JP5717345B2

JP5717345B2 - 記録装置および記録装置の制御方法

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Publication number: JP5717345B2
Application number: JP2010015850A
Authority: JP
Inventors: 新田　正樹; 正樹新田; 白川　宏昭; 宏昭白川; 洋典石井; 悠平及川; 林　賢志; 賢志林; 横澤　琢; 琢横澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2030-01-27
Also published as: US8608268B2; JP2011152715A; US20110181645A1

Description

本発明は、記録装置および記録装置の制御方法に関する。

インクジェット方式の記録装置において、印刷画像の品位を一定に保持するためには、吐出するインクの量、吐出速度を安定させる必要がある。しかしながら記録装置の使用に伴い、様々な要因によって吐出するインクの量や吐出速度が徐々に変化することがある。

特許文献１は、吐出速度を計測する手段を備えた記録装置を開示している。この装置は、インクの吐出速度を計測し、計測結果に基づいて駆動条件を変更する。具体的には、目標速度との速度差を求め、その速度差に応じて演算や予め用意されたテーブル参照を行うことで駆動条件を決定する。

特開２００３−３２６７０５号公報

記録装置に備えた計測部は、記録装置毎で個体差を生じる場合がある。このため、記録ヘッドに装着していた記録ヘッドを他の記録装置に装着した場合に、計測部で計測する吐出速度に違いが生じる。また、記録ヘッドにも個体差があり、同一の記録装置に装着しても記録ヘッドによって吐出速度に違いが生じる場合がある。このようなケースについて、特許文献１では想定されておらず、適切な駆動条件の設定を行うことができない。

上記課題を解決するために、本発明の記録装置は、インクを吐出して記録を行うための記録ヘッドを装着可能であり、前記記録ヘッドから吐出されるインクの吐出速度に関わる速度情報を取得する取得手段と、前記記録ヘッドの駆動条件を設定する設定手段と、前記駆動条件に基づいて前記記録ヘッドを駆動する駆動手段と、を有する記録装置であって、前記記録ヘッドは、前記記録ヘッドにおけるインクの吐出速度の基準の吐出速度に対する変動率に関わる変動率情報を記憶することが可能なヘッド記憶手段を備え、前記設定手段は、前記記録ヘッドが装着された際に前記ヘッド記憶手段に前記変動率情報が記憶されている場合に、前記ヘッド記憶手段により記憶された前記変動率情報に対応する前記変動率と、前記記録ヘッドの基準の駆動条件に基づいて前記記録装置に装着されてから前記記録ヘッドを最初に駆動した場合において前記取得手段により取得された前記速度情報に対応する吐出速度と、に応じて前記記録装置における基準の吐出速度を算出し、算出された前記基準の吐出速度に対する、記録に際して前記記録ヘッドの前記基準の駆動条件に基づいて前記記録ヘッドを駆動した場合において前記取得手段により取得された前記速度情報に対応する吐出速度の変動率に応じて、前記記録ヘッドの駆動条件を設定する。

また、本発明の記録装置の制御方法は、インクを吐出するための記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置の制御方法であって、前記記録ヘッドから吐出されるインクの吐出速度に関わる速度情報を取得する取得工程と、前記記録ヘッドの駆動条件を設定する設定工程と、前記駆動条件に基づいて前記記録ヘッドを駆動する駆動工程と、を備え、前記記録ヘッドは、前記記録ヘッドにおけるインクの吐出速度の基準の吐出速度に対する変動率に関わる変動率情報を記憶することが可能なヘッド記憶手段を備え、前記設定工程は、前記記録ヘッドが装着された際に前記ヘッド記憶手段に前記変動率情報が記憶されている場合に、前記ヘッド記憶手段により記憶された前記変動率情報に対応する前記変動率と、前記記録ヘッドの基準の駆動条件に基づいて前記記録装置に装着されてから前記記録ヘッドを最初に駆動した場合において前記取得工程により取得された前記速度情報に対応する吐出速度と、に応じて前記記録装置における基準の吐出速度を算出し、算出された前記基準の吐出速度に対する、記録に際して前記記録ヘッドの前記基準の駆動条件に基づいて前記記録ヘッドを駆動した場合において前記取得工程により取得された前記速度情報に対応する吐出速度の変動率に応じて、前記記録ヘッドの駆動条件を設定することを特徴とする。

