JP2022071914A - 撹拌子、撹拌装置および記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体の撹拌効率を向上させる撹拌子を提供する。【解決手段】 本発明の撹拌子は、棒状体の長手方向における第１端部および第１端部と反対の第２端部においてそれぞれ磁力を有し、液体を攪拌するための撹拌子であって、棒状体の第１端部および第２端部はそれぞれ長手方向に延在する第１羽根および第２羽根を有することを特徴とする。【選択図】 図１１

Description

本発明は、液体を撹拌するための撹拌子、撹拌装置および記録装置に関するものである。

従来、液体を攪拌する装置として、棒状体の両端部に磁石が配置された撹拌子を液体容器に入れ、マグネチックスターラーで撹拌子を回転さて液体を攪拌する撹拌装置が知られている。特許文献１には、棒状体の回転軸線に沿って伸びる支持体と、支持体に取り付けられた撹拌羽根を備える撹拌子が記載されている。

特開２００７－１３６４４３

しかしながら、特許文献１の構成では、支持体に撹拌羽根が設けられており、複雑な構成となっている。そのため、簡単な構成で液体の撹拌効率の高い撹拌子、撹拌装置または攪拌装置を備える記録装置が求められている。本発明は、簡単な構成で撹拌効率の高い撹拌子、撹拌装置または攪拌装置を備える記録装置を提供することである。

本発明の撹拌子は、棒状体の長手方向における第１端部および第１端部と反対の第２端部においてそれぞれ磁力を有し、液体を攪拌するための撹拌子であって、棒状体の第１端部および第２端部はそれぞれ長手方向に延在する第１羽根および第２羽根を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で液体の撹拌効率の高い撹拌子、撹拌装置または攪拌装置を備える記録装置を提供できる。

記録装置が待機状態にあるときの図である。 記録装置の制御構成図である。 記録装置が記録状態にあるときの図である。 記録装置がメンテナンス状態にあるときの図である。 インク循環系の流路構成を説明する図である。 吐出口と圧力室とを説明する図である。 撹拌機構を側面から示した図である。 撹拌機構を上面から示した図である。 サブタンクの内部を示した撹拌機構の断面斜視図である。 撹拌機構の断面を側面から示した図である。 撹拌機構の断面を上面から示した図である。 図１１に示すＥ方向から見た撹拌子の端部を示した側面図である。 図１１に示すＥ方向から見た撹拌子の端部を示した側面図である。 撹拌子を１回転させたときの気泡発生量のグラフである。 撹拌子を１回転させたときの液面到達気泡量のグラフである。 撹拌および脱気動作のフローチャートを示した図である。 図１１に示すＦ方向から見た撹拌子の端部を示した側面図である。 図１１に示すＦ方向から見た撹拌子の端部を示した側面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。なお、同一の構成については、同じ符号を付して説明する。また、実施形態に記載されている構成要素の相対配置、形状等は、あくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

なお、以下の実施形態の説明において、「記録」には、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、広くシート上に画像、模様、パターン等を形成する場合も含まれる。また、本実施形態ではシートとしてロールシートを想定しているが、カット紙、布、プラスチック・フィルム等であってもよい。

＜インクジェット記録装置＞
図１は、本実施形態で使用するインクジェット記録装置１（以下、記録装置１）の内部構成図である。図において、ｘ方向は水平方向、ｙ方向（紙面垂直方向）は後述する記録ヘッド８において吐出口が配列される方向、ｚ方向は鉛直方向をそれぞれ示す。

記録装置１は、プリント部２とスキャナ部３を備える複合機であり、記録動作と読取動作に関する様々な処理を、プリント部２とスキャナ部３で個別にあるいは連動して実行することができる。スキャナ部３は、ＡＤＦ（オートドキュメントフィーダ）とＦＢＳ（フラットベッドスキャナ）を備えており、ＡＤＦによって自動給紙される原稿の読み取りと、ユーザによってＦＢＳの原稿台に置かれた原稿の読み取り（スキャン）を行うことができる。なお、本実施形態はプリント部２とスキャナ部３を併せ持った複合機であるが、スキャナ部３を備えない形態であってもよい。図１は、記録装置１が記録動作も読取動作も行っていない待機状態にあるときを示す。

プリント部２において、筐体４の鉛直方向下方の底部には、記録媒体（カットシート）Ｓを収容するための第１カセット５Ａと第２カセット５Ｂが着脱可能に設置されている。第１カセット５ＡにはＡ４サイズまでの比較的小さな記録媒体が、第２カセット５ＢにはＡ３サイズまでの比較的大きな記録媒体が、平積みに収容されている。第１カセット５Ａ近傍には、収容されている記録媒体を１枚ずつ分離して給送するための第１給送ユニット６Ａが設けられている。同様に、第２カセット５Ｂ近傍には、第２給送ユニット６Ｂが設けられている。記録動作が行われる際にはいずれか一方のカセットから選択的に記録媒体Ｓが給送される。

搬送ローラ７、排出ローラ１２、ピンチローラ７ａ、拍車７ｂ、ガイド１８、インナーガイド１９およびフラッパ１１は、記録媒体Ｓを所定の方向に導くための搬送機構である。搬送ローラ７は、記録ヘッド８の上流側および下流側に配され、不図示の搬送モータによって駆動される駆動ローラである。ピンチローラ７ａは、搬送ローラ７と共に記録媒体Ｓをニップして回転する従動ローラである。排出ローラ１２は、搬送ローラ７の下流側に配され、不図示の搬送モータによって駆動される駆動ローラである。拍車７ｂは、記録ヘッド８の下流側に配される搬送ローラ７及び排出ローラ１２と共に記録媒体Ｓを挟持して搬送する。

