JP5548414B2 - インクジェットプリンタのインク充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、インク循環経路を備えたインクジェットプリンタへのインクの充填方法に関する。

一般的に、複数のノズルが形成された記録ヘッドにより記録媒体にインク滴を吐出することによって画像記録を行うインクジェットプリンタが知られている。このようなインクジェットプリンタの一例として、インク循環経路を搭載した画像記録装置が、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１の画像記録装置には、インク循環経路として、記録ヘッドにインクを供給するインク供給の経路と、記録ヘッドで使用（吐出）されずに排出されたインクをインクタンクに戻すインク帰還の経路（又は、インク排出の経路）とが設けられている。

このインク循環経路に気泡が侵入し、記録ヘッドのノズルに到達すると、インクの吐出が妨げられて不吐出となったり、規定量のインク滴が吐出されなかったりする不具合が発生する。このような不具合を防ぐために、インク経路から気泡を排除する場合は、記録ヘッドのノズル面にノズル密閉キャップを密着させて、インク排出の経路側を負圧にすることで、インク供給の経路から新たに記録ヘッドに流入したインクにヘッド内の気泡を乗せて、インク排出の経路に排出させる。この回復作業は、記録ヘッド及び記録ヘッドにつながるインク経路に初めてインクを充填する（以降、初期充填と記載する）際にも、気泡除去の場合と同様に実施することができる。

特開２００７−３１３８１７号公報

従来の方法では、記録ヘッドのノズル面を密閉することで初めて負圧を作り出すことが可能である。この負圧によってインク供給の経路からインクを記録ヘッドに導いて、ノズル孔に付着する気泡を離間させて排出させている。ノズルを密閉する手段としては、例えば、引用文献１におけるノズル密閉キャップであるように、ゴム製のキャップ等が用いられる。

キャップは、ノズルからのインクの揮発を防止するという意味でも有効なものであるが、揮発防止が必要の無い種類のインクを用いている場合もある。例えば、高沸点溶剤を多く含む油性インクやＵＶインク等では、インクの揮発は極僅かであるため、通常の使用時には揮発防止を目的としたキャップは必ずしも必要ではない。従って、初期充填や修理後のために、キャップとその駆動機構を設けることは、記録ヘッド周りのスペース及びコストが無駄に発生することとなり、現実的ではない。

また、インクを循環させるインク経路の場合、記録ヘッドから吐出されず排出されたインクに対して、異物やインクの塊等を除去する目的で、インク経路上にフィルタが設けられている。フィルタは、異物除去を目的とするならば、記録ヘッドのインク供給口の直前に配置されることが好ましい。しかし、記録ヘッドヘのインク供給経路では、インクの自重によりインクが流れているため、インク経路の圧損を減らす必要がある。このため、記録ヘッド近傍のインク経路に目の細かいフィルタを設けることは難しい。

反対に、フィルタを無くすことで、インクの流れが良くなり、初期充填がし易くなる。しかし、記録ヘッドの組み立て時や記録ヘッドをインク経路に取り付ける作業中にインク経路内にゴミが混入する可能性がある。このため、インクをインク経路に初期充填する際、循環を行うことによって経路に設けられたフィルタでゴミを除去する。

本発明は、上述の問題を鑑み、ノズルを密閉する手段を用いることなく、異物混入を排除し、かつインク経路への初期充填が容易に実施できるインクジェットプリンタのインク充填方法を提供することを目的とする。

本発明による実施形態は、インクを吐出する記録ヘッドと、この記録ヘッドに供給するためのインクを収容する上流タンクと、この上流タンクと記録ヘッドとの間を連通し、インクを流通する第１のインク経路とを有し、前記記録ヘッドよりも重力方向上方に配置されるインク供給経路と、記録ヘッドから排出されるインクを収容する下流タンクと、前記下流タンクと記録ヘッドとの間を連通し、インクを流通する第２のインク経路とを有するインク帰還経路と、前記インク供給経路と前記インク帰還経路との間をインク連通し、インクを流通する第３のインク経路と、インク帰還経路内を負圧にするための負圧設定手段と、を有するインク循環経路を具備し、インク供給経路からインクの自重によってインクを記録ヘッドに供給すると共に、負圧設定手段によってインク帰還経路を負圧に設定することで、記録ヘッド内にインクを充填させ、前記負圧設定手段は、上流タンクから供給されたインクが前記インク供給経路に到達した後で、前記記録ヘッドに到達する前に、前記インク帰還経路を負圧に設定することを特徴とするインク充填方法である。

また、本発明による実施形態は、インクを吐出する記録ヘッドと、この記録ヘッドに供給するためのインクを収容する上流タンクと、この上流タンクと前記記録ヘッドとの間を連通し、インクを流通する第１のインク経路とを有するインク供給経路と、前記記録ヘッドから排出されるインクを収容する下流タンクと、この下流タンクと前記記録ヘッドとの間を連通し、インクを流通する第２のインク経路とを有するインク帰還経路と、前記インク供給経路と前記インク帰還経路との間を連通し、インクを流通する第３のインク経路と、前記インク供給経路内のインクを記録ヘッドに供給するためのインク供給手段と、前記インク帰還経路内を負圧にするための負圧設定手段と、を有するインク循環経路を具備するインクジェットプリンタにおいて、前記インク供給手段によってインクをインク供給経路から記録ヘッドに向けて供給すると共に、前記負圧設定手段によって前記インク帰還経路を負圧に設定することで、記録ヘッド内にインクを充填させ、前記負圧設定手段は、上流タンクから供給されたインクが前記インク供給経路に到達した後で、前記記録ヘッドに到達する前に、前記インク帰還経路を負圧に設定することを特徴とするインク充填方法である。

本発明によれば、ノズルを密閉する手段を用いることなく、異物混入を排除し、かつインク経路への初期充填が容易に実施できるインクジェットプリンタのインク充填方法を提供することができる。

図１は、第１実施形態のインクジェットプリンタのインク経路の全体図である。 図２は、記録ヘッドの断面図である。 図３は、記録ヘッドの斜視図である。 図４は、第１実施形態のインク経路の概略図である。 図５は、第２実施形態のインク経路の概略図である。 図６は、第１実施形態における初期充填動作を説明するためのフローチャートである。 図７は、第２実施形態における初期充填動作を説明するためのフローチャートである。 図８は、第１並びに第２実施形態に共通の循環動作を説明するためのフローチャートである。 図９は、ノズル孔にインクが満たされながら、ノズル孔から空気が吸い込まれる状態を示す図である。 図１０は、第１実施形態における初期充填動作を説明するためのタイムチャートである。 図１１は、第２実施形態における初期充填動作を説明するためのタイムチャートである。 図１２は、第１並びに第２実施形態に共通の循環動作を説明するためのタイムチャートである。 図１３は、第１実施形態の変形例１におけるインクを検出する経路センサを説明する図である。 図１４は、第１実施形態の変形例１における初期充填動作を説明するためのタイムチャートである。 図１３は、第１実施形態の変形例２におけるインクを検出する経路センサを説明する図である。 図１５は、第１実施形態の変形例２における初期充填動作を説明するためのタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタ（画像記録装置）のインク充填方法について、図面を参照して説明する。

