JP6676323B2 - インクジェット記録装置およびその制御方法 - Google Patents

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本発明は、リザーブタンクを有するインクジェット記録装置に関する。
近年、生産装置として、リザーブタンクを備えたインクジェット記録装置が広く使用されている。このようなインクジェット記録装置では、インクタンクが空になってもリザーブタンク内のインクを用いて記録動作を続ける(以下、「ストップレス記録」と称する)ことができる。また、リザーブタンク内のインクを用いて記録動作を継続している間にインクタンクの交換も可能である。
一方、インクジェット記録装置に使用されるインクは、放置によって溶液(インク)中のインク成分が沈降し、インクタンク内のインク濃度分布が不均一になる場合がある。特に、顔料インクを使用したインクジェット記録装置では、このような問題がより発生しやすくなる。このため、インクジェット記録装置では、定期的にインクタンクやリザーブタンク内のインクを撹拌する必要がある。
例えば、特許文献1に開示されたインクジェット記録装置(図12(a)を参照する)は、上下に配置されたインクタンク130とサブタンク330’(リザーブタンク)を備えている。また、インクタンク130とサブタンク330’の間には、第1流路(インク導入針321側の流路)と第2流路(空気導入針322側の流路)が設けられており、それぞれの流路によってインクタンク130とサブタンク330’が連通されている。また、インクタンク130からサブタンク330’へインクが流れるように、サブタンク330’内において、第1流路の下端が第2流路の下端よりも下方に配置されている。
これにより、水頭差に基づき第2流路を通じてサブタンク内の空気がインクタンクへ移動されると共に、第1流路を通じてインクタンク130内のインクがサブタンク330’へ自動的に供給される。
特許文献1の発明では、第1流路(インク導入針321側の流路)においてシリンダ500内に往復移動するピストン510を備えたポンプ機構(図12(b)を参照する)が配置されている。
このポンプ機構の動作によって、インクがインクタンク130から第1流路(321)を通じてサブタンク330’へ流れ、更にサブタンク330’に溜まったインクが第2流路(322)を通じてインクタンク130へ流れる(戻される)。ポンプ機構の動作を繰り返すことによって、インクタンク130とサブタンク330’内のインクが撹拌される。
特開2007−313830号公報
特許文献1の記録装置では、所定の時間を経過すると、インクタンク130およびサブタンク330’内のインクがポンプ機構によって撹拌される。インクタンク130およびサブタンク330’内のインクが撹拌されてから記録動作を開始していた為、記録動作が開始可能な状態になるまで時間が長くなる場合がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、記録動作が開始可能な状態になるまでの時間を短縮することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録装置は、インクを収容する第1のインクタンクと、前記第1のインクタンクから供給されるインクを収容する第2のインクタンクと、前記第2のインクタンクから供給されるインクを用いて記録動作を行う記録ヘッドと、を有するインクジェット記録装置であって、前記第1のインクタンク内のインクおよび前記第2のインクタンク内のインクを撹拌する第1の撹拌動作と、前記第1のインクタンク内のインクを撹拌せず前記第2のインクタンク内のインクを撹拌する第2の撹拌動作と、を含む複数の撹拌動作から選択された撹拌動作を実行する撹拌手段と、前記第1のインクタンク内のインク量を取得するインク量取得手段と、を備え、前記撹拌手段は、前記インク量取得手段によって取得された前記インク量に基づき、実行する撹拌動作を選択することを特徴とする。
本発明のインクジェット記録装置によれば、第1のインクタンク内のインク量に基づき、撹拌制御を変えることにより、効率的に撹拌動作を行うと共に、記録動作が開始可能な状態になるまでの時間を短縮することができる。
本発明の実施例に係るインクジェット記録装置の斜視概念図である。 インクジェット記録装置のインク流路概念図である。 インクジェット記録装置のブロック図である。 (a)〜(c)インク撹拌機構の制御のフローチャートである。 (a)〜(c)リザーブタンク内のインク撹拌動作を示す概念図である。 (a)〜(d)インクタンクおよびリザーブタンク内のインクの循環撹拌動作を示す概念図である。 (a)、(b)経過時間と放置後のインク状態の関係を示す概念図である。 (a)、(b)インクタンク内インク残量と放置後のインク状態の関係を示す概念図である。 (a)インク撹拌機構を制御する際に使用される制御テーブルの一例である、(b)制御テーブルの他の一例である。 リザーブタンク撹拌動作を行う場合の制御テーブルの一例である。 (a)循環撹拌動作を行う場合の制御テーブルの一例である、(b)循環撹拌動作後のリザーブタンク撹拌動作を行う場合の制御テーブルの一例である。 (a)従来のインクジェット記録装置のインク流路図である、(b)従来のインクジェット記録装置のインク流路の要部拡大図である。
以下、図1〜図11を参照して本発明の実施例について説明する。
なお、本実施例では、インクジェット記録装置として、シリアル型のインクジェット記録装置を用いて説明する。
1.インクジェット記録装置
(1−1)インクジェット記録装置の全体構成
図1は、本実施例に係るインクジェット記録装置の斜視概念図である。
図1に示すように、インクジェット記録装置50(以下、単に「記録装置」と称する)は、互いに向き合った2つの脚部55の上端部に跨るように固定されている。キャリッジ60には、ヘッド1(記録ヘッド)が搭載されている。
記録時は、搬送ロールホルダユニット52にセットされた記録媒体が記録位置まで給紙(搬送)される。キャリッジ60がキャリッジモータ(不図示)及びベルト伝動手段62より主走査方向B−Bに往復移動すると共にヘッド1の各ノズルからインク滴が吐出される。キャリッジ60が記録媒体の一方端まで移動すると、搬送ローラ51が所定量だけ記録媒体を副走査方向Aへ搬送する。
