JP6360398B2 - 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の中には、インクジェットヘッドの上流側および下流側にインクタンクを有し、これらのインクタンクをインクジェットヘッドより低い位置に配置したものがある（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、各インクタンクに接続された大気開放弁を閉鎖し、各インクタンクを密閉状態とする。そして、上流側のインクタンクである加圧タンクに正圧を付与し、下流側のインクタンクである負圧タンクに負圧を付与する。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。このようにして、インク循環が行われる。

印刷が終了すると、各インクタンクに接続された大気開放弁を開放する。これにより、各インクタンクの圧力が大気圧へ移行する。この結果、インク循環が終了する。

特開２０１２−１５３００４号公報

上述のインクジェット印刷装置では、インク循環を終了する際に大気開放弁を開放した後、加圧タンクの圧力が徐々に下降し、負圧タンクの圧力が徐々に上昇して、それぞれ大気圧へ移行する。この際、加圧タンクおよび負圧タンクの圧力の変動に応じて、インクジェットヘッドのノズル圧も変動する。このノズル圧の変動により、ノズルからのインク漏れが発生するおそれがあった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、インクジェットヘッドのノズルからのインク漏れを低減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、循環経路に沿って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する印刷部と、前記循環経路に沿ってインクを循環させるための正圧が付与される加圧空間部と、前記循環経路に沿ってインクを循環させるための負圧が付与される負圧空間部と、一端が前記加圧空間部に接続され、他端が大気に通じる加圧側大気開放経路と、一端が前記負圧空間部に接続され、他端が大気に通じる負圧側大気開放経路と、前記加圧空間部を前記加圧側大気開放経路に対して開放、閉鎖する加圧側大気開放弁と、前記負圧空間部を前記負圧側大気開放経路に対して開放、閉鎖する負圧側大気開放弁と、インク循環を終了する際、前記加圧側大気開放弁および前記負圧側大気開放弁を同時に開放して前記加圧空間部および前記負圧空間部を大気開放するよう制御する制御部とを備え、前記加圧側大気開放弁および前記負圧側大気開放弁の開放後における前記負圧空間部の圧力変化の時定数が、前記加圧空間部の圧力変化の時定数以上であることにある。

本発明に係るインクジェット印刷装置の第２の特徴は、前記加圧側大気開放経路と前記負圧側大気開放経路とが接続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、前記加圧側大気開放弁および前記負圧側大気開放弁の開放後、前記加圧空間部および前記負圧空間部が大気圧になるまで、前記インクジェットヘッドのノズル圧がメニスカス破壊圧を超えないことにある。

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、制御部は、インク循環を終了する際、加圧側大気開放弁および負圧側大気開放弁を同時に開放して加圧空間部および負圧空間部を大気開放するよう制御する。そして、加圧側大気開放弁および負圧側大気開放弁の開放後における負圧空間部の圧力変化の時定数が、加圧空間部の圧力変化の時定数以上である。このため、加圧空間部および負圧空間部が大気圧になるまで、加圧空間部および負圧空間部の圧力によって決まるノズル圧が、負圧を維持する。これにより、ノズルからのインク漏れを低減できる。

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、加圧側大気開放経路と負圧側大気開放経路とが接続されているので、加圧側大気開放弁および負圧側大気開放弁を開放すると加圧空間部と負圧空間部との間での空気の移動が行われる。このため、加圧空間部および負圧空間部の大気開放に要する時間を短縮できる。

本発明に係るインクジェット印刷装置の第３の特徴によれば、加圧側大気開放弁および負圧側大気開放弁の開放後、加圧空間部および負圧空間部が大気圧になるまで、インクジェットヘッドのノズル圧がメニスカス破壊圧を超えない。このため、メニスカスが破壊されてノズルが空気を吸い込むことを防止できる。

