インクジェットプリンタへのインク補給方法
【課題】インクが往復動するインク経路に適切にインクを補給する。
【解決手段】インクを吐出する複数のノズルを有し、該ノズルに連通する第１及び第２のインク導入部を有するインクヘッドと、第１及び第２のインク導入部とそれぞれ接続される第１及び第２の貯留部と、第１及び第２の貯留部内を加圧／減圧する加減圧手段と、第１の貯留部のインクを検出する検出手段と、第１の貯留部にインクを補給する補給手段と、を具備し、インクを往復動させて画像を記録するインクジェットプリンタで、加減圧手段の加圧／減圧動作の切り替えタイミングから所定時間経過後に設定されたインク量検出タイミングで第１の貯留部内のインク量を検出して、インク量検出タイミングにおいて検出されたインク量が予め決められた規定量よりも少ないか否かを判定して、検出されたインク量が規定量に対して少なければ第１の貯留部にインクを補給する。
【解決手段】インクを吐出する複数のノズルを有し、該ノズルに連通する第１及び第２のインク導入部を有するインクヘッドと、第１及び第２のインク導入部とそれぞれ接続される第１及び第２の貯留部と、第１及び第２の貯留部内を加圧／減圧する加減圧手段と、第１の貯留部のインクを検出する検出手段と、第１の貯留部にインクを補給する補給手段と、を具備し、インクを往復動させて画像を記録するインクジェットプリンタで、加減圧手段の加圧／減圧動作の切り替えタイミングから所定時間経過後に設定されたインク量検出タイミングで第１の貯留部内のインク量を検出して、インク量検出タイミングにおいて検出されたインク量が予め決められた規定量よりも少ないか否かを判定して、検出されたインク量が規定量に対して少なければ第１の貯留部にインクを補給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタのインクヘッドへのインク補給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ノズル面に複数のノズルが形成されたインクヘッドを搭載し、圧電素子又は発熱素子等からなるアクチュエータを駆動させて、これらノズルからインクを吐出する画像形成装置、所謂インクジェットプリンタが知られている。このようなアクチュエータの駆動は、アクチュエータ自体による発熱と、アクチュエータの駆動部（駆動用ＩＣ）による発熱との双方を伴っている。これらの発熱は、記録速度の高速化やラインヘッドの採用によるノズル数の増大によって、増加する傾向にある。このような発熱によるプリンタの高熱化を抑制するために、インクヘッド内に比較的温度の低いインクを流し、そのインクを用いてインクヘッドを冷却する技術が知られている。
【０００３】
また、インク吐出の頻度が低いノズル部分におけるインクは、揮発によって増粘する。ノズル内のインクが増粘してしまうと、インク吐出の妨げになり、インク吐出量が変化してしまうなどの不具合が発生してしまう。そこで、インクヘッド内にインクを流すことでノズル近傍のインクを攪拌させて、インクの増粘を防止する技術が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、インクヘッド内にインクを供給する供給経路と、インクヘッドからインクを排出する排出経路とを有し、供給経路の一端側にインクカートリッジを、排出経路の一端側にインクタンクをそれぞれ接続し、インクカートリッジとインクタンクとの間のインク経路でインクを往復動させるインクジェットプリンタが開示されている。このインクジェットプリンタには、インクタンク内のインクの上限を検出するインクフルセンサ及び下限を検出するインクエンプティセンサが配置されており、これらセンサの出力を見ながら、上限から下限までの範囲内でインクを往復動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４１９２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなインクジェットプリンタでは、画像記録時にインクヘッドのノズルからインクが吐出されるのに伴い、インク経路内のインクは減少する。安定して連続的に画像を記録するためには、インク経路内に適切なタイミングでインクを補給する必要がある。このため、一般的には、インクタンク内のインク量を検出するセンサを設けて、常にそのセンサからの検出出力をウォッチングし、インクを補給するか否か、及び補給するならばどの程度の量を補給するかを判断し、補給を行うようにしている。
【０００７】
しかし、上述の特許文献１に記載のインクジェットプリンタのような、２つのインクタンクを接続しているインク経路内をインクが往復動するタイプの場合、インク経路内のインク量が適切であったとしても、インクタンク内のインク量が増減することになり、インク量の検出が難しい。
【０００８】
具体的には、あるタイミングで一方のインクタンク内のインク量を検出したところ、インクは少ししか残っていなかったと仮定する。この場合、通常（前述したような構成）であれば、そのインクタンク内にインクを補給すべき、と判断される。しかし、このインク量を検出した時点では、他方のインクタンクにインクが移動しており、インク経路全体としてのインク量は適量であるにもかかわらず、インクの往復動によってちょうど一方のインクタンク内のインクが少ない状態であっただけかもしれない。このような状態のときにインクを補給すると、インク経路内におけるインク量が適量を超えてしまい、オーバーフローを引き起こしてしまう虞がある。
【０００９】
そこで、本発明は、インクヘッドを介してインクを往復動させるインク経路を有するインクジェットプリンタに適切にインクを補給することが可能なインク補給方法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】
【００１０】
本発明の一実施形態は、インクを吐出する複数のノズルを有し、該ノズルに連通する第１及び第２のインク導入部を有するインクヘッドと、前記第１のインク導入部とチューブを介して接続される第１のインク貯留部と、前記第２のインク導入部とチューブを介して接続される第２のインク貯留部と、を有するインク貯留手段と、前記第１及び第２のインク貯留部内に空気を供給することで加圧すると共に、前記第１及び第２のインク貯留部内の空気を排出することで減圧する加減圧手段と、前記第１のインク貯留部のインクを検出するインク量検出手段と、前記第１のインク貯留部にインクを補給するインク補給手段と、を具備し、前記第１のインク貯留部内が大気圧以上に加圧されると共に、前記第２のインク貯留部内が大気圧未満に減圧される第１の加減圧モードと、前記第１のインク貯留部内が大気圧未満に減圧されると共に、前記第２のインク貯留部が大気圧以上に加圧される第２の加減圧モードと、を交互に繰り返すように、前記加減圧手段が加圧及び減圧動作することで、前記インクヘッド内のインクを往復動させながら画像記録を記録するインクジェットプリンタのインク補給方法において、前記加減圧手段の加圧動作又は減圧動作への切り替えタイミングから所定時間経過後に設定されたインク量検出タイミングにおいて、前記第１のインク貯留部内のインク量を検出して、前記インク量検出タイミングにおいて検出されたインク量が予め決められた規定量よりも少ないか否かを判定して、検出されたインク量が規定量に対して少ない場合に前記第１のインク貯留部にインクを補給するインク補給方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、インクヘッドを介してインクを往復動させるインク経路を有するインクジェットプリンタに適切にインクを補給することが可能なインク補給方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施形態におけるインクジェットプリンタの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、インクジェットプリンタに搭載されたインクヘッドの断面図である。
【図３】図３は、インクジェットプリンタに搭載されたインクヘッドの斜視図である。
【図４】図４は、待機時のインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すタイムチャートである。
【図５】図５は、インク吐出時（インク補給なし）のインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すタイムチャートである。
【図６】図６は、インク吐出時（インク補給あり）のインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すタイムチャートである。
【図７】図７は、インク吐出時のインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すフローチャートである。
【図８】図８は、インク補給制御を示すタイムチャートである。
【図９】図９は、第２の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は、第１及び第２のインクタンク内の圧力の時間変化を示す図である。
【図１１】図１１は、第１及び第２のインクタンク内の圧力の時間変化を示す図である。
【図１２】図１２は、複数のインク経路を示す図である。
【図１３】図１３は、第３の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路を示す図である。
【図１４】図１４は、第４の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路を示す図である。
【図１５】図１５は、第４の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、インクジェットプリンタ１の構成を示す概略図である。
インクジェットプリンタ１は、記録媒体２を搬送する搬送部３と、記録媒体２にインクを吐出して画像を記録するインクヘッド１００を備えたインク経路４と、インクヘッド１００を始めとするインクジェットプリンタ１の各構成部を制御する制御部５と、を有している。なお、図示しないが、インクジェットプリンタ１は、上記構成部に加えて、記録媒体２を供給する供給部、画像記録された記録媒体２を排出する排出部、インクヘッド１００のクリーニングを行うクリーニング部など、通常のインクジェットプリンタが備える構成を有している。
【００１５】
インクジェットプリンタ１は、例えば、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のインクで記録媒体に画像を記録する。以下の説明及び図面では、代表的な１色のインクに関するインク経路４のみを示すが、インクジェットプリンタ１は、インク色ごとに同様のインク経路を備えている。
【００１６】
インク経路４は、インクヘッド１００と、インクヘッド１００に供給するインクを貯留するインク貯留部としての第１のインクタンク１０と、インクヘッド１００から排出されるインクを貯留するインク貯留部としての第２のインクタンク２０と、を有している。第１のインクタンク１０とインクヘッド１００とは、後述する加温部３０及び冷却部４０を介在して第１のインク経路（第１のチューブ）１１によって接続されている。また、インクヘッド１００と第２のインクタンク２０とは、加温部３０及び冷却部４０を介在して第２のインク経路（第２のチューブ）１２によって接続されている。つまり、インク経路４は、第１のインクタンク１０からインクヘッド１００を通って第２のインクタンク２０へと、また、逆に、第２のインクタンク２０からインクヘッド１００を通って第１のインクタンク１０へと、インク往復動可能に接続された経路である。
【００１７】
本実施形態では、第１及び第２のインクタンク１０、２０は、鉛直方向（Ｚ方向）に同じ高さに、並んで配置されている。また、第１のインク経路１１及び第２のインク経路１２は、併走してインクヘッド１００に接続されている。インクヘッド１００のノズル面１０１ａから第１及び第２のインクタンク１０、２０内のインク液面までの高さも、同じ高さＨ１に設定されている。また、本実施形態では、第１のインク経路１１と第２のインク経路１２との流路抵抗は等しいとしている。
【００１８】
まず、第１及び第２のインクタンク１０、２０及びその周辺の構成について説明する。
第１のインクタンク１０内には、インク液面の上部に空気層があり、この空気層と連通するように、第１のインクタンク１０に空気経路１３の一端側が接続されている。また、空気経路１３の他端側には、加減圧手段としてのポンプ２１が設けられている。例えばチューブポンプであるポンプ２１は、空気経路１３を介して第１のインクタンク１０内の空気を吸い出して減圧したり押し込んで加圧したりするように、制御部５によって制御される。空気経路１３は、さらに、空気経路１５の一端側と連通しており、空気経路１５には、空気経路１３内の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ７２が設けられている。また、空気経路１５の他端側には、例えば電磁弁からなる弁２３が設けられている。本実施形態では、弁２３としてノーマルオープンタイプを用いている。
【００１９】
第１のインクタンク１０の内部には、タンク内のインク液面を検出するように、空気層を有するフロート７０が揺動自在に設けられており、このフロート７０には、不図示のマグネットが取り付けられている。第１のインクタンク１０の外側には、インク量検出手段として、このマグネットの磁力を検出するホール素子からなる液面センサ７１が、マグネットと対向して設けられている。液面センサ７１は、タンク内のインク液面が上昇してフロート７０が浮き上がり所定の高さになったことを検出し、出力レベルがＬｏｗからＨｉｇｈに変わるように構成されている。
【００２０】
第２のインクタンク２０内にも、インク液面の上部に空気層があり、この空気層と連通するように、第２のインクタンク２０に空気経路１４の一端側が接続されている。また、空気経路１４の他端側には、加減圧手段としてのポンプ２２が設けられている。例えばチューブポンプであるポンプ２２は、空気経路１４を介して第２のインクタンク２０内の空気を吸い出して減圧したり押し込んで加圧したりするように、制御部５によって制御される。空気経路１４は、さらに、空気経路１６の一端側と連通しており、空気経路１６には、空気経路１４内の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ７３が設けられている。また、空気経路１６の他端側には、例えば電磁弁である弁２４が設けられている。本実施形態としては、弁２４にノーマルオープンタイプを用いている。
【００２１】
なお、フロート７０及び液面センサ７１は、第１のインクタンク１０にのみ設けられており、第２のインクタンク２０には設けられていない。
【００２２】
また、第１のインクタンク１０には、例えば電磁弁である開閉可能な弁２５が配置された補給経路１７を介して、インク補給手段としてのインクカートリッジ６０が連結されている。インクカートリッジ６０の内部には、可撓性を有する袋状のスパウトパックが設けられており、その中にインクが充填されている。インクカートリッジ６０は、第１のインクタンク１０よりも鉛直方向上方に配置され、弁２５が開くと自重によりインクが第１のインクタンク１０へ供給される。本実施形態では、弁２５にノーマルクローズタイプを用いている。
【００２３】
次に、インク経路４中に設けられた加温部３０及び冷却部４０について説明する。
加温部３０は、第１及び第２のインク経路１１、１２中の、インクヘッド１００の近傍に配置されている。加温部３０は、内部に熱伝導性の高い金属のパイプ等による構成されるインク経路を有し、さらに、このインク経路の外側にヒータ３１が設けられている。そして、このヒータ３１の周囲を断熱部材３２が囲んでおり、外気と断熱されている。
【００２４】
冷却部４０は、第１及び第２のインク経路１１、１２中の、第１及び第２のインクタンク１０、２０の近傍に配置されている。冷却部４０は、内部に熱伝導性の高い金属部材４１で覆われたインク経路を有し、また、外面には、外気との接触面積を増やすための放熱用フィン４２が複数設けられている。さらに、これらフィン４２に向けて空気を吹き付けるファン４３が設けられており、インクから熱を奪うことができるように構成されている。