このように、記録動作と搬送動作とを交互に繰り返すことにより記録媒体全体に画像が形成される。画像形成後は、不図示のカッターによって記録媒体をカットし、カットされた記録媒体はスタッカ53に積載される。
インク供給ユニット63には、黒、シアン、マゼンタ、イエローなどのインク色ごとに分かれたインクタンク5(第1のインクタンク)が具えられており、各色のインクが貯留されている。また、インクタンク5は、後述するリザーブタンク4(第2のインクタンク)を介して供給チューブ2(インク流路)に接続されている。また、供給チューブ(インク流路)2はキャリッジ60の往復移動の際の障碍物とならないように、チューブガイド61によって束ねられている。
ヘッド1の記録媒体に対向した面には、主走査方向B−Bと略直交した方向に複数のノズル列(不図示)が備られており、ノズル列単位で供給チューブ2(インク流路)と接続している。
回復ユニット70が主走査方向B−Bにおいて記録媒体の領域外で、かつヘッド1のノズル面に対向する位置に設けられている。回復ユニット70は、必要に応じてヘッド1の吐出口面からインク又は空気を吸引し、ノズルのクリーニングを行ったり、ヘッド内部に溜まった空気を強制的に吸引する吸引手段を備えている。
記録装置50の右側(図1を参照する)には操作パネル54が設けられており、ユーザーは記録装置50に対して指令を入力することができる。また、操作パネル54は、インクタンク5内のインクが空になった際に、インクタンク5の交換を促す警告を表示することもできる。
図2は、本実施例のインクジェット記録装置のインク流路の概念図である。なお、本実施例では、1色分のインク流路を例として説明するが、複数色のインク流路についても同様である。
図2に示すように、本実施例の記録装置50は、主にインクを収容するインクタンク5と、インクタンク5から供給されるインクを収容するリザーブタンク4と、リザーブタンク4から供給されるインクを用いて記録動作を行うヘッド1を備える。
また、リザーブタンク4は、インクタンク5の下方に配置されている。インクタンク5とリザーブタンク4の間には、インクタンク5からリザーブタンク4へインクを供給するインク供給路6(第1の流路)と、リザーブタンク4からインクタンク5へ空気を導入する空気導入路10(第2の流路)とが備えられている。
なお、リザーブタンク4は大気と連通する大気連通部7を備え、大気開放されている。一方、インクタンク5は大気連通部を有さず、大気開放されていない。また、インクタンク5は、リザーブタンク4(装置本体)に対して着脱可能である。
インクタンク5は、内部にインクを貯留する内部空間を有し、底部には2カ所のジョイント部が設けられている。このジョイント部には、後述する第1の中空管8(第1の流路)と第2の中空管9(第2の流路)が挿入可能である。また、インクタンク5内に挿入された第2の中空管9の周囲には、第2の中空管9を囲むようにインクタンク5の底部(底面)から立設された筒状の立ち壁42が配置されている。
インク供給路6の一端6aが第1の中空管8に接続され、他端6bがリザーブタンク4の底部に接続されている。即ち、インク供給路6は、他端6bにおいてリザーブタンク内に開口する開口6c(第1開口部)を備えている。なお、インク供給路6と第1の中空管8とで本発明の第1の流路が構成されている。
一方、空気導入路10の一端10aが第2の中空管9に接続され、他端10bがリザーブタンク4の上部(上面)に接続されている。また、空気導入路10の他端10bは、リザーブタンク4の上面からリザーブタンク4内に挿入された状態で配置されており、開口10c(第2開口部)を備えている。なお、空気導入路10と第2の中空管9とで本発明の第2の流路が構成されている。
即ち、リザーブタンク4において、インク供給路6の開口6c位置が空気導入路10の開口10c位置よりも下方に配置されている。言い換えれば、リザーブタンク4内において、第2の流路の第2開口部(開口10c)は、第1の流路の第1開口部(開口6c)よりも高い位置に配置される。
このため、水頭差により、インク供給路6(および第1の中空管8)を通じてインクタンク5からリザーブタンク4へインクが供給された際、空気導入路10(および第2の中空管9)を通じてリザーブタンク4からインクタンク5へ空気が導入される。
一方、リザーブタンク4内の液面の上昇によって開口10cが封止されたとき、リザーブタンク4からインクタンク5への空気の移動が停止され、インクタンク5からリザーブタンク4へのインクの供給も停止される。
このように、リザーブタンク4内のインクが消費されて液面が下がると、空気導入路10を通じて空気がインクタンク5へ導入されると共に、リザーブタンク4へインクが自動的に供給される(バードフィード供給方式)。なお、インクタンク5内のインクが無くなるまでは、リザーブタンク4内のインクの液面は空気導入路10の開口10cと略同じ高さに位置される。
リザーブタンク4内には、金属製の中実管341〜343が電極34として設けられている。第1の中実管341の下端は空気導入路10の開口10cよりも若干下方(本実施例では約4mm下)に設けられている。これにより、リザーブタンク4の満タン状態を確実に検出することができる。また、第2の中実管342と第3の中実管343は略同じ長さを有し、それぞれの下端は第1の中実管341の下端よりも下方に位置し且つリザーブタンク4からヘッド1へのインク流出口401よりも上方に位置している。
これにより、第1の中実管341と第3の中実管343の間に微弱な電圧を印加した場合、リザーブタンク4内のインクが満タン状態のとき、インクを通じて電極間に電流が流れて2つの電極間の抵抗値が低くなる。このように、電極間の抵抗値変化に基づき、リザーブタンク4が「満タン状態」であるか否かを検知することができる。
同様に、第2の中実管342と第3の中実管343の間に微弱な電圧を印加した場合、リザーブタンク4内のインクが電極34の下端よりも低下したとき、2つの電極間に電流が流れず抵抗値が上がる。このように、電極間の抵抗値変化に基づき、リザーブタンク4が「空状態」であるか否かを検知することができる。
なお、インクタンク5内にインクがある限り、バードフィード供給方式に基づきリザーブタンク4内は「満タン状態」とすることができる。従って、電極34によってリザーブタンク4内のインクが「満タン状態」ではないと検知された場合、インクタンク5内のインクが空状態になったと推定できる。即ち、電極34はインクタンク5の「空状態」を検知することもできる。