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。 図１に示すインクジェット印刷装置における大気開放系の流体回路モデル図である。 図１に示すインクジェット印刷装置の動作を説明するためのフローチャートである。 液面維持制御の説明図である。 大気開放時の加圧空間部の圧力、負圧空間部の圧力、およびノズル圧の推移の一例を示す図である。 大気開放時の加圧空間部の圧力、負圧空間部の圧力、およびノズル圧の推移の比較例を示す図である。

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。なお、空気層３１は、後述の加圧空間部８３（図３参照）の一部を構成する。

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。なお、空気層３６は、後述の負圧空間部８４（図３参照）の一部を構成する。

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に供給される。

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、加圧側圧力調整弁５５と、加圧側圧力調整管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、負圧側圧力調整弁６２と、負圧側圧力調整管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、合流管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。加圧共通気室５１は、後述の加圧空間部８３の一部を構成する。

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。加圧側連通管５２は、後述の加圧空間部８３の一部を構成する。

加圧側大気開放弁５３は、加圧共通気室５１を介して加圧タンク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、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を介して加圧タンク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、他端が合流管６７に接続されている。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との間の部分は、後述の加圧空間部８３の一部を構成する。また、加圧側大気開放管５４の加圧側大気開放弁５３と合流管６７との間の部分は、後述の加圧側大気開放経路８１（図３参照）の一部を構成する。

加圧側圧力調整弁５５は、加圧共通気室５１および加圧タンク２１の圧力を調整するために、加圧側圧力調整管５６内の空気の流路を開閉する。加圧側圧力調整弁５５は、加圧側圧力調整管５６の途中に設けられている。

加圧側圧力調整管５６は、加圧共通気室５１および加圧タンク２１の圧力調整のための空気の流路を形成する。加圧側圧力調整管５６は、加圧側大気開放管５４、負圧側大気開放管６１、および合流管６７より流路抵抗が大きいパイプからなる。具体的には、加圧側圧力調整管５６は、加圧側大気開放管５４、負圧側大気開放管６１、および合流管６７より細いパイプからなる。加圧側圧力調整管５６は、一端が加圧共通気室５１に接続され、他端が合流管６７に接続されている。加圧側圧力調整管５６の加圧共通気室５１と加圧側圧力調整弁５５との間の部分は、後述の加圧空間部８３の一部を構成する。

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。負圧共通気室５８は、後述の負圧空間部８４の一部を構成する。

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。負圧側連通管５９は、後述の負圧空間部８４の一部を構成する。

負圧側大気開放弁６０は、負圧共通気室５８を介して負圧タンク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を介して負圧タンク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、他端が合流管６７に接続されている。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との間の部分は、後述の負圧空間部８４の一部を構成する。また、負圧側大気開放管６１の負圧側大気開放弁６０と合流管６７との間の部分は、後述の負圧側大気開放経路８２（図３参照）の一部を構成する。

負圧側圧力調整弁６２は、負圧共通気室５８および負圧タンク２４の圧力を調整するために、負圧側圧力調整管６３内の空気の流路を開閉する。負圧側圧力調整弁６２は、負圧側圧力調整管６３の途中に設けられている。

負圧側圧力調整管６３は、負圧共通気室５８および負圧タンク２４の圧力調整のための空気の流路を形成する。負圧側圧力調整管６３は、加圧側大気開放管５４、負圧側大気開放管６１、および合流管６７より流路抵抗が大きいパイプからなる。具体的には、負圧側圧力調整管６３は、加圧側大気開放管５４、負圧側大気開放管６１、および合流管６７より細いパイプからなる。負圧側圧力調整管６３は、一端が負圧共通気室５８に接続され、他端が合流管６７に接続されている。負圧側圧力調整管６３の負圧共通気室５８と負圧側圧力調整弁６２との間の部分は、後述の負圧空間部８４の一部を構成する。

