JP5215376B2 - 液体循環装置、液体循環制御プログラム、液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体循環装置、液体循環制御プログラムおよび液体吐出装置に関する。

液体吐出部のノズルから吐出される液体（インク）を循環させる液体循環装置として、例えば、下記特許文献１，２記載の装置が知られている。

特許文献１には、上流側インクタンクと、一端側が上流側インクタンクに接続された上流側インク流路と、上流側インク流路の他端側に接続され、インクを吐出するノズルに通じるノズル分岐部と、一端側がノズル分岐部に接続された下流側インク流路と、下流側インク流路の他端側に接続された上流側インクタンクから流出したインクを蓄える下流側インクタンクと、下流側インクタンクのインクを上流側インクタンクに戻す帰還流路と、を有する液体循環装置が開示されている。

特許文献２には、ノズル面からインクを吐出するインクヘッドと、貯留されたインクの液面がインクヘッドのノズル面と同等、又は重力方向上方となるように配置された大気と連がる、又は遮断可能な第一のタンクと、貯留されたインクの液面がインクヘッドのノズル面より重力方向下方となるように配置された大気と連がる、又は遮断可能な第二のタンクと、第二のタンク内のインクを第一のタンクへと送液するポンプと、第二のタンクを大気に対して遮断した際に、第二のタンク内の圧力を一定の負圧状態に維持させる圧力調整部と、を有する液体循環装置が開示されている。

特開２０１０−６４４７７号公報 特開２０１０−１５８８７８号公報

ノズルに対する液体循環開始時において、ノズルに掛かる圧力の変動を抑制するようにした液体循環装置を提供することを課題とする。

本発明の請求項１の液体循環装置は、液体を吐出するためのノズルを有する液体吐出部と、液体を前記液体吐出部に供給する供給流路と、液体を前記液体吐出部から回収する回収流路と、前記供給流路の液体の圧力を調整する第１圧力調整手段と、前記回収流路の液体の圧力を調整する第２圧力調整手段と、前記供給流路および前記回収流路の少なくとも一方の流路に設けられ、該流路を開閉する開閉弁と、前記第１圧力調整手段、前記第２圧力調整手段および前記開閉弁を制御し、前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持しつつ、前記ノズルに対して供給側の液体の圧力と回収側の液体の圧力とに循環時差圧を生じさせて液体を循環させると共に、前記ノズルに対する液体の循環を開始するとき、前記開閉弁を閉止した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力との差圧を前記循環時差圧よりも小さくするように前記第１圧力調整手段および前記第２圧力調整手段を駆動し、次いで前記開閉弁を開放し、次いで前記差圧を前記循環時差圧へと徐々に変化させる循環制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項２の液体循環装置は、請求項１に記載の液体循環装置において、前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を開始するとき、前記開閉弁を閉止した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力とをそれぞれ、前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持可能な圧力範囲の圧力に制御することを特徴とする。

本発明の請求項３の液体循環装置は、請求項２に記載の液体循環装置において、前記開閉弁は、開放されるときに前記ノズルに対して圧力変動を生じさせるものであり、前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を開始するとき、前記開閉弁を閉止した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力とをそれぞれ、前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持可能な圧力範囲の中央値に対して開放弁の圧力変動を相殺する方向の圧力に制御することを特徴とする。

本発明の請求項４の液体循環装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体循環装置において、さらに、前記供給流路と前記回収流路に接続され、前記液体吐出部を迂回する迂回流路と、前記迂回流路に設けられ、前記迂回流路を開閉する迂回流路開閉弁と、を備え、前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を開始するとき、前記開閉弁を開放するのに同期して前記迂回流路開閉弁を開放することを特徴とする。

本発明の請求項５の液体循環装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体循環装置において、前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を終了するとき、前記開閉弁を開放した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力との差圧を前記循環時差圧よりも小さい差圧へと徐々に変化させ、次いで前記開閉弁を閉止することを特徴とする。

本発明の請求項６の液体循環装置は、請求項５に記載の液体循環装置において、前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を終了するとき、前記開閉弁を開放した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力とをそれぞれ、前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持可能な圧力範囲の圧力に制御することを特徴とする。

本発明の請求項７の液体循環装置は、請求項６に記載の液体循環装置において、前記開閉弁は、閉止されるときに前記ノズルに対して圧力変動を生じさせるものであり、前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を終了するとき、前記開閉弁を開放した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力とをそれぞれ、前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持可能な圧力範囲の中央値に対して開放弁の圧力変動を相殺する方向の圧力に制御することを特徴とする。

本発明の請求項８の液体循環装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体循環装置において、前記開閉弁は、前記供給流路および前記回収流路のそれぞれの流路に設けられ、前記循環制御手段は、前記ノズルに対して液体を循環させているとき、前記供給流路および前記回収流路の少なくとも一方の液体の圧力を前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持可能な圧力範囲の圧力に制御すると共に、前記ノズルに対する液体の循環を終了するとき、前記供給流路および前記回収流路の他方に設けられた前記開閉弁を閉止することを特徴とする。

本発明の請求項９の液体循環装置は、請求項８に記載の液体循環装置において、前記開閉弁を動作させるための電力を供給する非常用電源を備えることを特徴とする。

本発明の請求項１０の液体循環制御プログラムは、コンピュータを、請求項１〜９のいずれか１項に記載の液体循環装置の循環制御手段として実行させることを特徴とする。

本発明の請求項１１の液体吐出装置は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の液体循環装置によって前記ノズルに対して循環される液体を前記ノズルから吐出させることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の液体循環装置によれば、ノズルに対する液体循環開始時において、供給側圧力と回収側圧力とに循環時差圧が生じている状態で開閉弁を開放する場合に比べて、ノズルに掛かる圧力の変動を抑制することができる。

本発明の請求項２に記載の液体循環装置によれば、ノズルに対する液体循環開始時において、開閉弁を開放したとき、ノズルにおいて液体をメニスカス保持可能であり、ノズルからの液体漏れやノズルへの気泡進入を抑制することができる。

本発明の請求項３に記載の液体循環装置によれば、ノズルに対する液体循環開始時において、開閉弁を開放する際にノズルに対して圧力変動を生じさせる構成において、ノズルにおいて液体をメニスカス保持でき、ノズルからの液体漏れやノズルへの気泡進入を抑制することができる。

本発明の請求項４に記載の液体循環装置によれば、ノズルに対する液体循環開始時において、迂回流路開閉弁を同期して開放しない場合に比べて、ノズルからの液体漏れやノズルからの気泡進入を抑制することができる。

本発明の請求項５に記載の液体循環装置によれば、ノズルに対する液体循環終了時において、供給側圧力と回収側圧力とに循環時差圧が生じている状態で開閉弁を閉止する場合に比べて、ノズルに掛かる圧力の変動を抑制することができる。

本発明の請求項６に記載の液体循環装置によれば、ノズルに対する液体循環終了時において、ノズルにおいて液体をメニスカス保持でき、ノズルからの液体漏れやノズルへの気泡進入を抑制することができる。

本発明の請求項７に記載の液体循環装置によれば、ノズルに対する液体循環終了時において、開閉弁を閉止する際にノズルに対して圧力変動を生じさせる構成において、ノズルにおいて液体をメニスカス保持でき、ノズルからの液体漏れやノズルへの気泡進入を抑制することができる。

本発明の請求項８に記載の液体循環装置によれば、ノズルに対する液体循環終了時において、ノズルにおいて液体をメニスカス保持でき、ノズルからの液体漏れやノズルへの気泡進入を抑制することができる。

