JP6422680B2 - インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置とインクジェット記録方法に関する。

インクジェット記録に関する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、インクジェット式記録装置及びその調整方法が開示されている。インクジェット式記録装置では、ヘッドユニットが複数配設される。ヘッドユニットは、キャリッジに搭載されて記録媒体の幅方向に往復移動される。ヘッドユニットは、記録ヘッドと、サブタンクを有する。記録ヘッドは、記録媒体に対しインク滴を吐出する。サブタンクは、メインタンクからインクの補給を受けると共に、記録ヘッドにインクを供給する。特許文献１では、このヘッドユニットにより、次のことが可能になるとされている。即ち、サブタンク内のインク面と記録ヘッドのノズル形成面の水頭差を調整することができる。例えばインクジェット式記録装置の駆動波形の共通化を考えたときに記録ヘッド毎の微調整ができなくても、ノズルからの吐出インク量の均一化を図ることができる。記録精度を更に高めることができる。

特許文献２には、インクジェット記録装置が開示されている。インクジェット記録装置は、インク吐出ヘッドからインク滴を記録媒体に向けて吐出して画像を形成する。インクジェット記録装置は、圧力変更手段を備える。圧力変更手段は、吐出ヘッドの内圧を変更する。インク吐出ヘッドの内圧は、インク吐出ヘッドの複数の使用状況に対応した複数の設定値で制御される。

特許文献３には、インクジェット記録装置が開示されている。インクジェット記録装置は、プリントヘッドからインクを吐出してプリント動作を実行する。インクジェット記録装置は、インク供給装置と、圧力調整ポンプと、ヒータと、ヘッド回復手段と、ＣＰＵを有する。インク供給装置は、プリントヘッドにインクを供給する。圧力調整ポンプは、プリントヘッド内のインクの圧力を調整する。ヒータは、プリントヘッド内のインクの温度を調整する。ヘッド回復手段は、プリントヘッドからインクを排出する回復動作を実行する。ＣＰＵは、テストプリント動作を実行する。テストプリント動作は、回復動作後に実行される。テストプリント動作では、インクの圧力を変化させて所定のパターンがプリントされる。ＣＰＵは、テストプリントにより得られるインク情報に基づいてプリント動作を変更する。

出願人は、特許文献４でインクジェット記録方法に関する技術を提案している。

特開２００３−４８３１５号公報 特開２００５−２３１３５１号公報 特開２００８−１００４８０号公報 特開２０１２−８７５０４号公報

インクジェット記録装置は、画像を高速に記録することができると共に、画像を高精細に記録することができる。例えば、画像を高速に記録する場合、インクの吐出量を多くした記録条件で、インクジェットヘッドに形成されたノズルからインクを吐出するとよい。これに対して、画像を高精細に記録する場合、インクの吐出量を少なくした記録条件で、インクジェットヘッドに形成されたノズルからインクを吐出するとよい。

本発明は、インクの吐出量を画像の記録速度及び／又は画像の精細度に応じた所定の量とすることができる、インクジェット記録装置とインクジェット記録方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、メインタンクから供給されたインクを副次的に貯留する貯留室が内部に形成されたサブタンクと、前記サブタンクから供給される前記インクを吐出するノズルと、前記インクが流れ、前記ノズルへと繋がる内部流路と、が形成され、前記内部流路を変形させて前記ノズルから前記インクを吐出させる圧電素子を備えるインクジェットヘッドと、前記サブタンクと前記インクジェットヘッドとを接続し、前記サブタンクから前記インクジェットヘッドに供給される前記インクが流れる接続部と、前記圧電素子に印加される駆動電圧として、第一電圧値の駆動電圧と、前記第一電圧値より低い第二電圧値の駆動電圧と、前記第一電圧値より高い第三電圧値の駆動電圧と、を出力するヘッド駆動部と、前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力を調整する調整部と、前記貯留室内の圧力を大気圧より低い圧力にする減圧部と、を備え、前記ノズルは、画像が記録される記録媒体と対向する前記インクジェットヘッドの吐出面の側のノズル径が前記内部流路の側のノズル径より小さく、且つ所定の角度で前記吐出面まで傾斜するテーパ形状を有し、前記調整部は、前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を第一液滴値とする場合、前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力を第一水頭圧値に調整し、前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を前記第一液滴値より小さい第二液滴値とする場合、前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力を前記第一水頭圧値より低い第二水頭圧値に調整し、前記ヘッド駆動部は、前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を前記第一液滴値とする場合、前記第一電圧値の駆動電圧を出力し、前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を前記第二液滴値とする場合、前記第二電圧値の駆動電圧を出力し、前記減圧部は、真空ポンプと、前記貯留室に通じるバッファタンクと、前記バッファタンク内の圧力を測定する圧力センサと、前記サブタンクと前記バッファタンクとを繋ぎ、前記バッファタンクと前記真空ポンプとを繋ぎ、前記真空ポンプに吸引される空気が流れる排気管と、前記サブタンクと前記バッファタンクとを繋ぐ前記排気管の部分に設けられ、前記排気管を開放及び閉鎖する第一調整弁と、前記バッファタンクに設けられ、前記バッファタンクを大気開放状態とし、且つ前記バッファタンクと大気との繋がりを閉鎖する第二調整弁と、を備え、前記調整部は、前記減圧部を制御し、前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力を前記第一水頭圧値又は前記第二水頭値に調整する、インクジェット記録装置である。

これによれば、ノズル内のインクの液面に作用する圧力と駆動電圧に基づき、インクの吐出量を第一液滴値又は第二液滴値に管理することができる。インクの吐出量が管理された状態で画像の記録を実行することができる。ノズル内のインクの液面に作用する圧力と駆動電圧の何れか一方のみに基づきインクの吐出量を管理することもできる。但し、この場合、前述した２条件に基づく場合と比較し、第一液滴値と第二液滴値の差が小さくなる。従って、インクジェット記録装置で設定可能なインクの吐出量の範囲が狭くなる。ノズル内のインクの液面に作用する圧力と駆動電圧に基づきインクの吐出量を管理するインクジェット記録装置では、インクの吐出量の設定範囲を広くすることができる。画像の記録速度及び画像の精細度に対して柔軟に対応することができる。インクの吐出量を第二液滴値とし少なくした場合においても、吐出時におけるインク滴の速度を高めることができる。そのため、飛翔するインク滴に作用する外乱の影響を抑制し、インク滴が着弾する位置の精度が低下することを抑制することができる。飛翔するインク滴に作用する外乱としては、例えば、気流が挙げられる。吐出時における液滴速度が速すぎることが原因でインクが１滴にまとまらないといった現象を抑制することができる。ノズル内での流路抵抗を抑制することができる。そのため、ノズル長を長く設定することができる。ノズル長が長くなることで、ノズル内にインクのメニスカスを形成させ易くすることができる。例えば、ストレート形状のノズルと比較して、第一液滴値と第二液滴値の差を増加させ、インクの吐出量の設定範囲を更に広くすることができる。ノズル長は、ノズル内をインクが流れる方向において、内部流路とノズルの境界位置から吐出面までの距離である。

更に、真空ポンプによってバッファタンク内の空気を吸引し、バッファタンク内の圧力を低下することができる。バッファタンク内に空気を流入させ、バッファタンク内の圧力を増加することができる。貯留室内の圧力を調整することができる。