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、一端が加圧共通気室５１に接続され、他端が負圧共通気室５８に接続されている。エアポンプ用配管６６の加圧共通気室５１とエアポンプ６５との間の部分は、後述の加圧空間部８３の一部を構成する。また、エアポンプ用配管６６の負圧共通気室５８とエアポンプ６５との間の部分は、後述の負圧空間部８４の一部を構成する。

合流管６７は、一端がオーバーフローパン６９に接続され、他端（上端）がエアフィルタ６８を介して大気に通じている。合流管６７のオーバーフローパン６９側の端は、通常時は、後述のオーバーフローボール７１により閉鎖されている。合流管６７には、加圧側大気開放管５４、加圧側圧力調整管５６、負圧側大気開放管６１、および負圧側圧力調整管６３が接続されている。これにより、加圧側大気開放管５４、加圧側圧力調整管５６、負圧側大気開放管６１、および負圧側圧力調整管６３が大気に連通される。合流管６７の一部は、後述の加圧側大気開放経路８１の一部を構成する。また、合流管６７の一部は、後述の負圧側大気開放経路８２の一部を構成する。

エアフィルタ６８は、合流管６７への空気中のゴミ等の進入を防止する。エアフィルタ６８は、合流管６７の上端に設置されている。

オーバーフローパン６９は、例えばインク補給弁４７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５８からもインクが溢れ出た場合に、合流管６７を流れてくるインクを受け取る。

オーバーフローパン６９には、オーバーフローボール７１が設けられている。オーバーフローボール７１は、オーバーフローパン６９にインクがない場合に、オーバーフローパン６９の底面に開口する合流管６７の端を閉鎖し、合流管６７への外部の空気の流入を防ぐものである。合流管６７からオーバーフローパン６９へインクが流れてくると、オーバーフローボール７１は浮き上がり、オーバーフローパン６９にインクが流入できる。

また、オーバーフローパン６９には、フロート部材７２と、オーバーフロー液面センサ７３とが設けられている。フロート部材７２、オーバーフロー液面センサ７３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。

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７３がオンになると、廃液タンクへインクが排出され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。

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、インク循環動作を行いつつ、インクジェットヘッド１１からインクを吐出させて印刷を行う。インク循環動作は、圧力生成部３により加圧タンク２１、負圧タンク２４にそれぞれ正圧、負圧を付与し、加圧タンク２１および負圧タンク２４の液面高さに応じてインクポンプ２５の駆動を制御することで、循環経路に沿ってインクを循環させる動作である。インク循環動作を終了する際、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を同時に開放するよう制御する。

次に、インクジェット印刷装置１の大気開放系のエア経路について説明する。図３は、インクジェット印刷装置１における大気開放系の流体回路モデル図である。

図３に示すように、大気開放系のエア経路は、加圧側大気開放経路８１と、負圧側大気開放経路８２とからなる。

加圧側大気開放経路８１は、一端が後述の加圧空間部８３に接続され、他端が大気に通じる経路である。具体的には、加圧側大気開放経路８１は、図２に示す加圧側大気開放管５４の加圧側大気開放弁５３と合流管６７との間の部分と、合流管６７の加圧側大気開放管５４との合流地点より上側の部分とからなる。したがって、加圧側大気開放経路８１は、エアフィルタ６８を介して大気に通じている。

負圧側大気開放経路８２は、一端が後述の負圧空間部８４に接続され、他端が大気に通じる経路である。具体的には、負圧側大気開放経路８２は、図２に示す負圧側大気開放管６１の負圧側大気開放弁６０と合流管６７との間の部分と、合流管６７の負圧側大気開放管６１との合流地点より上側の部分とからなる。したがって、負圧側大気開放経路８２は、エアフィルタ６８を介して大気に通じている。

図３および上記の説明からわかるように、加圧側大気開放経路８１と負圧側大気開放経路８２とは、エアフィルタ６８を介して大気に通じる上端を含む合流管６７の一部を共有するように接続され、互いに連通されている。