本実施例では、インク流出口401は、リザーブタンク4の側面において最も低い位置に設けられている。また、リザーブタンク4と供給チューブ2の間に開閉弁3が設けられている。開閉弁3を設けることにより、後述する「ヘッド内の空気の除去およびヘッド内のインクの充填」をスムーズに行うことができる。
また、本実施例では、後述するインク撹拌機構(撹拌手段)の駆動源と同じ駆動源によって開閉弁3が駆動されるが、開閉弁3を別の駆動源で駆動してもよい。また、複数色のインク流路内の開閉弁を同時に駆動されるように構成しても良い。
また、本実施例では、リザーブタンク4内のインクの液面とヘッド1の吐出口面との水頭差H(図2を参照する)によってヘッド1内のインクの負圧が維持されている。なお、本実施例ではこの水頭差Hは約80mmである。
なお、ヘッド1内部に空気が溜まっている場合、強制的にヘッド内の空気を除去する必要がある。ヘッド内の空気の除去方法として、開閉弁3を閉じた状態で、回復ユニット70(図1)によってヘッド1を吸引する。
具体的には、ヘッド1の吐出口面にキャップ(図示しない)を密着させ、ポンプ(図示しない)を駆動して空気を吸引する。所定時間(本実施例では約25秒)の吸引を行った後、開閉弁3を開放させ、ヘッド内にインクが充填される。即ち、吸引後に開閉弁3を開放させることにより、ヘッド内の負圧によってリザーブタンク4からヘッド1へ所定量のインクが吸い込まれる。これにより、ヘッド内にインクが充填される。なお、ヘッド1内のインクが消費されるに連れ、インクタンク5、リザーブタンク4の順に再びヘッド1へインクが供給される。
(1−2)インクジェット記録装置の制御機構
図3は、本実施例のインクジェット記録装置の制御機構を示すブロック図である。
図3に示すように、本実施例の記録装置50は、主に記録装置を制御するCPU11(制御手段)、ユーザーが操作するキーや情報を表示する操作パネルを含むユーザーインターフェース12を備えている。また、記録装置50は、制御ソフトウエアを内蔵するROM13、制御ソフトウエアを動作させる際に一時的に使用するRAM14を備えている。更に、記録装置50は、駆動部I/O15、駆動部分16、インク量を検知する検知手段17、インクタンクの着脱を検出するインクタンク装着センサ18を備えている。
なお、本実施例では、検知手段17は、電極34と電極34に繋ぐ電気回路を備え、電極34の電圧値からリザーブタンク4内の液面情報を検知している。また、検知手段17は、インクタンク5内のインク量を検知する構成を有している。
具体的には、検知手段17は、ドットカウント手段17A(インク量取得手段)を備える。ドットカウント手段17Aは、記録ヘッドから吐出(消費)するインク滴(インク量)をドットカウントすることができる。このため、インクタンク5内のインク残量は、使用前のインクタンク内のインクの量からドットカウント手段17Aによってカウントされたインク消費量を差し引いて推定することができる。検知手段17は、ドットカウント手段17Aの他に、インクタンク内のインク量を直接検知できる電極センサー(図示なし)や、光学センサー(図示なし)などの検知手段を備えても良い。
インクタンク装着センサ18は、インクタンク5に取り付けられたEEPROM20の読み値で着脱状態を判定している。また、インクタンク装着センサ18を用いてEEPROM20の内容(記録情報)の読み書きを行う。つまり、インクを使用する度に、EEPROM20にインクタンク5の残量が記録され、インクタンク5の残量管理が行われている。
本実施例では、経過時間は、時間取得手段(CPU11)によって取得される。即ち、経過時間は、CPU11のクロックから前回の撹拌動作の時点(例えば撹拌動作終了の時点)と現時点の差分を算出して取得することができる。また、撹拌動作を行う時点の情報をRAM14に記憶させることができる。
2.インク撹拌機構(撹拌手段)
(2−1)インク撹拌機構の構成
以下、本実施例のインク撹拌機構(撹拌手段)の構成について説明する。
インク撹拌機構は、インク供給路6に設けられ、開閉可能な第1開閉弁31(第1開閉部)および第2開閉弁32(第2開閉部)と、可撓部33(容積変化部)とを備える。インク撹拌機構(撹拌手段)は、CPU11(制御手段)によって制御され、後述する第1の撹拌動作、第2の撹拌動作を行うことができる。
具体的には、第1開閉弁31がインクタンク5と可撓部33の間に配置され、第2開閉弁32がリザーブタンク4と可撓部33の間に配置されている。第1開閉弁31、第2開閉弁32は、それぞれ開状態と閉状態とに切り替わることによってインク供給路6を開閉することができる。
なお、本実施例では、可撓部33は、可撓性を有し内部容積が変化可能な可撓性部材で構成されているが、容積変化部としては、内部容積が変化可能な部材であれば良く、必ず可撓性を有する必要はない。例えば、容積変化部は、シリンダ部とピストン部を有し内部容積が変化可能な構成であってもよい。
可撓部33を変形させて、内部容積を変化させることにより、可撓部33にインクの出入ができる。なお、本実施例では、第1開閉弁31、第2開閉弁32、可撓部33は、共通の駆動機構(不図示)により駆動される。
本実施例では、可撓部33は、インク供給路6において、重力方向の最下部に設けられている。これにより可撓部33内に気泡の混入が少なく、効率的にインクを移動させることができる。また、本実施例では、可撓部33の容積可変量は約0.7〜1.5mlに設定されている。なお、可撓部33の配置や内部容積などを適宜に変更して実施することも可能である。
(2−2)インク撹拌機構の制御
本実施例では、インク撹拌機構の制御は、リザーブタンク(のみ)の撹拌制御と、リザーブタンクとインクタンクの間でインクを循環させて撹拌する循環撹拌制御(以下、「循環制御」と称する)を含む。
また、循環制御は、インク供給路6からインクタンク5へインクを移動させる動作(第1の動作)とリザーブタンク4からインク供給路6へインクを移動させる動作(第2の動作)を含む循環撹拌動作(第1の撹拌動作)を行う。即ち、インク供給路6からインクタンク5へインクを移動させることにより、インクタンク5内の圧力が上昇し、空気導入路10を通じてインクタンク5からリザーブタンク4へインクが移動される(押し出される)。第1の動作と第2の動作を繰り返すことにより、インクタンク5とリザーブタンク4の間でインクが循環されて撹拌される。
