(57)【要約】      （修正有）【課題】インク循環量を制御することによりインク或いはインクジェットヘッドを適切な状態に保持する。【解決手段】インクジェット記録装置１０は、インクを吐出するノズルに連通する共通インク室を有するインクジェットヘッド１７と、共通インク室を通るインクチューブ３５Ｃ，３５Ｈと、インクチューブ３５Ｃ，３５Ｈにインクを循環させる駆動力を発生するポンプ２１Ｒと、共通インク室内のインク温度を検知する温度計２９Ｈと、温度計２９Ｈによる検知結果に基づきポンプ２１Ｒを制御する循環制御装置３０と、を備える。【選択図】図１
2008023806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するノズル及び該ノズルに連通するインク室を有するインクジェットヘッドと、
少なくとも前記インク室を通るインク循環経路と、
該インク循環経路にインクを循環させる駆動力を発生する循環手段と、
前記インク循環経路内のインクの循環流量を可変に制御する循環制御手段と、を備えている、
ことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記循環制御手段は、前記インクの状態もしくは前記インクジェットヘッドの状態に関連した情報を検知する検知手段を有し、
前記検知手段によって検知した検知結果に基づいて、前記インク循環経路内のインクの循環流量を可変に制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載インクジェット記録装置。
【請求項３】
前記検知手段は前記インク循環経路上に配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記インク室にインクを供給するインクタンクを有し、
該インクタンクから所定の水頭差を有して延出されたインク供給経路が、前記インク循環経路の分岐点に接続されている、
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５】
前記インクジェットヘッドを複数有し、該複数のインクジェットヘッドの夫々に前記循環手段と前記検知手段とが設けられ、前記インク供給経路の少なくとも一部を前記複数のインクジェットヘッドが共有している、
ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記検知手段が前記インク室内のインク温度もしくは該インク温度に関連した情報を検知する、
ことを特徴とする請求項２に記載インクジェット記録装置。
【請求項７】
前記インク循環経路上にインク温度制御手段が配置されている、
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８】
前記循環手段が、前記インク温度制御手段によって作り出されるインク温度の差から生じる対流によってインクを循環させる手段である、
ことを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記検知手段が、前記インクジェットヘッドに入力される駆動信号に基づいて前記インクジェットヘッドの発熱量を検知する手段である、
ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】
前記インクジェット記録装置は、前記インク中の気泡または異物の捕獲及び／または除去手段を有する、
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１１】
前記検知手段が、前記インク循環経路内の気泡又は異物の混入を検知する、
ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
前記検知手段が、最新の記録動作からの経過時間を検知する、
ことを特徴とする請求項２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、インクジェットヘッドからインクを吐出し記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種、インクジェット記録装置において、インク吐出時には圧電素子（アクチュエータ）が駆動されて記録媒体に画像が形成されるが、そのときに駆動熱が発生する。この熱が発生し続けると、次第にインクジェットヘッドやインクの温度が上昇し、適正なインク吐出が可能な温度範囲を逸脱してしまう。そのため、インクジェットヘッドを好適にインク吐出を行える温度に維持する必要がある。また、インクジェットヘッド内のインク中に気泡や異物があると不吐出が発生する為、インク中の気泡や異物を除去する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、インクジェットヘッドにポンプによってインクを循環させると共に、そのインクの循環経路上に冷却手段を配置した記録装置が開示されている。この記録装置によれば、ポンプを動作させることで、インクジェットヘッド内の高温のインクを循環させている。
【０００４】
