JP6896487B2 - インクジェット記録装置およびそのインク充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクタンクと記録ヘッドが供給チューブで接続されるインクジェット記録装置およびそのインク充填方法に関する。

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。記録ヘッドに対するインクの充填は、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吸引動作によって行われる。この吸引動作を予め決められた回数行うことで、インクタンクから記録ヘッドまでの流路をインクで満たす。

特開２００２−２４８７９２号公報

しかしながら特許文献１の構成では、前述した吸引動作を予め決められた回数繰り返すことによって、インクの充填が完了しても吸引動作が行われて、実際にインクの充填に必要な量よりも多くのインクを吸引してしまうことがあった。

上記課題に鑑みて本発明は、インクタンクから記録ヘッドへインクを充填する際にインクの排出量を低減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によって前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを充填するインク充填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前記圧力測定手段によって測定された単位時間当たりの圧力変化量に基づいて、前記インク充填動作を停止させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、インクタンクから記録ヘッドへインクを充填する際にインクの排出量を低減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初期設置時における１回目の弁閉じ吸引動作を示す図である。 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初期設置時における２回目の弁閉じ吸引動作を示す図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の初期設置時における３回目の弁閉じ吸引動作を示す図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の初期設置時における４回目の弁閉じ吸引動作を示す図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の初期設置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初期設置時における３回目の弁閉じ吸引動作を示す図である。 第２実施形態に係るインクジェット記録装置の初期設置時における４回目の弁閉じ吸引動作を示す図である。 第３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３実施形態に係るインクジェット記録装置の初期設置時における１回目の弁閉じ吸引動作を示す図である。 第３実施形態に係るインクジェット記録装置の初期設置時における４回目の弁閉じ吸引動作を示す図である。

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を示す斜視図である。記録装置５０は、対向して設けられた２つの脚部５５の上端部に支持固定されている。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には、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が搭載されている。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方向は直行する。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。

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へインクを充填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は記録装置５０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を含めて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の流量がほぼ一定になるように、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、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。ＣＰＵ１１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。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の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動作を、インク充填動作と称する。本実施形態でインク充填動作を行う際は、図４のフローチャートを用いて説明する、弁閉じ吸引動作を繰り返し実行する。

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。ステップＳ４０２にてＣＰＵ１１が吸引ポンプ２３を駆動し、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の動作が所定時間（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２３の動作を停止し、ステップＳ４０５にて開閉弁３を開状態にする。これにより、負圧となっていた記録ヘッド１内や供給チューブ２内に対してインクタンク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、キャップ内吸収体２９で受けたインクを排出するため、大気開放弁３０を開放し、吸引ポンプ２３により吸引する空吸引動作を実行する。

なお、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目的で定期的に実行される。さらには、使用済みの記録装置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、インクを再充填する目的で実行される。

図５（ａ）は、記録装置５０の初期設置時における１回目の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。初期設置時であるため、供給チューブ２と記録ヘッド１にはインクが供給されていない。図５（ｂ）は横軸を時間（秒）とし、縦軸を負圧値（ｋＰａ）として、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負圧が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。図６は図４のフローチャートにおけるステップＳ４０５と対応している。１回の弁閉じ吸引動作によって、供給チューブ２の途中までインクが充填される。図６（ｂ）は図６（ａ）における圧力の測定結果を示す。約５５秒経過したところで開閉弁３が開状態になり、圧力が開放されて負圧値が低下する。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。

続いて図５と図７〜９を用いて、弁閉じ吸引動作を繰り返し行って記録ヘッド１にインクを充填する様子を示す。上述したように、図５（ａ）は、１回目の弁閉じ吸引動作において、開閉弁３を閉状態にして記録ヘッド１と供給チューブ２内を減圧している様子を示し、図５（ｂ）はその時の圧力測定結果を示す。１回目の弁閉じ吸引動作では、記録ヘッド１および供給チューブ２にはインクが供給されていないため、インク供給路が空気で満たされている。空気の圧縮率は液体より大きく、圧力変化に応じて体積が膨張または収縮しやすい。そのため、図５（ａ）のようにインク流路が空気で満たされている状態では、単位時間あたりの圧力変化量（図５（ｂ）のグラフの勾配）は小さい。

