JP2016068327A - インクジェット印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により、速やかに双方のタンクの圧力を目的の値とするとともに、目的の圧力から外れた場合であっても、高い追従性により精度よく目的の圧力値に調整する。【解決手段】インクを吐出するノズルを有するインクジェットヘッド１１と、インクジェットヘッド１１に供給するインクを貯留する加圧タンク２１と、インクジェットヘッド１１から戻されたインクを貯留する負圧タンク２４と、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１を経て負圧タンク２４へとインクが循環するための循環経路と、負圧タンク２４から加圧タンク２１にインクを送液するインクポンプ２５と、加圧タンク２１の気層部分の圧力を調節する加圧ポンプ５２と、負圧タンク２４の気層部分の圧力を調節する負圧ポンプ５６と、加圧タンク２１の気層部分と負圧タンク２４の気層部分とを接続するエア経路６２と、エア経路６２を開閉する開閉弁５９とを有する。【選択図】 図２

Description

本発明は、インク循環式のインクジェット印刷装置に関する。

インクを循環させつつインクジェットヘッドからインクを吐出して印刷するインク循環式のインクジェット印刷装置が知られている。

インク循環式のインクジェット印刷装置として、加圧タンク及び負圧タンクをインクジェットヘッドの下方に配置し、負圧タンクから加圧タンクへ空気を送るためのエアポンプを備えたものがある。

このようなインクジェット印刷装置では、印刷を行う際、エアポンプにより負圧タンクから加圧タンクに空気を送ることで、負圧タンク、加圧タンクにそれぞれ負圧、正圧を付与する。これにより、加圧タンクからインクジェットヘッドへ向けてインクが流れる。インクジェットヘッドで消費されなかったインクは、負圧タンクに回収される。加圧タンクへは、負圧タンクからインクポンプによりインクが送られる。このようにタンク内に圧力差を生成することでインクを循環させながら吐出を行う。

このようなインクジェット印刷装置では、各タンク内の圧力を調整するための圧力調整機構が設けられている。圧力調整機構としては、例えば、タンク毎にエアポンプと圧力調整弁とを設け、圧力調整弁で大気開放することで、各タンク内部の圧力を調整している。また、例えば、タンク毎に圧力調整弁を設けるとともに、両タンクをエアポンプで接続させ、各タンク内部の圧力を調整する圧力調整機構もある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１５３００４号公報

しかしながら、タンク毎にエアポンプと電磁弁とを設ける圧力調整機構では、大気開放時の急激な圧力変動を抑えるための絞りが必要となる。その結果、急な圧力変化に対しての追従性が低下するという問題がある。

また、特許文献１に開示された技術のように、両タンクをエアポンプで接続させる構成においても、急な圧力変化に対しての追従性が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、簡易な構成により、速やかに双方のタンクの圧力を目的の値とするとともに、目的の圧力から外れた場合であっても、高い追従性により精度よく目的の圧力値に調整することができるインクジェット印刷装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るインクジェット印刷装置の第１の特徴は、インクを吐出するノズルを有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タンクと、前記インクジェットヘッドから戻されたインクを貯留する第２タンクと、前記第１タンクから前記インクジェットヘッドを経て前記第２タンクへとインクが循環するための循環経路と、前記第２タンクから前記第１タンクにインクを送液する送液手段と、前記第１タンクの気層部分の圧力を調節する第１気圧調整手段と、前記第２タンクの気層部分の圧力を調節する第２気圧調整手段と、前記第１タンクの気層部分と前記第２タンクの気層部分とを接続するエア経路と、前記エア経路を開閉する開閉弁とを有することにある。

本発明に係るインクジェット印刷装置の第２の特徴は、前記第１タンク内又は前記第２タンク内の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサによる検出結果に応じて前記第１気圧調整手段、前記第２気圧調整手段及び前記開閉弁の駆動を制御する駆動制御手段とをさらに備えることにある。

以上述べたように、本発明に係るインクジェット印刷装置の第１の特徴によれば、第１タンクの気層部分と第２タンクの気層部分とを接続するエア経路を設け、このエア経路を開閉弁により開閉するため、第１タンクと第２タンクとの間に圧力差を形成し、一方を加圧タンクとし、他方を負圧タンクとして用いる場合に、エア経路を通じて一方のタンクの圧力を他方のタンクへ移動させるという簡易な構成により、速やかに双方のタンクの圧力を目的の値とすることができる。このとき、開閉弁の開度を調整することにより圧力の移動量及び移動速度を調節できることから、高い追従性により精度よく目的の圧力値に調整することができる。

また、第１タンク及び第２タンクの間を連通させる開閉弁を設けることで、閉じた空間内でのみ空気のやり取りを行って圧力調整ができることから、タンク内の空気が外気との間で入れ替わる頻度を減らすことができ、エアフィルタの寿命を向上させることができる。さらには、水性インクを用いた場合にはインク中の水分蒸発を抑制できる。

本発明に係るインクジェット印刷装置の第２の特徴によれば、第１タンク内又は第２タンク内の圧力を検出する圧力センサに応じて、上記気圧調整や開閉弁の駆動を制御するため、急激な圧力変動を抑制することができ、急な圧力変化が生じた場合にも高い追従性によって圧力を調整することができる。

