JP2016030425A - インクジェット印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル内のインクのメニスカスの破壊を抑制する。
【解決手段】共通気室２１は、加圧タンク１１の空気層および負圧タンク１４の空気層と接続されている。加圧側連通弁２２は、加圧タンク１１と共通気室２１との間の空気導管２９内の空気流路を開閉する。負圧側連通弁２３は、負圧タンク１４と共通気室２１との間の空気導管３０内の空気流路を開閉する。負圧タンク大気開放弁２４は、負圧タンク１４を大気から遮断された状態と大気に通じた状態との間で切り替える。加圧側連通弁２２および負圧タンク大気開放弁２４は、通電時に閉、非通電時に開となるノーマルオープン型である。負圧側連通弁２３は、通電時に開、非通電時に閉となるノーマルクローズ型である。非通電時において、インクジェットヘッド２のノズル圧がメニスカス破壊圧以下となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インク循環式のインクジェット印刷装置に関する。

インクを循環させつつインクジェットヘッドからインクを吐出して印刷するインク循環式のインクジェット印刷装置が知られている。

インク循環式のインクジェット印刷装置には、インクジェットヘッドに対して加圧タンクを高い位置に配置し、負圧タンクを低い位置に配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。

このようなインクジェット印刷装置では、加圧タンク、負圧タンク、インクジェットヘッドの位置関係に基づく水頭圧により、加圧タンクからインクジェットヘッドへのインクの供給、およびインクジェットヘッドから負圧タンクへのインクの回収が行われる。加圧タンクへは、負圧タンクからインクポンプによりインクが送られる。

上記のようなインクジェット印刷装置において、インク循環および印刷を行わない待機状態では、負圧タンクは大気開放される。一方、加圧タンクは、加圧タンクから負圧タンクへインクが流れることを防止するため、弁により密閉状態とされる。

ところで、高解像度で印刷可能にするためノズルが高密度で配置されたインクジェットヘッドでは、インクジェットヘッド内のインクの流路が狭く、流路抵抗が大きい。このようなインクジェットヘッドを用いる場合、上述のようにインクジェットヘッド、加圧タンク、負圧タンクの配置による水頭圧だけでは、必要なインク流量を確保できないことがある。

そこで、必要なインク流量を確保するために、エアポンプを用いて、加圧タンクに正圧を付与し、負圧タンクに負圧を付与するインクジェット印刷装置が知られている。このようなインクジェット印刷装置では、インク循環を行う際、加圧タンクおよび負圧タンクをそれぞれ弁により密閉状態とし、エアポンプにより圧力を付与する。待機状態では、上述のように、加圧タンクを密閉状態とし、負圧タンクを大気開放状態とする。

このようなインクジェット印刷装置では、加圧タンクを大気開放状態と密閉状態との間で切り替えるための弁として、通電時に開、非通電時に閉となるノーマルクローズ型の電磁弁が用いられる。一方、負圧タンクを大気開放状態と密閉状態との間で切り替えるための弁として、通電時に閉、非通電時に開となるノーマルオープン型の電磁弁が用いられる。これにより、待機状態や電源オフ状態における各弁の非通電状態において、加圧タンクが密閉状態となり、負圧タンクが大気開放状態となるようにできる。

ここで、加圧タンクは、インク循環中も待機中も密閉状態であるが、インク循環を終了して待機状態へ移行する際、加圧タンクの弁を一時的に開き、加圧タンクを大気開放して圧力を逃がす。加圧タンクが密閉されて正圧を保ったまま負圧タンクが大気開放されると、インクジェットヘッドのノズルにかかる圧力が上昇してインクのメニスカスが破壊され、インク漏れが生じるおそれがあるからである。

特開２００８−１６２２６２号公報

しかし、何らかの理由によりインク循環中に電源が遮断された場合、加圧タンクの弁を一時的に開く制御ができないまま、加圧タンクの密閉状態が維持される。一方、負圧タンクのノーマルオープン型の弁が電源の遮断により開くため、負圧タンクは密閉状態から大気開放状態へ移行する。これにより、加圧タンクの正圧が保たれたまま負圧タンクが大気開放されるので、インクジェットヘッドのノズルの圧力が上昇してインクのメニスカスが破壊されるおそれがある。メニスカスが破壊されると、ノズルからのインク漏れが生じるおそれがある。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、ノズル内のインクのメニスカスの破壊を抑制できるインクジェット印刷装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るインクジェット印刷装置の特徴は、インクを吐出するノズルを有するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドより高い位置に配置され、インクを貯留する第１タンクと、前記インクジェットヘッドより低い位置に配置され、インクを貯留する第２タンクと、前記第１タンク、前記インクジェットヘッド、および前記第２タンクの間でインクの循環を行うための循環経路と、前記第１および第２タンクのうちの一方のタンクに正圧を付与する正圧付与部と、前記第１および第２タンクのうちの他方のタンクに負圧を付与する負圧付与部と、前記正圧付与部により前記一方のタンクに所定の正圧を付与するとともに前記負圧付与部により前記他方のタンクに所定の負圧を付与するよう制御する制御部と、空気流路を介して前記第１タンク内のインク上の空気層および第２タンク内のインク上の空気層と接続された共通気室と、通電時に閉、非通電時に開となり、前記第１タンクと前記共通気室との間の空気流路を開閉する第１弁と、通電時に開、非通電時に閉となり、前記第２タンクと前記共通気室との間の空気流路を開閉する第２弁と、通電時に閉、非通電時に開となり、前記第２タンクを大気から遮断された状態と大気に通じた状態との間で切り替える第３弁とを備え、非通電時において、前記インクジェットヘッドのノズル圧がメニスカス破壊圧以下となることにある。

