JP5190297B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、インク循環型のインクジェットプリンタにおけるメンテナンス技術に関する。

ノズルからインクを吐出して印刷を行なうインクジェットプリンタでは、長時間インクの吐出が行なわれないと、主としてインクジェットヘッド付近のインクから溶媒が蒸発・揮発し、インクが増粘してしまい、本来の印字性能が発揮できない場合がある。このため、必要に応じてインク吸引、ノズル清掃等のメンテナンス処理が行なわれる。

どのようなメンテナンス処理を行なうかに関して、特許文献１には、前回のメンテナンスからの時間を計測し、その時間に応じたメンテナンス方法を選択することが記載されている。また、特許文献２には、ヘッドアクチュエータを駆動し、残留振動を検知することで気泡混入やインクの増粘、紙粉の付着を検出し、検出結果に応じてメンテナンス方法を選択することが記載されている。

ところで、近年では特許文献３に記載されているように、印字の信頼性を上げるため筐体内にインク循環経路を設け、インクを循環可能なインクジェットプリンタが開発されている。このようなインク循環型のインクジェットプリンタでは、気泡やゴミ混入によるノズルからのインク不吐出が発生した場合でも回復が早く、また、インクジェットヘッドのインク室内もインクが循環するため、増粘したインクを循環経路に押し流すことができる。
特開２００３−０８９２２６号公報 特開２００６−２０５７４４号公報 特開平１１−３４２６３４号公報

しかしながら、インク循環型のインクジェットプリンタであっても長い時間放置された場合等には、増粘の度合いが進んでしまい、従来と同様のインク吸引等のメンテナンス処理が必要となる。従来と同様のメンテナンス処理で、インク吸引等によりインクが消費されてしまうため、インク節約の観点からは必要最小限にとどめておくことが望ましい。特に、インク循環型のインクジェットプリンタでは、増粘の度合いが軽度であればインク循環により回復することが可能であるため、インクを消費するメンテナンスの要否の見極めは重要である。

このため、特許文献１に記載されているように前回のメンテナンスからの経過時間に応じてメンテナンス内容を選択することも考えられるが、経過時間は、必ずしもインク粘度を正確に反映するものではないため、不必要にインクを消費したり、必要なメンテナンスが行なわれずインクの増粘が解消できない場合がある。また、特許文献２に記載されているように残留振動に基づいてメンテナンス内容を選択することも考えられるが、残留振動を検出するための回路が必要になるため、構成が大がかりになりコストがアップしてしまうという問題がある。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、インク循環型のインクジェットプリンタにおいて、簡易な構成でインク粘度に応じたメンテナンスができるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のインクジェットプリンタは、インクを吐出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インクを供給する第１タンクと、前記インクジェットヘッドで消費されなかったインクを収集する第２タンクとを経路中に含むインク循環経路を備えたインクジェットプリンタであって、前記第２タンクから前記第１タンクへインクを送るための第１ポンプと、インクの消費を伴うメンテナンス動作、又はインクの消費を伴わないメンテナンス動作を行なうメンテナンス手段と、前記第１タンクから前記インクジェットヘッドを経由して前記第２タンクまでインクを流した場合に計測される流路抵抗に応じた値を取得する計測手段と、前記取得された流路抵抗に応じた値に基づいて、メンテナンス動作を選択する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記メンテナンス手段による前記インクの消費を伴うメンテナンスが必要になる所定値より、前記取得された流路抵抗に応じた値が所定値より低い場合は、前記インクの消費を伴わない動作として、前記インク循環路でインクを循環させるメンテナンス動作を選択し、前記取得された流路抵抗に応じた値が前記所定値以上の場合に、前記メンテナンス手段が行なう前記インクの消費を伴うメンテナンス動作には、前記第１ポンプを駆動させてインクを循環させた後、インクを前記インクジェットヘッドのインク吐出面から吸引する動作が含まれることを特徴とする。
また、前記インク循環路でインクを循環させるメンテナンス動作は、前記計測手段により取得された流路抵抗に応じた値によって、循環されるインク量が異なるものであることを特徴とする。

前記第１タンクから前記インクジェットヘッドを経由して前記第２タンクまでインクを流した場合に計測される流路抵抗に応じた値は、例えば、上流タンクから下流タンクに一定量のインクが流れるまでの時間、または前記一定量を時間で割った流量とすることができ、インクジェットヘッド内のインクの粘度に応じた値になるものと考えられる。このため、流路抵抗に応じた値が低い場合は、インクが増粘していないと推定でき、インクの消費を伴うメンテナンスを行なわないため、インクの不必要な消費を防ぐことができる。また、一般に流路抵抗に応じた値の計測は簡易に行なうことができるため簡易な構成でインク粘度に応じたメンテナンスを行なうことができる。

具体的な構成としては、前記第１タンクと前記第２タンクは、いずれもタンク内圧を大気開放するための開放弁を備え、前記第１タンクは前記インクジェットヘッドよりも高い位置に配置され、前記インクジェットヘッドは前記第２タンクよりも高い位置に配置されていることができる。

このような構成であれば、前記計測手段は、前記第１タンクおよび前記第２タンクの大気開放弁を開け、所定量のインクが前記第１タンクから前記第２タンクに流れる時間を計測することで流路抵抗に応じた値を取得することができる。

より具体的には、前記第２タンクには、上下２つのインク液面センサが設けられており、前記計測手段は、前記第１タンクおよび前記第２タンクの大気開放弁を開け、下側のインク液面センサがインク液面を検出してから上側のインク液面センサがインク液面を検出するまでの時間を計測することで流路抵抗に応じた値を取得することができる。

