JP4979566B2 - 記録装置及び記録装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録ヘッドのノズル形成面を保護するためのキャップを備えた記録装置及び記録ヘッドにキャップが貼り付いた場合に記録ヘッドからキャップを引き離す方法に関する。

インクジェット記録装置などの記録装置では、電源オフや待機の状態の時に、インクの乾燥や蒸発、及びこれらに伴うノズルの目詰まりを防止するために、記録ヘッドに設けられたインクを吐出するためのノズルをキャップするキャップ装置を備えるものがある。

図２は、このキャップ装置の一例を表している。キャップ装置は、図２の３２で表されるようなゴムなどで形成されたキャップを備えており、キャップ３２は、電源オフや待機の状態の時に、記録ヘッド３１のノズルを備えた面（ノズル面）をキャップする。そして、電源オンされた際や記録及びクリーニングを開始する際に記録ヘッド３１からキャップ３２が離される。キャップ装置は、キャップ３２を上下に移動させることにより、記録ヘッド３１をキャップし、また、記録ヘッド３１からキャップを離す。具体的にはキャップをする（キャップを閉じる）ときはキャップ３２を上に移動させ、キャップを離す（キャップを開ける）ときはキャップ３２を下に移動させる。図２のように、このようなキャップの開閉動作を、専用のキャップモータ３４を用いて行う記録装置がある。一方、キャップモータを持たず、記録ヘッドを搭載したキャリッジをキャリッジモータにより移動させると共に、キャップをキャリッジと連動させて移動させながらガイド軸等によって同時にキャップを上下に移動させてキャップの開閉動作を行う記録装置もある。

電源オフの状態から電源オンされた場合や記録及びクリーニングの実行命令が入力された場合など、キャップを開ける動作を行う命令が記録装置に入力されると、まず、キャップモータやキャリッジモータを駆動してキャップを開ける動作を行おうとする。しかし、電源オフや待機の状態が長いと、キャップが記録ヘッドに貼り付いてしまい、キャリッジモータやキャップモータを駆動してもキャップが開かない場合がある。キャップが開かないと記録処理やクリーニング処理ができないばかりでなく、モータのフィードバック制御によってキャリッジモータやキャップモータに大電流が流れ、キャップ装置を破損する恐れも生じる。

このようなキャップ装置を破損することを回避するため、記録ヘッドへのキャップの貼り付きを引き離す技術が開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１で開示されている記録装置は、キャップがキャリッジ動作と連動して下がるキャップ装置を有し、キャップを開けるためにキャリッジを動作させるキャリッジモータの駆動量をキャリッジに備えられたエンコーダにより監視する。そして、一定時間経過後、駆動量が一定値に達したかどうかを判断する。一定値に達していなかった場合には、記録ヘッドとキャップが貼りついていると判断して、キャップを記録ヘッドから引き離すためにキャリッジを一定時間微小駆動（微小量往復移動）させる。そして、その後、再びキャリッジを移動させてキャップを開けることを試みる動作を行う。そして、この動作を繰り返すことによりキャップを記録ヘッドから引き離す。これは、キャリッジの微小駆動によってキャリッジに搭載されている記録ヘッドとキャップとの間に少しずつ気泡が入っていくことで記録ヘッドとキャップとが引き離されるというものである。
特開２００４−０９０２９３号公報

しかしながら、上記のようにキャリッジを微小駆動させ、その後、再びキャリッジを移動させてキャップを開けることを試みるという動作を繰り返すと、キャップを開けるまでに長い時間を要する。

また、上記のようなキャリッジの微小駆動をさせることにより記録ヘッドとキャップとが引き離された場合、引き離された瞬間にキャリッジを駆動するための負荷が軽くなることによって、キャリッジが記録装置内の壁に衝突する場合がある。キャリッジの移動幅は記録装置で用いられる最大サイズの記録媒体の幅程度であり、その両側には壁が設けられている。このため、微小駆動時のキャリッジモータへの出力電流によっては、記録ヘッドとキャップとが引き離された瞬間、キャリッジは高速で移動して記録装置内の壁に衝突し、記録装置を破損する場合がある。

