(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容するインクタンクと、
インクを吐出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供給されるインクが通過する第１の経路と、
前記インクジェットヘッドから排出されるインクが通過する第２の経路と、
前記インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間で、前記第１の経路および前記第２の経路を介してインクを循環させる循環装置と、
前記第１の経路の流路抵抗を測定する第１の抵抗測定部と、
前記第２の経路の流路抵抗を測定する第２の抵抗測定部と、
前記第１の経路または前記第２の経路の少なくとも一部の内径を変化させる内径変化部と、
前記第１の経路の流路抵抗と前記第２の経路の流路抵抗とに基づき、前記第１の経路の流路抵抗と前記第２の経路の流路抵抗とが近づくように前記内径変化部によって前記第１の経路または前記第２の経路の内径を変化させる制御部と、
を具備し、
前記内径変化部は、前記第１の経路または前記第２の経路を収容する外管と、前記外管と前記第１の経路または前記第２の経路との間の隙間の圧力を変化させることで前記第１の経路または前記第２の経路を締め付ける圧力調整部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１の抵抗測定部は、前記第１の経路のインクの圧力を検知する第１の圧力検知部と、前記第１の経路のインクの圧力から前記第１の経路の流路抵抗を算出する第１の抵抗算出部とを有し、
前記第２の抵抗測定部は、前記第２の経路のインクの圧力を検知する第２の圧力検知部と、前記第２の経路のインクの圧力から前記第２の経路の流路抵抗を算出する第２の抵抗算出部とを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の圧力検知部は、前記第１の経路のインクの流量を検知する第１の流量検知部と、前記第１の経路のインクの温度を検知する第１の温度検知部と、前記第１の経路のインクの流量および温度から前記第１の経路のインクの圧力を算出する第１の圧力算出部と、を有し、
前記第２の圧力検知部は、前記第２の経路のインクの流量を検知する第２の流量検知部と、前記第２の経路のインクの温度を検知する第２の温度検知部と、前記第２の経路のインクの流量および温度から前記第２の経路のインクの圧力を算出する第２の圧力算出部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記内径変化部は、前記第１の経路または前記第２の経路を締め付けることで前記第１の経路または前記第２の経路の内径を縮めることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記インクタンクに収容されたインクの温度を調整する温度調節部をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記内径変化部は、前記第１の経路の内径を変化させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
インクを収容するインクタンクと、
インクを吐出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供給されるインクが通過する第１の経路と、
前記インクジェットヘッドから排出されるインクが通過する第２の経路と、
前記インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間で、前記第１の経路および前記第２の経路を介してインクを循環させる循環装置と、
前記第１の経路の流路抵抗を測定する第１の抵抗測定部と、
前記第２の経路の流路抵抗を測定する第２の抵抗測定部と、
前記第１の経路または前記第２の経路の長さを変化させる経路長変化部と、
前記第１の経路の流路抵抗と前記第２の経路の流路抵抗とに基づき、前記第１の経路の流路抵抗と前記第２の経路の流路抵抗とが近づくように前記経路長変化部によって前記第１の経路または前記第２の経路の長さを変化させる制御部と、
を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記経路長変化部は、前記第１の経路または前記第２の経路の一部を形成するとともに弾性変形可能な可変長管と、前記可変長管を引き延ばすことで前記可変長管を長くする引張部と、を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
インクを収容するインクタンクと、
インクを吐出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供給されるインクが通過する第１の経路と、
前記インクジェットヘッドから排出されるインクが通過する第２の経路と、
前記インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間で、前記第１の経路および前記第２の経路を介してインクを循環させる循環装置と、
前記第１の経路の流路抵抗を測定する第１の抵抗測定部と、
前記第２の経路の流路抵抗を測定する第２の抵抗測定部と、
前記第１の経路または前記第２の経路の少なくとも一部の内径を変化させる内径変化部と、
を備えた画像形成装置のインクの循環制御方法であって、
前記第１の抵抗測定部によって前記第１の経路の流路抵抗を測定し、
前記第２の抵抗測定部によって前記第２の経路の流路抵抗を測定し、
前記第１の経路の流路抵抗と前記第２の経路の流路抵抗とに基づき、前記第１の経路の流路抵抗と前記第２の経路の流路抵抗とが近づく前記第１の経路または前記第２の経路の内径を算出し、
前記内径変化部によって前記第１の経路または前記第２の経路の内径を、前記算出された内径に変化させ、
