JP2009148956A - インク供給装置、インクジェット記録装置、インク供給方法およびインクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成の簡略化によるコストダウンおよび記録品位の向上を実現可能なインクジェット記録装置を実現すること。
【解決手段】吐出部や貯留部で発生した気泡が液面まで上昇可能な構成により気液分離が可能であり、ファンによって負圧制御と同時に排出を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、記録媒体に液体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ものである。

記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置が知られている。このようなインクジェット記録装置では、一般にインクが吐出される複数のノズルが高密度に形成された小型の記録ヘッドを用いて高精細な記録が行われる。また、この小型の記録ヘッドを複数配置して各記録ヘッドに異なる色のインクを供給することにより、比較的安価でかつ小型な構成で、記録媒体にカラー記録を行うことができる。そのためインクジェット記録装置は、業務用、家庭用を問わず、プリンタ、ファクシミリおよび複写機など、様々な記録装置に用いられている。

このようなインクジェット記録装置では、記録ヘッドからのインク吐出動作を安定させるために、記録ヘッド内のインクを所定の負圧に維持する（記録ヘッド内のインクに作用する圧力を所定の負圧に保つ）ことが重要である。このため、一般には記録ヘッドにインクを供給するインク供給系の中に負圧発生手段を備え、その負圧発生手段によって負圧が付与されたインクを記録ヘッドに供給している。

負圧発生手段として特許文献１には、インクタンク内に収容したスポンジ状のインク吸収体の毛管作用を利用して負圧を発生する構成が開示されている。また他の負圧発生手段として特許文献２には、可撓性のインクバッグと弓形ばねとを備えた構成が開示されている。さらに他の負圧発生手段として特許文献３には、記録ヘッドよりも下方にインクタンクを配置し、記録ヘッドとインクタンクとの水頭差を利用してインクに負圧を付与する構成が開示されている。

特許文献１から特許文献３のような負圧発生手段を備えたインク供給系では、記録ヘッドからのインク吐出に伴って、記録ヘッド内の負圧は上昇する。この上昇する負圧を利用して、インクタンクから記録ヘッドへインクが供給される。このため、単位時間当りに記録ヘッドから吐出されるインクの量が多いときには、インクタンクから記録ヘッドへのインク供給が追いつかず、記録ヘッド内の負圧が所定の負圧より大きくなることがある。また逆に、単位時間当りに記録ヘッドから吐出されるインクの量が少ないときは、インクの慣性によって記録ヘッド内の負圧が所定の負圧よりも小さくなることがある。

このような課題に対して特許文献４では、記録ヘッドへのインク供給はポンプにより行い、記録ヘッド内の負圧はファンによって制御を行い、インクの供給と負圧の制御とを別々に行う構成が提案されている。

特開２００２−１９８８号公報 特開平０６−１９８９０４号公報 特開２００３−１１３８０号公報 特開２００６−３２６８５５号公報

しかし、記録ヘッド内の負圧をファンによって直接制御する場合、その制御は記録ヘッド内の圧力変動に敏感に対応する必要がある。すなわち、ファンで発生させた負圧が直接ノズル内に作用することから、インクの吐出状態に応じて変化する記録ヘッド内の圧力に敏感に対応して、その圧力変動に直ちに追従する必要がある。従来ファンの回転数を一定に保った上でファンの吸排出口間の差圧変化に応じ空気が移動することで追従させるか、もしくは圧力変化が短時間で大きい場合にはファンの回転速度を制御する必要がある。従来はファンの回転速度を一定に保った上でヘッド内の圧力変動を吸収できる範囲が限られていた。ファンの回転速度を制御する場合には記録ヘッド内の負圧を一定に保つためにファンを高感度に制御することが必要であり、ファンの回転速度を変化させた時の記録ヘッド内の圧力変化の応答性をも考慮してファンの回転速度を制御しなければならない。そのため、ファンの制御が複雑化することは避けられない。また、記録ヘッド内の負圧をファンによって制御した場合、ファンによって記録ヘッド内のインクが直接攪拌されるために、インクに含まれる水分の蒸発が促進されて、インクが増粘するおそれがある。そのインクの増粘による劣化で交換が必要になった場合には、新しいインクが必要になりランニングコストがアップする等が懸念される。

よって本発明はインクの吐出部に供給するインクの負圧制御を単純化し、それに伴って装置構成の簡略化によるコストダウンを実現可能なインク供給装置、インクジェット記録装置、インク供給方法およびインクジェット記録方法を実現することを目的とする。

そのため本発明のインク供給装置は、インクを吐出可能な吐出部に、液室内に貯留されたインクを供給するインク供給装置において、前記液室上部に設けられる空間内の空気を、外部に放出することによって、前記空間内に負圧を発生させることが可能な負圧発生機構と、外部の空気を前記空気流路内に導入可能な空気導入部と、を備えていることを特徴とする。

また、本発明のインクジェット記録装置は、液室内から供給されたインクを吐出部から吐出することによって、記録媒体に記録を行うインクジェット記録方法において、前記吐出部に前記インクを供給するためのインク供給装置として、前記インク供給装置を備えることを特徴とする。

また、本発明のインク供給方法は、インクを吐出可能な吐出部に、液室内に貯留されたインクを供給するインク供給方法において、前記液室の上部の空気を、空気流路を介して外部に放出しつつ、外部の空気を前記空気流路内に導入することにより、前記液室内に負圧を発生させることを特徴とする。

また、本発明のインクジェット記録方法は、液室内から供給されたインクを吐出部から吐出することによって、記録媒体に記録を行うインクジェット記録方法において、前記記録媒体に記録を行う際に、外部の空気を空気流路内に導入しつつ、前記液室の上部の空気を外部に放出することにより、前記液室内に負圧を発生させることを特徴とする。

