以下に添付図面を参照して、この発明にかかるインクジェット記録装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態にかかるインクジェット記録装置1の構成を示す斜視図である。図1に示すように、インクジェット記録装置1は、装置本体1aと、装置本体1aに装着した、記録媒体である用紙を装填するための給紙トレイ2と、画像が記録(形成)された用紙をストックするための排紙トレイ3とを有している。
更に、装置本体1aの前面4の一端部側には、前面4から前方側に突き出し、上面5よりも低くなったカートリッジ装填部6を有し、このカートリッジ装填部6の上面に操作キーや表示器などの操作部7を配置している。カートリッジ装填部6には、液体保管用タンク(メインタンク)であるインクカートリッジ10の脱着を行うための開閉可能な前カバー8を有している。
次に、インクジェット記録装置1の機構部について、図2、3を参照して説明する。なお、図2はインクジェット記録装置1の機構部の全体構成を示す概略構成図であり、図3はインクジェット記録装置1の機構部の要部を示す平面図である。両図において、図1と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
両図において、キャリッジ13は、左右の側板(図示せず)に横架したガイド部材であるガイドロッド11とステー12とで主走査方向(キャリッジ走査方向)に摺動自在に保持され、主走査モータ(図示せず)によって図3の矢示方向に移動走査する。
キャリッジ13には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する4個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド14を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。
記録ヘッド14を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどの、インク滴を吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できるが、ここでは圧電アクチュエータ(圧電素子)をエネルギー発生手段に用いたヘッドを搭載している。また、記録ヘッド14としては各色の液滴を吐出するための複数のノズル列を有する1つのインクジェットヘッドで構成することもできる。
また、キャリッジ13には、記録ヘッド14に各色のインクを供給するための各色の液体容器であるサブタンク15を搭載している。サブタンク15にはインク供給チューブ16を介して前述した各色のメインタンクであるインクカートリッジ10からインクが補充供給される。
ここで、インクカートリッジ10は、それぞれ各色に対応してイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインクを収容しているが、ブラックインクを収容するインクカートリッジ10は、他のカラーインクを収容するインクカートリッジ10よりもインクの収容容量を大きくしている。
一方、排紙トレイ3の用紙積載部21(圧板)上に積載した用紙22を給紙するための給紙部として、用紙積載部21から用紙22を1枚づつ分離給送する給紙コロ23(半月コロ)及び給紙コロ23に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド24を備え、この分離パッド24は給紙コロ23側に付勢されている。
そして、この給紙部から給紙された用紙22を記録ヘッド14の下方側で搬送するための搬送部として、用紙22を静電吸着して搬送するための搬送ベルト31と、給紙部からガイド25を介して送られる用紙22を搬送ベルト31との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ32と、略鉛直上方に送られる用紙22を略90°方向転換させて搬送ベルト31上に倣わせるための搬送ガイド33と、押さえ部材34で搬送ベルト31側に付勢された先端加圧コロ35とを備えている。また、搬送ベルト31表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ36を備えている。
ここで、搬送ベルト31は、無端状ベルトであり、搬送ローラ37とテンションローラ38との間に掛け渡されて、図3のベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。
帯電ローラ36は、搬送ベルト31の表層に接触し、搬送ベルト31の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各2.5Nをかけている。また、搬送ベルト31の裏側には、装置本体1aの機内の湿度を検出する湿度センサ39と、記録ヘッド14による印写領域に対応してガイド部材41を配置している。
ガイド部材41は、上面が搬送ベルト31を支持する2つのローラ(搬送ローラ37とテンションローラ38)の接線よりも記録ヘッド14側に突出している。これにより、搬送ベルト31は印写領域ではガイド部材41の上面にて押し上げられてガイドされるので、高精度な平面性を維持される。
更に、ガイド部材41の搬送ベルト31の裏面と接触する面側には、主走査方向、すなわち搬送方向と直交する方向に複数の溝を形成して、搬送ベルト31との接触面積を少なくし、搬送ベルト31がスムーズにガイド部材41表面に沿って移動できるようにしている。
また、記録ヘッド14で記録された用紙22を排紙するための排紙部として、搬送ベルト31から用紙22を分離するための分離爪51と、排紙ローラ52及び排紙コロ53とを備え、排紙ローラ52の下方に排紙トレイ3を備えている。ここで、排紙ローラ52と排紙コロ53との間から排紙トレイ3までの高さは排紙トレイ3にストックできる量を多くするためにある程度高くしている。
更に、装置本体1aの背面部には両面給紙ユニット61が着脱自在に装着されている。両面給紙ユニット61は搬送ベルト31の逆方向回転で戻される用紙22を取り込んで反転させて再度カウンタローラ32と搬送ベルト31との間に給紙する。また、両面給紙ユニット61の上面には手差し給紙部62を設けている。
