JP6552545B2 - インクジェット記録装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置およびその制御方法に関する。

インクジェット記録装置において、長期間インクを吐出しない状態が続くと、記録ヘッドが備えた吐出口からインク内の水分が蒸発してインク濃度が高くなる。このような吐出不良、或いは吐出口からの水分蒸発によるインクの濃度上昇を抑制するため、予備吐出が行われている。

特許文献１では、キャッピング放置時間や総記録時間との兼ね合いによって、キャッピング放置時間あるいは総記録時間が短い間は予備吐動作が実行され、キャッピング放置時間あるいは記録時間が長くなるとクリーニング動作を実行することが開示されている。

また、複数の記録素子基板を規則的に配置した長尺のライン型記録ヘッドが知られており、インクの増粘の抑制や、増粘したインクやインク中の異物を排出する目的で、記録ヘッド内のインク流路に沿ってインクを循環させる構成が知られている。

特開２０００−２３３５１８号公報

インクを循環させる構成では、吐出口にフレッシュなインクが絶えず供給されるため、循環中は吐出口から水分が蒸発し続ける。吐出口で水分が蒸発し、増粘したインクが循環経路内へ戻るので、循環経路内でのインクの増粘が徐々に進行する。そのため、キャッピング放置時間あるいは記録時間が同じ条件であっても、循環経路内の増粘度合いが進行している場合には、予備吐動作だけでは吐出状態の回復が不完全で吐出不良が発生する。

また、一律にクリーニング動作を実施すると、循環経路内の増粘度合いが進行していない場合には、無駄なインクが消費されることになる。

よって本発明は、吐出不良および無駄なインクの消費を抑制することができるインクジェット記録装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

そのため本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出する吐出口と、記録素子が設けられた圧力室と、を有し記録動作を行う記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを収容する第１タンクと、前記記録ヘッドと前記第１タンクとを接続する第１流路及び第２流路と、前記第１タンク、前記第１流路、前記圧力室の内部及び前記第２流路を含む循環経路においてインクを循環させる循環動作を行う循環手段と、前記循環動作を行っているときのインクの第１蒸発量に基づいて前記循環経路内のインクの濃度に関する値を算出する算出手段と、前記算出手段が算出したインクの濃度に関する値に基づいて前記循環経路内のインクを排出する排出動作を行う排出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、吐出不良および無駄なインクの消費を抑制することができるインクジェット記録装置およびその制御方法を実現することができる。

インクジェット記録装置の概略構成を示した図である。 制御構成を示すブロック図である。 記録装置に適用される循環経路の循環形態を示す模式図である。 記録ヘッドへのインク流入量を示した概略図である。 記録ヘッドを示した斜視図である。 記録ヘッドを構成する各部品またはユニットを示した分解斜視図である。 第１〜第３流路部材の各流路部材の表面と裏面を示した図である。 図７の部分（ａ）のα部を示した図である。 図８のＩＸ−ＩＸにおける断面を示した図である。 １つの吐出モジュールを示した図である。 記録素子基板を示した図である。 記録素子基板およびカバープレートの断面を示す斜視図である。 記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示した平面図である。 記録素子基板を示した図である。 吐出の発数と速度のグラフと圧力室でのインク濃縮度合を示した図である。 吐出口の口径と吐出口からの平均蒸発速度の関係を示したグラフである。 水分蒸発時のインク粘度を示したグラフである。 記録命令受信時のドットカウント算出処理を示したフローチャートである。 蒸発量算出処理を示したフローチャートである。 非記録動作中の蒸発量算出処理を示したフローチャートである。 消費インク量算出処理のフローチャートである。 顔料濃度情報更新処理を示したフローチャートである。 濃度判定処理を示したフローチャートである。 顔料濃度情報更新処理を示したフローチャートである。 循環経路を示した模式図である。 循環経路を示した模式図である。 顔料濃度算出処理を示したフローチャートである。 顔料濃度算出処理を示したフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施形態）
（インクジェット記録装置の説明）
図１は、本発明の液体を吐出する液体吐出装置、特にはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置（以下、記録装置とも称す）１０００の概略構成を示した図である。記録装置１０００は、記録媒体２を搬送する搬送部１と、記録媒体２の搬送方向と略直交して配置されるライン型の記録ヘッド（液体吐出ヘッド）３とを備え、複数の記録媒体２を連続もしくは間欠に搬送しながら１パスで連続記録を行うライン型記録装置である。記録ヘッド３は経路内の圧力（負圧）を制御する負圧制御ユニット２３０と、負圧制御ユニット２３０と流体連通した液体供給ユニット２２０と、液体供給ユニット２２０へのインクの供給および排出口となる液体接続部１１１と、筺体８０とを備えている。記録媒体２は、カット紙に限らず、連続したロール媒体であってもよい。

記録ヘッド３は、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、ブラックＫのインクによるフルカラー記録が可能であり、液体を記録ヘッド３へ供給する供給路である液体供給手段、メインタンク（後述する図３参照）が流体的に接続される。また、記録ヘッド３には、記録ヘッド３へ電力および吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。記録ヘッド３内における液体経路および電気信号経路については後述する。

記録装置１０００は、インク等の液体を後述するタンクと記録ヘッド３との間（装置内）で循環させる形態のインクジェット記録装置である。その循環の形態は、記録ヘッド３の下流側で循環ポンプを可動することで循環させる循環形態である。以下、この循環形態について説明する。

図２は、記録装置１における制御構成を示すブロック図である。制御構成は、主に記録部を統括するプリントエンジンユニット４１７と、スキャナ部を統括するスキャナエンジンユニット４１１と、記録装置１０００の全体を統括するコントローラユニット４１０によって構成されている。プリントコントローラ４１９は、コントローラユニット４１０のメインコントローラ４０１の指示に従ってプリントエンジンユニット４１７の各種機構を制御する。スキャナエンジンユニット４１１の各種機構は、コントローラユニット４１０のメインコントローラ４０１によって制御される。以下に制御構成の詳細について説明する。

コントローラユニット４１０において、ＣＰＵにより構成されるメインコントローラ４０１は、ＲＯＭ４０７に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ４０６をワークエリアとしながら記録装置１０００の全体を制御する。例えば、ホストＩ／Ｆ４０２またはワイヤレスＩ／Ｆ４０３を介してホスト装置４００から印刷ジョブが入力されると、メインコントローラ４０１の指示に従って、画像処理部４０８が受信した画像データに対して所定の画像処理を施す。そして、メインコントローラ４０１はプリントエンジンＩ／Ｆ４０５を介して、画像処理を施した画像データをプリントエンジンユニット４１７へ送信する。

なお、記録装置１０００は無線通信や有線通信を介してホスト装置４００から画像データを取得しても良いし、記録装置１０００に接続された外部記憶装置（ＵＳＢメモリ等）から画像データを取得しても良い。無線通信や有線通信に利用される通信方式は限定されない。例えば、無線通信に利用される通信方式として、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）が適用可能である。また、有線通信に利用される通信方式としては、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等が適用可能である。また、例えばホスト装置４００から読取コマンドが入力されると、メインコントローラ４０１は、スキャナエンジンＩ／Ｆ４０９を介してこのコマンドをスキャナ部に送信する。

操作パネル４０４は、ユーザが記録装置１０００に対して入出力を行うための機構である。ユーザは、操作パネル４０４を介してコピーやスキャン等の動作を指示したり、記録モードを設定したり、記録装置１の情報を認識したりすることができる。

プリントエンジンユニット４１７において、ＣＰＵにより構成されるプリントコントローラ４１９は、ＲＯＭ４２０に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ４２１をワークエリアとしながら、記録部が備える各種機構を制御する。コントローラＩ／Ｆ４１８を介して各種コマンドや画像データが受信されると、プリントコントローラ４１９は、これを一旦ＲＡＭ４２１に保存する。記録ヘッド３が記録動作に利用できるように、プリントコントローラ４１９は画像処理コントローラ４２２に、保存した画像データを記録データへ変換させる。記録データが生成されると、プリントコントローラ４１９は、ヘッドＩ／Ｆ４２７を介して記録ヘッド３に記録データに基づく記録動作を実行させる。この際、プリントコントローラ４１９は、搬送制御部４２６を介して搬送部１駆動して、記録媒体２を搬送する。プリントコントローラ４１９の指示に従って、記録媒体２の搬送動作に連動して記録ヘッド３による記録動作が実行され、記録処理が行われる。

