JP5875573B2 - 記録装置及びその気泡排出方法 - Google Patents

Description

本発明は記録ヘッドに設けられた各インク吐出口からインク滴を吐出し、記録媒体に画像を記録する記録装置及びその記録装置のインク流路中の気泡排出方法に関する。

記録ヘッドの吐出口よりインクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置は、インクを貯蔵しているインクタンクからインク滴の吐出口までインクを供給するためのインク流路を備えている。このインク流路内に記録時のインク流れによって移動する気泡が存在すると、吐出口に気泡が到達し、インクを吐出することができずに記録不良を引き起こしてしまう。このような記録不良を防止するためにこれまでにも様々な技術が提案されている。

例えば、特許文献１は、インクタンクと吐出口の間のインク流路内にバルブを備え、バルブ開閉を制御して吸引負圧を高め、インク流路内の流速を速めることで、インク流路中からの気泡排出性能を向上させる構成を開示している。また、特許文献２はバルブ開閉を交互に繰り返すことで、インク流路中からの気泡排出性能を向上させる構成を開示している。

さらに、特許文献３はインク吐出口とそのインク液室内に混入した気泡を効率的に排出するために次の構成を開示している。即ち、インク液室にインク供給口と気泡供給口と気泡吸引口とを設け、気泡吸引口からインク液室内に気泡を供給し、インク吐出口とインク液室内に発生した微小気泡と合体成長した気泡を気泡吸引口から排出するのである。

特開２００７−９８９５９号公報 特開２００４−５８３９８号公報 特開平６−５５７４２号公報

しかしながら特許文献１、２に開示している気泡排出の構成を用いて吸引負圧を高め、インク流路内の流速を速めてしまうと、インク流量も増加してしまい、その結果、高流量に伴う多くの無駄なインク消費が発生するという問題があった。また、特許文献３ではインクを貯蔵しているインクタンクから記録ヘッドへインク供給を行うインク流路内に発生した気泡をどのように扱うのかについては何も記載されていない。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、記録不良の発生を防止することと気泡排出に伴う無駄なインク消費の抑制の両立が可能な記録装置及び気泡排出方法を提供すること目的としている。

上記目的を達成するために本発明の記録装置は次のような構成からなる。

即ち、インクを吐出する吐出口を備えた記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するインク流路と、前記インク流路に気泡を注入する気泡注入動作を行う気泡注入部と、前記吐出口を覆うことが可能なキャップと、前記キャップにより前記吐出口が覆われた前記記録ヘッドに対して前記キャップを介して吸引動作を行う第１のポンプと、前記気泡注入部と前記第１のポンプを制御する制御手段とを有し、前記気泡注入動作の後に前記吸引動作が行われる記録装置において、前記制御手段は、前記第１のポンプに対して、第１の吸引動作を所定の時間で行わせ、その後、前記第１の吸引動作よりも強い第２の吸引動作を行なわせることを特徴とする。
また、本発明の記録装置を、インクを吐出する吐出口を備えた記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するインク流路と、前記インク流路に気泡を注入する気泡注入動作を行う気泡注入部と、前記吐出口を覆うことが可能なキャップと、前記キャップにより前記吐出口が覆われた前記記録ヘッドに対して前記キャップを介して吸引動作を行う第１のポンプと、前記気泡注入部に前記気泡注入動作を行わせた後、前記第１のポンプに前記吸引動作を行わせるよう制御する第１の制御手段と、前記気泡注入部に前記気泡注入動作を行わせることなく、前記第１のポンプに前記吸引動作を行わせるよう制御する第２の制御手段とを有することを特徴としても良い。

また本発明を別の側面から見れば、本発明の気泡排出方法はインクを吐出する吐出口を備えた記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するインク流路と、前記インク流路に気泡を注入する気泡注入動作を行う気泡注入部と、前記吐出口を覆うことが可能なキャップと、前記キャップにより前記吐出口が覆われた前記記録ヘッドに対して前記キャップを介して吸引動作を行うポンプとを備え、前記気泡注入動作の後に前記吸引動作が行われる記録装置における気泡排出方法であって、前記ポンプによって第１の吸引動作を所定の時間で行う第１の工程と、前記第１の工程の後、前記ポンプによって前記第１の吸引動作よりも強い第２の吸引動作を行う第２の工程とを有することを特徴とする。
また、本発明の気泡排出方法を、インクを吐出する吐出口を備えた記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するインク流路と、前記インク流路に気泡を注入する気泡注入動作を行う気泡注入部と、前記吐出口を覆うことが可能なキャップと、前記キャップにより前記吐出口が覆われた前記記録ヘッドに対して前記キャップを介して吸引動作を行うポンプとを備える記録装置における気泡排出方法であって、前記ポンプによって前回の吸引動作が行われてからの経過時間を取得する第１の工程と、前記第１の工程において取得された前記経過時間に基づき、次回の吸引動作の前に、前記気泡注入動作を実行するか、または、前記気泡注入動作を実行しないかを決定する第２の工程とを有することを特徴としても良い。

