特開 2025-51064 インクジェット印刷装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025051064

(43)【公開日】2025-04-04

(54)【発明の名称】インクジェット印刷装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/18 20060101AFI20250328BHJP

   B41J 2/175 20060101ALI20250328BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20250328BHJP

   B41J 2/17 20060101ALI20250328BHJP

【ＦＩ】

B41J2/18

B41J2/175 121

B41J2/01 451

B41J2/17

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023159966

(22)【出願日】2023-09-25

(71)【出願人】

【識別番号】000250502

【氏名又は名称】理想科学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】宮地 亮介

【テーマコード（参考）】

2C056

【Ｆターム（参考）】

2C056EB16

2C056EB30

2C056EB36

2C056EB48

2C056EC15

2C056EC20

2C056EC32

2C056EC40

2C056FA13

2C056KB16

2C056KB37

(57)【要約】

【課題】印刷画質の低下を軽減できるインクジェット印刷装置を提供する。
【解決手段】インクジェットヘッド１１は、インクを吐出するノズルを有する。加圧タンク２１および負圧タンク２３は、インクジェットヘッド１１に接続されている。循環経路４１は、加圧タンク２１、インクジェットヘッド１１、および負圧タンク２３の間でインクの循環を行うための経路である。制御部７は、加圧タンク２１とインクジェットヘッド１１とを接続する上流側経路４２におけるインクの温度、およびインクジェットヘッド１１と負圧タンク２３とを接続する下流側経路４３におけるインクの温度に基づき、インクジェットヘッド１１のノズル圧を所定圧力範囲内に維持するように、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力を調整するよう圧力調整部５を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項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に接続された加圧タンクおよび負圧タンクと、
前記加圧タンク、前記インクジェットヘッド、および前記負圧タンクの間でインクの循環を行うための循環経路と、
前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整する圧力調整部と、
前記圧力調整部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記循環経路の前記加圧タンクと前記インクジェットヘッドとを接続する経路におけるインクの温度、および前記インクジェットヘッドと前記負圧タンクとを接続する経路におけるインクの温度に基づき、前記インクジェットヘッドのノズル圧を所定圧力範囲内に維持するように、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整するよう前記圧力調整部を制御することを特徴とするインクジェット印刷装置。

【請求項2】

前記制御部は、環境温度にさらに基づき、前記インクジェットヘッドのノズル圧を前記所定圧力範囲内に維持するように、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整するよう前記圧力調整部を制御することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット印刷装置。

【請求項3】

前記インクジェットヘッドは、高さ位置が変更可能であり、
前記制御部は、前記インクジェットヘッドの高さ位置に応じて、前記インクジェットヘッドのノズル圧を前記所定圧力範囲内に維持するように、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整するよう前記圧力調整部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット印刷装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記循環経路におけるインクの循環流量を所定流量範囲内に維持するように、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整するよう前記圧力調整部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット印刷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インクジェット印刷装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インクジェットヘッドの上流側に配置されたタンクと、インクジェットヘッドと、その下流側に配置されたタンクとの間で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。

【0003】

このようなインクジェット印刷装置において、環境温度やインクジェットヘッドの発熱の影響により、循環経路を流れている間にインクの温度が変化することがある。このため、インクの循環方向におけるインクジェットヘッドの上流側の経路（上流側経路）を流れるインクの温度、およびインクジェットヘッドの下流側の経路（下流側経路）を流れるインクの温度が変化することがある。

【0004】

ここで、インクの温度の変化に応じてインクの粘度が変化し、インクの粘度の変化に応じてインクが流れる経路の流路抵抗が変化する。このため、上流側経路および下流側経路のそれぞれにおけるインクの温度が変化することで、上流側経路の流路抵抗と下流側経路の流路抵抗との比である流路抵抗比が変化することがある。この流路抵抗比が変化すると、インクジェットヘッドのノズル圧が変化して安定吐出範囲を外れることがある。

【0005】

これに対し、特許文献１には、上流側経路および下流側経路のインクの温度を調整することで、ノズル圧を所定圧に維持するための流路抵抗比を実現する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３－５６４７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１の技術では、上流側経路および下流側経路のインクの温度調整にある程度の時間を要するため、上流側経路と下流側経路との流路抵抗比を迅速に変化させることが困難である。このため、インクジェットヘッドのノズル圧が安定吐出範囲を外れ、インクの吐出が不安定になることがある。この結果、印刷画質が低下することがある。

【0008】

本発明は上記に鑑みてなされたもので、印刷画質の低下を軽減できるインクジェット印刷装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明のインクジェット印刷装置は、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に接続された加圧タンクおよび負圧タンクと、前記加圧タンク、前記インクジェットヘッド、および前記負圧タンクの間でインクの循環を行うための循環経路と、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整する圧力調整部と、前記圧力調整部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記循環経路の前記加圧タンクと前記インクジェットヘッドとを接続する経路におけるインクの温度、および前記インクジェットヘッドと前記負圧タンクとを接続する経路におけるインクの温度に基づき、前記インクジェットヘッドのノズル圧を所定圧力範囲内に維持するように、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整するよう前記圧力調整部を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明のインクジェット印刷装置によれば、印刷画質の低下を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の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2】図１に示すインクジェット印刷装置のヘッドブロックの概略構成図である。