また、内蔵した冷却手段を動作させることで、インクジェットヘッドから排出されたインクの温度を冷却している。更に、この冷却したインクを再度インクジェットヘッドに循環させることで、インク温度の過熱を防ぐように制御している。
【０００５】
特許文献２には、インクジェットヘッドにポンプによってインクを循環させると共に、そのインクの循環経路上にフィルタを配置した液体吐出装置が開示されている。この液体吐出装置によれば、ポンプを動作させることで、気泡を含むインクを循環させて、気泡をフィルタで除去することが可能である。
【特許文献１】特開２００３−１８２１０３号公報
【特許文献２】特開２００６−６８９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば、インクジェットヘッドの発熱量は、インクジェットヘッドの駆動条件に依存している。例えば、インクジェットヘッドを駆動すれば、それに応じてヘッドに駆動熱が発生し、また、高い周波数で駆動すればその分発熱量も多くなる。
【０００７】
また、オンデマンド型のインクジェットヘッドでは、インクジェットヘッドの駆動は常時行われているわけではなく、画像形成に必要となるタイミングでのみ駆動される。従って、例えば待機状態と印字動作中とでは、インクジェットヘッドに発生する発熱量は異なり、ヘッドを冷却する度合いも異なる。
【０００８】
しかして、特許文献１で開示された技術では、インクジェットヘッドを所定の温度にまで冷却するのに、インク循環のＯＮ／ＯＦＦ制御ならびに冷却手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている。このようなＯＮ／ＯＦＦ制御では、目標温度以上の時に装置がＯＮ作動し、目標温度以下の時にＯＦＦとなるような制御となる。
【０００９】
このため、ヘッド温度が安定するまでの過渡状態が長く、また、インクジェットヘッドの温度を好適な範囲内に保持しておくことが困難である。しかも、ヘッドの発熱量は、そのヘッドの動作状態・駆動状態によってリアルタイムで変化するため、単純なＯＮ／ＯＦＦ制御では、ヘッドの温度を調整することが困難となる。
【００１０】
また、インク循環経路中のインクの存在する気泡は一定では無く、例えばインクタンクにインク補充をした直後には気泡が多い状態となる。特許文献２で開示されたインク循環量は一定であるため、一時的に気泡が多くなる場合に気泡の除去率が低下する場合があり不吐出等を防止出来ない。
【００１１】
インク循環量を気泡量が最大の状態に合わせて多くする場合には、インク循環手段の負荷が大になる。例えばポンプによる循環の場合にはインク循環ポンプの消費電力が大になり、寿命が低下してしまう。また、インク循環経路中の異物やインクヘッド内の増粘したインクの除去においても同様の課題を有する。
【００１２】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、インク循環量を可変に制御することにより、インク或いはインクジェットヘッドの温度等の状態を適切な状態に保持することのできるインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
インクを吐出するノズル及び該ノズルに連通するインク室を有するインクジェットヘッドと、
少なくとも前記インク室を通るインク循環経路と、
該インク循環経路にインクを循環させる駆動力を発生する循環手段と、
前記インク循環経路内のインクの循環流量を可変に制御する循環制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載インクジェット記録装置において、
前記循環制御手段は、前記インクの状態もしくは前記インクジェットヘッドの状態に関連した情報を検知する検知手段を有し、
前記検知手段によって検知した検知結果に基づいて、前記インク循環経路内のインクの循環流量を可変に制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のインクジェット記録装置において、
前記検知手段は前記インク循環経路上に配置されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
前記インク室にインクを供給するインクタンクを有し、
該インクタンクから所定の水頭差を有して延出されたインク供給経路が、前記インク循環経路の分岐点に接続されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項２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を複数有し、該複数のインクジェットヘッドの夫々に前記循環手段と前記検知手段とが設けられ、前記インク供給経路の少なくとも一部を前記複数のインクジェットヘッドが共有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項２に記載インクジェット記録装置において、
前記検知手段が前記インク室内のインク温度もしくは該インク温度に関連した情報を検知することを特徴とする。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
