JP7362346B2

JP7362346B2 - 記録装置

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Publication number: JP7362346B2
Application number: JP2019149066A
Authority: JP
Inventors: 心現田; 一生鈴木; 寛史平; 紗衣茂木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-08-15
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2023-10-17
Anticipated expiration: 2039-08-15
Also published as: JP2021030467A

Description

本開示は、記録装置に関する。

記録ヘッドの主走査方向への移動と記録媒体の搬送とを繰り返すことで記録動作が行われる、いわゆるシリアル式のインクジェット記録装置がある。特許文献１には、シリアル式のインクジェット記録装置において、回収側インク室と供給側インク室とインク循環装置とを有するインクジェットヘッドが記載されている。特許文献１において、回収側インク室、供給側インク室、およびインク循環装置は、インクジェットヘッドの上方にインクジェットヘッドと一体に形成されている。インク循環装置は、インク循環ポンプおよび圧力センサを有しており、インク循環ポンプを駆動することで、ノズルを経てインク室間でインクを循環させることが記載されている。

特開２０１６－５２７６９号公報

特許文献１に記載の技術は、インクジェットヘッドと一体に形成されているインク循環装置を有しており、インク循環装置には、インク循環ポンプおよび圧力センサなど多数の部品が用いられている。このため、特許文献１に記載の技術を用いてノズル付近のインクを循環させようとすると、記録ヘッドの構成が複雑化したり、装置の制御が複雑化したりする虞がある。

本開示は、インクジェット記録装置において、簡易な構成で吐出口付近のインクを移動させることを目的とする。

本開示の一態様に係る記録装置は、インクを収容するタンクと、インクを吐出する吐出口とインクが充填される圧力室とを有し、往復走査する記録ヘッドと、前記タンクから前記記録ヘッドへインクを供給することが可能な第１流路と、前記タンクから前記記録ヘッドへインクを供給することが可能な、前記第１流路とは異なる第２流路と、を備える記録装置であって、前記記録ヘッドは、前記第１流路との接続部を有する第１液室と、前記圧力室を介して前記第１液室と連通し、かつ、前記第２流路との接続部を有する第２液室と、を有し、前記第２流路は、前記記録ヘッドの走査方向において前記第１流路と反対方向から前記記録ヘッドに接続され、前記第１流路、前記第２流路および前記記録ヘッドによって環状の流路が形成されることを特徴とする。

本開示によれば、インクジェット記録装置において、簡易な構成で吐出口付近のインクを移動させることができる。

記録装置の外観を示す概略斜視図。インクタンクから記録ヘッドまでのインクの経路を示す図。記録装置の制御構成の概略を示すブロック図。記録ヘッド内の液室を説明する図。記録ヘッドの断面斜視図。キャリッジの移動に伴う慣性力を説明する図。記録動作中の非吐出時間の長さにおける吐出速度の変化を示す図。インク供給経路とインクの移動例とを示す図。インク供給経路とインクの移動例とを示す図。容積可変部に関する他の形態を示す図。

以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は本開示を限定するものではなく、また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが必須のものとは限らない。なお、同一の構成については、同じ符号を付して説明する。

なお、この明細書において、「記録」とは、文字または図形等の有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わない。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ず、広く記録媒体上に画像、模様、もしくはパターン等を形成する場合、または、記録媒体の加工を行う場合も表すものとする。

「インク」（「液体」という場合もある）とは、上記「記録」の定義と同様広く解釈されるべきものである。従って、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、もしくはパターン等の形成、記録媒体の加工、または、インクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。

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。

＜＜第１実施形態＞＞
本実施形態では、記録ヘッドの主走査方向への移動と、主走査方向に交差する方向（以下、副走査方向という）への記録媒体の搬送とを繰り返すことで記録動作が行われる、いわゆるシリアル式のインクジェット記録装置を説明する。そして、インクジェット記録装置（以下、単に記録装置という）において、吐出口付近のインクを移動させる形態を説明する。

まず、吐出口付近のインクを移動させることが求められていることの背景を概略的に説明する。記録装置の記録ヘッドは、圧力室に配されているエネルギー発生素子（記録素子）を駆動させることで吐出口からインクを吐出させるように構成されている。なお、エネルギーを与える方法としては、電気熱変換素子（ヒータ）や圧電素子等を用いることができる。圧力室に充填されたインクが、エネルギー発生素子を駆動することで吐出口から吐出される。

