JP3900209B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター等の記録装置に係り、特に静電気力を用いたインクジェット方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方法にはピエゾ圧電方式、サーマル（バブル）インクジェット方式、静電加速方式等がある。
従来のピエゾ圧電を利用するインクジェット記録方式は、インクタンクから電極及び圧電素子、振動板、ノズルを有するインク室内部にインクを供給し、電極に電圧を印加することにより生ずる圧電素子の変位を利用してインク滴を吐出させるものである。
【０００３】
また、従来のサーマルインクジェット記録方式は、インクタンクからヒーターとノズルを有するインク室内部にインクを供給し、ヒーターで加熱することによって生ずる気泡を利用してインク滴を吐出させるものである。
【０００４】
従来の静電気を利用するインクジェット記録方式は、インクタンクからノズルや多数の電極を有するスリット状のインク保持部内部にインクを供給し、ノズルや電極に選択的に高電圧を印加することにより、開口部先端と近接対向する記録紙に電極近傍のインクを噴出させて記録するものである。
【０００５】
インクは電気抵抗値が１０6 〜１０8 Ω・ｃｍ程度のものが用いられており、一般的には油性溶媒に染料からなる着色剤を分散助剤により分散して、抵抗値を調節したものが使用されている。インクの飛翔原理は、電極に印加された高電圧により電極に接するインクに電荷が注入されてインクが電荷を帯び、電界によりインクが噴出されるものと解釈されている。従って、インクは通常は帯電しておらず電圧を印加したときにのみ、電極近傍のインクが帯電され吐出力を得ている。このため、絶縁性の高いインクでは所要電圧が高くなる。また、このインクは溶媒と着色剤が均一に分散されたものであり、前述した２つの方式と同様にインク中の全ての成分が印字によって消耗される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット技術は小型で消費電力も小さく、近年普及はめざましい。一方で、これらのインクジェット技術には共通の技術課題となる問題点も多い。従来のインクジェット記録方式はノズルやオリフィスを用いることから目詰まりしやすく、この対策のために沈殿の少ない染料を着色成分として用いるため、日光に対する褪色が著しく、長期保存用の記録用途には用いることはできないのが現状である。
【０００７】
また、流動性の高い液体インクを用いるため、受像体である紙に対してにじみやフェザリングと呼ばれる画像不良が生じ、記録紙側にシリカや水溶性バインダをコートした受像紙を用いなければならず、用紙の自由な選択ができない。
【０００８】
また、目詰まりの確率はノズル数が増加するほど高くなるので、高密度で広幅の（ノズルの多い）記録装置の実用化が困難であった。従って記録速度の遅いものしか実用化されていないのが現状である。
【０００９】
従来の静電気加速方式に対して、高抵抗のインクを用い、電圧印加によりトナー粒子を凝集・吐出させる方式では顔料を着色成分として用いるので、耐褪色法は良好であり、インク中の粒子成分を選択的に吐出させるため、にじみが生じにくいという利点がある。しかしながら、連続吐出により残留・蓄積してしまった過剰イオンを含むキャリア液が新しいインク液に混入して、徐々に吐出に悪影響を及ぼすようになるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、古い液と新しい液との不均一な混合によりインクの特性が不安定化することを防止してインクの特性を常に安定に維持することができ、また、印字動作へ迅速に復帰して高速処理することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
先ず、インクジェット記録方式について説明する。
まず、インクは絶縁性液体であるイソパラフィン系溶媒（例えば、電気抵抗値が１０12〜１０13Ω・ｃｍ以上の商品名アイソパーＧ、Ｈ、Ｌのようなもの）からなる分散媒（以下、「キャリア液」という）中に０．０１〜５μｍ程度の粒子径で、キャリア液中において所定の極性に帯電し、少なくとも着色成分を有する樹脂粒子（以下、「トナー」と呼ぶ）を重量比濃度で１０％以下で分散した構成になっている。このインクは電子写真等で用いられる液体現像材と基本的に同じであるが、液の電気抵抗はこれより高いものが要求される。
【００１２】
このインクをこの状態で記録紙に転写すると、濃度の低い画像しか得られない。これはトナー濃度が上記の値では色材であるトナーの量が少ないためである。そこで、初期状態でトナー濃度の高いインクを用いると、インクの粘度が上昇してしまい、インクの搬送が困難になる。
【００１３】
トナー成分が吐出した残りのインクは回収されて新しいインクと混ぜ合わされるが、この残留インクは残留イオンを含んでいるため、徐々にインクの劣化を促進してゆく。
【００１５】
（１）絶縁性の液体中に、この液体中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる記録液が収容された主タンクと、
記録液に受像体または、あるいは対向電極との間に電界を形成する記録電極を有する記録ヘッドと、
記録電極に所定の記録電圧を選択的に与えて記録液中のトナー粒子を分離吐出させ、受像体に転写させる手段と、
前記主タンクから新しい記録液が供給され、かつ、前記記録ヘッドから使用済みの記録液が導入される第１のサブタンクと、
この第１のサブタンクから記録液が供給され、さらに記録液を前記記録ヘッドに一定の圧力で供給する第２のサブタンクと、
前記第１のサブタンクから劣化した記録液を回収し、かつ、回収した記録液を前記主タンクに供給する回収タンクと、
を具備することを特徴とする。
【００１６】
（２）絶縁性の液体中に、この液体中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる記録液が収容された主タンクと、
記録液に受像体または、あるいは対向電極との間に電界を形成する記録電極を有する記録ヘッドと、
記録電極に所定の記録電圧を選択的に与えて記録液中のトナー粒子を分離吐出させ、受像体に転写させる手段と、
前記主タンクから新しい記録液がそれぞれ供給され、かつ、前記記録ヘッドから使用済みの記録液がそれぞれ導入される複数の第１のサブタンクと、
この第１のサブタンクから記録液がそれぞれ供給され、さらに記録液を前記記録ヘッドに一定の圧力でそれぞれ供給する複数の第２のサブタンクと、
前記複数の第１のサブタンクから劣化した記録液をそれぞれ回収する回収タンクと、を具備し、
上記複数の第１及び第２のサブタンクは上記記録ヘッドとの間にそれぞれが個別に記録液の循環回路を形成し、それらのうち少なくとも２つの循環回路は並列に稼働できることを特徴とする。
【００１７】
（３）絶縁性の液体中に、この液体中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる記録液が収容された主タンクと、
記録液に受像体または、あるいは対向電極との間に電界を形成する記録電極を有する記録ヘッドと、
記録電極に所定の記録電圧を選択的に与えて記録液中のトナー粒子を分離吐出させ、受像体に転写させる手段と、
前記主タンクから新しい記録液がそれぞれ供給され、かつ、前記記録ヘッドから使用済みの記録液がそれぞれ導入される複数の第１のサブタンクと、
この第１のサブタンクから記録液がそれぞれ供給され、さらに記録液を前記記録ヘッドに一定の圧力でそれぞれ供給する複数の第２のサブタンクと、
前記複数の第１のサブタンクから劣化した記録液をそれぞれ回収し、かつ、回収した記録液を前記主タンクに供給する回収タンクと、を具備し、
上記複数の第１及び第２のサブタンクは上記記録ヘッドとの間にそれぞれが個別に記録液の循環回路を形成し、それらのうち少なくとも２つの循環回路は並列に稼働できることを特徴とする。
【００１８】
（４）さらに上記（１）〜（３）のうちのいずれかにおいて、第１のサブタンク内の記録液を撹拌する撹拌手段を有することを特徴とする。
（５）さらに上記（１）〜（３）のうちのいずれかにおいて、第１のサブタンク内の記録液の濃度又は電気抵抗値を検出する手段と、この検出濃度又は検出電気抵抗値に基づき第１のサブタンク内の記録液を前記回収タンクに回収させ、前記主タンクから新しい記録液を前記第１のサブタンク内に供給させる手段と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
（６）さらに上記（２）又は（３）のいずれかにおいて、第１のサブタンクと前記第２のサブタンクとの間に小循環回路が形成され、この小循環回路を介して前記第２のサブタンクに供給された記録液の少なくとも一部が前記第１のサブタンクに戻されることを特徴とする。
