WO2013080405A1 - 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の制御方法 - Google Patents

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の制御方法 Download PDF

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WO2013080405A1
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recording head
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憲一 大貫
高橋 喜一郎
筑間 聡行
吉川 宏和
寛史 平
和歌子 田中
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キヤノン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an inkjet recording apparatus that records an image by ejecting ink from a recording head, and a method for controlling the inkjet recording apparatus.
  • an electrothermal conversion element hereinter or a piezoelectric element is used as an ejection energy generating element for ejecting ink from the nozzle.
  • an electrothermal conversion element hereinter or a piezoelectric element is used as an ejection energy generating element for ejecting ink from the nozzle.
  • an element or the like There is a method using an element or the like.
  • the ink is foamed by the heat generated when an electric pulse is applied to the electrothermal conversion element, and the foaming energy is used to eject the ink from the discharge port at the tip of the nozzle. Ink is ejected.
  • the viscosity of the ink and the size of the bubble of the ink foamed on the electrothermal conversion element may change depending on the environmental temperature or the temperature change of the recording head accompanying the recording operation. .
  • the ejection amount (volume) of the ink, and thus the recording density of the image changes.
  • a temperature increase control method for suppressing the temperature change of the recording head by starting the recording after the temperature of the recording head is raised in advance.
  • the temperature of those recording heads is increased to a reference temperature.
  • the timing at which each print head reaches the reference temperature may not match. If the recording head that has reached the reference temperature stops heating and waits for the other recording heads to rise, the temperature of the recording head that has reached the reference temperature during that waiting period There is a risk of lowering below the reference temperature. In this case, it is necessary to raise the temperature of the recording head that has become the reference temperature or lower again, and it becomes difficult to quickly start recording with all the recording heads having the reference temperature or higher.
  • Patent Document 1 a first reference temperature and a second reference temperature higher than the first reference temperature are set, and the recording head is heated up with the second reference temperature as a target.
  • An ink jet recording apparatus is described that starts recording when the recording head exceeds a first reference temperature.
  • the first reference temperature is a temperature at which ink is normally ejected.
  • An object of the present invention is to control an ink jet recording apparatus having a plurality of recording heads so that a recording operation can be started quickly.
  • the inkjet recording apparatus of the present invention includes a first first recording head including a plurality of recording elements for ejecting ink, a first first heating unit that heats the first first recording head, A first first temperature measuring means for measuring a temperature of the first first recording head; a first first recording head comprising a plurality of recording elements for ejecting ink; and the second recording head.
  • the second heating means for heating, the second temperature measuring means for measuring the temperature of the second recording head, the first recording head and the second recording head so that the reference temperature is set to the reference temperature.
  • Control means for controlling the first heating means and the second heating means, wherein the control means includes both the first temperature speed measuring means and the second temperature measuring means as the reference.
  • control can be performed so that a recording operation can be started quickly.
  • FIG. 1 is a perspective view of a main part of an ink jet recording apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the recording head in FIG. 1. It is the top view which looked at the recording head of Drawing 2A from the Z direction.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of an ejection port in the recording head of FIG. 2B.
  • FIG. 2 is a block configuration diagram of a control system in the ink jet recording apparatus of FIG. 1.
  • 3 is a flowchart for explaining temperature rise control in the ink jet recording apparatus of FIG. 1. It is explanatory drawing of the change of the detected temperature of the temperature sensor in the 1st Embodiment of this invention. It is an enlarged view similar to FIG. 2C of the recording head in the second embodiment of the present invention. It is explanatory drawing of the change of the detected temperature of the temperature sensor in the 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a main part of an ink jet recording apparatus.
  • a recording head 100 (first recording head) and a recording head 101 (second recording head) of this example are ink jet cartridges integrated with an ink tank. Constitute.
  • these recording heads are not limited to the ink tank integrated configuration as in this example, and may be configured separately from the ink tank.
  • the ink tank integrated with the recording head 100 contains three color inks of black, light cyan, and light magenta separately.
  • the ink tank integrated with the recording head 101 includes three inks of cyan, magenta, and yellow. Color inks are stored separately.
  • the recording head 100 and the recording head 101 differ only in the color of ink stored in an ink tank integrated therewith, and the recording head configuration is exactly the same.
  • the recording heads 100 and 101 have a head chip 102 in which a plurality of ink discharge ports are formed.
  • the paper feed roller 103 together with the auxiliary roller 104, rotates in the direction of the arrow while suppressing the recording medium P, thereby conveying the recording medium P in the + Y direction (sub-scanning direction).
  • the paper feed roller 105 feeds the recording medium P and plays the role of suppressing the recording medium P in the same manner as the rollers 103 and 104.
  • a recording head 100 and a recording head 101 are detachably mounted on the carriage 106 and move together with the recording heads.
  • the carriage 106 moves to a home position h at a position indicated by a dotted line in the drawing and stands by when recording is not being performed or when a recording head recovery process is performed.
  • the platen 107 plays a role of stably supporting the recording medium P at the recording position.
  • the carriage belt 108 is moved by a motor (not shown) to move the carriage 106 in the ⁇ X direction (main scanning direction).
  • FIG. 2A is a perspective view of the recording head 100
  • FIG. 2B is a plan view of the recording head 100 as viewed from the Z direction
  • FIG. 2C is an enlarged view around the ink ejection opening in FIG. 2B.
  • the contact pad 201 receives a recording signal from the recording apparatus main body and a driving voltage necessary for driving the recording head, and sends it to the head chip 102.
  • a diode sensor (hereinafter also referred to as a sensor) 202 existing in the head chip 102 detects the temperature of the recording head 100.
  • a diode sensor is used as the temperature detection means (temperature sensor) of the recording head, but a metal thin film sensor or the like may also be used.
  • the head chip 102 includes an ejection port array 203 in which ejection ports for ejecting black ink are arranged, an ejection port array 204 in which ejection ports for ejection of light cyan ink are arranged, and ejection ports for ejection of light magenta ink. An array of ejection outlets 205 is formed.
