JP2006256262A - 液体供給装置及び方法並びにインクジェット記録装置 - Google Patents

液体供給装置及び方法並びにインクジェット記録装置 Download PDF

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Abstract

【課題】使用環境や吐出条件（印字内容など）に依らずヘッド背圧を常に略一定に保持し、吐出安定性の向上を図ることができるの液体供給装置及び方法並びにこれを用いたインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】本発明による液体供給装置(10)は、タンク(12)から液体吐出ヘッド(16)に液体を導く液体供給路(14)と、液体供給路(14)内を流れる液体の流量を特定する流量特定手段(60)と、前記流量の特定結果に基づいて液体供給路(14)内全体の圧力損失を特定する圧力損失特定手段(62)と、液体供給路(14)の一部に配置され、液体供給路(14)内の少なくとも一部の圧力損失を可変する圧力損失可変手段(20)と、圧力損失特定手段(62)による液体供給路内(14)全体の圧力損失の特定結果に基づいて、液体供給路(14)内全体の圧力損失を略一定に保つように、圧力損失可変手段(20)を制御する制御手段(66)と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は液体供給装置及び方法並びにインクジェット記録装置に係り、特に液体吐出ヘッドに吐出用の液を供給するための装置及びその方法並びにこれを用いたインクジェット記録装置に関する。
インクジェット記録装置は、インクタンクからインク供給路を介して印字ヘッド（記録ヘッドともいう。）にインクを供給し、印字ヘッドの各ノズルに対応する吐出駆動素子（圧電素子や加熱素子などで構成される圧力発生素子）を印字データに応じて選択的に駆動することでノズルからインクを吐出させ、そのインク滴を記録媒体上に付着させることによって画像を形成する。かかるインクジェット記録装置では、安定したインク吐出を行うことが要求され、そのための様々な提案がなされている。
特許文献１では、インクの吐出量と吐出周波数とを一定に保つために、インク供給路に設けられたフィルタ部材等の所定の部分のみを部分的に温度調節する温度調節手段を設けることが提案されており、かかる構成により、インク特性によるインクタンク内の負圧安定化及び高デューティ印字時におけるインク供給路（特にフィルタ部）内のインクの粘性抵抗を低減し、インク粘度上昇によるフィルタ部での圧力損失の増大を防止することにより、高デューティ印字の際でも吐出特性を安定させている。
特許文献２では、インク通路に介装されたフィルタ近傍の加熱が可能な加熱手段を設け、フィルタ部を通過するインクを加熱して、その粘度を低下させることにより、流路抵抗を下げ、吐出安定性を得るとともに、インクの再充填（リフィル）速度を高めるようにしている。
特開平８−１５６２８０号公報 特開２００３−１２７４１７号公報
しかしながら、特許文献１に開示された方法は、インク供給系の所定の部分（例えば、フィルタ部）よりも下流側の粘性抵抗低減に効果はあるが、上流側の粘性抵抗変動については考慮されていない。また、特許文献２で開示されているような、高粘度インクを用いるインク供給系では、インク粘度は使用温度環境で変化するとともに、インク供給流速（インク流量）に依存して流路内圧力損失が発生し、吐出デバイスの吐出特性は変化するが、特許文献２に開示された方法は、インク流量変動に伴う粘性抵抗分の圧力損失変動に対して圧力を補正する効果はない。更に、特許文献２では、インク供給系全体の加熱系が複雑となり大型化するとともに、温度制御が複雑になるという欠点がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、使用環境や吐出条件（印字内容など）に依らずヘッド背圧を常に略一定に保持し、吐出安定性の向上を図ることができる液体供給装置及び方法並びにこれを用いたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、液体吐出ヘッドに対して吐出用の液体を供給する液体供給装置であって、前記液体を貯蔵するタンクと、前記タンク内の液体を前記タンクから前記液体吐出ヘッドに導く液体供給路と、前記液体供給路内を流れる液体の流量を特定する流量特定手段と、前記流量特定手段による前記流量の特定結果に基づいて前記液体供給路内全体の圧力損失を特定する圧力損失特定手段と、前記液体供給路の一部に配置され、前記液体供給路内の圧力損失を可変する圧力損失可変手段と、前記圧力損失特定手段による前記液体供給路内全体の圧力損失の特定結果に基づいて、前記液体供給路内全体の圧力損失を略一定に保つように、前記圧力損失可変手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、流量の変動に応じて圧力損失可変手段が適応的に制御され、液体供給路全体の圧力損失が略一定に保持されるため、流量変動に依らず安定した液体供給が可能となり、吐出安定性を向上させることができる。
本発明における流量の特定は、流量計や流速計などの測定手段（或いは検出手段）を用いて実際に測定（検出）することで把握してもよいし、予測される液体消費量などから計算によって推定してもよい。なお、体積流量は流路断面積と流速の積として表されるため、流量を特定することと流速を特定することは実質的に等価なことと解釈できる。つまり本発明でいう「流量特定手段」は、「流量」という狭義の解釈に限定されず、流速を特定する流速特定手段をも包含している。
また、本発明における「略一定に保つ」とは、制御上の許容範囲内に保つことを意味している。液体供給路内全体の圧力損失を制御目標値と厳密に同一にすることを要求するものではなく、制御目標値を含む所定の許容範囲内に入るように制御すればよい。なお、制御目標値や許容範囲は、具体的な装置条件などから適宜設定される。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の液体供給装置の一態様であり、前記流量特定手段は、前記液体吐出ヘッドから液を吐出させるための吐出データから前記流量を演算することを特徴とする。
液体吐出ヘッドを駆動するための吐出データ（インクジェット記録装置における印字ヘッドの場合はドットを打滴するための打滴データ）に基づいて、ある所定時間（Δｔ）内に消費される液量（体積Ｖ）を予測し、その予測結果から単位時間当たりに液体供給路の断面を通る液量（すなわち、流量Ｑ＝Ｖ／Δｔ）を推定（演算）することができる。こうして求めた流量Ｑから液体供給路内全体の圧力損失を計算して、その計算結果に基づいて圧力可変手段を制御する。これにより、吐出状況の変化に対応した圧力損失の制御が可能である。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の液体供給装置の一態様であり、前記液体供給路内の液体の温度を特定する温度特定手段と、前記温度特定手段による温度の特定結果に基づいて液体の粘度を特定する粘度特定手段と、を備え、前記圧力損失特定手段は、前記粘度特定手段で特定された粘度に基づいて前記液体供給路内の圧力損失を算出する演算手段を含んで構成されることを特徴とする。
一般に液体の粘度は温度に依存して変化するため、温度特定手段によって特定した温度から液体の粘度を特定し、液体供給路内の圧力損失を計算することにより、液体の温度変動（すなわち、粘度変動）に対する圧力損失も制御することができる。かかる態様は、温度変化に対する粘度の変化が比較的大きい特性の液体（高粘度液など）を使用する場合において特に有益である。
なお、本発明における温度の特定は、温度センサの測定手段（或いは検出手段）を用いて実際にタンク内及び／又は液体供給路内の温度を直接又は間接的に測定（検出）することで把握してもよいし、流路内の液体の移動を考慮して温度を予測してもよい。
請求項４に係る発明は、請求項１、２又は３記載の液体供給装置の一態様に係り、前記液体供給路内全体の圧力損失の制御目標値となる所定の基準値を記憶しておく基準値記憶手段を有し、前記制御手段は、前記圧力損失特定手段による前記液体供給路内全体の圧力損失の特定結果と前記基準値とを比較して、その比較結果に基づいて前記液体供給路内全体の圧力損失を前記基準値と略同一に保つように、前記圧力損失可変手段を制御することを特徴とする。
請求項４に示したように、圧力損失特定手段で特定された圧力損失と、予め記憶しておいた所定の基準値とを比較して、基準値に対する圧力損失の増減分を圧力損失可変手段で制御することにより、液体供給路内全体の圧力損失を略一定に保つことができる。
所定の基準値は、通常の使用環境、平均的な吐出条件などを基に基準流量を設定し、圧力損失可変手段の可変範囲の中心値で設定されることが好ましい。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の液体供給装置の一態様であり、前記圧力損失可変手段は、前記液体供給路の一部流路の断面積を可変する断面積調整手段を含んで構成されることを特徴とする。
