JP2009285846A - 印刷装置および印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷装置において吐出口に対するインクの着弾位置等の変動を抑制する。
【解決手段】印刷装置１は、ヘッド３２に接続される第１インクタンク３４およびインクを貯溜する第２インクタンク５１を備える。第２インクタンク５１内のインクはポンプ５４により第１インクタンク３４に断続的に供給され、圧力調整機構５５により第２インクタンク５１内を減圧することにより、第１インクタンク３４からヘッド３２を経由して第２インクタンク５１へとインクが連続的に戻される。インクの循環開始後、圧力調整機構５５が有する減圧ポンプおよび気体導入機構を制御することにより、インクの連続的な流入および断続的な流出による第２インクタンク５１内の圧力変動が低減され、ヘッド３２の吐出口におけるインクの圧力変動を抑制して、吐出口に対する基材上のインクの着弾位置等の変動を抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェット方式の印刷装置、および、当該印刷装置における印刷方法に関する。

従来より、インクの微小な液滴を吐出する複数の吐出口が配列されたヘッドを印刷媒体に沿って走査することにより、印刷媒体に印刷を行うインクジェット方式の印刷装置が用いられている。また、インクを貯溜するインクタンクとヘッドとの間にてインクを循環させつつ印刷を行う印刷装置も知られており、例えば特許文献１の装置では、インクタンクからインクジェットヘッドにポンプにてインクを圧送しつつ、別のインク排出流路を介してインクジェットヘッドからインクタンクにインクを戻してインクの循環が行われる。特許文献２の装置では、プリントヘッドの下方に位置するとともに大気に開放される下方容器から、プリントヘッドの上方に位置するとともに大気に開放される上方容器にポンプにてインクを供給し、上方容器からプリントヘッドを介して下方容器へとインクを戻すことによりインクの循環が行われる。

インクの循環が行われる印刷装置では、仮にヘッド内にてインク中に気泡が発生した場合でも（例えば、ピエゾ駆動方式のヘッドでは、ピエゾの高速駆動による振動によりインク中に気泡が発生する場合がある。）、気泡をインクと共にインクタンクへと戻すことが可能となり、気泡がヘッドの吐出口まで移動して吐出口からインクが一時的に吐出されない状態が生じる（いわゆる、ノズル欠けが生じる）ことが抑制される。また、白色のインクを用いる場合によく見られる顔料の沈降等もインクの循環により改善することが可能となる。

なお、特許文献３には、インクジェット記録装置に用いられるインク容器において、インク収納部内のインクの減少に伴ってインク収納部の容積を調整する付勢部材を設けることにより、インク収納部の内部の負圧を一定にする手法が開示されている。
特開２００６−２８９９５５号公報 特表２００２−５３３２４７号公報 特開２００６−１１０９５９号公報

ところで、特許文献１の装置のように、ポンプによりインクタンクからヘッドにインクを圧送する場合には、ポンプの脈動等の影響によりヘッド内のインクの圧力が大きく変動してしまい、吐出口に対する印刷媒体上のインクの着弾位置（すなわち、インクの微小液滴の吐出時の吐出口の位置に対する印刷媒体上の微小液滴の相対的な着弾位置）等が変動してしまう。また、特許文献２の装置では、インクタンクが大気開放されることにより、インクにおける空気の溶解量が多くなる。これにより、インク中に気泡が発生しやすくなり、インク循環方式であってもインクの吐出に不具合が生じる可能性が高くなる。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、インクを効率よく脱気することが可能なインク循環式の印刷装置において、吐出口に対するインクの着弾位置等の変動を抑制することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、インクジェット方式の印刷装置であって、所定の配列方向に配列された複数の吐出口から、前記配列方向に交差する方向に前記複数の吐出口に対して相対的に移動する印刷媒体に向けてインクの微小液滴を吐出するヘッドと、前記ヘッドの近傍にてインクを貯溜して前記ヘッドに接続される第１インクタンクと、インクを貯溜し、供給ラインを介して前記第１インクタンクに接続されるとともに、回収ラインを介して前記ヘッドに接続される第２インクタンクと、前記供給ラインに設けられ、前記第２インクタンク内のインクを前記第１インクタンクに断続的に供給するポンプと、前記第２インクタンク内を減圧することにより、前記第１インクタンクから前記ヘッドを経由して前記第２インクタンクに至る回収流路をインクにて満たした状態で前記回収流路を介して前記第１インクタンクから前記第２インクタンクへとインクを連続的に戻す減圧機構と、前記第２インクタンク内に気体を導入する気体導入機構と、前記第２インクタンク内の圧力を測定する圧力センサと、前記圧力センサにて前記第２インクタンク内の圧力を測定しつつ前記減圧機構および前記気体導入機構を制御することにより、前記第２インクタンク内への連続的なインクの流入、および、前記第２インクタンクからの断続的なインクの流出による前記第２インクタンク内の圧力変動を低減する制御部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の印刷装置であって、前記気体導入機構が、前記第２インクタンクに接続される気体導入管と、前記気体導入管に設けられ、開閉動作を高速に繰り返して前記第２インクタンク内に前記気体を導入するバルブとを備える。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の印刷装置であって、前記気体導入機構が、前記気体導入管の前記第２インクタンクとは反対側の端部に設けられるフィルタを介して大気を前記気体として前記第２インクタンク内に導入する。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の印刷装置であって、前記ポンプにより前記第２インクタンクから前記第１インクタンクへと供給されるインクの流量に従って、前記気体導入機構により前記第２インクタンク内に導入される前記気体の流量が決定される。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の印刷装置であって、前記第１インクタンク内への断続的なインクの流入、および、前記第１インクタンクからの連続的なインクの流出による前記第１インクタンク内の圧力変動を一定の調整変動範囲内に調整する圧力調整機構をさらに備え、前記第２インクタンク内の圧力の許容変動範囲が予め設定されており、前記制御部が、前記圧力センサによる前記第２インクタンク内の圧力の測定値が前記許容変動範囲よりも高くなる場合に前記減圧機構を駆動し、前記測定値が前記許容変動範囲よりも低くなる場合に前記気体導入機構を駆動し、前記回収流路におけるインクの流量変動による前記第１インクタンクから前記ヘッドに至る流路の圧力損失の変動幅が、前記調整変動範囲の幅に近似する。

請求項６に記載の発明は、インクジェット方式の印刷装置における印刷方法であって、前記印刷装置が、所定の配列方向に配列された複数の吐出口から、前記配列方向に交差する方向に前記複数の吐出口に対して相対的に移動する印刷媒体に向けてインクの微小液滴を吐出するヘッドと、前記ヘッドの近傍にてインクを貯溜して前記ヘッドに接続される第１インクタンクと、インクを貯溜し、供給ラインを介して前記第１インクタンクに接続されるとともに、回収ラインを介して前記ヘッドに接続される第２インクタンクと、前記供給ラインに設けられ、前記第２インクタンク内のインクを前記第１インクタンクに断続的に供給するポンプと、前記第２インクタンク内を減圧することにより、前記第１インクタンクから前記ヘッドを経由して前記第２インクタンクに至る回収流路をインクにて満たした状態で前記回収流路を介して前記第１インクタンクから前記第２インクタンクへとインクを連続的に戻す減圧機構と、前記第２インクタンク内に気体を導入する気体導入機構と、前記第２インクタンク内の圧力を測定する圧力センサとを備え、前記印刷方法が、ａ）前記圧力センサにて前記第２インクタンク内の圧力を測定しつつ前記減圧機構および前記気体導入機構を制御することにより、前記第２インクタンク内への連続的なインクの流入、および、前記第２インクタンクからの断続的なインクの流出による前記第２インクタンク内の圧力変動を低減する工程と、ｂ）前記ａ）工程に並行して、前記ヘッドから印刷媒体に向けてインクを吐出することにより印刷を行う工程とを備える。

本発明によれば、インクを効率よく脱気することが可能なインク循環式の印刷装置において第２インクタンク内の圧力変動を低減することにより、ヘッドの吐出口におけるインクの圧力変動を抑制して、吐出口に対する印刷媒体上のインクの着弾位置等の変動を抑制することができる。

また、請求項２の発明では、第２インクタンク内に導入される気体の流量を高精度に調整することができ、請求項３の発明では、第２インクタンク内への気体の導入を安価に行うことができる。

また、請求項４の発明では、第２インクタンク内の圧力変動を精度よく低減することができ、請求項５の発明では、ヘッドの吐出口におけるインクの圧力をおよそ一定にすることができる。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る印刷装置１の外観を示す斜視図である。印刷装置１は、例えばフィルム等の撥液性を有するシート状の基材９上にインクジェット方式にてカラー印刷を行うものである。

