JP2007001300A - 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

Abstract

【課題】排気パージ時にインクが無駄に消費されにくく、しかもインク吐出性能が低下しにくくする。
【解決手段】ユーザから排気パージを行う旨の指示があったとき（Ｓ１０１）、又は、前回排気パージを行ってから予め設定されている所定時間が経過したとき（Ｓ１０２）に、前回排気パージを行ったときからの経過時間をｔとして、Ｖ＝ａｅ^bt（ａ、ｂはそれぞれ係数、ｅは自然対数の底）に基づいてインク供給管内及びインク流入流路内の空気量Ｖを算出する（Ｓ１０３）。算出した量の空気をインク供給管及びインク流入流路から排気できるように排気パージを行う（Ｓ１０４）。
【選択図】図１３

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。

インク滴を吐出するインクジェットヘッドと、インク供給管を介してインクジェットヘッドに供給されるインクを貯溜するインクタンクと、インクタンクに供給される空気を貯溜する空気タンクと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）。このようなインクジェットプリンタにおいては、インク供給管内に空気が入り込み、入り込んだ空気が時間の経過と共に成長してインクジェットヘッドにおけるインク吐出性能を低下させることがある。このため、空気タンクからインクタンクに空気を急激に供給することによって、インク供給管内の空気をインクと共に外部に強制排出する排気パージが定期的に行われる。

特開２００４−５８３４８号公報（図１）

上述のインクジェットプリンタによると、印刷を開始する直前などに、インク供給管内の空気量に係わらず同一のインク量が排出されるように排気パージを行っている。この場合、インク供給管内に多量の空気があったとしても空気が確実に排出されるようにすると多量のインクを外部に排出しなければならないため、インクが無駄に消費される。一方で、排気パージ時に排出されるインク量を少なくし過ぎると、インク供給管内の空気を十分に排出できず、インク吐出性能を低下させることになる。

本発明の目的は、排気パージ時にインクが無駄に消費されにくく、しかもインク吐出性能が低下しにくい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、前記インク流入流路と大気とを連通させる排気流路が形成されたインクジェットヘッドと、
前記排気流路を選択的に開閉する排気バルブと、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、一端が前記インクジェットヘッドのインク流入口に、他端が前記インクタンクのインク流出口に接続されたインク供給流路を有する第１の接続部と、前記空気流入口を介して前記インクタンクに空気を供給する空気供給装置と、基準時からの経過時間tと、当該経過時間ｔのときに前記前記インク供給流路及び前記インク流入口に存在する空気の体積であるＶ＝ａｅ^bt（ａ、ｂはそれぞれ係数、ｅは自然対数の底）の値との何れか一方を算出する算出手段と、前記算出手段で算出した経過時間ｔ若しくは空気体積Ｖの値に基づいて、前記空気供給装置及び前記排気バルブの少なくとも一方の駆動を制御して、前記排気バルブにより開状態になった排気流路から空気及び／又は劣化したインクを排気する排気パージ制御手段とを備えている。

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、前記インク流入流路と大気とを連通させる排気流路が形成されたインクジェットヘッドと、前記排気流路を選択的に開閉する排気バルブと、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、一端が前記インクジェットヘッドのインク流入口に、他端が前記インクタンクのインク流出口に接続されたインク供給流路を有する接続部と、前記空気流入口を介して前記インクタンクに空気を供給する空気供給装置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、基準時からの経過時間tと、当該経過時間ｔのときに前記前記インク供給流路及び前記インク流入口に存在する空気の体積であるＶ＝ａｅ^bt（ａ、ｂはそれぞれ係数、ｅは自然対数の底）の値との何れか一方を算出する算出ステップと、前記算出手段で算出した経過時間ｔ若しくは空気体積Ｖの値に基づいて、前記空気供給装置及び前記排気バルブの少なくとも一方の駆動を制御して、前記排気バルブにより開状態になった排気流路から空気及び／又は劣化したインクを排気する排気パージ制御ステップとを備えている。

本発明者は、鋭意研究の結果、インク供給流路内の空気量を、上記の式に示すように、直近に排気流路を介してインク供給流路内及びインク流入流路内の空気及び／又は劣化したインクを排気し終えてからの経過時間ｔを変数とした指数関数として表すことができることを見いだした。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。本発明によると、インク供給流路内及びインク流入流路内の空気量に相当するＶの値に応じて空気供給装置の動作条件を決定するので、排気パージ時に無駄に消費されるインクを少なくすることができ、しかもインク吐出性能を低下しにくいものとすることができる。

本発明のインクジェットプリンタにおいては、前記算出手段が、直近に前記排気流路を介して前記インク供給流路内及びインク流入流路内の空気及び／又は劣化したインクを排気し終えてから所定以上の時間が経過すると、Ｖの値を算出することが好ましい。これによると、所定時間以上の時間が経過するごとに排気パージが自動的に実行されるので、排気パージを実行させるためにユーザが装置を操作する必要がない。

また、本発明においては、前記算出手段が、ユーザの指示に基づいてＶの値を算出することがより好ましい。これによると、ユーザが任意のタイミングで排気パージを実行させることができる。

別の観点から見て、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、前記インク流入流路と大気とを連通させる排気流路、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を備えている。さらに、前記排気流路を開閉する排気バルブと、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、前記空気流入口を介して前記インクタンクに空気を供給する空気供給装置とを備えている。そして、直近に前記排気流路を介して前記インク供給流路内及びインク流入流路内の空気及び／又は劣化したインクを排気し終えてからの経過時間をｔとしたときに、Ｖ＝ａｅ^bt（ａ、ｂはそれぞれ係数、ｅは自然対数の底）の値が所定値に達する経過時間ｔ１を算出する算出手段と、前記算出手段が算出した経過時間ｔ１を経過すると、前記インクタンクに空気が供給されるように前記空気供給装置を制御し且つ開状態となるように前記排気バルブを制御する排気パージ制御手段とをさらに備えている。