従って本発明によれば、記録不良の発生の抑制と気泡排出に伴う無駄なインク消費の抑制の両立を図ることができるという効果がある。

本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の概略構成を示す外観斜視図である。 記録ヘッドのインク吐出用のノズルの配列を説明する図である。 図１に示した記録装置のホームポジションの構成を示す図である。 インク流路への気泡注入動作を示すフローチャートである。 図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。 図３に示したインク流路の水平流路内に気泡が付着している状態を示す図である。 インク流路の水平流路内の平均流速と図６に示した水平流路内に付着している各サイズの気泡の＋Ｙ方向への移動状態との関係を示した図である。 インク流路の水平流路の内径内に発生する気泡の成長を示した図である。 本発明の実施例１に従うインク流路内からの気泡排出動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に従ってインク流路の水平流路内に付着している気泡を排出した時のインク流路内の状態を示す図である。 インク流路３の水平流路内の平均流速と、その平均流速において移動するサイズの気泡が吐出口から排出されるまでに吸引で消費するインク量をインク流路内容積の比率で示した図である。 本発明の実施例２に従うインク流路内からの気泡排出動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３に従うインク流路内からの気泡排出動作を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する
なお、この明細書において、「記録」（以下、「プリント」とも称する）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、又は媒体の加工を行う場合も表すものとする。また、人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わない。

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

また、「インク」とは、上記「記録」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成又は記録媒体の加工、或いはインクの処理に供され得る液体を表すものとする。インクの処理としては、例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固又は不溶化させることが挙げられる。

［記録装置の構成］
図１は本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置（以下、記録装置）の要部の斜視図である。

図１において、１０１はインクカートリッジであり、これはインクを貯蔵しているインクタンクと複数の記録素子が集積配列された記録ヘッド１０２により構成されている。記録ヘッド１０２は、インクタンクと別体に構成されるものであってもよい。記録ヘッド１０２が備える記録素子は、インク吐出口と、それに対応する吐出エネルギー発生素子とを含み、その吐出エネルギー発生素子としては、ヒータ（発熱抵抗素子）やピエゾ素子などが用いられる。以下においては、このようなインク吐出口と吐出エネルギー発生素子とを含む部分を「ノズル」ともいう。

搬送ローラ１０３は補助ローラ１０４と共に記録紙（記録媒体）Ｐを抑えながら矢印方向に回転することにより、記録媒体Ｐを矢印Ｙ方向（副走査方向）に間欠的に搬送する。給紙ローラ１０５により記録媒体Ｐの給紙が行われると共に、搬送ローラ１０３および１０４と同様に、記録媒体Ｐを抑える役割も果たす。インクカートリッジ１０１はキャリッジで１０６に搭載され、矢印Ｘ方向（主走査方向）に往復移動する。主走査方向と副走査方向は互いに交差し、この実施例の場合は、互いに直交する。キャリッジ１０６は、記録を行っていないとき、あるいは記録ヘッド１０２の回復処理などを行うときには、図中点線の位置のホームポジション（ｈ）に移動して待機する。
記録開始前、図の位置（ホームポジション）にあるキャリッジ１０６は、記録開始命令を受信すると、主走査方向（Ｘ方向）に移動しながら、記録ヘッド１０２上の複数の吐出口によりインクを吐出して記録を行う。ホームポジションとは反対側に位置する記録媒体端部まで画像を形成するための記録が終了するとキャリッジは元のホームポジションに戻り、再びＸ方向への記録を繰り返す。

図２は記録ヘッド１０２におけるインク吐出用のノズルの配列を説明するために記録ヘッド１０２をＺ方向から見た図である。記録ヘッド１０２には、インク吐出口として、吐出口２０１が形成されている。吐出口２０１は１インチ当たりＮドットの記録画素密度に対応するようにｎ個配列されている。

図３は、図１に示した記録装置におけるキャリッジホームポジションでの構成をＸ方向から示した図である。

図３に示すように、インクカートリッジ１０１を構成するインクタンクと記録ヘッド１０２との間にはインク流路部３０２が形成され、その内部には波線で示したインク流路３０３が形成されている。さらにインクタンクとの結合部にはゴミ等の侵入を防ぐフィルタ３０１が設けられている。また、記録ヘッド１０２の内部にも、インク滴を吐出する吐出口部まで波線で示したインク流路３０３が形成されている。

また、Ｚ方向に関し、インク流路部３０２の位置にはインク流路内に気泡を注入するための中空針３０５が備えられる。中空針３０５の先端は、先鋭状に形成され穴が開口されている。これに対応して、インク流路部３０２に設けられたインク流路３０３にあって、フィルタ３０１に近い位置にゴム性のシール部３０４が設けられる。中空針３０５はＹ軸方向に移動可能であり、中空針３０５がシール部３０４まで移動する経路にあるインク流路部３０２は空洞になっており、中空針３０５がインク流路部３０２を通過できる構成になっている。さらに、中空針３０５にはポンプ（第２のポンプ）３０７が備えられ、中空針３０５の先端部がシール部３０４に達した後、ポンプ３０７を駆動すると、中空針３０５を介して空気が導入され、その結果気泡がインク流路３０３に注入される。シール部３０４はインクタンクから記録ヘッドへのインクの流れから見ると、インク流路が水平となる部分よりも上流側のフィルタ３０１の直下に設けられている。

