JP5209431B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に、脱気処理された良好なインクをインクジェットヘッドに供給する技術に関する。

記録媒体に対して記録ヘッド（インクジェットヘッド）からインクを吐出して画像を形成するインクジェット記録装置は、複数のノズルを高密度に配置した小型の記録ヘッドにより高精度な画像を形成することができる。更に、複数の記録ヘッドを並べて配置して各記録ヘッドに異なる複数色のインクを供給することで、安価で小型な構成でカラー画像が得られる。或いは、略一列状に並べて幅広の大判の記録媒体に記録できるなど、多くの利点をもっている。

このようなインクジェット記録装置では、記録ヘッドからのインクの吐出が安定していることが重要である。特に、インク内には通常気体が一定量溶け込んでおり（溶存気体）、インク流路や記録ヘッド内で気泡化し、インクの流れを妨げたり、インクが飛ばない不吐の現象が発生したりするなどの悪影響を与える。このため、記録ヘッドに供給されるインクを脱気する脱気装置を備えた構成にしたり、あらかじめ使用するインクを脱気処理してパッケージ化して使用するなどしたりしている。

特許文献１には、インクの不吐出や吐出の不安定を招くインク中の気泡や溶存気体をインクジェットヘッドに送り込むことを防止するために、タンク内部のインクをインクジェットヘッドに供給するためのインク供給経路の途中に脱気装置を設けるとともに、該脱気装置を通過したインクをタンクに戻すインク循環経路を設けた構成が記載されている。

また、特許文献２には、ヘッド部におけるインクの吐出不良を防止するために、ヘッド部のインク吐出口の手前からサブタンクにインクを戻すためのリターン流路を設けるとともに、該リターン流路又は第１流路（メインタンクからサブタンクにインクを搬送する流路）に脱気装置を設けた構成が記載されている。
特開平１１−４２７９５号公報 特開２００５−５９４７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構成では、インクが蓄えられたメインタンクや一時的にインクを保持するサブタンクに戻してから脱気が行われているため、結果として、循環させるインク量が多くなってしまうことになる。そのため、容量が大きい脱気装置を設置する必要があり、装置コストが高くなってしまうといった欠点がある。また、メインタンクで空気が溶融する可能性があり、脱気効率の低下を招くという問題もある。更に、インクジェットヘッドとサブタンクとの間に脱気装置が配置されているため、脱気装置で圧力損失が発生し、インクジェットヘッドの圧力調整が困難となり、インクの吐出状態が不安定となる問題もある。また、長時間放置した場合に、サブタンク内で再び空気が溶融し、脱気の効果が得られず、吐出不良が発生してしまう可能性がある。

また、特許文献２に記載された構成では、第２流路（サブタンクからヘッド部にインクを搬送する流路）には脱気装置が設けられないので、サブタンクからヘッド部までの圧力の損失を防止することができるものの、ヘッド部内に形成されるインク流路は、他の流路（メインタンクとサブタンクを接続する流路や、サブタンクとヘッド部を接続する流路など）に比べて細密であるため、その流路抵抗が大きく、１モジュール（ヘッドチップ）で循環できる流量は制限されてしまう。このため、単位時間あたりにサブタンク中で気体が溶融するインクの量が脱気されるインクの量を上回ると、溶存気体量を十分下げられないまま、溶存気体を多く含んだインクがヘッド部に供給されてしまい、吐出不良が発生してしまうという問題がある。

また、あらかじめ脱気処理されたインクの使用は、それ自体高価なものであり、インクの補充や管理が大変な作業となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ノズル（吐出口）付近のインク増粘による吐出不良を抑制しつつ、脱気された良好なインクをインクジェットヘッドに供給して、吐出安定性を向上させたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係るインクジェット記録装置（請求項１に記載の発明）は、内部に液体が貯留されるタンクと、前記タンク内部の液体をインクジェットヘッドに供給するための第１の流路と、前記第１の流路の途中に設けられ、前記タンクから供給された液体を一時的に保持する第１の液体室と、前記インクジェットヘッドの内部を循環したインクを前記タンク又は前記第１の流路に戻すための第２の流路と、前記第２の流路の途中に設けられ、前記インクジェットヘッドから回収された液体を一時的に保持する第２の液体室と、前記第１の流路の途中に設けられた第１の液体移動手段と、前記第２の流路の途中に設けられた第２の液体移動手段と、前記第１の液体室の内部圧力を検出する第１の圧力検出手段と、前記第２の液体室の内部圧力を検出する第２の圧力検出手段と、前記インクジェットヘッドの内部の液体に所定の背圧が付与されつつ、前記第１及び第２の液体室間に所定の圧力差が設けられるように、前記第１及び第２の液体室の目標圧力をそれぞれ設定するとともに、前記第１及び第２の液体室の内部圧力がそれぞれ前記目標圧力で一定となるように、前記第１及び第２の圧力検出手段の検出結果に応じて、前記第１及び第２の液体移動手段をそれぞれ制御することにより、前記第１及び第２の液体室の圧力制御を行う圧力制御手段と、を備え、前記インクジェットヘッドを経由せずに前記第１の液体室の内部の液体を循環させる循環経路が設けられ、前記循環経路には、前記第１及び前記第２の液体移動手段の少なくとも一方、或いは第３の液体移動手段が設けられるとともに、液体中の溶存気体を該液体から除去する脱気手段が設けられ、一端が前記第１の液体室に接続され、他端が前記第２の液体室に接続された第３の流路を更に備え、前記循環経路は、前記第３の流路を含んで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、第１及び第２の液体室の内部圧力に所定の圧力差が生じるように制御することによって、インクジェットヘッドの背圧（負圧）を維持しつつ、第１の液体室からインクジェットヘッドを経由して第２の液体室に液体を循環させることができるので、ノズル付近の液体増粘による吐出不良を抑制することができる。また、インクジェットヘッドを経由することなく、第１の液体室の内部の液体を脱気手段で脱気処理しながら循環させることができるので、インクジェットヘッドの吐出状態や循環する液体量に左右されることなく、液体中の溶存気体の除去を促進させることができ、気泡発生による吐出不良も抑制することができる。この結果、インクジェットヘッドの吐出安定性が向上し、良好な品質の画像を実現することができる。特に本発明では、第１の液体室の内部の液体を、インクジェットヘッドを経由することなく、第１及び第２の液体室の間を接続する第３の流路を経由して脱気手段で脱気しながら循環させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記脱気手段は、前記第１の流路における前記第２の流路の接続部分と前記第１の液体室の間の部分の途中に設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、タンクから第１の液体室を経由してインクジェットヘッドに供給される液体の脱気処理も行えるようになる。

