インクジェットプリンタ
【課題】 高粘度インクの温度制御をインクに対して直接行い、インク粘度を安定化するとともに、インクの温度制御に影響を及ぼす外乱の影響を低減する対策を備えたインクジェットプリンタを提供する。
【解決手段】 本発明のインクジェットプリンタは、温度上昇に伴い、低粘度化する高粘度インクを一時的に貯留するサブタンクと、サブタンクに貯蔵された高粘度インクをサブタンク内で加熱するヒータと、サブタンクに貯蔵された高粘度インクの温度を検知するサブタンク温度検知センサを有し、サブタンク温度検知センサの検知結果に基づき、サブタンクに貯留されている高粘度インクが目標とする設定温度になるようにサブタンク制御回路によってサブタンクヒータを制御する。サブタンクヒータはインクに接触するように設置することで熱を効率よく伝える。
【解決手段】 本発明のインクジェットプリンタは、温度上昇に伴い、低粘度化する高粘度インクを一時的に貯留するサブタンクと、サブタンクに貯蔵された高粘度インクをサブタンク内で加熱するヒータと、サブタンクに貯蔵された高粘度インクの温度を検知するサブタンク温度検知センサを有し、サブタンク温度検知センサの検知結果に基づき、サブタンクに貯留されている高粘度インクが目標とする設定温度になるようにサブタンク制御回路によってサブタンクヒータを制御する。サブタンクヒータはインクに接触するように設置することで熱を効率よく伝える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、インクを貯留するインクタンクからインクジェットヘッドにインクを供給し、この供給されたインクをインクジェットヘッドから記録媒体へ吐出しすることで、所望の画像を形成する。インクは、例えば高温より低温で粘度が高くなるなど、温度によって粘度が変わることが知られている。またインクジェットヘッドは、インクの粘度によって吐出性能が変わるので、インクの使用温度範囲を決めて使用している。
【０００３】
インクの粘度がインクジェットヘッドの特性にあわない場合、上記インクの特性を生かしてインクの粘度を調整する。このような場合に、例えば特開２００３−３４１０２７号公報に記載の技術のように、インクタンクとインクジェットヘッドの間にサブタンクを設け、そのサブタンクにヒータを配置したインクジェットプリンタがある。このインクジェットプリンタは、サブタンク内のインクを加熱することでインクの粘度を低下させ、インクをインクジェットヘッドへ供給する。サブタンクのインク容器の外周にヒータを配置し熱伝導のよい金属等で覆った構造をとっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４１０２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術では、インク供給系の少なくとも一部を加熱し、インクの温度調整を行うため、インク供給系に設置されるヒータとインク供給系との接点は熱伝導性の良い材料を用いる必要があり、インク供給路の材質がある程度限定されてしまうという課題がある。また、高熱伝導性の材料を用いる場合、エアフロー、環境温度等の外乱の影響を受けやすいため、熱損失が生じるという課題もある。また、高熱伝導性の材料は放熱による保温性が悪く、それによる熱損失が大きいため、インク温度調整時のヒータＯＮ時間が長くなってしまい、電力の無駄がある。
【０００６】
このような加熱法では、熱損失により、インク温度の調整に時間がかかるため、ウォームアップ時の温度調整時間が長くなること、また印字中のインク供給によるインク温度低下に対する回復時間が長くなること、さらには温度低下が大きい場合、印字を中断してサブタンク内のインク温度を上昇させることが必要となり、印字速度が低下すること、などの課題もある。
【０００７】
また、前記加熱法では、ヒータを設置する際、そのスペースが必ず必要となり、省スペース化が難しくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のインクジェットプリンタは、温度上昇に伴い粘度が低下するインクを収納するメインタンクから前記インクを供給され、前記インクを一時的に収納するサブタンクと、前記サブタンクから前記インクの供給を受け、前記インクを吐出するインクジェットヘッドと、前記サブタンクと前記インクジェットヘッドとを連結するインク供給路と、前記サブタンク内に配置され、前記インクに接する放熱手段と、前記放熱手段を加熱する加熱手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、サブタンク内の高粘度インクを直接加熱する手法を用いることで、高粘度インクに対して熱損失無く、加熱することが可能である。そのため、サブタンク筐体の材質の自由度が増し、低熱伝導性の材料を選択することで、環境温度やエアフロー等の外乱の影響を受けず、かつ保温性にも長けたサブタンクとすることができる。
【００１０】
また、サブタンクヒータをサブタンク内に設置することで、元来設けられていたヒータ設置スペースを必要としないため、省スペース化が可能である。
【００１１】
また、サブタンクヒータを直接サブタンクに挿入することで、高粘度インクに対して直接熱を伝えられ、かつサブタンク温度検知センサもサブタンク内に設置することにより、より正確な温度検知を行うことができる。そのため、より高精度な印字の安定度を確保できる。
【００１２】
低熱伝導性材料すなわち断熱材をサブタンクの筐体の周囲に配置した場合に、高粘度インク加熱に用いるエネルギーを低減することができ、省電力化が可能である。
【００１３】
また、熱を直接高粘度インクに伝えるため、ウォーミングアップ時間や、印字中のインク供給によるインク温度低下回復時間の短縮が図れるので、ランニングコストの低減が行える。
【００１４】
サブタンクにサブタンクヒータを挿入する挿入口を複数用意した場合に、ヒータの増設を容易に行うことができるとともに、ヒータの脱着が容易であり、サブタンクヒータのメンテナンスが容易となる。
【００１５】
インクジェットプリンタはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）等の多色で画像を構成するが、印字画像によっては全色を使用しない場合もあり、そのような場合、使用しない色のサブタンクヒータを使用する色のサブタンクに装着することで、１つのサブタンクに与える熱量を増加させることができ、ウォーミングアップ時間を短縮させることや、印字速度の上昇、インクドロップ量の増加、インク滴を大きくする等の様々な印字法でのインク供給におけるサブタンクに対するインク供給時のサブタンク内のインク温度の上昇時間の短縮を図ることが可能である。
【００１６】
また、加熱導体と誘導コイルを用いたＩＨヒータ方式を用いた場合には、インクタンク内の配線が不要となり省スペース化ができると共に誘導コイルによって加熱導体を加熱し、熱変換効率を高めると省電力化も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの制御ブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略図である。
【図３】図３は、１色分のインク供給路の概略図である。
【図４】図４は、本実施形態におけるサブタンクのインク温度制御のフローチャートである。
【図５】図５は本実施形態におけるインクジェットヘッドの印字開始前のインクの温度制御のフローチャートである。
【図６】図６は、本実施形態のヘッドヒータの制御フローチャートである。
【図７】図７は、サブタンク内の液量検知の制御フローチャートである。
【図８】図８は、本実施形態のサブタンクヒータの概略図である。
【図９】図９は、サブタンクヒータの設置図である。
【図１０】図１０は、サブタンクヒータの別の形態を示す概略図である。
【図１１】図１１は、脱気ユニットを搭載した場合のサブタンクからインクジェットヘッド間の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの制御ブロック図である。インクジェットプリンタには制御部１１が備えられており、制御部１１にはインターフェース１２、ＲＡＭ１３、ＲＯＭ１４、搬送モータエンコーダ１５、モータ制御回路１６、サブタンク制御回路６、インク供給回路１８、圧力調整モータ駆動回路４、圧力センサ２７、インクジェットヘッド制御回路２１が接続されている。
【００１９】
インターフェース１２は、図示していないパソコン等のホスト装置とデータ送受信を行う。そして、制御部１１は、インターフェース１２を介して受信された印字データに基づいて各種制御回路に制御信号を出力する。
【００２０】
ＲＯＭ１４は、インクジェットヘッド１９を駆動して印字を行う際の印字プログラムや、後述する各種アクチュエータの制御プログラム等インクジェットプリンタ全体の制御を行うためのプログラムを記録している。ＲＡＭ１３は、情報の一次記憶や演算のワークエリア、また制御部１１がインターフェース１２を介して受信した印字データを所定の領域に格納する。
【００２１】