また、図3に示すように、キャリッジ13の走査方向片側の非印字領域には、記録ヘッド14のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構(以下「サブシステム」という)71が配置されている。
サブシステム71には、記録ヘッド14のノズル面をキャッピングするためのキャップ部材72a、72b、72c、72dと、ノズル面をワイピングするためのワイパーブレード73等とを備えている。
なお、サブシステム71では、記録領域側に最も近いキャップ部材72aを吸引ポンプ(図示しない)に接続した吸引及び保湿キャップとし、他のキャップ部材72b、72c、72dは単なる保湿キャップとしている。
更に、キャリッジ13の主走査方向の逆側非印字領域には、記録動作中に不使用ノズル内部のインクが乾燥し、吐出不良となることを未然に防ぐことを目的とした印字中空吐出動作の受け皿となり、記録ヘッド14の各ノズルに対応して設けられているスリット302を有する空吐出受け機構301が配置されている。
このように構成したインクジェット記録装置1においては、給紙トレイ2から用紙22が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙22はガイド25で案内され、搬送ベルト31とカウンタローラ32との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド33で案内されて先端加圧コロ35で搬送ベルト31に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
このとき、制御回路(図示しない)によって高圧電源から帯電ローラ36に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト31が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。
このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト31上に用紙22が給送されると、用紙22が搬送ベルト31に静電的に吸着され、搬送ベルト31の周回移動によって用紙22が副走査方向に搬送される。
そこで、キャリッジ13を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド14を駆動することにより、停止している用紙22にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙22を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙22の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙22を排紙トレイ3に排紙する。
また、印字(記録)待機中にはキャリッジ13はサブシステム71側に移動されて、キャップ部材72a〜72dで記録ヘッド14をキャッピングし、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止し、また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインク滴を吐出する回復動作を行って安定した吐出性能を維持する。
なお、この回復動作を行うときにはキャップ部材72aのみが吸引キャップであるので、このキャップ部材72aの位置に目的とする記録ヘッド14を移動してキャッピングする。
更に、負圧レバー位置検出センサ303は、サブタンク15の負圧状態を負圧状態表示手段としての負圧レバー106の変位として負圧レバー106の検知端106aを検出する。なお、負圧レバー位置検出センサ303はフォトインタラプタであってよく、これにより負圧レバー106の存在を検出することができる。
負圧レバー位置検出センサ303が負圧レバー106の検知端106aを検出する仕組みは、以下のとおりである。キャリッジ13の位置情報を検出する図示されていないシステム、すなわちエンコーダとフォトインタラプタなどの組合せによって、負圧レバー位置検出センサ303によって負圧レバー106の検知端106aを検出したときのキャリッジの位置情報に基づいて負圧レバー106の位置を検出することができる。
次に、インクジェット記録装置1における液体供給装置であるインク供給装置の詳細について、図4〜図7を参照して説明する。なお、図4はインク供給装置に係わる部分の分解斜視図であり、図5はサブタンク15の分解斜視図であり、図6はサブタンク15の側面図であり、図7は図6のA‐A’線の概略断面図である。
図4に示すように、インク供給装置は、キャリッジ13に搭載されて記録ヘッド14に供給するインクを一時的に貯蔵するサブタンク15と、このサブタンク15に供給インク供給チューブ16を介してインクを供給補充するためのメインタンクのインクカートリッジ10とによって構成される。
図4〜図7に示すように、サブタンク15は、インクを収容するインク収容部100を形成する容器本体(ケース本体)101に、インク収容部100の開口(サブタンク15の一面)を封止する可撓性を有するフィルム状部材(可撓性フィルム状部材)102を接着又は溶着などで貼り付け、更にインク収容部100内部にはケース本体101とフィルム状部材102との間にフィルム状部材102を外方に付勢するための弾性部材であるバネ(スプリング)103を設け、これらでインクを供給、排出することで負圧を発生させる負圧発生部を構成している。
ここで、フィルム状部材102は単層構成でもよいが、図8−1に示すように、種類の異なる第1層102aと第2層102bとをラミネートした二層構成、例えばポリエチレンとナイロンのフィルム状部材をラミネートした構成としてもよい。あるいは図8−2に示すように、第1層102aにシリカ蒸着層102cを形成した構成としてもよい。若しくは図8−3に示すように、第1層102aと第2層102bとの間にシリカ蒸着層102cを挟んだ構成とすることが好ましい。
