JP2004160803A - インクジェット記録方法および記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印字中に必要とされる予備吐出動作の回数を減らし、印刷速度の向上と、無駄なインクの消費を防ぐ。
【解決手段】記録ヘッドがキャップ部材から開放された累積時間をカウントし、予備吐出動作の時間的なタイミングを従来の固定ステップではなく、段階的ステップで行う。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録方法および記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット記録装置においては記録用のインクが充填されている例えばカートリッジ型のインクタンクからインクジェット記録ヘッドにインクが供給され、インクジェット記録ヘッドに設けられた吐出口からインク滴が吐出されて被記録媒体上に記録が行われる。このようなインクジェット記録装置においては、液路にインクが充填されたまま長時間インクの吐出が行われなかった場合、インクの構成成分が増粘、固着して吐出不良を生じさせることがあった。甚だしい場合には吐出口に目詰まりを引き起こしてインクの吐出不能を含む吐出不良に至らしめることがあった。
【０００３】
そこでインクを用いることに起因するこれらの不都合を解消すべく、インクジェット記録装置においては、他の記録装置には見られない固有の構成、すなわち液路内のインクをクリーニングしたり、吐出口面を良好な状態にするための手段を含む吐出不良の回復系が設けられる。
【０００４】
これらの回復系による吐出不良の回復方法としては、例えば液路内に新しくインクを導く方法として、インク供給系を加圧したり、あるいはインク吐出口からインクを吸引する等、液路に所定の圧力を作用させて吐出口からインクを強制的に排出させる方法（ポンピング）や、吐出口面に摺接するワイピング部材を設け、両者を相対移動させることにより吐出口から液路内の増粘、固着したインクを拭い、新たなインクを引き出し（ワイピング）吐出性能の回復を行うなどの方法がある。
【０００５】
しかしながら、インクジェット記録装置において、上記のような回復系を用いた吐出性能の回復方法は、印字中（例えば頁内）に行えば余分な時間がかかる。そこで主に印字中（頁内）の回復方法としてはた吐出エネルギー発生素子を駆動して所定のインク受容体に向けて記録に直接関わらないインクの吐出を行わせる方法（予備吐出）が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、印字中の予備吐出は一定時間間隔で所定のインク受容体にインクを吐出する。このインク受容体は走査方向で言えば記録媒体より外側に属するため、予備吐出を行うために印字中記録媒体幅よりも大きく走査することとなり高速印刷の足枷となる。また記録に関与しないインク吐出の回復動作による消費が増大するという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した課題を解決し、インクジェット記録装置において、印字中（頁内）に行われる回復動作の時間を短縮し、回復動作のために無用にインクの消費を増大することなく常に良好な記録が行え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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出するための複数の吐出口を具えた記録ヘッドと、該記録ヘッドの吐出性能を回復するための回復手段と、該回復系に具えられたキャップから記録ヘッドが開放された時間を累積でカウントする手段と、その累積時間に基づき段階的ステップで吐出回復処理を行う吐出回復手段と、該カウント値を更新する手段とを具えたことを特徴とする。
【０００９】
以上の構成によれば、記録ヘッドがキャップから開放された累積時間に基づき、吐出回復処理までの時間を段階的に変えることが可能となる。これにより印字中の吐出回復処理に要する時間を低減させることが可能となり、印刷速度の向上と、記録に関与しないインク吐出の回復動作による消費を減少させることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づき本発明の実施例を詳細かつ具体的に説明する。
【００１１】
