(57)【要約】【課題】複数ヘッドの不吐検出を短時間に行い、トータルのプリント時間を短縮して、信頼性の高い画像形成装置を提供すること。【解決手段】インクジェット技術を用いて、被プリント媒体にインクを吐出してプリントを行うが画像形成装置において、インク吐出を行うノズル列を等間隔に複数配置し、更にノズル列から吐出されたインク滴を検出する複数の検出手段とを有し、前記ノズル列と前記インク滴検出手段は相対的に移動可能となっており、該複数あるインク滴検出手段の間隔は、該ノズル列の間隔の整数倍であることを特徴とする。ここで、インク滴検出手段の個数は、前記ノズル列の本数の公約数個であり、整数倍とは、ノズル列の本数をインク滴検出手段の個数で割って求めた解を四捨五入して得られた整数の公約数である。【選択図】図１
2006248020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット技術を用いて、被プリント媒体にインクを吐出してプリントを行うが画像形成装置において、
インク吐出を行うノズル列を等間隔に複数配置し、更にノズル列から吐出されたインク滴を検出する複数の検出手段とを有し、前記ノズル列と前記インク滴検出手段は相対的に移動可能となっており、該複数あるインク滴検出手段の間隔は、該ノズル列の間隔の整数倍であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
インク滴検出手段の個数は、前記ノズル列の本数の公約数個であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
整数倍とは、ノズル列の本数をインク滴検出手段の個数で割って求めた解を四捨五入して得られた整数の公約数であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記インク滴検出手段とは、発光素子と受光素子を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記インクジェットヘッドは、熱エネルギーを利用してインクを吐出するものであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、内部の故障した又は詰まったノズルの検出を改善した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙、ＯＨＰ用シート等の記録媒体に対して記録を行う記録装置は種々提案されているが、この中でもインクジェット方式に従って記録を行う記録装置は、記録ヘッドから記録紙に直接インクを吐出するものであり、ランニングコストが安く記録動作が静かである等の利点を有するため、広く利用されてきている。
【０００３】
当初、色としては単色（特に黒）のみの印刷であったが、近年では複数ヘッドを搭載することでカラー化し、更にはノズル列の広幅化、搭載ヘッド数の増加により高速／高画質化が可能となってきている。
【０００４】
このように発展してきているインクジェットプリント装置において、インク切れや目詰まりによる不吐出等、吐出不良状態を検知する方法として、透過型フォトセンサの発光素子と受光素子との間を吐出されたインク滴を通過させ、上記素子間の光を遮るか否かに基づいて検知を行う技術が知られている。
【０００５】
上記透過型フォトセンサの一構成例を特許文献１に見ることができる。この発明において、発光素子の発光面にレンズが一体成形され、これにより、受光素子に向けて略平行光を投射できるようになっている。
【０００６】
他方、受光素子の受光面においてはモールド部材により０．７ｍｍ×０．７ｍｍ程度の穴が光軸上に形成され、これにより受光，発光間全域において検出範囲を高さ方向の約０．７ｍｍ、幅方向約０．７ｍｍに絞り込んでいる。
【０００７】
又、発光素子と受光素子は、これらを結ぶ光軸がインクジェットヘッドの吐出口列と平行で且つ吐出インク滴の飛翔経路と交わるように配置され、又、発光素子と受光素子の間隔は上記吐出口列の範囲よりも広くなるよう設けられる。これにより、インクジェットヘッドの各吐出口から吐出されるインク滴は全て発光素子と受光素子の間の検出範囲を通過でき、インク吐出が良好に行われ、この検出範囲をインク滴が通過する場合には、インク滴が発光側からの光を遮り、受光側への光量を減少させ、受光素子の出力の変化が得られる構成になっている。
【０００８】
吐出されるインク滴は、その径が５０μｍ以下の霧状の微小な液滴であり、通常、１つの吐出口からの吐出によって発光側からの光を完全に遮るものではなく、吐出する吐出口数に応じて徐々に遮光の割合が増加するものである。従って、透過型フォトセンサの出力が一定量以上に変化すればインク吐出は正常であると検知し、逆に、出力変化が一定量以下であれば、インクの吐出が不良であると検知することができる。
