JP4694982B2

JP4694982B2 - インクジェット式記録装置

Info

Publication number: JP4694982B2
Application number: JP2006032566A
Authority: JP
Inventors: 節竹内
Original assignee: Oki Data Infotech Corp
Current assignee: Oki Data Infotech Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2026-02-09
Also published as: JP2007210204A

Description

本発明は、インクジェット式記録装置に関し、特には、廃液ボトル内のインク廃液量を管理するインクジェット式記録装置に関する。

従来、インクジェット式記録装置は、キャリッジに搭載されて主走査方向に往復移動するインクジェット式記録ヘッドと、主走査方向に直交する副走査方向に記録用紙を搬送させる紙送り手段を備え、印刷データに基づいて記録ヘッドよりインク滴を吐出させることにより、記録用紙に対して印刷を実行する（特許文献１（特開２００３−３９７０９号公報）参照）。

この記録装置に用いられる記録ヘッドは、圧力発生室で加圧したインクをノズルからインク滴として記録用紙に吐出させて印刷を行う。このため、ノズル開口からの溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇などにより、ノズル開口からのインク滴の吐出作用に障害が発生し、印刷不良を起こすという問題を抱えている。

このために、この記録装置は、非印刷時に記録ヘッドのノズル形成面を封止するためのキャッピングユニットを備えている。

キャッピングユニットは、記録ヘッドのノズル開口でのインクの乾燥を防止する蓋体として機能するだけでなく、ノズル開口に目詰まりが発生した場合には、ポンプユニットからの負圧により、ノズル開口からインクを吸引してノズル開口のインクの目詰まりを解消させるメンテナンス機能も備えている。

ポンプユニットにて吸引された廃液は、廃液ボトルに送られる。

この記録装置は、廃液ボトルに溜まった廃液の量を直接量らず、廃液の量をポンプユニットの吸引時間を積算して管理したり、吸引動作のレベルに応じて設定されたパラメータに基づいて廃液の量を演算したりしている。
特開２００３−３９７０９号公報

従来、廃液ボトル内の廃液量は、ポンプの吸引動作に基づいて間接的に管理されていた。このため、廃液量の管理精度が悪かった。

また、廃液量管理の演算中に電源断等のトラブルが生じると、廃液量を正確に管理できなくなり、最悪の場合、廃液が廃液ボトルからあふれ出してしまう。

また、ユーザは、廃液ボトルを交換した場合、記録装置が管理している廃液量をリセットしなければならず、そのリセット操作が面倒であった。

また、ユーザが、廃液ボトルを交換したときに、廃液量のリセットを行わないと、記録装置は、その後、廃液量を正確に管理できなくなってしまう。

本発明の目的は、廃液量を高精度で管理することが可能なインクジェット式記録装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のインクジェット式記録装置は、インク滴を吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに付着した印刷に不要なインクを収集する収集部と、前記収集部にて収集されたインクを収容する廃液ボトルと、前記廃液ボトルが載せられる導電性ゴムと、前記導電性ゴムと組成が同一であって前記導電性ゴムとは異なる位置に配置され、圧縮されない状態の第１参照用導電性ゴムと、前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴムと組成が同一であって前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴム及び前記第１参照用導電性ゴムとは異なる位置に配置され一定の圧力を加えられて圧縮されている第２参照用導電性ゴムと、前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴム、前記第１参照用導電性ゴムおよび前記第２参照用導電性ゴムの抵抗値を測定する測定手段と、前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴムにかかる圧力と抵抗値の関係をあらかじめ記憶するメモリと、前記第１参照用導電性ゴムと前記第２参照用導電性ゴムの抵抗値の変化量に基づいて前記メモリに記憶されている前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴムにかかる圧力と抵抗値の関係を修正する修正手段と、前記修正手段によって修正された前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴムの圧力と抵抗値の関係に基づいて前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴムの抵抗値を演算し、該演算によって求められた該抵抗値に基づいて、前記廃液ボトル内のインクの量を管理する制御部と、を含む。

上記発明によれば、廃液ボトル内のインクの量は、導電性ゴムの抵抗値に基づいて管理される。導電性ゴムの抵抗値は、廃液ボトル内の実際のインクの量に応じて変化する。このため、廃液ボトル内のインクの量を直接的に量ることが可能になり、廃液ボトル内のインクの量を高精度で管理することが可能になる。