加圧空間部８３は、インク循環部１２の循環経路に沿ってインクを循環させるための正圧が付与される部分である。具体的には、加圧空間部８３は、図２に示す加圧タンク２１の空気層３１、加圧共通気室５１、加圧側連通管５２、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、加圧側圧力調整管５６の加圧共通気室５１と加圧側圧力調整弁５５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との間の部分からなる。加圧空間部８３は、加圧側大気開放弁５３の開放、閉鎖により、加圧側大気開放経路８１に対して開放、閉鎖される。

負圧空間部８４は、インク循環部１２の循環経路に沿ってインクを循環させるための負圧が付与される部分である。具体的には、負圧空間部８４は、図２に示す負圧タンク２４の空気層３６、負圧共通気室５８、負圧側連通管５９、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、負圧側圧力調整管６３の負圧共通気室５８と負圧側圧力調整弁６２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との間の部分からなる。負圧空間部８４は、負圧側大気開放弁６０の開放、閉鎖により、負圧側大気開放経路８２に対して開放、閉鎖される。

図３におけるＲｋは、加圧側大気開放管５４の加圧側大気開放弁５３と合流管６７との間の部分の流路抵抗である。Ｒｆは、負圧側大気開放管６１の負圧側大気開放弁６０と合流管６７との間の部分の流路抵抗である。Ｒｍは、合流管６７の加圧側大気開放管５４との合流地点と、負圧側大気開放管６１との合流地点との間の部分の流路抵抗である。Ｒｔは、合流管６７の負圧側大気開放管６１との合流地点より上側の部分の流路抵抗である。流路抵抗Ｒｔは、エアフィルタ６８の流路抵抗を含む。エアフィルタ６８は配管より流路抵抗が大きいため、流路抵抗Ｒｔは、流路抵抗Ｒｋ，Ｒｆ，Ｒｍより大きい。

図３におけるＣｋは、加圧空間部８３のエア容量である。加圧空間部８３のエア容量Ｃｋは、加圧空間部８３を構成する各部のエア容量の合計である。ここで、加圧タンク２１の空気層３１のエア容量は、加圧タンク２１におけるインク液面の基準高さ以上の部分の体積に相当する。

図３におけるＣｆは、負圧空間部８４のエア容量である。負圧空間部８４のエア容量Ｃｆは、負圧空間部８４を構成する各部のエア容量の合計である。ここで、負圧タンク２４の空気層３６のエア容量は、負圧タンク２４におけるインク液面の基準高さ以上の部分の体積に相当する。

インクジェット印刷装置１では、インク循環動作を終了する際、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０が同時に開放される。加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０が開放されると、まず、主に、加圧側大気開放管５４、合流管６７、負圧側大気開放管６１を介した加圧空間部８３から負圧空間部８４への空気の移動が行われる。その後、合流管６７の上部およびエアフィルタ６８を介した空気の移動により、加圧空間部８３および負圧空間部８４が大気開放される。このような大気開放の際、加圧空間部８３および負圧空間部８４の圧力は、指数関数的な振る舞いで大気圧へと推移する。

すなわち、大気開放時の加圧空間部８３の圧力Ｐｋ、負圧空間部８４の圧力Ｐｆは、それぞれ下記の式（１）、式（２）で表される。

Ｐｋ＝Ｐｋ０ｅｘｐ（−ｔ／τｋ） …（１）
Ｐｆ＝Ｐｆ０ｅｘｐ（−ｔ／τｆ） …（２）
ここで、Ｐｋ０はインク循環時の加圧側の設定圧である。Ｐｆ０はインク循環時の負圧側の設定圧である。ｔは時間である。τｋは、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０の開放後における加圧空間部８３の圧力変化の時定数である。τｆは、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０の開放後における負圧空間部８４の圧力変化の時定数である。

