JP3695502B2 - インクジェット式記録装置および同装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録用紙の幅方向に移動する記録ヘッドを有し、印刷データに基づいてインク滴を記録用紙に吐出して画像を印刷するインクジェット式記録装置に関し、より詳細には記録ヘッド内の残留気泡を効果的に排出してインク吐出不良を回避することができる記録ヘッドのクリーニング制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータの発達によりグラフィック処理が比較的簡単に実行できるようになったため、ディスプレイに表示される例えばカラー画像のハードコピーを高品質で出力できる記録装置が求められている。このような要求に応えるためにインクジェット式記録ヘッドを搭載した記録装置が提供されている。このインクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、カラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録装置は、インク貯蔵手段からのインクの供給を受けるインクジェット式記録ヘッドと、記録用紙を記録ヘッドに対して相対的に移動させる紙送り手段を備え、印字信号に応じて記録ヘッドを移動させながら記録用紙にインク滴を吐出させてドットを形成することで記録が行われる。そして共通のヘッドホルダにブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクの吐出が可能な記録ヘッドを設け、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。
【０００４】
このようなインクジェット式記録ヘッドは、圧力発生室で加圧したインクをノズル開口からインク滴として記録用紙に吐出させて印刷を行う関係上、記録ヘッド内に気泡が残留しないようにインクを充填したり、またインク溶媒の揮散による目詰まりを防止するために、記録ヘッドからインクを強制的に吸引排出させる処理が行われる。また印字データに関係がない駆動信号を記録ヘッドに供給して、記録ヘッドのノズル開口からインク滴を吐出させる操作も行われる。
【０００５】
記録ヘッド内の残留気泡の排除、並びに増粘インクによる目詰まり解消のために行うインクの強制的な排出処理は、通常クリーニング操作と呼ばれている。これは、記録装置の長時間の休止後に印刷を再開する場合や、ユーザが印字かすれ等の印字品質不良を認識した場合にクリーニングスイッチを操作することで実行される。
【０００６】
このクリーニング操作は、記録ヘッドをキャッピング手段により封止して負圧を作用させることによって、記録ヘッドよりインクを排出させると共に、その後にゴムなどの弾性板からなるクリーニング部材により、記録ヘッドのノズルプレートを払拭するワイピングが実行される。
【０００７】
一方、記録ヘッドに駆動信号を印加してインクを吐出させる操作は、通常フラッシング操作と呼ばれ、クリーニング操作時にワイピング等で記録ヘッドのノズル開口近傍の不揃いのメニスカスを回復させたり、また印刷中にインク滴の吐出が少ないノズル開口の目詰まりを防止する目的で一定周期ごとに実行させる操作である。
【０００８】
図１１は、従来のインクジェット式記録装置におけるクリーニング操作等において用いられるキャッピング手段としてのキャップユニットの概略構成を断面図によって示したものである。なお図においては、キャップユニットによって記録ヘッドのノズルプレートを封止し、ノズルプレートに配置されたノズル開口より、インクの吸引処理を行なう状態が示されている。
【０００９】
キャップユニット１３は、上面が開放された方形状のキャップケース１３ａと、キャップケース１３ａ内に収納されたゴム材料などの可撓性物質よりなるキャップ部材１３ｂとにより構成されており、キャップ部材１３ｂはその上測縁がキャップケース１３ａよりも若干突出した状態に形成されている。そしてキャップ部材１３ｂの内底部には多孔質材料により形成されたインク吸収材１３ｃが収納されており、このインク吸収材１３ｃはキャップ部材１３ｂに一体に形成された保持体１３ｄにより保持されている。
【００１０】
またキャップケース１３ａの下底部には、キャップケース１３ａおよびキャップ部材１３ｂをそれぞれ貫通するようにして、吸引口１３ｅおよび大気開放口１３ｆが配置されている。
【００１１】
そして、キャップケース１３ａの吸引口１３ｅにはチューブＴ１を介して吸引ポンプ１６が接続されており、吸引ポンプ１６の排出側には排インクタンク１５が配置されている。さらに、キャップケース１３ａの大気開放口１３ｆには、チューブＴ３を介して大気開放バルブ１９が接続されている。
【００１２】
一方、符号８は例えばカラーインク用記録ヘッドを示しており、この記録ヘッド８はキャップユニット１３が上部に移動した時、そのノズルプレート８ａが前記キャップユニット１３によってキャッピングされるように構成されている。ノズルプレート８ａにはノズル開口８ｂが配置されており、各ノズル開口８ｂに対応して配置された圧電振動子８ｃの作用によってイエロー、シアン、マゼンタなどの各インクが吐出されるように構成されている。
【００１３】
以上の構成において、記録ヘッド内の残留気泡の排出およびノズル開口の目詰まりを解消させるためのインクの吸引作用は、図１１に示すようにキャップ部材１３ｂを記録ヘッド８のノズルプレート８ａに密着させると共に、大気開放バルブ１９を閉弁した状態で行われる。
【００１４】
すなわち、この状態で吸引ポンプ１６を作動させることで、キャップ部材１３ｂの内部に負圧が与えられ、ノズル開口８ｂからインクが排出される。インクの排出に伴いキャップ部材内部の負圧がある程度減少した時点で、前記大気開放バルブ１９を開弁させると、キャップ部材内に大気が導入され内部の負圧は解除される。
【００１５】
そして、大気開放バルブ１９を開弁させた状態で吸引ポンプ１６を作動させることにより、キャップ部材内に排出されたインクをチューブＴ１を介して排インクタンク１５に送り込む動作がなされる。
【００１６】
一方、図１２は、前記したクリーニング装置の構成において、吸引ポンプ１６により記録ヘッドのノズル開口からインクを吸引した場合の記録ヘッド内の所定位置におけるインクの流速と、吸引経過時間との関係を示したものである。
【００１７】
この図１２に示すように、大気開放バルブ１９を閉弁させた状態で、吸引ポンプ１６を駆動すると、経過時間に伴って負圧によりインクの流速が序々に立上がり、やがて一定の流速に達するという特性が描かれる。図１２に示す特性はその一例ではあるが、現状の吸引ポンプによる吸引特性は、ポンプの始動時より最高流速に達するのに２〜３秒程度要している。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、記録ヘッド内に存在する気泡は、所定以下のインクの流速状態においてはヘッド内の複雑な流路内に引っ掛かった状態で残留し、所定以上のインクの流速状態に達した時点で、はじめてインクに押し流されて排出されるという特性を有している。
【００１９】
したがって、前記したようにインク流速の立上がりが弱い状態においては、必要流速に達するまでにインクを無駄に排出することとなり、インクカートリッジの寿命を短縮させてユーザに負担を強いるという問題が発生する。
【００２０】
しかも、昨今においてはより高い解像度を得るために、記録ヘッドのノズル数が増加されると共に、ノズル開口のより小さいものが使用されており、このために、記録ヘッド内の増粘インクおよび残留する気泡を満足に排出するための流速を得ることが困難となりつつあり、なおさら記録ヘッド内に残留する気泡の排出処理を困難にしている。
【００２１】
したがって、これに対応させて吸引ポンプの吸引能力を増大させることによってこれを解決することはできるものの、記録装置全体の小形化、低価格化が進むなかで吸引ポンプのみを大型化かつ強力化することは難しい。
【００２２】
このような諸事情に鑑みて、本件出願人は例えば特開平７−２７６６７１号公報に示すようなインクの吸引方法を提案している。これは、吸引動作後において吸引ポンプを停止させると共に、大気開放バルブを瞬間的に開閉することで、ヘッドのインク流路内に衝撃を与えて残留気泡を排出させようとするものである。これによると、残留気泡の排出作用はなされるものの、大気開放バルブの急激な開閉によってノズル開口のメニスカスを破壊し、またノズル内部への気泡の混入を招いて印字不良を発生させるという他の技術的課題を残す結果となる。
【００２３】
本発明は、前記した技術的課題を解消すると共に、比較的小型の吸引ポンプを用いつつ、記録ヘッド内の残留気泡を効果的に排出し得るクリーニング制御方法を提供しようとするものであり、これにより印字不良の発生を防止できる信頼性の高いインクジェット式記録装置を提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するためになされた本発明にかかるインクジェット式記録装置は、印刷データに対応してインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記記録ヘッドを封止すると共に、負圧発生手段からの負圧を受けて記録ヘッドよりインクを吸引するキャッピング手段とを備えたインクジェット式記録装置であって、前記キャッピング手段と前記負圧発生手段との間に介在された負圧制御バルブと、前記負圧発生手段の動作状態において負圧制御バルブの開閉を制御するバルブ制御手段とをさらに具備した構成となされる。
