JP2724158B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

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に関し、詳しくは
インク吐出口を設けてなる記録ヘッドを、インク色ある
いはインク濃度等に対応させて複数有するインクジェッ
ト記録装置において、インク吐出口の目詰り防止手段の
改良を図ったものである。

［従来の技術］ インクジェット記録装置は、記録ヘッドに設けられた
インク吐出口からインクを吐出させてインク液滴を形成
し、これを記録材に付着させて記録を行う装置であっ
て、プリンタ，ファクシミリあるいは複写機などに広く
適用される。

このような装置において、インクを吐出させる方式に
は、吐出口近傍に発熱体（電気熱エネルギ変換体）を設
け、この発熱体に電気信号を供給することによりインク
を局所的に加熱して発泡を生ぜしめ、これに伴う圧力変
化によりインクを吐出口から吐出させる方式や、圧電素
子などの電気機械変換体を設けた方式等がある。

このような記録に際してのみインク吐出を行わせる形
態、すなわちオンデマンド型のインクジェット記録装置
は、記録休止時間が長い場合、インク溶剤の蒸発により
インクの粘度が増加し記録ヘッドのインク吐出口が目詰
りすることがあるので、記録休止時には記録ヘッドの吐
出口表面をキャップで蓋をするキャッピング手段が設け
られている。

さらに、インクの粘度増加は、冬期などの低温時にイ
ンク温度が低下することによっても生じ、その対策とし
て記録ヘッドに温度検出手段と、その温度検出信号に基
づいて記録ヘッドを加熱する加熱手段とを設け、記録ヘ
ッドを所定の温度に保ったり、あるいは所定温度以上に
設定する方法も採られている。

しかしながら、かかる装置ではさらに長期間の記録休
止や低湿環境下において、上記のキャッピングや記録ヘ
ッドの温度制御を行ってもインクの粘度増加が避けられ
ないことがあり、従って記録時におけるインクの吐出不
良を防止することが困難である場合が生じていた。

このような不都合を解消するために、記録開始前にイ
ンク供給系にポンプ手段を設けてインクを加圧し、記録
ヘッドの吐出口からキャッピング手段内に増粘インク等
の記録に不適のインクを押し出すようにしたり、キャッ
ピング手段を介して記録ヘッドの吐出口からインクを吸
引するようにしたり、あるいはキャッピング手段との対
向時に記録ヘッドに電気信号を供給して記録時と同じよ
うにインクを吐出（空吐出）させたりするなどの吐出回
復手段を設けたインクジェット記録装置も提案されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このように吐出回復手段を動作させた
場合、特に複数の記録ヘッドを備えたインクジェット記
録装置、例えば多色カラーインクジェット記録装置にお
いては次のような問題点があった。

すなわち、多色カラーインクジェット記録装置、例え
ばシアン，マゼンタ，イエロー，ブラックの４色の記録
ヘッドを用いるフルカラーインクジェット記録装置にお
いては、記録ヘッドの記録デューティが単色の装置に較
べて遥かに大きい上に、各色の記録ヘッド間で大幅に記
録デューティが異なる場合がある。例えば記録画像が大
部分赤色で埋められていると、マゼンタおよびイエロー
の記録ヘッドのデューティはシアンやブラックのそれよ
り遥かに大きくなる。従来はこのような場合、記録開始
前あるいは記録中の所定タイミング毎に４色の記録ヘッ
ド全てに対して記録回復手段を動作させるようにしてい
たが、これはインクを浪費させるという経済的な問題が
あり、特にインク色の多いフルカラー記録において問題
となることがあった。また、廃インク量の増大とそれに
伴う廃インク貯留部材の交換の繁雑さが生じる問題もあ
った。

