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、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、印刷部のヘッドモジュールの概略構成図である。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。各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。図3は、ヘッドモジュール16を下側から見た図であり、一部拡大図を含めて示している。各色のヘッドモジュール16は、図3に示すように、2つのインクチャンバ17a,17bを有する。インクチャンバ17a及び17bは、インクを貯留する。インクチャンバ17a及び17bには、インク経路(図示せず)を介してインクが供給される。インクチャンバ17a及び17b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、後述するノズル18からインクが吐出される。
ヘッドモジュール16のインクチャンバ17a,17bには、ともに同一の色インクが供給される。インクチャンバ17a,17bには、それぞれインクを吐出する複数のノズル18が形成され、第1ノズル列19a(請求項の第1ノズル列に相当)及び第2ノズル列19b(請求項の第2ノズル列に相当)をなす。各ノズル列19a,19bにおいて、複数のノズル18は、主走査方向(前後方向)に所定のピッチPで等間隔に配置されており、第1ノズル列19a及び第2ノズル列19bの各ノズル18からインクを吐出する。
上流側のノズル列19aと下流側のノズル列19bとは、用紙の搬送方向(副走査方向)に並列配置されている。また、第1ノズル列19aのノズル18と第2ノズル列19bのノズル18とが、主走査方向に半ピッチ(P/2)分だけずれるように配置されている。
このように、ヘッドモジュール16は、同じ色のインクを吐出可能な2列のノズル列を有し、この2列のノズル列の主走査方向におけるノズル位置がノズルピッチの半分(半ピッチ分)だけずらしており、印字解像度を高めることができる。
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、第1加圧タンク(請求項の第1供給用タンクに相当)21aと、第1負圧タンク(請求項の第1還流用タンクに相当)24aと、第2加圧タンク(請求項の第2供給用タンクに相当)21bと、第2負圧タンク(請求項の第2還流用タンクに相当)24bと、分配器22a,22bと、集合器23a,23bと、第1インクポンプ(請求項の第1送液手段に相当)25aと、第2インクポンプ(請求項の第2送液手段に相当)25bと、インク温度調整部40と、インク温度センサ45と、配管26〜30とを備える。
第1加圧タンク21aは、第1ノズル列19aに供給するインクを貯留する。第1加圧タンク21aのインクは、配管28及び分配器22aを介してヘッドモジュール16のインクチャンバ17aに供給される。第1加圧タンク21a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。第1加圧タンク21aは、後述の配管60aを介して、後述の加圧共通気室51に連通されている。第1加圧タンク21a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。
第1加圧タンク21a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22a及び配管28の内部のインクが第1加圧タンク21a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、第1加圧タンク21aが大きすぎると装置の大型化を招く。このため、第1加圧タンク21aは、分配器22a及び配管28の内部のインクがすべて第1加圧タンク21aに流れ落ちたときに満杯になる程度の容量を有する。
第2加圧タンク21bは、第2ノズル列19bに供給するインクを貯留する。第2加圧タンク21bのインクは、配管26(26a,26b)及び分配器22bを介してヘッドモジュール16のインクチャンバ17bに供給される。第2加圧タンク21b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。第2加圧タンク21bは、後述の配管60bを介して、後述の加圧共通気室51に連通されている。第2加圧タンク21b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。
第2加圧タンク21b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22b及び配管26の内部のインクが第2加圧タンク21b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、第2加圧タンク21bが大きすぎると装置の大型化を招く。このため、第2加圧タンク21bは、分配器22b及び配管26の内部のインクがすべて第2加圧タンク21bに流れ落ちたときに満杯になる程度の容量を有する。
第1加圧タンク21a及び第2加圧タンク21b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とがそれぞれ設けられている。なお、各部材は同一の部材であるため、ここでは、同一符号を付して説明する。