【００２５】
この場合、好ましい一つの形態として、前記バルブ制御手段は、負圧発生手段の動作状態において前記負圧制御バルブを開弁するように制御される。またこの場合の好ましい他の一つの形態として、前記バルブ制御手段は、負圧発生手段の動作状態において前記負圧制御バルブの開弁および閉弁を繰り返すように制御される。
【００２６】
さらに本発明にかかるインクジェット式記録装置の好ましい実施の形態においては、負圧発生手段を動作させるための制御信号と、バルブ制御手段を動作させるための制御信号とが１つの基準信号発生器による基準信号に基づいて生成され、記録ヘッドからのインクの吸引シーケンスにしたがって、負圧発生手段およびバルブ制御手段をそれぞれ動作させるように構成される。
【００２７】
また、本発明にかかるインクジェット式記録装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法は、印刷データに対応してインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記記録ヘッドを封止すると共に、負圧発生手段からの負圧を受けて記録ヘッドよりインクを吸引するキャッピング手段と、前記キャッピング手段と前記負圧発生手段との間に介在された負圧制御バルブとを備えたインクジェット式記録装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法であって、前記キャッピング手段により記録ヘッドを封止するキャッピングステップと、キャッピング手段により記録ヘッドを封止した状態において前記負圧発生手段を動作させる負圧発生手段始動ステップと、負圧発生手段の動作状態において前記負圧制御バルブの開閉を制御する負圧制御バルブ開閉ステップとを順次実行するようになされる。
【００２８】
この場合、前記負圧制御バルブ開閉ステップにおいては、負圧発生手段始動ステップ後の所定時間経過後に負圧制御バルブを開弁するように制御される。またこの場合、前記負圧制御バルブ開閉ステップにおいては、負圧発生手段始動ステップ後の所定時間経過後に負圧制御バルブの開弁および閉弁を繰り返すように制御する場合もある。
【００２９】
そして、前記したいずれの場合においても、前記負圧制御バルブ開閉ステップの後に、インクの吸引速度を減速させた微量吸引ステップを実行することが望ましい。
【００３０】
以上のようになされたインクジェット式記録装置および同装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法によると、キャッピング手段と負圧発生手段との間に負圧制御バルブが配置され、負圧発生手段の動作状態において負圧制御バルブの開閉が制御される。
【００３１】
例えば、負圧発生手段の動作状態において閉弁状態の負圧制御バルブを開弁するように制御することにより、負圧発生手段により蓄圧された負圧がキャッピング手段内に急激に作用し、これにより記録ヘッドからのインクの排出流速を高めることが可能となる。したがって、記録ヘッド内に残留する気泡を即座に排出させることが可能となる。
【００３２】
また例えば負圧発生手段の動作状態において、負圧制御バルブの開弁および閉弁を繰り返すように制御することにより、キャッピング手段内における負圧が脈動するように大きく変化し、同様に記録ヘッド内に残留する気泡を即座に排出させることが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるインクジット式記録装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００３４】
図１は本発明が適用されたインクジェット式記録装置の全体構成を示すものである。図１において符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１はタイミングベルト２の一部に結合されてキャリッジモータ３の往復回転により駆動され、ガイド部材４に案内されてプラテン５に沿って平行に移動するように構成されている。キャリッジ１の記録用紙６と対向する下面にはブラックインクを吐出する記録ヘッド７およびカラーインクを吐出する記録ヘッド８が搭載され、各記録ヘッド７，８は、それぞれブラックインクカートリッジ９、カラーインクカートリッジ１０からそれぞれインクの供給を受けて記録用紙６に対してインク滴が吐出できるように構成されている。
【００３５】
非印刷領域側に配置された１１はキャッピンク装置であり、ブラックインク用記録ヘッド７を封止するキャップユニット１２と、カラーインク用記録ヘッド８を封止するキャップユニット１３が同一のキャップホルダーに搭載されている。
【００３６】
前記キャップユニット１２，１３はそれぞれ記録ヘッド７，８のノズル開口面を１つの空間で封止できるサイズを備え、非印字時には記録ヘッド７，８のノズル開口を封止し、また吐出能力回復操作時（クリーニング操作時）にはポンプユニット１６から負圧の供給を受けて記録ヘッド７，８からインクを強制的に排出させることができるように構成されている。
【００３７】
そして、キャッピング装置１１の近傍には、ゴムなどの弾性板からなるクリーニング部材１７が配置されていて、キャリッジ１がキャッピング装置１１側に往復移動する際に、記録ヘッド７，８のノズルプレートを払拭するワイピング動作がなされる。
【００３８】
図２は、図１に示す記録装置に搭載されたキャップユニット１２，１３のうちの１つ、例えばカラーインク用のキャップユニット１３と、これに接続された負圧印加手段などの構成を示したものである。なお、図２において既に図１１において説明した各部に相当する部分は同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。
【００３９】
図２に示すように、本発明が適用されたインクジェット式記録装置においては、キャップユニット１３における吸引口１３ｅと、吸引ポンプ１６との間にはそれぞれチューブＴ１，Ｔ２を介して負圧制御バルブ１８が介在されている。この負圧制御バルブ１８は、開弁および閉弁が電気的に制御できる電磁バルブが採用されており、負圧制御バルブ１８に対してバルブ制御手段２８より開弁および閉弁の指令信号が供給されるように構成されている。
【００４０】
図３は前記したバルブ制御手段２８を含む記録装置における制御回路の構成を示したものである。図３において、符号２０は印刷制御手段であり、記録装置のホストコンピュータからの印刷データに基づいてビットマップデータを生成し、このデータに基づいてヘッド駆動手段２１により駆動信号を発生させて、記録ヘッド７，８からインクを吐出させるものである。ヘッド駆動手段２１は、印刷データに基づく駆動信号の他に、フラッシング操作のための駆動信号を記録ヘッド７，８に出力するように構成されている。
【００４１】
符号２２はクリーニング制御手段であり、電源投入時や、またクリーニング指令検知手段２３および吸引タイマ２４からの信号により、後述するような吸引強度、吸引時間、吸引インターバルに基づいてポンプ駆動手段２５を制御して、吸引ポンプ１６を制御するものである。また、クリーニング制御手段２２は、バルブ制御手段２８に制御信号を送り、負圧制御バルブ１８を後述するクリーニングシーケンスに基づいて開閉制御する機能も備えている。
【００４２】
なお図３においては、各キャップユニット１２，１３にそれぞれ作用する吸引ポンプ１６、負圧制御バルブ１８、および大気開放バルブ１９について、それぞれの符号の末尾にＡおよびＢを付して２つに別けて描いている。
【００４３】
符号２６はフラッシング制御手段であり、印刷動作が一定時間継続して印刷制御手段２０からフラッシング指令が出力された場合、およびクリーニング制御手段２２からの吸引終了信号が出力され、かつフラッシグ保留タイマ２７からのタイムアップ信号が出力している場合に、印刷制御手段２０により記録ヘッド７，８をフラッシング位置、通常はキャッピング位置に移動させて、目詰まりの防止や、目詰まり解消のために各記録ヘッド７，８の全てのノズル開口から所定数のインク滴を吐出させるものである。
【００４４】
なお、前記フラッシグ保留タイマ２７は、クリーニング工程が終了した段階で計時動作を開始し、クリーニング工程で記録ヘッド７，８のノズル開口近傍に生じた気泡が自然消滅するまでに相当する時間を計時した段階で、タイムアップするように構成されている。
【００４５】
また、符号２９は図示しないケースの制御パネルに設けられたクリーニング指令スイッチを示し、ユーザがこれを操作した場合に、クリーニング指令検知手段２３を介してクリーニング制御手段２２を動作させることができるように構成されている。
【００４６】
次に図４は、図３に示されたクリーニング制御手段２２によるポンプ駆動手段２５とバルブ制御手段２８の制御形態の構成を示したものである。図４における符号２２ａは、クリスタル等で構成された基準信号発生器であり、この基準信号発生器２２ａより供給される基準信号は、中央制御装置（ＣＰＵ）２２ｂに加えられ、ＣＰＵ２２ｂにおける動作基準信号として利用される。
【００４７】
また基準信号発生器２２ａより供給される基準信号は、ＣＰＵ２２ｂにおいて分周され、カウンタ１（２２ｄ）およびカウンタ２（２２ｅ）に対してカウントアップ用パルスが出力されるように構成されている。