本発明に係るインクジェット印刷装置の特徴によれば、非通電時において、インクジェットヘッドのノズル圧がメニスカス破壊圧以下となるので、インク循環中に電源が遮断されても、電源遮断後のノズル圧は、メニスカス破壊圧以下に抑えられる。したがって、ノズル内のインクのメニスカスの破壊を抑制できる。

第１実施形態に係るインクジェット印刷装置の概略構成図である。 第１実施形態に係るインクジェット印刷装置の動作を説明するためのフローチャートである。 インクポンプおよびインク供給弁の制御の説明図である。 第２実施形態に係るインクジェット印刷装置の概略構成図である。 第２実施形態に係るインクジェット印刷装置の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るインクジェット印刷装置の概略構成図である。なお、以下の説明における上下方向は鉛直方向であり、図１における紙面の上下を上下方向とする。

図１に示すように、第１実施形態に係るインクジェット印刷装置１は、インクジェットヘッド２と、インク循環部３と、インク供給部４と、制御部５とを備える。

インクジェットヘッド２は、インク循環部３により供給されるインクを吐出する。インクジェットヘッド２は、複数のヘッドモジュール７からなる。

ヘッドモジュール７は、インクを貯留するインクチャンバと、インクを吐出する複数のノズル（いずれも図示せず）とを有する。インクチャンバ内には、ピエゾ素子（図示せず）が配置されている。ピエゾ素子の駆動により、ノズルからインクが吐出される。

インク循環部３は、インクを循環させつつインクジェットヘッド２にインクを供給する。インク循環部３は、加圧タンク１１と、分配器１２と、集合器１３と、負圧タンク１４と、インクポンプ１５と、インク導管１６〜１８と、加圧側エアポンプ１９と、負圧側エアポンプ２０と、共通気室２１と、加圧側連通弁２２と、負圧側連通弁２３と、負圧タンク大気開放弁２４と、加圧側圧力センサ２５と、負圧側圧力センサ２６と、空気導管２７〜３１とを備える。

加圧タンク１１は、インクジェットヘッド２に供給するインクを貯留する。加圧タンク１１のインクは、インク導管１６および分配器１２を介してインクジェットヘッド２に供給される。加圧タンク１１内には、インクの液面上に空気層が形成されている。加圧タンク１１内の空気層は、空気導管２９を介して共通気室２１に接続されている。加圧タンク１１は、インクジェットヘッド２より高い位置（上方）に配置されている。インクジェット印刷装置１において、加圧タンク１１は、請求項の第１タンクに相当する。

加圧タンク１１には、加圧タンク液面センサ３６が設けられている。加圧タンク液面センサ３６は、加圧タンク１１内のインクの液面高さが基準高さに達しているか否かを検出するためのものである。加圧タンク液面センサ３６は、加圧タンク１１内のインクの液面高さが基準高さ以上である場合に「オン」を示す信号を出力し、基準高さ未満である場合に「オフ」を示す信号を出力する。

分配器１２は、インク導管１６を介して加圧タンク１１から供給されるインクを、インクジェットヘッド２の各ヘッドモジュール７に分配する。

集合器１３は、インクジェットヘッド２で消費されなかったインクを各ヘッドモジュール７から集める。集合器１３により集められたインクは、インク導管１７により負圧タンク１４へと流れる。

負圧タンク１４は、インクジェットヘッド２で消費されなかったインクを集合器１３から受け取り貯留する。また、負圧タンク１４は、後述するインク供給部４のインクカートリッジ４１から供給されるインクを貯留する。負圧タンク１４内には、インクの液面上に空気層が形成されている。負圧タンク１４内の空気層は、空気導管３０を介して共通気室２１に接続されている。負圧タンク１４は、インクジェットヘッド２より低い位置（下方）に配置されている。インクジェット印刷装置１において、負圧タンク１４は、請求項の第２タンクに相当する。

