JP6410525B2 - インクジェット記録装置および記録ヘッドの吸引方法 - Google Patents

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Description

本発明は、インクジェット記録装置およびインクジェット記録装置で用いられる記録ヘッドの吸引方法に関する。
インクジェット記録装置では、記録ヘッドに供給されたインクを吐出口から噴射することにより、記録媒体上に画像を記録する。また、記録ヘッドの吐出口にキャップをし、キャップを介して吸引する吸引回復処理が行われている。この吸引回復処理は、粘度が高くなったインクやインクが固着することによる吐出口の目詰まりや、吐出口に通じる液路内に発生した気泡やごみ等を原因とするインクの吐出不良を防止または解消するために実施される。この様な吸引回復処理は、記録を開始する際に記録に先だって実施されているため、記録が終了するまでに要する時間が長くなり、ユーザは出力を待たされることになる。
これに対し、特許文献1では、前回の記録からの経過時間に応じて吸引回復を実行している。このため、吐出口で固着したインクを除去することを目的とする吸引が必要な場合だけ回復動作を行う。すなわち頻繁に記録を行う場合には吸引回復は実施されず、ユーザは出力を待たされることはない。
また、特許文献2では、前回の回復処理からの経過時間を算出して、その経過時間に応じて、異なる吸引量の回復処理を実行している。こうすることで、回復処理時の吸引におけるインクの消費を抑えながら、長期間放置されていた場合でも記録不良が発生するのを防止している。
特開平02−092548号公報 特開平06−166184号公報
しかし特許文献1のシーケンスでは、前回の記録からの所定の経過時間を見ているため、頻繁に記録を行う場合は吸引が実施されない。この処理では吐出が行われていれば吐出口に増粘したインクが溜まることはないが、流路内には気泡が生じ得る。そのため、頻繁に記録を行う場合は、吸引は行われず、流路内に混入した泡に起因する吐出不良を未然に防ぐことはできない。また特許文献2のシーケンスでは、前回の回復処理からの経過時間を見ており、前回の回復処理以降、所定の時間が経過し、その間に頻繁に記録が行われている場合、前回の記録からの経過時間は短いため、吐出口でのインクの固着や増粘が生じている可能性は低い。しかし、前回の回復処理からの時間の長さに応じて、回復処理が実施形態されるため、吐出口で固着や増粘したインクを除去する回復動作を含めた不必要な回復処理を行うことがある。
そこで本発明は、上述の問題を解消するためになされたものであり、インクジェット記録装置の使用状況に応じて、記録ヘッドの好適な回復処理を行うことができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
そのため本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出して記録動作を行う記録ヘッドと、前記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、前回の記録動作が終了してからの第1の経過時間が第1の時間よりも長い場合又は前回の吸引動作からの第2の経過時間が前記第1の時間より大きい第2の時間よりも長い場合は、前記記録動作を行う前に前記吸引手段に前記吸引動作を行わせる制御手段と、を備えるインクジェット記録装置において、前記制御手段は、前記記録動作を行った後に前記第2の経過時間が前記第2の時間より小さい第3の時間よりも長い場合は、前記吸引手段に前記吸引動作を行わせることを特徴とする。
本発明によればインクジェット記録装置は、使用状況に応じて、記録ヘッドの好適な回復処理を行うことができる。
本発明に係るインクジェット記録装置の内部機構を示した斜視図である。 図1のパージユニットを示した要部拡大図である。 (a)、(b)は、図1の記録ヘッドユニットを示した拡大図である。 制御の構成を示すブロック図である。 キャップオープンからクローズまでの処理を示したフローチャートである。 キャップオープンからクローズまでの処理を示したフローチャートである。 キャップオープンからクローズまでの処理を示したフローチャートである。
(第1の実施形態)
以下、図面を参照して本発明の第1の実施形態を説明する。
(装置本体の構成)