【００４８】
またＣＰＵ２２ｂには、記録ヘッドからのインクの吸引シーケンスプログラムが格納された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２２ｃが接続されている。ＣＰＵ２２ｂは前記ＲＯＭ２２ｃに格納されたプログラムにしたがって順次カウンタ１（２２ｄ）およびカウンタ２（２２ｅ）に対して数値を設定し、カウンタ１およびカウンタ２はＣＰＵ２２ｂによって設定された数値をカウントアップした場合に、ポンプ駆動手段２５およびバルブ制御手段２８に対して制御信号を出力するように構成されている。
【００４９】
一方、ＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対してポンプ駆動用のパルス信号が供給されるように構成されている。このポンプ駆動用のパルス信号は、前記基準信号発生器２２ａからの基準信号を用いて生成され、そのパルス信号の周波数は、例えば４１００Ｈｚ，２４００Ｈｚ，１２００Ｈｚとされる。
【００５０】
これは、後述する記録ヘッドのクリーニングシーケンスにおける本吸引、微量（少量）吸引１、および微量（少量）吸引２の各ステップにおいて、インクの吸引速度を変化させるために選択的に利用される。
【００５１】
すなわち、パルスモータによって構成される吸引ポンプ１６の駆動モータは、供給されるパルス信号のステップ数（周波数）に応じて回転駆動し、結果として記録ヘッドから吸引排出されるインクの吸引速度が決定される。
【００５２】
図５は、４１００Ｈｚ，２４００Ｈｚ，１２００Ｈｚの各周波数のパルス信号を用いた場合において、記録ヘッドから吸引排出されるインクの吸引速度の関係を模式的に示したものである。
【００５３】
次に図６は、前記した構成の記録装置において、クリーニング操作を実行した場合の動作シーケンスを示したものである。なお以下においては、カラーインク用キャップユニット１３によってカラーインク用記録ヘッド８のクリーニング操作を行なう状態に基づいて説明する。
【００５４】
クリーニング処理の指令を受けると、ステップＳ１１において、記録ヘッドを非印字領域側に移動させて当該部分に配置されたクリーニング部材１７の上部を通過させることで、記録ヘッド８のノズルプレートのワイピング動作を実行する。このステップＳ１１におけるワイピング動作は、次に続くキャップユニット１３により記録ヘッドからインクを強制的に吸引させる処理において、キャップユニットに対する記録ヘッドの密着性を向上させるために実行される。
【００５５】
続いてステップＳ１２において、記録ヘッドはキャップユニット１３上に移動し、キャップユニットによって封止されて記録ヘッドから比較的大量のインクを吸引する本吸引の動作が実行される。
【００５６】
この場合、図４に示したようにカウンタ１（２２ｄ）に対して、ＣＰＵ２２ｂより所定の数値が設定され、カウンタ１（２２ｄ）は同じくＣＰＵ２２ｂから送られるカウントアップ用のパルス数をカウントする。そしてＣＰＵ２２ｂより設定された所定の数値にカウントアップされた場合に、カウンタ１（２２ｄ）よりポンプ駆動手段２５に制御信号を送出し、ポンプ駆動手段２５によって吸引ポンプ１６が駆動される。
【００５７】
すなわち、前記カウンタ１（２２ｄ）は後述するクリーニングシーケンスの進行にしたがって、ＣＰＵ２２ｂからカウントアップ用の数値がその都度設定され、そのパルス数をカウントした時点で、ポンプ駆動手段２５に制御信号を送出する機能を有しており、これにより吸引ポンプ１６の動作および不動作をシーケンシャルに制御できるようになされている。
【００５８】
またこのステップＳ１２においては、図４に示したクリーニング制御手段２２のＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対して４１００Ｈｚのパルス駆動信号が供給され、最大のインクの吸引速度が達成されるように制御される。またこのステップＳ１２における本吸引の動作においては、クリーニング制御手段２２からバルブ制御手段２８に制御信号を送り、負圧制御バルブ１８の開閉制御をなすように動作するが、負圧制御バルブ１８の開閉制御動作の詳細については、図７および図８に示す動作シーケンスに基づいて後述する。
【００５９】
次に、ステップＳ１３において、キャップユニット１３に連通された大気開放バルブ１９が開弁され、キャップユニットに連通する吸引ポンプ１６が作動されることにより、キャップユニット内に吸引されたインクは廃インクタンク１５に排出される。
【００６０】
続いてステップＳ１４において、再び記録ヘッドはキャップユニットによってインクの少量吸引動作（微量吸引１）が実行される。これは記録ヘッドのノズル開口から侵入した気泡を少ない吸引動作で泡立てないように行うものである。このため負圧制御バルブは開弁状態で低速ポンプ駆動により吸引を行なう。この場合には、図４に示したようにクリーニング制御手段２２のＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対して２４００Ｈｚのパルス駆動信号が供給される。
【００６１】
そして、ステップＳ１５において、キャップユニット１３に連通された大気開放バルブ１９が開弁され、同じくキャップユニットに連通する吸引ポンプ１６が作動されることにより、キャップユニット内に吸引されたインクは廃インクタンク１５に排出される。
【００６２】
さらに、ステップＳ１６において、記録ヘッド８はクリーニング部材１７上を通過してワイピング動作を受け、記録ヘッドのノズルプレート表面に付着したインク泡は、このワイピング動作により取り除かれる。
【００６３】
続いてステップＳ１７において、再び記録ヘッドはキャップユニットによってインクの少量吸引動作（微量吸引２）を受ける。これは仕上げのクリーニング動作であり、記録ヘッドの各ノズル開口における不揃いのメニスカスを回復させるものである。この場合には、図４に示したようにクリーニング制御手段２２のＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対して１２００Ｈｚのパルス駆動信号が供給される。
【００６４】
そして同様にステップＳ１８において、キャップユニットに配置された大気開放バルブ１９が開弁され、キャップユニットに連通する吸引ポンプ１６が作動されることにより、キャップユニット内に吸引されたインクは廃インクタンク１５に排出される。
【００６５】
続いてステップＳ１９において、記録ヘッドはクリーニング部材１７上を通過する仕上げのワイピング動作を受け、ステップＳ２０におけるウエイト（待機）動作に移行する。このウエイト動作はノズル開口より侵入した極めて小さい気泡の自然消滅を待つものであり、ステップＳ２０による所定のウエイト時間経過後に、ステップＳ２１において記録ヘッドはキャップユニットによって封止され、クリーニング処理が終了する。
【００６６】
図７および図８は、図６に示したクリーニングシーケンスにおけるステップＳ１２におけるさらに詳細な制御シーケンスの各例を示したものである。
【００６７】
先ず図７に示すように、ステップＳ１１によるワイピング動作が終了後、ステップＳ１２ａに移行する。このステップにおいては記録ヘッド８がキャップユニット１３によって封止された状態で吸引ポンプ１６が動作する。この場合においては前記負圧制御バルブ１８は閉弁された状態であり、また図６におけるステップＳ１２において説明したように、クリーニング制御手段２２のＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対して４１００Ｈｚのパルス駆動信号が供給され、最大のインクの吸引速度が達成されるように制御される。
【００６８】
そして、ステップＳ１２ｂにおいて吸引ポンプ１８の始動開始後の所定の時間経過を管理する。これは図４に示すカウンタ２（２２ｅ）によってなされる。すなわちカウンタ２（２２ｅ）にはＣＰＵ２２ｂより所定の時間ｔ１に対応する数値が設定され、カウンタ２（２２ｅ）は同じくＣＰＵ２２ｂから送られるカウントアップ用のパルス数をカウントする。
【００６９】
カウンタ２（２２ｅ）が前記ＣＰＵ２２ｂより設定された所定の数値をカウントアップした場合、すなわち所定時間ｔ１が経過した場合には、ステップＳ１２ｃに移行して負圧制御バルブ１８を開弁させる制御がなされる。これは図４においてカウンタ２（２２ｅ）よりバルブ制御手段２８に対して制御信号を送出することで行われる。続いてステップＳ１３に移り、この後の動作シーケンスは図６において説明したものとなる。
【００７０】
図９は、前記ステップＳ１２ａ乃至ステップＳ１２ｃによって達成される負圧制御バルブ１８の動作と、記録ヘッドからのインク吸引流速との関係を示したものである。図９に示すように負圧制御バルブ１８、すなわち電磁バルブが閉弁状態で吸引ポンプ１６が駆動され、所定の時間ｔ１が経過後に電磁バルブが開弁状態となされる。
【００７１】
電磁バルブが閉弁状態で吸引ポンプ１６が駆動された場合には、吸引ポンプ１６からバルブ１８に至るチューブＴ２のキャビティにおいて負圧が蓄積され、その圧力は急速に低下する。この状態においてバルブ１８が開弁されるため、チューブＴ２のキャビティにおいて蓄積された負圧が瞬時に記録ヘッドのノズル開口からの吸引力として作用し、これにより記録ヘッド内のインクの流速が瞬間的に立上がり、やがて定常状態に移行する。
