JP2024002054A - 印刷装置および印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータを通過するインクの流量が変動する場合でも、インクを適切に温調することができる技術を提供する。【解決手段】制御波形取得部９２１は、相当量の時間変化に応じて生成される制御波形ＣＷ１を取得する。温度波形取得部９２２は、制御波形ＣＷ１に基づいてヒータ３５１を制御した場合に、ヒータ３５１を通過したインクの温度の時間変化を示す温度波形ＴｐＷを取得する。温度波形修正箇所特定部９２３は、温度波形ＴｐＷにおいて、温度が目標温度Ｔｔｇと異なる温度波形修正箇所Ｃ１を特定する。制御波形修正部９２６は、温度波形修正箇所Ｃ１の温度が目標温度Ｔｔｇとなるように、制御波形ＣＷ１を修正する。ＦＦ制御部９１１は、修正された制御波形ＣＷ１（修正制御波形ＣＷ２）と、入口温度Ｔｅ１と目標温度Ｔｔｇの差分値とに基づいて、ヒータ３５１をフィードフォワード制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、印刷装置および印刷方法に関する。

従来、長尺帯状である連帳の基材をロールｔｏロール方式で搬送しつつ、吐出ヘッドから基材の表面にインクを吐出することによって、基材に画像を形成する印刷装置が知られている。この種の印刷装置では、一般的に、インクの粘度管理が重要となっている。

例えば、インクの温度が低下した場合、粘度が増大することによって、吐出ムラが発生することで、インクの着弾位置のずれ、または、スジの発生などの不具合が発生する。このため、インク温度を一定にする目的で、インクを加熱する機構が設けられる場合がある。

例えば、特許文献１では、吐出ヘッドに接続された循環経路内でインクが循環されるとともに、当該循環経路を流れるインクが温水ユニットで加熱される。

特開２０１６－０５５５０１号公報

しかしながら、吐出ヘッド内のインクの温度は、未使用のインクを貯蔵するインクタンクから吐出ヘッドへ流入するインクの量に応じて、不規則に変動し得る。このため、吐出ヘッド内のインクを一様に加熱するだけでは、インクの温度変動が大きくなるおそれがあった。

本発明の目的は、ヒータを通過するインクの流量が変動する場合でも、インクを適切に温調することができる技術を提供することにある。

上記課題を解決するため、第１態様は、印刷方法であって、ａ）長尺帯状の基材を所定の搬送経路に沿って搬送しながら、前記基材の表面に吐出ヘッドからインクを吐出する工程と、ｂ）前記吐出ヘッドから吐出される前記インクの量に応じた相当量の前記インクを、前記インクを貯留可能なインクタンクから前記吐出ヘッドに供給する工程と、ｃ）前記工程ｂ）によって前記吐出ヘッドへ供給されるインクを加熱するヒータを、前記相当量の時間変化に応じて生成される制御波形に基づいて制御する工程と、を含み、前記工程ｃ）は、ｃ１）前記制御波形を取得する工程と、ｃ２）前記制御波形に基づいて前記ヒータを制御した場合に、前記ヒータを通過した前記インクの温度の時間変化を示す温度波形を取得する工程と、ｃ３）前記温度波形において、温度が所定の目標温度と異なる温度波形修正箇所を特定する工程と、ｃ４）前記温度波形修正箇所の温度が前記目標温度となるように前記制御波形を修正する工程と、ｃ５）前記ヒータを通過する前の前記インクの第１温度を測定する工程と、ｃ６）前記工程ｃ４）によって修正された前記制御波形と、前記第１温度と前記目標温度の差分値とに基づいて、前記ヒータをフィードフォワード制御する工程とを含む。

第２態様は、第１態様の印刷方法であって、前記工程ｃ４）は、ｃ４１）前記温度波形修正箇所の時点における前記相当量に基づいて、無駄時間を算出する工程と、ｃ４２）前記無駄時間に基づいて、前記制御波形における修正するべき制御波形修正箇所を特定する制御波形修正箇所特定部と、ｃ４３）前記制御波形修正箇所と、前記温度波形とに基づいて、前記制御波形を修正する工程とを含む。

第３態様は、第１態様または第２態様の印刷方法であって、前記工程ｃ１）は、前記基材に印刷するべき印刷パターンを示す印刷パターンデータに基づいて、前記制御波形を生成する工程を含む。

第４態様は、第３態様の印刷方法であって、前記工程ｂ２）は、前記印刷パターンデータおよび前記制御波形に基づいて、前記温度波形を予測する工程を含む。

第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか１つの印刷方法であって、（ｄ）前記ヒータを通過したインクの温度に基づいて、フィードバック制御を行う工程をさらに備える。

第６態様は、インクを吐出する吐出ヘッドと、前記インクを貯蔵可能なインクタンクと、前記吐出ヘッドから吐出される前記インクの量に応じた相当量の前記インクを、前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ前記インクを供給するインク供給部と、前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ供給される前記インクを加熱するヒータと、前記ヒータを通過する前の前記インクの第１温度を検出する第１温度センサと、前記ヒータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記相当量の時間変化に応じて生成される制御波形を取得する制御波形取得部と、前記制御波形に基づいて前記ヒータを制御した場合に、前記ヒータを通過した前記インクの温度の時間変化を示す温度波形を取得する温度波形取得部と、前記温度波形において、温度が所定の目標温度と異なる温度波形修正箇所を特定する温度波形修正箇所特定部と、前記温度波形修正箇所の温度が目標温度となるように、前記制御波形を修正する制御波形修正部と、を有し、前記制御部は、前記制御波形修正部によって修正された前記制御波形と、前記第１温度と前記目標温度の差分値とに基づいて、前記ヒータをフィードフォワード制御する。

