JP6322101B2 - インクジェット印刷装置 - Google Patents

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のノズル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（例えば、特許文献１参照）。

インク循環式のインクジェット印刷装置の中には、インクジェットヘッドの上流側に加圧タンク、下流側に負圧タンクを配置し、加圧タンクはインクジェットヘッドより高い位置に配置し、負圧タンクには負圧生成のためのエアポンプを接続したものがある。

このようなインクジェット印刷装置では、加圧タンクとインクジェットヘッドとの高低差に基づく水頭圧（正圧）と、エアポンプにより負圧タンクに生成される負圧とにより、インクを循環させるとともに、インクの吐出に適正な負圧をノズルに生成する。

ところで、高解像度での印刷に対応にするためノズルが高密度で配置されたインクジェットヘッドでは、インクの流路が狭く、流路抵抗が大きい。このようなインクジェットヘッドを、上述した構成のインクジェット印刷装置で用いる場合、必要な循環流量を得るために加圧タンクとインクジェットヘッドとの高低差を大きくする必要がある。これは、装置の大型化を招く。

加圧タンクにもエアポンプにより圧力（正圧）を生成するようにすれば、加圧タンクとインクジェットヘッドとの高低差にかかわらず、必要な圧力を生成できる。しかし、加圧タンク側と負圧タンク側とに個別にエアポンプを設けると、装置の大型化およびコストアップを招く。

そこで、１つのエアポンプにより負圧タンクから空気を吸引するとともに加圧タンクへ空気を送ることで、加圧タンクに正圧を生成するとともに負圧タンクに負圧を生成するようにしたものがある。

特開２００８−１６２２６２号公報

上述した１つのエアポンプで加圧タンクおよび負圧タンクに圧力生成を行うインクジェット印刷装置では、インク循環を開始する際にエアポンプを起動し、加圧タンクおよび負圧タンクに設定圧が生成されると、エアポンプを停止する。

この場合、１つのエアポンプで負圧タンクから空気を吸引しつつ加圧タンクへ空気を送るので、両タンクに生成される圧力は、加圧側エア系統および負圧側エア系統のエア容量に依存する。ここで、加圧側エア系統は、加圧タンクおよびそれに連通する部分（配管等）からなる。負圧側エア系統は、負圧タンクおよびそれに連通する部分（配管等）からなる。例えば、加圧側エア系統のエア容量と負圧側エア系統のエア容量とが等しい場合、エアポンプの駆動により加圧タンクに生成される正圧と負圧タンクに生成される負圧とは、絶対値が等しいものになる。

このため、加圧タンクおよび負圧タンクに設定圧を生成するためには、加圧側エア系統および負圧側エア系統のエア容量がそれぞれの設定圧に応じたものになるように設計しておく必要がある。その結果、エア系統の設計の自由度が低下していた。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、エア系統の設計の自由度の低下を回避しつつ、１つのエアポンプで加圧タンクおよび負圧タンクに設定圧を生成できるインク循環式の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加圧タンクと、前記加圧タンクを密閉状態と大気開放状態との間で切り替える加圧側大気開放弁と、前記インクジェットヘッドで消費されなかったインクを受け取る負圧タンクと、前記負圧タンクを密閉状態と大気開放状態との間で切り替える負圧側大気開放弁と、前記加圧タンクと前記インクジェットヘッドと前記負圧タンクとの間でインクを循環させる循環経路と、前記負圧タンクから空気を吸引するとともに前記加圧タンクへ空気を送るエアポンプと、インク循環を開始する際、前記加圧側大気開放弁および前記負圧側大気開放弁を閉鎖し、前記エアポンプを駆動させて、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクにそれぞれの設定圧を生成するよう制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記エアポンプの起動後、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクのうちの一方のタンクが先に設定圧に到達すると、単位時間ごとに、前記加圧タンクと前記負圧タンクとの圧力差に応じて大気開放弁開放時間を設定し、単位時間のうち設定した大気開放弁開放時間だけ、前記加圧側大気開放弁および前記負圧側大気開放弁のうち前記一方のタンクに対応する大気開放弁を開放する制御を、他方のタンクが設定圧に到達するまで行うことにある。