本発明の記録装置によれば、記録ヘッドの駆動条件を修正する処理を記録ヘッド毎に行うことができる。

本発明の記録装置の斜視図である。本発明の記録装置の制御ブロック図である。（Ａ）は、吐出速度計測手段の構成を表す側面図である。（Ｂ）は、吐出速度計測手段における光学センサの検出信号を表す図である。（Ａ）は、吐出速度の変化を表すグラフである。（Ｂ）は、駆動信号の波形を示す図である。（Ｃ）は、パルス信号のパルス幅のテーブルである。（Ｄ）は、検出した吐出速度に対応するパルス幅の情報のテーブルである。実施例１のフローチャートである。実施例２のフローチャートである。実施例２のフローチャートである。

〔実施例１〕
図１は、本発明の記録装置（プリンタ）１の斜視図である。まず、紙送りローラー７０１は、記録媒体（例えば、記録用紙）７０２を一対のローラーで挟み込むようになっており、ローラーを回転させることによって記録媒体７０２を移動させる。記録ヘッド７０５は、プラテン７０６に対向する面に吐出口を備えている。記録ヘッド７０５はキャリッジ７０４（保持手段）に着脱可能に保持され、キャリッジ駆動手段（図示せず）によりキャリッジ７０４が主走査ガイド７０３に沿って動く。これにより記録ヘッド７０５は、記録媒体７０２に対して走査（以下「主走査」と記載する）を行い、インクを吐出する。記録ヘッド７０５はインク供給装置（図示せず）と接続し、インクが供給される。プラテン７０６は記録ヘッド７０５の下に設けられ、記録時には記録媒体７０２がプラテン７０６に保持され、記録媒体７０２と記録ヘッド７０５の間隔が一定の距離を保つ。プラテン脇には、記録ヘッド７０５の吐出口の状態を適正に保つ為の回復手段７０７、さらにインクの吐出速度を計測するための計測手段７０８を備えている。また、図には示されていないが、記録媒体７０２を紙送りローラー７０１まで供給する記録媒体供給手段、記録が終わった記録媒体７０２を取り出す記録媒体排出手段を備えている。

記録装置に記録開始の指令信号が入力されると、記録媒体供給手段（図示せず）により記録媒体７０２が図中の右上方向から先端が紙送りローラー７０１の位置まで供給される。その後、記録信号に応じて送りローラー７０１により記録媒体７０２上の印刷開始位置に記録ヘッド７０５が位置するように記録媒体７０２が送られる。続いて、記録ヘッド７０５が主走査しながら記録媒体７０２上にインクを吐出することにより、画像の印刷が行われる。その後、紙送りローラー７０１により所定量記録媒体７０２が搬送され（以下この動作を「副走査」と記載する）、再び、記録ヘッド７０５が主走査を行って記録媒体７０２上にインクを吐出する。この副走査、主走査の動作を繰り返すことによって、記録媒体７０２への記録が行われ、記録媒体７０２を図中の左下方向へ排出する。

図２は記録装置（プリンタ）１の制御構成を示すブロック図である。インクジェット記録装置は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３０２によって制御される。メモリ３０４には、ＲＯＭやＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）を備える。ＲＯＭは、実行される制御プログラムや各種データを格納している。ＲＡＭは、ＣＰＵ３０２のワークエリアや画像データやヘッドの駆動情報などの各種データの一時的な記憶を行う。ＲＡＭは、インクのＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの夫々の色に対応する２値の記録データを格納するためのプリントバッファを含む。各色のプリントバッファ夫々には、吐出を示す２値データと非吐出を示す２値データが格納される。プリントバッファに格納された各色の２値データはＣＰＵ３０２によって読み出され、記録ヘッド７０５へ送信される。記録ヘッド７０５は、この２値データに基づいてインクを吐出し、記録媒体への記録を行う。

