JP4944296B2 - インクジェット記録装置及び吐出回復方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録用の液体を吐出し記録動作を行う記録ヘッドの回復機構を含むインクジェット記録装置及び吐出回復方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像形成装置として広く知られているインクジェットプリンタは、一般に、その記録ヘッドの吐出口形成面に付着した増粘インクや塵埃などを除去する回復処理装置を備え、安定したインク吐出機能を維持している。その回復処理装置は、例えば、記録用の液体としてのインクの乾燥や蒸発を防止するために非記録時に記録ヘッドの吐出口形成面を被覆する1個または複数のキャップ部材と、キャップ部材を介して記録ヘッドの吐出口形成面およびその近傍から増粘インクなどを吸引するポンプとを含んで構成されている。
【0003】
従来の記録ヘッドにキャップ部材を密着させて行うインクの吸引動作を行うインクジェット記録装置、およびインクの吸引動作については特公平03−61593号公報がある。この公報に記載のインクの吸引動作は、記録ヘッドの吐出口面にキャップ部材を密着させ、キャップ部材内を負圧にさせ、ノズルを介して記録ヘッド内のインクを吸引する。次にキャップ部材内を大気に連通させてキャップ部材内に残留するインクを吸引する。さらにキャップ部材を記録ヘッドから引き離す工程から成るものである。
【0004】
このインク吸引動作においては、ノズル内への空気の入り込み、キャップ部材からのインクの垂れ・飛び散りを抑えるという効果の記載はあるが、本件で課題としている混色については何ら示唆するものはない。
【0005】
次にキャップ部材内に吸収体を設けることも提案されており、これは、ノズル周辺部に付着したインク溜まりを吸収除去し、吐出口面のインク残溜分を減らす効果がある。
【0006】
インクジェット記録装置は、カラー化が進み、複数の色のインクを別々に吐出し、表現したい色に合わせて複数の色のインクドットを吐出制御する。
【0007】
ここで、記録ヘッドが複数色のカラーインクタンクを搭載し、各色用の複数のノズル列、または一列中を各色用に分配した複数のノズル群を備えたカラーカートリッジである場合に、各色毎に複数のキャップ部材を設けるのではなく、複数色のノズル列、またはノズル群を一つ乃至は色数より少ない複数のキャップ部材で被覆する方が、機構の簡略化や装置コストの低減化に対して有利であり、一般的に用いられている方法である。
【0008】
また、一般的にインクジェット記録装置でカラー表現する場合、Y、M、C(イエロー、マゼンタ、シアン)の3色、さらにBk(ブラック)を加えた4色を用いる。C,M,Yの3色のインクでも黒色を表現することは可能であるが、鮮明な黒色を表現するためには黒色のインクを別に備えるのが一般的である。そして、黒色のインクを記録する第1の記録ヘッドと、3色(複数色)のカラーインクを記録する複数のノズル列を有した第2の記録ヘッドを備えた場合、第1の記録ヘッド、第2の記録ヘッドのそれぞれに対するキャップ部材が必要となり、第1と第2のキャップ部材を同一のキャップ機構で構成したものや、第1と第2のキャップを一体的に構成したものもある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例では、吸引動作を行ったときに複数色のインクがキャップ内で混ざり合った混色インクとなってキャップ内に充填されることとなる。ここで吸引動作後またはキャップ内を大気連通にしてキャップ内のインクを吸引除去後にキャップ部材を離間すると、記録ヘッドの吐出口形成面に付着して残ってしまった混色インクがノズル内に侵入し、ノズル内のインクと混ざるため、記録媒体に記録したときに、イエローなどの淡い色に他の色が混ざって記録される所謂混色現象が発生するという問題があった。インクタンク内部は常にノズル部に対して負圧になるように設定されているために、記録ヘッドの吐出口面に残った混色インクはノズルを介して記録ヘッド内に吸い込まれてしまい、ノズル内に侵入した混色インクはさらに拡散してヘッド内部へと逆流してしまう。
【0010】
このため、一連の吸引動作を行ってから、記録動作を始める前に、ノズル内の混色インクを吐き出すために記録とは無関係のインク吐出を行うことにより、混色現象を防ごうとする試みがなされている。混色を防止するためのインク吐出については特登録2615619号がある。これには、吸引ポンプによる吸引動作後にキャップを記録ヘッドから引き離し、吸引ポンプを作動させた状態でノズルから混色防止のインク噴射をさせることが記載されている。
【0011】