本発明に係るインクジェット印刷装置の特徴によれば、制御部は、エアポンプの起動後、加圧タンクおよび負圧タンクのうちの一方のタンクが先に設定圧に到達すると、単位時間ごとに、加圧タンクと負圧タンクとの圧力差に基づき大気開放弁開放時間を設定し、単位時間のうち設定した大気開放弁開放時間だけ、加圧側大気開放弁および負圧側大気開放弁のうち一方のタンクに対応する大気開放弁を開放する制御を、他方のタンクが設定圧に到達するまで行う。これにより、大気開放弁の開閉制御により、他方のタンクが設定圧に到達したときの一方のタンクの圧力を設定圧で維持できる。このため、加圧側エア系統および負圧側エア系統のエア容量をそれぞれの設定圧に応じて設計しておく必要がない。したがって、エア系統の設計の自由度の低下を回避しつつ、１つのエアポンプで加圧タンクおよび負圧タンクに設定圧を生成できる。

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および圧力生成部の概略構成図である。 エアポンプのＰＱ特性を示す図である。 圧力生成処理のフローチャートである。 エアポンプ起動後の加圧タンクおよび負圧タンクの圧力の推移を示す図である。 圧力生成処理の制御単位期間における加圧タンクの圧力を示す図である。 液面維持制御の説明図である。

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もしくは同等の部位や構成要素には、同一も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および圧力生成部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、圧力生成部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、シアン、マゼンタ、イエロー）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１２と、インク補給部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、インクを貯留するインクチャンバ（図示せず）と、インクを吐出する複数のノズル（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２１と、分配器２２と、集合器２３と、負圧タンク２４と、インクポンプ２５と、インク温度調整部２６と、インク温度センサ２７と、インク循環管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、インク循環管２８および分配器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層３１が形成されている。加圧タンク２１は、後述の加圧側連通管５２を介して、後述の加圧共通気室５１に接続されている。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には、フロート部材３２と、加圧タンク液面センサ３３と、インクフィルタ３４とが設けられている。

フロート部材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３２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３３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の上端より下方にある。加圧タンク液面センサ３３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３２の磁石を検出する。加圧タンク液面センサ３３は、フロート部材３２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３３は、フロート部材３２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３４は、インク内のゴミ等を除去する。

分配器２２は、インク循環管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、インク循環管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、後述するインク補給部１３のインクカートリッジ４６から補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層３６が形成されている。負圧タンク２４は、後述の負圧側連通管５９を介して、後述の負圧共通気室５８に接続されている。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には、フロート部材３７と、負圧タンク液面センサ３８とが設けられている。

フロート部材３７、負圧タンク液面センサ３８は、それぞれ加圧タンク２１のフロート部材３２、加圧タンク液面センサ３３と同様のものである。負圧タンク液面センサ３８は、フロート部材３７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３８は、フロート部材３７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の上端より下方にある。

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、インク循環管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、インク循環管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、インク循環管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、放熱によりインク循環管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、インク循環管２８の途中に設けられている。

インク循環管２８は、加圧タンク２１と分配器２２とを接続する。インク循環管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。インク循環管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。インク循環管２９は、集合器２３と負圧タンク２４とを接続する。インク循環管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。インク循環管３０は、負圧タンク２４と加圧タンク２１とを接続する。インク循環管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。インク循環管２８〜３０と分配器２２と集合器２３とにより、加圧タンク２１とインクジェットヘッド１１と負圧タンク２４との間でインクを循環させる循環経路が構成される。

インク補給部１３は、インク循環部１２にインクを補給する。インク補給部１３は、インクカートリッジ４６と、インク補給弁４７と、インク補給管４８とを備える。

インクカートリッジ４６は、インクジェットヘッド１１による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、インク補給管４８を介してインク循環部１２の負圧タンク２４に補給される。

インク補給弁４７は、インク補給管４８内のインクの流路を開閉する。負圧タンク２４へインクを補給する際、インク補給弁４７が開かれる。

インク補給管４８は、インクカートリッジ４６と負圧タンク２４とを接続する。インク補給管４８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。

