JP2015120312A

JP2015120312A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2015120312A
Application number: JP2013266430A
Authority: JP
Inventors: 廉栗林; Tadashi Kuribayashi; 廣木　正士; Masashi Hiroki; 正士廣木
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2015-07-02

Abstract

【課題】
インクジェットヘッドの近傍にインク供給のための圧力調整装置の配置スペース確保する必要があり、インクジェット装置の大型化を招く。また、小型の圧力調整装置で圧力調整量を増やす。
【解決手段】
インク圧力室に連通しインクを供給するインク供給口と、インク圧力室に連通しノズルから吐出されなかったインクを排出するインク排出口とを有するインクジェットヘッドと、インク排出口から搬送されたインクに接する気体を含む気体室と、インク供給口に供給するインクに接する気体を含む気体室と、両気体室の圧力を調整する圧力調整部とを備え、インクを循環させながら印字するインクジェット記録装置。圧力調整部を制御して、気体室の圧力を制御する。
【選択図】図１５

Description

本発明の実施形態は、インク循環式のインクジェットヘッドの圧力を調整する装置を備えるインクジェット記録装置に関する。

インク循環式のインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置は、インクがノズルの付近に滞留することなく循環する。このため、インクの変質および色材の沈降を防ぐことができ、インクの吐出安定性を向上させることができる。

インク循環式のインクジェットヘッドは、インクタンクからインクを供給する供給配管を通してインクを受け、ヘッド内のノズルから吐出しなかったインクを排出する還流配管を介してそのインクタンクにインクを戻している。インクタンクは、インクジェットヘッドに分配されるインクを蓄える要素であって、インクジェットヘッドから離れた場所に据え付けられている。インクタンクからインクをインクジェットヘッドへ供給するには、インクを吐出しない時にはインクジェットヘッドのノズルからインクが漏れ出ないようにインク供給圧力を調整し、画像形成のために印字信号に従いインクをノズルから吐出する時には、インク吐出を阻害しない程度のインク供給圧力に調整する必要がある。

従来のインクジェット記録装置では、インクを蓄える容量の大きなインクタンクやインクの供給圧力を調整する圧力調整装置をインクジェット記録装置内の所定の位置に設置し、そのインクタンクとインクジェットヘッドとの間でインクを循環させる専用の循環機構と配管が必要であった。

従来のインクジェット記録装置において、インクジェットヘッドのノズル内の負圧を維持するために、ベローズ形状部、錘部と、アームで構成される圧力調整機構が知られている。

この結果、インクジェットヘッドの下方にインクタンクを設置するスペース、インク供給のための圧力調整装置の配置スペース、およびインクタンクや圧力調整装置を連結する配管を引き回すスペースを確保する必要があり、インクジェット装置の大型化を招く要因となるといった課題がある。また、従来の圧力調整機構ではノズル内のインク圧力の調整範囲が限定された装置であった。

特開２００５−１２５６７０公報特開２００８−１５５６０３公報

従来のインク循環式のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置は、インクジェットヘッド、供給管路、還流管路、インクタンクからなるインク循環装置を有している。そのインクタンクはインクジェットヘッドのノズルより下方に配置され、インクジェットヘッドとタンクの間にフィルターが設けられ、ヘッド内に負圧を形成する。

従来のインクジェット記録装置では、インクを蓄える容量の大きなインクタンクやインクの供給圧力を調整する圧力調整装置をインクジェット記録装置内の所定の位置に設置し、そのインクタンクとインクジェットヘッドとの間でインクを循環させる専用の循環機構と配管が必要であった（特許文献１）。また、インクジェットヘッドのノズル内の負圧を維持するために、ベローズ形状部、錘部と、アームで構成される圧力調整機構が知られている（特許文献２）。

上記課題を解決するために、実施形態のインクジェット記録装置は、インクを吐出するノズルを有するインク圧力室と、前記インク圧力室に連通しインクを供給するインク供給口と、前記インク圧力室に連通し前記ノズルから吐出されなかったインクを排出するインク排出口とを有するインクジェットヘッドと、前記インク排出口から搬送されたインクに接する気体を含む第１気体室と、前記インク供給口に供給するインクに接する気体を含む第２気体室と、大気開放または大気開放を禁止する第１開閉手段を備える第１連通路に連通し、前記第１気体室に連通する第２連通路に連通し前記第２連通路の開閉を行う第２開閉手段を備える第３気体室と、前記第３気体室に連通し、容積可変手段によって容積を可変することができる第４気体室と、連通路の開閉を行う第３開閉手段を備え、前記第２気体室と前記第４気体室を連通させる第３連通路と、前記第３気体室と前記第４気体室を連通される第４連通路と、前記第１開閉手段により前記第１連通路を大気開放し、前記第２開閉手段により前記第２連通路を閉じ、前記第３開閉手段により前記第３連通路を閉じた状態で、前記容積可変手段により前記第４気体室の容積を可変させる制御部と、を有している。

実施形態に係るインクジェット記録装置を概略的に示す正面図である。実施形態に係るインクジェット記録装置を概略的に示す平面図である。循環式インクジェットヘッドのノズル近傍の断面図である。循環式インクジェットヘッドのインクの流れを表した断面図である。実施形態に係るインク循環装置の斜視図である。実施形態に係るインク循環装置の他の面から見た斜視図である。実施形態に係るインク循環装置およびインクジェットヘッドの内部構造を示す断面図である。インクジェット記録装置を制御する制御部ブロック図である。圧力調整部の第１実施形態の構造を示す図である。圧力調整部の第１実施形態の動作を説明する図である。圧力調整部の第１実施形態の動作を説明する図である。圧力調整部の第１実施形態の動作を説明する図である。圧力調整部の第１実施形態の動作を説明する図である。圧力調整部の第１実施形態の動作を説明するフローチャートである。圧力調整部の第１実施形態の動作を説明する図である。圧力調整部の第２実施形態の動作を説明する図である。

以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面で同じ番号は同じ構成または類似した構成を示している。

（第１の実施形態）
図１は、インクジェット記録装置１の一例の正面図である。

インクジェットヘッド２とインク循環装置３からなるインクジェット記録部４（ａ）〜（ｅ）がインク色分の個数、本実施例では５つが並列にキャリッジ１００上に配置されている。インクジェットヘッド２は、後述するようにインクＩ（図３参照）を内蔵し、画像形成信号に合わせてノズルプレート５２に設けたノズル５１からインクＩを吐出させる。インク循環装置３は、後述するように、インクジェットヘッド２へインクＩを供給し、ノズル５１から吐出せずに残ったインクＩを回収し、再度インクジェットヘッド２へ回収したインクを供給してインクを循環させる。インクジェットヘッド記録部４（ａ）は重力方向において、下向きにインクＩを吐出するインクジェットヘッド２を有し、その上部にインク循環装置３を有している。インクジェットヘッド記録部４（ｂ）〜４（ｅ）はそれぞれインクジェット記録部４（ａ）と同じ構成になっている。

インクジェット記録部４（ａ）はシアンインク、４（ｂ）はマゼンタインク、４（ｃ）はイエローインク、４（ｄ）はブラックインクを吐出する。インクジェット記録部４（ｅ）はホワイトインクを吐出する。インクジェット記録部４（ｅ）は、ホワイトインク以外に透明光沢インク、赤外線または紫外線を照射したときに発色する特殊インクなどを吐出させる。インクジェット記録部４（ａ）〜４（ｅ）を搭載したキャリッジ１００は搬送ベルト１０１に固定され、搬送ベルト１０１はモータ１０２に連結されている。モータ１０２を正転または逆転させることでキャリッジ１００は矢印Ａ方向に往復移動する。図１に示すインクジェットヘッド記録部４（ａ）〜４（ｅ）はインクを重力方向（矢印Ｃ方向）にインクを吐出する。

