(57)【要約】【課題】  サブタンクを有することによりメインタンク交換中でも記録動作を中断することなく印字可能なインクジェット記録装置において、サブタンク内のインク残量が把握できていないとサブタンク交換中の記録動作時にインクが不足して供給チューブに空気が混入してしまう可能性がある。【解決手段】  メインタンクからサブタンクにインクが充填されるように加速度制御されたキャリッジの走査回数に基づいて、サブタンクへのインクの充填量を算出する。これにより記録装置のコストアップや大型化をすることなくサブタンク内のインクの残量を把握することができる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する吐出口を有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを搭載して往復走査するキャリッジと、
インクを貯留するメインタンクと、
前記メインタンクから管を介してインクが供給されるサブタンクと、
前記記録ヘッドと前記サブタンクの間を接続する供給チューブと、を有するインクジェット記録装置であって
前記供給チューブの中のインクの動圧が前記管のインク移動に対する耐圧かつ空気移動に対する耐圧より大きくなるように、前記キャリッジの加速度を制御する加速度制御手段と、
前記加速度制御手段により加速度制御された前記キャリッジの走査回数に基づいて前記サブタンクへのインク充填量を算出する算出手段と、を有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】
前記算出手段は、加速度制御した１回の走査で充填されるインク量と前記走査回数とを乗じることで前記インク充填量を算出する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】
前記算出手段は、前記キャリッジを往方向に走査して充填されるインク量と前記キャリッジを復方向に走査して充填されるインク量とが異なる場合には、
前記キャリッジを往方向に走査して充填されるインク量と往方向への走査回数とを乗じた量と、前記キャリッジを復方向に走査して充填されるインク量と復方向への走査回数とを乗じた量とを加算して前記インク充填量を算出する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４】
前記インク充填量に基づいて、前記サブタンクのインク残量を算出する残量算出手段と、
前記インク残量に基づいて、記録動作を中断するように制御する制御手段とをさらに有することを特徴とする請求項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。
【請求項５】
前記算出手段は、前記キャリッジの加速度が大きいほど、前記インク充填量が多くなるように算出することを特徴とする請求項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。
【請求項６】
前記加速度制御手段は、前記キャリッジの加減速により、前記管を介して空気をサブタンクからメインタンクに移動させ、インクをメインタンクからサブタンクに移動させるように、制御することを特徴とする請求項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。
【請求項７】
前記管は、重力方向に関して、前記メインタンクの下部と前記サブタンクの上部とを接続していることを特徴とする請求項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。
【請求項８】
前記供給チューブは、前記キャリッジの移動に追従して移動する部分を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記キャリッジを支持するレールをさらに有し、
前記供給チューブの一部は、前記レールと並行に設けられてい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。
【請求項１０】
前記加速度制御手段は、前記供給チューブの中のインク動圧が、前記吐出口におけるメニスカス耐圧より小さくなるように前記キャリッジの加速度を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項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、メインタンクとサブタンクとを備えたインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ａ１サイズやＡ０サイズといった大判の記録媒体への記録ができるインクジェット記録装置では、主走査方向に往復走査されるキャリッジに搭載された記録ヘッドと大容量のメインタンクとをチューブで連結して記録ヘッドにインクを供給する構成が採用される。
【０００３】
このような大判のインクジェット記録装置の用途は、黒単色の線画から写真調の画像の記録まで幅広く、中でも写真調の画像のような印字デューティーの高い画像の場合、その記録には多量のインクが消費される。そのため大判のインクジェット記録装置では、交換型のメインタンクが用いられているが、記録画像の種類や印刷量によって、多量にインクが消費されると結果としてメインタンクの交換頻度の増加を招くことになる。
【０００４】
メインタンクと記録ヘッドをチューブで直結した構成の場合、メインタンクを交換する際には、記録動作を中断する必要があり、交換作業に消費される時間をロスすることになり記録効率が低下してしまう。また１枚の記録媒体への記録途中にメインタンクの交換作業を行って記録動作を中断すると、中断の前後で時間経過による色ムラが生じ、画像品質が低下してしまうことになる。
【０００５】
