JP2007182001A

JP2007182001A - 記録装置

Info

Publication number: JP2007182001A
Application number: JP2006002058A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Nakahara; 仲原康則
Original assignee: Canon Finetech Inc
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2007-07-19

Abstract

【課題】ある発熱素子が連続バースト的に加熱されてしまうことで熱ストレスが発生する事がある。その結果、発熱素子を損傷させる可能性があり、また損傷には至らなくてもノズルの耐久性が低下する等の懸念がある。特にラインヘッドを搭載した記録装置は、使用頻度の高い高速な連続印刷向けの用途に用いられる為、記録ヘッドの耐久性を向上させる手段は重要である。
【解決手段】記録ヘッド全体の温度に加えて、ある任意の期間におけるノズル単位の記録画素数分布、或いは総画素数によってノズル近傍の温度上昇を予測して、ある所定温度を超える場合には印刷速度のスローダウン、又は印刷の中断するようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット方式の記録ヘッド、とりわけ記録速度の高いラインプリンタ等の記録装置に関する。

ラインヘッドを搭載したインクジェットプリンタにおいては、記録ヘッドの寿命低下を防止するため、従来特定のノズルに負荷が集中しないように所定ページ毎に画像をシフトすることで、インクの吐出を分散させているものがある。（例えば特許文献１）

特開平０７−０４７７１４

しかしながら上記特許文献１の方法では記録媒体上の画像位置が水平方向にシフトされるため、画像内容によっては僅かなシフトでも問題になることが考えられる。又僅かなシフト量では十分にシフトできず、ある発熱素子が連続バースト的に加熱されてしまうことで熱ストレスが発生する事がある。その結果、発熱素子を損傷させる可能性があり、また損傷には至らなくてもノズルの耐久性が低下する等の懸念がある。

特にラインヘッドを搭載した記録装置は、使用頻度の高い高速な連続印刷向けの用途に用いられる為、記録ヘッドの耐久性を向上させる手段は重要である。

また発熱素子でノズル部のインクを加熱するインクジェット方式では発熱素子自身或いは発熱素子近傍の最高到達温度が耐久性を決める大きな要因にもなるので、ノズル毎の温度上昇値の予測は重要である。

上記課題を解決するための手段として、本発明による記録装置は
画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データに基づきノズルを加熱してインクを吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの温度を検知する記録ヘッド温度検知手段を有する記録装置において、
前記ノズル近傍の温度を指示するノズル温度指示メモリと
前記記録ヘッド温度検知手段による検知結果に基づき前記ノズル温度指示メモリをセットするプリセット手段と、
前記画像メモリを検索する画像メモリ検索手段と、
前記画像メモリ検索手段による検索結果に基づき、
前記ノズル温度指示メモリを更新するメモリ更新手段と、
を有することを特徴とする。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、記載されている構成要素の相対配置、数式、数値等は、特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は本発明を実施した記録装置１０１とホストＰＣ１００をプリンタケーブル１０２で接続した状態の斜視図で、インタフェースは例えばＵＳＢ、ネットワーク等が用いられる。記録媒体は連続したロール紙１０４がロール紙ホルダ１０３から記録装置１０１本体側に繰り出される。

オペレーションパネル（操作パネル）１０５では記録装置１０１の状態表示する表示器、電源ＯＮ／ＯＦＦキー等を備える。

図２は本発明を実施した記録装置１０１の記録部を模式的に説明する斜視図である。

記録部は同一色のインク（例えばブラック）を吐出する４本の記録ヘッドＫ１〜Ｋ４（２０１〜２０４）を具え、記録動作中これらは図の位置に静止したまま画像を記録する。

記録媒体（以降用紙とも称する）はロール状に巻かれたロール紙１０４の台紙上に仮付けされた複数のラベル２０５が記録ヘッド方向に繰り出され、その後搬送モータ２０８〜フィードローラ２１０により定速度搬送され、記録ヘッド２０１〜２０４の下部を通過時に画像記録され、記録済みのラベル２０６が連続的に排紙される。２１２は用紙先端検知センサでラベル２０６の先端が検知されると搬送モータ２０８のモータ軸に結合されたロータリエンコーダ２１１の出力に同期して各記録ヘッド２０１〜２０４は各々の担当ラスタを記録する。
搬送方向下流側の２１３はやはり用紙先端検知センサで用紙のジャム検出などに用いられる。

