説明

インク粘度測定方法

【課題】 インクジェット記録装置では、動作頻度、インク使用量共に大きければ、常にフレッシュなインクが使われ、好ましい記録性能が期待できる。
しかし、記録動作頻度が小さい場合や、特にインクを再利用できる記録装置等では記録ヘッドの回復動作により回収、再利用されるインクの比率が高くなる。そのためにインク粘度は増加傾向となり、徐々に記録性能に影響が出てくる。
上記を改善するために稀釈液を注入する方法も一般的になっているが、染料系、顔料系などの種類や、インク色等、様々なインクに対して粘度の増加を定量的に測定するのは難しい。
【解決手段】 タンク内部のインクインピーダンス測定用の電極を設け、電極とフレッシュインクの組合せで得られたインピーダンスをそのタンク固有の基準インピーダンスとしてデジタル記憶し、ユーザが介在することなく、基準インピーダンスに対して変化した割合により増粘の度合いを識別する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、記録装置などに使用するインクの粘度を判定する粘度測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット方式の記録装置には、記録ヘッド回復動作等の際にノズルから排出した比較的大量のインクを画像記録に再び利用する(リサイクル)ことが求められる。
【0003】
しかし再利用は繰り返し行なわれることになるので、リサイクル中にインクの水分はどうしても蒸発しやすい傾向となって、インクの色材濃度が上昇してインクの粘度が高くなる(インクの増粘とも呼ぶ)。
【0004】
そこで、例えば想定インク残量と実インク残量の差からインク希釈液の量を求め、インク希釈液を添加することによりインクの粘度を調整する技術が提案されている。
(例えば、特許文献1)
上記と同様に予備的な吐出等、回復動作に使ったインクを回収、再利用する際に記録ヘッドの回復にはフレッシュなインクを使い、通常の記録動作には再利用インクを優先的に使うようにする技術が提案されている。
(例えば、特許文献2)
又、予備的な吐出等、回復動作に使ったインクを回収、再利用する記録装置の別な技術として、記録ヘッドに供給するインクタンク内に電極を設けて電極間のインピーダンス(電気抵抗値)によって粘度の増加を判定し、稀釈剤を注入する技術も提案されている。
(例えば、特許文献3)
【特許文献1】特開2001−010087号公報
【特許文献2】特開2003−326692号公報
【特許文献3】特開2006−088398号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1による方法の場合、記録装置(プリンタ)の使用頻度によっては次のような懸念がある。
【0006】
記録ボリウムが小さい場合には期間あたりのインク消費量は小さいが記録ヘッドの回復動作回数は多くなる。回収を繰り返すことによりインク粘度の上昇が顕在化し易い。
【0007】
これとは逆に、ヘビーデューティな使われ方であると期間あたりのインク消費量は大きく、回復動作の回数は減少する。従ってインク粘度の上昇は緩やかになる。このことから注入される稀釈液によるインク濃度変化のばらつきが大きくなる。
【0008】
又、特許文献2による方法においてもやはり記録装置の使用頻度による影響が考えられる。
【0009】
記録動作頻度が高ければ回復動作回数は小さく、常にフレッシュなインクが使われ、好ましい結果が期待できる。
【0010】
しかし、記録動作頻度が小さいと記録ヘッドの回復動作回数は増加し、回収、再利用されるインクが増加する。そのために全体的なインク粘度は増加傾向となり、徐々に記録性能に影響が出てくるであろう。
【0011】
次に、特許文献3による方法によれば、インクタンク内のインクが満タン状態であれば粘度変化によるインピーダンスの違いは捉え易い。しかし、エンプティ(空)に近い状態では粘度変化によるインピーダンス変化は捉えにくくなり、測定誤差による調整剤の不適切な注入、或いは注入不足が懸念される。
【0012】