図1は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置10の内部機構を示した斜視図である。インクジェット記録装置10は、大別して、記録ヘッドユニット100の吐出口やインク供給流路を回復するポンプユニットを有するパージユニット20、記録ヘッドユニット100、キャリッジユニット40、給紙装置(不表示)を備える。また、インクジェット記録装置10の底面には、給紙トレイ50が設けられている。給紙トレイ50に積載された記録媒体は、給紙装置によって給送される。この記録媒体の搬送方向(副走査方向)は図1において矢印Y方向で示される。インクジェット記録装置10のキャリッジ40上には、記録ヘッドユニット100が積載されている。キャリッジ40は、支持レール60などによって図1の矢印Xの主走査方向に移動可能に支持されている。
(パージユニットの構成)
図2は、図1のパージユニット20を示した拡大図である。パージユニット20は、大別して、チューブ21、モータ(不表示)、チューブ押さえ付き回転体を有するチューブポンプ22、キャップ23、ワイパブレード24、を備えている。キャップ23は、記録ヘッドユニット100における各色インクの吐出口列が設けられた面(吐出口面)に当接(押圧)可能であり、キャップ23の内部に負圧を導入可能なチューブポンプ22に接続されている。チューブポンプ22により、吐出口を覆ったキャップ23内を負圧にして、吐出口を介して、吐出口と繋がる流路内に生じた気泡や吐出口付近で増粘したインクを吸引排出させる。これによって、記録ヘッド110の良好なインク吐出状態を維持すべく回復処理をすることができる。また、このキャップ23内に対して、記録ヘッドの予備吐出が行われる。本明細書での、「予備吐出」とは、記録媒体への記録動作以外に記録ヘッドからインク(記録に寄与しないインク)を吐出して排出する動作を言い、増粘や混色したインクを排出することを目的としている。
(記録ヘッドの構成)
図3(a)、(b)は、図1の記録ヘッドユニット100を示した拡大図である。記録ヘッドユニット100は、記録媒体にインク滴を吐出する記録ヘッド110と、記録ヘッド110にインクを供給するインクタンク160とを有している。インクタンク160は、4色の顔料インク、すなわち、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色独立のインクタンク160が用意されている。これらのインクタンクのそれぞれは、記録ヘッドユニット100に対して着脱可能になっていてもよい。
(制御概略構成)
図4は、制御の構成を示すブロック図である。ROM4001は、実行する制御プログラムおよび制御における各設定値を格納している。RAM4002は、制御プログラムを実行する際の展開、記録データおよび制御命令の記憶、各制御における制御変数の記憶を行う。タイマ回路4003は、現在の時刻を取得することが可能な回路、もしくは経過時間を計測することが可能な回路である。不揮発性メモリ4004は、本体の電源を切った状態でも、制御で記憶したパラメータを記憶することができる記憶手段であり、本発明における制御で経過時間を算出する際の起点となる時刻の書き込みおよび読み出しが行われる。
制御回路4000は、ROM4001に格納された制御プログラムもしくはRAM4002に展開した制御プログラムを実行する。本発明のシーケンスは、制御プログラムで実行されるシーケンスの一部である。本発明のシーケンスの実行で使用する時刻は、タイマ回路4003で得られる現在の時刻もしくは経過時間を用いたものである。外部接続回路4005は、インクジェット記録装置本体と外部のホスト装置を有線もしくは無線で通信を行う際のインターフェースおよび制御信号として制御回路4000が取り扱いを可能とする回路である。外部接続回路4005を介して、外部より記録する画像のデータを入力する。また、外部接続回路4005を介して、現在の時刻をインクジェット記録装置本体に入力してもよい。制御回路4000は、受信した画像データをRAM4002に展開する。さらに制御回路4000は、RAM4002上のデータに基づいて、記録ヘッドユニット駆動回路4006を介して記録ヘッドユニット4007の駆動を制御し、同時にキャリッジモータ駆動回路4010を介してキャリッジモータ4011を制御する。制御回路4000による制御により、記録媒体の所望の位置にインクの吐出を行うことで一回の記録走査を実行したことになる。また制御回路4000は、搬送モータ駆動回路4012を介して搬送モータ4013を制御することで記録媒体を所望の量だけ搬送させる。