本発明の他の側面は、上述のインクジェット記録装置を動作させて、前記記録媒体に画像を記録する記録工程を含み、前記記録工程は、前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を前記第一液滴値とした状態で前記記録媒体に画像を記録する場合には、前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力が前記第一水頭圧値に調整され、前記ヘッド駆動部から前記第一電圧値の駆動電圧が出力された状態で実行され、前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を前記第二液滴値とした状態で前記記録媒体に画像を記録する場合には、前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力が前記第二水頭圧値に調整され、前記ヘッド駆動部から前記第二電圧値の駆動電圧が出力された状態で実行される、インクジェット記録方法である。

これによれば、上述した機能を奏するインクジェット記録方法とすることができる。

本発明によれば、インクの吐出量を画像の記録速度及び／又は画像の精細度に応じた所定の量とすることができる、インクジェット記録装置とインクジェット記録方法を得ることができる。

インクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。 インクジェットヘッドとサブタンクと減圧部の概略構成を示す部分断面斜視図である。 図２に示すＤ−Ｅ−Ｆ−Ｇ線断面図である。 ノズルを示す拡大断面図である。 実験結果を示す図である。

本発明を実施するための実施形態について、図面を用いて説明する。本発明は、以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。例えば、以下に示す構成の一部は、省略し又は他の構成等に置換してもよい。他の構成を含むようにしてもよい。

＜インクジェット記録装置＞
インクジェット記録装置１０について、図１〜図３を参照して説明する。図１〜図３では、所定の各部を接続する電気配線の図示は適宜省略されている。インクジェット記録装置１０では、記録媒体１４が搬送され、記録媒体１４の記録面１５に画像が記録される。インクジェット記録装置１０では、各種の記録媒体１４を対象として画像が記録される。記録媒体１４としては、例えば、布帛又は建築用資材が挙げられる。実施形態では、記録媒体１４が長尺状の布帛である場合を例に説明する。画像の記録に用いられるインク色は、ブラック、マゼンタ、イエロー及びシアンの４色とする。インク色は、これら以外の色であってもよい。インク色数は、３色以下又は５色以上としてもよい。図１で搬送方向の下流側に図示された記録媒体１４の部分に付した網点模様は、記録媒体１４に記録された画像に対応する。

インクジェット記録装置１０は、図１に示すように、搬送部２０と、記録部３０と、移動部４０と、メインタンク５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃと、供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃと、サブタンク５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃと、制御装置１２０を備える。更に、インクジェット記録装置１０は、減圧部１４０を備える（図２参照）。図１では、減圧部１４０の図示は省略されている。図２において、ハッチングは、断面された部分を示す。

搬送部２０は、記録媒体１４を、記録媒体１４の長手方向に沿って搬送する。搬送部２０によって搬送される記録媒体１４は、記録部３０を通過する。実施形態では、搬送部２０によって記録媒体１４が搬送される方向を「搬送方向」という。搬送方向は、記録媒体１４の短手方向に直交する。記録媒体１４の短手方向は、記録媒体１４の幅方向である。記録媒体１４の短手方向は、主走査方向に一致する。主走査方向は、後述するように記録部３０が移動部４０によって往復移動される方向である。搬送方向及びこれと反対方向は、前述した主走査方向に対して「副走査方向」と称されることもある。実施形態では、搬送方向及びこれと反対方向のそれぞれに直交する方向を「主走査方向」という。搬送方向及びこれと反対方向を「副走査方向」という。

記録部３０は、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃと、キャリッジ３４を備える。インクジェットヘッド３１Ｋは、ブラックインクを吐出し、ブラックインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｋには、ブラックインクを吐出するノズル３２が複数形成される。インクジェットヘッド３１Ｍは、マゼンタインクを吐出し、マゼンタインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｍには、マゼンタインクを吐出するノズル３２が複数形成される。インクジェットヘッド３１Ｙは、イエローインクを吐出し、イエローインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｙには、イエローインクを吐出するノズル３２が複数形成される。インクジェットヘッド３１Ｃは、シアンインクを吐出し、シアンインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｃには、シアンインクを吐出するノズル３２が複数形成される。

インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃは、同様の構成を有する。実施形態では、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「インクジェットヘッド３１」という。キャリッジ３４には、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃが所定の位置に位置決めされた状態でそれぞれ搭載される。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃは、図１に示すように、主走査方向に隣り合った状態でキャリッジ３４に搭載される。各色用のインクジェットヘッド３１の配列順序は、図１とは異なる順序としてもよい。これらの配列順序は、諸条件を考慮して適宜決定される。

移動部４０は、記録部３０を主走査方向に往復移動させる。移動部４０は、図１に示すように、２個のプーリ４１，４２と、タイミングベルト４３と、モータ４４を含む。２個のプーリ４１，４２は、搬送部２０を基準として、主走査方向の両側にそれぞれ設けられる。プーリ４１には、モータ４４が連結される。プーリ４２は、回転自在に支持される。プーリ４１は、モータ４４の回転に伴い回転する。タイミングベルト４３は、張力が作用した状態でプーリ４１，４２に架け渡される。タイミングベルト４３には、キャリッジ３４に固定された支持部４６を介して記録部３０が取り付けられる。

メインタンク５０Ｋは、ブラックインクを貯留する。供給流路５１Ｋは、メインタンク５０Ｋとサブタンク５２Ｋを接続する。供給流路５１Ｋの途中には、供給弁５３Ｋが設けられる。供給弁５３Ｋは、供給流路５１Ｋを開放し閉鎖する電磁弁である。供給弁５３Ｋが開かれた場合、供給流路５１Ｋは開放状態となる。供給弁５３Ｋが閉じられた場合、供給流路５１Ｋは閉鎖状態となる。供給弁５３Ｋは、サブタンク５２Ｋへのブラックインクの供給時に開かれ、供給の終了時に閉じられる。ブラックインクは、メインタンク５０Ｋから流出し、供給流路５１Ｋと供給弁５３Ｋを流れてサブタンク５２Ｋに供給される。サブタンク５２Ｋに供給されたブラックインクは、接続部５４Ｋを流れて、インクジェットヘッド３１Ｋに供給される。即ち、サブタンク５２Ｋは、インクジェットヘッド３１Ｋに供給されるブラックインクを副次的に貯留するインクタンクである。サブタンク５２Ｋに供給されたブラックインクは、サブタンク５２Ｋの内部に形成された貯留室５５（図２及び図３参照）に貯留される。接続部５４Ｋは、サブタンク５２Ｋとインクジェットヘッド３１Ｋを接続し、サブタンク５２Ｋからインクジェットヘッド３１Ｋに供給されるブラックインクが流れる流路である。

メインタンク５０Ｍは、マゼンタインクを貯留する。供給流路５１Ｍは、メインタンク５０Ｍとサブタンク５２Ｍを接続する。供給流路５１Ｍの途中には、供給弁５３Ｍが設けられる。供給弁５３Ｍは、供給流路５１Ｍを開放し閉鎖する電磁弁である。供給弁５３Ｍが開かれた場合、供給流路５１Ｍは開放状態となる。供給弁５３Ｍが閉じられた場合、供給流路５１Ｍは閉鎖状態となる。供給弁５３Ｍは、サブタンク５２Ｍへのマゼンタインクの供給時に開かれ、供給の終了時に閉じられる。マゼンタインクは、メインタンク５０Ｍから流出し、供給流路５１Ｍと供給弁５３Ｍを流れてサブタンク５２Ｍに供給される。サブタンク５２Ｍに供給されたマゼンタインクは、接続部５４Ｍを流れて、インクジェットヘッド３１Ｍに供給される。即ち、サブタンク５２Ｍは、インクジェットヘッド３１Ｍに供給されるマゼンタインクを副次的に貯留するインクタンクである。サブタンク５２Ｍに供給されたマゼンタインクは、サブタンク５２Ｍの内部に形成された貯留室５５（図２及び図３参照）に貯留される。接続部５４Ｍは、サブタンク５２Ｍとインクジェットヘッド３１Ｍを接続し、サブタンク５２Ｍからインクジェットヘッド３１Ｍに供給されるマゼンタインクが流れる流路である。

