JP2001088279A - 画像形成方法および装置 - Google Patents

画像形成方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の記録液を混合することによって所望の
濃度および／または色の混合液を生成し、この混合液を
画像受容体へ移送することにより画像を形成する場合
に、記録液の温度や大気圧などの影響により混合割合が
変動するのを防ぎ画像品質を向上させる。 【解決手段】 画像信号に基づいて複数の記録液の混合
割合を決定し、この求めた混合割合を目標値として複数
の記録液の吐出量を制御する一方、複数の記録液の合流
点近傍で混合割合の実際値を検出し、この検出した実際
値を目標値と比較して両者の差を０にするようにフィー
ドバック制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の記録液
（インク）の混合割合を画像信号に基づいて変化させる
ことにより所定濃度および／または所定の色の流体を生
成し、この流体を画像受容体に導いて画像を形成する画
像形成方法と、装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特開平７−２３２４４０号（先行技術文
献１）には記録ヘッドの中に光学センサを設け、インク
流路内のインクの有無を検出することにより、インクの
不吐出や不良印字を防ぐことが示されている。またここ
にはインクタンクに２つの電極を設け、この電極間の電
気抵抗の変化からインクタンク内のインクの有無を検出
することも示されている。
【０００３】また複数のインクの混合割合を変化させる
ことによって、濃度や色を変化させつつ画像を形成する
こともすでに提案されている。例えば米国特許第４，１
０９，２８２号（以下先行技術文献２という）には、ク
リアーインクとブラックインクの２液を、画像形成用の
基体へ導くための流路中に、フラップバルブと称する弁
を設け、この弁を変位させることによって各インクの流
路を開閉し、２液を所望の濃度に混合して基体上に移送
するプリント装置が開示されている。これによりＴＶス
クリーンに表示された画像情報と同じグレースケール情
報を持った画像をプリントアウトできるようにしたもの
である。ここには、フラップバルブの弁とその対向面に
設けられた電極との間に電圧を印加し、その静電引力で
弁自身を機械的に変形させることにより弁を変位させる
ことが開示されている。またインクはプリント用紙の繊
維間の毛管現象によって吸い出される。
【０００４】米国特許第４，６１４，９５３号（以下先
行技術文献３）には、同じく複数の色の異なったインク
と溶媒を所望の量だけ第３のチャンバーへ導き混合させ
るプリンターヘッド装置が開示されている。ここには所
望の量のインクを秤量する手段として、チャンバーと、
このチャンバーに取り付けられたダイアフラム状のピエ
ゾ効果素子部とを用い、このピエゾ素子を駆動させて得
られる圧力パルスを用いることが開示されている。
【０００５】特開平５−２０１，０２４号（以下先行技
術文献４）には、キャリア液体が充填される液体室と、
液体室に設けられたインクジェット駆動手段と、前記液
体室に連通するノズルと、このノズル内のキャリア液体
にインクを混合する混合部とを備えたインクジェットプ
リントヘッドが開示されている。またここには、インク
の混合量を所望の値に調整するための調整手段を設ける
ことも開示されている。
【０００６】特開平７−１２５２５９（以下先行技術文
献５）には、同様に、第１と第２の濃度を有するインク
を供給する第１および第２の供給手段と、所望のインク
濃度になるように第２の供給手段による第２のインクの
供給量を制御する制御手段とを有するインクジェット記
録ヘッドが開示されている。
【０００７】ここには制御手段として、専用の発熱素子
を持ちその熱エネルギーをもって駆動されるマイクロフ
ィルムポンプによるものが開示されている。このマイク
ロフィルムポンプとしては、発熱素子により熱エネルギ
ーを発生させ、それにより生じた核沸騰による圧力で、
例えばピストン状の弁、もしくは片持ち梁的な弁を駆動
する例が開示されている。またここには、この弁に形状
記憶合金からなるアクチュエータを組合せて使用するこ
とにより、特に流入量の少ない領域においてインク流入
量を効果的に制御することが可能になると説明されてい
る。
【０００８】特開平３−２０７６６４号（以下先行技術
文献６）には、先行技術文献３と似た構造であるが、複
数のインクを混ぜ合せるための第３のチャンバを用いな
い構造のものが示されている。
【０００９】特開平９−１５６１３１号（以下先行技術
文献７）には、画像データに基づいて、複数色の画像を
形成する複数のプリンタヘッドを備え、インクと希釈液
とを所定の混合比で混合して希釈インクとなし、前記希
釈インクをノズルから噴射して記録媒体上に記録画像を
形成するインクジェットプリンタが示されている。ここ
に、前記複数のプリンタヘッドに、インク混合量が小さ
く明確な印画濃度に達しない例えば全白の画像データが
入力されたとき、複数のプリンタヘッドのうち、少なく
とも一つのプリンタヘッドから前記希釈液を吐出させる
