JP5743440B2

JP5743440B2 - 液滴循環制御装置、液滴吐出装置及び液滴循環制御プログラム

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Publication number: JP5743440B2
Application number: JP2010145223A
Authority: JP
Inventors: 準磯崎; 雅樹片岡; 古川　弘司; 弘司古川; 柴田　博司; 博司柴田
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Current assignee: Fujifilm Corp; Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2015-07-01
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Description

本発明は、液滴循環制御装置、液滴吐出装置及び液滴循環制御プログラムに関する。

特許文献１には、ヘッドへの往路から加圧しながら、ヘッドからの復路のインクを吸引する循環経路に基づき、気泡排出メンテナンス時の廃インク低減について記載されている。

また、特許文献２には、ディストリビュータ内のインクを循環させる場合、ヘッドへの供給を遮断することが記載されている。

特開平０８−２４４２５０号特開２００５−３０５７６４号

本発明は、液滴吐出部に供給する液体の鮮度を維持するための循環、並びに液体流路内に発生する気泡を排出する循環に対して、それぞれに適正な循環経路及び循環制御形態を選択することができる液滴循環制御装置、液滴吐出装置、液滴循環制御プログラムを得ることが目的である。

請求項１に記載の発明は、液滴を吐出するノズルを備えた液滴吐出部を挟み、前記液滴の集合である液体を前記液滴吐出部へ供給する供給側圧力発生手段及び当該液体を前記液滴吐出部から回収する回収側圧力発生手段の駆動による圧力制御で前記ノズルの背圧を負圧に維持しながら、前記液体に対する脱気を行う脱気手段を介して前記液体を循環させる第１の循環制御形態を実行する第１の循環制御形態実行手段と、前記供給側圧力発生手段又は前記回収側圧力発生手段の駆動による流量制御で、前記液滴吐出部を含まず、かつ前記脱気手段を含む複数の循環経路で前記液体を循環させる第２の循環制御形態を実行する第２の循環制御形態実行手段と、前記第１の循環制御形態又は前記第２の循環制御形態の何れかの循環制御形態を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された循環制御形態に基づいて、前記液体の循環経路を設定する設定手段と、を有し、前記第２の循環制御形態実行手段は、前記脱気手段と、前記液体を前記液滴吐出部へ供給する供給側管路と、前記液体を前記液滴吐出部から回収する回収側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部を含まない第１の循環経路と、前記脱気手段と、前記供給側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部と、前記回収側管路と、を含まない第２の循環経路、及び、前記脱気手段と、前記回収側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部と、前記供給側管路と、を含まない第３の循環経路に設定されて選択的に実行される。

請求項２に記載の発明は、液滴を吐出するノズルを備えた液滴吐出部と、供給側圧力発生手段の駆動により前記液滴の集合である液体が貯留された貯留槽から前記液滴吐出部へ当該液体を供給する供給経路が形成された供給側管路部と、回収側圧力発生手段の駆動により前記液滴吐出部に供給された液体を前記貯留槽へ回収する回収側管路部とを備え、入力される信号に基づいて前記液滴吐出部のノズルから液滴を吐出制御する液滴吐出制御手段と、前記液滴吐出部を挟み、前記供給側圧力発生手段及び前記回収側圧力発生手段の駆動による圧力制御で前記ノズルの背圧を負圧に維持しながら、前記液体に対する脱気を行う脱気手段を介して前記液体を循環させる第１の循環モードを実行する第１の循環制御形態実行手段と、前記供給側管路部と前記回収側管路部を連通し、前記供給側圧力発生手段又は前記回収側圧力発生手段の駆動の流量制御で、前記液滴吐出部を含まず、かつ前記脱気手段を含む複数の循環経路で前記液体を循環させる第２の循環モードを実行する第２の循環制御形態実行手段と、前記第１の循環制御形態又は前記第２の循環制御形態の何れかの循環制御形態を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された循環制御形態に基づいて、前記液体の循環経路を設定する設定手段と、を有し、前記第２の循環制御形態実行手段は、前記脱気手段と、前記供給側管路と、前記回収側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部を含まない第１の循環経路、前記脱気手段と、前記供給側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部と、前記回収側管路と、を含まない第２の循環経路、前記脱気手段と、前記回収側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部と、前記供給側管路と、を含まない第３の循環経路に設定されて選択的に実行される。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１の循環制御形態は、前記液滴吐出制御手段による液滴吐出制御の待機状態として適用される。

請求項４に記載の発明は、コンピュータを、請求項１記載の液滴循環制御装置として実行させる液滴循環制御プログラムである。

請求項１、請求項２、請求項４に記載の発明によれば、液滴吐出部に供給する液体の鮮度を維持するための循環、並びに液体流路内に発生する気泡を排出する循環に対して、それぞれに適正な循環経路及び循環制御形態を選択することができる。

請求項１に記載の発明によれば、第２の循環制御形態における循環を、液滴吐出部を含まない循環経路、供給側管路のみ、回収側管路のみの3つから選択することができる。

請求項２に記載の発明によれば、第２の循環制御形態における循環を、液滴吐出部を含まない循環経路、供給側管路のみ、回収側管路のみの3つから選択することができる。

請求項３に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、液滴吐出部を含まない循環経路内の液体の粘性を含む鮮度を保持することができる。

本実施の形態に係るインクジェットプリンタのインクジェットヘッドの配管図である。本実施の形態に係るインクジェットヘッドにおける動作を制御するためのインク供給制御装置のブロック図である。供給側マニホールドと回収側マニホールドとの間の圧力関係を示すための概略側面図である。図１の配管図における、第１のインク循環モードにおける循環経路を示す配管図である。図１の配管図であり、（Ａ）は第２のインク循環モードにおける第１の循環経路を示す配管図、（Ｂ）は第２のインク循環モードにおける第２の循環経路を示す配管図、（Ｃ）は第２のインク循環モードにおける第３の循環経路を示す配管図である。本実施の形態に係るインク供給制御装置における、前述したインク循環系プログラムを実行するための機能ブロック図である。第１の循環モードと第２の循環モード（第１〜第３の循環経路）におけるバルブ開閉パターンテーブル１１８Ａが記憶されたＲＯＭ１１８の概念図である。本実施の形態に係る、電源オン時に起動する循環制御のためのメインルーチンを示すフローチャートである。本実施の形態に係る、第１の循環モード実行制御ルーチンを示すフローチャートである。本実施の形態に係る、第２の循環モード実行制御ルーチンを示すフローチャートである。本実施の形態に係るインクジェット記録装置の構成を示す概略図である。

