JP2007090639A - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】適切なインクの排出量を得られるインクジェット記録装置を得る。
【解決手段】ポンプ12を駆動したときのインクにかかる圧力を検出する圧力センサ16を備え、圧力センサ16により検出されるインクにかかる圧力に応じてポンプ12の駆動量を制御して、目標量のインクを排出するパージ制御処理(S100)を実行する。パージ制御処理(S100)では、ポンプ12を駆動して(S130)、圧力センサ12により検出されるインクにかかる圧力の変化量に応じて、ポンプ12を予め設定された駆動量に基づいて制御する(S160〜S200)。
【選択図】 図6
【解決手段】ポンプ12を駆動したときのインクにかかる圧力を検出する圧力センサ16を備え、圧力センサ16により検出されるインクにかかる圧力に応じてポンプ12の駆動量を制御して、目標量のインクを排出するパージ制御処理(S100)を実行する。パージ制御処理(S100)では、ポンプ12を駆動して(S130)、圧力センサ12により検出されるインクにかかる圧力の変化量に応じて、ポンプ12を予め設定された駆動量に基づいて制御する(S160〜S200)。
【選択図】 図6
Description
本発明は、記録媒体にインク滴を吐出して記録を行うインクジェット記録装置に関する。
従来より、インクジェット記録装置のインクは、染料等を水や溶剤等に溶解して形成されており、インクはノズルにおいて直接空気と接触し、蒸発によりインクの粘度が上昇する。インクの粘度上昇は、吐出不良等を招くため、ノズルから所定量のインクを吐出するパージ処理を実行するようにしている。
また、蒸発によるインク粘度の上昇は、温度や湿度の影響を大きく受けることから、特許文献1にあるように、温度センサや湿度センサにより検出されたインクジェット記録装置近傍の温度及び湿度に基づいて、雰囲気温度及び雰囲気湿度に対するパージ処理の実行間隔のテーブルから、パージ処理実行間隔を読み出して、読み出した実行間隔に基づいてパージ処理を記録中に実行するようにしたものが知られている。
特開平7−256890号公報
しかしながら、こうした従来のものでは、温度や湿度に応じてパージ処理の実行間隔を変えているが、温度や湿度に応じてインク粘度が異なる。そのため、パージ処理の際に、ポンプを一定の駆動条件で駆動すると、インク粘度が異なるために、1回当たりのインクの排出量がばらついてしまい、正確なインクの排出量が得られないという問題があった。
例えば、ポンプを一定時間、一定回転数で駆動すると、インクの粘度が低いときには、インクの排出量は多くなり、インクの粘度が高いときには、インクの排出量は少なくなる。インクの排出量が多いと、インクの無駄になり、インクの排出量が少ないと吐出不良を招いてしまう。吐出不良を招かないように、インクの排出量が十分確保できるようにすると、インクの無駄な排出量が多くなってしまうという問題があった。
また、インクカートリッジからノズルまでの流路抵抗には、インクジェット記録装置の機器毎にばらつきがあり、機器に関わりなくポンプを一定の駆動条件で駆動する際、インクの排出量不足とならないようにするために、必要な排出量よりも多めに排出するようにしているので、インクを無駄に排出してしまうという問題があった。
本発明の課題は、適切なインクの排出量を得られるインクジェット記録装置を提供することにある。
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、インクをノズルから吐出して記録を行なう記録ヘッドと、前記記録ヘッドを通して前記インクを排出させるポンプと、を備えたインクジェット記録装置において、前記ポンプを駆動したときの前記インクにかかる圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサにより検出される前記インクにかかる圧力に応じて前記ポンプの駆動量を制御して、目標量の前記インクを排出するパージ制御手段とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置がそれである。
前記ポンプは前記ノズルを覆うキャップを介して前記ノズルからインクを吸引し、また、前記圧力センサは前記キャップと前記ポンプとの間の前記インクにかかる圧力を検出する構成でもよい。あるいは、前記ポンプは前記インクを加圧して前記記録ヘッドを通して前記インクを排出し、また、前記圧力センサは前記ノズルと前記ポンプとの間の前記インクにかかる圧力を検出する構成でもよい。前記ポンプはチューブポンプ、あるいは、ピストンポンプであってもよい。