テーブル１０３は密閉された容器で上面に小径の穴１１０が開いており、ポンプ１０４で容器内部を負圧にすることで上面に搭載された記録媒体Ｓを固定する。記録媒体Ｓは紙、樹脂や金属のフィルム、板材などである。テーブル１０３はスライドレール１０５上に取り付けられ、図２矢印Ｂ方向に往復移動する。インクジェットヘッド２はインクＩを吐出する複数のノズル５１（図３参照）が形成されたノズルプレート５２を有し、インクジェットヘッド２が往復移動する間ノズルプレート５２と記録媒体Ｓとの距離ｈは一定に維持されている。インクジェットヘッド２にはその長手方向に３００個のノズル５１が並んでいる。インクジェット記録装置１はインクジェット記録部４（ａ）〜４（ｂ）を記録媒体Ｓの搬送方向に対して直交するように往復移動させながら、画像を形成する。すなわち、ノズル配列された長手方向と記録媒体Ｓの搬送方向が同じなり、インクジェット記録装置１は記録媒体Ｓ上に３００ノズルの幅で画像を形成する。

インクジェット記録部４（ａ）〜４（ｅ）のＡ方向の走査範囲で、テーブル１０３の移動範囲外の位置にメンテナンスユニット３１０が配置されている。メンテナンスユニット３１０にインクジェットヘッド２が対峙する位置が、インクジェットヘッド２の待機位置Ｐになっている。メンテナンスユニット３１０は上方が開放したケースで上下（図１矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動可能に設けられている。メンテナンスユニット３１０は画像形成のためにキャリッジ１００が矢印Ａ方向に移動している場合には下方Ｃに移動して待機し、画像形成動作が終了した場合には上方Ｄに移動する。画像形成動作が終了した時インクジェットヘッド２は待機位置Ｐに戻り、メンテナンスユニット３１０が上方Ｄに移動し、インクジェットヘッド２のノズルプレート５２を覆う。メンテナンスユニット３１０はインクの蒸発やノズルプレート５２にほこりや紙粉が付着することを防止（キャップ機能）する。

メンテナンスユニット３１０にはインクジェットヘッド２のノズルプレート５２に付着したインク、ほこり、紙粉などを除去するゴム製のブレード１２０が内蔵されている。画像形成のためにキャリッジ１００が矢印Ａ方向に移動している場合にはメンテナンスユニット３１０は下方に移動し、ブレード１２０はノズルプレート５２から下方Ｃへ離間している。ノズルプレート５２に付着したインク、ほこり、紙粉を除去する場合には上方Ｄに移動し、ブレード１２０がノズルプレート５２に接触する。メンテナンスユニット３１０内にはブレード１２０をＢ方向へ移動させる機構を備え、ブレード１２０がノズルプレート５２表面を払拭し、インク、ほこり、紙粉を除去（ワイプ機能）することができる。

メンテナンスユニット３１０は廃インク受け部１３０を備えている。メンテナンス動作を行う時に、ノズル５１からインクを強制的に吐出させることで、ノズル近傍で劣化したインクを廃インク受け部１３０に廃棄（スピット機能）することもできる。廃インク受け部１３０はブレード１２０で払拭することで発生した廃インクおよびスピット動作によって発生した廃インクを収納する。

図２は、インクジェット記録装置１の一例の平面図である。

インクジェット記録部４（ａ）〜４（ｅ）が搭載されたキャリッジ１００は搬送ベルト１０１の移動によって２本のレール１４０に沿ってＡ方向に往復移動する。記録媒体Ｓを搭載したテーブル１０３はＢ方向に往復移動する。インクジェット記録装置１で印字するための画像信号に合わせて、インクジェット記録部４（ａ）〜４（ｅ）を搭載したキャリッジ１００と記録媒体Ｓを乗せたテーブル１０３を往復移動させながら、ノズル５１からインクを吐出させて、記録媒体Ｓの全面に画像形成することができる。いわゆるシリアル型インクジェット記録装置になっている。

インクカートリッジ１０６（ａ）はシアンインクが充填され、チューブ１０７を介してインクジェット記録部４（ａ）のインク循環装置３に連通している。インクカートリッジ１０６（ｂ）はマゼンタインクが充填され、チューブ１０７を介してインクジェット記録部４（ｂ）のインク循環装置３に連通している。同様に、インクカートリッジ１０６（ｃ）はイエローインクが充填され、インクジェット記録部４（ｃ）のインク循環装置３に連通している。インクカートリッジ１０６（ｄ）はブラックインクが充填され、インクジェット記録部４（ｄ）のインク循環装置３に連通している。インクカートリッジ１０６（ｅ）はホワイトインクが充填され、インクジェット記録部４（ｅ）のインク循環装置３に連通している。

インクジェット記録部４（ａ）〜４（ｅ）は、それぞれインクジェットヘッド２の上方にインク循環装置３が積載された構成になっている。インクジェットヘッド２の上方にインク循環装置３を設けることで、キャリッジ１００上でインクジェット記録部４（ａ）〜４（ｅ）が並ぶ方向の間隔を狭められ、搬送方向（Ａ方向）におけるキャリッジ１００の幅を短くすることができる。キャリッジ１００は、少なくとも最大の記録媒体Ｓの幅にキャリッジ１００幅の２倍の長さを加算した距離だけ、Ａ方向に搬送される。そのためキャリッジ１００の幅が狭いほど、搬送距離が減少し印字速度を高めると同時に装置を小型化できる。

実施形態に係るインクジェット記録装置１に適用されるインクジェットヘッド２について説明する。

図３（ａ）、（ｂ）は、インクジェットヘッド２のインクＩを吐出する部分の断面図である。インクジェットヘッド２は、インクを吐出するノズル５１を有するノズルプレート５２の上面側に、ノズル分岐部５３を形成する。ノズル分岐部５３は、図３の矢印Ｅ方向に流れているインクをノズル５１から吐出させるインクと、そのままインクジェットヘッド２内を流れてインク循環装置３に戻るインクに分岐する部分である。インクジェットヘッド２はノズル５１と対向する側の面にアクチュエータ５４を有している。アクチュエータ５４は圧電セラミック５５と振動板５６が積層されたユニモルフ式の圧電振動板になっている。圧電セラミック材料は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いた。ＰＺＴの上下面に金電極を形成し、分極処理して圧電セラミック５５を形成している。その後、圧電セラミック５５を窒化ケイ素製の振動板５６に接合してアクチュエータ５４を形成した。なお、インクの表面張力によって、ノズル５１内ではインクと空気の界面であるメニスカス２９０を形成している。

図３（ａ）は圧電セラミック５５に電界をかけず、アクチュエータ５４が無変形の状態を示している。図３（ｂ）は、アクチュエータ５４を変形させてインク滴ＩＤを吐出させる様子を示している。圧電セラミック５５に電界を与えてアクチュエータ５４を変形させることで、ノズル分岐部５３内のインクＩはインク滴ＩＤとなってノズル５１から吐出する。

図４を参照して、図３で説明したインクを吐出する部分を有するインクジェットヘッド２内部のインクの流れを説明する。

インクジェットヘッド２は、ノズルプレート５２、図３に示されるアクチュエータ５４を有する基板６０、マニフォルド６１、インクを流入させるインク供給口１６０、インクジェットヘッド２からインク循環装置３へインクを環流させるインク排出口１７０、で構成されている。

ノズルプレート５２は、紙面手前から奥方向に並ぶ複数のノズル５１（ａ）を有する第１ノズル列、同様に紙面手前から奥方向に並ぶ複数のノズル５１（ｂ）を有する第２ノズル列を有している。前述したようにインクＩは各ノズル５１（５１（ａ）、５１（ｂ））を通して、吐出される。言い換えればインクジェットヘッド２は紙面手前から奥方向に長く、その長手方向にノズル５１（ａ）、５１（ｂ）が配置されている。ノズル５１（ａ）、５１（ｂ）はＢ方向（図５参照）に複数配列され、キャリッジ１００の移動方向と直交する方向に並んでいる。

基板６０は内部にインクを通す流路１８０を有している。流路１８０を形成するように基板６０にノズルプレート５２が接着されている。インクを吐出させる圧力を発生するアクチュエータ５４はその流路１８０に面し、かつ各ノズル５１に対応して設けられている。アクチュエータ５４によって流路１８０内のインクに発生した圧力がノズル５１に集中するように、隣接するノズル５１間に境界壁１９０を設けている。ノズルプレート５２、アクチュエータ５４、境界壁１９０で囲まれた流路１８０が、インク圧力室１５０となる。インク圧力１５０は第１ノズル列、第２ノズル列のノズル５１（ａ）５１（ｂ）に対応して複数設けられている。第１ノズル列、第２ノズル列にはそれぞれ３００個のノズルを有している。インク圧力室１５０に一方の端部からインクＩが流入し、インク分岐部５３を通り、他方の端部から流出する。インク圧力室１５０内のインク分岐部５３でインクの一部はノズル５１から吐出され、残りは他方の端部から流出する。

