(57)【要約】【課題】  顔料インクは顔料成分の沈殿が生じるため、定期的にダイヤフラム弁を用いた撹拌動作を行う必要がある。しかし撹拌動作と記録動作とは両立することができないため、撹拌動作の際には必ず記録動作を中断する必要があり記録効率の低下が生じていた。【解決手段】  サブタンクとメインタンクとの間でインクの移動が生じるような加速度でキャリッジを制御するとインクの撹拌効果が得られるため、キャリッジの走査回数に応じて撹拌動作の間隔を制御することにより、撹拌動作の頻度を減らすことができるため、記録効率の低下を防止することができる。【選択図】  図８
2013248758.tif 000002
【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走査手段と、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、を備えたインクジェット記録装置であって、
前記供給チューブに設けられたダイヤフラム弁と、
前記ダイヤフラム弁によって前記メインタンク内および前記サブタンク内のインクを撹拌する間隔を制御する撹拌制御手段と、
前記供給チューブ内のインクの動圧が、前記管のインク移動に対する耐圧より大きくなるように、前記走査手段の加速度を制御する加速度制御手段と、を有し、
前記撹拌制御手段は、前記加速度制御手段で制御された走査回数に応じて、前記間隔を設定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】
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走査手段と、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、を備えたインクジェット記録装置であって、
前記供給チューブに設けられたダイヤフラム弁と、
前記ダイヤフラム弁によって前記メインタンク内および前記サブタンク内のインクを撹拌する間隔を制御する撹拌制御手段と、
前記メインタンクと前記サブタンクとの間で相互にインクの移動が生じるように、前記走査手段の加速度を制御する加速度制御手段と、を有し、
前記撹拌制御手段は、前記加速度制御手段で制御された走査回数に応じて、前記間隔を設定することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記撹拌制御手段は、前記走査手段の走査回数が第１の場合の撹拌動作の間隔より、前記第１の場合の走査回数より多い第２の場合の撹拌動作の間隔が長くなるように制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記撹拌制御手段は、前記走査手段の加速度が第１の場合の撹拌動作の間隔より、前記第１の場合より加速度の大きい第２の場合の撹拌動作の間隔が長くなるように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項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乃至請求項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】
前記供給チューブは、前記走査手段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】
前記加速度制御手段は、前記供給チューブ内のインク動圧が、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走査手段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】
前記サブタンクは、前記供給チューブと前記管とを除いて密閉された構造となってい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】
顔料インクを用いて記録動作を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項８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１０】
前記撹拌制御手段は、前記サブタンクのインクが満杯である状態の前記走査回数に応じて、前記間隔を設定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。
【請求項１１】
前記ダイヤフラム弁による撹拌は、記録動作が行われていないタイミングで行われることを特徴とする請求項１乃至請求項１０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、インクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ａ１サイズやＡ０サイズといった大判の記録媒体への記録にインクジェット記録装置が用いられてきている。この種のインクジェット記録装置では、一般的に主走査方向に往復走査されるキャリッジに搭載されたインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドと称する。）とインクタンクとをチューブによって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】
このようなインクジェット記録装置には顔料成分をインク中に分散させた顔料インクも用いられるが、このような顔料インクは時間の経過とともに重力の作用によりインク中の顔料成分が沈降してしまうことが知られている。すなわち長期間保持されると、インクタンク内で重力方向に関して顔料の濃度分布が生じてしまうことになる。このような顔料成分が沈降した状態で記録動作を行うと、記録媒体の場所によって顔料成分の濃度に差が生じ、記録画像の濃度むらとなって視認されることになる可能性がある。
【０００４】
そのため、インクタンクから記録ヘッドにインクを供給するインク供給経路の途中に、インクの撹拌手段として容積変化可能なダイヤフラム弁を設け、このダイヤフラム弁を駆動することで顔料成分を撹拌させることが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、記録ヘッドとインクタンクの間に配置されたダイヤフラム弁を駆動させてインクの撹拌動作を行う場合には、インクタンクと記録ヘッドとをつなぐインク経路の閉鎖状態と開放状態とが繰り返し行われることになる。そのため、ダイヤフラム弁を駆動させているときには、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、撹拌動作と記録動作とは両立することができないため、撹拌動作の際には必ず記録動作を中断する必要があり記録効率の低下が生じていた。