本発明は、上記種々の事情に鑑み為されたものであり、簡易な方法でインクの粘度変化を捉え、記録装置のより高画質で均質な記録性能を維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記目的を達成する為に、本発明の記録装置は、次のような手段を実施した。
【0014】
即ち、本発明の請求項1によるインク粘度測定方法は、
インクを貯留するインクタンク内のインク粘度を測定するインク粘度測定方法であって、
前記インクタンク内に対向する二つの電極を備え、
一方の前記電極はGND電位に接続、もう一方の前記電極は分圧用素子の一方に接続し、前記分圧用素子のもう一方に所定の交流電圧を印加する交流電圧印加手段をもち、
前記電極間のインピーダンスと前記分圧素子のインピーダンスとが一致したか否かを判別する第1の判別手段と、
前記第1の判別手段による判別結果で一致した場合の前記分圧素子の第1のインピーダンスを記憶する記憶手段と、
被測定インクの測定時、第1の判別手段による判別結果で一致した時得られる前記分圧素子の第2のインピーダンスが、前記第1のインピーダンスに対して変化した割合に応じて、当該インクが継続的使用に耐え得るか否かを判別する第2の判別手段を更に有することを特徴とするインク粘度測定方法。
【発明の効果】
【0015】
本発明の実施により、記録装置で使用するインクを有効に利用できる。とりわけ記録ヘッドのクリーニング、回復動作に用いたインクをリサイクル可能な記録装置においては高画質で、より均質な記録性能を維持できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
発明を実施するための最良の形態を、図を用いて詳細に説明する。
【0017】
図1に本発明のインク粘度の自動判定可能な記録装置の一例を示す正面図(図1a)と画像記録部の斜視図(図1b)を示す。
【0018】
記録装置100は、不図示のホストPC(パソコン)に接続され、記録命令や画像データを受信する。記録装置100には4本の記録ヘッド102、103、104、及び105が記録媒体(ここではロ−ル紙)Pの搬送方向に並んで配置されている。
【0019】
4つの記録ヘッド102、103、104、及び105からはそれぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色のインクが吐出される。インクは各々交換可能なインクカートリッジ106(ブラック)、107(シアン)、108(マゼンタ)、及びインクカートリッジ109(イエロー)から対応するサブタンク116、117、118、及び119を経由して各々の記録ヘッド102、103、104、及び105に供給される。
【0020】
本発明のインク粘度測定方法に関連する検知電極は上記サブタンク116、117、118、及び119夫々の内部に取り付けられる。
【0021】
稀釈液タンク307は各色のサブタンク106〜109に稀釈液を注入するものであり、後述する。
【0022】
記録ヘッド102、103、104、及び105は、所謂ラインヘッドであり各記録ヘッドの最大記録幅は、記録媒体110の幅よりもやや広く設計される。記録動作中これらの記録ヘッドは記録位置で静止する。
【0023】
記録ヘッド102、103、104、及び105の安定した記録性能を維持できるよう、各記録ヘッドに対応したキャップ機構(キャッピングユニット)112、113、114、及び115を具えている。
【0024】
キャップ機構112〜115は、周知のワイパブレード、キャップ等から構成されている。
【0025】
搬送中のロ−ル紙Pのセパレータ110上に仮付けされたラベル111の先端(又は後端)が先端検知センサ120にて検知される。そして、記録開始位置がブラックの記録ヘッド102の下に到達した時点から、記録データ(画像データ)に基づいて記録ヘッド102(ブラック)からはブラックインクを選択的に吐出する。同様に記録ヘッド103(シアン)、記録ヘッド104(マゼンタ)、記録ヘッド105(イエロー)の順に、各色のインクを吐出して複数ラベルにカラー画像を連続的に記録する。121は操作パネルで、記録装置の動作状態や警報表示のほか記録動作の一時停止、再開等の操作キーも備える。
【0026】