【図3】圧力テーブルを示す図である。

【図4】図１に示すインクジェット印刷装置の流体回路モデル図である。

【図5】図１に示すインクジェット印刷装置の加圧タンクから負圧タンクまでインクが流れる経路におけるインクの温度の推移の一例を示す図である。

【図6】図１に示すインクジェット印刷装置の加圧タンクから負圧タンクまでインクが流れる経路におけるインクの温度の推移の他の例を示す図である。

【図7】図１に示すインクジェット印刷装置の加圧タンクから負圧タンクまでインクが流れる経路におけるインクの温度の推移のさらに他の例を示す図である。

【図8】図１に示すインクジェット印刷装置の加圧タンクから負圧タンクまでインクが流れる経路におけるインクの温度の推移のさらに他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。

【0013】

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

【0014】

図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェット印刷装置の概略構成図である。図２は、図１に示すインクジェット印刷装置のヘッドブロックの概略構成図である。以下の説明において、図１の紙面に直交する方向を前後方向とし、紙面表方向を前方とする。また、図１における紙面の上下左右を上下左右方向とする。上下方向は鉛直方向であり、左右方向および前後方向は、互いに直交し、かつ、いずれも上下方向に直交し、水平方向に平行な方向である。

【0015】

図１に示すように、本実施の形態に係るインクジェット印刷装置１は、ヘッドモジュール部２と、インク循環部３と、インク補給部４と、圧力調整部５と、環境温度センサ６と、制御部７とを備える。

【0016】

ヘッドモジュール部２は、用紙等の印刷媒体にインクを吐出して印刷を行う。ヘッドモジュール部２は、インクジェットヘッド１１と、インクバス１２，１３と、複数の流入管１４と、複数の流出管１５と、複数の下流側インク温度センサ１６とを備える。

【0017】

インクジェットヘッド１１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１１は、複数のヘッドブロック１７を有する。本実施の形態では、インクジェットヘッド１１は、６個のヘッドブロック１７を有する。

【0018】

インクジェットヘッド１１において、ヘッドブロック１７は、左右方向に沿って千鳥状に配置されている。すなわち、インクジェットヘッド１１において、左右方向に沿って配列された６個のヘッドブロック１７が、前後方向における位置を交互にずらして配置されている。６個のヘッドブロック１７は、互いに同じ高さ位置に配置されている。

【0019】

図２に示すように、ヘッドブロック１７は、インクを吐出する複数のノズル１８を有する。なお、図２は、ヘッドブロック１７を下から見た図である。

【0020】

ノズル１８は、左右方向に沿って配列されている。ノズル１８は、ヘッドブロック１７の下面であるノズル面１７ａに開口し、下向きにインクを吐出する。

【0021】

インクバス１２は、後述のインク供給管２２を介して後述の加圧タンク２１から送られてきたインクを、各流入管１４を介して各ヘッドブロック１７へ供給する。

【0022】

インクバス１３は、各ヘッドブロック１７で消費されなかったインクを、各流出管１５を介して回収し、後述のインク回収管２４へ流す。

【0023】

流入管１４は、ヘッドブロック１７とインクバス１２とを接続する。流入管１４は、各ヘッドブロック１７に１本ずつ対応して設けられている。

【0024】

流出管１５は、ヘッドブロック１７とインクバス１３とを接続する。流出管１５は、各ヘッドブロック１７に１本ずつ対応して設けられている。

【0025】

下流側インク温度センサ１６は、流出管１５におけるインク温度を検出する。下流側インク温度センサ１６は、各流出管１５に１つずつ対応して設けられている。各下流側インク温度センサ１６は、後述する下流側経路４３におけるインク温度Ｔ_ｆを取得するために、各流出管１５におけるインクの温度を検出するものである。下流側経路４３におけるインク温度Ｔ_ｆは、各下流側インク温度センサ１６が検出したインク温度の平均値である。

【0026】

インク循環部３は、インクを循環させつつヘッドモジュール部２にインクを供給する。インク循環部３は、加圧タンク２１と、インク供給管２２と、負圧タンク２３と、インク回収管２４と、インクポンプ２５と、インク送液管２６と、インク温度調整部２７と、上流側インク温度センサ２８とを備える。

【0027】

加圧タンク２１は、インクジェットヘッド１１に供給するインクを貯留する。加圧タンク２１には、圧力調整部５により、インクジェットヘッド１１にインクを送液するための正圧が付与される。加圧タンク２１は、インク供給管２２、インクバス１２、および各流入管１４を介して、インクジェットヘッド１１の各ヘッドブロック１７に接続されている。加圧タンク２１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２１は、インクジェットヘッド１１より低い位置（下方）に配置されている。

【0028】

加圧タンク２１には、加圧タンク液面センサ３１が設けられている。加圧タンク液面センサ３１は、加圧タンク２１内のインクの液面高さが基準高さに達しているか否かを検出するためのものである。加圧タンク液面センサ３１は、加圧タンク２１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。