図１は本発明の適用が可能なインクジェット記録装置の構成例を示す。ここで、１Ｂはブラック（ＢＫ）インクを吐出して記録を行うＢＫ記録ヘッド、１Ｙ，１Ｍ，１Ｃはそれぞれイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）のカラーインクを吐出して記録を行うＹ記録ヘッド、Ｍ記録ヘッド、Ｃ記録ヘッドである。また、２Ｂ，２Ｙ，２Ｍおよび２ＣはＢＫ記録ヘッド１Ｂ、Ｙ記録ヘッド１Ｙ、Ｍ記録ヘッド１ＭおよびＣ記録ヘッド１Ｃにそれぞれの色のインクを供給するインクカートリッジであり、記録ヘッド１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃとインクカートリッジで２Ｂ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃとはそれぞれ連結された状態でキャリッジ３に搭載される。４および５はキャリッジ３の移動を案内するガイド軸およびガイドレール、６はキャリッジ３に連結されると共に駆動プーリ７とアイドルプーリ８との間に張設されたタイミングベルト、９はタイミングベルト６を介してキャリッジ３を移動走査させるキャリッジ駆動モータである。
【００１２】
１０は被記録材（記録シート）、１１および１２は記録シート１０をその間に挟持しつつ記録位置に送給するための送給ローラおよびピンチローラ、１３は記録済の記録シート１０を排出するための排出ローラである。なお、キャリッジ３による１回の移動走査中に記録ヘッド１ＢＫ〜１Ｃから記録信号に応じてそれぞれのインクの吐出による記録が行われ、一走査分の記録が行われるごとにここでは不図示のシート送りモータ（図２に１４として示す）により記録シート１０のシート送りが実施される。
【００１３】
１５ＢＫ，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃは記録領域外で各記録ヘッド１ＢＫ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃのインク吐出口面対向位置に配置されているキャップ部材、１６はワイピング部材、１７はキャップ部材１５ＢＫ，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃによる各インク吐出口面のキャッピング状態で各記録ヘッド１ＢＫ〜１Ｃからインク吐出機能維持のための吸引動作を行う吸引ポンプ、１８は吸引動作を含む一連の回復動作に携わる回復系モータである。なお、キャップ部材１５ＢＫ〜１５Ｃおよびワイピング部材１６は不図示の駆動機構を介してモータ１８により動作されるもので、キャップ部材１５ＢＫ〜１５Ｃの方はキャッピングのための圧接および退避が可能であり、ワイピング部材１６の方は一旦インク吐出口面を掃拭する位置に導かれたあとキャリッジ３の移動によって掃拭動作がなされるように構成されている。
【００１４】
すなわち、キャップ部材１５ＢＫ〜１５Ｃ、ワイピング部材１６および吸引ポンプ１７は駆動機構を介して回復系モータ１８に連結されており、回復系モータ１８の回転駆動によって、キャップ部材１５ＢＫ，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃおよびワイピング部材１６の記録ヘッド１ＢＫ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに対する圧接・退避がおこなわれ、ポンプ１７による吸引が行われる。従って、キャリッジ駆動モータ９および回復系モータ１８を制御することによって、記録ヘッド１ＢＫ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの内の任意の記録ヘッドに対して独立にワイピングおよび吸引動作を行わせることが可能である。
【００１５】
また、キャップ部材１５ＢＫ，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃの近傍には予備吐出受け（図示せず）が設けられており、記録ヘッド１ＢＫ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを予備吐出受けに対向する位置に移動したのち、記録ヘッド１ＢＫ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを駆動し任意のインク吐出口からインクを吐出することによって予備吐出をおこなうことができる。また、キャリッジ３の移動範囲にはキャリッジ３位置を検出するためのキャリッジ位置検知センサ１９（図２参照）が設けられている。また、記録シート１０の搬送経路上には記録シート１０の有無およびそのエッジ検出のためにシート検知センサ２０が設けられている。
【００１６】
図２は本発明インクジェット記録装置の制御用回路構成を示す。同図において、２０１は記録にかかわる各種の制御を設定手順に従って実行するための例えばマイクロコンピュータ形態のＣＰＵ、２０２はテキストデータや画像データを展開する領域や各種パラメータの格納領域、作業用の領域などを有するＲＡＭ、２０３は前記手順に対応したプログラムやその他フォントデータなどの固定データを格納しているＲＯＭ、２０４はＣＰＵ２０１の実行サイクルを作り出したり記録動作の際に必要なタイミングを作り出したりするタイマーである。後述する記録ヘッドがキャップ状態から開放された累積時間をカウントする役割も果たすものである。
