インクジェット記録装置
【課題】装置の大型化を抑えつつ、インクジェットヘッドの圧力を適切に調整でき、待機中はインクを安定して保持できるインク循環式のインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】インクジェット記録装置１は、インク循環経路１９を介してインクの循環を行うための圧力をエアポンプ１４により上流タンク６および下流タンク３に付与し、インク循環中は、その圧力を上流タンク圧力調整器１６および下流タンク圧力調整器１５により維持する。上流タンク６と下流タンク３とは、大気開放状態において、貯留するインクの液面位置が、鉛直方向において略同じ高さで、インクジェットヘッド７のインク吐出面７１ａよりも低い位置になるように配置されている。
【解決手段】インクジェット記録装置１は、インク循環経路１９を介してインクの循環を行うための圧力をエアポンプ１４により上流タンク６および下流タンク３に付与し、インク循環中は、その圧力を上流タンク圧力調整器１６および下流タンク圧力調整器１５により維持する。上流タンク６と下流タンク３とは、大気開放状態において、貯留するインクの液面位置が、鉛直方向において略同じ高さで、インクジェットヘッド７のインク吐出面７１ａよりも低い位置になるように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドからインクを吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク循環式のインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載のインク循環式のインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドと、その上流側および下流側にそれぞれ配置されたインクタンクとを備える。これらは互いに配管によって接続されている。上流側のインクタンク（上流タンク）からインクジェットヘッドにインクが供給されて、インクの吐出が行われる。インクジェットヘッドで消費されなかったインクは下流側のインクタンク（下流タンク）に回収される。
【０００４】
このインクジェット記録装置において、インクジェットヘッドは、下流タンクより高い位置に配置され、上流タンクは、インクジェットヘッドより高い位置に配置されている。この位置関係に基づく水頭差により、上流タンクからインクジェットヘッドへのインクの供給、およびインクジェットヘッドから下流タンクへのインクの回収が行われる。下流タンクに貯留されたインクはポンプで上流タンクに送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９７９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ノズルが高密度で配置された高解像度のインクジェットヘッドの場合、インクジェットヘッド内のインクの流路が狭く、流路抵抗が大きくなる。このため、インクジェットヘッドにおいて必要なインク流量を確保するためには、インクジェットヘッドに大きな圧力を加えることが必要となる。
【０００７】
上述のようなインク循環式のインクジェット記録装置では、インクジェットヘッドに加える圧力を大きくするには、インクジェットヘッドと上流タンクとの高低差を大きくする必要がある。これは、装置の大型化を招く。高粘度のインクを用いる場合等にも同様の不都合がある。
【０００８】
また、上述のようなインク循環式のインクジェット記録装置では、インク循環を行わない待機中は、上流タンクから下流タンクにインクが流れることを防止するため、上流タンクの大気開放弁を閉じて密閉状態にしていた。しかし、待機中に、大気開放弁からのエアリークにより上流タンクから下流タンクにインクが流れ、下流タンクがオーバーフローするおそれがあった。
【０００９】
このように、従来のインク循環式のインクジェット記録装置では、インクジェットヘッドの圧力を適切に調整するために装置を大型化しなければならないことがあった。また、待機中において、下流タンクのオーバーフローが発生するなどして、インクを安定して保持できないことがあった。
【００１０】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、装置の大型化を抑えつつ、インクジェットヘッドの圧力を適切に調整でき、待機中はインクを安定して保持できるインク循環式のインクジェット記録装置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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係るインクジェット記録装置の第１の特徴は、インクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに供給するインクを貯留する第１のタンクと、前記インクジェットヘッドで消費されなかったインクを貯留する第２のタンクと、前記第１のタンク、前記インクジェットヘッド、および前記第２のタンクの間でインクの循環を行うためのインク循環経路と、前記インク循環経路を介してインクの循環を行うための圧力を前記第１および第２のタンクに付与する圧力付与部と、インクの循環中に前記第１のタンク内の圧力を調整する第１の圧力調整部と、インクの循環中に前記第２のタンク内の圧力を調整する第２の圧力調整部とを備え、前記第１のタンクと前記第２のタンクとは、大気開放状態において、貯留するインクの液面位置が、鉛直方向において略同じ高さで、前記インクジェットヘッドのインク吐出面よりも低い位置になるように配置されていることにある。
【００１２】
本発明に係るインクジェット記録装置の第２の特徴は、前記第１の圧力調整部と前記第２の圧力調整部とが一体で構成されていることにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るインクジェット記録装置の第１の特徴によれば、圧力付与部が、インクの循環を行うための圧力を第１および第２のタンクに付与し、インクの循環中は、第１および第２の圧力調整部が第１および第２のタンク内の圧力を調整する。これにより、第１のタンクをインクジェットヘッドに対して高い位置に配置する必要がないので、装置の大型化を抑えつつ、インクジェットヘッドの圧力を適切に調整できる。また、第１のタンクと第２のタンクとが、大気開放状態において、貯留するインクの液面位置が、鉛直方向において略同じ高さで、インクジェットヘッドのインク吐出面よりも低い位置になるように配置されている。これにより、待機中において、第１および第２のタンクを大気開放状態としてもタンク間のインクの流れがなく、また、インクジェットヘッドのノズルからインクがあふれることを防止でき、安定してインクを保持することができる。
【００１４】
本発明に係るインクジェット記録装置の第２の特徴によれば、第１の圧力調整部と第２の圧力調整部とが一体で構成されているので、装置をより小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示すインクジェット記録装置で記録を行う際の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示すインクジェット記録装置の液面維持動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】実施の形態の変形例に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。
【図６】図５に示すインクジェット記録装置の圧力調整器の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００１７】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。なお、以下の説明における上下方向は鉛直方向であり、図１において示す上下方向を示すものとする。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１は、インクボトル２と、下流タンク３と、インクポンプ４と、インクフィルタ５と、上流タンク６と、インクジェットヘッド７と、インク用配管８ａ〜８ｄと、インク補給弁９と、空気用配管１０ａ〜１０ｅと、エアフィルタ１１と、下流タンク大気開放弁１２と、上流タンク大気開放弁１３と、エアポンプ１４と、下流タンク圧力調整器１５と、上流タンク圧力調整器１６と、圧力計１７，１８とを備える。
【００２０】
インクボトル２は、インクジェット記録装置１で記録に用いるインクを保持している。インクボトル２内のインクは、インク用配管８ａを介して下流タンク３に供給される。
【００２１】
下流タンク３は、インクボトル２から供給されるインクを貯留するものである。また、下流タンク３は、インクジェットヘッド７による吐出動作で消費されなかったインクを貯留する。下流タンク３は、請求項の第２のタンクに相当する。
【００２２】
下流タンク３は、インクボトル２より下方（低い位置）に配置される。また、下流タンク３は、貯留するインクの液面位置が、最も高いときでも、インクジェットヘッド７のインク吐出面７１ａよりも下方になるように配置される。下流タンク３には、インクボトル２からインク用配管８ａを介してインクが供給される。また、下流タンク３には、インクジェットヘッド７で消費されなかったインクがインク用配管８ｂを介して回収される。下流タンク３は、空気用配管１０ａ，１０ｂを介して大気開放可能となっている。
【００２３】
下流タンク３には、下流タンク液面センサ３１が設けられている。下流タンク液面センサ３１は、下流タンク３内のインクの液面の高さが下限値である高さＨ１以上である場合に「ＯＮ」を示す信号を出力し、高さＨ１未満である場合に「ＯＦＦ」を示す信号を出力する。
