JP2707260B2 - インクジェット記録装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクジェット記録装置の制御方法に関し、
特に、記録ヘッドでの安定したインク吐出を確保するた
めの制御方法に関する。 〔従来の技術〕 インクジェットプリンタやインクジェットレコーダー
などインクジェットヘッド（記録ヘッド）で用紙に印字
（文字、図形および画像等の形成）するインクジェット
記録装置は、記録ヘッドに設けたインク滴吐出手段を印
字データに基づいて駆動し、用紙（プラスチック薄板な
どを含むシート状の記録媒体）に付着するインク滴でド
ットパターンを印字していくよう構成されている。 このようなインクジェット記録装置においては、低温
動作時に、インク粘度の増大などのためインク吐出が不
正常になり、印字ヨレなどの不良印字が生じることがあ
り、これを防止するため、記録ヘッドを一定の温度に管
理する方法が用いられている。 また、印字データの入力待ちなど印字休止時間が長い
場合は、インクの蒸発増粘を防止するため記録ヘッドに
キャップをする（キャッピングする）ことが行われてい
る。 このキャッピングは、通常、記録ヘッドを印字範囲外
のホームポジションへ移動させて行われる。 〔発明が解決しようする問題点〕 しかし、この種の記録装置にあっては、記録ヘッドの
温度制御は該記録ヘッドを加熱して25℃程度の周辺温度
がまたはそれより少し高い一定の温度範囲に維持して行
われるので、記録ヘッドをキャッピングする時キャップ
内の空気が膨張して内部圧力が高まり、インク吐出口で
のインクのメニスカスがヘッド内方で後退してしまい、
印字再開時のインク吐出に悪影響を覆ぼすという問題が
あった。 この場合、外気が低温で記録ヘッドとの温度差が大き
いほど、キャップ内の圧力上昇が急激になり、メニスカ
ス後退量が大きくなり、印字再開時の悪影響の度合が大
きくなってしまう。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記従来技術に鑑みてなされたものであり、
本発明の目的は、キャッピング後の記録ヘッドとキャッ
プ内の温度差が大きい場合でも、キャッピング時のイン
ク吐出口でのインクのメニスカスの後退を防止すること
により、印字再開時に安定したインク吐出を行うことが
でき、インク吐出不良による印字品位低下を防止するこ
とができるインクジェット記録装置の制御方法を提供す
ることである。 本発明は、上記目的を達成するため、記録ヘッドの温
度制御を行ってキャップにより記録ヘッドのインク吐出
口が形成された面を密閉した後、記録ヘッドの温度によ
りキャップ内の空気が膨張してキャップ内の圧力が高ま
ることによって前記インク吐出口におけるインクのメニ
スカスが前記記録ヘッド内方へ後退することを防止する
ために必要とされる所定の時間が経過したときに、一時
的に前記キャップ内を大気に連通させることを特徴とす
る。 〔実施例〕 以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。 第１図は本発明による制御方法を実施するのに好適な
インクジェット記録装置を示す。 第１図において、送りローラ１およびその下側周面に
離脱可能に圧接されるピンチローラ（不図示）から成る
シート送り機構に対し、用紙２すなわちプラスチック薄
板等を含むシート状の記録媒体２が矢印Ａ方向から供給
され、プラテン３および記録ヘッド（インクジェットヘ
ッド）４の間の印字部を通して該用紙２をピッチ送りし
ながら該用紙２上に印字（文字、図形、画像等の形成）
が行われていく。 印字後の用紙２は矢印Ｂ方向へ排出されていく。 図示のインクジェット記録装置はシリアル型プリンタ
の場合を示し、インク吐出口（通常複数個縦に配列され
ている）を有する記録ヘッド４は、ガイドシャフト５に
沿って左右方向（矢印Ｃ）に往復動するキャリッジ６上
に搭載されている。 プラテン３の長さとほぼ同じ印字可能範囲Ｐを外れた
位置にキャリッジ６のホームポジションHPが設定され、
このホームポジションHPには記録ヘッド４の前面に対し
密着離反するように（矢印Ｄ方向に）移動する回復装置
７が配置されている。 この回復装置７の前面には記録ヘッド４のインク吐出
口が形成された面を密閉（キャッピング）するキャップ
８が設けられている。 さらに、前記回復装置７には、記録ヘッド４をキャッ
ピングした状態で、キャップ８内部を大気に通過させる
よう駆動しうるエアーバルブ９が設けられている。 インクジェット記録装置の特有の問題として、異物
（紙カス、ゴムなど）によるインク吐出通路の目詰ま
