JP2019177589A - インクジェット記録装置およびインクジェット記録装置の制御方法 - Google Patents

インクジェット記録装置およびインクジェット記録装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ホルダが支持する物の有無に係らずホルダの姿勢を維持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装置の制御方法を提供すること。【解決手段】記録ヘッド8を支持しないヘッドホルダ90の姿勢を維持可能な駆動力でキャリッジモータ92を駆動している間のロータリーエンコーダ110の変化値Dsiに基づいて、ヘッドホルダ90が支持する記録ヘッド8の有無を判断する。【選択図】図10

Description

本発明は、記録ヘッドからインクを吐出して記録するインクジェット記録装置に関し、特には、ラインヘッド方式の記録ヘッドの位置制御を行うインクジェット記録装置およびインクジェット記録装置の制御方法に関する。
特許文献1には、PID制御を行いながら記録ヘッドを搭載したキャリッジを昇降することで、記録媒体と記録ヘッドとのギャップを調整する方法が記載されている。具体的には、下降する場合には、PID制御における比例制御のみを有効として制御を行い、上昇時には制御を切替えて、PID制御における比例制御、積分制御、微分制御のいずれかを有効として制御を行うことが記載されている。
一般的にラインヘッドは、内部構造の複雑さや内部に大量のインクを貯めることから重量が重い。このように重量が重いラインヘッドの姿勢を維持するための制御としてPID制御を用いる場合、適切なパラメータを設定するのが困難であり、制御の切替えがうまくできないことがある。そこで簡易的な制御として、予め設定された所定の電流をモータに流す制御で代用される。これは、記録ヘッドを搭載したホルダの姿勢を維持するための力をモータが発生させるように、所定の電流をモータに流してホルダの姿勢を維持する方法である。記録ヘッドを搭載している場合と記録ヘッドを搭載せずホルダのみの場合とでは重量が異なる。そのため、上記の方法を採用する場合、記録ヘッドを搭載している場合と記録ヘッドを搭載せずホルダのみの場合とで、姿勢を維持するための電流を切替える必要がある。
記録ヘッドがホルダに搭載されているか否かの判断は、電気接点のコンタクトから読み取ることで判断することができる。そこで、電気接点のコンタクトから記録ヘッドの有無を判断し、姿勢維持のための電流を最適な方に設定することで、ホルダの姿勢を維持することができる。
特開2012−116006号公報
しかし、記録ヘッドの電気接点が破損したり、接触不良が生じたりした場合、記録ヘッドが搭載されているにも関わらず記録ヘッドが搭載されていないと誤認する場合がある。この場合、ホルダの姿勢を維持するために流す電流は記録ヘッドが搭載されていない状態に対応する微弱な電流となる。しかし、実際には記録ヘッドが搭載されているため、その重さから姿勢を維持することができずホルダは下方に落下する虞がある。
よって本発明は、ホルダが支持する物の有無に係らずホルダの姿勢を維持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装置の制御方法を提供することを目的とする。
そのため本発明のインクジェット記録装置は、インクを内部に備えた記録ヘッドを支持可能であり、重力方向を含む方向に移動可能なホルダ手段と、前記ホルダ手段を駆動する駆動手段と、前記ホルダ手段の移動量を取得する取得手段と、前記ホルダ手段の移動を制御する制御手段と、を備えたインクジェット記録装置であって、前記制御手段は、前記ホルダ手段が支持可能な支持物を支持しない前記ホルダ手段の姿勢を維持可能な第1駆動力で、前記駆動手段が前記ホルダ手段を駆動している間に、前記取得手段が取得した移動量に基づいて、前記ホルダ手段が支持する支持物の有無を判断することを特徴とする。
本発明によれば、ホルダが支持する物の有無に係らず、ホルダの姿勢を維持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装置の制御方法を実現することができる。
インクジェット記録装置の内部構成を示した図である。 記録装置における制御構成を示すブロック図である。 記録装置が記録状態にあるときを示す図である。 (a)〜(c)は、記録媒体が給送されるときの搬送経路を示す図である。 (a)〜(c)は、記録媒体が給送されるときの搬送経路を示す図である。 (a)〜(d)は、記録動作を行う場合の搬送経路を示す図である。 記録装置がメンテナンス状態のときを示す図である。 ヘッドホルダとヘッドホルダの駆動部とを示した図である。 駆動部を示した図である。 記録ヘッド有無の判断処理を示したフローチャートである。 インクジェット記録装置で採用するインク供給ユニットを含む図である。 インク回収処理のフローチャートの一例を示す図である。 インク回収処理の開始前のインク循環系を示す図である。 上流流路側のインク回収が行われているインク循環系を示す図である。 回収流路側のインク回収が行われているインク循環系を示す図である。 記録ヘッド内のインクの有無の判断処理を示したフローチャートである。
(第1の実施形態)
以下、図面を参照して本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態で使用するインクジェット記録装置(以下、記録装置ともいう)1の内部構成を示した図である。図において、x方向は水平方向、y方向(紙面垂直方向)は後述する記録ヘッド8において吐出口が配列される方向、z方向は鉛直方向をそれぞれ示す。
記録装置1は、プリント部2とスキャナ部3を備える複合機であり、記録動作と読取動作に関する様々な処理を、プリント部2とスキャナ部3で個別にあるいは連動して実行することができる。スキャナ部3は、ADF(オートドキュメントフィーダ)とFBS(フラットベッドスキャナ)を備えており、ADFで自動給紙される原稿の読み取りと、ユーザによってFBSの原稿台に置かれた原稿の読み取り(スキャン)を行うことができる。なお、本実施形態はプリント部2とスキャナ部3を併せ持った複合機であるが、スキャナ部3を備えない形態であってもよい。図1は、記録装置1が記録動作も読取動作も行っていない待機状態にあるときを示す。