また本発明のシーケンスにおける吸引回復は、制御回路4000がパージモータ駆動回路4008を介してパージモータ4009を制御することで記録ヘッドより所望のインク量を吸引する。また、キャップ23に行うインク吐出は、制御回路4000が記録ヘッドユニット駆動回路4006を介して記録ヘッドユニット4007の駆動を制御することで所望のインク量を吐出する。この場合、記録ヘッドを駆動するパターンは、記録動作と同様にRAM4002に展開したデータ、もしくはROM4001のデータ、もしくは制御回路で生成されたデータの何れかに基づいたものとなる。
図5は、本実施形態におけるキャップオープンからキャップクローズまでの一連の記録処理を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って、本実施形態の一連の記録処理を説明する。
記録ヘッドユニット100がパージユニット20の上に位置し、記録ヘッド110がキャップ23に当接した状態で使用されずに放置された状態から記録命令を受け取ると、ステップS1002でキャップ23をオープン(記録ヘッドから離間)する動作を行う。ただし本動作は必ずしも、本フローチャート上のこのタイミングで実施する必要は無いが、一般的な動作であるため、本タイミングで実施している。
なお、この処理の開始は、電源をオンにすることをトリガにしてもよいし、記録命令もしくは記録を準備する命令をトリガにしてよい。ここで記録命令は、記録データの受信時、コピー機能であればコピーを開始するボタンを押したこと確認した時などに、実行される命令である。
次にステップS1003にて、前回記録終了から経過時間に相当する放置時間を算出する(第1の経過時間取得)。本実施形態では、前回の記録終了後のキャップクローズ動作終了時の時刻と現在の時刻を比較することにより算出する。ここで、現在の時刻は、記録装置に時計手段を有して取得してもよいし、記録データを送信するホスト側から時刻を送信することで取得してもよいし、ネットワーク等を介して時刻を取得してもよい。なお、前回の記録終了後のキャップクローズ動作終了時の時刻と、その後のキャップオープン動作終了時の時刻とを比較して算出してもよい。
次にステップS1004にて、ステップS1003で算出した放置時間(第1の経過時間)が所定の第1の時間を超過しているかを判断する。この第1の時間は、吐出口からインクを排出しないで放置されることにより、インクが固着してインクを正常に吐出できない状態になる期間、もしくは吐出はするが正常な吐出に至るまでのインク消費量が吸引動作で消費されるインク量よりも多いくなる期間である。なお、この第1の時間は記録ヘッドの構造、記録装置本体の蒸発を防止する能力、インクの組成および放置される温度と湿度等の環境条件により決定される。第1の時間を検討した結果より、インク成分に関しては、色材が染料であるもの対し顔料であるインクの方が、第1の時間は短く設定する必要があることがわかった。これは、顔料インクは時間経過に伴い溶液中に分散している状態から沈降した状態に移行すること、また溶液の蒸発に伴い沈降に移行する速度が加速されることが原因であると推測する。
ステップS1004で放置時間が第1の時間以内である場合、ステップS1005に進む。ステップS1005では、前回の吸引回復動作からの経過時間を、前回の吸引回復動作を終了した時の時刻と現在の時刻を比較することにより算出する(第2の経過時間取得)。なお、前回の吸引回復動作を終了した時の時刻と、その後、キャップクローズした後、キャップオープンの際のキャップオープン動作終了時の時刻とを比較して算出してもよい。その後、ステップS1006で、ステップS1005で算出した吸引回復動作後の経過時間(第2の経過時間)が所定の第2の時間を超過しているかを判断する。この第2の時間は、前回の吸引回復動作後からの時間経過に伴い、インクタンク160から記録ヘッド110へインクを供給する流路へ混入した気泡の累積量が、正常にインクを吐出できる量を超える期間である。この気泡の混入は、主に流路を形成する部材を通して流路内に混入する。また、混入した気泡は、インク流路を閉塞させることになり、インクの供給を阻害することで正常なインクの吐出を妨げることになる。
