JP2011068093A - 液体供給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズアップやコストアップを招くことなく、液体吐出ヘッドに供給される液体の温度を調整可能にする。
【解決手段】 インクを吐出するヘッド５０に供給されるインクが流れるインク供給路１０２と、印加される電力に応じてインク供給路１０２を開閉可能な電磁バルブ１０４と、電磁バルブ１０４に電力を印加することによって電磁バルブ１０４の開閉を制御する手段であって、電磁バルブ１０４の開閉に必要な電力とは異なる電力を電磁バルブ１０４に印加することによって電磁バルブ１０４の温度調整を行うコントローラ１０６と、を備えた液体供給装置を提供する。
【選択図】 図６

Description

本発明は液体供給装置及び画像形成装置に係り、特に、液体吐出ヘッドに供給される液体の温度制御を行う技術に関する。

インクジェット記録装置は、複数のノズルが吐出面に配列された記録ヘッド（インクジェットヘッド）を備え、記録媒体と記録ヘッドを相対的に移動させながら、各ノズルからインク滴を吐出させることにより、記録媒体上に画像を記録する。記録ヘッドのインク吐出方式としては、例えば、圧電素子の変位を利用して、圧力室内のインクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる圧電方式や、ヒータ等の発熱素子から生じる熱エネルギーを利用して、圧力室内に気泡を発生させ、このとき生じる圧力によってノズルからインク滴を吐出させるサーマル方式などがある。

このようなインクジェット記録装置には、シリアル方式とライン方式がある。シリアル方式は、記録媒体の搬送方向に沿ってノズル列が配置された記録ヘッドを備え、記録媒体の幅方向（紙搬送方向と直交する方向；主走査方向）における記録ヘッドの往復移動と記録媒体の搬送を間欠的に繰り返すことで記録を行う方式である。ライン方式は、記録媒体の幅方向に沿ってノズル列が配置された記録ヘッドを備え、記録ヘッドに対して記録媒体を紙搬送方向（副走査方向）に沿って相対移動させるだけで記録を行う方式である。ライン方式は、シリアル方式に比べて記録速度を高速化できるという利点があり、様々な産業分野で幅広く利用されている。

インクジェット記録装置の記録ヘッドについては種々の技術が提案されているが、ライン方式においては、記録媒体の全幅に対応する１つの記録ヘッドをシリコンウェハやガラス等で一体に形成することは、製造方法、歩留まり、発熱、コスト等さまざまな問題があって現実的ではない。そのため、ライン方式では、記録媒体の全幅よりも短尺の記録ヘッド（以下、「ヘッドモジュール」という。）を記録媒体の幅方向に沿って複数並べて配置することによって、記録媒体の全幅に対応する長さを有する長尺のラインヘッドを形成し、記録媒体の全幅に渡る一括記録が行えるようにしている。

このようなインクジェット記録装置のインク供給系（インク供給装置）には、記録ヘッドに供給するためのインクが収容されるインクタンクが設けられている。記録ヘッドが複数のヘッドモジュールからなるラインヘッドである場合、インクタンクと記録ヘッドとの間を繋ぐインク供給路は複数の分岐流路に分岐され、各分岐流路にはバルブ（電磁弁）が配設されている。そして、各バルブの開閉動作に応じて各ヘッドモジュールにインク供給が選択的に行われる。

また、インクジェット記録装置で用いられるインクは温度に応じて粘度が変化するため、記録ヘッドに供給されるインクの温度に変化が生じると、インクの粘度が変化してしまい、それによってインクの吐出特性に変化が生じる。例えば、インクの温度が低下するとインクの粘度が高くなり、インクの吐出量の減少や飛翔速度の低下を招いてしまう。このため、記録ヘッドに供給されるインクは温調されていることが一般的に多く、それによって記録ヘッドの吐出特性の安定化が図られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００９−１２３４７号公報 特開２００７−８１６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載される方法では、各分岐流路の間に設けられたヒータによって分岐流路を流れるインクを加熱しているため、インク供給装置のサイズアップやコストアップを招く要因となる。

