(57)【要約】【課題】記録ヘッドの目詰まりが改善され、記録ヘッドの吐出特性が良好なインク循環システムを提供する。【解決手段】本発明は、沈降する物体を含むインクを吐出するノズル及びこのノズルに接続された第１の流路を有する記録ヘッドと、前記第１の流路の上流に接続された第１のタンクと、前記第１の流路の下流に接続された第２のタンクと、前記第２のタンク内の流体を前記第１のタンクに循環させるための第２の流路と、を有し、前記沈降による物体の含有量の少ないインクを前記記録ヘッドに流すステップを有することを特徴とするインク循環システムである。【選択図】図８Ｂ
2011088293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈降する物体を含むインクを吐出するノズル及びこのノズルに接続された第１の流路を有する記録ヘッドと、
前記第１の流路の上流に接続された第１のタンクと、
前記第１の流路の下流に接続された第２のタンクと、
前記第２のタンク内の流体を前記第１のタンクに循環させるための第２の流路と、
を有し、
前記沈降による物体の含有量の少ないインクを前記記録ヘッドに流すステップを有することを特徴とするインク循環システム。
【請求項２】
沈降する物体を含むインクを吐出するノズル及びこのノズルに接続された第１の流路を有する記録ヘッドと、
前記第１の流路の上流に接続された第１のタンクと、
前記第１の流路の下流に接続された第２のタンクと、
前記第２のタンクの流体を前記第１のタンクに循環させるための第２の流路と、
を有し、
前記第１のタンク又は前記第２のタンク内の前記物体の沈降速度よりも小さな平均速度となるように、前記第１の流路内のインク速度が調整されているクリーニングモードを有することを特徴とするインク循環システム。
【請求項３】
沈降する物体を含むインクを吐出するノズル及びこのノズルに接続された第１の流路を有する記録ヘッドと、
前記第１の流路の上流に接続された第１のタンクと、
前記第１の流路の下流に接続された第２のタンクと、
前記第２のタンク内のインクを前記第１のタンクに循環させるための第２の流路と、
を有し、
前記循環を停止した状態で前記第１の流路にインクを流す第１のステップと、
前記循環を開始した状態で前記第１の流路にインクを流す第２のステップと、
を有することを特徴とするインク循環システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置のインク循環システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、比較的簡易な構成であり、かつ記録媒体に文字や画像を直接形成することができるため、様々な分野に応用されている。このような装置には、インク滴を吐出する記録ヘッドが設けられている。記録ヘッドは、一般的に、インクが通過する孔からなるノズル部と、その近傍に配置された圧電素子や発熱素子等の駆動部とを有し、外部からの駆動信号を駆動部に与えることで、ノズル部から記録媒体にインクを吐出して画像を形成する。
【０００３】
一般的に、形成される画像には、高精細さが求められている。このため、ノズル部には数１０μｍ程度の径に微細加工されている。半面、ノズル加工の微細化に伴い、インクに混入した異物等がノズルの目詰まりを発生させる。
【０００４】
この問題に対処するために、例えば特許文献１には、インク循環方式と称されるインク経路を備えたインクジェット記録装置が開示されている。インク循環方式では、例えば、記録ヘッドの駆動とは別に、インクを循環させるポンプを用いて記録ヘッドに連通するインクを循環させ、さらに、このインク経路内の異物や気泡を除去するためのフィルタを流路に設けている。このように、インクを循環させることで、揮発や蒸発により粘度の高くなったインクを均一化できる。さらに、フィルタを設けることにより、記録ヘッドに流れ込むインクの異物等を除去することができる。この結果、ノズルによるインク吐出不良を無くして画像形成の信頼性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１３４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したインク循環方式は、画像形成の品位を比較的安定にさせることができるという利点から、高速さ・信頼性・高稼働率が求められる産業用プリンタ等に採用されるようになってきている。
【０００７】
しかし、インク循環方式においても、インクジェット記録装置の電源投入前や停止後は、記録ヘッド内のインクに含まれる微小物体が沈降して、ノズル近傍に集まり、起動させた際に目詰まりを引き起こす可能性がある。
【０００８】
また、このようなインクジェット記録装置に用いるインクは、色料という観点で大別すると、染料系インクと顔料系インクとに大別される。染料系インクは、顔料系インクで見られるような顔料の沈降等の問題が少ないため、ノズルの目詰まりが少ないが、近年は、耐水性や濃度特性に優れる等の利点を有する顔料系インクが普及している。
【０００９】
例えば、このような顔料系インクは、撹拌せずに放置すると、顔料が沈降したり凝集したりする傾向にある。従って、インクジェット記録装置を起動しない状態で長期間放置すると、インク内の顔料が凝集や沈降を起こす。そして、凝集や沈降が起きた状態で装置を駆動すると、記録ヘッドのノズルの目詰まりが起こりやすい。例えば、数週間から数ヶ月といった長期の放置後に装置を起動させると、沈降した顔料が記録ヘッドのノズル内部に大量に流れ込み、目詰まりを発生させたり、吐出されたインクの飛行曲がり等を発生させたりする虞がある。
【００１０】
また、顔料の沈降や凝集は、経時変化のみならず、温湿度依存性もある。例えば、インクを高温下に放置すると、インクの粘度が下がるため、沈降・凝集が起きやすくなる。また、水性インクのように乾燥が起こることもある。
【００１１】