  • the recording head 101 has the same structure as the recording head 100 except that the ejected ink is different.
  • the sub-heater 206 for heating the ink is formed so as to largely surround the discharge port arrays 203, 204, and 205.
  • the sub-heater 206 has a resistance value of 100 ⁇ and generates heat when a driving voltage of 20 V is applied to heat the ink.
  • the ink temperature is adjusted by switching control of whether or not to apply a drive voltage to the sub-heater 206.
  • FIG. 2C is an enlarged view for explaining the discharge port array 204 for discharging black ink as a representative.
  • an ejection port 208 that ejects 5 pl of ink and an ejection port 210 that ejects 2 pl of ink are formed.
  • a heater (electrothermal conversion element) 209 having a resistance value of 500 ⁇ is disposed immediately below the discharge port 208 (+ Z direction side), and a heater (electrothermal conversion element) having a resistance value of 700 ⁇ is disposed directly below the discharge port 210 (+ Z direction side).
  • 211 is arranged.
  • Each of the heaters 209 and 211 generates heat when a drive voltage of 20 V is applied to foam the ink, and ejects ink from the corresponding ejection ports 208 and 210 using the foaming energy.
  • each of the ejection ports 208 and 211 has 600 formed, and the interval between the ejection ports is 1/600 inch so that the recording pixel density is 600 dpi.
  • the discharge frequency of the heaters 209 and 211 for stably discharging ink droplets is 24 kHz.
  • the black, light cyan, light magenta, cyan, magenta, and yellow inks discharged from the recording heads 100 and 101 all have the same discharge characteristics such as discharge amount / discharge speed with respect to temperature.
  • the optimum condition for recording is when the ejection speed is 15 m / s, and the ink temperature when satisfying the condition is 50 ° C.
  • the ink discharge amount and discharge speed are lower than the optimum values for recording and unsuitable for recording, the temperature of ink when ink can be reliably discharged is 30 ° C.
  • the ink ejection speed becomes slow, and the ink does not land on the recording medium, and there is a risk of deteriorating the recording quality.
  • the temperature of the ink is as low as about room temperature of about 25 ° C., there is a possibility that the ink cannot be ejected because the ink has a high viscosity.
  • the temperature of the ink is a high temperature of 80 ° C. or higher, the amount of ink discharged becomes too large to supply the ink in time, and as a result, there is a risk of causing ink ejection failure.
  • FIG. 3 is a block diagram of a control system in the ink jet recording apparatus of this example.
  • the control system of the inkjet recording apparatus is roughly divided into software processing means and hardware processing means for accessing the main bus line 305, respectively.
  • the software processing means includes an image input unit 303, a corresponding image signal processing unit 304, and a CPU 300 as a central control unit.
  • the hardware processing means includes an operation unit 308, a recovery system control circuit 309, a head temperature control circuit 314, a head drive control circuit 316, a carriage drive control circuit 306, and a paper feed control circuit 307.
  • the carriage drive control circuit 306 is a control circuit for moving the carriage 106 along the main scanning direction
  • the paper feed control circuit 307 is a control circuit for transporting the recording medium P in the sub scanning direction.
  • the CPU 300 is usually combined with the ROM 301 and the RAM 302, and performs recording by driving the recording head 100, the heater 209 of the recording head 101, and the heater 211 under appropriate recording conditions given to the input information.
  • a program for executing the print head recovery process is stored in advance, and according to the program, the recovery process conditions such as the preliminary ejection conditions are stored in the recovery system control circuit 309, the print heads 100, 101, and the like.
  • the recovery system motor 310 drives the recording head, a blade 311 for wiping and cleaning the formation surface of the ejection port in the recording head, a cap 312 for capping the recording head, and a suction pump 313 for generating a negative pressure introduced into the cap. To do.
  • the head temperature control circuit 314 determines the driving conditions of the sub-heaters 206 of the recording head 100 and the recording head 101 based on the output values of the thermistor 315 that detects the ambient temperature of the recording apparatus and the sensor 202 that detects the recording head temperature. decide. According to the driving conditions, the head drive control circuit 316 drives the sub-heater 206 to control the temperature rise of the recording heads 100 and 101.
  • the head drive control circuit 316 drives not only the sub-heater 206 but also the heaters 209 and 211 for ejecting ink of the recording heads 100 and 101 to eject ink for recording an image and preliminary ejection (for image recording). (Discharge of non-contributing ink) is controlled.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the temperature rise control of the recording head in this embodiment.
  • the temperature rise control in this example is control for raising the temperature of the recording head to a predetermined temperature range in order to appropriately eject (preliminary ejection) ink that does not contribute to image recording from the recording head.
  • step S1 the temperature detected by the sensor 202 in each of the recording heads 100 and 101 is acquired (step S1).
  • step S2 it is determined whether or not the detected temperatures of the respective sensors 202 of the recording heads 100 and 101 are equal to or higher than a predetermined reference temperature that is a target temperature for temperature increase. If the detected temperature of the sensor 202 is equal to or higher than the reference temperature, a reference temperature arrival flag is set so that it can be determined whether or not the recording head equipped with the sensor 202 has exceeded the reference temperature even once (step S3). This flag is set for each sensor 202, and according to the sensor 202 for which the flag is set, it can be determined whether any of the recording heads 100 or 101 has once exceeded the reference temperature. If the detected temperature of the sensor 202 is lower than the reference temperature, the process proceeds to step S4.
  • step S4 it is determined whether or not the reference temperature reaching flag is set for all the sensors 202. If the reference temperature arrival flag is not set for all the sensors 202, it is determined in step S5 whether or not the detected temperature is equal to or higher than the reference temperature for each sensor 202. If the temperature detected by the sensor 202 is not equal to or higher than the reference temperature, the temperature of the recording head provided with the sensor 202 is raised (step S6), and the process returns to the previous step S1. Any method can be used to raise the temperature of the recording head as long as the temperature of the recording head can be increased, such as heating of the sub-heater 206 for heating or heating by applying a short pulse to the heaters 209 and 210 to the extent that ink is not discharged. It may be a method.
