JP7059041B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置においては、記録ヘッドに配された吐出口面からインクを吐出することで記録が行われる。ここで、インク中に気泡が含まれていると、気泡が吐出口に詰まる等の状態が生じてしまい、吐出性能が低下してしまう。このため、インク中の溶存気体を脱気させることが行われている。

特許文献１には、インク中の溶存気体を脱気する装置、および、インク貯留部内に、インクの液面に浮遊しインクと空気との接触を阻む阻止体が開示されている。

特開２００４－１７４７９３号公報

タンク内に貯留されているインクの脱気が行われる場合、タンク内のインクに溶け込んでいる気体が気泡となって浮上する。特許文献１の技術では、阻止体の底面に気泡が接触して滞留してしまう。この場合、滞留した気泡により、インクと空気との接触面積が増えてしまうことになるので、タンク内のインクへの気体の再融解が起こりやすくなる。

本発明は、タンク内で気泡が生じる場合であっても、インクと空気との接触面積が増えてしまうことを抑制するインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るインクジェット記録装置は、インクを吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを収容するタンクと、前記タンク内のインクの液面に浮遊する浮遊体と、を備え、前記浮遊体は、前記電極ピンを挿入する開口部を有し、前記浮遊体の空気と接する上面側における前記開口部の高さは、前記開口部の周囲よりも高いことを特徴とする。

本発明によれば、本発明は、タンク内で気泡が生じる場合であっても、インクと空気との接触面積が増えてしまうことを抑制することができる。

記録装置が待機状態にあるときの図である。 記録装置の制御構成図である。 記録装置が記録状態にあるときの図である。 記録装置がメンテナンス状態にあるときの図である。 インク循環系の流路構成を説明する図である。 吐出口と圧力室とを説明する図である。 負圧制御ユニットを説明する図である。 サブタンクを含む構成を説明する図である。 フロートの外観の一例を示す図である。 効果を説明する図である。 サブタンクの断面斜視図である。 サブタンクを含む構成を説明する図である。

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。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。なお、同一の構成については、同じ符号を付して説明する。また、実施形態に記載されている構成要素の相対配置、形状等は、あくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜＜実施形態１＞＞
図１は、本実施形態で使用するインクジェット記録装置１（以下、記録装置１）の内部構成図である。図において、ｘ方向は水平方向、ｙ方向（紙面垂直方向）は後述する記録ヘッド８において吐出口が配列される方向、ｚ方向は鉛直方向をそれぞれ示す。

記録装置１は、プリント部２とスキャナ部３を備える複合機であり、記録動作と読取動作に関する様々な処理を、プリント部２とスキャナ部３で個別にあるいは連動して実行することができる。スキャナ部３は、ＡＤＦ（オートドキュメントフィーダ）とＦＢＳ（フラットベッドスキャナ）を備えており、ＡＤＦで自動給紙される原稿の読み取りと、ユーザによってＦＢＳの原稿台に置かれた原稿の読み取り（スキャン）を行うことができる。なお、本実施形態はプリント部２とスキャナ部３を併せ持った複合機であるが、スキャナ部３を備えない形態であってもよい。図１は、記録装置１が記録動作も読取動作も行っていない待機状態にあるときを示す。

プリント部２において、筐体４の鉛直方向下方の底部には、記録媒体（カットシート）Ｓを収容するための第１カセット５Ａと第２カセット５Ｂが着脱可能に設置されている。第１カセット５ＡにはＡ４サイズまでの比較的小さな記録媒体が、第２カセット５ＢにはＡ３サイズまでの比較的大きな記録媒体が、平積みに収容されている。第１カセット５Ａ近傍には、収容されている記録媒体を１枚ずつ分離して給送するための第１給送ユニット６Ａが設けられている。同様に、第２カセット５Ｂ近傍には、第２給送ユニット６Ｂが設けられている。記録動作が行われる際にはいずれか一方のカセットから選択的に記録媒体Ｓが給送される。

搬送ローラ７、排出ローラ１２、ピンチローラ７ａ、拍車７ｂ、ガイド１８、インナーガイド１９およびフラッパ１１は、記録媒体Ｓを所定の方向に導くための搬送機構である。搬送ローラ７は、記録ヘッド８の上流側および下流側に配され、不図示の搬送モータによって駆動される駆動ローラである。ピンチローラ７ａは、搬送ローラ７と共に記録媒体Ｓをニップして回転する従動ローラである。排出ローラ１２は、搬送ローラ７の下流側に配され、不図示の搬送モータによって駆動される駆動ローラである。拍車７ｂは、記録ヘッド８の下流側に配される搬送ローラ７及び排出ローラ１２と共に記録媒体Ｓを挟持して搬送する。

ガイド１８は、記録媒体Ｓの搬送経路に設けられ、記録媒体Ｓを所定の方向に案内する。インナーガイド１９は、ｙ方向に延在する部材で湾曲した側面を有し、当該側面に沿って記録媒体Ｓを案内する。フラッパ１１は、両面記録動作の際に、記録媒体Ｓが搬送される方向を切り替えるための部材である。排出トレイ１３は、記録動作が完了し排出ローラ１２によって排出された記録媒体Ｓを積載保持するためのトレイである。

