(57)【要約】【課題】  インク袋を使用したインクタンクから供給されるインクの記録ヘッドによる吐出安定性を確保する。【解決手段】  インクカートリッジ２０は、記録ヘッド１２の上方に配置される。インクカートリッジ２０は、インクを収納するインク袋２３とこれを収容するケース２４とからなる。インク袋２３から記録ヘッド１２へ至るインク供給路上には、インク供給路を開閉するバルブユニット２２が設けられる。このバルブユニット２２は、バルブ制御部５８によってその開閉が制御される。バルブ制御部５８は、記録動作中において、記録ヘッド１２のインク吐出量に応じてそれに見合った量のインクが供給されるようにバルブ２４の開き時間を決める。これにより、記録ヘッド１２のノズル内圧がほぼ一定に保たれるので、吐出安定性が向上する。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録装置に用いられ、ノズルからインクを吐出して画像を記録する記録ヘッドへインクを供給するインク供給装置において、
インクを貯留するインク袋とこのインク袋を収容するケースとからなり、前記記録ヘッドよりも上方に配置されたインクタンクと、
前記インク袋から取り出したインクを前記記録ヘッドへ供給するインク供給路上に配置され、前記記録ヘッドへ供給されるインク供給量を調節するインク供給量調節手段と、
前記記録ヘッドのインク吐出量を測定する吐出量測定手段と、
前記インク吐出量に見合った量のインクが前記記録ヘッドに供給されるように、前記インク供給量調節手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするインク供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記インク吐出量に基づいて前記インク袋内のインクの液面高さを算出するインク液面高さ算出部と、算出したインク液面高さに基づいて前記インク供給路を通過するインクの単位時間流量を算出する単位時間流量算出部とを備えており、この単位時間流量に基づいて、前記インク供給量調節手段を制御することを特徴とする請求項１記載のインク供給装置。
【請求項３】
前記吐出量測定手段は、前記記録ヘッドのインク吐出回数をカウントして前記インク吐出量を実測することを特徴とする請求項１又は２記載のインク供給装置。
【請求項４】
前記吐出量測定手段は、画像データに基づいて前記記録ヘッドのインク吐出量を予測することを特徴とする請求項１又は２記載のインク供給装置。
【請求項５】
インク温度を測定する温度センサと、測定したインク温度に基づいてインク粘度を算出する粘度算出部とが設けられており、前記単位時間流量算出部は、前記インク粘度を加味して前記単位時間流量を算出することを特徴とする請求項２〜４いずれか記載のインク供給装置。
【請求項６】
インクジェット記録装置に用いられ、ノズルからインクを吐出して画像を記録する記録ヘッドへインクを供給するインク供給装置において、
インクを貯留するインク袋とこのインク袋を収容するケースとからなり、前記記録ヘッドよりも上方に配置されたインクタンクと、
前記インク袋から取り出したインクを前記記録ヘッドへ供給するインク供給路上に配置され、前記記録ヘッドへ供給されるインク供給量を調節するインク供給量調節手段と、
前記記録ヘッドのヘッド内圧を測定するヘッド内圧測定手段と、
前記ヘッド内圧に応じて前記インク供給量調節手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするインク供給装置。
【請求項７】
前記インク供給量調節手段と前記記録ヘッドの間の前記インク供給路上に配置され、前記インク供給量調節手段を通過して前記記録ヘッドに向かうインクを一時的に滞留させる滞留部を持つサブタンクを設け、前記記録ヘッドの内圧変動に応じて前記滞留部内の容積が変化するように前記サブタンクの少なくとも一部を、弾性変形する可撓性部材で形成したことを特徴とする請求項６記載のインク供給装置。
【請求項８】
前記ヘッド内圧測定手段は、前記可撓性部材の変形量に基づいて前記ヘッド内圧が規定値か否かを検出するヘッド内圧検出機構であることを特徴とする請求項７記載のインク供給装置。
【請求項９】
前記インク袋は、略水平方向に沿った複数の折り目が形成された蛇腹状をしており、その内部のインクの減少に応じて、前記折り目に従って折り畳まれることを特徴とする請求項１〜８いずれか記載のインク供給装置。
【請求項１０】
前記インク供給量調節手段は、前記インク供給路を開閉するバルブユニットであることを特徴とする請求項１〜９いずれか記載のインク供給装置。
【請求項１１】
前記インク供給量調節手段は、前記インク袋内からインクを吸引してこれを前記記録ヘッドへ強制的に送り込むポンプであることを特徴とする請求項１〜１０いずれか記載のインク供給装置。
【請求項１２】
前記インクタンクは、前記記録ヘッドが設けられた前記インクジェット記録装置に着脱自在にセットされることを特徴とする請求項１〜１１いずれか記載のインク供給装置。
【請求項１３】
前記請求項１〜１２いずれか記載のインク供給装置を用いることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１４】
ノズルからインクを吐出して画像を記録する記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に着脱自在にセットされ、前記記録ヘッドへ供給するインクを収納するインクカートリッジにおいて、
