JP7214403B2 - 静電容量センサ、及び、印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量センサ、及びこの静電容量センサを備える印刷装置に関する。

従来、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。このインク循環式のインクジェット印刷装置としては、インクジェットヘッドの上流に配置された加圧タンクと、インクジェットヘッドの下流に配置された負圧タンクと、負圧タンクから加圧タンクへ空気を送るためのエアポンプと、負圧タンクに蓄積されたインクを加圧タンクに送液するポンプとを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

このようなインク循環式のインクジェット印刷装置は、加圧タンクと負圧タンクとの圧力差によりインクを循環させながら、インクジェットヘッドにおけるインク吐出を行う。この加圧タンク及び負圧タンクの圧力制御方式として、圧力追従制御方式が知られている。この方式は、インク経路内の圧力を圧力センサにより一定間隔でモニタリングし、維持したい圧力になるように送気と脱気とを繰り返すものである。この方式では、ある程度の圧力変動を繰り返しながら圧力を維持するため、ヘッドの規定値の範囲に圧力を収めるためには、圧力変動の制御が必要となる。

圧力変動の大きさは、インク経路内の空気容量により異なってくる。空気容量はインクタンク内の液面高さによって変わるため、圧力変動の大きさを制御するために液面高さを制御する必要がある。液面高さを制御するためには、液面高さの検知が必要となり、そのために加圧タンク及び負圧タンクには液面検知センサが取り付けられている。この液面検知センサは、液面高さ制御の他に、インクジェット印刷装置の異常検知やインク交換報知など、複数の機能を担っている。これらの機能を担うためには、液面検知センサは、複数の液面高さを検知する必要があり、複数の液面高さの検知を１つのセンサで行う方式として、静電容量方式が知られている。

静電容量方式とは、センサに搭載された電極の静電容量値が物質の近接に伴い変化(増加)することを利用した方式である。この方式を液面検知に利用し、あらかじめ液面高さと静電容量値との相関関係を得て、液面高さの値を得ることによって、１つのセンサで複数の液面高さを検知することが可能となっている。

特開２０１７－２２６０９７号公報

しかし、インクを収容する加圧タンク、負圧タンク等の液体収容部は、製造時の寸法バラツキや静電容量センサの貼り付け位置のバラツキなどによって、静電容量センサによって検知される静電容量値がばらついてしまう。

例えば、収容するインクの色のみが異なる同一の液体収容部であっても、個々に寸法バラツキや静電容量センサの貼り付け位置のバラツキなどがあることで、液体収容部の液面高さが同一であっても、同一の静電容量値が検知されるとは限らない。

そのため、正確に液面高さを検出することができなくなることで、上述のような圧力変動の大きさを正確に制御することができなくなり、圧力変動の増加を招き、ヘッドの規定値の範囲に圧力を収めることができなくなる。また、異常検知やインク交換報知の精度低下を招く恐れもある。そこで、液体収容部ごとに液面高さと静電容量値との相関関係を容易且つ正確に得る方法が求められている。

本発明の目的は、液体収容部における液面高さと静電容量値との相関関係を正確且つ容易に得ることができる静電容量センサ及び印刷装置を提供することである。

１つの態様では、静電容量センサは、液体を収容する液体収容部に配置され、前記液体の液面高さを検出するための静電容量値を検知する静電容量センサであって、前記液面高さの高さ方向にかけて幅が非連続的に変化する幅変化部及び厚さが非連続的に変化する厚さ変化部のうち少なくとも一方を有する電極を備える。

前記態様によれば、液体収容部における液面高さと静電容量値との相関関係を正確且つ容易に得ることができる。

一実施の形態に係るインクジェット印刷装置を示す構成図である。 一実施の形態に係るインクジェット印刷装置の制御構成を示すブロック図である。 一実施の形態に係る静電容量センサの電極を示す正面図である。 一実施の形態の変形例に係る静電容量センサの電極を示す側面図である。 一実施の形態におけるインク初期充填動作の処理を示すフローチャートである。 液面高さと静電容量値との相関関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態に係る静電容量センサ及びインクジェット印刷装置（印刷装置の一例）について、図面を参照しながら説明する。

＜インクジェット印刷装置１の構成について＞
図１は、一実施の形態に係るインクジェット印刷装置１を示す構成図である。なお、以下の説明における上下方向及び高さ方向は、鉛直方向である。

図１に示すように、インクジェット印刷装置１は、インクジェットヘッド２と、インク循環部３と、インク補給部４とを備える。また、図２に示すように、インクジェット印刷装置１は、制御部６１と、記憶部６２と、操作パネル部６３と、原稿読取部６４と、静電容量センサＳとを備える。更には、インクジェット印刷装置１は、被印刷媒体の一例である用紙を搬送する搬送部、用紙の給紙を行う給紙部、用紙の排紙を行う排紙部等を備えるとよい。

図１に示すように、インクジェットヘッド２は、複数のヘッドモジュール３１を有し、インク循環部３により供給されるインクＩＫを吐出する。ヘッドモジュール３１は、インクＩＫを貯留するインクチャンバ（図示せず）と、インクＩＫ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。このピエゾ素子の駆動により、ノズルからインクＩＫが吐出される。

