JP4552500B2

JP4552500B2 - 液体吐出装置、及び液体供給方法

Info

Publication number: JP4552500B2
Application number: JP2004139678A
Authority: JP
Inventors: 薫小山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2024-05-10
Also published as: JP2005319696A

Description

本発明は、媒体に向けて液体を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに液体を供給可能に連通された液体容器とを備え、空気圧縮器から前記液体容器へ圧送された空気の圧力によって、該液体容器内に充填されている液体を前記液体吐出ヘッドへ供給する液体吐出装置、及びその液体供給方法に関する。

媒体に向けて、「液体吐出部」としてのノズルから液体を吐出する液体吐出装置のなかで、特に、前記「液体」としてインクを吐出するインクジェットプリンタが広く普及している。このインクジェットプリンタは、前記ノズルを複数備えてなる「液体吐出ヘッド」としての印刷ヘッドと、この印刷ヘッドを保持しつつ所定の移動方向（以下、キャリッジ移動方向と言う）に移動する「移動体」としてのキャリッジとを備えている。そして、このキャリッジ移動方向と直交する方向（以下、搬送方向と言う）に、前記「媒体」としての印刷用紙を間欠的に紙送りするとともに、この紙送りの停留中に前記キャリッジをキャリッジ移動方向に移動させながら印刷用紙に向けて前記ノズルからインクを吐出して印刷用紙上に多数のドットを形成する。そして、このような紙送りとキャリッジの移動とを交互に繰り返して、印刷用紙上に所定の印刷画像を形成するようになっている。

このようなインクジェットプリンタの一つに、インクを充填する「液体容器」としてのインクカートリッジを前記キャリッジには固定せずに、プリンタの筐体側に固定しているものがある。そして、この構成においては、インクカートリッジと印刷ヘッドとは、中空状のチューブによって連通されている。但し、互いに離れているので、インクカートリッジ内のインクを印刷ヘッドへ送るために空気圧縮器が設けられている。すなわち、当該空気圧縮器によって前記インクカートリッジに空気を圧送し、この空気の圧力によって、前記インクカートリッジ内のインクを前記チューブ経由で印刷ヘッドへ供給するようになっている（特許文献１を参照。）。

この空気圧縮器は、往復移動して空気を圧縮する往復移動部と、この往復移動部を往復移動させるための駆動モータと、この駆動モータに、前記液体容器内の圧力が所定圧力に達するまで電力を投入する電力投入部とを有している。そして、通常、この電力投入部は、オープンループ制御下で、時間に関して常に一定の電力を投入するようになっている。
特表２００２−５１０２５２号公報（第８頁、第１図）

しかしながら、加圧に必要な電力は、加圧初期から末期までにかけて変化するものである。また、加圧中の各時点において、必要以上に余分な電力を投入すると、その余分なエネルギーは動作音等になり、当該動作音は、余分な電力が多いほど大きくなる。
従って、前述のように、時間に関して常に一定の電力を投入する場合には、少なくとも加圧初期の時点においては、必要以上に余分に電力を投入することとなり、その動作音が問題となる虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みたものであって、その目的は、空気圧縮器から液体容器に圧送された空気によって、前記液体容器内に充填されている液体を液体吐出ヘッドへ供給する液体吐出装置において、加圧中の空気圧縮器の動作音を小さく抑制可能な液体吐出装置、及び液体供給方法を実現することにある。

主たる発明は、媒体に向けて液体を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに液体を供給可能に連通された液体容器とを備え、空気圧縮器から前記液体容器へ圧送された空気の圧力によって、該液体容器内に充填されている液体を前記液体吐出ヘッドへ供給する液体吐出装置において、前記空気圧縮器は、往復移動して空気を圧縮する往復移動部と、該往復移動部を往復移動させるための駆動モータと、該駆動モータに、前記液体容器内の圧力が所定圧力に達するまで電力を投入する電力投入部とを有し、該電力投入部は、前記電力の大きさを時間に関して規定した所定の電力投入パターンに基づいて、電力を投入することを特徴とする液体吐出装置である。

本発明の他の特徴は、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本明細書における発明の詳細な説明の項の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。

媒体に向けて液体を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに液体を供給可能に連通された液体容器とを備え、空気圧縮器から前記液体容器へ圧送された空気の圧力によって、該液体容器内に充填されている液体を前記液体吐出ヘッドへ供給する液体吐出装置において、前記空気圧縮器は、往復移動して空気を加圧する往復移動部と、該往復移動部を往復移動させるための駆動モータと、該駆動モータに、前記液体容器内の圧力が所定圧力に達するまで電力を投入する電力投入部とを有し、該電力投入部は、前記電力の大きさを時間に関して規定した所定の電力投入パターンに基づいて、電力を投入することを特徴とする液体吐出装置。
このような液体吐出装置によれば、電力の大きさを時間に関して規定した電力投入パターンに基づいて、電力を投入する。従って、その電力投入パターンの設定によっては、時間と伴に大きな電力が投入されるようにすることもできて、その結果、空気圧縮器が加圧時に発する動作音を有効に抑制可能となる。

なお、これは、次のような理由による。例えば、圧力が低い加圧初期においては、加圧に必要な電力は小さいが、往復移動部の往復移動動作たる加圧動作が行われて圧力が高まるにつれて、加圧に必要な電力は大きくなっていく。但し、この加圧動作中のいずれの時点においても、加圧に必要な電力以上に余分に電力を投入すると、その余分な電力のエネルギーは動作音等に変換され易く、この余分な電力が多い程、大きな動作音を生じることとなる。
そこで、前述のような電力投入パターンを用いれば、加圧に必要な電力に合わせて、電力を大きくしながら投入することができて、もって、余分な電力の投入を有効に抑えることができる。その結果、動作音の発生を有効に抑制可能となる。

かかる液体吐出装置において、前記電力投入パターンは、所定の時間範囲を複数に区分してなる時間区分を有し、各時間区分の間に投入される電力の累計値は、後ろの時間区分ほど大きくなっているのが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、後ろの時間区分ほど電力の累計値が大きくなっているので、請求項１の作用を有効に発揮することができる。

