(57)【要約】【課題】メインタンクからサブタンクにインクを供給し、サブタンク内のインクを記録ヘッドから吐出して記録を行う記録装置において、構成の複雑化及び高価格化を伴うことなく、かつ適切な顔料成分の沈降を解消するための攪拌動作が行えるようにする。【解決手段】インク供給経路の途中に設けられたダイヤフラムと、これを駆動することで内容積の変化を生じさせる駆動機構とを具える。インク供給経路のうち、ダイヤフラムから記録ヘッドまでの流路の抵抗値を、ダイヤフラムからサブタンクまでの流路の抵抗値より大とする。そして、ダイヤフラムとサブタンクとの間の双方向のインクの流動が生じるよう、ダイヤフラムを駆動して、サブタンク底部の顔料成分の沈降を解消する。【選択図】図１２
2010208153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出して記録を行う記録ヘッドに供給されるインクを収納する第１のインクタンクと、
該第１のインクタンクと前記記録ヘッドの間で、前記第１のインクタンクから前記記録ヘッドへ供給されるインクを一旦貯留するための第２のインクタンクと、
該第２のインクタンクの内部を大気に連通させる連通部を開放及び閉塞させることが可能な大気連通弁と、
前記第２のインクタンクと前記記録ヘッドとの間のインク供給経路の途中に設けられ、内容積の変化が可能な容積変化部材と、
前記大気連通弁を駆動することでこれを開閉させるとともに、前記容積変化部材を駆動することで前記内容積の変化を生じさせる駆動機構とを具え、
前記インク供給経路のうち、前記容積変化部材から前記記録ヘッドまでの流路の抵抗値は、前記容積変化部材から前記第２のインクタンクまでの流路の抵抗値より大であり、
前記駆動機構は、前記大気連通弁を閉塞させるべく駆動してから、前記容積変化部材を駆動して前記内容積を変化させることで、前記容積変化部材と前記第２のインクタンクとの間の双方向の前記インクの流動が生じるようにすることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記容積変化部材から前記記録ヘッドまでの流路の抵抗値は、前記容積変化部材から前記第２のインクタンクまでの流路の抵抗値と前記第２のインクタンクから前記第１のインクタンクまでの流路の抵抗値との和より大であり、前記第１のインクタンクと前記第２のインクタンクとの間でも双方向の前記インクの流動が生じるようにした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。
【請求項３】
インクを吐出して記録を行う記録ヘッドに供給されるインクを収納する第１のインクタンクと、
該第１のインクタンクと前記記録ヘッドの間で、前記第１のインクタンクから前記記録ヘッドへ供給されるインクを一旦貯留するための第２のインクタンクと、
該第２のインクタンクの内部を大気に連通させる連通部を開放及び閉塞させることが可能な大気連通弁と、
前記第２のインクタンクと前記記録ヘッドとの間のインク供給経路の途中に設けられ、内容積の変化が可能な容積変化部材と、
前記大気連通弁を駆動することでこれを開閉させるとともに、前記容積変化部材を駆動することで前記内容積の変化を生じさせる駆動機構とを具え、
前記インク供給経路のうち、前記容積変化部材から前記記録ヘッドまでの流路の抵抗値は、前記容積変化部材から前記第２のインクタンクまでの流路の抵抗値より大であり、
前記駆動機構は、前記大気連通弁を開放させるべく駆動してから、前記容積変化部材を駆動して前記内容積を変化させることで、前記容積変化部材と前記第２のインクタンクとの間の双方向の前記インクの流動が生じるようにすることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記第１のインクタンクが着脱可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記容積変化部材は、前記内容積の縮小が可能なダイヤフラムを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記容積変化部材の前記内容積を変化させる速度及び回数の少なくとも一方を、インクの状態に応じて可変とすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記インクの状態は、前記第１及び第２のインクタンクの少なくとも一方におけるインクまたは空気の量と、インクの種類と、インクの流動が生じない時間と、の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
前記容積変化部材から前記第２のインクタンクまでの流路の前記第２のインクタンクへの接続部は、前記第２のインクタンクの底部に位置することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記インクは、色材成分として顔料を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、Ａ１版、Ａ０版のような大判のシートに写真調の画像を記録するような用途にまでインクジェット記録装置が使用されるようになってきている。そのような用途では、一枚の記録媒体に対して消費されるインクの量が多い。従って、一般の家庭などに広く普及している比較的小型のインクジェット記録装置のように、記録ヘッドに対し分離可能または不能に一体化されるインクタンクを用いる場合、インクタンクの交換頻度が高くなり記録装置の取り扱いが煩雑になる。また、インクタンクの交換頻度を少なくするために、容量の大きいインクタンクを採用する場合、内部に収容されたインクも含めたインクタンクの重量が増加するので、記録ヘッドを移動させるのに要する消費電力が増加する。
【０００３】
そのため、上記用途に適したインクジェット記録装置では、記録ヘッドとは別体の比較的大容量のインクタンクを装置の固定位置に配置し、それらの間をチューブで接続してインクを供給する所謂チューブ供給方式を採用するのが有利である。すなわち、容量の大きいインクタンクが採用されたとしても、記録ヘッドとともにインクタンクを移動させなくても済むので、移動する部分の重量が少なく抑えられ、その分記録の際の消費電力が抑えられる。また、チューブ供給方式の記録装置によって記録が行われる場合には比較的大容量のインクタンクが採用されても良いので、長時間の連続記録に対応することができる。このように、シリアルスキャン型のインクジェット記録装置において大判の記録画像を出力する等、大容量のインクタンクを用いることが求められる場合、長時間の連続記録が可能なチューブ供給方式が採用される場合がある。
【０００４】
但し、このようにチューブ供給方式の記録装置にあっても、インクタンク内のインク量は有限であるため、インクタンク内のインクを使い切ってしまった場合にはインクタンクの交換を行うことが求められる。そして、一枚の記録媒体に対して記録が行われている途中でインクタンク内のインクを使い切ってしまった場合には記録動作を中断し、そのインクタンクに関してインクタンクを交換することが求められる。このような場合には、インクタンクの交換作業の間に記録媒体上に吐出されたインクが乾いた状態となる。このため、次に記録動作が開始された場合、その記録動作再開直後に形成された記録部分と、その他の部分との間に色味の差（色ムラ）が生じることがある。これは記録媒体上の同一位置に、異なる色相のインクが重ねて吐出される場合に生じ易い。すなわち、中断されることなく連続的に記録動作が行われる場合、先に吐出されたインクと後に吐出されたインクとの間にはさほど大きな時間差がないため、先に吐出されたインクが未乾燥の状態で後に吐出されたインクの上に重ねて吐出されることとなる。従って同一位置に重ねて吐出される異なる色相のインクは記録媒体の上で互いに混ざり合う。一方、インクタンクの交換によって記録動作が一旦中断した場合、記録動作再開時には、既に乾燥したインクの上に液状のインクが重ねて吐出されることとなり、両インクが十分に混ざり合わない。その結果、インクタンク交換直後に記録された部分では、先に吐出されたインクと、後に吐出されたインクのいずれか一方のインクの色味が強調された色となる。これによって連続的に記録が行われた記録部分と、インタンク交換によって中断した後に記録が再開された部分との間には色味の差が生じることとなる。
【０００５】
上記のようなインクタンクの交換時の中断によって生じる色ムラは、長尺な記録ヘッドを用いて大判記録を高速に行うことを可能とする記録装置などでは、画像品質に対して特に大きな影響を及ぼす。また、色ムラの発生により記録画像が製品として使用できなくなった場合、インク及び記録媒体が無駄になり、ランニングコストの増大を招くことにもなる。そこで、記録媒体への記録動作の途中でインクタンクの交換が必要になるという事態が発生するのを避けるため、メインタンクとは別にサブタンクが用いられるインクジェット記録装置が特許文献１に提案されている。ここに示されるインクジェット記録装置では、交換可能で大容量のメインタンクから、比較的容量の小さいサブタンクへとインクが供給され、サブタンク内に貯留されたインクが記録ヘッドへと供給される。
【０００６】