そこで、記録動作を中断することなくメインタンクを交換するために、メインタンクと記録ヘッドとの間にサブタンクを備えた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。特許文献１には、メインタンクとサブタンクとを連結し、メインタンクからサブタンクにインクを移動させ、サブタンクにインクを充填する構成が開示されている。そして、サブタンクからチューブを介して接続された記録ヘッドにインクが供給され記録動作が行なわれる構成となっている。この構成では、メインタンク内のインクを使いきった場合であってもサブタンク内に貯留されているインクによって記録を継続することができる。そのため、サブタンク内のインクを消費して記録動作を行っている間にメインタンクを交換すればよい。これによって、記録動作を中断することなく、メインタンクを交換することができ、メインタンクの交換にかかる時間のロスによる記録効率の低下や時間経過による画像品質の低下を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２０８１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１には、サブタンクと記録ヘッドとを連結するインク供給流路としてのチューブの途中にインク供給流路を遮断できる弁部材が配されている。この弁部材は、容積が可変する容積変化部材で構成されており（以下、ダイヤフラム弁と称する。）、このダイヤフラム弁を動作させることによってサブタンク内を負圧にすることができる。メインタンクからサブタンクへのインク充填は、ダイヤフラム弁を動作させてサブタンク内を負圧にしてメインタンクからインクをサブタンクに引き込むことで行なわれる。
【０００８】
ところが、サブタンクと記録ヘッドの間に配置されたダイヤフラム弁を駆動させてサブタンクへのインク充填を行う際には、サブタンクと記録ヘッドとをつなぐインク経路が閉鎖状態と開放状態を繰り返すことが必要になる。そのため、ダイヤフラム弁を駆動させているときは、記録ヘッドへのインク供給が行えず記録動作を継続することができない。つまり、サブタンクへのインク充填と記録動作とを両立することができず、サブタンクへのインク充填の際には、記録動作を中断し、記録動作とは独立した動作にする必要があり、記録効率の低下が生じていた。
【０００９】
そのため本発明者らは、キャリッジの加速度により生じるチューブ内のインクにかかる動圧を用いて、メインタンクからサブタンクへのインク充填を行うことができるインクジェット記録装置を検討している。ところで、メインタンクとサブタンクとを有する記録装置では、キャリッジに加速度が生じていなくても、記録動作に用いられたインク量（以下、記録インク量とも称する）と同じ量のインクがサブタンクからメインタンクに供給される。これは、記録動作によりサブタンクのインクが使用されると、サブタンク内が減圧状態となるためである。
【００１０】
つまり本発明者らが検討する記録装置においては、記録に使用されたインクと、動圧を利用して移動したインクとがメインタンクからサブタンクへと供給され、サブタンクのみで見たときには動圧を利用して移動したインクの量が増加していることになる。そのため、記録動作を停止させることなくサブタンクにインク充填を行うことができる。
【００１１】
ところで、このような充填方法を用いる場合にはサブタンク内のインク量が満タンではない状況でも記録動作が行われることになる。そのためサブタンク内のインク残量が正確に把握できていないと、メインタンク交換時に記録動作で使用するインクの使用量がサブタンク内のインク残量以上となり、供給チューブに空気が混入してしまうことが懸念される。このような状態が生じないようにサブタンク内のインク量を把握する方法としては、インク液面を検知するセンサをサブタンク内に配置する方法が考えられるが、コストアップや記録装置の大型化につながるため、採用することは難しい。
【００１２】
そこで、本発明はキャリッジの加速度制御により変化するサブタンク内のインク量を容易に求めることができるインクジェット記録装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これに対して本発明は、インクを吐出する吐出口を有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを搭載して往復走査するキャリッジと、インクを貯留するメインタンクと、前記メインタンクから管を介してインクが供給されるサブタンクと、前記記録ヘッドと前記サブタンクの間を接続する供給チューブと、を有するインクジェット記録装置であって前記供給チューブの中のインクの動圧が前記管のインク移動に対する耐圧かつ空気移動に対する耐圧より大きくなるように、前記キャリッジの加速度を制御する加速度制御手段と、前記加速度制御手段により加速度制御された前記キャリッジの走査回数に基づいて前記サブタンクへのインク充填量を算出する算出手段と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
以上の構成によれば、記録装置のコストアップや大型化をすることなく、キャリッジの加速度制御を行うことで変化するサブタンク内のインク量を正確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）インクジェット記録装置を概略的に示す平面図である。（ｂ）記録ヘッドの一部を分解して示した斜視図である。
【図２】インクジェット記録装置本体に搭載された制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】インク供給系を概略的に示す模式図である。
【図４】キャリッジの加速度制御によるサブタンクへのインク充填を説明する模式図である。
【図５】第１の実施形態に係る往復走査時のキャリッジの移動速度及び加速度プロファイルを示す模式図である。
【図６】第１の実施形態に係るキャリッジ走査回数に応じてインク充填量を算出する制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】サブタンクのインク残量検知制御を説明するためのフローチャートである。
【図８】第２の実施形態に係る往復走査時のキャリッジの移動速度及び加速度プロファイルを示す模式図である。
【図９】第２の実施形態に係るキャリッジ走査回数に応じてインク充填量を算出する制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
