JP2016068431A - Ink jet printer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インク循環式のインクジェット印刷装置に関する。 The present invention relates to an ink circulation type ink jet printing apparatus.
インクを循環させつつインクジェットヘッドからインクを吐出して印刷するインク循環式のインクジェット印刷装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このインクジェット印刷装置では、インクジェットヘッドのノズル圧を適正に設定するとともに、循環経路におけるピエゾ素子の冷却効果や、ヘッド内のノズル近傍のエアや異物（微小なゴミや増粘したインクなど）を押し流すために必要な流量（循環流量）を確保する必要がある。 2. Description of the Related Art An ink circulation type inkjet printing apparatus that prints by ejecting ink from an inkjet head while circulating ink is known (see, for example, Patent Document 1). In this ink jet printing apparatus, the nozzle pressure of the ink jet head is set appropriately, the cooling effect of the piezo elements in the circulation path, and air and foreign matter (such as minute dust and thickened ink) in the vicinity of the nozzle in the head are swept away. Therefore, it is necessary to secure a necessary flow rate (circulation flow rate).
この循環流量を確保するための循環方式としては、インクジェットヘッドの下流側に負圧を生成するとともに、インクジェットヘッドへインクポンプでインクを圧送することによりインクを循環させる流量制御方式が知られている。このように流量制御方式などのインク循環式のインクジェット印刷装置では、設計時又は製造時に設定されたインク経路の流路抵抗に応じて、インクポンプの送液量を制御している。 As a circulation method for ensuring the circulation flow rate, a flow rate control method is known in which negative pressure is generated downstream of the inkjet head and ink is circulated by pumping the ink to the inkjet head with an ink pump. . As described above, in the ink circulation type ink jet printing apparatus such as the flow rate control method, the liquid feeding amount of the ink pump is controlled according to the flow path resistance of the ink path set at the time of design or manufacture.
しかしながら、上述したインク循環式のインクジェット印刷装置では、例えば、チューブ座屈等によりインク経路が変形したり、インク導管が損傷したりすると、インク経路の流路抵抗が設定値からずれることがある。このように、インク経路の流路抵抗の設定値がずれた状態のままインクポンプを駆動させると、ノズル圧にずれが生じてインク吐出が不安定になり、印刷画質が低下するという問題がある。 However, in the above-described ink circulation type inkjet printing apparatus, for example, when the ink path is deformed due to tube buckling or the like, or the ink conduit is damaged, the flow path resistance of the ink path may deviate from the set value. As described above, when the ink pump is driven in a state where the set value of the flow path resistance of the ink path is deviated, there is a problem that the nozzle pressure is deviated, the ink discharge becomes unstable, and the print image quality is deteriorated. .
ここで、例えば、流路抵抗の変化を測定して制御することも考えられるが、循環経路の全長に亘って流路抵抗の変化を測定するのは、装置構成が大掛かりになりコストが増大してしまい、実用性に欠けるという問題がある。 Here, for example, it is conceivable to control the flow resistance by measuring the change in the flow resistance. However, measuring the change in the flow resistance over the entire length of the circulation path increases the cost of the apparatus because the apparatus configuration becomes large. Therefore, there is a problem of lack of practicality.
本発明は上記に鑑みてなされたもので、安価な構成で、インク経路内における流路抵抗の変化による圧力異常を検出可能とし、印刷画質の低下を抑制できるインクジェット印刷装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide an ink jet printing apparatus that can detect a pressure abnormality due to a change in flow path resistance in an ink path and can suppress deterioration in print image quality with an inexpensive configuration. And
上記目的を達成するため、本発明に係るインクジェット印刷装置の第１の特徴は、インクを吐出するノズルを有するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに供給するインクを貯留する第一のインクタンクと、ヘッドで消費されなかったインクを貯留する第二のインクタンクと、前記第一及び第二のインクタンクと前記インクジェットヘッドとの間でインクを循環させる循環経路とを有するインクジェット印刷装置であって、前記第二のインクタンクから前記第一のインクタンクを介してインクジェットヘッドへインクを送液するインクポンプと、前記第二のインクタンクの内部圧力を調整する圧力調整部と、前記第一のインクタンク及び前記第二のインクタンクに設けられ、前記インクタンクに貯留されたインクの液面の位置を検出する液面センサと、前記液面センサの検出結果に基づいて、前記圧力調整部による内部圧力の調整動作と、前記インクポンプの駆動とを制御する制御部とを備え、前記液面センサの検出結果により、前記循環経路の異常を検出することにある。
In order to achieve the above object, a first feature of an ink jet printing apparatus according to the present invention is an ink jet head having a nozzle for ejecting ink, a first ink tank for storing ink to be supplied to the ink jet head, and the head An ink jet printing apparatus comprising: a second ink tank that stores ink that has not been consumed in
ここで、本発明において、「制御」とあるのは、圧力調整部による内部圧力の調整動作やインクポンプの駆動を停止したり、開始したりするほか、液面センサが液面の時間あたりの変化（上昇率や下降率等の変化率）を検出可能である場合には、その変化率に応じてある圧力調整部やインクポンプの駆動率を増減させることが含まれる。 Here, in the present invention, “control” means that the internal pressure adjustment operation by the pressure adjustment unit and the drive of the ink pump are stopped or started, and that the liquid level sensor per unit time of the liquid level. When a change (change rate such as an increase rate or a decrease rate) can be detected, it includes increasing or decreasing the drive rate of a pressure adjusting unit or an ink pump according to the change rate.