ヘッドキャリッジ制御部４２５は、記録装置１０００のメンテナンス状態や記録状態といった動作状態に応じて記録ヘッド３の向きや位置を変更する。インク供給制御部４２４は、記録ヘッド３へ供給されるインクの圧力が適切な範囲に収まるように、液体供給ユニット２２０を制御する。メンテナンス制御部４１８は、記録ヘッド３に対するメンテナンス動作を行う際に、メンテナンスユニットにおけるキャップユニットやワイピングユニットの動作を制御する。

スキャナエンジンユニット４１１においては、メインコントローラ４０１が、ＲＯＭ４０７に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ４０６をワークエリアとしながら、スキャナコントローラ４１５のハードウェアリソースを制御する。これにより、スキャナ部が備える各種機構は制御される。例えば、コントローラＩ／Ｆ４１４を介してメインコントローラ４０１がスキャナコントローラ４１５内のハードウェアリソースを制御することにより、ユーザによってＡＤＦに搭載された原稿を、搬送制御部４１３を介して搬送し、センサ４１６によって読み取る。そして、スキャナコントローラ４１５は読み取った画像データをＲＡＭ４１２に保存する。なお、プリントコントローラ４１９は、上述のように取得された画像データを記録データに変換することで、記録ヘッド３に、スキャナコントローラ４１５で読み取った画像データに基づく記録動作を実行させることが可能である。

（循環形態の説明）
図３は、本実施形態の記録装置１０００に適用される循環経路の循環形態を示す模式図である。記録ヘッド３は、第１循環ポンプ１００２およびメインタンク１００３等に流体的に接続されている。なお図３では、説明を簡略化するため、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、ブラックＫのインクの内の１色のインクが流動する経路のみを示しているが、実際には４色分の循環経路が、記録ヘッド３および記録装置本体に設けられる。

メインタンク１００３内のインクは、第２循環ポンプ１００４によって液体接続部１１１を介して記録ヘッド３の液体供給ユニット２２０に供給される。その後、液体供給ユニット２２０に接続された負圧制御ユニット２３０で異なる２つの負圧（高圧、低圧）に調整されたインクは、高圧側と低圧側の２つの流路に分かれて循環する。記録ヘッド３内のインクは、記録ヘッド３の下流にある第１循環ポンプ１００２の作用で記録ヘッド内を循環し、液体接続部１１１を介して記録ヘッド３から排出されてメインタンク１００３に戻る。

第１循環ポンプ１００２は、記録ヘッド３の液体接続部１１１から液体を引き出してメインタンク１００３へ流す。第１循環ポンプとしては、定量的な送液能力を有する容積型ポンプが好ましい。具体的にはチューブポンプ、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ等が挙げられるが、例えば一般的な定流量弁やリリーフ弁をポンプ出口に配して一定流量を確保する形態であってもよい。記録ヘッド３の駆動時には、第１循環ポンプ１００２を稼働することによって、それぞれ共通供給流路２１１、共通回収流路２１２内を所定流量のインクが流れる。このようにインクを流すことで、記録時の記録ヘッド３の温度を最適の温度に維持している。

記録ヘッド３駆動時の所定流量は、記録ヘッド３内の各記録素子基板１０間の温度差が記録画質に影響しない程度に維持可能である流量以上に設定することが好ましい。もっとも、あまりに大きな流量に設定すると、液体吐出ユニット３００内の流路の圧損の影響により、各記録素子基板１０で負圧差が大きくなり画像の濃度ムラが生じてしまう。そのため、各記録素子基板１０間の温度差と負圧差を考慮しながら流量を設定することが好ましい。

負圧制御ユニット２３０は、第２循環ポンプ１００４と液体吐出ユニット３００との間の経路に設けられている。この負圧制御ユニット２３０は、単位面積あたりの吐出量の差等によって循環系におけるインクの流量が変動した場合でも、負圧制御ユニット２３０よりも下流側（即ち液体吐出ユニット３００側）の圧力を予め設定した一定圧力に維持するように動作する。負圧制御ユニット２３０を構成する２つの負圧制御機構としては、負圧制御ユニット２３０よりも下流の圧力を、所望の設定圧を中心として一定の範囲以下の変動で制御できるものであれば、どのような機構を用いてもよい。

一例としては所謂「減圧レギュレータ」と同様の機構を採用することができる。本実施形態における循環流路では、第２循環ポンプ１００４によって、液体供給ユニット２２０を介して負圧制御ユニット２３０の上流側を加圧している。このようにすると、メインタンク１００３の記録ヘッド３に対する水頭圧の影響を抑制できるので、記録装置１０００におけるメインタンク１００３のレイアウトの自由度を広げることができる。

第２循環ポンプ１００４としては、記録ヘッド３の駆動時に使用するインク循環流量の範囲において、一定圧以上の揚程圧を有するものであればよく、ターボ型ポンプや容積型ポンプなどを使用できる。具体的には、ダイヤフラムポンプ等が適用可能である。また第２循環ポンプ１００４の代わりに、例えば負圧制御ユニット２３０に対してある一定の水頭差をもって配置された水頭タンクでも適用可能である。図３に示したように負圧制御ユニット２３０は、それぞれが互いに異なる制御圧が設定された２つの負圧調整機構を備えている。２つの負圧調整機構の内、相対的に高圧設定側（図３でＨと記載）、相対的に低圧設定側（図３でＬと記載）は、それぞれ、液体供給ユニット２２０内を経由して、液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１、共通回収流路２１２に接続されている。

液体吐出ユニット３００には、共通供給流路２１１、共通回収流路２１２、各記録素子基板と連通する個別流路２１５（個別供給流路２１３、個別回収流路２１４）が設けられている。共通供給流路２１１には、負圧制御機構Ｈが、共通回収流路２１２には負圧制御機構Ｌが接続されており、２つの共通流路間に差圧が生じている。そして、個別流路２１５は、共通供給流路２１１および共通回収流路２１２と連通しているので、液体の一部が、共通供給流路２１１から記録素子基板１０の内部流路を通過して共通回収流路２１２へと流れる流れ（図３の矢印）が発生する。

このようにして、液体吐出ユニット３００では、共通供給流路２１１および共通回収流路２１２内をそれぞれ通過するように液体を流しつつ、一部の液体が各記録素子基板１０内を通過するような流れが発生する。このため、各記録素子基板１０で発生する熱を共通供給流路２１１および共通回収流路２１２を流れるインクによって記録素子基板１０の外部へ排出することができる。またこのような構成により、記録ヘッド３による記録を行っている際に、吐出を行っていない吐出口や圧力室においてもインクの流れを生じさせることができる。これによって、吐出口内で増粘したインクの粘度を低下させることで、インクの増粘を抑制することができる。また、増粘したインクやインク中の異物を共通回収流路２１２へと排出することができる。このため、本実施形態の記録ヘッド３は、高速で高画質な記録が可能となる。

記録待機時（非記録時）にインクを循環している場合の、共通供給流路２１１および共通回収流路２１２内の流量の合計を流量Ａとする。流量Ａの値は、記録待機中に記録ヘッド３の温度調整にあたり、液体吐出ユニット３００内の温度差を所望の範囲内にするために必要な最小限の流量として定義される。また液体吐出ユニット３００の全ての吐出口からインクを吐出する場合（全吐出時）の吐出流量を流量Ｆ（１吐出口当りの吐出量×単位時間当たりの吐出周波数×吐出口数）と定義する。

図４は、本実施形態の循環形態における、記録ヘッド３へのインクの流入量を示した概略図である。部分（ａ）は、循環形態における待機時を示しており、部分（ｂ）は、循環形態における全吐出時を示しており、待機時と全吐出時の流量を示している。

定量的な送液能力を有する第１循環ポンプ１００２が記録ヘッド３の下流側に配置されている循環形態の場合（部分（ａ）、部分（ｂ））、第１循環ポンプ１００２の設定流量は流量Ａとなる。この流量Ａによって、待機時の液体吐出ユニット３００内の温度管理が可能となる。そして、記録ヘッド３で全吐出が行われる場合、第１循環ポンプ１００２の設定流量は流量Ａのままである。しかし、記録ヘッド３へ供給される最大流量は、記録ヘッド３で吐出によって生じる負圧が作用して、合計設定流量の流量Ａに全吐出による消費分の流量Ｆが加算される。よって、記録ヘッド３への供給量の最大値は、流量Ｆが流量Ａに加算されるため流量Ａ＋流量Ｆとなる（部分（ｂ））。