さらに、比重の大きな顔料を含むインク等、多種多様なインクに対応したいという市場要求もある。例えば、紫外インクジェットプリンタのように、透明な樹脂フィルムへの画像形成が可能な装置においては、文字等を記録する下地に白色のインクで画像を形成する場合がある。こうした白色のインクの顔料には、ＴｉＯ２のように比較的比重の大きな顔料が用いられる。すると、やはり前述のような顔料の沈降の問題が起こりやすくなる。従って、インクの種類や色の数を増やそうとして顔料等の配合の種類が増加すると、顔料の沈降によるノズルの目詰まりが起こりやすくなる。
【００１２】
このように、目詰まりの要因は、経過時間、温湿度及びインクの色等の多岐に亘るため、あらゆる環境条件に対して目詰まりを起こさないインクを設計することは困難である。
【００１３】
そこで、本発明は、記録ヘッドの目詰まりが改善され、記録ヘッドの吐出特性が良好なインク循環システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による実施形態は、沈降する物体を含むインクを吐出するノズル及びこのノズルに接続された第１の流路を有する記録ヘッドと、前記第１の流路の上流に接続された第１のタンクと、前記第１の流路の下流に接続された第２のタンクと、前記第２のタンク内の流体を前記第１のタンクに循環させるための第２の流路と、を有し、前記沈降による物体の含有量の少ないインクを前記記録ヘッドに流すステップを設けたことを特徴とするインク循環システムである。
【００１５】
本発明による他の実施形態は、沈降する物体を含むインクを吐出するノズル及びこのノズルに接続された第１の流路を有する記録ヘッドと、前記第１の流路の上流に接続された第１のタンクと、前記第１の流路の下流に接続された第２のタンクと、前記第２のタンクの流体を前記第１のタンクに循環させるための第２の流路と、を有し、前記第１のタンク又は前記第２のタンク内の前記物体の沈降速度よりも小さな平均速度となるように、前記第１の流路内のインク速度が調整されているクリーニングモードを有することを特徴とするインク循環システムである。
【００１６】
本発明によるさらなる他の実施形態は、沈降する物体を含むインクを吐出するノズル及びこのノズルに接続された第１の流路を有する記録ヘッドと、前記第１の流路の上流に接続された第１のタンクと、前記第１の流路の下流に接続された第２のタンクと、前記第２のタンク内のインクを前記第１のタンクに循環させるための第２の流路と、を有し、前記循環を停止した状態で前記第１の流路にインクを流す第１のステップと、前記循環を開始した状態で前記第１の流路にインクを流す第２のステップと、を有することを特徴とするインク循環システムである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、記録ヘッドの目詰まりが改善され、記録ヘッドの吐出特性が良好なインク循環システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明のインク循環システムを搭載したインクジェットプリンタの概略図である。
【図２】図２は、インク循環システムを備えたインク経路を示す概略図である。
【図３】図３は、記録ヘッドの１つの拡大図である。
【図４】図４は、インク循環システムの制御系を示すブロック図である。
【図５】図５は、インクジェットプリンタの起動から終了に至る動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第１実施形態におけるインク循環システムのクリーニング処理の動作手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第１実施形態におけるインク循環システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図８Ａ】図８Ａは、インク循環システムの起動前の状態を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、インク循環システムのクリーニング時の状態を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、インク循環システムの循環ポンプ起動時の状態を示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、インク循環システムの循環ポンプ駆動時の状態を示す図である。
【図８Ｅ】図８Ｅは、インク循環システムの定常循環時の状態を示す図である。
【図９】図９は、インク循環システムの記録ヘッド内のインクの顔料濃度の時間変化を示す図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態におけるインク循環システムのクリーニングモードの動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、循環ポンプの連続循環モード並びに間欠循環モードの動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、従来技術のインク経路を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係るインク循環システムについて、図面を参照して説明する。以下の説明では、図面における水平方向で記録媒体の搬送方向をＹ方向、記録媒体の搬送方向と直交する水平方向をＸ方向、Ｘ方向とＹ方向とに直交する高さ方向をＺ方向と定義する。
【００２０】
まず、図１乃至図４を参照して、本発明のインク循環システムを搭載したインクジェット記録装置であるインクジェットプリンタ１の構成について説明する。
【００２１】
図１は、本発明のインク循環システムを搭載したインクジェットプリンタ１の概略図である。  