【００１７】
また、２０５ＢＫはＢＫ記録ヘッド１ＢＫ使用の有無およびその温度検出値、ＢＫインクカートリッジ２ＢＫ内のインクの有無等の情報を検出するＢＫ検出部、２０６ＢＫはＢＫ記録ヘッド１ＢＫの記録データを蓄えるためのＢＫラインバッファ、２０７ＢＫはＢＫ記録ヘッド１ＢＫに記録信号や電力などを送出するＢＫヘッドドライバ、２０８ＢＫはＢＫラインバッファ２０６ＢＫに転送される記録データのうち記録に有効なドットをカウントするＢＫ有効ドットカウンタである。
【００１８】
以下同様に記録ヘッド１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに対しては、それぞれＹ検出部２０５Ｙ、Ｙラインバッファ２０６Ｙ、Ｙヘッドドライバ２０７Ｙ、Ｙ有効ドットカウンタ２０８Ｙ；Ｍ検出部２０５Ｍ、Ｍラインバッファ２０６Ｍ、Ｍヘッドドライバ２０７Ｍ、Ｍ有効ドットカウンタ２０８Ｍ；Ｃ検出部２０５Ｃ、Ｃラインバッファ２０６Ｃ、Ｃヘッドドライバ２０７Ｃ、Ｃ有効ドットカウンタ２０８Ｃが設けられている。
【００１９】
また、２０９Ａ，２０９Ｂ，２０９Ｃはそれぞれキャリッジ駆動モータ９、シート送りモータ１４、回復系モータ１８を駆動するのに必要な信号や電力などを送出するモータドライバである。さらに、２１０は例えばフォントカードなどの外部記憶装置、２１１は不図示のホストコンピュータと通信を行なったりするための外部インターフェイス、２１２は各種設定、操作をおこなうためのキー・スイッチ、２１３は装置のエラーや設定の状態を表示するための表示部である。なお、図２には含まれていないが、他に上記の電気回路に電力を供給するための電源部がある。
【００２０】
上述の回路構成によりインクジェット記録装置機構部で記録シート１０に記録を行うが、以下にその制御シーケンスの概略を図３以降のフローチャートに従って説明する。
【００２１】
図３は、本発明にかかるインクジェット記録装置の記録データ受信から排紙動作まで制御を示したものである。記録データを受信し、ステップＳ３１にて記録ヘッドをキャップ状態から開放し記録動作に入る。ステップＳ３２にてキャップから記録ヘッドが開放された時間Ｔｏｐｅｎを図２に記載のタイマ２０４でカウントしはじめる。ステップＳ３３にて給紙を行い印字開始する。印字中にステップＳ３５にて累積カウントされたＴｏｐｅｎがＴｎ未満か否かを判断し、Ｔｎ以上であれば良好な吐出状態を保持するためにキャップ部材近傍の予備吐出受けにて所定発数分の吐出を行う。その後Ｔｎをインクリメントし再び印字を開始する。ここでＴｎとは後述に記載の予備吐出を行う際に参照するタイミングテーブルから求められる値である。またＴｎ未満であればステップＳ３８にて印字終了か否かを判断し、終了であればステップＳ３９にて排紙し一連の記録動作を終了する。また印字が終了していなければ再びステップＳ３４にて印字を再開する。
【００２２】
図４は一定間隔で予備吐出を繰り返した場合の、記録ヘッドがキャップ部材から開放されてからの累積時間と吐出速度変動率との関係を示したものである。本実施例ではＫＣＭＹ４色の記録色剤を用いているが、ここではＫ（ブラック）を例に予備吐出の間隔を５〜８秒まで１秒間隔で変化させ、各予備吐出間隔において複数回吐出速度の測定を繰り返した。予備吐出の間隔が５秒ではキャップ開放からの累積時間が増加しても吐出速度は変動せず、良好な吐出状態で印字を行うことが可能である。しかし予備吐出間隔が８秒の場合は繰り返し回数が４回を超えた辺り、つまり累積時間が約３０秒を超えると吐出速度が急激に低下するため、理想着弾点からの着弾ズレを生じ画像に著しく悪影響を与える。
【００２３】
図５は図４の結果から得られた、予備吐出間隔の繰り返し回数と画像弊害との関係を表したものである。
【００２４】
予備吐出を行う間隔が一定間隔であれば少なくとも５秒間隔で行わなければ良好な画像は得られない。しかし予備吐出を行う時間を段階的ステップで減らしていく構成であれば画像上問題となる着弾ズレを引き起こすことなく良好に記録することが可能となり、更に一定間隔で予備吐出を行う場合よりも、同じキャップ開放累積時間で考えたときに、その実施回数を減らすことができる。これによって記録時に必要とされる予備吐出に関わる時間を短縮し印刷速度の向上を図り、記録に関わらないインクの消費を減らすことができる。
【００２５】
図６（ｂ）は本実施例における段階的ステップで予備吐出を行うためのタイミングテーブルである。記録装置に設けられた累積時間カウンターでＴｏｐｅｎを常に監視し、その値が予備吐出タイミング時間Ｔｎ以上になれば予備吐出を行う。この場合Ｔｎ＝Ｔ_１５で予備吐出間隔が５秒となるためそれ以上の累積時間の場合には常に５秒で行うこととする。