そこで本発明は、記録ヘッドにキャップが貼り付いた場合に、記録装置を破損することなく、短時間で記録ヘッドからキャップを引き離すことができる記録装置及びキャップが貼り付いた記録ヘッドからキャップを引き離す方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、インクをノズルから吐出する記録ヘッドを走査するキャリッジと、前記ノズルの形成面をキャップするキャップと、前記キャップを移動させるよう駆動するキャップ移動手段とを備えた記録装置であって、
前記記録ヘッドが前記キャップによりキャップされた状態から前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことを検出する検出手段と、
前記キャップ移動手段を駆動させて前記記録ヘッドから前記キャップを離そうとして、前記検出手段により前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことが検出されない場合に、前記キャップ移動手段を駆動させながら前記キャリッジを移動させるよう制御する制御手段と、
前記制御手段の制御によって、前記検出手段が前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことを検出した場合に、前記キャリッジの移動を強制的に停止する停止手段と、
を備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決するための別の本発明は、インクをノズルから吐出する記録ヘッドを走査するキャリッジと、前記ノズルの形成面をキャップするキャップと、前記キャップを移動させるよう駆動するキャップ移動手段とを備えた記録装置の制御方法であって、
前記キャップ移動手段を駆動させて前記記録ヘッドから前記キャップを離そうとして、前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことを検出する検出手段により前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことが検出されない場合に、前記キャップ移動手段を駆動させながら前記キャリッジを移動させるよう制御する制御工程と、
前記制御工程の制御によって、前記検出手段が前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことを検出した場合に、前記キャリッジの移動を強制的に停止する停止工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、記録ヘッドにキャップが貼り付いた場合に、記録装置を破損することなく、短時間で記録ヘッドからキャップを引き離すことができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。

なお、この明細書において、「記録」（以下、「プリント」とも称する）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、又は媒体の加工を行う場合も表すものとする。また、人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わない。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

また、「インク」とは、上記「記録」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成又は記録媒体の加工、或いはインクの処理に供され得る液体を表すものとする。インクの処理としては、例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固又は不溶化させることが挙げられる。

またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口乃至これに連通する液路及びインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。

図１は、本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッドを備えた記録装置の構成概略を示す図である。

図１において、２は記録ヘッドを搭載したキャリッジであり、１１はこのキャリッジ２の移動方向（主走査方向）に延在しキャリッジ２の駆動を支持するシャーシである。

１３はキャリッジ２を駆動させるためのキャリッジモータであり、１２はキャリッジ２を主走査方向に往復移動させるためのキャリッジモータ１３の駆動力を伝達する駆動ベルトであり、１４はキャリッジの位置を検出するエンコーダである。

キャリッジ２上には記録ヘッドが搭載されており、さらにその記録ヘッドの上に複数の異なる色のインクを収容したインクタンクＣが搭載されている。この複数のインクタンクＣはそれぞれのインクタンク毎に取り外して交換することが可能になっている。なお、ここでは、独立して取り外しが可能なインクタンクを用いているが、複数の異なる色のインクを別々に仕切って収容した一体型のインクタンクを用いることもできる。

また、キャリッジ２に搭載された記録ヘッドは、キャリッジ２から下方へ突出している。そして、主に上質紙や写真用紙といった記録媒体１を搬送するための搬送ローラ３と排紙ローラ４の間に設けられている。また、記録ヘッドの下方にはインクを吐出する複数のノズルが形成されており、ノズルの形成面（ノズル面）は記録媒体１と平行に対向するようになっている。

３２は上下方向に移動可能なキャップであり、記録ヘッドのノズル面と密着接合してキャップすることにより、ノズル内のインクの揮発成分の蒸発を防止してインクが固着することによりノズルが吐出不良になることを防止している。