流路の断面積を調整することによってリアルタイムに圧力損失を制御できる。
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５の何れか１項記載の液体供給装置の一態様であり、前記圧力損失可変手段は、前記液体供給路の一部流路内の液体を加熱する加熱手段を含んで構成されることを特徴とする。
既述のとおり、液体の粘度は温度との相関があるため、加熱手段によって液体の温度を制御することで粘度を制御でき、粘度の調整によって圧力損失を制御できる。かかる態様は、温度変化に対する粘度の変化が比較的大きい特性の液体（高粘度液など）を使用する場合において特に有益である。
なお、圧力損失可変手段として、請求項５で述べた断面積調整手段と、請求項６で述べた加熱手段とを併用する態様も可能である。
請求項７に係る発明は、請求項６記載の液体供給装置の一態様であり、前記液体吐出ヘッドを加熱するヘッド加熱手段を備え、前記液体吐出ヘッド内の液体温度の方が前記液体供給路内の液体温度よりも常に高くなるように前記ヘッド加熱手段による加熱が行われることを特徴とする。
液体供給路内の液体温度よりも液体吐出ヘッド内の液体温度を常に高く維持することにより、液体吐出ヘッド内の液体温度の安定化（制御の容易性）及び吐出特性の安定化を達成できる。
請求項８に係る発明は、前記目的を達成するための方法発明を提供する。すなわち、請求項８に係る液体供給方法は、液体吐出ヘッドに対して吐出用の液体を供給する液体供給方法であって、前記液体を貯蔵するタンクから前記液体吐出ヘッドに前記液体を導く液体供給路の一部に該液体供給路内の圧力損失を可変する圧力可変手段を設け、前記液体供給路内を流れる液体の流量に基づいて前記液体供給路内全体の圧力損失を特定し、前記特定した圧力損失の結果に応じて前記圧力損失可変手段を制御して前記液体供給路内（全体）の圧力損失が所定の基準値と略同一になるように制御することを特徴とする。
請求項９に係る発明は、前記目的を達成するためのインクジェット記録装置を提供する。すなわち、請求項９に係るインクジェット記録装置は、請求項１乃至７の何れか１項記載の液体供給装置と、前記液体供給装置から前記吐出用の液体としてのインクの供給を受ける前記液体吐出ヘッドと、を備え、前記液体吐出ヘッドの吐出口から吐出したインク滴によって記録媒体上に画像を形成することを特徴とする。
高解像度の画像出力を実現するためには、インク滴を吐出する吐出口（ノズル）と、該吐出口に対応した圧力室及び圧力発生素子とを含んで構成される液滴吐出素子（インク液室ユニット）を複数配列させた液体吐出ヘッド（印字ヘッド）を用いる態様が好ましい。
印字ヘッドの構成例として、記録媒体の全幅に対応する長さにわたって複数の吐出口（ノズル）を配列させたノズル列を有するフルライン型のヘッドを用いることができる。この場合、記録媒体の全幅に対応する長さに満たないノズル列を有する比較的短尺の吐出ヘッドモジュールを複数個組み合わせ、これらを繋ぎ合わせることで全体として記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を構成する態様がある。
フルライン型のヘッドは、通常、記録媒体の相対的な送り方向（相対的搬送方向）と直交する方向に沿って配置されるが、搬送方向と直交する方向に対して、ある所定の角度を持たせた斜め方向に沿ってヘッドを配置する態様もあり得る。
「記録媒体」は、液体吐出ヘッドの吐出口から吐出されるインクの付着を受ける媒体（印字媒体、被画像形成媒体、被記録媒体、受像媒体、被吐出媒体など呼ばれ得るもの）であり、連続用紙、カット紙、シール用紙、ＯＨＰシート等の樹脂シート、フイルム、布、配線パターン等が形成されるプリント基板、中間転写媒体、その他材質や形状を問わず、様々な媒体を含む。
記録媒体と液体吐出ヘッドを相対的に移動させる搬送手段は、停止した（固定された）記録ヘッドに対して記録媒体を搬送する態様、停止した記録媒体に対して記録ヘッドを移動させる態様、或いは、記録ヘッドと記録媒体の両方を移動させる態様の何れをも含む。なお、インクジェット方式の印字ヘッドを用いてカラー画像を形成する場合は、複数色のインク（記録液）の色別に印字ヘッドを配置してもよいし、１つの印字ヘッドから複数色のインクを吐出可能な構成としてもよい。
請求項１０に係る発明は、請求項９記載のインクジェット記録装置の一態様であり、前記流量特定手段は、前記液体吐出ヘッドからインクを吐出させるための吐出データからインク流量を推定するインク流量演算手段であることを特徴とする。
例えば、画像入力手段を介して入力された画像データ（印字データ）に基づいて色変換やハーフトーニング処理が行われ、インク色に応じた吐出データが生成される。この吐出データに基づいて、液体吐出ヘッドの各ノズルに対応する吐出駆動素子（圧電素子や加熱素子などで構成される圧力発生素子）駆動が制御され、ノズルからインク滴が吐出される。この吐出データからインク吐出量を計算することでインク流量を求めることができる。
更に、吐出データを先読みして、インク流量を予測し、その予測したインク流量からインク供給路内全体の圧力損失を特定して、圧力損失が略一定になるように圧力損失可変手段を制御することで、使用環境や印字デューティによらず、ヘッドの背圧変動を最小限に抑えて安定したインク供給が可能となる。これにより、吐出安定性の向上を図ることができる。
本発明によれば、使用環境や吐出条件に依らずヘッド内圧（ヘッド背圧）を常に略一定に保つことができ、吐出特性を安定化させることができる。
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
〔第１の実施形態〕
図１は本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインク供給装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、本例のインク供給装置１０は、基本的に、インクタンク１２からインク供給路１４を介して印字ヘッド（吐出ヘッドに相当）１６にインク１８を供給するものであり、インク供給路１４の一部に設けた圧力損失可変手段２０を状況に応じて制御することで、インク供給路１４全体の圧力損失を常に略一定に保持するようになっている。
インクタンク１２は、供給用のインクを貯蔵するメインタンクである。インクタンク１２は可塑性パックで構成されており、柔軟な樹脂性の容器１２Ａ内にインク１８が封入されている。インクの消費に伴ってインクタンク１２内のインク量が低減するとパックの容器１２Ａが大気圧で収縮する。
インクタンク１２の形態には、インク残量が少なくなった場合に、補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を替える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じて吐出制御を行うことが好ましい。
インク供給路１４は、インクタンク１２から印字ヘッド１６にインクを導くためのインク流路である。インクタンク１２と印字ヘッド１６はインク供給路１４を介して連通され、インクタンク１２内のインクは、インク供給路１４を通って印字ヘッド１６に供給される。なお、図１において図示を省略したが、インク供給路１４の適宜の位置には、異物や気泡を除去するためにフィルタが設けられる。フィルタ・メッシュサイズは印字ヘッド１６のノズル径（インク吐出口の口径）と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。
図１では、説明の便宜上、インク供給路１４を３つの境域に区分している。インクタンク１２内に挿入された管（チューブ）２２の端から圧力損失可変手段２０の上流端までの管路を第１流路部１４-1、圧力損失可変手段２０の管路部分を第２流路部１４-2、圧力損失可変手段２０の下流端から印字ヘッド１８の入り口までの管２４の流路を第３流路部１４-3とする。
圧力損失可変手段２０は、インク供給路１４の一部（図１における第２流路部１４-2) に作用して流路の圧力損失を可変する手段である。インク供給路１４における圧力損失可変手段２０の設置位置や設置数は特に限定されないが、インク供給系の最大圧損部位となる部分に（例えば、インクフィルタ部の直前）圧力損失可変手段２０を設ける態様が好ましい。
圧力損失可変手段２０は、流路の断面積（流路径）を可変する手段、又はインクを加熱する加熱手段、或いはこれらの組合せによって構成される。ここでは、所定の管路長Ｌ2 部分の流路径ｄを可変制御する機構（流路径可変機構）を用いるものとする。その構造例を図２に示す。
図２（ａ），（ｂ）は、圧力損失可変手段２０の構造例を示した図である。（ａ）はインクの流れ方向と平行な面で切断した断面図、（ｂ）は流れ方向に垂直な流路断面と平行な面で切断した断面図である。
