JP7222300B2 - インクジェット記録装置及び異常検出方法 - Google Patents

Description

この発明は、インクジェット記録装置及び異常検出方法に関する。

ノズルからインクを吐出して画像などの記録を行うインクジェット記録装置がある。インク流路内のインクに対して圧力変動を付与することによってノズル内でインクを適切に押し引きすることにより、ノズルから適切な速さ、液量及び液滴径のインクが吐出されて飛翔する。

このとき、インクに対して印加する圧力が大気圧に対して適正に保たれないと、インク吐出量及び吐出速度などにバラつきが生じて記録画像にも濃度などのばらつきが生じるという問題がある。これに対し、インクが待機時などにノズルから漏出しないようにインクに対して印加される基準圧である所定の負圧を、インクカートリッジに連通する負圧タンクの圧力変化に基づいて、大気圧に対して一定になるように保つ技術がある（特許文献１）。

特開２０１０－１５５４２８号公報

しかしながら、インクに対して適正な圧力変動を印加しようとしても、ノズルにおけるインクの液面（メニスカス）が適切に壁面と接していないと圧力変動に伴って空気を巻き込んで、インクに対して印加した圧力が適正にインク内を伝わらず、インクの吐出に異常を生じる。このような液面の異常は、発生すると更に悪化していくので、検出が遅くなるほど大掛かりな対応な必要になって手間を要するという課題がある。

この発明の目的は、より容易に適正な画像記録動作に復帰させることが可能なインクジェット記録装置及び異常検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
前記ノズルに連通するインク貯留室と、
前記インク貯留室内の気圧を負圧とする動作を行う圧力調整部と、
前記気圧の変化特性に基づいて前記ノズルにおけるインクの液面の異常の有無を判別する判別部と、
を備え、
前記判別部は、前記気圧の変化速度に応じて前記異常の有無を判別する
ことを特徴とするインクジェット記録装置である。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、
前記圧力調整部の動作を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記気圧が第１基準値より大きい場合に前記圧力調整部による減圧動作を開始させ、前記気圧が前記第１基準値より小さい第２基準値未満の場合に前記減圧動作を停止させ、
前記判別部は、前記停止から前記開始までの経過時間が基準時間より短い場合に前記異常があると判別する
ことを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、請求項２記載のインクジェット記録装置において、
前記圧力調整部は、前記インク貯留室から空気を吸い出すファンを有することを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載のインクジェット記録装置において、
前記基準時間を記憶する記憶部を備えることを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は、請求項２～４のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記インク貯留室に接続して空気を貯留する空気貯留室と、
前記空気貯留室の前記接続の有無を切り替える切替部と、
を備え、
前記制御部は、前記記録ヘッドの動作状況に応じて前記切替部による前記接続の有無を切り替える
ことを特徴とする。

また、請求項６記載の発明は、請求項５記載のインクジェット記録装置において、
前記制御部は、前記記録ヘッドがインク吐出動作を行っていない場合に、前記空気貯留室の前記接続がなされないように前記切替部を切り替える
ことを特徴とする。

また、請求項７記載の発明は、
インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、前記ノズルに連通するインク貯留室と、前記インク貯留室内の気圧を負圧とする動作を行う圧力調整部と、を備えるインクジェット記録装置の前記ノズルにおけるインクの液面の異常検出方法であって、
前記気圧の変化特性に基づいて前記ノズルにおける前記液面の異常の有無を判別するステップ、
を含み、
前記ステップでは、前記気圧の変化速度に応じて前記異常の有無を判別する
ことを特徴とする。

本発明に従うと、インクジェット記録装置において、より容易に適正な画像記録動作に復帰させることができるという効果がある。

インクジェット記録装置の構成を正面から見た模式図である。 ヘッドユニットにおいて搬送面と対向する面を示す底面図である。 記録ヘッドへのインク供給路について説明する図である。 インクジェット記録装置の機能構成を示すブロック図である。 インクタンク内の気圧の変化の例を示す図である。 インクタンク内の気圧の変化の例を示す図である。 液面状態検出処理の制御手順を示すフローチャートである。

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、実施形態のインクジェット記録装置１の構成を正面から見た模式図である。

インクジェット記録装置１は、媒体供給部１０と、画像形成部２０と、媒体排出部３０と、制御部４０（図３参照）などを備えている。このインクジェット記録装置１では、制御部４０による制御動作に基づいて、媒体供給部１０に格納された記録媒体Ｍが画像形成部２０に搬送され、画像が形成された後に媒体排出部３０に排出される。