図１は、第１実施形態に係るインクジェットプリンタ１のインク経路の全体図である。以下の説明では、図面における水平方向で記録媒体の搬送方向をＸ方向、記録媒体の搬送方向と直交する方向をＹ方向、Ｘ方向とＹ方向とに直交する高さ方向をＺ方向と定義する。

インクジェットプリンタ１は、記録媒体にインクを吐出する記録ヘッド２と、インクボトル３と、インクボトル３から供給されるインク及び記録ヘッド２から排出されるインクを収容する下流タンク４と、下流タンク４のインクを汲み上げるポンプ５と、循環するインクの熱を授受する熱交換器６と、記録ヘッド２に供給するインクを収容する上流タンク７と、下流タンク４及び上流タンク７から溢れ出たインクを収容する廃液ボトル８と、インクボトル３に接続される大気開放経路に設けられる空気フィルタ９と、により構成されている。

ここでは、発明の要旨に関わるインク経路の構成について説明しているが、プリンタ１は、他にも図示しない記録媒体供給機構、搬送機構、排出機構及び制御部等の通常のプリンタが備える構成を有している。

さらに、プリンタ１は、下流タンク４から上流タンク７に向かい、途中にポンプ５と熱交換器６を介して連通し、インクを流通するインク経路１０と、上流タンク７から記録ヘッド２に連通し、インクを流通するインク供給経路１１と、記録ヘッド２から下流タンク４に連通し、記録ヘッド２からインクを流通（排出）するインク排出経路１２とを有している。これらインク経路１０とインク供給経路１１とインク排出経路１２とにより、インク循環経路が構成される。

また、各タンク４、７内に空気を流入させて大気開放するために、大気開放弁１３を介して下流タンク４の上部に接続された大気開放経路１４と、大気開放弁１５を介して上流タンク７の上部に接続された大気開放経路１６とが、オーバーフロー経路１７にそれぞれの開放端を差し込んでいる。大気開放弁１３は、電磁弁であり、電力遮断時に経路が連通するノーマルオープンである。また、大気開放弁１５は、電磁弁であり、電力遮断時に経路が閉じるノーマルクローズである。

オーバーフロー経路１７は、他の経路よりも断面積が大きく、図１に示されるように、例えばＺ方向に約５度傾斜して設けられている。オーバーフロー経路１７の最も低い側の下面は廃液経路１８を介して廃液ボトル８に接続され、また最も高い側の上面は大気開放経路１９（後述）の一端が接続されている。廃液ボトル８は、プリンタ１の下方に配置され、大気開放経路２０によって外部に開放されている。

このような構成により、電源がオンされた状態（弁１５が開）でプリンタ１に何らかの異常が発生した場合には、大気開放経路１６、オーバーフロー経路１７及び廃液経路１８を経由して、上流タンク７から溢れ出るインクを廃液ボトル８に導くことができる。また、電源がオフされた状態（弁１３が開）でプリンタ１に何らかの異常が発生した場合には、大気開放経路１４、オーバーフロー経路１７及び廃液経路１８を経由して、下流タンク４から溢れ出るインクを廃液ボトル８に導くことができる。

さらに、プリンタ１は、オーバーフロー経路１７から空気フィルタ９に接続された大気開放経路１９と、空気フィルタ９からインクボトル３に接続された大気開放経路２１と、インクボトル３からインク補給弁２２を介して下流タンク４に接続されたインク補給経路２３と、を有している。

インクボトル３は、上流タンク７よりもＺ方向で高い位置に配置されている。インクボトル３の上部には空気層があり、この空気層は、インクボトル３内に空気を導入するための大気開放経路２１を介して大気と連通している。大気開放経路２１が接続された空気フィルタ９は、例えば、約５μｍのメッシュサイズであり、外部空気に含まれる粉塵がインク経路に入ることを防止する。

下流タンク４及び上流タンク７には、各タンク内の液面を検出するためのアクチュエータ２４、２５が、一端を支点に揺動自在にそれぞれ取り付けられている。揺動支点の他端側は、空気を抱いたフロート形状であり、このフロート形状の部分にマグネットを備えている。各タンク４、７の外側には、マグネットに対向する位置にリードスイッチからなる液面センサ２６、２７がそれぞれ設けられている。液面センサ２６、２７は、液面高さにより揺動するアクチュエータ２４、２５により各タンク内の液面高さを検出可能である。

下流タンク４内の液面は、記録ヘッド２のノズル面１０１ａ（図２に示される）から、例えば、約５０ｍｍ低い高さＨ１となるように設計されている。また、上流タンク７内の液面は、記録ヘッド２のノズル面１０１ａから、例えば、約１００ｍｍ高い高さＨ２となるように設計されている。これらの設計値は、装置の仕様によって異なり、記録ヘッドにおけるインクの吐出状態やメニスカスの状態等に基づいている。

ポンプ５は、パルスモータで駆動されるダイヤフラム式ポンプであり、図示しない駆動基板に搭載されたパルスモータの回転速度制御によって流量を可変する。また、熱交換器６は、アルミ、銅、ステンレス等の熱伝導性の良い材質で作られ、内部をインクが流れる熱交換流路２８と、熱交換流路２８に密着して熱を授受するためのペルチェ素子２９と、ペルチェ素子２９の廃熱を外部へ放熱するためのファン３０と、により構成される。

インク経路１０の吸入口は、下流タンク４内で底面の近傍まで延出し、インクに浸漬している。下流タンク４内のインクは、ポンプ５が駆動されることによって汲み上げられ、途中、熱交換器６で熱の授受により温度調整されて上流タンク７に運ばれる。下流タンク４の内部には、下流タンク４内の空気層の圧力を測定するための圧力センサ３１が設けられている。下流タンク４に接続された大気開放経路１４の弁１３を閉じた状態でポンプ５を駆動することにより、下流タンク４の内部圧力は負圧になる。この負圧が所定の値になるように、ポンプ５を前述のパルスモータの回転数で制御する。すなわち、ポンプ５は、負圧を増やしたい場合には比較的高速で、負圧を減らしたい場合には比較的低速で回転するように制御される。

上流タンク７の内部には、インク内に混入する異物（ゴミ又はインクの塊）を除去するためのフィルタ３２が設けられている。ポンプ５によって下流タンク４から上流タンク７へと搬送されたインクは、このフィルタ３２を通過することにより異物が除去される。

なお、以上の説明では、１色のインク循環経路についてのみ示したが、カラー画像を記録するインクジェットプリンタ１は、例えば、シアン、ブラック、マゼンタ及びイエローの４色のインクを有し、インク色毎に独立したインク循環経路を備えている。

次に、図２並びに図３を参照して、記録ヘッド２の内部構造について説明する。
記録ヘッド２のベース１０３の片面側には、周縁部を有し中央が空洞部である枠１０２が接着され、この空洞部でベース１０３の前記片面側に圧電素子１０４が対をなして接着されている。枠１０２と圧電素子１０４とは、前記空洞部を塞ぐように、Ｚ方向に同じ高さで設けられている。さらに、ノズルプレート１０１が、枠１０２と圧電素子１０４にＺ方向に積層され、接着されている。

