JP5877170B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に、液体の吐出部と貯留部を循環する循環流路を備えるインクジェット記録装置に関する。

近年、印刷業界では、小部数印刷の需要が高まっている。オフセット印刷では、版を作成する必要があるため、小部数印刷を行う際には、時間およびコストの面で問題となっていた。そのため、シングルパス方式のインクジェット記録が好適に用いられている。

しかしながら、シングルパス方式では、吐出しないノズルまたは吐出曲りを起こしたノズルが存在すると、抜けた部分にスジが目立ちやすいという欠点を有している。スジを引き起こす要因として、ヘッド内に気泡が混入している（溶存酸素量の上昇）ことが大きな原因となっている。気泡を除去するため循環路中に脱気モジュールを設けることで、脱気モジュールにより循環中はインク中の溶存酸素量を低レベルに保っている。しかしながら、印字により脱気済のインクが消費されると未脱気のインクがメインタンクより補充され循環中の溶存酸素量が上昇していた。

下記の特許文献１においては、インクタンク内のインクが所定量以下に減少したことを検出すると印刷を中断すること、あるいは、規定枚数制限以上で強制的に印刷中断することで、インク吐出不安定等による不良印刷を回避するインクジェットプリンタが記載されている。

特開平１１−３３４１０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているインクジェットプリンタでは、印刷を中断するのみであり、溶存酸素量の上昇により形成された画像にスジが発生することは検討されていなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、印字中のインク溶存酸素量を低レベルに維持することで、高品質の画像を形成することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、インクを吐出する吐出口が形成された吐出ヘッドと、吐出ヘッドに対して、供給流路および回収流路を介して接続され、供給流路を通して吐出ヘッドに供給、および、回収流路を通して吐出ヘッドから回収するインクが収容されるインクタンクと、供給流路側に設けられたインクを脱気する脱気モジュールと、インクタンクに対して補充流路を介して接続され、補充流路を通してインクタンクに供給するインクが貯留されるメインタンクと、インクタンク内に設けられたインクタンク内のインクを検知する液面センサと、インクの供給および回収を制御する供給制御部と、インクの吐出を制御し画像形成を行う描画制御部と、を備え、供給制御部は、液面センサによりインクタンク内のインク量が、下限値以下を検知したとき、メインタンクからインクタンクに補充流量Ｌ１（ｍＬ／ｓｅｃ）でインクを補充し、インクタンク内のインク量が、上限値になったとき、インクの補充を中断し、吐出ヘッドから吐出されるインクの消費流量をＬ２（ｍｌ／ｓｅｃ）、印刷開始前のインクタンク内のインクの量をＴ（ｍｌ）、インクタンク内の液面センサで検知される下限値のインク量をＴ_０（ｍｌ）、印刷開始前のインクタンク内のインクの量Ｔから液面センサで検知されるまでの使用量をΔＴ（＝Ｔ−Ｔ_０）（ｍｌ）とし、Ｌ１＜Ｌ２の場合、式（１）により印刷制限時間ｎ（ｓｅｃ）を求め、
ｎ≦（ΔＴ／Ｌ２）＋［Ｔ_０／（Ｌ２−Ｌ１）］ ・・・（１）
印刷制限時間ｎ以内に印刷が終了しない場合は、印刷制限時間ｎ以内に印刷を中断し、インクタンクと吐出ヘッドとの間で、インクを循環させることで、インクの脱気を行うインクジェット記録装置を提供する。

本発明によれば、消費流量をＬ２、メインタンクからインクタンクへの補充流量をＬ１とした時、Ｌ１＜Ｌ２の場合、上記式（１）により印刷制限時間を求めている。印刷制限時間を求め、印刷がこの印刷制限時間を越える場合は、印刷を中断し脱気を行っている。印刷制限時間内においては、インクタンク内に脱気済みのインクが貯留されているので、メインタンクから未脱気のインクが補充されてもインクタンク内全体として溶存酸素量を低レベルとすることができるので、形成される画像のスジの発生を抑制することができる。

印刷が印刷制限時間ｎを越える場合は、インクタンク内には、メインタンクからの未脱気のインクが貯留されるため、形成される画像にスジが発生しやすくなる。したがって、本発明においては、この印刷制限時間ｎを越える前に、印刷を中断し、インクの脱気を行っているので、吐出ヘッドから吐出される機能液の溶存酸素量を低レベルに維持した状態で機能液の吐出を行うことができる。したがって、形成される画像のスジを抑制することができる。

本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置は、消費流量Ｌ２は、形成される画像に基づいて決定することが好ましい。

本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置によれば、消費流量Ｌ２を吐出ヘッドからの吐出量により決定することで、印刷前に、印刷制限時間ｎを求めることができる。

本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置は、印刷の中断は、インクの脱気が完了する脱気待ち時間の間行うことが好ましい。

本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置によれば、印刷を中断し、脱気待ち時間を待って印刷を再開しているので、インクタンク内のインクの脱気が完了し、溶存酸素量の低いインクとすることができるので、形成される画像のスジを抑制することができる。