【００２４】
インクポンプ４は、インク用配管８ｃを介して下流タンク３から上流タンク６にインクを送るものである。インクポンプ４は、インク用配管８ｃの途中に設けられている。
【００２５】
インクフィルタ５は、インク用配管８ｃを流れるインク中のごみや気泡等を除去するものである。インクフィルタ５は、インク用配管８ｃの途中に設けられている。
【００２６】
上流タンク６は、インクジェットヘッド７に供給するインクを貯留するものである。上流タンク６のインクは、インク用配管８ｄを介してインクジェットヘッド７に供給される。上流タンク６には、下流タンク３からインクポンプ４の駆動によりインク用配管８ｃを介してインクが供給される。上流タンク６は、請求項の第１のタンクに相当する。
【００２７】
上流タンク６は、鉛直方向において下流タンク３と略同じ高さに設けられ、貯留するインクの液面位置が、最も高いときでも、インクジェットヘッド７のインク吐出面７１ａよりも下方になるように配置される。上流タンク６は、空気用配管１０ｂを介して大気開放可能となっている。
【００２８】
上流タンク６には、上流タンク液面センサ６１が設けられている。上流タンク液面センサ６１は、上流タンク６内のインクの液面の高さが下限値である高さＨ２以上である場合に「ＯＮ」を示す信号を出力し、高さＨ２未満である場合に「ＯＦＦ」を示す信号を出力する。
【００２９】
上流タンク６および下流タンク３は、インク非循環時（待機中）において大気開放されるが、この大気開放状態において上流タンク６および下流タンク３のインクの液面位置が略同じ高さとなるように配置されている。
【００３０】
インクジェットヘッド７は、上流タンク６から供給されるインクを用紙等の記録媒体に吐出して画像を記録するものである。インクジェットヘッド７は、複数の単位ヘッド７１と、分配器７２と、集合器７３とを備える。
【００３１】
単位ヘッド７１は、複数のノズルと、インク室と、インク吐出機構（いずれも図示せず）とを備える。インク吐出機構は、例えば、ピエゾ素子を用いてインク室を変形させることによりノズルからインクを吐出させるものである。
【００３２】
分配器７２は、インク用配管８ｄを介して上流タンク６から供給されるインクを各単位ヘッド７１に分配するものである。
【００３３】
集合器７３は、各単位ヘッド７１でインク吐出動作により消費されなかったインクを集めるものである。集合器７３で集められたインクは、インク用配管８ｂを介して下流タンク３へと流れる。
【００３４】
インクジェットヘッド７は、単位ヘッド７１のインク吐出面（ノズル面）７１ａが、下流タンク３および上流タンク６において貯留されるインクの液面位置よりも上方（高い位置）になるように配置されている。
【００３５】
インク用配管８ａは、インクボトル２と下流タンク３とを接続する。インク用配管８ａには、インクボトル２から下流タンク３に向かってインクが流れる。
【００３６】
インク用配管８ｂは、インクジェットヘッド７の集合器７３と下流タンク３とを接続する。インク用配管８ｂには、集合器７３から下流タンク３に向かってインクが流れる。
【００３７】
インク用配管８ｃは、下流タンク３と上流タンク６とを接続する。インク用配管８ｃには、インクポンプ４の駆動により、下流タンク３から上流タンク６に向かってインクが流れる。
【００３８】
インク用配管８ｄは、上流タンク６とインクジェットヘッド７の分配器７２とを接続する。インク用配管８ｄには、上流タンク６から分配器７２に向かってインクが流れる。
【００３９】
インク用配管８ｂ〜８ｄは、上流タンク６、インクジェットヘッド７、および下流タンク３の間でインクの循環を行うためのインク循環経路１９を構成する。このインク循環経路１９において、インクは矢印Ａで示す方向に流れる。
【００４０】
インク補給弁９は、インク用配管８ａに設けられ、インク用配管８ａ内のインクの流路を開閉するものである。インク補給弁９が開かれるとインクボトル２から下流タンク３へとインクが供給される。
【００４１】
空気用配管１０ａは、一端が下流タンク３に接続され、他端が空気用配管１０ｂに接続されている。空気用配管１０ａ，１０ｂを介して下流タンク３が大気開放可能になっている。
【００４２】
空気用配管１０ｂは、一端が上流タンク６に接続され、他端（開放端）がエアフィルタ１１を介して大気に通じている。
【００４３】
空気用配管１０ｃは、一端が空気用配管１０ａに接続され、他端が空気用配管１０ｂに接続されている。エアポンプ１４の駆動により、空気用配管１０ｃを介して空気が空気用配管１０ａから空気用配管１０ｂに送られる。空気用配管１０ｃの一端は、下流タンク大気開放弁１２より下流タンク３側において空気用配管１０ａに接続されている。空気用配管１０ｃの他端は、上流タンク大気開放弁１３より上流タンク６側において空気用配管１０ｂに接続されている。
【００４４】
空気用配管１０ｄは、一端が空気用配管１０ａに接続され、他端が下流タンク圧力調整器１５に接続されている。空気用配管１０ｄの一端は、下流タンク大気開放弁１２より下流タンク３側において空気用配管１０ａに接続されている。
【００４５】
空気用配管１０ｅは、一端が空気用配管１０ｂに接続され、他端が上流タンク圧力調整器１６に接続されている。空気用配管１０ｅの一端は、上流タンク大気開放弁１３より上流タンク６側において空気用配管１０ｂに接続されている。
【００４６】
エアフィルタ１１は、空気用配管１０ｂの開放端に設けられ、外部の空気中のごみ等の進入を防止するものである。
【００４７】
下流タンク大気開放弁１２は、空気用配管１０ａに設けられ、空気用配管１０ａ内の空気の流路を開閉するものである。下流タンク大気開放弁１２が開かれると下流タンク３が大気開放される。インク循環中（記録動作中）は、下流タンク大気開放弁１２は閉じられており、インク非循環時（待機中）は、下流タンク大気開放弁１２は開かれている。
【００４８】
上流タンク大気開放弁１３は、空気用配管１０ｂに設けられ、空気用配管１０ｂ内の空気の流路を開閉するものである。上流タンク大気開放弁１３が開かれると上流タンク６が大気開放される。インク循環中（記録動作中）は、上流タンク大気開放弁１３は閉じられており、インク非循環時（待機中）は、上流タンク大気開放弁１３は開かれている。
【００４９】
エアポンプ１４は、空気用配管１０ｃの途中に設けられ、インク循環経路１９を介してインクの循環を行うための圧力を上流タンク６および下流タンク３に付与するためのものである。具体的には、エアポンプ１４は、インク循環開始時に、下流タンク大気開放弁１２および上流タンク大気開放弁１３がともに閉じられた状態で駆動され、下流タンク３側（空気用配管１０ａ側）から上流タンク６側（空気用配管１０ｂ側）に向けて空気を送る。これにより、エアポンプ１４は、下流タンク３を減圧し、上流タンク６を加圧する。これにより、上流タンク６内のインクがインク用配管８ｄを介してインクジェットヘッド７に送られる。エアポンプ１４は、請求項の圧力付与部に相当する。
【００５０】
下流タンク圧力調整器１５は、インク循環中（記録動作中）に下流タンク３内の圧力が一定となるように調整するためのものである。下流タンク圧力調整器１５は、請求項の第２の圧力調整部に相当する。下流タンク圧力調整器１５は、ベローズ１５１と、錘１５２とを備える。
【００５１】
ベローズ１５１は、上端の開口部が空気用配管１０ｄの他端に接続され、ベローズ１５１の内部空間は、空気用配管１０ｄ，１０ａを介して下流タンク３内部に連通している。ベローズ１５１の下端は封止されている。ベローズ１５１は、弾性部材からなり、上下方向に伸縮可能であり、伸縮に応じて内部空間の体積が変動する。
【００５２】
錘１５２は、ベローズ１５１の下端に取り付けられている。錘１５２は、インク非循環時（待機中）においては所定の初期位置にあり、ベローズ１５１を所定の長さに伸長させている。インク循環開始時において、下流タンク３内およびこれに連通するベローズ１５１内が減圧されることにより、錘１５２は初期位置から浮上する。インク循環中は、錘１５２は初期位置から浮上した状態であり、ベローズ１５１内および下流タンク３内の圧力（負圧）により錘１５２に作用する上向きの力が、錘１５２の重力と釣り合うように維持される。下流タンク３のインクの液面位置が上下動して下流タンク３内の空気の体積が変動しても、ベローズ１５１が伸縮してその変動を吸収することで、ベローズ１５１内および下流タンク３内の圧力変動が抑えられる。
【００５３】
上流タンク圧力調整器１６は、インク循環中（記録動作中）に上流タンク６内の圧力が一定となるように調整するためのものである。上流タンク圧力調整器１６は、請求項の第１の圧力調整部に相当する。上流タンク圧力調整器１６は、ベローズ１６１と、錘１６２とを備える。
【００５４】
ベローズ１６１は、下端の開口部が空気用配管１０ｅの他端に接続され、ベローズ１６１の内部空間は、空気用配管１０ｅ，１０ｂを介して上流タンク６内部に連通している。ベローズ１６１の上端は封止されている。ベローズ１６１は、弾性部材からなり、上下方向に伸縮可能であり、伸縮に応じて内部空間の体積が変動する。
【００５５】
錘１６２は、ベローズ１６１の上端に取り付けられている。錘１６２は、インク非循環時（待機中）においてはベローズ１６１を圧縮する所定の初期位置にある。インク循環開始時において、上流タンク６内およびこれに連通するベローズ１６１内が加圧されることにより、錘１６２は初期位置から浮上する。インク循環中は、錘１６２は初期位置から浮上した状態であり、ベローズ１６１内および上流タンク６内の圧力（正圧）により錘１５２に作用する上向きの力が、錘１５２の重力と釣り合うように維持される。上流タンク６のインクの液面位置が上下動して上流タンク６内の空気の体積が変動しても、ベローズ１６１が伸縮してその変動を吸収することで、ベローズ１６１内および上流タンク６内の圧力変動が抑えられる。
【００５６】
