(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの圧力室を有するインクジェットプリンタの信頼性を高める方法であって、前記圧力室は、電気機械変換器（２）と、電気機械変換器（２）を作動させるパルス発生器（４）を備えた駆動回路（３）と、機械的歪みの結果として電気機械変換器（２）により発生された電気信号を検出する測定回路（７）と、インク滴を噴射するノズル（２２）を備え、
パルス発生器を備えた駆動回路により電気機械変換器を作動させ、それにより、圧力室内に圧力波を発生することにより、ノズル（２２）からインク滴を噴射し、
発生された圧力波による電気機械変換器の機械的歪みに応答して、測定回路により圧力室内の発生した圧力波を検出し、
電気信号を、障害のない圧力室内で得られた標準の圧力波からの標準の電気信号と比較し、
該電気信号と該標準の電気信号の間の偏差から圧力室内に障害が存在するかどうかを判定し、
障害が見つからなかった場合には、噴射を継続し、
障害が見つかった場合には、
予め定められた数の圧力パルスに亘って噴射を継続して、インク滴を噴射している間に障害を自然消滅させ、
該予め定められた数の圧力パルスの後に、圧力室内に障害がなお存在することが確定された場合には、圧力室が作動されず及びインクで洗浄することを含む積極的な回復動作が行われない所定の待機時間の間、噴射を中断して、障害を該作動のない状態で、独りでに消滅させる
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
圧力パルスの前記所定数が１００以下の正の整数であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
圧力パルスの前記所定数が５０以下の正の整数であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
圧力パルスの前記所定数が２０以下の正の整数であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
インクジェットプリンタが１つの第１の圧力室と１つの第２の圧力室を備え、第１の圧力室で障害を検出した後に、前記圧力室のノズルからのインク滴噴射を前記所定の待機時間中断し、前記中断の間、第２の圧力室のノズルからのインク滴噴射が続くことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
圧力室が、電気機械変換器と、前記電気機械変換器を作動させるパルス発生器を備えた駆動回路と、測定回路を有し、作動に応答して電気機械変換器により発生される電気信号が、測定回路によって測定されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
測定回路が閉じられているときに、駆動回路が開かれていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ノズル（２２）を備えた少なくとも１つの圧力室を有するインクジェットプリンタであって、
ノズルからインク滴を噴射する手段（２、４）と、
圧力室内の障害を検出する手段（２、９）を有し、
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を適用するように構成されたインクジェットプリンタ。
【請求項９】
プリンタがピエゾインクジェットプリンタであることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１０】
プリンタがホットメルトインクを使用することを特徴とする請求項８または９に記載のインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ノズルを備えた少なくとも１つの圧力室を有するインクジェットプリンタの信頼性を高める方法に関し、ノズルからインク滴を噴射すること、および圧力室の障害を検出した後にインク滴の噴射を中断することを含む。本発明はまた、この方法の使用に適したインクジェットプリンタにも関する。
【背景技術】
【０００２】
【従来の技術】