また、特許文献２に記載される方法では、各分岐流路に配設されるバルブの周囲に設けられた発熱体によって各分岐流路のバルブ内を通過するインクの温調を行っている。また、このバルブには冷却フィンも取り付けられており、バルブサイズが大きくなってしまうという問題がある。その結果、特許文献１と同様に、インク供給装置のサイズアップやコストアップを招く要因となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、サイズアップやコストアップを招くことなく、液体吐出ヘッドに供給される液体の温度を調整可能な液体供給装置及び画像形成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に記載の液体供給装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに供給される液体が流れる液体流路と、印加される電力に応じて前記液体流路を開閉可能な電磁バルブと、前記電磁バルブに電力を印加することによって前記電磁バルブの開閉を制御する手段であって、前記電磁バルブの開閉に必要な電力とは異なる電力を前記電磁バルブに印加することによって前記電磁バルブの温度調整を行うバルブ制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、液体吐出ヘッドに供給される液体流路に電磁バルブが配設された構成において、電磁バルブの開閉に必要な電力とは異なる電力を電磁バルブに印加することによって電磁バルブの温度調整を行う。これにより、新たに発熱体を設けることなく、液体流路を通じて液体吐出ヘッドに供給される液体を所望の温度に調整することができる。その結果、液体吐出ヘッドの吐出安定性を確保しつつ、液体供給装置のサイズダウンやコストダウンを図ることが可能となる。

請求項２に記載の液体供給装置は、請求項１に記載の液体供給装置において、前記電磁バルブがノーマルオープン型の電磁バルブであり、前記バルブ制御手段は、前記電磁バルブを閉じるために必要なクローズ電力よりも低い電力を前記電磁バルブに印加することによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする。

請求項３に記載の液体供給装置は、請求項１に記載の液体供給装置において、前記電磁バルブがノーマルクローズ型の電磁バルブであり、前記バルブ制御手段は、前記電磁バルブを開くために必要なオープン電力よりも高い電力を前記電磁バルブに印加することによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする。

請求項４に記載の液体供給装置は、請求項１に記載の液体供給装置において、前記電磁バルブがラッチ式の電磁バルブであり、前記バルブ制御手段は、前記電磁バルブを開くために必要なオープン電力が前記電磁バルブを閉じるために必要なクローズ電力よりも高い場合には、少なくとも前記クローズ電力よりも高い電力を前記電磁バルブに印加することによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする。

請求項５に記載の液体供給装置は、請求項１に記載の液体供給装置において、前記電磁バルブがラッチ式の電磁バルブであり、前記バルブ制御手段は、前記電磁バルブを開くために必要なオープン電力が前記電磁バルブを閉じるために必要なクローズ電力よりも低い場合には、少なくとも前記クローズ電力よりも低い電力を前記電磁バルブに印加することによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする。

請求項６に記載の液体供給装置は、請求項１に記載の液体供給装置において、前記バルブ制御手段は、前記電磁バルブを間欠的に開閉させ、間欠動作時に印加する電力の大きさ又は間欠間隔を変化させることによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする。

請求項７に記載の液体供給装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体供給装置において、前記液体吐出ヘッドが複数のヘッドモジュールからなり、前記液体流路は、各ヘッドモジュールに供給される液体がそれぞれ流れる複数の分岐流路を含んで構成され、前記複数の分岐流路にはそれぞれ前記電磁バルブが配設され、前記バルブ制御手段は、前記複数の分岐流路にそれぞれ配設される前記電磁バルブに印加する電力を電磁バルブ毎に変化させることによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする。

請求項８に記載の液体供給装置は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体供給装置において、前記液体吐出ヘッドの内部の液体の温度を測定する温度測定手段を備え、前記バルブ制御手段は、前記温度測定手段によって測定された液体の温度に基づいて、前記電磁バルブに印加する電力を変化させることによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする。