圧力計１７，１８はそれぞれ、下流タンク３内、上流タンク６内の圧力を測定するためのものである。圧力計１７は、下流タンク大気開放弁１２より下流タンク３側において、空気用配管１０ａに設けられている。圧力計１８は、上流タンク大気開放弁１３より上流タンク６側において、空気用配管１０ｂに設けられている。インク循環開始時は、下流タンク大気開放弁１２および上流タンク大気開放弁１３が閉じられるので、空気用配管１０ａ内、空気用配管１０ｂ内の圧力を、それぞれ下流タンク３内、上流タンク６内の圧力として計測することができる。なお、圧力計１７，１８は、下流タンク３内、上流タンク６内の圧力を測定できる場所であればどこに設けられていてもよい。
【００５７】
図２は、インクジェット記録装置１の制御系の構成を示すブロック図である。図２に示すように、インクジェット記録装置１は、制御部２０を備える。
【００５８】
制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（いずれも図示せず）等を備えて構成される。制御部２０は、インクポンプ４、インクジェットヘッド７、インク補給弁９、下流タンク大気開放弁１２、上流タンク大気開放弁１３、およびエアポンプ１４の動作を制御する。制御部２０には、下流タンク液面センサ３１、上流タンク液面センサ６１、および圧力計１７，１８の出力が導かれている。
【００５９】
次に、インクジェット記録装置１の動作について説明する。
【００６０】
図３は、インクジェット記録装置１で記録を行う際の動作を説明するためのフローチャートである。
【００６１】
まず、ステップＳ１０において、制御部２０は、液面維持動作を開始する。この液面維持動作については後述する。
【００６２】
次いで、ステップＳ２０において、制御部２０は、下流タンク大気開放弁１２と上流タンク大気開放弁１３とをともに閉じるよう制御する。
【００６３】
次いで、ステップＳ３０において、制御部２０は、エアポンプ１４の駆動を開始させる。これにより、下流タンク３から上流タンク６へと空気が送られることで、下流タンク３が減圧され、上流タンク６が加圧される。この結果、下流タンク３と上流タンク６との間に圧力差が生じ、上流タンク６からインク用配管８ｄ、インクジェットヘッド７、インク用配管８ｂを介して下流タンク３へと向かうインクの流れが生じ始める。また、下流タンク３に連通する下流タンク圧力調整器１５のベローズ１５１内が減圧され、上流タンク６に連通する上流タンク圧力調整器１６のベローズ１６１内が加圧される。これにより、下流タンク圧力調整器１５の錘１５２および上流タンク圧力調整器１６の錘１６２が、それぞれ初期位置から浮上する。
【００６４】
次いで、ステップＳ４０において、制御部２０は、圧力計１７，１８の出力に基づき、下流タンク３内の圧力Ｐ１が所定の負圧ＰＡになり、かつ、上流タンク６内の圧力Ｐ２が所定の正圧ＰＢになったか否かを判断する。負圧ＰＡ、正圧ＰＢは、インク循環経路１９を介してインクを循環しつつ、インクジェットヘッド７から安定してインクの吐出を行うために適切な圧力として予め設定された値である。制御部２０は、「Ｐ１＝ＰＡかつＰ２＝ＰＢ」にはなっていないと判断した場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、ステップＳ４０の処理を繰り返す。
【００６５】
制御部２０は、「Ｐ１＝ＰＡかつＰ２＝ＰＢ」になっていると判断した場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、ステップＳ５０において、エアポンプ１４を停止させる。以上により、インク循環経路１９を介してインクが循環される循環状態となる。なお、圧力計１７，１８を用いず、予め設定した所定時間だけエアポンプ１４を駆動させるようにしてもよい。
【００６６】
次いで、ステップＳ６０において、制御部２０は、画像データに基づいてインクジェットヘッド７からインクを吐出する動作を開始させる。インクジェットヘッド７には、インク用配管８ｄを介して上流タンク６からインクが供給され、単位ヘッド７１のインク吐出動作で消費されなかったインクが、インク用配管８ｂを介して下流タンク３へと流れる。
【００６７】
インク吐出動作中は、上流タンク６から下流タンク３にインクが移動し、また、単位ヘッド７１からの吐出によりインクが消費されることや、後述する液面維持動作により、下流タンク３および上流タンク６のインクの液面位置が変動する。これに対し、インクジェット記録装置１では、下流タンク圧力調整器１５および上流タンク圧力調整器１６により、インクの液面位置が変動しても、下流タンク３内および上流タンク６内の圧力が、それぞれ負圧ＰＡ、正圧ＰＢで一定に維持される。これにより、下流タンク３と上流タンク６との圧力差が維持される。
【００６８】
ステップＳ７０では、制御部２０は、画像データに基づくインク吐出が終了したか否かを判断する。インク吐出が終了していないと判断した場合（ステップＳ７０：ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ７０の処理を繰り返す。
【００６９】
インク吐出が終了したと判断した場合（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、ステップＳ８０において、制御部２０は、下流タンク大気開放弁１２と上流タンク大気開放弁１３とをともに開くよう制御する。これにより、下流タンク３および上流タンク６が大気開放され、インクの循環状態が終了する。
【００７０】
そして、ステップＳ９０において、制御部２０は、液面維持動作を終了する。以上により、インクジェット記録装置１の記録動作は終了し、待機状態となる。
【００７１】
ここで、インクジェット記録装置１が循環状態から待機状態に移行した時点で下流タンク３と上流タンク６とでインクの液面位置に差がある場合、インクがインク用配管８ｂ，８ｄおよびインクジェットヘッド７を介して徐々に移動する。そして、最終的に両タンクのインクの液面は略同じ高さとなる。
【００７２】
次に、液面維持動作について説明する。液面維持動作は、記録動作中に、下流タンク液面センサ３１および上流タンク液面センサ６１の出力に基づき、インクポンプ４の駆動やインクの補給を行って、両タンクの液面の高さおよび循環されるインク量を維持するために行われる。
【００７３】
図４は、インクジェット記録装置１の液面維持動作を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ１１０において、制御部２０は、上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＮ」であるか否かを判断する。
【００７４】
上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＮ」であると判断した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部２０は、ステップＳ１２０において、液面維持動作を終了するか否かを判断する。制御部２０は、前述した図３のステップＳ８０までが終了した場合、液面維持動作を終了すると判断する。制御部２０は、液面維持動作を終了すると判断した場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、そのまま処理を終了し、液面維持動作を終了しないと判断した場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１１０に戻る。
【００７５】
上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＦＦ」であると判断した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１３０において、制御部２０は、下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＮ」であるか否かを判断する。
【００７６】
下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＮ」であると判断した場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、ステップＳ１４０において、制御部２０は、インクポンプ４の駆動を開始させる。これにより、インク用配管８ｃを介して下流タンク３から上流タンク６にインクが供給される。
【００７７】
次いで、ステップＳ１５０において、上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＮ」であるか否かを判断する。上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＦＦ」であると判断した場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ１５０の処理を繰り返す。
【００７８】
上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＮ」であると判断した場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、ステップＳ１６０において、制御部２０は、インクポンプ４を停止させる。これにより、下流タンク３から上流タンク６へのインクの供給が停止する。その後、制御部２０は、ステップＳ１１０に戻り、以降の処理を繰り返す。
【００７９】
一方、ステップＳ１３０において、下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＦＦ」であると判断した場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、ステップＳ１７０において、制御部２０は、インク補給弁９を開くよう制御する。これにより、インクボトル２からインク用配管８ａを介して下流タンク３へのインクの補給が開始される。