本実施形態の記録ヘッド８は、フルラインタイプのカラーインクジェット記録ヘッドであり、記録データに従ってインクを吐出する吐出口が、図１におけるｙ方向に沿って記録媒体Ｓの幅に相当する分だけ複数配列されている。記録ヘッド８が待機位置にあるとき、記録ヘッド８の吐出口面８ａは、図１のように鉛直下方を向きキャップユニット１０によってキャップされている。記録動作を行う際は、後述するプリントコントローラ２０２によって、吐出口面８ａがプラテン９と対向するように記録ヘッド８の向きが変更される。プラテン９は、ｙ方向に延在する平板によって構成され、記録ヘッド８によって記録動作が行われる記録媒体Ｓを背面から支持する。記録ヘッド８の待機位置から記録位置への移動については、後に詳しく説明する。

インクタンクユニット１４は、記録ヘッド８へ供給される４色のインクをそれぞれ貯留する。インク供給ユニット１５は、インクタンクユニット１４と記録ヘッド８を接続する流路の途中に設けられ、記録ヘッド８内のインクの圧力及び流量を適切な範囲に調整する。本実施形態では循環型のインク供給系を採用しており、インク供給ユニット１５は記録ヘッド８へ供給されるインクの圧力と記録ヘッド８から回収されるインクの流量を適切な範囲に調整する。

メンテナンスユニット１６は、キャップユニット１０とワイピングユニット１７を備え、所定のタイミングにこれらを作動させて、記録ヘッド８に対するメンテナンス動作を行う。

図２は、記録装置１における制御構成を示すブロック図である。制御構成は、主にプリント部２を統括するプリントエンジンユニット２００と、スキャナ部３を統括するスキャナエンジンユニット３００と、記録装置１全体を統括するコントローラユニット１００によって構成されている。プリントコントローラ２０２は、コントローラユニット１００のメインコントローラ１０１の指示に従ってプリントエンジンユニット２００の各種機構を制御する。スキャナエンジンユニット３００の各種機構は、コントローラユニット１００のメインコントローラ１０１によって制御される。以下に制御構成の詳細について説明する。

コントローラユニット１００において、ＣＰＵにより構成されるメインコントローラ１０１は、ＲＯＭ１０７に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ１０６をワークエリアとしながら記録装置１全体を制御する。例えば、ホストＩ／Ｆ１０２またはワイヤレスＩ／Ｆ１０３を介してホスト装置４００から印刷ジョブが入力されると、メインコントローラ１０１の指示に従って、画像処理部１０８が受信した画像データに対して所定の画像処理を施す。そして、メインコントローラ１０１はプリントエンジンＩ／Ｆ１０５を介して、画像処理を施した画像データをプリントエンジンユニット２００へ送信する。

なお、記録装置１は無線通信や有線通信を介してホスト装置４００から画像データを取得しても良いし、記録装置１に接続された外部記憶装置（ＵＳＢメモリ等）から画像データを取得しても良い。無線通信や有線通信に利用される通信方式は限定されない。例えば、無線通信に利用される通信方式として、Ｗｉ－Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）が適用可能である。また、有線通信に利用される通信方式としては、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等が適用可能である。また、例えばホスト装置４００から読取コマンドが入力されると、メインコントローラ１０１は、スキャナエンジンＩ／Ｆ１０９を介してこのコマンドをスキャナ部３に送信する。

操作パネル１０４は、ユーザが記録装置１に対して入出力を行うための機構である。ユーザは、操作パネル１０４を介してコピーやスキャン等の動作を指示したり、印刷モードを設定したり、記録装置１の情報を認識したりすることができる。

プリントエンジンユニット２００において、ＣＰＵにより構成されるプリントコントローラ２０２は、ＲＯＭ２０３に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ２０４をワークエリアとしながら、プリント部２が備える各種機構を制御する。コントローラＩ／Ｆ２０１を介して各種コマンドや画像データが受信されると、プリントコントローラ２０２は、これを一旦ＲＡＭ２０４に保存する。記録ヘッド８が記録動作に利用できるように、プリントコントローラ２０２は画像処理コントローラ２０５に、保存した画像データを記録データへ変換させる。記録データが生成されると、プリントコントローラ２０２は、ヘッドＩ／Ｆ２０６を介して記録ヘッド８に記録データに基づく記録動作を実行させる。この際、プリントコントローラ２０２は、搬送制御部２０７を介して図１に示す給送ユニット６Ａ、６Ｂ、搬送ローラ７、排出ローラ１２、フラッパ１１を駆動して、記録媒体Ｓを搬送する。プリントコントローラ２０２の指示に従って、記録媒体Ｓの搬送動作に連動して記録ヘッド８による記録動作が実行され、印刷処理が行われる。

ヘッドキャリッジ制御部２０８は、記録装置１のメンテナンス状態や記録状態といった動作状態に応じて記録ヘッド８の向きや位置を変更する。インク供給制御部２０９は、記録ヘッド８へ供給されるインクの圧力が適切な範囲に収まるように、インク供給ユニット１５を制御する。メンテナンス制御部２１０は、記録ヘッド８に対するメンテナンス動作を行う際に、メンテナンスユニット１６におけるキャップユニット１０やワイピングユニット１７の動作を制御する。