前記内径変化部は、前記第１の経路または前記第２の経路を収容する外管と、前記外管と前記第１の経路または前記第２の経路との間の隙間の圧力を変化させることで前記第１の経路または前記第２の経路を締め付ける圧力調整部と、を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記第１の抵抗測定部は、前記第１の経路のインクの圧力を検知する第１の圧力検知部を有し、
前記第２の抵抗測定部は、前記第２の経路のインクの圧力を検知する第２の圧力検知部を有し、
前記第１の経路のインクの圧力から前記第１の経路の流路抵抗を算出し、
前記第２の経路のインクの圧力から前記第２の経路の流路抵抗を算出することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の圧力検知部は、前記第１の経路のインクの流量を検知する第１の流量検知部と、前記第１の経路のインクの温度を検知する第１の温度検知部と、を有し、
前記第２の圧力検知部は、前記第２の経路のインクの流量を検知する第２の流量検知部と、前記第２の経路のインクの温度を検知する第２の温度検知部と、を有し、
前記第１の経路のインクの流量および温度から前記第１の経路のインクの圧力を算出し、
前記第２の経路のインクの流量および温度から前記第２の経路のインクの圧力を算出することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記内径変化部は、前記第１の経路または前記第２の経路を締め付けることで前記第１の経路または前記第２の経路の内径を縮めることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記内径変化部は、前記第１の経路の内径を変化させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像形成装置およびインクの循環制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのような画像形成装置であって、インクを循環させる循環型供給系を備える装置が知られる。当該循環型供給系において、インクを収容するインクタンクと、インクを吐出するインクジェットヘッドとの間で、インクが循環する。
【０００３】
インクを循環させることで、前記インクジェットヘッドのノズル近傍の気泡が排出される。また、インクが流動するためにインクの固化が抑制される。このように循環型供給系は、インクの不吐出を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１３８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記循環型供給系において、前記インクジェットヘッドは、インクが供給されるとともにインクを排出する。このようなインクジェットヘッドの供給側（上流側）と排出側（下流側）との間に温度差が生じると、上流側と下流側との間の流路抵抗比が適切な値から変化する。流路抵抗比が適切な値から変化すると、前記インクジェットヘッドのノズルの圧力が適切な値から変化し、前記ノズルからインクが漏れるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、インク漏れを抑制できる画像形成装置およびインクの循環制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの実施の形態に係る画像形成装置は、インクタンクと、インクジェットヘッドと、第１の経路と、第２の経路と、循環装置と、第１の抵抗測定部と、第２の抵抗測定部と、内径変化部と、制御装置とを備える。前記インクタンクは、インクを収容する。前記インクジェットヘッドは、インクを吐出する。前記インクジェットヘッドに供給されるインクが前記第１の経路を通過する。前記インクジェットヘッドから排出されるインクが前記第２の経路を通過する。前記循環装置は、前記インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間で、前記第１の経路および前記第２の経路を介してインクを循環させる。前記第１の抵抗測定部は、前記第１の経路の流路抵抗を測定する。前記第２の抵抗測定部は、前記第２の経路の流路抵抗を測定する。前記内径変化部は、前記第１の経路または前記第２の経路の少なくとも一部の内径を変化させる。前記制御部は、前記第１の経路の流路抵抗と前記第２の経路の流路抵抗とに基づき、前記第１の経路の流路抵抗と前記第２の経路の流路抵抗とが近づくように前記内径変化部によって前記第１の経路または前記第２の経路の内径を変化させる。前記内径変化部は、前記第１の経路または前記第２の経路を収容する外管と、前記外管と前記第１の経路または前記第２の経路との間の隙間の圧力を変化させることで前記第１の経路または前記第２の経路を締め付ける圧力調整部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係るインクジェットプリンタの構成を概略的に示す図。
【図２】第１の実施形態のインクジェットヘッドの一部を示す断面図。
【図３】第１の実施形態の第１のヘッドチューブの一部を切り欠いて示す斜視図。
【図４】第１の実施形態のインクジェットプリンタの循環路を電気回路に模して示す図。
【図５】第１の実施形態の変形例における第１のヘッドチューブを示す断面図。
【図６】第２の実施の形態に係るインクジェットプリンタの構成を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、第１の実施の形態について、図１から図５を参照して説明する。図１は、インクジェットプリンタ１０の構成を概略的に示す図である。インクジェットプリンタ１０は、画像形成装置の一例である。
【００１０】
インクジェットプリンタ１０は、インクジェットヘッド１１と、上流インクタンク１２と、下流インクタンク１３と、循環ポンプ１７と、フィルタ１９と、インク供給ポンプ２２と、インク供給タンク２４と、圧力計２５と、温度調節部２６と、制御部２８と、変圧ポンプ２９とを備える。上流インクタンク１２は、インクタンクの一例である。循環ポンプ１７は、循環装置の一例である。変圧ポンプ２９は、圧力調整部の一例である。