本発明の請求項９に記載の液体循環装置によれば、停電など異常時においても開閉弁を閉止でき、ノズルからの液体漏れやノズルからの気泡進入を抑制することができる。

本発明の請求項１０に記載の液体循環制御プログラムによれば、循環制御手段をソフトウェアで実現することができる。

本発明の請求項１１に記載の液体吐出装置によれば、常にフレッシュな液体をノズルから吐出することができる。

本実施の形態に係るインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの配管図である。 図１のインクジェットヘッドにおける動作を制御するためのインク供給制御装置のブロック図である。 供給側マニホールドと回収側マニホールドとの間の圧力関係を示すための概略側面図である。 図３に示すヘッドモジュールの断面図である。 図１の配管図における、第１のインク循環モードにおける循環経路を示す配管図である。 図１の配管図であり、（Ａ）は第２のインク循環モードにおける第１の循環経路を示す配管図、（Ｂ）は第２のインク循環モードにおける第２の循環経路を示す配管図、（Ｃ）は第２のインク循環モードにおける第３の循環経路を示す配管図である。 インク循環系プログラムを実行するための機能ブロック図である。 第１の循環モードと第２の循環モード（第１〜第３の循環経路）におけるバルブ開閉パターンテーブル１１８Ａが記憶されたＲＯＭ１１８の概念図である。 電源オン時に起動する循環制御のためのメインルーチンを示すフローチャートである。 図９の第１の循環モード実行制御ルーチンを示すフローチャートである。 第１のインク循環モードにおける供給側圧力と回収側圧力の推移を示す説明図である。 第１のインク循環モードにおける循環開始時の供給側圧力と回収側圧力の推移を示す説明図であり、（ａ）は従来における推移、（ｂ）は本実施形態における推移を示す説明図である。 第１のインク循環モードにおける供給側圧力と回収側圧力の推移を示す説明図であり、（ａ）は循環開始時における推移、（ｂ）は循環終了時における推移を示す説明図である。 図１０に示すフローチャートのステップ２７４〜２８４に代替する別の態様の制御ルーチンを示す図である。 第２の循環モード実行制御ルーチンを示すフローチャートである。 図１に示すインクジェットヘッドの配管図の別の態様を示す図である。 本実施の形態に係るインクジェット記録装置の構成を示す概略図である。

（全体構成）
本実施の形態では、液滴を吐出する液滴吐出装置の一例として、インク滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置について説明する。

なお、液滴吐出装置としては、インクジェット記録装置に限定されるものではない。液滴吐出装置としては、例えば、フィルムやガラス上にインク等を吐出してカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出してＥＬディスプレイパネルを形成する装置、溶解状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成する装置、金属を含む液体を吐出して配線パターンを形成する装置及び液滴を吐出して膜を形成する各種の成膜装置であってもよく、液滴を吐出するものであればよい。

図１７は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置の構成を示す概略図である。

図１７に示すように、インクジェット記録装置１０１０は、用紙等の記録媒体Ｐが収容される記録媒体収容部１０１２と、記録媒体Ｐに画像を記録する画像記録部１０１４と、記録媒体収容部１０１２から画像記録部１０１４へ記録媒体Ｐを搬送する搬送手段１０１６と、画像記録部１０１４によって画像が記録された記録媒体Ｐが排出される記録媒体排出部１０１８と、を備えている。

画像記録部１０１４は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの一例として、インク滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェットヘッド１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ（以下、１０Ｙ〜１０Ｋと示す）を備えている。

また、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋは、ノズル１１（図４参照）が形成されたノズル面１０２２Ｙ〜１０２２Ｋをそれぞれ有している。このノズル面１０２２Ｙ〜１０２２Ｋは、インクジェット記録装置１０１０での画像記録が想定される記録媒体Ｐの最大幅と同程度か、又はそれ以上の記録可能領域を有している。

さらに、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋは、記録媒体Ｐの搬送方向の下流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色の順で並列に並べられており、その各色に対応したインク滴を、圧電方式によって、複数のノズル１１から吐出し、画像を記録する構成となっている。なお、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋにおいて、インク滴を吐出させる構成は、サーマル方式等の他の方式によって吐出させる構成であっても良い。

インクジェット記録装置１０１０には、液体を貯留する貯留部として、各色のインクを貯留するインクタンク１０２１Ｙ、１０２１Ｍ、１０２１Ｃ、１０２１Ｋ（以下、１０２１Ｙ〜１０２１Ｋと示す）が設けられている。このインクタンク１０２１Ｙ〜１０２１Ｋから、各インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋへインクが供給される。なお、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋへ供給されるインクとしては、水性インク、油性インク、溶剤系インク等、各種インクの使用が可能である。

搬送手段１０１６は、記録媒体収容部１０１２内の記録媒体Ｐを１枚ずつ取り出す取出ドラム１０２４と、画像記録部１０１４のインクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋへ記録媒体Ｐを搬送しその記録面（表面）をインクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋに対面させる搬送体としての搬送ドラム１０２６と、画像が記録された記録媒体Ｐを記録媒体排出部１０１８へ送り出す送出ドラム１０２８と、を有している。そして、取出ドラム１０２４、搬送ドラム１０２６、送出ドラム１０２８は、それぞれ記録媒体Ｐがその周面に静電的吸着手段、或いは吸引や粘着などの非静電的吸着手段によって保持されるように構成されている。

また、取出ドラム１０２４、搬送ドラム１０２６、送出ドラム１０２８には、それぞれ記録媒体Ｐの搬送方向下流側端部を挟んで保持する保持手段としてのグリッパー１０３０が、例えば２組ずつ備えられており、これら３個のドラム１０２４、１０２６、１０２８は、それぞれその周面に記録媒体Ｐを、グリッパー１０３０によってこの場合は２枚まで保持可能に構成されている。そして、グリッパー１０３０は、各ドラム１０２４、１０２６、１０２８の周面に２つずつ形成された凹部１０２４Ａ、１０２６Ａ、１０２８Ａ内に設けられている。

具体的には、各ドラム１０２４、１０２６、１０２８の凹部１０２４Ａ、１０２６Ａ、１０２８Ａ内の予め定められた位置に、各ドラム１０２４、１０２６、１０２８の回転軸１０３２に沿って回転軸１０３４が支持されており、この回転軸１０３４には、その軸方向に間隔をおいて複数のグリッパー１０３０が固定されている。したがって、回転軸１０３４が、図示しないアクチュエーターによって正逆両方向に回転することにより、グリッパー１０３０が各ドラム１０２４、１０２６、１０２８の周方向に沿って正逆両方向に回転し、記録媒体Ｐの搬送方向下流側端部を挟んで保持したり、離したりするようになっている。

つまり、グリッパー１０３０は、その先端部が各ドラム１０２４、１０２６、１０２８の周面から若干突出するように回転することで、取出ドラム１０２４の周面と搬送ドラム１０２６の周面とが対面する受渡位置１０３６において、取出ドラム１０２４のグリッパー１０３０から搬送ドラム２６のグリッパー１０３０へ記録媒体Ｐを受け渡すようになっており、搬送ドラム１０２６の周面と送出ドラム１０２８の周面とが対面する受渡位置１０３８において、搬送ドラム１０２６のグリッパー１０３０から送出ドラム１０２８のグリッパー１０３０へ記録媒体Ｐを受け渡すようになっている。

また、インクジェット記録装置１０１０は、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋをメンテナンスするメンテナンスユニット（図示省略）を備えている。メンテナンスユニットは、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋのノズル面を覆うキャップ、予備吐出（空吐出）された液滴を受ける受け部材、ノズル面を清掃する清掃部材、ノズル１１内のインクを吸引するための吸引装置等を有しており、メンテナンスユニットがインクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋに対向する対向位置に移動し、各種のメンテナンスを行う。

次に、インクジェット記録装置１０１０の画像記録動作について説明する。

記録媒体収容部１０１２から取出ドラム１０２４のグリッパー１０３０により１枚ずつ取り出されて保持された記録媒体Ｐは、取出ドラム１０２４の周面に吸着されつつ搬送され、受渡位置１０３６において、取出ドラム１０２４のグリッパー１０３０から搬送ドラム１０２６のグリッパー１０３０へ受け渡される。

搬送ドラム１０２６のグリッパー１０３０により保持された記録媒体Ｐは、その搬送ドラム２６に吸着されつつインクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋの画像記録位置まで搬送され、そのインクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋから吐出されるインク滴により、記録面に画像が記録される。

記録面に画像が記録された記録媒体Ｐは、受渡位置１０３８において、搬送ドラム１０２６のグリッパー１０３０から送出ドラム１０２８のグリッパー１０３０へ受け渡される。そして、送出ドラム１０２８のグリッパー１０３０により保持された記録媒体Ｐは、その送出ドラム１０２８に吸着されつつ搬送され、記録媒体排出部１０１８へ排出される。以上のように、一連の画像記録動作が行われる。

（配管構成）
図１には、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１０１０のインクジェットヘッド１０の配管図が示されている。尚、図１に示す配管図は各色のインクのうちの１色、例えばイエローについてのものである。他の色のインクの配管構成も同様である。

本実施の形態のインクジュットヘッド１０には、複数の液体吐出部（以下、「ヘッドモジュール」という）１２が取り付けられ、それぞれのヘッドモジュール１２へ均等（一定の圧力、一定の流量）にインクを供給するためのインク循環用配管路が形成されている。