プリント部(記録部)2において、筐体4の鉛直方向下方の底部には、記録媒体(カットシート)Sを収容するための第1カセット5Aと第2カセット5Bが着脱可能に設置されている。第1カセット5AにはA4サイズまでの比較的小さな記録媒体が、第2カセット5BにはA3サイズまでの比較的大きな記録媒体が、平積みに収容されている。第1カセット5A近傍には、収容されている記録媒体を1枚ずつ分離して給送するための第1給送ユニット6Aが設けられている。同様に、第2カセット5B近傍には、第2給送ユニット6Bが設けられている。記録動作が行われる際にはいずれか一方のカセットから選択的に記録媒体Sが給送される。
搬送ローラ7、排出ローラ12、ピンチローラ7a、拍車7b、ガイド18、インナーガイド19およびフラッパ11は、記録媒体Sを所定の方向に導くための搬送機構である。搬送ローラ7は、記録ヘッド8(プラテン9)の上流側および下流側に配され、搬送モータによって駆動される駆動ローラである。ピンチローラ7aは、搬送ローラ7と共に記録媒体Sをニップして回転する従動ローラである。排出ローラ12は、搬送ローラ7の下流側に配され、排出モータによって駆動される駆動ローラである。拍車7bは、記録ヘッド8(プラテン9)の下流側に配される搬送ローラ7及び排出ローラ12と共に記録媒体Sを挟持して搬送する。
記録装置1には、上記駆動ローラを駆動するための複数のモータが設けられており、上記駆動ローラのそれぞれは、複数のモータのうちの1つに接続されている。モータと駆動ローラの対応関係については後に詳しく説明する。
ガイド18は、記録媒体Sの搬送経路に設けられ、記録媒体Sを所定の方向に案内する。インナーガイド19は、y方向に延在する部材で湾曲した側面を有し、当該側面に沿って記録媒体Sを案内する。フラッパ11は、両面記録動作の際に、記録媒体Sが搬送される方向を切り替えるための部材である。排出トレイ13は、記録動作が完了し排出ローラ12によって排出された記録媒体Sを積載保持するためのトレイである。
本実施形態の記録ヘッド8は、フルラインタイプのカラーインクジェット記録ヘッドであり、記録データに従ってインクを吐出する吐出口が、図1におけるy方向に沿って記録媒体Sの幅に相当する分だけ複数配列されている。記録ヘッド8が待機位置にあるとき、記録ヘッド8の吐出口面8aは、図1のように鉛直下方を向きキャップユニット10によってキャップされている。記録動作を行う際は、後述するプリントコントローラ202によって、吐出口面8aがプラテン9と対向するように記録ヘッド8の向きが変更される。プラテン9は、y方向に延在する平板によって構成され、記録ヘッド8によって記録動作が行われる記録媒体Sを背面から支持する。記録ヘッド8の待機位置から記録位置への移動については、後に詳しく説明する。
インクタンクユニット14は、記録ヘッド8へ供給される4色のインクをそれぞれ貯留する。インク供給ユニット15は、インクタンクユニット14と記録ヘッド8を接続する流路の途中に設けられ、記録ヘッド8内のインクの圧力及び流量を適切な範囲に調整する。本実施形態では循環型のインク供給系を採用しており、インク供給ユニット15は記録ヘッド8へ供給されるインクの圧力と記録ヘッド8から回収されるインクの流量を適切な範囲に調整する。
メンテナンスユニット16は、キャップユニット10とワイピングユニット17を備え、所定のタイミングにこれらを作動させて、記録ヘッド8に対するメンテナンス動作を行う。メンテナンス動作については後に詳しく説明する。
図2は、記録装置1における制御構成を示すブロック図である。制御構成は、主にプリント部2を統括するプリントエンジンユニット200と、スキャナ部3を統括するスキャナエンジンユニット300と、記録装置1全体を統括するコントローラユニット100によって構成されている。プリントコントローラ202は、コントローラユニット100のメインコントローラ101の指示に従ってプリントエンジンユニット200の各種機構を制御する。スキャナエンジンユニット300の各種機構は、コントローラユニット100のメインコントローラ101によって制御される。以下に制御構成の詳細について説明する。
コントローラユニット100において、CPUにより構成されるメインコントローラ101は、ROM107に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、RAM106をワークエリアとしながら記録装置1全体を制御する。例えば、ホストI/F102またはワイヤレスI/F103を介してホスト装置400から印刷ジョブが入力されると、メインコントローラ101の指示に従って、画像処理部108が受信した画像データに対して所定の画像処理を施す。そして、メインコントローラ101はプリントエンジンI/F105を介して、画像処理を施した画像データをプリントエンジンユニット200へ送信する。
なお、記録装置1は無線通信や有線通信を介してホスト装置400から画像データを取得しても良いし、記録装置1に接続された外部記憶装置(USBメモリ等)から画像データを取得しても良い。無線通信や有線通信に利用される通信方式は限定されない。例えば、無線通信に利用される通信方式として、Wi−Fi(Wireless Fidelity)(登録商標)やBluetooth(登録商標)が適用可能である。また、有線通信に利用される通信方式としては、USB(Universal Serial Bus)等が適用可能である。また、例えばホスト装置400から読取コマンドが入力されると、メインコントローラ101は、スキャナエンジンI/F109を介してこのコマンドをスキャナ部3に送信する。
操作パネル104は、ユーザが記録装置1に対して入出力を行うための機構である。ユーザは、操作パネル104を介してコピーやスキャン等の動作を指示したり、印刷モードを設定したり、記録装置1の情報を認識したりすることができる。