インク循環部３は、インクＩＫを循環させつつインクジェットヘッド２にインクＩＫを供給する。インク循環部３は、加圧タンク１１と、加圧タンク大気開放弁１２と、加圧タンク大気開放管１３と、加圧タンク圧力調整弁１４と、加圧タンク圧力調整管１５と、加圧側圧力センサ１６と、分配器１７と、集合器１８と、負圧タンク１９と、負圧タンク大気開放弁２０と、負圧タンク大気開放管２１と、負圧タンク圧力調整弁２２と、負圧タンク圧力調整管２３と、負圧側圧力センサ２４と、インクポンプ２５と、エアポンプ２６と、エアポンプ用配管２７と、インク循環管２８～３０とを備える。

集合器１８、インク循環管２９、負圧タンク１９、インク循環管３０、加圧タンク１１、インク循環管２８、及び分配器１７は、インクジェットヘッド２によって消費されなかったインクＩＫをインクジェットヘッド２へ再供給するための循環経路の一例である。

詳しくは図３を参照しながら後述するが、負圧タンク１９及び加圧タンク１１には、静電容量センサＳの電極１００（図１では２点鎖線で図示）が配置される。なお、負圧タンク１９及び加圧タンク１１は、インクＩＫ（液体）を収容する液体収容部の一例である。また、インク補給部４（インク補給弁４２）は、負圧タンク１９（液体収容部）へインクＩＫ（液体）を供給する液体供給部の一例であり、インク循環部３（インクポンプ２５）は、加圧タンク１１（液体収容部）へインクＩＫ（液体）を供給する液体供給部の一例である。液体収容部としては、負圧タンク１９及び加圧タンク１１に限られず、例えば、インクカートリッジ４１と負圧タンク１９との間に配置されるサブタンクなどであってもよく、液体を収容するものであればよい。

加圧タンク１１は、インクジェットヘッド２へ供給されるインクＩＫを貯留（収容）する。加圧タンク１１のインクＩＫは、インク循環管２８及び分配器１７を介してインクジェットヘッド２に供給される。加圧タンク１１内には、インクＩＫの液面上に空気層が形成されている。加圧タンク１１は、インクジェットヘッド２より低い位置（下方）に配置されている。

加圧タンク大気開放弁１２は、加圧タンク１１を密閉状態（大気から遮断した状態）と大気開放状態（大気に通じた状態）との間で切り替えるために、加圧タンク大気開放管１３内の空気の流路を開閉する。加圧タンク大気開放弁１２は、加圧タンク大気開放管１３の途中に配置されている。

加圧タンク大気開放管１３は、加圧タンク１１を大気開放するための空気の流路を形成する。加圧タンク大気開放管１３は、一端が加圧タンク１１の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

加圧タンク圧力調整弁１４は、加圧タンク１１内の圧力を調整するために、加圧タンク圧力調整管１５内の空気の流路を開閉する。加圧タンク圧力調整弁１４は、加圧タンク圧力調整管１５の途中に設けられている。

加圧タンク圧力調整管１５は、加圧タンク１１内の圧力調整のための空気の流路を形成する。加圧タンク圧力調整管１５は、加圧タンク大気開放管１３よりも流路抵抗が大きいパイプからなる。具体的には、加圧タンク圧力調整管１５は、加圧タンク大気開放管１３よりも細いパイプからなる。加圧タンク圧力調整管１５は、一端が加圧タンク１１の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

加圧側圧力センサ１６は、加圧タンク１１内の圧力を検出する。
分配器１７は、インク循環管２８を介して加圧タンク１１から供給されるインクＩＫを、インクジェットヘッド２の各ヘッドモジュール３１に分配する。

集合器１８は、インクジェットヘッド２によって消費されなかったインクＩＫを各ヘッドモジュール３１から集める。集合器１８により集められたインクＩＫは、インク循環管２９により負圧タンク１９へと流れる。

負圧タンク１９は、インクジェットヘッド２で消費されなかったインクＩＫを集合器１８から受け取り貯留（収容）する。また、負圧タンク１９は、後述するインク補給部４のインクカートリッジ４１から供給されるインクＩＫを貯留する。負圧タンク１９内には、インクＩＫの液面上に空気層が形成されている。負圧タンク１９は、加圧タンク１１と同じ高さに配置されている。

負圧タンク大気開放弁２０は、負圧タンク１９を密閉状態と大気開放状態との間で切り替えるために、負圧タンク大気開放管２１内の空気の流路を開閉する。負圧タンク大気開放弁２０は、負圧タンク大気開放管２１の途中に設けられている。

負圧タンク大気開放管２１は、負圧タンク１９を大気開放するための空気の流路を形成する。負圧タンク大気開放管２１は、一端が負圧タンク１９の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

負圧タンク圧力調整弁２２は、負圧タンク１９内の圧力を調整するために、負圧タンク圧力調整管２３内の空気の流路を開閉する。負圧タンク圧力調整弁２２は、負圧タンク圧力調整管２３の途中に設けられている。