り、あるいはヘッドの乾きによる不吐出等の問題があ
り、これらの問題に対処する手段として、記録ヘッドを
キャッピングする予防手段並びに不具合発生時にこれを
リカバリーする回復手段が設けられる。 前記回復装置７はこの予防手段および回復手段の両方
の機能を備えている。 第２図は回復装置７を含む回復系の構成を示す。 第２図において、記録ヘッド４に隣接してサブタンク
11が設けられ、メインタンク（インクパック）12内のイ
ンクは一旦サブタンク11内に供給され、該サブタンク11
から記録ヘッド４へ供給される。 メインタンク12とサブタンク11との間にはインク無し
センサー13が接続されている。 一方、回復装置７内には吸引ポンプ14が設けられ、記
録ヘッド４をキャッピングした状態で該ポンプ14を作動
させることによりキャップ８内に負圧を発生させ、該負
圧によって記録ヘッド４（詳しくはインク吐出口）から
インクを引き出すよう構成されている。このインク引き
出し（インク吸引）によりインク吐出口付近の増粘イン
クをなくしたり目詰まりを解消するなどして回復機能を
達成することができる。 キャップ８には前述のエアバルブ９が接続され、必要
に応じキャッピング中でもキャップ８内を外気に連通す
ることができる。 回復操作で記録ヘッド４から吸い出されたインク（廃
インク）はポンプ14からインク吸収体15へ送り込まれ、
該インク吸引体15に吸着される。 なお、このインク吸収体15は、通常、メインタンク12
とともにインクカートリッジ内に装填されている。 また、前記吸引ポンプ14は前記サブタンク11にも接続
されており、該サブタンク11内のインクレベルが低下し
たとき該ポンプ14を作動させてレベル回復を行うよう構
成されている。 さらに、インクの性状（粘度など）は温度によってか
なり変化しインク吐出性能に影響を及ぼすことから、記
録ヘッド４には外気温度が低い場合でもインク吐出性能
を維持したりウォーミグアップ時間を短縮するためのポ
ジスター（ヒーター）16が設けられている。また、記録
ヘッド４には該ポジスター16のオンオフを制御するため
のヘッド温度センサー（ヘッドサーミスタ）17も設けら
れている。 第３図は、インクジェット印字方式の基本原理をバブ
ルジェット式を例にとって説明するための模式図であ
る。 第３図の（Ａ）はインク吐出待機状態を示し、インク
吐出口21へ通じるインク通路22内にはインク23が充満し
ており、該インク吐出口21の適正位置にインクのメニス
カス24が形成されている。また、インク通路22の所定位
置にはインク滴を形成し吐出するエネルギー発生体とし
てのヒーター25が添設されている。 記録ヘッド４には、通常、第３図に示すようなインク
吐出手段が縦に複数個（例えば48個）配列されており、
それぞれのインク吐出手段で印字ドットが形成される。 印字が開始されヒーター25がオンになると該ヒーター
25付近のインクが急激に加熱され、（Ｂ）に示すごとく
インクが一斉に気化してヒーター面に気泡（バルブ）26
が生じる。 この気泡26は、（Ｃ）および（Ｄ）に示すごとく急速
に膨張し、周囲インクに圧力が作用しインク吐出口21か
らインクが押し出される。 次いで（Ｅ）、（Ｆ）に示すごとく、押し出されたイ
ンクは滴状27になって分離され、飛翔的インク滴27にな
り用紙に向かって飛んで行く。 （Ｅ）に示すようにインク滴27が形成され完全に押し
出されると、インク通路22内の気泡26は急速に縮んで消
えてしまう。 インク滴27が吐出されると、（Ｆ）に示すごとく、イ
ンク通路22内は（Ａ）に示す元の状態に復帰する。 然して、本発明によれば、以上説明したインクジェッ
ト記録装置において、記録ヘッドをポジスター16の駆動
制御で温度制御しながら、キャッピングして所定時間
（例えば１分）経過した時、一時的にエアーバルブ９を
開いてキャップ８内を大気に連通させることにより、キ
ャップ８内の圧力上昇を阻止してインク吐出口21でのメ
ニスカス24の過度の後退を防止する制御が行われる。 この制御方法においては、印字終了後、一定時間経過
しても次の動作に入らない場合に、記録ヘッド４をホー
ムポジションHPへ戻してキャッピングするとともにポジ
スター16で温度管理して適正な休止温度（例えば15〜20
℃）に維持することにより、キャッピング時のメニスカ
ス24の後退量を制限することが好ましい。 第４図は本発明による制御方法を実施するのに好適な
制御系のブロック図である。 第４図において、記録装置の制御部31はI/0ポート32
を介してホストコンピュータ等に接続され、印字指令お
よび印字データ等を受け取る。 制御部31には、アドレスバス33およびデータバス34を