請求項３に記載の発明は、内部に液体が貯留されるタンクと、前記タンク内部の液体をインクジェットヘッドに供給するための第１の流路と、前記第１の流路の途中に設けられ、前記タンクから供給された液体を一時的に保持する第１の液体室と、前記インクジェットヘッドの内部を循環したインクを前記タンク又は前記第１の流路に戻すための第２の流路と、前記第２の流路の途中に設けられ、前記インクジェットヘッドから回収された液体を一時的に保持する第２の液体室と、前記第１の流路の途中に設けられた第１の液体移動手段と、前記第２の流路の途中に設けられた第２の液体移動手段と、前記第１の液体室の内部圧力を検出する第１の圧力検出手段と、前記第２の液体室の内部圧力を検出する第２の圧力検出手段と、前記インクジェットヘッドの内部の液体に所定の背圧が付与されつつ、前記第１及び第２の液体室間に所定の圧力差が設けられるように、前記第１及び第２の液体室の目標圧力をそれぞれ設定するとともに、前記第１及び第２の液体室の内部圧力がそれぞれ前記目標圧力で一定となるように、前記第１及び第２の圧力検出手段の検出結果に応じて、前記第１及び第２の液体移動手段をそれぞれ制御することにより、前記第１及び第２の液体室の圧力制御を行う圧力制御手段と、を備え、前記インクジェットヘッドを経由せずに前記第１の液体室の内部の液体を循環させる循環経路が設けられ、前記循環経路には、前記第１及び前記第２の液体移動手段の少なくとも一方、或いは第３の液体移動手段が設けられるとともに、液体中の溶存気体を該液体から除去する脱気手段が設けられ、前記第１の流路とは別に構成され、両端が前記第１の液体室にそれぞれ接続された第３の流路を備え、前記第３の流路の途中には、前記第３の液体移動手段及び前記脱気手段が設けられ、前記循環経路は、前記第３の流路を含んで構成されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、第１の液体室に両端が接続された第３の流路（循環流路）に脱気手段を設けたことにより、第１の流路や第２の流路に脱気手段を設ける必要がなくなり、脱気手段での圧力損失による圧力変動による影響を低減することができ、第１及び第２の液体室に対する圧力制御を高精度に行うことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、前記インクジェットヘッドに供給される液体に含まれる溶存気体量を測定する溶存気体量測定手段と、前記溶存気体量測定手段によって測定された溶存気体量に応じて、前記第３の流路を通過する液体量を制御する流量制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、溶存気体量測定手段によって測定された溶存気体量に応じて第３の流路を通過する液体量を制御することにより、液体中の溶存気体の除去をより効果的に促進させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、入力画像データ及び印刷部数に基づいて前記インクジェットヘッドで消費される液体消費量を計算する液体消費量計算手段と、前記液体消費量計算手段によって計算された液体消費量に応じて、前記第１の液体移動手段を制御することによって、前記タンクから前記第１の液体室に対する液体供給量を制御する液体供給量制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、画像データと印刷部数からインクジェットヘッドで消費される液体使用量に応じて、タンクから第１の液体室に対する液体供給量が制御されるため、装置起動後（又は休止後）に液体を循環させて脱気処理するために要するウォームアップ時間（準備時間）を短縮することが可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、前記タンクの内部は、大気開放されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、タンクの内部が大気開放されていることにより、第１の液体室や第２の液体室からタンクに流出した液体が行き場を失うことなく、各液体室の内部圧力を独立して制御することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、密閉容器内を可撓膜によって仕切られた液体室及び気体室を有する２つのサブタンクが設けられ、前記２つのサブタンクのうち、一方のサブタンクの液体室が前記第１の液体室であり、他方のサブタンクの液体室が前記第２の液体室であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、可撓膜及び気体室によって液体移動に伴う圧力変動を減衰させることができ、インクジェットヘッドに圧力変動が伝達されないため、良好な印刷品質を確保することができる。また、高精度な圧力調整が可能となる。

本発明によれば、第１及び第２の液体室の内部圧力に所定の圧力差が生じるように制御することによって、インクジェットヘッドの背圧（負圧）を維持しつつ、第１の液体室からインクジェットヘッドを経由して第２の液体室に液体を循環させることができるので、ノズル付近の液体増粘による吐出不良を抑制することができる。また、インクジェットヘッドを経由することなく、第１の液体室の内部の液体を脱気手段で脱気処理しながら循環させることができるので、インクジェットヘッドの吐出状態や循環する液体量に左右されることなく、液体中の溶存気体の除去を促進させることができ、気泡発生による吐出不良も抑制することができる。この結果、インクジェットヘッドの吐出安定性が向上し、良好な品質の画像を実現することができる。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の一実施形態を示した全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の記録ヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。印字部１２を構成する各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている（図２参照）。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造について説明する。なお、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下では、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。

図３（ａ）は、ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３（ｂ）は、その一部の拡大図である。また、図３（ｃ）は、ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。図４は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３（ａ）、（ｂ）中、４−４線に沿う断面図）である。また、図５は、ヘッド５０内部の流路構造を示す流路構成図（図４中、Ａ方向から見た平面透視図）である。

記録紙面上に形成されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙搬送方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

紙搬送方向と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３（ａ）の構成に代えて、図３（ｃ）に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドブロック（ヘッドチップ）５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。また、図示は省略するが、短尺のヘッドを一列に並べてラインヘッドを構成してもよい。

各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１とインク流入口５４が設けられている。各圧力室５２はインク流入口５４を介して共通流路５５と連通されている。また、各圧力室５２に連通するノズル流路６０は個別流路６２を介して循環共通流路６４と連通されている。ヘッド５０には供給口６６及び排出口６８が設けられており、供給口６６は共通流路５５と連通され、排出口６８は循環共通流路６４と連通されている。

換言すれば、ヘッド５０の供給口６６及び排出口６８は、共通流路５５、インク流入口５４、圧力室５２、ノズル流路６０、個別流路６２、及び循環共通流路６４を含むインク流路（内部流路）を介して連通された構成となっている。このため、ヘッド外部から供給口６６に供給されたインクの一部は各ノズル５１から吐出されるとともに、残りのインクは共通流路５５、ノズル流路６０、個別流路６２、及び循環共通流路６４を順に経由して（即ち、ヘッド内部のインク流路を循環して）、排出口６８からヘッド外部に排出される。

図４に示すように、ノズル流路６０のノズル５１近傍に個別流路６２が接続される構成が好ましく、ノズル５１近傍をインクが循環するようになるので、ノズル５１内部のインク増粘が防止され、安定吐出が可能となる。

