(57)【要約】【課題】インクの経路中にインク流量の計測手段を設け、インク流量から吐出するインクの有無を判定する。【解決手段】インクの経路中に、インク流量を測定する手段を設け、測定したインク流量値に対して予めインクの増粘度を示すしきい値と、インクの有無を判定するしきい値とを設定しておき、インク流量に応じてインクタンクから記録ヘッドに供給するインクの有無を判定する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出して記録シートに記録を行う記録手段と、前記記録手段に供給するインクを貯蔵するインク貯蔵手段とを備えたインクジェット記録装置において、
前記インクの経路中にインク流量測定手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記インク流量測定手段により、前記インク経路中のインクの有無を判定する手段を備え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。
【請求項３】
前記記録手段から前記貯蔵手段へインクを供給する経路をインク供給経路とすると、前記インク経路中にインク流量測定手段を備え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。
【請求項４】
前記記録手段のインク吐出口から導き出されたインクを回収し、前記インク貯蔵手段に再び供給するインク回収手段を備えたインクジェット記録装置において、
インク吐出口からインク貯蔵手段に至るインク流路をインク回収経路とすると、インク回収経路中にインク流量測定手段を備え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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録手段から記録シートへインクを吐出して画像等の記録を行うインクジェット記録装置に関するものであり、詳しくはインクの経路中にインク流量を測定することにより、インクの有無検出に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、記録手段（記録ヘッド）から記録シートにインクを吐出して記録を行うものであり、図１は従来のプリンタにおけるインク流路を示す概略構成図である。
【０００３】
図１に示すように、インクカートリッジ３は、供給チューブ３１，および供給チューブ３２を介して、記録ヘッド１が配設されたキャリッジ（不図示）上のサブタンク１１に接続されている。
【０００４】
前記供給チューブ３１および３２は、柔軟性および弾性を有するシリコンゴム等のゴム状弾性体（可撓性）で構成されている。
【０００５】
サブタンク１１は記録ヘッド１にインクを供給するとともに、吸引チューブ３３を介して通して後述する吸引ポンプ２に連結されている。これによりサブタンク１１内のインクレベル（水位）を一定に保つことができ、常に一定範囲内の負圧を確保でき、良好な記録を維持することができる。
【０００６】
前記記録ヘッド１は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録手段であって、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えたものである。また、前記記録ヘッド１は、前記電気熱変換体によって印加される熱エネルギーにより生じる膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口よりインクを吐出させ、記録を行うものである。
【０００７】
図２は、前記記録ヘッド１のインク吐出部の構造を模式的に示す部分斜視図である。図２において、不図示の記録シートと所定の隙間（例えば、約０．５〜２．０ｍｍ程度）をおいて対面する吐出口面１２には、所定のピッチで複数のインク吐出口１３が形成され、共通液室１４と各インク吐出口１３とを連通する各液路１５の壁面に沿ってインク吐出用のエネルギーを発生するための電気熱変換体（発熱抵抗体など）１６が配設されている。本実施例においては、記録ヘッド１は、前記インク吐出口１３がキャリッジ（不図示）の走査方向と交叉する方向に並ぶような位置関係で、キャリッジに搭載されている。こうして、画像信号または吐出信号に基づいて対応する電気熱変換体１６を駆動（通電）して、液路１５内のインクを膜沸騰させ、その時に発生する圧力によってインク吐出口１３からインクを吐出させる記録ヘッド１が構成されている。
