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技術 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

出願人 キヤノン株式会社
発明者 山本恒介宮原淳
出願日 2012年11月28日 (7年3ヶ月経過) 出願番号 2012-260014
公開日 2014年6月9日 (5年9ヶ月経過) 公開番号 2014-104675
状態 未査定
技術分野 付属装置、全体制御 インクジェット(インク供給、その他)
主要キーワード 装置角度 改善措置 圧力変動分 圧力基準 加減速域 間歇送り 傾斜検知 定速域
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年6月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

適正に記録装置姿勢検知をすることができるとともに、記録装置の小型化を図ることができる。

解決手段

インク吐出して記録を行う記録ヘッドを搭載し、往走査および復走査するキャリッジと、インクを収容するインクタンクと、該インクタンクから記録ヘッドにインクを供給するためのインク流路と、前記キャリッジに設けられ、インクの圧力を検知する圧力検知手段と、を備えるインクジェット記録装置であって、前記圧力検知手段により前記キャリッジが走査する範囲の2つの端部でのそれぞれのインクの圧力を検知して取得し、それぞれの前記インクの圧力と、予め設定された適正圧力範囲とを比較し、前記インクの圧力が適正圧力範囲ではない場合には、エラーを警告する。

概要

背景

記録装置を水平ではなく傾いた姿勢で使用する場合、微小振動によりインクが飛び出してインクが吐出面に付着して記録媒体転写したり、インク滴付着インクに引っ張られて斜めに飛んだりすることがある。これは、例えば、記録装置を傾いた姿勢にすると、キャリッジスキャン幅左右端で落差が生じ、左右端で低い端部に圧力が加わることによる。

このような記録装置の傾き等の姿勢を検知する技術として、特許文献1では、メインタンク予備タンクにそれぞれ圧力検知手段を設置して、姿勢を検知する方法が開示されている。この方法によれば、圧力検知手段の検知結果の比較から装置姿勢を検知し、負圧印加手段によって圧力変動インク残量と装置傾斜)を吸収し、安定したインクの吐出を実現して、高品質の記載を行なうことができる。

概要

適正に記録装置の姿勢検知をすることができるとともに、記録装置の小型化をることができる。インクを吐出して記録を行う記録ヘッドを搭載し、往走査および復走査するキャリッジと、インクを収容するインクタンクと、該インクタンクから記録ヘッドにインクを供給するためのインク流路と、前記キャリッジに設けられ、インクの圧力を検知する圧力検知手段と、を備えるインクジェット記録装置であって、前記圧力検知手段により前記キャリッジが走査する範囲の2つの端部でのそれぞれのインクの圧力を検知して取得し、それぞれの前記インクの圧力と、予め設定された適正圧力範囲とを比較し、前記インクの圧力が適正圧力範囲ではない場合には、エラーを警告する。

目的

本発明は以上の点を鑑みてなされたものであり、適正に記録装置の姿勢検知をすることができるとともに、記録装置の小型化を図ることができる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を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

インク吐出して記録を行う記録ヘッドを搭載し、往走査および復走査するキャリッジと、インクを収容するインクタンクと、該インクタンクから記録ヘッドにインクを供給するためのインク流路と、前記キャリッジに設けられ、インクの圧力を検知する圧力検知手段と、を備えるインクジェット記録装置であって、前記圧力検知手段により前記キャリッジが走査する範囲の2つの端部でのそれぞれのインクの圧力を検知して取得し、それぞれの前記インクの圧力と、予め設定された適正圧力範囲とを比較し、前記インクの圧力が適正圧力範囲ではない場合には、エラーを警告することを特徴とするインクジェット記録装置。

請求項2

前記それぞれの前記インクの圧力と、予め設定された適正圧力範囲とを比較し、前記インクの圧力が適正圧力範囲であった場合であっても、予め定められた記録媒体に記録を行う場合は、前記圧力検知手段により往走査および復走査における前記キャリッジの定速域にあるインクの圧力をそれぞれ検知して取得し、前記キャリッジの定速域にあるインクの圧力の差分の値と、予め設定された適正圧力範囲とを比較し、インクの圧力の差分が適正圧力範囲でない場合には、エラーを警告す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。

請求項3

前記エラーを警告された場合、キャリッジの加速度を遅くして、前記圧力検知手段により圧力を検知することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインクジェット記録装置。