【0029】

インク供給管２２は、加圧タンク２１とインクバス１２とを接続する。インク供給管２２の一部は、後述するヒートシンク５６およびヒータパイプ５８により構成されている。

【0030】

負圧タンク２３は、インクジェットヘッド１１で消費されなかったインクを受け取って貯留する。負圧タンク２３には、圧力調整部５により、インクジェットヘッド１１からインクを回収するための負圧が付与される。負圧タンク２３は、各流出管１５、インクバス１３、およびインク回収管２４を介して、インクジェットヘッド１１の各ヘッドブロック１７に接続されている。また、負圧タンク２３は、後述するインク補給部４のインクカートリッジ６１から補給されるインクを貯留する。負圧タンク２３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２３は、加圧タンク２１と同じ高さ位置に配置されている。

【0031】

負圧タンク２３には、負圧タンク液面センサ３２が設けられている。負圧タンク液面センサ３２は、負圧タンク２３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３２は、負圧タンク２３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。

【0032】

インク回収管２４は、インクバス１３と負圧タンク２３とを接続する。

【0033】

インクポンプ２５は、負圧タンク２３から加圧タンク２１へインクを送液する。インクポンプ２５は、インク送液管２６の途中に設けられている。

【0034】

インク送液管２６は、インクポンプ２５により負圧タンク２３から加圧タンク２１へと送液されるインクの流路を形成する。

【0035】

ここで、インク供給管２２、インク回収管２４、インク送液管２６、インクバス１２，１３、各流入管１４、および各流出管１５により、循環経路４１が構成される。循環経路４１は、加圧タンク２１、インクジェットヘッド１１、および負圧タンク２３の間でインクの循環を行うための経路である。

【0036】

また、インク供給管２２、インクバス１２、および各流入管１４により、上流側経路４２が構成される。上流側経路４２は、循環経路４１のうちの加圧タンク２１とインクジェットヘッド１１とを接続する経路である。

【0037】

また、各流出管１５、インクバス１３、およびインク回収管２４により、下流側経路４３が構成される。下流側経路４３は、循環経路４１のうちのインクジェットヘッド１１と負圧タンク２３とを接続する経路である。

【0038】

インク温度調整部２７は、インクの温度を印刷のための適正温度範囲内に維持するために、循環経路４１におけるインクの温度を調整する。インク温度調整部２７は、インク供給管２２の途中に設けられている。インク温度調整部２７は、冷却部５１と、加温部５２とを備える。

【0039】

冷却部５１は、ヒートシンク５６と、冷却ファン５７とを備える。ヒートシンク５６は、その内部を流れるインクを放熱により冷却する。冷却ファン５７は、ヒートシンク５６に冷却風を送る。

【0040】

加温部５２は、ヒータパイプ５８と、ヒータ５９と、ヒータ温度センサ６０とを備える。ヒータパイプ５８は、その内部を流れるインクにヒータ５９の熱を伝えてインクに加温する。ヒータ５９は、ヒータパイプ５８を温める。ヒータ温度センサ６０は、ヒータ５９により温められるヒータパイプ５８の温度を検出する。

【0041】

上流側インク温度センサ２８は、上流側経路４２におけるインク温度Ｔ_ｋを検出する。上流側インク温度センサ２８は、循環経路４１のインクの循環方向におけるインク温度調整部２７の下流側近傍に配置されている。

【0042】

インク補給部４は、インク循環部３にインクを補給する。インク補給部４は、インクカートリッジ６１と、インク補給弁６２と、インク補給管６３とを備える。

【0043】

インクカートリッジ６１は、インクジェットヘッド１１による印刷に用いるインクを収容している。インクカートリッジ６１内のインクは、インク補給管６３を介してインク循環部３の負圧タンク２３に供給される。

【0044】

インク補給弁６２は、インク補給管６３内のインクの流路を開閉する。負圧タンク２３へインクを補給する際、インク補給弁６２が開かれる。

【0045】

インク補給管６３は、インクカートリッジ６１と負圧タンク２３とを接続する。

【0046】

圧力調整部５は、インク循環部３の加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力を調整する。圧力調整部５は、加圧タンク大気開放弁７１と、加圧タンク大気開放管７２と、加圧タンク圧力調整弁７３と、加圧タンク圧力調整管７４と、加圧圧力センサ７５と、負圧タンク大気開放弁７６と、負圧タンク大気開放管７７と、負圧タンク圧力調整弁７８と、負圧タンク圧力調整管７９と、負圧圧力センサ８０と、エアポンプ８１と、エアポンプ用配管８２とを備える。

【0047】

加圧タンク大気開放弁７１は、加圧タンク２１を密閉状態（大気から遮断した状態）と大気開放状態（大気に通じた状態）との間で切り替えるために、加圧タンク大気開放管７２内の空気の流路を開閉する。

【0048】

加圧タンク大気開放管７２は、加圧タンク２１を大気開放するための空気の流路を形成する。加圧タンク大気開放管７２は、一端が加圧タンク２１の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