搬送モータエンコーダ１５は、記録媒体搬送モータ２０に接続されており、記録媒体搬送モータ２０の回転軸の回転変異量に応じてパルス列を出力する。制御部１１は搬送モータエンコーダ１５の出力されてきたパルス数をカウントすることで回転量を算出し、記録媒体９の送り量を把握し、ＲＡＭ１３に記憶する。そして、制御部１１は、搬送モータエンコーダ１５の信号に基づいて、モータ制御回路１６及びインクジェットヘッド駆動回路２１に制御信号を出力する。
【００２２】
モータ制御回路１６は、制御部１１からの出力信号により記録媒体搬送モータ２０とキャリッジ駆動モータ２２を駆動する。記録媒体搬送モータ２０を駆動することで、回転軸に設置されている記録媒体搬送ローラ２３が回転し、記録媒体９を用紙幅方向Ｙに対して垂直方向Ｘへ搬送する。またモータ制御回路１６は、制御部１１からの出力信号によりキャリッジ駆動モータ２２を駆動することで、キャリッジ２４をレール８に沿って往復運動させる。
【００２３】
サブタンク制御回路６は、サブタンク２に設置されたサブタンクヒータ５、液量センサ２６、サブタンク温度検知センサ１０、などを制御する制御回路である。サブタンク制御回路６は、サブタンクヒータ駆動回路４３、サブタンク温度検出回路４４、液量センサ検出回路４９と接続されている。サブタンク制御回路６は、サブタンク２の各制御行う。まず、液量センサ２６によってサブタンク２内のインク量を検知し、液量センサ検出回路４９に出力する。液量センサ検出回路４９はその検出した量を制御部１１に出力する。ここで、インク量が満タンでない場合、サブタンク制御回路６は制御部１１を介して、インク供給回路１８を駆動し、メインタンク２９より高粘度インクをサブタンク２へ供給し、サブタンク２内のインク量を満タンとする。また、サブタンク内のインク量を検知すると同時に、圧力センサ２７によって出力された値を基に、制御部１１は圧力調整モータ駆動回路４を制御し、圧力調整モータ３５を駆動することで、サブタンク２内の圧力を所定の圧力となるように制御する。すなわち、インクの水頭値を適正値に制御する。
【００２４】
また、サブタンク２内のインクが満タンとなり次第、サブタンク制御回路６は、サブタンク温度検知センサ１０からの出力をサブタンク温度検出回路４４で受け、その時のサブタンク内のインク温度を取得する。得られたサブタンク２内インク温度を制御部１１に転送し、その値を基に、制御部１１は、サブタンクヒータＰＷＭ制御回路４１で、サブタンクヒータ５のＰＷＭ制御値を決定し、サブタンクヒータＯＮ／ＯＦＦ制御回路４２においてサブタンクヒータ駆動回路４３に決定されたＰＷＭ制御でサブタンクヒータ５を駆動するよう信号を出力する。よって、サブタンクヒータ５が駆動し、サブタンク２内のインクを加熱する。サブタンク温度検知センサ１０から得られるサブタンク２内インク温度を所定間隔ごとに取得し、それを基に制御部１１はサブタンクヒータ５のＰＷＭ制御値を変動させることで、インク温度が適正温度となるように制御する。
【００２５】
また所定の間隔とは、予め決められた時間であり、この時間はサブタンク２の容量に基づいて加熱しても目標上限温度以下となる時間であり、かつ加熱せずに放置しても目標加減温度以上となる時間であり、この時間はＲＡＭ１３に記憶され、必要に応じて読み書きする。インク供給回路１８は、後述するインク供給系２８のアクチュエータを駆動し、メインタンク２９よりサブタンク２へインクを供給する。
【００２６】
インクジェットヘッド制御回路２１は、制御部１１からの出力を基に吐出制御回路３９でヘッドの吐出動作を決定し、印字データをインクジェットヘッド１９へ転送し、転送された印字データに基づいてインクジェットヘッド１９からのインクの吐出を行う。行われる制御と、記録媒体搬送モータ２０によって駆動する記録媒体搬送ローラ２３によって記録媒体９の搬送の制御と、キャリッジ駆動モータ２２によるキャリッジ２４のレール８に沿った往復運動の制御とにより、記録媒体９への印字処理が行われる。また、ヘッド温度検知センサ３８からの出力をヘッド温度検出回路４８で受け、その時のヘッド内のインク温度を取得する。得られたインクジェットヘッド１９内のインク温度を制御部１１に転送し、その値を基に、制御部１１は、ヘッドヒータＰＷＭ制御回路４５で、ヘッドヒータ３７のＰＷＭ制御値を決定し、ヘッドヒータＯＮ／ＯＦＦ制御回路４６においてヘッドヒータ駆動回路４７に決定されたＰＷＭ制御で、ヘッドヒータ３７を駆動するよう信号を出力する。よって、ヘッドヒータ３７が駆動し、インクジェットヘッド１９内のインクを加熱する。ヘッド温度検知センサ１０から得られるインクジェットヘッド内のインク温度を所定間隔ごとに取得し、それを基に制御部１１はヘッドヒータ３７のＰＷＭ制御値を変動させることで、吐出直前のインク温度が適正温度となるように制御する。
【００２７】
キャリッジエンコーダ３０はリニアスケール３１のメモリを検出し、レール８に沿って移動するキャリッジ２４の移動量に応じて、パルス列を出力する。インクジェットヘッド制御回路２１は、キャリッジエンコーダ３０から送信されるパルス数をカウントすることでキャリッジ２４の移動量と現在位置を検出することができる。制御部１１およびインクジェットヘッド制御回路２１は、この現在位置に基づいて、インクジェットヘッド１９の吐出制御を行う。また、インクジェットヘッド制御回路２１はキャリッジエンコーダ３０より送信されてくるパルス信号を制御部１１に転送し、制御部１１は、インクジェットヘッド制御回路２１より転送されてくるパルス数をカウントし、モータ制御回路１６への出力信号を決定し、キャリッジ２４のレール８に沿った往復運動を制御する。リニアスケール３１はキャリッジ２４の移動範囲に延在させてある。
【００２８】
図２は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略図である。インクジェットプリンタ１は、キャリッジ２４にインクジェットヘッド１９が搭載されている。インクジェットヘッド１９は、色毎に１個設け、ここでは８色分の８個のインクジェットヘッド１９がキャリッジ２４に搭載されている。また、キャリッジ２４にはインクジェットヘッド１９毎に１個のサブタンク２が搭載されている。キャリッジ２４は、レール８に沿って往復移動する。記録媒体９上に往復移動するインクジェットヘッド１９によってインクを吐出し、所望の画像を形成する。メインタンク２９のインクはインク供給チューブ３２を介してサブタンク２に接続されている。インク供給チューブ３２はメインタンク２９から装置内、ケーブルベア２５の中を通りキャリッジ２４へと引き回されている。インク供給チューブ３２の途中にインク供給モータ３３が配置されている。メインタンク２９内の高粘度インクはインク供給チューブ３２及びインク供給モータ３３を用いてサブタンク２に供給され、一時的に収納される。そして、制御部１１からの出力信号に基づいたインクジェットヘッド１９より記録媒体９上に吐出される。メンテナンス装置１７は、インクジェットヘッド１９のメンテナンスをおこなう。メンテナンス装置１７は、キャップを有し、非使用時はインクジェットヘッド１９にキャップをしてインクの乾燥を防止したり、インク詰りを防止するためにインクの吸引をおこなう。
【００２９】
図３は本発明インクジェットプリンタで、複数色分あるインク供給路のうち１色のみを示したものである。
【００３０】
インク供給系２８は、メインタンク２９、インク供給チューブ３２、インク供給モータ３３、サブタンク２、液量センサ２６、サブタンクヒータ５、サブタンク温度検知センサ１０、エアチューブ３４、圧力調整モータ３５、エアバッファ３６、圧力センサ２７、インクジェットヘッド１９、ヘッドヒータ３７、ヘッド温度検知センサ３８とから構成される。
【００３１】
インク供給モータ３３は、メインタンク２９からサブタンク２へ高粘度インクをインク供給チューブ３２を介して圧送し、サブタンク２に設けられているサブタンク内の液量を検知する液量センサ２６でサブタンク２内が満タンと検知されるまで高粘度インクを供給し続ける。また、サブタンク２内のインク量の減少をインクジェットヘッド制御回路２１の吐出液量カウント回路４０でインク吐出量をカウントすることで行い、一定量のインクを消費した後、インク供給モータ３３によってインクをサブタンク２に充填する。
【００３２】
圧力調整モータ３５はポンプを駆動し、エアバッファ３６、エアチューブ３４を介し、サブタンク２内の空気圧を調整し、圧力センサ２７によって読み取れるサブタンク２内圧力が適正値となるようにする。エアバッファ３６は、圧力の急激な変化を緩和するために備えられたバッファである。
【００３３】
サブタンクヒータ５は、前述のサブタンク制御回路６によって、サブタンク温度検知センサの検知結果に基づいてＯＮ／ＯＦＦすることでサブタンク２内インク温度を可変し、高粘度インクの粘度が印字において適正となるインク温度に調整する。
【００３４】
ヘッドヒータ３７は、ヘッド温度検知センサ３８によってサブタンクヒータ５によって制御されたインク温度の吐出最適状態を維持するために前述のインクジェットヘッド制御回路２１によって制御される。
【００３５】