負圧タンク圧力調整管２３は、負圧タンク１９内の圧力調整のための空気の流路を形成する。負圧タンク圧力調整管２３は、負圧タンク大気開放管２１よりも流路抵抗が大きいパイプからなる。具体的には、負圧タンク圧力調整管２３は、負圧タンク大気開放管２１よりも細い、加圧タンク圧力調整管１５と同程度の太さのパイプからなる。負圧タンク圧力調整管２３は、一端が負圧タンク１９の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

負圧側圧力センサ２４は、負圧タンク１９内の圧力を検出する。
インクポンプ２５は、負圧タンク１９から加圧タンク１１へインクＩＫを送液（供給）する。インクポンプ２５は、インク循環管３０の途中に設けられている。

エアポンプ２６は、負圧タンク１９から加圧タンク１１へ空気を送る。エアポンプ２６は、エアポンプ用配管２７の途中に配置されている。

なお、エアポンプ２６の駆動時に加圧タンク大気開放弁１２を閉鎖して加圧タンク１１を密閉状態とすることで加圧タンク１１に圧力（正圧）が生成される。また、エアポンプ２６の駆動時に負圧タンク大気開放弁２０を閉鎖して負圧タンク１９を密閉状態とすることで負圧タンク１９に圧力（負圧）が生成される。パージ時には、加圧タンク１１及び負圧タンク１９にそれぞれパージ用設定圧Ｐｋｐ，Ｐｆｐを生成するために、加圧タンク大気開放弁１２の閉鎖が行われ、エアポンプ２６が駆動される。パージは、加圧タンク１１からインクジェットヘッド２にインクＩＫを供給してノズルからインクＩＫを強制的に排出させる処理である。

エアポンプ用配管２７は、エアポンプ２６により負圧タンク１９から加圧タンク１１へ送られる空気の流路を形成する。エアポンプ用配管２７は、一端が負圧タンク１９の空気層に接続され、他端が加圧タンク１１の空気層に接続されている。

インク循環管２８は、加圧タンク１１と分配器１７とを接続する。インク循環管２８には、加圧タンク１１から分配器１７に向かってインクＩＫが流れる。インク循環管２９は、集合器１８と負圧タンク１９とを接続する。インク循環管２９には、集合器１８から負圧タンク１９に向かってインクＩＫが流れる。インク循環管３０は、負圧タンク１９と加圧タンク１１とを接続する。インク循環管３０には、負圧タンク１９から加圧タンク１１に向かってインクＩＫが流れる。

インク補給部４は、インク循環部３の負圧タンク１９にインクＩＫを補給（供給）する。インク補給部４は、インクカートリッジ４１と、インク補給弁４２と、インク補給管４３とを備える。

インクカートリッジ４１は、インクジェットヘッド２による印刷に用いられるインクＩＫを収容している。インクカートリッジ４１内のインクＩＫは、インク補給管４３を介してインク循環部３の負圧タンク１９に供給される。

インク補給弁４２は、インク補給管４３内のインクの流路を開閉する電磁弁である。負圧タンク１９へインクＩＫを補給する際、制御部６１の制御によってインク補給弁４２が開かれる。

インク補給管４３は、インクカートリッジ４１と負圧タンク１９とを接続する。インク補給管４３には、インクカートリッジ４１から負圧タンク１９に向かってインクＩＫが流れる。

図２に示す制御部６１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６１は、インクジェット印刷装置１全体の動作を制御する演算処理装置として機能するプロセッサ（例えばＣＰＵ： Central Processing Unit）を有する。

制御部６１は、インク循環部３においてインクＩＫを循環させつつ、インクジェットヘッド２からインクＩＫを吐出させて印刷処理を行う。また、制御部６１は、インクポンプ２５等の駆動制御、インク補給弁４２等の開閉制御などを行う。

詳しくは後述するが、制御部６１は、静電容量センサＳが検知する静電容量値Ｃに基づく負圧タンク１９及び加圧タンク１１のインクＩＫの液面高さＨを検出する。例えば、制御部６１は、後述するように液面高さＨと静電容量値Ｃとの相関関係を算出し、この相関関係に基づいて静電容量値Ｃに対応する液面高さＨを算出することによって、液面高さＨを検出する。但し、制御部６１が算出した液面高さＨと静電容量値Ｃとの相関関係を用いて、静電容量センサＳが静電容量値Ｃに基づいて液面高さＨを算出してもよく、その場合には、制御部６１は、静電容量センサＳによって算出された液面高さＨを取得することで液面高さＨを検出する。

記憶部６２は、例えば、所定の制御プログラムが予め記録されている読み出し専用半導体メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）、プロセッサが各種の制御プログラムを実行する際に必要に応じて作業用記憶領域として使用される随時書き込み読み出し可能な半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク装置などである。

操作パネル部６３は、インクジェット印刷装置１の各種操作を行うための操作キー、液晶表示部などを有することで、インクジェット印刷装置１の入力部及び表示部の一例として機能する。なお、操作パネル部６３がタッチパネル付きのディスプレイを有する場合には、このタッチパネル付きのディスプレイがインクジェット印刷装置１の入力部及び表示部の一例として機能する。

