JPH01120351A - インクジェット記録装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクジェット記録装置の制御方法に関し、特
に、記録ヘッドでの安定したインク吐出を確保するだめ
の制御方法に関する。

〔従来の技術〕

インクジェットプリンタやインクジェットレコーダーな
どインクジェットヘッド（記録・＼ソド）で用紙に印字
（文字、図形および画像等の形成）するインクジェット
記録装置は、記録ヘッドに設けたインク滴吐出手段を印
字データに基ついて駆動し、用紙（プラスチック薄板な
どを含むシート状の記録媒体）に付着するインク滴でド
ツトパターンを印字していくよう構成されている。

このようなインクジェット記録装置においては、低温動
作時に、インク粘度の増大などのためインク吐出が不正
常になり、印字ヨレなどの不良印字が生じることがあり
、これを防止するため、記録ヘッドを一定の温度に管理
する方法が用いられている。

また、印字データの入力待ちなど印字休止時間が長い場
合は、インクの蒸発増粘を防止するため記録ヘッドにキ
ャップをする（キャップングする）ことが行われている
。

このキャッピングは、通常、記録ヘッドを印字範囲外の
ホームポジションへ移動させて行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この種の記録装置にあっては、記録ヘッドの温
度制御は該記録ヘッドを加熱して２５℃程度の周辺温度
かまたはそれより少し高い一定の温度範囲に維持して行
われるので、記録ヘッドをキャッピングする時キャップ
内の空気が膨張して内部圧力が高まり、インク吐出口で
のインクジェットのメニスカスがヘッド内方へ後退して
しまい、印字再開時のインク吐出に悪影響を及ぼすとい
う問題があった。

この場合、外気が低温で記録ヘッドとの温度差が大きい
ほど、キャップ内の圧力上昇が急激になり、メニスカス
後退量が大きくなり、印字再開時の悪影響の度合が大き
くなってしまう。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであ
り、キャッピング状態でのインク吐出口のメニスカス後
退を防止でき、印字再開時安定したインク吐出を実行さ
せうるインクジェット記録装置の制御方法を提供するこ
とを目的とする。

本発明は、インクジェット記録装置において、記録ヘッ
ドを温度制御しながらキャッピングして所定時間経過し
た時、一時的にキャップ内を大気に連通させる制御方法
を実行することにより、上記目的を達成するものである
。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明による制御方法を実施するのに好適なイ
ンクジェット記録装置を示す。

第１図において、送りローラ１およびその下側周面に離
脱可能に圧接されるピンチローラ（不図示）から成るシ
ート送り機構に対し、用紙２すなわちプラスナック薄板
等を含むシート状の記録媒体２が矢印Ａ方向から供給さ
れ、プラテン３および記録ヘッド（インクジェットヘッ
ド）４の間の印字部を通して該用紙２をピンチ送りしな
がら該用紙２上に印字（文字、図形、画像等の形成）が
行われていく。

印字後の用紙２は矢印Ｂ方向へ排出されていく。

図示のインクジェット記録装置はシリアル型プリンタの
場合を示し、インク吐出口（通常複数個縦に配列されて
いる）を有する記録ヘッド４は、ガイドシャフト５に沿
って左右方向く矢印Ｃ）に往復動するキャリッジ６上に
搭載されている。

プラテン３の長さとほぼ同じ印字可能範囲Ｐを外れた位
置にキャリッジ６のホームポジション１（Ｐが設定され
、このホームポジションＨＰには記録ヘッド４の前面に
対し密着離反するように（矢印り方向に）移動する回復
装置７が配置されている。

この回復装Ｗ１７の前面には記録ヘッド４のインク吐出
口が形成された面を密閉（キャッピング）するキャップ
８が設けられている。

さらに、前記回復装置７には、記録ヘッド４をキャッピ
ングした状態で、キャップ８内部を大気に通過させるよ
う駆動しうるエアーバルブ９が設けられている。

インクジェット記録装置の特有の問題として、異物（紙
カス、ゴムなど）によるインク吐出通路の目詰まり、あ
るいはヘッドの乾きによる不吐出等の問題があり、これ
らの問題に対処する手段として、記録ヘッドをキャッピ
ングする予防手段並びに不具合発生時にこれをリカバリ
ーする回復手段が設けられる。

前記回復装置７はこの予防手段および回復手段の両方の
機能を備えている。

第２図は回復装置７を含む回復系の構成を示す。

第２図において、記録へフド４に隣接してサブタンク１
１が設けられ、メインタンク（インクパンク）１２内の
インクは一旦サブタンクｌｌ内に供給され、該サブタン
ク１１から記録ヘッド４へ供給される。

