JP2019064140A - インクジェット記録装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 適切なタイミングで記録ヘッドから気泡を排出する。【解決手段】 複数の吐出口が設けられた吐出口面を有する記録ヘッドと、記録ヘッドへ供給されるインクを収容するインクタンクと、記録ヘッドとインクタンクの間におけるインク流路の途中に設けられ開状態と閉状態とに切替可能な開閉弁と、吐出口面を被覆する被覆状態と露出させる露出状態とに切替可能なキャップと、キャップと接続される吸引手段を備え、開閉弁が閉状態でキャップが被覆状態のときに吸引手段によって所定時間吸引した後、開閉弁を開状態にする弁閉じ吸引動作を行うインクジェット記録装置であって、開閉弁と吸引手段との間におけるインク流路の所定位置における圧力を測定する圧力測定手段と、圧力測定手段によって測定された単位時間あたりの圧力変化量に基づいて、次回の弁閉じ吸引動作を行うタイミングを決める制御手段を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、インクタンクと記録ヘッドがインク供給路で接続されるインクジェット記録装置およびその制御方法に関する。

特許文献１には、インクタンクと記録ヘッドがインク供給チューブで接続され、インク供給チューブの途中に開閉弁を備えるインクジェット記録装置が開示されている。記録ヘッドの吐出数が閾値以上になると、開閉弁を閉じた状態で吸引手段によってインク供給チューブと記録ヘッド内部を減圧し、圧力が所定値に至ったら開閉弁を解放する、いわゆる弁閉じ吸引動作を行う。これにより、記録ヘッド内の空気を排出することができ、記録ヘッドの吐出不良を抑制する。

特開２００２−２４８７９２号公報

しかしながら特許文献１の構成では、記録ヘッド内に空気があまり蓄積されていない状態であっても、記録ヘッド１の吐出数に応じて吸引動作を行うため、必要以上にインクを排出してしまうことがあった。

上記課題に鑑みて本発明は、適切なタイミングで記録ヘッド内の空気を排出することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、インクを吐出する複数の吐出口が設けられた吐出口面を有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを収容するインクタンクと、前記記録ヘッドと前記インクタンクの間におけるインク流路の途中に設けられ開状態と閉状態とに切替可能な開閉弁と、前記吐出口面を被覆する被覆状態と露出させる露出状態とに切替可能なキャップと、前記キャップと接続される吸引手段と、を備え、前記開閉弁が前記閉状態で前記キャップが前記被覆状態のときに前記吸引手段によって所定時間吸引した後、前記開閉弁を前記開状態にする弁閉じ吸引動作を行うインクジェット記録装置であって、前記弁閉じ吸引動作において前記吸引手段が吸引しているときに前記開閉弁と前記吸引手段との間におけるインク流路の所定位置における圧力を測定する圧力測定手段と、前記圧力測定手段によって測定された単位時間あたりの圧力変化量に基づいて、次回の前記弁閉じ吸引動作を行うタイミングを決める制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、適切なタイミングで記録ヘッド内の空気を排出することができるインクジェット記録装置が提供される。

第１実施形態に係るインクジェット記録装置を示す斜視図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の一色分のインク流路を示す概念図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の内部構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の弁閉じ吸引動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の弁閉じ吸引動作において負圧をチャージしている様子を示す図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の弁閉じ吸引動作において開閉弁を開放した様子を示す図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の弁閉じ吸引動作において負圧をチャージしている様子を示す図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の気泡排出動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るインクジェット記録装置の気泡排出動作を示すフローチャートである。

本発明に係るインクジェット記録装置の実施形態について説明する。ただし、実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。本明細書においては、間欠的に搬送される記録媒体に対しインクを吐出するヘッドを、記録媒体の搬送方向と交差する方向に往復移動させて記録を行う、シリアル型のインクジェット記録装置を例に説明する。しかしながら、本発明はシリアル型のインクジェット記録装置に限らず、長尺プリントヘッドを用いて連続的にプリントを行うライン型のインクジェット記録装置にも適用することができる。本明細書において「インク」とは、記録液などの液体の総称として用いる。さらに本明細書において「記録」とは、平面的なものに対する記録に限らず、立体物に対する記録も含む。本明細書において「記録媒体」とは、液体を吐出されるものであって、紙、布、プラスチックフィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等の記録媒体の総称として用いる。さらに、記録媒体はロール状の連続紙に限らずカット紙も含む。なお、インクジェット記録装置はＰＣプリンタのみならず、コピー機能、ファクシミリ機能等を有するマルチファンクションプリンタにも適用することができる。