前記パージ制御手段は、前記ポンプを駆動して、前記圧力センサにより検出される前記インクにかかる圧力の変化量に応じて、前記ポンプを予め設定された駆動量に基づいて制御する構成でもよい。その際、前記パージ制御手段は、前記インクにかかる圧力の変化量と前記ポンプの駆動量との関係をテーブルとして記憶した構成としてもよい。あるいは、前記パージ制御手段は、前記インクにかかる圧力の変化量と前記ポンプの駆動量との関係を算出式として記憶した構成としてもよい。
本発明のインクジェット記録装置は、圧力センサにより検出されるインクにかかる圧力に応じて、ポンプの駆動量を制御して、インク粘度や流路抵抗の違いに関わらず、目標量のインクを排出するので、正確なインクの排出量を得られるという効果を奏する。
また、ポンプがキャップを介してノズルからインクを吸引するものでは、圧力センサがキャップとポンプとの間のインクにかかる圧力を検出することにより、インク粘度や流路抵抗の違いに応じた正確な圧力を検出できる。更に、ポンプがインクを加圧して記録ヘッドを通してインクを排出するものでは、圧力センサがノズルとポンプとの間のインクにかかる圧力を検出することにより、インク粘度や流路抵抗の違いに応じた正確な圧力を検出できる。
ポンプを駆動して、圧力センサにより検出されるインクにかかる圧力の変化量に応じて、ポンプを予め設定された駆動量に基づいて制御することにより、正確なインクの排出量を得られる。
以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態としてのインクジェット記録装置の主要部を示す概略構成図である。図2は本実施形態のインクジェット記録装置の主要部のブロック図である。
図1に示すように、記録ヘッド1には、ノズル2が形成されており、本実施形態の記録ヘッド1は圧電素子3を駆動して、インク滴をノズル2から吐出するものである。記録ヘッド1を往復移動させることにより、図示しない記録媒体に記録を行うことができる。尚、記録ヘッド1は、圧電素子3を用いたものに限らず、電気熱変換素子等を用いてインク滴をノズル2から吐出するものでもよい。
記録ヘッド1には、供給流路4を介してインクカートリッジ6が接続されており、インクカートリッジ6からインクが記録ヘッド1のバッファタンク5に供給される。バッファタンク5とマニホールド7とがフィルタ9を介して接続されており、バッファタンク5内のインクがフィルタ9を通ってマニホールド7に供給され、マニホールド7を介してノズル2からインク滴が吐出される。
記録ヘッド1がホームポジションに移動された際に、記録ヘッド1と対向するキャップ8が設けられており、キャップ8はホームポジションに移動された記録ヘッド1のノズル2を覆うように配置されている。
キャップ8には、排出流路10の一端が接続されており、排出流路10の他端は、ポンプ12の吸入側に接続されている。本実施形態では、ポンプ12にはチューブポンプを用いているが、これに限らず、ピストンポンプであってもよい。
ポンプ12はモータ14により駆動されるように接続されており、ポンプ12はキャップ8及び排出流路10を介して吸入したインク等を図示しない排出部に排出する。排出流路10には、排出流路10内のインクにかかる圧力を検出する圧力センサ16が接続されている。
また、図2に示すように、モータ14にはモータ制御器18が接続されており、モータ14はモータ制御器18からの駆動信号に応じて駆動が制御される。モータ制御器18には演算器20が接続されており、演算器20には更に駆動量記憶器22及びデータ蓄積器24が接続されている。
本実施形態では、モータ14にステップモータを用いており、モータ制御器18から出力されるパルス信号に応じて、モータ14の回転速度や回転量を制御できる構成である。モータ14に直流モータ等を用いた場合には、モータ14の回転角度を検出する回転角度センサを設けて、モータ14の回転速度や回転角度を制御できるように構成すればよい。
演算器20は、後述する予め設定された手順に応じて、データ蓄積器24に蓄積されたデータに基づいて、駆動量記憶器22に記憶された駆動量を演算し、演算した駆動量に応じた制御信号をモータ制御器18に出力する。
データ蓄積器24には、圧力センサ16がアナログ/デジタル変換器26(以下、A/D変換器26という)を介して接続されており、圧力センサ16により検出された圧力信号がA/D変換器26によりアナログ信号からデジタル信号に変換されてデータ蓄積器24に送信されて、データ蓄積器24に蓄積される。
駆動量記憶器22には、圧力センサ16により検出されるインクにかかる圧力に応じた圧力変化量と、これに対応する駆動量とが記憶されている。圧力変化量は、圧力センサ16により検出される圧力の単位時間当たりの圧力変化量である。駆動量はポンプ12の回転量であり、本実施形態では、ポンプ12を何回転させるかを示す値である。モータ14にステップモータを用いた場合には、ポンプ12の駆動量はモータ制御器18からモータ14に出力するパルス数に比例する。