請求項4

前記キャリッジの加速度を遅くするのは、1回であることを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録装置。

請求項5

インクを吐出して記録を行う記録ヘッドを搭載し、往走査および復走査するキャリッジと、インクを収容するインクタンクと、該インクタンクから記録ヘッドにインクを供給するためのインク流路と、前記キャリッジに設けられ、インクの圧力を検知する圧力検知手段と、を備えるインクジェット記録装置により記録を行うインクジェット記録方法であって、前記圧力検知手段により前記キャリッジが走査する範囲の2つの端部でのそれぞれのインクの圧力を検知して取得し、それぞれの前記インクの圧力と、予め設定された適正圧力範囲とを比較し、前記インクの圧力が適正圧力範囲ではない場合には、エラーを警告することを特徴とするインクジェット記録方法。

技術分野

0001

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し、特に、インクジェット記録装置の姿勢検知を行な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する。

背景技術

0002

記録装置を水平ではなく傾いた姿勢で使用する場合、微小振動によりインクが飛び出してインクが吐出面に付着して記録媒体転写したり、インク滴付着インクに引っ張られて斜めに飛んだりすることがある。これは、例えば、記録装置を傾いた姿勢にすると、キャリッジスキャン幅左右端で落差が生じ、左右端で低い端部に圧力が加わることによる。

0003

このような記録装置の傾き等の姿勢を検知する技術として、特許文献1では、メインタンク予備タンクにそれぞれ圧力検知手段を設置して、姿勢を検知する方法が開示されている。この方法によれば、圧力検知手段の検知結果の比較から装置姿勢を検知し、負圧印加手段によって圧力変動インク残量と装置傾斜)を吸収し、安定したインクの吐出を実現して、高品質の記載を行なうことができる。

先行技術

0004

特開2003−300332号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1に記載された記録装置の構成では、複数の圧力検知手段と負圧印加手段を設けなければならないため、記録装置の構成が複雑になり、その結果、装置が大型化する。特に、姿勢変化が問題になり易い携帯モバイルプリンタの場合、大きさの面で搭載困難である。

0006

また、チューブ供給方式シリアルプリンタでは、チューブ内インクの慣性による圧力変動が大きく、しかも、キャリッジ加減速域(通常100msec程度)における動的な圧力変動のため、装置姿勢を検知するだけではインクの吐出を安定することができない。さらに、動的圧力変動に対し、ポンプによる負圧印加では応答性不足して追随が不可能である。

0007

本発明は以上の点を鑑みてなされたものであり、適正に記録装置の姿勢検知をすることができるとともに、記録装置の小型化を図ることができる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

0008

そのために本発明では、インクを吐出して記録を行う記録ヘッドを搭載し、往走査および復走査するキャリッジと、インクを収容するインクタンクと、該インクタンクから記録ヘッドにインクを供給するためのインク流路と、前記キャリッジに設けられ、インクの圧力を検知する圧力検知手段と、を備えるインクジェット記録装置であって、前記圧力検知手段により前記キャリッジが走査する範囲の2つの端部でのそれぞれのインクの圧力を検知して取得し、それぞれの前記インクの圧力と、予め設定された適正圧力範囲とを比較し、前記インクの圧力が適正圧力範囲ではない場合には、エラーを警告することを特徴とする。

発明の効果

0009

以上の構成によれば、キャリッジの走査範囲の2つの端部の圧力が、記録装置が傾いていたとしても正確な吐出ができる範囲であるか否かを判断する。その結果、適正に記録装置の姿勢検知をすることができるとともに、記録装置の小型化を図ることができる。

図面の簡単な説明

0010

第1の実施形態のシリアル型インクジェット記録装置を示す上面図である。
図1において矢印9方向から見たインクジェット記録装置を示す側面図である
第1の実施形態のキャリッジ速度と圧力の関係を示すグラフである。
第1の実施形態のキャリッジ速度と圧力の関係を示すグラフである。
第1の実施形態の傾斜検知動作を示すフローチャートである。
第2の実施形態の傾斜検知動作を示すフローチャートである。