〔第１実施形態〕
図１は、インクジェット記録装置（以下、記録装置）５０の内部構造を示す概略斜視図である。記録装置５０は、対向して設けられた２つの脚部５５の上部に対して支持固定されている。記録装置５０内部には、ベルト伝達手段６２によってＸ方向に往復移動するキャリッジ６０が設けられている。キャリッジ６０は、記録媒体に対してインクを吐出して画像を記録する記録動作を行う記録ヘッド１を搭載している。記録ヘッド１は、ホストコンピュータ等から送られてきた記録データに基づいて各吐出口からインク滴を吐出して、記録媒体に対して画像を記録する。

記録装置５０の前面には、記録媒体を保持するロールホルダユニット５２が設けられている。本実施形態の記録媒体はロール状の連続紙である。記録媒体は記録ヘッド１による記録動作が行われる記録位置まで、ロールホルダユニット５２から記録装置５０内部へ給送される。画像が記録された記録媒体は、Ｘ方向と交差するＹ方向に搬送される。本実施形態においては、Ｘ方向とＹ方向は直交する。記録ヘッド１の記録動作によって１バンド分の画像が記録されると、記録媒体は搬送ローラ５１の回転によって所定の搬送量だけＹ方向に搬送される（間欠搬送動作）。この１バンド分の記録動作と間欠搬送動作を繰り返すことによって、記録媒体の全体に画像が記録される。記録媒体への記録が完了したら、不図示のカッタによって記録媒体が切断され、切断された記録媒体は記録装置５０の前面に設けられたスタッカ５３に積載される。

記録装置５０の前面側にはさらに、インク供給ユニット６３が備えられている。インク供給ユニット６３は、ブラック、シアン（第１のインク）、マゼンタ（第２のインク）、イエローなどの色毎にインクを収容するインクタンク５を有し、各インクタンク５は記録装置５０に対して着脱可能に設けられている。インクタンク５には可撓性部材等で構成された供給チューブ（インク供給路）２が接続され、供給チューブ２によってインクタンク５と記録ヘッド１とが接続されている。記録ヘッド１の記録媒体と対向する面は複数の吐出口が設けられた吐出口面２０であり、吐出口面２０はＹ方向に沿って複数の吐出口が設けられた吐出口列を色毎に備える。インクの色毎に備えられた複数の供給チューブ２は各吐出口列と接続され、チューブガイド６１によって束ねられている。

本実施形態の記録ヘッド１は、熱エネルギを利用してインクを吐出するインクジェット方式の記録ヘッドであり、熱エネルギを発生するための電気熱変換体を複数備えている。すなわち記録ヘッド１は、電気熱変換体に印加されるパルス信号によって熱エネルギを発生させ、この熱エネルギによって不図示のインク発泡室においてインクの膜沸騰を起こし、膜沸騰の発泡圧力を利用して吐出口よりインクを吐出する。なお、インクの吐出方法はこれに限らず、圧電素子による方法であってもよい。

回復ユニット７０は、Ｘ方向においてキャリッジ６０の走査範囲内であって、記録媒体の搬送領域外に設けられている。回復ユニット７０は、必要に応じて吐出口面２０に設けられた複数の吐出口からインクや空気を吸引してクリーニング動作を行ったり、インクタンク５から記録ヘッド１へインクを供給するための弁閉じ吸引動作（後述）を行ったりする。

記録装置５０の前面側でインク供給ユニット６３の上方には操作パネル５４が設けられている。ユーザが操作パネル５４を操作することで、記録装置５０に対する指令が入力される。操作パネル５４は、例えばインクタンク５の交換が必要な際にユーザに対して警告を発する表示パネルの機能を備えた、タッチパネル形式等も含む。

図２は、インクタンク５から記録ヘッド１までの一色分のインク流路を示す概念図である。インクタンク５の鉛直下方には大気連通室６が設けられ、大気連通室６には鉛直上方へ延在する第１中空管９が備えられている。また、インクタンク５は底部に第１ジョイント部９０と第２ジョイント部８０を有する。第１ジョイント部９０に対して第１中空管９が挿入されることで、インクタンク５と大気連通室６が接続される。大気連通室６は外部の大気と連通する大気連通路７を有するため、大気連通路７を介してインクタンク５と大気が連通している。

インクタンク５の第２ジョイント部８０には、供給チューブ２と接続され鉛直上方へ延びる第２中空管８が挿入され、これにより供給チューブ２を介してインクタンク５と記録ヘッド１が接続される。供給チューブ２にはさらに、供給チューブ２を開放する開状態と閉塞する閉状態とに切替可能な開閉弁３が設けられ、開閉弁３は駆動源である開閉弁モータ３５によって駆動される。以下で、記録ヘッド１内部と供給チューブ２をインク供給路とも称する。