【００１１】
制御部２８は、例えば集積回路やメモリのような、種々の部品によって機能する。制御部２８は、インクジェットヘッド１１、循環ポンプ１７、インク供給ポンプ２２、圧力計２５、温度調節部２６、変圧ポンプ２９、および他の種々の要素に接続される。制御部２８は、種々の要素と情報のやり取りをし、種々の要素を制御する。
【００１２】
図２は、インクジェットヘッド１１の一部を示す断面図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１１は、例えば、いわゆるサイドシュータ型のシェアモードシェアウォール方式インクジェットヘッドである。
【００１３】
図２に示すように、インクジェットヘッド１１は、ベースプレート３１と、ノズルプレート３２と、枠部材３３と、一対の駆動素子３４とを備えている。図２は、一対の駆動素子３４のうち、一つの駆動素子３４のみを示す。インクジェットヘッド１１の内部に、インクが供給されるインク室３６が形成される。
【００１４】
さらに、インクジェットヘッド１１に、回路基板３７や、マニホールド３８のような、種々の部品が取り付けられる。回路基板３７は、インクジェットヘッド１１を制御する。マニホールド３８は、インクジェットヘッド１１と上流インクタンク１２との間の経路の一部、およびインクジェットヘッド１１と下流インクタンク１３との間の経路の一部を形成する
ベースプレート３１は、例えばアルミナのようなセラミックスによって矩形の板状に形成される。ベースプレート３１は、平坦な実装面４１を有する。実装面４１に、複数の供給孔４２と、複数の排出孔４３とが設けられる。
【００１５】
複数の供給孔４２は、ベースプレート３１の中央部において、ベースプレート３１の長手方向に並んで設けられる。供給孔４２は、マニホールド３８のインク供給部３８ａに連通する。
【００１６】
複数の排出孔４３は、供給孔４２を挟むように二列に並んで設けられる。排出孔４３は、マニホールド３８のインク排出部３８ｂに連通する。
【００１７】
ノズルプレート３２は、例えばポリイミド製の矩形のフィルムによって形成される。なお、ノズルプレート３２は、ステンレスのような他の材料で形成されても良い。ノズルプレート３２は、ベースプレート３１の実装面４１に対向する。
【００１８】
ノズルプレート３２に、複数のノズル４５が設けられている。複数のノズル４５は、ノズルプレート３２の長手方向に沿って二列に並ぶ。ノズル４５は、実装面４１の供給孔４２と排出孔４３との間の部分に対向する。
【００１９】
枠部材３３は、例えばニッケル合金によって矩形の枠状に形成される。枠部材３３は、ベースプレート３１の実装面４１とノズルプレート３２との間に介在する。枠部材３３は、実装面４１とノズルプレート３２とにそれぞれ接着される。
【００２０】
インク室３６は、ベースプレート３１と、ノズルプレート３２と、枠部材３３とに囲まれて形成される。インク室３６は、ベースプレート３１とノズルプレート３２との間に形成される。
【００２１】
一対の駆動素子３４は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって形成された板状の二つの圧電体によってそれぞれ形成される。前記二つの圧電体は、分極方向がその厚さ方向に互いに逆向きになるように貼り合わされる。
【００２２】
一対の駆動素子３４は、ベースプレート３１の実装面４１に接着される。駆動素子３４は、二列に並ぶノズル４５に対応して、インク室３６の中に平行に並んで配置される。駆動素子３４の頂部は、ノズルプレート３２に接着される。
【００２３】
駆動素子３４に、複数の圧力室４７が設けられる。圧力室４７は、駆動素子３４に形成された溝である。駆動素子３４は、圧力室４７を形成する複数の側壁４８を有する。圧力室４７は、駆動素子３４の長手方向と交差する方向にそれぞれ延びており、駆動素子３４の長手方向に並ぶ。
【００２４】
複数の圧力室４７に、ノズルプレート３２の複数のノズル４５が開口する。圧力室４７は、インク室３６に開放される。言い換えると、圧力室４７とインク室３６とは連通する。このため、図２の矢印で示すように、駆動素子３４の圧力室４７と、インク室３６との間でインクが流動する。インクは、圧力室４７に充填され、圧力室４７を通過する。
【００２５】
圧力室４７に、それぞれ電極５１が設けられる。電極５１は、例えばニッケル薄膜によって形成される。電極５１は、圧力室４７の内面を覆う。
【００２６】
ベースプレート３１の実装面４１から駆動素子３４に亘って、複数の配線パターン５２が設けられる。配線パターン５２は、例えばニッケル薄膜によって形成される。配線パターン５２は、駆動素子３４の圧力室４７に形成された電極５１から、実装面４１の側端部までそれぞれ延びる。
【００２７】
回路基板３７は、フィルムキャリアパッケージ（ＦＣＰ）であり、樹脂製のフィルム５４と、駆動ＩＣ５５とをそれぞれ有する。なお、ＦＣＰは、テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）とも称される。
【００２８】
フィルム５４は、複数の配線が形成されるとともに柔軟性を有する。フィルム５４は、例えばテープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）である。
【００２９】
駆動ＩＣ５５は、フィルム５４の前記複数の配線に接続される。駆動ＩＣ５５は、電極５１にパルス信号（電圧）を印加する部品である。駆動ＩＣ５５は、例えば樹脂によってフィルム５４に固定される。
【００３０】
フィルム５４の端部は、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）５６によって、配線パターン５２に熱圧着接続される。これにより、フィルム５４の前記複数の配線は、配線パターン５２に電気的に接続される。フィルム５４が配線パターン５２に接続されることで、駆動ＩＣ５５が、フィルム５４の前記配線を介して電極５１に電気的に接続される。
【００３１】