記録ヘッド１０２の吐出口からは次のようにしてインクを吸引する。

インク吸引にあたり、記録ヘッド１０２の吐出口形成面面に対向する吸引キャップ３０６を＋Ｚ方向に移動させて記録ヘッド１０２の吐出口形成面を封止し、大気連通弁３０９を閉じた状態でポンプ（第１のポンプ）３０８を駆動する。これにより、吸引キャップ３０６内に負圧が発生し、その結果、吸引キャップ３０６を介して吐出口からインクが吸引される。

インク吸引が終了すると、大気連通弁３０９を開けて吸引キャップ３０６内の圧力を開放し、吸引キャップ３０６を−Ｚ方向に移動させて吐出口形成面から吸引キャップ３０６を剥離し、待機する。

ここでインク流路内に気泡を注入する動作について説明する。

図４は気泡注入プロセスの動作を示すフローチャートである。

まずステップＳ４０１では、中空針３０５を＋Ｙ方向に移動開始し、ステップＳ４０２では、中空針３０５の先端をゴム性のシール部３０４を通過させ、中空針３０５をインク流路３０３と密着接合しインク流路３０３内に挿入されるまで移動させる。そして、ステップＳ４０３では、中空針３０５の＋Ｙ方向への移動を停止する。

次に、ステップＳ４０４では、ポンプ３０７の駆動を開始し、ステップＳ４０５では中空針３０５の先端の穴を介して、所定量Ｖ［ｍｍ³］の気泡をインク流路内に注入するまでポンプ３０７の駆動を継続する。

その後、ステップＳ４０６では、ポンプ３０７の駆動を停止し、気泡注入を終了する。そして、ステップＳ４０７では中空針３０５を−Ｙ方向に待機位置まで移動させる。

図５は図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。

図５に示すように、メインバスライン５０５に主要な構成要素が接続され、メインバスライン５０５を介して互いに対してアクセス可能である。その主要な構成要素は、画像入力部５０３、画像信号処理部５０４、ＣＰＵ５００、操作部５０６、回復系制御回路５０７、ヘッド温度制御回路５１４、ヘッド駆動制御回路５１５、キャリッジ駆動制御回路５１６、搬送制御回路５１７を含む。

ＣＰＵ５００は通常ＲＯＭ５０１とＲＡＭ５０２を有し、入力情報に対して適正な記録条件を与えて記録ヘッド１０２を駆動して記録を行わせる。ＲＯＭ５０１には、予め記録ヘッドの回復処理を実行するプログラムが格納されており、ＣＰＵ５００をこれをＲＡＭ５０２に展開して実行し、必要に応じて予備吐出条件等の回復条件を回復系制御回路５０７、記録ヘッド１０２、保温ヒータ５１３等に与える。回復系モータ５０８は、前述したような記録ヘッド１０２とこれに対向離間する吸引キャップ３０６と、インク流路部３０２と対向離間する気泡注入部５１０である中空針３０５と、吸引や気泡注入を行うポンプ３０７／３０８を駆動する。ヘッド駆動制御回路５１５は、記録ヘッド１０２のインク吐出用電気熱変換体の駆動条件を実行し、通常予備吐出や記録用インク吐出を記録ヘッド１０２に行わせる。

一方、記録ヘッド１０２のインク吐出用の電気熱変換体が設けられている基板には、保温ヒータ５１３が設けられている場合もあり、記録ヘッド内のインク温度を所望設定温度に加熱調整することができる。また、ダイオードセンサ５１２は、同様に前記基板に設けられているもので、実質的な記録ヘッド内部のインク温度を測定する。ダイオードセンサ５１２は基板にではなく外部に設けられていても良く、記録ヘッドの周囲近傍にあっても良い。

次に以上の構成を備えた記録装置のインク流路からの気泡排出制御について、いくつかの実施例を説明する。

ここでは次の条件を前提に説明する。

即ち、図２に示した構成の記録ヘッド１つが表面張力γが約３５［ｍＮ／ｍ］のブラック色のインクを吐出する。記録ヘッドは吐出口数Ｌ＝５１２個で、吐出口の間隔が１／６００インチにより記録画素密度が６００ｄｐｉになるように構成されている。また、記録ヘッドの各吐出口からは、１滴あたり約３０ｐｌのインク滴が吐出可能なように構成されており、このインク滴を安定して吐出するための吐出周波数は１５ＫＨｚとなっている。記録ヘッド１０２を搭載したキャリッジ１０６の主走査方向への速度は、主走査方向の記録解像度を６００ｄｐｉとすると約２５インチ／秒となる。全ての吐出口からインク滴を解像度６００ｄｐｉで記録する時の最大流量は３０ｐｌ×５１２個×１５０００＝約０．２３［ｍｌ／秒］となる。