図１に示される如く、ヘッドモジュール１２には、インクが流入する入力ポート１２Ａと、インクを排出する出力ポート１２Ｂとが設けられている。入力ポート１２Ａには、供給側マニホールド１４から分岐した供給側分岐管１６の先端が取り付けられ、出力ポート１２Ｂには、回収側マニホールド１８から分岐した回収側分岐管２０の先端が取り付けられている。すなわち、供給側マニホールド１４及び回収側マニホールド１８には、ヘッドモジュール１２の設置数分の分岐管（供給側分岐管１６及び回収側分岐管２０）が設けられ、供給側マニホールド１４に供給されるインクを予め定められた圧力Ｐｉｎ、かつ予め定められた流量でそれぞれのヘッドモジュール１２へ供給し、さらには、ヘッドモジュール１２へ供給されたインクを予め定められた圧力Ｐｏｕｔ、かつ予め定められた流量でそれぞれヘッドモジュール１２から回収側マニホールド１８へ回収する構造となっている。

すなわち、供給側マニホールド１４の圧力Ｐｉｎと回収側マニホールド１８の圧力Ｐｏｕｔにより、ヘッドモジュール１２部で差圧ΔＰを発生させ、この結果、ヘッドモジュール１２内では、入力ポート１２Ａと出力ポート１２Ｂの間にインクの流れが生じ、この流れにより、常にフレッシュなインクがヘッドモジュール１２に供給されることになる。インク吐出口であるノズル面には、当該供給側マニホールド１４の圧力Ｐｉｎと回収側マニホールド１８の圧力Ｐｏｕｔに依存する背圧Ｐｎｚｌが付与されている。背圧Ｐｎｚｌについての詳細は後述する。

供給側分岐管１６にはそれぞれ、開閉弁の一例としての供給側バルブ２２と緩衝器２４とが介在されている。また、回収側分岐管２０にはそれぞれ、開閉弁の一例としての回収側バルブ２６と緩衝器２４とが介在されている。供給側バルブ２２及び回収側バルブ２６は、ヘッドモジュール１２を個別に動作させる必要があるときに開閉操作されるものであると共に、後述するようにヘッドモジュール１２へのインクの循環を開始する際あるいは終了する際に開閉操作されるものである。緩衝器２４は、供給側マニホールド１４から供給されるインク、或いは回収側マニホールド１８へ回収されるインクの流動時の圧力変動等を緩和する役目を有している。

供給側マニホールド１４は、その長手方向一端部（図１の右端部）にインク循環配管系の供給管２８の一端部が取り付けられ、一方回収側マニホールド１８は、その長手方向一端部（図１の右端部）にインク循環配管系の回収管３０の一端部が取り付けられている。

また、供給側マニホールド１４と回収側マニホールド１８のそれぞれの他端部（図１の左端部）の間には、第１のバイパス流路３２と迂回流路の一例としての第２のバイパス流路３４とが設けられている。第１のバイパス流路３２には、第１のバイパスバルブ３６が介在されている。また、第２のバイパス流路３４には、迂回流路開閉弁の一例としての第２のバイパスバルブ３８が介在されている。この第１のバイパス流路３２及び第２のバイパス流路３４は、供給側マニホールド１４と回収側マニホールド１８との間の圧力、流量調整等に用いられる。例えば、後述の第１の循環時（供給側マニホールド１４から回収側マニホールド１８への流れ）は、第１のバイパスバルブ３６が閉止、第２のバイパスバルブ３８が開放されており、第２のバイパス流路３８のみが通じている。

さらに、供給側マニホールド１４と回収側マニホールド１８の他端部には、それぞれ供給側圧力センサ４０及び回収側圧力センサ４２が取り付けられており、供給側マニホールド１４と回収側マニホールド１８内のインクの圧力を監視している。

供給側マニホールド１４に連結された供給管２８の他端部は、供給側サブタンク４４に連結されている。供給側サブタンク４４は、二室構造で、弾性力を有する薄膜部材４４Ａで仕切られており、その１つがインク用サブタンク室４４Ｂ、他の１つが空気室４４Ｃとなっている。

インク用サブタンク室４４Ｂには、インクをバッファタンク４６から引き込む（およびバッファタンク４６へ回収する）ための供給側主管４８の一端部が連結されている。供給側主管４８の他端の開口はバッファタンク４６に貯留されたインクに浸漬されている。

供給側主管４８には、バッファタンク４６から供給側サブタンク４４にかけて順番に、脱気モジュール５０、一方向弁５２、第１圧力調整手段の一例としての供給側ポンプ５４、供給側フィルタ５６、インク温度調整器５８がそれぞれ介在されており、供給側ポンプ５４の駆動力で、バッファタンク４６に貯留されているインクを供給側サブタンク４４へ供給する途中で、インク内から気泡を取り除き、かつインクの温度を管理している。

なお、供給側ポンプ５４の入側は、供給主管４８とは別に分岐管５３の一端部が接続され、この分岐管５３の他方の開口は、一方向弁５５を介して、バッファタンク４６に貯留されたインクに浸漬されている。

また、本実施の形態で適用される供給側ポンプ５４は、ステッピングモータを用いたチューブポンプ（弾性力を持つチューブをステッピングモータによる回転駆動でしごきながらチューブ内のインクを供給する）であるが、特にこのような圧力調整手段（ポンプ）に限定されるものではない。要は、回転を正逆転させることで、供給側のインクの圧力を高圧側および低圧側に調整できるものであればよい。なお、以下で、ポンプの駆動回転数を示す場合、ステッピングモータの回転数と同等とする。

供給側サブタンク４４の空気室４４Ｃには、開放管６０が取り付けられている。開放管６０には、供給側エアバルブ６６が介在されている。

また、インク用サブタンク室４４Ｂは、ドレイン管６８の一端が連結されている。ドレイン管６８の他端の開口は、バッファタンク４６に貯留されたインクに浸漬されている。ドレイン管６８には、供給側ドレインバルブ７０が介在されている。

供給側サブタンク４４は、空気室４４Ｃと薄膜部材４４Ａにより、インク用サブタンク室４４Ｂ内の圧力を所望の値に調整・維持する役目を有している。

一方、回収側マニホールド１８に連結された回収管３０の他端部は、回収側サブタンク７２に連結されている。回収側サブタンク７２は、二室構造で、弾性力を有する薄膜部材７２Ａで仕切られており、その１つがインク用サブタンク室７２Ｂ、他の１つが空気室７２Ｃとなっている。

インク用サブタンク室７２Ｂには、インクをバッファタンク４６から引き込む（およびバッファタンク４６から引き込む）ための回収側主管７４の一端部が連結されている。

回収側主管７４には、一方向弁７６が介在されており、第２圧力調整手段の一例としての回収側ポンプ８０の駆動力で、回収側サブタンク７２内のインクをバッファタンク４６へ回収している。回収側ポンプ８０も供給側ポンプ５４と同様なチューブポンプから構成されている。

回収側サブタンク７２の空気室７２Ｃには、開放管８２が取り付けられている。開放管８２には、回収側エアバルブ８８が介在されている。

また、インク用サブタンク室７２Ｂは、ドレイン管９０の一端が連結されている。ドレイン管９０の他端は、回収側ドレインバルブ９２を介して供給側サブタンク４４のドレイン管６８に接続されている。

回収側サブタンク７２は、空気室７２Ｃと薄膜部材７２Ａにより、インク用サブタンク室７２Ｂ内の圧力を所望の値に調整・維持する役目を有している。

ところで、本実施形態の第一の循環モードでは、供給側ポンプ５４及び回収側ポンプ８０による圧力は、供給側マニホールド１４の圧力Ｐｉｎ＞回収側マニホールド１８の圧力Ｐｏｕｔであるが、それぞれ負圧とされている。すなわち、供給側ポンプ５４の供給圧力は負圧であるが、回収側ポンプ８０の回収圧力がさらに低圧の負圧であるため、インクは、供給側マニホールド１４から回収側マニホールド１８へ流れ、かつヘッドモジュール１２のノズル１１の背圧Ｐｎｚｌが負圧に維持されるようになっている。従って、図４に示すように、ヘッドモジュール１２のノズル１１ではインクがメニスカス保持されつつ、ノズル１１に対してインクが循環するようになっている。尚、ノズル１１においてインクをメニスカス保持できる背圧Ｐｎｚｌの圧力範囲は、ヘッドモジュール１２の仕様やインク種によって異なるが、本実施の形態のものでは−２０００Ｐａ（Ｇ）〜＋１０００Ｐａ（Ｇ）である（「（Ｇ）」はゲージ圧（大気圧基準圧、相対圧力）を意味する）。