図示の構成は、インク流路を形成する部材としての弾性チューブ３０を機械的に押圧し、流路径を絞る方式（管径収縮方式）の構造例である。弾性チューブ３０は、固定板３２と可動板３４に挟まれ、可動板３４の平行移動（図上で上下移動）により流路断面積Ｓが可変する。可動板３４は、固定板３２に立設されたガイドシャフト３６に滑動可能に支持されており、固定板３２と可動板３４の間にはガイドシャフト３６に沿って圧縮スプリング３８が配置されている。
圧縮スプリング３８の復元力に抗して可動板３４を固定板３２方向へ押圧するように可動板３４と接する偏芯カム４０が設けられており、該偏芯カム４０をモータ４２で駆動することにより、可動板３４の押圧量（押し込みによる変位量）が変化して弾性チューブ３０の変形量（すなわち、流路断面積Ｓ）が変化する。可動板３４は圧縮スプリング３８によって偏芯カム４０の方向（図の上方向）に付勢されているため、偏芯カム４０の回転位置に追従して平行移動する。
偏芯カム４０の回転位置はセンサ（検出手段）４４によって検出され、該センサ４４からの検出信号（位置検出情報）に基づいて制御回路（制御手段）４６からモータドライバ４８に制御信号を与えることでモータ４２の回転角度を制御し、流路断面積Ｓを制御する。なお、可動板３４と固定板３２はともに流路方向に沿って長さＬ2 の大きさを有しているため（図２（ａ）参照）、長さＬ2 の流路区間の流路径を絞ることができる。
また、同図では、モータ４２の動力をギヤ５０，５１，５２によって偏芯カム４０に伝達する機構が示されているが、動力伝達手段としては歯車伝動機構に限らず、ベルト等を用いる巻掛け伝動機構など、公知の伝動機構を適用できる。
上述した圧力損失可変手段２０における圧力損失ΔＰと偏芯カム４０のカム回転角度の相関は、実験データを基に制御してもよいし、弾性チューブ３０のつぶれ面積に相当する等価流路直径を用いて制御してもよい。例えば、前者の場合、実験によって取得された相関データのテーブルをメモリ等（データ記憶手段）に格納しておき、必要に応じてテーブルデータを参照してモータ４２の回転を制御する。また、後者の場合、所定の演算式を用いて計算を行い、その計算結果に基づいてモータ４２の回転を制御する。
図１に示したように、本実施形態のインク供給装置１０は、圧力損失可変手段２０を制御するための制御系の構成として、インクタンク１２内のインク温度を検出する温度検出手段５４と、検出したインク温度からインクの粘度を特定（推定）する粘度特定手段５６と、印刷（プリント）すべき画像の吐出データを先読み取得する吐出データ先読み手段５８と、読み込んだ吐出データからインクの流量を計算する流量演算手段６０と、インク供給路１４全体の圧力損失を演算する圧力損失演算手段６２と、通常の使用環境及び平均的な印字条件で使われるときの圧力損失の基準値が格納される記憶手段（圧力損失基準値記憶手段）６４と、圧力損失演算手段６２の演算結果を圧力損失基準値と比較してその比較結果に応じて圧力損失可変手段２０の動作を制御する制御手段６６と、を備えている。
この制御手段６６は、図２で説明した制御回路４６の機能を果たすものである。また、図１に示した温度検出手段５４としては、温度に応じた電気信号を出力する公知の温度センサを用いることができる。
粘度特定手段５６、吐出データ先読み手段５８、流量演算手段６０、圧力損失演算手段６２、圧力損失基準値記憶手段６４及び制御手段６６については、ＣＰＵ及びメモリ等の周辺回路を含むプロセッサとソフトウエアの組合せによって実現することができる。
一般に、流路内を流れる液体の圧力損失ΔＰの基本式は次式（式１）で表される。
−ΔＰ＝１２８ＱμＬ／（πｄ4 ）＝（１２８Ｑ／π）×（Ｌμ／ｄ4 ）
…（式１）
ただし、Ｑは単位時間当たりのインク流量、μは粘度、ｄは圧損部等価直径（円管を想定）、πは円周率、Ｌは圧損部の長さである。
（式１）からもわかるように、圧力損失ΔＰは、圧損部における流体の単位時間当たりの流量Ｑと流体の粘度μとの積に依存する。
図１に示した構成の場合、第１流路部１４-1の等価直径をｄ1 、管路長をＬ1 、第２流路部１４-2の等価直径ｄ2 、管路長をＬ2 、第３流路部１４-3の等価直径をｄ3 、管路長をＬ3 とするとき、インク供給路１４内全体の圧力損失ΔＰは各流路部１４-1〜１４-3の圧力損失の総和として下記（式２）で表される。
−ΔＰ＝（１２８Ｑμ／π）
×｛（Ｌ1 ／ｄ1 4 ) ＋（Ｌ2 ／ｄ2 4 ) ＋（Ｌ3 ／ｄ3 4 ) ｝ …（式２）
（式２）におけるパラメータのうち、第１流路部１４-1の等価直径ｄ1 、管路長Ｌ1 、第２流路部１４-2の管路長Ｌ2 、第３流路部１４-3の等価直径ｄ3 、管路長Ｌ3 はそれぞれ装置固有の固定値（圧損部の装置寸法、形状のパラメータ）であり、本実施形態において圧力損失を制御するファクター（制御因子）は第２流路部１４-2の等価直径ｄ2 である。
また、単位時間ｔに流れるインクの流量Ｑ（ここでは、体積流量とする。）は吐出データから確定され、インク粘度μはインク温度Ｔの情報に基づいて確定される。
図３はインクの粘度と温度の関係の一例を示すグラフである。インクの粘度は温度に依存しており、インク粘度μとインク温度Ｔとの間には、μ＝ｆ（Ｔ）という関係がある。具体的な関数ｆはインクごとに様々であるが、定性的には、図３に示すように、インクの温度Ｔが高くなるとインクの粘度μは小さくなる傾向を有する。
ただし、常温（２５℃）で数ｃＰ（１ｃＰ＝0.001 Ｐa.s ）程度の一般的な水性インク（「低粘度インク」に分類されるインク）は、温度に対する粘度の変化が比較的小さく、近似的には略一定の値として取り扱うことができる。つまり、低粘度化インクを取り扱う系の場合は、図１における温度検出手段５４を省略し、インク種類の情報等からインク粘度の値を特定（確定）する構成も可能である。
これに対し、常温（２５℃）で１０ｃＰ以上（インクジェット方式による吐出を考慮すると、上限は概ね４０ｃＰ）を示すような「高粘度インク」に分類されるインクは、図３で例示したように、温度に対する粘度の変化が比較的大きい。したがって、高粘度インクを取り扱う系においては、図１のように、インク温度を検出して、インク粘度と温度の相関からインク粘度を特定する構成が有益である。
図１で説明した粘度特定手段５６は、例えば、図３のようなμ＝ｆ（Ｔ）なる関係を記述したテーブルデータを備えており、図１の温度検出手段５４から得られるインク温度Ｔの情報からテーブルデータを参照して該当温度に対応するインク粘度を推定する。或いは、テーブルデータに代えて、演算式を用いてインク温度Ｔの値からインク粘度μの値を計算してもよい。
図１に示した吐出データ先読み手段５８は、現在行っている印字動作（または印字開始の準備をしている）に対して、予め設定された所定の時間後（先読み時間差後）に印字する吐出データを先読みするデータ読み込み手段である。予め設定された先読み時間差に応じて先読みすべき吐出データのデータ量（一画像内におけるデータブロック、或いは画像枚数）が確定され、先読み時間差後に印字する印字領域の吐出データを取得する。なお、ここでいう吐出データは、印刷すべき画像データ（多値の入力画像データ）についてハーフトーニング処理を行うことで得られる、より低階調の画像データ（２値或いはドットサイズの変更を考慮した多値のドットデータ）であり、印字ヘッドのノズルからインクを吐出するための打滴データに相当するものである。
流量演算手段６０は、先読みした吐出データに基づいて定まるインク滴の吐出数及びそれぞれのインク粒量（或いは粒径）から、所定時間内に消費されるインク量、すなわち、所定時間内にインクタンク１２から印字ヘッド１６に供給すべきインク量（インク供給量）を計算し、単位時間当たりにインク供給路１４を流れるインク量（すなわち、流量Ｑ）を算出する。
圧力損失演算手段６２は、流量演算手段６０で算出された流量Ｑと、粘度特定手段５６で特定された粘度μの値を用いて所定の計算式に従って、インク供給路１４全体の圧力損失を計算する演算を実施する。
制御手段６６は、圧力損失演算手段６２の算出結果（見込まれる圧力損失の値）と予め圧力損失基準値記憶手段６４に記憶されている圧力損失基準値ΔＰ0 とを比較し、その比較結果（両者の差又は比）に基づいて圧力損失可変手段２０を制御してインク供給路１４全体の圧力損失が圧力損失基準値ΔＰ0 と略同一になるように制御する。すなわち、（式２）のΔＰが圧力損失基準値ΔＰ0 と等しくなるように第２流路部１４-2の流路径ｄ2 を可変制御する。これにより、印字デューティに依らずヘッド背圧を常に略一定に保持することができ、安定した吐出特性を得ることができる。
なお、圧力損失基準値ΔＰ0 は、例えば、ヘッド圧換算で− 100ｍｍＨ2 Ｏ（＝−980.665 Ｐａ）前後に設定される。図１に示したインク供給路１４の流路パラメータは、常温２５℃で、平均的な吐出データを基に平均的なインク流量（基準流量Ｑ0 ) を設定し、更に、圧力損失可変手段２０を可変調整量の振れ幅の中心値に設定したときのインク供給路１４全体の圧力損失が−100 ｍｍＨ2 Ｏ（＝−980.665 Ｐａ）前後になるように設定される。