また、廃液ボトルが、導電性ゴムの上に載せられるので、廃液ボトルの位置ずれも防止できる。

また、前記導電性ゴムと組成が同一で、かつ、一定の圧力が加えられている参照用導電性ゴムをさらに含み、前記制御部は、前記導電性ゴムの抵抗値および前記参照導電性ゴムの抵抗値に基づいて、前記廃液ボトル内のインクの量を検出することが望ましい。

参照用導電性ゴムには一定の圧力が加えられているため、参照用導電性ゴムの抵抗値の変化は、参照用導電性ゴムの環境による変化および経時変化を示す。

上記発明によれば、廃液ボトル内のインクの量は、導電性ゴムの抵抗値と、参照用導電性ゴムの抵抗値と、に基づいて管理されるため、導電性ゴムの環境による変化または経時変化を補償でき、廃液ボトル内のインクの量を高精度で管理することが可能になる。

また、前記参照用導電性ゴムは、大気圧が加えられている第１参照用導電性ゴムと、該大気圧より高い圧力が加えられている第２参照用導電性ゴムと、を含むことが望ましい。

上記発明によれば、第１参照用導電性ゴムの抵抗値の変化および第２参照用導電性ゴムの抵抗値の変化から、例えば、周囲温度変化による影響と、加圧され続けることによる導電性ゴムの特性の変化とを得ることが可能になり、これらの情報を用いることによって、廃液ボトル内のインクの量を高精度で管理することが可能になる。

本発明によれば、廃液ボトル内のインクの量は、廃液ボトル内の実際のインクの量に応じて変化する導電性ゴムの抵抗値に基づいて管理される。このため、廃液ボトル内のインクの量を直接的に量ることが可能になり、廃液ボトル内のインクの量を高精度で管理することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態のインクジェット式記録装置、特には、その廃液処理機構を示した模式図である。

図１において、本インクジェット式記録装置は、例えばＡ１判やＡ０判ならびに大判ロール紙など、大判の用紙（記録媒体）を縦方向に間歇的に送っていくとともに、インクをドット噴射する記録ヘッドを横方向にスキャン（走査）させながら印刷を行っていく大判用紙用のインクジェットプリンタである。

インクジェット式記録装置は、キャリッジ１と、プラテン２と、記録ヘッド３と、インクカートリッジ４と、キャッピングユニット５と、ポンプユニット６と、廃液ボトル７と、廃液ボトル重量センサ８と、支え部９と、装置外装１００と、を含む。

キャリッジ１は、不図示の搬送部により、主走査方向（両矢印Ａ方向）に往復移動される。

プラテン２は、キャリッジ１に設けられた記録ヘッド３およびインクカートリッジ４がキャリッジ１の移動に伴ってスキャン移動する経路下に設けられ、記録媒体（メディア）である用紙を吸引して安定的に固定する。

記録ヘッド３は、プラテン２と対向するようにキャリッジ１に搭載されており、インクカートリッジ４内のインクを、インク滴として、ノズル形成面（不図示）から吐出する。

インクカートリッジ４は、インクを記録ヘッド３に供給する。

キャッピングユニット５は、記録ヘッド３が直上に移動したときに、上方に移動して記録ヘッド３のノズル形成面を封止できる。ポンプユニット６は、キャッピングユニット５の内部空間に負圧を与える。

キャッピングユニット５は、インクジェット式記録装置の休止期間中において、記録ヘッド３のノズル形成面を封止してノズル開口からのインクの蒸発を抑制させる蓋体として機能し、また、ポンプユニット６からの負圧を記録ヘッド３に作用させて、記録ヘッド３から印刷に不要なインクを吸引排出させて廃液ボトル７に送るクリーニング操作も実行されるように構成されている。なお、キャッピングユニット５とポンプユニット６とで収集部を構成する
廃液ボトル７は、キャッピングユニット５およびポンプユニット６にて収集されたインクを収容する。

廃液ボトル重量センサ８は、支え部９上に設けられており、インクが蓄積されている廃液ボトル７が載せられ、その廃液ボトル７の重量を量る。

図２は、廃液ボトル７と、廃液ボトル重量センサ８と、支え部９とを示した説明図である。図２において、図１に示したものには同一符号を付してある。

図２において、廃液ボトル重量センサ８として、導電性ゴムが用いられる。

導電性ゴム８は、絶縁性のゴム材料と、導電性粒子とからなり、絶縁性のゴム材料中に導電性粒子がほぼ均等に分散された状態で成形されたものである。

導電性ゴム８は、大気圧下では、導電性粒子は互いに接触しておらず非常に高い抵抗値を示すが、加圧されると、導電性粒子が次第に接触し始め、その圧力が高くなるにつれて抵抗値が減少していく。