また、別の観点から見て、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、前記インク流入流路と大気とを連通させる排気流路、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、前記排気流路を開閉する排気バルブと、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、前記空気流入口を介して前記インクタンクに空気を供給する空気供給装置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、直近に前記排気流路を介して前記インク供給流路内及びインク流入流路内の空気及び／又は劣化したインクを排気し終えてからの経過時間をｔとしたときに、Ｖ＝ａｅ^bt（ａ、ｂはそれぞれ係数、ｅは自然対数の底）の値が所定値に達する経過時間ｔ１を算出する算出ステップと、前記算出ステップにおいて算出された経過時間ｔ１を経過すると、前記インクタンクに空気が供給されるように前記空気供給装置を制御し且つ開状態となるように前記排気バルブを制御する排気パージ制御ステップとを備えている。

本発明によると、インク供給流路内及びインク流入流路内の空気量に相当するＶの値が所定値に達するごとに排気パージが実行されるので、上記所定値を適切な値とすることによって、排気パージ時に無駄に消費されるインクを少なくすることができ、しかもインク吐出性能を低下しにくいものとすることができる。

これら本発明においては、係数ｂが、前記インク供給流路の材質、前記インク供給流路の内部空間を画定する壁の厚み、前記インク供給流路の内部空間におけるインクの流れる方向に直交する断面積、並びに、周辺雰囲気の温度及び湿度から選択された少なくとも１つに基づいて決定されることが好ましい。これによると、経過時間ｔ１又はインク供給流路内及びインク流入流路内の空気量を正確に算出することができる。

さらにこのとき、周辺雰囲気の温度及び湿度の少なくともいずれかを検知する検知手段をさらに備えており、前記算出手段が、前記検知手段の検知結果に基づいて係数ｂを補正することが好ましい。これによると、経過時間ｔ１又はインク供給流路内及びインク流入流路内の空気量をより正確に算出することができる。

本発明においては、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、複数の前記インクタンクの前記空気流入口及び前記空気供給装置の空気流出口に接続された空気供給流路と、前記インクタンク内の空気圧を大気圧にする大気開放手段とをさらに備えていてよい。そして、前記空気供給装置が、前記インクタンクに空気を供給する空気ポンプと、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ポンプとを連通させる開状態と、前記インクタンクと前記空気ポンプとを連通させない閉状態とを取り得る空気バルブとを有している。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つと前記空気ポンプとを連通させ、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ポンプとを連通させない。これによると、複数のインクジェットヘッドに対して空気バルブを兼用しているため、インクジェットプリンタの低コスト化を図ることができる。

このとき、前記大気開放手段が、前記空気バルブを開状態としつつ前記インクタンクを大気開放してもよい。これによると、簡単な構成でインクタンクを大気開放することができる。

または、前記空気バルブが、前記インクタンクを大気に連通させる開放状態をさらに取り得、前記大気開放手段が、前記空気バルブを開放状態にしてもよい。これによると、インクタンクを素早く大気開放することができる。

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、空気ポンプ４７と、切換ユニット（空気バルブ）４８と、排気バルブ４９と、温度湿度センサ９０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の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と複数本のインク導入流路６３と排気流路６４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、他方端部近傍にはジョイント９２が固定されている。これらジョイント９１、９２の内部には円筒形空間９１ａ、９２ａが形成されている。ジョイント９１にはインク供給管（インク供給流路）６５が接続されており、ジョイント９２には排気管６８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円筒形空間９２ａと対向する領域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となっており、円筒形空間９２ａに対応するようにプレート７１に形成された孔７１ｂの下側の開口が排気連通口６１ｃ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円筒形空間９２ａと対向する領域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、各インク導入流路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。

インク導入流路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。インク導入流路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。

排気流路６４は、インク供給管６５及びインク流入流路６１内の空気等を外部に排出するためのものであり、円筒形空間９２ａと、円筒形空間９２ａに対応するようにプレート７１に形成された孔７１ｂとを含んでいる。また、排気連通口６１ｃを介してインク流入流路６１と連通していると共に排気管６８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を介して各インク導入流路６３に流れ込む。インク導入流路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。

なお、後述する排気パージ時においては、排気管６８が大気と連通しているときは、流路抵抗の違いのために、インク流入流路６１に流れ込んだインクが、排気連通口６１ｃを介して排気流路６４に流れ込み、排気管６８を介して外部に排出される。これにより、インク供給管６５及びインク流入流路６１内に滞留する気泡、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（劣化したインク）及びフィルタ７４ｂに捕獲されていた異物が排出される。

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。後述する排気パージにおいて、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、空気ポンプ（空気供給装置）４７は、制御装置８３からの指示に基づいて、空気供給管６７ａ、６７ｂを介して各インクタンク４５に空気を供給するものである。