【０００７】
そこで本発明は、記録効率の低下を防止しつつインクの撹拌を行え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】
【０００８】
そのため、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走査手段と、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、を備えたインクジェット記録装置であって、前記供給チューブに設けられたダイヤフラム弁と、前記ダイヤフラム弁によって前記メインタンク内および前記サブタンク内のインクを撹拌する間隔を制御する撹拌制御手段と、前記供給チューブ内のインクの動圧が、前記管のインク移動に対する耐圧より大きくなるように、前記走査手段の加速度を制御する加速度制御手段と、を有し、前記撹拌制御手段は、前記加速度制御手段で制御された前記走査手段の走査回数に応じて、前記間隔を設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
以上のようにサブタンクとメインタンクとの間でインクが移動する加速度で走査手段が走査する回数に応じて撹拌動作の間隔を決定することで、撹拌動作の間隔を最適にすることができる。これにより記録効率の低下を低減でき、かつ画像むらのない記録動作を行える信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）本発明に係る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）本発明に係る記録ヘッドの一部を分解して示した斜視図である。
【図２】本発明の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】本発明に係るインク供給系を概略的に示す模式図である。
【図４】ダイヤフラム弁を用いたインク撹拌を説明する模式図である。
【図５】キャリッジの加速度制御によるインク充填を説明する模式図である。
【図６】復走査記録時における（ａ）キャリッジの移動速度及び（ｂ）加速度プロファイルの一例を示す模式図である。
【図７】キャリッジの加速度制御によるインク撹拌を説明する模式図である。
【図８】撹拌動作のタイミングの制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
（装置本体概略構成）
図１（ａ）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、本発明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（ａ）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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、インクの色に対応する複数の独立した着脱可能のメインタンクを有している。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・維持する回復処理装置７も設けられている。
【００１８】
このような複数のインクタンクに保持されているインクの色としては、シアン・マゼンダ・イエロー・ブラック・ライトシアン・ライトマゼンダ・ライトイエロー等を用いることができる。そして本発明は、これらのインクのうち少なくとも１色が顔料インクの記録装置に適用される。
【００１９】
（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インク貯留部（不図示）に一時的に貯留され、記録動作時に吐出口から吐出される。記録ヘッドには、複数の吐出口を配列してなる吐出口列がインクの色ごとに設けられており、それぞれの吐出口にはインクを吐出するためのエネルギーを発生する記録素子が設けられている。このような記録素子としては、インクを加熱して気化させそのときに発生する圧力を利用してインクを吐出するサーマル方式の発熱素子のみならず、電圧の印加により機械的歪を発生させてインクを吐出する圧電素子にも用いることができる。
【００２０】
さらに、このインク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。
【００２１】
（制御システム）
図２は、本発明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。
【００２２】
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。さらに、入出力ポート１０４には、メインタンク内とサブタンク内のインクを撹拌するための撹拌手段１２２の駆動回路１２１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。
【００２３】
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タ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。１２０は、インクタンク内およびメインタンク内のインクを撹拌するタイミングを決定するために、前回の撹拌動作後またはメインタンク交換後からの時間をカウントする撹拌タイマーである。この撹拌タイマーのカウントに応じて撹拌手段１２２にメインタンク内とインクタンク内のインクを撹拌するように、主制御部１００で撹拌制御が行われる。
【００２４】
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、記録媒体を記録ヘッド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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
インク供給システム８はメインタンク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、ダイヤフラム弁１４を備えている。供給チューブ４は、柔軟な材料で構成されており、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。
【００２８】