プリンタ１は、記録用紙等の記録媒体２を順次供給する供給部３と、供給された記録媒体２を搬送する搬送機構４と、搬送された記録媒体２に微小な液滴のインクを吐出するインクジェットヘッドである記録ヘッド５と、この記録ヘッドをインク経路上に含むインク循環システムを備えたインク経路６（図１には記録ヘッド５のみ示す）と、画像が形成された記録媒体２を収容する排出部７と、画像形成を含めプリンタ全体を制御する制御部８と、により構成されている。
【００２２】
記録ヘッド５は、インクが導通するノズル部と、このノズル部の近傍に配置された不図示の駆動部とを有する。ノズル部には、搬送された記録媒体２と対向する面に複数のノズル５ａが形成されたノズル面が配置されている。記録ヘッドは、記録媒体２の幅よりも長いノズル長を有するライン型記録ヘッド、又は記録媒体の幅よりは短い短尺記録ヘッドが記録媒体の搬送方向と直交する方向に沿って複数、例えば６個が互い違いに配列された記録ヘッドである。ここでは、この記録ヘッドを色毎に、例えば、Ｙ方向の上流側から、シアン、ブラック、マゼンタ、イエロー（以下、Ｃ、Ｋ、Ｍ、Ｙと示す）の順で４つの記録ヘッドを配列している。
【００２３】
制御部８は、ＬＡＮ９によりパーソナルコンピュータ１０に接続されている。ユーザがパーソナルコンピュータ１０に画像記録コマンドを入力すると、文字・画像データがＬＡＮ９を経由して制御部８に転送され、搬送機構４及び記録ヘッド５の駆動部等が適宜駆動される。そして、インクが、記録ヘッド５のノズル５ａから１〜７ドロップの規定量として吐出され、記録媒体２上に着弾する。例えば、８階調のモノクロ画像又は、フルカラー画像が記録される。
【００２４】
インクは、顔料を含む油性インクである。インクは、ＣＫＭＹの各色に対し、例えば、C. I. Pigment Blue、C. I. Pigment Red、C. I. Pigment Yellow、C. I. Pigment Blackを顔料として含んでいる。さらに、インクには、顔料を分散させるための分散剤が添加されている。白色インクを使用する場合は、顔料として酸化チタンを含むインクを使用することができる。黒色インクを使用する場合は、顔料としてカーボンブラックを含むインクを使用することができる。また、耐摩擦剤その他の補助剤を含むインクを使用することができる。
【００２５】
図２は、インク循環システムを備えたインク経路６の概略図である。プリンタ１は、ＣＫＭＹの４色毎に独立したインク経路を有しているが、ここでは任意の１色のインク経路のみを示している。
【００２６】
インク経路６は、前記記録ヘッド５と、インクボトル１１と、インクボトル１１から供給されるインク及び記録ヘッド５から排出されるインクを収容する下流側タンク１２と、記録ヘッド５に供給するインクを収容する上流側タンク１４と、下流側タンク１２内のインクを上流側タンク１４へ汲み上げるポンプ１３と、により構成されている。
【００２７】
さらに、インク経路６は、下流側タンク１２からポンプ１３を介して上流側タンク１４にインクを供給するインク帰還経路１６と、上流側タンク１４から記録ヘッド５にインクを供給するインク供給経路１７と、記録ヘッド５から下流側タンク１２にインクを排出するインク排出経路１８と、を有している。さらに、インクボトル１１から下流側タンク１２にインクを適宜補給するインク補給経路１５を有している。
【００２８】
下流側タンク１２には、このタンク内のインク液面高さを検出する液面センサ１９が設けられている。また、上流側タンク１４には、このタンク内の異なるインク液面高さを検出する２つの液面センサ２０、２１が設けられている。液面センサ２１は、液面センサ２０よりＺ方向で高い位置に取り付けられている。さらに、下流側タンク１２及び上流側タンク１４の上部には、これらタンク内の圧力を調整するための大気開放バルブ２２、２３がそれぞれ設けられている。
【００２９】
インク補給経路１５には、インク供給バルブ２４が設けられている。インク循環経路内のインクが不足した場合には、このインク供給バルブ２４を適宜開くことにより、インク補給経路１５を介してインクボトル１１から下流側タンク１２へインクを補給する。
【００３０】
記録ヘッド５のノズル部のノズル５ａは、内径が、例えば、３０μｍに加工されている。これらノズル５ａは、図３に示すように、内部流路５ｂと連結されており、内部流路５ｂを経由してインク供給経路１７及びインク排出経路１８とインクを導通する。インクは、ノズル５ａにおいて、Ｚ方向上方に窪んだメニスカスを形成する。記録ヘッド５の駆動部に駆動電圧を与えると、駆動部からメニスカスに圧力が与えられ、かくして、ノズル５ａから所望のインク滴が吐出される。
【００３１】
ノズル部は、他の部位に比較して十分に繊細であるため、インクの吐出によりインクが消耗されると、ノズル部の毛管力によりインクを引き込む働きをする。従って、インクは、大気開放となっている上流側タンク１４より適宜供給される。  
インク及びノズル部の材質は、インクとの相性が適切に調整されており、この結果、インクメニスカスによる圧力は、約２ｋＰａ程度の負圧となっている。
【００３２】
下流側タンク１２は、記録ヘッド５よりもＺ方向下方に設けられており、下流側タンク１２内のインク液面高さは、記録ヘッド５のノズル面よりもＺ方向下方に高さＨ１だけ低くなるように設計されている。また、上流側タンク１４は、記録ヘッド５よりもＺ方向上方に設けられており、上流側タンク１４内のインク液面高さは、記録ヘッド５のノズル面よりもＺ方向上方に高さＨ２だけ高くなるように設計されている。すなわち、下流側タンク１２と上流側タンク１４との液面高さの差（水頭差）は、Ｈ１＋Ｈ２＝Ｈ３である。
【００３３】
記録ヘッド５のノズル面の高さ位置は、Ｈ１＞Ｈ２となるように調整されている。具体的には、例えば、Ｈ１＝３０ｃｍ、Ｈ２＝２０ｃｍ、Ｈ３＝５０ｃｍ程度となるように調整されている。
【００３４】