この方法は、アメリカ特許第４６２５２２０号から知られており、前記圧力室の動作に影響する圧力室の障害を取り除くために使用される。この種のプリンタでは、圧力室でパルス発生器により圧力パルスが発生する。これにより圧力室のインクに圧力波が生じ、インク滴がノズルから噴射される。圧力室の障害、例えば気泡や望ましくない固体粒子により、標準の圧力波すなわち通常の（概ね良好な）インク滴噴射に先立って生じる圧力波から逸脱した圧力波が、圧力室で発生する。したがって、障害により、通常のインク滴の量とは異なる量のインク滴が生じ得る。また、障害により、噴射されたインク滴のそれぞれに、１つまたは複数の障害サテライト滴が存在し得る。極端な場合、障害によって圧力室の破損が生じ、その後ノズルからのインク滴の噴射が不可能になることさえあり得る。この方法は、圧力室で障害を検出した後に、噴射を一時的に中断することにより、印刷の欠陥を回避できるようにすることを提案している。中断の間は積極的な回復動作が行われ、圧力室が新しいインクで洗浄されて、障害を含む古いインクは圧力室から除去される。回復動作が完了した後、噴射が再開される。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  この方法の重大な欠点は、圧力室を新しいインクで洗浄すると、洗浄動作の後にインクを廃棄容器に排出させることが多いため、高価なインクをかなり浪費してしまう点である。圧力室を洗浄したインクを回収して、インクジェットプリンタのインク供給部に戻す方法は知られているが、これらの方法は、複雑なキャップ構造と組み合わせて使用される。圧力室で障害が生じる原因となり得る塵、埃、空気あるいは他の不純物が、外部からインクに達するのを防ぐため、常に注意を払わなければならないからである。更に、後者の場合には戻りシステムが必要になるが、これは溶解可能インクの場合には、（加熱した）圧力室を離れた直後にインクが固まってしまうため特に複雑になる。加えて、インクジェットプリンタのプリントヘッドが小型化されているため、キャップがノズル１個の寸法よりも何倍も大きくなっていることが多いので、１つの圧力室を洗浄すると、その付近の圧力室のいくつかのノズルもインクで洗浄され、更にインクを浪費することになる。かかる積極的な回復動作の別の重大な欠点は、洗浄動作中、圧力室の属するプリントヘッド全体が、基体印刷用として使用できなくなるので、インクジェットプリンタの生産性が、高い信頼性の必要な場合にかなり犠牲になる点である。
【０００４】  本発明による方法は、これらの欠点を回避することを意図してなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  この目的のため、噴射を所定の時間中断する方法を発明した。この時間中は、障害を除去する積極的な回復動作は行わず、圧力室は単にそのまま放置される。所定の時間が経過した後、圧力室のノズルから再びインク滴が噴射される。この方法は、圧力室が特定の時間作動しなければ、障害はほぼすべて自然に消滅するという認識に基づいてなされたものである。この方法は、圧力室から障害を積極的に除去するために、新しいインクで圧力室を洗浄する必要がないという重要な利点を有する。その結果、障害を除去するためにインクを浪費することがない。別の重要な利点は、プリントヘッドの他の圧力室はいずれも噴射を中断する必要がないため、始めた印刷動作が続行できるという点である。
【０００６】
障害のある圧力室を一時的に非作動にしても、印刷画像にはほとんど目に見えない非常に小さな欠陥しか生じず、必要であれば、当業者に知られている方法で、例えば日本特許第６０１０４３３５号から知られる方法でこれを防ぐこともできる。かかる方法を使用することによって、インクジェットプリンタの生産性に悪影響が生じることはほとんどなく、圧力室の噴射を一時的に中断することにより、印刷画像に印刷の欠陥が生じることが防止される。本発明による方法の別の利点は、積極的な回復動作が完了することにより噴射が再開されるのではないため、いつ噴射が再開されるのかが予め、すなわち噴射が実際に中断される直前にすでにわかっている点である。この利点は、とりわけ最適な印刷ストラテジを決めるのに使用することができる。
【０００７】