【００８０】
次いで、ステップＳ１８０において、下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＮ」であるか否かを判断する。下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＦＦ」であると判断した場合（ステップＳ１８０：ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ１８０の処理を繰り返す。
【００８１】
下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＮ」であると判断した場合（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、ステップＳ１９０において、制御部２０は、インク補給弁９を閉じるよう制御する。これにより、インクボトル２から下流タンク３へのインクの補給が停止される。その後、制御部２０は、ステップＳ１１０に戻り、以降の処理を繰り返す。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態のインクジェット記録装置１では、インク循環開始時にエアポンプ１４により下流タンク３および上流タンク６に圧力を付与し、インク循環中は、その圧力を下流タンク圧力調整器１５および上流タンク圧力調整器１６により維持する。下流タンク圧力調整器１５、上流タンク圧力調整器１６のベローズ１５１，１６１の材質、錘１５２，１６２の重さ等を調整することで、インクジェットヘッド７の圧力を所望の圧力に設定することが可能である。従来のインク循環式のインクジェット記録装置では、上流タンクをインクジェットヘッドより高い位置に設置して両者の水頭差によりインクジェットヘッドに圧力を加えていた。このため、インクジェットヘッドの圧力を大きくするためには、上流タンクとインクジェットヘッドとの高低差を大きくする必要があり、装置の大型化を招いていた。これに対し、本実施の形態のインクジェット記録装置１では、インクジェットヘッド７に対して上流タンク６を高い位置に配置する必要がないので、装置の大型化を抑えつつ、インクジェットヘッドの圧力を適切に調整できる。
【００８３】
また、従来のインク循環式のインクジェット記録装置では、待機中は、上方にある上流タンクから下方にある下流タンクにインクが流れることを防止するため、上流タンクの大気開放弁を閉じて密閉状態にしていた。しかし、大気開放弁からのエアリークにより上流タンクから下流タンクにインクが流れ、下流タンクがオーバーフローするおそれがあった。これに対し、本実施の形態のインクジェット記録装置１では、下流タンク３と上流タンク６とを、大気開放したときにインクの液面位置が略同じ高さとなるように配置しているので、待機中において、両タンクを大気開放できる。これにより、上記のような、下流タンクにインクが流れることによるオーバーフローを防止できる。
【００８４】
また、本実施の形態のインクジェット記録装置１では、下流タンク３および上流タンク６のインクの液面位置がインク吐出面７１ａよりも低い位置になるようにしている。このため、待機中に両タンクを大気開放しても、インクジェットヘッド７の単位ヘッド７１のノズルからインクがあふれることを防止できる。下流タンク３および上流タンク６のインクの液面位置がインク吐出面７１ａよりも高い位置にあると、大気開放すると両タンクからインクジェットヘッド７にインクが流れ、ノズルからインクがあふれるおそれがある。
【００８５】
このように、上流タンク６と下流タンク３とが、インクの液面位置が、大気開放状態において略同じ高さで、インク吐出面７１ａよりも低い位置になるように配置されていることで、インクジェット記録装置１は、待機中も安定してインクを保持することができる。
【００８６】
ただし、下流タンク３および上流タンク６のインクの液面位置がインク吐出面７１ａ対して低すぎると、待機中、水頭差により単位ヘッド７１のノズルにかかる負圧が大きくなすぎ、ノズルのメニスカスが壊れてノズルに空気が入るおそれがある。このため、下流タンク３および上流タンク６の上下方向の位置は適度に設定する必要がある。
【００８７】
（変形例）
図５は、本発明の実施の形態の変形例に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。
【００８８】
図５に示すように、本変形例に係るインクジェット記録装置１Ａは、図１のインクジェット記録装置１に対し、下流タンク圧力調整器１５および上流タンク圧力調整器１６を省略し、圧力調整器２１を備えた構成である。
【００８９】
図６は、圧力調整器２１の構成を示す断面図である。図６は、圧力調整器２１の中心軸に沿う断面を示す。圧力調整器２１は、インク循環中（記録動作中）に上流タンク６内の圧力を調整する第１の圧力調整部としての機能と、下流タンク３内の圧力を調整する第２の圧力調整部としての機能とを有する。つまり、圧力調整器２１は、第１の圧力調整部と第２の圧力調整部とが一体で構成されたものである。圧力調整器２１は、ベローズカバー２１１と、ベローズ２１２と、錘２１３とを備える。
【００９０】
ベローズカバー２１１は、筒状の胴部２１４と、胴部２１４の上端を塞ぐ天板２１５と、胴部２１４の下端を塞ぐ底板２１６とを備えた密閉容器状に構成されている。天板２１５には空気用配管１０ｄの他端が接続され、底板２１６には空気用配管１０ｅの他端が接続されている。ベローズカバー２１１の内部空間２１７は、空気用配管１０ｅ，１０ｂを介して上流タンク６内部に連通している。
【００９１】
ベローズ２１２は、上端の開口部が天板２１５に接続され、ベローズ２１２の内部空間２１８は、空気用配管１０ｄ，１０ａを介して下流タンク３内部に連通している。ベローズ２１２の下端は封止されている。ベローズ２１２は、弾性部材からなり、上下方向に伸縮可能であり、伸縮に応じて内部空間２１８の体積が変動する。ベローズ２１２および錘２１３がベローズカバー２１１内に設けられているので、ベローズ２１２の伸縮に連動して、ベローズカバー２１１の内部空間２１７の体積も変動する。
【００９２】
錘２１３は、ベローズ２１２の下端に取り付けられている。錘２１３は、インク非循環時（待機中）においては底板２１６上に載置されている。インク循環開始時において、下流タンク３内およびこれに連通するベローズ２１２の内部空間２１８が減圧され、上流タンク６内およびこれに連通するベローズカバー２１１の内部空間２１７が加圧されることにより、錘２１３は底板２１６から浮上する。インク循環中は、錘２１３は底板２１６から浮上した状態である。そして、ベローズ２１２の内部空間２１８および下流タンク３内の圧力（負圧）により錘２１３に作用する上向きの力と、ベローズカバー２１１の内部空間２１７および上流タンク６内の圧力（正圧）により錘２１３に作用する上向きの力との和が、錘２１３の重力と釣り合うように維持される。
【００９３】
下流タンク３および上流タンク６のインクの液面位置が上下動して両タンク内の空気の体積が変動しても、それに応じてベローズ２１２が伸縮してベローズ２１２の内部空間２１８およびベローズカバー２１１の内部空間２１７の体積が変動することで、内部空間２１７，２１８、下流タンク３内、上流タンク６内の圧力変動が抑えられる。
【００９４】
本変形例のインクジェット記録装置１Ａによれば、下流タンク３および上流タンク６の圧力調整を１つの圧力調整器２１で行うので、上記実施の形態で説明した図１のインクジェット記録装置１と同様の効果に加えて、装置をより小型化できるという効果が得られる。
【００９５】
また、圧力調整器２１では、ベローズ２１２の内部空間２１８およびベローズカバー２１１の内部空間２１７の体積が連動して変動する。このため、両タンク内の圧力差を所定範囲内に保つことが容易にできる。
【００９６】
なお、圧力調整器２１では、内部空間２１７，２１８の体積の変動が連動するため、下流タンク３へインクボトル２からインクが補給されたときのように、一時的に一方のタンクのインクの液面位置が大きく変動した場合、両タンクの圧力差が所定範囲外になることがある。ただし、これは一時的であり、圧力調整器２１は、インクの循環状態において全体として、両タンク内の圧力差を所定範囲内に保つことができる。
【符号の説明】
【００９７】
１，１Ａ インクジェット記録装置
２ インクボトル
３ 下流タンク
４ インクポンプ
６ 上流タンク
７ インクジェットヘッド
８ａ〜８ｄ インク用配管
９ インク補給弁
１０ａ〜１０ｅ 空気用配管
１２ 下流タンク大気開放弁
１３ 上流タンク大気開放弁
１４ エアポンプ
１５ 下流タンク圧力調整器
１６ 上流タンク圧力調整器
１７，１８ 圧力計
１９ インク循環経路
２０ 制御部
２１ 圧力調整器
３１ 下流タンク液面センサ
６１ 上流タンク液面センサ
【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て記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク循環式のインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載のインク循環式のインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドと、その上流側および下流側にそれぞれ配置されたインクタンクとを備える。これらは互いに配管によって接続されている。上流側のインクタンク（上流タンク）からインクジェットヘッドにインクが供給されて、インクの吐出が行われる。インクジェットヘッドで消費されなかったインクは下流側のインクタンク（下流タンク）に回収される。
【０００４】
