JP2005342960A - インク供給装置、記録装置、インク供給方法、および記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクの供給圧を積極的に制御することによって、記録ヘッド内の負圧の変動を小さく抑えること。
【解決手段】 インクタンク４０と記録ヘッド８１１との間のインク供給路中にポンプ３６とバルブ３５を備え、それらのポンプ３６とバルブ３５の作動させることによって、インクの供給圧を積極的に制御する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、負圧を付与したインクを記録ヘッドに供給するインク供給装置とインク供給方法、および、その記録ヘッドを用いて画像を記録する記録装置と記録方法に関するものである。

記録媒体に対して記録ヘッドからインクを吐出し、画像を形成するインクジェット記録装置は、複数のノズルを高密度に配置した小型な記録ヘッドを用いて高精細な画像を形成することができると共に、複数の記録ヘッドを配置し、各記録ヘッドに対して異なる複数色のインクを供給することで比較的安価かつ小型な構成にてカラー化を実現できるなどの多くの利点を有するものとして知られている。このため、インクジェット記録装置は、業務用、家庭用を問わず、プリンタ、ファクシミリおよび複写機など、様々な画像出力装置に用いられている。

このようなインクジェット記録装置においては、記録ヘッドのインク吐出動作を安定化させるために、記録ヘッド内のインクを一定の負圧に維持することが重要である。そのため一般には、記録ヘッドにインクを供給するインク供給系中に負圧発生手段を備え、その負圧発生手段によって負圧を付与したインクを記録ヘッドに供給している。

従来、このような負圧発生手段として、インクタンク内に収容したスポンジ状のインク吸収体の毛管作用を利用して負圧を発生する構成がある（例えば特許文献１）。また、インクタンク内を負圧に維持するように、インクタンクの少なくとも１部を形成する可撓性部材をインクタンク外方に付勢するばねなどの付勢手段を備えた構成などが採用されている（例えば特許文献２）。また、記録ヘッドよりも下方の位置にインクタンクを備えて、水頭差を利用してインクに負圧を付与する構成もある（例えば特許文献３）。

このような負圧発生手段によって一定の負圧が付与されたインクは、インクの吐出に伴って上昇する記録ヘッド内の負圧との差圧により、記録ヘッド内に引き込まれるようにして供給される。この結果、記録ヘッド内が一定の負圧に維持されることになる。

特開平０７−０６８７７６号公報 特開２００１−３１５３５０号公報 特開平０６-１８３０１８号公報

しかし、上記のような負圧発生手段を備えたインク供給系は、インクの吐出に伴って上昇する記録ヘッド内の負圧に起因する圧力差を利用して、インクをインクタンクから記録ヘッド内に引き込むように供給しているため、例えば、記録ヘッドにおける単位時間当たりのインク消費量が急増したときにインクの供給が追いつかず、記録ヘッド内の負圧が上昇傾向となるおそれがある。また、記録ヘッドにおける単位時間当たりのインク消費量が急減したときには、インクの慣性によって記録ヘッド内の負圧が下降傾向となるおそれがある。記録ヘッド内の負圧が変動した場合には、記録ヘッドのインク吐出動作が不安定となって、画像の記録品位の低下を招くおそれがある。特に、大判の記録媒体に画像を高速記録するような産業用の記録装置においては、瞬時的なインク消費量変化の幅が大きいために記録ヘッド内の負圧が変動しやすく、高い記録品位の要求に応えるためにも記録ヘッド内の負圧の変動を小さく抑えることが重要となる。

本発明の目的は、インクの供給圧を積極的に制御することによって、記録ヘッド内の負圧の変動を小さく抑えることができるインク供給装置、記録装置、インク供給方法、および記録方法を提供することにある。

本発明のインク供給装置は、インクタンク内に収容されるインクに負圧を付与してから、その負圧を付与したインクを記録ヘッドに供給するインク供給装置であって、前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間のインク供給路中に備えられて、前記インク流路内のインクを少なくとも一方向に圧送可能なポンプと、前記インク供給路中に備えられて、該インク供給路の開度を調整可能なバルブと、前記記録ヘッド内のインクの負圧を所定の範囲に維持するように、前記記録ヘッド内のインクの圧力に応じて前記ポンプと前記バルブを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の記録装置は、インクが供給される記録ヘッドを用いて画像を記録する記録装置において、前記記録ヘッドにインクを供給するために、上記のインク供給装置を備えることを特徴とする。

本発明のインク供給方法は、インクタンク内に収容されるインクに負圧を付与してから、その負圧を付与したインクを記録ヘッドに供給するインク供給方法であって、前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間のインク供給路中に備えられて、前記インク流路内のインクを少なくとも一方向に圧送可能なポンプと、前記インク供給路中に備えられて、該インク供給路の開度を調整可能なバルブと、を用い、前記記録ヘッドを用いての記録動作時に、前記記録ヘッド内のインクの負圧を所定の範囲に維持するように、前記記録ヘッド内のインクの圧力に応じて前記ポンプと前記バルブを制御することを特徴とする。

本発明の記録方法は、前記記録ヘッドを用いて画像を記録する際に、インクタンク内に収容されるインクに負圧を付与してから、その負圧を付与したインクを前記記録ヘッドに供給する記録方法であって、前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間のインク供給路中に備えられて、前記インク流路内のインクを少なくとも一方向に圧送可能なポンプと、前記インク供給路中に備えられて、該インク供給路の開度を調整可能なバルブと、を用い、前記記録ヘッドを用いての記録動作時に、前記記録ヘッド内のインクの負圧を所定の範囲に維持するように、前記記録ヘッド内のインクの圧力に応じて前記ポンプと前記バルブを制御することを特徴とする。

本発明によれば、インクタンクと記録ヘッドとの間のインク供給路中に備えたポンプとバルブを用いて、インクの供給圧を積極的に制御することによって、記録ヘッド内の負圧の変動を小さく抑えることができ、この結果、記録ヘッドを用いての記録動作を安定化させて、高品位の画像を記録することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、図１および図２のような画像形成システムに組み込まれる装置としての適用例である。

（画像形成システムの概要）
図１および図２は、それぞれ、画像形成システムの概要を示すブロック図および模式的斜視図である。本例のプリンタ複合システムは、概して、情報処理装置１００および画像形成装置２００からなり、画像形成装置２００は、媒体搬送装置１１７およびプリンタ複合システム４００を具え、プリンタ複合システムは、独立した複数のエンジンであるプリンタユニット（以下、「印刷装置」または「記録装置」とも言う）１１６−１〜１１６−５を有する。

ここで、情報処理装置１００は形成すべき画像データの供給源であり、１枚の画像を領域分割し、プリンタ複合システム４００を構成する複数のプリンタユニット１１６−１〜１１６−５のそれぞれに分割画像データを供給する。媒体搬送装置１１７は、プリンタユニット１１６−１〜１１６−５の配列によって記録可能な範囲に対応した幅方向のサイズを有する記録媒体２０６を搬送する。また、その記録媒体２０６の端部（紙端）を検出して、各プリンタユニット１１６−１〜１１６−５の記録開始位置を規定するための信号を出力する。

プリンタ複合システム４００は、記録媒体２０６上の記録領域を分割して記録を行うべく配列された複数（本例では５台）のプリンタユニット１１６−１〜１１６−５を有する。各プリンタユニットは、情報処理装置１００から供給された分割画像データに基づき、媒体搬送装置１１７により規定されるタイミングにて、担当する記録領域に対し、それぞれ独立して印刷動作（記録動作）を実行する。各プリンタユニットには、記録媒体２０６に対してフルカラー記録を行うべく、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）の三原色にブラック（Ｋ）のインクをそれぞれ吐出するための記録ヘッドが搭載され、各記録ヘッドに対しては、インク供給源であるインクタンク２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃおよび２０３Ｋからそれぞれの色のインクが供給される。

図１において、ＣＰＵ１０１は、情報処理装置１００全般のシステム制御を掌る中央演算処理装置である。情報処理装置１００において、ＣＰＵ１０１は、オペレーティングシステム（ＯＳ；Operating System）の制御の下、画像データの生成や編集を行うためのアプリケーションプログラム、本実施形態に関わる画像分割プログラム、複数のプリンタユニット１１６−１〜１１６−５の制御プログラム（プリンタドライバ）、および媒体搬送装置１１７の制御プログラム（図５にて後述）等が規定する処理を実行する。