実施例

0011

以下に図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

0012

(第1の実施形態)
図1は、本実施形態のシリアル型インクジェット記録装置を示す上面図である。また、図2は、図1において矢印9方向から見たインクジェット記録装置を示す側面図である。インクジェット記録ヘッド1は、ブラックイエローマゼンダシアンの4色のインクジェット記録ヘッドが並列して構成されている。インクジェット記録ヘッド1は、各色1/600インチピッチで600ノズルの吐出口を有している。インクジェット記録ヘッド1は、キャリッジ2に固定され、キャリッジ2はガイドシャフト8が貫通している。キャリッジ2は、ガイドレールに支持され、往走査および復走査の方向に(図1に示す10方向)に走査可能となっている。

0013

インクジェット記録ヘッド1は、メイン基板からフラットケーブルを介して電気信号を与えられ、吐出口からインクを吐出する。各色のヘッド1には、インクチューブ4(インク流路)が接続され、各色のインクのそれぞれ収容する4つのメインタンク3に接続している。すなわち、インクチューブ4(インク流路)により、4つのメインタンク3から各色の記録ヘッド1にインクが供給される。メインタンク3の内部には、大気連通口11が設けられている。大気連通口11は、インク消費に伴って空気が導入される。なお、大気連通口11は、インクタンクを傾けてもインクが漏れないように、不図示の逆止弁が設けられる。

0014

タンク水位は底面から10mm〜70mmの範囲で変化し、このときタンク内の水面とインクジェット記録ヘッドの吐出面の水頭差(h)12は、−130mm〜−70mmとなる。キャリッジ2が10方向に走査されると、インクチューブ4は右端で二点鎖線5で示したような形状になる。

0015

圧力センサ7はチューブ内のインク圧力計測するセンサであり、大気圧基準のゲージ圧を測定する。圧力センサ7はブラックヘッドへのチューブ4接続部直前に設けられる。圧力センサとしては、樹脂製のダイヤフラム上に形成した薄膜形半導体歪抵抗の変化によって圧力を検知するピエゾ抵抗型半導体式圧力センサを搭載している。

0016

以上の構成により、キャリッジ2を主走査方向に走査して位置を変え圧力を測定することにより、主走査方向の装置傾斜を検出することができる。また、キャリッジは加減速駆動を行うが、その際、チューブ内のインク慣性によって、次式に示す圧力変動が生じる。
インク慣性による圧力変動P(kPa)=ρaS/1000 式(1)
ρ:インク密度(kg/m3)
a:キャリッジ加速度(m/s2)
S:タンクとヘッドの水平距離(m)

0017

密度ρは、環境条件によって、キャリッジ加速度aは、記録モードによって、タンクとヘッドの水平距離Sは、スキャン時の反転位置によって変わるので、Pは一定ではない。

0018

本実施形態では、キャリッジが右端で反転する際に、正圧変動となり、ヘッド吐出口からインクが飛び出そうとする圧力が生じる。逆に左端では負圧変動が生じ、ヘッドノズルメニスカス面後退しようとする圧力が生じる。

0019

図3は、本実施形態のキャリッジ速度と圧力の関係を示すグラフである。横軸は時間(msec)を示し、縦軸はキャリッジ速度のグラフ(実線)に対しては速度を示し、インク慣性圧力のグラフ(破線)に対しては圧力を示している。

0020

キャリッジに加速度が働いている期間で圧力の変動が見られるが、加速度に対し圧力は時間的に20msec程度遅れた反応を示す。圧力の変動レンジは約0.9kPaである。

0021

図4は、本実施形態の記録装置が傾いているときにキャリッジ速度と圧力の関係を示すグラフである。記録装置を水平でない接地面に置いたとき、例えば、水平に対して装置角度5°とすると、キャリッジスキャン幅左右端で約25mmの落差が生じる。図1に示す記録装置の左側を高く置いたときは、キャリッジが右端に位置するとき、25mmの落差の水頭差をパスカル表示して、0.25kPa分加わることになる。図4は、このような状態の総圧力の変動を示している。横軸は時間(msec)を示し、縦軸はキャリッジ速度のグラフに対しては速度を示し、インク慣性圧力のグラフに対しては圧力を示している。

0022

図に示すように、キャリッジが右端に位置するとき、図4頂点Aに示すように、総圧力が0kPaを越えてしまっている。一方、記録ヘッドは、最適な吐出を行うことが可能な適正圧力範囲が予め設定されており、その範囲は−2.5〜0kPaである。0kPaを越えた場合、微小な振動によりインクが飛び出してインクが吐出面に付着し、記録媒体に転写したり、インク滴が付着インクに引っ張られて斜めに飛んだりすることがある。