請求項９に記載の液体供給装置は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体供給装置において、前記電磁バルブに印加される電力と前記液体流路を通じて前記液体吐出ヘッドに供給される液体の温度との関係を示したデータテーブルを記憶する記憶手段を備え、前記バルブ制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記データテーブルに基づいて、前記電磁バルブに印加する電力を変化させることによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする。

請求項１０に記載の画像形成装置は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液体供給装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、液体吐出ヘッドに供給される液体流路に電磁バルブが配設された構成において、電磁バルブの開閉に必要な電力とは異なる電力を電磁バルブに印加することによって電磁バルブの温度調整を行う。これにより、新たに発熱体を設けることなく、液体流路を通じて液体吐出ヘッドに供給される液体を所望の温度に調整することができる。その結果、液体吐出ヘッドの吐出安定性を確保しつつ、液体供給装置のサイズダウンやコストダウンを図ることが可能となる。

インクジェット記録装置の概略を示した全体構成図 インクジェット記録装置の印字部周辺を示した要部平面図 ヘッドの構造例を示す平面透視図 インク室ユニットの立体的構成を示す断面図 インクジェット記録装置の制御系を示す要部ブロック図 第１の実施形態に係るインク供給系の構成例を示した模式図 電磁バルブに印加される電流の一例を示した波形図 電磁バルブに印加される電流の他の例を示した波形図 電磁バルブの構造例を示した模式図 第２の実施形態に係るインク供給系の構成例を示した模式図

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。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態としてインクジェット記録装置の概略を示した全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の記録ヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

図１では、給紙部１８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。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等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、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類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１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、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２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６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。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６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孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１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３３上にもインクが付着するので、ベルト３３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３６が設けられている。ベルト清掃部３６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、あるいはこれらの組み合わせなどがある。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ー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６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１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。印字部１２を構成する各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている（図２参照）。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６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フルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）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。

なお本例では、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み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４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、警告音発生手段等）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。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）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その他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。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等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２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、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパ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４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４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ー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６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１０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２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）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）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造について説明する。なお、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下では、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。

図３（ａ）は、ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３（ｂ）は、その一部の拡大図である。また、図３（ｃ）は、ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。図４は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３（ａ）、（ｂ）中、IV−IV線に沿う断面図）である。

記録紙面上に形成されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３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（紙搬送方向と直交する主走査方向）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。

紙搬送方向と略直交する方向に記録紙１６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３（ａ）の構成に代えて、図３（ｃ）に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール（ヘッドチップ）５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６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。また、図示は省略するが、短尺のヘッドを一列に並べてラインヘッドを構成してもよい。

各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１とインク流入口５４が設けられている。各圧力室５２はインク流入口５４を介して共通流路５５と連通されている。

圧力室５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板５６には個別電極５７を備えた圧電素子５８が接合されており、個別電極５７に駆動電圧を印加することによって圧電素子５８が変形してノズル５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路５５からインク流入口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

本例では、ヘッド５０に設けられたノズル５１から吐出させるインクの吐出力発生手段として圧電素子５８を適用したが、圧力室５２内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。

かかる構造を有するインク室ユニット５３を図３（ｂ）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。

即ち、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５３を一定のピッチｄ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Ｐはｄ× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰ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、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ず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。

また、本発明の適用範囲はライン型ヘッドによる印字方式に限定されず、記録紙１６の幅方向（主走査方向）の長さに満たない短尺のヘッドを記録紙１６の幅方向に走査させて当該幅方向の印字を行い、１回の幅方向の印字が終わると記録紙１６を幅方向と直交する方向（副走査方向）に所定量だけ移動させて、次の印字領域の記録紙１６の幅方向の印字を行い、この動作を繰り返して記録紙１６の印字領域の全面にわたって印字を行うシリアル方式を適用してもよい。