図３は本発明を実施した記録装置１０１の電気的なブロック図である。

用紙への記録データはホストＰＣ１００で作成され、記録装置１０１のインタフェースコントローラ３０１に転送される。

メモリコントローラ３０６はＣＰＵ３０２の指示によって受信データを一旦イメージバッファ３０７に高速に書き込む。

所定量の記録データを受信後、ＣＰＵ３０２は記録動作準備に入る。

先ず、Ｉ／Ｏ（３１２）、駆動部３１３を介してヘッドＵ／Ｄモータ３１４とキャッピングモータ３１５とを相互に動作させ、それまで不図示のキャップ機構にて待機中キャッピングされていた記録ヘッド２０１〜２０４を記録位置に移動する。記録ヘッド２０１〜２０４はこの時上下方向に、不図示のキャップ機構は用紙搬送方向と平行な向きに正逆移動する。

続いてＩ／Ｏ（３１２）、駆動部３１３を介し給紙モータ３１６を駆動、ロール紙１０４を記録装置本体側に繰り出す。

続いてＣＰＵ３０２がサーボロジック回路３１０内部のレジスタ（不図示）に搬送方向を含む搬送速度の指定値を書き込むと、駆動部３１１を介して搬送モータ２０８も起動する。搬送が開始されると前述のロータリエンコーダ２１１から搬送に同期した位相の異なる2つの相信号が出力される。

そしてその後はロータリエンコーダ２１１の出力がサーボロジック回路３１０にフィードバックされて、駆動部３１１〜搬送モータ２０８〜ロータリエンコーダ２１１〜サーボロジック回路３１０のフィードバックループにて定速度制御される。

サーボロジック回路３１０ではロータリエンコーダ２１１の出力から搬送位置パルスに変換、出力して各記録ヘッド２０１〜２０４が各々のラスタ記録するための切り出し信号とする。

そして搬送方向上流側の先端検知センサ２１２にてラベル２０５の先端が検知され、先端検知センサ２１２から各記録ヘッド２０１〜２０４各々の距離に相当する搬送位置パルスを受信したら、メモリコントローラ３０６にてイメージバッファ３０７を読み出し開始し、記録ヘッド制御回路３０９に転送する。

補足になるが、記録ヘッド２０１〜２０４の搭載部には予備の搭載スペースを持たせることもある。

ＣＰＵ３０２の処理はＲＯＭ３０３に書き込まれた制御プログラムによるが、作業用メモリとしてＲＡＭ３０４も用いる。ＥＥＰＲＯＭ３０５には基準の記録ヘッド、例えば記録ヘッドＫ１（２０１）に対するＸ方向、Ｙ方向の微小記録位置（レジストレーション）の調整値を含む装置固有の数値を記憶する不揮発性のメモリである。

用紙の先端検知センサ２１２、２１３を含み記録ヘッドK１〜K４の温度センサ３２０、及び記録装置内部の温度センサ２１０の出力アナログ値はＡＤコンバータ２１８を介してほぼリアルタイムに読み出しできる。

ポンプモータ３１７は不図示のインクタンクから記録ヘッド２０１〜２０４の内部を加圧して、吐出ノズルからインクの強制排出によって健全な記録性能を回復する際使用する不図示の加圧ポンプを駆動する。

記録ヘッド２０１〜２０４がラインヘッドの場合、前述の温度センサ３２０は全てのノズル箇所に設け、読み取ることは困難であるため、従来より記録ヘッド全体の両端と中央の数箇所に配列しその代表値、又は平均値を採るようにしている。

本発明の特徴的な部分であるノズル近傍の温度上昇値の予知方法と処理動作に関して図４を用いて説明する。

印刷命令を受信して印刷動作に入るとＣＰＵ３０２は各記録ヘッド２０１〜２０４の温度センサ３２０の出力を順次読み出し（４０１）、各々該当するノズル温度予測レジスタに対応した変換値を書き込む（４０２）。

この時の記録ヘッド温度に対するノズル温度予測レジスタへの書き込むべき変換値の変換テーブルを図６に示す。変換テーブルはＲＯＭ３０３に記憶されている。ノズル温度予測レジスタへの書き込みは図６の如く1ノズル毎に例えば２ [Byte] 分とし、記録ヘッドの温度が高くなるに従って書き込み値は急激に増加する。記録ヘッドの記録分解能が６００ [dot/inch] で最大記録幅が４ [inch] であれば、記録ヘッド1本あたり最大２４００個のノズル温度予測レジスタを備えることになり、これらはＲＡＭ３０４の領域に確保される。