図１の印刷装置１は本体１１および制御部４を備え、本体１１はシート状の基材９を図１中のＹ方向（以下、「走査方向」ともいう。）に移動する搬送部２７、および、搬送部２７による移動途上の基材９に向けてインクの微小液滴を吐出する吐出部３を備える。搬送部２７では、それぞれが図１中のＸ方向に長い複数のローラ２７１がＹ方向に配列されており、複数のローラ２７１の（＋Ｙ）側にはロール状の基材９（供給ロール）を保持する供給部２７２が設けられ、複数のローラ２７１の（−Ｙ）側にはロール状の基材９（巻取ロール）を保持する巻取部２７３が設けられる。以下の説明では、単に基材９という場合は搬送途上の部位（すなわち、複数のローラ２７１上の基材９の部位）を指すものとする。

搬送部２７の１つのローラ２７１ａには基材９の走査方向の移動速度を検出するエンコーダ２９が設けられ、制御部４がエンコーダ２９の出力に基づいて巻取部２７３のモータの回転を制御することにより、基材９が（−Ｙ）方向に一定速度にて移動する。実際には、供給部２７２が有するモータにて基材９に対して移動方向とは逆向き（すなわち、（＋Ｙ）方向）の負荷（テンション）を付与することにより、複数のローラ２７１上の基材９が波打つことなく滑らかに移動する。

複数のローラ２７１の上方（図１中の（＋Ｚ）側）には吐出部３が配置され、吐出部３は複数のローラ２７１を跨ぐようにして基台２０に設けられるフレーム２５に固定される。フレーム２５上には紫外線を出射する光源３９が設けられ、複数の光ファイバ（実際には、複数の光ファイバは束状となっており、図１では符号３９１を付して１本の太線にて示している。）を介して光源３９からの光が吐出部３の内部へと導入される。

図２は吐出部３の底面図である。図２に示すように、吐出部３はそれぞれが互いに異なる色のインクを吐出する複数の（図２では、４個の）ヘッドユニット３３を備え、複数のヘッドユニット３３はＹ方向に配列されて吐出部３の本体３０に固定される。図２中の最も（＋Ｙ）側のヘッドユニット３３はＫ（ブラック）の色のインクを吐出し、Ｋのヘッドユニット３３の（−Ｙ）側のヘッドユニット３３はＣ（シアン）の色のインクを吐出し、Ｃのヘッドユニット３３の（−Ｙ）側のヘッドユニット３３はＭ（マゼンタ）の色のインクを吐出し、最も（−Ｙ）側のヘッドユニット３３はＹ（イエロー）の色のインクを吐出する。各色のインクは紫外線硬化剤を含んでおり、紫外線硬化性を有している。なお、吐出部３に、ライトシアン、ライトマゼンタ、ホワイト等の他の色用のヘッドユニットがさらに設けられてもよい。

各ヘッドユニット３３では、例えばピエゾ駆動方式の複数のヘッド３２が図２中のＸ方向（Ｙ方向およびＺ方向に垂直な方向であり、以下、「幅方向」という。）に千鳥状に配列されており、各ヘッド３２の下面（（−Ｚ）側の面）には複数の吐出口（一部のヘッド３２においてのみ符号３２１を付す点にて示す。）が幅方向に配列形成される。これにより、ヘッドユニット３３の全体では、配列方向である幅方向に多数の吐出口３２１が一定のピッチにて配列され、基材９上において走査方向の各位置にて、幅方向に一列に並ぶ複数のドットの形成が可能とされる。実際には、各ヘッドユニット３３の複数の吐出口３２１は幅方向に関して基材９上の印刷領域の全体に亘って（ここでは、基材９の幅方向の幅のほぼ全体に亘って）設けられており、基材９が吐出部３の下方を一回通過するのみで基材９への画像の印刷が完了する（いわゆる、ワンパス印刷）。

また、図２の吐出部３には、光源３９に接続される光照射部３８が複数のヘッドユニット３３の（−Ｙ）側に設けられる。光照射部３８では、複数の光ファイバがＸ方向に沿って配列されており、基材９上においてＸ方向に伸びる線状の領域に光照射部３８により紫外線が照射される。

印刷装置１では、各ヘッドユニット３３がインク循環機構５（後述の図３参照）に接続されており、インク循環機構５によりインクがヘッドユニット３３に供給されるとともに、ヘッドユニット３３からインクが回収される。以下の説明では、複数の色のうちの一の色のヘッドユニット３３およびインク循環機構５に着目するが、他の色のものも同様の構成となっている。

図３はヘッドユニット３３およびインク循環機構５の構成を示す図である。なお、図３では３個のヘッド３２を図示しているが、実際のヘッドユニット３３には図２のように多数のヘッド３２が設けられる。

図３に示すように、ヘッドユニット３３は、複数のヘッド３２の上方近傍にてインクを貯溜する第１インクタンク３４、第１インクタンク３４から複数のヘッド３２へとインクをそれぞれ導入するインク導入部である複数のインク導入管３５１、複数のヘッド３２の上方にて第１インクタンク３４と２段構造にて設けられ、複数のヘッド３２からのインクが流入する内部空間を有するマニホールド本体３６、並びに、複数のヘッド３２とマニホールド本体３６とをそれぞれ接続するとともに複数のヘッド３２内のインクをマニホールド本体３６へと導くインク導出部である複数のインク導出管３５２を備える。

インク循環機構５は、インクを貯溜する第２インクタンク５１を備え、第２インクタンク５１は供給ライン５２を介してヘッドユニット３３の第１インクタンク３４に接続されるとともに、回収ライン５３、並びに、ヘッドユニット３３のマニホールド本体３６および複数のインク導出管３５２を介して複数のヘッド３２に接続される。供給ライン５２にはポンプ５４およびフィルタ５２１が設けられ、フィルタ５２１にてインク内の不要物を除去しつつポンプ５４により第２インクタンク５１内のインクが第１インクタンク３４に供給され、第１インクタンク３４にてインクが貯溜される。実際には、第２インクタンク５１から第１インクタンク３４へのインクの供給は断続的に（間欠的に）行われる。第２インクタンク５１の内部空間の水平な面における断面積は鉛直方向にほぼ一定となっており（第１インクタンク３４において同様）、当該断面積は第１インクタンク３４よりも大きくされる。

また、第２インクタンク５１には圧力調整機構５５が接続されており、圧力調整機構５５（の後述する減圧ポンプ）により第２インクタンク５１内（の気体）が大気圧より数百ミリバール（ｍｂａｒ）（例えば、３００〜５００ｍｂａｒ（すなわち、３×１０^４〜５×１０^４パスカル（Ｐａ）））だけ低い圧力（以下、目標とされる第２インクタンク５１内の圧力を「設定循環圧力」という。）とされることにより、第１インクタンク３４から複数のインク導入管３５１、複数のヘッド３２、複数のインク導出管３５２、マニホールド本体３６および回収ライン５３を経由して第２インクタンク５１に至る流路（以下、「回収流路」という。）をインクにて満たした状態で、回収流路を介して第１インクタンク３４から第２インクタンク５１へとインクが連続的に戻される。第２インクタンク５１には、バルブ５６２を有する補充ライン５６１を介してメインインクタンク５６がさらに接続される。なお、圧力調整機構５５の構成については後述する。

回収ライン５３には、インクの流量を測定するインク流量測定部５３２、および、インクの流量を調整する流量調整部である流量調整バルブ５３１が設けられており、流量調整バルブ５３１の内部の流路である開口（以下、「流路開口」という。）の面積に応じて、第１インクタンク３４から第２インクタンク５１へのインクの流量が制限される。本実施の形態では、流量調整バルブ５３１内の流路開口の面積は変更されないため、第１インクタンク３４から第２インクタンク５１へのインクの流量は第２インクタンク５１内の圧力（正確には、第１インクタンク３４と第２インクタンク５１との圧力差）に主に依存することになる。インク循環機構５では、圧力調整機構５５が後述の動作を行うことにより第２インクタンク５１内の圧力がほぼ一定に制御されるため、ヘッド３２におけるインクの流量が時間的にほぼ一定となる。

第１インクタンク３４および第２インクタンク５１のそれぞれには、インクの液面の位置（すなわち、インクレベル）を検出するインクレベルセンサ３４１，５１１が設けられる。第１インクタンク３４および第２インクタンク５１のそれぞれでは、所定の設定液面レベル（図３中にて符号Ｌ１，Ｌ２を付す破線にて示す。）を中央として上限である補充停止レベル、および、下限である補充開始レベルが設定されている。第１インクタンク３４では、インクの液面の位置が補充開始レベル以下となると、ポンプ５４により第２インクタンク５１からインクが補充（供給）され、第２インクタンク５１では、インクの液面の位置が補充開始レベル以下となると、メインインクタンク５６からインクが補充される。