前記時間の計測に先立ち前記第１タンク内の圧力を所定の値にするための圧力調整手段をさらに備え、前記計測手段は、前記圧力調整手段により調整された前記第１タンク内の圧力を所定の値に保った状態で、前記時間の計測を行うことで、より流路抵抗に応じた値の計測を精密にすることができる。

また、前記第２タンクから前記第１タンクへインクを送るための第１ポンプをさらに備え、前記インク循環路でインクを循環させるメンテナンス動作の際に、前記第１ポンプを駆動させることができる。そして、前記メンテナンス手段が行なうインクの消費を伴うメンテナンス動作には、前記第１ポンプを駆動させてインクを循環させた後、インクを前記インクジェットヘッドのインク吐出面から吸引する動作を含ませることができる。このとき、前記取得された流路抵抗に応じた値に応じて、インクを前記インクジェットヘッドのインク吐出面から吸引する時間、あるいは、吸引する強さを変化させるようにしてもよい。これにより、インク吸引時に必要最小限のインク消費量とすることができる。

また、前記計測手段は、インクの消費を伴うメンテナンス動作あるいはインクを循環させるメンテナンス動作を行なった後に、再度、流路抵抗に応じた値を取得し、前記制御手段は、前記再度取得された流路抵抗に応じた値に基づいて、再度のメンテナンス動作の要否を判定するようにしてもよい。さらには、前記メンテナンス手段は、前記インクジェットヘッドを覆う形状をしており、インク吐出面のキャップとしても機能することが望ましい。

本発明によれば、インク循環型のインクジェットプリンタにおいて、簡易な構成でインク粘度に応じたメンテナンスができるようになる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１００の概要を示す図である。本図では特に印刷用紙搬送経路を示している。本図に示すようにインクジェットプリンタ１００は、印刷用紙の供給を行なう給紙機構として、筐体側面の外部に露出したサイド給紙台１２０と、筐体内部に設けられた複数の給紙トレイ（１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ）とを備えている。また、印刷済の印刷用紙を排出する排紙機構として排紙口１４０を備えている。

インクジェットプリンタ１００は、印字機構として用紙搬送方向に直交する方向に伸び、多数のノズルが形成されたインクジェットヘッドを複数本備え、それぞれのインクジェットヘッドから黒またはカラーインクを吐出してライン単位で印刷を行なうインクジェット方式のラインカラープリンタである。ただし、ライン方向に走査して画像形成を行なうシリアルカラープリンタとしてもよい。

サイド給紙台１２０および給紙トレイ１３０のいずれかの給紙機構から１枚ずつ給紙された印刷用紙は、ローラ等の駆動機構によって筐体内の給紙系搬送路ＦＲに沿って搬送され、レジスト部Ｒｇに導かれる。ここでレジスト部Ｒｇは、印刷用紙の先端の位置あわせと斜行修正を行なうために設けられており、１対のレジストローラを備えて構成される。給紙された印刷用紙はレジスト部Ｒｇで一時停止し、所定のタイミングで印字機構方向に搬送される。

レジスト部Ｒｇのさらに搬送方向側には、インクジェットヘッドを収めた複数本のヘッドユニット１１０が設けられている。印刷用紙は、ヘッドユニット１１０の対向面に設けられた環状の搬送ベルト１６０によって印刷条件により定められる速度で搬送されながら、各ヘッドユニット１１０のインクジェットヘッドから吐出されたインクによりライン単位で画像形成される。

印刷済の印刷用紙は、さらに、ローラ等の駆動機構によって筐体内を搬送される。印刷用紙の片側の面のみに印刷を行なう片面印刷の場合は、そのまま排紙口１４０に導かれて排紙され、排紙口１４０の受台として設けられた排紙台１５０に印刷面を下にして積載されていく。排紙台１５０は、筐体から突出したトレイ形状をしており、ある程度の厚みを有している。排紙台１５０は傾斜しており、傾斜の下位置に形成された壁により、排紙口１４０から排紙され、傾斜に沿って滑落する印刷用紙が自然に整えられて重なっていくようになっている。

印刷用紙の両面に印刷を行なう両面印刷の場合は、表面（最初に印刷される面を「表面」、次に印刷される面を「裏面」とする）印刷終了時には排紙口１４０に導かれずに、さらに筐体内を搬送される。このため、インクジェットプリンタ１００は、裏面印刷用に搬送路を切り替えるための切替機構１７０を備えている。切替機構１７０によって排出されなかった印刷用紙は、スイッチバック経路ＳＲに引き込まれ、スイッチバックを行ない、搬送路に対して表裏が反転する。そして、ローラ等の駆動機構によって再度レジスト部Ｒｇに導かれ、一時停止する。その後、所定のタイミングで印字機構方向に搬送され、表面と同様の手順によって裏面の印刷が行なわれる。裏面の印刷が行なわれ、両面に画像が形成された印刷用紙は、排紙口１４０に導かれて排紙され、排紙口１４０の受台として設けられた排紙台１５０に積載されていく。