従って、一枚の記録媒体への記録の途中にメインタンク内のインクを使い切った場合にも、まだサブタンク内にインクが残っており、サブタンク内に貯留されているインクを使うことによって記録を継続することができる。そして、サブタンクから供給されるインクによって記録が行われている間にメインタンクの交換を完了すれば、記録動作を中断することなく記録を行うことが可能となり、記録画像の品質を高く維持することができる。
【０００７】
ところで、特許文献１に開示されている記録装置においては、記録ヘッド及びサブタンクがキャリッジに取り付けられている。そして、キャリッジとは別の位置にメインタンクが配置され、メインタンクからサブタンクに向けてインク流路が配置されている。メインタンクからサブタンクに向けて延びたインク流路は、サブタンクに対して接離可能とされている。メインタンクから延びたインク流路には、メインタンクからサブタンクにインクを供給するポンプが配置されている。
【０００８】
このように、特許文献１の記録装置によれば、メインタンクとサブタンクとの間のインク流路にポンプが配置され、ポンプによってメインタンクからサブタンクへインクの供給が行われている。しかしながら、メインタンクからサブタンクへインクの供給を行うポンプは、高価である場合が多い。一般に、ポンプは、駆動源や駆動源によって生じた駆動力を伝達するための伝達機構、インク流路等の構成を必要とする。そのため、ポンプは、記録装置を形成する部品の中では比較的コストが高い部品である。さらに、メインタンクからサブタンクへインクを供給する構成の記録装置においては、排気機構も必要となる。排気機構としては、例えばサブタンクを大気に連通、遮断させるための弁及びその駆動機構あるいは、ポンプなどが必要となるため、その構成は複雑かつ高価なものとなる可能性がある。
【０００９】
一方、インクジェット記録に適用されるインクは、色材として主に染料成分を含有するインク（以下、染料インクという）と、顔料成分を含有するインク（以下、顔料インクという）とに大別される。そして特に、記録物の耐光性や耐ガス性が要求される用途においては、顔料インクを用いることで十分な画像堅牢性が確保されるようにされることが多い。しかしながら顔料インクは、染料インクに比べて取り扱いの点で様々な課題を有している。例えば、インク中における色材である顔料成分の分散性もその一つである。顔料成分は染料成分のようにインク溶液中に溶解せず、分散した状態で浮遊している。よって、記録が暫く静置されたままであると、インクタンク内の顔料粒子は重力の作用に従って徐々に沈降し、インクタンクの鉛直方向に顔料粒子の濃度分布差を引き起こす。すなわち、低い部分には色材濃度の高い層が、高い部分には色材濃度の低い層が形成されてしまう。このままの状態で記録を開始・継続した場合出力された画像に濃度差が発生する。
【００１０】
そこで、チューブ等のインク供給経路を加減圧して、タンク内のインクに流れもしくは運動を生ぜしめ、これによってインクタンク内のインクの撹拌動作が行われるようにすることが効果的である。しかしこの場合、記録装置の構成の複雑化を伴うことなく、好ましい撹拌動作が行われることでタンク内部で濃度分布差の少ない状態（色材の一様な分散状態）が得られるようにすることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−１１３７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、メインタンクからサブタンクに液体を供給し、サブタンク内の液体を記録ヘッドから吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、構成の複雑化及び高価格化を伴うことなく、かつ適切な攪拌動作が行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そのために、本発明は、インクを吐出して記録を行う記録ヘッドに供給されるインクを収納する第１のインクタンクと、該第１のインクタンクと前記記録ヘッドの間で、前記第１のインクタンクから前記記録ヘッドへ供給されるインクを一旦貯留するための第２のインクタンクと、該第２のインクタンクの内部を大気に連通させる連通部を開放及び閉塞させることが可能な大気連通弁と、前記第２のインクタンクと前記記録ヘッドとの間のインク供給経路の途中に設けられ、内容積の変化が可能な容積変化部材と、前記大気連通弁を駆動することでこれを開閉させるとともに、前記容積変化部材を駆動することで前記内容積の変化を生じさせる駆動機構とを具え、
前記インク供給経路のうち、前記容積変化部材から前記記録ヘッドまでの流路の抵抗値は、前記容積変化部材から前記第２のインクタンクまでの流路の抵抗値より大であり、
前記駆動機構は、前記大気連通弁を閉塞（または開放）させるべく駆動してから、前記容積変化部材を駆動して前記内容積を変化させることで、前記容積変化部材と前記第２のインクタンクとの間の双方向の前記インクの流動が生じるようにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、メインタンクからサブタンクに液体を供給し、サブタンク内の液体を記録ヘッドから吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、構成の複雑化及び高価格化を伴うことなく、かつ適切な攪拌動作が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態に係るインクジェット記録装置の平面図である。
【図２】記録ヘッドへインクを供給するインク供給システムにおいて、ダイヤフラム部が拡張した状態を示す模式的な断面図である。
【図３】記録ヘッドへインクを供給するインク供給システムにおいて、ダイヤフラム部が縮小した状態を示す模式的な断面図である。
【図４】メインタンク内のインクが使い切られサブタンクに空気が供給された状態を示す模式的な断面図である。
【図５】メインタンク内のインクが使い切られ、さらにサブタンク内のインクが消費されて減少した状態を示す模式的な断面図である。
【図６】新たなメインタンクが設置された状態を示す模式的な断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図２のインク供給システムにおいて、ダイヤフラム部が拡張・縮小すると共に大気連通口が開放・閉塞された状態のサブタンクについて拡大して示した模式的な断面図である。
【図８】インクが充填される工程を示すフローチャートである。
【図９】インクジェット記録装置の制御系の構成例を示すブロック図である。
【図１０】（ａ）はサブタンク内の中実管にインクの液面が触れた状態を示すの模式的な断面図であり、（ｂ）はサブタンクへのインク充填動作終了時の状態を示す模式的な断面図である。
【図１１】インクタンク底部に色材成分の沈降が生じている状態を説明するための説明図である。
【図１２】本発明の実施形態の特徴構成に係る攪拌動作を実施するためのシーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態の特徴構成に係り、インクタンク底部に色材成分の沈降が生じている場合に、これを解消する攪拌動作を説明するための説明図である。
【図１４】色材成分の沈降を解消する攪拌動作を説明するための説明図である。
【図１５】色材成分の沈降を解消する攪拌動作を説明するための説明図である。
【図１６】サブタンク内の空気量に応じて適切な攪拌動作を実施するために参照されるデータを説明するための説明図である。
【図１７】小容量のメインタンクが搭載されている状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための実施形態について添付図面を参照しながら説明する。 
（基本構成）
図１に、本発明の適用されるインクジェット記録装置の概略構成を説明するための模式的な平面図を示す。なお、ここに示すインクジェット記録装置は、インク滴を吐出可能な記録ヘッドを記録媒体の搬送方向と交差する方向に移動させて記録を行ういわゆるシリアル型のインクジェット記録装置となっている。
【００１７】
図１において、記録ヘッド１は、供給されるインクを複数の吐出口から吐出可能なインクジェット記録ヘッドであり、この記録ヘッド１は、キャリッジ１０２に着脱可能に搭載される。キャリッジ１０２には、不図示のコネクタを介して記録ヘッド１に駆動信号等を伝達するためのコネクタホルダ（電気接続部）が設けられている。キャリッジ１０２は、装置本体に設置されたガイドシャフト１０３によって、矢印Ａに示す方向に往復移動可能に支持されている。当該移動の駆動源をなすモータ（以下、主走査モータという）１０４により回転駆動されるモータプーリ１０５と従動プーリ１０６との間には、キャリッジ１０２に連結されたタイミングベルト１０７が架け渡されている。キャリッジ１０２は、これらのモータ１０４、プーリ１０５、１０６、タイミングベルト１０７などによって構成された駆動機構によってＡ方向に移動される。
【００１８】