フロート部材31は、第1加圧タンク21a又は第2加圧タンク21b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、第1加圧タンク21a又は第2加圧タンク21b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、第1加圧タンク21a又は第2加圧タンク21b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、第1加圧タンク21a又は第2加圧タンク21b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、第1加圧タンク21a又は第2加圧タンク21b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、第1加圧タンク21a又は第2加圧タンク21b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22aは、配管28を介して第1加圧タンク21aから供給されるインクを、ヘッドモジュール16のインクチャンバ17aに分配する。分配器22bは、配管26を介して第2加圧タンク21bから供給されるインクを、ヘッドモジュール16のインクチャンバ17bに分配する。
集合器23aは、ヘッドモジュール16のインクチャンバ17aで消費されなかったインクをヘッドモジュール16から集める。集合器23aにより集められたインクは、配管29を介して第1負圧タンク24aへと流れる。集合器23bは、ヘッドモジュール16のインクチャンバ17bで消費されなかったインクをヘッドモジュール16から集める。集合器23bにより集められたインクは、配管27を介して第2負圧タンク24bへと流れる。
第1負圧タンク24aは、第1ノズル列19aが形成されたヘッドモジュール16で消費されず、戻されたインクを集合器23aから受け取って貯留する。また、第1負圧タンク24a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。第1負圧タンク24a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。第1負圧タンク24aは、後述の配管61aを介して、後述の負圧共通気室55に連通されている。第1負圧タンク24aは、第1加圧タンク21aと同じ高さで、かつ、第1加圧タンク21aと隣接配置されている。
第1負圧タンク24aは、振動によりインクチャンバ17aのノズル18のメニスカスが破壊されてヘッドモジュール16、集合器23a、及び配管29の内部のインクが第1負圧タンク24a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、第1負圧タンク24aが大きすぎると装置の大型化を招く。このため、第1負圧タンク24aは、インクチャンバ17a、集合器23a及び配管29の内部のインクがすべて第1負圧タンク24aに流れ落ちたときに満杯になる程度の容量を有する。
第2負圧タンク24bは、第2ノズル列19bが形成されたヘッドモジュール16で消費されず、戻されたインクを集合器23bから受け取って貯留する。また、第2負圧タンク24b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。第2負圧タンク24b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。第2負圧タンク24bは、後述の配管61bを介して、後述の負圧共通気室55に連通されている。第2負圧タンク24bは、第2加圧タンク21bと同じ高さで、かつ、第2加圧タンク21bと隣接配置されている。
第2負圧タンク24bは、振動によりインクチャンバ17bのノズル18のメニスカスが破壊されてヘッドモジュール16、集合器23b、及び配管27の内部のインクが第2負圧タンク24b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、第2負圧タンク24bが大きすぎると装置の大型化を招く。このため、第2負圧タンク24bは、ヘッドモジュール16、集合器23b及び配管27の内部のインクがすべて第2負圧タンク24bに流れ落ちたときに満杯になる程度の容量を有する。
第1負圧タンク24a及び第2負圧タンク24b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。なお、各部材は同一の部材であるため、ここでは、同一符号を付して説明する。
フロート部材36、負圧タンク液面センサ37は、それぞれ第1加圧タンク21a及び第2加圧タンク21b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、第1負圧タンク24a又は第2負圧タンク24b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、第1負圧タンク24a又は第2負圧タンク24b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、第1負圧タンク24a又は第2負圧タンク24bの上端から所定距離だけ下の位置にある。