なお、本実施の形態では、回収側ポンプ８０の入側と、供給側主管４８における脱気モジュール５０の出側との間を連結する、ヘッドモジュール１２内の加圧パージ用配管９４が設けられている。

加圧パージ用配管９４には、脱気モジュール５０から回収側ポンプ８０にかけて順番に、一方向弁９６、回収側フィルタ９８が介在されている。

すなわち、ヘッドモジュール１２内を加圧して、一気にインクを排出することで気泡等を排除するとき、供給側ポンプ５４の駆動に加え、回収側ポンプ８０の駆動方向を通常時に対して逆転させ、バッファタンク４６から回収側マニホールド１８へインクを供給するようにしている。なお、排出時は、ドレイン管６８、９０を用いる。

バッファタンク４６は、メインタンク１００（図１７に示すインクタンク１０２１Ｙ、１０２１Ｍ、１０２１Ｃ、１０２１Ｋに相当）に連結されている。すなわち、バッファタンク４６には、インクを循環させるために必要なインク量が貯留されており、インク消費に応じて、メインタンク１００からインクが補充される構成となっている。すなわち、メインタンク１００に貯留されたインクに補充管１０２の一端部が浸漬されている。この補充管１０２の浸漬された一端開口にはフィルタ１０４が取り付けられている。補充管１０２は、補充ポンプ１０６の入側に連結されている。補充ポンプ１０６の出側は、バッファタンク４６へ配管された、ドレイン管９０の途中に接続されている。ここで、補充ポンプ１０６が駆動することで、バッファタンク４６へインクが補充される。なお、バッファタンク４６とメインタンク１００との間には、オーバーフロー管１０８が設けられ、過剰補充時にインクがメインタンク１００へ戻されるようになっている。

また、インクジェットヘッド１０には、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６の動作をさせるための電力を供給可能な非常用電源２００が備えられている。

（制御系構成）
図２には、本実施の形態に係るインクジェットヘッド１０における動作を制御するためのインク供給制御装置１１０のブロック図が示されている。

インク供給制御装置１１０は、マイクロコンピュータ１１２を含んで構成されている。マイクロコンピュータ１１２は、ＣＰＵ１１４、ＲＡＭ１１６、ＲＯＭ１１８、Ｉ／Ｏ１２０及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス１２２を備えている。

Ｉ／Ｏ１２０には、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１２４が接続されている。また、Ｉ／Ｏ１２０には、供給側圧力センサ４０、回収側圧力センサ４２が接続されている。

さらに、Ｉ／Ｏ１２０には、図示は省略したが、ヘッドモジュール１２のノズル１１からインクを吐出して画像形成する際の画像データが入力されるようになっている。なお、画像データは、インク吐出位置や吐出量が定められた状態（ラスターデータ）であってもよいし、ＪＰＥＧ等の圧縮されたデータ等であってもよく、この場合はＣＰＵ１１４においてインク吐出用のデータ（ラスタデータ）に変換される。ＣＰＵ１１４では、ＲＯＭ１１８に記憶されたインク循環系プログラムが読み出されて実行される。ＲＯＭ１１８には、インク循環制御形態（以下、「制御形態」の同義として「モード」という場合がある）として、少なくとも以下のような制御プログラムが記憶されている。
（第１のインク循環モード）
バッファタンク４６内のインクを、供給側マニホールド１４から回収側マニホールド１８方向へ流動させ、ヘッドモジュール１２のノズル１１に対して循環させるための循環制御プログラム（プログラム１）。
（第２のインク循環モード）
インク供給経路内に発生する気泡を排出する（パージする）ための循環制御プログラム（プログラム２）。
なお、上記第１のインク循環モード及び第２のインク循環モードを実行するためのプログラムは、ＲＯＭ１１８に限らず、ＨＤＤ１２４或いは外部記憶媒体に記憶しておき、当該外部記憶媒体を装填することで情報を読み取るリーダーやＬＡＮ等のネットワーク（共に図示省略）から取得するようにしてもよい。

ＣＰＵ１１４では、循環制御プログラムを読み出し、当該読み出した循環制御プログラムに基づいて、Ｉ／Ｏ１２０に接続されたヘッドモジュール循環系制御部１２６、圧力調整制御部１２８、ドレイン制御部１３０、ポンプ駆動制御部１３２、温度制御部１３４が動作する。

ヘッドモジュール循環系制御部１２６には、ヘッドモジュール１２に内蔵されたノズル吐出デバイス１３（例えば、圧電素子等への通電制御による圧力室の振動でインク滴をノズル１１から吐出する動作をするデバイス（図４参照））１２ｄｅｖ．、供給側バルブ２２，回収側バルブ２６、第１のバイパスバルブ３６、第２のバイパスバルブ３８が電気的に接続されている。

圧力調整制御部１２８には、供給側エアバルブ６６、回収側エアバルブ８８が電気的に接続されている。

ドレイン制御部１３０には、供給側ドレインバルブ７０、回収側ドレインバルブ９２が電気的に接続されている。

ポンプ駆動制御部１３２には、供給側ポンプ５４、回収側ポンプ８０、補充ポンプ１０６が接続されている。なお、本実施の形態では、供給側ポンプ５４、回収側ポンプ８０、補充ポンプ１０６の回転速度を回転数（ｒｐｍ）で表現するが、線速度、角速度等、別の表現であってもよい。

温度制御部１３４には、インク温度調整器５８が電気的に接続されている。

（第１のインク循環モード）
ここで、前述した第１のインク循環モード（バッファタンク４６内のインクを、供給側マニホールド１４から回収側マニホールド１８方向へ流動させ、ヘッドモジュール１２のノズル１１に対して循環させる循環制御。以下、「第１の循環モード」という場合がある。）では、ヘッドモジュール１２のノズル１１に対する供給側と回収側との差圧ΔＰが一定となるように制御される。すなわち、第１のインク循環モードは、圧力制御によって実行されることになる（図５参照）。

なお、図５は、図１に示した配管図と同一であるが、符号を省略し、かつ循環経路を太い鎖線で示している。

図３は、この差圧ΔＰ、並びに背圧Ｐｎｚｌの概要を示している。

図３に示される如く、ヘッドモジュール１２を基準として、供給側マニホールド１４の高さ位置と、回収側マニホールド１８の高さ位置との間には、差がある。従って、ヘッドモジュール１２のノズル面との水頭差も異なる。ここでは、供給側マニホールド１４のノズル面との水頭差をｈｉｎとし、回収側マニホールド１８のノズル面との水頭差をｈｏｕｔとする。

供給側マニホールド１４には、供給側ポンプ５４の駆動力による圧力Ｐｉｎでインクが供給されており、回収側マニホールド１８には、回収側ポンプ８０の駆動力による圧力Ｐｏｕｔでインクが回収されている。このときの圧力Ｐｉｎと圧力Ｐｏｕｔはそれぞれ負圧であり、かつ、圧力Ｐｏｕｔの方が圧力Ｐｉｎよりもさらに低圧の負圧となっている。

上記条件の下で、ヘッドモジュール１２のノズル面における背圧Ｐｎｚｌは、以下の（１）式で表される。

また、上記条件の下で、供給側と回収側との差圧ΔＰは、以下の（２）式で表される。

Ｐnzl＝（Ｐin＋ｈin×g×ρ＋Ｐout＋ｈout×g×ρ）／２・・・（１）

ΔＰ＝（Ｐout＋ｈout×g×ρ）−（Ｐin＋ｈin×g×ρ）・・・（２）

ここで、
Ｐnzl：ヘッドモジュール１２のノズル面における圧力（背圧）
Ｐin ：供給側マニホールド１４内の圧力
Ｐout：回収側マニホールド１８内の圧力
ｇ ：重力加速度
ρ ：インク密度
である。

上記（１）式、及び（２）式において、水頭差ｈin、ｈout、重力加速度ｇは定数として考えてよく、インクの変更が無い場合は、インク密度ρも定数と考えてよい。従って、差圧ΔＰや背圧Ｐnzlは、供給側マニホールド１４内の圧力Ｐinおよび回収側マニホールド１８内の圧力Ｐoutに依存し、供給側ポンプ５４および回収側ポンプ８０の駆動を制御することによって調整される。ここでは、説明を簡単にするため、供給側マニホールド１４からヘッドモジュール１２までの流路抵抗、およびヘッドモジュール１２から回収側マニホールド１８までの流路抵抗を同一でほぼ無視できる値として扱っている。