前記インク循環経路上にインク温度制御手段が配置されていることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項７に記載のインクジェット記録装置において、
前記循環手段が、前記インク温度制御手段によって作り出されるインク温度の差から生じる対流によってインクを循環させる手段であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９に係る発明は、請求項２に記載のインクジェット記録装置において、
前記検知手段が、前記インクジェットヘッドに入力される駆動信号に基づいて前記インクジェットヘッドの発熱量を検知する手段であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に係る発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
前記インクジェット記録装置は、前記インク中の気泡または異物の捕獲及び／または除去手段を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１１に係る発明は、請求項２に記載のインクジェット記録装置において、
前記検知手段が、前記インク循環経路内の気泡又は異物の混入を検知することを特徴とする。
【００２２】
請求項１２に係る発明は、請求項２に記載のインクジェット記録装置において、
前記検知手段が、最新の記録動作からの経過時間を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、インクジェット記録装置のインク循環経路で適切な量のインクを循環させて該インク或いはインクジェットヘッドを適切な状態に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用されたインクジェット記録装置１０のブロック図であり、図２は、インクジェットヘッド１７の断面図である。
【００２５】
図１において、インクジェット記録装置１０は、ノズル５０が形成されたインクジェットヘッド１７を有し、このノズル５０のインク吐出面に対向した位置に記録媒体１８及びプラテン１９が配置されている。
【００２６】
インクジェットヘッド１７には、インクチューブ３５Ｃ、３５Ｈの一端が接続され、他端は共に循環手段としてのポンプ２１Ｒに接続されてインクの循環系を構成している。なお、本実施形態では、インクチューブ３５Ｃ、３５Ｈが、インク循環経路及びインク温度制御手段を構成している。
【００２７】
また、インクチューブ３５Ｃは、分岐点３６において、一端をサブタンク１５Ｓに接続されたインク供給経路としてのインクチューブ３５Ｐの他端と接続されている。このサブタンク１５Ｓは、インクチューブ３５Ｄを介してメインタンク１５Ｍに接続されている。
【００２８】
図２において、インクジェットヘッド１７は、アクチュエータとしての圧電素子５５を有している。この圧電素子５５の駆動により、複数のノズル５０からインクを吐出する。そして、本実施形態では、ノズル５０より２．０ｍｍ程度離れた位置に対向配置されたプラテン１９上の記録媒体１８に向けてインクを吐出する。
【００２９】
なお、このインクジェットヘッド１７は、記録媒体１８の幅以上の画像を形成することが可能な構成を有している。また、インクジェットヘッド１７のノズル５０内には、インクが吐出可能にメニスカス（界面張力によって細管内の液体の表面がつくる凹状の液面）５９が形成されている。
【００３０】
記録媒体１８は、図示しない記録媒体搬送手段によって、図２の紙面の表裏面方向に順次搬送される。インクジェットヘッド１７は、この記録媒体１８の搬送と同期した吐出信号に基づいてインクを吐出し、記録媒体１８に画像が記録される。また、インクジェットヘッド１７は、インク温度が１０℃から５０℃の範囲においてインク吐出が可能である。特に、インク温度が２５℃から３５℃の範囲において非常に良好なインク吐出特性を有している。更に、インク温度が３０℃においては最適なインク吐出特性を有する。
【００３１】
次に、インク循環経路について説明する。
インクジェットヘッド１７は、インク循環経路上に位置している。共通インク室５８を出発したインクは、インクチューブ３５Ｈ、ポンプ２１Ｒ、インクチューブ３５Ｃを経由して循環し、再びインクジェットヘッド１７へと戻ってくる。なお、ポンプ２１Ｒは正逆方向にインクを循環させることが可能である。インクチューブ３５Ｈの経路上には、検知手段としての温度計２９Ｈが設けられ、また、インクチューブ３５Ｃの経路上には、エアバッファ３７とフィルタ６０が設けられている。
【００３２】
温度計２９Ｈは、共通インク室５８から送り出されてきたインクの温度を検知する。エアバッファ３７は、インク循環経路内に混入した気泡５１をエアバッファ３７内で浮き上がらせて循環経路から排除する。すなわち、エアバッファ３７内で気泡５１が浮き上がると、その気泡５１の圧力でエアバッファ３７内の液面が低くなる。この液面の低下を、液面検知手段２０Ｂが検知すると、インク循環を停止し弁２５Ｂを開放する。