（全体構成）
本実施の形態では、液滴を吐出する液滴吐出装置の一例として、インク滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置について説明する。

なお、液滴吐出装置としては、インクジェット記録装置に限定されるものではない。液滴吐出装置としては、例えば、フィルムやガラス上にインク等を吐出してカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出してＥＬディスプレイパネルを形成する装置、溶解状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成する装置、金属を含む液体を吐出して配線パターンを形成する装置及び液滴を吐出して膜を形成する各種の成膜装置であってもよく、液滴を吐出するものであればよい。

図１１は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置の構成を示す概略図である。

図１１に示すように、インクジェット記録装置１０１０は、用紙等の記録媒体Ｐが収容される記録媒体収容部１０１２と、記録媒体Ｐに画像を記録する画像記録部１０１４と、記録媒体収容部１０１２から画像記録部１０１４へ記録媒体Ｐを搬送する搬送手段１０１６と、画像記録部１０１４によって画像が記録された記録媒体Ｐが排出される記録媒体排出部１０１８と、を備えている。

画像記録部１０１４は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの一例として、インク滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェットヘッド１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ（以下、１０Ｙ〜１０Ｋと示す）を備えている。

また、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋは、ノズル（図示省略）が形成されたノズル面１０２２Ｙ〜１０２２Ｋをそれぞれ有している。このノズル面１０２２Ｙ〜１０２２Ｋは、インクジェット記録装置１０１０での画像記録が想定される記録媒体Ｐの最大幅と同程度か、又はそれ以上の記録可能領域を有している。

さらに、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋは、記録媒体Ｐの搬送方向の下流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色の順で並列に並べられており、その各色に対応したインク滴を、圧電方式によって、複数のノズルから吐出し、画像を記録する構成となっている。なお、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋにおいて、インク滴を吐出させる構成は、サーマル方式等の他の方式によって吐出させる構成であっても良い。

インクジェット記録装置１０１０には、液体を貯留する貯留部として、各色のインクを貯留するインクタンク１０２１Ｙ、１０２１Ｍ、１０２１Ｃ、１０２１Ｋ（以下、１０２１Ｙ〜１０２１Ｋと示す）が設けられている。このインクタンク１０２１Ｙ〜１０２１Ｋから、各インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋへインクが供給される。なお、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋへ供給されるインクとしては、水性インク、油性インク、溶剤系インク等、各種インクの使用が可能である。

搬送手段１０１６は、記録媒体収容部１０１２内の記録媒体Ｐを１枚ずつ取り出す取出ドラム１０２４と、画像記録部１０１４のインクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋへ記録媒体Ｐを搬送しその記録面（表面）をインクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋに対面させる搬送体としての搬送ドラム１０２６と、画像が記録された記録媒体Ｐを記録媒体排出部１０１８へ送り出す送出ドラム１０２８と、を有している。そして、取出ドラム１０２４、搬送ドラム１０２６、送出ドラム１０２８は、それぞれ記録媒体Ｐがその周面に静電的吸着手段、或いは吸引や粘着などの非静電的吸着手段によって保持されるように構成されている。

また、取出ドラム１０２４、搬送ドラム１０２６、送出ドラム１０２８には、それぞれ記録媒体Ｐの搬送方向下流側端部を挟んで保持する保持手段としてのグリッパー１０３０が、例えば２組ずつ備えられており、これら３個のドラム１０２４、１０２６、１０２８は、それぞれその周面に記録媒体Ｐを、グリッパー１０３０によってこの場合は２枚まで保持可能に構成されている。そして、グリッパー１０３０は、各ドラム１０２４、１０２６、１０２８の周面に２つずつ形成された凹部１０２４Ａ、１０２６Ａ、１０２８Ａ内に設けられている。

具体的には、各ドラム１０２４、１０２６、１０２８の凹部１０２４Ａ、１０２６Ａ、１０２８Ａ内の予め定められた位置に、各ドラム１０２４、１０２６、１０２８の回転軸１０３２に沿って回転軸１０３４が支持されており、この回転軸３４には、その軸方向に間隔をおいて複数のグリッパー３０が固定されている。したがって、回転軸１０３４が、図示しないアクチュエーターによって正逆両方向に回転することにより、グリッパー１０３０が各ドラム１０２４、１０２６、１０２８の周方向に沿って正逆両方向に回転し、記録媒体Ｐの搬送方向下流側端部を挟んで保持したり、離したりするようになっている。

つまり、グリッパー１０３０は、その先端部が各ドラム１０２４、１０２６、１０２８の周面から若干突出するように回転することで、取出ドラム１０２４の周面と搬送ドラム１０２６の周面とが対面する受渡位置３６において、取出ドラム１０２４のグリッパー１０３０から搬送ドラム２６のグリッパー３０へ記録媒体Ｐを受け渡すようになっており、搬送ドラム２６の周面と送出ドラム２８の周面とが対面する受渡位置３８において、搬送ドラム１０２６のグリッパー１０３０から送出ドラム１０２８のグリッパー１０３０へ記録媒体Ｐを受け渡すようになっている。