スキャナエンジンユニット３００においては、メインコントローラ１０１が、ＲＯＭ１０７に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ１０６をワークエリアとしながら、スキャナコントローラ３０２のハードウェアリソースを制御する。これにより、スキャナ部３が備える各種機構は制御される。例えばコントローラＩ／Ｆ３０１を介してメインコントローラ１０１がスキャナコントローラ３０２内のハードウェアリソースを制御することにより、ユーザによってＡＤＦに搭載された原稿を、搬送制御部３０４を介して搬送し、センサ３０５によって読み取る。そして、スキャナコントローラ３０２は読み取った画像データをＲＡＭ３０３に保存する。なお、プリントコントローラ２０２は、上述のように取得された画像データを記録データに変換することで、記録ヘッド８に、スキャナコントローラ３０２で読み取った画像データに基づく記録動作を実行させることが可能である。

図３は、記録装置１が記録状態にあるときを示す。図１に示した待機状態と比較すると、キャップユニット１０が記録ヘッド８の吐出口面８ａから離間し、吐出口面８ａがプラテン９と対向している。本実施形態において、プラテン９の平面は水平方向に対して約４５度傾いており、記録位置における記録ヘッド８の吐出口面８ａも、プラテン９との距離が一定に維持されるように水平方向に対して約４５度傾いている。

記録ヘッド８を図１に示す待機位置から図３に示す記録位置に移動する際、プリントコントローラ２０２は、メンテナンス制御部２１０を用いて、キャップユニット１０を図３に示す退避位置まで降下させる。これにより、記録ヘッド８の吐出口面８ａは、キャップ部材１０ａと離間する。その後、プリントコントローラ２０２は、ヘッドキャリッジ制御部２０８を用いて記録ヘッド８の鉛直方向の高さを調整しながら４５度回転させ、吐出口面８ａをプラテン９と対向させる。記録動作が完了し、記録ヘッド８が記録位置から待機位置に移動する際は、プリントコントローラ２０２によって上記と逆の工程が行われる。

図４は、記録装置１がメンテナンス状態のときの図である。記録ヘッド８を図１に示す待機位置から図４に示すメンテナンス位置に移動する際、プリントコントローラ２０２は、記録ヘッド８を鉛直方向において上方に移動させるとともにキャップユニット１０を鉛直方向下方に移動させる。そして、プリントコントローラ２０２は、ワイピングユニット１７を退避位置から図４における右方向に移動させる。その後、プリントコントローラ２０２は、記録ヘッド８を鉛直方向下方に移動させメンテナンス動作が可能なメンテナンス位置に移動させる。

一方、記録ヘッド８を図３に示す記録位置から図４に示すメンテナンス位置に移動する際、プリントコントローラ２０２は、記録ヘッド８を４５度回転させつつ鉛直方向上方に移動させる。そして、プリントコントローラ２０２は、ワイピングユニット１７を退避位置から右方向に移動させる。その後プリントコントローラ２０２は、記録ヘッド８を鉛直方向下方に移動させて、メンテナンスユニット１６によるメンテナンス動作が可能なメンテナンス位置に移動させる。

＜インク供給ユニット（インク循環系）＞
図５は、本実施形態の記録装置１で採用するインク供給ユニット１５を含む図である。図５を用いて本実施形態のインク循環系の流路構成を説明する。インク供給ユニット１５は、インクタンクユニット１４から記録ヘッド（図５以降ではヘッドユニットと称する）８へインクを供給する構成である。ここでは、１色のインクについての構成を示しているが、実際にはこのような構成が、インク色ごとに用意されている。インク供給ユニット１５は、基本的に図２で示したインク供給制御部２０９によって制御される。以下、ユニットの各構成について説明する。

インクは主にサブタンク１５１とヘッドユニット８の間を循環する。ヘッドユニット８では画像データに基づいてインクの吐出動作が行われ、吐出されなかったインクが再びサブタンク１５１に回収される。

所定量のインクを収容するサブタンク１５１は、ヘッドユニット８へインクを供給するための供給流路Ｃ２とヘッドユニット８からインクを回収するための回収流路Ｃ４に接続されている。すなわち、サブタンク１５１、供給流路Ｃ２、ヘッドユニット８、および回収流路Ｃ４によってインクが循環する循環経路が構成される。

サブタンク１５１には複数のピンで構成される電極ピン１５１ａが設けられ、インク供給制御部２０９は、これら複数のピン間の導通電流の有無を検知することによって、インク液面の高さ、即ちサブタンク１５１内のインク残量を把握することができる。減圧ポンプＰ０（タンク内減圧ポンプ）は、サブタンク１５１のタンク内部を減圧するための負圧発生源である。大気開放弁Ｖ０は、サブタンク１５１の内部を大気に連通させるか否かを切り替えるための弁である。

メインタンク１４１は、サブタンク１５１へ供給されるインクを収容するタンクである。メインタンク１４１は可撓性部材で構成され、可撓性部材の容積変化によってサブタンク１５１へインクが充填される。メインタンク１４１は、記録装置本体に対して着脱可能な構成である。サブタンク１５１とメインタンク１４１とを接続するタンク接続流路Ｃ１の途中には、サブタンク１５１とメインタンク１４１の接続を切り替えるためのタンク供給弁Ｖ１が配されている。