インクジェットプリンタが開示されている。この結果急
激な階調変化（トーンジャンプ）を防ぎ、希釈液の余分
な消費を抑え乾燥性を向上させるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように複数の記録
液（インク）を混合するものは種々の方式が提案されて
いるが、この場合各記録液の吐出量は温度変化に伴う粘
性変化の影響や、大気圧の変化による影響などを強く受
ける。このため混合液の濃度や色を目標値に正確に一致
させることが困難であった。前記先行技術文献１に示さ
れたものでは、各記録液の有無や混合液の有無から不吐
出や印字不良を検出することは可能であっても、各記録
液の混合割合は検出できないという問題があった。
【００１１】この発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、複数の記録液を混合することによって所望
の濃度および／または色の混合液を生成し、この混合液
を画像受容体へ移送することにより画像を形成する場合
に、記録液の温度や大気圧などの影響により混合割合が
変動するのを防ぎ画像品質を向上させることができる画
像形成方法を提供することを第１の目的とする。またこ
の方法の実施に直接使用する画像形成装置を提供するこ
とを第２の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明によれば第１の
目的は、複数の記録液をこれらの吐出量を画像信号に基
づいて変化させつつ画像受容体に移送して画像を形成す
る画像形成方法において、前記画像信号に基づいて前記
複数の記録液の混合割合を決定し、この求めた混合割合
を目標値として前記複数の記録液の吐出量を制御する一
方、前記複数の記録液の合流点近傍で混合割合の実際値
を検出し、この検出した実際値を前記目標値と比較して
両者の差を０にするようにフィードバック制御すること
を特徴とする画像形成方法、により達成される。
【００１３】ここに混合割合の実際値は、記録液が合流
する位置の下流側近傍で検出することができる。すなわ
ち合流点から下流側へ１画素分の混合液容量の流路長の
範囲内で実際値を検出する。記録液は通常非圧縮性流体
と見なすことができるので、合流点から１画素分の記録
液が吐出終了するまでの間に混合割合を検出し、各記録
液の吐出量に実時間でフィードバックすることにより混
合割合を正確に制御することが可能になる。
【００１４】混合割合は混合液の濃度や電気抵抗や静電
容量などに基づいて検出することができる。この場合各
液の濃度、電気抵抗、誘電率が異なるものを混合するも
のとする。例えば２液を混合する場合に適する。
【００１５】混合割合の実際値は、複数の記録液の合流
点よりも上流側で各記録液の吐出量を別々に検出するこ
とにより求めることができる。各記録液の吐出量は、吐
出量を制御する可動部材の変位を光学的に検出したり、
この変位により変化する静電容量から検出することがで
きる。またこの吐出量は、記録液流路内の圧力変化によ
り検出したり、熱式流量測定方式により検出することが
できる。吐出量は記録液温度により補正するのが望まし
い。記録液温度は、温度によって電気抵抗が変化するサ
ーミスタなどの温度センサや熱電対で検出できる。
【００１６】記録液の吐出量は、記録液の流量制御手段
が有する可動部材の変位により検出することも可能であ
る。この可動部材の変位は、光学的に検出したり、静電
容量の変化により検出することができる。混合液の吐出
口付近の環境状態、例えば外気温度や大気圧などを検出
して、混合割合の実際値や目標値あるいは各記録液の吐
出量を補正することにより、検出精度を一層向上させる
ことができる。
【００１７】混合液は吐出口から連続した流体流として
画像受容体に移送することにより画像を形成することが
できる（連続塗布方式）。この場合混合液は吐出口から
直接画像受容体に移送してもよいが、中間画像受容体を
介して最終画像受容体に移送するようにしてもよい。ま
た混合液を液滴として画像受容体に移送（飛翔）させる
ことも可能である。
【００１８】第２の目的は、複数の記録液をこれらの吐
出量を画像信号に基づいて変化させつつ画像受容体に移
送して画像を形成する画像形成装置において、前記複数
の記録液の吐出量をそれぞれ独立に制御する記録液流量
制御手段と、前記記録液の流路に設けられこれら記録液
の混合割合の実際値を検出する実際値検出手段と、画像
信号に対応する各記録液の混合割合の目標値を求める目
標値演算部と、前記混合割合の実際値を前記目標値に一
致させるように各記録液の吐出量を決定する吐出量制御
部と、この吐出量制御部の出力に基づいて前記記録液流
量制御手段を駆動するドライバと、を備えることを特徴
とする画像形成装置、により達成される。
【００１９】実際値検出手段は、混合液の流路に設けた
濃度センサにより検出した濃度に基づき、混合割合の実
際値を演算で求めるように構成することができる。混合
液の濃度を検出するのに代えて、混合液の電気抵抗の変
化、静電容量の変化により混合割合の実際値を演算によ
り求めてもよい。
【００２０】実際値検出手段は、複数の記録液の合流点