上述したように、フィルム状部材102を種類の異なる2層以上の構成とすることで、収容するインクに対する耐接液性及び機械的強度の向上を図れる。
例えば、図8−1の例のようにポリエチレンとナイロンのフィルム状部材をラミネートした構成とした場合、ポリエチレンがインクに接する側となる。つまり、ポリエチレンは耐接液性に優れ、透湿性に優れている反面、透気性はやや劣り、機械的強度、伸縮性なども弱いので、これにナイロンを積層することでポリエチレンの弱い部分を補うことができる。また、フィルム状部材102にシリカ蒸着層を含むことで、フィルム状部材102の透湿透気性を向上することができる。
また、フィルム状部材102の厚さについて、10〜100μmであることが好ましい。10μm未満である場合には、経時的劣化による破損などが生じ易くなり、また100μmを越えると、可撓性が低下して負圧の効率的な発生が困難になる恐れがある。
更に、図5、図7に示すように、フィルム状部材102にはバネ103に対応して凸部形状となる膨らみ部102dを形成してその外面に補強部材104を貼り付けている。このように、フィルム状部材102に凸部を設けることでインクの消費とともに凹むことで容積変化が可能になる。この場合、フィルム状部材102は、シート状のフィルム部材を凸形状に成形して作製することで、容易に凸部を形成することができる。
そして、図4〜図6に示すように、フィルム状部材102の外面側にはフィルム状部材102の変形に応じて変位可能な負圧レバー106を、ケース本体101の側部に設けた支持部107に揺動可能に取り付けている。負圧レバー106はケース本体101との間に設けるスプリング108によってフィルム状部材102に当接する側に付勢している。
これにより、負圧レバー106はフィルム状部材102の変形に応じて、つまり、サブタンク15内の容積変化に応じて変位することから、負圧レバー位置検出センサ303によって負圧レバー106の検知端106aの位置を検知することによってサブタンク15のインクの容量を検出できるようにしている。
また、ケース本体101にはインク収容部100にインクを補充するためのインク導入路部111を設け、このインク導入路部111とインクカートリッジ10に接続されたインク供給チューブ16とを接続するための連結手段112を着脱自在に装着できるようにしている。なお、インクカートリッジ10とサブタンク15との間にはインクカートリッジ10からサブタンク15にインクを圧送するために送液ポンプ(詳細は後述する)を設けている。
さらに、ケース本体101の下部にはインク収容部100から記録ヘッド14にインクを供給するための連結部材113を取り付け、この連結部材113には記録ヘッド14のインク供給路114を形成し、インク収容部100との間にはフィルタ115を介装している。そして、ケース本体101の上部分にはインク収容部100から空気を出すための空気流路121を形成している。
空気流路121は、インク収容部100に開口が臨む入口流路部分122と、この入口流路部分122に続く流路部分(これを「直交流路部分」という)123とを含み、下流側でケース本体101に設けた大気開放穴131に連通し、更に大気開放穴131よりも使用状態で下側になる部分に蓄積部126を連続して形成している。
大気開放穴131にはサブタンク15内の密閉状態及び大気開放状態を切り替えるための大気開放手段である大気開放弁機構132を設けている。大気開放弁機構132はホルダ133内に弁座134、弁体であるボール135及びこのボール135を弁座134側に付勢するスプリング136を収納して構成している。
なお、蓄積部126の作用について説明すると、装置本体1aが傾けられたり、揺らされるなどしたときには、空気流路121内にインクが侵入する可能性が高くなる。そこで、空気流路121から侵入したインクを蓄積部126に蓄積できるようにして、輸送時に落下等されインクが侵入しても、大気開放穴131及びこれを開閉する大気開放弁機構132内にインクが侵入して固まるなどして大気開放弁機構132が作動不良になることを防止している。
また、ケース本体101の上部にはサブタンク15内の液体の量が所定量以上になったことを検知するための2本の検知電極141、142を装着している。検知電極141、142がいずれもインクに浸されている状態と少なくとも一方がインクに浸されていない状態とで検知電極141、142間の導通状態が変化することによって液体の量を検知することができる。
さらに、図4に示すように、サブタンク15の大気開放弁機構132のボール135をスプリング136に抗して押圧して大気開放するための大気開放ピン153を進退可能に配設している。そして、装置本体側には、大気開放ピン153を作動させるためのレバー161を備えた駆動ユニット162を配置している。
本発明の好ましい実施形態を図5、図6及び図9に示す。図9は、キャリッジのケースの構成を示す斜視図である。図5及び図6に示すように、サブタンク位置表示手段としての検知端304をサブタンク15のケース本体101に設けることで、この検知端304を負圧レバー位置検出センサ303によって検出することができ、サブタンク15の正確な位置検出を可能にする。インクジェット記録装置1に搭載される全て、あるいは一部のサブタンク15のケース本体101に検知端304を設けることが可能である。
また、図9に示すように、記録ヘッド14を搭載するキャリッジ13にサブタンク位置表示手段としての検知端304を設けることも可能である。キャリッジ13への記録ヘッド14の搭載は記録品質を左右するため高精度の位置調整がなされているため、記録ヘッド14と連結するサブタンク15の位置を示すものとして、キャリッジの位置を代用しても実質的に同等効果が得られる。
装置構成を簡素化するために、前述のように負圧レバー等の負圧レバー位置表示手段の有無を検知する負圧レバー位置検出センサ303とそのときのキャリッジ位置検出とを組み合わせて、各検知手段の位置検出を行う場合が多いが、この中で、検知センサ自体では、負圧状態表示手段としての検知端106aとサブタンク位置表示手段としての検知端304とを区別できない場合、複数の位置検出手段の検出を実施して、いずれかの位置検出手段かを区別するアルゴリズムを採用することが、誤検知を防止する上で有効である。
