(57)【要約】【課題】  インクジェット記録装置において、印刷に使用されないインクの廃棄量が増えるのを最小限に食い止め、さらにそれを支える廃インクタンクの容量増加を抑止するインクジェットヘッドのクリーニング方法を提供する。【解決手段】  印刷イメージデータを各インク色単位で分析し印刷中のインクの濃度の変化を予測し、それらが許容量を越える場合には、紙面外でインクを吐出させることによって、ヘッドの目詰まりを回避しクリーニング動作が最小で済むように最適化してクリーニング実行する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドからインクを紙面に吐出して記録を行うインクジェット記録装置のクリーニング方法であって、印刷イメージデータを各インク色単位で分析する工程と、印刷中のインクの濃度の変化を予測する工程と、それらが許容量を越える場合には、紙面外でインクを吐出させることによって、ヘッドの目詰まりを回避しクリーニング動作が最小で済むように最適化してクリーニング実行する工程と、からなるインクジェットヘッドのクリーニング方法。
【請求項２】
ヘッドからインクを紙面に吐出して記録を行うインクジェット記録装置のクリーニング方法であって、予備吐出可能領域にヘッドを移動しない場合でも、予備吐出の必然性が高まった場合にはキャリッジ移動コマンドを発行し、予備吐領域へ前記ヘッドを移動させる工程を含むインクジェットヘッドのクリーニング方法。
【請求項３】
予備吐が可能な領域にヘッドが移動した場合には、最大許容量を超えていなくても、ある程度のレベルを超えていた場合には、そこで上述した予備吐出を行う工程を含むインクジェットヘッドのクリーニング方法。
【請求項４】
紙面余白部分に印字データ以外のインク吐出が許されている場合には、上述した予備吐領域への出力を紙面の余白領域に行い予備吐吸収体の負荷を軽減する工程を含むインクジェットヘッドのクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドからインクを紙面に吐出して記録を行うインクジェット記録装置のクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像記録装置として記録媒体にインクを吐出することによって印字（記録）を行うインクジェットプリンタがある。インクジェットプリンタではインクが液状であるがためにヘッド付近のインクノズルに滞留しているインクの濃度が自然蒸発などの原因により時間経過と共に高まってしまう事象が発生する。
【０００３】
インクジェットプリンタでは、濃くなったインクを吸引したり、吐出（予備吐という）することにより濃くなったインクを排出して、インク濃度をリセットして印字むらを解消し、ヘッドの目詰まりを防いでいる。たとえば特許文献１参照。
【０００４】
吸引による回復では吸引のメカニズムのあるポジションにヘッドを移動してから行う。吸引は強力な回復手段であるが、メカニカルな動きが必要となるので時間がかかるのと、インクを吸引すると必要以上にインクが消費されてしまうという欠点がある。意図的なクリーニングが必要な場合においては吸引は有効である（例えば長期間印刷をしないでヘッドを放置していた場合など）。
【０００５】
一方、印刷中のクリーニングは吐出によって行っている。プリンタは印刷毎に紙面外の予備吐領域でインク吐出を行わっている。予備吐領域とは各ラインの印刷開始前もしくは印刷終了後にヘッドが移動できる領域であり、そこにプリンタヘッドを移動して吐出される。この吐出により各ラインの印刷開始位置ではインク濃度は一定になり目詰まりも防げる。ただしプリンタによるクリーニング動作に関しては全てのヘッドから一斉にインクを吐出させるために、無駄なインク吐出が発生していた。
【特許文献１】特開平６−１２６９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
インクジェット方式などの画像記録装置においては、印字中や印字待機中にインクの水分が蒸発する事などによりインク濃度があがってしまい粘性が増す。粘性の増したインクは印字位置精度が低下したり、色むらが発生したり、ヘッドの目詰まりを招く原因ともなる。これを避けるためにプリンタでは一定時間を経過した後の電源投入時や一定時間の連続印字を行った後に自動的にヘッドのクリーニング動作を行い、これらのインクを取り除く処理を行っている。