0023

また、記録装置の左側を高く置いたときは、図4に示す点Aに示すように0.05kPaになり、不具合が発生してしまう。

0024

また、記録装置の右側を高く置いたときは、キャリッジが右端に位置するとき0.25kPa分引かれる。したがって、メインタンクが空寸前の場合、同様に計算すると、
−1.3+0.5−0.25=−1.05
となる。これに、最大インク流量時の圧力損失0.6が引かれ、
−1.05−0.6=−1.65
となり、この場合には許容範囲内に収まっている。

0025

ただし、1.3は、記録ヘッドの吐出面の水頭差(h)の範囲−130mm〜−70mmの130mmをパスカルで示した値であり、0.5は、圧力の変動レンジは約0.9kPaを0.1の位を四捨五入した値の半分の値である。

0026

しかしながら、本実施形態と異なり、メインタンクを右側端付近に設置した場合には、左側を高く置かれたときには、左端で
−1.3−0.5−0.25−0.6=−2.65
となり、許容範囲外になってしまう。このとき、インクが吐出しようとする圧力に対し、負圧が大きくなりすぎて、不完全吐出となり、適正なインク滴容量とならなかったり、インク滴速度落ちて記録媒体への着弾位置が大きくずれる等の不具合が発生する。また、圧力が上述のような許容範囲を越えなくても、写真を写真専用の特殊紙に記録する場合には、左右での濃度むらが問題になる場合がある。この場合、1行内では左右でメインタンクの水位はほぼ同じと考えられるので、インク慣性分と装置傾斜分の左右差のレベルが問題となる。

0027

本実施形態では、写真記録モード時には、加減速領域での記録は行わない。普通紙モードでは記録時間短縮優先し、スキャン幅を短くするため、加減速域での吐出を行うが、写真記録モード時にはスキャン幅を広げ、記録幅の外側で加減速を行う。しかし、図3で示したように加減速に対し、圧力変動は反応が遅れるので、記録開始時にも若干の圧力変動が残る。これに装置傾斜分を加えた圧力の左右差レベルと濃度差比例関係にある。従って、圧力差を許容範囲内に抑制することにより、写真画像の品位を向上することができる。

0028

本実施形態では、定速域左右端における圧力差が0.7kPaを越えた場合、濃度むらの許容範囲外と判断し、ユーザに装置傾斜警告を表示して改善を促す。なお、本実施形態では、装置傾斜警告が出たら、プリンタードライバ画面上に、不図示の圧力検知指示ボタンが現れ、傾斜改善後、圧力の再測定を促すようになっている。

0029

キャリッジをスキャンしつつ、不図示の記録媒体搬送手段にて記録媒体を間歇送りしながら記録を行い、排紙して1枚分記録終了となる。

0030

次に、傾斜検知動作に関し説明する。

0031

図5は、本実施形態の傾斜検知動作を示すフローチャートである。記録信号が入力されると(ステップS1)、記録ヘッドからインクを吐出しないでキャリッジを最大スキャン幅でスキャンする(ステップS2)。このとき、記録信号入力前にユーザーによって指定された記録モードに対応した速度と加速度でスキャンする。そして、圧力センサ7を用いて右端(ホーム側)と左端(アウェイ側)のインク圧力A、Bと、定速域右端と左端の圧力a、bを測定する(ステップS3)。あらかじめ定められている圧力基準である、−2.5KPa≦A、B≦0kPaの範囲にA、Bが入っているかどうか比較して判断する(ステップS4)。

0032

予め定められた圧力基準に入っている場合は、装置の傾斜によりインクの吐出が安定していないと判断されるので、装置傾斜警告を出す(ステップS8)。その後、ユーザによる装置傾斜の改善措置が為される(ステップS9)。そして、圧力検知指示ボタンが押されると(ステップS10)、ステップS2に戻り、再度圧力の測定プロセスを行う。

0033

インクの吐出が安定していると判断された場合には、次に、記録を行う記録媒体は、予め指定された記録媒体(本実施形態では光沢紙等の写真専用紙)であるか否かを判断する(ステップS5)。写真専用用紙でない場合には、装置斜行は許容範囲内であり(ステップS7)、斜行検知動作は終了して、記録動作を継続する。