（７）さらに上記（１）又は（３）のいずれかにおいて、前記回収タンク内に調整用の記録液を供給する調整タンクを具備することを特徴とする。
【００２０】
なお、インクをインクタンクから記録ヘッドへ供給し、搬送する間は低濃度で、記録ヘッドから吐出する直前にトナーを濃縮させ、トナー濃度の高いインクを記録紙に転写することが望ましい。
【００２１】
このように高抵抗で、初期状態では低トナー濃度のインクを用い、吐出直前にトナー粒子を凝集させて記録ヘッドから高濃度のインクを吐出させる方式ではインク中の粒子成分を選択的に吐出させるため、にじみが生じにくいという利点がある。しかしながら、トナー粒子成分を失った残留分は後に残される。これらはインクタンク内に再度回収され、新しいインク液と混合されて再び利用される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明はトナーの特性を安定に保ち、印字をより長い間継続して高能率に行うものである。具体的には印字中はインクは閉じた系の中で循環させ、インクの劣化を検出した時点で、使用済みの古いインクは回収し、新しいインクに入れ替えるようにしたものである。
【００２３】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態のインクジェット記録装置は４つのタンク１，２，３，４を備えている。主タンク１は大容量であり、この主タンク１に最初の記録液（インク）が充填されている。タンク３は、ポンプ５をもつ回路を介してタンク２に連通し、さらにヘッド８の上流側回路に連通している。
【００２４】
タンク２はバルブ６をもつ回路を介して主タンク１に連通し、主タンク１から新しいインクの供給を受けるようになっている。また、タンク２はヘッド８の下流側回路に連通し、使用済みの古いインクが流入するようになっている。使用済みの古いインクと新しい補充インクとはタンク２内で合流し、撹拌機１０で混合撹拌されるようになっている。また、タンク２はコントローラのＣＰＵに接続された濃度検出器（図示せず）及び抵抗検出器（図示せず）を備えており、タンク２内のインク濃度および電気抵抗値がそれぞれ検出されるようになっている。さらに、タンク２はバルブ７をもつ回路を介して回収タンク４に連通し、使用済みの古いインクがタンク４に回収されるようになっている。
【００２５】
なお、ヘッド８には接地された直流電源回路が接続され、通電するとヘッド８から対向電極９に向かってインクが吐出されるようになっている。
次に動作について説明する。
【００２６】
最初に記録液が充填されるのはタンク１であって、ここでは記録液の貯蔵が主な役割である。まずバルブ６が開けられ、記録液がタンク２へ供給される。所定量の記録液が供給されるとバルブ６は閉じられる。タンク２では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量をそれぞれ検出する。
【００２７】
次にポンプ５を稼働させて、記録液をタンク３へ供給する。タンク３は常に一定の圧力でヘッド８に記録液を供給する役割を持っている。ヘッド８に供給された記録液はヘッド８に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極９に向かって飛翔する。
【００２８】
飛翔に使われなかった残りの記録液は、回収路を通ってタンク２に帰還する。撹拌器１０によってタンク２内の記録液は適宜混合され、再びポンプ５で汲み上げられてゆく。このようにして印字動作に伴って循環を繰り返してゆくと図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００２９】
ポンプ５を停止し、タンク３の記録液はタンク２へ回収される。さらにバルブ７を開け、劣化した記録液は全てタンク４内に回収される。タンク２，３が空になったことが検知されるとバルブ７は閉じられ、バルブ６が開けられて再び上記の動作が繰り返される。
【００３０】
次に、インクの検知方法について簡単に説明する。
インク液量についてはフロートスイッチ等で検知する。インクの劣化については印字によるトナー粒子成分の消耗程度を光透過率を測定することによって検知することができる。あるいはイオンの濃度の変化を導電率を測定することによってもインクの劣化を検知することができる。さらに、劣化の検知手段として印字枚数を目安にしてもよい。なお、これらの方法を併用することにより更に検知精度を高めることができる。
（第２の実施形態）
図２に示すように、第２の実施形態のインクジェット記録装置は５つのタンク３１，３２，３３，３４，３５を備えている。主タンク３１は大容量であり、この主タンク３１に最初の記録液（インク）が充填されている。第２のサブタンク３３は、ポンプ３６をもつ回路を介して第１のサブタンク３２に連通し、さらにヘッド４１の上流側回路に連通している。
【００３１】
第１のサブタンク３２はバルブ３８をもつ回路を介して主タンク３１に連通し、主タンク３１から新しいインクの供給を受けるようになっている。また、第１のサブタンク３２はヘッド４１の下流側回路に連通し、使用済みの古いインクが流入するようになっている。使用済みの古いインクと新しいインクとは、第１のサブタンク３２内で合流し、バルブ３９をもつ回路を介して第１のサブタンク３２から回収タンク３４に送られ、回収タンク３４内で撹拌機４３により撹拌されるようになっている。なお、第１のサブタンク３２はコントローラのＣＰＵに接続された濃度検出器（図示せず）及び抵抗検出器（図示せず）を備えており、第１のサブタンク３２内のインク濃度および電気抵抗値がそれぞれ検出されるようになっている。
【００３２】
回収タンク３４はバルブ４０をもつ回路を介して調整タンク３５に連通し、調整タンク３５から回収タンク３４内に新しいインクが補充されるようになっている。さらに、回収タンク３４はポンプ３７をもつ回路を介して主タンク３１に連通し、回収タンク３４から回収したインクを主タンク３１に供給して、これを再度利用するようにしている。なお、回収タンク３４は上記と同じコントローラのＣＰＵに接続された濃度検出器（図示せず）及び抵抗検出器（図示せず）を備えており、回収タンク３４内のインク濃度および電気抵抗値がそれぞれ検出されるようになっている。
【００３３】
なお、ヘッド４１には接地された直流電源回路が接続され、通電するとヘッド４１から対向電極４２に向かってインクが吐出されるようになっている。
次に動作について説明する。
【００３４】
最初に記録液が充填されるのは主タンク３１であって、主タンク３１は記録液の貯蔵と再処理済み記録液を回収し、貯蔵することが主な役割である。まずバルブ３８を開け、主タンク３１内の記録液を第１のサブタンク３２へ供給する。所定量の記録液が供給されるとバルブ３８を閉じる。第１のサブタンク３２では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量をそれぞれ検出する。
【００３５】
次にポンプ３６を稼動させて、記録液を第２のサブタンク３３へ供給する。第２のサブタンク３３は常に一定の圧力でヘッド４１に記録液を供給する役割を有する。ヘッド４１に供給された記録液はヘッド４１に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極４２に向かって飛翔する。飛翔に使われなかった残りの記録液は回収路を通って第１のサブタンク３２に帰還する。図示していない撹拌機によって第１のサブタンク３２内の記録液は適宜混合され、再びポンプ３６で汲み上げられてゆく。このようにして循環を繰り返してゆくと、図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００３６】
ポンプ３６を停止し、第２のサブタンク３３の記録液は第１のサブタンク３２へ回収される。さらにバルブ３９を開け、劣化した記録液は全て回収タンク３４に回収される。第１及び第２のサブタンク３２，３３が空になったことが検知されるとバルブ３９は閉じられ、バルブ３８が開けられて再び前述の動作が繰り返される。
【００３７】
バルブ３９を閉じると、バルブ４０が開き、回収された記録液を収容している回収タンク３４内へ調整タンク３５から調整用記録液が適量供給される。撹拌器４３によって、回収された記録液は混合調整される。このようにして調整された記録液は所定の導電率を有する記録液として再生処理される。今までの一連の動作が繰り返されて回収タンク３４内の再処理液は順次溜められてゆく。主タンク３１内の液量が所定量を下回ると、ポンプ３７を稼動させて回収タンク３４から主タンク３１へ再処理液を供給する。そしてまた最初から同様の動作が繰り返されてゆく。
【００３８】
第１の循環回路のタンク１２はバルブ１９をもつ回路を介して主タンク１１に連通し、もう一方の第２の循環回路のタンク１４はバルブ２４をもつ回路を介して主タンク１１に連通し、主タンク３１から新しいインクの供給をそれぞれ受けるようになっている。各タンク１２，１４はバルブ２３，２８をもつ回路を介して回収タンク１６にそれぞれ連通し、劣化したインクが回収されるようになっている。