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、本発明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可能に構成されている。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。
【００２９】
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側の端部１１ａはサブタンク１０に対しては実質的に０ｍｍの侵入量で構成されている。
【００３０】
この中空管１１の端部１１ａが、サブタンク１０内のインクと接しないときはサブタンク内のインクが満杯でないときである。すなわちサブタンク１０内における中空管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（満杯のインク量）を調節することができる。なお、サブタンク１０内のインク量は、例えばＡ０等の比較的大きな記録媒体の少なくとも１枚に対しても途中で記録動作が中断されないようなインク量としておくことが好ましい。これにより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うことで生じる時間経過による色ムラによる、画像品質が低下を防止することができる。
【００３１】
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接続されている。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およびインク撹拌時に実質的に密閉された構成になっていればよく、それ以外のタイミングでは密閉されていなくてもよい。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よりも耐圧が大きければ連通個所を有していてもよい。
【００３２】
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。これと同時に、中空管１１の端部１１ａがインクに接していない場合は、端部１１ａ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。
【００３３】
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。
【００３４】
このような記録装置で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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（インク攪拌について）
インクジェット記録装置においては、染料インクのみならずインク溶液中に色材である顔料成分を分散させた顔料インクが広く用いられているが、顔料インクは一定時間放置されると重力の影響により顔料成分が沈降することが知られている。つまりメインタンク９やサブタンク１０内において重力方向に関して顔料成分の分布が生じることになる。このような顔料成分の分布があるインクを用いて記録動作を行うと、記録媒体の位置に応じて画像の濃度むらが生じることになるため、定期的にインクの撹拌動作を行うことが必要とされている。
【００３９】
このようなインク攪拌は、図２に示す撹拌タイマー１２０で前回の撹拌動作後またはメインタンク交換後からのカウント値が所定の値（閾値）に達したタイミングで実行するように設けられている。そして撹拌動作後にカウント値をリセットし、再度カウントを開始させることで、定期的に撹拌動作をおこなうことができる。
【００４０】
撹拌動作を行う撹拌手段１２２としては、サブタンク１０と記録ヘッド３とを連結する供給チューブ４の途中に設けられた、容積変化可能な可撓性材料からなるダイヤフラム弁１４を用いることができる。ダイヤフラム弁１４は、その容積を小さくしてインク流路を閉鎖する状態と、容積を拡大してインク流路を開放する状態をとることができる。
【００４１】
図４（ａ）に示すダイヤフラム弁１４の容積が拡大した状態から、図４（ｂ）に示すようにダイヤフラム弁１４の容積を小さくすることで、供給チューブ内のインクをサブタンク側へ、サブタンク内のインクをメインタンクに移動させることができる。その後、図４（ｃ）のようにダイヤフラム弁１４の容積を拡大させて開放状態とさせることで、サブタンクから供給チューブ内にインクを移動させ、メインタンク内のインクをサブタンクに移動させることができる。つまり、このようなダイヤフラム弁１４の開閉動作を繰り返し行うことでインクをメインタンクとサブタンクとを往復させることができ、メインタンク内とサブタンク内のインクを撹拌する効果を得ることができる。なおダイヤフラム弁１４の開閉動作は、記録ヘッドの吐出口からインクがあふれない程度の圧力で行われる。
【００４２】
また、ダイヤフラム弁１４を開閉することにより、記録ヘッドに設けられたインク貯留部と供給チューブとの間でもインクの移動が生じるため、インク貯留部内のインクの撹拌効果も得ることができる。
【００４３】
しかしながら、サブタンクと記録ヘッドの間のインク供給チューブに配置されたダイヤフラム弁を駆動させてインクの撹拌動作を行うときは、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には、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、撹拌動作と記録動作とは両立することができないため、撹拌動作の際には必ず記録動作を中断する必要があり、著しい記録効率の低下が生じていた。
【００４４】
（動圧を用いたインク充填動作）
ところで、本発明のインクジェット記録装置においては、メインタンク９に収容されたインクが無くなった後には、サブタンク内のインクを使用して記録動作が行われるため、メインタンクの交換後にサブタンクへのインク充填動作を行うことが必要となる。
【００４５】
このような充填動作は、上述のダイヤフラム弁１４を用いて行うこともできるが、インク充填動作にかかる時間を削減するために、供給チューブ内のインクにかかる動圧を用いてサブタンクのインク充填が行えるように構成されている。
【００４６】
図５を用いて、動圧を利用してサブタンクにインクを充填するインク充填方法について説明する。
【００４７】
図５は往復走査して記録を実行する場合のキャリッジ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５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５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はＳ１方向への移動を示しており、図５（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はＳ２方向への移動を示している。
