JP5281881B2 - 画像記録装置、及び画像記録装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は紙やフィルム等の記録媒体に画像を記録する画像記録装置及びその制御方法に関し、特にインクを加温するためにノズル駆動を行う際の突入電流を抑える画像記録装置、及び画像記録装置の制御方法に関する。

画像記録装置として、例えばインクジェット方式のフルライン型のカラープリンタが知られている。このカラープリンタでは、記録媒体が搬送される搬送方向（副走査方向）に対して直交する方向（主走査方向）に、インクを吐出するための複数のノズルを形成した記録ヘッドが設けられている。

このようなカラープリンタ（画像記録装置）では、記録ヘッドに形成された複数のノズルから記録媒体にインクを吐出することで、記録媒体に文字や画像を記録しており、ノズルからインク滴を吐出しない状態が続くと、ノズルよりインクの溶媒である水分等が蒸発し、ノズル近傍のインクの粘度が上昇する。ノズル近傍のインクの粘度が上昇すると、ノズルが目詰まりし、印刷の際にインクが吐出しなくなることがあり、また吐出しても本来の大きさやスピードの吐出が行えなくなる。

このため、ノズル内のインク滴の増粘を防止する目的で、インク滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させ、ノズル内においてインク粘度を低下させるインク不吐出駆動が行われている。

また、これに関連した技術として、特許文献１には記録ヘッドの温度を測定する測温手段での測定結果に基づいて、非記録時に記録ヘッドを振動させることにより熱を発生させ、記録ヘッドの液体収容室内のインク温度を上昇させる技術が開示されている。この場合、上記振動の振幅はエネルギーに比例するため、振幅を大きくすることで、加熱するエネルギーも大きくなる。従って、加熱用信号の振幅の制御によって、微妙な温度調整や急速な加熱も行なうことができるため、この技術を用いれば、温度に起因するインク粘度の変化による画像への悪影響を回避することができる。
特開平１１−１３８７９８号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術は、記録ヘッドの振動の振幅を大きくし、また記録ヘッドの振動周波数を高くすることで、加熱するエネルギーを発生させるため、単にインクの増粘を防止するインク不吐出駆動よりも消費電力が大きくなる。

一般的に、インク増粘を目的としたインク不吐出駆動（以下、インク不吐出駆動Ａで示す）と、加温を目的としたインク不吐出駆動（インク不吐出駆動Ｂで示す）とは、消費電力において以下の関係がある。

インク不吐出駆動Ｂ＞インク不吐出駆動Ａ
図９は、インク不吐出駆動Ｂを開始するタイミングとインク温度が上昇する関係をグラフに表したものである。画像記録装置１の電源を投入した後、画像記録前に記録ヘッドが吐出最適温度ｔに達していない場合、吐出最適温度ｔに達するまでインクの加温制御を行う。この場合、インク不吐出駆動Ｂが実行され、上記のようにインク不吐出駆動Ａに比べて大きな電力を必要とする。

図１０はインク不吐出駆動Ｂを開始する際の加温開始タイミングと、回路に流れる電流、及びインク温度の関係を示す図である。すなわち、同図（ａ）は加温開始タイミングを示し、同図（ｂ）は回路に流れる電流を示し、同図（ｃ）はインク温度の特性を示す。

同図（ａ）、（ｂ）に示すように、インク不吐出駆動Ｂの駆動を開始すると、回路に流れる電流は急激に上昇し、定常電流値Ｉを超えて突入電流Ｉｐが流れる。このとき、カラー画像を記録するため、図１１（ａ）に示すように、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）の全ての色のインク温度を上昇させるべく、インク不吐出駆動Ｂの駆動が開始され、同図（ｂ）に示すようにピーク時の電流が重なり大きな突入電流（Ｉｐ´）が流れる。このため、インク不吐出駆動Ｂを駆動するためには、大きな容量の電源装置が必要となる。

そこで、本発明は最大消費電力を抑えながら、インク不吐出駆動Ｂの駆動を行うことができる画像記録装置、及び画像記録装置の制御方法を提供するものである。

上記目的を達成するため、本発明の態様のひとつである画像記録装置は、複数のノズルにより形成されたノズル列及び当該ノズル列を駆動するノズル列駆動部を有して成る少なくとも１つの記録ヘッドと、搬送経路の上流側より搬送され前記複数のノズルから吐出されるインクにより記録処理される記録媒体を載置搬送する搬送機構と、を有し、前記ノズル列駆動部を制御するノズル列駆動制御部と、前記ノズル温度を検出する温度測定部と、を少なくとも備え、前記ノズル列駆動制御部は、前記ノズル温度を測定し所定の温度より低い場合にはインクを吐出しない程度にノズル列を微振動させることによりインク温度を加温し、前記所定温度より低いノズル列が複数あった場合、該ノズル列の駆動開始指示を順次行い、段階的に供給電力を増加させることを特徴とする。