【００３３】
続いて、サブタンク１５Ｓのポンプ２１Ｓを駆動して該サブタンク１５Ｓ内の空気を加圧することで、エアバッファ３７内の空気を弁２５Ｂから外部へ排除する。このとき、メインタンク１５Ｍとサブタンク１５Ｓ間の弁２５Ｄ及びサブタンク１５Ｓの大気解放用の弁２５Ｓは閉じられている。また、フィルタ６０は、インクの循環経路に混入したゲルや固体などの異物５２を排除する役目をなす。
【００３４】
次に、弁２５Ｓが開放、弁２５Ｂ及び２５Ｄを閉じた状態で図１の時計方向（正転方向）にインクが流れるようにポンプ２１Ｒを駆動すると、インクチューブ３５Ｃ、共通インク室５８、インクチューブ３５Ｈを通る循環経路内でインクが循環する。本実施形態において、インクは、このインク循環の際に、主にインクチューブ３５Ｃとインクチューブ３５Ｈを介して外気と熱交換する。そして、外気よりもインク温度が高い場合には、循環するインクは外気により冷却される。
【００３５】
このため、インクチューブ３５Ｃ及びインクチューブ３５Ｈは、熱交換の効率が良いように金属等の熱伝導率の高い材質を用いるのが好ましい。また、温度計２９Ｈとポンプ２１Ｒとは、循環制御手段としての循環制御装置３０と電気的に接続されている。このため、ポンプ２１Ｒは、循環制御装置３０によって制御されるようになっている。
【００３６】
また、本実施形態において、各種の弁２５Ｂ、２５Ｄ、２５Ｓやポンプ２１Ｓ等の開放、駆動も、循環制御装置３０によって制御されるようになっている。
次に、インク循環経路へのインクの供給について説明する。
【００３７】
メインタンク１５Ｍは、インクチューブ３５Ｄによってサブタンク１５Ｓと接続されている。このメインタンク１５Ｍは、サブタンク１５Ｓよりも重力方向の高い位置に配置されている。前述した弁２５Ｄは、インクチューブ３５Ｄの経路上に位置しており、メインタンク１５Ｍからサブタンク１５Ｓへのインク補給時を除いて閉状態となっている。サブタンク１５Ｓのインク水位は、インクジェットヘッド１７のノズル５０内のメニスカス５９が維持されるように、ノズル５０よりも所定量（水頭差）低い位置に設けられている。
【００３８】
また、インク供給経路としてのインクチューブ３５Ｐは、サブタンク１５Ｓからインクジェットヘッド１７に向けて延びる途中の分岐点３６に接続されている。そして、インクジェットヘッド１７が印字動作等によりインクを外部へ吐出すると、サブタンク１５Ｓからインクジェットヘッド１７へインクを吸い上げる形で、該サブタンク１５Ｓのインクがインク循環経路に供給される。サブタンク１５Ｓ内の液面検知手段２０Ｓは、サブタンク１５Ｓのインク量を検知している。
【００３９】
そして、液面検出手段２０Ｓが、サブタンク１５Ｓ内のインク量が所定量以下となったことを検出すると、弁２５Ｄが開き、サブタンク１５Ｓよりも高位置に設置されたメインタンク１５Ｍから、サブタンク１５Ｓにインクが流下供給される。
【００４０】
次に、共通インク室５８へのインクの初期充填について説明する。
インクの初期充填時には、図１の半時計方向（逆転方向）にインクが流れるように、弁２５Ｓが開放、弁２５Ｂ及び２５Ｄが閉じた状態でポンプ２１Ｒを駆動する。すなわち、インクは、ポンプ２１Ｒからインクチューブ３５Ｈを通ってインクジェットヘッド１７、インクチューブ３５Ｃを通って分岐点３６、フィルタ６０、エアバッファ３７、更にポンプ２１Ｒに流れ込む。
【００４１】
次に、サブタンク１５Ｓの弁２５Ｓを閉状態とし、ポンプ２１Ｓを駆動してサブタンク１５Ｓ内の空気を加圧する。このとき、エアバッファ３７の弁２５Ｂは閉状態である。すると、サブタンク１５Ｓ内のインクは、インクチューブ３５Ｐから分岐点３６を通り、インクチューブ３５Ｃ、エアバッファ３７、インクチューブ３５Ｈからインクジェットヘッド１７へ供給される。
【００４２】
この場合、インクジェットヘッド１７側にインクが充填される状態を、時間を計測等することにより検出する。次に、ポンプ２１Ｒを、正転方向であるポンプ２１Ｒからエアバッファ３７側にインクが流れるように駆動する。この過程で、インク循環経路に残留した気泡がインクと混ざり合い、インクチューブ３５Ｃ、インクジェットヘッド１７、インクチューブ３５Ｈ内を循環する。
【００４３】
この気泡は、エアバッファ３７に捕えられ、所定量以上溜まるとポンプ２１Ｒを止めて弁２５Ｂを開放する。弁２５Ｓ、２５Ｄは閉状態なので、ポンプ２１Ｓによってサブタンク１５Ｓを加圧することで弁２５Ｂより外部に排出される。その後弁２５Ｂを閉じて再度ポンプ２１Ｒを駆動する。このため、次第に気泡は無くなっていき、最後には循環しているのはインクのみとなる。この状態で、サブタンク１５Ｓのポンプ２１Ｓを停止して弁２５Ｓを開放する。こうして、初期充填は完了し印字可能状態となる。
【００４４】
図３は、本実施の形態におけるインク循環のフローチャートを示す図である。
ステップ１（Ｓ１）において、インクジェット記録装置１０の電源がＯＮになると、イニシャライズ動作の後に印刷可能状態となる（Ｓ２）。なお、このＳ２で、印刷可能状態とは、インク充填工程をも含んだ意味で用いる。
【００４５】