本発明は、かかる問題点を解決し、長時間の記録休止
後あるいは低湿環境下の記録においても、記録ヘッドの
吐出口の目詰りを生ずることなく安定なインク吐出を可
能とし、かつインクの浪費を抑制したインクジェット記
録装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ そのために、本発明は、インク液を吐出して記録を行
う複数の記録ヘッドと、記録ヘッドからインクを排出さ
せて記録ヘッドの吐出状態を回復させる回復手段を備
え、前記複数の記録ヘッドによる所定量の記録動作を行
った後に前記回復手段による回復動作を行うインクジェ
ット記録装置において、前記複数の記録ヘッドの温度を
検出する温度検出手段と、前記複数の記録ヘッドによる
所定量の記録動作を行った後の回復動作において、前記
温度検出手段による検出結果に基づいて、所定温度に達
しない記録ヘッドについては前記回復手段により所定量
のインクの排出を行わせ、前記所定温度以上の記録ヘッ
ドについては、前記回復手段により前記所定量よりも少
ない量のインクの排出を行わせるか、前記回復手段によ
る回復動作を行わせないように制御する制御手段と、を
有することを特徴とする。

更に、本発明は、上記インクジェット記録装置におい
て、回復手段がインクを吐出させて記録ヘッドの吐出状
態を回復させることを特徴とする。

［作 用］ 本発明によれば、複数の記録ヘッドそれぞれの温度に
応じて、複数の記録ヘッドそれぞれについて選択的に回
復動作を行わせるものであり、所定温度に達しない記録
ヘッドについては回復手段により所定量のインクの排出
を行わせて、所定温度以上の記録ヘッドについては所定
量よりも少ない量のインクの排出を行わせるか、回復動
作を行わせないように制御して吐出回復処理が行われる
ので、吐出回復処理に際して消費されるインク量が減少
する。

［実施例］ 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。

第１図（Ａ）は本発明の一実施例として、フルカラー
インクジェット記録装置の要部構成の一例を示す。

プラテン１に支持された被記録材２の前方にはガイド
シャフト３が配置され、そのガイドシャフト３に沿って
移動するキャリッジ４には、シアン，マゼンタ，イエロ
ーおよびブラックの計４色に対応させた記録ヘッド5C,5
M,5Yおよび5Kが搭載されている。各色の記録ヘッドに
は、図面と垂直方向に例えば128個のインク吐出口を配
列してあり、各インク吐出口に連通する各インク流路に
は吐出エネルギ発生手段として、例えば電気熱エネルギ
変換体を設けてある。

各色記録ヘッド5C,5M,5Y,5Kには、途中にギアポンプ6
C,6M,6Y,6Kを配設した４本のパイプ7C,7M,7Y,7Kを介し
てインクタンク8C,8M,8Y,8Kからインクが供給される。
なお図示しないが、各色記録ヘッドとインクタンクをギ
アポンプを介さないパイプによっても接続している。

記録範囲外の所定位置、例えばキャリッジ４のホーム
位置には、キャップ部材９が設けられている。このキャ
ップ部材９は記録ヘッド5C〜5Kに対してＦ方向に進退駆
動され、記録休止時あるいは吐出回復動作などにおいて
吐出面に接合してこれを覆う部材である。

記録ヘッド5C,5M,5Y,5Kの側面には、サーミスタなど
の温度検出器10C,10M,10Y,10Kおよびヒータ11C,11M,11
Y,11Kが設けられている。これらの温度検出器からの検
出信号は第１図（Ｂ）に示す制御回路に入力され、ヒー
タの通電制御が行われて記録ヘッドを所定の温度以上に
維持する。

第１図（Ｂ）は以上の構成に係る制御系の一構成例を
示す。ここで、100は各部を制御する制御回路であり、
第３図につき後述する処理手順を実行するCPU,その処理
手順に対応したプログラムその他の固定データを格納し
たROM,および演算等作業用のRAMを有している。

101は記録媒体２を副走査方向に搬送するための搬送
部、104はキャリッジ４を記録媒体２に対し走査方向Ｓ
に駆動するためのキャリッジ駆動部である。105は記録
ヘッド（各部5C〜5Kを総括して符号５で示す）の電気熱
エネルギ変換素子を駆動するためのヘッドドライバ、10
6はポンプ（各部6C〜6Kを総括して符号６で示す）を駆
動するためのポンプ駆動部、107はキャップ部材９をＦ
方向に移動させて記録ヘッド５に対し接合／離脱を行わ
せるキャップ駆動部である。また、10および11は、それ
ぞれ、第１図示のサーミスタ10C〜10Kおよびヒータ11C
〜11Kを総括して示すものである。

