WO2011065511A1 - 液体循環システム - Google Patents

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WO2011065511A1
WO2011065511A1 PCT/JP2010/071184 JP2010071184W WO2011065511A1 WO 2011065511 A1 WO2011065511 A1 WO 2011065511A1 JP 2010071184 W JP2010071184 W JP 2010071184W WO 2011065511 A1 WO2011065511 A1 WO 2011065511A1
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WO
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pressure
liquid
ink
flow path
common
Prior art date
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PCT/JP2010/071184
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English (en)
French (fr)
Inventor
誠一 横山
知巳 井川
Original Assignee
株式会社ミマキエンジニアリング
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid circulation system mounted on a droplet discharge device.
  • ink is supplied to an inkjet head from an ink cartridge that is detachably mounted.
  • This ink includes fine particles (such as metallic ink, pearl ink, and white ink) having a specific gravity different from that of a liquid component. Some of them contain pigments).
  • the fine particles contained in such an ink have a specific gravity larger than that of the liquid component, and are made of, for example, metal or ore.
  • a method of circulating ink may be used.
  • the ink can always be moved by circulating the ink, and the precipitation can be prevented by the stirring action by the flow. Further, with respect to the bubbles, the remaining bubbles can be carried to a predetermined bubble trap or an ink storage tank and removed.
  • the ink head value (pressure) of the ink jet head is adjusted in order to optimize the shape and flight trajectory of the ink droplets ejected from each nozzle of the ink jet head.
  • the ink supplied to each nozzle is formed into a meniscus having a predetermined shape.
  • the conventional liquid circulation system has a problem that it is expensive because a pressure sensor for measuring the pressure of the ink flow path and a complicated pressure adjusting device are frequently used.
  • the present invention performs the circulation prevention of the fine particles in the liquid and the removal of the bubbles in the liquid flow path by appropriately circulating the liquid at a low cost with a small number of parts without using an expensive pressure sensor. It is an object to provide a liquid circulation system that can be used.
  • a liquid circulation system is a liquid circulation system mounted on a droplet discharge device, and a droplet discharge head in which a common flow path communicating with a plurality of nozzles from which droplets are discharged is formed;
  • a second flow path for returning the liquid to the container a differential pressure generating means for pressurizing the liquid on one end side in the common flow path and depressurizing the liquid on the other end side in the common flow path;
  • a pressure regulator disposed between the means and one end of the common flow path to hold the liquid at one end of the common flow path at a first pressure; the differential pressure generating means and the other end of the common flow path The pressure difference between both ends of the common flow path is And having a differential pressure regulator to keep the pressure, the.
  • the second pressure which is the differential pressure at both ends of the common ink
  • the liquid is supplied from the liquid filling container to the one end portion of the common flow path of the droplet discharge head by the first flow path, and the common flow path is supplied by the second flow path. Since the liquid is reduced from the other end to the liquid filling container, the liquid filled in the liquid filling container passes through the liquid filling container, the first flow path, the common flow path, and the second flow path. It can circulate inside. Then, the pressure difference generating unit pressurizes the liquid on one end side in the common flow path, and depressurizes the liquid on the other end side in the common flow path, thereby generating a differential pressure at both ends of the common flow path. Can be made.
  • the liquid can be circulated in the liquid flow path that passes through the liquid filling container, the first flow path, the common flow path, and the second flow path, the composition such as the fine particles contained in the liquid is removed. While being able to stir, it is possible to suppress sedimentation and precipitation of the composition such as fine particles and to discharge bubbles. Further, by providing a pressure regulator between the differential pressure generating means and one end of the common flow path, even if the pressure generated by the differential pressure generating means fluctuates, the liquid at one end in the common flow path Can be maintained at a predetermined first pressure.
  • the differential pressure generating means by providing a differential pressure regulator between the differential pressure generating means and the other end of the common flow path, the pressure of the liquid on the other end side in the common flow path reduced by the differential pressure generating means is fluctuated.
  • the differential pressure at both ends of the common flow path can be maintained at a predetermined second pressure.
  • the differential pressure generating means does not need to use an expensive member such as a pressure sensor or complicated control, and the pressure regulator and the differential pressure regulator can use a simple structure. Cost can be reduced.
  • the differential pressure regulator cuts off the liquid flow when the pressure obtained by subtracting the pressure of the liquid at the other end of the common flow path from the pressure of the liquid at the one end of the common flow path becomes higher than the second pressure.
  • the liquid is preferably flowed when the pressure obtained by subtracting the pressure of the liquid at the other end of the common flow path from the pressure of the liquid at the one end of the common flow path is lower than the second pressure. In this way, when the pressure obtained by subtracting the pressure of the liquid at the other end of the common flow path from the pressure of the liquid at one end of the common flow path is higher than the second pressure, the flow of the liquid is blocked. Even if the pressure generated by the differential pressure generating means fluctuates, the pressure of the liquid at the other end relative to the pressure of the liquid at the one end in the common channel can be maintained at a predetermined differential pressure.
  • the pressure regulator blocks the flow of the liquid when the liquid at one end in the common flow path becomes higher than the first pressure, and the liquid at one end in the common flow path becomes lower than the first pressure. It is preferable to flow the liquid. In this way, when the liquid at one end in the common flow path becomes higher than the first pressure, the flow of the liquid is interrupted, so even if the pressure generated by the differential pressure generating means fluctuates, The liquid pressure at one end in the channel can be prevented from becoming lower than the first pressure, and the liquid pressure at one end in the common channel can be held at the first pressure.
  • the differential pressure regulator includes a first pressure chamber into which liquid to be reduced flows from the other end of the common flow path, and a communication hole that communicates with the first pressure chamber.
  • a second pressure chamber in which liquid is discharged to a flow path communicating with the first pressure chamber, a third pressure chamber into which liquid supplied to one end of the common flow path flows, and a first pressure chamber and a third pressure chamber.
  • the force in the direction of closing the valve body exerted on the diaphragm by the differential pressure obtained by subtracting the pressure of the liquid flowing into the first pressure chamber from the pressure of the liquid flowing into the third pressure chamber When the force is greater than the pressure of the pressure adjusting spring that pushes the body in the opening direction, the valve body closes the communication hole and the supply of the liquid is stopped.
  • the force in the direction of closing the valve body exerted on the diaphragm by the differential pressure obtained by subtracting the pressure of the liquid flowing into the first pressure chamber from the pressure of the liquid flowing into the third pressure chamber pushes the valve body in the opening direction.
  • the valve element opens the communication hole and the supply of the liquid is resumed.
  • the pressurization regulator is formed with a common flow path formed with a first pressure chamber into which liquid flows from the liquid filling container via the pressurization side of the differential pressure generating unit, and a communication hole communicating with the first pressure chamber.
  • a second pressure chamber through which liquid is delivered to one end of the passage; a diaphragm separating the second pressure chamber from the surrounding atmosphere; a valve body connected to the diaphragm to open and close the communication hole; and a direction in which the communication hole is closed It is preferable to include a pressure regulating spring that biases the valve body.
  • the pressure in the second pressure chamber communicating with one end of the common flow path is a negative pressure, and therefore the diaphragm is connected to the second pressure chamber side from the outside at atmospheric pressure.
  • a force in the direction of opening the valve body is generated.
  • the force in the direction of opening the valve element exerted on the diaphragm by the liquid pressure in the second pressure chamber is smaller than the force of the pressure adjusting spring that pushes the valve element in the closing direction, the valve element closes the communication hole and Supply is stopped.
  • the pressurizing regulator introduces air adjusted to a predetermined pressure, and based on a comparison between the pressure of the air and the pressure of the liquid discharged to one end of the common flow path, It is good also as opening and closing.
  • the pressurizing regulator based on the pressure difference between the liquid discharged to one end of the common flow path and the gas of a predetermined set pressure, to switch between supply and stop of the liquid, by changing the set pressure of the gas,
  • the liquid pressure at one end in the common flow path can be easily changed, the degree of freedom of the set pressure is greatly improved, and the set pressure can be changed at once even when a plurality of pressurizing regulators are used.
  • the pressurizing regulator is formed with a first pressure chamber into which liquid flows from the liquid filling container and a communication hole communicating with the first pressure chamber, and the liquid is discharged to one end of the common flow path.
  • the valve body opens the communication hole and the supply of liquid is resumed. For this reason, the liquid can be passed and stopped mechanically without performing complicated control just by setting the pressure of the air flowing into the third pressure chamber.
  • the liquid pressure at one end can be maintained at the set pressure.
  • the first pressure and the second pressure are within a designated head range of the droplet discharge head, and the first pressure is a pressure that is higher than the central value of the designated head value of the droplet discharge head by a predetermined pressure.
  • the second pressure is preferably twice the predetermined pressure.
  • the differential pressure generating means pressurizes the liquid on one end side in the common flow path by the pressurizing bellows for pressurizing the liquid and the first tube pump for sending the liquid to the liquid droplet ejection head side.
  • the liquid on the other end side in the common flow path may be depressurized by the depressurizing bellows for depressurization and the second tube pump for sending the liquid to the liquid filling container side.
  • the pressurizing bellows and the first tube pump in the first flow path the one end side of the common flow path can be pressurized, and the pressure reducing bellows is provided in the second flow path.
  • the second tube pump By providing the second tube pump, the other end side of the common flow path can be depressurized.
  • the cost can be further reduced by circulating a liquid by generating a predetermined differential pressure at both ends of the common flow path with a simple configuration such as a bellows or a tube pump.
  • the differential pressure generating means pressurizes the liquid on one end side in the common flow path by the pressurizing bellows for pressurizing the liquid and the first tube pump for sending the liquid to the droplet discharge head side,
  • a difference in height may be provided between the droplet discharge head and the liquid filling container so that the pressure of the liquid at the other end of the channel is lower than the pressure of the liquid at the one end of the common flow path.
  • both the end portions of the common flow path can be provided by providing a pressure bellows, a first tube pump, and a pressure regulator in the first flow path, and providing a height difference between the droplet discharge head and the liquid filling container.
  • a differential pressure can be generated.
  • the differential pressure generating means may include a differential pressure generating pump that is provided in the first flow path or the second flow path and generates a differential pressure.
  • a predetermined differential pressure can be generated at both ends of the common flow path by providing a differential pressure generating pump in the first flow path or the second flow path.
  • the liquid is appropriately circulated at a low cost by using a small number of parts without using an expensive pressure sensor, thereby preventing precipitation of fine particles in the liquid and removing bubbles in the liquid flow path. be able to.
  • FIG. 3A and 3B are models of a pressure regulator.
  • FIG. 3A shows a state where the valve is closed, and FIG. 3B shows a state where the valve is opened.
  • 4A and 4B are models of a differential pressure regulator.
  • FIG. 4A shows a state where the valve is closed, and FIG. 4B shows a state where the valve is opened.
  • FIG. 8A and 8B are models of a pilot air type pressure regulator, FIG. 8A shows a state where the valve is closed, and FIG. 8B shows a state where the valve is opened.
  • the liquid circulation system according to the present invention is applied to an ink circulation system mounted on an ink jet printer which is a droplet discharge device.
  • the ink circulation system according to the present embodiment circulates ink in an ink flow path of an inkjet printer.
  • a liquid component such as metallic ink, pearl ink, white ink, or the like, in which fine particles having a specific gravity different from that of the liquid component such as a pigment is used.
  • the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ink circulation system according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an inkjet head.
  • the ink circulation system 1 according to the first embodiment includes an inkjet head 2, an ink cartridge 3, a supply flow path 4, a reduction flow path 5, a tube pump 6, and a tube pump 7. And a pressure bellows unit 8, a pressure reduction bellows unit 9, a pressure regulator 10, a differential pressure regulator 11, a branch flow path 12, and a high-speed circulation flow path 13.
  • the inkjet head 2 is for ejecting ink droplets. For this reason, as shown in FIG. 2, the inkjet head 2 is formed with a large number of nozzles 15 and a common ink flow path 16 communicating with all the nozzles 15.
  • the common ink channel 16 is a channel through which the ink supplied from the ink cartridge 3 to the inkjet head 2 flows.
  • the common ink flow path 16 communicates with all the nozzles 15 formed in the inkjet head 2, and distributes and supplies the ink supplied from the ink cartridge 3 to the inkjet head 2 to each nozzle 15.
  • An inlet 16a for introducing the ink supplied from the supply channel 4 into the common ink channel 16 is formed at one end of the common ink channel 16, and the common ink channel 16 has a common ink at the other end.
  • An outlet 16 b for discharging the ink supplied to the flow path 16 to the reduction flow path 5 is formed.
  • the inlet 16 a and outlet 16 b are formed at both ends of the common ink flow path 16. For this reason, the ink introduced from the inlet 16a flows from one end to the other end of the common ink flow path 16 and is discharged from the outlet 16b.
  • Each nozzle 15 discharges the ink supplied from the common ink flow path 16 as a predetermined amount of ink droplets.
  • Each nozzle 15 is formed in a minute tubular shape.
  • Each nozzle 15 is formed with a chamber 15a having a partially enlarged diameter.
  • a piezoelectric element (not shown) that pressurizes the inside of the chamber 15a is attached to the chamber 15a. When the inside of the chamber 15 a is pressurized by driving this piezoelectric element, a predetermined amount of ink is pushed out from the chamber 15 a and ink droplets of a predetermined size are ejected from the tip of each nozzle 15.
  • the ink head value is adjusted so that the ink does not leak from each nozzle 15, and the ink supplied to each nozzle 15 is held in a negative pressure state. Further, in order to optimize the shape and flight trajectory of the ink droplets ejected from each nozzle 15, the ink head value is adjusted to form the ink supplied to each nozzle 15 into a meniscus having a predetermined shape. is doing.
  • the inkjet head 2 configured in this way is mounted on a carriage (not shown) that is mounted so as to be movable in the scanning direction.
  • the inkjet head 2 prints an image or the like on a recording medium installed on a platen (not shown) by ejecting ink droplets when the carriage moves in the scanning direction.
  • the ink cartridge 3 is an ink container filled with ink to be supplied to the inkjet head 2.
  • the ink cartridge 3 is arranged at an arbitrary height regardless of the designated water head value.
  • the supply flow path 4 is configured by an elongated tubular member (tube), and the flow path for supplying the ink filled in the ink cartridge 3 to the inkjet head 2 by communicating the ink cartridge 3 and the inkjet head 2. It is.
  • the supply flow path 4 is constituted by an elongated tubular member (tube).
  • a tube pump 6, a pressure bellows unit 8, and a pressure regulator 10 are attached to the supply channel 4 between the ink cartridge 3 and the inkjet head 2.
  • the supply flow path 4 includes a communication channel between the ink cartridge 3 and the tube pump 6, a communication channel between the tube pump 6 and the pressure bellows unit 8, a pressure bellows unit 8 and a pressure regulator 10. Are connected to each other, and the pressure regulator 10 and the inkjet head 2 are connected to each other.
  • the reduction flow path 5 is configured by an elongated tubular member (tube), and the flow path for reducing the ink charged in the inkjet head 2 to the ink cartridge 3 by communicating the inkjet head 2 and the ink cartridge 3. It is.
  • a differential pressure regulator 11, a pressure reducing bellows unit 9, and a tube pump 7 are attached to the reduction flow path 5 between the inkjet head 2 and the ink cartridge 3.
  • the reduction channel 5 communicates the inkjet head 2 and the differential pressure regulator 11, communicates the differential pressure regulator 11 and the decompression bellows unit 9, and the decompression bellows unit 9 and the tube pump 7. Are connected to each other, and the tube pump 7 and the ink cartridge 3 are connected to each other.
  • the branch flow path 12 communicates the supply flow path 4 and the differential pressure regulator 11 disposed between the pressure regulator 10 and the inlet 16 a of the common ink flow path 16, and ink output from the pressure regulator 10. Is a flow path for diverting the pressure to the differential pressure regulator 11.
  • the branch flow path 12 is comprised by the elongate tubular member (tube) similarly to the supply flow path 4 and the reduction
  • the tube pump 6 is a liquid feeding device that feeds ink in the supply flow path 4 toward the inkjet head 2 side.
  • the tube pump 6 includes an internal tube (not shown) and a built-in roller that rotates while crushing the tube, and supply channels 4 are connected to both ends of the built-in tube. For this reason, by rotating the built-in roller while crushing the built-in tube of the tube pump 6, the ink supplied from the ink cartridge 3 to the supply channel 4 can be forcibly sent to the inkjet head 2 side.
  • the tube pump 6 can adjust the flow rate of the ink flowing through the supply flow path 4 by adjusting the rotation speed of the built-in roller.
  • the tube pump 7 is a liquid feeding device that sends out the ink in the reduction flow path 5 toward the ink cartridge 3 side.
  • the tube pump 7 includes an internal tube (not shown) and a built-in roller that rotates while crushing the tube, and a reduction flow path 5 is connected to both ends of the built-in tube. For this reason, by rotating the built-in roller while crushing the built-in tube of the tube pump 7, the ink discharged from the common ink channel 16 to the reduction channel 5 can be forcibly sent out to the ink cartridge 3 side.
  • the tube pump 7 can adjust the flow rate of the ink flowing in the reduction flow path 5 by adjusting the rotation speed of the built-in roller.
  • the pressurizing bellows unit 8 includes a metal bellows 8a formed of a bellows-like expansion tube, and a micro switch 8b provided on the top of the metal bellows 8a and switched on and off by the expansion and contraction of the metal bellows 8a. It is arranged between the tube pump 6 and the pressure regulator 10.