第１ノズル列内の各ノズル５１（ａ）対応して形成された複数のインク圧力室１５０と第２ノズル列内の各ノズル５１（ｂ）対応して形成された複数のインク圧力室１５０との間の流路１８０は、共通インク室５８になっている。共通インク供給室５８は、インク圧力室１５０の一方の流入口へつながり、全インク圧力室１５０にインクを供給する。

第１ノズル列に対応する複数のインク圧力室１５０と第２ノズル列に対応する複数のインク圧力室１５０の他端側から流出するインクは、第１第２ノズル列に繋がる共通インク室５９へ流入する。共通インク室５９は基板６０に設けられた流路１８０の一部となっている。

マニフォルド６１は基板６０に接続され、流路１８０へインクを供給する。マニフォルド６１は矢印Ｆ方向へインクを流入させるインク供給口１６０、インク供給口から共通インク供給室５８に連通するインク分配通路６２を有している。インクジェットヘッド２へ供給するインク温度を検出するためにヘッド内温度センサ（上流）２８０がインク分配通路６２に取り付けられている。また、マニフォルド６１はインクを矢印Ｇ方向へ排出するインク排出口１７０と、２つの共通インク室５９からインク排出口１７０に連通するインク環流通路６３を有している。インクジェットヘッド２から排出されるインク温度を検出するためにヘッド内温度センサ（下流）２８１がインク環流通路６３に取り付けられている。ヘッド内温度センサ（上流）２８０、（下流）２８１でインクジェットヘッド２内へ供給する、またはインクジェットヘッド２から排出されるインク温度を検出し、インクジェットヘッド２内のインク温度によるインク粘度の変化を考慮して、インク循環装置３を制御している。

インク供給口１６０、インク分配通路６２、共通インク供給室５８、インク圧力室１５０、共通インク室５９、インク環流通路６３、インク排出口１７０の順に、インクＩはインクジェットヘッド２内を移動する。このインクＩの一部は画像信号に従いノズル５１から吐出され、残ったインクＩは移動してインク排出口１７０からインク循環装置３へ環流する。

図５は、インク循環装置３がインクジェットヘッド２の上方に配置され、インク循環装置３とインクジェットヘッド２が一体になっているインクジェット記録部４を示しいている。図６は図５とは別の向きから見たインクジェット記録部４の図である。図７はインクジェットヘッド２およびインク循環装置３の内部を正面から見た図である。これらを参照して、インク循環装置３について説明する。

インク循環装置３は、インクケーシング２００、インクジェットヘッド２にインクを供給するインク供給管２０８、インクジェットヘッド２からインクを戻すインク戻し管２０９、インクジェットヘッド２のノズル５１内のインク圧力を適正に保つためにインクケーシング２００内部の圧力を調整する圧力調整部２０３を備えている。インク循環装置３はインク供給管２０８を通して下方へ（重力方向である矢印Ｃ）インクを送液し、インクジェットヘッド２はさらに下方へインクを吐出する。

インクケーシング２００外壁面に印刷やメンテナンス動作等で消費した量のインクをインクケーシング２００に補給するインク供給ポンプ２０２を備えている。インクケーシング２００の内部にインクＩを貯留できるように、供給側インク室２１０と回収側インク室２１１とを備え、回収側インク室２１１を覆う第１プレート３００、供給側インク室２１０を覆う第２プレート３０１で密閉されている。インク供給ポンプ２０２は回収側インク室２１１へインクを供給するようになっている。

インクケーシング２００を密閉する第１プレート３００にはインクケーシング２００内のインク量を計測するインク量計測センサ２０５Ａが、取り付けられている。第２プレート３０１にはインク量計測センサ２０５Ｂが取り付けられている。インク量計測センサ２０５Ｃは、圧電振動板をインクケーシング２００に貼り付けた構成であり、圧電振動板を交流電圧で振動させインクケーシング２００内のインクを振動させる。インク量計測センサ２０５Ｃによるインクケーシング２００内を伝わるインクの振動をインク量計測センサ２０５Ａ、２０５Ｂで検出し、インク量を計測している。

インクケーシング２００内のインク粘度を調整するために、インクを加熱するためのヒータ２０７をインクケーシング２００外部に有している。ヒータ２０７はインクケーシング２００に熱伝導性の高い接着剤で貼り付けられている。インクケーシング２００のヒータ２０７近傍にインク温度センサ２８２が取り付けられている。インク温度センサ２８２およびヒータ２０７は後述する制御基板５００に接続され、印刷時に所望のインク粘度になるようにヒータ２０７が制御されている。

図５に示すインク供給ポンプ２０２は、インクジェット記録部のインク循環装置３の外壁に取り付けられている。インクカートリッジ１０６からインク循環装置３へインクを送液するチューブ１０７がインク補給口２２１に接続されている。インク補給口２２１は、インク供給ポンプ２０２へインクを流入させるインクの流入口である。インク供給ポンプ２０２は、インク補給口２２１からインク循環装置３内の回収側インク室２１１へインクを供給する。

インク供給ポンプ２０２は圧電ポンプになっている。インク供給ポンプ２０２は、圧電素子と金属板を貼り合わせた圧電振動板がたわむことでポンプ内の容積（ポンプ室２４０）を周期的に変化させてインクを搬送し、２つの逆止弁によってインク搬送方向を一方向にさせている。インク供給ポンプ２０２の一方の逆止弁２４２はインク補給口２２１とポンプ室２４０との間に設けられ、他方の逆止弁２４３はポンプ室２４０とインクの出口２４１との間に設けられている。圧電振動板がたわみポンプ室２４０が拡張すると、逆止弁２４２が開きポンプ室２４０にインクが流入し、逆止弁２４３が閉じる。圧電振動板が逆方向にたわみポンプ室２４０が収縮すると、逆止弁２４２が閉じ逆止弁２４３が開きポンプ室２４０からインクが流出する。これを繰り返してインクを送液する。

回収側インク室２１１へインクを供給するインクカートリッジ１０６は、インク循環装置３より重力方向（Ｃ方向）において相対的に下方に配置されている。カートリッジ１０６を下方に配置することで、カートリッジ１０６内のインクの水頭圧が、回収側インク室２１１の設定圧力より低く保たれる。この構成により、インク供給ポンプ２０２が駆動している時だけ回収側インク室２１１へインクＩを供給するようになっている。

インク循環ポンプ２０１は、回収側インク室２１１の吸引孔２１２からインクＩを吸引し、排出孔２１３から供給側インク室２１０へインクＩを流入させる。密閉されている供給側インク室２１０はインク量の増加で内圧が高くなり、インクＩはインク供給管２０８を通ってインクジェットヘッド２に流入する。

インク循環ポンプ２０１は、図６に示すように、回収側インク室２１１を覆う第１プレート３００、供給側インク室２１０を覆う第２プレート３０１の面とは反対側の面に設けられている。後述する制御基板５００はインク循環ポンプ２０１を覆うようにインクジェット記録部４に保持されている。制御基板５００は、インク循環ポンプ２０１、インク供給ポンプ、圧力調整部２０３他を制御するようになっている。

インク循環装置３のインクケーシング２００は、インク供給管２０８を介してインクジェットヘッド２にインクを供給する供給側インク室２１０と、インク戻し管２０９を介してインクジェットヘッド２からインクが戻る回収側インク室２１１を有している。インクケーシング２００はアルミニウムで形成されている。アルミニウムで成形されたインクケーシング２００は供給側インク室２１０となる空室を有し、供給側インク室２１０の空室を形成する枠部に樹脂プレート３００を接着剤で固定して供給側インク室２１０を形成している。同様に、インクケーシング２００の回収側インク室２１１を形成するように、樹脂プレート３０１を回収側インク室２１１の枠部に接着剤で固定している。樹脂プレート３００、３０１の材料はポリイミド樹脂である。