圧力室５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板５６には個別電極５７を備えた圧電素子５８が接合されており、個別電極５７に駆動電圧を印加することによって圧電素子５８が変形してノズル５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路５５からインク流入口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

本例では、ヘッド５０に設けられたノズル５１から吐出させるインクの吐出力発生手段として圧電素子５８を適用したが、圧力室５２内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。

かかる構造を有するインク室ユニット５３を図３（ｂ）に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。

また、本発明の適用範囲はライン型ヘッドによる印字方式に限定されず、記録紙１６の幅方向（主走査方向）の長さに満たない短尺のヘッドを記録紙１６の幅方向に走査させて当該幅方向の印字を行い、１回の幅方向の印字が終わると記録紙１６を幅方向と直交する方向（副走査方向）に所定量だけ移動させて、次の印字領域の記録紙１６の幅方向の印字を行い、この動作を繰り返して記録紙１６の印字領域の全面にわたって印字を行うシリアル方式を適用してもよい。

〔制御系の構成〕
図６は、インクジェット記録装置１０の制御系を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦メモリ７４に記憶される。

メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

また、システムコントローラ７２は、圧力制御部７２ａを含んで構成される。この圧力制御部７２ａは、図７〜図９を用いて後で説明するように、各圧力センサ１９０、１９２の検出結果（各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２の内部圧力）に応じて、各ポンプ１４２、１５２を駆動制御し、供給サブタンク１２０の液体室１２２、回収サブタンク１３０の液体室１３２、及びバッファタンク１０２との間でインクを移動させることにより、各液体室１２２、１３２の内部圧力が目標圧力で一定に保たれるように圧力制御を行う。

メモリ７４には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、メモリ７４は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

プログラム格納部９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。なお、プログラム格納部９０は動作パラメータ等の記録手段（不図示）と兼用してもよい。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示に従って後乾燥部４２その他各部のヒータ８９を駆動するドライバである。

ポンプドライバ７９は、システムコントローラ７２からの指示に従って、インク供給系の各ポンプ１１４、１４２、１５２を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（ドットデータ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介してヘッド５０のインク滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図６において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４は、プリント制御部８０から与えられるドットデータに基づいて各色のヘッド５０の圧電素子５８（図４参照）を駆動するための駆動信号を生成し、圧電素子５８に生成した駆動信号を供給する。ヘッドドライバ８４にはヘッド５０の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいてヘッド５０に対する各種補正を行う。

〔インク供給系の構成〕
次に、本発明の特徴的部分であるインクジェット記録装置１０のインク供給系（インク供給装置）の構成例（第１〜第３の実施形態）について説明する。

（第１の実施形態）
図７は、第１の実施形態に係るインク供給系の構成例を示した概略図である。なお、図７では、説明の便宜上、１色についてのインク供給系のみを示しているが、複数色の場合には同一構成のものが複数備えられる。

図７に示すように、第１の実施形態に係るインク供給系は、主として、メインタンク１００と、バッファタンク１０２と、供給サブタンク１２０と、回収サブタンク１３０とを備えて構成される。

メインタンク１００は、ヘッド５０に供給するためのインクが貯蔵される基タンク（インク供給源）であり、図１に示したインク貯蔵／装填部１４に配置されるタンクに相当するものである。メインタンク１００には流路１１０の一端が接続され、流路１１０の他端はバッファタンク１０２に接続されている。この流路１１０には、インク供給方向（メインタンク１００からバッファタンク１０２に向かう方向）上流側から順に、開閉弁１１２、及びポンプ１１４が設けられている。これにより、ポンプ１１４の駆動に応じて、メインタンク１００からバッファタンク１０２にインクを供給することができる。また、開閉弁１１２を制御することにより、流路１１０を流れるインク量（即ち、メインタンク１００からバッファタンク１０２に対するインク供給量）を制御することが可能である。また、メインタンク１００を新しいものに交換するときには、開閉弁１１２を完全に閉じて流路１１０を遮断した状態で行うことにより、インク漏れを防止することができる。

バッファタンク１０２は、メインタンク１００から供給されるインクが一旦貯留される液体貯留部（液体バッファ室）として機能する。バッファタンク１０２には大気連通口１０４が設けられており、バッファタンク１０２内部は大気開放された状態となっている。後述するように、図６に示した圧力制御部７２ａが圧力制御を行う際、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２からバッファタンク１０２に流出したインクが行き場を失うことなく、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２の内部圧力を独立して制御することが可能である。

また、バッファタンク１０２には液面センサ（不図示）が設けられている。液面センサが、バッファタンク１０２内のインクが予め定められた基準値以下になったことを検出すると、図６に示したシステムコントローラ７２はポンプドライバ７９を介してポンプ１１４の駆動を制御して、メインタンク１００からバッファタンク１０２に対してインク供給を行う。

バッファタンク１０２内部のインクをヘッド５０に供給するための供給流路（１４０、１６０）の途中には、バッファタンク１０２から供給されたインクを一時的に保持する供給サブタンク１２０が設けられている。

また、ヘッド５０の内部を循環したインクを前記供給流路の一部を構成する流路１４０に戻すための回収流路（１７０、１５０）の途中には、ヘッド５０から回収されたインクを一時的に保持する回収サブタンク１３０が設けられている。

供給サブタンク１２０及び回収サブタンク１３０は、ヘッド５０の鉛直上方（好ましくは近傍）に配置されている。各サブタンク１２０、１３０は互いに同一構成であり、それぞれ密閉容器の内部が可撓膜で２つの空間部に仕切られた構成となっている。具体的には、供給サブタンク（密閉容器）１２０の内部には、可撓膜１２６を挟んで液体室１２２及び気体室１２４が形成されている。同様に、回収サブタンク（密閉容器）１３０の内部には、可撓膜１３６を挟んで液体室１３２及び気体室１３４が形成されている。もちろん、本発明の実施に際しては、各サブタンク１２０、１３０は必ずしも同一構成であることは必ずしも必要ではなく、異なる構成を適用することも可能である。

本実施形態において、各サブタンク１２０、１３０を構成する可撓膜１２６、１３６は、弾性膜（例えば、ゴムなど）で構成されることが好ましい。各ポンプ１４２、１５２やヘッド５０のインク吐出による急峻な圧力変動を、弾性膜の弾性力や気体室の圧縮性による適度な弾性力によって減衰させることができる。なお、本実施形態では、各気体室１２４、１３４には空気が充填されているが、特にこれに限定されるものではなく、空気以外の気体が各気体室１２４、１３４に充填されていてもよい。

供給サブタンク１２０の液体室１２２には流路１４０の一端が接続され、流路１４０の他端にバッファタンク１０２が接続されている。この流路１４０には、インク供給方向（バッファタンク１０２から供給サブタンク１２０に向かう方向）上流側から順に、開閉弁１４６、ポンプ１４２、及び脱気装置１４４が設けられている。

