JP2016068329A - インクジェット印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、ノズルからの安定吐出が実現し、動作制御の容易化、画質の向上を図る。
【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内及び負圧タンク２４内の圧力と連動して、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の容積を変化させる圧力調整板３５とを備える。
【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（例えば、特許文献１参照）。

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。

ところで、上述したインク循環方式のインクジェット印刷装置では、負圧タンクから加圧タンクへインクを輸送するとき、インクの移動に伴って、タンク内のインクの液面高さが増減し、タンク内の気層部分の体積が変化することとなる。このため、体積の変化に伴って循環圧に変動が発生するとともに、循環圧の影響を受けてノズル圧も変動し、インクの吐出が不安定となることがあった。

このような問題に対し、タンクごとに圧力生成機構（ポンプによる加圧又は減圧）と圧力調整機構（電磁弁による大気開放）を設け、タンク圧を調整する方法も考えられる。

特開２０１２−１５３００４号公報

しかしながら、上述したような常時ポンプ駆動や電磁弁動作を行いタンク圧を調整する方法では、使用する電力が増加してしまうとともに、これらの各装置の制御が複雑化するという問題があった。

また、上記のような問題に対し、例えば、タンク内の空気量を増加させることや、タンクに連結するエア経路に別空気室を設け、ノズル圧変動を抑制することも考えられるが、部品点数が増加して、装置全体が大型化してしまう惧れがある。

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、インクジェットノズルにインクを循環させるインク循環方式において、簡易な構成で、ノズルからの安定吐出が実現し、動作制御の容易化、画質の向上を図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タンク内及び前記第２タンク内の圧力と連動して、前記第１タンク及び前記第２タンクの容積を変化させる圧力調整手段とを備えることにある。

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タンクと前記第２タンクとは隣接配置されており、前記圧力調整手段は、前記第１タンクと前記第２タンクとの間に配置され、前記第１タンクと第２タンクの圧力差に応じて、移動又は変形が可能な部材で構成されていることにある。

本発明に係るインクジェット印刷装置の第３の特徴は、前記第１タンクと前記第２タンクとは水平方向に隣接配置されており、前記圧力調整手段は、前記第１のタンク及び前記第２のタンクの間において、水平方向に移動又は変形することにある。

本発明に係るインクジェット印刷装置の第４の特徴は、前記調整手段による容積の変化量と、変化のタイミングを制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記インクポンプの駆動周期に応じ、前記変化量と変化タイミングを調整することにある。

以上述べたように、この発明の第１の特徴によれば、第１タンク内及び第２タンク内の圧力と連動して、第１タンク及び第２タンクの容積を変化させる圧力調整手段を設けたので、タンク内のインクの液面高さが増減し、タンク内に過剰な加圧若しくは負圧がかかり、循環圧に変動が発生するようなときに、タンク内の圧力に応じてタンクの容積を増加又は減少するように変化させ、過剰な圧力を吸収して、ノズル圧変動を抑制することができる。その結果、ノズルからの安定吐出が実現され、動作制御の容易化、画質の向上を図ることができる。

なお、本発明において「圧力と連動し」とあるのは、第１タンク内の圧力や、第２タンク内の圧力を測定し、その測定結果に応じてタンクの容積を変化させる構成でもよいし、例えば、第１タンク及び第２タンクをそれぞれ加圧タンクと負圧タンクというように、タンク間に圧力差がある場合に、その圧力差を利用して移動・変形する部材又は部品を設置し、それらを圧力差の変動に応じて移動・変形させる構成としてもよい。

第２の特徴によれば、第１タンクと前記第２タンクとは隣接配置されているような場合に、第１タンクと第２タンクとの間に、これらの圧力差に応じて移動又は変形する部材を配置することで、より簡単な構成で、第１タンク及び第２タンクの容積を変化させることができ、より簡便にノズル圧変動を抑制することができる。

なお、本発明において「圧力差に応じて移動又は変形が可能な部材」としては、例えば、弾性や可撓性のある素材で形成された間仕切をタンク間に設ける構成としたり、タンク間に配置された間仕切をピストン構造により圧力差に応じてスライド移動させるような構成としてもよい。

第３の特徴によれば、特に、第１タンクと前記第２タンクとを水平に隣接配置し、これらの間に、これらの圧力差に応じて水平方向に移動又は変形する圧力調整手段を配置するため、圧液面の変動の影響を受けない位置に圧力調整手段を設けることができ、より簡単な構成で、第１タンク及び第２タンクの容積を変化させることができる。