プリント用紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０８は、給紙モータ１１５の駆動によってピックアップローラ１１３が回転されることにより、オートシートフィーダ（ＡＳＦ）１１４から一枚ずつ分離されて給紙される。さらに、記録媒体１０８は、搬送ローラ１０９の回転により矢印Ｂの方向に搬送されて、記録ヘッド１における吐出口の形成面（吐出口面）と対向する位置（記録部）を通る。搬送ローラ１０９は、搬送モータ１１６の駆動により回転される。記録媒体１０８が給紙されたかどうかの判定と、その給紙時における記録媒体の先端の頭だし位置の確定は、搬送ローラ１０９の上流に配されたペーパエンドセンサ１１２の検知信号に基づいて行われる。さらに、記録媒体１０８の後端位置の割り出し、及び記録媒体１０８の後端位置から現在の記録位置を割り出すためにもペーパエンドセンサ１１２が使用される。なお、記録媒体１０８は、記録部において平坦な記録面を形成するように、その裏面がプラテン（不図示）により支持される。
【００１９】
上記構成を有するインクジェット記録装置では、記録ヘッド１がキャリッジ１０２と共に矢印Ａ方向に移動しつつインクを吐出する記録動作（以下、記録走査という）と、各記録走査の間に行われる記録媒体の搬送動作とを繰り返し、記録録媒体上に画像を形成する。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置１００のインク供給システムの概略図である。ここでは説明を簡単にするため、液体としてのインク１色分の経路についてのみ示す。図２は、特に、メインタンク５内部にインクが十分に収容されており、メインタンク５内のインクが使用されて記録が行われている状態を示す図である。
【００２１】
まず、本実施形態のインク供給システムの構成について説明する。本実施形態のインク供給システムは、記録ヘッド１、メインタンク５、サブタンク４及びバッファ室６を有している。本実施形態の記録ヘッド１は、インクを吐出させる記録素子が設けられた素子基板と、この素子基板に接合されるオリフィスプレートとを備えている。オリフィスプレートは、インクの液滴を吐出する複数の吐出口を有するとともに、素子基板に接合されることによって吐出口が連通するエネルギ作用室としての発泡室及びこれに連通するインク流路等が形成されている。
【００２２】
メインタンク（第１のインクタンク）５は、記録装置本体に対して着脱可能に搭載されている。本実施形態では、メインタンク５は、比較的大容量のインクを収容可能に形成されている。メインタンク５に収容されたインクは、記録装置本体に搭載されたサブタンク４に供給され、さらにサブタンク内のインクがキャリッジに搭載された記録ヘッド１に供給される。記録ヘッド１は供給されたインクを吐出口から吐出し、画像の記録を行う。記録動作が進むにつれ、メインタンクからサブタンクへのインクの供給が行われ、メインタンク５の内部のインクは減少してゆく。そして、メイタンク内のインクが無くなったとき、あるいは一枚の記録媒体に対して記録を行うのに不十分な量となったときに、メインタンク５をインクの充填された新たなものに交換する。
【００２３】
サブタンク（第２のインクタンク）４は、メインタンク５と記録ヘッド１の間で、メインタンク５から記録ヘッド１へ供給されるインクを一旦貯留することが可能なように形成されている。このサブタンク４は、メインタンクが空となって交換されている間に、記録動作を中断させないようにするため、メインタンク５の交換作業の間、記録動作を行うことが可能な量のインクが収容されている。このため、サブタンク４の容量は、メインタンク５に比べ、比較的小さく形成される。メインタンク５とサブタンク４は、サブタンク４の液室４の上面部に突設された第１の中空管１１によって連通される。第１の中空管１１は金属などの導電部材によって形成され、その内部にインクを流通させることが可能なように形成されている。
【００２４】
ここで、第１の中空管１１は、インクの流通する流路が流路抵抗を十分に有するように、その内径が十分に細く形成されている。このため、メインタンク５がサブタンク４よりも高い位置に配置されていても、メインタンク５内に収容されているインクは、重力のみによってサブタンク４内に供給されることはない。記録ヘッド１でインクが吐出され、サブタンク４内のインク量が減少することでサブタンク４内に所定値以上の負圧が発生したときにメインタンク５からサブタンク４へインクが供給される。
【００２５】
また、記録ヘッド１とサブタンク４との間には、これらを接続するための供給チューブ２が配置されている。供給チューブ２は、内部にインクを流通させることが可能とされ、サブタンク４内部のインクを記録ヘッド１に供給する。供給チューブ２は柔軟な材料によって形成されており、記録ヘッド１を記録走査させつつ記録ヘッド１にインクを供給することが可能である。
【００２６】
サブタンク４には、外部と空気を流通させることを可能としている大気連通路８が連結されている。大気連通路８は、導入部８１と、空間部８２と、排出部８３とを備えている。導入部８１は、サブタンク４内で最も高い位置４１から上方に立ち上がるように形成されている。空間部８２は、導入部８１の上端に形成された導出口８１ｂに連結されて形成されている。排出部８３は、空間部８２からサブタンク４の底面よりも下方に立ち下がって形成されている。そして、大気連通路８は、全体として逆Ｕ字状に構成されている。導入部８１の下端部に形成された導入口８１ａはサブタンク４における最も高い位置と同一の高さ位置に配設されている。また、大気連通路８には、その排出部８３に外周面に沿って摺動可能に大気連通弁９が設けられており、この大気連通弁９を移動させることによって大気連通路８の出口である大気連通口（大気連通部）８ａを開放、閉塞することが可能になっている。従って、大気連通口８ａが開放状態にあるときには、サブタンク４の内部の空気を導入部８１、空間部８２及び排出部８３を介して大気へと放出することができる。
【００２７】
また、サブタンク４には、サブタンク４内のインクの液面が所定の高さ以上にあるとき、インクと接触する金属などの導電部材によって形成された中実管１３が取り付けられている。この中実管１３と中空管１１とは図外の配線部によって電気的に接続され、中実管１３と中空管１１とが液体サブタンク内に収納されたインクと接触すると閉回路が形成され、インクがサブタンク内に充填されたことを表す電気信号が出力される。
【００２８】
なお、本実施形態では、中実管１３をサブタンク４の上面に形成された傾斜面４２に配置し、サブタンク４のインク内に生じた気泡が中実管１３の周囲に溜まるのを避けるように構成されている。これによれば、液面の位置が中実管１３との接触位置に達しているにも拘わらず、中実管１３の周囲に溜まった気泡によってインクと中実管１３とが非接触となって液面位置が検出されないという誤検出が生じるのを避けることができる。
【００２９】
また、サブタンク４と記録ヘッド１との間のインク供給経路の途中には、内容積の変化が可能なダイヤフラム部３が設けられている。ダイヤフラム部３は、本実施形態ではサブタンク４の液室部４ａに連通する流路部４ｂに設けられている。ダイヤフラム部３は、可撓性を有するゴムとしてのダイヤフラムによって形成されている。図２は、ダイヤフラム部３が流路部４ｂの壁面から外方に膨出した初期状態を示しており、その内容積は拡張した状態にある。一方、図３はダイヤフラム部３の中央部が流路部４ｂの壁面に接する位置まで押圧された状態を示しており、この状態においてダイヤフラム部３の内容積は前述の拡張状態に比べて縮小する。なお、この実施形態における流路部４ｂには、ダイヤフラム部３によって開閉される連通口４ｂ１が形成されると共に、連通口４ｂ１より下流側（サブタンクから記録ヘッドへのインクの流動方向において下流側）に前述の供給チューブ２の下端部が連結されている。従って、図３に示すようにダイヤフラム部３が押圧された状態にあるとき、連通口４ｂ１はダイヤフラム部３によって閉塞され、液室部４ａと記録ヘッド１との連通が遮断されるようになっている。つまり、ダイヤフラム部３は記録ヘッドから液室部４ａの間を連通、遮断させる開閉弁としての機能も併せ持つ構成となっている。
【００３０】
また、ダイヤフラム部３が設けられている流路部４ｂは、サブタンク４の液室部４ａにおいて下方部に配置されており、液室部４ａとの連通口は比較的低い位置に形成されている。これにより、インクが消費され、サブタンク４内に残るインクの量が僅かな量になるまで流路部４ｂ及びダイヤフラム部３内に空気が流入しないように構成されている。
【００３１】
バッファ室６は、内部にインクを収容可能な容器として、メインタンク５と連通するように形成されている。そして、バッファ室６の内部には大気に開放された大気連通路７が配置されており、バッファ室６の内部の空間は大気連通路７を介して大気と連通している。メインタンク５とバッファ室６との間は、第２の中空管１２によって接続される。第２の中空管１２も金属などの導電部材によって形成され、その内部にインクを流通させることが可能なように形成されている。メインタンク５とバッファ室６とが連通しているので、メインタンク５の内部のインクが温度上昇によって膨張し、メインタンク５の内部の圧力が上昇するようなことがあっても、メインタンク５内部のインクをバッファ室６の内部に流入させることができる。このため、メインタンク５の内部の圧力が過度に上昇することが抑えられる。また、メインタンク５が、バッファ室６を介して大気と連通するように形成されており、バッファ室６は、メインタンク５内部の圧力を大気の圧力とバランスさせる役割を果たしている。