インクケーシング２００内に、回収側インク室２１１と供給側インク室２１０は共通壁２４５を介して一体的に設けられている。回収側インク室２１１と供給側インク室２１０の並び方向は、インクジェットヘッド２のノズル配列方向（インクジェットヘッド２の長手方向（Ｂ方向））と同じになっている。すなわち、インクジェットヘッド２の上方に設けられた回収側インク室２１１と供給側インク室２１０並び方向はキャリッジ１００の走査方向と略直交する方向に配置されている。

回収側インク室２１１のインク液面ｂ上部は第１空気室３５０（第１気体室）になっている（インク貯留部）。第１空気室３５０は開口３５１を通して第１空気室３５０より上部にある第２空気室３５２に連通している。第２空気室３５２には、圧力センサ２０４の検出部に繋がる連通孔２２３が設けられている。圧力センサ２０４は回収側インク室２１１の第１空気室３５０と連通し、第１空気室３５０内の気圧を検出するようになっている。

供給側インク室２１０のインク液面ａ上部は第３空気室３６０（第２気体室）になっている。インク循環装置３の上部には２つの凹部３５３、３６３を有し、後述する圧力調整部２０３（図９参照）の凸部３７０が凹部３６３に凸部３７２が凹部３５３に係合するようになっている。第３空気室３６０は、凸部３７０に設けられた空気路と開口３６１を通して、第４空気室３６２に連通している。第４空気室３６２には、圧力センサ２０４の検出部に繋がる連通孔２２２が設けられている。圧力センサ２０４は供給側インク室２１１の第３空気室３６０と連通し、第３空気室３６０内の気圧を検出するようになっている。

圧力センサ２０４は1チップで２つの圧力検知ポートを有し、第１空気室３５０と第３空気室３６０の二つの空気室内の圧力を計測するようになっている。圧力センサ２０４は、供給側インク室２１０上部と回収側インク室２１１上部の空気圧を電気信号として出力し、後述する制御基板５００（図８参照）に接続されている。第１空気室３５０、第３空気室３６０内には空気の代りに、窒素や不活性ガスを入れることも可能である。

インクケーシング２００は、回収側インク室２１１からインクを吸引する吸引孔２１２と、供給側インク室２１０にインクを送液する排出孔２１３を備えている。回収側インク室２１１と供給側インク室２１０は共通壁２４５を介して隣接している。インク循環ポンプ２０１は隣接している回収側インク室２１１と供給側インク室２１０に跨って設けられ、吸引孔２１２からインクを吸引し、排出孔２１３を通して供給側インク室２１０へインクを送液する。

インク循環ポンプ２０１は前述したインク供給ポンプ２０２と同様な圧電ポンプになっている。インク循環ポンプ２０１は、圧電素子と金属板を貼り合わせた圧電振動板がたわむことでポンプ内の容積（ポンプ室）を周期的に変化させてインクを送液し、２つの逆止弁によってインク送液方向を一方向にさせている。インク循環ポンプ２０１の一方の逆止弁（Ａ）は吸引孔２１２とポンプ室との間に設けられ、他方の逆止弁（Ｂ）はポンプ室と排出孔２１３との間に設けられている。ポンプ室にインクが流入するときは逆止弁（Ａ）が開き、逆止弁（Ｂ）が閉じる。ポンプ室からインクが流出するときは逆止弁（Ａ）が閉じ、逆止弁（Ｂ）が開く。これを繰り返して回収側インク室から供給側インク室へインクを送液する。

上記構成のインク循環ポンプ２０１を動作させると、インクは回収側インク室２１１から吸引孔２１２を通して吸い込まれ、インク循環ポンプ２０１、排出孔２１３を通って供給側インク室２１０に搬送される。密閉されている供給側インク室２１０はインク量の増加で内圧が高くなってインク供給管２０８を通ってインクジェットヘッド２にインクが流入する。

図８はインクジェット記録装置１の動作を制御する制御基板５００のブロック図である。制御基板５００には、電源５５０と、インクジェット記録装置１の状況を表示する表示装置５６０、入力装置としてキーボード５７０が接続されている。制御基板５００は、動作を制御するマイコン５１０と、プログラムを格納するメモリ５２０と、圧力センサ２０４やヒータ温度センサ２８０，２８１，２８２の出力電圧を取り込むＡＤ変換部５３０からなる。さらに、制御基板５００は駆動回路５４０を有し、インクジェット記録部４、インクジェット記録部４を記録媒体Ｓに対して相対移動させるキャリッジモータ１０２、圧力調整用モータ２５４、２５５、スライドレール１０５、ポンプ１０４、２０１、２０２、ヒータ２０７などを動作させている。

圧力調整部２０３を説明する。インクジェットヘッド２のインクが吐出するノズル５１にはメニスカス２９０が形成される。ノズル５１からインクが吐出する場合、インクと空気の界面であるメニスカス２９０を破って、インク滴となり吐出する。メニスカス２９０にかかる圧力が空気圧より高ければ（陽圧）、インクはノズル５１から漏れ出る。メニスカス２９０にかかる圧力が空気圧より低ければ（負圧）、インクはメニスカス２９０を維持しノズル５１内に留まっている。そのため、インク吐出をしない場合、インク圧力室１５０内のインクの圧力は−０．５〜−４．０ｋＰａに調整され、メニスカス２９０を維持している。ノズル５１はインクが重力方向下向きに吐出するように配置されているので、この範囲より大きい（陽圧側）場合、わずかな振動などでインクがノズルから漏れ出してしまう。また、より小さい（負圧側）場合、ノズルから空気を吸引してしまい、吐出不良が発生する。当然であるが、通常インク圧力室１５０内は負圧に保たれていて、アクチュエータ５４を動作させるとインク圧力室内のインクは陽圧になり、ノズル５１からインクが吐出する。

圧力調整部２０３はインクジェットヘッド２のメニスカス２９０の圧力を上記範囲に維持するためものである。

図９は圧力調整部２０３を示している。圧力調整部２０３は、圧力調整室２６１と圧力調整室２６２を有している。図９（ａ）は、圧力調整部２０３の上面図、側面図である。図９（ｂ）は圧力調整室２６１の内部を示す、分解図になっている。図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）と図１１（ａ）〜（ｅ）は、ピストン２５２、２５３の位置による圧力調整部２０３の動作を示している。

圧力調整室２６１は、供給側インク室２１０と連通しているシリンダ２５０と、シリンダ２５０内部に収納されたピストン２５２と、ピストン２５２を上下（Ｈ方向）に移動させシリンダ２５０の容積を変化させるパルスモータ２５４で構成されている。シリンダ２５０とピストン２５２によって囲まれた容積（第４気体室２７０）を可変して圧力を変化させる。パルスモータ２５４の回転軸にはオネジが固定され、ピストン２５２が嵌合する部分にはメネジが形成されている。ピストン２５２は、中心部の軸３１６が平面部をもつ小判形状に形成され、シリンダ２５０に設けられている平面部をもつ小判形状の軸穴３１８に摺動可能に嵌合し、ピストン２５２の回転を防止している。ピストン２５２はパルスモータ２５４の回転によって、シリンダ２５０内を上下に摺動する。ピストン２５２にはゴム製のシール材３１４が装着されており、シリンダ２５０内を気密に保っている。シリンダ２５０は供給側インク室２１０と連通する連通管路２５６を有している。連通管路２５６の内部には、ばねと、ばねの付勢によりシリンダ２５０と供給側インク室２１０内の空気室３６０を連通させる連通孔を閉じ、ピストン２５２で付勢されると開く開閉部材２５７が取り付けられている。

圧力調整室２６２は、回収側インク室２１１と連通しているシリンダ２５１と、シリンダ２５１内部に収納されたピストン２５３と、ピストン２５３を上下（Ｈ方向）に移動させシリンダ２５１の容積を変化させるパルスモータ２５５で構成されている。シリンダ２５１とピストン２５３によって囲まれた容積（第３気体室２７２）を可変して圧力を変化させる。シリンダ２５１、ピストン２５３、パルスモータ２５５の構成は前述の圧力調整室２６１と同じ構成になっている。シリンダ２５１は、回収側インク室２１１と連通する連通管路２５８と、シリンダ２５１内を大気に連通させる連通管路２５９を有している。連通管路２５９の内部に、ばねと、ばねの付勢により大気との連通孔を閉じ、ピストン２５３で付勢されると開く開閉部材２６３（第１開閉手段）が取り付けられている。また、圧力調整室２６２は、ピストン２５３がシリンダ２５１の下限にある場合、回収側インク室２１１とシリンダ２５１の連通管路２５８の上端３０６をピストン２５３（第２開閉手段）が塞ぐように構成されている。したがって、本実施例では、ピストン２５３は、第１開閉手段を開閉させる機能、さらに、連通管路２５８を開閉する第２開閉手段として機能を行っている。