介して、制御プログラム等が格納されたROM35、キャラ
クターゼネレータ36、RAM37、各種動作部へ通じるI/0ポ
ート38、記録ヘッド４制御用のヘッドコントロール39、
並びに時間管理用のタイマー40が接続されている。 前記I/0ポート38には、ASFモータ41、キャリッジモー
タ42、紙送りモータ43、各種センサー44、ヘッド温度セ
ンサー45、エアバルブ９駆動用プランジャ46、並びにポ
ジスター16駆動回路47が接続されている。 前記各種センサー44には、紙無しセンサー、インク有
無センサー13、ホームポジションHPセンサー、紙巾セン
サー等が含まれている。 第５図は以上説明したインクジェット記録装置によっ
て本発明による制御方法を実行する時の動作のフローチ
ャートである。 第５図において、電源投入するとステップS1で装置の
イニシアライズ（RAM37内部を待機状態に戻したり、動
作部を待機位置に戻したりすることを）行い、ステップ
S2でヘッド４のポジスター16をONにし、ステップS3でタ
イマー40をスタートさせ、ステップS4で回復装置７によ
るヘッド４からのインク吸引をスタートさせる。 次いで、ステップS5でヘッド温度が20℃以上であるか
否かを判別し、以上であればステップS6へ進んでポジス
ター16をOFFにするとともに内部加熱（インク吐出用ヒ
ーターを利用する加熱）もOFFにし、以下であればステ
ップS7へ進んでポジスター16をONにするとともに内部加
熱（インクが吐出しない範囲、例えば２μｓのパルス巾
でインク吐出用ヒータを駆動させる）を併用してヘッド
４の温度を急速上昇させる。 次いでステップS8でインク吸引が終了したか否かを判
別し、終了していなければステップS5へ戻ってインク吸
引動作を続ける。 インク吸引が終了するとステップS9へ進んでポジスタ
ー16をOFFにするとともに内部加熱もOFFにし、次のステ
ップS10において、24時間経過するまで１時間ごとに実
行するインクの予備吐出用のタイマー１のリセット・ス
タートを行い、さらに、次のステップS11において、キ
ャッピング後１分経過した時にキャップ内を１時的に大
気に連通させる動作を実行するためのタイマー２のリセ
ット・スタートを行う。 次いで、ステップS12へ進んでヘッド温度が20℃以上
か否かを判別し、以上であればステップS13でポジスタ
ー16をOFFにし、以下であればステップS14へ進んでポジ
スター16をOFFにする。 次に、ステップS15へ進んで印字指令の有無を判別
し、有であればステップS16へ進んで印字動作を実行
し、無であればステップS17へ進んで印字休止管理を行
う。 ステップS16での印字動作が終了し、ヘッド４をホー
ムポジションへ戻してキャッピングした時点で前記ステ
ップS11へ戻りタイマー２のリセット・スタートを行
い、以後同じ動作を繰返す。 第６図は第５図中の印字動作の詳細手順を示すフロー
チャートである。 第６図において、第５図中のステップS15で印字指令
が有れば、ステップS101でキャップを開き、ステップS1
02でヘッド温度が20℃以上か否かを判別し、以上であれ
ばステップS103へ進んでポジスター16をOFFにし、以下
であればステップS104へ進んでポジスター16をOFFにす
る。 次に、ステップS15へ進んで例えば500Hz50発程度のイ
ンク予備吐出を行い、ステップS106でタイマー３のリセ
ット・スタートを行なう。このタイマー３は、印字中に
使用しないインク吐出口の経過時間を検知するためのも
のである。 次いで、ステップS107へ進んでヘッド４の温度が印字
中25℃より高いか否かを判別し、高ければステップS108
へ進んでポジスター16をOFFにし、高くなればステップS
109へ進んでポジスター16をONにする。 ホジスター16をOFFにする場合は、さらに、ステップS
110へ進んで45℃より高いか否かを判別し、高ければス
テップS111でインク吐出用ヒータの駆動パルス巾を小さ
な巾6.5μｓに設定し、高くなければステップS112へ進
んでパルス巾を７μｓに設定する。 このパルス巾を変化させる理由は、ヘッドが高温にな
った時同じパルス巾だと泡が大きくなりすぎて、ヘッド
前面から空気を取り込む危険があるためである。 こうして、ステップS113で１行分の印字を行う。 次のステップS114で印字終了か否かを判別する。 印字終了でなければ、ステップS115へ進んでタイマー
３が11秒経過したか否かを判別し、経過していなければ
ステップS107へ戻り以上の各ステップを繰返す。11秒経
過しておれば、ステップS116へ進んでヘッド４をキャッ
ピングし、次のステップS117で例えば2KHzで30発程度の