  • step S7 When the detected temperature of the sensor 202 is equal to or higher than the reference temperature, the recording head provided with the sensor 202 is set in a standby state (step S7), and the process returns to the previous step S1. No control for temperature adjustment is performed on the recording head in standby.
  • the preliminary discharge is started after releasing the reference temperature arrival flags for all the sensors 202 in step S8. Therefore, when all the print heads mounted on the carriage have once become the reference temperature or higher, the temperature of any print head is lowered below the reference temperature during the standby in step S7. Even if it is, the preliminary discharge is started immediately.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of changes in the detected temperature of the sensor 202 in the present embodiment.
  • the sensor 202 provided in the recording head 100 is referred to as sensor 1
  • the sensor 202 provided in the recording head 101 is referred to as sensor 2.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates the detected temperatures of the sensors 1 and 2
  • t1 to t7 are the detection temperature determination timings in step S5 of FIG.
  • the detection temperatures of the sensors 1 and 2 are not higher than the reference temperature (below the reference temperature). For this reason, the reference temperature arrival flag is not set for the sensors 1 and 2 (steps S2 and S4), and the temperature of each of the recording heads 100 and 101 is increased (steps S5 and S6). Similarly, at the time points t2 and t3, both the recording heads 100 and 101 are heated.
  • the reference temperature arrival flag is set only for the sensor 1 (steps S2 and S3), and the recording head 100 enters a standby state (step S7). ). Since the detected temperature of the sensor 2 is lower than the reference temperature, the reference temperature arrival flag is not set for the sensor 2 (steps S2 and S4), and the print head 101 continues to be in a temperature rising state (steps S5 and S6). .
  • the temperature of the recording head 100 is lowered, and both the detection temperatures of the sensors 1 and 2 are lower than the reference temperature, so that both the recording heads 100 and 101 are heated (step S6).
  • the reference temperature reaching flag is already set for the sensor 1 at time t4.
  • Step S7 The recording head 101 continues to rise in temperature (step S6).
  • the detected temperature of the sensor 1 decreases, and only the detected temperature of the sensor 2 becomes equal to or higher than the reference temperature, so the reference temperature arrival flag is set for the sensor 2 (steps S2 and S3). Since the reference temperature arrival flag is already set for the sensor 1, the reference temperature arrival flag is set for both the sensors 1 and 2. Therefore, after canceling the reference temperature arrival flag set for the sensors 1 and 2 (step S8), ink discharge from the recording heads 100 and 101 is permitted and the recording heads 100 and 101 are reserved. Discharging can be started quickly.
  • the reference temperature arrival flag is set for each temperature sensor (sensor 202) provided in each of the plurality of recording heads. Then, when the reference temperature arrival flags are set for all the temperature sensors, preliminary ejection is executed for a plurality of recording heads equipped with those temperature sensors. Therefore, if all the printheads are at least once at the reference temperature and the reference temperature arrival flag is set for all temperature sensors, even if there is a printhead that falls below the reference temperature, The discharge operation can be started.
  • the temperature rise control is performed so that the temperature becomes the reference temperature regardless of whether the temperature is equal to or higher than the reference temperature even once, thereby maintaining the temperature as close as possible to the reference temperature. Can be controlled appropriately.
  • the temperature rise control for raising the temperature of the recording head before the preliminary ejection for properly positioning the ejection state of the recording head has been described.
  • the preliminary ejection is performed prior to the start of the recording operation, so that a high-quality image can be recorded.
  • the purpose of the temperature rise control is not limited to the purpose of raising the temperature of the recording head in order to pre-discharge ink before the recording operation.
  • the temperature increase control of this example can be performed when ink for various purposes is ejected, such as before ink is ejected to record an image. By performing the temperature increase control in this example before the image recording operation, the recording head can be heated appropriately and the recording operation can be started promptly.
  • FIG. 6 is a plan view of the recording head according to the present embodiment as viewed from the ⁇ Z direction.
  • the recording head of this example includes a diode sensor 61 that detects the temperature of the upper portion of the recording head, a diode sensor 62 that detects the temperature of the central portion of the recording head, and a diode sensor 63 that detects the temperature of the lower portion of the recording head. It has been.
  • the discharge port array 603 is divided into A group, B group, and C group corresponding to the upper part, the central part, and the lower part of the recording head, and with respect to the heaters located in those groups, A short pulse that does not eject ink is applied to generate heat.
  • the upper part of the recording head is heated by causing the heaters located in the A group to generate heat according to the temperature detected by the sensor 61.
  • the heater located in the B group is heated according to the temperature detected by the sensor 62 to raise the temperature of the central portion of the recording head, and the heater located in the C group according to the temperature detected by the sensor 63.
  • the lower part of the recording head is heated by generating heat.
  • the A group, the B group, and the C group do not need to be equally divided, and the upper, central, and lower portions of the recording head in which the A group, the B group, and the C group are located have temperature rise characteristics due to differences in heat dissipation characteristics and the like. Therefore, the ratio may be divided according to the temperature rise characteristics.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of changes in the detected temperatures of the sensors 61, 62, and 63 in the present embodiment. From t11 to t17 is the timing for determining the detected temperature in step S5 of FIG. 4 described above.
  • the reference temperature arrival flag is not set for these sensors (steps S2, S4), and the A group in the print head is set. To the temperature of all the parts of group C are increased (steps S5 and S6). Similarly, at time points t12 and t13, the temperature of each of the A group, the B group, and the C group is increased.
  • Step S7 Since the detected temperatures of the sensors 62 and 63 are not equal to or higher than the reference temperature, the reference temperature arrival flag is not set for these sensors 62 and 63 (steps S2 and S4), and the B group and C group portions of the recording head Continues to rise in temperature (steps S5 and S6).
  • the temperature of the A group portion of the recording head decreases, and the detected temperatures of the sensors 61, 62, and 63 are no longer equal to or higher than the reference temperature, so the A group, B group, and C group portions of the recording head. Both are heated (step S6). However, the reference temperature reaching flag is already set for the sensor 61 at time t14.