また、第２インクタンク５１にはヒータ５１２および温度センサ（図示省略）が設けられ、インクを常温よりも高い所定の設定温度（例えば４５℃）に加熱してインクの粘度が常温時の粘度よりも低くされる。実際には、ヘッド３２にはドライバ回路が設けられており、温度が調整されたインクがヘッド３２を通過することにより、ドライバ回路の冷却も行われる。これにより、印刷装置１では、別途冷却機構を設ける場合に比べて、印刷装置の製造コストが削減される。

第１インクタンク３４には、ポンプ、圧力調整バルブ、圧力センサ等を有し、第１インクタンク３４内（の気体）の圧力が調整可能な補助圧力調整機構３７がエアフィルタ３７１を介して接続されており、補助圧力調整機構３７により第１インクタンク３４内が大気圧より数ｍｂａｒだけ低い圧力（設定循環圧力よりも高い圧力であり、以下、目標とされる第１インクタンク３４内の圧力を「設定補助圧力」という。）とされる。例えば、ヘッド３２の各吐出口におけるインクの圧力を大気圧よりもαｍｂａｒだけ低くして、吐出口内にインクのメニスカスを形成する場合に、第１インクタンク３４におけるインクの設定液面レベルＬ１と吐出口との鉛直方向の高さの差（図１中にて符号Ｈ１を付す矢印にて示す。）がβセンチメートル（ｃｍ）であるときには、印刷装置１にて用いられるインクの比重がほぼ１であるため、第１インクタンク３４内の圧力が大気圧より（β＋α）ｍｂａｒだけ低く（すなわち、負圧に）なるように、第１インクタンク３４内が補助圧力調整機構３７により減圧される。

印刷装置１では、このように第１インクタンク３４内が減圧された状態において、各ヘッド３２の複数の吐出口におけるインクの圧力が負圧になり、吐出口内にインクのメニスカスが形成されて吐出口からのインクの漏れが防止される。なお、吐出口内にインクのメニスカスが形成される際の吐出口におけるインクの圧力はメニスカス圧とも呼ばれ、補助圧力調整機構３７はメニスカスコントローラとも呼ばれる。

以上のように、図３のインク循環機構５では、ポンプ５４を駆動することにより第２インクタンク５１内のインクが供給ライン５２を介してヘッドユニット３３の第１インクタンク３４に供給されるとともに、第２インクタンク５１内を負圧にすることにより回収ライン５３を介して第１インクタンク３４から第２インクタンク５１へとインクが戻される。これにより、第２インクタンク５１から供給ライン５２、第１インクタンク３４、ヘッド３２および回収ライン５３を経由して第２インクタンク５１へと戻る循環経路にてインクの循環を行いつつ、第２インクタンク５１内の負圧を利用して、第２インクタンク５１内にてインクが効率よく脱気され、ヘッド３２内のインクに気泡が存在する場合に発生する吐出不良等、インクの吐出に不具合が生じることが防止される。

図４は圧力調整機構５５および第２インクタンク５１の近傍の構成を示す図である。圧力調整機構５５は、第２インクタンク５１内を減圧する減圧機構である減圧ポンプ５５１、第２インクタンク５１内の圧力を測定する圧力センサ５５２、および、第２インクタンク５１内に気体（本実施の形態では空気）を導入する気体導入機構５５３を有する。気体導入機構５５３は、一方の端部が第２インクタンク５１に接続される気体導入管５５４、気体導入管５５４の第２インクタンク５１とは反対側の端部に設けられるフィルタ５５５、気体導入管５５４に設けられる電磁バルブである気体導入バルブ５５７、および、気体導入バルブ５５７とフィルタ５５５との間に設けられる手動式のバルブ５５６を有する。気体導入機構５５３では、手動式のバルブ５５６を一定の開度（流路開口の面積）としつつ気体導入バルブ５５７の開閉動作を高速に（例えば、１００ヘルツ（Ｈｚ）以上５００Ｈｚ以下）繰り返すことにより、フィルタ５５５を介して大気を負圧とされる第２インクタンク５１内に導入することが可能となっている。

図５は気体導入機構５５３により第２インクタンク５１内に導入される空気の流量と気体導入バルブ５５７の開閉動作の周波数との関係を示す図である。図５の縦軸は第２インクタンク５１内に導入される空気の単位時間当たりの流量（以下、「導入流量」という。）を示し、横軸は気体導入バルブ５５７の開閉動作の周波数を示している。

印刷装置１では、第２インクタンク５１内を一定圧力（負圧）にした状態で、図６の上段および下段に示すように、デューティ比を５０％として開閉動作の周波数を変更しつつ第２インクタンク５１内に導入される空気の流量を測定することにより、図５に示す空気の導入流量と気体導入バルブ５５７の開閉動作の周波数との関係が取得される。

図５では第２インクタンク５１内を設定循環圧力を含む３通りの圧力に変更した場合に得られる空気の導入流量と気体導入バルブ５５７の開閉動作の周波数との関係を線７１１，７１２，７１３にて示しており、線７１１が最も高い圧力（最も低い負圧）に対応し、線７１３が最も低い圧力（最も高い負圧）に対応する。図５に示すように、第２インクタンク５１内を一定圧力とする場合、第２インクタンク５１内への空気の導入流量は、気体導入バルブ５５７の開閉動作の周波数が高くなるに従って少なくなり、気体導入機構５５３では、気体導入バルブ５５７の開閉動作の周波数を選択することにより、所望の導入流量にて第２インクタンク５１内に空気を導入することが可能となっている。なお、気体導入機構５５３では手動式のバルブ５５６の開度が複数通りに変更されてもよく、この場合も、図５中の線７１１〜７１３のように、空気の導入流量と気体導入バルブ５５７の開閉動作の周波数との関係を示す複数の線が縦軸に沿って並ぶ。

印刷装置１における印刷の際には、図４に示す圧力調整機構５５の圧力センサ５５２の測定値、および、インクレベルセンサ３４１，５１１の測定値が制御部４に入力され、これらの値に基づいて圧力調整機構５５の減圧ポンプ５５１および気体導入バルブ５５７、供給ライン５２のポンプ５４、並びに、補充ライン５６１のバルブ５６２等が制御部４により制御される。

次に、印刷装置１における印刷に係る動作について説明する。図７は、印刷装置１における印刷に係る動作の流れを示す図である。

図３の印刷装置１では、圧力調整機構５５による第２インクタンク５１内の設定循環圧力への減圧、および、ポンプ５４による第１インクタンク３４へのインクの供給（実際には、第１インクタンク３４内のインクの液面の位置に応じて断続的に行われる。）が開始されて循環経路におけるインクの循環が開始され（ステップＳ１１）、インクの循環動作に並行して、図１に示す基材９を走査方向に移動しつつ吐出部３の複数のヘッドユニット３３から基材９へのインクの吐出を制御することにより印刷が行われる（ステップＳ１２）。そして、印刷装置１における全ての印刷動作が完了した後、印刷装置１の全体の駆動を停止する際には、圧力調整機構５５およびポンプ５４が停止されて循環経路におけるインクの循環が停止される（ステップＳ１３）。

実際には、第２インクタンク５１内を設定循環圧力としてインクの循環を開始した後において、ステップＳ１２の印刷動作に並行して行われるインクの循環動作では第２インクタンク５１内の圧力変動を低減する動作が行われる。図８は第２インクタンク５１内の圧力変動を低減する動作の流れを示す図であり、図７のステップＳ１２における印刷動作に並行して行われる処理を示している。なお、インクの循環の開始時に第２インクタンク５１内が設定循環圧力とされると、減圧ポンプ５５１は一旦停止される。

第２インクタンク５１内の圧力変動を低減する動作では、まず、図４の制御部４にて減圧ポンプ５５１のＯＮ条件が成立するか否か（すなわち、印刷装置１の状態が減圧ポンプ５５１のＯＮ条件に該当するか否か）が確認される（ステップＳ２１）。

図９は第２インクタンク５１から流出するインクの流量、および、第２インクタンク５１内に流入するインクの流量を示す図である。図９の上段は第２インクタンク５１から第１インクタンク３４に流出するインクの単位時間当たりの流量（以下、「流出流量」という。）を示し、中段は第１インクタンク３４から第２インクタンク５１内に流入するインクの単位時間当たりの流量（以下、「流入流量」という。）を示し、下段は第２インクタンク５１内のインクの液面の位置を示している。