さらに、圧力調整室２６１のシリンダ２５０と圧力調整室２６２のシリンダ２５１の間には両者を常時連通させる連通経路２６０を備えている。圧力調整室２６１のシリンダ２５０内のピストン２５２と、圧力調整室２６２のシリンダ２５１内のピストン２５３をそれぞれ上下移動（Ｈ方向）させて、シリンダ２５０、２５１の空気の容積を変化させることと、大気との連通または閉塞を制御することで、インクケーシング２００内部の圧力を調整している。

前述の圧力調整部２０３の構成をもとに、ピストンの移動範囲と位置について説明する。図１０に示すように、シリンダ２５１内でピストン２５３のホーム位置３１３（ピストンの基準位置）、大気開放位置、下限位置について説明する。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は圧力調整室２６１内のピストン２５２の位置が同じで、圧力調整室２６２内のピストン２５３を変化させた状態を示している。ピストン２５２はピストン２５３と同様ホーム位置３０８になっている。Ｆは大気取り入れ口に設けるフィルタを示している。

図１０（ａ）はピストン２５３のホーム位置（ｘ１）３１３を示している。ホーム位置では、ピストン２５３は、第３気体室２７２を大気に連通させる連通管路２５９内に設けられた開閉部材２６３の先端３０５を当接しない位置になっている。開閉部材２６３の先端３０５を押していないため、開閉部材２６３は連通管路２５９を閉状態に保つ。さらに、第３気体室２７２と回収側インク室２１１内の空気室３５０とを連通させる連通管路２５８の先端３０６が第３気体室２７２に入り込む構成になっている。開閉部材２６３の先端３０５と連通管路２５８の先端３０６とは、ピストン２５３の移動方向において、距離Ｇだけ離れている。ピストン２５３がホーム位置３１３にある場合、ピストン２５３は連通管路２５８の先端３０６の開口部を塞がない状態になる。この状態で圧力調整を行う。

図１０（ｂ）は、第３気体室２７２を大気開放している、ピストン２５３の位置を示している。大気開放位置（ｘ２）では、ピストン２５３は、第３気体室２７２を大気に連通させる連通管路２５９内に設けられた開閉部材２６３の先端３０５に付勢する。先端３０５が付勢されると、開閉部材２６３は開き、第３気体室２７２は大気開放される。ピストン２５３の位置が開閉部材２６３の先端３０５と連通管路２５８の先端３０６の間にあるので、連通管路２５８の先端３０６の開口は開いた状態に保たれる。結果、破線矢印で示すように、回収側インク室２１１内の空気室３５０は開閉部材２６３、第３気体室２７２を通して、大気開放される。

図１０（ｃ）は、ピストン２５３の下限位置（ｘ３）を示している。下限位置では、ピストン２５３は開閉部材２６３の先端３０５を付勢して開閉部材２６３を開き、さらに、連通管路２５８の先端３０６の開口を塞ぐ。このとき、回収側インク室２１１の気体室３５０は密閉される。

図１１に示すように、ピストン２５２がシリンダ２５０内で以下の位置を取ることで、インク回収室側空気室３５０の圧力調整と、シリンダ２５２内の空気の流路切替えが可能である。図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は圧力調整室２６２内のピストン２５３の位置が同じで、圧力調整室２６１内のピストン２５０を変化させた状態を示している。図１１(ａ)は調整上限位置（ｘ４）３０７を示している。圧力調整室２６１のピストン２５２の調整上限位置３０７は、ホーム位置３０８を基準として、上向き方向にはシリンダ２５０の天井に達しない位置である。図１１(ｂ)は調整下限位置（ｘ５）３１１を示している。圧力調整室２６１のピストン２５２の調整下限位置３１１は、ホーム位置３０８を基準として、下向き方向には開閉部材２５７の先端３０９に達しない位置である。ピストン２５２を調整上限位置３０７と調整下限位置３１１の間で移動してシリンダ２５２内の第４気体室２７０の容積を変化させて、圧力調整を行うことができる。図１１(ｃ)は連通位置（ｘ６）３１２を示している。連通位置３１２とは、ピストン２５２が開閉部材２５７の先端３０９を押し下げて開閉部材２５７を開く位置を示している。ピストン２５２が連通位置３１２に達すると、開閉部材２５７が開き、シリンダ２５０とインク供給側の空気室３６０間の空気が流通する。

圧力調整動作を説明する。電源が投入されると、両方のピストン２５２、２５３が上方に向かって所定時間移動する。電源投入前にピストン２５２、２５３がシリンダ２５０、２５１内のどのような位置で終了したかによって、電源が投入された時点でのピストン２５２、２５３の位置は変化する。そのため、電源投入時にシリンダ２５０、２５１内でのピストン２５２，２５３の位置は不定である。ピストン２５２、２５３位置が不定なので、一旦ピストン２５２、２５３をシリンダ２５０、２５１の最上部２６５、２６６（天井）に移動させる。ピストンを移動させる時間は、ピストン２５２、２５３がシリンダ２５０、２５１内の最も下方の位置から、天井２６５、２６６に衝突するまでに要する時間（初期移動時間）になっている。ピストン２５２、２５３が上方に移動している初期移動時間中に天井２６５、２６６に衝突した場合には、パルスモータ２５４、２５５が脱調して止まる条件で駆動している。

次に、天井２６５、２６６に衝突した位置から、所定の位置までピストン２５２、２５３を下方に移動させ、その位置をホーム位置として記憶する。今後ピストン２５２，２５３が移動した場合には、移動したパルス数をカウントして上下方向の位置を認識する。

図１２（ａ）のピストン２５２，２５３の位置における圧力調整部の機能について説明する。圧力調整室２６２のピストン２５３が（ｘ２）大気解放位置で、圧力調整室２６１のピストン２５２は（ｘ６）連通位置３１２である。この状態では、図中の破線矢印の経路で連通しているので、供給側インク室２１０、回収側インク室２１１の両方が大気解放状態で、内部の圧力は大気圧となる。この状態は、例えばインクジェット装置の使用開始時に空のインクケーシング２００にインクカートリッジ１０６からインクを初期充填する場合に用いる。

図１２（ｂ）のピストン２５２，２５３の位置における圧力調整部の機能について説明する。圧力調整室２６２のピストン２５３を大気と連通しない位置、例えばホーム位置にする。これで、回収側インク室２１１と圧力調整室２６１が図中の破線矢印の経路で連通し、かつ、密閉した状態となっている。この状態で、圧力調整室２６１のピストン２５２を矢印Ｈ方向上下することで、回収側インク室２１１内部の圧力を調整する。ピストン２５２を上向き方向に（ｘ４）の調整上限位置３０７までの範囲で移動させるとシリンダ２５０の空気の容積が増加して回収側インク室２１１内の空気室３５０の圧力は減少する。逆に、圧力調整室２６１のピストン２５２を下向き方向に（ｘ６）の調整下限位置３１１まで到達しない範囲で移動させるとシリンダ２５０の容積が減少して回収側インク室２１１内の空気室３５０の圧力は増加する。圧力の増減によって、空気室３５０の圧力を調整している。

圧力センサ２０４は供給側インク室２１０内の空気室３６０、回収側インク室２１１内の空気室３５０それぞれの圧力を検出している。また、供給側インク室２１０、回収側インク室２１１それぞれからインクジェットヘッド２のノズル５１までのインク経路の長さはほぼ同じになるように設計している。インク経路長が同じなので、供給側インク室２１０の圧力と回収側インク室２１１の圧力の平均値にノズル面と両インク室のインク面の水頭差による圧力を加えたものがノズル５１の圧力となる。ノズル５１の圧力が所定の圧力になるように回収側インク室２１１と連通した、圧力調整室２６１のピストン２５２を上下に移動させることで良好なインクの吐出が維持できる。