このため、廃液ボトル重量センサとして使用される導電性ゴム８は、廃液ボトル７内の廃液（インク）が増えるにしたがって、抵抗値が小さくなっていく。

図３は、導電性ゴム８のＦ（負荷）とＲ（抵抗）との関係を示したＦ−Ｒ特性図である。

図４は、導電性ゴム８の抵抗に基づいて、廃液ボトル７内のインクの量を管理する制御部の一例を示したブロック図である。

図４において、導電性ゴム８は、電極１０ａおよび１０ｂにはさまれた状態で、抵抗１１と直列に接続される。この直列回路には、電圧が印加される。

ＡＤコンバータ１２は、導電性ゴム８と抵抗１１との間の電圧、すなわち、導電性ゴム８と抵抗１１とで分圧された電圧をＡ／Ｄ変換する。

メモリ１３には、導電性ゴム８と抵抗１１との間の電圧と、導電性ゴムへの加圧（Ｆ）との関係を示したテーブルが格納されている。なお、テーブルは、組立工程で作成される。

例えば、まず、導電性ゴム８上に基準重量体（おもり）が載せられていないとき（Ｆ＝０）のＡＤコンバータ１２の出力Ｖ（０）が、Ｆ＝０に関連づけてテーブルに記憶される。

続いて、導電性ゴム８上に、０．５、１．０、１．５、２．０ｋｇの基準重量体（おもり）が順番に載せられ（Ｆ＝０．５、１．０、１．５、２．０ｋｇ）、それぞれのＡＤコンバータ１２の出力Ｖ（０．５）、Ｖ（１．０）、Ｖ（１．５）、Ｖ（２．０）が、Ｆ＝０．５、１．０、１．５、２．０ｋｇに関連づけてテーブルに格納される。

ＣＰＵ１４は、ＡＤコンバータ１２から受け付けた電圧Ｖに対応する、導電性ゴム８への加圧（Ｆ）をメモリ１３のテーブルから読み出し、その加圧に基づいて、廃液ボトル７内のインクの量を管理する。

例えば、ＣＰＵ１４は、導電性ゴム８上に実際に廃液ボトル７が載せられたときのＡＤコンバータ１２の出力Ｖを受け付けると、メモリ１３のテーブルから、Ｖ（ｘ）＜Ｖ＜Ｖ（ｘ＋０．５）となる区間を選択する。続いて、ＣＰＵ１４は、以下の近似演算を実行して、導電性ゴム８にかかる重量Ｆを算出する。
Ｆ＝ｘ＋０．５＊（Ｖ−Ｖ（ｘ））／（Ｖ（ｘ＋０．５）−Ｖ（ｘ））
その後、例えば、ＣＰＵ１４は、算出したＦから廃液ボトル７の重量（予め、ＣＰＵ１４に格納されているものとする）を差し引いて、廃液（インク）の重量を算出してもよい。

なお、上記では、基準重量体を０．５ｋｇピッチで使用したが、このピッチを細かくしてもよい。この場合、重量検知の精度は増す。また、離散的に得られた電圧出力を、市販の表計算ソフトの近似式計算などを利用して近似式を算出しておいて、この式をＣＰＵ１４に持たせることで、重量算出を行ってもよい。

次に、インク量検出動作を説明する。

以下では、導電性ゴム８と抵抗１１の直列回路には５Ｖの電圧が印加され、抵抗１１の抵抗値が１ｋオームであり、導電性ゴム８が、図５に示したＦ−Ｒ特性を有し、廃液ボトル７の重量が１５０ｇで、廃液ボトル７に収容されることが許容されている最大の廃液量（最大許容量）の重量が１８５０ｇであるとする。なお、これらの数値は、上記に限らず適宜変更可能である。