図４は、本実施形態におけるサブタンクのインク温度制御のフローチャートである。本実施形態におけるサブタンクのインク温度の制御フローを示したものである。
【００３６】
サブタンク２に所定量のインクを充填し、そのインクをインクジェットヘッド１９に適合したインクの粘度にするためインクを加熱する必要がある。そのため先ず、ユーザにより、装置に電源が投入されると処理が開始される（Ｓ１）、液量センサ２６によりサブタンク２内のインク量が検知される（Ｓ２）。そして、インク量が満タンであるか否か判断される（Ｓ３）。インク量が満タンでないならばステップＳ４に進み、インク供給回路１８に制御信号が送信され、サブタンク２が満タンとなるまでインクを供給する（Ｓ４）。ステップＳ３において既にインクが満タンである場合はそのまま次のステップＳ５へ進む。
【００３７】
次にサブタンク温度検知センサ１０によりサブタンク２内のインク温度が検知される（Ｓ５）。そしてインク温度が４５℃以上であるか否か判断される（Ｓ６）。インク温度が４５℃以上でないならば、サブタンク制御回路６に制御信号が送信され、インク温度が４５℃以上となるようにサブタンクヒータ５をＯＮする（Ｓ７）。そして、印字中ならば印字を一時停止状態にする（Ｓ１０）。そして処理を終了する。ステップＳ６において既にインク温度が４５℃に達している場合はそのまま次のステップＳ８にすすみ、サブタンクヒータ５をＯＦＦする（Ｓ８）。そして、印字中ならば印字を継続し、印字が一時停止状態ならば印字可能状態にする（Ｓ９）。そして処理を終了する。
【００３８】
この制御を、所定間隔毎に実施することで、サブタンク２内のインク温度を所定の温度、例えば４５℃にする。この処理は、インクジェットプリンタの電源投入されたとき、インクジェットプリンタのリセットしたとき、などインクジェットプリンタを使い始めるときに実施が開始される。
【００３９】
また、サブタンク２内のインク温度による印字可能状態、一時停止状態はＲＡＭ１３にフラグを設け、必要に応じて読み書きする。このフラグがＯＮなら印字可能状態であり、ＯＦＦなら印字が一時停止状態である。このフラグによって、ＯＮなら印字でき、ＯＦＦなら印字しないように制御する。
【００４０】
サブタンク２の断熱性能、インク容量などに基づいて予め決められる。本実施形態では目標温度範囲は４４．５℃〜４６℃、目標温度を４５℃、検知するインクの温度を４５℃としている。インクを加熱しすぎると、インクの粘度が下がり適正な吐出ができなくなる。インクの温度が下がりすぎると粘度が上がり適正な吐出ができなくなる。所定間隔ごとにインクの温度を検出して目標温度範囲内にインク温度が入るように制御する。サブタンク温度検知センサ１０の検知温度を４５℃とし、所定間隔ごとに処理を実施する。サブタンク２の外周に沿って配置された断熱材によって、サブタンクヒータ５をＯＮしたときのインク温度上昇のスピードのほうが、サブタンクヒータ５をＯＦＦしたときのインク温度低下のスピードより速いので、０．５℃高温側を高く設定している。
【００４１】
図５は本実施形態におけるインクジェットヘッドの印字開始前のインクの温度制御のフローチャートである。印字を行う場合に、サブタンク２内のインクの温度を所定の温度にしておく必要がある。インクジェットヘッド１９は、ヘッドヒータ３７が備えられ、インクを吐出に最適な温度に加熱することができる。しかし、インクジェットヘッド１９に流入するインクの温度が低い場合に、ヘッドヒータ３７の能力ではインクを適温にすることができない場合がある。そうなると、一旦インクが適温になるのを待つことになる。すなわち連続印字ができなくなる。連続印字をさせる為に、インクジェットヘッド１９に流入するインク量に制限されずに、ヘッドヒータ３７によってインクジェットヘッド１９内のインクの温度を適温にすることのできるようにしなければならない。そのため、インクジェットヘッド１９に流入するインクの温度を予め適温に近い温度にサブタンク２内のインクを加熱しておく。好ましくは、サブタンク２内のインクの温度は、インクジェットヘッド１９内で目標としているインクの温度である。
【００４２】
印字を開始する前に、サブタンク２内に所定量以上のインクがあり、インクが所定温度以上であり、インクジェットヘッド１９内のインクが所定温度以上であることを確認して、これらを全て満足してから印字が開始される。
【００４３】
まず、印字開始の信号が与えられると制御が開始される（Ｓ１１）。サブタンクヒータ５とヘッドヒータ３７によって、サブタンク２とインクジェットヘッド１９内のインクの両温度が４５℃以上となるように制御される（Ｓ１２）。その後、印字が開始され（Ｓ１３）。その次に、この制御が終了する（Ｓ１４）。
【００４４】
図６は、本実施形態のヘッドヒータの制御フローチャートである。インクジェットヘッド１９内に配置されたヘッドヒータ３７によって、インクを吐出に最適な温度に加熱する。すなわち、インクを吐出するために最適な粘度にする。
【００４５】
まず、印字が開始された時点で、ヘッド内温度制御処理が開始となる（Ｓ２０）。次に、ヘッド温度検知センサ３８によってインクジェットヘッド１９内のヘッド内温度検知が行われる（Ｓ２１）。そして、ヘッド内温度が４５℃以上であるか否か判断される（Ｓ２２）。
【００４６】
ヘッド内温度が４５℃以上でないならば、インクジェットヘッド制御回路２１に制御信号が送信され、ヘッド内温度が４５℃となるようにヘッドヒータ３７をＯＮする（Ｓ２３）。次に、ヘッド内温度が４０℃以下であるか否か判断される（Ｓ２４）。ヘッド内温度が４０℃以下でないならば、ステップＳ２７の処理に進む。ステップＳ２４においてヘッド内温度が４０℃に達していない場合は印字の停止に進む（Ｓ２５）。ステップＳ２５では、印字が一時停止される。具体的にはＲＡＭ１３内にあるヘッド内のインク温度が適温に達しているか否かを示すフラグを印字を一時停止する意味を持つＯＮにする。このフラグがＯＮの場合は印字せずに、ＯＦＦの場合は印字する制御を行うことになる。そして処理を終了する（Ｓ２８）。
【００４７】
ステップＳ２２で既にヘッド温度が４５℃以上であるならば、ヘッドヒータＯＦＦに進み（Ｓ２６）、ヘッドヒータ３７をＯＦＦする。その次にステップＳ２７に進む。
【００４８】
ステップＳ２７の処理は、印字可能状態にフラグをする。具体的にはＲＡＭ１３内にあるヘッド内のインク温度が適温に達しているかいないかを示すフラグを印字可能を意味するＯＦＦとする。このフラグがＯＮの場合は印字せずに、ＯＦＦの場合は印字する制御を行うことになる。そして処理を終了する（Ｓ２８）。
【００４９】
この制御処理を、所定間隔毎に実施することで、インクジェットヘッド１９内のインクインク温度を所定の温度、例えば４５℃にする。この所定の間隔とは、予め決められた時間であり、この時間はインクジェットヘッド１９のインクの容量に基づいて加熱しても目標上限温度以下となる時間であり、かつ加熱せずに放置しても目標加減温度以上となる時間であり、この時間はＲＡＭ１３に記憶され、必要に応じて読み書きする。
【００５０】
図７は、サブタンク内の液量検知の制御フローチャートである。印字中に所定量インクが消費されると、サブタンク２へインクの供給を行う。
【００５１】
まず、印字が開始された時点で、液量検知制御処理が開始となる（Ｓ２９）。次にインクジェットヘッド制御回路２１の吐出液量カウント回路４０にて消費インクカウントが開始される（Ｓ３０）。
【００５２】
そして、インク使用量カウントが一定量以上であるか否か判断し（Ｓ３１）、インクが一定量以上消費されていると、インク供給回路１８に制御信号が出力され、サブタンク２へインクが供給される（Ｓ３２）。そして次にステップＳ３３へ進む。
【００５３】
ステップＳ３１にて、インク使用量が一定量未満である場合は、サブタンク液量検知制御処理を終了する（Ｓ３３）。
【００５４】
印字が実行されているときは、サブタンク２には所定量以上のインクが入っていることが必要である。この制御処理は、消費インクカウント毎に実行される。
【００５５】
また、本実施形態のインクジェットプリンタでは、サブタンク２内のインク温度に基づいて印字可能か否かを判断するフラグと、インクジェットヘッド１９内のインク温度に基づいて印字可能か否かを判断するフラグとが、ともに印字可能の場合に制御手段は印字を可能とする制御を行う。少なくともどちらかが印字ができないフラグならば印字を停止する制御を制御手段は行う。
【００５６】
図８は、本実施形態のサブタンクヒータの概略図である。サブタンクヒータ５は、ヒータ線３、充填剤５１、シールドパイプ５２からなるヒータ部７と、サブタンク温度検知センサ１０、放熱板金５３、接続子５４、ハーネス５５とを有し、構成されている。まず、シールドパイプ５２にヒータ線３を通し、高熱伝導率の充填剤５１でシールドパイプ５２とヒータ線３を熱的に接続する。その後、サブタンク温度検知センサ１０とともに放熱板金５３で挟み込み、ボルトとナットにより固定する。サブタンク温度検知センサ１０は放熱板金５３と熱的に接続させるため、充填剤５１を封入してもよい。高熱伝導率の充填剤５１は、窒化アルミ粉末などアルミニュウムを含むペースト状の樹脂などを用いることができる。
【００５７】