また、回収サブタンク１３０の液体室１３２には流路１５０の一端が接続され、流路１５０の他端は２つの流路１５０ａ、１５０ｂに分岐しており、一方の流路（第１の分岐流路）１５０ａは、バッファタンク１０２に接続され、他方の流路（第２の分岐流路）１５０ｂは、流路１４０におけるポンプ１４２と脱気装置１４４との間の部分の途中に接続されている。この流路１５０には、第１及び第２の分岐流路１５０ａ、１５０ｂの分岐部１５０ｃより回収サブタンク１３０側にポンプ１５２が設けられ、また、第１及び第２の分岐流路１５０ａ、１５０ｂには、それぞれ開閉弁１５４、１５６が設けられている。

各ポンプ１４２、１５２は、それぞれ正転及び逆転の両方向に駆動可能なポンプであり、供給サブタンク１２０の液体室１２２、回収サブタンク１３０の液体室１３２、及びバッファタンク１０２の間でインクをそれぞれ相互に移動可能な液体移動手段として機能する。

図６に示した圧力制御部７２ａは、上述のとおり、各ポンプ１４２、１５２の駆動を制御することにより、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２の内部圧力を制御する。このとき、バッファタンク１０２内部は大気開放された状態となっているため、各ポンプ１４２、１５２の駆動に応じて、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２の内部圧力を制御する際、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２からバッファタンク１０２に流出したインクが行き場を失うことなく、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２の内部圧力を独立して制御することが可能である。

また、各ポンプ１４２、１５２の駆動に応じて、バッファタンク１０２、供給サブタンク１２０の液体室１２２、及び回収サブタンク１３０の液体室１３２の間でインクを移動させる際、各サブタンク１２０、１３０の可撓膜（好ましくは弾性膜）１２６、１３６、及び気体室１２４、１３４が、各ポンプ１４２、１５２による圧力変動を減衰させるダンパとして機能する。これにより、ヘッド５０に圧力変動が伝達されることを防止することができ、良好な印刷品質を維持することができる。また、微小な流速のインク循環制御が可能となる。

脱気装置１４４は、インク中の溶存気体を除去する装置であり、インクの通過するテフロン（登録商標）チューブやシリコンチューブからなる中空繊維束（不図示）が設けられ、周りを真空ポンプ（不図示）により減圧脱気処理することでインク内に溶存している気体を分離させて除去できる。なお、脱気装置１４４におけるインクの脱気方式は、上述した真空（減圧脱気）方式など公知の技術を適用可能であり、更に、超音波振動方式や遠心分離方式などの様々な方法を適用可能である。

流路１４０における第２の分岐流路１５０ｂとの接続部分と脱気装置１４４との間にフィルタ（不図示）が設けられていることが好ましい。脱気装置１４４よりもインク供給方向（バッファタンク１０２から供給サブタンク１２０に向かう方向）上流側にフィルタを配置することにより、フィルタにより異物が除去された良好な状態のインクが脱気装置１４４に導入されるようになるので、脱気装置１４４の目詰まり防止や長寿命化を図ることができる。また、バッファタンク１０２から供給サブタンク１２０の液体室１２２に供給されるインクや、ヘッド５０から回収サブタンク１３０の液体室１３２を介して供給サブタンク１２０の液体室１２２に再び供給されるインクに含まれる異物も除去することができ、異物による吐出不良を防止することができる。

供給サブタンク１２０の液体室１２２には流路１６０の一端が接続され、流路１６０の他端はヘッド５０の供給口６６（図４及び図５参照）に接続されている。同様に、回収サブタンク１３０の液体室１３２には、流路１７０の一端が接続され、流路１７０の他端はヘッド５０の排出口６８（図４及び図５参照）に接続されている。

各流路１６０、１７０には、それぞれ開閉弁１６２、１７２が設けられている。開閉弁１６２は、その開閉により、供給サブタンク１２０の液体室１２２からヘッド５０に向かうインク循環量（インク供給量）を制御する弁である。開閉弁１７２は、その開閉により、ヘッド５０から回収サブタンク１３０の液体室１３２に向かうインク循環量（インク回収量）を制御する弁である。

また、供給サブタンク１２０の液体室１２２にはバイパス流路１８０の一端が接続され、バイパス流路１８０の他端は回収サブタンク１３０の液体室１３２に接続されている。バイパス流路１８０には、その開閉により、供給サブタンク１２０の液体室１２２からバイパス流路１８０を経由して回収サブタンク１３０の液体室１３２に向かうインクの循環量を制御する開閉弁１８２が設けられている。

各サブタンク１２０、１３０には、それぞれ圧力センサ１９０、１９２が設けられている。各圧力センサ１９０、１９２は、それぞれ、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２の内部圧力を検出する圧力検出手段として機能し、その検出結果（即ち、各液体室１２２、１３２の内部圧力）を圧力制御部７２ａ（図６参照）に通知する。

圧力制御部７２ａは、ヘッド５０がインク吐出動作を行っている間、各圧力センサ１９０、１９２の検出結果に従って、ポンプドライバ７９（図６参照）を介して、各ポンプ１４２、１５２の駆動を制御する。このとき、開閉弁１４６、１５６、１６２、１７２を開いた状態にし、且つ、開閉弁１５４、１８２を閉じた状態にしておく。なお、開閉弁１８２は必ずしも閉じた状態にする必要はなく、例えば溶存酸素量の計測値に応じて開閉又は流路調整するようにしてもよい。

具体的には、圧力制御部７２ａは、ヘッド５０内部のインクに所定の背圧（負圧）が付与されつつ、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２間に所定の圧力差が設けられるように、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２の目標圧力を設定するとともに、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２の内部圧力が目標圧力で一定に保たれるように、それぞれ対応する圧力センサ１９０、１９２の検出結果に応じて、各液体室１２２、１３２の内部圧力をそれぞれ制御する。

更に詳しく説明すると、圧力制御部７２ａは、ヘッド５０の各ノズル５１のインクメニスカスが維持され、且つ、供給サブタンク１２０の液体室１２２の内部圧力が回収サブタンク１３０の液体室１３２の内部圧力よりも相対的に高くなるように、各液体室１２２、１３２の目標圧力を設定し、各圧力センサ１９０、１９２の検出結果に基づいて、各ポンプ１４２、１５２を駆動して、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２、及びバッファタンク１０２との間でインクを移動させることによって、各液体室１２２、１３２の内部圧力が目標圧力で一定に保たれるように圧力制御を行う。