また、このＳ２以降、インク循環に関するステップ（Ｓ３〜Ｓ５）と、印字に関するステップ（Ｓ６〜Ｓ９）とは独立に進行し、電源ＯＦＦ動作が行われるまで（Ｓ１０）、随時入力される印刷ジョブに基づいて印刷作業が行われる。
【００４６】
すなわち、先ずインク循環に関するＳ３において、温度計２９Ｈによって検知されたインク温度が逐次、循環制御装置３０に入力される。Ｓ４において、循環制御装置３０は、入力されたインク温度に基づきポンプ２１Ｒの動作出力を決定し、インク循環量を加減し続ける。
【００４７】
この場合、循環制御装置３０には、インクの粘度、比熱、インク、及び圧電素子５５の熱伝導度、その他の物性パラメータ、それまでのインク温度履歴、記録画像より計算される駆動による発熱量等から設定された制御マトリックス（図４参照）が予めインプットされている。循環制御装置３０では、この制御マトリックスに基づきポンプ２１Ｒの動作出力を決定する。
【００４８】
更に、Ｓ５において、電源ＯＦＦ動作が行われたか否かが判断され、ＮｏならＳ３に戻り、ＹｅｓならＳ９に進んで印刷を終了し、Ｓ１０にて電源ＯＦＦ動作が行われる。
一方、印字に関するステップＳ６では、印刷ジョブの入力があったか否かが判断される。そして、印刷ジョブの入力がなければＳ８に進み、あれば、Ｓ７において印刷動作を行った後、Ｓ８に進む。このＳ８では、電源ＯＦＦ操作が行われたか否かが判断され、ＮｏならＳ６に戻り、ＹｅｓならＳ９に進む。
【００４９】
以上のように、インク循環に関するステップ（Ｓ３〜Ｓ５）と、印字に関するステップ（Ｓ６〜Ｓ９）とは、電源ＯＦＦになるまで独立して進行する。
図４は、前述した制御マトリックスの一例を示している。ここで、本実施形態では、インクの最適吐出温度として３０℃程度を想定している。また、インク温度の冷却は、インクが循環する際に外気により熱を奪う形式としても良いし、又はファンを備えた冷却器等を用いても良い。
【００５０】
図４において、例えば、温度計２９Ｈで検出されるインクの温度が１０℃〜２０℃のように、インクの最適吐出温度よりも十分低い場合は、インクの循環流量は気泡５１や異物５２を流路より押し流せる程度（５０ｍｌ／ｍｉｎ）に少なく設定する。そして、インクジェットヘッド１７の駆動による発熱でインクが温度上昇するようにする。
【００５１】
また、インクの温度が２０℃〜２５℃の場合は、１０℃〜２０℃よりも最適吐出温度３０℃に近いため、インクの循環流量及び冷却出力を１０℃〜２０℃の場合よりも若干多く（７５ｍｌ／ｍｉｎ）設定する。このとき、１０℃〜２０℃の場合と同様に、圧電素子５５の発熱によってインクの温度は上昇するが、その温度変化は前述した１０℃〜２０℃の場合よりも遅くなるようにする。すなわち、インクの温度が最適吐出温度３０℃に近いため、インクの循環流量を若干増やして緩やかに温度上昇するようにする。
【００５２】
更に、好適なインク吐出のできる２５℃〜３５℃では、この温度範囲より外れないように、２５℃〜３０℃では発熱量がインク循環により除去される熱量を若干上回る程度のインク循環量（１００ｍｌ／ｍｉｎ）に設定する。更にまた、インクの温度が３０℃〜３５℃では、発熱量が冷却により除去される熱量が若干下回る程度のインク循環量（１５０ｍｌ／ｍｉｎ）に設定することで、インクジェットヘッド１７が最適吐出温度（３０℃）になるように循環流量が設定される。
【００５３】
また、インクの温度が３５℃〜４０℃の若干の過熱状態では、やや多量のインク循環量（２５０ｍｌ／ｍｉｎ）とし、これによりインク温度が３５℃以下となるようにする。
更に、インク温度が４０℃〜５０℃の過熱状態においては、循環流量を十分大きく（４００ｍｌ／ｍｉｎ）に設定し、速やかにインク温度が３５℃以下となるように循環流量が制御される。なお、電源ＯＦＦ動作が実行されると、既に入力されている印刷ジョブが終了した後、インクジェット記録装置１０の電源がＯＦＦになる。
【００５４】
以上の説明では、温度計２９Ｈにより測定されるインクの温度のみで制御する場合について説明したが、他のパラメータを考慮してもよい。例えば、各時刻における圧電素子５５の発熱量が、記録する画像データより算出できる場合、それによって制御マトリックスの値を補正するようにしてもよい。
【００５５】
例えば、１０秒後に発熱量がそれまでの２倍となることが画像データより判っている場合、１０秒後に循環流量を例えば２倍とするような制御が考えられる。１０秒後に発熱量が２倍となることが判っていない場合、温度計２９Ｈの検出値としてフィードバックされるまでにタイムラグがあるため、発熱量が２倍となってから温度計２９Ｈがそれを検出し、制御パラメータが適切になるのは例えば１５秒後である。発熱量を画像データから算出することで、タイムラグなしで適切な制御パラメータを適切なタイミングで設定できるため、インクジェットヘッド１７を良好な状態に安定的に保つことが出来る。
【００５６】
また、制御パラメータが適切に設定された後でも、圧電素子５５に接触するインクの温度が適切な温度になるまでに一定時間が必要となる。画像データから事前に算出すると、発熱量が変化してもタイムラグなしで適切にパラメータを制御することができる。
【００５７】