ＣＰＵ１０１のシステムバスは階層的なバス構成を有し、例えば、ホスト／ＰＣＩブリッジ１０２を介してローカルバスとしての例えばＰＣＩバスに接続され、さらにＰＣＩ／ＩＳＡブリッジ１０５を介してＩＳＡバスと接続されて、各バス上の機器と接続される。

メインメモリ１０３は、ＯＳ、アプリケーションプログラムおよび上記制御プログラムの一時的記憶領域が設けられるＲＡＭ（Random Access Memory）であり、さらに各プログラム実行のための作業用メモリ領域としても用いられる。これらのプログラムは、例えばハードディスクドライブＨＤＤ１０４から読み出されてロードされるものである。なお、システムバスにはキャッシュメモリ１２０と呼ぶＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）を使用した高速のメモリをもち、メインＣＰＵ１０１が常時アクセスするようなコードおよびデータはここに保存される。

ＲＯＭ（Read Only Memory）１１２は、入出力回路（図示せず）を介して接続されるキーボード１１４、マウス１１５、ＣＤＤ１１１およびＦＤＤ１１０等の入出力機器を制御するプログラム（ＢＩＯＳ；Basic Input Output System）、システムのパワーＯＮ時の初期化プログラム、および自己診断プログラム等を格納する。ＥＥＰＲＯＭ（Electronic Erasable ＲＯＭ）１１３は、恒久的に利用する各種のパラメータを記憶させるための不揮発性のメモリである。

ビデオコントローラ１０６はＶＲＡＭ（Video ＲＡＭ）１０７に書き込まれたＲＧＢの表示データを連続的且つ循環的に読み出し、ＣＲＴ，ＬＣＤ，ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等のディスプレイ１０８に画面リフレッシュ信号として継続的に転送する。

プリンタユニット１１６−１〜１１６−５との通信インタフェース１０９はＰＣＩバスに接続されており、使用可能なインタフェースとしては、例えばＩＥＥＥ１２８４の標準に準拠した双方向セントロニクスインターフェース，ＵＳＢ（Universal Serial Bus），ハブ接続等がある。図１では、通信インタフェース１０９を介してハブ１４０が接続され、さらにこのハブ１４０がプリンタユニット１１６−１〜１１６−５および媒体搬送装置１１７のそれぞれに接続された構成が示されている。また、本実施形態では有線タイプの通信インタフェース１０９を使用しているが、無線ＬＡＮ等の通信インタフェースが用いられるものでもよい。

印刷プログラム(プリンタドライバ) は、情報処理装置１００に接続されている複数の印刷装置１１６−１〜１１６−５の台数（すなわち１ページの画像を分割する分割数に対応）を設定する手段と、印刷装置１１６−１〜１１６−５のそれぞれが印刷を担当する領域（分割幅）を設定する手段（図４にて後述）と、各印刷装置が１ページ内のどの部分の画像を分担するかを示す印刷担当部の関連付け設定手段（図３参照）とを有している。そして、これらの各種設定手段によって設定された内容に基づいて１ページの画像を分割し、各々の印刷装置１１６−１〜１１６−５へ画像データを転送し、印刷を行わせる。

前述した通り、印刷プログラムは、複数の印刷装置１１６−１〜１１６−５に対して印刷データの生成および印刷データの転送処理を行うので、プログラム自身、または印刷プログラム内の印刷データ生成処理および印刷データ転送処理を並列（マルチプロセス、マルチスレッド）に動作させ、高速に処理できる。

再び図２を参照するに、情報処理装置１００と複数の印刷装置１１６−１〜１１６−５および搬送装置１１７とはハブ１４０を介して接続され、印刷データ、動作開始および終了コマンド等の転送を行う。また、印刷装置１１６−１〜１１６−５の各々（以下、特定しない場合は符号１１６で参照する)と搬送装置１１７との間も信号接続され、記録媒体２０６の先端検出ないし印刷先頭位置の設定や、媒体搬送速度と各印刷装置における印刷動作（インク吐出動作）とを同期させるための信号を授受する。

各印刷装置１１６には、例えば記録媒体２０６に対して連続的なフルカラー記録を行うべく、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）のインクをそれぞれ吐出するための記録ヘッド８１１Ｙ、８１１Ｍ、８１１Ｃおよび８１１Ｋの４本の記録ヘッド（以下、特定しない場合は符号８１１で参照する）が搭載されている。媒体搬送方向における各色インク用記録ヘッドの並び順は各印刷装置間で等しく、従って色の重なり順も等しい。各記録ヘッドのインク吐出口は、記録媒体の幅方向（媒体搬送方向に直交する方向）に６００ｄｐｉ（ドット／インチ；参考値）の密度で４インチ（参考値。約１００ｍｍ）にわたって配列され、従って全体として約５００ｍｍの最大記録幅を満たすものである。

各印刷装置１１６における記録ヘッド８１１Ｙ、８１１Ｍ、８１１Ｃおよび８１１Ｋに対しては、インク供給源であるインクタンク２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃおよび２０３Ｋから専用のチューブ２０４を介してそれぞれの色のインクが供給される。

（印刷装置の制御系）
図３は、各印刷装置１１６における制御系の構成例を示す。
図において８００は、図５について後述する処理手順に対応したプログラム等に従って印刷装置１１６の全体的な制御を行うＣＰＵ、８０３は、そのプログラムや固定データを格納したＲＯＭ、８０５は作業用メモリ領域として用いられるＲＡＭ、８１４は、ＣＰＵ８００が制御のために使用する所要のパラメータ等を、印刷装置の電源が遮断されている場合にも保持しておくために記憶するＥＥＰＲＯＭである。

８０２は、ＵＳＢケーブルを介して情報処理装置１００に対し印刷装置１１６を接続するためのインタフェースコントローラ、８０１は各色画像データを展開するためのＶＲＡＭである。８０４は、インタフェースコントローラ８０２に受信した画像データをＶＲＡＭ８０１に転送するとともに、印刷の進捗に従って画像データを読み出す制御を行うメモリコントローラである。情報処理装置１００からＵＳＢケーブルを介して、分割された印刷データがインタフェースコントローラ８０２に受信されると、ＣＰＵ８００は、その印刷データに付加されたコマンドを解析した後、記録データの各色成分のイメージデータをＶＲＡＭ８０１にビットマップ展開する指示を行う。この指示を受けて、メモリコントローラ８０４は、画像データをインタフェースコントローラ８０２からＶＲＡＭ８０１に高速に書き込む。

８１０は、各色記録ヘッド８１１Ｙ、８１１Ｍ、８１１Ｃおよび８１１Ｋを制御するための制御回路である。８０９は、記録ヘッド８１１の吐出口が形成された面のキャッピングを行うためのキャッピング機構（不図示）を駆動するキャッピングモータであり、入出力ポート８０６、駆動部８０７を介して駆動される。

ポンプモータ８２０は、後述する（図９参照）サブタンク４０と記録ヘッド８１１の間に挿入するポンプ４８を駆動する正逆可能なモータである。ソレノイド８２１はバルブ３５を駆動するアクチュエータであり、ＰＷＭ回路８２３にＣＰＵ８００が設定するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）値によって、バルブ３５は開閉状態のアナログ的制御が可能である。

ポンプモータ５０８は、記録ヘッド内流路近傍に設けた圧力センサ４９の出力をポンプモータ制御部８２２にフィードバックすることによってメカポンプ３６を制御するサーボモータである。ポンプモータ８２０、５０８、ソレノイド８２１、及び圧力センサ４９は、各インク色に対応する記録ヘッド８１１Ｙ、８１１Ｍ、８１１Ｃおよび８１１Ｋ毎各々独立に備えている。

又、これらは本発明の特徴的な構成要素であり、詳細は後述する。

印刷装置１１６の非使用時等においては、キャッピングモータ８０９を駆動することにより、記録ヘッド８１１Ｙ、８１１Ｍ、８１１Ｃおよび８１１Ｋとキャッピング機構とを相対移動させてキャッピングが行われる。一方、印刷すべき画像データがＶＲＡＭ８０１に展開された場合には、キャッピングモータ８０９を駆動することにより、記録ヘッド８１１Ｙ、８１１Ｍ、８１１Ｃおよび８１１とキャッピング機構とを相対移動させてキャッピング状態を解除し、後述の媒体搬送装置１１７からの印刷開始信号を待つことになる。