記録動作中に吐出口からインクが吐出されていない時間が続くと、吐出口におけるインクと外気との界面であるメニスカスにおいて、インクの蒸発成分が蒸発する。このため、吐出口付近のインクの濃度および粘度が高くなり、吐出口が目詰まりしやすくなる。このような現象を抑制するために、一般的に、シリアル式の記録装置では、記録ヘッドを往復移動させるときに、記録媒体の記録範囲外に吐出口からインクを吐出させて、吐出口付近で特性が変化したインクを排出させる処理が行われている。この処理は、予備吐出処理（またはフラッシング処理）と呼ばれる。予備吐出処理は、数往復につき１回実行され、より高画質を求める場合には、１往復に１回実行され、最大では、往路と復路とのそれぞれにつき、１回実行されている。このような予備吐出処理は、記録速度を低下させてしまい、記録時間を余分に生じさせてしまう要因となる。また、画像の記録に用いられないインクを消費してしまう。さらには、予備吐出によって排出された廃インクを処理する構成も必要となる。

本実施形態では、吐出口付近におけるインクを吐出口から移動させる例を説明する。これにより、吐出口付近のインクの蒸発成分が蒸発することを抑制できるので、予備吐出処理を行わなくても吐出口付近のインクの増粘を抑制することができる。本実施形態では、シリアル式の記録ヘッドの特性を利用して吐出口付近のインクを移動させる。より詳細には、記録ヘッドの往復走査時において、記録ヘッドに連通しているチューブ内に生じる圧力変動を利用して、吐出口付近におけるインクを移動させる例を説明する。即ち、吐出口付近のインクを移動させるためのポンプ等の循環機構を備えることなく、簡易な構成で吐出口付近のインクの増粘を抑制する例を説明する。

＜記録装置の外観＞
図１は、本実施形態における記録装置１００の外観を示す概略斜視図である。記録装置１００は、記録ヘッド１０１を有する。記録ヘッド１０１は、複数配列された吐出口を有し、各吐出口の列毎に異なる色のインクを吐出することが可能である。記録ヘッド１０１は、供給流路として機能する供給チューブ１０２を介してインクタンク１０３と連通している。インクタンク１０３は、記録装置１００の所定の位置に固定して設置されている。記録ヘッド１０１の各インク色の吐出口列には、各色用の供給チューブ１０２を介してインクタンク１０３から各色のインクが供給される。吐出口からインクが吐出されると、インクタンク１０３から記録ヘッド１０１にインクが供給される。

記録ヘッド１０１は、キャリッジ１０４に着脱可能に搭載されている。キャリッジ１０４は、記録動作時に、ガイドシャフト１０７に沿って座標軸Ｘの主走査方向に往復移動する。記録ヘッド１０１は、キャリッジ１０４の移動に伴い、キャリッジ１０４と一体に主走査方向に移動する。記録媒体１０５は、搬送ローラ１０６によって座標軸Ｙ方向の副走査方向に搬送される。記録動作を行わない待機時においては、キャップ１０８によって記録ヘッド１０１の吐出口がキャップされる。キャップ１０８によって記録ヘッド１０１の吐出口がキャップされる位置が、記録ヘッド１０１の待機位置である。

キャリッジ１０４は、記録ヘッド１０１と共にＸ方向に沿って往復移動する。具体的には、キャリッジ１０４は、Ｘ方向に沿って配置されたガイドシャフト１０７に沿って移動可能に支持されると共に、ガイドシャフト１０７と略平行に移動する不図示の無端ベルトに固定されている。無端ベルトは、キャリッジモータ（ＣＲモータ）の駆動力によって往復運動し、それによってキャリッジ１０４をＸ方向に往復移動させる。

＜インク経路＞
図２は、図１における＋Ｙ方向から記録装置１００を見た概略図である。図２は、装置本体の定位置に配されたインクタンク１０３から記録ヘッド１０１までのインクの経路を示している。

インクタンク１０３を含むインク供給システム２０３は、中空管２０４およびバッファ室２０５を有し、記録装置１００本体の所定の位置に保持固定されている。供給チューブ１０２は、インク流路として用いられる。供給チューブ１０２は、開閉可能な開閉弁２０２を介してインク供給システム２０３に接続されている。供給チューブ１０２は、柔軟性（可撓性）を有する材料で形成されており、Ｘ方向にキャリッジ１０４を往復移動させつつ記録ヘッド１０１にインクを供給することが可能である。供給チューブ１０２は、流路を形成する第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂを含むものである。即ち、この例においては、供給チューブ１０２は、第１チューブ１０２ａと、第２チューブ１０２ｂとを総称しているものである。開閉弁２０２は、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂにそれぞれ配されている。