（第２のインク循環モード）
一方、第２のインク循環モード（インク供給経路内に発生する気泡を排出するための循環制御／以下、「第２の循環モード」という場合がある。）では、本実施の形態では、少なくともヘッドモジュール１２へインクが流れない３種類の循環経路（第１〜第３の循環経路）が設定されており、この３種類の循環経路が順次設定され、供給側ポンプ５４又は回収側ポンプ８０の駆動による流量制御が実行されるようになっている（図６（Ａ）〜（Ｃ）参照）。

（第１の循環経路）
供給側マニホールド１４からヘッドモジュール１２への流路（供給側分岐管１６）と、ヘッドモジュール１２から回収側マニホールド１８への流路（回収側分岐管２０）とを断ち（供給側バルブ２２と回収側バルブ２６の閉止）、第２のバイパス流路３４よりも相対的に内径が大きい第１のバイパス流路３２を開放し、供給側ポンプ５４の駆動で流量制御を行う（図６（Ａ）参照）

なお、図６（Ａ）は、図１に示した配管図と同一であるが、符号を省略し、かつ循環経路を太い鎖線で示している。

（第２の循環経路）
供給側主管４８を主体とし、ドレイン管６８に設けられた供給側ドレインバルブ７０を開放し、供給側ポンプ５４の駆動で流量制御を行う（図６（Ｂ）参照）。

なお、図６（Ｂ）は、図１に示した配管図と同一であるが、符号を省略し、かつ循環経路を太い鎖線で示している。

（第３の循環経路）
回収側主管７４を主体とし、ドレイン管９０に設けられた回収側ドレインバルブ９２を開放し、回収側ポンプ８０の駆動で流量制御を行う（図６（Ｃ）参照）。

なお、図６（Ｃ）は、図１に示した配管図と同一であるが、符号を省略し、かつ循環経路を太い鎖線で示している。

図７には、インク供給制御装置１１０における、前述したインク循環系プログラムを実行するための、機能ブロック図が示されている。なお、この機能ブロック図は、機能別にブロック化して示したものであり、ハード構成を限定するものではない。例えば、本実施の形態では、主としてインク供給制御装置１１０のマイクロコンピュータ１１２によるソフトプログラムにより実行される。

図７に示される如く、循環指示は、インク供給制御装置１１０の循環モード判定部１５０に入力されるようになっている。

循環モード判定部１５０では、当該循環指示の形態を解析する。この循環モード判定部１５０において、圧力制御による循環制御、すなわち、電源投入後、印字可能な状態での待機（印字待機）時の循環モードが指示された場合は、第１の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５２に対して、起動指示信号を出力する。

また、流量制御による循環制御、すなわち、電源オフから一定時間経過した後の電源オン時、待機中の定期、ユーザーによる実行指示の何れかに該当する場合は、第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５４、１５６、１５８に対して、起動信号を出力する。

ここで、第２の循環モード用バルブ開閉パターンには３種類（第１〜第３の循環経路）あり、循環モード判定部１５０では、この第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５４、１５６、１５８に起動信号を出力すると共に、当該第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５４、１５６、１５８によるバルブ開閉設定を予め定めた順序で実行するべく、実行指示部１６０へ時系列切替信号を出力する。

まず、実行指示部１６０は、第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部（第１の循環経路）１５４を起動させ、第１の循環経路を形成する。

次いで、実行指示部１６０は、第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部（第２の循環経路）１５６を起動させ、第２の循環経路を形成する。

最後に、実行指示部１６０は、第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部（第３の循環経路）１５８を起動させ、第３の循環経路を形成する。

この実行指示部１６０における循環経路の切替時期は、循環モード判定部１５０に入力される循環指示に基づき実行される。

第１の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５２、並びに第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５４、１５６、１５８は、それぞれバルブ開閉指示部１６２に接続されている。

バルブ開閉指示部１６２は、前述したヘッドモジュール循環系制御部１２６、圧力調整制御部１２８、ドレイン制御部１３０のそれぞれに接続されている。

バルブ開閉指示部１６２は、第１の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５２、並びに第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５４、１５６、１５８からのバルブ開閉指示に基づき、ヘッドモジュール循環系制御部１２６を介して、供給側バルブ２２、回収側バルブ２６、第１のバイパスバルブ３６、第２のバイパスバルブ３８の開閉を制御し、圧力調整制御部１２８を介して供給側エアバルブ６６、回収側エアバルブ８８の開閉を制御し、ドレイン制御部１３０を介して供給側ドレインバルブ７０、回収側ドレインバルブ９２の開閉を制御する。

また、バルブ開閉指示部１６２は、ポンプ駆動指示部１６４に接続されており、バルブ開閉指示後、供給側ポンプ５４及び／又は回収側ポンプ８０を駆動させるべく、駆動指示を出力する。

ポンプ駆動指示部１６４は、前述のポンプ駆動制御部１３２の流量制御部１６６及び圧力制御部１６８に接続され、指示された循環モードに基づいて、何れかへ実行指示を出力する。

流量制御部１６６及び圧力制御部１６８には、それぞれ供給側ポンプ５４及び回収側ポンプ８０が接続されている。また、圧力制御部１６８には、検出圧力値出力部１７０が接続されている。この検出圧力値出力部１７０には、供給側圧力センサ４０及び回収側圧力センサ４２が接続され、当該供給側圧力センサ４０及び回収側圧力センサ４２からの検出信号が圧力制御部１６８に入力されるようになっている。

以下に本実施の形態の作用を説明する。

なお、本実施の形態では、図８に示される如く、ＲＯＭ１１８に、第１の循環モードと第２の循環モード（第１〜第３の循環経路）におけるバルブ開閉パターンテーブル１１８Ａが予め記憶されている。

図９、図１０、図１４、図１５は、本実施の形態に係り、インク供給制御装置１１０における圧力制御及び流量制御に基づく循環モードの循環制御を実行するための処理の流れを示すフローチャートである。

図９は、電源オン時に起動する循環制御のためのメインルーチンを示すフローチャートである。

ステップ２００では、前回のオフ時刻を読み出し、次いでステップ２０２へ移行して、前回のオフ時刻から、一定時間以上経過したか否かが判断される。このステップ２０２で否定判定された場合は、気泡排除のための強制循環は不要と判断し、ステップ２０４へ移行して、第１の循環モード実行指示を出力し、ステップ２０８へ移行する。

また、ステップ２０２で肯定判定された場合は、インクが長時間滞留し、気泡が発生していると予測して、ステップ２０６へ移行して、強制循環である第２の循環モードの実行を指示して、ステップ２０８へ移行する。

ステップ２０８では、電源オフの指示があったか否かが判断される。このステップ２０８で肯定判定されると、ステップ２１０へ移行してオフ時刻記録処理を行い、次いで、ステップ２１２へ移行してシャットダウン処理を行って、このルーチンは終了する。

また、ステップ２０８で否定判定された場合は、ステップ２１４へ移行する。ステップ２１４では、現在の循環モードが第１の循環モードか第２の循環モードかを判別する。すなわち、本実施の形態では、印字（画像形成）待機状態が第１の循環モードであるため、必ず、第１の循環モードが実行されているか、第２の循環モードが実行されている。

そこで、ステップ２１４では、現在の循環モードを判別し、第２の循環モードであると判別された場合は、ステップ２０８へ戻る。

また、ステップ２１４で第１の循環モードであると判別された場合は、ステップ２１６へ移行する。

ステップ２１６では、定期の第２の循環モード実行時期か否かが判断され、肯定判定された場合は、ステップ２０６へ移行して、第２の循環モードの実行を指示する。また、ステップ２１６で否定判定された場合は、ステップ２１８へ移行する。

ステップ２１８では、ユーザー指定で第２の循環モードの実行の指示があったか否かが判断され、肯定判定された場合は、ステップ２０６へ移行して、第２の循環モードの実行を指示する。また、ステップ２１８で否定判定された場合は、ステップ２２０へ移行する。

ステップ２２０では、印字指示があったか否かが判断され、否定判定された場合は、ステップ２０８へ戻り、上記工程を繰り返す。また、ステップ２２０で肯定判定された場合は、ステップ２２２へ移行して、印字処理を実行し、その後、ステップ２０８へ戻り、上記工程を繰り返す。

図１０は、第１の循環モード実行制御ルーチンを示すフローチャートである。

先ずステップ２４８において、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６と第２のバイパスバルブ３８を閉止し、ヘッドモジュール１２に対するインクの循環が起きないようにする。尚、第１の循環モード実行時にあっては、第１のバイパスバルブ３６、供給側エアバルブ６６、回収側エアバルブ８８、供給側ドレインバルブ７０および回収側ドレインバルブ９２は、図８のバルブ開閉パターンテーブルに示すように、常時閉止された状態とされる。