インクを貯留するインク袋とこのインク袋を収容するケースとからなり、前記記録ヘッドよりも上方に配置されたカートリッジ本体と、
このカートリッジ本体から前記記録ヘッドへ至るインク供給路上に配置され、前記記録ヘッドへ供給されるインク供給量を調節するインク供給量調節手段とを備えたことを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項１５】
前記インク袋は、略水平方向に沿った複数の折り目が形成された蛇腹状をしており、その内部のインクの減少に応じて、前記折り目に従って折り畳まれることを特徴とする請求項１４記載のインクカートリッジ。
【請求項１６】
前記インク供給量調節手段は、前記インク供給路を開閉するバルブユニットであることを特徴とする請求項１４又は１５記載のインクカートリッジ。
【請求項１７】
前記インク供給量調節手段は、前記インク袋内からインクを吸引してこれを前記記録ヘッドへ強制的に送り込むポンプであることを特徴とする請求項１４又は１５記載のインクカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク吐出方式の記録ヘッドへインクを供給するインク供給装置及びこれを使用するインクジェット記録装置及び前記記録ヘッドへ供給するインクを収納するインクカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクを吐出する吐出口が設けられたインク吐出方式の記録ヘッドを備え、この記録ヘッドからインクを液滴として吐出しこれを用紙に付着させて画像を記録する、いわゆるインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置には、インクを収納するインクタンクが設けられており、このインクタンクから記録ヘッドへインクが供給される。記録ヘッドは、例えば、吐出口が形成されたノズルと、ピエゾ素子によって駆動される振動板とを備えており、振動板の振動による圧力変化を利用して、インクタンクからインクをノズルへ吸引して吐出口から噴射する。
【０００３】
インクは消耗品であるため、その補充の便宜を考慮して、インクタンクは、インクジェット記録装置に交換可能に取り付けられるカートリッジタイプのものが多い。このカートリッジタイプのインクタンク（以下、インクカートリッジという）は、インクが使い切られて空になると、インクが充填された新しいインクカートリッジに交換される。インクカートリッジが取り付けられるカートリッジ装着部と記録ヘッドとの間にはインク供給路が配設されており、インクカートリッジから取り出されたインクは、このインク供給路を通じて記録ヘッドへ供給される。
【０００４】
このインクカートリッジとして、インクが封入される可撓性のインク袋と、このインク袋を保護するケースとからなるインクカートリッジを使用したインクジェット記録装置が知られている。大気がインクと接触すると、気体がインクに溶解してインク内に気泡が発生したり、酸素とインクに含まれる成分とが反応してインクの変質が生じる。そこで、インクと大気との接触を避けるために、インク袋を使用したインクカートリッジが利用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、インクは記録ヘッドのノズルから吐出されるが、インクの荷重によってノズル先端からインク漏れが生じないように、ヘッド内部の圧力（以下、ヘッド内圧という）は大気圧に対して負圧にされる。上記インクカートリッジが記録ヘッドよりも上方にある場合には、そのままでは、インクカートリッジ内のインクの荷重によってヘッド内圧が加圧されて負圧を維持できなくなってしまう。
【０００６】
そこで、インクの荷重によってノズル内部にかかる正圧を遮断するために、インクカートリッジと記録ヘッドとの間のインク供給路上に、インク供給路を開閉する弁機構を設け、記録ヘッドの動作状態に応じて弁機構を制御することにより、記録中にのみインク供給路が開放し、非記録中はインク供給路を閉鎖する技術が開発されている（例えば、特許文献２参照）。これによれば、非記録中にはインク荷重による正圧が遮断されるので、記録ヘッドからのインク漏れを防止することができる。
【特許文献１】特開２００３−３００３３１号公報
【特許文献２】特開昭６３−１４７６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２記載の弁開放機構は、非記録中のインク漏れを防止することができるものの、記録中にはインク供給路が常時開放された状態になるため、吐出安定性、記録中のインク漏れ等に懸念が残る。というのは、インク荷重による正圧は、インク消費によるインクカートリッジ内のインク残量減少に伴って変化する一方、記録ヘッドのヘッド内圧はインク吐出量に応じて変動する。記録中においては、こうしたインク荷重による正圧変化やヘッド内圧の変動に応じて記録ヘッドへのインク供給量を調節しないと、正確にヘッド内圧を負圧に維持することができない。
【０００８】