マニホールド３８は、分岐部５７と、供給パイプ５８と、排出パイプ５９とを有する。供給パイプ５８は、第１の経路の一例である。排出パイプ５９は、第２の経路の一例である。分岐部５７に、供給孔４２に連通するインク供給部３８ａと、排出孔４３に連通するインク排出部３８ｂとが設けられる。インク供給部３８ａおよびインク排出部３８ｂは、インクが通る流路である。
【００３２】
供給パイプ５８は、分岐部５７に設けられたインク供給部３８ａに連通する。図２に矢印で示すように、インクが、供給パイプ５８と、マニホールド３８のインク供給部３８ａとを通って、供給孔４２からインク室３６に供給される。
【００３３】
排出パイプ５９は、分岐部５７に設けられたインク排出部３８ｂに連通する。図２に矢印で示すように、インク室３６のインクが、排出孔４３と、マニホールド３８のインク排出部３８ｂとを通って、排出パイプ５９から排出される。
【００３４】
図１に示すように、上流インクタンク１２は、インクを収容する。上流インクタンク１２に、第１のヘッドチューブ６１が接続される。第１のヘッドチューブ６１は、第１の経路の一例である。第１のヘッドチューブ６１は、可撓性を有する合成樹脂によって形成される。第１のヘッドチューブ６１の端部は、上流インクタンク１２のインクに浸される。なお、インクに浸される第１のヘッドチューブ６１の端部は、金属のような他の材料で形成されても良い。
【００３５】
第１のヘッドチューブ６１は、インクジェットヘッド１１の供給パイプ５８に接続される。このため、インクジェットヘッド１１は、第１のヘッドチューブ６１を介して、上流インクタンク１２に接続される。
【００３６】
図３は、第１のヘッドチューブ６１の一部を切り欠いて示す斜視図である。図３に示すように、第１のヘッドチューブ６１は、外管６２に収容される。第１のヘッドチューブ６１と外管６２との間には、隙間Ｓが形成される。隙間Ｓは、外気に開放されず、外管６２によって閉塞される。なお、第１のヘッドチューブ６１が外管６２に接触しても良い。
【００３７】
外管６２は、第１のヘッドチューブ６１よりも弾性率が低い材料によって形成され、第１のヘッドチューブ６１よりも変形し難い。外管６２は、第１のヘッドチューブ６１の一方の端部から他方の端部に亘って、第１のヘッドチューブ６１を覆う。
【００３８】
図１に示すように、下流インクタンク１３は、インクを収容する。下流インクタンク１３に、第２のヘッドチューブ６４が接続される。第２のヘッドチューブ６４は、第２の経路の一例である。第２のヘッドチューブ６４は、可撓性を有する合成樹脂によって形成される。第２のヘッドチューブ６４の端部は、下流インクタンク１３のインクに浸される。なお、インクに浸される第２のヘッドチューブ６４の端部は、金属のような他の材料で形成されても良い。
【００３９】
第２のヘッドチューブ６４は、インクジェットヘッド１１の排出パイプ５９に接続される。このため、インクジェットヘッド１１は、第２のヘッドチューブ６４を介して、下流インクタンク１３に接続される。
【００４０】
下流インクタンク１３は、管路部材６６を介してフィルタ１９に接続される。管路部材６６は、例えばインクが通るパイプである。管路部材６６の端部は、下流インクタンク１３のインクに浸される。
【００４１】
管路部材６６に、循環ポンプ１７が配置される。循環ポンプ１７は、下流インクタンク１３のインクをフィルタ１９に輸送する。循環ポンプ１７は、制御部２８によって作動または停止させられる。
【００４２】
フィルタ１９は、管路部材６７を介して、上流インクタンク１２に接続される。管路部材６７は、例えばインクが通るパイプである。管路部材６７の端部は、上流インクタンク１２のインクに浸される。
【００４３】
循環ポンプ１７によって送られた下流インクタンク１３のインクは、フィルタ１９によってパーティクルや固化したインクを除去され、上流インクタンク１２に輸送される。言い換えると、下流インクタンク１３は循環ポンプ１７の吸い込み側に連結し、循環ポンプ１７の吐出側はフィルタ１９を介して上流インクタンク１２と連結する。
【００４４】
管路部材６６にＴ字管６９が設けられる。Ｔ字管６９は、下流インクタンク１３と循環ポンプ１７との間に配置される。Ｔ字管６９に、管路部材７１の一方の端部が接続される。管路部材７１は、例えばインクが通るパイプである。管路部材７１の他方の端部は、インク供給タンク２４に接続される。管路部材７１の他方の端部は、インク供給タンク２４のインクに浸される。
【００４５】
インク供給タンク２４は、インクを収容する。インク供給タンク２４は、交換またはインクの再充填が可能である。インク供給タンク２４は、管路部材７２を介してフィルタ１９に接続される。管路部材７２は、例えばインクが通るパイプである。管路部材７２の端部は、インク供給タンク２４のインクに浸される。
【００４６】
管路部材７１にインク供給ポンプ２２が設けられる。インク供給ポンプ２２は、正転することで、インク供給タンク２４のインクをＴ字管６９へ供給する。Ｔ字管６９に供給されたインクは、循環ポンプ１７によって、フィルタ１９を介して上流インクタンク１２に輸送される。インク供給ポンプ２２は、逆転することで、インクをＴ字管６９からインク供給タンク２４へ戻す。
【００４７】
上記のように、上流インクタンク１２と、インクジェットヘッド１１と、下流インクタンク１３との間で、インクが循環する。循環ポンプ１７が下流インクタンク１３のインクを上流インクタンク１２に輸送することで、下流インクタンク１３の圧力が低下する。
【００４８】
下流インクタンク１３の圧力が低下すると、第１のヘッドチューブ６１、インクジェットヘッド１１、および第２のヘッドチューブ６４を介して、上流インクタンク１２のインクが下流インクタンク１３に吸引される。すなわち、上流インクタンク１２のインクが第１のヘッドチューブ６１を通過してインクジェットヘッド１１に供給され、インクジェットヘッド１１のインクが第２のヘッドチューブ６４を通過して下流インクタンク１３に排出される。このように、循環ポンプ１７は、上流インクタンク１２と、インクジェットヘッド１１と、下流インクタンク１３との間で、第１のヘッドチューブ６１および第２のヘッドチューブ６４を介してインクを循環させる。
【００４９】