【０００９】
上述したように、インク滴の検出は、インク滴検出アセンブリにより行われるものであり、該インク滴検出アセンブリは、印字領域外であって、更には媒体の縁部にかなり近い位置で行われることも知られている。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−３０９９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述したように、近年のインクジェットプリンタは高画質カラー化、高速化のために、複数ヘッドを搭載している場合が殆どであるが、これに対し１つのインク滴検出アセンブリで対応する場合、検知時間が非常に掛かり、トータルのプリント時間が長くなってしまうという問題があった。そこで、検知タイミングを電源投入時のみにする等して、検知回数を減らさざるを得なかった。そのため、必要十分なタイミングで検出ができないために、信頼性といった観点から不充分なものであった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、複数ヘッドの不吐検出を短時間に行い、トータルのプリント時間を短縮して、信頼性の高い画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、インクジェット技術を用いて、被プリント媒体にインクを吐出してプリントを行うが画像形成装置において、インク吐出を行うノズル列を等間隔に複数配置し、更にノズル列から吐出されたインク滴を検出する複数の検出手段とを有し、前記ノズル列と前記インク滴検出手段は相対的に移動可能となっており、該複数あるインク滴検出手段の間隔は、該ノズル列の間隔の整数倍であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、インク滴検出手段の個数は、前記ノズル列の本数の公約数個であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、整数倍とは、ノズル列の本数をインク滴検出手段の個数で割って求めた解を四捨五入して得られた整数の公約数であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記インク滴検出手段とは、発光素子と受光素子を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記インクジェットヘッドは、熱エネルギーを利用してインクを吐出するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、インク滴検出アセンブリを複数搭載し、等間隔に並んだノズル列間距離の整数倍の距離を隔てて、前記インク滴アセンブリを配置することで、効率的なインク滴検出が行えることが可能となり、トータルの印字速度向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
最初に、本発明の一実施形態に係るプリンタに関して説明する。図１はインクジェットプリンタの概念図を示したものである。本発明に関係ある部分のみの記載となっているが、詳細なインクジェット技術に関しては周知のことであり、添付図面と共に下記詳細説明により当業者には容易に理解できると思われる。
【００２１】
Ｓは印字媒体である。図示しない給紙機構により、図１の状態のように搬送されセットされる（図１において、用紙の搬送方向は矢印の方向である）。
【００２２】
キャリッジ１０内には、プリント部であるノズル列を装備したヘッド１１，１２，１３，１４が搭載されている（プリント部に関しては後述する）。モータ２０は、不図示のモータ駆動回路により駆動を行うものであり、モータ軸上のプーリ２１が回転し、キャリッジに固定されたベルト２２が移動することでキャリッジ１０は動作する。
【００２３】
キャリッジは、レール６０，６１によって支持されており、レール６０，６１沿って矢印ｘ方向に走査を行う。この際、ヘッド内のノズルよりインクを噴射しながら媒体Ｓ上に画像を形成していく。後述するノズル幅分だけの印字を行った後に同量の搬送を行い、再びノズル幅分の印字を行う。これを繰り返すことで、媒体Ｓ上に画像形成が行われる、いわゆるシリアルプリンタである。高画質が要求される場合は、ノズル幅を１／２〜１／８分割した幅ずつ搬送を行い、画像形成もその分割数だけ重ね合わせて行う、いわゆる多パス駆動方式によって画像形成を行う場合もある。
【００２４】