【００３９】
第１循環回路のタンク１３はポンプ１７をもつ供給回路によりタンク１２に連通し、かつ、バルブ２２をもつ戻り回路によりタンク１２に連通している。すなわち、タンク１２とタンク１３との間に小循環回路が形成されるようになっている。タンク１３はさらにヘッド２９の上流側回路に連通している。
【００４０】
第２循環回路のタンク１５はポンプ１８をもつ供給回路を介してタンク１４に連通し、かつ、バルブ２７をもつ戻り回路によりタンク１４に連通している。このようにタンク１４とタンク１５との間も同様に小循環回路が形成されている。なお、図示を省略しているが第２循環回路のタンク１５もヘッド２９の上流側回路に連通している。
【００４１】
第１及び第２の循環回路のタンク１２，１４はヘッド２９の下流側回路にそれぞれ連通し、使用済みの古いインクが流入するようになっている。使用済みの古いインクと新しい補充インクとは、タンク１２，１４内で合流し、撹拌器（図示せず）で撹拌混合されるようになっている。なお、タンク１２，１４はコントローラのＣＰＵに接続された濃度検出器（図示せず）及び抵抗検出器（図示せず）を備えており、タンク内のインク濃度および電気抵抗値がそれぞれ検出されるようになっている。
【００４２】
なお、ヘッド２９には接地された直流電源回路が接続され、通電するとヘッド２９から対向電極３０に向かってインクが吐出されるようになっている。
次に動作について説明する。
【００４３】
最初に記録液が充填されるのはタンク１１であって、ここでは記録液の貯蔵が主な役割である。まずバルブ１９を開け、記録液がタンク１２へ供給される。所定量の記録液が供給されるとバルブ１９を閉じる。タンク１２では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量を検知する。次にポンプ１７を稼働させて、記録液をタンク１３へ供給する。タンク１３は常に一定の圧力でヘッド２９に記録液を供給する役割を有する。ヘッド２９に供給された記録液はヘッド２９に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極３０に向かって飛翔する。
【００４４】
飛翔に使われなかった残りの記録液は回収路を通ってタンク１２に帰還する。図示しない撹拌器によってタンク１２内の記録液は適宜混合され、再びポンプ１７で汲み上げられてゆく。このようにして循環を繰り返してゆくと図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００４５】
ポンプ１７を停止し、バルブ２０を閉じ、次いでバルブ２１を閉じる。次に、バルブ２５およびバルブ２６を開ける。バルブ２４を開け、記録液がタンク１４内へ供給される。所定量の記録液が供給されるとバルブ２４を閉じる。タンク１４では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量を検知する。なお、タンク１４への記録液の供給は、バルブが２０，２１が閉じられる前に予め行われていることが望ましい。
【００４６】
次にポンプ１８を稼働させて、記録液をタンク１５へ供給する。タンク１５は常に一定の圧力でヘッド２９に記録液を供給する役割を有する。
ヘッド２９に供給された記録液はヘッド２９に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極３０に向かって飛翔する。飛翔に使われなかった残りの記録液は回収路を通ってタンク１４に帰還する。図示しない撹拌器によってタンク１４内の記録液は適宜混合され、再びポンプ１８で汲み上げられてゆく。このようにして循環を繰り返してゆくと図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００４７】
ポンプ１８を停止し、バルブ２５が閉じられ、ついでバルブ２６が閉じられる。前にバルブ２０，２１が閉じられた側のユニットは、切り替えられた一方のユニットが印字動作等を行っている間に、バルブ２２が開けられてタンク１３の記録液はタンク１２へ回収される。さらにバルブ２３が開けられ、劣化した記録液は全てタンク１６内に回収される。タンク１２，１３が空になったことが検知されるとバルブ２３は閉じられ、バルブ１９が開けられて記録液がタンク１２へ供給される。所定量の記録液が供給されるとバルブ１９は閉じられ、待機状態となっている。劣化が検知されたユニットは待機状態のユニットに切り替えられて再び同様なことが繰り返される。
（第４実施形態）
図４に示すように、第４実施形態のインクジェット記録装置は、上記の第３実施形態と同様に交替で使用可能な２つの循環回路を備えるとともに、上記の第２実施形態と同様に回収した記録液を再利用する回路を備えている。
【００４８】
主タンク５１は大容量であり、この主タンク５１に最初のインクが充填されている。第１の循環回路のタンク５２はバルブ６０をもつ回路を介して主タンク５１に連通し、もう一方の第２の循環回路のタンク５４はバルブ６５をもつ回路を介して主タンク５１に連通し、主タンク５１から新しいインクの供給をそれぞれ受けるようになっている。さらに、各タンク５２，５４はバルブ６４，６９をもつ回路を介してタンク５６にそれぞれ連通し、劣化したインクが回収されるようになっている。
【００４９】
タンク５６はバルブ７０をもつ回路を介してタンク８１に連通し、新しいインクがタンク８１からタンク５６内に供給されるようになっている。使用済みの古いインクと新しい補充インクとは、タンク５６内で合流し、撹拌器７３で撹拌混合されるようになっている。さらに、タンク５６はポンプ５９をもつ回路により主タンク５１に連通し、回収したインクを再利用できるようになっている。
【００５０】
第１循環回路のタンク５２はポンプ５７をもつ供給回路によりタンク５３に連通し、かつ、バルブ６３をもつ戻り回路によりタンク５３に連通している。すなわち、タンク５２とタンク５３との間に小循環回路が形成されるようになっている。タンク５３はさらにヘッド７１の上流側回路に連通している。
【００５１】
第２循環回路のタンク５４はポンプ５８をもつ供給回路を介してタンク５５に連通し、かつ、タンク５５はバルブ６８をもつ戻り回路によりタンク５５に連通している。このようにタンク５４とタンク５５との間も同様に小循環回路が形成されている。なお、図示を省略しているが第２循環回路のタンク５５もヘッド７１の上流側回路に連通している。
【００５２】
第１及び第２の循環回路のタンク５２，５４はヘッド７１の下流側回路にそれぞれ連通し、使用済みの古いインクが流入するようになっている。使用済みの古いインクと新しい補充インクとは、タンク５２，５４内で合流し、撹拌器（図示せず）で撹拌混合されるようになっている。なお、タンク５２，５４はコントローラのＣＰＵに接続された濃度検出器（図示せず）及び抵抗検出器（図示せず）を備えており、タンク内のインク濃度および電気抵抗値がそれぞれ検出されるようになっている。
【００５３】
なお、ヘッド７１には接地された直流電源回路が接続され、通電するとヘッド７１から対向電極７２に向かってインクが吐出されるようになっている。
次に動作について説明する。
【００５４】
最初に記録液が充填されるのはタンク５１であって、ここでは記録液の貯蔵と再生した記録液を回収し貯蔵するのが主な役割である。まずバルブ６０を開け、記録液を第１循環回路のタンク５２へ供給する。所定量の記録液が供給されるとバルブ６０は閉じられる。タンク５２では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量を検知する。
【００５５】
次にポンプ５７を稼働させて、記録液をタンク５３へ供給する。タンク５３は常に一定の圧力でヘッド７１に記録液を供給する役割を有する。ヘッド７１に供給された記録液はヘッド７１に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極７２に向かって飛翔する。飛翔に使われなかった残りの記録液は回収路を通ってタンク５２に帰還する。図示しない撹拌器によってタンク５２内の記録液は適宜混合され、再びポンプ５７で汲み上げられてゆく。このようにして循環を繰り返してゆくと図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００５６】
ポンプ５７を停止し、バルブ６１を閉じ、次いでバルブ６２を閉じる。
次に閉じていたバルブ６６および６７を開ける。バルブ６５を開け、記録液をタンク５４へ供給する。所定量の記録液が供給されるとバルブ６５を閉じる。タンク５４では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量を検知する。なお、タンク５４への記録液の供給は、バルブが６１，６２が閉じられる前に予め行っていることが好ましい。