又、ノズル温度予測レジスタは全ノズルではなく、４ノズル毎、或いは８ノズル毎に１個という間引きした持ち方でも実用上充分な効果を得られるであろう。

再び図４に戻り、各ノズルの初期の温度に該当する値が書き込まれると、ＣＰＵ３０２は最初のページへの印刷準備に入る（４０３）。先ず記録媒体搬送方向最も左に位置する画像データに着目して、該当ページ内記録画素の分布に従って、該当ページ印刷直後に該当ノズルが到達するであろう温度上昇値（加算値）、又は温度下降値（減算値）を演算して（４０６）ノズル温度予測レジスタに反映する（４０７）。記録画素分布は画像メモリ３０７を検索するのであるが、例えば記録画素がありなら＋８、無しなら−２という値をページ内で積算する。

そして反映した結果がもし初期値よりも小さくなった場合には（４０８-Yes）、初期値に設定する（４０９）。

画像メモリ３０７の検索による記録画素の分布、即ち記録画素あり、なしの重み付けは印刷速度に基づいて変更することが好ましい。例えば
印刷速度１０００ [mm/sec] ⇒記録画素あり：＋１６なし：−１
印刷速度５００ [mm/sec] ⇒記録画素あり：＋８なし：−２
印刷速度２５０ [mm/sec] ⇒記録画素あり：＋４なし：−３
次に反映後のレジスタ値が所定値、例えばノズル近傍で＋７０[℃] を目安としてＢＦＦＦ_Ｈ以上かを判定、もしそうであれば（４１０-Yes）、続いてＭａｘ.値、例えば＋８５[℃] を目安としてＣＦＦＦ_Ｈ以上かを判定、この値も超えていたなら（４１５-Yes）印刷は一時中断する（４１７）。そうでなければ（４１５-No）、印刷速度を例えば１０００ [mm/sec]から５００ [mm/sec]に落として（４１６）、処理は継続される（４１１）。

反映後のレジスタ値が所定値に達していなければ（４１０-No）、次に処理済みの対象が画像の右マージンであるかを判定し、未だ右マージンになっていなければ（４１１-No）、当該ページの処理が終わっていないので次のノズルに対応する画像データの検索に移る（４０４）。以上一連の処理を繰り返し処理済みの対象が画像の右マージンであれば（４１１-Yes）、画像に関わる全ノズルの温度予測が終了したので当該ページの印刷処理を実行する（４１２）。

続いて、指定枚数の印刷が完了したかを判定、否であれば（４１３-No）次のページの処理（４１４）に移行し、指定枚数完了（４１３-Yes）まで繰り返す。

尚印刷速度のスローダウン処理（４１６）に入った後各ノズルの温度予測レジスタの値如何によっては印刷速度を再度１０００ [mm/sec]に引き上げることは可能であるが、ここではその説明を省略する。

本発明では図４で説明した処理をより簡略化したものであり、図５を用いて詳細を説明する。

印刷命令を受信して印刷動作に入るとＣＰＵ３０２は各記録ヘッド２０１〜２０４の温度センサ３２０の出力を順次読み出し（５０１）、各々該当するノズル温度予測レジスタに対応した変換値を書き込む（５０２）。

この時の記録ヘッド温度に対するノズル温度予測レジスタへの書き込むべき変換値の変換テーブルは実施例と同じ図６に基づく。変換テーブルはＲＯＭ３０３に記憶されている。ノズル温度予測レジスタへの書き込みは図６の如く1ノズル毎に例えば２ [Byte] 分とし、記録ヘッドの温度が高くなるに従って書き込み値は急激に増加する。記録ヘッドの記録分解能が６００ [dot/inch] で最大記録幅が４ [inch] であれば、記録ヘッド1本あたり最大２４００個のノズル温度予測レジスタを備えることになり、これらはＲＡＭ３０４の領域に確保される。

再び図５に戻り、当該ページ印刷直前の温度に該当する値が書き込まれると、ＣＰＵ３０２は最初のページへの印刷準備に入る（５０３）。先ず記録媒体搬送方向最も左に位置する画像データに着目して、該当ページ内記録画素数に従って、該当ページ印刷直後に該当ノズルが到達するであろう温度上昇値（加算値）を加算する（５０６）。