〔制御系の構成〕
図５は、インクジェット記録装置１０の制御系を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６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である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、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８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦メモリ７４に記憶される。メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ７４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７２は、通信インターフェース７０、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２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、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

メモリ７４には、システムコントローラ７２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。なお、メモリ７４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。メモリ７４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。

プログラム格納部９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。なお、プログラム格納部９０は動作パラメータ等の記録手段（不図示）と兼用してもよい。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示に従って後乾燥部４２その他各部のヒータ８９を駆動するドライバである。

ポンプドライバ９２は、システムコントローラ７２からの指示に従ってポンプ９４を駆動するドライバである。図５に示すポンプ９４には、インクジェット記録装置１０のインク供給系に配置されるポンプが含まれる。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、メモリ７４内の画像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、生成した印字制御信号（ドットデータ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介してヘッド５０のインク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。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０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８２に一時的に格納される。なお、図５において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２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。

ヘッドドライバ８４は、プリント制御部８０から与えられるドットデータに基づいて各色のヘッド５０の圧電素子５８（図４参照）を駆動するための駆動信号を生成し、圧電素子５８に生成した駆動信号を供給する。ヘッドドライバ８４にはヘッド５０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。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６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、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。

プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいてヘッド５０に対する各種補正を行う。

〔インク供給系の構成〕
次に、本発明の特徴的部分であるインクジェット記録装置１０のインク供給系の構成例（第１及び第２の実施形態）について説明する。

＜第１の実施形態＞
図６は、第１の実施形態に係るインク供給系の要部構成を示した模式図である。図６に示すように、第１の実施形態に係るインク供給系は、主として、インクタンク１００、インク供給路１０２、電磁バルブ１０４、及びコントローラ１０６を備えて構成される。なお、図６では、説明の便宜上、１色についてのインク供給系のみを示しているが、複数色の場合には同一構成のものが複数備えられる。

インクタンク１００は、ヘッド５０に供給されるインクが収容される基タンク（インク供給源）であり、図１に示したインク貯蔵／装填部１４に配置されるタンクに相当するものである。

インク供給路１０２は、インクタンク１００とヘッド５０との間を接続する液体流路である。このインク供給路１０２には、図示は省略したが、インクタンク１００からインク供給路１０２を通じてヘッド５０にインクを送る送液手段として供給ポンプ（図５に符号９４で図示）が配設される。この供給ポンプの駆動に応じて、インクタンク１００内のインクがインク供給路１０２を通じてヘッド５０に供給される。なお、供給ポンプの駆動は、図５に示した駆動回路（ポンプドライバ）９２を介してシステムコントローラ７２によって制御される。

インク供給路１０２には、異物や気泡を除去するためのフィルタが設けられていることが好ましい。異物や気泡によるヘッド５０の吐出不良を防止することができる。また、ヘッド５０の近傍又はヘッド５０と一体にサブタンクを備えた構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

電磁バルブ１０４は、インク供給路１０２に配設される。この電磁バルブ１０４はインク供給路１０２を開閉可能な弁手段であり、後述するコントローラ１０６から印加される電力に応じて開閉する。電磁バルブ１０４が開いた状態でインクタンク１００からインク供給路１０２を通じてヘッド５０にインクが流れ、閉じた際にそのインクの流れが遮断される。

コントローラ１０６は、電磁バルブ１０４の制御を行うバルブ制御手段であり、図５に示したシステムコントローラ７２に含んで構成される。このコントローラ１０６は、電磁バルブ１０４に電力を印加することにより電磁バルブ１０４を開閉させると共に、電磁バルブ１０４の開閉に必要な電力とは異なる電力を電磁バルブ１０４に印加することによって電磁バルブ１０４の温度調整を行う。このように電磁バルブ１０４の温度を変化させることによって、電磁バルブ１０４内部を通過するインクの温度を変化させることができる。