実施の形態に係るインクジェット印刷装置の構成を示すブロック図である。 図１に示すインクジェット印刷装置の印刷部及び圧力調整部の概略構成図である。 図１に示すインクジェット印刷装置の制御部の構成を示すブロック図である。 各インクタンク内の圧力変動の様子を示すグラフである。 （ａ）は、加圧タンク及び負圧タンクの圧力状態を示す説明図であり、同図（ｂ）は、各インクタンク内における加圧ポンプ、負圧ポンプ及び開閉弁の動作を示す説明図である。 インクジェット印刷装置１の印刷時における圧力調整機構の動作を説明するためのフローチャートである。 （ａ）は、図１に示すインクジェット印刷装置の圧力調整部の概略構成図であり、同図（ｂ）及び（ｃ）は、従来例に係る圧力調整機構を示す概略構成図である。 従来技術及び実施形態に係る不適正なタンク圧から適正なタンク圧までに回復するまでの経過時間を比較する説明図であり、（ａ）はインクタンク内の圧力変動の様子を示すグラフであり、同図（ｂ）は、不適切なタンク圧が発生した部分の拡大図である。

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若しくは同等の部位や構成要素には、同一若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。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

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、各構成部品の材質、形状、構造、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。

図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェット印刷装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示すインクジェット印刷装置の印刷部及び圧力調整部の概略構成図であり、図３は、図１に示すインクジェット印刷装置の制御部の構成を示すブロック図である。なお、以下の説明における上下方向は鉛直方向であり、図２における紙面の上下を上下方向とする。

図１に示すように、本実施の形態に係るインクジェット印刷装置１は、４つの印刷部２と、圧力調整部３と、搬送部４と、制御部５とを備える。

印刷部２は、インクを循環させつつ、搬送部４により搬送される用紙にインクを吐出して画像を印刷する。４つの印刷部２は、それぞれ異なる色（例えば、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ））のインクを吐出する。４つの印刷部２は、吐出するインクの色が異なる以外は、同様の構成を有する。

図２に示すように、印刷部２は、インクジェットヘッド１１と、インク循環部（請求項の循環経路に相当）１２と、インク供給部１３とを備える。

インクジェットヘッド１１は、インク循環部１２により供給されるインクを吐出する。インクジェットヘッド１１は、複数のヘッドモジュール１６からなる。

ヘッドモジュール１６は、ピエゾ式である。ヘッドモジュール１６は、インクを貯留するインクチャンバと、インクを吐出する複数のノズル（いずれも図示せず）とを有する。インクチャンバ内には、ピエゾ素子（図示せず）が配置されている。ピエゾ素子の駆動により、ノズルからインクが吐出される。

インク循環部１２は、インクを循環させつつインクジェットヘッド１１にインクを供給する。インク循環部１２は、加圧タンク（請求項の第１タンクに相当）２１と、分配器２２と、集合器２３と、負圧タンク（請求項の第２タンクに相当）２４と、インクポンプ（請求項のインク送液手段に相当）２５と、インク温度調整部２６と、インク温度センサ２７と、配管２８〜３０とを備える。

加圧タンク２１は、インクジェットヘッド１１に供給するインクを貯留する。加圧タンク２１のインクは、配管２８及び分配器２２を介してインクジェットヘッド１１に供給される。加圧タンク２１内には、インクの液面上に空気が充填される気室部分が形成されている。加圧タンク２１は、後述の配管６０を介して、後述の加圧共通気室５１に連通されている。加圧タンク２１は、インクジェットヘッド１１より低い位置（下方）に配置されている。

加圧タンク２１は、振動によりインクジェットヘッド１１のノズルのメニスカスが破壊されて分配器２２及び配管２８の内部のインクが加圧タンク２１に流れ落ちても、それを受け入れるだけの容量を有する。ただし、加圧タンク２１が大きすぎると装置の大型化を招く。このため、加圧タンク２１は、分配器２２及び配管２８の内部のインクがすべて加圧タンク２１に流れ落ちたときに満杯になる程度の容量を有する。

加圧タンク２１には、フロート部材３１と、加圧タンク液面センサ３２と、インクフィルタ３３とが設けられている。

フロート部材３１は、加圧タンク２１内のインクの液面高さが基準高さに達するまで、液面高さに応じて回動するように、加圧タンク２１内に支持軸（図示せず）により一端側が軸支されている。フロート部材３１の他端には、磁石（図示せず）が設けられている。

加圧タンク液面センサ３２は、加圧タンク２１内のインクの液面高さが基準高さに達しているか否かを検出するためのものである。基準高さは、加圧タンク２１の上端から所定距離だけ下の位置にある。加圧タンク液面センサ３２は、磁気センサからなり、液面高さが基準高さに達しているときのフロート部材３１の磁石を検出する。加圧タンク液面センサ３２は、フロート部材３１の磁石を検出している場合、すなわち、加圧タンク２１内の液面高さが基準高さ以上である場合、「オン」を示す信号を出力する。加圧タンク液面センサ３２は、フロート部材３１の磁石を検出していない場合、すなわち、加圧タンク２１内の液面高さが基準高さ未満である場合、「オフ」を示す信号を出力する。

インクフィルタ３３は、インク内のゴミ等を除去する。

分配器２２は、配管２８を介して加圧タンク２１から供給されるインクを、インクジェットヘッド１１の各ヘッドモジュール１６に分配する。

集合器２３は、インクジェットヘッド１１で消費されなかったインクを各ヘッドモジュール１６から集める。集合器２３により集められたインクは、配管２９を介して負圧タンク２４へと流れる。

負圧タンク２４は、インクジェットヘッド１１で消費されなかったインクを集合器２３から受け取って貯留する。また、負圧タンク２４は、後述するインク供給部１３のインクカートリッジ４６から供給されるインクを貯留する。負圧タンク２４内には、インクの液面上に空気が充填された気室部分が形成されている。負圧タンク２４は、後述の配管６１を介して、後述の負圧共通気室５５に連通されている。負圧タンク２４は、加圧タンク２１と同じ高さに配置されている。