図６は、図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。

図６に示すように、コントローラ６００は、ＭＰＵ６０１、所要のテーブル、その他の固定データを格納したＲＯＭ６０２を有する。また、キャリッジモータ１３の制御、搬送モータＭ２の制御、及び、記録ヘッド３１の制御のための制御信号を生成する特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３を有する。また、画像データの展開領域やプログラム実行のための作業用領域等を設けたＲＡＭ６０４を有する。また、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行うシステムバス６０５を有する。さらに、以下に説明するセンサ群から入力されたアナログ信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換し、デジタル信号をＭＰＵ６０１に供給するＡ／Ｄ変換器６０６を有する。また、コントローラ６００は、予備吐出時および記録時において、所定の時間間隔となるように前記複数のノズルを駆動する。

また、６１０は画像データの供給源となるコンピュータ等でありホストと総称される。ホスト６１０と記録装置との間ではインタフェース（Ｉ／Ｆ）６１１を介して画像データ、コマンド、ステータス信号等を送受信する。

また、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリント開始を指令するためのプリントスイッチ６２２、及び回復動作の起動を指示するための回復スイッチ６２３など、操作者による指令入力を受けるためのスイッチから構成される。６３０はホームポジションを検出するためのフォトカプラなどの位置センサ６３１、環境温度を検出するために記録装置の適宜の箇所に設けられた温度センサ６３２等から構成される装置状態を検出するためのセンサ群である。

また、６４０はキャリッジモータ１３を駆動させるキャリッジモータドライバ、６４２は搬送モータＭ２を駆動させる搬送モータドライバ、６４３は記録ヘッド３１を駆動させる記録ヘッドドライバである。

また、３２は記録ヘッド３１をキャップするキャップであり、キャップモータ３４を駆動させることにより記録ヘッド３１をキャップする。６４４は、キャップモータを駆動させるキャップモータドライバである。

図２は、キャップ３２などから構成されるキャップ装置の一例を表している。図２を用いて記録ヘッドとキャップの関係を説明する。

３１は記録ヘッドであり、ノズルはこの記録ヘッド３１の下側にある。３３は一般にはゴムで形成されるキャップホルダである。キャップホルダ３３内部に装着されている３２はキャップであり、キャップするときに記録ヘッドのノズル面と密着接合する部分である。キャップ３２は予備吐出したインクを一時的に溜めておくことができる。また、キャップ３２は、予備吐出したインクなどを吸収して保持するために記録装置に設けられた不図示のスポンジ形状の廃インク吸収体に吸収させるため、このようなインクを吸引する不図示のポンプユニットに連通している。

３４はキャップ移動を行うためのキャップモータであり、キャップ３２及びキャップホルダ３３を上下させて記録ヘッド３１とのキャップの開閉を行う。３５はキャップモータ３４と連動するように設けられたキャップエンコーダであり、キャップモータ３４の回転量を計測し、その回転量からキャップ３２及びキャップホルダ３３の移動量を検出する。３６はキャップモータ３４の駆動力を伝えるための手段である。

キャップモータ３４を駆動させて、キャップ３２及びキャップホルダ３３を図２に示す矢印の方向に移動させたときはキャップが開き、矢印とは逆方向に移動させたときはキャップされる（キャップは閉まる）構成となっている。

キャップが開いた状態からキャップを閉める動作を行うときは、まず、キャリッジモータ１３を駆動させることによりキャリッジ２に搭載された記録ヘッド３１をキャッピング位置まで移動させる。記録ヘッド３１がキャップ３２の真上にあたるキャッピング位置まで移動すると、キャップモータ３４の駆動によってキャップ３２及びキャップホルダ３３が上方に移動し記録ヘッド３１のノズル面に密着接合する。こうして、キャップが閉じられる。