ここで、図３の印刷装置１では、第１インクタンク３４から第２インクタンク５１へとインクが連続的に流れており（すなわち、図９の中段に示すように第２インクタンク５１内にインクが連続的に流入し）、第１インクタンク３４にてインクの液面の位置が補充開始レベル以下となると、供給ライン５２のポンプ５４を駆動して第２インクタンク５１から第１インクタンク３４へのインクの補充が開始され、インクの液面の位置が補充停止レベルに到達するとインクの補充が終了する。また、本動作例では、ポンプ５４の駆動が減圧ポンプ５５１のＯＦＦ条件とされ、ポンプ５４の停止が減圧ポンプ５５１のＯＮ条件とされる。

したがって、図４の供給ライン５２のポンプ５４が停止されて、図９の上段に示すように第２インクタンク５１からのインクの流出がなくなる時刻Ｔ１１では、減圧ポンプ５５１のＯＮ条件が成立することが確認され（ステップＳ２２）、減圧ポンプ５５１の駆動が開始される（すなわち、減圧ポンプ５５１がＯＮとされる。）（ステップＳ２３）。圧力センサ５５２では第２インクタンク５１内の圧力が常時測定されており、制御部４では、圧力センサ５５２の測定値に基づいて減圧ポンプ５５１が制御されることにより、第２インクタンク５１内が設定循環圧力にて一定に保たれる。

実際には、第２インクタンク５１内の圧力と、設定温度とされるインクの第１インクタンク３４から第２インクタンク５１内への流入流量との関係が事前に取得されており、第２インクタンク５１内へのインクの流入流量が所望の設定流量となる第２インクタンク５１内の圧力が設定循環圧力とされている。また、印刷装置１では、設定流量に相当する量の空気が排出可能となる減圧ポンプ５５１の制御パラメータの値（本実施の形態では減圧ポンプ５５１が直流モータを有しており、このモータの駆動電圧が１つの制御パラメータとされる。）が駆動開始時における初期値とされる。なお、減圧ポンプ５５１のＯＮ条件が成立しない場合には、後述のステップＳ２７の処理が行われる（ステップＳ２１，Ｓ２２）。

制御部４では、減圧ポンプ５５１のＯＦＦ条件が成立するか否かが確認される（ステップＳ２４）。第１インクタンク３４にてインクの液面の位置が補充開始レベルよりも高い場合にはポンプ５４は駆動されないため、この場合、減圧ポンプ５５１のＯＦＦ条件が成立しないとされる（ステップＳ２５）。印刷装置１では、減圧ポンプ５５１のＯＦＦ条件が成立するか否かが所定時間毎に繰り返し確認される（ステップＳ２４，Ｓ２５）。そして、図９中の時刻Ｔ１２となり、ポンプ５４の駆動が開始されたことが確認されると（図９の上段では、第２インクタンク５１からのインクの流出が生じている。）（ステップＳ２４，Ｓ２５）、減圧ポンプ５５１が停止される（ステップＳ２６）。

続いて、気体導入機構５５３のＯＮ条件が成立するか否かが確認される（ステップＳ２７）。本動作例では、供給ライン５２のポンプ５４の駆動が気体導入機構５５３のＯＮ条件とされ、ポンプ５４の停止が気体導入機構５５３のＯＦＦ条件とされる。したがって、ポンプ５４が駆動される図９中の時刻Ｔ１２では、気体導入機構５５３のＯＮ条件が成立することが確認され（ステップＳ２８）、気体導入機構５５３の駆動が開始される（すなわち、気体導入機構５５３がＯＮとされる。）（ステップＳ２９）。なお、本動作例では、減圧ポンプ５５１のＯＦＦ条件と気体導入機構５５３のＯＮ条件とが一致するため、減圧ポンプ５５１の停止直後のステップＳ２７の処理では気体導入機構５５３のＯＮ条件が必ず成立する（ステップＳ２１，Ｓ２２の処理にて減圧ポンプ５５１のＯＮ条件が成立しないとされた場合も同様。）。

図１０はポンプ５４による第２インクタンク５１からのインクの流出流量を示す図である。図１０の縦軸は第２インクタンク５１からのインクの流出流量を示し、横軸は第１インクタンク３４内の圧力と第２インクタンク５１内の圧力との差（以下、「インクタンク間の圧力差」という。）を示している。

印刷装置１では、図１０に示すように、ポンプ５４を一定の条件にて駆動する場合における第２インクタンク５１からのインクの流出流量とインクタンク間の圧力差との関係が予め取得されており、第１インクタンク３４の設定補助圧力と第２インクタンク５１の設定循環圧力との差（大気圧と設定循環圧力との差にほぼ等しい。）を用いて図１０の関係を参照することにより、第２インクタンク５１からのインクの流出流量（以下、「通常流出流量」という。）が特定される。

また、既述のように、気体導入機構５５３による第２インクタンク５１内への空気の導入流量と気体導入バルブ５５７の開閉動作の周波数との関係も図５に示すように準備されており、印刷装置１では、通常流出流量から設定流量（すなわち、第１インクタンク３４から第２インクタンク５１内へのインクの流入流量）を引いた値に等しい空気の導入流量（または、当該値に所定の係数を乗じたものと等しい空気の導入流量。以下同様。）が得られる気体導入バルブ５５７の開閉動作の周波数が特定され、気体導入機構５５３の駆動時には、この周波数にて気体導入バルブ５５７の開閉動作が行われる。これにより、ポンプ５４の駆動により第２インクタンク５１からインクが流出する間も、第２インクタンク５１内がほぼ設定循環圧力にて一定に保たれる。なお、気体導入機構５５３の駆動時に、第２インクタンク５１内の圧力に基づいて気体導入バルブ５５７の開閉動作の周波数が制御（変更）されてもよい。

実際には、ポンプ５４による第２インクタンク５１からのインクの流出流量は、第２インクタンク５１内の負圧による第１インクタンク３４から第２インクタンク５１へのインクの流入流量よりも十分に多くなっている。図１０に示す第２インクタンク５１からのインクの流出流量とインクタンク間の圧力差との関係は、インクタンク間の鉛直方向の距離にも依存するため、仮に、印刷装置１にてインクタンク間の位置関係が変更される場合には、変更後の状態にて第２インクタンク５１からのインクの流出流量とインクタンク間の圧力差との関係が取得される。

続いて、制御部４では、気体導入機構５５３のＯＦＦ条件が成立するか否かが確認される（ステップＳ３０）。第１インクタンク３４にてインクの液面の位置が補充停止レベルに到達していない場合にはポンプ５４は停止されないため、この場合、気体導入機構５５３のＯＦＦ条件が成立しないとされる（ステップＳ３１）。印刷装置１では、気体導入機構５５３のＯＦＦ条件が成立するか否かが所定時間毎に繰り返し確認される（ステップＳ３０，Ｓ３１）。そして、図９中の時刻Ｔ１３となり、ポンプ５４が停止されたことが確認されると（図９の上段では、第２インクタンク５１からのインクの流出が０となっている。）（ステップＳ３０，Ｓ３１）、気体導入機構５５３が停止される（ステップＳ３２）。

印刷装置１では、ステップＳ２１に戻って、ポンプ５４の停止により減圧ポンプ５５１のＯＮ条件が成立することが確認され（ステップＳ２２）、減圧ポンプ５５１の駆動が開始される（ステップＳ２３）。そして、圧力センサ５５２における第２インクタンク５１内の圧力の測定値に基づいて減圧ポンプ５５１が制御されることにより、第２インクタンク５１内が設定循環圧力にて一定に保たれる。このようにして、印刷装置１ではステップＳ２１〜Ｓ３２の処理が繰り返される。

実際には、上記ステップＳ２１〜Ｓ３２の処理に並行して行われる図７のステップＳ１２における印刷動作により、循環経路の全体におけるインクの量が漸次減少する。そして、図３の第２インクタンク５１内のインクの液面の位置が補充開始レベル以下となると、補充ライン５６１のバルブ５６２を開放することにより、大気圧とされるメインインクタンク５６から、設定循環圧力とされる第２インクタンク５１内にインクが補充される。