記録とは無関係に記録ヘッドを駆動し、ノズルからインクを吐出することをここでは“予備吐出”とも呼ぶ場合があり、インクジェット記録装置では一般的に上述のように記録ヘッド内に侵入した混色インクを吐き出すほかに、蒸発などによりノズル内で増粘したインクやノズル内に溜まった気泡やごみなどを吐き出して吐出安定性を図るときにも使用される。
【0012】
しかしながら、吸引動作後にキャップを引き離す場合、キャップにインクを残したままキャップを引き離すこととなり、インクの特性や記録ヘッドの吐出口面の撥水状態など諸条件により、記録ヘッドからキャップ部材を離間させた時に、記録ヘッド側に多量のインクが付着する場合や、記録ヘッドが搭載するインクタンク内部に存在する負圧(保持圧)が大きい場合などは、ノズル内に多量のインクが混ざりこみ混色現象の度合いも悪化するため、所定の予備吐出量では混色インクを吐き出しきれず、さらに大量のインクを消費せざるを得ないという課題が残った。また、大気連通弁を有するキャップでの吸引回復動作では吸引動作後、キャップ内を大気連通弁を開放してキャップ内のインクを除去した後にキャップを引き離すと、吸引されてからキャップを引き離すまでの時間の間にノズル内への混色は記録ヘッド内部奥へと広がっていくため、この後に予備吐出してもかなり大量のインクを吐出しないと混色が解消できなくなってしまう。
【0013】
また、キャップをした状態でピストンポンプを作動させ、キャップ内に予備吐出をする構成が特開平05−201029号公報に記載されているが、これは各色ごとにキャップを備えた構成であり、また、吸引による混色については何ら示唆するものはない。
【0014】
本発明は、上述の状況に鑑みて成されたもので、混色現象を生じさせないために大量のインク消費を伴なうような予備吐出を行うことなどの問題を解消できるインクジェット記録装置及び吐出回復方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、第1のインクを吐出するための第1吐出口と前記第1のインクと異なる第2のインクを吐出するための第2吐出口とを有する記録ヘッドと、前記第1吐出口及び前記第2吐出口をキャッピングするための1つのキャップと、前記キャップ内を負圧にするための吸引ポンプと、前記キャップ内を大気と連通するための大気連通部と、を備えるインクジェット記録装置の吐出回復方法であって、前記キャップで前記第1吐出口及び前記第2吐出口をキャッピングした状態で前記吸引ポンプを駆動して前記第1吐出口及び前記第2吐出口からインクを吸引させる工程と、前記キャップで前記第1吐出口及び前記第2吐出口をキャッピングした状態で、前記第1吐出口及び前記第2吐出口にインクを吐出させることなく前記大気連通部を開放して前記キャップ内を大気圧に戻す工程と、前記キャップ内を大気圧に戻した後に、前記吸引ポンプを駆動させ、かつ、前記第1吐出口及び前記第2吐出口にインクを吐出させる工程と、を備えることを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0027】
図1は、本発明に係る画像形成装置の例としてのインクジェットプリンタの一実施の形態を示す外観斜視図であり、上ケースを除いた状態で示す図である。
【0028】
図1において、給紙トレイ101にセットされたシート(被記録媒体)は給紙ローラ(不図示)の回転によって給紙され、この給紙されたシートは搬送ローラ(不図示)によってプラテン301上を搬送される。この搬送の間にキャリッジ203に搭載された記録ヘッド201から、その走査に伴なってインクが吐出されシート上に画像などの記録(形成)がなされる。
【0029】
キャリッジ203は上記記録ヘッド201およびこれに供給するインクを貯留したインクタンク202を着脱自在に搭載するものであり、キャリッジ203は走査レール360と摺動可能に係合すると共に、キャリッジモータ(不図示)の駆動力がベルトなどの伝達機構を介して伝達されることにより、上記記録ヘッド201の走査を行うことができる。また、キャリッジ203の移動範囲の一方の端部には、記録ヘッド201の吐出機能を良好に維持する吐出回復処理を行うための回復系500が設けられている。
【0030】
なお、キャリッジ203には、上述のように記録ヘッド201及びインクタンク202が着脱自在に搭載されるが、本実施例ではその形態が、記録ヘッド201を一体に取り付けたホルダに、さらにインクタンク202が取り付けられたタンクホルダが装着され、これらが一体でキャリッジ203に搭載されるものである。また、上記記録ヘッド201及びインクタンク202は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各インクにそれぞれ対応して記録を行うものである。さらに、本実施例における記録ヘッド201は、熱エネルギーを利用してインクに気泡を生じさせ、この気泡の圧力によってインクを吐出する、所謂バブルジェット方式のものである。前記記録ヘッド201は、上述のインクを吐出させる気泡を発生させる為の熱エネルギーを付与する電気・熱変換体(図示略)を具備している。
