JP2005028781A - インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 顔料インク中の顔料とインク溶剤との分離に起因する画像品位の低下を回避して、常に高品位の画像を記録することができるインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供すること。
【解決手段】 吐出口２０８から顔料インクを吐出可能な記録ヘッドを用いて記録をするインクジェット記録装置において、吐出口２０８内の顔料インク中の顔料とインク溶剤とが分離するときの時間の経過前に、吐出口２０８から画像の記録に寄与しない顔料インクを排出させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、吐出口から顔料インクを吐出可能な記録ヘッドを用いて、画像を記録するインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関するものである。

従来より、インクジェット記録装置には、記録ヘッドをキャッピング可能なキャップが備えられており、記録装置の待機中に、キャップによって記録ヘッドをキャッピングして、吐出口の乾燥を防止すると共に吐出口を保護するように構成されている。

また、従来のインクジェット記録装置としては、記録ヘッドにおけるインクの吐出状態を良好に維持するための回復処理によって、記録ヘッドの吐出口から、画像の記録に寄与しないインクを排出するものが知られている。この回復処理は、例えば、特許文献１に記載されているように、記録ヘッドの吐出口近傍の増粘インクなどの影響によるインクの吐出量の変化や吐出方向のズレを回避するために実施される。

特開平11-179831号公報（第２頁、図７）

ところで、記録インクとして顔料インクを用いた場合には、記録装置の待機中に、記録ヘッドの吐出口近傍に位置する顔料インク中の顔料とインク溶剤とが分離するおそれがある。このような分離が生じた場合には、記録ヘッドの吐出口近傍に位置する顔料インク中の顔料の含有量が減少して、そのインク濃度が低下してしまう。仮に、このようにインク濃度が低下したままの顔料インクを吐出して画像を記録した場合には、画像の記録濃度が部分的に低下したり色が抜けたりして、画像品位を損なうおそれがある。

従来のインクジェット記録装置は、増粘インクなどの影響によるインクの吐出量の変化や吐出方向のズレに関しては回復処理によって回避できるものの、顔料インクにおける顔料とインク溶剤との分離に起因する画像品位の低下に関しては何ら考慮がなされていなかった。そのため、記録装置の待機中に顔料とインク溶剤とに分離した顔料インクをそのまま吐出して画像を記録してしまい、画像品位を損なうおそれがあった。

本発明の目的は、顔料インク中の顔料とインク溶剤との分離に起因する画像品位の低下を回避して、常に高品位の画像を記録することができるインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供することにある。

本発明のインクジェット記録装置は、吐出口から顔料インクを吐出可能な記録ヘッドを用いて記録をするインクジェット記録装置において、前記吐出口内の顔料インク中の顔料とインク溶剤とが分離するときの時間の経過前に、前記吐出口から画像の記録に寄与しない顔料インクを排出させる排出手段を備えたことを特徴とする。

本発明のインクジェット記録方法は、吐出口から顔料インクを吐出可能な記録ヘッドを用いて記録をするインクジェット記録方法において、前記吐出口内の顔料インク中の顔料とインク溶剤とが分離するときの時間の経過前に、前記吐出口から画像の記録に寄与しない顔料インクを排出させることを特徴とする。

本発明は、記録ヘッドの吐出口から吐出される顔料インクの特殊性を考慮して、吐出口内の顔料インク中の顔料とインク溶剤とが分離するときの時間の経過前に、吐出口から画像の記録に寄与しない顔料インクを排出させることにより、顔料インク中の顔料とインク溶剤との分離に起因する画像品位の低下を回避して、常に高品位の画像を記録することができる。

また、記録ヘッドの待機中において、吐出口内の顔料インク中の顔料とインク溶剤とが分離するときの時間の経過前に、吐出口から画像の記録に寄与しない顔料インクを排出させることにより、スループットの低下を招くことなく、常に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。