次いでステップ２５０に進み、供給側ポンプ５４と回収側ポンプ８０の駆動を開始する。

次いでステップ２５２に進み、供給側目標圧力Ｐｉｎｔに供給側開始時圧力Ｐｉｎ０を設定し、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔに回収側開始時圧力Ｐｏｕｔ０を設定する（図１１参照）。

次いでステップ２５４に進み、供給側圧力センサ４０の検出値Ｐｉｎｄと回収側圧力センサ４２の検出値Ｐｏｕｔｄを取得する。

次いでステップ２５６に進み、供給側目標圧力Ｐｉｎｔと検出値Ｐｉｎｄとが一致するように供給側ポンプ５４の駆動回転数を変更する。また、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔと検出値Ｐｏｕｔｄとが一致するように回収側ポンプ８０の駆動回転数を変更する。

次いでステップ２５８に進み、供給側目標圧力Ｐｉｎｔと検出値Ｐｉｎｄとが一致し、かつ、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔと検出値Ｐｏｕｔｄとが一致するか否か判断する。否定される場合はステップ２５４に戻る。尚、「一致」とは、比較対象同士の偏差が予め定められた閾値以下となる状態をいう。

一方、肯定される場合はステップ２６０に進み、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６と第２のバイパスバルブ３８を開放する。この結果、図５に示す第１の循環モードにおける循環経路が形成される。尚、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６はそれぞれ複数あるが、複数を一斉に開放するよりも適宜な時間をおいて順次に開放するのが好ましい。

図１１に示すように、供給側開始時圧力Ｐｉｎ０と回収側開始時圧力Ｐｏｕｔ０はそれぞれ０Ｐａ（Ｇ）に設定されているため、供給側の圧力と回収側の圧力との差圧は実質零となる。そのため、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６が開放されても、ヘッドモジュール１２にインクの流れが生じることがない。尚、正確には、供給側開始時圧力Ｐｉｎ０と回収側開始時圧力Ｐｏｕｔ０には、ノズル面との水頭差ｈin、ｈoutを考慮し、ノズル面での差圧ΔＰが実質零となるような値が与えられている。

次いでステップ２６２に進み、供給側目標圧力Ｐｉｎｔに予め定めた値α（例えば−５０Ｐａ（Ｇ））を加え、供給側目標圧力Ｐｉｎｔを変更する。また、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔに予め定めた値β（例えば−１００Ｐａ（Ｇ））を加え、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔを変更する。

次いでステップ２６４に進み、供給側圧力センサ４０の検出値Ｐｉｎｄと回収側圧力センサ４２の検出値Ｐｏｕｔｄを取得する。

次いでステップ２６６に進み、供給側目標圧力Ｐｉｎｔと検出値Ｐｉｎｄとが一致するように供給側ポンプ５４の駆動回転数を変更する。また、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔと検出値Ｐｏｕｔｄとが一致するように回収側ポンプ８０の駆動回転数を変更する。

次いでステップ２６８に進み、供給側目標圧力Ｐｉｎｔと検出値Ｐｉｎｄとが一致し、かつ、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔと検出値Ｐｏｕｔｄとが一致するか否か判断する。否定される場合はステップ２６４に戻り、上記工程を繰り返す。

一方、肯定される場合はステップ２７０に進み、供給側目標圧力Ｐｉｎｔが予め定められた供給側循環時圧力Ｐｉｎ１であり、かつ、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔが予め定められた回収側循環時圧力Ｐｏｕｔ１であるか否か判断する。否定される場合はステップ２６２に戻り、上記工程を繰り返す。尚、ステップ２６２を繰り返す場合に値α、値βを加えるのは、供給側目標圧力Ｐｉｎｔおよび回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔがそれぞれ供給側循環時圧力Ｐｉｎ１および回収側循環時圧力Ｐｏｕｔ１に達するまでとする。

図１１に示すように、供給側循環時圧力Ｐｉｎ１は−５００Ｐａ（Ｇ）に、回収側循環時圧力Ｐｏｕｔ１は−３０００Ｐａ（Ｇ）に設定されるため、供給側と回収側には徐々に差圧が生じ、最終的に−２５００Ｐａ（Ｇ）の循環時差圧が生じる。即ち、ヘッドモジュール１２にインクの流れが生じ始め、図５の太い鎖線で示すようにインクが循環することとなる。

ステップ２７０で肯定される場合はステップ２７２に進み、第２の循環モード実行の指示または電源オフの指示があったか否か判断される。否定される場合はステップ２６４へ戻り、上記工程を繰り返す。即ち、この第１の循環モードは、印字（画像形成）のための待機モードとして常に実行され、印字処理中もノズル１１からの吐出量に基づく圧力変化がポンプ駆動回転数のフィードバック制御に反映される。

ステップ２７２で肯定される場合はステップ２７４に進み、供給側目標圧力Ｐｉｎｔに予め定めた値γ（例えば−５０Ｐａ（Ｇ））を加え、供給側目標圧力Ｐｉｎｔを変更する。また、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔに予め定めた値δ（例えば＋１００Ｐａ（Ｇ））を加え、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔを変更する。

次いでステップ２７６に進み、供給側圧力センサ４０の検出値Ｐｉｎｄと回収側圧力センサ４２の検出値Ｐｏｕｔｄを取得する。

次いでステップ２７８に進み、供給側目標圧力Ｐｉｎｔと検出値Ｐｉｎｄとが一致するように供給側ポンプ５４の駆動回転数を変更する。また、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔと検出値Ｐｏｕｔｄとが一致するように回収側ポンプ８０の駆動回転数を変更する。

次いでステップ２８０に進み、供給側目標圧力Ｐｉｎｔと検出値Ｐｉｎｄとが一致し、かつ、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔと検出値Ｐｏｕｔｄとが一致するか否か判断する。否定される場合はステップ２７６に戻り、上記工程を繰り返す。

ステップ２８０で肯定される場合はステップ２８２に進み、供給側目標圧力Ｐｉｎｔが予め定められた供給側終了時圧力Ｐｉｎ２であり、かつ、回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔが予め定められた回収側終了時圧力Ｐｏｕｔ２であるか否か判断する。否定される場合はステップ２７４に戻り、上記工程を繰り返す。尚、ステップ２７４を繰り返す場合に値γ、値δを加えるのは、供給側目標圧力Ｐｉｎｔおよび回収側目標圧力Ｐｏｕｔｔがそれぞれ供給側終了時圧力Ｐｉｎ２および回収側終了時圧力Ｐｏｕｔ２に達するまでとする。

ステップ２８２で肯定される場合はステップ２８４に進み、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６と第２のバイパスバルブ３８を閉止する。尚、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６はそれぞれ複数あるが、複数を一斉に閉止するよりも適宜な時間をおいて順次に閉止するのが好ましい。

図１１に示すように、供給側終了時圧力Ｐｉｎ２と回収側終了時圧力Ｐｏｕｔ２はそれぞれ−１０００Ｐａ（Ｇ）に設定されており、供給側の圧力と回収側の圧力との差圧を徐々に小さくし、最終的に実質零とした後、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６と第２のバイパスバルブ３８を閉止する。即ち、ヘッドモジュール１２に対するインクの流れを停止させた後に各バルブを閉止する。

次いでステップ２８６に進み、供給側ポンプ５４と回収側ポンプ８０の駆動を一旦停止し、このルーチンを終了する。尚、供給側ポンプ５４と回収側ポンプ８０の駆動をそのまま継続してもよい。

図１２の（ａ）に示すように、ノズル１１に対するインク循環開始時において、供給側圧力と回収側圧力とに循環時差圧を生じさせた状態で供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を開放する場合、供給側圧力と回収側圧力が大きく変動する。このため、ノズル１１に掛かる背圧Ｐｎｚｌがメニスカス保持可能な圧力範囲（−２０００Ｐａ（Ｇ）〜＋１０００Ｐａ（Ｇ））を外れ、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１からの気泡進入が生じることがある。

図１２の（ｂ）に示すように、ノズル１１に対するインク循環開始時において、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を閉止した状態で供給側圧力と回収側圧力との差圧を実質零とした後、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を開放する場合、供給側圧力と回収側圧力の変動の程度は小さい。このため、ノズル１１に掛かる背圧Ｐｎｚｌがメニスカス保持可能な圧力範囲を外れることがなく、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１からの気泡進入が抑制される。