かかる液体吐出装置において前記電力投入パターンを複数備えているのが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、前記電力投入パターンを複数備えているので、空気圧縮器の加圧動作を、複数のニーズに対応させることができる。

かかる液体吐出装置において、第１の電力投入パターンと、各時点において第１の電力投入パターンよりも小さな電力を投入する第２の電力投入パターンとを備えているのが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、第１の電力投入パターンを選択すれば、加圧に要する時間を短くする時間優先で、加圧動作を行うことができる。また、第２の電力投入パターンを選択すれば、加圧中の動作音を抑制する静穏優先で、加圧動作を行うことができる。

かかる液体吐出装置において、前記液体吐出ヘッドは、前記媒体に対して移動する移動体に保持され、前記液体容器は、前記移動体を移動可能に支持する筐体に保持され、前記液体容器と前記液体吐出ヘッドとは、可撓性チューブによって前記液体を供給可能に連通され、前記移動体の移動中に、前記液体吐出ヘッドは前記媒体へ向けて液体を吐出するのが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、前記液体容器は、前記移動体に保持されていない。従って、液体の消費に伴って前記移動体の総重量が変化することは無く、これによって、前記移動体の移動動作を安定化させることができる。その結果、前記移動動作中に吐出される液体の媒体上における着弾位置も正確になる。

かかる液体吐出装置において、前記空気圧縮器は、駆動モータの一方向の回転を、前記往復移動部の往復移動に変換する運動変換機構を備えるのが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、前記往復移動部を往復移動するために、駆動モータを正逆回転せずに済み、駆動モータの劣化を抑制することができる。

かかる液体吐出装置において、前記液体はインクであり、前記媒体に、インクを着弾させて画像を形成するのが望ましい。
このような液体吐出装置によればインクによって媒体に画像を印刷することができる。

かかる液体吐出装置において、前記電力投入部は、オープンループ制御に基づいて電力を投入するのが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、単に、予め決められた電力投入パターンに基づいて電力が投入される。よって、投入に係る制御構成の簡略化を図れる。

また、媒体に向けて液体を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに液体を供給可能に連通された液体容器とを備え、空気圧縮器から前記液体容器へ圧送された空気の圧力によって、該液体容器内に充填されている液体を前記液体吐出ヘッドへ供給する液体吐出装置において、前記空気圧縮器は、往復移動して空気を加圧する往復移動部と、該往復移動部を往復移動させるための駆動モータと、該駆動モータに、前記液体容器内の圧力が所定圧力に達するまで電力を投入する電力投入部とを有し、該電力投入部は、前記電力の大きさを時間に関して規定した所定の電力投入パターンに基づいて、電力を投入し、前記電力投入パターンは、所定の時間範囲を複数に区分してなる時間区分を有し、各時間区分の間に投入される電力の累計値は、後ろの時間区分ほど大きくなっており、第１の電力投入パターンと、各時点において第１の電力投入パターンよりも小さな電力を投入する第２の電力投入パターンとを備えており、前記液体吐出ヘッドは、前記媒体に対して移動する移動体に保持され、前記液体容器は、前記移動体を移動可能に支持する筐体に保持され、前記液体容器と前記液体吐出ヘッドとは、可撓性チューブによって前記液体を供給可能に連通され、前記移動体の移動中に、前記液体吐出ヘッドは前記媒体へ向けて液体を吐出し、前記空気圧縮器は、駆動モータの一方向の回転を、前記往復移動部の往復移動に変換する運動変換機構を備え、前記液体はインクであり、前記媒体に、インクを着弾させて画像を形成し、前記電力投入部は、オープンループ制御に基づいて電力を投入することを特徴とする液体吐出装置。
このような液体吐出装置によれば、既述のほぼ全ての効果を奏するため、本発明の目的が最も有効に達成される。

また、媒体に向けて液体を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドへの、液体容器からの液体の供給を、空気圧縮器から前記液体容器へ圧送された空気の圧力によって行う液体供給方法において、前記空気圧縮器の往復移動部を往復移動させて空気を圧縮するための駆動モータは、電力投入部から投入される電力に基づいて駆動し、前記電力は、該電力の大きさを時間に関して規定した電力投入パターンに基づいて、投入されることを特徴とする液体供給方法の実現も可能である。

＝＝＝液体吐出装置の構成＝＝＝
まず、図１乃至図４を参照しながら「液体吐出装置」としてのインクジェットプリンタ５０の構成について説明する。図１は、インクジェットプリンタ５０の斜視図であり、図２は、本体カバー１を取り外した状態のインクジェットプリンタ５０の斜視図である。また、図３はインクジェットプリンタ５０の側断面概略図である。図４は、インクジェットプリンタ５０の各種制御を行う制御部１００のブロック図である。

インクジェットプリンタ５０は、箱形の外観形状をなしている。箱形の本体カバー１の前面中央には、手前に開閉可能なフロントパネル２が設けられており、フロントパネル２を手前に開いて顕れる開口部からは、印刷済みの印刷用紙Ｐが排出される。なお、この手間側へ開いた状態のフロントパネル２は、前記印刷済みの印刷用紙Ｐを積み重ねておくスタッカとなる。

フロントパネル２の下側には、印刷前の印刷用紙Ｐを収容する給紙カセット８が設けられており、手前側に引き出した状態で、その内部に印刷用紙Ｐを積み重ねて収容する。また、フロントパネル２の上には、上方へ開閉可能な上面パネル３が設けられており、これを開いて顕れるプリンタ５０内部には、インクカートリッジユニット１５が設けられている。インクカートリッジユニット１５には、インクが充填された「液体容器」としてのインクカートリッジ１６（図３参照）が、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）のインク色毎に並んで着脱自在に配置されている。そして、前記上面パネル３を開いた状態で、インク色毎にインクカートリッジ１６を交換可能となっている。