なお、圧力調整手段を、加圧タンクと負圧タンクの間を弾性部材で間仕切る構成とした場合には、一方のタンクの加圧量と、他方のタンクの減圧量とが等しくなるように、圧力調整手段が変形するので、各タンクの圧力調整が弾性部材の変形で行え、消費電力を増加させることなく容易な構成でかつマシンを大型化させることなくノズル圧変動を抑制できる。

特に、インク循環で負圧タンクから加圧タンクへのインクを送液するような構成では、一方のタンク内のインク減少量と、他方のタンクのインク増加量が等しいことから、圧力調整部材の移動・変形により、容易に圧力調整ができる。また、例えば、タンクごとエアポンプと電磁弁で圧力調整する場合では、エアポンプや電磁弁の動作バラツキなどにより適性循環圧に調整するまで時間を要するが、圧力調整部材の移動・変形により調整するため、調整時間を短縮することができる。

第４の特徴によれば、調整手段による容積の変化量と、変化のタイミングを制御する制御部を備え、インクポンプの駆動周期に応じ、圧力調整手段の変化量と変化タイミングを調整するため、よりきめ細かく循環圧の変動に対応することができ、より確実にノズル圧変動を抑制することができる。

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付与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。 （ａ）〜（ｃ）は、圧力調整部板を用いたタンク内の圧力調整の動作を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、従来例に係るタンク内の圧力調整の動作を示す説明図である。

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、インクの液面上に気層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、インクの液面上に気層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。

本実施形態において、加圧タンク２１と負圧タンク２４とは隣接配置されており、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の間には、両タンクの気層部分を間仕切、それぞれのタンク内の空気を遮断する圧力調整板３５が配置されている。

圧力調整板３５は、加圧タンク２１内及び負圧タンク２４内の圧力と連動して、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の容積を変化させる。具体的に、圧力調整板３５は、弾性部材で形成されており、加圧タンク２１と負圧タンク２４の圧力差に応じて、水平方向に変形可能となっている。

詳述すると、加圧タンクが加圧されるとともに負圧タンク２４が減圧された場合、圧力調整板３５は、弾性部材で形成されていることから、負圧タンク２４側に向けて凸に湾曲される。そして、負圧タンク２４側の液面が上昇し、気層部分が圧縮され内部気圧が上昇されるとともに、加圧タンク２１側の液面が下降し、気層部分が膨張され内部気圧が低下すると、圧力調整板３５は、加圧タンク側に押し戻され平坦状に変形される。

このように、圧力調整板３５は、タンク間に圧力差がある場合に、その圧力差を利用して変形するようになっている。なお、本実施形態では、圧力調整板３５が負圧タンク２４側に向けて凸に湾曲した形状となっている場合を第１の姿勢と称し、圧力調整板３５が略平坦状となっている場合を第２の姿勢と称するものとする。

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、加圧側圧力調整弁５２と、加圧側大気開放弁５３と、加圧側圧力センサ５４と、負圧共通気室５５と、負圧側圧力調整弁５６と、負圧側大気開放弁５７と、負圧側圧力センサ５８と、エアポンプ５９と、４本の配管６０と、４本の配管６１と、配管６２〜６７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における加圧タンク２１の気層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。

加圧側圧力調整弁５２は、加圧共通気室５１を介して各印刷部２の加圧タンク２１の圧力を調整するために、配管６３内の空気の流路を開閉する。加圧側圧力調整弁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の気層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の気層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。

負圧側圧力調整弁５６は、負圧共通気室５５を介して各印刷部２の負圧タンク２４の圧力を調整するために、配管６５内の空気の流路を開閉する。負圧側圧力調整弁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の気層部分とが連通されているためである。

エアポンプ５９は、加圧共通気室５１及び負圧共通気室５５を介して各印刷部２の負圧タンク２４から加圧タンク２１へ空気を送る。エアポンプ５９は、配管６２の途中に設けられている。

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の気層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の気層部分に接続されている。

配管６２は、エアポンプ５９により負圧共通気室５５から加圧共通気室５１へ送られる空気の流路を形成する。配管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。

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、外部の空気中に含まれる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。

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供給の制御、圧力調整部３による圧力調整の制御、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、ラッチ回路１０７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、負圧タンク液面センサ３７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、エアポンプ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。