【００３２】
ここで、本実施形態におけるダイヤフラム部３の押圧、開放動作、及び大気連通弁の開閉動作を行う機構を説明する。本実施形態では、ダイヤフラム部３を押圧、開放させることによるダイヤフラム部３の内容積の拡張・縮小動作及び大気連通口の開閉動作は、同一のモータ１４を有する駆動機構３０によって行われる。駆動機構３０は、モータ１４と、モータ１４の出力軸に固定された駆動ギア１４ａ、アイドルギア１５、遊星ギア１６からなる駆動力伝達機構とを備える。また、駆動機構３０は、駆動力伝達機構によって選択的に回転駆動される第１ギア１９及び第２ギア２４と、第１ギアと一体的に回転する第１カム２０と、第２ギア２４と一体的に回転する第２カム２５を有する。さらに駆動機構３０は、第１カム２０によって作動する大気弁レバー２１と、第２カム２５によって作動するダイヤフラムレバー２７とを有する。
【００３３】
より詳細に説明すると、モータ１４の出力軸に固定された駆動ギア１４ａは、アイドルギア１５と噛合するように配置されている。また、アイドルギア１５と遊星ギア１６とは噛合し、それぞれのギアがモータ１４からの駆動力を伝達する。遊星ギア１６は、アーム１７を介してアイドルギア１５に接続されており、アイドルギア１５の中心軸との距離を保ちながら、図２に示されるモータ１４の回転方向によってＲ１、Ｒ２のいずれかの方向に移動できる。遊星ギア１６がＲ１方向に移動したときには、遊星ギア１６はギア２４と噛合し、遊星ギア１６がＲ２方向に移動したときにはギア１９と噛合することが可能とされている。
【００３４】
さらに駆動機構３０は、支点２２を中心軸として回転する大気弁レバー２１と、支点２６を中心軸として回転するダイヤフラムレバー２７とを有している。大気弁レバー２１の一端部は、前述の大気連通口８ａを開閉させるための大気連通弁９に連結されており、圧縮バネ２３の付勢力によって大気連通口８ａを開放させる位置へと付勢されている。カム２０の外周の一部には、外方に突出する押圧部２０ａが設けられており、カム２０が所定の位相位置まで回転することにより、この押圧部２０ａが大気弁レバー２１の一端部を圧縮バネ２３の付勢力に抗して押圧する。また、カム２０の外周部の一部には、外方に突出する押圧部２０ａが設けられており、カム２０が所定の位相位置まで回転することにより、この押圧部２０ａが圧縮バネ２３に抗してダイヤフラムレバー２７を押圧することができる。ギア２４及びギア１９に近接した位置には、ギア２４及びギア１９と共に回転するカム２０及びカム２５の位相検知を行うセンサ４２、４３が、それぞれ配置されている。このうち、ダイヤフラム部３を作動させるダイヤフラムレバー２７を押圧部２０ａで押すカム２５の位相の検知は、ダイヤフラム部センサ４２が行う。また、大気連通弁９を作動させる大気弁レバー２１を押圧部２５ａで押すカム２０の位相検知は、大気弁センサ４３が行う。センサ４２、４３によってそれぞれのギア１９、２４の位相を正確に検出し、大気連通口の開閉動作及びダイヤフラム部３の移動によるダイヤフラム部３の内容積の拡張・縮小動作を確実に行うことが可能とされている。本実施形態では、センサ４２、４３は発光素子及び受光素子を有する光学的なフォトセンサが用いられている。センサ４２、４３は、受光素子での光量を検出することによってギア１９、２４の位相を検出している。本実施形態では、ギア１９、２４の所定位置にフラグが設けられており、このフラグが所定位相に位置したときに発光素子からの光が遮光され、受光素子での受光量を変化させてギア１９、２４の位相を検知している。なお、センサ４２、４３の形態としてはこれに限定されず、その他の形態のものが用いられても良い。例えば、ギアが近くの位置を通過することで発生する磁界の変化を検出する磁気センサが用いられても良い。
【００３５】
図９は、本実施形態におけるインクジェット記録装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。図９において、インクジェット記録装置の各部の動作は、ＲＯＭ１２１内に格納された制御プログラム及びＲＡＭ１２２に格納された種々のデータなどに基づいてＣＰＵ１２０により制御される。すなわち、ＣＰＵ１２０には、記録ヘッド１に設けられた電気熱変換素子を駆動するヘッド駆動回路１２３、主走査モータ１０４を駆動する主走査モータ駆動回路１２４、ＬＦモータ１１６を駆動するＬＦモータ駆動回路１２５などが接続されている。さらに、前述の大気弁９の開閉及びダイヤフラム部３の移動などを行うための駆動源であるモータ４がＣＰＵ１２０に接続されている。また、ＣＰＵ１２０には、インクジェット記録装置の動作状態を表示する表示部５２及び記録媒体を供給するＡＳＦ１１４などが接続されている。また、ＣＰＵ１２０には、前述の大気弁センサ４３、ダイヤフラム部センサ４２、ペーパーエンドセンサ１１２などが接続されている。また、ＣＰＵ１２０には、メインタンク５及びサブタンク４内に収容されているインクが所定量以下に達したか否かを表す信号を出力する液体検出回路５０が接続されている。この液体検出回路５０は、前述の第１の中空管１１と第２の中空管１２との間、第１の中空管１１と中実管１３との間に、それぞれ所定の電圧を印加する。そして、第１の中空管１１と第２の中空管１２との間、第１の中空管１１と中実管１３との間に電流が流れたか否かを検出し、電流が流れた場合にはＣＰＵ１２０に検出信号を出力する。なお、この液体検出回路５０と中空管１１，１２及び中実管１３によって、メインタンク及びサブタンク内にインクが存在するか否かを検出する液体検出手段が構成されている。
【００３６】
また、上記の制御系において、ＣＰＵ１２０は、液体検出回路５０及び各部のセンサから出力された信号に応じて、ＲＯＭ１２１に格納されている制御プログラムに従い、記録動作、サブタンクへのインクの充填動作などの種々の動作が制御される。例えば、メインタンク５の交換後に実行されるサブタンクへのインクの充填動作においては、ダイヤフラム部センサ４２及び大気弁センサ４３によって検出された各カム２０、２５の位相を表す信号がＣＰＵ１２０に入力される。ＣＰＵ１２０は、それらの位相と液体検出回路５０からの信号に基づいてモータ１４の回転方向及び回転量が制御される。
【００３７】
このように構成されたインクジェット記録装置１００における記録ヘッド１がインクを吐出し、インクが消費されると、記録ヘッド１内に負圧が生じる。この記録ヘッド１内の負圧がチューブ２を介してサブタンク４に伝わり、サブタンク４内のインクが記録ヘッド１へ供給されることになる。このとき、大気連通弁９は閉塞されているので、負圧が外部に逃げずにサブタンク４内に伝播する。そして、上述したように第１の中空管１１を介してメインタンク５とサブタンク４とが連通しているので、サブタンク４内に負圧が形成されると、メインタンク５からサブタンク４へインクが供給される。また、本実施形態では、上述したようにメインタンク５とバッファ室６とが第２の中空管１２を介して連通しているので、大気連通路７によって外部と連通したバッファ室６内部の空気が、メインタンク５の内部に流入することが可能である。従って、上述のように記録が行われることでメインタンク５内のインクが減少したとしても、メインタンク５内の圧力は大気とバランスされてメインタンク５内部の圧力が過度に低下することが抑えられる。
【００３８】
本実施形態では、重力によってのみではインクが流通しないように流路抵抗が十分に大きい第１の中空管１１を介してメインタンク５とサブタンク４とが連通している。第１の中空管１１内部の流路抵抗が十分に大きいので、メインタンク５内部からサブタンク４へは記録ヘッドで消費された分のインクのみしか供給されない。従って、メインタンク５からはサブタンク４が必要としている適量のインクのみが供給されることになり、重力によって過剰なインクがメインタンク５からサブタンク４内部に供給されることが抑えられる。このため、サブタンク４内でのインクの液面は、一定の領域内に位置するように調節される。本実施形態では、メインタンク５内にインクが収容されている状態では、サブタンク４の内部ではインクの液面が中実管１３の下端部とサブタンク４の上面との間に位置するように調節されている。
【００３９】
本実施形態の記録装置によって記録動作が続けられ、メインタンク５内のインクが消費され続けると、最終的にはメインタンク５内部のインクが使い切られる。メインタンク５内部のインクが使い切られてインクが無くなってしまったときには、メインタンク５からサブタンク４へ空気が供給されることになる。従って、メインタンク５が空になった状態になった後に記録ヘッド１からインクが吐出され続けると、サブタンク４の供給路１０内に空気が供給される。この空気は、メインタンク５とサブタンク４を連結する第１の中空管１１を介して、サブタンク４内の供給路１０内に流入する。このように、メインタンク５内のインクが使い切られて空になった後に記録ヘッド１でインクが消費されると、メインタンク５内の空気とサブタンク４内のインクが置換されてサブタンク４内に空気が流入することになる。
【００４０】