【００４８】
図５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。
【００４９】
まず図５（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。
【００５０】
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している。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４内のインクに働く動圧Ｐ１１である。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
図５（ｂ）は、図５（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。
【００５６】
次に図５（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５（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している。
【００５７】
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。
【００５８】
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に移動することによってサブタンク１０内が減圧される。
【００５９】
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５（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。
【００６０】
また、動圧Ｐ１２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。
【００６１】
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。
【００６２】
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５（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５（ｃ）と同じ関係式を満足する。そのため、図５（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。
【００６３】
図５（ｅ）は、図５（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５（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。
【００６４】
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５（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５（ａ）と同じ関係式を満足する。すなわち、図５（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。
【００６５】
以上説明した往復の動作を繰り返すことにより、特に図５（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われる。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
ここで、往復走査記録（双方向記録とも表現することがある）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６に示す。図５におけるＳ１方向（図５中矢印Ｘ方向と同一方向をプラスＸ方向と表現することもある）を正、Ｓ２方向（図５中矢印Ｘ方向と反対方向をマイナスＸ方向と表現することもある）を負としている。
【００６９】
記録装置のキャリッジ走査区間は、図５で説明した通り、加速／減速区間と定速度区間を有している。このうちサブタンクへのインク充填に寄与するのは加速／減速区間である。本例の記録装置のキャリッジ走査区間は凡そ３６インチである。なお、キャリッジ走査区間の距離はこれに限られない。重要なのは加速／減速区間で所定の関係の動圧を発生させる加速度によってキャリッジを走査することである。
【００７０】
図６に双方向記録動作時のキャリッジの移動速度および加速度変化の一例を示す。図６（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６（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６（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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
つまり本発明の記録装置は、記録動作時の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ように設けられている。なおこのようなキャリッジの加速度制御は、記録動作時のみならず予備吐出動作等の記録動作以外の走査においても行うことができる。
【００７４】
サブタンクにインクが十分に充填された後、すなわちサブタンクが満杯の状態の図５（ａ）〜（ｆ）に対応する様子を図７（ａ）〜（ｆ）に示す。つまり、図７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７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はＳ１方向への移動を示しており、図７（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はＳ２方向への移動を示している。
【００７５】
図７（ａ）は、加速度ａ１１による慣性力を受けたインクが供給チューブ１０からサブタンク１０に移動し、さらにサブタンク１０からメインタンク９へインクが移動する状態を示している。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インク移動に対する耐圧Ｐａとして流路抵抗が発生している。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へとインクが移動することとなる。