インクジェットプリンタ１００では、両面印刷時におけるスイッチバックを、排紙台１５０内に設けられた空間を利用して行なうようにしている。排紙台１５０内に設けられた空間は、スイッチバック時に印刷用紙が外部から取り出せないように覆われた構成となっている。これにより、利用者が誤ってスイッチバック動作中の印刷用紙を引き抜いてしまうことを防ぐことができる。また、排紙台１５０は、本来インクジェットプリンタ１００に備えられているものであり、排紙台１５０内の空間を利用してスイッチバックを行なうことにより、インクジェットプリンタ１００内に、別途スイッチバック用の空間を設ける必要がなくなる。したがって、筐体のサイズが増大してしまうことを防ぐことができる。さらには、排紙口とスイッチバック経路とを共用しないため、スイッチバック処理と他の用紙の排紙とを並行して行なうことができる。

図２は、インクジェットプリンタ１００のインク流路関連の構成を示すブロック図である。本図に示すようにインクジェットプリンタ１００は、着脱可能なインクタンク２１０から供給されるインクを循環させるインク循環型の印刷装置である。インクジェットプリンタ１００は、インクを吐出するための多数のノズルが設けられたノズルプレート１１４を有するインクジェットヘッド１１３を備えており、インクジェットヘッド１１３はヘッドユニット１１０に収められている。なお、本図の例では、１つのインク色について説明するが、インクジェットプリンタ１００を複数色のインクでカラー印刷を行なうカラープリンタとする場合には、インク色対応にインク流路関連の構成を設ければよい。

インクジェットヘッド１１３は複数ブロックに分割されており、ヘッドユニット１１０には、それぞれのインクジェットヘッド１１３のブロックにインクを供給するための分配器１１１と、それぞれのインクジェットヘッド１１３のブロックから印刷に用いられなかったインクを集めるための集合器１１２とが備えられている。

インクタンク２１０から供給されたインクは、インクジェットヘッド１１３の下流に設けられた下流タンク２３０に一旦溜められる。下流タンク２３０に溜められたインクは第１ポンプ２５０によりインクジェットヘッド１１３の上流に設けられた上流タンク２２０に送られ、上流タンク２２０からインクジェットヘッド１１３に供給される。インクジェットヘッド１１３で印刷に用いられなかったインクは再び下流タンク２３０に戻される。印刷で消費されたインク分はインクタンク２１０から開閉弁２８１を介して下流タンク２３０に補給される。

インクジェットヘッド１１３は、下流タンク２３０より高い位置に配置され、上流タンク２２０は、インクジェットヘッド１１３より高い位置に配置されている。この位置関係に基づく水頭差により、上流タンク２２０からインクジェットヘッド１１３へのインク供給およびインクジェットヘッド１１３から下流タンク２３０へのインク帰還が行なわれる。

上流タンク２２０および下流タンク２３０には、タンク内を密閉状態と大気開放状態とを切り替える大気開放弁２２１、２３１がそれぞれ設けられている。また、下流タンク２３０には、タンク内のインク液面を検知するために第１液面センサ２３２、第２液面センサ２３３が設けられている。第１液面センサ２３２は、第２液面センサ２３３より高い位置に配置されている。

インクジェットヘッド１１３と下流タンク２３０との間には、開閉弁２８０が設けられている。なお、循環しているインク中のごみや気泡を除去するためのフィルタを、例えば、第１ポンプ２５０と上流タンク２２０との間に設置することが望ましい。これにより、上流タンク２２０からインクジェットヘッド１１３へ送られるインク中のごみや気泡が除去されるため、ノズル詰まりなどによるノズルからのインク不吐出が起こりにくくなる。

また、インクジェットプリンタ１００には、インクジェットヘッド１１３のメンテナンスを行なうためのメンテナンス機構２４０が設けられている。メンテナンス機構２４０は、インクジェットヘッド１１３のノズルプレート１１４を覆う形状をしており、印刷を行なわないとき等には、図３に示すようにインクジェットヘッド１１３と接合して、インク成分の揮発や蒸発、酸化などによるインクの変質を防ぐためのキャップとしても機能する。メンテナンス機構２４０は、図３に示したような接合状態で、ゴムブレードやローラを用いてノズルプレート１１４の表面のインクを除去するワイピング機能と、第２ポンプ２６０の動作によりノズルプレート１１４からインクを吸引する機能を有している。吸引されたインクは廃液タンク２７０に溜められる。

また、インクジェットプリンタ１００は、コントローラ３００を備えている。コントローラ３００は、インクジェットプリンタ１００における印刷処理、メンテナンス処理、その他の処理を制御する機能部であり、ハードウェア的にはＣＰＵ、メモリ等により構成される。本実施形態においてコントローラ３００は、インクの循環を制御する循環制御部３１０と、インクジェットヘッド１１３付近のインクの粘度を判定する粘度判定部３２０と、メンテナンス処理を制御するメンテナンス部３３０とを備えている。これらの部位が上下流タンクの大気開放弁２２１、２３１の開閉を制御したり、第１、第２ポンプ２５０、２６０の動作を制御したり、メンテナンス機構２４０の動作を制御することで後述の各処理を行なう。

図４は、ノズルプレート１１４のノズル面を示す図であり、インクジェットヘッド１１３をインク吐出側からみた様子を模式的に示している。本図に示すように、インクジェットプリンタ１００は、黒色インク用のヘッドユニット１１０K、イエローインク用のヘッドユニット１１０Ｙ、マゼンタインク用のヘッドユニット１１０Ｍ、シアンインク用のヘッドユニット１１０Ｃを備えており、それぞれ、６ブロックに分割されたノズルプレート１１４Ｋ、１１４Ｙ、１１４Ｍ、１１４Ｃを備えている。各ノズルプレート１１４には、多数のノズルが設けられており、ノズルからインクの吐出が行なわれる。