ラッチ回路１０７は、主電源がオフからオンになった後、最初に電源（副電源）がオンになった際にセットされるラッチを、主電源がオフになるまで保持する。

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。

次に、インクジェット印刷装置１の印刷時の動作について説明する。

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、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、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、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、エアポンプ５９、加圧側圧力調整弁５２、及び負圧側圧力調整弁５６の制御である。

具体的には、ＣＰＵ１０１は、圧力制御を開始すると、エアポンプ５９を起動する。これにより、負圧共通気室５５から加圧共通気室５１へ空気が送られることで、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、エアポンプ５９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の検出値に応じて加圧側圧力調整弁５２及び負圧側圧力調整弁５６の開閉を制御し、加圧側圧力及び負圧側圧力を調整する。

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とＣＰＵ１０１が判断した場合、ＣＰＵ９１，１０１は、印刷ジョブの実行を開始する。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。

印刷実行の開始後は、一度加圧タンク２１側圧力及び負圧タンク２４側圧力が規定値になった後も、これらの圧力差を維持するように、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の間に配置された圧力調整板３５によって、両タンク内の気圧を調整する。

この圧力調整板３５による加圧タンク２１及び負圧タンク２４内の圧力調整について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、圧力調整部板を用いたタンク内の圧力調整の動作を示す説明図である。ここで、図４（ａ）は、エアポンプ５９が作動中であってインク循環前におけるタンク内のインク液面高さを示している。図４（ｂ）は、インク循環開始後であって加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１にインクが供給された場合におけるタンク内のインク液面高さを示している。図４（ｃ）は、インク循環開始後であって負圧タンク２４から加圧タンク２１にインクが供給された場合におけるタンク内のインク液面高さを示している。

先ず、図４（ａ）に示す段階では、エアポンプ５９が加圧側圧力及び負圧側圧力が規定値にある状態に基づいて作動しており、加圧タンク２１内は適正に加圧されるとともに、負圧タンク２４内は適正に減圧されている。そのため、両タンクの間に挟まれている圧力調整板３５には、負圧タンク２４側から吸引圧が作用するとともに、加圧タンク２１側から押圧が作用する。そして、圧力調整板３５は、弾性体で形成されているので、図４（ａ）に示すように、凸状の頂部が負圧タンク２４側に突出する第１の姿勢となる。

その後、エアポンプ５９が停止されてインク循環動作が開始されると、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１にインクが供給され、吐出で消費されなかったインクは負圧タンク２４へと戻される。このとき、加圧タンク２１内のインクは、インクジェットヘッド１１に送り出されるため、図４（ｂ）に示すように、タンク内のインク液面が下降する。これにより、加圧タンク２１内の気層部分が拡張されて、加圧タンク２１内はさらに減圧される。また、負圧タンク２４内は、インクジェットヘッド１１からインクが戻るために、図４（ｂ）に示すように、減圧タンク２４内のインク液面が上昇する。これにより、負圧タンク２４内の気層部分は圧縮されて、タンク内はさらに加圧される。

このように、加圧タンク２１内の圧力が低下するとともに負圧タンク２４内の圧力が上昇すると、圧力調整板３５は、弾性体で形成されていることから、図４（ｂ）に示すように、凸状の頂部が加圧タンク２１側に向けて押し戻され、略平坦状をなす第２の姿勢に変形する。このように圧力調整板３５が第２の姿勢に変形すると、圧力調整板３５は、加圧タンク２１内の気層部分を圧迫するとともに、負圧タンク２４の気層部分を牽引することとなる。その結果、減圧された加圧タンク２１内の容量は減少するため、圧力調整板３５によって加圧されることとなり、また、加圧された負圧タンク２４内の容量は増加するため、圧力調整板３５によって減圧されることとなるので、過剰な加圧又は負圧を吸収して圧力変動を抑制できる。

その後、インクポンプ２５により負圧タンク２４から加圧タンク２１へインクが輸送されると、図４（ｃ）に示すように、加圧タンク２１内のインク液面は上昇し、負圧タンク２４のインク液面は下降する。これにより、加圧タンク２１内の気層部分は圧縮されるので、タンク内は加圧される。また、負圧タンク２４内の気層部分は拡張されるのでタンク内は減圧される。これにより、圧力調整板３５は、図４（ｃ）に示すように、凸状の頂部が負圧タンク２４側に突出するような第１の姿勢に変形する。

圧力調整板３５が第１の姿勢に変形すると、加圧タンク２１内の気層部分を牽引し、負圧タンク２４の気層部分を圧迫する。その結果、加圧された加圧タンク２１内の容量は増加するため、圧力調整板３５によって減圧されることとなり、また、減圧された負圧タンク２４内の容量は増加するため、圧力調整板３５によって加圧されることとなるので、インク輸送時に生じる過剰な加圧又は負圧を吸収して圧力変動を抑制できる。