  • the micro switch 8b is interlocked with the tube pump, and is in the OFF position when the metal bellows 8a is extended, and is in the ON position when the metal bellows 8a is contracted.
  • the metal bellows 8a is made of, for example, stainless steel.
  • the metal bellows 8 a is stretched by forcibly feeding ink from the tube pump 6. Then, when the metal bellows 8a is extended to a predetermined length, the microswitch 8b is turned off and the driving of the tube pump 6 is stopped. Then, since the stretched metal bellows 8a is contracted by the restoring force, the ink flowing through the supply flow path 4 is pressurized. When the metal bellows 8a is contracted to a predetermined length, the microswitch 8b is turned on and the driving of the tube pump 6 is resumed. Thus, the ink flowing through the supply flow path 4 is pressurized by the expansion and contraction of the metal bellows 8a.
  • the pressure bellows unit 8 can adjust the pressure value for pressurizing the ink flowing through the supply flow path 4 by adjusting the spring constant of the metal bellows 8a.
  • the pressure bellows unit 8 pressurizes the ink flowing through the supply flow path 4 to 5000 to 20000 Pa ( ⁇ 500 to 2000 mmH 2 O), for example, by setting the spring constant of the metal bellows 8a.
  • the decompression bellows unit 9 includes a metal bellows 9a formed of a bellows-like expansion tube, and a micro switch 9b that is provided on the top of the metal bellows 9a and can be switched ON / OFF by expansion / contraction of the metal bellows 9a. It is arranged between the differential pressure regulator 11 and the tube pump 7.
  • the micro switch 9b is interlocked with the tube pump and is in the ON position when the metal bellows 9a is extended, and is in the OFF position when the metal bellows 9a is contracted.
  • the metal bellows 9a is made of, for example, stainless steel.
  • the metal bellows 9 a is contracted by forcibly sucking ink from the tube pump 7. Then, when the metal bellows 9a is contracted to a predetermined length, the microswitch 9b is turned off and the driving of the tube pump 7 is stopped. Then, since the contracted metal bellows 8a is extended by the restoring force, the ink flowing through the reduction flow path 5 is decompressed. When the metal bellows 8a extends to a predetermined length, the microswitch 9b is turned on, and the driving of the tube pump 7 is resumed. In this way, the ink flowing through the reduction flow path 5 is decompressed by the expansion and contraction of the metal bellows 9a.
  • the pressure-reducing bellows unit 9 can adjust the pressure value for depressurizing the ink flowing through the reduction flow path 5 by adjusting the spring constant of the metal bellows 9a.
  • the pressure-reducing bellows unit 9 reduces the pressure of the ink flowing through the reduction flow path 5 to ⁇ 5000 to ⁇ 20000 Pa, for example, by setting the spring constant of the metal bellows 9a.
  • the pressure regulator 10 is a regulator that is disposed between the pressure bellows unit 8 and the inkjet head 2 and holds the inlet 16a of the common ink flow path 16 below a predetermined set pressure.
  • the pressure regulator 10 is also referred to as a pressure damper.
  • FIGS. 3A and 3B are models of a pressure regulator, FIG. 3A shows a state where the valve is closed, and FIG. 3B shows a state where the valve is opened.
  • the pressurizing regulator 10 includes an ink in the first pressure chamber 10a into which the ink supplied from the ink cartridge 3 flows and the inlet 16a of the common ink channel 16 that is covered with the diaphragm 10c. Is formed in the second pressure chamber 10b. Note that the outside of the diaphragm 10c covering the second pressure chamber 10b is exposed to atmospheric pressure.
  • the pressurizing regulator 10 is formed with a through hole 10d through which the first pressure chamber 10a and the second pressure chamber 10b communicate with each other and ink flows from the first pressure chamber 10a to the second pressure chamber 10b.
  • a valve body 10e for opening and closing the through hole 10d is inserted into the through hole 10d.
  • One end of the valve body 10e is connected to the diaphragm 10c so as to be movable, and the other end is formed with a valve 10f that closes the through hole 10d from the first pressure chamber 10a side.
  • the first pressure chamber 10a is provided with a sealing O-ring 10h at a position corresponding to the valve 10f. And this valve body 10e is urged
  • the pressure adjusting spring 10g can be expanded and contracted by an adjusting screw (not shown).
  • the pressure of ink flowing into the first pressure chamber 10a is P1in
  • the pressure of ink flowing out of the second pressure chamber 10b is P1out
  • the area of the diaphragm 10c is A1
  • the biasing force of the pressure adjusting spring 10g is F1.
  • the pressure P1out of the ink flowing out from the second pressure chamber 10b is a negative pressure in order to make the shape of the ink supplied to each nozzle a predetermined meniscus shape.
  • the pressure P1out is a negative pressure
  • the force obtained by multiplying P1out by the area A1 is a force in the direction of opening the valve body 10e (rightward in FIGS. 3A and 3B).
  • the urging force F1 of the pressure adjusting spring 10g is a force in the direction of closing the valve body 10e (leftward in FIGS. 3A and 3B).
  • the pressure P1in in order to control the pressure P1in to a constant pressure by opening and closing the valve 10f, the pressure P1in needs to be equal to or higher than the pressure P1out, and the pressure P1in is preferably set to a value sufficiently higher than the pressure P1out.
  • the pressure regulator 10 also generates a pressure obtained by multiplying the force of the pressure P1in acting on the valve 10f by the area of the valve 10f. However, since the area of the valve 10f is usually small, this force Can be ignored.
  • the opening and closing of the valve 10f is repeated while the pressure P1in is equal to or higher than the pressure P1out, so that the pressure P1out is maintained substantially constant although there is some variation.
  • the pressure P1out held by the pressure regulator 10 becomes the set pressure of the pressure regulator 10.
  • the set pressure of the pressure regulator 10 is determined based on the urging force F1 of the pressure adjusting spring 10g and the area A1 of the diaphragm 10c. Therefore, the setting of the pressure regulator 10 is adjusted by adjusting the strength of the pressure adjusting spring 10g. The pressure can be adjusted.
  • the set pressure of the pressurizing regulator 10 is set to the center value + ⁇ (first pressure) of the designated head value. Then, since the pressure P1out of the ink output from the second pressure chamber 10b is held at the center value + ⁇ of the designated head value by opening and closing the valve 10f, the ink pressure of the inlet 16a communicated with the second pressure chamber 10b is also increased. It is held at the center value + ⁇ of the specified head value.
  • the differential pressure regulator 11 is a regulator that is disposed between the pressure-reducing bellows unit 9 and the inkjet head 2 and holds the ink differential pressure between the inlet 16a and the outlet 16b within a predetermined range.
  • the differential pressure regulator 11 includes a first pressure chamber 11a into which ink that is reduced from the outlet 16b of the inkjet head 2 flows, and a second pressure chamber 11b through which ink flows out to the ink cartridge 3. And a third pressure chamber 11c that is connected to the branch flow path 12 and into which the ink supplied to the inlet 16a of the inkjet head 2 flows is formed.
  • the first pressure chamber 11a and the third pressure chamber 11c It is partitioned by a diaphragm 11d.
  • the differential pressure regulator 11 has a through hole 11e through which ink flows between the first pressure chamber 11a and the second pressure chamber 11b, and a valve body 11f that opens and closes the through hole 11e.
  • One end of the valve body 11f is connected to the diaphragm 11d so as to be movable, and the other end is formed with a valve 11g that closes the through hole 11e from the first pressure chamber 11a side.
  • a sealing O-ring 11i is attached at a position corresponding to the valve 11g. And this valve body 11f is urged
  • the pressure adjusting spring 11h can be expanded and contracted by an adjusting screw (not shown).
  • the pressure of the ink flowing into the first pressure chamber 11a is P2inA
  • the pressure of the ink flowing into the third pressure chamber 11c is P2inB
  • the pressure of the ink output from the second pressure chamber 11b is P2out
  • the area of the diaphragm 11d is A2 and the urging force of the pressure adjusting spring 11h are F2.
  • the pressure P2inB of the ink flowing into the third pressure chamber 11c is equal to the pressure of the ink in the inlet 16a in the common ink flow path 16.
  • the pressure P2inA of the ink flowing into the first pressure chamber 11a is a negative pressure in order to make the shape of the ink supplied to each nozzle a predetermined meniscus shape.
  • the force obtained by multiplying the value obtained by subtracting the pressure P2inA from the pressure P2inB by the area A2 is the force in the direction of opening the valve body 11f (leftward in FIGS. 4A and 4B). It becomes.
  • the force obtained by multiplying the value obtained by subtracting the pressure P2inA from the pressure P2inB by the area A2 is a force in the direction of closing the valve body 11f (rightward in FIGS. 4A and 4B).
  • the urging force F2 of the pressure adjusting spring 11h is a force in the direction of opening the valve body 11f (leftward in FIGS. 4A and 4B).
  • the pressure P2out in order to control the pressure P2inA to a constant pressure by opening and closing the valve 11g, the pressure P2out needs to be equal to or lower than the pressure P2inA, and the pressure P2out is preferably set to a value sufficiently lower than the pressure P1inA.
  • the differential pressure regulator 11 also generates a pressure obtained by multiplying the force of the pressure P2out acting on the valve 11g by the area of the valve 11g, but this force is usually small because the area of the valve 11g is small. Can be ignored.
  • the differential pressure between the pressure P2inA and the pressure P2inB is maintained substantially constant although there is some variation. Then, the differential pressure between the pressure P2inA and the pressure P2inB held by the differential pressure regulator 11 becomes the set pressure of the differential pressure regulator 11. Since the set pressure of the differential pressure regulator 11 is determined based on the urging force F2 of the pressure adjusting spring 11h and the area A2 of the diaphragm 11d, the setting of the differential pressure regulator 11 is adjusted by adjusting the strength of the pressure adjusting spring 11h. The pressure can be adjusted.
  • the set pressure of the differential pressure regulator 11 configured as described above is set to 2 ⁇ (second pressure).
  • the ink pressure P2inA input to the first pressure chamber 11a is changed to the designated head value by opening and closing the valve 11g. Is held at the center value ⁇ .
  • the ink pressure in the outlet 16b communicated with the first pressure chamber 11a is also maintained at the central value ⁇ of the designated head value.
  • the differential pressure 2 ⁇ generated by the differential pressure regulator 11 is preferably set to a value at which the ink circulates to such an extent that the fine particles contained in the liquid component of the ink are stirred. It is preferable to set the value within the range of the meniscus shape maintenance strength that does not break the ink meniscus shape.
  • the differential pressure 2 ⁇ generated at both ends of the common ink flow path 16 by the differential pressure regulator 11 is set to 100 Pa, for example.
  • the set pressure of the pressurizing regulator 10 is the center value of the designated head value + 50 Pa, and the set pressure of the differential pressure regulator 11 is 100 Pa.
  • the pressure regulator 10 needs to set the pressure P1in of the ink flowing into the first pressure chamber 10a to be equal to or higher than the pressure P1out of the ink output from the second pressure chamber 10b, the pressure generated by the pressure bellows unit 8 is increased. Is, for example, 5000 to 20000 Pa. As a result, the pressure P1in of the ink flowing into the first pressure chamber 10a becomes 5000 to 20000 Pa.
  • the differential pressure regulator 11 needs to keep the pressure P2out of the ink output from the second pressure chamber 11b below the pressure P2inA of the ink flowing into the first pressure chamber 11a, the pressure generated by the pressure-reducing bellows unit 9 Is, for example, ⁇ 5000 to ⁇ 20000 Pa. As a result, the pressure P2out of the ink flowing out from the second pressure chamber 11b becomes ⁇ 5000 to ⁇ 20000 Pa.
  • the pressure applied to the ink fluctuates due to the ON / OFF switching hysteresis of the micro switch 8b.
  • the pressure regulator 10 detects the pressure of the ink output from the second pressure chamber 10b. Since P1out is held at the center value + ⁇ of the designated head value, the pressure of the inlet 16a can be held at the center value + ⁇ of the designated head value even if the pressure fluctuation by the pressurizing bellows unit 8 occurs.
  • the differential pressure regulator 11 has a substantially differential pressure between the pressure P2inA and the pressure P2inB. Since the pressure is maintained constant, the pressure in the outlet 16b can be maintained at the central value ⁇ of the designated water head value even if the pressure fluctuation by the pressure reducing bellows unit 9 occurs.
  • the high-speed circulation flow path 13 is composed of an elongated tubular member (tube), and bypasses the ink-jet head 2, the pressure regulator 10, and the differential pressure regulator 11, and the ink cartridge 3, the tube pump 6, the tube pump 7, This is a flow path for forcibly circulating ink at high speed in the ink flow path passing through the pressure bellows unit 8 and the pressure reduction bellows unit 9.
  • the high-speed circulation flow path 13 is formed of an elongated tubular member (tube), like the supply flow path 4 and the reduction flow path 5. One end of the high-speed circulation channel 13 is connected between the pressure bellows unit 8 and the pressure regulator 10 in the supply channel 4, and the other end of the high-speed circulation channel 13 is connected to the reduction channel 5.
  • the pressure reducing bellows unit 9 and the differential pressure regulator 11 are connected.
  • the high-speed circulation channel 13 can be opened and closed by a solenoid valve (not shown).
  • a solenoid valve not shown.
  • the ink bypasses the inkjet head 2, the pressure regulator 10, and the differential pressure regulator 11, and the ink cartridge 3, the tube pump 6, the tube pump 7, and the pressure bellows unit. 8 and the pressure reducing bellows unit 9 can be circulated in the ink flow path.
  • the operation of the ink circulation system 1 includes a normal circulation operation performed at normal time and a high-speed circulation operation, and will be sequentially described below.
  • the normal circulation operation is performed by driving the tube pump 6, the tube pump 7, the microswitch 8 b of the pressurizing bellows unit 8, and the microswitch 9 b of the depressurizing bellows unit 9 by a control unit (not shown).
  • the high-speed circulation channel 13 is closed.
  • the ink in the supply flow path 4 is sent out toward the inkjet head 2 side by the tube pump 6. Further, the ink sent out by the tube pump 6 is pressurized by the pressure bellows unit 8 to, for example, 5000 to 20000 Pa. As a result, the ink filled in the ink cartridge 3 is pumped toward the inlet 16a, and the ink on the inlet 16a side of the inkjet head 2 in the supply flow path 4 is pressurized to, for example, 5000 to 20000 Pa.
  • the pressurizing regulator 10 the ink pressure-fed by the tube pump 6 and the pressurizing bellows unit 8 flows into the first pressure chamber 10a.
  • the valve 10f opens the through hole 10d.
  • the ink that has flowed into the first pressure chamber 10a flows out of the second pressure chamber 10b, and the ink is supplied to the inlet 16a.
  • the valve 10f closes the through hole 10d. Thereby, the flow of ink from the first pressure chamber 10a to the second pressure chamber 10b is blocked, and the supply of ink to the inlet 16a is stopped.
  • the ink supplied to the inlet 16a is designated as the set pressure by opening and closing the valve 10f based on the relationship between the pressure P1out of the ink flowing out from the second pressure chamber 10b to the inlet 16a and the center value of the designated head value. It is held at the center value of the head value + ⁇ .
  • the ink in the reduction flow path 5 is sent out toward the ink cartridge 3 by the tube pump 7, and the pressure on the outlet 16 b side of the inkjet head 2 in the reduction flow path 5 is reduced by, for example, ⁇
  • the pressure is reduced to 5000 to ⁇ 20000 Pa.
  • the ink discharged from the outlet 16b flows into the first pressure chamber 11a, and the ink flowing into the inlet 16a flows into the third pressure chamber 11c. Then, when the ink supplied to the inlet 16a reaches the outlet 16b via the common ink channel 16, the pressure in the first pressure chamber 11a increases.
  • the valve 11g becomes the through hole. 11e is opened.
  • the ink discharged from the outlet 16 b flows from the first pressure chamber 11 a into the second pressure chamber 11 b and is sent out by the tube pump 7 and the pressure-reducing bellows unit 9.
  • the valve 11g penetrates. The hole 11e is closed. Thereby, the flow of ink from the first pressure chamber 11a to the second pressure chamber 11b is blocked, and the discharge of ink from the outlet 16b is stopped.
  • the ink flows in the common ink flow path 16 from the inlet 16a toward the outlet 16b by the 2 ⁇ differential pressure generated between the inlet 16a and the outlet 16b.
  • the ink stored in the ink cartridge 3 is supplied to the supply flow path 4, the tube pump 6, the supply flow path 4, the pressure bellows unit 8, the supply flow path 4, the pressure regulator 10, the supply flow path 4, and the inkjet head.
  • the common ink channel 16, the reduction channel 5, the differential pressure regulator 11, the reduction channel 5, the decompression bellows unit 9, the reduction channel 5, the tube pump 7, the reduction channel 5, and the ink cartridge 3 are circulated.
  • the high-speed circulation operation is to fill the ink flow path with ink and to stir the composition such as fine particles contained in the ink at regular intervals or at any time, such as when starting up an ink jet printer or during maintenance. Done.
  • the solenoid valve for opening and closing the high-speed circulation channel 13 is driven and controlled to open the high-speed circulation channel 13.
  • the ink flows through the high-speed circulation flow path 13, so that the ink bypasses the inkjet head 2, the pressure regulator 10, and the differential pressure regulator 11, and the ink cartridge 3, the tube pump 6, the tube pump 7, Ink can circulate in the ink flow path passing through the bellows unit 8 and the pressure-reducing bellows unit 9.