また、ヒータ線３とハーネス５５を接続子５４で繋ぎ、ハーネス５５をサブタンクヒータ駆動回路４３の出力側に接続し駆動する。放熱板金５３によってインクと接する表面積が大きくなるので、ヒータ線３からの熱を効率よくサブタンク２内のインクに伝えることができる。狭い範囲で加熱するとインクの一部だけが加熱されるが、放熱板金５３によって広い範囲で加熱でき、場所による温度差を抑えることができる。
【００５８】
このように、放熱手段として放熱板金５３を加熱手段としてヒータ線３をもちいてサブタンク２内のインクを加熱するヒータを構成している。
【００５９】
図９は、サブタンクヒータの設置図である。サブタンクヒータ５をサブタンク２に設置する例を示す。サブタンク２は、インク供給チューブ３２と接続され、インク供給チューブを介してサブタンク２内のインクの流入と流出がされる。液量センサ２６はサブタンク２内のインクの量の検知を行う。エアチューブ３４はサブタンク２内の圧力を調整するための気体の流入及び流出経路である。サブタンク２には、サブタンクヒータ５を挿入する開口部が設けられている。サブタンク２には、サブタンクヒータ５を挿入するサブタンクヒータ挿入口５６が２箇所ある。サブタンクヒータ５の使用個数は、ヒータのヒート能力、インクの熱容量、加熱時間などの要因によって所望の個数に決めることができる。サブタンク２のサブタンクヒータ挿入口５６にサブタンクヒータ５を挿入する際、シールド性のあるＯリング５７を挿入口周囲に設置できるようにしておき、インク漏れを防止するシールド性を確保する。サブタンクヒータ５挿入後はボルトにより固定する。使用しない挿入口に関しては、蓋５０を用意しておき、前記のＯリング５７を挟み、ボルトで固定することで機密性を確保する。サブタンク２は、例えば気泡入りの樹脂層などの熱伝導率の低い層で全体を覆うように配置し、サブタンク２内部と外部とを断熱する。断熱することで、サブタンクヒータ５によって加熱した熱を逃げにくくしている。好ましくはさらに、サブタンクヒータ５をサブタンク２に挿入したときに、サブタンクヒータ５の周囲から熱が逃げないように、ハーネス５５、接続端子５４の周囲および放熱板金５３の上部の外部との露出部分に、断熱材を配置し、放熱板金５３から放熱される熱を少なくする。
【００６０】
図１０は、サブタンクヒータの別の形態を示す概略図である。ＩＨヒータ型サブタンクヒータの構造図を示したものである。インク供給チューブ３２は、サブタンク２内のインクの流入と流出の経路である。液量センサ２６によってサブタンク２内のインクの量の検知を行う。エアチューブ３４はサブタンク２内の圧力を調整するための気体の流入及び流出経路である。サブタンク２に加熱導体５９を挿入した状態でサブタンク２を組み立て、サブタンク２外部に誘導コイル５８を設ける。サブタンク温度検知センサ１０は加熱導体５９に設置され、その出力信号より、サブタンク２内インク温度を制御する。これによって、サブタンク２内に配置する加熱導体５９とインクとの接する面を広くすることができるので、インク加熱を効率よく行うことができる。
【００６１】
図１１は、脱気ユニットを搭載した場合のサブタンク２からインクジェットヘッド１９間の構成図である。
【００６２】
サブタンク２とインクジェットヘッド１９の間に脱気モジュール６４が配置されている。脱気ニット６４は、脱気モジュール６０、エアチューブ３４、真空ポンプ６１、真空ポンプ制御機６２、真空ポンプ制御線６３を備える。真空ポンプ制御機６２は制御部１１によって制御される。
【００６３】
脱気ユニット６４は、真空ポンプ制御線６３を介し、真空ポンプ制御機６２によって所定の圧力に減圧するよう真空ポンプ６１をコントロールする。真空ポンプ６１はエアチューブ３４によって接続されている脱気モジュール６０中の空気を排出する。脱気モジュール６０は、中空糸と呼ばれている気体透過性のある膜からなるチューブ内に液体を通過させ、チューブ外の空間を真空ポンプ６１によって減圧することで、脱気モジュール６０内の液体に含まれる気体を排出するものである。
【００６４】
サブタンク２で加熱されたインクは、インク供給チューブ３２を通り、脱気モジュール６０でインク内に溶存していた気体を排出し、インクジェットの圧力室において、溶存気体の存在により発生した気泡が原因で起こるインクの吐出不良を防ぐことを可能とする。また、脱気モジュール６０は内部を通過する液体温度によって脱気率が変化するため、インク温度をサブタンクヒータ５によって所定の温度以上に保つことで、脱気モジュール６０でのインク脱気率を一定以上に保つ調整をすることが可能である。
【００６５】
インクの温度によって粘度が変わるが、溶存気体の許容量や気泡の発生率も変わる。吐出不良の原因となる気泡の発生を抑えるため、インク中の溶存気体の量を少なくする。それにより吐出不良を防止し、印字画像の品質を向上させる。このように構成されたインクジェットプリンタでは、サブタンク２内のインクを加熱するサブタンクヒータ５を有するインクジェットプリンタであっても、より安定したインクの吐出が可能となり、印字品質の向上ができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ インクジェットプリンタ
２ サブタンク
３ ヒータ線
４ 圧力調整モータ駆動回路
５ サブタンクヒータ
６ サブタンク制御回路
７ ヒータ部
８ レール
９ 記録媒体
１０ サブタンク温度検知センサ
１１ 制御部
１２ インターフェース
１３ ＲＡＭ
１４ ＲＯＭ
１５ 搬送モータエンコーダ
１６ モータ制御回路
１７ メンテナンス装置
１８ インク供給回路
１９ インクジェットヘッド
２０ 記録媒体搬送モータ
２１ インクジェットヘッド制御回路
２２ キャリッジ駆動モータ
２３ 記録媒体搬送ローラ
２４ キャリッジ
２５ ケーブルベア
２６ 液量センサ
２７ 圧力センサ
２８ インク供給系
２９ メインタンク
３０ キャリッジエンコーダ
３１ リニアスケール
３２ インク供給チューブ
３３ インク供給モータ
３４ エアチューブ
３５ 圧力調整モータ
３６ エアバッファ
３７ ヘッドヒータ
３８ ヘッド温度検知センサ
３９ 吐出制御回路
４０ 吐出液量カウント回路
４１ サブタンクヒータＰＷＭ制御回路
４２ サブタンクヒータＯＮ／ＯＦＦ制御回路
４３ サブタンクヒータ駆動回路
４４ サブタンク温度検出回路
４５ ヘッドヒータＰＷＭ制御回路
４６ ヘッドヒータＯＮ／ＯＦＦ制御回路
４７ ヘッドヒータ駆動回路
４８ ヘッド温度検出回路
４９ 液量センサ検出回路
５０ 蓋
５１ 充填剤
５２ シールドパイプ
５３ 放熱板金
５４ 接続子
５５ ハーネス
５６ サブタンクヒータ挿入口
５７ Ｏリング
５８ 誘導コイル
５９ 加熱導体
６０ 脱気モジュール
６１ 真空ポンプ
６２ 真空ポンプ制御機
６３ 真空ポンプ制御線
６４ 脱気ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、インクを貯留するインクタンクからインクジェットヘッドにインクを供給し、この供給されたインクをインクジェットヘッドから記録媒体へ吐出しすることで、所望の画像を形成する。インクは、例えば高温より低温で粘度が高くなるなど、温度によって粘度が変わることが知られている。またインクジェットヘッドは、インクの粘度によって吐出性能が変わるので、インクの使用温度範囲を決めて使用している。
【０００３】
インクの粘度がインクジェットヘッドの特性にあわない場合、上記インクの特性を生かしてインクの粘度を調整する。このような場合に、例えば特開２００３−３４１０２７号公報に記載の技術のように、インクタンクとインクジェットヘッドの間にサブタンクを設け、そのサブタンクにヒータを配置したインクジェットプリンタがある。このインクジェットプリンタは、サブタンク内のインクを加熱することでインクの粘度を低下させ、インクをインクジェットヘッドへ供給する。サブタンクのインク容器の外周にヒータを配置し熱伝導のよい金属等で覆った構造をとっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４１０２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術では、インク供給系の少なくとも一部を加熱し、インクの温度調整を行うため、インク供給系に設置されるヒータとインク供給系との接点は熱伝導性の良い材料を用いる必要があり、インク供給路の材質がある程度限定されてしまうという課題がある。また、高熱伝導性の材料を用いる場合、エアフロー、環境温度等の外乱の影響を受けやすいため、熱損失が生じるという課題もある。また、高熱伝導性の材料は放熱による保温性が悪く、それによる熱損失が大きいため、インク温度調整時のヒータＯＮ時間が長くなってしまい、電力の無駄がある。
【０００６】
このような加熱法では、熱損失により、インク温度の調整に時間がかかるため、ウォームアップ時の温度調整時間が長くなること、また印字中のインク供給によるインク温度低下に対する回復時間が長くなること、さらには温度低下が大きい場合、印字を中断してサブタンク内のインク温度を上昇させることが必要となり、印字速度が低下すること、などの課題もある。