このような水頭差の関係により、大気開放バルブ２２、２３を開閉すると、記録ヘッド５内のインクには、下流側タンク１２及び上流側タンク１４による加減圧が与えられるが、総和としては大気圧をやや下回る程度の負圧となる。プリンタ１が対応するインクの比重は１程度であり、このとき、記録ヘッド５内のインクの圧力の絶対値は、ノズルに形成されるインクメニスカスによる負圧の絶対値を下回る程度に調整されている。また、バルブ２２、２３の開閉等を行ってもインクが不用意に流出しないように、各タンク及びインク経路の配置が適切に調整されている。
【００３５】
図４は、インク循環システムの制御系を示すブロック図である。  
制御部２５は、入力回路２６と、電源回路２７と、制御回路２８と、入出力回路２９と、記憶回路３０と、流路系制御回路３１と、循環ポンプ駆動回路３２と、バルブ駆動回路３３と、により構成されている。
【００３６】
外部電源３４により制御部２５に入力信号が送信されると、入力回路２６を通して電源回路２７及び制御回路２８に信号が送出される。制御回路２８は、入出力回路２９、記憶回路３０及び流路系制御回路３１と信号を送受信する。流路系制御回路３１には、下流側タンク１２の液面センサ１９及び上流側タンク１４の液面センサ２０、２１から各タンク内のインク液面高さ情報が送信され、これら情報により、流路系制御回路３１は、循環ポンプ駆動回路３２及びバルブ駆動回路３３に信号をそれぞれ送出する。循環ポンプ駆動回路３２は、循環ポンプ１３に、バルブ駆動回路３３は、大気開放バルブ２２、２３に、それぞれ信号を送出し、制御する。
【００３７】
次に、インクジェットプリンタ１の起動から終了に至る動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。  
まず、プリンタ１を起動させる前に、ユーザがプリンタ１の内部にインクボトル１１を装着する。そして、プリンタ１の主電源を投入する（ステップＳ１）。
【００３８】
主電源が投入されると、プリンタ１の各構成部位が起動し、制御部２５は初期化処理を行い（ステップＳ２）、液面センサ１９、２０、２１並びに不図示の各種センサの状態を取得する。そして、これら各種センサにより取得された情報により、各タンク内のインクが適量か否かを判断する（ステップＳ３）。すなわち、インクボトル１１の有無や下流側タンク１２及び上流側タンク１４内のインク量を監視する。インクが適量であれば（ＹＥＳ）、後述のクリーニング処理に移る（ステップＳ４）。インクが所定量に達していない場合には（ＮＯ）、以下に詳述するインク充填処理に移り（ステップＳ５）、インクボトル１１から下流側タンク１２にインクを補給する。そして、ステップＳ４又はステップＳ５の後、画像記録可能状態である待機モードに入る（ステップＳ６）。
【００３９】
なお、インク切れや記録媒体の不足等が見つかった場合は、エラーを告知、例えば、パーソナルコンピュータ１０にエラー表示がされて、必要な措置をユーザに促す等、このフローチャートを抜けて、不図示の適切な処置が行われる。
【００４０】
待機モード（ステップＳ６）では、ＬＡＮ通信により受信ポートを繰り返し監視して、画像記録開始信号及び画像データ等の受信を行う。受信した場合には、画像記録処理を行う。詳細は後述する。
【００４１】
待機モード（ステップＳ６）の後、各タンク内のインク量が適量か否か判断される（ステップＳ７）。インク量が不足している場合には（ＮＯ）、インク充填処理（ステップＳ５）に移り、インクボトル１１からインクを補給する。インクが適量であれば（ＹＥＳ）、プリンタ１の主電源がＯＮか否か判断される（ステップＳ８）。主電源ＯＮであれば（ＹＥＳ）、再び待機モード（ステップＳ６）に移る。これにより、プリンタ１は、画像記録コマンドを繰り返し監視する状態となる。主電源ＯＦＦの場合には（ＮＯ）、終了処理に移る（ステップＳ９）。終了処理では、各バルブの密閉や駆動部の退避等が行われた後、主電源が遮断する。この後、主電源が遮断した状態でユーザがプリンタ１の電源ボタンを押すと、再度、プリンタが起動する。
【００４２】
従って、プリンタ１を起動して放置すると、待機モードとなり（ステップＳ６）、この待機モードにおいて、画像記録コマンドを受信すると、画像記録処理が実行され、また、この待機モードの後、各タンク内のインクが適量か否かの判断（ステップＳ７）、電源ＯＮか否かの判断（ステップＳ８）の各ステップが繰り返し実行される状態となる。インクが不足した場合には、随時、インク充填処理（ステップＳ５）に移り、インクボトル１１からインクが補充される。
【００４３】
次に、インク充填処理（ステップＳ５）について説明する。  
プリンタ１は、初期状態では、大気開放バルブ２２、２３及びインク供給バルブ２４が閉じた状態となっている。
【００４４】
前述のステップＳ３において、各タンク内のインクが所定量充填されていないと判断されると、まず、下流側タンク１２の大気開放バルブ２２と、インク供給バルブ２４とが、所定の時間Ｔ０だけ開放される。インクボトル１１は、下流側タンク１２よりもＺ方向上方に配置されているため、これらバルブの開放により、インクが、インクボトル１１からインク補給経路１５を経由して下流側タンク１２に流入する。インク供給バルブ２４は、インクのオーバーフロー等の問題が起きないように、インク供給時のみ、所定の時間Ｔ０だけ、限定的に開放される。下流側タンク１２内のインク液面高さが液面センサ１９により検出され、所定のインク量を超えると、インク供給バルブ２４は密閉される。大気開放バルブ２２は、開放されたままである。
【００４５】
次に、上流側タンク１４の大気開放バルブ２３が開放され、ほぼ同時に循環ポンプ１３が駆動される。これにより、下流側タンク１２内のインクがインク帰還経路１６を経由して上流側タンク１４に汲み上げられる。このとき、大気開放バルブ２２、２３が開放されているため、上流側タンク１４に供給されたインクは、インク供給経路１７、記録ヘッド５の内部及びインク排出経路１８を経由して、下流側タンク１２に流れ込む。
【００４６】