記録ヘッド１は、底部に複数の吐出口が設けられた吐出口面２０を有し、内部にインクに混ざった不純物を捕捉するためのフィルタ２１を有する。吐出口面２０は、大気と連通している第１中空管９の下端部よりも鉛直方向において上方に配される。これにより、インクタンク５から記録ヘッド１までインクが満たされると、各吐出口において負圧が保たれてメニスカスが維持される。記録動作の際は、各吐出口からインクが吐出されることで記録ヘッド１内のインクが消費されると、随時インクタンク５から各吐出口へと供給チューブ２を介してインクが供給される。このようなインクの供給方法は水頭差方式とも呼ばれている。なお本実施形態では、吐出口面２０と第１中空管９の下端部の高低差、いわゆる水頭差Ｈは約８０ｍｍである。

次に回復ユニット７０の構成について説明する。回復ユニット７０は、吐出口面２０を密閉可能なキャップ２２と、キャップ２２と接続される吸引ポンプ（吸引手段）２３を有する。キャップ２２は、吐出口面２０を密閉する被覆状態と露出させる露出状態とに切替可能である。キャップ２２内にはキャップ内吸収体２９が備えられ、吸引ポンプ２３はキャップ内吸収体２９を介してキャップ２２内を負圧にする。キャップ内吸収体２９を設けることで、吸引ポンプ２３による吸引の際にキャップ２２内を均一に減圧することが可能である。吸引ポンプ２３はチューブポンプであり、平均流量はチューブポンプの回転速度に比例する。本実施形態では、吸引ポンプ２３の流量がほぼ一定となるように、吸引ポンプモータ２８により制御される。

キャップ２２にはさらに大気開放弁３０が設けられ、大気開放弁３０はキャップ２２と大気との連通・非連通状態を切り替える。大気開放弁３０の開閉は大気弁モータ３１により行われる。本実施形態ではさらに、キャップ２２と吸引ポンプ２３の間に圧力センサ（圧力測定手段）２５が配される。圧力センサ２５は気体や液体の圧力を電気信号に変換して出力するもので、例えば、ひずみを計測するひずみゲージ式や静電容量の変化を計測する静電容量式がある。圧力センサ２５を用いたインク供給については後述する。

例えば記録ヘッド１に対する回復動作として、記録ヘッド１の吐出不良を抑制するための予備的なインク吐出動作（予備吐出動作）を行う場合は、記録ヘッド１からキャップ内吸収体２９に対してインクが吐出される。このように、回復動作によってキャップ２２で受けたインクは、吸引ポンプ２３によって吸引されてメンテナンスカートリッジ２４に収容される。後述するＣＰＵ１１（図３参照）がメンテナンスカートリッジ２４で回収されたインク量を算出し、算出したインク量が閾値に到達すると、メンテナンスカートリッジ２４を新品と交換するようにユーザに知らせる。なお、メンテナンスカートリッジ２４で回収したインク量は、ＣＰＵ１１がメンテナンスカートリッジ２４に流入したインク量を推定して、容量メモリ２６に逐次加算していくことで算出される。

図３は、記録装置５０の内部構成を示すブロック図である。ＣＰＵ（制御手段、カウント手段）１１は記録装置５０全体を制御するための演算処理装置である。本実施形態では、ＣＰＵ１１はタイマ回路とも接続され、経過時間の計測が可能であり、計測手段としての機能も有する。ＲＡＭ１４は制御ソフトウエアを動作させる際に一時的に使用する情報を保持可能な記憶装置である。ＲＯＭ１３は制御ソフトウエアを内蔵し、読み出しのみ可能な記憶装置である。ユーザインターフェース（Ｉ／Ｆ）１２は、ユーザが操作するキーや情報を表示する操作パネル５４を含み、記録装置５０とホストコンピュータを接続するデータ送受信用通信ポートとして動作する。入出力Ｉ／Ｏ１５は、記録ヘッド１にインクを吐出させるヘッド吐出駆動部２７、吸引ポンプモータ２８、大気弁モータ３１、開閉弁モータ３５、圧力センサ２５、容量メモリ２６の入出力を制御する。

記録装置５０は、初期設置時にインクタンク５から記録ヘッド１までインクを充填する際などに、弁閉じ吸引動作を行う。弁閉じ吸引動作は、初期設置時以外にも、吐出口から発生した気泡が記録ヘッド１に溜まって吐出不良が発生した場合に、吐出口から強制的に気泡を排出する回復動作として定期的に実行される。さらには、使用を開始した記録装置５０を別の場所へ移動させる、いわゆる二次輸送のためにインク供給路からインクを排出させた場合に、移動後の再設置の際にインクを再充填する目的で実行される。

図４のフローチャートを用いて、弁閉じ吸引動作の具体的な動作を説明する。まずステップＳ４０１にて、ＣＰＵ１１はキャップ２２を被覆状態にして吐出口面２０を密閉し、開閉弁３を閉状態にする。これにより、供給チューブ２の途中からキャップ２２までの区間で閉空間が構成される。ステップＳ４０２にてＣＰＵ１１が吸引ポンプモータ２８を駆動して、吸引ポンプ２３がキャップ２２を介して記録ヘッド１内や供給チューブ２内を吸引する。これにより記録ヘッド１内や供給チューブ２内からインクや空気を抜き出して減圧する。