【００７２】
このようなインクの流速特性によって、記録ヘッド内に残留する気泡はインクの流れによって即座に排出される。
【００７３】
前記の作用で明らかなように、吸引ポンプ１６からバルブ１８に至るチューブＴ２のキャビティは、若干大きくとることが好ましい。したがってバルブ１８とキャップユニット１３とを結ぶ前記チューブＴ１に比較して、このチューブＴ２は内径が太いものを用いることにより、そのキャビティがリザーブタンクとして作用し、高いインク流速時間をある程度持続させることができる。
【００７４】
次に図８は、前記ステップＳ１２における他の制御シーケンスを示したものである。図８において、ステップＳ１１によるワイピング動作が終了後、ステップＳ１２ｅに移行する。このステップにおいては記録ヘッド８がキャップユニット１３によって封止された状態で吸引ポンプ１６が動作する。
【００７５】
この場合においては前記負圧制御バルブ１８は閉弁された状態であり、また図６におけるステップＳ１２において説明したように、クリーニング制御手段２２のＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対して４１００Ｈｚのパルス駆動信号が供給され、最大のインクの吸引速度が達成されるように制御される。
【００７６】
そして、ステップＳ１２ｆにおいて吸引ポンプ１８の始動開始後の所定の時間経過を管理する。これは前記したステップＳ１２ｂと同様であり、所定の時間ｔ１の経過後にステップＳ１２ｇに移行する。このステップＳ１２ｇにおいては、負圧制御バルブ１８が開弁および閉弁の動作が繰り返されるように制御される。
【００７７】
これは図４に示すカウンタ２（２２ｅ）にＣＰＵ２２ｂより所定数値がその都度設定され、カウンタ２（２２ｅ）が設定された数値をカウントアップする毎にバルブ制御手段２８に制御信号を送出することで行われる。
【００７８】
そしてステップＳ１２ｈにおいて、ＣＰＵ２２ｂは前記繰り返し回数ｎを把握しており、所定の繰り返し回数ｎに至った時に、ステップＳ１２ｉに移行して負圧制御バルブ１８を開弁させる制御がなされる。続いてステップＳ１３に移り、この後の動作シーケンスは図６において説明したものとなる。
【００７９】
図１０は、前記ステップＳ１２ｅ乃至ステップＳ１２ｉによって達成される負圧制御バルブ１８の動作と、記録ヘッドからのインク吸引流速との関係を示したものである。図１０に示すように負圧制御バルブ１８が閉弁状態で吸引ポンプ１６が駆動され、所定の時間ｔ１が経過すると、図９に示した場合と同様に、吸引ポンプ１６からバルブ１８に至るチューブＴ２のキャビティにおいて負圧が蓄積され、その圧力は急速に低下する。この状態においてバルブ１８が開弁されるため、チューブＴ２のキャビティにおいて蓄積された負圧が瞬時に記録ヘッドのノズル開口からの吸引力として作用し、これにより記録ヘッド内のインクの流速が瞬間的に立上がり、その後下降する特性を呈する。
【００８０】
この時、バルブ１８が閉弁されるため、キャップユニット内に蓄積された負圧によってインクの流速は序々に低下する。この間において吸引ポンプ１６からバルブ１８に至るチューブＴ２のキャビティにおいて負圧が再び蓄積され、バルブ１８の第２回目の開弁により、再び記録ヘッド内のインクの流速が立上がるという特性が得られる。図１０に示した例においてはバルブ１８の開弁および閉弁の繰り返し回数ｎ＝２とした場合を示しているが、これは必要に応じて適宜変更される。
【００８１】
このように図８に示す動作シーケンスにおいては、図１０に示したように記録ヘッド内のインクの流速が脈動するように制御される。したがって、数回の脈動動作が与えられることによって、記録ヘッド内に残留する気泡の排出を確実に行なわせることが可能となり、信頼性を向上させることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、本発明にかかるインクジェット式記録装置および同装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法においては、キャッピング手段と負圧発生手段との間に負圧制御バルブを配置し、負圧発生手段の動作状態において負圧制御バルブを開弁するように制御されるので、負圧発生手段により蓄圧された負圧がキャッピング手段内に急激に作用し、これにより記録ヘッドからのインクの排出流速を高めることが可能となる。これにより記録ヘッド内に残留する気泡を即座に排出させることができる。
【００８３】
また、前記負圧制御バルブの開弁および閉弁を繰り返すように制御することにより、キャッピング手段内における負圧が脈動するように大きく変化し、同様に記録ヘッド内に残留する気泡を即座に排出させることが可能となる。
【００８４】
したがって、比較的小型の吸引ポンプを用いつつ、記録ヘッド内の残留気泡を効果的に排出し得るクリーニング制御方法を提供することができ、これにより印字不良の発生を防止できる信頼性の高いインクジェット式記録装置を提供するこが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたインクジェット式記録装置の構成を示した斜視図である。
【図２】図１に示す記録装置に装填されたキャッピング手段とその周辺構成を示した断面図である。
【図３】図１に示す記録装置の制御回路を示したブロック図である。
【図４】図３に示した制御回路の一部における詳細な構成を示したブロック図である。
【図５】図４に示す制御回路によってなされるインク吸引速度の制御態様を示した特性図である。
【図６】図３に示す制御回路によってなされるヘッドクリーニングの制御シーケンスを示したフローチャートである。
【図７】図６に示すフローチャートの一部のステップにおいてなされるより詳細な制御シーケンスを示したフローチャートである。
【図８】図６に示すフローチャートの一部のステップにおいてなされるより詳細な制御シーケンスの他の例を示したフローチャートである。
【図９】図７に示す制御シーケンスによってなされるインク吸引流速の例を示した特性図である。
【図１０】図８に示す制御シーケンスによってなされるインク吸引流速の例を示した特性図である。
【図１１】従来の記録装置に装填されたキャッピング手段とその周辺構成を示した断面図である。
【図１２】図１１に示すキャッピング手段によって得られるインク吸引流速の例を示した特性図である。
【符号の説明】
１ キャリッジ
６ 記録用紙
７，８ 記録ヘッド
８ａ ノズルプレート
８ｂ ノズル開口
８ｃ 圧電振動子
９，１０ インクカートリッジ
１２，１３ キャップユニット（キャッピング手段）
１３ａ キャップケース
１３ｂ キャップ部材
１３ｅ 吸引口
１３ｆ 大気開放口
１５ 排インクタンク
１６ 吸引ポンプ（負圧発生手段）
１７ クリーニング部材
１８ 負圧制御バルブ
１９ 大気開放バルブ
２０ 印刷制御手段
２１ ヘッド駆動手段
２２ クリーニング制御手段
２２ａ 基準信号発生器
２２ｂ 中央制御装置（ＣＰＵ）
２２ｃ 読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
２２ｄ カウンタ１
２２ｅ カウンタ２
２５ ポンプ駆動手段
２６ フラッシング制御手段
２８ バルブ制御手段
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ チューブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録用紙の幅方向に移動する記録ヘッドを有し、印刷データに基づいてインク滴を記録用紙に吐出して画像を印刷するインクジェット式記録装置に関し、より詳細には記録ヘッド内の残留気泡を効果的に排出してインク吐出不良を回避することができる記録ヘッドのクリーニング制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータの発達によりグラフィック処理が比較的簡単に実行できるようになったため、ディスプレイに表示される例えばカラー画像のハードコピーを高品質で出力できる記録装置が求められている。このような要求に応えるためにインクジェット式記録ヘッドを搭載した記録装置が提供されている。このインクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、カラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録装置は、インク貯蔵手段からのインクの供給を受けるインクジェット式記録ヘッドと、記録用紙を記録ヘッドに対して相対的に移動させる紙送り手段を備え、印字信号に応じて記録ヘッドを移動させながら記録用紙にインク滴を吐出させてドットを形成することで記録が行われる。そして共通のヘッドホルダにブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクの吐出が可能な記録ヘッドを設け、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。
【０００４】
このようなインクジェット式記録ヘッドは、圧力発生室で加圧したインクをノズル開口からインク滴として記録用紙に吐出させて印刷を行う関係上、記録ヘッド内に気泡が残留しないようにインクを充填したり、またインク溶媒の揮散による目詰まりを防止するために、記録ヘッドからインクを強制的に吸引排出させる処理が行われる。また印字データに関係がない駆動信号を記録ヘッドに供給して、記録ヘッドのノズル開口からインク滴を吐出させる操作も行われる。