入出力部３０５は、ホストコンピュータ３０１からの多値データを入力し、またホストコンピュータ３０１へインクジェット記録装置の情報を出力する。入出力部３０５に入力された多値データはＣＰＵ３０２によって上述した２値データに変換される。

ＣＰＵ３０２の制御により、駆動用ドライバ（駆動回路）３０６は、記録ヘッドを駆動する。ＣＰＵ３０２（設定手段）は、後述する処理において吐出速度の変化（変動率、変化率もしくは速度比）を取得し、駆動情報を駆動用ドライバ３０６（駆動手段）へ設定する。これにより、記録ヘッドは、駆動情報に対応した駆動を行う。モータ駆動用ドライバ３０７は、キャリッジモータ３１１、給紙モータ３１２、搬送モータ３１３などを駆動する。ＣＰＵ３０２からの駆動指令に従い、各モータの駆動を制御する。このほかに吸引ポンプなどの回復機構を駆動させる回復機構用ドライバ３０８などが設けられている。

ＣＰＵ３０２は、入出力部３０５を介してホストコンピュータ３０１から入力された各種情報（例えば文字ピッチ、文字種類等）に従い、メモリに格納された制御プログラムを起動し、各駆動部を駆動させる。

図３（Ａ）は、計測手段７０８を説明するための側面図である。計測手段７０８は、発光素子２０２、受光素子２０３、受光素子用のアパーチャ２０４、発光素子用のアパーチャ２０５、及びインク吸収体２０６などから構成されている。発光素子２０２と受光素子２０３は、記録ヘッド７０５のインク滴吐出領域を挟むように配置されている。発光素子２０２から受光素子２０３に入射する光束２０９を絞り込んでＳ／Ｎ比を向上させるために、両素子２０２，２０３の近傍にそれぞれアパーチャ２０４、２０５を設けている。なお、アパーチャ２０４、２０５の光を通す開口のサイズは、例えば２ｍｍ×２ｍｍとする。発光素子２０２には、例えば砲弾型の径が５ｍｍのサイズで狭指向性の赤外ＬＥＤを用い、５Ｖの電圧を印加して発光させる。発光素子２０２から受光素子２０３に入射する光束２０９の光量を受光素子２０３で読取る。ノズルの吐出速度の検出を行う場合のみ発光素子２０２に電圧を印加する構成とする。また、受光素子２０３には、例えば赤外領域で最も感度の高い分光感度特性を示すフォトダイオードを用いる。なお、発光素子２０２に半導体レーザーなど他の素子を用い、受光素子２０３もフォトトランジスタなどの他の素子を用いてもよいことは勿論である。発光素子２０２の光量を多くすることで、吐出状態の検出信号を大きくしてＳ／Ｎ比を向上できる。

吐出速度計測時には、記録ヘッド７０５の各吐出口２０１から順次駆動（ヒータに駆動電圧を印加）することによって、吐出口２０１からインク滴２０７が吐出される。吐出したインク滴２０７は、光束２０９を通過（遮光）して、スポンジ状のインク吸収体２０６に着弾して回収される。図の構成の場合は記録ヘッド７０５から光束２０９までの距離はＬとなる。

図３（Ｂ）は、インク滴２０７が吐出されるタイミングを示す吐出信号と、インク滴２０７が光束２０９を通過した際に、受光素子２０３から出力する検出信号のタイミングを説明する図である。本実施例では信号の立ち上がりを検出タイミングとし、吐出信号の立ち上がりと検出信号の立ち上がりの時間差をＴとする。記録ヘッド７０５から光束２０９までの距離がＬであるので、インク滴２０７の吐出速度ＶはＶ＝Ｌ／Ｔで算出する。この算出は、例えば、ＣＰＵ３０２が行う。