圧力生成部３は、各印刷部２の加圧タンク２１および負圧タンク２４にインク循環のための圧力を生成する。圧力生成部３は、加圧共通気室５１と、４本の加圧側連通管５２と、加圧側大気開放弁５３と、加圧側大気開放管５４と、加圧側圧力調整器５５と、加圧側圧力調整器用配管５６と、加圧側圧力センサ５７と、負圧共通気室５８と、４本の負圧側連通管５９と、負圧側大気開放弁６０と、負圧側大気開放管６１と、負圧側圧力調整器６２と、負圧側圧力調整器用配管６３と、負圧側圧力センサ６４と、エアポンプ６５と、エアポンプ用配管６６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本の加圧側連通管５２を介して４つの印刷部２の加圧タンク２１の空気層３１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および加圧側連通管５２を介して連通されている。

加圧側連通管５２は、加圧共通気室５１と加圧タンク２１の空気層３１とを連通させる。４本の加圧側連通管５２は、各印刷部２に１本ずつ対応して設けられている。加圧側連通管５２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の空気層３１に接続されている。

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を密閉状態と大気開放状態との間で切り替えるために、加圧側大気開放管５４内の空気の流路を開閉する。加圧側大気開放弁５３が閉鎖されているとき、加圧共通気室５１および各印刷部２の加圧タンク２１が密閉状態となる。加圧側大気開放弁５３が開放されているとき、加圧共通気室５１および各印刷部２の加圧タンク２１が大気開放状態となる。加圧側大気開放弁５３は、加圧側大気開放管５４の途中に設けられている。

加圧側大気開放管５４は、加圧共通気室５１および各印刷部２の加圧タンク２１を大気開放するための空気の流路を形成する。加圧側大気開放管５４は、一端が加圧共通気室５１に接続され、他端が大気に通じている。加圧側大気開放管５４は、加圧共通気室５１および加圧タンク２１に正圧が付与された状態から加圧側大気開放弁５３が開放されると瞬時に加圧共通気室５１および加圧タンク２１を大気圧に戻すことができるような、流路抵抗が小さいパイプからなる。

加圧側圧力調整器５５は、インク循環時に加圧タンク２１の圧力を加圧側の設定圧Ｐｋで維持するよう調整する。加圧側圧力調整器５５は、加圧共通気室５１の上方に配置されている。加圧側圧力調整器５５は、ベローズ７１と、錘７２とを備える。

ベローズ７１は、加圧タンク２１の液面変動による加圧タンク２１および加圧共通気室５１の圧力変動を吸収する。ベローズ７１は、上下方向に伸縮可能であり、伸縮に応じて内部空間の体積が変動する。ベローズ７１は、加圧側圧力調整器用配管５６を介して加圧共通気室５１と連通されている。

錘７２は、ベローズ７１に圧縮方向の力を付与する。錘７２は、ベローズ７１の上端に取り付けられている。加圧タンク２１、加圧共通気室５１、およびベローズ７１の圧力（正圧）が設定圧Ｐｋのとき、ベローズ７１から錘７２に作用する上向きの力と、錘７２に作用する重力とが釣り合うようになっている。錘７２は、インク循環を行わない待機中においては、基準位置にある。

加圧側圧力調整器用配管５６は、加圧共通気室５１と加圧側圧力調整器５５とを接続する。加圧側圧力調整器用配管５６は、一端が加圧共通気室５１の上面に接続され、他端が加圧側圧力調整器５５のベローズ７１の下端に接続されている。

加圧側圧力センサ５７は、加圧共通気室５１内の圧力を検出する。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の空気層３１とが連通されているためである。

負圧共通気室５８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５８は、４本の負圧側連通管５９を介して４つの印刷部２の負圧タンク２４の空気層３６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５８および負圧側連通管５９を介して連通されている。

負圧側連通管５９は、負圧共通気室５８と負圧タンク２４の空気層３６とを連通させる。４本の負圧側連通管５９は、各印刷部２に１本ずつ対応して設けられている。負圧側連通管５９は、一端が負圧共通気室５８に接続され、他端が負圧タンク２４の空気層３６に接続されている。