よりも上流側で各記録液の吐出量を検出し、この結果か
ら混合割合を演算により求めるように構成することがで
きる。この場合吐出量を検出するセンサは、光学的セン
サや、内圧変化を検出するセンサや、熱式流量測定方式
によるセンサなどが使用できる。また流量制御手段の駆
動部に設けた可動部材の変位を光学的に検出したり、可
動部材の変位に伴う静電容量変化を検出したりするもの
であってもよい。
【００２１】記録液流量を制御するためには、複数の記
録液の流路に例えばピエゾ素子で駆動するダイヤフラム
式の流量制御弁を設ければよい。この場合記録液流路へ
の記録液供給圧力は常に一定に保つことは勿論である。
またこの流量制御弁に代えて、記録液流路に記録液を供
給する記録液供給ポンプの吐出量を制御してもよい。こ
のポンプは容積型のものとしてパルスモータで駆動する
のがよい。パルスモータに代えて、ピエゾ素子と逆止弁
でこの記録液供給ポンプを形成してもよい。
【００２２】記録液吐出口は画像受容体の幅方向に並ぶ
画素ごとに並設させ、これらを独立して画像受容体に対
向させることができる。この場合にはインクジェット方
式によって混合液の液滴を移送することができる。また
この場合にインクジェット方式に代えて連続塗布方式に
よって塗布してもよい。連続塗布方式にする時には、各
混合液の吐出口から吐出される流体（混合液）を画像受
容体の幅方向に長いスリットを介して画像受容体に導く
ことができる。このようにスリットを介すことにより、
液体流を定常流として一層安定させて画像受容体に導く
ことができる。
【００２３】連続塗布方式の場合には混合液の吐出口か
ら吐出される液体を中間画像受容体に移し、この中間画
像受容体からさらに最終画像受容体に混合液を移送する
ことができる。このように中間画像受容体を介すること
により混合液の吐出口から吐出される混合液の移転を円
滑に行わせ、プリント用紙などの画像受容体（最終画像
受容体）の品質不揃いなどに起因する画質不良の発生を
防ぐことができる。
【００２４】
【作用】混合液の混合割合を記録液の合流点近傍で常時
監視して求めた混合割合の実際値と、画像信号に基づい
て求めた混合割合の目標値とを比較する。そして検出し
た実際値が目標値に一致するように各記録液の吐出量を
フィードバック制御する。ここに１つの画素を形成する
のに必要な混合液を形成する記録液を各記録液の流路か
ら吐出している間に、各記録液の吐出量を補正してこの
同じ画素に必要な記録液の吐出量をリアルタイムに制御
する。このため混合割合を常に正確に管理することがで
き、画像品質が向上する。
【００２５】
【実施態様】図１は本発明の一実施態様である連続塗布
方式の画像形成装置の概念図、図２はここに用いる画像
記録ヘッドの制御系を示す図である。図１において符号
１０はプラテン、１２はこのプラテン１０に巻掛けられ
た画像受容体としてのプリント用紙である。このプリン
ト用紙１２はプラテン１０の図上時計方向の回転によっ
て一定速度で矢印方向に送られる。
【００２６】１４は下塗り部であり、記録液すなわちイ
ンクの付着性を向上させて画質の向上を図るために透明
な下塗り液をプリント用紙１２に塗布する。１６は画像
記録ヘッドであり、第１のインクと第２のインクとを混
合してプリント用紙１２に導くことによりプリント用紙
１２に画像を形成する。１８はこの画像記録ヘッド１６
で画像が形成されたプリント用紙１２を加熱し、インク
を乾燥させるヒータである。
【００２７】画像記録ヘッド１６は図２に示すように、
第１のインク流路２０と、第２のインク流路２２と、こ
れらの各流路２０，２２の流路断面積を変化させるイン
ク（記録液）流量制御手段としての流量制御弁２４，２
６とを備える。第１のインクとしては無色透明インク、
すなわち乾燥した時に無色透明となるインクが使用可能
であり、酸化防止剤や紫外線吸収剤などの退色防止剤を
含む。第２のインクは例えば黒色のインクである。
【００２８】これら第１および第２のインクはそれぞれ
インクタンク２８，３０に収容され、これらのインクタ
ンク２８，３０からインク供給ポンプ３２，３４によっ
てそれぞれ第１および第２のインク流路２０，２２に一
定圧力で送出される。ここで用いるポンプ３２，３４と
して例えばインク吐出側に圧力調整弁を備え、吐出圧を
一定に保持する構造のものが適する。
【００２９】流量制御弁２４，２６は例えばピエゾ素子
によって駆動されるものであり、この駆動部２４Ａ，２
６Ａの駆動力によってインク流路２０，２２内に可動部
材としてのダイヤフラム２４Ｂ，２６Ｂを進退動させる
ものである。これらの駆動部２４Ａ，２６Ａは、制御部
３６（図１）によって制御される。すなわち後記するよ
うに混合割合の実際値を目標値に一致させるように制御
される。
【００３０】この制御部３６は、図２に示すように目標
値演算部３８と、実際値演算部４０と、吐出量制御部４
２と、ドライバ４４，４６とを備える。目標値演算部３
８は、濃度信号（画像信号）に基づいて第１および第２
のインクの混合割合（Ｓ10／Ｓ20）を演算し各インクの
吐出量の目標値Ｓ10、Ｓ20を求める。ここに第１および
第２のインクの吐出量Ｓ10，Ｓ20は、その合計（Ｓ10＋
Ｓ20）が一定量Ｓ0となるように決める。混合液の吐出