【0031】
図2は、図1に示したインクジェットプリンタの回復系500の構成例を示す模式図である。
【0032】
図2において、204は走査レール360と係合するためのキャリッジ203の軸受け部である。510は記録ヘッドの吐出口面を覆うことのできるキャップで、矢印A方向に移動可能であり、キャリッジ203がホームポジション(回復系上)にいる時に不図示の上昇下降機構にて上昇することで吐出口面を密着し、下降することで吐出口面から離脱できるような構成となっている。511はキャップに連通した吸引チューブ、521はキャップに連通した大気連通チューブ、520は大気連通弁機構であり、大気連通チューブ521に連結されている。この大気連通弁は不図示のカム機構で開閉できるようになっている。530は吸引ポンプであり、チューブポンプを形成している。531はポンプベースであり、内側にチューブガイド面531aが半円形状で形成されている。532はコロホルダーであり、これに2個のコロ(ローラ)534が回転軸533を中心とする回転に応じて吸引チューブ511をしごきながら移動することでキャップ510内に負圧を発生させている。540はブレード、541はブレードを保持しているブレードホルダーであり、キャップ510が下方に移動して待機しているときに矢印B方向にブレードホルダー541がスライドすることにより、ブレード540が吐出口面に当接しながら吐出口面に残留したインク滴や紙粉などのごみをワイピングするように構成されている。
【0033】
図3はキャップ510の構成を説明するためのキャップ部分の拡大断面図である。キャップ510には吸引用の連通口510aがあり、これは吸引チューブ511と連結されている。510bは大気連通用の連通口であり、大気連通チューブ521と連結されている。また、キャップ510内部には多孔質の吸収体515が備えられている。
【0034】
図4は本実施例に用いたインクジェット記録ヘッドの吐出口面の部分を示した説明図である。これは矢印で示したキャリッジ203の走査方向に対して各色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)のノズル列20―Bk、20―C、20―M、20―Yが垂直に配置されている。本実施例ではこれら4色のノズル列を一つのキャップで覆うようにキャップ510を吐出口面201aに密着させる。尚、記録ヘッド201のノズル構成は特にこれに限定されるものではない。
【0035】
図5は本発明に係るインクジェット記録装置の構成例を示すブロック図である。
【0036】
図5において、メインバスライン605に対して夫々アクセスする画像入力部603、それに対応する画像信号処理部604、中央制御部(CPU)600といったソフト系処理手段と操作部606、回復系制御回路607、キャリッジ制御回路616、紙送り制御回路618、ヘッド駆動制御回路617といったハード系処理手段とに大別される。中央制御部600は制御プログラムを格納するプログラムROM601と記録ヘッド201に供給するプリントデータなどの各種データを保存しておくランダムアクセスメモリ(RAM)を有し、入力情報に対して適正記録条件をキャリッジ制御回路616、紙送り制御回路618、ヘッド駆動制御回路617に与えてそれぞれキャリッジモータ613、搬送モータ614、記録ヘッド201を駆動して記録を行う。ROM601には後述する回復動作タイミングチャートを実行するプログラムも保存されており、必要に応じて(例えば、操作部606からの吸引回復動作の実行命令)、回復系制御回路607や、ヘッド駆動制御回路617に制御条件を与え回復動作を実行する。回復系制御回路607は回復系モータ608を駆動し、不図示のカム機構などによりキャップ510、大気連通弁520、ブレード540、吸引ポンプ530を動作させ、ヘッド駆動制御回路617は記録ヘッド201の電気・熱変換体の駆動を行うもので、記録時のインク吐出や予備吐出を行うものである。これによって、以下に説明する回復動作を実行することができる。
【0037】
図6は本実施例の回復動作を示すフローチャートであり、図7は回復動作を説明するタイムチャートである。本実施例の吸引回復動作を図6および図7を参照しながら詳細に説明する。
【0038】
