JP5725835B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

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Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に、記録ヘッドの温度に基づいて吸引回復を行うインクジェット記録装置に関する。
インクジェット記録装置の記録ヘッドは、インク流路およびインク液室内で気泡が成長し、記録時のインクの流れにより吐出ノズルに気泡が到達して、インクを吐出することができなくなることがある。そのため従来から、記録ヘッド内での気泡成長に対して定期的に吐出ノズル側から気泡を強制的に排出するための、吸引回復制御技術が知られている。
例えば、特許文献1には、前回の吸引から所定の時間が経過した場合に吸引を実施するタイマー吸引の制御であって、高温ほど吸引回復の実施を早くする吸引回復制御方法が開示されている。これは、インク流路内の気泡は高温ほど成長速度が速くなるということに着目したものである。
特開2010−52393号公報
しかし、本願発明者の検討によれば、記録ヘッドがある一定の温度で一度気泡を出しきると、その後、その温度ではほとんど気泡が成長しなくなっていることが分かっている。すなわち、上述の気泡を出し切った温度、つまり回復処理を実行した時の温度から一定以上温度が高くなると、気泡が成長して、インク流路内の気泡量が吐出不良が生じる量になり、吸引回復処理が必要になる。
そのため、特許文献1に記載のように単純に、高温ほど吸引回復の実施を早くすると、例えば、記録ヘッドが高温で一定の温度を保ち、気泡を出しきった後では気泡が成長しないにもかかわらず吸引頻度が高くなる。その結果、廃インクの量が増えてしまうことになる。
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、記録ヘッドの温度が上昇した場合であっても、吐出不良を起こすことなく、かつ廃インク量を軽減する吸引回復を行うことが可能なインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、インクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドからインクを吸引する吸引動作を行う吸引手段と、前記記録ヘッドの温度を検出する検出手段と、吸引命令に基づいて前記吸引手段に前記吸引動作を行わせる制御手段を備え、前記吸引手段は、第1の吸引動作と、該第1の吸引動作よりも吸引力が強い第2の吸引動作を行うことができるインクジェット記録装置において、前記制御手段は、前記吸引命令を受けた場合に、前記検出手段によって検出された温度が前記第2の吸引動作を前回行ったときの前記記録ヘッドの温度である基準温度に対して所定温度以上高い場合は、前記吸引手段に前記第2の吸引動作を行わせることを特徴とする。
上記の構成によれば、検出された記録ヘッドの温度が基準温度に対して所定温度以上高い場合は、設定されている吸引動作にかかわらずより強い吸引動作を行わせる。これにより、環境温度が上昇した場合であっても、記録ヘッド内に累積された気泡量により吐出不良を起こすことなく、かつ廃インク量を軽減することができる。
実施形態の記録装置ユニットを示す斜視図である。 実施形態の記録ヘッドを示す図である。 実施形態の記録ヘッド本体を示す分解斜視図である。 (a)および(b)は実施形態の吐出回復部を示す斜視図である。 実施形態の記録装置の制御部周辺の概略を示すブロック図である。 温度取得タイマー4のカウントアップ時の制御を示すフローチャートである。 実施形態の吸引回復動作制御を示すフローチャートである。
以下に図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本実施形態のインクジェット記録装置の外装材を取りはずした記録装置ユニットを示す斜視図である。記録装置ユニット2000の記録部は、キャリッジ軸2103によって移動可能に支持されたキャリッジ2100と、キャリッジ2100に着脱可能に搭載される記録ヘッド4000を備えている。