図3は本実施形態のインクジェット記録装置における、横軸に時間を縦軸に圧力センサ16により検出される圧力を示す圧力特性のグラフである。縦軸のインクにかかる圧力は、負圧が大きくなるほど縦軸の上側となるように示している。尚、そのときの周囲温度は35℃である。図3に示すように、ポンプ12を駆動すると、圧力センサ16により検出されるインク圧力は0から徐々に負圧が大きくなり、ある時間が経過するとほぼ一定の負圧で定常状態になる。
図4は、図3と同様、本実施形態のインクジェット記録装置における、横軸に時間を縦軸に圧力センサ16により検出される圧力を示し、周囲温度の違いをパラメータとして、ポンプ12を駆動した初期の圧力変化を示すグラフである。周囲温度が35℃のときの圧力変化を実線で示し、周囲温度が10℃のときの圧力変化を破線で示している。
図4に示すように、周囲温度が35℃のときの圧力変化を実線で示す直線により近似すると、周囲温度が35℃のときの圧力変化量(直線の傾き)は単位時間(秒)当たり157.2であった。周囲温度が10℃のときの圧力変化を破線で示す直線により近似すると、周囲温度が10℃のときの圧力変化量(直線の傾き)は単位時間(秒)当たり186.77であった。この周囲温度の違いによる圧力変化量(直線の傾き)の違いは、インクの粘度の違いに基づくものであり、周囲温度が高いほど、圧力変化量も小さくなり、周囲温度と圧力変化量とは比例する。
図5は、流路抵抗が異なるインクジェット記録装置A,Bについて、他の条件を同じにしてそれぞれ測定した、横軸に時間を縦軸に圧力センサ16により検出される圧力を示す圧力特性のグラフである。一方のインクジェット記録装置Aの圧力変化を実線で示し、他方のインクジェット記録装置Bの圧力変化を破線で示す。
一方のインクジェット記録装置Aの圧力変化を実線で示す直線により近似すると、インクジェット記録装置Aの圧力変化量(直線の傾き)は単位時間(秒)当たり138.78であった。他方のインクジェット記録装置Bの圧力変化を破線で示す直線により近似すると、インクジェット記録装置Bの圧力変化量(直線の傾き)は単位時間(秒)当たり157.2であった。これは、両インクジェット記録装置A,Bの流路抵抗の違いによるものであり、流路抵抗と圧力変化量とは比例する。
そこで、本実施形態では、ある1台のインクジェット記録装置について、実験により、モータ14を一定速度で駆動して、周囲温度や湿度が異なるときの単位時間当たりの圧力変化量と、そのときのポンプ12の1回転当たりのインクの吐出量を単位パージ量として測定した。この測定結果に基づいて、圧力変化量と単位パージ量との関係を、表1に示すように、本実施形態では、負圧のインク圧力の圧力変化量を100kpaから20kpa毎に、7段階の単位パージ量に区分した。
そして、下記式が成立するように、ポンプ12の駆動量を制御すれば、目標量のインクをポンプ12を介して排出させることができる。
目標量=単位パージ量×ポンプ12の駆動量
表1では、全ての段階で、目標量を100mlとなるように、ポンプ12の駆動量を決定している。駆動量記憶器22には、単位パージ量を記憶させる必要はなく、本実施形態では、単位時間当たりの圧力変化量と駆動量とを7段階に区分したテーブルとして記憶している。尚、テーブルとして記憶する場合に限らず、算出式として、例えば、圧力変化量に応じて、単位パージ量と目標量とから駆動量を算出する算出式として記憶してもよい。また、目標量は全ての段階で一定量とする必要はなく、圧力変化量に応じて変えるようにしてもよい。
目標量=単位パージ量×ポンプ12の駆動量
表1では、全ての段階で、目標量を100mlとなるように、ポンプ12の駆動量を決定している。駆動量記憶器22には、単位パージ量を記憶させる必要はなく、本実施形態では、単位時間当たりの圧力変化量と駆動量とを7段階に区分したテーブルとして記憶している。尚、テーブルとして記憶する場合に限らず、算出式として、例えば、圧力変化量に応じて、単位パージ量と目標量とから駆動量を算出する算出式として記憶してもよい。また、目標量は全ての段階で一定量とする必要はなく、圧力変化量に応じて変えるようにしてもよい。
圧力変化量と単位パージ量との関係は、予め実験により決定され、インクジェット記録装置の機種等が異なる場合には、それぞれについて周囲温度や湿度を変えて予め実験により設定する。例えば、供給流路4の長さが異なる場合や、記録ヘッド1の構造や大きさが異なる場合には、流路抵抗が異なるので、それぞれについて周囲温度や湿度を変えて圧力変化量と駆動量との関係を示すテーブルが駆動量記憶器22に記憶される。
本実施形態では、ポンプ12を駆動して、キャップ8から排出流路10を介してインクを吸入すると、排出流路10内の圧力は負圧になる。圧力センサ16はこの負圧を検出するが、検出されるインクにかかる圧力は供給流路4や記録ヘッド1の流路抵抗及びインクの粘度等によって変化する。流路抵抗は供給流路4の長さや流路断面積、及び記録ヘッド1の構造や大きさ等によって変わり、インクの粘度は周囲の温度や湿度によって変わる。前述した表1の圧力変化量と駆動量との関係には、流路抵抗の違いと周囲温度や湿度の違いも加味されている。
