JP4639949B2 - インクジェットプリンタ及びインクジェットプリンタの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、被記録媒体にインクを吐出するインクジェットプリンタ及びインクジェットプリンタの制御方法に関する。

インクが吐出される複数のノズルと、各ノズルに連通する複数の圧力室とが形成されたインクジェットヘッドにおいては、その内部に気泡や劣化したインクが残留することによってインクの吐出性能が低下することがあるため、気泡や劣化したインクを外部に排出するパージ動作を行う必要がある。そこで、パージ動作を行うために、インクジェットヘッドに供給するインクを貯溜するインクタンク、所定の圧力を有する空気を貯溜する空気タンク及び空気タンクに空気を供給する空気ポンプを有するインクジェットプリンタが知られている（例えば、特許文献１参照）。このインクジェットプリンタにおいては、パージ時に、まず、空気タンクとインクタンクとの間に取り付けられたバルブが閉じられた状態で空気ポンプから空気が供給されることによって空気タンク内の空気圧が所定の値とされる。続いて、バルブが開かれることによって、空気タンク内の空気（加圧エア）が瞬時にインクタンクに供給される。これにより、インクタンク内の空気圧が上昇して、インクタンクのインクが勢いよくインクジェットヘッドに供給される。インクジェットヘッドに勢いよくインクが供給されることによって、インクジェットヘッド内部に滞留する気泡や劣化したインクがノズルから強制的に排出される。

特開２００４−５８３４８号公報（図１）

上述したインクジェットプリンタでは、空気ポンプは、空気タンク内の空気圧がインク残量の多寡によらない所定値となるまで動作する。したがって、インクタンク内のインク残量が基準量（バルブを開いた直後にインクタンク内の空気圧が所望値となるときのインク残量）よりも多いときには、バルブを開いた直後のインクタンク内の空気圧が所望値よりも高くなるため過剰にインクが排出される。逆に、インクタンク内のインク残量が基準量よりも少ないときには、バルブを開いた直後のインクタンク内の空気圧が所望値よりも低くなるため、インクジェットヘッドに供給されるインク量が不足し、気泡や劣化したインクが排出されにくくなる。

本発明の目的は、パージ動作においてインクが無駄に消費されるのを抑制しつつ、気泡や粘度が高くなるなどインク特性が変化してしまったインクを排出することが可能なインクジェットプリンタ及びインクジェットプリンタの制御方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のインクジェットプリンタは、インク流入口を有するインク流入流路、及び、それぞれが前記インク流入流路と連通していると共に圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路が形成されたインクジェットヘッドと、貯溜しているインクが流出するインク流出口及び空気が流入する空気流入口が形成されたインクタンクと、前記インク流入口及び前記インク流出口に接続されたインク供給流路と、空気が流出する空気流出口及び空気が流入する空気供給口が形成された空気タンク並びに前記空気供給口を介して前記空気タンクに空気を供給する空気ポンプを有する空気供給装置と、前記空気流入口及び前記空気流出口に接続された空気供給流路と、前記空気供給流路に取り付けられており、前記インクタンクと前記空気タンクとを連通させる開状態と、前記インクタンクと前記空気タンクとを連通させない閉状態とを取り得る空気バルブと、前記インク供給流路に取り付けられており、前記インクジェットヘッドと前記インクタンクとを連通させる開状態と、前記インクジェットヘッドと前記インクタンクとを連通させない閉状態とを取り得るインクバルブとを備えている。さらに、前記インクタンクに貯溜されているインク量を検知するインク量検知手段と、前記インク量検知手段が検知したインク量に基づいて、前記インクタンク内の空気圧を所定値とするために必要とされる動作条件を決定する動作条件決定手段と、前記動作条件決定手段が決定した前記動作条件にしたがった動作が行われるように制御を行う動作制御手段とを備えている。前記動作条件決定手段が、前記動作条件として、前記空気バルブの開閉タイミングと、前記空気バルブが閉状態となってから開状態となるまでの間における前記空気ポンプの運転条件と、前記インクバルブの開閉タイミングと、前記インクバルブが閉状態となってから開状態となるまでの間における前記空気ポンプの運転条件とを決定する。

また、本発明のインクジェットプリンタの制御方法は、インク流入口を有するインク流入流路、及び、それぞれが前記インク流入流路と連通していると共に圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路が形成されたインクジェットヘッドと、貯溜しているインクが流出するインク流出口及び空気が流入する空気流入口が形成されたインクタンクと、前記インク流入口及び前記インク流出口に接続されたインク供給流路と、空気が流出する空気流出口及び空気が流入する空気供給口が形成された空気タンク並びに前記空気供給口を介して前記空気タンクに空気を供給する空気ポンプを有する空気供給装置と、前記空気流入口及び前記空気流出口に接続された空気供給流路と、前記空気供給流路に取り付けられており、前記インクタンクと前記空気タンクとを連通させる開状態と、前記インクタンクと前記空気タンクとを連通させない閉状態とを取り得る空気バルブと、前記インク供給流路に取り付けられており、前記インクジェットヘッドと前記インクタンクとを連通させる開状態と、前記インクジェットヘッドと前記インクタンクとを連通させない閉状態とを取り得るインクバルブとを備えたインクジェットプリンタの制御方法である。そして、前記インクタンクに貯溜されているインク量を検知するインク量検知工程と、前記インク量検知工程において検知されたインク量に基づいて、前記インクタンク内の空気圧を所定値とするために必要とされる動作条件を決定する動作条件決定工程と、前記動作条件決定工程において決定された前記動作条件にしたがった動作が行われるように制御を行う動作制御工程とを備えている。前記動作条件決定工程において、前記動作条件として、前記空気バルブの開閉タイミングと、前記空気バルブが閉状態となってから開状態となるまでの間における前記空気ポンプの運転条件と、前記インクバルブの開閉タイミングと、前記インクバルブが閉状態となってから開状態となるまでの間における前記空気ポンプの運転条件とをさらに決定する。