媒体供給部１０は、媒体供給トレー１１と供給搬送部１２などを有する。
媒体供給トレー１１は、記録媒体Ｍを一又は複数載置可能に設けられた板状部材である。媒体供給トレー１１は、載置された記録媒体Ｍの量に応じて上下動し、記録媒体Ｍのうち一番上のものが供給搬送部１２による搬送開始位置に保持される。
記録媒体Ｍとしては、種々の厚さの印刷用紙、セル、フィルムや布帛など種々のものが用いられる。記録媒体Ｍは、インクが内部に浸透しない非吸収性の材質の表面を有するものであってもよい。
供給搬送部１２は、複数（例えば、２本）のローラー１２１、１２２と、内側面でローラー１２１、１２２により支持された輪状のベルト１２３と、媒体供給トレー１１上に載置された記録媒体Ｍのうち一番上のものをベルト１２３に受け渡す図示略の供給部と、を有する。供給搬送部１２は、ローラー１２１、１２２の回転によるベルト１２３の周回移動に従って供給部によりベルト１２３上に受け渡された記録媒体Ｍを搬送して画像形成部２０へ送る。

画像形成部２０は、画像形成ドラム２１と、受け渡しユニット２２と、ヘッドユニット２３と、定着部２４と、デリバリー部２５などを備える。

画像形成ドラム２１は、円筒状の外周形状を有し、当該外周面（搬送面）上に記録媒体Ｍを担持して、その回転動作に応じた搬送経路で記録媒体Ｍを搬送する。この画像形成ドラム２１の内面側には、ヒーターが設けられ、搬送面上に載置された記録媒体Ｍが所定の設定温度になるように搬送面を加熱し得る。

受け渡しユニット２２は、供給搬送部１２から受け渡された記録媒体Ｍを画像形成ドラム２１に受け渡す。受け渡しユニット２２は、媒体供給部１０の供給搬送部１２と画像形成ドラム２１との間の位置に設けられている。受け渡しユニット２２は、供給搬送部１２により送られてきた記録媒体Ｍの一端を把持する爪部２２１と、爪部２２１に把持された記録媒体Ｍを誘導する円筒状の受け渡しドラム２２２などを有する。爪部２２１により供給搬送部１２から取得された記録媒体Ｍは、受け渡しドラム２２２に送られると回転する受け渡しドラム２２２の外周面に沿って移動し、そのまま画像形成ドラム２１の外周面に誘導されて受け渡される。

ヘッドユニット２３は、記録媒体Ｍが担持された画像形成ドラム２１の回転に応じ、記録媒体Ｍと対向するインク吐出面に設けられた複数のノズル開口からヘッドユニット２３と相対移動する当該記録媒体Ｍ（インク着弾対象の媒体）の各所にインクの液滴を吐出していくことで画像を形成する。本実施形態のインクジェット記録装置１では、ヘッドユニット２３は、画像形成ドラム２１の外周面から予め設定された距離だけ離隔されて、所定の間隔で４つ配置されている。４つのヘッドユニット２３は、ＣＭＹＫ４色（シアン、マゼンタ、イエロー、黒色）のインクをそれぞれ出力する。ここでは、記録媒体Ｍの搬送方向について上流側から順番にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色インクがそれぞれ吐出される。インクとしては、任意のものが用いられ得るが、ここでは、温度に応じてゾル状態とゲル状態との間で相変化し、また、所定のエネルギー線、例えば、紫外線の照射により定着するインクが用いられる。ゾル状態でヘッドユニット２３から吐出されたインクは、記録媒体Ｍ上に着弾すると温度が低下して速やかにゲル化して粘度が増大し、定着部２４から照射される紫外線によりインクが記録媒体Ｍに定着する。
ヘッドユニット２３の各々は、ここでは、画像形成ドラム２１の回転との組み合わせにより記録媒体Ｍ上の画像記録幅にわたって画像を形成可能なラインヘッドである。

定着部２４は、記録媒体Ｍの表面に対して所定のエネルギー線、ここでは、上述のように紫外線を照射する。定着部２４は、例えば、紫外線発光するＬＥＤランプなどを有する。定着部２４は、画像形成ドラム２１の外周面の近傍であって、画像形成ドラム２１の回転により搬送される記録媒体Ｍ上にヘッドユニット２３からインクの吐出がなされた後、記録媒体Ｍが画像形成ドラム２１からデリバリー部２５に渡る前の範囲で当該記録媒体Ｍに紫外線を照射可能に配置されている。

デリバリー部２５は、インクが吐出、定着された記録媒体Ｍを画像形成ドラム２１から媒体排出部３０に搬送する。デリバリー部２５は、複数（例えば、２本）のローラー２５１、２５２と、内側面でローラー２５１、２５２に支持された輪状のベルト２５３と、円筒状の受け渡しローラー２５４などを有する。デリバリー部２５は、受け渡しローラー２５４により画像形成ドラム２１上の記録媒体Ｍをベルト２５３上に誘導し、受け渡された記録媒体Ｍをローラー２５１、２５２の回転に伴い周回移動するベルト２５３と共に移動させることで搬送して媒体排出部３０に送り出す。

