JP2005169847A - インクジェット記録方法、及びこれを用いたインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、顔料インクの沈降に起因する印字画像の劣化を抑制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。
【解決手段】 記録装置の任意の経過時間を計測する手段と、その経過時間中に消費したインク量をカウントする手段と、インクタンク内インク量をカウントする手段と、これらの３つの手段によって得られた結果に基づいてノズルからインクを吸引する吸引回復手段を制御する制御部を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録ヘッドから被記録材に対しインクを吐出させて記録を行うインクジェット記録装置に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等において用いられる記録装置は、文字、画像などの記録情報に基づいて、紙やプラスチック薄板等の被記録材上に上記記録情報に応じてドットを形成して記録を行うものである。このような記録装置は、その記録方式として、インクジェット方式、ワイヤドット方式、熱転写方式、レーザービームなどを用いた電子写真方式などが知られている。これらの方式のうち、インクジェット方式の記録装置(インクジェット記録装置)は、記録ヘッドの吐出ノズルからインク（記録液）滴を吐出し、これを被記録材に付着させて上記のドットを形成するものであり、用いる被記録材の種類がそれほど限定されず、また、記録動作が比較的高速であり、しかもその動作に伴う騒音も少ないなど種々の利点を有し、広く用いられている。

上記のようなインクジェット記録装置では、インク滴を吐出するノズルの集積密度をあげながら、１ドットあたりのインク吐出量を小さくすることで、更なる高解像度画像の記録を実現する。また、より銀塩写真に迫る画質を実現するために、基本となる４色インク（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の他に、これらの染料濃度を低くした淡インクを同時に記録する等の多彩な技術が展開されている。更には、この高画質化が進むにつれて懸念される記録スピードの低下も、記録素子の多数化や駆動周波数の向上、更には、記録ヘッドの往復の走査時に記録を行う両方向記録のような記録技術により良好な結果が得られている。

上記のような発展を遂げている一方で、インクジェット記録技術において、印字の明瞭さや耐水性・耐光性等が求められ、それを達成する１つの方法としてインクの着色剤として染料ではなく顔料を使用することが提案されている。顔料を用いたインクでは、顔料はインク溶媒中に分散された状態で存在しており、長期間静置状態にあると溶媒よりも比重の大きい顔料はインクタンクの底部に沈降してしまう。そのため、インクタンクに収容されているインクの上層部と下層部とでは顔料濃度差を生じ、結果として印字濃度に差異を生じさせてしまうという問題があった。

この問題に対し、インクタンクの内部構造を工夫することにより沈降したインクがインクタンク外に排出されないことで解決しようとしている構成が知られている（例えば,特許文献１参照）。すなわち、インクタンクの外部への開口部を底面より高い位置にし、底面に強力なインク吸収体を設置することで沈降したインクを開口部よりも低い位置にある底部に溜め込んでしまうというものである。

また、インクタンクの底面に発熱体を取りつける、もしくはインクタンク底面を熱透過性にして外部から熱を加えることによりインクに対流を生じさせ、それによって撹拌するという手段が提案されている（例えば,特許文献２を参照）。

さらに、インクタンク内にインク撹拌用の回転子を内蔵し、前記回転子を回転させることでインクの沈降を解消する手段が提案されている（例えば,特許文献３を参照。）。

インクタンクにおいてインクを撹拌するという手段以外に、記録装置本体に固定された大容量インクタンクを持ち、チューブにより記録ヘッドにインクを供給するインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドに備えられたサブタンク内でのインク沈降に対して、サブタンク内を減圧し、その後インクタンクとの連通弁を開けることで一気にインクを供給し、その勢いによってサブタンク内のインクを撹拌するという手段が提案されている。（例えば特許文献４参照。）
さらに、インクジェット記録装置が沈降状態取得部を持ち、取得部の情報に基づいて記録ヘッドのクリーニング部を制御するという手段が提案されている。沈降状態取得部の情報とは、インクタンクの製造年月日や、最後の印字がなされてからの経過時間であり、クリーニング部の制御とは記録ヘッドからインクを排出するという制御である。この手段はインクを捨てるというデメリットはあるものの顔料の沈降問題に対して特別な機構を必要とせず、優れた方法であると言える（例えば,特許文献５参照。）。
特開２００１−２６０３７７号公報 特開２００２−２２５３０４号公報 特開昭６０−１１０４５８号公報 特開２００２−１９９２号公報 特開２００２−２３４１９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、しかしこの方法では沈降したインクが残った状態でインクタンクを交換することになり、効率的なインクの使用という意味で問題があった。