記録画素数は画像メモリ３０７を検索するのであるが、例えば記録画素がありなら＋８、無しなら０という値をページ内で積算する。

記録画素あり、の場合の重み付けは印刷速度に基づいて変更することが好ましい。例えば１記録画素あたりの重みを次のように設定する。

印刷速度１０００ [mm/sec] ⇒ ＋１６
印刷速度５００ [mm/sec] ⇒ ＋８
印刷速度２５０ [mm/sec] ⇒ ＋４
次に反映後の加算結果が所定値、例えばノズル近傍で＋７０[℃] を目安としてＢＦＦＦ_Ｈ以上かを判定、もしそうであれば（５１０-Yes）、続いてＭａｘ.値、例えば＋８５[℃] を目安としてＣＦＦＦ_Ｈ以上かを判定、この値も超えていたなら（５１５-Yes）印刷は一時中断する（５１７）。

そうでなければ（５１５-No）、印刷速度を例えば１０００ [mm/sec]から５００ [mm/sec]に落として（５１６）、処理は継続される（５１１）。

反映後の加算結果が所定値に達していなければ（５１０-No）、次に処理済みの対象が画像の右マージンであるかを判定し、未だ右マージンになっていなければ（５１１-No）、当該ページの処理が終わっていないので次のノズルに対応する画像データの検索に移る（５０４）。以上一連の処理を繰り返し処理済みの対象が画像の右マージンであれば（５１１-Yes）、画像に関わる全ノズルの温度予測が終了したので当該ページの印刷処理を実行する（５１２）。

続いて、指定枚数の印刷が完了したかを判定、否であれば（５１３-No）次のページの処理（５１４）に移行し、指定枚数完了（５１３-Yes）まで繰り返す。

尚印刷速度のスローダウン処理（５１６）に入った後、読み出された記録ヘッドの温度の値如何によっては印刷速度を再度１０００ [mm/sec]に引き上げることは可能であるが、ここではその説明を省略する。

印刷中に記録ヘッド温度センサ３２０の値が印刷可能温度を超えた場合にも、従来通り記録動作を一旦停止することはいうまでもない。

本発明の記録装置は高速で且つヘビーデューティのラベルプリンタや大判のカラープリンタ等、特にラインプリンタへの利用で記録装置の動作信頼性を格段に向上できる。

本発明による記録装置とホストＰＣとの接続図である。本発明による記録装置記録部の概念を示す斜視図である。本発明による記録装置の電気的なブロック図である。実施例１による処理を示すフローチャートである。実施例２による処理を示すフローチャートである。記録ヘッド温度〜ノズル温度予測レジスタへの書き込み値変換テーブルである。

符号の説明

１００ホストコンピュータ（ホストＰＣ）
１０１記録装置

２０１記録ヘッド（Ｋ１）
２０２記録ヘッド（Ｋ２）
２０３記録ヘッド（Ｋ３）
２０４記録ヘッド（Ｋ４）
２０５ラベル
２０８搬送モータ
２１１ロータリエンコーダ
２１２先端検知センサ

３０１インタフェースコントローラ
３０２ＣＰＵ
３０３ＲＯＭ
３０５ＥＥＰＲＯＭ
３０７画像メモリ
３０９記録ヘッド制御回路
３１０サーボロジック回路
３２０記録ヘッドの温度センサ

Claims

画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データに基づきノズルを加熱してインクを吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの温度を検知する記録ヘッド温度検知手段を有する記録装置において、
前記ノズル近傍の温度を指示するノズル温度指示メモリと
前記記録ヘッド温度検知手段による検知結果に基づき前記ノズル温度指示メモリをセットするプリセット手段と、
前記画像メモリを検索する画像メモリ検索手段と、
前記画像メモリ検索手段による検索結果に基づき、
前記ノズル温度指示メモリを更新するメモリ更新手段と、
を有することを特徴とする記録装置。
前記ノズル温度指示メモリを前記ノズル単位に有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記ノズル温度指示メモリを特定ノズルのみ有することを特徴とする請求項１又は２に記載の記録装置。
前記ノズル温度指示メモリの値が所定値を超えたら、印刷速度を変更することを特徴とする請求項１乃至３に記載の記録装置。
前記ノズル温度指示メモリの値が所定値を超えたら、印刷を中断することを特徴とする請求項１乃至４に記載の記録装置。