本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置は、脱気待ち時間をＴｄ（ｓｅｃ）、インクタンクから吐出ヘッドを介してインクタンクに循環する循環量をＬ０（ｍｌ／ｓｅｃ）、脱気モジュールの能力をＤｐ（−）、インクタンク、吐出ヘッド、供給流路および回収流路内の全インク量をＶ（ｍｌ）とした時、脱気待ち時間を式（２）により求めることが好ましい。

Ｔｄ＝Ｖ／（Ｄｐ×Ｌ０） ・・・（２）
本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置によれば、式（２）により、脱気待ち時間を求めることができる。

本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置は、画像形成の間に吐出ヘッドのメンテナンスを行うメンテナンス時間を有し、インクタンクへの補充流量Ｌ１、および、インクタンク内のインク量Ｔの少なくともいずれか１つを調整することで、印刷制限時間ｎを、メンテナンス間の画像形成の時間より長くすることが好ましい。

本発明の他の態様に係るインクジェット記録装置によれば、補充流量Ｌ１、初期状態のインクタンク内のインク量Ｔを調整することにより、印刷制限時間ｎを長くすることができる。印刷制限時間ｎを長くすることで、印刷制限時間ｎを、メンテナンス間の画像形成時間の間隔以上とすることで、脱気待ち時間と、吐出ヘッドのメンテナンスを同じ時間にすることができる。したがって、脱気待ち時間と、メンテナンス時間が必要な場合に、トータルの印刷時間を短くすることができる。

本発明のインクジェット記録装置によれば、画像形成開始時に脱気済みのインクおよび補充するインクにより印刷が可能な枚数を求め、印刷が終了しない場合は、印刷の途中で脱気を行うことで、形成された画像にスジの発生のない高品質な画像を形成することができる。

インクジェット記録装置の全体構成図である。 循環型インク供給装置の概略構成を示すブロック図である。 図２に示す循環型インク供給装置を簡略化した概略図である。 従来の印字方法による時間に対する溶存酸素量の変化を示すグラフ図（ａ）、および、形成された画像のスジ本数の変化を示すグラフ図（ｂ）である。 本実施形態の印字方法による時間に対する溶存酸素量の変化を示すグラフ図（ａ）、および、形成された画像のスジ本数の変化を示すグラフ図（ｂ）である。 インクジェット記録装置の制御系のブロック図である。

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説明する。

≪インクジェット記録装置の全体構成≫
まず、本発明の液体吐出装置が適用されるインクジェット記録装置について説明する。図１は本発明に係るインクジェット記録装置の全体構成を示した構成図である。

このインクジェット記録装置１００は、描画部１１６の圧胴（描画ドラム１７０）に保持された記録媒体１２４（便宜上「用紙」と呼ぶ場合がある。）にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成する圧胴直描方式のインクジェット記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体１２４上に処理液（ここでは凝集処理液）を付与し、処理液とインク液を反応させて記録媒体１２４上に画像形成を行う２液反応（凝集）方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。

図示のように、インクジェット記録装置１００は、主として、給紙部１１２、処理液付与部１１４、描画部１１６、乾燥部１１８、定着部１２０、及び排紙部１２２を備えて構成される。

（給紙部）
給紙部１１２は、記録媒体１２４を処理液付与部１１４に供給する機構であり、当該給紙部１１２には、枚葉紙である記録媒体１２４が積層されている。給紙部１１２には、給紙トレイ１５０が設けられ、この給紙トレイ１５０から記録媒体１２４が１枚ずつ処理液付与部１１４に給紙される。

本例のインクジェット記録装置１００では、記録媒体１２４として、紙種や大きさ（用紙サイズ）の異なる複数種類の記録媒体１２４を使用することができる。給紙部１１２において各種の記録媒体をそれぞれ区別して集積する複数の用紙トレイ（不図示）を備え、これら複数の用紙トレイの中から給紙トレイ１５０に送る用紙を自動で切り換える態様も可能であるし、必要に応じてオペレータが用紙トレイを選択し、若しくは交換する態様も可能である。なお、本例では、記録媒体１２４として、枚葉紙（カット紙）を用いるが、連続用紙（ロール紙）から必要なサイズに切断して給紙する構成も可能である。

（処理液付与部）
処理液付与部１１４は、記録媒体１２４の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部１１６で付与されるインク中の色材（本例では顔料）を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。

図１に示すように、処理液付与部１１４は、給紙胴１５２、処理液ドラム１５４、及び塗布装置１５６を備えている。処理液ドラム１５４は、記録媒体１２４を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム１５４は、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１５５を備え、この保持手段１５５の爪と処理液ドラム１５４の周面の間に記録媒体１２４を挟み込むことによって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。処理液ドラム１５４は、その外周面に吸着穴を設けるとともに、吸着穴から吸引を行う吸引手段を接続してもよい。これにより記録媒体１２４を処理液ドラム１５４の周面に密着保持することができる。

処理液ドラム１５４の外側には、その周面に対向して塗布装置１５６が設けられる。塗布装置１５６は、処理液が貯留された塗布皿と、この塗布皿の処理液に一部が浸漬されたアニッロクスローラ（計量ローラ）と、アニッロクスローラと処理液ドラム１５４上の記録媒体１２４に圧接されて計量後の処理液を記録媒体１２４に転移するゴムローラ(塗布ローラ)とで構成される。この塗布装置１５６によれば、処理液を計量しながら記録媒体１２４に塗布することができる。