記録ヘッド102、103、104、及び105の記録位置より搬送方向更に下流側には先端検知センサ120と同様の先端検知センサ122が備えられ記録済みのラベル111の先端(又は後端)を検知して記録媒体Pが正常に搬送されているかを監視する。
【0027】
図2は本発明を実施した記録装置100の電気的なブロック図である。
【0028】
ホストPC200から送信された記録データやコマンドはインタフェースコントローラ201を介してCPU202に受信される。CPU202は、記録装置100の記録データの受信、記録動作、ロ−ル紙Pのハンドリング等全般の制御を掌る演算処理装置である。尚インタフェースコントローラ201内部には独立した別なCPUを具える場合もある。
【0029】
CPU202では、受信したコマンドを解析した後に、記録データの各色成分のイメージデータをイメージメモリ(VRAM)207にビットマップ展開して描画する。記録前の動作処理としては、出力ポート220、モータ駆動部221を介してキャッピングモータ215とヘッドアップダウンモータ214を相互に駆動し、各記録ヘッド102〜105をキャップ機構112〜115のキャップ位置から記録位置に移動させる。
【0030】
続いて、同じく出力ポート220、モータ駆動部221を介してロ−ル紙Pを繰り出す不図示の給紙モータを駆動、そしてロ−ル紙Pを搬送する搬送モータ216等を駆動開始する。
【0031】
用紙Pに仮付けされた複数のラベルが繰り出されて先端検知センサ120にてラベルの先端が検知される。
【0032】
上記を基準として、記録開始する切り出しタイミングを決定出来るので、ロ−ル紙Pの搬送に同期して、CPU202はイメージメモリ207から対応する色の記録データを順次読み出し、記録ヘッド制御回路219を経由し、各記録ヘッド102〜105に読み出しデータを転送する。
【0033】
記録装置100のCPU202はこの他、作業用のメモリとしてRAM108を使用する。記録ヘッド102〜105のクリーニングや回復動作時に、CPU202は、出力ポート220、モータ駆動部221を介してポンプモータ217を駆動し、インクの加圧、吸引等の制御を行なう。
【0034】
本発明に関連するフレッシュインク測定時のインピーダンスに対応するデータの他、記録ヘッド102〜105の取り付けから生じるメカ的な記録位置ズレを微小に補正する電気的な補正値を含む記録装置100固有のパラメータ、又クリーニング回復動作回数等は不揮発性のメモリであるEEPROM205に記憶される。
【0035】
発明のインク粘度測定時にDAコンバータ240から正弦波が出力され、インク粘度測定回路241に供給される。インク粘度測定回路241の詳細は後述する。242K〜242Yはインク色毎の検知電極である。
【0036】
粘度測定回路241の出力は整流・平滑回路243、ADコンバータ244を介してCPU202から読み出し可能である。
図3は、粘度測定回路241周辺をもう少し詳しく示したブロック図である。入力端子301における信号波形(A)はDAコンバータ240から供給され、例えば、周波数:10[KHz]、振幅:5[Vp-p]の脈流正弦波である (p-p:peak to peak)。
【0037】
次にレベルシフト・増幅回路302により、零基準で振幅:10[Vp-p]に増幅された交流信号(B)に変換される。そして、デジタルポテンションメータ300、補助抵抗303(本実施例では5[KΩ])、それに複数種類のインクを時分割に測定する為のマルチプレクサ304を介して粘性測定用電極242に接続されるが、ここではブラックインク用タンク305内部の測定用電極242Kに接続されている場合を例として説明する。
【0038】
図示の通り、242Kの一方の電極はGNDに接続する。測定用電極242はインク:Empty(空)レベルでも正しく測定できるよう、タンク305の最下部近傍に配置するのが好ましい。従ってEmpty(空)レベルセンサ用電極(不図示)との共用は難しい。測定用電極242の取り付け時点の僅かな電極間寸法のばらつき、インク種類の違いによる測定誤差を小さくする為に、各インクタンクにフレッシュインクを注入した場合のインピーダンスを予め測定しておき、不図示の不揮発性メモリに記憶する。これらは装置固有の値となる。