量（Ｓ10＋Ｓ20）を一定量Ｓ0に保つことにより、画像
受容体への移送を安定させることができるからである。
【００３１】前記第１、第２のインク流路２０，２２の
合流点Ｐ（図２）で各インクは合流し、混合液となって
流路２０を流下し、吐出口４８から吐出される。従って
流路２０の合流点Ａより下流側は混合液の流路２０Ａと
なっている。この混合液の流路２０Ａには、濃度センサ
５０（５０ａ，５０ｂ）が設けられている。この濃度セ
ンサ５０は例えば光の透過率を光学的に測定するものと
することができる。この場合は流路２０Ａを横断して対
向するように発光素子５０ａと受光素子５０ｂとを設け
る。濃度センサ５０は流路２０Ａの対向する内壁面に射
出した光の反射光を検出するものであってもよい。
【００３２】前記実際値演算部４０はこの濃度センサ５
０が検出した混合液の濃度から各インクの混合割合の実
際値（Ｓ1R／Ｓ2R）を演算により求める。吐出量制御部
４２はこの混合割合の実際値（Ｓ1R／Ｓ2R）と目標値
（Ｓ10／Ｓ20）とを比較し、実際値を目標値に一致させ
るように各インクの吐出量Ｓ10，Ｓ20を補正する。そし
てドライバ４４，４６は各インクの吐出量がこの補正後
の吐出量Ｓ1T，Ｓ2Tになるように駆動部２４Ａ，２６Ａ
を駆動する。なおこの時合計吐出量（Ｓ1T＋Ｓ2T）が一
定値Ｓ0となるようにする。
【００３３】駆動部２４Ａ，２６Ａは後記するようにパ
ルスによって駆動され、このパルス数およびパルス電圧
（または電流）によってダイヤフラム２４Ｂ，２６Ｂの
開閉回数および開度が制御され、その結果流量Ｓ1T，Ｓ
2Tが制御されるように構成することができる。この場合
に、インク流路２０，２２の流路抵抗やインク供給圧力
やダイヤフラム２４Ｂ，２６Ｂの開閉条件等が一定の条
件を満たすものとすれば、駆動部２４Ａ，２６Ａの駆動
パルス数の合計が一定になるように制御することによ
り、合計流量Ｓ0＝Ｓ1T＋Ｓ2Tを一定に管理することが
できる。
【００３４】このように流量が制御された第１および第
２のインクは、第１および第２の流路２０，２２の合流
点Ｐで合流して混合流となり、吐出口４８から連続流と
なって吐出される。そしてこの吐出口４８に近接して対
向するプリント用紙１２に連続塗布される。この時駆動
部２４Ａ，２４Ｂを駆動するための駆動パルス数と電圧
（電流）とにより合計吐出流量Ｓ1T＋Ｓ2T＝Ｓ0が一定
になるように管理すれば、インクを円滑かつ安定してプ
リント用紙１２に塗布できる。この場合に第１および第
２のインクは図２に示すように互いに混合せず乱れの無
い層流として塗布する。
【００３５】ここに層流は、第１および第２のインクの
境界近傍だけで混合した状態の流れを含む。第１，第２
のインクは均一に混合してもよいが、このように層流と
することにより、プリント用紙１２に形成した画像表面
をいずれかのインク（ここでは第１のインク）で覆うこ
とができる。またいずれかのインク（ここでは第２のイ
ンク）をプリント用紙１２の下塗り層に対してなじみが
良いインクとすることにより画質を向上させることがで
きる。
【００３６】第１，第２のインク流路２０，２２および
流量制御弁２４，２６はプリント用紙１２の幅方向（移
動方向に直交する方向）に多数並設され画素ごとに設け
られるから、各画素に対応する流量制御弁２４，２６を
それぞれの濃度信号（画像信号）によって制御すること
により画像を形成することができる。この場合、各画素
ごとにインク吐出口４８を独立させてプリント用紙１２
に対向させておくことができる。またこれらのインク吐
出口４８をプリント用紙１２の幅方向に連通するスリッ
ト内に開口させ、インク液体をこのスリットから帯状に
プリント用紙１２に移送し塗布することもできる。
【００３７】
【他の実施態様】図３はこのような画像記録ヘッド１６
Ａの一実施態様を示す斜視図、図４はその塗布状態を示
す拡大断面図である。この画像記録ヘッド１６Ａは、画
素ごとに独立したインク吐出口４８と、各画素のインク
吐出口４８と平行なスリット４８Ａとを備え、各インク
吐出口４８から連続的に吐出されるインク液体がスリッ
ト４８Ａ内で層流となって帯状に集合し、プリント用紙
１２に吐出される。
【００３８】この画像記録ヘッド１６Ａには下塗り部１
４Ａが一体に組込まれている。下塗り部１４Ａは、第１
および第２のインク流路２０，２２と平行な下塗り液流
路１４Ｂと、前記スリット４８Ａと平行なスリット１４
Ｃとを備える。下塗り液Ｌは無色透明でプリント用紙１
２の表面にインクが安定して付着するように下処理する
ものであるから、プリント用紙１２の移動方向に対して
画像記録ヘッド１６Ａのスリット４８Ａの上流側に位置
する。
【００３９】この下塗り液Ｌは、混合液ＩNKの連続塗布
時に混合液ＩNKの流動に乱れやうずが発生するのを防止
して、画質を向上させる機能も有する。すなわち図４に
示すように、画像記録ヘッド１６Ａがプリント用紙１２
との間に形成する間隙Ｇ内では、スリット１４Ｃから出
た直後の下塗り液Ｌの一部がスリット１４Ｃの上流側に
流れて液溜まりＬ1ができる。この液溜まりＬ1内では下
塗り液Ｌのうずが発生することがあるが、下塗り液Ｌは
透明なので塗布面に影響は生じない。