0034

一方、写真専用紙である場合には、別途写真専用用紙に濃度むら等の不具合が生じないか判断しなければならない。この場合、さらに定速域ホーム側の圧力aと、アウェイ側の圧力bの差に関し、|a−b|≦0.7(kPa)の関係を満たしているかどうか比較して判断する(ステップS6)。この関係を満たしている場合は、装置傾斜は適正範囲内と判断し(ステップS7)、斜行検知動作は終了して、記録動作を継続する。一方、|a−b|≦0.7(kPa)の関係を満たさない場合には、ステップS8に移行する。

0035

なお、ここでの適正圧力範囲である0.7kPaは、実験により濃度差による濃度むらが視認できるか否かに基づいて算出した値であり、記憶メモリに予め設定されている。

0036

また、本実施形態では、圧力センサとして、ピエゾ抵抗型半導体式圧力センサを搭載したが、本発明では、圧力検出手段としてはこれに限ることはない。例えば、圧力の変化に伴いダイヤフラムと呼ばれる可動電極が付いた膜がたわんで、固定電極との間の静電容量が変化し、その変化量を電気信号に変換することによって圧力検知を行う静電容量方式等であってもよい。

0037

また、記録媒体が写真専用紙である場合、定速域左右端における圧力差が|a−b|≦0.7(kPa)になっているか否かを判断した。しかしながら本発明では、写真記録の場合にも加減速記録を行う場合には、加減速域における圧力の左右差が所定範囲に入っているかどうか判断するようにしてもよい。さらに、記録媒体種だけでなく、画像品位のモード(はやい、標準、きれい等)によって、圧力値や圧力値の差異が適正範囲内か否かを判断してもよい。

0038

適正範囲そのものも、記録媒体の種類や画像品位によって必要範囲が変化するので、例えば、普通紙はやいモードの場合、許容範囲を広くし、光沢紙きれいモードの場合、狭くして画像の最適化をはかることも有効である。

0039

また、本実施形態では、記録信号入力後、記録ヘッドからインクを吐出しないでスキャンを行って、圧力の測定を行ったが、本発明は、排紙中電源スイッチがオンされたときにスキャンして圧力測定を行う方法でもよい。本実施形態のように記録直前に行うことが最も確実な方法であるが、このようなタイミングでもほとんどの場合において最適な記録状態を保つことが可能である。

0040

(第2の実施形態)
第1の実施形態では、インク慣性による圧力変動への影響因子である密度ρ、加速度a、水平距離Sを記録直前に測定した。

0041

しかしながら、インクによっては環境条件による密度の変化が微小であったり、加速度はモードによらず一定である場合もある。水平距離に関しては、最大・最小値既知である。このような場合においては、慣性による圧力変動分固定値として扱うことが可能である。

0042

したがって、キャリッジ停止状態で、タンクのインク残量と装置傾きの合算値スキャン範囲複数位置、特に左右端で取得しておき、慣性分の固定値をさらに合算し、許容範囲内かどうか判断することにより、第1実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

0043

(第3の実施形態)
第1の実施形態では、ホーム側・アウェイ側の圧力や定速域左右端における圧力差が所定の値の間でない場合には、装置傾斜警告をだして装置傾斜を改善するものであった。しかしながら、本発明は、上述の圧力が所定の値の間にない場合であっても、慣性力下げるようにキャリッジをスキャンする加速度を減速させることにより、減速後の加速度によって記録を行って高画質の記録を行うことができる。

0044

図6は、本実施形態の傾斜検知動作を示すフローチャートである。ステップS1からステップS3およびステップS5,ステップS7は第1の実施形態と同じであるので説明を省略する。

0045

ステップS4またはステップS6において圧力許容範囲外と判定されると、加速度ダウンが1回目であるか否かを判断する(ステップS20)。加速度ダウンが1回目であれば、キャリッジ移動加減速度デフォルト値が11m/s2であったものを7.3m/s2と2/3まで落とす。その後、キャリッジをスキャンして同様に圧力を再測定する(ステップS2およびS3)。

0046

一方、加速度ダウンが2回目の場合には、加速度を下げても対処できない異常が発生したと判断し、エラーとする(ステップS22)。

0047

なお、本実施形態では、加速度を段階的に下げていき、圧力が許容範囲に入るまで計測を繰り返してもよい。

0048

1記録ヘッド
2キャリッジ
3メインタンク
7 圧力センサ

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