ステップＳ４０３にて吸引ポンプ２３の吸引開始から所定時間（本実施形態では５５秒）経過したか否かをＣＰＵ１１が判断する。所定時間吸引したら、ステップＳ４０４にてＣＰＵ１１が吸引ポンプモータ２８を停止して吸引ポンプ２３による吸引を停止し、ステップＳ４０５にて開閉弁３を開状態にする。これにより、減圧された閉空間に位置する記録ヘッド１内や供給チューブ２内に対して、負圧の開放によってインクタンク５のインクが約１〜２秒で供給される。図４で示した一連の流れを弁閉じ吸引動作と称する。

１回あたりの弁閉じ吸引動作で充填できるインク量は限られているため、本実施形態のように容積が大きい供給チューブ２を使用する場合は弁閉じ吸引動作を繰り返し実行する必要がある。記録ヘッド１までインクを充填した後は、キャップ内吸収体２９で受けたインクを排出するため、ＣＰＵ１１が大気弁モータ３１を制御して大気開放弁３０を開放し、吸引ポンプモータ２８を駆動して吸引ポンプ２３により空吸引動作を実行する。

次に、図５及び図６を用いて、弁閉じ吸引動作におけるインク供給路の様子を説明する。図５（ａ）は、記録ヘッド１内のインクが少ない状態で、弁閉じ吸引動作を行うために、開閉弁３を閉状態にして記録ヘッド１内と供給チューブ２内を減圧している様子を示す。すなわち、図５は図４のフローチャートにおけるステップＳ４０２と対応している。図５（ｂ）は、横軸を時間（秒）とし、縦軸を負圧値（ｋＰａ）として、図５（ａ）における吸引ポンプ２３の動作時間に伴う圧力の変化を示す。図５（ｂ）から、吸引ポンプ２３を動作させるにつれてインク供給路内の負圧がチャージされて高まることが分かる。

図６（ａ）は、吸引ポンプ２３による吸引動作を所定時間行った後、開閉弁３を開状態にした様子を示す。すなわち、図６は図４のフローチャートにおけるステップＳ４０５と対応しており、インク供給路内の負圧を開放することによって、所定量のインクを記録ヘッド１へ供給する。このように図５及び図６で示した１回の弁閉じ吸引動作によって、所定量のインクが記録ヘッド１に供給される。図６（ｂ）は図６（ａ）における圧力の測定結果を示す。吸引ポンプ２３による駆動を開始してから約５５秒経過したところで開閉弁３を開状態にすることで、圧力（負圧）が開放されて負圧値が解消される。以上が、１回の弁閉じ吸引動作におけるインク供給と圧力変化の様子である。

上述したような弁閉じ吸引動作を繰り返し行うことで、インクタンク５から記録ヘッド１へインクを供給する。図７は、記録ヘッド１内のインクが図５に示す状態より多い状態で、弁閉じ吸引動作を行う様子を示す。図７（ａ）は、弁閉じ吸引動作を行うために開閉弁３を閉状態にしてインク供給路内を減圧している様子を示す。

図７（ｂ）は、図７（ａ）における吸引ポンプ２３の動作時間に伴う圧力の変化を示す。吸引開始から５秒後以降を比較すると、図７（ｂ）に示す単位時間あたりの圧力変化量は、図５（ｂ）に示す単位時間あたりの圧力変化量より大きい。これは、図５においては記録ヘッド１内でインクより空気の方が多い状態であることによる。空気の圧縮率はインク等の液体より大きく、圧力変化に応じて体積が膨張または収縮しやすいため、吸引ポンプ２３による圧力変化は空気の体積変化によって吸収される。そのため、図５に示す状態においては、インクより量が多い空気が体積変化することによって圧力変化を吸収するので、単位時間あたりの圧力変化量（グラフの勾配）が図７に比べて小さい。

本実施形態では、記録ヘッド１の容積は約５ｍｌであり、吸引ポンプ２３の流量は約０．５ｍｌ／ｓであることから、ＰＶ＝一定の関係より、単位時間あたりの圧力変化量を用いて記録ヘッド１内のインク量（又は空気量）を算出することができる。図５に示す例では、記録ヘッド１から吸引ポンプ２３までのインク量が約１ｍｌであるのに対し、図７に示す例では約５ｍｌである。

なお、吸引開始から５秒経過までの約５秒間においては、記録ヘッド１や供給チューブ２に含まれる空気量によらず、ほぼ同じ圧力変化が測定される（図５（ｂ）及び図７（ｂ）参照）。これは、記録ヘッド１の吐出口やフィルタ２１の流体抵抗によって負圧値が約２０ｋＰａとなることによる。そのため、記録ヘッド１の内部に含まれる空気量をより正確に推定するためには、吸引開始から５秒経過以降に単位時間あたりの圧力変化量を取得することが望ましい。すなわち、本実施形態においては圧力値が約２０ｋＰａ以上に達してから測定を行うことが望ましい。