本発明に係るインクジェット印刷装置の第２の特徴は、前記制御部は、前記循環経路においてインクが循環を開始する前に、前記液面センサにより前記液面の検出を実行し、その検出結果に応じて、前記循環経路におけるインクの循環を開始することにある。 A second feature of the ink jet printing apparatus according to the present invention is that the control unit detects the liquid level by the liquid level sensor before the ink starts to circulate in the circulation path, and determines the detection result. Accordingly, the ink circulation in the circulation path is started.
本発明に係るインクジェット印刷装置の第１の特徴によれば、インクタンク内の液面変化を液面センサにより検知することで、チューブ座屈や損傷等によって流路抵抗が変化し、循環経路内に生じた圧力異常を検出することができる。そして、制御部は、液面センサの検出結果に基づいて、圧力調整部による内部圧力の調整動作とインクポンプの駆動とを調整しているので、経路抵抗の変化によるノズル圧の変動を抑制でき、印刷画質の低下を抑制できる。このとき、本発明では、インクタンク内の液面変化を検出するだけなので、インク流路の全長に亘って流路抵抗の変化を測定する必要がなく、安価な構成で流路抵抗の変化による圧力異常を検出して、印刷画質の低下を抑制できる。 According to the first feature of the ink jet printing apparatus according to the present invention, by detecting a change in the liquid level in the ink tank by the liquid level sensor, the flow path resistance changes due to tube buckling, damage, etc. It is possible to detect a pressure abnormality occurring in Since the control unit adjusts the internal pressure adjustment operation by the pressure adjustment unit and the drive of the ink pump based on the detection result of the liquid level sensor, the fluctuation of the nozzle pressure due to the change in the path resistance can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in print image quality. At this time, in the present invention, since only the change in the liquid level in the ink tank is detected, it is not necessary to measure the change in the flow path resistance over the entire length of the ink flow path. It is possible to detect a pressure abnormality and suppress a decrease in print image quality.
本発明に係るインクジェット印刷装置の第２の特徴によれば、循環経路をインクが循環する前に、液面センサにより検出を行っているので、循環開始時におけるタンク内の空気量を一定以上確保することが可能となり、ポンプの脈動を確実に抑えることもできる。 According to the second feature of the ink jet printing apparatus according to the present invention, since the liquid level sensor detects the ink before the ink circulates in the circulation path, the air amount in the tank at the start of circulation is ensured to be a certain level or more. It is possible to suppress the pulsation of the pump with certainty.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Throughout the drawings, the same or equivalent parts and components are denoted by the same or equivalent reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and different from the actual ones. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Further, the embodiment described below exemplifies an apparatus or the like for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the material, shape, structure, The layout is not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.