【０００５】
記録ヘッド内の残留気泡の排除、並びに増粘インクによる目詰まり解消のために行うインクの強制的な排出処理は、通常クリーニング操作と呼ばれている。これは、記録装置の長時間の休止後に印刷を再開する場合や、ユーザが印字かすれ等の印字品質不良を認識した場合にクリーニングスイッチを操作することで実行される。
【０００６】
このクリーニング操作は、記録ヘッドをキャッピング手段により封止して負圧を作用させることによって、記録ヘッドよりインクを排出させると共に、その後にゴムなどの弾性板からなるクリーニング部材により、記録ヘッドのノズルプレートを払拭するワイピングが実行される。
【０００７】
一方、記録ヘッドに駆動信号を印加してインクを吐出させる操作は、通常フラッシング操作と呼ばれ、クリーニング操作時にワイピング等で記録ヘッドのノズル開口近傍の不揃いのメニスカスを回復させたり、また印刷中にインク滴の吐出が少ないノズル開口の目詰まりを防止する目的で一定周期ごとに実行させる操作である。
【０００８】
図１１は、従来のインクジェット式記録装置におけるクリーニング操作等において用いられるキャッピング手段としてのキャップユニットの概略構成を断面図によって示したものである。なお図においては、キャップユニットによって記録ヘッドのノズルプレートを封止し、ノズルプレートに配置されたノズル開口より、インクの吸引処理を行なう状態が示されている。
【０００９】
キャップユニット１３は、上面が開放された方形状のキャップケース１３ａと、キャップケース１３ａ内に収納されたゴム材料などの可撓性物質よりなるキャップ部材１３ｂとにより構成されており、キャップ部材１３ｂはその上測縁がキャップケース１３ａよりも若干突出した状態に形成されている。そしてキャップ部材１３ｂの内底部には多孔質材料により形成されたインク吸収材１３ｃが収納されており、このインク吸収材１３ｃはキャップ部材１３ｂに一体に形成された保持体１３ｄにより保持されている。
【００１０】
またキャップケース１３ａの下底部には、キャップケース１３ａおよびキャップ部材１３ｂをそれぞれ貫通するようにして、吸引口１３ｅおよび大気開放口１３ｆが配置されている。
【００１１】
そして、キャップケース１３ａの吸引口１３ｅにはチューブＴ１を介して吸引ポンプ１６が接続されており、吸引ポンプ１６の排出側には排インクタンク１５が配置されている。さらに、キャップケース１３ａの大気開放口１３ｆには、チューブＴ３を介して大気開放バルブ１９が接続されている。
【００１２】
一方、符号８は例えばカラーインク用記録ヘッドを示しており、この記録ヘッド８はキャップユニット１３が上部に移動した時、そのノズルプレート８ａが前記キャップユニット１３によってキャッピングされるように構成されている。ノズルプレート８ａにはノズル開口８ｂが配置されており、各ノズル開口８ｂに対応して配置された圧電振動子８ｃの作用によってイエロー、シアン、マゼンタなどの各インクが吐出されるように構成されている。
【００１３】
以上の構成において、記録ヘッド内の残留気泡の排出およびノズル開口の目詰まりを解消させるためのインクの吸引作用は、図１１に示すようにキャップ部材１３ｂを記録ヘッド８のノズルプレート８ａに密着させると共に、大気開放バルブ１９を閉弁した状態で行われる。
【００１４】
すなわち、この状態で吸引ポンプ１６を作動させることで、キャップ部材１３ｂの内部に負圧が与えられ、ノズル開口８ｂからインクが排出される。インクの排出に伴いキャップ部材内部の負圧がある程度減少した時点で、前記大気開放バルブ１９を開弁させると、キャップ部材内に大気が導入され内部の負圧は解除される。
【００１５】
そして、大気開放バルブ１９を開弁させた状態で吸引ポンプ１６を作動させることにより、キャップ部材内に排出されたインクをチューブＴ１を介して排インクタンク１５に送り込む動作がなされる。
【００１６】
一方、図１２は、前記したクリーニング装置の構成において、吸引ポンプ１６により記録ヘッドのノズル開口からインクを吸引した場合の記録ヘッド内の所定位置におけるインクの流速と、吸引経過時間との関係を示したものである。
【００１７】
この図１２に示すように、大気開放バルブ１９を閉弁させた状態で、吸引ポンプ１６を駆動すると、経過時間に伴って負圧によりインクの流速が序々に立上がり、やがて一定の流速に達するという特性が描かれる。図１２に示す特性はその一例ではあるが、現状の吸引ポンプによる吸引特性は、ポンプの始動時より最高流速に達するのに２〜３秒程度要している。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、記録ヘッド内に存在する気泡は、所定以下のインクの流速状態においてはヘッド内の複雑な流路内に引っ掛かった状態で残留し、所定以上のインクの流速状態に達した時点で、はじめてインクに押し流されて排出されるという特性を有している。
【００１９】
したがって、前記したようにインク流速の立上がりが弱い状態においては、必要流速に達するまでにインクを無駄に排出することとなり、インクカートリッジの寿命を短縮させてユーザに負担を強いるという問題が発生する。
【００２０】
しかも、昨今においてはより高い解像度を得るために、記録ヘッドのノズル数が増加されると共に、ノズル開口のより小さいものが使用されており、このために、記録ヘッド内の増粘インクおよび残留する気泡を満足に排出するための流速を得ることが困難となりつつあり、なおさら記録ヘッド内に残留する気泡の排出処理を困難にしている。
【００２１】
したがって、これに対応させて吸引ポンプの吸引能力を増大させることによってこれを解決することはできるものの、記録装置全体の小形化、低価格化が進むなかで吸引ポンプのみを大型化かつ強力化することは難しい。
【００２２】
このような諸事情に鑑みて、本件出願人は例えば特開平７−２７６６７１号公報に示すようなインクの吸引方法を提案している。これは、吸引動作後において吸引ポンプを停止させると共に、大気開放バルブを瞬間的に開閉することで、ヘッドのインク流路内に衝撃を与えて残留気泡を排出させようとするものである。これによると、残留気泡の排出作用はなされるものの、大気開放バルブの急激な開閉によってノズル開口のメニスカスを破壊し、またノズル内部への気泡の混入を招いて印字不良を発生させるという他の技術的課題を残す結果となる。
【００２３】
本発明は、前記した技術的課題を解消すると共に、比較的小型の吸引ポンプを用いつつ、記録ヘッド内の残留気泡を効果的に排出し得るクリーニング制御方法を提供しようとするものであり、これにより印字不良の発生を防止できる信頼性の高いインクジェット式記録装置を提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するためになされた本発明にかかるインクジェット式記録装置は、印刷データに対応してインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記記録ヘッドを封止すると共に、負圧発生手段からの負圧を受けて記録ヘッドよりインクを吸引するキャッピング手段とを備えたインクジェット式記録装置であって、前記キャッピング手段と前記負圧発生手段との間に介在された負圧制御バルブと、前記負圧発生手段の動作状態において負圧制御バルブの開閉を制御するバルブ制御手段とをさらに具備した構成となされる。
【００２５】
この場合、好ましい一つの形態として、前記バルブ制御手段は、負圧発生手段の動作状態において前記負圧制御バルブを開弁するように制御される。またこの場合の好ましい他の一つの形態として、前記バルブ制御手段は、負圧発生手段の動作状態において前記負圧制御バルブの開弁および閉弁を繰り返すように制御される。
【００２６】
さらに本発明にかかるインクジェット式記録装置の好ましい実施の形態においては、負圧発生手段を動作させるための制御信号と、バルブ制御手段を動作させるための制御信号とが１つの基準信号発生器による基準信号に基づいて生成され、記録ヘッドからのインクの吸引シーケンスにしたがって、負圧発生手段およびバルブ制御手段をそれぞれ動作させるように構成される。
【００２７】
また、本発明にかかるインクジェット式記録装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法は、印刷データに対応してインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記記録ヘッドを封止すると共に、負圧発生手段からの負圧を受けて記録ヘッドよりインクを吸引するキャッピング手段と、前記キャッピング手段と前記負圧発生手段との間に介在された負圧制御バルブとを備えたインクジェット式記録装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法であって、前記キャッピング手段により記録ヘッドを封止するキャッピングステップと、キャッピング手段により記録ヘッドを封止した状態において前記負圧発生手段を動作させる負圧発生手段始動ステップと、負圧発生手段の動作状態において前記負圧制御バルブの開閉を制御する負圧制御バルブ開閉ステップとを順次実行するようになされる。
【００２８】