このとき、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２間の圧力差は、次のような条件を満たすように設定される。即ち、図７に示した例において、供給サブタンク１２０の液体室１２２の目標圧力をＰ_in、回収サブタンク１３０の液体室１３２の目標圧力をＰ_out、ヘッド５０のノズル５１内部のインクの背圧をＰ_nzl、各液体室１２２、１３２とヘッド５０のノズル面（インク吐出面）との高低差Ｈに基づく圧力差をΔＰ_hとするとき、次式
Ｐ_in＋ΔＰ_h＞Ｐ_nzl＞Ｐ_out＋ΔＰ_h ・・・（１）
を満たすように圧力制御を行う。

なお、式（１）において、各圧力の単位を［mmH₂O］とするとき、次式のように表現することもできる。

Ｐ_in＋Ｈ＞Ｐ_nzl＞Ｐ_out＋Ｈ ・・・（２）
また、図７に示した例では、各液体室１２２、１３２が同じ高さに配置されているが、これらの高さが異なる場合にはその高低差に応じて式（１）を変形すればよい。即ち、供給サブタンク１２０の液体室１２２とヘッド５０のノズル面との高低差に基づく圧力差をΔＰ_h1、回収サブタンク１３０の液体室１３２とヘッド５０のノズル面との高低差に基づく圧力差をΔＰ_h2としたとき、次式
Ｐ_in＋ΔＰ_h1＞Ｐ_nzl＞Ｐ_out＋ΔＰ_h2 ・・・（３）
を満たすように圧力制御を行う。

圧力制御部７２ａが、上述のとおり、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２の内部圧力が目標圧力で一定となるように制御を行うことにより、ヘッド５０の各ノズル５１のインクメニスカスが維持されつつ、供給サブタンク１２０の液体室１２２、流路１６０、ヘッド５０、流路１７０、回収サブタンク１３０の液体室１３２、流路１５０の一部（回収サブタンク１３０から各分岐流路１５０ａ、１５０ｂの分岐部１５０ｃまでの部分）、第２の分岐流路１５０ｂ、流路１４０の一部（第２の分岐流路１５０ｂの接続部分から供給サブタンク１２０までの部分）で構成される第１のインク循環経路をインクが所定の速度で連続的に循環するようになる。

これにより、ヘッド５０のインク消費量（即ち、印字デューティ）に左右されることなく、高精密な背圧制御が可能となる。また、ヘッド５０の吐出状態にかかわらず、ヘッド５０内部（特にノズル近傍）で常にインク循環が行われるので、インク増粘等による吐出不良が防止され、良好な印刷品質を長時間にわたって維持することができる。

また、第１のインク循環経路には、その一部を構成する流路１４０に脱気装置１４４が設けられているので、脱気装置１４４で脱気処理された良好なインクが第１のインク循環経路を循環するようになり、ヘッド５０の吐出安定化を図ることができる。

しかしながら、ヘッド５０内部のインク流路は、他の流路（１４０、１５０、１６０、１７０）に比べて細密であり、ヘッド５０内部における流路抵抗が大きく、第１のインク循環経路におけるインク循環量が制限されてしまい、インク中の溶存気体が除去される速度が、インク中に気体が溶け込む速度（溶存気体の増加速度）を下回ると、溶存気体を多く含んだインクがヘッド５０に送り込まれてしまい、吐出不良を招いてしまうことが懸念される。

そこで、本実施形態では、ヘッド５０を経由する第１のインク循環経路とは別に、供給サブタンク１２０の液体室１２２と回収サブタンク１３０の液体室１３２との間を接続するバイパス流路１８０を設け、供給サブタンク１２０の液体室１２２、バイパス流路１８０、回収サブタンク１３０の液体室１３２、流路１５０の一部（回収サブタンク１３０から各分岐流路１５０ａ、１５０ｂの分岐部１５０ｃまでの部分）、第２の分岐流路１５０ｂ、流路１４０の一部（第２の分岐流路１５０の接続部分から供給サブタンク１２０までの部分）で構成される第２のインク循環経路でインクを循環させるようにしている。

この第２のインク循環経路には、その一部を構成する流路１５０にポンプ１５２が設けられるとともに、流路１４０に脱気装置１４４が設けられているので、ヘッド５０を経由することなく、第２のインク循環経路でインクを循環させることで、インク中の溶存気体の除去を促進することができる。この結果、脱気処理された良好なインクをヘッド５０に供給することができ、吐出安定性を向上させることができる。

第１及び第２のインク循環経路におけるインク循環は、インクジェット記録装置１０の起動中は常時実行されることが好ましい。即ち、供給サブタンク１２０の液体室１２２及び回収サブタンク１３０の液体室１３２間に所定の差圧が維持されるように制御することによって、ヘッド５０の吐出状態（吐出／非吐出）にかかわらず、ヘッド５０内部（特にノズル近傍）で常にインク循環を行うことができ、インク増粘等による吐出不良が防止され、良好な印刷品質を長時間にわたって維持することができる。また、第２のインク循環経路によって脱気処理された良好なインクをヘッド５０に供給することができ、吐出安定性を向上させることができる。

また、このインクジェット記録装置１０では、供給サブタンク１２０の液体室１２２に対するインク補給が必要な場合には、ヘッド５０の吐出動作を一旦休止し、開閉弁１４６を開いた状態にし、且つ、開閉弁１５４、１５６、１６２、１７２、１８２を閉じた状態にし、ポンプ１４２を正転方向（バッファタンク１０２から供給サブタンク１２０に向かう方向）に一定時間駆動する。このとき、ポンプ１５２の駆動を停止しておく。これにより、バッファタンク１０２から供給サブタンク１２０の液体室１２２に対してインクが供給される。インク補給後、各開閉弁１４６、１５４、１５６、１６２、１７２、１８２は元の状態に戻され、上述したようにして各ポンプ１４２、１５２の駆動を制御しつつ、ヘッド５０の吐出動作が再開される。

また、インクジェット記録装置１０が起動された後のウォーミングアップ動作では、開閉弁１５６、１８２を開いた状態にし、且つ、開閉弁１４６、１５４、１６２、１７２を閉じた状態にし、ポンプ１５２を正転方向（回収タンク１３０から分岐部１５０ｃに向かう方向）に一定時間駆動する。このとき、ポンプ１４２の駆動を停止しておく。これにより、上述した第２のインク循環経路によるインク循環が行われる。このようにしてウォーミングアップ動作が終了した後、開閉弁１４６、１５６、１６２、１７２を開いた状態にし、且つ、開閉弁１５４、１８２を閉じた状態にして、上述したようにして各ポンプ１４２、１５２の駆動制御を開始し、ヘッド５０の吐出動作が可能な待機状態となる。