この場合、導電性ゴム８と抵抗１１との間の電圧は、図５に示したＦ（負荷）−Ｖ（出力電圧）特性を有する。また、メモリ１３には、図６に示したテーブルが格納される。

ＣＰＵ１４は、ＡＤコンバータ１２から受け付けた電圧が１．２３Ｖ以上になると、廃液ボトル７が導電性ゴム８上に載せられたと判断する。つまり、１．２３Ｖが廃液ボトル７の有無を判断するための閾値として用いられる。

また、ＣＰＵ１４は、ＡＤコンバータ１２から受け付けた電圧が２．７８Ｖになると、廃液ボトル７内の廃液（インク）の量が最大許容量に達したと判断し、不図示の表示部にアラーム表示を実行させ、記録ヘッド３による印刷動作を停止する。よって、ユーザに廃液の処分を促すことができ、廃液が廃液ボトル７から溢れる事故が発生する可能性を低くできる。

本実施形態によれば、ＣＰＵ１４は、廃液ボトル７内のインクの量を、導電性ゴム８の抵抗値に基づいて管理する。導電性ゴム８の抵抗値は、廃液ボトル７内の実際のインク（廃液）の量に応じて変化する。このため、廃液ボトル７内のインクの量を直接的に量ることが可能になり、廃液ボトル７内のインクの量を高精度でリアルタイムに管理することが可能になる。

また、廃液ボトル７が、導電性ゴム８の上に載せられるので、廃液ボトル７の位置ずれも防止できる。

なお、導電性ゴム８のＦ−Ｒ特性は、個体差によるばらつきが見込まれる。このため、組立工程にて、基準となる重量（例えば、廃液ボトル７に収容されることが許容されている最大の廃液量（最大許容量）に、廃液ボトル７の重量を加算した重量）を、導電性ゴム８に載せて、記録装置ごとに、導電性ゴム８と抵抗１１との間の電圧と、導電性ゴム８への加圧（Ｆ）との関係、具体的には、メモリ１３内のテーブルを補正することが望ましい。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく様々な変更が可能である。

例えば、廃液ボトル重量センサとして使用される導電性ゴム８と組成が同一で、かつ、一定の圧力が加えられている参照用導電性ゴムが、インクジェット式記録装置に設けられ、ＣＰＵ１４が、その参照用導電性ゴムの抵抗値と、導電性ゴム８の抵抗値と、に基づいて、廃液ボトル７内のインクの量を管理してもよい。

この場合、参照用導電性ゴムには一定の圧力が加えられているため、参照用導電性ゴムの抵抗値の変化は、参照用導電性ゴムの経時変化および周囲環境（温度等）の変化を示す。よって、導電性ゴム８の経時変化または周囲環境の変化を補償でき、廃液ボトル７内のインクの量を高精度で管理することが可能になる。

図７は、インクジェット式記録装置に、２種類の参照用導電性ゴムが設けられた例を示す説明図である。なお、図７において、図２に示したものと同一のものには同一符号を付してある。

図７では、参照用導電性ゴムとして、フリー状態（大気圧が加えられている）参照用導電性ゴム１５と、押さえ板１７と、押さえ板１７を支え部９方向に押圧している位置止め部１８ａおよび１８ｂとにより、一定の圧力として２ｋｇが加えられている参照用導電性ゴム１６が用いられている。

図８は、参照用導電性ゴム１５および１６を用いて、メモリ１３内のテーブルを補正する例を説明するための回路図である。なお、図８において、図４に示したものと同一のものには同一符号を付してある。

図８において、抵抗１１ａおよび１１ｂの抵抗値は、抵抗１１の抵抗値と同じである。

参照用導電性ゴム１５は抵抗１１ｂと直列に接続され、参照用導電性ゴム１６は抵抗１１ａと直列に接続され、それら直列回路は、導電性ゴム８と抵抗１１の直列回路と並列に接続されている。

アナログマルチプレクサ１９は、抵抗と導電性ゴムとの間の電圧を順番にＡＤコンバータ１２に出力する。

ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）２０は、図４に示したメモリ１３と接続し、また、メモリ１３内のテーブルを、参照用導電性ゴム１５および１６の抵抗値に基づいて補正する。

具体的には、上記と同様にメモリ１３にテーブルが作成され、さらに、ＦＰＧＡ２０は、参照用導電性ゴム１５と抵抗１１ｂの間の電圧をＶ（α０）として、参照用導電性ゴム１６と抵抗１１ａの間の電圧をＶ（β０）として、記憶する。この処理は、例えば、組立工程で行われる。