図１２（ｃ）のピストン２５２，２５３の位置における圧力調整部の機能について説明する。回収側インク室２１１の負圧を一定に維持するために、圧力調整室２６１、２６２のピストン２５２、２５３を動作させている。圧力を調整するためにピストン２５２が上下方向に移動できる範囲は、ピストン２５２が上昇する場合は天井２６５に衝突する位置とピストン２５２が下降する場合は開閉部材２５７に接触する位置の間になる。上下方向に移動できる範囲内でピストン２５２を移動させて可変できる圧力以上に、回収側インク室２１１内で圧力変化を必要とする場合が発生する。また、圧力調整を開始する前のピストン２５２の位置によっては、ピストン２５２が移動できる範囲内で上下移動してシリンダ２５２内の圧力を変化させただけでは、回収側インク室２１１の圧力を調整しきれない場合もある。例えばピストン２５２が図１１（ｂ）に示す調整下限位置（ｘ５）３１１に至る場合。

この場合には、圧力調整室２６２のピストン２５３を（ｘ３）下限位置に移動させ、回収側インク室２１１を密閉し、開閉部材２６３を開いて圧力調整室２６１を大気圧にする。その後、圧力調整室２６１のピストン２５２を調整上限位置（ｘ４）３０７まで上昇させる。ピストン２５２を調整上限位置（ｘ４）３０７まで上昇させている間、圧力調整室２６１のシリンダ２５０は図中破線矢印の経路で大気に連通し、開閉部材２５７が閉じているので供給側インク室２１０は密閉状態を維持し、ピストン２５３が下降しているので回収側インク室２１１も密閉状態になる。そのため、ピストン２５２が移動しても回収側インク室２１１、供給側インク室２１０の圧力には影響しない。次に圧力調整室２６２のピストン２５３を上昇させ、開閉部材２６３を閉じる。その後、圧力調整室２６１のピストン２５２を下降させると回収側インク室の圧力を高めることができる。これを繰り返すと、可動範囲が限定されているピストン２５２を用いても、回収側インク室２１１の圧力を十分高めることができる。逆に、回収側インク室２１１の負圧の絶対値を大きくすることも可能である。

この後、圧力調整室２６２のピストン２５３をホーム位置に移動させ、図１２（ｂ）の回収側インク室２１１を密閉状態にし、圧力調整室２６１のピストン２５２を調整する方向に移動させて所定の圧力を得る。

図１２（ｄ）のピストン２５２，２５３の位置における圧力調整部の機能について説明する。ピストン２５２は（ｘ６）以外の位置にあり、ピストン２５２は（ｘ２）位置にあることを示している。ピストン２５２、２５３がこれらの位置にあることで、回収側インク室２１１内の空気室３５０、シリンダ２５１内の第３気体室２７２、シリンダ２５０内の第４気体室２７０が大気開放される。この状態は、例えば第１空気室３５０内の気圧を測定する圧力センサ２０４のゼロ点を大気圧（ゲージ圧で０）に補正する場合に用いる。

図１２（ｅ）のピストン２５２，２５３の位置における圧力調整部の機能について説明する。ピストン２５２は開閉部材２５７を開き、ピストン２５３は連通管路２５８の先端３０６を塞いでいる。ピストン２５２、２５３がこれらの位置にあることで、供給側インク室２１０内の空気室３６０及び連通管路２６０が大気開放される。この状態は、例えば供給側インク室２１０の液面ａを上昇させたい場合に用いる。

図１３(ａ)に示すように、ホーム位置（ｘ１）にピストン２５３がある場合、ピストン２５３の内面と開閉部材２６３の先端３０５とは、距離Ｈ１だけ離間している。ピストン２５３が距離Ｈ１内を移動する場合、回収側インク室２１１内の空気室３５０は密閉状態になる。この密閉状態では、気体を圧縮し、空気室３５０内で圧力変動が発生する。この圧力変動を低減する必要がある場合には、図１３(ｂ)に示すように、ピストン２５３が距離Ｈ１内を移動している間、その移動距離と同じ距離だけピストン２５２を逆に移動させる。本実施例では、シリンダ２５０とピストン２５２の大きさ（第１サイズ）と、シリンダ２５１とピストン２５３の大きさ（第２サイズ）が同じになっているので、ピストン２５２と２５３を同一距離逆に移動させることで、圧力変動を低減できる。第１サイズと第２サイズが異なる場合、移動によって発生する容積変動を等しくすれば、圧力変動の低減は可能である。

図１４のフローチャートと、図１５（ａ）から（ｄ）を参照して、本実施例の圧力調整装置および調整方法を説明する。ＣＰＵはフローチャートに従い、各部を制御して、圧力調整を行っている。回収側インク室２１１の空気室３５０の気圧を、圧力調整室２６１のピストン２５２によって調整する場合、ピストン２５２は調整上限位置３０７と調整下限位置３１１の範囲でシリンダ２５０内を可動する。この可動範囲では圧力の変化量が不足する場合がある。ピストン２５３とピストン２５２の動作を制御して、不足する圧力の変化量を補う方法について説明する。

電源がＯＮ（ＳＴ４００）された後、ＳＴ４０２からＳＴ４０８において、ピストン２５２をホーム位置３０８へ移動させ、ピストン２５３をホーム位置３１３へ移動させている。電源投入時、ピストン２５２、２５３の位置は定まらない。ピストン２５２、２５３の位置によって圧力調整量が変化するので、一度、ピストン２５２および２５３をホーム位置３０８、３１３へ戻している。

ＳＴ４０２、ＳＴ４０４で、ピストン２５２をホーム位置３０８へ戻す。ピストン２５２がシリンダ２５０の天井方向に向かう方向にパルスモータ２５４を一定時間回転させる。動作開始時は、ピストン２５２の位置が不定であるので、ピストン２５２が最も下方の位置にあってもピストン２５２がシリンダ２５０の天井に衝突するパルス数だけ移動させる(ＳＴ４０２)。ピストン２５２が上方に移動中にシリンダ２５０の天井に衝突した場合には、パルスモータ２５４が脱調して止まる条件で駆動している。次に、シリンダ２５０の天井に衝突した位置から所定の位置までピストン２５２を下方に移動させ、その位置をホーム位置３０８としてメモリ５２０に記録する(ＳＴ４０４)。ホーム位置３０８はシリンダ２５０のピストン２５２の移動方向でほぼ中央としている。ピストン２５２の移動量はパルスモータ２５４を動作させるパルス数を計数して決めている。ＳＴ４０６、ＳＴ４０８で、ピストン２５３をホーム位置３１３へ戻す。ピストン２５３をホーム位置３１３へ戻す制御は、ピストン２５２をホーム位置３０８へ戻す制御と同様に行っている。ホーム位置３１３はシリンダ２５１のピストン２５３の移動方向でほぼ中央としている。また、ピストン２５３の移動量もピストン２５２の移動量と同じように決めている。

ピストン２５２、２５３をホーム位置３０８、３１３に戻した後、圧力調整を開始するか否かを判定する（ＳＴ４１０）。圧力調整を行わない場合には、制御を終了する（ＳＴ４１０でＮＯの場合）。圧力調整を開始する場合（ＳＴ４１０でＹＥＳ）、その時点での調整要否（ＳＴ４１２）を判定する。その時点での調整が必要なければ（ＳＴ４１２のＮＯの場合）、圧力調整終了するか否かの判定へ進む（ＳＴ４２８）。その時点において調整が必要と判定した場合（ＳＴ４１２のＹＥＳ）、パルスモータ２５４を時計回りに回転する（ＹＥＳ）か、反時計回りに回転する（ＮＯ）か、を判定する。パルスモータ２５４を時計回りに回転すると、ピストン２５２が上昇する。ピストン２５２が上昇するとシリンダ２５０内の第４気体室２７０は容積が増加し、連通管路２６０および２５８を通して空気室３５０の圧力を減少させる。パルスモータ２５４を反時計回りに回転させると、ピストン２５２が下降する。ピストン２５２が下降すると第４気体室２７０は容積が減少し、連通管路２６０および２５８を通して空気室３５０の圧力を増加させる。圧力の調整量は空気室３５０に繋がる圧力センサ２０４の出力を検出して、行っている。