この場合、前記負圧制御バルブ開閉ステップにおいては、負圧発生手段始動ステップ後の所定時間経過後に負圧制御バルブを開弁するように制御される。またこの場合、前記負圧制御バルブ開閉ステップにおいては、負圧発生手段始動ステップ後の所定時間経過後に負圧制御バルブの開弁および閉弁を繰り返すように制御する場合もある。
【００２９】
そして、前記したいずれの場合においても、前記負圧制御バルブ開閉ステップの後に、インクの吸引速度を減速させた微量吸引ステップを実行することが望ましい。
【００３０】
以上のようになされたインクジェット式記録装置および同装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法によると、キャッピング手段と負圧発生手段との間に負圧制御バルブが配置され、負圧発生手段の動作状態において負圧制御バルブの開閉が制御される。
【００３１】
例えば、負圧発生手段の動作状態において閉弁状態の負圧制御バルブを開弁するように制御することにより、負圧発生手段により蓄圧された負圧がキャッピング手段内に急激に作用し、これにより記録ヘッドからのインクの排出流速を高めることが可能となる。したがって、記録ヘッド内に残留する気泡を即座に排出させることが可能となる。
【００３２】
また例えば負圧発生手段の動作状態において、負圧制御バルブの開弁および閉弁を繰り返すように制御することにより、キャッピング手段内における負圧が脈動するように大きく変化し、同様に記録ヘッド内に残留する気泡を即座に排出させることが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるインクジット式記録装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００３４】
図１は本発明が適用されたインクジェット式記録装置の全体構成を示すものである。図１において符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１はタイミングベルト２の一部に結合されてキャリッジモータ３の往復回転により駆動され、ガイド部材４に案内されてプラテン５に沿って平行に移動するように構成されている。キャリッジ１の記録用紙６と対向する下面にはブラックインクを吐出する記録ヘッド７およびカラーインクを吐出する記録ヘッド８が搭載され、各記録ヘッド７，８は、それぞれブラックインクカートリッジ９、カラーインクカートリッジ１０からそれぞれインクの供給を受けて記録用紙６に対してインク滴が吐出できるように構成されている。
【００３５】
非印刷領域側に配置された１１はキャッピンク装置であり、ブラックインク用記録ヘッド７を封止するキャップユニット１２と、カラーインク用記録ヘッド８を封止するキャップユニット１３が同一のキャップホルダーに搭載されている。
【００３６】
前記キャップユニット１２，１３はそれぞれ記録ヘッド７，８のノズル開口面を１つの空間で封止できるサイズを備え、非印字時には記録ヘッド７，８のノズル開口を封止し、また吐出能力回復操作時（クリーニング操作時）にはポンプユニット１６から負圧の供給を受けて記録ヘッド７，８からインクを強制的に排出させることができるように構成されている。
【００３７】
そして、キャッピング装置１１の近傍には、ゴムなどの弾性板からなるクリーニング部材１７が配置されていて、キャリッジ１がキャッピング装置１１側に往復移動する際に、記録ヘッド７，８のノズルプレートを払拭するワイピング動作がなされる。
【００３８】
図２は、図１に示す記録装置に搭載されたキャップユニット１２，１３のうちの１つ、例えばカラーインク用のキャップユニット１３と、これに接続された負圧印加手段などの構成を示したものである。なお、図２において既に図１１において説明した各部に相当する部分は同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。
【００３９】
図２に示すように、本発明が適用されたインクジェット式記録装置においては、キャップユニット１３における吸引口１３ｅと、吸引ポンプ１６との間にはそれぞれチューブＴ１，Ｔ２を介して負圧制御バルブ１８が介在されている。この負圧制御バルブ１８は、開弁および閉弁が電気的に制御できる電磁バルブが採用されており、負圧制御バルブ１８に対してバルブ制御手段２８より開弁および閉弁の指令信号が供給されるように構成されている。
【００４０】
図３は前記したバルブ制御手段２８を含む記録装置における制御回路の構成を示したものである。図３において、符号２０は印刷制御手段であり、記録装置のホストコンピュータからの印刷データに基づいてビットマップデータを生成し、このデータに基づいてヘッド駆動手段２１により駆動信号を発生させて、記録ヘッド７，８からインクを吐出させるものである。ヘッド駆動手段２１は、印刷データに基づく駆動信号の他に、フラッシング操作のための駆動信号を記録ヘッド７，８に出力するように構成されている。
【００４１】
符号２２はクリーニング制御手段であり、電源投入時や、またクリーニング指令検知手段２３および吸引タイマ２４からの信号により、後述するような吸引強度、吸引時間、吸引インターバルに基づいてポンプ駆動手段２５を制御して、吸引ポンプ１６を制御するものである。また、クリーニング制御手段２２は、バルブ制御手段２８に制御信号を送り、負圧制御バルブ１８を後述するクリーニングシーケンスに基づいて開閉制御する機能も備えている。
【００４２】
なお図３においては、各キャップユニット１２，１３にそれぞれ作用する吸引ポンプ１６、負圧制御バルブ１８、および大気開放バルブ１９について、それぞれの符号の末尾にＡおよびＢを付して２つに別けて描いている。
【００４３】
符号２６はフラッシング制御手段であり、印刷動作が一定時間継続して印刷制御手段２０からフラッシング指令が出力された場合、およびクリーニング制御手段２２からの吸引終了信号が出力され、かつフラッシグ保留タイマ２７からのタイムアップ信号が出力している場合に、印刷制御手段２０により記録ヘッド７，８をフラッシング位置、通常はキャッピング位置に移動させて、目詰まりの防止や、目詰まり解消のために各記録ヘッド７，８の全てのノズル開口から所定数のインク滴を吐出させるものである。
【００４４】
なお、前記フラッシグ保留タイマ２７は、クリーニング工程が終了した段階で計時動作を開始し、クリーニング工程で記録ヘッド７，８のノズル開口近傍に生じた気泡が自然消滅するまでに相当する時間を計時した段階で、タイムアップするように構成されている。
【００４５】
また、符号２９は図示しないケースの制御パネルに設けられたクリーニング指令スイッチを示し、ユーザがこれを操作した場合に、クリーニング指令検知手段２３を介してクリーニング制御手段２２を動作させることができるように構成されている。
【００４６】
次に図４は、図３に示されたクリーニング制御手段２２によるポンプ駆動手段２５とバルブ制御手段２８の制御形態の構成を示したものである。図４における符号２２ａは、クリスタル等で構成された基準信号発生器であり、この基準信号発生器２２ａより供給される基準信号は、中央制御装置（ＣＰＵ）２２ｂに加えられ、ＣＰＵ２２ｂにおける動作基準信号として利用される。
【００４７】
また基準信号発生器２２ａより供給される基準信号は、ＣＰＵ２２ｂにおいて分周され、カウンタ１（２２ｄ）およびカウンタ２（２２ｅ）に対してカウントアップ用パルスが出力されるように構成されている。
【００４８】
またＣＰＵ２２ｂには、記録ヘッドからのインクの吸引シーケンスプログラムが格納された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２２ｃが接続されている。ＣＰＵ２２ｂは前記ＲＯＭ２２ｃに格納されたプログラムにしたがって順次カウンタ１（２２ｄ）およびカウンタ２（２２ｅ）に対して数値を設定し、カウンタ１およびカウンタ２はＣＰＵ２２ｂによって設定された数値をカウントアップした場合に、ポンプ駆動手段２５およびバルブ制御手段２８に対して制御信号を出力するように構成されている。
【００４９】
一方、ＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対してポンプ駆動用のパルス信号が供給されるように構成されている。このポンプ駆動用のパルス信号は、前記基準信号発生器２２ａからの基準信号を用いて生成され、そのパルス信号の周波数は、例えば４１００Ｈｚ，２４００Ｈｚ，１２００Ｈｚとされる。
【００５０】
これは、後述する記録ヘッドのクリーニングシーケンスにおける本吸引、微量（少量）吸引１、および微量（少量）吸引２の各ステップにおいて、インクの吸引速度を変化させるために選択的に利用される。
【００５１】
すなわち、パルスモータによって構成される吸引ポンプ１６の駆動モータは、供給されるパルス信号のステップ数（周波数）に応じて回転駆動し、結果として記録ヘッドから吸引排出されるインクの吸引速度が決定される。
【００５２】
図５は、４１００Ｈｚ，２４００Ｈｚ，１２００Ｈｚの各周波数のパルス信号を用いた場合において、記録ヘッドから吸引排出されるインクの吸引速度の関係を模式的に示したものである。
【００５３】
次に図６は、前記した構成の記録装置において、クリーニング操作を実行した場合の動作シーケンスを示したものである。なお以下においては、カラーインク用キャップユニット１３によってカラーインク用記録ヘッド８のクリーニング操作を行なう状態に基づいて説明する。