本発明によると、インクタンクのインク量に基づいて動作条件を決定しているため、インクタンクに貯溜されているインク量の多寡にかかわらず、インクの無駄な消費を抑制しつつ気泡や劣化したインクを排出することができる。

また、空気バルブが開状態となった直後に空気タンクにおいて圧力を調整された空気がインクタンク内に流入するため、インクタンク内の空気圧が瞬時に所望値になる。これにより、インクタンクから効率よくインクを流出させることができ、インクが一層無駄に消費されにくくなる。さらに、インクタンク内の空気圧が所望値になってからインクタンクからインクを流出させることができるため、インクタンクからより効率よくインクを流出させることができる。

この場合、前記空気バルブが、前記閉状態の一部として、前記インクタンクと大気とを連通させる開放状態を取り得、前記動作条件決定手段が、前記動作条件として、前記空気バルブの開閉タイミングと、前記空気バルブが閉状態となってから開状態となるまでの間における前記空気ポンプの運転条件と、前記空気バルブを開放状態とするタイミングとを決定することがより好ましい。これによると、空気バルブが開放状態になるとインクタンク内の空気圧が直ちに大気圧となって、インクタンクからのインク流出も直ちに停止する。したがって、インクが一層無駄に消費されにくくなる。

加えて、前記インクジェットヘッド、前記インクタンク及び前記インク供給流路をそれぞれ複数備えていてもよい。このとき、前記空気供給流路が、複数の前記空気流入口と前記空気流出口とに接続されている。そして、前記空気バルブは、前記開状態において、複数の前記インクタンクの少なくとも１つと前記空気タンクとを連通させ、前記閉状態において、複数の前記インクタンクと前記空気タンクとを連通させない。これによると、空気バルブ及び空気供給装置（空気タンク、空気ポンプ）が複数のインクジェットヘッドに対して兼用されているため、インクジェットプリンタの低コスト化及び小型化を図ることができる。

また、本発明においては、前記インク量検知手段が、前記ノズルからのインク消費量を加算することに基づいて、前記インクタンクに貯溜されているインク量を決定することがより一層好ましい。これによると、インクタンクに貯溜されているインク量を検知するための装置を備える必要がなくなる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明に係る第１の実施の形態のインクジェットプリンタの概略構成図である。インクジェットプリンタ１０１は、インク滴を吐出することによって被記録媒体上に所望の画像を形成するものであり、図１に示すように、４つのインクジェットヘッド１と、各インクジェットヘッド１に対応する４つのインクタンク４５と、空気タンク４６と、空気ポンプ４７と、切換ユニット（空気バルブ）４８と、制御装置８３とを有している。

インクジェットヘッド１は、図示しない搬送装置に搬送されている被記録媒体搬送方向に直交する方向に移動し、被記録媒体上にインク滴を吐出するシリアル式のヘッドである。４つのインクジェットヘッド１は、各々がシアン、イエロー、マゼンタ、及びブラックの互いに異なるいずれかのインク滴を吐出するように構成されている。つまり、インクジェットプリンタ１０１はカラー式のインクジェットプリンタである。

図２及び図３を参照しつつインクジェットヘッド１について詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド１の外観斜視図である。図３は、図２に示す矢印III-III線に沿った断面図である。図２及び図３に示すように、インクジェットヘッド１は、主走査方向に長尺な形状であって、下から順に、ヘッド本体１ａ、リザーバユニット７０、及び、ヘッド本体１ａの駆動を制御する制御部８０を有する。

制御部８０は、制御装置８３からの指示に基づいてインクジェットヘッド１を制御するものであり、メイン基板８２、メイン基板８２の両側にそれぞれ配置されたサブ基板８１、及び、各サブ基板８１におけるメイン基板８２に対向する側面に固定されたドライバＩＣ８１ａを有している。ドライバＩＣ８１ａは、ヘッド本体１ａに含まれるアクチュエータユニット２１を駆動するための信号を生成するものである。各ドライバＩＣ８１ａにおけるサブ基板８１に対向する面にはヒートシンク８４が固定されている。

給電部材であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）５０が、その一端においてアクチュエータユニット２１と接続され、他端においてサブ基板８１と接続されている。ＦＰＣ５０はアクチュエータユニット２１からサブ基板８１に至る途中でドライバＩＣ８１ａとも接続されている。つまりＦＰＣ５０は、サブ基板８１及びドライバＩＣ８１ａと電気的に接続されており、サブ基板８１から出力された信号をドライバＩＣ８１ａに伝達し、ドライバＩＣ８１ａから出力された駆動信号をアクチュエータユニット２１に供給する。

インクジェットヘッド１にはさらに、制御部８０を覆う上カバー５１及びヘッド下部を覆う下カバー５２が設けられている。上カバー５１は、アーチ形状の天井を有し、制御部８０を覆っている。下カバー５２は、上下に開口された略四角筒状で、メイン基板８２の下部を覆っている。これら上カバー５１、下カバー５２によって印刷時に飛翔したインクが制御部８０等に付着するのが防止される。なお、図１では制御部８０が見えるよう上カバー５１を省略している。