ステップS1004で、放置時間が第1の時間を超過している場合、またはステップS1006で吸引回復動作後の経過時間が第2の時間を超過している場合は、ステップS1007にて吸引回復動作を行う。ステップS1007での吸引動作では、固着および増粘したインクを記録ヘッドから除去するのに十分な排出量であり、かつインク供給流路内に混入した気泡を除去するのに十分な排出量の吸引が行われる。固着および増粘インクの除去に必要な吸引量は、吐出口200付近のインク供給流路体積で済むのに対し、気泡を除去には、インクタンクから吐出口200までのインク供給流路の体積以上の量の吸引が必要となる。よってこのステップS1007の吸引回復動作における吸引量は、後者の気泡を除去するのに十分な排出量で設計する。ステップS1007での吸引回復動作の終了後にステップS1008に移行する。ステップS1008にて現在の時刻を取得して、この時刻を吸引回復した時刻として記憶する。記憶の手段としては、EEPROMに代表される不揮発性メモリに記憶することが好ましい。その理由としては、放置されることを前提とした制御であり、電源供給を断たれている状態を想定すべきであるからである。前述の観点から、先ずRAMに記憶し、電源を遮断する際に不揮発性メモリに記憶してもよい。
ステップS1006で、吸引回復動作後の経過時間が第2の時間以内である場合は、ステップS1009にて予備吐出回復動作を行う。予備吐出回復動作ステップS1009での吐出は、記録媒体の紙面外にインクを吐出することで吐出口からの吐出状態を回復させるためのインク吐出である。本発明では、キャップ23内に吐出状態を回復させるためのインク吐出を行う。また、この時のインク吐出で排出するインク量は、ステップS1003で算出した放置時間により決定する。決定方法は放置時間を用いてインク吐出回数を算出する関数によるものでもよいし、放置時間と放インク吐出回数の関係を示したルックアップテーブルを用いてインク吐出回数を決定してもよい。ステップS1009で放置時間が取り得る最大値は第1の時間である。放置時間が第1の時間である場合のステップS1009でのインク消費量はステップS1007での吸引回復動作よりも小さいインク量である。
ステップS1008もしくはステップS1009の処理が終了すると、ステップS1010に進み、キャップしていない状態で記録命令が来るのを待っている状態の経過時間(以後、待機時間と称する)の測定を開始する。この測定の開始は、待機時間を計測するタイマをリセットして0から計測を開始する。次にステップS1011で記録命令があるかを判断する。ステップS1011にて、記録命令があった場合は、ステップS1012に移行して一連の画像記録動作を行い記録媒体に画像を完成させる。ステップS1012で画像を完成させたらステップS1010にもどる。ステップS1011にて記録命令がなかった場合は、ステップS1013で記録命令を待つ待機状態(待機動作)に入る。この時の待機状態はステップS1011を含むステップS1013、ステップS1014を循環する処理で構成される。
ステップS1013では、待機中に必要な動作を行ってもよい。本発明では、キャップ23にインクを吐出することにより、吐出口におけるインクの増粘および固着を防止して、記録に備える動作を必要に応じて行う。ステップS1014では待機時間が25秒を超過したかを判断する。待機時間が25秒を超過した場合は、記録命令が当面来ないと判断して放置状態に移行する。ここで、本実施形態では待機時間の最長を25秒としているが、25秒以外の所定の時間を設定してもよい。先ずステップS1015では、キャップを閉じるための一連の動作を行う。この一連の動作は、ワイパで記録ヘッドの吐出口面を拭くワイピング、ワイピングによって吐出口に押しまれたインク増粘物を除去する吐出、キャップに溜まったインクを排出するポンプ回転、そしてキャップを記録ヘッドに当接するキャッピングからなる。次にステップS1016にて、現在の時刻を取得して、放置を開始した時刻として記憶する。これらの処理を終えて、一連の記録処理が終了する。
なお、本実施形態で使用のインクは全色顔料を色材とするインクであり、第1の時間は360時間(15日)、第2の時間は648時間(27日)に設定している。
また、本シーケンスによれば、放置時間と吸引後経過時間の2つの時間を管理し、各々を第1の時間と第2の時間に対して比較することで、回復の動作の必要性を判断している。
また、ステップS1003における放置時間の算出では、ステップS1012の記録動作終了からステップS1015のキャップクローズ動作までの所定時間を見込んで、放置時間に加えてもよい。
そして、ステップS1007とステップS1009における処理は、回復レベルの異なる回復動作であってもよい。つまり、ステップS1007の回復処理における回復レベルが、ステップS1009の回復処理における回復レベルよりも高ければよい。例えば、ステップS1007の回復処理もステップS1009の回復処理も予備吐出回復動作とし、ステップS1007の予備吐出回復動作の方がステップS1009の予備吐出回復動作よりも多く予備吐出を行う処理としてもよい。