なお、ＣＰＵ１０１は、圧力調整板３５によって圧力調整が行われた後に、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、加圧側圧力調整弁５２及び負圧側圧力調整弁５６の開閉、エアポンプ５９の調整を適宜行ってもよい。

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、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、ＣＰＵ１０１は印刷処理を繰り返す。

印刷ジョブが終了したと判断した場合、ＣＰＵ１０１は、圧力制御を終了する。ここで、加圧側圧力調整弁５２、負圧側圧力調整弁５６が開いている場合、ＣＰＵ１０１は、それらを閉じる。

次いで、ＣＰＵ１０１は、加圧側大気開放弁５３及び負圧側大気開放弁５７を開く。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を介して大気開放状態となり、負圧タンク２４が負圧共通気室５５を介して大気開放状態となる。そして、ＣＰＵ１０１は、印刷処理が終了する。

以上説明したように、インクジェット印刷装置１では、加圧タンク２１内及び負圧タンク２４内の圧力と連動して、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の容積を変化させる圧力調整板３５を設けたので、タンク内のインクの液面高さが増減し、タンク内に過剰な加圧若しくは負圧がかかり、循環圧に変動が発生するようなときに、タンク内の圧力に応じてタンクの容積を増加又は減少するように変化させ、過剰な圧力を吸収して、ノズル圧変動を抑制することができる。その結果、ノズルからの安定吐出が実現され、動作制御の容易化、画質の向上を図ることができる。

すなわち、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、従来の構成では、加圧タンク２１と負圧タンク２４とは、完全に間仕切られ、それぞれのタンク内の体積（容量）を変化させることができなかった。そのため、加圧タンク２１内が加圧されるとともに負圧タンク２４内が減圧されている 図５（ａ）の状態から、インク循環動作が開始されると、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１にインクが供給され、吐出で消費されなかったインクは負圧タンク２４へと戻される。このとき、加圧タンク２１内のインクは、インクジェットヘッド１１に送り出されるため、図５（ｂ）に示すように、タンク内のインク液面が下がる。これにより、加圧タンク２１内の気層部分は拡張されて、タンク内は過剰に減圧される。また、負圧タンク２４内は、インクジェットヘッド１１からインクが戻るために、図５（ｂ）に示すように、タンク内のインク液面が上昇する。これにより、負圧タンク２４内の気層部分は圧縮されて、タンク内は過剰に加圧される。

従来では、それぞれのタンク内の体積（容量）を変化させることができなかったため、それぞれのタンク内の液面高さが増減することで、タンク内に過剰な加圧又は負圧がかかるため、循環圧に変動が発生していた。その結果、ノズル圧も変動してインクの吐出が不安定となっていた。

また、インクポンプ２５により負圧タンク２４から加圧タンク２１へインクが輸送されると、図５（ｃ）に示すように、加圧タンク２１内のインク液面は上昇し、負圧タンク２４のインク液面は下降する。これにより、加圧タンク２１内の気層部分は圧縮されるので、タンク内は加圧される。また、負圧タンク２４内の気層部分は拡張されるのでタンク内は減圧される。そのため、インクポンプ２５によるインク輸送時にも過剰な圧力変動が生じるため、ここでも、ノズル圧も変動してインクの吐出が不安定となっていた。

これに対し、本実施形態では、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、負圧タンク２４と加圧タンク２１との間に圧力に連動して変形可能な圧力調整板３５を設けているので、タンク内のインクの液面高さが増減し、タンク内に過剰な加圧若しくは負圧がかかるときにでも、タンク内の圧力に応じてタンクの容積を増加又は減少するように変化するため、過剰な圧力を吸収して、ノズル圧変動を抑制することができる。その結果、ノズルからの安定吐出が実現され、動作制御の容易化、画質の向上を図ることができる。

特に、本実施形態では、加圧タンク２１と負圧タンク２４との間に、これらの圧力差に応じて変形する圧力調整板３５を形成させるという簡単な構成で、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の容積を変化させることができ、より簡便にノズル圧変動を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、加圧タンク２１と負圧タンク２４とを水平に隣接配置し、これらの間に、これらの圧力差に応じて水平方向に変形する圧力調整板３５を配置しているため、圧液面の変動の影響を受けない位置に圧力調整手段を設けることができ、より簡単な構成で、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の容積を変化させることができる。