また、本発明の別の態様のひとつである画像記録装置の制御方法は、複数のノズルにより形成されたノズル列及び当該ノズル列を駆動するノズル列駆動部を有して成る少なくとも１つの記録ヘッドと、搬送経路の上流側より搬送され前記複数のノズルから吐出されるインクにより記録処理される記録媒体を載置搬送する搬送機構と、前記ノズル列駆動部を制御するノズル列駆動制御部と、前記ノズル温度を検出する温度測定部と、を少なくとも備える画像記録装置の制御方法において、前記ノズル列駆動制御部は、前記ノズル温度を測定し所定の温度より低い場合にはインクを吐出しない程度にノズル列を微振動させることによりインク温度を加温し、所定温度より低いノズル列を有する記録ヘッドが複数あった場合、該ノズル列の駆動開始指示を順次行い、段階的に供給電力を増加させることを特徴とする。

本発明によれば、最大電源容量を増加させることなく、インク温度をインク吐出に最適な温度まで加温できる画像記録装置、及び画像記録装置の制御方法を提供するものである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る画像記録装置１の実施形態の構成例を概念的に示す図である。また、図２は本発明に係る画像記録装置１の実施形態の配置例を模式的に示す側面図である。さらに、図３は本発明に係る画像記録装置１の実施形態の配置例を模式的に示す上面図である。

以下、各実施形態の説明において、記録媒体６の搬送方向をＸ軸方向又は副走査方向とし、この搬送方向と直行する方向をＹ軸方向又は主走査方向、又は記録媒体６の幅方向とし、更にＸＹ平面に直行する方向をＺ軸方向又は上下方向と定義する。

図１に示すように、画像記録装置１は、制御部２と、画像記録部３と、搬送機構４と、媒体検出部５と、を少なくとも備えている。ここで、制御部２は画像記録装置１の全体制御を行い、画像記録部３は記録媒体６への画像データの記録処理を行う。また、搬送機構４は記録媒体６を画像記録部３へ搬送する。さらに、媒体検出部５は、搬送される記録媒体６の端部を検出し、検出情報を制御部２へ通知する。

なお、画像記録装置１は、上記構成の他に、記録媒体６を搬送機構４に供給する不図示の給送部、インクの詰まりや汚れからノズル列を回復させる不図示の回復部、及び記録後の記録媒体６を収納する不図示の収納部を備えている。

制御部２は、記憶部７とノズル列駆動制御部８とを少なくとも備えており、画像記録部３の制御を行い、また画像記録装置１の各構成要素の制御を行う。制御部２は、例えば制御機能及び演算機能を有するＭＰＵ（Micro Processor Unit：演算処理装置）と制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）等から成る処理回路と、画像記録装置１の制御に関する設定値等を保存する不揮発性メモリで構成されている。

また、本例の画像記録装置１にＬＡＮ（Local Area Network）等を介して接続されるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の上位装置１０は、入力機能としてスイッチパネル、表示画面用タッチパネル、又はキーボード等から成る入力部を備え、出力機能として液晶表示パネル、又はＣＲＴディスプレイ等の表示部を備えている。なお、上記入力機能及び表示機能は、一体でも別体でもよい。

一方、画像記録部３は、記録ユニット１１−１乃至１１−ｎを少なくとも備えている。記録ユニット１１−１乃至１１−ｎは、複数の記録ヘッド１５−１−１乃至１５−ｎ―ｍを備え、記録ヘッドは複数のノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍおよびノズル列１３−１−１乃至１３−ｎ−ｍで構成されている。また、記録ユニット１１−１乃至１１−ｎは温度測定部１４−１−１乃至１４−ｎ−ｍを備えている。上記構成の記録ユニット１１−１乃至１１−ｎは、図２に示すようにキャリッジ１６に取り付けられている。