本発明によれば、液室の上部の空気を、空気流路を介して外部に放出しつつ、外部の空気を空気流路内に導入することにより、液室内に負圧を発生させる。これにより記録ヘッド内の負圧制御を単純な制御によって行い、それに伴って装置構成の簡略化によるコストダウンを実現することができる。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態を適用可能なインクジェット記録装置（以下、単に記録装置ともいう）を模式的に示した正面図である。記録装置１０はホストＰＣ１２と接続されており、ホストＰＣ１２から送信される記録情報に基づいて、４つのヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙから記録媒体（以下、ロール紙ともいう）Ｐにインクを吐出することで記録を行う。４つのヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙは、記録媒体Ｐの搬送方向（矢印Ａ方向）に沿って配置されている。各ヘッドユニットは搬送方向に黒インク用ヘッドユニット２２Ｋ、シアンインク用ヘッドユニット２２Ｃ、マゼンタインク用ユニットヘッド２２Ｍ、イエローインク用ヘッドユニット２２Ｙの順で配置されている。ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙは所謂ラインヘッドであり、記録媒体搬送方向に対して記録幅全域に亘ってそれぞれを平行に並べた状態で設けられている。記録装置が記録を行う際は、各ヘッドユニットを移動させることなく、ヘッドユニットに設けられたヒータを駆動することによってノズルからインクを吐出して記録を行う。

ヘッドユニットは記録に伴って、ノズルを有する面（以下、インク吐出口面ともいう）２２Ｋｓ、２２Ｃｓ、２２Ｍｓ、２２Ｙｓにゴミやインク滴等の異物が付着することで吐出状態が変わり、記録に影響を与えることがある。そのため、各ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙから安定してインクを吐出できるように、記録装置１０には回復ユニット４０が組み込まれている。この回復ユニット４０によるインク吐出口面のクリーニングを定期的に行うことによって、ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙのノズルからのインク吐出状態を初期の良好なインク吐出状態に回復することができる。回復ユニット４０には、クリ−ニング動作のときに４つのヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙのインク吐出口面２２Ｋｓ、２２Ｃｓ、２２Ｍｓ、２２Ｙｓからインクを除去するキャップ５０が備えられている。キャップ５０は各ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙに独立して設けられており、ブレード、インク除去部材、ブレード保持部材、キャップ等から構成されている。

記録媒体Ｐはロール紙供給ユニット２４から供給され、記録装置１０に組み込まれた搬送機構２６によって矢印Ａ方向に搬送される。搬送機構２６は、ロ−ル紙Ｐを載置して搬送する搬送ベルト２６ａ、この搬送ベルト２６ａを回転させる搬送モータ２６ｂ、搬送ベルト２６ａに張力を与えるローラ２６ｃなどから構成されている。

記録を行う際には、搬送中のロール紙Ｐがブラックのヘッドユニット２２Ｋの下に到達すると、ホストＰＣ１２から送られた記録情報に基づいて、ヘッドユニット２２Ｋからブラックインクが吐出される。同様にヘッドユニット２２Ｃ、ヘッドユニット２２Ｍ、ヘッドユニット２２Ｙの順に、各色のインクが吐出されてロール紙Ｐへのカラー記録が完成する。

更に記録装置１０には各ヘッドユニットに供給されるインクを貯めておくメインタンク２８Ｋ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８Ｙや、各ヘッドユニットにインクを補充可能なポンプや、後述するクリーニング動作をするためのポンプ（図３等参照）などが備えられている。

図２は、図１の記録装置１０の制御系を示すブロック図である。ホストＰＣ（ホスト装置）１２から送信された記録情報やコマンドは、インターフェイスコントローラ１０２を介してＣＰＵ１００に受信される。

ＣＰＵ１００は、記録装置１０の記録情報の受信、記録動作、ロール紙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。ＣＰＵ１００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１０６にビットマップ展開して描画する。記録前に行う動作処理では、出力ポート１１４およびモータ駆動部１１６を介してキャッピングモータ１２２とヘッドアップダウンモータ１１８を駆動し、各ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙをキャップ５０から離して記録位置に移動させる。またＣＰＵ１００は、後述するように、ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙに適正な負圧を付与するためのファンのファンモータの回転を、圧力センサによって得られた圧力情報に基づいて随時補正する制御を行う。さらにＣＰＵ１００は、出力ポート１１４およびモータ駆動部１１６を介してロ−ル紙Ｐを繰り出すロールモータ１２６およびロール紙Ｐを搬送する搬送モータ１２０等を駆動してロ−ル紙Ｐを記録位置に搬送する制御を行う。

記録を行う際は、一定速度で搬送されるロール紙Ｐにインクを吐出するタイミング（記録タイミング）を決定するため、先端検知センサ１０９でロール紙Ｐの先端位置を検出する。その後、ロ−ル紙Ｐの搬送に同期して、ＣＰＵ１００はイメージメモリ１０６から記録情報を順次読み出し、この読み出した記録情報を各ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙに、ヘッドユニット制御回路１１２経由して転送する。

ＣＰＵ１００の動作はプログラムＲＯＭ１０４に記憶された処理プログラムに基づいて実行される。プログラムＲＯＭ１０４には、制御フローに対応する処理プログラムおよびテーブルなどが記憶されている。また、ＣＰＵ１００は作業用のメモリとしてワークＲＡＭ１０８を使用する。さらにＣＰＵ１００は、各ヘッドユニット２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙのクリーニングや回復動作時に、出力ポート１１４、モータ駆動部１１６を介してポンプモータ１２４を駆動し、インクの加圧および吸引等の制御を行う。