第２図は常温環境下で記録ヘッドをウォームアップさ
せた場合、および３通りの記録デューティで連続記録を
行った場合の記録ヘッドの温度推移を示す特性図であ
る。ここで、T_C,T_l,T_hは記録デューティがそれぞれ０％
（すなわち記録信号が出力されない場合であり、ウォー
ムアップ温度に等しい）,20％,60％における記録ヘッド
の到達温度である。このように記録デューティが大きく
なると、記録ヘッド温度はウォームアップ温度T_Cより大
きくなる。

なお、第２図のT₁およびT₂は後述する吐出回復動作の
基準となる記録ヘッド温度である。

第３図は本実施例に係る装置による記録処理手順の一
例を示すフローチャートである。

電源投入時にはまずステップS1において各部の初期化
を行う。このとき記録ヘッド5C〜5Kの吐出口が設けられ
た面（吐出面）にキャップ９が接合されていない場合は
その接合が行われるようにする。

次にステップS3で記録ヘッドの温度をサーミスタ10C
〜10Kの検出出力により判定し、ヒータ11C〜11Kの加熱
により所定のウォームアップ温度T_Cとなるまで待機す
る。記録ヘッド温度がT_Cに達すると肯定判定がなされて
ステップS5に進む。なお、これ以後は制御回路100が行
う温度制御により、記録ヘッド5C〜5Kは温度T_Cを下まわ
らないようにサーミスタ10の検出出力に応じてヒータ11
のオン／オフが制御される。

ステップS5において、各色に対応するポンプ6C〜6Kを
同時に例えば１秒間作動させ、記録ヘッド5C〜5Kのノズ
ル内のインクを吐出口からキャップ９内に排出する。な
お、このとき記録ヘッド5C〜5Kの吐出面がインクで漏れ
るので、キャップ９内に設けたクリーニング部材（不図
示）を吐出面に接触させ、吐出面に付着したインクを吸
収する。このとき、クリーニング性を高めるためにキャ
ップ９にポンプを接続して吸引を行うようにすればさら
に効果的である。このクリーニング動作が終了するとス
テップS9で記録ヘッドは再びキャップ９で覆われ、記録
動作可能な待機状態となる。

次にステップS11の判別処理において、記録開始命令
が入力されると、キャップ９は記録ヘッド5C〜5Kから離
脱させられるが、この直前にステップS13にて４色の記
録ヘッド5C〜5Kのすべてを駆動させて総ての吐出口から
それぞれ例えば100滴のインクを空吐出させる。

この空吐出を行った後、記録ヘッド5C〜5Kはホーム位
置を離れ、記録媒体上を走査し、ステップS15で画像信
号に基づき記録が行われる。

次にステップS17で所定量の記録、例えば５走査分の
記録が終了したか否かを判定し、否定判定であればステ
ップS15に復帰して引続き記録を行い、肯定判定であれ
ばステップS19へ進む。

ステップS19では各色の記録ヘッド5C〜5Kに配設した
サーミスタ10C〜10Kの検出信号に基づき、それぞれの記
録ヘッド温度Ｔを測定する。続くステップS21にて、記
録ヘッドの温度ＴがT₁未満であり、肯定判定がなされた
場合はステップS23へ進み、記録ヘッド5C〜5Kがホーム
位置に戻ったときに離間したままのキャップに対して当
該肯定判定がなされたヘッドの各吐出口から例えば200
滴の空吐出Ａを行い、ステップS29へ進む。

ステップS21で否定判定がなされたならばステップS25
へ進み、記録ヘッド温度ＴがT₁≦Ｔ＜T₂か否かを判別
し、肯定判定の場合は次のステップS27へ進み、ホーム
位置でキャップ９に対して当該肯定判定がなされたヘッ
ドの各吐出口から例えば50滴の空吐出Ｂを行い、ステッ
プS29へ進む。ステップS25で記録ヘッド温度ＴがT₂以上
であって否定判定がなされたならば空吐出は行わず、ス
テップS29へ進む。