第７態様は、第６態様の印刷装置であって、前記制御部は、記温度波形修正箇所の時点に前記相当量に基づいて、無駄時間を算出する無駄時間算出部と、前記無駄時間に基づいて、前記制御波形の修正するべき制御波形修正箇所を特定する制御波形修正箇所定部と、をさらに有し、前記制御波形修正部は、前記制御波形修正箇所と、前記温度波形とに基づいて、前記制御波形を修正する。

第１態様から第５態様の印刷方法によれば、予め温度波形が目標温度となるように制御波形が修正され、修正された制御波形に基づいてヒータがフィードフォワード制御される。これにより、実際にヒータを通過するインクの温度が目標温度となるように、インクを適切に温調できる。

第２態様の印刷方法によれば、相当量に応じた無駄時間を考慮して制御波形が修正されるため、無駄時間を補償できる。したがって、インクを適切に温調できる。

第３態様の印刷方法によれば、印刷パターンデータが示すインクの相当量から、制御波形を生成できる。

印刷パターンデータおよび制御波形に基づいて、温度波形を適切に予測することができる。

第５態様の印刷方法によれば、フィードバック制御によりインクの温度を目標温度に維持することができる。

第６態様の印刷装置によれば、予め温度波形が目標温度となるように制御波形が修正され、修正された制御波形に基づいてヒータがフィードフォワード制御される。これにより、実際にヒータを通過するインクの温度が目標温度となるように、インクを適切に温調できる。

実施形態に係る印刷装置の構成を示す図である。 制御部と印刷装置の各部との接続を示すブロック図である。 ヒータを制御するための制御ブロックを示す図である。 制御波形の修正処理の流れを示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。

＜１． 実施形態＞
図１は、実施形態に係る印刷装置１の構成を示す図である。印刷装置１は、インクジェット方式で印刷を行う装置である。より詳細には、印刷装置１は、複数の搬送ローラ１２で長尺帯状の基材Ｗを搬送しつつ、複数の吐出ヘッド２１―２４から基材Ｗへインクを吐出することにより、基材Ｗの表面に画像を記録する。基材Ｗは、例えば柔軟性を有する媒体であって、例えば、印刷用紙、樹脂製フィルム、段ボールまたは金属薄膜である。

図１に示すように、印刷装置１は、搬送機構１０と、印刷部２０と、供給部３０と、エンコーダ６０と、カメラ７０と、複数の各種センサ８０と、制御部９とを備えている。

搬送機構１０は、所定の搬送経路に沿って、基材Ｗの長手方向に沿う搬送方向に、基材Ｗを搬送する。搬送機構１０は、巻出ローラ１１、複数の搬送ローラ１２および巻取ローラ１３を有する。基材Ｗは、これらのローラに掛け渡される。また、基材Ｗは、巻出ローラ１１から繰り出され、複数の搬送ローラ１２に支持されつつ、所定の搬送経路に沿って搬送される。各搬送ローラ１２は、搬送方向に対して垂直な方向に延びる軸を中心として回転することにより、基材Ｗを搬送経路の下流側へ案内する。複数の搬送ローラ１２によって搬送された基材Ｗは、巻取ローラ１３に巻き取られる。基材Ｗには、搬送方向の張力が掛けられている。これにより、搬送中における基材Ｗの弛みや皺が抑制される。

搬送機構１０は、一部のローラ（以下、「駆動ローラ」と称する）を回転させるモータ１４をさらに有する。搬送機構１０は、複数のモータ１４を備えていてもよい。モータ１４は、制御部９と電気的に接続されている。モータ１４の駆動時には、制御部９から、モータ１４を回転駆動させるための指令値が各モータ１４へ入力される。そうすると、モータ１４が、指令値に応じて駆動し、駆動ローラが回転する。この結果、巻出ローラ１１から巻取ローラ１３へ向けて、基材Ｗが搬送される。

印刷部２０は、搬送機構１０により搬送される基材Ｗに対して、インクの液滴（以下「インク滴」と称する）を吐出する処理部である。印刷部２０は、複数（本例では、４つ）吐出ヘッド２１―２４を有する。吐出ヘッド２１―２４は、互いに同じ構造を有する。また、吐出ヘッド２１―２４は、基材Ｗの搬送方向に沿って、間隔をあけて配列されている。なお、基材Ｗは、複数の吐出ヘッド２１―２４の下方において、複数の吐出ヘッド２１―２４の配列方向と略平行に移動する。このとき、基材Ｗの表面（印刷面）は、上方（各吐出ヘッド２１―２４側）に向いている。