また、サブタンク位置表示手段と負圧レバー位置表示手段とを区別できるように、各表示手段の各検知端の主走査方向の幅を異なるように設定することが有効である。センシング領域を各表示手段の各検知端が遮ってから、どの程度遮断領域が続くかを検出することで、どちらの検知端を検知したかが明らかになる。
同様に、負圧レバー位置検出センサの出力値が異なるように検知端の材質や色などを別にすることで位置検出手段がどちらの検知端を検出したかを区別できるようにすることも可能である。
更に、検知端の位置検出手段として、検知端の有無を検知するセンサとキャリッジエンコーダセンサとの組合せを説明したが、レーザ変位計など、検知端に照射し反射させて、直接的に変位量を測定することも可能である。
このようにしてサブタンク位置表示手段としての検知端の位置を検出し、これが当初の位置と異なっている場合、紙ジャムなどによってサブタンク(キャリッジ)の位置がずらされている可能性が考えられる。それゆえ、ズレを検出した後に、エラー表示とし、ジャム紙などの異物除去に誘導することで、正常状態への復帰が促される。
仮に、このような誘導がなされない場合、記録画像の用紙内での位置ズレや負圧レバーの位置を誤って検出することによる過剰供給動作などを発生させる。過剰に供給されたサブタンクは負圧状態が不適切となり、ノズル面からのインク漏れ出しにつながる。
また、上記ジャム紙除去誘導のエラー表示とは別に、サブタンク位置表示手段の位置検出結果に基づいて、サブタンクの負圧レバー位置検出手段の位置情報を補正することにより、過剰供給を防止することができる。
このあと、ジャム紙除去の誘導エラーを発信してもよいし、あるいは、ズレ量に応じてエラー発信の要否を定めるようにすれば、実質的に過剰供給によるインク漏れ出しを防ぎつつ、紙ジャム発生率をも抑制することが可能である。これらは、すなわちキャリッジ位置ズレ量に対する感度の差による。
1〜2mm程度のずれ量であれば画像記録への影響は致命的ではないが、一般に小型化が進んだインクジェット記録装置1の中で負圧状態表示手段での1〜2mm程度のズレ量は著しく影響が大きい。
ここで、インクカートリッジ10からサブタンク15にインクを送液する送液機構について図10を参照して説明する。図10に示すように、この送液機構はピストンポンプ181を備えている。
ピストンポンプ181はシリンダ182及びピストン183を備え、シリンダ182には前述したインクカートリッジ(メインタンク)10のインク排出口部に刺し込む中空針190の他端部が連結され、またインク供給チューブ16を連結する連結部184を備えている。
また、ピストンポンプ181のピストン183は、駆動モータ186の回転によりウォームギヤ187を介してウォームホイール188が回転駆動されることで、このウォームホイール188に一体的に設けたカム189によって駆動(往復動)される。
送液機構では、インクカートリッジ10のインクはピストンポンプ181が動作するときに発生する負圧により、差し込まれた中空針190を通ってシリンダ182内に導かれる。シリンダ182内に入ったインクはピストン183の往復動作により連結部184からインク供給チューブ16を介してサブタンク15へ送液される。
次に、このインクジェット記録装置1の制御部の概要について制御部のブロック図である図11を参照して説明する。図11に示すように、制御部200は、装置全体の制御を司るCPU201と、CPU201が実行するプログラム、その他の固定データを格納するROM202と、画像データ等を一時格納するRAM203と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ(NVRAM)204と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するIC205とを備えている。
また、制御部200は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのI/F部206と、記録ヘッド14を駆動制御するためのヘッド駆動制御部207及びヘッドドライバ208と、主走査モータ209を駆動するための主走査モータ駆動部210と、搬送ベルト31を駆動制御するために副走査モータ211を駆動するための副走査モータ駆動部212、サブシステム71のキャップ部材72aから吸引を行うための吸引ポンプを作動させるためのモータ213を駆動するためのサブシステム駆動部214と、サブタンク15の大気開放を行う大気開放弁機構132を駆動制御する駆動ユニット162を駆動するためのサブタンク駆動部215と、サブタンク15の検知電極141、142の検知信号、負圧レバー位置検出センサ303からの検出信号、湿度センサ39からの検出信号及び各種センサ(図示しない)からの検出信号を入力するためのI/O216などを備えている。
なお、負圧レバー位置検出センサ303はサブタンク15の負圧レバー106の検知端106aが所定の位置にあることを検知することで、サブタンク15へのインク補充供給時にサブタンクにおけるインク収納量を検知するものである。
また、制御部200には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル217が接続されている。
制御部200は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読取装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してI/F部206で受信する。
そして、CPU201は、I/F部206に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、IC205にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部207に画像データを転送する。
なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばROM202にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。