負圧タンク１４には、負圧タンク液面センサ３７が設けられている。負圧タンク液面センサ３７は、負圧タンク１４内のインクの液面高さが基準高さに達しているか否かを検出するためのものである。負圧タンク液面センサ３７は、負圧タンク１４内のインクの液面高さが基準高さ以上である場合に「オン」を示す信号を出力し、基準高さ未満である場合に「オフ」を示す信号を出力する。

インクポンプ１５は、負圧タンク１４から加圧タンク１１へインクを送る。インクポンプ１５は、インク導管１８の途中に設けられている。

インク導管１６は、加圧タンク１１と分配器１２とを接続する。インク導管１６には、加圧タンク１１から分配器１２に向かってインクが流れる。インク導管１７は、集合器１３と負圧タンク１４とを接続する。インク導管１７には、集合器１３から負圧タンク１４に向かってインクが流れる。インク導管１８は、負圧タンク１４と加圧タンク１１とを接続する。インク導管１８には、負圧タンク１４から加圧タンク１１に向かってインクが流れる。インク導管１６〜１８と分配器１２と集合器１３とにより、加圧タンク１１とインクジェットヘッド２と負圧タンク１４との間でインクを循環させる循環経路が構成される。

加圧側エアポンプ１９は、空気導管２７を介して空気を加圧タンク１１へ送ることで、加圧タンク１１に正圧を付与する。加圧側エアポンプ１９は、空気導管２７の途中に配置されている。加圧側エアポンプ１９は、請求項の正圧付与部に相当する。

負圧側エアポンプ２０は、空気導管２８を介して空気を負圧タンク１４から吸引することで、負圧タンク１４に負圧を付与する。負圧側エアポンプ２０は、空気導管２８の途中に配置されている。負圧側エアポンプ２０は、請求項の負圧付与部に相当する。

共通気室２１は、インク循環の終了時に加圧タンク１１内の圧力を逃がすための空間である。共通気室２１は、空気導管２９を介して加圧タンク１１内の空気層と接続され、空気導管３０を介して負圧タンク１４内の空気層と接続されている。

加圧側連通弁２２は、空気導管２９内の空気流路を開閉する。加圧側連通弁２２が開かれると、加圧タンク１１の空気層と共通気室２１とが連通される。加圧側連通弁２２は、空気導管２９の途中に配置されている。加圧側連通弁２２は、通電時に閉、非通電時に開となるノーマルオープン型の電磁弁からなる。インクジェット印刷装置１において、加圧側連通弁２２は、請求項の第１弁に相当する。

負圧側連通弁２３は、空気導管３０内の空気流路を開閉する。負圧側連通弁２３が開かれると、負圧タンク１４の空気層と共通気室２１とが連通される。負圧側連通弁２３は、空気導管３０の途中に配置されている。負圧側連通弁２３は、通電時に開、非通電時に閉となるノーマルクローズ型の電磁弁からなる。インクジェット印刷装置１において、負圧側連通弁２３は、請求項の第２弁に相当する。

負圧タンク大気開放弁２４は、負圧タンク１４を大気から遮断された状態と大気に通じた状態との間で切り替える。負圧タンク大気開放弁２４は、空気導管３１の途中に配置されている。負圧タンク大気開放弁２４は、ノーマルオープン型の電磁弁からなる。インクジェット印刷装置１において、負圧タンク大気開放弁２４は、請求項の第３弁に相当する。

加圧側圧力センサ２５は、加圧タンク１１内の圧力を検出する。負圧側圧力センサ２６は、負圧タンク１４内の圧力を検出する。

空気導管２７は、加圧側エアポンプ１９により加圧タンク１１に送られる空気の流路を形成する。空気導管２７は、一端が加圧タンク１１の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

空気導管２８は、負圧側エアポンプ２０により負圧タンク１４から吸引される空気の流路を形成する。空気導管２８は、一端が負圧タンク１４の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

空気導管２９は、加圧タンク１１と共通気室２１との間の空気流路を形成する。空気導管２９は、一端が加圧タンク１１の空気層に接続され、他端が共通気室２１に接続されている。

空気導管３０は、負圧タンク１４と共通気室２１との間の空気流路を形成する。空気導管３０は、一端が負圧タンク１４の空気層に接続され、他端が共通気室２１に接続されている。

空気導管３１は、負圧タンク１４を大気開放するための空気の流路を形成する。空気導管３１は、一端が負圧タンク１４の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

インク供給部４は、インク循環部３にインクを供給する。インク供給部４は、インクカートリッジ４１と、インク供給弁４２と、インク導管４３とを備える。

インクカートリッジ４１は、インクジェットヘッド２による印刷に用いるインクを収容している。インクカートリッジ４１内のインクは、インク導管４３を介してインク循環部３の負圧タンク１４に供給される。

インク供給弁４２は、インク導管４３内のインクの流路を開閉する。インク供給弁４２は、ノーマルクローズ型の電磁弁からなる。

インク導管４３は、インクカートリッジ４１と負圧タンク１４とを接続する。インク供給時において、インク導管４３には、インクカートリッジ４１から負圧タンク１４に向かってインクが流れる。