図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェット印刷装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示すインクジェット印刷装置の印刷部および圧力調整部の概略構成図である。なお、以下の説明における上下方向は鉛直方向であり、図２における紙面の上下を上下方向とする。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ink jet printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a printing unit and a pressure adjustment unit of the inkjet printing apparatus shown in FIG. In the following description, the vertical direction is the vertical direction, and the vertical direction on the paper surface in FIG. 2 is the vertical direction.
図１に示すように、本実施の形態に係るインクジェット印刷装置１は、４つの印刷部２と、圧力調整部３と、搬送部４と、制御部５とを備える。
As shown in FIG. 1, the ink
印刷部２は、インクを循環させつつ、搬送部４により搬送される用紙にインクを吐出して画像を印刷する。４つの印刷部２は、それぞれ異なる色（例えば、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ））のインクを吐出する。４つの印刷部２は、吐出するインクの色が異なる以外は、同様の構成を有する。
The
図２に示すように、印刷部２は、インクジェットヘッド１１と、インク循環部１２と、インク補給部１３とを備える。
As shown in FIG. 2, the
インクジェットヘッド１１は、インク循環部１２により供給されるインクを吐出する。インクジェットヘッド１１は、複数のヘッドモジュール１６からなる。
The
ヘッドモジュール１６は、インクを貯留するインクチャンバ（図示せず）と、インクを吐出する複数のノズル（図示せず）とを有する。インクチャンバ内には、ピエゾ素子（図示せず）が配置されている。ピエゾ素子の駆動により、ノズルからインクが吐出される。複数のヘッドモジュール１６は、ノズルが開口するノズル面（下面）の高さが、すべてのヘッドモジュール１６で同じ高さになるように配置されている。
The
インク循環部１２は、インクを循環させつつインクジェットヘッド１１にインクを供給する。インク循環部１２は、エアバッファタンク（請求項の第一のタンクに相当）２１と、分配器２２と、集合器２３と、負圧タンク（請求項の第二のタンクに相当）２４と、インクポンプ２５と、インク導管２６ａ，２６ｂ，２６ｃとを備える。
The
エアバッファタンク２１は、インクジェットヘッド１１に供給するインクを貯留する。エアバッファタンク２１は、インクジェットヘッド１１より低い位置に配置されている。エアバッファタンク２１のインクは、インク導管２６ａおよび分配器２２を介してインクジェットヘッド１１に供給される。エアバッファタンク２１内には、インクの液面上に気室（空気層）が形成されている。エアバッファタンク２１は、後述の空気導管５２を介して、外気に連通されている。
The
空気導管５２は、エアバッファタンク２１を大気開放するための空気の流路を形成する。空気導管５２は、一端がエアバッファタンク２１に接続され、他端が大気に通じている。空気導管５２の途中には、大気開放弁５３が設けられている。
The
大気開放弁５３は、空気導管５２内の空気の流路を開閉する。大気開放弁５３が開かれるとエアバッファタンク２１が大気開放される。大気開放弁５３は、ノーマルオープン型の電磁弁からなる。
エアバッファタンク２１には、上部液面センサ（請求項の液面センサに相当）２９ａ及び下部液面センサ（請求項の液面センサに相当）２９ｂが設けられている。上部液面センサ２９ａ及び下部液面センサ２９ｂは、エアバッファタンク２１に貯留されたインクの液面の位置を検出するためのものである。上部液面センサ２９ａは、エアバッファタンク２１内のインクの液面高さが上限の高さに達しているか否かを検出する。下部液面センサ２９ｂは、エアバッファタンク２１内のインクの液面高さが下限の高さ未満か否かを検出する。
The air release valve 53 opens and closes the air flow path in the
The
なお、上部液面センサ２９ａ及び下部液面センサ２９ｂは、エアバッファタンク２１内のインクの液面高さが所定高さ以上である場合に「オン」を示す信号を出力し、基準高さ未満である場合に「オフ」を示す信号を出力する。なお、図示していないが、エアバッファタンク２１内のインクの液面高さが基準高さに達しているか否かを検出するための基準センサを備えてもよい。
The upper
分配器２２は、インク導管２６ａを介してエアバッファタンク２１から供給されるインクを、インクジェットヘッド１１の各ヘッドモジュール１６に分配する。
The
集合器２３は、インクジェットヘッド１１で消費されなかったインクを各ヘッドモジュール１６から集める。集合器２３により集められたインクは、インク導管２６ｂを介して負圧タンク２４へと流れる。
The
負圧タンク２４は、インクジェットヘッド１１で消費されなかったインクを集合器２３から受け取る。また、負圧タンク２４は、後述するインク補給部１３のインクカートリッジ３１から供給されるインクを貯留する。負圧タンク２４内には、インクの液面上に気室（空気層）が形成されている。負圧タンク２４は、後述の空気導管６２を介して、後述の負圧共通気室６１に連通されている。負圧タンク２４は、エアバッファタンク２１と同じ高さに配置されている。負圧タンク２４には、負圧タンク液面センサ（請求項の液面センサに相当）２９が設けられている。
The
負圧液面センサ２９は、負圧タンク２４内のインクの液面高さが基準高さに達しているか否かを検出するためのものである。負圧液面センサ２９は、負圧タンク２４内のインクの液面高さが基準高さ以上である場合に「オン」を示す信号を出力し、基準高さ未満である場合に「オフ」を示す信号を出力する。
The negative pressure
インクポンプ２５は、負圧タンク２４からエアバッファタンク２１へインクを送液する。インクポンプ２５は、インク導管２６ｃの途中に設けられている。
The
インク導管２６ａは、エアバッファタンク２１と分配器２２とを接続する。インク導管２６ａには、エアバッファタンク２１から分配器２２に向かってインクが流れる。インク導管２６ｂは、集合器２３と負圧タンク２４とを接続する。インク導管２６ｂには、集合器２３から負圧タンク２４に向かってインクが流れる。インク導管２６ｃは、負圧タンク２４とエアバッファタンク２１とを接続する。インク導管２６ｃには、負圧タンク２４からエアバッファタンク２１に向かってインクが流れる。インク導管２６ａ〜２６ｃと分配器２２と集合器２３とにより、エアバッファタンク２１とインクジェットヘッド１１と負圧タンク２４との間でインクを循環させる循環経路が構成される。