この実施例では、図３で示したインク流路３０３の天面がある水平流路の内径を３．０［ｍｍ］とするので最大流量時の管内の平均流速は、約３．４［ｃｍ／秒］となる。

図６は図３に示したインク流路３０３の水平流路内に気泡が付着している状態を示す図である。

図６において、気泡６０１、６０２、６０３、６０４、６０５のサイズ（直径）はそれぞれ、約０．５［ｍｍ］、約１．０［ｍｍ］、約１．５［ｍｍ］、約２．０［ｍｍ］、約２．５［ｍｍ］としている。また、表面張力γが約３５［ｍＮ／ｍ］のブラックインクに対する流路部材との静的接触角は約６０°であり、気液逆転した気泡の静的接触角は約１３０°となっている。

図７は、インク流路３０３の水平流路内の平均流速と図６に示した水平流路内に付着している各サイズの気泡の＋Ｙ方向への移動状態との関係を示した図である。図７において、「×」は気泡が移動することを示し、「○」は移動しないで流路内に付着している状態を示す。

前述のように全吐出口を使用した記録デューティ１００％の画像を記録する時の水平流路内の平均流速は約３．４［ｃｍ／秒］なので、この場合、水平流路内に付着しているサイズ（直径）が約２．５［ｍｍ］の気泡は移動することを図７は示している。このような気泡の移動は記録不良を発生させる原因となる。また、気泡サイズが小さくなるにつれて水平流路内の平均流速を速くしないと気泡は移動しないことがわかる。例えば、０．５［ｍｍ］の気泡まで排出するには、水平流路内の平均流速を約２３.０［ｃｍ／秒］まで高める必要がある。

図８は、環境温度がやや高い約３０℃におけるインク流路３０３の水平流路の内径３．０ｍｍ内に発生する気泡成長を、経過時間に対する気泡サイズで示した図である。

図８によれば、気泡が無い状態から、気泡が全吐出口を使用した記録デューティ１００％の画像記録時に移動する約２．５［ｍｍ］のサイズまで成長するのに要する時間は約２４０時間である。そのため、前回の気泡排出によりインク流路内を気泡が無い状態にしてから約２４０時間以上経過して記録を開始する時には、水平流路内の気泡を排出する必要がある。次回気泡排出するまでの時間を長く保つためには、なるべく小さな気泡まで排出した方が良いので、そのためには従来の構成を用いると図７に示した関係より水平流路内の平均流速を約２３.０［ｃｍ／秒］まで高める必要がある。

一方、記録デューティ１００％の画像記録時に移動する気泡サイズが約２．５［ｍｍ］なので、従来の構成だと図７に示す関係よりサイズが約２．０［ｍｍ］以下の気泡排出はできない。一方、サイズが約２．０［ｍｍ］以上の気泡を排出するだけであれば水平流路内の平均流速約６．０［ｃｍ／秒］まで流速を落とす事ができれば十分である。しかしながら、この場合には、次回の気泡排出までの時間間隔が短くなり、図８によれば、上述の２倍の頻度の約１２０時間以上経過して記録を開始する時には気泡排出を行う必要がある。

この様に水平流路内の平均流速を遅くすると、従来の構成だと次回気泡排出するまでの時間間隔が短くなり、頻繁に気泡排出を行う必要があるという課題がある。

図８は実施例１に従うインク流路内からの気泡排出動作を示すフローチャートである。

キャリッジ１０６がホームポジションにあるとき、まずステップＳ８０１では図４に示したインク流路内に気泡を注入する動作を実行する。注入する所定気泡量Ｖが内径３．０［ｍｍ］の水平流路内を十分に覆う事ができ、流路断面にメニスカス形成が十分おこなえ、流路壁面に接する気泡面積が十分確保される流路断面積の約５倍となる約３０［ｍｍ³］の気泡注入を実行する。これは図４のステップＳ４０５に相当する。

ステップＳ８０１での気泡注入シーケンスの実行後、図３に示した吐出口からインクを吸引する構成を用いて、吐出口からインク流路内に発生している気泡とステップＳ８０１において注入した気泡を排出する。

即ち、ステップＳ８０２では吸引キャップ３０６を＋Ｚ方向に移動させて記録ヘッド１０２の吐出口形成面を封止し、ステップＳ８０３では大気連通弁３０９を閉じる。この状態でステップＳ８０４において、ポンプ３０８の駆動を開始し、吸引キャップ３０６内に負圧を発生させて吸引キャップ３０６を介して吐出口からのインク吸引を開始する。そして、ステップＳ８０５では、インク流路の水平流路内の平均流速Ｕが約０．８［ｃｍ／秒］となるように吸引負圧制御を実行する。