負圧側大気開放弁６０は、負圧共通気室５８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、負圧側大気開放管６１内の空気の流路を開閉する。負圧側大気開放弁６０が閉鎖されているとき、負圧共通気室５８および各印刷部２の負圧タンク２４が密閉状態となる。負圧側大気開放弁６０が開放されているとき、負圧共通気室５８および各印刷部２の負圧タンク２４が大気開放状態となる。負圧側大気開放弁６０は、負圧側大気開放管６１の途中に設けられている。

負圧側大気開放管６１は、負圧共通気室５８および各印刷部２の負圧タンク２４を大気開放するための空気の流路を形成する。負圧側大気開放管６１は、一端が負圧共通気室５８に接続され、他端が大気に通じている。負圧側大気開放管６１は、負圧共通気室５８および負圧タンク２４に負圧が付与された状態から負圧側大気開放弁６０が開放されると瞬時に負圧共通気室５８および負圧タンク２４を大気圧に戻すことができるような、流路抵抗が小さいパイプからなる。

負圧側圧力調整器６２は、インク循環時に負圧タンク２４の圧力を負圧側の設定圧Ｐｆで維持するよう調整する。負圧側圧力調整器６２は、負圧共通気室５８の下方に配置されている。負圧側圧力調整器６２は、ベローズ７６と、錘７７とを備える。

ベローズ７６は、負圧タンク２４の液面変動による負圧タンク２４および負圧共通気室５８の圧力変動を吸収する。ベローズ７６は、加圧側圧力調整器５５のベローズ７１と同様に、上下方向に伸縮可能であり、伸縮に応じて内部空間の体積が変動する。ベローズ７６は、負圧側圧力調整器用配管６３を介して負圧共通気室５８と連通されている。

錘７７は、ベローズ７６に伸長方向の力を付与する。錘７７は、ベローズ７６の下端に取り付けられている。負圧タンク２４、負圧共通気室５８、およびベローズ７６の圧力（負圧）が設定圧Ｐｆのとき、ベローズ７６から錘７７に作用する上向きの力と、錘７７に作用する重力とが釣り合うようになっている。錘７７は、インク循環を行わない待機中においては、基準位置にある。

負圧側圧力調整器用配管６３は、負圧共通気室５８と負圧側圧力調整器６２とを接続する。負圧側圧力調整器用配管６３は、一端が負圧共通気室５８の下面に接続され、他端が負圧側圧力調整器６２のベローズ７６の上端に接続されている。

負圧側圧力センサ６４は、負圧共通気室５８内の圧力を検出する。負圧共通気室５８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５８と各印刷部２の負圧タンク２４の空気層３６とが連通されているためである。

エアポンプ６５は、負圧共通気室５８を介して各印刷部２の負圧タンク２４から空気を吸引するとともに、加圧共通気室５１を介して各印刷部２の加圧タンク２１へ空気を送る。エアポンプ６５は、エアポンプ用配管６６の途中に設けられている。

エアポンプ用配管６６は、エアポンプ６５により負圧共通気室５８から加圧共通気室５１へ送られる空気の流路を形成する。エアポンプ用配管６６は、一端が負圧共通気室５８に接続され、他端が加圧共通気室５１に接続されている。

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（図示せず）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。

制御部５は、インクジェット印刷装置１の各部の動作を制御する。制御部５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等を備えて構成される。

制御部５は、印刷を行うためにインク循環を開始する際、後述の圧力生成処理により、加圧タンク２１に設定圧Ｐｋ、負圧タンク２４に設定圧Ｐｆを生成する。設定圧Ｐｋ，Ｐｆは、インク循環部１２において必要な流量で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の負圧にするための値として予め設定されたものである。加圧側の設定圧Ｐｋより負圧側の設定圧Ｐｆのほうが、絶対値が大きい。

制御部５は、図３に示すような、エアポンプ６５の負荷圧力Ｐと空気の流量Ｑとの関係を示すＰＱ特性を、テーブルや関数として記憶している。エアポンプ６５のＰＱ特性は、圧力生成処理において使用される。