圧電素子１０４には、Ｘ方向に複数のチャンネル１０４ａが掘られている。これらチャンネル１０４ａは、Ｙ方向に平行な段となるように掘られている。チャンネルのピッチは、例えば約１７０μｍであり、また、チャンネルの形状は、例えば幅８５μｍ、深さ３００μｍである。対をなす２つの圧電素子１０４は、Ｙ方向に半ピッチずらして配置されている。

ノズルプレート１０１のノズル面１０１ａには、各チャンネル１０４ａの中央部のＺ方向に、インクを吐出するためのノズル孔１０１ｂが設けられている。

図３に示すように、ベース１０３には、対をなす圧電素子１０４の中央部に、複数の孔１０３ａがＹ方向に配列されている。これら孔１０３ａは、例えば直径１ｍｍ程度で、３ｍｍ間隔で配置された貫通孔である。同様に、枠１０２と圧電素子１０４とのＸ方向で孔１０３ａを中央とした両側の隙間の位置に複数の孔１０３ｂがそれぞれ配列されている。

ベース１０３の他面側には、流路部材１０５、１０６がＺ方向に積層され、接着されている。流路部材１０５には、３本の平行な溝である経路がＹ方向に設けられている。３本の経路のうち、ベース１０３の複数の孔１０３ａと対向した位置にある１本の経路が往路経路１０５ａであり、また、ベース１０３の複数の孔１０３ｂと対向した位置にある２本の経路が復路経路１０５ｂである。これら経路１０５ａ、１０５ｂに蓋をするようにして、流路部材１０５の上に流路部材１０６が接着されている。

流路部材１０６には、２本のパイプ状インクポート１０７、１０８が設けられている。インクポート１０７の孔は、往路経路１０５ａにつながっており、また、インクポート１０８の孔は、流路部材１０６の凸部１０６ａの内部で２本の復路経路１０５ｂをつなぐ接続流路１０６ｂにつながっている。上流タンク７からのインク供給経路１１は、インクポート１０７に接続されており、また、下流タンク４へのインク排出経路１２は、インクポート１０８に接続されている。かくして、上流タンク７からインク供給経路１１を経由したインクは、インクポート１０７を介して記録ヘッド２の内部に流入する。

記録ヘッド２の内部に入ったインクは、往路経路１０５ａを通って記録ヘッド２のＹ方向の幅全体に行き渡り、複数の孔１０３ａから１対の圧電素子１０４の中央部に、記録ヘッド２の幅全体に亘って供給される。供給されたインクは、ここで各圧電素子１０４の方向に分かれ、各チャンネル１０４ａを通って枠１０２と圧電素子１０４との隙間に達する。その後、複数の孔１０３ｂから２本の復路経路１０５ｂを通り、接続流路１０６ｂで合流して、インクポート１０８から記録ヘッド２の外に出る。インクポート１０８から排出されたインクは、インク排出経路１２を経由して、下流タンク４へ流れる。このようにして、インクは、上流タンク７からインク供給経路１１を経て記録ヘッド２に入り、インク排出経路１２を通って下流タンク４に至る。

記録ヘッド２のチャンネル１０４ａの電極配線は、ベース１０３の電極接続面１０３ｃでドライブＩＣ１１０が搭載されたＦＰＣと接続されており、各チャンネルに電圧波形を加えることにより駆動を行う。記録ヘッド２のベース１０３は、圧電素子と比較して十分に熱伝導率の良い金属が好ましい。インクポート１０７、１０８には、サーミスタである温度センサ１１４、１１５がそれぞれ設けられている。

インクポート１０７、１０８は、固定部材１１１に設けられた穴１１１ｃ、１１１ｄ（１１１ｄは図示せず）をそれぞれ貫通しており、貫通部分で接着されて固定部材１１１と一体となっている。固定部材１１１は、記録ヘッドカバー１１３と両端の２箇所でビス止めされて一体となっている。記録ヘッドカバー１１２、１１３は、組み合わせられることで記録ヘッド２内部のインクポート１０７、１０８、ドライブＩＣ１１０などを覆うように箱形状となる。

図２に示すように、ドライブＩＣ１１０は、図示しないばね等の弾性部材で記録ヘッドカバー１１２、１１３の内面に押圧されて密着している。密着性を高めるために、密着部には熱伝導性の良いグリス等が塗布されている。

温度センサ１１４、１１５の出力は、インクポート１０７、１０８が熱伝導性の良い材質であることから、これらポートの中を流れるインクの温度とほぼ同じ値を示す。インクの温度によってインクの粘性が変化するので、常に同じ体積のインク液滴を吐出するためには圧電素子に与える電圧を、その時のインクの粘度に適した電圧に制御する必要がある。圧電素子部分のインク温度を直接検出することは難しいので、圧電素子部分のインク温度は温度センサ１１４、１１５で検出された温度の平均値にほぼ等しいと推定して制御する。

圧電素子１０４が駆動されて、インクがノズル孔１０１ｂより吐出されると、圧電素子１０４が発熱する。この発熱の一部は、吐出されるインクと共に外へ放熱される。また、発熱の一部は、ベース１０３へ伝熱され、記録ヘッド２の外部の空気へ放熱される。残りの発熱の大半は、ベース１０３や流路部材１０５、１０６に蓄熱される。記録ヘッド２の温度上昇を防止するために、記録ヘッド２は、インクポート１０７からインクを入れてインクポート１０８から出すことにより、吐出されるインク以外のインクが余分な熱を奪うように設計されている。また、圧電素子１０４を駆動する際には、ドライブＩＣ１１０が発熱する。その熱は、記録ヘッドカバー１１２、１１３に熱伝導される。

記録ヘッドカバー１１２、１１３には、外面に複数の放熱フィン１１２ａ、１１３ａが設けられている。放熱フィン１１２ａ、１１３ａは、記録ヘッド２の周囲の空気と接触する表面積を大きくし、放熱効果を上げるためのものである。

固定部材１１１は、両端部に開口された穴をビス止めすることで記録ヘッドホルダ３５に固定されている。記録ヘッドホルダ３５は、記録ヘッド２の近傍に冷却ファン３６とヒータ３７とを有している。冷却ファン３６は、記録ヘッドホルダ３５と記録ヘッド２を空冷する。ヒータ３７は、記録ヘッドホルダ３５を加温する。

次に、インク循環経路のインク循環動作について説明する。
装置の停止状態において、大気開放経路１４の弁１３は開いている。従って、下流タンク４の内部は、オーバーフロー経路１７、大気開放経路１９、空気フィルタ９と連通して大気開放されている。また、上流タンク７は、弁１５が閉じているため、密閉されている。この状態では、下流タンク４内の液面が記録ヘッド２のノズル面１０１ａよりも約５０ｍｍ低いことにより、ノズル孔１０１ｂには負圧によるメニスカスが形成されて、ノズル孔１０１ｂからインクが垂れないようになっている。