図１３の（ａ）に示すように、ノズル１１に対するインク循環開始時において、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６が開放される際、負圧側に大きな圧力変動（衝撃圧）が生じる。このため、供給側開始時圧力Ｐｉｎ０と回収側開始時圧力Ｐｏｕｔ０をメニスカス保持可能な圧力範囲の中央値（−５００Ｐａ（Ｇ））に対して正圧側の０Ｐａ（Ｇ）に設定している。

図１３の（ｂ）に示すように、ノズル１１に対するインク循環終了時において、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６が閉止される際、正圧側に大きな圧力変動（衝撃圧）が生じる。このため、供給側終了時圧力Ｐｉｎ２と回収側終了時圧力Ｐｏｕｔ２をメニスカス保持可能な圧力範囲の中央値（−５００Ｐａ（Ｇ））に対して負圧側の−１０００Ｐａ（Ｇ）に設定している。

尚、図１２（ｂ）と図１３の（ａ）は供給側圧力と回収側圧力の推移を示す同様なグラフであるが、それぞれの事象の説明のための特徴を持たせた推移として示している。

図１４は、図１０に示すフローチャートのステップ２７４〜２８４に代替する別の態様の制御ルーチンを示す図である。説明すると、ステップ２７２で肯定されるとステップ５００に進み、回収側バルブ２６を閉止する。次いで、ステップ５０２において予め定められた時間を経過するのを待ってからステップ５０４に進み、供給側バルブ２２と第２のバイパスバルブ３８を閉止する。次いで、ステップ２８６に進んで供給側ポンプ５４と回収側ポンプ８０の駆動を一旦停止し、このルーチンを終了する。尚、ステップ５００において、複数の回収側バルブ２６を一斉に閉止するよりも適宜な時間をおいて順次に閉止するのが好ましい。

このようにステップ５００〜５０４にあっては、インクの循環を終了させるに際し、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６のうち、回収側バルブ２６の方を先に閉止することで、ノズル１１に掛かる背圧Ｐｎｚｌは供給側の制御圧力（−５００Ｐａ（Ｇ））となる。供給側の制御圧力（−５００Ｐａ（Ｇ））は、メニスカス保持可能な圧力範囲であるため、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１からの気泡進入が生じることなくインクの循環を終了させられる。

また、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６には非常用電源２００が接続されているので、停電など異常時においても、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を閉止可能であり、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１からの気泡進入を生じさせることなくインクの循環を終了させられる。

図１５は、第２の循環モード実行制御ルーチンを示すフローチャートである。

ステップ３００では、図８に示すバルブ開閉パターンテーブルに基づき、バルブ開閉処理が実行される。この結果、図６（Ａ）に示す第２の循環モードにおける第１の循環経路が形成される。

次のステップ３０２では、供給側ポンプ５４を駆動し、インクの循環を開始する。この供給側ポンプ５４の駆動により、図６（Ａ）の太い鎖線で示すようにインクが循環する。

次のステップ３０４では、一定流量を維持するポンプ駆動回転数のフィードバック制御を実行し、ステップ３０６へ移行する。

ステップ３０６では、予め定められた時間が経過したか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３０８へ移行して供給側ポンプ５４の駆動を停止し、ステップ３１０へ移行する。

ステップ３１０では、図８に示すバルブ開閉パターンテーブルに基づき、バルブ開閉処理が実行される。この結果、図６（Ｂ）に示す第２の循環モードにおける第２の循環経路が形成される。

次のステップ３１２では、供給側ポンプ５４を駆動し、インクの循環を開始する。この供給側ポンプ５４の駆動により、図６（Ｂ）の太い鎖線で示すようにインクが循環する。

次のステップ３１４では、一定流量を維持するポンプ駆動回転数のフィードバック制御を実行し、ステップ３１６へ移行する。

ステップ３１６では、予め定められた時間が経過したか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３１８へ移行して供給側ポンプ５４の駆動を停止し、ステップ３２０へ移行する。

ステップ３２０では、図８に示すバルブ開閉パターンテーブルに基づき、バルブ開閉処理が実行される。この結果、図６（Ｃ）に示す第２の循環モードにおける第３の循環経路が形成される。

次のステップ３２２では、回収側ポンプ８０を駆動し、インクの循環を開始する。この回収側ポンプ８０の駆動により、図６（Ｃ）の太い鎖線で示すようにインクが循環する。

次のステップ３２４では、一定流量を維持するポンプ駆動回転数のフィードバック制御を実行し、ステップ３２６へ移行する。

ステップ３２６では、予め定められた時間が経過したか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３２８へ移行して回収側ポンプ８０の駆動を停止し、ステップ３３０へ移行する。

ステップ３３０では第１の循環モードへ移行して、このルーチンは終了する。

以上のように、インクジェットヘッド１０は、インクを吐出するためのノズル１１を有するヘッドモジュール１２と、インクをヘッドモジュール１２に供給する供給流路（供給側主管４８、供給管２８、供給側マニホールド１４、供給側分岐管１６）と、インクをヘッドモジュール１２から回収する回収流路（回収側主管７４、回収管３０、回収側マニホールド１８、回収側分岐管２０）と、供給流路のインクの圧力を調整する供給側ポンプ５４と、回収流路のインクの圧力を調整する回収側ポンプ８０と、供給流路を開閉する供給側バルブ２２と、回収流路を開閉する回収側バルブ２６と、を備えると共に、供給側ポンプ５４と回収側ポンプ８０と供給側バルブ２２と回収側バルブ２６の駆動を制御し、ノズル１１においてインクをメニスカス保持しつつ、ノズル１１に対して供給側圧力と回収側圧力とに循環時差圧（−２５００Ｐａ（Ｇ））を生じさせてインクを循環させるに際し、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を閉止した状態で供給側圧力と回収側圧力との差圧を循環時差圧よりも小さくし（実質零とし）、次いで供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を開放し、次いで差圧を循環時差圧へと徐々に変化させるようにした。

従って、ノズル１１に対するインク循環開始時において、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を開放しても、インクがヘッドモジュール１２に流出入しないため、ノズル１１に掛かる背圧Ｐｎｚｌの変動が抑制され、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１からの気泡進入が抑制される。

また、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を閉止した状態で供給側圧力と回収側圧力とをそれぞれ、メニスカス保持可能な圧力範囲の圧力（０Ｐａ（Ｇ））とした。

従って、ノズル１１に対するインク循環開始時において、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を開放しても、ノズル１１においてインクがメニスカス保持され、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１への気泡進入が抑制される。

また、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を閉止した状態で供給側圧力と回収側圧力とをそれぞれ、メニスカス保持可能な圧力範囲の中央値（−５００Ｐａ（Ｇ））に対して正圧側の圧力（０Ｐａ（Ｇ））とした。

従って、ノズル１１に対するインク循環開始時において、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を開放する際に生じる負圧側に大きな圧力変動がノズル１１に掛かるとしても、ノズル１１においてインクが確実にメニスカス保持されるので、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１への気泡進入が一層抑制される。

また、供給流路と回収流路に接続され、ヘッドモジュール１２を迂回する第２のバイパス流路３４と、第２のバイパス流路３４に設けられ、第２のバイパス流路３４を開閉する第２のバイパスバルブと、を備えると共に、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を開放するのに同期して第２のバイパス流路３４を開放するようにした。

従って、ノズル１１に対するインク循環開始時において、インクが第２のバイパス流路３４を通ることで、インクがヘッドモジュール１２に流出入し難くなり、ノズル１１に掛かる背圧Ｐｎｚｌの変動が一層抑制され、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１からの気泡進入が一層抑制される。

また、ノズル１１に対するインク循環終了時において、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を開放した状態で供給側圧力と回収側圧力との差圧を循環時差圧（−２５００Ｐａ（Ｇ））よりも小さい差圧（実質零）へと徐々に変化させ、次いで供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を閉止するようにした。

従って、ノズル１１に対するインク循環終了時において、ノズル１１に掛かる背圧Ｐｎｚｌの変動が抑制され、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１からの気泡進入が抑制される。

また、ノズル１１に対するインク循環終了時において、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を開放した状態で供給側圧力と回収側圧力とをそれぞれ、メニスカス保持可能な圧力範囲の圧力（−１０００Ｐａ（Ｇ））とした。

従って、ノズル１１に対するインク循環終了時において、ノズル１１においてインクがメニスカス保持され、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１への気泡進入が抑制される。