また、特許文献２に記載の発明では、それなりの効果が期待できるが、発熱体という撹拌専用の機構を備えなければならず、撹拌専用の機構を必要としない代替手段があればそちらを使用したい。特許文献３に記載の発明では、回転子自体及び回転子を回転させる機構が比較的大型であるためインクタンクの小型化に不適であり、さらにコスト的にも問題があった。

また、特許文献４に記載の発明では、サブタンク内を減圧する過程で沈降したインクがサブタンク外に排出されてしまうので本質的に沈降現象の対策になっているとは言えなかった。

また、特許文献５に記載の発明では、沈降状態の取得の方法として、インクタンクの製造年月日では該インクタンクがインクジェット記録装置に設置されてからの沈降状態を把握することができず、また最後の印字がなされてからの経過時間だけではごくわずかな印字がなされただけでも経過時間がリセットされるので沈降状態を精度よく予測できないという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、顔料の沈降という問題に対し、特別な機構を必要とせず、より精度よくインクタンク内の顔料の沈降状態を予測し、対策を講じることで、顔料の沈降に起因する印字画像の劣化を抑制できるインクジェット記録方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、複数の記録素子を有する記録ヘッドから吐出されるインクにより記録を行うインクジェット記録装置において、放置により含有成分が沈降し得るインクを保持するインクタンクと、前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するチューブと、前記記録ヘッドのノズル部からインクを吸引する吸引回復部と、任意の経過時間を計測することが出来る時計機能部と、前記記録ヘッドが装着されてからのインク吐出量を各色ごとに測定するドットカウント部と、前記インクタンク内のインク量を測定するインク量測定部と、計測中の経過時間と計測時間中のインク吐出量とインクタンク内のインク量に応じて吸引回復処理を制御する吸引回復制御部と、を備えることを特徴とする。

以上説明したように、複数の記録素子を有する記録ヘッドから吐出されるインクにより記録を行うインクジェット記録装置であって、放置により含有成分が沈降し得るインクを保持するインクタンクと、前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するチューブと、前記記録ヘッドのノズル部からインクを吸引する吸引回復部と、任意の経過時間を計測することが出来る時計機能部と、前記記録ヘッドが装着されてからのインク吐出量を各色ごとに測定するドットカウント部と、計測中の経過時間と計測時間中のインク吐出量に応じて吸引回復処理を制御する吸引回復制御部と、を備え、前記吸引回復制御部が適宜吸引回復処理を施すことで、より精度が高くまた効率的に顔料の沈降を起因とする印字画像の劣化を抑制することができるインクジェット記録装置を提供できる。

また、上記構成に加えて、インクタンク内のインク量を測定するインク量測定部を備え、計測中の経過時間と計測時間中のインク吐出量とインクタンク内のインク量に応じて吸引回復処理を制御する吸引回復制御部と、を備え、前記吸引回復制御部が適宜吸引回復処理を施すことで、より精度が高くまた、より効率的に顔料の沈降を起因とする印字画像の劣化を抑制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ができる。

以下、添付図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。全図において、同一の符号がつけられている構成要素は、すべて同一のものを示す。本発明はこれらの実施形態のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の技術にも当然応用することができる。

まず、インクジェット記録装置の全体構成について説明する。図２は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置の全体構成の一例を示す概略斜視図である。図２に示すように、従来のインクジェット記録装置は、回復手段２と、第１搬送ローラ対３と、第２搬送ローラ対４と、記録ヘッド５と、キャリッジ６と、ベルト７と、プーリ８と、ガイドシャフト９と、供給チューブ１０と、インクタンク１１とから構成されている。

第１搬送ローラ対３と第２搬送ローラ対４とは、一定間隔を隔てて配置されており、それぞれ個々のステッピングモータ（不図示）によって駆動されて記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段である。紙等の記録媒体である記録シート１は、ロール状に巻かれるか、あるいはカセットに複数枚積載されており、図示しない給紙ローラによって記録位置に搬送され、さらに、第１搬送ローラ対３および第２搬送ローラ対４によって矢印Ａ方向に搬送される。