電源オン時の初期設定動作の際、画像記録処理に先立って、温度測定部１４−１−１乃至１４−ｎ−ｍは、対応するノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍのインク温度を測定し、制御部２へ通知する。制御部２のノズル列駆動制御部８は、記憶部７からインクを吐出する最適な温度ｔの情報を読み出し、温度測定部１４−１−１乃至１４−ｎ−ｍから通知されたインク温度の情報との比較を行い、温度測定部１４−１−１乃至１４−ｎ−ｍから通知されたインク温度が下回っていれば、対応するノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍに対して、前述のインク不吐出駆動Ｂの駆動を行わせる。一方、インク吐出に最適な温度ｔであった場合であっても、制御部２のノズル列駆動制御部８は、インクの増粘防止や濃度を均一に保持するため、インク不吐出駆動Ａの駆動を行なう制御機能を備えている。

上記動作により、インク吐出に最適な状態で、上位装置１０から画像記録の開始指示を受け取ると、制御部２（ノズル列駆動制御部８）は、ノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍに対して画像記録の開始を指示し、
ノズル列１３−１−１乃至１３−ｎ−ｍを駆動してインクを吐出させる。

上記処理によって、記録ユニット１１−１乃至１１−ｎは、制御部２から受け取る画像データを、媒体検出部５及び搬送機構４から取得する記録媒体６の位置情報に基づいて記録媒体６に画像記録を行なう。

搬送機構４は、図２に示すように、駆動ローラ１８と、従動ローラ１９ａ、１９ｂと、搬送駆動部２０と、搬送情報生成部２１と、搬送部材２２と、を備えており、同図に示すように、搬送面が複数の記録ユニット１１−１乃至１１−ｎの吐出口に対向して設けられている。この構成により、フレーム内に離間して配置された搬送駆動部２０が搬送部材２２を回転させ、記録媒体６を搬送する。

また、不図示の給送部と搬送機構４との間には、前述の媒体検出部５が配置されている。媒体検出部５は、記録媒体６の搬送方向における、例えば記録媒体６の先端を検出する。なお、必要であれば、記録媒体６の後端を検出する構成としてもよい。

次に、上記構成の画像記録装置１における通常動作について簡単に説明する。上位装置１０から画像データや、記録枚数の指示、両面又は片面記録の指示等のジョブ情報が入力すると、記録動作が開始される。

先ず、制御部２から画像記録動作の開始指示があると、記録媒体６は不図示の給送部から記録媒体６を１枚ずつ搬出し、搬送機構４に供給する。このとき、前述の媒体検出部５は搬送される記録媒体６の先端を検出し、制御部２に検出信号を出力する。

制御部２は、次に搬送機構４の搬送情報生成部２１に対し、搬送情報を生成させるためのトリガ情報を通知する。この通知によって、搬送情報生成部２１はエンコーダパルスを生成し、記録ユニット１１−１乃至１１−ｎにおいて画像記録処理を行う際の同期信号として使用する。例えば、制御部２はノズルからインクの吐出を開始するタイミングをパルス数として記憶しており、搬送情報生成部２１で生成されたエンコーダパルスと一致したとき、搬送部材２２上の記録媒体６に向けてノズルからインクを吐出する。

制御部２は、前述の上位装置１０から供給された画像データに基づいてノズルからインクを吐出し、記録媒体６に画像を記録する。このようにして画像が記録された記録媒体６は、更に搬送機構４の下流側に設けられた不図示の排出部に搬送され、収納される。

次に、上記構成及び記録動作を行う画像記録装置１において、以下に本例のインクの加温制御について説明する。
前述のように、制御部２（ノズル列駆動制御部８）は温度測定部１４−１−１乃至１４−ｎ−ｍから温度情報を取得し、記憶部７に記憶された温度情報と比較し、画像記録が可能な温度に達していない場合、ノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍに対して加温指示を行う。

ノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍではこの指示に従ってインクを加温するため、インク不吐出駆動Ｂを実行する。このとき、本例では図４に示すように、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）の各色のインク加温の開始指示を所定の時間間隔で行う。

例えば、図４（ａ）に示す例では、先ずブラック（Ｋ）のノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−１−ｍに対して加温開始の指示を行う。次に、時間（Ｔ）が経過した後、シアン（Ｃ）のノズル列駆動部１２−２−１乃至１２−２−ｍに対して加温開始の指示を行う。さらに、時間（Ｔ）が経過した後、次のマゼンタ（Ｍ）のノズル列駆動部１２−３−１乃至１２−３−ｍに対して加温開始の指示を行う。その後、時間（Ｔ）が経過した後、最後のイエロー（Ｙ）のノズル列駆動部１２−４−１乃至１２−４−ｍに対して加温開始の指示を行う。

このように制御することにより、回路に流れる電流は図４（ｂ）に示すように、段階的
に順次電流値が上昇する特性となり、最後に駆動を開始するイエロー（Ｙ）においては、発生する突入電流はＩｐ”であり、各色同時に加温した場合よりも小さい突入電流である。