本実施形態では、中空管１１と中実管１３との間に所定の電圧を印加し、中空管１１と中実管１３との間が通電するか否かによって供給路１０内にインクが存在しているかどうかの判断が行われている。このとき、供給路１０内にインクが存在している場合には中空管１１、１３の間が導通し、インクの存在しない領域がある場合には導通しない。この導通の有無によって供給路１０内にインクが収容されているか否かが判断され、これによってメインタンク５内のインクの有無が確認される。例えば、中空管１１と中実管１３との間の電気的接続が切断されると、サブタンク４内部のインクが消費され始めたことが検知される。このときは、メインタンク５の内部にはインクが無く空になって、メインタンク内の空気がサブタンク４の供給路１０内に吸引された状態であると考えられる。メインタンク５内のインク有無の検知の精度を高めるために、鉛直方向に延出する比較的内径の小さな円筒部が形成されている。本実施形態では、中空管１１の内径が１．６ｍｍ、供給路１０の内径が２〜３ｍｍである。メインタンク５がほぼ空となった際には、中空管１１及び流路１０内に空気が導入され、電気的接続が切断されてインク切れが検出される。また、このとき供給路１０を形成する壁面が比較的内径の小さな円筒状に形成されているので、サブタンク４内に空気が供給されてインクの液面が低下したときに、液面の変位が比較的大きくなる。このように、サブタンク４内に空気が供給されたときにインク液面が大きく変位するので、メインタンクからサブタンクへの空気の流入量が僅かであっても、中空管１１及び中実管１３の間の通電を確実に遮断することができる。これにより、メインタンク５内のインクがなくなったことを、インク液面の変位によって確実に検知できる。このように、サブタンク４の内部には、メインタンク５からのインクの供給口に近接した位置でインクの有無を検知し、メインタンク５からのインクの供給が止まったことを検知するインク有無検知センサ（液体有無検知センサ）が取り付けられている。本実施形態では特に、中空管１１が、メインタンク５からのインクの供給口とインク有無検知センサとしての機能を兼ね備えており、メインタンク５からのインクの供給口の位置とインクの有無を検知する位置が略一致している。
【００４１】
メインタンク５の交換が行われる際には、サブタンク４内にはある一定量のインクが保持されている。サブタンク４における供給路１０内のインクの有無の検知によってメインタンク５のインク切れが検出された後は、記録ヘッド１によるインク消費量がインクの吐出回数によって計算され、そのインク消費量に基づいてサブタンク４内のインク残量が計算される。その後、もしメインタンク５が交換されることなく記録が続行され、サブタンク４が空となったときには記録が中断される。このときは、やむを得ず記録動作が中断され、メインタンク５の交換作業を促す報知動作が行われる。
【００４２】
メインタンク５内部のインク切れが検知された際には、記録装置はディスプレーや記録装置の表示部に表示してユーザーに報知する。
【００４３】
メインタンク５が交換される際には、メインタンク５が上方に引き上げられて、第１の中空管１１及び第２の中空管１２からメインタンク５が引き抜かれる。そして、新たなメインタンク５を第１の中空管１１及び第２の中空管１２がメインタンク５の壁面を貫通するように装着され、サブタンク４及びバッファ室６をメインタンク５に接続する。
【００４４】
なお、本実施形態では、第１の中空管１１と第２の中空管１２との間に所定の電圧を印加し、第１の中空管１１と第２の中空管１２との間が通電するか否かによってインクの充填されているメインタンク５が装着されているか否かを確認することができる。このように、本実施形態では、インクが充填されているメインタンク５が装着されたことを検知するメインタンク装着検知センサ（第１のインクタンク装着検知センサ）が取り付けられている。
【００４５】
図５は、図４に示す状態からさらに記録動作が行われることによってサブタンク４内のインクが消費されて減少した状態を示す説明図である。記録動作が行われている状態では、大気連通弁９は閉塞され、ダイヤフラム部３は外方に膨出した初期状態にあるため、ダイヤフラム部３の内容積が拡張された状態に保たれている。
【００４６】
メインタンク５はサブタンク４よりも高い位置に配置されているが、インクが収容されているメインタンク５が搭載されたとしても、すぐにはサブタンク４内にはインクは供給されない。通常、メインタンク５は空になった状態で交換されるので、メインタンク５を交換する際には、図６に示されるようにサブタンク４内の供給路１０には空になった状態のメインタンク５から空気が吸引されサブタンク４内に空気が流入する。従って、通常、メインタンク５が交換されると、サブタンク４の供給路１０内には空気が存在している。
【００４７】
また、メインタンク５を交換する際には大気連通弁９が閉塞されている。そして、サブタンク４内のインクの上部には空気が収容されている。これにより、メインタンク５が交換されることでインクが収容されているメインタンク５とサブタンク４とが連通したとしても、この空気はサブタンク４の外部に放出されないので、サブタンク４にはインクはほとんど流入しない。このため、メインタンク５を交換したとしても、サブタンク４で負圧が発生しないと、メインタンク５からはインクは供給されない。
【００４８】
従って、サブタンク４にインクを供給するためには、サブタンク４内に負圧を発生させ、サブタンク４内の空気と新たに交換されたメインタンク５内のインクとが置換されて、サブタンク４内にインクが充填されることが求められる。ここで、図７及び図８を参照しつつ、サブタンクへのインクの充填動作の概略を説明する。なお、図７（ａ）〜（ｃ）は、サブタンク内にインクを充填する際のサブタンク周辺の各部の動作を示す説明図、図８は、図７に示すサブタンクへのインクの充填動作時の制御工程を示すフローチャートである。
【００４９】
図７（ａ）は、メインタンク５が交換され、サブタンク内のインクが僅かな状態になった状態を、図７（ｂ）は、ダイヤフラム部３を内方に移動させることでサブタンク４内の空気をサブタンク４の外部に送り出した状態を示している。また、図７（ｃ）は、ダイヤフラム部３を外方に移動させることでメインタンク５からサブタンク４内にインクを供給している状態を示している。
【００５０】
図７（ａ）に示すように、メインタンク５を交換した直後は、ダイヤフラム部３が外方に膨出し、その内容積が拡張されている。このとき大気連通弁９は閉塞されている。次に、図７（ｂ）に示すように、大気連通弁９を閉塞状態から開放状態にした後（Ｓ２０１）、ダイヤフラム部３を内方に位置させて、その内容積を縮小させる（Ｓ２０２）。ダイヤフラム部３の移動によって約０．５ｃｃ分の体積変化を行う。
【００５１】
ダイヤフラム部３を内方に移動させることにより、約０．５ｃｃ分のインクがダイヤフラム部３からサブタンク４におけるメインタンク側に押出される。このとき、ダイヤフラム部３から記録ヘッド１までの流路抵抗ΔPH（供給チューブ２の流路抵抗）はダイヤフラム部３からサブタンク４（メインタンク５）までの流路抵抗ΔPSに比べ、圧倒的に高いので、殆ど記録ヘッド１側にはインクは殆ど押出されない。
【００５２】
このときの管内の流路抵抗は管内の流れの圧力損失にて次式のように表すことができる。
【００５３】
圧力損失ΔＰは
ΔＰ＝Ｑ×（１２８μΔＬ）／πｄ4・・・・（１）
と表すことができる。ここでＱはインク流量、μはインク粘度、ΔＬは流路長、ｄは流路内径である。
【００５４】
本実施形態では、供給チューブ２は、その内径が２．４ｍｍであり、長さが約１．９mである。一方、流路部４ｂのうちダイヤフラム部３から液室部４ａまでの部分ではその内径が約５ｍｍ、長さが約１０ｍｍである。このとき、ダイヤフラム部３から記録ヘッド１までの流路抵抗ΔPHと、ダイヤフラム部３からの流路部４ｂでの流路抵抗ΔPSとの比は、
ΔPH：ΔPS＝３５８０：１・・・・（２）
である。従って、圧倒的にダイヤフラム部３から記録ヘッド１までの流路抵抗の方が、サブタンク４におけるダイヤフラム部３からの流路部４ｂにおける流路抵抗よりも大きい。
【００５５】
ゆえに、ダイヤフラム部３が移動することによってサブタンク４内部のインクが圧縮されたとしても、サブタンク４に収容されているインクは、殆ど記録ヘッド１側には押出されない。その結果、ダイヤフラム部３が内方に移動することによってダイヤフラム部３から圧縮され押出されるインクは、サブタンク４側に移動する。
【００５６】
次に、仮にインクがサブタンク内の供給路１０及び第１の中空管１１を介してメインタンク５に流入する際の抵抗値ΔPH2と、サブタンク４内の空気がサブタンク４内の大気連通路８を介して大気に排出される抵抗値ΔPAとを比較する。本実施形態では、インクの粘度が空気の粘度よりも約１００倍強大きい。また、供給路１０の内径が約２〜３ｍｍ、長さが約２０ｍｍ、第１の中空管１１の内径が１．６ｍｍ、長さが約３０ｍｍであり、一方、大気連通路８の内径が２．７ｍｍ、長さが約７４ｍｍである。従って、サブタンク４からメインタンク５までの流路抵抗ΔPH2と、サブタンク４から大気連通路８を介して大気に至るまでの流路抵抗ΔPAとの比は
ΔPH2：ΔPA＝２７．５：１・・・・（３）
である。
【００５７】
このように、大気連通弁９が開放された際のサブタンク４から大気までの流路抵抗ΔPAの方が、サブタンク４からメインタンク５までの流路抵抗ΔPH2よりも圧倒的に小さい。そのため、ダイヤフラム部３が内方に移動してその内容積が小さくなりサブタンク４内部のインク及び空気が圧縮された際には、サブタンク４内の空気は大気連通弁９を通って大気に排出されることになる。従って、サブタンク４内の圧力は高くならず、インクは殆どメインタンク５へは流れない。