記録媒体３３に画像記録を行うための準備として、まず、弁１５を開き、弁１３を閉じて、ポンプ５を駆動させる。この結果、下流タンク４の内部空気は負圧となる。また、弁１５を開いたことにより、上流タンク７の液面がノズル面１０１ａよりも約１００ｍｍ高い位置にあることから、ノズル面１０１ａには正圧がかかるが、上述のように、ポンプ５を駆動して下流タンク４の内部圧力を所定の圧力に制御して速やかに所定の負圧を与える。インクの比重を１ｇ／ｃｍ^３として、ノズル面１０１ａを基準に圧力を考えると、上流タンク７内の液面高さによって１ｋＰａの正圧がかかり、また、下流タンク４内の液面高さによって−０．５ｋＰａの負圧がかかる。ポンプ５が作り出す下流タンク４内の空気の負圧が−３．５ｋＰａである場合、上流タンク７と下流タンク４との圧力差は、合計５ｋＰａとなる。ノズル孔１０１ｂの上流側の流路抵抗と下流側の流路抵抗が等しい場合には、ノズル孔１０１ｂの圧力は、−１．５ｋＰａの負圧であると計算される。ノズル孔１０１ｂのインクのメニスカスは、インクの表面張力とノズルの穴径により、ある程度の負圧までは破壊されない。従って、この負圧内に保つようにポンプ５を制御することで、ノズル孔１０１ｂから空気が入ったり、インクが漏れ出たりすることなく、インクが上流タンク７から記録ヘッド２を通って下流タンク４へと流れる。

ポンプ５によって、インク経路１０を通って下流タンク４から上流タンク７へとインクが戻され、かくして、インクはインク循環経路を循環する。この状態で、ベルト搬送ユニット３４により記録媒体３３を搬送して、記録ヘッド２の下を通過する記録媒体３３にノズル孔１０１ｂからインク滴が吐出される。

吐出によりインクが消費されると、上流タンク７内の液面が下がり、液面センサ２７がインク液面の低下を検出する。液面の低下が検出されると、インク補給弁２２が開いて、インクボトル３から下流タンク４にインクを補給する。この補給は、インクボトル３と下流タンク４との液面差で自重により補給される。

また、下流タンク４内の圧力センサ３１は、下流タンク４の内部負圧の低下を検出する。内部負圧の低下が検出されると、ポンプ５の回転数が制御されて、下流タンク４の負圧が一定に保たれる。下流タンク４内に補給されたインクは、上流タンク７へと搬送され、フィルタ３２によりろ過される。上流タンク７内のインク液面が上昇し、液面センサ２７が液面上昇を検知すると、インク補給弁２２が閉じられて、インクボトル３からのインク補給が停止する。

続いて、第１実施形態のインク経路へのインクの初期充填動作について説明する。
図４は、第１実施形態のインク経路の概略図である。また、図６は、第１実施形態のインクの初期充填動作のフローチャートであり、図１０は、第１実施形態のインクの初期充填動作時のタイムチャートである。

インク循環経路にインクを初めて充填する際、まず、下流タンク４にインクを充填する動作を行う。初めに、大気開放弁１３、１５を開く（ステップＳ１）。これにより、下流タンク４及び上流タンク７の内部は、大気開放された状態となる。続いて、下流タンクの液面センサ２６が、下流タンク４内のインク有り／無しを検出する（ステップＳ２）。検出結果がインク無しであれば（Ｙｅｓ）、インク補給弁２２を開いて（ステップＳ３）、インクボトル３からインク補給経路２３を介して下流タンク４にインクを補給する。この補給は、液面センサ２６がインク有りを検出するまで継続される。検出結果がインク有りになれば（Ｎｏ）、インク補給弁２２を閉じる（ステップＳ４）。

次に、上流タンク７にインクを充填する動作を行う。まず、上流タンクの液面センサ２７が、上流タンク７内のインク有り／無しを検出する（ステップＳ５）。検出結果がインク無しであれば（Ｙｅｓ）、ポンプ５を駆動させて（ステップＳ６）、インク経路１０を通して下流タンク４内のインクを上流タンク７へと汲み上げる。この間、下流タンク４内のインク液面が下がるので、適宜ステップＳ２に戻り、ポンプ５が駆動されている間に液面センサ２６がインク無しを検出した場合（Ｙｅｓ）、再びインク補給弁２２を開いて（ステップＳ３）、インクボトル３からインクを補給する。このようにして、下流タンク４、インク経路１０及び上流タンク７にインクが満たされた状態になるまでインクを補給する。ステップＳ５において、液面センサ２７がインク有りを検出したら（Ｎｏ）、ポンプ５を停止させる（ステップＳ７）。

続いて、上流タンク７からインク供給経路１１へとインクを押し出す動作を行う。まず、弁１５を閉じて（ステップＳ８）、上流タンク７の大気開放を遮断する。弁１５を閉じた後、１秒後にポンプ５の駆動を開始させ、図１０に示すタイムチャートにおける所定時間Ｔ１だけ駆動させる（ステップＳ９）。この駆動により、下流タンク４から密閉された上流タンク７にインクが補給され、上流タンク７の内部圧力は正圧となり、上流タンク７からインク供給経路１１へとインクが押し出される。押し出されたインクは、上流タンク７内の液面より高く持ち上がり、続いて、上流タンク７の下方にある記録ヘッド２へと降下しながらインク供給経路１１を満たしていく。

さらに、下流タンク４の内部を負圧にし、インク供給経路１１から記録ヘッド２に達したインクを下流タンク４に導く動作を行う。まず、前記時間Ｔ１が経過したところで、弁１５を開いて、弁１３を閉じる（ステップＳ１０）。弁１５が開かれたことにより、上流タンク７の内部の空気圧は大気圧となる。時間Ｔ１は、インク供給経路１１内に押し出されたインクが上流タンク７内の液面より下に来るまでの時間より少なくとも長く、かつ、押し出されたインクが記録ヘッド２に到達してノズル孔１０１ｂから外に漏れ出るまでの時間よりも短く設定される。時間Ｔ１をこのように設定することで、弁１５を開いてもサイフォンの原理で上流タンク７からインク供給経路１１へインクが出続け、インク供給経路１１を満たす。この状態で、ポンプ５を時間Ｔ１に引き続き、図１０のタイムチャートに示す所定時間Ｔ３だけ駆動させる（ステップＳ１１）。弁１３が閉じられた状態でポンプ５を駆動するので、下流タンク４内は僅かに負圧となる。ノズル孔１０１ｂにはまだインクが満たされていないため、ノズル孔１０１ｂから外気が入り、インク排出経路１２を通って下流タンク４へと流れる。この結果、下流タンク４内の液面は低下し、ポンプ５によって汲み上げられたインクにより上流タンク７内の液面は上昇する。この間に、インク供給経路１１を満たし上流タンク７から降下しているインクが、上流タンク７内の液面高さとの水頭差によって、インクの自重によりチャンネル１０４ａに毛細管現象のように浸透してゆく。この状態は、図９に示される。