したがって、本例においては、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）について、所定の時間間隔を設けて駆動することによって、画像記録装置１の最大電源容量を抑えることができる。

図５は、この時のノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍの駆動タイミングを示す。図５に示す例は、４個の記録ユニット１１−１乃至１１−４で構成され、各記録ユニット１１−１乃至１１−４は、それぞれ６個の記録ヘッド１５−１−１乃至１５−１−６、１５−２−１乃至１５−２−６、１５−３−１乃至１５−３−６、１５−４−１乃至１５−４−６で構成されている。

この場合、本例では記録ヘッド１５−１−１乃至１５−１−６→１５−２−１乃至１５−２−６→１５−３−１乃至１５−３−６→１５−４−１乃至１５−４−６の順に駆動し、ピーク電流を減らして、最大電源容量を抑える。

尚、図６は本例の変形例であり、記録ユニット１１−１乃至１１−４の駆動タイミングをずらす処理を行う例である。但し、この場合、記録ユニット１１−１乃至１１−４毎に分割するのではなく、異なる色の記録ユニット１１−１乃至１１−４内の記録ヘッド２個ずつを同時に駆動する構成である。すなわち、図６に示すように、先ず記録ヘッド１５−１−１、１５−１−２、１５−２−１、１５−２−２、１５−３−１、１５−３−２、１５−４−１、１５−４−２の加温を開始し、次に記録ヘッド１５−１−３、１５−１−４、１５−２−３、１５−２−４、１５−３−３、１５−３−４、１５−４−３、１５−４−４の加温を開始し、最後に記録ヘッド１５−１−５、１５−１−６、１５−２−５、１５−２−６、１５−３−５、１５−３−６、１５−４−５、１５−４−６の加温を開始する。したがって、上記処理によってそれぞれの突入電流は各色同時に加温した場合の１／３となり、最大電源容量を抑えることができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２実施形態について説明する図である。前述の第１実施形態の説明ではインク不吐出駆動Ｂの駆動するタイミングをずらすことによって最大電源容量を抑える画像記録装置１の構成であったが、本実施形態は駆動条件を以下で説明するように変更することにより最大電源容量を抑える画像記録装置１を提供するものである。以下、具体的に説明する。

先ず、駆動周波数を制御することによって最大電源容量を抑える画像記録装置１について説明する。図７（ａ）はこの実施形態を説明する図である。本例では、インク不吐出駆動Ｂの駆動開始直後において、所定周波数ｆより低い周波数ｆ’（ｆ＞ｆ’）をノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍに供給し、駆動を開始する。その後、ノズル列制御部８は、遅建時間Ｔ１が経過した後、所定周波数ｆより低く、上記周波数ｆ’より高い周波数ｆ”（ｆ＞ｆ”＞ｆ’）を供給し、ノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍを駆動する。

すなわち、上記のように駆動周波数を数段階に分け、最終的に所定周波数ｆによってノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍを駆動することによって、突入電流を抑えるものである。図７（ｃ）はこの時の電流変化を示しており、最大電流を減らすことができ、画像記録装置１の最大電源容量を抑えることができる。

次に、駆動電圧を制御することによって最大電源容量を抑える画像記録装置１について説明する。図７（ｂ）はこの例を説明する図である。本例では、インク不吐出駆動Ｂの駆動開始直後において、所定電圧値Ｖより低い電圧値Ｖ’（Ｖ＞Ｖ’）をノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍに供給し、駆動を開始する。その後、ノズル列制御部８は、遅延時間Ｔ２が経過した後、所定電圧値Ｖより低く、上記電圧値Ｖ’より高い電圧値Ｖ”（Ｖ＞Ｖ”＞Ｖ’）の電圧を印加し、ノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍを駆動する。

この場合も、駆動電圧を数段階に分け、最終的に所定電圧値Ｖによってノズル列駆動部１２−１−１乃至１２−ｍ−ｎを駆動することにより、突入電流を減らすことができ、画像記録装置１の最大電源容量を抑えることができる。

なお、図８（ａ）に示すように、最大電源容量を超えない範囲であれば、複数の記録ユニット（例えば、記録ユニット１１−１と１１−２）の加温開始を同時に行うように構成してもよいし、加温待機時間ｔ１、ｔ２を可変するように構成してもよい。上記例の場合、記録ユニット１１−１乃至１１−４に供給される電流は同図（ｂ）のようになる。