以上の構成のもと、インク供給制御部２０９は、電極ピン１５１ａによってサブタンク１５１内のインクが所定量より少なくなったことを検知すると、大気開放弁Ｖ０、供給弁Ｖ２、回収弁Ｖ４、およびヘッド交換弁Ｖ５を閉じ、タンク供給弁Ｖ１を開く。この状態において、インク供給制御部２０９は減圧ポンプＰ０を作動させる。すると、サブタンク１５１の内部が負圧となりメインタンク１４１からサブタンク１５１へインクが供給される。電極ピン１５１ａによってサブタンク１５１内のインクが所定量を超えたことを検知すると、インク供給制御部２０９は、タンク供給弁Ｖ１を閉じ減圧ポンプＰ０を停止する。

供給流路Ｃ２は、サブタンク１５１からヘッドユニット８へインクを供給するための流路であり、その途中には供給ポンプＰ１と供給弁Ｖ２とが配されている。記録動作中は、供給弁Ｖ２を開いた状態で供給ポンプＰ１を駆動することにより、ヘッドユニット８へインクを供給しつつ循環経路においてインクを循環することができる。ヘッドユニット８によって単位時間あたりに吐出されるインクの量は画像データに応じて変動する。供給ポンプＰ１の流量は、ヘッドユニット８が単位時間あたりのインク消費量が最大となる吐出動作を行った場合にも対応できるように決定されている。

リリーフ流路Ｃ３は、供給弁Ｖ２の上流側であって、供給ポンプＰ１の上流側と下流側を接続する流路である。供給ポンプＰ１の上流側と接続される接続部を第１接続部とし、下流側と接続される接続部を第２接続部とする。リリーフ流路Ｃ３の途中には差圧弁であるリリーフ弁Ｖ３が配される。供給ポンプＰ１からの単位時間あたりのインク供給量がヘッドユニット８の単位時間あたりの吐出量と回収ポンプＰ２における単位時間あたりの流量（インクを引く量）の合計値よりも多い場合は、リリーフ弁Ｖ３は自身に作用する圧力に応じて開放される。これにより、供給流路Ｃ２の一部とリリーフ流路Ｃ３とで構成される巡回流路が形成される。上記リリーフ流路Ｃ３の構成を設けることにより、ヘッドユニット８に対するインク供給量はヘッドユニット８でのインク消費量に応じて調整され、循環経路内の圧力を画像データによらず安定させることができる。

回収流路Ｃ４は、ヘッドユニット８からサブタンク１５１へインクを回収するための流路であり、その途中には回収ポンプＰ２と回収弁Ｖ４が配されている。回収ポンプＰ２は、循環経路内にインクを循環させる際、負圧発生源となってヘッドユニット８よりインクを吸引する。回収ポンプＰ２の駆動により、ヘッドユニット８内のＩＮ流路８０ｂとＯＵＴ流路８０ｃの間に適切な圧力差が生じ、ＩＮ流路８０ｂとＯＵＴ流路８０ｃの間でインクを循環させることができる。ヘッドユニット８内の流路構成については後に詳しく説明する。

回収弁Ｖ４は、記録動作を行っていないとき、すなわち循環経路内にインクを循環させていないときの逆流を防止するための弁である。本実施形態の循環経路では、サブタンク１５１はヘッドユニット８よりも鉛直方向において上方に配置されている（図１参照）。このため、供給ポンプＰ１や回収ポンプＰ２を駆動していないとき、サブタンク１５１とヘッドユニット８の水頭差によって、サブタンク１５１からヘッドユニット８へインクが逆流してしまうおそれがある。このような逆流を防止するため、本実施形態では回収流路Ｃ４に回収弁Ｖ４を設けている。

同様に供給弁Ｖ２も、記録動作を行っていないとき、すなわち循環経路内にインクを循環させていないときに、サブタンク１５１からヘッドユニット８へのインクの供給を防止するための弁として機能する。

ヘッド交換流路Ｃ５は、供給流路Ｃ２とサブタンク１５１の空気室（インクが収容されていない空間）を接続する流路であり、その途中にはヘッド交換弁Ｖ５が配されている。ヘッド交換流路Ｃ５の一端は供給流路Ｃ２におけるヘッドユニット８の上流に接続され、この接続部を第３接続部と称する。第３接続部は、供給弁Ｖ２より下流側に配される。ヘッド交換流路Ｃ５の他端は、サブタンク１５１の上方に接続してサブタンク１５１内部の空気室と連通する。この接続部を第４接続部と称する。ヘッド交換流路Ｃ５は、ヘッドユニット８を交換する際や記録装置１を輸送する際など、使用中のヘッドユニット８からインクを回収するときに利用される。ヘッド交換弁Ｖ５は、記録装置１にインクを充填するときとヘッドユニット８からインクを回収するとき以外は閉じるように、インク供給制御部２０９によって制御される。また、上述した供給弁Ｖ２は、供給流路Ｃ２において、ヘッド交換流路Ｃ５との第３接続部と、リリーフ流路Ｃ３との第２接続部の間に設けられている。なお、第２接続部は第３接続部より下流の供給流路Ｃ２に配される形態であってもよい。