キャリッジ上には、エンコーダヘッド３１が搭載されており、本体に固定されたリニアエンコーダ３０上の微細なスリットを読み取ることにより、キャリッジ位置を正確に読み取り、ヘッドの吐出タイミングを決定する。これにより、画像が正確に媒体上に形成されていく。
【００２５】
次に、上記実施例のプリント部に用いられるインクジェットヘッドの吐出原理について説明する。
【００２６】
インクジェットヘッドは、一般に微細な液体吐出口（オリフィス）、液路（インク路）及びこの液路の一部に設けられるエネルギー作用部と、該作用部にある液体に作用させる熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子とを備え、キャリッジに対し交換可能に設けられるものである。
【００２７】
このようなエネルギーを発生する他のエネルギー発生素子としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体を用いたもの、レーザ等の電磁波を照射して、そこにある液体に吸収させて発熱させ、該発熱による作用で液滴を吐出、飛翔させるようにしたもの等が知られている。その中でも上記実施形態のように電気熱変換素子が発生する熱エネルギーによって液体を吐出させる方式は、インクジェットヘッドの液体吐出口（オリフィス）を高密度に配列することができるために高解像力のプリントを行うのに適している。
【００２８】
又、電気熱変換素子を用いたインクジェットヘッドは、全体的なコンパクト化も容易で、且つ、最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を十二分に活用でき、長尺化及び面状化（２元化）が容易であること等から、マルチノズル化、高密度実装化が容易で、しかも、大量に生産性良く、製造コストも廉価なものを提供することが可能である。
【００２９】
このようにエネルギー発生手段に電気熱変換素子を用い、半導体製造プロセスを経て製造されたインクジェット用ヘッドは、一般には各インク吐出口に対応した液路を設け、該液路ごとに該液路を満たす液体に熱エネルギーを作用させて、対応するインク吐出口から液体を吐出して飛翔用液滴を形成する手段としての電気熱変換素子が設けられ、各液路には、各液路に連通している共通液室から液体が供給される構造となっている。
【００３０】
次に、本発明における特徴的な部分について以下に説明する。
【００３１】
図１において、５１，５２は光学式のインク滴検出アセンブリである。本実施形態の場合、インクジェットヘッドは４個搭載されており（図１において１１，１２，１３，１４）、それぞれのヘッドには１列のノズル列が装備されている。
【００３２】
従来は、この４本あるノズル列を１つのインク滴検出アッセンブリで検出していた。そのため、検出時間が長時間掛かってしまっていた。本発明では、図１のように、２系列のインク滴検出アセンブリ５１，５２を装備し、これを最適配置することで検知時間の高速化を図っている。
【００３３】
図２によりインク滴検出アセンブリについて説明する。
【００３４】
インク滴検出アセンブリ５１，５２は、それぞれ発光素子５１１，５２１と受光素子５１２，５２２、更に検出回路基板５１３，５２３により構成される。発光素子としてはレンズが一体化されたＬＥＤが用いられ、受光素子は同じくレンズ一体のフォトダイオードである。更に、不図示であるが、それぞれの素子はスリット形状を有する樹脂カバーで覆われており、一定幅の光軸が形成できるようになっていて、外乱光の影響を受け難い構造となっている。５０はインクの受け皿であり、インク滴検出で使用したインクを回収する役割を果たす。
【００３５】
図３は図１を用紙裏側から見た平面図である。
【００３６】
図３（ａ）から明確に分かるように、上述のように各ヘッドにはそれぞれ１列ずつノズル列がある。本実施形態では、各ノズル列間隔をｂとした場合、本実施形態のインク滴検出アセンブリ５１，５２の間隔Ｘはｂと同じ距離となっている。つまりノズル列間隔と同じ距離である。
【００３７】
図３（ｂ）は、キャリッジがインク滴検出開始時の位置に移動して（矢印ｙ方向）第１番目のノズル列を検知している状態を示す。本実施形態では、上述のようにインク滴検出アセンブリ５１，５２の間隔Ｘはｂとなっているので、第１ヘッドのノズル列１１１と第２ヘッド１２のノズル列１２１が同時に検知できる。
【００３８】
各ノズル列は１０００本以上のノズルが一列に並んだものであり、これを一定のルールに従って順番に吐出していく。吐出の途中で上記インク滴検出アセンブリで検出されないノズルは不吐出ノズルとして認識される（認識後の処理に関しては、本発明において重要ではないので説明を省略する）。ノズル列１１１，１２１の検知が終了すると、キャリッジを矢印ｙ方向に距離２ｂだけ移動し、次のノズル列１３１，１４１の検知を行う。これで全てのノズル列の検知が完了する。