本発明の目的は、インク袋を使用したインクタンクからインク供給を受ける記録ヘッドの吐出安定性と記録中のインク漏れを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のインク供給装置は、インクジェット記録装置に用いられ、ノズルからインクを吐出して画像を記録する記録ヘッドへインクを供給するインク供給装置において、インクを貯留するインク袋とこのインク袋を収容するケースとからなり、前記記録ヘッドよりも上方に配置されたインクタンクと、前記インク袋から取り出したインクを前記記録ヘッドへ供給するインク供給路上に配置され、前記記録ヘッドへ供給されるインク供給量を調節するインク供給量調節手段と、前記記録ヘッドのインク吐出量を測定する吐出量測定手段と、前記インク吐出量に見合った量のインクが前記記録ヘッドに供給されるように、前記インク供給量調節手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記制御手段は、前記インク吐出量に基づいて前記インク袋内のインクの液面高さを算出するインク液面高さ算出部と、算出したインク液面高さに基づいて前記インク供給路を通過するインクの単位時間流量を算出する単位時間流量算出部とを備えており、この単位時間流量に基づいて、前記インク供給量調節手段を制御することが好ましい。
【００１１】
前記吐出量測定手段は、前記記録ヘッドのインク吐出回数をカウントして前記インク吐出量を実測したり、画像データに基づいて前記記録ヘッドのインク吐出量を予測することによって前記吐出量を測定することが好ましい。
【００１２】
インク温度を測定する温度センサと、測定したインク温度に基づいてインク粘度を算出する粘度算出部とを設け、前記単位時間流量算出部は、前記インク粘度を加味して前記単位時間流量を算出することが好ましい。
【００１３】
本発明の別のインク供給装置は、インクジェット記録装置に用いられ、ノズルからインクを吐出して画像を記録する記録ヘッドへインクを供給するインク供給装置において、
インクを貯留するインク袋とこのインク袋を収容するケースとからなり、前記記録ヘッドよりも上方に配置されたインクタンクと、前記インク袋から取り出したインクを前記記録ヘッドへ供給するインク供給路上に配置され、前記記録ヘッドへ供給されるインク供給量を調節するインク供給量調節手段と、前記記録ヘッドのヘッド内圧を測定するヘッド内圧測定手段と、前記ヘッド内圧に応じて前記インク供給量調節手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記インク供給量調節手段と前記記録ヘッドの間の前記インク供給路上に配置され、前記インク供給量調節手段を通過して前記記録ヘッドに向かうインクを一時的に滞留させる滞留部を持つサブタンクを設け、前記記録ヘッドの内圧変動に応じて前記滞留部内の容積が変化するように前記サブタンクの少なくとも一部を、弾性変形する可撓性部材で形成することが好ましい。
【００１５】
前記ヘッド内圧測定手段は、例えば、前記可撓性部材の変形量に基づいて前記ヘッド内圧が規定値か否かを検出するヘッド内圧検出機構である。
【００１６】
前記インク袋は、略水平方向に沿った複数の折り目が形成された蛇腹状をしており、その内部のインクの減少に応じて、前記折り目に従って折り畳まれることが好ましい。
【００１７】
前記インク供給量調節手段は、例えば、前記インク供給路を開閉するバルブユニットや、前記インク袋内からインクを吸引してこれを前記記録ヘッドへ強制的に送り込むポンプであることが好ましい。
【００１８】
前記インクタンクは、前記記録ヘッドが設けられた前記インクジェット記録装置に着脱自在にセットされることが好ましい。
【００１９】
本発明のインクジェット記録装置は、上記インク供給装置が使用されることを特徴とする。
【００２０】
本発明のインクカートリッジは、ノズルからインクを吐出して画像を記録する記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に着脱自在にセットされ、前記記録ヘッドへ供給するインクを収納するインクカートリッジにおいて、インクを貯留するインク袋とこのインク袋を収容するケースとからなり、前記記録ヘッドよりも上方に配置されたカートリッジ本体と、このカートリッジ本体から前記記録ヘッドへ至るインク供給路上に配置され、前記記録ヘッドへ供給されるインク供給量を調節するインク供給量調節手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
前記インク袋は、略水平方向に沿った複数の折り目が形成された蛇腹状をしており、その内部のインクの減少に応じて、前記折り目に従って折り畳まれることが好ましい。
【００２２】
前記インク供給量調節手段は、前記インク供給路を開閉するバルブユニットであることが好ましい。
【００２３】
前記インク供給量調節手段は、前記インク袋内からインクを吸引してこれを前記記録ヘッドへ強制的に送り込むポンプであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、インクを貯留するインク袋とこのインク袋を収容するケースとからなり、前記記録ヘッドよりも上方に配置されたインクタンクと、前記インク袋から取り出したインクを前記記録ヘッドへ供給するインク供給路上に配置され、前記記録ヘッドへ供給されるインク供給量を調節するインク供給量調節手段と、前記記録ヘッドのインク吐出量を測定する吐出量測定手段と、前記インク吐出量に見合った量のインクが前記記録ヘッドに供給されるように、前記インク供給量調節手段を制御する制御手段とによって記録ヘッドへインク供給を行うようにしたから、インク袋を使用したインクタンクからインクが供給される記録ヘッドの吐出安定性と、記録中のインク漏れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１に示すインクジェット記録装置１０は、記録媒体である用紙１１に対してインクを吐出して付着させることにより画像を記録する記録ヘッド１２を備えている。記録ヘッド１２は、インクを吐出する吐出口が形成された複数のノズル１２ａを備えており、これら複数のノズル１２ａの吐出口が配列された吐出面が用紙１１の記録面と対面するように配置される。記録ヘッド１２は、用紙１１の幅方向（主走査方向Ｘ）に移動自在なキャリッジ１３に取り付けられており、キャリッジ１３の底面に形成された開口から前記吐出面が露呈される。記録ヘッド１２は、キャリッジ１３の移動に伴って用紙１１の幅方向に沿って往復動しながら、画像をライン記録する。この記録ヘッド１２が１往復動する毎に、図示しない搬送ローラによって用紙１１が副走査方向Ｙへ、記録ヘッド１２の１往復動による記録幅分送られる。こうした動作が繰り返されて、１画面分の画像が記録される。