次に、本実施形態におけるメンテナンス動作について説明する。図５は、メンテナンス動作の流れを説明するフローチャートである。本メンテナンス動作は、例えば、前回のメンテナンス動作から所定期間経過した場合、所定枚数印刷毎、起動時等に自動的に行なうようにする。あるいは、ユーザからの指示に基づいて行なうようにしてもよい。さらには、周辺環境の変化、例えば、温度、湿度、設置場所等を検出するセンサをインクジェットプリンタ１００に備えさせて、周辺環境が変化した場合に行なうようにしてもよい。

メンテナンス動作では、まず、インク粘度の判定を行なう（Ｓ１０１）。ここで、本実施形態におけるインク粘度判定について説明する。本実施形態は、インク粘度を把握し、その度合いに応じメンテナンスを実行するようにする。これにより、メンテナンスによって消費されるインクを低減するとともに、無駄な時間を短縮するようにする。このため、実際のメンテナンス処理に先立ちインク粘度の判定を行なう。

インクの増粘は、主としてインクジェットヘッド１１３付近で発生する。このため、インクが増粘するとインクジェットヘッド１１３におけるインクの流れが悪くなる。本実施形態では、インクの粘度を直接測定するのではなく、インクジェットヘッド１１３付近でのインクの流れにくさ、すなわち、流路抵抗を把握することでインク粘度の判定を行なう。インク粘度の判定では、インクジェットヘッド１１３にインクを流し、所定量のインクが流れるまでの時間を計測する。この結果、計測された時間が長いほどインクが増粘していると判断することができる。これにより、高価な粘度測定回路、流量センサ等を設けることなく、簡易な構成でインク粘度を判定することができるようになる。

図６は、インク粘度判定処理の流れを説明するフローチャートである。なお、待機状態においては、インク循環を停止させておく。このため、図７（ａ）に示すように、第１ポンプ２５０を停止し、上流タンク２２０は大気開放弁２２１を閉じて密封し、下流タンク２３０は大気開放弁２３１を開け大気開放する。この状態では、上流タンク２２０は密閉されているためインクジェットヘッド１１３にはインクは供給されない。また、下流タンク２３０が大気開放されており、インクジェットヘッド１１３のノズルプレート１１４と下流タンク２３０の液面の水頭差でインクジェットヘッド１１３のノズルに負圧を与えて安定させている。

この待機状態からインク粘度判定処理を開始するための準備として、第２液面センサ２３３がＯＦＦになっているか、すなわち、下流タンク２３０のインク液面が第２液面センサ２３３を下回っているかどうかを判断する（図２：Ｓ２０１）。これは、インクジェットヘッド１１３にインクを流し、インク液面が第２液面センサ２３３から第１液面センサ２３２まで上昇する時間をインク粘度判定処理に用いるためである。したがって、インク液面が第２液面センサ２３３を下回っていない場合（Ｓ２０１：Ｎｏ）には、第１ポンプを動作させて、第２液面センサ２３３がＯＦＦになるまで、インクを下流タンク２３０から上流タンク２２０に送る（Ｓ２０２）。

第２液面センサ２３３がＯＦＦの場合（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）には、図７（ｂ）に示すように、上流タンク２２０の大気開放弁２２１を開け、上流タンク２２０を大気開放する（Ｓ２０３）。すると、上流タンク２２０のインク液面によってインクジェットヘッド１１３に対し正圧が与えられ、下流タンク２３０のインク液面によってインクジェットヘッド１１３に対し負圧が与えられる。このため、上流タンク２２０内のインクはインクジェットヘッド１１３内を通過し、下流タンク２３０に流れ込む。なお、上流タンク２２０と下流タンク２３０とは、インク液面差により発生する圧がインクジェットヘッド１１３の耐圧を超えない位置関係になるように配置する。

下流タンク２３０のインク液面が上昇し、第２液面センサ２３３がＯＮになると（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、時間の計測を開始する（Ｓ２０５）。時間の計測は、第１液面センサ２３２がＯＮになるまで続ける（Ｓ２０６：Ｙｅｓ、Ｓ２０７）。すなわち、図７（ｃ）に示すように、インクの液面が第２液面センサ２３３の位置から第１液面センサ２３２の位置に上昇するまでの時間Ｔｄを計測する。この計測値Ｔｄは、インクジェットヘッド１１３内のインクの粘度が高いほど長くなるため、計測値Ｔｄに基づいてインクジェットヘッド１１３内のインクの粘度を判定することができる（Ｓ２０８）。この時の判定基準（時間の計測値Ｔｄに対するインク粘度の関係）は実験等によってあらかじめ定めておき、コントローラ３００の粘度判定部３２０に記録しておく。