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（ｄ）の各図は、切換ユニット４８の上側部分の断面図であり、図１０（ｅ）〜図１０（ｈ）の各図は、切換ユニット４８の下側部分の断面図である。なお、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、切換ユニット４８の上側部分の各切換動作状態を示しており、図１０（ｅ）〜図１０（ｈ）は、切換ユニット４８の下側部分の各切換動作状態を示している。後述するが切換ユニット４８は上側部分と下側部分の２層構造を内部的に有しており、制御装置８３からの指示に基づいて空気ポンプ４７からの空気の供給先を切り換えるとともに、制御装置８３からの指示に基づいて少なくとも１つのインクタンク内の空気を選択的に大気開放させるように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８つの貫通孔４８ｃと、各貫通孔４８ｃに接続された８つのジョイント部４８ｄとを有している。８つの貫通孔４８ｃはそれぞれが枠体４８ａの外周面に開口しており、上側の４つの貫通孔４８ｃは互いに９０度毎に等角に離れ、下側の４つの貫通孔４８ｃも互いに９０度毎に等角に離れ、上側の貫通孔４８ｃと下側の貫通孔４８ｃとは互いに上下に重なるように開口されている。また、上側の貫通孔４８ｃの４つの開口に対応して上側の４つのジョイント部４８ｄが、下側の貫通孔４８ｃの４つの開口に対応して下側の４つのジョイント部４８ｄが形成されている。そして、各ジョイント部４８ｄには４本の空気供給管６７ａが接続されている。４本の空気供給管６７ａのそれぞれは、その端部が二叉に分岐されており、一方が上側のジョイント部４８ｄに接続され、他方が対応する下側のジョイント部４８ｄの接続されている。つまり、上下ペアになった４組の貫通孔４８ｃと４つのインクタンク４５とが４本の空気供給管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、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に示されるようにその上側部分に、回転軸に沿って延在している第１主流路４８ｅと、第１主流路４８ｅと連通しつつ径方向に延びて第１主流路４８ｅから流路体４８ｂの外周面に至る４つの第１副流路４８ｆ及び１つの第２副流路４８ｇが形成されている。第１主流路４８ｅは、一方端部が４つの第１副流路４８ｆ及び１つの第２副流路４８ｇに通じ、他方端部はそのまま上方へ通じて空気供給管６７ｂが接続されている（図１参照）。つまり、第１主流路４８ｅと空気ポンプ４７とが空気供給管６７ｂを介して連通している。４つの第１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。第２副流路４８ｇは、流路体４８ｂの外周面において２つの第１副流路４８ｆの開口同士の間に４５度ずつ離れて開口するように配置されている。

さらに、流路体４８ｂには、図１０（ｅ）〜図１０（ｆ）に示されるようにその下側部分に、回転軸に沿って延在している第２主流路４８ｊと、第２主流路４８ｊと連通しつつ径方向に延びて第２主流路４８ｊから流路体４８ｂの外周面に至る４つの第３副流路４８ｈ及び１つの第４副流路４８ｉが形成されている。第２主流路４８ｊは、一方端部が４つの第３副流路４８ｈ及び１つの第４副流路４８ｉに通じ、他方端部はそのまま下方へ通じて枠体４８aの外まで開口、つまり、大気開放されている。４つの第３副流路４８ｈは、流路体４８ｂの外周面において９０度毎に開口している。第４副流路４８ｉは、流路体４８ｂの外周面において２つの副流路４８ｈの開口同士の間に４５度ずつ離れて開口するように配置されている。

尚、流路体４８ｂの上側部分に形成された各流路（第１主流路４８ｅ、第１副流路４８ｆ、第２副流路４８ｇ）と下側部分に形成された各流路（第２主流路４８ｊ、第３副流路４８ｈ、第４副流路４８ｉ）とは完全に独立しており、上下で連通しないように間に隔壁が設けられている。また、上下の各流路の配置関係は、下側に設けられた各第３副流路４８ｈ及び第４副流路４８ｉが上側に設けられた各第１副流路４８ｆ及び第２副流路４８ｇに対して２２．５度ずつズレが生じ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、上側の４つの貫通孔４８ｃと４つの第１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と空気ポンプ４７とが連通する「全開状態」となる。この状態のとき、流路体４８ｂの下側に設けられた各流路は、図１０（ｅ）の状態にあり、下側の４つの貫通孔４８ｃと４つの第３副流路４８ｈ及び第４副流路４８ｉとがいずれも連通しない位置となる。つまり、いずれのインクタンク４５も大気連通しない状態にされる。

また、切換ユニット４８は、図１０（ｂ）に示すように、上側の選択された１つの貫通孔４８ｃと第２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と空気ポンプ４７とが連通する「選択開状態」となる。この状態のとき、流路体４８ｂの下側に設けられた各流路は、図１０（ｆ）の状態にあり、この場合も、下側の４つの貫通孔４８ｃと４つの第３副流路４８ｈ及び第４副流路４８ｉとがいずれも連通しない位置となる。つまり、いずれのインクタンク４５も大気連通しない状態にされる。

さらに、切換ユニット４８は、図１０（ｃ）及び（ｄ）に示すように、上側のどの貫通孔４８ｃも第１副流路４８ｆまたは第２副流路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と空気ポンプ４７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、図１０（ｇ）に示すように、下側の４つの貫通孔４８ｃと４つの第３副流路４８ｈとが共に連通する位置まで流路体４８ｂが回転した状態を取ることも出来る。このとき、全てのインクタンク４５は空気供給管６７ａを介して大気と連通する「開放状態」となる。更には、図１０（ｈ）に示すように、下側の選択された１つの貫通孔４８ｃと第４副流路４８ｉとが連通する位置まで流路体４８ｂが回転した状態を取ることも出来る。このとき、貫通孔４８ｃと連通する選択された１つのインクタンク４５と大気とが連通する「（一部）開放状態」となることができる。

図１に戻って、排気バルブ４９は、排気管６８に取り付けられており、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内を大気と連通させるものである（図４参照）。

温度湿度センサ９０は、インクタンク４５の周辺雰囲気の温度及び湿度を検知するセンサである。温度湿度センサ９０の検知結果は制御装置８３に出力される。

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、切換ユニット４８及び排気バルブ４９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内及びインク流入流路６１内の空気及び／又は劣化したインクの空気を、インクジェットヘッド１及び排気管６８を介して強制的に排出する排気パージを行う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、排気パージ開始部８３ａと、空気量算出部８３ｂと、インク量検知部８３ｃと、動作条件決定部８３ｄと、動作制御部８３ｅとを有している。