本実施形態では、供給チューブ２の容積は約４０ｍｌ、記録ヘッド１の容積は約５ｍｌ、キャップ２２から吸引ポンプ２３までの容積は約５ｍｌである。図５（ｂ）においては、吸引ポンプ２３による吸引開始後０秒〜５秒における圧力変化量が、それ以降の圧力変化量と異なる。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。すなわち、負圧値が約２０ｋＰａ以上になるまでの５秒間は、記録ヘッド１内や供給チューブ２内の空気量によらず、ほぼ同じ圧力変化が測定される。

その後の圧力変化量は、吸引開始後５秒〜１５秒の１０秒間において約９ｋＰａ、１５秒〜２５秒の１０秒間において約８ｋＰａ、２５秒〜３５秒の１０秒間において約６ｋＰａとなっている。初期設置時は、供給チューブ２と記録ヘッド１とキャップ２２から吸引ポンプ２３までの合計約５０ｍｌの容積がほぼすべて空気で満たされている。そのため、図５（ｂ）に示す単位時間当たりの圧力変化量よりＰＶ＝一定の関係から算出すると、吸引ポンプ２３の流量は約０．５ｍｌ／ｓとなる。

図７（ａ）は、２回目の弁閉じ吸引動作において、開閉弁３を閉状態にして記録ヘッド１と供給チューブ２内を減圧している様子を示し、図７（ｂ）はその時の圧力測定結果を示す。１回目の弁閉じ吸引動作によって供給チューブ２の途中までインクが供給されているため、１回目の弁閉じ吸引動作時と比較してインク供給路内の空気量は少ない。よって、図７（ｂ）に示す単位時間当たりの圧力変化量は、１回目の弁閉じ吸引動作時よりも大きい。これは、液体（水やインク）の圧縮率が空気と比較して小さく、液体（水、インク）は膨張や収縮をほとんどしないため、空気が少なくて液体が多いほど、吸引ポンプ２３の減圧による圧力変化量が大きくなるためである。

図８（ａ）は、３回目の弁閉じ吸引動作において、開閉弁３を閉状態にして記録ヘッド１と供給チューブ２内を減圧している様子を示し、図８（ｂ）はその時の圧力測定結果を示す。図８（ａ）に示すように、２回の弁閉じ吸引動作によって記録ヘッド１の近傍の供給チューブ２内までインクが供給されている。

図９（ａ）は、４回目の弁閉じ吸引動作において、開閉弁３を閉状態にして記録ヘッド１と供給チューブ２内を減圧している様子を示し、図９（ｂ）はその時の圧力測定結果を示す。図９（ａ）においては、インクが記録ヘッド１内部まで供給されている。

このように、弁閉じ吸引動作を繰り返すにつれて、供給チューブ２内から記録ヘッド１へと順次インクが供給されていき、インク供給路内の空気量が少なくなりインク量が多くなる。よって、図８（ｂ）、図９（ｂ）に示す単位時間当たりの圧力変化量は、弁閉じ吸引動作の繰り返し回数と比例して大きくなる。

続いて、図１０を用いて、圧力変化量に基づいた初期設置時のインク充填動作に関するフローチャートを説明する。まずステップＳ１１０１にて、ＣＰＵ１１の指令によって図４に示した弁閉じ吸引動作を行う。ステップＳ１１０２にてＣＰＵ１１が、あらかじめ算出されている充填目標値（所定値）と単位時間当たりの圧力変化量を比較する。比較の結果、圧力変化量が充填目標値より小さい（所定値未満）場合は、ステップＳ１１０１に戻って弁閉じ吸引動作を再度実施する。