インク温度調整部40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40は、配管26,28の途中に設けられている。インク温度調整部40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26,28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26,28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45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45は、配管26,28の途中に設けられている。
配管28は、第1加圧タンク21aと分配器22a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、第1加圧タンク21aから分配器22aに向かってインクが流れる。配管29は、集合器23aと第1負圧タンク24aとを接続する。配管29には、集合器23aから第1負圧タンク24aに向かってインクが流れる。このように、配管28及び配管29により、第1加圧タンク21aからインクジェットヘッド11を経て第1負圧タンク24aへとインクが循環する第1循環経路が形成される。
配管26は、第2加圧タンク21bと分配器22bとを接続する。本実施の形態では、第2加圧タンク21bからインク温度調整部40内に亘るまでの範囲を配管26aと称し、インク温度調整部40から分配器22bに亘るまでの範囲を配管26bと称する。また、配管26の一部は、インク温度調整部40内を経由する。なお、図2では、インク温度調整部40内を経由する部分を省略しているが、配管26は、配管28と同様、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27は、集合器23bと第2負圧タンク24bとを接続する。配管27には、集合器23bから第2負圧タンク24bに向かってインクが流れる。このように、配管27及び配管26により、第2加圧タンク21bからヘッドモジュール16のインクチャンバ17bを経て第2負圧タンク24bへとインクが循環する第2循環経路が形成される。
配管30は、各タンクを接続する。本実施の形態では、配管30aと配管30bとを備えている。配管30aは、第1負圧タンク24aと第2加圧タンク21bとを接続する。配管30aには、第1負圧タンク24aから第2加圧タンク21bに向かってインクが流れる。第1インクポンプ25aは、配管30aの途中に設けられている。第1インクポンプ25aは、第1負圧タンク24aから第2加圧タンク21bへインクを送液する。
配管30bは、第2負圧タンク24bと第1加圧タンク21aとを接続する。配管30bには、第2負圧タンク24bから第1加圧タンク21aに向かってインクが流れる。第2インクポンプ25bは、配管30bの途中に設けられている。第2インクポンプ25bは、第2負圧タンク24bから第1加圧タンク21aにインクを送液する。
本実施の形態において、第1インクポンプ25a及び第2インクポンプ25bは、図4(a)に示すように、ダイフラム251とチャンバー252を有する容積移送式のダイアフラムポンプが用いられている。このダイアフラムポンプは、図4(b)に示すように、ダイフラム251を上昇させてチャンバー252の容積を増加させることで、圧力を減少され、インクをチャンバー252に流入させる。次に、図4(c)に示すように、ダイフラムを降下させてチャンバー252の圧力を増加させることで、先程流入したインクを強制的に噴出側へと排出させる。
このように、印刷部2では、図5に示すように、第1ノズル列19aを有するインクチャンバ17aに供給するインクを貯留する第1加圧タンク21a及び第1負圧タンク24aと、第2ノズル列19bを有するインクチャンバ17bに供給するインクを貯留する第2加圧タンク21b及び第2負圧タンク24bとを有する。そして、印刷部2では、第1ノズル列19a用の第1加圧タンク21aと第2ノズル列19b用の第2負圧タンク24bとを連結させるとともに、第2ノズル列19b用の第2加圧タンク21bと第1ノズル列19a用の第1負圧タンク24aとを連結させ、第1インクポンプ25a及び25bを駆動させることで、インク循環部12を形成させる。
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47a,47bと、インク供給弁48a,48b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47aを介して第1負圧タンク24aに供給されるとともに、配管47bを介して第2負圧タンク24bに供給される。
配管47aは、インクカートリッジ46と第1負圧タンク24aとを接続する。配管47aには、インクカートリッジ46から第1負圧タンク24aに向かってインクが流れる。
インク供給弁48aは、配管47a内のインクの流路を開閉する。インクカートリッジ46から第1負圧タンク24aへインクを供給する際、インク供給弁48aが開かれる。
配管47bは、インクカートリッジ46と第2負圧タンク24bとを接続する。配管47bには、インクカートリッジ46から第2負圧タンク24bに向かってインクが流れる。なお、図2では、配管47bの一部は省略しているものとする。インク供給弁48bは、配管47b内のインクの流路を開閉する。インクカートリッジ46から第2負圧タンク24bへインクを供給する際、インク供給弁48bが開かれる。