メインタンク５０Ｙは、イエローインクを貯留する。供給流路５１Ｙは、メインタンク５０Ｙとサブタンク５２Ｙを接続する。供給流路５１Ｙの途中には、供給弁５３Ｙが設けられる。供給弁５３Ｙは、供給流路５１Ｙを開放し閉鎖する電磁弁である。供給弁５３Ｙが開かれた場合、供給流路５１Ｙは開放状態となる。供給弁５３Ｙが閉じられた場合、供給流路５１Ｙは閉鎖状態となる。供給弁５３Ｙは、サブタンク５２Ｙへのイエローインクの供給時に開かれ、供給の終了時に閉じられる。イエローインクは、メインタンク５０Ｙから流出し、供給流路５１Ｙと供給弁５３Ｙを流れてサブタンク５２Ｙに供給される。サブタンク５２Ｙに供給されたイエローインクは、接続部５４Ｙを流れて、インクジェットヘッド３１Ｙに供給される。即ち、サブタンク５２Ｙは、インクジェットヘッド３１Ｙに供給されるイエローインクを副次的に貯留するインクタンクである。サブタンク５２Ｙに供給されたイエローインクは、サブタンク５２Ｙの内部に形成された貯留室５５（図２及び図３参照）に貯留される。接続部５４Ｙは、サブタンク５２Ｙとインクジェットヘッド３１Ｙを接続し、サブタンク５２Ｙからインクジェットヘッド３１Ｙに供給されるイエローインクが流れる流路である。

メインタンク５０Ｃは、シアンインクを貯留する。供給流路５１Ｃは、メインタンク５０Ｃとサブタンク５２Ｃを接続する。供給流路５１Ｃの途中には、供給弁５３Ｃが設けられる。供給弁５３Ｃは、供給流路５１Ｃを開放し閉鎖する電磁弁である。供給弁５３Ｃが開かれた場合、供給流路５１Ｃは開放状態となる。供給弁５３Ｃが閉じられた場合、供給流路５１Ｃは閉鎖状態となる。供給弁５３Ｃは、サブタンク５２Ｃへのシアンインクの供給時に開かれ、供給の終了時に閉じられる。シアンインクは、メインタンク５０Ｃから流出し、供給流路５１Ｃと供給弁５３Ｃを流れてサブタンク５２Ｃに供給される。サブタンク５２Ｃに供給されたシアンインクは、接続部５４Ｃを流れて、インクジェットヘッド３１Ｃに供給される。即ち、サブタンク５２Ｃは、インクジェットヘッド３１Ｃに供給されるシアンインクを副次的に貯留するインクタンクである。サブタンク５２Ｃに供給されたシアンインクは、サブタンク５２Ｃの内部に形成された貯留室５５（図２及び図３参照）に貯留される。接続部５４Ｃは、サブタンク５２Ｃとインクジェットヘッド３１Ｃを接続し、サブタンク５２Ｃからインクジェットヘッド３１Ｃに供給されるシアンインクが流れる流路である。

図１では、供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃは、簡略化された状態で図示されている。供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃは、記録部３０の主走査方向への往復移動に対応可能な状態で設けられる。実施形態では、メインタンク５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「メインタンク５０」という。供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「供給流路５１」という。サブタンク５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「サブタンク５２」という。供給弁５３Ｋ，５３Ｍ，５３Ｙ，５３Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「供給弁５３」という。接続部５４Ｋ，５４Ｍ，５４Ｙ，５４Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「接続部５４」という。各色用の供給弁５３の切り替えは、後述する制御部１２２からの制御信号に従い行われる。この点に関する説明は後述する。

インクジェット記録装置１０は、上述した各部の他、不図示のポンプを備える。ポンプは、インク色数に対応して４台設けられる。４台のポンプは、供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃにそれぞれ設けられる。メインタンク５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃに貯留された各色のインクは、各色用のポンプによってサブタンク５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃに供給される。サブタンク５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃへの各色のインクの供給は、ポンプとは異なる公知の送液部によって行うようにしてもよい。例えば、メインタンク５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃ内を加圧等することで行うようにしてもよい。送液部は、公知のインクジェット記録装置にも設けられた構成である。インクジェット記録装置１０でも公知のインクジェット記録装置と同様の送液部を採用することができる。そのため、送液部に関する説明は省略する。

制御装置１２０は、制御部１２２と、ヘッド駆動部１２４と、スイッチ部１２６と、電圧入力部１２８と、圧力入力部１３０を備える。図１では、制御部１２２とヘッド駆動部１２４とスイッチ部１２６と電圧入力部１２８と圧力入力部１３０は、制御装置１２０としてまとまった状態で図示されている。但し、制御装置１２０に含まれるこれら各部は、例えば、制御ボックスのような単一の筐体内に設けられなくてもよい。例えば、スイッチ部１２６は、インクジェットヘッド３１に近い位置に設けられるようにしてもよい。

制御部１２２は、例えば、ＣＰＵと、記憶部と、ＲＡＭを含む。ＣＰＵは、演算処理を実行し、インクジェット記録装置１０で実行される各種の処理を制御する。記憶部は、例えば、不揮発性のメモリ及び／又はハードディスクによって構成される。記憶部には、インクジェット記録装置１０で実行される各種の処理のプログラムが記憶される。例えば、画像の記録に関するプログラムが記憶される。ＲＡＭは、ＣＰＵが記憶部に記憶されたプログラムを実行する際の作業領域となる。ＲＡＭには、処理の実行途中に所定のデータが記憶される。

ヘッド駆動部１２４は、後述するインクジェットヘッド３１が備える電極板８０に電気的に接続されたヘッド駆動回路である。ヘッド駆動部１２４は、所定の電圧値の駆動電圧（駆動信号）を所定の周期で出力する。ヘッド駆動部１２４から出力された駆動電圧は、電極板８０に印加される。なお、駆動電圧（駆動信号）は、所定の電圧値の電気パルス信号である。

スイッチ部１２６は、後述するインクジェットヘッド３１が備える複数の圧電素子７０のそれぞれに電気的に接続されたスイッチ回路である。スイッチ部１２６は、複数の圧電素子７０の全部又は一部に対応したスイッチを含む。例えば、１個のインクジェットヘッド３１に５０個の圧電素子７０が設けられていたとする。１個のスイッチ部１２６に２５個のスイッチが含まれていたとする。この場合、スイッチ部１２６は、１個のインクジェットヘッド３１に対して合計２個設けられる。

電圧入力部１２８は、駆動電圧の電圧設定値の入力を受け付ける。作業者は、電圧入力部１２８を操作し、電圧設定値を入力する。制御部１２２は、電圧入力部１２８で受け付けられた電圧設定値を取得する。制御部１２２は、取得された電圧設定値に応じた電圧値指令をヘッド駆動部１２４に出力する。ヘッド駆動部１２４では、電圧値指令に従った電圧値の駆動電圧が所定の周期で出力される。

圧力入力部１３０は、サブタンク５２の貯留室５５内の圧力の圧力設定値の入力を受け付ける。作業者は、圧力入力部１３０を操作し、圧力設定値を入力する。制御部１２２は、圧力入力部１３０で受け付けられた圧力設定値を取得する。制御部１２２は、取得された圧力設定値に従い減圧部１４０を制御し、貯留室５５内の圧力をこの圧力設定値又はこの圧力設定値に応じた範囲に調整する。この点に関する説明は後述する。