ガイド１８は、記録媒体Ｓの搬送経路に設けられ、記録媒体Ｓを所定の方向に案内する。インナーガイド１９は、ｙ方向に延在する部材で湾曲した側面を有し、当該側面に沿って記録媒体Ｓを案内する。フラッパ１１は、両面記録動作の際に、記録媒体Ｓが搬送される方向を切り替えるための部材である。排出トレイ１３は、記録動作が完了し排出ローラ１２によって排出された記録媒体Ｓを積載保持するためのトレイである。

本実施形態の記録ヘッド８は、フルラインタイプのカラーインクジェット記録ヘッドであり、記録データに従ってインクを吐出する吐出口が、図１におけるｙ方向に沿って記録媒体Ｓの幅に相当する分だけ複数配列されている。即ち、記録ヘッド８は、複数色のインクを吐出可能に構成されている。記録ヘッド８が待機位置にあるとき、記録ヘッド８の吐出口面８ａは、図１のように鉛直下方を向きキャップユニット１０によってキャップされている。記録動作を行う際は、後述するプリントコントローラ２０２によって、吐出口面８ａがプラテン９と対向するように記録ヘッド８の向きが変更される。プラテン９は、ｙ方向に延在する平板によって構成され、記録ヘッド８によって記録動作が行われる記録媒体Ｓを背面から支持する。記録ヘッド８の待機位置から記録位置への移動については、後に詳しく説明する。

インクタンクユニット１４は、記録ヘッド８へ供給される４色のインクをそれぞれ貯留する。インク供給ユニット１５は、インクタンクユニット１４と記録ヘッド８を接続する流路の途中に設けられ、記録ヘッド８内のインクの圧力及び流量を適切な範囲に調整する。本実施形態では循環型のインク供給系を採用しており、インク供給ユニット１５は記録ヘッド８へ供給されるインクの圧力と記録ヘッド８から回収されるインクの流量を適切な範囲に調整する。

メンテナンスユニット１６は、キャップユニット１０とワイピングユニット１７を備え、所定のタイミングにこれらを作動させて、記録ヘッド８に対するメンテナンス動作を行う。

図２は、記録装置１における制御構成を示すブロック図である。制御構成は、主にプリント部２を統括するプリントエンジンユニット２００と、スキャナ部３を統括するスキャナエンジンユニット３００と、記録装置１全体を統括するコントローラユニット１００によって構成されている。プリントコントローラ２０２は、コントローラユニット１００のメインコントローラ１０１の指示に従ってプリントエンジンユニット２００の各種機構を制御する。スキャナエンジンユニット３００の各種機構は、コントローラユニット１００のメインコントローラ１０１によって制御される。以下に制御構成の詳細について説明する。

コントローラユニット１００において、ＣＰＵにより構成されるメインコントローラ１０１は、ＲＯＭ１０７に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ１０６をワークエリアとしながら記録装置１全体を制御する。例えば、ホストＩ／Ｆ１０２またはワイヤレスＩ／Ｆ１０３を介してホスト装置４００からプリントジョブが入力されると、メインコントローラ１０１の指示に従って、画像処理部１０８が受信した画像データに対して所定の画像処理を施す。そして、メインコントローラ１０１はプリントエンジンＩ／Ｆ１０５を介して、画像処理を施した画像データをプリントエンジンユニット２００へ送信する。

なお、記録装置１は無線通信や有線通信を介してホスト装置４００から画像データを取得しても良いし、記録装置１に接続された外部記憶装置（ＵＳＢメモリ等）から画像データを取得しても良い。無線通信や有線通信に利用される通信方式は限定されない。例えば、無線通信に利用される通信方式として、Ｗｉ－Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）が適用可能である。また、有線通信に利用される通信方式としては、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等が適用可能である。また、例えばホスト装置４００から読取コマンドが入力されると、メインコントローラ１０１は、スキャナエンジンＩ／Ｆ１０９を介してこのコマンドをスキャナ部３に送信する。

操作パネル１０４は、ユーザが記録装置１に対して入出力を行うための機構である。操作パネル１０４は、例えば、ユーザの操作を受け付けるタッチパネルと、情報を表示するディスプレイとを備えたタッチパネルディスプレイで構成されている。操作パネル１０４は、操作ボタンをさらに備えていてもよい。ユーザは、操作パネル１０４を介してコピーやスキャン等の動作を指示したり、プリントモードを設定したり、記録装置１の情報を認識したりすることができる。

プリントエンジンユニット２００において、ＣＰＵにより構成されるプリントコントローラ２０２は、ＲＯＭ２０３に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ２０４をワークエリアとしながら、プリント部２が備える各種機構を制御する。コントローラＩ／Ｆ２０１を介して各種コマンドや画像データが受信されると、プリントコントローラ２０２は、これを一旦ＲＡＭ２０４に保存する。記録ヘッド８が記録動作に利用できるように、プリントコントローラ２０２は画像処理コントローラ２０５に、保存した画像データを記録データへ変換させる。記録データが生成されると、プリントコントローラ２０２は、ヘッドＩ／Ｆ２０６を介して記録ヘッド８に記録データに基づく記録動作を実行させる。この際、プリントコントローラ２０２は、搬送制御部２０７を介して図１に示す給送ユニット６Ａ、６Ｂ、搬送ローラ７、排出ローラ１２、フラッパ１１を駆動して、記録媒体Ｓを搬送する。プリントコントローラ２０２の指示に従って、記録媒体Ｓの搬送動作に連動して記録ヘッド８による記録動作が実行され、プリント処理が行われる。