図８は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置の概略構成図である。本例の記録装置は、被記録媒体Ｐの幅方向における記録領域の全域に渡って延在する長尺なインクジェット記録ヘッド１０７を用いるフルラインタイプのインクジェット記録装置である。記録ヘッド１０７として、イエローインク（Ｙ）吐出用の記録ヘッド、マゼンタインク（Ｍ）吐出用の記録ヘッド、シアンインク（Ｃ）吐出用の記録ヘッド、およびブラックインク（Ｂｋ）吐出用の記録ヘッドを用いることにより、搬送ベルト１２０によって矢印方向に搬送される被記録媒体Ｐ上にカラー画像を記録することができる。記録ヘッド１０７としては、後述するような発熱体（電気熱変換体）の発熱を用いてインクを吐出する記録ヘッドの他、ピエゾ素子を用いてインクを吐出する記録ヘッド等、種々の吐出方式のものを用いることができる。

図９は、図８の記録装置における制御系の概略のブロック構成図である。図９において、ＣＰＵ１１００は、本記録装置の動作の制御処理やデータ処理等を実行する。ＲＯＭ１１０１は、それらの処理手順等のプログラムや図７に示す制御フローに対応するプログラム及び図６に示す温度変化によるインク分離に関するテーブルが格納され、またＲＡＭ１１０２は、それらの処理を実行するためのワークエリアなどとして用いられる。ＣＰＵ１１００は、ヘッドドライバ１０７Ａを介して記録ヘッド１０７を駆動して、そのインク吐出口からインクを吐出させる。またヘッドドライバ107Ａを介して記録ヘッド内に設けられているセンサの温度情報をＣＰＵにより読み取るようにしている。ＣＰＵ１１００は、搬送ベルト１２０を駆動するための搬送モータ１１０４をモータドライバ１１０４Ａを介して制御する。さらにＣＰＵ１１００は、後述するように、記録ヘッド１０７の吐出口から画像の記録に寄与しないインクを排出するためのインク排出機構１０００を制御する。

図１は、インク排出機構１０００を含むインクジェット記録装置におけるインク流路の構成例の説明図である。

図１において、１０６は、多量のインクを貯留するインクカートリッジ等の形態のインクタンクである。インクとしては、顔料とインク溶剤とを含む顔料インクを用いる。１０２は、インクを一時的に貯留するサブタンクであり、大気連通口１０３とインク残量検知センサー１１５を有する。大気連通口１０３はサブタンク１０２内と大気とを連通し、またセンサー１１５は、サブタンク１０２内の定位置に備わる電極１１５Ａ，１１５Ｂ間におけるインクの存在の有無に応じてインクの残量を検知する。１０４は回復桶であり、記録ヘッド１０７の吐出口から画像の記録に寄与しないインクが排出されたときに、そのインクを受容する。１１６は回復桶１０４に備えられたキャップであり、記録ヘッド１０７における吐出口の形成面（オリフィス面）に接することにより吐出口をキャッピングする。１０１は、サブタンク１０２内のインクを記録ヘッド１０７に供給するためのポンプである。１０５は、バルブ１１０の開成時にインクタンク１０６内のインクをサブタンク１０２内に供給し、かつバルブ１０９の開成時に回復桶１０４内のインクをサブタンク１０２内に戻すためのポンプである。１１１，１１２，１１３，１１４は、インク中に含まれる異物を除去するためのフィルターである。また、２０１は記録ヘッド１０７におけるインク吸入口、２０８は記録ヘッド１０７におけるインク吸出口である。

図２は、記録ヘッド１０７におけるインク流路部分の説明図である。

インク吸入口２０１は、フィルター１１３および供給経路２０３を通して記録ヘッド１０７における共通液室２０４内の一方側に接続されている。共通液室２０４内の他方側は、供給経路２０６およびフィルター１１４を通してインク吸出口２０７に接続されている。２０８は複数のインク吐出口であり、それぞれ対応するインク流路２０６によって共通液室２０４に連通されている。２０９は、吐出口２０８が形成されるオリフィス面（吐出口形成面）である。