つづいて、図２を参照しながらインクジェットプリンタ５０の内部構成について説明する。インクジェットプリンタ５０の基体は、下部シャーシ１３と、インクジェットプリンタ５０の本体の幅方向に延びるメインフレーム１１と、このメインフレーム１１の両側に配設されて、前記本体の奥行き方向に平行な右左のサイドフレーム１２，１４とで構成されている。

右サイドフレーム１２と左サイドフレーム１４との間には、幅方向に沿って平行に、キャリッジガイド軸５１及びサブキャリッジガイド軸５１ａが掛け渡されている。このキャリッジガイド軸５１及びサブキャリッジガイド軸５１ａには、キャリッジ６１が、前記幅方向（以下では、キャリッジ移動方向Ｘとも言う）に往復移動可能に支持されている。そして、このキャリッジ６１には、無端ベルト（不図示）等を介してＣＲモータ６３から駆動力が与えられ、これによって前記キャリッジ６１は前記キャリッジ移動方向Ｘに往復移動するようになっている。

このキャリッジ６１は、「液体吐出ヘッド」としての印刷ヘッド６２を備えている。そして、このキャリッジ６１が往復移動する間に、前記印刷ヘッド６２の「液体吐出部」としてのノズルｎから、その下方のプラテン５２に支持された印刷用紙Ｐに対してインクを吐出して印刷が行われる。なお、各ノズルｎからのインクの吐出は、各ノズルｎのインク通路（不図示）に設けられたピエゾ素子（不図示）が、後記ヘッドドライバ１０８の制御に従って駆動することによって行われる。

前記ノズルｎは（図５を参照）、前記インク色毎に整列配置され、すなわちＣＭＹＫのインク色毎にノズル列Ｎｃ，Ｎｍ，Ｎｙ，Ｎｋを構成している。そして、これらノズル列Ｎｃ，Ｎｍ，Ｎｙ，Ｎｋへのインクの供給は、前述の各インクカートリッジ１６からなされる。但し、これらインクカートリッジ１６はインクカートリッジユニット１５に設けられ、このキャリッジ６１の印刷ヘッド６２とは離れている。このため、各インクカートリッジ１６と印刷ヘッド６２の各ノズル列Ｎｃ，Ｎｍ，Ｎｙ，Ｎｋのインク通路とを接続するフレキシブル集合チューブ１７が設けられている。このフレキシブル集合チューブ１７は、各インク色のインクカートリッジ１６と、それに対応するノズル列Ｎｃ，Ｎｍ，Ｎｙ，Ｎｋとを連通する可撓性のインクチューブ１７１を結束したものである。そして、本実施形態にあっては、これらインクチューブ１７１を介して各インクカートリッジ１６から印刷ヘッド６２へとインクを安定して供給すべく、各インクカートリッジ１６の内部は、「空気圧縮器」としての加圧ユニット２０によって加圧されるようになっている。そして、この空気の圧力によって、各インクカートリッジ１６のインクは、各インクチューブ１７１を経由して印刷ヘッド６２の各ノズル列Ｎｃ，Ｎｍ，Ｎｙ，Ｎｋへ安定供給される。なお、この加圧ユニット２０については後述する。なお、このようなキャリッジ６１にインクカートリッジ１６を搭載しない構成によれば、インクの消費に伴ってキャリッジ６１の全体重量が変化することもないため、キャリッジ６１の往復移動の安定化が図れてインクの着弾位置も正確になり、結果、印刷される画像の画質を向上させることができる。

つづいて、図２及び図３を参照しながら、印刷用紙Ｐの搬送について説明する。なお、この搬送は、主に自動給紙装置と搬送ユニットとによって行われる。

自動給紙装置は、前記給紙カセット８に収容された印刷用紙Ｐを一枚ずつ搬送ユニットへ送り出すものであり、側面視略Ｄ形状の給紙ローラ８３を備えている。前記給紙カセット８の底部には、揺動軸８２回りに上下揺動可能なホッパ８１が設けられている。そして、給紙時には、前記ホッパ８１が、給紙カセット８内の印刷用紙Ｐを下方から押し上げて、最上位の印刷用紙Ｐを前記給紙ローラ８３へ押し付けるとともに、この状態で給紙ローラ８３を回転することによって、最上位の印刷用紙Ｐのみを、搬送方向Ｙ下流の搬送ユニットへ送り出すようになっている。

搬送ユニットは、印刷用紙Ｐを搬送方向Ｙへ所定の搬送量にて搬送するものであり、前記給紙ローラ８３の下流に配された搬送駆動ローラ５３と、搬送駆動ローラ５３へ押圧付勢された状態で従動回転可能な搬送従動ローラ５４と、前記搬送駆動ローラ５３を駆動するＰＦモータ５７と、前記搬送駆動ローラ５３の回転量を検出するロータリエンコーダ３１とを備えている。そして、前記搬送駆動ローラ５３と搬送従動ローラ５４とで印刷用紙Ｐを挟みながら回転することによって印刷用紙Ｐを搬送する。なお、ＰＦモータ５７から搬送駆動ローラ５３への回転駆動力の伝達は、無端ベルト５８、プーリ５９、及び不図示の中間歯車等を介してなされる。また、ＰＦモータ５７の回転量の制御は、ロータリエンコーダ３１が検出した回転量に基づいて、後述する制御部１００によってなされる。

搬送駆動ローラ５３の搬送方向Ｙの下流側には、前述したプラテン５２及び印刷ヘッド６２が位置している。そして、その上流から所定の搬送量で間欠搬送される印刷用紙Ｐが一時停留している間に、印刷ヘッド６２がキャリッジ移動方向Ｘへ移動し、移動中にノズルｎからインクが吐出されることによって印刷が行われる。