ヘッドキャリッジ制御部２０８は、記録装置１のメンテナンス状態や記録状態といった動作状態に応じて記録ヘッド８の向きや位置を変更する。インク供給制御部２０９は、記録ヘッド８へ供給されるインクの圧力が適切な範囲に収まるように、インク供給ユニット１５を制御する。メンテナンス制御部２１０は、記録ヘッド８に対するメンテナンス動作を行う際に、メンテナンスユニット１６におけるキャップユニット１０やワイピングユニット１７の動作を制御する。

スキャナエンジンユニット３００においては、メインコントローラ１０１が、ＲＯＭ１０７に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ１０６をワークエリアとしながら、スキャナコントローラ３０２のハードウェアリソースを制御する。これにより、スキャナ部３が備える各種機構は制御される。例えばコントローラＩ／Ｆ３０１を介してメインコントローラ１０１がスキャナコントローラ３０２内のハードウェアリソースを制御することにより、ユーザによってＡＤＦに搭載された原稿を、搬送制御部３０４を介して搬送し、センサ３０５によって読み取る。そして、スキャナコントローラ３０２は読み取った画像データをＲＡＭ３０３に保存する。なお、プリントコントローラ２０２は、前述のように取得された画像データを記録データに変換することで、記録ヘッド８に、スキャナコントローラ３０２で読み取った画像データに基づく記録動作を実行させることが可能である。

図３は、記録装置１が記録状態にあるときを示す。図１に示した待機状態と比較すると、キャップユニット１０が記録ヘッド８の吐出口面８ａから離間し、吐出口面８ａがプラテン９と対向している。本実施形態において、プラテン９の平面は水平方向に対して約４５度傾いており、記録位置における記録ヘッド８の吐出口面８ａも、プラテン９との距離が一定に維持されるように水平方向に対して約４５度傾いている。

記録ヘッド８を図１に示す待機位置から図３に示す記録位置に移動する際、プリントコントローラ２０２は、メンテナンス制御部２１０を用いて、キャップユニット１０を図３に示す退避位置まで降下させる。これにより、記録ヘッド８の吐出口面８ａは、キャップ部材１０ａと離間する。その後、プリントコントローラ２０２は、ヘッドキャリッジ制御部２０８を用いて記録ヘッド８の鉛直方向の高さを調整しながら４５度回転させ、吐出口面８ａをプラテン９と対向させる。記録動作が完了し、記録ヘッド８が記録位置から待機位置に移動する際は、プリントコントローラ２０２によって上記と逆の工程が行われる。

図４は、記録装置１がメンテナンス状態のときの図である。記録ヘッド８を図１に示す待機位置から図４に示すメンテナンス位置に移動する際、プリントコントローラ２０２は、記録ヘッド８を鉛直方向において上方に移動させるとともにキャップユニット１０を鉛直方向下方に移動させる。そして、プリントコントローラ２０２は、ワイピングユニット１７を退避位置から図４における右方向に移動させる。その後、プリントコントローラ２０２は、記録ヘッド８を鉛直方向下方に移動させメンテナンス動作が可能なメンテナンス位置に移動させる。

一方、記録ヘッド８を図３に示す記録位置から図４に示すメンテナンス位置に移動する際、プリントコントローラ２０２は、記録ヘッド８を４５度回転させつつ鉛直方向上方に移動させる。そして、プリントコントローラ２０２は、ワイピングユニット１７を退避位置から右方向に移動させる。その後プリントコントローラ２０２は、記録ヘッド８を鉛直方向下方に移動させて、メンテナンスユニット１６によるメンテナンス動作が可能なメンテナンス位置に移動させる。

＜インク供給ユニット（循環系）＞
図５は、本実施形態のインクジェット記録装置１で採用するインク供給ユニット１５を含む図である。図５を用いて本実施形態のインク循環系の流路構成を説明する。インク供給ユニット１５は、インクタンクユニット１４から供給されたインクを記録ヘッド８（ヘッドユニット）へ供給する。図５では、１色のインクについての構成を示しているが、実際にはこのような構成が、インク色ごとに用意されている。インク供給ユニット１５は、基本的に図２で示したインク供給制御部２０９によって制御される。以下、インク供給ユニット１５の各構成について説明する。

インクは、主に液体容器であるサブタンク１５１と記録ヘッド８との間を循環する。記録ヘッド８では、画像データに基づいてインクの吐出動作が行われ、吐出されなかったインクが再びサブタンク１５１に回収される。

所定量のインクを収容するサブタンク１５１は、記録ヘッド８へインクを供給するための供給流路Ｃ２と、記録ヘッド８からインクを回収するための回収流路Ｃ４とに接続されている。すなわち、サブタンク１５１、供給流路Ｃ２、記録ヘッド８、および回収流路Ｃ４によってインクが循環する循環流路（循環経路）が構成される。また、サブタンク１５１は、空気が流れる流路Ｃ０に接続されている。サブタンク１５１への流路Ｃ０には、サブタンク減圧弁Ｖ６が配されている。

サブタンク１５１には、複数の電極ピンで構成される液面検知手段１５１ａが設けられている。インク供給制御部２０９は、これら複数のピン間の導通電流の有無を検知することによって、インク液面の高さ、即ちサブタンク１５１内のインク残量を把握することができる。減圧ポンプＰ０（タンク内減圧ポンプ）は、サブタンク１５１のタンク内部を減圧するための負圧発生源である。大気開放弁Ｖ０は、サブタンク１５１の内部を大気に連通させるか否かを切り替えるための弁である。

メインタンク１４１は、サブタンク１５１へ供給されるインクを収容するタンクである。メインタンク１４１は可撓性部材で構成され、可撓性部材の容積変化によってサブタンク１５１へインクが充填される。メインタンク１４１は、記録装置本体に対して着脱可能な構成である。サブタンク１５１とメインタンク１４１とを接続するタンク接続流路Ｃ１の途中には、サブタンク１５１とメインタンク１４１の接続を切り替えるためのタンク供給弁Ｖ１が配されている。