処理液付与部１１４で処理液が付与された記録媒体１２４は、処理液ドラム１５４から中間搬送部１２６を介して描画部１１６の描画ドラム１７０へ受け渡される。

（描画部）
描画部１１６は、描画ドラム（第２の搬送体）１７０、用紙抑えローラ１７４、及びインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙを備えている。描画ドラム１７０は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７１を備える。描画ドラム１７０に固定された記録媒体１２４は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙからインクが付与される。

インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙはそれぞれ、記録媒体１２４における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）とすることが好ましい。インク吐出面には、画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列が形成されている。各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙは、記録媒体１２４の搬送方向（描画ドラム１７０の回転方向）と直交する方向に延在するように設置される。描画ドラム１７０上に密着保持された記録媒体１２４の記録面に向かって各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部１１４で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する色材（顔料）が凝集され、色材凝集体が形成される。これにより、記録媒体１２４上での色材流れなどが防止され、記録媒体１２４の記録面に画像が形成される。

なお、本例では、ＣＭＹＫ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インクジェットヘッドを追加する構成も可能であり、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

描画部１１６で画像が形成された記録媒体１２４は、描画ドラム１７０から中間搬送部１２８を介して乾燥部１１８の乾燥ドラム１７６へ受け渡される。

（乾燥部）
乾燥部１１８は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図１に示すように、乾燥ドラム１７６、及び溶媒乾燥装置１７８を備えている。

乾燥ドラム１７６は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７７を備え、この保持手段１７７によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。

溶媒乾燥装置１７８は、乾燥ドラム１７６の外周面に対向する位置に配置され、複数のＩＲヒータ１８２と、各ＩＲヒータ１８２の間にそれぞれ配置された温風噴出しノズル１８０とで構成される。

各温風噴出しノズル１８０から記録媒体１２４に向けて吹き付けられる温風の温度と風量、各ＩＲヒータ１８２の温度を適宜調節することにより、様々な乾燥条件を実現することができる。

また、乾燥ドラム１７６の表面温度は５０℃以上に設定されている。記録媒体１２４の裏面から加熱を行うことによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができる。なお、乾燥ドラム１７６の表面温度の上限については、特に限定されるものではないが、乾燥ドラム１７６の表面に付着したインクをクリーニングするなどのメンテナンス作業の安全性（高温による火傷防止）の観点から７５度以下（より好ましくは６０℃以下）に設定されることが好ましい。

乾燥ドラム１７６の外周面に、記録媒体１２４の記録面が外側を向くように（即ち、記録媒体１２４の記録面が凸側となるように湾曲させた状態で）保持し、回転搬送しながら乾燥することで、記録媒体１２４のシワや浮きの発生を防止でき、これらに起因する乾燥ムラを確実に防止することができる。

乾燥部１１８で乾燥処理が行われた記録媒体１２４は、乾燥ドラム１７６から中間搬送部１３０を介して定着部１２０の定着ドラム１８４へ受け渡される。

（定着部）
定着部１２０は、定着ドラム１８４、ハロゲンヒータ１８６、定着ローラ１８８、及びインラインセンサ１９０で構成される。定着ドラム１８４は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１８５を備え、この保持手段１８５によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。

定着ドラム１８４の回転により、記録媒体１２４は記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して、ハロゲンヒータ１８６による予備加熱と、定着ローラ１８８による定着処理と、インラインセンサ１９０による検査が行われる。

ハロゲンヒータ１８６は、所定の温度（例えば、１８０℃）に制御される。これにより、記録媒体１２４の予備加熱が行われる。

定着ローラ１８８は、乾燥させたインクを加熱加圧することによってインク中の自己分散性熱可塑性樹脂微粒子を溶着し、インクを皮膜化させるためのローラ部材であり、記録媒体１２４を加熱加圧するように構成される。具体的には、定着ローラ１８８は、定着ドラム１８４に対して圧接するように配置されており、定着ドラム１８４との間でニップローラを構成するようになっている。これにより、記録媒体１２４は、定着ローラ１８８と定着ドラム１８４との間に挟まれ、所定のニップ圧（例えば、０．１５ＭＰａ）でニップされ、定着処理が行われる。

また、定着ローラ１８８は、熱伝導性の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプを組み込んだ加熱ローラによって構成され、所定の温度（たとえば６０〜８０℃）に制御される。この加熱ローラで記録媒体１２４を加熱することによって、インクに含まれる熱可塑性樹脂微粒子のＴｇ温度（ガラス転移点温度）以上の熱エネルギーが付与され、熱可塑性樹脂微粒子が溶融される。これにより、記録媒体１２４の凹凸に押し込み定着が行われるとともに、画像表面の凹凸がレベリングされ、光沢性が得られる。

なお、図１の実施形態では、定着ローラ１８８を１つだけ設けた構成となっているが、画像層厚みや熱可塑性樹脂微粒子のＴｇ特性に応じて、複数段設けた構成でもよい。

一方、インラインセンサ１９０は、記録媒体１２４に定着された画像について、チェックパターンや水分量、表面温度、光沢度などを計測するための計測手段であり、ＣＣＤラインセンサなどが適用される。