ヘッド駆動制御部207は、記録ヘッド14の1行分に相当する画像データ(ドットパターンデータ)を受け取ると、この1行分のドットパターンデータを、クロック信号に同期して、ヘッドドライバ208にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ208に送出する。
ヘッド駆動制御部207は、駆動波形(駆動信号)のパターンデータを格納したROM(ROM202で構成することもできる)と、このROMから読出される駆動波形のデータをD/A変換するD/A変換器を含む波形生成回路及びアンプ等で構成される駆動波形発生回路を含む。
また、ヘッドドライバ208は、ヘッド駆動制御部207からのクロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をヘッド駆動制御部207からのラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路(レベルシフタ)と、このレベルシフタでオン/オフが制御されるアナログスイッチアレイ(スイッチ手段)等を含み、アナログスイッチアレイのオン/オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的に記録ヘッド14のアクチュエータ手段に印加してヘッドを駆動する。
ここで、CPU201は、記録ヘッド14から吐出するインク滴の数をカウントすることによって消費されるインク量を計測する。この場合、吐出パターンに応じたインク滴吐出量を格納している場合には、各パターン別の吐出回数(滴数)をカウントすることによって消費されるインク量(インクの使用量)を計測する。
すなわち、インク滴吐出量及び吸引量に関する情報を予め保有している場合には、使用インク量(使用量V)を次の(1)式により算出して検出することができる。
使用インク量V=Σ(インク滴吐出量×吐出回数)+Σ(吸引量×吸引回数)・・・(1)
つまり、サブタンク15は可撓性フィルム状部材と弾性部材とを用いて塑性構造体であるためにサブタンク15自体にインク量を正確に検出する手段を設けることが困難である。そこで、インク滴吐出量と吐出回数から得られるインク滴吐出に伴う使用量と回復動作(吸引)に伴う使用量とを加算することで消費されたインク量を、簡便に、かつ、精度良く計測することができる。
なお、吐出量や吸引量が複数水準存在する場合は、個々の量と回数の積の総和を求めることになる。この場合、実際のヘッドでは、ヘッド間によってインク滴吐出量にばらつきがある。そこで、ヘッドのインク滴吐出特性を反映するパラメータに応じて予め設定された係数によってインク滴吐出量の算出値を補正することが好ましい。
すなわち、大き目のインク滴が出るヘッドではインク滴の数を少なくし、逆に小さ目のインク滴が出るヘッドではインク滴の数を大きくする補正を行うことによって、装置間及び各色のヘッド間でのばらつきを低減して、均質な画像出力を行えるようにする。
また、吐出パターン別のインク滴吐出量及び吸引量に関する情報を予め保有している場合には、使用インク量を次の(2)式により算出して検出する。
使用インク量V=Σ(パターン別インク滴吐出量×パターン別吐出回数)+Σ(吸引量×吸引回数)・・・(2)
例えば、階調印刷を行う場合には階調パターンに応じた吐出量データをもともと保有しているので、その吐出量データと階調発生回数とを掛け合わせることで、インク滴吐出量と吐出回数とを掛け合わせるよりも、より精度の高い使用インク量の検出(算出)を行うことができる。前述した(1)式と(2)式との違いは、(1)式では吐出量の周波数特性等により差異が生じやすいが、(2)式ではもともとデータとして差異を折り込み済みであるため、より精度の高い検出を行うことができるという点である。
次に、インクジェット記録装置1におけるサブタンク15に対するインクの補充供給動作について説明する。インクジェット記録装置1のインク供給装置において、サブタンク15にインクカートリッジ10からインクを補充供給する場合の動作(インク充填)としては、サブタンク15を大気開放状態にしてインクを補充供給する大気開放充填(大気圧への開放を伴う充填)と、大気開放状態にしないでインクを補充供給する通常充填(大気圧への開放を伴わない充填)とがある。インクジェット記録装置1のインク供給装置では、大気開放充填と通常充填のいずれか一方を行う。
はじめに、CPU201の制御の下で行う、大気開放充填の動作について、図12を参照して説明する。図12に示すように、CPU201は、大気開放充填の動作を開始すると、駆動ユニット162で大気開放ピン153を作動させて、サブタンク15の大気開放弁機構132を開状態にすることにより、サブタンク15内を大気解放状態にする(S101)。
サブタンク15は大気開放されることで、バネ103の復元力によりフィルム状部材102が外方に押されるので、サブタンク15の容量が増加する(負圧発生部が膨張)する。この状態で、インクカートリッジ10から送液機構によってインクをサブタンク15に送液して補充供給する(S102)。
その後、CPU201は、大気開放弁機構132を閉状態にしてサブタンク15内を大気開放から遮断した状態にする(S103)。次いで、サブシステム71のキャップ部材72aで対応する記録ヘッド14のノズル面をキャッピングし、モータを駆動して吸引ポンプを作動させ(いずれも図示しない)、インクを供給したサブタンク15について、記録ヘッド14のノズル側から吸引を行って、所定量のインクを排出する(S104)。
これによって、サブタンク15のフィルム状部材102がバネ103の付勢力に抗して内方に変形してサブタンク15の容積が減少(負圧発生部が収縮)し、初期負圧が発生する。その後、負圧レバー106の検知端106aの位置を負圧レバー位置検出センサ303によって検知して不揮発性メモリ204に記憶する(S105)。
また、S105では、検知端106aの位置を不揮発性メモリ204に記憶する際に、湿度センサ39で検出した湿度も対応づけて不揮発性メモリ204に記憶する。これにより、大気開放充填を行った際の湿度が不揮発性メモリ204に記憶されることとなる。