負圧タンク２４は、振動によりインクジェットヘッド１１のノズルのメニスカスが破壊されてインクジェットヘッド１１、集合器２３、及び配管２９の内部のインクが負圧タンク２４に流れ落ちても、それを受け入れるだけの容量を有する。ただし、負圧タンク２４が大きすぎると装置の大型化を招く。このため、負圧タンク２４は、インクジェットヘッド１１、集合器２３及び配管２９の内部のインクがすべて負圧タンク２４に流れ落ちたときに満杯になる程度の容量を有する。

負圧タンク２４には、フロート部材３６と、負圧タンク液面センサ３７とが設けられている。

フロート部材３６、負圧タンク液面センサ３７は、それぞれ加圧タンク２１のフロート部材３１、加圧タンク液面センサ３２と同様のものである。負圧タンク液面センサ３７は、フロート部材３６の磁石を検出している場合、すなわち、負圧タンク２４内の液面高さが基準高さ以上である場合、「オン」を示す信号を出力する。負圧タンク液面センサ３７は、フロート部材３６の磁石を検出していない場合、すなわち、負圧タンク２４内の液面高さが基準高さ未満である場合、「オフ」を示す信号を出力する。基準高さは、負圧タンク２４の上端から所定距離だけ下の位置にある。

インクポンプ２５は、負圧タンク２４から加圧タンク２１へインクを送液する。インクポンプ２５は、配管３０の途中に設けられている。

インク温度調整部２６は、インク循環部１２におけるインクの温度を調整する。インク温度調整部２６は、配管２８の途中に設けられている。インク温度調整部２６は、ヒータ４１と、ヒータ温度センサ４２と、ヒートシンク４３と、冷却ファン４４とを備える。

ヒータ４１は、配管２８内のインクを加熱する。ヒータ温度センサ４２は、ヒータ４１の温度を検出する。ヒートシンク４３は、配管２８内のインクを冷却する。冷却ファン４４は、ヒートシンク４３に冷却風を送る。

インク温度センサ２７は、インク循環部１２におけるインクの温度を検出する。インク温度センサ２７は、配管２８の途中に設けられている。

配管２８は、加圧タンク２１と分配器２２とを接続する。配管２８の一部は、ヒータ４１を経由する部分とヒートシンク４３を経由する部分とに分岐している。配管２８には、加圧タンク２１から分配器２２に向かってインクが流れる。配管２９は、集合器２３と負圧タンク２４とを接続する。配管２９には、集合器２３から負圧タンク２４に向かってインクが流れる。配管３０は、負圧タンク２４と加圧タンク２１とを接続する。配管３０には、負圧タンク２４から加圧タンク２１に向かってインクが流れる。配管２８〜３０と分配器２２と集合器２３とにより、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１を経て負圧タンク２４へとインクが循環するための循環経路が構成される。

インク供給部１３は、インク循環部１２にインクを供給する。インク供給部１３は、インクカートリッジ４６と、配管４７と、インク供給弁４８とを備える。

インクカートリッジ４６は、印刷部２で印刷に用いるインクを収容している。インクカートリッジ４６内のインクは、配管４７を介して負圧タンク２４に供給される。

配管４７は、インクカートリッジ４６と負圧タンク２４とを接続する。配管４７には、インクカートリッジ４６から負圧タンク２４に向かってインクが流れる。

インク供給弁４８は、配管４７内のインクの流路を開閉する。インクカートリッジ４６から負圧タンク２４へインクを供給する際、インク供給弁４８が開かれる。

圧力調整部３は、各印刷部２の加圧タンク２１及び負圧タンク２４の圧力を調整する。圧力調整部３は、加圧共通気室５１と、加圧ポンプ（請求項の第１気圧調整手段に相当）５２と、加圧側大気開放弁５３と、加圧側圧力センサ（請求項の圧力センサに相当）５４と、負圧共通気室５５と、負圧ポンプ（請求項の第２気圧調整手段に相当）５６と、負圧側大気開放弁５７と、負圧側圧力センサ（請求項の圧力センサに相当）５８と、開閉弁５９と、４本の配管６０と、４本の配管６１と、エア経路６２と、配管６３〜６７と、エアフィルタ６８と、オーバーフローパン６９とを備える。

加圧共通気室５１は、各印刷部２の加圧タンク２１の圧力を等しくするための気室である。加圧共通気室５１は、４本の配管６０を介して４つの印刷部２の加圧タンク２１の気室部分と連通されている。これにより、各印刷部２の加圧タンク２１どうしが、加圧共通気室５１及び配管６０を介して連通されている。

加圧ポンプ５２は、加圧共通気室５１へ向けて空気を送る。これにより、加圧ポンプ５２は、各印刷部２の加圧タンク２１の気層部分の圧力を調整する。加圧ポンプ５２は、配管６３の途中に設けられている。

加圧側大気開放弁５３は、加圧共通気室５１を介して各印刷部２の加圧タンク２１を密閉状態（大気から遮断した状態）と大気開放状態（大気に通じた状態）との間で切り替えるために、配管６４内の空気の流路を開閉する。加圧側大気開放弁５３は、配管６４の途中に設けられている。

加圧側圧力センサ５４は、加圧共通気室５１内の圧力（加圧側圧力）を検出する。ここで、加圧共通気室５１内の圧力は、各印刷部２の加圧タンク２１内の圧力と等しい。加圧共通気室５１と各印刷部２の加圧タンク２１の気室部分とが連通されているためである。

負圧共通気室５５は、各印刷部２の負圧タンク２４の圧力を等しくするための気室である。負圧共通気室５５は、４本の配管６１を介して４つの印刷部２の負圧タンク２４の気室部分と連通されている。これにより、各印刷部２の負圧タンク２４どうしが、負圧共通気室５５及び配管６１を介して連通されている。