そして、ステップＳ８０６では、吐出口から排出されるインク量がインク流路内の全容積のインク量に達したかどうかを調べる。ここで、吐出口から排出されるインク量がインク流路内の全容積のインク量に達していないと判断されれば、処理はステップＳ８０５に戻り、吸引負圧制御を継続する。これに対して、吐出口から排出されるインク量がインク流路内の全容積のインク量に達したと判断されれば、処理はステップＳ８０７に進む。ステップＳ８０７では、ポンプ３０８の駆動を停止し、さらにステップＳ８０８では大気連通弁３０９を開け、最後にステップＳ８０９において吸引キャップ３０６を吐出口形成面から剥離する。

図１０は実施例１に従ってインク流路の水平流路内に付着している気泡を排出した時のインク流路内の状態を示す図である。図１０において、付着している気泡サイズは、全吐出口を使用して記録デューティ１００％で画像を記録した時に記録不良を発生させる原因となる約２．５［ｍｍ］の気泡サイズより小さい状態の約０．５［ｍｍ］〜約２．０［ｍｍ］である。

図１０（ａ）はステップＳ８０１の気泡注入シーケンスによって、体積が約３０［ｍｍ³］の気泡９０１を注入し終えた状態を示す。図１０（ｂ）はステップＳ８０５でインク流路３０３の水平流路内の平均流速Ｕが約０．８［ｃｍ／秒］となる吸引負圧になっている状態で付着していた約０．５〜２．０［ｍｍ］の気泡が注入された気泡９０１によって押されて移動している状態を示す。

図１０（ｃ）はステップＳ８０７でポンプ３０８の駆動を停止し、インク流路の水平流路内に付着していたサイズが約０．５〜２．０［ｍｍ］の気泡６０１〜６０４と注入された気泡９０１を吐出口を介してインク流路３０３から排出された状態を示す。

図１１はインク流路３０３の水平流路内の平均流速と、その平均流速において移動するサイズの気泡が吐出口から排出されるまでに吸引で消費するインク量をインク流路内容積の比率で示した図である。図１１において、移動するサイズの気泡とは図７に「×」で示したのサイズの気泡である。

インク量がインク流路内容積よりも多くなる要因の一つが、壁面に付着した気泡が移動しない流速までの間は、気泡周辺のインクのみが流れるために吸引で消費される無駄なインク量が増加してしまう。また、水平流路内の平均流速が速い状態に変化していくにつれて、吸引で消費する無駄なインク量が著しく増加することがわかる。流速が速くなるにつれてインク量が増加する要因には次の２つがある。即ち、
（１）水平流路内の平均流速が０［ｃｍ／秒］の状態から目標の平均流速に達するまで、徐々に吸引キャップ内の圧力を高めていくときに消費される気泡周辺から流れるインク量の増加することと、
（２）逆に目標の平均流速の状態から平均流速が０［ｃｍ／秒］に到達するまで、徐々に吸引キャップ内の圧力を低めていくときに消費されるインク量の増加が発生するためである。

従来の構成では、サイズが０．５［ｍｍ］の気泡まで排出する水平流路内の平均流速は約２３．０［ｃｍ／秒］となるため、吸引で消費するインク量はインク流路内容積の約１２倍となる。これに対して、実施例１では、サイズが約０．５［ｍｍ］〜約２．０［ｍｍ］の気泡まで排出できるインク流路の水平流路内の平均流速Ｕを約０．８［ｃｍ／秒］まで低速にすることができる。

このときの気泡移動は、水平流路内の平均流速が０［ｃｍ／秒］の状態から目標の平均流速の約０．８［ｃｍ／秒］に達するまで、徐々に吸引キャップ内の圧力を高めていくときでも図１０（ａ）に示す様になる。即ち、ステップＳ８０１の気泡注入シーケンスによって注入された体積が約３０［ｍｍ³］の気泡９０１によって、水平流路断面のメニスカス形成が十分なので、気泡周辺からのインクの流れが発生せずに気泡移動が行われる。そのため、インクの無駄な消費は発生しない。一方、平均流速が約０．８［ｃｍ／秒］の状態から静止状態の０［ｃｍ／秒］に到達するまで、徐々に吸引キャップ内の圧力を低めていくときにはわずかにインクが消費される。しかしながら、図１１に示されるように、消費インク量はインク流路内容積の約１．５倍であり、従来の方法を比べて大幅に無駄なインク消費を抑制できる。

従って以上説明した実施例に従えば、インク吸引に先立ちインク流路に気泡を注入し、その後吸引ポンプによる負圧制御によってインク吸引を行うのでその吸引に伴うインク消費を大幅に低減することができる。これにより、インク吸引により記録不良の発生の抑制しつつ、気泡排出に伴うインク消費の抑制を図ることができる。