図３にキャップされた記録ヘッドからキャップを開ける際のフローチャートを示す。
図３は、図４（ａ）に示されるように記録ヘッド３１がキャップ３２及びキャップホルダ３３が密着接合されている状態から、図４（ｂ）に示されるようにキャップを開けられた状態にするまでのフローチャートを示している。

最初に、ステップＳ１１０で、キャップを開けるためにキャップモータ３４の駆動を開始して、キャップを下げる動作を行う。キャップモータ３４が駆動している間、ＭＰＵ６０１などの制御により、一定の周期でキャップモータ３４に対応するキャップエンコーダ３５を監視する。

次に、ステップＳ１２０で、キャップモータ３４の駆動開始から一定時間が経過した際に、キャップエンコーダ３５によりキャップモータ３４の回転量に対応するキャップ３２及びキャップホルダ３３の下方向への移動距離を判断する。キャップ３２及びキャップホルダ３３の移動距離が予め定められた一定値未満である場合はステップＳ１３０に進む。この場合は、図４（ｃ）に示されるようにキャップ３２及びキャップホルダ３３はキャップ３２が記録ヘッド３１から離れるほど移動しておらず、記録ヘッド３１とキャップ３２とが貼り付いていると判断できる。キャップ３２及びキャップホルダ３３の移動距離が予め定められた一定値以上である場合はステップＳ１６０に進む。この場合は、図４（ｂ）に示されるように記録ヘッド３１とキャップ３２とが貼り付いておらず、記録ヘッド３１からキャップ３２が離れて正常にキャップが開いたと判断できる。

ステップＳ１３０では、キャップモータ３４を駆動させたまま、キャリッジモータ１３を微小駆動させることによりキャリッジ２を左右に微小駆動（微小量往復移動）させる。このときのキャリッジ２の駆動量は左右同じになるようにし、キャリッジエンコーダ１４によりキャリッジモータ１３の回転量に対応するキャリッジ２の移動距離を検出する。なお、キャリッジ２の微小駆動により、キャリッジ２に搭載されている記録ヘッド３１、キャップ３２及びキャップホルダ３３の状態は、キャリッジが左に駆動している場合は図４（ｄ）、右に駆動している場合は図４（ｅ）のようになる。キャリッジ２の微小駆動を繰り返していくうちに、従来の技術において既に判明しているように、密着接合している記録ヘッド３１とキャップ３２との接合面に気泡が入ることにより少しずつ隙間ができる。これにより、記録ヘッド３１とキャップ３２の密着している部分の面積は、しだいに小さくなっていく。やがて記録ヘッド３１からキャップ３２が離れていき、キャップ３２及びキャップホルダ３３はキャップモータ３４の駆動によって下方に移動する。キャップ３２が下方に移動すると、ステップＳ１４０において、キャップ３２の移動距離が一定値以上であることがキャップエンコーダ３５により検出される。ステップＳ１４０で、キャップ３２の移動距離が一定値以上であると判断された場合、図４（ｂ）に示されるように正常にキャップが開いたと判断し、ステップＳ１５０に進む。ステップＳ１４０で、キャップ３２の移動距離が一定値未満であると判断されている場合は、図４（ｃ）に示されるように記録ヘッド３１とキャップ３２とがまだ貼り付いていると判断できる。このため、キャップ３２の移動距離が一定値以上と判断されるまでキャリッジ２を左右に微小駆動することを続行する。

ステップＳ１５０では、直ちにキャリッジ２の微小駆動を強制的に停止する。これは、以下の理由である。ステップＳ１５０では既に正常にキャップが開いているので、キャリッジ２を微小駆動させるためにキャリッジモータ１３を駆動しつづけた場合、キャリッジ２はシャーシ１１に沿って走査方向に駆動する。キャリッジ２を微小駆動させるためにキャリッジモータ１３に供給する電流量によっては、キャップが開いた瞬間にキャリッジ２がシャーシ１１に沿って高速で駆動してしまうこともあり得る。シャーシ１１の左端または右端までキャリッジ２が高速で駆動すると、キャリッジ２が記録装置本体に衝突してしまう。キャリッジ２が記録装置本体に衝突した後もキャリッジモータ１３に電流が供給され続けると、キャリッジ２、シャーシ１１及びキャリッジ搬送ベルト１２を破損することも考えられる。そこで、キャップ３２が記録ヘッド３１から離れてキャップが開いたと判断された場合、直ちにキャリッジモータ１３への電流の供給を停止してキャリッジ２の微小駆動を強制停止する。こうして、キャリッジ２が記録装置本体に衝突すること及びこのことによる記録装置の破損を防止する。