例えば、上流タンク２２０と下流タンク２３０との圧力差がｘ１（Ｐａ）で、第２液面センサ２３３がＯＮ状態のときと第１液面センサ２３２がＯＮ状態のときの下流タンク２３０内のインク量の差がｙ１（ｍＬ）とした場合に、通常のインク粘度であれば、第２液面センサ２３３がＯＮになってからｚ１（秒）で第１液面センサ２３２がＯＮになるとする。しかし、インクジェットヘッド１１３内のインクの粘度が高くなると、同じ条件で、第２液面センサ２３３がＯＮになってから第１液面センサ２３２がＯＮになるまで、ｚ１（秒）より長いｚ２（秒）要することになる。これは流路抵抗の増加による圧力損失が増え、同じ圧力でも単位時間当たりのインク流量が減るためである。ここで、インク流量Ｕと差圧Ｐと流路抵抗Ｒは、Ｕ∝Ｐ／Ｒの関係を満たす。しかしながら本実施形態では、実際の流路抵抗を計測、計算することなく、かかった時間Ｔｄを計測することで簡易に流路抵抗の変化傾向を把握している。ここで、流路抵抗の変化傾向とは、流路抵抗が正常時と比べてどう変化しているかを示す概念である。また、かかった時間Ｔｄに代え、第２液面センサ２３３がＯＮになった時のインク量と第１液面センサ２３２がＯＮになったときのインク量との差を時間Ｔｄで割って単位時間当りの流量を用いて流路抵抗の変化傾向を把握するようにしてもよい。

なお、より精密に流路抵抗の変化傾向を把握するためには、上流タンク２２０のインク液面を所定の位置に設定し、上流タンク２２０と下流タンク２３０との圧力差を毎回揃えて計測することが望ましい。このため、上流タンク２２０にも液面センサを設けて、計測の際の上流タンク２２０のインク液面を所定の位置に設定するようにしてもよい。

本実施形態では、計測された時間Ｔｄに応じて、インク粘度の状態が「増粘なし」「軽度増粘」「中度増粘」「強度増粘」のいずれかであるかを判定するものとする。すなわち、計測された時間Ｔｄが、インク粘度が正常時に計測される時間とほぼ等しい場合には「増粘なし」と判別し、以下、計測された時間Ｔｄが長くなるにつれて「軽度増粘」「中度増粘」「強度増粘」と判別するようにする。もちろんこれは例示であり、他の区分に判別するようにしてもよい。

本実施形態では上述のように、判定されたインク粘度の状態に応じてメンテナンスの方法を変化させる。具体的なメンテナンス方法について、図５のフローチャートを再び参照して説明する。ただし、本説明は一例であり、本発明はこのメンテナンス例に限定されるものではない。

インク粘度が「増粘なし」と判定された場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）には、通常のインク循環を行なう。これにより、インクを消費することなくインクジェットヘッド１１３内のインクを入れ替えることができる。図８は、通常のインク循環を説明するための図である。本図に示すように、通常のインク循環では、上流タンク２２０の大気開放弁２２１を開けて大気開放し、下流タンク２３０の大気開放弁２２１を閉じて密閉した状態で、第１ポンプ２５０を駆動して下流タンク２３０から上流タンク２２０にインクを送る。すると、上流タンク２２０のインク液面とインクジェットヘッド１１３のノズルプレート１１４との水頭差による正圧と第１ポンプ２５０駆動による下流タンク２３０の負圧でノズルプレート１１４の負圧が維持され、インクは循環経路を循環する。なお、本処理では、メンテナンス機構２４０はインクジェットヘッド１１３に接合しなくてもよい。

インク粘度が「軽度増粘」と判定された場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）は、上流タンク２２０と下流タンク２３０との圧力差を大きくして、通常よりも強度のインク循環を行なう（Ｓ１０５）。図９（ａ）は、強度のインク循環を説明するための図である。本図に示すように、強度のインク循環では、上流タンク２２０の大気開放弁２２１を開けて大気開放し、下流タンク２３０の大気開放弁２２１を閉じて密閉した状態で、第１ポンプ２５０を通常よりも強く駆動して下流タンク２３０から上流タンク２２０に多量のインクを送る。すると、上流タンク２２０のインク液面が上昇して、インクジェットヘッド１１３のノズルプレート１１４との水頭差による正圧が拡大するとともに、第１ポンプ２５０強い駆動による下流タンク２３０の負圧増加でノズルプレート１１４の負圧が維持され、インクは循環経路を通常循環より勢いよく循環する。これにより、インクを消費することなくインクジェットヘッド１１３内の軽度に増粘したインクを押し出し、正常なインクと入れ替えることができる。なお、本処理でも、メンテナンス機構２４０はインクジェットヘッド１１３に接合しなくてもよい。また、軽度増粘のなかでもさらにレベル分けし、レベルに応じてインクを循環させる時間や第１ポンプ２５０の駆動力を変更してもよい。

ただし、図９（ｂ）に示すように、強度のインク循環では、上流タンク２２０の大気開放弁２２１、下流タンク２３０の大気開放弁２２１とも閉じて密閉した状態で、第１ポンプ２５０を通常よりも強く駆動して下流タンク２３０から上流タンク２２０に多量のインクを送るようにしてもよい。第１ポンプ２５０により上流タンク２２０を加圧するとともに下流タンク２３０を減圧することでノズルプレート１１４の負圧が維持される。

インク粘度が「中度増粘」と判定された場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）は、上流タンク２２０と下流タンク２３０の圧力差を大きくした強度インク循環を実施する（Ｓ１０７）。この際に上流タンク２２０の圧力を大きくし、ノズルプレート１１４に対し正圧を与える状態で循環する。図１０は、上流タンク２２０の圧力を大きくした強度インク循環を説明するための図である。本図に示すように、上流タンク２２０の圧力を大きくした強度のインク循環では、上流タンク２２０の大気開放弁２２１を閉じて密閉し、下流タンク２３０の大気開放弁２２１を開けて大気開放した状態で、第１ポンプ２５０を通常よりも強く駆動して下流タンク２３０から上流タンク２２０に多量のインクを送る。すると、上流タンク２２０の加圧により、ノズルプレート１１４内の中度に増粘したインクをノズルプレート１１４から押し出しながら、経路内のインクはインク循環によって下流タンク２３０に押し流し、中度に増粘したインクをインクジェットヘッド１１３内から除去することができる。