図３は、本実施形態の記録装置におけるインクタンク２８Ｋからヘッドユニット２２Ｋまでのインクの通る経路を模式的に示した図である。各ヘッドユニットは同じ構造であるため、以下、例としてブラックインク用ヘッドユニット２２Ｋについてのみ説明を行う。

記録装置１０には、ヘッドユニット２２Ｋにインクを供給するインク供給装置６０が組み込まれており、ヘッドユニット２２Ｋは、貯留部２２Ｋｒとインクを吐出可能な吐出部２２ＫＳｉとを備えている。インク供給装置６０は、記録装置１０の本体に着脱自在なインクタンク２８Ｋと、このインクタンク２８Ｋとヘッドユニット２２Ｋとをつなぐインク供給路６２の途中に配置されたインク供給ポンプ７２などから構成されている。供給ポンプ７２は、インクフィルタ９０を介して貯留部２２Ｋｒへのインク供給を担う。

貯留部２２Ｋｒには、貯留されているインク（以下、貯留インクともいう）の液面２２Ｋｒｓのレベルを検知する液面検知センサ８６が取り付けられている。また、貯留部２２Ｋｒ下方では、ヘッドユニット２２Ｋのノズル２２Ｋｎと、ノズル２２Ｋｎへのインク供給口が形成された吐出部２２ＫＳｉとが接続されている。

貯留部２２Ｋｒ上部には、空気で満たされた空間（以下、空気室という）６６にエアーフィルタ９５を介して空気流路６４が接続されており、その空気流路６４には、大気バルブ８４および圧力を測定可能な圧力検出センサ８１が備えられている。圧力検出センサ８１は空気室６６内の圧力を検出することが可能である。また、空気流路６４のエアーフィルタ９５が設けられている一方端部とは反対の他方端部は、減圧流路６５とＴ字状に接続されており、その減圧流路６５は、一端が大気開放、他端はファン６８に接続されている。

インクタンク２８Ｋには、このインクタンク２８Ｋ内のインクの有無を検出する検出センサ（不図示）が取り付けられている。また、インクタンク２８Ｋには、インクタンク２８Ｋの内部圧力を大気圧にするための大気開放バルブ７４が取り付けられている。

貯留部２２Ｋｒの液面検知センサ８６の測定結果でインク液面２２Ｋｒｓが一定レベル以下と判断した時は、インクタンク２８Ｋの大気開放バルブ７４が開放され、供給ポンプ７２を稼動してインクタンク２８Ｋからインクを吸引する。そして、吸引したインクを貯留部２２Ｋｒ内に供給する。一方、液面検知センサ８６が一定レベル以上のインク液面２２Ｋｒｓを検知したときは、供給ポンプ７２が停止し、インクタンク２８Ｋの大気解放バルブ７４が密閉されてインクの供給は停止される。

ところで、供給ポンプ７２にはチューブポンプが用いられており、供給ポンプ７２が非稼動時にはインク供給路６２は遮断される（インクタンク２８Ｋと貯留部２２Ｋｒとの間の流路が遮断される）。

図４は、ヘッドユニットの吐出口面２２Ｋｓをクリーニングする際の手順を示したフローチャートである。また、図５は、吐出面２２Ｋｓからワイパ５２によってインクを拭き取る手順を示す模式図であり、（ａ）は拭き取り開始前を示し、（ｂ）は拭き取り終了直後を示し、（ｃ）は拭き取り終了後の待機状態を示す図である。ここでいうクリーニングとはヘッドユニット２２Ｋのインク吐出を良好な状態に継続的に維持するために行われる動作をいい、経過時間や吐出状況等の条件を満たした場合、または、記録品位に異常が見られる場合等に自動的にもしくは任意で実施される動作である。以下、クリーニングの動作について順に説明する。

ステップＳ４０１でクリーニング指令を受信すると、ステップＳ４０２で大気開放バルブ８４を解放する。その後、ステップＳ４０３でクリーニングポンプ９２がキャップ５０内を減圧させる方向に駆動し、貯留部２２Ｋｒ内のインクをノズル２２Ｋｎからキャップ５０に引き込んで排出させる。このインクの排出によって、記録動作中等にノズル２２Ｋｎの周囲部に溜まった微細な気泡や、ヘッドユニットの吐出口面２２Ｋｓ上に付着したゴミ等の異物を除去することができる。そして一定時間経過後、ステップ４０４でクリーニングポンプ９２の駆動を停止し、ステップ４０５で大気バルブ８４を閉じる。

なお、この状態ではヘッドユニット２２Ｋの各ノズル２２Ｋｎの開口を含む吐出口面２２Ｋｓに、まだインクが付着していることがある。そこで、この汚れを除去するために、後述するように、キャップ５０と共に設けられたワイパ５２で吐出口面２２Ｋｓを拭く。その際、先ずステップＳ４０６で図５（ａ）に示すように、ヘッドユニット２２Ｋが回復キャップ５０の上方へと移動する。その後、ステップＳ４０７でキャップ５０が矢印Ｂ方向に移動することにより、図５（ｂ）に示すように、フェイス面２２Ｋｓに付着しているインクなどの汚れがワイパ５２で拭き取られる。この動作をワイピング動作と呼び、ワイピング動作終了後は、ステップＳ４０８で図５（ｃ）に示すように、ヘッドユニット２２Ｋは再びキャッピングされて待機状態になる。この待機状態にあるヘッドユニット２２Ｋはフェイス面２２Ｋｓがキャップ当接部５４でキャッピングされている（塞がれている）ので、キャップ５０内での空気の対流がほとんど無く、ノズル２２Ｋｎにあるインクが増粘するのを防止することができる。ヘッドユニット２２Ｋが待機状態になってクリーニング動作は終了となる。