好ましい実施形態においては、前の障害を検出した後に続いて、障害の直前に所定数の圧力パルスを発生させる。標準の圧力波と異なる圧力波の多くは、目に見える印刷の欠陥を生じることはないことがわかっている。かかる障害の発生後に圧力室の噴射が一時的に中断されると、インクジェットプリンタの生産性は不必要に低下するであろう。したがって、障害が圧力室の動作にとって危険であるかを判定し、かかる障害があるときのみ、圧力室の噴射を中断することが有利である。前記圧力室から特定数のインク滴を噴射する間に、障害が消滅しない場合、障害は、ほぼ確実に目に見える印刷の欠陥となることがわかっている。障害の多くが、特定数のインク滴を噴射する間に自然に消滅し、前記噴射の最中に障害が増大することが少ない理由は、完全には明らかではない。障害の多くが小さな気泡であって、圧力パルスの影響で、成長するだけのサイズに達する前にインク中に自然に溶解することが考えられる。別の理由としては、障害は、ノズル付近で主に生じ、目に見える印刷の欠陥になる前に、圧力室からインク滴とともに噴射されることも考えられる。この好ましい実施形態では、圧力室に障害があることがわかった後に、関連する圧力室で特定数の圧力波を発生させてインク滴を噴射し、その後まだ障害があるか否かを判定する。ない場合には、障害は明らかに消滅したので、圧力室での動作に差し迫った危険はもうないということになる。障害がまだある場合には、最後に検出した障害が、圧力室の機能にかなりの悪影響を及ぼしているまたは及ぼす可能性が高いため、印刷画像に目に見える印刷の欠陥が生じる。これを回避するため、噴射を一時的に中断して、圧力室を特定の時間そのまま放置する。
【０００８】  別の好ましい実施形態においては、前の障害と後の障害との間に、圧力室で最大１００の圧力パルスを発生させる。圧力パルス数を１００以下にすることによって、障害が大きくなり過ぎて、噴射が中断されたときに消滅するまでに長い時間がかかることが防止される。別の好ましい実施形態においては、圧力パルス数が５０以下である。更に別の好ましい実施形態においては、前記圧力パルス数が２０以下である。この数は常に予め決められ、したがって前記圧力パルス数の最初の圧力パルス発生開始時にわかるようになっているが、機械の型、使用するインク、機械の履歴（摩耗度）、障害の大きさ等に適合させることができる。本発明による方法の別の好ましい実施形態においては、インクジェットプリンタが、少なくとも１つの第１および第２の圧力室を有し、第１の圧力室で障害を検出した後に、前記圧力室のノズルからのインク滴噴射を所定の時間中断するが、前記中断の間、第２の圧力室のノズルからのインク滴噴射は続行される。このようにして、インクジェットプリンタの高い信頼性が得られるとともに、生産性の損失を最小に抑えることができる。
【０００９】  圧力室に障害があるか否かを正確に判定できるように、圧力室は、電気機械変換器（ピエゾ素子）と、前記変換器を作動させるパルス発生器を備えた駆動回路と、作動に応答して変換器により発生される電気信号を測定回路によって測定することにより障害を検出する測定回路とを備えることが好ましい。この種のピエゾインクジェットプリンタでは、駆動回路の一部を形成するパルス発生器で、電気パルスを発生させることにより変換器が作動する。このようにして変換器が、歪みを受けて圧力室で圧力波が発生し、したがってインク滴がノズルから噴射される。発生した圧力波は、電気機械変換器に歪みを与えて電気信号を発生させる。この信号を測定回路で測定すると、発生した圧力波に障害によって偏差が生じるため、圧力室に障害があるか否かを判定することができる。このように、変換器は、その主な仕事は圧力室で圧力波を発生させることであるが、センサとしても使用される。変換器が、圧力室で発生した圧力波により機械的な歪みを受けるため、変換器により発生する電気信号を測定することにより、標準の圧力波からの圧力波の偏差の大きさを正確に決定できることがわかっている。別の好ましい実施形態においては、測定回路が閉じられているときに駆動回路が開かれている。このことによって、変換器を作動させることにより、圧力室で発生する圧力波の偏差の検出が更に改良される。本発明はまた、本発明による方法での使用に適したインクジェットプリンタにも関する。インクジェットプリンタは、ピエゾインクジェットプリンタであることが好ましい。また、プリンタには、溶解可能インク、すなわちホットメルトインクを使用することが好ましい。