【００５４】
クリーニング処理の指令を受けると、ステップＳ１１において、記録ヘッドを非印字領域側に移動させて当該部分に配置されたクリーニング部材１７の上部を通過させることで、記録ヘッド８のノズルプレートのワイピング動作を実行する。このステップＳ１１におけるワイピング動作は、次に続くキャップユニット１３により記録ヘッドからインクを強制的に吸引させる処理において、キャップユニットに対する記録ヘッドの密着性を向上させるために実行される。
【００５５】
続いてステップＳ１２において、記録ヘッドはキャップユニット１３上に移動し、キャップユニットによって封止されて記録ヘッドから比較的大量のインクを吸引する本吸引の動作が実行される。
【００５６】
この場合、図４に示したようにカウンタ１（２２ｄ）に対して、ＣＰＵ２２ｂより所定の数値が設定され、カウンタ１（２２ｄ）は同じくＣＰＵ２２ｂから送られるカウントアップ用のパルス数をカウントする。そしてＣＰＵ２２ｂより設定された所定の数値にカウントアップされた場合に、カウンタ１（２２ｄ）よりポンプ駆動手段２５に制御信号を送出し、ポンプ駆動手段２５によって吸引ポンプ１６が駆動される。
【００５７】
すなわち、前記カウンタ１（２２ｄ）は後述するクリーニングシーケンスの進行にしたがって、ＣＰＵ２２ｂからカウントアップ用の数値がその都度設定され、そのパルス数をカウントした時点で、ポンプ駆動手段２５に制御信号を送出する機能を有しており、これにより吸引ポンプ１６の動作および不動作をシーケンシャルに制御できるようになされている。
【００５８】
またこのステップＳ１２においては、図４に示したクリーニング制御手段２２のＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対して４１００Ｈｚのパルス駆動信号が供給され、最大のインクの吸引速度が達成されるように制御される。またこのステップＳ１２における本吸引の動作においては、クリーニング制御手段２２からバルブ制御手段２８に制御信号を送り、負圧制御バルブ１８の開閉制御をなすように動作するが、負圧制御バルブ１８の開閉制御動作の詳細については、図７および図８に示す動作シーケンスに基づいて後述する。
【００５９】
次に、ステップＳ１３において、キャップユニット１３に連通された大気開放バルブ１９が開弁され、キャップユニットに連通する吸引ポンプ１６が作動されることにより、キャップユニット内に吸引されたインクは廃インクタンク１５に排出される。
【００６０】
続いてステップＳ１４において、再び記録ヘッドはキャップユニットによってインクの少量吸引動作（微量吸引１）が実行される。これは記録ヘッドのノズル開口から侵入した気泡を少ない吸引動作で泡立てないように行うものである。このため負圧制御バルブは開弁状態で低速ポンプ駆動により吸引を行なう。この場合には、図４に示したようにクリーニング制御手段２２のＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対して２４００Ｈｚのパルス駆動信号が供給される。
【００６１】
そして、ステップＳ１５において、キャップユニット１３に連通された大気開放バルブ１９が開弁され、同じくキャップユニットに連通する吸引ポンプ１６が作動されることにより、キャップユニット内に吸引されたインクは廃インクタンク１５に排出される。
【００６２】
さらに、ステップＳ１６において、記録ヘッド８はクリーニング部材１７上を通過してワイピング動作を受け、記録ヘッドのノズルプレート表面に付着したインク泡は、このワイピング動作により取り除かれる。
【００６３】
続いてステップＳ１７において、再び記録ヘッドはキャップユニットによってインクの少量吸引動作（微量吸引２）を受ける。これは仕上げのクリーニング動作であり、記録ヘッドの各ノズル開口における不揃いのメニスカスを回復させるものである。この場合には、図４に示したようにクリーニング制御手段２２のＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対して１２００Ｈｚのパルス駆動信号が供給される。
【００６４】
そして同様にステップＳ１８において、キャップユニットに配置された大気開放バルブ１９が開弁され、キャップユニットに連通する吸引ポンプ１６が作動されることにより、キャップユニット内に吸引されたインクは廃インクタンク１５に排出される。
【００６５】
続いてステップＳ１９において、記録ヘッドはクリーニング部材１７上を通過する仕上げのワイピング動作を受け、ステップＳ２０におけるウエイト（待機）動作に移行する。このウエイト動作はノズル開口より侵入した極めて小さい気泡の自然消滅を待つものであり、ステップＳ２０による所定のウエイト時間経過後に、ステップＳ２１において記録ヘッドはキャップユニットによって封止され、クリーニング処理が終了する。
【００６６】
図７および図８は、図６に示したクリーニングシーケンスにおけるステップＳ１２におけるさらに詳細な制御シーケンスの各例を示したものである。
【００６７】
先ず図７に示すように、ステップＳ１１によるワイピング動作が終了後、ステップＳ１２ａに移行する。このステップにおいては記録ヘッド８がキャップユニット１３によって封止された状態で吸引ポンプ１６が動作する。この場合においては前記負圧制御バルブ１８は閉弁された状態であり、また図６におけるステップＳ１２において説明したように、クリーニング制御手段２２のＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対して４１００Ｈｚのパルス駆動信号が供給され、最大のインクの吸引速度が達成されるように制御される。
【００６８】
そして、ステップＳ１２ｂにおいて吸引ポンプ１８の始動開始後の所定の時間経過を管理する。これは図４に示すカウンタ２（２２ｅ）によってなされる。すなわちカウンタ２（２２ｅ）にはＣＰＵ２２ｂより所定の時間ｔ１に対応する数値が設定され、カウンタ２（２２ｅ）は同じくＣＰＵ２２ｂから送られるカウントアップ用のパルス数をカウントする。
【００６９】
カウンタ２（２２ｅ）が前記ＣＰＵ２２ｂより設定された所定の数値をカウントアップした場合、すなわち所定時間ｔ１が経過した場合には、ステップＳ１２ｃに移行して負圧制御バルブ１８を開弁させる制御がなされる。これは図４においてカウンタ２（２２ｅ）よりバルブ制御手段２８に対して制御信号を送出することで行われる。続いてステップＳ１３に移り、この後の動作シーケンスは図６において説明したものとなる。
【００７０】
図９は、前記ステップＳ１２ａ乃至ステップＳ１２ｃによって達成される負圧制御バルブ１８の動作と、記録ヘッドからのインク吸引流速との関係を示したものである。図９に示すように負圧制御バルブ１８、すなわち電磁バルブが閉弁状態で吸引ポンプ１６が駆動され、所定の時間ｔ１が経過後に電磁バルブが開弁状態となされる。
【００７１】
電磁バルブが閉弁状態で吸引ポンプ１６が駆動された場合には、吸引ポンプ１６からバルブ１８に至るチューブＴ２のキャビティにおいて負圧が蓄積され、その圧力は急速に低下する。この状態においてバルブ１８が開弁されるため、チューブＴ２のキャビティにおいて蓄積された負圧が瞬時に記録ヘッドのノズル開口からの吸引力として作用し、これにより記録ヘッド内のインクの流速が瞬間的に立上がり、やがて定常状態に移行する。
【００７２】
このようなインクの流速特性によって、記録ヘッド内に残留する気泡はインクの流れによって即座に排出される。
【００７３】
前記の作用で明らかなように、吸引ポンプ１６からバルブ１８に至るチューブＴ２のキャビティは、若干大きくとることが好ましい。したがってバルブ１８とキャップユニット１３とを結ぶ前記チューブＴ１に比較して、このチューブＴ２は内径が太いものを用いることにより、そのキャビティがリザーブタンクとして作用し、高いインク流速時間をある程度持続させることができる。
【００７４】
次に図８は、前記ステップＳ１２における他の制御シーケンスを示したものである。図８において、ステップＳ１１によるワイピング動作が終了後、ステップＳ１２ｅに移行する。このステップにおいては記録ヘッド８がキャップユニット１３によって封止された状態で吸引ポンプ１６が動作する。
【００７５】
この場合においては前記負圧制御バルブ１８は閉弁された状態であり、また図６におけるステップＳ１２において説明したように、クリーニング制御手段２２のＣＰＵ２２ｂよりポンプ駆動手段２５に対して４１００Ｈｚのパルス駆動信号が供給され、最大のインクの吸引速度が達成されるように制御される。
【００７６】
そして、ステップＳ１２ｆにおいて吸引ポンプ１８の始動開始後の所定の時間経過を管理する。これは前記したステップＳ１２ｂと同様であり、所定の時間ｔ１の経過後にステップＳ１２ｇに移行する。このステップＳ１２ｇにおいては、負圧制御バルブ１８が開弁および閉弁の動作が繰り返されるように制御される。
【００７７】
これは図４に示すカウンタ２（２２ｅ）にＣＰＵ２２ｂより所定数値がその都度設定され、カウンタ２（２２ｅ）が設定された数値をカウントアップする毎にバルブ制御手段２８に制御信号を送出することで行われる。
【００７８】
そしてステップＳ１２ｈにおいて、ＣＰＵ２２ｂは前記繰り返し回数ｎを把握しており、所定の繰り返し回数ｎに至った時に、ステップＳ１２ｉに移行して負圧制御バルブ１８を開弁させる制御がなされる。続いてステップＳ１３に移り、この後の動作シーケンスは図６において説明したものとなる。