前記プラテン５２の下流側には、ＰＦモータ５７の回転駆動力が伝達されて駆動回転する排紙駆動ローラ５５と、排紙駆動ローラ５５に付勢された状態で従動回転可能に軸支されている排紙従動ローラ５６とが配設されており、これらも前記搬送ユニットの一部である。そして、排紙駆動ローラ５５及び排紙従動ローラ５６は、プラテン５２を通過した印刷用紙Ｐを狭持しながら駆動回転することによって、前記印刷用紙Ｐを搬送方向Ｙへ搬送し、前記印刷用紙Ｐを前記フロントパネル２の前記開口部から排出する。なお、ＰＦモータ５７から排紙駆動ローラ５５への回転駆動力の伝達は、無端ベルト５８、プーリ５９、及び不図示の中間歯車等を介してなされる。

つづいて、図４を参照しながら制御部１００の構成について説明する。
制御部１００は、インクジェットプリンタ５０に印刷制御データを送信するホスト・コンピュータ２００とデータ送受信可能に接続される。制御部１００は、ＲＯＭ１０１、ＲＡＭ１０２、インターフェース部１０３、ＭＰＵ１０４、ＤＣユニット１０５、ＰＦモータドライバ１０６、ＣＲモータドライバ１０７、ヘッドドライバ１０８、ポンプモータドライバ１１０、及び「不揮発性記憶媒体」としての不揮発性メモリ１０９を備えている。

ＭＰＵ１０４およびＤＣユニット１０５には、搬送駆動ローラ５３の回転量を検出するロータリエンコーダ３１、キャリッジ６１の移動量を検出するリニアエンコーダ３２、搬送される印刷用紙Ｐの始端及び終端を検出する紙検出センサ３３、キャリッジ６１に搭載された印刷用紙Ｐのキャリッジ移動方向Ｘの幅を検出するＰＷセンサ３４、インクジェットプリンタ５０の電源を入り切りするための電源ＳＷ３５等の出力信号が入力される。

ＭＰＵ１０４はインクジェットプリンタ５０の制御プログラムを実行する為の演算処理やその他必要な演算処理を行う。ＲＯＭ１０１には、インクジェットプリンタ５０を制御する為に必要な制御プログラム（ファームウェア）および処理に必要なデータ等が格納されている。インターフェース部１０３は、ホスト・コンピュータ２００との通信インターフェース機能を有しており、ホスト・コンピュータ２００から印刷制御データを受信するとともに、各種のインターフェース機能も有している。ＲＡＭ１０２は、ＭＰＵ１０４の作業領域やインターフェース部１０３を介してデータ転送される印刷制御データを含む各種データの一次格納領域として用いられる。不揮発性メモリ１０９は、インクジェットプリンタ５０の電源を切った後も保持しておく必要がある各種情報が記憶される。ＤＣユニット１０５は、ＤＣモータであるＰＦモータ５７及びＣＲモータ６３の速度制御を行う為の制御回路である。ＤＣユニット１０５は、ＭＰＵ１０４から送られてくる制御命令、ロータリエンコーダ３１の出力信号、及びリニアエンコーダ３２の出力信号、並びに紙検出センサ３３の出力信号に基づいて、ＰＦモータ５７及びＣＲモータ６３の速度制御を行う為の各種演算を行い、その演算結果に基づくモータ制御信号をＰＦモータドライバ１０６及びＣＲモータドライバ１０７へ送出する。ＰＦモータドライバ１０６は、ＤＣユニット１０５からのモータ制御信号に基づいてＰＦモータ５７を駆動制御する。ＰＦモータ５７は、当該実施形態においては、給紙ローラ８３、搬送駆動ローラ５３、排紙駆動ローラ５５の回転駆動力源となる。ＣＲモータドライバ１０７は、ＤＣユニット１０５からのモータ制御信号に基づいてＣＲモータ６３を駆動制御することによりキャリッジ６１をキャリッジ移動方向Ｘに往復動させ、または停止保持させる。ヘッドドライバ１０８は、ＭＰＵ１０４からのヘッド制御信号に基づいて印刷ヘッド６２を駆動制御する。ポンプモータドライバ１１０は、後述する加圧ユニット２０の蛇腹ポンプ２２を駆動制御する。

＝＝＝第１実施形態に係る加圧ユニット２０＝＝＝
ここで、図５乃至図１０を参照しながら、第１実施形態に係る加圧ユニット２０について説明する。なお、図５乃至図１０は、加圧ユニット２０の一部を破断して示す側面図である。

図５に示す加圧ユニット２０は、インクカートリッジ１６から印刷ヘッド６２へのインクの供給を安定的に行うためのものである。すなわち、インクカートリッジ１６内の圧力が所定の下限値を下回ると、印刷ヘッド６２へのインクの供給が滞る虞があるため、その場合には、圧力が所定の設定値に達するまで、前記加圧ユニット２０はインクカートリッジ１６内に空気を圧送する。

このような加圧ユニット２０は、伸縮可能に構成され空気を加圧する蛇腹ポンプ２２と、この加圧された空気を前記インクカートリッジ１６に送る空気チューブ２４と、前記ポンプモータドライバ１１０から投入された電力によって前記蛇腹ポンプ２２を駆動する「駆動モータ」としてのポンプモータ２６とを備えている。なお、前記空気チューブ２４には逆止弁２４ａが設けられており、インクカートリッジ１６へ送られた空気の逆流は防止される。また、この逆止弁２４ａの下流側には、圧力センサ２４ｂが設けられており、この圧力センサ２４ｂが計測する圧力値をインクカートリッジ１６内の圧力として、前記ポンプモータドライバ１１０へ送信する。更に、圧力センサ２４ｂの下流側には、レギュレータ２４ｃが設けられており、このレギュレータ２４ｃは、その圧力が設定値よりも高い場合に、空気を外部に逃がす等して圧力を前記設定値まで下げるものである。