図４は、上記の構成から成るインク供給装置１０の制御手順を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに沿ってインク供給装置１０の動作を説明する。
まず、図１で説明した吐出データ先読み手段５８を介して印字すべき画像の吐出データが読み込まれ（図４のステップＳ１１０）、この読み込んだ吐出データに基づき、所定時間Δｔ内に吐出（打滴）される予定のインク液滴吐出数及び各吐出液滴の１滴当たりのインク粒量が算出される（ステップＳ１１２）。
ステップＳ１１２で算出された情報から、所定時間Δｔ内に消費されるインク量（つまり、所定時間Δｔ内にインクタンク１２から印字ヘッド１６に供給すべきインク供給量）が算出され、これを基に単位時間当たりのインク流量Ｑが計算される（ステップＳ１１４）。
その一方、適宜のタイミングで温度検出手段５４からインク温度の情報が取得され（ステップＳ１１６）、この温度情報を基にインク温度とインク粘度の相関よりインク粘度が求められる（ステップＳ１１８）。
次いで、ステップＳ１１４で求めたインク流量Ｑの値とステップＳ１１８で求めたインク粘度の値を用い、（式２）からインク供給路１４全体の圧力損失が計算される（ステップＳ１２０）。そして、ステップＳ１２０で算出された圧力損失の値と、予め記憶させておいた圧力損失基準値とが比較され（ステップＳ１２２）、その比較結果に基づいて、インク供給路１４全体の圧力損失が圧力損失基準値と一致するように、先読み時間差ｔp 後に（ステップＳ１１０で読み込んだ吐出データを印字するタイミングで）圧力損失可変手段２０が制御される（ステップＳ１２４）。
本実施形態によれば、読み込んだ吐出データから、連続吐出時のインク供給系の流動抵抗による背圧変化を予測して、その予測結果に基づいて圧力損失可変手段を制御することでインク供給路１４内の圧力損失を調整し、インク供給路１４全体としての総和（背圧変動）が略一定になるように流動抵抗を制御して背圧変動を最小限に抑制するようになっている。
これにより、リアルタイムに圧力損失を制御でき、使用環境や印字条件（印字デュー.ティ）に依らす、ヘッド背圧を常に略一定（厳密には、制御目標値に対してある許容範囲を含む所定範囲内）に保持することができる。
なお、ステップＳ１１２の演算に代えて、又は、ステップＳ１１２の演算に加えて、印字デューティを算出し、得られた印字デューティの値からインク流量を算出することもできる。
以下、具体的な装置における数値条件の例を図５及び図６に示す。図５は、インクの流量が一定でインク粘度が変動した場合の例であり、図６は、インク粘度が一定でインク流量が変動する場合の例である。どちらの実施例も装置のタイプ条件は下記１〜３の通りである。
１．ヘッド条件：１吐出当たりの液滴量：２pl（ピコリットル）、印字ヘッドのノズル数（同時に吐出可能なノズル数）：14031 ノズル、吐出周波数：10KHz
２．インク条件：0.009 Ｐa.s （at 25 ℃)
３．圧力損失可変手段２０における弾性チューブ３０の内径：φ３mm
また、図１で説明した第１流路部１４-1の長さＬ1 ＝0.5m、直径φｄ1 ＝5 ×10-3m 、第２流路部１４-2の長さＬ2 ＝0.1m、直径φｄ2 は可変、第３流路部の長さＬ3 ＝0.1m、直径φｄ3 ＝5 ×10-3m とした。
図５及び図６の表記上、「流路Ａ」とは、図１の第１流路部１４-1と第３流路部１４-3とを組み合わせた（足し合わせた）流路部分である。また、図５及び図６における「流路Ｂ」とは図１で説明した第２流路部１４-2のことである。図５では、インク温度の変化（すなわちインク粘度の変化）に対応して可変される流路Ｂの直径（流路径）が示されている。
また、図６では、インク流量の変化（すなわち印字デューティの変化）に対応して可変される流路Ｂの直径（流路径）が示されている。なお、フルduty印字（100 ％）の場合、単位時間当たりのインク流量Ｑは、Ｑ＝液滴量×ノズル数×吐出周波数によって算出され、上記のタイプ条件の場合、Ｑ＝2 ×10-15 ×14031 ×104 ＝2.81×10-7 [ m3 /s] である。
〔第２の実施形態〕
図７は本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインク供給装置の概略構成を示すブロック図である。図７中図１に示した構成例と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
図１では圧力損失可変手段２０として流路径を可変する機構を例示した（図２参照）。これに対し、図７に示したインク供給装置７０では、インク供給路１４における圧力損失を可変する手段としてインク供給路１４の一部に加熱手段７２を備えている。すなわち、図７のインク供給装置７０は、インク供給路１４における圧力損失を制御するファクター（制御因子）としてインク粘度を可変するものである（図３で説明したインク粘度と温度との相関から温度制御によってインク粘度を制御することになる）。図７に示す第２の実施形態は、特に、高粘度インクを使用する系について有益な態様である。
図７に示したように、このインク供給装置７０では、インク供給路１４内のインク温度を把握するために、インク供給路１４の流路に沿って、複数の温度検出手段７６、７７、７８が配置されている。なお、図７では、説明の便宜上、インク供給路１４を４つの境域（１４-1〜１４-4）に区分した例を説明するが、流路の区分け方法（区分数や各区分の長さなど）は特に限定されない。
図７において、インクタンク１２内に挿入された管（チューブ）２２の端から加熱手段７２の上流端までの管路を第１流路部１４-1、加熱手段７２が設けられた範囲の管路部分を第２流路部１４-2、加熱手段７２の下流端から印字ヘッド１８に向かう流路の前半部分（管２４Ａ）を第３流路部１４-3、後半部分（すなわち、第３流路部１４-3の下流端から印字ヘッド１６の入り口までの管２４Ｂ）の流路を第４流路部１４-4とする。
第２流路部１４-2、第３流路部１４-3、第４流路部１４-4の各流路部に対応して温度検出手段７６，７７，７８が設けられており、これら温度検出手段７６，７７，７８によって各流路部（１４-2，１４-3, １４-4）の内のインク温度が検出される。なお、第１流路部１４-1内のインク温度については、インクタンク１２に設けた温度検出手段５４からの温度情報を活用する。各温度検出手段５４，７６，７７，７８から得た温度情報（温度検出信号）は、粘度特定手段５６に送られ、インク粘度の特定（推定）に用いられる。
図７に示した構成の場合、インク供給路１４全体の圧力損失−ΔＰは各流路部１４-1〜１４-4の圧力損失の総和として下記（式３）で表される。
−ΔＰ＝（１２８Ｑ／π）
×｛（Ｌ1 μ1 ／ｄ1 4 ) ＋（Ｌ2 μ2 ／ｄ2 4 )
＋（Ｌ3 μ3 ／ｄ3 4 ) ＋（Ｌ4 μ4 ／ｄ4 4 ) ｝ …（式３）
なお、（式３）において、第ｊ流路部１４-j内のインク粘度をμj 、第ｊ流路部１４-jの等価直径をｄj 、管路長をＬj （ただし、ｊ＝１，２，３，４）とした。ここでは、各流路部１４-jの等価直径ｄj と管路長Ｌj は装置固有の固定値（装置寸法、形状のパラメータ）であり、圧力損失を制御するファクター（制御因子）は第２流路部１４-2のインク粘度μ2 である。なお、第２流路部１４-2内のインクを加熱手段７２で加熱制御すると、流路内のインク移動によって結果的にこれよりも下流側の第３流路部１４-3及び第４流路部１４-4のインク温度は変化し、これに伴いインク粘度μ3 , μ4 は変化する。つまり、加熱手段７２以降の圧力損失が変化する。
第１流路部１４-1内のインク粘度μ1 は温度検出手段５４で検出される温度Ｔ1 から求められる（μ1 ＝ｆ（Ｔ1 ），図３参照）。同様に、第２流路部１４-2内のインク粘度μ2 は温度検出手段７６で検出される温度Ｔ2 から求められ、第３流路部１４-3内のインク粘度μ3 は温度検出手段７７で検出される温度Ｔ3 から、第４流路部１４-4内のインク粘度μ4 は温度検出手段７８で検出される温度Ｔ4 からそれぞれ求められる。
図７のインク供給装置７０では、（式３）で計算される圧力損失ΔＰが圧力損失基準値ΔＰ0 になるように、加熱手段７２を制御して温度Ｔ2 （すなわち、インク粘度μ2 ）を可変制御する。
また、印字ヘッド１６には、ヘッド内のインク温度を一定温度に加熱制御するための加熱手段８０が設けられている。なお、加熱手段７２，８０には、通電などの電気的な制御によって加熱のＯＮ／ＯＦＦ（より好ましくは、加熱温度の制御）が可能なヒータが用いられる。
印字ヘッド１６に配設された加熱手段８０によって、印字ヘッド１６内のインク温度はインク供給路１４内のインク温度より高い一定温度に加熱制御される。すなわち、加熱手段７４は、印字ヘッド１６内のインク温度を一定温度Ｔ5 （ただし、Ｔ5 ＞Ｔ4 ）に保持するように制御される。これにより、インク供給流路１４内の加熱手段７２の外乱による印字ヘッド１６内の温度変動を回避することができる。