  • the detected temperature of the sensors 61 and 62 becomes equal to or higher than the reference temperature, so that the already set reference temperature arrival flag is set again for the sensor 61, and the reference temperature arrival flag is set for the sensor 62.
  • the A group and B group of the recording head are in a standby state (step S7), and the temperature increase state continues in the C group portion of the recording head (step S6).
  • the detected temperatures of the sensors 61 and 62 decrease, and only the detected temperature of the sensor 63 becomes equal to or higher than the reference temperature, so that a reference temperature arrival flag is set for the sensor 63 (steps S2 and S3). Since the reference temperature arrival flag is already set for the sensors 61 and 62, the reference temperature arrival flag is set for all of the sensors 61, 62, and 63. Accordingly, after canceling the reference temperature arrival flag set for the sensors 61, 62, and 63 (step S8), the preliminary ejection of ink from the A group, the B group, and the C group of the recording head is started. Can do.
  • temperature raising means is not limited to a method of generating heat by applying a short pulse to the heater as in this example, and heating with a heater provided around the temperature sensor, etc. Various schemes can be used.
  • the image recording method is specified only for the serial scanning method described above that records an image with movement of the recording head in the main scanning direction and conveyance of the recording medium in the sub-scanning direction intersecting the main scanning direction. Not. For example, a full line method may be used in which an image is recorded while a recording medium is continuously conveyed using a long recording head extending over the entire width of the recording area of the recording medium.
  • the plurality of temperature sensors and the plurality of temperature raising means are not limited to a one-to-one relationship, and may have a plurality of one-to-one relationship. In short, they need only be associated with each other. When a plurality of recording heads are used, a plurality of temperature sensors and temperature raising means may be provided for each recording head.

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Abstract

複数の記録ヘッドを有するインクジェト記録装置において、インクの吐出を速やか開始できるように制御することができるインクジェット記録装置および記録ヘッドの制御方法を提供する。第1の記録ヘッドと前記第2の記録ヘッドとの両方が基準温度以上となったことを少なくとも1回測定した場合には、第1第1の記録ヘッドおよび第2の記録ヘッドのいずれか一方で基準温度未満となっていたとしても、第1第1の記録ヘッドと第2の記録ヘッドとを用いた記録動作また予備吐出動作を開始するように制御する。

Description

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の制御方法
 本発明は、記録ヘッドからインクを吐出して画像を記録する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の制御方法に関するものである。
 画像信号に応じてノズルからインクを吐出することによって、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方式には、ノズルからインクを吐出するための吐出エネルギー発生素子として、電気熱変換素子(ヒータ)やピエゾ素子などを用いる方式がある。電気熱変換素子を用いたサーマルインクジェット方式の場合には、その電気熱変換素子に電気パルスを印可したときの発熱によりインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して、ノズルの先端の吐出口からインクを吐出させる。このようなサーマルインクジェット方式においては、環境温度、あるいは記録動作に伴う記録ヘッドの温度変化により、インクの粘性、および電気熱変換素子上にて発泡するインクの泡の大きさが変化する場合がある。このような場合には、インクの吐出量(体積)、ひいては画像の記録濃度が変化するおそれがある。