また、インクジェット記録装置１０１０は、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋをメンテナンスするメンテナンスユニット（図示省略）を備えている。メンテナンスユニットは、インクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋのノズル面を覆うキャップ、予備吐出（空吐出）された液滴を受ける受け部材、ノズル面を清掃する清掃部材、ノズル内のインクを吸引するための吸引装置等を有しており、メンテナンスユニットがインクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋに対向する対向位置に移動し、各種のメンテナンスを行う。

次に、インクジェット記録装置１０の画像記録動作について説明する。

記録媒体収容部１０１２から取出ドラム１０２４のグリッパー１０３０により１枚ずつ取り出されて保持された記録媒体Ｐは、取出ドラム１０２４の周面に吸着されつつ搬送され、受渡位置１０３６において、取出ドラム１０２４のグリッパー１０３０から搬送ドラム１０２６のグリッパー１０３０へ受け渡される。

搬送ドラム１０２６のグリッパー１０３０により保持された記録媒体Ｐは、その搬送ドラム２６に吸着されつつインクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋの画像記録位置まで搬送され、そのインクジェットヘッド１０Ｙ〜１０Ｋから吐出されるインク滴により、記録面に画像が記録される。

記録面に画像が記録された記録媒体Ｐは、受渡位置１０３８において、搬送ドラム２６のグリッパー１０３０から送出ドラム１０２８のグリッパー１０３０へ受け渡される。そして、送出ドラム１０２８のグリッパー１０３０により保持された記録媒体Ｐは、その送出ドラム１０２８に吸着されつつ搬送され、記録媒体排出部１０１８へ排出される。以上のように、一連の画像記録動作が行われる。

（配管構成）
図１には、本実施の形態に係るインクジェットプリンタのインクジェットヘッド１０の配管図が示されている。

本実施の形態のインクジュットヘッド１０には、複数の液滴吐出部（以下、「ヘッドモジュール」という）１２が取り付けられ、それぞれのヘッドモジュール１２へ均等（一定の圧力、一定の流量）にインクを供給するためのインク循環用配管路が形成されている。

図１に示される如く、ヘッドモジュール１２には、インクが流入する入力ポート１２Ａと、インクを排出する出力ポート１２Ｂとが設けられている。入力ポート１２Ａには、供給側マニホールド１４から分岐した供給側分岐管１６の先端が取り付けられ、出力ポート１２Ｂには、回収側マニホールド１８から分岐した回収側分岐管２０の先端が取り付けられている。すなわち、供給側マニホールド１４及び回収側マニホールド１８には、前記ヘッドモジュール１２の設置数分の分岐管（供給側分岐管１６及び回収側分岐管２０）が設けられ、供給側マニホールド１４に供給されるインクを予め定められた圧力Ｐｉｎ、かつ予め定められた流量でそれぞれのヘッドモジュール１２へ供給し、さらには、ヘッドモジュール１２へ供給されたインクを予め定められた圧力Ｐｏｕｔ、かつ予め定められた流量でそれぞれヘッドモジュール１２から回収側マニホールド１８へ回収する構造となっている。

すなわち、前記供給側マニホールド１４の圧力Ｐｉｎと回収側マニホールド１８の圧力Ｐｏｕｔにより、ヘッドモジュール１２部で差圧ΔＰを発生させ、この結果、ヘッドモジュール１２内では、入力ポート１２Ａと出力ポート１２Ｂの間にインクの流れが生じ、この流れにより、常にフレッシュなインクがヘッドモジュール１２に供給されることになる。インク吐出口であるノズル面には、当該前記供給側マニホールド１４の圧力Ｐｉｎと回収側マニホールド１８の圧力Ｐｏｕｔの高低差の影響を考慮した総和の平均の圧力である背圧Ｐｎｚｌを付与している。

供給側分岐管１６には、それぞれ供給側バルブ２２と緩衝器２４とが介在されている。また、回収側分岐管２０には、それぞれ回収側バルブ２６と緩衝器２４とが介在されている。供給側バルブ２２及び回収側バルブ２６は、ヘッドモジュール１２を個別に動作させる必要があるときに開閉操作されるものであり、緩衝器２４は、供給側マニホールド１４から供給されるインク、或いは回収側マニホールド１８へ回収されるインクの流動時の圧力変動等を緩和する役目を有している。

供給側マニホールド１４は、その長手方向一端部（図１の右端部）にインク循環配管系の供給管２８の一端部が取り付けられ、一方回収側マニホールド１８は、その長手方向一端部（図１の右端部）にインク循環配管系の回収管３０の一端部が取り付けられている。

また、供給側マニホールド１４と回収側マニホールド１８のそれぞれの他端部（図１の左端部）の間には、第１の連通流路３２と第２の連通流路３４とが設けられている。第１の連通流路３２には、第１の連通バルブ３６が介在されている。また、第２の連通流路３４には、第２の連通バルブ３８が介在されている。この第１の連通流路３２及び第２の連通流路３４は、供給側マニホールド１４と回収側マニホールド１８との間の圧力、流量調整等に用いられる。例えば、通常の循環（供給側マニホールド１４から回収側マニホールド１８への流れ）は、第１の連通バルブ３６が閉止、第２の連通バルブ３８が開放されており、第２の連通流路３８のみが連通されている。

さらに、供給側マニホールド１４と回収側マニホールド１８の他端部には、それぞれ供給側圧力センサ４０及び回収側圧力センサ４２が取り付けられており、供給側マニホールド１４と回収側マニホールド１８内を流れるインクの圧力を監視している。

前記供給側マニホールド１４に連結された前記供給管２８の他端部は、供給側サブタンク４４に連結されている。供給側サブタンク４４は、二室構造で、弾性力を有する薄膜部材４４Ａで仕切られており、その１つがインク用サブタンク室４４Ｂ、他の１つの空気室４４Ｃとなっている。

インク用サブタンク室４４Ｂには、インクをバッファタンク４６から引き込むための供給側主管４８の一端部が連結されている。供給側主管４８の他端の開口はバッファタンク４６に貯留されたインクに浸漬されている。

