JP6363446B2 - 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（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は、インクジェットヘッドと、その上流側に配置された加圧タンクと、インクジェットヘッドの下流側に配置された負圧タンクとを備える。加圧タンクに正圧が付与され、負圧タンクに負圧が付与されることで、インク循環が行われる。加圧タンクおよび負圧タンクの圧力は、インクジェットヘッドのノズル圧がインク吐出のために適正な圧力になるように設定される。

しかし、インク循環時には、加圧タンクおよび負圧タンクのインクの液面変動により、加圧タンクおよび負圧タンクの圧力の変動が生じる。これにより、ノズル圧が変動して適正な圧力を逸脱するおそれがある。

これに対し、加圧タンクおよび負圧タンクのエア容量を十分に大きくすることで、液面変動による加圧タンクおよび負圧タンクの圧力変動を緩和し、ノズル圧変動を抑制する技術が提案されている。

また、メカ的なダンパーからなる圧力調整器を用いることで、加圧タンクおよび負圧タンクの圧力変動を抑制し、ノズル圧変動を抑制する技術が知られている。

また、インクジェット印刷装置の中には、加圧タンクをインクジェットヘッドより高い位置に配置し、その高低差により正圧（水頭圧）を生成するものがある。このようなインクジェット印刷装置では、インク循環中は加圧タンクが大気開放される。大気開放されているため、加圧タンクにおける圧力変動が抑えられ、ノズル圧変動を抑制できる。

特開２００８−１６２２６２号公報

しかしながら、加圧タンクおよび負圧タンクのエア容量を大きくすることで圧力変動を抑制する場合、装置内のスペースを確保できずに十分なエア容量を設けられず、圧力変動を十分に抑制できないことがある。

また、メカ的なダンパーからなる圧力調整器を用いる構成では、加圧タンクおよび負圧タンクの設定圧に耐えうる剛性がダンパーに要求され、設定圧が大きい場合には、その要求を満たすことが困難な場合がある。

また、加圧タンクをインクジェットヘッドより高い位置に配置し、加圧タンクを大気開放する構成では、必要な水頭圧が大きい場合には、必要な加圧タンクとインクジェットヘッドとの高低差を装置内で確保できないことがある。

したがって、上述した各種の技術では、インクタンクの液面変動によるノズル圧変動の抑制を実現できないことがあった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、ノズル圧変動を抑制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、インクを吐出するインクジェットヘッド、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、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、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、前記負圧タンクから前記加圧タンクへインクを送液するインクポンプ、および前記負圧タンクにインクを補給するインク補給部を有する少なくとも１つの印刷部と、前記各印刷部の前記加圧タンク内のインク液面上の空気層を含み、インク循環時に正圧が付与される加圧空間部と、前記各印刷部の前記負圧タンク内のインク液面上の空気層を含み、インク循環時に負圧が付与される負圧空間部と、前記負圧空間部から前記加圧空間部へ空気を送ることで前記加圧空間部に正圧を付与するとともに前記負圧空間部に負圧を付与するエアポンプと、前記加圧空間部に接続された加圧側圧力調整経路と、前記負圧空間部に接続された負圧側圧力調整経路と、前記加圧側圧力調整経路を開閉する加圧側圧力調整弁と、前記負圧側圧力調整経路を開閉する負圧側圧力調整弁と、インク循環を行う際、前記エアポンプを駆動させて前記加圧空間部および前記負圧空間部に設定圧をそれぞれ付与するとともに、設定圧の付与後は、前記加圧空間部および前記負圧空間部の圧力に応じて、前記加圧側圧力調整弁の開閉、前記負圧側圧力調整弁の開閉、および前記エアポンプの駆動を制御し、前記エアポンプの駆動時には同時に前記加圧側圧力調整弁または前記負圧側圧力調整弁を開放することにより、前記加圧空間部および前記負圧空間部の圧力を設定圧で維持するよう調整する制御部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、前記加圧側圧力調整経路および前記負圧側圧力調整経路は、それぞれインク循環中の前記加圧側圧力調整弁、前記負圧側圧力調整弁の開放時における空気の流量が、各印刷部の前記インクポンプの流量の合計と前記エアポンプの流量との合計以下の流量となる流路抵抗を有することにある。