 このような画像の記録濃度の変化を防止するための方法としては、予め、記録ヘッドを昇温させてから記録を開始して、記録ヘッドの温度変化を抑える昇温制御方法がある。複数の記録ヘッドを備えるインクジェット記録装置において、このような昇温制御方法を適用する場合には、それらの記録ヘッドを基準温度まで昇温させることになる。しかし、それぞれの記録ヘッドの昇温特性や昇温前の温度が異なると、それぞれの記録ヘッドが基準温度への到達するタイミングが一致しないおそれがある。仮に、基準温度に先に到達した記録ヘッドが昇温を停止して、他の記録ヘッドの昇温を待った場合には、その待ちの間に、基準温度に先に到達した記録ヘッドの温度が基準温度以下まで低下するおそれがある。この場合には、基準温度以下となった記録ヘッドを再度昇温させなければならず、全ての記録ヘッドを迅速に基準温度以上として記録を開始することが難しくなる。
 特許文献1には、第1の基準温度と、第1の基準温度よりも高い第2の基準温度と、を設定して、第2の基準温度を目標に記録ヘッドを昇温させ、全ての記録ヘッドが第1の基準温度を越えたときに記録を開始するインクジェット記録装置が記載されている。第1の基準温度は、インクが正常に吐出される温度である。
日本国特許第3900849号明細書
 しかし、例えば、環境温度が非常に低いなど、想定よりも記録ヘッドの温度が冷めやすいイレギュラーな状況下においては、全ての記録ヘッドを迅速に第1の基準温度以上として、速やかに記録を開始することが難しい。このような状況下においては、第2の基準温度にまで先に昇温された記録ヘッドは、全ての記録ヘッドが第1の温度を越えるまでの間に、第1の基準温度よりも下がってしまうことがあるからである。また、このようなイレギュラーな状況を想定して、第2の基準温度を高く設定した場合には、インクが適正に発泡されず、インクが正常に吐出できなくなるおそれがある。
 本発明の目的は、複数の記録ヘッドを有しているインクジェット記録装置において、記録動作を速やか開始できるように制御することにある。
 本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出するための複数の記録素子を備える第1第1の記録ヘッドと、前記第1第1の記録ヘッドを加熱する第1第1の加熱手段と、前記第1第1の記録ヘッドの温度を測定する第1第1の温度測定手段と、インクを吐出するための複数の記録素子を備える第1第1の記録ヘッドと、前記第2の記録ヘッドを加熱する第2の加熱手段と、前記第2の記録ヘッドの温度を測定する第2の温度測定手段と、前記第1の記録ヘッドと前記第2の記録ヘッドとが基準温度となるように前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段とを制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第1の温度速測定手段と前記第2温度測定手段との両方が前記基準温度以上となったことを少なくとも1回測定した場合には、前記第1の温度測定手段および前記第2の温度測定手段のいずれか一方が前記基準温度未満となっていたとしても、前記第1の記録ヘッドと前記第2の記録ヘッドとを用いた記録動作また予備吐出動作を開始するように制御することを特徴とする。
 本発明によれば、複数の記録ヘッドを有するインクジェット記録装置において、記録動作を速やかに開始できるように制御することができる。
本発明の第1の実施形態におけるインクジェット記録装置の要部の斜視図である。 図1における記録ヘッドの斜視図である。 図2Aの記録ヘッドをZ方向から視た平面図である。 図2Bの記録ヘッドにおける吐出口周辺の拡大図である。 図1のインクジェット記録装置における制御系のブロック構成図である。 図1のインクジェット記録装置における昇温制御を説明するためのフローチャートである。 本発明の第1の実施形態における温度センサの検出温度の変化の説明図である。 本発明の第2の実施形態における記録ヘッドの図2Cと同様の拡大図である。 本発明の第2の実施形態における温度センサの検出温度の変化の説明図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
 まず、本実施形態を適用可能なインクジェット記録装置および記録ヘッドの構成例を図1から図3に基づいて説明する。
 図1は、インクジェット記録装置の要部の斜視図であり、本例の記録ヘッド100(第1の記録ヘッド)および記録ヘッド101(第2の記録ヘッド)は、インクタンクと一体のインクジェットカートリッジを構成する。しかし、これらの記録ヘッドは、本例のようなインクタンク一体型の構成に限定されず、インクタンクと別体に構成されるものであってもよい。記録ヘッド100と一体のインクタンクには、ブラック、淡シアン、淡マゼンタの3色のカラーインクが分けて収容されており、記録ヘッド101と一体のインクタンクには、シアン、マゼンタ、イエローの3色のカラーインクが分けて収容されている。記録ヘッド100および記録ヘッド101は、それらと一体のインクタンクに収納するインクの色が異なるだけであり、記録ヘッド構成は全く同じである。記録ヘッド100および101は、インク吐出口が複数列形成されたヘッドチップ102を有する。紙送りローラ103は、補助ローラ104と共に、記録媒体Pを抑えながら図中の矢印方向に回転することにより、記録媒体Pを+Y方向(副走査方向)に搬送する。給紙ローラ105は、記録媒体Pの給紙を行うと共に、ローラ103および104と同様に、記録媒体Pを抑える役割も果たす。キャリッジ106には、記録ヘッド100および記録ヘッド101が着脱可能に搭載され、それらの記録ヘッドと共に移動する。キャリッジ106は、記録を行っていないとき、あるいは記録ヘッドの回復処理などを行うときには、図中の点線で示した位置のホームポジションhに移動して待機する。プラテン107は、記録位置において記録媒体Pを安定的に支える役割を果たす。キャリッジベルト108は、不図示のモータによって移動させることにより、キャリッジ106を±X方向(主走査方向)に移動させる。
 記録ヘッド100および記録ヘッド101は同じ構造であるため、以下においては、記録ヘッド100を代表して説明する。図2Aは記録ヘッド100の斜視図、図2Bは、記録ヘッド100をZ方向から見た平面図、図2Cは、図2Bにおけるインク吐出口周りの拡大図である。
 図2Aにおいて、コンタクトパッド201は、記録装置本体からの記録信号および記録ヘッドの駆動に必要な駆動電圧を受けて、ヘッドチップ102に送る。図2Bにおいて、ヘッドチップ102に存在するダイオードセンサ(以下、センサともいう)202は、記録ヘッド100の温度を検出する。本例の場合は、記録ヘッドの温度検出手段(温度センサ)としてダイオードセンサを用いるが、その他、金属薄膜センサ等であってもよい。ヘッドチップ102には、ブラックインク吐出用の吐出口が配列された吐出口列203と、淡シアンインク吐出用の吐出口が配列された吐出口列204と、淡マゼンタインク吐出用の吐出口が配列された吐出口列205と、が形成されている。記録ヘッド101は、吐出するインクが異なる以外は、記録ヘッド100と同じ構造である。