図2は、本実施形態の記録ヘッドを示す図である。本実施形態の記録ヘッド4000は、インクタンク4100と、記録ヘッド本体4001から成る。本実施形態のインクタンク4100は、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタ、シアン、マゼンタおよびイエローのインクがそれぞれ独立に収容されている。そして、それぞれのインクタンクが記録ヘッド本体4001に対して着脱可能に備えられている。
図3は、本実施形態の記録ヘッド本体4001を示す分解斜視図である。本実施形態の記録ヘッド本体4001は、記録素子基体4010、第1のプレート4020、電気配線基板4030、第2のプレート4040、タンクホルダ4050、インク流路形成部材4060、フィルタ4070、シールゴム4080を備えている。
記録素子基体4010は、シリコン基板の片面にインクを吐出するための複数の記録素子と、各記録素子に電力を供給するアルミニウム等の電極配線とが成膜技術により形成されている。そして、この記録素子に対応した複数のインク流路と吐出口4011を有する複数のノズルとが形成されると共に、複数のインク流路にインクを供給するためのインク供給口が裏面に開口するように形成されている。この記録素子は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するものであって、その熱エネルギーを発生する電気熱変換体を備えている。すなわち、電気熱変換体から発生する熱エネルギーによってインクに膜沸騰が生じ、インク中の気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口からインク滴を吐出させる構成となっている。
インクタンク4100を着脱可能に保持するタンクホルダ4050には、インク流路形成部材4060が、超音波溶着等により接合して固定され、インクタンク4100から第1のプレート4020にインクを引くインク流路4051を形成している。また、インクタンク4100と係合するインク流路4051におけるインクタンク側の端部には、フィルタ4070が設けられており、外部からの塵埃の侵入を防止し得るようにしている。
図4(a)および(b)は、本実施形態の吐出回復部を示す斜視図である。詳しくは、図4(a)は吐出回復部の一の側面を示す斜視図であり、図4(b)は図4(a)の側面に対向する側面を示す斜視図である。吐出回復部は、記録ヘッド4000を載置したキャリッジ2100が記録動作のために往復移動する範囲の外、つまり記録領域の外に配設されている。回復処理は、記録ヘッド4000のインク吐出状態を良好に維持するために行われる。吐出回復部の配設位置は、例えば、キャリッジ2100および記録ヘッド4000のホームポジションと対応する位置等、記録領域外の所望位置に設定される。また、本実施形態の吐出回復装置2200は、記録装置本体に対して、独立して着脱可能に配置されている。この吐出回復装置2200は、記録ヘッド4000の記録素子基板4010に付着した異物を除去するためのワイピング手段を備えている。また、インクタンク4100から記録ヘッド4000の記録素子基板4010に至るインク流路におけるインク供給の正常化を図るための吸引回復手段を備えている。
吸引回復手段は、記録ヘッド4000の記録素子基板4010を覆うことが可能なように、ゴム等で形成されたキャップ2206を備えている。そして、このキャップ2206の内部に設けられる吸収体2207と、キャップ2206を記録ヘッド4000に対して当接離反するためのアーム2208を備えている。
キャップ2206は、アーム2208とは別体的に構成されたホルダに支持され、ホルダがアーム2208に支持されるようになっている。キャップ2206は、チューブ2209によりポンプ2210と接続され、ポンプ2210を動作させることによりキャップ2206に覆われた記録ヘッド4000からインクを吸引する構成となっている。キャップ2206とポンプ2210との途中には、大気連通弁2212を備えた別のチューブ2211が設けられている。
大気連通弁2212は、ゴム材等で構成されており、この弁と当接および離脱可能な大気連通弁アーム2213が軸2214を中心に図中D方向に回転可能に設けられている。この大気連通弁アーム2213を、大気連通弁2212に対して当接させてポンプ2210を動作すると、記録ヘッド4000よりインクが吸引される。この大気連通弁アーム2213を離脱してポンプ2210を動作すると、キャップ2206と記録ヘッド4000とが当接状態であっても、記録ヘッド4000からインクは吸引されず、キャップ2206内に存在するインクのみが吸引される。