メインタンク１２とサブタンク１１との間にはインク無
しセンサー１３が接続されている。

一方、回復装置７内には吸引ポンプ１４が設けられ、記
録ヘッド４をキャッピングした状態で該ポンプ１４を作
動させることによりキャップ８内に負圧を発生させ、該
負圧によって記録ヘッド４（詳しくはインク吐出口）か
らインクを引き出すよう構成されている。このインク引
き出しくインク吸引）によりインク吐出口付近の増粘イ
ンクをなくしたり目詰まりを解消するなどして回復機能
を達成することができる。

キャップ８には前述のエアバルブ９が接続され、必要に
応じキャッピング中でもキャップ８内を外気に連通ずる
ことができる。

回復操作で記録へラド４から吸い出されたインク（廃イ
ンク）はポンプ１４からインク吸収体１５へ送り込まれ
、該インク吸引体１５に吸着される。

なお、このインク吸収体１５は、通常、メインタンク１
２とともにインクカートリッジ内に装填されている。

また、前記吸引ポンプ１４は前記サブタンク１１にも接
続されており、該サブタンク１１内のインクレベルが低
下したとき該ポンプ１４を作動させてレベル回復を行う
よう構成されている。

さらに、インクの性状（粘度など）は温度によってかな
り変化しインク吐出性能に影響を及ぼすことから、記録
ヘッド４には外気温度が低い場合でもインク吐出性能を
維持したリウオーミグアノプ時間を短縮するためのポジ
スタ−（ヒーター）１６が設けられている。また、記録
ヘッド４には該ポジスタ−１６のオンオフを制御するた
めのヘッド温度センサー（ヘッドサーミスタ）１７も設
けられている。

第３図は、インクジェット印字方式の基本原理をバブル
ジェット式を例にとって説明するための模式図である。

第３図の（Ａ）はインク吐出待機状態を示し、インク吐
出口２１へ通じるインク通路２２内にはインク２３が充
満しており、該インク吐出口２１の適正位置にインクの
メニスカス２４が形成されている。また、インク通路２
２の所定位置にはインク滴を形成し吐出するエネルギー
発生体としてのヒーター２５が添設されている。

記録ヘッド４には、通常、第３図に示すようなインク吐
出手段が縦に複数個（例えば４８個）配列されており、
それぞれのインク吐出手段で印字ドツトが形成される。

印字が開始されヒーター２５がオンになると該ヒーター
２５付近のインクが急激に加熱され、（Ｂ）に示すごと
くインクが一斉に気化してヒーター面に気泡（バブル）
２６が生じる。

この気泡２６は、（Ｃ）および（Ｄ）に示すごとく急速
に膨張し、周囲インクに圧力が作用しインク吐出口２１
からインクが押し出される。

次いで（Ｅ）、（Ｆ）に示すごとく、押し出されたイン
クは滴状２７になって分離され、飛翔的インク滴２７に
なり用紙に向かって飛んで行く。

（Ｅ）に示すようにインク滴２７が形成され完全に押し
出されると、インク通路２２内の気泡２６は急速に縮ん
で消えてしまう。

インク滴２７が吐出されると、（Ｆ）に示すごとく、イ
ンク通路２２内は（Ａ）に示す元の状態に復帰する。

然して、本発明によれば、以上説明したインクジェット
記録装置において、記録ヘッドをポジスタ−１６の駆動
制御で温度制御し、なから、キャッピングして所定時間
（例えば１分）経過した時、一時的にエアーバルブ９を
開いてキャップ８内を大気に連通させることにより、キ
ャップ８内の圧力上昇を阻止してインク吐出口２１での
メニスカス２４の過度の後退を防止する制御が行われる
。

この制御方法においては、印字終了後、一定時間経過し
ても次の動作に入らない場合に、記録ヘッド４をホーム
ポジションＨＰへ戻してキャッピングするとともにポジ
スタ−１６で温度管理して適正な休止温度（例えば１５
〜２０℃）に維持することにより、キャッピング時のメ
ニスカス２４の後退量を制限することが好ましい。

第４図は本発明による制御方法を実施するのに好適なル
制御系のブロック図である。

第４図において、記録装置の制御部３１はＩ１０ボート
３２を介してホストコンピュータ等に接続され、印字指
令および印字データ等を受は取る。

制御部３１には、アドレスバス３３およびデータバス３
４を介して、制御プログラム等が格納されたＲＯＭ３５
、キャラクタ−ゼネレータ３６、ＲＡＭ３７、各種動作
部へ通じるｒ１０ボート３８、記録ヘッド４制御用のヘ
ッドコントロール３９、並びに時間管理用のタイマー４
０が接続されている。