原稿読取部６４は、原稿（用紙）から画像データを読み取るスキャナを有する。
なお、インクジェット印刷装置１の構成について上述したが、この構成はあくまで一例であり、本実施の形態の印刷装置は、液体（例えばインクＩＫ）を収容する液体収容部（例えば、加圧タンク１１及び負圧タンク１９）と、この液体収容部へ液体を供給する液体供給部（例えば、インク循環部３（インクポンプ２５）及びインク補給部４（インク補給弁４２））と、液体収容部に配置され、静電容量値Ｃを検知する静電容量センサＳと、この静電容量センサＳが検知する静電容量値Ｃに基づく液体の液面高さＨを検出する制御部６１とを備えればよい。

例えば、インクジェット印刷装置１は、インク循環部３を備えず、インク循環を行わなくともよい。また、負圧タンク１９とエアポンプ２６との間のエアポンプ用配管２７に気室が設けられる場合には、この気室に、負圧タンク大気開放弁２０、負圧タンク大気開放管２１、負圧タンク圧力調整弁２２、負圧タンク圧力調整管２３、及び負圧側圧力センサ２４が配置されてもよい。同様に、エアポンプ２６と加圧タンク１１との間のエアポンプ用配管２７に気室が設けられる場合には、この気室に、加圧タンク大気開放弁１２、加圧タンク大気開放管１３、加圧タンク圧力調整弁１４、加圧タンク圧力調整管１５、及び加圧側圧力センサ１６が配置されてもよい。更には、加圧タンク１１と分配器１７との間のインク循環管２８に、インクＩＫを加熱するインクヒータ、ヒートシンク、ヒータ温度センサ、インク温度センサなどが配置されてもよい。

＜静電容量センサＳの構成について＞
図３は、本実施の形態に係る静電容量センサＳの電極１００を示す正面図である。

電極１００は、負圧タンク１９及び加圧タンク１１の両方に配置されるが、負圧タンク１９を例に説明する。

電極１００は、負圧タンク１９の正面（外壁面）に対し、例えば貼り付けによって固定されている。電極１００は、高さ方向に並んで互いに一体に設けられた幅狭部１０１及び幅広部１０２を有する。幅狭部１０１は電極１００のうち下側に位置し、幅広部１０２は電極１００のうち上側に位置する。幅広部１０２の幅Ｗ２は、幅狭部１０１の幅Ｗ１の２倍以上であるとよい。幅狭部１０１と幅広部１０２との段差部分の高さは、段差高さＨｃである。なお、電極１００は、負圧タンク１９の内壁面に固定されると、特にインクＩＫが磁性体インクである場合に、電極１００の劣化が生じたり、或いは電極１００との接触によるインクＩＫの変質が生じたりするため、負圧タンク１９の外壁面に配置されることが望ましい。

ここで、幅狭部１０１と幅広部１０２との段差部分は、液面高さＨの高さ方向にかけて幅Ｗ１，Ｗ２が非連続的に変化する幅変化部の一例である。この幅変化部は、段差部分に限らず、例えば、高さ方向にかけて幅が一定の部分と幅が漸増又は漸減する部分との境目の部分であってもよいし、或いは、高さ方向にかけて幅が漸増又は漸減する部分と当該部分とは異なる変化量で幅が漸増又は漸減する部分との境目の部分であってもよい。

なお、電極１００は、幅狭部１０１と幅広部１０２との段差部分のみに幅変化部を有するが、複数の幅変化部を有してもよい。また、電極１００は、幅狭部１０１及び幅広部１０２を有することによってＬ字形状を呈するが、十字形状などのその他の形状を有してもよい。なお、幅変化部（段差高さＨｃ）は、インクジェット印刷装置１の可動時の負圧タンク１９（加圧タンク１１）における液面高さＨと同一又は近い値であることが望ましい。また、電極１００は、負圧タンク１９の背面（外壁面）にも、正面側の電極１００と対向するように配置されていてもよい。

負圧タンク１９は、水平方向に周囲に突出するベース部１９ａ（１１ａ）を有する。このベース部１９ａの上面は、電極１００（幅狭部１０１）の底部が突き当てられる突き当て面１９ｂ（１１ｂ）である。この突き当て面１９ｂは、例えば、液面高さＨがゼロ、すなわち、負圧タンク１９におけるインクＩＫの収容部分の底面と同一高さである。なお、電極１００の底部が突き当て面１９ｂ（１１ｂ）に付き当てられることで、電極１００の負圧タンク１９又は加圧タンク１１への貼り付け位置の位置ずれが生じるのを防止することができるため、電極１００の幅変化部の高さを所望の高さに一致させることができる。

図４は、変形例に係る静電容量センサＳの電極２００を示す側面図である。
電極２００も、電極１００と同様に、負圧タンク１９及び加圧タンク１１の両方に配置されるが、負圧タンク１９を例に説明する。

電極２００は、負圧タンク１９の正面及び背面（外壁面）のそれぞれに例えば同一形状のものが配置されているが、単一の外壁面のみに配置されていてもよい。

電極２００は、負圧タンク１９の外壁面に高さ方向に並んで互いに一体に設けられた薄肉部２０１及び厚肉部２０２を有する。薄肉部２０１は電極２００のうち下側に位置し、厚肉部２０２は電極２００のうち上側に位置する。厚肉部２０２の厚さｔ２は、薄肉部２０１の厚さｔ１の２倍以上であるとよい。薄肉部２０１と厚肉部２０２との段差部分の高さは、段差高さＨｃである。