図２の例では、１色のインクのインクタンク１０３を含むインク経路の例を示している。インクタンク１０３は、インクの供給及び回収を兼ねたタンクである。インクタンク１０３から、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂに接続する中空管２０４がそれぞれ配されている。尚、インクタンク１０３は、記録ヘッド１０１により記録が行われる記録領域（記録媒体１０５の通過領域）のＸ方向におけるほぼ中央に配置されることが好ましい。これにより、第１チューブ１０２ａと第２チューブ１０２ｂとが、左右対称の這いまわし構成となっている。これは、吐出口４０１のメニスカス面で特性の変化したインクを移動させるために、記録ヘッド１０１の往路走査と復路走査とにおいてチューブ内に圧力が均一に得られるようにするためである。インク移動の詳細は、後述する。

尚、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂは、後述する記録ヘッド１０１内の液室にそれぞれ接続可能である。また、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂは、キャリッジ１０４の移動方向に略平行な区間を有するように配置されている。図２に示すように第１チューブ１０２ａ、記録ヘッド１０１、および第２チューブ１０２ｂによって、環状の流路が形成されている。図１および図２で示す供給チューブ１０２の配置は、一例であり、この限りではない。

次に、インクタンク１０３からインクを供給する方法を説明する。インクタンク１０３は、記録装置１００本体に対して着脱可能に搭載されている。インクタンク１０３は、中空管２０４によって、供給チューブ１０２と接続されている。供給チューブ１０２中には、流路を開閉可能な開閉弁２０２が備えられている。開閉弁２０２は、記録装置１００の電源がＯＮになると開き、電源がＯＦＦになると閉じるように構成されている。つまり、記録動作が行われているときには、開閉弁２０２は開いた状態となっている。なお、電源がＯＮになった後も開閉弁２０２が閉じていて、記録命令が記録装置１００に入力された場合に開閉弁２０２が開くように構成されていてもよい。インクタンク１０３は、バッファ室２０５と連通するように細管２０６により接続されている。インクタンク１０３と細管２０６との接続位置は、インクタンク１０３と中空管２０４との接続位置と同様に、インクタンク１０３において略下方である。バッファ室２０５は、インクタンク１０３と連通するよう中空管２０４と同様の細管２０６により接続されている。バッファ室２０５は、インクタンク１０３と接続されている一方で、大気開放のための連通管２０７と接続されている。これにより、インクタンク１０３の内圧と大気圧とのバランスを取っている。尚、バッファ室２０５とインクタンク１０３とを接続する細管２０６は、インクタンク１０３とバッファ室２０５とを連通しつつ、インクタンク１０３内のインク蒸発を最小限にすべく、十分流路が狭い構成を成している。

＜ブロック図＞
図３は、本実施形態の記録装置１００の制御構成の概略を示すブロック図である。ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２に格納されたシステム制御を司るプログラムをＲＡＭ３１２に読み出して実行し、実行したプログラムに従ってシステム全体を制御する。ＲＡＭ３１２は、ＣＰＵ３０１が実行する処理に必要なプログラムおよび入力データなどを一時的に格納する作業領域として用いられる。

また、ＣＰＵ３０１は、クリーニング部３０４および搬送ユニット３０３等の動作を制御する。搬送ユニット３０３は、搬送ローラ１０６の駆動を制御する。また、ＣＰＵ３０１は、駆動回路３０７、２値化回路３０８、および画像処理部３０９を通じて、記録ヘッド１０１の記録動作を制御する。画像処理部３０９は、入力された記録すべきカラー画像データに対して所定の画像処理を施す。画像処理部３０９は、例えば、入力されたＲＧＢ各色成分の画像データによって再現される色域を、記録装置によって再現される色域内に写像するためのデータ変換を実行する。画像処理部３０９は、変換したデータに基づき、各データが示す色を再現するインクの組み合わせに対応した色分解データであるＣＭＹＫ各成分濃度データを求める処理を行い、各色に分解された色分解データのそれぞれに対して階調変換を行う。

２値化回路３０８は、画像処理部３０９によって変換された多値の濃度画像データに対してハーフトーン処理などを行った後、２値データ（ビットマップデータ）に変換する。駆動回路３０７は、２値化回路３０８によって得られた２値データなどに従い、記録ヘッド１０１によるインクの吐出動作を実行させる。ＣＰＵ３０１は、記録ヘッド１０１の記録動作と対応して、搬送ユニット３０３で記録媒体１０５を搬送させる制御を行い、記録媒体１０５に画像が記録される。

＜記録ヘッドの液室＞
図４は、記録ヘッド１０１内の液室を説明する図である。図４（ａ）は、本実施形態の記録ヘッド１０１の概略断面図である。紙面の奥行方向に各吐出口４０１が配列されている。記録ヘッド１０１の内部の圧力室４０８内には、エネルギー発生素子であるヒータ４０７が配されている。ヒータ４０７にパルス状の電力を加えることによって発泡が生じ、インク滴が吐出口４０１から吐出される。