前記Ｉ１０ボート３８には、ＡＳＦモータ４１、キャリ
ッジモータ４２、紙送りモータ４３、各種センサー４４
、ヘッド温度センサー４５、エアバルブ９駆動用プラン
ジヤ４６、並びにポジスタ−１６駆動回路４７が接続さ
れている。

前記各種センサー４４には、紙無しセンサー、インク有
無センサー１３、ホームポジションＨＰセンサー、紙中
センサー等が含まれている。

第５図は以上説明したインクジェット記録装置によって
本発明による制御方法を実行する時の動作のフローチャ
ートである。

第５図において、電源投入するとステップｓ１で装置の
イニシアライズ（ＲＡＭ３７内部を待機状態に戻したり
、動作部を待機位置に戻したりすることを）を行い、ス
テップｓ２でヘッド４のポジスタ−１６をＯＮにし、ス
テップｓ３でタイマー４０をスタートさせ、ステップｓ
４で回復装置７によるヘッド４からのインク吸引をスタ
ートさせる。

次いで、ステップＳ５でヘッド温度が２０℃以上である
か否かを判別し、以上であればステップＳ６へ進んでポ
ジスタ−１６をＯＦＦにするとともに内部加熱（インク
吐出用ヒーターを利用する加熱）もＯＦＦにし、以下で
あればステップｓ７へ進んでポジスタ−１６をＯＮにす
るとともに内部加熱（インクが吐出しない範回、例えば
２μｓのパルス中でインク吐出用ヒータを駆動させる）
を併用してヘッド４の温度を急速上昇させる。

次いでステップＳ８でインク吸引が終了したが否かを判
別し、終了していなければステップｓ５へ戻ってインク
吸引動作を続ける。

インク吸引が終了するとステップＳ９へ進んでポジスタ
−１６をＯＦＦにするとともに内部加熱もＯＦＦにし、
次のステップＳＩＯにおいて、２４時間経過するまで１
時間ごとに実行するインクの予備吐出用のタイマー１の
リセット・スタートを行い、さらに、次のステップＳｌ
ｌにおいて、キャッピング後１分経過した時にキャップ
内を１時的に大気に連通させる動作を実行するためのタ
イマー２のリセット・スタートを行う。

次いで、ステップＳ１２へ進んでヘッド温度が２０℃以
上か否かを判別し、以上であればステップＳ１３でポジ
スタ−１６をＯＦＦにし、以下であればステップＳ１４
へ進んでポジスタ−１６をＯＦＦにする。

次に、ステップＳ１５へ進んで印字指令の有無を判別し
、有であればステップ３１６へ進んで印字動作を実行し
、無であればステップＳ１７へ進んで印字休止管理をｊ
テう。

ステップＳ１６での印字動作が終了し、ヘッド４をホー
ムポジションへ戻してキャッピングした時点で前記ステ
ップＳｉｔへ戻りタイマー２のりセント・スタートを行
い、以後同じ動作を繰返す。

第６図は第５図中の印字動作の＃楢手順を示すフローチ
ャートである。

第６図において、第５図中のステップＳ１５で印字指令
が有れば、ステップ５１０１でキャップを開き、ステ・
／プ５１０２でヘッド温度が２０℃以上か否かを判別し
、以上であればステップ５１０３へ進んでポジスタ−１
６をＯＦＦにし、以下、　であればステップ５１０４へ
進んでポジスタ−１６をＯＦＦにする。

次に、ステップＳ１５へ進んで例えば５００　Ｈｚ５０
発程度のインク予備吐出を行い、ステップ５１０６でタ
イマー３のりセント・スタートを行なう。このタイマー
３は、印字中に使用しないインク吐出口の経過時間を検
知するためのものである。

次いで、ステップＳ］０７へ進んでヘッド４の温度が印
字中２５°Ｃより高いか否かを判別し、高ければステッ
プ５１０８へ進んでポジスタ−１６をＯＦＦにし、高く
なければステップ５１０９へ進んでポジスタ−１６をＯ
Ｎにする。

ポジスタ−１６をＯＦＦにする場合は、さらに、ステッ
プ５１１０へ進んで４５℃より高いか否かを判別し、高
ければステップ５１１１でインク吐出用ヒータの駆動パ
ルス中を小さな中６．５μｓに設定し、高くなければス
テップ５１１２へ進んでパルス中を７μｓに設定する。