なお、後述するように、循環撹拌動作の際、空気導入路10を通じてインクタンクからリザーブタンクへインクが押し出されたとき、インクタンク5の底部近傍に沈降した濃いインクがリザーブタンク4へ移動される。また、濃いインクがリザーブタンク4で希釈された後に、さらにインク供給路6を通じてインクタンク5へ移動される。この動作の繰り返しによって、インクタンク5およびリザーブタンク4内のインクが循環されて撹拌される。
一方、リザーブタンク撹拌制御は、インク供給路6とリザーブタンク4の間でインクが往復移動することによって、リザーブタンク内のインクが撹拌される(第2の撹拌動作)。
本実施例では、インク撹拌機構の制御は、装置に電源を入れたときや、一時休止モード(スリープモード)から復帰したときに実行される。また、記録装置にインクタンク5が交換された場合にも実行することができる。
以下、本実施例のインク撹拌機構の制御(撹拌動作)について詳細に説明する。
図4(a)〜(c)は、本実施例のインク撹拌機構の制御のフローチャートである。図5(a)〜(c)は、本実施例のリザーブタンク内のインク撹拌動作を示す概念図である。また、図6(a)〜(d)は、本実施例のインクタンクおよびリザーブタンク内のインク循環撹拌動作を示す概念図である。
インクタンク5及びリザーブタンク4を放置して時間が経過すると、インクタンク5およびリザーブタンク4内にインクが沈降し、濃いインク層5a、4aが発生する場合がある(図5(a)を参照)。つまり、放置によって、インクタンクまたはリザーブタンク内では、高さ方向において、インクの濃度分布が発生する可能性がある。
本実施例では、インクタンクまたはリザーブタンク内に濃いインク層(5a、4a)の発生を推定し、撹拌動作を決定する。
具体的には、図4(a)に示すように、インク撹拌機構の撹拌制御としては、まず、前回の撹拌動作からの経過時間を取得する(S201)。即ち、前回の撹拌動作から、現在までの経過時間を取得する。例えば、記録装置の電源が入れた時に撹拌制御を開始した場合、経過時間は、前回の撹拌動作から今回電源が入れた時点までの時間である。
次に、インクタンク5の前回の撹拌動作後の経過時間(放置時間)が所定時間(例えば10日)以上であるか否かを判定する(S202)。経過時間が所定時間以上の場合に、濃いインク層5aまたは4aが発生すると推定され、撹拌が必要となる。
つまり、ステップS202において、インクタンク5の放置時間が10日未満の場合(N)、濃いインク層が発生せず、撹拌動作(制御)が不要と判断し、撹拌制御を終了する。この場合、撹拌動作の終了後、記録動作を開始することが可能となる。
一方、インクタンク5の放置時間が10日以上の場合(Y)、撹拌動作が必要と判断する。この場合、インクタンクのインク残量を取得し(S203)、インク残量に基づき、撹拌動作(第1の撹拌動作、第2の撹拌動作)を選択する。即ち、インク残量に基づき、第2の撹拌動作(リザーブタンク撹拌動作)よりも第1の撹拌動作(循環撹拌動作)が必要か否かを判断する(S204)。
具体的には、インク残量が所定量未満の場合(N)、リザーブタンクのみの撹拌動作を行う(S205)。この場合、リザーブタンクの撹拌動作が終了すれば、記録動作が開始可能な状態になる。また、この場合では、早期に記録動作を開始することができる。
一方、インク残量が所定量以上の場合(Y)、循環撹拌動作を行う(S206)。循環撹拌動作が終了すれば、記録動作が開始可能な状態になる。なお、リザーブタンク内のインクをより均一にするために、記録動作の前に、さらにリザーブタンクの撹拌動作を行ってもよい。
例えば、本実施例では、ステップS206における循環撹拌動作の後、さらにリザーブタンクの撹拌動作を行う(S207)。リザーブタンク撹拌動作が終了した後に、記録動作を開始する。
なお、リザーブタンクのみ撹拌動作(第2の撹拌動作)の場合に比べ、循環撹拌動作(第1の撹拌動作)の場合では時間がかかるが、記録動作が開始される前に、十分にインクを撹拌することができる。
このように、本実施例では、経過時間を所定閾値と比較することによって、撹拌制御が必要か否かを判定することができる。また、撹拌制御が必要な場合には、さらにインクタンクのインク残量に基づき、適切に第1、第2の撹拌動作を選択することができる。これにより、早期に記録動作が開始可能な場合を判別することができ、素早く記録動作を開始させることができる。
なお、ステップS201において、経過時間を取得する前に、インクタンクが空状態であるか否かを判定するステップを追加してもよい。この場合、全色のインクタンクが空状態であれば、循環撹拌動作を禁止し、リザーブタンクのみを撹拌する(撹拌動作を選択する)ことができる。
以下、リザーブタンク4の撹拌動作の制御の詳細について、図4(b)および図5(a)〜(c)を参照して説明する。また、循環撹拌動作の制御(インクタンク5およびリザーブタンクの撹拌制御)の詳細について、図4(c)および図6(a)〜(d)を参照して説明する。
(A)リザーブタンクの撹拌制御について
図4(b)に示すように、リザーブタンク4のみの撹拌制御の方法として、まず、第1開閉弁31を閉じる(S301)。(図5(a)に示す状態)
そして、可撓部33を(容積)縮小変形させる(S302)。(図5(b)に示す状態)
図5(b)に示すように、第2開閉弁32を開いて且つ第1開閉弁31を閉じた状態で可撓部33を縮小変形させる第3の動作を行う。この結果、インク供給路6からインクタンク5側へインクが押し出されず、可撓部33内の変化量分のインクがリザーブタンク4側へ押し出される。
これにより、リザーブタンク4内にインクの大きな流れが生じて、沈降した濃いインク層4aが巻き上げられて撹拌される。
その後、図5(c)に示すように、可撓部33を(容積)拡大変形させる(S302)と、リザーブタンク4内のインクが可撓部33の変化量分だけインク供給路6に引き込まれる。
上記の様に、第1開閉弁31を閉じて且つ第2開閉弁32を開いた状態で可撓部33の容積変化動作を複数(N)回または所定の撹拌時間で実施する(S303)。