次に、記録ヘッド１からのインクの吐出によってインク流路内に発生する気泡の排出について説明する。記録ヘッド１の内部では、インクを吐出する際に発泡して***した気泡が、記録ヘッド１内のフィルタ２１の下方に蓄積する現象が起きる。発泡により発生する気泡は吐出数に応じて多くなり、所定以上の気泡が蓄積すると吐出口に空気が混入して吐出不良が生じる。

このような吐出不良を防止するために、従来は、前回の弁閉じ吸引動作以降の、記録ヘッド１からのインクの吐出数が閾値（第１の閾値）を超えたら、回復動作として弁閉じ吸引動作を実行することで、記録ヘッド１内の気泡を排出していた。また、インクの吐出によって発生する気泡は記録ヘッド１の個体差に依存し、しかもバラつきが大きいことから、どんな記録ヘッド１においても吐出不良が発生しないように閾値を低めに設定していた。その結果、場合によっては記録ヘッド１内に気泡が蓄積していなくても弁閉じ吸引動作を実行することで、インクを必要以上に排出してしまうことがあった。

そこで本実施形態では、圧力センサ２５によって圧力変化量を測定し、記録ヘッド１内の空気量（インク量）を推定することで、記録ヘッド１から気泡を排出するシーケンスを実行するタイミングを制御する。以降、図８を用いて説明する。

図８は、本実施形態における気泡排出シーケンスのフローチャートを示す。ステップＳ８０１にて、ＣＰＵ１１は記録ヘッド１からの吐出数が閾値以上か否かを判断する。ステップＳ８０１における閾値とは、予め初期設定された閾値である。吐出数が閾値以上の場合はステップＳ８０２に進み、ＣＰＵ１１が吸引ポンプモータ２８や開閉弁モータ３５を駆動して弁閉じ吸引動作を行う。また、弁閉じ吸引動作のうち吸引ポンプ２３により負圧をチャージしている間に、ＣＰＵ１１は圧力センサ２５を用いて単位時間あたりの圧力変化量を測定する。

ステップＳ８０３で、ＣＰＵ１１は、ステップＳ８０２において測定された圧力変化量と吸引ポンプ２３の流量を用いて、負圧を開放する前の記録ヘッド１内の空気量を推定する。次にステップＳ８０４にて、ＣＰＵ１１は、推定した空気量と記録ヘッド１内において許容可能な最大空気量とを比較し、次の弁閉じ吸引動作を実行する際の閾値を更新する。すなわちＣＰＵ１１は、推定空気量に応じて閾値を初期設定値から更新する。その後、ステップＳ８０５にてＣＰＵ１１は、記録ヘッド１の吐出数のカウント値をゼロにしてリセットする。これにより、次の弁閉じ吸引動作は、記録ヘッド１からの吐出数が更新された閾値以上になった場合に実行される。

ここで、閾値の更新方法を具体的に説明する。まず、記録ヘッド１内に蓄積される空気量について、吐出が可能な最大空気量をＸとする。最大空気量Ｘは、実験値等に基づいて定める。次に、圧力センサ２５によって測定された単位時間あたりの圧力変化量に基づいて推定した空気量をＺとする。推定空気量Ｚは、前述したように、記録ヘッド１の容積と吸引ポンプ２３の流量と単位時間あたりの圧力変化量から算出される。さらに、前回の弁閉じ吸引動作を実行してから今回の弁閉じ吸引動作を実行するまでの記録ヘッド１の吐出数をＹとする。なお、Ｙは更新前の閾値でもある。更新後の閾値をＹ’とすると、Ｙ’は以下の式によって求められる。
Ｙ’＝Ｘ／Ｚ×Ｙ ・・・（１）

すなわち更新後の閾値Ｙ’は、最大空気量Ｘを推定空気量Ｚで除算し、吐出数（更新前の閾値）Ｙを積算することで求められる。

（１）の式を本実施形態に当てはめて具体例を示す。本実施形態では、弁閉じ吸引動作を行うと、記録ヘッド１の容積に相当する約５ｍｌのインクが記録ヘッド１に充填される。その後、インクの吐出によって記録ヘッド１内部には気泡が溜まっていくが、記録ヘッド１内の吐出可能な最少インク量は約１ｍｌである。すなわち、最大空気量Ｘは約４ｍｌである。また、圧力センサ２５によって測定された単位時間あたりの圧力変化量に基づいて推定される記録ヘッド１内のインク量は約２ｍｌである。すなわち、推定空気量Ｚは約３ｍｌである。このことから、記録ヘッド１の吐出数が閾値Ｙを超えても、推定空気量Ｚは最大空気量Ｘに満たないことが分かり、閾値Ｙを大きくして弁閉じ吸引動作の実行頻度を下げることが可能である。（１）の式に具体例の数字を当てはめると、以下のようになる。
Ｙ’＝４（ｍｌ）／３（ｍｌ）×Ｙ