圧力調整部3は、各印刷部2の第1加圧タンク21a、第1負圧タンク24a、第2加圧タンク21b、及び第2負圧タンク24b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60aと、4本の配管60bと、4本の配管61aと、4本の配管61b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の加圧タンクの圧力を等しくするための気室である。具体的に、加圧共通気室51は、各色用の配管60a及び配管60bを介して第1加圧タンク21a及び第2加圧タンク21bの気室部分と連通されている。これにより、各印刷部2の各加圧タンクどうしが、加圧共通気室51及び配管60a,60bを介して連通されている。配管60aは、第1加圧タンク21aと接続されている。配管60bは、第2加圧タンク21bと接続されている。
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の第1加圧タンク21a及び第2加圧タンク21b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の第1加圧タンク21a及び第2加圧タンク21b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の第1加圧タンク21a及び第2加圧タンク21b内の圧力と等しい。加圧共通気室51と各印刷部2の第1加圧タンク21a及び第2加圧タンク21b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の負圧タンクの圧力を等しくするための気室である。具体的に、負圧共通気室55は、配管61a及び配管61bを介して第1負圧タンク24a及び第2負圧タンク24bの気室部分と連通されている。これにより、各印刷部2の負圧タンクどうしが、負圧共通気室55及び配管61a,61b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の第1負圧タンク24a及び第2負圧タンク24b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の第1負圧タンク24a及び第2負圧タンク24b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の第1負圧タンク24a及び第2負圧タンク24b内の圧力と等しい。負圧共通気室55と各印刷部2の第1負圧タンク24a及び第2負圧タンク24bの気室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の負圧タンクから加圧タンクへ空気を送る。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60aは、加圧共通気室51と4つの印刷部2の第1加圧タンク21aとを接続する。配管60aは、一端が加圧共通気室51に接続され、他端が第1加圧タンク21aの気室部分に接続されている。4本の配管60bは、加圧共通気室51と4つの印刷部2の第2加圧タンク21bとを接続する。配管60bは、一端が加圧共通気室51に接続され、他端が第2加圧タンク21bの気室部分に接続されている。
4本の配管61aは、負圧共通気室55と4つの印刷部2の第1負圧タンク24aとを接続する。配管61aは、一端が負圧共通気室55に接続され、他端が第1負圧タンク24aの気室部分に接続されている。4本の配管61bは、負圧共通気室55と4つの印刷部2の第2負圧タンク24bとを接続する。配管61bは、一端が負圧共通気室55に接続され、他端が第2負圧タンク24bの気室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、外部の空気中にあるゴミ等が進入するの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48a及び48bの異常により加圧タンク、負圧タンクからインクが溢れ、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4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、第1インクポンプ25a、第2インクポンプ25b、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の第1加圧タンク21a及び第1負圧タンク24aに加圧力を付与し、第2加圧タンク21b及び第2負圧タンク24bに負圧力を付与する。これにより、第1加圧タンク21aからインクチャンバ17aを経由して第1負圧タンク24aへ向かうインクの流れが生じるとともに、第2加圧タンク21bからインクチャンバ17bを経由して第2負圧タンク24bへ向かうインクの流れが生じ、インク循環が始まる。この際、制御部5は、第1インクポンプ25aと第2インクポンプ25bとを同期させてインク循環を行うことで、タンク内のインクの液面高さが増減することで生じる循環圧の変動を抑制する。
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、各加圧タンク21a,21b及び各負圧タンク24a,24bの液面を基準高さ付近に維持するための、各タンクの液面高さに応じた各インクポンプ25a,25b及びインク供給弁48a,48bの制御である。
