JP2019098600A - インクジェット記録装置およびクリーニング制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非記録時などの蒸発量を考慮したタイミングでワイピング動作を行い、無駄なワイピング動作を防止することが可能なインクジェット記録装置およびクリーニング制御方法を提供する。
【解決手段】記録媒体に吐出口からインクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、吐出口の形成面をクリーニングするクリーニング手段と、吐出口からのインク吐出数をカウントするカウント手段と、吐出口からインクを吐出してから次の吐出までの時間を計測する計測手段と、カウント手段のカウント値と計測手段の計測値に基づいて、クリーニング手段のクリーニングを制御する制御手段と、を有し、制御手段は、計測手段が計測する時間が所定時間を経過したときは、クリーニング手段によるクリーニングをしない、ことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット記録装置に関するものである。

この種の技術として、特許文献１には、記録媒体にインクを吐出するインクジェット記録装置における記録ヘッドの吐出口形成面をブレードによってワイピングをする構成が記載されている。詳しくは、インクジェット記録装置では、ワイピングによって記録ヘッドの吐出口形成面に付着した液滴や紙粉などを除去する。そして、記録媒体に対して記録ヘッドから吐出されるインク量が多いと、記録媒体に吐出されたインク成分が蒸発して、記録媒体に対向する吐出口形成面に付着するインク滴などの濡れの量が多くなることがある。これに対して、特許文献１には、記録ドット数が吐出口形成面における濡れの量に比例することを利用し、記録ドット数に応じて吐出口形成面のワイピング動作をすることが記載されている。

特開２００１−１２１７１７号公報

しかしながら、特許文献１では、記録ヘッドからの吐出を行っていない非記録時などの経過時間と共に、吐出口形成面に付着したインク成分等による濡れは蒸発によって減少することは考慮されておらず、このため、濡れの量が少ないにもかかわらず、不必要なワイピング動作を行うことがある。ワイピング動作をするときは記録動作を停止しなければならないので、不要なワイピング動作は生産性の低下を招くおそれがある。

そこで、本発明は不要なワイピング動作を防止することが可能なインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、記録媒体に吐出口からインクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、吐出口の形成面をクリーニングするクリーニング手段と、吐出口からのインク吐出数をカウントするカウント手段と、吐出口からインクを吐出してから次の吐出までの時間を計測する計測手段と、カウント手段のカウント値と計測手段の計測値に基づいて、クリーニング手段のクリーニングを制御する制御手段と、を有し、制御手段は、計測手段が計測する時間が所定時間を経過したときは、クリーニング手段によるクリーニングをしない、ことを特徴とする。

本発明によれば、不要なワイピング動作を防止することが可能となる。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の記録部の模式的断面図である。 インクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。 記録ヘッドの吐出口形成面における濡れの付着の一例として、吐出口形成面に結露が生じた状態を示す模式的断面図である。 記録ヘッドの吐出口形成面に結露する水滴の結露量と経過時間との関係を示す図である。 本実施形態に係る記録シーケンスのフローチャートである。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置のワイピング動作の模式図である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置１００と、ホストコンピュータ１０１と、を用いた記録システムの概略構成図である。インクジェット記録装置１００（以下、記録装置ともいう）とパーソナルコンピュータ形態のホスト装置１０１（以下、ホストともいう）とは、プリンタケーブル１０２に接続されている。ホスト１０１では画像データなどの情報を処理し、プリンタケーブル１０２を介して記録装置１００に送信され、記録装置１００で出力される。記録媒体である連続紙１０３は、ロール状に巻かれており、後述するように、搬送および画像の記録がなされた後に切断される。搬送ユニット１０４には、搬送モータ１０５、搬送ベルト１０６、および吸着ファン１０７が備えられている。搬送ベルト１０６は、ガイドローラ１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、および駆動ローラ１０８Ｄの間に架け渡されている。搬送モータ１０５によって駆動ローラ１０８Ｄが回転されることにより、連続紙１０３を支持する搬送ベルト１０６が矢印Ａ１方向もしくは逆の矢印Ａ２方向に移動される。吸着ファン１０７が回転することにより、搬送ベルト１０６に複数形成された吸引孔（不図示）から空気が吸引されて、搬送ユニット１０４の排気口１０９から排出される。搬送ベルト１０６は、吸引孔からの空気の吸引によって、搬送ベルト１０６の表面に連続紙１０３を吸着しつつ、その連続紙１０３を矢印Ａ１方向および矢印Ａ２方向に搬送可能である。