ここで、薄肉部２０１と厚肉部２０２との段差部分は、液面高さＨの高さ方向にかけて厚さｔ１，ｔ２が非連続的に変化する厚さ変化部の一例である。この厚さ変化部は、段差部分に限らず、例えば、高さ方向にかけて厚さが一定の部分と厚さが漸増又は漸減する部分との境目であってもよいし、或いは、高さ方向にかけて厚さが漸増又は漸減する部分と当該部分とは異なる変化量で厚さが漸増又は漸減する部分との境目であってもよい。

なお、電極２００は、薄肉部２０１と厚肉部２０２との段差部分のみに厚さ変化部を有するが、複数の厚さ変化部を有してもよいし、或いは、更に上述の幅変化部を有してもよい。また、電極２００の形状は特に制限されない。なお、厚さ変化部（段差高さＨｃ）は、インクジェット印刷装置１の可動時の負圧タンク１９（加圧タンク１１）における液面高さＨと同一又は近い値であることが望ましい。

上述のように、負圧タンク１９は、ベース部１９ａ（１１ａ）が水平方向に周囲に突出している。このベース部１９ａの上面は、電極２００（薄肉部２０１）の底部が突き当てられる突き当て面１９ｂ（１１ｂ）である。この突き当て面１９ｂは、例えば、液面高さＨがゼロ、すなわち、負圧タンク１９におけるインクＩＫの貯留部分の底面と同一高さである。

なお、図３に示す電極１００及び図４に示す電極２００は、負圧タンク１９又は加圧タンク１１に対する貼り付け面積が大きいほど液面高さＨの検知精度が高まるため、負圧タンク１９又は加圧タンク１１の外壁面に対して可能な限り広い範囲に亘って貼り付けられることが望ましい。

＜インクジェット印刷装置１のインク初期充填動作について＞
図５は、本実施の形態におけるインク初期充填動作の処理を示すフローチャートである。

なお、図５に示す処理は、図２に示す制御部６１によって行われる。また、図５に示す処理の開始時点では、負圧タンク１９及び加圧タンク１１には、インクＩＫが収容されていない。

まず、制御部６１は、負圧タンク１９に配置された静電容量センサＳ（電極１００）に測定（静電容量値Ｃの検知）を開始させるとともに、検知結果の記憶部６２への記録を開始する（ステップＳ１）。

次に、制御部６１は、インク補給弁４２を開くことで、インクカートリッジ４１から負圧タンク１９へのインク補給動作を開始させる（ステップＳ２）。このとき、制御部６１は、負圧タンク１９に一定速度でインクＩＫが供給されるようにインク補給弁４２を一定量開く。なお、インクカートリッジ４１から負圧タンク１９へのインクＩＫの補給は、負圧タンク１９よりも上方に位置するインクカートリッジ４１から水頭圧によって行われるため、一定速度でインクＩＫを負圧タンク１９へ供給することができる。

一定時間経過後、制御部６１は、インク補給弁４２を閉じることで、インクカートリッジ４１から負圧タンク１９へのインク補給動作を終了させる（ステップＳ３）。なお、このインク補給動作を行う時間は、負圧タンク１９からインクＩＫが溢れない時間として予め決定されている。

また、制御部６１は、負圧タンク１９に配置された静電容量センサＳに測定を終了させるとともに、検知結果の記憶部６２への記録を終了する（ステップＳ４）。

ここで、静電容量センサＳによって検知された静電容量値Ｃは、図６に示すように、液面高さＨの上昇に伴って上昇する。静電容量値Ｃは、電極１００の厚さ方向から見て（図３参照）、インクＩＫに対向する電極１００の面積に比例する。つまり、液面高さＨが１ｍｍ高くなったときの静電容量値Ｃの変化量（傾き）は、液面高さＨが幅広部１０２の高さにあるときの方が、液面高さＨが幅狭部１０１の高さにあるときよりも大きくなる。そして、負圧タンク１９には一定速度でインクＩＫが供給されるため、インクＩＫの供給量に対する静電容量値Ｃの変化量は、幅狭部１０１（又は薄肉部２０１）が位置する高さに液面高さＨがあるときに上昇が緩やかであるのに対し、幅広部１０２（又は厚肉部２０２）が位置する高さに液面高さＨがあるときに上昇が急になる。そのため、液面高さＨが幅狭部１０１（又は薄肉部２０１）と幅広部１０２（又は厚肉部２０２）との段差部分の段差高さＨｃにあるときを境に、静電容量値Ｃの変化量が変化する。つまり、液面高さＨが段差高さＨｃにあるときの静電容量値Ｃが変化点Ｃｃとなる。

なお、上述のように、電極１００，２００の底部が突き当てられる負圧タンク１９又は加圧タンク１１の突き当て面１９ｂ，１１ｂの高さが、液面高さＨがゼロ又はマイナスの高さである場合には、インク補給動作の開始時点での液面高さＨがゼロのときから静電容量値Ｃの値を得やすくなる。そのため、後述する液面高さＨと静電容量値Ｃとの相関関係を得やすくなる。