この動作をおこなった場合はノズルプレート１１４から出たインクを除去するためにメンテナンス機構２４０によりワイピング動作（ゴムブレードやローラでノズルプレート１１４上のインクを除去）や吸引動作（ノズルプレート１１４上のインクを吸い込み除去）のインク除去動作を行なう（Ｓ１０８）。図１１は、吸引動作を説明する図である。本図に示すように、吸引動作では、メンテナンス機構２４０をインクジェットヘッド１１３に接合させた状態で第２ポンプ２６０駆動してインクを吸引する。吸引したインクは廃液タンク２７０に溜める。

また、中度増粘のなかでもさらにレベル分けし、レベルに応じてインクを循環させる時間や第１ポンプ２５０の駆動力、あるいは、吸引動作の時間、第２ポンプ２６０の駆動力等を変更してもよい。

インク粘度が「強度増粘」と判定された場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）は、経路内を加圧しノズルプレート１１４から強くインクを押し出すパージ動作をおこなう（Ｓ１０９）。このとき、強度の増粘のなかでもレベル分けし、レベルに応じて加圧する圧力を変化させたり、加圧している時間を変えて増粘に応じたパージ動作をおこなうようにしてもよい。図１２は、加圧パージ処理を説明するための図である。本図に示すように、加圧パージ処理では、上流タンク２２０の大気開放弁２２１を閉じて密閉するとともに、開閉弁２８０を閉じてインクジェットヘッド１１３から下流タンク２３０への経路を閉じた状態で、第１ポンプ２５０を通常よりも強く駆動してノズルプレート１１４に対して加圧する。この時、メンテナンス機構２４０はインクジェットヘッド１１３に接合させておく。

図１３は、パージ動作の別例を示す図である。図１３（ａ）に示した例では、上流タンク２２０の大気開放弁２２１を閉じて密閉し、下流タンク２３０の大気開放弁２３１を開けて大気開放した状態で、第１ポンプ２５０を通常より強く駆動して加圧するとともに、メンテナンス機構２４０をインクジェットヘッド１１３に接合した状態で第２ポンプを強く駆動することで減圧し、インク吸引動作を行なう。

図１３（ｂ）に示した例では、下流タンク２３０を加圧するための第３ポンプ２９０を新たに設け、上流タンク２２０の大気開放弁２２１、下流タンク２３０の大気開放弁２３１とも閉じて密閉した状態で、第３ポンプ２９０を強く駆動して経路内を加圧することでパージを行なう。

一般に、パージには、インクを循環させることによってインク粘度を回復させるために加圧するという目的と、増粘したインクを捨てるという目的がある。従来は加圧する圧力や加圧する時間は事前の実験に基づいて一義的に定められていた。しかし、インク増粘レベルが異なる場合は、同じ圧力を同じ時間かけ続けてもノズルプレート１１４から排出されるインクの量は異なってしまう。この結果、あまり増粘していない場合には必要以上にインクを捨ててしまう一方、想定より増粘している場合には回復に必要なインク量が排出されず、インクジェットヘッド１１３内に増粘したインクが残ってしまって十分に回復しないことなども起こり得る。

これに対して本実施形態によれば、加圧する圧力は、判定された流路抵抗の変化傾向からから一義的に決定する、すなわち、インク粘度のレベルに応じて圧力を固定的に決めるようにしているが、流路抵抗の変化傾向に基づき加圧時間を調整することもできる。これにより、インク増粘レベルが異なっていても一定量の増粘インクをノズルから排出させることができるので、必要以上にインクを捨ててしまったり、回復に必要なインク量が排出されなかったりすることを防ぐことができる。

さらにはインク循環中にノズルプレート１１４をインクが吐出しない程度に微振動させたり、パージと同時に吐出動作をさせたりして、インクジェットヘッド１１３の圧力室内のインクを揺り動かしたり、圧力を高めるとより回復しやすくなる。

強度のメンテナンス処理ほど回復はさせやすいが、圧力が高い場合や加圧時間が長いほど消費されるインク量が多くなる。しかし、弱いメンテナンス処理を複数回行なっても強度の増粘レベルの場合、回復させるのが困難であるため、結果的には強度のメンテナンスを行なう必要が生じる。このため、メンテナンス時間が長くなったり、消費されるインク量が多くなってしまう。増粘レベルに応じたメンテナンスを設定する際には、どの程度の増粘でどのメンテナンスを行なうと回復しやすいかを、あらかじめ実験等によって求めておくことが望ましい。

また、インクジェットプリンタ１００が使用される温度範囲が広い場合は、インクジェットヘッド１１３あるいは分配器１１１にサーミスタや熱伝対などの温度センサを設け、検出されたインク温度を用いてインク粘度判定の際の計測時間を補正することで、環境温度が変化し、インク粘度が変化した場合でも増粘レベルを正確に判定できる。簡易的にはあらかじめ実験などで測定したインク温度ごとの上流タンク２２０から下流タンク２３０に一定量のインクが流れるまでの時間変化に基づき、温度ごとの増粘レベルの判定基準を設けることで判定するようにすればよい。