印刷装置１では第２インクタンク５１内の圧力とメインインクタンク５６から第２インクタンク５１内へのインクの流入流量との関係が予め取得されており、設定循環圧力におけるメインインクタンク５６から第２インクタンク５１内へのインクの流入流量（以下、「補充流量」という。）が既知となっている。したがって、第２インクタンク５１からインクを流出させるポンプ５４の駆動中に（すなわち、ステップＳ２９とステップＳ３２との間にて）、メインインクタンク５６から第２インクタンク５１内へのインクの補充を行う際には、第２インクタンク５１からのインクの流出流量（すなわち、通常流出流量）から設定流量と補充流量との和を引いた値に等しい空気の導入流量が得られる周波数（図５に示す関係を用いて特定される。）にて気体導入バルブ５５７の開閉動作が行われることにより、第２インクタンク５１内が設定循環圧力にて一定に保たれる。なお、補充流量は通常流出流量よりも十分に少なくなっており、好ましくは第１インクタンク３４から第２インクタンク５１内へのインクの流入流量の１／５以下とされ、本実施の形態では、全てのヘッド３２における最大のインク消費量（単位時間当たりの消費量）の２倍程度とされる。

また、メインインクタンク５６から第２インクタンク５１内へのインクの補充中に、ポンプ５４が停止される際には（すなわち、気体導入機構５５３が停止されて減圧ポンプ５５１が駆動される際には（ステップＳ３０〜Ｓ３２，Ｓ２１〜Ｓ２３））、設定流量と補充流量との和に相当する量の空気が排出可能となる減圧ポンプ５５１の制御パラメータの初期値を用いつつ、圧力センサ５５２の測定値に基づいて減圧ポンプ５５１が制御され、第２インクタンク５１内が設定循環圧力にて一定に保たれる。

以上のようにして、印刷装置１では、ポンプ５４の停止中における減圧ポンプ５５１による第２インクタンク５１内の減圧（ステップＳ２１〜Ｓ２６）、および、ポンプ５４の駆動中における第２インクタンク５１内への空気の導入（ステップＳ２７〜Ｓ３２）が繰り返し行われ、循環経路におけるインクの循環中に第２インクタンク５１内が設定循環圧力にて一定に保たれる。そして、図７のステップＳ１３にてインクの循環が停止されると、第２インクタンク５１内の圧力変動を低減する動作も終了する。

ところで、印刷装置１において、第２インクタンク５１内を設定循環圧力として第１インクタンク３４から第２インクタンク５１への連続的なインクの流入を開始した後に、減圧ポンプ５５１および気体導入機構５５３を駆動させない比較例の動作の場合、図１１中の符号Ａ１を付す矢印の期間では、第１インクタンク３４から第２インクタンク５１内への連続的なインクの流入により、図１１の上段に示すように第２インクタンク５１内のインクの液面の位置が上昇し、図１１の下段に示すように第２インクタンク５１内の圧力が増大する（負圧が低下する。）。また、図１１中の符号Ａ２を付す矢印の期間では、ポンプ５４の駆動による第２インクタンク５１からのインクの流出により、図１１の上段に示すように、第２インクタンク５１内のインクの液面の位置が低下し、図１１の下段に示すように第２インクタンク５１内の圧力が低下する（負圧が増大する。）。このように、第２インクタンク５１内のインクの液面の位置の変化により、図１１の下段にて第２インクタンク５１内の圧力を示す線がのこぎり状になり、圧力が大きく変動してしまう。

第２インクタンク５１内の圧力が変化すると、第１インクタンク３４からヘッド３２を経由して第２インクタンク５１に至る回収流路におけるインクの流量も変化し、これにより、第１インクタンク３４からヘッド３２までの圧力損失（例えば、数ｍｂａｒ）が変化して、吐出口におけるインクの圧力が変動する。その結果、吐出口におけるインクのメニスカスの状態が変動して、吐出口に対する基材９上のインクの着弾位置等が変動してしまう。また、印刷装置１の小型化に伴って第２インクタンク５１を小さくする場合、第２インクタンク５１内の空気容積が減少するため、第２インクタンク５１およびヘッド３２における圧力変動の幅（極大値と極小値との差）が増大してしまう。

これに対し、印刷装置１では、圧力センサ５５２にて第２インクタンク５１内の圧力を測定しつつ減圧ポンプ５５１および気体導入機構５５３を制御することにより、第２インクタンク５１内への連続的なインクの流入、および、第２インクタンク５１からの断続的なインクの流出による第２インクタンク５１内の圧力変動が低減され、回収流路におけるインクの流量変動も低減される。その結果、ヘッド３２の吐出口におけるインクの圧力変動を抑制して（例えば、±１ｍｂａｒの範囲内の圧力変動とされる。）、吐出口に対する基材９上のインクの着弾位置等の変動を抑制することが実現される。

なお、実際には、第１インクタンク３４内のインクの液面の位置も補充開始レベルと補充停止レベルとの間にて変動するが、既述のように、第１インクタンク３４内の圧力は、メニスカスコントローラである補助圧力調整機構３７により一定に保たれる。また、本実施の形態にて用いられるインクの比重はほぼ１とされ、印刷装置１では第１インクタンク３４内のインクの液面の位置の変動が±数ミリメートル（ｍｍ）の範囲内に調整されることにより、第１インクタンク３４内のインクの液面の位置の変動によるヘッド３２内のインクの圧力変動の幅は０．数ｍｂａｒ程度となる。したがって、上記手法を用いる場合には、このような圧力変動は問題とはならない。

ここで、気体導入バルブ５５７を一定時間（ただし、上記動作例における１回の開放時間よりも十分に長い。）開放することにより、第２インクタンク５１内に空気を導入することも考えられるが、この場合、第２インクタンク５１内への空気の導入流量を高精度に調整することが容易ではない。これに対し、気体導入機構５５３では、気体導入バルブ５５７にて開閉動作を高速に繰り返すことにより、第２インクタンク５１内への空気の導入流量を高精度に、かつ、容易に調整することができ、第２インクタンク５１内の圧力変動を安定して低減することが可能となる。

また、印刷装置１では、ポンプ５４により第２インクタンク５１から第１インクタンク３４へと供給されるインクの流量に従って、気体導入機構５５３により第２インクタンク５１内に導入される空気の流量が決定されることにより、第２インクタンク５１内に導入される空気の過不足が生じることを抑制することができ、第２インクタンク５１内の圧力変動を精度よく低減することができる。

上記動作例では、第２インクタンク５１からインクを流出させるポンプ５４の駆動時に減圧ポンプ５５１の駆動が停止されるが、第１インクタンク３４およびメインインクタンク５６から第２インクタンク５１内へのインクの流入流量と同じ流量の空気（または、流入流量に所定の係数を乗じたものと同じ流量の空気）が減圧ポンプ５５１により排出されるように、駆動電圧を変更しつつ減圧ポンプ５５１がインクの循環中に常時駆動されてもよい。この場合、減圧ポンプ５５１の駆動に並行して図８中のステップＳ２７〜Ｓ３２の処理が繰り返し行われることとなり、ポンプ５４の駆動時には、通常流出流量に等しい空気の導入流量が得られる周波数（図５に示す関係を用いて特定される。）にて気体導入バルブ５５７の開閉動作が行われる。このように、インクの循環中に減圧ポンプ５５１を常時駆動する場合には、上記動作例のポンプ５４の停止時における減圧ポンプ５５１の制御の遅れやオーバーシュート等を抑制することが可能となる。

なお、ポンプ５４の停止時のみに減圧ポンプ５５１を駆動する上記動作例において、減圧ポンプ５５１の駆動開始時の駆動電圧を低くして空気の排出流量を少なくし、その後、駆動電圧を漸次増大して空気の排出流量を滑らかに増大させることにより、減圧ポンプ５５１の駆動開始時における第２インクタンク５１内の圧力のオーバーシュートを抑制することも可能である。

第２インクタンク５１内の圧力をほぼ一定に保つ上記動作例では、図３の補助圧力調整機構３７において、大きなエアバッファが設けられるとともに、補助圧力調整機構３７と第１インクタンク３４との間の圧力調整管の直径や、エアフィルタ３７１のサイズが比較的大きくされることにより、第１インクタンク３４内への断続的なインクの流入、および、第１インクタンク３４からの連続的なインクの流出による第１インクタンク３４内の圧力変動が抑制され（実際には、第１インクタンク３４内の圧力がほぼ一定に調整され）、ヘッド３２の吐出口におけるインクの圧力が一定とされるが、小型の補助圧力調整機構３７（エアバッファ等も小型となる。）を設ける場合には、第１インクタンク３４内の圧力を一定に保つことが困難となる。

以下、本発明の第２の実施の形態として、小型の補助圧力調整機構３７が設けられる印刷装置１において、ヘッド３２の吐出口におけるインクの圧力を一定にする動作例について図８を参照して説明する。