電磁バルブ１０４の方式は特に限定されず、ノーマルオープン型、ノーマルクローズ型、ラッチ式のいずれでもよい。

温度センサ１０８は、ヘッド５０内のインクの温度を測定するインク温度測定手段である。温度センサ１０８によって測定されたインク温度（測定値）はコントローラ１０６に通知される。コントローラ１０６は、温度センサ１０８から通知されたインク温度に基づいて電磁バルブ１０４に印加する電力（電流又は電圧）を変化させるフィードバック制御を行う。

コントローラ１０６は、フィードバック制御に限らず、フィードフォワード制御を行うようにしてもよい。フィードフォワード制御では、電磁バルブ１０４に印加される電力量とインク温度との関係を示したデータテーブルをメモリ（例えば図５のメモリ７４）に記憶させておく。コントローラ１０６は、前記メモリに記憶されたデーブルテーブルを参照することによって、設定したいインク温度となるように電磁バルブ１０４に印加する電力（電流又は電圧）を変化させる。

図７は、電磁バルブ１０４に印加される電流（制御電流）の一例を示した波形図である。図７（ａ）は電磁バルブ１０４がノーマルオープン型の場合に印加される制御電流を示している。ノーマルオープン型の電磁バルブ１０４は、電流が印加されないときは開いた状態となっており、電磁バルブ１０４を閉じるために必要な電流（クローズ電流）が印加されたときに閉じた状態となる。このため、クローズ電流よりも小さな制御電流を電磁バルブ１０４に印加することによって、開いている状態の電磁バルブ１０４を所定の温度に調整することができる。

図７（ｂ）は電磁バルブ１０４がノーマルクローズ型の場合に印加される制御電流を示している。ノーマルクローズ型の電磁バルブ１０４は、電流が印加されないときは閉じた状態となっており、電磁バルブ１０４を開くために必要な電流（オープン電流）が印加されたときに開いた状態となる。このため、オープン電流よりも大きな制御電流を電磁バルブ１０４に印加することによって、開いている状態の電磁バルブ１０４を所定の温度に調整することができる。

図７（ｃ）は電磁バルブ１０４がラッチ式の場合に印加される制御電流を示している。ラッチ式の電磁バルブ１０４は、オープン電流が印加されると開いた状態となり、クローズ電流が印加されると閉じた状態となる。図７（ｃ）に示した例ではオープン電流がクローズ電流よりも大きい場合であり、オープン電流よりも大きな制御電流が電磁バルブ１０４に印加される。このようにオープン電流がクローズ電流よりも大きい場合には少なくともクローズ電流よりも大きな制御電流を電磁バルブ１０４に印加することによって、開いている状態の電磁バルブ１０４を所定の温度に調整することができる。

なお、図示は省略するが、ラッチ式の電磁バルブ１０４が用いられる場合において、オープン電流がクローズ電流よりも小さい場合には、少なくともクローズ電流よりも小さな制御電流を電磁バルブ１０４に印加することによって、開いている状態の電磁バルブ１０４を所定の温度に調整することができる。

図８は、電磁バルブ１０４に印加される制御電流の他の例を示した波形図である。図８（ａ）はノーマルオープン型、（ｂ）はノーマルクローズ型、（ｃ）はラッチ式の電磁バルブ１０４が用いられる場合に印加される制御電流をそれぞれ示している。これらの図に示すように、クローズ電流又はオープン電流を境にしたパルス状の制御電流を印加することにより、電磁バルブ１０４を間欠的に開閉させ、間欠動作時に印加する電流、間欠間隔を適宜変化させるようにしてもよい。この場合にも、図７（ａ）〜（ｃ）に示した例と同様に、電磁バルブ１０４の温度調整が可能となる。

次に、本発明者が行った実験結果について説明する。

ノーマルクローズ型の電磁バルブ（２４Ｖ駆動、バルブオープン電流０．２７Ａ）を用いて、周囲２３℃の環境下で、０．４２Ａの制御電流を印加した場合のバルブ温度は３２℃、０．８１Ａの制御電流を印加した場合のバルブ温度は６０℃となった。これにより、電磁バルブに印加する電流に応じて電磁バルブの温度調整が可能であることが確認された。