減圧部１４０は、図２に示すように、排気管１４１と、真空ポンプ１４２と、バッファタンク１４３と、第一調整弁１４４と、第二調整弁１４５と、圧力センサ１４６を備える。排気管１４１は、所定の色用のサブタンク５２とバッファタンク１４３を接続し、バッファタンク１４３と真空ポンプ１４２を接続する。バッファタンク１４３と真空ポンプ１４２を接続する排気管１４１の部分には、第一調整弁１４４が設けられる。即ち、サブタンク５２の貯留室５５と真空ポンプ１４２は、途中にバッファタンク１４３と第一調整弁１４４が設けられた状態で排気管１４１によって連結される。

真空ポンプ１４２は、排気管１４１によって貯留室５５に連結されたバッファタンク１４３内に存在する空気を吸引する。バッファタンク１４３は、貯留室５５内を大気圧（１０１３ｈＰａ）より低い圧力（負圧）とする場合の緩衝用のタンクである。排気管１４１で連結された貯留室５５とバッファタンク１４３の間では、空気が流通する。インクジェット記録装置１０では、バッファタンク１４３内の圧力を後述するように調整することで、貯留室５５内の圧力を圧力設定値又は圧力設定値に応じた所定の範囲に調整することとしている。但し、バッファタンク１４３を省略し、直接、貯留室５５内に存在する空気を吸引し、貯留室５５内の圧力を圧力設定値又は圧力設定値に応じた所定の範囲に調整するようにしてもよい。

第一調整弁１４４は、バッファタンク１４３と真空ポンプ１４２の間となる排気管１４１の途中の位置に設けられる。第一調整弁１４４は、排気管１４１を開放し閉鎖する電磁弁である。第一調整弁１４４が開かれた場合、排気管１４１は開放状態となる。第一調整弁１４４が閉じられた場合、排気管１４１は閉鎖状態となる。第二調整弁１４５は、バッファタンク１４３に設けられる。第二調整弁１４５は、バッファタンク１４３を開放し閉鎖する電磁弁である。第二調整弁１４５のバッファタンク１４３とは反対側は、大気に通じる。即ち、第二調整弁１４５が開かれた場合、バッファタンク１４３は、大気開放状態となる。第二調整弁１４５が閉じられた場合、大気との繋がりは閉鎖される。圧力センサ１４６は、バッファタンク１４３内の圧力を計測する。圧力センサ１４６によって計測された計測値は、制御部１２２に入力される。制御部１２２は、圧力センサ１４６によって計測された計測値を取得する。制御部１２２は、計測値に従いバッファタンク１４３内の圧力を調整する。

この調整は、例えば、バッファタンク１４３内の圧力を圧力設定値とし、又は、バッファタンク１４３内の圧力を圧力設定値を基準とした所定の範囲内として行われる。実施形態では、バッファタンク１４３内の圧力が圧力設定値を基準とした所定の範囲内に調整されることとする。前述した所定の範囲の上限の値を「上限値」といい、下限の値を「下限値」という。圧力設定値と上限値と下限値の関係は、「下限値＜圧力設定値＜上限値」である。上限値及び下限値は、例えば、圧力設定値に対して「±α％」以内の各値とされる。前述した「±α％」としては、例えば、「±１０％」又は「±５％」が挙げられる。前述した範囲のプラス側となる上限値は、大気圧より低い圧力となるように設定される。バッファタンク１４３内の圧力の調整は、圧力設定値が所定の範囲の中心値とはならない状態で行うようにしてもよい。この他、バッファタンク１４３内の圧力の調整は、圧力設定値を上限値とし、圧力設定値より所定値だけ低い圧力を下限値とした範囲で行うようにしてもよい。また、バッファタンク１４３内の圧力の調整は、圧力設定値を下限値とし、圧力設定値より所定値だけ高い圧力を上限値とした範囲で行うようにしてもよい。

＜インクジェットヘッド＞
インクジェットヘッド３１について、図２〜図４を参照して説明する。図３では、サブタンク５２に接続される排気管１４１の部分の図示は省略されている。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃは、上述した通り、同様の構成を有する。従って、インクジェットヘッド３１の説明は、インク色を区別することなく行う。図３及び図４において、ハッチングは、断面された部分を示す。

インクジェットヘッド３１は、図３に示すように、流路部６０と、複数の圧電素子７０と、電極板８０と、絶縁シート９０を備える。電極板８０と絶縁シート９０は、振動板１００を形成する。インクジェットヘッド３１は、サブタンク５２より鉛直方向の下側に設けられる。インクジェットヘッド３１は、流路部６０と電極板８０で絶縁シート９０を鉛直方向に挟み込んだ状態に組み立てられる。複数の圧電素子７０は、電極板８０の上面の側で、電極板８０と電気的に接続された状態で設けられる。電極板８０の上面は、鉛直方向の上側となる電極板８０の面である。

流路部６０には、図３に示すように、複数のノズル３２と、供給口６１と、内部流路６３が形成される。供給口６１には、接続部５４が接続される。サブタンク５２から流出し接続部５４を流れたインクは、供給口６１を通過してインクジェットヘッド３１に供給される。複数のノズル３２は、例えば、図３に示すような状態で吐出面３５に形成される。即ち、図３に示す例では、複数のノズル３２は、その半数を副走査方向に配列して１列のノズル列とし、このノズル列を主走査方向に２列設けた状態で配置される。この場合、主走査方向の第一側と第二側にそれぞれ配列された２本のノズル列は、副走査方向に所定量だけずれた状態で主走査方向に隣り合って設けられる。吐出面３５は、各色用のインクジェットヘッド３１でノズル３２が形成された面である（図３及び図４参照）。

但し、上述したような複数のノズル３２の配置は例示である。従って、複数のノズル３２の配置は、上述した配置とは異なる配置であってもよい。実施形態では、主走査方向の第一側で副走査方向に配列された複数のノズル３２によるノズル列を「第一ノズル列」という。主走査方向の第二側で副走査方向に配列された複数のノズル３２によるノズル列を「第二ノズル列」という。

複数のノズル３２は、全て同一形状とされる。ノズル３２は、図４に示すように、吐出面３５の側のノズル径φ１が、支流部６７の側のノズル径φ２より小さいテーパ形状である。テーパを「（φ２−φ１）／Ｑ」によって表すとする。ノズル３２のテーパは、例えば、１／２〜３／５程度の傾斜とされる。この場合、テーパ角θは、１４°〜１７°程度となる。前述した式における「Ｑ」は、ノズル３２のノズル長である（図４参照）。

内部流路６３は、供給口６１から流入したインクを複数のノズル３２のそれぞれに流す流路である。従って、内部流路６３は、供給口６１と複数のノズル３２のそれぞれを繋ぐ。内部流路６３は、図３に示すように、本流部６５と、複数の支流部６７を含む。本流部６５は、供給口６１から連続した流路である。本流部６５は、第一ノズル列及び第二ノズル列と同じく副走査方向に延在した状態で形成される。供給口６１から本流部６５に流入したインクは、本流部６５を副走査方向に流れる。複数の支流部６７は、本流部６５から分岐した流路である。複数の支流部６７は、複数のノズル３２にそれぞれ繋がる。本流部６５から複数の支流部６７のそれぞれに流入したインクは、各支流部６７を流れて各ノズル３２に到達する。