次に、ヘッドユニット８内の流路構成について説明する。供給流路Ｃ２よりヘッドユニット８に供給されたインクは、フィルタ８３を通過した後、第１の負圧制御ユニット８１と、第２の負圧制御ユニット８２とに供給される。第１の負圧制御ユニット８１は、弱い負圧に制御圧力が設定されている。第２の負圧制御ユニット８２は、強い負圧に制御圧力が設定されている。これら第１の負圧制御ユニット８１と第２の負圧制御ユニット８２における圧力は、回収ポンプＰ２の駆動により適正な範囲で生成される。

インク吐出部８０には、複数の吐出口が配列された記録素子基板８０ａが複数配置され、長尺の吐出口列が形成されている。第１の負圧制御ユニット８１より供給されるインクを導くための共通供給流路８０ｂ（ＩＮ流路）と、第２の負圧制御ユニット８２より供給されるインクを導くための共通回収流路８０ｃ（ＯＵＴ流路）も、記録素子基板８０ａの配列方向に延在している。さらに個々の記録素子基板８０ａには、共通供給流路８０ｂと接続する個別供給流路と、共通回収流路８０ｃと接続する個別回収流路が形成されている。このため、個々の記録素子基板８０ａにおいては、相対的に負圧の弱い共通供給流路８０ｂより流入し、相対的に負圧の強い共通回収流路８０ｃへ流出するような、インクの流れが生成される。個別供給流路と個別回収流路との経路中に、各吐出口に連通し、インクを充填する圧力室が設けられており、記録を行っていない吐出口や圧力室においてもインクの流れが生じる。記録素子基板８０ａで吐出動作が行われると、共通供給流路８０ｂから共通回収流路８０ｃへ移動するインクの一部は吐出口から吐出されることによって消費されるが、吐出されなかったインクは共通回収流路８０ｃを経て回収流路Ｃ４へ移動する。

図６（ａ）は記録素子基板８０ａの一部を拡大した平面模式図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の断面線ＶＩｂ－ＶＩｂにおける断面模式図である。記録素子基板８０ａには、インクが充填される圧力室１００５とインクを吐出する吐出口１００６が設けられている。圧力室１００５において、吐出口１００６と対向する位置には記録素子１００４が設けられている。また、記録素子基板８０ａには、共通供給流路８０ｂと接続する個別供給流路１００８と、共通回収流路８０ｃと接続する個別回収流路１００９とが吐出口１００６毎に複数形成されている。

上述した構成により、記録素子基板８０ａでは、相対的に負圧の弱い（圧力の高い）共通供給流路８０ｂより流入し、相対的に負圧の強い（圧力の低い）共通回収流路８０ｃへ流出するインクの流れが生成される。より詳しくは、共通供給流路８０ｂ→個別供給流路１００８→圧力室１００５→個別回収流路１００９→共通回収流路８０ｃの順にインクが流れる。記録素子１００４によってインクが吐出されると、共通供給流路８０ｂから共通回収流路８０ｃへ移動するインクの一部は吐出口１００６から吐出されることによってヘッドユニット８の外部へ排出される。一方、吐出口１００６から吐出されなかったインクは、共通回収流路８０ｃを経て回収流路Ｃ４へ回収される。

図７はヘッドユニット８に設けられた第１の負圧制御ユニット８１を示す。図７（ａ）（ｂ）は外観斜視図であり、特に図７（ｂ）は、第１の負圧制御ユニット８１の内部を示すために可撓性フィルム２３２を不図示にした様子を示す。図７（ｃ）は、図７（ａ）におけるＶＩＩｃ－ＶＩＩｃの断面を示す。第１の負圧制御ユニット８１と第２の負圧制御ユニット８２は差圧弁であり、制御圧（バネの初期荷重）の差異以外は同一の構成のため、第２の負圧制御ユニット８２の説明は省略する。

第１の負圧制御ユニット８１は、図７（ｂ）に示される受圧板２３１とその周囲の空間を密閉する可撓性フィルム２３２によって、第１圧力室２３３が内部に形成されている。可撓性フィルム２３２は、図７（ｂ）で示す円形状の縁及び受圧板２３１に対して溶着されている。第１圧力室２３３内のインクの増減に応じて、可撓性フィルム２３２と可撓性フィルム２３２に溶着された受圧板２３１とが上下に変位する。

第１圧力室２３３のインク供給方向における上流側には、供給ポンプＰ１と接続される第２圧力室２３８と、受圧板２３１と連結されたシャフト２３４と、シャフト２３４と連結された弁２３５と、弁２３５に嵌合するオリフィス２３６と、が設けられている。本実施形態のオリフィス２３６は、第１圧力室２３３と第２圧力室２３８との境界に設けられている。弁２３５とシャフト２３４と受圧板２３１はさらに、付勢部材（バネ）２３７によって鉛直上方へ向けて付勢されている。

第１圧力室２３３内の圧力の絶対値が第１閾値以上であるとき（第１閾値より負圧が弱い場合）は、付勢部材２３７の付勢力によって弁２３５がオリフィス２３６と嵌合し、第１圧力室２３３と第２圧力室２３８との接続を遮断している。一方、第１圧力室２３３内の圧力の絶対値が第１閾値未満となったとき、つまり第１圧力室２３３に第１閾値より強い負圧がかかったとき、可撓性フィルム２３２が収縮して下方へ変位する。これにより、受圧板２３１と弁２３５が付勢部材２３７の付勢に抗って下方へ変位して、弁２３５とオリフィス２３６が離間して、第１圧力室２３３と第２圧力室２３８とが接続される。この接続によって、供給ポンプＰ１によって供給されたインクが第１圧力室２３３へ向けて流入する。