インクジェット記録装置はインクを吐出して記録媒体に対して記録動作を行うために用いることができる。具体的な適用機器としては、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の事務機器や、工業用生産機器などを挙げることができる。このようなインクジェット記録装置を用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。
【００１７】
本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味することとする。
【００１８】
さらに「インク」とは広く解釈されるべきものであり、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、記録媒体の加工、或いはインクまたは記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。なお、以下の説明では，同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。
【００２０】
（装置本体概略構成）
図１は、記録媒体１３に記録動作を行うインクジェット記録装置の記録装置本体の概略斜視図を示している。なお、本実施形態におけるインクジェット記録装置は、記録媒体の記録幅方向に記録ヘッドを往復走査させて記録動作を行う、いわゆるシリアル型のインクジェット記録装置である。このシリアル型記録装置は、搬送ローラ１９よって記録媒体１３をＹ方向（副走査方向）へと間欠的に搬送する。これと共に、キャリッジに搭載された記録ヘッド３を記録媒体１３の搬送方向であるＹ方向と直交する方向であるＸ方向（主走査方向）に往復走査させながら記録動作を行う。また、図１に示す記録装置本体は、例えば、Ａ１サイズやＡ０サイズの記録媒体への記録が行えるような大型インクジェット記録装置である。
【００２１】
記録ヘッド３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、キャリッジ２に着脱可能に搭載される。キャリッジ２は記録ヘッド３を搭載して図中Ｘ方向に沿って往復走査する。具体的には、キャリッジ２は、Ｘ方向に沿って配置されたガイドレール５に沿って移動可能に支持されており、ガイドレール５と並行に移動する無端ベルト６に固定されている。無端ベルト６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２をＸ方向に往復走査させる。
【００２２】
また、符号８は図３で詳述するインク供給システムであり、インクの色に対応して、複数の独立したメインタンクを有して設けられている。インク供給システムと記録ヘッド３とは、それぞれインクの色に対応した柔軟な材料からなる複数のインク供給チューブ４によって接続されている。さらに、メインタンクをインク供給システム８に装着することで、メインタンク内に収納された各色のインクを、記録ヘッド３の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。また、記録装置本体には、記録ヘッド３のインク吐出状態を回復・維持するために用いられ、記録ヘッドの吐出口を覆うことが可能なキャッピング機構、吐出口からキャップを介してインク吸引可能なポンプ機構を備えた回復処理装置７も設けられている。
【００２３】
（記録ヘッド）
図１（ｂ）に、インクジェット記録装置のキャリッジに搭載される記録ヘッドの一部を分解して示した斜視図を示す。記録ヘッド３は、接続部３０によってインクジェット記録装置本体から供給チューブ４を介してインクが供給される。そして接続部３０から供給されたインクは、インクの色ごとに設けられた貯留部（不図示）に一時的に貯留され、記録動作時に吐出される。さらに、この貯留部にはゴム製の弾性変形する部材で形成された圧力調整部材４０が接続して設けられており、この圧力調整部材４０の容積が変化することにより、貯留部内の圧力を調整することができる。具体的には、圧力調整部材４０の容積は約１．４ｍｌであり±０．３ｍｌ程度の容積変化を許容することができる。
【００２４】
（制御システム）
図２は、本実施形態におけるインクジェット記録装置の記録装置本体に搭載される制御システム（制御手段）の構成例を示すブロック図である。図２において、１００は主制御部である。この主制御部１００は演算、制御、判別、設定などの処理動作を実行するＣＰＵ１０１を備えている。そして、ＣＰＵ１０１によって実行すべき制御プログラム等を格納するＲＯＭ１０２、インクの吐出／非吐出を表す２値の記録データを格納するバッファ、ＣＰＵ１０１による処理のワークエリア等として用いられるＲＡＭ１０３、入出力ポート１０４などを備える。さらにＲＡＭ１０３には、記録動作前後のメインタンクのインク量やサブタンクの空き容量等を記憶する記憶手段としても用いることができる。
【００２５】
入出力ポート１０４には、搬送ローラを駆動させる搬送モータ（ＬＦモータ）１１３、キャリッジモータ（ＣＲモータ）１１４、記録ヘッド３、回復処理装置７などの各駆動回路１０５、１０６、１０７、１０８が接続されている。これらの各駆動回路１０５，１０６，１０７，１０８は、主制御部１００により制御される。入出力ポート１０４には、記録ヘッドの温度を検出するヘッド温度センサ１１２、キャリッジ２に固定されたエンコーダセンサ１１１、記録装置本体の使用環境である温度と湿度を検知する温湿度センサ１０９などの各種センサ類が接続されている。また、主制御部１００はインターフェース回路１１０を介してホストコンピュータ１１５に接続されている。
【００２６】
１１６は回復処理装置７によって記録ヘッド３から強制的にインクを排出させた場合に、そのインク量をカウントする回復処理カウンタである。１１７は記録開始前や記録終了時、記録中に行われる予備吐出をカウントする予備吐出カウンタである。１１８はフチ無し記録を行う場合に記録媒体領域外に記録されるインクをカウントするフチ無しインクカウンタ、１１９は記録中に吐出するインクをカウントする吐出ドットカウンタである。
【００２７】