 インク加熱用のサブヒータ206は、吐出口列203、204および205を大きく囲むように形成されている。サブヒータ206は、抵抗値が100Ωであり、20Vの駆動電圧が印加されることにより発熱してインクを加熱する。このサブヒータ206に駆動電圧を印加するか否かの切り換え制御によって、インクの温度を調整する。
 図2Cは、ブラックインク吐出用の吐出口列204を代表として説明するための拡大図である。ブラックインクが供給されるインク液室207の両側には、5plのインクを吐出する吐出口208と、2plのインクを吐出する吐出口210と、が形成されている。吐出口208の直下(+Z方向側)には抵抗値500Ωのヒータ(電気熱変換素子)209が配置され、吐出口210の直下(+Z方向側)には抵抗値700Ωのヒータ(電気熱変換素子)211が配置されている。ヒータ209および211は、いずれも20Vの駆動電圧が印加されることにより発熱してインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して、対応する吐出口208および210からインクを吐出する。
 本例の場合、吐出口208および211のそれぞれは、形成数が600であり、吐出口の間隔は、記録画素密度が600dpiとなるように1/600インチである。また、インク滴を安定して吐出するためのヒータ209および211の吐出周波数は、24kHzとなっている。記録ヘッド100および101を搭載したキャリッジ106の主走査方向の移動速度は、インク滴を主走査方向において1200dpiの間隔で記録媒体Pに着弾させる場合、20インチ/秒(=24000(ドット/秒)÷1200(ドット/インチ))となる。本例の場合、記録ヘッド100および101から吐出されるブラック、淡シアン、淡マゼンタ、シアン、マゼンタ、イエローのインクは、温度に対する吐出量/吐出速度等の吐出特性は全て同じである。5plおよび2plのインク滴は、いずれも吐出速度15m/sのときが記録に最適な条件となり、それを満足させるときのインクの温度は50℃である。インクの吐出量および吐出速度が記録に最適な値よりも低くなって記録には不向きになるものの、インクを確実に吐出できるときのインクの温度は、30℃である。インクの温度が30℃よりも低いときは、インクの吐出速度が遅くなって記録媒体に着弾せずに、記録品位の悪化を招くおそれがある。インクの温度が約25℃の室温程度の低い温度のときには、インクが高粘度であるために吐出できなくなるおそれもある。一方、インクの温度が80℃以上の高温のときには、インクの吐出量が多くなり過ぎてインクの供給が間に合わなくなり、結果的に、インクの吐出不良を引き起こすおそれがある。
 図3は、本例のインクジェット記録装置における制御系のブロック構成図である。
 インクジェット記録装置の制御系は、メインバスライン305に対して夫々アクセスするソフト系処理手段とハード系処理手段とに大別される。ソフト系処理手段として、画像入力部303、それに対応する画像信号処理部304、および中央制御部としてのCPU300が含まれる。ハード系処理手段としては、操作部308、回復系制御回路309、ヘッド温度制御回路314、ヘッド駆動制御回路316、キャリッジ駆動制御回路306、および紙送り制御回路307が含まれる。キャリッジ駆動制御回路306は、キャリッジ106を主走査方向に沿って移動させるための制御回路であり、紙送り制御回路307は、記録媒体Pを副走査方向に搬送するための制御回路である。
 CPU300は、通常、ROM301およびRAM302と組み合わされており、入力情報に対して与えた適正な記録条件下において、記録ヘッド100と記録ヘッド101のヒータ209とヒータ211を駆動して記録を行う。RAM302内には、予め、記録ヘッドの回復処理を実行するプログラムが格納されており、そのプログラムにしたがって、予備吐出の条件等の回復処理条件が回復系制御回路309および記録ヘッド100,101等に与えられる。回復系モータ310は、記録ヘッド、記録ヘッドにおける吐出口の形成面をワイピングしてクリーニングするブレード311、記録ヘッドをキャッピングするキャップ312、およびキャップ内に導入する負圧を発生する吸引ポンプ313を駆動する。
 ヘッド温度制御回路314は、記録装置の周囲温度を検出するサーミスタ315、および記録ヘッド温度を検出するセンサ202の出力値に基づいて、記録ヘッド100および記録ヘッド101のそれぞれのサブヒータ206の駆動条件を決定する。その駆動条件にしたがって、ヘッド駆動制御回路316がサブヒータ206を駆動して、記録ヘッド100および101を昇温制御する。ヘッド駆動制御回路316は、サブヒータ206だけでなく、記録ヘッド100および101のインク吐出用のヒータ209、211も駆動して、画像を記録するためのインクの吐出、および予備吐出(画像の記録に寄与しないインクの吐出)を制御する。 
 図4は、本実施形態における記録ヘッドの昇温制御を説明するためのフローチャートである。本例の昇温制御は、記録ヘッドから画像の記録に寄与しないインクを適確に吐出(予備吐出)するために、記録ヘッドの温度を所定の温度範囲に昇温させるための制御である。
 予備吐出の実行命令が入ると、まず、ステップS1において、記録ヘッド100および101のそれぞれにおけるセンサ202の検出温度を取得する(ステップS1)。次のステップS2では、記録ヘッド100および101のそれぞれのセンサ202の検出温度が昇温の目標温度である所定の基準温度以上であるか否かを判定する。センサ202の検出温度が基準温度以上の場合には、それが備わる記録ヘッドが一度でも基準温度以上となったか否かが判別できるように、基準温度到達フラグをセットする(ステップS3)。このフラグはセンサ202毎に対してセットされ、フラグがセットされたセンサ202に応じて、記録ヘッド100または101のいずれかが一度でも基準温度以上となったか否かが分かる。センサ202の検出温度が基準温度未満の場合には、ステップS4に進む。
 ステップS4では、全てのセンサ202に対して、基準温度到達フラグがセットされたか否かを判定する。全てのセンサ202に対して基準温度到達フラグがセットされていない場合には、ステップS5において、センサ202毎に、検出温度が基準温度以上か否かを判定する。そして、センサ202の検出温度が基準温度以上でないときは、そのセンサ202が備わる記録ヘッドを昇温させてから(ステップS6)、先のステップS1に戻る。記録ヘッドを昇温させる方法は、加熱用のサブヒータ206の発熱、またはインクを吐出させない程度にヒータ209,210に短パルスを印加して発熱させる等、記録ヘッドを昇温させることができればいずれの方法であってもよい。センサ202の検出温度が基準温度以上のときは、そのセンサ202が備わる記録ヘッドを待機状態にしてから(ステップS7)、先のステップS1に戻る。その待機中の記録ヘッドに対しては、温度調整のための制御は何もしない。