また、吐出ヘッド２１―２４はそれぞれ、インクを貯蔵可能な内部空間と、複数のノズル（不図示）とを有する。複数のノズルは、各吐出ヘッド２１―２４の下面において、基材Ｗの幅方向と平行に配列されている。また、複数のノズルはそれぞれ、図示を省略した圧力発生素子としてのピエゾ素子と、各吐出ヘッド２１―２４の内部空間に連通する吐出口とを有する。インク吐出時には、上記内部空間から吐出口付近へインクが流下する。そして、ピエゾ素子の作用により、吐出口付近のインクが加圧されることにより、吐出口から液滴状のインクが吐出される。なお、インクの吐出方式は、圧力発生素子としてヒータを用いることにより、吐出口付近のインクを加熱して泡を発生させる、いわゆるサーマル方式であってもよい。

各吐出ヘッド２１―２４は、複数のノズルから基材Ｗの上面へ向けて、多色画像の色成分となるＫ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の各色のインク滴を、それぞれ吐出する。すなわち、吐出ヘッド２１は、搬送経路上の処理位置である第１印刷位置Ｐ１において、基材Ｗの上面に、処理物質としてのＫ色のインク滴を吐出する。吐出ヘッド２２は、第１印刷位置Ｐ１よりも下流側の処理位置である第２印刷位置Ｐ２において、基材Ｗの上面に、処理物質としてのＣ色のインク滴を吐出する。吐出ヘッド２３は、第２印刷位置Ｐ２よりも下流側の処理位置である第３印刷位置Ｐ３において、基材Ｗの上面に、処理物質としてのＭ色のインク滴を吐出する。吐出ヘッド２４は、第３印刷位置Ｐ３よりも下流側の処理位置である第４印刷位置Ｐ４において、基材Ｗの上面に、処理物質としてのＹ色のインク滴を吐出する。

本実施形態では、第１印刷位置Ｐ１、第２印刷位置Ｐ２、第３印刷位置Ｐ３、および第４印刷位置Ｐ４は、基材Ｗの搬送方向に沿って、等間隔に配列されている。吐出ヘッド２１―２４は、インク滴を吐出することによって、基材Ｗの上面に、それぞれ単色画像を記録する。そして、４つの単色画像の重ね合わせにより、基材Ｗの上面に、多色画像が形成される。また、各吐出ヘッド２１―２４は、インク滴を吐出することによって、基材Ｗの上面に、印字を行うこともできる。

供給部３０は、インクを吐出ヘッド２１―２４に供給するユニットである。供給部３０は、複数（本例では、４つ）のインク供給系統３１を有する。複数のインク供給系統３１は、吐出ヘッド２１―２４にそれぞれ接続されており、対応する色のインクを吐出ヘッド２１―２４にそれぞれ供給する。以下、吐出ヘッド２１にインクを供給するインク供給系統３１について説明する。

インク供給系統３１は、インクタンク３１１と、配管３２１と、ポンプ３３１と、流量計３４１と、ヒータ３５１と、入口温度センサ３６１と、出口温度センサ３７１と、液面センサ３８１を有する。

インクタンク３１１は、未使用のインクを貯留可能である。配管３２１の一端は、吐出ヘッド２１の内部空間に接続されている。配管３２１の他端は、インクタンク３１１に接続されている。ポンプ３３１は、配管３２１に設置されている。ポンプ３３１は、制御部９から入力される駆動値に基づいて、動作する。これにより、インクタンク３１１から吐出ヘッド２１へと向かうインクの流れを発生させる。ポンプ３３１は、例えばブラシレスモータが搭載されたポンプである。配管３２１およびポンプ３３１は、インクタンク３１１から吐出ヘッド２１へインクを供給する「供給部」の一例である。なお、インクタンク３１１内を加圧する加圧機構によって、インクタンク３１１のインクが吐出ヘッド２１へ送られてもよい。この場合、加圧機構が「供給部」として機能する。

なお、インクタンク３１１よりも上流側に、インクタンク３１１に対してインクを供給する一次タンクが設けられていてもよい。インクタンク３１１における貯蔵インク量の低下等に応じて、一次タンクからインクが供給されるようにしてもよい。

流量計３４１は、配管３２１に設置されている。流量計３４１は、配管３２１内を流れるインクの流量を測定する。流量計３４１は、測定した流量値ＦＲ１を示す信号を、制御部９へ送信する。

吐出ヘッド２１から基材Ｗへ向けてインク滴が吐出されると、吐出ヘッド２１内のインク量が減少する。制御部９は、吐出ヘッド２１内のインク量の減少に応じて、ポンプ３３１に対して駆動値を入力する。これにより、ポンプ３３１が駆動値に応じて駆動し、吐出ヘッド２１内のインクの減少量（消費量）に応じた相当量のインクが、インクタンク３１１から吐出ヘッド２１へ供給される。他の吐出ヘッド２２―２４についても、吐出ヘッド２１と同様に、対応するインク供給系統３１からインクがそれぞれ供給される。

ヒータ３５１は、ポンプ３３１によってインクタンク３１１から吐出ヘッド２１に供給されるインクを加熱する。ヒータ３５１は、配管３２１に設置されている。ヒータ３５１は、ポンプ３３１と流量計３４１との間に位置する。ヒータ３５１は、配管３２１を流れるインクを加熱する。流量計３４１が測定する流量値ＦＲ１は、ヒータ３５１を通過するインクの流量に相当する。

入口温度センサ３６１は、配管３２１のうち、インクタンク３１１とヒータ３５１との間の配管部分に位置する。入口温度センサ３６１は、ヒータ３５１の入口に配置されている。入口温度センサ３６１は、計測した温度を示す信号を制御部９へ送信する。入口温度センサ３６１は、インクタンク３１１からヒータ３５１へ流れるインク、すなわち、ヒータ３５１を通過する前のインクの温度（第１温度）を測定する「第１温度センサ」の一例である。