記録ヘッド１０１は、吐出口４０１を挟む第１液室４０２および第２液室４０３の二つの液室を有する。第１液室４０２は、流路を構成する第１チューブ１０２ａに接続している液室である。即ち、第１液室４０２は、第１チューブ１０２ａとの接続部を有している。第２液室４０３は、吐出口４０１に対して第１液室４０２の反対側に位置する液室である。第２液室４０３は、流路を構成する第２チューブ１０２ｂに接続している液室である。即ち、第２液室４０３は、第２チューブ１０２ｂとの接続部を有している。流路４０４は、各吐出口４０１と第１液室４０２とを接続している流路である。流路４０５は、各吐出口４０１と第２液室４０３とを接続している流路である。

第２液室４０３は、容積可変部４０６を備えている。容積可変部４０６は、液室内の容積を変化させることができる部材である。容積可変部４０６は、例えば蛇腹状の伸縮部材と、その伸縮部材が接合された液室内壁であって、その伸縮部材によって移動可能な液室内壁と、を含んでよい。また、容積可変部４０６は、ゴム状の伸縮部材でもよい。このように、容積可変部４０６には、圧力に応じて伸縮する機構または可撓性の部材が用いられている。例えば、第１液室４０２から第２液室４０３の方向へ加圧が働いた際に、容積可変部４０６が変化し、第２液室４０３の容積が拡張される。これにより、往復走査によって揺動するインクを吐出口４０１から溢れさせずに一時的に第２液室４０３に収容することが可能となる。なお、この例では、容積可変部４０６を備えている例を示しているが、本実施形態では、容積可変部４０６を備えていなくてもよい。

図５は、吐出口４０１が形成されている面から見た、記録ヘッド１０１の断面斜視図である。各吐出口４０１は、列状に配されている。流路４０４及び流路４０５は、各吐出口４０１に対して配されている。第１液室４０２及び第２液室４０３は、吐出口列に沿って延在している。つまり、第１液室４０２のインクは、流路４０４を通り、各吐出口４０１を通過したのち流路４０５を通って第２液室４０３で合流することが可能である。記録ヘッド１０１は、複数色のインクを有しており、吐出口４０１の列は、複数配列されている。

＜キャリッジの移動に伴う慣性力の説明＞
図６は、キャリッジ１０４の移動に伴う慣性力を説明する図である。供給チューブ１０２（第１チューブ１０２ａ、第２チューブ１０２ｂ）を介してインクタンク１０３と連結されている記録ヘッド１０１は、キャリッジ１０４と一体となり主走査方向である図１のＸ軸方向を左右に往復移動する。即ち、図６においてキャリッジ１０４は、左右に往復移動する。なお、キャリッジ１０４の往復移動は、記録動作時に行われてもよいし、記録動作を行わないときに行われてもよい。

図６（ａ）は、キャリッジ１０４が主走査方向の左端側に移動したときの第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂの配置の概略図である。左端側とは、図１および図６（ａ）において、＋Ｘ方向の側であり、図６（ａ）の紙面において左端側のことである。キャリッジ１０４が、主走査方向の左端側で加減速を行うと、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂのインクに慣性力が生じる。より詳細には、第１チューブ１０２ａから記録ヘッド１０１、および、記録ヘッド１０１から第２チューブ１０２ｂへと向かう方向に慣性力が発生する。即ち、図６（ａ）の左側へ向かう方向に慣性力が発生する。この慣性力は、流路全体から見て、記録ヘッド１０１から第２チューブ１０２ｂを介してインクタンク１０３へと向かう方向に発生する。前述したように、開閉弁２０２は、開放状態となっており、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂと連通するインクタンク１０３は、大気開放されている。このため、図６（ａ）に示すように慣性力が生じると、図６（ｂ）に示すように、インクは、第１チューブ１０２ａから第１液室４０２、圧力室４０８、第２液室４０３と流れる。そして、第２液室４０３から第２チューブ１０２ｂを介してインクタンク１０３の方向に流れる。このとき、第２液室４０３においては、容積可変部４０６によって、第２液室４０３の容積が拡張し、加圧によって流れてきたインクを収容することができる。このため、インクは、加圧によって吐出口４０１から漏れ出さず、第１液室４０２から第２液室４０３の方向に流れる。尚、容積可変部４０６を備えていない場合、インクは第２チューブ１０２ｂを介してインクタンク１０３へと流れる。このため、いずれの場合においても吐出口４０１からインクが漏れ出ない。