【００２５】
次に、インク経路２にインクを初期充填する動作について説明する。
まず、弁２５を開き、インクカートリッジ６０からインクが落下可能とし、さらに、弁２３を開いて大気開放する。すると、インクは第１のインクタンク１０内に自重で供給される。液面センサ７１が第１のインクタンク１０内のインク液面を検出して、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈに変わると、弁２５を閉じる。
【００２６】
そして、弁２３を閉じ、弁２４を開き、ポンプ２１を駆動させて第１のインクタンク１０に空気を送る。これにより、第１のインクタンク１０上部の空気層は、正圧になる。第１のインクタンク１０内のインクは、第１のインク経路１１を通ってインクヘッド１００へと持ち上げられる。そして、インクヘッド１００を通過した後、第２のインク経路１２を通って、第２のインクタンク２０へ達する。このタイミングをポンプ２１の駆動開始からの時間で制御し、ポンプ２１の駆動を停止すると共に、弁２３を開くことにより、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層が両方大気に開放される。
【００２７】
インクは、サイフォンの原理により、両インクタンク１０、２０のインク液面の高さが同じになるまで、第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０へと移動する。この結果、第１のインクタンク１０内のインク液面が低下し、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈからＬｏｗに変わると、弁２５を開いてインクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０にインクを補給する。また、第１のインクタンク１０のインク液面が第２のインクタンク２０内のインク液面よりも高くなると、再び、サイフォンの原理により、両インクタンク１０、２０のインク液面の高さが同じになるまで、第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０へと移動する。これを繰り返して、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面は同じ高さで、かつ液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈとなった状態でインク経路２内にインクが充填される。
【００２８】
次に、インクヘッド１００の内部構造について、図２並びに図３を参照して説明する。
図２は、インクヘッド１００の断面図であり、図３は、インクヘッド１００の斜視図である。
【００２９】
インクヘッド１００には、ベース１０３の一面側に、周囲を取り囲み中央が空洞部である枠１０２が接着され、この空洞部にあってベース１０３の前記一面側に圧電素子１０４が対をなして接着されている。枠１０２と圧電素子１０４とは、前記空洞部を塞ぐようにして、Ｚ軸方向に同じ高さで設けられている。さらに、ノズルプレート１０１が、枠１０２と圧電素子１０４とに対してＺ軸方向に積層され、接着されている。
【００３０】
圧電素子１０４には、Ｘ軸方向に複数の溝が掘られており、これら溝がチャンネル１０４ａを形成している。これらチャンネル１０４ａは、Ｙ軸方向に平行に掘られている。チャンネル１０４ａは、ピッチ約１７０μｍ、幅８５μｍ、深さ３００μｍ程度である。対をなす２つの圧電素子１０４は、Ｙ軸方向に半ピッチずらして配置されている。
【００３１】
また、ノズルプレート１０１のノズル面１０１ａには、各チャンネル１０４ａの中央部のＺ軸方向に、インクを吐出するための複数のノズル（ノズル孔）１０１ｂが形成されている。これらノズル孔１０１ｂは、Ｙ軸方向に掘られた前記チャンネル１０４ａに対応して、Ｙ軸方向に配列されている。
【００３２】
図３に示すように、ベース１０３には、対をなす圧電素子１０４の中央部に、Ｙ軸方向に複数の孔１０３ａが配列されている。これら孔１０３ａは、例えば、直径１ｍｍ程度で、３ｍｍ間隔で配置された貫通孔である。同じく、枠１０２と圧電素子１０４とのＸ軸方向の隙間の位置にも、複数の孔１０３ｂが配列されている。
【００３３】
ベース１０３の他面側には、流路部材１０５、１０６がＺ軸方向に積層され、接着されている。流路部材１０５には、３本の平行な溝である経路がＹ軸方向に設けられている。３本の平行な経路のうち、ベース１０３の複数の孔１０３ａと対向した位置にある１本の経路がインク流路１０５ａ、ベース１０３の複数の孔１０３ｂと対向した位置にある２本の経路がインク流路１０５ｂである。これらインク流路１０５ａ、１０５ｂに蓋をするようにして、流路部材１０５の上に流路部材１０６が接着されている。
【００３４】
流路部材１０６には、ノズル１０１ｂに連通するインク導入部として、２本のパイプ状のインクポート１０７、１０８が設けられている。インクポート１０７の孔は、インク流路１０５ａに、インクポート１０８の孔は、流路部材１０６の凸部１０６ａの内部で２本のインク流路１０５ｂをつなぐ接続流路１０６ｂに、それぞれ接続されている。
【００３５】
一端側が第１のインクタンク１０に接続されている第１のインク経路１１の他端側は、インクポート１０７に接続されている。また、一端側が第２のインクタンク２０に接続されている第２のインク経路１２の他端側は、インクポート１０８に接続されている。
【００３６】
続いて、インクヘッド１００の内部のインクの流れについて簡単に説明する。
インクポート１０７から流入したインクは、インク流路１０５ａを通ってインクヘッド１００のＹ軸方向の幅全体に行き渡り、複数の孔１０３ａから１対の圧電素子１０４の中央部に、インクヘッド１００の幅全体に亘って供給される。供給されたインクは、ここで各圧電素子１０４の方向に分かれ、各チャンネル１０４ａ中を通って枠１０２と圧電素子１０４との隙間に達する。その後、複数の孔１０３ｂから２本のインク流路１０５ｂを通り、接続流路１０６ｂで合流して、インクポート１０８からインクヘッド１００の外に流出する。
また、上記流れとは逆向きに、インクポート１０８から流入したインクがインクポート１０７を通ってインクヘッド１００の外に流出するように流れることもできる。
【００３７】
インクヘッド１００のチャンネル１０４ａの電極配線は、ベース１０３の電極接続面１０３ｃで、ドライブＩＣ１１０が搭載されたＦＰＣ１０９と接続されており、各チャンネル１０４ａに電圧波形を加えることにより駆動を行う。インクヘッド１００のベース１０３は、圧電素子１０４と比較して十分に熱伝導率の高い金属でできていることが好ましい。また、ベース１０３の中央部には、チャンネル１０４ａの温度の代用としてインクの温度を検出するための温度センサ（サーミスタ）１１４が設けられている。
【００３８】
インクポート１０７、１０８は、固定部材１１１に設けられた穴１１１ｃ、１１１ｄを貫通しており、この貫通部分で接着されて固定部材１１１と一体となっている。また、固定部材１１１は、ヘッドカバー１１３とビス止めされて一体となっている。ヘッドカバー１１２、１１３は、組み合わせられることでインクポート１０７、１０８、ドライブＩＣ１１０などを覆う箱形状となる。
【００３９】
図２に示すように、ドライブＩＣ１１０は、図示しないばね等の弾性部材でヘッドカバー１１２、１１３の内面に押圧されて密着している。密着性を高めるために、熱伝導性の良いグリス等が塗布される。
【００４０】
温度センサ１１４の出力は、ベース１０３が熱伝導性の高い材質であることから、その裏側にあるチャンネル１０４ａ中を流れるインクの温度とほぼ同じ値を示す。インクの温度によってインクの粘性が変化するため、常に同じ体積のインクを吐出するためには、圧電素子１０４に与える電圧をそのインクの粘度に適した電圧に制御する必要がある。圧電素子１０４の部分のインク温度を直接検出するのは難しいため、温度センサ１１４で検出された温度がインク温度であるとする。
【００４１】
圧電素子１０４が駆動されてインクがノズル１０１ｂから吐出されると、圧電素子１０４が発熱する。この発熱の一部は、吐出されるインクと共に外へ放熱される。また、この発熱の一部は、ベース１０３へ伝熱され、インクヘッド１００の外気へ放熱される。残りの発熱の大半は、ベース１０３や流路部材１０５、１０６に蓄熱される。本実施形態では、これによるインクヘッド１００の温度上昇を防止するために、インクヘッド１００は、インクポート１０７からインクを流入させてインクポート１０８から流出させる、あるいは逆にインクポート１０８からインクを流入させてインクポート１０７から流出させることにより、吐出されるインク以外のインクが余分な熱を奪って流れるように設計されている。
【００４２】
また、圧電素子１０４を駆動する際には、ドライブＩＣ１１０が発熱する。この発熱は、ヘッドカバー１１２、１１３に伝達されるが、これらヘッドカバー１１２、１１３には、外面に複数の放熱突起１１２ａ、１１３ａが設けられているため、インクヘッド１００を取り巻く空気と接触する表面積が大きくなり、放熱効果が高められる。
【００４３】
前述のように、インクをインク経路４内に初期充填する際には、インクがインクヘッド１００を通って第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０へ流れたとき、ノズル孔１０１ｂからインクが漏れる可能性がある。しかし、いったんインクがインクヘッド１００内に満たされると、ノズル１０１ｂには、インクが鉛直方向上方に窪んだメニスカスが形成され、ある程度の正圧、負圧範囲内では、このメニスカスは壊れない。ノズルの流路抵抗が第２のインク経路１２よりも大きいので、ノズル１０１ｂからインクが垂れることはほとんどなく、インクはノズル１０１ｂにメニスカスを形成し、第２のインク経路１２に流れ込む。
【００４４】
一般的に、インクジェットプリンタでは、インクの吐出に最適なノズル圧があり、その圧力を維持することでインクの吐出量が一定となり、吐出不良が発生する確率が最も低くなる。本実施形態では、−１０００±５００Ｐａの範囲のノズル圧Ｐｈを最適吐出圧力とする。
【００４５】
本実施形態では、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の上部の空気層が交互に正圧、負圧となるようにポンプ２１、２２を制御することで、インク経路４内のインクがインクヘッド１００を通過して往復動する。この往復動について、図４乃至図５を参照して説明する。
【００４６】
図４は、非画像記録時のインク経路４中のインク往復動に関して、ポンプ２１、２２、弁２３、２４の制御と、液面センサ７１の出力レベルと、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２及びインクヘッド１００のノズル１０１ｂの圧力（ノズル圧）Ｐｈと、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面高さとを示すタイムチャートである。
【００４７】
図４に示すように、インクジェットプリンタ１にプリント命令がきていない状態である待機状態では、弁２３、２４が開放されており、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２は、大気圧である。本実施形態では、水頭差Ｈ１＝−１０４ｍｍにより、ノズル圧Ｐｈは−９１９Ｐａとなっている。第１のインクタンク１０内のインク液面は、液面センサ７１がちょうどＨｉｇｈを検出した液面高さであり、第２のインクタンク２０内のインク液面も同じ高さになっている。この高さを基準液面と称する。待機状態では、インクは往復動していない。
【００４８】
まず、弁２３、２４を閉じる。続いて、ポンプ２２で第２のインクタンク２０内の空気層を負圧にする。同時に、ポンプ２１で第１のインクタンク１０内の空気層を正圧にする。第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２は、同期して変化し、それぞれ、＋１４３８Ｐａ、−１４３８Ｐａに達する。その後、これら圧力を維持するために、ポンプ２１、２２が間欠的に動作する。
【００４９】
両インクタンク１０、２０内の圧力差が維持されている間は、第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０に向かってインクが流れる。この結果、両インクタンク１０、２０の液面は、最初同じ高さ（基準液面）であったものが、第１のインクタンク１０内の液面は下がり、第２のインクタンク２０内の液面は上昇する。
【００５０】
実際には、この液面の変動によって水頭差Ｈ１が変化するため、ノズル圧Ｐｈは変動する。しかし、仮にＨ１が１ｃｍ変動しても、ノズル圧Ｐｈは８８Ｐａしか変化しないため、最適なノズル圧範囲である１０００±５００Ｐａに与える影響はわずかである。従って、ここでは、インク往復動による液面高さ変動によるノズル圧への影響は考慮せずに説明する。
【００５１】
インクヘッド１００の温度センサ１１４によりインクの温度が検出され、その温度に基づいて第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２を設定すれば、インク流量が計算されるので、第１のインクタンク１０内のインク容量及び初期状態である基準液面高さから、第１のインク経路１１内に空気を吸い込まないようにするための時間が計算される。図４に示す周期Ｔ１、Ｔ２は、空気の吸い込み限界（第１のインクタンク１０内のインク液面が低下する下限）に対して余裕を有するようにして設定する。
【００５２】
図４に示すように、周期Ｔ１は、ポンプ２１により第１のインクタンク１０内を加圧し、かつ、ポンプ２２により第２のインクタンク２０内を減圧する時間である。また、周期Ｔ２は、ポンプ２１により第１のインクタンク１０内を加圧して、さらに、ポンプ２１により第１のインクタンク１０内を減圧する、かつ、ポンプ２２により第２のインクタンク２０内を減圧して、さらに、ポンプ２２により第２のインクタンク２０内を加圧する時間であり、Ｔ２＝２×Ｔ１である。これら周期Ｔ１、Ｔ２でポンプ２１、２２を用いて正圧と負圧とを交互に作り出すと、第１のインクタンク１０の液面は、基準液面から下がった後、上がってまた基準液面に戻り、第２のインクタンク２０の液面は、基準液面から上がった後、下がってまた基準液面に戻る、という動きを繰り返す。
【００５３】
液面センサ７１の出力レベルは、図４に示すように、基準液面高さでちょうどＨｉｇｈになっているので、第１のインクタンク１０の液面が低下すれば、すぐにＬｏｗに変わる。そして、第１のインクタンク１０の液面が基準液面に戻ると、液面センサ７１の出力レベルは再びＨｉｇｈとなる。この動作を繰り返す。
【００５４】
次に、画像記録時のインク経路４中のインク往復動に関して、図５を参照して説明する。
図５は、画像記録時の第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２及びノズル圧Ｐｈと、液面センサ７１の出力レベルと、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面高さとを示すタイムチャートである。
【００５５】
ポンプ２１、２２及び弁２３、２４の動き及び液面センサ７１の出力レベルは、図５中に「インク吐出無し」と示されたところまでは、図４を参照して説明したのと同じである。インクがインク経路４中を往復動しながらインクヘッド１００のノズル１０１ｂから吐出されたとき、「インク吐出有り」として示された範囲の動作となる。
【００５６】
インクジェットプリンタ１に外部機器等からプリント命令がなされると、インクヘッド１００を通って流れているインクの一部は、圧電素子１０４の駆動に伴い、ノズル１０１ｂより記録媒体２に吐出される。インクが第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０へと流れているときであれば、第１のインクタンク１０からは所定量インクが流出するが、第２のインクタンク２０には吐出されたインクを引いた量だけが流入することになる。インクが流れる向きに関係なく均等に吐出が行われたとすれば、インク経路４内のインクは、図５に「インク吐出有り」として示す範囲で、次第に基準液面よりも低いところで増減を繰り返すこととなる。この結果、第１のインクタンク１０の液面が最も上昇した場合においても、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈにならなくなる。従って、液面センサ７１の出力を順次チェックしていれば、インク経路４内のインクが減ってきたことを検出可能である。