【０００８】
吸引ポンプ２は、本インク循環系のインクを循環させるためのものであり、２つの吸引口２１、２２と、排出口２３とを備えている。
【０００９】
前記吸引チューブ３３は吸引口２２に接続されており、他の吸引口２１は、吸引チューブ３４を介してキャップ５に連通している。排出口２３は、接続チューブ３５、増粘緩和剤追加器６、接続チューブ３６、フィルタ７、ドレインチューブ３７を介してインクカートリッジ３に接続されている。前記供給チューブ３１、３２と同様に、前記吸引チューブ３３、３４、接続チューブ３５、３６、ドレインチューブ３７もゴム状弾性体（可撓性）で構成されている。
【００１０】
５はキャップであり、駆動モータ８を駆動させることにより、前記記録ヘッド１に対し当接／離間を切替え可能に設けられている。
【００１１】
前記キャップ５を記録ヘッド１に対し当接（キャッピング）した状態で、前記吸引ポンプ２を作動させてインク吐出口１３に負圧を作用させることにより、増粘したインク、気泡、塵埃等の異物をインクとともに吸出してこれを排出するように構成されている。
【００１２】
吸引されたインクには、記録ヘッドの吐出口周辺で乾燥して付着していた増粘インクや、記録シート搬送時に噴霧し記録ヘッドに付着した紙粉、インクの析出物などの様々な異物が含まれている。フィルタ７はこれらを濾過し、異物を除去するためのものである。
【００１３】
インクジェット記録用のインクは、例えば特公平７−１１９３７８号公報に開示されているインクは複数の染料、グリセリン、尿素、イソプロピルアルコール（以下、「ＩＰＡ」という）、純水で構成されている。
【００１４】
インクの増粘の主な理由として水分の蒸発が挙げられるが、上述の如く、ＩＰＡなどの揮発成分も含まれており、高い印字品質を維持するためには前記蒸発した揮発成分を補う必要がある。例えば、増粘緩和剤追加器６はこの蒸発成分を補うためのものであり、インク組成に見合った増粘緩和剤を設定し、ここで補充する。前記インクの場合、主な揮発成分が水分とＩＰＡであり、蒸発比率に応じて純水とＩＰＡとを混合したものを補充する。
【００１５】
増粘緩和剤の補充位置は前記フィルタ７の直前に設けている。前述のように、フィルタ７はインク中の不純物を濾過するためのものである。除去効果を高めるためにはフィルタの透過性を高いまま維持するのがよい。したがって、補充して不都合の無い増粘緩和剤であれば、フィルタ通過前に補充することにより、例えばインクの揮発成分の蒸発により析出した析出物を軽減することができ、フィルタの濾過精度を少しでも高く維持することができる。
【００１６】
次に、インクカートリッジ３を基点として、インクの循環について説明する。
図１において、例えばキャリッジ（不図示）のホームポジションにおいて、駆動モータ８を駆動し、キャップ５により記録ヘッド１をキャッピングする。同時に駆動モータ８は吸引ポンプ２を駆動し、これにより吐出口１３に負圧を作用させる。インクカートリッジ３内のインクは、供給チューブ３１、サブタンク１１をへて記録ヘッド１内に流入される。サブタンク１１の許容量を超えたインクは、吸引チューブ３３からポンプ２に送られる。
【００１７】
サブタンク１１から記録ヘッド１に送られたインクのうち、画像の記録に用いられず、前記負圧によりインク吐出口１３より吸引されたインクもまた、吸引チューブ３４からポンプ２に送られる。
【００１８】
ポンプ２の排出口２３より排出されたインクは、連結チューブ３５、３６、ドレインチューブ３７を通る途中で、増粘緩和剤追加器６でインク中の揮発成分等の増粘緩和剤が補充され、フィルタ７で塵埃やインク析出物などの様々な不純物が濾過され、インクカートリッジ３へと戻される。
【００１９】