上記の如く構成された定着部１２０によれば、乾燥部１１８で形成された薄層の画像層内の熱可塑性樹脂微粒子が定着ローラ１８８によって加熱加圧されて溶融されるので、記録媒体１２４に固定定着させることができる。また、定着ドラム１８４の表面温度を５０℃以上に設定することで、定着ドラム１８４の外周面に保持された記録媒体１２４を裏面から加熱することによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができるとともに、画像温度の昇温効果によって画像強度を高めることができる。

また、インク中にＵＶ硬化性モノマーを含有させた場合は、乾燥部で水分を充分に揮発させた後に、ＵＶ照射ランプを備えた定着部で、画像にＵＶを照射することで、ＵＶ硬化性モノマーを硬化重合させ、画像強度を向上させることができる。

（排紙部）
図１に示すように、定着部１２０に続いて排紙部１２２が設けられている。排紙部１２２は、排出トレイ１９２を備えており、この排出トレイ１９２と定着部１２０の定着ドラム１８４との間に、これらに対接するように渡し胴１９４、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８が設けられている。記録媒体１２４は、渡し胴１９４により搬送ベルト１９６に送られ、排出トレイ１９２に排出される。

また、図には示されていないが、本例のインクジェット記録装置１００には、上記構成の他、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙにインクを供給するインク貯蔵／装填部、処理液付与部１１４に対して処理液を供給する手段を備えるとともに、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙのクリーニング（ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等）を行うヘッドメンテナンス部や、用紙搬送路上における記録媒体１２４の位置を検出する位置検出センサ、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。

≪インクジェットヘッドの循環系の説明≫
次にインクジェット記録装置の循環系の説明をする。図２は、循環型のインク供給装置の概略を示すブロック図である。

（全体構成）
同図に示すインク供給装置２００は、供給流路２１２と回収流路３１２とを有する。供給流路２１２には供給サブタンク２１８が設けられるとともに、回収流路３１２には回収サブタンク３１８が設けられている。供給サブタンク２１８は、供給ポンプ２２０及び所定のインク流路を介してインクタンク２５２と連通され、回収サブタンク３１８は回収ポンプ３２０及び所定のインク流路を介してインクタンク２５２と連通される。

図２に示すヘッド２５０は、ｎ個のヘッドモジュール２５１‐１，２５１‐２，…，２５１‐ｎがつなぎ合わせられた構造を有するヘッドであり、ヘッドモジュール２５１のそれぞれが供給バルブ２１４‐１，２１４‐２，…，２１４‐ｎを介して供給流路２１２と連通されるとともに、回収バルブ３１４‐１，３１４‐２，…，３１４‐ｎを介して回収流路３１２と連通される。

供給側マニホールド２５４及び回収側マニホールド３５４は、供給流路２１２及び回収流路３１２とヘッド２５０との間に設けられるインクの一時貯留部である。供給側マニホールド２５４と回収側マニホールド３５４とは、第１のバイパス流路３９０，第２のバイパス流路３９２により連通され、バイパス流路３９０，３９２はそれぞれ、第１のバイパス流路バルブ３９４，第２のバイパス流路バルブ３９６が設けられている。

供給ポンプ２２０及び回収ポンプ３２０はチューブポンプが適用される。供給ポンプ２２０は、インクタンク（バッファタンク）２５２からヘッド２５０へインクを供給する供給流路２１２の圧力（送液量）を制御し、回収ポンプ３２０はヘッド２５０からインクタンク２５２へインクを回収する（循環させる）回収流路３１２の圧力（送液量）を制御する。供給ポンプ２２０と回収ポンプ３２０は同一の性能（容量）を有するポンプを適用することができる。

供給ポンプ２２０及び回収ポンプ３２０は、ヘッド２５０が動作を停止している期間（すなわち、インクが安定して流れている期間）は、一方向にのみ回転し、ヘッド２５０が吐出動作をしている期間に内部圧力が減少すると、供給ポンプ２２０は回転速度を増加させるとともに、回収ポンプ３２０は逆転してヘッド２５０の内部圧力を上昇させる。

供給サブタンク２１８は、可撓性を有する弾性膜によって液室と気室に区画される構造を有する。液室へインクが流入すると、流入したインクの体積に応じて弾性膜が気室側へ変形する。一方、液室から流出するインクの体積は変動しないので、供給流路２１２に圧力変動が生じたとしても、供給サブタンク２１８の作用によって当該圧力変動が抑制される。すなわち、供給サブタンク２１８は、ヘッド２５０の内圧変動や、供給ポンプ２２０の動作による脈流による供給流路２１２の内部圧力の変動を抑制する圧力調整機能を有している。また、液室は、ドレイン流路２２８及びドレインバルブ２３０を介してインクタンク２５２と連通している。なお、回収サブタンク３１８も、供給サブタンク２１８と同様の構成である。