流路部６０において、内部流路６３の一部は、その内壁がなく開口した状態となる。開口状態となる内部流路６３の部分は、図３に示す完成状態のインクジェットヘッド３１において、複数の圧電素子７０のそれぞれと向かい合う各圧電素子７０に対応した支流部６７の部分である。流路部６０は、例えば、本体部と、ノズルプレートを突き合わせて形成するようにしてもよい。本体部には、供給口６１と内部流路６３が形成される。ノズルプレートには、複数のノズル３２が形成される。ノズルプレートは、２０μｍ〜１ｍｍ程度の板厚の薄平板により形成される。

主走査方向の第一側に設けられる複数の圧電素子７０は、第一ノズル列を形成する複数のノズル３２にそれぞれ繋がる各支流部６７に対応して設けられる。主走査方向の第二側に設けられる複数の圧電素子７０は、第二ノズル列を形成する複数のノズル３２にそれぞれ繋がる各支流部６７に対応して設けられる。圧電素子７０は、図３に示すように、振動板１００を挟んで、各ノズル３２に繋がる支流部６７と鉛直方向に向かい合った状態となる。各圧電素子７０の上面には、個別に不図示の電気配線がなされる。複数の圧電素子７０は、各電気配線を介してスイッチ部１２６に含まれる複数のスイッチにそれぞれ電気的に接続される。圧電素子７０は、対応する支流部６７が繋がるノズル３２からインクを吐出させる駆動素子である。圧電素子７０は、ピエゾ素子と称されることもある。

電極板８０は、所定の厚みの薄平板である。電極板８０の板厚は、数十μｍ〜数百μｍ程度である。電極板８０は、金属材料等の導電材料により形成される。電極板８０の上面には、複数の圧電素子７０が主走査方向の各側で副走査方向に並んだ状態で電気的に接続されて設けられる。電極板８０は、上述した通り、ヘッド駆動部１２４と電気的に接続される。電極板８０には、ヘッド駆動部１２４から出力された駆動電圧が所定の周期で印加される。

絶縁シート９０は、所定の厚みの薄平板である。絶縁シート９０の板厚は、数十μｍ〜数百μｍ程度である。絶縁シート９０は、樹脂材料等の電気絶縁材料により形成される。絶縁シート９０の上面は、電極板８０に接する。絶縁シート９０の下面は、流路部６０に接する。絶縁シート９０の下面は、上述した内壁がなく開口した支流部６７の部分を覆い、封鎖する。従って、絶縁シート９０は、各支流部６７の内壁のうちの一部を形成する。上述した通り、電極板８０と絶縁シート９０は重なり合った状態で振動板１００を形成する。振動板１００は、圧電素子７０の変形に伴い、変形する圧電素子７０に接する部分が変形する。この変形は、弾性変形である。従って、圧電素子７０が元の状態に戻ると、変形した振動板１００の部分も元に戻る。即ち、圧電素子７０が元の状態に戻ると、変形した電極板８０と絶縁シート９０の各部分も元に戻る。

＜インクジェット記録方法＞
インクジェット記録装置１０では、記録媒体１４に画像が記録される場合、インクジェット記録方法が実行される。インクジェット記録方法は、記録工程と、搬送工程を含む。搬送工程は、搬送部２０によって記録媒体１４を搬送する工程である。記録工程は、搬送部２０によって搬送されている記録媒体１４に画像を記録する工程である。インクジェット記録方法は、制御部１２２によって制御される。インクジェット記録方法は、次のようにして開始される。即ち、インクジェット記録方法は、画像の記録の開始指令が制御装置１２０に入力され、制御部１２２がこれを取得したタイミングで開始される。開始指令を取得した制御部１２２は、移動部４０と記録部３０と搬送部２０を制御する。これに伴い、記録工程と搬送工程が連動した状態で実行される。

記録工程において、移動部４０では、プーリ４１に連結されたモータ４４が時計回りと反時計回りに往復して回転する。モータ４４の回転に伴い、プーリ４１が左右両側に往復して回転する。図１でプーリ４１の内側に示す「弧状の矢印」は、プーリ４１の回転方向を示す。モータ４４が所定の方向に回転することでプーリ４１が左回転すると、タイミングベルト４３も左回転する。プーリ４２は、左回転するタイミングベルト４３に従動して回転する。これに伴い、記録部３０は、主走査方向の第二側から第一側に移動する。記録部３０が主走査方向の第一側の移動端に到達すると、モータ４４の回転方向は反転し、プーリ４１は、右回転する。プーリ４１が右回転すると、タイミングベルト４３も右回転する。プーリ４２は、右回転するタイミングベルト４３に従動して回転する。これに伴い、記録部３０は、主走査方向の第一側から第二側に移動する。記録部３０が主走査方向の第二側の移動端に到達すると、モータ４４の回転方向は再度反転し、プーリ４１は、再度左回転する。

記録工程において、記録部３０では、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃにそれぞれ形成されたノズル３２から、各色のインクが記録媒体１４に向けて吐出される。各色のインクの吐出は、上述した移動部４０の動作に応じて記録部３０が主走査方向に移動している所定のタイミングで実行される。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃの各ノズル３２から吐出された各色のインクによるインク滴は、記録媒体１４の記録面１５に着弾する。着弾した各色のインク滴により記録媒体１４の記録面１５に画像が記録される。記録媒体１４の記録面１５は、記録媒体１４が記録部３０を通過する際、各色用のインクジェットヘッド３１の吐出面３５と対向する面である。ノズル３２からのインクの吐出に関する説明は後述する。

画像の記録が継続されると、サブタンク５２では、貯留室５５内のインクの量が所定量より少なくなる。各色用のサブタンク５２に貯留された各色のインクの量は、例えば、不図示の液面センサによって管理される。液面センサは、例えば、１個のサブタンク５２に対して２個設けられる。第一液面センサは、インクの量の下限値を検知する。第二液面センサは、インクの量の上限値を検知する。

所定の色用のサブタンク５２に設けられた第一液面センサは、このサブタンク５２に貯留されたインクの量が下限値を下回ったタイミングで、下限値信号を出力する。下限値信号は制御部１２２に入力され、制御部１２２はこれを取得する。この下限値信号を取得した制御部１２２は、供給弁５３に開放信号を出力する。開放信号の出力先となる供給弁５３は、下限値信号を出力した第一液面センサが設けられたサブタンク５２に接続される供給流路５１に設けられた供給弁である。供給弁５３に出力される開放信号は、供給弁５３を開いた状態へと切り替える制御信号である。出力先の供給弁５３は、開放信号に応じて開いた状態へと切り替わる。これに伴い、前述した供給流路５１は、開放状態となる。インクは、メインタンク５０の側から供給弁５３を通過してサブタンク５２の側に流れ、サブタンク５２に供給される。

サブタンク５２にインクが供給されると、このサブタンク５２に貯留されたインクの量は、増加し上限値に達する。このサブタンク５２に設けられた第二液面センサは、インクの量が上限値に達したタイミングで、上限値信号を出力する。上限値信号は制御部１２２に入力され、制御部１２２はこれを取得する。この上限値信号を取得した制御部１２２は、供給弁５３に閉鎖信号を出力する。閉鎖信号の出力先となる供給弁５３は、上限値信号を出力した第二液面センサが設けられたサブタンク５２に接続される供給流路５１に設けられた供給弁である。供給弁５３に出力される閉鎖信号は、供給弁５３を閉じた状態へと切り替える制御信号である。出力先の供給弁５３は、閉鎖信号に応じて閉じた状態へと切り替わる。これに伴い、前述した供給流路５１は、閉鎖状態となる。インクの流れは停止し、所定の色用のサブタンク５２へのインクの供給は終了する。このように、記録工程は、サブタンク５２にインクを供給する工程を含む。記録工程は、後述するように、減圧部１４０によって貯留室５５内の圧力が減圧された状態で行われる。従って、サブタンク５２にインクを供給する工程も、貯留室５５内の圧力が減圧された状態で行われる。