なお、ノズル２２Ｋｎから排出されたインク（廃インク）はキャップ５０に受容されて吸引ポンプ９２（図３参照）によって吸引される。吸収された廃インクは、廃インクタンク７1（図３参照）に圧送される。廃インクタンク７１には微小な大気開放口７５が設けられており、廃インク（および気泡）の流入に伴い変化する廃インクタンク７１内の圧力を大気へと解放する役割を担う。

図６は、ヘッドユニット２２Ｋとその周囲を拡大して示した図である。記録時にはノズル２２Ｋｎにメニスカスを形成するためにヘッドユニット２２Ｋに適正な負圧を付与する必要がある。そのため、記録時には大気バルブ８４を開放状態にして、ファン６８をＣ方向への空気の流れを作るように作動させることによって、ヘッドユニット２２Ｋ内の空気室６６が減圧される。その結果、貯留部２２Ｋｒを介してノズル２２Ｋｎ内も同様に減圧される。

本実施形態では大気と連通した貯留部２２Ｋｒが、吐出部２２Ｋｓの上方に配置されているので、大気バルブ８４が開くことによりノズル２２Ｋｎ先端の開口部には液面２２Ｋｒｓからの水頭圧力Ｈの正圧力がノズル２２Ｋｎ開口部に作用する。そのため、ファン６８による空気室６６内への減圧量は水頭圧力Ｈ以上に設定される。これによりヘッドユニット２２Ｋのノズル２２Ｋｎに負圧が付与される。この結果、ノズル２２Ｋｎの開口部においてインクのメニスカスが形成されることになる。

本実施形態では、特許文献４のように、負圧を発生させる空間から直接ファン６８によって気体を吸引するのではなく、図６のように間接的に吸引する手法を用いている。つまり、ファン６８を作動させることで発生する負圧が直接空気室６６に掛かるのではなく、大気を導入可能な吸入口６１（空気導入部）を設けていることで、負圧は間接的に空気室６６に掛かることになる。また本実施形態では、ファン６８を作動させることにより、吸入口６１から取り込まれた空気の流れが減圧流路６５に生じ、その減圧流路６５に接続された空気流路６４内の空気は、主にエジェクタの原理により、減圧流路６５の空気の流れに引き込まれる。この結果、空気室６６に負圧が生じることになる。

大気バルブ８４が解放されているときには、ノズルにおけるインクのメニスカスを最適な状態に維持するため常に一定の負圧を空気室６６に付与することが必要である。吐出部２２ＫＳｉからインクが吐出されると貯留部２２Ｋｒのインク量が減るため、それに伴って空気室６６の負圧は高くなる。空気室６６の負圧が高い状態のままだと、メニスカスを所定の位置に形成することができなくなり、インクを良好に吐出できなくなる。そのため、インクの吐出に伴って高くなった負圧を一定の負圧に戻すために、空気室６６内の圧力調整を行う必要がある。

本実施形態のように空気室６６の空間内の空気を間接的に吸引する手法では、空気室６６からファン６８までの間に大気と連通している部分があるため、減圧流路６５には、ファン６８の回転によって常に空気の流れが生じている。空気室６６内の負圧は、その減圧流路６５内の空気の流れに起因し、ファン６８の回転速度が速くなって空気の単位面積あたりの流量（流速）が増大するほど、空気室６６内の負圧は大きくなる。逆に、ファン６８の回転速度が低下して空気の流量が減少するほど、空気室６６内の負圧は小さくなる。

空気室６６内の負圧を一定に維持するためには、その空気室６６内の負圧の変動に応じてファン６８を制御し、減圧流路６５内の空気の流量を調整する必要がある。このような流量の調整に際しては、定常的に流れる空気が有利に作用する。すなわち、空気室６６内の圧力が変動した時に、ファン６８の回転速度が一定であっても空気室６６内の圧力変動をある程度吸収するように、減圧流路６５内の空気流量が自動的に変化する。従って、空気室６６内の細かな圧力変動に追従させるように、ファン６８をさほど細かく制御する必要が無い。つまり、ファン６８の一定回転速度下において圧力変動に追従できる範囲（圧力ヘッドの吸収可能な程度）は、特許文献４のような構成、つまり空気室内の空気を直接的に吸引する場合よりも広くなる。そのため、空気室６６内を比較的簡単な制御によって所定の負圧力に安定的に維持することができる。ファン６８の回転を制御することにより、圧力変動量が短時間に大きく発生する場合にも一定の負圧を維持できることは勿論である。また本実施形態のように、空気室６６内の空気を間接的に吸引する手法では、自動的に大気から空気を取り込むことで、空気室６６内の圧力が目標値に収束するまでの時間を短時間にすることができる。

さらに、本実施形態のように空気室６６内の空気を間接的に吸引することにより、貯留部２２Ｋｒのインクと触れる空気室６６の空気を大きく攪拌することがない。そのため、インクの揮発成分が蒸発しにくく、インクは増粘しにくい。また、本実施形態においては、ファン６８の作動時に常時空気の流れが生じるため、その流れを利用してファンモータ８２を冷却することができる。

ちなみに、特許文献４の構成のように空気室内の空気をファンによって直接吸引する場合には、空気室の圧力変動に敏感に対応するようにファンを制御する必要がある。すなわち、ファンで発生させた負圧が直接ノズル内に作用することから、ファンの回転数を細かく制御する必要がある。しかし、ファンによる圧力制御の場合、オーバーシュートやアンダーシュートが発生しやすく、目標とする圧力に収束させるには比較的時間を要する。しかも、空気室内の空気がファンによって攪拌されるため、貯留部にあるインクの揮発成分の蒸発が促進されるおそれがある。