初期充填時には、循環ポンプ１３によりインク帰還経路１６を流れるインク量は、インク排出経路１８を流れるインク量を上回るように調整されている。従って、時間の経過に伴って、下流側タンク１２内のインク量が減少し、上流側タンク１４内のインク量が増加していく。
【００４７】
上流側タンク１４のインク液面が上昇し、インク量が増加するのに従って、上流側タンク１４の液面センサ２０、２１が、タンク内のインク量が適量となったか否かを検出する。また、下流側タンク１２の液面センサ１９が、下流側タンク１２内のインク量を検出する。かくして、下流側タンク１２又は上流側タンク１４のいずれかのインク量が不足している場合は、再度、インク供給バルブ２４を開放する動作に戻り、前述の手順を繰り返す。
【００４８】
以上のインク充填動作を随時繰り返すことで、インク循環経路内のインク量は、常に適切な量に調整される。  
なお、図２に示すように、下流側タンク１２には、上流側タンク１４から記録ヘッド５を経由して流れ込むインクを受容する体積が予め設けられている。
【００４９】
図２の各タンク内のインク液面高さは、インク量が適切となった状態を示しており、具体的には、下流側タンク１２の液面センサ１９及び上流側タンク１４の液面センサ２１の高さ位置までインク液面が達した状態となっている。この状態に至ると、インク充填処理（ステップＳ５）は完了し、画像記録可能状態である待機モード（ステップＳ６）となる。
【００５０】
次に、待機モード（ステップＳ６）での画像記録処理について説明する。  
待機モードでは、図１に示すように、プリンタ１は、ＬＡＮ９を介して画像記録コマンド及び画像・文字データの受信待ちの状態となっており、受信ポートを監視している。また、前述のように、記録ヘッド５に供給されたインクは、ノズル部に連通している。
【００５１】
待機モードにおいて、プリンタ１の制御部８が画像記録コマンド及び画像データ等を受信すると、ＣＫＭＹの４色の記録ヘッド５の駆動部が駆動する。駆動パルスによりノズル部分のインクに与えられる圧力は、前述のインクメニスカスを超える程度に調整されている。これにより、インク滴がノズル面から吐出する。各インク滴は、記録媒体２に着弾して画像を形成する。記録ヘッド５に与えられる駆動電圧は、記録媒体２の搬送位置に対応して与えられるようになっており、プリンタが受信したデータに対応した画像が記録媒体２の面に形成される。そして、搬送機構４により、記録媒体２は排出部７へと搬送される。ユーザは、排出部７から所望の記録媒体を取り出す。
【００５２】
次に、電源投入時に既にタンク内にインクが適量充填されている場合のクリーニング処理（ステップＳ４）について説明する。
【００５３】
第１実施形態においては、クリーニング処理は、起動時に既にインクが充填されている際にのみ行い、初期充填時には行わない。なぜならば、初期充填時には、通常、プリンタ１の内部に未開封のインクボトル１１を装填し、このインクボトル１１内のインクは、下流側タンク１２及び上流側タンク１４を経由したのち、記録ヘッド５に至る。未開封のインクボトル１１を開封した直後のこのボトル内のインクは、通常、大気に触れていないため、変質・凝集等の発生はなく、異物の混入も少ない。なおかつ、インクが沈降・凝集する高さ（後述する沈降高さ）に比較すると、インクボトル１１から記録ヘッド５に至るインク経路は十分に長い。従って、初期充填時には、記録ヘッド５に至るインクは十分に撹拌されており、以後、循環が継続するのであるから、クリーニング処理を行う必要はない。
【００５４】
一方、起動時に各タンク内にインクが既に充填されている場合には、クリーニング処理（ステップＳ４）を行う。本発明におけるクリーニング処理とは、インク経路内における記録ヘッド５のノズル内部やオリフィス状となった部分のように、流路が比較的に狭くインクが滞留しやすい箇所の顔料の沈降による堆積等を除去あるいは改善する処理を指す。
【００５５】
図６は、第１実施形態のインク循環システムのクリーニング処理のフローチャートである。また、図７は、クリーニング処理を含む動作を示すタイミングチャートである。
【００５６】
図８Ａは、インク循環経路の初期状態を示している。図６に示すように、クリーニング処理が開始されると（ステップＳ１０）、まず、各種センサに異常があるか否かが判断される（ステップＳ１１）。異常が検出された場合は（ＹＥＳ）、何もせず処理を終了して制御を上位に返す（ステップＳ１７）。異常が検出されなければ（ＮＯ）、大気開放バルブ２２、２３が開放される（ステップＳ１２）。すると、上流側タンク１４内のインクは、インク供給経路１７、記録ヘッド５及びインク排出経路１８を経由して下流側タンク１２に流れる。この状態を図８Ｂに示す。
【００５７】
プリンタの製品仕様において推奨されているインクについては、予め顔料濃度等が規定されている。従って、図８Ａに示す顔料の沈降高さＨ４は、推奨されている顔料インクについて、事前に実験的に見積もることができる。例えば、数ヶ月の放置実験を行うことでインクの顔料の沈降高さＨ４を測ることができる。上流側タンク１４へのインク供給経路１７の開口位置Ｈ５は、この沈降高さＨ４が予め考慮されており、この高さＨ４よりもＺ方向上方に取り付けられている（Ｈ４＜Ｈ５）。従って、長期間、例えば、数週間、プリンタが使用されず、電源の投入時にインクの顔料の沈降が起きていても、この沈降部分が記録ヘッド５に直接流れ込まない。なお、インクの種別によって含有される物体は異なっており、沈降する物体は、顔料に限定されるものではない。本実施形態では、下流側タンク１２に接続するインク排出経路１８及びインク帰還経路１６においても、タンク底面よりも高い位置に経路開口が設けられている。他方、上流側タンク１４内の沈降によって生じた顔料濃度の低い部分は、顔料を分散させるための分散剤の濃度が高い状態となっている。
【００５８】