圧力の変化量がピストン２５２を１往復させただけでは、不足する場合がある。つまり、シリンダ２５０内のピストン２５２の可動範囲では空気室３５０の圧力調整が不足する場合である。ＳＴ４２０で、圧力センサ２０４の出力に従う圧力調整量がピストン２５２の可動範囲内であるか、可動範囲外であるか、を判定する。可動範囲内外の判定は、パルスモータ２５４を駆動するパルス数を計数して行っている。ピストン２５２をホーム位置３０８から調整上限位置３０７まで移動させるパルス数と、ピストン２５２をホーム位置３０８から調整下限位置３１１まで移動させるパルス数を、予め設定している。このピストン２５２の移動量で調整できる圧力変化を予め計測している。圧力調整量が不足するか否かは、予め測定してあるピストン２５２の移動量に対応する圧力変化量と、圧力センサ２０４で要する圧力変化量を比較し、ピストン２５２を移動させるパルス数が可動範囲内か、可動範囲外か、を判定している。可動範囲内（ＳＴ４２０でＮＯの場合）であれば、圧力調整を終了するか否かの判定へ進む（ＳＴ４２８）。

可動範囲外である場合（ＳＴ４２０でＹＥＳの場合）、ピストン２５２の位置を変化させて圧力調整範囲を連続的に広げるようにしている。ピストン２５２の位置を変化させる動作はＳＴ４２２、ＳＴ４２４，ＳＴ４２６で行っている。図１５（ａ）は、空気室３５０の圧力を減少させるためにピストン２５２を上方へ移動させ、ピストン２５２が調整上限位置３０７へ達した状態を示している。ＳＴ４２２で、図１５（ｂ）に示すように、ピストン２５３で開閉部材２６３の先端３０５を押し下げ、開閉部材２６３を開く。さらに、ピストン２５３を押し下げ、連通管路２５８の先端３０６を閉塞する。この状態では、空気室３５０は密閉され、連通管路２５９を通してシリンダ２５１とピストン２５３で囲まれた第３気体室２７２は大気開放される。

次に、図１５（ｃ）に示すように、空気室３５０を密閉し、第３気体室２７２を大気開放した状態で、ピストン２５２を上限調整位置３０７からホーム位置３０８へ移動させる（ＳＴ４２４）。図１５（ｃ）の破線で示すように、空気室３５０を密閉したまま、第３気体室２７２およびシリンダ２５０とピストン２５２で囲まれた第４気体室２７０は大気開放される。結果、ピストン２５２を、空気室３５０の圧力を変化させることなく、移動させることができる。ピストン２５２をホーム位置３０８へ移動した後、ピストン２５３をホーム位置３１３へ移動させる（ＳＴ４２６）。図１５（ｄ）に示すように、ピストン２５３がホーム位置３１３へ戻り、開閉部材２６３は閉じ、連通管路２５８の先端３０６が開き、空気室３５０は密閉された状態で、ピストン２５２はホーム位置３０８へ戻る。このピストン２５２とピストン２５３の移動を圧力調整に必要な回数繰り返すことで、ピストン２５２の可動範囲内での圧力調整では不足する圧力変化を補うことができる。ＳＴ４２８で圧力調整を終了するかを判定し、必要があれば（ＳＴ４２８でＮＯの場合）ＳＴ４１２へ戻って動作を繰り返す。

なお、空気室３５０の圧力を増加させるためにピストン２５２を下方へ移動させ、ピストン２５２が調整下限位置３１１へ達した場合でも、ＳＴ４２２、ＳＴ４２４、ＳＴ４２６の制御を行っている。ピストン２５２が上限調整位置３０７にある場合の制御との違いは、ピストン２５２が下限調整位置３１１にあるので、ピストン２５２をホーム位置３０８へ上昇させる点である。

上記のように、ピストン２５２が調整上限位置３０７または調整下限位置３１１に至って、１度のピストン２５２の可動範囲内では圧力調整が不足する場合でも、空気室３５０へ影響することなくピストン２５２をホーム位置３０８へ戻し、連続して圧力調整を行うことができる。

インクジェット記録装置１を最初に印刷動作させる場合には、インクカートリッジ１０６からインク循環装置３とインクジェットヘッド２にインクを充填する必要がある。すなわち、インクカートリッジ１０６（ａ）からインクジェット記録部４（ａ）のインク循環装置３とインクジェットヘッド２にシアンインクを充填する。同様に、インクカートリッジ１０６（ｂ）〜（ｅ）からインクジェット記録部４（ｂ）〜４（ｅ）それぞれにマゼンタインク、イエローインク、ブラックインク、ホワイトインクを充填する。制御部のキーボードから初期充填動作が指示されると、以下の順で動作する。

インクジェット記録部４を待機位置に戻し、メンテナンスユニット３１０を上昇させてノズルプレート５２を覆う。圧力調整部２０３は図１２（ａ）の状態にする。インク供給ポンプ２０２を駆動させ、チューブ１０７内の空気とともにインクカートリッジ１０６からインクケーシング２００の回収側インク室２１１にインクを送液するが、インクジェットヘッド２の内部の流路抵抗が大きいので、インクジェットヘッド２、および、供給側インク室２１０へは、短時間ではインクは流れ込まない。回収側インク室２１１のインク量センサ２０５Ｂが吸引孔２１２までインクが流入したことを検知すると、圧力調整部２０３がインクケーシング２００内の圧力の調整を開始し、同時にインク循環ポンプ２０１が所定時間駆動する。インクは回収側インク室２１１からインク循環ポンプ２０１を経て供給側インク室２１０に送液される。圧電センサ２０５Ａ、２０５Ｂによる回収側インク室２１１と供給側インク室２１２の液量検出結果が、それぞれ循環ポンプ２０１の吸引孔２１２と排出孔２１３に到達していればインクの充填は終了である。回収側インク室２１１のインク量が未達の場合は、インク供給ポンプ２０２を駆動させ、インクカートリッジ１０６からインクケーシング２００の回収側インク室２１１にインクを送液する。インク量センサ２０５Ｂが吸引孔２１２までインクが流入したことを検知すると、圧力調整部２０３がインクケーシング２００内の圧力の調整を開始し、同時にインク循環ポンプ２０１が所定時間駆動する。インクは回収側インク室２１１からインク循環ポンプ２０１を経て供給側インク室２１０に送液される。圧電センサ２０５Ａ、２０５Ｂによる回収側インク室２１１と供給側インク室２１２の液量検出結果が、それぞれ循環ポンプ２０１の吸引孔２１２と排出孔２１３に到達していればインクの充填は終了である。この動作を繰り返すことで、回収側インク室２１１、供給側インク室２１０のインク量を適正になり、初期充填動作が完了する。なお、圧力調整部２０３が動作し、インクケーシング２００は密閉状態なので、電源が切れてもノズル５１のメニスカスの圧力は負圧に維持され、インクが漏れることはない。

圧力センサ２０４は、圧力を電圧として出力する。圧力センサ２０４を長期間使用する、または環境（温度）条件が変化すると、圧力と出力電圧に差異が発生する。そこで、大気圧の出力電圧値を保存しておき、圧力検知時の出力電圧値との差分で圧力（ゲージ圧）を求めることで、圧力を正確に検知することができる。大気圧の出力電圧を保存するタイミングになると、圧力調整室２６１，２６２を大気に連通させる。回収側インク室２１１の圧力は大気圧になるので、その時の出力電圧値を制御部のメモリに格納する。インクケーシング２００内の圧力が大気圧になると、インクジェットヘッド２のノズル５１のメニスカスは正圧になりインクがノズル５１から漏れる可能性が有る。しかし、大気圧にする動作は短時間で終了するので、大気圧の出力電圧値を保存後、回収側インク室２１１を所定の圧力に調整すれば、ノズル５１からインクが漏れ出ることはない。大気圧の出力電圧値をメモリに格納するタイミングは、装置の電源を入れた時に行っている。

大気圧の出力電圧値をメモリに保存する他のタイミングとして、装置が内蔵しているタイマーで一定時間ごとに行うこともできる。一定時間ごとに出力電圧値をメモリに保存する場合、インクジェットヘッド記録部４で印刷している間にそのタイミングが発生すると、印刷動作を停止することになる。印刷動作を停止させないために、タイマーで一定時間が経過しても大気圧の出力電圧値を保存するタイミングをずらして印刷終了後に、出力電圧値をメモリに保存する。