本発明に係るインクジェット印刷装置の第１の特徴によれば、制御部は、加圧空間部および負圧空間部への設定圧の付与後において、加圧空間部および負圧空間部の圧力に応じて、加圧側圧力調整弁の開閉、負圧側圧力調整弁の開閉、およびエアポンプの駆動を制御し、エアポンプの駆動時には同時に加圧側圧力調整弁または負圧側圧力調整弁を開放することにより、加圧空間部および負圧空間部の圧力を設定圧で維持するよう調整する。これにより、インク循環中の加圧タンクおよび負圧タンクの液面変動に応じた加圧空間部および負圧空間部の圧力変動を抑制できる。この結果、ノズル圧変動を抑制できる。

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、加圧側圧力調整経路および負圧側圧力調整経路は、それぞれインク循環中の加圧側圧力調整弁、負圧側圧力調整弁の開放時における空気の流量が、各印刷部のインクポンプの流量の合計とエアポンプの流量との合計以下の流量となる流路抵抗を有する。これにより、加圧側圧力調整経路を介して加圧空間部から流出する空気の流量が過大になり加圧空間部に過度の圧力変動が生じることが抑えられる。また、負圧側圧力調整経路から負圧空間部へ流入する空気の流量が過大になり負圧空間部に過度の圧力変動が生じることが抑えられる。

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。 圧力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付与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、圧力付与部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。

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。

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。

圧力付与部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付与する。圧力付与部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、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は、請求項の加圧側圧力調整経路に相当する。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、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、合流管６７より細いパイプからなる。

より具体的には、加圧側圧力調整管５６は、後述するインク循環中の圧力維持制御における加圧側圧力調整弁５５の開放時の加圧側圧力調整管５６における空気の流量が、各印刷部２のインクポンプ２５の流量Ｑｉｐの合計とエアポンプ６５の流量Ｑａｐとの合計以下の流量となるような流路抵抗を有する。

ここで、インクポンプ２５の流量Ｑｉｐは、インクポンプ２５の駆動により負圧タンク２４から加圧タンク２１へインクが移動することによる加圧タンク２１の液面変動（液面上昇）に応じて移動する空気の流量に相当する。なお、これは、同時に負圧タンク２４の液面変動（液面下降）に応じて移動する空気の流量と同等である。

エアポンプ６５の流量Ｑａｐは、エアポンプ６５の駆動により負圧共通気室５８から加圧共通気室５１へ移動する空気の流量に相当する。エアポンプ６５の流量Ｑａｐは、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１を経由した負圧タンク２４へのインクの移動による負圧タンク２４の液面変動（液面上昇）に応じて移動する空気の流量Ｑｃと、インク補給部１３からのインク補給による負圧タンク２４の液面変動（液面上昇）に応じて移動する空気の流量Ｑｓとの合計以上の流量である。エアポンプ６５の流量Ｑａｐが流量Ｑｃと流量Ｑｓとの合計以上であるのは、エアポンプ６５による圧力調整において、負圧タンク２４へのインクの流入による液面変動が最大の場合における圧力変動に対応可能とするためである。

なお、加圧タンク２１に対しては、インク補給部１３からのインク補給はない。また、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１を経由した負圧タンク２４へのインクの移動による加圧タンク２１の液面変動（液面降下）に応じて移動する空気の流量は、上述した流量Ｑｃと同等である。このため、エアポンプ６５の流量Ｑａｐが流量Ｑｃと流量Ｑｓとの合計以上であれば、加圧タンク２１からのインクの流出による液面変動が最大の場合における圧力変動にも対応可能である。