排気パージ開始部８３ａは、ユーザからの指令があると又は前回排気パージを行ってから予め設定されている所定時間が経過すると、排気パージを開始させるものである。

空気量算出部８３ｂは、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量を算出するものである。インク供給管６５内の空気は、インク供給管６５の外壁を介して大気が浸透することによって時間の経過とともに成長、移動し、インク流入流路６１内にも蓄積される。上述したように発明者は、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量Ｖ（ｍＬ）が、初期状態からの経過時間をｔとしたときに、
Ｖ＝ａｅ^bt（ａ、ｂはそれぞれ係数、ｅは自然対数の底）に基づいて成長することを知見した。ここで係数ａは、初期状態におけるインク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量（ｍＬ）を表す。また、係数ｂは、インク供給管６５の材質、インク供給管６５の内部空間を画定する壁の厚み、インク供給管６５の内部空間におけるインクの流れる方向に直交する断面積、並びに、周辺雰囲気の温度及び湿度によって決定される空気の透過率を表すものである。インク供給管６５の材質、インク供給管６５の内部空間を画定する壁の厚み、インク供給管６５の内部空間におけるインクの流れる方向に直交する断面積はインクジェットプリンタ１０１の設計事項であり固有値となっている。

空気量算出部８３ｂは、インク供給管６５の材質、インク供給管６５の内部空間を画定する壁の厚み、インク供給管６５の内部空間におけるインクの流れる方向に直交する断面積、並びに、予め設定された周辺雰囲気の温度及び湿度に基づいて係数ｂを一時的に決定する。さらに、空気量算出部８３ｂは、温度湿度センサ９０が検知した周辺雰囲気の温度及び湿度に基づいて係数ｂの値を補正する。ここで、係数ｂの温度及び湿度に関する特性を、図１２を参照しつつ説明する。図１２（ａ）は、湿度０％及び湿度５０％のそれぞれにおいて、ブラックインクが使用されているインク供給管６５に関する係数ｂの温度特性を、図１２（ｂ）は、湿度０％及び湿度５０％のそれぞれにおいて、ブラック以外のカラーインク（シアン、イエロー及びマゼンタ）が使用されているインク供給管６５に係る係数ｂの温度特性をそれぞれ示している。なお、縦軸は係数ｂの値を、横軸は温度をそれぞれ示している。図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、温度が高くなると係数ｂの値が大きくなる。また、湿度が高くなると、係数ｂの値が低くなる。

本実施の形態においては、排気パージを行ったときを初期状態とし、前回排気パージを行ったときからの経過時間をｔとする。また、初期状態におけるインク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量を０．０１４（ｍＬ）とする。この値は、経験的に決定されたものである。したがって、空気量算出部８３ｂは、Ｖ＝０．０１４ｅ^btに基づいて、経過時間ｔの関数として空気量を算出する。

インク量検知部８３ｃ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ごとのインク消費量を順次加算することに基づいて、インクタンク４５に貯溜されているインク量を検知する。

動作条件決定部８３ｄは、空気量算出部８３ｂに算出されたインク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量とインク量検知部８３ｃが検知したインク量とに基づいて、排気パージ時における空気ポンプ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。具体的には、排気パージ時において、インクタンク４５内の空気圧が、空気量算出部８３ｂによって算出された量の空気が確実に排出されるような圧力（以下パージ圧と称する）と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。動作条件決定部８３ｄに決定される動作条件には、切換ユニット４８の「全開状態」又は「選択開状態」の動作条件による空気ポンプ４７の回転数（ｒｐｍ）と運転時間とが含まれる。

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、排気パージ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に対して排気パージを行う場合は、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に対して排気パージを行う場合は、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。

動作制御部８３ｅは、排気パージ時において、動作条件決定部８３ｄ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、切換ユニット４８の制御を行うと共に排気バルブ４９の制御を行うものである。

次に、制御装置８３の処理手順について、図１３を参照しつつ説明する。図１３は、制御装置８３の処理手順を示すフローチャートである。図１３に示すように、インクジェットプリンタ１０１が起動されると、制御装置８３の排気パージ開始部８３ａが、ユーザから排気パージを行う旨の指示があるか否かを判断する（ステップＳ１０１：以下Ｓ１０１と称する。他のステップでも同様）。ユーザから排気パージを行う旨の指示がないと判断した場合は（Ｓ１０１：ＮＯ）、さらに、前回排気パージを行ってから予め設定されている所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１０２）。所定時間が経過していないと判断した場合は（Ｓ１０２：ＮＯ）、再び、ユーザから排気パージを行う旨の指示があるか否かを判断する（Ｓ１０１）。ユーザから排気パージを行う旨の指示があると判断した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、又は、前回排気パージを行ってから予め設定されている所定時間が経過したと判断した場合は（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、空気量算出部８３ｂが、温度湿度センサ９０が検知した周辺雰囲気の温度及び湿度に基づいて補正された係数ｂを用いて供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量を算出する（Ｓ１０３）。その後、排気パージを実行する（Ｓ１０４）。

次に、排気パージを実行するときの処理手順について、図１４を参照しつつ説明する。図１４は、図１３のＳ１０４に示す排気パージ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、排気パージが開始されると、インク量検知部８３ｃ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８３ｄが、空気量算出部８３ｂに算出された空気量及びインク量検知部８３ｃが検知したインク量、切換ユニット４８の状態（「全開状態」又は「選択開状態」）に基づいて、空気ポンプ４７の回転数（ｒｐｍ）及び運転時間を決定する（Ｓ２０２）。

続いて、切換ユニット４８を「全開状態」又は「選択開状態」にして（Ｓ２０３）、動作条件決定部８３ｄで決定された空気ポンプ４７の回転数（ｒｐｍ）及び運転時間Ｔで空気ポンプ４７を運転し、当該空気ポンプの動作完了と同時に排気バルブ４９を開く（Ｓ２０４）。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内の空気と共にリザーバユニット７０のインク流入流路６１に流入する。インク流入流路６１に流れ込んだインク及び空気は、排気連通口６１ｃを介して排気流路６４に流れ込み、排気管６８を介して外部に排出される。

予め算出された時間が経過した後、排気バルブ４９を閉じ、切換ユニット４８を「開放状態」にする（Ｓ２０５）。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、排気パージが終了する。

以上に述べた、第１の実施形態に係るインクジェットプリンタ１０１によると、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量に相当するＶの値に応じて、排気パージ時における空気ポンプ４７及び切換ユニット４８の動作条件を決定するので、排気パージ時に無駄に消費されるインクがほとんどなく、しかもインク吐出性能が低下しない。