【0049】

加圧タンク圧力調整弁７３は、加圧タンク２１内の圧力を調整するために、加圧タンク圧力調整管７４内の空気の流路を開閉する。

【0050】

加圧タンク圧力調整管７４は、加圧タンク２１内の圧力調整のための空気の流路を形成する。加圧タンク圧力調整管７４は、加圧タンク大気開放管７２より流路抵抗が大きいパイプからなる。具体的には、加圧タンク圧力調整管７４は、加圧タンク大気開放管７２より細いパイプからなる。加圧タンク圧力調整管７４は、一端が加圧タンク２１の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

【0051】

加圧圧力センサ７５は、加圧タンク２１内の圧力を検出する。

【0052】

負圧タンク大気開放弁７６は、負圧タンク２３を密閉状態と大気開放状態との間で切り替えるために、負圧タンク大気開放管７７内の空気の流路を開閉する。

【0053】

負圧タンク大気開放管７７は、負圧タンク２３を大気開放するための空気の流路を形成する。負圧タンク大気開放管７７は、一端が負圧タンク２３の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

【0054】

負圧タンク圧力調整弁７８は、負圧タンク２３内の圧力を調整するために、負圧タンク圧力調整管７９内の空気の流路を開閉する。

【0055】

負圧タンク圧力調整管７９は、負圧タンク２３内の圧力調整のための空気の流路を形成する。負圧タンク圧力調整管７９は、負圧タンク大気開放管７７より流路抵抗が大きいパイプからなる。具体的には、負圧タンク圧力調整管７９は、負圧タンク大気開放管７７より細い、加圧タンク圧力調整管７４と同程度の太さのパイプからなる。負圧タンク圧力調整管７９は、一端が負圧タンク２３の空気層に接続され、他端が大気に通じている。

【0056】

負圧圧力センサ８０は、負圧タンク２３内の圧力を検出する。

【0057】

エアポンプ８１は、負圧タンク２３から加圧タンク２１へ空気を送ることで、加圧タンク２１および負圧タンク２３にインク循環のための圧力を生成する。また、エアポンプ８１は、インク循環時における加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力調整に用いられる。

【0058】

エアポンプ用配管８２は、エアポンプ８１により負圧タンク２３から加圧タンク２１へ送られる空気の流路を形成する。エアポンプ用配管８２は、一端が負圧タンク２３の空気層に接続され、他端が加圧タンク２１の空気層に接続されている。

【0059】

ここで、インク供給管２２のインクバス１２側の一部およびインク回収管２４のインクバス１３側の一部を除くインク循環部３、インク補給部４、および圧力調整部５により、本体モジュール部８６が構成される。

【0060】

また、上流側経路４２のインク供給管２２および下流側経路４３のインク回収管２４の本体モジュール部８６とヘッドモジュール部２との間の部分を、インク経路露出部８７とする。インク経路露出部８７は、インク供給管２２およびインク回収管２４の内部を流れるインクの温度が、インクジェット印刷装置１が設置された環境の温度である環境温度（室温）の影響を受けやすい部分である。

【0061】

環境温度センサ６は、環境温度Ｔ_ａを検出する。

【0062】

制御部７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７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等を備えて構成される。

【0063】

制御部７は、図３に示す圧力テーブル９１を記憶している。圧力テーブル９１は、上流側経路４２におけるインク温度Ｔ_ｋ、下流側経路４３におけるインク温度Ｔ_ｆ、環境温度Ｔ_ａ、加圧タンク２１の圧力Ｐ_ｋ、および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｆを関連付けたテーブルである。

【0064】

ここで、前述のように、上流側経路４２におけるインク温度Ｔ_ｋは、上流側インク温度センサ２８により検出されたインクの温度である。また、下流側経路４３におけるインク温度Ｔ_ｆは、各下流側インク温度センサ１６により検出されたインクの温度の平均値である。

【0065】

圧力テーブル９１における圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの値は、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆ、および環境温度Ｔ_ａの組み合わせに応じた、循環経路４１におけるインクの循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持しつつ、インクジェットヘッド１１のノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲（所定圧力範囲に相当）内に維持するための値である。圧力テーブル９１における圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの値は、予め計算で求められたものである。ここで、ノズル圧Ｐ_ｎの安定吐出範囲は、ノズル１８が安定してインクを吐出できるノズル圧Ｐ_ｎの範囲である。また、所定流量範囲は、インク循環時（印刷時）において適正なインク循環流量の範囲である。

【0066】

制御部７は、印刷動作中において、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆおよび環境温度Ｔ_ａに基づき、圧力テーブル９１を参照して、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持しつつ、ノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲内に維持するように、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整するよう圧力調整部５を制御する。

【0067】

次に、圧力テーブル９１における圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの値の詳細について説明する。

【0068】

インクジェットヘッド１１のノズル圧Ｐ_ｎは、下記の式（１）で表される。

【0069】

Ｐ_ｎ＝（ΛＰ_ｋ＋Ｐ_ｆ）／（Λ＋１）＋Ｐ_Ｈ …（１）
ここで、Ｐ_Ｈは、インクジェットヘッド１１の水頭圧である。また、Λは、上流側経路４２と下流側経路４３との流路抵抗比である。式（１）から、ノズル圧Ｐ_ｎは、流路抵抗比Λによって変化することが分かる。ここで、本実施の形態では、インクジェットヘッド１１の高さ位置（インクジェットヘッド１１と加圧タンク２１および負圧タンク２３との高低差）は固定であり、水頭圧Ｐ_Ｈは固定値である。

