JP2006224381A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 供給能力の少ない電源を用いて、効率よく記録を行うことのできる記録方法及びその装置を提供する。
【解決手段】 吐出ヒータの他に、ヘッド保温用のサブヒータを有する記録ヘッドと、記録ヘッドの温度を検出する手段と、検出したヘッドの温度と設定値を比較する手段と、所定の温度に保つべく制御する保温手段と、記録領域を所定単位に分割することによって得られる各分割領域に対応する印字データをカウントするカウント手段と、前記カウント手段でカウントされた各分割領域毎のカウント値と所定値とを比較する手段と、前記比較結果が所定の値を越えた際に記録動作を制限する手段を有し、前記比較結果によって前記保温手段の駆動を行うか行わないかを決定する手段により構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録ヘッドから被記録材に対しインクを吐出させて記録を行うインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関わり、特に吐出用のエネルギーを発生するための電気熱変換素子以外に、複数の発熱素子を記録ヘッドを具えたインクジェット記録装置に関する。

従来、各種の被記録媒体に対して記録を行うインクジェット記録装置は、高密度かつ高速な記録動作が可能であることから、各種装置の出力媒体としてのプリンタ、あるいはポータブルプリンタ等として応用され、かつ商品化されている。

一般にインクジェット記録装置は、記録手段（記録ヘッド）およびインクタンクを搭載するキャリッジと、被記録媒体を搬送する搬送手段とこれらを制御するための制御手段とを具備する。そして、複数の吐出口からインク滴を吐出させる記録ヘッドを記録紙の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）にシリアルスキャンさせるとともに、一方で非記録時に被記録媒体を記録幅に等しい量で間欠搬送するものである。

この記録方法は、記録信号に応じてインクを記録用紙上に吐出させて記録を行うものであり、ランニングコストが安く、静かな記録方式として広く用いられている。また近年では、複数色のインクを用い、カラー記録装置に応用した製品も数多く実用化されている。

ところで、かかる記録方式においては、インク吐出部におけるインクの粘度によって、吐出されるインク量に変化が生じる。すなわち、インクは温度が低温になるにつれて粘度が増し、インク吐出部を構成している周りの部材とインクとの接触部での流体抵抗が増大することで発泡により生ずる運動エネルギーを著しく低下させることになる。そして、所定のインク吐出量を下回ると、記録画像は濃度の低下や十分なドットの面積を得ることができなくなり、記録画像の品位を損なう。

そこで記録ヘッドに吐出用発熱体（以下、吐出ヒータ）の他に周りに補助加熱用発熱体（以下、サブヒータ）を設けることで、インクの温度を上昇させて上記問題を解決している。（例えば特許文献１参照）。

また、近年のＰＣの高速化によりカラー画像を容易に扱うことが可能となり、画像記録においても、大容量のデータを処理することが望まれている。

シリアルインクジェットプリンタにおける記録動作の高速化はインク吐出周波数の高速化や記録ノズル数の増加によって実現可能である。また記録画像の高精細化は記録ノズルを高密度に配置することによって可能となるため、記録ヘッドが長尺化する傾向にある。

こうした、記録ヘッドの長尺化に伴う問題点として、電源容量の増大、形状の大型化、コストアップなどの問題が生じる。

これらを解決する方法として、印字されるデータの数をカウントし、カウント値に基づいて、記録内容を複数に分割して印字する等の方法（以下、パワーモニタ制御）がある（特許文献２参照）。
特開平０９−３９２５３ 特登録０３３７６１１８

しかしながら、記録ヘッドが長尺化してくると、サブヒータによる記録ヘッドの保温時間が長くなり、保温目標温度に到達するまで印字をしないようにすると、なかなか印字を開始できないことがある。これを回避するため、保温目標温度より低い印字許可温度を設定し、なるべく早く印字を開始できるようにしている。そのため印字中にも保温制御が行われる可能性が高くなり、分割印字をするか否かを判定するパワーモニタのしきい値は、純粋な電源容量からサブヒータ加熱分の電力を差し引いた値で考えられていた。

本発明は、上記従来例に鑑みてなされたもので、電源容量を効率よく使用するための記録方法とその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、本発明のインクジェット記録装置は以下の構成を備える。