第１のインク循環経路（好ましくは、流路１４０における脱気装置１４４と供給サブタンク１２０との間）にインクの脱気レベルを測定する脱気レベル測定装置（溶存酸素計）を設けて、脱気レベル測定装置によって測定されたインクの脱気レベルに応じて、バイパス流路１８０の開閉弁１８２を制御する態様も好ましい。具体的には、脱気レベル測定装置によって測定されたインクの脱気レベルが低いとき（即ち、インク中の溶存気体が多い場合）には、開閉弁１８２を開いて、バイパス流路１８０を通過するインク量を増加させる一方で、インクの脱気レベルが高いとき（即ち、インク中の溶存気体が少ない場合）には、開閉弁１８２を閉じて、バイパス流路１８０を通過するインク量を減少させる（又はインク量を０にする）。

また、ヘッド５０のインク消費量（即ち、印字デューティ）に応じて、バイパス流路１８０の開閉弁１８２を制御する態様も好ましい。具体的には、ヘッド５０のインク消費量が多いとき（即ち、印字デューティが高い場合）には、第１のインク循環経路のインク循環量が多くなるので、開閉弁１８２を閉じて、バイパス流路１８０を通過するインク量を減少させる（又はインク量を０にする）一方で、ヘッド５０のインク消費量が少ないとき（即ち、印字デューティが低い場合）には、開閉弁１８２を開いて、バイパス流路１８０を通過するインク量を増加させる。

更に、上記２つの態様を組み合わせて、脱気レベル測定装置によって測定されたインクの脱気レベルとヘッド５０のインク消費量（即ち、印字デューティ）の両方に応じて、バイパス流路１８０の開閉弁１８２を制御する態様がより好ましい。

以上説明したように、本実施形態のインクジェット記録装置１０によれば、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２の内部圧力に所定の圧力差が生じるように制御することによって、ヘッド５０の背圧（負圧）を維持しつつ、供給サブタンク１２０の液体室１２２からヘッド５０を経由して回収サブタンク１３０の液体室１３２にインクを循環させることができるので（即ち、第１のインク循環経路でインク循環が行われるので）、ノズル付近のインク増粘による吐出不良を抑制することができる。また、供給サブタンク１２０の液体室１２２と回収サブタンク１３０の液体室１３２との間を接続するバイパス流路１８０を設けたことによって、ヘッド５０を経由することなく、供給サブタンク１２０の液体室１２２の内部のインクを脱気装置１４４で脱気処理しながら第２のインク循環経路を循環させることができるので、ヘッド５０の吐出状態や循環するインク量に左右されることなく、インク中の溶存気体の除去を促進させることができ、気泡発生による吐出不良も抑制することができる。即ち、気体の再溶解を防ぎ、効率的に脱気可能である。この結果、ヘッド５０の吐出安定性が向上し、良好な品質の画像を実現することができる。

また、本実施形態によれば、各サブタンク１２０、１３０の液体室１２２、１３２の内部圧力をそれぞれ制御することができるため、各サブタンク１２０、１３０をヘッド５０の鉛直上方に限らず、鉛直下方に配置することも可能である。即ち、ヘッド５０に対する各サブタンク１２０、１３０の配置自由度が高く、装置小型化を図ることが可能である。

但し、本実施形態の如く、ヘッド５０の鉛直上方の近傍に各サブタンク１２０、１３０が配置される態様が好ましい。各サブタンク１２０、１３０とヘッド５０をそれぞれ接続する流路１６０、１７０を短く構成することができるので、流路１６０、１７０での圧力損失による圧力変動を低減することができ、ヘッド５０の供給口６６と排出口６８との間に付与する差圧の精度が向上し、ノズル近傍における低速によるインク循環を実現することができる。

また、本実施形態においては、各サブタンク１２０、１３０の内部には、それぞれ可撓膜を挟んで液体室及び気体室が形成されているが、これに限定されず、例えば、サブタンク内部に液体室のみが形成されていてもよい。

サブタンク内部に液体室のみが形成されている態様の場合、サブタンクの隔壁の一部（即ち、サブタンク内部の液体室とサブタンク外部との間）に可撓膜（好ましくは弾性膜）が設けられていることが好ましい。但し、このような場合には、気体室の圧縮性による弾性力が得られないため、液体室の急峻な圧力変動を減衰させる効果は大きくなる一方で、サブポンプによる圧力制御の応答性が低下することを考慮する必要がある。このため、可撓膜の弾性力を変える、又は、可撓膜を付勢するバネ部材を設けるなどの手法により、可撓膜の弾性力を適度に設定することが望ましい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。

図８は、第２の実施形態に係るインク供給系の構成例を示した概略図である。図８中、図７と共通する部分については同一番号を付している。

第２の実施形態に係るインク供給系では、流路１５０の他端は、分岐せずにバッファタンク１０２に接続されている。即ち、第２の実施形態では、第１の循環経路がバッファタンク１０２を含む構成となっている。

また、第２の実施形態においては、第１の実施形態のバイパス流路１８０（図７参照）に代えて、図８に示すように、供給サブタンク１２０の液体室１２２に対して循環流路２００の両端が接続されている。循環流路２００には、インク循環方向（図８に矢印で示す方向）上流側から順に、開閉弁２０２、ポンプ２０４、及び脱気装置２０６が設けられている。

そして、ポンプ２０４の駆動に応じて、供給サブタンク１２０の液体室１２２、及び循環流路２００で構成される第２のインク循環経路でインクを循環させることができる。このとき、循環流路２００には脱気装置２０６が設けられているので、ヘッド５０の吐出状態や循環するインク量に左右されることなく、該脱気装置２０６によってインク中の溶存気体の除去を促進することができる。この結果、脱気処理された良好なインクをヘッド５０に供給することができるようになり、安定した吐出性能を確保することができる。

第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１のインク循環経路を循環するインクの脱気レベルやヘッド５０のインク消費量に応じて、循環流路２００の開閉弁２０２を制御する態様が好ましい。

また、第２の実施形態では、供給サブタンク１２０の液体室１２２、流路１６０、ヘッド５０、流路１７０、回収サブタンク１３０の液体室１３２、流路１５０、流路１４０の一部（流路１５０の接続部分から供給サブタンク１２０までの部分）で構成される第１のインク循環経路から脱気装置２０６を分離して配置したことにより、第１のインク循環経路での圧力の損失を小さくすることができ、各ポンプ１４２、１５２の負荷を小さくすることができる。これにより、高粘度（１〜１０ＣＰ）、且つ、大流量（１〜１０ｍｌ／ｓｅｃ）のインクでも、印字デューティによらず、高精密な背圧制御が可能となり、安定した吐出性能を確保することができる。よって、ヘッド５０の吐出信頼性が向上し、安定した良好な印刷品質を得ることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１及び第２の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。