【0039】
この時の測定方法について説明する。
先ずデジタルポテンションメータ300の最大抵抗は例えば5[KΩ]のものを選択する。図の様、抵抗値の設定が可能である。
CS_はCPU202からに、例えば3つの制御入力によって設定する期間中"Low"レベルにし、調整入力の内一方の入力:"High"又は"Low"の条件で、他方の入力の立下り毎に、段階的に抵抗値の上げ下げできる。段階数は例えば256段階であるが、必要に応じて増減しても良い。
上記デジタルポテンションメータ300の調整によって、センスアンプ308〜整流・平滑回路309、及びADコンバータ244を介して読み出した値が2.5[V]相当を指した時、つまり、測定電極242K間のインピーダンスとデジタルポテンションメータの抵抗値に5[KΩ]を加えた値とがほぼ一致した時、デジタルポテンションメータ300にセットされたデジタル値を記憶する。この時の各部の電圧を説明する。(B)は常に10[Vp-p]で変らない。センスアンプ308の出力(C)は振幅で(B)の1/2になるので5[Vp-p]、さらに整流・平滑回路809の出力(D)は2.5[V](D.C.)となる。
【0040】
フレッシュインクを測定した時にデジタルポテンションメータの抵抗値;3.0[KΩ]を指した時にADコンバータ244を介して読み出した値が2.5[V]相当であったとすれば、測定電極間のインピーダンスは8.0[KΩ]相当ということになる。
次に該当インクの粘度が増加し、そのインピーダンスの低下が4[%]を超えたら注意領域、更に下がって8[%]を超えた場合、記録性能に重大な影響を及ぼす領域と定義すれば、
その後の経時的な変化は本発明の測定系にて定量的に識別可能である。
後述するが、以上の調整、判定は基本的に全てCPU202の処理動作による。
【0041】
又測定可能なインピーダンスの範囲を比較的大きくとっているのは、インク色、或いは種類(染料系、顔料系)によるばらつき、測定電極242間の物理的な取り付けのばらつき、そして複数のインクを時分割で測定するためのマルチプレクサ304の内部インピーダンスを吸収する為である。
【0042】
図3で説明したデジタルポテンションメータ300のセット値に対する抵抗値の関係は図4Aに示す通りである。横軸に00〜FF(Hex)迄、256のセット値をとり縦軸を抵抗値とすると、図のような直線で示される。
【0043】
尚、セット値が最大の時の抵抗(この場合5KΩ)はあるばらつきが生じるが、本発明の方法では前記ばらつきに応じて基準インピーダンスがずれることになるので、誤差はほぼ吸収される。
【0044】
本実施例の場合、デジタルポテンションメータ300と直列に補助抵抗303:5[KΩ]が挿入されているのでセット値と測定電極間インピーダンス換算値の関係は図4Bで示される。
【0045】
次に図5では具体的な測定例に関して説明する。
【0046】
ブラックインクのある種類のフレッシュインク測定時、図5Aの如く、デジタルポテンションメータのセット値:80(Hex)とすれば基準インピーダンスは公称値で7.5[KΩ]ということになる。
【0047】
インクの粘度変化による電極間インピーダンスの変化領域を、
安全領域:基準インピーダンス±4[%]
注意領域:基準インピーダンス(−4)〜(−8)[%]以内
禁止領域:基準インピーダンス−8[%]未満
とすれば
デジタルポテンションメータのセット値換算で夫々、
安全領域:70〜90(Hex)
注意領域:60〜6F(Hex)
禁止領域:00〜7F(Hex)、91〜FF(Hex)
ということになる。
もう一つの例として、
イエローインクのある種類のフレッシュインク測定時、図5Bの如く、デジタルポテンションメータのセット値:AA(Hex)とすれば基準インピーダンスは公称値で8.3[KΩ]ということになる。前記と同じ考えで領域を指定すれば、
デジタルポテンションメータのセット値換算で夫々、
安全領域:99〜BB(Hex)
注意領域:88〜98(Hex)
禁止領域:00〜87(Hex)、CD〜FF(Hex)
ということになる。
【0048】