次に、図４をさらに参照しつつ、リザーバユニット７０について説明する。図４は、リザーバユニット７０及びヘッド本体１ａの主走査方向に沿った断面図である。なお、図４では説明の都合上、鉛直方向の縮尺を拡大し、且つ、同一線に沿った断面では通常描かれないリザーバユニット７０内のインク流路をも適宜示している。

リザーバユニット７０は、インクを一時的に貯溜しつつヘッド本体１ａに供給するものである。リザーバユニット７０は、図４に示すように、主走査方向（図２参照）に長尺な矩形状の平面を有する６つのプレート７１〜７６が積層された積層構造を有している。また、リザーバユニット７０内には、インク流入流路６１とリザーバ６２と複数本のインク供給流路６３とが形成されている。リザーバユニット７０上面における長手方向の一方端部近傍にはジョイント９１が固定されている。ジョイント９１の内部には円筒形空間９１ａが形成されている。ジョイント９１にはインク供給管６５が接続されている。

インク流入流路６１は、インクタンク４５からのインクがインク供給管６５を介して流入するものであり、円筒形空間９１ａと、円筒形空間９１ａに対応するようにプレート７１に形成された孔７１ａと、円筒形空間９１ａと対向する領域から他方端部近傍まで延在するようにプレート７２に形成された孔７２ａとを含んでいる。また、円筒形空間９１ａの上側の開口がインク流入口６１ａとなっており、インク流入流路６１の底面の略中央に形成された開口がリザーバ連通口６１ｂとなっている。

リザーバ６２は、リザーバ連通口６１ｂを介してインク流入流路６１から流れ込んだインクを一時的に貯溜するものであり、プレート７３に形成された孔７３ａと、円筒形空間９１ａと対向する領域から他方端部近傍まで延在するようにプレート７４に形成された孔７４ａとを含んでいる。また、リザーバ６２の底面には、各インク供給流路６３に連通する複数個の供給流路連通口６２ａが形成されている。孔７３ａの縁部には段差面が形成されており、この段差面上にインク内の塵埃等を除去するフィルタ７４ｂが配置されている。

インク供給流路６３は、リザーバ６２に貯溜されたインクをヘッド本体１ａに供給するものであり、供給流路連通口６２ａに対応するようにプレート７６に形成されている。インク供給流路６３は、供給流路連通口６２ａ及び後述するヘッド本体１ａの流路ユニット４の上面に開口しているインク供給口５ｂ（図５参照）と連通している。

リザーバユニット７０におけるインクの流れについて説明する。まず、インク流入口６１ａからインク流入流路６１に流れ込んだインクが、図４中黒塗りの矢印で示すように、リザーバ連通口６１ｂを介してリザーバ６２に流れ込み、さらに、リザーバ６２から供給流路連通口６２ａを介して各インク供給流路６３に流れ込む。インク供給流路６３に流れ込んだインクは、インク供給口５ｂを介してヘッド本体１ａの流路ユニット４に供給される。

次に、図５〜図８を参照しつつ、ヘッド本体１ａについて説明する。図５は、ヘッド本体１ａの平面図である。図６は、図５の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図６では説明の都合上、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１０及びアパーチャ１２を実線で描いている。図７は、図６に示すVII-VII線に沿った部分断面図である。図８はアクチュエータユニット２１の拡大断面図である。

ヘッド本体１ａは、図５に示すように、流路ユニット４、及び、流路ユニット４上面に固定された４つのアクチュエータユニット２１を含んでいる。アクチュエータユニット２１は、流路ユニット４に形成された圧力室１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与するものである。

流路ユニット４は、主走査方向に延在する略直方体状の外形を有している。図６に示すように、流路ユニット４の下面には多数のノズル８がマトリクス状に配置されたインク吐出面が形成されている。また、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１との固定面において、圧力室１０がノズル８に対応するようにマトリクス状に多数配列されている。

また、流路ユニット４は、図７に示すように、上から順に、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７、２８、カバープレート２９、及び、ノズルプレート３０、という９枚の金属プレートが積層された積層構造を有している。

図５に示すように、流路ユニット４の上面には、リザーバユニット７０の供給流路連通口６２ａ（図４参照）に対応するように、複数個のインク供給口５ｂが開口している。流路ユニット４の内部には、インク供給口５ｂに連通するマニホールド流路５及びマニホールド流路５から分岐した副マニホールド流路５ａが形成されている。図７に示すように、各ノズル８に対しては、マニホールド流路５から副マニホールド流路５ａ、そして副マニホールド流路５ａの出口から圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路３２が形成されている。リザーバユニット７０からインク供給口５ｂを介して流路ユニット４内に供給されたインクは、マニホールド流路５から副マニホールド流路５ａに分岐され、絞りとして機能するアパーチャ１２及び圧力室１０を介してノズル８に至る。

４つのアクチュエータユニット２１は、図５に示すように、それぞれ台形の平面形状を有しており、流路ユニット４上面に開口したインク供給口５ｂを避けるよう千鳥状に配置されている。また、アクチュエータユニット２１は、図８に示すように、４枚の圧電シート４１、４２、４３、４４が積層された積層構造を有している。圧電シート４１〜４４は、１つのインク吐出面に対応して形成された多数の圧力室１０に跨って配置されている。

最上層の圧電シート４１上における圧力室１０に対応する位置には、個別電極３５が形成されている。最上層の圧電シート４１とその下側の圧電シート４２との間にはシート全面に形成された共通電極３４が介在している。圧電シート４２、４３の間及び圧電シート４３、４４の間には電極が配置されていない。

個別電極３５は、圧力室１０と相似な略菱形の平面形状を有している。略菱形の個別電極３５における鋭角部の一方は延出され、その先端には個別電極３５と電気的に接続された円形のランド３６が設けられている。ランド３６は、ＦＰＣ５０（図３参照）に設けられた接点と電気的に接合されている。