【０００７】
また、前記加熱法では、ヒータを設置する際、そのスペースが必ず必要となり、省スペース化が難しくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のインクジェットプリンタは、温度上昇に伴い粘度が低下するインクを収納するメインタンクから前記インクを供給され、前記インクを一時的に収納するサブタンクと、前記サブタンクから前記インクの供給を受け、前記インクを吐出するインクジェットヘッドと、前記サブタンクと前記インクジェットヘッドとを連結するインク供給路と、前記サブタンク内に配置され、前記インクに接する放熱手段と、前記放熱手段を加熱する加熱手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、サブタンク内の高粘度インクを直接加熱する手法を用いることで、高粘度インクに対して熱損失無く、加熱することが可能である。そのため、サブタンク筐体の材質の自由度が増し、低熱伝導性の材料を選択することで、環境温度やエアフロー等の外乱の影響を受けず、かつ保温性にも長けたサブタンクとすることができる。
【００１０】
また、サブタンクヒータをサブタンク内に設置することで、元来設けられていたヒータ設置スペースを必要としないため、省スペース化が可能である。
【００１１】
また、サブタンクヒータを直接サブタンクに挿入することで、高粘度インクに対して直接熱を伝えられ、かつサブタンク温度検知センサもサブタンク内に設置することにより、より正確な温度検知を行うことができる。そのため、より高精度な印字の安定度を確保できる。
【００１２】
低熱伝導性材料すなわち断熱材をサブタンクの筐体の周囲に配置した場合に、高粘度インク加熱に用いるエネルギーを低減することができ、省電力化が可能である。
【００１３】
また、熱を直接高粘度インクに伝えるため、ウォーミングアップ時間や、印字中のインク供給によるインク温度低下回復時間の短縮が図れるので、ランニングコストの低減が行える。
【００１４】
サブタンクにサブタンクヒータを挿入する挿入口を複数用意した場合に、ヒータの増設を容易に行うことができるとともに、ヒータの脱着が容易であり、サブタンクヒータのメンテナンスが容易となる。
【００１５】
インクジェットプリンタはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）等の多色で画像を構成するが、印字画像によっては全色を使用しない場合もあり、そのような場合、使用しない色のサブタンクヒータを使用する色のサブタンクに装着することで、１つのサブタンクに与える熱量を増加させることができ、ウォーミングアップ時間を短縮させることや、印字速度の上昇、インクドロップ量の増加、インク滴を大きくする等の様々な印字法でのインク供給におけるサブタンクに対するインク供給時のサブタンク内のインク温度の上昇時間の短縮を図ることが可能である。
【００１６】
また、加熱導体と誘導コイルを用いたＩＨヒータ方式を用いた場合には、インクタンク内の配線が不要となり省スペース化ができると共に誘導コイルによって加熱導体を加熱し、熱変換効率を高めると省電力化も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの制御ブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略図である。
【図３】図３は、１色分のインク供給路の概略図である。
【図４】図４は、本実施形態におけるサブタンクのインク温度制御のフローチャートである。
【図５】図５は本実施形態におけるインクジェットヘッドの印字開始前のインクの温度制御のフローチャートである。
【図６】図６は、本実施形態のヘッドヒータの制御フローチャートである。
【図７】図７は、サブタンク内の液量検知の制御フローチャートである。
【図８】図８は、本実施形態のサブタンクヒータの概略図である。
【図９】図９は、サブタンクヒータの設置図である。
【図１０】図１０は、サブタンクヒータの別の形態を示す概略図である。
【図１１】図１１は、脱気ユニットを搭載した場合のサブタンクからインクジェットヘッド間の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの制御ブロック図である。インクジェットプリンタには制御部１１が備えられており、制御部１１にはインターフェース１２、ＲＡＭ１３、ＲＯＭ１４、搬送モータエンコーダ１５、モータ制御回路１６、サブタンク制御回路６、インク供給回路１８、圧力調整モータ駆動回路４、圧力センサ２７、インクジェットヘッド制御回路２１が接続されている。
【００１９】
インターフェース１２は、図示していないパソコン等のホスト装置とデータ送受信を行う。そして、制御部１１は、インターフェース１２を介して受信された印字データに基づいて各種制御回路に制御信号を出力する。
【００２０】
ＲＯＭ１４は、インクジェットヘッド１９を駆動して印字を行う際の印字プログラムや、後述する各種アクチュエータの制御プログラム等インクジェットプリンタ全体の制御を行うためのプログラムを記録している。ＲＡＭ１３は、情報の一次記憶や演算のワークエリア、また制御部１１がインターフェース１２を介して受信した印字データを所定の領域に格納する。
【００２１】
搬送モータエンコーダ１５は、記録媒体搬送モータ２０に接続されており、記録媒体搬送モータ２０の回転軸の回転変異量に応じてパルス列を出力する。制御部１１は搬送モータエンコーダ１５の出力されてきたパルス数をカウントすることで回転量を算出し、記録媒体９の送り量を把握し、ＲＡＭ１３に記憶する。そして、制御部１１は、搬送モータエンコーダ１５の信号に基づいて、モータ制御回路１６及びインクジェットヘッド駆動回路２１に制御信号を出力する。
【００２２】
モータ制御回路１６は、制御部１１からの出力信号により記録媒体搬送モータ２０とキャリッジ駆動モータ２２を駆動する。記録媒体搬送モータ２０を駆動することで、回転軸に設置されている記録媒体搬送ローラ２３が回転し、記録媒体９を用紙幅方向Ｙに対して垂直方向Ｘへ搬送する。またモータ制御回路１６は、制御部１１からの出力信号によりキャリッジ駆動モータ２２を駆動することで、キャリッジ２４をレール８に沿って往復運動させる。
【００２３】
サブタンク制御回路６は、サブタンク２に設置されたサブタンクヒータ５、液量センサ２６、サブタンク温度検知センサ１０、などを制御する制御回路である。サブタンク制御回路６は、サブタンクヒータ駆動回路４３、サブタンク温度検出回路４４、液量センサ検出回路４９と接続されている。サブタンク制御回路６は、サブタンク２の各制御行う。まず、液量センサ２６によってサブタンク２内のインク量を検知し、液量センサ検出回路４９に出力する。液量センサ検出回路４９はその検出した量を制御部１１に出力する。ここで、インク量が満タンでない場合、サブタンク制御回路６は制御部１１を介して、インク供給回路１８を駆動し、メインタンク２９より高粘度インクをサブタンク２へ供給し、サブタンク２内のインク量を満タンとする。また、サブタンク内のインク量を検知すると同時に、圧力センサ２７によって出力された値を基に、制御部１１は圧力調整モータ駆動回路４を制御し、圧力調整モータ３５を駆動することで、サブタンク２内の圧力を所定の圧力となるように制御する。すなわち、インクの水頭値を適正値に制御する。
【００２４】
また、サブタンク２内のインクが満タンとなり次第、サブタンク制御回路６は、サブタンク温度検知センサ１０からの出力をサブタンク温度検出回路４４で受け、その時のサブタンク内のインク温度を取得する。得られたサブタンク２内インク温度を制御部１１に転送し、その値を基に、制御部１１は、サブタンクヒータＰＷＭ制御回路４１で、サブタンクヒータ５のＰＷＭ制御値を決定し、サブタンクヒータＯＮ／ＯＦＦ制御回路４２においてサブタンクヒータ駆動回路４３に決定されたＰＷＭ制御でサブタンクヒータ５を駆動するよう信号を出力する。よって、サブタンクヒータ５が駆動し、サブタンク２内のインクを加熱する。サブタンク温度検知センサ１０から得られるサブタンク２内インク温度を所定間隔ごとに取得し、それを基に制御部１１はサブタンクヒータ５のＰＷＭ制御値を変動させることで、インク温度が適正温度となるように制御する。
【００２５】
また所定の間隔とは、予め決められた時間であり、この時間はサブタンク２の容量に基づいて加熱しても目標上限温度以下となる時間であり、かつ加熱せずに放置しても目標加減温度以上となる時間であり、この時間はＲＡＭ１３に記憶され、必要に応じて読み書きする。インク供給回路１８は、後述するインク供給系２８のアクチュエータを駆動し、メインタンク２９よりサブタンク２へインクを供給する。
【００２６】