【００１０】  本発明を、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  図１は、ノズルを有する複数の圧力室を備えたインクジェットプリンタを示している。この実施形態では、プリンタは、受容媒体１２を支持し４つのプリントヘッド１６に沿って案内されるローラ１０を有している。ローラ１０は、矢印Ａに示すごとく軸の周りを回転可能である。キャリッジ１４は、シアン、マゼンタ、黄、黒の各色ごとに１つずつ４つのプリントヘッド１６を担持しており、両方向矢印Ｂで示す方向、すなわちローラ１０に対して平行に往復動可能である。このようにして、プリントヘッド１６は受容媒体１２を走査することができる。キャリッジ１４は、ロッド１８、２０上を案内され、適切な手段（図示せず）により駆動される。
【００１２】  図に示す実施形態では、各プリントヘッド１６は、それぞれ独自のノズル２２を備えた８個の印刷室を備えており、これらのノズルは、ローラ１０の軸に垂直な想像線を形成している。実際のインクジェットプリンタの実施形態では、プリントヘッド１６毎の圧力室の数は、この何倍も多い。各圧力室には、電気機械変換器（図示せず）と結合される駆動回路が設けられている。このように、圧力室と、変換器と、駆動回路とは、ローラ１０の方向にインク滴を噴射する働きをするユニットを形成する。変換器がイメージ式に作動すると、インク滴で作られる画像が受容媒体１２に形成される。
【００１３】  図２は、好ましい実施形態によるインクジェットプリンタの障害の検出に関する概略ブロック図の例である。この回路は、電気機械変換器２と、駆動回路３と、測定回路７とを有している。パルス発生器４を備えた駆動回路３と、増幅器９を備えた測定回路７とは、共通の線１５を介してピエゾ素子２に接続されている。これらの回路は、切換スイッチ８により開閉される。パルス発生器４によりピエゾ素子２の両端間にパルスが加えられた後、パルスは圧力室に歪みを与え、圧力室で圧力波が発生する。この圧力波はピエゾ素子２に歪みを与え、ピエゾ素子は歪みを電気信号に変換する。パルス終了後に、測定回路が閉じられるように切換スイッチ８が切り換えられた場合、前記電気信号は測定回路７の両端間に放電される。この信号が増幅器９により増幅され、出力１１を介して解釈回路（図示せず）に送られる。信号の解釈は、プリンタハードウェアとプリンタ制御ソフトウェアの両方で行われる。
【００１４】  このようにして、発生した圧力波をリアルタイムで、すなわち印刷中に測定することができる。回路が簡単なので、インクジェットプリンタの各圧力室に、この種の測定回路を備えることができる。原則として変換器により発生する各圧力波を測定することができるので、障害が起こった（または障害が圧力室に入った）直後に、それを検出することができる。例えば、各圧力波の周波数、振幅、ゼロ軸交差、位相等の量を測定することにより、標準の圧力波との偏差を決定することができる。
【００１５】  図３は、図２で示した回路を使用し、圧力室での圧力波の発生に応答して、ピエゾホットメルトインクジェットプリンタの変換器により発生した電気信号の例である。
【００１６】  図３ａ〜３ｄのそれぞれの実線は、特定の圧力波の発生後に測定される関連信号を示している。破線は、障害のない場合に、圧力室での圧力波の発生後に測定される標準電気信号（標準信号）を示している。ｙ軸は、発生した信号の電位を任意の単位で示している。ｘ軸は、時間を任意の単位で示している。
【００１７】  図３ａの実線は、圧力室で特定の圧力波が発生した後の信号を示している。この信号は、標準信号とほぼ完全に同一であることが明らかである。圧力室に障害がないことが明白にわかる。図３ｂは前記の場合より後、すなわち次の圧力パルスが電気機械変換器で発生し、続いて圧力波が圧力室で発生した際に測定された信号を示している。この場合は測定された電気信号と標準信号との間には有意な差があることが明らかであり、これにより圧力室に障害があることが示される。それに続く圧力パルスの後に発生する電気信号が、図３ｃに示されている。障害の影響が大きくなっており、この場合、前の信号に比べて信号の周波数と振幅が増大していることは明らかである。次に３つの圧力パルスが発生する。第３の圧力パルスにより発生する圧力波に応答して変換器より発生する信号が、図３ｄに示されている。測定された電気信号は、再び標準信号とほぼ同一になっていることが明らかである。このことから、最初の検出より４圧力パルスの後に、障害が消滅したことがわかる。
【００１８】