インクは、インクジェットヘッド１１に供給され、圧力室４７に充填される。ユーザがインクジェットプリンタ１０を操作すると、制御部２８は、インクジェットヘッド１１の駆動ＩＣ５５に当該操作に基づく印字指令を発する。駆動ＩＣ５５は、印字指令に基づき、電極５１にパルス信号を印加する。
【００５０】
電極５１にパルス信号が印加されると、駆動素子３４の側壁４８がシェアモード変形し、圧力室４７のインクを減圧および加圧する。加圧されたインクは、ノズル４５から吐出される。インクジェットヘッド１１は、前記印字指令に基づいてインクの吐出と移動とを繰り返すことで、紙のような印刷媒体に画像を形成する。
【００５１】
圧力計２５は、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３とに接続される。圧力計２５は、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３との間の圧力差を測定する。
【００５２】
制御部２８は、圧力計２５から圧力信号を取得する。当該圧力信号は、圧力計２５が計測した上流インクタンク１２と下流インクタンク１３との間の圧力差の情報を含む信号である。制御部２８は、当該圧力信号に基づき、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３との間の圧力が一定の値になるようにインク供給ポンプ２２を正転、逆転、または停止させる。
【００５３】
温度調節部２６は、容器７５と、加熱装置７６とを有する。温度調節部２６は、容器７５に液体を収容したいわゆるウォータバス構造である。容器７５に収容された液体に、上流インクタンク１２および下流インクタンク１３が浸漬される。
【００５４】
加熱装置７６は、例えば電気ヒータである。加熱装置７６は、容器７５に収容された液体を加熱する。制御部２８は、加熱装置７６を制御し、容器７５に収容された液体を所定の温度に保つ。容器７５に収容された液体が所定の温度に保たれることで、上流インクタンク１２および下流インクタンク１３にそれぞれ収容されたインクが所定の温度に保たれる。すなわち、温度調節部２６は、上流インクタンク１２および下流インクタンク１３にそれぞれ収容されたインクの温度を調節する。
【００５５】
温度調節部２６は、沸騰した高温の液体を容器７５に注入して上流インクタンク１２および下流インクタンク１３を加熱するのではなく、容器７５の液体を常温から加熱することにより、この液体の温度上昇に伴って、上流インクタンク１２および下流インクタンク１３を加熱する。このため、上流インクタンク１２および下流インクタンク１３のインクの温度が徐々に上昇する。
【００５６】
なお、温度調節部２６はウォータバス構造に限らない。温度調節部２６は、例えば、直接的に上流インクタンク１２および下流インクタンク１３を加熱する電気ヒータであっても良い。
【００５７】
上流インクタンク１２の内部において、第１のヘッドチューブ６１の端部に熱電対８１が設けられる。熱電対８１は、上流インクタンク１２のインクに浸され、上流インクタンク１２のインクの温度を検知する。
【００５８】
下流インクタンク１３の内部において、第２のヘッドチューブ６４の端部に熱電対８２が設けられる。熱電対８２は、下流インクタンク１３のインクに浸され、下流インクタンク１３のインクの温度を検知する。
【００５９】
第１のヘッドチューブ６１の他方の端部に、熱電対８３が設けられる。熱電対８３は、第１の温度検知部の一例である。熱電対８３は、インクジェットヘッド１１の近傍に配置される。熱電対８３は、第１のヘッドチューブ６１を流れるインクの温度を検知する。なお、熱電対８３は、図１のように外管６２の上から第１のヘッドチューブ６１のインクの温度を測っても良いし、第１のヘッドチューブ６１に直接取り付けられてインクの温度を測っても良い。
【００６０】
第２のヘッドチューブ６４の他方の端部に、熱電対８４が設けられる。熱電対８４は、第２の温度検知部の一例である。熱電対８４は、インクジェットヘッド１１の近傍に配置される。熱電対８４は、第２のヘッドチューブ６４を流れるインクの温度を検知する。
【００６１】
インクジェットヘッド１１の供給パイプ５８に、サーミスタ８７が設けられる。サーミスタ８７は、供給パイプ５８を流れるインクの温度を計測する。
【００６２】
インクジェットヘッド１１の排出パイプ５９に、サーミスタ８８が設けられる。サーミスタ８８は、排出パイプ５９を流れるインクの温度を計測する。
【００６３】
第１のヘッドチューブ６１の他方の端部に、流量計９１が設けられる。流量計９１は、第１の流量検知部の一例である。流量計９１は、インクジェットヘッド１１の近傍に配置される。流量計９１は、第１のヘッドチューブ６１を流れるインクの流量を検知する。
【００６４】
第２のヘッドチューブ６４の他方の端部に、流量計９２が設けられる。流量計９２は、第２の流量検知部の一例である。流量計９２は、インクジェットヘッド１１の近傍に配置される。流量計９２は、第２のヘッドチューブ６４を流れるインクの流量を検知する。
【００６５】
変圧ポンプ２９は、外管６２に接続されている。図３に示すように、変圧ポンプ２９は、第１のヘッドチューブ６１と外管６２との間の隙間Ｓに空気を送り、または隙間Ｓから空気を吸引する。
【００６６】
変圧ポンプ２９が隙間Ｓに空気を送ると、隙間Ｓの圧力が上昇する。隙間Ｓの圧力が上昇すると、第１のヘッドチューブ６１が締め付けられ、第１のヘッドチューブ６１の内径が縮まる。
【００６７】
変圧ポンプ２９が隙間Ｓから空気を吸引すると、隙間Ｓの圧力が低下する。隙間Ｓの圧力が低下すると、第１のヘッドチューブ６１が引っ張られ、第１のヘッドチューブ６１の内径が広がる。このように、変圧ポンプ２９および外管６２は、内径変化部の一例である。外管６２が第１のヘッドチューブ６１よりも弾性率が低いため、第１のヘッドチューブ６１は外管６２よりも内径が変化する。
【００６８】
以下に、インクジェットプリンタ１０におけるインクの循環制御方法の一例について説明する。  