プリントエンジンユニット200において、CPUにより構成されるプリントコントローラ202は、ROM203に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、RAM204をワークエリアとしながら、プリント部2が備える各種機構を制御する。コントローラI/F201を介して各種コマンドや画像データが受信されると、プリントコントローラ202は、これを一旦RAM204に保存する。記録ヘッド8が記録動作に利用できるように、プリントコントローラ202は画像処理コントローラ205に、保存した画像データを記録データへ変換させる。記録データが生成されると、プリントコントローラ202は、ヘッドI/F206を介して記録ヘッド8に記録データに基づく記録動作を実行させる。この際、プリントコントローラ202は、搬送制御部207を介して図1に示す給送ユニット6A、6B、搬送ローラ7、排出ローラ12、フラッパ11を駆動して、記録媒体Sを搬送する。
搬送制御部207は、記録媒体Sの搬送状態を検知する検知部212と、複数の駆動ローラを駆動する駆動部211とに接続しており、検知部212から得られる検知結果に基づいて駆動部211を用いて記録媒体Sの搬送を制御する。検知部212は、記録媒体Sの有無を検知する検知部材20と駆動ローラの回転量を検出するエンコーダ21を有している。
搬送制御部207によって記録媒体Sが搬送される過程で、プリントコントローラ202の指示に従って、記録ヘッド8による記録動作が実行され、印刷処理が行われる。
ヘッドキャリッジ制御部208は、記録装置1のメンテナンス状態や記録状態といった動作状態に応じて記録ヘッド8の向きや位置を変更する。インク供給制御部209は、記録ヘッド8へ供給されるインクの圧力が適切な範囲に収まるように、インク供給ユニット15を制御する。メンテナンス制御部210は、記録ヘッド8に対するメンテナンス動作を行う際に、メンテナンスユニット16におけるキャップユニット10やワイピングユニット17の動作を制御する。
スキャナエンジンユニット300においては、メインコントローラ101が、ROM107に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、RAM106をワークエリアとしながら、スキャナコントローラ302のハードウェアリソースを制御する。これにより、スキャナ部3が備える各種機構は制御される。例えばコントローラI/F301を介してメインコントローラ101がスキャナコントローラ302内のハードウェアリソースを制御することにより、ユーザによってADFに搭載された原稿を、搬送制御部304を介して搬送し、センサ305によって読み取る。そして、スキャナコントローラ302は読み取った画像データをRAM303に保存する。なお、プリントコントローラ202は、上述のように取得された画像データを記録データに変換することで、記録ヘッド8に、スキャナコントローラ302で読み取った画像データに基づく記録動作を実行させることが可能である。
図3は、記録装置1が記録状態にあるときを示す図である。図1に示した待機状態と比較すると、キャップユニット10が記録ヘッド8の吐出口面8aから離間し、吐出口面8aがプラテン9と対向している。本実施形態において、プラテン9の平面は水平方向に対して約45度傾いており、記録位置における記録ヘッド8の吐出口面8aも、プラテン9との距離が一定に維持されるように水平方向に対して約45度傾いている。
記録ヘッド8を図1に示す待機位置から図3に示す記録位置に移動する際、プリントコントローラ202は、メンテナンス制御部210を用いて、キャップユニット10を図3に示す退避位置まで降下させる。これにより、記録ヘッド8の吐出口面8aは、キャップ部材と離間する。その後、プリントコントローラ202は、ヘッドキャリッジ制御部208を用いて記録ヘッド8の鉛直方向の高さを調整しながら45度回転させ、吐出口面8aをプラテン9と対向させる。記録動作が完了し、記録ヘッド8が記録位置から待機位置に移動する際は、プリントコントローラ202によって上記と逆の工程が行われる。
次に、プリント部2における記録媒体Sの搬送経路について説明する。記録コマンドが入力されると、プリントコントローラ202は、まず、メンテナンス制御部210およびヘッドキャリッジ制御部208を用いて、記録ヘッド8を図3に示す記録位置に移動する。その後、プリントコントローラ202は搬送制御部207を用い、記録コマンドに従って第1給送ユニット6Aおよび第2給送ユニット6Bのいずれかを駆動し、記録媒体Sを給送する。
図4(a)〜(c)は、第1カセット5Aに収容されているA4サイズの記録媒体Sが給送されるときの搬送経路を示す図である。第1カセット5A内の1番上に積載された記録媒体Sは、第1給送ユニット6Aによって2枚目以降の記録媒体から分離され、搬送ローラ7とピンチローラ7aにニップされながら、プラテン9と記録ヘッド8の間の記録領域Pに向けて搬送される。図4(a)は、記録媒体Sの先端が記録領域Pに到達する直前の搬送状態を示す。記録媒体Sの進行方向は、第1給送ユニット6Aに給送されて記録領域Pに到達する間に、水平方向(x方向)から、水平方向に対して約45度傾いた方向に変更される。
記録領域Pでは、記録ヘッド8に設けられた複数の吐出口から記録媒体Sに向けてインクが吐出される。インクが付与される領域の記録媒体Sは、プラテン9によってその背面が支持されており、吐出口面8aと記録媒体Sの距離が一定に保たれている。インクが付与された後の記録媒体Sは、搬送ローラ7と拍車7bに案内されながら、先端が右に傾いているフラッパ11の左側を通り、ガイド18に沿って記録装置1の鉛直方向上方へ搬送される。図4(b)は、記録媒体Sの先端が記録領域Pを通過して鉛直方向上方に搬送される状態を示す。記録時の記録媒体Sは、水平方向に対し約45度傾いた記録領域Pを下側から上側に移動し、その進行方向は、搬送ローラ7と拍車7bによって鉛直方向上方に変更されている。
記録媒体Sは、鉛直方向上方に搬送された後、排出ローラ12と拍車7bによって排出トレイ13に排出される。図4(c)は、記録媒体Sの先端が排出ローラ12を通過して排出トレイ13に排出される状態を示す。排出された記録媒体Sは、記録ヘッド8によって画像が記録された面を下にした状態で、排出トレイ13上に保持される。
図5(a)〜(c)は、第2カセット5Bに収容されているA3サイズの記録媒体Sが給送されるときの搬送経路を示す図である。第2カセット5B内の1番上に積載された記録媒体Sは、第2給送ユニット6Bによって2枚目以降の記録媒体から分離され、搬送ローラ7とピンチローラ7aにニップされながら、プラテン9と記録ヘッド8の間の記録領域Pに向けて搬送される。