共通電極３４は図示しない領域において接地されてグランド電位に保たれている。一方、個別電極３５は、選択的に電位を制御することができるよう、個別電極３５（ランド３６）ごとに独立した別のリード線を含むＦＰＣ５０及びランド３６を介してドライバＩＣ８１ａに接続されている（図３参照）。

ここで、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。圧電シート４１はその厚み方向に分極されており、個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にして圧電シート４１に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート４１における電界印加部分が圧電効果により歪む活性部として働く。即ち、圧電シート４１はその厚み方向に伸長又は収縮し、圧電横効果により平面方向に収縮又は伸長しようとする。一方、残り３枚の圧電シート４２〜４４は、個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域をもたない非活性層であって、自発的に変形することができない。

つまりアクチュエータユニット２１は、圧力室１０から離れた上側１枚の圧電シート４１を活性部を含む層とし且つ圧力室１０に近い下側３枚の圧電シート４２〜４４を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプである。圧電シート４１〜４４は圧力室１０を区画するキャビティプレート２２の上面に固定されているため、圧電シート４１における電界印加部分とその下方の圧電シート４２〜４４との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電シート４１〜４４全体が圧力室１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。これにより圧力室１０の容積が低下することによって、圧力室１０内の圧力が上昇し、圧力室１０からノズル８へとインクが押し出され、ノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、圧電シート４１〜４４は元の平坦な形状になって、圧力室１０の容積が元の容積に戻る。これに伴い、マニホールド流路５から圧力室１０へとインクが導入され、再び圧力室１０内にインクが貯溜される。

次に、インクタンク４５について、図９を参照しつつ説明する。図９はインクタンク４５の断面図である。インクタンク４５は、インクジェットヘッド１が吐出するインクを貯溜するものである。つまり、４つのインクタンク４５は、各々がシアン、イエロー、マゼンタ、及びブラックの互いに異なるいずれかのインクを貯溜している。また、図９に示すように、インクタンク４５は、タンク本体４５ａと、インク流出管４５ｂと、空気流入管４５ｃとを有している。タンク本体４５ａは、インクを貯溜する箱体であり、上蓋が超音波溶着されることによって内部空間が密封されている。インク流出管４５ｂ及び空気流入管４５ｃは、タンク本体４５ａの上面からその内部空間に至るまで挿入されている。インク流出管４５ｂの上端のジョイント部にはインク供給管６５が接続されており、その下端の開口が内部空間の底部近傍、つまり、インクの液面よりも下方に位置している。空気流入管４５ｃの上端のジョイント部には空気供給管６７ａが接続されており、その下端の開口が内部空間の上面（インクの液面よりも上方）に位置している。インク流出管４５ｂの上端の開口がインク流出口４５ｄとなっており、空気流入管４５ｃの上端の開口が空気流入口４５ｅとなっている。後述するパージ動作において、空気流入口４５ｅから空気が流入することによって、タンク本体４５ａ内の空気圧が上昇し、貯溜しているインクがインク流出口４５ｄから押し出されるように流出する。

図１に戻って、空気タンク４６は、空気流出口４６ｂ及び空気供給口４６ａを有しており、空気供給口４６ａから供給された空気を貯溜する。空気流出口４６ｂに空気供給管６７ｂが、空気供給口４６ａに空気ポンプ連通管４７ａを介して空気ポンプ４７が接続されている。空気タンク４６に貯溜された空気は、空気供給管６７ａを介して各インクタンク４５に供給される。空気ポンプ４７は、制御装置８３からの指示に基づいて、空気ポンプ連通管４７ａを介して空気タンク４６に空気を供給するものである。空気タンク４６、空気ポンプ４７及び空気ポンプ連通管４７ａにより空気供給装置が構成されている。

切換ユニット４８について、図１０を参照しつつ説明する。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）の各図は、切換ユニット４８の断面図である。なお、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、切換ユニット４８の各動作状態を示している。切換ユニット４８は、制御装置８３からの指示に基づいて、空気タンク４６からの空気の供給先を切り換えるものである。

図１０に示すように、切換ユニット４８は、枠体４８ａと、流路体４８ｂとを有している。枠体４８ａは、円筒形状を有する内部空間と、この内部空間から外周面に至る４つの貫通孔４８ｃと、各貫通孔４８ｃに接続された４つのジョイント部４８ｄとを有している。４つの貫通孔４８ｃは、枠体４８ａの外周面において９０度毎に開口している。また、貫通孔４８ｃの開口にジョイント部４８ｄが形成されている。各ジョイント部４８ｄには、空気供給管６７ａが接続されている。つまり、貫通孔４８ｃとインクタンク４５とが空気供給管６７ａを介して連通している。

流路体４８ｂは、円筒形状を有するものであり、枠体４８ａの内部空間に回転自在に配置されている。流路体４８ｂには、回転軸に沿って延在している主流路４８ｅと、主流路４８ｅと連通しつつ径方向に延びて主流路４８ｅから流路体４８ｂの外周面に至る４つの副流路４８ｆ及び１つの副流路４８ｇが形成されている。主流路４８ｅは、一方端部が４つの副流路４８ｆ及び１つの副流路４８ｇに通じ、他方端部に空気供給管６７ｂが接続されている（図１参照）。つまり、主流路４８ｅと空気タンク４６とが空気供給管６７ｂを介して連通している。４つの副流路４８ｆは、流路体４８ｂの外周面において９０度毎に開口している。副流路４８ｇは、流路体４８ｂの外周面において２つの副流路４８ｆの開口同士の間に開口するように配置されている。