この実施例では、実施例１よりも高速で記録が行えるように記録走査幅を広げるために吐出口数を増やした場合について説明を行う。

ここでは次の条件を前提に説明する。

即ち、図２に示した構成の記録ヘッド１つがブラック色のインクを吐出する。記録ヘッドは実施例１の吐出口数の２倍、Ｌ＝１０２４個で、吐出口の間隔が１／６００インチにより記録画素密度が６００ｄｐｉになるように構成されている。また、記録ヘッドの各吐出口からは、１滴あたり約３０ｐｌのインク滴が吐出可能なように構成されており、このインク滴を安定して吐出するための吐出周波数は１５ＫＨｚとなっている。記録ヘッド１０２を搭載したキャリッジ１０６の主走査方向への速度は、主走査方向の記録解像度を６００ｄｐｉとすると約２５インチ／秒となる。全ての吐出口からインク滴を解像度６００ｄｐｉで記録する時の最大流量は３０ｐｌ×１０２４個×１５０００＝約０．４６［ｍｌ／秒］となる。

この実施例でも、図３で示したインク流路３０３の天面がある水平流路の内径を３．０［ｍｍ］とするので最大流量時の管内の平均流速は、約６．８［ｃｍ／秒］となる。また、記録ヘッドの記録幅が広がり吐出口数が２倍に増えたため、複数の吐出口の後方に形成される略三角形状のインク液室部分の内容積は実施例１と比べて約２倍に増加している。

この実施例では最大流量時の管内の平均流速が約６．８［ｃｍ／秒］となるので、ここで図７を再び参照すると、水平流路内に付着しているサイズが約２．０［ｍｍ］の気泡から移動が始まり、記録不良を生じさせてしまうことがわかる。そのため、この実施例では排出すべきサイズの気泡は、約２．０［ｍｍ］より小さい状態の約０．５［ｍｍ］〜約１．５［ｍｍ］である。従って、この実施例では、図１０に示したサイズ約２．０［ｍｍ］の気泡６０４を除いた０．５［ｍｍ］〜約１．５［ｍｍ］の気泡を排出するよう制御を行う。

図１２は、実施例２に従うインク流路内からの気泡排出動作を示すフローチャートである。図１２において、ステップＳ１００１〜Ｓ１００３は、実施例１で説明した図８に示すステップＳ８０１〜Ｓ８０３の動作と同じなので、その説明は省略する。

ステップＳ１００１〜Ｓ１００３の後、ステップＳ１００４では、ポンプ３０８を以下に説明する駆動条件Ａで駆動する。

・駆動条件Ａ
これは、インク流路の水平流路内に付着している気泡を、複数の吐出口の後方に形成される略三角形状のインク液室部分内にまで移動させるのに必要な駆動条件である。

駆動条件Ａはインク流路の水平流路内の平均流速Ｕが約０．８［ｃｍ／秒］となり、この流速で、フィルタ３０１から記録ヘッド１０２の略三角形状のインク液室部分の入り口までの容量分のインク量を吐出口から排出する条件である。

次に、ステップＳ１００５ではポンプ３０８を以下に説明する駆動条件Ｂで駆動する。

・駆動条件Ｂ
これは、記録ヘッド１０２の略三角形状のインク液室部分内に移動してきた気泡を吐出口から排出するのに必要な駆動条件である。

駆動条件Ｂはインク流路の水平流路内の平均流速Ｕが約０．８×２＝約１．６［ｃｍ／秒］となり、この流速で記録ヘッド１０２の吐出口の後方（図面では上方）に形成された略三角形状のインク液室部分の容量分のインクを吐出口から排出する条件である。この実施例では、略三角形状のインク液室に移動した気泡を吐出口から排出するのに必要な流速を、実施例１と同じ流速とするには、流路断面積が２倍になっているので２倍の流速にする必要がある。

次にステップＳ１００６ではポンプ３０８の駆動を停止し、ステップＳ１００７では大気連通弁３０９を開け、ステップＳ１００８では吸引キャップ３０６を吐出口形成面から剥離する。

図７、図１１によれば、従来の構成ではサイズが０．５［ｍｍ］の気泡まで排出する水平流路内の平均流速は約２３.０［ｃｍ／秒］となるため、吸引で消費するインク量はインク流路内容積の約１２倍となる。一方、この実施例ではサイズが約０．５［ｍｍ］〜約１．５［ｍｍ］の気泡まで排出できるインク流路の水平流路内の平均流速Ｕが約０．８［ｃｍ／秒］ と約１．６［ｃｍ／秒］の２種類の組み合わせを達成する負圧を発生させるポンプの駆動条件となる。この時に吸引で消費するインク量は、インク流路内容積の比率で約１．７倍となり、大幅に無駄なインク消費を抑制できる。

従って以上説明した実施例に従えば、インク流路内に気泡を注入後、吸引ポンプによりインク流路内に負圧を発生させ、その後、その負圧よりも高い負圧を発生させる制御を行ってインク吸引を実行する。これにより、吐出口数が多い記録幅の長い記録ヘッドに対しても、インク吸引により記録不良の発生の抑制しつつ、気泡排出に伴うインク消費の抑制を図ることができる。

ここでは、放置期間に応じてインク流路内の気泡を排出する動作を異ならせる制御を行う例について説明する。なお、この実施例における記録ヘッドは実施例１と同じ構成とする。