インクジェットヘッド制御回路２１は、制御部１１からの出力を基に吐出制御回路３９でヘッドの吐出動作を決定し、印字データをインクジェットヘッド１９へ転送し、転送された印字データに基づいてインクジェットヘッド１９からのインクの吐出を行う。行われる制御と、記録媒体搬送モータ２０によって駆動する記録媒体搬送ローラ２３によって記録媒体９の搬送の制御と、キャリッジ駆動モータ２２によるキャリッジ２４のレール８に沿った往復運動の制御とにより、記録媒体９への印字処理が行われる。また、ヘッド温度検知センサ３８からの出力をヘッド温度検出回路４８で受け、その時のヘッド内のインク温度を取得する。得られたインクジェットヘッド１９内のインク温度を制御部１１に転送し、その値を基に、制御部１１は、ヘッドヒータＰＷＭ制御回路４５で、ヘッドヒータ３７のＰＷＭ制御値を決定し、ヘッドヒータＯＮ／ＯＦＦ制御回路４６においてヘッドヒータ駆動回路４７に決定されたＰＷＭ制御で、ヘッドヒータ３７を駆動するよう信号を出力する。よって、ヘッドヒータ３７が駆動し、インクジェットヘッド１９内のインクを加熱する。ヘッド温度検知センサ１０から得られるインクジェットヘッド内のインク温度を所定間隔ごとに取得し、それを基に制御部１１はヘッドヒータ３７のＰＷＭ制御値を変動させることで、吐出直前のインク温度が適正温度となるように制御する。
【００２７】
キャリッジエンコーダ３０はリニアスケール３１のメモリを検出し、レール８に沿って移動するキャリッジ２４の移動量に応じて、パルス列を出力する。インクジェットヘッド制御回路２１は、キャリッジエンコーダ３０から送信されるパルス数をカウントすることでキャリッジ２４の移動量と現在位置を検出することができる。制御部１１およびインクジェットヘッド制御回路２１は、この現在位置に基づいて、インクジェットヘッド１９の吐出制御を行う。また、インクジェットヘッド制御回路２１はキャリッジエンコーダ３０より送信されてくるパルス信号を制御部１１に転送し、制御部１１は、インクジェットヘッド制御回路２１より転送されてくるパルス数をカウントし、モータ制御回路１６への出力信号を決定し、キャリッジ２４のレール８に沿った往復運動を制御する。リニアスケール３１はキャリッジ２４の移動範囲に延在させてある。
【００２８】
図２は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略図である。インクジェットプリンタ１は、キャリッジ２４にインクジェットヘッド１９が搭載されている。インクジェットヘッド１９は、色毎に１個設け、ここでは８色分の８個のインクジェットヘッド１９がキャリッジ２４に搭載されている。また、キャリッジ２４にはインクジェットヘッド１９毎に１個のサブタンク２が搭載されている。キャリッジ２４は、レール８に沿って往復移動する。記録媒体９上に往復移動するインクジェットヘッド１９によってインクを吐出し、所望の画像を形成する。メインタンク２９のインクはインク供給チューブ３２を介してサブタンク２に接続されている。インク供給チューブ３２はメインタンク２９から装置内、ケーブルベア２５の中を通りキャリッジ２４へと引き回されている。インク供給チューブ３２の途中にインク供給モータ３３が配置されている。メインタンク２９内の高粘度インクはインク供給チューブ３２及びインク供給モータ３３を用いてサブタンク２に供給され、一時的に収納される。そして、制御部１１からの出力信号に基づいたインクジェットヘッド１９より記録媒体９上に吐出される。メンテナンス装置１７は、インクジェットヘッド１９のメンテナンスをおこなう。メンテナンス装置１７は、キャップを有し、非使用時はインクジェットヘッド１９にキャップをしてインクの乾燥を防止したり、インク詰りを防止するためにインクの吸引をおこなう。
【００２９】
図３は本発明インクジェットプリンタで、複数色分あるインク供給路のうち１色のみを示したものである。
【００３０】
インク供給系２８は、メインタンク２９、インク供給チューブ３２、インク供給モータ３３、サブタンク２、液量センサ２６、サブタンクヒータ５、サブタンク温度検知センサ１０、エアチューブ３４、圧力調整モータ３５、エアバッファ３６、圧力センサ２７、インクジェットヘッド１９、ヘッドヒータ３７、ヘッド温度検知センサ３８とから構成される。
【００３１】
インク供給モータ３３は、メインタンク２９からサブタンク２へ高粘度インクをインク供給チューブ３２を介して圧送し、サブタンク２に設けられているサブタンク内の液量を検知する液量センサ２６でサブタンク２内が満タンと検知されるまで高粘度インクを供給し続ける。また、サブタンク２内のインク量の減少をインクジェットヘッド制御回路２１の吐出液量カウント回路４０でインク吐出量をカウントすることで行い、一定量のインクを消費した後、インク供給モータ３３によってインクをサブタンク２に充填する。
【００３２】
圧力調整モータ３５はポンプを駆動し、エアバッファ３６、エアチューブ３４を介し、サブタンク２内の空気圧を調整し、圧力センサ２７によって読み取れるサブタンク２内圧力が適正値となるようにする。エアバッファ３６は、圧力の急激な変化を緩和するために備えられたバッファである。
【００３３】
サブタンクヒータ５は、前述のサブタンク制御回路６によって、サブタンク温度検知センサの検知結果に基づいてＯＮ／ＯＦＦすることでサブタンク２内インク温度を可変し、高粘度インクの粘度が印字において適正となるインク温度に調整する。
【００３４】
ヘッドヒータ３７は、ヘッド温度検知センサ３８によってサブタンクヒータ５によって制御されたインク温度の吐出最適状態を維持するために前述のインクジェットヘッド制御回路２１によって制御される。
【００３５】
図４は、本実施形態におけるサブタンクのインク温度制御のフローチャートである。本実施形態におけるサブタンクのインク温度の制御フローを示したものである。
【００３６】
サブタンク２に所定量のインクを充填し、そのインクをインクジェットヘッド１９に適合したインクの粘度にするためインクを加熱する必要がある。そのため先ず、ユーザにより、装置に電源が投入されると処理が開始される（Ｓ１）、液量センサ２６によりサブタンク２内のインク量が検知される（Ｓ２）。そして、インク量が満タンであるか否か判断される（Ｓ３）。インク量が満タンでないならばステップＳ４に進み、インク供給回路１８に制御信号が送信され、サブタンク２が満タンとなるまでインクを供給する（Ｓ４）。ステップＳ３において既にインクが満タンである場合はそのまま次のステップＳ５へ進む。
【００３７】
次にサブタンク温度検知センサ１０によりサブタンク２内のインク温度が検知される（Ｓ５）。そしてインク温度が４５℃以上であるか否か判断される（Ｓ６）。インク温度が４５℃以上でないならば、サブタンク制御回路６に制御信号が送信され、インク温度が４５℃以上となるようにサブタンクヒータ５をＯＮする（Ｓ７）。そして、印字中ならば印字を一時停止状態にする（Ｓ１０）。そして処理を終了する。ステップＳ６において既にインク温度が４５℃に達している場合はそのまま次のステップＳ８にすすみ、サブタンクヒータ５をＯＦＦする（Ｓ８）。そして、印字中ならば印字を継続し、印字が一時停止状態ならば印字可能状態にする（Ｓ９）。そして処理を終了する。
【００３８】
この制御を、所定間隔毎に実施することで、サブタンク２内のインク温度を所定の温度、例えば４５℃にする。この処理は、インクジェットプリンタの電源投入されたとき、インクジェットプリンタのリセットしたとき、などインクジェットプリンタを使い始めるときに実施が開始される。
【００３９】
また、サブタンク２内のインク温度による印字可能状態、一時停止状態はＲＡＭ１３にフラグを設け、必要に応じて読み書きする。このフラグがＯＮなら印字可能状態であり、ＯＦＦなら印字が一時停止状態である。このフラグによって、ＯＮなら印字でき、ＯＦＦなら印字しないように制御する。
【００４０】
サブタンク２の断熱性能、インク容量などに基づいて予め決められる。本実施形態では目標温度範囲は４４．５℃〜４６℃、目標温度を４５℃、検知するインクの温度を４５℃としている。インクを加熱しすぎると、インクの粘度が下がり適正な吐出ができなくなる。インクの温度が下がりすぎると粘度が上がり適正な吐出ができなくなる。所定間隔ごとにインクの温度を検出して目標温度範囲内にインク温度が入るように制御する。サブタンク温度検知センサ１０の検知温度を４５℃とし、所定間隔ごとに処理を実施する。サブタンク２の外周に沿って配置された断熱材によって、サブタンクヒータ５をＯＮしたときのインク温度上昇のスピードのほうが、サブタンクヒータ５をＯＦＦしたときのインク温度低下のスピードより速いので、０．５℃高温側を高く設定している。
【００４１】
図５は本実施形態におけるインクジェットヘッドの印字開始前のインクの温度制御のフローチャートである。印字を行う場合に、サブタンク２内のインクの温度を所定の温度にしておく必要がある。インクジェットヘッド１９は、ヘッドヒータ３７が備えられ、インクを吐出に最適な温度に加熱することができる。しかし、インクジェットヘッド１９に流入するインクの温度が低い場合に、ヘッドヒータ３７の能力ではインクを適温にすることができない場合がある。そうなると、一旦インクが適温になるのを待つことになる。すなわち連続印字ができなくなる。連続印字をさせる為に、インクジェットヘッド１９に流入するインク量に制限されずに、ヘッドヒータ３７によってインクジェットヘッド１９内のインクの温度を適温にすることのできるようにしなければならない。そのため、インクジェットヘッド１９に流入するインクの温度を予め適温に近い温度にサブタンク２内のインクを加熱しておく。好ましくは、サブタンク２内のインクの温度は、インクジェットヘッド１９内で目標としているインクの温度である。