図３は、記録ヘッド１０７のノズル部分の拡大断面図である。

本例の記録ヘッド１０７は、発熱体（電気熱変換体）３０２の発熱を用いて顔料インクを吐出する構成となっている。３０１は発熱素子３０２が設けられた素子基板、３０３は素子基板３０１上に接合される天板、３０４は吐出口２０８が形成されたオリフィスプレートである。これらの素子基板３０１、天板３０３、およびオリフィスプレート３０４によって、共通液室２０４およびインク流路２０５が形成される。発熱体３０２は、電気抵抗層および配線をパタ−ンニングしたものであり、この配線から電気抵抗層に電圧が印加されることによって発熱する。そして、発熱体３０２の発熱によってインク流路２０５内のインクを沸騰させることにより、そのときの発泡エネルギーを利用して吐出口２０８から顔料インクを吐出させることができる。素子基板３０１上には、素子基板３０１および発熱体３０２の蓄熱温度を検知するためのＤｉセンサーが配置されており、このＤｉセンサーの検出温度に応じて記録ヘッド１０７の駆動条件が決定される。

天板３０３には、その天井部分とそれぞれの発熱体３０２のとの間に延在する流路壁３０９が一体的に設けられている。３１０は、素子基板３０１上の共通液室２０４内に設けられたサブヒータであり、記録ヘッド１０７内の顔料インクの温度を一定に保って、顔料インクの粘性を安定させることを目的としている。

記録動作時は、図１中のバルブ１０８を開き、サブタンク１０２内の顔料インクを吸入口２０１および吸出口２０７から記録ヘッド１０７内に供給する。記録ヘッド１０７のオリフィス面２０９は、サブタンク１０２内の顔料インクの液面よりも高い位置にあり、吐出口２０８の顔料インクには常に一定の水頭差が掛かっている。これにより、顔料インクが安定的に吐出されることになる。記録動作に伴って消費されるサブタンク１０２内の顔料インクは、インクタンク１０６から補充される。

図９に示すインク排出機構１０００は、回復処理およびインク排出処理を実行することによって、記録ヘッド１０７の吐出口２０８から画像の記録に寄与しないインクを回復桶１０４内に排出させる。

回復処理は、記録ヘッド１０７におけるインクの吐出状態を良好に維持すべく、吐出口２０８の近傍の増粘インクなどの影響によるインクの吐出量の変化や吐出方向のズレを回避するための処理である。この回復処理として、予備吐出、加圧回復、および吸引回復を含むことができる。予備吐出は、回復桶１０４内に向かって、記録動作時と同様に吐出口２０８からインクを吐出する処理である。この予備吐出時には、バルブ１０８を開いて、ポンプ１０１によってサブタンク１０２と記録ヘッド１０７との間にてインクを循環させてもよい。加圧回復は、ポンプ１０２によって記録ヘッド１０７内のインクを加圧することによって、吐出口２０８から回復桶１０４内にインクを排出させる処理である。吸引回復は、キャップ１１６によって吐出口２０８をキャッピングしたまま、回復桶１０４内に、ポンプ１０５によって発生した負圧を導入することにより、吐出口２０８から回復桶１０４内にインクを吸引排出させる処理である。

このような回復処理によって回復桶１０４内に排出されたインクは、ポンプ１０５によって吸引されてサブタンク１０２内に回収される。吸引回復時には、吐出口２０８からの回復桶１０４内へのインクの吸引排出と同時に、その回復桶１０４内からサブタンク１０２内へインクが回収されることになる。また、回復桶１０４には弾性のブレードが備えられており、そのブレードによって記録ヘッド１０７のオリフィス面２０９をワイピングすることにより、オリフィス面２０９に付着したインクを除去することができる。

一方、インク排出機構１０００によって実行されるインク排出処理は、顔料インク中の顔料とインク溶剤との分離に起因する画像品位の低下を回避することを目的として、吐出口２０８から回復桶１０４内にインクを排出させるための処理である。記録ヘッド１０７の待機状態においては、図４のように、記録ヘッド１０７が回復桶１０４と対向する位置にて待機し、かつキャップ１１６のキャッピングによってフェイス面２０９が覆われている。図４において１１７は、吐出口２０８から回復桶１０４内に排出されるインクをガイドするためのガイド部材である。