【００７９】
図１０は、前記ステップＳ１２ｅ乃至ステップＳ１２ｉによって達成される負圧制御バルブ１８の動作と、記録ヘッドからのインク吸引流速との関係を示したものである。図１０に示すように負圧制御バルブ１８が閉弁状態で吸引ポンプ１６が駆動され、所定の時間ｔ１が経過すると、図９に示した場合と同様に、吸引ポンプ１６からバルブ１８に至るチューブＴ２のキャビティにおいて負圧が蓄積され、その圧力は急速に低下する。この状態においてバルブ１８が開弁されるため、チューブＴ２のキャビティにおいて蓄積された負圧が瞬時に記録ヘッドのノズル開口からの吸引力として作用し、これにより記録ヘッド内のインクの流速が瞬間的に立上がり、その後下降する特性を呈する。
【００８０】
この時、バルブ１８が閉弁されるため、キャップユニット内に蓄積された負圧によってインクの流速は序々に低下する。この間において吸引ポンプ１６からバルブ１８に至るチューブＴ２のキャビティにおいて負圧が再び蓄積され、バルブ１８の第２回目の開弁により、再び記録ヘッド内のインクの流速が立上がるという特性が得られる。図１０に示した例においてはバルブ１８の開弁および閉弁の繰り返し回数ｎ＝２とした場合を示しているが、これは必要に応じて適宜変更される。
【００８１】
このように図８に示す動作シーケンスにおいては、図１０に示したように記録ヘッド内のインクの流速が脈動するように制御される。したがって、数回の脈動動作が与えられることによって、記録ヘッド内に残留する気泡の排出を確実に行なわせることが可能となり、信頼性を向上させることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、本発明にかかるインクジェット式記録装置および同装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法においては、キャッピング手段と負圧発生手段との間に負圧制御バルブを配置し、負圧発生手段の動作状態において負圧制御バルブを開弁するように制御されるので、負圧発生手段により蓄圧された負圧がキャッピング手段内に急激に作用し、これにより記録ヘッドからのインクの排出流速を高めることが可能となる。これにより記録ヘッド内に残留する気泡を即座に排出させることができる。
【００８３】
また、前記負圧制御バルブの開弁および閉弁を繰り返すように制御することにより、キャッピング手段内における負圧が脈動するように大きく変化し、同様に記録ヘッド内に残留する気泡を即座に排出させることが可能となる。
【００８４】
したがって、比較的小型の吸引ポンプを用いつつ、記録ヘッド内の残留気泡を効果的に排出し得るクリーニング制御方法を提供することができ、これにより印字不良の発生を防止できる信頼性の高いインクジェット式記録装置を提供するこが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたインクジェット式記録装置の構成を示した斜視図である。
【図２】図１に示す記録装置に装填されたキャッピング手段とその周辺構成を示した断面図である。
【図３】図１に示す記録装置の制御回路を示したブロック図である。
【図４】図３に示した制御回路の一部における詳細な構成を示したブロック図である。
【図５】図４に示す制御回路によってなされるインク吸引速度の制御態様を示した特性図である。
【図６】図３に示す制御回路によってなされるヘッドクリーニングの制御シーケンスを示したフローチャートである。
【図７】図６に示すフローチャートの一部のステップにおいてなされるより詳細な制御シーケンスを示したフローチャートである。
【図８】図６に示すフローチャートの一部のステップにおいてなされるより詳細な制御シーケンスの他の例を示したフローチャートである。
【図９】図７に示す制御シーケンスによってなされるインク吸引流速の例を示した特性図である。
【図１０】図８に示す制御シーケンスによってなされるインク吸引流速の例を示した特性図である。
【図１１】従来の記録装置に装填されたキャッピング手段とその周辺構成を示した断面図である。
【図１２】図１１に示すキャッピング手段によって得られるインク吸引流速の例を示した特性図である。
【符号の説明】
１ キャリッジ
６ 記録用紙
７，８ 記録ヘッド
８ａ ノズルプレート
８ｂ ノズル開口
８ｃ 圧電振動子
９，１０ インクカートリッジ
１２，１３ キャップユニット（キャッピング手段）
１３ａ キャップケース
１３ｂ キャップ部材
１３ｅ 吸引口
１３ｆ 大気開放口
１５ 排インクタンク
１６ 吸引ポンプ（負圧発生手段）
１７ クリーニング部材
１８ 負圧制御バルブ
１９ 大気開放バルブ
２０ 印刷制御手段
２１ ヘッド駆動手段
２２ クリーニング制御手段
２２ａ 基準信号発生器
２２ｂ 中央制御装置（ＣＰＵ）
２２ｃ 読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
２２ｄ カウンタ１
２２ｅ カウンタ２
２５ ポンプ駆動手段
２６ フラッシング制御手段
２８ バルブ制御手段
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ チューブ
Claims (5)
- 印刷データに対応してインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記記録ヘッドを封止すると共に、負圧発生手段からの負圧を受けて記録ヘッドよりインクを吸引するキャッピング手段とを備えたインクジェット式記録装置であって、
前記キャッピング手段と前記負圧発生手段との間に介在された負圧制御バルブと、前記負圧発生手段の動作状態において負圧制御バルブの開閉を制御するバルブ制御手段とを備え、
前記キャッピング手段と前記負圧発生手段との間において、前記負圧制御バルブと前記負圧発生手段とを結ぶチューブに、前記キャッピング手段と前記負圧制御バルブとを結ぶチューブの内径よりも太いものが用いられたことにより、前記負圧制御バルブと前記負圧発生手段とを結ぶチューブのキャビティが、前記キャッピング手段と前記負圧制御バルブとを結ぶチューブのキャビティよりも大きく形成され、
前記バルブ制御手段は、負圧発生手段の動作状態において前記負圧制御バルブの開弁および閉弁を繰り返すことにより前記キャッピング手段内における負圧が脈動するようにして前記記録ヘッド内に残留する気泡を排出するように制御することを特徴とするインクジェット式記録装置。 - 前記負圧発生手段を動作させるための制御信号と、前記バルブ制御手段を動作させるための制御信号とが１つの基準信号発生器による基準信号に基づいて生成され、記録ヘッドからのインクの吸引シーケンスにしたがって、負圧発生手段およびバルブ制御手段をそれぞれ動作させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
- 印刷データに対応してインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記記録ヘッドを封止すると共に、負圧発生手段からの負圧を受けて記録ヘッドよりインクを吸引するキャッピング手段と、前記キャッピング手段と前記負圧発生手段との間に介在された負圧制御バルブとを備えたインクジェット式記録装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法であって、
前記キャッピング手段と前記負圧発生手段との間において、前記負圧制御バルブと前記負圧発生手段とを結ぶチューブに、前記キャッピング手段と前記負圧制御バルブとを結ぶチューブの内径よりも太いものが用いられたことにより、前記負圧制御バルブと前記負圧発生手段とを結ぶチューブのキャビティが、前記キャッピング手段と前記負圧制御バルブとを結ぶチューブのキャビティよりも大きく形成され、
前記キャッピング手段により記録ヘッドを封止するキャッピングステップと、キャッピング手段により記録ヘッドを封止した状態において前記負圧発生手段を動作させる負圧発生手段始動ステップと、負圧発生手段の動作状態において前記負圧制御バルブの開閉を制御するバルブ開閉ステップとを順次実行すると共に、
前記負圧制御バルブ開閉ステップは、負圧発生手段始動ステップ後の所定時間経過後に負圧制御バルブの開弁および閉弁を繰り返して前記キャッピング手段内における負圧が脈動するようにして前記記録ヘッド内に残留する気泡を排出するように制御することを特徴とするインクジェット式記録装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法。 - 前記負圧制御バルブ開閉ステップは、負圧発生手段始動ステップ後の所定時間経過後に負圧制御バルブを開弁するように制御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式記録装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法。
- 前記負圧制御バルブ開閉ステップの後に、インクの吸引速度を減速させた微量吸引ステップを実行することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のインクジェット式記録装置における記録ヘッドのクリーニング制御方法。
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