本実施の形態では、インクジェットヘッド１７の温度検知手段として、インクチューブ３５Ｈに接続した温度計２９Ｈを用いたが、これに限定するものではない。例えば、共通インク室５８内のインク温度に関連した情報を取得し、そこからインク循環のパラメータを決定すれば良い。
【００５８】
すなわち、共通インク室５８内に直接温度計を設置しても良いし、共通インク室５８に接触している圧電素子５５に温度計を設置しても良い。また、インク吐出信号から割り出される圧電素子５５の駆動によって発生する熱量から、共通インク室５８のインク温度を導き出してもよい。
【００５９】
更に、温度の関数として表される物性パラメータ、例えばインクの粘度や表面張力、密度、電気抵抗、光の透過率または反射率等、或いはインクが接触しているチューブ等の部材の物性パラメータの測定器をインク循環経路上に設け、これを温度計の代わりとし、その測定結果をインク循環パラメータを決定するための情報としても良い。
【００６０】
或いは、これらの組合せの情報からインクの循環流量を決定してもよい。
また、本実施形態の様にインクチューブ３５Ｃとインクチューブ３５Ｈを介して外気と熱交換する場合には、外気温度によって熱交換の効率が変化する。その為インク温度等に加えて外気温度も検知し、インク温度と外気温度の組み合わせでインク循環量を制御する事も出来る。
【００６１】
本実施形態によれば、インクジェットヘッド１７の温度が高い場合はインク循環流量を多くし、インクジェットヘッド１７の温度が更に高い場合は、インク循環流量を更に多くすることで、インクを冷却するようにしたので、以下のような効果を有する。
【００６２】
インクジェットヘッド１７の温度の細かい制御が可能となり、インク吐出にとって好適な温度範囲に維持することができる。また、特別なインク冷却装置を必要としない。
ここまで、本実施形態ではインクジェットヘッド１７の温度に基づいたインク循環流量の制御の方法を述べてきたが、インク循環流量の制御に用いるパラメータは温度に限定されるものではない。
【００６３】
例えば、メインタンク１５Ｍが空となり、新しいメインタンク１５Ｍと交換した直後は、メインタンク１５Ｍとインクチューブ３５Ｄとの接続部に気泡が混入する。この気泡の多くはサブタンク１５Ｓで浮き上がり分離されるが、チューブ３５Ｐよりインク循環経路へ混入してしまうものもある。
【００６４】
そのため、メインタンク１５Ｍ交換直後は、インク循環経路に気泡が多い状態となる。このような場合、メインタンク１５Ｍ交換を検知手段により検知し、インク循環流量を一時的に多くする制御を行うことで、気泡をエアバッファ３７に速やかに集めることが可能である。
【００６５】
インク循環経路に気泡が多い状態を検知し、この時のみインク循環量を多くさせるので、インク循環手段であるポンプの平均消費電力を低くでき、ポンプの寿命も長くする事ができる。インク循環流量を一時的に多くする際には、例えばメニスカス５９を破壊しない程度にランダムなインク循環流量の時間的変動を加えると、よどみ点もランダムに移動することになり、また気泡に働く応力も複雑に変化するため、流路の屈曲部や凹凸部等に出来るよどみ点に気泡が滞留することが非常に少なく、またたとえ滞留してもすぐに離れるので、気泡を速やかにエアバッファ３７へ流すことが出来る。
【００６６】
もし、一定のインク循環流量、あるいは比較的短い周期で周期的に変動するインク循環流量で気泡をエアバッファ３７へ送ろうとしたならば、流路の屈曲部や凹凸部等に引っかかったままになる、あるいはある間隔をインク循環流量の周期に同期して振動したままの気泡が発生し得るため、前述のような周期的でないインク循環量の変動を加えるか、そうでなければ比較的長い周期の周期的変動を加えるのが望ましい。
【００６７】
以上の制御は、必ずしもメインタンク１５Ｍ交換時に限定されるものではなく、例えば、インク循環経路に光源と受光素子を配置し、光源からの光をインクを介して受光素子に受光させる様にしてインクの光の透過率を検知して気泡量を検知する検知手段を配置し、衝撃等によりノズル５０から混入した気泡が検出されたときに、前述の制御によって気泡をエアバッファ３７に送ってもよい。
【００６８】
また、別のパラメータの例として、電源ＯＦＦ状態での放置時間が挙げられる。電源ＯＦＦ状態での放置時間が、例えば数日ある場合、外気との境界であるメニスカス５９からインク溶媒が揮発し、メニスカス５９付近のインクが増粘する。インクが増粘していると、正常なインク吐出がなされない。
【００６９】
このような場合、例えば、毎回の電源ＯＦＦ時刻を記憶する記憶手段と、電源ＯＮ時に現時刻と前回の電源ＯＦＦ時刻からの比較をする検知手段により電源ＯＦＦ時間を検知し、所定時間以上電源ＯＦＦ状態であった時に、電源ＯＮ時にインク循環流量を増やし、メニスカス５９近傍の増粘したインクを速やかに流し去る制御を行い、インク吐出性の回復を図ることができる。
【００７０】
電源ＯＦＦ時刻を記憶する記憶手段を削除し、毎回の電源ＯＮを検知する検知手段のみを有する様にし、電源ＯＮ時には毎回インク循環流量を増やし、メニスカス５９近傍の増粘したインクを速やかに流し去る制御を行う様にしても良い。
【００７１】