図5の(a)〜(c)に示す動作を繰り返し実行させることにより、リザーブタンク4内に大きなインクの流れを発生させることができる。そして、リザーブタンク4内のインクを効果的に撹拌することができ、リザーブタンク4内のインク濃度を均一化にすることができる。
なお、経過(放置)期間によって決められた回数(N)分(または所定の撹拌時間)の容積変化動作が終わると、第1開閉弁31を開放させ(S304)、リザーブタンク4の撹拌制御(第3の動作の制御)が終了する。
(B)インクタンクおよびリザーブタンクの撹拌制御(循環制御)について
図4(c)に示すように、インクタンク5とリザーブタンクの間でインクを循環して撹拌する撹拌制御の方法として、まず、第2開閉弁32を閉じて(S401)、続いて第1開閉弁31を開く(S402)。(図6(a)に示す状態)
そして、可撓部33を(容積)縮小変形させる(S403)。(図6(b)に示す状態)
図6(b)に示すように、第1開閉弁31が開いて且つ第2開閉弁32が閉じた状態で可撓部33を縮小変形させる第1の動作を行う。この結果、インク供給路6からリザーブタンク4側へインクが押し出さられず、可撓部33内の変化量分のインクがインクタンク5側へ押し出される。
これにより、インクタンク5にインクの大きな流れが生じて、底部付近に沈降した濃いインク層5aが巻き上げられて撹拌される。即ち、インクタンク5に流入した(比較的薄い)インクによって、濃いインク層5aが少し薄められ、底部付近においてやや濃いインク層5bが形成される。
また、インク供給路6を通じてインクタンク5にインクが流入することにより、インクタンク5内の圧力が上昇する。このため、インクタンク5の下方に存在する比較的濃いインク(5a又は5b)の一部が第2中空管9(および空気導入路10)を通じてリザーブタンク4へ流入する。
ステップ403において、可撓部33が縮小変形された後、図6(c)に示すように、第1開閉弁31を閉じて(S404)、続いて第2開閉弁32を開く(S405)。そして、図6(d)に示すように、可撓部33を(容積)拡大変形させる(S406)。
図6(d)に示すように、第1開閉弁31が閉じて且つ第2開閉弁32が開いた状態で可撓部を拡大変形させる第2の動作を行うと、リザーブタンク4内の底部付近の(比較的濃い)インク(4a)が可撓部33の変化量分だけインク供給路6に引き込まれる。
上記の様に、第1、第2開閉弁31、32の開閉動作に伴い可撓部33の容積変化動作を複数(N)回または所定の撹拌時間で実行する(S407)。
図6の(a)〜(d)に示すように、第1の動作と第2の動作を交互に繰り返して循環撹拌動作を実行させることにより、インクタンク5内に大きなインクの流れを発生させることができる。これにより、インクタンク5内のインクを効果的に撹拌することができ、インクタンク5およびリザーブタンク4内のインク濃度を均一化にすることができる。
なお、経過(放置)期間およびインク残量によって決められた回数(N)分(または撹拌時間)の容積変化動作(循環撹拌動作)が終わると、第1開閉弁31を開放させ(S408)、インクタンク5の撹拌制御(循環制御)が終了する。
以下、図7および図8を用いて、経過時間とインク状態の関係について説明する。
なお、図7は、経過時間と放置後のインク状態の関係(比較)を示す。また、図8は、インクタンク内インク残量と放置後のインク状態の関係(比較)を示す。
具体的に、図7(a)は、インクタンク内のインク量が多く、経過時間(放置時間)が短い場合を示す。一方、図7(b)は、インク量が多く、経過時間が長い場合を示す。
図7(a)、(b)から理解できるように、経過時間が長いほどインクの沈降が進み、底部に濃いインク層が形成されやすくなる。なお、図7(a)、(b)に示すインクタンクの高さ方向のほぼ中央部分のインク層は、沈降開始前のインク濃度と略同じであり、ここで「100」として表す。放置によってインクの沈降が進むと、下方のインク濃度が高くなり(100より大きい数値で表す)、上部のインク濃度が低くなる(100より小さい数値で表す)。
また、図8(a)は、経過時間が長く、インク量が多い場合を示す。一方、図8(b)は、経過時間が長く、インク量が少ない場合を示す。
図8(a)、(b)から理解できるように、経過時間が同じであっても、インク量が多いほどインクの沈降量が多く、底部に濃いインクの層が形成されやすくなる。
従って、インク残量、または、インク残量および経過時間の両方に基づいて、インクの沈降度合いを推定し、撹拌制御を場合分けして行うことができる。
以下、具体的に、撹拌制御の際の制御テーブルの設定方法について説明する。図9(a)は、本実施例における撹拌制御の際に使用される制御テーブルの一例を示す。図9(b)は、制御テーブルの他の一例を示す。
図9(a)に示す一例のように、経過時間が閾値以上(例えば、1週間以上)の場合に、インクタンク内のインク残量に応じて、撹拌動作を場合分けして制御(選択)することができる。例えば、インク残量が60%以上の場合に循環撹拌動作Gを行い、60%未満の場合にリザーブタンク撹拌動作Rのみを行うように制御してもよい。即ち、記録動作が開始可能な状態になることが前提であれば、インクタンク内のインク量に基づき、インクの沈降状態を推測し、第1の撹拌動作または第2の撹拌動作を選択的に行っても良い。
一方、図9(b)に示す他の一例のように、経過時間およびインク残量に応じて、循環撹拌動作G(第1の撹拌動作)と、リザーブタンク撹拌動作R(第2の撹拌動作)を選択的に行うこともできる。なお、前述したように、循環撹拌動作Gの後に、さらにリザーブタンク撹拌動作(+R)を行っても良い。
選択的に撹拌動作を行うことにより、記録動作が開始可能な状態になるまでの時間を短縮することができる。即ち、インクの沈降状態を推測し、最適な撹拌動作を選択的に行うことができ、記録動作を早期に開始させることができる。
なお、図9(b)に示すように、例えば、経過時間が1週間以上(第1の所定時間以上)かつ2週間未満(第2の所定時間未満)の場合(第1の場合)に、インクの沈降度合いが若干進むものの、インク残量の影響がまだ少ない。リザーブタンク撹拌動作Rのみ行えば、記録動作が開始可能な状態になると推定し、循環撹拌動作を行わずリザーブタンク撹拌動作Rを行うことができる。