負圧ポンプ５６は、負圧共通気室５５内の空気を吸引する。これにより、負圧ポンプ５６は、各印刷部２の負圧タンク２４の気層部分の圧力を調整する。負圧ポンプ５６は、配管６５の途中に設けられている。

負圧側大気開放弁５７は、負圧共通気室５５を介して各印刷部２の負圧タンク２４を密閉状態と大気開放状態との間で切り替えるために、配管６６内の空気の流路を開閉する。負圧側大気開放弁５７は、配管６６の途中に設けられている。

負圧側圧力センサ５８は、負圧共通気室５５内の圧力（負圧側圧力）を検出する。ここで、負圧共通気室５５内の圧力は、各印刷部２の負圧タンク２４内の圧力と等しい。負圧共通気室５５と各印刷部２の負圧タンク２４の気室部分とが連通されているためである。

エア経路６２は、負圧共通気室５５及び加圧共通気室５１を介して、加圧タンク２１の気層部分と負圧タンク２４の気層部分とを接続し、空気の流路を形成する配管である。エア経路６２は、一端が負圧共通気室５５に接続され、他端が加圧共通気室５１に接続されている。

開閉弁５９は、エア経路６２を開閉する。開閉弁５９は、エア経路６２の途中に設けられている。開閉弁５９が開かれているとき、負圧共通気室５５と加圧共通気室５１とが連通される。これにより、配管６０，６１を介して、負圧タンク２４と加圧タンク２１との気室部分が連通される。一方、開閉弁５９が閉じられているとき、当負圧共通気室５５と加圧共通気室５１との接続が切断され、負圧タンク２４又は加圧タンク２１に対して個別に減圧又は加圧することができる。

４本の配管６０は、加圧共通気室５１と４つの印刷部２の加圧タンク２１とを接続する。配管６０は、一端が加圧共通気室５１に接続され、他端が加圧タンク２１の気室部分に接続されている。

４本の配管６１は、負圧共通気室５５と４つの印刷部２の負圧タンク２４とを接続する。配管６１は、一端が負圧共通気室５５に接続され、他端が負圧タンク２４の気室部分に接続されている。

配管６３，６４は、それぞれ一端が加圧共通気室５１に接続され、他端が配管６７に接続されている。配管６５，６６は、それぞれ一端が負圧共通気室５５に接続され、他端が配管６７に接続されている。配管６７は、一端（上端）がエアフィルタ６８を介して大気に通じ、他端がオーバーフローパン６９に接続されている。エアフィルタ６８は、配管６７の上端に設けられ、外部の空気中のゴミ等の進入を防止するものである。

オーバーフローパン６９は、例えばインク供給弁４８の異常により加圧タンク２１、負圧タンク２４からインクが溢れ、さらに加圧共通気室５１、負圧共通気室５５からもインクが溢れ出た場合に、そのインクを受け取る。オーバーフローパン６９には、フロート部材７１と、オーバーフロー液面センサ７２とが設けられている。フロート部材７１、オーバーフロー液面センサ７２は、それぞれ加圧タンク２１のフロート部材３１、加圧タンク液面センサ３２と同様のものである。また、オーバーフローパン６９は、廃液タンク（図示せず）に接続されており、オーバーフロー液面センサ７２がオンになると、廃液タンクへインクを排出するようになっている。

搬送部４は、給紙台（図示せず）から用紙を取り出し、その用紙を搬送経路に沿って搬送する。搬送部４は、用紙を搬送するためのローラ、ローラを駆動させるモータ（いずれも図示せず）等を有する。

なお、図示していないが、インクジェット印刷装置１には、各種の入力画面等を表示するとともに、ユーザによる入力操作を受け付ける操作パネルが設けられている。また、インクジェット印刷装置１には、商用電源が接続され、インクジェット印刷装置１の主電源のオン、オフを切り替えるためのスイッチである主電源スイッチや、主電源スイッチを介して供給される電力をインクジェット印刷装置１の各部に供給する電源ユニットが設けられている。

制御部５は、インクジェット印刷装置１全体の動作を制御する。図３に示すように、制御部５は、主コントローラ８１と、メカコントローラ８２とを備える。主コントローラ８１は、インクジェット印刷装置１全体の制御を司る。主コントローラ８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリ９２と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）９３と、外部Ｉ／Ｆ（インタフェース）９４と、メカコントローラＩ／Ｆ９５と、ユーザＩ／Ｆ９６と、ヘッドＩ／Ｆ９７とを備える。ＣＰＵ９１は、演算処理を実行する。メモリ９２は、一時的なデータの保存や演算時におけるＣＰＵ９１のワークエリアとして使用されるものである。ＨＤＤ９３は、各種のプログラム等を記憶する。

外部Ｉ／Ｆ９４は、ネットワークを介して外部の装置との間でデータの送受信を行う。メカコントローラＩ／Ｆ９５は、主コントローラ８１にメカコントローラ８２を接続する。ユーザＩ／Ｆ９６は、主コントローラ８１に操作パネルを接続する。ヘッドＩ／Ｆ９７は、主コントローラ８１にインクジェットヘッド１１を接続する。

メカコントローラ８２は、印刷部２におけるインク循環及びインク補給の制御、圧力調整部３による圧力制御、及び搬送部４による用紙搬送の制御を行う。メカコントローラ８２は、ＣＰＵ１０１と、メモリ１０２と、センサＩ／Ｆ１０３と、主コントローラＩ／Ｆ１０４と、アクチュエータＩ／Ｆ１０５と、ドライバユニット１０６とを備える。