【０００７】
クリーニング方法としてはヘッドを印字領域外に用意されたクリーニングポジションに移動してから、ヘッドノズルから全吐出もしくは吸引を行う。これを行うことによる欠点は２つある。
【０００８】
（１）クリーニングしたインクを排出する為の廃インクタンクが機構上必要となる。
【０００９】
（２）印字に使われないで消費されるインクが必要となる。
【００１０】
現在のヘッドクリーニングでは確実なヘッドリカバリを実現するために、また吸引などのメカニズムの機構上、何らかの原因でクリーニング動作が必要と見なされると、全てのヘッドの全てのノズルに対してその処理を行っている。一方、近年のプリンタでは印字の高速化などを目的として多ノズル化が進んでおり、本来はクリーニング不要な吐出頻度の高いノズルまでクリーニングする確率があがってきている。
【００１１】
この為に従来のヘッドクリーニング機構のままでは、印刷に使用されないインクの廃棄量が増え、さらにそれを支える廃インクタンクの容量増加などの事態が発生してきている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
クリーニング動作を印字する内容を把握しているプリンタドライバで行うことでより高度な制御を行い、課題を解決する。印刷中においてはインクの吐出が一定の間隔で行われていれば、インク濃度の高まりは解消されてヘッドクリーニングが必要なくなる点に注目する。画像データを印字している時にインクが吐出されていれば、そのインクに関してはクリーニングする必要はない。ただしノズル数は多数なので実際にそのノズルからインクが吐出されたかはドライバでは検知できない。そこで確率的に１００％吐出されたかを見極めて、その場合は吐出があったとみなす。吐出が必要な場合は、出力画に関係のない領域（用紙外もしくは用紙内の余白）に対象のインクを印刷と同様の手法で出力することによってインク濃度の変化を解消する。インク濃度の変化を検出する方法としては、プリンタドライバが多階調の印字ビットマップイメージより算出する。
【発明の効果】
【００１３】
本願の請求項１〜請求項４に記載した発明によれば、インクジェット方式などの画像記録機器においてヘッドのクリーニングを必要な量だけに最小に最適化することができる。クリーニングの本来の目的である安定した印刷、ハードウェア状態の維持と同時に、無駄なインク量の低減が実現し、ユーザーにコストパフォーマンスの良いシステムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
プリンタドライバ・ソフトウェアＲＩＰ・プルーフィングシステムなどの画像記録装置を制御するソフトウェアに組み込むことにより本発明を実現する。また、ＪＰＥＧやＴＩＦＦなどの画像データを自分で直接色処理して印刷する仕組みを持つ画像記録機器の場合には、そのファームウェアとして組み込む。
【００１５】
以下に、図面を参照して本発明の実地例を詳細に説明する。
【００１６】
まずは前提として対象となるデータについて定義する。対象となる印刷イメージは、プリンタドライバ・印刷ユーティリティ・ソフトウェアＲＩＰなどで作成された多階調のビットマップである。なお本実地例では処理を分かり易くするために、インク濃度の増加などが極めて短時間で劇的にあがるように記している。実際の値はプリンタでの実測し作成する必要がある。
【００１７】
請求項１を実現するためのインク濃度の処理の概念を図１にしめす。これはシアン・マゼンダ・イエローそれぞれの色別にインクの吐出のパターンが異なっている。まずシアンの場合、ランダムに色々な濃度のインクが出力されているが、最終的には濃度がクリーニングを必要とするレベルを下回らなかったため、予備吐領域で１００％で一回、５０％で一回の出力を行いクリーニング効果を得ている。次にマゼンダでは一定の間隔で１００％の出力を行っている。毎回の出力で通常の印刷中にクリーニング効果も得れているため、予備吐領域での吐出はない。最後にイエローでは一度も吐出がされていない。このためにクリーニングが必要となり、その回数も１００％５回分の予備吐が必要となっている。