まず、ステップS601で吸引動作の指令が入ったかどうかを判断し、吸引回復モードであれば、ステップS602でキャリッジ203をキャップ510上(ホームポジション上)に移動し、キャップ510を上昇させて記録ヘッド201の吐出口面201aに密着させる。この時、大気連通弁520は閉じた状態であり、この状態で吸引ポンプ530を回転させて吸引を開始する(ステップS603)。所定量だけコロ534を回転させることによりキャップ510内に負圧が発生し、記録ヘッド201のノズルを介して記録ヘッド201内部よりインクを引き出す。ここで吸引ポンプ530を停止し(ステップS604)、大気連通弁520を開放にし(ステップS605)、キャップ510内部を外部と連通状態にし、キャップ510内部を大気圧状態に戻す。ここで再度吸引ポンプ530のコロ534を回転させ吸引動作を開始する(ステップS606)。この時、記録ヘッド201の吐出部に吐出指令を送り、キャップ510を被せた状態で吸引ポンプ530を回転させながら記録ヘッド201よりインクを吐出させ予備吐出を行う(ステップS607)。この時、吸引されたインクはキャップ510から除去されるとともに、記録ヘッド201から吐出されたインクをも吸引除去していく。また、キャップ510内の吸収体515からインクが除去されると吸収体515自体が吸収力を回復し、記録ヘッド201に近接したキャップ510内の吸収体515は記録ヘッド201の吐出口面201a上に付着して残ったインク滴をこのキャップ510内の吸収体515で吸収除去するようにもなるし、記録ヘッド201から吐出されたインク滴も吸収除去されるため、ノズル内に排出されたインクが侵入するのをより効果的に防止している。また、キャップ510が被嵌された状態であるため、予備吐出をしてもミストなどがキャップ510外に漏れ出すこともない。予備吐出が終了したら吸引ポンプ530を停止し(ステップS608)、キャップ510を下降させて記録ヘッド201の吐出口面201aより引き離す(ステップS609)。キャップ510が下方まで移動したらブレードホルダー541をスライドさせて記録ヘッド201の吐出口面201aをブレード540にてワイピングして(ステップS610)、吐出口面201aに残ったインク滴を除去する。ブレード540にて吐出口面201aをワイピングする際にノズル内に押し込まれたインクなどを除去するために、再度予備吐出する(ステップS611)。従来はこの時の予備吐出で混色インクも吐き出すようにしていたが、上述したように吸引直後にキャップしたまま予備吐出をすぐに実行するようにしたため、従来よりも少ない量の予備吐出で混色を防止することができるようになった。このワイピング後の予備吐出は専用に設けた予備吐出位置で行っても良いし、キャップ510内にしても良い。キャップ510内に予備吐出することで他に予備吐出位置を設ける必要がなくなるため、装置の小型化も図れる。ワイピング後の予備吐出をキャップ内にした場合、図6に示すステップにも有るように、この後にキャップ510をヘッドから引き離した状態で再度吸引ポンプ530のコロ534を回転させて吸引動作を行うことによりキャップ510内のインクを吸引除去するようにしてもよい。
【0039】
本実施例ではキャップを被嵌した状態で大気連通弁を開放する動作を、ポンプを一時停止してから行っていたが、特にこれに限定されることはなく、ポンプの吸引動作を行いながら大気連通弁を開放するような構成にしても良い。
【0040】
本実施例では説明の都合上、キャップが一つの構成の場合で説明したが、キャップが複数ある場合でもそれぞれのキャップでの吸引動作において本発明を適用することが出来るし、複数のキャップの何れかの吸引動作のみで適用することもできる。
【0041】
また、ポンプの構成をチューブポンプ形態で説明してきたが、特にこれに限定されることはなく、キャップ内に負圧を発生できるポンプ構成であれば何でもよい。
【0042】
図8は他の実施例における回復動作を示すフローチャートである。尚、図8中の符号の内、図6と同符号については、説明を省略する。
【0043】
図8に示したようにキャップ510に接続された大気連通弁520を開放にした状態でポンプを吸引開始し、大気開放状態で吸引した時間が所定時間以上経過した後に予備吐出を開始するようにした。同じ量だけインク吐出させる場合、大気連通状態で吸引開始直後に予備吐出した場合と、大気連通状態で吸引を開始してから約1秒経過後(ステップS801)に予備吐出を開始した場合、後者の方が混色を軽減するのに効果的であることが鋭意検討の結果得られた。これは大気開放して吸引を開始した直後は、吐出口201a面上にまだ多量のインクが付着し過ぎているために、記録ヘッド201からのインク吐出が阻害されて、吐出不良を起こしている為、この間の予備吐出の効果が少ないのではないかと考えられる。
【0044】