図７は、記録信号を受信してから記録が終了するまでの動作を表わしたフローチャートである。通常、記録装置を使用していない状態では、ノズルＫｎからのインクの漏れを防止する目的で大気バルブ８４は閉じられている。記録を開始する場合には、先ず大気バルブ８４が閉じられている状態で、ファン６８を作動させて、減圧流路６５および空気流路６４内を減圧させてから、大気バルブ８４を開く。以下、このような記録を行う際の処理に関して順に説明する。

ステップＳ７０１で記録装置１０が記録信号を受信すると、ステップＳ７０２へ進みファン６８を作動させる。次にステップＳ７０３で、ファン６８による減圧が正常に行われているかを確認するために空気流路６４内の圧力を圧力検出センサ８１で確認する。ここで、所定の圧力が得られていない場合には、ステップＳ７０４へ進み、ファン６８の回転数の補正を行う。ステップＳ７０３で所定の圧力が得られていればステップＳ７０５へと移行して大気バルブ８４を解放する。大気バルブ８４の解放によって空気室６６が減圧されて、ノズル２２Ｋｎにも負圧が作用するようになり、ノズルＫｎの開口（吐出口）にはメニスカスが最適な状態で形成される。

次に、ステップＳ７０６でヘッドユニット２２Ｋをワイピング位置へ移動させて、ステップＳ７０７でヘッドユニット２２Ｋの吐出口面２２Ｋｓのワイピングを行う。その後、ステップ７０８で記録を行うためヘッドユニット２２Ｋを下降させてから記録位置へ移動させる。ステップ７０９で記録媒体Ｐに対して記録を行い、記録動作終了後、ステップＳ７１０でヘッドユニット２２Ｋを上昇させて、待機位置まで移動して再びキャップ５０によってキャッピングされる。その後、ステップＳ７１１で大気バルブ８４を閉じて、ステップＳ７１２でファン６８の作動を停止し、再び待機モードとなってこのフローチャートを終了する。

記録動作が実行されている間、貯留部２２Ｋｒのインクは、記録によるインク消費によって減っていくが、本実施形態のヘッドユニット２２Ｋの構成では、減ったインクと同等体積の空気が吸入口６１および空気流路６４を経由して空気室６６内に導かれる。また、液面検知センサ８６によって液面２２Ｋｒｓが一定レベル以下になったと検知した場合にはインク供給ポンプ７２により、液面検知センサ８６がインク液面２２Ｋｒｓの上限レベルを検知するまで貯留部２２Ｋｒ内へインクを供給する。この際も、貯留部２２Ｋｒ内に流入するインクの体積相当分の空気が空気流路６４を介して大気へ放出される。従って、貯留部２２Ｋｒ内のインクの増減によるノズル２２Ｋｎに作用する圧力変動は抑制される。

図８は、図６のＡ−Ａ断面を示した図である。
吐出部２２ＫＳｉ内のノズル２２Ｋｎは、ヒーターボード２２Ｋｈと供給口形成部材２２Ｋｔとの２つのチップを接合することで形成されている。また、供給口形成部材２２Ｋｔには、貯留部２２Ｋｒを形成する液室２５Ｋが当接し、供給口形成部材２２Ｋｔのインク流路と連通している。また、ヒーターボード２２Ｋｈとヘッド基板２４Ｋとは、通電ワイヤ２６Ｋによって結線され、ヘッドユニット２２Ｋと外部基板との間で信号のやり取りを行う。また、吐出部２２ＫＳi、ヘッド基板２４、液室２５Ｋ等は図示せぬ手段によりベースプレート２３Ｋに固定されている。

ところで、貯留部２２Ｋｒ内には記録動作および待機時に、インク中の溶存ガスの析出や、インク供給動作により気泡６９が混入する場合がある。尚、インク中の溶存ガスとはインクに溶け込んでいる空気を指し、一般に温度が低い程多く溶け込む。こういったガスがインク中に析出する一例としては、記録動作中にインクが吐出部２２ＫＳiの方へ移動するのに伴い、吐出部２２ＫＳiに設けられたヒータの熱によって、インクの温度が上昇していくケースが挙げられる。また、貯留部２２Ｋｒ内への供給インクに気泡が含まれる一例としては、供給路６２でのガス透過が挙げられる。供給路６２内は通常インクで満たされるが、供給路６２をチューブ等で構成する場合、時間の経過とともに大気中の空気がチューブを透過し内部に混入する。このような気泡６９が、インク供給動作にともない液室２２Ｋｒ内へ混入する。こういった気泡は累積するように溜まっていき、やがてインク供給路を塞ぐ等、記録品位に問題を発生させるような現象を引き起こす。そのため従来は、所定の間隔で記録に寄与しないインクを排出させると同時に気泡６９も排出して気泡の除去を行ったり、累積して溜まった気泡を所定位置（例えばインクタンク）にまで押し流すといった手法をとっていた。

本実施形態のインクジェット記録装置では、供給口形成部材２２Ｋｔと液室２５Ｋとの当接面からインク液面２２Ｋｒｓに至る流路では、気泡が自らの浮力により上方へ移動できるように形成されている（気泡によりインク流路が遮断されない）。

貯留部２２Ｋｒに混入した気泡６９は、上方へ移動するとともにインク液面２２Ｋｒｓに達し消滅（以下、気液分離という）する。また、上述したインク供給動作により貯留部２２Ｋｒのインク量は一定範囲内に維持されるので、気液分離した気泡６９が貯留部２２Ｋｒ上方の空気室６６に累積して溜まっていくことはない。なお、気泡６９が壁面等に付着する場合があるが、こうした気泡６９は微細であり、流路を塞ぐ等の弊害になることはない。また大きくなる場合にはいずれ壁面から離れて気液分離される。