切換ユニット４８は、図１０（ａ）に示すように、４つの貫通孔４８ｃと４つの副流路４８ｆとが共に連通する位置まで流路体４８ｂが回転することによって、全てのインクタンク４５と空気タンク４６とが連通する「全開状態」となる。また、切換ユニット４８は、図１０（ｂ）に示すように、選択された１つの貫通孔４８ｃと副流路４８ｇとが連通する位置まで流路体４８ｂが回転することによって、貫通孔４８ｃと連通するインクタンク４５と空気タンク４６とが連通する「選択開状態」となる。さらに、切換ユニット４８は、図１０（ｃ）に示すように、どの貫通孔４８ｃも副流路４８ｆ、４８ｇと連通しない位置まで流路体４８ｂが回転することによって、全てのインクタンク４５と空気タンク４６との連通が閉じられる「閉状態」となる。また、切換ユニット４８は、「閉状態」の一態様として、枠体４８ａ及び流路体４８ｂと実質的に同じ構成を有する図示しない機構によって、全てのインクタンク４５又は選択された１つのインクタンク４５と大気とが連通する「開放状態」となることができる。

次に、制御装置８３について、図１１を参照しつつ説明する。図１１は、制御装置８３の機能ブロック図である。制御装置８３は、上述したように、インクジェットヘッド１、空気ポンプ４７及び切換ユニット４８を含むインクジェットプリンタ１０１全体を制御するものである。なお、本実施の形態においては、インクタンク４５に空気を供給することによってインク供給管６５及びインクジェットヘッド１内のインクを強制的に排出するパージ動作を実行するための機能を中心に説明する。制御装置８３は、図１１に示すように、インク量検知部８３ａと、動作条件決定部８３ｂと、動作制御部８３ｃとを有している。

インク量検知部８３ａは、インクタンク４５に貯溜されているインク量を検知するものである。具体的には、各インクジェットヘッド１ごとにノズル８からのインク吐出量を印刷機会ごとに順次加算したインク消費量と、定期的な回復処置及び吐出不良時のユーザ回復処置によるインク消費量との加算に基づいて、インクタンク４５に貯溜されているインク量を検知する。

動作条件決定部８３ｂは、インク量検知部８３ａが検知したインク量に基づいて、インクタンク４５内の空気圧が、パージ動作を実行するために必要な所定の圧力（以下パージ圧と称する）になるように空気ポンプ４７及び切換ユニット４８の動作条件を決定するものである。また、動作条件決定部８３ｂに決定される動作条件には、切換ユニット４８の動作タイミングと、切換ユニット４８が「閉状態」から「全開状態」又は「選択開状態」となるまでの間における空気ポンプ４７の運転条件とが含まれる。

切換ユニット４８を「全開状態」又は「選択開状態」のいずれにするかは、パージ動作の対象となるインクジェットヘッド１によって決定される。つまり、１つのインクジェットヘッド１に対してパージ動作を行う場合は、切換ユニット４８が所定のタイミングで「選択開状態」となるように決定し、４つのインクジェットヘッド１に対してパージ動作を行う場合は、切換ユニット４８が所定のタイミングで「全開状態」となるように決定する。

ここで、パージ動作には、主に劣化したインクをノズル８から排出する動作とヘッド本体１ａ内の気泡をノズル８から排出する動作とがあり、これらについて所定期間ごとに行われる定期パージと吐出不良時にユーザが回復処置を行うユーザパージとがある。

動作制御部８３ｃは、動作条件決定部８３ｂが決定した動作条件にしたがった動作が行われるように空気ポンプ４７及び切換ユニット４８の制御を行うものである。

次に、パージ動作を実行するときの制御装置８３の処理手順について、図１２を参照しつつ説明する。図１２は、パージ動作を実行するときの処理手順を示すフローチャートである。図１２に示すように、パージ動作が開始されると、インク量検知部８３ａがインクタンク４５に貯溜されているインク量を検知する（ステップＳ１０１：以下Ｓ１０１と略す。他のステップも同様）。次に、動作条件決定部８３ｂが、インク量検知部８３ａが検知したインク量に基づいて、切換ユニット４８の開閉タイミングと空気ポンプ４７の運転条件とを決定する（Ｓ１０２）。

具体的には、空気ポンプ４７の容量をＶ₄₇（ｍＬ）、空気ポンプ連通管４７ａの容量をＶ_47a（ｍＬ）、空気タンク４６の容積をＶ₄₆（ｍＬ）、空気供給管６７ａの容量をＶ_67a（ｍＬ）、空気供給管６７ｂの容量をＶ_67b（ｍＬ）、切換ユニット４８内の容量をＶ₄₈（ｍＬ）、空気タンク４６の空気圧をＣ（ｋＰａ）、インクタンク４５の容積から検知されたインク量を引いたインクタンク４５の空気層の容積をＤ（ｍＬ）、パージ圧をＥ（ｋＰａ）としたとき、
Ｂ・Ｃ＝（Ｂ＋Ｖ_67a＋Ｄ）・Ｅ（初期のインクタンク４５内の空気圧をゼロとしたときにおける切換ユニット４８の開閉前後における圧力×容積のつり合い：ボイルの法則）
なお、Ｂ＝Ｖ₄₇＋Ｖ_47a＋Ｖ₄₆＋Ｖ_67b＋Ｖ₄₈
が成立するようにＣの値を算出する。さらに、空気タンク４６の空気圧がＣとなるような空気ポンプ４７の回転量Ａ（回転）を算出する。そして、回転数Ａ’（ｒｐｍ）から空気ポンプ４７の運転時間Ｔを算出する。切換ユニット４８の開閉タイミングは、Ｔに基づいて決定される。