第１の負圧制御ユニット８１は上述した差圧弁の構成になっており、これにより流入圧力と流出圧力を一定に制御する。第２の負圧制御ユニット８２は、第１の負圧制御ユニット８２より強い負圧を発生させるために、付勢部材２３７の付勢力が第１の負圧制御ユニットより大きいものを採用している。すなわち、第２の負圧制御ユニット８２は、第１閾値よりも圧力の絶対値が小さい、第２閾値未満となったときに弁が開放される。従って、回収ポンプＰ２が駆動すると、まず第１の負圧制御ユニット８１が開放され、次いで第２の負圧制御ユニット８２が開放される。

以上の構成のもと、記録動作を行うとき、インク供給制御部２０９は、タンク供給弁Ｖ１とヘッド交換弁Ｖ５を閉じ、大気開放弁Ｖ０、供給弁Ｖ２、および回収弁Ｖ４を開き、供給ポンプＰ１および回収ポンプＰ２を駆動する。これにより、サブタンク１５１→供給流路Ｃ２→ヘッドユニット８→回収流路Ｃ４→サブタンク１５１の循環経路が確立する。供給ポンプＰ１からの単位時間あたりのインク供給量がヘッドユニット８の単位時間あたりの吐出量と回収ポンプＰ２における単位時間あたりの流量の合計値よりも多い場合は、供給流路Ｃ２からリリーフ流路Ｃ３にインクが流れ込む。これにより、供給流路Ｃ２からヘッドユニット８に流入するインクの流量が調整される。

記録動作を行っていないとき、インク供給制御部２０９は、供給ポンプＰ１および回収ポンプＰ２を停止し、大気開放弁Ｖ０、供給弁Ｖ２、および回収弁Ｖ４を閉じる。これにより、ヘッドユニット８内のインクの流れは止まり、サブタンク１５１とヘッドユニット８の水頭差による逆流も抑制される。また、大気開放弁Ｖ０を閉じることで、サブタンク１５１からのインク漏れやインクの蒸発が抑制される。

ヘッドユニット８からインクを回収するとき、インク供給制御部２０９は、大気開放弁Ｖ０、タンク供給弁Ｖ１、供給弁Ｖ２、および回収弁Ｖ４を閉じ、ヘッド交換弁Ｖ５を開き、減圧ポンプＰ０を駆動する。これにより、サブタンク１５１内が負圧状態になり、ヘッドユニット８内のインクは、ヘッド交換流路Ｃ５を経由してサブタンク１５１へ回収される。このように、ヘッド交換弁Ｖ５は、通常の記録動作や待機時には閉じられており、ヘッドユニット８からインクを回収する際に開放される弁である。但し、ヘッドユニット８への充填においてヘッド交換流路Ｃ５にインクを充填する際もヘッド交換弁Ｖ５は開放される。

＜脱気の説明＞
次に、脱気処理を説明する。本実施形態においては、インク供給制御部２０９は、サブタンク１５１内のインクを攪拌させる。また、減圧ポンプP０を駆動してサブタンク１５１内に負圧を発生させる。これにより、サブタンク１５１内のインクに融解している気体を脱気する処理が行われる。この脱気処理は、所定の間隔で行われる。

脱気処理が行われる理由を説明する。本実施形態のヘッドユニット８は、いわゆるラインヘッドであり、吐出量が多くなる傾向がある。吐出口面８ａから吐出されるインクの吐出量が多くなるほどヘッドユニット８が発熱する。ヘッドユニット８が発熱すると、ヘッドユニット８内を循環するインクが温まる。インクが温まるとインクに融解している気体が気泡として現れる。このような気泡が吐出口に詰まるとインクの吐出不良が生じてしまう。そこで、インク中に融解している気体を極力減らすことが求められる。このため、本実施形態においては、サブタンク１５１内において脱気処理が行われる。そして、脱気したインクを循環させている。

ここで、脱気したインクへの気体の再融解を抑制するためには、インク液面と空気との接触面積を少なくすることが好ましい。このため、本実施形態では、インク液面と空気との接触面積を少なくするために、インクの液面に浮遊する浮遊体をサブタンク１５１内に備えている。

＜フロートの説明＞
図８は、本実施形態におけるサブタンク１５１を含む構成の概略図を示す図である。本実施形態では、サブタンク１５１内のインクの液面に浮遊する浮遊体としてのフロート８００を備えている。

図９は、フロート８００の外観の一例を示す図である。図９（ａ）は、フロート８００を鉛直方向（Ｙ方向）の上面側から見た斜視図であり、図９（ｂ）は、フロート８００を鉛直方向（Ｙ方向）の底面側から見た斜視図である。以下、図８および図９を用いてフロート８００を説明する。

本実施形態においてフロート８００は、水平方向において傾斜を有する形状となっている。具体的には、フロート８００は、インクと接触する底面側が、インクと空気との境界である液面に向かって傾斜している。より詳細には、フロート８００は、底面側が、中心部分から外周部分に向かって鉛直方向における厚みが小さくなるような傾斜を有している。