８０６は入出力（Ｉ／Ｏ）ポートであり、モータ駆動部８０７、他の駆動手段、および所要のセンサなど（不図示）が接続されて、ＣＰＵ８００との間で信号の授受を行う。８１２は、媒体搬送装置１１７から記録媒体の頭出し信号と媒体の移動に同期した位置パルス信号を受信し、これらに適切に同期して印刷動作を実行するためのタイミング信号を発生する同期化回路である。すなわち、記録媒体の搬送に伴う位置パルスに同期してＶＲＡＭ８０１のデータがメモリコントローラ８０４にて高速に読み出され、記録ヘッド制御回路８１０を介して記録ヘッド８１１に転送されることで、カラー記録（印刷）が行われる。

（搬送装置の構成および制御系）
図２を参照するに、媒体搬送装置１１７は、幅方向に大きく搬送方向には任意のサイズをもつ記録媒体の搬送にも適したものである。また、印刷装置１１６−１〜１１６−５が有する記録ヘッド８１０との対向部位において記録媒体２０６の被記録面を平坦に規制するために、メディアステージ２０２が設けられている。記録媒体には種々の厚みを有するものが用いられるので、厚紙であってもその被記録面が平坦となるようにするために、記録媒体のメディアステージ２０２への密着性を向上させるための手段が付加されていてもよい。搬送モータ２０５は、メディアステージ２０５上面に密着した記録媒体を搬送するための搬送ローラ列２０５Ａの駆動源である。

図４は、媒体搬送装置１１７の制御系の構成例を示す。

図において、９０１は図５について後述する処理手順に対応したプログラム等に従って媒体搬送装置の全体的な制御を行うＣＰＵ、９０３は、そのプログラムや固定データを格納したＲＯＭ、９０４は作業用メモリ領域として用いられるＲＡＭである。

９０２は、情報処理装置１００に対し媒体搬送装置１１６を接続するためのインタフェースである。９０５は、画像形成装置に対してユーザが種々の指示や入力を行うための入力部や所要の表示を行うための表示部を有した操作パネルであり、本例では媒体搬送装置に設けてある。

９０８はサクションモータであり、記録媒体のメディアステージ２０２への密着性を向上させるための手段の一例として、メディアステージ２０２の下部からメディアステージ２０２の搬送面に開口させた多数の微細孔を介して吸引を行うことで記録媒体の吸着を行わせる真空ポンプの駆動源をなす。そして、情報処理装置１００からインタフェース９０２を介し搬送開始コマンドを受信すると、ＣＰＵ９０１によりまずサクションモータ９０８が起動され、記録媒体２０６がメディアステージ２０２の上面に吸着されるように動作する。

９０７は、サクションモータ９０８およびその他所要の作動部を駆動するための駆動部である。９０９は搬送モータ２０５の駆動部である。

９１２はロジック回路であり、搬送モータ２０５の軸に備えられたロータリ（回転式）エンコーダ９１０の出力を受容し、記録媒体を定速度搬送させるべく搬送モータ２０５のフィードバック制御を行うためのサーボ系が構成される。ここで搬送速度は、ＣＰＵ９０１からロジック回路９１２に書き込まれた速度指示値にて任意に設定可能である。なおロータリエンコーダ９１０は、搬送モータ２０５の軸ではなく搬送ローラ列２０５Ａと同軸に備えられたものでもよい。

ロジック回路９１２には、記録媒体２０６の先端が印刷開始位置近傍に到達したことを検出するべく、印刷位置より搬送方向上流側に設けた媒体検知センサ９１１の出力も入力される。そしてロジック回路９１２は、媒体検知センサ９１１が記録媒体先端を検出する位置から各印刷装置までの搬送方向上の距離に応じて、適切な印刷指示信号を各印刷装置に出力する。本実施形態では、図２に示すように、印刷装置１１６−１〜１１６−５は搬送方向に２列に並んでいるため、すなわち搬送方向上流側には印刷装置１１６−１、１１６−３および１１６−５が配置され、下流側には印刷装置１１６−２および１１６-４が配置されているため、２種の印刷指示信号９１４，９１５を出力する。なお、印刷装置の取り付け位置には誤差のあることを考慮し、媒体検知センサ９１１から各印刷装置までの物理的な距離に応じて、各印刷装置毎に印刷開始信号９１４または９１５に対して独立に補正を加えるようにしてもよい。

また、ロジック回路９１２はエンコーダ９１０の出力を適切に変換して記録媒体の位置パルス９１３を生成し、各印刷装置はこの位置パルス９１３に同期して印刷動作を行う。なお、位置パルスの分解能は適宜のものであってよく、例えば複数の印刷ライン（行）分に設定されるものでもよい。

さらに、媒体搬送装置１１７における記録媒体の搬送部の構成としては、図２に示したような固定のメディアステージ２０２を具えたものに限られない。例えば、印刷位置に対する媒体搬送方向の上流側および下流側に配された一対のドラムに架け渡された無端の搬送ベルトを具え、その搬送ベルト上に記録媒体を担持しつつ、ドラムの回転に伴う搬送ベルトの走行によって記録媒体の搬送を行うものでもよい。これらの形態は、カット紙状又は連続紙状、いずれの記録媒体でも搬送可能である。

（画像形成システムの動作概要）
図５は、情報処理装置１００と、プリンタ複合システム４００の印刷装置１１６と、媒体搬送装置１１７との相互の動作手順を示す。

印刷実行のため、情報処理装置１００上で各印刷装置への分割印刷データを作成し（ステップＳ１００１）、送信を行う。印刷装置１１６は、そのデータの受信に応じてキャッピング状態を解除するとともに、ＶＲＡＭ８０１へのデータ展開を行う（ステップＳ１０４１）。また、全ての印刷装置１１６−１〜１１６−５で受信が完了すると、情報処理装置１００は媒体搬送装置１１７に搬送開始コマンドを送信する（ステップＳ１００２）。

これに応じ、媒体搬送装置１１７ではまずサクションモータ９０８を駆動し（ステップＳ１０６１）、記録媒体２０６をメディアステージ２０２上に吸着する準備を行う。次に搬送モータ２０５を駆動して記録媒体２０６の搬送を開始し（ステップＳ１０６２）、その先端を検知（ステップＳ１０６３）した後、各印刷装置１１６−１〜１１６−５に印刷開始信号９１４および９１５と、位置パルス９１３とを送信する（ステップＳ１０６４）。上述の通り、印刷開始信号は媒体検知センサ９１１から各印刷装置までの距離に関係して出力される。

印刷装置１１６において印刷動作（ステップＳ１０４２）が終了すると、印刷終了ステイタスを情報処理装置１００に送信し（ステップＳ１０４３）、処理を終了する。この際、各記録ヘッド８０１をキャッピング機構によってキャッピングすることで、ノズル（吐出口）の乾燥や目詰まり等を防ぐようにする。

印刷が完了し、記録媒体２０６がメディアステージ２０２上から排出されると（ステップＳ１０６５-ＹＥＳ）、媒体搬送装置１１７は情報処理装置１００へ搬送終了ステイタスを送信し（ステップＳ１０６６）、次にサクションモータ９０８および搬送モータ２０５をそれぞれ停止して（ステップＳ１０６７、Ｓ１０６８）、動作を終了する。

（プリンタ複合システムへの信号系）
図６は、プリンタ複合システムを構成する印刷装置１１６−１〜１１６−５への信号系の一例である。印刷装置１１６−１〜１１６−５のそれぞれに接続される信号系としては、大きく２系統ある。一方は、情報処理装置１００から供給される分割印刷データ（動作開始および終了コマンド等を含む）の伝達に係るもの、他方は、媒体搬送装置１１７から供給される記録タイミングの規定信号（印刷開始信号および位置パルスを含む）の伝達に係るものである。

図６の例では、前者は、情報処理装置１００と印刷装置１１６−１〜１１６−５とを中継するハブ１４０を具え、このハブ１４０は、情報処理装置１００に対しては例えば１００BASE-T規格のコネクタ／ケーブル１４２を介して、また印刷装置１１６−１〜１１６−５のそれぞれに対しては例えば１０BASE-T規格のコネクタ／ケーブル１４４を介して接続されている。

記録タイミングの規定信号の伝達系統は、図６の例では、転送制御回路１５０と同期回路１６０とを有し、これらは図４におけるロジック回路９１２を構成する回路部として設けられていてもよい。転送制御回路１５０は、搬送モータ２０５の軸に備えられたロータリエンコーダ９１０の出力ＥＮＣＯＤＥＲと、媒体検知センサ９１１による記録媒体先端部の検出出力ＴＯＦとを同期回路１６０に供給する。