インク供給経路１１から記録ヘッド２内に入ったインクは、記録ヘッド内の往路経路１０５ａを通ってチャンネル１０４ａに浸透し、復路経路１０５ｂへと流れる。インクは、一度に全てのチャンネル１０４ａに行き渡るわけではなく、例えば図９に示す領域Ａの部分に最初に行き渡る。領域Ａの部分以外にはインクが入っていないので、この部分のノズル孔からは外気が吸引され続ける。領域Ａの部分は短時間で拡大し、すぐに記録ヘッドの全てのノズル孔１０１ｂにインクが浸透する。その間は、上流タンク７と記録ヘッド２のノズル面１０１ａとの水頭差により、インクが部分的に満たされた領域Ａの部分は若干の正圧となる。しかし、これは僅かな正圧であるため、インクがノズルから外部に瞬時に出ることは無い。

全てのノズル孔１０１ｂにインクが浸透した後は、インク排出経路１２が負圧になっていることにより、ノズル孔１０１ｂにメニスカスが形成される。メニスカスの破壊強度は、インクの表面張力とノズル孔の周長で決まる。例えば、インクの表面張力をＮ、ノズル孔径をＤとすると、メニスカスの耐圧Ｐ１は、Ｐ１＝Ｎ／（πＤ）で表される圧力となる。ポンプ５の駆動により生じる負圧Ｐがノズル孔１０１ｂの部分でメニスカスの耐圧Ｐ１を超えないように設定すれば、一度形成されたメニスカスが壊れることは無い。すなわち、ノズルから下流タンク４内の液面までの水頭差に相当する圧力をδ１とすると、Ｐ＞−（Ｐ１−δ１）であれば、負圧によってノズルに形成されたメニスカスが壊れることはない。

このようにして、全てのノズル孔１０１ｂにメニスカスが形成されると、記録ヘッド内に外気が入ることは無く、インク供給経路１１内のインクは、記録ヘッド２、インク排出経路１２を介して下流タンク４へと導かれる。インク排出経路１２の内部にあった空気は、下流タンク４へと運ばれる。インク排出経路１２の出口は、下流タンク４内の液面の中に入った位置に設定されるため、出口と液面との間の空気は、浮力に抗した負圧で下流タンク４の内部に引き込まれなければならない。所定時間Ｔ３は、インク供給経路１１の内部のインクが記録ヘッド２を満たし、さらにインク排出経路１２の内部を満たすのに十分な時間に設定される。

ノズル孔１０１ｂがインクで塞がれた状態では、圧力センサ３１が明確な負圧を検出する。例えば、ノズル孔１０１ｂの一部のみにインクが達しており、ノズル孔１０１ｂから空気が入っている状態では、下流タンク４の内部圧力は−０．０５ｋＰａ程度の負圧であったが、ノズルが塞がれた瞬間から−３．５ｋＰａ程度の負圧を検出する。この状態では、時間Ｔ１の後、引き続いて時間Ｔ３の間ポンプ５が駆動されているが、弁１３が閉じられてから圧力センサ３１が明確な負圧を検出するまで時間Ｔ２の遅れがある。この時間関係は、図１０のタイムチャートに示されている。インクがノズル１０１ｂを全て塞いでいるかどうかは、圧力センサ３１の検出する負圧が、微負圧（前述では−０．０５ｋＰａ）から明確な負圧（前述では−３．５ｋＰａ）となることによって、インクの流れを検出することができる。ポンプ５を動作させる時間Ｔ３は、明確な負圧を検出するまでよりも十分に長く設定される。

ここまでの動作により、循環経路全体内にインクが満たされている状態となる。ここまでの動作で、インク経路内部から記録ヘッドのノズルを通って外部に出るインクは無い。

一方、ノズル孔１０１ｂから空気を吸い込んだことと、インク排出経路１２の内部の空気が下流タンク４に移動したことにより、下流タンク４内のインク液面は下がった状態となっている。

従って、さらに、下流タンク４の液面高さを調整する動作を行う。まず、弁１５を閉じて、弁１３を開く（ステップＳ１２）。かくして、上流タンク７の内部の大気開放が遮断され、インクが下方へ流れる動作は停止する。そして、液面センサ２６が、再び下流タンク４内のインク有り／無しを検出する（ステップＳ１３）。検出結果がインク無しであれば（Ｙｅｓ）、インク補給弁２２を開いて（ステップＳ１４）インクを補給する。この補給は、液面センサ２６がインク有りを検出するまで継続される。検出結果がインク有りになれば（Ｎｏ）、インク補給弁２２を閉じる（ステップＳ１５）。
以上で初期充填動作を終了し、続いて、循環動作に移行する。

上述の一連の初期充填動作を実現するために、上流タンク７のインクの体積は、インク供給経路１１、記録ヘッド２、インク排出経路１２を満たすのに必要なインク量よりも十分に大きく設計されている。従って、図６に示される一連の動作を終了した時点で上流タンク７にもインクは残っており、下流タンク４内の液面高さは、液面センサ２６でインク有りと検出した十分な高さとなっている。

ノズル孔１０１ｂから上流タンク７の液面までの高さＨ２は、上述のように例えば１００ｍｍであり、インクの比重を１ｇ/ｃｍ^３とした場合、図９で示される状態でノズルにかかる正圧は１ｋＰａである。この程度の圧力であれば、１０秒以上はノズルからインクが垂れてくることは無い。
一方、ノズル孔径を２５μｍとし、インクの表面張力を３０ｄｙｎ／ｃｍとすると、メニスカスは−３．８ｋＰａまでの負圧に耐える計算となる。下流タンク４の内部の負圧を圧力センサ３１で検出し、ポンプ５の回転数を制御することによって、負圧を例えば−３．５ｋＰａに設定すれば、図９に示されるようなインクが記録ヘッドに満たされる過渡的な状態においても、一旦形成されたメニスカスが破壊されることは無い。もちろん、インクが全て満たされた状態においては、上流タンク７の正圧と水頭差、下流タンク４の負圧と水頭差、全ての条件で記録ヘッド２のノズル孔１０１ｂの圧力は、−１．５ｋＰａの負圧となり、メニスカスが壊れることは無い。

上述の一連の初期充填動作の後に、図８に示すフローチャートで与えられる循環動作が実施される。図１２は、この循環動作時のタイムチャートである。

まず、液面位置を所定位置にそろえる動作を行う。初めに、下流タンク４内の液面を所定の高さに調整するために、下流タンクの液面センサ２６が下流タンク４内のインク有り／無しを検出する（ステップＳ４１）。検出結果がインク有りの場合には（Ｙｅｓ）、弁１５を開きポンプ５を駆動させ（ステップＳ４２）、インクを上流タンク７に持ち上げて、さらに、液面センサ２６が下流タンク４内のインク有り／無しを検出する（ステップＳ４３）。検出結果がインク有りの間は（Ｎｏ）、ポンプを駆動させ続ける。液面センサ２６がインク無しを検出したところ（Ｙｅｓ）で、ポンプ５を停止させ、弁１５を閉じる（ステップＳ４４）。ステップＳ４１において、検出結果がインク無しの場合には（Ｎｏ）、弁１５を開き（ステップＳ４５）、上流タンク７内のインクを水頭差で記録ヘッド２を経由して下流タンク４へと降下させる。適宜、センサ２６が下流タンク４内のインク有り／無しを検出し（ステップＳ４６）、インク有りを検出するまでインクが降下され続ける。検出結果がインク有りになれば（Ｙｅｓ）、弁１５を閉じる（ステップＳ４７）。