供給側主管４８には、バッファタンク４６から供給側サブタンク４４にかけて順番に、脱気モジュール５０、一方向弁５２、供給側圧力発生手段５４（以下、「供給側ポンプ５４」という）、供給側フィルタ５６、インク温度調整器５８がそれぞれ介在されており、前記供給側ポンプ５４の駆動力で、バッファタンク４６に貯留されているインクを供給側サブタンク４４へ供給する途中で、インク内から気泡を取り除き、かつインクの温度を管理している。

なお、供給側ポンプ５４の入側は、供給主管４８とは別に分岐管５３の一端部が連通され、この分岐管５３の他方の開口は、一方向弁５５を介して、バッファタンク４６に貯留されたインクに浸漬されている。

また、本実施の形態で適用される供給側ポンプ５４、供給側フィルタ５６は、ステッピングモータを用いたチューブポンプ（弾性力を持つチューブをステッピングモータによる回転駆動でしごきながらチューブ内のインクを供給する）であるが、特にこのような圧力発生手段（ポンプ）に限定されるものではない。なお、以下で、ポンプ回転数を示す場合、ステッピングモータの回転数と同等とする。

前記供給側サブタンク４４の空気室４４Ｃには、開放管６０が取り付けられている。開放管６０には、供給側エアバルブ６６が介在されている。

また、インク用サブタンク室４４Ｂは、ドレイン管６８の一端が連結されている。ドレイン管６８の他端の開口は、バッファタンク４６に貯留されたインクに浸漬されている。ドレイン管６８には、供給側ドレインバルブ７０が介在されている。

上記供給側サブタンク４４は、空気室４４Ｃと薄膜部材４４Ａにより、インク用サブタンク室４４Ｂ内の圧力を負圧に維持する役目を有している。

次に、前記回収側マニホールド１８に連結された前記回収管３０の他端部は、回収側サブタンク７２に連結されている。回収側サブタンク７２は、二室構造で、弾性力を有する薄膜部材７２Ａで仕切られており、その１つがインク用サブタンク室７２Ｂ、他の１つが空気室７２Ｃとなっている。

インク用サブタンク室７２Ｂには、インクをバッファタンク４６から引き込むための回収側主管７４の一端部が連結されている。

回収側主管７４には、一方向弁７６が介在されており、回収側圧力発生手段８０（以下、「回収側ポンプ８０」という）の駆動力で、回収側サブタンク７２内のインクをバッファタンク４６へ回収している。

前記回収側サブタンク７２の空気室７２Ｃには、開放管８２が取り付けられている。開放管８２には、回収側エアバルブ８８が介在されている。

また、インク用サブタンク室７２Ｂは、ドレイン管９０の一端が連結されている。ドレイン管９０の他端は、回収側ドレインバルブ９２を介して前記供給側サブタンク４４のドレイン管６８と連通している。

上記回収側サブタンク７２は、空気室７２Ｃと薄膜部材７２Ａにより、インク用サブタンク室７２Ｂ内の圧力を負圧に維持する役目を有している。

ところで、本実施形態では、供給側ポンプ５４及び回収側ポンプ８０による圧力は、供給側マニホールド１４の圧力Ｐｉｎ＞回収側マニホールド１８の圧力Ｐｏｕｔであるが、それぞれ負圧供給となっている。すなわち、供給側ポンプ５４の供給圧力が負圧であるが、回収側ポンプ８０の回収圧力がさらに負圧であるため、インクは、供給側マニホールド１４から回収側マニホールド１８へ流れ、かつヘッドモジュール１２のノズルの背圧Ｐｎｚｌが負圧（｛（Ｐｉｎ＋Ｐｏｕｔ）／２+ρｇ（ｈin+ｈout）／２｝:ここでρ：インク密度、ｈinはノズル面から供給側マニホールド１４までの高さ、ｈoutはノズル面から回収側マニホールド１８までの高さである。）に維持されるようになっている。

なお、本実施の形態では、回収側ポンプ８０の入側と、前記供給側主管４８における脱気モジュール５０の出側との間が連通された、ヘッドモジュール１２内の加圧パージ用配管９４が設けられている。

加圧パージ用配管９４には、脱気モジュール５０から回収側ポンプ８０にかけて順番に、一方向弁９６、回収側フィルタ９８が介在されている。

すなわち、ヘッドモジュール１２内を加圧して、一気にインクを排出することで気泡等を排除するとき、供給側ポンプ５４の駆動に加え、回収側ポンプ８０の駆動方向を通常時に対して逆転させ、バッファタンク４６から回収側マニホールド１８へインクを供給するようにしている。なお、排出時は、ドレイン管６８、９０を用いる。

前記バッファタンク４６は、メインタンク１００（図１１に示すインクタンク１０２１Ｙ、１０２１Ｍ、１０２１Ｃ、１０２１Ｋに相当）と連通している。すなわち、バッファタンク４６には、インクを循環させるために必要なインク量が貯留されており、インク消費に応じて、メインタンク１００からインクが補充される構成となっている。すなわち、メインタンク１００に貯留されたインクに補充管１０２の一端部が浸漬されている。この補充管１０２の浸漬された一端開口にはフィルタ１０４が取り付けられている。補充管１０２は、補充圧力発生手段１０６（以下、「補充ポンプ１０６」という）の入側に連結されている。補充ポンプ１０６の出側は、バッファタンク４６へ配管された、前記ドレイン管９０の途中に連通されている。ここで、補充ポンプ１０６が駆動することで、バッファタンク４６へインクが補充される。なお、バッファタンク４６とメインタンク１００との間には、オーバーフロー管１０８が設けられ、過剰補充時にインクがメインタンク１００へ戻されるようになっている。

（制御系構成）
図２には、本実施の形態に係るインクジェットヘッド１０における動作を制御するためのインク供給制御装置１１０のブロック図が示されている。

インク供給制御装置１１０は、マイクロコンピュータ１１２を含んで構成されている。マイクロコンピュータ１１２は、ＣＰＵ１１４、ＲＡＭ１１６、ＲＯＭ１１８、Ｉ／Ｏ１２０及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス１２２を備えている。