本動作例では、設定循環圧力を中央とする第２インクタンク５１内の圧力の許容変動範囲が予め設定されており、図４の圧力センサ５５２による第２インクタンク５１内の圧力の測定値が許容変動範囲の上限圧力以上となる状態が減圧ポンプ５５１のＯＮ条件とされ、上限圧力よりも低くなる（実際には上限圧力よりも僅かに低い値以下となる）状態が減圧ポンプ５５１のＯＦＦ条件とされる。また、第２インクタンク５１内の圧力の測定値が許容変動範囲の下限圧力以下となる状態が気体導入機構５５３のＯＮ条件とされ、下限圧力よりも高くなる（実際には下限圧力よりも僅かに高い値以上となる）状態が気体導入機構５５３のＯＦＦ条件とされる。

印刷装置１では、減圧ポンプ５５１のＯＮ条件が成立するか否かが確認される（ステップＳ２１）。成立しない場合には（ステップＳ２２）、気体導入機構５５３のＯＮ条件が成立するか否かが確認され（ステップＳ２７）、成立しない場合には（ステップＳ２８）、ステップＳ２１に戻って減圧ポンプ５５１のＯＮ条件が成立するか否かが確認される。このようにして、減圧ポンプ５５１のＯＮ条件、または、減圧ポンプ５５１のＯＮ条件が成立するまで印刷装置１の状態が確認される。

図１２は第２インクタンク５１内の圧力を示す図である。図１２中の符号Ｄ２１を付す期間では、供給ライン５２のポンプ５４が停止されており、第２インクタンク５１からのインクの流出はなく、第２インクタンク５１内への連続的なインクの流入によるインクの液面の位置の上昇に伴って圧力が漸次上昇している。そして、時刻Ｔ２１にて圧力センサ５５２による第２インクタンク５１内の圧力の測定値が許容変動範囲（図１２中に符号Ｒ１を付す矢印にて示す。）の上限圧力に到達し、減圧ポンプ５５１のＯＮ条件が成立することが確認されると（ステップＳ２１，Ｓ２２）、減圧ポンプ５５１の駆動が開始される（ステップＳ２３）。

このとき、圧力センサ５５２の測定値、および、第２インクタンク５１内へのインクの流入流量（設定流量）に基づいて減圧ポンプ５５１が制御されることにより、図１２中の符号Ｄ２２を付す期間では実線にて示すように第２インクタンク５１内がほぼ上限圧力にて一定に保たれる。図１２では、減圧ポンプ５５１を駆動しない場合における第２インクタンク５１内の圧力の変化を破線にて部分的に示しており、図１２より、第２インクタンク５１内の圧力が許容変動範囲Ｒ１よりも高くなる場合に、減圧ポンプ５５１の駆動により第２インクタンク５１内が減圧されていることが判る。

印刷装置１では、減圧ポンプ５５１のＯＦＦ条件が成立するか否かが所定時間毎に繰り返し確認される（ステップＳ２４，Ｓ２５）。そして、図１２中の時刻Ｔ２２となり第２インクタンク５１内の圧力の測定値が上限圧力よりも僅かに低い指定値以下となったことが確認されると（ステップＳ２４，Ｓ２５）、減圧ポンプ５５１が停止される（ステップＳ２６）。実際には、供給ライン５２のポンプ５４を駆動して第２インクタンク５１からのインクの流出が始まった直後に（すなわち、第２インクタンク５１内のインクの液面の位置が低下し始めた直後に）、第２インクタンク５１内の圧力の測定値が指定値以下となる。

図１２中の符号Ｄ２３を付す期間では、第２インクタンク５１からのインクの流出、および、第２インクタンク５１内へのインクの流入が行われている。この間、上記ステップＳ２７，Ｓ２８，Ｓ２１，Ｓ２２の処理が繰り返され、時刻Ｔ２３にて第２インクタンク５１内の圧力の測定値が許容変動範囲Ｒ１の下限圧力に到達し、気体導入機構５５３のＯＮ条件が成立することが確認されると（ステップＳ２７，Ｓ２８）、気体導入機構５５３の駆動が開始される（ステップＳ２９）。

このとき、第２インクタンク５１からのインクの流出流量（通常流出流量）、および、第２インクタンク５１内へのインクの流入流量（設定流量）に基づいて特定される周波数にて気体導入バルブ５５７の開閉動作が行われることにより、図１２中の符号Ｄ２４を付す期間では実線にて示すように第２インクタンク５１内が下限圧力にて一定に保たれる。図１２では、気体導入機構５５３を駆動しない場合における第２インクタンク５１内の圧力の変化を破線にて部分的に示しており、図１２より、第２インクタンク５１内の圧力が許容変動範囲Ｒ１よりも低くなる場合に、気体導入機構５５３の駆動により第２インクタンク５１内が加圧されていることが判る。

印刷装置１では、気体導入機構５５３のＯＦＦ条件が成立するか否かが所定時間毎に繰り返し確認される（ステップＳ３０，Ｓ３１）。そして、図１２中の時刻Ｔ２４となり第２インクタンク５１内の圧力の測定値が下限圧力よりも僅かに高い指定値以上となったことが確認されると（ステップＳ３０，Ｓ３１）、気体導入機構５５３が停止される（ステップＳ３２）。実際には、ポンプ５４を停止して第２インクタンク５１からのインクの流出がなくなった直後に（すなわち、第２インクタンク５１内のインクの液面の位置が上昇し始めた直後に）、第２インクタンク５１内の圧力の測定値が指定値以上となる。

このようにして、ステップＳ２１〜Ｓ３２の処理を繰り返すことにより、印刷装置１では、第２インクタンク５１内の圧力が許容変動範囲Ｒ１よりも高くなる場合に、減圧ポンプ５５１の駆動による第２インクタンク５１内からの空気の排出が行われ、第２インクタンク５１内の圧力が許容変動範囲Ｒ１よりも低くなる場合に、気体導入機構５５３の駆動による第２インクタンク５１内への空気の導入が行われ、第２インクタンク５１内の圧力が許容変動範囲Ｒ１内にて保たれる。

ところで、上記動作例において、供給ライン５２のポンプ５４を駆動しない期間（図１３中に符号Ｄ３１を付す矢印にて示す。）では、図１３の最上段に示すように、第１インクタンク３４内のインクの液面の位置が漸次低下し、ポンプ５４を駆動する期間（図１３中に符号Ｄ３２を付す矢印にて示す。）では、第１インクタンク３４内のインクの液面の位置が漸次上昇する。

このとき、図３の小型の補助圧力調整機構３７により、第１インクタンク３４内の減圧、および、第１インクタンク３４内への気体（空気）の導入が行われ、第１インクタンク３４内を設定補助圧力にて保つための動作が行われるが、実際には、図１３の上から２段目にて符号７２１を付す実線にて示すように、第１インクタンク３４内の圧力は設定補助圧力を中央としつつインクの液面の位置の変化に倣って変化する。以下の説明では、第１インクタンク３４内の圧力変動の範囲（図１３の上から２段目にて符号Ｒ２を付す矢印にて示す。）を調整変動範囲という。なお、図１３の２段目では、第１インクタンク３４から第２インクタンク５１への連続的なインクの流入の開始時に第１インクタンク３４内を設定補助圧力とした後、仮に補助圧力調整機構３７を停止した場合における第１インクタンク３４内の圧力の変化を符号７２２を付す破線にて示している。

ここで、第２インクタンク５１内を設定循環圧力として第１インクタンク３４から第２インクタンク５１への連続的なインクの流入を開始した後に、減圧ポンプ５５１および気体導入機構５５３を駆動させない比較例の動作の場合、第１インクタンク３４から連続的にインクが流入する第２インクタンク５１では、図１３の上から３段目および４段目に示すように、ポンプ５４が停止している期間Ｄ３１の全体にてインクの液面の位置および圧力が漸次上昇し、ポンプ５４が駆動している期間Ｄ３２の全体にてインクの液面の位置および圧力が漸次低下する。

第１インクタンク３４からヘッド３２を経由して第２インクタンク５１に至る回収流路におけるインクの流量は、第１インクタンク３４と第２インクタンク５１との圧力差に依存することにより、図１３の上から５段目にて符号７３１を付す実線にて示すように、ポンプ５４が停止している期間Ｄ３１にてインクの流量が漸次減少し、ポンプ５４が駆動している期間Ｄ３２にてインクの流量が漸次増大する。なお、図１３の上から５段目には、図１３の２段目にて線７２２にて示す第１インクタンク３４内の圧力変化（補助圧力調整機構３７を停止した場合の圧力変化）に対応するインクの流量の変化を符号７３２を付す破線にて示している。

実際には、図１３の５段目にて線７３１にて示すインクの流量の変化により、第１インクタンク３４からヘッド３２に至る流路における圧力損失（以下、単に「第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失」という。）も、図１３の最下段に示すように、ポンプ５４が停止している期間Ｄ３１にて漸次減少し、ポンプ５４が駆動している期間Ｄ３２にて漸次増大する。