また、排気パージ開始部８３ａによって、所定時間以上の時間が経過するごとに排気パージが自動的に実行されるので、排気パージを実行させるためにユーザが装置を操作する必要がない。

さらに、排気パージ開始部８３ａが、ユーザからの指示によって排気パージを開始するため、ユーザが任意のタイミングで排気パージを実行させることができる。

加えて、空気量算出部８３ｂが、インク供給管６５の材質、インク供給管６５の内部空間を画定する壁の厚み、インク供給管６５の内部空間におけるインクの流れる方向に直交する断面積、並びに、予め設定された周辺雰囲気の温度及び湿度によって係数ｂを決定し、さらに、空気量算出部８３ｂは、周辺雰囲気の温度及び湿度に基づいて係数ｂの値を補正するため、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量を正確に算出することができる。

また、複数のインクジェットヘッド１に対して切換ユニット４８が兼用されているため、インクジェットプリンタ１０１の低コスト化を図ることができる。

さらに、切換ユニット４８が、インクタンク４５を大気に連通させる「開放状態」を取り得るため、排気パージを停止させるためにインクタンク４５を素早く大気開放させることができる。これにより、インクタンク４５からのインクの流出が即座に停止し、インクが一層無駄に消費されにくくなる。

なお、本実施の形態の一変形例として、印刷を実行する直前に排気パージを行うように構成してもよい。また、直近の排気パージ終了時刻から所定時間が経過した時刻にインクジェットプリンタの電源がオフとなっていたときには、電源投入時に直ちに排気パージを行うように構成してもよい。

＜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面を参照しつつ説明する。第１の実施の形態とは制御装置の機能のみが異なるため、制御装置の機能についてのみ説明する。なお、第１の実施の形態と実質的に同じ部材及び機能部については同一の符号を付してその説明を省略する。図１５は、第２の実施の形態に係るインクジェットプリンタが有する制御装置２８３の機能ブロック図である。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及び排気バルブ４９を含むインクジェットプリンタ全体を制御するものである。図１５に示すように、制御装置２８３は、空気成長時間算出部２８３ａと、排気パージ指令部２８３ｂと、インク量検知部８３ｃと、動作条件決定部２８３ｄと、動作制御部８３ｅとを有している。なお、インク量検知部８３ｃ及び動作制御部８３ｅは、第１の実施の形態と同じであるのでその詳細な説明を省略する。

空気成長時間算出部２８３ａは、温度湿度センサ９０が検知した周辺雰囲気の温度及び湿度に基づいて、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気が、前回排気パージを行ってからインクの吐出性を維持することができる最大量（以下、許容最大量と称する）にまで成長する時間（以下、成長時間と称する）ｔ１を算出するものである。具体的は、許容最大量をＶ0（ｍＬ）としたときに、
Ｖ＝ａｅ^bt1（ａ、ｂはそれぞれ係数、ｅは自然対数の底）に基づいて、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量が、初期状態における空気量からＶ0になるのに要する成長時間ｔ１を算出する。なお、係数ａ、ｂは第１の形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。

また、空気成長時間算出部２８３ａは、インク供給管６５の材質、インク供給管６５の内部空間を画定する壁の厚み、インク供給管６５の内部空間におけるインクの流れる方向に直交する断面積、並びに、予め設定された周辺雰囲気の温度及び湿度によって係数ｂを一時的に決定し、さらに、周辺雰囲気の温度及び湿度に基づいて係数ｂの値を補正する。

本実施の形態においては、排気パージを行ったときを初期状態と設定し、初期状態におけるインク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量を０．０１４（ｍＬ）とする。このときのブラックインク及びカラーインクが使用されているインク供給管６５における成長時間ｔ１と周辺雰囲気の温度との関係を表１に示す。

表１に示すように、周辺雰囲気の温度が高くなるに伴って、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気の成長速度が指数関数的に大きくなり、成長時間ｔ１が短くなる。

排気パージ指令部２８３ｂは、前回排気パージを行ったときから、空気成長時間算出部２８３ａが算出した成長時間ｔ１が経過したときに排気パージを開始させるものである。

動作条件決定部２８３ｄは、インク量検知部８３ｃが検知したインク量に基づいて、排気パージ時における空気ポンプ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。具体的には、排気パージ時において、インクタンク４５内の空気圧が、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内における許容最大量の空気が確実に排出されるような圧力（以下パージ圧と称する）と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。動作条件決定部２８３ｄに決定される動作条件には、切換ユニット４８及び排気バルブ４９の動作タイミングと、切換ユニット４８の状態（「全開状態」又は「選択開状態」）と空気ポンプ４７の回転数（ｒｐｍ）及び運転時間とが含まれる。

次に、制御装置２８３の処理手順について、図１６を参照しつつ説明する。図１６は、制御装置２８３の処理手順を示すフローチャートである。図１６に示すように、インクジェットプリンタが起動されると、制御装置２８３の空気成長時間算出部２８３ａが成長時間を算出する（Ｓ３０１）。そして、前回排気パージを行ってから成長時間が経過したか否かを排気パージ指令部２８３ｂが判断する（Ｓ３０２）。成長時間が経過していないと判断したときは（Ｓ３０２：ＮＯ）、成長時間が経過するまで待機する。成長時間を経過したと判断したときは（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、排気パージを実行する（Ｓ３０３）。排気パージの詳細は、Ｓ２０２の動作条件決定ステップにおける動作条件決定部８３ｄでの演算内容（図１１、図１４参照）を除いて（つまり、本実施の形態では、インク量検知部８３ｃが検知したインク量だけに基づいて動作条件が決定される）、図１４に示すフローチャートと同じであるため、詳細な説明を省略する。

以上に述べた第２の実施形態に係るインクジェットプリンタによると、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量に相当するＶの値が許容最大量に達するごとに排気パージが実行されるので、排気パージ時に無駄に消費されるインクを少なくすることができ、しかもインク吐出性能を低下しにくいものとすることができる。