このような構成によれば、サブタンク１５１の下部から空気が入り込んだ場合、その気泡８６０が自身の浮力によって、傾斜に沿って液面８５０に向かうことになる。あるいは、タンク内に生じた負圧や攪拌によってインクに溶け込んだ気体が気泡８６０として浮上した場合にも、その気泡８６０が自身の浮力によって、傾斜に沿って液面８５０に向かうことになる。このため、フロート８００の底面に気泡が滞留してしまうことを抑制できる。先に説明したように、脱気したインクへの空気の再融解を抑制するためには、インク液面と空気との接触面積を少なくすることが好ましい。気泡がフロート８００の底面に滞留してしまうと、インク液面と空気との接触面積が増えてしまい、インクへの気体の再融解が進んでしまう恐れがある。

なお、脱気時ではなく、初期充填時においても、サブタンク１５１内に気泡が生じることがある。例えば、初期充填時にはサブタンク１５１にインクが充填されている状態で循環流路にインクが充填されるので、循環流路において初期に入っていた空気がサブタンク１５１内に流入し、気泡が生じることがある。あるいは、振動や温度変化等によってもインクから気泡が生じることがある。このような場合でも、フロート８００のインクと接触する底面側が、インクと空気との境界である液面８５０に向かって傾斜を有していることで、フロート８００の底面に気泡８６０が滞留することを抑制できる。

さらには、フロート８００は、空気と接触する上面側が、インクと空気との境界である液面８５０に向かって傾斜を有している。より詳細には、フロート８００は、空気と接触する上面側が、中心部分から外周部分に向かって鉛直方向における厚みが小さくなるような傾斜を有している。このような構成によれば、液面高さを検知する電極ピン１５１ａにインクの液滴８７０が付着して滞留してしまうことを抑制できる。

図８および図９に示すように、フロート８００には、開口部８１０が形成されており、開口部８１０に電極ピン１５１ａが挿入されている。電極ピン１５１ａは、フロート８００と接触しないように開口部８１０に挿入されている。電極ピン１５１ａに液体が接触すると、液体を通して閉回路が形成され、この閉回路における電流の導通によって液面が検知される。

ここで、ヘッド交換流路Ｃ５を通じてインクを回収する場合には、サブタンク１５１の上部からの液滴８７０が、フロート８００の上面部分に付着する。また、振動などによってサブタンク１５１内のインクの液滴８７０が、フロート８００の上面部分に付着することもある。このとき、付着したインクの液滴が電極ピン１５１ａ近傍に滞留してしまうと、電極ピン１５１ａが短絡してしまい、液面の検知精度が劣化してしまう。本実施形態では、フロート８００は、空気と接触する上面側が、インクと空気との境界である液面８５０に向かって傾斜を有しているので、フロート８００の上面部分に付着したインクの液滴が、液面８５０に向かって流出される。このため、インクの液滴が電極ピン１５１ａ近傍に滞留せず、電極ピン１５１ａの検知精度の劣化を抑制できる。

また、図８および図９に示すように、フロート８００の開口部８１０の底面側の高さは、その周囲よりも一段高くなっている。即ち、フロート８００の開口部８１０の底面側は、底面側に凸部を有する形状となっている。このような構成によれば、インクから生じた気泡８６０が開口部８１０の底面側の凸部に達すると、その凸部を避けてさらに浮上を続けることになる。このため、インクから生じた気泡が電極ピン１５１ａ近傍に滞留せず、電極ピン１５１ａの検知精度の劣化を抑制できる。

また、図８および図９に示すように、フロート８００の開口部８１０の上面側の高さは、その周囲よりも一段高くなっている。即ち、フロート８００の開口部８１０の上面側は、上面側に凸部を有する形状となっている。このような構成によれば、インクの液滴８７０が開口部８１０の上面側の凸部に達すると、その凸部を避けて周囲に流れ出る。このため、フロート８００の上面部分に付着したインクの液滴８７０が、電極ピン１５１ａの近傍に滞留せず、電極ピン１５１ａの検知精度の劣化を抑制できる。

図１０は、本実施形態の効果を説明する図である。図１０（ａ）は、比較例として、傾斜を備えておらず、開口部分も周囲と同様の高さとなっているフロート１０００を示している。図１０（ｂ）は、本実施形態によるフロート８００を示している。いずれもフロートの開口部分の近傍を拡大した図を示している。

図１０（ａ）に示すように、フロート１０００の底面側に傾斜を有していない場合、インクから生じた気泡がフロート１０００の底面側に滞留してしまう。これにより、インク液面と空気との接触面積が増えてしまい、インクへの気体の再融解が進んでしまう。また、図１０（ａ）に示すように、フロート１０００の開口部の底面側の高さが周囲の高さと同じ場合、気泡が電極ピン１５１ａの近傍に滞留してしまい、電極ピン１５１ａの検知精度が劣化してしまう。また、図１０（ａ）に示すように、フロート１０００の上面部に傾斜を有していない場合、フロート１０００の上面に付着したインクが滞留してしまう。このようなインクは、振動などによって電極ピン１５１ａに付着して滞留してしまい、電極ピン１５１ａの検知精度が劣化してしまう。さらに、図１０（ａ）に示すように、フロート１０００の開口部の上面側の高さが周囲の高さと同じ場合、フロート１０００の上面部に付着したインクが電極ピン１５１ａに付着して滞留してしまい、電極ピン１５１ａの検知精度が劣化してしまう。