搬送工程において、搬送部２０は、上述した記録部３０の主走査方向への往復移動に対応して、記録媒体１４を搬送方向に搬送する。即ち、搬送部２０による記録媒体１４の搬送は、記録部３０の主走査方向への往復移動に応じて間欠的に行われる。

移動部４０は、画像の記録が終了するまで動作する。従って、記録部３０の主走査方向への往復移動は、画像の記録が終了するまで繰り返される。搬送部２０は、例えば、画像の記録が終了した後、所定のタイミングで停止する。搬送部２０の停止に伴い、搬送方向への記録媒体１４の搬送も終了する。インクジェット記録方法は、搬送部２０の停止に伴い終了する。

＜インクの吐出＞
記録工程において実行されるノズル３２からのインクの吐出について説明する。記録工程において、制御部１２２は、ヘッド駆動部１２４からの駆動電圧の出力を制御する。即ち、制御部１２２は、取得された電圧設定値に応じた電圧値指令をヘッド駆動部１２４に出力する。ヘッド駆動部１２４では、電圧値指令に従った電圧値の駆動電圧の出力が開始される。駆動電圧は、所定の周期で繰り返し出力される。出力された駆動電圧は、上述した通り、電極板８０に所定の周期で印加される。制御部１２２は、制御部１２２に含まれる記憶部に記憶された画像データに従いスイッチ部１２６を制御する。画像データは、記録媒体１４に記録される画像に対応したデータである。画像データは、所定のアプリケーションプログラムを用いて生成される。画像データは、制御装置１２０に接続された外部装置から入力されるようにしてもよい。スイッチ部１２６では、画像データに従った制御部１２２による制御に応じて、内蔵されたスイッチのうち、所定のスイッチが閉結される。

スイッチ部１２６に内蔵された所定のスイッチが閉結されたタイミングで電極板８０に駆動電圧が印加されると、電極板８０の上面で電極板８０と電気的に接続された複数の圧電素子７０のうち、閉結されたスイッチに接続された圧電素子７０に駆動電圧が印加される。駆動電圧が印加された圧電素子７０の変形に伴い、この変形する圧電素子７０に接する振動板１００の部分が変形する。この振動板１００の部分の変形に伴い、この振動板１００を形成する絶縁シート９０の部分が内壁の一部を形成する支流部６７の容積が縮小する。支流部６７の容積の縮小に伴う圧力が、縮小した支流部６７内のインクに作用する。これに伴い、この支流部６７に繋がるノズル３２からインクが吐出される。

圧電素子７０は、この圧電素子７０が接続されたスイッチ部１２６に内蔵されたスイッチの閉結と、所定の周期の駆動電圧の印加が一致する度に、繰り返して変形する。圧電素子７０の変形が繰り返されると、この繰り返し変形する圧電素子７０に対応した振動板１００の部分も繰り返して変形する。これに伴い、所定の圧電素子７０に対応した支流部６７に繋がるノズル３２からインクが繰り返して吐出される。スイッチ部１２６を介して圧電素子７０に駆動電圧を印加させる構成は、制御構成をシンプルにすることができる。その結果、インクジェット記録装置１０のコストダウンを図ることができる。

記録工程におけるインクの吐出は、貯留室５５内が大気圧より低い圧力に調整された状態で行われる。貯留室５５内の圧力の調整は、上述した通り、貯留室５５に通じたバッファタンク１４３内の圧力を調整することで実現される。バッファタンク１４３内の圧力は、制御部１２２によって制御される。即ち、制御部１２２は、圧力センサ１４６から取得された計測値と取得済みの圧力設定値に従い、供給弁５３と真空ポンプ１４２と第一調整弁１４４と第二調整弁１４５の何れか又は全てに制御信号を出力する。

例えば、圧力センサ１４６から取得された計測値が圧力設定値に応じた上限値より高くなったとする。計測値が上限値より高い状態は、計測値が上限値より大気圧に近い状態を意味する。この場合、制御部１２２は、開始信号を真空ポンプ１４２に出力し、開放信号を第一調整弁１４４に出力し、閉鎖信号を第二調整弁１４５に出力する。開始信号は、真空ポンプ１４２の動作を開始させる制御信号である。第一調整弁１４４に出力される開放信号は、第一調整弁１４４を開いた状態へと切り替える制御信号である。第二調整弁１４５に出力される閉鎖信号は、第二調整弁１４５を閉じた状態へと切り替える制御信号である。真空ポンプ１４２は、開始信号に応じて駆動を開始する。第一調整弁１４４は開放信号に応じて開いた状態へと切り替わり、排気管１４１は開放状態となる。第二調整弁１４５は、閉鎖信号に応じて閉じた状態へと切り替わる。これに伴い、バッファタンク１４３内の空気が真空ポンプ１４２に吸引され、バッファタンク１４３内の圧力が低下する。

バッファタンク１４３内の空気の吸引に伴い、圧力センサ１４６から取得された計測値が圧力入力部１３０から取得された圧力設定値に応じた下限値になったとする。この場合、制御部１２２は、停止信号を真空ポンプ１４２に出力し、閉鎖信号を第一調整弁１４４に出力する。停止信号は、真空ポンプ１４２の動作を停止させる制御信号である。第一調整弁１４４に出力される閉鎖信号は、第一調整弁１４４を閉じた状態へと切り替える制御信号である。真空ポンプ１４２は、停止信号に応じて駆動を停止する。第一調整弁１４４は、閉鎖信号に応じて閉じた状態へと切り替わり、排気管１４１は閉鎖状態となる。これに伴い、バッファタンク１４３内の空気の吸引は停止される。

バッファタンク１４３内の空気の吸引に伴い、圧力センサ１４６から取得された計測値が圧力入力部１３０から取得された圧力設定値に応じた下限値より低くなったとする。計測値が下限値より低い状態は、下限値が計測値より大気圧に近い状態を意味する。この場合、制御部１２２は、停止信号を真空ポンプ１４２に出力し、閉鎖信号を第一調整弁１４４に出力し、開放信号を第二調整弁１４５に出力する。第二調整弁１４５に出力される開放信号は、第二調整弁１４５を開いた状態へと切り替える制御信号である。真空ポンプ１４２は、上記同様、駆動を停止し、第一調整弁１４４も閉じた状態へと切り替わる。第二調整弁１４５は、開放信号に応じて開いた状態へと切り替わり、バッファタンク１４３内は大気開放される。これに伴い、バッファタンク１４３内に空気が流入し、バッファタンク１４３内の圧力が増加する。

制御部１２２は、上述した制御を繰り返して実行する。このような制御により、バッファタンク１４３内の圧力は、圧力入力部１３０から取得された圧力設定値を基準とした所定の範囲に調整される。換言すれば、貯留室５５内の圧力は、圧力入力部１３０から取得された圧力設定値を基準とした所定の範囲に調整される。このような圧力調整は、供給弁５３が閉じられた状態で行われる。制御部１２２は、供給弁５３を閉じる場合、供給弁５３に対して閉鎖信号を出力する。供給弁５３は、上述した通り、サブタンク５２に貯留されたインクの量が第二液面センサによって上限値に達したことが検知された場合に閉じられる。