次に、インクジェット印刷装置１の動作について説明する。

印刷を行う際、インク循環部１２においてインクを循環させるため、制御部５は、加圧タンク２１および負圧タンク２４にそれぞれの設定圧Ｐｋ，Ｐｆを生成する。まず、設定圧Ｐｋ，Ｐｆを生成するための圧力生成処理について説明する。

ここで、本実施の形態では、インクジェット印刷装置１における加圧側エア系統のエア容量と負圧側エア系統のエア容量とが等しいものとする。

加圧側エア系統は、エアポンプ６５の駆動により加圧される部分である。具体的には、加圧側エア系統は、加圧側大気開放弁５３が閉鎖されたときの、加圧タンク２１の空気層３１およびそれに連通する部分からなる。加圧側エア系統のエア容量は、インクの液面が基準高さにあるときの各加圧タンク２１の空気層３１、加圧共通気室５１、４本の加圧側連通管５２、錘７２が基準位置にあるときのベローズ７１、加圧側圧力調整器用配管５６、加圧側大気開放管５４の加圧共通気室５１と加圧側大気開放弁５３との間の部分、および、エアポンプ用配管６６の加圧共通気室５１とエアポンプ６５との間の部分の容量の合計である。

負圧側エア系統は、エアポンプ６５の駆動により減圧される部分である。具体的には、負圧側エア系統は、負圧側大気開放弁６０が閉鎖されたときの、負圧タンク２４の空気層３６およびそれに連通する部分からなる。負圧側エア系統のエア容量は、インクの液面が基準高さにあるときの各負圧タンク２４の空気層３６、負圧共通気室５８、４本の負圧側連通管５９、錘７７が基準位置にあるときのベローズ７６、負圧側圧力調整器用配管６３、負圧側大気開放管６１の負圧共通気室５８と負圧側大気開放弁６０との間の部分、および、エアポンプ用配管６６の負圧共通気室５８とエアポンプ６５との間の部分の容量の合計である。

図４は、圧力生成処理のフローチャートである。図４のフローチャートの処理は、インクジェット印刷装置１に印刷ジョブが入力されることにより開始となる。

図４のステップＳ１において、制御部５は、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０を閉鎖する。加圧側大気開放弁５３の閉鎖により、加圧タンク２１を含む加圧側エア系統が密閉状態となる。負圧側大気開放弁６０の閉鎖により、負圧タンク２４を含む負圧側エア系統が密閉状態となる。なお、インクジェット印刷装置１がインク循環を行わない待機中は、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０は開放されている。

次いで、ステップＳ２において、制御部５は、エアポンプ６５を起動する。これにより、負圧タンク２４から空気が吸引されるとともに加圧タンク２１に空気が送られ始める。

次いで、ステップＳ３において、制御部５は、加圧側圧力センサ５７の検出値に基づき、加圧タンク２１の圧力が設定圧Ｐｋに到達したか否かを判断する。

ここで、前述のように、加圧側エア系統と負圧側エア系統とでエア容量が等しいため、エアポンプ６５の起動後、加圧タンク２１の正圧と負圧タンク２４の負圧とが、絶対値が等しい状態で、負圧タンク２４が減圧されるとともに加圧タンク２１が加圧されていく。そして、図５に示すように、負圧タンク２４の圧力が設定圧Ｐｆに到達する前に、加圧タンク２１の圧力が設定圧Ｐｋに到達する。加圧側の設定圧Ｐｋより負圧側の設定圧Ｐｆのほうが、絶対値が大きいからである。

加圧タンク２１の圧力が設定圧Ｐｋに到達していないと判断した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御部５は、ステップＳ３を繰り返す。

加圧タンク２１の圧力が設定圧Ｐｋに到達したと判断した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４において、制御部５は、大気開放弁開放時間Ｔｏを算出する。大気開放弁開放時間Ｔｏは、制御単位期間における加圧側大気開放弁５３の開放時間である。制御単位期間は、加圧タンク２１の圧力が設定圧Ｐｋに最初に到達した時点以降に加圧側大気開放弁５３の開閉制御を行う際の単位期間である。加圧タンク２１の圧力が設定圧Ｐｋに最初に到達した時刻ｔｓは、最初の制御単位期間の開始時点に相当する。