制御部６１は、上述のように測定及び記録された静電容量値Ｃに基づいて、上記の静電容量値Ｃの変化量及び変化点Ｃｃを算出し、記憶部６２に記録する（ステップＳ５）。

また、制御部６１は、加圧タンク１１における段差高さＨｃを予め取得できるため、この段差高さＨｃと静電容量値Ｃの変化量及び変化点Ｃｃとに基づき、加圧タンク１１における液面高さＨと静電容量値Ｃとの相対関係（例えば図６に示すように静電容量値Ｃに対応する液面高さＨを特定するための関係式）を算出し、記憶部６２に記録する（ステップＳ６）。

次に、制御部６１は、加圧タンク１１に配置された静電容量センサＳ（電極１００）に測定（静電容量値Ｃの検知）を開始させるとともに、検知結果の記憶部６２への記録を開始する（ステップＳ７）。

次に、制御部６１は、インクポンプ２５を駆動することで、負圧タンク１９から加圧タンク１１へのインク送液動作を開始させる（ステップＳ８）。このとき、制御部６１は、加圧タンク１１に一定速度でインクＩＫが供給されるようにインクポンプ２５を駆動させる。

一定時間経過後、制御部６１は、インクポンプ２５の駆動を停止し、負圧タンク１９から加圧タンク１１へのインク送液動作を終了させる（ステップＳ９）。なお、このインク送液を行う時間は、加圧タンク１１からインクＩＫが溢れない時間として予め決定されている。

また、制御部６１は、加圧タンク１１に配置された静電容量センサＳに測定を終了させるとともに、検知結果の記憶部６２への記録を終了する（ステップＳ１０）。

制御部６１は、上述のように測定及び記録された静電容量値Ｃに基づいて、上記の静電容量値Ｃの変化量及び変化点Ｃｃを算出し、記憶部６２に記録する（ステップＳ１１）。

また、制御部６１は、上述のように、段差高さＨｃと、静電容量値Ｃの変化量及び変化点Ｃｃとに基づき、加圧タンク１１における液面高さＨと静電容量値Ｃとの相対関係を算出し、記憶部６２に記録する（ステップＳ１２）。

なお、図５を参照しながらインク初期充填動作における液面高さＨと静電容量値Ｃとの相対関係について説明したが、インク初期充填動作以外の場面、例えばメンテナンス時などに、負圧タンク１９又は加圧タンク１１にインクＩＫを供給しながら又は排出しながら、段差高さＨｃを跨ぐように液面高さＨを変化させることによっても、液面高さＨと静電容量値Ｃとの相対関係を算出することが可能ではある。

＜インクジェット印刷装置１の印刷時の動作について＞
次に、上述のインク初期充填動作によって負圧タンク１９及び加圧タンク１１にインクＩＫが供給された状態のインクジェット印刷装置１の印刷時の動作について説明する。

印刷ジョブが入力されると、まず、制御部６１は、加圧タンク大気開放弁１２及び負圧タンク大気開放弁２０を閉鎖する。これにより、加圧タンク１１及び負圧タンク１９が密閉状態となる。なお、インクジェット印刷装置１が動作しない待機中は、加圧タンク大気開放弁１２及び負圧タンク大気開放弁２０は開放され、加圧タンク１１及び負圧タンク１９は大気開放されている。加圧タンク圧力調整弁１４及び負圧タンク圧力調整弁２２は、待機中から閉鎖されている。

次に、制御部６１は、エアポンプ２６を起動する。これにより、加圧タンク１１が加圧され始め、負圧タンク１９が減圧され始める。これにより、加圧タンク１１からインクジェットヘッド２を経由して負圧タンク１９へ向かうインクＩＫの流れが生じ、インクＩＫの循環が始まる。エアポンプ２６の起動後、制御部６１は、加圧タンク１１及び負圧タンク１９の圧力がそれぞれの循環用設定圧Ｐｋ，Ｐｆに達し、それが維持されるように、エアポンプ２６の駆動、及び、加圧タンク圧力調整弁１４及び負圧タンク圧力調整弁２２の開閉を制御する。

循環用設定圧Ｐｋ，Ｐｆは、インクＩＫを循環させつつインクジェットヘッド２のノズル圧を適正値にするための圧力値として予め設定されたものである。加圧タンク１１の循環用設定圧Ｐｋは正圧であり、負圧タンク１９の循環用設定圧Ｐｆは負圧である。負圧タンク１９の循環用設定圧Ｐｆは、加圧タンク１１の循環用設定圧Ｐｋより絶対値が大きい。これにより、インクジェットヘッド２のノズル圧が、インクＩＫの吐出に適した負圧になる。

加圧タンク１１及び負圧タンク１９の圧力が循環用設定圧Ｐｋ，Ｐｆになった後、制御部６１は、印刷ジョブに基づきインクジェットヘッド２を制御して印刷を行う。印刷ジョブの実行中は、加圧タンク１１からインクジェットヘッド２へインクＩＫが供給され、インクジェットヘッド２で消費されなかったインクＩＫが負圧タンク１９に回収される。

このようにインク循環及び印刷を行う際、制御部６１は、液面維持制御を行う。この液面維持制御は、加圧タンク１１及び負圧タンク１９の液面高さを基準高さで維持しつつインク循環するための、加圧タンク１１及び負圧タンク１９の液面高さに応じたインクポンプ２５及びインク補給弁４２の制御である。