一方、経過時間が2週間以上(第2の所定時間以上)(1ヶ月未満)の場合、インク残量による影響の有無を考慮してもよい。例えば、インク残量が80%以上(所定値以上)の場合(第3の場合)には、インクタンク内のインクの沈降度合いが顕著になると推定し、記録動作の前に、循環撹拌動作Gを行うことができる。なお、第1の撹拌動作(循環撹拌動作G)の後かつ記録動作の前に、第2の撹拌動作(リザーブタンク撹拌動作(+R))を追加してもよい。
なお、経過時間が2週間以上(第2の所定時間以上)(1ヶ月未満)の場合に、インク残量が80%未満(所定値未満)の場合(第2の場合)には、インクタンク内のインクの沈降度合いが許容範囲内と推定することができる。この場合、循環撹拌動作を行わず、リザーブタンク撹拌動作Rを行うことができる。
経過時間が1ヶ月以上になると、インク残量の影響が及ぼす範囲がさらに拡大すると推定し、例えば、インク残量が40%以上の場合には循環撹拌動作Gを行い、40%未満の場合にはリザーブタンク撹拌動作R(のみ)を行うようにしてもよい。
このように、制御手段は、時間取得手段(CPU11)によって取得された経過時間およびインク量取得手段17Aによって取得されたインク量に基づき、第1の撹拌動作または第2の撹拌動作を行わせることができる。また、経過時間およびインク残量に応じて撹拌動作を選択的に行うことによって、効率的にインクタンク、リザーブタンクを撹拌すると共に、早期に記録動作を開始可能な状態にすることができる。
図10は、リザーブタンク撹拌動作Rのみを行う場合の制御テーブルの一例である。
図10に示すように、リザーブタンク撹拌動作を行う際、経過時間に基づき撹拌動作の時間を変えることができる。
例えば、経過時間が1週間以上2週間未満の場合に、リザーブタンクの撹拌動作を60秒で行い、経過時間が2週間以上1ヶ月未満の場合、リザーブタンクの撹拌動作を90秒で行うことができる。なお、リザーブタンクのみ撹拌する際、インクタンクのインク残量の影響を受けないため、例えば経過時間が2週間以上、1ヶ月未満の場合、リザーブタンクの撹拌動作は、インク残量に寄らず、90秒で行うことができる。
図11(a)(b)は、循環撹拌動作Gとリザーブタンク撹拌動作(+R)の両方を行う場合の制御テーブルの一例である。
図11(a)には、循環撹拌動作Gを行う際の制御の一例を示す。即ち、経過時間が所定時間(例えば、2週間)以上の場合、循環撹拌動作(第1の撹拌動作)が行われるが、インクタンクのインク残量に応じて、撹拌動作の時間を変えることができる。例えば、経過時間が2週間以上(1ヶ月未満)の場合、インク残量が100%の場合には、循環撹拌動作を120秒で行い、インク残量が80%の場合には、循環撹拌動作を96秒で行うことができる。
即ち、制御手段(CPU11)は、経過時間とインク残量に基づき、第1の撹拌動作を変更することができる。
図11(b)には、循環撹拌動作G後のリザーブタンクの撹拌動作(+R)を行う際の制御の一例を示す。図10に示すリザーブタンクの撹拌動作と同様に、リザーブタンクタンクの撹拌動作は、インクタンクのインク残量の影響を受けないため、経過時間のみに基づき撹拌動作の時間を変えることができる。例えば、経過時間が2週間以上(1ヶ月未満)の場合に、リザーブタンク動作は、インク残量に寄らず、30秒で行うことができる。
図10と図11(b)から理解できるように、経過時間が同じ場合であっても、リザーブタンクのみの撹拌動作(R)における撹拌時間を、循環撹拌動作G後のリザーブタンクの撹拌動作(+R)における撹拌時間よりも長く設定してもよい。即ち、循環撹拌動作後に、リザーブタンクタンク内のインクがある程度撹拌されるため、リザーブタンク撹拌動作を追加する際に、リザーブタンクの撹拌時間を比較的に短くしてもよい。
なお、撹拌動作を変える際に、時間を変える方法以外に、撹拌の強度を変えることもできる。例えば、可撓部33を容積変化させる際の変化速度や、容積変化量を変えるように駆動部(図示しない)を制御することにより、撹拌動作の強度を変えることもできる。
なお、記録動作が開始した後、記録動作と平行に循環撹拌動作を行っても良い。これにより、早期に記録動作を開始できると共に、インク濃度の均一性を更に向上させることができる。
本実施例では、経過時間は、前回の撹拌動作から起算されるが、前回の循環撹拌動作(第1の撹拌動作)を起点としてもよく、リザーブタンクの撹拌動作(第2の撹拌動作)を起点としてもよい。なお、記録動作開始後に循環撹拌動作が実行された場合、記録動作と並行に行う循環撹拌動作を起点としてもよい。
また、起算する際の起点は、撹拌動作の開始時でもよく、終了時でもよい。即ち、起算の基準点が同じであれば、任意の時点でもよい。
また、撹拌時間(又は回数)は、経過期間の他に、環境温度、インク種類などに応じて適宜に変更することができる。なお、本実施例では、可撓部33の容積変化は約1秒で1回の縮小変形動作と1回の拡大変形動作を行う(即ち、1Hzで可撓部を変形動作させている)。
本実施例では、循環撹拌動作を行う際、第2開閉弁32を閉じ(S401)、第1開閉弁31を開いた状態(S402)で、可撓部33を縮小変形させる(S403)ことにより、インク供給路6からインクタンク5へインクを押し込む(第1の動作)。その後、第1開閉弁を閉じ(S404)、第2開閉弁を開いた状態(S405)で、可撓部33を拡大変形させる(S406)ことにより、リザーブタンク4からインク供給路6へインクを引き込む(第2の動作)。これらの動作を交互に繰り返すことにより、インクタンク5とリザーブタンク4の間でインクが循環移動される。
なお、循環撹拌動作を上記の順番とは逆に行っても良い。即ち、第1開閉弁31を閉じ、第2開閉弁32を開いた状態で、可撓部33を拡大変形させることにより、リザーブタンク4からインク供給路6へインクを引き込む(第2の動作)。その後、第2開閉弁32を閉じ、第1開閉弁31を開いた状態で、可撓部33を縮小変形させることにより、インク供給路6からインクタンク5へインクを押し込む(第1の動作)ようにしてもよい。同様に、これらの動作を交互に繰り返すことにより、インクタンク5とリザーブタンク4の間でインクが循環移動される。
前述したように、本実施例では、循環動作の際に、インクタンク5の底部付近の濃いインク(5a又は5b)がリザーブタンク4へ流入される。リザーブタンク4に流入した濃いインクをより効率的にインクタンク5へ移動(循環)させるために、リザーブタンク4内におけるインク供給路6の開口は、空気導入路10の開口の直下位置の付近に配置されることが望ましい。