図８によれば、気泡が発生し、全吐出口を使用して記録デューティ１００％の画像を記録する時に移動するサイズが約２．５［ｍｍ］の気泡まで成長するのに要する時間は約２４０時間である。また、内径３．０［ｍｍ］の水平流路内を覆うサイズの気泡にまで成長するのに要する時間は約７４０時間である。

図１３は、実施例３に従うインク流路内からの気泡排出動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１０１では、前回の気泡排出シーケンス実行後の経過時間Ｔを監視し、その経過時間が２４０時間を超えているかどうかを調べる。ここで、Ｔ≦２４０時間であれば、経過時間Ｔが２４０時間を超えるまで、処理を待ち合わせる。そして、Ｔ＞２４０時間となれば、処理はステップＳ１１０２に進み、さらに前回の気泡排出シーケンス実行後の経過時間Ｔが７４０時間を超えているかどうかを調べる。

ここで、経過時間Ｔが２４０＜Ｔ≦７２０時間であれば、処理はステップＳ１１０３に進み、実施例１で図９を参照して説明した気泡注入シーケンスを含む気泡排出シーケンスを実行する。これに対して、Ｔ＞７２０時間となれば、処理はステップＳ１１０４に進み、気泡注入シーケンスを含まない気泡排出シーケンスを実行する。気泡注入シーケンスを含まない気泡排出シーケンスとは、図８に示したフローチャートからステップＳ８０１を除く動作である。

ステップＳ１１０３又はＳ１１０４において、気泡排出シーケンスを実行後、処理はＳ１１０５において経過時間Ｔを「０」にリセットする。

以上説明したようにこの実施例では「気泡注入シーケンスを含む気泡排出シーケンス」に加えて「気泡注入シーケンスを含まない気泡排出シーケンス」を備える。これにより、気泡注入を行わなくても既にインク流路の水平流路を十分覆う大きさの気泡が存在することが予想される場合、気泡注入シーケンスを実行しないことで気泡排出に要する時間を大幅に短縮することができる。

従って以上説明した実施例に従えば、前回の気泡排出動作からの経過時間に従って気泡注入を抑止するので、記録不良の発生の抑制と気泡排出に伴う無駄なインク消費の抑制に加えて、更に気泡排出に要する時間短縮をも図ることができる。

なお、以上説明した実施例では、気泡注入シーケンス後のインク流路の水平流路内の平均流速Ｕを約０．８［ｃｍ／秒］と低速での気泡排出する構成として説明したが、本発明はこの平均流速に限定されるものではない。以上説明した構成では、従来に比べて水平流路内の平均流速が０［ｃｍ／秒］の状態から目標の平均流速に達するまで、徐々に吸引キャップ内の圧力を高めていくときに消費される気泡周辺から流れるインク量の増加を防止できる。このため、水平流路内の平均流速をもう少し速める構成として、気泡排出に要する時間短縮を図りながら無駄なインク消費の抑制を図っても良い。

また、以上説明した実施例では、中空針を用いてインク流路内に気泡を注入する構成を例として説明したが、本発明はこれによって限定されるものではない。例えば、ゴム性のシール部を通して挿入される中空針をそのまま大気に開放された状態とし、記録ヘッドの吐出口形成面を吸引キャップで封止し、ポンプによりその吐出口形成面の吸引を行うことで、インク流路内に負圧を加えて気泡を注入するようにしても良い。また、中空針を挿入する構成ではなく、ゴム性のシール部の場所にインク流路と開閉できるバルブを設ける構成として、ポンプ（第３のポンプ）により空気を加圧し気泡注入するようにしても良い。このように、図３に示したポンプ３０７がなくとも、大気連通口を設け大気に開放した構成や加圧による気泡注入する構成でも良い。

さらに以上説明した実施例は、インクを貯蔵するインクタンクが記録ヘッド上に備えられる構成で説明したが、本発明はこの構成により限定されるものではない。例えば、キャリッジとは別の場所にインクタンクを備え、記録ヘッドへのインク供給はチューブ等でつながれた構成であっても良い。この場合には、インクタンクに近い位置に気泡注入する構成を設けることで上述した実施例と同様の効果を得る事ができる。

またさらに以上説明した実施例では、ブラックインクを吐出する記録ヘッドを１つ備える場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、シアンインク、マゼンタインク、イエロインクを含む４色のインクを吐出する吐出口列を各々備えた記録ヘッドを用い、各色インクのインク流路に対し気泡注入の構成を設け、インク吸引を４色一括にできるキャップとポンプを備えるようにしても良い。

Claims (18)