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

制御部５は、印刷を行う際、加圧側連通弁２２を閉、負圧側連通弁２３を開、負圧タンク大気開放弁２４を閉とする。そして、制御部５は、加圧側エアポンプ１９により加圧タンク１１に正圧を付与するとともに、負圧側エアポンプ２０により負圧タンク１４に負圧を付与する。これにより、インク循環部３内でインク循環が行われる。インク循環開始後、制御部５は、インクジェットヘッド２からインクを吐出するよう制御する。ここで、負圧側連通弁２３が開状態のため、負圧タンク１４とともに共通気室２１にも負圧が付与されている。

制御部５は、インク循環を終了する際、インク循環時の状態から、加圧側連通弁２２、負圧側連通弁２３および負圧タンク大気開放弁２４の開閉状態を逆転させる。すなわち、制御部５は、加圧側連通弁２２を開、負圧側連通弁２３を閉、負圧タンク大気開放弁２４を開とする。これにより、共通気室２１が負圧タンク１４と遮断され、加圧タンク１１に連通される。負圧状態の共通気室２１に加圧タンク１１が連通されることで、加圧タンク１１の圧力が低下する。また、負圧タンク大気開放弁２４が開かれることで、負圧タンク１４は大気開放状態となる。これにより、インクジェット印刷装置１が待機状態となる。

次に、インクジェット印刷装置１の動作について説明する。

図２は、インクジェット印刷装置１の動作を説明するためのフローチャートである。図２のフローチャートの処理は、インクジェット印刷装置１に印刷ジョブが入力されることにより開始となる。

図２のステップＳ１において、制御部５は、加圧側連通弁２２を閉、負圧側連通弁２３を開、負圧タンク大気開放弁２４を閉とする。これにより、加圧タンク１１が共通気室２１から遮断され、負圧タンク１４が共通気室２１に連通される。加圧タンク１１は、単独で密閉状態（大気から遮断された状態）となる。負圧タンク１４は、共通気室２１とともに密閉状態となる。

次いで、ステップＳ２において、制御部５は、圧力生成を行う。具体的には、制御部５は、加圧側エアポンプ１９を駆動させて加圧タンク１１の空気層に空気を送る。これにより、加圧タンク１１の空気層が加圧される。制御部５は、加圧側圧力センサ２５で検出される加圧タンク１１内の正圧が所定の基準値になると、加圧側エアポンプ１９を停止させる。これにより、加圧タンク１１に基準値の正圧が付与された状態となる。

また、制御部５は、負圧側エアポンプ２０を駆動させて負圧タンク１４の空気層から空気を吸引する。これにより、負圧タンク１４の空気層および共通気室２１が減圧される。制御部５は、負圧側圧力センサ２６で検出される負圧タンク１４内の負圧が所定の基準値になると、負圧側エアポンプ２０を停止させる。これにより、負圧タンク１４および共通気室２１に基準値の負圧が付与された状態となる。

加圧タンク１１に正圧、負圧タンク１４に負圧が付与されると、加圧タンク１１からインクジェットヘッド２を経由して負圧タンク１４へ向かうインクの流れが生じ、インク循環が始まる。

この後、ステップＳ３において、制御部５は、印刷ジョブに基づきインクジェットヘッド２を制御して印刷を開始する。

ここで、インク循環しつつ印刷を行う際、制御部５は、加圧タンク液面センサ３６および負圧タンク液面センサ３７の状態に応じて、インクポンプ１５およびインク供給弁４２の制御を行う。

具体的には、図３に示すように、加圧タンク液面センサ３６および負圧タンク液面センサ３７がともにオンの状態では、制御部５は、インクポンプ１５をオフ、インク供給弁４２を閉とする。加圧タンク液面センサ３６がオンで負圧タンク液面センサ３７がオフの状態でも同様に、制御部５は、インクポンプ１５をオフ、インク供給弁４２を閉とする。

加圧タンク液面センサ３６がオフで負圧タンク液面センサ３７がオンの状態では、制御部５は、インクポンプ１５をオン、インク供給弁４２を閉とする。

加圧タンク液面センサ３６および負圧タンク液面センサ３７がともにオフの状態では、制御部５は、インクポンプ１５をオフ、インク供給弁４２を開とする。

例えば、加圧タンク液面センサ３６および負圧タンク液面センサ３７がともにオンの状態からインク循環が開始されると、加圧タンク１１からインクジェットヘッド２へインクが流出し、やがて加圧タンク液面センサ３６がオフとなる。これにより、制御部５は、インクポンプ１５を駆動させて負圧タンク１４から加圧タンク１１へインクを送る。負圧タンク１４からのインクの流入により加圧タンク１１の液面が上昇し、加圧タンク液面センサ３６がオンになると、制御部５は、インクポンプ１５を停止する。