【００５７】
次にポンプ５８を稼働させて、記録液を第２循環回路のタンク５５へ供給する。タンク５５は常に一定の圧力でヘッド７１に記録液を供給する役割を有する。
ヘッド７１に供給された記録液はヘッド７１に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極７２に向かって飛翔する。飛翔に使われなかった残りの記録液は回収路を通ってタンク５４に帰還する。図示しない撹拌器によってタンク５４内の記録液は適宜混合され、再びポンプ５８で汲み上げられてゆく。このようにして循環を繰り返してゆくと図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００５８】
ポンプ５８を停止し、バルブ６６を閉じ、次いでバルブ６７を閉じる。
切り替えられた一方のユニットが印字動作等を行っている間に、他方のユニットではバルブ６３を開け、タンク５３の記録液をタンク５２内へ回収する。さらにバルブ６４を開け、劣化した記録液を全てタンク５６内に回収する。
【００５９】
タンク５２，５３が空になったことが検知されると、バルブ６４を閉じ、バルブ６０を開けて記録液をタンク５２へ供給する。所定量の記録液が供給されるとバルブ６０を閉じ、このユニットは待機状態となる。劣化が検知されたユニットは待機状態のユニットに切り替えられて再び同様なことが繰り返される。
【００６０】
次に回収液を調整するための調整液について補足説明する。
図１及び図３に示した実施形態では劣化したインクは廃液として回収されてしまうので、インクは一種類のみでよい。一方、図２及び図４に示した実施形態では回収したインクを調整し直して再生するのに、残留イオンを中和させるような調整液が必要になる。調整液は分散溶媒と着色剤、分散用高分子、金属石鹸、ＳｉＯ2 を混合分散させたようなものである。この場合にＳｉＯ2 が中和させる働きを持つ。
【００６１】
次に図５及び図６を比較参照しながらインクの劣化について説明する。
図５は縦軸にインクの電気抵抗値（Ω・ｃｍ）及びインク濃度（％）をとり、横軸に印字量をとって、従来方式の装置におけるインクの経時変化を調べた特性線図である。ここで、従来方式とは残留インクと新しいインク液とを混ぜながら使う方式のことをいう。図中にて曲線Ｃ１はインク濃度の経時変化を示し、曲線Ｒ１はインクの電気抵抗値の経時変化を示す。
【００６２】
図６は縦軸にインクの電気抵抗値（Ω・ｃｍ）及びインク濃度（％）をとり、横軸に印字量をとって、本発明方式の装置におけるインクの経時変化を調べた特性線図である。図中にて曲線Ｃ２はインク濃度の経時変化を示し、曲線Ｒ２はインクの電気抵抗値の経時変化を示す。
【００６３】
図５から明らかなように、残留インクと新しいインク液とを混ぜながら使う方式では、濃度変化はほとんどないが、抵抗値は緩やかに徐々に低下してゆく一方である。この方式では濃縮過程があるのでインクの濃度自体はそれほど画質には影響しないが、インクの抵抗値は画質（特ににじみなど）に大きく影響を及ぼす。
【００６４】
これに対して本発明の方式ではサブタンク２と記録ヘッド８との間で少量のインクを循環させるので、図６から明らかなように、トナーの消費によりインクの濃度は急激に変化する。すなわち、従来の方式では濃度変化が少なく、電気抵抗値が徐々に低下するため、インクの劣化の検知が困難であったが、本発明の方式によると少量のインクを循環するので、インクの電気抵抗値の変化およびインク濃度の変化が検知しやすくなる。そして、劣化したインクは新しいインクとは混ぜることなく回収してしまうので、常に初期状態に近い状態のインクで印字を行うことができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、記録液の供給系が記録ヘッドを介して記録液を循環する系と該循環系へ記録液を供給・回収する系とからなるようにすることで、新しい記録液の追加供給と劣化した記録液の回収を分離することができる。そのため古い液と新しい液との不均一な混合によりインクの特性が不安定化することを防止することができ、インクの特性を常に安定に維持することができる。また、記録ヘッドに接続される循環ユニットを複数用意して、適宜切り替えて用いるようにすることで印字動作への復帰も速くなり、高速処理が可能となる。
【００６６】
また本発明によれば、記録液の供給系を複数の循環系とし、それらのうち少なくとも一部の循環系は並列に稼働できるようにすることにより、新しい記録液の追加供給と劣化した記録液の回収・再生を分離し、古い液と新しい液との不均一な混合によりインクの特性が不安定化することを防止することができ、インクの特性を安定に維持することができる。再生処理の系統を有する場合には、廃液を多量に廃棄することなく、無駄の少ない使い方ができる。
【００６７】
また、記録ヘッドに接続される循環ユニットを複数用意して、適宜切り替えて並列に稼働させられるため、印字動作への復帰も速くなり、高速処理が可能となる。インクの再調整に時間をかけることができるのでソルベントショックを起こすこともなく安定した状態でインクを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す構成ブロック図。
【図２】他の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す構成ブロック図。
【図３】他の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す構成ブロック図。
【図４】他の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す構成ブロック図。
【図５】従来装置を用いたときのインク濃度の経時変化とインクの電気抵抗値の経時変化をそれぞれ示す特性線図。
【図６】本発明装置を用いたときのインク濃度の経時変化とインクの電気抵抗値の経時変化をそれぞれ示す特性線図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，１１，１２，１３，１４，１５，１６，３１，３２，３３，３４，３５…タンク、
５，１７，１８，３６，３７，５７，５８，５９…ポンプ、
６，７，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，３８，３９，４０，６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９，７０…バルブ、
８，２９，４１，７１…記録ヘッド、
９，３０，４２，７２…対向電極、
１０，４３，７３…撹拌器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター等の記録装置に係り、特に静電気力を用いたインクジェット方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方法にはピエゾ圧電方式、サーマル（バブル）インクジェット方式、静電加速方式等がある。
従来のピエゾ圧電を利用するインクジェット記録方式は、インクタンクから電極及び圧電素子、振動板、ノズルを有するインク室内部にインクを供給し、電極に電圧を印加することにより生ずる圧電素子の変位を利用してインク滴を吐出させるものである。
【０００３】
また、従来のサーマルインクジェット記録方式は、インクタンクからヒーターとノズルを有するインク室内部にインクを供給し、ヒーターで加熱することによって生ずる気泡を利用してインク滴を吐出させるものである。
【０００４】
従来の静電気を利用するインクジェット記録方式は、インクタンクからノズルや多数の電極を有するスリット状のインク保持部内部にインクを供給し、ノズルや電極に選択的に高電圧を印加することにより、開口部先端と近接対向する記録紙に電極近傍のインクを噴出させて記録するものである。
【０００５】
インクは電気抵抗値が１０6 〜１０8 Ω・ｃｍ程度のものが用いられており、一般的には油性溶媒に染料からなる着色剤を分散助剤により分散して、抵抗値を調節したものが使用されている。インクの飛翔原理は、電極に印加された高電圧により電極に接するインクに電荷が注入されてインクが電荷を帯び、電界によりインクが噴出されるものと解釈されている。従って、インクは通常は帯電しておらず電圧を印加したときにのみ、電極近傍のインクが帯電され吐出力を得ている。このため、絶縁性の高いインクでは所要電圧が高くなる。また、このインクは溶媒と着色剤が均一に分散されたものであり、前述した２つの方式と同様にインク中の全ての成分が印字によって消耗される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット技術は小型で消費電力も小さく、近年普及はめざましい。一方で、これらのインクジェット技術には共通の技術課題となる問題点も多い。従来のインクジェット記録方式はノズルやオリフィスを用いることから目詰まりしやすく、この対策のために沈殿の少ない染料を着色成分として用いるため、日光に対する褪色が著しく、長期保存用の記録用途には用いることはできないのが現状である。