図5(a)は、記録媒体Sの先端が記録領域Pに到達する直前の搬送状態を示す。第2給送ユニット6Bに給送されて記録領域Pに到達するまでの搬送経路には、複数の搬送ローラ7とピンチローラ7aおよびインナーガイド19が配されることで、記録媒体SはS字上に湾曲されてプラテン9まで搬送される。
その後の搬送経路は、図4(b)および(c)で示したA4サイズの記録媒体Sの場合と同様である。図5(b)は、記録媒体Sの先端が記録領域Pを通過して鉛直方向上方に搬送される状態を示す。図5(c)は、記録媒体Sの先端が排出ローラ12を通過して排出トレイ13に排出される状態を示す。
図6(a)〜(d)は、A4サイズの記録媒体Sの裏面(第2面)に対して記録動作(両面記録)を行う場合の搬送経路を示す図である。両面記録を行う場合、第1面(表面)を記録した後に第2面(裏面)に記録動作を行う。第1面を記録する際の搬送工程は図4(a)〜(c)と同様であるので、ここでは説明を省略する。以後、図4(c)以後の搬送工程について説明する。
記録ヘッド8による第1面への記録動作が完了し、記録媒体Sの後端がフラッパ11を通過すると、プリントコントローラ202は、搬送ローラ7を逆回転させて記録媒体Sを記録装置1の内部へ搬送する。この際、フラッパ11は、不図示のアクチュエータによってその先端が左側に傾くように制御されるため、記録媒体Sの先端(第1面の記録動作における後端)はフラッパ11の右側を通過して鉛直方向下方へ搬送される。図6(a)は、記録媒体Sの先端(第1面の記録動作における後端)が、フラッパ11の右側を通過する状態を示す。
その後記録媒体Sは、インナーガイド19の湾曲した外周面に沿って搬送され、再び記録ヘッド8とプラテン9の間の記録領域Pに搬送される。この際、記録ヘッド8の吐出口面8aに、記録媒体Sの第2面が対向する。図6(b)は、第2面の記録動作のために、記録媒体Sの先端が記録領域Pに到達する直前の搬送状態を示す。
その後の搬送経路は、図4(b)および(c)で示した第1面記録の場合と同様である。図6(c)は、記録媒体Sの先端が記録領域Pを通過して鉛直方向上方に搬送される状態を示す。この際、フラッパ11は、不図示のアクチュエータにより先端が右側に傾いた位置に移動するように制御される。図6(d)は、記録媒体Sの先端が排出ローラ12を通過して排出トレイ13に排出される状態を示す。
次に、記録ヘッド8に対するメンテナンス動作について説明する。図1でも説明したように、本実施形態のメンテナンスユニット16は、キャップユニット10とワイピングユニット17とを備え、所定のタイミングにこれらを作動させてメンテナンス動作を行う。
図7は、記録装置1がメンテナンス状態のときを示す図である。記録ヘッド8を図1に示す待機位置から図7に示すメンテナンス位置に移動する際、プリントコントローラ202は、記録ヘッド8を鉛直方向において上方に移動させるとともにキャップユニット10を鉛直方向下方に移動させる。そして、プリントコントローラ202は、ワイピングユニット17を退避位置から図7における右方向に移動させる。その後、プリントコントローラ202は、記録ヘッド8を鉛直方向下方に移動させメンテナンス動作が可能なメンテナンス位置に移動させる。
一方、記録ヘッド8を図3に示す記録位置から図7に示すメンテナンス位置に移動する際、プリントコントローラ202は、記録ヘッド8を45度回転させつつ鉛直方向上方に移動させる。そして、プリントコントローラ202は、ワイピングユニット17を退避位置から右方向に移動させる。その後プリントコントローラ202は、記録ヘッド8を鉛直方向下方に移動させて、メンテナンスユニット16によるメンテナンス動作が可能なメンテナンス位置に移動させる。
以下、本発明の特徴事項について説明する。
図8は、記録ヘッド8が搭載されたヘッドホルダ90とヘッドホルダ90の駆動部91とを示した図である。ヘッドホルダ90は記録ヘッド8を支持可能であり、ヘッドホルダ90の駆動部91は、キャリッジモータ92と、キャリッジモータ92の駆動力を伝達する複数の歯車からなる歯車列95とを備えている。歯車列95は、キャリッジモータ92のギアと噛み合う(係合する)第1歯車96、第1歯車96と噛み合う第2歯車97、第2歯車97と噛み合う第3歯車98、第3歯車と噛み合う第4歯車99を備えている。キャリッジモータ92を駆動させ、その駆動力を歯車列95で伝達することによって、記録時の記録ヘッド8の姿勢の変化や記録ヘッド8のメンテナンス位置への移動を行うことができる(重力方向を含む方向へ移動可能である)。また駆動部91はロータリーエンコーダ110を備えており、ロータリーエンコーダ110によって第1歯車96の回転およびヘッドホルダ90の移動量を検知することで、キャリッジモータ92の回転を測定することができる。更に駆動部91は、第2歯車97の回転を機械的にロックするロック機構93を備えている。
図9は、駆動部91を示した図である。ロック機構駆動部94を駆動させることで、ロック機構93が第2歯車と噛み合って第2歯車の回転を阻止し、第2歯車97を機械的に固定することができる。第2歯車97を固定することで、歯車列95全体を固定することができる。つまり、ロック機構93を作動することで、ヘッドホルダ90の動きを固定し、記録ヘッド8の姿勢を維持することができる。このように、ロック機構93を作動させて歯車列95を固定することで、キャリッジモータ92を励磁することなく、記録ヘッド8の姿勢を維持することができる。このことから、所定位置で記録ヘッド8の姿勢を維持する際には、ロック機構93を作動させて歯車をロックすることが有効である。ロック機構93を作動する前には、キャリッジモータ92を励磁することで記録ヘッド8の姿勢を維持することが必要である。
記録装置1では、記録ヘッド8はヘッドホルダ90に挿入されていることから、記録ヘッド8の姿勢を維持することは、ヘッドホルダ90の姿勢を維持することになる。前述したとおり、記録ヘッド8は、フルラインタイプのカラーインクジェット記録ヘッドであり、記録データに従ってインクを吐出する吐出口が、記録媒体Sの幅に相当する分だけ複数配列されている。記録ヘッド8のようなラインヘッドは、内部の構造の複雑さや記録ヘッド内部に供給されるインクの量から一般的に重量が重い。記録ヘッド8が挿入されたヘッドホルダ90の姿勢を維持するためには、記録ヘッド8が挿入されたヘッドホルダ90の重量に対応する電流でキャリッジモータ92を励磁することが必要である。また、ヘッドホルダ90に記録ヘッド8が挿入されていない場合には、記録ヘッド8挿入されていないヘッドホルダ90の重量に対応する電流でキャリッジモータ92を励磁することが必要である。