  • the tube pump 6, the tube pump 7, the micro switch 8b of the pressure bellows unit 8 and the micro switch 9b of the pressure bellows unit 9 are driven and controlled.
  • the tube pump 6 and the tube pump 7 are rotated at a higher speed than during normal circulation operation.
  • the ink circulates at high speed in the ink flow path that passes through the ink cartridge 3, the tube pump 6, the tube pump 7, the pressurizing bellows unit 8, and the decompression bellows unit 9.
  • the composition such as fine particles contained in the ink can be sufficiently stirred, Sedimentation and precipitation can be suppressed.
  • the bypass circulation path can always be strongly stirred by always opening the high-speed circulation flow path 13 and the pressure difference on the inkjet head 2 side from the high-speed circulation flow path 13 becomes a normal pressure difference. This is suitable for the case of ink that easily precipitates.
  • the ink is supplied from the ink cartridge 3 to the inlet 16 a of the common ink flow path 16 by the supply flow path 4, and the reduction flow path 5 Since ink is reduced from the outlet 16 b of the common ink channel 16 to the ink cartridge 3, the ink stored in the ink cartridge 3 passes through the ink cartridge 3, the supply channel 4, the common ink channel 16, and the reduction channel 5. It can circulate in the ink flow path through.
  • the tube pump 6 and the pressure bellows unit 8 pressurize the ink on the ink jet head 2 side in the supply channel 4, and the tube pump 7 and the pressure-reducing bellows unit 9 press the ink on the ink cartridge 3 side in the reduction channel 5.
  • a differential pressure can be generated at both ends of the common ink flow path 16. Accordingly, since the ink can be circulated in the ink flow path passing through the ink cartridge 3, the supply flow path 4, the common ink flow path 16 and the reduction flow path 5, the composition such as fine particles contained in the ink is agitated. It is possible to suppress sedimentation and precipitation of the composition such as the fine particles. In addition, bubbles remaining in the pipe can be flowed and removed appropriately.
  • the pressure regulator 10 or the differential pressure regulator 11 even if a differential pressure generating means that cannot perform pressure adjustment with high accuracy is employed, fluctuations in pressure applied to both ends of the common ink flow path are suppressed. Therefore, the ink can be circulated while maintaining the meniscus of the nozzle properly.
  • the differential pressure generating means does not need to use an expensive member such as a pressure sensor or complicated control, and the pressure regulator 10 and the differential pressure regulator 11 can use a simple structure, so that the ink circulation system. 1 can be reduced in cost.
  • the pressure regulator 10 is generated by the tube pump 6 and the pressure bellows unit 8 to block the ink flow when the ink in the inlet 16a in the common ink flow path 16 becomes higher than the central value + ⁇ of the designated head value. Even if the applied pressure fluctuates, the ink pressure of the inlet 16a in the common ink channel 16 is prevented from becoming lower than the center value + ⁇ of the designated head value, and the ink pressure of the inlet 16a in the common ink channel 16 is reduced. It can be held at the center value + ⁇ of the specified head value.
  • the pressure regulator 10 normally has a negative pressure in the second pressure chamber 10 b communicating with the inlet 16 a of the common ink flow path 16, and therefore the diaphragm 10 c has a second pressure from the outside that is atmospheric pressure.
  • a force in the direction of opening the valve body 10e is generated by being drawn toward the pressure chamber 10b.
  • the force in the direction of opening the valve body 10e exerted on the diaphragm 10c by the ink pressure in the first pressure chamber 10a becomes smaller than the force of the pressure adjusting spring 10g pushing the valve body 10e in the closing direction, the valve body 10e penetrates.
  • the ink supply is stopped by closing the hole 10d.
  • the differential pressure regulator 11 blocks the ink flow when the pressure obtained by subtracting the ink pressure at the outlet 16b in the common ink flow path 16 from the ink pressure at the inlet 16a in the common ink flow path 16 is higher than 2 ⁇ . Even if the pressure generated by the tube pump 7 and the pressure reducing bellows unit 9 fluctuates, the pressure of the ink in the outlet 16b with respect to the pressure of the ink in the inlet 16a in the common ink flow path 16 can be maintained at 2 ⁇ .
  • the differential pressure regulator 11 closes the valve body 11f exerted on the diaphragm 11d by a differential pressure obtained by subtracting the pressure of the ink flowing into the first pressure chamber 11a from the pressure of the ink flowing into the third pressure chamber 11c. Is greater than the force of the pressure adjusting spring 11h that pushes the valve body 11f in the opening direction, the valve body 11f closes the through hole 11e and the ink supply is stopped.
  • the force in the direction of closing the valve body 11f exerted on the diaphragm 11d by the differential pressure obtained by subtracting the pressure of the ink flowing into the first pressure chamber 11a from the pressure of the ink flowing into the third pressure chamber 11c is the valve body 11f.
  • the pressure generated in the inlet 16a by the pressure regulator 10 and the pressure generated in the outlet 16b by the differential pressure regulator 11 are set to a value sandwiching the center value of the designated head value, so that the common ink channel 16 Since the pressure average can be brought close to the center value of the designated water head value, it is possible to prevent the ink meniscus formed on each nozzle 15 of the inkjet head 2 from being broken.
  • the tube pump 6 and the pressure bellows unit 8 in the supply flow path 4, it is possible to pressurize the ink on the inlet 16 a side in the common ink flow path 16, and the tube pump 7 and the pressure reducing pressure in the reduction flow path 5.
  • the bellows unit 9 By providing the bellows unit 9, the ink on the outlet 16b side in the common ink flow path 16 can be decompressed. Thereby, a predetermined differential pressure can be generated at both ends of the common ink flow path 16.
  • the ink can be circulated by generating a predetermined differential pressure at both ends of the common ink flow path 16 with a simple configuration such as a bellows unit or a tube pump, thereby further reducing the cost.
  • the ink head 3 can be given a pressure at the center value of the designated head value without being restricted by the height position of the ink cartridge 3. Can be added. For this reason, by using the pressure bellows unit 8 and the pressure reducing bellows unit 9, the ink cartridge 3 can be disposed at an arbitrary height position.
  • the ink stored in the ink cartridge 3 is exhausted, the ink is not supplied to the pressure bellows unit 8 and the micro switch 8b is not switched. Therefore, by monitoring the switching of the micro switch 8b, the ink cartridge 3 is monitored. It can be detected that ink has run out.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an ink circulation system according to the second embodiment.
  • the ink circulation system 21 according to the second embodiment includes an inkjet head 2, an ink cartridge 3, a supply flow path 4, a reduction flow path 5, a tube pump 6, and a pressure bellows.
  • a unit 8, a pressure regulator 10, a differential pressure regulator 11, and a high-speed circulation channel 13 are provided.
  • the tube pump 7 and the pressure-reducing bellows unit 9 of the ink circulation system 1 according to the first embodiment are omitted, and the ink cartridge 3 is arranged lower than the inkjet head 2.
  • the pressure of the ink flowing into the first pressure chamber 11a is controlled so that the opening / closing of the valve 11g is not influenced by the pressure P2out of the ink output from the second pressure chamber 11b. It must be P2inA or less.
  • no pressure adjusting means such as a tube pump or a pressure reducing bellows unit is provided between the differential pressure regulator 11 and the ink cartridge 3 in the reduction flow path 5. Therefore, in the ink circulation system 21, the ink cartridge 3 is disposed relatively low with respect to the inkjet head 2 so that the inkjet head 2 is less than or equal to the central value ⁇ of the designated water head value. In this case, it is preferable to dispose the ink cartridge 3 relatively low with respect to the ink jet head 2 so that the water head value of the ink jet head 2 is much lower than the central value ⁇ of the designated water head value.
  • the microswitch 8b of the tube pump 6 and the pressure bellows unit 8 is driven by a control unit (not shown).
  • the high-speed circulation channel 13 is closed.
  • the ink in the supply flow path 4 is sent out toward the inkjet head 2 side by the tube pump 6, and the ink on the inlet 16 a side of the inkjet head 2 in the supply flow path 4 is, for example, by the pressurizing bellows unit 8.
  • the pressure is increased to 5000 to 20000 Pa.
  • the pressure regulator 10 holds the ink in the inlet 16a at the pressure of the central value + ⁇ of the designated water head value.
  • the second pressure chamber 11b in the differential pressure regulator 11 is the central value of the designated water head value. - ⁇ or less.
  • the differential pressure regulator 11 since the differential pressure between the ink in the inlet 16a and the ink in the outlet 16b is maintained at 2 ⁇ by opening and closing the valve 11g, the ink suction pressure (designated head value) based on the height difference of the ink cartridge 3 is maintained. Is maintained at the central value - ⁇ of the designated head value by opening and closing the valve 11g in the differential pressure regulator 11, and ink is sucked from the outlet 16b.
  • the ink flows in the common ink flow path 16 from the inlet 16a to the outlet 16b.
  • the ink stored in the ink cartridge 3 is supplied to the supply flow path 4, the tube pump 6, the supply flow path 4, the pressure bellows unit 8, the supply flow path 4, the pressure regulator 10, the supply flow path 4, and the inkjet head.
  • the common ink flow path 16, the reduction flow path 5, the differential pressure regulator 11, the reduction flow path 5, and the ink cartridge 3 are circulated.
  • the following operational effects can be obtained in addition to the operational effects of the ink circulation systems described above. That is, according to the ink circulation system 21 according to the second embodiment, the ink on the outlet 16b side in the reduction flow path 5 can be decompressed even if the ink cartridge 3 is arranged lower than the inkjet head 2. A differential pressure can be generated at both ends of the common ink flow path 16. Thereby, the ink can be circulated in the ink flow path.
  • the ink cartridge 3 by arranging the ink cartridge 3 so that the ink pressure on the ink jet head 2 side in the reduction flow path 5 is not more than the central value ⁇ of the designated water head value, the pressure of the ink in the outlet 16b is adjusted by the differential pressure regulator 11.
  • the central value of the designated head value can be held at - ⁇ .
  • the pressure average of the common ink flow path 16 can be brought close to the center value of the designated water head value, so that the ink meniscus formed in each nozzle 15 of the inkjet head 2 can be prevented from being broken.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an ink circulation system according to the third embodiment.
  • the ink circulation system 31 according to the third embodiment includes an inkjet head 2, an ink cartridge 3, a supply flow path 4, a reduction flow path 5, a pressure regulator 10, and a differential pressure.
  • a regulator 11, a high-speed circulation channel 13, and a differential pressure generating pump 32 are provided.
  • the differential pressure generating pump 32 is configured by a so-called spiral pump, and forcibly sends ink from the input port to the output port to generate a differential pressure between the input port and the output port.
  • the differential pressure generating pump 32 has an input port to which ink is input connected to the ink cartridge 3 side, and an output port from which ink is output connected to the pressure regulator 10 side.
  • the differential pressure generating pump 32 pressurizes the supply flow path 4 on the pressure regulator 10 side by forcibly sending ink toward the pressure regulator 10, and sucks ink from the ink cartridge 3 to reduce the pressure.
  • the flow path 5 is depressurized. Thereby, a differential pressure can be generated between the inlet 16 a and the outlet 16 b of the common ink flow path 16.
  • the pressure P1in of the ink pumped to the first pressure chamber 10a of the pressurizing regulator 10 is set to 5000 to 20000 Pa, for example, and the second pressure of the differential pressure regulator 11 is set.
  • the pressure P2out of the ink sucked from the chamber 11b is set to, for example, ⁇ 5000 to ⁇ 20000 Pa.
  • the differential pressure generating pump 32 is driven by a control unit (not shown).
  • the ink is sucked from the ink cartridge 3 by the differential pressure generating pump 32 and the sucked ink is forcibly sent toward the pressure regulator 10. Accordingly, the ink on the inlet 16a side of the ink jet head 2 in the supply flow path 4 is pressurized to, for example, 5000 to 20000 Pa, and the pressure on the outlet 16b side of the ink jet head 2 in the reducing flow path 5 is, for example, ⁇ 5000 to ⁇ 20000 Pa. The pressure is reduced to
  • the pressure regulator 10 holds the ink in the inlet 16a at the pressure of the central value + ⁇ of the designated water head value.
  • the differential pressure regulator 11 since the differential pressure between the ink in the inlet 16a and the ink in the outlet 16b is maintained at 2 ⁇ by opening and closing the valve 11g, the suction pressure by the differential pressure generating pump 32 is the valve in the differential pressure regulator 11. By opening and closing 11g, the ink is sucked from the outlet 16b while being kept at the center value - ⁇ of the designated head value.
  • the ink flows in the common ink flow path 16 from the inlet 16a to the outlet 16b.
  • the ink stored in the ink cartridge 3 is supplied to the supply channel 4, the differential pressure generating pump 32, the supply channel 4, the pressure regulator 10, the supply channel 4, the common ink channel 16 of the inkjet head 2, and reduced.
  • the flow path 5, the differential pressure regulator 11, the reduction flow path 5, and the ink cartridge 3 are circulated.
  • the following operational effects can be obtained in addition to the operational effects of the ink circulation system described above. That is, according to the ink circulation system 31 according to the third embodiment, the differential pressure can be generated at both ends of the common ink flow path 16 even by providing the differential pressure generating pump 32. Thereby, since the ink can be circulated in the ink flow path, the composition such as the fine particles contained in the ink can be stirred, and the sedimentation and precipitation of the composition such as the fine particles can be suppressed. In addition, the air bubbles staying in the pipe can be appropriately removed by flowing.
  • the pressure generated by the differential pressure generating pump 32 is adjusted so that the height position of the ink cartridge 3 is not constrained and the inkjet is performed.
  • the pressure at the center value of the designated head value can be applied to the head 2.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an ink circulation system according to the fourth embodiment.
  • the ink circulation system 41 according to the fourth embodiment includes an inkjet head 2, an ink cartridge 3, a supply channel 4, a reduction channel 5, a tube pump 6, and a tube pump 7. And a pressure bellows unit 8, a pressure reduction bellows unit 9, a pilot air type pressure regulator 42, a differential pressure regulator 11, a branch flow path 12, and a high-speed circulation flow path 13.
  • the ink circulation system 41 is obtained by replacing the pressure regulator 10 of the ink circulation system 1 according to the first embodiment with a pilot air type pressure regulator 42.
  • the pilot air pressure regulator 42 is a regulator that is disposed between the pressure bellows unit 8 and the inkjet head 2 and holds the inlet 16a of the common ink flow path 16 below a predetermined pressure.
  • FIGS. 8A and 8B are models of a pilot air type pressure regulator, FIG. 8A shows a state where the valve is closed, and FIG. 8B shows a state where the valve is opened.
  • the pilot air pressure regulator 42 flows into the first pressure chamber 42 a into which the ink supplied from the ink cartridge 3 flows and the inlet 16 a of the common ink flow path 16.
  • a third pressure chamber 42c into which a set air pressure pilot air flows is formed.
  • the second pressure chamber 42b and the third pressure chamber 42c are separated by a diaphragm 42d, and the first pressure chamber 42a and the second pressure chamber 42b are separated from each other by the diaphragm 42d.
  • a through hole 42e through which ink flows from the first pressure chamber 42a to the second pressure chamber 42b is formed in communication with the two pressure chambers 42b.
  • a valve element 42f that opens and closes the through hole 42e is inserted into the through hole 42e.
  • One end of the valve body 42f is connected to the diaphragm 42d so as to be movable, and the other end is formed with a valve 42g that closes the through hole 42e from the first pressure chamber 42a side.
  • the valve body 42f is formed in such a length that the valve 42g closes the through hole 42e when there is no pressure difference between the first pressure chamber 42a and the second pressure chamber 42b.
  • the first pressure chamber 42a is provided with a sealing O-ring 42h at a position corresponding to the valve 42g.
  • the set air pressure of the pilot air flowing into the third pressure chamber 42c can be adjusted by a pump (pressure source) not shown.
  • the pressure of the ink flowing into the first pressure chamber 42a is P1inA
  • the pressure of the ink output from the second pressure chamber 42b is P1out
  • the set air pressure of the pilot air flowing into the third pressure chamber 42c is P1inB.
  • the diaphragm 42d When the pressure P1inB is higher than the pressure P1out in the pilot air pressure regulator 42 having such a configuration, the diaphragm 42d is deformed in a direction to open the valve body 42f (rightward in FIGS. 8A and 8B). Further, when the pressure P1inB is lower than the pressure P1out, the diaphragm 42d is deformed in a direction in which the valve body 42f is closed (leftward in FIGS. 8A and 8B).
  • the pressure P1inA in order to control the pressure P1out to a constant pressure by opening and closing the valve 42g, the pressure P1inA needs to be equal to or higher than the pressure P1out, and the pressure P1inA is preferably set to a value sufficiently higher than the pressure P1out.
  • the pilot air pressure regulator 42 also generates a force obtained by multiplying the pressure that the pressure P1inA acts on the valve 42g by the area of the valve 42g, but usually the area of the valve 42g is small. This power can be ignored.
  • valve 42g the opening and closing of the valve 42g is repeated in a state where the pressure P1out is equal to or lower than the pressure P1inA, so that the pressure P1out is maintained at the set air pressure P1inB of the pilot air, although there is some variation.
  • the set air pressure of the pilot air is set to the center value + ⁇ of the designated head value. Then, since the pressure P1out of the ink output from the second pressure chamber 42b is maintained at the center value + ⁇ of the designated head value by opening and closing the valve 42g, the ink pressure of the inlet 16a communicated with the second pressure chamber 42b is also increased. It is held at the center value + ⁇ of the specified head value.