加圧側圧力調整管５６における空気の流量が、各印刷部２のインクポンプ２５の流量Ｑｉｐの合計とエアポンプ６５の流量Ｑａｐとの合計以下の流量であることは、加圧側圧力調整弁５５の開放時に加圧側圧力調整管５６から流出する空気の流量が、加圧共通気室５１および加圧タンク２１における最大の空気変動量以下であることを意味する。これにより、加圧側圧力調整管５６を介して加圧共通気室５１から流出する空気の流量が過大になり加圧共通気室５１および加圧タンク２１に過度の圧力変動が生じることが抑えられる。

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は、加圧側大気開放管５４と同様の流路抵抗が小さいパイプからなる。

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、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は、請求項の負圧側圧力調整経路に相当する。負圧側圧力調整管６３は、後述するインク循環中の圧力維持制御における負圧側圧力調整弁６２の開放時の負圧側圧力調整管６３における空気の流量が、各印刷部２のインクポンプ２５の流量Ｑｉｐの合計とエアポンプ６５の流量Ｑａｐとの合計以下の流量となるような流路抵抗を有する。具体的には、負圧側圧力調整管６３は、加圧側圧力調整管５６と同じパイプからなる。

負圧側圧力調整管６３における空気の流量が、各印刷部２のインクポンプ２５の流量Ｑｉｐの合計とエアポンプ６５の流量Ｑａｐとの合計以下の流量であることは、負圧側圧力調整弁６２の開放時に負圧側圧力調整管６３へ外部から流入する空気の流量が、負圧共通気室５８および負圧タンク２４における最大の空気変動量以下であることを意味する。これにより、負圧側圧力調整管６３から負圧共通気室５８へ流入する空気の流量が過大になり負圧共通気室５８および負圧タンク２４に過度の圧力変動が生じることが抑えられる。

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から加圧共通気室５１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６５の駆動により、加圧共通気室５１に正圧が付与されるとともに、加圧側連通管５２を介して加圧タンク２１に正圧が付与される。各印刷部２の加圧タンク２１の空気層３１、加圧共通気室５１、および各加圧側連通管５２により請求項の加圧空間部が構成される。また、エアポンプ６５の駆動により、負圧共通気室５８に負圧が付与されるとともに、負圧側連通管５９を介して負圧タンク２４に負圧が付与される。各印刷部２の負圧タンク２４の空気層３６、負圧共通気室５８、および各負圧側連通管５９により請求項の負圧空間部が構成される。

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。

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は、加圧側大気開放弁５３、負圧側大気開放弁６０が開放されると瞬時に加圧共通気室５１、負圧共通気室５８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。

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、インク循環部１２においてインク循環を循環させつつ、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。インク循環を行う際、制御部５は、エアポンプ６５を駆動させて加圧タンク２１に正圧である設定圧Ｐｋ、負圧タンク２４に負圧である設定圧Ｐｆを付与する。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圧力として予め設定されたものである。設定圧Ｐｋ，Ｐｆの付与後のインク循環中は、制御部５は、後述する圧力維持制御により、加圧タンク２１および負圧タンク２４の圧力を設定圧Ｐｋ，Ｐｆで維持するよう調整する。

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３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３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３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４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３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、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５８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、エアポンプ６５を起動させる。これにより、負圧共通気室５８および負圧タンク２４が減圧され、加圧共通気室５１および加圧タンク２１が加圧される。

次いで、ステップＳ４において、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の検出値に基づき、加圧タンク２１および負圧タンク２４の圧力が、それぞれの設定圧Ｐｋ，Ｐｆになったか否かを判断する。加圧タンク２１および負圧タンク２４の圧力が設定圧Ｐｋ，Ｐｆ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。

ここで、インクジェット印刷装置１では、加圧タンク２１および負圧タンク２４が同時にそれぞれの設定圧Ｐｋ，Ｐｆに到達するように、加圧タンク２１、負圧タンク２４、加圧共通気室５１、負圧共通気室５８等の容積が設計されているものとする。