印刷ジョブが終了すると、制御部６１は、加圧タンク大気開放弁１２及び負圧タンク大気開放弁２０を開放する。ここで、インクポンプ２５及びエアポンプ２６が駆動中の場合は、制御部６１は、駆動を停止させる。また、制御部６１は、加圧タンク圧力調整弁１４、負圧タンク圧力調整弁２２、及びインク補給弁４２が開放されている場合は、これらを閉鎖する。これにより、インク循環動作が終了し、インクジェット印刷装置１が待機状態となる。

以上説明した一実施の形態では、静電容量センサＳは、液体の一例であるインクＩＫを収容する液体収容部の一例である負圧タンク１９及び加圧タンク１１に配置され、インクＩＫの液面高さＨを検出するための静電容量値Ｃを検知する。また、静電容量センサＳは、図３に示すように、液面高さＨの高さ方向にかけて幅Ｗ１，Ｗ２が非連続的に変化する幅変化部（例えば、幅狭部１０１と幅広部１０２との段差部分）を有する電極１００を備える。そして、本実施の形態の変形例では、静電容量センサＳは、図４に示すように、液面高さＨの高さ方向にかけて厚さｔ１，ｔ２が非連続的に変化する厚さ変化部（例えば、薄肉部２０１と厚肉部２０２との段差部分）を有する電極２００を備える。

また、本実施の形態では、印刷装置の一例であるインクジェット印刷装置１は、液体の一例であるインクＩＫを収容する液体収容部の一例である負圧タンク１９及び加圧タンク１１と、負圧タンク１９及び加圧タンク１１へインクＩＫ（液体）を供給する液体供給部の一例であるインク補給部４（インク補給弁４２）及びインク循環部３（インクポンプ２５）と、負圧タンク１９及び加圧タンク１１に配置され、静電容量値Ｃを検知する静電容量センサＳと、この静電容量センサＳが検知する静電容量値Ｃに基づく液面高さＨを検出する制御部６１とを備える。また、静電容量センサＳは、液面高さＨの高さ方向にかけて幅が非連続的に変化する幅変化部及び厚さが非連続的に変化する厚さ変化部のうち少なくとも一方を含む電極１００，２００を有し、制御部６１は、負圧タンク１９及び加圧タンク１１へインクＩＫ（液体）を供給するようにインク補給弁４２及びインクポンプ２５を制御し、液面高さＨが、幅変化部及び厚さ変化部のうち少なくとも一方の高さ（段差高さＨｃ）に到達したときの静電容量値Ｃの変化量の変化点Ｃｃを算出する。

ところで、加圧タンク１１や負圧タンク１９などの液体収容部は、製造時の寸法バラツキ、電極１００，２００の貼り付け位置のバラツキなどにより、例えば収容するインクＩＫの色のみが異なる同一の液体収容部であっても、液面高さＨｃに対する静電容量値Ｃがばらつく。この点、本実施の形態及びその変形例では、電極１００，２００が、高さ方向にかけて幅Ｗ１，Ｗ２又は厚さｔ１，ｔ２が非連続的に変化する変化部を有するため、段差高さＨｃに液面高さＨが達したときに、静電容量値Ｃの変化量が変化する（変化点Ｃｃ）。したがって、静電容量値Ｃが変化点Ｃｃにあるときに液体の液面高さＨが段差高さＨｃにあることを容易に検出することができる。また、単一の液体収容部に対して複数の電極を配置することで静電容量値Ｃを検知する場合と比較して、複数の電極間の相対位置の位置ズレに起因する静電容量値Ｃの検知精度の低下を回避することができるとともに、簡素な構成にすることができる。

よって、本実施の形態及び変形例によれば、液体収容部（例えば、負圧タンク１９及び加圧タンク１１）における液面高さＨと静電容量値Ｃとの相関関係を正確且つ容易に得ることができる。また、液面高さＨを正確に検出することができるため、液体収容部内の空気層の量を正確に検出し、例えば、インクジェットヘッド２の圧力変動を規定の範囲内に収め、印刷精度を高めることもできる。更には、液面高さＨを正確に検出することができるため、インクＩＫ（液体）の漏れなどの異常検知の精度や、インクカートリッジ４１（液体補給部）の交換を促す報知などの精度を高めることもできる。

また、本実施の形態では、電極１００（２００）は、加圧タンク１１及び負圧タンク１９の外壁面に高さ方向に並んで互いに一体に設けられた幅狭部１０１及び幅広部１０２（薄肉部２０１及び厚肉部２０２）を有し、幅変化部（厚さ変化部）は、幅狭部１０１（薄肉部２０１）と幅広部１０２（厚肉部２０２）との段差部分である。そのため、簡単な形状の電極１００（２００）を用いながら、幅狭部１０１（薄肉部２０１）と幅広部１０２（厚肉部２０２）との段差部分において電極１００（２００）の幅（厚さ）が大きく変化するため、液面高さＨが段差高さＨｃにあるときの静電容量値Ｃの変化点Ｃｃを制御部６１によって算出しやすくすることができる。また、電極１００（２００）がインクＩＫ（液体）に非接触で静電容量値Ｃを検知するため、電極１００（２００）の劣化が生じたり、或いは電極１００（２００）の接触によるインクＩＫ（液体）の変質が生じたりするのを防止することもできる。