【００１８】
図２に示すフローチャートは印刷データ１ラインあたりのクリーニング処理の流れを示している。まず最初にプリンタヘッドが往復ともに印字（インク吐出）を行う双方向印字のケースにも対応できるようにデータをスキャンする方向を定義する。本発明はプリンタヘッドが移動する時間が問題なので、ヘッドの移動方向によってインク濃度の高まりが異なるためである。
【００１９】
方向が決まったらヘッドの移動方向順にデータを１ピクセルづつなめていく。１ピクセルを更にインク色（シアン・マゼンダ・イエロー・カラーの４色もしくは淡シアン・淡マゼンダを加えた６色、更に他の色をまぜて７色、８色とあるが、各々１色を基準にして処理する）に分解し、別々にインク濃度の高まりを計算する。インク濃度の変化の求め方については後述する。
【００２０】
このデータのスキャンにおいて印刷データにおいては印刷イメージ分のピクセルのみを対象とするが、本発明においてはヘッドが予備吐領域に移動する時間も含めて考える。図３に示すように、はがきなどの印字時には印刷データが存在しない領域が多くあるが、印字データ幅の中ではその色は予備吐が必要ではないという判断をできても、ヘッドが予備吐領域に移動するまでの間でインク濃度が高まり、予備吐が必要になるケースがありうる。印字データだけでなくプリンタの移動分の計算も付け加える。
【００２１】
すべてのデータをスキャンし終わったら最終的なインク濃度が求まっているので、吐出の有無を決める。ここでは一度の吐出で１００％の濃度が減じられるとしているので、例えば３００％のインク濃度の場合は１００％の予備吐出力を３回行うようにデータを作成し、１５０％の場合は１００％と５０％の濃度の予備吐出力を行うようにデータを作成する。０％の時は予備吐出力は行われない。
【００２２】
インク濃度の変化の求め方について記す。実際の出力インクに対応した各色のイメージデータを対象としてピクセル時間単位で下記の計算を繰り返しインク濃度の変化を予測する。これにより１ピクセルの処理が終わった時点で新しいインク濃度がどのようになっているのかを予測する。
【００２３】
(1)新しいインク濃度＝(2)現在のインク濃度
＋(3)インク濃度増加量
−(4)インク濃度減少量
「(2)現在のインク濃度」は対象ピクセルを処理する直前のインク濃度を示す。「(1)新しいインク濃度」は対象ピクセルを処理した後のインク濃度を示す。
「(3)インク濃度増加分」は、対象ピクセルを処理した後にインク濃度がどれくらい増加しうるかの差分である。これは下記の計算式で求める。
【００２４】
(3)インク濃度増加量＝(5)非吐出時のインク濃度増加量
×(6)非吐出の可能性
「(4)インク濃度減少量」は、対象ピクセルを処理した後にインク濃度がどれくらい減少（元の状態１００％に回復）するかの差分の量を示す。これは下記の計算式で求められる。
【００２５】
(4)インク濃度減少量＝(7)吐出時のインク濃度回復量
×(8)吐出の可能性
インク濃度は時間経過と共に高まる。本実地例ではヘッドの移動時間がほぼ一定であると想定し、時間経過の単位を画素１ピクセルの処理時間とする。空白連続時には高速にヘッドを移動できるプリンタではそれを考慮してもよい。その場合は空白１０ピクセルは６ピクセル時間に変換するといった処理を行う。
【００２６】
「非吐出時のインク濃度増加量」は、時間経過と共に水分が蒸発しインク濃度が高まる為に発生するのだが、水分蒸発量は一定ではなく、インク濃度が増した状態では少なくなる。またプリンタ（ノズル径）とインクの特性によっても異なる。そこで、１ピクセル時間でどれだけ水分が蒸発しインク濃度がどのように変化するかは、プリンタ毎に実測した結果より作成されたテーブルを参照するものとする。
【００２７】
実際には湿度や温度などによっても水分蒸発量は変化してくる。温度・湿度がわかるコンピュータであればテーブルを変更することで対処する。温度・湿度を知る手段がない場合には、平均的な条件での温度と湿度を前提にして、そのテーブルを使用する。
【００２８】