続いて本発明のインク粘度測定方法に係るCPU202の処理動作を図6のフローによって説明する。
【0049】
装置の電源をONした時の初期化動作時、或いは記録動作開始前等にこのプログラムは起動される。
【0050】
粘度測定処理に入るとCPU202は先ず、DAコンバータ240からの正弦波出力処理を実行し(S601)、続いて最初の測定対象インク、例えばブラック(K)を指定する(S602)。
【0051】
次に該当インクの基準インピーダンス:Z0をEEPROM205から読み出し(S603)、RAM204に一時的に記憶、続いてデジタルポテンションメータ300のセット値をインクリメントし、基準インピーダンスZ0−8[%]相当値にセットする(S604)。
【0052】
この時のADコンバータ244の入力電位(図3の(D))を読み、2.5[V]未満か、つまり検知電極間インピーダンスがフレッシュインクのインピーダンスZ0−8[%]未満かを判定し、もしもYESなら(S605-Yes)、今度はデジタルポテンションメータ300のセット値をデククリメントして、基準インピーダンスZ0−16[%]相当値にセットする(S611)。
【0053】
この時のADコンバータ244の入力電位を読み、2.5[V]未満かをチェック、もしYESなら(S612-Yes)、インクの固化等の懸念があるので測定は直ちに中断し、異常警報を出力する(S614)。
【0054】
S612の判定で否なら(S612-No)、インク粘度は使用禁止領域に入っている旨の警報1を出力すると同時に稀釈液注入等の緩和処理に入る(S613)。
【0055】
S605で否なら(S605-No)、デジタルポテンションメータ300のセット値をインクリメントし、基準インピーダンスZ0−4[%]相当値にセットする(S606)。
【0056】
この時のADコンバータ244の入力電位を読み、2.5[V]未満かをチェック、もしYESなら(S607-Yes)、インクの粘度は注意領域にある旨の警報2を出力し(S615)、サブタンク内のインクの攪拌動作等を行なう。
【0057】
S607で否なら(S607-No)、デジタルポテンションメータ300のセット値を更にインクリメントし、基準インピーダンスZ0+4[%]相当値にセットする(S608)。
【0058】
この時のADコンバータ244の入力電位を読み、2.5[V]未満かをチェック、もしYESなら(S609-Yes)、インクの粘度は正常の領域にあるので、未測定インクがまだあり(S616-Yes)なら、S602に戻り、未測定インクが無ければ(S616-No)、終了する。
【0059】
一方S609で否の場合(S609-No)、検知電極間のインクが不足している等が考えられるので、サブタンク305の異常警報を出力する(S610)。
【0060】
上記に説明した通り、夫々のインクの基準インピーダンス、つまりフレッシュインクの電極間インピーダンスを測定し、装置固有の値として不揮発性のメモリであるEEPROM205に記憶すれば、変化する全てのインクについて安全領域、注意領域、それに禁止領域の何れにあるかをスピーディに判定できる。
【0061】
尚、基準インピーダンスは、フレッシュインクの電極間インピーダンスを実際に測定して決定することが望ましいが、使用するデジタルポテンションメータ300の抵抗値ばらつきが無視できる程度に小さくできるか、或いは固有の値が予め入力可能な場合には、インクの種類、色によって、基準インピーダンスの近似的な値を決定できる。
【0062】
尚、上記フローで説明した如く、禁止領域の内、安全領域より高い電極間インピーダンスが測定結果で得られた場合には電極間のインクが不足している等、測定不能な状態が考えられる。
【0063】
逆に異常に低い電極間インピーダンスが測定結果で得られた場合、インクの固着、電気的な短絡が考えられ、測定自体を直ちに止め、警報を出力することもあり得る。
【0064】
又、インク粘度を測定した結果、増粘を改善する方法として、
・稀釈液の注入
・インクの強制的な循環
・タンク内部の攪拌
或いは
・増粘インクの強制排出
・フレッシュインクとの交換
等、周知の対処方法が種々提案されているので、上記フローの説明に留め、詳細については省略する。