なお、同様の環境下でノーマルオープン型の電磁バルブ（２４Ｖ駆動、バルブクローズ電流１．２Ａ）用いた場合には、０．４２Ａの制御電流を印加するとバルブ温度３２℃になると予想される。また、ラッチ式の電磁バルブ（２４Ｖ駆動、バルブオープン電流０．１５Ａ、バルブクローズ電流０．１５Ａ）を用いた場合には０．３Ａの制御電流を印加するとバルブ温度は２７．５℃になると予想される。

また、上述のノーマルクローズ型の電磁バルブを用いた場合において、バルブ温度が４５℃のときにインク供給路に流量０．３ｍｌ／ｓでインクを流したとき、インクの温度は３０℃から３５℃に加熱可能であった。これによって、電磁バルブの温度を変化させることによって、電磁バルブ内部を流れるインク（即ち、インク供給路を流れるインク）を所望の温度に調整することが可能であることが確認された。

このように電磁バルブ１０４の各方式（ノーマルオープン型、ノーマルクローズ型、ラッチ式）に対応した制御電流を電磁バルブ１０４に印加することにより、電磁バルブ１０４の温度調整が可能となる。これによって、電磁バルブ１０４内を通過するインク、即ち、インク供給路１０２を通じてヘッド５０に供給されるインクを所望の温度に調整することができる。

なお、図７及び図８に示した例では、電磁バルブ１０４に印加する電流を制御することによって電磁バルブ１０４の温度調整を行っているが、これに限らず、電磁バルブ１０４に印加する電圧を制御するようにしてもよい。また、直流による制御方式に限らず、交流による制御方式でもよい。

図９は、本実施形態で用いられる電磁バルブ１０４の構造例を示した模式図である。図９に示した電磁バルブ１０４は、ノーマルクローズ型の電磁バルブである。この電磁バルブ１０４は、コア（固定鉄心）１２０及びプランジャ（可動鉄片）１２２の周りにソレノイドと呼ばれるコイル１２４が配置されている。そして、コイル１２４の通電及び非通電状態を切り替えることにより、プランジャ１２２を上下方向に往復移動させ、弁座１２６内のオリフィス部（流路孔）１２８をダイヤフラム１３０で開いたり閉じたりして、流路１３２の開閉制御を行っている。

具体的には、コイル１２４に電流が印加されないときは、スプリング１３４の付勢力によってプランジャ１２２はダイヤフラム１３０を介して弁座１２６に当接され、弁座１２６内のオリフィス部１２８は塞がれ、流路１３２は閉じた状態となる。一方、コイル１２４に電流が印加されると、プランジャ１２２とコア１２０が磁化され、互いの吸引力によりプランジャ１２２がコア１２０側に引き寄せられ、弁座１２６からダイヤフラム１３０が離間され、弁座１２６内のオリフィス部１２８は開放され、流路１３２は開いた状態となる。

このようにノーマルクローズ型の電磁バルブ１０４が用いられる場合、例えば図７（ｂ）に示したように流路１３２を開くのに必要なオープン電流より大きな制御電流、或いは、図８（ｂ）に示したようにオープン電流を境にしたパルス状の制御電流を電磁バルブ１０４のコイル１２４に印加することにより、電磁バルブ１０４の温度調整を行うことが可能となり、その内部を流れるインクを所望の温度に調整することができる。

本実施形態で用いられる電磁バルブ１０４は、コイル１２４で発生する熱が流路１３２に伝わりやすい構造であることが好ましい。流路１３２に熱が伝わりやすい構造としては、流路１３２が熱伝導性材料（例えばアルミや銅等）で構成される態様、コイル１２４と流路１３２の間に熱伝導シート等の熱伝導性材料（例えばシリコン等）が配置される態様、ダイヤフラム１３０を金属等の熱伝導性材料（例えばシリコン等）で構成する態様などがある。