【００４０】下塗り液Ｌはプリント用紙１２の移動に伴
って一定厚さの安定した層流となってスリット４８Ａの
前に来るから、このスリット４８Ａから吐出される混合
液Ｉ NKはこの安定した下塗り液Ｌの層流の上に載って塗
布される。このため混合液Ｉ NKの流動に乱れやうずが発
生せず、画像品質を向上させることができるものであ
る。
【００４１】画像記録ヘッド１６Ａには第３のインク流
路２３を設けてもよい。この第３のインク流２３から供
給される第３のインクを流量制御弁（図示せず）を介し
てインク吐出口４８に導き、第１のインクおよび第２の
インクと共にプリント用紙１２に移す。この第３のイン
ク流路２３を設ける場合には、第１、第２、第３のイン
ク流路２０，２２，２３にイエロー、マゼンタ、シアン
の色インクを供給し、これらの混合比を変化させること
によりカラー画像の形成が可能になる。
【００４２】この場合には混合液の流路には濃度だけで
なく混合液の色も検出可能なセンサ５０Ａを設け、実際
値演算部４０（図２参照）では濃度と色の実際値を求め
る。そして吐出量制御部４２（図２参照）では各インク
の吐出量の目標値を補正する。このようなセンサ５０Ａ
は、例えばフィルタを介してそれぞれの色の濃度を検出
する３つのセンサを組合せることにより得られる。
【００４３】
【他の実施態様】図５は他の実施態様である画像記録ヘ
ッド１１６を示す断面図、図６はその分解斜視図であ
る。この実施態様は、図１，２におけるインク供給ポン
プ３２，３４および流路制御弁２４，２６に代えて、イ
ンク供給ポンプ１３２，１３４を用いたものである。こ
のポンプ１３２，１３４は、共通の基板１４６上に形成
され、各基板１４６は仕切板１４７を挟んで積層され
る。
【００４４】ポンプ１３２，１３４は、逆止弁１３２
ａ，１３２ｂおよび１３４ａ，１３４ｂと、これらの逆
止弁１３２ａと１３２ｂの間および１３４ａ，１３４ｂ
の間に形成されたキャビティ部１３２ｃ，１３４ｃと、
このキャビティ部１３２ｃ，１３４ｃに臨むダイヤフラ
ム１３２ｄ，１３４ｄと、これらのダイヤフラム１３２
ｄおよび１３４ｄを駆動する駆動部１３２ｅ，１３４ｅ
とを有する。
【００４５】逆止弁１３２ａ，１３２ｂおよび１３４
ａ，１３４ｂは、このキャビティ部１３２ｃ，１３４ｃ
に対してインクの流れ方向によってコンダクタンス（抵
抗の逆数）が変化する形状とした絞りで形成される。す
なわちこれらの逆止弁１３２ａ，１３２ｂ，１３４ａ，
１３４ｂはインクの流れ方向に対するコンダクタンスが
その逆方向に対するよりも大きくなるような幾何学的形
状を持つ絞りとしたものである。従って可動部分を持た
ず、マイクロマシンの製造方法によって製造することが
容易である。４つの逆止弁１３２ａ，１３２ｂ，１３４
ａ，１３４ｂはいずれも同じ構造であるから、その１つ
逆止弁１３２ａを用いて構造を説明する。
【００４６】逆止弁１３２ａは、インクの流れ方向（図
５の左から右に向かう方向）に向ってインク流路面積が
ほぼ連続的に増加する斜面Ａと、逆方向に向ってインク
流路面積が急激に増加する平面Ｂとを持つ。この逆止弁
１３２ａの動作を定性的に説明する。まずインクは図５
上で左側から右側に向って流れる時には、インクは絞り
を通り斜面Ａに沿って整流に近い流れとなって流れる。
このためその時の圧力損失は小さくなり、流動抵抗が小
さい。反対にインクが右側から左側へ向って流れる時に
は、インクは絞りを通り平面Ｂにより急激に膨張するこ
とになり、乱流となる。このため圧力損失が大きくな
り、流動抵抗が大きくなる。なお絞りの角度によっては
流れ方向が逆になることもあり得るので、この時は絞り
の向きを逆にする。
【００４７】逆止弁１３２ａと１３２ｂの間および１３
４ａと１３４ｂの間には容積が変動するキャビティ部１
３２ｃ，１３４ｃがあり、このキャビティ部１３２ｃ，
１３４ｃの容積は駆動部１３２ｅ，１３４ｅにより駆動
されるダイヤフラム１３２ｄ，１３４ｄによって変化す
る。ここに駆動部１３２ｅ，１３４ｅはピエゾ素子（圧
電素子）、磁歪素子が適し、特にＰＺＴ（チタン酸鉛・
ジルコン酸鉛固容体）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ
3）、ＰＺＴとチタン酸バリウムの固容体などを用いた
ピエゾ素子が最適である。
【００４８】なお駆動部１３２ｅ，１３４ｅには、ピエ
ゾ効果や磁歪効果を利用するものに代えて他の効果を利
用するものでもよい。熱一圧力効果、静電引力もしくは
静電斥力、画像形成に用いる複数の流体とは異なる流体
の界面波力の効果、画像形成に用いる複数の流体とは異
なる流体の電気分解and/or熱により生じる気泡、画像形
成に用いる複数の流体とは異なる流体の流路抵抗を変化
させて該液体の液圧の変化させる効果、などを利用する
ものでもよい。
【００４９】ダイヤフラム１３２ｄ，１３４ｄの変動に
よってキャビティ部１３２ｃ，１３４ｃの容積が変動す
ると、インクが逆止弁を往復動する。この時のインク流
動は図５で右方向に向かう時に抵抗は小さくなり、逆方
向（左方向）に向かう時に抵抗が大きくなる。このため
キャビティ部１３２ｃ，１３４ｃの連続する容積変化に