【0070】

上流側経路４２の流路抵抗をＲ_ｋ、下流側経路４３の流路抵抗をＲ_ｆとすると、流路抵抗比Λは、下記の式（２）で表される。

【0071】

Λ＝Ｒ_ｆ／Ｒ_ｋ …（２）
また、上流側経路４２の流路抵抗をＲ_ｋ、下流側経路４３の流路抵抗をＲ_ｆは、それぞれ下記の式（３）、式（４）で表される。

【0072】

Ｒ_ｋ＝Ｒ_ｉｋ＋Ｒ_ｋ０＋Ｒ_ｋ１ …（３）
Ｒ_ｆ＝Ｒ_ｉｆ＋Ｒ_ｆ０＋Ｒ_ｆ１ …（４）
ここで、図４に示すように、Ｒ_ｉｋは、上流側経路４２のうちインク経路露出部８７に含まれる部分の流路抵抗である。Ｒ_ｋ０は、上流側経路４２のうち本体モジュール部８６内の部分の流路抵抗である。Ｒ_ｋ１は、上流側経路４２のうちヘッドモジュール部２内の部分の流路抵抗である。Ｒ_ｉｆは、下流側経路４３のうちインク経路露出部８７に含まれる部分の流路抵抗である。Ｒ_ｆ０は、下流側経路４３のうち本体モジュール部８６内の部分の流路抵抗である。Ｒ_ｆ１は、下流側経路４３のうちヘッドモジュール部２内の部分の流路抵抗である。

【0073】

循環経路４１におけるインクの循環流量Ｑは、下記の式（５）で表される。

【0074】

Ｑ＝（Ｐ_ｋ－Ｐ_ｆ）／（Ｒ_ｋ＋Ｒ_ｆ） …（５）
ところで、一般的にインクの流路の流路抵抗Ｒは、下記の式（６）で表される。

【0075】

Ｒ＝１２８Ｌμ／πＤ^４ …（６）
ここで、Ｌは流路長、Ｄは流路径、μはインクの粘度である。インクの粘度μは、下記の式（７）で表される。

【0076】

μ＝α・ｅｘｐ（β／Ｔ） …（７）
ここで、α，βはインクの物性による定数である。Ｔはインクの温度である。

【0077】

式（６）、式（７）より、流路を流れるインクの温度Ｔが変化すると、流路抵抗Ｒが変化する。すなわち、インクの温度Ｔが高いほど、インクの粘度μが低下し、流路抵抗Ｒが小さくなる。したがって、上述の上流側経路４２の流路抵抗Ｒ_ｋおよび下流側経路４３の流路抵抗Ｒ_ｆは、それぞれの経路を流れるインクの平均温度に応じて変化する。

【0078】

ここで、加圧タンク２１から負圧タンク２３までインクが流れる経路におけるインクの温度の推移の例を、図５～図８に示す。図５～図８の例では、インクの温度は環境温度よりも高い。

【0079】

図５は、インク経路露出部８７が比較的長い構成である場合において、加温部５２によりインクに加温した場合のインクの温度の推移を示す。

【0080】

図５の例では、上流側経路４２を流れるインクは、加温部５２により加温された後、インク経路露出部８７において比較的長時間、環境温度の影響を受けることで、インクジェットヘッド１１に到達するまでに冷やされる。また、下流側経路４３においても、インク経路露出部８７において環境温度の影響でインクが冷やされる。このため、上流側経路４２を流れるインクの平均温度と下流側経路４３を流れるインクの平均温度との間で、比較的大きな差が生じる。

【0081】

図６は、インク経路露出部８７が比較的長い構成である場合において、冷却部５１によりインクを冷却した場合のインクの温度の推移を示す。

【0082】

図６の例では、上流側経路４２を流れるインクは、冷却部５１により冷やされた後、インク経路露出部８７において比較的長時間、環境温度の影響を受けることで、インクジェットヘッド１１に到達するまでにさらに冷やされる。冷やされたインクは、インクジェットヘッド１１において、その駆動時の発熱によって温められる。インクジェットヘッド１１で温められたインクは、下流側経路４３におけるインク経路露出部８７の部分で環境温度の影響で冷やされる。このような図６の例では、図５の例と比べると、上流側経路４２を流れるインクの平均温度と下流側経路４３を流れるインクの平均温度との差は小さい。

【0083】

図７は、インク経路露出部８７が比較的短い構成である場合において、加温部５２によりインクに加温した場合のインクの温度の推移を示す。

【0084】

図７の例でも、図５の例と同様に、上流側経路４２を流れるインクおよび下流側経路４３を流れるインクが、インク経路露出部８７において冷やされる。しかし、図７の例では、インク経路露出部８７が比較的短いため、インクの温度の低下度合いは比較的小さい。このため、上流側経路４２を流れるインクの平均温度と下流側経路４３を流れるインクの平均温度との差は比較的小さい。