このように、ヘッドホルダ90の姿勢を維持するためには、ヘッドホルダ90に記録ヘッド8が挿入されているかどうか認識することが必要となる。そこで、本実施形態ではヘッドホルダ90は不図示の電気接点を備えている。記録ヘッド8がヘッドホルダ90に挿入されると、記録ヘッド8が備えた接点とヘッドホルダ90の電気接点とが接触することで電気的に記録ヘッド8とヘッドホルダ90とが接続され、ヘッドホルダ90に記録ヘッド8が挿入されたことを確認することができる。記録ヘッド8が挿入されているか否かを判断して、各状態に対応した電流によってキャリッジモータ92を励磁することで、記録ヘッド8(支持物)の挿入の有無に合わせて、ヘッドホルダ90の姿勢を維持することができる。
しかし、記録ヘッド8が備えた接点とヘッドホルダ90の電気接点との接触不良が生じた場合、記録ヘッド8が挿入されているにもかかわらず挿入されていないと判断することがある。その場合、記録ヘッド8挿入されていないヘッドホルダ90の重量に対応する微弱な電流でキャリッジモータ92を励磁する。その結果、キャリッジモータ92はヘッドホルダ90の姿勢を維持することができず、ヘッドホルダ90は下降してしまう。
そこで本実施形態では、記録ヘッド8が搭載されていないと判断した場合、まずヘッドホルダ90を他のユニットと接触する可能性のない領域に移動させる。そして、その場でキャリッジモータ92のロータリーエンコーダ110の信号を読みながら、記録ヘッド8を搭載していないヘッドホルダ90の姿勢を維持可能な微弱な電流で、ヘッドホルダ90の姿勢維持を試みる。このときロータリーエンコーダ110の信号から、ヘッドホルダ90の移動量が所定の閾値以下であれば、姿勢維持ができたと判断し、記録ヘッド8が搭載されていないと判断する。逆にヘッドホルダ90の移動量が所定の閾値以上であれば、姿勢維持ができていないことから、実際にはヘッドホルダ90に記録ヘッド8が搭載されているかもしれないので、元の位置までヘッドホルダ90を戻す。そして、ロータリーエンコーダ110の信号を読みながら、記録ヘッド8を搭載したヘッドホルダ90の姿勢を維持可能な電流で、ヘッドホルダ90の姿勢維持を試みる。その結果、ヘッドホルダ90の移動量が所定の閾値以下であれば、記録ヘッド8が搭載されていると判断する。
このように、キャリッジモータ92を励磁する電流と、ロータリーエンコーダ110の信号とを組み合わせて判断することで、ヘッドホルダ90に記録ヘッド8が搭載されているか否かを正確に判断することができる。
図10は、本実施形態における記録ヘッド8有無の判断処理を示したフローチャートである。以下、このフローチャートを用いて本実施形態の記録ヘッド8有無の判断処理を説明する。
記録ヘッド8有無の判断処理が開始されると、S1で、ヘッドホルダ90に記録ヘッド8が挿入されているか否かをヘッドホルダ90の電気接点から得た情報で判断する。挿入されていると判断した場合には誤認は無いので、S8に移行して「記録ヘッド有り」の判断結果を出し終了する。S1で挿入されていないと判断した場合、S2に移行してキャリッジモータ92を、記録ヘッド8を搭載していないヘッドホルダ90の姿勢を維持可能な微弱な電流でT秒間駆動する。そして、そのT秒間におけるロータリーエンコーダ110の変化値Dsiをメモリに格納する。
その後S3で、S2で格納した変化値Dsiと閾値とを比較して、変化値Dsiが閾値以下であれば、S4で「記録ヘッドなし」の判断結果を出して終了する。変化値Dsiが閾値よりも大きければ、微弱な電流ではヘッドホルダ90の姿勢を維持することができず、移動量が大きくなってしまったと考えられることから、S5に移行して、ヘッドホルダ90を変化値Dsi分の移動量で元の位置に移動して復帰させる。そしてS6で、記録ヘッド8を搭載したヘッドホルダ90の姿勢を維持可能な電流で、キャリッジモータ92をT秒間駆動しつつ、そのT秒間におけるロータリーエンコーダ110の変化値Dsiをメモリに格納する。その後、S7で、S6で格納した変化値Dsiと閾値とを比較して、変化値Dsiが閾値以下であれば、S8で「記録ヘッドあり」の判断結果を出して終了する。変化値Dsiが閾値よりも大きければ、動作に異常があると判断しS9でエラーを出力して処理を終了する。
このように、キャリッジモータ92に所定の電流を与えている間のロータリーエンコーダ110の変化値Dsiに基づいて、ヘッドホルダ90が支持する記録ヘッド8の有無を判断する。これによって、ヘッドホルダ90が支持する記録ヘッド8の有無に係らず、ヘッドホルダ90の姿勢を維持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装置の制御方法を実現することができる。
(第2の実施形態)
以下、図面を参照して本発明の第2の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第1の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
本実施形態で用いるラインヘッド方式の記録ヘッド8は、使用時には内部に多くのインクを貯めておくことができる。そして、記録ヘッド8を交換する際には、内部に貯めたインクが漏れることを防ぐために、記録ヘッド8内部のインクを抜く(回収する)ことが必要である。内部にインクが貯まっている記録ヘッド8と、インクを抜いた記録ヘッド8とでは、内部に貯めていたインクの分だけ重量が異なる。そこで、本実施形態では、内部にインクが貯まっている記録ヘッド8に対応した電流と、インクを抜いた記録ヘッド8に対応した電流とを用いることで、記録ヘッド8内のインク有無の判断を行う。
ここで、インクジェット記録装置1におけるインクの循環系について説明する。
図11は、本実施形態のインクジェット記録装置1で採用するインク供給ユニット15を含む図である。図11を用いて本実施形態のインク循環系の流路構成を説明する。インク供給ユニット15は、インクタンクユニット14から記録ヘッド8へインクを供給する構成である。ここでは、1色のインクについての構成を示しているが、実際にはこのような構成が、インク色ごとに用意されている。インク供給ユニット15は、インク供給制御部209によって制御される。以下、ユニットの各構成について説明する。