以上の構成を有するインクジェット記録装置によって実行される記録動作を説明する。ホストコンピュータ１１５からインターフェースを介して記録データを受信すると、その記録データはＲＡＭ１０３のバッファに展開される。そして、記録動作が指示されると、搬送ローラ１９が作動し、記録媒体が記録ヘッド３との対向位置へと搬送される。キャリッジ２はガイドレール５に沿って図１中Ｘ方向へと移動する。キャリッジ２の移動に伴って、記録ヘッド３からはインク滴が吐出され、記録媒体に１バンド分の画像が記録される。この後、搬送ユニットにより、記録媒体はキャリッジ２と直交する図１中Ｙ方向に１バンド分だけ搬送される。以上の動作を繰り返すことにより、記録媒体には所定の画像が形成される。
【００２８】
なお、キャリッジ２の位置は、キャリッジ２の移動に伴ってエンコーダセンサ１１１から出力されるパルス信号を主制御部１００でカウントすることにより検出される。すなわち、エンコーダセンサ１１１は、Ｘ方向に沿って配置された不図示のエンコーダフィルムに一定の間隔で形成された検出部を検出することによってパルス信号を主制御部１００へ出力する。主制御部１００はこのパルス信号をカウントすることにより、キャリッジ２の位置を検出する。キャリッジ２のホームポジション及びその他の位置への移動は、エンコーダセンサ１１１からの信号に基づいて行われる。
【００２９】
（インク供給システム）
図３は本発明が適用されるインクジェット記録装置のインクの供給系にかかる構成、すなわちインク供給システム８、記録ヘッド３、インク供給システムと記録ヘッドを連結する供給チューブ４を示す模式図である。ここでは解り易さのために、１本の供給チューブ４の図を用いて説明を行う。
【００３０】
図３において、インク供給システム８は記録装置本体の所定の個所に配置されている。そして、メインタンク９、サブタンク１０、サブタンク１０とメインタンク９とを連結する中空管１１、バッファ室１２、メインタンク９とバッファ室１２を連結する連通管２１を備えている。供給チューブ４は、柔軟な材料で構成されたており、サブタンク１０と記録ヘッド３とを接続している。サブタンク１０と接続された供給チューブ４はキャリッジ２の移動走査方向に並行な部分を有して延在され記録ヘッド３の図中左側に対して接続されるように途中で折り返されて記録装置本体内を這いまわされている。つまり、供給チューブはガイドレール５と並行な部分を有するように配置されている。なお、図３で示した供給チューブ４の配置はあくまで一例であって、この限りではない。
【００３１】
メインタンク９は記録装置本体に対して着脱可能に搭載されるもので、本実施形態におけるインクジェット記録装置では、メインタンク９は、サブタンク１０と比べ大容量のインクを収容している。また、メインタンク９は中空管１１によってサブタンク１０と連通され、連通管２１によってバッファ室１２と連通されている。メインタンク９は、中空管１１および連通管２１とメインタンク９の装着状態の底部で接続する構成であり、接続部分を除いて密閉されている。
【００３２】
サブタンク１０は記録ヘッド３に対して重力方向下方の位置に配置されている。サブタンク１０は天井部がドーム状または傾斜面を備えた構成とされており、中空管１１はサブタンク１０の重力方向の上部に接続されている。なお、図３はサブタンクの最上部にあたる個所に中空管１１が接続された構成を示しており、サブタンク１０に対しては実質的に０ｍｍの侵入量で構成されている。
【００３３】
この中空管１１の端部が、サブタンク１０内のインクと接しない位置にあるときに、後に詳細に説明する供給チューブの中のインクの動圧を用いたインク充填が行われる。すなわちサブタンク１０内における中空管１１の位置が、サブタンクへのインク充填が完了する際のインク位置となるため、中空管１１の侵入量を適宜調整することで、サブタンクの最大のインク量（満タン量）を調節することができる。
【００３４】
また、サブタンク１０には、記録ヘッド３と連通する供給チューブ４がサブタンク１０の下部（底部近傍）の位置、すなわち必ずインクと接する位置で連通している。サブタンク１０は中空管１１、供給チューブ４との連結部を除いて実質的に密閉された構造として構成されている。なお、サブタンク１０は後述するサブタンクへのインク充填時に実質的に密閉された構成になっていればよく、サブタンクへのインク充填時以外では密閉構成に限られない。また、サブタンクへのインク充填時であっても、以下で説明するインク移動耐圧Ｐｉ、空気移動耐圧Ｐａよりも耐圧が大きい連通個所をサブタンクが有していることを妨げない。
【００３５】
中空管１１はサブタンク１０内の内圧状態によってインクや空気が移動可能となっているが、メインタンク９からサブタンク１０に対して重力によって自然にインクが移動することはない構成とされる。例えば、インク移動がスムーズに行えるような流路抵抗となるのに十分な内径であると同時に、中空管１１の開口部においてインクがメニスカスを張るために十分な内径（例えば内径：１〜２ｍｍ）として構成されている。
【００３６】
さらに、サブタンク内のインク量を検知するセンサ２０が、サブタンク内に設けられている。本実施形態においては、一対の電極からなるセンサを用いている。一対の電極のうち一方の電極が、中空管１１に近接した位置に設けられている。一方の電極が設けられた位置にインクの液面があるときのサブタンク内のインク量を所定量Ｖｔｈとしたときに、センサ２０を用いることによりサブタンク内のインク量がＶｔｈ以上であるかＶｔｈ未満であるかを検知することができる。具体的には、微小電流を印加して電圧を計測することで、電極間のインク有無による抵抗差を検知してサブタンク内インクを検知できる構成となっている。例えば、サブタンク内のインク量が少ない場合、電極間には空気が存在していることになる。また、サブタンク内に十分な量のインクがある場合は、電極間にはインクが存在していることになる。その為、微少電流を印加した際の、空気とインクの電気伝導度の差が電極間の抵抗値の差となるため、電圧を測定することでサブタンク内に所定量Ｖｔｈのインクが満たされるか否かが分かる。なお、サブタンク内のインク量を検知するセンサとしては光学的に液面の位置を検知する構成も用いることができる。
【００３７】
なお、所定量Ｖｔｈを記録媒体１枚を記録デューティ１００％で印字したときに必要となるインク量としておくことにより、記録動作を中断させずに１枚の記録媒体に印字を行える。本実施形態においてＶｔｈは１２ｍｌとなる構成となっている。