Ｉ／Ｏ１２０には、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１２４が接続されている。また、Ｉ／Ｏ１２０には、供給側圧力センサ４０、回収側圧力センサ４２が接続されている。

さらに、Ｉ／Ｏ１２０には、図示は省略したが、ヘッドモジュール１２のノズルからインクを吐出して画像形成する際の画像データが入力されるようになっている。なお、画像データは、インク吐出位置や吐出量が定められた状態（ラスターデータ）であってもよいし、ＪＰＥＧ等の圧縮されたデータ等であってもよく、この場合はＣＰＵ１１４においてインク吐出用のデータ（ラスタデータ）に変換される。ＣＰＵ１１４では、ＲＯＭ１１８に記憶されたインク循環系プログラムが読み出されて実行される。ＲＯＭ１１８には、インク循環制御形態（以下、「制御形態」の同義として「モード」という場合がある）として、少なくとも以下のような制御プログラムが記憶されている。
（第１のインク循環モード）
インクをバッファタンク４６内のインクを、供給側マニホールド１４から回収側マニホールド１８方向へ流動させ循環させる循環制御プログラムである（プログラム１）。
（第２のインク循環モード）
ヘッドモジュール１２内に発生する気泡を排出する（パージする）ための循環制御プログラムである（プログラム２）
なお、上記第１のインク循環モード及び第２のインク循環モードを実行するためのプログラムは、ＲＯＭ１１８に限らず、ＨＤＤ１２４或いは外部記憶媒体に記憶しておき、当該外部記憶媒体を装填することで情報を読み取るリーダーやＬＡＮ等のネットワーク（共に図示省略）から取得するようにしてもよい。

前記ＣＰＵ１１４では、前記インク循環制御プログラムを読み出し、当該読み出したインク循環制御プログラムに基づいて、前記Ｉ／Ｏ１２０に接続されたヘッドモジュール循環系制御部１２６、圧力調整制御部１２８、ドレイン制御部１３０、ポンプ駆動制御部１３２、温度制御部１３４が動作する。

ヘッドモジュール循環系制御部１２６には、ヘッドモジュール１２に内蔵されたノズル吐出デバイス（例えば、圧電素子等への通電制御による圧力室の振動でインク滴をノズルから吐出する動作をするデバイス）１２ｄｅｖ．、供給側バルブ２２，回収側バルブ２６、第１の連通バルブ３６、第２の連通バルブ３８が接続されている。

圧力調整制御部１２８には、供給側エアバルブ６６、回収側エアバルブ８８が接続されている。

ドレイン制御部１３０には、供給側ドレインバルブ７０、回収側ドレインバルブ９２が接続されている。

ポンプ駆動制御部１３２には、供給側ポンプ５４、回収側ポンプ８０、補充ポンプ１０６が接続されている。なお、本実施の形態では、供給側ポンプ５４、回収側ポンプ８０、補充ポンプ１０６の回転速度を回転数（ｒｐｍ）で表現するが、線速度、角速度等、別の表現であってもよい。

温度制御部１３４には、インク温度調整器５８が接続されている。

（第１のインク循環モード）
ここで、前述した第１のインク循環モード（インクをバッファタンク４６内のインクを、供給側マニホールド１４から回収側マニホールド１８方向へ流動させ循環させる循環制御／以下、「第１の循環モード」という場合がある。）では、供給側と回収側との間の差圧ΔＰが一定となるように制御される。すなわち、第１のインク循環モードは、圧力制御によって実行されることになる（図４参照）。

なお、図４は、図１に示した配管図と同一であるが、符号を省略し、かつ循環経路を太い鎖線で示している。

図３は、この差圧ΔＰ、並びに背圧Ｐｎｚｌの概要を示している。

図３に示される如く、ヘッドモジュール１２を基準として、供給側マニホールド１４の高さ位置と、回収側マニホールド１８の高さ位置との間には、差がある。従って、ヘッドモジュール１２のノズル面との水頭差も異なる。ここでは、供給側マニホールド１４のノズル面との水頭差をｈｉｎ[mm]とし、回収側マニホールド１８のノズル面との水頭差をｈｏｕｔ[mm]とする。

供給側マニホールド１４には、前記供給側ポンプ５４の駆動力で所定の圧力Ｐｉｎでインクが供給されており、回収側マニホールド１８には、前記回収側ポンプ８０の駆動力で所定の圧力Ｐｏｕｔでインクが回収されている。このときの圧力Ｐｉｎと圧力Ｐｏｕｔはそれぞれ負圧であり、かつ、圧力Ｐｏｕｔの方が圧力Ｐｉｎよりもさらに負圧となっている。

上記条件の下で、ヘッドモジュール１２のノズル面における背圧Ｐｎｚｌは、以下の（１）式で表される。

また、上記条件の下で、供給側と回収側との差圧ΔＰは、以下の（２）式で表される。

Ｐnzl＝（Ｐin＋ｈin×g×ρ＋Ｐout＋ｈout×g×ρ）／２・・・（１）

ΔＰ＝（Ｐout＋ｈout×g×ρ）−（Ｐin＋ｈin×g×ρ）・・・（２）

ここで、
Ｐnzl：ヘッドモジュール１２のノズル面における圧力（背圧）
Ｐin ：供給側マニホールド１４内の圧力
Ｐout：回収側マニホールド１８内の圧力
ｇ：重力加速度
ρ ：インク密度
である。

上記（１）式、及び（２）式において、水頭差ｈin、ｈout、重力加速度ｇは定数として考えてよく、インクの変更が無い場合は、インク密度ρも定数と考えてよい。従って、差圧ΔＰや背圧Ｐnzlの調整は、供給側マニホールド１４内の圧力Ｐinと、回収側マニホールド１８内の圧力Ｐoutとに依存されることになる。