インクジェット印刷装置１では、負圧空間部８４の圧力変化の時定数τｆが、加圧空間部８３の圧力変化の時定数τｋ以上になっている。時定数τｋ，τｆは、流路抵抗Ｒｔ，Ｒｋ，Ｒｆ，Ｒｍおよびエア容量Ｃｋ，Ｃｆによって決まる。したがって、時定数τｋより時定数τｆの方が大きくなるように、流路抵抗Ｒｔ，Ｒｋ，Ｒｆ，Ｒｍおよびエア容量Ｃｋ，Ｃｆが設計されている。

具体的には、例えば、加圧側大気開放管５４、負圧側大気開放管６１、および合流管６７の流路断面積や、加圧共通気室５１および負圧共通気室５８の容量が、時定数τｆが時定数τｋ以上となるように設計されている。時定数τｋ，τｆは、例えば、実験的に決定することができる。

また、時定数τｋ，τｆは、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０が開放されてから、加圧空間部８３および負圧空間部８４が大気圧になるまで、インクジェットヘッド１１のノズル圧Ｐｎがメニスカス破壊圧Ｐｎ_ｍａｘを超えないように決定されている。

ここで、ノズル圧Ｐｎは、加圧空間部８３の圧力Ｐｋおよび負圧空間部８４の圧力Ｐｆによって決まるものであり、下記の式（３）で表される。

Ｐｎ＝（Ｐｋ＋Ｐｆ）／２ …（３）
ノズル圧Ｐｎがメニスカス破壊圧Ｐｎ_ｍａｘを超えないため、下記の式（４）が満たされる。

|Ｐｎ|＜Ｐｎ_ｍａｘ …（４）
メニスカス破壊圧Ｐｎ_ｍａｘは、ノズルの径およびインクの表面張力によって決まる値である。

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。

図４は、インクジェット印刷装置１の動作を説明するため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、液面維持制御を開始する。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５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。

図４に戻り、ステップＳ１に続いて、ステップＳ２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。これにより、図３に示す加圧空間部８３および負圧空間部８４が密閉状態となる。すなわち、図２における各印刷部２の加圧タンク２１が加圧共通気室５１等を介して密閉状態となり、負圧タンク２４が負圧共通気室５８等を介して密閉状態となる。

なお、インクジェット印刷装置１が動作しない待機中は、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、加圧側圧力調整弁５５および負圧側圧力調整弁６２は閉鎖されている。

次いで、ステップＳ３において、制御部５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に正圧である設定圧Ｐｋ０、負圧である設定圧Ｐｆ０をそれぞれ付与し、それらを維持するための、エアポンプ６５、加圧側圧力調整弁５５、および負圧側圧力調整弁６２の制御である。

具体的には、制御部５は、圧力制御を開始すると、エアポンプ６５を起動する。これにより、負圧共通気室５８から加圧共通気室５１へ空気が送られることで、負圧空間部８４が減圧され、加圧空間部８３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。

制御部５は、加圧側圧力センサ５７の検出値（加圧側圧力）、負圧側圧力センサ６４の検出値（負圧側圧力）が、それぞれ設定圧Ｐｋ０，Ｐｆ０になると、エアポンプ６５を停止する。設定圧Ｐｋ０，Ｐｆ０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Ｐｎを適正値にするための圧力値として予め設定されたものである。ここで、制御部５は、加圧側圧力および負圧側圧力をそれぞれの設定圧Ｐｋ０，Ｐｆ０にするために、加圧側圧力センサ５７および負圧側圧力センサ６４の検出値に応じて加圧側圧力調整弁５５および負圧側圧力調整弁６２の開閉を制御し、加圧側圧力および負圧側圧力を調整する。

また、圧力制御の開始後は、一度加圧側圧力および負圧側圧力がそれぞれの設定圧Ｐｋ０，Ｐｆ０になった後も、それを維持するように、制御部５は、加圧側圧力センサ５７および負圧側圧力センサ６４の検出値に応じて、エアポンプ６５の駆動、加圧側圧力調整弁５５および負圧側圧力調整弁６２の開閉を適宜行う。