  • the pilot air pressure regulator 42 needs to set the pressure P1inA of the ink flowing into the first pressure chamber 42a to be equal to or higher than the pressure P1out of the ink output from the second pressure chamber 42b.
  • the generated pressure is, for example, 5000 to 20000 Pa.
  • the pressure P1inA of the ink flowing into the first pressure chamber 42a becomes 5000 to 20000 Pa.
  • the pressure applied to the ink fluctuates due to the ON / OFF switching hysteresis of the micro switch 8b.
  • the pilot air pressure regulator 42 outputs from the second pressure chamber 42b as long as the ink pressure P1inA flowing into the first pressure chamber 42a is equal to or higher than the ink pressure P1out output from the second pressure chamber 42b. Since the pressure P1out of the ink is held at the center value + ⁇ of the designated head value, the pressure of the inlet 16a can be held at the center value + ⁇ of the designated head value even when the pressure fluctuation due to the pressurizing bellows unit 8 occurs.
  • the normal circulation operation is performed by driving the tube pump 6, the tube pump 7, the microswitch 8 b of the pressurizing bellows unit 8, and the microswitch 9 b of the depressurizing bellows unit 9 by a control unit (not shown).
  • the high-speed circulation channel 13 is closed.
  • the ink in the supply flow path 4 is sent out toward the inkjet head 2 side by the tube pump 6. Further, the ink sent out by the tube pump 6 is pressurized by the pressure bellows unit 8 to, for example, 5000 to 20000 Pa. As a result, the ink filled in the ink cartridge 3 is pumped toward the inlet 16a, and the ink on the inlet 16a side of the inkjet head 2 in the supply flow path 4 is pressurized to, for example, 5000 to 20000 Pa.
  • the pilot air adjusted to the set pressure of the central value + ⁇ of the designated water head value flows into the third pressure chamber 42c and is pumped by the tube pump 6 and the pressurizing bellows unit 8.
  • the ink flows into the first pressure chamber 42a.
  • the valve 42g opens the through hole 42e.
  • the ink flowing into the first pressure chamber 42a flows out of the second pressure chamber 42b, and the ink is supplied to the inlet 16a.
  • the valve 42g closes the through hole 42e. Thereby, the flow of ink from the first pressure chamber 42a to the second pressure chamber 42b is blocked, and the supply of ink to the inlet 16a is stopped.
  • the valve 42g is opened and closed based on the relationship between the pressure P1out of the ink flowing out from the second pressure chamber 42b to the inlet 16a and the set air pressure P1inB of the pilot air, so that the pressure is fed by the tube pump 6 and the pressure bellows unit 8. Ink is held at the center value + ⁇ of the designated head value, which is the set air pressure of the pilot air pressure regulator 42, and supplied to the inlet 16a.
  • the suction pressure by the differential pressure generating pump 32 is the valve in the differential pressure regulator 11.
  • opening and closing 11g the ink is sucked from the outlet 16b while being held at the center value - ⁇ of the designated water head value.
  • the ink flows in the common ink flow path 16 from the inlet 16a toward the outlet 16b by the 2 ⁇ differential pressure generated between the inlet 16a and the outlet 16b.
  • the ink stored in the ink cartridge 3 is supplied from the supply flow path 4, the tube pump 6, the supply flow path 4, the pressure bellows unit 8, the supply flow path 4, the pilot air pressure regulator 42, and the supply flow path 4.
  • the following functions and effects can be obtained in addition to the functions and effects of the ink circulation systems described above. That is, according to the ink circulation system 41 according to the fourth embodiment, in the pilot air type pressure regulator 42, the ink pressure flowing out from the second pressure chamber 42b to the inlet 16a and the pilot air flowing into the third pressure chamber 42c. Since the supply and stop of the ink are switched based on the pressure difference from the air pressure, the ink pressure of the inlet 16a can be easily changed by changing the set air pressure of the pilot air, and the degree of freedom of the set pressure Is significantly improved, and even if a plurality of pressure regulators are used, the set pressure can be changed at a time.
  • the valve body 42f closes the through hole 42e, and the supply of ink is stopped.
  • the valve body 42f opens the through hole 42e and the ink supply is resumed. For this reason, since the ink can be passed and stopped mechanically without performing complicated control only by setting the pressure of the pilot air flowing into the third pressure chamber 42c, the common ink can be more reliably detected.
  • the ink pressure of the inlet 16a in the flow path 16 can be maintained at the set pressure.
  • the tube pump 6 and the pressurizing bellows unit 8 and (2) the differential pressure generating pump 32 are employed as means for pressurizing the ink and supplying it from the ink cartridge 3 to the inkjet head 2.
  • the pressure regulator 10 and (2) the pilot air type pressure regulator 42 are used as the supply pressure setting means to the inlet 16a, and (1) the differential pressure regulator is used as the return pressure setting means from the outlet 16b.
  • an ink circulation system mounted on an ink jet printer is described as an example of the present invention.
  • the present invention is an industrial liquid droplet that discharges a high viscosity liquid such as edible oil or adhesive as a liquid droplet. You may apply to the liquid circulation system mounted in a discharge device etc.

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Abstract

　低コストで適切にインクを循環させて、液体内の微粒子の沈殿防止や液体流路内の気泡除去などを行う。　共通インク流路１６が形成されたインクジェットヘッド２と、インクカートリッジ３と、インクカートリッジ３から共通インク流路１６のインレット１６ａにインクを供給する供給流路４と、共通インク流路１６のアウトレット１６ｂからインクカートリッジ３にインクを還元する還元流路５と、供給流路４のインクを送り出すチューブポンプ６と、還元流路５のインクを送り出すチューブポンプ７と、供給流路４のインクを加圧する加圧用ベローズユニット８と、還元流路５のインクを減圧する減圧用ベローズユニット９と、インレット１６ａを指定水頭値の中心値＋αに保持する加圧レギュレータ１０と、インレット１６ａとアウトレット１６ｂとのインクの差圧を２αに保持する差圧レギュレータ１１と、を備える。

Description

液体循環システム
　本発明は、液滴吐出装置に搭載される液体循環システムに関する。
　一般に、大型のインクジェットプリンタでは、脱着可能に装着されるインクカートリッジからインクジェットヘッドにインクを供給しており、このインクには、メタリックインク、パールインク、白インクなど、液体成分と比重の異なる微粒子（顔料など）が含まれたものもある。このようなインクに含まれる微粒子は、液体成分と比べて比重が大きく、例えば、金属や鉱石などにより構成されている。
　このようなインクは流れが静止した環境に長時間放置されると比重の大きい微粒子が液体の下方に沈殿し、配管の目詰まりや吐出不良の原因になることがあった。
　また、配管の取り回しやインクジェットプリンタの機能面から、継手やサブタンクの設置により、配管の断面積や体積が変わるが、このような箇所では、インクの使用量が少ないとインクの滞留が起こり、微粒子の沈殿箇所となって、プリンタの機能障害から印字物が所望の結果とならず、問題となっていた。
　また、インクジェットプリンタはインク導入時などに配管途中やヘッドの共通インク流路に滞留した気泡がインクと共にノズルに運ばれ、吐出不良の原因となることがあった。
　これらの問題を解決する手段として、インクを循環させる方法が用いられることがある。沈殿に対しては、インクを循環させることにより常にインクを動かし、流れによる攪拌作用により沈殿を防ぐことができる。また、気泡に対しては、滞留していた気泡を流して所定の気泡トラップやインク貯留タンクに運び、除去することができる。
　このような利点のある循環ではあるが、注意すべき点として圧力制御がある。これは、インクジェットヘッドにおけるノズル部分の圧力が吐出に大きな影響を与えるため、ノズル部分のインク圧力を一定の負圧に制御することにより、ノズルに所定形状のメニスカスを形成させるものである。
　このため、従来は、各ノズルに形成されたメニスカスに影響を与えないように圧力を調整しながら、インクを循環させている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－０８８５６４号公報
　背景技術で述べたように、インクジェットプリンタにおいては、インクジェットヘッドの各ノズルから吐出されるインク液滴の形状や飛行軌跡の最適化を図るために、インクジェットヘッドにおけるインクの水頭値（圧力）を調整するなどして各ノズルに供給されたインクを所定形状のメニスカスに形成している。
　しかしながら、従来の液体循環システムでは、インク流路の圧力を測定する圧力センサや複雑な圧力調整装置が多用されているため、高価になるという問題があった。
　そこで、本発明は、高価な圧力センサを使用することなく、少ない部品点数により、低コストで適切に液体を循環させて、液体内の微粒子の沈殿防止や液体流路内の気泡除去などを行うことができる液体循環システムを提供することを目的とする。
　本発明に係る液体循環システムは、液滴吐出装置に搭載される液体循環システムであって、液滴が吐出される複数のノズルに連通される共通流路が形成された液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドに供給する液体が充填された液体充填容器と、液体充填容器から共通流路の一方端部に液体を供給する第１の流路と、共通流路の他方端部から液体充填容器に液体を還元する第２の流路と、共通流路における一方端部側の液体を加圧するとともに、共通流路における他方端部側の液体を減圧する差圧発生手段と、差圧発生手段と共通流路の一方端部との間に配置されて、共通流路における一方端部の液体を第１の圧力に保持する加圧レギュレータと、差圧発生手段と共通流路の他方端部との間に配置されて、共通流路における両端部の差圧を第２の圧力に保持する差圧レギュレータと、を有することを特徴とする。なお、ここで、共通インク流路における両端部の差圧である第２の圧力は、共通インク流路の一方端部の圧力（第１の圧力）から、他方端部の圧力を引いた値となる。