ＣＰＵ１０１は、演算処理を実行する。メモリ１０２は、一時的なデータの保存や演算時におけるＣＰＵ１０１のワークエリアとして使用されるものである。

センサＩ／Ｆ１０３は、メカコントローラ８２に加圧タンク液面センサ３２等の各種センサを接続する。主コントローラＩ／Ｆ１０４は、メカコントローラ８２を主コントローラ８１に接続する。アクチュエータＩ／Ｆ１０５は、ドライバユニット１０６に制御信号を送信する。

ドライバユニット１０６は、インクポンプ２５、加圧ポンプ５２、負圧ポンプ５６、開閉弁５９、搬送部４のモータ等のそれぞれを駆動させる各種ドライバを有する。

このような制御部５は、印刷ジョブに基づき印刷処理を実行する。具体的に、制御部５は、印刷を開始する際、圧力調整部３を制御して、各印刷部２の加圧タンク２１に加圧力を付与し、負圧タンク２４に負圧力を付与する。これにより、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１を経由して負圧タンク２４へ向かうインクの流れが生じ、インク循環が始まる。

また、制御部５は、インク循環の開始後、印刷ジョブに基づきインクジェットヘッド１１を駆動させて印刷を行う。印刷動作時（インク循環時）において、制御部５は、加圧タンク液面センサ３２及び負圧タンク液面センサ３７がオフの場合、インク供給弁４８を制御してインクカートリッジ４６から負圧タンク２４へインクを供給する。また、制御部５は、負圧タンク液面センサ３７がオンで加圧タンク液面センサ３２がオフの場合、インクポンプ２５により負圧タンク２４から加圧タンク２１へインクを送液するよう制御する。

また、制御部５は、印刷動作時（インク循環時）において、負圧側圧力センサ５８又は加圧側圧力センサ５４による検出結果に応じて加圧ポンプ５２、負圧ポンプ５６及び開閉弁５９の駆動を制御する。

この負圧側圧力センサ５８又は加圧側圧力センサ５４による検出結果に応じた加圧ポンプ５２、負圧ポンプ５６及び開閉弁５９の駆動制御について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、各インクタンク内の圧力変動の様子を示すグラフである。また、図５（ａ）は、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の圧力状態を示す説明図であり、同図（ｂ）は、加圧ポンプ５２、負圧ポンプ５６及び開閉弁５９の動作を示す説明図である。なお、図４及び図５において、縦軸はタンク内圧力（Ｐ）を示し、横軸は経過時間（ｔ）を示している。

図４において、状態Ｓ_０は、加圧タンク２１又は負圧タンク２４内に適正な圧力が生成され維持された状態を示している。一方、状態Ｓ_１〜状態Ｓ_８は、加圧タンク２１、又は負圧タンク２４、若しくは双方が適正なタンク圧から逸脱した状態を示している。このように、インクヘッド印刷装置１では、インク循環時に加圧タンク２１又は負圧タンク２４内の圧力が不適正（異常）となる場合があるが、安定吐出のため、インク循環時は状態Ｓ_０の圧力状態が継続することが望ましい。

そのため、制御部５は、状態Ｓ_１〜状態Ｓ_８に示すように、タンク内のタンク圧が不適正となった場合に、加圧ポンプ５２及び負圧ポンプ５６の動作、及び開閉弁５９の開閉を制御して、各タンク内の空気量を調整し、適正圧（状態Ｓ_０の圧力）となるよう追従制御を行う。以下、各状態Ｓ_１〜状態Ｓ_８となった場合における駆動制御について説明する。

なお、制御部５のハードディスク等には、負圧側圧力センサ５８及び加圧側圧力センサ５４による検出結果が適正であるか否かを示す閾値（基準値）を有している。この閾値は、インクジェットヘッド１１のノズル圧を適正範囲内にするための値として予め設定された値である。

先ず、状態Ｓ_１では、図５（ａ）に示すように、負圧タンク２４内のタンク圧は、負圧側圧力センサ５８による検出により適正であると判断される。一方、加圧タンク２１内のタンク圧は、加圧側圧力センサ５４による検出で閾値よりも高い圧力であると判断される。よって、制御部５は、図５（ｂ）に示すように、開閉弁５９を開放させるとともに、負圧ポンプ５６のみを動作させてタンク（加圧タンク２１及び負圧タンク２４を含む。）内の空気を吸引させる。

この場合、開閉弁５９が開放されるので、加圧タンク２１と負圧タンク２４とは接続され、その圧力差によって加圧タンク２１は即時に減圧されることとなる。そして、負圧ポンプ５６を動作させて加圧タンク２１と負圧タンク２４とを含めた全タンク内の空気を吸引することで、適正なタンク圧に調整することができる。

状態Ｓ_２では、図５（ａ）に示すように、負圧タンク２４内のタンク圧は、負圧側圧力センサ５８による検出結果によって適正であると判断される。一方、加圧タンク２１内のタンク圧は、加圧側圧力センサ５４による検出で閾値よりも低い圧力であると判断される。この場合、制御部５は、図５（ｂ）に示すように、開閉弁５９を閉止させたまま、加圧ポンプ５２のみを動作させて、加圧タンク２１内に空気を送る。

この場合、開閉弁５９を閉止したまま、インク圧が不適切な加圧タンク２１に空気を送るので、不適切なタンク圧となっている部分のみを即座に適正なタンク圧に調整することができる。

状態Ｓ_３では、図５（ａ）に示すように、加圧タンク２１内のタンク圧は、加圧側圧力センサ５４による検出結果によって適正であると判断される。一方、負圧タンク２４内のタンク圧は、負圧側圧力センサ５８による検出で閾値よりも高い圧力であると判断される。この場合、制御部５は、図５（ｂ）に示すように、開閉弁５９を閉止させたまま、負圧ポンプ５６のみを動作させて、負圧タンク２４内の空気を吸引する。