印刷が進行し、インクジェットヘッド２およびインク循環部３において循環しているインクが減少してくると、やがて加圧タンク液面センサ３６および負圧タンク液面センサ３７がともにオフになる。この状態において、制御部５は、インク供給弁４２を開いて負圧タンク１４へのインク供給を行う。

インク供給により負圧タンク液面センサ３７がオンになると、制御部５は、インク供給弁４２を閉じて負圧タンク１４へのインク供給を終了する。このとき、加圧タンク液面センサ３６がオフで負圧タンク液面センサ３７がオンの状態になっているため、制御部５は、インクポンプ１５を駆動させて負圧タンク１４から加圧タンク１１へインクを送る。加圧タンク液面センサ３６がオンになると、制御部５は、インクポンプ１５を停止する。

このような加圧タンク液面センサ３６および負圧タンク液面センサ３７の状態に応じたインクポンプ１５およびインク供給弁４２の制御により、加圧タンク１１および負圧タンク１４の液面が基準高さ付近に維持されつつ印刷が行われる。

図２に戻り、ステップＳ３に続いて、ステップＳ４において、制御部５は、印刷ジョブが終了したか否かを判断する。印刷ジョブが終了していないと判断した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、制御部５は、ステップＳ４を繰り返す。

印刷ジョブが終了したと判断した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５において、制御部５は、加圧側連通弁２２を開、負圧側連通弁２３を閉、負圧タンク大気開放弁２４を開とする。これにより、インク循環が終了し、インクジェット印刷装置１が待機状態となる。

上述のように、インク循環が終了する際、負圧側連通弁２３が閉じられ、負圧タンク大気開放弁２４が開かれることで、負圧タンク１４が共通気室２１から遮断されるとともに大気開放される。また、加圧側連通弁２２が開かれ、負圧側連通弁２３が閉じられることで、加圧タンク１１は共通気室２１に連通され、共通気室２１とともに密閉状態となる。ここで、インク循環時に正圧が付与されている加圧タンク１１と、負圧が付与されている共通気室２１とが連通することで、加圧タンク１１の圧力が下がる。後述するように、このとき、インクジェットヘッド２のノズル圧の大きさが、メニスカス破壊圧以下となるようになっている。したがって、ノズル内のインクのメニスカスの破壊を抑えつつ、インク循環状態から待機状態へ移行できる。

ここで、インク循環中にインクジェット印刷装置１の電源が遮断された場合、加圧側連通弁２２、負圧側連通弁２３、および負圧タンク大気開放弁２４が非通電状態になる。このため、ノーマルオープン型である加圧側連通弁２２および負圧タンク大気開放弁２４がそれぞれ開き、ノーマルクローズ型である負圧側連通弁２３が閉じる。すなわち、インク循環中に電源が遮断され、加圧側連通弁２２、負圧側連通弁２３、および負圧タンク大気開放弁２４の開閉制御が不可能な場合でも、これらの弁は、上述した制御部５の制御によりインク循環を終了する場合と同様の開閉状態となる。

したがって、インク循環中に電源が遮断された場合でも、インクジェット印刷装置１は、インクジェットヘッド２のノズル内のインクのメニスカスの破壊を抑えつつ、待機状態へ移行できる。メニスカス破壊が生じると、ノズルからのインク漏れが生じるが、これを回避できる。

次に、インク循環状態から、加圧側連通弁２２および負圧タンク大気開放弁２４がそれぞれ開、負圧側連通弁２３が閉となったときにおいて、ノズル内のインクのメニスカスが破壊されない条件について説明する。なお、圧力はゲージ圧とする。

ノズル圧Ｐｎは、下記の式（１）で表される。

Ｐｎ＝（（Ｐｋ＋Ｐｈｋ）＋（Ｐｆ＋Ｐｈｆ））／２ …（１）
ここで、Ｐｋは、加圧タンク１１の圧力である。Ｐｆは、負圧タンク１４の圧力である。Ｐｈｋは、加圧タンク１１の液面とインクジェットヘッド２のノズル面との高低差（水頭差）Ｈｋに基づく水頭圧である。Ｐｈｆは、インクジェットヘッド２のノズル面と負圧タンク１４の液面との高低差（水頭差）Ｈｆに基づく水頭圧である。

ノズル圧Ｐｎがメニスカス破壊圧Ｐｎ_ｍａｘ以下であれば、ノズル内のインクのメニスカスが破壊されない。すなわち、以下の式（２）が満たされれば、ノズル内のインクのメニスカスは破壊されない。

メニスカス破壊圧Ｐｎ_ｍａｘは、ノズルの径およびインクの表面張力に応じて決まる値である。

ところで、前述のように、インクジェット印刷装置１では、インク循環終了時に加圧側連通弁２２を開、負圧側連通弁２３を閉として、共通気室２１を負圧タンク１４から遮断して加圧タンク１１に連通させる。このときの加圧タンク１１と共通気室２１との連通後の加圧タンク１１および共通気室２１の圧力をＰｘとすると、ボイルの法則より、以下の式（３）が成り立つ。