　本発明に係る液体循環システムによれば、第１の流路により液体充填容器から液滴吐出ヘッドの共通流路の一方端部に液体が供給され、第２の流路によりこの共通流路の他方端部から液体充填容器に液体が還元されるため、液体充填容器に充填された液体は、液体充填容器、第１の流路、共通流路及び第２の流路を通る液体の流路内を循環することができる。そして、差圧発生部により、共通流路における一方端部側の液体を加圧するとともに、共通流路における他方端部側の液体を減圧することで、共通流路の両端部に差圧を発生させることができる。これにより、液体充填容器、第１の流路、共通流路及び第２の流路を通る液体の流路内に液体を循環させることができるため、液体に含まれた微粒子などの組成物を攪拌することができるとともに、この微粒子などの組成物の沈降や沈殿を抑制することや気泡を排出することができる。そして、差圧発生手段と共通流路の一方端部との間に加圧レギュレータを設けることで、差圧発生手段により発生される圧力が変動したとしても、共通流路における一方端部の液体を所定の第１の圧力に保持することができる。また、差圧発生手段と共通流路の他方端部との間に差圧レギュレータを設けることで、差圧発生手段により減圧される共通流路における他方端部側の液体の圧力が変動したとしても、共通流路における両端部の差圧を所定の第２の圧力に保持することができる。このように、加圧レギュレータや差圧レギュレータを用いることにより、高精度に圧力調整ができない差圧発生手段を採用しても、共通流路の両端部にかかる圧力の変動を抑制することができるため、ノズルのメニスカスを適正に保ったまま、液体を循環させることができる。しかも、差圧発生手段は、圧力センサなどの高価な部材や複雑な制御を用いる必要がなく、また、加圧レギュレータや差圧レギュレータは簡便な構造を用いることができるので、液体循環システムの低コスト化を図ることができる。
　この場合、差圧レギュレータは、共通流路における一方端部の液体の圧力から共通流路における他方端部の液体の圧力を引いた圧力が第２の圧力よりも高くなると液体の流れを遮断し、共通流路における一方端部の液体の圧力から共通流路における他方端部の液体の圧力を引いた圧力が第２の圧力よりも低くなると液体を流すことが好ましい。このようにすることで、共通流路における一方端部の液体の圧力から共通流路における他方端部の液体の圧力を引いた圧力が第２の圧力よりも高くなると液体の流れを遮断するため、差圧発生手段により発生される圧力が変動したとしても、共通流路における一方端部の液体の圧力に対する他方端部の液体の圧力を所定の差圧に保持することができる。
　また、加圧レギュレータは、共通流路における一方端部の液体が第１の圧力よりも高くなると液体の流れを遮断し、共通流路における一方端部の液体が第１の圧力よりも低くなると液体を流すことが好ましい。このようにすることで、共通流路における一方端部の液体が第１の圧力よりも高くなると液体の流れを遮断するため、差圧発生手段により発生される圧力が変動したとしても、共通流路における一方端部の液体圧が第１の圧力よりも低くなるのを防止して、共通流路における一方端部の液体圧を第１の圧力に保持することができる。
　そして、差圧レギュレータは、共通流路の他方端部から還元される液体が流入する第一圧力室と、第一圧力室と連通される連通孔が形成されて、差圧発生部の負圧側に連通される流路に液体が排出される第二圧力室と、共通流路の一方端部に供給される液体が流入する第三圧力室と、第一圧力室と第三圧力室とを隔てるダイアフラムと、ダイアフラムに接続されて連通孔を開閉する弁体と、弁体を開く方向に付勢する調圧スプリングと、を備えることが好ましい。このように構成することで、第三圧力室に流入される液体の圧力から第一圧力室に流入される液体の圧力を引いた差圧がダイアフラムに及ぼす弁体を閉じる方向の力が、弁体を開く方向に押す調圧スプリングの力よりも大きくなると、弁体が連通孔を閉ざして液体の供給が停止される。そして、第三圧力室に流入される液体の圧力から第一圧力室に流入される液体の圧力を引いた差圧がダイアフラムに及ぼす弁体を閉じる方向の力が、弁体を開く方向に押す調圧スプリングの力よりも小さくなると、弁体が連通孔を開いて液体の供給が再開される。このように、複雑な制御を行うことなく、機械的に液体の通過及び停止を行うことができるため、共通流路における両端部の差圧を第２の圧力に保持することができる。
　また、加圧レギュレータは、液体充填容器から差圧発生部の加圧側を経由して液体が流入される第一圧力室と、第一圧力室と連通される連通孔が形成されて、共通流路の一方端部に液体が送り出される第二圧力室と、第二圧力室と周囲の大気とを隔てるダイアフラムと、ダイアフラムに接続されて連通孔を開閉する弁体と、連通孔を閉じる方向に弁体を付勢する調圧スプリングと、を備えることが好ましい。このように構成することで、通常は、共通流路の一方端部に連通する第二圧力室の圧力は負圧であるため、ダイアフラムには、大気圧である外部より第二圧力室側に引き寄せられて、弁体を開く方向の力が発生する。このとき、第二圧力室の液体圧がダイアフラムに及ぼす弁体を開く方向の力が、弁体を閉じる方向に押す調圧スプリングの力よりも小さくなると、弁体が連通孔を閉ざして液体の供給が停止される。そして、第二圧力室の液体圧がダイアフラムに及ぼす弁体を開く方向の力が、弁体を閉じる方向に押す調圧スプリングの力よりも大きくなると、弁体が連通孔を開いて液体の供給が再開される。このように、複雑な制御を行うことなく、機械的に液体の通過及び停止を行うことができるため、共通流路における一方端部の液体圧を設定圧力に保持することができる。
　そして、加圧レギュレータは、所定圧力に調整された空気が導入されるとともに、当該空気の圧力と共通流路の一方端部に排出される液体の圧力との比較に基づき、液体の流路を開閉することとしてもよい。このように、共通流路の一方端部に排出される液体と所定の設定圧力の気体との圧力差に基づいて、液体の供給と停止とを切り替えるため、気体の設定圧力を変えることで、共通流路における一方端部の液体圧を容易に変えることができ、設定圧力の自由度が格段に向上するとともに、加圧レギュレータを複数用いたとしても、一度に設定圧力を変えることができる。
　この場合、加圧レギュレータは、液体充填容器から液体が流入される第一圧力室と、第一圧力室と連通される連通孔が形成されて共通流路の一方端部に液体が排出される第二圧力室と、所定圧力の空気が流入される第三圧力室と、第二圧力室と第三圧力室とを隔てるダイアフラムと、ダイアフラムに接続されて連通孔を開閉する弁体と、を備えることとしてもよい。このように構成することで、第二圧力室から排出される液体圧が第三圧力室に流入される空気の圧力よりも高くなると、弁体が連通孔を閉ざして液体の供給が停止され、第二圧力室から排出される液体圧が第三圧力室に流入される空気の圧力よりも低くなると、弁体が連通孔を開いて液体の供給が再開される。このため、第三圧力室に流入させる空気の圧力を設定するだけで、複雑な制御を行うことなく、機械的に、液体の通過及び停止を行うことができるため、より確実に共通流路における一方端部の液体圧を設定圧力に保持することができる。
　そして、第１の圧力及び第２の圧力は、液滴吐出ヘッドの指定水頭範囲内にあり、第１の圧力は、液滴吐出ヘッドの指定水頭値の中心値よりも所定圧力だけ高い圧力であり、第２の圧力は、所定圧力の２倍の圧力であることが好ましい。このように、加圧レギュレータにより共通流路の一方端部に発生させる圧力と、差圧レギュレータにより共通流路の他方端部に発生させる圧力とを、指定水頭値の中心値を挟んだ値とすることで、共通流路の圧力平均を指定水頭値の中心値に近づけることができるため、液滴吐出ヘッドの各ノズルに形成された液体のメニスカスが壊れるのを防止することができる。
　また、差圧発生手段は、液体を加圧する加圧用ベローズと、液体を液滴吐出ヘッド側に送り出す第１のチューブポンプとにより、共通流路における一方端部側の液体を加圧し、液体を減圧する減圧用ベローズと、液体を液体充填容器側に送り出す第２のチューブポンプとにより、共通流路における他方端部側の液体を減圧してもよい。このように、第１の流路に加圧用ベローズ及び第１のチューブポンプを設けることで、共通流路の一方端部側を加圧することができ、また、第２の流路に減圧用ベローズ及び第２のチューブポンプを設けることで、共通流路の他方端部側を減圧することができる。このように、ベローズやチューブポンプなどの簡易な構成で、共通流路の両端部に所定の差圧を発生させて液体を循環させることで、更に低コスト化を図ることができる。
　また、差圧発生手段は、液体を加圧する加圧用ベローズと、液体を液滴吐出ヘッド側に送り出す第１のチューブポンプとにより、共通流路における一方端部側の液体を加圧し、共通流路における他方端部の液体の圧力が共通流路における一方端部の液体の圧力よりも低くなるように、液滴吐出ヘッドと液体充填容器とに高低差を設けてなることとしてもよい。このように、第１の流路に加圧用ベローズ、第１のチューブポンプ及び加圧レギュレータを設けるとともに、液滴吐出ヘッドと液体充填容器とに高低差を設けることでも、共通流路の両端部に差圧を発生させることができる。
　また、差圧発生手段は、第１の流路又は第２の流路に設けられて差圧を発生する差圧発生ポンプ、を備えることとしてもよい。このように、第１の流路又は第２の流路に差圧発生ポンプを設けることでも、共通流路の両端部に所定の差圧を発生させることができる。
　本発明によれば、高価な圧力センサを使用することなく、少ない部品点数により、低コストで適切に液体を循環させて、液体内の微粒子の沈殿防止や液体流路内の気泡除去などを行うことができる。
第１の実施形態に係るインク循環システムの概略構成図である。 インクジェットヘッドの概略断面図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、加圧レギュレータのモデルであり、図３Ａは、弁が閉じた状態を示しており、図３Ｂは、弁が開いた状態を示している。 図４Ａ及び図４Ｂは、差圧レギュレータのモデルであり、図４Ａは、弁が閉じた状態を示しており、図４Ｂは、弁が開いた状態を示している。 第２の実施形態に係るインク循環システムの概略構成図である。 第３の実施形態に係るインク循環システムの概略構成図である。 第４の実施形態に係るインク循環システムの概略構成図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、パイロットエア式加圧レギュレータのモデルであり、図８Ａは、弁が閉じた状態を示しており、図８Ｂは、弁が開いた状態を示している。
　以下、図面を参照して、本発明に係るインク循環システムの好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態は、本発明に係る液体循環システムを、液滴吐出装置であるインクジェットプリンタに搭載されるインク循環システムに適用したものである。本実施形態に係るインク循環システムは、インクジェットプリンタのインク流路においてインクを循環させるものである。そして、このインク循環システムで循環されるインクは、メタリックインク、パールインク、白インクなど、液体成分に、顔料などの液体成分と比重の異なる微粒子が含まれたものが用いられる。なお、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
　［第１実施形態］
　図１は、第１の実施形態に係るインク循環システムの概略構成図であり、図２は、インクジェットヘッドの概略断面図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るインク循環システム１は、インクジェットヘッド２と、インクカートリッジ３と、供給流路４と、還元流路５と、チューブポンプ６と、チューブポンプ７と、加圧用ベローズユニット８と、減圧用ベローズユニット９と、加圧レギュレータ１０と、差圧レギュレータ１１と、分岐流路１２と、高速循環用流路１３と、を備えている。
　インクジェットヘッド２は、インク液滴を吐出するものである。このため、図２に示すように、インクジェットヘッド２には、多数のノズル１５と、全てのノズル１５に連通される共通インク流路１６と、が形成されている。
　共通インク流路１６は、インクカートリッジ３からインクジェットヘッド２に供給されたインクが流れる流路である。共通インク流路１６は、インクジェットヘッド２に形成された全てのノズル１５に連通されており、インクカートリッジ３からインクジェットヘッド２に供給されたインクを各ノズル１５に分配供給するものである。この共通インク流路１６の一端には、供給流路４から供給されたインクを共通インク流路１６に導入するインレット１６ａが形成されており、共通インク流路１６の他端には、共通インク流路１６に供給されたインクを還元流路５に排出するアウトレット１６ｂが形成されている。このインレット１６ａ及びアウトレット１６ｂは、共通インク流路１６の両端に形成されている。このため、インレット１６ａから導入されたインクは、共通インク流路１６の一端から他端まで流れて、アウトレット１６ｂから排出される。
　各ノズル１５は、共通インク流路１６から供給されたインクを、所定量のインク液滴として吐出するものである。各ノズル１５は、微小な管状に形成されている。各ノズル１５には、部分的に径が大きくなって膨らんだチャンバ１５ａが形成されている。このチャンバ１５ａには、チャンバ１５ａ内を加圧する図示しない圧電素子が取り付けられている。そして、この圧電素子を駆動してチャンバ１５ａ内を加圧すると、チャンバ１５ａから所定量のインクが押し出されて、各ノズル１５の先端から所定の大きさのインク液滴が吐出される。そして、各ノズル１５からインクが漏れ出さないように、インクの水頭値などを調整して、各ノズル１５に供給されたインクを負圧状態に保持している。また、各ノズル１５から吐出されるインク液滴の形状や飛行軌跡の最適化を図るために、インクの水頭値などを調整して、各ノズル１５に供給されたインクを所定形状のメニスカスに形成している。
　このように構成されるインクジェットヘッド２は、走査方向に移動可能に取り付けられた図示しないキャリッジに搭載されている。そして、インクジェットヘッド２は、キャリッジの走査方向への移動時にインク液滴を吐出することで、図示しないプラテンに設置された記録用メディアに画像等を印刷する。
　インクカートリッジ３は、インクジェットヘッド２に供給するインクが充填されたインク容器である。なお、インクカートリッジ３は、指定水頭値に関係なく任意の高さに配置される。
　供給流路４は、細長い管状部材（チューブ）で構成されており、インクカートリッジ３とインクジェットヘッド２とを連通して、インクカートリッジ３に充填されたインクをインクジェットヘッド２に供給するための流路である。この供給流路４は、細長い管状部材（チューブ）で構成されている。そして、供給流路４には、インクカートリッジ３とインクジェットヘッド２との間に、チューブポンプ６、加圧用ベローズユニット８及び加圧レギュレータ１０が取り付けられている。このため、供給流路４は、インクカートリッジ３とチューブポンプ６とを連通するものと、チューブポンプ６と加圧用ベローズユニット８とを連通するものと、加圧用ベローズユニット８と加圧レギュレータ１０とを連通するものと、加圧レギュレータ１０とインクジェットヘッド２とを連通するものとで構成される。
　還元流路５は、細長い管状部材（チューブ）で構成されており、インクジェットヘッド２とインクカートリッジ３とを連通して、インクジェットヘッド２に充填されたインクをインクカートリッジ３に還元するための流路である。この還元流路５には、インクジェットヘッド２とインクカートリッジ３との間に、差圧レギュレータ１１、減圧用ベローズユニット９及びチューブポンプ７が取り付けられている。このため、還元流路５は、インクジェットヘッド２と差圧レギュレータ１１とを連通するものと、差圧レギュレータ１１と減圧用ベローズユニット９とを連通するものと、減圧用ベローズユニット９とチューブポンプ７とを連通するものと、チューブポンプ７とインクカートリッジ３とを連通するものとで構成される。
　分岐流路１２は、加圧レギュレータ１０と共通インク流路１６のインレット１６ａとの間に配置された供給流路４と差圧レギュレータ１１とを連通して、加圧レギュレータ１０から出力されたインクを差圧レギュレータ１１に分流させるための流路である。なお、分岐流路１２は、供給流路４及び還元流路５と同様に、細長い管状部材（チューブ）で構成されている。
　チューブポンプ６は、供給流路４内のインクをインクジェットヘッド２側に向けて送り出す送液装置である。チューブポンプ６は、図示しない内臓チューブと、このチューブを押し潰しながら回転する内蔵ローラとにより構成されており、この内蔵チューブの両端に、供給流路４が連結されている。このため、チューブポンプ６の内蔵チューブを押し潰しながら内蔵ローラを回転させることで、インクカートリッジ３から供給流路４に供給されたインクを強制的にインクジェットヘッド２側に送り出すことができる。そして、チューブポンプ６は、内蔵ローラの回転数を調整することで、供給流路４内を流れるインクの流量を調整することができる。
　チューブポンプ７は、還元流路５内のインクをインクカートリッジ３側に向けて送り出す送液装置である。チューブポンプ７は、図示しない内臓チューブと、このチューブを押し潰しながら回転する内蔵ローラとにより構成されており、この内蔵チューブの両端に、還元流路５が連結されている。このため、チューブポンプ７の内蔵チューブを押し潰しながら内蔵ローラを回転させることで、共通インク流路１６から還元流路５に排出されたインクを強制的にインクカートリッジ３側に送り出すことができる。そして、チューブポンプ７は、内蔵ローラの回転数を調整することで、還元流路５内を流れるインクの流量を調整することができる。
　加圧用ベローズユニット８は、蛇腹状の伸縮管で構成される金属ベローズ８ａと、金属ベローズ８ａの上部に設けられて金属ベローズ８ａの伸縮によりＯＮ／ＯＦＦが切り替えられるマイクロスイッチ８ｂとで構成され、チューブポンプ６と加圧レギュレータ１０との間に配置されている。マイクロスイッチ８ｂは、チューブポンプと連動し、金属ベローズ８ａが伸びるとＯＦＦ位置となり、金属ベローズ８ａが縮むとＯＮ位置となる。なお、金属ベローズ８ａは、例えばステンレスなどで構成される。
　この加圧用ベローズユニット８は、チューブポンプ６からインクが強制的に送り込まれることで金属ベローズ８ａが引き伸ばされる。そして、金属ベローズ８ａが所定長まで引き伸ばされると、マイクロスイッチ８ｂがＯＦＦとなり、チューブポンプ６の駆動が停止する。すると、引き伸ばされた金属ベローズ８ａが復元力により縮まるため、供給流路４を流れるインクが加圧される。そして、金属ベローズ８ａが所定長まで縮まると、マイクロスイッチ８ｂがＯＮとなり、チューブポンプ６の駆動が再開する。このように、金属ベローズ８ａの伸縮により、供給流路４を流れるインクが加圧される。このため、加圧用ベローズユニット８は、金属ベローズ８ａのバネ定数を調整することで、供給流路４を流れるインクを加圧する圧力値を調整することができる。なお、加圧用ベローズユニット８は、金属ベローズ８ａのバネ定数の設定により、例えば、供給流路４を流れるインクを５０００～２００００Ｐａ（≒５００～２０００ｍｍＨ２Ｏ）に加圧する。
　減圧用ベローズユニット９は、蛇腹状の伸縮管で構成される金属ベローズ９ａと、金属ベローズ９ａの上部に設けられて金属ベローズ９ａの伸縮によりＯＮ／ＯＦＦが切り替えられるマイクロスイッチ９ｂとで構成され、差圧レギュレータ１１とチューブポンプ７との間に配置されている。マイクロスイッチ９ｂは、チューブポンプと連動し、金属ベローズ９ａが伸びるとＯＮ位置となり、金属ベローズ９ａが縮むとＯＦＦ位置となる。なお、金属ベローズ９ａは、例えばステンレスなどで構成される。