（第２のインク循環モード）
一方、第２のインク循環モード（インク供給経路内に発生する気泡を排出するための循環制御／以下、「第２の循環モード」という場合がある。）では、本実施の形態では、少なくともヘッドモジュール１２へインクが流れない３種類の循環経路（第１〜第３の循環経路）が設定されており、この３種類の循環経路が順次設定され、供給側ポンプ５４又は回収側ポンプ８０の駆動による流量制御が実行されるようになっている（図５（Ａ）〜（Ｂ）参照）。

（第１の循環経路）
供給側マニホールド１４からヘッドモジュール１２への流路（供給側分岐管１６）と、ヘッドモジュール１２から回収側マニホールド１８への流路（回収側分岐管２０）とを断ち（供給側バルブ２２と回収側バルブ２６の閉止）、第２の連通流路３４よりも相対的に内径が大きい第１の連通流路３２を開放し、供給側ポンプ５４の駆動で流量制御（図５（Ａ）参照）
なお、図５（Ａ）は、図１に示した配管図と同一であるが、符号を省略し、かつ循環経路を太い鎖線で示している。

（第２の循環経路）
供給側主管４８を主体とし、ドレイン管６８に設けられた供給側ドレインバルブ７０を開放し、供給側ポンプ５４の駆動で流量制御（図５（Ｂ）参照）。

なお、図５（Ｂ）は、図１に示した配管図と同一であるが、符号を省略し、かつ循環経路を太い鎖線で示している。

（第３の循環経路）
回収側主管７４を主体とし、ドレイン管９０に設けられた回収側ドレインバルブ９２を開放し、回収側ポンプ８０の駆動で流量制御（図５（Ｃ）参照）。

なお、図５（Ｃ）は、図１に示した配管図と同一であるが、符号を省略し、かつ循環経路を太い鎖線で示している。

図６には、インク供給制御装置１１０における、前述したインク循環系プログラムを実行するための、機能ブロック図が示されている。なお、この機能ブロック図は、機能別にブロック化して示したものであり、ハード構成を限定するものではない。例えば、本実施の形態では、主としてインク供給制御装置１１０のマイクロコンピュータ１１２によるソフトプログラムにより実行される。

図６に示される如く、循環指示は、インク供給制御装置１１０の循環モード判定部１５０に入力されるようになっている。

循環モード判定部１５０では、当該循環指示の形態を解析する。この循環モード判定部１５０において、圧力制御による循環制御、すなわち、電源投入後、印字可能な状態での待機（印字待機）時の循環モードが指示された場合は、第１の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５２に対して、起動指示信号を出力する。

また、流量制御による循環制御、すなわち、電源オフから一定時間経過した後の電源オン時、前記待機中の定期、ユーザーによる実行指示の何れかに該当する場合は、第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５４、１５６、１５８に対して、起動信号を出力する。

ここで、第２の循環モード用バルブ開閉パターンには３種類（第１〜第３の循環経路）あり、循環モード判定部１５０では、この第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５４、１５６、１５８に起動信号を出力すると共に、当該第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５４、１５６、１５８によるバルブ開閉設定を予め定めた順序で実行するべく、実行指示部１６０へ時系列切替信号を出力する。

まず、実行指示部１６０は、第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部（第１の循環経路）１５４を起動させ、第１の循環経路を形成する。

次いで、実行指示部１６０は、第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部（第２の循環経路）１５６を起動させ、第２の循環経路を形成する。

最後に、実行指示部１６０は、第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部（第３の循環経路）１５８を起動させ、第３の循環経路を形成する。

この実行指示部１６０における循環経路の切替時期は、前記循環モード判定部１５０に入力される循環指示に基づき実行される。

第１の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５２、並びに第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５４、１５６、１５８は、それぞれバルブ開閉指示部１６２に接続されている。

バルブ開閉指示部１６２は、前述したヘッドモジュール循環系制御部１２６、圧力調整制御部１２８、ドレイン制御部１３０のそれぞれに接続されている。

バルブ開閉指示部１６２は、第１の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５２、並びに第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部１５４、１５６、１５８からのバルブ開閉指示に基づき、ヘッドモジュール循環系制御部１２６を介して、供給側バルブ２２、回収側バルブ２６、第１の連通バルブ３６、第２の連通バルブ３８の開閉を制御し、圧力調整制御部１２８を介して供給側エアバルブ６６、回収側エアバルブ８８の開閉を制御し、ドレイン制御部１３０を介して供給側ドレインバルブ７０、回収側ドレインバルブ９２の開閉を制御する。

また、バルブ開閉指示部１６２は、ポンプ駆動指示部１６４に接続されており、バルブ開閉指示後、供給側ポンプ５４及び／又は回収側ポンプ８０を駆動させるべく、駆動指示を出力する。

ポンプ駆動指示部１６４は、前述のポンプ駆動制御部１３２の流量制御部１６６及び圧力制御部１６８に接続され、指示された循環モードに基づいて、何れかへ実行指示を出力する。

流量制御部１６６及び圧力制御部１６８には、それぞれ供給側ポンプ５４及び回収側ポンプ８０が接続されている。また、圧力制御部１６８には、検出圧力値出力部１７０が接続されている。この検出圧力値出力部１７０には、供給側圧力センサ４０及び回収側圧力センサ４２が接続され、当該供給側圧力センサ４０及び回収側圧力センサ４２からの検出信号が圧力制御部１６８に入力されるようになっている。

以下に本実施の形態の作用を説明する。

なお、本実施の形態では、図７に示される如く、ＲＯＭ１１８に、第１の循環モードと第２の循環モード（第１〜第３の循環経路）におけるバルブ開閉パターンテーブル１１８Ａが予め記憶されている。

図８〜図１０は、本実施の形態に係り、インク供給制御装置１１０における圧力制御及び流量制御に基づく循環モードの循環制御を実行するための処理の流れを示すフローチャートである。