（記録ヘッド構成の説明）
第１の実施形態に係る記録ヘッド３の構成について説明する。図５Ａおよび図５Ｂは、本実施形態に係る記録ヘッド３を示した斜視図である。記録ヘッド３は、１つの記録素子基板１０でシアンＣ／マゼンタＭ／イエロＹ／ブラックＫの４色のインクを吐出可能な記録素子基板１０を直線上に１５個配列（インラインに配置）されるライン型の記録ヘッドである。図５Ａに示すように記録ヘッド３は、各記録素子基板１０と、フレキシブル配線基板４０および電気配線基板９０を介して電気的に接続された信号入力端子９１と電力供給端子９２を備える。信号入力端子９１および電力供給端子９２は、記録装置１０００の制御部と電気的に接続され、それぞれ吐出駆動信号および吐出に必要な電力を記録素子基板１０に供給する。電気配線基板９０内の電気回路によって配線を集約することで、信号入力端子９１および電力供給端子９２の数を記録素子基板１０の数に比べて少なくすることができる。これにより、記録装置１０００に対して記録ヘッド３を組み付ける時または記録ヘッドの交換時に取り外しが必要な電気接続部数が少なくて済む。図５Ｂに示すように、記録ヘッド３の両端部に設けられた液体接続部１１１は、記録装置１０００の液体供給系と接続される。これによりシアンＣ／マゼンタＭ／イエロＹ／ブラックＫ４色のインクが記録装置１０００の供給系から記録ヘッド３に供給され、また記録ヘッド３内を通ったインクが記録装置１０００の供給系へ回収されるようになっている。このように各色のインクは、記録装置１０００の経路と記録ヘッド３の経路を介して循環可能である。

図６は、記録ヘッド３を構成する各部品またはユニットを示した分解斜視図である。液体吐出ユニット３００、液体供給ユニット２２０および電気配線基板９０が筺体８０に取り付けられている。液体供給ユニット２２０には液体接続部１１１（図３参照）が設けられるとともに、液体供給ユニット２２０の内部には、供給されるインク中の異物を取り除くため、液体接続部１１１の各開口と連通する各色別のフィルタ２２１（図３参照）が設けられている。２つの液体供給ユニット２２０は、それぞれに２色分ずつのフィルタ２２１が設けられている。フィルタ２２１を通過した液体は、それぞれの色に対応して液体供給ユニット２２０上に配置された負圧制御ユニット２３０へ供給される。負圧制御ユニット２３０は、各色別の負圧制御弁からなるユニットであり、それぞれの内部に設けられる弁やバネ部材などの働きで液体の流量の変動に伴って生じる記録装置１０００の供給系内（記録ヘッド３の上流側の供給系）の圧損変化を大幅に減衰させる。これによって負圧制御ユニット２３０は、負圧制御ユニットよりも下流側（液体吐出ユニット３００側）の負圧変化をある一定範囲内で安定化させることが可能である。各色の負圧制御ユニット２３０内には、図３で記述したように各色２つの負圧制御弁が内蔵されている。２つの負圧制御弁は、それぞれ異なる制御圧力に設定され、高圧側が液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１（図３参照）、低圧側が共通回収流路２１２（図３参照）と液体供給ユニット２２０を介して連通している。

筐体８０は、液体吐出ユニット支持部８１および電気配線基板支持部８２とから構成され、液体吐出ユニット３００および電気配線基板９０を支持するとともに、記録ヘッド３の剛性を確保している。電気配線基板支持部８２は、電気配線基板９０を支持するためのものであり、液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めによって固定されている。液体吐出ユニット支持部８１は、液体吐出ユニット３００の反りや変形を矯正して、複数の記録素子基板１０の相対位置精度を確保する役割を有し、それにより記録物におけるスジやムラを抑制する。そのため液体吐出ユニット支持部８１は、十分な剛性を有することが好ましく、材質としてはＳＵＳやアルミなどの金属材料、もしくはアルミナなどのセラミックが好適である。液体吐出ユニット支持部８１には、ジョイントゴム１００が挿入される開口８３、８４が設けられている。液体供給ユニット２２０から供給される液体は、ジョイントゴムを介して液体吐出ユニット３００を構成する第３流路部材７０へと導かれる。

液体吐出ユニット３００は、複数の吐出モジュール２００、流路部材２１０からなり、液体吐出ユニット３００の記録媒体側の面にはカバー部材１３０が取り付けられる。ここで、カバー部材１３０は、図６に示したように長尺の開口１３１が設けられた額縁状の表面を持つ部材であり、開口１３１からは吐出モジュール２００に含まれる記録素子基板１０および封止部材１１０（後述する図１０Ａ参照）が露出している。開口１３１の周囲の枠部は、記録待機時（非記録時）に記録ヘッド３をキャップするキャップ部材の当接面としての機能を有する。このため、開口１３１の周囲に沿って接着剤、封止材、充填材等を塗布し、液体吐出ユニット３００の吐出口面上の凹凸や隙間を埋めることで、キャップ時に閉空間が形成されるようにすることが好ましい。

次に、液体吐出ユニット３００に含まれる流路部材２１０の構成について説明する。図６に示したように流路部材２１０は、第１流路部材５０、第２流路部材６０および第３流路部材７０を積層したものであり、液体供給ユニット２２０から供給された液体を各吐出モジュール２００へと分配する。また流路部材２１０は、吐出モジュール２００から環流する液体を液体供給ユニット２２０へと戻すための流路部材である。流路部材２１０は、液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めで固定されており、それにより流路部材２１０の反りや変形が抑制されている。

図７は、第１〜第３流路部材の各流路部材の表面と裏面を示した図である。部分（ａ）は、第１流路部材５０の、吐出モジュール２００が搭載される側の面を示し、部分（ｆ）は、第３流路部材７０の、液体吐出ユニット支持部８１と当接する側の面を示す。第１流路部材５０と第２流路部材６０とは、夫々の流路部材の当接面である部分（ｂ）と部分（ｃ）とが対向するように接合し、第２流路部材と第３流路部材とは、夫々の流路部材の当接面である部分（ｄ）と部分（ｅ）とが対向するように接合する。第２流路部材６０と第３流路部材７０を接合することで、各流路部材に形成される共通流路溝６２、７１とから、流路部材の長手方向に延在する８本の共通流路（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ）が形成される。

これにより色毎に共通供給流路２１１と共通回収流路２１２のセットが流路部材２１０内に形成される。共通供給流路２１１から記録ヘッド３にインクが供給されて、記録ヘッド３に供給されたインクは共通回収流路２１２によって回収される。第３流路部材７０の連通口７２（図７の部分（ｆ）参照）は、ジョイントゴム１００の各穴と連通しており、液体供給ユニット２２０（図６参照）と流体的に流通している。第２流路部材６０の共通流路溝６２の底面には、連通口６１（共通供給流路２１１と連通する連通口６１−１、共通回収流路２１２と連通する連通口６１−２）が複数形成されており、第１流路部材５０の個別流路溝５２の一端部と連通している。第１流路部材５０の個別流路溝５２の他端部には連通口５１が形成されており、連通口５１を介して複数の吐出モジュール２００と流体的に連通している。この個別流路溝５２により流路部材の中央側へ流路を集約することが可能となる。

第１〜第３流路部材は、液体に対して耐腐食性を有するとともに、線膨張率の低い材質からなることが好ましい。材質としては例えば、アルミナや、ＬＣＰ（液晶ポリマ）、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）やＰＳＦ（ポリサルフォン）を母材としてシリカ微粒子やファイバなどの無機フィラーを添加した複合材料（樹脂材料）を好適に用いることができる。流路部材２１０の形成方法としては、３つの流路部材を積層させて互いに接着してもよいし、材質として樹脂複合樹脂材料を選択した場合には、溶着による接合方法を用いてもよい。

図８は、図７の部分（ａ）のα部を示しており、第１〜第３流路部材を接合して形成される流路部材２１０内の流路を第１の流路部材５０の、吐出モジュール２００が搭載される面側から一部を拡大して示した透視図である。共通供給流路２１１と共通回収流路２１２とは、両端部の流路からそれぞれ交互に共通供給流路２１１と共通回収流路２１２とが配置されている。ここで、流路部材２１０内の各流路の接続関係について説明する。