同期回路１６０には印刷動作許可回路１６６が設けられ、分割画像データの受信の完了に応じた各印刷装置１１６−１〜１１６−５からの動作準備完了信号PU1-RDY〜PU5-RDYの論理積を取ることで、すべての印刷装置の動作準備が完了した時点（キャップ状態の解除等）で印刷動作を許可する信号PRN-STARTを出力する。また同期回路１６０には、動作準備完了信号PU1-RDY〜PU5-RDYに関連した表示を行うＬＥＤ等の表示部１６７が設けられ、ユーザの目視による印刷装置の動作準備完了の確認に供するようになっている。さらに同期回路１６０には、ユーザ等が手動で印刷装置を強制的にリセットするためのリセット回路部１６８および、例えば記録媒体１枚分の記録完了を待って一時停止させるためのおよびポーズ回路部１６９が付加されている。

また同期回路１６０は、各印刷装置が同期して印刷動作を行うための同期信号（Ｈsync）である位置パルス９１３（例えば記録媒体の搬送量１インチあたり３００個のパルス信号）をエンコーダ出力ＥＮＣＯＤＥＲから生成する同期信号発生回路部１６２と、各印刷装置の媒体搬送方向上の位置に応じた遅延信号である印刷指示信号９１４，９１５を記録媒体先端部検出出力ＴＯＦから生成する遅延回路１６４とを有する。

記録媒体搬送方向上流側の印刷装置１１６−１、１１６−３および１１６−５の記録動作は、媒体検知センサ９１１からこれら印刷装置の配設位置までの距離分だけ遅れをもった遅延信号である印刷指示信号（TOF-IN1）９１４の受信をもって開始する。媒体検知センサ９１１からこれら印刷装置の配設位置までの距離が零であれば、検出出力ＴＯＦとほぼ同時に印刷指示信号９１４が供給される。

一方、より下流側に配置された印刷装置１１６−２および１１６-４の記録動作は媒体検知センサ９１１からこれら印刷装置の配設位置までの距離分だけ遅れをもった遅延信号である印刷指示信号（TOF-IN2）９１５の受信をもって開始する。本実施形態では、媒体検知センサ９１１からこれら印刷装置の配設位置までの距離を４５０ｍｍに設定しており、従って、同期信号（Ｈsync）である位置パルス９１３が記録媒体の搬送量１インチ(２５．４ｍｍ)あたり３００パルスであれば、検出出力ＴＯＦから５３１５パルス分遅れて印刷指示信号９１５が供給される。

なお、上述のように各印刷装置の媒体搬送方向の微小な記録位置を個別に補正するために、あるいは印刷装置を２列に整列させないような場合を考慮して、各々の印刷装置毎に独立して印刷指示信号を供給するようにしてもよい。

図６から明らかなように、印刷装置１１６−１〜１１６−５のそれぞれは、情報処理装置１００から分割印刷データの供給を受けるとともに、媒体搬送装置１１７から供給される記録タイミングの規定信号に応じ、独立して印刷動作を行うものである。つまり、それぞれの印刷装置１１６−１〜１１６−５は、信号系に関して完結したプリンタユニットであって、印刷データの供給や記録タイミングが一の印刷装置を経由して他の印刷装置に伝達されるような構成ではなく、自らが用いる記録ヘッド８１１Ｙ〜８１１Ｋおよび各記録ヘッドに配列されるノズルに対応してそれぞれにデータを整列し、規定のタイミングにてインク吐出動作を行う手段（シフトレジスタやラッチ回路など）を個々に有するものである。すなわち、印刷装置１１６−１〜１１６−５はそれぞれ同様のハードウェアを有し、同様のソフトウェアにて動作を行うもので、一の印刷装置の動作が他の印刷装置の動作に直接影響を与えることはないが、全体として一つの画像データを印刷すべく協働するものである。

（インク系の概要）
本例における印刷装置１１６−１〜１１６−５のそれぞれは、独立して動作可能なプリンタであることに加え、各印刷装置における各記録ヘッド８１１に対するインク供給系と、各記録ヘッド８１１に対する回復系とを含むインク系についても互いに独立した構成を有している。

図７は、インク系のうち特にインク供給系の構成を説明するための模式図である。この図に示すように、各印刷装置１１６における記録ヘッド８１１Ｙ、８１１Ｍ、８１１Ｃおよび８１１Ｋに対しては、インク供給源であるインクタンク（以下、メインタンクとも言う）２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃおよび２０３Ｋから、専用のチューブ２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃおよび２０４Ｋを介しそれぞれの色のインクが分配供給される。なお、インクの供給方式としては、インクタンクに常時流体連通していわば連続的にインクが供給されるものでもよいし、あるいは後述のように、各記録ヘッド毎に設けたインク供給ユニットに保持されるインクが少なくなった時点で流体連通するようにすることで、いわば間歇的にインク供給がなされるものでもよい。

本実施形態の回復系は、記録ヘッド８１１の吐出口形成面に接合して、吐出口より強制排出されるインクを受容するキャップを備え、さらに当該受容されたインクを再利用可能に循環させるように構成される。

ここでキャップは、記録媒体２０６搬送面の下側すなわちメディアステージ２０２の内側にあって、記録ヘッドの吐出口形成面と対向ないし当接可能に設けることができる。しかしロール紙など連続紙状の記録媒体を扱う用途を考慮し、記録媒体の取り外しなどを伴わずに回復動作が行えるように、記録媒体２０６搬送面の上側すなわち記録ヘッド８１１と同じ側に配置されたものでもよい。

以上のように、本実施形態においては、各印刷装置における各記録ヘッド８１１に対するインク供給系および回復系についても、印刷装置間で互いに独立した構成を有している。これによって、各印刷装置の動作状態すなわち印刷量等に応じて、適切な量のインク供給や回復動作が可能となるのである。

（インク系の構成例）
図８は、１つの印刷装置１１６におけるインク系主要部の配置関係を、図９は、１つの記録ヘッドに対するインク系の内部構成例を示したものである。記録ヘッド８１１にはインク接続管が２つ設けられており、一方は、記録ヘッドのインク吐出口に形成されるインクメニスカスの保持力と平衡する好ましい負圧を発生するための負圧室３０に接続され、他方は、記録ヘッド毎のインク供給ユニット（以下、サブタンクと言う）４０にポンプ４８を介して接続されている。

図１０は、記録ヘッド８１１の内部のインク流路構成および、その一部を拡大して示す説明図である。本実施形態で用いた記録ヘッドは、６００ｄｐｉの密度で４インチ幅にわたって配列したノズル、すなわち２４００本のノズル５０を備える。ノズル５０の一端は吐出口５１であり、他端はインク供給路５４と接続している。ノズル５０内には、インクを吐出するためのエネルギを発生する素子として、例えば通電に応じて、インクを加熱発泡させる熱エネルギを発生する電気熱変換素子（ヒータ）５２が設けられている。そして、ヒータ５２に１〜５μ秒程度の通電を行うことでインクが加熱され、ヒータ表面では３００℃以上の温度で膜沸騰を開始する。それによってインクは慣性力を受け、吐出口５１から吐出されて記録媒体に着弾し、画像を形成する。また、ノズル５０には流体制御素子としてのノズル弁５３が配置される。これは、吐出口側にあるインクに対しては慣性力を効果的に作用させる一方、供給路側にあるインクに対しては圧力波の伝播を阻止するように、インクの発泡に応じて変位する部材である。なお５６は、インク供給路５４の供給側と戻り側のそれぞれに設けたフィルタである。

図１１（ａ），（Ｂ），（Ｃ）のように、負圧室３０は、可撓性部材でなるインク保持部３１と、対向する一対の板状インク保持部３３とからなり、これらによって画成される内部空間にインクを保持する。対向する一対の板状インク保持部３３間には、圧縮ばね３２が配設され、その伸張方向の応力で板状インク保持部３３を互いに離隔する方向に付勢することにより、負圧が発生するようになっている。この負圧室３０は記録ヘッド８１１の近傍に配置されており、両者間の接続部での圧力損失はほとんど無く、従ってその内部は記録ヘッド内の負圧とほぼ同様となる。そして、記録ヘッド８１１へのインクの供給量が急激に変化して、ポンプ３６からのインクの供給が間に合わない場合でも、この負圧室３０がバッファとなって供給を助ける。具体的には、一対の板状インク保持部３３がばね３２の伸長力に抗して、これを圧縮しながら近接方向に変位することで負圧室３０の内容積を小さくし、インク供給を行う。