さらに別のパラメータの例として、インク不吐出の検知がある。異物５２によって、ノズル５０の一部或いは全部が閉塞させられることによって、異物５２の詰まったノズル５０からインク吐出が不可能になってしまうことがある。
【００７２】
従って、例えば画像が形成された記録媒体１８の画像をラインセンサ等で検出し、元データと比較する事によりインク不吐出を検知する検知手段を備えて、インク不吐出時に、インク循環流量を、一定流量に加えて例えば鋸歯波状の変動を加えて増加させることで、異物５２をノズル５０より引き剥がして流し、フィルタ６０でトラップする制御が考えられる。
【００７３】
本実施形態においては、エアバッファ３７によって気泡をトラップすることが出来る構成であるので、インクを循環させるとともに弁２５Ｓを閉じ、ポンプ２１Ｓによってサブタンク１５Ｓに負圧を発生させてノズル５０より空気を引き込み、その勢いを利用して異物５２を揺り動かすことで、異物５２がノズル５０より離れやすくすることも有効である。
【００７４】
本実施の形態によれば、インクジェットヘッド１７の温度、インク中の気泡、インク中の異物、インクジェットヘッド１７の不吐出の検知手段を備えて、適宜インク循環量を可変させ適切な量のインクを循環させているのでインクまたはインクジェットヘッドを適切な状態に保持できる。さらにポンプ等のインク循環手段の平均消費電力を低くでき、インク循環手段の寿命も長くする事ができる。
（変形例１）
図５は、本実施の形態の変形例を示している。
【００７５】
なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には、同一の符号を付してその説明を省略する。
この変形例においては、インクチューブ３５Ｈとインクチューブ３５Ｃとの間に、インク温度制御手段としての温度制御装置２７が設置されている。温度制御装置２７は、過熱したインクを適温まで冷却するのに使用され、例えば冷却フアン、フィン、ベルチェ素子等で構成される。そして、フアンの回転速度、ベルチェ素子の電圧を加減することで冷却効率が可変な構成としている。寒冷地での使用を考慮した場合は、ヒ一夕等の加温によりインク温度を適温にする構成でもよく、また冷却手段と加温手段を兼ね備えた構成であってもよい。
【００７６】
この変形例では、インクが環境に影響されて局所的に温度変化するのは好ましくないため、第１の実施の形態と異なって、インク経路３５Ｈ、インク経路３５Ｃは断熱性の高い材質が好ましい。また、温度制御装置２７を通過するインク経路部分は、熱伝導性の高い金属等が好ましい。この時、前述した制御マトリックス（図４）には、温度制御装置２７の出力データが記載されており、この温度制御装置２７は循環制御装置３０によって制御される。
【００７７】
この構成によれば、インクの循環流量だけでなくインクの温度も制御することができるため、外気温度の影響が少なく、制御可能な温度範囲が広く、また速やかに温度を安定化することができる。
（変形例２）
図６は、インクジェットヘッド１７を複数並べて構成したラインヘッド１７Ｌを示している。
【００７８】
すなわち、複数のインクジェットヘッド１７のそれぞれにインク循環経路を配置し、ポンプ２１Ｒ、温度計２９Ｈ、循環制御装置３０をそれぞれに配置している。この場合、インク循環経路は各インクジェットヘッド１７に設ける必要があるが、サブタンク１５Ｓを共通とすることで部品点数を減らすことが出来る。
【００７９】
なお、本変形例では、複数のインクジェットヘッド１７のそれぞれに循環制御装置３０を配置しているが、これに限らず、例えば１つの循環制御装置３０で複数のインクジェットヘッド１７を制御することもできる。
【００８０】
この場合には、複数のインクジェットヘッド１７のそれぞれの吐出状態が異なる場合においても、それぞれの複数のインクジェットヘッド１７の温度を適切に制御することができる。
【００８１】
本変形例によれば、インクの温度を常時検出することで、時々刻々変化するインクジェットヘッド１７の温度に応じて逐次循環インク流量を決定するので、インク温度を速やかに目標温度へ到達させ、その温度を安定的に維持することができる。このため、記録媒体１８に良好な画像を形成することができる。
（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態のインクジェットヘッド１７の断面図である。なお、前述した第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
本実施の形態では、インク循環経路はインクジェットヘッド１７の内部に形成されている。すなわち、共通インク室５８の一端側（図のＡ点）より鉛直上方向にインク経路３５Ｈが延び、その上方向の最高位置（図のＢ点）から略平行に中間位置（図のＣ点）まで延びている。そして、この略平行な部分（Ｂ点からＣ点まで）には、インク温度制御手段としてのベルチェ素子からなる温度制御装置２７が設けられている。この温度制御装置２７は、インクを加熱したり冷却したりする機能を有する。
【００８３】
また、インク循環経路は、上述した中間位置（図のＣ点）から、下り傾斜のインク経路３５Ｃを通って共通インク室５８の他端部分（図のＤ点）に至り、更にそこから少し鉛直下方向に延びた構成（図のＥ点）となっている。共通インク室５８の一端（図のＡ点付近）には、温度計２９Ｈが設けられ、インク経路３５Ｈの中間にはギヤポンプからなるポンプ２１Ｒが配置されている。