流路部材２１０には、色毎に記録ヘッド３の長手方向に伸びる共通供給流路２１１（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ）および共通回収流路２１２（２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ）が設けられている。各色の共通供給流路２１１には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別供給流路２１３（２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄ）が連通口６１を介して接続されている。また、各色の共通回収流路２１２には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別回収流路２１４（２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄ）が連通口６１を介して接続されている。このような流路構成により各共通供給流路２１１から個別供給流路２１３を介して、流路部材の中央部に位置する記録素子基板１０にインクを集約することができる。また記録素子基板１０から個別回収流路２１４を介して、各共通回収流路２１２にインクを回収することができる。

図９は、図８のＩＸ−ＩＸにおける断面を示した図である。それぞれの個別回収流路（２１４ａ、２１４ｃ）は連通口５１を介して、吐出モジュール２００と連通している。図９では個別回収流路（２１４ａ、２１４ｃ）のみ図示しているが、別の断面においては図８に示すように個別供給流路２１３と吐出モジュール２００とが連通している。各吐出モジュール２００に含まれる支持部材３０および記録素子基板１０には、第１流路部材５０からのインクを記録素子基板１０に設けられる記録素子１５に供給するための流路が形成されている。更に、支持部材３０および記録素子基板１０には、記録素子１５に供給した液体の一部または全部を第１流路部材５０に回収（環流）するための流路が形成されている。

ここで、各色の共通供給流路２１１は、対応する色の負圧制御ユニット２３０（高圧側）と液体供給ユニット２２０を介して接続されており、また共通回収流路２１２は負圧制御ユニット２３０（低圧側）と液体供給ユニット２２０を介して接続されている。この負圧制御ユニット２３０により、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２間に差圧（圧力差）を生じさせるようになっている。このため、図８および図９に示したように、各流路を接続した本実施形態の記録ヘッド内では、各色で共通供給流路２１１〜個別供給流路２１３〜記録素子基板１０〜個別回収流路２１４〜共通回収流路２１２へと順に流れる流れが発生する。

（吐出モジュールの説明）
図１０Ａは、１つの吐出モジュール２００を示した斜視図であり、図１０Ｂは、その分解図である。吐出モジュール２００の製造方法としては、まず記録素子基板１０およびフレキシブル配線基板４０を、予め液体連通口３１が設けられた支持部材３０上に接着する。その後、記録素子基板１０上の端子１６と、フレキシブル配線基板４０上の端子４１とをワイヤーボンディングによって電気接続し、その後にワイヤーボンディング部（電気接続部）を封止部材１１０で覆って封止する。フレキシブル配線基板４０の記録素子基板１０と反対側の端子４２は、電気配線基板９０の接続端子９３（図６参照）と電気接続される。支持部材３０は、記録素子基板１０を支持する支持体であるとともに、記録素子基板１０と流路部材２１０とを流体的に連通させる流路部材であるため、平面度が高く、また十分に高い信頼性をもって記録素子基板と接合できるものが好ましい。材質としては例えばアルミナや樹脂材料が好ましい。

（記録素子基板の構造の説明）
図１１Ａは、記録素子基板１０の吐出口１３が形成される側の面の平面図を示し、図１１Ｂは、図１１ＡのＡで示した部分の拡大図を示し、図１１Ｃは、図１１Ａの裏面の平面図を示す。ここで、本実施形態における記録素子基板１０の構成について説明する。図１１Ａに示すように、記録素子基板１０の吐出口形成部材１２に、各インク色に対応する４列の吐出口列が形成されている。なお、以後、複数の吐出口１３が配列される吐出口列が延びる方向を「吐出口列方向」と呼称する。図１１Ｂに示すように、各吐出口１３に対応した位置には液体を熱エネルギにより発泡させるための発熱素子である記録素子１５が配置されている。隔壁２２により、記録素子１５を内部に備える圧力室２３が区画されている。

記録素子１５は、記録素子基板１０に設けられる電気配線（不図示）によって、端子１６と電気的に接続されている。そして記録素子１５は、記録装置１０００の制御回路から、電気配線基板９０（図６参照）およびフレキシブル配線基板４０（図１０Ｂ参照）を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱して液体を沸騰させる。この沸騰による発泡の力で液体を吐出口１３から吐出する。図１１Ｂに示すように、各吐出口列に沿って、一方の側には液体供給路１８が、他方の側には液体回収路１９が延在している。液体供給路１８および液体回収路１９は記録素子基板１０に設けられた吐出口列方向に伸びた流路であり、それぞれ供給口１７ａ、回収口１７ｂを介して吐出口１３と連通している。

図１１Ｃに示すように、記録素子基板１０の、吐出口１３が形成される面の裏面にはシート状のカバープレート２０が積層されており、カバープレート２０には、液体供給路１８および液体回収路１９に連通する開口２１が複数設けられている。本実施形態においては、液体供給路１８の１本に対して３個、液体回収路１９の１本に対して２個の開口２１がカバープレート２０に設けられている。図１１Ｂに示すようにカバープレート２０の夫々の開口２１は、図７の部分（ａ）に示した複数の連通口５１と連通している。カバープレート２０は、液体に対して十分な耐食性を有している物が好ましく、また、混色防止の観点から、開口２１の開口形状および開口位置には高い精度が求められる。このためカバープレート２０の材質として、感光性樹脂材料やシリコン板を用い、フォトリソプロセスによって開口２１を設けることが好ましい。このようにカバープレート２０は、開口２１により流路のピッチを変換するものであり、圧力損失を考慮すると厚みは薄いことが望ましく、フィルム状の部材で構成されることが望ましい。

図１２は、図１１ＡのＸＩＩ−ＸＩＩにおける記録素子基板１０およびカバープレート２０の断面を示す斜視図である。ここで、記録素子基板１０内での液体の流れについて説明する。カバープレート２０は、記録素子基板１０の基板１１に形成される液体供給路１８および液体回収路１９の壁の一部を形成する蓋としての機能を有する。記録素子基板１０は、Ｓｉにより形成される基板１１と感光性の樹脂により形成される吐出口形成部材１２とが積層されており、基板１１の裏面にはカバープレート２０が接合されている。基板１１の一方の面側には、記録素子１５が形成されており（図１１Ｂ参照）、その裏面側には、吐出口列に沿って延在する液体供給路１９および液体回収路１８を構成する溝が形成されている。

基板１１とカバープレート２０とによって形成される液体供給路１８および液体回収路１９は、それぞれ流路部材２１０内の共通供給流路２１１と共通回収流路２１２と接続されており、液体供給路１８と液体回収路１９との間には差圧が生じている。吐出口１３から液体を吐出して記録を行っている際に、吐出を行っていない吐出口では、この差圧によって基板１１内に設けられた液体供給路１８内の液体が、供給口１７ａ、圧力室２３、回収口１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる（図１２の矢印Ｃ）。この流れによって、記録を休止している吐出口１３や圧力室２３において、吐出口１３からの蒸発によって生じる増粘インク、泡および異物などを液体回収路１９へ回収することができる。また吐出口１３や圧力室２３のインクが増粘するのを抑制することができる。

液体回収路１９へ回収された液体は、カバープレート２０の開口２１および支持部材３０の液体連通口３１（図１０Ｂ参照）を通じて、流路部材２１０内の連通口５１（図９参照）、個別回収流路２１４、共通回収流路２１２（図９参照）の順に流れる。液体回収路１９へ回収された液体は、このように流れることで、記録装置１０００の回収経路へと回収される。つまり、記録装置本体から記録ヘッド３へ供給される液体は、下記の順に流動し、供給および回収される。

液体は、まず液体供給ユニット２２０の液体接続部１１１から記録ヘッド３の内部に流入する。そして液体は、ジョイントゴム１００、第３流路部材に設けられた連通口７２および共通流路溝７１、第２流路部材に設けられた共通流路溝６２および連通口６１、第１流路部材に設けられた個別流路溝５２および連通口５１の順に供給される。その後、支持部材３０に設けられた液体連通口３１、カバープレート２０に設けられた開口２１、基板１１に設けられた液体供給路１８および供給口１７ａを順に介して圧力室２３に供給される。