図２に示すインク供給装置２００は、インクタンク２５２と供給ポンプ２２０との間に脱気モジュール３６０及びインクの逆流を防止するための一方向弁３６２が設けられるとともに、供給ポンプ２２０と供給サブタンク２１８の間には、フィルタ３６４及び熱交換器（冷却加熱装置）３６６が設けられている。インクタンク２５２から送り出されたインクは脱気モジュール３６０によって脱気処理が施され、フィルタ３６４によって気泡や異物が除去され、熱交換器３６６による温度調整処理が施された後に供給サブタンク２１８へ送られる。

また、脱気モジュール３６０と回収ポンプ３２０との間には、インクの逆流防止のための一方向弁３７０が設けられるとともに、フィルタ３７２が設けられ、インクタンク２５２から回収サブタンク３１８へインクが送られる場合にも、所定の脱気処理及びフィルタ処理が施される。

さらに、インク供給装置２００は、安全弁（リリーフバルブ）３７４，３７６が設けられており、供給ポンプ２２０及び回収ポンプ３２０に異常が発生して供給流路２１２及び回収流路３１２の内部圧力が所定値よりも上昇した場合には、安全弁３７４，３７６が動作して供給流路２１２及び回収流路３１２の内部圧力を降下させる。また、供給ポンプ２２０及び回収ポンプ３２０を逆転動作させたときにインクの逆流を防止するための一方向弁３７８、３８０が設けられている。

図２に示すメインタンク２５６は、インクタンク２５２へ供給されるインクが貯留されている。インクタンク２５２内のインク量が減少すると、補充ポンプ３８２を動作させてメインタンク２５６内のインクがインクタンク２５２へ送られる。メインタンク２５６は、内部にフィルタ３８４が設けられている。インクタンク２５２内には、液面センサ（不図示）が設けられており、インクタンク２５２内のインクが液面センサを下回るとメインタンク２５６からインクタンク２５２へインクが供給される。

（循環の説明）
かかる構成を有するインク供給装置２００は、供給ポンプ２２０と回収ポンプ３２０とを動作させて、供給側マニホールド２５４と回収側マニホールド３５４との間に差圧を設けてインクを循環させる。例えば、供給バルブ２１４及び回収バルブ３１４を開いた状態で、供給ポンプ２２０を正転動作させて供給側マニホールド２５４に負圧を発生させ、一方、回収ポンプ３２０を逆転動作させて回収側マニホールド３５４に供給側より低い負圧を発生させると、供給側マニホールド２５４からヘッド２５０を介して回収側マニホールド３５４へインクを流し、さらに回収流路３１２、回収サブタンク３１８等を介してインクを循環させることができる。

インクを循環させるときは、第２のバイパス流路３９２に設けられた第２のバイパス流路バルブ３９６を開き、供給側マニホールド２５４と回収側マニホールド３５４とを第２のバイパス流路３９２を介して連通させるとよい。なお、バイパス流路３９０，３９２が加圧時における圧力損失が発生しない直径を有するものであれば、いずれか一方を備えていればよい。

≪画像形成時のインク供給制御の説明≫
＜第１実施形態＞
次に画像形成時のインク供給制御の説明をする。図３は、図２に示すインクの循環流路を簡略化して示す概略図である。上述したように、本実施形態においては、インクタンク２５２からヘッド２５０にインクを供給し、吐出されなかったインクを回収し、インクタンク２５２に戻している。また、吐出により減ったインクをメインタンク２５６から補充している。

画像形成に使用されるインクは、インク中の溶存酸素量を低レベルに維持されたインクを使用することが好ましい。溶存酸素量を低レベルに維持したインクを使用することで、形成される画像のスジを抑制し、高品質な画像を形成することができる。

画像形成前の初期状態においては、インクタンク２５２内に充填されているインクは、供給流路２１２を通過し、脱気モジュール３６０、供給側マニホールド２５４、バイパス流路３９０，３９２、回収側マニホールド３５４を通り、回収流路３１２からインクタンク２５２に戻すことで、インク中の脱気が行われている。すなわち、インク中の溶存酸素量を低レベル、１５％程度に維持されている。

初期状態（印字開始前）において、インクタンク２５２内には、インクタンク容量余裕分Ｔ（ｍｌ）貯留されている。印字が開始すると、インクタンク２５２からヘッド２５０にインクが供給され、ヘッド２５０でインクが吐出される。印字が進み、インクタンク２５２内のインクが消費され、インクタンク２５２内のインク量がインクタンク２５２内の下限値Ｔ_０を下回ると（ΔＴ消費されると）、インクタンク２５２内にメインタンク２５６から一定の流量でインクの補充が行われる。インクの供給が行われるインクタンク２５２内のインク量Ｔ_０の検知は液面センサにより行うことができる。

この時のメインタンク２５６からインクタンク２５２へのインクの補充流量をＬ１（ｍｌ／ｓｅｃ）、印字にともなう消費流量の平均をＬ２（ｍｌ／ｓｅｃ）としたとき、Ｌ１＞Ｌ２の場合は、インクタンク２５２内のインクの消費量より、メインタンク２５６からインクタンク２５２への補充流量の方が大きいため、インクタンク２５２内のインク量が増加し、インクタンク２５２内の上限値Ｔ_ｍａｘでメインタンク２５６からのインクの補充が停止する。インクをヘッド２５０から吐出させるために、インクの供給、回収を行う際、脱気モジュール３６０で脱気が行われ、また、インクタンク２５２内には脱気されたインクが貯留されているため、溶存酸素量の低いインクで印字を行うことができる。