記録ヘッド５はキャリッジ６に搭載されている。キャリッジ６にはベルト７およびプーリ８ａ、８ｂを介してキャリッジモータ２３が連結されており、キャリッジ６は、キャリッジモータ２３の駆動によりガイドシャフト９に沿って往復走査する。

記録ヘッド５は、複数の吐出口を有するインクジェット記録ヘッドである。記録ヘッド５の各吐出口から吐出されるインクは、キャリッジ６が走査しない位置に設置されたインクタンク１１より供給チューブ１０を通じて記録ヘッド５に供給され、画信号に応じて吐出される。インクタンク１１と供給チューブ１０はピン（不図示）により接続されており、前記ピンの開口部はインクタンク１１の最底面に位置するよう設計されている。また、画信号とは、画像データの信号のことである。記録ヘッド５は、電気エネルギを熱エネルギに変換する電気熱変換体（不図示）を備え、その電気熱変換体によって印加される熱エネルギにより、インクに生じる膜沸騰を利用してインクを吐出する。

回復手段２は、記録ヘッド５の吐出口が形成されている表面に接合可能なキャップ（不図示）と、これに連通して吐出口形成面に吸引力を作用させインクを強制的に排出させるポンプ（不図示）等とから成る。回復手段２は、記録ヘッド５の各吐出口からインクを強制的に排出させることによって、記録ヘッド５のインクの吐出状態を良好な状態に回復させる。

記録ヘッド５は、矢印Ａとは垂直の矢印Ｂ方向に移動しながら、記録シート１上にインクを吐出して画像を記録する。また、記録ヘッド５は、１走査分の記録が終了するとホームポジション（図２の回復手段２近傍の位置）に戻り、必要に応じて回復手段２によって吐出口の目詰まりなどを解消して吐出状態を良好にするとともに、第１搬送ローラ対３、第２搬送ローラ対４によって記録シート１を矢印Ａ方向に所定の距離である１行分だけ搬送する。従来のインクジェット記録装置は、上述の動作を繰り返すことによって記録シート１に所望の記録を行う。

温度検出センサ１３は、インクタンク１１から記録ヘッド６までのインク供給経路中のいずれかに接触乃至近接位置して具備されている（図２では、インクタンク１１の側面に設置されている）。また、温度検出センサ１３は、インクジェットプリンタの機内温度とインク温度との相関がとれている場合には、その設置位置は前述したように接触乃至近接位置でなく、回路基板など設置しやすい位置に離して具備され得る。

以上の記録装置の各部を駆動させるための制御系について説明する。図３は、その制御系の構成の一例を示すブロック図である。図３を参照すると、この制御系は、ＣＰＵ２０ａと、リードオンリーメモリ（以下ＲＯＭ）２０ｂと、ランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭ）２０ｃとを備えた制御部２０を有する。ＣＰＵ２０ａは、マイクロプロセッサ等の中央情報処理装置である。ＲＯＭ２０ｂは、そのＣＰＵ２０ａの制御プログラムや各種データを格納している。ＲＡＭ２０ｃは、ＣＰＵ２０ａのワークエリアとして使用されるとともに各種データの一時保存等を行う。この制御系は、制御部２０の他に、インタフェース２１と、操作パネル２２と、各モータ（キャリッジ駆動用のモータ２３、給紙モータ駆動用のモータ２４、第１搬送ローラ対駆動用のモータ２５、第２搬送ローラ対駆動用のモータ２６）と、各モータを駆動するためのドライバ２７と、記録ヘッド駆動用ドライバ２８とを備える。制御部２０は、インタフェース２１を介して操作パネル２２からの各種情報（例えば、文字ピッチ、文字種類等）を入力し、外部装置２９から出力された画信号を入力する。また、制御部２０には、上位装置である外部装置１００からもプリントバッファ１０１を介して画信号が入力される。また、制御部２０は、インタフェース２１を介して各モータ２３〜２６を駆動するためのオン、オフ信号および画信号を出力し、画信号によって各部を駆動する。

以上のような構成のインクジェット記録装置において、顔料インクを用いた場合にはインクタンク１１において顔料の沈降という問題が発生する。図１は本出願の発明の特徴を最もよく表す、顔料の沈降問題に対する対策シーケンスを説明する図である。