また、インク粘度判定に基づいて増粘レベルに応じたメンテナンスを行なった後に、再度インク粘度判定を行なって、軽度増粘以上の粘度があった場合には増粘レベルが回復していない可能性が高いので、再度メンテナンスを行なうようにすることが望ましい。この場合も判定された増粘レベルに基づいてメンテナンス方法を選択するが、1回目と同等の増粘レベルであれば、1回目で回復しなかったメンテナンス方法を繰り返しても結果的に消費されるインクが多くなったり、メンテナンス時間がかかってしまう可能性があるので１ランク強度の強いメンテナンス方法を選択するようにしてもよい。

次に、本実施形態の変形例として、インク粘度の判定するための流路抵抗に応じた値の測定を、圧力計を用いて行なう方法について説明する。まず、図１４（ａ）のブロック図および図１５のフローチャートを参照して、第１変形例を説明する。第１変形例では上流タンク２２０に圧力計４１０を配置している。液面センサを用いて流路抵抗に応じた値の測定を行なう場合、上流タンク２２０と下流タンク２３０のインク液面を規定の高さにすることで上流タンク２２０と下流タンク２３０の圧力差を一定にした状態で流路抵抗に応じた値の測定を行なうことが望ましいが、第１変形例のように上流タンク２２０に圧力計４１０を設け、下流タンク２３０のインク液面を規定の高さまで下げるために第１ポンプ２５０を駆動すると同時に、上流タンク２２０の圧力計４１０が示す圧力を読み取り、一定圧になるように上流タンク２２０の大気開放弁２２１を制御する。

具体的には、まず上流タンク２２０の大気開放弁２２１を閉じ、下流タンク２３０の大気開放弁２３１を開けて（Ｓ３０１）、第１ポンプ２５０を駆動する（Ｓ３０２）。その後、上流タンク２２０の圧力が規定値Ｐｔ以上になれば（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）、上流タンク２２０の大気開放弁２２１を開放し、一定圧を超えないように制御する（Ｓ３０４）。

下流タンク２３０の第２液面センサ２３３がＯＦＦしたら（Ｓ３０５：Ｙｅｓ）、上流タンク２２０の大気開放弁２２１を閉じたまま（Ｓ３０６）、第１ポンプを停止する（Ｓ３０７）。第１ポンプ２５０を停止すると、上流タンク２２０と下流タンク２３０との差圧が規定値になるので、上流タンク２２０からインクジェットヘッド１１３を介して、下流タンク２３０にインクが流れるとともに、上流タンク２２０の圧力が低下する。一定時間経過したときの上流タンク２２０の圧力、または、ある圧力に低下するまでに経過した時間から流路抵抗に応じた値を計測することができる（Ｓ３０８）。そして計測された値に応じてインク粘度の判定を行なう（Ｓ３０９）。

図１４（ｂ）は、第２変形例である下流タンク２３０に圧力計４２０を設けた場合を示すブロック図である。第２変形例では、上流タンク２２０に第３液面センサ２２２を設けている。この場合は、第３液面センサ２２２がＯＮするまで第１ポンプを駆動すると同時に、下流タンク２３０の圧力を一定にする。その後の具体的な測定方法は、第１変形例と同様に一定時間経過したときの下流タンク２３０の圧力、または、ある圧力に上昇するまでに経過した時間から流路抵抗に応じた値を計測することができる。

図１６は加圧するための第４ポンプをインク循環用の第１ポンプとは別に設けた第３変形例を示すブロック図である。本図に示すように第３変形例は、上流タンク２２０に開閉弁４３０を介して気圧室４６０を接続し、気圧室４６０に圧力計４４０を接続し、さらに、一方向弁４５０を介して第４ポンプ４７０を接続した構成になっている。

図１７は、第３変形例における流路抵抗に応じた値を計測する処理を説明するためのフローチャートである。計測は上流タンク２２０の大気開放弁２２１および下流タンク２３０の大気開放弁２３１を開けて（Ｓ４０１）、第１ポンプを駆動する（Ｓ４０２）。そして、下流タンク２３０の第２液面センサ２３３がＯＦＦしたら（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、上流タンク２２０の大気開放弁２２１を閉じ（Ｓ４０４）、第１ポンプを停止する（Ｓ４０５）。

つぎに、第４ポンプ４７０の駆動によりあらかじめ一定圧に加圧しておいた気圧室４６０の開閉弁４３０を開け、上流タンク２２０に一定圧力をかける（Ｓ４０６）。この状態で時間の計測を開始し（Ｓ４０７）、下流タンク２３０の第１液面センサ２３２がＯＮすると（Ｓ４０８：Ｙｅｓ）、時間の計測を終了する（Ｓ４０９）。そして計測された時間に応じてインク粘度の判定を行なう（Ｓ４１０）。第３変形例では、インク循環用の第１ポンプとは別に加圧するための第４ポンプ４７０を設けることで上流タンク２２０を一定圧に制御しながら流路抵抗に応じた値の測定が行なえる。なお、第４ポンプ４７０は、メンテナンス時にインク経路を加圧し、ノズルプレート１１４からインクを押し出させるパージ動作用の加圧ポンプとしても用いることができる。

以上説明したように、本発明によれば、計測された流路抵抗に応じた値に基づいてインクの粘度を判定し、判定結果に応じたメンテナンス動作を行なうことで、メンテナンスにかかる時間やインクの無駄を抑制することができる。