すなわち、複数の記録素子を配列した記録ヘッドを記録紙の搬送方向と異なる方向に順次走査することにより画像記録をおこなう記録装置であって、吐出ヒータの他に、ヘッド保温用のサブヒータを有する記録ヘッドと、記録ヘッドの温度を検出する手段と、検出したヘッドの温度と設定値を比較する手段と、所定の温度に保つべく制御する保温手段と、記録領域を所定単位に分割することによって得られる各分割領域に対応する印字データをカウントするカウント手段と、前記カウント手段でカウントされた各分割領域毎のカウント値と所定値とを比較する手段と、前記比較結果が所定の値を越えた際に記録動作を制限する手段を有し、前記比較結果によって前記保温手段の駆動を行うか行わないかを決定する手段により構成される。

以上説明したように、本発明によれば、サブヒータの加熱を記録内容によって制御することが可能となり、ヘッドの長尺化が進んでも、電源容量の増大を抑制したインクジェット記録装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の記録装置に係わる実施形態を説明する。

（１）カラー記録装置の説明
図７は、本発明を適応可能なカラーインクジェット記録装置の一実施例の構成を示す概略斜視図である。この図において、２０２はインクカートリッジである。これらは、４色のカラーインク（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）がそれぞれ入れられたインクタンクと、記録ヘッド（２０１）から構成されている。１０３は紙送りローラで、１０４の補助ローラとともに印字紙（１０７）を抑えながら図中の矢印方向に回転し、印字紙（１０７）の給紙を行うとともに、１０３、１０４同様に印字紙（１０７）を抑える役割も果たしている。１０６はキャリッジであり、４つのインクカートリッジを支持し、搭載するインクカートリッジ（２０２）および記録ヘッド（２０１）を印字とともに移動させる。このキャリッジ（１０６）は、記録装置が印字を行っていないとき、あるいは記録ヘッドの回復動作を行うときには図の点線で示したホームポジション位置に待機するように制御される。

印字開始前、図の位置（ホームポジション）に位置するキャリッジ（１０６）は、印字開始命令がくると、ｘ方向に移動しながら記録ヘッド（２０１）に設けられた記録素子を駆動して紙面上に記録ヘッドの記録幅に対応した領域の印字を行う。キャリッジの走査方向に沿って、紙面端部まで印字が終了すると、キャリッジは元のホームポジションに戻り、再びｘ方向への記録を行う。前回の記録走査が終了してから、続く記録走査が始まる前に紙送りローラ（１０３）が図に示した矢印方向へ回転して必要な幅だけｙ方向への紙送りが行われる。このように印字のための主走査と紙送りとを繰り返すことにより一紙面上への印字が完成する。記録ヘッドからインクを吐出する記録動作は、記録制御手段（不図示）からの制御に基づいて行われる。

また、記録速度を高めるため、一方向への主走査時のみ記録を行うのではなく、ｘ方向への主走査の記録が終わりキャリッジをホームポジション側へ戻す際の復路においても記録を行う構成であってもよい。

また、以上説明した例ではインクタンクと記録ヘッドとが分離可能にキャリッジ（１０６）に保持しているものである。記録用のインクを収容するインクタンク（２０２）と記録紙（１０７）に向けてインクを吐出する記録ヘッド（２０１）とが一体になったインクジェットカートリッジであってもよい。さらに、一つの記録ヘッドから複数色のインクを吐出可能な複数色一体型記録ヘッドを用いてもよい。

また、前述の回復動作を行う位置には、ヘッドの前面（吐出口面）をキャップするキャッピング手段（不図示）や、キャッピング手段によるキャップ状態で記録ヘッド内の増粘インクや気泡を除去する等のヘッド回復動作を行う回復ユニット（不図示）が設けられている。また、キャッピング手段の側方には、クリーニングブレード（不図示）等が設けられ記録ヘッド（２０１）に向けて突出可能に支持され、記録ヘッドの前面との当接が可能となっている。これにより、回復動作後に、クリーニングブレードを記録ヘッドの移動経路中に突出させ、記録ヘッドの移動にともなって記録ヘッド前面の不要なインク滴や汚れ等の払拭が行われる。