The
インク補給部１３は、インク循環部１２にインクを供給する。インク補給部１３は、インクカートリッジ３１と、インク導管３３と、インク供給弁３２とを備える。
The
インクカートリッジ３１は、印刷部２で印刷に用いるインクを収容している。インクカートリッジ３１内のインクは、インク導管３３を介して負圧タンク２４に供給される。
The
インク導管３３は、インクカートリッジ３１と負圧タンク２４とを接続する。インク導管３３には、インクカートリッジ３１から負圧タンク２４に向かってインクが流れる。インク導管３３は、インク導管２６ａ〜２６ｃより流路抵抗が小さいパイプからなる。高速でインクを供給できるようにしてインク循環部１２のインク不足を防止するためである。
The
インク供給弁３２は、インク導管３３内のインクの流路を開閉する。インク供給弁３２は、非通電時に閉状態、通電時に開状態となるノーマルクローズ型の電磁弁からなる。
The
圧力調整部３は、各印刷部２の負圧タンク２４の気室の圧力を調整する。これにより、圧力調整部３は、各印刷部２のインク循環部１２内でインクを循環させるとともに、インクジェットヘッド１１のノズル圧を調整する。
The
圧力調整部３は、負圧共通気室６１と、４本の空気導管６２と、空気導管６３，６４と、エアポンプ（請求項の負圧付与部に相当）６５と、負圧大気開放弁６６と、圧力センサ６７とを備える。
The
負圧共通気室６１は、各印刷部２の負圧タンク２４の圧力を等しくするための気室である。負圧共通気室６１は、４本の空気導管６２を介して他色用の負圧タンク２４の気室と連通されている。これにより、各印刷部２の負圧タンク２４が、負圧共通気室６１および空気導管６２を介して、他の負圧タンク２４と気室どうしが連通されている。
The negative pressure common air chamber 61 is an air chamber for equalizing the pressure in the
空気導管６２は、負圧共通気室６１と負圧タンク２４の気室とを接続する。
The
空気導管６３は、エアポンプ６５により負圧共通気室６１に送られる空気の流路を形成する。空気導管６３は、一端が負圧共通気室６１に接続され、他端が大気に通じている。
The
空気導管６４は、負圧共通気室６１を大気開放するための空気の流路を形成する。空気導管６４は、一端が負圧共通気室６１に接続され、他端が大気に通じている。
The
エアポンプ６５は、空気導管６３を介して空気を負圧共通気室６１から吸引し、負圧共通気室６１および各印刷部２の負圧タンク２４に負圧力を付与する。エアポンプ６５は、空気導管６３の途中に配置されている。
The
負圧大気開放弁６６は、空気導管６４内の空気の流路を開閉する。負圧大気開放弁６６が開かれると負圧共通気室６１が大気開放される。負圧大気開放弁６６は、ノーマルオープン型の電磁弁からなる。
The negative pressure
圧力センサ６７は、負圧共通気室６１内の圧力を検出する。
The
温度センサ４１は、インクジェット印刷装置１内の環境温度を検出する。なお、図示していないが、インク導管２６ａの途中には、インク温度調整部を設けてもよい。
このインク温度調整部は、インク循環部１２におけるインクの温度を調整する。インク温度調整部は、ヒータと、ヒートシンクと、冷却ファンとを備える。ヒータは、インク導管２６ａ内のインクを加熱する。ヒートシンクは、放熱によりインク導管２６ａ内のインクを冷却する。冷却ファンは、ヒートシンクに冷却風を送る。
The
The ink temperature adjustment unit adjusts the ink temperature in the
搬送部４は、給紙台（図示せず）から用紙を取り出し、その用紙を搬送経路（図示せず）に沿って搬送する。搬送部４は、用紙を搬送するためのローラ、ローラを駆動させるモータ（いずれも図示せず）等を有する。
The
制御部（請求項の制御部に相当）５は、インクジェット印刷装置１の各部の動作を制御する。制御部５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等を備えて構成される。
A control unit (corresponding to a control unit in claims) 5 controls the operation of each unit of the
制御部５は、印刷を開始する際、圧力調整部３を制御して、各印刷部２の負圧タンク２４に負圧力を付与する。これにより、エアバッファタンク２１からインクジェットヘッド１１を経由して負圧タンク２４へ向かうインクの流れが生じ、インク循環が始まる。
When starting the printing, the
制御部５は、インク循環の開始後、印刷ジョブに基づきインクジェットヘッド１１を駆動させて印刷を行う。印刷動作時（インク循環時）において、制御部５は、負圧液面センサ２９の検出結果に基づいて、圧力調整部３による内部圧力の調整を行うとともに、インクポンプ２５を制御する。具体的に、制御部５は、負圧液面センサ２９がオフの場合、インク供給弁３２を制御してインクカートリッジ３１から負圧タンク２４へインクを供給する。また、制御部５は、負圧液面センサ２９がオンで下部液面センサ２９ｂがオフの場合、インクポンプ２５により負圧タンク２４からエアバッファタンク２１へインクを送液するよう制御する。
After starting the ink circulation, the
また、制御部５は、各印刷部２のインク温度Ｔｉに応じて、エアバッファタンク２１の圧力を圧力調整部３により調整するとともに、インクポンプ２５の駆動率（デューティ比）を調整する。
Further, the
具体的には、制御部５は、各印刷部２のインク温度Ｔｉに基づきエアバッファタンク２１の設定負圧Ｐｆを決定するとともに、設定負圧Ｐｆ、インク温度Ｔｉ、および規定ノズル圧Ｐｎに応じたインクの必要循環流量Ｑｎを印刷部２ごとに決定する。また、制御部５は、印刷部２ごとに設定負圧Ｐｆ、インク温度Ｔｉ、および必要循環流量Ｑｎに応じたインクポンプ２５の駆動率を決定する。そして、制御部５は、圧力調整部３により各エアバッファタンク２１の圧力を設定負圧Ｐｆに調整するとともに、印刷部２ごとに決定した駆動率でインクポンプ２５を駆動させる。
Specifically, the
制御部５は、インク循環部１２における上流側流路、下流側流路のそれぞれについて、インクの粘度あたりの流路抵抗（流路抵抗／粘度）の理論値を記憶している。
The
上流側流路は、インク導管２７と、分配器２２と、インクジェットヘッド１１の各ヘッドモジュール１６の入力ポートとノズルとの間の流路とからなるインクの流路である。下流側流路は、インクジェットヘッド１１の各ヘッドモジュール１６のノズルと出力ポートとの間の流路と、集合器２３と、インク導管２８とからなるインクの流路である。