インクは主にサブタンク151と記録ヘッド8の間を循環する。記録ヘッド8では画像データに基づいてインクの吐出動作が行われ、吐出されなかったインクが再びサブタンク151に回収される。
所定量のインクを収容するサブタンク151は、記録ヘッド8へインクを供給するための供給流路C2と記録ヘッド8からインクを回収するための回収流路C4に接続されている。すなわち、サブタンク151、供給流路C2、記録ヘッド8、および回収流路C4によってインクが循環する循環経路が構成される。
サブタンク151には複数のピンで構成される液面検知手段151aが設けられ、インク供給制御部209は、これら複数のピン間の導通電流の有無を検知することによって、インク液面の高さ、即ちサブタンク151内のインク残量を把握することができる。減圧ポンプP0は、サブタンク151の内部を減圧するための負圧発生源である。大気開放弁V0は、サブタンク151の内部を大気に連通させるか否かを切り替えるための弁である。
メインタンク141は、サブタンク151へ供給されるインクを収容するタンクである。メインタンク141は可撓性部材で構成され、可撓性部材の容積変化によってサブタンク151へインクが充填される。メインタンク141は、記録装置本体に対して着脱可能な構成である。サブタンク151とメインタンク141とを接続するタンク接続流路C1の途中には、サブタンク151とメインタンク141の接続を切り替えるためのタンク供給弁V1が配されている。
以上の構成のもと、インク供給制御部209は、液面検知手段151aによってサブタンク151内のインクが所定量より少なくなったことを検知すると、大気開放弁V0、供給弁V2、回収弁V4、およびヘッド交換弁V5を閉じ、タンク供給弁V1を開く。この状態において、インク供給制御部209は減圧ポンプP0を作動させる。すると、サブタンク151の内部が負圧となりメインタンク141からサブタンク151へインクが供給される。液面検知手段151aによってサブタンク151内のインクが所定量を超えたことを検知すると、インク供給制御部209は、タンク供給弁V1を閉じ減圧ポンプP0を停止する。
供給流路C2は、サブタンク151から記録ヘッド8へインクを供給するための流路であり、その途中には供給ポンプP1と供給弁V2とが配されている。記録動作中は、供給弁V2を開いた状態で供給ポンプP1を駆動することにより、記録ヘッド8へインクを供給しつつ循環経路においてインクを循環することができる。記録ヘッド8によって単位時間あたりに吐出されるインクの量は画像データに応じて変動する。供給ポンプP1の流量は、記録ヘッド8が単位時間あたりのインク消費量が最大となる吐出動作を行った場合にも対応できるように決定されている。
リリーフ流路C3は、供給弁V2の上流側であって、供給ポンプP1の上流側と下流側を接続する流路である。供給ポンプP1の上流側と接続される接続部を第1接続部とし、下流側と接続される接続部を第2接続部とする。リリーフ流路C3の途中には差圧弁であるリリーフ弁V3が配される。供給ポンプP1からの単位時間あたりのインク供給量が記録ヘッド8の単位時間あたりの吐出量と回収ポンプP2における単位時間あたりの流量(インクを引く量)の合計値よりも多い場合は、リリーフ弁V3は自身に作用する圧力に応じて開放される。これにより、供給流路C2の一部とリリーフ流路C3とで構成される巡回流路が形成される。上記リリーフ流路C3の構成を設けることにより、記録ヘッド8に対するインク供給量は記録ヘッド8でのインク消費量に応じて調整され、循環経路内の圧力を画像データによらず安定させることができる。
回収流路C4は、記録ヘッド8からサブタンク151へインクを回収するための流路であり、その途中には回収ポンプP2と回収弁V4が配されている。回収ポンプP2は、循環経路内にインクを循環させる際、負圧発生源となって記録ヘッド8よりインクを吸引する。回収ポンプP2の駆動により、記録ヘッド8内のIN流路80bとOUT流路80cの間に適切な圧力差が生じ、IN流路80bとOUT流路80cの間でインクを循環させることができる。記録ヘッド8内の流路構成については後に詳しく説明する。
回収弁V4は、記録動作を行っていないとき、すなわち循環経路内にインクを循環させていないときの逆流を防止するための弁である。本実施形態の循環経路では、サブタンク151は記録ヘッド8よりも鉛直方向において上方に配置されている(図1参照)。このため、供給ポンプP1や回収ポンプP2を駆動していないとき、サブタンク151と記録ヘッド8の水頭差によって、サブタンク151から記録ヘッド8へインクが逆流してしまうおそれがある。このような逆流を防止するため、本実施形態では回収流路C4に回収弁V4を設けている。
同様に供給弁V2も、記録動作を行っていないとき、すなわち循環経路内にインクを循環させていないときに、サブタンク151から記録ヘッド8へのインクの供給を防止するための弁として機能する。
ヘッド交換流路C5は、供給流路C2とサブタンク151の空気室(インクが収容されていない空間)とを接続する流路であり、その途中にはヘッド交換弁V5が配されている。ヘッド交換流路C5の一端は、供給流路C2における記録ヘッド8の上流に接続され、この接続部を第3接続部と称する。第3接続部は、供給弁V2より下流側に配される。ヘッド交換流路C5の他端は、サブタンク151の重力方向の上方に接続してサブタンク151内部の空気室と連通する。この接続部を第4接続部と称する。ヘッド交換流路C5は、記録ヘッド8を交換する際や記録装置1を輸送する際など、使用中の記録ヘッド8からインクを回収するときに利用される。ヘッド交換弁V5は、記録装置1にインクを充填するときと記録ヘッド8からインクを回収するとき以外は閉じるように、インク供給制御部209によって制御される。また、上述した供給弁V2は、供給流路C2において、ヘッド交換流路C5との第3接続部と、リリーフ流路C3との第2接続部の間に設けられている。なお、第2接続部は第3接続部より下流の供給流路C2に配される形態であってもよい。