記録部１１０には、連続紙１０３にインクを吐出して画像を記録可能な記録ヘッド２０１（図２参照）が着脱可能に搭載されている。記録ヘッド２０１は、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギ発生素子を用いて、複数の吐出口からインクを吐出することができる。電気熱変換素子を用いた場合には、その発熱によりインクを発泡させ、その発泡エネルギを利用して記録ヘッド２０１に形成されたノズルの先端の吐出口からインクを吐出することができる。本実施形態では、記録ヘッド２０１として、連続紙１０３にフルカラー記録を行うために、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、およびイエロー（Ｙ）のインクを吐出するための記録ヘッド２０１Ｋ、２０１Ｃ、２０１Ｍ、および２０１Ｙを備える。これらは用紙搬送方向Ａ１に沿って配置されている。なお、色の数すなわち記録ヘッドの数は任意所望に定め得るものであり、以下では単に「記録ヘッド２０１」として包括的に参照する。

記録部１１０には、キャップ２０２（図２参照）が搭載されている。このキャップ２０２は、吐出口からのインク蒸発を防止するために記録ヘッドの吐出口が配設された面を覆う、キャッピングに用いられ、また、記録ジョブの前後或いは記録中の記録ヘッドの予備吐出動作によって吐出されたインクを受ける部材として用いられる。記録装置１００には、記録タイミングを得るために連続紙１０３の単位領域としてのページまたはラベル紙の先端を検知する先端検知センサ１１１、および連続紙１０３の切断タイミングを得るために連続紙１０３のページ領域またはラベル紙を検知する切断検知センサ１１２が備えられている。連続紙１０３が例えば、所定の単位領域としてミシン目等で区分けされるページ毎に記録された後に切断される用紙であって、その単位領域の検出可能なマークが付された用紙である場合には、そのマークを用いて、単位領域の先端を検出することができる。先端検知センサ１１１、切断検知センサ１１２は、反射型センサ、透過型センサのいずれかまたは双方を備えた構成となっている。例えば、連続紙１０３がラベル紙の場合は、台紙と、その台紙に貼付けられたラベルとの透過率の差によって、単位領域としてのラベルの先端を検出することができる。また例えば、ページ毎に検出マーク付きの用紙の場合は、用紙とマークとの光の反射率の差によって、単位領域としてのページの先端を検出することができる。

ガイドローラ１０８Ａの回転軸には、その回転軸に同期して回転する不図示のエンコーダが備えられており、それは、連続紙１０３の搬送位置を検出するための検出手段として機能する。搬送ユニット１０４による連続紙１０３の搬送、記録部１１０による記録タイミング、および後述する切断部１１３による切断タイミングは、そのエンコーダの検出信号に基づいて後述する制御部３００のＣＰＵ３０６により管理される。

切断部１１３としてのカッタは、回転刃１１３Ａ、固定刃１１３Ｂ、およびストッパ１１３Ｃを備え、ストッパ１１３Ｃは、不図示のソレノイドによって解放（図中上方向に移動）される。このストッパ１１３Ｃの解放によって、回転刃１１３Ａが矢印Ｄ方向に回転し、回転刃１１３Ａと固定刃１１３Ｂとによって連続紙１０３が切断される。連続紙１０３は、搬送ユニット１０４によって矢印Ａ１方向へ搬送される際に、連続紙１０３上の切断位置（不図示）が固定刃１１３Ｂに達するタイミングで切断されて機外に排出される。さらに、周辺環境の温度および湿度を検知する環境検知センサ３１６（図３参照）を備える。