この結果、図８Ｂに示すように、大気開放バルブ２２、２３の開放により、顔料濃度が低く分散剤濃度の高い、即ち、顔料の含有量が少なくなったインク（上澄みインク）が記録ヘッド５に流れ込む。このインクは、記録ヘッド５の内部に堆積している顔料を攪拌して、インク排出経路１８に押し流す。また、分散剤濃度の高いインクが流れ込んだことで、顔料や蓄積物はこの流れ込んだインク中に分散・溶解する。この間、上流側タンク１４の液面センサ２０、２１の出力は監視されており（ステップＳ１３）、インクの流量が適正であることが監視されている。
【００５９】
このときインク排出経路１８を流れるインクの流量Ｑ１は、例えば、Ｑ１＝２ｍｌ／ｓ程度となるように、インク排出経路１８の流路抵抗が調整されている。
【００６０】
所定の時間を経た後、循環ポンプ１３が駆動する（ステップＳ１４）。この状態を図８Ｃに示す。前述のように、循環ポンプ１３によるインク帰還経路１６の流量は、インク排出経路１８の流量をやや上回るように調整されている。これにより、一旦下がった上流側タンク１４内のインク液面高さは、次第に復帰して、図８Ｄに示すように、元の状態に戻る。
【００６１】
この間、液面センサ２１の出力は監視されており（ステップＳ１５）、下流側タンク１２内のインク液面高さが適正となると、図８Ｅに示すように、大気開放バルブ２２が密閉される（ステップＳ１６）。
【００６２】
かくして、下流側タンク１２内の気体部分は密閉状態となるので、インク帰還経路１６、インク排出経路１８を通過するインクの流量は略同一となり、これら経路内を流れるインクの流量Ｑ２は、循環ポンプ１３によって制御された状態となる。具体的には、Ｑ２＝３ｍｌ／ｓ程度となるように循環ポンプ１３の駆動力が調整されている。
【００６３】
このとき、上流側タンク１４に設けられた大気開放バルブ２３は、開放された状態となっている。従って、この状態で記録ヘッド５を駆動させて画像記録を行うと、下流側タンク１２内のインク量を維持した状態でインクが消費されることになり、上流側タンク１４のインク液面高さが下がっていく。
【００６４】
このときのインクの流量Ｑ２は、Ｑ２＝３ｍｌ／ｓ程度となるように、循環ポンプ１３による圧力が調整されている。このときの流速は、下流側タンク１２、上流側タンク１４及び記録ヘッド５内における顔料の沈降速度を上回る速度に調整されており、循環ポンプ１３が連続駆動した状態となれば、顔料は十分に攪拌されて沈降や凝集は進行することはない。
【００６５】
また、図８Ｂ並びに図８Ｃに示すように、記録ヘッド５内に沈降した顔料は下流側タンク１２に流れ込む。この後、循環ポンプ１３の駆動により、インクの循環が開始するが、インク帰還経路１６とインク排出経路１８との水頭値は、図８Ａに示す顔料の沈降高さＨ４に比較すると高低差が十分に大きい。従って、上流側タンク１４から記録ヘッド５、下流側タンク１２を経由して上流側タンク１４に一巡したインクは、既に顔料等が十分に撹拌された状態となっている。以後、記録ヘッド５に流れるインクは十分に撹拌されているのでインクの含有物の均一性は良好な状態が維持される。
【００６６】
図９は、記録ヘッド５に流れ込むインクの顔料濃度を示している。起動時は、顔料濃度が低い状態であって次第に平均的な顔料濃度に至る。他方、分散剤の濃度は、高い状態から平均的な状態に至る。
【００６７】
微細加工がなされた記録ヘッド５の内部は、プリンタの起動時に分散剤の濃度の高いインクを通すことで洗浄された状態となり、起動時の目詰まりの問題は著しく改善する。この後、循環ポンプ１３の起動により、インク循環が継続する。
【００６８】
下流側タンク１２や上流側タンク１４の断面積に比較すると、インク帰路経路１６やインク排出経路１８の断面積や、記録ヘッド５内のインク流路の断面積は格段に小さい。従って、循環ポンプ１３によって一定の圧力が与えられたとき、断面積の小さな部分におけるインクの流速は格段に早いので、細部においては渦流や乱流が生じる。すると、記録ヘッド５内に堆積していた顔料は、渦流等によって下流側タンク１２に強制的に引き込まれる。また、上流側タンク１４には、不図示のフィルタが設けられており、異物等が除去される。
【００６９】
図１２は、従来技術を説明するための比較例である。  
循環系を構成しない従来技術によれば、インクの流れは一方向となる。従って、顔料の堆積や凝集は、そのままノズルに流れ込むことになり、ノズル部を痛める。  
また、従来技術によれば、インク循環システムを構成した場合であっても、循環ポンプにより圧力を加えたとき、顔料の堆積物が上流側タンク１４から記録ヘッド５に流れ込む虞がある。循環ポンプや水頭値による圧力により、顔料の堆積物や凝集物を記録ヘッド５の微細加工部に流し込むと、ノズル部の目詰まりを悪化させてしまう。  
さらに、従来技術によれば、プリンタの起動と同時に循環ポンプを駆動している。また、インク経路であるチューブの取り付け位置がタンクの下部に設けられているものがある。
【００７０】
この場合、図１２（Ａ）に示すように、プリンタの起動と同時に循環ポンプ１３を駆動すると、沈降した顔料は上流側タンク１４の底部に蓄積していることがあるので、沈降した顔料がタンクから流れ出すことになる。このような顔料は、記録ヘッド５に直接流れ込み、目詰まりを引き起こすことがある。
【００７１】
また、図１２（Ｂ）に示すように、プリンタの起動直後に循環ポンプ１３を駆動すると、循環ポンプの動力により上流側タンク１４内で凝集した顔料の塊が舞い上がることがある。こうしたインクがやはり記録ヘッド５に直接流れ込むことがある。
【００７２】
他方、記録ヘッド５内においても、顔料が凝集して塊となっていることがあるので、この塊が記録ヘッド５内のノズル部に流れ込むと、ノズル部の目詰まりを促進する虞がある。
【００７３】
本発明の第１実施形態によれば、図８Ａ並びに図８Ｂに示すように、循環ポンプを駆動する前に分散剤濃度の高いインクを記録ヘッド内に流し込むので、凝集した顔料は分散剤濃度の高い渦流等によって流し出される。さらに、このときの流量Ｑ１は、循環ポンプを駆動した流量Ｑ２よりも小さくなるように調整している（Ｑ１＜Ｑ２）。すなわち、起動初期時に、無理な圧力を記録ヘッド内に与えることなく内部のインクを流し（流量Ｑ１）、その後、駆動ポンプが駆動する動きとなる（Ｑ１＞Ｑ２）ので、目詰まりを促進することがない。  