この場合、開閉弁５９を閉止したまま、インク圧が不適切な負圧タンク２４を吸引しているので、不適切なタンク圧となっている部分のみを即座に適正なタンク圧に調整することができる。

状態Ｓ_４では、図５（ａ）に示すように、加圧タンク２１内のタンク圧は、加圧側圧力センサ５４による検出結果によって適正であると判断される。一方、負圧タンク２４内のタンク圧は、負圧側圧力センサ５８による検出で閾値よりも低い圧力であると判断される。この場合、制御部５は、図５（ｂ）に示すように、開閉弁５９を開放するとともに、加圧ポンプ５２のみを動作させてタンク内に空気を送る。

この場合、開閉弁５９が開放されるので、加圧タンク２１と負圧タンク２４とは接続され、その圧力差によって負圧タンク２４は即時に加圧されることとなる。そして、加圧ポンプ５２を動作させて加圧タンク２１と負圧タンク２４とを含めた全タンク内に空気を送ることで、適正なタンク圧に調整することができる。

状態Ｓ_５では、図５（ａ）に示すように、加圧タンク２１内のタンク圧、及び負圧タンク２４内のタンク圧とともには、各センサによる検出で閾値よりも高い圧力であると判断される。この場合、制御部５は、図５（ｂ）に示すように、開閉弁５９を開放するとともに、負圧ポンプ５６のみを動作させてタンク内の空気を吸引する。

この場合、開閉弁５９が開放されるので、加圧タンク２１と負圧タンク２４とは接続され、その圧力差によって、加圧タンク２１及び負圧タンク２４は即座に均一のインク圧となる。そして、負圧ポンプ５６を動作させて加圧タンク２１と負圧タンク２４とを含めた全タンク内の空気を吸引することで、適正なタンク圧に調整することができる。

状態Ｓ_６では、図５（ａ）に示すように、負圧タンク２４内のタンク圧は、負圧側圧力センサ５８による検出で閾値よりも低い圧力であると判断される。一方、加圧タンク２１内のタンク圧は、加圧側圧力センサ５４による検出で閾値よりも高い圧力であると判断される。そこで、制御部５は、図５（ｂ）に示すように、各ポンプを動作させることなく、開閉弁５９を開放する。

この場合、開閉弁５９が開放されるので、加圧タンク２１と負圧タンク２４とは接続され、その圧力差によって加圧タンク２１は即時に減圧されるとともに、負圧タンク２４は即座に加圧されるので、適正なタンク圧に調整することができる。

状態Ｓ_７では、図５（ａ）に示すように、負圧タンク２４内のタンク圧は、負圧側圧力センサ５８による検出で閾値よりも高い圧力であると判断される。一方、加圧タンク２１内のタンク圧は、加圧側圧力センサ５４による検出で閾値よりも低い圧力であると判断される。そこで、制御部５は、図５（ｂ）に示すように、開閉弁５９を閉止させたまま、負圧ポンプ５６を動作させて負圧タンク２４内の空気を吸引するとともに、加圧ポンプ５２を動作させて加圧タンク２１内に空気を送る。

この場合、開閉弁５９を閉止したまま、それぞれのタンクに対して空気を吸引又は送出するので、各ポンプにより適正なタンク圧に調整することができる。

状態Ｓ_８では、図５（ａ）に示すように、負圧タンク２４内のタンク圧は、負圧側圧力センサ５８による検出で閾値よりも低い圧力であると判断される。一方、加圧タンク２１内のタンク圧は、加圧側圧力センサ５４による検出で閾値よりも低い圧力であると判断される。そこで、制御部５は、図５（ｂ）に示すように、開閉弁５９を開放するとともに、加圧ポンプ５２のみを動作させてタンク内に空気を送る。

この場合には、開閉弁５９が開放されるので、加圧タンク２１と負圧タンク２４とは接続され、その圧力差によって、加圧タンク２１及び負圧タンク２４は即座に均一のインク圧となる。そして、加圧ポンプ５２を動作させて加圧タンク２１と負圧タンク２４とを含めた全タンク内に空気を送ることで、適正なタンク圧に調整することができる。

次に、インクジェット印刷装置１の印刷時における圧力調整機構の動作について説明する。図６は、インクジェット印刷装置１の印刷時の動作を説明するためのフローチャートである。

インクジェット印刷装置１に印刷ジョブが入力されると、先ず、制御部５は、ステップＳ１においてインク循環制御を行う。このインク循環制御として、先ず、メカコントローラ８２のＣＰＵ１０１において、各印刷部２の液面維持制御を開始する。液面維持制御は、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の液面を基準高さ付近に維持するための、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の液面高さに応じたインクポンプ２５及びインク供給弁４８の制御である。

具体的には、加圧タンク液面センサ３２及び負圧タンク液面センサ３７がともにオンの状態では、ＣＰＵ１０１は、インクポンプ２５をオフ、インク供給弁４８を閉とする。加圧タンク液面センサ３２がオンで負圧タンク液面センサ３７がオフの状態でも同様に、ＣＰＵ１０１は、インクポンプ２５をオフ、インク供給弁４８を閉とする。

加圧タンク液面センサ３２がオフで負圧タンク液面センサ３７がオンの状態では、ＣＰＵ１０１は、インクポンプ２５をオン、インク供給弁４８を閉とする。

加圧タンク液面センサ３２及び負圧タンク液面センサ３７がともにオフの状態では、ＣＰＵ１０１は、インクポンプ２５をオフ、インク供給弁４８を開とする。

その後ＣＰＵ１０１は、ステップＳ２において、加圧側大気開放弁５３及び負圧側大気開放弁５７を閉じる。これにより、各印刷部２の加圧タンク２１が加圧共通気室５１を介して密閉状態となり、負圧タンク２４が負圧共通気室５５を介して密閉状態となる。