また、空気成長時間算出部２８３ａが、インク供給管６５の材質、インク供給管６５の内部空間を画定する壁の厚み、インク供給管６５の内部空間におけるインクの流れる方向に直交する断面積、並びに、予め設定された周辺雰囲気の温度及び湿度によって係数ｂを決定し、さらに、空気成長時間算出部２８３ａは、周辺雰囲気の温度及び湿度に基づいて係数ｂの値を補正するため、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気が許容最大量に達する時間を正確に算出することができる。

なお、本実施の形態において、直近の排気パージ終了時刻から成長時間が経過した時刻にインクジェットプリンタの電源がオフであった場合、再び電源がオンとなった時刻が成長時間から所定時間内の時刻であれば、上述したのと同じ動作条件で排気パージを実行してよい。ただし、再び電源がオンとなった時刻が成長時間から所定時間を超えた時刻であれば、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の許容最大量以上の空気をすべて排出できるように空気ポンプ４７及び切換ユニット４８の動作条件を変更した上で排気パージを実行することが好ましい。ここで、「インクジェットプリンタの電源がオフであった場合」は、排気パージが実行できなかった場合の一例である。

＜第３の実施の形態＞
次に、本発明に係る第３の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、第１の実施の形態と実質的に同じ部材及び機能部については同一の符号を付してその説明を省略する。図１７は、第３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。インクジェットプリンタ３０１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１７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、排気バルブ４９と、温度湿度センサ９０と、大気連通バルブ３４９と、制御装置３８３とを有している。

空気タンク４６は、空気流出口４６ｂ、空気供給口４６ａ、及び大気連通口４６ｃ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を介して切換ユニット４８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、６７ｂ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３８３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。なお、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。

なお、制御装置３８３及び制御装置３８３の処理手順については、第１の実施形態の制御装置８３及び制御装置８３の処理手順と実質的に同じであるため説明を省略する。

以上に述べた、第３の実施形態に係るインクジェットプリンタ３０１によると、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気量に相当するＶの値に応じて、排気パージ時における空気ポンプ４７及び切換ユニット４８の動作条件を決定するので、排気パージ時に無駄に消費されるインクがほとんどなく、しかもインク吐出性能が低下しない。

なお、本実施の形態においては、切換ユニット４８が「開放状態」となることによって、インクタンク４５を大気開放させる構成である。ただし、この切換ユニットが「開放状態」となっている状態では、空気タンク４６内の空気の圧力は高いままである。よって、このタイミングで制御装置３８３からの大気連通バルブ３４９へ指令を出し、大気連通バルブ３４９を駆動することで大気連通口４９ｃを開状態にする。尚、この構成に代えて、切換ユニット４８を「全開状態」又は「選択開状態」としつつ、制御装置３８３からの指令を受けて大気連通バルブ３４９を駆動して大気連通口４９ｃを開状態にする構成であっても良い。これにより、空気タンク４６を大気圧とすることによって、インクタンク４５を大気開放することが出来る。尚、制御装置３８３により開閉制御される大気連通バルブ３４９を有する構成に代えて、空気タンク４６が排気パージ時において自然と大気圧になるような狭通路の大気連通路が空気タンク４６に構成されていてもよい。これによると、簡単な構成でインクタンク４５を大気開放することができる。

なお、上述の実施形態では切換ユニット４８内の流路体４８ｂを一部材のものとしてきたが、第１主流路４８ｅと第１副流路４８ｆと第２副流路４８ｇとが形成されている上側部分と、第２主流路４８ｊと第３副流路４８ｈと第４副流路４８ｉとが形成された下側部分とを別部材で構成し、流路体の上側部分と下側部分とをそれぞれ独立して回転制御可能とした構成を取っても良い。この場合、上側の流路体により切換ユニット４８を「全開状態（図１０（ａ）参照）」又は「選択開状態（図１０（ｂ）参照）」としつつ、下側の流路体により切換ユニットを「開放状態（図１０（ｇ）若しくは図１０(ｈ)参照）にする制御も可能となる。これにより、空気タンク４６とインクタンク４５とを同時に大気開放することが出来、大気連通バルブ３４９は不要となる。

また、本実施の形態においては、ユーザからの指令があると又は前回排気パージを行ってから予め設定されている所定時間が経過すると排気パージが実行される構成であるが、第２の実施形態のように、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気の成長時間を算出して、その成長時間経過後に排気パージが実行される構成であってもよい。

また、上記第３の実施形態の変形形態として、制御装置３８３の処理手順が上記と異なる形態を挙げる。この第３の実施形態では、空気タンク４６が存在し、そこに空気ポンプ４７から供給された圧縮した空気を溜めておける。それゆえ、排気バルブ４９の開放タイミングと切替ユニット４８を「全開状態」又は「選択開状態」とするタイミングとを入れ替えて動作させる制御によっても同様の排気バージを実行させることが可能である。

具体的には、排気パージが開始されると、インク量検知部８３ｃ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（図１４のＳ２０１相当）。次に、動作条件決定部８３ｄが、空気量算出部８３ｂに算出された空気量及びインク量検知部８３ｃが検知したインク量、切換ユニット４８の状態（「全開状態」又は「選択開状態」）に基づいて、空気ポンプ４７の回転数（ｒｐｍ）及び運転時間を決定する（図１４のＳ２０２相当）。

続いて、切替ユニット４８を「閉状態」のまま排気バルブ４９を開放状態にして、動作条件決定部８３ｄで決定された空気ポンプ４７の回転数（ｒｐｍ）及び運転時間Ｔで空気ポンプ４７を運転し、空気タンク４６に圧縮空気を貯留する。そして、当該空気ポンプ４７の動作完了と同時に切換ユニット４８を「全開状態」又は「選択開状態」にする。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内の空気と共にリザーバユニット７０のインク流入流路６１に流入する。インク流入流路６１に流れ込んだインク及び空気は、排気連通口６１ｃを介して排気流路６４に流れ込み、排気管６８を介して外部に排出される。