次に、図５を用いて、本実施例における吐出速度変動率の算出、及び、吐出速度変動率に応じて吐出条件を変更するまでの動作を説明する。まず、吐出速度の計測タイミングによって吐出速度を計測する（ＳＴＥＰ１）。吐出速度計測タイミングとしては、前回計測からの駆動パルス数によって定期的に実施することが望ましい。なお、吐出速度の変動が大きいインク種は短期間で実施するようにしても良い。次に記録装置本体の不揮発性メモリ（図２の３０４）に記憶されている基準吐出速度を取得する（ＳＴＥＰ２）。次に今回計測した吐出速度と基準吐出速度から吐出速度変動率を算出する（ＳＴＥＰ３）。そしてＳＴＥＰ３で算出した吐出速度変動率に対応した駆動パルス条件の設定を行うことで、駆動パルスを変更する（７１３のＳＴＥＰ４）。

本実施例における吐出速度の変動率の算出を説明する。図４（Ａ）は吐出速度の推移する様子を示すグラフである。横軸は、パルス数であり、記録ヘッドの累積の吐出回数である。このように、記録ヘッドを使用していると、吐出速度が線形的に低下してくる。パルス数Ａ０において２０ｍ／秒であった吐出速度が、パルス数Ａ２において１５ｍ／秒に低下している。この実施例では、記録ヘッドが最初の吐出を行ったときをＡ０としている。

図４（Ｄ）にパルス数と吐出速度の関係、及びと吐出速度の変化に関する情報である変動率を示す。本実施例では、説明を簡単にするために、３つの速度で構成されるテーブルを説明する。

Ａ０を吐出速度を基準値として、記録装置の不揮発性メモリに記憶する。この基準速度に基づき、例えば、吐出速度が１７．５ｍ／秒であれば変動率は１２．５％と算出される。吐出速度が１５ｍ／秒であれば、変動率は２５％となる。

例えば、ＣＰＵ３０２は、変動率が１２．５％であれば、パルステーブルを参照してＮｏ２の駆動条件を設定する。また、ＣＰＵ３０２は、変動率が２５％であれば、パルステーブルを参照してＮｏ３の駆動条件を設定する。

図４（Ｂ）に、ヒータに印加される駆動パルスを示す。この図は、横軸は時間、縦軸は電圧である。ヒータにはインクを一定の温度に予熱するパルスＰ１（プレパルス）と、インクを瞬間的に加熱し膜沸騰させてインクを吐出させるパルスＰ２（メインパルス）が印加される。プレパルスＰ１による予熱によってヒータ近傍のインクの粘度が低下し、メインパルスＰ２による膜沸騰の気泡の成長が促進され、よりスムーズにインクを吐出することができる。駆動パルスは通常この２つのパルスＰ１、Ｐ２によって形成される。プレパルスＰ１のパルス幅が大きいほど、メインパルス印加直前のインク粘度が低下するので、気泡の成長がより促進され吐出速度は増加する。逆にプレパルスＰ１が小さいほど、インク粘度が高くなるため気泡の成長が促進されずに吐出速度は低下する。なお、プレパルスＰ１の幅を変えたときには、ヒータへの総投入エネルギーが一定になるようにメインパルスＰ２の幅を調整する。

図４（Ｃ）は、駆動パルスのテーブルである。吐出速度が低い場合には、パルス幅が長い駆動条件を選択する。ＣＰＵ３０２は、吐出速度が１７．５ｍ／秒（変動率は１２．５％）では、パルスＮｏ２を設定し、吐出速度が１５ｍ／秒（変動率は２５％）では、パルスＮｏ３を設定する。この設定により、吐出速度を常に２０ｍ／秒に設定することができる。