Ｐｋ×Ｖｋ＋Ｐｆ×Ｖｃｏｍ＝Ｐｘ×（Ｖｋ＋Ｖｃｏｍ） …（３）
ここで、Ｖｋは、加圧系のエア量である。Ｖｃｏｍは、共通気室系のエア量である。

加圧系のエア量Ｖｋは、インク循環時に加圧タンク１１に連通し、加圧タンク１１とともに正圧が付与される部分のエア量である。加圧系のエア量Ｖｋは、以下の式（４）で表される。

Ｖｋ＝Ｖｋｔ＋Ｖｋｒ１＋Ｖｋｒ２ …（４）
ここで、Ｖｋｔは、加圧タンク１１内の空気層の容量である。すなわち、Ｖｋｔは、加圧タンク１１内の液面の基準高さ以上の空間の体積に相当する。Ｖｋｒ１は、空気導管２７の加圧タンク１１と加圧側エアポンプ１９との間の部分の容量である。Ｖｋｒ２は、空気導管２９の加圧タンク１１と加圧側連通弁２２との間の部分の容量である。

共通気室系のエア量Ｖｃｏｍは、インク循環時に負圧タンク１４に連通し、負圧タンク１４とともに負圧が付与される部分のうち、インク循環終了後に加圧タンク１１に連通される部分のエア量である。共通気室系のエア量Ｖｃｏｍは、以下の式（５）で表される。

Ｖｃｏｍ＝Ｖｃｔ＋Ｖｃｒ１＋Ｖｃｒ２ …（５）
ここで、Ｖｃｔは、共通気室２１の容量である。Ｖｃｒ１は、空気導管３０の共通気室２１と負圧側連通弁２３との間の部分の容量である。Ｖｃｒ２は、空気導管２９の共通気室２１と加圧側連通弁２２との間の部分の容量である。

式（３）から、共通気室２１と連通後の加圧タンク１１の圧力Ｐｘは、以下の式（６）で表される。

Ｐｘ＝（Ｐｋ×Ｖｋ＋Ｐｆ×Ｖｃｏｍ）／（Ｖｋ＋Ｖｃｏｍ） …（６）
インク循環終了時に加圧タンク１１と共通気室２１とを連通させるとき、負圧タンク大気開放弁２４が開かれることで負圧タンク１４は大気開放される。これにより、Ｐｆ＝０となる。

したがって、前述の式（２）にＰｋ＝Ｐｘ，Ｐｆ＝０を代入した以下の式（７）が満たされれば、インク循環状態から待機状態へ移行したとき、ノズル内のインクのメニスカスは破壊されない。式（７）の右辺は、加圧タンク１１と共通気室２１との連通後の圧力Ｐｘに応じたノズル圧の大きさである。

式（７）に式（６）を代入して変形すると、以下の式（８）が得られる。インク循環状態から待機状態へ移行したときにノズル内のインクのメニスカスが破壊されない条件は、式（８）が満たされることである。

インクジェット印刷装置１では、加圧タンク１１の空気層および共通気室２１が、式（８）が満たされるだけの容量を有するように設計されている。これにより、インク循環状態から待機状態へ移行したときのインクジェットヘッド２のノズル圧の大きさが、メニスカス破壊圧以下となるようになっている。

以上説明したように、インクジェット印刷装置１では、インク循環中に電源が遮断された場合、ノーマルオープン型である加圧側連通弁２２および負圧タンク大気開放弁２４がそれぞれ開き、ノーマルクローズ型である負圧側連通弁２３が閉じる。これにより、負圧タンク１４が共通気室２１から遮断されるとともに大気開放される。また、加圧タンク１１が共通気室２１に連通される。インク循環時に正圧が付与されている加圧タンク１１が、負圧が付与されている共通気室２１に連通されることで、加圧タンク１１の圧力が下がる。そして、加圧タンク１１の空気層および共通気室２１が、加圧タンク１１および共通気室２１の連通後の圧力Ｐｘに応じたノズル圧の大きさがメニスカス破壊圧以下となるだけの容量を有するので、電源遮断後（非通電時）のノズル圧は、メニスカス破壊圧以下に抑えられる。このため、ノズル内のインクのメニスカスの破壊を抑制できる。これにより、ノズルからのインク漏れを抑制できる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係るインクジェット印刷装置の概略構成図である。

図４に示すように、第２実施形態に係るインクジェット印刷装置１Ａは、図１に示した第１実施形態のインクジェット印刷装置１に対し、インク循環部３をインク循環部３Ａに置き換えた構成である。