圧力センサ４９としては、負圧室３０内の負圧を直接的に検出する検出方式のものの他、種々の検出方式のものを用いることができる。例えば、図１１中の光学式のセンサ１４９を用いることもできる。このセンサ１４９は、板状インク保持部３３に取付けられた反射板１４９Ａと、その反射板１４９Ａと対向する負圧室３０外部の定位置に備えられた発光素子（発光ダイオードなど）１４９Ｂおよび受光素子（受光トランジスタなど）１４９Ｃと、を含む。発光素子１４９Ｂからの光は、反射板１４９Ａによって反射されてから受光素子１４９Ｃに受光され、その受光量は、図１１（ａ）のように負圧室３内のインク量が多いときに多くなり、図１１（ｂ），（ｃ）のように負圧室３内のインク量が減少するにつれて減少する。したがってセンサ１４９は、負圧室３０内のインク量を検知することになり、そのインク量と負圧室３０内の負圧との関係から、間接的に負圧室３０内の負圧を検出することができる。

負圧室３０には、圧力調整バルブ３５（図９参照）を介して機械式のインクポンプ（以下、「メカポンプ」ともいう）３６が接続されており、負圧室３０へのインク供給を制御している。本例におけるインクポンプ３６はギアポンプである。

ここで、バルブ３５を含め、インク供給経路の各部に配されるバルブとしては、制御信号に応じ流路を適切に開閉または流量を適切に制御できるものであれば、いかなる形態のものが用いられてもよい。例えば、図１２（ａ），（ｂ）のように、インク流路上に介挿されたボール状の弁体５６と、この弁体５６を受けるシート体５７とを備え、ソレノイドにより進退するプランジャに５５弁体を接続した構成のバルブ５８とすることができる。この場合には、ソレノイドへの通電を制御して、弁体５６をシート体５７に対して受容／離脱させることでインク流路を開閉することができる。図１２（ａ）はインク流路の開状態、図１２（ｂ）はインク流路の閉状態を示す。しかしバルブ３５に関しては、応答性が高い高性能の負圧制御を可能とするために、ピエゾ素子のような自重の軽い素子をアクチュエータとして用いたものとすることもできる。

また、ポンプ３６を含め、インク供給経路の各部に配されるポンプとしては、駆動信号に応じてインクを移送可能なものであれば、いかなる形態のものが用いられてもよい。しかし特にポンプ３６は、本実施形態ではインクの流れの方向を切り替え可能で、またインク流量を調節可能なものとする。即ち図９の例では、負圧室３０に対してインクを供給する方向（以下、この方向への回転を正転と言う）と、抜き出す方向（以下、この方向への回転を逆転と言う）と、に選択的にインクを移送可能なギアポンプが示されている。

さらにポンプ３６は脱気システム３８に接続されており、ポンプ３６に移送されるインクに溶融している気体成分を除去する。脱気システム３８は、図１３のように、気体を透過して液体を透過しない材料でなる気液分離膜３９で形成されたインク供給路と、その周囲空間を覆う減圧室３８Ａと、その室内を真空減圧するポンプ３８Ｂ（図９参照）とから構成されており、気体透過膜３９を介してインク流路を流れるインクから、気体を効果的に除去する。

脱気システム３８は、記録によって消費され得る適切な量のインクを収納するサブタンク４０に接続されている（図９参照）。サブタンク４０は、インク収納空間の一部を画成し、かつ収納するインク量に応じて変位ないし変形が可能なバッファ部材４１と、メインタンク２０３に接続されるインクチューブ２０４との間にて適宜インク連通を行うためのジョイント４２と、を有している。このジョイント４２は、サブタンク内部のインクが少なくなった際に、図１４（ｂ）のように、インクチューブ２０４に設けられたジョイント４３に接続されることによって、メインタンク２０３からサブタンク４０にインクを適宜補充できる構成になっている。

ジョイント４２，４３のそれぞれの対向部には、連通孔が形成されたバルブゴム６６Ａ，６６Ｂが設けられている。ジョイント４２，４３が接続されていないときには、図１４（ａ）のように、バルブばね６５Ａ，６５Ｂによって付勢されているバルブボール６３Ａ，６４Ａがバルブゴム６６Ａ，６６Ｂにおける連通孔の開口部が閉塞している。これにより、ジョイント４２，４３のそれぞれに接続されているインク流路は、いずれも外気と遮断されている。ジョイント４２，４３を接続するときは、図１４（ｂ）のように、それらを接近させて、バルブゴム６６Ａ，６６Ｂを密着させると共に、バルブボール６３Ｂに設けられたボールレバー６７によってバルブボール６３Ａを押す。この結果、バルブボール６３Ａ，６４Ａがバルブゴム６６Ａ，６６Ｂから離れて、ジョイント４２，４３のそれぞれに接続されているインク流路が互いに接続される。

なお、ジョイント４２，４３の構成としては、非接続時に開口部を遮断してインク漏洩を阻止し、また外気と遮断した状態でインク流路を接続可能な構成であれば、いかなるものでもよい。

また、このようにジョイントの適宜の接続および分離を行うことで流体連通のオン／オフを行うものの他、供給経路自体は常時接続しておいて、開閉バルブによって流体連通のオン／オフを行うようにしてもよい。要は、それぞれの分割画像データの内容に応じて各印刷装置間のインク要求量が異なるときに、各印刷装置間のインク供給が互いに干渉しないような構成であればよい。この意味でも、本実施形態の印刷装置の独立性が担保される。

図１５（ａ），（ｂ）は、ジョイント４３に接続されるインクタンク２０３（２０３Ｙ，２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｋ）の概略構成図である。本例のインクタンク２０３は、インクを収容した可撓性のインク袋６９と、それを収納するタンクハウジング６８とを含む。タンクハウジング６８には、大気連通孔７１が形成されていると共に、記憶素子７０が取付けられている。記憶素子７０には、インクタンク２０３に関連する種々の情報を記憶させることができる。例えば、収容するインクの種類、インクの残量、インクタンクの形式などの情報を書き込み、それを必要に応じて読み出して利用することができる。インク袋６９は、その内部に収容するインクの消費に応じて図１５（ａ），（ｂ）のように変形する。したがって、インク袋６９内のインクを外気と遮断した状態のまま供給することができる。

記録ヘッド８１１の接続管の他方は、図９のように、ポンプ４８を介してサブタンク４０と接続されており、このポンプ４８と上記ポンプ３６との作動によって、サブタンク４０、負圧室３０および記録ヘッド８１１間でインクを循環させることができる。

また印刷装置１１６は、記録ヘッド８１１のインク吐出性能を健全な状態に維持、もしくは回復する為の回復系機構を備え、その一部として記録ヘッド８１１を密閉キャップするキャップ４４を備える。

回復動作時、ポンプ４８は停止した（流路：閉）状態でメカポンプ３６を正方向に回転させる。すると負圧室３０から記録ヘッド８１１の内部が急激に加圧され、記録ヘッド８１１の各ノズルから比較的大量のインクが短時間で強制排出される。この瞬間、各ノズルは健全な状態に回復する。尚強制排出されたインクはキャップ４４内のインク溜りに排出されるが、予め動作中であるポンプ４５の作用により、弁４７を介してサブタンク４０へ素早く回収、再利用される。この後、不図示のワイパブレードによる記録ヘッド８１１のノズル列のワイプ動作、および画像の記録に寄与しないインクを吐出する予備的な吐出動作を行って、記録ヘッド８１１の回復動作が完了する。

本実施形態の印刷装置１１６ないしは記録ヘッド８１１は、このようなインク（供給）系を備えることにより、画像形成システムや画像形成装置から分離して、また他の印刷装置から独立して、様々な条件下での制御が可能となり、独立した設置、交換も可能となる。

（インク系の動作）
以下、印刷装置１１６の使用状況などに応じたインク系の動作について説明する。

出荷準備（図１６参照）
印刷装置１１６ないしは記録ヘッド８１１を製造した後は、図１６（ａ）のように、ジョイント４２を通してタンク４０内にインクを注入しながら、ポンプ３６、４８および４５を作動させ、印刷装置１１６内のインク系にインクを充填していく。このとき、脱気システム３８の排気口からは、インク系内に初期からあるエアが排出される。その後、記録ヘッド８１１の吐出口からキャップ４４内にインクを強制排出、ワイパブレードによるワイプ動作、およびインクの予備的な吐出動作をして記録ヘッドの回復を行ない、そして試験的な印刷動作やエージング等を行う。