　この減圧用ベローズユニット９は、チューブポンプ７からインクが強制的に吸引されることで金属ベローズ９ａが縮められる。そして、金属ベローズ９ａが所定長まで縮められると、マイクロスイッチ９ｂがＯＦＦとなり、チューブポンプ７の駆動が停止する。すると、縮められた金属ベローズ８ａが復元力により伸びるため、還元流路５を流れるインクが減圧される。そして、金属ベローズ８ａが所定長まで伸びると、マイクロスイッチ９ｂがＯＮとなり、チューブポンプ７の駆動が再開する。このように、金属ベローズ９ａの伸縮により、還元流路５を流れるインクが減圧される。このため、減圧用ベローズユニット９は、金属ベローズ９ａのバネ定数を調整することで、還元流路５を流れるインクを減圧する圧力値を調整することができる。なお、減圧用ベローズユニット９は、金属ベローズ９ａのバネ定数の設定により、例えば、還元流路５を流れるインクを－５０００～－２００００Ｐａに減圧する。
　加圧レギュレータ１０は、加圧用ベローズユニット８とインクジェットヘッド２との間に配置されて、共通インク流路１６のインレット１６ａを所定の設定圧力以下に保持するレギュレータである。なお、加圧レギュレータ１０は、加圧ダンパとも称される。
　図３Ａ及び図３Ｂは、加圧レギュレータのモデルであり、図３Ａは、弁が閉じた状態を示しており、図３Ｂは、弁が開いた状態を示している。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、加圧レギュレータ１０は、インクカートリッジ３から供給されるインクが流入する第一圧力室１０ａと、ダイアフラム１０ｃに覆われて共通インク流路１６のインレット１６ａにインクが流出する第二圧力室１０ｂとが形成されている。なお、第二圧力室１０ｂを覆うダイアフラム１０ｃの外側は、大気圧に晒されている。また、加圧レギュレータ１０には、第一圧力室１０ａと第二圧力室１０ｂとを連通して第一圧力室１０ａから第二圧力室１０ｂにインクが流れる貫通孔１０ｄが形成されており、この貫通孔１０ｄには、貫通孔１０ｄを開閉する弁体１０ｅが挿通されている。弁体１０ｅは、一端がダイアフラム１０ｃに接続されて移動可能に保持されており、他端が第一圧力室１０ａ側から貫通孔１０ｄを閉じる弁１０ｆが形成されている。なお、第一圧力室１０ａには、弁１０ｆに対応する位置にシール用のＯリング１０ｈが取り付けられている。そして、この弁体１０ｅは、調圧スプリング１０ｇにより、弁１０ｆが貫通孔１０ｄを閉じる方向に付勢されている。なお、調圧スプリング１０ｇは、図示しない調節ネジにより伸縮可能となっている。
　ここで、第一圧力室１０ａに流入するインクの圧力をＰ１ｉｎ、第二圧力室１０ｂから流出するインクの圧力をＰ１ｏｕｔ、ダイアフラム１０ｃの面積をＡ１、調圧スプリング１０ｇの付勢力をＦ１とする。なお、第二圧力室１０ｂから流出するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔは、各ノズルに供給されたインクの形状を所定のメニスカス形状とするために、負圧となっている。
　通常、圧力Ｐ１ｏｕｔは負圧であるため、Ｐ１ｏｕｔに面積Ａ１を乗じた力は、弁体１０ｅを開く方向（図３Ａ及び図３Ｂにおいて右方向）の力となる。また、調圧スプリング１０ｇの付勢力Ｆ１は、弁体１０ｅを閉じる方向（図３Ａ及び図３Ｂにおいて左方向）の力となる。
　このため、図３Ａに示すように、弁体１０ｅを開こうとするＰ１ｏｕｔに面積Ａ１を乗じた力が、弁体１０ｅを閉じようとする付勢力Ｆ１以下になると（｜Ｆ１｜≧｜Ｐ１ｏｕｔ×Ａ１｜）、調圧スプリング１０ｇの付勢力Ｆ１により弁体１０ｅが図３Ａ及び図３Ｂにおいて左側に付勢されて貫通孔１０ｄが弁１０ｆによって閉ざされる。これにより、第一圧力室１０ａから第二圧力室１０ｂへのインクの流れが遮断され、インクがインレット１６ａに対するインクの供給が停止する。なお、｜｜は絶対値を示す記号である。
　一方、図３Ｂに示すように、弁体１０ｅを開こうとするＰ１ｏｕｔに面積Ａ１を乗じた力が、弁体１０ｅを閉じようとする付勢力Ｆ１よりも大きくなると（｜Ｆ１｜＜｜Ｐ１ｏｕｔ×Ａ１｜）、調圧スプリング１０ｇの付勢力Ｆ１に抗してダイアフラム１０ｃが図３Ａ及び図３Ｂにおいて右側に変形して貫通孔１０ｄが開かれる。これにより、第一圧力室１０ａから第二圧力室１０ｂにインクが流れ込み、インレット１６ａに対するインクの供給が再開する。
　この場合、弁１０ｆの開閉により圧力Ｐ１ｉｎを一定圧に制御するには、圧力Ｐ１ｉｎを圧力Ｐ１ｏｕｔ以上にする必要があり、圧力Ｐ１ｉｎが圧力Ｐ１ｏｕｔよりも十分に高い値とすることが好ましい。
　なお、厳密に考えると、加圧レギュレータ１０には、圧力Ｐ１ｉｎが弁１０ｆに作用する力に弁１０ｆの面積を乗じた圧力も発生するが、通常、弁１０ｆの面積が小さいことから、この力を無視して考えることができる。
　このように、圧力Ｐ１ｉｎが圧力Ｐ１ｏｕｔ以上の状態で、弁１０ｆの開閉が繰り返されることで、多少の変動はあるものの圧力Ｐ１ｏｕｔが略一定に保持される。そして、加圧レギュレータ１０により保持される圧力Ｐ１ｏｕｔが、加圧レギュレータ１０の設定圧力となる。なお、加圧レギュレータ１０の設定圧力は、調圧スプリング１０ｇの付勢力Ｆ１及びダイアフラム１０ｃの面積Ａ１に基づき定められるため、調圧スプリング１０ｇの強さを調整することで、加圧レギュレータ１０の設定圧力を調整することができる。
　そして、調圧スプリング１０ｇの強さを調整することにより、加圧レギュレータ１０の設定圧力を指定水頭値の中心値＋α（第１の圧力）に設定する。すると、弁１０ｆの開閉により、第二圧力室１０ｂから出力されるインクの圧力Ｐ１ｏｕｔが指定水頭値の中心値＋αに保持されるため、第二圧力室１０ｂに連通されるインレット１６ａのインク圧も指定水頭値の中心値＋αに保持される。
　差圧レギュレータ１１は、減圧用ベローズユニット９とインクジェットヘッド２との間に配置されて、インレット１６ａとアウトレット１６ｂとのインクの差圧を所定範囲内に保持するレギュレータである。
　図４Ａ及び図４Ｂは、差圧レギュレータのモデルであり、図４Ａは、弁が閉じた状態を示しており、図４Ｂは、弁が開いた状態を示している。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、差圧レギュレータ１１は、インクジェットヘッド２のアウトレット１６ｂから還元されるインクが流入する第一圧力室１１ａと、インクカートリッジ３にインクが流出する第二圧力室１１ｂと、分岐流路１２に連通されてインクジェットヘッド２のインレット１６ａに供給されるインクが流入する第三圧力室１１ｃと、が形成されており、第一圧力室１１ａと第三圧力室１１ｃとがダイアフラム１１ｄで仕切られている。なお、第三圧力室１１ｃには、加圧レギュレータ１０から出力されたインクが流入するため、第三圧力室１１ｃに流入されるインクの圧力は、共通インク流路１６におけるインレット１６ａのインクの圧力と等しくなる。また、差圧レギュレータ１１は、第一圧力室１１ａと第二圧力室１１ｂとの間にインクが流れる貫通孔１１ｅが形成されており、この貫通孔１１ｅを開閉する弁体１１ｆが設けられている。弁体１１ｆは、一端がダイアフラム１１ｄに接続されて移動可能に保持されており、他端が第一圧力室１１ａ側から貫通孔１１ｅを閉じる弁１１ｇが形成されている。なお、第一圧力室１１ａには、弁１１ｇに対応する位置にシール用のＯリング１１ｉが取り付けられている。そして、この弁体１１ｆは、調圧スプリング１１ｈにより、弁１１ｇが貫通孔１１ｅを開く方向に付勢されている。なお、調圧スプリング１１ｈは、図示しない調節ネジにより伸縮可能となっている。
　ここで、第一圧力室１１ａに流入するインクの圧力をＰ２ｉｎＡ、第三圧力室１１ｃに流入するインクの圧力をＰ２ｉｎＢ、第二圧力室１１ｂから出力するインクの圧力をＰ２ｏｕｔ、ダイアフラム１１ｄの面積をＡ２、調圧スプリング１１ｈの付勢力をＦ２とする。なお、上述したように、第三圧力室１１ｃに流入するインクの圧力Ｐ２ｉｎＢは、共通インク流路１６におけるインレット１６ａのインクの圧力と等しい。また、第一圧力室１１ａに流入するインクの圧力Ｐ２ｉｎＡは、各ノズルに供給されたインクの形状を所定のメニスカス形状とするために、負圧となっている。
　そして、圧力Ｐ２ｉｎＢよりも圧力Ｐ２ｉｎＡの方が高いと、圧力Ｐ２ｉｎＢから圧力Ｐ２ｉｎＡを引いた値に面積Ａ２を乗じた力は、弁体１１ｆを開く方向（図４Ａ及び図４Ｂにおいて左方向）の力となる。圧力Ｐ２ｉｎＢよりも圧力Ｐ２ｉｎＡの方が低いと、圧力Ｐ２ｉｎＢから圧力Ｐ２ｉｎＡを引いた値に面積Ａ２を乗じた力は、弁体１１ｆを閉じる方向（図４Ａ及び図４Ｂにおいて右方向）の力となる。更に、調圧スプリング１１ｈの付勢力Ｆ２は、弁体１１ｆを開く方向（図４Ａ及び図４Ｂにおいて左方向）の力となる。
　このため、図４Ａに示すように、圧力Ｐ２ｉｎＢから圧力Ｐ２ｉｎＡを引いた値（絶対値）に面積Ａ２を乗じた力が、弁体１１ｆを開こうとする付勢力Ｆ２（絶対値）以上になると（｜Ｆ２｜≦｜（Ｐ２ｉｎＢ－Ｐ２ｉｎＡ）×Ａ２｜）、調圧スプリング１１ｈの付勢力Ｆ２に抗して弁体１０ｅが図３Ａ及び図３Ｂにおいて右側に移動して、貫通孔１１ｅが弁１１ｇで閉ざされる。これにより、第一圧力室１１ａから第二圧力室１１ｂへのインクの流れが遮断され、アウトレット１６ｂからのインクの排出が停止する。
　一方、図４Ｂに示すように、圧力Ｐ２ｉｎＢから圧力Ｐ２ｉｎＡを引いた値（絶対値）に面積Ａ２を乗じた力が、弁体１１ｆを開こうとする付勢力Ｆ２（絶対値）よりも低くなると（｜Ｆ２｜＞｜（Ｐ２ｉｎＢ－Ｐ２ｉｎＡ）×Ａ２｜）、調圧スプリング１１ｈの付勢力Ｆ２により弁体１１ｆが図４Ａ及び図４Ｂにおいて左側に移動して、貫通孔１１ｅが開かれる。これにより、第一圧力室１１ａから第二圧力室１１ｂにインクが流れ込み、チューブポンプ６及び加圧用ベローズユニット８による吸引によりアウトレット１６ｂからのインクの排出が再開する。
　この場合、弁１１ｇの開閉により圧力Ｐ２ｉｎＡを一定圧に制御するには、圧力Ｐ２ｏｕｔを圧力Ｐ２ｉｎＡ以下にする必要があり、圧力Ｐ２ｏｕｔが圧力Ｐ１ｉｎＡよりも十分に低い値とすることが好ましい。
　なお、厳密に考えると、差圧レギュレータ１１には、圧力Ｐ２ｏｕｔが弁１１ｇに作用する力に弁１１ｇの面積を乗じた圧力も発生するが、通常、弁１１ｇの面積が小さいことから、この力を無視して考えることができる。
　このように、圧力Ｐ２ｏｕｔが圧力Ｐ２ｉｎＡ以下の状態で、弁１１ｇの開閉が繰り返されることで、多少の変動はあるものの圧力Ｐ２ｉｎＡと圧力Ｐ２ｉｎＢとの差圧が略一定に保持される。そして、差圧レギュレータ１１により保持される圧力Ｐ２ｉｎＡと圧力Ｐ２ｉｎＢとの差圧が、差圧レギュレータ１１の設定圧力となる。なお、差圧レギュレータ１１の設定圧力は、調圧スプリング１１ｈの付勢力Ｆ２及びダイアフラム１１ｄの面積Ａ２に基づき定められるため、調圧スプリング１１ｈの強さを調整することで、差圧レギュレータ１１の設定圧力を調整することができる。
　そして、調圧スプリング１１ｈの強さを調整することにより、このように構成される差圧レギュレータ１１の設定圧力を２α（第２の圧力）に設定する。すると、加圧レギュレータ１０によりインレット１６ａのインクの圧力が指定水頭値の中心値＋αに保持されるため、弁１１ｇの開閉により、第一圧力室１１ａに入力されるインクの圧力Ｐ２ｉｎＡが指定水頭値の中心値－αに保持される。これにより、第一圧力室１１ａに連通されるアウトレット１６ｂのインク圧も指定水頭値の中心値－αに保持される。
　このように、差圧レギュレータ１１の設定圧力を２αとすることで、インクジェットヘッド２の共通インク流路１６の両端部に２αの差圧が発生する。
　このとき、差圧レギュレータ１１により発生させる差圧２αは、インクの液体成分に含まれる微粒子が攪拌される程度にインクが循環する値とすることが好ましく、また、各ノズル１５に形成されているインクのメニスカス形状が壊れないメニスカスの形状維持耐力の範囲内の値とするのが好ましい。
　そこで、差圧レギュレータ１１により共通インク流路１６の両端部に発生させる差圧２αを、例えば、１００Ｐａとする。この場合、加圧レギュレータ１０の設定圧力は、指定水頭値の中心値＋５０Ｐａとなり、差圧レギュレータ１１の設定圧力は、１００Ｐａとなる。
　更に、加圧レギュレータ１０は、第一圧力室１０ａに流入するインクの圧力Ｐ１ｉｎを第二圧力室１０ｂから出力するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔ以上としておく必要があるため、加圧用ベローズユニット８により発生する圧力を、例えば、５０００～２００００Ｐａとする。これにより、第一圧力室１０ａに流入するインクの圧力Ｐ１ｉｎが５０００～２００００Ｐａとなる。一方、差圧レギュレータ１１は、第二圧力室１１ｂから出力するインクの圧力Ｐ２ｏｕｔを第一圧力室１１ａに流入するインクの圧力Ｐ２ｉｎＡ以下としておく必要があるため、減圧用ベローズユニット９により発生する圧力を、例えば、－５０００～－２００００Ｐａとする。これにより、第二圧力室１１ｂから流出するインクの圧力Ｐ２ｏｕｔが－５０００～－２００００Ｐａとなる。
　なお、加圧用ベローズユニット８は、上述したように、マイクロスイッチ８ｂのＯＮ／ＯＦＦ切り替えのヒステリシスにより、インクに加える圧力が変動する。しかしながら、加圧レギュレータ１０は、第一圧力室１０ａに流入するインクの圧力Ｐ１ｉｎが第二圧力室１０ｂから出力するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔ以上である限りは、第二圧力室１０ｂから出力するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔを指定水頭値の中心値＋αに保持するため、加圧用ベローズユニット８による圧力変動が生じても、インレット１６ａの圧力を指定水頭値の中心値＋αに保持することができる。
　また、減圧用ベローズユニット９は、上述したように、マイクロスイッチ９ｂのＯＮ／ＯＦＦ切り替えのヒステリシスにより、インクに加える圧力が変動する。しかしながら、差圧レギュレータ１１は、第二圧力室１１ｂから出力するインクの圧力Ｐ２ｏｕｔが第一圧力室１１ａに流入するインクの圧力Ｐ２ｉｎＡ以下である限りは、圧力Ｐ２ｉｎＡと圧力Ｐ２ｉｎＢとの差圧が略一定に保持するため、減圧用ベローズユニット９による圧力変動が生じても、アウトレット１６ｂの圧力を指定水頭値の中心値－αに保持することができる。
　高速循環用流路１３は、細長い管状部材（チューブ）で構成されており、インクジェットヘッド２、加圧レギュレータ１０及び差圧レギュレータ１１をバイパスして、インクカートリッジ３、チューブポンプ６、チューブポンプ７、加圧用ベローズユニット８及び減圧用ベローズユニット９を通るインク流路においてインクを高速に強制循環させるための流路である。高速循環用流路１３は、高速循環用流路１３は、供給流路４及び還元流路５と同様に細長い管状部材（チューブ）で構成されている。高速循環用流路１３の一端は、供給流路４における加圧用ベローズユニット８と加圧レギュレータ１０との間に接続されており、高速循環用流路１３の他端は、還元流路５における減圧用ベローズユニット９と差圧レギュレータ１１との間に接続されている。
　この高速循環用流路１３は、図示しない電磁弁により開閉させることが可能となっている。そして、高速循環用流路１３を開通させると、インクは、インクジェットヘッド２、加圧レギュレータ１０及び差圧レギュレータ１１をバイパスして、インクカートリッジ３、チューブポンプ６、チューブポンプ７、加圧用ベローズユニット８及び減圧用ベローズユニット９を通るインク流路内を循環することが可能となる。
　次に、インク循環システム１の動作について説明する。なお、インク循環システム１の動作は、通常時に行う通常循環動作と、高速循環動作とがあるため、以下に順次説明する。
　始めに、通常時に行う通常循環動作について説明する。通常循環動作は、図示しない制御部により、チューブポンプ６、チューブポンプ７、加圧用ベローズユニット８のマイクロスイッチ８ｂ、減圧用ベローズユニット９のマイクロスイッチ９ｂを駆動させることにより行う。なお、通常循環動作では、高速循環用流路１３を閉鎖しておく。
　すると、チューブポンプ６により、供給流路４内のインクがインクジェットヘッド２側に向けて送り出される。また、このチューブポンプ６により送り出されたインクが、加圧用ベローズユニット８により、例えば５０００～２００００Ｐａに加圧される。これにより、インクカートリッジ３に充填されたインクがインレット１６ａに向けて圧送され、供給流路４におけるインクジェットヘッド２のインレット１６ａ側のインクが、例えば５０００～２００００Ｐａに加圧される。
　このとき、加圧レギュレータ１０では、チューブポンプ６及び加圧用ベローズユニット８により圧送されたインクが第一圧力室１０ａに流入する。そして、第二圧力室１０ｂからインレット１６ａに流出するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔが指定水頭値の中心値＋α以下になると、弁１０ｆが貫通孔１０ｄを開く。これにより、第一圧力室１０ａに流入したインクが第二圧力室１０ｂから流出して、インレット１６ａに対するインクの供給が行われる。一方、第二圧力室１０ｂからインレット１６ａに流出するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔが指定水頭値の中心値＋αよりも高くなると、弁１０ｆが貫通孔１０ｄを閉じる。これにより、第一圧力室１０ａから第二圧力室１０ｂへのインクの流れが遮断されて、インレット１６ａに対するインクの供給が停止する。このように、第二圧力室１０ｂからインレット１６ａに流出するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔと指定水頭値の中心値との関係に基づく弁１０ｆの開閉により、インレット１６ａに供給されるインクが設定圧力である指定水頭値の中心値＋αに保持される。
　一方、チューブポンプ７により、還元流路５内のインクがインクカートリッジ３側に向けて送り出されるとともに、減圧用ベローズユニット９により、還元流路５におけるインクジェットヘッド２のアウトレット１６ｂ側の圧力が例えば－５０００～－２００００Ｐａに減圧される。