印刷動作について説明する。キーボード、またはコンピュータから印刷動作が指示されると、メンテナンスユニット３１０はノズルプレート５２から離間する。圧力調整部２０３は図１２（ｂ）の状態で回収側インク室２１１内の圧力を調整する。インク循環ポンプ２０１が駆動し、回収側インク室２１１からインク循環ポンプ２０１、供給側インク室２１０、インクジェットヘッド２、回収側インク室２１１の順にインクが循環する。供給側インク室２１０と回収側インク室２１１のインク量センサ２０５Ａ，２０５Ｂが検知したインク液面（ａ）（ｂ）高さが所望のインク液面高さでない場合は、インク供給ポンプ２０２を駆動して、所望のインク液面高さになるまでインクカートリッジ１０６から回収側インク室２１１にインクを供給する。インクケーシング２００に貼り付けられたヒータ２０７に通電し、インクが所望の温度になるまで加熱を行う。所望の温度に到達すると、インク温度が一定の範囲に収まるようにヒータの通電を制御する。

次に、インクジェットヘッド２はキャリッジ１００の走査に同期して印刷する画像データに応じたインクを記録媒体Ｓに対して吐出する。記録媒体Ｓをスライドレール１０５で所定距離移動させて、キャリッジ１００の走査に同期させインクを吐出する動作を繰り返して、記録媒体Ｓに画像を形成する。インクジェットヘッド２からインクを吐出するとインクケーシング２００内のインクの量が瞬間的に減少し、回収側インク室２１１内の圧力が低下する。圧力センサ２０４が回収側インク室２１１内の圧力が低下したことを検知すると、図８（ｂ）で説明した圧力調整動作を圧力調整部２０３が実行するとともに、インク供給ポンプ２０２を駆動して吐出したインク量相当のインクを回収側インク室２１１へ送液する。

ここで、インクジェットヘッド２から吐出されるインク滴の体積は一定であり、画像データから吐出したインク滴の個数も算出できるので、それらの積でインクの使用量が見積もっている。このため、印刷動作中のインクケーシング２００内のインク量はすぐに所定の量に戻る。

インクカートリッジ１０６内のインクが無くなった場合、インク供給ポンプ２０２を所定時間駆動しても、回収側インク室２１１のインク液面が所望の高さにならない。回収側インク室２１１のインク液面が所望の高さにならない場合、インクカートリッジ１０６が空になったことを示す表示を表示装置に実行させる。

（第２の実施形態）
図１６を参照して、圧力調整部２０３の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態の圧力調整室２６１は第４気体室２７０と供給側インク室２１０上部の空気室３６０とを連通させる連通管路２５６を有している。第２の実施形態では、この連通管路２５６および開閉部材２５７に相当する構成を有していない。これ以外の構成は、第１の実施形態の構成と同じになっている。以下、詳細に説明する。

圧力調整室２６１は、シリンダ２５０と、シリンダ２５０内部に収納されたピストン２５２と、ピストン２５２を上下（Ｈ方向）に移動させシリンダ２５０の容積を変化させるパルスモータ２５４で構成されている。シリンダ２５０とピストン２５２によって囲まれた容積（第４気体室２７０）を可変して圧力を変化させる。圧力調整室２６２は、回収側インク室２１１と連通しているシリンダ２５１と、シリンダ２５１内部に収納されたピストン２５３と、ピストン２５３を上下（Ｈ方向）に移動させシリンダ２５１の容積を変化させるパルスモータ２５５で構成されている。シリンダ２５１とピストン２５３によって囲まれた容積（第３気体室２７２）を可変して圧力を変化させる。シリンダ２５１は、回収側インク室２１１と連通する連通管路２５８と、シリンダ２５１内を大気に連通させる連通管路２５９を有している。連通管路２５９の内部に、ばねと、ばねの付勢により大気との連通孔を閉じ、ピストン２５３で付勢されると開く開閉部材２６３（第１開閉手段）が取り付けられている。また、圧力調整室２６２は、ピストン２５３がシリンダ２５１の下限にある場合、回収側インク室２１１とシリンダ２５１の連通管路２５８の上端３０６をピストン２５３（第２開閉手段）が塞ぐように構成されている。したがって、本実施例では、ピストン２５３は、第１開閉手段を開閉させる機能、さらに、連通管路２５８を開閉する第２開閉手段として機能を行っている。

この構成において、ピストン２５２の調整下限位置３１１はシリンダ２５０の底面近傍となる。この実施形態においても、図１４で示すフローチャートに従い第１の実施形態と同様に、ピストン２５２の可動範囲では圧力調整不足が発生する場合に、ピストン２５２および２５３を可動させ圧力調整量を補うことができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…インクジェット記録装置
２…インクジェットヘッド
３…インク循環装置
４、４ａ〜４ｅ…インクジェット記録部
５１…ノズル
１００…キャリッジ
１５０…インク圧力室
１６０…インク供給口
１７０…インク排出口
２００…インクケーシング
２０１…インク循環ポンプ
２０２…インク供給ポンプ
２０３…圧力調整部
２１０…供給側インク室
２１１…回収側インク室（インク貯留部）
２５０…シリンダ
２５１…シリンダ
２５２…ピストン（可動体）
２５３…ピストン（第２開閉手段）
２５４、２５５…パルスモータ
２５６…第３連通路
２５７…第３開閉手段
２５８…第２連通路
２５９…第１連通路
２６０…第４連通路
２６３…第１開閉手段
２７０…第４気体室
２７２…第３気体室
３５０…空気室（第１気体室）
３５２…空気室（第２気体室）

Claims

インクを吐出するノズルを有するインク圧力室と、前記インク圧力室に連通しインクを供給するインク供給口と、前記インク圧力室に連通し前記ノズルから吐出されなかったインクを排出するインク排出口とを有するインクジェットヘッドと、
前記インク排出口から搬送されたインクに接する気体を含む第１気体室と、
前記インク供給口に供給するインクに接する気体を含む第２気体室と、
大気開放または大気開放を禁止する第１開閉手段を備える第１連通路に連通し、前記第１気体室に連通する第２連通路に連通し前記第２連通路の開閉を行う第２開閉手段を備える第３気体室と、
前記第３気体室に連通し、容積可変手段によって容積を可変することができる第４気体室と、
連通路の開閉を行う第３開閉手段を備え、前記第２気体室と前記第４気体室を連通させる第３連通路と、
前記第３気体室と前記第４気体室を連通される第４連通路と、
前記第１開閉手段により前記第１連通路を大気開放し、前記第２開閉手段により前記第２連通路を閉じ、前記第３開閉手段により前記第３連通路を閉じた状態で、前記容積可変手段により前記第４気体室の容積を可変させる制御部と、
を備えるインクジェット記録装置。
インクジェットヘッドに供給するインクを貯留し、前記インクに接する第１気体室を有するインク貯留部と、
大気開放または大気開放を禁止する第１開閉手段を備える第１連通路に連通し、前記第１気体室に連通する第２連通路に連通し前記第２連通路の開閉を行う第２開閉手段を備える第３気体室と、
前記第３気体室に連通し、容積可変手段によって容積を可変することができる第４気体室と、
前記第１開閉手段により前記第１連通路を大気開放し、前記第２開閉手段により前記第２連通路を閉じた状態で、前記容積可変手段により前記第４気体室の容積を可変させる制御部と、
を備えるインクジェット記録装置。
前記第３気体室の気密を維持しながら、前記第３気体室の容積を可変させる可動体を備え、
前記第１開閉手段は通常閉じており、前記可動体が移動することで開く請求項１乃至２に記載のインクジェット記録装置。
前記第３気体室の気密を維持しながら、前記第３気体室の容積を可変させる可動体を備え、
前記第２開閉手段は通常前記第２連通路を開き、前記可動体が移動することで前記第２連通路を閉じる請求項１乃至３の１項記載のインクジェット記録装置。
前記容積可変手段は、前記第４気体室の気密を維持しながら容積を可変させる可動体である請求項１乃至４の１項記載のインクジェット記録装置。