次にＬ１＜Ｌ２の場合について説明する。この場合、インクの消費量よりメインタンク２５６からインクタンク２５２への補充流量が少ないため、インクタンク２５２内のインクがメインタンク２５６からインクの供給を開始したＴ_０から徐々に減っていく。したがって、インクタンク２５２内のインクは、メインタンク２５６から補充されたインクの量が多くなるため、徐々に溶存酸素量の高いインクとなる。このような溶存酸素量の高いインクで印字を行うと、スジの発生した画像となるため、本実施形態においては、印刷制限時間ｎを設け、印字が、この印刷制限時間ｎを越える場合は、印字を中断し、インクタンク２５２内のインクの脱気を行うことで、インクタンク２５２内のインクの溶存酸素量を低レベルに抑える。

印刷制限時間ｎは、次の式により求める。

ｎ≦（ΔＴ／Ｌ２）＋［Ｔ_０／（Ｌ２−Ｌ１）］ ・・・（１）
なお、消費流量Ｌ２は、画像形成時間内の平均消費流量であり、形成される画像に基づいて画像形成前に求めることができる。また、メインタンク２５６からの補充流量Ｌ１は、インクタンク２５２内に設けられた液面センサにより、インクタンク２５２内のインク量が下限値Ｔ_０を下回った場合にメインタンク２５６から供給される一定の量である。

式（１）において、（ΔＴ／Ｌ２）は、メインタンク２５６からインクタンク２５２に、インクの補充が開始される前の印刷時間を示す。［Ｔ_０／（Ｌ２−Ｌ１）］は、メインタンク２５６からインクタンク２５２に補充が開始されてからのＴ_０が消費されるまでの印刷時間を示す。すなわち、式（１）は、印刷開始前の初期状態におけるインクタンク２５２内のインクが消費される時間を示す。吐出されるインク内に、少なくとも、初期状態の十分脱気されたインクを含むことで、インクタンク内のインクの脱気度を所定の範囲（好ましくは１５%以下、より好ましくは９％以下）とすることができ、スジの発生の少ない画像を形成することができる。また、式（１）を満たす印刷制限時間ｎを設けることで、初期状態において、インクタンク２５２内のインクが存在する状態で印字を中断することができる。したがって、溶存酸素量を低レベルに維持した状態で印字を中断することができるので、形成される画像のスジの発生を抑制した高品質の画像を形成することができる。

また、式（１）においては、初期状態のインクタンク２５２内のインクがなくなる時間を印刷制限時間ｎとしているが、初期のインクが所定量残っている状態で印字を中断することが好ましい。印字を中断する時のインクタンク２５２内のインクの量は、インクタンク２５２内の容量の２０％とすることが好ましく、より好ましくは３０％である。

式（１）により求めた印刷制限時間ｎを越える場合は、印字の途中で脱気を行う。脱気を行う際の脱気待ち時間は、脱気が完了する時間以上に設定する。脱気待ち時間は以下の式（２）により求めることができる。循環量Ｌ０（ｍｌ／ｓｅｃ）、脱気モジュール能力Ｄｐ（−）、インクタンク２５２、ヘッド２５０、供給流路２１２および回収流路３１２内の全インク量Ｖ（ｍｌ）とすると
Ｔｄ＝Ｖ／（ＤｐＬ０） ・・・（２）
である。

脱気待ち時間を式（２）とすることにより、インクタンク２５２内のインクの脱気を行うことができる。脱気は脱気モジュール３６０を通すことで行い、インクタンク２５２内のインクをヘッド２５０とで循環させることで行う。インクの循環は、２回循環させることで、脱気をほぼ終了させることができ、例えば、３分程度で終了させることができる。

＜第２実施形態＞
次に第２実施形態にかかる画像形成時のインク供給制御について説明する。メインタンク２５６からインクタンク２５２への補充流量Ｌ１、および、インクタンク容量余裕分Ｔの量を大きくすることで、印刷制限時間ｎを長くすることができる。印刷制限時間ｎの時間を長くすることにより、脱気待ち時間を印刷Ｊｏｂ間のメンテナンスと同じ時間とすることができる。脱気待ち時間を印刷Ｊｏｂ間のメンテナンスと同じ時間とすることにより、印刷のトータル時間を減らすことができる。

また、印刷制限時間ｎは、液面センサの位置、すなわち、Ｔ_０の量を変更することで、変更することもできる。液面センサの位置を高く設定することにより、印字開始後、早い段階でメインタンクからのインクの補充を行うことができるので、印刷制限時間ｎを長くすることができる。

＜実施例＞
図４、５は、本実施形態および従来の溶存酸素量の変化とスジ本数の関係を示す図である。図４（ａ）が従来の印字による溶存酸素量の変化を示すグラフであり、図４（ｂ）は図４（ａ）に対するスジ本数の変化である。また、図５（ａ）は本実施形態における印字による溶存酸素量の変化、図５（ｂ）は図５（ａ）に対するスジ本数の変化である。