比較の結果、圧力変化量が充填目標値より大きい（所定値以上）場合は、ＣＰＵ１１が供給チューブ２の全体にインクが供給されたと判断する。続いてステップＳ１１０３に進み、弁閉じ吸引動作を、記録ヘッド１内にインクを充填するために必要な回数だけ行って初期設置時のインク充填動作を終了する。本実施形態では、ステップＳ１１０３にて１回（Ｎ＝１）弁閉じ吸引動作を行う。

このように、圧力センサ２５で測定した圧力変化量に基づいてインク供給路のインクの充填状態を判定して、インク充填動作を停止するタイミングを制御することで、適切な量のインクを記録ヘッド１まで供給することができる。その結果、初期設置時のインク充填時間を短縮し、廃インク（インクの排出量）を低減することができる。

なお、充填目標値はこれに限らず、供給チューブ２と記録ヘッド１の両方に対してインクが充填されたことを判定できる値に設定してもよい。その場合は、追加の弁閉じ吸引動作を行わず、圧力変化量が充填目標値に達した時点で弁閉じ吸引動作を停止する構成であってもよい。

供給チューブ２の全体にインクが充填されたことを判定する充填目標値は、以下のように算出される。供給チューブ２の容積は約４０ｍｌ、記録ヘッド１の容積は約５ｍｌ、キャップ２２から吸引ポンプ２３までの容積は約５ｍｌであり、供給チューブ２全体にインクが充填されたとすると、残りの空気量は約１０ｍｌである。約１０ｍｌの空気量に対し、開閉弁３を閉状態にして吸引ポンプ２３により約０．５ｍｌ／ｓで吸引した場合、ＰＶ＝一定の関係から単位時間当たりの圧力変化量は、５秒〜１５秒の１０秒間において約３３ｋＰａである。同様に、次の１５秒〜２５秒の１０秒間は約１７ｋＰａ、２５秒〜３５秒の１０秒間は約１０ｋＰａの圧力変化量となる。これらの算出結果に基づいて充填目標値を設定して、インクの充填状態の判定に使用する。

本実施形態では、吸引開始後５秒〜１５秒の約１０秒間を単位時間として充填目標値を約３３ｋＰａとしているが、検出精度を高めるために１０秒間より短い単位時間の充填目標値を設定してもよい。また、本実施形態では吸引ポンプ２３の流量を初期設置時の弁閉じ吸引動作における単位時間当たりの圧力変化量と流路容積から求めたが、公差を鑑みた設計値を用いても良い。

また前述したように、記録ヘッド１の吐出口やフィルタ２１の流体抵抗による負圧値上昇が約２０ｋＰａあるため、図７（ｂ）〜図９（ｂ）のいずれのグラフにおいても、吸引開始から約５秒間は約２０ｋＰａまで同じように圧力が上昇する。よって、ＣＰＵ１１が単位時間当たりの圧力変化量を取得する際は、記録ヘッド１の流体抵抗による圧力値以上から取得することで、供給チューブ２の空気量を精度良く推定することができる。

また、本実施形態のインク充填動作では、圧力変化量が目標充填値以上になってから初めて、ＣＰＵ１１がメンテナンスカートリッジ２４におけるインク量の算出を開始する。通常、弁閉じ吸引動作の実施回数に基づいて容量メモリ２６のインク量を加算するが、圧力センサ２５を用いたインク充填を行うことで、供給チューブ２の全体にインクが充填された後から容量メモリ２６の加算を開始することができる。従って、弁閉じ吸引動作が行われる度にインク量を加算する場合よりも、メンテナンスカートリッジ２４のインク量を正確に把握することができ、交換頻度を低減することができる。

なお、本実施形態においては１色分のインク流路について説明したが、複数色のインク流路に対しても同様の制御を行うことができる。すなわち、色毎に設けられた記録ヘッド１の複数の吐出口列を共通のキャップ２２で被覆する形態において、当該キャップ２２と共通の吸引ポンプ２３の間に圧力センサ２５を配置する構成でも良い。例えば、シアンの吐出口列（第１の吐出口列）とマゼンタの吐出口列（第２の吐出口列）とを共通のキャップ２２で被覆し、共通の圧力センサ２５を使用する。各流路で吸引量のバラつきが生じても、圧力センサ２５によって測定された圧力変化量から、各流路の空気量の総和を推定してインクの充填状態を判定することができる。共通のキャップ２２と共通の吸引ポンプ２３の間に圧力センサ２５を配置することで、各流路に別々の圧力センサ２５を設ける場合よりも部品数を削減できる。