このパルス中を変化させる理由は、ヘッドが高温になっ
た時同じパルス中だと泡が大きくなりすぎて、ヘッド前
面から空気を取り込む危険があるためである。

こうして、ステップ５１１３で１行分の印字を行う。

次のステップ５１１４で印字終了か否かを判別する。

印字終了でなければ、ステップ５１１５へ進んでタイマ
ー３が１１秒経過したか否かを判別し、経過していなけ
ればステップ５１０７へ戻り以上の各ステップを繰返す
、１１秒経過しておれば、ステップ３１１６へ進んでヘ
ッド４をキャッピングし、次のステップ５１１７で例え
ば２ＫＨ２で３０発程度のインク予備吐出を行った後、
前述のステップ５１０６へ戻ってタイマー３のりセント
・スタートから以降の手順を繰返す。

これは印字中使用しなかったノズルのインクを吐出させ
、常に新鮮なインクをヘッドに確保しておき、良好な印
字結果を得るためのものである。

ステップ５１１４で印字終了であれば、ステップ３１１
８へ進み、タイマー４のリセット・スタートを行う。こ
のタイマー４は印字終了後火のデータを受信して印字す
るまでの時間を設定するものである。

次にステップ５１１９でヘッド温度が印字中段定温度２
５℃より高いか否かを判別し、高ければステップ５１２
０でポジスタ−１６をＯＦＦにし、高くなければ、ステ
ップ５１２１へ進んでポジスタ−１６をＯＮにする。

次いでステップ５１１２で印字指令があるか否かを判別
する。

印字指令があれば、ステップ５１０７へ戻って前述の印
字のための各ステップを行う。

印字指令がなければ、ステップ５１２３へ進んでタイマ
ー４が５秒経過したか否かを判別する。

５秒経過していなければステップ５１１９へ戻って印字
中の設定温度２５℃の制御を継続し、５秒経過しておれ
ば、次のステップ５１２４へ進んでヘッド４をキャッピ
ングし、第５図中のステップＳｌｌへ戻ってタイマー２
のリセット・スタートを行い、第５図中の以後の各ステ
ップを実行する。

第７図は第５図中のステップＳ１７での印字休止管理の
詳細手順を示すフローチャートである。

築７図において、第５図中のステップＳ１５での印字指
令がなければ、ステップ５２０１へ進んでタンマー２が
１分経過したか否かを判別する。

１分経過していなければ、第５図のステップＳ１２へ戻
ってヘッド４を温度制御しながら印字指令の有無を繰返
し判別する。

１分経過しておければステップ５２０２へ進んで１時間
経過ごとのカウントをしていくためのカウント値ｎのイ
ニシアルセントとしてｎ＝０をセットし、次いでステッ
プ５２０３でエアーバルブ９を作動させてキャップ８内
の大気連通を開閉する。

これによってキャップ８内の温度によって高まった圧力
を逃すことが可能となる。

次いでステップ５２０４でヘッド温度が印字休止時設定
温度１５℃より高いか否かを判別し、高ければステップ
５２０５へ進んでポジスタ−１６をＯＦＦにし、低けれ
ばステップ５２０６へ進んでポジスタ−１６をＯＮにす
る。

次いでステップ５２０７へ進んで印字指令があるか否か
を判別する。

印字指令があれば第５図のステップ５１６・＼移行して
第６図で説明した印字動作を行う。

印字指令がなければステップ３２０８へ進んでタンマー
１が１時間経過したか否かを判別する。

１時間経過していなければステップ５２０４へ戻ってヘ
ッド４を印字休止時設定温度１５℃で温度制御を継続す
る。

１時間経過していればステップ５２０９へ進んでヘッド
４が２０℃以上であるか否かを判別する。

２０℃以上であればステップ５２０４へ戻って以上の印
字休止時の温度制御（１５℃〜２０℃）を繰り返す。

２０℃以下であればステップ５２１０へ進んで第５図の
ＳＩＯでスタートしたタイマー１がｎのカウント値によ
って２４時間経過したか否かを判別する。

２４時間経過していなければステップ５２１１へ進んで
例えばポジスタ−１６をＯＮにしてヘッド４を所望の温
度に温め、次のステップ５２１２でインクの予備吐出を
行う。