【0065】
以上の如く、本発明はフレッシュインクのインピーダンスを基準インピーダンスとして把握しておき、様々な種類、色のインクの経時的に変化する特性を定量的に捉えることができる。
【産業上の利用可能性】
【0066】
本発明は、高画質なインクジェット記録装置、とりわけ記録ヘッドの回復動作に使用したインク等を無駄にすることなく、装置内で回収、リサイクルして使用する記録装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0067】
【図1】本発明を実施した記録装置の構成を示す断面図である。
【図2】本発明のインク粘度測定系を含む記録装置のブロック図である。
【図3】本発明のインク粘度測定系の詳細なブロック図である。
【図4】デジタルポテンションメータのセット値インクの電極間インピーダンスの関係を示す図である。
【図5】デジタルポテンションメータのセット値から得られたインクの増粘状況を示す図である。
【図6】粘度測定方法に係るCPUの処理を示すフローである。
【符号の説明】
【0068】
100 記録装置
102 記録ヘッド(K)
103 記録ヘッド(C)
104 記録ヘッド(M)
105 記録ヘッド(Y)
106 インクカートリッジ(K)
107 インクカートリッジ(C)
108 インクカートリッジ(M)
109 インクカートリッジ(Y)
116 サブタンク(K)
117 サブタンク(C)
118 サブタンク(M)
119 サブタンク(Y)

241 インク粘度測定回路
242K 検知電極(K)
242C 検知電極(C)
242M 検知電極(M)
242Y 検知電極(Y)

300 デジタルポテンションメータ
305 サブタンク

【特許請求の範囲】
【請求項1】
インクを貯留するインクタンク内のインク粘度を測定するインク粘度測定方法であって、
前記インクタンク内に対向する二つの電極を備え、
一方の前記電極はGND電位に接続、もう一方の前記電極は分圧用素子の一方に接続し、前記分圧用素子のもう一方に所定の交流電圧を印加する交流電圧印加手段をもち、
フレッシュインクを満たした時の前記電極間インピーダンスと前記分圧素子のインピーダンスとが概ね一致したか否かを判別する第1の判別手段と、
前記第1の判別手段による判別結果で一致した時の前記分圧素子の第1のインピーダンスを記憶する不揮発性メモリと、
測定対象インクの測定時、前記第1の判別手段による判別結果で一致した時得られる前記分圧素子の第2のインピーダンスが、前記不揮発性メモリに記憶された第1のインピーダンスに対する変化量の大小に応じて、当該対象インクが継続的使用に耐え得るか否かを判別する第2の判別手段を更に有することを特徴とするインク粘度測定方法。
【請求項2】
前記第1のインピーダンスは前記インクタンク固有の値として記憶することを特徴とするインク請求項1に記載の粘度測定方法。
【請求項3】
、当該インクタンクがインクエンプティ状態でも、測定対象インクが前記電極間を満たすように配置されていることを特徴とするインク請求項1に記載の粘度測定方法。
【請求項4】
、当該インクタンクがインクエンプティ状態では、前記第2のインピーダンスの測定を行なわないことを特徴とするインク請求項1〜3に記載の粘度測定方法。
【請求項5】
、前記第2のインピーダンス測定時、所定範囲を超えた場合、測定を中断し、警報を出力することを特徴とする請求項1〜4に記載の粘度測定方法。

【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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【公開番号】特開2009−109376(P2009−109376A)
【公開日】平成21年5月21日(2009.5.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−282804(P2007−282804)
【出願日】平成19年10月31日(2007.10.31)
【出願人】(000208743)キヤノンファインテック株式会社 (1,218)