また、本実施形態では、圧力調整板３５を加圧タンク２１と負圧タンク２４の間を弾性部材で間仕切る構成とし、一方のタンクの加圧量と、他方のタンクの減圧量とが等しくなるように圧力調整板３５を変形させているので、各タンクの圧力調整が弾性部材の変形で行え、消費電力を増加させることなく容易な構成でかつマシンを大型化させることなくノズル圧変動を抑制できる。

特に、インク循環で負圧タンク２４から加圧タンク２１へのインクを送液するような構成では、一方のタンク内のインク減少量と、他方のタンクのインク増加量が等しいことから、圧力調整板３５の変形により、容易に圧力調整ができる。また、例えば、タンクごとエアポンプと電磁弁で圧力調整する場合では、エアポンプや電磁弁の動作バラツキなどにより適性循環圧に調整するまで時間を要するが、圧力調整部材の変形により調整するため、調整時間を短縮することができる。

なお、上記実施の形態では、圧力調整板３５を弾性部材で形成して、加圧タンク２１及び負圧タンク２４間の圧力差を利用して圧力調整板３５を変形させる構成としたが、例えば、圧力調整板３５にタンク間の圧力差に応じて移動可能な部材又は部品を用いてもよい。

この場合、圧力調整板３５は、上記実施の形態のように弾性部材ではなく所定の剛性を有する部材で形成することができる。そして、このような圧力調整板３５は、タンク間に間仕切として設けられ、タンク間を移動するピストン構造によって水平方向にスライド移動可能となっている。このようにピストン構造を有する圧力調整板３５によりタンク間の圧力差に応じて圧力調整板がスライド移動することで、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の容積を変化させることができる。

さらに、上記実施の形態では、タンク間の圧力差を利用して圧力調整板３５を変形又は移動させる構成としたが、例えば、制御部５のＣＰＵ１０１に、圧力調整板３５による容積の変化量と、変化のタイミングを制御する機能を持たせ、インクポンプ２５の駆動周期に応じ、圧力調整板３５の変化量と変化タイミングを調整することもできる。この場合には、加圧タンク２１内の圧力や、負圧タンク２４内の圧力をセンサで測定し、その測定結果に応じてタンクの容積を変化させる。

このような制御部５による電気制御を行う場合、圧力調整板３５は制御信号に応じて変形又は移動可能な部材で形成することができる。例えば、圧力調整板３５として、上記のピストン構造を有する圧力調整板を用いることができる。この場合には、ピストン構造を有する圧力調整板３５に対して、所定のタイミングで電圧をかけることで、圧力調整板３５を水平方向にスライド移動させ、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の容積を変化させることができる。

また、他の部材として、電圧を加えると変形するピエゾ素子を用いて圧力調整板３５を形成することもできる。この場合には、圧力調整板３５に対して所定のタイミングで電圧をかけることで、圧力調整板３５を変形させ、加圧タンク２１及び負圧タンク２４の容積を変化させることができる。

このように、制御部５において電気制御を行う場合には、インクポンプ２５の駆動周期に応じ、圧力調整板３５の変化量と変化タイミングを調整することもできるので、よりきめ細かく循環圧の変動に対応することができ、より確実にノズル圧変動を抑制することができる。

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…配管
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
３５…圧力調整板
３６…フロート部材
５１…加圧共通気室
５２…加圧側圧力調整弁
５３…加圧側大気開放弁
５４…加圧側圧力センサ
５５…負圧共通気室
５６…負圧側圧力調整弁
５７…負圧側大気開放弁
５８…負圧側圧力センサ
５９…エアポンプ

Claims (4)

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タンク内及び前記第２タンク内の圧力と連動して、前記第１タンク及び前記第２タンクの容積を変化させる圧力調整手段と
   を備え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タンクと前記第２タンクとは隣接配置されており、
   前記圧力調整手段は、前記第１タンクと前記第２タンクとの間に配置され、前記第１タンクと第２タンクの圧力差に応じて、移動又は変形が可能な部材で構成されてい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。
3. 前記第１タンクと前記第２タンクとは水平方向に隣接配置されており、
   前記圧力調整手段は、前記第１のタンク及び前記第２のタンクの間において、水平方向に移動又は変形することを特徴とする請求項２記載のインクジェット印刷装置。
4. 前記圧力調整手段による容積の変化量と、変化のタイミングを制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記インクポンプの駆動周期に応じ、前記変化量と変化タイミングを調整する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。

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