なお、印字ヘッド１６内のインク温度を検出するための温度検出手段（不図示）を設け、ヘッド内温度を監視しながら、その温度検出情報を利用してインク温度が略一定温度Ｔ5 （実際には、ある許容温度範囲内）になるように加熱手段８０を制御してもよいし、タイマーなどの時間管理によって加熱手段８０を制御してもよい。
制御手段６６は、加熱手段７２，８０の駆動を制御する制御回路として機能しており、加熱手段７２，８０のＯＮ／ＯＦＦ及び加熱温度は、制御手段６６から出力される制御信号（加熱制御信号）によって制御される。
圧力損失ΔＰとカム回転角度の相関は、実験データを基に制御してもよいし、弾性チューブ３０のつぶれ面積に相当する等価流路直径を用いて制御してもよい。例えば、前者の場合、実験によって取得された相関データのテーブルをメモリ等（データ格納手段）に格納しておき、必要に応じてテーブルデータを参照してモータ４２の回転を制御する。また、後者の場合、所定の演算式を用いて計算を行い、その計算結果に基づいてモータ４２の回転を制御する。
図８は、上記の構成から成るインク供給装置７０の制御手順を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに沿ってインク供給装置７０の動作を説明する。なお、同図において、図４のフローチャートと同一又は類似する工程には同一のステップ番号を付し、その説明は省略する。図４に示したステップＳ１１６，Ｓ１１８，Ｓ１２４の工程を、図８ではそれぞれステップＳ１１６’，ステップＳ１１８’，Ｓ１２４’に置き換えたものになっている。
すなわち、図８のステップＳ１１６’において、適宜のタイミングで各温度検出手段５４，７６〜７８からそれぞれインク温度の情報（Ｔ1 〜Ｔ4 )が取得される。そして、これら温度情報（Ｔ1 〜Ｔ4 )を基に、図３で説明したインク温度とインク粘度の相関から、各流路部（１４-1〜１４-4）のインク粘度が求められる（ステップＳ１１８’）。
次いで、ステップＳ１１４で求めたインク流量Ｑの値とステップＳ１１８’で求めたインク粘度の値を用い、（式３）からインク供給路１４全体の圧力損失が計算される（ステップＳ１２０）。そして、ステップＳ１２０で算出された圧力損失の値と、予め記憶させておいた圧力損失基準値とが比較され（ステップＳ１２２）、その比較結果に基づいて、インク供給路１４全体の圧力損失が圧力損失基準値と一致するように、先読み時間差ｔp と加熱制御の応答性とを考慮した適切な時間差後に（ステップＳ１１０で読み込んだ吐出データを印字する際に所望のインク温度となるようなタイミングで）加熱手段７２が制御される（ステップＳ１２４’）。
これにより、リアルタイムに圧力損失を制御でき、使用環境や印字条件（印字デューティ）に依らす、ヘッド背圧を常に略一定（厳密には、制御目標値に対してある許容範囲を含む所定範囲内）に保持することができる。
なお、図７では、第３流路部１４-3及び第４流路部１４-4にそれぞれ温度検出手段７７，７８を設けたが、圧力損失ΔＰを演算する上で、吐出データを先読みし、単位時間後の流路内の液移動を考慮して温度Ｔ3 , Ｔ4 の値を予測してもよい。この場合、温度Ｔ3 , Ｔ4 の予測に必要な演算式（プログラム）やテーブルなどが必要となるが、装置構成上、温度検出手段７７，７８を省略することが可能である。
また、第１の実施形態で説明した流路径可変型の手段と、第２の実施形態で説明したインク温度を可変する手段（加熱手段）とを併用して圧力損失制御を実施する態様も可能である。この場合、図７で説明した第２流路部１４-2の等価直径ｄ2 と、温度Ｔ2 の両方を制御することになる。温度制御の応答性は流路径の制御（絞りの制御）に比べて遅いため、両者を併用することによって、より大きな範囲で制御が可能となる。
〔インクジェット記録装置の構成例〕
次に、上記第１の実施形態及び第２の実施形態で説明したインク供給装置を適用したインクジェット記録装置の構成例について説明する。
図９は本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数の印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを有する印字部１１２と、各印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録媒体たる記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、前記印字部１１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送するベルト搬送部１２２と、印字部１１２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６とを備えている。
印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、図１及び図７で説明した印字ヘッド１６に相当するものであり、図９のインク貯蔵／装填部１１４は、図１及び図７で説明したインクタンク１２と等価なものである。
すなわち、図９に示したインク貯蔵／装填部１１４は、各印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンク１１４Ｋ，１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｙを有する。各インクタンク１１４Ｋ，１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｙは図１で説明したインクタンク１２と同様の構成からなり、それぞれ所要の管路（図１及び図７で説明したインク供給路１４に相当）を介して対応する色の印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙと連通されている。
また、インク貯蔵／装填部１１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
図９では、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
複数種類の記録媒体（メディア）を利用可能な構成にした場合、メディアの種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
給紙部１１８から送り出される記録紙１１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部１２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム１３０で記録紙１１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
ロール紙を使用する装置構成の場合、図９のように、裁断用のカッター（第１のカッター）１２８が設けられており、該カッター１２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。なお、カット紙を使用する場合には、カッター１２８は不要である。
デカール処理後、カットされた記録紙１１６は、ベルト搬送部１２２へと送られる。ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図９に示したとおり、ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１１６がベルト１３３上に吸着保持される。なお、吸引吸着方式に代えて、静電吸着方式を採用してもよい。
ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（図１４符号１８８）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図９上の時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は図９の左から右へと搬送される。
縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。ベルト清掃部１３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組合せなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
なお、ベルト搬送部１２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
印字部１１２の各印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１１０が対象とする記録紙１１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図１０参照）。