図６（ｃ）は、キャリッジ１０４が主走査方向の右端側に移動したときの第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂの配置の概略図である。右端側とは、図１および図６（ｃ）において、－Ｘ方向の側であり、図６（ｃ）の紙面において右端側のことである。キャリッジ１０４が、主走査方向の右端側で加減速を行うと、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂ内のインクに慣性力が生じる。より詳細には、第２チューブ１０２ｂから記録ヘッド１０１、および、記録ヘッド１０１から第１チューブ１０２ａへと向かう方向に慣性力が発生する。即ち、図６（ｃ）の右側へ向かう方向に慣性力が発生する。この慣性力は、流路全体から見て、記録ヘッド１０１から第１チューブ１０２ａを介してインクタンク１０３へと向かう方向に発生する。前述したように、開閉弁２０２は、開放状態となっており、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂと連通するインクタンク１０３は、大気開放されている。このため、図６（ｃ）に示すように慣性力が生じると、図６（ｄ）に示すように、インクは、第２チューブ１０２ｂから第２液室４０３、圧力室４０８、第１液室４０２と流れる。そして、第１液室４０２から第１チューブ１０２ａを介してインクタンク１０３の方向に流れる。

図６（ａ）から図６（ｄ）で説明したように、キャリッジ１０４が左右端で加減速走査することによって、吐出口４０１付近におけるインクが往復移動する。つまり、循環用のポンプ等を用いることなく、吐出口４０１付近におけるインクを移動させることが可能となる。

尚、容積可変部４０６は、キャリッジ１０４の加減速で発生し得る最大の圧力変動分に相応して拡張可能であってよい。例えば図１のような供給チューブ１０２の配置の記録装置１００である場合、発生し得る最大の圧力変動とは、最大スキャン幅で走査するときである。容積可変部４０６は、最大の圧力変動分以上に拡張可能であってよい。

＜インクの移動の説明＞
次に、吐出口４０１付近のインクが移動することで生じる現象を説明する。前述したように、吐出口４０１のインクと外気との界面であるメニスカスでインクの蒸発成分が蒸発する。インクの蒸発成分は、インクの温度が高いほど多く蒸発しやすい。また、インクの蒸発成分は、外気である空気の湿度が低いほど蒸発しやすい。このように、吐出口４０１付近のインクは、特性が変化し、吐出精度が低下したり、吐出口４０１に目詰まりして吐出ができなかったりする虞がある。

特性が変化したインクが滞留している吐出口４０１を回復させるためには、吐出口４０１に滞留しているインクを、特性の変化していないインクに入れ替えることが求められる。特性の変化したインクは、粘度および濃度が高くなり、正常なインクの吐出に比べて吐出速度が遅くなり、記録媒体への着弾位置が所望の着弾位置からずれることで記録画像の画質劣化要因となる。また、吐出するインクの体積が変化したり記録濃度が高くなったりして記録画像の画質劣化要因となる。このため、所望のインク吐出を維持するために、吐出口４０１付近においてメニスカスでの蒸発により特性の変化したインクを、吐出口４０１付近（少なくともメニスカス部）から移動させることが求められる。

本実施形態においては、上述したように、キャリッジ１０４の往復移動に伴って吐出口４０１付近のインクが移動することで、吐出口４０１付近で増粘しているインクが、増粘していないインクと混ざって緩和されることになる。

図７は、記録動作中の非吐出時間の長さにおける吐出速度の変化を示す。図７は、吐出口４０１付近に慣性力による流れを一定間隔で発生させた場合と、流れを全く発生させない場合とにおいて、吐出速度をそれぞれ実際に測定した結果を表した図である。測定は、記録ヘッド１０１を固定した状態で、任意の駆動パルスを付与し一定の周波数で連続吐出を行うことができる吐出観察治具を用いたものである。吐出した液滴を異なる発光ディレイのストロボで撮影し、液滴の位置の差から速度に換算している。吐出口４０１付近でインクの流れが無い場合、非吐出時間が長くなると吐出口４０１付近のインクが蒸発するので吐出速度が急峻に遅くなり、最終的には蒸発が進行して増粘し不吐出状態となる（図７の点線参照）。一方、本実施形態の記録装置１００において、キャリッジ１０４の往復走査によって吐出口４０１付近でインクが往復移動している場合は、吐出口４０１付近に滞留したインクの蒸発の進行を抑制している。このため、吐出速度の低下が進むことなく正常な吐出状態を維持することが可能となっている（図７の実線参照）。

以上説明したように、本実施形態においては、キャリッジ１０４が左右端で加減速走査する際に吐出口４０１付近にインクの流れを起こすことで、インクの特性変化を抑制することができる。このように、シリアル式の特性であるキャリッジ１０４の往復移動を利用することで、循環ポンプ等を用いらずに吐出口４０１付近のインクを移動させることができる。また、吐出口４０１付近のインクを移動させることでインクの特性変化を抑制することができるので、前述したような、走査間に行われる予備吐出動作を実施せずに済む。このため、予備吐出処理をせずに連続記録動作を行うことができるので、記録時間を短縮することができる。また、予備吐出に伴うインク消費を低減することができる。また、本実施形態の記録装置１００によれば、予備吐出処理をしても正常吐出が困難であった高粘度のインクなどを使用することができるようになり、インクの自由度が向上した記録装置１００を提供することができる。