　このとき、差圧レギュレータ１１では、アウトレット１６ｂから排出されたインクが第一圧力室１１ａに流入し、インレット１６ａに流入するインクが第三圧力室１１ｃに流入する。そして、インレット１６ａに供給されたインクが共通インク流路１６を経由しアウトレット１６ｂに到達することによって第一圧力室１１ａの圧力が上昇する。そして、アウトレット１６ｂから第一圧力室１１ａに流入するインクの圧力Ｐ２ｉｎＡと加圧レギュレータ１０から第三圧力室１１ｃに流入するインクの圧力Ｐ２ｉｎＢとの差圧が２α以下になると、弁１１ｇが貫通孔１１ｅを開く。これにより、アウトレット１６ｂから排出されたインクが、第一圧力室１１ａから第二圧力室１１ｂに流れ込み、チューブポンプ７及び減圧用ベローズユニット９により送り出される。一方、アウトレット１６ｂから第一圧力室１１ａに流入するインクの圧力Ｐ２ｉｎＡと加圧レギュレータ１０から第三圧力室１１ｃに流入するインクの圧力Ｐ２ｉｎＢとの差圧が２αよりも大きくなると、弁１１ｇが貫通孔１１ｅを閉じる。これにより、第一圧力室１１ａから第二圧力室１１ｂへのインクの流れが遮断されて、アウトレット１６ｂからインクの排出が停止する。このように、インレット１６ａのインク圧とアウトレット１６ｂのインク圧との差圧に基づく弁１１ｇの開閉により、アウトレット１６ｂから還元されるインクが設定圧力である指定水頭値の中心値－αに保持される。
　そして、インレット１６ａとアウトレット１６ｂとの間に発生する２αの差圧により、共通インク流路１６内を、インレット１６ａからアウトレット１６ｂに向けてインクが流れる。これにより、インクカートリッジ３に貯留されたインクは、供給流路４、チューブポンプ６、供給流路４、加圧用ベローズユニット８、供給流路４、加圧レギュレータ１０、供給流路４、インクジェットヘッド２の共通インク流路１６、還元流路５、差圧レギュレータ１１、還元流路５、減圧用ベローズユニット９、還元流路５、チューブポンプ７、還元流路５及びインクカートリッジ３を循環する。
　次に、高速循環動作について説明する。高速循環動作は、インク流路にインクを充填し、また、インクに含まれた微粒子などの組成物を確実に攪拌するものであり、インクジェットプリンタの立上げ時やメンテナンス時など、定期的又は随時行われる。高速循環動作では、まず、高速循環用流路１３を開閉する電磁弁を駆動制御して、高速循環用流路１３を開通させる。これにより、高速循環用流路１３にインクが流れるため、インクは、インクジェットヘッド２、加圧レギュレータ１０及び差圧レギュレータ１１をバイパスして、インクカートリッジ３、チューブポンプ６、チューブポンプ７、加圧用ベローズユニット８及び減圧用ベローズユニット９を通るインク流路内でインクが循環することが可能となる。
　そして、通常循環動作と同様に、チューブポンプ６、チューブポンプ７、加圧用ベローズユニット８のマイクロスイッチ８ｂ、減圧用ベローズユニット９のマイクロスイッチ９ｂを駆動制御する。このとき、チューブポンプ６及びチューブポンプ７を通常循環動作時よりも高速回転させる。すると、インクは、インクカートリッジ３、チューブポンプ６、チューブポンプ７、加圧用ベローズユニット８及び減圧用ベローズユニット９を通るインク流路内でインクが高速で循環する。
　これにより、インクカートリッジ３、チューブポンプ６、チューブポンプ７、加圧用ベローズユニット８及び減圧用ベローズユニット９を通るインク流路内で、インクに含まれた微粒子などの組成物を十分に攪拌でき、沈降や沈殿するのを抑制することができる。
　なお、高速循環用流路１３の圧力損失を高く設定すると、高速循環用流路１３の両端の差圧が大きくなり、加圧レギュレータ１０及び差圧レギュレータ１１に通常時と同様な差圧を供給することもできる。この場合、高速循環用流路１３を常時開くことにより、バイパスした循環路は常時強い攪拌ができ、かつ、高速循環用流路１３よりインクジェットヘッド２側は通常時の差圧となるので、より沈殿しやすいインクの場合などに好適である。
　以上説明したように、第１の実施形態に係るインク循環システム１によれば、供給流路４によりインクカートリッジ３から共通インク流路１６のインレット１６ａにインクが供給され、還元流路５によりこの共通インク流路１６のアウトレット１６ｂからインクカートリッジ３にインクが還元されるため、インクカートリッジ３に貯留されたインクは、インクカートリッジ３、供給流路４、共通インク流路１６及び還元流路５を通るインク流路内を循環することができる。そして、チューブポンプ６及び加圧用ベローズユニット８により、供給流路４におけるインクジェットヘッド２側のインクを加圧するとともに、チューブポンプ７及び減圧用ベローズユニット９により還元流路５におけるインクカートリッジ３側のインクを減圧することで、共通インク流路１６の両端部に差圧を発生させることができる。これにより、インクカートリッジ３、供給流路４、共通インク流路１６及び還元流路５を通るインク流路内にインクを循環させることができるため、インクに含まれた微粒子などの組成物を攪拌することができるとともに、この微粒子などの組成物の沈降や沈殿を抑制することができる。また、配管内に滞留した気泡を流し、適切に除去することができる。
　そして、加圧用ベローズユニット８と共通インク流路１６のインレット１６ａとの間に加圧レギュレータ１０を設けることで、チューブポンプ６及び加圧用ベローズユニット８により発生される圧力が変動したとしても、共通インク流路１６におけるインレット１６ａのインクを指定水頭値の中心値＋αの圧力に保持することができる。また、減圧用ベローズユニット９と共通インク流路１６のアウトレット１６ｂとの間に差圧レギュレータ１１を設けることで、チューブポンプ７及び減圧用ベローズユニット９により発生される圧力が変動しても、共通インク流路１６におけるインレット１６ａに対するアウトレット１６ｂのインクの差圧を２αに保持することができる。
　このように、加圧レギュレータ１０や差圧レギュレータ１１を用いることにより、高精度に圧力調整ができない差圧発生手段を採用しても、共通インク流路の両端部にかかる圧力の変動を抑制することができるため、ノズルのメニスカスを適正に保ったまま、インクを循環させることができる。しかも、差圧発生手段は、圧力センサなどの高価な部材や複雑な制御を用いる必要がなく、また、加圧レギュレータ１０や差圧レギュレータ１１は簡便な構造を用いることができるので、インク循環システム１の低コスト化を図ることができる。
　このとき、加圧レギュレータ１０は、共通インク流路１６におけるインレット１６ａのインクが指定水頭値の中心値＋αよりも高くなるとインクの流れを遮断するため、チューブポンプ６及び加圧用ベローズユニット８により発生される圧力が変動したとしても、共通インク流路１６におけるインレット１６ａのインク圧が指定水頭値の中心値＋αよりも低くなるのを防止して、共通インク流路１６におけるインレット１６ａのインク圧を指定水頭値の中心値＋αに保持することができる。
　そして、この加圧レギュレータ１０は、通常は、共通インク流路１６のインレット１６ａに連通する第二圧力室１０ｂの圧力は負圧であるため、ダイアフラム１０ｃには、大気圧である外部より第二圧力室１０ｂ側に引き寄せられて、弁体１０ｅを開く方向の力が発生する。このとき、第一圧力室１０ａのインク圧がダイアフラム１０ｃに及ぼす弁体１０ｅを開く方向の力が、弁体１０ｅを閉じる方向に押す調圧スプリング１０ｇの力よりも小さくなると、弁体１０ｅが貫通孔１０ｄを閉ざしてインクの供給が停止される。そして、押す第一圧力室１０ａのインク圧がダイアフラム１０ｃに及ぼす弁体１０ｅを開く方向の力が、弁体１０ｅを閉じる方向に押す調圧スプリング１０ｇの力よりも大きくなると、弁体１０ｅが貫通孔１０ｄを開いてインクの供給が再開される。このように、複雑な制御を行うことなく、機械的にインクの通過及び停止を行うことができるため、共通インク流路１６におけるインレット１６ａのインク圧を指定水頭値の中心値－αに保持することができる。
　また、差圧レギュレータ１１は、共通インク流路１６におけるインレット１６ａのインクの圧力から共通インク流路１６におけるアウトレット１６ｂのインクの圧力を引いた圧力が２αよりも高くなるとインクの流れを遮断するため、チューブポンプ７及び減圧用ベローズユニット９により発生される圧力が変動したとしても、共通インク流路１６におけるインレット１６ａのインクの圧力に対するアウトレット１６ｂのインクの圧力を２αに保持することができる。
　そして、この差圧レギュレータ１１は、第三圧力室１１ｃに流入されるインクの圧力から第一圧力室１１ａに流入されるインクの圧力を引いた差圧がダイアフラム１１ｄに及ぼす弁体１１ｆを閉じる方向の力が、弁体１１ｆを開く方向に押す調圧スプリング１１ｈの力よりも大きくなると、弁体１１ｆが貫通孔１１ｅを閉ざしてインクの供給が停止される。そして、第三圧力室１１ｃに流入されるインクの圧力から第一圧力室１１ａに流入されるインクの圧力を引いた差圧がダイアフラム１１ｄに及ぼす弁体１１ｆを閉じる方向の力が、弁体１１ｆを開く方向に押す調圧スプリング１１ｈの力よりも小さくなると、弁体１１ｆが貫通孔１１ｅを開いてインクの供給が再開される。このように、複雑な制御を行うことなく、機械的にインクの通過及び停止を行うことができるため、共通インク流路１６における両端部の差圧を２αに保持することができる。
　そして、加圧レギュレータ１０によりインレット１６ａに発生させる圧力と、差圧レギュレータ１１によりアウトレット１６ｂに発生させる圧力とを、指定水頭値の中心値を挟んだ値とすることで、共通インク流路１６の圧力平均を指定水頭値の中心値に近づけることができるため、インクジェットヘッド２の各ノズル１５に形成されたインクのメニスカスが壊れるのを防止することができる。
　また、供給流路４にチューブポンプ６及び加圧用ベローズユニット８を設けることで、共通インク流路１６におけるインレット１６ａ側のインクを加圧することができ、還元流路５にチューブポンプ７及び減圧用ベローズユニット９を設けることで、共通インク流路１６におけるアウトレット１６ｂ側のインクを減圧することができる。これにより、共通インク流路１６の両端部に所定の差圧を発生させることができる。このように、ベローズユニットやチューブポンプなどの簡易な構成で、共通インク流路１６の両端部に所定の差圧を発生させてインクを循環させることで、更に低コスト化を図ることができる。
　そして、加圧用ベローズユニット８及び減圧用ベローズユニット９で発生する圧力を調整することで、インクカートリッジ３の高さ位置に制約を受けることなく、インクジェットヘッド２に指定水頭値の中心値の圧力を加えることができる。このため、加圧用ベローズユニット８及び減圧用ベローズユニット９を用いることで、インクカートリッジ３を任意の高さ位置に配置することができる。
　また、インクカートリッジ３に貯留されているインクが無くなると、加圧用ベローズユニット８にインクが供給されなくなり、マイクロスイッチ８ｂが切り替わらないため、マイクロスイッチ８ｂの切り替えを監視することで、インクカートリッジ３にインクが無くなったことを検出することができる。
　［第２実施形態］
　次に、図５を参照して、第２の実施形態に係るインク循環システムについて説明する。図５は、第２の実施形態に係るインク循環システムの概略構成図である。図５に示すように、第２の実施形態に係るインク循環システム２１は、インクジェットヘッド２と、インクカートリッジ３と、供給流路４と、還元流路５と、チューブポンプ６と、加圧用ベローズユニット８と、加圧レギュレータ１０と、差圧レギュレータ１１と、高速循環用流路１３と、を備えている。
　すなわち、インク循環システム２１は、第１の実施形態に係るインク循環システム１のチューブポンプ７及び減圧用ベローズユニット９が省かれるとともに、インクジェットヘッド２に対してインクカートリッジ３が低く配置されている。
　上述したように、差圧レギュレータ１１では、弁１１ｇの開閉が、第二圧力室１１ｂから出力するインクの圧力Ｐ２ｏｕｔに影響されないように、この圧力Ｐ２ｏｕｔを第一圧力室１１ａに流入するインクの圧力Ｐ２ｉｎＡ以下とする必要がある。しかしながら、インク循環システム２１では、還元流路５における差圧レギュレータ１１とインクカートリッジ３との間には、チューブポンプや減圧用ベローズユニットなどの圧力調整手段が設けられていない。そこで、インク循環システム２１では、インクジェットヘッド２が指定水頭値の中心値－α以下となるように、インクジェットヘッド２に対してインクカートリッジ３を相対的に低く配置する。この場合、インクジェットヘッド２の水頭値が指定水頭値の中心値－αよりも遥かに低くなるように、インクジェットヘッド２に対してインクカートリッジ３を相対的に低く配置することが好ましい。
　次に、インク循環システム２１の動作について説明する。なお、高速循環動作は、基本的に第１の実施形態と同様であるため、ここでは通常循環動作についてのみ説明する。
　通常循環動作では、図示しない制御部により、チューブポンプ６、加圧用ベローズユニット８のマイクロスイッチ８ｂを駆動させる。なお、通常循環動作では、高速循環用流路１３を閉鎖しておく。
　すると、チューブポンプ６により、供給流路４内のインクがインクジェットヘッド２側に向けて送り出されるととともに、加圧用ベローズユニット８により、供給流路４におけるインクジェットヘッド２のインレット１６ａ側のインクが例えば５０００～２００００Ｐａに加圧される。そして、加圧レギュレータ１０により、インレット１６ａのインクが指定水頭値の中心値＋αの圧力に保持される。
　一方、インクカートリッジ３が、インクジェットヘッド２の水頭値が指定水頭値の中心値－α以下となる位置に配置されているため、差圧レギュレータ１１における第二圧力室１１ｂが指定水頭値の中心値－α以下となる。そして、差圧レギュレータ１１では、弁１１ｇの開閉によりインレット１６ａのインクとアウトレット１６ｂのインクとの差圧が２αに保持されるため、インクカートリッジ３の高低差に基づくインクの吸引圧力（指定水頭値の中心値－α以下）が、差圧レギュレータ１１における弁１１ｇの開閉により指定水頭値の中心値－αに保持されて、アウトレット１６ｂからインクが吸引される。
　すると、インレット１６ａとアウトレット１６ｂとの間に２αの差圧が発生するため、共通インク流路１６内を、インレット１６ａからアウトレット１６ｂに向けてインクが流れる。これにより、インクカートリッジ３に貯留されたインクは、供給流路４、チューブポンプ６、供給流路４、加圧用ベローズユニット８、供給流路４、加圧レギュレータ１０、供給流路４、インクジェットヘッド２の共通インク流路１６、還元流路５、差圧レギュレータ１１、還元流路５及びインクカートリッジ３を循環する。
　以上説明したように、第２の実施形態に係るインク循環システム２１によれば、上述した各インク循環システムの作用効果に加え、以下の作用効果が得られる。すなわち、第２の実施形態に係るインク循環システム２１によれば、インクジェットヘッド２に対してインクカートリッジ３を低く配置することでも、還元流路５におけるアウトレット１６ｂ側のインクを減圧することができるため、共通インク流路１６の両端部に差圧を発生させることができる。これにより、インク流路内でインクを循環させることができる。
　しかも、還元流路５におけるインクジェットヘッド２側のインクの圧力が指定水頭値の中心値－α以下となるようにインクカートリッジ３を配置することで、差圧レギュレータ１１によりアウトレット１６ｂにおけるインクの圧力を指定水頭値の中心値－αに保持することができる。これにより、共通インク流路１６の圧力平均を指定水頭値の中心値に近づけることができるため、インクジェットヘッド２の各ノズル１５に形成されたインクのメニスカスが壊れるのを防止することができる。
　［第３実施形態］
　次に、図６を参照して、第３の実施形態に係るインク循環システムについて説明する。図６は、第３の実施形態に係るインク循環システムの概略構成図である。図６に示すように、第３の実施形態に係るインク循環システム３１は、インクジェットヘッド２と、インクカートリッジ３と、供給流路４と、還元流路５と、加圧レギュレータ１０と、差圧レギュレータ１１と、高速循環用流路１３と、差圧発生ポンプ３２と、を備えている。
　差圧発生ポンプ３２は、所謂渦巻きポンプで構成されており、入力ポートから出力ポートにインクを強制的に送り出して、入力ポートと出力ポートとの間に差圧を発生させるものである。この差圧発生ポンプ３２は、インクが入力される入力ポートがインクカートリッジ３側に接続されており、インクが出力される出力ポートが加圧レギュレータ１０側に接続されている。
　この差圧発生ポンプ３２は、加圧レギュレータ１０に向けてインクを強制的に送り出すことで、加圧レギュレータ１０側の供給流路４を加圧し、インクカートリッジ３からインクを吸引することで、還元流路５を減圧する。これにより、共通インク流路１６のインレット１６ａとアウトレット１６ｂとの間に差圧を発生させることができる。そして、差圧発生ポンプ３２の駆動力を調整することで、加圧レギュレータ１０の第一圧力室１０ａに圧送されるインクの圧力Ｐ１ｉｎを、例えば５０００～２００００Ｐａとし、差圧レギュレータ１１の第二圧力室１１ｂから吸引されるインクの圧力Ｐ２ｏｕｔを、例えば－５０００～－２００００Ｐａとする。
　次に、インク循環システム３１の動作について説明する。なお、高速循環動作は、基本的に第１の実施形態と同様であるため、ここでは通常循環動作についてのみ説明する。
　通常循環動作では、図示しない制御部により、差圧発生ポンプ３２を駆動させる。
　すると、差圧発生ポンプ３２により、インクカートリッジ３からインクが吸引されるとともに、この吸引されたインクが加圧レギュレータ１０に向けて強制的に送り出される。これにより、供給流路４におけるインクジェットヘッド２のインレット１６ａ側のインクが例えば５０００～２００００Ｐａに加圧されるとともに、還元流路５におけるインクジェットヘッド２のアウトレット１６ｂ側の圧力が例えば－５０００～－２００００Ｐａに減圧される。
　そして、加圧レギュレータ１０により、インレット１６ａのインクが指定水頭値の中心値＋αの圧力に保持される。一方、差圧レギュレータ１１では、弁１１ｇの開閉によりインレット１６ａのインクとアウトレット１６ｂのインクとの差圧が２αに保持されるため、差圧発生ポンプ３２による吸引圧力が、差圧レギュレータ１１における弁１１ｇの開閉により指定水頭値の中心値－αに保持されて、アウトレット１６ｂからインクが吸引される。
　すると、インレット１６ａとアウトレット１６ｂとの間に２αの差圧が発生するため、共通インク流路１６内を、インレット１６ａからアウトレット１６ｂに向けてインクが流れる。これにより、インクカートリッジ３に貯留されたインクは、供給流路４、差圧発生ポンプ３２、供給流路４、加圧レギュレータ１０、供給流路４、インクジェットヘッド２の共通インク流路１６、還元流路５、差圧レギュレータ１１、還元流路５及びインクカートリッジ３を循環する。