（２）記録ヘッドの説明
次に、上述した記録ヘッド（２０１）について図８を参照して説明する。図８は、図７に示した記録ヘッド（２０１）の要部斜視図である。記録ヘッド（２０１）は、図８に示すようにそれぞれが所定のピッチで複数の吐出口（３００）が形成されており、共通液室（３０１）と各吐出口（３００）とを連結する各液路（３０２）の壁面に沿ってインク吐出用のエネルギーを発生するための記録素子（３０３）が配設されている。記録素子（３０３）とその回路はシリコン上に半導体製造技術を利用して作られている。また、温度センサ（不図示）、サブヒータ（不図示）も同一シリコン上に半導体製造プロセスと同様のプロセスで一括形成される。これらの電気配線が作られたシリコンプレート（３０８）を放熱用のアルミベースプレート（３０７）に接着している。また、シリコンプレート上の回路接続部（３１１）とプリント板（３０９）とは超極細ワイヤー（３１０）により接続され記録装置本体からの信号は信号回路（３１２）を通して受け取られる。液路（３０２）および共通液室（３０１）は射出成形により作られたプラスチックカバー（３０６）で形成されている。共通液室（３０１）は、前述したインクタンク（図１２参照）とジョイントパイプ（３０４）とインクフィルター（３０５）を介して連結しており、共通液室（３０１）にはインクタンクからインクが供給される構成となっている。インクタンクから共通液室（３０１）に供給されて一時的に貯えられたインクは、毛管現象により液路（３０２）に侵入し、吐出口（３００）でメニスカスを形成して液路（３０２）を満たした状態を保つ。このとき、電極（不図示）を介して記録素子（３０３）が通電されて発熱すると、記録素子（３０３）上のインクが急激に加熱されて液路（３０２）内に気泡が発生し、この気泡の膨張により吐出口（３００）からインク滴（３１３）が吐出される。

（３）制御構成の説明
次に、装置構成の各部の記録制御を実行するための制御構成について、図９に示すブロック図を参照して説明する。制御回路を示す同図において、４００は記録信号を入力するインターフェ−ス、４０１はＭＰＵ、４０２はＭＰＵ４０１が実行する制御プログラムを格納するプログラムＲＯＭ、４０３は各種データ（上記記録信号やヘッドに供給される記録データ等）を保存しておくダイナミック型のＲＡＭ（ＤＲＡＭ）であり、印字ドット数や、インク記録ヘッドの交換回数等も記憶できる。４０４は記録ヘッドに対する記録データの供給制御を行うゲートアレイであり、インターフェース（４００）、ＭＰＵ（４０１）、ＤＲＡＭ（４０３）間のデータの転送制御も行う。４０５は記録ヘッドを搬送するためのキャリアモータ（ＣＲモータ）、４０６は記録用紙搬送のための搬送モータ（ＬＦモータ）である。４０７、４０８は各々搬送モータ（４０５）、キャリアモータ（４０６）を駆動するモータドライバである。４０９は記録ヘッド（４１０）を駆動するヘッドドライバーである。

（４）ゲートアレイの説明
次に、制御構成の中の記録データ生成と制御に関わるゲートアレイについて図１０に示すブロック図を参照して主に記録データ生成について説明する。

ゲートアレイ内部に取り込んだデータを受信するブロック（５０１）が受信したデータから、データ解析・解凍ブロック（５０２）において記録データを抽出し、バッファ１（５０３）にラスターデータとして格納する。このラスターデータは色別に格納されており、この後のブロックの処理では、Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの色別に時系列に処理される。バッファ１（５０３）に格納されたデータは、ラスター−カラム変換ブロック（５０４）において所定のデータ単位毎にカラム変換されバッファ２（５０５）にカラムデータとして格納される。このとき、変換したデータ単位領域内のドットをカウントしその値（５１１）をバッファ３（５０６）に格納する。タイミング生成ブロック（５０７）は、キャリッジモータ（４０６）に同期して印字データを生成するタイミングを５０８，５１０，５１２に出力する。

カラムデータ抽出ブロック（５０８）は、タイミング生成ブロック（５０７）が生成した印字データ生成タイミングにもとづき、バッファ２（５０５）に格納されたデータを読み出し記録データの抽出とマスク処理をおこなう。次にデータ展開ブロック（５０９）にてカラーデータについてインデックスデータを展開をおこなう。展開した印字データは、印字データ転送ブロック（５１０）において、タイミング生成ブロック（５０７）が生成した印字データ生成タイミングにもとづき、記録ヘッド（２０１）にデータを転送する。

（５）ヘッド保温制御の説明
次に、記録ヘッド（２０１）の保温制御について説明する。
記録ヘッド（２０１）には、ヘッド温度を検出する温度センサが設けられると共に、インクジェット記録装置には環境温度を検出する環境温度検出手段が設けられていて、記録動作中これらから記録制御部（５００）にそれぞれの検出温度が信号として入力される。記録制御部は入力された検出信号に基づいて、記録ヘッド（２０１）の温度を制御すべく、サブヒータの駆動を制御し記録ヘッド（２０１）の保温制御をおこなう。