加圧タンク２１および負圧タンク２４の圧力がそれぞれの設定圧Ｐｋ，Ｐｆ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、エアポンプ６５を停止する。

このようにして、加圧タンク２１に正圧が付与され、負圧タンク２４に負圧が付与されることで、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へインクが流れる。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、前述の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る。

次いで、ステップＳ６において、制御部５は、圧力維持制御を開始する。圧力維持制御は、インク循環中における加圧タンク２１および負圧タンク２４の圧力を設定圧Ｐｋ，Ｐｆで維持するための、加圧側圧力調整弁５５、負圧側圧力調整弁６２、およびエアポンプ６５の制御である。圧力維持制御の詳細は後述する。

次いで、ステップＳ７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。

ここで、インクジェットヘッド１１が吐出動作を行うと、インクジェットヘッド１１が発熱し、その影響でインクの温度が上昇する。これに対し、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。

印刷ジョブの実行開始後、ステップＳ８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Ｓ８：ＮＯ）、制御部５は、ステップＳ８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Ｓ８：ＹＥＳ）、ステップＳ９において、制御部５は、圧力維持制御を終了する。

次いで、ステップＳ１０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を開放する。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を介して大気開放され、負圧タンク２４が負圧共通気室５８を介して大気開放される。

次いで、ステップＳ１１において、制御部５は、液面維持制御を終了する。これにより一連の動作が終了し、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３のステップＳ６で開始される圧力維持制御について説明する。

インク循環中は、前述のように加圧タンク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へインクが流れる。また、印刷ジョブの実行中は、インクジェットヘッド１１からのインクの吐出により、循環するインク量が減少する。これに対し、前述の液面維持制御により、加圧タンク２１および負圧タンク２４の液面が維持される。しかし、液面維持制御を行っても、加圧タンク２１および負圧タンク２４では、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におけるオン／オフのヒステリシス分の液面変動が生じる。圧力維持制御は、この液面変動による加圧タンク２１および負圧タンク２４の圧力変動を抑制するためのものである。

具体的には、制御部５は、設定圧Ｐｋ，Ｐｆの設定後、加圧側圧力センサ５７により検出される加圧タンク２１の圧力が加圧側上限値Ｐｋｈまで上昇すると、加圧側圧力調整弁５５を開放する。加圧側上限値Ｐｋｈは、設定圧Ｐｋより所定値だけ高い値である。加圧側圧力調整弁５５を開放することで、加圧共通気室５１および加圧タンク２１の圧力が低下する。

また、加圧タンク２１の圧力が加圧側下限値Ｐｋｌまで低下すると、制御部５は、エアポンプ６５を駆動させる。また、それと同時に、制御部５は、負圧側圧力調整弁６２を開放する。加圧側下限値Ｐｋｌは、設定圧Ｐｋより所定値だけ低い値である。エアポンプ６５の駆動により、加圧タンク２１の圧力が上昇する。また、負圧側圧力調整弁６２を開放することで、エアポンプ６５の駆動による負圧共通気室５８および負圧タンク２４の圧力低下が抑えられる。

また、負圧タンク２４の圧力が負圧側下限値Ｐｆｌまで低下すると、制御部５は、負圧側圧力調整弁６２を開放する。負圧側下限値Ｐｆｌは、設定圧Ｐｆより所定値だけ低い値である。負圧側圧力調整弁６２を開放することで、負圧共通気室５８および負圧タンク２４の圧力が上昇する。

また、負圧タンク２４の圧力が負圧側上限値Ｐｆｈまで上昇すると、制御部５は、エアポンプ６５を駆動させる。また、それと同時に、制御部５は、加圧側圧力調整弁５５を開放する。負圧側上限値Ｐｆｈは、設定圧Ｐｆより所定値だけ高い値である。エアポンプ６５の駆動により、負圧タンク２４の圧力が低下する。また、加圧側圧力調整弁５５を開放することで、エアポンプ６５の駆動による加圧共通気室５１および加圧タンク２１の圧力上昇が抑えられる。