インク循環部３Ａは、図１におけるインク循環部３に対し、加圧タンク１１および負圧タンク１４の配置を変更している。また、インク循環部３Ａは、インク循環部３に対し、加圧側連通弁２２、負圧側連通弁２３を加圧側連通弁５１、負圧側連通弁５２にそれぞれ置き換え、負圧タンク大気開放弁２４および空気導管３１を省略し、加圧タンク大気開放弁５３および空気導管５４を追加した構成である。

インク循環部３Ａにおいて、加圧タンク１１は、インクジェットヘッド２より低い位置（下方）に配置されている。負圧タンク１４は、インクジェットヘッド２より高い位置（上方）に配置されている。インクジェット印刷装置１Ａでは、負圧タンク１４が請求項の第１タンクに相当し、加圧タンク１１が請求項の第２タンクに相当する。

加圧側連通弁５１は、図１におけるインク循環部３の加圧側連通弁２２とは異なり、ノーマルクローズ型の電磁弁からなる。インクジェット印刷装置１Ａでは、加圧側連通弁５１が請求項の第２弁に相当する。

負圧側連通弁５２は、図１におけるインク循環部３の負圧側連通弁２３とは異なり、ノーマルオープン型の電磁弁からなる。インクジェット印刷装置１Ａでは、負圧側連通弁５２が請求項の第１弁に相当する。

加圧タンク大気開放弁５３は、加圧タンク１１を大気から遮断された状態と大気に通じた状態との間で切り替える。加圧タンク大気開放弁５３は、空気導管５４の途中に配置されている。加圧タンク大気開放弁５３は、ノーマルオープン型の電磁弁からなる。インクジェット印刷装置１Ａでは、加圧タンク大気開放弁５３が請求項の第３弁に相当する。

空気導管５４は、加圧タンク１１を大気開放するための空気の流路を形成する。空気導管５４は、一端が加圧タンク１１の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

次に、インクジェット印刷装置１Ａの動作について説明する。

図５は、インクジェット印刷装置１Ａの動作を説明するためのフローチャートである。図５のフローチャートの処理は、インクジェット印刷装置１に印刷ジョブが入力されることにより開始となる。

図５のステップＳ１１において、制御部５は、加圧側連通弁５１を開、負圧側連通弁５２を閉、加圧タンク大気開放弁５３を閉とする。これにより、負圧タンク１４が共通気室２１から遮断され、加圧タンク１１が共通気室２１に連通される。負圧タンク１４は、単独で密閉状態となる。加圧タンク１１は、共通気室２１とともに密閉状態となる。

次いで、ステップＳ１２において、制御部５は、圧力生成を行う。ステップＳ１２の処理は、前述した図２のステップＳ２の処理と同様である。この処理により、負圧タンク１４に基準値の負圧が付与され、加圧タンク１１および共通気室２１に基準値の正圧が付与された状態となる。これにより、加圧タンク１１からインクジェットヘッド２を経由して負圧タンク１４へ向かうインクの流れが生じ、インク循環が始まる。

ステップＳ１２に続くステップＳ１３，Ｓ１４の処理は、前述した図２のステップＳ３，Ｓ４の処理と同様である。また、図３に示したインクポンプ１５およびインク供給弁４２の制御も同様に行われる。

ステップＳ１４において、印刷ジョブが終了したと判断した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１５において、制御部５は、加圧側連通弁５１を閉、負圧側連通弁５２を開、加圧タンク大気開放弁５３を開とする。これにより、インク循環が終了し、インクジェット印刷装置１が待機状態となる。

上述のように、インク循環が終了する際、加圧側連通弁５１が閉じられ、加圧タンク大気開放弁５３が開かれることで、加圧タンク１１が共通気室２１から遮断されるとともに大気開放される。また、負圧側連通弁５２が開かれ、加圧側連通弁５１が閉じられることで、負圧タンク１４は共通気室２１に連通され、共通気室２１とともに密閉状態となる。ここで、インク循環時に負圧が付与されている負圧タンク１４と、正圧が付与されている共通気室２１とが連通することで、負圧タンク１４の圧力が上がる。後述するように、このとき、インクジェットヘッド２のノズル圧の大きさが、メニスカス破壊圧以下となるようになっている。したがって、ノズル内のインクのメニスカスの破壊を抑えつつ、インク循環状態から待機状態へ移行できる。

ここで、インク循環中にインクジェット印刷装置１Ａの電源が遮断された場合、加圧側連通弁５１、負圧側連通弁５２、および加圧タンク大気開放弁５３が非通電状態になる。このため、ノーマルオープン型である負圧側連通弁５２および加圧タンク大気開放弁５３がそれぞれ開き、ノーマルクローズ型である加圧側連通弁５１が閉じる。すなわち、インク循環中に電源が遮断され、加圧側連通弁５１、負圧側連通弁５２、および加圧タンク大気開放弁５３の開閉制御が不可能な場合でも、これらの弁は、上述した制御部５の制御によりインク循環を終了する場合と同様の開閉状態となる。