より、インクは抵抗の小さい方向へ流れることになり、
逆止弁として機能するものである。なお逆止弁はインク
流路に１つ設けてもよいが、この実施態様のようにキャ
ビティ部１３２ｃ，１３４ｃを挟んで両側に設ければ、
ポンプの機能が一層向上する。
【００５０】このため駆動部１３２ｅ，１３４ｅを駆動
すると、キャビティ部１３２ｃ，１３４ｃの容積が変化
し、インクはインク吐出口１４８に向って流れる。従っ
て各駆動部１３２ｅ，１３４ｅに印可する駆動パルス数
とその電圧（電流）とを制御することにより、第１およ
び第２のインクの吐出量を制御することができる。
【００５１】第１および第２のインクの合流点Ｐ（図
５）の下流側は混合液の流路１２０Ａとなり、ここには
濃度センサ１５０（１５０ａ，１５０ｂ）が設けられて
いる。このセンサ１５０は前記の濃度センサ５０，５０
Ａ（図２，４参照）と同じものであり、その出力に基づ
き混合液の混合割合が実際値演算部１４０で求められ
る。なお目標値演算部１３８、塗布量制御部１４２、ド
ライバ１４４，１４６の機能は前記図２で説明したもの
と同じであるから、その説明は繰り返さない。
【００５２】
【他の実施態様】図７は他の実施態様を示す断面図であ
り、前記図５に対応するものである。この図７では図５
における濃度センサ１５０に代えて、合流点Ｐの上流側
の各インクの流路２０，２２に吐出量センサ１５２（１
５２ａ，１５２ｂ）を設けた点が異なる。
【００５３】この吐出量センサ１５２ａ，１５２ｂは、
合流点Ｐに近い位置でインク流路２０，２２を流れるイ
ンク流量を検出する。このセンサ１５２ａ，１５２ｂの
出力は実際値演算部１５４に入力され、ここで各インク
の流量の比から混合液の混合割合の実際値が演算され
る。ここで求めた混合割合の実際値は、前記図２，５に
示した塗布量制御部１４２に送られて、この実際値を目
標値に一致させるように吐出量が制御される。なおこの
図７では図５と同一部分に同一符号を付したので、その
説明は繰り返さない。
【００５４】
【他の実施態様】図８〜１２は他の実施態様であるイン
クジェット方式によるインク移送手段を備える画像記録
ヘッドを示す。図８はピエゾインクジェット方式、図９
はサーマルインクジェット方式、図１０はコンティニュ
アスインクジェット方式、図１１は静電吸引インクジェ
ット方式、図１２は超音波インクジェット方式をそれぞ
れ示す。
【００５５】これらの実施態様では前記図２と同様な流
量制御弁２４，２６で制御された第１および第２のイン
クがインク吐出口４８に導かれる。図８のインク移送手
段Ａでは、このインク吐出口４８付近に設けた吐出用ピ
エゾ素子４００を用いてインク（混合液）を液滴４０２
として吐出し、プリント用紙１２に導くものである。
【００５６】図９のインク移送手段Ｂでは、インク吐出
口４８付近に設けたヒータ４０４によってインク液（混
合液）を加熱してバブル４０６を発生させ、インク液滴
４０２を吐出させるものである。図１０の方式では、イ
ンク吐出口４８の前に設けた電極４０８（４０８ａ，４
０８ｂ）間に発振器４１０によって画像信号に応じた高
電圧を印加する。この結果、インク吐出口４８から引出
したインク液滴４０２は画像信号に応じて電荷を付与さ
れる。これを偏向電極４０９（４０９ａ，４０９ｂ）に
よって偏向させ、不要な液滴４０２ｂをじゃま板４１２
で除去しつつ必要な液滴４０２ａだけをプリント用紙１
２に導くものである。
【００５７】図１１のインク移送手段Ｄでは、インク吐
出口４８を小径に絞り、このインク吐出口４８とプリン
ト用紙１２との間に発振器４１４により画像信号に応じ
た高電圧を印加する。高電圧によってインク吐出口４８
からインク液滴４０２を引出してプリント用紙１２に吸
引するものである。図１２のインク移送手段Ｅではイン
ク吐出口４８の外壁に超音波トランスデューサ４１６を
設け、この超音波トランスデューサ４１６が射出する超
音波をインク吐出口４４の内壁に設けたフレネルレンズ
４１８でインク液体に集束させることによりインク液体
を加振し、液滴４０２を発生させるものである。
【００５８】図８〜１２に示したインクジェット方式の
ものは、駆動部２４Ａ，２６Ａにより駆動される流量制
御弁２４，２６を用いるものであり、この駆動部２４
Ａ，２６Ａで吐出量を制御したインクを、この駆動部２
４Ａ，２６Ａとは別個なインク移送手段Ａ〜Ｅを用いて
インクジェットとして噴射するものである。しかし同様
に構成された駆動部２４Ａ，２６Ａからインクを直接イ
ンクジェットとして噴射させることも可能であり、本発
明はこのようなものを含む。また流量制御弁２４，２６
に代えて図５〜７に示したインク供給ポンプ１３２，１
３４を用いてもよい。
【００５９】
【他の実施態様】以上説明した実施態様は、ピエゾ素子
を用いて駆動部２４Ａ，２６Ａ，１３２ｅ，１３４ｅを
形成しているが、他の方式で駆動するものであってもよ
い。また混合割合を検出するためのセンサとしては、濃
度センサに代えて、混合液の電気抵抗の変化を検出する
抵抗センサ、混合液の誘電率の変化を静電容量の変化に
よって検出する静電容量センサなどが使用できる。
【００６０】合流点Ｐより上流側でインク（記録液）の
吐出量を検出する吐出量検出センサ１５２としては、流