図９は、第３の実施形態に係るインク供給系の構成例を示した概略図である。図９中、図７又は図８と共通する部分については同一番号を付している。

第３の実施形態に係るインク供給系には、インク消費量計算部２１０が設けられている。インク消費量計算部２１０は、画像データと印刷部数（印刷枚数）に基づいてヘッド５０で消費されるインク消費量（ヘッド全体吐出量）を計算し、その結果を圧力制御部７２ａ（図６参照）に通知する。

圧力制御部７２ａは、インク消費量計算部２１０で計算されたインク消費量に応じて、ポンプ１４２の駆動を制御して、バッファタンク１０２から供給サブタンク１２０に対するインク供給量を制御する。

また、図９に示した構成では、供給サブタンク１２０の気体室１２４の空気量を調整する機構として、一端が気体室１２４に接続され、他端が大気開放された管路１２６にポンプ１２８が設けられている。同様に、回収サブタンク１３０の気体室１３４の空気量を調整する機構として、一端が気体室１３４に接続され、他端が大気開放された管路１３６にポンプ１３８が設けられている。例えば、供給サブタンク１２０の液体室１２２のインク量が少ない場合には、ポンプ１２８の駆動を制御して、気体室１２４の空気量を増やすことにより、液体室１２２の圧力をより高精度に調整することができる。回収サブタンク１３０についても同様である。

図１０及び図１１は、第３の実施形態に係るインク供給系の他の構成例を示した概略図である。図１０及び図１１中、図７〜図９と共通する部分については同一番号を付している。図１０及び図１１に示す構成では、インク消費量計算部２１０で計算されたインク消費量に応じて、ポンプ１４２ではなく、ポンプ１１４の駆動を制御して、メインタンク１００からバッファタンク１０２に対するインク供給量を制御する。

また、図１１のバッファタンク１０２には、気液界面に体積変化可能かつ気液間で移動のない膜が施されており、バッファタンクでの気体再溶解を防ぐ事が出来る。

第３の実施形態によれば、画像データと印刷枚数からヘッド５０で消費される使用インク量に応じて、バッファタンク１０２から供給サブタンク１２０の液体室１２２に対してインク供給が行われるため、装置起動後（又は休止後）に第２のインク循環経路を循環させてインクの脱気処理に要するウォームアップ時間（準備時間）を短縮することが可能となる。

〔評価実験〕
次に、本発明に関する評価実験について説明する。

本評価実験において、本発明が適用される実施例１〜３は、上述した第１〜第３実施形態（図７〜図９）にそれぞれ対応するものである。即ち、実施例１は、図７に示した構成で評価実験を行い、以下同様に、実施例２は図８に、実施例３は図９に、それぞれ示した構成で評価実験を行ったものである。

一方、比較例１、２は、上述した特許文献２に記載された構成で評価実験を行ったものである。比較例１、２に係るインク供給系の構成をそれぞれ図１２、図１３に示す。各図において、９００はメインタンク、９０２はレギュレータ、９０４はコンプレッサ、９０６は流路、９０８は第１流路切替弁、９１０は脱気装置、９１２はサブタンク、９１４は流路、９１６は第２流路切替弁、９１８はインクジェットヘッド、９２０はリターン流路、９２２はポンプである。各部の構成及び動作については、特許文献２に記載されるとおりなので、ここでは説明を省略する。

また、比較例３は、実施例１〜３と類似した構成で評価実験を行ったものである。比較例３に係るインク供給系の構成を図１４に示す。同図に示すように、比較例３では、第２の実施形態における循環流路２００（図８参照）に代えて、バッファタンク１０２に循環流路３００の両端が接続されている。循環流路３００には、インク循環方向（図１４に矢印で示す方向）上流側から順に、開閉弁３０２、ポンプ３０４、及び脱気装置３０６が設けられている。そして、ポンプ３０４の駆動に応じて、バッファタンク１０２内のインクが循環流路３００を循環することにより、該循環流路３００に設けられた脱気装置３０６によってインク中の溶存気体が除去される。また、流路１５０の他端は、流路１１０におけるポンプ１１４とバッファタンク１０２との間の部分の途中に接続されており、供給サブタンク１２０の液体室１２２からヘッド５０を経由して回収サブタンク１３０の液体室１３２に循環したインクは、流路１５０を介してバッファタンク１０２に戻され、該バッファタンク１０２から供給サブタンク１２０の液体室１２２に再び供給される。

このように構成される実施例１〜３及び比較例１〜３において、各インク循環経路でインクを循環させたときのインク中の溶存酸素量と１時間連続吐出を行ったときの不吐ノズル率を図１５に示す。なお、溶存酸素量は、インクジェットヘッドから加圧パージにより強制的にインクを吐出し、東亜ＤＫＫ社製の溶存酸素計ＤＯ−２４Ｐ、電極はＯＥ−７４１Ａを用いて測定した。

図１５に示した評価結果から分かるように、本発明が適用される実施例１〜３では、比較例１〜３に比べて、インク循環後の溶存酸素量は低く（１０〜２０％）、ノズル（吐出口）付近のインクの増粘も確認されず、１時間連続吐出後の不吐ノズルはほとんど発生しなかった（不吐ノズル率１％未満）。また、装置起動後のウォームアップ時間（インク循環によってインク中の溶存酸素量が正常レベルとなるまでの時間）も短時間であった（１０〜２０分）。

一方、比較例１では、図１２に示すように、ヘッド９１８に送ったインクの脱気ができず、吐出口付近での循環ができないため、インク増粘による吐出不良は改善されない。

また、比較例２では、図１３に示すように、ヘッド９１８の流路抵抗により十分な循環量が得られず、サブタンク９１２で気体が溶融してしまう。この結果、図１５に示すように、比較例１〜３の中で最も悪い結果となり、溶存気体量が非常に多く（４０〜７０％）、１時間連続吐出後の不吐ノズルも多く発生し（不吐ノズル率８％）、ウォームアップ時間も長時間となった（４０〜６０％）。

また、比較例３では、バッファタンク１０２が大気解放されているため、気体がインク中へ再溶解しやすい。このため、溶存酸素量や１時間後の不吐ノズル率は比較例１と同等レベルであったものの、バッファタンク１０２内のインクを脱気処理するのに長時間を要し、ウォームアップ時間は長くなった（４０分）。