【００２６】
図６（ａ）は固定ステップで予備吐出を行うタイミングテーブルであり、常に５秒という間隔で予備吐出を行った場合である。例えば累積時間が４５秒であれば予備吐出を行うのに９回の記録に関わらない動作とインクを消費することになる。本実施例の段階的ステップで行えば予備吐出動作が５回で済むことになり、記録に関わらない動作時間と、インクの消費が４回分削減できる。
【００２７】
図７は記録動作後（図３の排紙後）の動作を示すフロー図である。本実施例の記録装置ではキャップ開放からの時間と吐出されたドット数が所定値以上になるとワイピング、吸引回復等の回復処理が入る。排紙後にステップＳ７０１、Ｓ７０３でそれらの条件分岐を行い、条件を満たしていれば回復動作を行う。これらのワイピングや吸引回復手段は吐出口にフレッシュなインクを導きだす作用がある。主に記録ヘッドがキャッピング状態から開放され、その累積時間と共に吐出速度が低下する現象は吐出口付近における記録剤に含まれる水分が蒸発し、吐出口付近の記録剤の粘度が上昇することで吐出エネルギーに対する抵抗が増しエネルギー損失が大きくなることに起因すると考えられている。ここで記録ヘッドの吐出口から新たなインクが引き出されるためステップＳ７０５でキャップ開放累積時間Ｔｏｐｅｎと、予備吐出タイミングＴｎを初期化する。この条件を満たしていなければステップＳ７０６にて後続の印字データが存在するか否かを判断する。印字データが存在すればステップＳ７０７で図３に記述のルーチンへ復帰する。印字データが無ければ記録ヘッドはキャップから開放された状態で、ステップＳ７０９にて予備吐出タイミングか否かを判断しながら待機する。その後、キャップ開放累積時間が予め設定された所定値（Ｔｗａｉｔ）以上となればステップＳ７１３でキャッピングを行い、ステップＳ７１４にて開放累積時間と予備吐出タイミングを初期化して終了する。
【００２８】
本実施例では記録時以外、つまり記録データの待ち受け状態においても予備吐出タイミングを段階的に設定してあるので不要なインクの消費を抑えることができる。
【００２９】
図８は本実施例の記録ヘッドが有しているカラー色剤のＣ（シアン）色剤における記録ヘッドがキャップから開放された累積時間と吐出速度変動比の関係を示したものである。図４に示したＫ（ブラック）色剤の場合と予備吐出間隔が異なる点を除けばほぼ同じ傾向となる。記録装置に用いられる各色剤で、これらの傾向はほぼ同じであるが、程度は大きく異なる。色剤は主に染料、溶剤、添加剤等から組成され、その種別や組み合わせによって大きく変わってくる。また色剤に含まれる染料の濃度や、吐出量、吐出速度等にも依存するものである。本実施例のＣ（シアン）色剤においては、前述のＫ（ブラック）に比べ吐出量、吐出速度が共に小さく設計されているため開放累積時間に対する吐出速度変動が大きくなっている。ここで予備吐出の間隔が３秒と一定間隔であれば吐出速度低下に起因する着弾ズレを防ぐことが可能となる。
【００３０】
図９は本実施例のＣ（シアン）色剤における予備吐出動作を段階的ステップで行うためのタイミングテーブルである。Ｋ（ブラック）色剤の場合と同様に予備吐出の間隔を段階的にすることで同様の効果が得られる。本実施例の記録装置は４色の色剤を有し、各色剤における予備吐出間隔には差異が生じる。本実施例ではカラー色剤（ＣＭＹ）の中でも染料濃度が最も高く予備吐出間隔を最も短くしなければならないＣ（シアン）色剤の予備吐出タイミングテーブルを用いている。
【００３１】
本実施例の記録装置は、ホストから転送される記録データがモノクロデータであるかカラーデータであるかを判別することが可能な構成である。モノクロデータと判別すれば、カラー色剤は記録色としては用いられないため、Ｋ（ブラック）色剤の予備吐出タイミングテーブルを参照すれば良好な記録を行うことができる。本実施例ではＫ（ブラック）色剤と比べ、カラー色剤（シアン）の方が予備吐出間隔が短く設定されているため、モノクロモードにおいて記録には用いられないカラー色剤のテーブルを用いれば印刷速度を低下させることになる。
【００３２】
図１１はモード判別のフロー図である。ステップＳ１１１で記録データを受信し、Ｓ１１２で受信した記録データからモノクロ／カラー判別を行う。ステップＳ１１３で記録ヘッドがキャップ状態であるか否かを判断する。キャップ状態であれば図７のステップＳ７１４にて累積時間、タイミング時間等が初期化されているためステップＳ１１４で予め各モードごとに用意された予備吐出タイミングテーブルを選択するために、モードを指定するためのフラグをセットし図３に記載の頁内記録ルーチンへ復帰する。記録ヘッドが開放状態であれば待機状態であるため前回のモード指定フラグと同じか否かを判断し、モードが一致した場合は図３のルーチン内の給紙処理に復帰し、一致しない場合は吐出特性を良好な状態にするためワイピングを行い、Ｔｏｐｅｎ、Ｔｎを初期化し、ステップＳ１１０にて新たなモード指定フラグをセットした後にステップＳ１０７に復帰する。これにより記録ヘッドが複数の色剤を有し、各色剤において予備吐出のタイミングが異なる場合においても記録データからモードを指定することで最適な予備吐出のタイミングを設定することができ、印刷速度の低下を防ぐことが可能となる。