続いて、切換ユニット４８を「閉状態」にして、空気タンク４６を密封する（Ｓ１０３）。そして、動作条件決定部８３ｂで決定された運転時間Ｔの間、つまり空気ポンプ４７の回転量がＡになるまで空気ポンプ４７を運転する（Ｓ１０４）。これにより、空気タンク４６内の空気圧が上昇してＣとなる。次に、パージ動作の実行対象となるインクジェットヘッド１に接続されたインクタンク４５と空気タンク４６とが連通するように、切換ユニット４８を「全開状態」又は「選択開状態」にする（Ｓ１０５）。このとき、空気タンク４６の空気圧がＣとなっているため、空気タンク４６に貯溜されている空気が、空気供給管６７ａ、６７ｂを介してインクタンク４５に一気に流入する。これにより、インクタンク４５内の空気圧が上昇してパージ圧Ｅとなり、インクタンク４５内のインクがインク流出口４５ｄから一気に流出する。インクタンク４５から流出したインクは、インク供給管６５を介してインクジェットヘッド１のインク流入口６１ａに流入する。インクジェットヘッド１に流入したインクは、リザーバユニット７０から流路ユニット４に供給され、ノズル８から強制的に排出される。これにより、ヘッド本体１ａ内に残留している気泡や劣化したインク等を外部に排出してインクの吐出性能を維持することができる。

予め算出された時間が経過した後に切換ユニット４８を「開放状態」にする（Ｓ１０６）。切換ユニット４８が「開放状態」になると、インクタンク４５の空気圧が直ちに大気圧に戻り、インクタンク４５からのインクの流出が即座に停止する。これにより、パージ動作が終了する。

以上に述べた、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１０１によると、動作条件決定部８３ｂが、インク量検知部８３ａが検知したインク量に基づいて、インクタンク４５内の空気圧がパージ圧Ｅになるように空気ポンプ４７、切換ユニット４８の動作条件を決定するため、インクタンク４５に貯溜されているインク量の多寡にかかわらず、切換ユニット４８を「全開状態」又は「選択開状態」とした直後におけるインクタンク４５内の空気圧をパージ圧Ｅに維持することができる。これにより、インクが無駄に消費されるのを抑制しつつ気泡や劣化したインクを排出することができる。

また、切換ユニット４８が「全開状態」又は「選択開状態」となった直後に、インクタンク４５内の空気圧が瞬時にパージ圧Ｅになる。これにより、インクタンク４５から効率よくインクを流出させることができ、インクが一層無駄に消費されにくくなる。

さらに、切換ユニット４８を「開放状態」にすることによって、インクタンク４５内の空気圧が直ちに大気圧となってインクタンク４５からのインク流出が直ちに停止する。したがって、インクがより一層無駄に消費されにくくなる。

加えて、切換ユニット４８及び空気供給装置（空気タンク４６、空気ポンプ４７及び空気ポンプ連通管４７ａ）が複数のインクジェットヘッド１に対して兼用されているため、インクジェットプリンタ１０１の低コスト化及び小型化を図ることができる。

また、インク量検知部８３ａが、各インクジェットヘッド１ごとにノズル８からのインク吐出量を印刷機会ごとに順次加算したインク消費量と、定期的な回復処置及び吐出不良時のユーザ回復処置によるインク消費量との加算に基づいて、インクタンク４５に貯溜されているインク量を検知しているため、インクタンク４５に貯溜されているインク量を検知するための装置を備える必要がなくなる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明に係る第２の実施の形態について図１３を参照しつつ説明する。図１３は、第２の実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。なお、第１の実施の形態と実質的に同じ部材については同一の符号を付してその説明を省略する。図１３に示すように、インクジェットプリンタ２０１は、４つのインクジェットヘッド１と、各インクジェットヘッド１に対応する４つのインクタンク４５と、空気タンク４６と、空気ポンプ４７と、切換ユニット４８と、４つのインクバルブ６９と、制御装置２８３とを有している。

インクバルブ６９は、各インク供給管６５に取り付けられており、制御装置２８３からの指示に基づいて、インク供給管６５を開閉するものである。

制御装置２８３は、インクジェットヘッド１、空気ポンプ４７、切換ユニット４８及びインクバルブ６９を含むインクジェットプリンタ２０１全体を制御するものである。制御装置２８３は、第１の実施の形態の制御装置８３と実質的に同様であるが、動作条件決定部８３ｂにおいてインクバルブ６９の動作条件をさらに決定し、動作制御部８３ｃにおいてインクバルブ６９をさらに制御する。

次に、パージ動作を実行するときの制御装置２８３の処理手順について、図１４を参照しつつ説明する。図１４は、パージ動作を実行するときの処理手順を示すフローチャートである。図１４に示すように、パージ動作が実行されると、インク量検知部８３ａがインクタンク４５に貯溜されているインク量を検知する（Ｓ２０１）。次に、動作条件決定部８３ｂが、インク量検知部８３ａが検知したインク量に基づいて、切換ユニット４８及びインクバルブ６９の開閉タイミングと空気ポンプ４７の運転時間とを決定する（Ｓ２０２）。