【００５７】
次に、本実施形態において、上述のようにインク吐出により減った分のインクをインク経路４に補給する動作について、図６乃至図８を参照して説明する。
【００５８】
図６は、本実施形態における画像記録時の第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２及びノズル圧Ｐｈと、弁２５の制御と、液面センサ７１の出力レベルと、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面高さとを示すタイムチャートである。
図７は、本実施形態におけるインク往復動を示すフローチャートである。以下では、図７を参照して、インク経路４中へのインク補給動作について説明する。
【００５９】
まず、図４を参照して説明したように、インク経路４中のインク往復動の開始時には、弁２３、２４を閉じ、ポンプ２１を加圧駆動させて第１のインクタンク１０内の空気層を正圧にし、ポンプ２２を減圧駆動させて第２のインクタンク２０内の空気層を負圧にする。そして、タイマカウントｔのカウントを開始する（ステップＳ１）。
【００６０】
次に、タイマカウントｔがｔ＝Ｔ０になったかどうかを判断する（ステップＳ２）。なっていなければ（ＮＯ）、タイマカウントｔ＝Ｔ０になるまでステップＳ２を繰り返す。タイマカウントがｔ＝Ｔ０になっていれば（ＹＥＳ）、タイマカウントｔをリセットし（ステップＳ３）、ポンプ２１及びポンプ２２を逆転駆動させる、すなわち、ポンプ２１を減圧駆動させて第１のインクタンク１０内の空気層を負圧にし、ポンプ２２を加圧駆動させて第２のインクタンク２０内の空気層を正圧にする。そして、タイマカウントｔのカウントを開始する（ステップＳ４）。
【００６１】
次に、タイマカウントｔがｔ＝Ｔ１になったかどうかを判断する（ステップＳ５）。なっていなければ（ＮＯ）、タイマカウントｔ＝Ｔ１になるまでステップＳ５を繰り返す。タイマカウントがｔ＝Ｔ１になっていれば（ＹＥＳ）、ポンプ２１及びポンプ２２を逆転駆動させる、すなわち、ポンプ２１を加圧駆動させて第１のインクタンク１０内の空気層を正圧にし、ポンプ２２を減圧駆動させて第２のインクタンク２０内の空気層を減圧にする（ステップＳ６）。
【００６２】
続いて、タイマカウントｔがｔ＝Ｔ３になったかどうかを判断する（ステップＳ７）。なっていなければ（ＮＯ）、タイマカウントｔ＝Ｔ３になるまでステップＳ７を繰り返す。タイマカウントがｔ＝Ｔ３になっていれば（ＹＥＳ）、液面センサ７１の出力レベルのチェックを開始する（ステップＳ８）。そして、液面センサ７１の出力レベルに応じて、インク補給制御を行う（ステップＳ９）。
【００６３】
これら液面センサ７１の出力レベルのチェック及びインク補給制御について、図８を参照して説明する。
図８は、本実施形態におけるインク補給制御を示すフローチャートである。
【００６４】
まず、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈかどうか検出する（ステップＳ１４）。つまり、所定のインク量検出タイミングにおいて検出された第１のインクタンク１０内のインク量が予め決められた規定量よりも少ないか否かを判定する。検出レベルがＨｉｇｈでなければ（Ｎｏ）、ステップＳ１６に進み、弁２５を開放して、インクカートリッジ６０から補給経路１７を経由して第１のインクタンク１０にインクを補給する。そして、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈになるまで、ステップＳ１４を繰り返す。検出結果がはじめからＨｉｇｈであったとき、又はＨｉｇｈになったとき（ＹＥＳ）、弁２５を閉塞して（弁２５がはじめから閉じている場合はそのまま維持する）（ステップＳ１５）、インク補給制御を終了する。
【００６５】
図７に戻り、インク補給制御（ステップＳ９）の後、タイマカウントがｔ＝Ｔ４になったかどうかを判断する（ステップＳ１０）。なっていなければ（ＮＯ）、タイマカウントｔ＝Ｔ４になるまでステップＳ１０を繰り返す。タイマカウントがｔ＝Ｔ４になっていれば（ＹＥＳ）、液面センサ７１の出力レベルのチェックを終了する（ステップＳ１１）。
【００６６】
さらに、タイマカウントｔがｔ＝Ｔ２になったかどうかを判断する（ステップＳ１２）。なっていなければ（ＮＯ）、タイマカウントｔ＝Ｔ２になるまでステップＳ１２を繰り返す。タイマカウントがｔ＝Ｔ２になっていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。
【００６７】
そして、インクジェットプリンタ１の制御部５によりインク往復動の停止命令が出されたかどうかを判断する（ステップＳ１３）。停止命令が出されていなければ（ＮＯ）、ステップＳ３に戻って、ステップＳ３以降を繰り返す。停止命令が出されていれば（ＹＥＳ）、インク往復動を終了する。
【００６８】
上述のように、第１のインクタンク１０の液面が最も高くなるタイミングは、ポンプ２１、２２を制御する周期Ｔ２で把握することができる。従って、本実施形態では、図６におけるポンプ２１、２２の駆動を切り替えるタイミングを起点とした周期Ｔ２から、時間遅れＴ３のタイミングでインクの吐出がない場合には、通常、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈであるとすると、そのタイミングで毎回液面センサ７１をチェックする。そのタイミングで液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈにならなかった場合、弁２５を開き、液面センサ７１がＨｉｇｈになるまで、インクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０へインクを補給する。補給のタイミングは、時間遅れＴ３で検出した直後でよい。第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層は、ほとんど圧力差がなく、大気圧に近い状態である。従って、第１のインクタンク１０の内圧に阻害されることなく、インクが自重でインクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０へ補給される。
【００６９】
第１及び第２のインクタンク１０、２０の内圧の差がなくなる瞬間には、インクはほとんど流れないが、そのときに両インクタンク１０、２０の液面高さに差がある場合は、その高さの差が等しくなる向きへインクが流れる。上述のように、第１のインクタンク１０内で液面センサ７１の出力レベルがＬｏｗのままであることを検出し、Ｈｉｇｈになるまでインクを補給した場合には、第１のインクタンク１０の液面が第２のインクタンク２０の液面よりも高くなる。この結果、両インクタンクの液面差により、液面高さが等しくなる向きへ流れる。この結果、第１のインクタンク１０に供給されたインクによって、第２のインクタンク２０の液面も上昇することになる。
【００７０】
以上の説明では、インクヘッド１００からのインクの吐出がインクの移動する向きによらず均等であるとしたが、均等でない場合も生じ得る。例えば、第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０にインクが流れる向きのときのみ、インクヘッド１００がインクを吐出する場合がそうである。このような場合には、第１のインクタンク１０の液面は基準液面に対して同じ範囲で上下動を繰り返すが、第２のインクタンク２０の液面は、インクがインクヘッドから吐出された分が入ってこないので、次第に液面が低下してゆく。従って、そのままでは、液面センサ７１の出力レベルは、液面が最も高くなるところでＨｉｇｈとなるので、インクカートリッジ６０からインク補給されないことになってしまう。
【００７１】
しかし、第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力がほぼ同じ状態の時に、第１のインクタンク１０の液面の方が、第２のインクタンク２０の液面よりも高い状態になれば、その水頭差によって、次第に第１のインクタンク１０のインクが第２のインクタンク２０へ移動する。やがて、第１のインクタンク１０の液面も低下し、液面が最も高くなるタイミング（すなわち、ポンプ２１、２２の制御駆動周期から、インクタンク内の空気圧が同じところ）で基準液面を下回り、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈにならなくなるので、インクカートリッジ６０からインクが補給される。
【００７２】
このように、本実施形態によれば、往復動によりインク液面が上下に変動する場合であっても、ポンプの駆動切り替え周期を起点とした時間遅れタイミングでインクタンク内の液面センサの出力レベルをチェックすることにより、経路中のインクが消費されたことを確実に検出し、適切なタイミングでインクを補給することができる。
【００７３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について、図９乃至図１１を参照して説明する。本実施形態では、インクジェットプリンタ１の構成は、第１の実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００７４】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、図９のポンプ２１、２２の駆動切り替えタイミングを起点とした切り替え周期Ｔ２に対して時間遅れＴ３経過したタイミングでは、インクの消費がない場合には液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈとなる。また、インクの消費がある場合には、このタイミングで液面センサ７１の出力レベルがＬｏｗになっているかどうかを検出して、Ｌｏｗの場合には、弁２５を開き、インクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０にインクを補給する。
【００７５】
本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、第１のインクタンク１０の液面が最も高くなるタイミングで、強制的に第１及び第２のインクタンク１０、２０内の上部の空気層を同じ圧力にする制御期間Ｔ５を設けた点である。これにより、第１の実施形態と比べて、略同じ圧力である時間を長く維持している。かくして、時間遅れＴ３のタイミングで液面センサ７１がＬｏｗであることを検出してインクが補給され、その直後に第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層の圧力が所定時間等しくなる期間Ｔ５を設けるように制御する。
【００７６】
流路抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒｈが大きい場合や、インクの温度が低いことに起因してインクの粘度ηが大きい場合など、インクが経路内を短時間で流れにくい場合には、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面高さの差があっても、そのわずかな水頭差で瞬時に液面高さが等しくなることは難しい。しかし、第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力を等しくする時間Ｔ５を設けた制御を行うことにより、両インクタンク１０、２０の液面を等しくできる時間を得るという効果がある。
【００７７】
図９では、ポンプ２１、２２の制御で、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の上部の空気層の圧力がほぼ等しくなり、かつ液面差が小さくなるタイミングで、弁２３、２４を開いている。弁２３、２４が開放されると、第１及び第２のインクタンク１０、２０の圧力Ｐ１、Ｐ２は、大気圧となり全く同じ圧力になる。
【００７８】
そして、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面差が等しくなる所定の時間Ｔ５だけをおいて、再び弁２３、２４を閉じ、ポンプ２１、２２の駆動制御を開始する。弁２３、２４を大気開放することにより正確に第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力を同じにすることが可能である。
【００７９】
なお、弁２３、２４を開いて大気に開放する方法以外に、圧力センサ７２、７３で検出された圧力に従って、ポンプ２１、２２を制御して同じ圧力を作り出してもよい。また、１回のインク往復動周期で第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面差が解消されることは必ずしも必要なく、複数回のインク往復動周期の中で液面高さの差が解消可能な時間を設ければよい。インク往復動１周期あたりに消費されるインク量で生じる、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面差、及びインクが第１のインクタンク１０に補給されることで生じる液面差が累積せずに解消してゆくだけの時間Ｔ５を設ければよい。
【００８０】
以上の説明では、第１のインク経路１１と第２のインク経路１２との流路抵抗が等しいとしたが、例えば、図１０に示されるように、流路抵抗が異なる場合にも適用可能である。この場合には、ポンプ２１、２２の駆動切り替え周期Ｔ２を起点とする時間遅れＴ３のタイミングで、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈになっているかどうかをチェックして、インク補給の要否を判断する。このタイミングは、第１のインクタンク１０と第２のインクタンク２０の空気層の圧力が等しい圧力に近づくタイミングであり、また、第１のインクタンク１０の液面が最も高くなるタイミングであり、さらに、第１のインクタンク１０と第２のインクタンク２０の液面差が最小になるタイミングでもある。
【００８１】
このような場合には、例えば、図１０では、丸で囲んだ領域Ｃのタイミング近傍で液面センサ７１の出力レベルがＬｏｗであるかどうかを見て、Ｌｏｗの場合にはインクを補給すればよい。必ずしも、空気層の圧力が０又は大気圧である必要はなく、第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力がほぼ等しくなるタイミングであればよい。
【００８２】
また、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層の圧力を所定時間同じ圧力に制御する場合、必ずしも完全に圧力を一致させる必要はない。図１１に示すように、インクタンクの形状寸法から許容可能な、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面高さの差で生じる水頭圧（圧力）よりも小さい空気層の圧力差を作り出せばよい。例えば、図１１において丸で囲んだ領域Ａ、Ｂに示すように、第１のインクタンク１０内の圧力Ｐ１は緩やかな上り勾配、第２のインクタンク２０内の圧力Ｐ２は緩やかな下り勾配に制御し、その差がわずかである時間を作り出すだけでもよい。
【００８３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について、図１２を参照して説明する。以下では、第１の実施形態と同等の部材には同じ参照符号を付して、その説明は省略する。
【００８４】
図１２は、図１に示される第１の実施形態のインク経路を有するインクヘッド１００を４個並設した構成を示している。これら４個のインクヘッドには色の異なるインク経路が連結されており、例えば、Ｃ、Ｋ、Ｍ、Ｙの各色のインクが流れる。図１２は、図１のインク経路の構成をＺ方向から見ており、記録媒体２の搬送方向が矢印で示される。
【００８５】