第１の実施形態によれば、インクタンク１００とヘッド５０との間を繋ぐインク供給路１０２に電磁バルブ１０４が配設された構成において、電磁バルブ１０４の開閉に必要な電力とは異なる電力を電磁バルブ１０４に印加することにより、電磁バルブ１０４の温度調整が可能となり、電磁バルブ１０４の内部を通過するインクの温度を所望の温度に調整することができる。これにより、発熱体を別体で設けることなく、インク供給路１０２を通じてヘッド５０に供給されるインクを所望の温度にすることができ、ヘッド５０の吐出安定性を確保することができると共に、インク供給装置のサイズダウンやコストダウンを図ることが可能となる。

＜第２の実施形態＞
図１０は、第２の実施形態に係るインク供給系の要部構成を示した模式図である。なお、図１０中、図６と共通又は類似する要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図１０に示すように、第２の実施形態に係るインク供給系は、１つのインクタンク１００からインク供給路１０２を通じて複数のヘッド（又はヘッドモジュール）１５０Ａ〜１５０Ｃにインク供給が行われる構成である。

インク供給路１０２は、インクタンク１００と複数のヘッド１５０Ａ〜１５０Ｃを繋ぐ液体流路である。このインク供給路１０２はインクタンク１００に接続されると共に、インクタンク１００側とは反対側が複数の分岐流路１５２Ａ〜１５２Ｃに分岐されている。各分岐流路１５２Ａ〜１５２Ｃの先端部は、それぞれ対応するヘッド１５０Ａ〜１５０Ｃのインク導入口（不図示）に接続される。また、各分岐流路１５２Ａ〜１５２Ｃにはそれぞれ電磁バルブ１０４Ａ〜１０４Ｃが配設されている。

各ヘッド１５０Ａ〜１５０Ｃには、それぞれ温度センサ１０８Ａ〜１０８Ｃが配設される。各温度センサ１０８Ａ〜１０８Ｃは、それぞれ対応するヘッド１５０Ａ〜１５０Ｃ内のインクの温度を測定し、その測定結果をコントローラ１０６に通知する。

コントローラ１０６は、各温度センサ１０８Ａ〜１０８Ｃから通知された各ヘッド１５０Ａ〜１５０Ｃ内のインクの温度に基づいて各電磁バルブ１０４Ａ〜１０４Ｃに印加する電力（電流又は電圧）を各々変化させることによって、各電磁バルブ１０４Ａ〜１０４Ｃの温度調整を行う。これにより、各電磁バルブ１０４Ａ〜１０４Ｃの内部を通過するインクをそれぞれ所望の温度に調整することができる。

なお、各電磁バルブ１０４Ａ〜１０４Ｃに印加する電力（電流又は電圧）を変化させる方法は第１の実施形態で説明したとおりである（図７及び図８参照）。

また、コントローラ１０６による各電磁バルブ１０４Ａ〜１０４Ｃの温度制御は、各温度センサ１０８Ａ〜１０８Ｃの測定値に基づいて制御を行うフィードバック制御に限らず、フィードフォワード制御でもよい。フィードフォワード制御では、各電磁バルブ１０４Ａ〜１０４Ｃの電力量とインクの温度との関係を示したデータテーブルに基づいて、各電磁バルブ１０４Ａ〜１０４Ｃ内を通過するインクが所望の温度となるように各電磁バルブ１０４Ａ〜１０４Ｃに印加する電力が設定される。