図４に示すように、従来は、印字を続けていくと、溶存酸素量が上昇していた。溶存酸素量の上昇にともない、印字された画像のスジ本数が増加していくことが確認できる。図４より、溶存酸素量が２０％以上において、スジ本数も増大していることが確認できる。

これに対し、本発明においては、メインタンク２５６から供給された溶存酸素量の高いインクが、画像形成に使用されることが無いように、印刷制限時間ｎを上限に印字を中断し、脱気を行っている。したがって、図５（ａ）に示すように、溶存酸素量の上昇を抑制することができる。溶存酸素量の上昇を抑制することで、図５（ｂ）に示すように、形成された画像のスジ本数が減っており、高品質な画像を形成できることが確認できる。

≪制御系≫
図６は、本実施の形態のインクジェット記録装置１００の制御系の概略構成を示すブロック図である。

同図に示すように、インクジェット記録装置１００は、システムコントローラ４００、通信部４０２、画像メモリ４０４、搬送制御部４１０、給紙制御部４１２、処理液付与制御部４１４、描画制御部４１６、乾燥制御部４１８、定着制御部４２０、排紙制御部４２２、操作部４３０、表示部４３２等が備えられる。

システムコントローラ４００は、インクジェット記録装置１００の各部を統括制御する制御手段として機能するとともに、各種演算処理を行う演算手段として機能する。このシステムコントローラ４００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、所定の制御プログラムに従って動作する。ＲＯＭには、このシステムコントローラ４００が、実行する制御プログラム、及び、制御に必要な各種データが格納される。

通信部４０２は、所要の通信インターフェースを備え、その通信インターフェースと接続されたホストコンピュータとの間でデータの送受信を行う。

画像メモリ４０４は、画像データを含む各種データの一時記憶手段として機能し、システムコントローラ４００を通じてデータの読み書きが行われる。通信部４０２を介してホストコンピュータから取り込まれた画像データは、この画像メモリ４０４に格納される。

搬送制御部４１０は、インクジェット記録装置１００における記録媒体の搬送系を制御する。すなわち、処理液付与部１１４における給紙胴１５２、処理液ドラム１５４、描画部１１６における描画ドラム１７０、乾燥部１１８における乾燥ドラム１７６、定着部１２０におる定着ドラム１８４の駆動、中間搬送部１２６、１２８、１３０の駆動を制御する。

搬送制御部４１０は、システムコントローラ４００からの指令に応じて、搬送系を制御し、給紙部１１２から排紙部１２２まで滞りなく記録媒体１２４が搬送されるように制御する。

給紙制御部４１２は、システムコントローラ４００からの指令に応じて給紙部１１２を制御し、記録媒体１２４が、重なることなく１枚ずつ順に給紙されるように制御する。

処理液付与制御部４１４は、システムコントローラ４００からの指令に応じて処理液付与部１１４を制御する。具体的には、処理液ドラム（圧道）１５４によって搬送される記録媒体に処理液が塗布されるように、塗布装置１５６の駆動を制御する。

描画制御部４１６は、システムコントローラ４００からの指令に応じて描画部１１６を制御する。具体的には、描画ドラム１７０によって搬送される記録媒体に所定の画像が記録されるように、インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの駆動を制御する。また、印刷制限時間ｎの経過前に印字の中断を行う。

供給制御部４２４は、供給ポンプ２２０、回収ポンプ３２０の駆動を制御し、インクタンク２５２からインクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙ（２５０）へのインクの供給、インクタンク２５２へインクの回収を行う。また、インクタンク２５２内のインクの脱気を行う際に、供給流路２１２、回収流路３１２を通りインクの循環を行う。

また、インクタンク２５２内に設けられた液面センサ２５８に基づいて、補充ポンプ３８２の制御を行う。インクタンク２５２内のインクの液面が設定された下限値以下になると補充ポンプ３８２を駆動させ、メインタンク２５６からインクの補充を行う。また、インクタンク２５２内のインクの液面が設定された上限値になると、補充ポンプ３８２の駆動を停止し、インクの補充を中断する。

乾燥制御部４１８は、システムコントローラ４００からの指令に応じて乾燥部１１８を制御する。具体的には、乾燥ドラム１７６によって搬送される記録媒体１２４に、ＩＲヒータ１８２、温風噴出しノズル１８０により乾燥が行われるように溶媒乾燥装置１７８の駆動を制御する。

定着制御部４２０は、システムコントローラ４００からの指令に応じて定着部１２０を制御する。具体的には、定着ドラム１８４によって搬送される記録媒体に加熱加圧が行われるように、ハロゲンヒータ１８６、定着ローラ１８８の駆動を制御する。また、定着された画像が読み取られるように、インラインセンサ１９０の動作を制御する。

排紙制御部４２２は、システムコントローラ４００からの指令に応じて排紙部１２２を制御する。具体的には、渡し胴１９４、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８などの駆動を制御して、排出トレイ１９２に記録媒体１２４がスタックされるように制御する。

操作部４３０は、所要の操作手段（たとえば、操作ボタンやキーボード、タッチパネル等）を備え、その操作手段から入力された操作情報をシステムコントローラ４００に出力する。システムコントローラ４００は、この操作部４３０から入力された操作情報に応じて各種処理を実行する。