蛇腹ポンプ２２は、両端に開口２２２ａ，２２２ｂが形成された伸縮可能な蛇腹部２２２と、この蛇腹部２２２に伸縮力を付与すべく、適宜なガイド部材２２４によって伸縮方向に往復移動可能に案内された「往復移動部」としての弁体２２６とを備えている。蛇腹部２２２の一端の開口２２２ａは空気の送出口であり、前述の空気チューブ２４が接続される。他端の開口２２２ｂは空気の吸入口であり、この吸入口が備える弁座２２３は、前記弁体２２６と組み合わされて開閉弁を構成する。そして、前記弁体２２６が伸縮方向に往復移動して蛇腹部２２２を伸縮する際に、前記開閉弁が適宜開閉することによって、空気を加圧する加圧動作が達成されている。

詳細に説明すると、図５及び図６に示すように、弁体２２６が圧縮方向に移動する際には、弁座２２３と弁体２２６とは当接して閉弁状態になる。そして、この状態のまま弁体２２６が、図７に示す圧縮限まで移動することによって蛇腹部２２２内部の空気は加圧されて前記送出口２２２ａから送出される。一方、弁体２２６が圧縮限に到達すると、弁体２２６は移動方向を伸長方向に切り換えるが、その切り換え時点には、図８に示すように、弁体２２６は弁座２２３から離れて開弁状態になるとともに、当該弁体２２６の係合部２２６ａが弁座２２３の吸入口に係合する。そして、この係合によって、図９に示すように蛇腹部２２２は、伸長方向へ引っ張られて伸長し、この伸長する間に、前記吸入口から空気が流入して蛇腹部２２２内には空気が蓄えられる。しかる後、図１０に示すように、この弁体２２６が伸長限に到達したら弁体２２６は停止し、これをもって、一回の伸縮動作か終了する。そして、この伸縮動作は、後述する加圧シーケンスにおける加圧動作の停止条件が成立するまで繰り返される。

ポンプモータ２６はＤＣモータである。そして、ポンプモータドライバ１１０から投入される電力によって、その駆動回転軸２６ａを回転して前記弁体２２６を往復移動させる。但し、その駆動回転軸２６ａの回転方向は、例えば時計回りＣＷの一方向であるために、前記駆動回転軸２６ａと前記弁体２２６との間には、前記一方向の回転運動を往復移動運動に変換するための運動変換機構が設けられている。

この運動変換機構は、前記駆動回転軸２６ａに固定された第１歯車２６ｂと、前記弁体２２６から伸縮方向に延設された軸部２２６ｂと、この軸部２２６ｂを貫通する貫通孔２２７ａが形成された、前記第１歯車２６ｂと噛み合って前記軸部２２６ｂ回りに回転する第２歯車２２７とを備えている。図１１Ａ及び図１１Ｂに、この弁体２２６の軸部２２６ｂを表側及び裏側から示す。当該軸部２２６ｂの外周面には、円周方向に沿って軸方向に変位する螺旋溝２２５が形成されており、この螺旋溝２２５には、前記第２歯車２２７の貫通孔２２７ａに設けられた係合突部２２７ｂが係合している。よって、第１歯車２６ｂによって第２歯車２２７が回転して、前記係合突部２２７ｂが螺旋溝２２５に沿って移動すると、この移動する係合突部２２７ｂから前記軸部２２６ｂは、螺旋溝２２５を介して軸方向の移動力を付与されて、当該軸部２２６ｂは軸方向に移動するようになっている。

なお、前記螺旋溝２２５は、円周方向に沿って、前記軸方向における伸長方向に変位する第１経路２２５ａと、同じ円周方向に沿って、前記第１経路２２５ａとは逆方向の短縮方向に変位する第２経路２２５ｂとの二つの経路を有している。そして、これら経路２２５ａ，２２５ｂは、軸方向の各端２２５ｃ，２２５ｄにおいて互いに繋がっており、もって、前記係合突部２２７ｂは、前記各端２２５ｃ，２２５ｄにおいて一方から他方の経路へと乗り移り可能になっている。従って、第１歯車２６ｂの一方向の回転によって第２歯車２２７が回転して、係合突部２２７ｂが第１経路２２５ａを移動している場合には、軸部２２６ｂは短縮方向に移動力を付与されて弁体２２６は短縮方向に移動する一方、その第１経路２２５ａの端２２５ｃで前記係合突部２２７ｂが第２経路２２５ｂへ乗り移った後には、軸部２２６ｂは逆方向の伸長方向に移動力を付与されて弁体２２６は伸長方向に移動する。そして、この第２経路２２５ｂの端２２５ｄで前記係合突部２２７ｂが第１経路２２５ａへ乗り移ると、弁体２２６は、上述したように短縮方向に移動し、このようにして、ポンプモータ２６の駆動回転軸２６ａの一方向の回転によって、弁体２２６を往復移動させるようになっている。

ポンプモータドライバ１１０は、後述する加圧シーケンスに従ってポンプモータ２６に電力を投入し、これによって、蛇腹ポンプ２２に前述の加圧動作をさせるものである。なお、この電力の投入は、所謂オープンループ制御で実行される。従って、投入される電力に対して、そのポンプモータ２６の出力たる前記駆動回転軸２６ａの回転速度や回転加速度の実績値がフィードバックされることは無く、すなわち、基本的に、予め設定された後記電力投入パターンＥＰ１（図１３Ａに示すように、投入する電力を時間に関して規定したもの）どおりに電力は投入される。

ちなみに、この電力投入パターンＥＰ１の電力を表現可能な代表的パラメータとしては、例えば、所謂ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御に使用されるＰＷＭ信号が挙げられる。このＰＷＭ信号は、一定周期の中での印加電圧のＯＮ／ＯＦＦの比率を示すものである。例えば、１００％の時には、ポンプモータドライバ１１０の印加電圧がそのままモータに投入され、５０％の時には、ポンプモータドライバ１１０の印加電圧の半分の電圧が等価的にポンプモータ２６に投入される。そして、この比率と電力とは比例関係にあることから、前記電力投入パターンＥＰ１を、時間に対するＰＷＭ信号の大きさの関係で規定することができる。