媒体排出部３０は、画像形成部２０から送り出された画像記録後の記録媒体Ｍをユーザーにより取り出されるまで格納する。媒体排出部３０は、デリバリー部２５により搬送された記録媒体Ｍが載置される板状の媒体排出トレー３１などを有する。

図２は、ヘッドユニット２３において搬送面と対向する面を示す底面図である。
なお、ここでは、各色のヘッドユニット２３はいずれも同一の形状、構成であるので、任意のいずれか一つのものについて説明する。

ヘッドユニット２３は、ここでは、８個の記録ヘッド２３１が固定されている。各記録ヘッド２３１の底面には、幅方向に複数本（複数個）のノズルＮの開口が所定のノズルピッチで配列されている。ノズルＮの開口位置は、幅方向について所定の間隔で配列されていれば、搬送方向の位置が異なっていてもよい。ここでは、記録ヘッド２３１では、それぞれノズルＮの開口が千鳥格子状に配置されている。この図で示すノズルＮの開口の数やサイズは、説明のためのものであって、後述のように、実際にはこれよりも数が多く、サイズは、ノズルＮの幅方向についての配置範囲の幅に比して十分に小さい。

一のヘッドユニット２３に含まれる８個の記録ヘッド２３１は、異なる位置に千鳥格子状に配置されている。これに伴って、各記録ヘッド２３１におけるノズルＮの開口の幅方向についての配置範囲は、互いに異なって位置しており、互いに異なる記録範囲にそれぞれ画像記録を行うことができる。隣り合う記録ヘッド２３１におけるノズルＮの幅方向についての配置範囲の端部は、若干重複している。したがって、ヘッドユニット２３では、８個の記録ヘッド２３１各々の幅方向についての記録範囲の組み合わせにより、幅方向について記録媒体の全幅（両端に若干のマージンがあってもよい）にわたって上記のノズルピッチで、各記録ヘッド２３１に区分された複数のノズルからインクを吐出可能になっている。

図３は、記録ヘッド２３１へのインク供給路について説明する図である。
図示略の上流タンクから送液ポンプ８１により供給経路７０１を経てインクタンク７０（ノズルＮに連通するインク貯留室）に流入したインクは、流入経路７０２を経て記録ヘッド２３１の各ノズルＮに供給される。インクタンク７０からインクが供給される記録ヘッド２３１は一つでなくてもよい。ここでは、記録ヘッド２３１のノズルＮからインクを排出させずに排出流路７０３を経てインクを排出可能であってもよい。排出されたインクは、上流タンクに回収されて再度記録ヘッド２３１に供給されてよい。

インクタンク７０は、配管以外に開口部を持たない。インクタンク７０内には空気層Ａがあり、当該空気層Ａの気圧を計測（検出）する計測部６４（圧力検出部）が設けられている。

インクタンク７０は配管７０４を介して第１電磁弁７１及び第２電磁弁７２につながっている。第１電磁弁７１は、配管７０４を大気連通させるか否かを切り替える電磁弁である。第２電磁弁７２は、配管７０４を吸引ポンプ８２に連通させるか否かを切り替える電磁弁である。吸引ポンプ８２（圧力調整部）は、配管７０４から空気を吸い出してインクタンク７０内の気圧を負圧とする動作を行う。

第２電磁弁７２と吸引ポンプ８２との間で分岐する配管７０４は、第３電磁弁７３（切替部）につながっている。第３電磁弁７３は、配管７０４（インクタンク７０）を空気室８３（空気貯留室）に連通させるか否か（接続有無）を切り替える電磁弁である。空気室８３は、インクタンク７０の空気層Ａの空気の容積より十分に大きい容積を有し、空気を貯留する。第２電磁弁７２及び第３電磁弁７３が開放されてインクタンク７０に接続されることで、記録ヘッド２３１からのインクの吐出などによるインクタンク７０内のインクの増減に応じた空気層Ａの気圧の変動が抑制される。

図４は、本実施形態のインクジェット記録装置１の機能構成を示すブロック図である。
インクジェット記録装置１は、上述の画像形成部２０、計測部６４、第１電磁弁７１、第２電磁弁７２、第３電磁弁７３、送液ポンプ８１、吸引ポンプ８２に加えて、制御部４０（判別部としても動作する）と、搬送駆動部４５と、記憶部５０と、通信部６１と、表示部６２と、操作受付部６３と、バス９０などを備える。

画像形成部２０は、複数のノズルＮと、当該複数のノズルＮからインクを吐出させるヘッド駆動部２８と、定着駆動部２９などを有する。

ヘッド駆動部２８は、各ノズルＮに連通してインクを供給するインク流路において、当該インクに圧力を加える機構を動作させて、ヘッドユニット２３（ヘッドモジュール２３０、記録ヘッド２３１）に記録動作を行わせる。例えば、ヘッド駆動部２８は、インク流路中に設けられた加圧部（圧力室）の壁面を変形させる圧電素子に対する駆動電圧信号を生成して当該圧電素子に出力する。圧電素子の変形により圧力室が変形してインクに対して所定パターンで圧力変動が与えられ、これに応じてノズルＮの開口から所望の液量のインク液滴が所望の速度で吐出される。