量を光学的に直接検出する光学センサ、流量を制御する
可動部材の変位を光学的に検出する光学的センサ、可動
部材の変位による静電容量の変化を検出する静電容量セ
ンサ、インク流路内圧の変化を検出する圧力センサ、熱
式流量測定方式によるセンサなど、種々のものが使用可
能である。
【００６１】以上図１〜１２で説明した実施態様では２
種のインクを混合するもので、その一方を無色透明イン
クとしたから、濃度を変化させて画像を形成することが
できる。しかしこの発明は２種以上のインク、例えばイ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクを混合し
たり、これらと無色透明なインクとを混合することによ
って色と濃度を同時に変化させたり、単色のインクを吐
出するものであってもよい。画像記録ヘッド１６，１６
Ａ、１１６は、プリント用紙１２などの画像受容体に直
接画像を形成するものに代えて、中間ドラムなどの中間
画像受容体に画像を形成し、この中間画像受容体からプ
リント用紙などの最終画像受容体に画像を転写するもの
であってもよい。
【００６２】
【発明の効果】この発明によれば、複数の記録液の合流
点の近傍で混合割合の実際値を検出し、この検出した実
際値を画像信号から求めた混合割合の目標値に一致させ
るように各記録液の吐出量をフィードバック制御するも
のであるから、記録液の混合割合が変動するのを防ぎ、
画像品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様の画像形成装置の概念図
【図２】画像記録ヘッドの制御系を示す図
【図３】画像記録ヘッドの他の実施態様を示す断面図
【図４】その塗布状態を示す拡大断面図
【図５】他の実施態様である画像記録ヘッドを示す断面
図
【図６】その分解斜視図
【図７】他の実施態様である画像記録ヘッドを示す断面
図
【図８】他の実施態様であるインク移送手段を備える画
像記録ヘッドを示す図
【図９】他の実施態様であるインク移送手段を備える画
像記録ヘッドを示す図
【図１０】他の実施態様であるインク移送手段を備える
画像記録ヘッドを示す図
【図１１】他の実施態様であるインク移送手段を備える
画像記録ヘッドを示す図
【図１２】他の実施態様であるインク移送手段を備える
画像記録ヘッドを示す図
【符号の説明】
１２ 画像受容体としてのプリント用紙 １６、１６Ａ、１６Ｂ、１１６ 画像記録ヘッド ２０ 第１のインク流路（記録液流路） ２０Ａ、１２０Ａ 混合液流路 ２２ 第２のインク流路（記録液流路） ２４、２６ 流量制御弁（記録液流量制御手段） ２４Ａ、２６Ａ、１３２ｅ、１３４ｅ 駆動部 ２４Ｂ、２６Ｂ、１３２ｄ、１３４ｄ 可動部材として
のダイヤフラム １３２、１３４ インク供給ポンプ（記録液流量制御手
段） ３６ 制御部 ３８、１３８ 目標値演算部 ４０、１４０、１５４ 実際値演算部 ４２、１４２ 吐出量制御部 ４４、４６、１４４、１４６ ドライバ ４８、１４８ インク吐出口（混合液吐出口） ５０、５０Ａ、１５０ 濃度センサ １５２ 吐出量センサ Ａ〜Ｅ インクジェット方式によるインク移送手段 Ｐ 合流点

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の記録液をこれらの吐出量を画像信
    号に基づいて変化させつつ画像受容体に移送して画像を
    形成する画像形成方法において、 前記画像信号に基づいて前記複数の記録液の混合割合を
    決定し、この求めた混合割合を目標値として前記複数の
    記録液の吐出量を制御する一方、前記複数の記録液の合
    流点近傍で混合割合の実際値を検出し、この検出した実
    際値を前記目標値と比較して両者の差を０にするように
    フィードバック制御することを特徴とする画像形成方
    法。
  2. 【請求項２】 混合割合の実際値は、複数の記録液が合
    流する位置より下流側近傍で検出される請求項１の画像
    形成方法。
  3. 【請求項３】 複数の記録液は濃度、電気抵抗および誘
    電率の少なくとも１つが異なり、混合割合は混合液の濃
    度、電気抵抗および静電容量の少なくとも１つに基づい
    て検出される請求項２の画像形成方法。
  4. 【請求項４】 混合割合の実際値は、複数の記録液が合
    流する位置より上流側で各記録液の吐出量を別々に検出
    することにより求められる請求項１の画像形成方法。
  5. 【請求項５】 各記録液の流路に流れる各記録液の吐出
    量は、光学的に検出する方式、流路内の圧力変化から検
    出する方式、熱式流量測定方式により検出する方式のい
    ずれかにより検出する請求項４の画像形成方法。
  6. 【請求項６】 検出した各記録液の吐出量を、記録液温
    度によって補正する請求項４または５のいずれかの画像
    形成方法。
  7. 【請求項７】 記録液温度は、サーミスタまたは熱電対
    により検出する請求項６の画像形成方法。
  8. 【請求項８】 複数の記録液は記録液流量制御手段の可
    動部材の変位により吐出され、前記可動部材の変位を検