インク予備吐出を行った後、前述のステップS106へ戻っ
てタイマー３のリセット・スタートから以降の手順を繰
返す。 これは印字中使用しなかったノズルのインクを吐出さ
せ、常に新鮮なインクをヘッドに確保しておき、良好な
印字結果を得るためのものである。 ステップS114で印字終了であれば、ステップS118へ進
み、タイマー４のリセット・スタートを行う。このタイ
マー４は印字終了後次のデータを受信して印字するまで
の時間を設定するものである。 次にステップS119でヘッド温度が印字中設定温度25℃
より高いか否かを判別し、高ければステップS120でポジ
スター16をOFFにし、高くなければ、ステップS121へ進
んでポジスター16をONにする。 次いでステップS112で印字指令があるか否かを判別す
る。 印字指令があれば、ステップS107へ戻って前述の印字
のための各ステップを行う。 印字指令がなければ、ステップS123へ進んでタイマー
４が５秒経過した否かを判別する。 ５秒経過していなければステップS119へ戻って印字中
の設定温度25℃の制御を継続し、５秒経過しておれば、
次のステップS124へ進んでヘッド４をキャッピングし、
第５図中のステップS11へ戻ってタイマー２のリセット
・スタートを行い、第５図中の以後の各ステップを実行
する。 第７図は第５図中のステップS17での印字休止管理の
詳細手順を示すフローチャートである。 第７図において、第５図中のステップS15での印字指
令がなければ、ステップS201へ進んでタイマー２が１分
経過したか否かを判別する。 １分経過していなければ、第５図のステップS12へ戻
ってヘッド４を温度制御しながら印字指令の有無を繰返
し判別する。 １分経過しておければステップS202へ進んで１時間経
過ごとのカウントをしていくためのカウント値ｎのイニ
シアルセットとしてｎ＝０をセットし、次いでステップ
S203でエアーバルブ９を作動させてキャップ８内の大気
連通を開閉する。 これによってキャップ８内の温度によって高まった圧
力を逃すことが可能となる。 次いでステップS204でヘッド温度が印字休止時設定温
度15℃より高いか否かを判別し、高ければステップS205
へ進んでポジスター16をOFFにし、低ければステップS20
6へ進んでポジスター16をONにする。 次いでステップS207へ進んで印字指令があるか否かを
判別する。 印字指令があれば第５図のステップS16へ移行して第
６図で説明した印字動作を行う。 印字指令がなければステップS208へ進んでタイマーが
１時間経過したか否かを判別する。 １時間経過していなければステップS204へ戻ってヘッ
ド４を印字休止時設定温度15℃で温度制御を継続する。 １時間経過していればステップS209へ進んでヘッド４
が20℃以上であるか否かを判別する。 20℃以上であればステップS204へ戻って以上の印字休
止時の温度制御（15℃〜20℃）を繰り返す。 20℃以下であればステップS210へ進んで第５図のS10
でスタートしたタイマー１がｎのカウント値によって24
時間経過したか否かを判別する。 24時間経過していなければステップS211へ進んで例え
ばポジスター16をONにしてヘッド４を所望の温度に温
め、次のステップS212でインクの予備吐出を行う。 このインクの予備吐出は24時間経過するまで１時間ご
とに行われるものであり、例えば500Hzで50発のインク
吐出が行われる。 次いで、ステップS213で経過した時間数ｎを１つカウ
ントアップし、ステップS214へ進んでタイマー１のリセ
ット・スタートを行う。 以上の説明は長時間の印字待機状態の制御を示し、ヘ
ッドの例えば15℃〜25℃の温度制御と増粘するインクの
予備吐出による吐出不良の予防を目的としている。 然る後、再びステップS204へ戻って以上の各ステップ
を繰返しながら、印字休止時のヘッド４の温度制御並び
に予備吐出を繰返し実行する。 以上説明したインクジェット記録装置の制御方法によ
れば、次のような効果が得られた。 （ｉ）記録ヘッド４をキャッピングした後所定時間（１
分）経過した時に一時的にキャップ８内を大気に連通さ
せる（第７図のステップS203）ので、低温作動時などヘ
ッド４とキャップ８との温度差が大きい場合でも、キャ
ップ８内の圧力上昇によるインク吐出口21のメニスカス
24の大幅後退を防止することができ、インク吐出不良に
よる印字品位低下を防止することができた。 （ii）ヘッド４の温度を、印字休止時設定温度（15℃〜
25℃）と印字時設定温度（25℃）で温度制御するので、
ヘッド４と外気との温度差を常に一定以下に維持するこ