図８は、電源オン時に起動する循環制御のためのメインルーチンを示すフローチャートである。

ステップ２００では、前回のオフ時刻を読み出し、次いでステップ２０２へ移行して、前回のオフ時刻から、一定時間以上経過したか否かが判断される。このステップ２０２で否定判定された場合は、気泡排除のための強制循環は不要と判断し、ステップ２０４へ移行して、第１の循環モード実行指示を出力し、ステップ２０８へ移行する。

また、ステップ２０２で肯定判定された場合は、インクが長時間滞留し、気泡が発生していると予測して、ステップ２０６へ移行して、強制循環である第２の循環モードの実行を指示して、ステップ２０８へ移行する。

ステップ２０８では、電源オフの指示があったか否かが判断される。このステップ２０８で肯定判定されると、ステップ２１０へ移行してオフ時刻記録処理を行い、次いで、ステップ２１２へ移行してシャットダウン処理を行って、このルーチンは終了する。

また、ステップ２０８で否定判定された場合は、ステップ２１４へ移行する。ステップ２１４では、現在の循環モードが第１の循環モードか第２の循環モードかを判別する。すなわち、本実施の形態では、印字（画像形成）待機状態が第１の循環モードであるため、必ず、第１の循環モードが実行されているか、第２の循環モードが実行されている。

そこで、ステップ２１４では、現在の循環モードを判別し、第２の循環モードであると判別された場合は、ステップ２０８へ戻る。

また、ステップ２１４で第１の循環モードであると判別された場合は、ステップ２１６へ移行する。

ステップ２１６では、定期の第２の循環モード実行時期か否かが判断され、肯定判定された場合は、ステップ２０６へ移行して、第２の循環モードの実行を指示する。また、ステップ２１６で否定判定された場合は、ステップ２１８へ移行する。

ステップ２１８では、ユーザー指定で第２の循環モードの実行の指示があったか否かが判断され、肯定判定された場合は、ステップ２０６へ移行して、第２の循環モードの実行を指示する。また、ステップ２１８で否定判定された場合は、ステップ２２０へ移行する。

ステップ２２０では、印字指示があったか否かが判断され、否定判定された場合は、ステップ２０８へ戻り、上記工程を繰り返す。また、ステップ２２０で肯定判定された場合は、ステップ２２２へ移行して、印字処理を実行し、その後、ステップ２０８へ戻り、上記工程を繰り返す。

図９は、第１の循環モード実行制御ルーチンを示すフローチャートである。

ステップ２５０では、図７に示すバルブ開閉パターンテーブルに基づき、バルブ開閉処理が実行される。この結果、図４に示す第１の循環モードにおける循環経路が形成される。

次のステップ２５２では、供給側ポンプ５４及び回収側ポンプ８０を駆動し、インクの循環を開始する。この供給側ポンプ５４及び回収側ポンプ８０の駆動により、図４の太い鎖線で示すようにインクが循環する。

次のステップ２５４では、供給側圧力センサ４０及び回収側圧力センサ４２の検出値を取得し、次いでステップ２５６へ移行して、取得した圧力値に基づいて、ポンプ駆動回転数をフィードバック制御し、ステップ２５８へ移行する。すなわち、第１の循環モードでは、供給側ポンプ５４と回収側ポンプ８０の両方を駆動して、ヘッドモジュール１２のノズル背圧を一定、かつ負圧に維持しながら循環させる。

ステップ２５８では、循環モードの変更指示があったか否かが判断され、否定判定された場合は、ステップ２５４へ戻り、上記工程を繰り返す。すなわち、この第１の循環モードは、印字（画像形成）のための待機モードとして常に実行され、印字処理中もノズルからの吐出量に基づく圧力変化がポンプ駆動回転数のフィードバック制御に反映される。また、ステップ２５８で肯定判定されると、ステップ２６０へ移行して、供給側ポンプ５４、回収側ポンプ８０の駆動を一旦停止し、このルーチンは終了する。なお、供給側ポンプ５４、回収側ポンプ８０の駆動をそのまま継続してもよい。

図１０は、第２の循環モード実行制御ルーチンを示すフローチャートである。

ステップ３００では、図７に示すバルブ開閉パターンテーブルに基づき、バルブ開閉処理が実行される。この結果、図５（Ａ）に示す第２の循環モードにおける第１の循環経路が形成される。

次のステップ３０２では、供給側ポンプ５４を駆動し、インクの循環を開始する。この供給側ポンプ５４の駆動により、図５（Ａ）の太い鎖線で示すようにインクが循環する。

次のステップ３０４では、一定流量を維持するポンプ駆動回転数のフィードバック制御を実行し、ステップ３０６へ移行する。

ステップ３０６では、所定時間が経過したか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３０８へ移行して供給側ポンプ５４の駆動を停止し、ステップ３１０へ移行する。

ステップ３１０では、図７に示すバルブ開閉パターンテーブルに基づき、バルブ開閉処理が実行される。この結果、図５（Ｂ）に示す第２の循環モードにおける第２の循環経路が形成される。

次のステップ３１２では、供給側ポンプ５４を駆動し、インクの循環を開始する。この供給側ポンプ５４の駆動により、図５（Ｂ）の太い鎖線で示すようにインクが循環する。

次のステップ３１４では、一定流量を維持するポンプ駆動回転数のフィードバック制御を実行し、ステップ３１６へ移行する。

ステップ３１６では、所定時間が経過したか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３１８へ移行して供給側ポンプ５４の駆動を停止し、ステップ３２０へ移行する。

ステップ３２０では、図７に示すバルブ開閉パターンテーブルに基づき、バルブ開閉処理が実行される。この結果、図５（Ｃ）に示す第２の循環モードにおける第３の循環経路が形成される。

次のステップ３２２では、回収側ポンプ８０を駆動し、インクの循環を開始する。この回収側ポンプ８０の駆動により、図５（Ｃ）の太い鎖線で示すようにインクが循環する。

次のステップ３２４では、一定流量を維持するポンプ駆動回転数のフィードバック制御を実行し、ステップ３２６へ移行する。

ステップ３２６では、所定時間が経過したか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３２８へ移行して回収側ポンプ８０の駆動を停止し、ステップ３３０へ移行する。