【００４２】
印字を開始する前に、サブタンク２内に所定量以上のインクがあり、インクが所定温度以上であり、インクジェットヘッド１９内のインクが所定温度以上であることを確認して、これらを全て満足してから印字が開始される。
【００４３】
まず、印字開始の信号が与えられると制御が開始される（Ｓ１１）。サブタンクヒータ５とヘッドヒータ３７によって、サブタンク２とインクジェットヘッド１９内のインクの両温度が４５℃以上となるように制御される（Ｓ１２）。その後、印字が開始され（Ｓ１３）。その次に、この制御が終了する（Ｓ１４）。
【００４４】
図６は、本実施形態のヘッドヒータの制御フローチャートである。インクジェットヘッド１９内に配置されたヘッドヒータ３７によって、インクを吐出に最適な温度に加熱する。すなわち、インクを吐出するために最適な粘度にする。
【００４５】
まず、印字が開始された時点で、ヘッド内温度制御処理が開始となる（Ｓ２０）。次に、ヘッド温度検知センサ３８によってインクジェットヘッド１９内のヘッド内温度検知が行われる（Ｓ２１）。そして、ヘッド内温度が４５℃以上であるか否か判断される（Ｓ２２）。
【００４６】
ヘッド内温度が４５℃以上でないならば、インクジェットヘッド制御回路２１に制御信号が送信され、ヘッド内温度が４５℃となるようにヘッドヒータ３７をＯＮする（Ｓ２３）。次に、ヘッド内温度が４０℃以下であるか否か判断される（Ｓ２４）。ヘッド内温度が４０℃以下でないならば、ステップＳ２７の処理に進む。ステップＳ２４においてヘッド内温度が４０℃に達していない場合は印字の停止に進む（Ｓ２５）。ステップＳ２５では、印字が一時停止される。具体的にはＲＡＭ１３内にあるヘッド内のインク温度が適温に達しているか否かを示すフラグを印字を一時停止する意味を持つＯＮにする。このフラグがＯＮの場合は印字せずに、ＯＦＦの場合は印字する制御を行うことになる。そして処理を終了する（Ｓ２８）。
【００４７】
ステップＳ２２で既にヘッド温度が４５℃以上であるならば、ヘッドヒータＯＦＦに進み（Ｓ２６）、ヘッドヒータ３７をＯＦＦする。その次にステップＳ２７に進む。
【００４８】
ステップＳ２７の処理は、印字可能状態にフラグをする。具体的にはＲＡＭ１３内にあるヘッド内のインク温度が適温に達しているかいないかを示すフラグを印字可能を意味するＯＦＦとする。このフラグがＯＮの場合は印字せずに、ＯＦＦの場合は印字する制御を行うことになる。そして処理を終了する（Ｓ２８）。
【００４９】
この制御処理を、所定間隔毎に実施することで、インクジェットヘッド１９内のインクインク温度を所定の温度、例えば４５℃にする。この所定の間隔とは、予め決められた時間であり、この時間はインクジェットヘッド１９のインクの容量に基づいて加熱しても目標上限温度以下となる時間であり、かつ加熱せずに放置しても目標加減温度以上となる時間であり、この時間はＲＡＭ１３に記憶され、必要に応じて読み書きする。
【００５０】
図７は、サブタンク内の液量検知の制御フローチャートである。印字中に所定量インクが消費されると、サブタンク２へインクの供給を行う。
【００５１】
まず、印字が開始された時点で、液量検知制御処理が開始となる（Ｓ２９）。次にインクジェットヘッド制御回路２１の吐出液量カウント回路４０にて消費インクカウントが開始される（Ｓ３０）。
【００５２】
そして、インク使用量カウントが一定量以上であるか否か判断し（Ｓ３１）、インクが一定量以上消費されていると、インク供給回路１８に制御信号が出力され、サブタンク２へインクが供給される（Ｓ３２）。そして次にステップＳ３３へ進む。
【００５３】
ステップＳ３１にて、インク使用量が一定量未満である場合は、サブタンク液量検知制御処理を終了する（Ｓ３３）。
【００５４】
印字が実行されているときは、サブタンク２には所定量以上のインクが入っていることが必要である。この制御処理は、消費インクカウント毎に実行される。
【００５５】
また、本実施形態のインクジェットプリンタでは、サブタンク２内のインク温度に基づいて印字可能か否かを判断するフラグと、インクジェットヘッド１９内のインク温度に基づいて印字可能か否かを判断するフラグとが、ともに印字可能の場合に制御手段は印字を可能とする制御を行う。少なくともどちらかが印字ができないフラグならば印字を停止する制御を制御手段は行う。
【００５６】
図８は、本実施形態のサブタンクヒータの概略図である。サブタンクヒータ５は、ヒータ線３、充填剤５１、シールドパイプ５２からなるヒータ部７と、サブタンク温度検知センサ１０、放熱板金５３、接続子５４、ハーネス５５とを有し、構成されている。まず、シールドパイプ５２にヒータ線３を通し、高熱伝導率の充填剤５１でシールドパイプ５２とヒータ線３を熱的に接続する。その後、サブタンク温度検知センサ１０とともに放熱板金５３で挟み込み、ボルトとナットにより固定する。サブタンク温度検知センサ１０は放熱板金５３と熱的に接続させるため、充填剤５１を封入してもよい。高熱伝導率の充填剤５１は、窒化アルミ粉末などアルミニュウムを含むペースト状の樹脂などを用いることができる。
【００５７】
また、ヒータ線３とハーネス５５を接続子５４で繋ぎ、ハーネス５５をサブタンクヒータ駆動回路４３の出力側に接続し駆動する。放熱板金５３によってインクと接する表面積が大きくなるので、ヒータ線３からの熱を効率よくサブタンク２内のインクに伝えることができる。狭い範囲で加熱するとインクの一部だけが加熱されるが、放熱板金５３によって広い範囲で加熱でき、場所による温度差を抑えることができる。
【００５８】
このように、放熱手段として放熱板金５３を加熱手段としてヒータ線３をもちいてサブタンク２内のインクを加熱するヒータを構成している。
【００５９】
図９は、サブタンクヒータの設置図である。サブタンクヒータ５をサブタンク２に設置する例を示す。サブタンク２は、インク供給チューブ３２と接続され、インク供給チューブを介してサブタンク２内のインクの流入と流出がされる。液量センサ２６はサブタンク２内のインクの量の検知を行う。エアチューブ３４はサブタンク２内の圧力を調整するための気体の流入及び流出経路である。サブタンク２には、サブタンクヒータ５を挿入する開口部が設けられている。サブタンク２には、サブタンクヒータ５を挿入するサブタンクヒータ挿入口５６が２箇所ある。サブタンクヒータ５の使用個数は、ヒータのヒート能力、インクの熱容量、加熱時間などの要因によって所望の個数に決めることができる。サブタンク２のサブタンクヒータ挿入口５６にサブタンクヒータ５を挿入する際、シールド性のあるＯリング５７を挿入口周囲に設置できるようにしておき、インク漏れを防止するシールド性を確保する。サブタンクヒータ５挿入後はボルトにより固定する。使用しない挿入口に関しては、蓋５０を用意しておき、前記のＯリング５７を挟み、ボルトで固定することで機密性を確保する。サブタンク２は、例えば気泡入りの樹脂層などの熱伝導率の低い層で全体を覆うように配置し、サブタンク２内部と外部とを断熱する。断熱することで、サブタンクヒータ５によって加熱した熱を逃げにくくしている。好ましくはさらに、サブタンクヒータ５をサブタンク２に挿入したときに、サブタンクヒータ５の周囲から熱が逃げないように、ハーネス５５、接続端子５４の周囲および放熱板金５３の上部の外部との露出部分に、断熱材を配置し、放熱板金５３から放熱される熱を少なくする。
【００６０】
図１０は、サブタンクヒータの別の形態を示す概略図である。ＩＨヒータ型サブタンクヒータの構造図を示したものである。インク供給チューブ３２は、サブタンク２内のインクの流入と流出の経路である。液量センサ２６によってサブタンク２内のインクの量の検知を行う。エアチューブ３４はサブタンク２内の圧力を調整するための気体の流入及び流出経路である。サブタンク２に加熱導体５９を挿入した状態でサブタンク２を組み立て、サブタンク２外部に誘導コイル５８を設ける。サブタンク温度検知センサ１０は加熱導体５９に設置され、その出力信号より、サブタンク２内インク温度を制御する。これによって、サブタンク２内に配置する加熱導体５９とインクとの接する面を広くすることができるので、インク加熱を効率よく行うことができる。
【００６１】
図１１は、脱気ユニットを搭載した場合のサブタンク２からインクジェットヘッド１９間の構成図である。
【００６２】
サブタンク２とインクジェットヘッド１９の間に脱気モジュール６４が配置されている。脱気ニット６４は、脱気モジュール６０、エアチューブ３４、真空ポンプ６１、真空ポンプ制御機６２、真空ポンプ制御線６３を備える。真空ポンプ制御機６２は制御部１１によって制御される。
【００６３】
