事例）において、例えば、前回の掃引回（Ｎ＝１０）における印字位相「Ｐｈ_９」と、隣り合う今回の掃引回（Ｎ＝９）における印字位相「Ｐｈ_１２」の差分（ΔＰｈ＝Ｐｈ_９－Ｐｈ_１２）から印字位相の値が増加していることを判定でき、印字位相の増減方向が反転する領域に近づいていることを表している。

【0053】

逆に、例えば、前回の掃引回（Ｎ＝４）における印字位相「Ｐｈ_１」と、隣り合う今回の掃引回（Ｎ＝３）における印字位相「Ｐｈ_１４」の差分（ΔＰｈ＝Ｐｈ_１－Ｐｈ_１４）から印字位相の値が減少していることを判定でき、印字位相の増減方向が反転する領域から遠ざかることを表している。

【0054】

そして、印字位相の値の増減方向が反転してから、今回の掃引回（Ｎ＝３）における印字位相「Ｐｈ１４」においては、連続して２回減少判定されているので、減少判定された１回目の掃引回（Ｎ＝４）における印字位相「Ｐｈ_１」に対して、１つ前の掃引回（Ｎ＝５）における励振電圧設定値「Ｖ_５」を、最適励振電圧設定値「Ｖｏｐ」として最終的に決定する。

【0055】

尚、インクの種類やインクの粘度等の条件によっては、励振電圧値は許容幅を有しており、許容範囲としては減少判定された1回目の励振電圧値の1つ前だけではなく、２つ前～２つ後の間の励振電圧値を自動設定することもできる。

【0056】

次に、図５に示す励振電圧自動設定機能部の動作を、ＭＰＵ３２（マイクロプロセッシングユニット）によって実行する場合の処理フローについて、図８に基づき簡単に説明する。この処理フローは励振電圧自動設定機能部の動作の考え方を説明するものである。

【0057】

尚、以下において、偏向電極２４の電圧は、０[Ｖ]に設定して、インク液滴が偏向されないように設定している。これは、インク液滴１０に電荷を与えてからインク液滴１０がガター１１に入るまでの間は、帯電されたインク液滴１０がガター１１に回収されないという状態が生じることを防止するためである。

【0058】

≪ステップＳ１０≫
ステップＳ１０においては、高電圧側から第1回目の掃引回（Ｎ＝１９）として、励振電圧設定値「Ｖ_１９」を設定する。この励振電圧設定値「Ｖ_１９」はインクノズル８の圧電素子に印可され、圧電素子を加振する。励振電圧設定値「Ｖ_１９」を設定すると、ステップＳ１１に移行する。

【0059】

≪ステップＳ１１≫
ステップＳ１１においては、励振周波数を１６等分した複数の印字位相でインク液滴を帯電させ、帯電したインク液滴の電荷量を閾値と比較して印字位相が検出されたかどうかを判定している。この判定は先に説明した通りである。印字位相が検出されるとステップＳ１２に移行する。一方、印字位相が検出されないと、良好な印字ができないとして、次の掃引回を実行するようにステップＳ１３に移行する。

【0060】

≪ステップＳ１２≫
ステップＳ１２においては、検出された複数の印字位相から中央値である代表の印字位相の値を決定し、これをＲＡＭ領域に保存する。第1回目の掃引回で印字位相の検出処理が終了するとステップＳ１３に移行する。

【0061】

≪ステップＳ１３≫
ステップＳ１３においては、第２回目の掃引回（Ｎ＝１８）として、励振電圧設定値「Ｖ_１８」を設定する。この励振電圧設定値「Ｖ_１８」は、同様にインクノズル８の圧電素子に印可され、圧電素子を加振する。励振電圧設定値「Ｖ_１８」を設定すると、ステップＳ１４に移行する。

【0062】

≪ステップＳ１４≫
ステップＳ１４においても、励振周波数を１６等分した複数の印字位相でインク液滴を帯電させ、帯電したインク液滴の電荷量を閾値と比較して印字位相が検出されたかどうかを判定している。この判定も先に説明した通りである。印字位相が検出されるとステップＳ１５に移行する。一方、印字位相が検出されないと、良好な印字ができないとして、次の掃引回を実行するようにステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、掃引回数を増やしながら、以下同様の処理が実行される。

【0063】

≪ステップＳ１５≫
ステップＳ１５においても、検出された複数の印字位相から中央値である代表の印字位相の値を決定し、これをＲＡＭ領域に保存する。第２回目の掃引回で印字位相の検出処理が終了するとステップＳ１６に移行する。