具体的には、空気ポンプ４７の容量をＶ₄₇（ｍＬ）、空気ポンプ連通管４７ａの容量をＶ_47a（ｍＬ）、空気タンク４６の容積をＶ₄₆（ｍＬ）、空気供給管６７ａの容量をＶ_67a（ｍＬ）、空気供給管６７ｂの容量をＶ_67b（ｍＬ）、切換ユニット４８内の容量をＶ₄₈（ｍＬ）、空気タンク４６の空気圧をＣ（ｋＰａ）、インクタンク４５の容積から検知されたインク量を引いたインクタンク４５の空気層の容積をＤ（ｍＬ）、パージ圧をＥ（ｋＰａ）としたとき、
Ｂ・Ｃ＝（Ｂ＋Ｖ_67a＋Ｄ）・Ｅ
なお、Ｂ＝Ｖ₄₇＋Ｖ_47a＋Ｖ₄₆＋Ｖ_67b＋Ｖ₄₈
が成立するようにＣの値を算出する。さらに、空気タンク４６の空気圧がＣとなるような空気ポンプ４７の回転量Ａ（回転）を算出する。そして、回転数Ａ’（ｒｐｍ）から空気ポンプ４７の運転時間Ｔを算出する。切換ユニット４８の開閉タイミングは、Ｔに基づいて決定される。

続いて、切換ユニット４８を「閉状態」にして、空気タンク４６を密封する（Ｓ２０３）。そして、動作条件決定部８３ｂで決定された運転時間Ｔの間、つまり空気ポンプ４７の回転量がＡになるまで空気ポンプ４７を運転する（Ｓ２０４）。これにより、空気タンク４６内の空気圧が上昇してＣとなる。次に、インクバルブ６９を閉じる（Ｓ２０５）。その後、パージ動作の実行対象となるインクジェットヘッド１に接続されたインクタンク４５と空気タンク４６とが連通するように、切換ユニット４８を「全開状態」又は「選択開状態」にする（Ｓ２０６）。このとき、空気タンク４６の空気圧がＣとなっているため、空気タンク４６に貯溜されている空気が、空気供給管６７ａ、６７ｂを介してインクタンク４５に一気に流入する。これにより、インクタンク４５内の空気圧が上昇してパージ圧Ｅとなる。その後、インクバルブ６９を開く（Ｓ２０７）。インクバルブ６９を開くことによってインクタンク４５内のインクがインク流出口４５ｄから一気に流出する。インクタンク４５から流出したインクは、インク供給管６５を介してインクジェットヘッド１のインク流入口６１ａに流入する。インクジェットヘッド１に流入したインクは、リザーバユニット７０から流路ユニット４に供給され、ノズル８から強制的に排出される。これにより、ヘッド本体１ａ内に残留している気泡や劣化したインク等を外部に排出してインクの吐出性能を維持することができる。

予め算出された時間が経過した後に切換ユニット４８を「開放状態」にする（Ｓ２０８）。切換ユニット４８が「開放状態」になると、インクタンク４５の空気圧が大気圧に戻り、インクタンク４５からのインクの流出が即座に停止する。これにより、パージ動作が終了する。

以上に述べた、本実施形態に係るインクジェットプリンタ２０１によると、インクタンク４５に貯溜されているインク量の多寡にかかわらず、切換ユニット４８を「全開状態」又は「選択開状態」とした直後におけるインクタンク４５内の空気圧をパージ圧Ｅに維持することができる。これにより、インクが無駄に消費されるのを抑制しつつ気泡や劣化したインクを排出することができる。

また、インクバルブ６９を有しているため、インクタンク４５内の空気圧がパージ圧Ｅになってからインクバルブ６９を開いてインクタンク４５からインクを流出させることができる。このため、インクタンク４５から効率よくインクを流出させることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、第１及び第２の実施の形態では、切換ユニット４８によってインクタンク４５を大気と連通させることによって強制的にパージ動作を停止させる構成であるが、インクタンク４５を大気と連通させることなく、インクタンク４５内の空気圧が低下して自然にパージ動作が停止するような構成であってもよい。

さらに、第１の実施の形態においては、空気タンク４６と切換ユニット４８とを有する構成であるが、これらを有さない構成であってもよい。この場合、所定の圧力を有する空気が空気ポンプから直接インクタンクに供給されることが好ましい。

さらに、第１及び第２の実施の形態においては、パージ動作を実行する直前に空気タンク４６の圧力を調整する構成であるが、予め空気タンク４６の圧力を調整しておく構成であってもよい。これにより、パージ動作を素早く実行することができる。

加えて、第１及び第２の実施の形態においては、空気タンク４６と空気ポンプ４７とで空気供給装置を構成しているが、インクタンク４５に供給する空気圧力を制御できるような他の空気供給装置を用いてもよい。

さらに、第１及び第２の実施の形態においては、切換ユニット４８の流路体４８ｂが回転することによって「全開状態」又は「選択開状態」から「閉状態」を介して「開放状態」となる構成であるが、「全開状態」又は「選択開状態」から直接「開放状態」となる構成であってもよい。