このインクジェット記録装置において、インクジェットヘッドは、下流タンクより高い位置に配置され、上流タンクは、インクジェットヘッドより高い位置に配置されている。この位置関係に基づく水頭差により、上流タンクからインクジェットヘッドへのインクの供給、およびインクジェットヘッドから下流タンクへのインクの回収が行われる。下流タンクに貯留されたインクはポンプで上流タンクに送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９７９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ノズルが高密度で配置された高解像度のインクジェットヘッドの場合、インクジェットヘッド内のインクの流路が狭く、流路抵抗が大きくなる。このため、インクジェットヘッドにおいて必要なインク流量を確保するためには、インクジェットヘッドに大きな圧力を加えることが必要となる。
【０００７】
上述のようなインク循環式のインクジェット記録装置では、インクジェットヘッドに加える圧力を大きくするには、インクジェットヘッドと上流タンクとの高低差を大きくする必要がある。これは、装置の大型化を招く。高粘度のインクを用いる場合等にも同様の不都合がある。
【０００８】
また、上述のようなインク循環式のインクジェット記録装置では、インク循環を行わない待機中は、上流タンクから下流タンクにインクが流れることを防止するため、上流タンクの大気開放弁を閉じて密閉状態にしていた。しかし、待機中に、大気開放弁からのエアリークにより上流タンクから下流タンクにインクが流れ、下流タンクがオーバーフローするおそれがあった。
【０００９】
このように、従来のインク循環式のインクジェット記録装置では、インクジェットヘッドの圧力を適切に調整するために装置を大型化しなければならないことがあった。また、待機中において、下流タンクのオーバーフローが発生するなどして、インクを安定して保持できないことがあった。
【００１０】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、装置の大型化を抑えつつ、インクジェットヘッドの圧力を適切に調整でき、待機中はインクを安定して保持できるインク循環式のインクジェット記録装置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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係るインクジェット記録装置の第１の特徴は、インクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに供給するインクを貯留する第１のタンクと、前記インクジェットヘッドで消費されなかったインクを貯留する第２のタンクと、前記第１のタンク、前記インクジェットヘッド、および前記第２のタンクの間でインクの循環を行うためのインク循環経路と、前記インク循環経路を介してインクの循環を行うための圧力を前記第１および第２のタンクに付与する圧力付与部と、インクの循環中に前記第１のタンク内の圧力を調整する第１の圧力調整部と、インクの循環中に前記第２のタンク内の圧力を調整する第２の圧力調整部とを備え、前記第１のタンクと前記第２のタンクとは、大気開放状態において、貯留するインクの液面位置が、鉛直方向において略同じ高さで、前記インクジェットヘッドのインク吐出面よりも低い位置になるように配置されていることにある。
【００１２】
本発明に係るインクジェット記録装置の第２の特徴は、前記第１の圧力調整部と前記第２の圧力調整部とが一体で構成されていることにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るインクジェット記録装置の第１の特徴によれば、圧力付与部が、インクの循環を行うための圧力を第１および第２のタンクに付与し、インクの循環中は、第１および第２の圧力調整部が第１および第２のタンク内の圧力を調整する。これにより、第１のタンクをインクジェットヘッドに対して高い位置に配置する必要がないので、装置の大型化を抑えつつ、インクジェットヘッドの圧力を適切に調整できる。また、第１のタンクと第２のタンクとが、大気開放状態において、貯留するインクの液面位置が、鉛直方向において略同じ高さで、インクジェットヘッドのインク吐出面よりも低い位置になるように配置されている。これにより、待機中において、第１および第２のタンクを大気開放状態としてもタンク間のインクの流れがなく、また、インクジェットヘッドのノズルからインクがあふれることを防止でき、安定してインクを保持することができる。
【００１４】
本発明に係るインクジェット記録装置の第２の特徴によれば、第１の圧力調整部と第２の圧力調整部とが一体で構成されているので、装置をより小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示すインクジェット記録装置で記録を行う際の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示すインクジェット記録装置の液面維持動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】実施の形態の変形例に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。
【図６】図５に示すインクジェット記録装置の圧力調整器の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００１７】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。なお、以下の説明における上下方向は鉛直方向であり、図１において示す上下方向を示すものとする。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１は、インクボトル２と、下流タンク３と、インクポンプ４と、インクフィルタ５と、上流タンク６と、インクジェットヘッド７と、インク用配管８ａ〜８ｄと、インク補給弁９と、空気用配管１０ａ〜１０ｅと、エアフィルタ１１と、下流タンク大気開放弁１２と、上流タンク大気開放弁１３と、エアポンプ１４と、下流タンク圧力調整器１５と、上流タンク圧力調整器１６と、圧力計１７，１８とを備える。
【００２０】
インクボトル２は、インクジェット記録装置１で記録に用いるインクを保持している。インクボトル２内のインクは、インク用配管８ａを介して下流タンク３に供給される。
【００２１】
下流タンク３は、インクボトル２から供給されるインクを貯留するものである。また、下流タンク３は、インクジェットヘッド７による吐出動作で消費されなかったインクを貯留する。下流タンク３は、請求項の第２のタンクに相当する。
【００２２】
下流タンク３は、インクボトル２より下方（低い位置）に配置される。また、下流タンク３は、貯留するインクの液面位置が、最も高いときでも、インクジェットヘッド７のインク吐出面７１ａよりも下方になるように配置される。下流タンク３には、インクボトル２からインク用配管８ａを介してインクが供給される。また、下流タンク３には、インクジェットヘッド７で消費されなかったインクがインク用配管８ｂを介して回収される。下流タンク３は、空気用配管１０ａ，１０ｂを介して大気開放可能となっている。
【００２３】
下流タンク３には、下流タンク液面センサ３１が設けられている。下流タンク液面センサ３１は、下流タンク３内のインクの液面の高さが下限値である高さＨ１以上である場合に「ＯＮ」を示す信号を出力し、高さＨ１未満である場合に「ＯＦＦ」を示す信号を出力する。
【００２４】
インクポンプ４は、インク用配管８ｃを介して下流タンク３から上流タンク６にインクを送るものである。インクポンプ４は、インク用配管８ｃの途中に設けられている。
【００２５】
インクフィルタ５は、インク用配管８ｃを流れるインク中のごみや気泡等を除去するものである。インクフィルタ５は、インク用配管８ｃの途中に設けられている。
【００２６】
上流タンク６は、インクジェットヘッド７に供給するインクを貯留するものである。上流タンク６のインクは、インク用配管８ｄを介してインクジェットヘッド７に供給される。上流タンク６には、下流タンク３からインクポンプ４の駆動によりインク用配管８ｃを介してインクが供給される。上流タンク６は、請求項の第１のタンクに相当する。
【００２７】
上流タンク６は、鉛直方向において下流タンク３と略同じ高さに設けられ、貯留するインクの液面位置が、最も高いときでも、インクジェットヘッド７のインク吐出面７１ａよりも下方になるように配置される。上流タンク６は、空気用配管１０ｂを介して大気開放可能となっている。
【００２８】
上流タンク６には、上流タンク液面センサ６１が設けられている。上流タンク液面センサ６１は、上流タンク６内のインクの液面の高さが下限値である高さＨ２以上である場合に「ＯＮ」を示す信号を出力し、高さＨ２未満である場合に「ＯＦＦ」を示す信号を出力する。
【００２９】
上流タンク６および下流タンク３は、インク非循環時（待機中）において大気開放されるが、この大気開放状態において上流タンク６および下流タンク３のインクの液面位置が略同じ高さとなるように配置されている。
【００３０】
インクジェットヘッド７は、上流タンク６から供給されるインクを用紙等の記録媒体に吐出して画像を記録するものである。インクジェットヘッド７は、複数の単位ヘッド７１と、分配器７２と、集合器７３とを備える。
【００３１】
単位ヘッド７１は、複数のノズルと、インク室と、インク吐出機構（いずれも図示せず）とを備える。インク吐出機構は、例えば、ピエゾ素子を用いてインク室を変形させることによりノズルからインクを吐出させるものである。
【００３２】
分配器７２は、インク用配管８ｄを介して上流タンク６から供給されるインクを各単位ヘッド７１に分配するものである。