    出することによって各記録液の吐出量を求める請求項４
    の画像形成方法。
  9. 【請求項９】 可動部材の変位は光学的または静電容量
    変化により検出する請求項８の画像形成方法。
  10. 【請求項１０】 混合液を吐出する吐出口付近の環境状
    態を検出し、この検出した環境状態に基づいて各記録液
    の吐出量を補正する請求項１〜９のいずれかの画像形成
    方法。
  11. 【請求項１１】 検出する環境状態は、大気圧または外
    気温度である請求項１０の画像形成方法。
  12. 【請求項１２】 記録液吐出口から吐出される混合液は
    連続した流体流として画像受容体に移送されて画像を形
    成する請求項１〜１１のいずれかの画像形成方法。
  13. 【請求項１３】 記録液吐出口から吐出される混合液は
    連続した流体流として中間画像受容体を介して最終画像
    受容体に移送される請求項１２の画像形成方法。
  14. 【請求項１４】 記録液吐出口から吐出される混合液
    は、インクジェット方式によって画像受容体に移送され
    る請求項１〜１１のいずれかの画像形成方法。
  15. 【請求項１５】 複数の記録液をこれらの吐出量を画像
    信号に基づいて変化させつつ画像受容体に移送して画像
    を形成する画像形成装置において、 前記複数の記録液の吐出量をそれぞれ独立に制御する記
    録液流量制御手段と、前記記録液の流路に設けられこれ
    ら記録液の混合割合の実際値を検出する実際値検出手段
    と、画像信号に対応する各記録液の混合割合の目標値を
    求める目標値演算部と、前記混合割合の実際値を前記目
    標値に一致させるように各記録液の吐出量を決定する吐
    出量制御部と、この吐出量制御部の出力に基づいて前記
    記録液流量制御手段を駆動するドライバと、を備えるこ
    とを特徴とする画像形成装置。
  16. 【請求項１６】 実際値検出手段は、混合液の流路に設
    けられた濃度センサまたは電気抵抗センサまたは静電容
    量センサのいずれかのセンサと、前記いずれかのセンサ
    で検出した混合液の濃度に基づいて各記録液の混合割合
    を求める実際値演算部とを備える請求項１５の画像形成
    装置。
  17. 【請求項１７】 実際値検出手段は、複数の記録液が合
    流する位置より上流側の記録液流路に設けられた吐出量
    センサと、これら吐出量センサの出力に基づいて混合割
    合を求める実際値演算部とを備える請求項１５の画像形
    成装置。
  18. 【請求項１８】 吐出量センサは流量を光学的に検出す
    るセンサ、または記録液流路の内圧変化を検出するセン
    サ、または熱式流量測定方式により吐出量を検出するセ
    ンサのいずれかである請求項１７の画像形成装置。
  19. 【請求項１９】 記録液流量制御手段は、複数の記録液
    の流路にそれぞれ設けられ流路面積を変化させる流量制
    御弁で形成される請求項１５の画像形成装置。
  20. 【請求項２０】 流量制御弁はピエゾ素子により駆動さ
    れるダイヤフラム弁である請求項１９の画像形成装置。
  21. 【請求項２１】 記録液流量制御手段は、複数の記録液
    をそれぞれ供給する流路に設けられたパルスモータ駆動
    のインク供給ポンプで形成される請求項１５の画像形成
    装置。
  22. 【請求項２２】 記録液流量制御手段は、複数の記録液
    をそれぞれ供給する流路に設けられた可動部材と、この
    可動部材を振動させる駆動部と、各流路に設けられた逆
    止弁とで形成される請求項１５の画像形成装置。
  23. 【請求項２３】 記録液吐出口は画像受容体の移動方向
    に直交または略直交する方向に画素ごとに並設され、こ
    れらの記録液吐出口は独立して画像受容体に対向してい
    る請求項１５〜２２のいずれかの画像形成装置。
  24. 【請求項２４】 記録液吐出口は画像受容体に近接して
    対向し、複数の記録液は記録液吐出口から吐出されて連
    続した流体流となって画像受容体に移される請求項１５
    〜２２のいずれかの画像形成装置。
  25. 【請求項２５】 画素ごとに設けた複数の記録液吐出口
    は、画像受容体に近接して対向するスリット内に開口
    し、各記録液吐出口から吐出される流体はスリットから
    帯状に連続した流体流となって画像受容体に移される請
    求項１５〜２２のいずれかの画像形成装置。
  26. 【請求項２６】 請求項２３または２４の画像形成装置
    において、さらに記録液吐出口から吐出される混合液を
    連続して受け取り画像受容体に移送する中間受容体を備
    える画像形成装置。
  27. 【請求項２７】 請求項１５〜２２のいずれかの画像形
    成装置において、さらに記録液吐出口から吐出される流
    体を画像受容体にインクジェット方式によって導くイン
    ク移送手段を備える画像形成装置。
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