インク供給制御部２０９は、液面検知手段１５１ａによってサブタンク１５１内のインクが所定量より少なくなったことを検知すると、大気開放弁Ｖ０、供給弁Ｖ２、回収弁Ｖ４、およびヘッド交換弁Ｖ５を閉じる。またインク供給制御部２０９は、タンク供給弁Ｖ１を開く。この状態において、インク供給制御部２０９は減圧ポンプＰ０を作動させる。すると、サブタンク１５１の内部が負圧となりメインタンク１４１からサブタンク１５１へインクが供給される。液面検知手段１５１ａによってサブタンク１５１内のインクが所定量を超えたことを検知すると、インク供給制御部２０９は、タンク供給弁Ｖ１を閉じ減圧ポンプＰ０を停止する。

供給流路Ｃ２は、サブタンク１５１から記録ヘッド８へインクを供給するための流路であり、その途中には供給ポンプＰ１と供給弁Ｖ２とが配されている。記録動作中は、供給弁Ｖ２を開いた状態で供給ポンプＰ１を駆動することにより、記録ヘッド８へインクを供給しつつ循環経路においてインクを循環することができる。記録ヘッド８によって単位時間あたりに吐出されるインクの量は画像データに応じて変動する。供給ポンプＰ１の流量は、記録ヘッド８が単位時間あたりのインク消費量が最大となる吐出動作を行った場合にも対応できるように決定されている。

リリーフ流路Ｃ３は、供給弁Ｖ２の上流側であって、供給ポンプＰ１の上流側と下流側とを接続する流路である。リリーフ流路Ｃ３の途中には差圧弁であるリリーフ弁Ｖ３が配される。リリーフ弁は、駆動機構によって開閉されるのではなく、ばね付勢されており、所定の圧に達すると弁が開くように構成されている。例えば、供給ポンプＰ１からの単位時間あたりのインク供給量が、記録ヘッド８の単位時間あたりの吐出量と回収ポンプＰ２の単位時間あたりの流量（インクを引く量）との合計値よりも多い場合は、リリーフ弁Ｖ３は、自身に作用する圧力に応じて開放される。これにより、供給流路Ｃ２の一部とリリーフ流路Ｃ３とで構成される巡回流路が形成される。リリーフ流路Ｃ３の構成を設けることにより、記録ヘッド８に対するインク供給量が、記録ヘッド８でのインク消費量に応じて調整され、循環経路内の圧力を画像データによらず安定させることができる。

回収流路Ｃ４は、記録ヘッド８からサブタンク１５１へインクを回収するための流路であり、その途中には回収ポンプＰ２と回収弁Ｖ４とが配されている。回収ポンプＰ２は、循環経路内にインクを循環させる際、負圧発生源となって記録ヘッド８よりインクを吸引する。回収ポンプＰ２の駆動により、記録ヘッド８内のＩＮ流路８０ｂとＯＵＴ流路８０ｃの間に適切な圧力差が生じ、ＩＮ流路８０ｂとＯＵＴ流路８０ｃの間でインクを循環させることができる。

回収弁Ｖ４は、記録動作を行っていないとき、すなわち循環経路内にインクを循環させていないときの逆流を防止するための弁でもある。本実施形態の循環経路では、サブタンク１５１は記録ヘッド８よりも鉛直方向において上方に配置されている（図１参照）。このため、供給ポンプＰ１や回収ポンプＰ２を駆動していないとき、サブタンク１５１と記録ヘッド８との水頭差によって、サブタンク１５１から記録ヘッド８へインクが逆流してしまうおそれがある。このような逆流を防止するため、本実施形態では回収流路Ｃ４に回収弁Ｖ４を設けている。

また、回収流路Ｃ４には、回収弁Ｖ４よりも下流側に逆流防止弁Ｖ７が配されている。逆流防止弁Ｖ７は、一方向弁であり、流路の上流から下流に対するインクを通過させる一方で、下流から上流に向かうインク（逆流）を遮断する。前述したように、回収弁Ｖ４（駆動弁）は、逆流を防止するために、循環が停止した場合に、弁を閉じるようにインク供給制御部２０９によって駆動制御される。しかしながら、例えば循環中に電源がＯＦＦになってしまう場合には、回収弁Ｖ４が閉じずに逆流が生じてしまうことが起こり得る。そこで、一方向弁である逆流防止弁Ｖ７を回収流路Ｃ４に配置することで、回収弁Ｖ４が閉じないような場合でも、記録ヘッド８へのインクの逆流を防止することができる。逆流防止弁Ｖ７は、例えば、ばねとシール部とを含む構成である。ばねによってシール部が付勢されており、逆流防止弁Ｖ７の上流側と下流側とで所定差圧が発生した場合にシール部が開いて流路が開くように構成されている。

なお、供給弁Ｖ２も、記録動作を行っていないとき、すなわち循環経路内にインクを循環させていないときに、サブタンク１５１から記録ヘッド８へのインクの供給を防止するための弁としても機能する。

ヘッド交換流路Ｃ５は、供給流路Ｃ２とサブタンク１５１の空気室（インクが収容されていない空間）とを接続する流路であり、その途中にはヘッド交換弁Ｖ５が配されている。ヘッド交換流路Ｃ５の一端は、供給流路Ｃ２における記録ヘッド８の上流に接続され、供給弁Ｖ２より下流側に接続される。ヘッド交換流路Ｃ５の他端は、サブタンク１５１の上方に接続してサブタンク１５１内部の空気室と連通する。ヘッド交換流路Ｃ５は、記録ヘッド８を交換する際や記録装置１を輸送する際など、使用中の記録ヘッド８からインクを引き抜くときに利用される。ヘッド交換弁Ｖ５は、記録ヘッド８にインクを充填するとき、および、記録ヘッド８からインクを回収するとき以外は閉じるように、インク供給制御部２０９によって制御される。