なお、大気開放充填の方法としては、この他の方法として、次のような動作も行える。例えば、サブタンク15内を大気開放した状態で、負圧レバー106によってフィルム状部材102をバネ103に抗して内方側へ押圧してサブタンク15の容量を小さくした後、インクカートリッジ10から送液機構によってインクをサブタンク15に送液して補充供給する。その後、大気開放弁機構132を閉状態にしてサブタンク15内を大気開放から遮断した状態にし、負圧レバー106による押圧を解除することによってバネ103の付勢力でフィルム状部材102が外方に付勢されることで、サブタンク15内を初期負圧が発生した状態とする。
このように可撓性フィルム状部材と弾性部材とによってサブタンク内に負圧を発生させることができるので、負圧発生機構が簡単になる。
次に、通常充填について説明する。通常充填の場合には、前述したようにインクの使用量Vを検出(インク滴数カウントによる)し、所要の使用量になったときに、サブタンク15内を大気開放することなく、インクカートリッジ10から送液機構によってインクをサブタンク15に送液して所要の充填量だけインクを補充供給する。なお、充填量はピストンポンプ181の駆動時間で制御することができる。
ここで、補充供給するインクの充填量は、使用量Vと同じことが望ましいことは明らかであるが、実際上は、使用量Vの算出で、1滴当たりの量や吸引量のバラツキにより誤差が生じる。
インクの使用と通常充填が繰り返された場合、これらの誤差によって実際のサブタンク15内のインク量は徐々にずれていくことになり、この結果、サブタンク15内の負圧値にもずれが生じる。
そこで、前述したように、大気開放充填後、インクを所定量吸引することによって初期負圧を形成させたときに、負圧レバー106の位置を記憶する。
サブタンク15内のインクが消費するに連れてフィルム状部材102がさらに凹むため、負圧レバー106もそれに連れてサブタンク15側に移動(変位)することになる。
通常充填の際は、この負圧レバー106の位置が記憶した元の位置に来るのを負圧レバー位置検出センサ303で読み取って、そこで充填動作を停止するようにしている。これによって、前述したようなバラツキによる誤差が低減し、通常充填直後には元の初期負圧を維持することができるようになる。
上述したように、大気開放を行ってサブタンク15にインクを供給する動作(大気開放充填)は、サブタンク15のインクが消費される度に行う必要はなく、サブタンク15のインク使用量がある一定量以上になった場合にだけ行えばよく、それ以外の場合には、大気開放を行うことなくサブタンク15にインクを補充供給する動作(通常充填)を行うようにすることが好ましい。
このようなCPU201の制御の下で行う動作の詳細について、図13及び図14を参照して説明する。
まず、図13に示すように、CPU201は、印刷処理中で(S201:YES)、1枚印刷が完了したときに(S202:YES)、前述したように計測している各色のインクの使用量Vを読み込んで、使用量Vを予め定めた第3の基準値V3と比較してV≧V3か否かを判別する(S203)。
なお、ここでいう「1枚印刷」とは用紙1ページへの印刷を意味するものである。両面印刷の場合には片面1ページを意味する(以下同じである)。
そして、1以上の色のインクについて、判別結果がV≧V3であれば(S203:YES)、該当色(V≧V3になった色)のサブタンク15については、メインタンクのインクカートリッジ10から大気開放充填を行い(S204)、他の色(V≧V3になっていない色)のサブタンク15については、通常充填を行った後(S205)、印刷処理を続行する(S208)。
これに対して、全ての色のインクについて、判別結果がV≧V3でなければ(S203:NO)、使用量Vと第2の基準値V2(V2<V3)とを比較して、V≧V2か否かを判別する(S206)。
そして、V≧V2となっている色のインクがあれば(S206:YES)、全ての色のインクのサブタンク15について通常充填を行った後(S207)、印刷処理を続行する(S208)。
また、図14に示すように、印刷処理が終了したときには、CPU201は、印刷後所定時間を経過したときに(S301:YES)、各色のインクの使用量Vを読み込んで、使用量Vを予め定めた第1の基準値V1と比較してV≧V1か否かを判別する(S302)。
そして、1以上の色のインクについて、判別結果がV≧V1であれば(S302:YES)、該当色(V≧V1になった色)のサブタンク15については、キャッピング時(ノズル回復動作時)に通常充填を行う(S303)。
例えば、インク使用量(使用量)V(ml)に対応したカウンタを有しており、第1の基準値V1を0.2、第2の基準値V2を0.9、第3の基準値V3を1.1に設定したものとする。この場合は、印刷後所定時間経過したときにV≧0.2であればキャッピング状態で該当色のみ通常充填を行い、1枚印刷完了時に、1.1>V≧0.9であれば全ての色について通常充填を行った後印刷を続行し、V≧1.1であれば、該当色については大気開放充填を、他の色については通常充填を行った後、印刷を続行するようにしている。
上述したように、インクジェット記録装置1は、大気開放充填時の負圧レバー位置(満タン位置)を記憶し、その後の通常充填などのメンテナンスでは、記憶した満タン位置まで再度充填を実行している。
図5に示すように、サブタンク15側面はフィルム状部材102外面に負圧レバー106を配置する構成となっている。このフィルム状部材102は湿度を変化により、変形する特性を持っていることがわかっており、フィルムの変形に伴い、負圧レバー106も変位する。変位した状態のまま、通常充填等のメンテナンスを実行した場合、本来の満タン位置とは異なるため、最悪インク漏れの可能性もある。
そこで、インクジェット記録装置1では、湿度の変化により負圧レバー106が変位した状態での通常充填等のメンテナンスを防止するため、メンテナンス動作を実行前に、湿度判定を実施する。図15は、インクジェット記録装置1におけるメンテナンス動作を示すフローチャートである。
図15に示すように、通常充填等のメンテナンス動作が開始されると、CPU201は、メンテナンス動作を行う対象の記録ヘッド14のメンテナンス(大気開放充填)時の湿度を不揮発性メモリ204より取得する(S1501)。具体的には、前述したS105で不揮発性メモリ204に記憶された湿度が読み出される。