次いで、ステップＳ３において、ＣＰＵ１０１は、圧力制御を開始する。圧力制御は、加圧タンク２１、負圧タンク２４にそれぞれ規定値の正圧、負圧を付与し、それらを維持するための、負圧ポンプ５６、加圧ポンプ５２、及び開閉弁５９の制御である。

具体的には、ＣＰＵ１０１は、圧力制御を開始すると、開閉弁５９を閉じた後、負圧ポンプ５６、加圧ポンプ５２を起動する。これにより、負圧共通気室５５及び負圧タンク２４が減圧され、加圧共通気室５１及び加圧タンク２１が加圧される。これにより、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１へ向けてインクが流れる。

ＣＰＵ１０１は、加圧側圧力センサ５４の検出値（加圧側圧力）、負圧側圧力センサ５８の検出値（負圧側圧力）が、それぞれ加圧側圧力の規定値、負圧側圧力の規定値になると、負圧ポンプ５６及び加圧ポンプ５２を停止する。加圧側圧力及び負圧側圧力の規定値は、インクを循環させつつ、インクジェットヘッド１１のノズル圧を適正範囲内にするための値として予め設定された値である。ここで、ＣＰＵ１０１は、加圧側圧力及び負圧側圧力を規定値にするために、加圧側圧力センサ５４及び負圧側圧力センサ５８の検出値に応じて負圧ポンプ５６、加圧ポンプ５２の駆動を制御し、加圧側圧力及び負圧側圧力を調整する。

また、圧力制御の開始後は、一度加圧側圧力及び負圧側圧力が規定値になった後も、それを維持するように、ＣＰＵ１０１は、加圧側圧力センサ５４及び負圧側圧力センサ５８の検出値に応じて、負圧ポンプ５６及び加圧ポンプ５２の駆動、開閉弁５９の開閉を適宜行う。

圧力制御の開始後、ＣＰＵ１０１では、ステップＳ４において、負圧側圧力センサ５８及び加圧側圧力センサ５４からの検出結果を取得する。そして、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ５において、ＣＰＵ１０１は、加圧側圧力及び負圧側圧力がそれぞれの規定値になったか否かを判断する。ここで、加圧タンク２１、又は負圧タンク２４、若しくは双方が適正なタンク圧から逸脱しており、上記状態Ｓ_１〜状態Ｓ_８のいずれかである場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ６において、上記状態Ｓ_１〜状態Ｓ_８に応じて、上記のように負圧ポンプ５６、加圧ポンプ５２の駆動、及び開閉弁５９の開閉をそれぞれ制御する。そして、ＣＰＵ１０１では、再度、負圧側圧力センサ５８及び加圧側圧力センサ５４からの検出結果を取得し、加圧タンク２１及び負圧タンク２４のいずれもが適正なタンク圧となるまで処理を繰り返す。

一方、加圧タンク２１及び負圧タンク２４が適正なタンク圧であるとＣＰＵ１０１が判断した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ステップＳ７において、印刷処理の実行を開始する。

具体的には、主コントローラ８１のＣＰＵ９１は、印刷ジョブを画像データとジョブデータとに分割し、ジョブデータをメカコントローラ８２へ送信する。ジョブデータは、印刷枚数、用紙種類等を示す情報を含むものである。そして、メカコントローラ８２のＣＰＵ１０１は、ジョブデータに基づき、搬送部４により用紙を搬送させる。また、主コントローラ８１のＣＰＵ９１は、画像データに基づき、搬送される用紙にインクジェットヘッド１１からインクを吐出させる。これにより、用紙に画像が印刷される。

印刷ジョブの実行中は、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１へインクが供給され、インクジェットヘッド１１で消費されなかったインクが負圧タンク２４に回収される。液面維持制御により、加圧タンク液面センサ３２がオフで負圧タンク液面センサ３７がオンの状態になると、インクポンプ２５が負圧タンク２４から加圧タンク２１へインクを送る。このようにしてインクが循環されつつ、印刷が行われる。

また、ＣＰＵ１０１は、インク循環時には、インク温度センサ２７の検出温度が適正温度範囲内を維持するように、インク温度調整部２６を制御してインク温度の調整を行う。

印刷ジョブの実行開始後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ８において、印刷ジョブが終了したか否かを判断する。印刷ジョブが終了していないと判断した場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４からステップＳ７の処理を繰り返す。

印刷ジョブが終了したと判断した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、循環動作を終了する。具体的に、ＣＰＵ１０１は、大気開放弁５３，５７を開き、インクポンプ２５を停止させる。これにより、インクジェット印刷装置１の動作が終了し、待機状態となる。

以上説明したように、インクジェット印刷装置１によれば、加圧タンク２１の気層部分と負圧タンク２４の気層部分とを接続するエア経路６２を設け、このエア経路を開閉弁５９により開閉するため、加圧タンク２１と負圧タンク２４との間に圧力差を形成し、エア経路６２を通じて一方のタンクの圧力を他方のタンクへ移動させるという簡易な構成により、速やかに双方のタンクの圧力を目的の値とすることができる。

特に、本実施形態では加圧タンク２１内又は負圧タンク２４内の圧力を検出する負圧側圧力センサ５８及び加圧側圧力センサ５４に応じて、負圧ポンプ５６、加圧ポンプ５２、及び開閉弁５９の駆動を制御するため、急激な圧力変動を抑制することができ、急な圧力変化が生じた場合にも、不適正なタンク圧から適正タンク圧へ回復するまでの時間を短縮することができるので、高い追従性によって圧力を調整することができる。