キャップユニット１０は、流路Ｃ６と接続されている。流路Ｃ６には、減圧ポンプＰ３（キャップ内減圧ポンプ）が配されている。インク供給制御部２０９は、減圧ポンプＰ３を駆動してキャップユニット１０内に負圧を発生させることができる。流路Ｃ６の減圧ポンプＰ３の下流側（キャップユニット１０と反対側）には、メンテナンスカートリッジＣＡが配されている。メンテナンスカートリッジＣＡには、流路Ｃ６を通じて排出されたインクが保持される。

次に、記録ヘッド８内の流路構成について説明する。供給流路Ｃ２より記録ヘッド８に供給されたインクは、フィルタ８３を通過した後、第１の負圧制御ユニット８１と、第２の負圧制御ユニット８２とに供給される。第１の負圧制御ユニット８１は、弱い負圧（大気圧との圧力差が小さい負圧）に制御圧力が設定されている。第２の負圧制御ユニット８２は、強い負圧（大気圧との圧力差が大きい負圧）に制御圧力が設定されている。これら第１の負圧制御ユニット８１と第２の負圧制御ユニット８２における圧力は、回収ポンプＰ２の駆動により適正な範囲で生成される。

インク吐出部８０には、複数の吐出口が配列された記録素子基板８０ａが複数配置され、長尺の吐出口列が形成されている。第１の負圧制御ユニット８１より供給されるインクを導くための共通供給流路８０ｂ（ＩＮ流路）と、第２の負圧制御ユニット８２より供給されるインクを導くための共通回収流路８０ｃ（ＯＵＴ流路）も、記録素子基板８０ａの配列方向に延在している。さらに個々の記録素子基板８０ａには、共通供給流路８０ｂと接続する個別供給流路と、共通回収流路８０ｃと接続する個別回収流路が形成されている。このため、個々の記録素子基板８０ａにおいては、相対的に負圧の弱い共通供給流路８０ｂより流入し、相対的に負圧の強い共通回収流路８０ｃへ流出するような、インクの流れが生成される。個別供給流路と個別回収流路との経路中に、各吐出口に連通し、インクが充填される圧力室が設けられており、記録を行っていない吐出口や圧力室においてもインクの流れが生じる。記録素子基板８０ａで吐出動作が行われると、共通供給流路８０ｂから共通回収流路８０ｃへ移動するインクの一部は吐出口から吐出されることによって消費されるが、吐出されなかったインクは共通回収流路８０ｃを経て回収流路Ｃ４へ移動する。

図６（ａ）は記録素子基板８０ａの一部を拡大した平面模式図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の断面線ＶＩｂ－ＶＩｂにおける断面模式図である。記録素子基板８０ａには、インクが充填される圧力室１００５とインクを吐出する吐出口１００６が設けられている。圧力室１００５において、吐出口１００６と対向する位置には記録素子１００４が設けられている。また、記録素子基板８０ａには、共通供給流路８０ｂと接続する個別供給流路１００８と、共通回収流路８０ｃと接続する個別回収流路１００９とが吐出口１００６毎に複数形成されている。

前述した構成により、記録素子基板８０ａでは、相対的に負圧の弱い（圧力の絶対値が高い）共通供給流路８０ｂより流入し、相対的に負圧の強い（圧力の絶対値が低い）共通回収流路８０ｃへ流出するインクの流れが生成される。より詳しくは、共通供給流路８０ｂ→個別供給流路１００８→圧力室１００５→個別回収流路１００９→共通回収流路８０ｃの順にインクが流れる。記録素子１００４によってインクが吐出されると、共通供給流路８０ｂから共通回収流路８０ｃへ移動するインクの一部は吐出口１００６から吐出されることによって記録ヘッド８の外部へ排出される。一方、吐出口１００６から吐出されなかったインクは、共通回収流路８０ｃを経て回収流路Ｃ４へ回収される。

以上の構成のもと、記録動作を行うとき、インク供給制御部２０９は、タンク供給弁Ｖ１とヘッド交換弁Ｖ５とを閉じ、大気開放弁Ｖ０、供給弁Ｖ２、および回収弁Ｖ４を開き、供給ポンプＰ１および回収ポンプＰ２を駆動する。これにより、サブタンク１５１→供給流路Ｃ２→記録ヘッド８→回収流路Ｃ４→サブタンク１５１の循環経路が確立する。供給ポンプＰ１からの単位時間あたりのインク供給量が記録ヘッド８の単位時間あたりの吐出量と回収ポンプＰ２における単位時間あたりの流量の合計値よりも多い場合は、供給流路Ｃ２からリリーフ流路Ｃ３にインクが流れ込む。これにより、供給流路Ｃ２から記録ヘッド８に流入するインクの流量が調整される。

記録動作を行っていないとき、インク供給制御部２０９は、供給ポンプＰ１および回収ポンプＰ２を停止し、大気開放弁Ｖ０、供給弁Ｖ２、および回収弁Ｖ４を閉じる。これにより、記録ヘッド８内のインクの流れは止まり、サブタンク１５１と記録ヘッド８の水頭差による逆流も抑制される。また、大気開放弁Ｖ０を閉じることで、サブタンク１５１からのインク漏れやインクの蒸発が抑制される。