＝＝＝加圧ユニット２０の加圧動作＝＝＝
ここで、前記加圧ユニット２０の加圧動作について説明する。図１２Ａ及び図１２Ｂはポンプモータドライバ１１０が実行する加圧シーケンスのフローチャートである。また、図１３Ａ乃至図１３Ｃは、加圧動作時に投入される電力の投入パターン（電力投入パターンＥＰ１）の説明図であり、縦軸には電力の大きさを、また横軸には時間を示している。

図１２Ａに示すように、ポンプモータドライバ１１０は、圧力センサ２４ｂの圧力値を所定周期で取り込んで監視している（ステップＳ１００）。そして、この圧力値が所定の下限値よりも低くなったら、ステップＳ１１０の加圧動作を開始する。なお、このステップＳ１１０の加圧動作では、所定の加圧停止条件（ステップＳ１２０及びＳ１３０）が成立するまで、前記電力投入パターンＥＰ１に基づいて電力を投入し続け、これによって前記蛇腹ポンプ２２を繰り返し伸縮動作させる。

図１３Ａに示すように、この電力投入パターンＥＰ１は、その電力の大きさが、時間と伴に大きくなるような規定されている。すなわち、時間に関して、第１時間区分ｔ１と、これに続く第２時間区分ｔ２と、これに続く第３時間区分ｔ３との、３つに区分されており、各時間区分に投入される電力の累計値は、第１時間区分ｔ１、第２時間区分ｔ２、第３時間区分ｔ３の順に大きくなっている。なお、各時間区分内における対応する時点の電力値も概ね同じ関係となっている。

このように、時間とともに投入される電力の大きさが大きくなるようなパターンを用いている理由は、以下の通りである。例えば、加圧開始時点においては、圧力は低いことから加圧に必要な電力は小さいが、伸縮動作が繰り返されるに従って圧力が高まり、もって、加圧に必要な電力は段々と大きくなっていく。但し、このような加圧動作中のいずれの時点においても、加圧に必要な電力以上に余分に電力が投入されると、その余分な電力のエネルギーは動作音等に変換され易く、この余分な電力が多い程、大きな動作音を生じることとなる。この点に関し、前述の電力投入パターンＥＰ１を用いれば、加圧に必要な電力に合わせて、電力を大きくしながら投入することができるので、余分な電力の投入を有効に抑えることができる結果、動作音の発生を有効に抑制可能となるのである。

なお、前述の加圧動作の停止条件とは、「弁体２２６が伸長限に戻った際に、圧力センサ２４ｂの圧力値が設定値を超えていること」であり、前記フロー中では、ステップＳ１２０及びステップＳ１３０が当該停止条件に該当する。ちなみに、弁体２２６が伸長限に戻った否かの判定は、前記蛇腹部２２２の伸長限近傍に配置された伸長限センサ２８の出力に基づいてなされ（図１０を参照）、この出力は、弁体２２６が伸長限センサ２８の近傍に近づけばＯＮとなり、離れればＯＦＦとなる。

そして、この加圧動作の停止条件が成立したら、ステップＳ１４０へ移行して加圧動作を停止する。図１２Ｂに、この加圧動作の停止のフローチャートを示す。図１２Ｂに示すように、先ず、そのまま継続して電力投入パターンＥＰ１に従って電力を投入して一回だけ伸縮動作を行う。なお、ここで一回だけ伸縮動作を行う理由は、圧力が確実に前記設定値を超えるようにする安全側の配慮のためである。

そして、この一回の伸縮動作の完了を、ステップＳ１４２における伸長限センサ２８のＯＮ出力で確認したら、ステップＳ１４４へ移行して電力を直前のＫ％に低下させて時間ｔ４だけ投入後、時間ｔ５の間に電流を零にして弁体２２６を停止させたら（ステップＳ１４６）、ステップＳ１４０の加圧動作の停止が完了する。そうしたら、再び、図１２ＡのステップＳ１００へ戻って、圧力センサ２４ｂの圧力値を所定周期で取り込んで監視する。

ここで、上述の加圧シーケンスによって、実際に電力が投入される様子を、加圧前の圧力値が低いケース１と高いケース２との両者について図１３Ｂ及び図１３Ｃを参照しながら説明する。なお、図１３Ｂ及び図１３Ｃは、それぞれに、実際に投入される電力と時間の関係を示している。

（１）ケース１（加圧前の圧力値が低い場合）
このケース１は、例えば、停止状態のプリンタ５０に電源を入れる場合に相当する。すなわち、このプリンタ５０にあっては、電源を切って停止すると、不図示の大気開放弁が開閉して、インクカートリッジ１６内の圧力を大気圧まで下げるようになっており、これ故に、電源を入れる前の圧力センサ２４ｂの圧力値は、前記下限値を大きく下回った大気圧になっている。ちなみに、プリンタ５０の停止状態において、前記圧力を大気圧まで下げておくのは、前記空気チューブ２４等の劣化防止のためである。

そして、この大気圧の状態から図１２Ａの加圧シーケンスを開始すると、電力投入パターンＥＰ１に従って電力が投入されて、伸縮動作が繰り返される。そして、例えば、図１３Ｂに示すように、第３時間区分ｔ３のところで前記加圧動作の停止条件が成立すると、一回だけ伸縮動作を行った後、電力を直前のＫ％に低下させて時間ｔ４だけ投入後、時間ｔ５の間に電流を零にして弁体２２６を停止させる。

（２）ケース２（加圧前の圧力値が高い場合）
このケース２は、例えば、図１２のステップ１００における圧力の監視中に、下限値を割った場合に相当する。すなわち、下限値を割った直後なので、インクカートリッジ１６内の圧力は前記下限値であって、大気圧までは下がっておらず、もって、加圧前の圧力値は、それ程低い状態ではない。