つまり、更新後の閾値Ｙ’は更新前の閾値Ｙの４／３倍であり、本具体例の場合、更新前に比べると、弁閉じ吸引動作のシーケンスを実行する頻度が下がることとなる。すなわち、圧力変化量が所定値より大きいと、推定空気量Ｚが最大空気量Ｘよりも小さく算出されるため、更新後の閾値Ｙ’は更新前の閾値Ｙより大きくなり、弁閉じ吸引動作の頻度は下がる。このように、圧力変化量に応じて弁閉じ吸引動作の実行タイミングを適切にすることで、インクの排出量を低減することができる。

なお、本実施形態においては１回の弁閉じ吸引動作における単位時間あたりの圧力変化量に基づいて閾値を変更したが、これに限らず、複数回の弁閉じ吸引動作を実行して、単位時間あたりの圧力変化量の平均に基づいて閾値を変更してもよい。また、インクの吐出によって発生する空気の量は、印字デューティや温度等の環境によって変化するため、そのような環境変化に応じて推定空気量Ｚを補正してもよい。

また本実施形態では、圧力センサ２５を記録ヘッド１と吸引ポンプ２３の間に設ける構成としたが、これに限らず、記録ヘッド１の内部流路や供給チューブ２の所定位置に設けることで、同様に圧力変化量を測定することができる。

本実施形態では１色分のインクについて記載したが、複数色のインクに対しても同様の構成を備えることが可能である。インクが複数色ある場合は、複数の吐出口列が設けられた吐出口面２０を共通のキャップ２２によって被覆し、キャップ２２と共通の吸引ポンプ２３との間に圧力センサ２５を配置する構成でも良い。仮に、記録ヘッド１の吐出数が色毎に異なる場合であっても、各色の吐出数の合計値と各色の圧力変化量に基づいて推定した空気量の合計値とを比較し、弁閉じ吸引動作を実行するタイミングを決める閾値を変更することが可能である。

記録ヘッド１の容積や吸引ポンプ２３の流量は本実施形態で示した数値に限定されるものではない。また、本実施形態では吸引ポンプ２３はチューブポンプであり、回転速度が一定でのため平均流量もほぼ一定であったが、これに限らず、回転速度に応じた流量を算出して、供給チューブ２の空気量を推定することもできる。

上述したように、弁閉じ吸引動作において、開閉弁３を閉状態にして吸引ポンプ２３を駆動させる間に圧力センサ２５によって単位時間あたりの圧力変化量を測定し、その圧力変化量と吸引ポンプ２３の吸引速度に基づいて記録ヘッド１内部の空気量を推定する。推定空気量と更新前の閾値を用いて新たな閾値を設定することで、次回の弁閉じ吸引動作の実行タイミングを適切にし、インクの排出量を低減することができる。

〔第２実施形態〕
第１実施形態においては、インクの吐出によって記録ヘッド１の内部に発生する気泡の排出について説明した。第２実施形態では、記録命令を受信せず長期間インクを吐出しない状態が続く場合に記録ヘッド１内部に発生する気泡の排出について説明する。なお、第１実施形態と異なる内容を中心に説明を行い、同じ内容については説明を省略する。

供給チューブ２は樹脂で構成され、材質によってはチューブ内に空気を取り込む性質がある。また、供給チューブ２と記録ヘッド１の接続部からも空気が混入することがある。記録装置５０を使用しないで長期間放置すると、このように外部からインク供給路内に混入した空気が記録ヘッド１内に蓄積する。記録ヘッド１内に所定以上の空気が蓄積すると、吐出口に空気が混入して吐出不良が発生してしまうため、従来は、前回の弁閉じ吸引動作から所定時間経過後に弁閉じ吸引動作を行って空気を排出していた。しかし、放置時間によって混入する空気量は、記録装置５０の設置環境や部品によるバラつきが大きいことから、必要以上にインクを排出してしまうことがあった。

これに対して本実施形態では、圧力センサ２５を用いて記録ヘッド１内のインク量（空気量）を推定することで気泡の排出動作を制御する。図９のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ９０１にて、ＣＰＵ１１は記録装置５０の放置期間が閾値（第２の閾値）以上かを判断する。ここで放置期間とは、前回の弁閉じ吸引動作からの経過時間と同義である。放置期間が閾値以上の場合はステップＳ９０２に進み、ＣＰＵ１１は吸引ポンプモータ２８や開閉弁モータ３５を駆動して弁閉じ吸引動作を行う。また、弁閉じ吸引動作のうち吸引ポンプ２３により負圧をチャージしている間に、ＣＰＵ１１は圧力センサ２５を用いて単位時間あたりの圧力変化量を測定する。