具体的には、制御部５は、制御単位期間の開始時点である時刻ｔｓにおける負圧タンク２４の圧力Ｐｓを負圧側圧力センサ６４から取得する。図５に示すように、時刻ｔｓにおける負圧タンク２４の圧力Ｐｓは、設定圧Ｐｆより大きい（設定圧Ｐｆより絶対値が小さい）。

次いで、制御部５は、時刻ｔｓにおける加圧タンク２１と負圧タンク２４との圧力差を、エアポンプ６５の負荷圧力Ｐとして算出する。すなわち、制御部５は、下記の式（１）により、エアポンプ６５の負荷圧力Ｐを算出する。

Ｐ＝Ｐｆ−Ｐｓ …（１）
次いで、制御部５は、エアポンプ６５のＰＱ特性に基づき、算出した負荷圧力Ｐに応じたエアポンプ６５の流量Ｑｐを算出する。

次いで、制御部５は、下記の式（２）により、大気開放弁開放時間Ｔｏを算出する。

Ｔｏ＝（Ｑｐ／Ｑｏ）×Ｔｐ …（２）
ここで、Ｑｏは、加圧側のエア系統の圧力が設定圧Ｐｋの場合において加圧側大気開放弁５３を開放したときに加圧側大気開放管５４を通って空気が流出する際の流量の理論値である。流量Ｑｏは、加圧側のエア系統の設計によって決まる値である。Ｔｐは単位時間であり、制御単位期間の長さである。

式（２）により、大気開放弁開放時間Ｔｏで加圧側大気開放管５４から流出するエア量と、エアポンプ６５が単位時間Ｔｐで送るエア量とが等しくなるように、大気開放弁開放時間Ｔｏが算出される。

次いで、ステップＳ５において、制御部５は、加圧側大気開放弁５３を開放する。

次いで、ステップＳ６において、制御部５は、ステップＳ５で加圧側大気開放弁５３を開放してから、大気開放弁開放時間Ｔｏが経過したか否かを判断する。大気開放弁開放時間Ｔｏは経過していないと判断した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、制御部５は、ステップＳ６を繰り返す。

大気開放弁開放時間Ｔｏが経過したと判断した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７において、制御部５は、加圧側大気開放弁５３を閉鎖する。

ここで、上記ステップＳ５により加圧側大気開放弁５３が開放されると、加圧側大気開放管５４を通って空気が流出することで、図６に示すように、加圧タンク２１の圧力が低下する。ここで、大気開放弁開放時間Ｔｏの算出処理に要する時間はごく短く、時刻ｔｓにおいて加圧側大気開放弁５３が開放されるものとする。加圧側大気開放弁５３が開放されている間もエアポンプ６５は駆動されているが、エアポンプ６５による流量Ｑｐより加圧側大気開放管５４からの流量Ｑｏのほうが大きいため、加圧タンク２１の圧力は低下する。

時刻ｔｓから大気開放弁開放時間Ｔｏが経過した時刻ｔｃにおいて、加圧側大気開放弁５３が閉鎖されると、その後、図６に示すように、加圧タンク２１の圧力が上昇する。そして、時刻ｔｓから単位時間Ｔｐ後の時刻ｔｅにおいて、加圧タンク２１の圧力は設定圧Ｐｋに戻る。大気開放弁開放時間Ｔｏで加圧側大気開放管５４から流出するエア量と、エアポンプ６５が単位時間Ｔｐで送るエア量とが等しくなるように、大気開放弁開放時間Ｔｏが設定されているためである。

図４に戻り、ステップＳ７に続いて、ステップＳ８において、制御部５は、次の制御単位期間の開始タイミングになったか否かを判断する。ここで、例えば、最初の制御単位期間の次の制御単位期間の開始タイミングは、最初の制御単位期間の終了タイミングであり、図６の時刻ｔｅに相当する。