また、本実施形態では吸引ポンプ２３は回転速度がほぼ一定のチューブポンプで平均流量もほぼ一定であったが、これに限らず、回転速度が可変の吸引手段であってもよい。その場合は、吸引手段の回転速度に応じた流量を把握することで、インク供給路内の空気量を推定することができる。

〔第２実施形態〕
本実施形態では、供給チューブ２内の空気量を推定し、その空気量に応じて吸引ポンプ２３による必要な負圧値を決めて弁閉じ吸引動作を行う。推定された空気量に応じて吸引ポンプ２３の駆動時間を変更し、供給チューブ２全体を充填できるように適量のインクを充填する。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。

図１１（ａ）は初期設置時の３回目の弁閉じ吸引動作において、開閉弁３を閉状態にして記録ヘッド１と供給チューブ２内を減圧している様子を示す。図１１（ｂ）より、吸引開始から５秒〜１５秒における約１０秒間の圧力変化量は約２０ｋＰａで、吸引ポンプ２３の吸引速度は約０．５ｍｌ／ｓであることから、供給チューブ２内の空気量は約９ｍｌと推定できる。

供給チューブ２の残りの容積約９ｍｌにインクを充填するためには、供給チューブ２内の負圧値が約４７ｋＰａとなるように吸引ポンプ２３を駆動すればよい。記録ヘッド１内の流体抵抗による圧力値約２０ｋＰａを加算すると、吸引ポンプ２３の目標負圧値は約６７ｋＰａとなる。

図１２（ａ）に示すように、４回目の弁閉じ吸引動作のために開閉弁３を閉状態にし、吸引ポンプ２３を動作させる。その後、図１２（ｂ）に示すように、ＣＰＵ１１により圧力センサ２５の値が約６７ｋＰａを示した時点で吸引ポンプ２３を停止して、開閉弁３を開状態にする。通常の弁閉じ吸引動作では吸引ポンプ２３を５５秒駆動させるのに対して、図１２（ｂ）に示す例では約４０秒駆動させた後停止する。これにより、供給チューブ２の残りの容積９ｍｌに対して、ほぼ丁度のインクを充填することが可能となる。

本実施形態では続いて、記録ヘッド１に所定量のインクを充填するために、弁閉じ吸引動作を１回実施して初期設置時のインク充填動作を終了する。以上のように、必要な負圧値に応じて吸引ポンプ２３による吸引を制御することで、初期設置時のインク充填時間を短縮し、廃インクを低減することが可能となる。

なお、本実施形態では３回目の弁閉じ吸引動作後に吸引ポンプ２３の駆動時間を変更する例を説明したが、これに限らず、１回目の弁閉じ吸引動作後に空気量を推定してもよい。すなわち、１回以上実施した前回の弁閉じ吸引動作によって得られた圧力変化量から供給チューブ２内の空気量を推定し、次の弁閉じ吸引動作の回数や駆動時間を決定することで供給するインク量を調節することができる。

〔第３の実施形態〕
第１、第２実施形態では、キャップ２２と吸引ポンプ２３の間に圧力センサ２５を配置して圧力変化量を測定したが、本実施形態では圧力センサ２５を供給チューブ２の途中に配置する。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。

図１３は本実施形態の記録装置５０の一色分のインク流路を示す概念図であり、圧力センサ２５は供給チューブ２の途中に配置する。インク供給路やキャップ２２から吸引ポンプ２３までの容積は第１実施形態と同様である。