また、第１及び第２の実施の形態においては、インク量検知部８３ａが、各インクジェットヘッド１ごとにノズル８からのインク吐出量を印刷機会ごとに順次加算したものと、定期的な回復処置及び吐出不良時のユーザ回復処置によるインク消費量とに基づいて、インクタンク４５に貯溜されているインク量を検知する構成であるが、インクタンク４５に貯溜されているインク量を直接検知するセンサを備えてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。 図１に示すインクジェットヘッドの斜視図である。 図２のIII-III線に沿ったインクジェットヘッドの断面図である。 図２に示すリザーバユニット及びヘッド本体の主走査方向に沿った断面図である。 図２に示すヘッド本体の平面図である。 図５の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図６のVII-VII線に沿った部分断面図である。 図５に示すアクチュエータユニットの拡大断面図である。 図１に示すインクタンクの断面図である。 図１に示す切換ユニットの断面図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図１に示すインクジェットプリンタにおけるパージ動作の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。 図１３に示すインクジェットプリンタにおけるパージ動作の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
４ 流路ユニット
５ｂ インク供給口
４５ インクタンク
４５ａ タンク本体
４５ｂ インク流出管
４５ｃ 空気流入管
４５ｄ インク流出口
４５ｅ 空気流入口
４６ 空気タンク
４６ａ 空気供給口
４６ｂ 空気流出口
４７ 空気ポンプ
４８ 切換ユニット（空気バルブ）
６１ インク流入流路
６１ａ インク流入口
６５ インク供給管（インク供給流路）
６７ａ 空気供給管（空気供給流路）
６７ｂ 空気供給管（空気供給流路）
６９ インクバルブ
８３ 制御装置
８３ａ インク量検知部（インク量検知手段）
８３ｂ 動作条件決定部（動作条件決定手段）
８３ｃ 動作制御部（動作制御手段）
１０１ インクジェットプリンタ

Claims (5)

1. インク流入口を有するインク流入流路、及び、それぞれが前記インク流入流路と連通していると共に圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路が形成されたインクジェットヘッドと、
   貯溜しているインクが流出するインク流出口及び空気が流入する空気流入口が形成されたインクタンクと、
   前記インク流入口及び前記インク流出口に接続されたインク供給流路と、
   空気が流出する空気流出口及び空気が流入する空気供給口が形成された空気タンク並びに前記空気供給口を介して前記空気タンクに空気を供給する空気ポンプを有する空気供給装置と、
   前記空気流入口及び前記空気流出口に接続された空気供給流路と、
   前記空気供給流路に取り付けられており、前記インクタンクと前記空気タンクとを連通させる開状態と、前記インクタンクと前記空気タンクとを連通させない閉状態とを取り得る空気バルブと、
   前記インク供給流路に取り付けられており、前記インクジェットヘッドと前記インクタンクとを連通させる開状態と、前記インクジェットヘッドと前記インクタンクとを連通させない閉状態とを取り得るインクバルブと、
   前記インクタンクに貯溜されているインク量を検知するインク量検知手段と、
   前記インク量検知手段が検知したインク量に基づいて、前記インクタンク内の空気圧を所定値とするために必要とされる動作条件を決定する動作条件決定手段と、
   前記動作条件決定手段が決定した前記動作条件にしたがった動作が行われるように制御を行う動作制御手段とを備えており、
   前記動作条件決定手段が、前記動作条件として、前記空気バルブの開閉タイミングと、前記空気バルブが閉状態となってから開状態となるまでの間における前記空気ポンプの運転条件と、前記インクバルブの開閉タイミングと、前記インクバルブが閉状態となってから開状態となるまでの間における前記空気ポンプの運転条件とを決定することを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記空気バルブが、前記閉状態の一部として、前記インクタンクと大気とを連通させる開放状態を取り得、
   前記動作条件決定手段が、前記動作条件として、前記空気バルブの開閉タイミングと、前記空気バルブが閉状態となってから開状態となるまでの間における前記空気ポンプの運転条件と、前記空気バルブを開放状態とするタイミングとを決定することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記インクジェットヘッド、前記インクタンク及び前記インク供給流路をそれぞれ複数備えており、
   前記空気供給流路が、複数の前記空気流入口と前記空気流出口とに接続されており、
   前記空気バルブは、前記開状態において、複数の前記インクタンクの少なくとも１つと前記空気タンクとを連通させ、前記閉状態において、複数の前記インクタンクと前記空気タンクとを連通させないことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタ。
4. 前記インク量検知手段が、前記ノズルからのインク消費量を加算することに基づいて、前記インクタンクに貯溜されているインク量を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
5. インク流入口を有するインク流入流路、及び、それぞれが前記インク流入流路と連通していると共に圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路が形成されたインクジェットヘッドと、貯溜しているインクが流出するインク流出口及び空気が流入する空気流入口が形成されたインクタンクと、前記インク流入口及び前記インク流出口に接続されたインク供給流路と、空気が流出する空気流出口及び空気が流入する空気供給口が形成された空気タンク並びに前記空気供給口を介して前記空気タンクに空気を供給する空気ポンプを有する空気供給装置と、前記空気流入口及び前記空気流出口に接続された空気供給流路と、前記空気供給流路に取り付けられており、前記インクタンクと前記空気タンクとを連通させる開状態と、前記インクタンクと前記空気タンクとを連通させない閉状態とを取り得る空気バルブと、前記インク供給流路に取り付けられており、前記インクジェットヘッドと前記インクタンクとを連通させる開状態と、前記インクジェットヘッドと前記インクタンクとを連通させない閉状態とを取り得るインクバルブとを備えたインクジェットプリンタの制御方法であって、
   前記インクタンクに貯溜されているインク量を検知するインク量検知工程と、
   前記インク量検知工程において検知されたインク量に基づいて、前記インクタンク内の空気圧を所定値とするために必要とされる動作条件を決定する動作条件決定工程と、
   前記動作条件決定工程において決定された前記動作条件にしたがった動作が行われるように制御を行う動作制御工程とを備えており、
   前記動作条件決定工程において、前記動作条件として、前記空気バルブの開閉タイミングと、前記空気バルブが閉状態となってから開状態となるまでの間における前記空気ポンプの運転条件と、前記インクバルブの開閉タイミングと、前記インクバルブが閉状態となってから開状態となるまでの間における前記空気ポンプの運転条件とを決定することを特徴とするインクジェットプリンタの制御方法。
   

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