このように、加圧タンク２１および負圧タンク２４の圧力に応じて加圧側圧力調整弁５５の開閉、負圧側圧力調整弁６２の開閉、およびエアポンプ６５の駆動を制御することで、加圧タンク２１および負圧タンク２４の圧力変動が抑えられる。

例えば、図５の時刻ｔ１において、加圧タンク２１の圧力が加圧側上限値Ｐｋｈまで上昇すると、制御部５は、加圧側圧力調整弁５５を開放する。これにより、加圧側圧力調整管５６を通って加圧共通気室５１から外部へ空気が流出することで、加圧共通気室５１および加圧タンク２１の圧力が低下する。時刻ｔ２において、加圧タンク２１の圧力が設定圧Ｐｋまで低下すると、制御部５は、加圧側圧力調整弁５５を閉鎖する。

時刻ｔ３において、加圧タンク２１の圧力が加圧側下限値Ｐｋｌまで低下すると、制御部５は、エアポンプ６５を起動させる。また、制御部５は、エアポンプ６５の起動と同時に負圧側圧力調整弁６２を開放する。エアポンプ６５の駆動により加圧共通気室５１に空気が流入することで、加圧共通気室５１および加圧タンク２１の圧力が上昇する。このとき、エアポンプ６５の駆動により負圧共通気室５８から空気が吸引されるが、負圧側圧力調整管６３から空気が流入することで、負圧共通気室５８および負圧タンク２４の圧力低下は抑えられる。時刻ｔ４において、加圧タンク２１の圧力が設定圧Ｐｋまで上昇すると、制御部５は、エアポンプ６５を停止させるとともに、負圧側圧力調整弁６２を閉鎖する。

時刻ｔ５において、負圧タンク２４の圧力が負圧側下限値Ｐｆｌまで低下すると、制御部５は、負圧側圧力調整弁６２を開放する。これにより、負圧側圧力調整管６３を通って負圧共通気室５８へ外部から空気が流入することで、負圧共通気室５８および負圧タンク２４の圧力が上昇する。時刻ｔ６において、負圧タンク２４の圧力が設定圧Ｐｆまで上昇すると、制御部５は、負圧側圧力調整弁６２を閉鎖する。

時刻ｔ７において、負圧タンク２４の圧力が負圧側上限値Ｐｆｈまで上昇すると、制御部５は、エアポンプ６５を起動させる。また、制御部５は、エアポンプ６５の起動と同時に加圧側圧力調整弁５５を開放する。エアポンプ６５の駆動により負圧共通気室５８から空気が流出することで、負圧共通気室５８および負圧タンク２４の圧力が低下する。このとき、エアポンプ６５の駆動により加圧共通気室５１に空気が流入するが、加圧側圧力調整管５６を通って加圧共通気室５１から外部へ空気が流出することで、加圧共通気室５１および加圧タンク２１の圧力上昇は抑えられる。時刻ｔ８において、負圧タンク２４の圧力が設定圧Ｐｆまで低下すると、制御部５は、エアポンプ６５を停止させるとともに、加圧側圧力調整弁５５を閉鎖する。

以上説明したように、インクジェット印刷装置１では、制御部５は、加圧タンク２１および負圧タンク２４に設定圧Ｐｋ，Ｐｆを付与した後、圧力維持制御を行う。具体的には、制御部５は、加圧タンク２１および負圧タンク２４の圧力に応じて加圧側圧力調整弁５５の開閉、負圧側圧力調整弁６２の開閉、およびエアポンプ６５の駆動を制御し、エアポンプ６５の駆動時には同時に加圧側圧力調整弁５５または負圧側圧力調整弁６２を開放することにより、加圧タンク２１および負圧タンク２４の圧力を設定圧Ｐｋ，Ｐｆで維持するよう調整する。