ステップＳ９０３にて、ＣＰＵ１１は、ステップＳ９０２において測定された圧力変化量と吸引ポンプ２３の流量を用いて、負圧を開放する前の記録ヘッド１内の空気量を推定する。次にステップＳ９０４にて、ＣＰＵ１１は、推定空気量Ｚと記録ヘッド１内において許容可能な最大空気量Ｘとを比較し、次の弁閉じ吸引動作を実行する際の閾値を更新する。すなわちＣＰＵ１１は、推定空気量Ｚに応じて放置期間の閾値を初期設定値から更新する。

ステップＳ９０５にてＣＰＵ１１は、放置期間の値をゼロにリセットする。これにより、次の弁閉じ吸引動作は、記録装置５０の放置期間が更新された閾値以上になった場合に実行される。

ここで、閾値の更新方法を具体的に説明する。最大空気量Ｘ及び推定空気量Ｚは、第１実施形態と同様に求められる。さらに、前回の弁閉じ吸引動作を実行してから今回の弁閉じ吸引動作を実行するまでの放置期間をＴとする。なお、Ｔは更新前の閾値でもある。更新後の閾値をＴ’とすると、Ｔ’は以下の式によって求められる。
Ｔ’＝Ｘ／Ｚ×Ｔ ・・・（２）

すなわち、最大空気量Ｘを推定空気量Ｚで除算し、放置期間（更新前の閾値）Ｔを積算することで求められる。

このように、記録装置５０の放置によって発生する空気を排出する頻度を記録ヘッド１内の推定空気量に応じて適切にすることで、インクの排出量を低減することができる。すなわち、圧力センサ２５を設けて測定した圧力変化量と推定した記録ヘッド１内の空気量と前回の弁閉じ吸引動作からの経過時間（閾値）から、放置期間の閾値を変更することで、弁閉じ吸引動作の適切な実行タイミングを設定することができる。

〔第３実施形態〕
第３実施形態では、第１実施形態と第２実施形態の制御を併用する方法について説明する。なお、第１、第２実施形態と異なる内容を中心に説明を行い、同じ内容については説明を省略する。

第１実施形態及び第２実施形態と同様に、設計値に基づく記録ヘッド１内の印字可能な最大空気量Ｘとする。また、前々回の弁閉じ吸引動作を実行してから前回の弁閉じ吸引動作を実行するまでの記録ヘッド１の吐出数をＹ１、前々回の弁閉じ吸引動作を実行してからの前回の弁閉じ吸引動作を実行するまでの放置期間をＴ１とする。放置期間Ｔ１が閾値を超えて弁閉じ吸引動作を実行した際の、単位時間あたりの圧力変化量より推定した記録ヘッド１内の推定空気量をＺ１とする。

また、前回の弁閉じ吸引動作を実行してから今回の弁閉じ吸引動作を実行するまでの記録ヘッド１の吐出数をＹ２、前回の弁閉じ吸引動作を実行してから今回の弁閉じ吸引動作を実行するまでの放置期間をＴ２とする。放置期間Ｔ２が閾値を超えて弁閉じ吸引動作を実行した際の、単位時間あたりの圧力変化量より推定した記録ヘッド１内の推定空気量をＺ２とする。１回の吐出で発生する空気量をｙ、１日あたりに発生する空気量をｔとすると、以下の式が成り立つ。
Ｚ１＝ｙ×Ｙ１＋ｔ×Ｔ１ ・・・（３）
Ｚ２＝ｙ×Ｙ２＋ｔ×Ｔ２ ・・・（４）
上記計算により、１回の吐出で発生する空気量ｙ、１日あたりに発生する空気量ｔが求められる。

次回の弁閉じ吸引動作のタイミングを算出する際は、まず求められた１回の吐出で発生する空気量ｙ、１日あたりに発生する空気量ｔと、記録ヘッド１の吐出数Ｙ、放置期間Ｔより、記録ヘッド１内の空気量Ｚを算出する。
Ｚ＝ｙ×Ｙ＋ｔ×Ｔ ・・・（５）
空気量Ｚが設計値に基づく記録ヘッド１内の印字可能な最大空気量Ｘになったら、弁閉じ吸引動作を実行する。
Ｘ＝Ｚ ・・・（６）

前回の弁閉じ吸引動作と今回の弁閉じ吸引動作の単位時間あたりの圧力変化量より推定した記録ヘッド１内の空気量より、次回の弁閉じ吸引動作のタイミングを決定するパラメータを得ることができる。すなわち、１吐出あたりに発生する空気量ｙと１日あたりに発生する空気量ｔを得ることができる。また、弁閉じ吸引動作を実行するたびにこのパラメータを更新することにより、より適切なタイミングで気泡の排出動作を実行することができる。