The upstream flow path is an ink flow path including the ink conduit 27, the
流路抵抗は、インクの粘度μに比例する。粘度あたりの流路抵抗は、その比例係数である。粘度あたりの流路抵抗は、流路形状で決まるものである。粘度あたりの流路抵抗は、インク温度Ｔｉに応じた粘度μから、上流側流路の流路抵抗Ｒｕおよび下流側流路の流路抵抗Ｒｄを算出するために用いられる。下流側流路の流路抵抗Ｒｄは、設定負圧Ｐｆを決定する際に、後述の標準負圧Ｐｔを算出するために用いられる。上流側流路の流路抵抗Ｒｕは、インクポンプ２５の駆動率を決定するために必要な負荷圧力Ｐを算出するために用いられる。
The channel resistance is proportional to the viscosity μ of the ink. The channel resistance per viscosity is its proportionality factor. The channel resistance per viscosity is determined by the channel shape. The channel resistance per viscosity is used to calculate the channel resistance Ru of the upstream channel and the channel resistance Rd of the downstream channel from the viscosity μ corresponding to the ink temperature Ti. The flow path resistance Rd of the downstream flow path is used to calculate a standard negative pressure Pt described later when determining the set negative pressure Pf. The flow path resistance Ru of the upstream flow path is used to calculate the load pressure P necessary for determining the drive rate of the
制御部５は、各印刷部２に対応する各色のインクのそれぞれについて、インク温度Ｔｉからインクの粘度μを求めるための算出式を記憶している。インクの粘度μは、上流側流路の流路抵抗Ｒｕおよび下流側流路の流路抵抗Ｒｄを算出するために用いられる。
The
制御部５は、各色のインクのそれぞれについて、インク温度Ｔｉからインクの密度ρを求めるための算出式を記憶している。インクの密度ρは、設定負圧Ｐｆを決定する際に、後述の標準負圧Ｐｔを算出するために用いられる。また、インクの密度ρは、インクポンプ２５の駆動率を決定する際に、後述の必要循環流量Ｑｎを算出するために用いられる。
The
制御部５は、インクポンプ２５の負荷圧力Ｐおよび流量Ｑから駆動率（デューティ比）を求めるための算出式を記憶している。ここで、インクポンプ２５は、駆動率に応じた送液特性（ＰＱ特性）を有している。インクポンプ２５の駆動率の算出式は、ＰＱ特性に基づき、負荷圧力Ｐおよび流量Ｑから駆動率が算出できるように作成されたものである。インクポンプ２５の駆動率の算出式は、負荷圧力Ｐの範囲に応じて複数存在することがある。
The
また、制御部５は、上部液面センサ２９ａ及び下部液面センサ２９ｂの検出結果に基づいて、圧力調整部３による内部圧力の調整動作とインクポンプ２５の駆動とを制御する。この液面センサ２９ａ及び下部液面センサ２９ｂの検出結果に応じた圧力調整部３による内部圧力の調整動作とインクポンプ２５の駆動との制御について、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、上部液面センサ２９ａ及び下部液面センサ２９ｂの状態に応じたインクタンク内のインク液面位置を示す説明図である。
The
具体的に、下部液面センサ２９ｂがオンの状態で、且つ、上部液面センサ２９ａがオフの状態である場合には、図３（ａ）に示すように、エアバッファタンク２１のインクが基準範囲内であることから、制御部５は異常が発生していないと判断し、通常の設定値に基づいて圧力調整部３の予備動作とインクポンプ２５の駆動とを制御する。
Specifically, when the lower
一方、下部液面センサ２９ｂがオンの状態で、且つ、上部液面センサ２９ａがオンの状態である場合には、図３（ｂ）に示すように、エアバッファタンク２１のインクが基準範囲の上限を超えている。
On the other hand, when the lower
このような現象が起きる原因としては、チューブ座屈等によるインク導管２６ａの変形がある。インク導管２６ａが変形すると当該変形部分２７ａによって全体の流路抵抗が増加してインクジェットヘッド１１へ流れるインク量が減少する。そのため、負圧タンク２４からインクポンプ２５で吸い上げられたインクがエアバッファタンク２１に溜まり、エアバッファタンク２１内の液量が増加する。そして、印刷時においてエアバッファタンク２１内は密閉状態であることから、液量増量に伴いインク液面が上昇すると、エアバッファタンク２１の圧力が上昇し、ノズル圧にずれが生じてしまう。そこで、制御部５は、圧力調整部３による内部圧力の調整動作やインクポンプ２５の駆動を停止させる。
The cause of this phenomenon is deformation of the
また、下部液面センサ２９ｂがオフの状態で、且つ、上部液面センサ２９ａがオフの状態である場合、図３（ｃ）に示すように、エアバッファタンク２１のインクが基準範囲の下限未満となっている。
When the lower
このような現象が起きる原因としては、インク導管２６ａの破損がある。インク導管２６ａが破損すると、当該破損部分２７ｂによってインク経路の流路抵抗が減少する。流路抵抗が減少すると、エアバッファタンク２１からのインク流出量が増加する。そして、エアバッファタンク２１からの流出量が増加することに伴い、エアバッファタンク２１内の液量が減少し、インク循環時における適正なインク液面高さを下回る。その結果、エアバッファタンク２１内の圧力が所定値に到達しなくなる。そこで、制御部５は、圧力調整部３による内部圧力の調整動作やインクポンプ２５の駆動を停止させる。
The cause of this phenomenon is breakage of the