【００３８】
また、バッファ室１２は連通管２１によりメインタンク９と接続されており、この連通管２１はバッファ室１２の底部付近まで延在されている。また、バッファ室１２は、メインタンク９と連通管２１とで接続されている一方、大気に対して開放（連通）するための大気連通管２２を備えている。大気連通管２２は、バッファ室１２内の上方に先端部を備え、バッファ室１２の外部に他端部を備えた構成とされている。これにより、メインタンクの内圧と大気圧のバランスを取っている。このバッファ室１２は、外部環境変化等によってメインタンク９から移動してきたインクを収容するための空間として機能するものである。なお、図３に示す状態はメインタンク９と接続された連通管２１にインクが満ちているとともに、バッファ室１２にインクが存在しており、連通管２１の他端部がインク内に存在した状態を示している。これはバッファ室１２にメインタンク９からインクが移動した状態を表している。なお、このような状態であってもバッファ室１２内が大気と連通した状態が維持されるように、バッファ室１２の形状や大気連通管２２の配置が適宜選択される。
【００３９】
（インク充填が必要となる状況について）
次に、このような構成のインクジェット記録装置において、サブタンクへのインク充填が必要となる状況について説明する。
【００４０】
記録動作を実行すると、記録ヘッド３の吐出口からインクが吐出されてインクが消費される。これによって、供給チューブ４を介してサブタンク１０内が負圧となり、この負圧が中空管１１の流路抵抗並びにメニスカス耐圧を上回ると、インクがメインタンク９からサブタンク１０へ供給される。つまり記録動作で消費した量のインクが結果的にメインタンク９から減少する。
【００４１】
そして、インク供給によってメインタンク９内が負圧になると、バッファ室１２内にインクがない場合には、大気連通管２２によって大気に連通したバッファ室１２、連通管２１を介して大気がメインタンク９に導入され負圧が解消される。
なお、図３のようにバッファ室１２内にインクが存在し、連通管２１がインクと連通した状態では、連通管２１を介してバッファ室１２内のインクがメインタンク内に戻り、メインタンク内の負圧を解消する。
【００４２】
そして、記録動作が継続して行われると最終的にはメインタンク９に収容されたインクが無くなり、メインタンク９の交換が必要となる。メインタンク９の交換中にはサブタンク１０内のインクを使用して記録動作が継続される。
【００４３】
つまり、メインタンク９に収容されたインクが無くなりサブタンク１０に収容されたインクを消費して記録動作を行った後には、サブタンク１０内のインクが減少しているため、サブタンク１０へのインク充填を行う必要がある状況となっているといえる。
【００４４】
（動圧を利用してサブタンクへインクを充填する方法）
インク量が減少しているサブタンクへのインク充填する方法としては、本発明者らが検討している動圧を利用してインクを充填する方法を用いることができる。以下、この充填方法について図４を参照して説明を行う。
【００４５】
図４は往方向の走査と復方向の走査を行なってキャリッジ２の移動に伴う供給チューブ４内のインクの動圧を利用したサブタンクへのインク充填を示す模式図である。図４は（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の順で経時しており、一往復のキャリッジ動作を示している。また、Ｓ１、Ｓ２はそれぞれキャリッジ２の移動方向を示しており、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はＳ１方向への移動を示しており、図４（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はＳ２方向への移動を示している。
【００４６】
図４中、Ｐ１１は加速度ａ１１、Ｐ１２は加速度ａ１２、Ｐ１３は加速度ａ１３、Ｐ１４は加速度ａ１４による供給チューブ４内のインクに働く動圧をそれぞれ示している。また、Ｐｉは中空管１１内におけるインク移動に対する耐圧、Ｐａは中空管１１内における空気移動に対する耐圧、Ｐｈは記録ヘッド３の吐出口（不図示）におけるメニスカス耐圧を示している。
【００４７】
まず図４（ａ）を用いて、サブタンク１０からメインタンク９へ空気が移動する点について説明する。
【００４８】
記録ヘッド３を保持したキャリッジ２は、インクジェット記録装置本体に搭載された制御系（図２参照）によって、キャリッジ２は加速度ａ１１でＳ１方向に加速するよう制御される。記録ヘッド３に接続した供給チューブ４には、キャリッジ２の移動に追従して移動する区間が存在する。このとき、供給チューブ４のうち、キャリッジ２の移動に追従して移動する区間内に存在するインクは加速度ａ１１による慣性力を受ける。供給チューブ４はキャリッジ２の移動方向に並行となるように配置されているので、加速度ａ１１による慣性力を受けたインクが供給チューブ４からサブタンク１０に移動する。このとき発生する圧力が、加速度ａ１１による供給チューブ内のインクに働く動圧Ｐ１１である。
【００４９】
そして、動圧Ｐ１１を受けたインクが、供給チューブ４内からサブタンク１０に移動することによってサブタンク１０内を加圧する。
【００５０】
サブタンク１０の内部は上方に空気層が存在しており、空気層が中空管１１と接している。このとき、中空管１１のメインタンク９内に存在する接続端では空気移動に対する耐圧Ｐａとして流路抵抗及びメニスカス耐圧が発生している。つまり動圧Ｐ１１がこの耐圧Ｐａよりも大きい場合、サブタンク１０からメインタンク９へと空気が移動することとなる。空気が移動することによってメインタンク９内が加圧状態になると、メインタンク９内のインクが連通管２１を介してバッファ室１２へ移動することになる。バッファ室１２内にインクが移動した際、大気連通管２２を介してバッファ室１２内の空気が押し出される。
【００５１】
また、動圧Ｐ１１により記録ヘッド３の貯留部からインクが流れ出る。そしてこの時生じる圧力は圧力調整部材４０で調整されることになる。なお、圧力調整部材４０で調整可能な変動量にも限界があるため、記録ヘッド３の吐出口におけるメニスカス耐圧Ｐｈよりも小さい動圧Ｐ１１となるように制御することが好ましい。このように制御しておくことにより、記録ヘッド３における吐出口から記録ヘッド３内に空気が流入することを防止することができる。