上記のように、インク供給ポンプ２２および制御部２８によって、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３との間の圧力差が一定に保たれる。この場合、インクジェットヘッド１１を介する上流インクタンク１２から下流インクタンク１３までの経路における流量と流路抵抗の積の和は、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３との間のエネルギー差に等しい。
【００６９】
図４は、インクジェットプリンタ１０のインクの経路（循環路）を電気回路に模して示す図である。上流インクタンク１２が持つエネルギーをＰｕ、下流インクタンク１３が持つエネルギーをＰｄ、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗をＲｕ、同じく上流側におけるインクジェットヘッド１１内の流路抵抗ｒｕ、第２のヘッドチューブ６４の流路抵抗をＲｄ、下流側におけるインクジェットヘッド１１内の流路抵抗ｒｄとする。この場合、インクジェットプリンタ１０のインクの経路は、図４のように模式的に表し得る。
【００７０】
図４に示すように、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３との間のエネルギー差ΔＰ［Ｐａ］＝Ｐｕ−Ｐｄは、電気回路における電位差Ｖ［Ｖ］に置き換え得る。循環路を流れるインクの流量Ｑ［ｍ３／ｓ］は、電流Ｉ［Ａ］に置き換え得る。各流路抵抗Ｒｕ，ｒｕ，ｒｄ，Ｒｄ［Ｐａ・ｓ／ｍ３］は、電気抵抗Ｒ（Ｒ１ないしＲ４）［Ω］に置き換え得る。
【００７１】
インクジェットプリンタ１０の循環路内における各要素の関係は、電気回路におけるオームの法則に対応して（１）式のように表される。  
【数１】
0005810027.tif 000002
【００７２】
このとき、上流側と下流側でのエネルギー損失が（２）式のように等しい場合、インクジェットヘッド１１のノズル圧力は適正な所定圧（若干の負圧）となる。  
【数２】
0005810027.tif 000003
【００７３】
上述のように、インクジェットプリンタ１０が画像を形成する際、駆動ＩＣ５５がパルス信号を発する。駆動ＩＣ５５は、パルス信号を発する際に発熱する。駆動ＩＣ５５が発熱すると、インクジェットヘッド１１の内部でインクが温められ、インクの温度の不均一が生じることがある。例えば、供給パイプ５８を流れるインクの温度と、排出パイプ５９を流れるインクの温度とが異なることがある。
【００７４】
循環路の内部での温度の不均一が生じた場合、一般的に（３）式のように上流側と下流側でのエネルギー損失は等しくならない。  
【数３】
0005810027.tif 000004
【００７５】
以下に、流路抵抗ＲｕおよびＲｄについて説明する。円管の流路抵抗Ｒは、次の（４）式により求められる。  
【数４】
0005810027.tif 000005
【００７６】
（４）式において、ｄは円管の直径［ｍ］、Ｌは円管の長さ［ｍ］、μは円管を流れる流体（インク）の粘度［Ｐａ・ｓ］を表す。（４）式より、単位長さ当たりの流路抵抗は（５）式で表される。  
【数５】
0005810027.tif 000006
【００７７】
粘度μが温度Ｔに対して依存性を示す場合、粘度μはμ（Ｔ）と表され得る。また、温度Ｔが円管の長さＬを用いて表現できる場合、粘度μはμ（Ｔ（Ｌ））と表され得る。粘度μの温度依存性は、アレニウス型を仮定して、（６）式のように表現される。  
【数６】
0005810027.tif 000007
【００７８】
（６）式においてαおよびβはインクの物性によって決まる定数である。温度Ｔが円管の長さＬに比例すると仮定すると、温度ＴはＴ＝ａＬ＋ｂのように表される。以上の関係から、（５）式は（７）式のように表される。  
【数７】
0005810027.tif 000008
【００７９】
（７）式を積分すると、（８）式となる。  
【数８】
0005810027.tif 000009
【００８０】
（８）は初等積分で求めることは難しいので、区分求積法を用いて（９）式により求める。  
【数９】
0005810027.tif 000010
【００８１】
さらに、異なる円管を接続させた場合は、各円管の流路抵抗をＲｊ（ｊ＝１，２，…，Ｎ）として、（１０）式により各流路抵抗の和を求める。  
【数１０】
0005810027.tif 000011
【００８２】
（１０）式において、添え字ｊは各円管の種類を示し、添え字ｉは円管を分割して考えたうちの一部分を示す。
【００８３】
（４）式より、円管である第１のヘッドチューブ６１または第２のヘッドチューブ６４の長さＬまたは直径ｄを変化させることで、流路抵抗比Ｒｕ：Ｒｄを制御し、Ｒｕ：Ｒｄ≒１：１とすることができる。
【００８４】
制御部２８は、変圧ポンプ２９を制御することで、（２）式が成立するように流路抵抗ＲｕおよびＲｄを可変抵抗のように変化させる。すなわち、制御部２８は、流路抵抗比がＲｕ：Ｒｄ＝１：１となるように変圧ポンプ２９を制御する。
【００８５】
まず、図１に示すように、制御部２８は、インク供給ポンプ２２を駆動させ、インク供給タンク２４のインクを、フィルタ１９を介して上流インクタンク１２に供給する。次に、インクジェットヘッド１１にインクを供給し、さらに下流インクタンク１３へインクを供給する。このようにして循環路にインクを供給した後、循環ポンプ１７を駆動させ、当該循環路で室温のインクを循環させる。
【００８６】
制御部２８は、循環路におけるインクの循環が開始してから、以下のように、インクジェットヘッド１１の温度を所望温度に到達させることでインクの循環を安定させる。制御部２８は、インクの循環を安定させるとともに、流路抵抗比Ｒｕ：Ｒｄを最適化させる。
【００８７】
まず、上述のように循環ポンプ１７を駆動し、室温でインク循環を行う。次に、上流インクタンク１２および下流インクタンク１３を、温度調節部２６により加熱する。これにより、上流インクタンク１２および下流インクタンク１３のインク温度が上昇し、インクジェットヘッド１１のインクの温度が所望の温度まで上昇する。
【００８８】