出口温度センサ３７１は、配管３２１に設置されている。出口温度センサ３７１は、ヒータ３５１と吐出ヘッド２１との間に位置する。出口温度センサ３７１は、ヒータ３５１から配管３２１を介して吐出ヘッド２１に流れるインクの温度を計測する。本例では、出口温度センサ３７１は、ヒータ３５１の出口近傍に設けられている。このため、出口温度センサ３７１は、ヒータ３５１を通過した直後のインクの温度を計測する。ただし、出口温度センサ３７１は、ヒータ３５１よりも吐出ヘッド２１の近くに位置していてもよい。出口温度センサ３７１は、計測した温度を示す信号を制御部９へ送信する。出口温度センサ３７１は、ヒータ３５１から吐出ヘッド２１，２２，２３または２４へ流れるインク、すなわち、ヒータ３５１を通過したインクの温度（第２温度）を測定する。

液面センサ３８１は、吐出ヘッド２１内のインク量を計測するためのセンサであり、吐出ヘッド２１内におけるインクの液面の高さを計測する。液面センサ３８１は、例えば、超音波を用いて液面の高さを検出する非接触式のセンサである。液面センサ３８１は、計測した液面の高さを示す信号を、制御部９に送信する。

エンコーダ６０は、複数の搬送ローラ１２のうちの１つ（図１の例では、搬送ローラ１２１）の軸芯に取り付けられる。エンコーダ６０は、搬送ローラ１２１の回転を検出し、搬送ローラ１２１の回転に同期した連続パルス信号を、制御部９へ出力する。連続パルス信号は、搬送ローラ１２１を含む複数の搬送ローラ１２によって搬送される基材Ｗの搬送速度の経時変化を反映したデータである。

カメラ７０は、印刷部２０を通過した基材Ｗの印刷面（表面）を撮影する撮像装置である。カメラ７０は、４つの吐出ヘッド２１―２４よりも搬送経路の下流側の撮影位置Ｐ５において、基材Ｗの印刷面に対向して配置される。カメラ７０は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が、幅方向に複数配列されたラインセンサを有する。搬送機構１０により基材Ｗが搬送されている間、カメラ７０は、基材Ｗの印刷面を所定周期で撮影することにより、印刷済みの基材Ｗの画像データを取得する。カメラ７０は、得られた画像データを、制御部９へ送信する。

複数の各種センサ８０は、上記に挙げられたものの他に、基材Ｗの搬送状態を計測する計測器である。複数の各種センサ８０は、基材Ｗの搬送経路上の複数の計測箇所に設けられている。各種センサ８０は、各計測箇所において、それぞれ計測値を取得する。各種センサ８０の計測項目には、例えば、基材Ｗの上下変位（基材Ｗに対して垂直な方向の変位量）、基材Ｗに掛かる張力、基材Ｗのエッジの幅方向の位置、等を含めることができる。なお、同一の項目を計測する各種センサ８０が、搬送経路の複数の位置に配置されていてもよい。搬送機構１０により基材Ｗが搬送されている間、複数の各種センサ８０は、各計測箇所の状態を、常に計測する。そして、各種センサ８０は、得られた計測値を示す信号を、制御部９へ送信する。

図２は、制御部９と印刷装置１の各部との接続を示すブロック図である。制御部９は、印刷装置１の動作を制御する。制御部９は、ＣＰＵなどで構成されるプロセッサ９１と、ＲＡＭまたはハードディスクなどで構成される記憶部９３と、を有する。記憶部９３は、プログラム９０Ｐおよび各種データを記憶する。

プログラム９０Ｐは、記録媒体Ｍによって提供される。プログラム９０Ｐは、記録媒体Ｍに、コンピュータである制御部９によって読取可能に記録されている。記録媒体Ｍは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学ディスク、または、磁気ディスクである。

制御部９は、搬送機構１０のモータ１４と、印刷部２０の吐出ヘッド２１―２４と、供給部３０のポンプ３３１、流量計３４１、ヒータ３５１、入口温度センサ３６１、出口温度センサ３７１および液面センサ３８１、通信可能に接続されている。また、制御部９は、エンコーダ６０と、カメラ７０と、各種センサ８０と、通信可能に接続されている。

制御部９は、吐出ヘッド２１―２４に供給されるインクの温度が所定の目標温度Ｔｔｇとなるように、ヒータ３５１を制御する。図２に示される供給制御部９１０、フィードフォワード（ＦＦ）制御部９１１、フィードバック（ＦＢ）制御部９１２、制御値補正部９１３、制御波形取得部９２１、温度波形取得部９２２、温度波形修正箇所特定部９２３、無駄時間算出部９２４、制御波形修正箇所特定部９２５および制御波形修正部９２６は、プロセッサ９１がプログラム９０Ｐを実行することによって実現される機能である。