以下に、本実施形態に係る構成と従来例とにおける追従性の比較について説明する。図７（ａ）は、本実施形態に係る圧力調整機構を示す概略図であり、同図（ｂ）及び（ｃ）は、従来例に係る圧力調整機構を示す概略図である。図８は、従来技術及び実施形態に係る追従性を比較する説明図であり、（ａ）はインクタンク内の圧力変動の様子を示すグラフであり、同図（ｂ）は、不適切なタンク圧が発生した部分の拡大図である。なお、ここでは、図４の状態Ｓ_１から状態Ｓ_０へ回復する場合を例に説明する。

本実施形態に係る圧力調整部３は、図７（ａ）に示すように、加圧タンク２１と負圧タンク２４を連結するエア経路６２内に開閉弁５９を備えるとともに、タンク毎にポンプ５２，５６を設ける機構である。一方、従来の圧力調整機構としては、例えば、図７（ｂ）に示すように、加圧タンク２１及び負圧タンク２４毎に、圧力を生成するためのエアポンプと、圧力調整弁とを設ける機構である。具体的に、加圧タンク２１には、加圧ポンプ２１２と加圧調整弁２０２とを備え、負圧タンク２４には、負圧ポンプ２１１と負圧調整弁２０１を備える。

また、例えば、他の従来の圧力調整機構としては、図７（ｃ）に示すように、加圧タンク２１及び負圧タンク２４毎に調整弁（加圧タンク２１に接続される加圧調整弁２０２、及び負圧タンク２４に接続される負圧調整弁２０１）を設けるとともに、両タンク２１，２４を接続させるエアポンプ２１３を設ける構成がある。

ここで、開放弁開放時の空気の流量（Ｑ）は、流出係数をＣとし、流路面積をＡとし、圧力差をＰとし、流体密度をρとすると、一般的に以下の式１で表せる。なお、ここでは、流体の圧縮などを考慮しないものとする。

上記式１より圧力差（Ｐ）が大きいほど空気の流量は増加する。

ここで、加圧タンク２１の圧力調整弁（開閉弁５９、又は加圧調整弁２０２）を開放したとき、本実施形態では、図８（ａ）に示すように、負圧タンク２４と加圧タンク２１を連通されることから圧力差はＰ１となる。一方、図７（ｂ）及び（ｃ）に示すような従来の構成では、加圧タンク２１と大気圧までの圧力差Ｐ２となる。

このように、圧力差はＰ１＞Ｐ２であるため、流量はＱ１＞Ｑ２となる。このため、状態Ｓ_１から状態Ｓ_０に回復する時間は、図８（ｂ）に示すように、Δｔ１＜Δｔ２となり、本実施形態に係る圧量調整機構では、従来の構成よりも不適正なタンク圧が継続している時間が短縮されることとなり、追従性を向上させることができる。

また、制御部５において、開閉弁５９の開度を調整する機能を設けることもできる。この場合には、開閉弁５９の開度を調整することにより圧力の移動量及び移動速度を調節できることから、高い追従性により精度よく目的の圧力値に調整することができる。

また、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の間を連通させる開閉弁５９を設けることで、閉じた空間内でのみ空気のやり取りを行って圧力調整ができることから、タンク内の空気が外気との間で入れ替わる頻度を減らすことができ、エアフィルタの寿命を向上させることができる。さらには、水性インクを用いた場合にはインク中の水分蒸発を抑制できる。

なお、上記実施の形態では、４つの印刷部２を有するインクジェット印刷装置１について説明したが、印刷部２の数はこれに限らない。また、本発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１…インクジェット印刷装置
２…印刷部
３…圧力調整部
４…搬送部
５…制御部
１１…インクジェットヘッド
１２…インク循環部
１３…インク供給部
１６…ヘッドモジュール
２１…加圧タンク
２２…分配器
２３…集合器
２４…負圧タンク
２５…インクポンプ
２６…インク温度調整部
２７…インク温度センサ
２８〜３０…配管
３１…フロート部材
３２…加圧タンク液面センサ
３３…インクフィルタ
３６…フロート部材
３７…負圧タンク液面センサ
５１…加圧共通気室
５２…加圧ポンプ
５３…加圧側大気開放弁
５４…加圧側圧力センサ
５５…当負圧共通気室
５５…負圧共通気室
５６…負圧ポンプ
５７…負圧側大気開放弁
５８…負圧側圧力センサ
５９…開閉弁
６０…配管
６２…エア経路
２０１…負圧調整弁
２０２…加圧調整弁
２１１…負圧ポンプ
２１２…加圧ポンプ
２１３…エアポンプ

Claims (2)

1. インクを吐出するノズルを有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タンクと、
   前記インクジェットヘッドから戻されたインクを貯留する第２タンクと、
   前記第１タンクから前記インクジェットヘッドを経て前記第２タンクへとインクが循環するための循環経路と、
   前記第２タンクから前記第１タンクにインクを送液する送液手段と、
   前記第１タンクの気層部分の圧力を調節する第１気圧調整手段と、
   前記第２タンクの気層部分の圧力を調節する第２気圧調整手段と、
   前記第１タンクの気層部分と前記第２タンクの気層部分とを接続するエア経路と、
   前記エア経路を開閉する開閉弁と
   を有することを特徴とするインクジェット印刷装置。
2. 前記第１タンク内又は前記第２タンク内の圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサによる検出結果に応じて前記第１気圧調整手段、前記第２気圧調整手段及び前記開閉弁の駆動を制御する駆動制御手段と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のインクジェット印刷装置。

Images