以上のように、吐出速度の変動率に応じて駆動パルス幅を調整することによって、吐出速度を一定に維持することができ、高品位が画像を安定して提供することが出来る。

なお、駆動パルスのパルス幅の設定を行う制御について説明したが、駆動電圧とパルス幅を変更する制御でも構わない。

〔実施例２〕
次に、第２の実施例２について説明する。吐出速度の計測では、記録ヘッドと光学センサの距離が重要なパラメータとなる。この距離は記録ヘッドと光学センサの組み付け位置精度が大きく影響する。そのため同一の記録ヘッドであってもインクジェット記録装置に設けられている計測部の個体差により吐出速度の値が異なる。従って、ある記録装置における吐出速度が２０ｍ／秒であっても、別の記録装置で計測すると１９．５ｍ／秒となることがある。そこで、吐出速度の計測によって算出された吐出速度の変動率を記録ヘッドの不揮発性の記憶素子に記憶させる構成とする。

第２の実施例の制御構成は、記録ヘッド３１０に不揮発性のメモリ（記憶手段）を設けている。この点が第１の実施例との差異である。記録ヘッド３１０に設けられた不揮発性のメモリに、ＣＰＵ３０２によって、吐出速度の変動率が記憶される。この変動率の値は、記録ヘッドが記録装置に装着されると、記録装置のメモリ３０４に読み込まれる。

図６に記録ヘッドを記録装置に装着した後の制御の流れを示す。まず、記録装置に装着した記録ヘッドの吐出速度を計測する（ＳＴＥＰ１）。次に、記録ヘッドの不揮発性メモリに、変動率が格納されているかどうかを判断する。このために、変動率を格納しているか否かを示すフラグを備え、ＣＰＵ３０２はそのフラグの値に基づいて処理を行う。例えば、記録ヘッド変動率が格納されていれば、その情報を記録ヘッドの不揮発性メモリから取得し、ＳＴＥＰ１で計測した吐出速度と取得した変動率から基準となる吐出速度を算出する（ＳＴＥＰ３）。本実施例では、計測した吐出速度が１２ｍ／秒であり、記録ヘッドの不揮発性メモリから取得した吐出速度変動率が２５％である。この２つの値から基準となる吐出速度は１６ｍ／秒と算出される。つまり、この記録装置におけるタイミングＡ０の吐出速度は、実際に計測した訳ではないが、現時点での速度と記録ヘッドに保持されている変動率から取得することができる。

次に、この算出した基準の吐出速度を記録装置の不揮発性メモリに記録する（ＳＴＥＰ４）。そして、変動率に応じて駆動パルスを設定する（ＳＴＥＰ５）。これにより、吐出速度に対応した駆動条件が設定されるので、記録ヘッドの基準速度でインクを吐出することができる。

なお、ＳＴＥＰ２において記録ヘッドの不揮発性メモリに変動率が記録されていない場合は、記録ヘッドが記録装置に初めて装着されたことになるため、今回計測した吐出速度を基準吐出速度として記録装置本体の不揮発性メモリに記録する（ＳＴＥＰ６）。なお、初期装着時には吐出速度の低下は無いものとみなして、基準速度に対応する駆動条件パルスは変更しない（ＳＴＥＰ７）。

次に図７に、２回目以降の吐出速度計測の制御フローを示す。実施例１で説明した図５との違いは、図７のＳＴＥＰ３で算出した吐出速度変動率を、記録ヘッドの不揮発性メモリに格納することである（ＳＴＥＰ４）。吐出速度変動率を記録ヘッドの不揮発性メモリに格納することによって、記録ヘッドが別の記録装置に装着されても、その吐出速度変動率に基づいて、駆動条件の設定を行うことができる。