【００５２】
つまり供給チューブ４内のインクの動圧Ｐ１１（以下で示す関係式ではＰ１と表記）が、中空管１１の空気移動に対する耐圧Ｐａより大きい（Ｐ１＞Ｐａ）加速度ａ１１を与えることで、サブタンク１０からメインタンク９へ空気を移動させることができる。また記録ヘッド３の吐出口におけるメニスカス耐圧Ｐｈより小さくなるような（Ｐｈ＞Ｐ１＞Ｐａ…式（１））加速度ａ１１とすることで吐出口からの空気流入を防止することができる。
【００５３】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態からキャリッジ２の移動速度が一定の速度（例えば２５インチ／秒）になった状態で一定の速度でＳ１方向に移動する様子を示している。この一定速度での移動中はキャリッジ移動による圧力変化がなく動圧変化によるインクの移動はない。この状態のインクの移動は、記録を実行していることにより記録ヘッドから吐出されるインク量に応じた量のインクがメインタンク９からサブタンク１０に移動するだけである。なお、メインタンク内の負圧によっては、バッファ室１２と連通管２１の状況に応じてインクまたは空気を引き込む動作が行われ、インク供給が継続されて記録信号に応じたＳ１方向の記録動作が行われる。
【００５４】
次に図４（ｃ）を用いて、メインタンク９からサブタンク１０にインクを移動させる点について説明する。図４（ｂ）に示すように所定の区間、一定の速度でキャリッジ２をＳ１方向に移動させて記録を行う。その後、インクジェット記録装置本体に搭載された制御系（図２参照）によって、記録ヘッド３を保持したキャリッジ２は、マイナスの加速度ａ１２で減速するよう制御される。
【００５５】
減速区間で供給チューブ４内のインクはマイナスの加速度ａ１２による慣性力を受ける。供給チューブ４はキャリッジ２の移動方向に並行となるように配置されているので、加速度ａ１２による慣性力を受けたインクが供給チューブ４から記録ヘッド３の方向へ移動する。このとき発生する圧力が、加速度ａ１２による供給チューブ４内のインクにかかる動圧Ｐ１２である。
【００５６】
動圧Ｐ１２を受けたインクが、供給チューブ４から記録ヘッド３の方向に移動することによってサブタンク１０内が減圧される。
【００５７】
中空管１１にはインク移動に対する耐圧Ｐｉとして流路抵抗及びメニスカス耐圧が発生している。そのため、動圧Ｐ１２がこの耐圧Ｐｉよりも大きくなるときに、メインタンク９からサブタンク１０へインクが移動することになる。このとき、メインタンク９内が負圧状態になるため図４（ｃ）に示されるように、連通管２１とバッファ室１２内にインクが存在した状態ではバッファ室１２内のインクが連通管２１を介してメインタンク９内に引き込まれる。一方、連通管２１やバッファ室１２内にインクが存在しない場合には大気連通管２２、バッファ室１２、連通管２１を介して空気をメインタンク９内に引き込むことになる。
【００５８】
また、動圧Ｐ１２により記録ヘッド３へ移動したインクは、記録ヘッド３内の貯留部に流れ込む。そしてこの時生じる圧力は圧力調整部材４０で調整されることになる。なお、圧力調整部材４０で調整可能な変動量にも限界があるため、記録ヘッド３の吐出口におけるメニスカス耐圧Ｐｈよりも小さくなるように動圧Ｐ１２を制御することが好ましい。このように、制御しておくことにより、記録ヘッド３の吐出口からインクが漏れ出ることを防止することができる。
【００５９】
つまり供給チューブ４内のインクの動圧Ｐ１２（以下で示す関係式ではＰ２と表記）が、中空管１１のインク移動に対する耐圧Ｐｉより大きい（Ｐ２＞Ｐｉ）加速度ａ１２を与えることで、メインタンク９からサブタンク１０へインクを移動させることができる。また記録ヘッド３の吐出口におけるメニスカス耐圧Ｐｈより小さくなるような（Ｐｈ＞Ｐ２＞Ｐｉ…式（２））加速度ａ１２とすることで吐出口からのインク漏れを防止することができる。
【００６０】
加速度ａ１２で減速したキャリッジ２は次第に速度を落とし、静止する。静止した後、キャリッジ２はＳ２方向に移動を始める。Ｓ２方向への加速の様子を示した図が、図４（ｄ）である。このときの加速度ａ１３の方向はａ１２と同じで、その時のインク動圧Ｐ１３（関係式ではＰ２と表記）がチューブ内のインクに作用する。このときの耐圧関係は図４（ｃ）と同じ関係式を満足する。そのため、図４（ｃ）と同様にメインタンク９からサブタンク１０へのインクの移動が行われる。
【００６１】
図４（ｅ）は、図４（ｄ）の状態からキャリッジ２の移動速度が一定の速度（例えば２５インチ／秒）の状態でＳ２方向に移動する様子を示しており、図４（ｂ）と同様一定速度での移動中にインクを記録媒体１３に吐出することで、Ｓ２方向の記録動作を行う。
その後、所定の区間、一定の速度で移動中に記録を行った後、加速度ａ１４で減速する状態を示した図が、図４（ｆ）である。このときの加速度ａ１４の方向は加速度ａ１１と同じで、その時のインク動圧Ｐ１４（関係式ではＰ１と表記）がチューブ内のインクに作用する。このときの耐圧関係は図４（ａ）と同じ関係式を満足する。すなわち、図４（ａ）と同様にサブタンク１０からメインタンク９へ空気の移動が発生する。
【００６２】
以上説明した一往復の記録動作を繰り返すことにより、特に図４（ｃ）、（ｄ）で示された加減速領域で動圧変化を利用したサブタンクへのインク充填が行なえる。
【００６３】
以上の動作を満足する記録装置本体の構造の一例は以下の通りである。
【００６４】
サブタンク容量：約３０ｍｌ、連通管２１の内径：約１〜２ｍｍφ、長さ：約２５〜３０ｍｍ、連通管２１はサブタンク内への侵入量は実質的に０ｍｍ、メインタンク内への侵入量は約２．５ｍｍである。また、供給チューブ４は内径：約２〜２．５ｍｍφ、長さ：約６５０〜１０００ｍｍである。記録ヘッドの吐出口のメニスカス耐圧は、負圧５ｋＰａ〜１０ｋＰａ程度である。
【００６５】
さらに具体的には、供給チューブ内のインクの動圧は、
Ｐｎ＝（ｍｎ・ａｎ）／Ｓ          …式（３）
ｍｎ：加速度がかかるインクの質量
Ｓ：供給チューブの断面積