インクヘッド１００は、前記矢印の方向に配列されており、記録媒体２が４色のインクヘッド１００の下を矢印方向に搬送され、記録媒体２に向けて順次インクヘッド１００からインクが吐出されて画像が記録される。
本実施形態において、第１及び第２の実施形態と異なる点は、ポンプ２１、２２、弁２３、２４及び圧力センサ７２、７３が４色のインク経路に対して共通に使用されている点である。
【００８６】
４色の第１のインクタンク１０には、それぞれ、分岐した空気経路１３の枝路が連結されている。また、４色の第２のインクタンク２０には、それぞれ、分岐した空気経路１４の枝路が連結されている。各色のインクヘッド１００に接続された第１及び第２のインク経路１１、１２は、第１のインクタンク１０から各インクヘッド１００を経由して第２のインクタンク２０に至る間で、共通の加温部３０及び冷却部４０を通っている。
【００８７】
本実施形態では、４色の第１のインクタンク１０内の上部の空気層は、弁２３の開閉で同時に大気開放及び密閉される。また、４色の第２のインクタンク２０内の上部の空気層は、弁２４の開閉で同時に大気開放及び密閉される。待機時は、弁２３、２４がノーマルオープンあるので、第１及び第２のインクタンク１０、２０の上部の空気層は、全て大気開放されている。この状態で、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面は、サイフォンの原理によって同じ高さになっている。液面センサ７１の出力レベルがＬｏｗを示している色では、Ｈｉｇｈになるまで弁２５が開いてインクカートリッジ６０からインク補給され、４色のインク液面はほぼ全てが同じ液面高さになっている。
【００８８】
インク往復動時において、弁２３が閉じられ、ポンプ２１によって空気経路１３内の空気が正圧に加圧されると、４色の第１のインクタンク１０内の空気層は、全て同時に同じ圧力に加圧される。同時に、弁２４が閉じられ、ポンプ２２によって空気経路１４内の空気が負圧に減圧されると、４色の第１のインクタンク１０内の空気層は、全て同時に同じ圧力に減圧される。
【００８９】
このようにして、ポンプ２１、２２によって空気圧が交互に正圧、負圧に制御されることで、全色一斉に、第１のインクタンク１０と第２のインクタンク２０との間でインクが往復動する。４色のインクは、往復動しながら、温度が低い場合には加温部３０で熱を加えられ、温度が高い場合には、冷却部４０に放熱して冷却される。加温部３０及び冷却部４０は、それぞれ４色にまたがって共通に設けられているので、色間で熱交換され、どれか１色だけ温度が高かったり低かったりということなく、ほぼ同じ温度になる。この結果、どの色インクの粘度も同じになり、インクの流量も色によらず同じにすることができる。
【００９０】
インクヘッド１００からのインクの吐出がない状態では、全色のインクタンク１０、２０内のインクが、ほぼ同じ液面高さで上下する。また、インクヘッド１００からのインクの吐出があった場合には、その色のインク経路内のインクが減り、液面高さが下がる。一般的には、インクを吐出する色としない色とでインク消費量にばらつきが生じる。このような場合には、本実施形態においても、第１の実施形態で説明したように、ポンプ２１、２２の周期Ｔ２に同期して、第１のインクタンク１０の液面が基準液面に近づくタイミングで液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈになるかどうかを判断して、ならない場合には、弁２５を開いて、インクカートリッジ６０からインクを補給する。第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層の圧力は同期して変動しており、両インクタンク１０、２０の液面に高低差が生じていた場合には、サイフォンの原理によって液面が一致する方向にインクが流れ、液面高さの差が解消される。
【００９１】
さらに、本実施形態においても、第２の実施形態に示すように、インク補給するタイミングで第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力を同じにする時間を適宜設ける制御を行うことで、全ての色の液面高さの差が解消しやすくなり、基準液面高さに戻すことができる。
【００９２】
このように、インクの色の種類が増えたとしても、第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層を制御する共通の駆動源を用いることにより、新たな駆動源を設けることなく、全色のインクを、インクヘッド１００を通してインク経路中を往復動させることが可能となる。
【００９３】
しかも、色による消費のばらつきがあった場合でも、全ての液面が常に所定高さに維持されるため、インク経路中に気泡が混入することなく、ノズルの圧力Ｐｈも一定に保たれ、冷却に必要なインク往復動流量を維持することが可能となる。
【００９４】
さらには、複数色のインク経路が共通の加温部や冷却部を通過していることによって、どの色のインクも同じ温度に制御され、粘度も統一されることによって、安定したインク往復動を実現することができる。
【００９５】
（第４並びに第５の実施形態）
第４並びに第５の実施形態について、図１３乃至図１５を参照して説明する。以下では、第１の実施形態と同等の部材には同じ参照符号を付して、その説明は省略する。
図１３は、第４の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路を示す図であり、図１４は、第５の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路を示す図である。
【００９６】
図１３並びに図１４に示されるインク経路では、インクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０へのみならず、第２のインクタンク２０にもインクを補給することを可能にするために、インク補給経路１７から分岐したインク補給経路１８が、例えば電磁弁からなる弁２６を経由して第２のインクタンク２０に連結されている。
【００９７】
また、図１４に示される第５の実施形態のインク経路では、図１３に示される第５の実施形態のインク経路の構成に加えて、第１のインクタンク１０に、基準液面よりも下方にさらなる液面センサ７４を設けている。この液面センサ７４は、第１のインクタンク１０内からインクヘッド１００につながる第１のインク経路１１に空気が混入することを防止するために、第１のインクタンク１０内部の最低限の液面高さを検出するために配置されている。
【００９８】
このような構成により、上述の第１乃至第３の実施形態では、インクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０にのみインク補給を行っていたが、第４並びに第５の実施形態では、第１及び第２のインクタンク１０、２０にそれぞれ独立してインク補給を行うことが可能である。
【００９９】
次に、第５の実施形態におけるインク補給時のインク液面の高さについて、図１５を参照して説明する。
インクヘッド１００からインク吐出が始まると、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面は徐々に下がっていく。第１のインクタンク１０の液面は、初期に基準液面にあったものがインク往復動で液面が低下し、再び上昇してきても基準液面に達しなくなる。この結果、液面センサ７１の出力レベルとしてＬｏｗが検出されるようになる。第２のインクタンク２０の液面は、初期に基準液面にあったものが一旦上昇し、次に低下した際に、基準液面より低くなって、やはり液面センサ７１の出力レベルとしてＬｏｗが検出されるようになる。これは、第１のインクタンク１０の液面が最も高くなったタイミングであり、第２のインクタンク２０の液面が最も低くなったタイミングとなる。
【０１００】
このタイミングでインクカートリッジ６０からそれぞれのインクタンク１０、２０へ、弁２５、２６それぞれ独立に制御して開くことで、インクを補給する。どちらも、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈになるまで補給してやればよい。この場合、どちらも同時に液面が上昇し、ほぼ基準液面に等しくなる。弁２５、２６の時間遅れがあるため、若干基準液面より液面が高くなってしまう場合があるが、わずかな差であれば問題ない。
【０１０１】
第５の実施形態のようにさらなる液面センサ７４を設けた場合、図１５に示すように、液面センサ７４の出力レベルがＬｏｗとなるまでインク補給を行わず、Ｌｏｗを検出した場合にのみインク補給を行う。第１のインクタンク１０の液面は、インクの往復動作で上下動している状態であり、液面センサ７４の出力レベルがひとたびＬｏｗとなった場合には、第１のインクタンク１０の液面が基準液面に最も近くなるタイミングで、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈになるまで弁２５を開放して、インクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０へインク補給を行う。
【０１０２】
本実施形態では、第１のインクタンク１０の液面が下がり過ぎないように、インク移動量をインクの温度から計算し、インク往復動の周期Ｔ２を設定しているが、このように液面センサ７４を設けて制御することで、液面が下がり過ぎることも防止可能となる。
【０１０３】
液面センサ７４は、液面の下限センサなので、常時Ｌｏｗにならないかを検出していればよいが、液面の上下がポンプ２１、２２の駆動切り替えタイミングに同期して周期Ｔ２で上下動することから、第１のインクタンク１０内の液面が最も下がるタイミングは予め予想される。
【０１０４】
そこで、図１５に示すように、周期Ｔ２から計算される遅れ時間Ｔ３のタイミングで液面センサ７４をチェックし、Ｌｏｗになっていた場合にインク補給するようにしてもよい。インク補給のタイミングは、前述のように、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層の圧力が圧力センサ７２、７３で検出されて、最も一致するタイミングであってもよいし、第１のインクタンク１０と第２のインクタンク２０との液面が最も近づくタイミングであってもよい。もしくは、ポンプ２１、２２の切り替え制御周期Ｔ２から計算されるＴ４時間遅れたタイミングであってもよい。
【０１０５】
また、図示しないが、第２のインクタンク２０にも液面センサを設けて、第２のインクタンク内のインク量を第１のインクタンク１０とは別に制御できるようにしてもよい。このようにすることで、異なるインクタンク１０、２０の液面を瞬時に元の基準液面に合せることができる。
【０１０６】
本実施形態では、液面センサ７１の出力レベルの判断基準が基準液面にあり、また、遅れ時間Ｔ３をポンプ２１、２２の駆動切り替えタイミングから計算されるタイミングとしている。また、第１の実施形態では、遅れ時間Ｔ３は、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層の圧力が等しくなるタイミングから少し前にずらしたタイミングとして説明した。しかし、Ｔ３はこれに限定されるものではなく、第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層が等しくなるタイミングと一致させることも可能である。インク消費なくインクを往復動させたときに、液面センサ７１の出力レベルが確実にＨｉｇｈを検出するタイミングであればよい。
【０１０７】
本実施形態では、圧力センサ７２、７３で第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力をチェックしながら、ポンプ２１、２２を制御する例を説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、インクタンク内の圧力変動と対応するポンプの駆動とが得られれば、ポンプの駆動周期やその周期タイミングからの時間遅れを用いて制御することが可能である。
【０１０８】
以上説明したように、本発明の各実施形態は、以下の効果を有する。
（ア） 往復動によりインクタンク内のインク液面が変動する場合であっても、ポンプの駆動切り替え周期を起点とした時間遅れタイミングの周期でセンサ出力を検出することによって、経路のインク量が減ったことを確実に検出し、適切にインク補給することで、インク経路中のインク量を常に所定の量に保つことができる。
（イ） インク経路中の往路と復路とに液面高さが生じた場合でも、いずれか一方のインクタンクにインクを補給することで、両インクタンク内のインク量を適切に補正することができる。
（ウ） インクタンク内の圧力が略等しい時間を設けることにより、確実に両タンクの液面高さを合わせることができる。さらに、両インクタンクの圧力を大気開放することで、正確に両インクタンク内の圧力を等しくすることができ、この結果、両インクタンク内の液面を正確に一致させることができる。
（エ） 複数色のサブタンクで、色毎に吐出量が異なる場合であってもほぼ均一な液面に保つことが可能である。正圧ポンプと負圧ポンプとを複数色に共通して使用することができ、安価で簡単な構成で複数のヘッドを同時に冷却することができる。
【０１０９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな改良及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１…インクジェットプリンタ、２…記録媒体、３…搬送部、４…インク経路、５…制御部、１０…第１のインクタンク、１１…第１のインク経路、１２…第２のインク経路、１３〜１６…空気経路、１７…補給経路、２０…第２のインクタンク、２１、２２…ポンプ、２３〜２５…弁、３０…加温部、４０…冷却部、６０…インクカートリッジ、７０…フロート、７１…液面センサ、７２、７３…圧力センサ、１００…インクヘッド、１０１…ノズルプレート、１０１ａ…ノズル面、１０１ｂ…ノズル、１０２…枠、１０３…ベース、１０４…圧電素子、１０４ａ…チャンネル、１０５、１０６…流路部材、１０５ａ、１０５ｂ…インク流路、１０６ａ…凸部、１０６ｂ…接続流路、１０７、１０８…インクポート、１０９…ＦＰＣ、１１０…ドライブＩＣ、１１１…固定部材、１１１ｃ、１１１ｄ…穴、１１２、１１３…ヘッドカバー、１１２ａ、１１２ｂ…放熱突起、１１４…温度センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタのインクヘッドへのインク補給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ノズル面に複数のノズルが形成されたインクヘッドを搭載し、圧電素子又は発熱素子等からなるアクチュエータを駆動させて、これらノズルからインクを吐出する画像形成装置、所謂インクジェットプリンタが知られている。このようなアクチュエータの駆動は、アクチュエータ自体による発熱と、アクチュエータの駆動部（駆動用ＩＣ）による発熱との双方を伴っている。これらの発熱は、記録速度の高速化やラインヘッドの採用によるノズル数の増大によって、増加する傾向にある。このような発熱によるプリンタの高熱化を抑制するために、インクヘッド内に比較的温度の低いインクを流し、そのインクを用いてインクヘッドを冷却する技術が知られている。
【０００３】