図４のような記録ヘッド１０７の待機状態において、図５（ａ）のように吐出口２０８にメニスカスを形成している吐出口近傍部分の顔料インクは、時間の経過と共に顔料とインク溶剤とが分離するおそれがある。このような分離が生じた場合には、吐出口近傍に位置する顔料インク中の顔料の含有量が減少して、そのインク濃度が低下してしまう。仮に、このようにインク濃度が低下したままの顔料インクを吐出して画像を記録した場合には、画像の記録濃度が部分的に低下したり色が抜けたりして、画像品位を損なうおそれがある。

インク排出処理は、このような顔料インクにおける顔料とインク溶剤との分離に起因する画像品位の低下を回避することを目的として、吐出口２０８から回復桶１０４内に顔料インクを排出させる。本例の場合は、図５（ｂ）のように、前述した予備吐出と同様の処理によって吐出口２０８から回復桶１０４内に所定量の顔料インクを吐出させる。このインク吐出によって、顔料とインク溶剤とが分離した顔料インクを吐出口２０８から排除することができる。その後は、図５（ｃ）のように、吐出口２０８に顔料インクのメニスカスを再び形成して、次の記録指令にしたがって直ちに記録動作が実行できるように待機する。

このように、顔料とインク溶剤とが分離した顔料インクを吐出口２０８から排出して除去することによって、常に、高品位の画像を記録することができる。また、このような記録ヘッド１０７の待機中におけるインク排出処理は、顔料とインク溶剤とが分離する前に実施することが望ましい。そのため、このような記録ヘッド１０７の待機中におけるインク排出処理の実施時期は、顔料とインク溶剤とが分離する時間を考慮して、比較的短い時間間隔に設定する。

例えば、インク排出処理を実施する間隔は、図６のような温度テーブルを用いて設定することができる。この温度テーブルは、記録ヘッド１０７の環境温度と、顔料とインク溶剤との分離の開始時間と、を関連付けたものであり、環境温度がＴのときに分離が開始する時間はＴａとなり、その時間Ｔａ以下の時間間隔でインク排出処理を実施することによって、常に、高品位の画像を記録することができる。また、前述した回復処理を所定の時間間隔で実施する場合には、その時間間隔よりも時間Ｔａを短く設定することが望ましい。

上述の構成よりなる実施例の動作説明を次に行う。

図７は、図６のようなテーブルを用いて実施するインク排出処理の一例を説明するためのフローチャートで、前述したごとく、ROM1101に記憶され、CPU1100により読み込まれ、実行され、記録装置内の各部が制御される。

この図７の処理シーケンスは、記録装置の電源の投入を待って実行される。まずは、CPUによりインク排出処理を実施する間隔を設定するためのRAM１１０２内に設定されたタイマーＳをリセットし（ステップＳ１）、ＣＰＵ１１００により記録装置の機内温度（環境温度）を検出する温度センサー（ここではヘッド内に設けられるダイオードセンサ（Ｄｉセンサー）の検出温度を読み取る（ステップＳ２）。そして、ＲＯＭ1101に記憶されている図６のようなテーブルを用いて、温度センサーの検出温度Ｔに対応する時間Ｔａ、つまりインク排出処理の間隔をＲＡＭ１１０２内の所定のエリアに設定してから（ステップＳ３）、タイマーＳをスタートさせる（ステップＳ４）。そして、タイマーＳの計時時間ＴＳが時間Ｔａに達するまでの間に、記録動作を実行するための記録信号が入ったときは、記録動作を実行する（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７）。一方、記録信号が入らないまま、タイマーＳの計時時間ＴＳが時間Ｔａに達したときは、上述したような分離した顔料とインク溶剤とのインク排出処理を実行する（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８）。ステップＳ７の記録動作およびステップＳ８のインク排出処理を実行した後は、ステップＳ１に戻ってタイマーＳをリセットしてから、図７の処理シーケンスを繰り返す。

インク排出処理の間隔Ｔａは、その間隔Ｔａ内における環境温度の変化、つまり記録ヘッド１０７の待機期間中における先のインク排出処理と後のインク排出処理との間の生じる環境温度の変化を考慮して、設定することが望ましい。この場合には、環境温度の変化に応じて、所定のマージンをもたせるように間隔Ｔａを設定すればよい。