【００８４】
本実施の形態によれば、インク循環に必要な構成要素のほとんどがインクジェットヘッド１７に集約されているため、コンパクトな構成でインク循環を行うことができる。
尚、第１の実施形態と同様なエアバッファをインク循環経路中に配置し、インク循環経路内に混入した気泡をインク循環経路から排除する事も出来る。また、フィルタをインク循環経路中に配置し、インク中の異物をトラップする事も出来る。
（第３の実施の形態）
図８は、第３の実施の形態のインクジェットヘッド１７の断面図である。前述した第１の実施の形態と同一又は相当する部材については同一の符号を付してその説明を省略する。なお、本実施の形態は、第２の実施の形態と近い構成を有している。
【００８５】
図７に示したインクジェットヘッド１７との相違点は、ポンプ２１Ｒが省略されている点である。また、インク温度制御手段としての温度制御装置２７は冷却機能を有している。この温度制御装置２７によって冷却されたインク経路３５Ｃのインクの密度は上昇する。また、圧電素子５５の発熱によって暖められた共通インク室５８のインクの密度は低下する。
【００８６】
これらの密度差によって、共通インク室５８の密度の低いインクは、インク経路３５Ｈを経由して上昇したあと、傾斜したインク経路３５Ｃに向かい、また、インク経路３５Ｃの密度の高いインクは、共通インク室５８へ向かうことから、インク経路内に対流が生じる。この対流は、すなわちインク循環である。
【００８７】
本実施の形態によれば、循環流量の緻密な制御は困難であり、制御可能な流量範囲も狭いが、シンプルな構成である。そして、可動部が存在しないため、故障しにくいという特徴を有する。
【００８８】
以上説明した第１乃至第３実施形態に限らず、例えば下記の様な構成であっても良い。
先ず、インクの循環経路については上述した実施形態に限らずインクジェットヘッドのインク室を含んでインクが循環する循環経路であれば良い。例えば、循環手段はポンプでは無く例えば特開昭５５−１２１０７４に開示されている様なインク循環経路のインクジェットヘッドの上流側と下流側に配置されたサブタンクの加圧、減圧によって行う方式でも良い。２つのサブタンク内の圧力を可変に制御する事によりインクの循環流量を可変に出来る。
【００８９】
さらに、循環手段は、例えば特表２００２−５３３２４７に開示されている様なインクジェットヘッドの上流側と下流側に配置されたサブタンクの水頭差とポンプによって行う方式でも良い。２つのサブタンクの水頭差を可変に制御する事で、インクの循環流量を可変にできる。例えば、２つのサブタンク内の複数レベルの液面高さを検知するセンサーを配置し、２つのサブタンク内の液面高さを可変に制御し、インクの循環流量を可変にする事ができる。
【００９０】
あるいは、２つのサブタンク内の液面高さは一定にし、インクジェットヘッドに対する２つのサブタンクの高さ位置を可変にする高さ位置可変機構を配置し、２つのサブタンクの高さ位置を可変にする事でインクの循環流量を可変にしても良い。
【００９１】
また、記録ヘッドの構成は前述の実施形態に限らない。
さらに、この発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
【００９２】
例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１の実施形態のインクジェット記録装置のブロック図である。
【図２】同上のインクジェットヘッドの断面図である。
【図３】インクジェット記録装置の動作に関するフローチャートを示す図である。
【図４】インク循環量に関する制御マトリックスを示す図である。
【図５】インクジェット記録装置の変形例のブロック図である。
【図６】インクジェット記録装置の変形例のブロック図である。
【図７】第２の実施形態のインクジェットヘッドの断面図である。
【図８】第３の実施形態のインクジェットヘッドの断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０    インクジェット記録装置
１５Ｍ    メインタンク
１５Ｓ    サブタンク
１７      インクジェットヘッド
１８      記録媒体
１９      プラテン
２１Ｒ  ポンプ
２１Ｓ  ポンプ
２５Ｂ  弁
２５Ｄ  弁
２５Ｓ  弁
２７    温度制御装置
２９Ｈ  温度計
３０    循環制御装置
３５Ｃ  インクチューブ
３５Ｄ  インクチューブ
３５Ｈ  インクチューブ
３５Ｐ  インクチューブ
３６    分岐点
３７    エアバッファ
５０    ノズル
５１    気泡
５２    異物
５５    圧電素子
５８    共通インク室
５９    メニスカス
６０    フィルタ
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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