ここでは、第1加圧タンク21aと第2負圧タンク24bとがポンプ25bを通じて連結されているので、第1加圧タンク21aの加圧タンク液面センサ32と第2負圧タンク24bの負圧タンク液面センサ37との検出結果に基づいて、第2インクポンプ25bの駆動とインク供給弁48bの開閉を制御する。
また、第2加圧タンク21bと第1負圧タンク24aとがポンプ25aを通じて連結されているので、第2加圧タンク21bの加圧タンク液面センサ32と第1負圧タンク24aの負圧タンク液面センサ37との検出結果に基づいて、第1インクポンプ25aの駆動とインク供給弁48aの開閉を制御する。
具体的には、加圧タンク液面センサ32と負圧タンク液面センサ37がともにオンの状態では、CPU101は、インクポンプをオフ、インク供給弁を閉とする。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、インクポンプをオフ、インク供給弁を閉とする。
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、インクポンプをオン、インク供給弁を閉とする。
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、インクポンプをオフ、インク供給弁を開とする。
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の各加圧タンク21a,21bが加圧共通気室51を介して密閉状態となり、各負圧タンク24a,24b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、各加圧タンク21a,21b、各負圧タンク24a,24b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、第1負圧タンク24a、及び第2負圧タンク24bが減圧され、加圧共通気室51、第1加圧タンク21a、及び第2加圧タンク21bが加圧される。これにより、各加圧タンク21a,21b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。
図7は、インク循環時におけるタンク内の液面高さの変動を示すグラフである。印刷ジョブの実行中は、第1加圧タンク21aからインクジェットヘッド11のインクチャンバ17aへインクが供給され、インクチャンバ17aで消費されなかったインクが第1負圧タンク24aに回収される。また、第2加圧タンク21bからインクジェットヘッド11のインクチャンバ17bへインクが供給され、インクチャンバ17bで消費されなかったインクが第2負圧タンク24bに回収される。これにより、図7に示すように、負圧タンクのインク液面は上昇し、負圧タンクのインク液面は下降していく。そうすると、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。
加圧タンク液面センサ32がオフでの状態になると、CPU101は、液面維持制御により、第1インクポンプ25a及び第2インクポンプ25bを駆動させる。具体的には、第2インクポンプ25bが第2負圧タンク24bから第1加圧タンク21aへインクを送る。また、第1インクポンプ25aが第1負圧タンク24aから第2加圧タンク21bへインクを送る。これにより、図7に示すように、負圧タンク内の液面高さが下降し、加圧タンク内の液面高さが上昇する。以後、第1インクポンプ25a及び第2インクポンプ25bの駆動は停止され、加圧タンクと負圧タンクの圧力差によりインクをインクジェットヘッド11に送液する。このようにしてインクが循環されつつ、印刷が行われる。
本実施の形態では、第1インクポンプ25a及び第2インクポンプ25bを駆動させる際、CPU101によって、第1インクポンプ25aと第2インクポンプ25bとを同期させてインク循環を行うことで、タンク内のインクの液面高さが増減することで生じる循環圧の変動を抑制する。この第1インクポンプ25a及び第2インクポンプ25bの同期処理について詳述する。図8は、インクポンプ駆動時におけるタンク内の液面高さの変動を示すグラフである。図9は、インクポンプを同期処理した場合におけるタンク内の液面高さの変動及び循環圧を示すグラフである。
先ず、インクポンプの駆動と、当該インクポンプによって連結された加圧タンク及び負圧タンク内における液面高さの変動について説明する。
図8では、第1インクポンプ25aを介して連結される第1加圧タンク21aと第2負圧タンク24bの液面高さの変動を示している。先ず、CPU101は、図4(b)に示すように、第1インクポンプ25aのダイフラム251を上昇させてチャンバー252の容積を増加させ、第2負圧タンク24bからインクをチャンバー252に流入させる。
この場合、図8に示すように、例えば、時間t1において、第2負圧タンク24bの液面高さは高さh6から高さh5へ下降する。一方、この時点では、第2負圧タンク24bから流出したインクはチャンバー252に貯留されているので、第1加圧タンク21aには流入されておらず、図8に示すように、第1加圧タンク21a内の液面高さに変化を生じない。
その後、図4(c)に示すように、ダイフラム251を降下させることで、先程流入したインクを強制的に第1加圧タンク21aへと排出させる。そうすると、図8に示すように、時間t2において、第2負圧タンク24bが下降したタイミングから遅れて、第1加圧タンク21aの液面高さは高さh6’から高さh5’に上昇する。その後、第1インクポンプ25aのダイフラム251を上昇及び下降を繰り返すことで、時間t3、時間t5、時間t7及び時間t9のタイミングで、第2負圧タンク24bの液面高さが徐々に下降し、時間t4、時間t6、及び時間t8のタイミングで、第1加圧タンク21aの液面高さが上昇する。