供給制御部９１０は、基材Ｗに印刷するべき画像を示す印刷パターンデータＰＤ１に基づいて、供給部３０のポンプ３３１を制御する。より詳細には、供給制御部９１０は、ポンプ３３１を制御するためのポンプ駆動波形を生成する。ポンプ駆動波形は、具体的にはポンプ３３１に付与される制御電圧の時間的変化である。例えば、印刷パターンデータＰＤ１上でインク消費量が相対的に大きい部分がある場合、その部分を印刷するときのインク供給量が大きくなるようにポンプ駆動波形が生成される。逆に、印刷パターンデータＰＤ１上でインク消費量が小さくなる部分がある場合、その部分を印刷するときのインク供給量が小さくなるようにポンプ駆動波形が生成される。

ＦＦ制御部９１１は、ヒータ３５１のＦＦ制御を行う。また、ＦＢ制御部９１２は、ヒータ３５１のＦＢ制御を行う。制御波形取得部９２１、温度波形取得部９２２、温度波形修正箇所特定部９２３、無駄時間算出部９２４、制御波形修正箇所特定部９２５、制御波形修正部９２６は、ＦＦ制御部９１１に入力される制御波形ＣＷ１を修正するために設けられた構成である。

＜ヒータ制御＞
図３は、ヒータ３５１を制御するための制御ブロックを示す図である。以下の説明では、吐出ヘッド２１に接続されているインク供給系統３１のヒータ３５１を制御する場合について主に説明する。吐出ヘッド２２―２４に接続されるインク供給系統３１においても、図３と同様の制御が行われる。

ＦＦ制御部９１１は、ヒータ３５１をＦＦ制御するためのＦＦ制御値ＣＶ１を生成する。ＦＦ制御値ＣＶ１は、例えば、ヒータ３５１における熱源（例えば、電熱線）に付与される電力値を示す値である。ＦＦ制御部９１１は、温度差ΔＴ１および修正制御波形ＣＷ２を入力変数とし、ＦＦ制御値ＣＶ１を出力とする。ＦＦ制御部９１１は、ＦＦ制御値ＣＶ１を、制御値補正部９１３に入力する。

温度差ΔＴ１は、目標温度Ｔｔｇと、入口温度センサ３６１によって計測される入口温度Ｔｅ１との差分値である。修正制御波形ＣＷ２は、後述する修正処理によって修正された制御波形ＣＷ１である。

ＦＢ制御部９１２は、出口温度センサ３７１によって計測されるインクの温度が、予め設定された目標温度Ｔｔｇとなるように、ヒータ３５１をＦＢ制御する。ＦＢ制御は、好ましくはＰＩＤ制御、または、ＰＩ制御である。ＦＢ制御部９１２は、ＦＢ制御値ＣＶ２を生成する。ＦＢ制御値ＣＶ２は、例えば、ヒータ３５１における熱源（例えば、電熱線）に付与される電力値を示す値である。ＦＢ制御部９１２は、温度差ΔＴ２に基づいて、ＦＢ制御値ＣＶ２を出力する。温度差ΔＴ２は、目標温度Ｔｔｇと、出口温度センサ３７１によって計測される出口温度Ｔｅ２との差分値である。

制御値補正部９１３は、ＦＦ制御値ＣＶ１にゲインＧ１を乗じることにより、補正されたＦＦ制御値ＣＶ１（修正ＦＦ制御値ＣＶ１ａ）を算出する。ゲインＧ１は、例えば、事前に行われる予備実験によって設定される。

図３に示されるように、制御部９は、修正ＦＦ制御値ＣＶ１ａとＦＢ制御値ＣＶ２とを足し合わせたヒータ指令値ＣＶ３をヒータ３５１に出力する。ヒータ３５１は、入力されるヒータ指令値ＣＶ３に応じてインクの加熱を行う。

＜制御波形ＣＷ１の修正処理＞
制御波形取得部９２１は、印刷パターンデータＰＤ１を入力変数とし、制御波形ＣＷ１を出力変数とする。制御波形ＣＷ１は、ＦＦ制御部９１１がＦＦ制御値ＣＶ１を生成するためにＦＦ制御部９１１に入力される波形である。ただし、本実施形態では、以下に説明するように、ＦＦ制御部９１１は、制御波形修正部９２６によって修正された制御波形ＣＷ１（修正制御波形ＣＷ２）に基づいて、ＦＦ制御値ＣＶ１を生成する。

印刷パターンデータＰＤ１は、インクの使用量を示すデータであって、吐出ヘッド２１におけるインクの吐出量に応じた相当量を示す情報である。このため、制御波形ＣＷ１は、印刷パターンデータＰＤ１が示す相当量（ヒータ３５１を通過するインクの流量）に基づいて生成される。相当量が増大する場合（すなわち、ヒータ３５１におけるインク流量が大きくなる）場合、インクに付与する熱量を増大させるために、制御波形の値が大きく設定される。これに対して、相当量が減少する場合（インク流量が小さくなる場合）は、制御波形の値が小さく設定される。このように、制御波形ＣＷ１は、ヒータ３５１におけるインクの流量に応じて、ヒータ３５１が付与する熱量が増減するように生成される。

制御波形取得部９２１が印刷パターンデータＰＤ１から制御波形ＣＷ１を生成するアルゴリズムとしては、例えば、事前に作成される物理モデルが用いられてもよいし、機械学習が用いられてもよい。また、制御波形取得部９２１は、印刷パターンデータＰＤ１からインク消費量の波形（時間変化）を生成し、その波形を時間軸について未来へシフトさせたものを、制御波形ＣＷ１としてもよい。