かくして、インク循環開始可能な状態となる（ステップＳ４８）。インク循環が開始されると（Ｙｅｓ）、弁１５を開いて、弁１３を閉じる（ステップＳ４９）。液面センサ２６のヒステリシスは、液面高さにして２ｍｍ程度しかないので、以上の動作により下流タンク４内の液面高さをほぼ所定の位置（図１２ではＰ１とＰ２との間）に制御することができる。すなわち、圧力センサ３１の負圧の不足を検出し（ステップＳ５０）、圧力センサ３１がＰ１を検出したとき（Ｎｏ）、ポンプ５の駆動を停止させ（ステップＳ５２）、Ｐ２を検出したら（Ｙｅｓ）再びポンプ５を駆動させる（ステップＳ５１）ことで圧力を所定範囲に維持する。下流タンク４の内圧が所定の負圧に維持されていれば、上流タンク７内の液面高さ（正圧）との関係で、インクは、上流タンク７からインク供給経路１１、記録ヘッド２、インク排出経路１２を通って下流タンク４へと流れる。圧力センサ３１で圧力を所定値に制御することで、下流タンク４内の液面は、常に一定に制御される。同時に、この圧力を例えば−３．５ｋＰａの負圧に制御することで、記録ヘッド２のノズル孔１０１ｂの圧力は−１．５ｋＰａの負圧に制御される。

この状態で、記録ヘッド２が駆動され、インク経路内のインクが記録ヘッド２のノズル孔１０１ｂから吐出されると、上流タンク７内のインク液面が低下してくる。上流タンクの液面センサ２７がインク有り／無しを検出する（ステップＳ５３）。検出結果がインク無しであれば（Ｙｅｓ）、ポンプ５が駆動されているタイミングでインク補給弁２２を開いて（ステップＳ５４）インクを補給する。検出結果がインク有りであれば（Ｎｏ）、インク補給弁２２を閉じる（ステップＳ５５）。この循環は、装置のＣＰＵから停止命令が入るまで継続する。

ステップＳ４８において、循環停止命令が入った場合には（Ｎｏ）、インク補給弁２２を閉じ（ステップＳ５６）、ポンプ５を停止させ(ステップＳ５７)、弁１５を閉じて弁１３を開く（ステップＳ５８）ことにより循環が停止する。この状態では、圧力センサ３１は再び大気圧を検出する。

本実施形態では、ポンプを時間Ｔ１だけ駆動した後に、弁１５の開放と同時に弁１３を閉じる。しかし、弁１３を閉じるタイミングは、時間Ｔ１中でもかまわない。インクがインク供給経路１１を通って記録ヘッド２のノズル孔１０１ｂから漏れ出る前に弁１３を閉じ、ポンプ５が駆動されていれば、ノズル孔１０１ｂからインクが外に漏れ出すことは無い。

上流タンクの液面センサ２７がインク有りを検出した後は、経路内のインク量が把握できなくなるため、インク補給動作を停止する。この関係で、弁１５を閉じてポンプ５を駆動するタイミングは、液面センサ２７がインク有りを検出後、速やかに弁１５を閉じてインク供給経路１１へインクを押し出すことが望ましい。すなわち、下流タンク４内のインク液面が下がりすぎる虞と、上流タンク７内のインク液面が上がりすぎて溢れる虞が生じる。

本実施形態では、時間Ｔ１に続いて時間Ｔ３だけポンプを駆動する。しかし、下流タンク４内のインク液面を必要以上に下げないようにするためには、上流タンク７から押し出されたインクが、記録ヘッド２のノズル孔１０１ｂに達するぎりぎりのタイミングでポンプ５を駆動開始することが望ましい。もしくは、ノズル孔１０１ｂに達して漏れ出る直前のタイミングでポンプ５を再駆動させることが望ましい。

本実施形態の変形例１を、図１３、図１４に基づいて説明する。図１３は、記録ヘッド２周辺の構成を説明する図、図１４は、本変形例の初期充填時におけるタイムチャートを示している。

上述した実施形態では、大気開放弁１５の開、大気開放弁１３の閉動作を時間（Ｔ１）で制御していたが、本変形例では記録ヘッド２の直前におけるインクの到達を直接検出する経路センサ１１６を用いて制御しようとするものである。

インクの有無を検出する経路センサ１１６を、インク供給経路１１の記録ヘッド２の直前に配置する（好ましくはノズル孔１０１ｂの直前に配置）。経路センサ１１６は、発光素子と受光素子が一体となったフォトインタラプタで構成され、透明のチューブであるインク供給経路１１を発光素子と受光素子とで挟むようにして配置される。経路センサ１１６は、発光素子と受光素子との間のチューブにインクがある場合とない場合とで、受光素子が受光する光量が変化することで、インクの有無を検出することが可能である。つまり、インクが上流タンク７から記録ヘッド２に向かって降りてきて経路センサ１１６に達すると、経路センサ１１６は受光素子が受光する光量が変化するため、インクの到達を検出することができる。

次に、本変形例１におけるインクの初期充填動作について、図１４を用いて説明する。なお、第１実施例におけるステップＳ８までは同じ動作であるため、その部分の説明を割愛する。

弁１５を閉じた後、１秒後にポンプ５の駆動を開始させる。この駆動により、下流タンク４から密閉された上流タンク７にインクが補給され、上流タンク７の内部圧力は正圧となり、上流タンク７からインク供給経路１１へとインクが押し出される。押し出されたインクは、上流タンク７内の液面より高く持ち上がり、続いて、上流タンク７の下方にある記録ヘッド２へと降下しながらインク供給経路１１を満たしていく。記録ヘッド２に向かって流れ落ちるインクが経路センサ１１６に到達すると、経路センサ１１６がインクを検出する。経路センサ１１６がインクの到達を検出したならば、図１４のようにポンプの駆動を継続させながら、弁１５を開けると共に弁１３を閉じる。以降の動作は、第１実施形態におけるステップＳ１１以降と同様であるので説明を割愛する。

このように、本変形例１によれば、経路センサ１１６が記録ヘッドに到達したインクを直接検出し、その検出したタイミングに連動して弁１３を閉じているので、ノズルから吸い込む空気の量を最小限にすることができ、下流タンク４のインク液面を大きく低下させないで済む。

次に、本実施形態の変形例２を、図１５、図１６に基づいて説明する。図１５は、記録ヘッド２周辺の構成を説明する図、図１６は、本変形例２の初期充填時におけるタイムチャートを示している。
変形例１では経路センサ１１６がインク供給経路１１における記録ヘッド２の直前に配設したのに対し、本変形例２では経路センサ１１６がインク排出経路１２における記録ヘッド２の直後に配設されている点で相違する。

以下、本変形例１におけるインクの初期充填動作について、図１４を用いて説明する。なお、第１実施例におけるステップＳ９までは同じ動作であるため、その部分の説明を割愛する。