＜インクの撹拌と脱気＞
液体容器であるサブタンク１５１に充填されたインクに対して、撹拌および脱気を行う動作について説明する。サブタンク１５１に充填されたインクは時間経過とともに沈降する。サブタンク１５１へメインタンク１４１からインク供給後に所定時間経過するとサブタンク１５１内のインクは、底部の濃度が高く液面側の濃度が低くなる。この状態で、サブタンク１５１から記録ヘッド８へインクを供給すると、供給流路Ｃ２はサブタンク１５１の底部の側に繋がっているため、濃度の高いインクが記録ヘッド８に供給される。したがって、記録媒体の画像の色は、記録のはじめに濃く、サブタンク内のインクを消費していくにつれて薄くなる。これを解消するために、サブタンク１５１内のインクを撹拌機構により攪拌する。この結果、サブタンク１５１内のインクの濃度が記録媒体の画像の色に影響しないようにすることができる。

また、サブタンク１５１に供給されたインクには時間経過に応じてインクの飽和溶存酸素量の分だけ酸素が溶解する。所定量の酸素が溶解したインクは流路内において気泡が発生する。気泡によって流路が塞がれるとインクが流れにくくなる。この結果、記録ヘッド８の吐出口１００６からインクが吐出できなくなる。そのため、サブタンク１５１内のインクから溶存酸素を除去する脱気動作を行う必要がある。本実施形態では、撹拌と脱気を同時に行う動作を説明する。

まず、撹拌機構と撹拌動作について説明する。図７、図８、図９は撹拌機構の１色分（５００）を示している。図８は撹拌機構５００を上部から見た図であり、サブタンク１５１の内部を示すために図８の切断線Ｄ１から見た断面図の斜視図を図９に示す。撹拌機構５００は、サブタンク１５１と、サブタンク１５１の底部の下に隙間を開けて配置されたスターラー５０１と、サブタンク１５１の底部の上に配置した撹拌子５０２、スターラー５０１を回転させる撹拌駆動機構５０３で構成される。撹拌子５０２は図９に示すようにサブタンク１５１の底部に載置されている。したがって、サブタンク１５１から軸支するなどの位置決め構成はない。図１０は図８の切断線Ｄ２から見た断面図を示している。撹拌子１５１は円柱状の棒状体の内部に撹拌子磁石５０２Ａを有している。プラスチック樹脂が撹拌子磁石５０２Ａを覆って外形を形成する。なお、棒状体は円柱状でなく多角形の角柱であっても良いし、断面積が長手方向の端部から中心にかけて広くなるような柱体であっても良い。

スターラー５０１は、２つのスターラー磁石（５０４Ａ、５０４Ｂ）を保持する回転体であるプーリー５０５を有している。プーリー５０５は回転軸であるプーリー軸５０６に軸支され、プーリー軸５０６を中心に回転する。プーリー５０５は撹拌ベルト５０７で連結され、撹拌ベルト５０７は撹拌ギア５０８に連結される。さらに撹拌ギア５０８は、撹拌モータ５０９に連結される。つまり、撹拌モータ５０９を作動させるとプーリー５０５は回転し、プーリー５０５に取り付けられたスターラー磁石５０４が回転軸で回転する構成である。スターラー磁石５０４Ｂは、サブタンク１５１の底部を向く上側（サブタンク１５１側）がＮ極、スターラー磁石５０４Ａは上側がＳ極となっている。撹拌子磁石５０２Ａは棒状体の長手方向の端部の一方がＮ極で他方がＳ極になっている。したがって、プーリー５０５が停止状態において、撹拌子５０２のＳ極側は、スターラー磁石５０４のＮ極側に引きつけられ、撹拌子５０２のＮ極側は、スターラー磁石５０４がＳ極側に引きつけられて姿勢が安定する。この状態から、撹拌モータ５０９を作動させて回転体であるプーリー５０５が回転すると、撹拌子５０２もスターラー磁石５０４に連れて回転することになる。回転した撹拌子５０２によって、サブタンク１５１内のインクを回転させる流れが発生する。このようにしてサブタンク１５１の底部に沈降した濃度の高いインクと液面側の濃度の低いインクとが混ざるインクの撹拌が行われる。

次に、脱気動作について説明する。脱気動作は前述の撹拌動作に加えてサブタンク１５１内を減圧することで行う。インク供給ユニット１５の脱気動作について図１６のフローチャートを用いて説明する。まず大気開放弁Ｖ０とタンク供給弁Ｖ１と供給弁Ｖ２と回収弁Ｖ４を閉じサブタンク減圧弁Ｖ６を開ける。次に減圧ポンプＰ０を作動させるとサブタンク１５１内が負圧になる。サブタンク１５１内が所定負圧になるまで待機し、その後減圧ポンプＰ０を停止させる。サブタンク１５１内の気体が負圧になれば、インクに溶解している酸素量が減少しインクは脱気される。更に脱気効率を上げるために、サブタンク１５１内が負圧になった状態で前述した撹拌動作を実行する。撹拌モータ５０９を作動させて所定時間待機した後、撹拌モータ５０９停止させる。所定時間とはインクの撹拌および脱気に必要な時間のことである。この動作で脱気が行われる原理は、撹拌モータ５０９を作動させ撹拌子５０２を回転させると、キャビテーションによってインク中に気泡が発生する。キャビテーションで発生した気泡は撹拌動作停止後インク内に滞留してしまうと再度インクに溶解してしまう。一方、インクに溶解する前に気泡が液面Ｅ（図１０）まで上昇し消泡するとインクと分離されサブタンク１５１内のインクは脱気される。脱気動作が完了したら、大気開放弁Ｖ０を開けてサブタンク１５１内の負圧が開放されるまで所定時間待機する。負圧が開放されたら大気開放弁Ｖ０とサブタンク減圧弁Ｖ６を閉じて動作は終了する。脱気動作を実施するタイミングは本体に設定した時刻で動作し通常は１日１回である。操作者が操作パネル１０４のボタンから脱気動作を行う時刻を設定する。