【００２６】
キャリッジ１３は、ガイド棒１４ａ，１４ｂにスライド自在に取り付けられており、ベルト１６と１対のプーリ１７とからなるベルト機構１８によって駆動される。キャリッジ１３には、記録ヘッド１２の上方に、例えば、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のインクがそれぞれ収納された４つのインクカートリッジ２０が着脱自在に取り付けられる。
【００２７】
キャリッジ１３には、各インクカートリッジ２０が差し込まれる複数のスロットが形成されている。各スロットには、記録ヘッド１２へ通じるコネクタ部が設けられており、インクカートリッジ２０が各スロットに差し込まれると、コネクタ部とインクカートリッジ２０とが接続されて、インクカートリッジ２０から記録ヘッド１２へ至るインク供給路が確立される。インクカートリッジ２０に収納されたインクは、このインク供給路を通じて記録ヘッド１２へ供給される。記録ヘッド１２には、各ノズル１２ａに対応して圧力室と、ピエゾ素子によって駆動される振動板が設けられており、この振動板の振動による圧力室の体積変化により、インクカートリッジ２０内のインクがノズル１２ａへ吸引され、吐出口から噴射される。
【００２８】
図２に示すように、インクカートリッジ２０は、インクを収納するカートリッジ本体２１と、バルブユニット２２とからなる。カートリッジ本体２１は、インクを収納するインク袋２３と、このインク袋２３を収容するケース２４とからなる。ケース２４は、ケース本体２６と、このケース本体２６の上部開口を閉じる上蓋２７とからなる。上蓋２７は、例えば、ケース本体２６にインクを充填した後、上部開口からのインク漏れが生じないようにケース本体２６に溶着される。ケース本体２６は、例えば、透明なプラスチックで形成されており、インク袋２３を保護する。上蓋２７には、インクの減少に伴うインク袋２３の収縮に応じて、ケース２４内に大気を導入する大気導入口２７ａが設けられている。インクはインク袋２３に収納されるので、大気導入口２７ａからインクが漏れ出ることはない。
【００２９】
ケース本体２６の底部には、インク袋２３内のインクをケース本体２６外へ排出して取り出す取出口２６ａが形成されている。この取出口２６ａには、インクを濾過するフイルタ２９が取り付けられる。この取出口２６ａの上端（ケース本体２６内）には、インク袋２３の底部に設けられた流出口が取り付けられる。下端は、ケース本体２６の底部から略円筒状に突出しており、この突出部分にバルブユニット２２が取り付けられる。
【００３０】
インク袋２３は、遮気性素材が使用されており、内部のインクを気密に収納してインクを外気と遮断する。これにより、インク袋２３内部のインクに空気が溶け込んで溶存気体量が増加することが抑制される。インク内の溶存気体量が増えると、気泡が発生したり、酸素との化学反応により変質が生じ、吐出不良の原因となる。インク袋２３にインクを収容することで、こうした不具合を抑制することができる。また、溶存気体量の増加を抑制することで、インクの保存環境が良好に保たれるのでインクの保存期間を長期化することが可能となり、インクカートリッジ２０のインク収容量の大容量化にも寄与する。遮気性素材としては、例えば、樹脂をベースとしてその表面にアルミニウムを蒸着させて表面処理を施した素材等が使用される。
【００３１】
また、袋体３１は、可撓性を有する材料で形成されており、インクの減少に伴って収縮する。袋体３１には、略水平方向に沿って蛇腹状の折り目３１ａが形成されている。こうした折り目３１ａを形成することにより、インク袋２３が、図３（Ａ）に示す満タンの状態から、インク３４が消費されてインク残量が減少すると、図３（Ｂ）に示すように、その上面が略水平状態を保ちつつ鉛直方向に下降して、折り畳まれる。これにより、インク減少の際に、袋体３１が無秩序に萎んでその姿勢が乱れることがない。こうすると、インク袋２３の収縮時における内部のインクの流動量が減少するとともに、インクの液面変位を比較的連続的にすることができる。
【００３２】
インク重量はヘッド内圧に対して正圧として作用するので、インクの液面変位を連続的に変化させることで、インク残量変化に伴う正圧変動を連続的に変化させることができる。そのため、ヘッド内圧の変動も抑制されるため、吐出安定性が向上する。また、後述するように、記録ヘッド１２へ、吐出量に応じた適切なインク供給を行う場合には、インク残量に応じたバルブユニット２２の開閉時間の制御が必要になる。インク減少に伴う正圧変動を連続的にすることで、適切な制御が可能になる。
【００３３】
バルブユニット２２は、インク袋２３から記録ヘッド１２へ至るインク供給路上に配置され、インク供給路を開閉するバルブを持ち、記録ヘッド１２へのインク供給量を調節するインク供給量調節手段である。バルブユニット２２は、ユニット本体３６と、バルブを駆動するアクチュエータ３７とからなる。アクチュエータ３７は、カバー３８によって覆われた状態でユニット本体３６に取り付けられる。