ポンプ５を駆動し始めてから時間Ｔ１が経過したところで、弁１５を開くと共にポンプの駆動を停止する。弁１５が開かれたことにより、上流タンク７の内部の空気圧は大気圧となる。時間Ｔ１は、インク供給経路１１内に押し出されたインクが上流タンク７内の液面より下に来るまでの時間より少なくとも長く、かつ、押し出されたインクが記録ヘッド２に到達してノズル孔１０１ｂから外に漏れ出るまでの時間よりも短く設定される。時間Ｔ１をこのように設定することで、弁１５を開きポンプ５を停止させてもサイフォンの原理で上流タンク７からインク供給経路１１へインクが出続け、インク供給経路１１を満たす。インク供給経路１１から記録ヘッド２に流れるインクは、上流タンク７内の液面高さとの水頭差によって、記録ヘッドの全てのノズル孔１０１ｂにインクが浸透する。上流タンク７と記録ヘッド２のノズル面１０１ａとの水頭差により、ノズル孔１０１ｂには若干の正圧がかかることになるが、これは僅かな正圧（微正圧）であるため、インクがノズルから外部に瞬時に出ることは無い。

記録ヘッド２内をインクが充填されると、記録ヘッド２内のインクはインク排出経路２を介して下流タンク４に向かって流れることになるが、そのインクは記録ヘッド２の直後に配設された経路センサ１１６によって検出される。

経路センサ１１６がインクを検出したならば、大気開放弁１３を閉じると共に、再びポンプ５を駆動させる。ポンプ５は所定時間Ｔ３だけ駆動させる。弁１３が閉じられた状態でポンプ５を駆動するので、下流タンク４内は負圧となり、インク排出経路１２内にあるインクを下流タンク４に向けて引き込むことになり、インク排出経路内をインクで充填することができる。

このように本変形例２によれば、全てのノズル孔１０１ｂを充填した後で下流タンク４内を負圧にするため、ノズル孔１０１ｂから空気を吸引することがなくなる。

続いて、第２実施形態のインク循環経路へのインクの初期充填動作について説明する。
図５は、第２実施形態のインク循環経路の概略図である。また、図７は、第２実施形態のインクの初期充填動作のフローチャートであり、図１１は、第２実施形態のインクの初期充填動作時のタイムチャートである。

図４と図５との構成上の違いは、上流タンク７から記録ヘッド２にインクを供給するインク供給経路１１が、上流タンク７の底面から出ている点である。

第２実施形態は、下流タンク４にインクを充填する動作を行うところまでは、第１実施形態と同じであり、ステップＳ１〜Ｓ４がそれぞれステップＳ２１〜Ｓ２４に対応している。

この動作の後に、上流タンク７にインクを充填し、下流タンク４にインクを導く動作を行う。まず、弁１３を閉じて（ステップＳ２５）、ポンプ５を所定時間Ｔ６駆動させる（ステップＳ２６）。このとき、ポンプ５の回転数は、下流タンク４に補給されるインクの量より少し多い量を上流タンク７へ汲み上げる回転数に設定することが望ましい。この設定方法としては、予め補給量よりも多い量を上流タンク７へ汲み上げられる回転数に設定しておくことで実現できる。あるいは、圧力センサ３１の値を参照し、弁１３を閉じたときの圧力に対して、若干負圧になる回転数に設定することでも実現できる。

続いて、液面センサ２７が、上流タンク７内のインク有り／無しを検出する（ステップＳ２７）。検出結果がインク無しであれば（Ｙｅｓ）、インク補給弁２２を開いて（ステップＳ２８）、ステップＳ２２に戻る。インク補給弁２２を開いて下流タンク４へ補給されたインクは、上流タンク７へインク経路１０を通って汲み上げられる。補給量よりも多いインクを上流タンク７へ汲み上げるため、下流タンク４の閉じられた空気室は負圧になる。この結果、まだインクが満たされていない記録ヘッドのノズルから空気を吸い込み、インク排出経路１２を経由して下流タンク４の内部に間欠的に空気が入る。このため、圧力センサ３１では僅かな負圧が検出される。

第２実施形態では、上流タンク７の下方にインク供給経路１１が設けられているため、汲み上げられたインクは、インク供給経路１１に順次流れ込む。弁１５は開いているので、インクは水頭圧でインク供給経路１１を降下し、記録ヘッド２に流入する。インクが記録ヘッド２に流入したときには、弁１３が既に閉じられていることから、図９を用いて説明したことと同様のことが起こり、インクはノズル孔１０１ｂにメニスカスを順次形成する。ノズル孔１０１ｂが全て塞がれることによって、下流タンク４の内部は外気から遮断される。この圧力変化が圧力センサ３１で検出され、圧力センサ３１は、ノズルが塞がれる前よりも大きな負圧を検出する。

下流タンク４から汲み上げられたインクが、上流タンク７からインク供給経路１１を経由して記録ヘッド２のノズル孔１０１ｂを満たすまでにかかる時間が、図１１のタイムチャートに時間Ｔ７で示されている。この間は、ノズルから空気が吸い込まれるため、僅かな負圧しか検出されない。その後、ノズル孔１０１ｂがインクで塞がれたタイミングで、圧力センサ３１の負圧が−３．５ｋＰａになるようにポンプ５の回転数を制御する。インク排出経路１２を通ってインクが下流タンク４に流入すると、循環経路全体にインクが満たされた状態となる。

ステップＳ２７において、上流タンクの液面センサ２７がインク有りを検出したならば（Ｎｏ）、ポンプ５を停止し、弁１３を開いて、インク補給弁２２を閉じて（ステップＳ２９）補給を停止する。下流タンク４には、この時点でノズル孔１０１ｂから空気が入り込んでいるため、循環経路に十分なインクが満たされていないことが想定される。また、下流タンクの液面センサ２６と上流タンクの液面センサ２７との両方がインク有りを検出した状態では、経路内のインク量が過剰な可能性もある。

そこで、液面センサ２７がインク有りを検出した状態で、一旦停止させているが、続いて、上流タンク７の液面を調整する動作を行う。まず、弁１５が開いた状態（弁１３も開状態）で、液面センサ２７がインク有り／無しを検出する（ステップＳ３０）。検出結果がインク有りであれば（Ｎｏ）、水頭差により上流タンク７から記録ヘッド２を経由して下流タンク４へインクを流入する。そして、液面センサ２７がインク無しを検出したら（Ｙｅｓ）、弁１５を閉じる（ステップＳ３１）。この時間が、図１１のタイムチャートに時間Ｔ８で示される。

次に、下流タンク４の液面を調整する動作を行う。この時点で下流タンクの液面センサ２６がインク無しを検出しているので、液面センサ２６が下流タンク４内のインク有り／無しを検出する（ステップＳ３２）。検出結果がインク無しであれば（Ｙｅｓ）、インク補給弁２２を開いて（ステップＳ３３）インクを補給する。この補給時間は、図１１のタイムチャートに時間Ｔ９で示される。検出結果がインク有りになれば（Ｎｏ）、インク補給弁２２を閉じる（ステップＳ３４）。