ａｎ：キャリッジの加速度
で表すことができる。また、この時最大の動圧が生じる時のインク質量は、
ｍｎ＝ｋＳＬｎ                      …式（４）
ｋ：インクの比重
Ｓ：供給チューブの断面積
Ｌ−ｎ：加速度による慣性を受ける供給チューブの最大長さ
と表すことができる。
式（３）に式（４）を代入することにより、
Ｐｎ＝ｋＬｎａｎ                    …式（５）
という関係となっていることがわかる。
【００６６】
すなわち式（１）Ｐｈ＞Ｐ１＞Ｐａと式（２）Ｐｈ＞Ｐ２＞Ｐｉとは、Ｐｈ／（ｋＬ１）＞ａ１＞Ｐａ／（ｋＬ１）と、Ｐｈ／（ｋＬ２）＞ａ２＞Ｐｉ／（ｋＬ２）と変換できることが分かる。
【００６７】
以上のように、キャリッジを上述のような関係を満たす加速度で加速するように加速度制御することで、供給チューブに生じるインクの動圧を用いてメインタンクからサブタンクへのインク充填を行うことができる。
【００６８】
（インク充填量の算出制御）
次に、キャリッジの加速度制御によって充填されるサブタンク内のインク充填量を算出する制御について説明する。
【００６９】
往復走査（双方向記録とも表現する）中のサブタンクへのインク充填におけるキャリッジ２のキャリッジ速度及び加速度プロファイルの例を図５に示す。図４におけるＳ１方向（図４中矢印Ｘ方向と同一方向をプラスＸ方向とも示す）を正、Ｓ２方向（図４中矢印Ｘ方向と反対方向をマイナスＸ方向とも示す）を負としている。
【００７０】
図５（ａ）は横軸が時間、縦軸がキャリッジ２の移動速度を示しており、図５（ｂ）は横軸が時間、縦軸がキャリッジ２の加速度を示している。図５（ａ）では、キャリッジ２は時間０において静止している。キャリッジ２が加速度ａ１１（例えば２００インチ／秒２）でＳ１方向に移動を開始し、所定時間移動後、所定の速度（例えば２５インチ／秒）に達し一定の速度で移動する。更に所定時間移動後、加速度ａ１２（例えば２００インチ／秒２）で減速していき、やがてキャリッジ２は静止する。次に、キャリッジ２は加速度ａ１３（例えば２００インチ／秒２）でＳ２方向に移動を開始し、所定時間移動後、所定の速度（例えば２５インチ／秒）に達し一定の速度で移動する。更に所定時間移動後、加速度ａ１４（例えば２００インチ／秒２）で減速していき、やがてキャリッジ２は静止する。
【００７１】
図４を用いて説明したように、キャリッジを加速度ａ１２とａ１３となるように制御する際にサブタンクへのインク充填が行われ、キャリッジの加速度をａ１１とａ１４となるように制御する際には、空気の移動のみが行われインクの充填は行われない。そして加速時の加速度ａ１３と減速時の加速度ａ１２が同じ場合には、各走査（往方向または復方向への１回の走査）で同じ量のαｍｌのインクが充填されるといえる。本実施形態においては、加速度ａ１３と加速度ａ１２とが共に２００インチ／秒２となるようにキャリッジを走査した場合には、１回の走査（往方向または復方向の走査）で約０．０４ｍｌのインクがサブタンクへ充填されることが実験的に確かめられている。このような充填量は供給チューブの径や長さ等によって適宜変わってくるため予め加実験的に取得しておくことが好ましい。なお、加速度が大きくなるにつれて供給チューブ内のインクが受ける動圧も大きくなりインクの充填量が多くなるため、予め複数の加速度で走査させて各加速度におけるインク充填量を実験的に取得しておいても良い。
【００７２】
図６は、本実施形態におけるサブタンクのインク充填量を算出する制御を説明するためのフローチャートである。
【００７３】
まずステップＳ１０２にて記録動作が開始されると、加速度制御されたキャリッジ走査が１回終了したか否かをチェックする（Ｓ１０３）。キャリッジ走査が１回終了していれば、メインタンクからサブタンクへのインク充填が行われているといえるため、ステップＳ１０４にて既に充填されているインク充填量Ａ（ｍｌ）に所定量ｘｍｌ（例えば０．０４ｍｌ）を追加する。そして記録動作が終了していなければ、またステップＳ１０３からの一連の動作を繰り返し、キャリッジを走査する毎に所定量ｘが加算されていく。
記録動作が終了していれば（Ｓ１０５）、インク充填量の算出シーケンスを終了する（Ｓ１０６）。
【００７４】
（インク残量検知制御）
次に、上述のようなインク充填量の算出結果に基づいてサブタンクのインク残量を検知（残量算出）する際の制御について詳細に説明する。
【００７５】
図７はメインタンク交換中にサブタンク内のインクを用いて記録動作を行っている際の制御を示すフローチャートである。ステップＳ３０２にて記録動作が開始されると、吐出ドットカウンタ１１９から得られる（Ｓ３０４）吐出ドット数情報に１ドットの吐出量を掛け合わせることでインク消費量Ｚを算出する（Ｓ３０３）。次に、図６のフローチャートで示したインク充填量算出シーケンスを行いインクの充填量Ａを算出する（Ｓ３０５）。
【００７６】
そして記録開始時点での初期のサブタンク内のインク残量Ｔｉｎｉからインクが消費された量Ｚを減算し、且つインクが充填された量Ａを加算することで、その時点におけるサブタンクのインク残量Ｔを算出する（Ｓ３０６）。そしてインク残量Ｔの値が、サブタンクインクの使用可能量の下限値であるα以下となったかを判定する（Ｓ３０７）。α未満となると、サブタンク内のインクを使い切ってしまい、サブタンクから記録ヘッドへ連通している供給チューブ内に空気を混入してしまう恐れがある。そして一旦供給チューブ内に空気が混入してしまうと、記録ヘッドのノズル内に空気が入り込んで正常な吐出が出来なくなったり、入り込んだ空気を排出するためのクリーニング処理などによって無駄にインクを消費してしまうという問題が発生する。そのためインク残量Ｔが使用下限量α未満になったと判定（Ｓ３０７）した場合には、即座に記録動作を中断し（Ｓ３０８）メインタンクの交換が終了することを待つように通知して（Ｓ３０９）シーケンスを終了する。
【００７７】
一方インク残量Ｔが使用下限量α以上であれば一連の動作を継続し、記録動作が終了した時点（Ｓ３１１）で初期のインク残量Ｔｉｎｉへ最終的なインク残量Ｔを代入してシーケンスを終了する（Ｓ３１２）。
【００７８】