ステップＳ１６０では、キャップモータ３４を駆動し続けて、キャップが開いたことが十分に確認できる予め定められた所定の位置までキャップ３２を移動させる。そして、この所定の位置までキャップ３２が移動したと判断されると、ステップＳ１７０に進み、キャップモータ３４の駆動を停止する。

図５は、キャップを開ける際にキャップモータ３４の駆動を開始してからの経過時間Ｔを横軸にとり、キャップ３２の移動距離ｐ及びキャップモータ３４に流れる電流ｉを縦軸にとったときの、経過時間Ｔに対する移動距離ｐ及び電流ｉを示すグラフである。なお、図５は、記録ヘッド３１にキャップ３２が貼り付いていた場合について示している。

キャップモータ３４の駆動開始直後、記録ヘッド３１にキャップ３２が貼り付いておらず、スムーズにキャップが開かれた場合、移動距離ｐは急激に長くなるはずである。しかし、記録ヘッド３１にキャップ３２が貼り付いていた場合は、キャップモータ３４の駆動開始直後にキャップ３２は僅かに移動するものの、その後はキャップ３２が記録ヘッド３１に貼り付いている間中、移動距離ｐは殆ど変化が無い。また、キャップモータ３４のサーボのフィードバック制御により、最大に近い電流がキャップモータ３４に流れる。この状態が、記録ヘッド３１からキャップ３２を離すために行われるキャリッジ２の微小駆動が行われている間続く（図５中のａの状態）。

記録ヘッド３１からキャップ３２が離れ、キャップエンコーダ３５によってキャップ３２が移動したことが確認されると、キャップモータ３４のサーボのフィードバック制御によりキャップモータ３４を駆動する電流ｉは小さくなる（図５中のｂの状態）。そして、このフィードバック制御によりキャップモータ３４が駆動してキャップ３２は下方に移動する。そして、キャップ３２が一定位置まで移動すると、キャップを開く動作は終了となり、キャップモータ３４を停止させる。

上記のキャップを開く動作においては、キャップモータ３４が駆動を開始して一定時間経過後にキャップエンコーダ３５の状態を監視してキャップ３２の移動距離を確認している。この一定時間は、キャップモータ３４の物理的または電気的な障害、或いは、キャップモータ３４自体の故障によってキャップ３２を駆動することができない場合があるということやキャップモータ３４の特性などを考慮して決定されることが望ましい。

上記のキャップを開く動作において、記録ヘッド３１からキャップ３２が離れたかどうかを判断するためのキャップエンコーダ３５によって検出されるキャップ３２の移動距離について述べる。図３中のステップＳ１２０とステップＳ１４０における移動距離についての一定値は同一の値である。この値は、記録ヘッド３１からキャップ３２が離れて図４（ｂ）に示されるような状態になった瞬間における値であることが好ましい。この値は、キャップホルダ３３の大きさやキャップモータ３４の特性などを考慮して、実験等による検証によって決定されることが望ましい。

また、キャップエンコーダ３５によりキャップ３２の移動距離を求め、予め定められた一定値と比較して記録ヘッド３１からキャップ３２が離れたことを判断する替わりに、記録ヘッド３１からキャップ３２が離れたことをセンサにより検知して判断しても良い。具体的には、記録ヘッド３１からキャップ３２が離れると状態が変化するセンサをキャップの周囲に設け、キャップモータ３４を駆動させながらこのセンサによりキャップ状態を監視することにより記録ヘッド３１からキャップ３２が離れたことを判断しても良い。このようなセンサとしては、キャップが開いた時に受光する光学センサやキャップが開いた時の速度を感知する速度センサなどが挙げられる。