【００７６】
図７（ｂ）は、図７（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。
【００７７】
図７（ｃ）は、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に移動することによってサブタンク１０内が減圧され、これによりメインタンク９からサブタンク１０にインクが移動する状態を示している。このとき中空管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。
【００７８】
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７（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７（ｃ）と同じであり、図７（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。
【００７９】
図７（ｅ）は、図７（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７（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。
【００８０】
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７（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）が供給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７（ａ）と同じであり、図７（ａ）と同様にサブタンク１０からメインタンク９へインクの移動が発生する。
【００８１】
このようにサブタンクにインクが十分に充填されている状態では、図７（ａ）と図７（ｆ）で中空管１１を介してサブタンク１０からメインタンク９に移動するのは空気ではなくインクとなる。つまりキャリッジの加速度を上述のような関係を満たす加速度となるように加速度制御することで、メインタンクとサブタンクとの間で相互にインクの移動が発生するため、これによりインク撹拌効果を得ることができる。
【００８２】
従って、供給チューブ内の動圧を用いたインクの移動による撹拌効果を加味して、ダイヤフラム弁１４による撹拌動作を行うタイミングを決定することにより、ダイヤフラム弁１４による撹拌動作の回数を削減することができる。
【００８３】
本発明においては、前回の撹拌動作後またはメインタンク交換後からのタイマーのカウント値を、動圧を用いた撹拌動作が行われるキャリッジの走査回数に応じて調整することで撹拌回数を削減する場合を説明する。図８に撹拌動作のタイミングを制御するためのフローチャートを示す。このようなは制御は、１枚の記録媒体に対する記録動作終了に行われる。
【００８４】
まず最初に、記録動作終了時のタイマーのカウント値Ｔ１（ｈｏｕｒ）を取得する（ステップ１）。次に、記録動作中に動圧を利用した撹拌動作が行われるような加速度で、キャリッジが走査した回数Ｎを取得する（ステップ２）。ここで１回の走査とは、キャリッジの往復走査のことをいう。
【００８５】
次にＴ＝Ｔ１−ａ×Ｎ…式（６）を求める（ステップ３）。ここで係数ａ（ｈｏｕｒ／ｓｃａｎ）は、１回の走査によって得られるサブタンクとメインタンクの撹拌効果を示している。つまり、タイマーのカウント値Ｔ１を走査回数に応じて減算させている。そして減算して得られたＴが、閾値Ｔｔｈ以上となったかを判断する（ステップ４）。
【００８６】
Ｔ≧Ｔｔｈとなっている場合には、ダイヤフラム弁１４を用いた強制的な攪拌動作を行い（ステップ５）、タイマーのカウント値をリセットする（ステップ６）。Ｔ≧Ｔｔｈとなっていない場合には、強制的な撹拌動作は行わずに終了する。
【００８７】
このように加速度制御したキャリッジの走査回数、すなわち記録ヘッドの走査回数に応じて強制的な攪拌動作を行う間隔を設定することにより、記録動作を中断して行わなければならない強制的な撹拌動作の回数を削減することができる。つまり加速度制御されたキャリッジ走査回数が多くなるにつれて、強制撹拌動作の間隔を長くすることができる。
【００８８】
次に、具体的にどの程度撹拌動作を削減することができるかの一例を示す。
【００８９】
Ａ０の記録用紙に１０パスの印字条件で記録動作を行うと約５００回のキャリッジ走査が発生する。そしてキャリッジの加速度を、係数ａが約０．０２（ｈｏｕｒ／ｓｃａｎ）となるように制御したとすると、式（６）はＴ＝Ｔ１−０．０２×５００＝Ｔ１−１０（ｈｏｕｒ）となる。つまりＡ０の記録媒体に１枚記録するごとに１０時間程度タイマーを遅延できることがわかる。従って閾値Ｔｔｈ＝９８（ｈｏｕｒ）毎に強制撹拌動作を行うように設定された記録装置では、Ａ０の記録媒体に１０枚程度連続して記録動作を行うと、１回の強制撹拌動作と同じ程度の撹拌効果を得ることができる。
【００９０】
なお、ここでは１回の走査とは往復走査として説明を行ったが、往方向と復方向をそれぞれ別に計数してもよい。また、キャリッジの往方向の走査と復方向の走査における加速度が異なる場合には、それぞれ異なる係数ａを設定してタイマーの値を減算するようにしてもよい。
【００９１】
またキャリッジの加速度が大きい場合には、動圧を用いた撹拌動作による攪拌効果も大きいといえるため、ダイヤフラム弁を用いた強制撹拌動作の頻度を少なくできる。逆にキャリッジ加速度が小さい場合には動圧を用いた攪拌効果が小さいので、ダイヤフラム弁を用いた強制撹拌動作の頻度は多くなる。つまり、係数ａは、キャリッジの加速度に比例して大きくなるように設定される。従ってキャリッジの加速度が大きい場合（第２の場合）には、キャリッジの加速度が小さい場合（第１の場合）に比べてダイヤフラム弁１４による撹拌間隔を長くすることができる。
【符号の説明】
【００９２】
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
１４  ダイヤフラム弁
【図１】
2013248758.tif 000003
【図２】
2013248758.tif 000004
【図３】
2013248758.tif 000005
【図４】
2013248758.tif 000006
【図５】
2013248758.tif 000007
【図６】
2013248758.tif 000008
【図７】
2013248758.tif 000009
【図８】
2013248758.tif 000010