圧力室２３に供給された液体のうち、吐出口１３から吐出されなかった液体は、基板１１に設けられた回収口１７ｂおよび液体回収路１９、カバープレート２０に設けられた開口２１、支持部材３０に設けられた液体連通口３１を順に流れる。その後液体は、第１流路部材に設けられた連通口５１および個別流路溝５２、第２流路部材に設けられた連通口６１および共通流路溝６２、第３流路部材７０に設けられた共通流路溝７１および連通口７２、ジョイントゴム１００を順に流れる。そして液体は、液体供給ユニット２２０に設けられた液体接続部１１１から記録ヘッド３の外部へ流動する。

図３に示す循環形態においては、液体接続部１１１から流入した液体は、負圧制御ユニット２３０を経由した後にジョイントゴム１００に供給される。また液体吐出ユニット３００の共通供給流路２１１の一端から流入した全ての液体が、個別供給流路２１３ａを経由して圧力室２３に供給されるわけではない。つまり、共通供給流路２１１の一端から流入した液体で、個別供給流路２１３ａに流入することなく、共通供給流路２１１の他端から液体供給ユニット２２０に流動する液体もある。

このように、記録素子基板１０を経由することなく流動する経路を備えることで、本実施形態のような微細で流抵抗の大きい流路を備える記録素子基板１０を備える場合であっても、液体の循環流の逆流を抑制することができる。このように、本実施形態の記録ヘッド３では、圧力室２３や吐出口近傍部の液体の増粘を抑制することができるので、吐出のヨレや不吐出を抑制することができ、結果として高画質な記録を行うことができる。

（記録素子基板間の位置関係の説明）
図１３は、隣り合う２つの吐出モジュールにおける、記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示した平面図である。本実施形態では略平行四辺形の記録素子基板を用いている。各記録素子基板１０における吐出口１３が配列される各吐出口列（１４ａ〜１４ｄ）は、記録ヘッド３の長手方向に対し一定角度傾くように配置されている。そして、記録素子基板１０同士の隣接部における吐出口列は、少なくとも１つの吐出口が記録媒体の搬送方向にオーバーラップするようになっている。図１３では、線Ｄ上の２つの吐出口が互いにオーバーラップする関係にある。

このような配置によって、仮に記録素子基板１０の位置が所定位置から多少ずれた場合でも、オーバーラップする吐出口の駆動制御によって、記録画像の黒スジや白抜けを目立たなくすることができる。複数の記録素子基板１０を千鳥配置ではなく、直線上（インライン）に配置した場合も、図１３のような構成により記録ヘッド１０の記録媒体の搬送方向の長さの増大を抑えつつ記録素子基板１０同士のつなぎ部における黒スジや白抜け対策を行うことができる。なお、本実施形態では記録素子基板の主平面は平行四辺形であるが、これに限るものではなく、例えば長方形、台形、その他形状の記録素子基板を用いた場合でも、本発明の構成を好ましく適用することができる。

（記録素子基板内の循環の説明）
図１４Ａは、記録ヘッド３の記録素子基板１０を示した斜視図であり、図１４Ｂは、記録素子基板の内部の液流路を示した平面図であり、図１４Ｃは図１４ＢのＡ−Ａ線に沿った断面図である。記録素子基板１０は、基板１１と、基板１１と対向し基板１１に接合された吐出口形成部材１２と、を有している。基板１１にはインクを吐出するための記録素子１５が設けられている。吐出口形成部材１２には、記録媒体と対向する側の開口として吐出口１３が設けられており、この吐出口から記録媒体２に対してインクが吐出される。なお、吐出口形成部材１２の吐出口１３の開口した面（記録媒体と対向する面）を吐出口形成面（吐出口面）１２ａという場合がある。

吐出口１３は複数個形成され、複数の吐出口１３は直線状に配列されて吐出口列を形成している。基板１１と吐出口形成部材１２との間に、記録素子１５及び吐出口１３と面する液流路２４が画定されている。液流路２４のうち、記録素子１５と吐出口１３が設けられている空間が圧力室２３となっている。隣接する液流路２４は壁２６で仕切られている。

液流路２４の高さＨは、２５μｍ以下であることが好ましい。ここで、液流路２４の高さＨは、基板１１の記録素子１５が設けられた面と垂直な方向に測った基板１１と吐出口形成部材１２との間隔によって定められる。例えば６００ｄｐｉ相当以上の高密度の記録ヘッド３の場合、液流路２４の高さＨは３μｍ以上が好ましい。これは、流路幅が制限されるため、リフィル特性や循環特性を考慮して、一定の高さを確保するためである。

液体供給路１８と液体回収路１９とが、基板１１の表面から裏面までを貫通して設けられている。液体供給路１８は、液流路２４の入口端部２４ａに接続され、インクを液流路２４に供給する。液体回収路１９は液流路２４の出口端部２４ｂに接続され、吐出口１３から吐出されなかったインクを液流路２４から回収する。液流路２４の途中、好ましくは液流路２４の入口端部２４ａと出口端部２４ｂとから等距離の位置に記録素子１５と吐出口１３が形成されている。液体供給路１８の入口圧力Ｐｉｎと液体回収路１９の出口圧力Ｐｏｕｔとの間に圧力差ΔＰが設けられている。この圧力差ΔＰは、入口圧力Ｐｉｎが出口圧力Ｐｏｕｔより大きくなるように設定されている。その結果、液体供給路１８から液流路２４を通って、記録素子１５上にインクが流れ、液流路２４をさらに通って液体回収路１９へインクが流れる循環流Ｆが発生する。

本実施形態では入口圧力Ｐｉｎと出口圧力Ｐｏｕｔは正圧でも負圧でもよく、入口圧力Ｐｉｎが出口圧力Ｐｏｕｔより大きければよい。

（循環流速についての課題）
図１５Ａは、循環流Ｆの循環流速が１ｍｍ/ｓと３ｍｍ/ｓの場合における、吐出発数と吐出速度との関係を示したグラフである。図１５Ｂは、循環流速３ｍｍ/ｓの場合の、図１５Ｃは、循環流速１ｍｍ/ｓの場合の、圧力室２３内部におけるインクの濃縮度合いを示した図である。圧力室２３内部におけるインクの濃縮度合いを確認するために、記録ヘッド３から記録ヘッド温度４０℃で液滴を吐出させ、１秒間休止した後、再び液滴を２０発連続して吐出させた。図１５Ｂ、図１５Ｃにおいて、色が濃いほどインクが濃縮され粘度が高くなっていることを示している。

循環流Ｆの流速が遅い（図１３Ｃ参照）場合、吐出口１３からの蒸発速度の影響が大きいため、蒸発で濃縮したインクの吐出口１３付近への滞留が、循環流Ｆによって防止されにくくなっている。その結果、吐出の休止後に、増粘したインクが吐出口１３の近傍に滞留しやすくなり、１発目のインクの吐出速度が低下している（図１３Ａ参照）。

一方、循環流Ｆの流速が早い（図１３Ｂ参照）場合、吐出口１３からの蒸発速度の影響が相対的に弱められ、吐出の休止後に、増粘したインクが吐出口１３の近傍に滞留しにくくなっている。その結果、１発目のインクの吐出速度の低下が抑えられている（図１３Ａ参照）。従って、循環流Ｆの流速は吐出口１３からの蒸発速度より十分大きいことが望ましい。

図１６は、様々なヘッド温度における吐出口１３の口径と吐出口１３からの平均蒸発速度の関係を示したグラフである。蒸発速度は、吐出口２３から蒸発するインクの速度であり、単位時間あたり蒸発するインク層の厚さとして定義される。より詳細には、蒸発速度は吐出口形成部材１２を貫通する液滴吐出孔２５の内部にある液体の、単位時間あたりの蒸発分の厚さに等しい。また、記録ヘッドが高温の場合、吐出口１３における蒸発速度は非常に大きくなる。

図１６から吐出口１３の口径が１６μｍ、記録ヘッド温度が４０℃の場合、蒸発速度は約１５０μｍ／ｓであることがわかる。従って、液流路２４における液体の流速（循環流Ｆの流速）を３ｍｍ／ｓ以上、または吐出口１３における蒸発速度の２０倍以上にすることで、吐出口１３からの蒸発によって増粘したインクの吐出口１３の近傍への滞留を抑えることができる。