図5は、本実施形態の記録装置の制御部周辺の概略を示すブロック図である。制御部1は、吸引回復動作の命令を吸引回復機構2へ出す。また、温度取得タイマー4のカウント値により温度検出センサ2104へ温度取得命令を出す。そして、取得した記録ヘッド内温度をメモリ3へ記録する。
吸引回復機構2では、気泡の除去を目的とした強吸引と、ノズルの固着やごみの除去を目的とした弱吸引を実行する機能を備えており、制御部1からの命令によって動作を選択する。温度取得タイマー4は、記録ヘッド内温度の取得タイミングを決定するタイマーであり、強吸引を実施した後に計時を開始する。温度検出センサ2104は、記録開始時や所定のページ記録された時の吸引回復の実施時と、温度取得タイマーのカウント値が24時間になったときに制御部1から温度取得命令を受け取り、記録ヘッド内温度を取得する。
図6は、温度取得タイマー4のカウントアップ時の制御を示すフローチャートである。温度取得タイマー4がカウントアップされると(ステップS201)、カウント値が24時間以上であるかを判断する(ステップS202)。ここでカウント値が24時間未満である場合、温度取得タイマー4のカウントアップ時の制御を終了する。一方、温度取得タイマー4のカウント値が24時間以上である場合、記録ヘッド内温度THを基準温度として取得する(ステップS203)。
なお、本実施形態では温度取得タイミングを前回の強吸引実施から24時間間隔としているが、本発明の温度取得タイミングはこの時間間隔に限られず、気泡成長速度を考慮した時間であればよい。すなわち、温度取得タイミングが短すぎると温度上昇を検知した時点で気泡成長が途中の可能性があるため、気泡成長速度を考慮する必要がある。
記録ヘッド内温度THを取得した後(ステップS203)、取得した記録ヘッド内温度THが基準温度T0より7[℃]以上高いかどうかを判断する(ステップS204)。記録ヘッド内温度THの基準温度T0からの温度差が7[℃]未満の場合は温度取得タイマー4のカウント値を0にリセットして、カウントアップ時の制御を終了する。
一方、記録ヘッド内温度THが基準温度T0より7[℃]以上高い場合、基準温度T0を記録ヘッド内温度THの値として更新し(ステップS205)、強吸引フラグをオンにする(ステップS206)。そして、温度取得タイマー4のカウントアップ時の制御を終了する。
本実施形態の記録ヘッドは、温度取得タイミングでの記録ヘッド内温度THが基準温度T0(記録ヘッドの最高到達温度)より7[℃]以上高い場合、気泡成長による吐出不良を発生する可能性があるとしている。しかしながら、記録ヘッドを構成する部材やインクの組成、流路長、流路径、ノズル直上の液室形状等によって吐出に影響を及ぼす記録ヘッド内温度THと基準温度T0の差は異なるため、本発明を適用する構成によって予め把握しておく必要がある。
また、ステップS204での吸引回復動作決定では記録ヘッド内温度THと基準温度T0の温度差により吸引回復の実施を判断しているが、吸引種類を数段階設けておき、記録ヘッド内温度THと基準温度T0の温度差により吸引種類を選択してもよい。
本実施形態は、ステップS204および後述するステップS106で説明されるように、温度検出センサ2104により検出された記録ヘッドの温度と、基準温度取得工程で取得された基準温度との差分により吸引回復を行うか否かを決定するものである。
図7は、本実施形態の吸引回復動作制御を示すフローチャートである。まず、記録開始時や所定のページ記録された時の吸引回復の実施時等の自動吸引による吸引動作命令や、ユーザーからのマニュアル操作による吸引動作命令が制御部から吸引回復機構へ出される(ステップS101)。次に、制御部から出された吸引動作命令が着荷時吸引であるかの判断を行う(ステップS102)。ここで着荷時吸引とは、インクを記録ヘッドにはじめて充填する吸引回復である。吸引動作命令が着荷時吸引である場合、このときの記録ヘッド内温度を取得し最初の基準温度T0としてメモリ3へ記録する(ステップS103)。そして、着荷時吸引動作を行い(ステップS112)、温度取得タイマー4のカウントを開始して(ステップS113)、本制御は終了する。
一方、吸引動作命令が着荷時吸引でない場合(ステップS102)、温度取得タイマー4のカウントをストップする(ステップS104)。次に、吸引動作実行直前の記録ヘッド内温度THを取得する(ステップS105)。そして、ステップS105で取得した記録ヘッド内温度THが基準温度T0より7[℃]以上高いかどうかを判断する(ステップS106)。