なお、不揮発性メモリには、記録装置への装着回数を保持するアドレスを設け、そのアドレスの値を参照して、上述した制御を行っても構わない。

２０１吐出口
２０２発光素子
２０３受光素子
２０４発光素子用アパーチャ
２０５受光素子用アパーチャ
２０６吸収体
２０７インク滴
２０９光束
７０８計測手段

Claims

インクを吐出して記録を行うための記録ヘッドを装着可能であり、
前記記録ヘッドから吐出されるインクの吐出速度に関わる速度情報を取得する取得手段と、
前記記録ヘッドの駆動条件を設定する設定手段と、
前記駆動条件に基づいて前記記録ヘッドを駆動する駆動手段と、を有する記録装置であって、
前記記録ヘッドは、前記記録ヘッドにおけるインクの吐出速度の基準の吐出速度に対する変動率に関わる変動率情報を記憶することが可能なヘッド記憶手段を備え、
前記設定手段は、前記記録ヘッドが装着された際に前記ヘッド記憶手段に前記変動率情報が記憶されている場合に、前記ヘッド記憶手段により記憶された前記変動率情報に対応する前記変動率と、前記記録ヘッドの基準の駆動条件に基づいて前記記録装置に装着されてから前記記録ヘッドを最初に駆動した場合において前記取得手段により取得された前記速度情報に対応する吐出速度と、に応じて前記記録装置における基準の吐出速度を算出し、算出された前記基準の吐出速度に対する、記録に際して前記記録ヘッドの前記基準の駆動条件に基づいて前記記録ヘッドを駆動した場合において前記取得手段により取得された前記速度情報に対応する吐出速度の変動率に応じて、前記記録ヘッドの駆動条件を設定することを特徴とする記録装置。
前記設定手段は、前記記録ヘッドが装着された際に前記ヘッド記憶手段に前記変動率情報が記憶されていない場合には、前記記録ヘッドの基準の駆動条件に基づいて前記記録装置に装着されてから前記記録ヘッドを最初に駆動した場合において前記取得手段により取得された前記速度情報に対応する吐出速度に対する、記録に際して前記記録ヘッドの前記基準の駆動条件に基づいて前記記録ヘッドを駆動した場合において前記取得手段により取得された前記速度情報に対応する吐出速度の変動率に応じて、前記記録ヘッドの駆動条件を設定することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記設定手段は、前記駆動条件を前記記録ヘッドから吐出されるインクの吐出速度が所望の速度となるように設定することを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。
前記吐出速度の変動率と前記駆動条件との関係を示すテーブルを記憶するテーブル記憶手段をさらに有し、
前記設定手段は、前記テーブルを参照して前記記録ヘッドの駆動条件を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の記録装置。
前記記録ヘッドは、駆動パルスが印加されることでインクの吐出を行うヒータを備えており、
前記設定手段は、前記駆動条件として前記駆動パルスのパルス幅を設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の記録装置。
前記記録ヘッドが装着された際に前記ヘッド記憶手段に前記変動率情報が記憶されている場合の前記変動率は、前記記録装置と異なる記録装置にて前記記録ヘッドに記憶されたものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の記録装置。
前記記録ヘッドを更に有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の記録装置。
インクを吐出するための記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置の制御方法であって、
前記記録ヘッドから吐出されるインクの吐出速度に関わる速度情報を取得する取得工程と、
前記記録ヘッドの駆動条件を設定する設定工程と、
前記駆動条件に基づいて前記記録ヘッドを駆動する駆動工程と、を備え、
前記記録ヘッドは、前記記録ヘッドにおけるインクの吐出速度の基準の吐出速度に対する変動率に関わる変動率情報を記憶することが可能なヘッド記憶手段を備え、
前記設定工程は、前記記録ヘッドが装着された際に前記ヘッド記憶手段に前記変動率情報が記憶されている場合に、前記ヘッド記憶手段により記憶された前記変動率情報に対応する前記変動率と、前記記録ヘッドの基準の駆動条件に基づいて前記記録装置に装着されてから前記記録ヘッドを最初に駆動した場合において前記取得工程により取得された前記速度情報に対応する吐出速度と、に応じて前記記録装置における基準の吐出速度を算出し、算出された前記基準の吐出速度に対する、記録に際して前記記録ヘッドの前記基準の駆動条件に基づいて前記記録ヘッドを駆動した場合において前記取得工程により取得された前記速度情報に対応する吐出速度の変動率に応じて、前記記録ヘッドの駆動条件を設定することを特徴とする記録装置の制御方法。