なお、上部液面センサ２９ａと下部液面センサ２９ｂとの間に複数の液面センサをさらに設け、液面の時間あたりの変化（上昇率や下降率等の変化率）を検出可能である場合には、その変化率に応じてある調整動作やインクポンプの駆動率を増減させることもできる。
In addition, when a plurality of liquid level sensors are further provided between the upper
また、制御部５は、循環経路においてインクを循環させる前に、液面センサにより液面の検出を実行し、その検出結果に応じて、循環経路におけるインクの循環を開始する。なお、ここで検出に用いられる液面センサとは、下部液面センサ２９ｂであってもよく、また、上部液面センサ２９ａであってもよい。
Further, the
次に、インクジェット印刷装置１の動作について説明する。
Next, the operation of the
印刷ジョブが入力されると、制御部５は、初期設定を行う（Ｓ１）。ここで初期設定とは、エアバッファタンク２１の負圧の決定や、各印刷部２のインクポンプ２５の駆動率等である。この初期設定は、例えば、予めＨＤＤ等に記憶させた基準値を用いてもよく、また、インク温度に応じて値を変更することもできる。
When a print job is input, the
詳述すると、上記ステップＳ１の初期設定では、制御部５が各印刷部２のインク温度センサ２６からインク温度Ｔｉを取得し、エアバッファタンク２１の設定負圧Ｐｆを決定する。具体的には、まず、制御部５は、各印刷部２における現在のインク温度Ｔｉでのエアバッファタンク２１の標準負圧Ｐｔを算出する。標準負圧Ｐｔは、下記の式（１）により算出される。
More specifically, in the initial setting in step S1, the
Ｐｔ＝−Ｑｍｉｎ×Ｒｄ＋Ｐｎ＋Ｈ×ρ×ｇ …（１）
ここで、標準負圧Ｐｔ（Ｐａ）は、必要最低流量Ｑｍｉｎ（ｍ３／ｓ）の循環流量でノズル圧が規定ノズル圧Ｐｎ（Ｐａ）となるようなエアバッファタンク２１の圧力である。必要最低流量Ｑｍｉｎは、インクジェットヘッド１１のヘッドモジュール１６のピエゾ素子を冷却したり、ノズル近傍の気泡や異物（ゴミや増粘したインク等）を押し流したりするために必要な最低限の循環流量である。必要最低流量Ｑｍｉｎは、予め設定された固定値である。規定ノズル圧Ｐｎは、インク吐出のために適正なノズル圧として予め設定されたものである。下流側流路の流路抵抗Ｒｄ（Ｐａ・ｓ／ｍ３）は、下流側流路の粘度あたりの流路抵抗（流路抵抗／粘度）の理論値と、インクの粘度μ（Ｐａ・ｓ）とから算出される。粘度μは、インク温度Ｔｉから算出される。Ｈ（ｍ）は、インクジェットヘッド１１のヘッドモジュール１６のノズル面（下面）と、エアバッファタンク２１の液面（基準高さ）との高低差（水頭差）である。 インクの密度ρ（ｋｇ／ｍ３）は、インク温度Ｔｉから算出される。ｇ（ｍ／ｓ２）は、重力加速度である。
式（１）における「Ｑｍｉｎ×Ｒｄ」は必要最低流量Ｑｍｉｎに対する下流側流路による圧力損失であり、「Ｈ×ρ×ｇ」は水頭圧である。この式（１）により各印刷部２におけるインク温度Ｔｉに応じた標準負圧Ｐｔを算出すると、制御部５は、各印刷部２の標準負圧Ｐｔのうち最小（絶対値が最大）のものを、設定負圧Ｐｆとして決定する。
Pt = −Qmin × Rd + Pn + H × ρ × g (1)
Here, the standard negative pressure Pt (Pa) is a pressure of the
In equation (1), “Qmin × Rd” is a pressure loss due to the downstream flow path with respect to the required minimum flow rate Qmin, and “H × ρ × g” is a water head pressure. When the standard negative pressure Pt corresponding to the ink temperature Ti in each
次いで、制御部５は、各印刷部２のインクポンプ２５の駆動率を算出する。具体的には、まず、制御部５は、各印刷部２について、設定負圧Ｐｆ、インク温度Ｔｉ、および規定ノズル圧Ｐｎに応じたインクの必要循環流量Ｑｎ（ｍ３／ｓ）を算出する。必要循環流量Ｑｎは、下記の式（２）により算出される。
Next, the
Ｑｎ＝（−Ｐｆ＋Ｐｎ＋Ｈ×ρ×ｇ）／Ｒｄ …（２）
必要循環流量Ｑｎは、現在のインク温度Ｔｉにおいて、エアバッファタンク２１の圧力を設定負圧Ｐｆとしたときに、ノズル圧を規定ノズル圧Ｐｎとするために必要な循環流量である。なお、標準負圧Ｐｔが設定負圧Ｐｆとして採用された印刷部２においては、必要最低流量Ｑｍｉｎが必要循環流量Ｑｎとなる。
Qn = (− Pf + Pn + H × ρ × g) / Rd (2)
The necessary circulation flow rate Qn is a circulation flow rate necessary for setting the nozzle pressure to the specified nozzle pressure Pn when the pressure of the
続いて、制御部５は、各印刷部２について、設定負圧Ｐｆ、インク温度Ｔｉ、および必要循環流量Ｑｎに応じたインクポンプ２５の負荷圧力Ｐ（Ｐａ）を算出する。負荷圧力Ｐは、下記の式（３）により算出される。
Subsequently, the
Ｐ＝−Ｐｆ＋Ｑｎ×Ｒｕ …（３）
ここで、上流側流路の流路抵抗Ｒｕ（Ｐａ・ｓ／ｍ３）は、上流側流路の粘度あたりの流路抵抗（流路抵抗／粘度）の理論値と、インク温度Ｔｉに応じた粘度μとから算出される。「Ｑｎ×Ｒｕ」は必要循環流量Ｑｎに対する上流側流路による圧力損失である。
P = −Pf + Qn × Ru (3)
Here, the channel resistance Ru (Pa · s / m 3 ) of the upstream channel depends on the theoretical value of the channel resistance (channel resistance / viscosity) per viscosity of the upstream channel and the ink temperature Ti. Calculated from the viscosity μ. “Qn × Ru” is a pressure loss due to the upstream flow path with respect to the necessary circulation flow rate Qn.