次に、前述した本実施形態のインクジェット記録装置の演算器20において行われるパージ制御手段としてのパージ制御処理について説明する。図6は、演算器20において行われるパージ制御処理の一例を示すフローチャートである。
パージ処理を実行する際には、記録ヘッド1は、図1に示すように、ホームポジションに移動されて、キャップ8により記録ヘッド1のノズル2が覆われる。そして、図6に示すように、本パージ制御処理(ステップ100、以下S100という。以下同様。)が実行されて、まず、モータ14の駆動量パルスカウンターをリセットする(S110)。
次に、データ蓄積器24に記憶されている圧力センサ16の旧検出値をリセットしてから(S120)、ポンプ12を駆動するモータ14の駆動を開始する(S130)。本実施形態では、モータ14にステップモータを用いており、モータ制御器18からモータ14に一定周波数の駆動パルスが出力されて、モータ14が一定速度で回転される。
続いて、モータ14の駆動開始からの駆動パルス数のカウントを駆動パルスカウンターにより開始する(S140)。一定周波数の駆動パルスが出力されるので、そのカウント値は時間に比例する。そして、モータ14の駆動開始からの圧力センサ16によるインクにかかる圧力の検出を開始する(S150)。本実施形態では、圧力センサ16による圧力の検出は、モータ14に出力される駆動パルスと同期させている。
次に、圧力変化量の演算処理を実行する(S160)。圧力変化量は、モータ14によりポンプ12の駆動を開始した初期の期間での圧力センサ16により検出される圧力に応じて算出される。本実施形態では、駆動パルスカウンターによりカウントされるパルス数が時間に比例するので、このパルス数のカウント値が所定値になったときの圧力センサ16により検出される圧力の差により、単位時間当たりの圧力変化量を演算している。例えば、駆動開始初期のあるパルス数のときの圧力と、そのときからカウントして所定値となったパルス数のときの圧力とから単位時間当たりの圧力変化量を演算する。
続いて、演算した圧力変化量からモータ14の駆動量を判定する(S170)。モータ14の駆動量は、前述した表1のテーブルが駆動量記憶器22に記憶されており、演算器20がS150の処理により演算した圧力変化量に対応するポンプ12の駆動量を駆動量記憶器22から読み出す。例えば、演算した圧力変化量が148であるときには、ポンプ12の駆動量は25.1と決定される。
そして、このポンプ12の駆動量から、モータ14に出力される駆動パルス数を算出する(S180)。算出するパルス数は、このポンプ12の駆動量を得るために、この駆動量に相当したモータ14の総回転角度を得るために、モータ14を駆動するための駆動パルス数である。
次に、駆動パルスカウンターの値が、この算出した駆動パルス数となったか否かを判断し(S190)、駆動パルス数となっていないときには(S190:NO)、S190の処理を繰り返し、駆動パルスカウンターの値が、この算出した駆動パルス数となったときには(S190:YES)、モータ14の駆動を停止して(S200)、本パージ制御処理を終了する。
よって、ポンプ12が圧力変化量に応じた駆動量で駆動されて、ノズル2から目標量(=単位パージ量×ポンプ12の駆動量)のインクがキャップ8に吐出され、排出流路10、ポンプ12を介して排出される。
このように、モータ14の駆動初期に圧力センサ16が排出流路10のインクにかかる圧力を検出し、所定時間間隔で検出した圧力に応じて圧力変化量を算出する。そして、この圧力変化量に基づいて、ポンプ12の駆動量を求め、この駆動量でポンプ12を駆動する。ポンプ12の駆動量は、用いられるインクジェット記録装置による実験により周囲温度や湿度の違いに応じて予め求められているので、周囲温度や湿度の違いに関わらず、目標量のインクを排出できる。
しかも、個々のインクジェット記録装置毎に、あるいは供給流路4や記録ヘッド1の構造が異なるインクジェット記録装置の機種毎に、圧力変化量と駆動量との関係のテーブルを駆動量記憶器22に記憶することにより、個々の、あるいは機種が異なるインクジェット記録装置の供給流路4や記録ヘッド1の流路抵抗の違いによる排出量のばらつきを防止でき、より一層、正確に目標量のインクを排出できる。
また、圧力センサ16がキャップ8とポンプ12との間の排出流路10のインクにかかる圧力を検出することにより、インク粘度や流路抵抗の違いに応じた正確なインクにかかる圧力を検出できる。更に、ポンプ12を駆動して、圧力センサ16により検出されるインクにかかる圧力の圧力変化量に応じて、ポンプ12を予め設定された駆動量に基づいて制御することにより、正確な目標量のインクを排出できる。