これらステップS19ないしS27の手順を、各ヘッドに関
して繰返すことにより、または検出温度に応じて空吐出
A,空吐出B,吐出不要のデータをRAMにセットし、吐出回
復を並行して行うことにより、記録ヘッドの選択的な駆
動が可能となる。

ステップS29では記録を継続し、その後ステップS31で
出力された画像信号すべての記録が終了したか否かを判
定する。ステップS31で肯定判定された場合はステップS
9に復帰し、記録ヘッド5C〜5Kの吐出面にキャップ９を
接合させて次の記録開始命令に備える。ステップS31で
否定判定がなされた場合、すなわち引続き記録を行う場
合はステップS33に進み、記録ヘッド5C〜5Kをホーム位
置に戻し、キャップを離間させたままキャップに対し４
色共全吐出口からそれぞれ例えば100滴の空吐出を行
い、ステップS15に復帰する。

また、前述のステップS23およびステップS27では、吐
出回復動作として記録ヘッド吐出口から全吐出を行わせ
る記録信号を与える空吐出を行ったが、この空吐出に代
えて、記録ヘッド温度Ｔに従ってその記録ヘッドに接続
されているポンプ6C〜6Kのいずれかを駆動させて、加圧
による吐出回復動作を行ってもよい。この場合はステッ
プS5のポンプ駆動で述べたように記録ヘッドにキャップ
を接合し、ステップS23の空吐出Ａに代えてポンプ駆動
を例えば２秒間、また、ステップS27の空吐出Ｂに代え
てポンプ駆動を例えば１秒間行い、吐出口からインクを
強制排出させる。この後は吐出面をクリーニングする工
程を行うことができる。

このポンプ駆動による吐出回復動作は空吐出に較べイ
ンク消費量は要するが、効果は大である、 第４図は本発明の他の実施例に係る装置を示すもの
で、多階調記録可能なフルカラーインクジェット記録装
置の要部構成の一例を示す平面図である。ここで第１図
示の装置と同様に構成された部分には対応箇所に同一符
号を付してその説明は省略する。

キャリッジ４にはシアン用の記録ヘッド5C1,5C2、マ
ゼンタ用の記録ヘッド5M1,5M2、イエロー用の記録ヘッ
ド5Y1,5Y2およびブラック用の記録ヘッド5K1,5K2の計８
個の記録ヘッドが搭載されている。この中で5C1,5M1,5Y
1,5K1は淡い色のインク（低濃度インク）を吐出する記
録ヘッドであり、5C2,5M2,5Y2,5K2は濃い色のインク
（高濃度インク）を吐出する記録ヘッドである。

このように各色それぞれ濃淡インクを吐出することに
よって３値記録が可能であり、第１図示の装置のような
２値記録に較べ多階調の再現が可能である。低濃度イン
クは水などの溶媒中のインク濃度を例えば１％、高濃度
インクは同様に例えば３％とすることができる。

第５図を用いて上記の濃淡インクを用いた記録方式の
一例を説明する。

第５図は入力信号（8bit）に対する記録ドット％の関
係を示すもので、低濃度インクによる記録は入力レベル
が“0"および“255"のとき記録ドットが０％となり、入
力レベルが“100"のとき100％となる。すなわち明部お
よび中間調の記録が主体である。また高濃度インクによ
る記録は入力レベルが“100"のとき記録ドットが０％で
あり、入力レベルが“255"のとき100％となる。すなわ
ち暗部の記録が主体である。

第５図の記録特性に従って記録を行うと、ハーフトー
ン画像は勿論、所謂ベタ画像を記録する場合も低濃度イ
ンクの記録量が多くなるのは明らかである。特に、明る
い色調のハーフトーン画像の記録においては、高濃度イ
ンクの記録量は低濃度インクの記録量に較べて著しく少
なくなる。