記録ヘッド内温度THが基準温度T0より7[℃]以上高い場合、吸引により気泡を除去すると、温度上昇での気泡の急成長はこの温度をさらに更新しないと起こらないため、基準温度T0をこのときの記録ヘッド内温度THの値として更新する(ステップS107)。
記録ヘッド内温度THが基準温度T0より7[℃]以上高い場合、記録ヘッド内の気泡が吐出不良を起こす程度の量になっている可能性が高く、ステップS101の吸引動作命令の強弱によらず強吸引を実行する必要がある。そこで、吸引動作命令の種類を判断し(ステップS108)、吸引種類が強吸引である場合はそのままで、吸引種類が弱吸引である場合は吸引種類を強吸引とする(ステップS110)。
なお、ステップS110の吸引回復動作決定の処理では吸引の強弱を数段階設けておき、記録ヘッド内温度THと基準温度T0の温度差により吸引種類を選択するようにしてもよい。
吸引種類を強吸引に変更した後(ステップ110)、または、吸引種類が強吸引であった場合(ステップS108)、温度取得タイマーのカウント値をリセットして0にして、吸引動作を実行する(ステップS112)。
一方、記録ヘッド内温度THが基準温度T0より7[℃]以上高いかどうかを判断して(ステップS106)、記録ヘッド内温度THの基準温度T0からの温度差が7[℃]未満であった場合、吸引の強弱を判断する(ステップS111)。吸引の種類が強吸引の場合、温度取得タイマーのカウント値を0にして(ステップS109)、吸引動作を実行する(ステップS112)。吸引の種類が弱吸引の場合、温度取得タイマーのカウント値をリセットせず吸引動作を実行する(ステップS112)。
吸引動作が実行されたあと、温度取得タイマーのカウントを再開し(ステップS113)、本実施形態の吸引回復動作制御を終了する。
上述のように、本実施形態では、過去に吸引回復動作を行った時の記録ヘッドの温度より所定温度以上高い場合、吸引回復制御を行う。これにより、環境温度が上昇した場合であっても、記録ヘッド内に累積された気泡量により吐出不良を起こすことなく、廃インク量を軽減することができる。
2000 記録装置ユニット
2100 キャリッジ
2200 吐出回復装置
4000 記録ヘッド
4100 インクタンク

Claims (5)

  1. インクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドからインクを吸引する吸引動作を行う吸引手段と、前記記録ヘッドの温度を検出する検出手段と、吸引命令に基づいて前記吸引手段に前記吸引動作を行わせる制御手段を備え、前記吸引手段は、第1の吸引動作と、該第1の吸引動作よりも吸引力が強い第2の吸引動作を行うことができるインクジェット記録装置において、
    前記制御手段は、前記吸引命令を受けた場合に、前記検出手段によって検出された温度が前記第2の吸引動作を前回行ったときの前記記録ヘッドの温度である基準温度に対して所定温度以上高い場合は、前記吸引手段に前記第2の吸引動作を行わせることを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前記制御手段は、前記吸引命令を受けた場合に、前記検出手段によって検出された温度が前記基準温度に対して前記所定温度以上高くない場合は、前記吸引手段に前記第1の吸引動作を行わせることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。
  3. 前記制御手段は、前記第2の吸引動作を行わせる吸引命令を受けた場合は、前記検出手段によって検出された温度に関わらず、前記吸引手段に前記第2の吸引動作を行わせることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録装置。
  4. 前記制御手段は、前記第2の吸引動作を行うと前記基準温度を更新することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  5. 前記制御手段は、前記第2の吸引動作を前回行ってから所定時間以上経過している場合は、前記検出手段に前記記録ヘッドの温度を検出させて前記基準温度を更新することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
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