尚、吐出により消費されたインクは、インクタンク１０３から第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂの両方を通じて、適宜記録ヘッド１０１に供給されることになる。

本実施形態で説明した記録装置１００は、シリアル式の記録装置であればいずれのものにも適用することができる。尚、大判印刷などのように大型の記録物を記録する記録装置の場合、往復移動に要する時間も長くなるので、吐出に用いられない吐出口４０１付近のインクの特性が変化しやすい。本実施形態で説明した構成を用いると、大型の記録装置において、特に連続記録動作を行う際の記録時間を大幅に短縮することができる。尚、本実施形態の記録装置１００は、予備吐出処理を行わずに連続記録動作を行うことが可能であることを説明したが、本実施形態の記録装置１００において予備吐出処理を行うこと自体はもちろん可能である。

＜＜第２実施形態＞＞
第１実施形態では、キャリッジ１０４の往復移動によって、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂ内に作用する圧力が均一となるような例を説明した。具体的には、チューブ内のインクを移動させるための十分な圧力が、往路と復路で均一に得られるよう、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂを左右対称の這いまわし構成にしていた。即ち、第１チューブ１０２ａと、第２チューブ１０２ｂとの長さが略同等、かつ、左右対称の這いまわしである。このため、記録ヘッド１０１走査によりインクに働く慣性力が略同等となる。このような第１実施形態で説明した構成の場合、キャリッジ１０４の往復移動によって吐出口４０１付近のインクが揺動するものの、移動量は、略同等となる。本実施形態では、キャリッジ１０４の往復移動によって、インクが徐々に一方向に移動する例を説明する。

図８は、本実施形態におけるインク供給経路とインクの移動例とを示す図である。図８（ａ）は、本実施形態における記録装置１００のインクタンク１０３から記録ヘッド１０１までのインク供給流路を示す図である。本実施形態では、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂ内のインクを移動させるための十分な圧力を確保しつつ、第１チューブ１０２ａまたは第２チューブ１０２ｂのどちらか一方の流速を、他方の流速よりも速くする。そして、吐出口のインクのメニスカス面が破壊されない範囲の圧力で、全体としてインクを一方向に移動させる例を説明する。

このように積極的にインクを一方向に移動させる理由を説明する。一例として、ユーザーの記録に伴う使用色が特定の色に偏る、あるいは、記録マスク等を用いることでインクを吐出する吐出口と吐出しない吐出口とが存在する記録モード等のように、吐出に用いられない吐出口が存在する記録形態がある。ここで、吐出口４０１付近において特性の変化したインクの往路走査での移動量と、復路走査での移動量とが略同等となる場合、吐出口４０１のメニスカスで蒸発して特性の変化したインクが、復路走査で再び吐出口４０１周辺に戻ってくることが考えられる。この結果、吐出口４０１で吐出されるインクの吐出状態が安定しない虞がある。

本実施形態では、インクタンク１０３に連結される第１チューブ１０２ａと、第２チューブ１０２ｂとの流路抵抗を異ならせる。この結果、記録ヘッド１０１の往路走査によるインク移動量と、復路走査によるインク移動量とを相対的に異ならせる。

ここで、直管のチューブの流路抵抗ΔＰ（圧力損失）は、Ｌをチューブ長さ、ｄをチューブ管径、ρを密度とし、流速をｖとすると、下記の式１によって表される。

層流の場合、λは、レイノルズ数Ｒｅとすると、下記として表される。

上記の式（１）から、チューブ長さＬが短く、チューブ管径ｄが大きいほどチューブ内のインクの圧力損失が小さくなることがわかる。逆に、チューブ長さＬが長く、チューブ管径ｄが小さいほど、チューブ内のインクの圧力損失が大きくなることがわかる。

本実施形態では、流路抵抗を異ならせる一態様として、第１チューブ１０２ａと、第２チューブ１０２ｂとのインクが通る部分の断面積（チューブ管径）を異なせている。より具体的には、第２チューブ１０２ｂの断面積（チューブ管径）が、第１チューブ１０２ａの断面積（チューブ管径）よりも小さいものを用いる。

これにより、第２チューブ１０２ｂ内を流れるインクの流路抵抗ΔＰより、第１チューブ１０２ａ内を流れるインクの流路抵抗ΔＰの方が、相対的に小さくなる。従って、記録ヘッド１０１の右端側反転時のインク移動量は、左端側反転時のインク移動量よりも相対的に大きくなる。