このような印刷装置１１６の物流時に、そのインク系中に充填するインクとしては、通常の記録に用いるインクの他、物流のための専用液を充填するようにしてもよい。その物流専用液は、物流時の環境変化や物流期間の長期化を考慮して生成された液体であり、例えば、通常のインクの成分から染料や顔料などの色材を除いたような液体を用いることができる。ただし、このような物流専用液を用いた場合には、記録動作の開始に際して、インク系中の物流専用液を通常のインクに入れ替える作業が必要となる。

使用開始の準備（図１７参照）
出荷された印刷装置が設置されてから、その使用を開始するに先立ち、まずは図１７（ａ）のように、ジョイント４２にメインタンク２０３側のジョイント４３を接続し、ポンプ３６を正転させて負圧室３０内にインクを送り込む。その後、流路内に溜まった泡を除去するために、図１７（ｂ）のようにポンプ３６および４８を動作させて、負圧室３０内のインクを記録ヘッド８１１、サブタンク４０および脱気システム３８を介して循環させる。このようなインクの循環を適切な時間継続することで、流路内のエアは、脱気システム３８によりほぼ問題ないレベルにまで除去される。次に、記録ヘッド８１１のノズル近傍に滞留したエアの排出と、健全な吐出性能を回復するために、図１７（ｃ）のように、ポンプ４８は停止した（流路：閉）状態でメカポンプ３６を正方向に回転させる。すると、負圧室３０から記録ヘッド８１１の内部は急激に加圧され、記録ヘッド８１１の各ノズルから比較的大量のインクが短時間で強制排出される。この瞬間、各ノズルは健全な状態に回復する。尚強制排出されたインクはキャップ４４内のインク溜りに排出されるが、予め動作中であるポンプ４５の作用により、弁４７を介してサブタンク４０へ素早く回収、再利用される。この後、不図示のワイパブレードによる記録ヘッド８１１のノズル列のワイプ動作、および予備的な吐出動作を行って記録ヘッド８１１の回復動作が完了する。

印刷待機時（図１８参照）
印刷開始前などの通常の待機状態では、環境変化に対する安定性を維持するために、記録ヘッド８１１内のインクに対して比較的大きな負圧（大気圧より２０〜１５０ｍｍＡｑ程度低い負圧）を作用させる。すなわち、図１８（ａ）のように、ポンプ４８を止めて記録ヘッド８１１からサブタンク４０へのインクの戻りを制限した上、ポンプ３６を逆転させて、負圧室３０内のインクをサブタンク４０内に戻す。これにより、記録ヘッド８１１内のインクに作用する負圧が増大する。そして図１８（ｂ）のように、より低い負圧状態を維持して印刷の開始を待つ。サブタンク４０は、負圧室３０から戻されたインクの分だけ、図１８（ａ）中下向きの矢印方向に容積が増大する。

しかし、図１８（ｂ）に示す負圧状態のままでは、印刷時に記録ヘッド８１１へのインク供給（リフィル）性能が低下し、高い周波数で記録ヘッドを駆動することが難しくなる。そこで、印刷信号が入力された際に（図５中のステップＳ１０４１）、図１８（ｃ）のように、ポンプ３６を正転させてインクの予備供給を行う。すなわち、負圧室３０を加圧して記録ヘッド８１１に作用する負圧を正方向に制御し、印刷に適した負圧とする。負圧室３０の負圧は、負圧センサ４９またはセンサ１４９（図１１参照）によって検知することができる。またサブタンク４０は、負圧室３０に送り込まれるインクの分だけ、図１８（ｃ）中上向きの矢印方向に容積が減少する。

印刷時の供給制御（図１９参照）
負圧調整バルブ３５およびメカポンプ３６を適切に制御することにより、印刷装置１１６ないし記録ヘッド８１１が印刷する画像データの内容に対応する様々な印刷デューティ（記録密度）に応じて、より均一な負圧を維持できる。

例えば、印刷デューティが低い場合には、図１９（ａ）のように、ポンプ３６を低速で正転させてインクを供給しつつ、さらに供給を適正化するために、負圧調整バルブ３５を制御して負圧を高精度に安定させる。つまり、少量のインクを供給することにより、記録ヘッド８１１内のインクの負圧を最適な範囲に安定させ、さらに、負圧調整バルブ３５の開閉制御または開度の調整制御することによって、そのインクの負圧をより安定化させる。

このような場合、流路が開かれる割合は比較的少なく、且つ開度は比較的小さい範囲で制御されることになる。

また、印刷デューティ（記録密度）が高い場合には、図１９（ｂ）のように、ポンプ３６をより高速で正転させてインク供給量を増大させると共に、負圧調整バルブ３５を制御して負圧を安定化させる。その場合、流路が開かれる割合は比較的多くなり、且つ開度は比較的大きい範囲で制御されることになる。

また、印刷動作の停止時には、図１９（ｃ）のように負圧調整バルブ３５を即座に閉じる。これは、印刷動作の停止時におけるインクの慣性によって、インク供給圧が負圧室３０および記録ヘッド８１１に加わることを防止するためである。仮に、インク供給圧が加わった場合には、記録ヘッドの内圧が上昇し、インク吐出口からのインク漏洩の可能性があり、その後の印刷動作時において印刷品位の低下を招くおそれがある。

負圧調整バルブ３５の制御は、負圧室３０の負圧を検出するセンサ４９，１４９（図１１参照）の出力信号をフィードバックすることにより行うことができる。また後述するように、印刷データ（記録データ）に基づいて予め負圧調整バルブ３５とポンプ３６を関連的に制御することもできる。

また、単位時間当たりのインクの消費量に応じて、つまり印刷デューティに応じて、ポンプ３６の正転量や正転速度のみならず、その逆転量や逆転速度をも制御することができる。ポンプ３６を正転させた場合には、インクの消費量に応じて記録ヘッド８１１側のインクを積極的に加圧することにより、記録ヘッド８１１内の負圧の上昇を抑えることができ、一方、ポンプ３６を逆転させた場合には、記録ヘッド８１１側のインクを積極的に減圧させることにより、記録ヘッド８１１内の負圧の減少を抑えることができる。また、このようなポンプ３６の制御に関連して、負圧調整バルブ３５を制御することにより、より高精度に記録ヘッド８１１内の負圧を制御して、その負圧を一層安定化させることができる。

いずれにしても本実施形態によれば、記録ヘッドに供給するインクの負圧を積極的に制御することにより、印刷デューティ（記録密度）の如何に拘わらず、適正な負圧を安定して記録ヘッドに印加することができる。そのため、例えば、大判の記録媒体に画像を高速記録するような産業用の記録装置（印刷装置）において、単位時間当たりのインク消費量が大幅に変化した場合にも応答性よく負圧を制御して、記録ヘッド内の負圧の変動を小さく抑えることができる。このような産業用の記録装置においては、特に高い記録品位の要求に応えるために、記録ヘッド内の負圧の変動を小さく抑えることが重要となる。

回復動作（メンテナンス）時の制御（図２０参照）
図２０（ａ）は、記録ヘッド８１１の吐出口から、画像の記録に寄与しないインクを強制的に排出させる回復動作の説明図である。

この回復動作においては、ポンプ４８は停止した（流路：閉）状態でメカポンプ３６を正方向に回転させる。すると、負圧室３０から記録ヘッド８１１の内部は急激に加圧され、記録ヘッド８１１の各ノズルから比較的大量のインクが短時間で強制排出される。この瞬間、各ノズルは健全な状態に回復する。尚強制排出されたインクはキャップ４４内のインク溜りに排出されるが、予め動作中であるポンプ４５の作用により、弁４７を介してサブタンク４０へ素早く回収、再利用される。この後、不図示のワイパブレードによる記録ヘッド８１１のノズル列のワイプ動作、および予備的な吐出動作を行って記録ヘッド８１１の回復動作が完了する。

図２０（ｂ）は、脱気システム３８を用いて、インクに溶融している気体成分を除去する動作の説明図である。

この動作においては、ポンプ３６を低速に正転させて、脱気システム３８内のインクを負圧室４９内に少量ずつ供給しながら、ポンプ４８の作動によって、ポンプ３６による供給量よりも多量のインクを記録ヘッド８１１からタンク４０内に戻す。これにより、負圧室４９内のインクの減少を伴いながら、インクが脱気システム３８内を循環して、そのインクに溶融している気体成分が除去される。

図２０（ｃ）は、回復動作の後に移行する待機状態の説明図である。

この待機状態においては、負圧室４９内を所定の負圧に調整した後、その負圧を維持するように、バルブ３５を閉じかつポンプ４８を停止させる。このときの負圧室４９内の負圧は、前述した図１８（ａ）の印刷待機時と同様に、より低い負圧に設定してもよい。