ここで、撹拌子５０２の具体的な形状について説明する。撹拌子５０２はプラスチック樹脂の内部に撹拌子磁石５０２Ａを有する。撹拌子磁石５０２Ａの長手方向における両端部の位置は、スターラー磁石５０４の中心に位置する長さになっている（図１０）。すなわち羽根５０２Ｂ１の側の端部はＮ極で、Ｓ極であるスターラー磁石５０４の中心の位置にある。羽根５０２Ｂ２の側の端部はＳ極で、Ｎ極であるスターラー磁石５０４の中心の位置にある。なお、両端部の位置とは、両端部において磁力の強い位置であってもよい。仮に撹拌子磁石５０２Ａの端部がスターラー磁石５０４の中心５０４ａからずれた位置になっていると、撹拌子磁石５０２Ａの端部の片側が、スターラー磁石５０４の磁力が強い箇所（ここではスターラー磁石５０４の中心５０４ａ）に引き寄せられる。その結果、撹拌子５０２の中心がプーリー５０５の中心位置からずれた状態になる。そうすると、撹拌子５０２は、回転する際に長手方向の中心の回転軸５０２Ｄで回ることができなくなる。撹拌子５０２は、スターラー磁石５０４に追従して回転し難くなり脱調する。つまり、撹拌子磁石５０２Ａの端部をスターラー磁石５０４の中心５０４ａに位置させることで、撹拌中に撹拌子５０２の脱調を抑制することが可能となる。この結果、スターラー５０１の回転速度を速くすることが可能となり、液体の撹拌および脱気の動作時間を短縮する効果がある。なお、撹拌子磁石５０２Ａは、一体でなく長手方向の両端部に磁力が発生するように分離して配置されていても良い。

撹拌子５０２の両端部は長手方向に延在する平面を有する板状の羽根５０２Ｂである。なお、曲面を有する板状の羽根であっても良い。図１１は図７の切断線Ｄ３から見たサブタンク１５１の内部を示した図であり、撹拌動作時に撹拌子５０２が回転する方向は、矢印で図示したプーリーの回転軸の周方向であるＲ方向に回転する。また、図１２は図１１の矢印Ｅ方向から見た撹拌子５０２の端部側面である。羽根５０２Ｂは、棒状体の長手方向と直交する平面において棒状体の断面の内側にある。内側にあることで撹拌子５０２の回転を妨げない。撹拌子５０２の端部の羽根５０２Ｂの回転方向は図１２で示す右側のＲ方向で、撹拌子５０２は棒状体の長手方向の中心を支点として回転する。羽根５０２Ｂは長手方向と直交する平面における鉛直方向を基準として反時計周りに角度θ傾斜している（図１２）。すなわち羽根５０２Ｂ１は、図１３のように底部に近い辺５０２Ｂ１ｂが回転方向の先端側で、底部から遠い辺５０２Ｂ１ａが回転方向の後端側となる。同様に、羽根５０２Ｂ２は、底部に近い辺５０２Ｂ２ｂが回転方向の先端側で、底部から遠い辺５０２Ｂ２ａが回転方向の後端側となる。また、端部の羽根５０２Ｂ２とその反対側の端部の羽根５０２Ｂ１は図１２における鉛直方向の軸を対称軸として線対称となる。このように対称軸を有することによって撹拌子５０２は安定的に回転をすることができる。なお、羽根５０２Ｂ１と羽根５０２Ｂ２は、長手方向の軸に対して点対称であっても良い。

撹拌子５０２がＲ方向に回転するとサブタンク１５１内のインクは、撹拌子１５１から力を受け撹拌される。その時に羽根５０２Ｂが角度θ傾斜し、先端側５０２Ｂ２ｂから回転することにより、図１２に示すＵ方向に向けてインクを撹拌することが可能となる。すなわち、サブタンク１５１の底部から液面側にインクを送る流れを発生することができる。このためインクの撹拌効率が上がると共に、羽根５０２Ｂで発生させた気泡を液面Ｅ上に送り消泡することができる。その結果、脱気効率を向上させることが可能となる。

羽根５０２Ｂの角度θを０度、３０度、４５度、６０度と比べた時に、脱気効率が最も良い角度は図１２に示す４５度である。脱気効率は、キャビテーションによる気泡の発生量、その気泡を液面Ｅ上へ送るインクの流れによって決まる。気泡の発生量は、０度＞３０度＞４５度＞６０度の順番で多くなる。その理由は、羽根５０２Ｂの回転方向に対する断面積が広いほどキャビテーションが発生しやすいためである。つまり、角度θが大きくなると羽根５０２Ｂの断面積が狭くなりキャビテーションが発生しにくくなる。図１４は、シミュレーションによる撹拌子５０２の１回転あたりのキャビテーションによる気泡発生量を示したデータである。一方で、気泡の液面Ｅ上への送りやすさは、角度θが大きくなるほうが図１２に示すＵの向きが垂直方向に近くなるため、６０度＞４５度＞３０度＞０度の順番である。撹拌子５０２の１回転あたりの液面Ｅ上に送られる気泡量のシミュレーションを図１５に示す。液面Ｅ上に送られる気泡は、４５度＞０度≒３０度＞６０度の順番で多くなる。したがって、この中で最も脱気効率が良くなる角度は４５度ということになる。なお、４５度は数度の製造誤差が許容される。また、撹拌子５０２の回転速度やサブタンク１５１や撹拌子５０２のサイズやインクの液面Ｅの高さなどにより、それぞれ最適な角度は変わる。