【００５８】
次に図７（ｃ）に示されるように、大気連通弁９を開放状態から閉塞状態にした後（Ｓ２０３）、ダイヤフラム部３を内方へと押圧した状態から外方に膨出する初期状態へと移動させる（Ｓ２０４）。このダイヤフラム部３の移動により、その内容積が拡大する。これにより、サブタンク４内に負圧が発生し、ダイヤフラム部３内にインクが約０．５ｃｃ分流入すると共に、メインタンク５からサブタンクへインクが供給される。このとき、ダイヤフラム部３から記録ヘッド１までの流路抵抗は、ダイヤフラム部３からメインタンク５までの流路抵抗に比べかなり高いため、記録ヘッド１側からダイヤフラム部３へ流入するインクは殆ど無い。本実施形態では、供給路１０の内径が約２〜３ｍｍ、長さが約２０ｍｍ、第１の中空管１１の内径が１．６ｍｍ、長さが約３０ｍｍである。従って、ダイヤフラム部３から記録ヘッド１までの流路抵抗ΔPHとダイヤフラム部３からメインタンク５までの流路抵抗ΔPTとの比は
ΔPH：ΔPT＝１１：１・・・・（４）
であり、ダイヤフラム部３から記録ヘッド１までの流路抵抗の方がかなり大きい。従って記録ヘッド１側のインクがダイヤフラム部３に流入することは殆ど無い。このとき、大気連通弁９が閉塞されていることにより、記録装置の外部から大気連通路８を介してサブタンク４内に空気が入ってくることは殆どない。そして、メインタンク５内は負圧になるが、大気連通路７を介してバッファ室６から空気がメインタンク５内に導入されるので、メインタンク５内の負圧は解消される。その結果、メインタンク５からサブタンク４へある一定量のインクが導入されることとなる。
【００５９】
次に、本実施形態のインク供給システムにおけるメインタンク５の交換後に、メインタンク５からサブタンク４の内部へインクを供給する際の駆動機構３０の各部の動作について説明する。
【００６０】
前述のように、メインタンク５の交換後にサブタンク４内から空気を除去しつつ、メインタンク５からサブタンク４へインクを供給するには、ダイヤフラム部３の拡張・縮小動作（ダイヤフラムの移動）及び大気連通弁９の開閉作動を繰り返す。このときの記録装置におけるダイヤフラム部３と大気連通弁９の状態としては、概ね２つの状態が考えられる。まず一方の状態としては、図２に示されるように、ダイヤフラム部３をサブタンク４の外方に膨出してダイヤフラム部３の内容積が拡張した状態（以下、この状態をダイヤフラム部の拡張状態と称す）にあり、かつ大気連通弁９が閉塞した状態がある。また、他方の状態としては、図３に示されるように、ダイヤフラム部３が押圧されて、その内容積が縮小した状態（以下、この状態をダイヤフラム部の縮小状態と称す）にあり、かつ大気連通弁９が開放された状態がある。
【００６１】
図２に示されるようにダイヤフラム部３が拡大状態あり、かつ大気連通弁９が閉塞した状態から、図３に示されるようにダイヤフラム部３が縮小状態にあり、かつ大気連通弁９を閉塞させる場合の各部の動作について説明する。
【００６２】
図２に示す状態では、第１カム２０の押圧部２０ａが大気弁レバー２１の端部（図中右端部）を圧縮バネ２３の付勢力に抗して押圧しており、これによって大気弁レバー２１の他端部（図中、左端部）に設けられた大気連通弁９が大気連通口８ａが閉塞されている。また、第２カム２５の押圧部２５ａは、ダイヤフラムレバー２７から離間した状態にあり、ダイヤフラムレバー２７は、ばねの付勢力によってカム２５の円形の外周面に当接している。このとき、ダイヤフラムレバー２７の一端部（図中、左端部）はダイヤフラム部３を押圧していない状態（開放状態）にあり、ダイヤフラム部３は拡張状態に保たれている。
【００６３】
ここで、まず、モータ１４を駆動し、駆動ギア１４ａをＳ２方向へと回転させる。この駆動ギア１４ａの回転力はアイドルギア１５を介して遊星ギア１６に伝達され、遊星ギア１６はその回動中心軸を中心として回転する。なお、アイドルギア１５は定位置に保持された不図示の軸を中心に定位置で回転する。遊星ギア１６の回転により、これに噛合しているギア１９と共に第１カム２０が回転し、その押圧部２０ａが大気弁レバー２１の端部（右端部）から離間する。その結果、大気弁レバー２１は、圧縮バネ２３の弾性力によって支点２２を中心に図２における反時計方向へと回転し、大気連通弁９を大気連通口８ａを閉塞する位置から移動させる。これにより、大気連通口８ａは大気に開放される。
【００６４】
次に、モータ１４によって駆動ギア１４ａをＳ２方向に回転させると、駆動ギアに噛合しているアイドルギア１５が回転する。このアイドルギア１５の回転により、これに噛合している遊星ギア１６がＲ１方向へと移動し、図３に示すようにギア２４と噛合する。その後も継続してモータ１４を駆動することにより、ギア１６はその回動中心を中心として回転し、押圧部２５ａがダイヤフラムレバー２７との対向位置へと移動し、ダイヤフラムレバー２７の端部（図中、右端部）を圧縮バネ２８に抗して押圧する。これにより、ダイヤフラムレバー２７の他端部（図中、左端部）がダイヤフラム部３を押圧し、ダイヤフラム部３を縮小状態にする（図３参照）。こうしてダイヤフラム部３が縮小されることにより、ダイヤフラム部３内のインクがサブタンク４の液室４ａ側に送り込まれ、液室４内のインクの液面は上昇する。この際、大気連通口８ａは大気連通弁９によって開放状態となっているため、液室４内のインクの液面上昇に伴ってサブタンク４の上方部に溜まっている空気は大気連通口８ａから大気へと排出される。
【００６５】
このように、ダイヤフラム部３及び大気連通弁９について、図２の状態から図３の状態に位置関係を変化させることができる。
【００６６】
次に、図３に示されるようにダイヤフラム部３が縮小状態あり、かつ大気連通弁９が開放された状態から、図２に示されるようにダイヤフラム部３が拡張状態にあり、かつ大気連通弁９を閉塞させる場合の各部の動作について説明する。
【００６７】
図３に示すダイヤフラムの縮小状態から、モータ１４を駆動して駆動ギア１４ａをＳ１方向へと回転させると、アイドルギア１５の回転に伴って遊星ギア１６はＲ２方向へと移動し、ギア１９と噛合する。その後、継続してモータ１４を駆動することにより、アイドルギア１５を介して遊星ギア１６が回転し、その回転に連動してギア１９及びカム２０が回転する。カム２０の回転によって押圧部２０ａが大気弁レバー２１の端部を圧縮バネ２３に抗して押圧し、大気弁レバー２１を支点を中心に回転させる。大気連通弁９は、大気弁レバー２１の移動に伴って移動し、それまで開放状態にあった大気連通口８ａを閉塞する。この時点で、モータ１４の回転は一旦停止する。また、ダイヤフラム部３は、図３に示す縮小状態を維持する。
【００６８】
上記のようにして大気連通口８ａが大気連通弁９によって閉塞した後、モータ１４を駆動し、駆動ギア１４ａをＳ２方向に回転させる。駆動ギア１４ａの回転に連動してアイドルギア１５が回転することにより、遊星ギア１６はＲ１方向へと移動し、ギア２４に噛合する。遊星ギア１６とギア２４とが係合した後も、モータ１４の駆動力によって駆動ギア１４が回転し続けることにより、遊星ギア１６はその回動中心を中心として回転し、ギア２４を回転させる。これにより、カム２５の押圧部２５ａがダイヤフラムレバー２７から離間し、ダイやフラムレバー２７は圧縮バネ２８の付勢力によって支点２６を中心に図３における時計方向へと回転する。その結果、ダイヤフラムレバー２７は、ダイヤフラム部３に対する押圧力を解除し、ダイヤフラム部３は自身の復元力によって図２に示す拡張状態に復帰する。このとき、大気連通口８ａは閉塞されているため、ダイヤフラム部３が拡張状態に復帰することにより、サブタンク４内に負圧が発生し、メインタンク５内のインクが中空管１１を通じてサブタンク内に流入する。
【００６９】
以上のように、ダイヤフラム縮小・拡大、及び大気連通口８ａの開閉を繰り返すことにより、メインタンク５内のインクが一定量ずつ（本実施形態では、０．５ｃｃずつ）、サブタンク４へと供給されて行く。なお、上記動作において、ギア１９、２４を回転させる際には、それぞれのギア１９、２４に対応して取り付けられたダイヤフラム部センサ４２及び大気弁センサ４３によってカム２０、２５の位相が正確に検知されている。従って、大気連通弁９の開閉状態や、ダイヤフラム部３がサブタンク４の比較的外方か内方のいずれに位置しているかが正確に把握される。
【００７０】
図１０（ａ）はサブタンク４内の中実管１３にインクの液面が触れた状態の記録装置が示され、図１０（ｂ）にはインクのサブタンク４への充填動作終了時の状態の記録装置が示されている。
【００７１】