このように、本実施形態のインクジェット記録装置では、気泡６９の除去は記録動作、待機時等、通常の動作サイクルの中で自動的に行われるため特別に気泡除去のためのシーケンスを実施する必要がない。

ただし、ノズル２２Ｋｎは、きわめて極細な流路で構成されており、気泡６９が供給口形成部材２２Ｋｔを通して貯留部２２Ｋｒに出てこない場合があり、吐出部２２ＫＳｉ内に留まることがある。このような場合には、上述したようなクリーニング動作によりインクの排出を伴ってノズル２２Ｋｎより気泡６９を排出する。ただし上述したように気泡６９の大部分は通常の動作内で取り除かれる。よってここでは吐出部２２ＫＳｉ内に留まる少量の気泡６９を除去するのみである。そして、そのような少量の気泡６９はノズル２２Ｋｎ近傍に存在するため、クリーニング動作により排出するインクの量が少ない量で気泡６９を取り除くことができる。

なお、上述の説明における貯留部２２Ｋｒは、気泡６９がノズル２２Ｋｎから液面２２Ｋｒｓに達するまでに遮るものがない構成を示しているが、これに限定するものではなく以下で説明するような構成でもよい。

図９および図１０は、本実施形態の変形例であるヘッドユニット２２Ｋｘ、２２Ｋｙをそれぞれ示した図である。ヘッドユニット２２Ｋｘでは貯留部２２Ｋｒに、吐出部２２ＫＳｉとインク液面２２Ｋｒｓとの間に流路が設けられた仕切りが備えられている。この流路は、発生する気泡６９の径より大きな間隔Ｄを備えているため、気泡が浮力によって上昇するのを妨げず、インク液面２２Ｋｒｓに達して気液分離する。

また、ヘッドユニット２２Ｋｙも同様に貯留部２２Ｋｒに、吐出部２２ＫＳｉとインク液面２２Ｋｒｓとの間に流路が設けられた仕切りが備えられている。そして、この仕切りには一部気泡が滞留する滞留部２２Ｋｒｔが設けられる。ただし滞留部２２Ｋｒｔは、気泡がインク流路を塞ぐほど累積する前に、滞留した気泡７０が一部分離するように構成されており、さらにこの仕切りは、分離した気泡６９の径よりも大きな間隔Ｄの絞り部２２Ｋｒｄを備えている。その結果、分離した気泡６９はインク液面２２Ｋｒｓまで上昇して気液分離する。

なお、本変形例では、ヘッドユニットと仕切りとは一体で構成された例を示しているが、これに限定するものではなく、別体で構成されていてもよい。

このように、吐出部や貯留部で発生した気泡が液面まで上昇可能な構成により気液分離が可能であり、ファンによって負圧制御と同時に気泡の排出を行う構成によって、ヘッドユニット内に累積で溜まることがない。そのため、気泡の除去のためのクリーニング実施頻度が低減し、同時に記録に寄与しないインクの吐出量を抑制することができた。またクリーニング実施頻度の低減のより記録速度をアップすることができた。

よって本実施形態のインクジェット記録装置を用いることで、インクの吐出部に供給するインクの負圧制御を単純化し、それに伴う装置構成の簡略化によるコストダウンを実現可能なインク供給装置、インクジェット記録装置を実現できた。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。
図１１（ａ）、（ｂ）は本実施形態のヘッドユニットを示した図である。本実施形態のヘッドユニットの貯留部は、吐出部と当接した第２貯留部と、気泡の気液分離を行う第１貯留部とに分かれている構成である。図１１（ａ）は、吐出部がキャッピングされている状態を示した図であり、（ｂ）は、吐出部がキャッピングされていない状態を示した図である。

吐出部には第２貯留部２２Ｋｒａが当接され、記録ヘッド部２２Ｋｖとして構成される。また第２貯留部２２Ｋｒaと第１貯留部２２Ｋｒｂは中間チューブ６３を介して接続されている。第１貯留部２２Ｋｒｂには、第１の実施形態と同様の構成であるファン６８等の減圧機構および、インク供給路６２が接続されている。第１貯留部２２Ｋｒｂは本体フレームに固定されており、記録ヘッド部２２Ｋｖは記録動作やキャッピング動作等による移動時に第１貯留部２２Ｋｒｂに対して相対移動する。

図１２は、中間チューブ６３を拡大して示した図である。（ａ）はキャッピング状態を示しており、（ｂ）は記録動作時の状態を示している。図１１（ａ）で示すように、記録ヘッド部２２Ｋｖがキャッピングポジションにある時、記録ヘッド部２２Ｋｖは第１貯留部２２Ｋｒｂと相対的に近づくため、中間チューブ６３は湾曲し一部逆Ｕ字状の部分が形成される。ゆえに図１２（ａ）で示すようにキャッピング中、もしくは記録動作中に第２貯留部２２Ｋｒａ内で発生し、上昇した気泡は、上記逆Ｕ字状部分で気泡溜まり７１を形成し、インク流路を塞ぐことがある。

しかし、図１１（ｂ）で示すように記録ヘッド部２２Ｋｖが再び記録動作等で下方に移動する（第１貯留部２２Ｋｒｂより相対的に離れる）ことで中間チューブ６３の逆Ｕ字状の部分は解消される。その結果、中間チューブ６３は第２貯留部２２Ｋｒａ内で発生した気泡２６が連続的に上昇して第１貯留部２２Ｋｒｂと連通するようになる。そして、図１２（ｂ）で示すように気泡溜まり７１から気泡６９が分離し、自らの浮力により上昇していく。特に中間チューブ６３のインク流路径Ｄｃは分離する気泡２６の径よりも大きいため、気泡２６は第１貯留部２２Ｋｒｂに達し第１実施形態で説明したように気液分離される。