そして、この状態から前述の図１２ＡのステップＳ１１０の加圧動作を開始すると、圧力が高い分だけ、前述のケース１と比べて早めに圧力が設定値に達して、例えば、図１３Ｃに示すように、第２時間区分ｔ２のところで前記加圧動作の停止条件が成立する。すると、ここから一回だけ伸縮動作を行った後、電力を直前のＫ％に低下させて時間ｔ４だけ投入後、時間ｔ５の間に電流を零にして弁体２２６を停止させる。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
前述の第１実施形態では、図１３Ａに示すように電力投入パターンＥＰ１を一種類だけ備えていたが、この第２実施形態では、例えば、相異なる二種類の電力投入パターンＥＰ１，ＥＰ２を備えており、これら電力投入パターンＥＰ１，ＥＰ２をプリンタの状態に応じて使い分けるようになっている。

図１４に、第２実施形態に係る二つの電力投入パターンＥＰ１，ＥＰ２をそれぞれ示すが、第１実施形態と同じ電力投入パターンＥＰ１（以下、第１電力投入パターンと言う）の他に、この第１電力投入パターンＥＰ１よりも小さい電力を長時間かけて投入する電力投入パターンＥＰ２（以下、第２電力投入パターン）を備えている。すなわち、この第２電力投入パターンＥＰ２の第１時間区分ｔ１’、第２時間区分ｔ２’、第３時間区分ｔ３’は、それぞれに、対応する第１電力投入パターンＥＰ１の第１時間区分ｔ１、第２時間区分ｔ２、第３時間区分ｔ３よりも長く設定されており、且つ、対応する時間区分に投入される電力の大きさも低くなっている。

なお、前記第１電力投入パターンＥＰ１は時間優先のパターンに相当し、これによれば、動作音は多少大きいが短時間で設定値まで加圧することができる。一方、第２電力投入パターンＥＰ２は音優先のパターンに相当し、これによれば、設定値まで加圧するのに多少の時間はかかるが、動作音を小さく抑えることができる。そして、望ましくは、第２電力投入パターンＥＰ２は、プリンタ５０が印刷中の時に使用され、第１電力投入パターンＥＰ１は印刷中でない場合に使用されると良い。ちなみに、これをフローチャートで表すと、図１５のようになる。なお、図１２の第１実施形態の加圧シーケンスとの相違点は、図１５では、印刷中か否かを判断をするステップＳ１０２が追加されている点、及び、この判断に応じて、音優先の加圧動作のステップＳ１１２へ移行するか、時間優先の加圧動作のステップＳ１１４へ移行するかが選択される点にあり、これら以外の点は同じである。よって、その説明は省略する。

ちなみに、前述の「印刷中」の定義は、適宜定めて構わないが、例えば、一枚の印刷用紙Ｐの印刷が開始されてから終了するまでの間を「印刷中」としても良いし、又は、プリンタの電源を入れる時以外は「印刷中」としても良い。なお、後者の場合においては、更に、一枚の印刷用紙Ｐの印刷が開始されてから終了するまでの間は、加圧動作の開始を禁止するインターロックを設けても良い。そして、そうした場合には、前述の加圧動作による圧力変動等の外乱が一切無い状態で、ノズルからインクを吐出することができるので、インクの着弾位置が正確になる結果、印刷される画像の画質の向上が図れる。なお、前記印刷の開始及び終了の判断は、前記紙検出センサ３３による印刷用紙Ｐの始端及び終端の検出によって実施可能である。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、一実施形態に基づき本発明に係る液体吐出装置を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

例えば、以下に述べる実施形態も、本発明に係る液体吐出装置に含まれる。すなわち、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、液体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などに、本実施形態と同様の技術を適用しても良い。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。

前述の実施形態では、染料インクや顔料インクに代表されるインクをノズルｎから吐出していた。しかし、ノズルｎから吐出する液体はインクに限られるものではない。例えば、金属材料、有機材料（特に高分子材料）、磁性材料、導電性材料、配線材料、成膜材料、電子インク、加工液、遺伝子溶液などを含む液体（水も含む）をノズルｎから吐出しても良い。

前述の実施形態では、ピエゾ素子を用いてインクを吐出していた。しかし、液体を吐出する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズルｎ内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。

前述の実施形態では、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の４色のインクカートリッジ１６を備えていたが、これに限られるものではなく、これらに加えて、ライトシアン（ＬＣ：薄いシアン）及びライトマゼンタ（ＬＭ：薄いマゼンダ）等の他のインク色のインクカートリッジ１６を備えるようにしても良い。

前述の実施形態では、空気圧縮器として、「往復移動部」たる弁体２２６の往復移動によって蛇腹部２２２が伸縮する蛇腹ポンプ２２の構成を示したが、往復移動部の往復移動によって空気を圧縮可能であれば、何等これに限るものではない。例えば、往復移動部としてのピストンを内部に備えたシリンダを適用しても良い。

インクジェットプリンタ５０の斜視図である。本体カバー１を取り外したインクジェットプリンタ５０の斜視図である。インクジェットプリンタ５０の側断面概略図である。インクジェットプリンタ５０の各種制御を行う制御部１００のブロック図である。第１実施形態に係る加圧ユニット２０の一部を破断して示す側面図である。同じく側面図である。同じく側面図である。同じく側面図である。同じく側面図である。同じく側面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれに、弁体２２６の軸部２２６ｂを表側及び裏側から示す斜視図である。第１実施形態に係るポンプモータドライバ１１０が実行する加圧シーケンスのフローチャートである。前記加圧シーケンス中のステップＳ１４０のフローチャートである。図１３Ａ乃至図１３Ｃは、加圧動作時に投入される電力の投入パターンの説明図である。第２実施形態に係る電力投入パターンＥＰ１，ＥＰ２を示す図である。第２実施形態に係る加圧シーケンスのフローチャートである。