即ち、鉛直方向に沿って見たとき、開口10cを開口6cの近傍に配置することが好ましい。言い換えれば、開口10cと開口6cの中心距離を所定値以下(例えば、5cm以下)に設定することが好ましい。
また、鉛直方向に見たとき、開口10cと開口6cが重なるように(直下)配置すれば、より効率的にインク供給路6へ移動して循環させることができる。即ち、開口10cからリザーブタンク4に流入(落下)した比較的濃いインク(5a又は5b)をリザーブタンク4内の底部付近の濃いインク4aと混ざった状態でインク供給路6へ素早く移動することができる。
なお、インクタンク5またはリザーブタンク4へインクが流入する際のインク量および流速によって、インクタンクまたはリザーブタンク内のインクの流れの強さを制御することができる。一方、インク量および流速は、可撓部33の容積変化量および変化速度によって制御される。このため、可撓部33を制御することにより、リザーブタンクの動作またはインクタンクおよびリザーブタンクの循環撹拌動作を独立して制御することができる。
前述したように、インク撹拌機構は、インクタンクの着脱動作後に撹拌制御を開始するように構成してもよい。
具体的には、インクタンク5が装置本体に装着された後、インクタンク5からリザーブタンク4へインクが充填される。リザーブタンク4へのインクの充填が完了すると、循環撹拌動作(図4(c)を参照する)を行うことができる。
なお、インクタンク5の装着状態(着脱)は、前述した着脱センサ18(図3を参照する)によって検知される。
また、複数色のインクタンクの撹拌動作を同時に行っても良く、個別に行っても良い。
3.その他
以下、インクタンク5の撹拌後のリザーブタンク4へのインク供給(補給)について説明する。
前述したように、リザーブタンク4のインク撹拌が終了した後に、記録動作をしながらインクタンク5の撹拌動作を行うことができる。この場合、リザーブタンク4内のインクが消費されるため、インクタンク5のインク撹拌動作が終了した後に、インクタンク5からリザーブタンク4へインクを供給(補給)する必要がある。
インクの供給方法として、第1開閉弁31と第2開閉弁32を開け、空気導入路10を介してインクタンク5へ空気が導入されると共に、インクタンク5からリザーブタンク4へインクが自動的に供給(補給)される。(バードフィード供給方式)
なお、バードフィード供給方式のインク供給量(供給速度)が記録動作に使用されるインク使用量(使用速度)以上である必要がある。本実施例では、インク供給量(供給速度)は、リザーブタンク4内のインク液面(即ち、空気導入路10下端の開口10cの端面の高さ位置)と第2の中空管9の下端面9a(図2を参照する)との「高低差(水頭差)」によって決定される。この高低差は、インク使用量に応じて、適宜に設定することが可能であるが、本実施例では、この高低差を約20mmとして設定している。
また、本実施例では、可撓部の内部容積の最大変化量は、インク供給路の容積よりも大きく設定することができる。これにより、より効率的にインクを撹拌することができる。
また、本実施例では、第1の中空管8と第2の中空管9は共に金属針で構成されているが、それぞれをインク供給路6と空気導入路10の一部として形成してもよい。即ち、インク供給路6の一端をインクタンク5の底部に接続し、他端がリザーブタンクの底部に接続してもよい。また、空気導入路10の一端をインクタンク5の底部に接続し、他端をリザーブタンク4の上部に接続してもよい。
また、本実施例では、検知手段17は電極34を用いてリザーブタンク4の残量検知(即ち、「満タン状態」及び「空状態」の検知)を行っているが、電極の他に、別のセンサを採用してもよい。例えば、フロート式や光学式等の他のセンサを採用してもよい。
また、本実施例では、インクタンク5の「空状態」の検知を、リザーブタンク4の「満タン状態」を検知するセンサによって間接的に行っているが、インクタンク5に専用のセンサを設けても良い。
また、本実施例では、リザーブタンク4の空状態の検知を電極34による方式で行っている。なお、リザーブタンク4の満タン位置(状態)の検知のみを電極34で行い、満タン位置を下まわったことを検知した後にヘッド1からの吐出数をカウントするドットカウント方式の検知手段を採用してもよい。
また、本実施例では、リザーブタンク4内の液面と記録ヘッドの吐出口面の間の高低差H(水頭差)によって、通常状態では記録ヘッド内が負圧に維持されている。また、記録動作の際に、記録ヘッド側の毛管力によってリザーブタンク4から記録ヘッド1へインクが自動的に供給される。このような方式に対して、リザーブタンク4と記録ヘッド1の間の流路2に送液ポンプ(図示なし)を設けて、リザーブタンク4内のインクが送液ポンプによって吸い込まれた後、記録ヘッドへ加圧された状態で供給されるようにしても良い。
また、本実施例では、開閉部が開閉弁で構成されているが、開閉弁に限らず、開閉可能な構成であればよい。例えば、開閉部を、駆動停止時に流路を遮断可能なポンプで構成されてもよく、開状態と閉状態とに切換可能な可撓部で構成されてもよい。
以上のように、本発明によれば、第1のインクタンク内のインク量に基づき、撹拌制御を変えることにより、効率的に撹拌動作を行うと共に、記録動作が開始可能な状態になるまでの時間を短縮することができる。よって、インクジェット記録装置のダウンタイムを抑制しつつインク撹拌効率を向上させることができる。
1 ヘッド(記録ヘッド)
2 供給チューブ
3 開閉弁
4 リザーブタンク(第2のインクタンク)
5 インクタンク(第1のインクタンク)
11 CPU(制御手段、時間取得手段)
17A ドットカウント手段(インク量取得手段)
31 第1開閉弁、第1開閉部(撹拌手段)
32 第2開閉弁、第2開閉部(撹拌手段)
33 可撓部、容積変化部(撹拌手段)

Claims (16)

  1. インクを収容する第1のインクタンクと、
    前記第1のインクタンクから供給されるインクを収容する第2のインクタンクと、
    前記第2のインクタンクから供給されるインクを用いて記録動作を行う記録ヘッドと、を有するインクジェット記録装置であって、