そして、制御部５は、前述したＰＱ特性に応じた駆動率の算出式を用いて、各印刷部２における負荷圧力Ｐおよび必要循環流量Ｑｎに応じたインクポンプ２５の駆動率を算出する。
Then, the
その後、制御部５は、循環経路においてインクの循環を開始する前、ステップＳ２において、上部液面センサ２９ａ又は下部液面センサ２９ｂにより液面の検出を実行する。ここで、液面センサにより液面の検出がオンの状態で、エアバッファタンク２１内のインクが一定量以上である場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、空気量が一定以上確保されていないとして、メッセージを表示し（Ｓ３）、印刷処理を中止する。
Thereafter, the
液面センサによる液面の検出がオフの状態であり、インクが一定量以下の場合は（ステップＳ２：ＹＥＳ）、エアバッファタンク２１内の空気量が一定以上確保できると判断し、ステップＳ４において、制御部５は、インク循環動作を開始する。
ステップＳ４のインク循環制御としては、液面維持制御と、密閉制御と、圧力制御とを有している。液面維持制御は、エアバッファタンク２１および負圧タンク２４の液面を基準高さ付近に維持するための、エアバッファタンク２１および負圧タンク２４の液面高さに応じたインクポンプ２５およびインク供給弁３２の制御である。負圧タンク２４の液面高さは、負圧液面センサ２９の検出結果に応じて、インク補給部１３からインクが供給されたり、インクポンプ２５を駆動してエアバッファタンク２１へインクを送液したりすることで調整される。これら液面維持制御と密閉制御とにより、エアバッファタンク２１の液面高さは、下部液面センサ２９ｂ及び上部液面センサ２９ａの検出結果に応じて、負圧タンク２４からインクが供給されたり、インク導管２６ａを通じて負圧タンク２４へインクを送液したりされ、エアバッファタンク２１内の圧力が調整される。すなわち、インクの循環開始時にあっては、大気開放弁を閉じてタンク内を密閉し、その後、インクポンプによる送液により、エアバッファタンク２１内の液量が増加することによって、エアバッファタンク２１内の圧力が上昇することとなり、インク循環が開始される。
密閉制御は、大気開放弁５３および負圧大気開放弁６６を閉じて各タンク内を密閉状態とする制御である。ここでは、大気開放弁５３を閉じることにより、各印刷部２のエアバッファタンク２１が密閉状態となる。また、負圧大気開放弁６６を閉じることにより、負圧共通気室６１を介して各印刷部２の負圧タンク２４が密閉状態となる。
圧力制御は、負圧タンク２４に準値の負圧を付与し、それらを維持するための、エアポンプ６５負圧大気開放弁６６の制御である。具体的に、制御部５は、圧力調整部３のエアポンプ６５を駆動開始させて負圧共通気室６１から空気を吸引する。これにより、負圧共通気室６１および各印刷部２の負圧タンク２４が減圧される。制御部５は、圧力調整部３の圧力センサ６７の検出値が負圧力の基準値に達すると、エアポンプ６５を停止する。これにより、負圧共通気室６１および各印刷部２の負圧タンク２４に基準値の負圧力が付与された状態となる。
If the detection of the liquid level by the liquid level sensor is off and the ink is below a certain amount (step S2: YES), it is determined that the air amount in the
The ink circulation control in step S4 includes liquid level maintenance control, sealing control, and pressure control. In the liquid level maintenance control, the
The sealing control is control for closing the atmosphere release valve 53 and the negative pressure
The pressure control is a control of the
ここで、負圧力の基準値および後述する負圧力の基準値は、インクジェットヘッド１１のノズル圧を適正範囲内にするための値として予め設定された値である。
Here, the reference value of the negative pressure and the reference value of the negative pressure described later are values set in advance as values for setting the nozzle pressure of the
各印刷部２の負圧タンク２４に負圧力が付与されると、エアバッファタンク２１からインクジェットヘッド１１を経由して負圧タンク２４へ向かうインクの流れが生じ、インク循環が始まる。インク循環が開始された後、制御部５は、ステップＳ５において、印刷ジョブに基づきインクジェットヘッド１１を駆動させて印刷を行う。具体的には、制御部５は、印刷ジョブに基づき、搬送部４により搬送される用紙にインクジェットヘッド１１からインクを吐出させる。これにより、用紙に画像が印刷される。印刷によりインク循環部１２内のインク量が減少すると、制御部５は、インク補給部１３によるインク補給を行うよう制御する。
When negative pressure is applied to the
インク循環の制御が行われている間、制御部５は、上部液面センサ２９ａ及び下部液面センサ２９ｂの検出結果に基づいて、圧力調整部３による内部圧力の調整動作とインクポンプ２５の駆動とを制御する。
While the ink circulation is being controlled, the
具体的に、制御部５は、ステップＳ６において、下部液面センサ２９ｂがオンの状態であるか否かを判断する。下部液面センサ２９ｂがオンの状態でない場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、図３（ｃ）に示すように、エアバッファタンク２１のインクが基準範囲の下限未満となっている。そこで、制御部５では、インク導管２６ａの破裂等による異常が発生したと判断し、ステップＳ７において、圧力調整部３による内部圧力の調整動作と、インクポンプ２５の駆動と停止させる。
Specifically, in step S6, the
一方、下部液面センサ２９ｂがオンの状態である場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御部５は、ステップＳ８において、上部液面センサ２９ａがオンの状態か否かを判断する。ここで、上部液面センサ２９ａがオンの状態である場合には（ステップＳ８：ＹＥＳ）、図３（ｂ）に示すように、エアバッファタンク２１のインクが基準範囲の上限を超えている。そこで、制御部５では、インク導管２６ａにおける座屈等による異常発生と判断し、ステップＳ７において、圧力調整部３による内部圧力の調整動作と、インクポンプ２５の駆動と停止させる。その後、ステップＳ７において、制御部５は、循環動作を終了する。具体的には、制御部５は、負圧大気開放弁６６を開き、インクポンプを停止させる。これにより、インクジェット印刷装置１の動作が終了し、待機状態となる。
On the other hand, when the lower