 全てのセンサ202に対して基準温度到達フラグがセットされた場合には、ステップS8において、全てのセンサ202に対しての基準温度到達フラグを解除してから、予備吐出を開始する。したがって、キャリッジに搭載されている全ての記録ヘッドが一度でも基準温度以上となった場合には、ステップS7の待機の間に、いずれかの記録ヘッドの温度が低下して基準温度未満となっていたとしても速やかに予備吐出が開始される。
 図5は、本実施形態におけるセンサ202の検出温度の変化の説明図である。説明の便宜上、記録ヘッド100に備わるセンサ202をセンサ1とし、記録ヘッド101に備わるセンサ202をセンサ2とする。図5において、横軸は時間、縦軸はセンサ1,2の検出温度を示しており、t1からt7は、図4のステップS5における検出温度の判定のタイミングである。
 時点t1において、センサ1,2の検出温度はいずれも基準温度以上ではない(基準温度未満である)。そのため、それらのセンサ1,2に対しては基準温度到達フラグがセットされず(ステップS2,S4)、それらの記録ヘッド100,101はいずれも昇温される(ステップS5,S6)。同様に、時点t2,t3においても、記録ヘッド100,101はいずれも昇温される。
 時点t4では、センサ1の検出温度のみが基準温度以上となるため、そのセンサ1に対してのみ基準温度到達フラグがセットされ(ステップS2,S3)、記録ヘッド100は待機状態となる(ステップS7)。センサ2の検出温度は基準温度未満であるため、そのセンサ2に対しては基準温度到達フラグがセットされず(ステップS2,S4)、記録ヘッド101は昇温状態が続く(ステップS5,S6)。
 時点t5では、記録ヘッド100の温度が下がって、センサ1,2の検出温度がいずれも基準温度未満であるため、記録ヘッド100,101は共に昇温される(ステップS6)。しかし、センサ1に対しては、時点t4において既に基準温度到達フラグがセットされている。
 時点t6では、時点t4と同様に、センサ1の検出温度のみが基準温度以上となるため、センサ1に対して既にセットされている基準温度到達フラグが再度セットされて、記録ヘッド101が待機状態となる(ステップS7)。記録ヘッド101は昇温状態が続く(ステップS6)。
 時点t7では、センサ1の検出温度が下がり、センサ2の検出温度のみが基準温度以上となるため、そのセンサ2に対して基準温度到達フラグがセットされる(ステップS2,S3)。センサ1に対しては、既に基準温度到達フラグがセットされているため、センサ1,2のいずれに対しても基準温度到達フラグがセットされたことになる。したがって、センサ1,2に対してセットされた基準温度到達フラグを解除してから(ステップS8)、記録ヘッド100,101からのインクの吐出を許容して、記録ヘッド100,101に対して予備吐出を速やかに開始することができる。
 このように、複数の記録ヘッドのそれぞれに備わる温度センサ(センサ202)毎に対して、一度でも検出温度が基準温度以上となったときには、基準温度到達フラグをセットする。そして、全ての温度センサに対して基準温度到達フラグがセットされたときに、それらの温度センサが備わる複数の記録ヘッドに対して、予備吐出を実行する。したがって、全ての記録ヘッドが少なくとも一度は基準温度以上となって、全ての温度センサに対して基準温度到達フラグがセットされた場合には、基準温度未満に低下した記録ヘッドがあったとしても予備吐出動作を開始することができる。なお、基準温度未満の記録ヘッドに対しては、一度でも基準温度以上となった否かに拘わらず基準温度となるように昇温制御を行うことにより、基準温度にできるだけ近い温度に維持するように適正に制御することができる。
 本例においては、記録ヘッドの吐出状態を良好に位置するための予備吐出の前に、記録ヘッドを昇温させる昇温制御について説明した。その予備吐出は、記録動作の開始に先立って行なうことにより、高品位の画像を記録することができる。また、昇温制御の目的は、記録動作の前にインクを予備吐出するために記録ヘッドを昇温させる目的のみに限定されない。例えば、画像を記録するためにインクを吐出する前など、種々の目的のためのインクを吐出するときに、本例の昇温制御を実施することができる。本例の昇温制御を画像の記録動作前に実施することにより、記録ヘッドを適確に昇温させて、速やかに記録動作を開始することができる。
 また、本例においては、2つの記録ヘッドの例を用いて説明を行ったが、3つ以上の記録ヘッドの場合にも同様に制御することができる。
(第2の実施形態)
 本実施形態においては、1つの記録ヘッドに温度センサを3つ備えて、記録ヘッドの回復処理を目的とする予備吐出を行う前に、記録ヘッドを昇温制御する。上述した実施形態と同様の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
 図6は、本実施形態における記録ヘッドを-Z方向から見たときの平面図である。本例の記録ヘッドには、記録ヘッドの上部の温度を検知するダイオードセンサ61、記録ヘッドの中央部の温度を検知するダイオードセンサ62、および記録ヘッドの下部の温度を検知するダイオードセンサ63が備えられている。昇温制御の際には、吐出口列603は、記録ヘッドの上部、中央部、および下部に対応するA群、B群、およびC群に分け、それらの群に位置するヒータに対して、インクを吐出をしない程度の短パルスを印加して発熱させる。すなわち、センサ61の検出温度に応じてA群に位置するヒータを発熱させることにより、記録ヘッドの上部を昇温させる。同様に、センサ62の検出温度に応じてB群に位置するヒータを発熱させることにより、記録ヘッドの中央部を昇温させ、また、センサ63の検出温度に応じてC群に位置するヒータを発熱させることにより、記録ヘッドの下部を昇温させる。A群、B群、およびC群は均等に分ける必要はなく、A群、B群、およびC群が位置する記録ヘッドの上部、中央部、および下部は、放熱特性などの違によって昇温特性が異なるため、その昇温特性に応じた割合で分けてもよい。
 図7は、本実施形態におけるセンサ61,62,63の検出温度の変化の説明図である。t11からt17は、前述した図4のステップS5における検出温度の判定のタイミングである。
 時点t11では、全てのセンサ61,62,63の検出温度が基準温度以上ではないため、それらのセンサに対しては基準温度到達フラグがセットされず(ステップS2,S4)、記録ヘッドにおけるA群からC群の部分は全て昇温される(ステップS5,S6)。同様に、時点t12,t13においても、A群、B群、およびC群の部分はいずれも昇温される。
 時点t14では、センサ61の検出温度のみが基準温度以上となるため、そのセンサ61に対してのみ基準温度到達フラグがセットされ(ステップS2,S3)、記録ヘッドのA群の部分は待機状態となる(ステップS7)。センサ62,63の検出温度は基準温度以上ではないため、それらのセンサ62,63に対しては基準温度到達フラグがセットされず(ステップS2,S4)、記録ヘッドのB群およびC群の部分は昇温状態が続く(ステップS5,S6)。
 時点t15では、記録ヘッドのA群の部分の温度が下がって、センサ61,62,63の検出温度がいずれも基準温度以上ではなくなるため、記録ヘッドのA群、B群、およびC群の部分は共に昇温される(ステップS6)。しかし、センサ61に対しては、時点t14において既に基準温度到達フラグがセットされている。