このとき、図１３の２段目および最下段に示すように、第１インクタンク３４内の圧力が減少する際に、第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失も減少し、第１インクタンク３４内の圧力が増大する際に、第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失も増大するため、ヘッド３２におけるインクの圧力に着目すると、第１インクタンク３４内の圧力と、第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失とは互いに打ち消し合うように（すなわち、ヘッド３２内のインクの圧力の変動が低減するように）変化する。

実際には、インクの循環開始後に減圧ポンプ５５１および気体導入機構５５３を駆動させない比較例の動作の場合には、インクの流量の変化による第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失の変動幅が第１インクタンク３４内の圧力変動の幅よりも大幅に大きくなり、その結果、ヘッド３２の吐出口におけるインクの圧力が大きく変動して吐出口に対するインクの着弾位置等の変動が生じてしまう。

よって、図８を参照して説明した上記動作例では、第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失の変動幅が、第１インクタンク３４内の圧力変動の幅と近似する（等しい場合を含む。）ように、第２インクタンク５１内の圧力の許容変動範囲を設定してインクの流量の変化を制限することにより、吐出口におけるインクの圧力がおよそ一定にされる。以下、許容変動範囲を求める作業について図１４を参照しつつ説明する。

許容変動範囲を求める際には、まず、図３のヘッドユニット３３における１つのヘッド３２に代えて、ヘッド３２と同様の内部流路を有する測定用の部材を設けることにより、ダミーユニットが作製されて印刷装置１に取り付けられる。続いて、第２インクタンク５１内を負圧にした後、流量調整バルブ５３１を調整することにより複数通りのインクの流量にて回収流路にインクを流しつつ、測定用の部材においてインク導入管３５１近傍の位置に設けた孔部におけるインクの圧力、および、インク導入管３５１において第１インクタンク３４近傍の位置に設けた孔部におけるインクの圧力を測定することにより、第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失と回収流路におけるインクの流量との関係が求められる（ステップＳ４１）。

印刷装置１では、ヘッド３２からのインクの安定した吐出、インク循環機構５の全体におけるインクの温度調整、および、ドライバ回路の冷却等を考慮して設定流量が定められており、設定流量をおよそ中央として上記測定における複数通りのインクの流量が決定されている。実際には、第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失は回収流路におけるインクの流量に対して線形に変化し（または、上記関係が一次近似される。）、例えば設定流量における圧力損失が５ｍｂａｒである場合に、インクの流量が設定流量に対して±１０％の範囲にて変動すると、圧力損失は±０．５ｍｂａｒの範囲にて変動することとなる。

続いて、ダミーユニットをヘッドユニット３３に取り替えた後、図３の第１インクタンク３４および第２インクタンク５１内がそれぞれ設定補助圧力および設定循環圧力とされ、この状態において、インク流量測定部５３２にて測定される実際のインクの流量が設定流量となるように、流量調整バルブ５３１が調整される。これにより、流量調整バルブ５３１が電磁バルブである場合は開度を定める電圧が決定され、手動バルブである場合は開度を定める調整部の位置が決定される（ステップＳ４２）。なお、このような作業は装置の設計段階にて必要となるものであり、流量調整バルブ５３１と同じ圧力損失を生じさせる細い管が、流量調整バルブ５３１に代えて設けられてもよい。

流量調整バルブ５３１が調整されると、設定循環圧力を中央として同じ値だけ離れた上限圧力および下限圧力が設定され、ポンプ５４の駆動および停止を伴う通常のインク循環動作と共に上記ステップＳ２１〜Ｓ３２の動作を行いつつインク流量測定部５３２にてインクの流量が測定され、インクの流量の変動幅が求められる。そして、上限圧力と下限圧力との差を複数通りに変更しつつ（ただし、設定循環圧力が上限圧力と下限圧力との間の中央とされる。）、上記作業が繰り返されることにより、上限圧力と下限圧力との差である許容変動範囲の幅とインクの流量の変動幅との関係が求められる（ステップＳ４３）。

許容変動範囲の幅とインクの流量の変動幅との関係が求められると、第２インクタンク５１内を設定循環圧力として第１インクタンク３４から第２インクタンク５１への連続的なインクの流入を開始した後に、減圧ポンプ５５１および気体導入機構５５３を駆動させることなく、ポンプ５４の駆動および停止を伴うインク循環動作が行われる。このとき、補助圧力調整機構３７が駆動されており、補助圧力調整機構３７の圧力センサにより第１インクタンク３４内の圧力の変化が取得され、第１インクタンク３４内の圧力変動の幅（すなわち、調整変動範囲の幅）が求められる（ステップＳ４４）。

続いて、ステップＳ４１にて取得された第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失と回収流路におけるインクの流量との関係において、第１インクタンク３４内の圧力変動の幅（調整変動範囲の幅）と同じ圧力損失の幅になるインクの流量の範囲の幅が求められ、当該幅（変動幅）を用いて、ステップＳ４３にて取得された許容変動範囲の幅とインクの流量の変動幅との関係を参照することにより許容変動範囲の幅が特定される（ステップＳ４５）。これにより、第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失の変動幅が、第１インクタンク３４内の圧力変動の幅と近似する許容変動範囲が求められ、この許容変動範囲を用いて上記ステップＳ２１〜Ｓ３２の動作が、実際の印刷動作に並行して行われる。

以上に説明したように、第２の実施の形態に係る印刷装置１では、第１インクタンク３４内への断続的なインクの流入、および、第１インクタンク３４からの連続的なインクの流出による第１インクタンク３４内の圧力変動が、補助圧力調整機構３７によりおよそ一定の調整変動範囲内に調整される。そして、許容変動範囲に従って減圧ポンプ５５１および気体導入機構５５３を駆動する際に、回収流路におけるインクの流量変動による第１インクタンク３４からヘッド３２に至る流路の圧力損失の変動幅が調整変動範囲の幅に近似するように許容変動範囲が設定される。これにより、第１インクタンク３４内の圧力と、第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失とが、ヘッド３２の吐出口におけるインクの圧力の変動を低減する（すなわち、変動幅を小さくする）ように変化することを利用して、ヘッド３２の吐出口におけるインクの圧力をおよそ一定にすることができる。その結果、印刷の際に、吐出口に対する基材９上のインクの着弾位置等の変動が生じることを抑制することができる。

なお、実際には、印刷時におけるヘッド３２でのインクの消費が、第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失に影響を及ぼすが、全てのヘッド３２における最大のインク消費量（単位時間当たり）は設定流量の１／１０倍程度（通常の描画率は３０％程度であるため、インク消費量の設定流量に対する割合はさらに低くなる。）であるため、印刷画像の質に対する影響は僅かである（すなわち、許容範囲内となる。）。

また、印刷装置１では、インクの流量の変動が小さくなるように比較的狭い許容変動範囲を設定して、第１インクタンク３４とヘッド３２との間の圧力損失の変動幅を小さくしておき、この圧力損失の変動幅に近似する幅の調整変動範囲となるように、補助圧力調整機構３７が制御されてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

図４の気体導入機構５５３では、気体導入管５５４の第２インクタンク５１とは反対側の端部がフィルタ５５５を介して大気に開放されていることにより、第２インクタンク５１内への気体の導入を安価に行うことが可能となるが、気体導入管５５４の第２インクタンク５１とは反対側の端部が窒素等の気体の供給源に接続され、第２インクタンク５１内に当該気体が導入されてもよい。

上記第１および第２の実施の形態では、デューティ比を５０％として気体導入バルブ５５７の開閉動作の周波数を変更することにより第２インクタンク５１内への空気の導入流量を調整することが可能とされるが、開閉動作の周波数を一定としつつデューティ比を変更することにより、空気の導入流量が調整されてもよい。また、気体導入機構５５３は、第２インクタンク５１内に気体を導入して第２インクタンク５１内の圧力変動を低減することが可能であるならば、他の構成にて実現されてもよい。

また、図３の印刷装置１では、１つのヘッドユニット３３がインク循環機構５に接続されるが、同様の構造の複数のヘッドユニット３３がインク循環機構５に接続されてもよい。この場合、好ましくは供給ライン５２の第２インクタンク５１とは反対側が複数の分岐供給ラインに分岐して複数のヘッドユニット３３の第１インクタンク３４にそれぞれ接続され、回収ライン５３の第２インクタンク５１とは反対側が複数の分岐回収ラインに分岐して複数のヘッドユニット３３のマニホールド本体３６にそれぞれ接続され、１つの補助圧力調整機構３７からの圧力調整管が分岐して複数のヘッドユニット３３の第１インクタンク３４に接続される。この場合、複数のヘッドユニット３３を走査方向に並べることにより、幅方向の記録解像度を増大することが可能となり、幅方向に並べることにより、幅の大きな基材９上の広範囲に画像を印刷することが可能となる。