【００３３】
集合器７３は、各単位ヘッド７１でインク吐出動作により消費されなかったインクを集めるものである。集合器７３で集められたインクは、インク用配管８ｂを介して下流タンク３へと流れる。
【００３４】
インクジェットヘッド７は、単位ヘッド７１のインク吐出面（ノズル面）７１ａが、下流タンク３および上流タンク６において貯留されるインクの液面位置よりも上方（高い位置）になるように配置されている。
【００３５】
インク用配管８ａは、インクボトル２と下流タンク３とを接続する。インク用配管８ａには、インクボトル２から下流タンク３に向かってインクが流れる。
【００３６】
インク用配管８ｂは、インクジェットヘッド７の集合器７３と下流タンク３とを接続する。インク用配管８ｂには、集合器７３から下流タンク３に向かってインクが流れる。
【００３７】
インク用配管８ｃは、下流タンク３と上流タンク６とを接続する。インク用配管８ｃには、インクポンプ４の駆動により、下流タンク３から上流タンク６に向かってインクが流れる。
【００３８】
インク用配管８ｄは、上流タンク６とインクジェットヘッド７の分配器７２とを接続する。インク用配管８ｄには、上流タンク６から分配器７２に向かってインクが流れる。
【００３９】
インク用配管８ｂ〜８ｄは、上流タンク６、インクジェットヘッド７、および下流タンク３の間でインクの循環を行うためのインク循環経路１９を構成する。このインク循環経路１９において、インクは矢印Ａで示す方向に流れる。
【００４０】
インク補給弁９は、インク用配管８ａに設けられ、インク用配管８ａ内のインクの流路を開閉するものである。インク補給弁９が開かれるとインクボトル２から下流タンク３へとインクが供給される。
【００４１】
空気用配管１０ａは、一端が下流タンク３に接続され、他端が空気用配管１０ｂに接続されている。空気用配管１０ａ，１０ｂを介して下流タンク３が大気開放可能になっている。
【００４２】
空気用配管１０ｂは、一端が上流タンク６に接続され、他端（開放端）がエアフィルタ１１を介して大気に通じている。
【００４３】
空気用配管１０ｃは、一端が空気用配管１０ａに接続され、他端が空気用配管１０ｂに接続されている。エアポンプ１４の駆動により、空気用配管１０ｃを介して空気が空気用配管１０ａから空気用配管１０ｂに送られる。空気用配管１０ｃの一端は、下流タンク大気開放弁１２より下流タンク３側において空気用配管１０ａに接続されている。空気用配管１０ｃの他端は、上流タンク大気開放弁１３より上流タンク６側において空気用配管１０ｂに接続されている。
【００４４】
空気用配管１０ｄは、一端が空気用配管１０ａに接続され、他端が下流タンク圧力調整器１５に接続されている。空気用配管１０ｄの一端は、下流タンク大気開放弁１２より下流タンク３側において空気用配管１０ａに接続されている。
【００４５】
空気用配管１０ｅは、一端が空気用配管１０ｂに接続され、他端が上流タンク圧力調整器１６に接続されている。空気用配管１０ｅの一端は、上流タンク大気開放弁１３より上流タンク６側において空気用配管１０ｂに接続されている。
【００４６】
エアフィルタ１１は、空気用配管１０ｂの開放端に設けられ、外部の空気中のごみ等の進入を防止するものである。
【００４７】
下流タンク大気開放弁１２は、空気用配管１０ａに設けられ、空気用配管１０ａ内の空気の流路を開閉するものである。下流タンク大気開放弁１２が開かれると下流タンク３が大気開放される。インク循環中（記録動作中）は、下流タンク大気開放弁１２は閉じられており、インク非循環時（待機中）は、下流タンク大気開放弁１２は開かれている。
【００４８】
上流タンク大気開放弁１３は、空気用配管１０ｂに設けられ、空気用配管１０ｂ内の空気の流路を開閉するものである。上流タンク大気開放弁１３が開かれると上流タンク６が大気開放される。インク循環中（記録動作中）は、上流タンク大気開放弁１３は閉じられており、インク非循環時（待機中）は、上流タンク大気開放弁１３は開かれている。
【００４９】
エアポンプ１４は、空気用配管１０ｃの途中に設けられ、インク循環経路１９を介してインクの循環を行うための圧力を上流タンク６および下流タンク３に付与するためのものである。具体的には、エアポンプ１４は、インク循環開始時に、下流タンク大気開放弁１２および上流タンク大気開放弁１３がともに閉じられた状態で駆動され、下流タンク３側（空気用配管１０ａ側）から上流タンク６側（空気用配管１０ｂ側）に向けて空気を送る。これにより、エアポンプ１４は、下流タンク３を減圧し、上流タンク６を加圧する。これにより、上流タンク６内のインクがインク用配管８ｄを介してインクジェットヘッド７に送られる。エアポンプ１４は、請求項の圧力付与部に相当する。
【００５０】
下流タンク圧力調整器１５は、インク循環中（記録動作中）に下流タンク３内の圧力が一定となるように調整するためのものである。下流タンク圧力調整器１５は、請求項の第２の圧力調整部に相当する。下流タンク圧力調整器１５は、ベローズ１５１と、錘１５２とを備える。
【００５１】
ベローズ１５１は、上端の開口部が空気用配管１０ｄの他端に接続され、ベローズ１５１の内部空間は、空気用配管１０ｄ，１０ａを介して下流タンク３内部に連通している。ベローズ１５１の下端は封止されている。ベローズ１５１は、弾性部材からなり、上下方向に伸縮可能であり、伸縮に応じて内部空間の体積が変動する。
【００５２】
錘１５２は、ベローズ１５１の下端に取り付けられている。錘１５２は、インク非循環時（待機中）においては所定の初期位置にあり、ベローズ１５１を所定の長さに伸長させている。インク循環開始時において、下流タンク３内およびこれに連通するベローズ１５１内が減圧されることにより、錘１５２は初期位置から浮上する。インク循環中は、錘１５２は初期位置から浮上した状態であり、ベローズ１５１内および下流タンク３内の圧力（負圧）により錘１５２に作用する上向きの力が、錘１５２の重力と釣り合うように維持される。下流タンク３のインクの液面位置が上下動して下流タンク３内の空気の体積が変動しても、ベローズ１５１が伸縮してその変動を吸収することで、ベローズ１５１内および下流タンク３内の圧力変動が抑えられる。
【００５３】
上流タンク圧力調整器１６は、インク循環中（記録動作中）に上流タンク６内の圧力が一定となるように調整するためのものである。上流タンク圧力調整器１６は、請求項の第１の圧力調整部に相当する。上流タンク圧力調整器１６は、ベローズ１６１と、錘１６２とを備える。
【００５４】
ベローズ１６１は、下端の開口部が空気用配管１０ｅの他端に接続され、ベローズ１６１の内部空間は、空気用配管１０ｅ，１０ｂを介して上流タンク６内部に連通している。ベローズ１６１の上端は封止されている。ベローズ１６１は、弾性部材からなり、上下方向に伸縮可能であり、伸縮に応じて内部空間の体積が変動する。
【００５５】
錘１６２は、ベローズ１６１の上端に取り付けられている。錘１６２は、インク非循環時（待機中）においてはベローズ１６１を圧縮する所定の初期位置にある。インク循環開始時において、上流タンク６内およびこれに連通するベローズ１６１内が加圧されることにより、錘１６２は初期位置から浮上する。インク循環中は、錘１６２は初期位置から浮上した状態であり、ベローズ１６１内および上流タンク６内の圧力（正圧）により錘１５２に作用する上向きの力が、錘１５２の重力と釣り合うように維持される。上流タンク６のインクの液面位置が上下動して上流タンク６内の空気の体積が変動しても、ベローズ１６１が伸縮してその変動を吸収することで、ベローズ１６１内および上流タンク６内の圧力変動が抑えられる。
【００５６】
圧力計１７，１８はそれぞれ、下流タンク３内、上流タンク６内の圧力を測定するためのものである。圧力計１７は、下流タンク大気開放弁１２より下流タンク３側において、空気用配管１０ａに設けられている。圧力計１８は、上流タンク大気開放弁１３より上流タンク６側において、空気用配管１０ｂに設けられている。インク循環開始時は、下流タンク大気開放弁１２および上流タンク大気開放弁１３が閉じられるので、空気用配管１０ａ内、空気用配管１０ｂ内の圧力を、それぞれ下流タンク３内、上流タンク６内の圧力として計測することができる。なお、圧力計１７，１８は、下流タンク３内、上流タンク６内の圧力を測定できる場所であればどこに設けられていてもよい。
【００５７】
図２は、インクジェット記録装置１の制御系の構成を示すブロック図である。図２に示すように、インクジェット記録装置１は、制御部２０を備える。
【００５８】
制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（いずれも図示せず）等を備えて構成される。制御部２０は、インクポンプ４、インクジェットヘッド７、インク補給弁９、下流タンク大気開放弁１２、上流タンク大気開放弁１３、およびエアポンプ１４の動作を制御する。制御部２０には、下流タンク液面センサ３１、上流タンク液面センサ６１、および圧力計１７，１８の出力が導かれている。
【００５９】
次に、インクジェット記録装置１の動作について説明する。
【００６０】
図３は、インクジェット記録装置１で記録を行う際の動作を説明するためのフローチャートである。
【００６１】
まず、ステップＳ１０において、制御部２０は、液面維持動作を開始する。この液面維持動作については後述する。
【００６２】
次いで、ステップＳ２０において、制御部２０は、下流タンク大気開放弁１２と上流タンク大気開放弁１３とをともに閉じるよう制御する。
【００６３】