 時点t16では、センサ61,62の検出温度が基準温度以上となるため、センサ61に対しては既にセットされている基準温度到達フラグが再度セットされ、センサ62に対しては基準温度到達フラグが初めてセットされる。したがって、記録ヘッドのA群およびB群は待機状態となり(ステップS7)、記録ヘッドのC群の部分は昇温状態が続く(ステップS6)。
 時点t17では、センサ61,62の検出温度が下がり、センサ63の検出温度のみが基準温度以上となるため、そのセンサ63に対して基準温度到達フラグがセットされる(ステップS2,S3)。センサ61,62に対しては、既に基準温度到達フラグがセットされているため、センサ61,62,63のいずれに対しても基準温度到達フラグがセットされたことになる。したがって、センサ61,62,63に対してセットされた基準温度到達フラグを解除してから(ステップS8)、記録ヘッドのA群、B群、およびC群からのインクの予備吐出を開始することができる。
 このように、1つの記録ヘッドに複数の温度センサ(センサ61,62,63)を備えた場合においても、記録ヘッドの温度を適確に制御して、予備吐出や記録動作を迅速に開始することができる。記録ヘッドを昇温させる手段(昇温手段)としては、本例のようにヒータに短パルスを印加して発熱させる方法のみに限定されず、温度センサの周りに備えたヒータによって加熱する等、種々の方式を用いることができる。
(他の実施形態)
 記録ヘッドにおける吐出エネルギー発生素子としては、前述したような電気熱変換素子(ヒータ)の他、ピエゾ素子などの種々の素子を用いることができる。また、画像の記録方式は、記録ヘッドの主走査方向の移動と、その主走査方向と交差する副走査方向における記録媒体の搬送と、を伴って画像を記録する上述したシリアルスキャン方式のみに特定されない。例えば、記録媒体の記録領域の全幅に渡って延在する長尺な記録ヘッドを用いて、記録媒体を連続的に搬送しつつ画像を記録するフルライン方式などであってもよい。 
 複数の温度センサと複数の昇温手段は、1対1の関係のみに特定されず、複数対1の関係であってもよい。要は、それらが互いに対応付けられていればよい。また記録ヘッドを複数用いる場合には、それら記録ヘッド毎に、温度センサと昇温手段のそれぞれを複数備えてもよい。
 本出願は、2011年11月30日に出願された日本国特許出願第2011-262072号に基づいて優先権を主張し、前記日本国特許出願は、この参照によって本明細書に含まれる。
 100,101 記録ヘッド
 202 ダイオードセンサ
 203,204,205 吐出口列
 206 サブヒータ
 209,210 電気熱変換素子(ヒータ)
 208,211 吐出口
 P 記録媒体

Claims (7)

  1.  インクを吐出するための複数の記録素子を備える第1第1の記録ヘッドと、
     前記第1第1の記録ヘッドを加熱する第1第1の加熱手段と、
     前記第1第1の記録ヘッドの温度を測定する第1第1の温度測定手段と、
     インクを吐出するための複数の記録素子を備える第1第1の記録ヘッドと、
     前記第2の記録ヘッドを加熱する第2の加熱手段と、
     前記第2の記録ヘッドの温度を測定する第2の温度測定手段と、
     前記第1の記録ヘッドと前記第2の記録ヘッドとが基準温度となるように前記第1の加熱手段と前記第2の加熱手段とを制御する制御手段と、
     を有し、
     前記制御手段は、前記第1の温度速測定手段と前記第2温度測定手段との両方が前記基準温度以上となったことを少なくとも1回測定した場合には、前記第1の温度測定手段および前記第2の温度測定手段のいずれか一方が前記基準温度未満となっていたとしても、前記第1の記録ヘッドと前記第2の記録ヘッドとを用いた記録動作また予備吐出動作を開始するように制御す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の加熱手段は、前記第1の記録ヘッドの前記複数の記録素子を取り囲むように設けられた抵抗体であり、
     前記第2の加熱手段は、前記第2の記録ヘッドの前記複数の記録素子を取り囲むように設けられた抵抗体であ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.  インクを吐出するための複数の電気熱変換素子を備える第1の記録ヘッドと、
     前記第1の記録ヘッドの温度を測定する第1の温度測定手段と、
     インクを吐出するための複数の電気熱変換素子を備える第1の記録ヘッドと、
     前記第2の記録ヘッドの温度を測定する第2の温度測定手段と、
     前記第1の記録ヘッドと前記第2の記録ヘッドとが基準温度となるように、前記第1の記録ヘッドの複数の電気熱変換素子と、前記第2の記録ヘッドの複数の電気熱変換素子とを制御する制御手段と、
     を有し、
     前記制御手段は、前記第1の温度速測定手段と前記第2温度測定手段との両方が前記基準温度以上となったことを少なくとも1回測定した場合には、前記第1の温度測定手段または前記第2の温度測定手段のいずれかが前記基準温度未満となっていたとしても、前記第1の記録ヘッドと前記第2の記録ヘッドとを用いた記録動作また予備吐出動作を開始するように制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
  4.  前記第1の記録ヘッドと前記第2の記録ヘッドとを搭載し、記録媒体に対して往復走査する走査手段をさらに有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  5.  前記第1の温度測定手段および前記第2の温度測定手段とは、ダイオードセンサであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  6.  前記第1の温度制御手段および前記第2の温度制御手段とは、それぞれ複数の温度センサからなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  7.  インクを吐出するための複数の記録素子を備える第1の記録ヘッドと、インクを吐出するための複数の記録素子を備える第1の記録ヘッドと、を有するインクジェット記録装置の制御方法であって、
     前記第1の記録ヘッドと前記第2の記録ヘッドとを基準温度となるように加熱制御する工程と、
     前記第1の記録ヘッドと前記第2の記録ヘッドとの両方が基準温度以上となったことを少なくとも1回測定した場合には、前記第1の記録ヘッドおよび前記第2の記録ヘッドのいずれか一方が前記基準温度未満となっていたとしても、前記第1の記録ヘッドと前記第2の記録ヘッドとを用いた記録動作また予備吐出動作を開始するように制御する工程と、
     を有す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。
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