これに対し、本実施形態においては図１０（ｂ）に示すように、フロート８００は、インクと接触する底面側が、インクと空気との境界である液面に向かって傾斜を有している。また、空気と接触する上面側がインクと空気との境界である液面に向かって傾斜を有している。また、フロート８００の開口部８１０の底面側の高さが、その周囲よりも一段高くなっている。また、フロート８００の開口部８１０の上面側の高さが、その周囲よりも一段高くなっている。このような構成によれば、インク液面と空気との接触面積が増えてしまうことを抑制でき、インクへの気体の再融解を抑制できる。また、電極ピン１５１ａの検知精度の劣化を抑制できる。

図１１は、サブタンク１５１内を説明するための断面斜視図である。フロート８００は、サブタンク１５１の形状に合わせた円形状となっており、図９に示すように、中央部分に略十字形状の十字開口８０１が形成されている。電極ピン１５１ａを挿入する開口部８１０は、空気と液面との接触部にもなるので、なるべく開口部８１０は小さい方が好ましい。ただし、開口部８１０が小さいと、液面に浮いているフロート８００が液面変動によって移動した場合に、電極ピン１５１ａがフロート８００と接触してしまうおそれがある。そこで、この十字開口８０１とガイド機構８０２とによって液面変動などによってフロート８００が移動してしまうことを規制する構成としている。

ガイド機構８０２は、十字開口８０１に嵌合する形状となっている。ガイド機構８０２は、サブタンク１５１内において重力方向に延在している。ガイド機構８０２は、攪拌子８０３を抑える機構でもある。攪拌子８０３はサブタンク１５１の底部に配され、例えば外部磁力によって回転することで、サブタンク１５１内のインクを攪拌する。

図１１に示すように、フロート８００は、内部８０４が中空となっている。例えば、フロート８００は、インクよりも比重が軽い素材である、樹脂素材で構成することができる。ここで、サブタンク１５１内の脱気をするために攪拌子８０３による攪拌が行われると、フロート８００がインクに引き込まれることがある。そこで、内部８０４を中空にすることで、インクに引き込まれないように浮力を生じさせている。

＜変形例＞
図１２は、変形例を示す図である。フロート１２００は、インクと接触する底面側が、インクと空気との境界である液面に向かって傾斜している。より詳細には、フロート１２００は、底面側が、外周部分から中心部分に向かって鉛直方向における厚みが小さくなるような傾斜を有している。また、中心部分には開口部１２１１が形成されている。開口部１２１１は、十字開口８０１と同等の開口でもよい。またフロート１２００は、空気と接触する上面側が、インクと空気との境界である液面８５０に向かって傾斜を有している。より詳細には、フロート１２００は、空気と接触する上面側が、外周部分から中心部分に向かって鉛直方向における厚みが小さくなるような傾斜を有している。このように、フロートの傾斜の向きは、インクと空気との境界である液面８５０に向かって形成されていればよい。

８ 記録ヘッド（ヘッドユニット）
１５１ サブタンク
１５１ａ 電極ピン
８００ フロート
８１０ 開口部

Claims (12)

1. インクを吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドへ供給されるインクを収容するタンクと、
   前記タンク内のインクの液面に浮遊する浮遊体と、
   前記タンク内の液面高さを検知する電極ピンと、
   を備え、
   前記浮遊体は、前記電極ピンを挿入する開口部を有し、
   前記浮遊体の空気と接する上面側における前記開口部の高さは、前記開口部の周囲よりも高いことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記浮遊体の上面側は、インクと空気との境界である液面に向かう傾斜を有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記浮遊体の動きを規制する規制手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記規制手段は、前記タンク内の重力方向に延在するガイド機構を備え、
   前記浮遊体は、前記ガイド機構に嵌合する開口部を有し、
   前記ガイド機構が前記開口部に嵌合することで前記浮遊体の動きが規制されることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記タンク内の液体を攪拌する攪拌手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記浮遊体は、内部が中空であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記タンク内を減圧するタンク内減圧ポンプをさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記記録ヘッドは、インクを吐出する吐出口が配列された吐出口面と、前記吐出口と連通しインクが充填される圧力室とを有し、
   前記圧力室の内部を通るようにインクを循環させることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記インクジェット記録装置は、
   前記タンクから前記記録ヘッドへインクを供給する供給流路と、
   前記記録ヘッドから前記タンクへインクを回収する回収流路と、
   を備え、
   前記供給流路、前記圧力室の内部、および前記回収流路を通るようにインクを循環させることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。
10. 前記タンクの空気室と前記供給流路とを連通する交換流路をさらに備え、
    インクの循環を停止し、前記タンク内減圧ポンプによって前記タンク内を減圧することで、前記記録ヘッドに充填されているインクが、前記交換流路を通って前記タンク内に回収されることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
11. 複数の前記電極ピンを有し、
    前記浮遊体は、前記複数の電極ピンを挿入する複数の前記開口部を有し、
    前記複数の開口部の高さは周囲よりも高いことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
12. 前記浮遊体の底面側における前記開口部の高さは周囲よりも低いことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

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