なお、第１実施形態では、吐出により発生する記録ヘッド１内の空気の除去を考え、放置による影響は考慮していなかったので、（３）式、（５）式で、ｔ＝０として計算する。
Ｚ＝Ｚ１／Ｙ１×Ｙ
ＹをＹ’にして（６）式を用いると、以下の式が得られる。
Ｙ’＝Ｘ／Ｚ１×Ｙ１
これは、（１）式と同じものである。同様に、第２実施形態で示した、（２）式も上記の（３）、（５）、（６）式から求められる。

１ 記録ヘッド
２ 供給チューブ（インク供給路）
３ 開閉弁
５ インクタンク
１１ ＣＰＵ（制御手段）
２０ 吐出口面
２２ キャップ
２３ 吸引ポンプ（吸引手段）
２５ 圧力センサ（圧力測定手段）
５０ インクジェット記録装置

Claims (12)

1. インクを吐出する複数の吐出口が設けられた吐出口面を有する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドへ供給されるインクを収容するインクタンクと、
   前記記録ヘッドと前記インクタンクの間におけるインク流路の途中に設けられ開状態と閉状態とに切替可能な開閉弁と、
   前記吐出口面を被覆する被覆状態と露出させる露出状態とに切替可能なキャップと、
   前記キャップと接続される吸引手段と、を備え、前記開閉弁が前記閉状態で前記キャップが前記被覆状態のときに前記吸引手段によって所定時間吸引した後、前記開閉弁を前記開状態にする弁閉じ吸引動作を行うインクジェット記録装置であって、
   前記開閉弁と前記吸引手段との間におけるインク流路の所定位置における圧力を測定する圧力測定手段と、
   前記弁閉じ吸引動作において前記吸引手段が吸引しているときに前記圧力測定手段によって測定された単位時間あたりの圧力変化量に基づいて、次回の前記弁閉じ吸引動作を行うタイミングを決める制御手段と、を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記所定位置は、前記キャップと前記吸引手段の間であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記記録ヘッドの吐出数をカウントするカウント手段を備え、前記カウント手段によってカウントされた前回の前記弁閉じ吸引動作以降の前記吐出数が第１の閾値を超えた場合に前記弁閉じ吸引動作を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記制御手段は、前記カウント手段によってカウントされた前回の前記弁閉じ吸引動作以降の前記吐出数と前記圧力変化量とに基づいて、前記第１の閾値を更新することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記制御手段は、前記圧力変化量が所定値より大きい場合に、前記第１の閾値を大きくすることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
6. 前回の前記弁閉じ吸引動作からの経過時間を計測する計測手段を備え、前記計測手段によって計測された前記経過時間が第２の閾値を超えた場合に前記弁閉じ吸引動作を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記制御手段は、前記計測手段によって計測された前記経過時間と前記圧力変化量とに基づいて、前記第２の閾値を更新することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記制御手段は、前記圧力変化量が所定値より大きい場合に、前記第２の閾値を大きくすることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記圧力変化量は、前記圧力測定手段によって測定される圧力値が前記開閉弁と前記圧力測定手段の間における流体抵抗による圧力値より大きいときに取得されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
10. 前記流体抵抗による圧力値は、前記吸引手段が吸引を開始してから所定時間が経過した後に前記圧力測定手段によって測定されることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
11. 前記吐出口面は、第１のインクを吐出する第１の吐出口列と第２のインクを吐出する第２の吐出口列とを有し、前記キャップが前記被覆状態のときに前記第１の吐出口列と前記第２の吐出口列とが共に被覆されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
12. インクを吐出する複数の吐出口が設けられた吐出口面を有する記録ヘッドと、
    前記記録ヘッドへ供給されるインクを収容するインクタンクと、
    前記記録ヘッドと前記インクタンクの間におけるインク流路の途中に設けられ開状態と閉状態とに切替可能な開閉弁と、
    前記吐出口面を被覆する被覆状態と露出させる露出状態とに切替可能なキャップと、
    前記キャップと接続される吸引手段と、を備えるインクジェット記録装置の制御方法であって、
    前記開閉弁が前記閉状態で前記キャップが前記被覆状態のときに前記吸引手段によって所定時間吸引した後、前記開閉弁を前記開状態にする弁閉じ吸引工程と、
    前記弁閉じ吸引工程において前記吸引手段が吸引しているときに、前記開閉弁と前記吸引手段との間におけるインク流路の所定位置における圧力を測定する圧力測定工程と、
    前記圧力測定工程において測定された単位時間あたりの圧力変化量に基づいて、次回の前記弁閉じ吸引動作を行うタイミングを決める決定工程と、を有することを特徴とする制御方法。
    

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