また、本発明の第１実施形態によれば、沈降によって顔料が取り除かれたインクを起動時に先に流すことで、ノズルの目詰まりが著しく改善される。
【００７４】
次に、本発明の第２実施形態に係るインク循環システムについて説明する。  
図１０は、第２実施形態のインク循環システムのクリーニングモードのフローチャートである。また、図１１は、連続循環モード及び間欠循環モードにおける循環ポンプ１３の挙動を示すタイミングチャートである。
【００７５】
第２実施形態は、第１実施形態に記録ヘッド５をクリーニングするモードを付加したものである。すなわち、図４の待機モード（ステップＳ６）において、さらに、図１０に示すクリーニングモードを付加している。各タンク、インク経路等の配置については、第１実施形態と同様である。
【００７６】
第２実施形態では、画像記録処理がアイドルとなっている時間を監視するタイマカウンタが設けられている。また、循環ポンプ１３を連続循環モード（Ｃ１＝０）と間欠循環モード（Ｃ１＝１）との２つのモードで駆動する。
【００７７】
起動時には、循環ポンプ１３は連続循環モードに設定されている。待機モードに入ると（ステップＳ１８）、前述のように、プリンタ１の制御部８は受信ポートを監視する（ステップＳ１９）。そして、画像記録コマンドを受信したか否かを判断する（ステップＳ２０）。
【００７８】
受信した場合は（ＹＥＳ）、循環ポンプ１３の連続循環モードの設定を維持し、タイマカウンタのカウントの値Ｔ１をクリアする（Ｔ１＝０）（ステップＳ２１）。そして、画像記録を実行し（ステップＳ２２）、終了する（ステップＳ２６）。
【００７９】
受信しない場合は（ＮＯ）、タイマカウンタの値Ｔ１が増加する（Ｔ１＝Ｔ１＋１）（ステップＳ２３）。さらに、所定時間Ｔ２が経過したか判断する（ステップＳ２４）。経過していれば（ＹＥＳ）、循環ポンプ１３を連続循環モードから間欠循環モードへと切り替えて（ステップＳ２５）、終了する（ステップＳ２６）。経過していなければ（ＮＯ）、循環ポンプ１３が連続循環モードのまま終了する（ステップＳ２６）。
【００８０】
以上のステップＳ１８〜Ｓ２６が、図５の待機モード（ステップＳ６）において繰り返し実行される。
【００８１】
従って、画像記録処理がアイドルとなり、これらステップが繰り返し実行されると、タイマカウンタの値Ｔ１は増加していき、所定時間Ｔ２、例えば５分を過ぎた場合は、連続循環モードを間欠循環モードに切り替える。  
連続循環モードでの循環ポンプ１３の挙動は、図７並びに図１１（ａ）から明らかなように、本発明の第１実施形態と同等である。
【００８２】
他方、間欠循環モードでの循環ポンプ１３の駆動は、図１１（ｂ）に示すように、間欠的に行われる。すなわち、例えば、１０分に１度、１０秒間のみ、間欠的に循環ポンプを駆動する。具体的には、下流側タンク１２及び上流側タンク１４の内部における顔料の沈降速度に比較して、平均した流速がほぼ均衡するか、下回る速度となっている。他方、インク排出経路１８は、これらタンク１２、１４の断面積に対して十分に狭いため、顔料が沈降しないように、循環ポンプ１３の駆動時間が調整されている。
【００８３】
本発明の第１実施形態では、アイドル時間においては循環ポンプ１３が駆動した状態となるので、顔料の沈降は進まない。他方、本発明の第２実施形態では、所定時間Ｔ２の放置後に間欠循環モードに入ると、循環ポンプ１３は間欠的に動き、消費電力の低減が図られるとともに、顔料の沈降は少しずつ進む。
【００８４】
顔料の沈降が進みやすいのは、流速の低い部分であり、一般的に、流路の断面積が大きな箇所である。従って、沈降が進みやすい箇所は、下流側タンク１２及び上流側タンク１４である。他方、目詰まりが問題となりやすい記録ヘッド５内においては、流速が大きくなるので、間欠的に循環ポンプ１３を動作させると、記録ヘッド５内で沈降は進行しない。この結果、間欠循環モードにおいては、顔料は各タンク内に蓄積しやすい状態となる。
【００８５】
この状態で、画像記録コマンドを受信すると、間欠循環モードは、連続循環モードに戻って、画像記録が開始される。従って、平均的なインク濃度に復帰した状態で画像記録が行われる。
【００８６】
他方、間欠循環モードとなっている状態で長期間放置すると、下流側タンク１２及び上流側タンク１４においては、顔料の沈降が緩やかに進み、顔料が蓄積されていく。従って、画像記録をしない状態で例えば昼夜又は数日間放置されると、記録ヘッド５、インク排出経路１８内の顔料濃度は次第に下がっていく。
【００８７】
この状態で、ユーザがプリンタの主電源を遮断すると、記録ヘッド５内の顔料濃度が低くなった状態で循環が停止する。かくして、主電源を遮断した後は、記録ヘッド５の近傍の顔料濃度は低い状態に維持される。従って、記録ヘッド５のノズル部において、顔料の目詰まりの問題がさらに改善・解消される。
【００８８】
この後、ユーザがプリンタの電源を再投入すると、さらに第１実施形態に記載したクリーニングモードが実行されるので、目詰まりや異物の混入が改善される。  
また、間欠循環モードにおける平均流速は、連続循環モードに比較して非常に小さな値に設定することができる。例えば、インク排出経路１８に１０分間（＝６００秒）で１ｍｌのインクを流すように、循環ポンプ１３の起動時間を設定することは容易である。この場合、インク排出経路１８内の平均流量Ｑ３は、Ｑ３＝１ｍｌ／６００ｓ≒０．００１７ｍｌ／ｓとなる。間欠循環モードにおける流量Ｑ３は、連続循環モードＱ２＝３ｍｌ／ｓに対して非常に小さな値に設定することができる。従って、この流速Ｑ３は、各タンク内等における顔料の沈降速度に対して、比較的に小さな値に設定することができる。
【００８９】