温度波形取得部９２２は、印刷パターンデータＰＤ１および制御波形ＣＷ１を入力変数とし、温度波形ＴｐＷを出力変数とする。温度波形ＴｐＷは、出口温度Ｔｅ２の予測値の時間的変化を示すデータである。温度波形取得部９２２が温度波形ＴｐＷを生成するアルゴリズムとしては、例えば、事前に作成される物理モデルが用いられてもよいし、機械学習が用いられてもよい。

なお、機械学習モデルを事前学習する場合、学習用データとして、ＦＦ制御のゲインＧ１を決定する予備実験で得られたデータが用いられてもよいし、あるいは、シミュレーションのデータが用いられてもよい。また、機械学習モデルの学習は、印刷中に得られるデータを用いる逐次学習であってもよい。また、一定期間に取得されるデータを用いる一括学習を行うことによって、機械学習モデルが随時入れ替えられてもよい。機械学習を行う際のアルゴリズムとして、ランダムフォレストなどのツリー系アルゴリズムが用いられてもよいし、サポートベクタマシンが用いられてもよい。

温度波形修正箇所特定部９２３は、差分温度波形ＴｓＷを入力変数とし、温度波形修正箇所Ｃ１を出力変数とする。差分温度波形ＴｓＷは、温度波形ＴｐＷと目標温度Ｔｔｇとの差分である。温度波形修正箇所Ｃ１は、温度波形ＴｐＷにおいて、出口温度Ｔｅ２（予測値）が目標温度Ｔｔｇと異なる箇所（出口温度Ｔｅ２が目標温度Ｔｔｇに対して所定閾値を越えて外れる箇所）を示す情報である。

なお、印刷パターンデータＰＤ１、制御波形ＣＷ１、温度波形ＴｐＷおよび差分温度波形ＴｓＷは、時間軸で区切られた一元的なインデックス値によって管理されていてもよい。この場合、温度波形修正箇所Ｃ１および制御波形修正箇所Ｃ２は、そのインデックス値を指す値としてもよい。このインデックス値は、特定の時間（期間）に相当する情報である。

無駄時間算出部９２４は、印刷パターンデータＰＤ１および温度波形修正箇所Ｃ１を入力変数とし、無駄時間ＤＴを出力変数とする。無駄時間算出部９２４は、温度波形修正箇所Ｃ１の時点におけるインクの流量値ＦＲ１（相当量）を、印刷パターンデータＰＤ１から算出し、算出された流量値ＦＲ１から無駄時間ＤＴを算出する。

無駄時間ＤＴは、制御部９がヒータ３５１に制御信号（具体的には、修正ＦＦ制御値ＣＶ１ａを含むヒータ指令値ＣＶ３）を与えてから、出口温度センサ３７１において制御信号に基づく制御結果が現れるまでの時間（すなわち、出口温度Ｔｅ２が変化し始めるまでの時間）である。流量値ＦＲ１が増大する場合、流速が増大することによって、ヒータ３５１から出口温度センサ３７１までインクが相対的に早く移動する。このため、無駄時間ＤＴは相対的に短くなる。これに対して、流量値ＦＲ１が低下する場合、インクの流速が低下することによって、無駄時間ＤＴが相対的に長くなる。このように、無駄時間ＤＴは流量値ＦＲ１に依存する。このため、印刷パターンデータＰＤ１から求められる流量値ＦＲ１から無駄時間ＤＴを適切に見積もることができる。

印刷パターンデータＰＤ１と流量値ＦＲ１との関係、および、流量値ＦＲ１と無駄時間ＤＴの関係は、例えば、ゲインＧ１を決定するための事前の予備的な実験により取得される。

制御波形修正箇所特定部９２５は、無駄時間ＤＴおよび温度波形修正箇所Ｃ１を入力変数とし、制御波形修正箇所Ｃ２を出力する。制御波形修正箇所特定部９２５は、無駄時間ＤＴおよび温度波形修正箇所Ｃ１に基づいて、制御波形修正箇所Ｃ２を特定する。具体的には、温度波形修正箇所Ｃ１から、無駄時間ＤＴだけ遡った箇所（時間）を、制御波形修正箇所Ｃ２とする。

制御波形修正部９２６は、制御波形ＣＷ１を修正した修正制御波形ＣＷ２を生成する。制御波形修正部９２６は、印刷パターンデータＰＤ１、差分温度波形ＴｓＷ、制御波形ＣＷ１および制御波形修正箇所Ｃ２を入力変数として、修正制御波形ＣＷ２を出力変数とする。制御波形修正箇所特定部９２５が修正制御波形ＣＷ２を生成するアルゴリズムとしては、例えば、事前に作成される物理モデルが用いられてもよいし、機械学習が用いられてもよい。

機械学習モデルを事前学習する場合、学習用データとして、ＦＦ制御のゲインＧ１を決定する予備実験で得られたデータが用いられてもよいし、あるいは、シミュレーションのデータが用いられてもよい。機械学習を行う際のアルゴリズムとして、ランダムフォレストなどのツリー系アルゴリズムが用いられてもよいし、サポートベクタマシンが用いられてもよい。

図４は、制御波形ＣＷ１の修正処理の流れを示す図である。まず、制御波形取得部９２１は、印刷パターンデータＰＤ１に基づいて、制御波形ＣＷ１を生成する（図４：ステップＳ１０）。