一方、上部液面センサ２９ａがオンの状態でない場合には（ステップＳ８：ＮＯ）、図３（ａ）に示すように、エアバッファタンク２１のインクが基準範囲内であることから、印刷処理を続行し、ステップＳ９において、印刷ジョブが終了したか否かを判断する。印刷ジョブが終了していないと判断した場合には（ステップＳ９：ＮＯ）、制御部はステップＳ６に戻って処理を繰り返す。印刷ジョブが終了したと判断した場合には、ステップＳ１０において、制御部５は、循環動作を終了する。具体的には、制御部５は、負圧大気開放弁６６を開き、インクポンプを停止させる。これにより、インクジェット印刷装置１の動作が終了し、待機状態となる。
On the other hand, when the upper
なお、本実施形態において、制御部５は、ステップＳ７において、圧力調整部３による内部圧力の調整動作と、インクポンプ２５の駆動とを停止させたが、上部液面センサ２９ａと下部液面センサ２９ｂとの間に複数の液面センサをさらに設け、液面の時間あたりの変化（上昇率や下降率等の変化率）を検出可能である場合には、その変化率に応じてある調整動作やインクポンプの駆動率を増減させることもできる。この場合、ステップＳ７の処理のちにはステップＳ６に戻り、再度上部液面センサ２９ａ及び下部液面センサ２９ｂからの信号を検出する。
In this embodiment, the
以上説明したように、インクジェット印刷装置１では、エアバッファタンク２１内の液面変化を上部液面センサ２９ａ及び下部液面センサ２９ｂにより検知することで、チューブ座屈や損傷等によって流路抵抗が変化し、循環経路内の圧力異常を検出することができる。そして、制御部５は、上部液面センサ２９ａ及び下部液面センサ２９ｂの検出結果と圧力調整部による内部圧力の調整動作とに基づいて、インクポンプ２５の駆動を調整しているので、経路抵抗の変化によるノズル圧の変動を抑制でき、印刷画質の低下を抑制できる。さらに、本実施形態では、エアバッファタンク２１内の液面変化を検出するだけなので、インク流路の全長に亘って流路抵抗の変化を測定するがなく、安価な構成で流路抵抗の変化による圧力異常を検出して、印刷画質の低下を抑制できる。
As described above, in the
また、本実施形態によれば、循環経路をインクが循環する前に、上部液面センサ２９ａ又は下部液面センサ２９ｂにより検出を行っているので、循環開始時におけるタンク内の空気量を一定以上確保することが可能となるため、ポンプの脈動を確実に抑えることもできる。
Further, according to the present embodiment, since the upper
（変形例）
本発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments.
例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。また、上記実施の形態では、４つの印刷部２を有するインクジェット印刷装置１について説明したが、印刷部２の数はこれに限らない。印刷部２が１つの場合でも本発明は適用可能である。
For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Moreover, although the said embodiment demonstrated the
また、例えば、エアバッファタンク２１に対して加圧を付与することもできる。この場合、上述した圧力調整部３と同様な構成である圧力調整部が空気導管５２を介してエアバッファタンク２１に接続される。なお、エアバッファタンク２１側のエアポンプとしては、共通気室を介してエアバッファタンク２１内に空気を送るものである。
For example, pressurization can be applied to the
また、実施の形態では、エアバッファタンク２１のみに上部液面センサ２９ａ及び下部液面センサ２９ｂを設けたが、負圧タンク２４にも、２つの上部液面センサ及び下部液面センサを設け、それぞれのタンク内におけるインク液面に基づいて、圧力調整部３による内部圧力の調整動作とインクポンプ２５の駆動とを制御することもできる。
Further, in the embodiment, the upper
１…インクジェット印刷装置
２…印刷部
３…圧力調整部
４…搬送部
５…制御部
１１…インクジェットヘッド
１２…インク循環部
２１…エアバッファタンク
２２…分配器
２３…集合器
２４…負圧タンク
２５…インクポンプ
２６ａ〜２６ｃ…インク導管
２７ａ…変形部分
２７ｂ…破損部分
２９…負圧液面センサ
２９ａ，２９ｃ…上部液面センサ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第二のインクタンクから前記第一のインクタンクを介してインクジェットヘッドへインクを送液するインクポンプと、
前記第二のインクタンクの内部圧力を調整する圧力調整部と、
前記第一のインクタンク及び第二のインクタンクに設けられ、前記第一のインクタンク及び前記第二のインクタンクに貯留されたインクの液面の位置を検出する液面センサと、
前記液面センサの検出結果に基づいて、前記圧力調整部による内部圧力の調整動作と、前記インクポンプの駆動とを制御する制御部とを備え、
前記液面センサの検出結果により、前記循環経路の異常を検出すること
を特徴とするインクジェット印刷装置。 An ink jet head having a nozzle for ejecting ink; a first ink tank for storing ink to be supplied to the ink jet head; a second ink tank for storing ink not consumed by the head; and the first and first ink tanks. An ink jet printing apparatus having a circulation path for circulating ink between two ink tanks and the ink jet head,
An ink pump for feeding ink from the second ink tank to the inkjet head via the first ink tank;
A pressure adjusting unit for adjusting the internal pressure of the second ink tank;
A liquid level sensor which is provided in the first ink tank and the second ink tank and detects the position of the liquid level of the ink stored in the first ink tank and the second ink tank;
A control unit for controlling the internal pressure adjustment operation by the pressure adjustment unit and the driving of the ink pump based on the detection result of the liquid level sensor;
An ink jet printing apparatus that detects an abnormality in the circulation path based on a detection result of the liquid level sensor.
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