図８（ｂ）は、本実施形態における吐出口４０１周辺の流路において、記録ヘッド１０１（キャリッジ１０４）の往復走査に伴うインクの移動状態を表す模式図である。図８（ｂ）においては、吐出口４０１周辺の流路４０４および流路４０５を、小領域に分割した模式図を示している。そして、吐出口４０１付近における特性の変化したインクの単位移動量ごとの移動（揺動）の様子を示している。図８（ｂ）では、記録ヘッド１０１が－Ｘ方向から＋Ｘ方向に反転するとき（即ち、右端部）のインクの移動量と、＋Ｘ方向から－Ｘ方向に反転するとき（即ち、左端部）のインクの移動量とを示している。

記録ヘッド１０１が－Ｘ方向から＋Ｘ方向に反転するとき、吐出口４０１付近のインクは、第２液室４０３から第１液室４０２の方向に移動する。このため、図８（ｂ）において特性が変化したインク（以下、特性変化インクという）は、図の右側に移動する。一方、＋Ｘ方向から－Ｘ方向に反転するとき、インクは、第１液室４０２から第２液室４０３の方向に移動する。このため、図８（ｂ）において特性変化インクは、図の左側に移動する。ここで、上述したように、第１チューブ１０２ａの方が、第２チューブ１０２ｂよりも圧力損失が相対的に小さい。このため、図８（ｂ）に示すように、両者の移動量に差が発生する。そして、図８（ｂ）に示す通り、記録ヘッド１０１の往復走査の繰返しに伴い、徐々に特性変化インクが第１液室４０２側に移動していく。即ち、吐出口４０１には、第２液室４０３から、特性の変化の少ないインクが継続して供給されることになる。つまり、記録ヘッド１０１の往復走査を繰り返すことで、徐々に全体として一方向にインクを移動させていくことができる。

このように、吐出口４０１付近の特性変化インクを、第１チューブ１０２ａ側により積極的に移動させることで、特性変化インクが吐出口４０１周辺に再び戻ってくることを抑制することができる。さらに、流路全体のインクの流れを俯瞰すると、搖動しながらも全体としては一方向にインクを移動させることができるので、吐出口４０１周辺には、特性の変化の少ないインクの供給を継続的に行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、第１チューブ１０２ａのチューブ径を第２チューブ１０２ｂのチューブ径よりも大きくすることで流路抵抗を異ならせる例を示したが、これに限られない。第１チューブ１０２ａと第２チューブ１０２ｂとの長さＬに差を設けてもよい。第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂのいずれか一方に圧力損失を与えるフィルターを流路上に設けてもよい。あるいは、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂのいずれか一方に、流量を制限する弁等を設けてもよい。また、容積可変部４０６で変化する容積量を調整することで第１チューブ１０２ａまたは第２チューブ１０２ｂに流れる流量を調整してもよい。

尚、本実施形態では、第１チューブ１０２ａの流路抵抗を第２チューブ１０２ｂの流路抵抗より相対的に小さくすることで、第１チューブ１０２ａ側に特性変化インクを積極的に移動させる例を説明した。しかしながら、この例に限られず、逆に、第２チューブ１０２ｂ側に特性変化インクを移動させる構成としてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、吐出口４０１付近におけるインクを、全体として一方向に移動させることで、特性が変化したインクが吐出口４０１付近に滞留することを抑制することができる。

＜＜第３実施形態＞＞
第１実施形態および第２実施形態においては、１つのインクタンクに第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂが接続され、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂが記録ヘッド１０１の液室に接続される例を説明した。本実施形態では、第１チューブ１０２ａに接続するインクタンクと、第２チューブ１０２ｂに接続するインクタンクとを別々に用意する例を説明する。

図９は、図８は、本実施形態におけるインク供給経路とインクの移動例とを示す図である。図９（ａ）は、本実施形態における記録装置１００のインクタンクから記録ヘッドまでのインク供給流路を示す図である。本実施形態では、第１チューブ１０２ａには、第１インクタンク１０３ａが接続され、第２チューブ１０２ｂには、第２インクタンク１０３ｂが接続されている。なお、図９（ａ）は、１色分のインクの供給経路を示している。インクタンクの構成自体は、第１実施形態で説明した例と同様である。また、図９（ａ）では、第２実施形態と同様に、第１チューブ１０２ａのチューブ径が、第２チューブ１０２ｂのチューブ径よりも大きい例を示している。