【0085】

図８は、インク経路露出部８７が比較的短い構成である場合において、冷却部５１によりインクを冷却した場合のインクの温度の推移を示す。

【0086】

図８の例でも、図６の例と同様に、インクジェットヘッド１１で温められたインクは、下流側経路４３におけるインク経路露出部８７の部分で環境温度の影響で冷やされる。しかし、図８の例では、インク経路露出部８７が比較的短いため、インクの温度の低下度合いは比較的小さい。このような図８の例では、図７の例と比べると、上流側経路４２を流れるインクの平均温度と下流側経路４３を流れるインクの平均温度との差は大きい。この温度差は、インクジェットヘッド１１の発熱量（印字率）が大きいほど、大きくなりやすい。

【0087】

このように、インク経路露出部８７が、図５、図６の例のように比較的長い場合でも、図７、図８の例のように比較的短い場合でも、上流側経路４２を流れるインクの平均温度と下流側経路４３を流れるインクの平均温度との差が変化することがある。

【0088】

ここで、前述のように、上流側経路４２の流路抵抗Ｒ_ｋおよび下流側経路４３の流路抵抗Ｒ_ｆは、それぞれの経路を流れるインクの平均温度に応じて変化する。このため、上流側経路４２を流れるインクの平均温度と下流側経路４３を流れるインクの平均温度との差の変化に応じて、流路抵抗比Λが変化する。

【0089】

これに対し、上流側経路４２を流れるインクの平均温度は、上流側インク温度センサ２８により検出されたインク温度Ｔ_ｋおよび環境温度Ｔ_ａから予測可能なものである。また、下流側経路４３を流れるインクの平均温度は、各下流側インク温度センサ１６の検出値の平均値であるインク温度Ｔ_ｆおよび環境温度Ｔ_ａから予測可能なものである。このため、流路抵抗Ｒ_ｋ，Ｒ_ｆおよび流路抵抗比Λは、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆおよび環境温度Ｔａから算出可能なものである。

【0090】

また、式（１）から、流路抵抗比Λの変化に応じて、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整することで、ノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲内に維持することが可能である。

【0091】

また、式（５）から、流路抵抗Ｒ_ｋ，Ｒ_ｆの変化に応じて、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整することで、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持することが可能である。

【0092】

したがって、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆ、および環境温度Ｔ_ａに基づき、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持しつつ、ノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲内に維持できるような圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを求めることができる。

【0093】

そこで、本実施の形態では、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆ、および環境温度Ｔ_ａの組み合わせごとに、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持しつつ、ノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲内に維持できる調整用の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの値を予め求め、それらの値を圧力テーブル９１に記憶している。

【0094】

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。

【0095】

印刷ジョブが入力されると、制御部７は、圧力調整部５により、加圧タンク２１および負圧タンク２３にインク循環のためのそれぞれの設定圧を生成させる。加圧タンク２１の設定圧は正圧であり、負圧タンク２３の設定圧は負圧である。

【0096】

具体的には、まず、制御部７は、加圧タンク大気開放弁７１および負圧タンク大気開放弁７６を閉鎖する。ここで、インクジェット印刷装置１が動作しない待機中は、加圧タンク大気開放弁７１および負圧タンク大気開放弁７６は開放され、加圧タンク圧力調整弁７３および負圧タンク圧力調整弁７８は閉鎖されている。

【0097】

次いで、制御部７は、エアポンプ８１の駆動を開始させる。これにより、加圧タンク２１、負圧タンク２３にそれぞれ正圧、負圧が生成され始める。

【0098】

これにより、インク循環部３におけるインク循環が開始され、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１を経由して負圧タンク２３へインクが流れる。

【0099】

この後、制御部７は、加圧圧力センサ７５および負圧圧力センサ８０の検出値に基づき、加圧タンク圧力調整弁７３および負圧タンク圧力調整弁７８を開閉制御する。加圧タンク２１および負圧タンク２３にそれぞれの設定圧が生成されると、制御部７は、エアポンプ８１を停止させる。

【0100】

次いで、制御部７は、印刷ジョブの実行を開始する。具体的には、制御部７は、印刷ジョブに基づき、インクジェットヘッド１１からインクを吐出させて印刷媒体に画像を印刷させる。

【0101】

印刷ジョブの実行中は、加圧タンク２１からインクジェットヘッド１１へインクが供給され、インクジェットヘッド１１で消費されなかったインクが負圧タンク２３に回収される。加圧タンク液面センサ３１がオフで負圧タンク液面センサ３２がオンの状態になると、制御部７は、インクポンプ２５を駆動させる。これにより、負圧タンク２３から加圧タンク２１へインクが送液される。加圧タンク２１がオンになると、制御部７は、インクポンプ２５を停止させる。このようにしてインクが循環されつつ、印刷が行われる。

【0102】

また、加圧タンク液面センサ３１および負圧タンク液面センサ３２がともにオフになると、制御部７は、インク補給弁６２を開放する。これにより、インクカートリッジ６１から負圧タンク２３へインクが補給される。負圧タンク液面センサ３２がオンになると、制御部７は、インク補給弁６２を閉鎖する。