定着駆動部２９は、定着部２４に駆動信号を出力して、所定のエネルギー線（ここでは紫外線）を出射（発光）させる。

制御部４０は、インクジェット記録装置１の全体動作を統括し、各部の動作を制御する。制御部４０は、ＣＰＵ４１（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ４２（Random Access Memory）などを備える。

ＣＰＵ４１は、各種演算処理を行い、インクジェット記録装置１における記録媒体Ｍの搬送、インクの供給、インクの吐出やメンテナンス動作などの制御を行う。また、ＣＰＵ４１は、記憶部５０から読み出されたプログラムに従って画像データ、各部のステータス信号やクロック信号などに基づく画像記録に係る種々の処理を行う。

ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。ＲＡＭ４２には、不揮発性メモリーが含まれていてもよく、この不揮発性メモリーに記憶されるデータと記憶部５０に記憶されるデータとは、適宜割り振られる。

記憶部５０は、通信部６１を介して外部から取得された画像記録に係るジョブデータ、及び制御部４０の各種制御動作に係る制御プログラムや設定データなどを記憶する。ジョブデータやその処理データを一時記憶する構成としては、主にＤＲＡＭが用いられ、制御プログラムや設定データを記憶する構成としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や不揮発性メモリーなどが用いられるが、これに限られない。例えば、ジョブデータが不揮発性メモリーに記憶されてもよいし、初期プログラムや初期設定データなどは、書き換え更新のできないマスクＲＯＭなどに記憶されてもよい。制御プログラムには、インクの液面異常（メニスカス異常）の有無を判別する液面状態検出処理に係るプログラム５１が含まれる。

また、記憶部５０に記憶されるデータには、液面状態の異常の有無を判別する基準時間Ｔｅｔ（図６参照）を空気室８３の接続有無などに応じて予め定めて記憶する基準時間情報５２が含まれる。

搬送駆動部４５は、供給搬送部１２、画像形成ドラム２１、受け渡しユニット２２やデリバリー部２５など、記録媒体Ｍを搬送移動させる各部の動作を行わせる。搬送駆動部４５は、各ローラーやドラムなどを回転動作させ、また爪部２２１の動作を行わせるモーターなどを備える。これらのうち、少なくとも画像形成ドラム２１及び搬送駆動部４５が本実施形態のインクジェット記録装置１における搬送部を構成する。

通信部６１は、外部機器との間での通信動作を制御する通信インターフェイスである。通信インターフェイスとしては、例えば、ＬＡＮカードなど、各種通信プロトコルに対応したものが一又は複数含まれる。通信部６１は、制御部４０の制御に基づいて外部機器から記録対象の元画像データや画像記録に係る設定データ（ジョブデータ）を取得し、また、外部機器に対してステータス情報などを送信することができる。

表示部６２は、制御部４０からの制御信号に応じて、インクジェット記録装置１のステータスや操作メニューなどの表示を行う。表示部６２は、液晶画面といった表示画面などを有する。また、表示部６２は、報知動作に用いられるＬＥＤなどを有していてもよい。

また、操作受付部６３は、ユーザーの操作を受け付けて制御部４０に出力する。操作受付部６３は、例えば、表示画面と重ねて設けられるタッチセンサーなどを有する。制御部４０は、表示画面に表示させたメニューの内容や位置の情報と、操作受付部６３が受け付けたユーザーのタッチ操作の種別や位置の情報とを対応付けて、操作に応じた処理をインクジェット記録装置１の各部に行わせる制御動作を行う。操作受付部６３は、押しボタンスイッチやテンキーなどを備えていてもよい。

計測部６４は、上述のように、気圧センサーである。気圧センサーとしては、例えば、圧電素子を用いたものなど周知のものが利用可能である。計測部６４は、耐インク性を有するものであってよい。

第１電磁弁７１～第３電磁弁７３は、それぞれ制御部４０の制御信号に応じて開閉の切り替えが行われる。

送液ポンプ８１は、インクタンク７０に供給するインクを送液するポンプである。送液ポンプ８１の形式は、特には限られないが、例えばダイヤフラム式のポンプなどである。

吸引ポンプ８２は、例えば、ファンを備え、制御部４０の制御に基づく回転動作に応じて配管７０４内の空気を外部に吸い出す。ファンの回転速度は調整可能であってもよい。

バス９０は、制御部４０と上記の各構成との間を電気的に接続して信号のやり取りを行う信号伝送経路である。

次に、記録ヘッド２３１の背圧制御とノズルＮ内の液面状態について説明する。
インクジェット記録装置１では、インクタンク７０内の気圧を大気圧よりも所定気圧（例えば、－３ｋＰａ）低くすることで、ノズルＮのインクを重力とバランスさせて当該ノズルＮからのインクの漏出を防ぐ。このために、計測部６４により計測された気圧が基準範囲内にない場合には、第１電磁弁７１を開放させて大気を流入させて気圧を上昇させたり、第２電磁弁７２を開放させた状態で吸引ポンプ８２を動作させて気圧を低下させたりすることができる。実際には、インクタンク７０が完全な気密状態ではないので、徐々に空気がインクタンク７０内に進入して気圧が上昇していく。したがって、インクジェット記録装置１では、概ね一定の間隔で概ね一定の時間ずつ吸引ポンプ８２を動作させることになる。