このように、複数のヘッドユニット３３の多数のヘッド３２が第２インクタンク５１に接続される場合、第２インクタンク５１内へのインクの流入流量、および、第２インクタンク５１からのインクの流出流量も多くなるが、上記動作例と同様にして、減圧ポンプ５５１および気体導入機構５５３を制御することにより、第２インクタンク５１内の圧力変動を低減することができ、第２インクタンク５１内の圧力変動に起因するヘッド３２の吐出口におけるインクの圧力変動を抑制して、印刷の際に、吐出口に対する基材９上のインクの着弾位置等の変動が生じることを抑制することができる。

なお、複数のヘッドユニット３３が設けられる印刷装置にて、許容変動範囲を設定する上記第２の実施の形態に係る動作を行う際には、上記複数の分岐回収ラインのそれぞれに流量調整バルブが設けられ、複数のヘッドユニット３３の第１インクタンク３４にてインクの量（液面の位置）が同じになり、第１インクタンク３４へのインクの補充タイミングが一致するように、これらの流量調整バルブが制御されることが好ましい。

図１の印刷装置１（いわゆる、ロールｔｏロール方式の印刷装置）では、基材９を走査方向に移動する搬送部２７により、複数の吐出口の配列方向に交差する走査方向に基材９が吐出部３に対して一定速度にて移動するが、印刷装置１では印刷時に吐出部３を走査方向に移動する機構が設けられてもよい。また、図１５に示す印刷装置１ａ（枚葉式の印刷装置）のように、矩形の基材９を保持するステージ２１、および、ステージ２１を走査方向（図１５中のＹ方向）に移動するステージ移動機構２２が設けられてもよい。このように、基材９を吐出部３に対して相対的に走査方向に移動する走査機構は様々な構成にて実現可能である。なお、図１５の印刷装置１ａでは、基台２０上に設けられる位置検出モジュール２３により、基台２０に対するステージ２１の位置が検出可能となっている。

インクを効率よく脱気することが可能なインク循環式の印刷装置１，１ａにおける印刷媒体は、シート状の基材９以外に、プラスチックにて形成される板状の部材や印刷用紙等であってもよい。

第１の実施の形態に係る印刷装置の外観を示す斜視図である。 吐出部の底面図である。 インク循環機構の構成を示す図である。 圧力調整機構および第２インクタンクの近傍の構成を示す図である。 第２インクタンク内に導入される空気の流量と気体導入バルブの開閉動作の周波数との関係を示す図である。 気体導入バルブの開閉動作を説明するための図である。 印刷装置における印刷に係る動作の流れを示す図である。 第２インクタンク内の圧力変動を低減する動作の流れを示す図である。 第２インクタンクにおけるインクの流出流量および流入流量を示す図である。 インクの流出流量とインクタンク間の圧力差との関係を示す図である。 比較例における第２インクタンク内のインクの液面の位置および圧力を示す図である。 第２の実施の形態に係る第２インクタンク内の圧力を示す図である。 第１インクタンク内のインクの液面の位置および圧力を示す図である。 許容変動範囲を求める作業の流れを示す図である。 印刷装置の他の例を示す図である。

符号の説明

１，１ａ 印刷装置
４ 制御部
９ 基材
３２ ヘッド
３４ 第１インクタンク
３７ 補助圧力調整機構
５１ 第２インクタンク
５２ 供給ライン
５３ 回収ライン
５４ ポンプ
３２１ 吐出口
３５１ インク導入管
５５１ 減圧ポンプ
５５２ 圧力センサ
５５３ 気体導入機構
５５４ 気体導入管
５５５ フィルタ
５５７ 気体導入バルブ
Ｓ１２，Ｓ２１〜Ｓ３２ ステップ

Claims (6)

1. インクジェット方式の印刷装置であって、
   所定の配列方向に配列された複数の吐出口から、前記配列方向に交差する方向に前記複数の吐出口に対して相対的に移動する印刷媒体に向けてインクの微小液滴を吐出するヘッドと、
   前記ヘッドの近傍にてインクを貯溜して前記ヘッドに接続される第１インクタンクと、
   インクを貯溜し、供給ラインを介して前記第１インクタンクに接続されるとともに、回収ラインを介して前記ヘッドに接続される第２インクタンクと、
   前記供給ラインに設けられ、前記第２インクタンク内のインクを前記第１インクタンクに断続的に供給するポンプと、
   前記第２インクタンク内を減圧することにより、前記第１インクタンクから前記ヘッドを経由して前記第２インクタンクに至る回収流路をインクにて満たした状態で前記回収流路を介して前記第１インクタンクから前記第２インクタンクへとインクを連続的に戻す減圧機構と、
   前記第２インクタンク内に気体を導入する気体導入機構と、
   前記第２インクタンク内の圧力を測定する圧力センサと、
   前記圧力センサにて前記第２インクタンク内の圧力を測定しつつ前記減圧機構および前記気体導入機構を制御することにより、前記第２インクタンク内への連続的なインクの流入、および、前記第２インクタンクからの断続的なインクの流出による前記第２インクタンク内の圧力変動を低減する制御部と、
   を備えることを特徴とする印刷装置。
2. 請求項１に記載の印刷装置であって、
   前記気体導入機構が、
   前記第２インクタンクに接続される気体導入管と、
   前記気体導入管に設けられ、開閉動作を高速に繰り返して前記第２インクタンク内に前記気体を導入するバルブと、
   を備えることを特徴とする印刷装置。
3. 請求項２に記載の印刷装置であって、
   前記気体導入機構が、前記気体導入管の前記第２インクタンクとは反対側の端部に設けられるフィルタを介して大気を前記気体として前記第２インクタンク内に導入することを特徴とする印刷装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の印刷装置であって、
   前記ポンプにより前記第２インクタンクから前記第１インクタンクへと供給されるインクの流量に従って、前記気体導入機構により前記第２インクタンク内に導入される前記気体の流量が決定されることを特徴とする印刷装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の印刷装置であって、
   前記第１インクタンク内への断続的なインクの流入、および、前記第１インクタンクからの連続的なインクの流出による前記第１インクタンク内の圧力変動を一定の調整変動範囲内に調整する圧力調整機構をさらに備え、
   前記第２インクタンク内の圧力の許容変動範囲が予め設定されており、
   前記制御部が、前記圧力センサによる前記第２インクタンク内の圧力の測定値が前記許容変動範囲よりも高くなる場合に前記減圧機構を駆動し、前記測定値が前記許容変動範囲よりも低くなる場合に前記気体導入機構を駆動し、
   前記回収流路におけるインクの流量変動による前記第１インクタンクから前記ヘッドに至る流路の圧力損失の変動幅が、前記調整変動範囲の幅に近似することを特徴とする印刷装置。
6. インクジェット方式の印刷装置における印刷方法であって、
   前記印刷装置が、
   所定の配列方向に配列された複数の吐出口から、前記配列方向に交差する方向に前記複数の吐出口に対して相対的に移動する印刷媒体に向けてインクの微小液滴を吐出するヘッドと、
   前記ヘッドの近傍にてインクを貯溜して前記ヘッドに接続される第１インクタンクと、
   インクを貯溜し、供給ラインを介して前記第１インクタンクに接続されるとともに、回収ラインを介して前記ヘッドに接続される第２インクタンクと、
   前記供給ラインに設けられ、前記第２インクタンク内のインクを前記第１インクタンクに断続的に供給するポンプと、
   前記第２インクタンク内を減圧することにより、前記第１インクタンクから前記ヘッドを経由して前記第２インクタンクに至る回収流路をインクにて満たした状態で前記回収流路を介して前記第１インクタンクから前記第２インクタンクへとインクを連続的に戻す減圧機構と、
   前記第２インクタンク内に気体を導入する気体導入機構と、
   前記第２インクタンク内の圧力を測定する圧力センサと、
   を備え、
   前記印刷方法が、
   ａ）前記圧力センサにて前記第２インクタンク内の圧力を測定しつつ前記減圧機構および前記気体導入機構を制御することにより、前記第２インクタンク内への連続的なインクの流入、および、前記第２インクタンクからの断続的なインクの流出による前記第２インクタンク内の圧力変動を低減する工程と、
   ｂ）前記ａ）工程に並行して、前記ヘッドから印刷媒体に向けてインクを吐出することにより印刷を行う工程と、
   を備えることを特徴とする印刷方法。

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