    前記第1のインクタンク内のインクおよび前記第2のインクタンク内のインクを撹拌する第1の撹拌動作と、前記第1のインクタンク内のインクを撹拌せず前記第2のインクタンク内のインクを撹拌する第2の撹拌動作と、を含む複数の撹拌動作から選択された撹拌動作を実行する撹拌手段と、
    前記第1のインクタンク内のインク量を取得するインク量取得手段と、を備え、
    前記撹拌手段は、前記インク量取得手段によって取得された前記インク量に基づき、実行する撹拌動作を選択することを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前回の前記第1の撹拌動作からの経過時間を取得する時間取得手段を備え、
    前記撹拌手段は、前記時間取得手段によって取得された前記経過時間および前記インク量取得手段によって取得された前記インク量に基づき、実行する撹拌動作を選択することを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。
  3. 前記撹拌手段は、前記経過時間が第1の所定時間よりも長くかつ前記第1の所定時間よりも長い第2の所定時間未満の第1の場合、および、前記経過時間が前記第2の所定時間よりも長くかつ前記インク量が所定値未満の第2の場合に、前記記録動作を開始する前に、前記第2の撹拌動作を実行することを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録装置。
  4. 前記撹拌手段は、前記経過時間が前記第2の所定時間よりも長く、かつ、前記インク量が前記所定値よりも多い第3の場合に、前記記録動作を開始する前に、前記第1の撹拌動作を実行することを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録装置。
  5. 前記撹拌手段は、前記第3の場合に、前記第1の撹拌動作の後、かつ、前記記録動作を開始する前に、さらに前記第2の撹拌動作を実行することを特徴とする請求項4に記載のインクジェット記録装置。
  6. 前記第3の場合における前記第2の撹拌動作の撹拌時間は、前記第1の場合または前記第2の場合における前記第2の撹拌動作の撹拌時間よりも短いことを特徴とする請求項5に記載のインクジェット記録装置。
  7. 前記撹拌手段は、前記経過時間と前記インク量に基づき、前記第1の撹拌動作における撹拌時間を変更することを特徴とする請求項6に記載のインクジェット記録装置。
  8. 前記撹拌手段は、前記経過時間に基づき、前記第2の撹拌動作における撹拌時間を変更することを特徴とする請求項7に記載のインクジェット記録装置。
  9. 前記第2のインクタンクは、前記第1のインクタンクの下方に配置されると共に大気と連通する大気連通部を備え、
    前記第1のインクタンクと前記第2のインクタンクとは、前記第2のインクタンク内に開口する第1開口部を備える第1の流路と、前記第2のインクタンク内に前記第1開口部よりも高い位置に開口する第2開口部を備える第2の流路のそれぞれによって接続されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  10. 前記第1開口部が前記第2のインクタンクの底部に設けられ、
    前記第2開口部が前記第2のインクタンクの上部に設けられていることを特徴とする請求項9に記載のインクジェット記録装置。
  11. 前記撹拌手段は、
    前記第1の流路に設けられ、内部容積が変化可能な容積変化部と、
    前記第1のインクタンクと前記容積変化部の間に設けられ、開状態と閉状態とに切り替わることによって前記第1の流路を開閉可能な第1開閉部と、
    前記第2のインクタンクと前記容積変化部の間に設けられ、開状態と閉状態とに切り替わることによって前記第1の流路を開閉可能な第2開閉部と、を備えることを特徴とする請求項10に記載のインクジェット記録装置。
  12. 前記撹拌手段は、
    前記第2開閉部を閉状態かつ前記第1開閉部を開状態とした後に、前記容積変化部の内部容積を縮小変形させて前記第1の流路から前記第1のインクタンクへインクを移動させ、
    前記第1開閉部を閉状態かつ前記第2開閉部を開状態とした後に、前記容積変化部の内部容積を拡大変形させて前記第2のインクタンクから前記第1の流路へインクを移動させることによって、前記第1の撹拌動作を実行することを特徴とする請求項11に記載のインクジェット記録装置。
  13. 前記撹拌手段は、
    前記第1開閉部を閉状態かつ前記第2開閉部を開状態とした後に、前記容積変化部の内部容積を変化させることによって、前記第2のインクタンクと前記第1の流路の間でインクを移動させることによって、前記第2の撹拌動作を実行することを特徴とする請求項11または12に記載のインクジェット記録装置。
  14. 前記容積変化部は、可撓性をする可撓性部材であることを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  15. 前回の前記第2の撹拌動作からの経過時間を取得する時間取得手段を備え、
    前記撹拌手段は、前記時間取得手段によって取得された前記経過時間および前記インク量取得手段によって取得された前記インク量に基づき、実行する撹拌動作を選択することを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。
  16. インクを収容する第1のインクタンクと、
    前記第1のインクタンクから供給されるインクを収容する第2のインクタンクと、
    前記第2のインクタンクから供給されるインクを用いて記録動作を行う記録ヘッドと、を有するインクジェット記録装置の制御方法であって、
    前記第1のインクタンク内のインクおよび前記第2のインクタンク内のインクを撹拌する第1の撹拌動作を行う第1の撹拌工程と、
    前記第1のインクタンク内のインクを撹拌せず前記第2のインクタンク内のインクを撹拌する第2の撹拌動作を行う第2の撹拌工程と、
    前記第1のインクタンク内のインク量を取得するインク量取得工程と、
    前記インク量取得工程によって取得された前記インク量に基づき、記第1の撹拌動作と前記第2の撹拌動作のいずれを行わせるか選択する選択工程と、を有することを特徴とする制御方法。
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