図１４（ａ）は、初期設置時の１回目の弁閉じ吸引動作において、開閉弁３を閉状態にして記録ヘッド１と供給チューブ２内を減圧している様子を示し、図１４（ｂ）はそのときの圧力測定結果を示す。また、図１５（ａ）は初期設置時の４回目の弁閉じ吸引動作において、開閉弁３を閉状態にして記録ヘッド１と供給チューブ２内を減圧している様子を示す。

第１実施形態では、記録ヘッド１内の流体抵抗による圧力値が約２０ｋＰａであったため、約２０ｋＰａ以上から圧力変化量の測定を行った。本実施形態では、供給チューブ２の途中における圧力値を測定するので、記録ヘッド１内の流体抵抗による負圧値上昇は生じない。しかしながら、記録ヘッド１内の流体抵抗によって、圧力センサ２５で測定される負圧値が上昇し始めるのに時間（約５秒）を要する。

供給チューブ２におけるインクの充填状態の判定には、第１実施形態と同様、吸引ポンプ２３による吸引を開始後５秒〜１５秒の約１０秒間における圧力変化量を用いる。図１５（ｂ）における圧力変化量は充填目標値以上である状態を示す。

以上より、圧力センサ２５は開閉弁３と吸引ポンプ２３の間のいずれかの所定位置に配置することで、第１実施形態と同様、圧力変化量に基づいて弁閉じ吸引動作を停止させることで、初期設置時のインク充填時間を短縮し、廃インクを低減することができる。

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
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 (10)

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によって前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを充填するインク充填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、
   前記圧力測定手段によって測定された単位時間当たりの圧力変化量に基づいて、前記インク充填動作を停止させる制御手段と、を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記制御手段は、前回の前記弁閉じ吸引動作において取得した前記圧力変化量に基づいて、次の前記弁閉じ吸引動作において前記吸引手段によって吸引する時間を変更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記録装置。
3. 前記制御手段は、前回の前記弁閉じ吸引動作において取得した前記圧力変化量に基づいて、前記弁閉じ吸引動作を行う回数を変更する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、前記圧力変化量が所定値未満のときは前記弁閉じ吸引動作を繰り返し行わせ、前記圧力変化量が前記所定値以上のときは前記弁閉じ吸引動作を予め決められた回数行わせ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。
5. 前記吸引手段によって吸引されたインクを収容するメンテナンスカートリッジと、前記メンテナンスカートリッジのインク量を算出する算出手段と、を備え、前記算出手段は前記圧力変化量が所定値以上になってから前記インク量を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 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以上のときに、前記圧力変化量を取得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６または７に記載のインクジェット記録装置。
9. 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のインク流路の途中に設けられた開閉弁と、前記吐出口を被覆するキャップと、前記キャップと接続される吸引手段と、前記開閉弁と前記吸引手段の間の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、を備えるインクジェット記録装置のインク充填方法であって、
   前記開閉弁が閉状態で前記キャップが前記吐出口面を被覆する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に、前記開閉弁を開く吸引工程と、
   前記吸引工程において前記開閉弁が前記閉状態のときに、前記圧力測定手段によって単位時間当たりの圧力変化量を測定する測定工程と、
   前記測定工程において測定された圧力変化量に基づいて、次の吸引工程において前記吸引手段によって吸引する時間を変更する変更工程と、を有することを特徴とするインク充填方法。
10. 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のインク流路の途中に設けられた開閉弁と、前記吐出口を被覆するキャップと、前記キャップと接続される吸引手段と、前記開閉弁と前記吸引手段の間の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、を備えるインクジェット記録装置のインク充填方法であって、
    前記開閉弁が閉状態で前記キャップが前記吐出口面を被覆する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に、前記開閉弁を開く吸引工程と、
    前記吸引工程において前記開閉弁が前記閉状態のときに前記圧力測定手段によって単位時間当たりの圧力変化量を測定する測定工程と、
    前記測定工程において測定された圧力変化量に基づいて、前記吸引工程を行う回数を決定する決定工程と、を有することを特徴とするインク充填方法。
    

Images