このインクの予備吐出は２４時間経過するまで１時間ご
とに行われるものであり、例えば５００Ｈｚで５０発の
インク吐出が行われる。

次いで、ステップ５２１３で経過した時間数ｎを１つカ
ウントアツプし、ステップ５２１４へ進んでタイマーｌ
のリセット・スタートを行う。

以上の説明は長時間の印字待機状態の制御を示し、ヘッ
ドの例えば１５℃〜２０℃の温度制御と増粘するインク
の予備吐出による吐出不良の予防を目的としている。

然る後、再びステップ＄２０４へ戻って以上の各ステッ
プを繰返しながら、印字休止時のヘッド４の温度制御並
びに予備吐出を繰返し実行する。

以上説明したインクジェット記録装置の制御方法によれ
ば、次のような効果が得られた。

（ｉ）記録ヘッド４をキャッピングした後所定時間（１
分）経過した時に一時的にキャップ８ないを大気に連通
させる（第７図のステップ５２０３）ので、低温作動時
などへンド４とキャップ８との温度差が大きい場合でも
、キャップ８内の圧力上昇によるインク吐出口２１のメ
ニスカス２４の大幅後退を防止することができ、インク
吐出不良による印字品位低下をはをしすることができた
。

（ｉｉ）ヘッド４の温度を、印字休止時設定温度（１５
°Ｃ〜２０℃）と印字時設定温度（２５℃）で温度制御
するので、ヘッド４と外気との温度差を常に一定以下に
維持することができ、キャッピング時の上記メニスカス
の後退量を一定以内に抑えることができ、印字品位低下
を防止することができた。

（ｉｉｉ　）印字休止期間が時間単位で長い場合でも、
一定時間（１時間）ごとに予備吐出を行うので、ヘッド
４前而のインクの増粘や固着を防止することができ、低
温時でも安定したインク吐出および高い印字品位を保つ
ことができた。

（１ｖ）バブルジエソトの場合、ヘッド温度が高くなる
と気泡２６が大きくなりすぎてヘッド前面から空気を取
り込んでしまい、不吐出の原因になるが、上記実施例で
はヘッド温度によってインク吐出駆動用のパルス巾を変
化さたるので（６，５μｓと７．０μｓ）、このような
不具合発生を防止することが可能になった。

（ｖ）電源ＯＮに際し、ポジスタ−１６および内部加熱
（ヒーター２５を利用する加熱）の両方をＯＮにして急
速加熱を行う時（第５図のステ、プＳ７）、ヘッド４か
らのインク吸引（第５図のステップＳ４）を合わせて実
行するので、不使用期間が長期にわたった場合でも、印
字再開直前のウオームアツプ時間を短くすることができ
た。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、記録
ヘッドを温度制御を行なってキャッピングして所定時間
経過した時、一時的にキャップ内を大気に連通させるの
で、キャッピング時のインク吐出口でのメニスカスの後
退を防止でき、印字再開時安定したインク吐出を行いう
るインクジェット記録装置の制御方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御方法を実施するのに好適なイ
ンクジェット記録装置の斜視図、第２図は第１図の記録
装置のインク回復系の模式図、第３図はインク吐出原理
を経時的に示す模式図、第４図は本発明の制御方法を実
施するのに好適な制御系のブロック図、第５図は本発明
によるインクジェット記録装置の制御方法の動作手順を
示すフローチャート、第６図は第５図中の印字動作の詳
細手順のフローチャート、第７図は第５図中の印字休止
管理の詳細手順のフローチャートである。 ４・−・−・・・記録ヘッド、７・−・−−−−−回ｉ
Ｒ装ｒｌ、８・・・−・−・−キャップ、９−・−・・
・−・・エアーバルブ、１４−・−・・・・−・吸引ポ
ンプ、１６・・・・−・・−・−ポジスタ−１２１−・
・・・−−インク吐出口、２３−・−・−−一−−−イ
ンク、２４−・−・−・・−メニスカス、２５−・・−
ヒーター（インク吐出用）、３１−・・−・・制御部、
４０−・・・・・・・・−タイマー、ＨＰ−−−−−−
−ホームポジション。 代理人　弁理士　　大　音　康　毅

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録ヘッドの温度制御を行なってキャッピングし
   て所定時間経過した時、一時的にキャップ内を大気に連
   通させることを特徴とするインクジェット記録装置の制
   御方法。
2. （２）印字終了後、一定時間経過しても非印字の状態で
   あれば、記録ヘッドをホームポジションへ戻してキャッ
   ピングするとともに温度制御することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のインクジェット記録装置の制御
   方法。
3. （３）記録ヘッドの温度を、印字休止中より印字中の方
   を高く設定することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載のインクジェット記録装置の制御方法
   。
4. （４）印字休止時間が設定時間を越えかつ記録ヘッドの
   温度が設定温度以下になった時、記録ヘッドからインク
   を吐出させることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜
   第３項のいずれかに記載のインクジェット記録装置の制
   御方法。