圧力制御の開始後、ステップＳ４において、制御部５は、加圧側圧力および負圧側圧力がそれぞれの設定圧Ｐｋ０，Ｐｆ０になったか否かを判断する。加圧側圧力および負圧側圧力がそれぞれの設定圧Ｐｋ０，Ｐｆ０になっていないと判断した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、制御部５は、ステップＳ４を繰り返す。

加圧側圧力および負圧側圧力がそれぞれの設定圧Ｐｋ０，Ｐｆ０になったと判断した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５において、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て画像を印刷させる。

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。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、制御部５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、ステップＳ６において、制御部５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（ステップＳ６：ＮＯ）、制御部５は、ステップＳ６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Ｓ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７において、制御部５は、圧力制御を終了する。ここで、エアポンプ６５が駆動されている場合、制御部５は、それを停止する。また、加圧側圧力調整弁５５、負圧側圧力調整弁６２が開放されている場合、制御部５は、それらを閉鎖する。

次いで、ステップＳ８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を同時に開放する。これにより、図３に示す加圧空間部８３および負圧空間部８４が大気開放される。すなわち、図２における各印刷部２の加圧タンク２１が加圧共通気室５１等を介して大気開放され、負圧タンク２４が負圧共通気室５８等を介して大気開放される。

次いで、ステップＳ９において、制御部５は、液面維持制御を終了する。これによりインク循環動作が終了し、インクジェット印刷装置１が待機状態となる。

次に、上述した図４のステップＳ８で加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０を開放した後のノズル圧Ｐｎの推移について説明する。

図６は、大気開放時の加圧空間部８３の圧力Ｐｋ、負圧空間部８４の圧力Ｐｆ、およびノズル圧Ｐｎの推移を示す図である。なお、圧力はゲージ圧表記である。また、時刻ｔ０が、加圧側大気開放弁５３と負圧側大気開放弁６０とが同時に開放されたタイミングである。

前述のように、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０が開放されると、主に加圧空間部８３と負圧空間部８４との間で空気の移動が行われた後、合流管６７の上部およびエアフィルタ６８を介した空気の移動により、加圧空間部８３および負圧空間部８４が大気開放される。この際、図６に示すように、加圧空間部８３の圧力Ｐｋおよび負圧空間部８４の圧力Ｐｆは、指数関数的に大気圧（０ｋＰａ）へ移行する。

そして、前述のように、インクジェット印刷装置１では、負圧空間部８４の指数関数的な圧力変化の時定数τｆが、加圧空間部８３の指数関数的な圧力変化の時定数τｋ以上になっている。すなわち、図６に示すように、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０が開放されてから、負圧空間部８４が大気圧になるまでの時間が、加圧空間部８３が大気圧になるまでの時間以上となる。

このような加圧空間部８３の圧力Ｐｋおよび負圧空間部８４の圧力Ｐｆの推移により、ノズル圧Ｐｎは、図６に示すように、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０の開放後、負圧であるインク循環時のノズル圧Ｐｎ０から、負圧を維持したまま大気圧へ移行する。

ここで、本実施の形態とは異なり、負圧空間部８４の圧力変化の時定数τｆが加圧空間部８３の圧力変化の時定数τｋより小さい場合、例えば、図７のように、ノズル圧Ｐｎが正圧となることがある。そして、ノズル圧Ｐｎが正圧となった場合において、そのノズル圧Ｐｎがメニスカス破壊圧Ｐｎ_ｍａｘを超えると、ノズルからのインク漏れが生じる。インク漏れが生じると、インクの無駄や装置内の汚染等が生じる。