これにより、インクジェット印刷装置１は、インク循環中の加圧タンク２１および負圧タンク２４の液面変動に応じた圧力変動を抑制できる。この結果、ノズル圧変動を抑制できる。

また、インクジェット印刷装置１では、加圧側圧力調整管５６および負圧側圧力調整管６３は、それぞれインク循環中の圧力維持制御における加圧側圧力調整弁５５、負圧側圧力調整弁６２の開放時における空気の流量が、各印刷部２のインクポンプ２５の流量Ｑｉｐの合計とエアポンプ６５の流量Ｑａｐとの合計以下の流量となるような流路抵抗を有する。これにより、圧力維持制御において加圧側圧力調整管５６を介して加圧共通気室５１から流出する空気の流量が過大になり加圧タンク２１に過度の圧力変動が生じることが抑えられる。また、負圧側圧力調整管６３から負圧共通気室５８へ流入する空気の流量が過大になり負圧タンク２４に過度の圧力変動が生じることが抑えられる。

上記実施の形態では、４つの印刷部２を有するインクジェット印刷装置１について説明したが、印刷部２の数はこれに限らない。印刷部２は少なくとも１つあればよい。

印刷部２が１つの構成の場合、加圧側大気開放管５４および加圧側圧力調整管５６が加圧タンク２１の空気層３１に接続され、負圧側大気開放管６１および負圧側圧力調整管６３が負圧タンク２４の空気層３６に接続され、エアポンプ用配管６６の一端が加圧タンク２１の空気層３１に接続され、他端が負圧タンク２４の空気層３６に接続された構成でもよい。この場合、加圧タンク２１の空気層３１が請求項の加圧空間部に相当し、負圧タンク２４の空気層３６が請求項の負圧空間部に相当する。

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 圧力付与部
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

Claims (1)

1. インクを吐出するインクジェットヘッド、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、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、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、前記負圧タンクから前記加圧タンクへインクを送液するインクポンプ、および前記負圧タンクにインクを補給するインク補給部を有する少なくとも１つの印刷部と、
   前記各印刷部の前記加圧タンク内のインク液面上の空気層を含み、インク循環時に正圧が付与される加圧空間部と、
   前記各印刷部の前記負圧タンク内のインク液面上の空気層を含み、インク循環時に負圧が付与される負圧空間部と、
   前記負圧空間部から前記加圧空間部へ空気を送ることで前記加圧空間部に正圧を付与するとともに前記負圧空間部に負圧を付与するエアポンプと、
   前記加圧空間部に接続された加圧側圧力調整経路と、
   前記負圧空間部に接続された負圧側圧力調整経路と、
   前記加圧側圧力調整経路を開閉する加圧側圧力調整弁と、
   前記負圧側圧力調整経路を開閉する負圧側圧力調整弁と、
   インク循環を行う際、前記エアポンプを駆動させて前記加圧空間部および前記負圧空間部に設定圧をそれぞれ付与するとともに、設定圧の付与後は、前記加圧空間部および前記負圧空間部の圧力に応じて、前記加圧側圧力調整弁の開閉、前記負圧側圧力調整弁の開閉、および前記エアポンプの駆動を制御し、前記エアポンプの駆動時には同時に前記加圧側圧力調整弁または前記負圧側圧力調整弁を開放することにより、前記加圧空間部および前記負圧空間部の圧力を設定圧で維持するよう調整する制御部とを備え、
   前記加圧側圧力調整経路および前記負圧側圧力調整経路は、それぞれインク循環中の前記加圧側圧力調整弁、前記負圧側圧力調整弁の開放時における空気の流量が、各印刷部の前記インクポンプの流量の合計と前記エアポンプの流量との合計以下の流量となる流路抵抗を有する調整管により形成されていることを特徴とするインクジェット印刷装置。