ステップ３３０では第１の循環モードへ移行して、このルーチンは終了する。

１０インクジェットヘッド
１２ヘッドモジュール
１２Ａ入力ポート
１２Ｂ出力ポート
１４供給側マニホールド
１６供給側分岐管
１８回収側マニホールド
２０回収側分岐管
２２供給側バルブ
２４緩衝器
２６回収側バルブ
２８供給管
３０回収管
３２第１の連通流路
３４第２の連通流路
３６第１の連通バルブ
３８第２の連通バルブ
４０供給側圧力センサ
４２回収側圧力センサ
４４供給側サブタンク
４４Ａ薄膜部材
４４Ｂインク用サブタンク室
４４Ｃ空気室
４６バッファタンク
４８供給側主管
５０脱気モジュール
５２一方向弁
５３分岐管
５４供給側ポンプ
５５一方向弁
５６供給側フィルタ
５８インク温度調整器
６０開放管
６６供給側エアバルブ
６８ドレイン管
７０供給側ドレインバルブ
７２回収側サブタンク
７２Ａ薄膜部材
７２Ｂインク用サブタンク室
７２Ｃ空気室
７４回収側主管
７６一方向弁
８０回収側ポンプ
８２開放管
８８回収側エアバルブ
９０ドレイン管
９２回収側ドレインバルブ
９４加圧パージ用配管
９６一方向弁
９８回収側フィルタ
１００メインタンク
１０２補充管
１０４フィルタ
１０６補充ポンプ
１０８オーバーフロー管
１１０インク供給制御装置
１１２マイクロコンピュータ
１１４ＣＰＵ
１１６ＲＡＭ
１１８ＲＯＭ
１２０Ｉ／Ｏ
１２２バス
１２４ハードディスクドライブ
１２６ヘッドモジュール循環系制御部
１２８圧力調整制御部
１３０ドレイン制御部
１３２ポンプ駆動制御部
１３４温度制御部
１５０循環モード判定部
１５２第１の循環モード用バルブ開閉パターン設定部
１５４、１５６、１５８第２の循環モード用バルブ開閉パターン設定部
１６０実行指示部
１６２バルブ開閉指示部
１６４ポンプ駆動指示部
１６６流量制御部
１６８圧力制御部
１７０検出圧力値出力部

Claims

液滴を吐出するノズルを備えた液滴吐出部を挟み、前記液滴の集合である液体を前記液滴吐出部へ供給する供給側圧力発生手段及び当該液体を前記液滴吐出部から回収する回収側圧力発生手段の駆動による圧力制御で前記ノズルの背圧を負圧に維持しながら、前記液体に対する脱気を行う脱気手段を介して前記液体を循環させる第１の循環制御形態を実行する第１の循環制御形態実行手段と、
前記供給側圧力発生手段又は前記回収側圧力発生手段の駆動による流量制御で、前記液滴吐出部を含まず、かつ前記脱気手段を含む複数の循環経路で前記液体を循環させる第２の循環制御形態を実行する第２の循環制御形態実行手段と、
前記第１の循環制御形態又は前記第２の循環制御形態の何れかの循環制御形態を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された循環制御形態に基づいて、前記液体の循環経路を設定する設定手段と、
を有し、
前記第２の循環制御形態実行手段は、前記脱気手段と、前記液体を前記液滴吐出部へ供給する供給側管路と、前記液体を前記液滴吐出部から回収する回収側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部を含まない第１の循環経路と、前記脱気手段と、前記供給側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部と、前記回収側管路と、を含まない第２の循環経路、及び、前記脱気手段と、前記回収側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部と、前記供給側管路と、を含まない第３の循環経路に設定されて選択的に実行される液滴循環制御装置。
液滴を吐出するノズルを備えた液滴吐出部と、供給側圧力発生手段の駆動により前記液滴の集合である液体が貯留された貯留槽から前記液滴吐出部へ当該液体を供給する供給経路が形成された供給側管路部と、回収側圧力発生手段の駆動により前記液滴吐出部に供給された液体を前記貯留槽へ回収する回収側管路部とを備え、入力される信号に基づいて前記液滴吐出部のノズルから液滴を吐出制御する液滴吐出制御手段と、
前記液滴吐出部を挟み、前記供給側圧力発生手段及び前記回収側圧力発生手段の駆動による圧力制御で前記ノズルの背圧を負圧に維持しながら、前記液体に対する脱気を行う脱気手段を介して前記液体を循環させる第１の循環モードを実行する第１の循環制御形態実行手段と、
前記供給側管路部と前記回収側管路部を連通し、前記供給側圧力発生手段又は前記回収側圧力発生手段の駆動の流量制御で、前記液滴吐出部を含まず、かつ前記脱気手段を含む複数の循環経路で前記液体を循環させる第２の循環モードを実行する第２の循環制御形態実行手段と、
前記第１の循環制御形態又は前記第２の循環制御形態の何れかの循環制御形態を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された循環制御形態に基づいて、前記液体の循環経路を設定する設定手段と、
を有し、
前記第２の循環制御形態実行手段は、前記脱気手段と、前記供給側管路と、前記回収側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部を含まない第１の循環経路、前記脱気手段と、前記供給側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部と、前記回収側管路と、を含まない第２の循環経路、前記脱気手段と、前記回収側管路と、を含み、かつ前記液滴吐出部と、前記供給側管路と、を含まない第３の循環経路に設定されて選択的に実行される液滴吐出装置。
前記第１の循環制御形態は、前記液滴吐出制御手段による液滴吐出制御の待機状態として適用される請求項２記載の液滴吐出装置。
コンピュータを、請求項１記載の液滴循環制御装置として実行させる液滴循環制御プログラム。