【０００７】
また、流動性の高い液体インクを用いるため、受像体である紙に対してにじみやフェザリングと呼ばれる画像不良が生じ、記録紙側にシリカや水溶性バインダをコートした受像紙を用いなければならず、用紙の自由な選択ができない。
【０００８】
また、目詰まりの確率はノズル数が増加するほど高くなるので、高密度で広幅の（ノズルの多い）記録装置の実用化が困難であった。従って記録速度の遅いものしか実用化されていないのが現状である。
【０００９】
従来の静電気加速方式に対して、高抵抗のインクを用い、電圧印加によりトナー粒子を凝集・吐出させる方式では顔料を着色成分として用いるので、耐褪色法は良好であり、インク中の粒子成分を選択的に吐出させるため、にじみが生じにくいという利点がある。しかしながら、連続吐出により残留・蓄積してしまった過剰イオンを含むキャリア液が新しいインク液に混入して、徐々に吐出に悪影響を及ぼすようになるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、古い液と新しい液との不均一な混合によりインクの特性が不安定化することを防止してインクの特性を常に安定に維持することができ、また、印字動作へ迅速に復帰して高速処理することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
先ず、インクジェット記録方式について説明する。
まず、インクは絶縁性液体であるイソパラフィン系溶媒（例えば、電気抵抗値が１０12〜１０13Ω・ｃｍ以上の商品名アイソパーＧ、Ｈ、Ｌのようなもの）からなる分散媒（以下、「キャリア液」という）中に０．０１〜５μｍ程度の粒子径で、キャリア液中において所定の極性に帯電し、少なくとも着色成分を有する樹脂粒子（以下、「トナー」と呼ぶ）を重量比濃度で１０％以下で分散した構成になっている。このインクは電子写真等で用いられる液体現像材と基本的に同じであるが、液の電気抵抗はこれより高いものが要求される。
【００１２】
このインクをこの状態で記録紙に転写すると、濃度の低い画像しか得られない。これはトナー濃度が上記の値では色材であるトナーの量が少ないためである。そこで、初期状態でトナー濃度の高いインクを用いると、インクの粘度が上昇してしまい、インクの搬送が困難になる。
【００１３】
トナー成分が吐出した残りのインクは回収されて新しいインクと混ぜ合わされるが、この残留インクは残留イオンを含んでいるため、徐々にインクの劣化を促進してゆく。
【００１５】
（１）絶縁性の液体中に、この液体中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる記録液が収容された主タンクと、
記録液に受像体または、あるいは対向電極との間に電界を形成する記録電極を有する記録ヘッドと、
記録電極に所定の記録電圧を選択的に与えて記録液中のトナー粒子を分離吐出させ、受像体に転写させる手段と、
前記主タンクから新しい記録液が供給され、かつ、前記記録ヘッドから使用済みの記録液が導入される第１のサブタンクと、
この第１のサブタンクから記録液が供給され、さらに記録液を前記記録ヘッドに一定の圧力で供給する第２のサブタンクと、
前記第１のサブタンクから劣化した記録液を回収し、かつ、回収した記録液を前記主タンクに供給する回収タンクと、
を具備することを特徴とする。
【００１６】
（２）絶縁性の液体中に、この液体中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる記録液が収容された主タンクと、
記録液に受像体または、あるいは対向電極との間に電界を形成する記録電極を有する記録ヘッドと、
記録電極に所定の記録電圧を選択的に与えて記録液中のトナー粒子を分離吐出させ、受像体に転写させる手段と、
前記主タンクから新しい記録液がそれぞれ供給され、かつ、前記記録ヘッドから使用済みの記録液がそれぞれ導入される複数の第１のサブタンクと、
この第１のサブタンクから記録液がそれぞれ供給され、さらに記録液を前記記録ヘッドに一定の圧力でそれぞれ供給する複数の第２のサブタンクと、
前記複数の第１のサブタンクから劣化した記録液をそれぞれ回収する回収タンクと、を具備し、
上記複数の第１及び第２のサブタンクは上記記録ヘッドとの間にそれぞれが個別に記録液の循環回路を形成し、それらのうち少なくとも２つの循環回路は並列に稼働できることを特徴とする。
【００１７】
（３）絶縁性の液体中に、この液体中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる記録液が収容された主タンクと、
記録液に受像体または、あるいは対向電極との間に電界を形成する記録電極を有する記録ヘッドと、
記録電極に所定の記録電圧を選択的に与えて記録液中のトナー粒子を分離吐出させ、受像体に転写させる手段と、
前記主タンクから新しい記録液がそれぞれ供給され、かつ、前記記録ヘッドから使用済みの記録液がそれぞれ導入される複数の第１のサブタンクと、
この第１のサブタンクから記録液がそれぞれ供給され、さらに記録液を前記記録ヘッドに一定の圧力でそれぞれ供給する複数の第２のサブタンクと、
前記複数の第１のサブタンクから劣化した記録液をそれぞれ回収し、かつ、回収した記録液を前記主タンクに供給する回収タンクと、を具備し、
上記複数の第１及び第２のサブタンクは上記記録ヘッドとの間にそれぞれが個別に記録液の循環回路を形成し、それらのうち少なくとも２つの循環回路は並列に稼働できることを特徴とする。
【００１８】
（４）さらに上記（１）〜（３）のうちのいずれかにおいて、第１のサブタンク内の記録液を撹拌する撹拌手段を有することを特徴とする。
（５）さらに上記（１）〜（３）のうちのいずれかにおいて、第１のサブタンク内の記録液の濃度又は電気抵抗値を検出する手段と、この検出濃度又は検出電気抵抗値に基づき第１のサブタンク内の記録液を前記回収タンクに回収させ、前記主タンクから新しい記録液を前記第１のサブタンク内に供給させる手段と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
（６）さらに上記（２）又は（３）のいずれかにおいて、第１のサブタンクと前記第２のサブタンクとの間に小循環回路が形成され、この小循環回路を介して前記第２のサブタンクに供給された記録液の少なくとも一部が前記第１のサブタンクに戻されることを特徴とする。
（７）さらに上記（１）又は（３）のいずれかにおいて、前記回収タンク内に調整用の記録液を供給する調整タンクを具備することを特徴とする。
【００２０】
なお、インクをインクタンクから記録ヘッドへ供給し、搬送する間は低濃度で、記録ヘッドから吐出する直前にトナーを濃縮させ、トナー濃度の高いインクを記録紙に転写することが望ましい。
【００２１】
このように高抵抗で、初期状態では低トナー濃度のインクを用い、吐出直前にトナー粒子を凝集させて記録ヘッドから高濃度のインクを吐出させる方式ではインク中の粒子成分を選択的に吐出させるため、にじみが生じにくいという利点がある。しかしながら、トナー粒子成分を失った残留分は後に残される。これらはインクタンク内に再度回収され、新しいインク液と混合されて再び利用される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明はトナーの特性を安定に保ち、印字をより長い間継続して高能率に行うものである。具体的には印字中はインクは閉じた系の中で循環させ、インクの劣化を検出した時点で、使用済みの古いインクは回収し、新しいインクに入れ替えるようにしたものである。
【００２３】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態のインクジェット記録装置は４つのタンク１，２，３，４を備えている。主タンク１は大容量であり、この主タンク１に最初の記録液（インク）が充填されている。タンク３は、ポンプ５をもつ回路を介してタンク２に連通し、さらにヘッド８の上流側回路に連通している。
【００２４】
タンク２はバルブ６をもつ回路を介して主タンク１に連通し、主タンク１から新しいインクの供給を受けるようになっている。また、タンク２はヘッド８の下流側回路に連通し、使用済みの古いインクが流入するようになっている。使用済みの古いインクと新しい補充インクとはタンク２内で合流し、撹拌機１０で混合撹拌されるようになっている。また、タンク２はコントローラのＣＰＵに接続された濃度検出器（図示せず）及び抵抗検出器（図示せず）を備えており、タンク２内のインク濃度および電気抵抗値がそれぞれ検出されるようになっている。さらに、タンク２はバルブ７をもつ回路を介して回収タンク４に連通し、使用済みの古いインクがタンク４に回収されるようになっている。