印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、記録紙１１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれの印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙが記録紙１１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
ベルト搬送部１２２により記録紙１１６を搬送しつつ各印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１１６上にカラー画像を形成し得る。
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型の印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙１１６と印字部１１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（すなわち１回の副走査で）、記録紙１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定されない。
図１０に示した印字検出部１２４は、印字部１１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ又はエリアセンサ）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりや着弾位置ずれなどの吐出不良をチェックする手段として機能する。各色の印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部１２４により読み取られ、各ヘッドの吐出判定が行われる。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。この印字検出部１２４は打滴サンプルの光学濃度を測定する手段として兼用することもできる。
印字検出部１２４の後段には後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
こうして生成されたプリント物は排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）１４８によってテスト印字の部分を切り離す。また、図１０には示さないが、本画像の排出部１２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
〔印字ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッドの構造について説明する。色別に設けられた各印字ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号１５０によって印字ヘッドを示すものとする。
図１１(a) は印字ヘッド１５０の構造例を示す平面透視図であり、図１１(b) はその一部の拡大図である。また、図１１(c) は印字ヘッド１５０の他の構造例を示す平面透視図、図１２は１つの液滴吐出素子（１つのノズル１５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図１１(a) 中の１２Ｂ−１２Ｂ線に沿う断面図）である。
記録紙１１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド１５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド１５０は、図１１(a),(b) に示したように、インク吐出口であるノズル１５１と、各ノズル１５１に対応する圧力室１５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）１５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
記録紙１１６の送り方向と略直交する方向に記録紙１１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図１１(a) の構成に代えて、図１１(c) に示すように、複数のノズル１５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール１５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
各ノズル１５１に対応して設けられている圧力室１５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図１１(a),(b) 参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル１５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給口）１５４が設けられている。なお、圧力室１５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
図１２に示したように、各圧力室１５２は供給口１５４を介して共通流路１５５と連通されている。共通流路１５５はインク供給源たるインクタンク（図１２中不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路１５５を介して各圧力室１５２に分配供給される。
圧力室１５２の一部の面（図１２において天面）を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）１５６には個別電極１５７を備えたアクチュエータ１５８が接合されている。個別電極１５７と共通電極間に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ１５８が変形して圧力室１５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル１５１からインクが吐出される。なお、アクチュエータ１５８には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。インク吐出後、アクチュエータ１５８の変位が元に戻る際に、共通流路１５５から供給口１５４を通って新しいインクが圧力室１５２に供給される。
上述した構造を有するインク室ユニット１５３を図１３に示す如く主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
すなわち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット１５３を一定のピッチｄN で複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰN はｄN × cosθとなり、主走査方向については、各ノズル１５１が一定のピッチＰN で直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。
特に、図１３に示すようなマトリクス状に配置されたノズル１５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル１５１-11 、１５１-12 、１５１-13 、１５１-14 、１５１-15 、１５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル１５１-21 、…、１５１-26 を１つのブロック、ノズル１５１-31 、…、１５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙１１６の搬送速度に応じてノズル１５１-11 、１５１-12 、…、１５１-16 を順次駆動することで記録紙１１６の幅方向に１ラインを印字する。
一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。
そして、上述の主走査によって記録される１ライン（或いは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。すなわち、本実施形態では、記録紙１１６の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータ１５８の変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。
〔制御系の説明〕
図１４は、インクジェット記録装置１１０のシステム構成例を示すブロック図である。同図に示した構成は、図１で説明した流路径可変型の圧力損失可変手段２０を用いた場合の例である。図１４に示したように、インクジェット記録装置１１０は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、ＲＯＭ１７５、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、流路径可変機構駆動部１７９、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、ヘッドドライバ１８４等を備えている。