上述の例に対し、インクカートリッジ３に係るインク流路中に大気連通口などの圧力調整手段を設けてもよい。インクの循環は、記録ヘッド１からインクカートリッジ３に至るインク供給経路内の負圧、インクカートリッジ３内の負圧、吸引ポンプ２からインクカートリッジ３に至るインク回収経路中の負圧のバランスが取れている系の中で成り立っている。負圧差が大きい場合、急激な負圧の変動が発生した場合など、正常なインク循環を得られない場合が起こりうる。例えば、インク回収経路中の負圧がインクカートリッジ３内の負圧より大きい場合、インクはインク回収経路中に留まろうとしインクカートリッジ３に流入しない。
【００２０】
圧力調整手段を設け、インク回収経路とインクカートリッジ３の負圧のバランスを取ることにより、インクの循環をスムーズにすることができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来例では、インクジェットプリンタにおいて、インク経路通過するためのインク有無を検出する手段を有しておらず、インクの有無は吐出を行って吐出が行われないことにより、インクが存在しないことが認識できることとなる。また、インクの有無を検出する方法として、インク吐出の総ドット数をカウントする手段があげられる。しかしこの場合、現在のインクジェットプリンタにおいては、ノズル数が増大し、高精細な記録を実現するに当たって、さまざまな記録ヘッドの制御が行われるため、ドット数をカウントするに当たり、複雑な機構が必要となっている。また、インクの水分や他の揮発性成分が蒸発するなどにより、インクの内容量そのものが変化してしまい、残量を検出するに当たって、ドット数のカウント値との誤差が生じてしまう。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明においての代表的な構成は、インクを吐出して記録シートに記録を行う記録手段と、インクを貯蔵するインク貯蔵手段と、インク経路中にインク流量を測定する手段と、インクの流量からインク経路中のインクの有無を判別する手段を備えたことを特徴とする。
【００２３】
前記記録手段のインク吐出口から導き出されたインクを回収し、インク貯蔵手段に再び供給するインク回収手段を備えたインクジェット記録装置においては、インク貯蔵手段から記録手段に至るインク流路をインク供給経路、インク吐出口からインク貯蔵手段に至るインク流路をインク再利用経路とすると、インク再利用経路中に、インク流量を測定する手段と、インクの流量からインクの増粘度を判定する手段を備え、さらにインクの流量からインク再利用経路中のインクの有無を判定する手段を備えたことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。本実施例においては、記録手段のインク吐出口から導き出されたインクを回収し、インク貯蔵手段に再び供給するインク回収手段を備えたインクジェット記録装置を例に挙げて説明することとする。
【００２５】
図３は本実施例における、インクジェットプリンタのインク流路を示したものである。基本的な構成は図１に示す構成と同じである。
【００２６】
インクの有無を判定するに当たって、図１と同様に流量計７はインク流動方向に対し、フィルタ６より下流側に設けられている。フィルタ６より上流側に設けた場合、増粘インク等の異物が流量計に堆積し、正確なインク流量を測定できないばかりか、流量計自体が固着してしまいインクの循環を妨げてしまう場合がある。フィルタ６の下流側に設けることによりフィルタで濾過されたインクの流量を測定することができる。インク流量計の代表的なものとして、磁気式流量計などを使用することが可能である。
【００２７】
９はインク流量比較手段であり、フィルタ６の耐用インク流量があらかじめ設定されていると同時に、インク無しと判断するためのインク流量もあらかじめ設定されている。
【００２８】
流量計７により測定されたインク流量が前記フィルタ６の耐用インク量と同じかあるいは流量が少なくなった場合、さらにインク流量が前記インク無しと判断するためのインク流量と比較することにする。
【００２９】