次に、前述した実施形態と異なる第2実施形態のインクジェット記録装置について説明する。図7は第2実施形態のインクジェット記録装置の主要部を示す概略構成図である。尚、前述した実施形態と同じ部材については、同一番号を付して詳細な説明を省略する。
本第2実施形態では、供給流路4に記録ヘッド1側へのインクの流れを許容するチェック弁20が介装されており、このチェック弁20の上流側の供給流路4に吸入側が接続され、チェック弁20の下流側の供給流路4に吐出側が接続されたポンプ12が設けられている。ポンプ12は前述した実施形態と同様にモータ14により駆動されるように接続されている。そして、圧力センサ16が記録ヘッド1とポンプ12との間のインクにかかる圧力を検出するように接続されている。
モータ14によりポンプ12を駆動すると、インクカートリッジ6内のインクがポンプ12により吸入され、ポンプ12から加圧されたインクが供給流路4に吐出される。吐出されたインクは、バッファタンク5、フィルタ9、マニホールド7を介して、ノズル2からキャップ8に排出される。尚、ポンプ12によりインクを加圧して吐出する際には、キャップ8を設けなくてもよい。
この第2実施形態のインクジェット記録装置においても、前述したパージ制御処理(S100)を実行することにより、インク粘度や流路抵抗の違いに関わらず、目標量のインクを正確に吐出できる。その際、駆動量記憶器22に記憶する圧力変化量と駆動量との関係のテーブルは、第2実施形態のインクジェット記録装置を用いて実験により求めればよい。
1…記録ヘッド 2…ノズル
3…圧電素子 4…供給流路
5…バッファタンク 6…インクカートリッジ
7…マニホールド 8…キャップ
9…フィルタ 10…排出流路
12…ポンプ 14…モータ
16…圧力センサ 18…モータ制御器
20…演算器 22…駆動量記憶器
24…データ蓄積器 26…アナログ/デジタル変換器
30…チェック弁
3…圧電素子 4…供給流路
5…バッファタンク 6…インクカートリッジ
7…マニホールド 8…キャップ
9…フィルタ 10…排出流路
12…ポンプ 14…モータ
16…圧力センサ 18…モータ制御器
20…演算器 22…駆動量記憶器
24…データ蓄積器 26…アナログ/デジタル変換器
30…チェック弁
Claims (8)
- インクをノズルから吐出して記録を行なう記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを通して前記インクを排出させるポンプと、
を備えたインクジェット記録装置において、
前記ポンプを駆動したときの前記インクにかかる圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサにより検出される前記インクにかかる圧力に応じて前記ポンプの駆動量を制御して、目標量の前記インクを排出するパージ制御手段とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記ポンプは前記ノズルを覆うキャップを介して前記ノズルからインクを吸引し、また、前記圧力センサは前記キャップと前記ポンプとの間の前記インクにかかる圧力を検出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。
- 前記ポンプは前記インクを加圧して前記記録ヘッドを通して前記インクを排出し、また、前記圧力センサは前記ノズルと前記ポンプとの間の前記インクにかかる圧力を検出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。
- 前記ポンプはチューブポンプであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記ポンプはピストンポンプであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記パージ制御手段は、前記ポンプを駆動して、前記圧力センサにより検出される前記インクにかかる圧力の変化量に応じて、前記ポンプを予め設定された駆動量に基づいて制御することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記パージ制御手段は、前記インクにかかる圧力の変化量と前記ポンプの駆動量との関係をテーブルとして記憶した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。
- 前記パージ制御手段は、前記インクにかかる圧力の変化量と前記ポンプの駆動量との関係を算出式として記憶した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。
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