次の制御単位期間の開始タイミングになったと判断した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ステップＳ９において、制御部５は、負圧側圧力センサ６４の検出値に基づき、負圧タンク２４の圧力が設定圧Ｐｆに到達したか否かを判断する。

負圧タンク２４の圧力が設定圧Ｐｆに到達していないと判断した場合（ステップＳ９：ＮＯ）、制御部５は、ステップＳ４に戻り、次の制御単位期間における大気開放弁開放時間Ｔｏを算出する。そして、制御部５は、それ以降の処理を繰り返す。

負圧タンク２４の圧力が設定圧Ｐｆに到達したと判断した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０において、制御部５は、エアポンプ６５を停止する。これにより、圧力生成処理が終了する。

圧力生成処理が終了すると、加圧タンク２１、負圧タンク２４にそれぞれ設定圧Ｐｋ，Ｐｆが付与され、循環経路に沿ってインクが循環し、インクジェットヘッド１１のノズル圧が適正な負圧になった状態となる。

圧力生成処理後、制御部５は、印刷ジョブの実行を開始する。具体的には、制御部５は、印刷ジョブに基づき、搬送部４により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。

また、制御部５は、液面維持制御を行う。液面維持制御は、加圧タンク２１および負圧タンク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および負圧タンク２４の液面高さに応じたインクポンプ２５およびインク補給弁４７の制御である。

具体的には、図７に示すように、加圧タンク液面センサ３３および負圧タンク液面センサ３８がともにオンの状態では、制御部５は、インクポンプ２５をオフとし、インク補給弁４７を閉鎖する。加圧タンク液面センサ３３がオンで負圧タンク液面センサ３８がオフの状態でも同様に、制御部５は、インクポンプ２５をオフとし、インク補給弁４７を閉鎖する。

加圧タンク液面センサ３３がオフで負圧タンク液面センサ３８がオンの状態では、制御部５は、インクポンプ２５をオンとし、インク補給弁４７を閉鎖する。

加圧タンク液面センサ３３および負圧タンク液面センサ３８がともにオフの状態では、制御部５は、インクポンプ２５をオフとし、インク補給弁４７を開放する。

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。加圧タンク液面センサ３３がオフで負圧タンク液面センサ３８がオンの状態になると、液面維持制御により、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。また、加圧タンク液面センサ３３および負圧タンク液面センサ３８がともにオフの状態になると、インク補給部１３が負圧タンク２４にインクを補給する。このようにして、加圧タンク２１および負圧タンク２４の液面高さが維持されるとともに、インクが循環されつつ、印刷が行われる。

加圧タンク２１および負圧タンク２４の液面高さは、上述の液面維持制御により維持されるが、インク循環中の加圧タンク２１および負圧タンク２４におけるインクの流入、流出の際、ある程度の液面変動が生じる。

これに対し、加圧タンク２１の液面変動が生じると、それに応じて加圧側圧力調整器５５のベローズ７１が伸縮することで、加圧タンク２１の圧力が設定圧Ｐｋで維持される。また、負圧タンク２４の液面変動が生じると、それに応じて負圧側圧力調整器６２のベローズ７６が伸縮することで、負圧タンク２４の圧力が設定圧Ｐｆで維持される。なお、圧力生成処理が終了するまでは、加圧側圧力調整器５５、負圧側圧力調整器６２の錘７２，７７は、それぞれ基準位置に固定され、圧力生成処理が終了すると固定が解除される。

インク循環中は、制御部５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。

印刷ジョブが終了すると、制御部５は、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０を開放する。これにより、加圧側エア系統および負圧側エア系統が大気開放され、インク循環部１２におけるインク循環が終了する。この結果、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では、制御部５は、圧力生成処理において、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０を閉鎖し、エアポンプ６５を駆動させて、加圧タンク２１および負圧タンク２４に設定圧Ｐｋ，Ｐｆを生成する。ここで、制御部５は、エアポンプ６５の起動後、加圧タンク２１が設定圧Ｐｋに到達すると、単位時間Ｔｐ（制御単位期間）ごとに、加圧タンク２１と負圧タンク２４との圧力差に応じて大気開放弁開放時間Ｔｏを算出し、単位時間Ｔｐのうち大気開放弁開放時間Ｔｏだけ加圧側大気開放弁５３を開放する。制御部５は、この制御を、負圧タンク２４が設定圧Ｐｆに到達するまで行う。