次に、制御部２８は、熱電対８３から取得した第１のヘッドチューブ６１のインクの温度と、流量計９１から取得した第１のヘッドチューブ６１のインクの流量と、に基づき、第１のヘッドチューブ６１のインクの圧力を算出する。すなわち、制御部２８は、第１の圧力算出部の一例である。制御部２８、熱電対８３、および流量計９１は、第１の圧力検知部の一例である。なお、制御部２８は、熱電対８３および流量計９１の代わりに、圧力を直接検知するセンサから、第１のヘッドチューブ６１のインクの圧力を取得しても良い。
【００８９】
制御部２８は、熱電対８４から取得した第２のヘッドチューブ６４のインクの温度と、流量計９２から取得した第２のヘッドチューブ６４のインクの流量と、に基づき、第２のヘッドチューブ６４のインクの圧力を算出する。すなわち、制御部２８は、第２の圧力算出部の一例である。制御部２８、熱電対８４、および流量計９２は、第２の圧力検知部の一例である。なお、制御部２８は、熱電対８４および流量計９２の代わりに、圧力を直接検知するセンサから、第２のヘッドチューブ６４のインクの圧力を取得しても良い。
【００９０】
次に、制御部２８は、第１のヘッドチューブ６１のインクの圧力から、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕを算出する。さらに、制御部２８は、第２のヘッドチューブ６４のインクの圧力から、第２のヘッドチューブ６４の流路抵抗Ｒｄを算出する。すなわち、制御部２８は、第１および第２の抵抗算出部の一例である。制御部２８、熱電対８３，８４、および流量計９１，９２は、第１および第２の抵抗測定部の一例である。
【００９１】
制御部２８は、算出した第１および第２のヘッドチューブ６１，６４の流路抵抗Ｒｕ，Ｒｄと、例えば（４）式および（６）式のような各数式とに基づいて、Ｒｕ：Ｒｄ＝１：１となる第１のヘッドチューブ６１の内径（最適内径）を算出する。
【００９２】
制御部２８は、変圧ポンプ２９によって、算出した最適内径になるように第１のヘッドチューブ６１の内径を変化させる。すなわち、制御部２８は、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕと第２のヘッドチューブ６４の流路抵抗Ｒｄとが近づくように、変圧ポンプ２９によって第１のヘッドチューブ６１の内径を変化させる。これにより、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕと第２のヘッドチューブ６４の流路抵抗Ｒｄとが、常にＲｕ：Ｒｄ≒１：１の関係に保たれる。なお、Ｒｕ：Ｒｄ＝１：１であっても良い。
【００９３】
前記構成のインクジェットプリンタ１０によれば、制御部２８が、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕと第２のヘッドチューブＲｄの流路抵抗とに基づき、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕと第２のヘッドチューブ６４の流路抵抗Ｒｄとが近づくように変圧ポンプ２９によって第１のヘッドチューブ６１の内径を変化させる。これにより、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕと第２のヘッドチューブ６４の流路抵抗Ｒｄとが、常にＲｕ：Ｒｄ≒１：１の関係に保たれ、インクジェットヘッド１１のノズル４５からインクが漏れることが抑制される。なお、Ｒｕ：Ｒｄ≒１：１でなくとも、流路抵抗Ｒｕと流路抵抗Ｒｄとを近づけることにより、インクジェットヘッド１１のノズル４５からインクが漏れることが抑制される。
【００９４】
変圧ポンプ２９が外管６２と第１のヘッドチューブ６１との間の隙間Ｓの圧力を高めることで、第１のヘッドチューブ６１が締め付けられる。第１のヘッドチューブ６１が締め付けられることで、第１のヘッドチューブ６１の内径が縮む。このように、簡単な装置によって第１のヘッドチューブ６１の内径を変化させることができる。
【００９５】
温度調節部２６は、上流インクタンク１２および下流インクタンク１３のインクの温度を調節する。循環路を循環するインクの粘度が所定の範囲に保たれる。さらに、インクの粘度が所定の範囲に保たれるため、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗を容易に制御できる。
【００９６】
変圧ポンプ２９および外管６２は、第１のヘッドチューブ６１の内径を変化させる。すなわち、インクジェットヘッド１１の上流側の経路の内径が制御されるため、インクジェットプリンタ１０におけるインクの循環が安定する。
【００９７】
以上説明した第１の実施形態において、隙間Ｓを加圧する変圧ポンプ２９および外管６２が内径変化部の一例であったが、内径変化部はこれに限らない。図５を参照して、第１の実施形態のインクジェットプリンタ１０の変形例を説明する。
【００９８】
図５は、第１の実施形態の変形例における第１のヘッドチューブ６１を示す断面図である。当該変形例において、第１のヘッドチューブ６１は、外管６２Ａに収容される。外管６２Ａは、第１のヘッドチューブ６１よりも弾性率が高い。
【００９９】
第１のヘッドチューブ６１と外管６２Ａとの間の隙間Ｓに、複数の板材９５が配置される。板材９５の断面は、第１のヘッドチューブ６１の外周に沿う円弧状にそれぞれ形成される。板材９５は、第１のヘッドチューブ６１および外管６２Ａに対して自由に移動可能である。なお、板材９５は、第１のヘッドチューブ６１または外管６２Ａに固定されても良い。
【０１００】
変圧ポンプ２９が隙間Ｓの空気を吸引すると、隙間Ｓの圧力が下がり、外管６２Ａの内径が縮む。外管６２Ａは、第１のヘッドチューブ６１よりも弾性率が高いため、第１のヘッドチューブ６１よりも大きく変形する。
【０１０１】
外管６２Ａの内径が縮むと、外管６２Ａが板材９５を介して第１のヘッドチューブ６１を締め付ける。これにより、第１のヘッドチューブ６１の内径が縮む。変圧ポンプ２９が隙間Ｓに空気を供給すると、隙間Ｓの圧力が戻り、外管６２Ａの内径が戻る。
【０１０２】