通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部（画像入力手段）である。通信インターフェース１７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。
ホストコンピュータ１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介してインクジェット記録装置１１０に取り込まれ、一旦画像メモリ１７４に記憶される。画像メモリ１７４は、通信インターフェース１７０を介して入力された画像を格納する記憶手段であり、システムコントローラ１７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ１７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
システムコントローラ１７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。すなわち、システムコントローラ１７２は、通信インターフェース１７０、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４及びＲＯＭ１７５の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。
また、システムコントローラ１７２は、流路径可変機構駆動部１７９を制御する制御信号を生成する。流路径可変機構駆動部１７９は、図２で説明した流路径可変機構を駆動するためのモータ４２及びモータドライバ４８を含むブロックである。
図１４に示したＲＯＭ１７５には、システムコントローラ１７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。ＲＯＭ１７５は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ１７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。また、このＲＯＭ１７５は、図１で説明した圧力損失基準値記憶手段６４に相当している。
図１４に示すとおり、インクジェット記録装置１１０は、インク情報読取部１９０と温度センサ１９２を備えている。インク情報読取部１９０は、使用されるインクの種類に関する情報（インク種の情報）を取得する手段である。具体的には、例えば、インクタンクのカートリッジの形状（インク種を識別可能な特定の形状）、或いはカートリッジに組み込まれたバーコードやＩＣチップなどからインクの物性情報を読み取る手段を用いることができる。その他、ユーザインターフェースを利用してオペレータが必要な情報を入力してもよい。
温度センサ１９２は、図１で説明した温度検出手段５４に相当するものである。図１４に示したインク情報読取部１９０及び温度センサ１９２により取得された情報はシステムコントローラ１７２及び／又はプリント制御部１８０に通知され、インク粘度の確定、インク供給路１４における圧力損失の演算、流路径可変機構駆動部１７９の制御、インク打滴タイミング制御等に利用される。すなわち、システムコントローラ１７２は、図１で説明した粘度特定手段５６、吐出データ先読み手段５８、流量演算手段６０、圧力損失演算手段６２及び制御手段６６として機能する。
図１４に示したモータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従って搬送系のモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従って後乾燥部１４２等のヒータ１８９を駆動するドライバである。
プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、画像メモリ１７４内の画像データ（多値の入力画像のデータ) から印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した吐出データ（ドットデータ）をヘッドドライバ１８４に供給する制御部である。
プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ１８２に一時的に格納される。なお、図１４において画像バッファメモリ１８２はプリント制御部１８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ１７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１８０とシステムコントローラ１７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース１７０を介して外部から入力され、画像メモリ１７４に蓄えられる。この段階では、例えば、ＲＧＢの画像データが画像メモリ１７４に記憶される。
インクジェット記録装置１１０では、インク（色材) による微細なドットの打滴密度やドットサイズを変えることによって、人の目に疑似的な連続階調の画像を形成するため、入力されたデジタル画像の階調（画像の濃淡）をできるだけ忠実に再現するようなドットパターンに変換する必要がある。そのため、画像メモリ１７４に蓄えられた元画像（ＲＧＢ）のデータは、システムコントローラ１７２を介してプリント制御部１８０に送られ、該プリント制御部１８０においてディザ法や誤差拡散法などを用いたハーフトーン化処理によってインク色ごとのドットデータに変換される。
すなわち、プリント制御部１８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部１８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ１８２に蓄えられる。この色別ドットデータは、印字ヘッド１５０のノズルからインクを吐出するためのＣＭＹＫ打滴データに変換され、印字されるインク吐出データが確定する。
ヘッドドライバ１８４は、プリント制御部１８０から与えられる吐出データ（すなわち、画像バッファメモリ１８２に記憶されたドットデータ、或いは、ＣＭＹＫ打滴データ、若しくは印字されるインク吐出データ）に基づき、印字ヘッド１５０の各ノズル１５１に対応するアクチュエータ１５８を駆動するための駆動信号を出力する。ヘッドドライバ１８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
ヘッドドライバ１８４から出力された駆動信号が印字ヘッド１５０に加えられることによって、該当するノズル１５１からインクが吐出される。記録紙１１６の搬送速度に同期して印字ヘッド１５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１１６上に画像が形成される。
上記のように、プリント制御部１８０における所要の信号処理を経て生成されたドットデータに基づき、ヘッドドライバ１８４を介して各ノズルからのインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
また、このとき、吐出データからインク流量を予測してインク供給路１４の圧力損失を推定し、その演算結果と圧力損失基準値との比較に基づいて、印字時の圧力損失が圧力損失基準値と一致するように流路径可変機構駆動部１７９を制御するため、印字状況の変化に対応して、安定した吐出性能が得られる。
印字検出部１２４は、図９で説明したように、イメージセンサを含むブロックであり、記録紙１１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつき、光学濃度など）を検出し、その検出結果をプリント制御部１８０に提供する。なお、この印字検出部１２４に代えて、又はこれと組み合わせて他の吐出検出手段（吐出異常検出手段に相当）を設けてもよい。
他の吐出検出手段としては、例えば、印字ヘッド１５０の各圧力室１５２内又はその近傍に圧力センサを設け、インク吐出時或いは圧力測定用のアクチュエータ駆動時などに、この圧力センサから得られる検出信号から吐出異常を検出する態様（内部検出方法）、或いは、レーザ発光素子などの光源と受光素子から成る光学検出系を用い、ノズルから吐出された液滴にレーザ光等の光を照射し、その透過光量（受光量）によって飛翔液滴を検出する態様（外部検出方法）などがあり得る。
プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部１２４或いは図示しない他の吐出検出手段から得られる情報に基づいて印字ヘッド１５０に対する各種補正を行うとともに、必要に応じて予備吐出や吸引、ワイピング等のクリーニング動作（ノズル回復動作）を実施する制御を行う。