記録ヘッド8からインクを回収するとき、インク供給制御部209は、大気開放弁V0、タンク供給弁V1、供給弁V2、および回収弁V4を閉じ、ヘッド交換弁V5を開き、減圧ポンプP0を駆動する。これにより、サブタンク151内が負圧状態になり、記録ヘッド8内のインクは、ヘッド交換流路C5を経由してサブタンク151へ回収される。このように、ヘッド交換弁V5は、通常の記録動作や待機時には閉じられており、記録ヘッド8からインクを回収する際に開放される弁である。但し、記録ヘッド8への充填においてヘッド交換流路C5にインクを充填する際もヘッド交換弁V5は開放される。
図12は、本実施形態におけるインク回収処理のフローチャートの一例を示す図である。インク回収処理は、インク供給制御部209が、インク供給ユニット15に設けられた各種ポンプ及び各種弁の動作を制御することによって実行される。インク供給制御部209は、サブタンク内部を減圧する減圧ポンプP0(タンク内減圧ポンプ)を含む各種ポンプの駆動および停止を制御する。またインク供給制御部209は、ヘッド交換弁V5(交換駆動弁)および回収弁V4を含む各種弁を開閉可能に制御する。インク回収処理の開始前のインク循環系の状態は、図13に示すとおりである。即ち、大気開放弁V0、タンク供給弁V1、供給弁V2、回収弁V4、およびヘッド交換弁V5は、閉じている(CLOSE)。また、減圧ポンプP0、供給ポンプP1、回収ポンプP2は、停止している。
まず、ステップS1201においてインク供給制御部209は、ヘッド交換弁V5を開放する(OPEN)。その一方で、インク供給制御部209は、回収弁V4(回収駆動弁)を閉塞したままの状態にしておく(CLOSE)。そして、ステップS1202においてインク供給制御部209は、減圧ポンプP0(タンク内減圧ポンプ)を駆動してサブタンク151内に負圧を発生させる。これにより、上流流路側のインクの回収が開始される。
図14は、上流流路側のインク回収が行われているインク循環系の状態を示す図である。ヘッド交換弁V5が開いており(OPEN)、減圧ポンプP0の駆動によりサブタンク151内に生じた負圧によって、ヘッド交換流路C5および供給流路C2の一部のインクがサブタンク151内に回収されている。また、記録ヘッド8内に充填されていたインクの多くが、ヘッド交換流路C5を通じてサブタンク151内に回収されている。具体的な現象としては、まず、減圧ポンプP0によって発生した負圧によって、記録ヘッド8の吐出口面8aに形成されているメニスカスが破壊される。そしてメニスカスが破壊された吐出口面8aから大気が流入し、流入した大気とともに記録ヘッド8内に充填されているインクが、ヘッド交換流路C5を通じてサブタンク151内に回収される。このように吐出口面8aからインクが回収されるので、図14に示すように、記録ヘッド8内においては、吐出口面8aより下流側の回収流路C4側の流路にインクが一部残っている。また、吐出口面8aからヘッド交換流路C5を通じてインクが回収されるので、ヘッド交換流路C5と供給流路C2との接続部である第3接続部より上流側の供給流路C2に、インクが一部残っている。
ステップS1203においてインク供給制御部209は、インクの回収が完了するまで所定時間待機する。そして、ステップS1204においてインク供給制御部209は、減圧ポンプP0を停止する。これまでの処理により、記録ヘッド8内の大部分および一部の上流流路側からのインクの回収が完了する。
続いてステップS1205においてインク供給制御部209は、ヘッド交換弁V5を閉じる(CLOSE)。その一方で、インク供給制御部209は、回収弁V4を開ける(OPEN)。そして、ステップS1206においてインク供給制御部209は、減圧ポンプP0(タンク内減圧ポンプ)を駆動してサブタンク151内に負圧を発生させる。これにより、回収流路C4側(下流流路側)のインクの回収が開始される。
図15は、回収流路C4側のインク回収が行われているインク循環系の状態を示す図である。ヘッド交換弁V5が閉じており(CLOSE)、回収弁V4が開いている(OPEN)。そして、減圧ポンプP0の駆動によりサブタンク151内に生じた負圧によって、回収流路C4のインクおよび記録ヘッド8内に一部残っているインクが、サブタンク151内に回収されている。先の上流流路側の回収処理において、記録ヘッド8の吐出口面8aのメニスカスは既に破壊されている。メニスカスが破壊されている吐出口面8aから大気が流入し、流入した大気とともに記録ヘッド8内に充填されているインクが、回収流路C4を通じてサブタンク151内に回収される。このように、供給流路C2側(上流流路側)と回収流路C4側との両側からそれぞれインクの回収処理を行うことで、記録ヘッド8内に充填されているインクを適切に回収することができる。
ステップS1207においてインク供給制御部209は、インクの回収が完了するまで所定時間待機する。そして、ステップS1208においてインク供給制御部209は、減圧ポンプP0を停止する。ステップS1205からステップS1208までの処理により、記録ヘッド8内に一部残存しているインクおよび回収流路C4のインクの回収が完了する。
記録ヘッド8の交換を行う際には、このようにして記録ヘッド8内のインクを回収してから交換を行う。しかし、交換作業の中断等で、記録ヘッド8内にインクが有るのか、回収されて無いのか判断できない場合がある。そこで、次に説明する記録ヘッド8内のインク有無の判断処理を行うことでインク(支持物)の有無を判断することができる。
図16は、本実施形態における記録ヘッド8内のインクの有無の判断処理を示したフローチャートである。以下、このフローチャートを用いて本実施形態の記録ヘッド8内のインクの有無の判断処理を説明する。記録ヘッド8内のインクの有無の判断処理が開始されると、S170でキャリッジモータ92を、インクの入っていない記録ヘッド8を搭載したヘッドホルダ90の姿勢を維持可能な微弱な電流でT秒間駆動する。そして、そのT秒間におけるロータリーエンコーダ110の変化値Dsiをメモリに格納する。