予め算出された時間が経過した後、排気バルブ４９を閉じ、切換ユニット４８を「開放状態」にする。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、排気パージが終了する。

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の実施の形態においては、排気パージ開始部８３ａが、ユーザからの指令があると又は前回排気パージを行ってから予め設定されている所定時間が経過すると排気パージを開始させる構成であるが、ユーザからの指令があるときのみ排気パージを開始させる構成でもよいし、前回排気パージを行ってから予め設定されている所定時間が経過したときのみ排気パージを開始させる構成でもよい。

さらに、第１の実施の形態においては、係数ｂが、インク供給管６５の材質、インク供給管６５の内部空間を画定する壁の厚み、インク供給管６５の内部空間におけるインクの流れる方向に直交する断面積、並びに、周辺雰囲気の温度及び湿度に基づいて決定されているが、係数ｂが、これらの少なくとも１つに基づいて決定されていればよい。

加えて、第１の実施の形態においては、空気量算出部８３ｂが、温度湿度センサ９０が検知した周辺雰囲気の温度及び湿度に基づいて係数ｂの値を補正する構成であるが、係数ｂを補正しない構成でもよい。

また、第１の実施の形態においては、複数のインクジェットヘッド１に対して切換ユニット４８が兼用される構成であるが、インクジェットプリンタ１０１が各インクジェットヘッド１に対して切換ユニット４８を備えてもよい。

さらに、第１及び第２の実施の形態においては、制御装置８３、２８３が、インクタンク４５のインク量を検知するインク量検知部８３ｃを有し、動作条件決定部８３ｄ、２８３ｄがインク量検知部８３ｃの検知結果に基づいて排気パージ時における動作条件を決定する構成であるが、インク量検知部８３ｃを備えず、インクタンク４５のインク量に係わらず動作条件を決定する構成でもよい。

加えて、第２の実施の形態においては、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気が前回排気パージを行ってから許容最大量にまで成長する時間を成長時間として算出する構成であるが、インク供給管６５内及びインク流入流路６１内の空気が許容最大量以下の所定量にまで成長する時間を成長時間として算出する構成でもよい。

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って、（ａ）〜（ｄ）が上側部分の各切換動作状態を示す断面図であり、（ｅ）〜（ｈ）が下側部分の各切換動作状態を示す断面図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図１１に示す制御装置において決定される係数ｂの温度及び湿度特性を示す図である。 図１１に示す制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 図１１に示す制御装置における排気パージ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が有する制御装置の機能ブロック図である。 図１５に示す制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第３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。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
１ａ ヘッド本体
４ 流路ユニット
５ｂ インク供給口
４５ インクタンク
４６ 空気タンク
４７ 空気ポンプ
４８ 切換ユニット（空気バルブ）
４９ 排気バルブ
６１ インク流入流路
６４ 排気流路
６５ インク供給管（インク供給流路）
８３ 制御装置
８３ａ 排気パージ開始部
８３ｂ 空気量算出部
８３ｃ インク量検知部
８３ｄ 動作条件決定部
８３ｅ 動作制御部
９０ 温度湿度センサ
１０１ インクジェットプリンタ
２８３ 制御装置
２８３ａ 空気成長時間算出部
２８３ｂ 排気パージ指令部
３８３ 制御装置

Claims (20)