＜実験結果及び考察＞
インクの吐出量と水頭圧と駆動電圧と液滴速度と記録品質の関係について実験を行った。実験結果について図５を参照して説明する。以下では、実験に用いたインクジェット記録装置と上述したインクジェット記録装置１０の対応を明らかにするため、実験に用いたインクジェット記録装置の各部に対して、インクジェット記録装置１０の各部に付した符号と同一の符号を付して説明する。

記録条件１は、インクの吐出量を「４０ｎｇ（ナノグラム）」とした条件である。記録条件１では、水頭圧を「−１０ｃｍ ａｑ」とし、駆動電圧を「６２Ｖ」とした。記録条件２は、インクの吐出量を「４０ｎｇ」とした条件である。記録条件２では、水頭圧を「−３ｃｍ ａｑ」とし、駆動電圧を「５７Ｖ」とした。記録条件３は、インクの吐出量を「８０ｎｇ」とした条件である。記録条件３では、水頭圧を「−３ｃｍ ａｑ」とし、駆動電圧を「８０Ｖ」とした。記録条件４は、インクの吐出量を「８０ｎｇ」とした条件である。記録条件４では、水頭圧を「−１０ｃｍ ａｑ」とし、駆動電圧を「８８Ｖ」とした。１ｃｍ ａｑは９８Ｐａである。記録条件１〜４では、同一のインクジェット記録装置を用い、図５に示す水頭圧と駆動電圧以外の条件は、同一とした。吐出面３５と記録媒体１４の記録面１５のギャップは５ｍｍとした。インクの吐出方向は鉛直方向の下側である。ノズル３２は、図４に示すようなテーパ形状とした。ノズル３２の各部の寸法は、ノズル径φ１が０．０６ｍｍで、ノズル長Ｑが０．１ｍｍで、テーパ角θが１５°である。この場合、ノズル径φ２は、「０．０６＋（ｔａｎ１５°×０．１×２）」で０．１１ｍｍとなる。

記録条件１〜４における「水頭圧」は、ノズル３２内のインクの液面に作用する圧力のことである。水頭圧は、ノズル３２内のインクの液面から貯留室５５内のインクの液面までの高さと、貯留室５５内の圧力によって求めることができる。水頭圧の設定に関し、例えば、ノズル３２内のインクの液面から貯留室５５内のインクの液面の高さが１０ｃｍである場合、貯留室５５内の圧力を大気圧より２０ｃｍ ａｑ減圧することで「−１０ｃｍ ａｑ」に設定することができる。記録条件１〜４における「液滴速度」は、吐出されたインク滴が吐出面３５から鉛直方向の下側に０．５ｍｍ離間した位置に到達するまでの平均速度である。

記録条件１では、液滴速度は７．２ｍ／ｓｅｃとなった。この液滴速度により、インク滴を目的の位置に精度よく着弾させることが可能となり、好適な記録品質の画像を記録することができた。更に、インクの吐出量を４０ｎｇとすることで、高精細な画像とすることができた。この結果、記録条件１は、画像の精細度を優先させる場合に適した記録条件であるといえる。

記録条件２では、液滴速度は３．４ｍ／ｓｅｃとなった。インクの吐出量が同じである記録条件１と比較し、液滴速度は半分以下に低下した。インク滴の着弾位置精度の低下が認められた。その結果、記録された画像の記録品質は、低品質であった。このような結果は、吐出時における液滴速度が低いことが原因であると考えられる。質量が小さく低速で飛翔するインク滴は、例えば、吐出面３５と記録面１５の間に生じている気流の影響を受け易くなると考えられる。気流の影響を受けたインク滴は、気流の方向に流される。

記録条件３では、液滴速度は７．５ｍ／ｓｅｃとなった。この液滴速度により、インク滴を目的の位置に精度よく着弾させることが可能となった。その結果、好適な記録品質の画像を記録することができた。更に、インクの吐出量を８０ｎｇとすることで、インクの吐出量が４０ｎｇの場合と比較して画像の記録時間を短縮することができた。この結果、記録条件３は、画像の記録速度を優先させる場合に適した記録条件であるといえる。

記録条件４では、液滴速度は１４ｍ／ｓｅｃとなった。インクの吐出量が同じである記録条件３と比較し、液滴速度は約１．９倍に上昇した。吐出された８０ｎｇのインクが１滴にまとまらない現象が確認された。その結果、記録された画像の記録品質は、低品質であった。このような結果は、吐出時における液滴速度が速すぎることが原因であると考えられる。

発明者は、今回の実験により、インクジェット記録方法の記録工程で好適な記録品質の画像を記録する条件として、次のことを明らかにすることができた。即ち、好適な記録品質の確保を前提とした上で、画像の記録速度より精細度を優先させる場合、水頭圧と駆動電圧を共に低下させてインクの吐出量を少なくするとよい（記録条件１参照）。換言すれば、好適な記録品質の確保を前提とした上で、画像の精細度より記録速度を優先させる場合、水頭圧と駆動電圧を共に増加させてインクの吐出量を多くするとよい（記録条件３参照）。

＜実施形態の効果＞
実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。

（１）水頭圧と駆動電圧に基づき、インクの吐出量を管理することとした（図５参照）。インクの吐出量が管理された状態で画像の記録を実行することができる。水頭圧及び駆動電圧の何れか一方のみに基づきインクの吐出量を管理することもできる。但し、この場合、前述した２条件に基づく場合と比較し、インクジェット記録装置で設定可能なインクの吐出量の範囲が狭くなる。水頭圧と駆動電圧に基づきインクの吐出量を管理することで、インクの吐出量の設定範囲を広くすることができる。画像の記録速度及び画像の精細度に対して柔軟に対応することができる。水頭圧は、上記から明らかな通り、ノズル３２内のインクの液面から貯留室５５内のインクの液面までの高さと、貯留室５５内の圧力に基づき、所定の水頭圧値に設定することができる。貯留室５５内のインクの液面の位置は、貯留室５５内のインクの量を所定の範囲に調整することで管理することができる。

（２）ノズル３２をテーパ形状とすることとした（図４参照）。例えば、同じノズル長Ｑのストレート形状のノズルと比較すると、テーパ形状とすることで、支流部６７からノズル３２内に流入したインクがノズル３２内を流れる際の抵抗を小さくすることができる。前述した抵抗を基準とすると、テーパ形状のノズル３２では、ストレート形状のノズルより、ノズル長Ｑを長く設定することができる。そのため、貯留室５５内の圧力をより低圧としてもノズル３２内にインクのメニスカスを形成することができる。例えば、ストレート形状のノズルと比較して、インクの吐出量の設定範囲を更に広くすることができる。

＜変形例＞
実施形態は、次のようにすることもできる。以下に示す変形例のうちの幾つかの構成は、適宜組み合わせて採用することもできる。以下では上記とは異なる点を説明することとし、同様の点についての説明は適宜省略する。

（１）上記では、インクジェット記録装置１０がシリアル型である場合を例に説明した（図１参照）。シリアル型のインクジェット記録装置１０では、上述した通り、移動部４０によって記録部３０を主走査方向に往復移動させつつインクを吐出し、記録媒体１４に画像が記録される。図２〜図４に示す構造は、ライン型のインクジェットヘッドに採用することもできる。ライン型のインクジェットヘッドでは、複数のノズルは、記録媒体１４の短手方向に一致する主走査方向に配列される。ノズルが配列される主走査方向の範囲は、例えば、記録媒体１４の幅Ｗ（図１参照）以上とされる。ノズル列数は、上記同様、複数列とされることもある。