また、ノズル１１に対するインク循環終了時において、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を開放した状態で供給側圧力と回収側圧力とをそれぞれ、メニスカス保持可能な圧力範囲の中央値（−５００Ｐａ（Ｇ））に対して負圧側の圧力（−１０００Ｐａ（Ｇ））とした。

従って、ノズル１１に対するインク循環終了時において、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を閉止する際に生じる正圧側に大きい圧力変動がノズル１１に掛かるとしても、ノズル１１においてインクが確実にメニスカス保持されるので、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１への気泡進入が一層抑制される。

また、ノズル１１に対するインク循環時において、供給側圧力をメニスカス保持可能な圧力範囲の圧力（−５００Ｐａ（Ｇ））に制御する一方、回収側圧力をメニスカス保持可能でない圧力（−３０００Ｐａ（Ｇ））に制御する場合、回収側バルブ２６を先に閉止するようにした。

従って、ノズル１１に対するインク循環時において、ノズル１１に掛かる背圧Ｐｎｚｌはメニスカス保持可能な圧力範囲である供給側圧力となるため、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１からの気泡進入が抑制される。

また、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を動作させるための電力を供給する非常用電源２００を設けるようにした。

従って、停電など異常時においても、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６を閉止可能であり、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１からの気泡進入が抑制される。

また、ノズル１１に対して循環されるインクをノズル１１から吐出させるようにした。

従って、常にフレッシュなインクをノズル１１から吐出させられる。

尚、上記においては、供給側バルブ２２をヘッドモジュール１２毎に設けられる供給側分岐管１６に設けるようにしたが、図１６に示すように、供給管２８に１個設けるようにしてもよい。同様に、回収側バルブ２６を回収管３０に１個設けるようにしてもよい。その場合、供給側圧力センサ４０を供給管２８の供給側バルブ２２より上流側に、回収側圧力センサ４２を回収管３０の回収側バルブ２６の下流側に設けることで、供給側圧力と回収側圧力を検出可能となる。また、バルブの個数が減る分、非常用電源２００を小型化することが可能となる。

また、上記においては、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６の両者を設けてヘッドモジュール１２に対するインクの循環を開始ないし終了させたが、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６のうちのいずれか一方のみであっても循環を開始ないし終了させられるため、供給側バルブ２２と回収側バルブ２６のうちのいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。

また、上記においては、供給側循環時圧力Ｐｉｎ１を−５００Ｐａ（Ｇ）に設定し、回収側循環時圧力Ｐｏｕｔ１を−３０００Ｐａ（Ｇ）に設定し、循環時差圧を−２５００Ｐａ（Ｇ）としたが、回収側循環時圧力Ｐｏｕｔ１をメニスカス保持可能な圧力範囲の圧力、例えば−１０００Ｐａ（Ｇ）に設定し、供給側循環時圧力Ｐｉｎ１をメニスカス保持可能な圧力範囲以外の圧力、例えば＋１５００Ｐａ（Ｇ）に設定し、循環時差圧を−２５００Ｐａ（Ｇ）としてもよい。その場合、図１４のフローチャートのステップ５００において供給側バルブ２２を先に閉止することで、ノズル１１に掛かる背圧Ｐｎｚｌはメニスカス保持可能な圧力である回収側圧力となるため、ノズル１１からのインク漏れやノズル１１からの気泡進入が生じることなくインクの循環を終了させられる。

１０ インクジェットヘッド
１１ ノズル
１２ ヘッドモジュール（液体吐出部の一例）
１３ ノズル吐出デバイス
１４ 供給側マニホールド（供給流路）
１６ 供給側分岐管（供給流路）
１８ 回収側マニホールド（回収流路）
２０ 回収側分岐管（回収流路）
２２ 供給側バルブ（開閉弁の一例）
２４ 緩衝器
２６ 回収側バルブ（開閉弁の一例）
２８ 供給管（供給流路）
３０ 回収管（回収流路）
３２ 第１のバイパス流路
３４ 第２のバイパス流路（迂回流路の一例）
３６ 第１のバイパスバルブ
３８ 第２のバイパスバルブ（迂回流路開閉弁の一例）
４０ 供給側圧力センサ
４２ 回収側圧力センサ
４４ 供給側サブタンク
４６ バッファタンク
４８ 供給側主管（供給流路）
５０ 脱気モジュール
５２ 一方向弁
５３ 分岐管
５４ 供給側ポンプ（第１圧力調整手段の一例）
５５ 一方向弁
５６ 供給側フィルタ
５８ インク温度調整器
６０ 開放管
６６ 供給側エアバルブ
６８ ドレイン管
７０ 供給側ドレインバルブ
７２ 回収側サブタンク
７４ 回収側主管（回収流路）
７６ 一方向弁
８０ 回収側ポンプ（第２圧力調整手段の一例）
８２ 開放管
８８ 回収側エアバルブ
９０ ドレイン管
９２ 回収側ドレインバルブ
９４ 加圧パージ用配管
９６ 一方向弁
９８ 回収側フィルタ
２００ 非常用電源

Claims (11)

1. 液体を吐出するためのノズルを有する液体吐出部と、
   液体を前記液体吐出部に供給する供給流路と、
   液体を前記液体吐出部から回収する回収流路と、
   前記供給流路の液体の圧力を調整する第１圧力調整手段と、
   前記回収流路の液体の圧力を調整する第２圧力調整手段と、
   前記供給流路および前記回収流路の少なくとも一方の流路に設けられ、該流路を開閉する開閉弁と、
   前記第１圧力調整手段、前記第２圧力調整手段および前記開閉弁を制御し、前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持しつつ、前記ノズルに対して供給側の液体の圧力と回収側の液体の圧力とに循環時差圧を生じさせて液体を循環させると共に、前記ノズルに対する液体の循環を開始するとき、前記開閉弁を閉止した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力との差圧を前記循環時差圧よりも小さくするように前記第１圧力調整手段および前記第２圧力調整手段を駆動し、次いで前記開閉弁を開放し、次いで前記差圧を前記循環時差圧へと徐々に変化させる循環制御手段と、
   を備える液体循環装置。
2. 前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を開始するとき、前記開閉弁を閉止した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力とをそれぞれ、前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持可能な圧力範囲の圧力に制御する請求項１に記載の液体循環装置。
3. 前記開閉弁は、開放されるときに前記ノズルに対して圧力変動を生じさせるものであり、
   前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を開始するとき、前記開閉弁を閉止した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力とをそれぞれ、前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持可能な圧力範囲の中央値に対して開放弁の圧力変動を相殺する方向の圧力に制御する請求項２に記載の液体循環装置。
4. さらに、
   前記供給流路と前記回収流路に接続され、前記液体吐出部を迂回する迂回流路と、
   前記迂回流路に設けられ、前記迂回流路を開閉する迂回流路開閉弁と、
   を備え、
   前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を開始するとき、前記開閉弁を開放するのに同期して前記迂回流路開閉弁を開放する請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体循環装置。
5. 前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を終了するとき、前記開閉弁を開放した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力との差圧を前記循環時差圧よりも小さい差圧へと徐々に変化させ、次いで前記開閉弁を閉止する請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体循環装置。
6. 前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を終了するとき、前記開閉弁を開放した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力とをそれぞれ、前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持可能な圧力範囲の圧力に制御する請求項５に記載の液体循環装置。
7. 前記開閉弁は、閉止されるときに前記ノズルに対して圧力変動を生じさせるものであり、
   前記循環制御手段は、前記ノズルに対する液体の循環を終了するとき、前記開閉弁を開放した状態で前記供給流路の液体の圧力と前記回収流路の液体の圧力とをそれぞれ、前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持可能な圧力範囲の中央値に対して開放弁の圧力変動を相殺する方向の圧力に制御する請求項６に記載の液体循環装置。
8. 前記開閉弁は、前記供給流路および前記回収流路のそれぞれの流路に設けられ、
   前記循環制御手段は、前記ノズルに対して液体を循環させているとき、前記供給流路および前記回収流路の少なくとも一方の液体の圧力を前記ノズルにおいて液体をメニスカス保持可能な圧力範囲の圧力に制御すると共に、前記ノズルに対する液体の循環を終了するとき、前記供給流路および前記回収流路の他方に設けられた前記開閉弁を閉止する請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体循環装置。
9. 前記開閉弁を動作させるための電力を供給する非常用電源を備える請求項８に記載の液体循環装置。
10. コンピュータを、請求項１〜９のいずれか１項に記載の液体循環装置の循環制御手段として実行させる液体循環制御プログラム。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の液体循環装置によって前記ノズルに対して循環される液体を前記ノズルから吐出させる液体吐出装置。

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