（６）サブヒータ加熱の説明
図２を用いてサブヒータ加熱について説明する。

記録ヘッド（２０１）にあるヘッド温度センサが検出するヘッド温度（６０１）と記録制御部（５００）内にある目標温度値（６０２）を比較器（６０３）にて比較し、ヘッド温度値（６０１）が目標温度値（６０２）になるように、サブヒータＯＮ／ＯＦＦ制御（６０４）にてサブヒータ加熱をコントロールする信号をサブヒータ（６０６）に出力する。ここで、サブヒータＯＮ／ＯＦＦ制御（６０４）はサブヒータ加熱する温度であっても、パワーモニタ制御によるサブヒータＯＦＦ指令（６０５）が出ている間はサブヒータ加熱をＯＦＦする。
パワーモニタ制御によるサブヒータＯＦＦ指令（６０４）については、次にパワーモニタ制御と共に説明する。

図３を用いて、保温目標温度についてさらに説明する。

表にあるように目標温度値（６０２）は、Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色毎に設定でき、サブヒータ加熱制御も各色毎に可能である。また、印字許可温度が目標温度と別に設定可能で、印字許可温度に達すれば、印字動作を開始するが、引き続きサブヒータ加熱によって目標温度まで加熱し、その温度を維持できるように保温制御をおこなう。

（７）パワーモニタ制御の説明
図４はパワーモニタ制御のフローチャートを示す。

印字動作前にゲートアレイ（４０４）内で印字データを生成する際に、データ処理単位毎にドットをカウントし（Ｓ７０１）、そのドットカウント値（５１１）としきい値２（パワーモニタしきい値とサブヒータ加熱分のエネルギーをドット数に換算したドットカウント値を合わせた値）と比較する。（Ｓ７０２）
しきい値２を越えているエリアがあれば、２分割印字をする。（Ｓ７０３）
次に、ドットカウント値（５１１）がしきい値２を越えていなければ、しきい値１（分割印字のしきい値）と比較し（Ｓ７０４）、越えているエリアがあれば、抽出してサブヒータＯＦＦエリアとして設定する（Ｓ７０５）。この設定をもとに印字動作中のキャリッジの位置にあわせて、該当のサブヒータＯＦＦエリアのときにサブヒータＯＦＦ指令信号をだすことで、図５に示すようなサブヒータＯＦＦ制御を入れた１パス印字をおこなう。（Ｓ７０６）
また、しきい値１を越えなかった場合は（Ｓ７０４）、サブヒータをＯＦＦする必要がないため、図６に示すようなサブヒータ加熱をする通常の１パス印字をおこなう。（Ｓ７０７）
以上の処理をスキャン毎におこなう。

また、エリアのドットカウント値は、記録ヘッド全色分とは限らず、各色毎にドットカウント値としきい値を比較し、各色毎のサブヒータをＯＦＦすることも可能である

本発明の特徴と従来例を比較している図である。 本発明のブロック図である。 記録ヘッドの保温温度設定値を示す表である。 本発明のフローチャート図である。 本発明のサブヒータ加熱例の図である。 従来のサブヒータ加熱例の図である。 本発明を適応可能なカラーインクジェット記録装置の構成を示す概略斜視図である。 本発明を適応可能な記録ヘッドの要部斜視図である。 本発明を適応可能なインクジェット記録装置の制御ブロック図である。 本発明を適応可能なインクジェット記録装置のゲートアレイブロック図である。

Claims (5)

1. 記録ヘッドの配線基板上にインク吐出用エネルギーを発生するための複数の電気熱変換素子と、前記記録ヘッドの温度を制御するための発熱素子と、前記記録ヘッドの温度を検出するヘッド温度検出手段と、所定の温度と前記検出したヘッド温度を比較し、所定の温度に保つべく制御する保温手段を備える画像記録装置であって、記録領域を所定単位に分割することによって得られる各分割領域に対応する印字データをカウントするカウント手段と、前記カウント手段でカウントされた各分割領域毎のカウント値と所定値とを比較する手段と、前記比較結果が所定の値を越えた際に記録動作を制限する手段を有し、前記比較結果によって前記保温手段の駆動を行うか行わないかを決定する画像記録装置。
2. 前記カウント手段は複数の所定値を持ち、第一の所定値を越えた際には、該所定値を越えた印字領域について、前記保温手段の駆動を行わないことを特徴とする請求項１の画像記録装置。
3. 前記カウント手段は複数の所定値を持ち第二の所定値を越えた際には、動作を制限すると共に前記保温手段の駆動を行うことを特徴とする請求項１の画像記録装置。
4. 記録動作の制限は印字パス数を増やすことを特徴とする請求項３の画像記録装置。
5. 記録動作の制限は印字速度を遅くすることを特徴とする請求項３の画像記録装置。

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