符号の説明

８給紙カセット、１１メインフレーム、１２右サイドフレーム、１４左サイドフレーム、１６インクカートリッジ、１７フレキシブル集合チューブ、２０加圧ユニット、２２蛇腹ポンプ、２４空気チューブ、２４ａ逆止弁、２４ｂ圧力センサ、２４ｃレギュレータ、２６ポンプモータ、２６ａ駆動回転軸、２６ｂ第１歯車、２８伸長限センサ、３１ロータリエンコーダ、３２リニアエンコーダ、３３紙検出センサ、３４、ＰＷセンサ、３５電源ＳＷ、５０インクジェットプリンタ、５１キャリッジガイド軸、５１ａサブキャリッジガイド軸、５２プラテン、５３搬送駆動ローラ、５４搬送従動ローラ、５５排紙駆動ローラ、５６排紙従動ローラ、５７ＰＦモータ、５８無端ベルト、５９プーリ、６１キャリッジ、６２印刷ヘッド、６３ＣＲモータ、８１ホッパ、８２揺動軸、８３給紙ローラ、１００制御部、１０１ＲＯＭ、１０２ＲＡＭ、１０３インターフェース部、１０４ＭＰＵ、１０５ＤＣユニット、１０６ＰＦモータドライバ、１０７ＣＲモータドライバ、１０８ヘッドドライバ、１０９不揮発性メモリ、１１０ポンプモータドライバ、１７１インクチューブ、２２２蛇腹部、２２２ａ，２２２ｂ開口、２２３弁座、２２４ガイド部材、２２５螺旋溝、２２５ａ第１経路、２２５ｂ第２経路、２２５ｃ，２２５ｄ端、２２６弁体、２２６ａ係合部、２２６ｂ軸部、２２７第２歯車、２２７ａ貫通孔、２２７ｂ係合突部、ｔ１第１時間区分、ｔ２第２時間区分、ｔ３第３時間区分、ＥＰ１，ＥＰ２電力投入パターン、Ｐ印刷用紙、Ｘキャリッジ移動方向、Ｙ搬送方向、ＣＷ時計回り、ｎノズル、Ｎｃ，Ｎｍ，Ｎｙ，Ｎｋノズル列

Claims

媒体に向けて液体を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに液体を供給可能に連通された液体容器とを備え、
空気圧縮器から前記液体容器へ圧送された空気の圧力によって、該液体容器内に充填されている液体を前記液体吐出ヘッドへ供給する液体吐出装置において、
前記空気圧縮器は、往復移動して空気を加圧する往復移動部と、該往復移動部を往復移動させるための駆動モータと、該駆動モータに、前記液体容器内の圧力が所定圧力に達するまで電力を投入する電力投入部とを有し、
該電力投入部は、
所定の時間範囲を複数に区分してなる時間区分を有し、各時間区分の間に投入される電力の累計値は、後ろの時間区分ほど大きくなっている電力投入パターンに基づいて、
電力を投入することを特徴とする液体吐出装置。
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記電力投入パターンを複数備えていることを特徴とする液体吐出装置。
請求項２に記載の液体吐出装置において、
第１の電力投入パターンと、各時点において第１の電力投入パターンよりも小さな電力を投入する第２の電力投入パターンとを備えていることを特徴とする液体吐出装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出装置において、
前記液体吐出ヘッドは、前記媒体に対して移動する移動体に保持され、
前記液体容器は、前記移動体を移動可能に支持する筐体に保持され、
前記液体容器と前記液体吐出ヘッドとは、可撓性チューブによって前記液体を供給可能に連通され、
前記移動体の移動中に、前記液体吐出ヘッドは前記媒体へ向けて液体を吐出することを特徴とする液体吐出装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出装置において、
前記空気圧縮器は、駆動モータの一方向の回転を、前記往復移動部の往復移動に変換する運動変換機構を備えることを特徴とする液体吐出装置。
請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出装置において、
前記液体はインクであり、
前記媒体に、インクを着弾させて画像を形成することを特徴とする液体吐出装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載の液体吐出装置において、
前記電力投入部は、オープンループ制御に基づいて電力を投入することを特徴とする液体吐出装置。
媒体に向けて液体を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに液体を供給可能に連通された液体容器とを備え、
空気圧縮器から前記液体容器へ圧送された空気の圧力によって、該液体容器内に充填されている液体を前記液体吐出ヘッドへ供給する液体吐出装置において、
前記空気圧縮器は、往復移動して空気を加圧する往復移動部と、該往復移動部を往復移動させるための駆動モータと、該駆動モータに、前記液体容器内の圧力が所定圧力に達するまで電力を投入する電力投入部とを有し、該電力投入部は、前記電力の大きさを時間に関して規定した所定の電力投入パターンに基づいて、電力を投入し、
前記電力投入パターンは、所定の時間範囲を複数に区分してなる時間区分を有し、各時間区分の間に投入される電力の累計値は、後ろの時間区分ほど大きくなっており、
第１の電力投入パターンと、各時点において第１の電力投入パターンよりも小さな電力を投入する第２の電力投入パターンとを備えており、
前記液体吐出ヘッドは、前記媒体に対して移動する移動体に保持され、前記液体容器は、前記移動体を移動可能に支持する筐体に保持され、前記液体容器と前記液体吐出ヘッドとは、可撓性チューブによって前記液体を供給可能に連通され、前記移動体の移動中に、前記液体吐出ヘッドは前記媒体へ向けて液体を吐出し、
前記空気圧縮器は、駆動モータの一方向の回転を、前記往復移動部の往復移動に変換する運動変換機構を備え、
前記液体はインクであり、前記媒体に、インクを着弾させて画像を形成し、
前記電力投入部は、オープンループ制御に基づいて電力を投入することを特徴とする液体吐出装置。
媒体に向けて液体を吐出する液体吐出部を有する液体吐出ヘッドへの、液体容器からの液体の供給を、空気圧縮器から前記液体容器へ圧送された空気の圧力によって行う液体供給方法において、
前記空気圧縮器の往復移動部を往復移動させて空気を圧縮するための駆動モータは、電力投入部から投入される電力に基づいて駆動し、
前記電力は、
所定の時間範囲を複数に区分してなる時間区分を有し、各時間区分の間に投入される電力の累計値は、後ろの時間区分ほど大きくなっている電力投入パターンに基づいて、
投入されることを特徴とする液体供給方法。