【００３４】
図４及び図５に示すように、ユニット本体３６には、インク供給路の一部を構成する流路４１と、この流路４１を開閉するバルブ４２とが設けられている。流路４１の上端は、取出口２６ａに接続され、他端は記録ヘッド１２へ接続される。流路４１は、ケース２４に接続される管状の導入路４１ａ，円形のチャンバ４１ｂ，このチャンバ４１ｂの側面に形成された第１開口４１ｃ，この第１開口４１ｃと略直交する姿勢で形成された第２開口４１ｄを含み、記録ヘッド１２へ接続される管状の排出路４１ｅからなる。ユニット本体３６には、第１開口４１ｃの側方に、アクチュエータ３７の押圧部３７ａを進退自在に受け入れる筒状のスリーブ３６ａが設けられている。バルブ４２は、このスリーブ３６ａの開放端に取り付けられる。
【００３５】
バルブ４２は、例えば、ゴムなどで形成された弾性膜であり、開き状態では、実線で示すように、第１及び第２の各開口４１ｃ，４１ｄをそれぞれ開放し、第１開口４１ｃから第２開口４１ｄへのインクの流入を許容する。このバルブ４２は、押圧部３７ａによって外側から押圧されると、二点鎖線で示すように弾性変形して、閉じ状態に移行する。閉じ状態では、バルブ４２は、各開口４１ｃ，４１ｄを塞いで、第１開口４１ｃから第２開口４１ｄへのインクの流入を遮断する。こうしてバルブ４２によって流路４１が開き状態と閉じ状態との間で切り替えられる。アクチュエータ３７は、例えば、その本体に、コイルと鉄芯とからなるソレノイドが収容されており、このソレノイドに給電することによって押圧部３７ａを進退させて、バルブ４２を駆動する。
【００３６】
図６に示すように、インクカートリッジ２０がキャリッジ１３に取り付けられると、ユニット本体３６の流路４１が記録ヘッド１２へ接続されるとともに、アクチュエータ３７がインクジェット記録装置１０と電気的に接続される。
【００３７】
インクジェット記録装置１０は、このバルブユニット２２の開閉を制御する。インクジェット記録装置１０は、後述するように、記録ヘッド１２が記録動作中において、インク吐出量に応じてバルブ４２を開閉して、インク袋２３から記録ヘッド１２へのインク供給を行う。バルブ４２の開き時間はインク吐出量に応じて制御される。これにより、記録動作中においても、ヘッド内圧がほぼ一定に保たれるため、吐出安定性が確保されるとともに、記録動作中のインク漏れも防止される。また、記録ヘッド１２の記録動作停止中（非記録時）にはバルブ４２を閉じて、ノズル１２ａからインクが漏れ出ることが防止される。
【００３８】
インクジェット記録装置１０には、コントローラ５１が設けられており、このコントローラ５１は、インクジェット記録装置１０の各部を制御する。コントローラ５１は、フレームメモリ５２から読み出した画像データに基づいて、ヘッド駆動部５３を制御する。記録ヘッド１２は、ヘッド駆動部５３によって駆動され、画像データに応じてノズル１２ａからインクを吐出する。コントローラ５１には、吐出回数カウンタ５４が設けられており、各ノズル１２ａの吐出回数をカウントする。インク吐出量は、この吐出回数とノズル１２ａから吐出される液滴サイズとに基づいて求められる。コントローラ５１は、タイマ５６で時間を計測して所定時間経過する毎にインク吐出量を求める。
【００３９】
なお、本例では、インク吐出回数をカウントしてインク吐出量を実測するようにしているが、コントローラ５１が画像データに基づいてインク吐出量を予測するようにしてもよい。
【００４０】
バルブ制御部５８は、バルブユニット２２を制御する。バルブ制御部５８は、前記インク吐出量に見合った分の供給量を算出し、インク袋２３から記録ヘッド１２へ、算出した供給量のインクが供給されるように、バルブユニット２２の開き時間を制御する。
【００４１】
流路４１の単位時間流量は、最も流路抵抗が大きい導入路４１ａの流路長Ｌとその管径Ｄに応じて決まるとともに、図７のグラフに示すように、インク袋２３内のインク液面高さＨと正比例する。すなわち、流路４１の単位時間流量をＱ、インク密度をρ、インク粘度をμ、重力加速度をｇとすると、単位時間流量Ｑは、以下の式によって求められる。
Ｑ＝ρ×ｇ×Ｈ１×（π×Ｄ4）／（１２８×μ×Ｌ）・・・・・式１
【００４２】
この式１からわかるように、インク液面高さＨが高いときは、単位時間流量Ｑも大きくなるので、同じインク供給量を得るためのバルブ４２の開き時間は、インク液面高さＨが低いときよりも、短くなる。実験によれば、インク粘度μを一定とした場合に、インク液面高さＨ１が５０ｍｍのときと、１１ｍｍのときとを比較すると、Ｈ１＝５０ｍｍのときは圧力が約４．５倍になり、バルブ開き時間は、約１／４になるという結果を得ている。
【００４３】
コントローラ５１には、不揮発性メモリとして、例えば、ＥＥＰＲＯＭ６１が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ６１は、インク液面高さＨを記憶する。製造時には、ＥＥＰＲＯＭ６１にインク袋２３が満タンのときのインク液面高さＨの値が格納されており、この値はインク消費に伴って随時更新される。コントローラ５１は、このインク液面高さＨが所定値を下回った場合にインク切れ（残量切れ）を判定し、表示器６２にその旨を表示してユーザーに警告する。
【００４４】
また、インク粘度μは、温度センサ６３によってインク温度Ｔｈを測定して求められる。温度センサ６３は、例えば、インク供給路内に設けられる。図８に示すように、インク粘度μは、インク温度Ｔｈが低いほど、インク粘度μは高くなる。実験によれば、インク温度Ｔｈが３５℃から１５℃に下降すると、インク粘度μは約２倍になる。これにより、単位時間流量Ｑが半減するため、バルブ４２の開き時間は約２倍となる。バルブ制御部５８は、コントローラ５１を介して温度センサ６３が測定したインク温度を読み出して、インク粘度μを求める。