この場合、消費電力を低減できるのみならず、各タンク内における顔料の沈降を促進させることができる。言い換えると、記録ヘッド５内においては顔料の絶対量が減少するということであるから、これは記録ヘッド５内における顔料の沈降を改善したことと等価である。したがって、本発明の第２実施形態によれば、記録ヘッド内の顔料の目詰まりは改善される。
【００９０】
なお、本発明における記録媒体は、インクジェット用紙に限定されるものではなく、例えば、樹脂、フィルム等であってもよい。また、本発明におけるインクは、油性インクに限定されるものではなく、水性インク、紫外硬化型インクであってもよい。インクの色も、ＣＫＭＹ色に限定されず、例えば、ホワイト、ライトシアン、ライトマゼンタ等を追加してもよい。
【００９１】
また、上記の実施形態はインクジェットプリンタの例を示しているが、必ずしもプリンタに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、三次元形状形成装置、画像記録装置、分注装置、精密医療機器、硬化装置、接着装置、塗膜形成装置、ラピッドモデル形成装置、生産装置等に使用することができる。また、モバイル式のインクジェットプリンタとバーコードリーダを組み合わせて、屋外や航空機内等で使用するための受発注システムを構成することができる。定着性等が改善されることから、ＯＣＲ（Optical Character Reader）装置として、文字認識システムを構成してもよい。
【００９２】
以下は、本発明の付記請求項である。  
［１］顔料及び顔料よりも比重の小さな分散剤を含むインクを吐出するノズルと、ノズルに連結された内部流路とを有するインクジェットヘッドと、  
インクジェットヘッドに供給するためのインクを収容する上流側タンクと、  
上流側タンクと内部流路との間をインク導通可能に連結されたインク供給経路と、  
インクジェットヘッドから排出されるインクを収容する下流側タンクと、  
下流側タンクと内部流路との間をインク連通可能に連結されたインク排出経路と、  
上流側タンクと下流側タンクとの間をインク連通可能に連結されたインク帰還経路と、を有し、  
上流側タンク内のインクが、インク供給経路、インクジェットヘッド、インク排出経路、下流側タンク、インク帰路経路の順に循環するインクジェットプリンタにおいて、  
上流側タンクに連結されたインク供給経路の連結位置を、上流側タンク内のインクの顔料が沈降する高さよりも高い位置に設け、  
インク循環を停止した後、インク循環を再開する際に、インクの平均分散剤濃度よりも高い分散剤濃度のインクを上流側タンクからインクジェットヘッドに向けて供給することを特徴とするインクジェットプリンタ。  
［２］［１］のインクジェットプリンタにおいて、  
インクジェットヘッドに向けて分散剤濃度の高いインクを供給する際の、上流側タンク内のインクの流速が、上流側タンク内のインクの顔料の沈降速度に対して遅くなるように、分散剤濃度の高いインクをインクジェットヘッドに向けて供給することを特徴とするインクジェットプリンタ。  
［３］［２］のインクジェットプリンタにおいて、  
インク供給経路におけるインクの流速が、上流側タンク内のインクの顔料の沈降速度に対して速くなるように、分散剤濃度の高いインクをインクジェットヘッドに向けて供給することを特徴とするインクジェットプリンタ。  
［４］［２］のインクジェットプリンタにおいて、  
インクジェットヘッドに向けて分散剤濃度の高いインクを供給すると共に、下流側タンクから上流側タンクに向けてインクを供給する際の、下流側タンク内のインクの流速が、下流側タンク内のインクの顔料の沈降速度に対して遅くなるように、分散剤濃度の高いインクを下流側タンクから上流側タンクに向けて供給することを特徴とするインクジェットプリンタ。  
［５］上流側タンクは、インクジェットヘッドよりも鉛直方向上方に配設され、  
下流側タンクは、インクジェットヘッドよりも鉛直方向下方に配設され、  
上流側タンク及び下流側タンク内を大気開放することによって、上流側タンク内の分散剤濃度の高いインクをインクジェットヘッドに向けて供給することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【符号の説明】
【００９３】
１…インクジェットプリンタ、２…記録媒体、３…供給部、４…搬送機構、５…記録ヘッド、５ａ…ノズル、５ｂ…内部流路、６…インク経路、７…排出部、８…制御部、９…ＬＡＮ、１０…パーソナルコンピュータ、１１…インクボトル、１２…下流側タンク、１３…循環ポンプ、１４…上流側タンク、１５…インク補給経路、１６…インク帰還経路、１６…インク帰路経路、１７…インク供給経路、１８…インク排出経路、１９、２０、２１…液面センサ、２２、２３…大気開放バルブ、２４…インク供給バルブ、２５…制御部、２６…入力回路、２７…電源回路、２８…制御回路、２９…入出力回路、３０…記憶回路、３１…流路系制御回路、３２…循環ポンプ駆動回路、３３…バルブ駆動回路、３４…外部電源。
【図１】
2011088293.tif 000003
【図２】
2011088293.tif 000004
【図３】
2011088293.tif 000005
【図４】
2011088293.tif 000006
【図５】
2011088293.tif 000007
【図６】
2011088293.tif 000008
【図７】
2011088293.tif 000009
【図８Ａ】
2011088293.tif 000010
【図８Ｂ】
2011088293.tif 000011
【図８Ｃ】
2011088293.tif 000012
【図８Ｄ】
2011088293.tif 000013
【図８Ｅ】
2011088293.tif 000014
【図９】
2011088293.tif 000015
【図１０】
2011088293.tif 000016
【図１１】
2011088293.tif 000017
【図１２】
2011088293.tif 000018