次いで、CPU201は、湿度センサ39より現在の湿度を取得し(S1502)、S1501で取得した前回のメンテナンス時の湿度と、S1502で取得した現在の湿度との湿度差が所定の閾値以上であるか否かを判定する(S1503)。
S1503において、湿度差が所定の閾値未満である場合、CPU201は、通常充填等のメンテナンス(第1のメンテナンス)動作を実行する(S1504)。すなわち、前回のメンテナンス時の湿度と現在の湿度との差が十分小さく、フィルム状部材102の変形が小さい場合は、インク漏れの可能性がないため、通常充填等のメンテナンスを実行する。
S1503において、湿度差が所定の閾値以上である場合、CPU201は、大気開放充填を含むメンテナンス(第2のメンテナンス)動作を実行する(S1505)。すなわち、前回のメンテナンス時の湿度と現在の湿度との差が大きく、フィルム状部材102の変形が大きい場合は、通常充填等のメンテナンスを実行した場合にインク漏れの可能性があるため、大気開放充填を含むメンテナンスを実行する。例えば、サブタンク15へのインク充填以外のメンテナンスである場合は、まず大気開放充填を行った後にそのメンテナンス動作を行う。なお、大気開放充填については、図12を参照して説明したとおりである。
このように、前回のメンテナンス時の湿度と現在の湿度との差が大きく、フィルム状部材102の変形が大きい場合は、サブタンク15への大気開放充填が行われることとなり、不揮発性メモリ204に記憶される負圧レバー106の位置が湿度変化に応じて更新されることとなる。したがって、湿度が変化する場合であっても、メンテナンス実行時にインク漏れが生じることがない。
[第2の実施形態]
以下に第2の実施形態にかかるインクジェット記録装置を説明する。なお、第1の実施形態と同一の要素(具体的には図1〜図11で例示したインクジェット記録装置1の構成)については同一の符号を付してその説明を省略する。以下では、第1の実施形態と異なる要素についてのみを説明する。
前述したとおり、インクジェット記録装置1は、図5に示すように大気を開放するための大気開放弁機構132を備えている。したがって、サブタンク15内に泡状のインクがある状態(インクに気泡が含まれている状態)で、インクの大気開放充填を行った場合、大気開放弁機構132により泡が流出し、エアリークの原因となる可能性がある。
サブタンク15内のインクに気泡が発生する主なメカニズムとしては、次のことが挙げられる。インクジェット記録装置1は、図10に例示した送液機構において、インクカートリッジ10からサブタンク15へインクを供給するが、このインクの送液を実施した場合、中空針190(カートリッジ接合部)が負圧状態となる。この状態でインクカートリッジ10を取り外した場合、中空針190より外気が混入する。この後でインクカートリッジ10が装着され、送液された場合に、空気がサブタンク15に混入し気泡となる。
そこで、第2の実施形態に係るインクジェット記録装置1では、CPU201の制御の下、カートリッジが空状態で送液動作が行われた場合、空気混入の可能性ありという情報(空気混入フラグ)を不揮発性メモリ204に記憶する。
具体的には、図16に示すように、インクカートリッジ10からサブタンク15に対してインクを供給する充填処理(これには前述した大気解法充填と通常充填とがあり、ヘッド維持回復動作に伴って生じる充填動作も含む)が開始されると、CPU201は、サブタンク15へインクを供給する供給ポンプ(ピストンポンプ181)を駆動する(S1550)。
次いで、CPU201は、検知電極141、142の導通状態の変化に基づいてインクの充填が完了したか否かを判定し(S1551)、充填が完了していない場合(NO)、充填が完了する前に予め定めた所定時間が経過した(タイムアウト)か否かを判定する(S1552)。
インクの充填が完了しておらず、タイムアウト前である場合(S1551:NO、S1552:NO)は、処理をS1550に戻し、インクの充填が継続される。また、インクの充填が完了しておらず、タイムアウト後である場合(S1551:NO、S1552:YES)は、インクの充填中にインクカートリッジ10が取り外されるなどしてタイムアウトとなり、サブタンク15にエアーが混入した可能性が高いものとして扱い、エアー混入フラグをセット(=1)する。
図17は、第2の実施形態に係るインクジェット記録装置1におけるメンテナンス動作を示すフローチャートである。図17に示すように、第2の実施形態に係るインクジェット記録装置1では、S1503において、湿度差が所定の閾値以上である場合、CPU201は、不揮発性メモリ204に記憶された情報を読み出して、空気(エアー)混入フラグの有無を判定する(S1601)。
S1601において、空気混入フラグが無い場合、CPU201は、大気開放充填を含むメンテナンス(第2のメンテナンス)動作を実行する(S1505)。また、S1601において、空気混入フラグがある場合、CPU201は、第3のメンテナンス動作を実行する(S1602)。
S1602における第3のメンテナンス動作は、空気混入により通常の大気開放充填ができない場合に行われる動作であり、混入した空気(気泡)を除去するためメンテナンス動作である。
具体的には、図18に示すように、CPU201は、第3のメンテナンス動作を開始すると、駆動ユニット162で大気開放ピン153を作動させて、サブタンク15の大気開放弁機構132を開状態にすることにより、サブタンク15内を大気解放状態にする(S1650)。
サブタンク15内を大気開放した後、CPU201は、大気開放弁機構132を閉状態にしてサブタンク15内を大気開放から遮断した状態にする(S1651)。次いで、サブシステム71のキャップ部材72aで対応する記録ヘッド14のノズル面をキャッピングし、モータを駆動して吸引ポンプを作動させ(いずれも図示しない)、記録ヘッド14のノズル側から吸引を行って、所定量のインクを排出する(S1652)。
次いで、CPU201は、キャリッジ13を空吐出受け機構301まで搬送して、空吐出受け機構301を受け皿とした空吐出を記録ヘッド14で実行させる(S1653)。この空吐出により混入した空気(気泡)が除去されることとなる。