【００４５】
バルブ制御部５８は、インク粘度μやインク液面高さＨを上記式１に当てはめて、バルブユニット２２の単位時間流量Ｑを求め、インク吐出量に応じたバルブ４２の開き時間を算出する。なお、こうした演算式に基づいて算出する代わりに、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）をメモリに記憶して単位時間流量Ｑを求めるようにしてもよい。
【００４６】
記録ヘッド１２の初期の内圧調節は、例えば、インクジェット記録装置１０の電源が投入されて起動する時に行われる。初期調節では、バルブ４２を開き、記録ヘッド１２の吐出動作を行い、記録ヘッド１２のヘッド内圧が適正な値になるように、インクカートリッジ２０からインク供給を行う。記録ヘッド１２には、例えば、ヘッド内圧を測定するヘッド内圧センサが設けられており、このセンサの測定値が適正な値になるように初期調節が行われる。こうして、ヘッド内圧が初期値に調節される。この初期値は、ノズル１２ａのインクメニスカスが破壊されない範囲で設定される。
【００４７】
なお、記録ヘッド１２のノズルには使用していくうちにインクや気泡が詰まり、これが原因で記録ヘッド１２の吐出不良が発生する。こうした吐出不良を解消するために、インクジェット記録装置には、吐出不良回復用ポンプが接続された吸引キャップが設けられており、この吸引キャップを記録ヘッド１２のノズル面にあてがってノズルに詰まったインク等を吸引により除去するのが一般的である。上記初期調節を記録ヘッド１２による吐出動作ではなく、前記吸引キャップの吸引により行ってもよい。
【００４８】
吸引キャップによる吸引を行う場合には、その吸引タイミングに合わせてバルブ４２の開閉を行うことで、ノズル内のインクの流速を急峻に上昇させることができる。これにより、ノズル内の気泡やインク詰まりの解消をより確実に行うことができる。というのは、ノズルに付着するインクは粘度が増加している場合が多く、粘度が高ければ高いほど除去するために高い吸引力が必要になる。吐出回復用ポンプの吸引タイミングとバルブ４２の開閉とを同期させることでそうした高い吸引力を得ることが可能となる。
【００４９】
また、上記バルブユニット２２を設けたことで、吸引キャップによる吸引時に、インク供給路を遮断して（バルブを閉じて）行うことができるので、吐出不良回復のために、インク袋２３内のインクまで吸引されることがなくなり、無駄なインク消費を抑えることができる。また、こうしてインク供給路を遮断することで、吐出不良回復時の吸引圧力も低減できる。
【００５０】
図９及び図１０のフローチャートを参照しながら、作用を説明する。インクジェット記録装置１０を起動すると、ヘッド内圧の初期調節が行われる。これにより、ヘッド内圧が適正な圧力に設定される。プリント指示がなされると、コントローラ５１は、ＥＥＰＲＯＭ６１からインク液面高さＨを読み出して、インク切れか否かを判定する。インク液面高さＨが所定値以下の場合には、インク切れと判定して、表示器６２を通じて警告を発する。インク切れでない場合には、１画面分の画像のプリントを開始する。記録ヘッド１２は、画像データに基づいて駆動され、インクを吐出する。プリント開始初期においては、初期調節によってヘッド内圧が調節されているので、安定したインク吐出が行われる。
【００５１】
インク吐出を開始した後、所定時間が経過すると、コントローラ５１は、インク吐出量に応じた供給を開始することをバルブ制御部５８に指令する。バルブ制御部５８は、これに基づいて、流路４１の単位時間流量Ｑを算出する。図１０に示すように、バルブ制御部５８は、温度センサから温度を読み出して、インク粘度μを算出するとともに、ＥＥＰＲＯＭ６１から読み出したインク液面高さＨを読み出して、上記式１に従って、単位時間流量Ｑを求める。
【００５２】
バルブ制御部５８は、この単位時間流量Ｑに基づいて、コントローラ５１が算出したインク供給量を得るためのバルブ開き時間を求める。アクチュエータ３７が、バルブ４２を開き状態にすると、流路４１が開かれる。これにより、インク袋２３からバルブユニット２２を通じて記録ヘッド１２へインクが流れ込む。バルブ４２は、算出されたバルブ開き時間だけ開かれた後、閉じられる。これにより、インク吐出量に見合った分だけ、記録ヘッド１２にインクが供給される。このように記録動作中に記録ヘッド１２への供給量が制御されるので、ヘッド内圧の変動が少なくなり、吐出安定性が確保される。また、バルブ４２が閉じている間は、インク供給路が遮断されるためインク荷重による正圧が記録ヘッド１２に作用することはないので、ヘッド内圧の変動が抑制される。
【００５３】
コントローラ５１は、インク供給によって変化したインク液面高さＨにより、ＥＥＰＲＯＭ６１の値を更新する。こうした手順が１画面分のプリントが終了するまで繰り返され。
【００５４】
上記第１実施形態では、インクタンクと記録ヘッドとの間にバルブユニットを設けてインク供給装置を構成しているが、このインク供給装置の構成は、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、バルブユニットをインクカートリッジに設けた例で説明したが、バルブユニットをインクジェット記録装置に設けて、インクカートリッジがキャリッジに装着されたときに、インクカートリッジとバルブユニットが接続されるようにしてもよい。また、バルブユニットの一部、例えば、ユニット本体をインクカートリッジに設け、アクチュエータをインクジェット記録装置に設けるようにしてもよい。