1. インク流入口を有するインク流入流路、及び、前記インク流入流路と大気とを連通させる排気流路が形成されたインクジェットヘッドと、
   前記排気流路を選択的に開閉する排気バルブと、
   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、
   一端が前記インクジェットヘッドのインク流入口に、他端が前記インクタンクのインク流出口に接続されたインク供給流路を有する第１の接続部と、
   前記空気流入口を介して前記インクタンクに空気を供給する空気供給装置と、
   基準時からの経過時間tと、当該経過時間ｔのときに前記前記インク供給流路及び前記インク流入口に存在する空気の体積であるＶ＝ａｅ^bt（ａ、ｂはそれぞれ係数、ｅは自然対数の底）の値との何れか一方を算出する算出手段と、
   前記算出手段で算出した経過時間ｔ若しくは空気体積Ｖの値に基づいて、前記空気供給装置及び前記排気バルブの少なくとも一方の駆動を制御して、前記排気バルブにより開状態になった排気流路から空気及び／又は劣化したインクを排気する排気パージ制御手段とを備えていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記インクジェットヘッドは、さらに、複数の圧力室と、複数のノズルと、それぞれが前記インク流入流路と連通していると共に前記圧力室を経て前記ノズルに至る複数の個別インク流路とを有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. 前記基準時とは、直近に前記排気流路を介して前記インク供給流路内及びインク流入流路内の空気及び／又は劣化したインクを排気し終えたときの時刻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プリンタ。
4. 前記排気パージ制御手段は、前記排気流路を閉状態にするように前記排気バルブを駆動制御し、その後、その状態で経過時間ｔ若しくは空気体積Ｖの値に基づいて前記空気供給装置を駆動制御して、前記排気バルブにより前記排気流路を開状態にした際に、前記インク供給流路及び前記インク流入口に存在する空気が排出するのに充分な圧力にインクタンク内の空気圧を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
5. 前記排気パージ制御手段は、前記排気流路を開状態にするように前記排気バルブを駆動制御し、その後、その状態で経過時間ｔ若しくは空気体積Ｖの値に基づいて前記空気供給装置を駆動制御して、前記インク供給流路及び前記インク流入口に存在する空気が排出するのに充分な圧力にインクタンク内の空気圧を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
6. 前記算出手段が算出したＶの値が大きいほど前記インクタンク内の空気圧が大きくなるような前記空気供給装置の動作条件を決定する動作条件決定手段をさらに備えており、
   前記排気パージ制御手段は、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て前記インクタンクに空気が供給されるように前記空気供給装置を制御し且つ開状態となるように前記排気バルブを制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
7. 前記算出手段が、直近に前記排気流路を介して前記インク供給流路内及びインク流入流路内の空気及び／又は劣化したインクを排気し終えてから所定以上の時間が経過すると、Ｖの値を算出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プリンタ。
8. 前記算出手段が、ユーザの指示に基づいてＶの値を算出することを特徴とする請求項６又は７に記載のインクジェットプリンタ。
9. 前記算出手段は、前記空気の体積Ｖに基づいて経過時間ｔ１を算出し、前記排気パージ制御手段は、その算出された経過時間ｔ１に基づいて、前記空気供給装置及び前記排気バルブの少なくとも一方を駆動制御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。
10. 前記算出手段は、直近に前記排気流路を介して前記インク供給流路内及びインク流入流路内の空気及び／又は劣化したインクを排気し終えてからの経過時間をｔとしたときに、Ｖ＝ａｅ^bt（ａ、ｂはそれぞれ係数、ｅは自然対数の底）の値が所定値に達する経過時間ｔ１を算出し、
    前記排気パージ制御手段は、前記算出手段が算出した経過時間ｔ１を経過すると、前記インクタンクに空気が供給されるように前記空気供給装置を制御し且つ開状態となるように前記排気バルブを制御することを特徴とする請求項９に記載のインクジェットプリンタ。
11. 係数ｂが、前記インク供給流路の材質、前記インク供給流路の内部空間を画定する壁の厚み、前記インク供給流路の内部空間におけるインクの流れる方向に直交する断面積、並びに、周辺雰囲気の温度及び湿度から選択された少なくとも１つに基づいて決定されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
12. 周辺雰囲気の温度及び湿度の少なくともいずれかを検知する検知手段をさらに備えており、
    前記算出手段が、前記検知手段の検知結果に基づいて係数ｂを補正することを特徴とする請求項１１に記載のインクジェットプリンタ。
13. 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、
    複数の前記インクタンクの前記空気流入口及び前記空気供給装置の空気流出口に接続された少なくとも１つの空気供給流路を有する第２の接続部と、前記インクタンク内の空気圧を大気圧にする大気開放手段とをさらに備えており、
    前記空気供給装置が、
    前記インクタンクに空気を供給する空気ポンプと、
    前記空気供給流路に取り付けられており、複数の前記インクタンクの少なくとも１つと前記空気ポンプとを連通させる開状態と、前記少なくとも１つのインクタンクと前記空気ポンプとを連通させない閉状態とを取り得る空気バルブとを有していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
14. 前記大気開放手段が、前記空気バルブを開状態としつつ前記インクタンクを大気開放することを特徴とする請求項１３に記載のインクジェットプリンタ。
15. 前記空気バルブが、前記インクタンクを大気に連通させる開放状態をさらに取り得、
    前記大気開放手段が、前記空気バルブを開放状態にするものであることを特徴とする請求項１３に記載のインクジェットプリンタ。
16. 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、
    複数の前記インクタンクの前記空気流入口及び前記空気供給装置の空気流出口に接続された少なくとも１つの空気供給流路を有する第２の接続部と、前記インクタンク内の空気圧を大気圧にする大気開放手段とをさらに備えており、
    前記空気供給装置が、
    圧縮された空気を貯留する空気タンクと、
    前記空気タンクに前記圧縮空気を供給する空気ポンプと、
    前記空気供給流路に取り付けられており、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る開状態と、前記少なくとも１つの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を有していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
17. インク流入口を有するインク流入流路、及び、前記インク流入流路と大気とを連通させる排気流路が形成されたインクジェットヘッドと、前記排気流路を選択的に開閉する排気バルブと、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、一端が前記インクジェットヘッドのインク流入口に、他端が前記インクタンクのインク流出口に接続されたインク供給流路を有する接続部と、前記空気流入口を介して前記インクタンクに空気を供給する空気供給装置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、
    基準時からの経過時間tと、当該経過時間ｔのときに前記前記インク供給流路及び前記インク流入口に存在する空気の体積であるＶ＝ａｅ^bt（ａ、ｂはそれぞれ係数、ｅは自然対数の底）の値との何れか一方を算出する算出ステップと、
    前記算出手段で算出した経過時間ｔ若しくは空気体積Ｖの値に基づいて、前記空気供給装置及び前記排気バルブの少なくとも一方の駆動を制御して、前記排気バルブにより開状態になった排気流路から空気及び／又は劣化したインクを排気する排気パージ制御ステップとを備えてい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。
18. 前記算出ステップにて算出したＶの値が大きいほど前記インクタンク内の空気圧が大きくなるような前記空気供給装置の動作条件を決定する動作条件決定ステップをさらに備えており、
    前記排気パージ制御ステップは、前記動作条件決定ステップで決定した前記動作条件にしたがって前記インクタンクに空気が供給されるように前記空気供給装置を制御し且つ開状態となるように前記排気バルブを制御することを特徴とする請求項１７に記載のインクジェットプリンタの制御方法。
19. 前記算出ステップは、前記空気の体積Ｖに基づいて経過時間ｔ１を算出し、前記排気パージ制御ステップは、その算出された経過時間ｔ１に基づいて、前記空気供給装置及び前記排気バルブの少なくとも一方を駆動制御することを特徴とする請求項１７に記載のインクジェットプリンタの制御方法。
20. 前記算出ステップは、直近に前記排気流路を介して前記インク供給流路内及びインク流入流路内の空気及び／又は劣化したインクを排気し終えてからの経過時間をｔとしたときに、Ｖ＝ａｅ^bt（ａ、ｂはそれぞれ係数、ｅは自然対数の底）の値が所定値に達する経過時間ｔ１を算出し、
    前記排気パージ制御ステップは、前記算出ステップで算出した経過時間ｔ１を経過すると、前記インクタンクに空気が供給されるように前記空気供給装置を制御し且つ開状態となるように前記排気バルブを制御することを特徴とする請求項１９に記載のインクジェットプリンタ。
    
    

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