とができ、キャッピング時の上記メニスカスの後退量を
一定以内に抑えることができ、印字品位低下を防止する
ことができた。 （iii）印字休止期間が時間単位で長い場合でも、一定
時間（１時間）ごとに予備吐出を行うので、ヘッド４前
面のインクの増粘や固着を防止することができ、低温時
でも安定したインク吐出および高い印字品位を保つこと
ができた。 （iv）バブルジェットの場合、ヘッド温度が高くなると
気泡26が大きくなりすぎてヘッド前面から空気を取り込
んでしまい、不吐出の原因になるが、上記実施例ではヘ
ッド温度によってインク吐出駆動用のパルス巾を変化さ
たるので（6.5μｓと7.0μｓ）、このような不具合発生
を防止することが可能になった。 （ｖ）電源ONに際し、ポジスター16および内部加熱（ヒ
ーター25を利用する加熱）の両方をONにして急速加熱を
行う時（第５図のステップS7）、ヘッド４からのインク
吸引（第５図のステップS4）を合わせて実行するので、
不使用期間が長期にわたった場合でも、印字再開直前の
ウォームアップ時間を短くすることができた。 〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなごとく、本発明のインクジェ
ット記録装置の制御方法によれば、記録ヘッドの温度制
御を行ってキャップにより記録ヘッドのインク吐出口が
形成された面を密閉した後、記録ヘッドの温度によりキ
ャップ内の空気が膨張してキャップ内の圧力が高まるこ
とによって前記インク吐出口におけるインクのメニスカ
スが前記記録ヘッド内方へ後退することを防止するため
に必要とされる所定の時間が経過したときに、一時的に
前記キャップ内を大気に連通させる構成としたので、キ
ャッピング後の記録ヘッドとキャップ内の温度差が大き
い場合でも、キャッピング時のインク吐出口でのインク
のメニスカスの後退を防止できることから、印字再開時
に安定したインク吐出を行うことができ、インク吐出不
良による印字品位低下を防止することができるインクジ
ェット記録装置の制御方法が提供される。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による制御方法を実施するのに好適なイ
ンクジェット記録装置の斜視図、第２図は第１図の記録
装置のインク回復系の模式図、第３図はインク吐出原理
を経時的に示す模式図、第４図は本発明の制御方法を実
施するのに好適な制御系のブロック図、第５図は本発明
によるインクジェット記録装置の制御方法の動作手順を
示すフローチャート、第６図は第５図中の印字動作の詳
細手順のフローチャート、第７図は第５図中の印字休止
管理の詳細手順のフローチャートである。 ４……記録ヘッド、７……回復装置、８……キャップ、
９……エアーバルブ、14……吸引ポンプ、16……ポジス
ター、21……インク吐出口、23……インク、24……メニ
スカス、25……ヒーター（インク吐出用）、31……制御
部、40……タイマー、HP……ホームポジション。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．記録ヘッドの温度制御を行ってキャップにより記録
   ヘッドのインク吐出口が形成された面を密閉した後、記
   録ヘッドの温度によりキャップ内の空気が膨張してキャ
   ップ内の圧力が高まることによって前記インク吐出口に
   おけるインクのメニスカスが前記記録ヘッド内方へ後退
   することを防止するために必要とされる所定の時間が経
   過したときに、一時的に前記キャップ内を大気に連通さ
   せ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。 ２．印字終了後、一定時間経過しても非印字の状態であ
   れば、記録ヘッドをホームポジションへ戻してキャッピ
   ングするとともに温度制御することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のインクジェット記録装置の制御方
   法。 ３．記録ヘッドの温度を、印字休止中より印字中の方を
   高く設定することを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載のインクジェット記録装置の制御方法。 ４．印字休止時間が設定時間を越えかつ記録ヘッドの温
   度が設定温度以下になった時、記録ヘッドからインクを
   吐出させることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第
   ３項のいずれかに記載のインクジェット記録装置の制御
   方法。