【００５５】
また、上記第１実施形態では、インク供給量調節手段としてバルブユニットを用いた例で説明したが、バルブユニットの代わりにポンプを使用してもよい。
【００５６】
また、上記第１実施形態では、記録ヘッドのインク吐出量に基づいてインク液面高さを求め、このインク液面高さからインク供給量調節手段の単位時間流量を算出し、前記インク吐出量に見合った量のインクが記録ヘッドへ供給されるように、インク供給量調節手段を制御することにより、記録ヘッドのヘッド内圧の変動を抑制するようにしている。しかし、インク吐出量に基づいてインク供給量調節手段を制御する代わりに、記録ヘッドのヘッド内圧を測定して、そのヘッド内圧が予め決められた規定値に維持されるように、インク供給量調節手段を制御するようにしてもよい。
【００５７】
図１１に示す第２実施形態は、ヘッド内圧を測定してインク供給量調節手段を制御する例である。インクカートリッジ７１は、インク供給量調節手段として上記第１実施形態のバルブ機構の代わりに吸引ポンプ７２が設けられている。吸引ポンプ７２は、バルブ機構とは異なり、インク袋２３内のインクを吸引して強制的に下流側に送り込むことができるので、インク袋２３内の残留インク量を低減させることができる。なお、便宜上、上記実施形態と同一の部材には同じ符合を付す。
【００５８】
コントローラ５１は、ポンプ制御部７３を通じて吸引ポンプ７２を制御する。吸引ポンプ７２を作動させると、インク供給が開始され、吸引ポンプ７２を停止させると、インク供給が停止する。吸引ポンプ７２の動作時間によってインク供給量が決まる。吸引ポンプ７２は、インクカートリッジ７１のケース２４に取り付けてもよいし、インクジェット記録装置１０に設けてもよい。このうち、特に、インクカートリッジ７１に設ける場合には、小型のマイクロポンプを使用することが好ましい。
【００５９】
吸引ポンプ７２と、記録ヘッド１２の間のインク供給路上にサブタンク７４が配置されている。サブタンク７４は、吸引ポンプ７２を通過して記録ヘッド１２に向かうインクを一時的に滞留させる滞留部７５が形成されたタンク本体７６を備えており、このタンク本体７６には、吸引ポンプ７２と接続する接続部７６ａと，記録ヘッド７７と接続する接続部７６ｂとが設けられている。接続部７６ｂには、インクを濾過するフイルタ７８が設けられている。
【００６０】
サブタンク７４は、例えば、インクジェット記録装置１０に設けられ、インクカートリッジ７１を装着したときに、吸引ポンプ７２とサブタンク７４とが接続される。なお、サブタンク７４をインクカートリッジ７１に設けてもよい。
【００６１】
タンク本体７６には、弾性膜８１が設けられており、この弾性膜８１によって滞留部７５の側方が覆われて密閉される。このように弾性膜８１を設けることで、記録ヘッド７７のヘッド内圧変動に応じて滞留部７５内の容積が変化するようにしている。弾性膜８１としては、例えば、弾性体の上に薄膜フイルムを積層したものや、薄膜フイルムと圧縮スプリングを組み合わせたものなどが使用される。
【００６２】
吸引ポンプ７２から送り出されたインクはサブタンク７４を経由して記録ヘッド７７に供給される。こうしたサブタンク７４を設けることで、記録ヘッド７７に急激にインクが流入することがなくなるので、ヘッド内圧変動がさらに抑えられるので、吐出安定性をより向上させることができる。また、記録ヘッド７７へのインクの急峻な流入が防止されるので、吸引ポンプ７２によるインク供給量の制御をラフにしても、ヘッド内圧の変動幅を所定の範囲に収めることが容易となる。
【００６３】
また、本例では、ヘッド内圧測定手段として、弾性膜８１の変形量に基づいて記録ヘッド７７のヘッド内圧が規定値にあるか否かを検出するヘッド内圧検出機構８６が設けられている。コントローラ５１は、このヘッド内圧検出機構８６で検出したヘッド内圧に応じてそれが規定値になるようにインク供給量調節手段を制御する。ヘッド内圧検出機構８６は、一端８７ａが弾性膜８１に当接し、弾性膜８１の変形に応じて、回転中心８８周りに揺動するＬ字形状の揺動部材８７と、この揺動部材８７を弾性膜８１に押し当てる方向に付勢するバネ８９と、揺動部材８７の他端８７ｂの位置を検出するフォトセンサ９１とからなる。
【００６４】
弾性膜８１は、ヘッド内圧が高いと滞留部７５のサブタンク圧力が高まるので外側に張り出すように変形し、ヘッド内圧が低いとその反対にサブタンク圧力が下がるので内側に向けてへこむ。揺動部材８７は、バネ８９の付勢によって弾性膜８１に押し当てられており、弾性膜８１の変形に応じて揺動する。フォトセンサ９１には、揺動部材８７の他端８７ｂが移動する軌跡内と対応する位置に複数個（例えば３つ）のセンサ部９１ａ〜９１ｃが配列されており、各センサ部９１ａ〜９１ｃは、それぞれ他端８７ｂと対面したときに検出信号をコントローラ５１に出力する。
【００６５】
コントローラ５１は、このフォトセンサ９１からの検出信号に応じてヘッド内圧が規定値よりも高いか低いかを検出し、それに応じてヘッド内圧を調節する。例えば、センサ部９１ｂからの検出信号を受けているとき（実線で示す状態）のサブタンク圧力を標準値（規定値）として予め決めておく。
【００６６】