以上の構成によれば、記録装置のコストアップや大型化をすることなく、キャリッジの加速度制御で充填されるインク充填量を反映した正確なサブタンク内のインク量を迅速に算出することができる。そして常時サブタンクを満タン状態にしなくとも、インク量に応じて記録動作を開始してもよいか判断できるため、安心してメインタンク交換中にも記録動作を継続することができ、スループットの低下を防止することができる。
【００７９】
なお、図６に示すフローチャートではキャリッジの走査毎にインク充填量を加算してインク量を算出する例を示したが、記録動作終了までの総走査回数をカウントしておき、記録動作終了時点でのインク量を算出してもよい。
【００８０】
また、本実施形態においては記録動作に伴う走査時のみインクが充填されるとしてインク量算出制御を説明したが、記録動作を伴わずにキャリッジを走査する場合も加速度に応じてサブタンク内のインク量は変化する。そのため記録動作を伴わずにキャリッジを往復走査させる場合にも同様に、キャリッジの走査回数に応じてインク充填量を加算していく制御を行いサブタンクのインク残量を算出すればよい。
【００８１】
また、本実施形態では等加速度の場合を例に説明したが、等加速度でない場合でも各走査で充填されるインク充填量を求めておき、各走査で充填されるインク充填量とキャリッジの走査回数とからインク残量を算出することもできる。
【００８２】
また、各加速条件におけるインク充填量をテーブルとして保持し、そのテーブルを参照して各走査におけるインク充填量を求め、インク残量を算出することもできる。
【００８３】
また、本実施形態においてはインク残量が使用下限量を下回った場合にメインタンクの交換を待つような制御とした。しかし常時インク残量と使用下限量とを比較し、継続記録可能な残りの記録枚数等を操作パネルやホストコンピュータを介してユーザーへ報知するなど、インク残量の値を活用してユーザビリティを向上させることも可能である。
【００８４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では加速時の加速度ａ１３と減速時の加速度ａ１２とが同じとなるように制御された場合のインク充填量を算出してインク残量を求める場合を説明した。本実施形態においては加速時の加速度ａ１３と減速時の加速度ａ１２とが異なる場合のインク充填量の算出について説明する。
【００８５】
なお本実施形態においては第１の実施形態と異なる部分のみの説明を行い、インクの充填方法およびインク残量の算出については同様であるため説明を省略する。。
【００８６】
本実施形態における往復走査（双方向記録とも表現する）中のサブタンクへのインク充填におけるキャリッジ２のキャリッジ速度及び加速度プロファイルの例を図８に示す。図８におけるＳ１方向を正、Ｓ２方向を負としている。
【００８７】
図８（ａ）は横軸が時間、縦軸がキャリッジ２の移動速度を示しており、図８（ｂ）は横軸が時間、縦軸がキャリッジ２の加速度を示している。図８（ａ）では、キャリッジ２は時間０において静止している。キャリッジ２が加速度ａ１１（例えば２００インチ／秒２）でＳ１方向に移動を開始し、所定時間移動後、所定の速度（例えば２５インチ／秒）に達し一定の速度で移動する。更に所定時間移動後、加速度ａ１２（例えば２３０インチ／秒２）で減速していき、やがてキャリッジ２は静止する。次に、キャリッジ２は加速度ａ１３（例えば２００インチ／秒２）でＳ２方向に移動を開始し、所定時間移動後、所定の速度（例えば２５インチ／秒）に達し一定の速度で移動する。更に所定時間移動後、加速度ａ１４（例えば２３０インチ／秒２）で減速していき、やがてキャリッジ２は静止する。
【００８８】
そして、本実施形態において加速度ａ１２（加速度ａ１２を２３０インチ／秒２）となるように制御したＳ１方向の走査の際には、約０．０５ｍｌのインク量が充填されることが実験的にわかっている。また加速度ａ１３（加速度ａ１３を２００インチ／秒２）となるように制御したＳ２方向への走査の際には、約０．０４ｍｌのインク量が充填されることが実験的にわかっている。
【００８９】
図９は、本実施形態におけるインク充填量を算出する制御のフローを説明するためのフローチャートである。第１の実施形態と同様、ステップＳ２０３にて１回のキャリッジ走査が終了したことを確認すると、次に当該キャリッジ走査の移動方向がＳ１方向であったか否かを確認する（Ｓ２０４）。
【００９０】
Ｓ１方向の走査であればインク充填量は０．０５ｍｌ程度であるため、ステップＳ２０５にて既に充填されているインク充填量Ａ（ｍｌ）に０．０５ｍｌを加算するように制御を行う。一方Ｓ２方向の走査である場合にはインク充填量は０．０４ｍｌ程度であるため、ステップＳ２０６にて既に充填されているインク充填量Ａ（ｍｌ）に０．０４ｍｌを加算するよう制御を行う。ステップＳ２０７にて記録動作が終了したことを検知すると、インク量算出シーケンスを終了する（Ｓ２０８）。
【００９１】
以上の構成によれば、記録装置のコストアップや大型化をすることなく、キャリッジの加速度制御で充填されるインク充填量を反映した正確なサブタンク内のインク量を迅速に算出することができる。そして常時サブタンクを満タン状態にしなくとも、インク量に応じて記録動作を開始してもよいか判断できるため、安心してメインタンク交換中にも記録動作を継続することができ、スループットの低下を防止することができる。
【００９２】
なお、本実施形態ではキャリッジの移動方向によって加速条件が異なる場合の制御に関して説明したが、記録モードによって異なる加速度を用いる場合には記録モード毎に算出方法を変更したり、適宜加速条件の異なる制御に合わせて算出方法を変更してもよい。
【符号の説明】
【００９３】
２  キャリッジ
３  記録ヘッド
４  供給チューブ
８  供給システム
９  メインタンク
１０  サブタンク
１１  中空管
１２  バッファ室
１３  記録媒体
【図１】
2014079972.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014079972.tif 000008
【図７】
2014079972.tif 000009
【図８】
2014079972.tif 000010
【図９】
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