このように、第1インクポンプ25aで連結される第1加圧タンク21a及び第2負圧タンク24bでは、第1インクポンプ25aの駆動により、各タンク内の液面高さが変動するタイミングが異なる。なお、第2インクポンプ25bを介して連結される第2加圧タンク21bと第1負圧タンク24aの液面高さの変動も同様であるため、その説明は省略する。
そこで、CPU101は、隣接する加圧タンクと負圧タンクとの液面高さが同時に変動するように、第1インクポンプ25a及び第2インクポンプ25bの駆動を同期させる。具体的には、図9に示すように、時間t1、時間t3、時間t5、時間t7、及び時間t9にタイミングで、第1加圧タンク21aの液面が上昇するとともに、第1加圧タンク21aに隣接する第1負圧タンク24aの液面が下降するように各インクポンプ25a及び25bを制御する。
また、CPU101は、第2加圧タンク21bの液面が上昇するタイミングと、第2加圧タンク21bに隣接する第2負圧タンク24bとの液面が下降するタイミングを同時となるように制御する。なお、CPU101は、インク循環時には、インク温度センサ45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40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の各加圧タンク21a,21bが加圧共通気室51を介して大気開放状態となり、各負圧タンク24a,24b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、第1負圧タンク24aから第2加圧タンク21bにインクを送液する第1インクポンプ25aと、第2負圧タンク24bから第1加圧タンク21aにインクを送液する第2インクポンプ25bとを設け、第1インクポンプ25aと第2インクポンプ25bの動作が同期するように適宜制御することで、それぞれ隣接するタンク内において、インクの液面高さが増減し、循環圧に変動が発生した場合にも、第1ノズル列19a及び第2ノズル列19bにおけるノズル圧変動を相殺或いは相互に吸収させることができるので、インクジェットヘッド11における安定吐出を実現することができる。
詳述すると、図10に示すように、従来のように加圧タンクと負圧タンクが1つのみ構成されたインクジェット印刷装置1では、インクポンプの駆動により、隣接するタンク内の液面高さが変動するタイミングが異なっていた。図10に示す例では、時間t1、時間t3、時間t5、時間t7及び時間t9のタイミングで負圧タンクの液面高さが下降し、時間t2、時間t4、時間t6、時間t8のタイミングで加圧タンクの液面高さが上昇していた。
そのため、従来のインクジェット印刷装置1では、循環圧に変動が発生する。具体的には、図10に示すように、負圧タンクのみ液面高さが下降するタイミングでは、負圧タンク内の気室部分のみが拡張され減圧となるため、全体の循環圧が適正な循環値よりも下がる。その結果、ノズル圧がずれ、インクの吐出が不安定となることがあった。
これに対し、本実施の形態では、隣接する加圧タンクと負圧タンクとは、異なる第1インクポンプ25a又は25bで駆動する構成となっているため、図9に示すように、加圧タンクの液面が上昇するタイミングと、加圧タンクに隣接する負圧タンクとの液面が下降するタイミングとを同時とさせることができるので、それぞれのタンク内において、インクの液面高さが増減し、循環圧に変動が発生した場合にも、第1及び第2ノズル列におけるノズル圧変動を相殺或いは相互に吸収させることができる。その結果、インクジェットヘッド11における安定吐出を実現することができる。
なお、本実施の形態では、第1ノズル列19a及び第2ノズル列19bからそれぞれインクを吐出させる構成としたが、例えば、第1ノズル列19a又は第2ノズル列19bのうち、片方のノズル列のみでインクを使用することもできる。インクジェット印刷装置1では、同色であっても、ヘッドギャップに応じて600dpiと300dpiを使い分けることがあり、片方のノズル列のみインクを消費することがある。
この場合、使用量の少ないノズル側の負圧タンクから使用量の多いノズル側の加圧タンクへ送液することができるため、印刷中のインク補給回数を減らすことができ、補給時の液面変動によるノズル圧変動を抑制できるとともに、インク枯れもしにくい。
また、上記実施の形態では、各色のヘッドモジュール16において、インクチャンバ17aとインクチャンバ17bを有し、2つの第1ノズル列19a及び第2ノズル列19bが形成される構成としたが、例えば、ブラック(K)のみインクチャンバ17aとインクチャンバ17bを形成させてもよい。この場合には、印字解像度を他の色より高めることができる。
また、上記実施の形態では、ヘッドモジュール16は1本のフルラインタイプのインクジェットヘッドにて形成される構成としたが、例えば、短尺上のヘッドモジュール16を千鳥配列することによって、疑似的にフルラインのインクジェットヘッドが形成されるように構成してもよい。
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わせにより、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。