また、上記加温条件は、記憶部７に記憶されているものとし、ノズル列駆動制御部８はインク不吐出駆動Ｂの加温開始時に記憶部７から上記情報を読出して駆動制御を行なう。
なお、本発明は前述した第１、第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。例えば、画像記録装置１において示される全体構成からいくつかの構成要素を削除してもよいし、またインク温度の低い順に駆動を開始する構成としてもよい。

本発明に係る画像記録装置の実施形態の構成例を概念的に示す図である。 本発明に係る画像記録装置の実施形態の配置例を模式的に示す側面図である。 本発明に係る画像記録装置の実施形態の配置例を模式的に示す上面図である。 （ａ）は、各色のノズル列駆動部に対して駆動開始の指示を行うタイミングを示す図であり、（ｂ）は、第１実施形態の電流特性を説明する図である。 記録ヘッドの駆動タイミングを示す図である。 第１実施形態の変形例を説明する図であり、記録ヘッドの駆動タイミングをずらす処理を説明する図である。 本発明の第２実施形態について説明する図である。 本発明の第２実施形態の変形例について説明する図である。 従来例を説明する図であり、インク不吐出駆動Ｂを開始するタイミングとインク温度との関係を示す図である。 （ａ）は、従来例の駆動開始タイミングを示し、（ｂ）は、従来例の回路に流れる電流特性を示し、（ｃ）は、従来例のインク温度の特性を示す図である。 従来例を説明する図であり、各色のインク不吐出駆動Ｂを開始するタイミングと突入電流の大きさを示す図である。

符号の説明

１ 画像記録装置
２ 制御部
３ 画像記録部
４ 搬送機構
５ 媒体検出部
６ 記録媒体
７ 記憶部
８ ノズル列駆動制御部
１０ 上位装置
１１−１乃至１１−ｎ 記録ユニット
１２−１−１乃至１２−ｎ−ｍ ノズル列駆動部
１３−１−１乃至１３−ｎ−ｍ ノズル列
１４−１−１乃至１４−ｎ−ｍ 温度測定部
１５−１−１乃至１５−ｎ−ｍ 記録ヘッド
１６ キャリッジ
１８ 駆動ローラ
１９ａ、１９ｂ 従動ローラ
２０ 搬送駆動部
２１ 搬送情報生成部
２２ 搬送部材

Claims (6)

1. 複数のノズルにより形成されたノズル列及び当該ノズル列を駆動するノズル列駆動部を有して成る少なくとも１つの記録ヘッドと、搬送経路の上流側より搬送され前記複数のノズルから吐出されるインクにより記録処理される記録媒体を載置搬送する搬送機構と、を有する画像記録装置において、
   前記ノズル列駆動部を制御するノズル列駆動制御部と、前記ノズル温度を検出する温度測定部と、を少なくとも備え、
   前記ノズル列駆動制御部は、前記ノズル温度を測定し所定の温度より低い場合にはインクを吐出しない程度にノズル列を微振動させることによりインク温度を加温し、前記所定温度より低いノズル列が複数あった場合、該ノズル列の駆動開始指示を順次行い、段階的に供給電力を増加させることを特徴とする画像記録装置。
2. 前記ノズル列駆動制御部は、前記ノズル列の駆動電圧を段階的に増加させることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
3. 前記ノズル列駆動制御部は、前記ノズル列の駆動周波数を段階的に増加させることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
4. 複数のノズルにより形成されたノズル列及び当該ノズル列を駆動するノズル列駆動部を有して成る少なくとも１つの記録ヘッドと、搬送経路の上流側より搬送され前記複数のノズルから吐出されるインクにより記録処理される記録媒体を載置搬送する搬送機構と、前記ノズル列駆動部を制御するノズル列駆動制御部と、前記ノズル温度を検出する温度測定部と、を少なくとも備える画像記録装置の制御方法において、
   前記ノズル列駆動制御部は、前記ノズル温度を測定し所定の温度より低い場合にはインクを吐出しない程度にノズル列を微振動させることによりインク温度を加温し、所定温度より低いノズル列を有する記録ヘッドが複数あった場合、該ノズル列の駆動開始指示を順次行い、段階的に供給電力を増加させることを特徴とする画像記録装置の制御方法。
5. 前記ノズル列駆動制御部は、前記ノズル列の駆動電圧を段階的に増加させることを特徴とする請求項４に記載の画像記録装置の制御方法。
6. 前記ノズル列駆動制御部は、前記ノズル列の駆動周波数を段階的に増加させることを特徴とする請求項４に記載の画像記録装置の制御方法。