また、インク吐出の頻度が低いノズル部分におけるインクは、揮発によって増粘する。ノズル内のインクが増粘してしまうと、インク吐出の妨げになり、インク吐出量が変化してしまうなどの不具合が発生してしまう。そこで、インクヘッド内にインクを流すことでノズル近傍のインクを攪拌させて、インクの増粘を防止する技術が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、インクヘッド内にインクを供給する供給経路と、インクヘッドからインクを排出する排出経路とを有し、供給経路の一端側にインクカートリッジを、排出経路の一端側にインクタンクをそれぞれ接続し、インクカートリッジとインクタンクとの間のインク経路でインクを往復動させるインクジェットプリンタが開示されている。このインクジェットプリンタには、インクタンク内のインクの上限を検出するインクフルセンサ及び下限を検出するインクエンプティセンサが配置されており、これらセンサの出力を見ながら、上限から下限までの範囲内でインクを往復動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４１９２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなインクジェットプリンタでは、画像記録時にインクヘッドのノズルからインクが吐出されるのに伴い、インク経路内のインクは減少する。安定して連続的に画像を記録するためには、インク経路内に適切なタイミングでインクを補給する必要がある。このため、一般的には、インクタンク内のインク量を検出するセンサを設けて、常にそのセンサからの検出出力をウォッチングし、インクを補給するか否か、及び補給するならばどの程度の量を補給するかを判断し、補給を行うようにしている。
【０００７】
しかし、上述の特許文献１に記載のインクジェットプリンタのような、２つのインクタンクを接続しているインク経路内をインクが往復動するタイプの場合、インク経路内のインク量が適切であったとしても、インクタンク内のインク量が増減することになり、インク量の検出が難しい。
【０００８】
具体的には、あるタイミングで一方のインクタンク内のインク量を検出したところ、インクは少ししか残っていなかったと仮定する。この場合、通常（前述したような構成）であれば、そのインクタンク内にインクを補給すべき、と判断される。しかし、このインク量を検出した時点では、他方のインクタンクにインクが移動しており、インク経路全体としてのインク量は適量であるにもかかわらず、インクの往復動によってちょうど一方のインクタンク内のインクが少ない状態であっただけかもしれない。このような状態のときにインクを補給すると、インク経路内におけるインク量が適量を超えてしまい、オーバーフローを引き起こしてしまう虞がある。
【０００９】
そこで、本発明は、インクヘッドを介してインクを往復動させるインク経路を有するインクジェットプリンタに適切にインクを補給することが可能なインク補給方法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】
【００１０】
本発明の一実施形態は、インクを吐出する複数のノズルを有し、該ノズルに連通する第１及び第２のインク導入部を有するインクヘッドと、前記第１のインク導入部とチューブを介して接続される第１のインク貯留部と、前記第２のインク導入部とチューブを介して接続される第２のインク貯留部と、を有するインク貯留手段と、前記第１及び第２のインク貯留部内に空気を供給することで加圧すると共に、前記第１及び第２のインク貯留部内の空気を排出することで減圧する加減圧手段と、前記第１のインク貯留部のインクを検出するインク量検出手段と、前記第１のインク貯留部にインクを補給するインク補給手段と、を具備し、前記第１のインク貯留部内が大気圧以上に加圧されると共に、前記第２のインク貯留部内が大気圧未満に減圧される第１の加減圧モードと、前記第１のインク貯留部内が大気圧未満に減圧されると共に、前記第２のインク貯留部が大気圧以上に加圧される第２の加減圧モードと、を交互に繰り返すように、前記加減圧手段が加圧及び減圧動作することで、前記インクヘッド内のインクを往復動させながら画像記録を記録するインクジェットプリンタのインク補給方法において、前記加減圧手段の加圧動作又は減圧動作への切り替えタイミングから所定時間経過後に設定されたインク量検出タイミングにおいて、前記第１のインク貯留部内のインク量を検出して、前記インク量検出タイミングにおいて検出されたインク量が予め決められた規定量よりも少ないか否かを判定して、検出されたインク量が規定量に対して少ない場合に前記第１のインク貯留部にインクを補給するインク補給方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、インクヘッドを介してインクを往復動させるインク経路を有するインクジェットプリンタに適切にインクを補給することが可能なインク補給方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施形態におけるインクジェットプリンタの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、インクジェットプリンタに搭載されたインクヘッドの断面図である。
【図３】図３は、インクジェットプリンタに搭載されたインクヘッドの斜視図である。
【図４】図４は、待機時のインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すタイムチャートである。
【図５】図５は、インク吐出時（インク補給なし）のインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すタイムチャートである。
【図６】図６は、インク吐出時（インク補給あり）のインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すタイムチャートである。
【図７】図７は、インク吐出時のインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すフローチャートである。
【図８】図８は、インク補給制御を示すタイムチャートである。
【図９】図９は、第２の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は、第１及び第２のインクタンク内の圧力の時間変化を示す図である。
【図１１】図１１は、第１及び第２のインクタンク内の圧力の時間変化を示す図である。
【図１２】図１２は、複数のインク経路を示す図である。
【図１３】図１３は、第３の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路を示す図である。
【図１４】図１４は、第４の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路を示す図である。
【図１５】図１５は、第４の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路のインク往復動を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、インクジェットプリンタ１の構成を示す概略図である。
インクジェットプリンタ１は、記録媒体２を搬送する搬送部３と、記録媒体２にインクを吐出して画像を記録するインクヘッド１００を備えたインク経路４と、インクヘッド１００を始めとするインクジェットプリンタ１の各構成部を制御する制御部５と、を有している。なお、図示しないが、インクジェットプリンタ１は、上記構成部に加えて、記録媒体２を供給する供給部、画像記録された記録媒体２を排出する排出部、インクヘッド１００のクリーニングを行うクリーニング部など、通常のインクジェットプリンタが備える構成を有している。
【００１５】
インクジェットプリンタ１は、例えば、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のインクで記録媒体に画像を記録する。以下の説明及び図面では、代表的な１色のインクに関するインク経路４のみを示すが、インクジェットプリンタ１は、インク色ごとに同様のインク経路を備えている。
【００１６】
インク経路４は、インクヘッド１００と、インクヘッド１００に供給するインクを貯留するインク貯留部としての第１のインクタンク１０と、インクヘッド１００から排出されるインクを貯留するインク貯留部としての第２のインクタンク２０と、を有している。第１のインクタンク１０とインクヘッド１００とは、後述する加温部３０及び冷却部４０を介在して第１のインク経路（第１のチューブ）１１によって接続されている。また、インクヘッド１００と第２のインクタンク２０とは、加温部３０及び冷却部４０を介在して第２のインク経路（第２のチューブ）１２によって接続されている。つまり、インク経路４は、第１のインクタンク１０からインクヘッド１００を通って第２のインクタンク２０へと、また、逆に、第２のインクタンク２０からインクヘッド１００を通って第１のインクタンク１０へと、インク往復動可能に接続された経路である。
【００１７】
本実施形態では、第１及び第２のインクタンク１０、２０は、鉛直方向（Ｚ方向）に同じ高さに、並んで配置されている。また、第１のインク経路１１及び第２のインク経路１２は、併走してインクヘッド１００に接続されている。インクヘッド１００のノズル面１０１ａから第１及び第２のインクタンク１０、２０内のインク液面までの高さも、同じ高さＨ１に設定されている。また、本実施形態では、第１のインク経路１１と第２のインク経路１２との流路抵抗は等しいとしている。
【００１８】
まず、第１及び第２のインクタンク１０、２０及びその周辺の構成について説明する。
第１のインクタンク１０内には、インク液面の上部に空気層があり、この空気層と連通するように、第１のインクタンク１０に空気経路１３の一端側が接続されている。また、空気経路１３の他端側には、加減圧手段としてのポンプ２１が設けられている。例えばチューブポンプであるポンプ２１は、空気経路１３を介して第１のインクタンク１０内の空気を吸い出して減圧したり押し込んで加圧したりするように、制御部５によって制御される。空気経路１３は、さらに、空気経路１５の一端側と連通しており、空気経路１５には、空気経路１３内の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ７２が設けられている。また、空気経路１５の他端側には、例えば電磁弁からなる弁２３が設けられている。本実施形態では、弁２３としてノーマルオープンタイプを用いている。
【００１９】
第１のインクタンク１０の内部には、タンク内のインク液面を検出するように、空気層を有するフロート７０が揺動自在に設けられており、このフロート７０には、不図示のマグネットが取り付けられている。第１のインクタンク１０の外側には、インク量検出手段として、このマグネットの磁力を検出するホール素子からなる液面センサ７１が、マグネットと対向して設けられている。液面センサ７１は、タンク内のインク液面が上昇してフロート７０が浮き上がり所定の高さになったことを検出し、出力レベルがＬｏｗからＨｉｇｈに変わるように構成されている。
【００２０】
第２のインクタンク２０内にも、インク液面の上部に空気層があり、この空気層と連通するように、第２のインクタンク２０に空気経路１４の一端側が接続されている。また、空気経路１４の他端側には、加減圧手段としてのポンプ２２が設けられている。例えばチューブポンプであるポンプ２２は、空気経路１４を介して第２のインクタンク２０内の空気を吸い出して減圧したり押し込んで加圧したりするように、制御部５によって制御される。空気経路１４は、さらに、空気経路１６の一端側と連通しており、空気経路１６には、空気経路１４内の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ７３が設けられている。また、空気経路１６の他端側には、例えば電磁弁である弁２４が設けられている。本実施形態としては、弁２４にノーマルオープンタイプを用いている。
【００２１】
なお、フロート７０及び液面センサ７１は、第１のインクタンク１０にのみ設けられており、第２のインクタンク２０には設けられていない。
【００２２】
また、第１のインクタンク１０には、例えば電磁弁である開閉可能な弁２５が配置された補給経路１７を介して、インク補給手段としてのインクカートリッジ６０が連結されている。インクカートリッジ６０の内部には、可撓性を有する袋状のスパウトパックが設けられており、その中にインクが充填されている。インクカートリッジ６０は、第１のインクタンク１０よりも鉛直方向上方に配置され、弁２５が開くと自重によりインクが第１のインクタンク１０へ供給される。本実施形態では、弁２５にノーマルクローズタイプを用いている。
【００２３】
次に、インク経路４中に設けられた加温部３０及び冷却部４０について説明する。
加温部３０は、第１及び第２のインク経路１１、１２中の、インクヘッド１００の近傍に配置されている。加温部３０は、内部に熱伝導性の高い金属のパイプ等による構成されるインク経路を有し、さらに、このインク経路の外側にヒータ３１が設けられている。そして、このヒータ３１の周囲を断熱部材３２が囲んでおり、外気と断熱されている。
【００２４】
冷却部４０は、第１及び第２のインク経路１１、１２中の、第１及び第２のインクタンク１０、２０の近傍に配置されている。冷却部４０は、内部に熱伝導性の高い金属部材４１で覆われたインク経路を有し、また、外面には、外気との接触面積を増やすための放熱用フィン４２が複数設けられている。さらに、これらフィン４２に向けて空気を吹き付けるファン４３が設けられており、インクから熱を奪うことができるように構成されている。
【００２５】
次に、インク経路２にインクを初期充填する動作について説明する。
まず、弁２５を開き、インクカートリッジ６０からインクが落下可能とし、さらに、弁２３を開いて大気開放する。すると、インクは第１のインクタンク１０内に自重で供給される。液面センサ７１が第１のインクタンク１０内のインク液面を検出して、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈに変わると、弁２５を閉じる。
【００２６】
そして、弁２３を閉じ、弁２４を開き、ポンプ２１を駆動させて第１のインクタンク１０に空気を送る。これにより、第１のインクタンク１０上部の空気層は、正圧になる。第１のインクタンク１０内のインクは、第１のインク経路１１を通ってインクヘッド１００へと持ち上げられる。そして、インクヘッド１００を通過した後、第２のインク経路１２を通って、第２のインクタンク２０へ達する。このタイミングをポンプ２１の駆動開始からの時間で制御し、ポンプ２１の駆動を停止すると共に、弁２３を開くことにより、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層が両方大気に開放される。
【００２７】
インクは、サイフォンの原理により、両インクタンク１０、２０のインク液面の高さが同じになるまで、第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０へと移動する。この結果、第１のインクタンク１０内のインク液面が低下し、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈからＬｏｗに変わると、弁２５を開いてインクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０にインクを補給する。また、第１のインクタンク１０のインク液面が第２のインクタンク２０内のインク液面よりも高くなると、再び、サイフォンの原理により、両インクタンク１０、２０のインク液面の高さが同じになるまで、第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０へと移動する。これを繰り返して、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面は同じ高さで、かつ液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈとなった状態でインク経路２内にインクが充填される。
【００２８】
次に、インクヘッド１００の内部構造について、図２並びに図３を参照して説明する。
図２は、インクヘッド１００の断面図であり、図３は、インクヘッド１００の斜視図である。
【００２９】
インクヘッド１００には、ベース１０３の一面側に、周囲を取り囲み中央が空洞部である枠１０２が接着され、この空洞部にあってベース１０３の前記一面側に圧電素子１０４が対をなして接着されている。枠１０２と圧電素子１０４とは、前記空洞部を塞ぐようにして、Ｚ軸方向に同じ高さで設けられている。さらに、ノズルプレート１０１が、枠１０２と圧電素子１０４とに対してＺ軸方向に積層され、接着されている。
【００３０】