図１５は、図９に示したインクジェット記録装置１１０の他のシステム構成例を示すブロック図である。図１５に示した構成は、図７で説明した加熱手段７２を用いてインク粘度を可変制御する態様の例である。図１５中図１４に示した構成と同一又は類似する要素には同一の符号を付しその説明は省略する。
図１４に示した流路径可変機構駆動部１７９に代えて、図１５では、圧力損失可変手段としてのインク加熱用ヒータ１９６とこれを駆動するためのヒータドライバ１９８が設けられている。インク加熱用ヒータ１９６は、図７で説明した加熱手段７２に相当するものである。また、図１５における温度センサ１９２は、図７で説明した温度検出手段５４，７６〜７８に相当するものであり、図示の都合上、図１５では１つのブロックで代表して示してある。
図１５に示した構成によれば、システムコントローラ１７２は、温度センサ１９２から得られる温度情報からインク粘度を特定するとともに、吐出データからインク流量を予測してインク供給路１４の圧力損失を推定し、その演算結果と圧力損失基準値との比較に基づいて、印字時の圧力損失が圧力損失基準値と一致するように、インク加熱用ヒータ１９６の駆動を制御する。これにより、印字状況の変化に対応して、安定した吐出性能が得られる。
上述した実施形態では、インクジェット記録装置及びこれに用いられるインク供給装置を例に説明したが、本発明に係る液体供給装置の適用範囲はこれに限定されない。例えば、印画紙に非接触で現像液を塗布する写真画像形成装置等についても本発明の液体供給装置を適用できる。また、本発明に係る液体供給装置の適用に際しては、画像形成装置に限定されず、液体吐出ヘッドを用いて処理液や薬液その他各種の液体を被吐出媒体に向けて吐出する各種の装置（塗装装置、塗布装置、噴射装置など）について本発明を適用することができる。
本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインク供給装置の概略構成を示すブロック図 圧力損失可変手段の構造例を示した図であり、（ａ）はインクの流れ方向と平行な面で切断した断面図、（ｂ）は流れ方向に垂直な流路断面と平行な面で切断した断面図 インク粘度とインク温度との関係の一例を示すグラフ 第１の実施形態によるインク供給装置の制御手順を示したフローチャート 具体的な装置における数値条件の実施例を示す図表 具体的な装置における数値条件の他の実施例を示す図表 本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインク供給装置の概略構成を示すブロック図 第２の実施形態によるインク供給装置の制御手順を示したフローチャート第２実施形態の作用を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態を示すインクジェット記録装置の全体構図 図９に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図 印字ヘッドの内部構造を示す平面透視図 図１１(a) の要部拡大図 フルライン型ヘッドの他の構成例を示す平面透視図 図１１(a) 中の１２Ｂ−１２Ｂ線に沿う断面図 図１２(a) に示した印字ヘッドのノズル配列を示す拡大図 第１の実施形態によるインク供給装置を用いたインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図 第２の実施形態によるインク供給装置を用いたインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図
符号の説明
１０…インク供給装置、１２…インクタンク、１４…インク供給路、１６…印字ヘッド、１８…インク、２０…圧力損失可変手段、３０…弾性チューブ、３２…固定板、３４…可動板、３６…ガイドシャフト、３８…圧縮スプリング、４０…偏芯カム、４２…モータ、５４…温度検出手段、５６…粘度特定手段、５８…吐出データ先読み手段、６０…流量演算手段、６２…圧力損失演算手段、６４…圧力損失基準値記憶手段、６６…制御手段、７０…インク供給装置、７２…加熱手段、７６，７７，７８…温度検出手段、８０…加熱手段（ヘッド加熱手段に相当）、１１０…インクジェット記録装置、１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙ…印字ヘッド、１１４Ｋ，１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｙ…インクタンク、１１６…記録紙（記録媒体に相当）、１５０…印字ヘッド、１５１…ノズル、１５２…圧力室、１５８…アクチュエータ、１７２…システムコントローラ、１８０…プリント制御部、１７９…流路可変機構駆動部、１９２…温度センサ、１９６…インク加熱用ヒータ

Claims (10)

  1. 液体吐出ヘッドに対して吐出用の液体を供給する液体供給装置であって、
    前記液体を貯蔵するタンクと、
    前記タンク内の液体を前記タンクから前記液体吐出ヘッドに導く液体供給路と、
    前記液体供給路内を流れる液体の流量を特定する流量特定手段と、
    前記流量特定手段による前記流量の特定結果に基づいて前記液体供給路内全体の圧力損失を特定する圧力損失特定手段と、
    前記液体供給路の一部に配置され、前記液体供給路内の圧力損失を可変する圧力損失可変手段と、
    前記圧力損失特定手段による前記液体供給路内全体の圧力損失の特定結果に基づいて、前記液体供給路内全体の圧力損失を略一定に保つように、前記圧力損失可変手段を制御する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする液体供給装置。
  2. 前記流量特定手段は、前記液体吐出ヘッドから液を吐出させるための吐出データから前記流量を演算することを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
  3. 前記液体供給路内の液体の温度を特定する温度特定手段と、
    前記温度特定手段による温度の特定結果に基づいて液体の粘度を特定する粘度特定手段と、
    を備え、
    前記圧力損失特定手段は、前記粘度特定手段で特定された粘度に基づいて前記液体供給路内の圧力損失を算出する演算手段を含んで構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の液体供給装置。
  4. 前記液体供給路内全体の圧力損失の制御目標値となる所定の基準値を記憶しておく基準値記憶手段を有し、
    前記制御手段は、前記圧力損失特定手段による前記液体供給路内全体の圧力損失の特定結果と前記基準値とを比較して、その比較結果に基づいて前記液体供給路内全体の圧力損失を前記基準値と略同一に保つように、前記圧力損失可変手段を制御することを特徴とする請求項１、２又は３記載の液体供給装置。
  5. 前記圧力損失可変手段は、前記液体供給路の一部流路の断面積を可変する断面積調整手段を含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の液体供給装置。
  6. 前記圧力損失可変手段は、前記液体供給路の一部流路内の液体を加熱する加熱手段を含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の液体供給装置。
  7. 前記液体吐出ヘッドを加熱するヘッド加熱手段を備え、
    前記液体吐出ヘッド内の液体温度の方が前記液体供給路内の液体温度よりも常に高くなるように前記ヘッド加熱手段による加熱が行われることを特徴とする請求項６記載の液体供給装置。
  8. 液体吐出ヘッドに対して吐出用の液体を供給する液体供給方法であって、
    前記液体を貯蔵するタンクから前記液体吐出ヘッドに前記液体を導く液体供給路の一部に該液体供給路内の圧力損失を可変する圧力損失可変手段を設け、
    前記液体供給路内を流れる液体の流量に基づいて前記液体供給路内全体の圧力損失を特定し、
    前記特定した圧力損失の結果に応じて前記圧力損失可変手段を制御して前記液体供給路内全体の圧力損失が所定の基準値と略同一になるように制御することを特徴とする液体供給方法。
  9. 請求項１乃至７の何れか１項記載の液体供給装置と、
    前記液体供給装置から前記吐出用の液体としてのインクの供給を受ける前記液体吐出ヘッドと、
    を備え、
    前記液体吐出ヘッドの吐出口から吐出したインク滴によって記録媒体上に画像を形成することを特徴とするインクジェット記録装置。
  10. 前記流量特定手段は、前記液体吐出ヘッドからインクを吐出させるための吐出データからインク流量を推定するインク流量演算手段であることを特徴とする請求項９記載のインクジェット記録装置。
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