図５及び図６は、インクタンク７０内の気圧の変化の例を示す図である。図５（ａ）に示すように、吸引ポンプ８２の動作により当初の気圧（大気圧）から気圧が低下し、下限値ＰＬ（第２基準値）未満にまで低下したところで吸引ポンプ８２の動作が停止される。吸引ポンプ８２が停止している時間Ｔｅの間に徐々に空気が進入して気圧が上昇し、下限値ＰＬより大きい上限値ＰＨ（第１基準値）を超えると（よりも大きい場合に）、吸引ポンプ８２の動作（減圧動作）が開始（再開）される。そして、時間Ｔｉの間の吸引動作で気圧が下限値ＰＬを切ると、再び吸引ポンプ８２の動作が停止される。上限値ＰＨ及び下限値ＰＬは、変動する大気圧に対して相対的に定められる可変値であってよい。このために、計測部６４は、大気圧を計測する気圧センサーを別途有していてよい。上限値ＰＨと下限値ＰＬの差（例えば、０．１ｋＰａ）は、大気圧と下限値ＰＬの差（上述のように、例えば、３ｋＰａなど）に比して小さい。

このときに、第３電磁弁７３を開放しておくと、インクタンク７０及び空気室８３の容積の和が大きく増大するので、図５（ｂ）に示すように、第３電磁弁７３が閉止されている場合（太線）と比較して、相対的に気圧の変化が緩やかになる（細線）。インク吐出動作時には、背圧の変化が小さい方がよいので、第３電磁弁７３を開放することとしてよい。反対に、変化が大きいほうが異常を速やかに検出できるので、インク吐出動作を行っていない場合には、第３電磁弁７３を閉止することとしてよい。すなわち、第３電磁弁７３の開閉（空気室８３の接続有無）は、インク吐出動作の有無（記録ヘッドの動作状況）に応じて切り替えられる。なお、第３電磁弁７３が閉止されている間の大気圧の変化に応じて第３電磁弁７３の開放時に背圧が正圧とならないように、吸引ポンプ８２が適宜動作されてもよい。

ノズルＮ内でインクの液面に異常が生じ、メニスカスが破れると、液面によりノズルＮの断面全体が覆われなくなるので、隙間が生じて空気が入り込む。その結果、図６に示すように、入り込んだ空気がインクタンク７０に流入して当該インクタンク７０内の空気圧（気圧）の上昇が通常（実線）速くなり、また、空気圧の低下が遅くなる（破線）。したがって、このようなインクタンク７０内の気圧の変化特性に基づいて、ここでは特に、インクタンク７０の空気圧の上昇速度(変化速度)、すなわち、気圧が下限値ＰＬ（第２基準値）から上限値ＰＨ（第１基準値）まで上昇する経過時間が基準時間Ｔｅｔよりも短い場合に、インクの液面に異常が生じているものと判断することができる。基準時間Ｔｅｔは、特には限られず、一つのインクタンク７０からインクが供給されるノズルＮの数などによっても調整されてよいが、例えば、通常の時間Ｔｅの１／３などに定められてよい。また、基準時間Ｔｅｔは、上述のように、第３電磁弁７３の開閉、すなわち、空気室８３への連通有無に応じて変更される。

図７は、本実施形態のインクジェット記録装置１で実行される液面状態検出処理の制御部４０による制御手順を示すフローチャートである。この液面状態検出処理は、インクジェット記録装置１の動作中には継続して実行されるが、画像記録動作が中断される場合には、一時的に中止されてもよい。また、ヘッドのクリーニングなどがなされる場合にも一時的に中止されてもよい。

液面状態検出処理が開始されると、制御部４０（ＣＰＵ４１）は、第１電磁弁７１を閉止させる（通常では閉止状態のままである）（ステップＳ１０１）。制御部４０は、第２電磁弁７２を開放させる（ステップＳ１０２）。