図２は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の記録部の模式的断面図である。記録部１１０は、連続紙１０３にインクを吐出して画像を記録するためのインク吐出口を複数備えた記録ヘッド２０１と、記録ヘッド２０１に供給チューブを介してインクを供給するインクタンク２０５が備えられている。また、記録ヘッド２０１およびインクタンク２０５間の供給チューブには、開閉可能な開閉弁２０４を有している。さらに、記録ヘッド２０１と廃インクタンク２０７とを接続するチューブには、正逆駆動可能なポンプ２０６が設けられ、ポンプ２０６を正転駆動して記録ヘッド２０１内を減圧することでインクタンク２０５から記録ヘッド２０１にインクを供給する。また、記録ヘッド２０１とインクタンク２０５とを接続するチューブに設けられた開閉弁２０４を閉じた状態で、ポンプ２０６を逆転駆動することにより記録ヘッド２０１内を加圧し、吐出口からインクを押し出すことが可能である。さらに、吐出口から押し出されたインクを受け止めるキャップ２０２が備えられており、記録動作前に吐出口の乾燥を解消するための予備吐出や、スタンバイ時等の非記録動作時の吐出口からのインクの蒸発を防ぐためのキャッピングに用いられる。キャップ２０２は、キャップモータ３１２（図３参照）により吐出口列と平行な方向（矢印Ｅ方向）に水平移動してキャップ位置から退避可能である。さらにまた、キャップ２０２には、記録ヘッド２０１の吐出口形成面上を摺擦することで吐出口形成面上のインク滴や紙粉等の異物を除去するためのワイパ２０３が備えられ、昇降可能な記録ヘッド２０１をワイパと接触する位置に移動させて、キャップ２０２を水平移動することで吐出口形成面をワイピングする。

図３は、インクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。記録装置１００の制御部３００は、インターフェイスコントローラ３０１とケーブルを介してホスト１０１と接続されている。制御部３００は、中央処理装置（ＣＰＵ）３０６を備え、プログラムＲＯＭ３０２に格納されている、図６などで後述されるプログラムなどの制御プログラムをＣＰＵ３０６が実行することにより、記録装置１００の各構成要素を制御する。また、制御部３００は、各種データ処理のワークエリアや受信バッファとして使用されるワークＲＡＭ３０４、および画像展開部としてのイメージメモリ３０３を備える。

さらに、制御部３００には、記録ヘッド２０１を駆動する記録ヘッド駆動回路３０７、各モータの駆動を制御するモータ駆動部３０８、およびセンサ類３１５が接続されている。モータ駆動部３０８は、記録ヘッド２０１を昇降させるためのヘッド昇降モータ３１０、搬送ユニット１０４を駆動する搬送モータ１０５、およびキャップ２０２を移動させるためのキャップモータ３１２の駆動を制御する。また、モータ駆動部３０８は、開閉弁２０４を開閉するための弁駆動モータ３１３およびポンプ２０６を駆動するためのポンプモータ３１４の駆動を制御する。センサ３１５は、記録装置１００における各種動作の制御、環境温湿度の検出、および連続紙の検知等のために用いられる。

図４は、記録ヘッドの吐出口形成面におけるインク成分の付着の一例として、吐出口形成面に結露が生じた状態を示す模式的断面図である。このとき、連続紙１０３に記録ヘッド２０１からインクＩが吐出され、時間の経過と共に連続紙１０３に吐出されたインクＩに含まれる水分等が蒸発し、連続紙１０３に対向する記録ヘッド２０１の吐出口形成面２０９に結露により水滴の付着が生じる。先ず、図４（ａ）は、搬送される連続紙１０３に記録ヘッド２０１からインクＩを吐出したときの状態を示している。詳しくは、連続紙１０３がＡ１方向に搬送され、この連続紙１０３に対して記録ヘッド２０１からインクＩが吐出されて画像などの記録が行われる。連続紙１０３を搬送しつつ、このような記録が継続されると、図４（ｂ）に示すように、蒸発したインクＩの水分等が、結露により記録ヘッド２０１の吐出口形成面２０９に水滴２１０（以下、結露滴ともいう）が付着する。さらに、連続紙１０３の搬送を伴って記録が継続されると、図４（ｃ）に示すように、インクＩの水分等の蒸発によって、吐出口形成面２０９に付着した結露滴２１０の量が増加する。このとき、このように結露滴２１０が大きくなった状態でインクＩを吐出するとインクＩの吐出方向や吐出速度に影響を及ぼす可能性がある。また、成長した結露滴２１０が連続紙１０３の印字領域に落下すると、画像が滲んでしまう。なお、結露滴２１０は、記録媒体の単位面積当たりのインク量や記録ヘッド２０１の下に吐出後の記録媒体が滞留している時間によって記録ヘッド２０１の吐出口形成面２０９に付着する量は変化する。なお、吐出素子にヒータ等の熱源を用いている場合は、吐出されたインク自体の熱量も大きいので、連続紙１０３からの蒸発も多くなり水滴も多い。