インク補給動作（図２１参照）
図２１は、メインのインクタンク２０３からサブのインクタンク４０にインクを補給するための動作の説明図である。

図２1（ａ）のように、サブタンク４０内のインク残量が所定量以下にまで減少したときには、図２１（ｂ）のように、ジョイント４２，４３を接続して、インクタンク２０３内のインクをインクタンク４０内に補給する。その際、水頭差を利用してインクを補給することができる。このようなインクの補給により、図２１（ａ）のように上方に変形していたインクタンク４０の可撓性部材は、インクの補給量に応じて図２１（ｂ）のように下方に変形する。

（インク系の制御のまとめ）
次に、記録ヘッドの印刷デューティと記録ヘッドに印加される負圧との観点から、本実施形態に係るインク系の動作を図２２に基づいて説明する。

図２２において上段に示された「印刷Ｄｕｔｙ」（記録密度）は、印刷装置の各動作段階における印刷デューティ（記録デューティ）であり、その動作段階は、印刷をしていない休止時、印刷直前の印刷待機時、印刷時、印刷直後の次の印刷を待つ印刷後待機時、の状態に分けられる。印刷時は、印刷デューティすなわち印刷に消費されるインクの使用率によって、供給すべきインク量が異なる。本例では４種類の印刷デューティに分けて、図２２の中段に示すようにポンプ流量（ポンプ３６によるインクの供給量）を設定している。なお、図に示す印刷デューティの現われ方は単なる例示であって、画像データに応じて種々異なることは言うまでもない。

記録ヘッド８１１に印加される負圧は、記録ヘッド８１１の直近にあって、それとほぼ等しい負圧状態となる負圧室３０に取付けられた圧力センサ４９（または１４９）によって検出される。この検出値を図２２の下段に示す。

上述のように、休止時には、記録ヘッド内には比較的大きな負圧（約−１２０ｍｍＡｑ程度）を印加し、環境の変化に対する安定性を維持する。印刷待機時において、印刷を開始する直前には、図２２の中段に示すようにインク供給を開始する。印刷開始直前にこのような制御を行うことで、印刷開始直後も十分なインクの供給性能を確保して、印刷品位を高めることができる。

次に、印刷時における「Ｄｕｔｙ１」では、印刷が開始された瞬間に記録ヘッド内の負圧が高まるため、圧力センサ４９の値に応じてポンプ流量を増大させ、記録ヘッド内の負圧を小さくしてインク供給性能を高める。また、印刷開始時における記録ヘッド内の負圧の上昇を考慮して、印刷動作の開始直前からポンプ３６やバルブ３５を制御することにより、記録ヘッド内の負圧をより安定化させることができる。その際には、印刷データ（記録データ）に基づいて求めた印刷デューティに応じて、ポンプ３６やバルブ３５の制御量や制御タイミングを設定することができる。

さらに、「Ｄｕｔｙ２」では印刷デューティがより高くなるため、ポンプ流量をさらに増大させて、記録ヘッドに印加される負圧の上昇を抑える。それによって、高い印刷速度に対してもインク供給を追従させることができる。また、印刷デューティが変化するときには、その変化の前からポンプ流量を制御することにより、記録ヘッド内の負圧をより安定化させることができる。その際には、変化の前または／後における印刷デューティを印刷データ（記録データ）に基づいて求め、その印刷デューティに応じて、ポンプ３６やバルブ３５の制御量や制御タイミングを設定することができる。

同様に、「Ｄｕｔｙ３」や「Ｄｕｔｙ４」の場合にも、それぞれの印刷デューティおよび圧力センサ４９の検出値に応じて、記録ヘッドに供給するインクの負圧を積極的に制御することにより、記録ヘッド内の負圧を常に最適な大きさに安定させることができる。これによって、インク供給の追従性および安定性を高めて、印刷デューティの如何に拘わらず、高品位の画像を記録することができる。

印刷終了直後に、インクの慣性によって、記録ヘッド内の負圧が減少する傾向となる場合には、その減少分を相殺するように、印刷終了の直前からポンプ流量を制御することが望ましい。それにより、記録ヘッド内の負圧をより安定化させることができる。また、印刷終了直後にバルブ３５を閉じることにより、記録ヘッド内の負圧の減少を小さく抑えることができる。

印刷後は、再び、記録ヘッド内に比較的大きな負圧を印加して、環境の変化に対する安定性を維持する。すなわち、記録ヘッド内の負圧を高めることにより、気圧や気温などの環境変化が生じても記録ヘッドの吐出口からのインクの漏洩を防止して、印刷装置の信頼性を向上させることができる。

ここで、圧力センサ４９の出力をフィードバック信号とするポンプモータ５０８の制御について、図２３および図２４を用いて説明する。

先ず図２３は圧力制御系のブロック図であり、既に図３で説明した印刷装置のブロック図の内のポンプモータ制御部８２２、つまりサーボモータであるポンプモータ５０８を圧力センサ４９の出力をフィードバックすることにより制御するポンプモータ制御部８２２の内部を詳細に示すブロック図である。

印刷開始すると、ＣＰＵ８００はＤＡコンバータ８３０に僅かな負圧（例えば−１０mmAq程度）に相当するデジタル値を書き込み、アナログ指示値として減算器８３４の（＋）入力に供給する。記録ヘッド８１１近傍に設けた圧力センサ４９の出力は減算器８３４のもう一方の（−）入力に接続されているので、指示値に対する誤差信号（Error）がＡＤコンバータ８３１に入力され、デジタル変換された値をＣＰＵ８００が読み出す。極性を含めた誤差信号に対応して、ＣＰＵ８００はメカポンプ３６を回転駆動するポンプモータ５０８の駆動ＡＭＰ８３３へ回転方向を決める信号（ＤＩＲ）を出力すると共に、チョッパＡＭＰ８３３の駆動デューティを決定するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）値をＰＷＭ回路８３２にセットする。

ＡＤコンバータ８３１の読み値に対するＰＷＭ値の変換テーブルを図２４（ａ）に示す。
誤差（Error）が（＋）極性なら、回転方向信号（ＤＩＲ）は正回転（記録ヘッド８１１内部を加圧する方向）を意味する値（例えば''１''）が出力ポート（Ｉ／Ｏ）８０６を介してセットされる。一方、誤差（Error）が（−）極性なら、回転方向信号（ＤＩＲ）は逆回転（記録ヘッド８１１内部を減圧する方向）を意味する値（例えば''０''）にセットされる。

減算器８３４の出力である誤差（Error）の絶対値が大きい場合、ポンプモータ５０８を駆動する駆動ＡＭＰ８３３の駆動デューティを高めて所望の圧力に素早く移行させ、他方、誤差（Error）の絶対値が小なら駆動ＡＭＰ８２３の駆動デューティも低くし、圧力のオーバシュート、アンダシュートを抑制する。

本図では説明していないが、補助的な制御手段としてバルブ３５を使う場合、高速応答できる軽量なバルブを選択することが好ましい。

印刷時、減算器８３４にセットする負圧指示値は必ずしも一定値でなく、ＣＰＵ８００は、これから印刷しようとする記録画素数から印刷デューティを予測するために、ＶＲＡＭ８０１の内容を読み出して、もしも印刷デューティが所定の値を超えて記録ヘッド８１１内部の負圧の落ち込みが予想されるときは、その時点の直前に、予め高い圧力指示値をＤＡコンバータ８３０にセットすることができる。

このようにフィードフォワード制御を併用することによって、記録ヘッド８１１の記録動作安定度は格段に向上する。このような場合、制御の遅れによる負圧の落ち込みも考えられるので図２４（ｂ）に示す如く、圧力誤差（Error）に対する利得（ＡＭＰ Gain）の高いＰＷＭ値変換テーブルを別途持たせる方法がある。図２４（a）、（b）に示したＰＷＭ値変換テーブルはＲＯＭ８０３に予め記憶されている。

更に圧力誤差（Error）に対する利得（ＡＭＰ Gain）の調整とは別な方法として、バルブ３５の制御と併用する方法もある。この方法を用いたＣＰＵ８００の動作フローを図２５（ａ）にて説明する。通常状態（ソレノイド：ＯＦＦ）ではバルブ３５は図１２（a）の如く開である。先ず所定時間、ソレノイドの駆動用ＰＷＭ回路８２３のＰＷＭ値を100％に設定してプランジャの移動開始し（ステップＳ２５０１）、続いてポンプモータ８２０のサーボ制御も開始する。この時点から、ＤＡコンバータ８３０に予め設定された圧力値に従ってポンプモータ制御部８２２はフィードバック制御を継続的に行なうが、既に制御中の場合もある（ステップＳ２５０２）。