さらに、記録ヘッド３１からキャップ３２が離れたことを判断する別の手段について述べる。記録ヘッド３１にキャップ３２が貼り付いているときは、図５のａの状態のように、キャップモータ３４に流れる電流は最大値に近くなる。記録ヘッド３１からキャップ３２が離れると、図５のｂの状態のように、キャップモータ３４に流れる電流の値は小さくなる。このため、キャップモータ３４に流れる電流の値を監視して、予め定められた基準以上の電流の低下を検出することにより、記録ヘッド３１からキャップ３２が離れたことを判断しても良い。

本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッドを備えた記録装置の構成概略を示す図である。 キャップ装置の一例を表わす図である。 キャップされた記録ヘッドからキャップを開ける際のフローチャートである。 記録ヘッドとキャップとの状態を表す模式図である。 キャップを開ける際にキャップモータの駆動を開始してからの経過時間Ｔに対するキャップの移動距離及びキャップモータに流れる電流を示すグラフである。 図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。

符号の説明

２ キャリッジ
１３ キャリッジモータ
３１ 記録ヘッド
３２ キャップ
３４ キャップモータ
３５ キャップエンコーダ

Claims (6)

1. インクをノズルから吐出する記録ヘッドを走査するキャリッジと、前記ノズルの形成面をキャップするキャップと、前記キャップを移動させるよう駆動するキャップ移動手段とを備えた記録装置であって、
   前記記録ヘッドが前記キャップによりキャップされた状態から前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことを検出する検出手段と、
   前記キャップ移動手段を駆動させて前記記録ヘッドから前記キャップを離そうとして、前記検出手段により前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことが検出されない場合に、前記キャップ移動手段を駆動させながら前記キャリッジを移動させるよう制御する制御手段と、
   前記制御手段の制御によって、前記検出手段が前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことを検出した場合に、前記キャリッジの移動を強制的に停止する停止手段と、
   を備えることを特徴とする記録装置。
2. 前記検出手段は、
   前記記録ヘッドが前記キャップによりキャップされた状態からの前記キャップの移動量を計測する計測手段と、
   前記キャップの移動量が予め定められた一定値以上になったことを検出する移動量の検出手段と、
   を備え、
   前記移動量の検出手段が前記キャップの移動量が前記予め定められた一定値以上になったことを検出した場合に、前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことを検出することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記キャップ移動手段は、エンコーダが設けられたキャップモータであり、
   前記計測手段は、前記エンコーダによって計測された前記キャップモータの回転量に基づいて前記キャップの移動量を計測することを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記キャップ移動手段は、キャップモータであり、
   前記検出手段は、前記キャップモータに流れる電流が予め定められた一定の基準以上に低下した場合に、前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことを検出することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
5. 前記検出手段は、前記記録ヘッドから前記キャップが離れると状態が変化するセンサであることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
6. インクをノズルから吐出する記録ヘッドを走査するキャリッジと、前記ノズルの形成面をキャップするキャップと、前記キャップを移動させるよう駆動するキャップ移動手段とを備えた記録装置の制御方法であって、
   前記キャップ移動手段を駆動させて前記記録ヘッドから前記キャップを離そうとして、前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことを検出する検出手段により前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことが検出されない場合に、前記キャップ移動手段を駆動させながら前記キャリッジを移動させるよう制御する制御工程と、
   前記制御工程の制御によって、前記検出手段が前記記録ヘッドから前記キャップが離れたことを検出した場合に、前記キャリッジの移動を強制的に停止する停止工程と、
   を有することを特徴とする記録装置の制御方法。

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