これに対し、本実施の形態では、上述のようにノズル圧Ｐｎが負圧を維持することで、ノズルからのインク漏れが抑えられる。

以上説明したように、インクジェット印刷装置１では、インク循環の終了時において、制御部５が、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０を同時に開放する。そして、その後の負圧空間部８４の圧力変化の時定数τｆが、加圧空間部８３の圧力変化の時定数τｋ以上である。このため、加圧空間部８３および負圧空間部８４が大気圧になるまで、加圧空間部８３の圧力Ｐｋおよび負圧空間部８４の圧力Ｐｆによって決まるノズル圧Ｐｎが、負圧を維持する。これにより、ノズルからのインク漏れを低減できる。

また、インクジェット印刷装置１では、加圧側大気開放経路８１と負圧側大気開放経路８２とが接続されているので、インク循環終了時の大気開放時に加圧空間部８３と負圧空間部８４との間での空気の移動が行われる。このため、加圧空間部８３および負圧空間部８４の大気開放に要する時間を短縮できる。

また、インクジェット印刷装置１では、加圧側大気開放弁５３および負圧側大気開放弁６０の開放後、加圧空間部８３および負圧空間部８４が大気圧になるまで、ノズル圧Ｐｎがメニスカス破壊圧Ｐｎ_ｍａｘを超えないようになっている。上述のように、インクジェット印刷装置１では、インク循環終了時の大気開放時において、ノズル圧Ｐｎは負圧を維持するが、その負圧の大きさがメニスカス破壊圧Ｐｎ_ｍａｘを超えると、メニスカスが破壊されてノズルが空気を吸い込む。しかし、インクジェット印刷装置１では、加圧空間部８３および負圧空間部８４が大気圧になるまでノズル圧Ｐｎがメニスカス破壊圧Ｐｎ_ｍａｘを超えないため、ノズルが空気を吸い込むことを防止できる。

なお、上記実施の形態では、加圧側大気開放経路８１と負圧側大気開放経路８２とが、一部を共有して接続されている構成を示したが、加圧側大気開放経路と負圧側大気開放経路とが接続されずに独立した構成でもよい。

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
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
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 加圧側圧力調整弁
５６ 加圧側圧力調整管
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 負圧側圧力調整弁
６３ 負圧側圧力調整管
６４ 負圧側圧力センサ
６５ エアポンプ
６６ エアポンプ用配管
６７ 合流管
６８ エアフィルタ
８１ 加圧側大気開放経路
８２ 負圧側大気開放経路
８３ 加圧空間部
８４ 負圧空間部

Claims (3)

1. 循環経路に沿って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する印刷部と、
   前記循環経路に沿ってインクを循環させるための正圧が付与される加圧空間部と、
   前記循環経路に沿ってインクを循環させるための負圧が付与される負圧空間部と、
   一端が前記加圧空間部に接続され、他端が大気に通じる加圧側大気開放経路と、
   一端が前記負圧空間部に接続され、他端が大気に通じる負圧側大気開放経路と、
   前記加圧空間部を前記加圧側大気開放経路に対して開放、閉鎖する加圧側大気開放弁と、
   前記負圧空間部を前記負圧側大気開放経路に対して開放、閉鎖する負圧側大気開放弁と、
   インク循環を終了する際、前記加圧側大気開放弁および前記負圧側大気開放弁を同時に開放して前記加圧空間部および前記負圧空間部を大気開放するよう制御する制御部とを備え、
   前記加圧側大気開放弁および前記負圧側大気開放弁の開放後における前記負圧空間部の圧力変化の時定数が、前記加圧空間部の圧力変化の時定数以上となるように、前記加圧空間部のエア容量、前記負圧空間部のエア容量、前記加圧側大気開放経路の流路抵抗、および前記負圧側大気開放経路の流路抵抗が設計されていることを特徴とするインクジェット印刷装置。
2. 前記加圧側大気開放経路と前記負圧側大気開放経路とが接続されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット印刷装置。
3. 前記加圧側大気開放弁および前記負圧側大気開放弁の開放後、前記加圧空間部および前記負圧空間部が大気圧になるまで、前記インクジェットヘッドのノズル圧がメニスカス破壊圧を超えないことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット印刷装置。