次いで、CPU201は、負圧レバー106の検知端106aの位置を負圧レバー位置検出センサ303によって検知して不揮発性メモリ204に記憶させる(S1654)。すなわち、第3のメンテナンス動作後において、検知端106aの位置を再学習させる。
また、S1654では、検知端106aの位置を不揮発性メモリ204に記憶する際に、湿度センサ39で検出した湿度も対応づけて不揮発性メモリ204に記憶する。これにより、第3のメンテナンス動作を行い、検知端106aの位置を再学習した際の湿度が不揮発性メモリ204に記憶されることとなる。
[第3の実施形態]
図19を参照して、以下に第3の実施形態に係るシステム400を説明する。図19は、第3の実施形態に係るシステム400の機能構成を示すブロック図である。なお、第1、2の実施形態と同一の要素(具体的には、図1〜図18で例示したインクジェット記録装置1の構成や動作)については同一の符号を付してその説明を省略する。以下では、第1、2の実施形態とは異なるシステム構成についてのみを説明する。
図19に示すように、第3の実施形態は、インクジェット記録装置1とPC(Personal Computer)などである情報機器500とから構成されたシステム400である。システム400では、情報機器500がいわゆるプリンタドライバなどのプログラムを実行することで、通信可能に接続するインクジェット記録装置1を制御し、前述した第1、2の実施形態と同様の動作を実現している。
具体的には、インクジェット記録装置1は、I/F部206が情報機器500と互いに通信可能に接続している。I/F部206は、USB(Universal Serial Bus)、セントロニクス・インタフェース、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)1284、イーサネット(登録商標)インタフェース等であってよい。
情報機器500は、制御部501、I/F部206と同様の通信インターフェース502、通信部503、記憶部504、操作部505、表示部506を備える。
制御部501は、いわゆるCPU(Central Processing Unit)であり、情報機器500の動作を中央制御する。具体的には、制御部501は、記憶部504などに記憶されたプログラムを内部RAM(Random Access Memory)の作業領域に展開して順次実行することで、情報機器500の各部に制御信号を出力する。また、制御部501は、記憶部504に記憶されたプリンタドライバを順次実行することで、通信インターフェース502を介して接続するインクジェット記録装置1の制御も行う。
通信部503は、制御部501の制御の下、通信インターフェース502を介して接続する外部機器(この場合はインクジェット記録装置1)との通信を行う。なお、通信部503は、通信インターフェース502を介して、インターネット等のネットワーク上のサーバなどの機器(特に図示しない)と通信を行ってもよい。
記憶部504は、プログラムやデータなどを制御部501が読み出し可能に記憶するROMなどである。なお、記憶部504は、光ディスク(例えばCDROM)などの外部の記憶媒体600に記憶されたデータを読み出すドライブ装置を有し、制御部501の制御の下、記憶媒体600に記憶されたデータの読み出しを行ってもよい。
操作部505は、キーボードやポインティングデバイス(マウス等)であり、ユーザからの操作を受け付ける。表示部506は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)などによるディスプレイである。
情報機器500は、制御部501の制御の下、操作部505が受け付けたユーザの操作に応じた画面を表示部506に表示することで、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)を実現してもよい。具体的には、チェックボックスにチェックを入れることで設定を行う操作画面G1や、プルダウンメニューを選択して設定を行う操作画面G2などを表示部506に表示するとともに、ユーザの操作を操作部505から受け付けることで、各種設定を行う。
例えば、制御部501が実行するプリンタドライバが上述したGUIの機能を有する場合は、前述したインクジェット記録装置1におけるメンテナンス動作の種別を操作画面G1、G2から設定することもできる。
なお、上述した実施形態のインクジェット記録装置1で実行されるプログラムは、ROM等に予め組み込まれて提供される。上述した実施形態のインクジェット記録装置1で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録して提供するように構成してもよい。具体的には、図19に示すように、情報機器500が記憶媒体600からインクジェット記録装置1で実行するプログラムを読み出してインクジェット記録装置1に送信することで、インストールを行う。
さらに、上述した実施形態のインクジェット記録装置1で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、上述した実施形態のインクジェット記録装置1で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。具体的には、図19に示すように、情報機器500が通信インターフェース502を介してネットワーク経由で提供または配布されたプログラムをダウンロードして、インクジェット記録装置1に送信する。
なお、上記実施形態におけるインクジェット記録装置1は、インクカートリッジ10からサブタンク15に充填したインクにより、記録ヘッドからインク滴を吐出して用紙に画像形成を行うものであればいずれであってもよい。例えば、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも2つの機能を有する複合機や、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置等であればいずれにも適用することができる。