【００２５】
なお、ヘッド８には接地された直流電源回路が接続され、通電するとヘッド８から対向電極９に向かってインクが吐出されるようになっている。
次に動作について説明する。
【００２６】
最初に記録液が充填されるのはタンク１であって、ここでは記録液の貯蔵が主な役割である。まずバルブ６が開けられ、記録液がタンク２へ供給される。所定量の記録液が供給されるとバルブ６は閉じられる。タンク２では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量をそれぞれ検出する。
【００２７】
次にポンプ５を稼働させて、記録液をタンク３へ供給する。タンク３は常に一定の圧力でヘッド８に記録液を供給する役割を持っている。ヘッド８に供給された記録液はヘッド８に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極９に向かって飛翔する。
【００２８】
飛翔に使われなかった残りの記録液は、回収路を通ってタンク２に帰還する。撹拌器１０によってタンク２内の記録液は適宜混合され、再びポンプ５で汲み上げられてゆく。このようにして印字動作に伴って循環を繰り返してゆくと図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００２９】
ポンプ５を停止し、タンク３の記録液はタンク２へ回収される。さらにバルブ７を開け、劣化した記録液は全てタンク４内に回収される。タンク２，３が空になったことが検知されるとバルブ７は閉じられ、バルブ６が開けられて再び上記の動作が繰り返される。
【００３０】
次に、インクの検知方法について簡単に説明する。
インク液量についてはフロートスイッチ等で検知する。インクの劣化については印字によるトナー粒子成分の消耗程度を光透過率を測定することによって検知することができる。あるいはイオンの濃度の変化を導電率を測定することによってもインクの劣化を検知することができる。さらに、劣化の検知手段として印字枚数を目安にしてもよい。なお、これらの方法を併用することにより更に検知精度を高めることができる。
（第２の実施形態）
図２に示すように、第２の実施形態のインクジェット記録装置は５つのタンク３１，３２，３３，３４，３５を備えている。主タンク３１は大容量であり、この主タンク３１に最初の記録液（インク）が充填されている。第２のサブタンク３３は、ポンプ３６をもつ回路を介して第１のサブタンク３２に連通し、さらにヘッド４１の上流側回路に連通している。
【００３１】
第１のサブタンク３２はバルブ３８をもつ回路を介して主タンク３１に連通し、主タンク３１から新しいインクの供給を受けるようになっている。また、第１のサブタンク３２はヘッド４１の下流側回路に連通し、使用済みの古いインクが流入するようになっている。使用済みの古いインクと新しいインクとは、第１のサブタンク３２内で合流し、バルブ３９をもつ回路を介して第１のサブタンク３２から回収タンク３４に送られ、回収タンク３４内で撹拌機４３により撹拌されるようになっている。なお、第１のサブタンク３２はコントローラのＣＰＵに接続された濃度検出器（図示せず）及び抵抗検出器（図示せず）を備えており、第１のサブタンク３２内のインク濃度および電気抵抗値がそれぞれ検出されるようになっている。
【００３２】
回収タンク３４はバルブ４０をもつ回路を介して調整タンク３５に連通し、調整タンク３５から回収タンク３４内に新しいインクが補充されるようになっている。さらに、回収タンク３４はポンプ３７をもつ回路を介して主タンク３１に連通し、回収タンク３４から回収したインクを主タンク３１に供給して、これを再度利用するようにしている。なお、回収タンク３４は上記と同じコントローラのＣＰＵに接続された濃度検出器（図示せず）及び抵抗検出器（図示せず）を備えており、回収タンク３４内のインク濃度および電気抵抗値がそれぞれ検出されるようになっている。
【００３３】
なお、ヘッド４１には接地された直流電源回路が接続され、通電するとヘッド４１から対向電極４２に向かってインクが吐出されるようになっている。
次に動作について説明する。
【００３４】
最初に記録液が充填されるのは主タンク３１であって、主タンク３１は記録液の貯蔵と再処理済み記録液を回収し、貯蔵することが主な役割である。まずバルブ３８を開け、主タンク３１内の記録液を第１のサブタンク３２へ供給する。所定量の記録液が供給されるとバルブ３８を閉じる。第１のサブタンク３２では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量をそれぞれ検出する。
【００３５】
次にポンプ３６を稼動させて、記録液を第２のサブタンク３３へ供給する。第２のサブタンク３３は常に一定の圧力でヘッド４１に記録液を供給する役割を有する。ヘッド４１に供給された記録液はヘッド４１に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極４２に向かって飛翔する。飛翔に使われなかった残りの記録液は回収路を通って第１のサブタンク３２に帰還する。図示していない撹拌機によって第１のサブタンク３２内の記録液は適宜混合され、再びポンプ３６で汲み上げられてゆく。このようにして循環を繰り返してゆくと、図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００３６】
ポンプ３６を停止し、第２のサブタンク３３の記録液は第１のサブタンク３２へ回収される。さらにバルブ３９を開け、劣化した記録液は全て回収タンク３４に回収される。第１及び第２のサブタンク３２，３３が空になったことが検知されるとバルブ３９は閉じられ、バルブ３８が開けられて再び前述の動作が繰り返される。
【００３７】
バルブ３９を閉じると、バルブ４０が開き、回収された記録液を収容している回収タンク３４内へ調整タンク３５から調整用記録液が適量供給される。撹拌器４３によって、回収された記録液は混合調整される。このようにして調整された記録液は所定の導電率を有する記録液として再生処理される。今までの一連の動作が繰り返されて回収タンク３４内の再処理液は順次溜められてゆく。主タンク３１内の液量が所定量を下回ると、ポンプ３７を稼動させて回収タンク３４から主タンク３１へ再処理液を供給する。そしてまた最初から同様の動作が繰り返されてゆく。
【００３８】
第１の循環回路のタンク１２はバルブ１９をもつ回路を介して主タンク１１に連通し、もう一方の第２の循環回路のタンク１４はバルブ２４をもつ回路を介して主タンク１１に連通し、主タンク３１から新しいインクの供給をそれぞれ受けるようになっている。各タンク１２，１４はバルブ２３，２８をもつ回路を介して回収タンク１６にそれぞれ連通し、劣化したインクが回収されるようになっている。
【００３９】
第１循環回路のタンク１３はポンプ１７をもつ供給回路によりタンク１２に連通し、かつ、バルブ２２をもつ戻り回路によりタンク１２に連通している。すなわち、タンク１２とタンク１３との間に小循環回路が形成されるようになっている。タンク１３はさらにヘッド２９の上流側回路に連通している。
【００４０】
第２循環回路のタンク１５はポンプ１８をもつ供給回路を介してタンク１４に連通し、かつ、バルブ２７をもつ戻り回路によりタンク１４に連通している。このようにタンク１４とタンク１５との間も同様に小循環回路が形成されている。なお、図示を省略しているが第２循環回路のタンク１５もヘッド２９の上流側回路に連通している。
【００４１】
第１及び第２の循環回路のタンク１２，１４はヘッド２９の下流側回路にそれぞれ連通し、使用済みの古いインクが流入するようになっている。使用済みの古いインクと新しい補充インクとは、タンク１２，１４内で合流し、撹拌器（図示せず）で撹拌混合されるようになっている。なお、タンク１２，１４はコントローラのＣＰＵに接続された濃度検出器（図示せず）及び抵抗検出器（図示せず）を備えており、タンク内のインク濃度および電気抵抗値がそれぞれ検出されるようになっている。
【００４２】
なお、ヘッド２９には接地された直流電源回路が接続され、通電するとヘッド２９から対向電極３０に向かってインクが吐出されるようになっている。
次に動作について説明する。
【００４３】
最初に記録液が充填されるのはタンク１１であって、ここでは記録液の貯蔵が主な役割である。まずバルブ１９を開け、記録液がタンク１２へ供給される。所定量の記録液が供給されるとバルブ１９を閉じる。タンク１２では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量を検知する。次にポンプ１７を稼働させて、記録液をタンク１３へ供給する。タンク１３は常に一定の圧力でヘッド２９に記録液を供給する役割を有する。ヘッド２９に供給された記録液はヘッド２９に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極３０に向かって飛翔する。