第６図は第４図示の装置による記録手順の一例を示す
フローチャートである。

第６図において、ステップS17までは第３図示の手順
と同様であるので説明を省略する。

本手順において、ステップS17で８個の記録ヘッドで
画像信号に基づく所定量Ｍの記録、例えば２走査分の記
録が終了したならばステップS119へ進み、第１図（Ｂ）
と同様の制御回路からの命令により、高濃度インクを吐
出する記録ヘッド5C2,5M2,5Y2,5K2がホーム位置に戻っ
たときにキャップ９に対してそれらのすべて、もしくは
不適な条件のヘッドの各吐出口から例えば100滴の空吐
出を行う。このとき低濃度インクを吐出する記録ヘッド
5C1,5M1,5Y1,5K1には空吐出を行わせない。

次にステップS121へ進んで記録を継続した後に、ステ
ップS123で所定量Ｎの記録、例えば10走査分の記録が終
了したか否かを判定し、否定判定であればステップS121
に復帰して引続き記録を行い、肯定判定であればステッ
プS125へ進む。

ステップS125では、８個の記録ヘッド5C1〜5K1,5C2〜
5K2のすべてにホーム位置でキャップ９に対し各吐出口
から例えば100滴の空吐出を行わせる。

次にステップS127へ進んで記録を継続した後に、ステ
ップS129へ進み、出力された画像信号すべての記録が終
了したか否かを判定する。

前記ステップS119およびステップS125では吐出回復動
作として記録ヘッド吐出口から全吐出を行わせる記録信
号を与えて空吐出を行っているが、この空吐出に代え
て、制御信号に従って各色記録ヘッドに接続されている
ポンプ6C1〜6K2を選択的に駆動させて吐出回復動作を行
うようにしてもよい。この場合はステップS119の空吐出
に代えて、ホーム位置で記録ヘッドにキャップを接合
し、高濃度インクを吐出する記録ヘッドにパイプを介し
て接続されるポンプ6C2,6M2,6Y2,6K2のポンプ駆動を例
えば１秒間行い、吐出口からインクを強制排出させる。
この後は吐出面のクリーニングを行うことができる。

またステップS125の空吐出に代えてホーム位置で記録
ヘッドにキャップ９を接合し、ポンプ6C1〜6K2を同時に
例えば１秒間駆動させて吐出口からインクを強制排出さ
せる。の後吐出面のクリーニングを行うことができる。

第７図は本発明のさらに他の実施例に係る装置を示す
もので、キャリッジの１走査で記録された画像濃度を読
取る光センサをキャリッジに搭載したフルカラーインク
ジェット記録装置の要部構成の一例を示す平面図であ
る。ここで、第１図示の装置と同様に構成した部分につ
いては対応箇所に同一符号を付してその説明は省略す
る。

キャリッジ４には、４色の記録ヘッド5C〜5Kと共に、
照明ランプ12,ロッドレンズアレイ13およびカラー固体
撮像素子14から成る画像濃度読取りユニットが搭載され
ている。カラー固体撮像素子14は、微小な受光素子が第
７図の紙面の垂直方向に多数１列に配列されており、そ
れぞれの受光素子表面には交互に青（Ｂ），緑（Ｇ），
赤（Ｒ）の微小なフィルタが設けられ、例えばカラーCC
Dラインセンサが用いられる。またレンズアレイ13も第
７図の紙面の垂直方向に配列されており、画像濃度読取
り時は照明ランプ12で照明された用紙２上の記録画像の
反射光像を固体撮像素子14上に結像させる。

第８図は第７図示の装置の画像濃度読取りから吐出回
復動作の制御に至る信号処理の一例を示すブロック図で
ある。

第７図においてキャリッジ４が移動して記録が開始さ
れると、同じタイミングでカラーCCDラインセンサ14に
よる記録画像の読取りが開始される。

第８図のブロック10におてカラーCCDラインセンサは
用紙上のフルカラー画像の反射光を読取り、光電変換し
た後にB,G,Rの点順次のアナログ信号を出力する。次に
この色分解信号はブロック20において増幅され、さらに
A/D変換されて例えば４ビットのデジタル信号として出
力される。

この信号はブロック30でB,G,Rの各色に色分離され、
次のブロック40で対数補正されたY,M,C信号に変換され
てブロック50へ送られ、Y,M,Cの３色信号からBk（黒）
信号も生成される。