（記録素子基板内の循環における課題）
このように、循環流Ｆの流速を早くすることで、増粘したインクが吐出口１３の近傍に滞留しづらくなる。その一方で、蒸発して増粘したインクが循環流Ｆの流れに沿って、液流路２４から出口端部２４ｂへ戻り、液体回収路１９を通り共通回収流路２１２へ流れ込み、最終的にはメインタンク１００３へ回収される。常に吐出をする場合には、蒸発して増粘したインクは吐出されるため、液体回収路１９へ戻ることはない。一方、記録する画像のＤｕｔｙが低い場合には、蒸発したインクはほぼ全て液体回収路１９へ戻ることになる。つまり、Ｄｕｔｙが低い画像を記録し続けた場合、インクは増粘し続けることになる。

図１７は、環境温度２５℃における水分蒸発時のインク粘度を示したグラフである。インク中の水分蒸発率が高くなると、インク粘度が上昇していることがわかる。一方で、記録ヘッドから安定的に吐出を行える粘度にも上限がある。仮に、安定吐出可能な粘度の上限が８ｃｐとすると、８ｃｐを超えて蒸発し続けると、吐出が不安定になったり、不吐出状態に陥ることになる。そのため、循環経路内のインクの蒸発量を推定し、安定吐出可能な粘度の上限を超えないように、予備吐出や回復処理を行う必要がある。以下に、インクからの水分蒸発量の推定方法を説明する。

（記録動作中における蒸発量の算出）
以下、本発明の特徴的な構成について説明する。
図１８は、記録命令受信時のドットカウント算出処理を示したフローチャートである。記録動作中におけるインクからの水分の蒸発を算出するため、まず、記録する画像のＤｕｔｙを算出する。以下、図１８のフローチャートを用いてドットカウント算出処理を説明する。記録命令を受信すると、ステップＳ１で、ページ内における色毎の吐出発数のカウント（ドットカウント）を行う。ここでは、記録ヘッド３における長手方向に、直線上に配列される１５個の記録素子板１０に対し、一括でドットカウントを行っているが、各記録素子板毎にドットカウントを行ってもよい。その後、ステップＳ２で、各色の非吐出割合Ｈｘを算出し処理を終了する。ここで非吐出割合Ｈｘとは、各色が全吐出を行った場合を１とし、全吐出した時のドットカウントから実際のドットカウント分を減算し、全吐出した場合のドットカウントで除算した値である。

図１９は、蒸発量算出処理を示したフローチャートである。ページ内における蒸発量Ｖｘを算出するにあたり、表１のように、予め循環動作実行時の吐出口１３からの蒸発レートを測定しておき、１秒あたりの蒸発レートＺｘをメモリに記憶しておく。以下、図１９のフローチャートを用いて蒸発量算出処理を説明する。記録動作中の蒸発量算出シーケンスが開始されると、ステップＳ１１で、記録動作中の温調温度情報を参照して、記録ヘッド温調温度を５５℃、４０℃、２５℃の時の蒸発レートＺｘを参照する。その後、ステップＳ１２で、記録時間Ｔｘを算出する。１ページを記録するのに要した記録時間Ｔｘは、ページ長さから搬送速度を除算し算出する。そして、ステップＳ１３で、蒸発量Ｖｘを算出する。蒸発量Ｖｘは、蒸発レートＺｘと記録時間Ｔｘと非吐出割合Ｈｘを乗算することで、１ページにおける蒸発量Ｖｘを算出し、処理を終了する。
蒸発量Ｖｘ＝蒸発レートＺｘ×記録時間Ｔｘ×非吐出割合Ｈｘ
上記フローチャートを各ページに対して繰り返し行うことで、記録動作中における記録ヘッドからの蒸発量Ｖｘを算出することができる。

（非記録動作中における蒸発量の算出）
非記録動作中は、記録ヘッド３の吐出口１３はキャップ部材により覆われている。よって、非記録動作中は、記録動作中における吐出口１３と比較すると、同じ経過時間あたりの蒸発レートは小さい。しかし、非記録動作中における記録ヘッド３や循環経路内からもインク中の水分が蒸発するため、より正確に蒸発量を算出するために、非記録動作中の蒸発量も算出する。そのため、表２のように、予め非記録動作中における蒸発レートを測定しておき、1分あたりの蒸発レートＺｙをメモリに記憶しておく。

表２において、非記録動作中における蒸発レートは記録動作中における蒸発レートよりも小さい値である。以下、図２０のフローチャートを用いて、蒸発量算出処理を説明する。非記録動作中の蒸発量算出シーケンスが開始されると、ステップＳ２１で、非記録動作中の温度情報を参照し、蒸発レートＺｙを参照する。その後、ステップＳ２２で、非記録動作状態での経過時間Ｔｙを算出する。そして、ステップＳ２３で、蒸発量Ｖｙを算出する。蒸発量Ｖｙは、蒸発レートＺｙと記録時間Ｔｙを乗算して算出し、処理を終了する。

（トータル蒸発量の合算）
記録動作中の蒸発量Ｖｘ、及び非記録動作中の蒸発量Ｖｙを算出し、トータル蒸発量Ｖに加算していくことで、それまでの蒸発量の履歴を算出する。

（消費インク量算出）
図２１は、消費インク量算出処理のフローチャートである。循環経路内のインクがどの程度濃縮しているかを算出するために、循環経路内の総インク量を把握する必要があり、そのために消費インク量を算出する。以下、図２１のフローチャートを用いて消費インク量算出処理を説明する。

消費インク量算出処理が開始されると、ステップＳ３１で記録命令があるかを判断し、記録命令がない場合には、後述するステップＳ３４へ移行する。記録命令がある場合には、ステップＳ３２へ移行し、ドットカウントから得られる記録使用量を参照し、記録中の消費インク量を算出する。算出後、ステップＳ３３において消費インク量Ｉ_nへ加算する。続いて、ステップＳ３４で、回復命令があるかを判断し、回復命令がない場合には処理を終了する。回復命令がある場合、ステップＳ３５へ移行して、予めメモリに記憶されている回復使用量を参照し、ステップＳ３６において消費インク量Ｉ_nへ加算する。

このように記録命令や回復命令がある毎にインク量Ｉ_nを加算していくことで、循環経路内のインク量を管理することができる。

（顔料濃度算出）
蒸発量Ｖを算出し、循環経路内のインク量Ｉ_nを管理することで、循環経路内のインクの固形分濃度を算出することができる。ここでいうインクの固形分とは、インク中に含まれる顔料や樹脂などを示しており、ここから先はこれらの濃度を顔料濃度として説明する。

図２２は、循環経路内のインクの顔料濃度算出処理のフローチャートである。以下、図２２のフローチャートを用いて顔料濃度算出処理を説明する。顔料濃度算出処理が開始されると、ステップＳ４１で、記録命令があるかを判断する。記録命令がなければ処理を終了する。記録命令がある場合には、ステップＳ４２に移行して、顔料濃度Ｎ_xを読み込む。

顔料濃度の初期値Ｎ_refは下記表３のように設定されている。

その後、ステップＳ４３で、記録動作が終了したかを判断し、記録動作が終了していなければ、戻って終了するまで、終了したかの判断を繰り返す。記録動作が終了していれば、ステップＳ４４に移行して、蒸発量Ｖ、記録終了後の消費インク量Ｉ_n、及び、下記表４に示すような循環経路内のインク量Ｊ_nを参照する。

そして、ステップＳ４５で、参照した蒸発量Ｖｘ、消費インク量Ｉｎ、及び、循環経路内のインク量Ｊｎをもとに、顔料濃度Ｎｘ＋１を算出する。
顔料濃度Ｎｘ＋１＝（顔料濃度Ｎｘ×（経路内インク量Ｊｎ−消費インク量Ｉｎ））÷（経路内インク量Ｊｎ−消費インク量Ｉｎ−蒸発量Ｖ）
その後、ステップＳ４６で、現在の顔料濃度Ｎｘを更新して処理を終了する。

このように顔料濃度Ｎ_xを更新することで、循環経路内のインクの顔料濃度を管理することができる。

（濃縮判定および回復制御）
循環経路内の顔料濃度Ｎ_xを管理することで、循環経路内のインクの顔料濃度が上昇し続けた場合に、安定吐出可能な上限値を超えた際には、予備吐出や吸引などの回復処理を実行することができる。以下、この回復処理の制御について説明する。