【0064】

≪ステップＳ１６≫
ステップＳ１６においては、ＲＡＭ領域に保存された前回の印字位相の値と、これもＲＡＭ領域に保存された今回の印字位相の値とから、（１）印字位相の値が増加方向にあるのか、減少方向にあるのか、更には（２）増加方向後に２回連続して減少しているかどうかを判定（減少判定）する。この判定は先に説明した通りである。

【0065】

そして、（１）印字位相の値が増加方法にある、減少方向にあると判定するとステップＳ１８に移行し、（２）増加方向後に２回連続して減少判定されているとステップＳ１７に移行する。

【0066】

≪ステップＳ１７≫
ステップＳ１７においては、印字位相の値の増減方向が反転してから、連続して２回減少判定されているので、減少判定された１回目の掃引回における印字位相に対して、１つ前の掃引回における励振電圧設定値を、最適励振電圧設定値「Ｖｏｐ」として最終的に決定し、その後にエンドに抜ける。

【0067】

尚、上述したように、インクの種類やインクの粘度等の条件によっては、励振電圧値は許容幅を有しており、許容範囲としては減少判定された1回目の励振電圧値の1つ前だけではなく、２つ前～２つ後の間の励振電圧値を自動設定することもできる。

【0068】

ここで、最適励振電圧設定値「Ｖｏｐ」が求まると、これ以降の掃引を行わないので、不要な掃引時間を省略して早い稼働を行うことができる。

【0069】

≪ステップＳ１８≫
ステップＳ１８においては、（１）掃引回がＮ＝０まで完了し、印字位相の値の増減方向が反転せず、依然として増加方向、或いは減少方向にあるか、或いは、（２）掃引回がＮ＝０まで未達かどうかを判定している。

【0070】

（２）掃引回がＮ＝０まで未達と判定されるとステップＳ１３に移行し、現在の掃引回に対して次の掃引を実行する。一方、（１）掃引回がＮ＝０まで完了し、印字位相の値の増減方向が反転せず、依然として増加方向、或いは減少方向にあると判定されるとステップＳ１９に移行する。

【0071】

≪ステップＳ１９≫
ステップＳ１９においては、掃引回がＮ＝０まで完了し、印字位相の値の増減方向が反転せず、依然として増加方向、或いは減少方向と判定されているので、これは異常が発生していると見做して、アラーム（警報）を発報し、その後にエンドに抜ける。尚、アラームが発報されると、作業員によるによる点検が行われる。

【0072】

以上述べたように、本発明は、偏向電極に通電しない状態で圧電素子に対して、所定の電圧範囲で高電圧側から低電圧側に向けて掃引するように、励振電圧値を複数の掃引回に亘って印可し、印可された励振電圧値で生じたインク液滴に、任意の複数の印字位相で帯電電圧を加えることで電荷を与え、インク液滴に与えられた電荷量を電荷量センサで検知して印字位相を求め、掃引回毎に検出された前回の印字位相に対する今回の印字位相の関係が増加側から減少側に反転し印字位相の２回の減少判定が連続して成立したとき、１回目の減少判定の1つ前の掃引回の印字位相に対応する励振電圧値を最終励振電圧値とする、ことを特徴としている。

【0073】

これによれば、インク液滴を形成するのに適切な圧電素子の励振電圧値を自動的に決定することができるので、熟練を要することなく容易に最適な励振電圧値の決定が可能となる。

【0074】

尚、本発明は上記したいくつかの実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。各実施例の構成について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

【符号の説明】

【0075】

１…メインインク容器、２…インク、３…供給弁、４…供給ポンプ、５…メインフィルタ、６…調圧弁、７…噴出弁、８…ノズル、９…供給管、１０…インク液滴、１１…ガター、１２…回収ポンプ、１３…回収管、１４…サブインク容器、１５…補給弁、１６…補給管、１７…補力液容器、１８…補力液、１９…補力液ポンプ、２０…補力弁、２１…補力補給管、２２…排気チューブ、２３…帯電電極、２４…偏向電極、２５…電荷量センサ、２６…被印字物、２７…帯電信号発生回路、２８…電荷量増幅回路、２９…ＲＯＭ、３０…ＲＡＭ、３１…ビデオＲＡＭ、３２…ＭＰＵ、３３…励振電圧印可回路、１００…インクジェット記録装置、２００…バス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】