よってキャッピング時に気泡溜まり７１によってインク流路を塞いでも、実際にインクを吐出する記録動作時には、インク流路が遮断されることはない。またこの時、気泡溜まり７１の一部が中間チューブ６３に残存することがあるが、こうした場合を考慮し、最低限のインク流路Ｄｉを確保できるように中間チューブ６３の径Ｄｃを設定すればよい。

ところで、記録ヘッド部２２Ｋｖがキャッピングポジションから記録動作に移行する前に、ノズル２２Ｋｎ開口部の大気に暴露されたインクをフレッシュなインクに置換するため、キャップ５０内にインクを吐出することがある。この場合、気泡溜まり７１によりインク流路が遮断されているために第２貯留部２２Ｋｒａ内の負圧量が上昇するが、吐出量が少ない場合には、気泡溜まり７１自体が第２貯留部２２Ｋｒａ側に引き込まれるように移動するか、もしくは自ら膨張するため問題ない。

また、第１の実施形態でも説明したように、吐出毎に変化する圧力に対応した圧力調整に複雑な制御が不要であり、適切な負圧を発生させるにあたり、第１貯留部内の空気を間接的に吸引するためインクが増粘しにくい。

よって本実施形態のインクジェット記録装置を用いることで、インクの吐出部に供給するインクの負圧制御を単純化し、それに伴う装置構成の簡略化によるコストダウンを実現可能なインク供給装置、インクジェット記録装置を実現できた。

（第３の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。
図１３は、本実施形態のヘッドユニットとその周囲を示した図である。ファン６８による負圧制御手段は、本実施形態のように、複数のヘッドユニット２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに接続されていてもよい。

また、図１４は本実施形態の図１３とは別の実施形態を示した図である。上記各実施形態では、大気と連通する吸入口６１からファン６８までの空気の流れは直線的な流れであった。しかしこれに限定するものではなく、図１４のように、空気室６６からファン６８までの空気の流れを直線的な流れにして、その流れの途中に、大気と連通する吸入口６１を設けてもよい。ここで、空気流路６４のうち大気バルブ８４を介して空気室６６と連通する部分を第１の流路、空気流路６４のうちファン６８と連通する部分を第２の流路、空気流路６４に連通し大気に解放されている部分を第３の流路とする。この場合、第１の流路と第２の流路とが直線状に連通し、その連通部にさらに第３の流路を連通（結合）させた構成になっている。また第１、第２、第３の流路は各１本に限定されるものではなく例えば第３の流路は複数で構成してもよく、また流路が途中で分岐したり、端部が枝分かれのようになっていても良い。また流路中や端部を壁で仕切り、壁に単数もしくは複数の連通穴を持つような構成でもよい。また図１５に示されるようにファンのケーシングに大気との連通口を設け、大気に連通した空気流路から空気が導入される空気流路を形成し、空気流路を通じて空気を吸引するようにしてもよい。またファンの数も複数で構成してもよい。いずれにしてもファンの吸引力により、大気に連通した空気流路から空気が導入され、空気流路を通じて空気を吸引することでヘッドユニット内の圧力が減圧される構成であれば本発明の効果が得られることは明らかである。

また図１６に示されるようにファンのケーシングに大気との連通口を設けるとともに、別の場所に空気流路６４のうち大気バルブ８４を介して空気室６６と連通する空気流路を設けてもよい。この構成は空気流路を通じて空気を吸引する構成ではないが、大気に連通した連通口から空気が導入され、空気室６６の圧力変動に対して緩衝効果をもつため上述してきたような空気室６６内の負圧を安定化させる効果を持つ。

このような構成においても、インクの吐出部に供給するインクの負圧制御を単純化し、それに伴う装置構成の簡略化によるコストダウンを実現可能なインク供給装置、インクジェット記録装置を実現できた。

なお、上記各実施形態においては、ヘッドユニット内の負圧を制御する制御部は、記録装置に備えられている例を示したが、これに限定するものではなく、インク供給装置としてヘッドユニットが備えていてもよい。

また、上記各実施形態では、フルラインタイプの記録装置の説明を行ったが、これに限定するものではなく、記録ヘッドの主走査と記録媒体の搬送とを交互に行うことによって記録を行うシリアルタイプの記録装置でもよい。

また、上記各実施形態では、負圧発生機構にプロペラタイプのファンである、いわゆる非容積型のポンプを用いているが、これに限定するものではなく、容積型のポンプを用いてもよい。

また、上記実施形態では、第１貯留部と第２貯留部とを中間チューブで接続し、その中間チューブがインクの供給と、第２貯留部から第１貯留部へ移動する気泡の通路と、を兼ねているが、これに限定するものではない。第１貯留部から第２貯留部へインクを供給するインク供給路とは別に、第２貯留部で発生した気泡を第１貯留部へ導く連通路を備えていてもよい。

なお、本明細書でいう、「記録」（画像形成とも称する）とは、文字、図形等有意の情報を形成するものに限らない。つまり記録とは、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も含むものとする。

また、「記録媒体」（シートとも称する）とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも含むものとする。

さらに、「インク」とは、上記「記録」の定義と同様に広く解釈されるべきものである。つまりインクとは、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を含むものとする。