図２３は、循環経路内の濃縮判定処理を示したフローチャートである。以下、図２３のフローチャートを用いて濃縮判定処理を説明する。濃縮判定処理が開始されると、ステップＳ５１で、顔料濃度Ｎ_xが所定の上限値Ｐｘ（所定濃度）を超えていないかを判断する。所定の上限値Ｐｘは、表５のように各色に対して予め記憶しておく。顔料濃度Ｎ_xが所定の上限値Ｐｘを超えている場合には、ステップＳ５２で、回復制御を実施して濃縮インクを排出する。

なお、ここで言う回復制御とは、予備吐出による排出であったり、加圧や吸引などのインク排出動作であってもよい。その際、現在の顔料濃度Ｎ_xが高いほど、回復制御でインク排出量を増やしてもよい。その手段は予備吐出による排出量を増やしてもよいし、予備吐出や加圧や吸引などの動作自体を切り替えてもよい。その後、ステップＳ５３で、排出量を消費インク量Ｉ_nへ加算する。

（メインタンク交換時の顔料濃度算出）
使用の経過に伴い、図２中のメインタンク内のインクの残量が所定量より少なくなると、新品のメインタンクへ交換される。新品のメインタンクに含まれるインクの顔料濃度は初期値Ｎ_refと同等である。図２４は、メインタンク交換時の顔料濃度算出処理のフローチャートである。以下、図２４のフローチャートを用いて顔料濃度算出処理を説明する。メインタンク交換後、ステップＳ６１で、表６のヘッド内収容インク量Ｊ_headとメインタンク内収容インク量Ｊ_tankをもとに、顔料濃度Ｎ_x+1を算出する。
顔料濃度Ｎ_x+1＝（顔料濃度Ｎ_x×ヘッド内インク量J_head＋顔料濃度Ｎ_ref×メインタンク内インク量J_tank）÷経路内インク量Ｊ_n

メインタンクに含まれる顔料濃度初期値Ｎ_refのインクが循環経路内に混ざることにより、顔料濃度初期値Ｎ_refに戻る作用が働き、循環経路内のインクの増粘が緩和される。
その後は前述したとおり、蒸発量Ｖｘ、消費インク量Ｉ_nを算出しながら、顔料濃度Ｎ_xを更新し、所定の閾値を超えたら回復制御を行う。

このように、循環経路内のインクの顔料濃度Ｎ_xを算出し、その顔料濃度Ｎ_xに基づいて回復制御を実施することで、吐出不良および無駄なインクの消費を抑制することができるインクジェット記録装置およびその制御方法を実現することができる。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

図２５は、本実施形態の記録装置１０００に適用される循環経路を示した模式図である。本実施形態の循環経路は、第１の実施形態でメインタンクとしていたタンクをバッファタンク１００３とし、メインタンク１００６からバルブ１００５を介してバッファタンク１００３への供給路がある。バルブ１０１１、１０１２をともに閉塞し、バルブ１０１０を開放した上で、バッファタンクに接続されたポンプ１００１がバッファタンク内を減圧し、バルブ１００５を開放状態にすることで、バッファタンク内に発生した負圧によりメインタンクからバッファタンクへインクが供給される。一方、図２６のように、インク供給時以外では、バルブ１００５、１０１０は閉塞状態となっており、記録中の循環動作の際にはバルブ１０１１、１０１２を開放状態として循環を行う。また、図２５では、説明を簡略化するためにＣＭＹＫインクの内の一色のインクが流動する経路のみを示しているが、実際には４色分の循環経路が、記録ヘッド３及び記録装置本体に設けられる。

メインタンク１００６からバッファタンク１００３へインクを供給するインク供給動作は、バッファタンク１００３内のインク量が所定量より少なくなったときに実行される。なお、バッファタンクへのインク供給時と記録中の循環動作時とでは、バルブの状態が異なるため、記録中にインク供給動作を行うことはできない。そのため、インク供給動作は、記録命令を受信していないとき（非記録時）の任意のタイミングで実行される。

（蒸発量の算出）
第１の実施形態で説明した処理と同様に、記録動作中の蒸発量Ｖｘ、及び、非記録動作中の蒸発量Ｖｙを算出し、トータル蒸発量Ｖに加算していくことで、それまでの蒸発量の履歴を算出する。

（消費インク量算出）
第１の実施形態で説明した処理と同様に、記録中の消費インク量、及び、回復中の消費インク量を算出し、トータル消費インク量Ｉ_nに加算していくことで、それまでの消費インク量の履歴を算出する。

（顔料濃度算出、濃縮判定、及び、回復制御）
図２７は、本実施形態における顔料濃度算出処理を示したフローチャートである。本実施形態では、顔料濃度の算出を、メインタンクからバッファタンクへインクを供給するタイミングで実施する。以下、図２７のフローチャートを用いてインク量算出処理を説明する。

ステップＳ７１でそれまでの蒸発量Ｖと消費インク量Ｉ_nを読み込む。ステップＳ７２で、参照した蒸発量Ｖ、消費インク量Ｉ_n、及び、循環経路内のインク量Ｊ_nをもとに、顔料濃度Ｎ_x+1を算出する。
顔料濃度Ｎ_x+1＝（顔料濃度Ｎ_x×(循環経路内のインク量Ｊ_n−消費インク量Ｉ_n）)÷（経路内のインク量Ｊ_n−消費インク量Ｉ_n−蒸発量Ｖ）

続いて、ステップＳ７３で顔料濃度Ｎ_xを更新する。ステップＳ７４では、顔料濃度Ｎ_xが所定の上限値Ｐｘ（所定濃度）を超えていないかを判断する。所定の上限値Ｐｘは、第１の実施形態と同様に各色に対して予め記憶しておく。顔料濃度Ｎ_xが所定の上限値Ｐｘを超えている場合には、ステップＳ７５で、回復制御を実施して濃縮インクを排出し、ステップＳ７６で排出インク量を消費インク量Ｉ_nに加算する。その後、ステップＳ７７ではメインタンクからバッファタンクへのインク供給動作を行い、ステップＳ７８でインク供給後の顔料濃度情報を更新する。ここで、メインタンクから供給されるインクの顔料濃度Ｎ_tankは表３に記載した初期値Ｎ_refと同一である。
顔料濃度Ｎ_x+1＝（顔料濃度Ｎ_x×(循環経路内のインク量Ｊ_n−消費インク量Ｉ_n−蒸発量Ｖ）＋メインタンクの顔料濃度Ｎ_tank×(消費インク量Ｉ_n＋蒸発量Ｖ))÷経路内のインク量Ｊ_n
その後、ステップＳ７９で顔料濃度Ｎ_xを更新する。

このようにそれまでの動作に伴う蒸発量、消費インク量を管理し、また、メインタンクから供給される初期濃度のインク量をもとに、顔料濃度Ｎ_xを更新することで、循環経路内のインクの顔料濃度を管理し、顔料濃度Ｎ_xに基づいて回復制御を実施する。これによって、吐出不良および無駄なインクの消費を抑制することができるインクジェット記録装置およびその制御方法を実現することができる。

（第３の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第２の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

第３の実施形態では、メインタンクからの蒸発も考慮する点が異なる。循環経路内の蒸発量、消費インク量とは独立して、メインタンクからの蒸発量Ｖ_tankを算出する。

メインタンク内のインク量Ｊ_tankはメインタンクからバッファタンクへの供給タイミング毎に、消費インク量Ｉ_nと蒸発量Ｖをもとに減算し、更新していく。一方、メインタンクからの蒸発量Ｖ_tankについても、インク供給動作を行うタイミング毎に更新する。図２８のフローチャートを用いて、メインタンクからの蒸発量算出処理を説明する。表７のように、予め非記録動作中における蒸発レートを測定しておき、１分あたりの蒸発レートＺzをメモリに記憶しておく。メインタンクからバッファタンクへのインク供給シーケンスが開始されると、ステップＳ８１で、機内の温度情報を参照し、蒸発レートＺｚを参照する。その後、ステップＳ８２で、前回供給動作時刻からの経過時間Ｔｚを算出する。そして、ステップＳ８３で、蒸発量Ｖ_tankを算出する。蒸発量Ｖ_tankは、蒸発レートＺｚと記録時間Ｔｚを乗算して算出する。