まず、インクジェット記録装置が設置されて使用が開始されると、タイマー３０がスタートする。またカウンタ３２は各色が吐出した発数を累積的にカウントしている。そして制御部２０は、毎回の印字終了時に、タイマー３０が計測を行っている時間中に各色が吐出した発数をカウンタ３２から算出し、全色とも各色ごとに設定された所定量以上であればタイマー３０をリセットする。ここで所定量とは、所定時間Ａの間にインクタンク１１の底部で沈降により顔料の濃度が上昇した部分の量である。ただし後述するように最も濃度が高くなった部分が印字に使用されても画像劣化に繋がらない程度の沈降量である必要がある。この所定時間Ａはインクの組成によって異なるが、通常１ヶ月を目安にすれば良い。所定時間Ａが経つ前に全色とも所定量を消費していれば、沈降により顔料の濃度が上昇した部分はインクタンク１１の底には無い訳だから、沈降をモニタしているタイマー３０をリセットしても良い。

もしタイマー３０が所定時間Ａに達したときは、少なくとも１色は吐出発数が所定量に達していないということなので、そのインクタンクの底には沈降により顔料の濃度が上昇した部分があると予想される。その場合、制御部２０は回復手段２を稼動させて吸引回復処理１を行う。すなわち、各色ごとに設定された前記所定量の中で最大の量を吸引する。この処理により沈降した部分はインクタンク１１からインクチューブ１０へ排出され、インクタンク１１には沈降により顔料の濃度が上昇した部分は無くなる。よってタイマー３０はリセットする。またインクチューブ１０へ排出された顔料濃度が上昇した部分は、以後記録ヘッド５で吐出されるまでさらなる顔料の沈降により濃度が上昇するということはない。ただし前述したようにいずれは印字に使用されるので、顔料濃度の上昇による画像劣化が生じる前にチューブ１０へ排出されなければならない。ここで印字画像の劣化の許容範囲は、５０％印字dutyのハーフトーンを用いて測色したときに、沈降現象が全く起きていないインクとのΔＥが３以下であることとする。前述したように、許容できる沈降時間は１ヶ月が目安である。

もし、インクジェット記録装置の電源が切れていた等の理由により、タイマー３０が所定時間Ａに達したときに吸引回復処理１を行うことが出来なかった場合には、その後制御部２０が回復手段２を稼動させることが出きるようになった段階で以下のような吸引回復処理２を行う。すなわち、インクタンク１１内で沈降により顔料の濃度が上昇したと予想される部分が記録ヘッド５から回復手段２へ排出される量を吸引し、タイマー３０をリセットする。このとき、予想される濃度上昇部分の量はある時間ごとに区切ってあらかじめ設定しておく。さらにはある時間とは１ヶ月であるとし、タイマー３０が１〜２ヶ月のときの予想量、２〜３ヶ月のときの予想量、という様にあらかじめ設定しておく。

本発明の第２の実施例を、表１を用いて説明する。本実施例は前記所定時間Ａを、前記インク量測定部によって測定したインクタンク内のインク量に応じて予め決められた所定時間に変更することを特徴とする。表中で示されるように、所定時間Ａはインクタンク内のインク量によって一意的に決定される。これは、インクタンク内のインク量によって、顔料成分の沈降具合が異なるためである。具体的にはインクタンク内のインク量の多い方が、顔料成分が沈降し易く、逆に、インクタンク内のインク量が少ないと顔料成分はあまり沈降しない。所定時間Ａは、沈降した高濃度の顔料インクが画像に悪影響を与えないことを条件として設定される。従って、表中のように、インクタンク内のインク量が少ないときほど、所定時間Ａは長くなり、逆にインクタンク内のインク量が多いほど、所定時間Ａは短くなる。なお、所定時間Ａの設定は、タイマー３０が作動したときにおけるインクタンク内のインク量によって決定し、タイマー３０がリセットされたときには、改めて所定時間Ａも再設定し直す。また、本実施例におけるインクタンク内インク量の測定方法は、初期のインクタンク内インク量（満タン状態）から、消費した分のインク量を減算する方法を取った。