メインタンク５内のインクの有無検出方法は前述したように、サブタンク４内の中実管１３と、メインタンク５の中空管１１との間の空間がインクで満たされているか否かで判断する。このとき、中実管１３と中空管１１との間の空間がインクで満たされていれば、これらの間に電気を流したときに通電され、一方からの電気信号を他方で検知することができ、インクで満たされていることを検知することができる。サブタンク４内のインクの充填動作においても、中実管１３と中空管１１との間の空間で電気が導通するかどうかで判断される。この空間にインクが満たされ、電気が導通した直後の状態を図１０（ａ）に示す（Ｓ２０５）。本実施形態では、サブタンク４の天面に傾斜を持たせ、大気への排出口を傾斜の上方に位置させ、メインタンク５からサブタンク４へのインク導入口が傾斜面よりも下方に位置し、インクの有無を検出するための中実管１３が傾斜面の途中に位置させている。このことにより、サブタンク４内に溜まっている空気が大気連通路８を介してスムーズに除去される。このようにサブタンク４が形成されることで、サブタンク４内の空気が抜けずに、インクが充填されているにも関わらずインクの存在が検知されないようなインクの有無の検知における誤検知を防止している。図１０（ａ）の状態になった際には、ある一定量サブタンク４にはインクが充填し終わっている。本実施形態では、その後、第１ステップ及び第２ステップの制御が一回ずつ行われて１セットとし、このセットが１０回行われて終了としている（Ｓ２０６）。なお、第１ステップ及び第２ステップが繰り返される回数は１０回に限定されず、他の回数であっても良い。中実管１３と中空管１１との間のインクの有無検知によってインクの存在が検知されるまで繰り返されることとしても良い。また、記録の用途に応じてサブタンク内のインク量を調節することとしても良い。
【００７２】
なお、本実施形態では、残量検出後に所定回数のダイヤフラム部３及び大気連通弁９の開閉動作が行われ、本実施形態では特に１０回の開閉動作が行われている。しかし、残量の検出によってサブタンク４の供給路１０内に十分にインクが収容されていることが検知された際に、これらの開閉動作を止めることとしても良い。
【００７３】
また、本実施形態では、ダイヤフラム部３から記録ヘッド１までの流路抵抗ΔPHとダイヤフラム部３からメインタンク５までの流路抵抗ΔPTとの比が
ΔPH：ΔPT＝１１：１・・・・（５）
であったが、本発明に用いられる供給チューブはこれに限定されず、他の長さ及び内径を有する供給チューブが用いられても良い。他の実施形態において、内径が２．４ｍｍ、長さが約１ｍの供給チューブが用いられ、その他は上記実施形態と同じ記録装置の場合、ΔPH：ΔPT＝６：１となる。ここで、ダイヤフラム部３から記録ヘッド１までの流路抵抗をΔPHとし、ダイヤフラム部３からメインタンク５までの流路抵抗をΔPTとしている。サブタンク４は、上記実施形態のものと同様のものが用いられ、供給路１０の内径が約２~３ｍｍ、長さが約２０ｍｍ、第１の中空管１１の内径が１．６ｍｍ、長さが約３０ｍｍである。この、実施形態においても、ほぼ同じ効果が得られている。
【００７４】
本発明の実施例の形態だけでなく、上記流路抵抗の大小関係を維持すれば、他の挙動を制御することで（ダイヤフラム部の開閉スピード等）、略同じ効果が得られる。
【００７５】
このように、本実施形態では、大気連通口８ａを開放させてからイヤフラム部３の内容積を縮小させる工程と、大気連通口８ａを閉塞させてからダイヤフラム部３の内容積を拡大させる工程とを繰り返すことでサブタンクへのインクの充填が行われる。従って、メインタンク５からサブタンク４内にインクを供給するのに、サブタンク４内に負圧を形成するための構成が簡易な構造にすることができる。これにより、記録装置の構造が簡易で済み、記録装置の製造コストを低く抑えることができる。
【００７６】
また、本実施形態の記録装置の構成によれば、サブタンク４内にインクを供給するための負圧を形成するための手段とサブタンク４内から空気を除去するための駆動機構を駆動させるための駆動源を共通化することができる。一般に、サブタンク４に負圧を形成するための駆動源と、サブタンク４から空気を除去するための駆動源とは別々に形成されるため、モータ等の駆動源が別々に必要となり、これによって記録装置の製造コストを高くしていた。これに対して、本実施形態では、ダイヤフラム部３の容積変化と、大気連通弁９の開閉動作とを選択的に作動させることで、サブタンク４に負圧を形成するための駆動源と、サブタンク４から空気を除去するための駆動源とが単一の駆動源によって駆動されている。従って、記録装置の構造がさらに簡易となり、記録装置の製造コストをさらに低く抑えることができる。
【００７７】
ここで、本実施形態のサブタンクへの液体充填方法は、大気連通口８ａを開放させてからダイヤフラム部３の内容積を縮小させる容積変化部材縮小ステップ（Ｓ２０２）を有している。そして、本実施形態のサブタンクへの液体充填方法は、大気連通口８ａを閉塞させてからダイヤフラム部３の内容積を拡大させる容積変化部材拡大ステップ（Ｓ２０１）を有していることとした。このとき、サブタンク４へのインクの供給を速く行うためには、ダイヤフラム部３の内容積を縮小させる容積変化部材縮小ステップにおいて、大気連通口８ａを開放させてから、ダイヤフラム部３の内容積を縮小させるまでの時間は短い方が好ましい。本実施形態では、大気連通口８ａを開放させてから、ダイヤフラム部３の内容積を縮小させるまでの時間は、５秒以内とされている。また、同様に、大気連通口８ａを閉塞させてからダイヤフラム部３の内容積を拡大させる容積変化部材拡大ステップにおいても、大気連通口８ａを閉塞させてからダイヤフラム部３の内容積を拡大させるまでの時間は短い方が好ましい。本実施形態では、大気連通口８ａを閉塞させてからダイヤフラム部３の内容積を拡大させるまでの時間は５秒以内とされている。
【００７８】
また、さらに、大気連通口８ａを開放させてからダイヤフラム部３の内容積を縮小させる容積変化部材縮小ステップと、大気連通口８ａを閉塞させてからダイヤフラム部３の内容積を拡大させる容積変化部材拡大ステップとの間の時間も短い方が好ましい。本実施形態では、サブタンク４にインクを供給するために、容積変化部材縮小ステップと容積変化部材拡大ステップとのそれぞれのステップが繰り返されるときに、それぞれのステップの時間は５秒以内とされている。
【００７９】
なお、本実施形態では、ダイヤフラム部３の作動及び大気連通弁９の開閉を、大気弁レバー２１及びダイヤフラムレバー２７をバネによって付勢すると共に、モータ１４の回転方向を変え、遊星ギア１６と噛合するギアを変えることによって操作している。しかしながら、本発明はこの実施形態に限定されず、他の方法によってダイヤフラム部３の開閉及び大気連通弁９の開閉が行われても良い。例えば、ギア１９、２４をそれぞれ駆動させるモータを二つ取り付け、それぞれのモータによってギア１９、２４を駆動させることにしても良い。
【００８０】
（特徴構成）
以上の基本構成において、記録がある時間以上行なわれなかった場合、すなわちインク供給経路内でのインクの流動が無かった場合、インクの色材成分（例えば顔料成分）が沈降し、タンクの鉛直方向に色材成分の濃度分布差を引き起こす。すなわち、低い部分には色材濃度の高い層が、高い部分には色材濃度の低い層が形成されてしまう。このような濃度分布差を有したまま記録を開始すると、最初は色材濃度の高い下層からインクが供給されるので、必要とする濃度以上に高濃度な画像が出力され、画質を著しく劣化させる恐れがある。
【００８１】
上述のように、吐出されるインクの色材濃度が変動することは、出力画像に濃度差を発生させる問題を生じさせるだけではない。複数のカラーインクを用い、所定のカラーバランスのもとに所望の色相を表現しているカラーインクジェット記録システムにおいては、カラーバランスが崩れることに繋がる。従って、ムラのある画像劣化が認識されるという問題を生じさせる。
【００８２】
以下、これらのような不都合を回避するために採用される特徴構成について説明する。
【００８３】
図１１は、サブタンク４内にインクがほぼ充填されている状態で、サブタンク４及びメインタンク５の底部にそれぞれ色材成分の沈降部１００及び１０１が存在している状態を示す。沈降の度合いは、使用されているインクの種類により異なるが、顔料成分、特にグリーン系の顔料が最も沈降が生じ易い。以下では、図１１のような状態で最も色材成分の沈降が生じ易いインクが使用されている場合に対処する例について述べる。ここで、図１１の状態においてダイヤフラム部３の内容積がＷ１＝０．５ｃｃ、サブタンク４の内容積がＷ２＝２０ｃｃであり、内容積比が１：４０と比較的大きいものとする。
【００８４】
図１２は攪拌を実施するための処理手順の一例であり、この手順に対応した制御プログラムは図９の制御系におけるＲＯＭ１２１内に格納され、ＣＰＵ１２０により実行されるものとすることができる。
【００８５】
攪拌処理にあたっては、まず大気連通弁９を移動させることによって大気連通路８の出口である大気連通口８ａを図１１のように閉塞した状態とする（図１２のステップＳ３０１）。この状態から、ダイヤフラム部３を内方に位置させ（ステップＳ３０２）、その状態を所定時間保持する（ステップＳ３０３）。すると、サブタンク４とダイヤフラム部３との間の流路抵抗がダイヤフラム部３とヘッド１との間の流路抵抗より小さければ、ダイヤフラム部３により圧送されたインクは図１３に示すようにサブタンク４の底部へ勢いよく流れ込む。これにより、サブタンク４の底部のインク色材成分の沈降部１００を巻き上げることで、サブタンク内を攪拌する。
【００８６】
次に、ダイヤフラム部３を復元させ（ステップＳ３０４）、その状態を所定時間保持すると（ステップＳ３０５）、図１４に示すようにサブタンク４の底部のインクがダイヤフラム部３の方へ引き込まれる。以上のようなダイヤフラム部３の動作を、条件に応じた適宜の回数繰り返すことにより（ステップＳ３０６）、サブタンク４の底部とダイヤフラム部３側との間で双方向のインクの流動が生じる。従って、記録ヘッドに直接インクを供給する部分であるサブタンク４内の沈降部１００を無くすことが可能となる。なお、繰り返し回数を定めるための条件としては、用いられているインクの色材の種類や記録の中断時間を考慮することができる。