表示部４３２は、所要の表示装置（たとえば、ＬＣＤパネル等）を備え、システムコントローラ４００からの指令に応じて所要の情報を表示装置に表示させる。

上記のように、記録媒体１２４に記録する画像データは、ホストコンピュータから通信部４０２を介してインクジェット記録装置１００に取り込まれる。取り込まれた画像データは、画像メモリ４０４に格納される。

システムコントローラ４００は、この画像メモリ４０４に格納された画像データに所要の信号処理を施してドットデータを生成する。そして、生成したドットデータに従って描画部１１６の各インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの駆動を制御し、その画像データが表す画像を用紙に記録する。

ドットデータは、一般に画像データに対して色変換処理、ハーフトーン処理を行って生成される。色変換処理は、ｓＲＧＢなどで表現された画像データ（たとえば、ＲＧＢ８ビットの画像データ）をインクジェット記録装置１００で使用するインクの各色のインク量データに変換する処理である（本例では、Ｍ、Ｋ、Ｃ、Ｙの各色のインク量データに変換する。）。ハーフトーン処理は、色変換処理により生成された各色のインク量データに対して誤差拡散等の処理で各色のドットデータに変換する処理である。

システムコントローラ４００は、画像データに対して色変換処理、ハーフトーン処理を行って各色のドットデータを生成する。そして、生成した各色のドットデータに従って、対応するインクジェットヘッドの駆動を制御することにより、画像データが表す画像を用紙に記録する。

１００…インクジェット記録装置、１１２…給紙部、１１４…処理液付与部、１１６…描画部、１１８…乾燥部、１２０…定着部、１２２…排紙部、１２４…記録媒体、２００…インク供給装置、２１２…供給流路、２２０…供給ポンプ、２５０…ヘッド、２５２…インクタンク、２５６…メインタンク、３１２…回収流路、３２０…回収ポンプ、３２８…補充ポンプ、３６０…脱気モジュール、３８２…補充ポンプ、４００…システムコントローラ

Claims (5)

1. インクを吐出する吐出口が形成された吐出ヘッドと、
   前記吐出ヘッドに対して、供給流路および回収流路を介して接続され、前記供給流路を通して前記吐出ヘッドに供給、および、前記回収流路を通して前記吐出ヘッドから回収する前記インクが収容されるインクタンクと、
   前記供給流路側に設けられた前記インクを脱気する脱気モジュールと、
   前記インクタンクに対して補充流路を介して接続され、前記補充流路を通して前記インクタンクに供給する前記インクが貯留されるメインタンクと、
   前記インクタンク内に設けられた前記インクタンク内のインクを検知する液面センサと、
   前記インクの供給および回収を制御する供給制御部と、
   前記インクの吐出を制御し画像形成を行う描画制御部と、を備え、
   前記供給制御部は、前記液面センサにより前記インクタンク内のインク量が、下限値以下を検知したとき、前記メインタンクから前記インクタンクに補充流量Ｌ１（ｍＬ／ｓｅｃ）で前記インクを補充し、前記インクタンク内のインク量が、上限値になったとき、前記インクの補充を中断し、
   前記吐出ヘッドから吐出される前記インクの消費流量をＬ２（ｍｌ／ｓｅｃ）、印刷開始前の前記インクタンク内の前記インクの量をＴ（ｍｌ）、前記インクタンク内の前記液面センサで検知される下限値のインク量をＴ_０（ｍｌ）、前記印刷開始前の前記インクタンク内の前記インクの量Ｔから前記液面センサで検知されるまでの使用量をΔＴ（＝Ｔ−Ｔ_０）（ｍｌ）とし、Ｌ１＜Ｌ２の場合、式（１）により印刷制限時間ｎ（ｓｅｃ）を求め、
   ｎ≦（ΔＴ／Ｌ２）＋［Ｔ_０／（Ｌ２−Ｌ１）］ ・・・（１）
   前記印刷制限時間ｎ以内に印刷が終了しない場合は、前記印刷制限時間ｎ以内に印刷を中断し、前記インクタンクと前記吐出ヘッドとの間で、前記インクを循環させることで、前記インクの脱気を行うインクジェット記録装置。
2. 前記消費流量Ｌ２は、形成される画像に基づいて決定する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記印刷の中断は、前記インクの脱気が完了する脱気待ち時間の間行う請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記脱気待ち時間をＴｄ（ｓｅｃ）、前記インクタンクから前記吐出ヘッドを介して前記インクタンクに循環する循環量をＬ０（ｍｌ／ｓｅｃ）、前記脱気モジュールの能力をＤｐ（−）、前記インクタンク、前記吐出ヘッド、前記供給流路および前記回収流路内の全インク量をＶ（ｍｌ）とした時、前記脱気待ち時間を式（２）により求める請求項３に記載のインクジェット記録装置。
   Ｔｄ＝Ｖ／（Ｄｐ×Ｌ０） ・・・（２）
5. 前記画像形成の間に前記吐出ヘッドのメンテナンスを行うメンテナンス時間を有し、
   前記インクタンクへの補充流量Ｌ１、および、前記インクタンク内のインク量Ｔの少なくともいずれか１つを調整することで、前記印刷制限時間ｎを、前記メンテナンス間の前記画像形成の時間より長くする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

Images