【００４４】
飛翔に使われなかった残りの記録液は回収路を通ってタンク１２に帰還する。図示しない撹拌器によってタンク１２内の記録液は適宜混合され、再びポンプ１７で汲み上げられてゆく。このようにして循環を繰り返してゆくと図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００４５】
ポンプ１７を停止し、バルブ２０を閉じ、次いでバルブ２１を閉じる。次に、バルブ２５およびバルブ２６を開ける。バルブ２４を開け、記録液がタンク１４内へ供給される。所定量の記録液が供給されるとバルブ２４を閉じる。タンク１４では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量を検知する。なお、タンク１４への記録液の供給は、バルブが２０，２１が閉じられる前に予め行われていることが望ましい。
【００４６】
次にポンプ１８を稼働させて、記録液をタンク１５へ供給する。タンク１５は常に一定の圧力でヘッド２９に記録液を供給する役割を有する。
ヘッド２９に供給された記録液はヘッド２９に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極３０に向かって飛翔する。飛翔に使われなかった残りの記録液は回収路を通ってタンク１４に帰還する。図示しない撹拌器によってタンク１４内の記録液は適宜混合され、再びポンプ１８で汲み上げられてゆく。このようにして循環を繰り返してゆくと図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００４７】
ポンプ１８を停止し、バルブ２５が閉じられ、ついでバルブ２６が閉じられる。前にバルブ２０，２１が閉じられた側のユニットは、切り替えられた一方のユニットが印字動作等を行っている間に、バルブ２２が開けられてタンク１３の記録液はタンク１２へ回収される。さらにバルブ２３が開けられ、劣化した記録液は全てタンク１６内に回収される。タンク１２，１３が空になったことが検知されるとバルブ２３は閉じられ、バルブ１９が開けられて記録液がタンク１２へ供給される。所定量の記録液が供給されるとバルブ１９は閉じられ、待機状態となっている。劣化が検知されたユニットは待機状態のユニットに切り替えられて再び同様なことが繰り返される。
（第４実施形態）
図４に示すように、第４実施形態のインクジェット記録装置は、上記の第３実施形態と同様に交替で使用可能な２つの循環回路を備えるとともに、上記の第２実施形態と同様に回収した記録液を再利用する回路を備えている。
【００４８】
主タンク５１は大容量であり、この主タンク５１に最初のインクが充填されている。第１の循環回路のタンク５２はバルブ６０をもつ回路を介して主タンク５１に連通し、もう一方の第２の循環回路のタンク５４はバルブ６５をもつ回路を介して主タンク５１に連通し、主タンク５１から新しいインクの供給をそれぞれ受けるようになっている。さらに、各タンク５２，５４はバルブ６４，６９をもつ回路を介してタンク５６にそれぞれ連通し、劣化したインクが回収されるようになっている。
【００４９】
タンク５６はバルブ７０をもつ回路を介してタンク８１に連通し、新しいインクがタンク８１からタンク５６内に供給されるようになっている。使用済みの古いインクと新しい補充インクとは、タンク５６内で合流し、撹拌器７３で撹拌混合されるようになっている。さらに、タンク５６はポンプ５９をもつ回路により主タンク５１に連通し、回収したインクを再利用できるようになっている。
【００５０】
第１循環回路のタンク５２はポンプ５７をもつ供給回路によりタンク５３に連通し、かつ、バルブ６３をもつ戻り回路によりタンク５３に連通している。すなわち、タンク５２とタンク５３との間に小循環回路が形成されるようになっている。タンク５３はさらにヘッド７１の上流側回路に連通している。
【００５１】
第２循環回路のタンク５４はポンプ５８をもつ供給回路を介してタンク５５に連通し、かつ、タンク５５はバルブ６８をもつ戻り回路によりタンク５５に連通している。このようにタンク５４とタンク５５との間も同様に小循環回路が形成されている。なお、図示を省略しているが第２循環回路のタンク５５もヘッド７１の上流側回路に連通している。
【００５２】
第１及び第２の循環回路のタンク５２，５４はヘッド７１の下流側回路にそれぞれ連通し、使用済みの古いインクが流入するようになっている。使用済みの古いインクと新しい補充インクとは、タンク５２，５４内で合流し、撹拌器（図示せず）で撹拌混合されるようになっている。なお、タンク５２，５４はコントローラのＣＰＵに接続された濃度検出器（図示せず）及び抵抗検出器（図示せず）を備えており、タンク内のインク濃度および電気抵抗値がそれぞれ検出されるようになっている。
【００５３】
なお、ヘッド７１には接地された直流電源回路が接続され、通電するとヘッド７１から対向電極７２に向かってインクが吐出されるようになっている。
次に動作について説明する。
【００５４】
最初に記録液が充填されるのはタンク５１であって、ここでは記録液の貯蔵と再生した記録液を回収し貯蔵するのが主な役割である。まずバルブ６０を開け、記録液を第１循環回路のタンク５２へ供給する。所定量の記録液が供給されるとバルブ６０は閉じられる。タンク５２では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量を検知する。
【００５５】
次にポンプ５７を稼働させて、記録液をタンク５３へ供給する。タンク５３は常に一定の圧力でヘッド７１に記録液を供給する役割を有する。ヘッド７１に供給された記録液はヘッド７１に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極７２に向かって飛翔する。飛翔に使われなかった残りの記録液は回収路を通ってタンク５２に帰還する。図示しない撹拌器によってタンク５２内の記録液は適宜混合され、再びポンプ５７で汲み上げられてゆく。このようにして循環を繰り返してゆくと図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００５６】
ポンプ５７を停止し、バルブ６１を閉じ、次いでバルブ６２を閉じる。
次に閉じていたバルブ６６および６７を開ける。バルブ６５を開け、記録液をタンク５４へ供給する。所定量の記録液が供給されるとバルブ６５を閉じる。タンク５４では図示しないセンサで記録液の劣化状態と液量を検知する。なお、タンク５４への記録液の供給は、バルブが６１，６２が閉じられる前に予め行っていることが好ましい。
【００５７】
次にポンプ５８を稼働させて、記録液を第２循環回路のタンク５５へ供給する。タンク５５は常に一定の圧力でヘッド７１に記録液を供給する役割を有する。
ヘッド７１に供給された記録液はヘッド７１に所定の記録電圧を印加されることによって、濃縮した記録液が対向電極７２に向かって飛翔する。飛翔に使われなかった残りの記録液は回収路を通ってタンク５４に帰還する。図示しない撹拌器によってタンク５４内の記録液は適宜混合され、再びポンプ５８で汲み上げられてゆく。このようにして循環を繰り返してゆくと図示しないセンサによって記録液の劣化が検知される。
【００５８】
ポンプ５８を停止し、バルブ６６を閉じ、次いでバルブ６７を閉じる。
切り替えられた一方のユニットが印字動作等を行っている間に、他方のユニットではバルブ６３を開け、タンク５３の記録液をタンク５２内へ回収する。さらにバルブ６４を開け、劣化した記録液を全てタンク５６内に回収する。
【００５９】
タンク５２，５３が空になったことが検知されると、バルブ６４を閉じ、バルブ６０を開けて記録液をタンク５２へ供給する。所定量の記録液が供給されるとバルブ６０を閉じ、このユニットは待機状態となる。劣化が検知されたユニットは待機状態のユニットに切り替えられて再び同様なことが繰り返される。
【００６０】
次に回収液を調整するための調整液について補足説明する。
図１及び図３に示した実施形態では劣化したインクは廃液として回収されてしまうので、インクは一種類のみでよい。一方、図２及び図４に示した実施形態では回収したインクを調整し直して再生するのに、残留イオンを中和させるような調整液が必要になる。調整液は分散溶媒と着色剤、分散用高分子、金属石鹸、ＳｉＯ2 を混合分散させたようなものである。この場合にＳｉＯ2 が中和させる働きを持つ。
【００６１】
次に図５及び図６を比較参照しながらインクの劣化について説明する。
図５は縦軸にインクの電気抵抗値（Ω・ｃｍ）及びインク濃度（％）をとり、横軸に印字量をとって、従来方式の装置におけるインクの経時変化を調べた特性線図である。ここで、従来方式とは残留インクと新しいインク液とを混ぜながら使う方式のことをいう。図中にて曲線Ｃ１はインク濃度の経時変化を示し、曲線Ｒ１はインクの電気抵抗値の経時変化を示す。