1. インクを吐出する吐出口を備えた記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、
   前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するインク流路と、
   前記インク流路に気泡を注入する気泡注入動作を行う気泡注入部と、
   前記吐出口を覆うことが可能なキャップと、
   前記キャップにより前記吐出口が覆われた前記記録ヘッドに対して前記キャップを介して吸引動作を行う第１のポンプと、
   前記気泡注入部と前記第１のポンプを制御する制御手段とを有し、前記気泡注入動作の後に前記吸引動作が行われる記録装置において、
   前記制御手段は、前記第１のポンプに対して、第１の吸引動作を所定の時間で行わせ、その後、前記第１の吸引動作よりも強い第２の吸引動作を行なわせることを特徴とする記録装置。
2. 前記インク流路は、
   水平方向に配置される水平部分と、
   前記水平部分よりもインクの供給方向の上流側において前記水平部分よりも高い位置に配置される上流部分とを備え、
   前記気泡注入部は、前記上流部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記インク流路には、前記気泡注入部よりも上流側にフィルタが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記制御手段は、前記インク流路に注入される気泡の大きさが、前記インク流路の前記水平部分の断面の大きさ以上となるように前記気泡注入部を制御することを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
5. 前記気泡注入部は、
   前記インク流路に挿入可能な中空針と、
   前記中空針を介して前記インク流路に気体を供給する第２のポンプとを有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
6. 前記気泡注入部は、
   前記インク流路に気体を加圧して注入可能な第３のポンプと、
   前記第３のポンプと前記インク流路との間の連通状態を連通又は閉鎖に切り替えるバルブとを備えることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
7. 前記気泡注入部は、前記インク流路に空気を導入可能な大気連通口を備えることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
8. 前記インク流路は円形の断面形状をもつことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
9. インクを吐出する吐出口を備えた記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、
   前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するインク流路と、
   前記インク流路に気泡を注入する気泡注入動作を行う気泡注入部と、
   前記吐出口を覆うことが可能なキャップと、
   前記キャップにより前記吐出口が覆われた前記記録ヘッドに対して前記キャップを介して吸引動作を行う第１のポンプと、
   前記気泡注入部に前記気泡注入動作を行わせた後、前記第１のポンプに前記吸引動作を行わせるよう制御する第１の制御手段と、
   前記気泡注入部に前記気泡注入動作を行わせることなく、前記第１のポンプに前記吸引動作を行わせるよう制御する第２の制御手段とを有することを特徴とする記録装置。
10. 前記第１のポンプによって前回の吸引動作が行われてから経過した経過時間を取得する取得手段を更に有し、
    前記取得手段によって取得された前記経過時間が第１の時間を超える場合、前記第１の制御手段が前記気泡注入動作の後に前記吸引動作を行なわせ、
    前記取得手段によって取得された前記経過時間が前記第１の時間よりも長い第２の時間以上である場合、前記第２の制御手段が前記気泡注入動作を行わせることなく、前記吸引動作を行わせることを特徴とする請求項９に記載の記録装置。
11. 前記インク流路は、
    水平方向に配置される水平部分と、
    前記水平部分よりもインクの供給方向の上流側において前記水平部分よりも高い位置に配置される上流部分とを備え、
    前記気泡注入部は、前記上流部分に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の記録装置。
12. 前記インク流路には、前記気泡注入部よりも上流側にフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の記録装置。
13. 前記第１の制御手段又は前記第２の制御手段は、前記インク流路に注入される気泡の大きさが、前記インク流路の前記水平部分の断面の大きさ以上となるように前記気泡注入部を制御することを特徴とする請求項１２に記載の記録装置。
14. 前記気泡注入部は、
    前記インク流路に挿入可能な中空針と、
    前記中空針を介して前記インク流路に気体を供給する第２のポンプとを有することを特徴とする請求項９に記載の記録装置。
15. 前記インク流路は円形の断面形状をもつことを特徴とする請求項９に記載の記録装置。
16. 前記第１の制御手段又は前記第２の制御手段は、前記吐出口から排出されるインク量が前記インク流路の全容積に達するまで前記第１のポンプに前記吸引動作を行わせることを特徴とする請求項９に記載の記録装置。
17. インクを吐出する吐出口を備えた記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するインク流路と、前記インク流路に気泡を注入する気泡注入動作を行う気泡注入部と、前記吐出口を覆うことが可能なキャップと、前記キャップにより前記吐出口が覆われた前記記録ヘッドに対して前記キャップを介して吸引動作を行うポンプとを備え、前記気泡注入動作の後に前記吸引動作が行われる記録装置における気泡排出方法であって、
    前記ポンプによって第１の吸引動作を所定の時間で行う第１の工程と、
    前記第１の工程の後、前記ポンプによって前記第１の吸引動作よりも強い第２の吸引動作を行う第２の工程とを有することを特徴とする気泡排出方法。
18. インクを吐出する吐出口を備えた記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するインク流路と、前記インク流路に気泡を注入する気泡注入動作を行う気泡注入部と、前記吐出口を覆うことが可能なキャップと、前記キャップにより前記吐出口が覆われた前記記録ヘッドに対して前記キャップを介して吸引動作を行うポンプとを備える記録装置における気泡排出方法であって、
    前記ポンプによって前回の吸引動作が行われてからの経過時間を取得する第１の工程と、
    前記第１の工程において取得された前記経過時間に基づき、次回の吸引動作の前に、前記気泡注入動作を実行するか、または、前記気泡注入動作を実行しないかを決定する第２の工程とを有することを特徴とする気泡排出方法。

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