制御波形ＣＷ１が生成された後、温度波形取得部９２２は、印刷パターンデータＰＤ１および制御波形ＣＷ１から、温度波形ＴｐＷを生成する（図４：ステップＳ１１）。

温度波形ＴｐＷが生成された後、温度波形修正箇所特定部９２３は、差分温度波形ＴｓＷに基づいて、温度を修正するべき温度波形修正箇所Ｃ１を特定する（図４：ステップＳ１２）。

温度波形修正箇所Ｃ１があった場合（図４：ステップＳ１２においてＹｅｓ）、無駄時間算出部９２４が無駄時間ＤＴを算出する（図４：ステップＳ１３）。

無駄時間ＤＴが算出された後、制御波形修正箇所特定部９２５は、制御波形ＣＷ１における修正するべき箇所を特定する（図４：ステップＳ１４）。

制御波形修正箇所Ｃ２が特定された後、制御波形修正部９２６は、制御波形ＣＷ１を修正する（図４：ステップＳ１５）。制御波形修正部９２６は、印刷パターンデータＰＤ１、制御波形ＣＷ１、差分温度波形ＴｓＷ、および制御波形修正箇所Ｃ２を用いて、修正制御波形ＣＷ２を生成する。

制御波形ＣＷ１が修正された後、制御部９は、印刷処理が終了したか判定する（図４：ステップＳ１６）。印刷処理が終了した場合、制御部９は制御フローを終了する。印刷処理が終了していない場合、制御部９はステップＳ１１を再び実行する。また、ステップＳ１２において、温度波形ＴｐＷの温度波形修正箇所Ｃ１がない場合（図４：ステップＳ１２においてＮｏ）、制御部９は、ステップＳ１２～ステップＳ１５をスキップして、ステップＳ１６を実行する。

＜効果＞
以上のように、印刷装置１では、あらかじめ出口温度Ｔｅ２の温度波形が目標温度Ｔｔｇとなるように制御波形ＣＷ１が修正され、修正された制御波形ＣＷ１（修正制御波形ＣＷ２）に基づいてＦＦ制御が行われる。これにより、実際にヒータ３５１を通過するインクの温度（出口温度Ｔｅ２）が目標温度Ｔｔｇとなるようにヒータ３５１が制御されるため、インクを適切に温調できる。

また、無駄時間ＤＴを考慮して制御波形ＣＷ１が修正されるため、単にインクの流量変化だけでなく、無駄時間ＤＴの変動も考慮してヒータ３５１を制御できる。仮に、未修正の制御波形ＣＷ１を用いて制御を行った場合、無駄時間ＤＴが考慮されていないため、無駄時間ＤＴに応じて制御に遅延が生じ得る。これに対して、無駄時間ＤＴを考慮して制御波形ＣＷ１を修正することによって、無駄時間ＤＴを補償するヒータ制御を実現できるため、インクの温調を適切に行うことができる。

＜２．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、図４に示されるように、印刷中に制御波形ＣＷ１の修正処理が行われている。しかしながら、制御波形ＣＷ１の修正処理は、印刷前に１度だけ行われるようにしてもよい。印刷パターンデータＰＤ１が同じ印刷パターンが繰り返される、周期的な印刷パターンである場合には、その周期に応じて周期的に制御波形ＣＷ１を修正するようにしてもよい。

印刷パターンデータＰＤ１が、周期的な印刷パターンである場合、制御波形取得部９２１は実データの制御波形を取得し、かつ、温度波形取得部９２２が実データの温度波形ＴｐＷを取得するようにしてもよい。

上記実施形態では、無駄時間算出部９２４、制御波形修正箇所特定部９２５、および、制御波形修正部９２６によって、修正制御波形ＣＷ２が生成されている。しかしながら、制御波形修正部９２６は、これら３つをまとめた機能をもつ機械学習のモデルを用いて、修正制御波形ＣＷ２を生成するように構成されていてもよい。

制御波形取得部９２１、温度波形取得部９２２、温度波形修正箇所特定部９２３、無駄時間算出部９２４の入力変数として、印刷パターンデータＰＤ１の代わりにポンプ３３１の駆動値波形が使用されてもよい。

上記実施形態では、制御部９は、修正ＦＦ制御値ＣＶ１ａとＦＢ制御値ＣＶ２とを足しこんだヒータ指令値ＣＶ３をもって、１つのヒータ３５１を制御している。しかしながら、修正ＦＦ制御値ＣＶ１ａとＦＢ制御値ＣＶ２とを分離して、それぞれを以て２つのヒータを制御してもよい。

上記実施形態では、ＦＦ制御部９１１の入力として、ヒータ３５１入口近傍の入口温度Ｔｅ１が使用されている。しかしながら、入口温度Ｔｅ１の代わりに、例えば、インクタンク３１１内のインク温度が使用されてもよい。また、インクタンク３１１内のインクの温度を測定する温度センサが設けられてもよい。この場合、インクタンク３１１内に貯留されているインクの温度をＦＦ制御に反映できる。

上記実施形態では、ＦＢ制御部９１２の入力として、ヒータ３５１出口付近の出口温度Ｔｅ２が使用されている。しかしながら、出口温度Ｔｅ２の代わりに、吐出ヘッド２１―２４内のインク温度、もしくは、吐出ヘッド２１―２４に設けられたリザーバ（不図示）内のインク温度が使用されてもよい。この場合、インク吐出位置におけるインクの温度を、ＦＢ制御に反映できる。