本発明の第３の実施例を、図４を用いて説明する。本実施例は、前記任意の経過時間を計測することができる時計機能部（タイマー３０）に関するものである。インクジェット記録装置の多くは、本体内に電池を積むことによって、記録装置の電源（ハード電源）がＯＦＦされている間も、時間を測定することが可能である。ところが、記録装置によってはコストを下げる為に本体内に電池を積んでいないものも多く、その場合、電源（ハード電源）がＯＦＦされている間の時間を測定することは難しくなる。そこで本実施例では記録装置の電源（ハード電源）がＯＦＦされている間の時間を予測する手段として、以下の方法を取る。まず、電源（ハード電源）をＯＦＦする動作がなされたときに、現在の時刻を記録装置内の記憶素子１（例えばＲＡＭ等）に書き込む。万が一、物理的に電源（ハード電源）が抜かれた場合は、記録装置内に設置されているコンデンサに蓄積されている電力によって、すばやく記憶素子１に書き込む。

次に、記録装置の電源がＯＮされると同時に、記録装置に接続されているＰＣとアクセスして、そのＰＣに示されている時刻を記録装置内の記憶素子２（例えばＲＡＭ等）に書き込む。ＰＣからの時刻取得方法としては、メインとなるＰＣ（ホストＰＣ）がある場合は、時刻の取得をそのＰＣのみに限定することによって時刻の精度を高めることができる。メインとなるＰＣが存在しない場合は（例えば、記録装置が単独でネットワーク内に存在する）、複数のＰＣにアクセスして、それぞれの時刻を平均化することによって、誤差の少ない時刻を取得することができる。このとき、時刻があまりにもかけ離れているＰＣがある場合は、その時刻を平均化の対象から外すような構成としても、もちろん良い。

そして、前記記録装置内の記憶素子１と記憶素子２の時刻を比較することによって、記録装置の電源（ハード電源）がＯＦＦされていた時間を算出する。最終的には、前記電源ＯＦＦ時間と、電源ＯＮ時に作動するタイマーによって、任意の経過時間を求める。

以上のような構成とすることによって、電池を積んでいない記録装置であっても、任意の経過時間を計測することが可能となり、加えて実施例１、或いは、実施例２の構成とすることによって、効率的に顔料沈降に起因する印字画像の劣化を抑制することができるインクジェット記録装置を提供できる。

本発明の実施例１における、顔料の沈降問題に対する対策シーケンスを説明する図である。 本発明を適用可能なインクジェット記録装置の全体構成の一例を示す概略斜視図である。 記録装置における制御系の構成の一例を説明するブロック図である。 本発明の実施例３における、電源ＯＦＦ時間予測手段を好適に示す動作図である。

符号の説明

１ 記録シート
２ 回復手段
３ 第１搬送ローラ対
４ 第２搬送ローラ対
５ 記録ヘッド
６ キャリッジ
７ ベルト
８ プーリ
９ ガイドシャフト
１０ 供給チューブ
１１ インクタンク
１３ 温度センサ
２３ キャリッジモータ

Claims (3)

1. 複数の記録素子を有する記録ヘッドから吐出されるインクにより記録を行うインクジェット記録装置において、
   放置により含有成分が沈降し得るインクを保持するインクタンクと、
   前記インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するチューブと、
   前記記録ヘッドのノズル部からインクを吸引する吸引回復部と、
   任意の経過時間を計測することが出来る時計機能部と、
   前記記録ヘッドが装着されてからのインク吐出量を各色ごとに測定するドットカウント部と、
   前記インクタンク内のインク量を測定するインク量測定部と、
   計測中の経過時間と計測時間中のインク吐出量とインクタンク内のインク量に応じて吸引回復処理を制御する吸引回復制御部と、
   を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記任意の経過時間を計測することが出来る時計機能部は、
   記録装置の電源がＯＦＦされている時間を予測する電源ＯＦＦ時間予測手段と、
   記録装置の電源がＯＮされているときの経過時間を計測する、経過時間計測手段と、を備え、
   前記電源ＯＦＦ時間予測手段によって予測した時間と、前記経過時間計測手段によって計測した時間により、前記任意の経過時間を計測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. 前記吸引回復制御部は、計測中の経過時間が所定時間Ａほど経ったときに吸引回復処理１を行い、かつ計測中の経過時間をリセットする制御を行うとともに、
   前記所定時間Ａとは、前記インク量測定手段によって測定したインクタンク内のインク量によって、予め決定されている時間であ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。

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