また、インク排出処理は、前述した予備吐出と同様の処理によって実行する他、前述した加圧回復または吸引回復と同様の処理によって実行することもできる。要は、顔料とインク溶剤が分離する前、または、その分離後に、吐出口２０８から画像の記録に寄与しない顔料インクを排出することができればよい。また、それらの予備吐出、加圧回復、および吸引回復などの回復処理と組合せて、インク排出処理を実施することができる。その場合には、それらの回復処理後に時間Ｔａを設定すればよい。

また、本発明は、フルラインタイプのインクジェット記録装置の他、シリアルスキャンタイプのインクジェット記録装置にも適用することができる。また、上述の例によれば、ソフトウエア的に実現したが、ハードウエアで同じことを実現することも容易にできる。温度センサーを記録ヘッド以外の場所に設けてもよい。

本発明を適用可能なインクジェット記録装置におけるインク流路の構成例の説明図である。 図１の記録ヘッドにおけるインク流路部分の説明図である。 図１の記録ヘッドにおけるノズル部分の拡大断面図である。 図１の記録ヘッドの待機状態における側面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の一実施形態におけるインク排出処理の実施過程を説明するための要部の断面図である。 本発明の一実施形態において、インク排出処理の間隔を求めるために用いるテーブルの説明図である。 本発明の一実施形態におけるインク排出処理を説明するためのフローチャートである。 本発明を適用可能なインクジェット記録装置の一例を説明するための要部の斜視図である。 図８のインクジェット記録装置における制御系の概略構成を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１０１ ポンプ
１０２ サブタンク
１０３ 大気連通口
１０４ 回復桶
１０５ ポンプ
１０６ インクタンク
１０７ 記録ヘッド
１１１，１１２，１１３，１１４ フィルタ
１１５ インク残量検知センサー
１１６ キャップ
２０１ インク吸入口
２０３ 供給経路
２０４ 共通液室
２０５ インク流路
２０６ 供給経路
２０７ インク吸出口
２０８ 吐出口
２０９ オリフィス面
３０１ 素子基板
３０２ 発熱体（電気熱変換体）
３０３ 天板
３０４ オリフィスプレート
３０５ 吐出口
３０９ 流路壁
３１０ サブヒータ
１０００ インク排出機構

Claims (9)

1. 吐出口から顔料インクを吐出可能な記録ヘッドを用いて記録をするインクジェット記録装置において、
   前記吐出口内の顔料インク中の顔料とインク溶剤とが分離するときの時間の経過前に、前記吐出口から画像の記録に寄与しない顔料インクを排出させる排出手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記排出手段は、前記インクジェット記録装置の電源投入期間中における前記記録ヘッドの待機時に機能す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。
3. 前記記録ヘッドの環境温度に基づいて、前記吐出口内の顔料インク中の顔料とインク溶剤とが分離するときの時間を設定する設定手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記吐出口をキャッピング可能なキャップを備え、
   前記排出手段は、前記吐出口から前記キャップ内に顔料インクを排出させる
   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ジェット記録装置。
5. 前記排出手段は、前記吐出口から顔料インクを排出させるために、前記吐出口からインクを吐出させ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ジェット記録装置。
6. 前記排出手段は、前記吐出口から顔料インクを排出させるために、前記記録ヘッド内の顔料インクを加圧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ジェット記録装置。
7. 前記吐出口をキャッピング可能なキャップを備え、
   前記排出手段は、前記キャップ内に負圧を導入することによって、前記吐出口から前記キャップ内にインクを吸引排出させ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ジェット記録装置。
8. 前記記録ヘッドは、インク吐出用のエネルギーとして利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換体を備え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ジェット記録装置。
9. 吐出口から顔料インクを吐出可能な記録ヘッドを用いて記録をするインクジェット記録方法において、
   前記吐出口内の顔料インク中の顔料とインク溶剤とが分離するときの時間の経過前に、前記吐出口から画像の記録に寄与しない顔料インクを排出させることを特徴とするインクジェット記録方法。
   

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