制御部４０は、記録動作が有るか否か、すなわち、記録動作中か又は記録動作の命令を受けて記録動作を開始する直前であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。記録動作中であると判別された場合には（ステップＳ１０３で“ＹＥＳ”）、制御部４０は、第３電磁弁７３を開放させる（ステップＳ１１４）。それから、制御部４０の処理は、ステップＳ１０５に移行する。記録動作中ではないと判別された場合には（ステップＳ１０３で“ＮＯ”）、制御部４０は、第３電磁弁７３を閉止させる（ステップＳ１０４）。それから、制御部４０の処理は、ステップＳ１０５に移行する。

ステップＳ１０５の処理に移行すると、制御部４０は、吸引ポンプ８２の動作を開始させる（ステップＳ１０５）。制御部４０は、計測部６４により計測されるインクタンク７０内の気圧が下限値ＰＬ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０６）。下限値ＰＬ未満ではないと判別された場合には（ステップＳ１０６で“ＮＯ”）、制御部４０は、ステップＳ１０６の処理を繰り返す。なお、長時間続いて気圧が下限値ＰＬを下回らない場合には、第１電磁弁７１の故障などによるより大きな異常が想定されるので、動作を中止して所定の報知動作を行い、処理を中止してもよい。

気圧が下限値ＰＬ未満であると判別された場合には（ステップＳ１０６で“ＹＥＳ”）、制御部４０は、吸引ポンプ８２の動作を中止させる（ステップＳ１０７）。このとき、制御部４０は、経過時間の計数を開始させる。制御部４０は、インクタンク７０の気圧が上限値ＰＨを超えたか否かを判別する（ステップＳ１０８）。上限値ＰＨを超えない場合には（ステップＳ１０８で“ＮＯ”）、制御部４０は、ステップＳ１０８の処理を繰り返す。

気圧が上限値ＰＨを超えたと判別した場合には（ステップＳ１０６で“ＹＥＳ”）、制御部４０は、このタイミングまでの吸引ポンプ８２の停止時間が基準時間Ｔｅｔ未満であるかいなかを判別する（ステップＳ１０９）。基準時間Ｔｅｔ未満ではない（基準時間Ｔｅｔ以上である）と判別された場合には、処理をステップＳ１０３にもどす。

吸引ポンプ８２の停止時間が基準時間Ｔｅｔ未満であると判別された場合には（ステップＳ１０９で“ＹＥＳ”）、制御部４０は、ノズルＮの液面（メニスカス）に異常があるものと判別（異常判定）をし、画像記録動作及び記録媒体の搬送動作など、インク吐出などに関連する各種動作を中止させて、所定の報知動作を行う（ステップＳ１１０）。制御部４０は、液面状態検出処理を終了する。

以上のように、本実施形態のインクジェット記録装置１は、インクを吐出するノズルＮを有する記録ヘッド２３１と、ノズルＮに連通するインクタンク７０と、インクタンク７０内の気圧を負圧とする動作を行う吸引ポンプ８２と、制御部４０とを備える。制御部４０は、判別部として、気圧の変化特性に基づいてノズルＮにおけるインクの液面の異常の有無を判別する。ノズルＮ内でインクの液面に異常がある（メニスカスが破れている）場合には、当該破れの部分から空気が進入して負圧状態のインクタンク７０に流入し、通常よりも速くインクタンク７０内の圧力が上昇したり、吸引ポンプ８２の動作時における圧力の低下が遅れたりする。負圧を維持するために吸引ポンプ８２が断続的に動作しているので、この動作周期で気圧の変化特性を調べることで、インクジェット記録装置１では、記録動作後に画像読取動作などを行ったりせずとも、効率的かつ速やかにインクの液面の異常を検出することができる。このように、記録動作前及び記録動作中でも速やかに異常の検出がなされることで、異常が悪化する前に速やかに復旧処理を行うことが可能となり、より容易に適正な画像記録動作に復帰させることができる。

また、制御部４０は、判別部として、気圧の変化速度に応じて異常の有無を判別する。上述のように、インク液面からの空気の侵入がインクタンク７０内の負圧の変化に影響するので、所定条件下における気圧の変化速度を得ることで、異常の判別を行うことができる。気圧情報自体はもともと負圧の維持のために取得される構成であるので、特別な構成を追加せずとも容易に異常の検出が可能である。

また、制御部４０は、気圧が上限値ＰＨより大きい場合に吸引ポンプ８２による減圧動作を開始させ、気圧が上限値ＰＨより小さい下限値ＰＬ未満の場合に減圧動作を停止させ、判別部として、停止から開始までの経過時間が基準時間Ｔｅｔより短い場合に異常があると判別する。
このように、吸引ポンプ８２を気圧の上限値ＰＨと下限値ＰＬとの間で断続的に動作させる場合に、空気の侵入による気圧の上昇時間の方が吸引ポンプ８２の吸引による気圧の低下時間よりも計測がしやすいので、容易に基準時間Ｔｅｔとの違いを判別可能であり、また、演算処理も容易である。