その後S171で、S170で格納した変化値Dsiと閾値とを比較して、変化値Dsiが閾値以下であれば、S172で「インクなし」の判断結果を出して終了する。変化値Dsiが閾値よりも大きければ、微弱な電流ではヘッドホルダ90の姿勢を維持することができず、移動量が大きくなってしまったと考えられることから、S173に移行して、ヘッドホルダ90を変化値Dsi分の移動量で元の位置まで移動して復帰させる。そしてS174で、インクの入った記録ヘッド8を搭載したヘッドホルダ90の姿勢を維持可能な電流で、キャリッジモータ92をT秒間駆動しつつ、そのT秒間におけるロータリーエンコーダ110の変化値Dsiをメモリに格納する。その後、S175で、S174で格納した変化値Dsiと閾値とを比較して、変化値Dsiが閾値以下であれば、S176で「インクあり」の判断結果を出して終了する。変化値Dsiが閾値よりも大きければ、動作に異常があると判断しS177でエラーを出力して処理を終了する。
このように、キャリッジモータ92に所定の電流を与えている間のロータリーエンコーダ110の変化値Dsiに基づいて、ヘッドホルダ90が支持する記録ヘッド8内のインクの有無を判断する。これによって、ヘッドホルダ90が支持する記録ヘッド8内のインクの有無に係らず、ヘッドホルダ90の姿勢を維持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装置の制御方法を実現することができる。
1 インクジェット記録装置
8 記録ヘッド
90 ヘッドホルダ
110 ロータリーエンコーダ
141 メインタンク
151 サブタンク
209 インク供給制御部
S 記録媒体

Claims (13)

  1. 記録ヘッドを支持可能であり、重力方向を含む方向に移動可能なホルダ手段と、前記ホルダ手段を駆動する駆動手段と、前記ホルダ手段の移動量を取得する取得手段と、前記ホルダ手段の移動を制御する制御手段と、を備えたインクジェット記録装置であって、
    前記制御手段は、前記ホルダ手段が支持可能な支持物を支持しない前記ホルダ手段の姿勢を維持可能な第1駆動力で、前記駆動手段が前記ホルダ手段を駆動している間に、前記取得手段が取得した移動量に基づいて、前記ホルダ手段が支持する支持物の有無を判断することを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前記ホルダ手段は電気接点を備え、前記記録ヘッドと前記ホルダ手段とは、前記電気接点を介して電気的に接続され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. 前記支持物は、前記記録ヘッドであることを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録装置。
  4. 前記制御手段は、前記記録ヘッドを支持する前記ホルダ手段の姿勢を維持可能な第2駆動力で、前記駆動手段が前記ホルダ手段を駆動している間に、前記取得手段が取得した移動量に基づいて、前記ホルダ手段が支持する支持物の有無を判断することを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録装置。
  5. 前記電気接点によって前記ホルダ手段と前記記録ヘッドとが電気的に接続されていないと判断した場合に、前記制御手段は、前記駆動手段に前記第1駆動力を所定時間かけている間に前記取得手段が取得した移動量に基づいて、前記支持物の有無を判断することを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  6. 前記支持物は、前記記録ヘッド内のインクであ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。
  7. 前記制御手段は、インクが入った前記記録ヘッドを支持する前記ホルダ手段の姿勢を維持可能な第2駆動力で、前記駆動手段が前記ホルダ手段を駆動している間に、前記取得手段が取得した移動量に基づいて、前記記録ヘッド内のインクの有無を判断することを特徴とする請求項6に記載のインクジェット記録装置。
  8. 前記駆動手段はモータであり、前記駆動力は、前記モータに与えた電流によって得られる駆動力であることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  9. 前記駆動手段は、駆動力を伝達する歯車と係合しており、前記ホルダ手段は、前記歯車を介して駆動力を伝達されることで移動することを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  10. 前記歯車の動きを機械的に固定するロック手段を備えていることを特徴とする請求項9に記載のインクジェット記録装置。
  11. 前記記録ヘッドはインクを吐出する複数の吐出口が記録媒体の幅に相当する分だけ配列されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  12. 記録ヘッドを支持可能であり、重力方向を含む方向に移動可能なホルダ手段と、前記ホルダ手段へ歯車を介して駆動力を伝達する駆動手段と、前記ホルダ手段の移動量を取得する取得手段と、前記ホルダ手段の移動を制御する制御手段と、
    を備えたインクジェット記録装置であって、
    前記制御手段は、前記ホルダ手段が支持可能な支持物を支持しない前記ホルダ手段の姿勢を維持可能な第1駆動力で、前記駆動手段が前記ホルダ手段を駆動している間に、前記取得手段が取得した移動量に基づいて、前記ホルダ手段が支持する支持物の有無を判断し、
    前記ホルダ手段が所定の位置にある時に、前記歯車の動きを機械的に固定するロック手段によって前記歯車の動きを固定することを特徴とするインクジェット記録装置。
  13. 記録ヘッドを支持可能であり、重力方向を含む方向に移動可能なホルダ手段と、前記ホルダ手段を駆動する駆動手段と、前記ホルダ手段の移動量を取得する取得手段と、前記ホルダ手段の移動を制御する制御手段と、を備えたインクジェット記録装置の制御方法であって、
    前記制御手段は、前記ホルダ手段が支持可能な支持物を支持しない前記ホルダ手段の姿勢を維持可能な第1駆動力で、前記駆動手段が前記ホルダ手段を駆動している間に、前記取得手段が取得した移動量に基づいて、前記ホルダ手段が支持する支持物の有無を判断することを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。
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