インク濃度はインクの吐出によって回復する。この回復量は変化する。その最も基本的な要因はプリンタ（ノズル径）とインクの特性である。これらについては定常的な値が決められない為、プリンタ毎に実測した結果をテーブルなどにし参照することで求めるものとする。元の濃さによってインク濃度の変化量も変わる場合には、現在のインク濃度に応じて吐出により高まるパーセンテージが変わるものとしてもよい。「(6)吐出時のインク濃度回復量」はこのテーブルによって決められる。
【００２９】
ビットマップ上の色の濃度が１００％の時にインクの吐出が１回期待できるものとする。「吐出の可能性」はそのデータを処理した時にインクが吐出される確率を示し、「非吐出の可能性」はそのデータを処理した時にインクが吐出されない確率を示す。
【００３０】
この２つは相反するものであり下記の関係がなりたつ。
【００３１】
吐出の可能性＋非吐出の可能性＝１００％
よって「吐出の可能性」が求められれば、「非吐出の可能性」は下記の計算式で求められる。
【００３２】
非吐出の可能性＝１００％−吐出の可能性
「吐出の可能性」はイメージデータの値から求める。極めて単純な色処理では下記の計算式でインク非吐出の可能性が求められる。
【００３３】
吐出の可能性＝（イメージデータの値）／（データの最大値）
この計算式においては８ビット（０〜２５５の範囲）で定義されるイメージデータにおいては、色濃度（データ値）が２５５の場合には（２５５／２５５）＝１００％の確率でインクが吐出され、０の時は（０／２５５）＝０％の確率でインクが吐出される。１２８の時は、（１２８／２５５）＝０．５０１９であり約５０．２％の確率でインクが吐出されることになる。
【００３４】
請求項２はプリンタにおいて高速化のためにヘッドの移動量を自動的に最小限にするような処理がはいっている場合にこれをキャンセルすることで、予備吐の制御を正確にする方法について述べている。例えば文書では左右に一定の余白があることが多いが、この場合ヘッドを文字列のある段落内で移動させていれば、印刷は高速化される。しかしこの場合にはヘッドが予備吐を行うための領域に移動しないため、予備吐ができなくなってしまう。予備吐が不要な時点ではそのままプリンタの印字にまかせるが、必要になった時点でプリンタに予備吐領域へのヘッド移動を要求し、そこで予備吐を行わせることにより、高速な印字とクリーニングの適切な実行を実現する。
【００３５】
請求項３は予備吐を必ず行うべき値にまでなっていなくても近似値までいっていたら予備吐をあらかじめしておくことにより、印字むらなどの軽減を図る方式である。予備吐は１行の最後（もしくは最初）しかできない為、例えば１８０％の状態でヘッドを折り返した後、次のラインで印字なしが続くと、ページ半ばで３００％となってしまうことがある。このような場合、次の吐出ではインク濃度が高くなってしまい、印字むらが発生したり、最後までいった場合に目詰まりを起こす状態に陥る危険性もある。次の行まで見て判断する方式もあるが、より簡略にするために、最後の状態ではできるだけ１００％に戻るように予備吐領域にヘッドがきたら処理を行いその危険性を回避する。
【００３６】
請求項４はクリーニングの最適化といってもその回数ではなく、むしろ予備吐吸収体というハードウェアを長持ちさせるための発明である。余白領域は通常白紙の状態になっているが、この部分のサイズをユーザーが指定した場合に、その領域にはインクを吐出してよいものとする。予備吐吸収体（廃インクタンクとも言う）は限られた資源であり、大量の予備吐が吐出されつづけた場合、その吸収量に限界がきてしまう。限界を超えた場合は、プリンタでそれを交換しないといけなくなる。この限界値を低くする効果が望める。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】吐出によるインク濃度の変化を色別に調べた概念図
【図２】１行の印刷でインク濃度が最終的にどうなったかを調べるプログラムのフローチャート
【図３】インク濃度の変化を予想するために必要な範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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