また、吸引ポンプ８２は、インクタンク７０から空気を吸い出すファンを有する。インクタンク７０内は負圧に維持されればよく、負圧を解消して昇圧させる場合でも、大気を流入させればよいだけであるから、気圧調整部としては、吸引動作さえ可能であればよい。そして、この吸引動作として、ファンを用いることで、容易な構成で適切な負圧を維持することができる。

また、インクジェット記録装置１は、また、基準時間Ｔｅｔを基準時間情報５２として記憶する記憶部５０を備える。基準時間Ｔｅｔは、通常ではほぼ変化がないので、このように予め保持しておくことで、起動時に別途ユーザーが入力設定したりする必要がない。

また、インクジェット記録装置１は、インクタンク７０に接続して空気を貯留する空気室８３と、空気室８３の接続の有無を切り替える第３電磁弁７３と、を備える。制御部４０は、記録ヘッド２３１の動作状況に応じて第３電磁弁７３の開閉による接続の有無を切り替える。このように、空気室８３を接続することで、負圧に係る容量を拡大することができるので、必要に応じて動作時などの気圧の変動を抑制することができる。一方で、この空気室８３を切り離し可能とすることで、負圧に係る容量を縮小して気圧の変化時間を短縮し、より速やかにインク液面の異常検出を行うことが可能となる。

また、制御部４０は、記録ヘッド２３１がインク吐出動作を行っていない場合に、空気室８３の接続がなされないように第３電磁弁７３を切り替える。すなわち、インク吐出動作時には負圧の変動を小さくすることが好ましいので、空気室８３を接続した方がよいが、それ以外の場合には、より速やかにインク液面の異常を検出可能に切り替えることができる。

また、本実施形態の異常検出方法は、インクを吐出するノズルＮを有する記録ヘッド２３１と、ノズルＮに連通するインクタンク７０と、インクタンク７０内の気圧を負圧とする動作を行う吸引ポンプ８２と、を備えるインクジェット記録装置１のノズルＮにおけるインクの液面の異常検出方法であって、インクタンク７０内の気圧の変化特性に基づいてノズルＮにおける液面の異常の有無を判別するステップ、を含む。
これにより、効率的かつ速やかにインクの液面の異常を検出することができる。このように記録動作前及び記録動作中でも速やかに異常の検出がなされることで、異常が悪化する前に速やかに復旧処理を行うことが可能となり、より容易に適正な画像記録動作に復帰させることができる。

なお、本発明は、上記実施の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、上記実施の形態では、吸引ポンプ８２がオフされてからオンされるまでの時間に基づいてインク液面の異常判別がなされたが、オンからオフまでの時間が用いられてもよい。また、オンからオフとオフからオンまでは異常の有無による経過時間の短縮／延長が反対向きの特性を有するが、オフからオンまでの方が長いので、オンからオン、オフからオフなどの一周期の時間を計測することでも、異常判別が可能である。

また、例えば、吸引ポンプ８２のオフからオンまでの間のうち、所定時間内における気圧の上昇幅を基準幅と比較することでも、異常判別が可能である。

また、上述のように気圧の値を取得する必要がなければ、計測部６４において単純に上限値ＰＨ及び下限値ＰＬとの大小関係のみが検出されて制御部４０に検出信号が出力されてもよい。また、この場合、大小が反転したタイミングでのみ制御信号が制御部４０に対して出力される構成であってもよく、制御部４０は、当該制御信号に応じて吸引ポンプ８２の動作のオン／オフを切り替える処理を起動し、切り替え後には、当該処理を終了してもよい。

また、圧力の情報さえ取得されればよいので、計測部６４は、インクジェット記録装置１に属さない外部機器又はモジュールであって、当該外部機器から信号が通信部６１を介して取得されてもよい。

また、上記実施の形態では、吸引ポンプ８２を用いて負圧を維持することとしたが、負圧が継続的に維持できるものであれば、これに限られない。

また、基準時間Ｔｅｔは、毎回ユーザーにより入力設定されてもよいし、適宜な間隔で更新可能であってもよい。更新時の値は、ユーザーが入力してもよいし、正常動作時における吸引ポンプ８２のオフからオンまでの平均的な計測時間に基づいてその定数倍、例えば、１／３倍などに設定されてもよい。また、実際に異常が検出された場合の計測時間が確実に含まれるように定数を適宜調整して設定してもよい。

また、上記実施の形態では、空気室８３を有し、第３電磁弁７３により記録動作の有無に応じて当該空気室８３を接続したり切り離したりしたが、常時空気室８３が接続されていてもよいし、反対に空気室８３を有しなくてもよい。

また、空気室８３の接続有無は、インク吐出動作の有無だけに応じて切り替えられるのではなく、記録ヘッド２３１の他の動作、例えば、インクを吐出させない圧力変動、又は記録ヘッド２３１のメンテナンスの状態などに応じても切り替えられてよい。