圧電素子１０４には、Ｘ軸方向に複数の溝が掘られており、これら溝がチャンネル１０４ａを形成している。これらチャンネル１０４ａは、Ｙ軸方向に平行に掘られている。チャンネル１０４ａは、ピッチ約１７０μｍ、幅８５μｍ、深さ３００μｍ程度である。対をなす２つの圧電素子１０４は、Ｙ軸方向に半ピッチずらして配置されている。
【００３１】
また、ノズルプレート１０１のノズル面１０１ａには、各チャンネル１０４ａの中央部のＺ軸方向に、インクを吐出するための複数のノズル（ノズル孔）１０１ｂが形成されている。これらノズル孔１０１ｂは、Ｙ軸方向に掘られた前記チャンネル１０４ａに対応して、Ｙ軸方向に配列されている。
【００３２】
図３に示すように、ベース１０３には、対をなす圧電素子１０４の中央部に、Ｙ軸方向に複数の孔１０３ａが配列されている。これら孔１０３ａは、例えば、直径１ｍｍ程度で、３ｍｍ間隔で配置された貫通孔である。同じく、枠１０２と圧電素子１０４とのＸ軸方向の隙間の位置にも、複数の孔１０３ｂが配列されている。
【００３３】
ベース１０３の他面側には、流路部材１０５、１０６がＺ軸方向に積層され、接着されている。流路部材１０５には、３本の平行な溝である経路がＹ軸方向に設けられている。３本の平行な経路のうち、ベース１０３の複数の孔１０３ａと対向した位置にある１本の経路がインク流路１０５ａ、ベース１０３の複数の孔１０３ｂと対向した位置にある２本の経路がインク流路１０５ｂである。これらインク流路１０５ａ、１０５ｂに蓋をするようにして、流路部材１０５の上に流路部材１０６が接着されている。
【００３４】
流路部材１０６には、ノズル１０１ｂに連通するインク導入部として、２本のパイプ状のインクポート１０７、１０８が設けられている。インクポート１０７の孔は、インク流路１０５ａに、インクポート１０８の孔は、流路部材１０６の凸部１０６ａの内部で２本のインク流路１０５ｂをつなぐ接続流路１０６ｂに、それぞれ接続されている。
【００３５】
一端側が第１のインクタンク１０に接続されている第１のインク経路１１の他端側は、インクポート１０７に接続されている。また、一端側が第２のインクタンク２０に接続されている第２のインク経路１２の他端側は、インクポート１０８に接続されている。
【００３６】
続いて、インクヘッド１００の内部のインクの流れについて簡単に説明する。
インクポート１０７から流入したインクは、インク流路１０５ａを通ってインクヘッド１００のＹ軸方向の幅全体に行き渡り、複数の孔１０３ａから１対の圧電素子１０４の中央部に、インクヘッド１００の幅全体に亘って供給される。供給されたインクは、ここで各圧電素子１０４の方向に分かれ、各チャンネル１０４ａ中を通って枠１０２と圧電素子１０４との隙間に達する。その後、複数の孔１０３ｂから２本のインク流路１０５ｂを通り、接続流路１０６ｂで合流して、インクポート１０８からインクヘッド１００の外に流出する。
また、上記流れとは逆向きに、インクポート１０８から流入したインクがインクポート１０７を通ってインクヘッド１００の外に流出するように流れることもできる。
【００３７】
インクヘッド１００のチャンネル１０４ａの電極配線は、ベース１０３の電極接続面１０３ｃで、ドライブＩＣ１１０が搭載されたＦＰＣ１０９と接続されており、各チャンネル１０４ａに電圧波形を加えることにより駆動を行う。インクヘッド１００のベース１０３は、圧電素子１０４と比較して十分に熱伝導率の高い金属でできていることが好ましい。また、ベース１０３の中央部には、チャンネル１０４ａの温度の代用としてインクの温度を検出するための温度センサ（サーミスタ）１１４が設けられている。
【００３８】
インクポート１０７、１０８は、固定部材１１１に設けられた穴１１１ｃ、１１１ｄを貫通しており、この貫通部分で接着されて固定部材１１１と一体となっている。また、固定部材１１１は、ヘッドカバー１１３とビス止めされて一体となっている。ヘッドカバー１１２、１１３は、組み合わせられることでインクポート１０７、１０８、ドライブＩＣ１１０などを覆う箱形状となる。
【００３９】
図２に示すように、ドライブＩＣ１１０は、図示しないばね等の弾性部材でヘッドカバー１１２、１１３の内面に押圧されて密着している。密着性を高めるために、熱伝導性の良いグリス等が塗布される。
【００４０】
温度センサ１１４の出力は、ベース１０３が熱伝導性の高い材質であることから、その裏側にあるチャンネル１０４ａ中を流れるインクの温度とほぼ同じ値を示す。インクの温度によってインクの粘性が変化するため、常に同じ体積のインクを吐出するためには、圧電素子１０４に与える電圧をそのインクの粘度に適した電圧に制御する必要がある。圧電素子１０４の部分のインク温度を直接検出するのは難しいため、温度センサ１１４で検出された温度がインク温度であるとする。
【００４１】
圧電素子１０４が駆動されてインクがノズル１０１ｂから吐出されると、圧電素子１０４が発熱する。この発熱の一部は、吐出されるインクと共に外へ放熱される。また、この発熱の一部は、ベース１０３へ伝熱され、インクヘッド１００の外気へ放熱される。残りの発熱の大半は、ベース１０３や流路部材１０５、１０６に蓄熱される。本実施形態では、これによるインクヘッド１００の温度上昇を防止するために、インクヘッド１００は、インクポート１０７からインクを流入させてインクポート１０８から流出させる、あるいは逆にインクポート１０８からインクを流入させてインクポート１０７から流出させることにより、吐出されるインク以外のインクが余分な熱を奪って流れるように設計されている。
【００４２】
また、圧電素子１０４を駆動する際には、ドライブＩＣ１１０が発熱する。この発熱は、ヘッドカバー１１２、１１３に伝達されるが、これらヘッドカバー１１２、１１３には、外面に複数の放熱突起１１２ａ、１１３ａが設けられているため、インクヘッド１００を取り巻く空気と接触する表面積が大きくなり、放熱効果が高められる。
【００４３】
前述のように、インクをインク経路４内に初期充填する際には、インクがインクヘッド１００を通って第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０へ流れたとき、ノズル孔１０１ｂからインクが漏れる可能性がある。しかし、いったんインクがインクヘッド１００内に満たされると、ノズル１０１ｂには、インクが鉛直方向上方に窪んだメニスカスが形成され、ある程度の正圧、負圧範囲内では、このメニスカスは壊れない。ノズルの流路抵抗が第２のインク経路１２よりも大きいので、ノズル１０１ｂからインクが垂れることはほとんどなく、インクはノズル１０１ｂにメニスカスを形成し、第２のインク経路１２に流れ込む。
【００４４】
一般的に、インクジェットプリンタでは、インクの吐出に最適なノズル圧があり、その圧力を維持することでインクの吐出量が一定となり、吐出不良が発生する確率が最も低くなる。本実施形態では、−１０００±５００Ｐａの範囲のノズル圧Ｐｈを最適吐出圧力とする。
【００４５】
本実施形態では、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の上部の空気層が交互に正圧、負圧となるようにポンプ２１、２２を制御することで、インク経路４内のインクがインクヘッド１００を通過して往復動する。この往復動について、図４乃至図５を参照して説明する。
【００４６】
図４は、非画像記録時のインク経路４中のインク往復動に関して、ポンプ２１、２２、弁２３、２４の制御と、液面センサ７１の出力レベルと、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２及びインクヘッド１００のノズル１０１ｂの圧力（ノズル圧）Ｐｈと、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面高さとを示すタイムチャートである。
【００４７】
図４に示すように、インクジェットプリンタ１にプリント命令がきていない状態である待機状態では、弁２３、２４が開放されており、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２は、大気圧である。本実施形態では、水頭差Ｈ１＝−１０４ｍｍにより、ノズル圧Ｐｈは−９１９Ｐａとなっている。第１のインクタンク１０内のインク液面は、液面センサ７１がちょうどＨｉｇｈを検出した液面高さであり、第２のインクタンク２０内のインク液面も同じ高さになっている。この高さを基準液面と称する。待機状態では、インクは往復動していない。
【００４８】
まず、弁２３、２４を閉じる。続いて、ポンプ２２で第２のインクタンク２０内の空気層を負圧にする。同時に、ポンプ２１で第１のインクタンク１０内の空気層を正圧にする。第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２は、同期して変化し、それぞれ、＋１４３８Ｐａ、−１４３８Ｐａに達する。その後、これら圧力を維持するために、ポンプ２１、２２が間欠的に動作する。
【００４９】
両インクタンク１０、２０内の圧力差が維持されている間は、第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０に向かってインクが流れる。この結果、両インクタンク１０、２０の液面は、最初同じ高さ（基準液面）であったものが、第１のインクタンク１０内の液面は下がり、第２のインクタンク２０内の液面は上昇する。
【００５０】
実際には、この液面の変動によって水頭差Ｈ１が変化するため、ノズル圧Ｐｈは変動する。しかし、仮にＨ１が１ｃｍ変動しても、ノズル圧Ｐｈは８８Ｐａしか変化しないため、最適なノズル圧範囲である１０００±５００Ｐａに与える影響はわずかである。従って、ここでは、インク往復動による液面高さ変動によるノズル圧への影響は考慮せずに説明する。
【００５１】
インクヘッド１００の温度センサ１１４によりインクの温度が検出され、その温度に基づいて第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２を設定すれば、インク流量が計算されるので、第１のインクタンク１０内のインク容量及び初期状態である基準液面高さから、第１のインク経路１１内に空気を吸い込まないようにするための時間が計算される。図４に示す周期Ｔ１、Ｔ２は、空気の吸い込み限界（第１のインクタンク１０内のインク液面が低下する下限）に対して余裕を有するようにして設定する。
【００５２】
図４に示すように、周期Ｔ１は、ポンプ２１により第１のインクタンク１０内を加圧し、かつ、ポンプ２２により第２のインクタンク２０内を減圧する時間である。また、周期Ｔ２は、ポンプ２１により第１のインクタンク１０内を加圧して、さらに、ポンプ２１により第１のインクタンク１０内を減圧する、かつ、ポンプ２２により第２のインクタンク２０内を減圧して、さらに、ポンプ２２により第２のインクタンク２０内を加圧する時間であり、Ｔ２＝２×Ｔ１である。これら周期Ｔ１、Ｔ２でポンプ２１、２２を用いて正圧と負圧とを交互に作り出すと、第１のインクタンク１０の液面は、基準液面から下がった後、上がってまた基準液面に戻り、第２のインクタンク２０の液面は、基準液面から上がった後、下がってまた基準液面に戻る、という動きを繰り返す。
【００５３】
液面センサ７１の出力レベルは、図４に示すように、基準液面高さでちょうどＨｉｇｈになっているので、第１のインクタンク１０の液面が低下すれば、すぐにＬｏｗに変わる。そして、第１のインクタンク１０の液面が基準液面に戻ると、液面センサ７１の出力レベルは再びＨｉｇｈとなる。この動作を繰り返す。
【００５４】
次に、画像記録時のインク経路４中のインク往復動に関して、図５を参照して説明する。
図５は、画像記録時の第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２及びノズル圧Ｐｈと、液面センサ７１の出力レベルと、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面高さとを示すタイムチャートである。
【００５５】
ポンプ２１、２２及び弁２３、２４の動き及び液面センサ７１の出力レベルは、図５中に「インク吐出無し」と示されたところまでは、図４を参照して説明したのと同じである。インクがインク経路４中を往復動しながらインクヘッド１００のノズル１０１ｂから吐出されたとき、「インク吐出有り」として示された範囲の動作となる。
【００５６】
インクジェットプリンタ１に外部機器等からプリント命令がなされると、インクヘッド１００を通って流れているインクの一部は、圧電素子１０４の駆動に伴い、ノズル１０１ｂより記録媒体２に吐出される。インクが第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０へと流れているときであれば、第１のインクタンク１０からは所定量インクが流出するが、第２のインクタンク２０には吐出されたインクを引いた量だけが流入することになる。インクが流れる向きに関係なく均等に吐出が行われたとすれば、インク経路４内のインクは、図５に「インク吐出有り」として示す範囲で、次第に基準液面よりも低いところで増減を繰り返すこととなる。この結果、第１のインクタンク１０の液面が最も上昇した場合においても、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈにならなくなる。従って、液面センサ７１の出力を順次チェックしていれば、インク経路４内のインクが減ってきたことを検出可能である。
【００５７】
次に、本実施形態において、上述のようにインク吐出により減った分のインクをインク経路４に補給する動作について、図６乃至図８を参照して説明する。
【００５８】
図６は、本実施形態における画像記録時の第１及び第２のインクタンク１０、２０内の圧力Ｐ１、Ｐ２及びノズル圧Ｐｈと、弁２５の制御と、液面センサ７１の出力レベルと、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面高さとを示すタイムチャートである。
図７は、本実施形態におけるインク往復動を示すフローチャートである。以下では、図７を参照して、インク経路４中へのインク補給動作について説明する。
【００５９】
まず、図４を参照して説明したように、インク経路４中のインク往復動の開始時には、弁２３、２４を閉じ、ポンプ２１を加圧駆動させて第１のインクタンク１０内の空気層を正圧にし、ポンプ２２を減圧駆動させて第２のインクタンク２０内の空気層を負圧にする。そして、タイマカウントｔのカウントを開始する（ステップＳ１）。
【００６０】
次に、タイマカウントｔがｔ＝Ｔ０になったかどうかを判断する（ステップＳ２）。なっていなければ（ＮＯ）、タイマカウントｔ＝Ｔ０になるまでステップＳ２を繰り返す。タイマカウントがｔ＝Ｔ０になっていれば（ＹＥＳ）、タイマカウントｔをリセットし（ステップＳ３）、ポンプ２１及びポンプ２２を逆転駆動させる、すなわち、ポンプ２１を減圧駆動させて第１のインクタンク１０内の空気層を負圧にし、ポンプ２２を加圧駆動させて第２のインクタンク２０内の空気層を正圧にする。そして、タイマカウントｔのカウントを開始する（ステップＳ４）。
【００６１】
次に、タイマカウントｔがｔ＝Ｔ１になったかどうかを判断する（ステップＳ５）。なっていなければ（ＮＯ）、タイマカウントｔ＝Ｔ１になるまでステップＳ５を繰り返す。タイマカウントがｔ＝Ｔ１になっていれば（ＹＥＳ）、ポンプ２１及びポンプ２２を逆転駆動させる、すなわち、ポンプ２１を加圧駆動させて第１のインクタンク１０内の空気層を正圧にし、ポンプ２２を減圧駆動させて第２のインクタンク２０内の空気層を減圧にする（ステップＳ６）。
【００６２】
続いて、タイマカウントｔがｔ＝Ｔ３になったかどうかを判断する（ステップＳ７）。なっていなければ（ＮＯ）、タイマカウントｔ＝Ｔ３になるまでステップＳ７を繰り返す。タイマカウントがｔ＝Ｔ３になっていれば（ＹＥＳ）、液面センサ７１の出力レベルのチェックを開始する（ステップＳ８）。そして、液面センサ７１の出力レベルに応じて、インク補給制御を行う（ステップＳ９）。
【００６３】
これら液面センサ７１の出力レベルのチェック及びインク補給制御について、図８を参照して説明する。
図８は、本実施形態におけるインク補給制御を示すフローチャートである。
【００６４】