　以上説明したように、第３の実施形態に係るインク循環システム３１によれば、上述したインク循環システムの作用効果に加え、以下の作用効果が得られる。すなわち、第３の実施形態に係るインク循環システム３１によれば、差圧発生ポンプ３２を設けることでも、共通インク流路１６の両端部に差圧を発生させることができる。これにより、インク流路内でインクを循環させることができるため、インクに含まれた微粒子などの組成物を攪拌することができるとともに、この微粒子などの組成物の沈降や沈殿を抑制することができ、また、配管内に滞留した気泡を流して適切に除去することができる。
　しかも、差圧発生ポンプ３２によりインク流路に圧力をかけることができるため、差圧発生ポンプ３２で発生する圧力を調整することで、インクカートリッジ３の高さ位置に制約を受けることなく、インクジェットヘッド２に指定水頭値の中心値の圧力を加えることができる。このように、差圧発生ポンプ３２を用いることで、インクカートリッジ３を任意の高さ位置に配置することができる。
　［第４実施形態］
　次に、図７を参照して、第４の実施形態に係るインク循環システムについて説明する。図７は、第４の実施形態に係るインク循環システムの概略構成図である。図７に示すように、第４の実施形態に係るインク循環システム４１は、インクジェットヘッド２と、インクカートリッジ３と、供給流路４と、還元流路５と、チューブポンプ６と、チューブポンプ７と、加圧用ベローズユニット８と、減圧用ベローズユニット９と、パイロットエア式加圧レギュレータ４２と、差圧レギュレータ１１と、分岐流路１２と、高速循環用流路１３と、を備えている。
　すなわち、インク循環システム４１は、第１の実施形態に係るインク循環システム１の加圧レギュレータ１０をパイロットエア式加圧レギュレータ４２に置き換えたものである。
　パイロットエア式加圧レギュレータ４２は、加圧用ベローズユニット８とインクジェットヘッド２との間に配置されて、共通インク流路１６のインレット１６ａを所定の圧力以下に保持するレギュレータである。
　図８Ａ及び図８Ｂは、パイロットエア式加圧レギュレータのモデルであり、図８Ａは、弁が閉じた状態を示しており、図８Ｂは、弁が開いた状態を示している。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、パイロットエア式加圧レギュレータ４２には、インクカートリッジ３から供給されるインクが流入する第一圧力室４２ａと、共通インク流路１６のインレット１６ａにインクが流出する第二圧力室４２ｂと、設定空圧のパイロットエアが流入する第三圧力室４２ｃとが形成されている。そして、第二圧力室４２ｂと第三圧力室４２ｃとの間は、ダイアフラム４２ｄで区切られており、第一圧力室４２ａと第二圧力室４２ｂとの間には、第一圧力室４２ａと第二圧力室４２ｂとを連通して第一圧力室４２ａから第二圧力室４２ｂにインクが流れる貫通孔４２ｅが形成されている。この貫通孔４２ｅには、貫通孔４２ｅを開閉する弁体４２ｆが挿通されている。弁体４２ｆは、一端がダイアフラム４２ｄに接続されて移動可能に保持されており、他端が第一圧力室４２ａ側から貫通孔４２ｅを閉じる弁４２ｇが形成されている。そして、弁体４２ｆは、第一圧力室４２ａと第二圧力室４２ｂとに圧力差が無いときに、弁４２ｇが貫通孔４２ｅを閉じる長さに形成されている。なお、第一圧力室４２ａには、弁４２ｇに対応する位置にシール用のＯリング４２ｈが取り付けられている。そして、第三圧力室４２ｃに流入されるパイロットエアの設定空圧は、図示しないポンプ（圧力源）により調整可能となっている。
　ここで、第一圧力室４２ａに流入するインクの圧力をＰ１ｉｎＡ、第二圧力室４２ｂから出力するインクの圧力をＰ１ｏｕｔ、第三圧力室４２ｃに流入するパイロットエアの設定空圧をＰ１ｉｎＢとする。
　このような構成のパイロットエア式加圧レギュレータ４２は、圧力Ｐ１ｏｕｔよりも圧力Ｐ１ｉｎＢの方が高いと、ダイアフラム４２ｄは弁体４２ｆを開く方向（図８Ａ及び図８Ｂにおいて右方向）に変形する。また、圧力Ｐ１ｏｕｔよりも圧力Ｐ１ｉｎＢの方が低いと、ダイアフラム４２ｄは弁体４２ｆを閉める方向（図８Ａ及び図８Ｂにおいて左方向）に変形する。
　このため、図８Ａに示すように、圧力Ｐ１ｏｕｔがパイロットエアの設定空圧Ｐ１ｉｎＢ以上になると（Ｐ１ｏｕｔ≧Ｐ１ｉｎＢ）、ダイアフラム４２ｄの変形による弁体４２ｆの移動により、貫通孔４２ｅが弁４２ｇで閉ざされる。これにより、第一圧力室４２ａから第二圧力室４２ｂへのインクの流れが遮断され、インレット１６ａに対するインクの供給が停止する。
　一方、図８Ｂに示すように、圧力Ｐ１ｏｕｔがパイロットエアの設定空圧Ｐ１ｉｎＢより低くなると（Ｐ１ｏｕｔ＜Ｐ１ｉｎＢ）、ダイアフラム４２ｄの変形による弁体４２ｆの移動により、貫通孔４２ｅが開かれる。これにより、第一圧力室４２ａから第二圧力室４２ｂにインクが流れ込み、インレット１６ａに対するインクの供給が再開する。
　この場合、弁４２ｇの開閉により圧力Ｐ１ｏｕｔを一定圧に制御するには、圧力Ｐ１ｉｎＡを圧力Ｐ１ｏｕｔ以上にする必要があり、圧力Ｐ１ｉｎＡが圧力Ｐ１ｏｕｔよりも十分に高い値とすることが好ましい。
　なお、厳密に考えると、パイロットエア式加圧レギュレータ４２には、圧力Ｐ１ｉｎＡが弁４２ｇに作用する圧力に弁４２ｇの面積を乗じた力も発生するが、通常、弁４２ｇの面積が小さいことから、この力を無視して考えることができる。
　このように、圧力Ｐ１ｏｕｔが圧力Ｐ１ｉｎＡ以下の状態で、弁４２ｇの開閉が繰り返されることで、多少の変動はあるものの圧力Ｐ１ｏｕｔがパイロットエアの設定空圧Ｐ１ｉｎＢに保持される。
　そして、このように構成されるパイロットエア式加圧レギュレータ４２において、パイロットエアの設定空圧を指定水頭値の中心値＋αに設定する。すると、弁４２ｇの開閉により、第二圧力室４２ｂから出力されるインクの圧力Ｐ１ｏｕｔが指定水頭値の中心値＋αに保持されるため、第二圧力室４２ｂに連通されるインレット１６ａのインク圧も指定水頭値の中心値＋αに保持される。
　更に、パイロットエア式加圧レギュレータ４２は、第一圧力室４２ａに流入するインクの圧力Ｐ１ｉｎＡを第二圧力室４２ｂから出力するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔ以上としておく必要があるため、加圧用ベローズユニット８により発生する圧力を、例えば、５０００～２００００Ｐａとする。これにより、第一圧力室４２ａに流入するインクの圧力Ｐ１ｉｎＡが５０００～２００００Ｐａとなる。
　なお、加圧用ベローズユニット８は、上述したように、マイクロスイッチ８ｂのＯＮ／ＯＦＦ切り替えのヒステリシスにより、インクに加える圧力が変動する。しかしながら、パイロットエア式加圧レギュレータ４２は、第一圧力室４２ａに流入するインクの圧力Ｐ１ｉｎＡが第二圧力室４２ｂから出力するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔ以上である限りは、第二圧力室４２ｂから出力するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔを指定水頭値の中心値＋αに保持するため、加圧用ベローズユニット８による圧力変動が生じても、インレット１６ａの圧力を指定水頭値の中心値＋αに保持することができる。
　次に、インク循環システム４１の動作について説明する。なお、高速循環動作は、基本的に第１の実施形態と同様であるため、ここでは通常循環動作についてのみ説明する。
　通常循環動作では、図示しない制御部により、チューブポンプ６、チューブポンプ７、加圧用ベローズユニット８のマイクロスイッチ８ｂ、減圧用ベローズユニット９のマイクロスイッチ９ｂを駆動させることにより行う。なお、通常循環動作では、高速循環用流路１３を閉鎖しておく。
　すると、チューブポンプ６により、供給流路４内のインクがインクジェットヘッド２側に向けて送り出される。また、このチューブポンプ６により送り出されたインクが、加圧用ベローズユニット８により、例えば５０００～２００００Ｐａに加圧される。これにより、インクカートリッジ３に充填されたインクがインレット１６ａに向けて圧送され、供給流路４におけるインクジェットヘッド２のインレット１６ａ側のインクが、例えば５０００～２００００Ｐａに加圧される。
　このとき、パイロットエア式加圧レギュレータ４２では、指定水頭値の中心値＋αの設定圧力に調整されたパイロットエアが第三圧力室４２ｃに流入され、チューブポンプ６及び加圧用ベローズユニット８により圧送されたインクが第一圧力室４２ａに流入する。そして、第二圧力室４２ｂからインレット１６ａに流出するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔがパイロットエアの設定空圧Ｐ１ｉｎＢ以下になると、弁４２ｇが貫通孔４２ｅを開く。これにより、第一圧力室４２ａに流入したインクが第二圧力室４２ｂから流出して、インレット１６ａに対するインクの供給が行われる。一方、第二圧力室４２ｂからインレット１６ａに流出するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔがパイロットエアの設定空圧Ｐ１ｉｎＢよりも高くなると、弁４２ｇが貫通孔４２ｅを閉じる。これにより、第一圧力室４２ａから第二圧力室４２ｂへのインクの流れが遮断されて、インレット１６ａに対するインクの供給が停止する。このように、第二圧力室４２ｂからインレット１６ａに流出するインクの圧力Ｐ１ｏｕｔとパイロットエアの設定空圧Ｐ１ｉｎＢとの関係に基づく弁４２ｇの開閉により、チューブポンプ６及び加圧用ベローズユニット８により圧送されたインクが、パイロットエア式加圧レギュレータ４２の設定空圧である指定水頭値の中心値＋αに保持されて、インレット１６ａに供給される。
　一方、差圧レギュレータ１１では、弁１１ｇの開閉によりインレット１６ａのインクとアウトレット１６ｂのインクとの差圧が２αに保持されるため、差圧発生ポンプ３２による吸引圧力が、差圧レギュレータ１１における弁１１ｇの開閉により指定水頭値の中心値－αに保持されて、アウトレット１６ｂからインクが吸引される。
　そして、インレット１６ａとアウトレット１６ｂとの間に発生する２αの差圧により、共通インク流路１６内を、インレット１６ａからアウトレット１６ｂに向けてインクが流れる。これにより、インクカートリッジ３に貯留されたインクは、供給流路４、チューブポンプ６、供給流路４、加圧用ベローズユニット８、供給流路４、パイロットエア式加圧レギュレータ４２、供給流路４、インクジェットヘッド２の共通インク流路１６、還元流路５、差圧レギュレータ１１、還元流路５、減圧用ベローズユニット９、還元流路５、チューブポンプ７、還元流路５及びインクカートリッジ３を循環する。
　以上説明したように、第４の実施形態に係るインク循環システム４１によれば、上述した各インク循環システムの作用効果に加え、以下の作用効果が得られる。すなわち、第４の実施形態に係るインク循環システム４１によれば、パイロットエア式加圧レギュレータ４２において、第二圧力室４２ｂからインレット１６ａに流出するインク圧と第三圧力室４２ｃに流入するパイロットエアの空圧との圧力差に基づいて、インクの供給と停止とを切り替えるため、パイロットエアの設定空圧を変えることで、インレット１６ａのインク圧を容易に変えることができ、設定圧力の自由度が格段に向上するとともに、加圧レギュレータを複数用いたとしても、一度に設定圧力を変えることができる。
　そして、第二圧力室４２ｂから排出されるインク圧が第三圧力室４２ｃに流入されるパイロットエアの圧力よりも高くなると、弁体４２ｆが貫通孔４２ｅを閉ざしてインクの供給が停止され、第二圧力室４２ｂから排出されるインク圧が第三圧力室４２ｃに流入されるパイロットエアの圧力よりも低くなると、弁体４２ｆが貫通孔４２ｅを開いてインクの供給が再開される。このため、第三圧力室４２ｃに流入させるパイロットエアの圧力を設定するだけで、複雑な制御を行うことなく、機械的に、インクの通過及び停止を行うことができるため、より確実に共通インク流路１６におけるインレット１６ａのインク圧を設定圧力に保持することができる。
　以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、インクを加圧してインクカートリッジ３からインクジェットヘッド２に供給する手段として、（１）チューブポンプ６及び加圧用ベローズユニット８、（２）差圧発生ポンプ３２、を採用し、インレット１６ａへの供給圧力設定手段として、（１）加圧レギュレータ１０、（２）パイロットエア式加圧レギュレータ４２、を採用し、アウトレット１６ｂからの戻り圧力設定手段として、（１）差圧レギュレータ１１、（２）インクジェットヘッド２とインクカートリッジ３との配置、（３）チューブポンプ７による圧力損失制御、を採用し、インクを減圧してインクジェットヘッド２からインクカートリッジ３に還元する手段として、（１）チューブポンプ７及び減圧用ベローズユニット９、（２）差圧発生ポンプ３２、（３）インクジェットヘッド２とインクカートリッジ３との配置、（４）チューブポンプ７による圧力損失制御、を採用したが、これらの各手段の組合せは適宜変更することができ、また、別の構成により各手段を構成することもできる。
　そして、上記実施形態では、本発明の一例としてインクジェットプリンタに搭載されるインク循環システムについて説明したが、本発明を、食用オイルや接着剤などの高粘度液体を液滴として吐出する工業用液滴吐出装置などに搭載される液体循環システムに適用してもよい。

Claims (11)

  1. 　液滴吐出装置に搭載される液体循環システムであって、
    　液滴が吐出される複数のノズルに連通される共通流路が形成された液滴吐出ヘッドと、
    　前記液滴吐出ヘッドに供給する液体が充填された液体充填容器と、
    　前記液体充填容器から前記共通流路の一方端部に液体を供給する第１の流路と、
    　前記共通流路の他方端部から前記液体充填容器に液体を還元する第２の流路と、
    　前記共通流路における一方端部側の液体を加圧するとともに、前記共通流路における他方端部側の液体を減圧する差圧発生手段と、
    　前記差圧発生手段と前記共通流路の一方端部との間に配置されて、共通流路における一方端部の液体を第１の圧力に保持する加圧レギュレータと、
    　前記差圧発生手段と前記共通流路の他方端部との間に配置されて、前記共通流路における両端部の差圧を第２の圧力に保持する差圧レギュレータと、
    を有することを特徴とする液体循環システム。
  2. 　前記差圧レギュレータは、前記共通流路における一方端部の液体の圧力から前記共通流路における他方端部の液体の圧力を引いた圧力が第２の圧力よりも高くなると液体の流れを遮断し、前記共通流路における一方端部の液体の圧力から前記共通流路における他方端部の液体の圧力を引いた圧力が前記第２の圧力よりも低くなると液体を流すことを特徴とする請求項１に記載の液体循環システム。
  3. 　前記加圧レギュレータは、共通流路における一方端部の液体が第１の圧力よりも高くなると液体の流れを遮断し、共通流路における一方端部の液体が前記第１の圧力よりも低くなると液体を流すことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体循環システム。
  4. 　前記差圧レギュレータは、
    　前記共通流路の他方端部から還元される液体が流入する第一圧力室と、
    　前記第一圧力室と連通される連通孔が形成されて、前記差圧発生部の負圧側に連通される流路に液体が排出される第二圧力室と、
    　前記共通流路の一方端部に供給される液体が流入する第三圧力室と、
    　前記第一圧力室と前記第三圧力室とを隔てるダイアフラムと、
    　前記ダイアフラムに接続されて前記連通孔を開閉する弁体と、
    　前記弁体を開く方向に付勢する調圧スプリングと、
    を備えることを特徴とする請求項２に記載の液体循環システム。
  5. 　前記加圧レギュレータは、
    　前記液体充填容器から差圧発生部の加圧側を経由して液体が流入される第一圧力室と、
    　前記第一圧力室と連通される連通孔が形成されて、前記共通流路の一方端部に液体が送り出される第二圧力室と、
    　前記第二圧力室と周囲の大気とを隔てるダイアフラムと、
    　前記ダイアフラムに接続されて前記連通孔を開閉する弁体と、
    　前記連通孔を閉じる方向に前記弁体を付勢する調圧スプリングと、
    を備えることを特徴とする請求項３に記載の液体循環システム。
  6. 　前記加圧レギュレータは、
    　所定圧力に調整された空気が導入されるとともに、当該空気の圧力と前記共通流路の一方端部に排出される液体の圧力との比較に基づき、液体の流路を開閉することを特徴とする請求項３に記載の液体循環システム。
  7. 　前記加圧レギュレータは、
    　前記液体充填容器から液体が流入される第一圧力室と、
    　前記第一圧力室と連通される連通孔が形成されて前記共通流路の一方端部に液体が排出される第二圧力室と、
    　所定圧力の空気が流入される第三圧力室と、
    　前記第二圧力室と前記第三圧力室とを隔てるダイアフラムと、
    　前記ダイアフラムに接続されて前記連通孔を開閉する弁体と、
    を備えることを特徴とする請求項６に記載の液体循環システム。
  8. 　前記第１の圧力及び前記第２の圧力は、前記液滴吐出ヘッドの指定水頭範囲内にあり、
    　前記第１の圧力は、前記液滴吐出ヘッドの指定水頭値の中心値よりも所定圧力だけ高い圧力であり、
    　前記第２の圧力は、前記所定圧力の２倍の圧力であることを特徴とする請求項１に記載の液体循環システム。
  9. 　前記差圧発生手段は、
    　液体を加圧する加圧用ベローズと、液体を前記液滴吐出ヘッド側に送り出す第１のチューブポンプとにより、前記共通流路における一方端部側の液体を加圧し、
    　液体を減圧する減圧用ベローズと、液体を前記液体充填容器側に送り出す第２のチューブポンプとにより、前記共通流路における他方端部側の液体を減圧することを特徴とする請求項１に記載の液体循環システム。
  10. 　前記差圧発生手段は、
    　液体を加圧する加圧用ベローズと、液体を前記液滴吐出ヘッド側に送り出す第１のチューブポンプとにより、前記共通流路における一方端部側の液体を加圧し、
    　前記共通流路における他方端部の液体の圧力が前記共通流路における一方端部の液体の圧力よりも低くなるように、前記液滴吐出ヘッドと前記液体充填容器とに高低差を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の液体循環システム。
  11. 　前記差圧発生手段は、
    　前記第１の流路又は前記第２の流路に設けられて差圧を発生する差圧発生ポンプ、を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体循環システム。
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