また、上記実施の形態では、インクタンク７０に対して１つの記録ヘッド２３１が取り付けられて個別にインクの供給が行われているが、インクタンク７０に対して複数の記録ヘッドが取り付けられて、インクタンク７０からインクがこれら複数の記録ヘッドに対して分配されてもよい。この場合、当該複数の記録ヘッドのうちいずれかで液面の異常が生じた場合に、インクタンク７０の負圧の変化特性が変化する。

また、インクは、色付きのインクに限られず、透明なクリアインクなどを含む。クリアインクは、記録媒体の表面に被覆を形成するためのものであってもよい。また、３Ｄプリンターにおいて、吐出後に積層されて固化し、３次元構造を形作るインクであってもよい。

また、上記実施の形態では、記録ヘッド２３１（ノズルＮ）へインクを供給するインクタンク７０の負圧を例に挙げて説明したが、記録ヘッド２３１（ノズルＮ）から排出されたインクを回収するインクタンクに同様に負圧が付与されている場合には、この回収側のインクタンクの圧力変化特性に基づいて液面状態の異常の有無を判別してもよい。

また、記録ヘッドの圧力変動付与方式（サーマル方式であってもよい）、ノズル配列パターン（記録ヘッドの数は任意であり、記録媒体に対して走査されながらインクを吐出する記録ヘッドであってもよい）、インクの種別（染料、顔料などを問わない）、記録媒体の形状（例えば、搬送方向に連続した紙又は布帛などであってもよい）、搬送系の構成（例えば、ベルトなどにより記録媒体が平面状をまっすぐ搬送されてもよい）など、インクジェット記録装置１の構成は上記実施の形態に限られない。
その他、上記実施の形態で示した構成、構造、配置、制御内容及び手順などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１ インクジェット記録装置
１０ 媒体供給部
１１ 媒体供給トレー
１２ 供給搬送部
１２１、１２２ ローラー
１２３ ベルト
２０ 画像形成部
２１ 画像形成ドラム
２２ 受け渡しユニット
２２１ 爪部
２２２ 受け渡しドラム
２３ ヘッドユニット
２３０ ヘッドモジュール
２３１ 記録ヘッド
２４ 定着部
２５ デリバリー部
２５１、２５２ ローラー
２５３ ベルト
２５４ 受け渡しローラー
２８ ヘッド駆動部
２９ 定着駆動部
３０ 媒体排出部
３１ 媒体排出トレー
４０ 制御部
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＡＭ
４５ 搬送駆動部
５０ 記憶部
５１ プログラム
５２ 基準時間情報
６１ 通信部
６２ 表示部
６３ 操作受付部
６４ 計測部
７０ インクタンク
７０１ 供給経路
７０２ 流入経路
７０３ 排出流路
７０４ 配管
７１ 第１電磁弁
７２ 第２電磁弁
７３ 第３電磁弁
８１ 送液ポンプ
８２ 吸引ポンプ
８３ 空気室
９０ バス
Ａ 空気層
Ｍ 記録媒体
Ｎ ノズル
ＰＨ 上限値
ＰＬ 下限値
Ｔｅｔ 基準時間

Claims (7)

1. インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
   前記ノズルに連通するインク貯留室と、
   前記インク貯留室内の気圧を負圧とする動作を行う圧力調整部と、
   前記気圧の変化特性に基づいて前記ノズルにおけるインクの液面の異常の有無を判別する判別部と、
   を備え、
   前記判別部は、前記気圧の変化速度に応じて前記異常の有無を判別する
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記圧力調整部の動作を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記気圧が第１基準値より大きい場合に前記圧力調整部による減圧動作を開始させ、前記気圧が前記第１基準値より小さい第２基準値未満の場合に前記減圧動作を停止させ、
   前記判別部は、前記停止から前記開始までの経過時間が基準時間より短い場合に前記異常があると判別する
   ことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記圧力調整部は、前記インク貯留室から空気を吸い出すファンを有することを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録装置。
4. 前記基準時間を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項２又は３記載のインクジェット記録装置。
5. 前記インク貯留室に接続して空気を貯留する空気貯留室と、
   前記空気貯留室の前記接続の有無を切り替える切替部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記記録ヘッドの動作状況に応じて前記切替部による前記接続の有無を切り替える
   ことを特徴とする請求項２～４のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記制御部は、前記記録ヘッドがインク吐出動作を行っていない場合に、前記空気貯留室の前記接続がなされないように前記切替部を切り替える
   ことを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録装置。
7. インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、前記ノズルに連通するインク貯留室と、前記インク貯留室内の気圧を負圧とする動作を行う圧力調整部と、を備えるインクジェット記録装置の前記ノズルにおけるインクの液面の異常検出方法であって、
   前記気圧の変化特性に基づいて前記ノズルにおける前記液面の異常の有無を判別するステップ、
   を含み、
   前記ステップでは、前記気圧の変化速度に応じて前記異常の有無を判別する
   ことを特徴とする異常検出方法。

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