図５は、記録ヘッドの吐出口形成面に結露する水滴の結露量と経過時間との関係を示す図である。記録開始時は、記録ヘッド２０１から吐出されるインクＩの累積の蒸発量が少ないため、吐出口形成面２０９に付着する結露滴２１０の量は少ない。記録媒体へのインクＩの吐出を継続し、時間が経過するに連れて記録ヘッド２０１から吐出される累積のインク量が多くなるため、それに伴いインクから蒸発する累積の水分も多くなり、結露により吐出口形成面２０９に付着する結露滴２１０の量が多くなる。なお、このように吐出口形成面に結露が生じているとき、その結露の水滴からも蒸発は生じていることはもちろんである。同一の吐出口から連続吐出して記録しているときは、連続紙１０３からの蒸発による結露の量が記録ヘッド２０１に付着した結露の水滴からの蒸発量を上回っている。

記録が完了すると、記録ヘッド２０１からインクＩは吐出されないため、連続紙からのインクＩの水分の蒸発は少なくなると同時に、吐出口形成面２０９に結露した結露滴２１０は徐々に蒸発する。その結果、結露滴２１０の量（大きさ）は時間と共に減少していき、最終的には結露のない状態になる。このように、吐出口形成面に付着する結露による濡れの量は、記録終了後の非記録時の経過時間とともに減少する。本発明の一実施形態は、濡れ量に対応するクリーニングカウンタの値を、この経過時間に応じて減少させることにより、吐出口形成面の濡れの蒸発量をクリーニングカウンタの値に反映させる。これにより、吐出口形成面における実際の濡れ量に応じてワイピングを行うことが可能となり、不要なワイピング動作を省くことができる。

本実施形態では、記録ヘッド２０１から吐出した総ドット数(インク吐出数)をカウントするカウンタを備えており、このドットカウンタ値に記録媒体の１ページの長さを変数として乗算した値をワイピング動作の実行を判断する閾値としてのクリーニングカウンタ値（カウント値）とする。なお、このクリーニングカウンタ値を更に、記録媒体が搬送される搬送速度を変数として除算した値をクリーニングカウンタ値としても良い。本実施形態におけるクリーニングを実施する閾値は３．６×１０⁸とし、搬送速度２００ｍｍ／secで用紙長さが１００ｍｍであるとき、例えば記録ドット数が１４４００００発の場合、５００枚記録後にワイピング動作が実施される。

図６は、本実施形態に係る記録シーケンスのフローチャートである。記録シーケンスをスタートすると、まず、ホスト１０１から送信された記録データを記録装置１００が受信（Ｓ６０１）し、環境検知手段としての環境検知センサ３１６から記録データ受信時の環境温湿度を制御部３００のＣＰＵ３０６が取得する（Ｓ６０２）。次に、ワークＲＡＭ３０４に保存してある前回の記録から今回の記録データを受信するまでの経過時間をＣＰＵ３０６は取得する（Ｓ６０３）。そして、取得した経過時間に応じて、すなわち、積算されているクリーニングカウンタ値に、経過時間を変数として乗算し、積算クリーニングカウンタ値を減算する。なお、このクリーニングカウンタ値を更に、環境検知センサ３１６が検知した湿度等から求められる環境変数を乗算した値をクリーニングカウンタ値から減算しても良い。本実施形態では湿度４０％で２時間経過したときに積算クリーニングカウンタ値が３．６×１０⁸減算され、更新クリーニングカウンタ値を得る（Ｓ６０４）。次に、ステップＳ６０４で算出した更新クリーニングカウンタ値が０より大きいかを判定する（Ｓ６０５）。肯定判定であれば、次のステップにおいて、記録動作で用いる積算クリーニングカウンタを更新クリーニングカウンタ値のカウンタとし（Ｓ６０６）、否定判定であれば、次のステップにおいて、積算クリーニングカウンタ値のカウンタとする（Ｓ６０７）。