【００６２】
図６は縦軸にインクの電気抵抗値（Ω・ｃｍ）及びインク濃度（％）をとり、横軸に印字量をとって、本発明方式の装置におけるインクの経時変化を調べた特性線図である。図中にて曲線Ｃ２はインク濃度の経時変化を示し、曲線Ｒ２はインクの電気抵抗値の経時変化を示す。
【００６３】
図５から明らかなように、残留インクと新しいインク液とを混ぜながら使う方式では、濃度変化はほとんどないが、抵抗値は緩やかに徐々に低下してゆく一方である。この方式では濃縮過程があるのでインクの濃度自体はそれほど画質には影響しないが、インクの抵抗値は画質（特ににじみなど）に大きく影響を及ぼす。
【００６４】
これに対して本発明の方式ではサブタンク２と記録ヘッド８との間で少量のインクを循環させるので、図６から明らかなように、トナーの消費によりインクの濃度は急激に変化する。すなわち、従来の方式では濃度変化が少なく、電気抵抗値が徐々に低下するため、インクの劣化の検知が困難であったが、本発明の方式によると少量のインクを循環するので、インクの電気抵抗値の変化およびインク濃度の変化が検知しやすくなる。そして、劣化したインクは新しいインクとは混ぜることなく回収してしまうので、常に初期状態に近い状態のインクで印字を行うことができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、記録液の供給系が記録ヘッドを介して記録液を循環する系と該循環系へ記録液を供給・回収する系とからなるようにすることで、新しい記録液の追加供給と劣化した記録液の回収を分離することができる。そのため古い液と新しい液との不均一な混合によりインクの特性が不安定化することを防止することができ、インクの特性を常に安定に維持することができる。また、記録ヘッドに接続される循環ユニットを複数用意して、適宜切り替えて用いるようにすることで印字動作への復帰も速くなり、高速処理が可能となる。
【００６６】
また本発明によれば、記録液の供給系を複数の循環系とし、それらのうち少なくとも一部の循環系は並列に稼働できるようにすることにより、新しい記録液の追加供給と劣化した記録液の回収・再生を分離し、古い液と新しい液との不均一な混合によりインクの特性が不安定化することを防止することができ、インクの特性を安定に維持することができる。再生処理の系統を有する場合には、廃液を多量に廃棄することなく、無駄の少ない使い方ができる。
【００６７】
また、記録ヘッドに接続される循環ユニットを複数用意して、適宜切り替えて並列に稼働させられるため、印字動作への復帰も速くなり、高速処理が可能となる。インクの再調整に時間をかけることができるのでソルベントショックを起こすこともなく安定した状態でインクを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す構成ブロック図。
【図２】他の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す構成ブロック図。
【図３】他の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す構成ブロック図。
【図４】他の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す構成ブロック図。
【図５】従来装置を用いたときのインク濃度の経時変化とインクの電気抵抗値の経時変化をそれぞれ示す特性線図。
【図６】本発明装置を用いたときのインク濃度の経時変化とインクの電気抵抗値の経時変化をそれぞれ示す特性線図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，１１，１２，１３，１４，１５，１６，３１，３２，３３，３４，３５…タンク、
５，１７，１８，３６，３７，５７，５８，５９…ポンプ、
６，７，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，３８，３９，４０，６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９，７０…バルブ、
８，２９，４１，７１…記録ヘッド、
９，３０，４２，７２…対向電極、
１０，４３，７３…撹拌器。
Claims (7)
- 絶縁性の液体中に、この液体中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる記録液が収容された主タンクと、
記録液に受像体または、あるいは対向電極との間に電界を形成する記録電極を有する記録ヘッドと、
記録電極に所定の記録電圧を選択的に与えて記録液中のトナー粒子を分離吐出させ、受像体に転写させる手段と、
前記主タンクから新しい記録液が供給され、かつ、前記記録ヘッドから使用済みの記録液が導入される第１のサブタンクと、
この第１のサブタンクから記録液が供給され、さらに記録液を前記記録ヘッドに一定の圧力で供給する第２のサブタンクと、
前記第１のサブタンクから劣化した記録液を回収し、かつ、回収した記録液を前記主タンクに供給する回収タンクと、
を具備することを特徴とするインクジェット記録装置。 - 絶縁性の液体中に、この液体中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる記録液が収容された主タンクと、
記録液に受像体または、あるいは対向電極との間に電界を形成する記録電極を有する記録ヘッドと、
記録電極に所定の記録電圧を選択的に与えて記録液中のトナー粒子を分離吐出させ、受像体に転写させる手段と、
前記主タンクから新しい記録液がそれぞれ供給され、かつ、前記記録ヘッドから使用済みの記録液がそれぞれ導入される複数の第１のサブタンクと、
この第１のサブタンクから記録液がそれぞれ供給され、さらに記録液を前記記録ヘッドに一定の圧力でそれぞれ供給する複数の第２のサブタンクと、
前記複数の第１のサブタンクから劣化した記録液をそれぞれ回収する回収タンクと、を具備し、
前記複数の第１及び第２のサブタンクは上記記録ヘッドとの間にそれぞれが個別に記録液の循環回路を形成し、それらのうち少なくとも２つの循環回路は並列に稼働できることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 絶縁性の液体中に、この液体中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる記録液が収容された主タンクと、
記録液に受像体または、あるいは対向電極との間に電界を形成する記録電極を有する記録ヘッドと、
記録電極に所定の記録電圧を選択的に与えて記録液中のトナー粒子を分離吐出させ、受像体に転写させる手段と、
前記主タンクから新しい記録液がそれぞれ供給され、かつ、前記記録ヘッドから使用済みの記録液がそれぞれ導入される複数の第１のサブタンクと、
この第１のサブタンクから記録液がそれぞれ供給され、さらに記録液を前記記録ヘッドに一定の圧力でそれぞれ供給する複数の第２のサブタンクと、
前記複数の第１のサブタンクから劣化した記録液をそれぞれ回収し、かつ、回収した記録液を前記主タンクに供給する回収タンクと、を具備し、
上記複数の第１及び第２のサブタンクは上記記録ヘッドとの間にそれぞれが個別に記録液の循環回路を形成し、それらのうち少なくとも２つの循環回路は並列に稼働できることを特徴とするインクジェット記録装置。 - さらに、前記第１のサブタンク内の記録液を撹拌する撹拌手段を有することを特徴とする請求項１，２，３のうちのいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
- さらに、前記第１のサブタンク内の記録液の濃度又は電気抵抗値を検出する手段と、この検出濃度又は検出電気抵抗値に基づき第１のサブタンク内の記録液を前記回収タンクに回収させ、前記主タンクから新しい記録液を前記第１のサブタンク内に供給させる手段と、を具備することを特徴とする請求項１，２，３のうちのいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記第１のサブタンクと前記第２のサブタンクとの間に小循環回路が形成され、この小循環回路を介して前記第２のサブタンクに供給された記録液の少なくとも一部が前記第１のサブタンクに戻されることを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
- さらに、前記回収タンク内に調整用の記録液を供給する調整タンクを具備することを特徴とする請求項１又は３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
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