上述の一連の動作が終了した状態で、循環経路にはインクが満たされ、液面センサ２６、２７の一方がインク無しを検出して適正なインク量が経路内に入った状態となる。万一、下流タンク４内の液面が下がりすぎたためにインク経路１０にインクが満たされていなかったとしても、上流タンク７、インク供給経路１１、記録ヘッド２、インク排出経路１２、下流タンク４にインクが満たされていれば、次の循環動作を正常に開始することが可能であるので問題ない。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、記録ヘッドにインクが満たされる過程においてノズルからインクが外部に漏れ出ることは無い。

第２実施形態においても、一連の初期充填動作の後に、図８に示すフローチャートで与えられる循環動作が実施される。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
１．供給経路から自重でインクを記録ヘッドに供給しながら、下流タンク側を負圧にすることで、ノズルを密閉しなくてもインクがノズルから出ることなく、供給経路から帰還経路へインクが流れ、経路全体にインクを満たすことが可能である。

２．供給経路から記録ヘッドにインクが供給されてすぐのタイミングで下流タンク側を負圧にすることで、記録ヘッド内のインクがノズルから外部に出ないうちに記録ヘッド内を負圧にすることができ、同時に、下流タンク側を負圧に設定する手段が、下流タンク側を密閉し下流タンク内のインクを上流タンク側に送液する手段であった場合、負圧にする時間を最小限とすることで、下流タンク側のインクが上流タンク側に移動して、下流タンク側が空になってしまい再充填が必要になることを避けることができる。
また、下流タンク側が空になることで、空気がインク帰路経路に混入し、経路内に気泡が入るのを回避することができる。

３．上流タンク側から供給経路にインクが供給されて記録ヘッドに達しないタイミングで下流タンク側を負圧にすることで、記録ヘッド内のインクがノズルから外部に出ないうちに記録ヘッド内を負圧にすることができ、同時に、下流タンク側を負圧に設定する手段が、下流タンク側を密閉し下流タンク内のインクを上流タンク側に送液する手段であった場合、負圧にする時間を最小限とすることで、下流タンク側のインクが上流タンク側に移動して、下流タンク側が空になってしまい再充填が必要になることを避けることができる。
また、下流タンク側が空になることで、空気がインク帰路経路に混入し、経路内に気泡が入るのを回避することができる。

４．下流タンク側の負圧設定を、インク物性とノズル孔周長で決まるメニスカス耐性圧力Ｐ１と、ノズルから下流タンク側までの水頭差δ１とを考慮した（Ｐ１−δ１）よりも小さな負圧に設定することで、インクがノズルに達してメニスカスを形成した後、負圧でメニスカスが壊れることが無い。かくして、ノズルから気泡が下流タンク側に流れることが無く、気泡形成を抑え、短時間でインクの充填が可能となる。

１…インクジェットプリンタ、２…記録ヘッド、３…インクボトル、４…下流タンク、５…ポンプ、６…熱交換器、７…上流タンク、８…廃液ボトル、９…空気フィルタ、１０…インク経路、１１…インク供給経路、１２…インク排出経路、１３…大気開放弁、１４…大気開放経路、１５…大気開放弁、１６…大気開放経路、１７…オーバーフロー経路、１８…廃液経路、１９、２０、２１…大気開放経路、２２…インク補給弁、２３…インク補給経路、２４、２５…アクチュエータ、２６、２７…液面センサ、２８…熱交換流路、２９…ペルチェ素子、３０…ファン、３１…圧力センサ、３２…フィルタ、３３…記録媒体、３４…ベルト搬送ユニット、３５…記録ヘッドホルダ、３６…冷却ファン、３７…ヒータ、１０１…ノズルプレート、１０１ａ…ノズル面、１０１ｂ…ノズル孔、１０２…枠、１０３…ベース、１０３ａ…孔、１０３ｂ…孔、１０３ｃ…電極接続面、１０４…圧電素子、１０４ａ…チャンネル、１０５…流路部材、１０５ａ…往路経路、１０５ｂ…復路経路、１０６…流路部材、１０６ａ…凸部、１０６ｂ…接続流路、１０７、１０８…インクポート、１０９…ＦＰＣ、１１０…ＩＣドライブ、１１１…固定部材、１１１ｃ、１１１ｄ…穴、１１２、１１３…記録ヘッドカバー、１１２ａ、１１３ａ…放熱突起、１１４、１１５…温度センサ、１１６…インクセンサ。

Claims (3)

1. インクを吐出する記録ヘッドと、
   この記録ヘッドに供給するためのインクを収容する上流タンクと、この上流タンクと前記記録ヘッドとの間を連通し、インクを流通する第１のインク経路とを有し、前記記録ヘッドよりも重力方向上方に配置されるインク供給経路と、
   前記記録ヘッドから排出されるインクを収容する下流タンクと、前記下流タンクと前記記録ヘッドとの間を連通し、インクを流通する第２のインク経路とを有するインク帰還経路と、
   前記インク供給経路と前記インク帰還経路との間を連通し、インクを流通する第３のインク経路と、
   前記インク帰還経路内を負圧にするための負圧設定手段と、
   を有するインク循環経路を具備し、
   前記インク供給経路からインクの自重によってインクを記録ヘッドに供給すると共に、前記負圧設定手段によって前記インク帰還経路を負圧に設定することで、記録ヘッド内にインクを充填させ、
   前記負圧設定手段は、上流タンクから供給されたインクが前記インク供給経路に到達した後で、前記記録ヘッドに到達する前に、前記インク帰還経路を負圧に設定することを特徴とするインク充填方法。
2. インクを吐出する記録ヘッドと、
   この記録ヘッドに供給するためのインクを収容する上流タンクと、この上流タンクと前記記録ヘッドとの間を連通し、インクを流通する第１のインク経路とを有するインク供給経路と、
   前記記録ヘッドから排出されるインクを収容する下流タンクと、この下流タンクと前記記録ヘッドとの間を連通し、インクを流通する第２のインク経路とを有するインク帰還経路と、
   前記インク供給経路と前記インク帰還経路との間を連通し、インクを流通する第３のインク経路と、
   前記インク供給経路内のインクを記録ヘッドに供給するためのインク供給手段と、
   前記インク帰還経路内を負圧にするための負圧設定手段と、
   を有するインク循環経路を具備するインクジェットプリンタにおいて、
   前記インク供給手段によってインクをインク供給経路から記録ヘッドに向けて供給すると共に、前記負圧設定手段によって前記インク帰還経路を負圧に設定することで、記録ヘッド内にインクを充填させ、
   前記負圧設定手段は、上流タンクから供給されたインクが前記インク供給経路に到達した後で、前記記録ヘッドに到達する前に、前記インク帰還経路を負圧に設定することを特徴とすることをインク充填方法。
3. インクの表面張力Ｎ、ノズルの周長Ｌ、充填後のノズルから下流タンクの液面までの水頭圧δ１であり、前記負圧設定手段による下流タンクの負圧Ｐが、Ｐ＞−（Ｎ／Ｌ−δ１）に設定されることを特徴とする請求項１又は２記載のインク充填方法。

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