このように、隙間Ｓを減圧する変圧ポンプ２９および外管６２Ａであっても、第１のヘッドチューブ６１の内径を変化させ得る。なお、第１のヘッドチューブ６１の内径は、その他の種々の装置によって変化させられても良い。例えば、第１のヘッドチューブ６１にバルブを設け、当該バルブによって第１のヘッドチューブ６１の一部の内径を変化させても良い。当該バルブは、例えばインクジェットヘッド１１の近傍に配置される。
【０１０３】
次に、図６を参照して、第２の実施の形態について説明する。なお、以下に開示する実施形態において、第１の実施形態のインクジェットプリンタ１０と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付す。さらに、当該構成部分については、その説明を一部または全て省略することがある。
【０１０４】
図６は、第２の実施の形態に係るインクジェットプリンタ１０Ａの構成を概略的に示す図である。図６に示すように、第１のヘッドチューブ６１に、可変長管１０１が設けられている。可変長管１０１は、第１のヘッドチューブ６１の一部を形成する。可変長管１０１の内径の大きさは、第１のヘッドチューブ６１の内径の大きさに等しい。
【０１０５】
可変長管１０１は、第１のヘッドチューブ６１よりも弾性率が高い。可変長管１０１は、第１のヘッドチューブ６１の長さを変化させる方向に伸縮可能である。可変長管１０１は、例えば可変長管１０１よりも弾性率が低いカバーに収容される。当該カバーは可変長管１０１の外周に接し、可変長管１０１の内径の拡大を抑制する。
【０１０６】
インクジェットプリンタ１０Ａは、アクチュエータ１０３をさらに備える。アクチュエータ１０３は、引張部の一例である。アクチュエータ１０３は、制御部２８に制御され、可変長管１０１を引き延ばし、または圧縮する。可変長管１０１が引き延ばされると、第１のヘッドチューブ６１の長さが延びる。このように、可変長管１０１およびアクチュエータ１０３は、経路長変化部の一例である。
【０１０７】
前記構成のインクジェットプリンタ１０Ａにおいて、制御部２８は、アクチュエータ１０３によって可変長管１０１を長くすることで、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕと、第２のヘッドチューブ６４の流路抵抗Ｒｄとを、Ｒｕ：Ｒｄ≒１：１の関係に保つ。
【０１０８】
上記（４）式によれば、円管の長さＬを制御することで、円管の流路抵抗Ｒが制御される。このため、制御部２８は、算出した第１および第２のヘッドチューブ６１，６４の流路抵抗Ｒｕ，Ｒｄと、例えば（４）式および（６）式のような各数式とに基づいて、Ｒｕ：Ｒｄ＝１：１となる第１のヘッドチューブ６１の長さ（最適長さ）を算出する。
【０１０９】
制御部２８は、アクチュエータ１０３によって、算出した最適長さになるように可変長管１０１を引き伸ばし、第１のヘッドチューブ６１の長さを変化させる。すなわち、制御部２８は、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕと第２のヘッドチューブ６４の流路抵抗Ｒｄとが近づくように、アクチュエータ１０３によって第１のヘッドチューブ６１の長さを変化させる。これにより、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕと第２のヘッドチューブ６４の流路抵抗Ｒｄとが、常にＲｕ：Ｒｄ≒１：１の関係に保たれる。
【０１１０】
前記構成のインクジェットプリンタ１０Ａによれば、制御部２８が、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕと第２のヘッドチューブＲｄの流路抵抗とに基づき、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕと第２のヘッドチューブ６４の流路抵抗Ｒｄとが近づくようにアクチュエータ１０３によって第１のヘッドチューブ６１の長さを変化させる。これにより、第１のヘッドチューブ６１の流路抵抗Ｒｕと第２のヘッドチューブ６４の流路抵抗Ｒｄとが、常にＲｕ：Ｒｄ≒１：１の関係に保たれ、インクジェットヘッド１１のノズル４５からインクが漏れることが抑制される。
【０１１１】
上記第２の実施形態のインクジェットプリンタ１０Ａにおいて、可変長管１０１およびアクチュエータ１０３が経路長変化部の一例であったが、経路長変化部はこれに限らない。例えば管路長変化部は、形状記憶合金によって形成され、温度によって長さが変化する管路部材のような、種々の装置であっても良い。
【０１１２】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の画像形成装置およびインクの循環制御方法によれば、第１の経路の流路抵抗と第２の経路の流路抵抗とに基づき、前記第１の経路の流路抵抗と前記第２の経路の流路抵抗とが近づくように前記第１の経路または前記第２の経路の内径または長さが変化する。これにより、インクが漏れることが抑制される。
【０１１３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１１４】
例えば、上記の実施形態において、第１のヘッドチューブ６１の内径および長さが変化したが、供給パイプ５８、排出パイプ５９、または第２のヘッドチューブ６４の内径および長さが変化しても良い。さらに、制御部２８は、熱電対８３，８４から取得したインクの温度に限らず、サーミスタ８７，８８から取得したインクの温度に基づいて圧力を算出しても良い。
【符号の説明】
【０１１５】
１０，１０Ａ…インクジェットプリンタ、１１…インクジェットヘッド、１２…上流インクタンク、１７…循環ポンプ、２６…温度調節部、２８…制御部、２９…変圧ポンプ、６１…第１のヘッドチューブ、６２，６２Ａ…外管、６４…第２のヘッドチューブ、８３，８４…熱電対、９１，９２…流量計、１０１…可変長管、１０３…アクチュエータ、Ｓ…隙間。
【図１】
0005810027.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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