これにより、加圧側大気開放弁５３の開閉制御により、負圧タンク２４が設定圧Ｐｆに到達したときの加圧タンク２１の圧力を設定圧Ｐｋで維持できる。このため、加圧側エア系統および負圧側エア系統のエア容量に依存せずに、加圧タンク２１および負圧タンク２４に設定圧Ｐｋ，Ｐｆを生成できる。したがって、加圧側エア系統および負圧側エア系統のエア容量をそれぞれの設定圧Ｐｋ，Ｐｆに応じて設計しておく必要がない。

このため、インクジェット印刷装置１によれば、エア系統の設計の自由度の低下を回避しつつ、１つのエアポンプ６５で加圧タンク２１および負圧タンク２４に設定圧Ｐｋ，Ｐｆを生成できる。

なお、上記実施の形態では、加圧タンク２１が負圧タンク２４より先に設定圧に到達する場合について説明した。しかし、加圧側エア系統および負圧側エア系統のエア容量の大小関係によっては、負圧タンク２４が加圧タンク２１より先に設定圧に到達する場合もある。このような場合にも本発明は適用できる。圧力生成処理は、加圧タンク２１および負圧タンク２４のうち先に設定圧に到達した一方のタンクに対応する大気開放弁（加圧側大気開放弁５３または負圧側大気開放弁６０）の開閉を制御するものであればよい。

また、上記実施の形態では、エアポンプ６５が、負圧共通気室５８および加圧共通気室５１を介して、間接的に負圧タンク２４から空気を吸引するとともに加圧タンク２１へ空気を送る構成で説明した。しかし、エアポンプ用配管が加圧タンクおよび負圧タンクに接続され、エアポンプ６５が直接的に負圧タンクから空気を吸引するとともに加圧タンクへ空気を送る構成でもよい。

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 圧力生成部
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
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
２８〜３０インク循環管
５１ 加圧共通気室
５２ 加圧側連通管
５３ 加圧側大気開放弁
５４ 加圧側大気開放管
５５ 加圧側圧力調整器
５６ 加圧側圧力調整器用配管
５７ 加圧側圧力センサ
５８ 負圧共通気室
５９ 負圧側連通管
６０ 負圧側大気開放弁
６１ 負圧側大気開放管
６２ 負圧側圧力調整器
６３ 負圧側圧力調整器用配管
６４ 負圧側圧力センサ
６５ エアポンプ
６６ エアポンプ用配管

Claims (1)

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加圧タンクと、
   前記加圧タンクを密閉状態と大気開放状態との間で切り替える加圧側大気開放弁と、
   前記インクジェットヘッドで消費されなかったインクを受け取る負圧タンクと、
   前記負圧タンクを密閉状態と大気開放状態との間で切り替える負圧側大気開放弁と、
   前記加圧タンクと前記インクジェットヘッドと前記負圧タンクとの間でインクを循環させる循環経路と、
   前記負圧タンクから空気を吸引するとともに前記加圧タンクへ空気を送るエアポンプと、
   インク循環を開始する際、前記加圧側大気開放弁および前記負圧側大気開放弁を閉鎖し、前記エアポンプを駆動させて、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクにそれぞれの設定圧を生成するよう制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記エアポンプの起動後、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクのうちの一方のタンクが先に設定圧に到達すると、単位時間ごとに、前記加圧タンクと前記負圧タンクとの圧力差に応じて大気開放弁開放時間を設定し、単位時間のうち設定した大気開放弁開放時間だけ、前記加圧側大気開放弁および前記負圧側大気開放弁のうち前記一方のタンクに対応する大気開放弁を開放する制御を、他方のタンクが設定圧に到達するまで行うことを特徴とするインクジェット印刷装置。