また、本発明の装置にインク以外の液体を用いてもよいことは言うまでもない。

第１の実施形態を適用可能なインクジェット記録装置を模式的に示した正面図である。 図１の記録装置の制御系を示すブロック図である。 第１の実施形態の記録装置におけるインクタンクからヘッドユニットまでのインクの通る経路を模式的に示した図である。 ヘッドユニットの吐出口面をクリーニングする際の手順を示したフローチャートである。 吐出面からワイパによってインクを拭き取る手順を示す模式図であり、（ａ）は拭き取り開始前を示し、（ｂ）は拭き取り終了直後を示し、（ｃ）は拭き取り終了後の待機状態を示す図である。 ヘッドユニットとその周囲を拡大して示した図である。 記録信号を受信してから記録が終了するまでの動作を表わしたフローチャートである。 図６のＡ−Ａ断面を示した図である。 第１の実施形態の変形例であるヘッドユニットを示した図である。 第１の実施形態の変形例であるヘッドユニットを示した図である。 （ａ）、（ｂ）は第２の実施形態のヘッドユニットを示した図である。 （ａ）、（ｂ）は中間チューブを拡大して示した図である。 第３の実施形態のヘッドユニットとその周囲を示した図である。 第３の実施形態のヘッドユニットとその周囲を示した図である。 第３の実施形態のヘッドユニットとその周囲を示した図である。 第３の実施形態のヘッドユニットとその周囲を示した図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録装置
１２ ホストＰＣ
２２Ｋ ヘッドユニット
２２Ｃ ヘッドユニット
２２Ｍ ヘッドユニット
２２Ｙ ヘッドユニット
２２Ｋｎ ノズル
２２Ｋｒ 貯留部
２２Ｋｒｓ 液面
２２ＫＳｉ 吐出部
２２Ｋｖ 記録ヘッド部
２２Ｋｒｂ 第１貯留部
２２Ｋｒａ 第２貯留部
２４ ロール紙供給ユニット
２６ 搬送機構
６３ 中間チューブ
６４ 空気流路
６６ 空気室
６８ ファン
６９ 気泡
７０ インクタンク
７１ 気泡溜まり
８４ 大気バルブ
８６ 液面検知センサ

Claims (18)

1. インクを吐出可能な吐出部に、液室内に貯留されたインクを供給するインク供給装置において、
   前記液室の上部に設けられる空間内の空気を、外部に放出することによって、前記空間内に負圧を発生させることが可能な負圧発生機構と、
   外部の空気を前記空間内に導入可能な空気導入部と、
   を備えていることを特徴とするインク供給装置。
2. 前記負圧発生機構は、ファンによって空間内の空気を、空気流路を介して外部に放出することを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。
3. 前記空気流路は、前記空間と連通する第１の流路と、前記負圧発生機構と連通する第２の流路と、前記空気導入部と連通する第３の流路と、が結合する部分を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインク供給装置。
4. 前記空間内の空気の圧力を測定可能なセンサが設けられていることを特徴とする請求項1〜３に記載のインク供給装置。
5. 前記センサの測定結果に基づいて、前記負圧発生機構を制御することで、前記空間内の圧力を一定に保つ制御部を備えていることを特徴とする請求項４に記載のインク供給装置。
6. 前記第１の流路には流路の遮断と解放とが可能なバルブが設けられていることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のインク供給装置。
7. 前記第１の流路と前記第２の流路とは直線を成していることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれかに記載のインク供給装置。
8. 前記第２の流路と前記第３の流路とは直線を成していることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれかに記載のインク供給装置。
9. 前記空間が形成された前記液室と前記吐出部とは、一体に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のインク供給装置。
10. 前記液室は、分けて形成された互いに連通する第１貯留部と第２貯留部とを含み、前記空間は前記第１貯留部の上部に設けられて前記負圧発生機構と連通し、前記第２貯留部は前記吐出部と連通していることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のインク供給装置。
11. 前記吐出部と前記空間との間に、
    前記吐出部で発生した気泡を前記空間に導くための連通路を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のインク供給装置。
12. インクタンク内の前記インクを前記液室内に補充可能なポンプを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のインク供給装置。
13. 液室内から供給されたインクを吐出部から吐出することによって、記録媒体に記録を行うインクジェット記録方法において、前記吐出部に前記インクを供給するためのインク供給装置として、前記請求項１から請求項１２のいずれかのインク供給装置を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
14. 前記インク供給装置は、前記空間内の空気の圧力を測定可能なセンサを備え、
    前記インクジェット記録装置は、前記センサの測定結果に基づいて、前記負圧発生機構を制御することで、前記空間内の圧力を一定に保つ制御部を備えていることを特徴とする請求項１３に記載のインクジェット記録装置。
15. インクを吐出可能な吐出部に、液室内に貯留されたインクを供給するインク供給方法において、
    前記液室の上部の空気を、空気流路を介して外部に放出しつつ、外部の空気を前記空気流路内に導入することにより、前記液室内に負圧を発生させることを特徴とするインク供給方法。
16. 前記空間内の負圧に応じて、前記液室の上部の空気を外部に放出する量を制御することによって、前記空間内の負圧を一定に保つことを特徴とする請求項１５に記載のインク供給方法。
17. 液室内から供給されたインクを吐出部から吐出することによって、記録媒体に記録を行うインクジェット記録方法において、
    前記記録媒体に記録を行う際に、前記液室の上部の空気を、空気流路を介して外部に放出しつつ、外部の空気を前記空気流路内に導入することにより、前記液室内に負圧を発生させることを特徴とするインクジェット記録方法。
18. 前記液室内の負圧に応じて、前記液室の上部の空気を外部に放出する量を制御することによって、前記空間内の負圧を一定に保つことを特徴とする請求項１７に記載のインクジェット記録方法。

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