第２の実施形態によれば、各電磁バルブ１０４Ａ〜１０４Ｃに印加される電力（電流又は電圧）を電磁バルブ毎に変化させることによって、各電磁バルブ１０４Ａ〜１０４Ｃの温度調整を電磁バルブ毎に行うことができる。これにより、各ヘッド１５０Ａ〜１５０Ｃの吐出量や吐出頻度に応じて、各ヘッド１５０Ａ〜１５０Ｃに供給されるインクの温度をヘッド毎に変えることができる。その結果、各ヘッド１５０Ａ〜１５０Ｃ内のインクの温度をヘッド間で均一化することができ、ヘッド間のインク温度のばらつきによる濃度むらの発生を抑制することができる。

以上、本発明の液体供給装置及び画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５５…共通流路、５６…振動板、５８…圧電素子、７２…システムコントローラ、１００…インクタンク、１０２…インク供給路、１０４…電磁バルブ、１０６…コントローラ、１０８…温度センサ

Claims (10)

1. 液体を吐出する液体吐出ヘッドに供給される液体が流れる液体流路と、
   印加される電力に応じて前記液体流路を開閉可能な電磁バルブと、
   前記電磁バルブに電力を印加することによって前記電磁バルブの開閉を制御する手段であって、前記電磁バルブの開閉に必要な電力とは異なる電力を前記電磁バルブに印加することによって前記電磁バルブの温度調整を行うバルブ制御手段と、
   を備えたことを特徴とする液体供給装置。
2. 請求項１に記載の液体供給装置において、
   前記電磁バルブがノーマルオープン型の電磁バルブであり、
   前記バルブ制御手段は、前記電磁バルブを閉じるために必要なクローズ電力よりも低い電力を前記電磁バルブに印加することによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする液体供給装置。
3. 請求項１に記載の液体供給装置において、
   前記電磁バルブがノーマルクローズ型の電磁バルブであり、
   前記バルブ制御手段は、前記電磁バルブを開くために必要なオープン電力よりも高い電力を前記電磁バルブに印加することによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする液体供給装置。
4. 請求項１に記載の液体供給装置において、
   前記電磁バルブがラッチ式の電磁バルブであり、
   前記バルブ制御手段は、前記電磁バルブを開くために必要なオープン電力が前記電磁バルブを閉じるために必要なクローズ電力よりも高い場合には、少なくとも前記クローズ電力よりも高い電力を前記電磁バルブに印加することによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする液体供給装置。
5. 請求項１に記載の液体供給装置において、
   前記電磁バルブがラッチ式の電磁バルブであり、
   前記バルブ制御手段は、前記電磁バルブを開くために必要なオープン電力が前記電磁バルブを閉じるために必要なクローズ電力よりも低い場合には、少なくとも前記クローズ電力よりも低い電力を前記電磁バルブに印加することによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする液体供給装置。
6. 請求項１に記載の液体供給装置において、
   前記バルブ制御手段は、前記電磁バルブを間欠的に開閉させ、間欠動作時に印加する電力の大きさ又は間欠間隔を変化させることによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする液体供給装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体供給装置において、
   前記液体吐出ヘッドが複数のヘッドモジュールからなり、
   前記液体流路は、各ヘッドモジュールに供給される液体がそれぞれ流れる複数の分岐流路を含んで構成され、
   前記複数の分岐流路にはそれぞれ前記電磁バルブが配設され、
   前記バルブ制御手段は、前記複数の分岐流路にそれぞれ配設される前記電磁バルブに印加する電力を電磁バルブ毎に変化させることによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする液体供給装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体供給装置において、
   前記液体吐出ヘッドの内部の液体の温度を測定する温度測定手段を備え、
   前記バルブ制御手段は、前記温度測定手段によって測定された液体の温度に基づいて、前記電磁バルブに印加する電力を変化させることによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする液体供給装置。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体供給装置において、
   前記電磁バルブに印加される電力と前記液体流路を通じて前記液体吐出ヘッドに供給される液体の温度との関係を示したデータテーブルを記憶する記憶手段を備え、
   前記バルブ制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記データテーブルに基づいて、前記電磁バルブに印加する電力を変化させることによって前記電磁バルブの温度調整を行うことを特徴とする液体供給装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液体供給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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