脱気ユニット６４は、真空ポンプ制御線６３を介し、真空ポンプ制御機６２によって所定の圧力に減圧するよう真空ポンプ６１をコントロールする。真空ポンプ６１はエアチューブ３４によって接続されている脱気モジュール６０中の空気を排出する。脱気モジュール６０は、中空糸と呼ばれている気体透過性のある膜からなるチューブ内に液体を通過させ、チューブ外の空間を真空ポンプ６１によって減圧することで、脱気モジュール６０内の液体に含まれる気体を排出するものである。
【００６４】
サブタンク２で加熱されたインクは、インク供給チューブ３２を通り、脱気モジュール６０でインク内に溶存していた気体を排出し、インクジェットの圧力室において、溶存気体の存在により発生した気泡が原因で起こるインクの吐出不良を防ぐことを可能とする。また、脱気モジュール６０は内部を通過する液体温度によって脱気率が変化するため、インク温度をサブタンクヒータ５によって所定の温度以上に保つことで、脱気モジュール６０でのインク脱気率を一定以上に保つ調整をすることが可能である。
【００６５】
インクの温度によって粘度が変わるが、溶存気体の許容量や気泡の発生率も変わる。吐出不良の原因となる気泡の発生を抑えるため、インク中の溶存気体の量を少なくする。それにより吐出不良を防止し、印字画像の品質を向上させる。このように構成されたインクジェットプリンタでは、サブタンク２内のインクを加熱するサブタンクヒータ５を有するインクジェットプリンタであっても、より安定したインクの吐出が可能となり、印字品質の向上ができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ インクジェットプリンタ
２ サブタンク
３ ヒータ線
４ 圧力調整モータ駆動回路
５ サブタンクヒータ
６ サブタンク制御回路
７ ヒータ部
８ レール
９ 記録媒体
１０ サブタンク温度検知センサ
１１ 制御部
１２ インターフェース
１３ ＲＡＭ
１４ ＲＯＭ
１５ 搬送モータエンコーダ
１６ モータ制御回路
１７ メンテナンス装置
１８ インク供給回路
１９ インクジェットヘッド
２０ 記録媒体搬送モータ
２１ インクジェットヘッド制御回路
２２ キャリッジ駆動モータ
２３ 記録媒体搬送ローラ
２４ キャリッジ
２５ ケーブルベア
２６ 液量センサ
２７ 圧力センサ
２８ インク供給系
２９ メインタンク
３０ キャリッジエンコーダ
３１ リニアスケール
３２ インク供給チューブ
３３ インク供給モータ
３４ エアチューブ
３５ 圧力調整モータ
３６ エアバッファ
３７ ヘッドヒータ
３８ ヘッド温度検知センサ
３９ 吐出制御回路
４０ 吐出液量カウント回路
４１ サブタンクヒータＰＷＭ制御回路
４２ サブタンクヒータＯＮ／ＯＦＦ制御回路
４３ サブタンクヒータ駆動回路
４４ サブタンク温度検出回路
４５ ヘッドヒータＰＷＭ制御回路
４６ ヘッドヒータＯＮ／ＯＦＦ制御回路
４７ ヘッドヒータ駆動回路
４８ ヘッド温度検出回路
４９ 液量センサ検出回路
５０ 蓋
５１ 充填剤
５２ シールドパイプ
５３ 放熱板金
５４ 接続子
５５ ハーネス
５６ サブタンクヒータ挿入口
５７ Ｏリング
５８ 誘導コイル
５９ 加熱導体
６０ 脱気モジュール
６１ 真空ポンプ
６２ 真空ポンプ制御機
６３ 真空ポンプ制御線
６４ 脱気ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度上昇に伴い粘度が低下するインクを収納するメインタンクから前記インクを供給され、前記インクを一時的に収納するサブタンクと、
前記サブタンクから前記インクの供給を受け、前記インクを吐出するインクジェットヘッドと、
前記サブタンクと前記インクジェットヘッドとを連結するインク供給路と、
前記サブタンク内に配置され、前記インクに接する放熱手段と、
前記放熱手段を加熱する加熱手段と、
を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
前記サブタンクの外周部は、少なくとも一部に断熱材を具備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プリンタ。
【請求項３】
前記加熱手段は、放熱手段の内部に配置していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
前記サブタンクは開口部を有し、
前記放熱手段は前記サブタンクに固定するための固定部を有し、
前記放熱手段を、前記開口部に挿入するとともに、前記固定部によって前記サブタンクに固定すること、を特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】
前記サブタンク内の前記インクの温度を検出する温度検出センサと、
予め決められた第１の温度より前記温度検出センサの検出温度が低い場合は、前記加熱手段によって前記インクを加熱し、前記予め決められた第２の温度より前記温度検出センサの検出温度が高い場合は、前記加熱手段の加熱を停止する制御手段と、
を有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プリンタ。
【請求項６】
前記温度センサは、前記加熱手段とともに、前記放熱手段の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項７】
前記サブタンクと前記インクジェットヘッドを搭載し、記録媒体の幅方向に往復運動すうキャリッジを有し、前記サブタンク内の前記第１の温度から第２の温度のインクを前記インクジェットヘッドに供給することを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項８】
前記インク供給路は、前記インクジェットヘッドに供給するインクを脱気する脱気モジュールを有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１】
温度上昇に伴い粘度が低下するインクを収納するメインタンクから前記インクを供給され、前記インクを一時的に収納するサブタンクと、
前記サブタンクから前記インクの供給を受け、前記インクを吐出するインクジェットヘッドと、
前記サブタンクと前記インクジェットヘッドとを連結するインク供給路と、
前記サブタンク内に配置され、前記インクに接する放熱手段と、
前記放熱手段を加熱する加熱手段と、
を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
前記サブタンクの外周部は、少なくとも一部に断熱材を具備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プリンタ。
【請求項３】
前記加熱手段は、放熱手段の内部に配置していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
前記サブタンクは開口部を有し、
前記放熱手段は前記サブタンクに固定するための固定部を有し、
前記放熱手段を、前記開口部に挿入するとともに、前記固定部によって前記サブタンクに固定すること、を特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】
前記サブタンク内の前記インクの温度を検出する温度検出センサと、
予め決められた第１の温度より前記温度検出センサの検出温度が低い場合は、前記加熱手段によって前記インクを加熱し、前記予め決められた第２の温度より前記温度検出センサの検出温度が高い場合は、前記加熱手段の加熱を停止する制御手段と、
を有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プリンタ。
【請求項６】
前記温度センサは、前記加熱手段とともに、前記放熱手段の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項７】
前記サブタンクと前記インクジェットヘッドを搭載し、記録媒体の幅方向に往復運動すうキャリッジを有し、前記サブタンク内の前記第１の温度から第２の温度のインクを前記インクジェットヘッドに供給することを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項８】
前記インク供給路は、前記インクジェットヘッドに供給するインクを脱気する脱気モジュールを有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−７９２９５（Ｐ２０１１−７９２９５Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６３３３６（Ｐ２０１０−６３３３６）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ケーブルベア
【出願人】（３９５００３１８７）株式会社セイコーアイ・インフォテック (173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ケーブルベア
【出願人】（３９５００３１８７）株式会社セイコーアイ・インフォテック (173)
【Ｆターム（参考）】
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