インク流量比較手段９は、インク流量がフィルタの耐用インク流量以下で、なおかつインク無しと判断するインク流量以上であった場合においては、ＬＥＤ１０を点灯しフィルタの交換を促す。また、流量計７により測定されたインク流量がインク無しと判断するためのインク流量以下出会った場合については、インク容量比較手段９はＬＥＤ１７を点灯し、インク残量がなくなったことを知らしめることとする。
【００３０】
図４は、インク流量比較手段の制御の一実施例を示すフローチャートである。
図４において、印字・吐出回復によるインク循環にともなうインク流量の測定を流量計によって行う場合（ステップＳ１０１）、最初フィルタのインク限界流量値Ｌ１がセットされている。また、測定されたインクの流量はＬ２とする。この時、インク無し、と判断するインク流量限界値Ｌ３としてセットする。このときＬ１＜Ｌ３の関係となる（ステップＳ１０２）。インク流量の測定が開始されると（ステップＳ１０３）、前記限界流量値Ｌ１とインク流量Ｌ２の比較を行う（ステップＳ１０４）。Ｌ１＜Ｌ２の場合、フィルタで濾過されたインクの流量が限界値に満たないため、継続してインクの流入（ポンプ動作）が行われる。Ｌ１＝Ｌ２、あるいはＬ１＞Ｌ２の場合、インク流量は限界値より少なくなるため、フィルタがフィルタで濾過されたインクの流量が限界値に達し、フィルタが寿命（濾過能力の上限）を迎えたと判断される。このように判断された場合、フィルタの寿命により流量が少なくなったのか、あるいは、インク無のために極端にインク流量が低下したのかを判断するために、インク限界流量値Ｌ３とインク流量を比較することにする（Ｓ１０５）。
【００３１】
この時、Ｌ２＜Ｌ３であれば、インクの流量はフィルタの寿命によるインク流量の低下と判断し、フィルタにこれ以上のインクが流入しないように、ポンプの動作を停止し（ステップＳ１０６）、フィルタ交換を促すべくＬＥＤを点灯する（ステップＳ１０７）。
【００３２】
フィルタの交換が確認されると（ステップＳ１０８）、制御上でのフィルタ交換を設定する。機構上、制御上ともフィルタの交換がなされると、ポンプの動作禁止を解除し（ステップＳ１１０）、印字・吐出回復によるインク循環が再び始まり、再びインク流量Ｌ２の監視を行う（Ｓ１１１）。
【００３３】
また、ステップＳ１０５において、インク流量Ｌ２とインク残量限界値Ｌ３と比較し、Ｌ２＜Ｌ３の場合、フィルタの寿命によりインク残量が少ないのではなく、インク無のために極端にインク流量が低下したものと判断する。再びポンプ動作を禁止し（Ｓ１１２）、インク補充を促すべくＬＥＤ１１を点灯する（Ｓ１１３）。インクの補充が確認されると、制御上でのインク補充を設定し、再びポンプの動作禁止を解除し、印字・吐出回復によるインク循環が再び始まり、再びインク流量Ｌ２の監視を行うこととする。
【００３４】
図１において、例えばキャリッジ（不図示）のホームポジションにおいて、駆動モータ８を駆動し、キャップ５により記録ヘッド１をキャッピングする。同時に駆動モータ８は吸引ポンプ２を駆動し、これにより吐出口１３に負圧を作用させる。インクカートリッジ３内のインクは、供給チューブ３１、サブタンク１１をへて記録ヘッド１内に流入される。サブタンク１１の許容量を超えたインクは、吸引チューブ３３からポンプ２に送られる。
【００３５】
サブタンク１１から記録ヘッド１に送られたインクのうち、画像の記録に用いられず、前記負圧によりインク吐出口１３より吸引されたインクもまた、吸引チューブ３４からポンプ２に送られる。
【００３６】
ポンプ２の排出口２３より排出されたインクは、連結チューブ３５、３６、ドレインチューブ３７を通る途中で、フィルタ６で増粘インクやインク析出物などの様々な異物が濾過され、流量計７で流量を測定された後、インクカートリッジ３へと戻される。
【００３７】
（実施例２）
本実施例においては、インク貯蔵手段から記録手段へのインク供給経路に流量計測手段を備えた場合であり、インク再利用経路を持たないインクジェットプリンタでの実施例を示したものである。
【００３８】
図５において、例えばキャリッジ（不図示）のホームポジションにおいて、駆動モータ８を駆動し、キャップ５により記録ヘッド１をキャッピングする。同時に駆動モータ８は吸引ポンプ２を駆動し、これにより吐出口１３に負圧を作用させる。
【００３９】