ステップＳ６０８に進み、連続紙１０３への記録を開始する。そして、１ページ分の記録が終了したかどうかを判定する（Ｓ６０９）。肯定判定であればステップＳ６１０に進む一方、否定判定であれば、ステップＳ６０８に戻り記録媒体への記録を繰り返す。そして、積算クリーニングカウンタ値の加算処理をして、更新クリーニングカウンタ値を得る（Ｓ６１０）。加算処理とは、積算クリーニングカウンタ値に記録ドット数と用紙長さから求めた値を加算する。このとき、算出されたクリーニングカウンタ値を積算クリーニングカウンタ値とする。

そして、積算クリーニングカウンタ値が所定の閾値より大きいか否かを判定する（Ｓ６１１）。積算クリーニングカウンタ値が所定の閾値をより大きければ、記録ヘッド２０１の吐出口形成面のワイピング動作を実施する（Ｓ６１２）。その後、積算クリーニングカウンタ値をクリア（Ｓ６１３）にし、ステップＳ６１４に進む。そして、ステップＳ６１１において、否定判定であれば、ステップＳ６１４に進み、記録が終了しているかを判定する（Ｓ６１４）。否定判定であれば、ステップＳ６０８に戻り記録を継続する。一方、肯定判定であればステップＳ６１５に進み、ワークＲＡＭ３０４に最終記録日時を保存し、記録シーケンスを終了する。

本実施形態では、記録が終了し、次回記録が開始されるまでの経過時間と共に蒸発する蒸発量に合わせて、上述した減算処理によって、クリーニングカウンタ値も減算させる。そして、記録を開始し、１ページの記録を終了すると共にクリーニングカウンタ値に加算処理をすることによって、適切なタイミングで吐出口形成面をワイピングすることができる。

図７は、本実施形態に係るインクジェット記録装置の記録ヘッドのワイピング動作の模式的断面図である。破線部は、記録ヘッド２０１の吐出口形成面２０９に付着した結露滴２１０である。ワイパ２０３は、キャップ２０２の水平移動に伴って記録ヘッド２０１の吐出口列と平行な方向Ｅに移動することで記録ヘッド２０１の吐出口形成面をワイピングし、吐出口形成面に付着した結露滴２１０を除去する。

以上により、記録ジョブの開始時に前回の記録からの経過時間を取得し経過時間に応じてクリーニングカウンタ値を減算し、蒸発等による結露滴の減少に合わせたタイミングでクリーニングを実施する。それによって、不要なワイピング動作を防止することが可能となり、さらには、スループット低減が防止できる。

１００ インクジェット記録装置
１０１ ホストコンピュータ
１０３ 連続紙
１１０ 記録部
２０１ 記録ヘッド
２０２ キャップ
２０３ ワイパ
２０４ 開閉弁
２０５ インクタンク
２０６ 圧力ポンプ
２０７ 廃インクタンク

Claims (6)

1. 記録媒体に吐出口からインクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、
   前記吐出口の形成面をクリーニングするクリーニング手段と、
   前記吐出口からのインク吐出数をカウントするカウント手段と、
   前記吐出口からインクを吐出してから次の吐出までの時間を計測する計測手段と、
   前記カウント手段のカウント値と前記計測手段の計測値に基づいて、前記クリーニング手段のクリーニングを制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記計測手段が計測する時間が所定時間を経過したときは、前記クリーニング手段によるクリーニングをしない、
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 環境を検知する環境検知手段を更に有し、
   前記制御手段は、前記環境検知手段の検知結果に応じて、前記クリーニング手段のクリーニングを制御する、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. 前記制御手段は、インクを吐出する際の記録媒体の搬送速度に応じて、前記クリーニング手段のクリーニングを制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記制御手段は、前記カウント手段がカウントするカウント数が所定数に達しないときは、前記クリーニング手段によるクリーニングをしない、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記クリーニング手段は、前記吐出口の形成面をワイピングすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドの吐出口の形成面をクリーニングするクリーニング工程と、
   前記吐出口からのインク吐出数をカウントするカウント工程と、
   前記吐出口からインクを吐出してから次の吐出までの時間を計測する計測工程と、
   前記カウント工程と前記計測工程の結果に基づいて、前記クリーニング工程のクリーニングを制御する制御工程と、を有し、
   前記制御工程は、前記計測工程が計測する時間が所定時間を経過したときは、前記クリーニング工程によるクリーニングをしない、ことを特徴とするクリーニング制御方法。

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