こうして得られたY,M,C,Bkの４色の画像濃度信号は次
のブロック60においてメモリに記憶され、各色ごとに記
録面積率が演算される。この演算結果に基づき第１図示
の装置に関して述べたような吐出回復動作が制御され
る。

以上の画像濃度読取り処理はデジタル信号処理による
ものであるが、他にB,G,R,Bkの４個のカラーセンサで記
録画像を読取り、この各色出力信号を積分記憶させ、基
準電圧と比較して吐出回復動作を行わせる処理、すなわ
ちアナログ信号処理による簡易な画像濃度読取り処理で
あっても本発明は有効かつ容易に適用できる。

なお、以上の各実施例では、記録ヘッドを移動走査し
て記録を行う形態のシリアルプリンタに本発明を適用し
た場合について説明したが、本発明は記録媒体の全幅に
わたって記録ヘッドの吐出口を並列した所謂フルマルチ
型の記録ヘッドを用いたラインプリンタ形態の多色イン
クジェット記録装置に対しても同様に適用できる。

また、上例ではイエロー，マゼンタ，シアンおよびブ
ラックのインクを用いてフルカラー記録を行うインクジ
ェット記録装置に本発明を適用した場合について述べた
が、用いるインク色は任意所望であり、さらにはそのよ
うな多色インクジェット記録装置のみならず、インクは
１色であっても濃度に応じて複数種類のインクに対応し
て複数の記録ヘッドを有した装置であれば、本発明は極
めて有効かつ容易に適用できるのは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、長時間休止後
記録を行う場合でも目詰り等が生じることがなく、安定
した吐出を確保することができ、かつ各記録ヘッドの条
件に応じて選択的に回復処理を行うようにしたことか
ら、インクの消費量と廃インク量とを極力低減化するこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の一実施例に係るフルカラーイン
クジェット記録装置の要部構成例を示す平面図、 第１図（Ｂ）はその制御系の一構成例を示すブロック
図、 第２図は第１図示の装置の記録ヘッドの温度推移を示す
特性図、 第３図は第１図示の装置による記録処理手順の一例を示
すフローチャート、 第４図は本発明の他の実施例に係る多階調フルカラーイ
ンクジェット記録装置の要部構成例を示す平面図、 第５図は第４図示の装置における２種類のインクの入力
信号レベルと記録ドット（％）との関係を示す特性図、 第６図は第４図示の装置の記録処理手順の一例を示すフ
ローチャート、 第７図は本発明のさらに他の実施例に係るフルカラーイ
ンクジェット記録装置の要部構成例を示す平面図、 第８図は第７図示の装置の画像濃度読取りないし吐出回
復動作の信号処理の一例を示すブロック図である。 ２……記録媒体、 ４……キャリッジ、 5,5C,5M,5Y,5K……記録ヘッド、 6C,6M,6Y,6K……ポンプ、 7C,7M,7Y,7K……パイプ、 8C,8M,8Y,8K……インクタンク、 ９……キャップ、 10,10C,10M,10Y,10K……温度検出素子、 11,11C,11M,11Y,11K……ヒータ、 100……制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 2/185

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク液を吐出して記録を行う複数の記録
   ヘッドと、記録ヘッドからインクを排出させて記録ヘッ
   ドの吐出状態を回復させる回復手段を備え、前記複数の
   記録ヘッドによる所定量の記録動作を行った後に前記回
   復手段による回復動作を行うインクジェット記録装置に
   おいて、 前記複数の記録ヘッドの温度を検出する温度検出手段
   と、 前記複数の記録ヘッドによる所定量の記録動作を行った
   後の回復動作において、前記温度検出手段による検出結
   果に基づいて、所定温度に達しない記録ヘッドについて
   は前記回復手段により所定量のインクの排出を行わせ、
   前記所定温度以上の記録ヘッドについては、前記回復手
   段により前記所定量よりも少ない量のインクの排出を行
   わせるか、前記回復手段による回復動作を行わせないよ
   うに制御する制御手段と、 を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のインクジェット記録装置に
   おいて、前記回復手段はインクを吐出させて記録ヘッド
   の吐出状態を回復させることを特徴とするインクジェッ
   ト記録装置。