次にＣＰＵ８００は圧力センサ４９の出力を読み出して絶対値変換し（ステップＳ２５０３）、変換された圧力誤差の絶対値に基づき、ソレノイド８２１の駆動用ＰＷＭ値を図２５（b）の変換テーブルから読み出してＰＷＭ回路８２３に設定する（ステップＳ２５０４）。圧力誤差が大きければバルブ３５は開状態に近づき、圧力誤差が小さくなるとバルブ３５は閉に近づく。つまり図２４で既に説明したと同様、駆動ＡＭＰ８３３の利得（Gain）調整と同等な効果をバルブ３５で実現できる。即ち圧力誤差が大きい時には、素早く設定値に近づくように動作し、誤差が小さくなると所定圧力に対するオーバシュート、アンダシュートを抑制する。

上記処理は所定時間毎連続的に繰り返され（ステップＳ２５０５）、印刷動作が終了した時点で（ステップＳ２５０６）、ソレノイド８２１の駆動用ＰＷＭ値を零クリアして（ステップＳ２５０７）、終了する

（その他）
本実施形態で採用した複数の印刷装置は、それぞれが互いに独立性を有するものである。すなわち、複数の印刷装置は各々相互の関係において、空間（配置）上独立したものであり、また信号系およびインク系においても独立している。そのため、各印刷装置の動作状態すなわち印刷量等に応じて、適切な量のインク供給や回復動作が可能となる。また、画像形成システムや画像形成装置から分離して、また他の印刷装置から独立して、様々な条件下において印刷装置を制御することができ、印刷装置の単体での取り引きや取り扱いも可能となる。

本発明は、上述した実施形態のみに限られることなく、本発明の思想の範囲内で適宜の変形を施すことが可能である。

例えば、１つの印刷装置において用いられる１つまたは複数の記録ヘッドに対して、インクを供給するように構成することができる。また印刷装置は、上述したように記録ヘッドの移動を伴わずに記録を行うフルラインタイプの他、記録ヘッドの主走査方向の移動を伴って記録を行うシリアルスキャンタイプなどであってもよく、その記録形式や形態は何ら特定されず任意である。本発明は、ポンプとバルブを用いて、記録ヘッドに供給するインクの負圧を積極的に制御することにより、その負圧を安定化させることができればよい。

本発明を適用可能な印刷装置を備えた画像形成システムの概要を示すブロック図である。 図１の画像形成システムの概要を示す模式的斜視図である。 図１の印刷装置の制御系のブロック構成図である。 図１の画像形成システムに備わる媒体搬送装置の制御系のブロック構成図である。 図１の画像形成システムに備わる情報処理装置と、印刷装置と、媒体搬送装置との相互に関連した動作手順を示すフローチャートである。 図１の複数の印刷装置における制御系のブロック構成図である。 図１の複数の印刷装置におけるインク供給系の構成を説明するための模式図である。 図１の１つの印刷装置におけるインク系の主要部の配置関係を説明するための模式図である。 図１の印刷装置における１つの記録ヘッドのインク系の構成を説明するための模式図である。 図９における記録ヘッドのインク流路構成の説明図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、図９における負圧室の動作を説明するための模式図である。 （ａ），（ｂ）は、図９におけるバルブの構成例および動作を説明するための模式図である。 図９における脱気システムの構成例を説明するための模式図である。 （ａ），（ｂ）は、図９におけるジョイントの動作を説明するための模式図である。 （ａ），（ｂ）は、図２におけるメインのインクタンクの動作を説明するための模式図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、出荷時における図９のインク系の動作を説明するための模式図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、使用開始時における図９のインク系の動作を説明するための模式図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、印刷待機時における図９のインク系の動作を説明するための模式図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、印刷時における図９のインク系の動作を説明するための模式図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、メンテナンス時における図９のインク系の動作を説明するための模式図である。 （ａ），（ｂ）は、インク補給時における図９のインク系の動作を説明するための模式図である。 図９のインク系の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施形態における圧力センサ出力を用いた負圧制御の電気的なブロックとＰＷＭチョッパによるポンプ制御を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態におけるＡＤコンバータの読み値に対するＰＷＭ値の変換テーブルを示す図である。 （ａ）は、本発明の実施形態におけるバルブを併用した場合の圧力制御フローチャート、（ｂ）は、そのバルブを作動させるソレノイドの駆動用ＰＷＭ値の変換テーブルを示す図である。

符号の説明

３０ 負圧室
３６、４５、４８ ポンプ
４０ サブタンク
１００ 情報処理装置
１０１、８００、９０１ ＣＰＵ
１１２、８０３、９０３ ＲＯＭ
１１６、１１６−１〜１１６−５ 印刷装置（記録装置）
１１７ 媒体搬送装置
２０６ 記録媒体
８１１、８１１Ｋ、８１１Ｃ、８１１Ｍ、８１１Ｙ 記録ヘッド

Claims (13)

1. インクタンク内に収容されるインクに負圧を付与してから、その負圧を付与したインクを記録ヘッドに供給するインク供給装置であって、
   前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間のインク供給路中に備えられて、前記インク流路内のインクを少なくとも一方向に圧送可能なポンプと、
   前記インク供給路中に備えられて、該インク供給路の開度を調整可能なバルブと、
   前記記録ヘッド内のインクの負圧を所定の範囲に維持するように、前記記録ヘッド内のインクの圧力に応じて前記ポンプと前記バルブを制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とするインク供給装置。
2. 前記インク供給路中における前記ポンプと前記記録ヘッドとの間に、前記インク供給路内のインクに所定の負圧を付与する負圧室を備えることを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。
3. 前記負圧室は、所定の付勢力によって外方に付勢される可動部材を少なくとも一部に備えることを特徴とする請求項２に記載のインク供給装置。
4. 前記記録ヘッド内の圧力に対応する前記インク供給路内のインク圧を検出する検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて前記ポンプと前記バルブを制御する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインク供給装置。
5. 前記制御手段は、前記記録ヘッド内の圧力に影響する前記記録ヘッドの単位時間当たりのインク消費量に基づいて、前記ポンプと前記バルブを制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインク供給装置。
6. 前記制御手段は、前記記録ヘッド内の圧力に影響する画像の記録デューティに基づいて、前記ポンプと前記バルブを制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインク供給装置。
7. 前記制御手段は、前記記録ヘッドを用いての記録動作が終了した直後に、前記バルブを閉じることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のインク供給装置。
8. 前記制御手段は、前記記録ヘッドの使用状況に応じて前記ポンプと前記バルブを制御することにより、前記所定の範囲の負圧を含む圧力範囲において、前記記録ヘッド内の圧力を調整可能であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のインク供給装置。
9. 前記記録ヘッドは、複数の記録装置によって構成される複合プリントシステムにおいて用いられることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のインク供給装置。
10. 前記記録ヘッドは、インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のインク供給装置。
11. インクが供給される記録ヘッドを用いて画像を記録する記録装置において、
    前記記録ヘッドにインクを供給するために、請求項１から１０のいずれかに記載のインク供給装置を備えることを特徴とする記録装置。
12. インクタンク内に収容されるインクに負圧を付与してから、その負圧を付与したインクを記録ヘッドに供給するインク供給方法であって、
    前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間のインク供給路中に備えられて、前記インク流路内のインクを少なくとも一方向に圧送可能なポンプと、前記インク供給路中に備えられて、該インク供給路の開度を調整可能なバルブと、を用い、
    前記記録ヘッドを用いての記録動作時に、前記記録ヘッド内のインクの負圧を所定の範囲に維持するように、前記記録ヘッド内のインクの圧力に応じて前記ポンプと前記バルブを制御する
    ことを特徴とするインク供給方法。
13. 前記記録ヘッドを用いて画像を記録する際に、インクタンク内に収容されるインクに負圧を付与してから、その負圧を付与したインクを前記記録ヘッドに供給する記録方法であって、
    前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間のインク供給路中に備えられて、前記インク流路内のインクを少なくとも一方向に圧送可能なポンプと、前記インク供給路中に備えられて、該インク供給路の開度を調整可能なバルブと、を用い、
    前記記録ヘッドを用いての記録動作時に、前記記録ヘッド内のインクの負圧を所定の範囲に維持するように、前記記録ヘッド内のインクの圧力に応じて前記ポンプと前記バルブを制御する
    ことを特徴とする記録方法。
    

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