インクタンク５１から記録ヘッド１に送られたインクのうち、画像の記録に用いられず、前記負圧によりインク吐出口１３より吸引されたインクもまた、吸引チューブ３４からポンプ２に送られる。
【００４０】
ポンプ２の排出口２３より排出されたインクは、排インクタンク５２へと送られる。記録ヘッドの吐出回復を行う際には、インクタンク５１からインクが吸引されるため、インクタンクにインクが存在し、インクの粘度が変化しなければ、流量計７で計測されるべき流量は、ほぼ一定であると推定される。
【００４１】
図６は本実施例におけるインク流量測定による、インクの有無の検出を行う場合のフローチャートを示したものである。
【００４２】
インクが増粘した場合のインク限界流量値Ｌ１および、インクの有無を判定する場合のインク限界流量値Ｌ３をそれぞれ設定し（Ｓ２０２）、インク流量を測定し（Ｓ２０３）、インク限界流量値Ｌ１とインク流量Ｌ２を比較する（Ｓ２０４）。Ｌ１＜Ｌ２の場合には、インクの粘度、およびインクの有無は異常なしとして判断され、再び流量測定を継続する。Ｌ１≧Ｌ２の場合は、インクに異常があると判断し（Ｓ２０５）、インクの有無を判断するインク限界流量値Ｌ３とＬ２を比較し（Ｓ２０６）、Ｌ３≧Ｌ２の場合は、インクが無いものと判断する（Ｓ２１２）。Ｌ３＜Ｌ２の場合はインクが増粘しているものと判断する（Ｓ２０７）。
【００４３】
インクが増粘している場合には、インクタンク中のインクが何らかの理由により使用できない状態であると判断できるので、ポンプ動作を禁止し（Ｓ２０８）、ＬＥＤを点灯して（Ｓ２０９）インクの異常を知らしめる。インクを交換したことを確認した後、ポンプ動作を解除し、再び流量を測定する。
【００４４】
また、インク残量無しと判断した場合（Ｓ２１２）、ポンプ動作を禁止した後（Ｓ２１３）、インク残量無しを知らしめるためにＬＥＤを点灯し（Ｓ２１４）、インク補充を確認した後（Ｓ２１５）、に再びポンプ動作を解除し、インク流量を再び測定することとする。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インク中に溶け混んだ異物をフィルタで除去し、また除去効果が落ちた場合に交換するために使用しているインク流量検出手段からインク経路中のインクの有無を検出することが簡単な機構により実現することができる。
【００４６】
また、インクを再利用しないインクジェットプリンタにおいても、上記の機構をインク貯蔵手段から記録手段へのインク経路中に設けることにより、精度の高いインクの有無検出ができるだけでなく、経時変化によるインクの増粘度合いの計測も可能となり、インクの経時変化による増粘の情報、およびインクの有無を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のインク循環系を示すインク循環系の液体接続構造を示す模式的斜視図である。
【図２】図１に示す記録ヘッドのインク吐出部の構造を模式的に示す分解斜視図である。
【図３】実施例１によるインク循環系の液体接続構造を示す模式的斜視図である。
【図４】実施例１におけるインク流量比較手段の制御の一実施例を示すフローチャートである。
【図５】実施例２によるインクの液体接続構造を示す模式的斜視図である。
【図６】実施例２におけるインク流量比較手段の制御の一実施例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　記録ヘッド（記録手段）
２　吸引ポンプ
３　インクカートリッジ
５　キャップ
６　フィルタ
７　流量計
８　駆動モータ
９　インク流量比較手段
１０　ＬＥＤ
１１　サブタンク
１２　吐出口面
１３　インク吐出口
１４　共通液室
１５　液路
１６　電気熱変換体
２１、２２　吸引口
２３　排出口
３１、３２　供給チューブ
３３、３４　吸引チューブ
３５、３６　接続チューブ
３７　ドレインチューブ
５１　インクタンク
５２　排インクタンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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