【００８７】
なお、以上は大気連通口８ａを閉塞した状態として実施する攪拌動作について述べたが、ダイヤフラム部３の制御条件を最適化することで、大気連通口８ａを開放した状態でも所期の効果が得られることは言うまでもまい。
【００８８】
また以上の説明では、ダイヤフラム部３及びサブタンク４の内容積比が比較的大きいものとしたが、内容積比が比較的小さく設定されている場合は攪拌効果をさらに向上できる。すなわち、例えばダイヤフラム部３の内容積がＷ１＝０．５ｃｃ、サブタンク４の内容積がＷ２＝１０ｃｃであり、内容積比が１：２０と比較的小さい場合である。この場合は、ダイヤフラムの変形がサブタンク４に及ぼす影響が大きいものとなる。従って、
、ダイヤフラム部３からサブタンク４までの流路抵抗とサブタンク４からメインタンク５までの流路抵抗との和がダイヤフラム部３とヘッド１との間の流路抵抗より小さければ、インクの流動がサブタンク４の底部に留まらない。つまり、図１２のようなシーケンスを実施した場合、図１３において破線の矢印で示すように、第１の中空管１１を介してメインタンク５の底部のインク沈降部１０１にまで到達する。すなわちダイヤフラム部３が内方に移動する動作に伴って、図１３のようにサブタンク４の底部のインクが第１の中空管１１を介しメインタンク５の底部まで到達し、メインタンク５の底部の沈降部１０１を巻き上げることで、メインタンク内を攪拌する。その後のダイヤフラムの復元動作に伴い、図１５のようにサブタンク４の底部のインクとともにメインタンク５の底部のインクまで引き込まれることになる。このように、メインタンク５の底部とダイヤフラム部３側との間で双方向のインクの流動が生じることで、沈降部１００及び１０１をともに無くすことが可能となる。
【００８９】
次に、以上の説明ではサブタンク４内にインクがほぼ充満している状態を仮定したが、図１６のようにサブタンク４内のインク残量が少なくなっていることも考えられる。このような状態で図１２のようなシーケンスを実施しても、サブタンク４内に多く存在する空気により、ダイヤフラム部３の動作によるインクの圧送力が緩和されてしまう恐れがある。すると、サブタンク４の底部、ましてやメインタンク５の底部までのインクの到達が難しくなるため、攪拌効率が低下してしまうことになる。よってこのような場合は、基本構成で説明したサブタンク４へのインク充填動作、つまり図８のようなシーケンスを実施し、サブタンク４内にインクが十分にある状態としてから、図１２のようなシーケンスを実行すればよい。
【００９０】
さらに、以上ではサブタンク４内にインクがほぼ充満している状態とインク量が少なくなっている状態とを仮定し、それぞれについて攪拌動作を行う例について説明した。これら以外の場合、すなわちサブタンク４内のインク量が中間的な状態であっても、本発明を適用することは有効である。すなわち、ダイヤフラム部３の作動に伴う容積変化量ないしは上記内容積比に応じ、サブタンク４内の空気量ないしインク量に基づいて、適切な攪拌効果が得られる条件を可変に設定すればよい。当該条件には、記録の中断などインクの流動が生じない時間、ダイヤフラム部３の内方／外方への変位（ダイヤフラムの作動）速度、作動の繰り返し回数及びインクの種類の少なくとも１つを含めることができる。さらには、攪拌動作に先立つ充填実行の要否なども含めることができる。これにより、サブタンク４の底部の沈降部１００ひいてはメインタンク５の底部の沈降部１０１までをも無くすことが可能となり、また、短時間で効率のよい攪拌が可能になる。
【００９１】
これらの場合、例えば次のようにサブタンク４内の空気量ないしインク量の算出を行うことができる。すなわち、上述のように、中実管１３と中空管１１との間の導通の有無を判定するで、サブタンク４内にインクが実質的に充満している状態及びメインタンク５内のインク量が実質的に無い状態またはメインタンク５が装着されていない状態を知ることができる。そこで、導通が確認されている状態から、メインタンク５内のインク量が実質的に無くなったかまたはメインタンク５が装着されていないために導通が確認されない状態が判定された以降、記録に使用されたインク量を算出する。そのインク量の分、空気がサブタンク４において置換されて行くので、空気量を算出することができる。なお、インク量の算出は、例えば記録ヘッド１が吐出したインクのドット数をカウントし、これに１ドットあたりのインク吐出量を乗じることで行うことができる。そして、図１６に示すように、空気量と攪拌効果との相関関係のデータを例えばＲＯＭ１２１等に格納してこれを参照するようにすれば、最適な攪拌条件を適時に決定することができる。また、サブタンク４内のインク量検知のための特別な機構や検知のための時間が不要となり、構成簡単で効率の高いインクジェット記録装置が得られる。
【００９２】
さらに、記録装置本体側のインク供給系の構成を共通として、ここに容量の異なるメインタンク、例えば図１７に示すように小容量のメインタンク５１を取り付け可能とした場合においても、本発明はメインタンクの容量にかかわらず適用が可能である。この場合、どのような容量のメインタンクが装着されているかは、例えばメインタンクに装着されているＩＣチップなどの記憶媒体に格納された識別情報を記録装置本体側で解読することで認識することができる。そして、取り付けられているメインタンクの容量などの情報とサブタンク４内のインクの状態とに基づいて、サブタンクひいてはメインタンクの適切な攪拌動作を効率よく行うことが可能である。
【００９３】
（その他）
なお、以上の説明では、所謂シリアルスキャン方式のインクジェット記録装置に本発明を適用した実施形態について説明した。しかし本発明は、記録媒体の幅方向の全域に亘って吐出口を配列してなる記録ヘッドを用いる所謂フルライン方式のインクジェット記録装置にも適用が可能である。
【００９４】
また、上例では容積変化を生じさせる部材としてダイヤフラム部を例示した。しかし変位または変形によって上述した各動作を可能とするものであれば、ダイヤフラム以外の部材を使用することが可能であり、例えばベローズを用いることもできる。
【００９５】
さらに、上例では色材成分の沈降部が生じ得るインクとして顔料成分を含有するインク（所謂顔料インク）を例示した。しかし色材成分として染料を含む所謂染料インクを用いる系であっても、本発明は有効に適用できる。すなわち、例えば寒冷地などでインクの凍結が生じるような場合には、凍結過程において内容成分が分離することがあり、この場合、染料そのものもインクタンク内で偏在することになり、顔料インクほどではないにせよ、濃度傾斜が発生する場合があるからである。
【００９６】
さらに、上例では大気連通弁９を閉塞させた状態、すなわちインク供給系を密閉状態とした上で攪拌シーケンスを実施するものとした。これは、インク流動による攪拌効果がメインタンクにまで及ぶようにする上で有効である。しかしサブタンク内の攪拌で十分である場合や、あるいは、例えばインク量が無くなっているメインタンクへの、もしくはメインタンクが取り外されている状態での、中空管１１を介したインクの逆流を阻止することが好ましい場合もある。それらのような場合には、大気連通弁９を開放させた状態とした上で攪拌シーケンスを実施するようにしてもよい。
【００９７】
加えて、上例では、適切な攪拌効果が得られる条件をサブタンク内のインク量ないし空気量に応じて設定するものとしたが、これに代えて、あるいはこれとともに、メインタンク内のインク量ないし空気量が勘案されるものでもよい。
【００９８】
さらに加えて、上例ではメインタンクを交換可能すなわち記録装置本体に対し着脱可能なものとしたが、装置本体に固定され、インクが無くなったときに注入等により補充動作が行われるものでもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１  記録ヘッド
３  ダイヤフラム部
４  サブタンク
５  メインタンク
８ａ  大気連通口
９  大気連通弁
３０  駆動機構
【図１】
2010208153.tif 000003
【図２】
2010208153.tif 000004
【図３】
2010208153.tif 000005
【図４】
2010208153.tif 000006
【図５】
2010208153.tif 000007
【図６】
2010208153.tif 000008
【図７】
2010208153.tif 000009
【図８】
2010208153.tif 000010
【図９】
2010208153.tif 000011
【図１０】
2010208153.tif 000012
【図１１】
2010208153.tif 000013
【図１２】
2010208153.tif 000014
【図１３】
2010208153.tif 000015
【図１４】
2010208153.tif 000016
【図１５】
2010208153.tif 000017
【図１６】
2010208153.tif 000018
【図１７】
2010208153.tif 000019