【0103】

また、制御部７は、印刷動作中において、インクジェットヘッド１１に供給されるインクの温度が適正温度範囲内を維持するように、インク温度調整部２７を制御してインクの温度調整を行う。

【0104】

また、制御部７は、印刷動作中において、上流側インク温度センサ２８により検出されるインク温度Ｔ_ｋ、および環境温度センサ６により検出される環境温度Ｔ_ａを監視している。また、制御部７は、各下流側インク温度センサ１６の検出値を監視し、各下流側インク温度センサ１６の検出値の平均値であるインク温度Ｔ_ｆを算出している。

【0105】

そして、制御部７は、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆおよび環境温度Ｔ_ａに基づき、圧力テーブル９１を参照して、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整するよう圧力調整部５を制御する。

【0106】

具体的には、制御部７は、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆ、および環境温度Ｔ_ａの組み合わせに応じた圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの値を圧力テーブル９１から取得する。そして、制御部７は、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆが圧力テーブル９１から取得した値になるように、エアポンプ８１、加圧タンク圧力調整弁７３および負圧タンク圧力調整弁７８を制御する。

【0107】

このような圧力調整部５の制御により、循環経路４１におけるインクの循環流量Ｑが所定流量範囲内に維持されるとともに、インクジェットヘッド１１のノズル圧Ｐ_ｎが安定吐出範囲内に維持される。

【0108】

印刷ジョブに基づく印刷が終了すると、制御部７は、圧力調整部５を制御してインク循環部３におけるインク循環を終了させる。具体的には、制御部７は、エアポンプ８１を停止状態とし、加圧タンク圧力調整弁７３および負圧タンク圧力調整弁７８を閉鎖状態とする。次いで、制御部７は、加圧タンク大気開放弁７１および負圧タンク大気開放弁７６を開放する。これにより、一連の動作が終了となる。

【0109】

以上説明したように、インクジェット印刷装置１では、制御部７は、上流側経路４２におけるインク温度Ｔ_ｋ、下流側経路４３におけるインク温度Ｔ_ｆ、および環境温度Ｔ_ａに基づき、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持しつつ、ノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲内に維持するように、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整するよう圧力調整部５を制御する。

【0110】

これにより、上流側経路４２および下流側経路４３のそれぞれを流れるインクの温度（平均温度）が変化することで流路抵抗比Λが変化しても、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの調整により、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持しつつ、ノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲内に維持するように迅速に調整できる。この結果、ノズル圧Ｐ_ｎが安定吐出範囲を外れること、および循環流量Ｑが不足することが抑えられるので、印刷画質の低下を軽減できる。

【0111】

なお、上述した実施の形態では、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持しつつ、ノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲内に維持するように、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整した。しかし、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持する条件を省略してもよい。この場合でも、ノズル圧Ｐ_ｎが安定吐出範囲を外れることを低減できるので、印刷画質の低下を軽減できる。

【0112】

ここで、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持する条件を省略した場合には、循環流量Ｑが所定流量範囲の下限より小さくなることで、インクがインク経路露出部８７を通過する時間が長くなることがある。この場合、インクの温度に対する環境温度の影響が想定よりも大きくなり、予め求めた調整用の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの値が適切でなくなることがある。これに対し、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持するようにすることで、ノズル圧Ｐ_ｎが安定吐出範囲を外れることをより抑えることができる。

【0113】

また、上述した実施の形態では、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆ、および環境温度センサ６で検出された環境温度Ｔ_ａに基づき、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整した。しかし、この圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの調整に用いる条件から、環境温度センサ６で検出された環境温度Ｔ_ａを省略してもよい。

【0114】

この場合、例えば、環境温度が標準的な温度である場合のインク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆに応じた圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの値をテーブルに保存し、このテーブルを用いて、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆに基づき、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持しつつ、ノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲内に維持するように、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整するようにすることができる。この場合においても、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持する条件を省略してもよい。この場合でも、ノズル圧Ｐ_ｎが安定吐出範囲を外れることを低減できるので、印刷画質の低下を軽減できる。

【0115】

また、上述した実施の形態では、圧力テーブル９１を用いて、圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの調整を行った。しかし、制御部７は、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆおよび環境温度Ｔ_ａに基づき、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持しつつ、ノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲内に維持できる圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの値を計算により求め、計算により得られた値に圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整するようにしてもよい。この場合においても、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持する条件を省略してもよい。また、圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの調整に用いる条件から、環境温度センサ６で検出された環境温度Ｔ_ａを省略してもよい。

【0116】

また、上述した実施の形態では、インクジェットヘッド１１の高さ位置が固定であり、水頭圧Ｐ_Ｈは固定値であるとした。しかし、インクジェットヘッド１１の高さ位置を変更可能な構成としてもよい。