このように、記録を行わない放置状態での経過時間と、前回の吸引動作からの経過時間との両方の時間を見て回復動作を行う。これによって、インクジェット記録装置の使用状況に応じて、記録ヘッドの好適な回復処理を行うことができるインクジェット記録装置を実現することができた。
(第2の実施形態)
以下、図面を参照して本発明の第2の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第1の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
図6は、本実施形態におけるキャップオープンからキャップクローズまでの一連の記録処理を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って、本実施形態の一連の記録処理を説明する。
本実施形態の処理では、第1の実施形態の処理よりも記録動作前に実行される吸引回復動作を低減することができる。
なお、ステップS2002からステップS2014までの制御フローは、第1の実施形態のステップS1002からステップS1014までと同じであるため説明を省略する。
ステップS2014で、待機時間が所定の25秒を超過した場合は、記録命令が当面来ないと判断して放置状態に移行してステップS2015からステップS2021までの処理を実行する。まずステップS2015にて、ステップS2005での処理と同様に前回の吸引回復動作からの経過時間を、前回の吸引回復動作を終了した時の時刻と現在の時刻を比較することにより算出する。次に、ステップS2016にて、吸引回復動作後の経過時間が所定の第3の時間を超過しているかを判断する。ここで、第3の時間は第2の時間よりも短い時間を設定する。ステップS2016で、吸引回復動作後の経過時間が第3の時間を超過している場合は、ステップS2017にて、ステップS2007での処理と同様の吸引回復動作を行う。この吸引回復動作は、ステップS2016の判断によって、次の放置時間で前回の回復動作から第2の時間が経過するであろうと予測されて行うものであり、ここで吸引回復動作を行っておくことで、放置後の記録開始までの時間を短縮することができる。ステップS2017で吸引回復動作を行った後に、ステップS2018にてステップS2008での処理と同様に現在の時刻を取得して、この時刻を吸引回復した時刻として記憶する。ステップS2016で、吸引回復動作後の経過時間が第3の時間以内の場合は、放置状態に移行してステップS2019、ステップS2020、ステップS2021の処理を実行する。このステップS2019、ステップS2020、ステップS2021の処理は、第1の実施形態のステップS1015、ステップS1016、ステップS1017の処理と同じであるため説明を省略する。
本実施形態では第1の実施形態と同様に、第1の時間は360時間(15日)、第2の時間は648時間(27日)に設定する。ここで第3の時間は第2の時間より短い576時間(24日)に設定する。
このように、第3の時間を第2の時間より短く設定することで、頻度の高い使用をした場合に、記録動作前に吸引動作を実行することが無くなり、出力を待たされることがなくなる。また、放置状態に移行するタイミングで吸引回復動作を実行することで、比較的に使用者が不便を感じることが軽減される。また、放置状態に移行するタイミングで実行する吸引回復動作によって、次の放置状態後にインクを供給する流路へ混入することが予想される気泡を排出することができ、放置後の記録開始までの時間を短縮することができる。
このように本実施形態は、記録前に発生する吸引回復の必要性を、起因別に二種類の経過時間で管理することで記録後でも、ある程度判断できることを活用したものである。
(第3の実施形態)
以下、図面を参照して本発明の第3の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第1の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
第2の実施形態では、第3の時間を用いて放置状態に移行するタイミングで吸引回復動作を実施した。この吸引回復動作後の放置状態期間が第1の時間以上であれば、放置状態に移行するタイミングで行われた吸引回復動作は無駄な吸引となる。つまり、放置状態期間が第1の時間以上であれば、記録処理の前には必ず吸引回復動作が行われるからである。そこで本実施形態は、無駄な吸引動作を減らすべく、ステップS2001からステップS2021で示されるシーケンスに以下に記述するシーケンスを追加したものである。