次いで、ステップＳ３０において、制御部２０は、エアポンプ１４の駆動を開始させる。これにより、下流タンク３から上流タンク６へと空気が送られることで、下流タンク３が減圧され、上流タンク６が加圧される。この結果、下流タンク３と上流タンク６との間に圧力差が生じ、上流タンク６からインク用配管８ｄ、インクジェットヘッド７、インク用配管８ｂを介して下流タンク３へと向かうインクの流れが生じ始める。また、下流タンク３に連通する下流タンク圧力調整器１５のベローズ１５１内が減圧され、上流タンク６に連通する上流タンク圧力調整器１６のベローズ１６１内が加圧される。これにより、下流タンク圧力調整器１５の錘１５２および上流タンク圧力調整器１６の錘１６２が、それぞれ初期位置から浮上する。
【００６４】
次いで、ステップＳ４０において、制御部２０は、圧力計１７，１８の出力に基づき、下流タンク３内の圧力Ｐ１が所定の負圧ＰＡになり、かつ、上流タンク６内の圧力Ｐ２が所定の正圧ＰＢになったか否かを判断する。負圧ＰＡ、正圧ＰＢは、インク循環経路１９を介してインクを循環しつつ、インクジェットヘッド７から安定してインクの吐出を行うために適切な圧力として予め設定された値である。制御部２０は、「Ｐ１＝ＰＡかつＰ２＝ＰＢ」にはなっていないと判断した場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、ステップＳ４０の処理を繰り返す。
【００６５】
制御部２０は、「Ｐ１＝ＰＡかつＰ２＝ＰＢ」になっていると判断した場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、ステップＳ５０において、エアポンプ１４を停止させる。以上により、インク循環経路１９を介してインクが循環される循環状態となる。なお、圧力計１７，１８を用いず、予め設定した所定時間だけエアポンプ１４を駆動させるようにしてもよい。
【００６６】
次いで、ステップＳ６０において、制御部２０は、画像データに基づいてインクジェットヘッド７からインクを吐出する動作を開始させる。インクジェットヘッド７には、インク用配管８ｄを介して上流タンク６からインクが供給され、単位ヘッド７１のインク吐出動作で消費されなかったインクが、インク用配管８ｂを介して下流タンク３へと流れる。
【００６７】
インク吐出動作中は、上流タンク６から下流タンク３にインクが移動し、また、単位ヘッド７１からの吐出によりインクが消費されることや、後述する液面維持動作により、下流タンク３および上流タンク６のインクの液面位置が変動する。これに対し、インクジェット記録装置１では、下流タンク圧力調整器１５および上流タンク圧力調整器１６により、インクの液面位置が変動しても、下流タンク３内および上流タンク６内の圧力が、それぞれ負圧ＰＡ、正圧ＰＢで一定に維持される。これにより、下流タンク３と上流タンク６との圧力差が維持される。
【００６８】
ステップＳ７０では、制御部２０は、画像データに基づくインク吐出が終了したか否かを判断する。インク吐出が終了していないと判断した場合（ステップＳ７０：ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ７０の処理を繰り返す。
【００６９】
インク吐出が終了したと判断した場合（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、ステップＳ８０において、制御部２０は、下流タンク大気開放弁１２と上流タンク大気開放弁１３とをともに開くよう制御する。これにより、下流タンク３および上流タンク６が大気開放され、インクの循環状態が終了する。
【００７０】
そして、ステップＳ９０において、制御部２０は、液面維持動作を終了する。以上により、インクジェット記録装置１の記録動作は終了し、待機状態となる。
【００７１】
ここで、インクジェット記録装置１が循環状態から待機状態に移行した時点で下流タンク３と上流タンク６とでインクの液面位置に差がある場合、インクがインク用配管８ｂ，８ｄおよびインクジェットヘッド７を介して徐々に移動する。そして、最終的に両タンクのインクの液面は略同じ高さとなる。
【００７２】
次に、液面維持動作について説明する。液面維持動作は、記録動作中に、下流タンク液面センサ３１および上流タンク液面センサ６１の出力に基づき、インクポンプ４の駆動やインクの補給を行って、両タンクの液面の高さおよび循環されるインク量を維持するために行われる。
【００７３】
図４は、インクジェット記録装置１の液面維持動作を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ１１０において、制御部２０は、上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＮ」であるか否かを判断する。
【００７４】
上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＮ」であると判断した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部２０は、ステップＳ１２０において、液面維持動作を終了するか否かを判断する。制御部２０は、前述した図３のステップＳ８０までが終了した場合、液面維持動作を終了すると判断する。制御部２０は、液面維持動作を終了すると判断した場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、そのまま処理を終了し、液面維持動作を終了しないと判断した場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１１０に戻る。
【００７５】
上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＦＦ」であると判断した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１３０において、制御部２０は、下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＮ」であるか否かを判断する。
【００７６】
下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＮ」であると判断した場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、ステップＳ１４０において、制御部２０は、インクポンプ４の駆動を開始させる。これにより、インク用配管８ｃを介して下流タンク３から上流タンク６にインクが供給される。
【００７７】
次いで、ステップＳ１５０において、上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＮ」であるか否かを判断する。上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＦＦ」であると判断した場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ１５０の処理を繰り返す。
【００７８】
上流タンク液面センサ６１の出力が「ＯＮ」であると判断した場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、ステップＳ１６０において、制御部２０は、インクポンプ４を停止させる。これにより、下流タンク３から上流タンク６へのインクの供給が停止する。その後、制御部２０は、ステップＳ１１０に戻り、以降の処理を繰り返す。
【００７９】
一方、ステップＳ１３０において、下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＦＦ」であると判断した場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、ステップＳ１７０において、制御部２０は、インク補給弁９を開くよう制御する。これにより、インクボトル２からインク用配管８ａを介して下流タンク３へのインクの補給が開始される。
【００８０】
次いで、ステップＳ１８０において、下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＮ」であるか否かを判断する。下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＦＦ」であると判断した場合（ステップＳ１８０：ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ１８０の処理を繰り返す。
【００８１】
下流タンク液面センサ３１の出力が「ＯＮ」であると判断した場合（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、ステップＳ１９０において、制御部２０は、インク補給弁９を閉じるよう制御する。これにより、インクボトル２から下流タンク３へのインクの補給が停止される。その後、制御部２０は、ステップＳ１１０に戻り、以降の処理を繰り返す。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態のインクジェット記録装置１では、インク循環開始時にエアポンプ１４により下流タンク３および上流タンク６に圧力を付与し、インク循環中は、その圧力を下流タンク圧力調整器１５および上流タンク圧力調整器１６により維持する。下流タンク圧力調整器１５、上流タンク圧力調整器１６のベローズ１５１，１６１の材質、錘１５２，１６２の重さ等を調整することで、インクジェットヘッド７の圧力を所望の圧力に設定することが可能である。従来のインク循環式のインクジェット記録装置では、上流タンクをインクジェットヘッドより高い位置に設置して両者の水頭差によりインクジェットヘッドに圧力を加えていた。このため、インクジェットヘッドの圧力を大きくするためには、上流タンクとインクジェットヘッドとの高低差を大きくする必要があり、装置の大型化を招いていた。これに対し、本実施の形態のインクジェット記録装置１では、インクジェットヘッド７に対して上流タンク６を高い位置に配置する必要がないので、装置の大型化を抑えつつ、インクジェットヘッドの圧力を適切に調整できる。