したがって、インク循環中に電源が遮断された場合でも、インクジェット印刷装置１Ａは、インクジェットヘッド２のノズル内のインクのメニスカスの破壊を抑えつつ、待機状態へ移行できる。メニスカス破壊が生じると、ノズルからのエア吸い込みが生じるが、これを回避できる。

インクジェット印刷装置１Ａにおいて、インク循環状態から待機状態へ移行したときにノズル内のインクのメニスカスが破壊されない条件は、以下の式（９）が満たされることである。式（９）は、前述した式（８）と同様の手法により導出される。

ここで、Ｖｆは、負圧系のエア量である。負圧系のエア量Ｖｆは、インク循環時に負圧タンク１４に連通し、負圧タンク１４とともに負圧が付与される部分のエア量である。負圧系のエア量Ｖｆは、以下の式（１０）で表される。

Ｖｆ＝Ｖｆｔ＋Ｖｆｒ１＋Ｖｆｒ２ …（１０）
ここで、Ｖｆｔは、負圧タンク１４内の空気層の容量である。すなわち、Ｖｆｔは、負圧タンク１４内の液面の基準高さ以上の空間の体積に相当する。Ｖｆｒ１は、空気導管２８の負圧タンク１４と負圧側エアポンプ２０との間の部分の容量である。Ｖｆｒ２は、空気導管３０の負圧タンク１４と負圧側連通弁５２との間の部分の容量である。

インクジェット印刷装置１Ａにおける共通気室系のエア量Ｖｃｏｍは、インク循環時に加圧タンク１１に連通し、加圧タンク１１とともに正圧が付与される部分のうち、インク循環終了後に負圧タンク１４に連通される部分のエア量である。

共通気室系のエア量Ｖｃｏｍは、前述の式（５）で表されるが、インクジェット印刷装置１Ａでは、式（５）におけるＶｃｒ１は、空気導管３０の共通気室２１と負圧側連通弁５２との間の部分の容量である。Ｖｃｒ２は、空気導管２９の共通気室２１と加圧側連通弁５１との間の部分の容量である。

インクジェット印刷装置１Ａでは、負圧タンク１４の空気層および共通気室２１が、式（９）が満たされるだけの容量を有するように設計されている。これにより、インク循環状態から待機状態へ移行したときのインクジェットヘッド２のノズル圧の大きさが、メニスカス破壊圧以下となるようになっている。

以上のようなインクジェット印刷装置１Ａでも、電源遮断後のノズル圧をメニスカス破壊圧以下に抑えることができる。このため、ノズル内のインクのメニスカスの破壊を抑制できる。これにより、ノズルからのエア吸い込みを抑制できる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１，１Ａ インクジェット印刷装置
２ インクジェットヘッド
３，３Ａ インク循環部
４ インク供給部
５ 制御部
１１ 加圧タンク
１２ 分配器
１３ 集合器
１４ 負圧タンク
１５ インクポンプ
１６〜１８，４３ インク導管
１９ 加圧側エアポンプ
２０ 負圧側エアポンプ
２１ 共通気室
２２，５１ 加圧側連通弁
２３，５２ 負圧側連通弁
２４ 負圧タンク大気開放弁
２５ 加圧側圧力センサ
２６ 負圧側圧力センサ
２７〜３１ 空気導管
４１ インクカートリッジ
４２ インク供給弁
５３ 加圧タンク大気開放弁

Claims (1)

1. インクを吐出するノズルを有するインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドより高い位置に配置され、インクを貯留する第１タンクと、
   前記インクジェットヘッドより低い位置に配置され、インクを貯留する第２タンクと、
   前記第１タンク、前記インクジェットヘッド、および前記第２タンクの間でインクの循環を行うための循環経路と、
   前記第１および第２タンクのうちの一方のタンクに正圧を付与する正圧付与部と、
   前記第１および第２タンクのうちの他方のタンクに負圧を付与する負圧付与部と、
   前記正圧付与部により前記一方のタンクに所定の正圧を付与するとともに前記負圧付与部により前記他方のタンクに所定の負圧を付与するよう制御する制御部と、
   空気流路を介して前記第１タンク内のインク上の空気層および第２タンク内のインク上の空気層と接続された共通気室と、
   通電時に閉、非通電時に開となり、前記第１タンクと前記共通気室との間の空気流路を開閉する第１弁と、
   通電時に開、非通電時に閉となり、前記第２タンクと前記共通気室との間の空気流路を開閉する第２弁と、
   通電時に閉、非通電時に開となり、前記第２タンクを大気から遮断された状態と大気に通じた状態との間で切り替える第３弁とを備え、
   非通電時において、前記インクジェットヘッドのノズル圧がメニスカス破壊圧以下となることを特徴とするインクジェット印刷装置。