まず、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈかどうか検出する（ステップＳ１４）。つまり、所定のインク量検出タイミングにおいて検出された第１のインクタンク１０内のインク量が予め決められた規定量よりも少ないか否かを判定する。検出レベルがＨｉｇｈでなければ（Ｎｏ）、ステップＳ１６に進み、弁２５を開放して、インクカートリッジ６０から補給経路１７を経由して第１のインクタンク１０にインクを補給する。そして、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈになるまで、ステップＳ１４を繰り返す。検出結果がはじめからＨｉｇｈであったとき、又はＨｉｇｈになったとき（ＹＥＳ）、弁２５を閉塞して（弁２５がはじめから閉じている場合はそのまま維持する）（ステップＳ１５）、インク補給制御を終了する。
【００６５】
図７に戻り、インク補給制御（ステップＳ９）の後、タイマカウントがｔ＝Ｔ４になったかどうかを判断する（ステップＳ１０）。なっていなければ（ＮＯ）、タイマカウントｔ＝Ｔ４になるまでステップＳ１０を繰り返す。タイマカウントがｔ＝Ｔ４になっていれば（ＹＥＳ）、液面センサ７１の出力レベルのチェックを終了する（ステップＳ１１）。
【００６６】
さらに、タイマカウントｔがｔ＝Ｔ２になったかどうかを判断する（ステップＳ１２）。なっていなければ（ＮＯ）、タイマカウントｔ＝Ｔ２になるまでステップＳ１２を繰り返す。タイマカウントがｔ＝Ｔ２になっていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。
【００６７】
そして、インクジェットプリンタ１の制御部５によりインク往復動の停止命令が出されたかどうかを判断する（ステップＳ１３）。停止命令が出されていなければ（ＮＯ）、ステップＳ３に戻って、ステップＳ３以降を繰り返す。停止命令が出されていれば（ＹＥＳ）、インク往復動を終了する。
【００６８】
上述のように、第１のインクタンク１０の液面が最も高くなるタイミングは、ポンプ２１、２２を制御する周期Ｔ２で把握することができる。従って、本実施形態では、図６におけるポンプ２１、２２の駆動を切り替えるタイミングを起点とした周期Ｔ２から、時間遅れＴ３のタイミングでインクの吐出がない場合には、通常、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈであるとすると、そのタイミングで毎回液面センサ７１をチェックする。そのタイミングで液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈにならなかった場合、弁２５を開き、液面センサ７１がＨｉｇｈになるまで、インクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０へインクを補給する。補給のタイミングは、時間遅れＴ３で検出した直後でよい。第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層は、ほとんど圧力差がなく、大気圧に近い状態である。従って、第１のインクタンク１０の内圧に阻害されることなく、インクが自重でインクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０へ補給される。
【００６９】
第１及び第２のインクタンク１０、２０の内圧の差がなくなる瞬間には、インクはほとんど流れないが、そのときに両インクタンク１０、２０の液面高さに差がある場合は、その高さの差が等しくなる向きへインクが流れる。上述のように、第１のインクタンク１０内で液面センサ７１の出力レベルがＬｏｗのままであることを検出し、Ｈｉｇｈになるまでインクを補給した場合には、第１のインクタンク１０の液面が第２のインクタンク２０の液面よりも高くなる。この結果、両インクタンクの液面差により、液面高さが等しくなる向きへ流れる。この結果、第１のインクタンク１０に供給されたインクによって、第２のインクタンク２０の液面も上昇することになる。
【００７０】
以上の説明では、インクヘッド１００からのインクの吐出がインクの移動する向きによらず均等であるとしたが、均等でない場合も生じ得る。例えば、第１のインクタンク１０から第２のインクタンク２０にインクが流れる向きのときのみ、インクヘッド１００がインクを吐出する場合がそうである。このような場合には、第１のインクタンク１０の液面は基準液面に対して同じ範囲で上下動を繰り返すが、第２のインクタンク２０の液面は、インクがインクヘッドから吐出された分が入ってこないので、次第に液面が低下してゆく。従って、そのままでは、液面センサ７１の出力レベルは、液面が最も高くなるところでＨｉｇｈとなるので、インクカートリッジ６０からインク補給されないことになってしまう。
【００７１】
しかし、第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力がほぼ同じ状態の時に、第１のインクタンク１０の液面の方が、第２のインクタンク２０の液面よりも高い状態になれば、その水頭差によって、次第に第１のインクタンク１０のインクが第２のインクタンク２０へ移動する。やがて、第１のインクタンク１０の液面も低下し、液面が最も高くなるタイミング（すなわち、ポンプ２１、２２の制御駆動周期から、インクタンク内の空気圧が同じところ）で基準液面を下回り、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈにならなくなるので、インクカートリッジ６０からインクが補給される。
【００７２】
このように、本実施形態によれば、往復動によりインク液面が上下に変動する場合であっても、ポンプの駆動切り替え周期を起点とした時間遅れタイミングでインクタンク内の液面センサの出力レベルをチェックすることにより、経路中のインクが消費されたことを確実に検出し、適切なタイミングでインクを補給することができる。
【００７３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について、図９乃至図１１を参照して説明する。本実施形態では、インクジェットプリンタ１の構成は、第１の実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００７４】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、図９のポンプ２１、２２の駆動切り替えタイミングを起点とした切り替え周期Ｔ２に対して時間遅れＴ３経過したタイミングでは、インクの消費がない場合には液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈとなる。また、インクの消費がある場合には、このタイミングで液面センサ７１の出力レベルがＬｏｗになっているかどうかを検出して、Ｌｏｗの場合には、弁２５を開き、インクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０にインクを補給する。
【００７５】
本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、第１のインクタンク１０の液面が最も高くなるタイミングで、強制的に第１及び第２のインクタンク１０、２０内の上部の空気層を同じ圧力にする制御期間Ｔ５を設けた点である。これにより、第１の実施形態と比べて、略同じ圧力である時間を長く維持している。かくして、時間遅れＴ３のタイミングで液面センサ７１がＬｏｗであることを検出してインクが補給され、その直後に第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層の圧力が所定時間等しくなる期間Ｔ５を設けるように制御する。
【００７６】
流路抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒｈが大きい場合や、インクの温度が低いことに起因してインクの粘度ηが大きい場合など、インクが経路内を短時間で流れにくい場合には、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面高さの差があっても、そのわずかな水頭差で瞬時に液面高さが等しくなることは難しい。しかし、第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力を等しくする時間Ｔ５を設けた制御を行うことにより、両インクタンク１０、２０の液面を等しくできる時間を得るという効果がある。
【００７７】
図９では、ポンプ２１、２２の制御で、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の上部の空気層の圧力がほぼ等しくなり、かつ液面差が小さくなるタイミングで、弁２３、２４を開いている。弁２３、２４が開放されると、第１及び第２のインクタンク１０、２０の圧力Ｐ１、Ｐ２は、大気圧となり全く同じ圧力になる。
【００７８】
そして、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面差が等しくなる所定の時間Ｔ５だけをおいて、再び弁２３、２４を閉じ、ポンプ２１、２２の駆動制御を開始する。弁２３、２４を大気開放することにより正確に第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力を同じにすることが可能である。
【００７９】
なお、弁２３、２４を開いて大気に開放する方法以外に、圧力センサ７２、７３で検出された圧力に従って、ポンプ２１、２２を制御して同じ圧力を作り出してもよい。また、１回のインク往復動周期で第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面差が解消されることは必ずしも必要なく、複数回のインク往復動周期の中で液面高さの差が解消可能な時間を設ければよい。インク往復動１周期あたりに消費されるインク量で生じる、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面差、及びインクが第１のインクタンク１０に補給されることで生じる液面差が累積せずに解消してゆくだけの時間Ｔ５を設ければよい。
【００８０】
以上の説明では、第１のインク経路１１と第２のインク経路１２との流路抵抗が等しいとしたが、例えば、図１０に示されるように、流路抵抗が異なる場合にも適用可能である。この場合には、ポンプ２１、２２の駆動切り替え周期Ｔ２を起点とする時間遅れＴ３のタイミングで、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈになっているかどうかをチェックして、インク補給の要否を判断する。このタイミングは、第１のインクタンク１０と第２のインクタンク２０の空気層の圧力が等しい圧力に近づくタイミングであり、また、第１のインクタンク１０の液面が最も高くなるタイミングであり、さらに、第１のインクタンク１０と第２のインクタンク２０の液面差が最小になるタイミングでもある。
【００８１】
このような場合には、例えば、図１０では、丸で囲んだ領域Ｃのタイミング近傍で液面センサ７１の出力レベルがＬｏｗであるかどうかを見て、Ｌｏｗの場合にはインクを補給すればよい。必ずしも、空気層の圧力が０又は大気圧である必要はなく、第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力がほぼ等しくなるタイミングであればよい。
【００８２】
また、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層の圧力を所定時間同じ圧力に制御する場合、必ずしも完全に圧力を一致させる必要はない。図１１に示すように、インクタンクの形状寸法から許容可能な、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面高さの差で生じる水頭圧（圧力）よりも小さい空気層の圧力差を作り出せばよい。例えば、図１１において丸で囲んだ領域Ａ、Ｂに示すように、第１のインクタンク１０内の圧力Ｐ１は緩やかな上り勾配、第２のインクタンク２０内の圧力Ｐ２は緩やかな下り勾配に制御し、その差がわずかである時間を作り出すだけでもよい。
【００８３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について、図１２を参照して説明する。以下では、第１の実施形態と同等の部材には同じ参照符号を付して、その説明は省略する。
【００８４】
図１２は、図１に示される第１の実施形態のインク経路を有するインクヘッド１００を４個並設した構成を示している。これら４個のインクヘッドには色の異なるインク経路が連結されており、例えば、Ｃ、Ｋ、Ｍ、Ｙの各色のインクが流れる。図１２は、図１のインク経路の構成をＺ方向から見ており、記録媒体２の搬送方向が矢印で示される。
【００８５】
インクヘッド１００は、前記矢印の方向に配列されており、記録媒体２が４色のインクヘッド１００の下を矢印方向に搬送され、記録媒体２に向けて順次インクヘッド１００からインクが吐出されて画像が記録される。
本実施形態において、第１及び第２の実施形態と異なる点は、ポンプ２１、２２、弁２３、２４及び圧力センサ７２、７３が４色のインク経路に対して共通に使用されている点である。
【００８６】
４色の第１のインクタンク１０には、それぞれ、分岐した空気経路１３の枝路が連結されている。また、４色の第２のインクタンク２０には、それぞれ、分岐した空気経路１４の枝路が連結されている。各色のインクヘッド１００に接続された第１及び第２のインク経路１１、１２は、第１のインクタンク１０から各インクヘッド１００を経由して第２のインクタンク２０に至る間で、共通の加温部３０及び冷却部４０を通っている。
【００８７】
本実施形態では、４色の第１のインクタンク１０内の上部の空気層は、弁２３の開閉で同時に大気開放及び密閉される。また、４色の第２のインクタンク２０内の上部の空気層は、弁２４の開閉で同時に大気開放及び密閉される。待機時は、弁２３、２４がノーマルオープンあるので、第１及び第２のインクタンク１０、２０の上部の空気層は、全て大気開放されている。この状態で、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面は、サイフォンの原理によって同じ高さになっている。液面センサ７１の出力レベルがＬｏｗを示している色では、Ｈｉｇｈになるまで弁２５が開いてインクカートリッジ６０からインク補給され、４色のインク液面はほぼ全てが同じ液面高さになっている。
【００８８】
インク往復動時において、弁２３が閉じられ、ポンプ２１によって空気経路１３内の空気が正圧に加圧されると、４色の第１のインクタンク１０内の空気層は、全て同時に同じ圧力に加圧される。同時に、弁２４が閉じられ、ポンプ２２によって空気経路１４内の空気が負圧に減圧されると、４色の第１のインクタンク１０内の空気層は、全て同時に同じ圧力に減圧される。
【００８９】
このようにして、ポンプ２１、２２によって空気圧が交互に正圧、負圧に制御されることで、全色一斉に、第１のインクタンク１０と第２のインクタンク２０との間でインクが往復動する。４色のインクは、往復動しながら、温度が低い場合には加温部３０で熱を加えられ、温度が高い場合には、冷却部４０に放熱して冷却される。加温部３０及び冷却部４０は、それぞれ４色にまたがって共通に設けられているので、色間で熱交換され、どれか１色だけ温度が高かったり低かったりということなく、ほぼ同じ温度になる。この結果、どの色インクの粘度も同じになり、インクの流量も色によらず同じにすることができる。
【００９０】
インクヘッド１００からのインクの吐出がない状態では、全色のインクタンク１０、２０内のインクが、ほぼ同じ液面高さで上下する。また、インクヘッド１００からのインクの吐出があった場合には、その色のインク経路内のインクが減り、液面高さが下がる。一般的には、インクを吐出する色としない色とでインク消費量にばらつきが生じる。このような場合には、本実施形態においても、第１の実施形態で説明したように、ポンプ２１、２２の周期Ｔ２に同期して、第１のインクタンク１０の液面が基準液面に近づくタイミングで液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈになるかどうかを判断して、ならない場合には、弁２５を開いて、インクカートリッジ６０からインクを補給する。第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層の圧力は同期して変動しており、両インクタンク１０、２０の液面に高低差が生じていた場合には、サイフォンの原理によって液面が一致する方向にインクが流れ、液面高さの差が解消される。