【００８３】
また、従来のインク循環式のインクジェット記録装置では、待機中は、上方にある上流タンクから下方にある下流タンクにインクが流れることを防止するため、上流タンクの大気開放弁を閉じて密閉状態にしていた。しかし、大気開放弁からのエアリークにより上流タンクから下流タンクにインクが流れ、下流タンクがオーバーフローするおそれがあった。これに対し、本実施の形態のインクジェット記録装置１では、下流タンク３と上流タンク６とを、大気開放したときにインクの液面位置が略同じ高さとなるように配置しているので、待機中において、両タンクを大気開放できる。これにより、上記のような、下流タンクにインクが流れることによるオーバーフローを防止できる。
【００８４】
また、本実施の形態のインクジェット記録装置１では、下流タンク３および上流タンク６のインクの液面位置がインク吐出面７１ａよりも低い位置になるようにしている。このため、待機中に両タンクを大気開放しても、インクジェットヘッド７の単位ヘッド７１のノズルからインクがあふれることを防止できる。下流タンク３および上流タンク６のインクの液面位置がインク吐出面７１ａよりも高い位置にあると、大気開放すると両タンクからインクジェットヘッド７にインクが流れ、ノズルからインクがあふれるおそれがある。
【００８５】
このように、上流タンク６と下流タンク３とが、インクの液面位置が、大気開放状態において略同じ高さで、インク吐出面７１ａよりも低い位置になるように配置されていることで、インクジェット記録装置１は、待機中も安定してインクを保持することができる。
【００８６】
ただし、下流タンク３および上流タンク６のインクの液面位置がインク吐出面７１ａ対して低すぎると、待機中、水頭差により単位ヘッド７１のノズルにかかる負圧が大きくなすぎ、ノズルのメニスカスが壊れてノズルに空気が入るおそれがある。このため、下流タンク３および上流タンク６の上下方向の位置は適度に設定する必要がある。
【００８７】
（変形例）
図５は、本発明の実施の形態の変形例に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。
【００８８】
図５に示すように、本変形例に係るインクジェット記録装置１Ａは、図１のインクジェット記録装置１に対し、下流タンク圧力調整器１５および上流タンク圧力調整器１６を省略し、圧力調整器２１を備えた構成である。
【００８９】
図６は、圧力調整器２１の構成を示す断面図である。図６は、圧力調整器２１の中心軸に沿う断面を示す。圧力調整器２１は、インク循環中（記録動作中）に上流タンク６内の圧力を調整する第１の圧力調整部としての機能と、下流タンク３内の圧力を調整する第２の圧力調整部としての機能とを有する。つまり、圧力調整器２１は、第１の圧力調整部と第２の圧力調整部とが一体で構成されたものである。圧力調整器２１は、ベローズカバー２１１と、ベローズ２１２と、錘２１３とを備える。
【００９０】
ベローズカバー２１１は、筒状の胴部２１４と、胴部２１４の上端を塞ぐ天板２１５と、胴部２１４の下端を塞ぐ底板２１６とを備えた密閉容器状に構成されている。天板２１５には空気用配管１０ｄの他端が接続され、底板２１６には空気用配管１０ｅの他端が接続されている。ベローズカバー２１１の内部空間２１７は、空気用配管１０ｅ，１０ｂを介して上流タンク６内部に連通している。
【００９１】
ベローズ２１２は、上端の開口部が天板２１５に接続され、ベローズ２１２の内部空間２１８は、空気用配管１０ｄ，１０ａを介して下流タンク３内部に連通している。ベローズ２１２の下端は封止されている。ベローズ２１２は、弾性部材からなり、上下方向に伸縮可能であり、伸縮に応じて内部空間２１８の体積が変動する。ベローズ２１２および錘２１３がベローズカバー２１１内に設けられているので、ベローズ２１２の伸縮に連動して、ベローズカバー２１１の内部空間２１７の体積も変動する。
【００９２】
錘２１３は、ベローズ２１２の下端に取り付けられている。錘２１３は、インク非循環時（待機中）においては底板２１６上に載置されている。インク循環開始時において、下流タンク３内およびこれに連通するベローズ２１２の内部空間２１８が減圧され、上流タンク６内およびこれに連通するベローズカバー２１１の内部空間２１７が加圧されることにより、錘２１３は底板２１６から浮上する。インク循環中は、錘２１３は底板２１６から浮上した状態である。そして、ベローズ２１２の内部空間２１８および下流タンク３内の圧力（負圧）により錘２１３に作用する上向きの力と、ベローズカバー２１１の内部空間２１７および上流タンク６内の圧力（正圧）により錘２１３に作用する上向きの力との和が、錘２１３の重力と釣り合うように維持される。
【００９３】
下流タンク３および上流タンク６のインクの液面位置が上下動して両タンク内の空気の体積が変動しても、それに応じてベローズ２１２が伸縮してベローズ２１２の内部空間２１８およびベローズカバー２１１の内部空間２１７の体積が変動することで、内部空間２１７，２１８、下流タンク３内、上流タンク６内の圧力変動が抑えられる。
【００９４】
本変形例のインクジェット記録装置１Ａによれば、下流タンク３および上流タンク６の圧力調整を１つの圧力調整器２１で行うので、上記実施の形態で説明した図１のインクジェット記録装置１と同様の効果に加えて、装置をより小型化できるという効果が得られる。
【００９５】
また、圧力調整器２１では、ベローズ２１２の内部空間２１８およびベローズカバー２１１の内部空間２１７の体積が連動して変動する。このため、両タンク内の圧力差を所定範囲内に保つことが容易にできる。
【００９６】
なお、圧力調整器２１では、内部空間２１７，２１８の体積の変動が連動するため、下流タンク３へインクボトル２からインクが補給されたときのように、一時的に一方のタンクのインクの液面位置が大きく変動した場合、両タンクの圧力差が所定範囲外になることがある。ただし、これは一時的であり、圧力調整器２１は、インクの循環状態において全体として、両タンク内の圧力差を所定範囲内に保つことができる。
【符号の説明】
【００９７】
１，１Ａ インクジェット記録装置
２ インクボトル
３ 下流タンク
４ インクポンプ
６ 上流タンク
７ インクジェットヘッド
８ａ〜８ｄ インク用配管
９ インク補給弁
１０ａ〜１０ｅ 空気用配管
１２ 下流タンク大気開放弁
１３ 上流タンク大気開放弁
１４ エアポンプ
１５ 下流タンク圧力調整器
１６ 上流タンク圧力調整器
１７，１８ 圧力計
１９ インク循環経路
２０ 制御部
２１ 圧力調整器
３１ 下流タンク液面センサ
６１ 上流タンク液面センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに供給するインクを貯留する第１のタンクと、
前記インクジェットヘッドで消費されなかったインクを貯留する第２のタンクと、
前記第１のタンク、前記インクジェットヘッド、および前記第２のタンクの間でインクの循環を行うためのインク循環経路と、
前記インク循環経路を介してインクの循環を行うための圧力を前記第１および第２のタンクに付与する圧力付与部と、
インクの循環中に前記第１のタンク内の圧力を調整する第１の圧力調整部と、
インクの循環中に前記第２のタンク内の圧力を調整する第２の圧力調整部とを備え、
前記第１のタンクと前記第２のタンクとは、大気開放状態において、貯留するインクの液面位置が、鉛直方向において略同じ高さで、前記インクジェットヘッドのインク吐出面よりも低い位置になるように配置され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】
前記第１の圧力調整部と前記第２の圧力調整部とが一体で構成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１】
インクを吐出するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに供給するインクを貯留する第１のタンクと、
前記インクジェットヘッドで消費されなかったインクを貯留する第２のタンクと、
前記第１のタンク、前記インクジェットヘッド、および前記第２のタンクの間でインクの循環を行うためのインク循環経路と、
前記インク循環経路を介してインクの循環を行うための圧力を前記第１および第２のタンクに付与する圧力付与部と、
インクの循環中に前記第１のタンク内の圧力を調整する第１の圧力調整部と、
インクの循環中に前記第２のタンク内の圧力を調整する第２の圧力調整部とを備え、
前記第１のタンクと前記第２のタンクとは、大気開放状態において、貯留するインクの液面位置が、鉛直方向において略同じ高さで、前記インクジェットヘッドのインク吐出面よりも低い位置になるように配置され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】
前記第１の圧力調整部と前記第２の圧力調整部とが一体で構成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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１５２９３１（Ｐ２０１２−１５２９３１Ａ）
【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２０１１−１１７０３（Ｐ２０１１−１１７０３）
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【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】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
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