（２）上記では、排気管１４１によって、所定の１色分のサブタンク５２と１個のバッファタンク１４３を接続し、このバッファタンク１４３と１台の真空ポンプ１４２を接続した減圧部１４０を例に説明した（図２参照）。例えば、減圧部１４０は、排気管１４１によって、サブタンク５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃと１個のバッファタンク１４３をそれぞれ接続し、このバッファタンク１４３と１台の真空ポンプ１４２を接続した構成としてもよい。この他、例えば、減圧部１４０は、排気管１４１によって、サブタンク５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃのそれぞれにバッファタンク１４３を１個ずつ接続し、４個のバッファタンク１４３と１台の真空ポンプ１４２を接続した構成としてもよい。この場合、４個のバッファタンク１４３は、排気管１４１によってそれぞれ通じた状態とするようにしてもよい。第一調整弁１４４は、４個のバッファタンク１４３へと分岐していない排気管１４１の部分に設けられる。圧力センサ１４６は、所定の１個のバッファタンク１４３に設けられる。制御部１２２は、上記同様、この圧力センサ１４６からの計測値に従ってバッファタンク１４３内の圧力を調整する。

（３）各色用のインクジェットヘッド３１は、副走査方向、又は、副走査方向及び主走査方向に配列された一群のヘッドユニットにより形成するようにしてもよい。例えば、インクジェットヘッド３１は、副走査方向に複数のヘッドユニットを配列して１列のユニット列とし、このユニット列を主走査方向に２列設けた構成としてもよい。この場合、第一ユニット列と第二ユニット列は、副走査方向に所定量だけずれた状態で主走査方向に隣り合って設けられる。サブタンク５２は、複数のヘッドユニットのそれぞれに設けられる。バッファタンク１４３は、複数のサブタンク５２に対して１個設けられる。即ち、１個のバッファタンク１４３に対して、複数のサブタンク５２が排気管１４１によって接続される。複数のサブタンク５２における各貯留室５５内の圧力の調整は、上記同様、各サブタンク５２が接続された１個のバッファタンク１４３内の圧力を調整して行われる。

（４）上記では、鉛直方向においてインクジェットヘッド３１の上側にサブタンク５２を設けたインクジェット記録装置１０を例に説明した（図１〜図３参照）。この場合、貯留室５５内のインクの液面は、ノズル３２内のインクの液面より鉛直方向の上側となる。インクジェット記録装置では、サブタンク５２のようなインクジェットヘッド３１に供給されるインクを貯留するタンクをインクジェットヘッド３１より鉛直方向の下側に設けるようにしてもよい。この場合、前述したタンクの貯留室内のインクの液面は、ノズル３２内のインクの液面より鉛直方向の下側となる。このようなインクジェット記録装置では、このタンクの貯留室内のインクの液面の高さを調整することで、水頭圧を調整することができる。このタンクの貯留室内のインクの液面の高さの調整は、例えば、上述した、液面センサを用いたサブタンク５２へのインクの供給に関する制御と同様の制御によって行われる。このタンク自体の高さを調整するようにしてもよい。このようなインクジェット記録装置では、減圧部１４０は省略するようにしてもよい。

１０ インクジェット記録装置、 １４ 記録媒体、 １５ 記録面
２０ 搬送部、 ３０ 記録部
３１，３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃ インクジェットヘッド
３２ ノズル、 ３４ キャリッジ、 ３５ 吐出面
４０ 移動部、 ４１，４２ プーリ、 ４３ タイミングベルト
４４ モータ、 ４６ 支持部
５０，５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃ メインタンク
５１，５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃ 供給流路
５２，５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃ サブタンク
５３，５３Ｋ，５３Ｍ，５３Ｙ，５３Ｃ 供給弁
５４，５４Ｋ，５４Ｍ，５４Ｙ，５４Ｃ 接続部
５５ 貯留室、 ６０ 流路部、 ６１ 供給口
６３ 内部流路、 ６５ 本流部、 ６７ 支流部
７０ 圧電素子、 ８０ 電極板、９０ 絶縁シート、 １００ 振動板
１２０ 制御装置、 １２２ 制御部、 １２４ ヘッド駆動部
１２６ スイッチ部、 １２８ 電圧入力部、 １３０ 圧力入力部
１４０ 減圧部、 １４１ 排気管、 １４２ 真空ポンプ
１４３ バッファタンク、 １４４ 第一調整弁、 １４５ 第二調整弁
１４６ 圧力センサ、 Ｑ ノズル長、 Ｗ 幅
θ テーパ角、 φ１，φ２ ノズル径

Claims (2)

1. メインタンクから供給されたインクを副次的に貯留する貯留室が内部に形成されたサブタンクと、
   前記サブタンクから供給される前記インクを吐出するノズルと、前記インクが流れ、前記ノズルへと繋がる内部流路と、が形成され、前記内部流路を変形させて前記ノズルから前記インクを吐出させる圧電素子を備えるインクジェットヘッドと、
   前記サブタンクと前記インクジェットヘッドとを接続し、前記サブタンクから前記インクジェットヘッドに供給される前記インクが流れる接続部と、
   前記圧電素子に印加される駆動電圧として、第一電圧値の駆動電圧と、前記第一電圧値より低い第二電圧値の駆動電圧と、前記第一電圧値より高い第三電圧値の駆動電圧と、を出力するヘッド駆動部と、
   前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力を調整する調整部と、
   前記貯留室内の圧力を大気圧より低い圧力にする減圧部と、を備え、
   前記ノズルは、画像が記録される記録媒体と対向する前記インクジェットヘッドの吐出面の側のノズル径が前記内部流路の側のノズル径より小さく、且つ所定の角度で前記吐出面まで傾斜するテーパ形状を有し、
   前記調整部は、
   前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を第一液滴値とする場合、前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力を第一水頭圧値に調整し、
   前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を前記第一液滴値より小さい第二液滴値とする場合、前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力を前記第一水頭圧値より低い第二水頭圧値に調整し、
   前記ヘッド駆動部は、
   前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を前記第一液滴値とする場合、前記第一電圧値の駆動電圧を出力し、
   前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を前記第二液滴値とする場合、前記第二電圧値の駆動電圧を出力し、
   前記減圧部は、
   真空ポンプと、
   前記貯留室に通じるバッファタンクと、
   前記バッファタンク内の圧力を測定する圧力センサと、
   前記サブタンクと前記バッファタンクとを繋ぎ、前記バッファタンクと前記真空ポンプとを繋ぎ、前記真空ポンプに吸引される空気が流れる排気管と、
   前記サブタンクと前記バッファタンクとを繋ぐ前記排気管の部分に設けられ、前記排気管を開放及び閉鎖する第一調整弁と、
   前記バッファタンクに設けられ、前記バッファタンクを大気開放状態とし、且つ前記バッファタンクと大気との繋がりを閉鎖する第二調整弁と、を備え、
   前記調整部は、前記減圧部を制御し、前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力を前記第一水頭圧値又は前記第二水頭値に調整する、インクジェット記録装置。
2. 請求項１に記載のインクジェット記録装置を動作させて、前記記録媒体に画像を記録する記録工程を含み、
   前記記録工程は、
   前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を前記第一液滴値とした状態で前記記録媒体に画像を記録する場合には、前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力が前記第一水頭圧値に調整され、前記ヘッド駆動部から前記第一電圧値の駆動電圧が出力された状態で実行され、
   前記ノズルから吐出される前記インクの吐出量を前記第二液滴値とした状態で前記記録媒体に画像を記録する場合には、前記ノズル内の前記インクの液面に作用する圧力が前記第二水頭圧値に調整され、前記ヘッド駆動部から前記第二電圧値の駆動電圧が出力された状態で実行される、インクジェット記録方法。

Images