先ず追加するシーケンスはステップS3004である。このシーケンスは、ステップS3003で第2の実施形態のステップS2003と同様に算出した放置時間を履歴として不揮発性メモリに記憶する。つぎに追加するシーケンスはステップS3016、ステップS3017およびステップS3018である。このシーケンスはステップS3015で待機時間が所定の25秒を超過した場合は、記録命令が当面来ないと判断して放置状態に移行する際に実行されるシーケンスである。まずステップS3016にてステップS3004で記憶した放置時間の履歴をもとに、履歴に残された放置期間の平均値から次の使用開始までの期間を予測放置時間として予測する。つぎにステップS3017で、予測した放置時間(予測放置時間)が第1の時間を超過するか判断する。ステップS3016で予測した放置時間が第1の時間を超過する場合は、放置状態に移行するための処理であるステップS3022、ステップS3023、ステップS3024を実行する。この判断は、現時点で吸引回復動作を実行することが無駄にならないかどうかを判断している。つまり、予測放置時間が第1の時間を超過する場合、放置時間後にはステップS3005からのシーケンスで吸引回復動作が行われることになるため、予めキャップクローズ前に吸引回復動作を実施しても無駄になるからである。なお、次の使用開始までの期間を予測する一つの方法として、平均値を用いたがこれに限定するものではなく、中央値等でもよい。
ステップS3017にて予測した放置時間が第1の時間以内の場合は、第2の実施形態のステップS2016からステップS2018におけるシーケンスと同様なシーケンスであるステップS3019、ステップS3020、ステップS3021を実行する。この処理は、ステップS3017の判断で、次の放置により吐出口の増粘、固着に起因する回復は、ステップS3010の予備吐回復動作で回復することができ、インク供給流路内の泡を取り除くために行われる吸引の必要性を判断すればよい。
本実施形態によれば、記録装置本体は使用履歴より使用状況を学習して、放置期間を予測し、記録前の吸引を有効に回避できる場合に絞って、キャップクローズ後の放置状態に移行する前に吸引回復動作を実行することを可能とする。これによって、無駄に吸引回復動作を行うことを防止しつつ、放置後の記録開始までの時間を短縮することができる。本実施形態は二種類の経過時間で管理することで、予測制御を的確に組み入れることを可能としている。
10 インクジェット記録装置
20 パージユニット
22 チューブポンプ
23 キャップ
24 ワイパブレード
40 キャリッジユニット
50 給紙トレイ
100 記録ヘッドユニット
110 記録ヘッド
120 インクタンクユニット
160 インクタンク

Claims (3)

  1. インクを吐出して記録動作を行う記録ヘッドと、
    前記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、
    前回の記録動作が終了してからの第1の経過時間が第1の時間よりも長い場合又は前回の吸引動作からの第2の経過時間が前記第1の時間より大きい第2の時間よりも長い場合は、前記記録動作を行う前に前記吸引手段に前記吸引動作を行わせる制御手段と、を備えるインクジェット記録装置において、
    前記制御手段は、前記記録動作を行った後に前記第2の経過時間が前記第2の時間より小さい第3の時間よりも長い場合は、前記吸引手段に前記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. 前記第1の経過時間を履歴として記憶する記憶手段を備え、
    前記記憶手段に記憶された履歴によって、前記吸引手段に前記吸引動作を行わせるか否かを決定す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. インクを吐出して記録動作を行う記録ヘッドと、前記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、を備えるインクジェット記録装置の記録ヘッド吸引方法であって、
    前回の記録動作が終了してからの第1の経過時間が第1の時間よりも長い場合又は前回の吸引動作からの第2の経過時間が前記第1の時間より大きい第2の時間よりも長い場合は、前記記録動作の前に前記吸引動作を行う第1の工程と、
    前記記録動作の後に前記第2の経過時間が前記第2の時間より小さい第3の時間よりも長い場合は、前記吸引動作を行う第2の工程と、
    を有することを特徴とする記録ヘッドの吸引方法。
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