前記のような種類の障害が、目に見える印刷の欠陥になることはほとんどない。そのような場合に、最初の障害の検出直後に回復動作が開始されたならば、それは不要な回復動作となる。明らかに圧力室には自己回復能力があるため、障害のほとんどは、インク滴の噴射中に自然に消滅する。実際、かかる障害の９９％まではこのようにして消滅する。これはとりわけ、発生したパルスの形状、圧力室とノズルの構造やこれらを作る材料、インク温度、インクの種類（ホットメルトまたは流体インク等）、インクの前処理（濾過、脱気）、インクの添加物（界面活性剤、塩）等に依存する。
【００１９】  圧力室からインク滴を噴射する間に、障害が消滅しない場合も少しはある。これらの場合には、圧力室の自己回復能力が、障害の増大を抑えるのに充分でないことが明らかである。例えば、圧力室での圧力波の連続発生によって、小さな気泡が大きな気泡になることにより、印刷圧力室での動作にかなり悪影響を与える可能性がある。本発明によれば、例えば５０等の特定数のパルス発生後の電気信号が標準信号とまだ異なることから認識できる、これらの障害を検出した後に、噴射を所定の時間中断する。この待機時間中、圧力室は作動せず積極的な回復動作は行われない。かかる障害は、インク滴が特定の時間噴射されなければ、ほぼ常に圧力室から消滅することがわかっている。
【００２０】  表１は、待機時間に対する圧力室の回復を示している。この例では、ピエゾホットメルトインクジェットプリンタを使用している。特定の圧力室で障害が検出されるときは、その圧力室で２０の連続した圧力波が発生される。その直後に障害がまだあるか否かチェックが行われる。２０の連続したパルス後に障害がある場合（この例では５％）には、特定の待機時間、噴射が一時的に中断される。
【００２１】
【表１】
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この表は、待機時間後に圧力室が回復した件数を示している。３００ミリ秒の待機時間後には、この種の障害は、必ずインクジェットプリンタから消滅することが明らかである。個々の場合の待機時間は、圧力室とノズルの作られる材料やそれらの構造、インクの種類等多くの要因に依存することがわかっている。原則として、例えばインクジェットプリンタの製造直後に決められた固定した待機時間を使用することもできる。しかし待機時間は他の要因にも依存するので、それらに待機時間を合わせることが好ましい。例えば、回復に必要な平均待機時間は、障害の大きさが増すにつれて長くなることがわかっている。より速く措置を講ずれば回復時間は減少し、インクジェットプリンタの生産性が上がる。待機時間は、インクジェットプリンタの摩耗度や、特に圧力室の状態の変化にも依存することがある。
【００２２】  しかし、プリンタの簡略化を図るために、固定の待機時間を選択する場合、すべての障害が平均してちょうど消滅するような待機時間を選ぶことが好ましい。このことが、待機時間後もまだ障害があることを意味する場合は少ないが、そのときは障害が直ちに記録され、その後すぐに次の待機時間が開始できる。特定回数の待機時間を置いた後も障害が消滅しない場合、最後の手段として、従来技術から知られる積極的な回復動作を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  インクジェットプリンタの例を示す図である。
【図２】  好ましい実施形態によるインクジェットプリンタの障害の検出に関する概略ブロック図である。
【図３ａ】  障害がある場合に発生する圧力波の標準圧力波に対する偏差を示した図である。
【図３ｂ】  障害がある場合に発生する圧力波の標準圧力波に対する偏差を示した図である。
【図３ｃ】  障害がある場合に発生する圧力波の標準圧力波に対する偏差を示した図である。
【図３ｄ】  障害がある場合に発生する圧力波の標準圧力波に対する偏差を示した図である。
【符号の説明】  ２  電気機械変換器（ピエゾ素子）
３  駆動回路
４  パルス発生器
７  測定回路
８  切換スイッチ
９  増幅器
１０  ローラ
１１  出力
１２  受容媒体
１４  キャリッジ
１５  線
１６  プリントヘッド
１８、２０  ロッド
２２  ノズル
Ａ  矢印
Ｂ  両方向矢印
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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