【００３３】
図１２は記録方法判別に基づく予備吐出タイミング設定のフロー図である。ステップＳ１２１にて記録データを受信し、ステップＳ１２２で記録方法を判別する。このステップから得られる情報としては記録ヘッドが主走査方向へスキャンされるスピード、駆動周波数、パス数、指定記録メディアなどである。また記録装置がドロップ変調を行える構成であれば、例えば記録に用いられるドロップサイズの情報が得られる。ステップＳ１２３では、これらの記録方法情報を示すフラグをセットする。このフラグに対応した予備吐出タイミングテーブルを記録装置に保持しておくことで、各記録方法に最適な条件で記録を行うことも可能となる。
【００３４】
予備吐出における発数や駆動周波数は時間経過と共に低下する吐出性能の回復に十分なものであれば良い。本実施例の記録装置では各色剤で、吐出量、駆動周波数が異なる構成である。そのため予備吐出においても同様の周波数で駆動している。また各色剤で回復処理で消費されるインク量がほぼ一定になるよう発数も設定されている。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、印字中の吐出回復処理に要する回数を低減させることが可能となり、印刷速度の低下を防止し、記録に関与しないインク吐出の回復動作による消費を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用が可能なインクジェット記録装置の構成例。
【図２】本発明インクジェット記録装置の制御用回路構成。
【図３】制御シーケンスの概略を示すフローチャート。
【図４】一定間隔で予備吐出を繰り返した場合の、記録ヘッドがキャップ部材から開放されてからの累積時間と吐出速度変動率との関係を示した図。
【図５】図４の結果から得られた、予備吐出間隔の繰り返し回数と画像弊害との関係を表したもの。
【図６】（ａ）実施例における固定ステップで予備吐出を行うためのタイミングテーブル。
（ｂ）実施例における段階的ステップで予備吐出を行うためのタイミングテーブル。
【図７】記録動作後（図３の排紙後）の動作を示すフロー図。
【図８】本実施例の記録ヘッドが有しているカラー色剤のＣ（シアン）色剤における記録ヘッドがキャップから開放された累積時間と吐出速度変動比の関係を示したもの。
【図９】本実施例のＣ（シアン）色剤における予備吐出動作を段階的ステップで行うためのタイミングテーブル。
【図１０】予備吐出タイミングテーブル。
【図１１】モード判別のフロー図。

Claims (5)

1. 記録ヘッドを用い、記録インクを被記録媒体に吐出して印字を行い、前記記録ヘッドに対しインク吐出口面を密閉するキャップ手段と、吐出口からインクを引き出すワイピングもしくは吸引回復手段と、記録に直接関わらないインクの吐出を行わせる吐出回復手段と、
   該キャップ手段からインク吐出口面が開放された時間を累積でカウントするカウント手段と、前記累積時間を更新する累積時間更新手段とを備えた記録装置において、
   記録に関わらないインクの吐出を前記累積時間から段階的ステップで行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記累積時間のリセットまたは更新を前記ワイピングもしくは吸引回復後に行うことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 記録装置で用いられる記録色の色毎に前記段階的ステップが異なることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
4. 記録装置で用いられる印字モード毎に前記段階的ステップが異なることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記記録装置は記録データをモノクロ／カラー判別する手段を有し、判別した結果に基づきモノクロデータの場合は黒のみ、カラーデータの場合は黒、カラー共に記録に関わらないインクの吐出動作を行うことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。

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