環境の変化や経時変化で、導電性ゴム８、参照用導電性ゴム１５および１６のＦ−Ｒ特性は、同じ傾向で変動することが予想される。

ＦＰＧＡ２０は、ある時点での、参照用導電性ゴム１５と抵抗１１ｂの間の電圧をＶ（α１）として、参照用導電性ゴム１６と抵抗１１ａの間の電圧をＶ（β１）として、記憶する。

ＦＰＧＡ２０は、これらの値を用い、メモリ１３のテーブルを以下のように補正する。

Ｖ（０current）＝Ｖ（０）＊Ｖ（α１）／Ｖ（α０）
Ｖ（ｘcurrent）＝Ｖ（０current）＋（Ｖ（ｘ）−Ｖ（０））＊（Ｖ（β１）−Ｖ（α１））／（Ｖ（β０）−Ｖ（α０））
なお、上記では、補正後のテーブル値をＶ（０current）、Ｖ（ｘcurrent）とした。

ＣＰＵ１４は、ＦＰＧＡ２０を介してメモリ１３と接続し、補正後のテーブル値を用いて、重量検知を行う。

この場合、参照用導電性ゴム１５および１６の抵抗値の変化から、例えば、周囲温度変化による影響と、加圧され続けることによる導電性ゴムの特性の変化とを得ることが可能になり、これらの情報を用いることによって、廃液ボトル７内のインクの量を高精度で管理することが可能になる。

また、本発明のインク量管理を、従来のポンプ吸引量を積算した廃液量管理とあわせて使用すれば、より精度の高い廃液量の管理が可能になる。

また、本発明は、大判用紙用のインクジェットプリンタに限るものではない。

本発明の実施の形態のインクジェット式記録装置、特には、その廃液処理機構を示した模式図である。廃液ボトル７と、廃液ボトル重量センサ８と、支え部９とを示した説明図である。導電性ゴム８のＦ−Ｒ特性の一例を示したＦ−Ｒ特性図である。制御部の一例を示したブロック図である。導電性ゴム８のＦ−Ｒ特性の一例を示したＦ−Ｒ特性図である。メモリ１３内のテーブルの一例を示した説明図である。インクジェット式記録装置に、２種類の参照用導電性ゴムが設けられた例を示す説明図である。参照用導電性ゴム１５および１６を用いて、メモリ１３内のテーブルを補正する例を説明するための回路図である。

符号の説明

１キャリッジ
２プラテン
３記録ヘッド
４インクカートリッジ
５キャッピングユニット
６ポンプユニット
７廃液ボトル
８導電性ゴム
９支え部
１０電極
１１抵抗
１２ＡＤコンバータ
１３メモリ
１４ＣＰＵ

Claims

インク滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに付着した印刷に不要なインクを収集する収集部と、
前記収集部にて収集されたインクを収容する廃液ボトルと、
前記廃液ボトルが載せられる導電性ゴムと、
前記導電性ゴムと組成が同一であって前記導電性ゴムとは異なる位置に配置され、圧縮されない状態の第１参照用導電性ゴムと、
前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴムと組成が同一であって前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴム及び前記第１参照用導電性ゴムとは異なる位置に配置され一定の圧力を加えられて圧縮されている第２参照用導電性ゴムと、
前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴム、前記第１参照用導電性ゴムおよび前記第２参照用導電性ゴムの抵抗値を測定する測定手段と、
前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴムにかかる圧力と抵抗値の関係をあらかじめ記憶するメモリと、
前記第１参照用導電性ゴムと前記第２参照用導電性ゴムの抵抗値の変化量に基づいて前記メモリに記憶されている前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴムにかかる圧力と抵抗値の関係を修正する修正手段と、
前記修正手段によって修正された前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴムの圧力と抵抗値の関係に基づいて前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴムの抵抗値を演算し、該演算によって求められた該抵抗値に基づいて、前記廃液ボトル内のインクの量を管理する制御部と、を含むインクジェット式記録装置。
請求項１に記載のインクジェット式記録装置において、
前記廃液ボトルが載せられる前記導電性ゴム、前記第１参照用導電性ゴムおよび前記第２参照用導電性ゴムは同一の支え部上に配置されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
請求項１または請求項２に記載のインクジェット式記録装置において、
前記第２参照用導電性ゴムは、大気圧より高い圧力が加えられていることを特徴とするインクジェット式記録装置。