循環搬送路を備えたインクジェットプリンタの概要を示す図である。 インクジェットプリンタのインク流路関連の構成を示すブロック図である。 インクジェットヘッドとメンテナンス機構との接合状態を示す図である。 ノズルプレートの表面を示す図である。 メンテナンス動作の流れを説明するフローチャートである。 インク粘度判定処理の流れを説明するフローチャートである。 インク粘度判定処理を説明するための図である。 通常のインク循環を説明するための図である。 強度インク循環を説明するための図である。 上流タンクの圧力を大きくした強度インク循環を説明するための図である。 吸引動作を説明する図である。 加圧パージ処理を説明するための図である。 パージ動作の別例を示す図である。 第１変形例および第２変形例を説明するためのブロック図である。 第１変形例を説明するためのフローチャートである。 第３変形例を説明するためのブロック図である。 第３変形例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１００…インクジェットプリンタ、１１０…ヘッドユニット、１１１…分配器、１１２…集合器、１１３…インクジェットヘッド、１１４…ノズルプレート、１２０…サイド給紙台、１３０…給紙トレイ、１４０…排紙口、１５０…排紙台、１６０…搬送ベルト、１７０…切替機構、２１０…インクタンク、２２０…上流タンク、２２１…大気開放弁、２２２…第３液面センサ、２３０…下流タンク、２３１…大気開放弁、２３２…第１液面センサ、２３３…第２液面センサ、２３３…下流タンク、２４０…メンテナンス機構、２５０…第１ポンプ、２６０…第２ポンプ、２７０…廃液タンク、２８０…開閉弁、２８１…開閉弁、２９０…第３ポンプ、３００…コントローラ、３１０…循環制御部、３２０…粘度判定部、３３０…メンテナンス部、３３２…大気開放弁、４１０…圧力計、４２０…圧力計、４３０…開閉弁、４４０…圧力計、４５０…一方向弁、４６０…気圧室、４７０…第４ポンプ

Claims (9)

1. インクを吐出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インクを供給する第１タンクと、前記インクジェットヘッドで消費されなかったインクを収集する第２タンクとを経路中に含むインク循環経路を備えたインクジェットプリンタであって、
   前記第２タンクから前記第１タンクへインクを送るための第１ポンプと、
   インクの消費を伴うメンテナンス動作、又はインクの消費を伴わないメンテナンス動作を行なうメンテナンス手段と、
   前記第１タンクから前記インクジェットヘッドを経由して前記第２タンクまでインクを流した場合に計測される流路抵抗に応じた値を取得する計測手段と、
   前記取得された流路抵抗に応じた値に基づいて、メンテナンス動作を選択する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記メンテナンス手段による前記インクの消費を伴うメンテナンスが必要になる所定値より、前記取得された流路抵抗に応じた値が低い場合は、前記インクの消費を伴わない動作として、前記インク循環路でインクを循環させるメンテナンス動作を選択し、前記取得された流路抵抗に応じた値が前記所定値以上の場合に、前記メンテナンス手段が行なう前記インクの消費を伴うメンテナンス動作には、前記第１ポンプを駆動させてインクを循環させた後、インクを前記インクジェットヘッドのインク吐出面から吸引する動作が含まれる
   ことを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記インク循環路でインクを循環させるメンテナンス動作は、
   前記計測手段により取得された流路抵抗に応じた値によって、循環されるインク量が異なるものである
   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。
3. 請求項１に記載のインクジェットプリンタであって、
   前記取得された流路抵抗に応じた値に応じて、インクを前記インクジェットヘッドのインク吐出面から吸引する時間、あるいは、吸引する強さを変化させることを特徴とするインクジェットプリンタ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタであって、
   前記第１タンクと前記第２タンクは、いずれもタンク内圧を大気開放するための開放弁を備え、前記第１タンクは前記インクジェットヘッドよりも高い位置に配置され、前記インクジェットヘッドは前記第２タンクよりも高い位置に配置されていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
5. 請求項４に記載のインクジェットプリンタであって、
   前記計測手段は、前記第１タンクおよび前記第２タンクの大気開放弁を開け、所定量のインクが前記第１タンクから前記第２タンクに流れる時間を計測することで流路抵抗に応じた値を取得することを特徴とするインクジェットプリンタ。
6. 請求項４に記載のインクジェットプリンタであって、
   前記第２タンクには、上下２つのインク液面センサが設けられており、
   前記計測手段は、前記第１タンクおよび前記第２タンクの大気開放弁を開け、下側のインク液面センサがインク液面を検出してから上側のインク液面センサがインク液面を検出するまでの時間を計測することで流路抵抗に応じた値を取得することを特徴とするインクジェットプリンタ。
7. 請求項５または６に記載のインクジェットプリンタであって、
   前記時間の計測に先立ち前記第１タンク内の圧力を所定の値にするための圧力調整手段をさらに備え、
   前記計測手段は、前記圧力調整手段により調整された前記第１タンク内の圧力を所定の値に保った状態で、前記時間の計測を行うことを特徴とするインクジェットプリンタ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタであって、
   前記制御手段は、前記取得された流路抵抗に応じた値に基づいて、インクの増粘度合いを判別し、判別されたインクの増粘度合いに応じてメンテナンス動作を選択することを特徴とするインクジェットプリンタ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタであって、
   前記計測手段は、インクの消費を伴うメンテナンス動作あるいはインクを循環させるメンテナンス動作を行なった後に、再度、流路抵抗に応じた値を取得し、
   前記制御手段は、前記再度取得された流路抵抗に応じた値に基づいて、再度のメンテナンス動作の要否を判定することを特徴とするインクジェットプリンタ。