上記実施形態では、供給部３０から各吐出ヘッド２１―２４へ、インクが一方向に供給されている。しかしながら、供給部３０と各吐出ヘッド２１―２４との間でインクを循環させる循環経路が設けられていてもよい。また、吐出ヘッド２１―２４内においてインクを循環させる循環経路が設けられていてもよい。また、循環経路上にインクを加熱するヒータが設けられ、ＦＦ制御部９１１およびＦＢ制御部９１２が当該ヒータを制御してもよい。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

１ 印刷装置
９ 制御部
２１ 吐出ヘッド
３１１ インクタンク
３３１ ポンプ（インク供給部）
３５１ ヒータ
３６１ 入口温度センサ（第１温度センサ）
９１１ フィードフォワード制御部
９１２ フィードバック制御部
９２１ 制御波形取得部
９２２ 温度波形取得部
９２３ 温度波形修正箇所特定部
９２４ 無駄時間算出部
９２５ 制御波形修正箇所特定部
９２６ 制御波形修正部

Claims (7)

1. 印刷方法であって、
   ａ） 長尺帯状の基材を所定の搬送経路に沿って搬送しながら、前記基材の表面に吐出ヘッドからインクを吐出する工程と、
   ｂ） 前記吐出ヘッドから吐出される前記インクの量に応じた相当量の前記インクを、前記インクを貯留可能なインクタンクから前記吐出ヘッドに供給する工程と、
   ｃ） 前記工程ｂ）によって前記吐出ヘッドへ供給されるインクを加熱するヒータを、前記相当量に基づいて生成される制御波形に基づいて制御する工程と、
   を含み、
   前記工程ｃ）は、
   ｃ１） 前記制御波形を取得する工程と、
   ｃ２） 前記制御波形に基づいて前記ヒータを制御した場合に、前記ヒータを通過した前記インクの温度の時間変化を示す温度波形を取得する工程と、
   ｃ３） 前記温度波形において、温度が所定の目標温度と異なる温度波形修正箇所を特定する工程と、
   ｃ４） 前記温度波形修正箇所の温度が前記目標温度となるように前記制御波形を修正する工程と、
   ｃ５） 前記ヒータを通過する前の前記インクの第１温度を測定する工程と、
   ｃ６） 前記工程ｃ４）によって修正された前記制御波形と、前記第１温度と前記目標温度の差分値とに基づいて、前記ヒータをフィードフォワード制御する工程と、
   を含む、印刷方法。
2. 請求項１に記載の印刷方法であって、
   前記工程ｃ４）は、
   ｃ４１） 前記温度波形修正箇所の時点における前記相当量に基づいて、無駄時間を算出する工程と、
   ｃ４２） 前記無駄時間に基づいて、前記制御波形における修正するべき制御波形修正箇所を特定する制御波形修正箇所特定部と、
   ｃ４３） 前記制御波形修正箇所と、前記温度波形とに基づいて、前記制御波形を修正する工程と、
   を含む、印刷方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の印刷方法であって、
   前記工程ｃ１）は、前記基材に印刷するべき印刷パターンを示す印刷パターンデータに基づいて、前記制御波形を生成する工程を含む、印刷方法。
4. 請求項３に記載の印刷方法であって、
   前記工程ｂ２）は、前記印刷パターンデータおよび前記制御波形に基づいて、前記温度波形を予測する工程を含む、印刷方法。
5. 請求項１または請求項２に記載の印刷方法であって、
   ｄ） 前記ヒータを通過したインクの温度に基づいて、フィードバック制御を行う工程、
   をさらに備える、印刷方法。
6. インクを吐出する吐出ヘッドと、
   前記インクを貯蔵可能なインクタンクと、
   前記吐出ヘッドから吐出される前記インクの量に応じた相当量の前記インクを、前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ前記インクを供給するインク供給部と、
   前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ供給される前記インクを加熱するヒータと、
   前記ヒータを通過する前の前記インクの第１温度を検出する第１温度センサと、
   前記ヒータを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記相当量の時間変化に応じて生成される制御波形を取得する制御波形取得部と、
   前記制御波形に基づいて前記ヒータを制御した場合に、前記ヒータを通過した前記インクの温度の時間変化を示す温度波形を取得する温度波形取得部と、
   前記温度波形において、温度が所定の目標温度と異なる温度波形修正箇所を特定する温度波形修正箇所特定部と、
   前記温度波形修正箇所の温度が目標温度となるように、前記制御波形を修正する制御波形修正部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記制御波形修正部によって修正された前記制御波形と、前記第１温度と前記目標温度の差分値とに基づいて、前記ヒータをフィードフォワード制御する、印刷装置。
7. 請求項６に記載の印刷装置であって、
   前記制御部は、
   前記温度波形修正箇所の時点における前記相当量に基づいて、無駄時間を算出する無駄時間算出部と、
   前記無駄時間に基づいて、前記制御波形の修正するべき制御波形修正箇所を特定する制御波形修正箇所定部と、
   をさらに有し、
   前記制御波形修正部は、前記制御波形修正箇所と、前記温度波形とに基づいて、前記制御波形を修正する、印刷装置。

Images