このように本発明が適用される実施例１〜３によれば、溶存気体量の少ないインクを短時間で準備でき、吐出開始時も、吐出中も常に溶存気体量の少ないインクを記録ヘッド（インクジェットヘッド）に供給できるため、気泡による吐出不良を軽減できる。また、記録ヘッド（好ましくはノズル近傍）をインクが循環するので、ノズル（吐出口）付近のインク増粘による吐出不良を抑制することができる。

以上、本発明のインクジェット記録装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図 インクジェット記録装置の印字部周辺を示した要部平面図 ヘッドの構造例を示す平面透視図 インク室ユニットの立体的構成を示す断面図 ヘッド内部の流路構造を示す流路構成図 インクジェット記録装置の制御系を示す要部ブロック図 第１の実施形態に係るインク供給系の構成例を示した概略図 第２の実施形態に係るインク供給系の構成例を示した概略図 第３の実施形態に係るインク供給系の構成例を示した概略図 第３の実施形態に係るインク供給系の他の構成例を示した概略図 第３の実施形態に係るインク供給系の他の構成例を示した概略図 比較例１に係るインク供給系の構成例を示した概略図 比較例２に係るインク供給系の構成例を示した概略図 比較例３に係るインク供給系の構成例を示した概略図 評価実験の結果を示した表

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５５…共通流路、５６…振動板、５８…圧電素子、６４…循環流路、６６…供給口、６８…排出口、７２…システムコントローラ、７２ａ…圧力制御部、１００…メインタンク、１０２…バッファタンク、１２０…供給サブタンク、１２２…液体室、１３０…回収サブタンク、１３２…液体室、１４２…ポンプ、１４４…脱気装置、１５２…ポンプ、１８０…バイパス流路、１８２…開閉弁、２００…循環流路、２０２…ポンプ、２０４…脱気装置、２１０…インク消費量計算部

Claims (7)

1. 内部に液体が貯留されるタンクと、
   前記タンク内部の液体をインクジェットヘッドに供給するための第１の流路と、
   前記第１の流路の途中に設けられ、前記タンクから供給された液体を一時的に保持する第１の液体室と、
   前記インクジェットヘッドの内部を循環したインクを前記タンク又は前記第１の流路に戻すための第２の流路と、
   前記第２の流路の途中に設けられ、前記インクジェットヘッドから回収された液体を一時的に保持する第２の液体室と、
   前記第１の流路の途中に設けられた第１の液体移動手段と、
   前記第２の流路の途中に設けられた第２の液体移動手段と、
   前記第１の液体室の内部圧力を検出する第１の圧力検出手段と、
   前記第２の液体室の内部圧力を検出する第２の圧力検出手段と、
   前記インクジェットヘッドの内部の液体に所定の背圧が付与されつつ、前記第１及び第２の液体室間に所定の圧力差が設けられるように、前記第１及び第２の液体室の目標圧力をそれぞれ設定するとともに、前記第１及び第２の液体室の内部圧力がそれぞれ前記目標圧力で一定となるように、前記第１及び第２の圧力検出手段の検出結果に応じて、前記第１及び第２の液体移動手段をそれぞれ制御することにより、前記第１及び第２の液体室の圧力制御を行う圧力制御手段と、を備え、
   前記インクジェットヘッドを経由せずに前記第１の液体室の内部の液体を循環させる循環経路が設けられ、
   前記循環経路には、前記第１及び前記第２の液体移動手段の少なくとも一方、或いは第３の液体移動手段が設けられるとともに、液体中の溶存気体を該液体から除去する脱気手段が設けられ、
   一端が前記第１の液体室に接続され、他端が前記第２の液体室に接続された第３の流路を更に備え、
   前記循環経路は、前記第３の流路を含んで構成されることを特徴と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において、
   前記脱気手段は、前記第１の流路における前記第２の流路の接続部分と前記第１の液体室の間の部分の途中に設けられていることを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 内部に液体が貯留されるタンクと、
   前記タンク内部の液体をインクジェットヘッドに供給するための第１の流路と、
   前記第１の流路の途中に設けられ、前記タンクから供給された液体を一時的に保持する第１の液体室と、
   前記インクジェットヘッドの内部を循環したインクを前記タンク又は前記第１の流路に戻すための第２の流路と、
   前記第２の流路の途中に設けられ、前記インクジェットヘッドから回収された液体を一時的に保持する第２の液体室と、
   前記第１の流路の途中に設けられた第１の液体移動手段と、
   前記第２の流路の途中に設けられた第２の液体移動手段と、
   前記第１の液体室の内部圧力を検出する第１の圧力検出手段と、
   前記第２の液体室の内部圧力を検出する第２の圧力検出手段と、
   前記インクジェットヘッドの内部の液体に所定の背圧が付与されつつ、前記第１及び第２の液体室間に所定の圧力差が設けられるように、前記第１及び第２の液体室の目標圧力をそれぞれ設定するとともに、前記第１及び第２の液体室の内部圧力がそれぞれ前記目標圧力で一定となるように、前記第１及び第２の圧力検出手段の検出結果に応じて、前記第１及び第２の液体移動手段をそれぞれ制御することにより、前記第１及び第２の液体室の圧力制御を行う圧力制御手段と、を備え、
   前記インクジェットヘッドを経由せずに前記第１の液体室の内部の液体を循環させる循環経路が設けられ、
   前記循環経路には、前記第１及び前記第２の液体移動手段の少なくとも一方、或いは第３の液体移動手段が設けられるとともに、液体中の溶存気体を該液体から除去する脱気手段が設けられ、
   前記第１の流路とは別に構成され、両端が前記第１の液体室にそれぞれ接続された第３の流路を備え、
   前記第３の流路の途中には、前記第３の液体移動手段及び前記脱気手段が設けられ、
   前記循環経路は、前記第３の流路を含んで構成されることを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、
   前記インクジェットヘッドに供給される液体に含まれる溶存気体量を測定する溶存気体量測定手段と、
   前記溶存気体量測定手段によって測定された溶存気体量に応じて、前記第３の流路を通過する液体量を制御する流量制御手段と、
   を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、
   入力画像データ及び印刷部数に基づいて前記インクジェットヘッドで消費される液体消費量を計算する液体消費量計算手段と、
   前記液体消費量計算手段によって計算された液体消費量に応じて、前記第１の液体移動手段を制御することによって、前記タンクから前記第１の液体室に対する液体供給量を制御する液体供給量制御手段と、
   を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、
   前記タンクの内部は、大気開放されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、
   密閉容器内を可撓膜によって仕切られた液体室及び気体室を有する２つのサブタンクが設けられ、
   前記２つのサブタンクのうち、一方のサブタンクの液体室が前記第１の液体室であり、他方のサブタンクの液体室が前記第２の液体室であることを特徴とするインクジェット記録装置。

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