【0117】

この場合において、インクジェットヘッド１１の高さ位置に応じて水頭圧Ｐ_Ｈが変化すると、式（１）から、ノズル圧Ｐ_ｎも変化することが分かる。したがって、この場合、制御部７は、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆおよび環境温度Ｔ_ａに加えて、インクジェットヘッド１１の高さ位置に基づき、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持しつつ、ノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲内に維持するように、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整するよう圧力調整部５を制御すればよい。

【0118】

この場合、例えば、インクジェットヘッド１１の高さ位置ごとに、図３の圧力テーブル９１のようなテーブルを用意しておき、それらのテーブルを用いて、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整することができる。テーブルを用いるかわりに計算により圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの値を求めてもよい。この場合においても、圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆの調整に用いる条件から、環境温度センサ６で検出された環境温度Ｔ_ａを省略してもよい。

【0119】

上述のようにインクジェットヘッド１１の高さ位置に基づき圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整することで、インクジェットヘッド１１の高さ位置を変更可能な構成にも対応可能であるため、インクジェットヘッド１１の配置の自由度を高めることができる。

【0120】

また、上述した実施の形態では、インク温度Ｔ_ｋ，Ｔ_ｆ、および環境温度Ｔ_ａに基づき、循環流量Ｑを所定流量範囲内に維持しつつ、ノズル圧Ｐ_ｎを安定吐出範囲内に維持するように、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整した。しかし、加圧タンク２１および負圧タンク２３の圧力Ｐ_ｋ，Ｐ_ｆを調整するかわりに、上流側経路４２の流路抵抗Ｒ_ｋおよび下流側経路４３の流路抵抗Ｒ_ｆを調整するようにしてもよい。

【0121】

ここで、式（１）、式（２）から、流路抵抗Ｒ_ｋ，Ｒ_ｆを調整することで、流路抵抗比Λを調整し、ノズル圧Ｐ_ｎを調整できる。また、式（５）から、流路抵抗Ｒ_ｋ，Ｒ_ｆを調整することで、循環流量Ｑを調整できる。

【0122】

例えば、上流側経路４２のインク供給管２２および下流側経路４３のインク回収管２４のそれぞれに流路抵抗を調整する機構を配置することで、流路抵抗Ｒ_ｋ，Ｒ_ｆを調整可能とすることができる。流路抵抗を調整する機構としては、例えば、流路の断面積を調整する調整弁を用いることができる。

【0123】

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

【0124】

［付記］
本出願は、以下の発明を開示する。

【0125】

（付記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に接続された加圧タンクおよび負圧タンクと、
前記加圧タンク、前記インクジェットヘッド、および前記負圧タンクの間でインクの循環を行うための循環経路と、
前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整する圧力調整部と、
前記圧力調整部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記循環経路の前記加圧タンクと前記インクジェットヘッドとを接続する経路におけるインクの温度、および前記インクジェットヘッドと前記負圧タンクとを接続する経路におけるインクの温度に基づき、前記インクジェットヘッドのノズル圧を所定圧力範囲内に維持するように、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整するよう前記圧力調整部を制御することを特徴とするインクジェット印刷装置。

【0126】

（付記２）
前記制御部は、環境温度にさらに基づき、前記インクジェットヘッドのノズル圧を前記所定圧力範囲内に維持するように、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整するよう前記圧力調整部を制御することを特徴とする付記１に記載のインクジェット印刷装置。

【0127】

（付記３）
前記インクジェットヘッドは、高さ位置が変更可能であり、
前記制御部は、前記インクジェットヘッドの高さ位置に応じて、前記インクジェットヘッドのノズル圧を前記所定圧力範囲内に維持するように、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整するよう前記圧力調整部を制御することを特徴とする付記１または２に記載のインクジェット印刷装置。

【0128】

（付記４）
前記制御部は、前記循環経路におけるインクの循環流量を所定流量範囲内に維持するように、前記加圧タンクおよび前記負圧タンクの圧力を調整するよう前記圧力調整部を制御することを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。

【符号の説明】

【0129】

１ インクジェット印刷装置
２ ヘッドモジュール部
３ インク循環部
４ インク補給部
５ 圧力調整部
６ 環境温度センサ
７ 制御部
１１ インクジェットヘッド
１２，１３ インクバス
１４ 流入管
１５ 流出管
１６ 下流側インク温度センサ
１７ ヘッドブロック
１７ａ ノズル面
１８ ノズル
２１ 加圧タンク
２２ インク供給管
２３ 負圧タンク
２４ インク回収管
２５ インクポンプ
２６ インク送液管
２７ インク温度調整部
２８ 上流側インク温度センサ
４１ 循環経路
４２ 上流側経路
４３ 下流側経路
５１ 冷却部
５２ 加温部
７１ 加圧タンク大気開放弁
７２ 加圧タンク大気開放管
７３ 加圧タンク圧力調整弁
７４ 加圧タンク圧力調整管
７５ 加圧圧力センサ
７６ 負圧タンク大気開放弁
７７ 負圧タンク大気開放管
７８ 負圧タンク圧力調整弁
７９ 負圧タンク圧力調整管
８０ 負圧圧力センサ
８１ エアポンプ
８２ エアポンプ用配管
８６ 本体モジュール部
８７ インク経路露出部
９１ 圧力テーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】