続いて、ステップＳ８４で、メインタンクの顔料濃度Ｎ_tankを算出する。
顔料濃度Ｎ_tank+1＝（顔料濃度Ｎ_tank×メインタンク内のインク量Ｊ_tank)÷（メインタンク内のインク量Ｊ_tank−蒸発量Ｖ_tank）
最後に、ステップ８５で、メインタンクの顔料濃度Ｎ_tankを更新して完了する。

算出したメインタンクの顔料濃度Ｎ_tankを、
顔料濃度Ｎx+1＝（顔料濃度Ｎx×(循環経路内のインク量Ｊn−消費インク量Ｉn−蒸発量Ｖ）＋メインタンクの顔料濃度Ｎtank×(消費インク量Ｉn＋蒸発量Ｖ))÷経路内のインク量Ｊn
インク供給後の顔料濃度更新の上記式に代入する。その後の処理は第２の実施形態と同じである。

このようにそれまでの動作に伴う循環経路内の蒸発量、消費インク量だけでなく、メインタンク内の蒸発量も管理し、メインタンクから供給されるインク量をもとに、顔料濃度Ｎ_xを更新することで、循環経路内のインクの顔料濃度を管理し、顔料濃度Ｎ_xに基づいて回復制御を実施する。これによって、吐出不良および無駄なインクの消費を抑制することができるインクジェット記録装置およびその制御方法を実現することができる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は上記実施形態と同様であるため、以下ではその特徴的な構成についてのみ説明する。

図２１の消費インク量算出処理では、ドットカウントから得られる記録使用量をもとに、記録中の消費インク量を算出している。ここで、循環経路内のインクの顔料濃度Ｎ_xによって、１回の吐出あたりの吐出量が異なる。具体的には、顔料濃度Ｎ_xが高い方が水分蒸発によりインク粘度が上昇しているため、吐出量は小さくなる。そのため、第４の実施形態では、消費インク量算出の際、表８、表９に示すように、その時点での顔料濃度Ｎ_xに応じて１回の吐出あたりの吐出量を変更して算出する。これによって、消費インク量算出をより正確に行うことができる。

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は上記実施形態と同様であるため、以下ではその特徴的な構成についてのみ説明する。

図１９の蒸発量量算出処理では、表１で定めた蒸発レートZ_xをもとに、記録動作中の蒸発量を算出している。ここで、循環経路内のインクの顔料濃度Ｎ_xによって、１回の吐出あたりの蒸発レートが異なる。具体的には、顔料濃度Ｎ_xが高い方が水分蒸発により水分濃度が下がっているため、蒸発レートは小さくなる。そのため、第１から第３の実施形態において、蒸発量算出の際、表１０、表１１に示すように、その時点での顔料濃度Ｎ_xに応じて１秒あたりの蒸発レートを変更して算出する。これによって、蒸発量算出をより正確に行うことができる。

（ヘッド交換時、本体輸送時のインク排出）-
記録ヘッド３には寿命が設けられてあり、所定枚数記録後や所定時間経過後など、あらかじめ定められたタイミングで交換されるケースがある。また、記録装置１の使用開始後に、ユーザが記録装置１を輸送するケースがある（二次輸送）。このような場合、通常は記録装置１内においてインクが満たされた状態で、ヘッド交換、あるいは、輸送処理が行われることになる。一方、循環経路内のインクの顔料濃度Ｎ_xが高い場合には、新しいヘッドへ交換後、あるいは、輸送先で使用を再開したときに、循環経路内のインクの顔料濃度Ｎ_xが高い状態のまま使用されることになる。そのため、表１２、表１３に示すように、ヘッド交換前、あるいは、記録装置の輸送前のタイミングにおいて、循環経路内のインクの顔料濃度Ｎ_xに応じて、循環経路内のインクをそのまま記録装置１内で保持するか、あるいは、循環経路内のインクを排出処理するかを切り替える。これにより、ヘッド交換時や輸送処理時に、インク排出の有無を判断し、その後の循環経路内のインクの顔料濃度を初期値にリセットするか、そのまま使用を継続するかを切り替えることができる。

２ 記録媒体
３ 記録ヘッド
１０ 記録素子基板
１３ 吐出口
１５ 記録素子
１１１ 液体接続部
２１５ 個別流路
３００ 液体吐出ユニット
１０００ 記録装置
１００３ メインタンク

Claims (18)

1. インクを吐出する吐出口と、記録素子が設けられた圧力室と、を有し記録動作を行う記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドへ供給されるインクを収容する第１タンクと、
   前記記録ヘッドと前記第１タンクとを接続する第１流路及び第２流路と、
   前記第１タンク、前記第１流路、前記圧力室の内部及び前記第２流路を含む循環経路においてインクを循環させる循環動作を行う循環手段と、
   前記循環動作を行っているときのインクの第１蒸発量に基づいて前記循環経路内のインクの濃度に関する値を算出する算出手段と、
   前記算出手段が算出したインクの濃度に関する値に基づいて前記循環経路内のインクを排出する排出動作を行う排出手段と、を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記排出手段は、前記算出手段が算出した前記濃度に関する値が所定値よりも高い場合に前記排出動作を行うことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記算出手段は、前記第１蒸発量と前記循環動作を行っていないときのインクの第２蒸発量とに基づいて前記濃度に関する値を算出することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記第１タンクへ供給されるインクを収容し前記インクジェット記録装置に対して着脱可能な第２タンクをさらに備え、
   前記算出手段は、前記第２タンクが前記インクジェット記録装置に装着された場合、前記第２タンクに含まれる顔料濃度に基づいて前記濃度に関する値を算出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記第１タンク内のインク量が所定量未満になった場合に前記第２タンクから前記第１タンクへインクを供給する供給動作を行う供給手段を備え、
   前記算出手段は、前記供給手段による前記供給動作が行われた場合に前記濃度に関する値を更新することを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記算出手段は、前記循環経路における消費インク量に基づいて前記濃度に関する値を算出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記記録ヘッドの吐出状態を回復するための回復動作を行う回復手段をさらに備え、
   前記消費インク量は、前記記録動作により消費する第１消費インク量と、前記回復動作により消費する第２消費インク量と、を含むことを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記循環手段は、前記記録ヘッドにより前記記録動作が行われる場合に前記循環動作を行い、前記記録動作を行わない場合は前記循環動作を行わないことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記算出手段は、前記記録動作が完了した後に前記濃度に関する値を更新することを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。
10. 前記記録ヘッドは複数色のインクを吐出可能であり、
    前記算出手段はインクの色毎に前記濃度に関する値を算出することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
11. 前記排出動作は、前記吐出口からインクを吐出する予備吐出を含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
12. 前記排出動作は、加圧による前記吐出口からのインクの排出を含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
13. 前記排出動作は、吸引による前記吐出口からのインクの排出を含むことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
14. 前記第１流路は前記第１タンクから前記記録ヘッドへインクを供給する供給流路であり、前記第２流路は前記記録ヘッドから前記第１タンクへインクを回収する回収流路であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
15. 前記記録ヘッドは、前記供給流路と接続される共通供給流路と、前記共通供給流路と接続され前記圧力室へインクを供給する個別供給流路と、前記回収流路と接続される共通回収流路と、前記共通回収流路と接続され前記圧力室からインクを回収する個別回収流路と、を有することを特徴とする請求項１４に記載のインクジェット記録装置。
16. 前記記録素子は、信号に基づいて発熱してインクを沸騰することで前記吐出口からインクを吐出することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
17. 前記記録ヘッドは、記録媒体の幅に対応する領域に前記吐出口が配されたラインヘッドであることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
18. インクを吐出する吐出口と、記録素子が設けられた圧力室と、を有し記録動作を行う記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを収容する第１タンクと、前記記録ヘッドと前記第１タンクとを接続する第１流路及び第２流路と、前記第１タンク、前記第１流路、前記圧力室の内部及び前記第２流路を含む循環経路においてインクを循環させる循環動作を行う循環手段と、を備えるインクジェット記録装置の制御方法であって、
    前記循環動作を行っているときのインクの第１蒸発量に基づいて前記循環経路内のインクの濃度に関する値を算出する算出工程と、
    前記算出工程で算出したインクの濃度に関する値に基づいて前記循環経路内のインクを排出する排出工程と、を有することを特徴とする制御方法。

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