また、本実施の形態では、幅広部１０２の幅Ｗ２は、幅狭部１０１の幅Ｗ１の２倍以上である。また、厚肉部２０２の厚さｔ２は、薄肉部２０１の厚さｔ１の２倍以上である。そのため、幅狭部１０１と幅広部１０２との段差部分や、薄肉部２０１と厚肉部２０２との段差部分において電極１００，２００の幅又は厚さが大きく変化するため、液面高さＨが段差高さＨｃにあるときの静電容量値Ｃの変化点Ｃｃを制御部６１によって算出しやすくすることができる。

また、本実施の形態では、制御部６１は、負圧タンク１９及び加圧タンク１１へインクＩＫ（液体）を一定速度で供給するように液体供給部（インク補給弁４２及びインクポンプ２５）を制御する。そのため、液面高さＨが段差高さＨｃに到達したときの静電容量値Ｃの変化量が変化する変化点Ｃｃを検出しやすくすることができるとともに、一定速度でインクＩＫ（液体）を供給することで、変化点Ｃｃの前後における静電容量値Ｃと液面高さＨとの相関関係を容易に得ることもできる。

なお、本発明は、上述の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することができる。また、上述の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わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素を適宜組み合わせても良い。このような、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることはもちろんである。以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

［付記１］
液体を収容する液体収容部に配置され、前記液体の液面高さを検出するための静電容量値を検知する静電容量センサであって、
前記液面高さの高さ方向にかけて幅が非連続的に変化する幅変化部及び厚さが非連続的に変化する厚さ変化部のうち少なくとも一方を有する電極を備える
ことを特徴とする静電容量センサ。

［付記２］
前記電極は、前記液体収容部の外壁面に前記高さ方向に並んで互いに一体に設けられた幅狭部及び幅広部を有し、
前記幅変化部は、前記幅狭部と前記幅広部との段差部分である
ことを特徴とする付記１記載の静電容量センサ。

［付記３］
液体を収容する液体収容部と、
前記液体収容部へ前記液体を供給する液体供給部と、
前記液体収容部に配置され、静電容量値を検知する静電容量センサと、
前記静電容量センサが検知する静電容量値に基づく前記液体の液面高さを検出する制御部とを備え、
前記静電容量センサは、前記液面高さの高さ方向にかけて幅が非連続的に変化する幅変化部及び厚さが非連続的に変化する厚さ変化部のうち少なくとも一方を含む電極を有し、
前記制御部は、前記液体収容部へ前記液体を供給するように前記液体供給部を制御し、前記液面高さが、前記幅変化部及び前記厚さ変化部のうち少なくとも一方の高さに到達したときの前記静電容量値の変化量の変化点を算出する
ことを特徴とする印刷装置。

１ インクジェット印刷装置
２ インクジェットヘッド
３ インク循環部
４ インク補給部
１１ 加圧タンク
１１ａ ベース部
１１ｂ 突き当て面
１９ 負圧タンク
１９ａ ベース部
１９ｂ 突き当て面
２５ インクポンプ
４１ インクカートリッジ
６１ 制御部
６２ 記憶部
６３ 操作パネル部
６４ 原稿読取部
１００，２００ 電極
１０１ 幅狭部
１０２ 幅広部
２０１ 薄肉部
２０２ 厚肉部
Ｃ 静電容量値
Ｃｃ 変化点
Ｈ 液面高さ
Ｈｃ 段差高さ
ＩＫ インク
Ｓ 静電容量センサ
ｔ１，ｔ２ 厚さ
Ｗ１，Ｗ２ 幅

Claims (3)

1. 液体を収容する液体収容部に配置され、前記液体の液面高さを検出するための静電容量値を検知する静電容量センサであって、
   前記液体収容部の外壁面に貼り付けられ、前記液面高さの高さ方向にかけて厚さが非連続的に変化する厚さ変化部を有する電極を備える
   ことを特徴とする静電容量センサ。
2. 前記電極は、前記液体収容部の前記外壁面に前記高さ方向に並んで互いに一体に設けられた薄肉部及び厚肉部を有し、
   前記厚さ変化部は、前記薄肉部と前記厚肉部との段差部分である
   ことを特徴とする請求項１記載の静電容量センサ。
3. 液体を収容する液体収容部と、
   前記液体収容部へ前記液体を供給する液体供給部と、
   前記液体収容部に配置され、静電容量値を検知する静電容量センサと、
   前記静電容量センサが検知する静電容量値に基づく前記液体の液面高さを検出する制御部とを備え、
   前記静電容量センサは、前記液面高さの高さ方向にかけて厚さが非連続的に変化する厚さ変化部を含む電極を有し、
   前記電極は、前記液体収容部の外壁面に貼り付けられ、
   前記制御部は、前記液体収容部へ前記液体を供給するように前記液体供給部を制御し、前記液面高さが、前記厚さ変化部の高さに到達したときの前記静電容量値の変化量の変化点を算出する
   ことを特徴とする印刷装置。

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