第２実施形態で説明した形態の場合、吐出口４０１のメニスカス面の特性変化インクは、第１チューブ１０２ａに移動するが、記録ヘッド１０１の走査を繰り返し行うと、第１チューブ１０２ａから再びインクタンク１０３に移動することになる。つまり、記録動作を継続していく過程で、徐々にインクタンク１０３内において特性変化インクの比率が高まる。このため、当初インクタンク１０３に格納されていたインクの濃度よりも濃いインクが貯留されることになる。このような濃度が高くなったインクが、記録ヘッド１０１の繰り返しの走査により、第２チューブ１０２ｂから記録ヘッド１０１に供給されると、初期のインク濃度よりも相対的に濃いインクが吐出されることになる。この結果、ユーザーの所望の色濃度と異なる結果になる虞がある。

本実施形態では、第１チューブ１０２ａに接続する第１インクタンク１０３ａと、第２チューブ１０２ｂに接続する第２インクタンク１０３ｂとを、各々別のタンクとする。また、第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂのチューブ径を異ならせている。このような構成によれば、記録ヘッド１０１の走査を繰り返した場合に、インクの供給と回収とが個別のタンクでそれぞれ行われることになる。

図９（ｂ）は、本実施形態における吐出口周辺の流路において、キャリッジ１０４の記録ヘッドの往復走査に伴うインクの移動状態を表す模式図である。記録ヘッド１０１の往復走査によるインクの動きは、第２実施形態で説明した例と同様であるので、ここでの説明は省略する。

以上説明したように、本実施形態によれば、吐出口４０１付近の特性変化インクは、第１チューブ１０２ａを通って第１インクタンク１０３ａに回収されることになる。このため、インクを供給する第２インクタンク１０３ｂと別のタンクにインクを回収することになるので、記録ヘッド１０１には、特性の変化の少ないインクが継続して供給されることになる。また、吐出口４０１付近に滞留したインクの蒸発の進行を抑制し、かつ、吐出速度の低下が進むことなく正常な吐出状態を維持することが可能となる。

＜＜その他の実施形態＞＞
以上説明した各実施形態においては、第２液室４０３に容積可変部４０６が設けられている例を説明したが、この例に限られない。図１０は、容積可変部４０６に関する他の形態を示す図である。図１０（ａ）は、第１液室４０２および第２液室４０３のいずれにも容積可変部４０６が設けられていない例を示している。図１０（ｂ）は、第１液室４０２および第２液室４０３のいずれにも容積可変部４０６が設けられている例を示している。第１チューブ１０２ａおよび第２チューブ１０２ｂのいずれも、大気開放されているインクタンク１０３に接続されるので、容積可変部４０６がない場合であっても、吐出口４０１からインクが漏れ出さずに済む。

１０１記録ヘッド
１０２ａ第１チューブ
１０２ｂ第２チューブ
１０３インクタンク
１０４：キャリッジ
４０１：吐出口

Claims

インクを収容するタンクと、
インクを吐出する吐出口とインクが充填される圧力室とを有し、往復走査する記録ヘッドと、
前記タンクから前記記録ヘッドへインクを供給することが可能な第１流路と、
前記タンクから前記記録ヘッドへインクを供給することが可能な、前記第１流路とは異なる第２流路と、
を備える記録装置であって、
前記記録ヘッドは、
前記第１流路との接続部を有する第１液室と、
前記圧力室を介して前記第１液室と連通し、かつ、前記第２流路との接続部を有する第２液室と、
を有し、
前記第２流路は、前記記録ヘッドの走査方向において前記第１流路と反対方向から前記記録ヘッドに接続され、前記第１流路、前記第２流路および前記記録ヘッドによって環状の流路が形成されることを特徴とする記録装置。
前記第１流路および前記第２流路は、柔軟性のある部材によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記柔軟性のある部材は、チューブであることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
前記タンクは、前記記録ヘッドにより記録が行われる記録領域においてほぼ中央に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の記録装置。
前記第１流路の流路抵抗と前記第２流路の流路抵抗とが異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の記録装置。
前記第１流路および前記第２流路は、一方のチューブ管径が他方のチューブ管径よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の記録装置。
前記第１流路および前記第２流路は、一方のチューブ長さが他方のチューブ長さよりも小さいことを特徴とする請求項５または６に記載の記録装置。
前記タンクは、
前記第１流路と接続する第１タンクと、
前記第２流路と接続する第２タンクとを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の記録装置。
前記第１液室は、前記第１液室の容積を変化させる容積可変部をさらに有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の記録装置。
前記第２液室は、前記第２液室の容積を変化させる容積可変部をさらに有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の記録装置。
前記タンクは、前記記録装置の所定の位置に固定されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の記録装置。
前記タンクは、前記記録ヘッドが往復走査するときに、大気開放されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の記録装置。
前記記録ヘッドを搭載し往復移動するキャリッジを備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の記録装置。