図１２は、本例のプリント手順を示すフローチャートである。まず、コントローラ５１は、サブタンク圧力を調べて、ヘッド内圧の初期調節を行う。サブタンク圧力が規定値よりも上回っている場合（センサ部９１ａからの検出信号を受けている場合）には、記録ヘッド７７の吐出動作を行って、ヘッド内圧を下げて、規定値になるように調節する。逆に、サブタンク圧力が規定値を下回っている場合（センサ部９１ｃからの検出信号を受けている場合）には、吸引ポンプ７２を作動させて、サブタンク７４及び記録ヘッド７７にインクを送り込み、サブタンク圧力を上げてヘッド内圧が規定値になるように調節する。
【００６７】
こうして、ヘッド内圧の初期調節をした後、プリント処理を開始する。コントローラ５１は、プリント処理中は、所定時間毎にサブタンク圧力を調べる。インクが吐出されると、ヘッド内圧は下がるので、サブタンク圧力が規定値よりも下回る。サブタンク圧力が規定値よりも下回った場合には、コントローラ５１は、吸引ポンプ７２を作動させて、サブタンク圧力が規定値になるようにインク供給を行う。これにより、ヘッド内圧が規定値になるように調節されて、ヘッド内圧の変動が抑えられる。
【００６８】
なお、本例では、サブタンクの一部に弾性部材を使用して滞留部の容積が変化するようにしているが、サブタンクの全体を弾性部材で形成してもよい。
【００６９】
また、図１３に示すサブタンク１０１のように、ヘッド内圧検出機構として、弾性膜８１の変形に応じて抵抗値が変化する歪みセンサ１０２を使用してもよい。歪みセンサ１０２は、弾性膜８１の外面に貼り付けられる。測定用回路１０３は、歪みセンサ１０２の抵抗値変化に応じた信号をコントローラ５１へ出力する。コントローラ５１は、この信号に応じてヘッド内圧を検出する。こうした歪みセンサ１０２によれば、ヘッド内圧の連続的な変化を把握できるので、より精度の高いヘッド内圧調節が可能となる。
【００７０】
また、ヘッド内圧測定手段としては、上記ヘッド内圧検出機構に限らず、例えば、サブタンクや記録ヘッドの内圧を測定する圧力センサなどを使用してもよい。
【００７１】
また、図１４に示す第３実施形態は、サブタンク７４を通じてヘッド内圧を測定するヘッド内圧検出機構８６によってヘッド内圧の初期調節のみ行い、記録動作中は、インク吐出量に応じてバルブユニット（インク供給量調節手段）２２を制御して、ヘッド内圧を調節する例である。図１５のフローチャートに示すように、まず、ヘッド内圧検出機構８６によってサブタンク圧力を調べて、ヘッド内圧の初期調節が行われる。プリント処理が開始された後は、例えば、画像データに基づく予測によってインク吐出量を測定し、この測定値に基づいてインク液面高さＨを調べ、バルブユニット２２の単位時間流量を算出する。この単位時間流量に基づいてバルブユニット２２の開き時間を制御して、インク吐出量に見合った量のインクを記録ヘッド１２に供給する。これにより、ヘッド内圧変動が抑えられる。
【００７２】
なお、上記実施形態では、インクタンクと記録ヘッドとが分離可能に別体で構成されたインクカートリッジの例で説明したが、インクタンクと記録ヘッドとを一体に構成してもよい。また、インクタンクを、インクジェット記録装置に着脱自在に装着されるインクカートリッジの例で説明したが、着脱自在でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】インクジェット記録装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】インクカートリッジの分解斜視図である。
【図３】インクカートリッジの断面図である。
【図４】バルブユニットの断面図である。
【図５】バルブユニットの斜視図である。
【図６】インク供給制御系の電気構成の概略を示すブロック図である。
【図７】単位時間当たりのインク流量の変化を示すグラフである。
【図８】インク温度とインク粘度の関係を示すグラフである。
【図９】プリント手順を示すフローチャートである。
【図１０】バルブユニットの単位時間流量算出手順を示すフローチャートである。
【図１１】ヘッド内圧に基づいてインク供給量調節手段を制御する例である。
【図１２】図１１の例のプリント手順を示すフローチャートである。
【図１３】歪みセンサを用いてヘッド内圧を検出するサブタンクの例である。
【図１４】図３の例にサブタンクを組み合わせた例の説明図である。
【図１５】図１４の例のプリント手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１０  インクジェット記録装置
１１  用紙
１２  記録ヘッド
１２ａ  ノズル
１３  キャリッジ
２０，７１  インクカートリッジ
２１  カートリッジ本体
２２  バルブユニット
２３  インク袋
２４  ケース
３６  ユニット本体
３７  アクチュエータ
５１  コントローラ
５８  バルブ制御部
７２  吸引ポンプ
７４  サブタンク
８１  弾性膜
８６  ヘッド内圧検出機構
８７  揺動部材
９１  フォトセンサ
【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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【図７】
2007050565.tif 000009
【図８】
2007050565.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2007050565.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2007050565.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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