撹拌子５０２はサブタンク１５１に対して位置決めは無く内部に載置されているだけである。撹拌子５０２が円柱の場合、周方向に回転して羽根５０２Ｂの角度が安定しない。一方、角柱であるとすると各平面を底面として姿勢が安定してしまうため羽根５０２Ｂの角度が所定角度にならない場合がある。そのため撹拌子５０２は、長手方向の中心に周方向の回転を規制する回転規制部５０２Ｃを有している。回転規制部５０２Ｃは、長手方向と直交する平面の水平方向の長辺Ｃ１（約１３ｍｍ）と垂直方向の短辺Ｃ２（約８ｍｍ）を持つ形状で、長辺の外周面Ｃ１ａは曲面である（図１３）。Ｃ１ａは曲率がなるべく大きいほうが望ましい。その理由は、撹拌子磁石５０２Ａの中心と外側を覆うプラスチック樹脂との中心とがずれて成形されている場合に、重心が中心からずれている分だけ撹拌子５０２が周方向に回転して姿勢が安定するためである。撹拌子５０２が周方向に回転する量を少なくすることで、角度θを所定角度に近い値に保つことができる。一方曲率を大きくすると長辺Ｃ１が長くなり撹拌子５０２が大きくなる。これらの長さは、サブタンク１５１の大きさなどを鑑みて適切に設定する必要がある。また長辺Ｃ１の先端部であるＣ２ａも曲面にして、Ｃ２ａが底面となることを回避している。このように撹拌子５０２の中心に回転規制部５０２Ｃを設けることで、撹拌子５０２がサブタンク１５１に対して位置決めが無くても、羽根５０２Ｂの角度θを概ね所定角度に保つことが可能となる。なお、本実施形態において、撹拌子磁石５０２Ａの長さは約２０ｍｍ、スターラー磁石５０４は鉛直方向に対して高さは約３ｍｍ、断面約１０ｍｍ×約１０ｍｍ、サブタンク１５１の内径は約φ５０ｍｍである。

ここで、撹拌動作速度や撹拌および脱気動作時間について説明する。従来構成ではスターラー５０１の回転速度は約８００ｒｐｍでありそれ以上の回転速度にすると撹拌子５０２が脱調する可能性がある。それに対し、本実施形態の撹拌子磁石５０２Ａの端部をスターラー磁石５０４の中心５０４ａに位置させる構成の場合、撹拌回転速度は約１０００ｒｐｍで動作可能である。また、撹拌および脱気動作の所要時間であるが、従来構成では図１６で説明したフローチャートを開始から完了まで約３２０秒である。撹拌子５０２に羽根５０２Ｂと回転規制部５０２Ｃとを設けることで、動作時間を約２２０秒に短縮可能である。更に前述したスターラー５０１の回転速度を約１０００ｒｐｍにすると約１５０秒まで短縮できる。

以上のように、棒状体の長手方向の両端部に羽根を設ける撹拌子５０２によって、簡単な構成で液体の撹拌効率を向上させることができる。また、本実施形態の撹拌子５０２をサブタンク１５１に入れる撹拌装置および記録装置では、インクの撹拌効率および脱気効率を向上させることができる。

１５１ サブタンク
５００ 撹拌機構
５０１ スターラー
５０２ 撹拌子
５０２Ｂ 羽根
５０４ スターラー磁石
５０５ プーリー

Claims (13)

1. 棒状体の長手方向における第１端部および前記第１端部と反対の第２端部においてそれぞれ磁力を有し、液体を攪拌するための撹拌子であって、
   前記棒状体の前記第１端部および前記第２端部はそれぞれ前記長手方向に延在する第１羽根および第２羽根を有することを特徴とする撹拌子。
2. 前記第１羽根と前記第２羽根は、前記長手方向と直交する平面において対称軸を有することを特徴とする請求項１に記載の撹拌子。
3. 前記第１羽根および前記第２羽根は、それぞれ平面または曲面を有する板状であることを特徴とする請求項１または２に記載の撹拌子。
4. 前記第１羽根および第２羽根は、前記長手方向と直交する平面において前記棒状体の断面の内側にあることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の撹拌子。
5. 前記棒状体は円柱状であり、
   前記棒状体は前記長手方向の周方向に対する回転を規制する規制部を備えることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の撹拌子。
6. 前記規制部の前記長手方向と直交する平面における第１方向の長さは、前記平面における前記第１方向と直交する第２方向の長さより長いことを特徴とする請求項５に記載の撹拌子。
7. 請求項１ないし６の何れか１項に記載の撹拌子と、
   前記撹拌子が載置され、液体を収容する液体容器と、
   前記液体容器の底部において下方から対向して回転軸で回転し、複数の位置に磁石を有する回転体と、を備える撹拌装置。
8. 前記第１羽根および前記第２羽根は、前記撹拌子の前記回転軸の周方向に対して回転する際の先端側が後端側より前記液体容器の前記底部に近いことを特徴とする請求項７に記載の撹拌装置。
9. 前記第１羽根および第２羽根と前記回転軸の成す小さい方の角度は４５度であることを特徴とする請求項８に記載の撹拌装置。
10. 前記複数の磁石は、Ｎ極が前記底部を向く第１磁石とＳ極が前記底部を向く第２磁石とであり、前記第１磁石の中心に前記第１端部が位置し前記第２磁石の中心に前記第２端部が位置することを特徴とする請求項７ないし９の何れか１項に記載の撹拌装置。
11. 請求項７ないし１０の何れか１項に記載の撹拌装置と、
    記録媒体に画像を記録する記録ヘッドと、
    前記記録ヘッドと前記液体容器とを接続する流路とを備え、液体は前記記録ヘッドに供給するインクであることを特徴とするインクジェット記録装置。
12. 前記液体容器は液体の脱気を行うための減圧するポンプを備えることを特徴とする請求項１１に記載のインクジェット記録装置。
13. 前記液体容器の減圧をした後に、前記回転体を回転させることを特徴とする請求項１１または１２に記載のインクジェット記録装置。

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