【００９１】
さらに、本実施形態においても、第２の実施形態に示すように、インク補給するタイミングで第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力を同じにする時間を適宜設ける制御を行うことで、全ての色の液面高さの差が解消しやすくなり、基準液面高さに戻すことができる。
【００９２】
このように、インクの色の種類が増えたとしても、第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層を制御する共通の駆動源を用いることにより、新たな駆動源を設けることなく、全色のインクを、インクヘッド１００を通してインク経路中を往復動させることが可能となる。
【００９３】
しかも、色による消費のばらつきがあった場合でも、全ての液面が常に所定高さに維持されるため、インク経路中に気泡が混入することなく、ノズルの圧力Ｐｈも一定に保たれ、冷却に必要なインク往復動流量を維持することが可能となる。
【００９４】
さらには、複数色のインク経路が共通の加温部や冷却部を通過していることによって、どの色のインクも同じ温度に制御され、粘度も統一されることによって、安定したインク往復動を実現することができる。
【００９５】
（第４並びに第５の実施形態）
第４並びに第５の実施形態について、図１３乃至図１５を参照して説明する。以下では、第１の実施形態と同等の部材には同じ参照符号を付して、その説明は省略する。
図１３は、第４の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路を示す図であり、図１４は、第５の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路を示す図である。
【００９６】
図１３並びに図１４に示されるインク経路では、インクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０へのみならず、第２のインクタンク２０にもインクを補給することを可能にするために、インク補給経路１７から分岐したインク補給経路１８が、例えば電磁弁からなる弁２６を経由して第２のインクタンク２０に連結されている。
【００９７】
また、図１４に示される第５の実施形態のインク経路では、図１３に示される第５の実施形態のインク経路の構成に加えて、第１のインクタンク１０に、基準液面よりも下方にさらなる液面センサ７４を設けている。この液面センサ７４は、第１のインクタンク１０内からインクヘッド１００につながる第１のインク経路１１に空気が混入することを防止するために、第１のインクタンク１０内部の最低限の液面高さを検出するために配置されている。
【００９８】
このような構成により、上述の第１乃至第３の実施形態では、インクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０にのみインク補給を行っていたが、第４並びに第５の実施形態では、第１及び第２のインクタンク１０、２０にそれぞれ独立してインク補給を行うことが可能である。
【００９９】
次に、第５の実施形態におけるインク補給時のインク液面の高さについて、図１５を参照して説明する。
インクヘッド１００からインク吐出が始まると、第１及び第２のインクタンク１０、２０の液面は徐々に下がっていく。第１のインクタンク１０の液面は、初期に基準液面にあったものがインク往復動で液面が低下し、再び上昇してきても基準液面に達しなくなる。この結果、液面センサ７１の出力レベルとしてＬｏｗが検出されるようになる。第２のインクタンク２０の液面は、初期に基準液面にあったものが一旦上昇し、次に低下した際に、基準液面より低くなって、やはり液面センサ７１の出力レベルとしてＬｏｗが検出されるようになる。これは、第１のインクタンク１０の液面が最も高くなったタイミングであり、第２のインクタンク２０の液面が最も低くなったタイミングとなる。
【０１００】
このタイミングでインクカートリッジ６０からそれぞれのインクタンク１０、２０へ、弁２５、２６それぞれ独立に制御して開くことで、インクを補給する。どちらも、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈになるまで補給してやればよい。この場合、どちらも同時に液面が上昇し、ほぼ基準液面に等しくなる。弁２５、２６の時間遅れがあるため、若干基準液面より液面が高くなってしまう場合があるが、わずかな差であれば問題ない。
【０１０１】
第５の実施形態のようにさらなる液面センサ７４を設けた場合、図１５に示すように、液面センサ７４の出力レベルがＬｏｗとなるまでインク補給を行わず、Ｌｏｗを検出した場合にのみインク補給を行う。第１のインクタンク１０の液面は、インクの往復動作で上下動している状態であり、液面センサ７４の出力レベルがひとたびＬｏｗとなった場合には、第１のインクタンク１０の液面が基準液面に最も近くなるタイミングで、液面センサ７１の出力レベルがＨｉｇｈになるまで弁２５を開放して、インクカートリッジ６０から第１のインクタンク１０へインク補給を行う。
【０１０２】
本実施形態では、第１のインクタンク１０の液面が下がり過ぎないように、インク移動量をインクの温度から計算し、インク往復動の周期Ｔ２を設定しているが、このように液面センサ７４を設けて制御することで、液面が下がり過ぎることも防止可能となる。
【０１０３】
液面センサ７４は、液面の下限センサなので、常時Ｌｏｗにならないかを検出していればよいが、液面の上下がポンプ２１、２２の駆動切り替えタイミングに同期して周期Ｔ２で上下動することから、第１のインクタンク１０内の液面が最も下がるタイミングは予め予想される。
【０１０４】
そこで、図１５に示すように、周期Ｔ２から計算される遅れ時間Ｔ３のタイミングで液面センサ７４をチェックし、Ｌｏｗになっていた場合にインク補給するようにしてもよい。インク補給のタイミングは、前述のように、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層の圧力が圧力センサ７２、７３で検出されて、最も一致するタイミングであってもよいし、第１のインクタンク１０と第２のインクタンク２０との液面が最も近づくタイミングであってもよい。もしくは、ポンプ２１、２２の切り替え制御周期Ｔ２から計算されるＴ４時間遅れたタイミングであってもよい。
【０１０５】
また、図示しないが、第２のインクタンク２０にも液面センサを設けて、第２のインクタンク内のインク量を第１のインクタンク１０とは別に制御できるようにしてもよい。このようにすることで、異なるインクタンク１０、２０の液面を瞬時に元の基準液面に合せることができる。
【０１０６】
本実施形態では、液面センサ７１の出力レベルの判断基準が基準液面にあり、また、遅れ時間Ｔ３をポンプ２１、２２の駆動切り替えタイミングから計算されるタイミングとしている。また、第１の実施形態では、遅れ時間Ｔ３は、第１及び第２のインクタンク１０、２０内の空気層の圧力が等しくなるタイミングから少し前にずらしたタイミングとして説明した。しかし、Ｔ３はこれに限定されるものではなく、第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層が等しくなるタイミングと一致させることも可能である。インク消費なくインクを往復動させたときに、液面センサ７１の出力レベルが確実にＨｉｇｈを検出するタイミングであればよい。
【０１０７】
本実施形態では、圧力センサ７２、７３で第１及び第２のインクタンク１０、２０の空気層の圧力をチェックしながら、ポンプ２１、２２を制御する例を説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、インクタンク内の圧力変動と対応するポンプの駆動とが得られれば、ポンプの駆動周期やその周期タイミングからの時間遅れを用いて制御することが可能である。
【０１０８】
以上説明したように、本発明の各実施形態は、以下の効果を有する。
（ア） 往復動によりインクタンク内のインク液面が変動する場合であっても、ポンプの駆動切り替え周期を起点とした時間遅れタイミングの周期でセンサ出力を検出することによって、経路のインク量が減ったことを確実に検出し、適切にインク補給することで、インク経路中のインク量を常に所定の量に保つことができる。
（イ） インク経路中の往路と復路とに液面高さが生じた場合でも、いずれか一方のインクタンクにインクを補給することで、両インクタンク内のインク量を適切に補正することができる。
（ウ） インクタンク内の圧力が略等しい時間を設けることにより、確実に両タンクの液面高さを合わせることができる。さらに、両インクタンクの圧力を大気開放することで、正確に両インクタンク内の圧力を等しくすることができ、この結果、両インクタンク内の液面を正確に一致させることができる。
（エ） 複数色のサブタンクで、色毎に吐出量が異なる場合であってもほぼ均一な液面に保つことが可能である。正圧ポンプと負圧ポンプとを複数色に共通して使用することができ、安価で簡単な構成で複数のヘッドを同時に冷却することができる。
【０１０９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな改良及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１…インクジェットプリンタ、２…記録媒体、３…搬送部、４…インク経路、５…制御部、１０…第１のインクタンク、１１…第１のインク経路、１２…第２のインク経路、１３〜１６…空気経路、１７…補給経路、２０…第２のインクタンク、２１、２２…ポンプ、２３〜２５…弁、３０…加温部、４０…冷却部、６０…インクカートリッジ、７０…フロート、７１…液面センサ、７２、７３…圧力センサ、１００…インクヘッド、１０１…ノズルプレート、１０１ａ…ノズル面、１０１ｂ…ノズル、１０２…枠、１０３…ベース、１０４…圧電素子、１０４ａ…チャンネル、１０５、１０６…流路部材、１０５ａ、１０５ｂ…インク流路、１０６ａ…凸部、１０６ｂ…接続流路、１０７、１０８…インクポート、１０９…ＦＰＣ、１１０…ドライブＩＣ、１１１…固定部材、１１１ｃ、１１１ｄ…穴、１１２、１１３…ヘッドカバー、１１２ａ、１１２ｂ…放熱突起、１１４…温度センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する複数のノズルを有し、該ノズルに連通する第１及び第２のインク導入部を有するインクヘッドと、
前記第１のインク導入部とチューブを介して接続される第１のインク貯留部と、前記第２のインク導入部とチューブを介して接続される第２のインク貯留部と、を有するインク貯留手段と、
前記第１及び第２のインク貯留部内に空気を供給することで加圧すると共に、前記第１及び第２のインク貯留部内の空気を排出することで減圧する加減圧手段と、
前記第１のインク貯留部のインクを検出するインク量検出手段と、
前記第１のインク貯留部にインクを補給するインク補給手段と、
を具備し、
前記第１のインク貯留部内が大気圧以上に加圧されると共に、前記第２のインク貯留部内が大気圧未満に減圧される第１の加減圧モードと、前記第１のインク貯留部内が大気圧未満に減圧されると共に、前記第２のインク貯留部が大気圧以上に加圧される第２の加減圧モードと、を交互に繰り返すように、前記加減圧手段が加圧及び減圧動作することで、前記インクヘッド内のインクを往復動させながら画像を記録するインクジェットプリンタのインク補給方法において、
前記加減圧手段の加圧動作又は減圧動作への切り替えタイミングから所定時間経過後に設定されたインク量検出タイミングにおいて、前記第１のインク貯留部内のインク量を検出して、
前記インク量検出タイミングにおいて検出されたインク量が予め決められた規定量よりも少ないか否かを判定して、
検出されたインク量が規定量に対して少ない場合に前記第１のインク貯留部にインクを補給することを特徴とするインクジェットプリンタのインク補給方法。
【請求項２】
前記インク量検出タイミングは、第１の加減圧モード又は第２の加減圧モードに切り替えられるタイミングであることを特徴とする請求項１記載のインク補給方法。
【請求項３】
さらに、前記第１及び第２のインク貯留部内の圧力を検出する圧力検出手段を有し、
前記インク量検出タイミングは、前記第１及び第２のインク貯留部内の圧力が同じになるタイミングであることを特徴とする請求項２記載のインク補給方法。
【請求項４】
前記インク量検出部は、第１のインク貯留部のインク量を検出すると共に、
前記インク補給手段は、第２のインク貯留部に対してもインクを補給するように構成され、
前記インク検出タイミングにて、インク量検出部は第１のインク貯留部のインク量を検出して、
前記インク量検出タイミングにおいて検出されたインク量が、予め決められた規定量よりも少ないか否かを判定して、
インク量が規定量よりも少ないと判定された第１及び第２のインク貯留部に対してインクを補給することを特徴とする請求項１記載のインク補給方法。
【請求項１】
インクを吐出する複数のノズルを有し、該ノズルに連通する第１及び第２のインク導入部を有するインクヘッドと、
前記第１のインク導入部とチューブを介して接続される第１のインク貯留部と、前記第２のインク導入部とチューブを介して接続される第２のインク貯留部と、を有するインク貯留手段と、
前記第１及び第２のインク貯留部内に空気を供給することで加圧すると共に、前記第１及び第２のインク貯留部内の空気を排出することで減圧する加減圧手段と、
前記第１のインク貯留部のインクを検出するインク量検出手段と、
前記第１のインク貯留部にインクを補給するインク補給手段と、
を具備し、
前記第１のインク貯留部内が大気圧以上に加圧されると共に、前記第２のインク貯留部内が大気圧未満に減圧される第１の加減圧モードと、前記第１のインク貯留部内が大気圧未満に減圧されると共に、前記第２のインク貯留部が大気圧以上に加圧される第２の加減圧モードと、を交互に繰り返すように、前記加減圧手段が加圧及び減圧動作することで、前記インクヘッド内のインクを往復動させながら画像を記録するインクジェットプリンタのインク補給方法において、
前記加減圧手段の加圧動作又は減圧動作への切り替えタイミングから所定時間経過後に設定されたインク量検出タイミングにおいて、前記第１のインク貯留部内のインク量を検出して、
前記インク量検出タイミングにおいて検出されたインク量が予め決められた規定量よりも少ないか否かを判定して、
検出されたインク量が規定量に対して少ない場合に前記第１のインク貯留部にインクを補給することを特徴とするインクジェットプリンタのインク補給方法。
【請求項２】
前記インク量検出タイミングは、第１の加減圧モード又は第２の加減圧モードに切り替えられるタイミングであることを特徴とする請求項１記載のインク補給方法。
【請求項３】
さらに、前記第１及び第２のインク貯留部内の圧力を検出する圧力検出手段を有し、
前記インク量検出タイミングは、前記第１及び第２のインク貯留部内の圧力が同じになるタイミングであることを特徴とする請求項２記載のインク補給方法。
【請求項４】
前記インク量検出部は、第１のインク貯留部のインク量を検出すると共に、
前記インク補給手段は、第２のインク貯留部に対してもインクを補給するように構成され、
前記インク検出タイミングにて、インク量検出部は第１のインク貯留部のインク量を検出して、
前記インク量検出タイミングにおいて検出されたインク量が、予め決められた規定量よりも少ないか否かを判定して、
インク量が規定量よりも少ないと判定された第１及び第２のインク貯留部に対してインクを補給することを特徴とする請求項１記載のインク補給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１５２９３９（Ｐ２０１２−１５２９３９Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８７２（Ｐ２０１１−１１８７２）
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]