ここでは、大気連通状態で吸引を開始してからの経過所定時間を1秒としたが特にこれに限定されるものではない。但し、余りにも長すぎると逆に混色が内部に進行し過ぎるため効果が薄れることと所要時間が長くなってしまうというデメリットも有るため、好ましくは0.5秒から2.0秒くらいと考えられる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、吸引動作後、キャップを引き離すことなくキャップ内部を大気と連通させ、キャップ内のインクを吸引ポンプで除去しながら記録ヘッドよりインク吐出(予備吐出)を行っているため、記録ヘッド内の混色インクを速やかに記録ヘッドの外へ排出すること、及び混色防止のために消費する吐出インクの量を減らすことが出来、より効果的に吸引動作による混色を防止することが可能となり、高品質の記録を得ることができるという効果を呈する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る画像形成装置の例としてのインクジェットプリンタの一実施の形態を示す外観斜視図
【図2】 本発明に係るインクジェットプリンタの回復系の構成例としての一実施の形態を示す模式図
【図3】 キャップ部分の拡大断面図
【図4】 記録ヘッドの吐出口面の説明図
【図5】 本発明に係るインクジェット記録装置の構成例を示すブロック図
【図6】 本実施例の回復動作を示すフローチャート
【図7】 回復動作を説明するタイムチャート
【図8】 他の実施例における回復動作を示すフローチャート
【符号の説明】
201 記録ヘッド
202 インクタンク
203 キャリッジ
500 回復系
510 キャップ
520 大気連通弁
530 吸引ポンプ
540 ブレード
541 ブレードホルダー
600 CPU
601 ROM
602 RAM
607 回復系制御回路
608 回復系モータ
616 キャリッジ制御回路
617 ヘッド駆動制御回路
618 紙送り制御回路
Claims (6)
- 第1のインクを吐出するための第1吐出口と前記第1のインクと異なる第2のインクを吐出するための第2吐出口とを有する記録ヘッドと、前記第1吐出口及び前記第2吐出口をキャッピングするための1つのキャップと、前記キャップ内を負圧にするための吸引ポンプと、前記キャップ内を大気と連通するための大気連通部と、を備えるインクジェット記録装置の吐出回復方法であって、
前記キャップで前記第1吐出口及び前記第2吐出口をキャッピングした状態で前記吸引ポンプを駆動して前記第1吐出口及び前記第2吐出口からインクを吸引させる工程と、
前記キャップで前記第1吐出口及び前記第2吐出口をキャッピングした状態で、前記第1吐出口及び前記第2吐出口にインクを吐出させることなく前記大気連通部を開放して前記キャップ内を大気圧に戻す工程と、
前記キャップ内を大気圧に戻した後に、前記吸引ポンプを駆動させ、かつ、前記第1吐出口及び前記第2吐出口にインクを吐出させる工程と、
を備えることを特徴とする吐出回復方法。 - 前記キャップ内を大気圧に戻した後に、前記吸引ポンプの駆動を開始してから所定時間経過後に前記第1吐出口及び前記第2吐出口にインクを吐出させることを特徴とする請求項1に記載の吐出回復方法。
- 前記キャップを前記第1吐出口及び前記第2吐出口から離間させる工程をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の吐出回復方法。
- 前記キャップが前記第1吐出口及び前記第2吐出口から離間した状態で、前記吸引ポンプを駆動させる工程をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の吐出回復方法。
- 第1のインクを吐出するための第1吐出口と前記第1のインクと異なる第2のインクを吐出するための第2吐出口とを有する記録ヘッドと、前記第1吐出口及び前記第2吐出口をキャッピングするための1つのキャップと、前記キャップ内を負圧にするための吸引ポンプと、前記キャップ内を大気と連通するための大気連通部と、を備えるインクジェット記録装置において、
前記キャップで前記第1吐出口及び前記第2吐出口をキャッピングした状態で前記吸引ポンプを駆動して前記第1吐出口及び前記第2吐出口からインクを吸引させ、前記キャップで前記第1吐出口及び前記第2吐出口をキャッピングした状態で、前記第1吐出口及び前記第2吐出口にインクを吐出させることなく前記大気連通部を開放して前記キャップ内を大気圧に戻し、前記キャップ内を大気圧に戻した後に、前記吸引ポンプを駆動させ、かつ、前記第1吐出口及び前記第2吐出口にインクを吐出させるように、前記記録ヘッド、前記キャップ、前記吸引ポンプ、及び前記大気連通部の動作を制御する制御手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記制御手段は、前記キャップ内を大気圧に戻した後に、前記吸引ポンプの駆動を開始してから所定時間経過後に前記第1吐出口及び前記第2吐出口にインクを吐出させるように制御することを特徴とする請求項5に記載のインクジェット記録装置。
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