【００３９】
本発明では、インク滴検出アセンブリ５１，５２の距離をインクジェットヘッド間隔の距離ｂと同距離に配置する点が特徴である。つまり、距離ｂの場合にはキャリッジの移動に伴い、
同時にノズル列のインク滴検出が行えることが可能となる。従って、インク滴検出アセンブリが１つの場合に比べ、半分の時間で全ノズル列の検出を行うことができ、プリント時間の短縮に繋がる。逆にノズル列間隔ｂとは全く無関係な距離にインク滴検出アセンブリを配置した場合にはこの効果が得られず、複数個のインク滴検出アセンブリを装備することが意味のないことであることは容易に理解できるものである。
【００４０】
以上、上記各実施例で説明したように、複数のインク滴検出アセンブリをキャリッジ１０の主走査方向に直列に配置して、効率的に検出作業を行う場合には、それぞれのインク滴検出アセンブリの間隔Ｘは以下の関係である必要があることは明白である。
【００４１】
Ｘ＝ｂ＊整数      …  条件（１）
表１は、インク滴検知アセンブリ数とその間隔、更に検知ステップ数を簡易的にまとめたものである。
【００４２】
従来例では、インク滴検出アセンブリを１つ搭載した場合である。アセンブリ数が１つであるため、アセンブリ間距離は「なし」となる。この場合、第１ステップとして第１ヘッドの検知を行う。これをステップ１と第１ヘッド部の交点に〇を付けるものとする。第１ヘッドの検出が全て完了すると、ステップ２として第２ヘッド部の検知を行うために、キャリッジをｂ移動する。これをステップ２としてヘッド２のところに〇印として記載するものとする。順次第１ヘッドから第４ヘッドまで検知が行われるのに４ステップ必要であることを表している。
【００４３】
次に、本実施形態の場合を考える。
【００４４】
本実施形態では、上述のようにインク滴検出アセンブリが２個、インク滴検出アセンブリ間距離ｂである。表１の実施形１にあるように、ステップ２までで全４ヘッドの下に〇印がついている。つまり、２ステップで検出が完了できることを意味する。
【００４５】
続いて、実施形２として、インク滴アセンブリの個数が２個、その間隔が２ｂの場合を考える。第１ステップで第１及び第３ヘッドの検知を行い、第２ステップとして第２及び第４ヘッドの検知を行う。これで全てのヘッドの検知が完了することができるので、トータル２ステップで完了する。ここで、実施形１も実施形２も同じ２ステップで完了することから、共に最適な配置であると言える。
【００４６】
引き続き実施形１として、インク滴アセンブリの個数が４個、その間隔がｂの場合を考える（間隔がｂ以上の場合、アセンブリ数とインクジェットヘッドの数が合わず、最適ではないのは明白である）。この場合では、第１ステップで全てのヘッドの検知が完了できるので、今までの実施形よりも更に高速に検知が完了することができる。
【００４７】
次に、表１ケースＡに関して考えてみる。これはインク滴検出アセンブリを３セット搭載したものである。距離ｂより大きい場合（つまり、距離が２ｂ，３ｂ…）は、ステップ１において、既に検知に寄与しないアセンブリが存在し、最適でないことは明白である。
【００４８】
そこで、アセンブリ間距離ｂについて検証する。
【００４９】
ステップ１として第１，２，３のヘッドの検知が同時に行える。しかし、アセンブリが３つしかないため、第４ヘッドの検出は同時には行えない。そこで、キャリッジを移動して２ステップを実施する必要がある（移動量としてはｂでも２ｂでも３ｂでも構わない）。結果としてステップ数は２ステップ必要となり、実施形１及び２と同程度の時間が掛かってしまう。従って、インク滴検出アセンブリ数を３個にした場合は、アセンブリ数の割りにはアセンブリ数２個の場合に比べ、検知ステップ数の軽減が図られないため、最適な個数ではないことが分かる。
【００５０】
そこで、先ず、ノズル列の数とアセンブリの数の関係を考える。表１において、従来例及び実施形１，２，３はノズル列数４個に対して、それぞれ１，２，２，４個のアセンブリ数である。つまり、４の公約数である。これに対し、ケースＡは３個であり、公約数ではない。
【００５１】
ヘッドの数とアセンブリの数の関係において、
「最適なアセンブリの数はノズル列数の公約数である」  …  条件（２）
ということが、必然的な関係として理解される。
【００５２】
インク滴検出アセンブリの数は、検知スピードと製品コストの関係より決定されるべきもので、コストより検知スピードを優先した場合には、実施形３のように４個配置すれば良く、スピードよりもコストを優先するのであれば、従来例でも十分となる。
【００５３】
次に、インク滴アセンブリの間隔に関して考える。
【００５４】
ケースＢはインク滴検出アセンブリが２個、インク滴検出アセンブリ間距離３ｂの場合を考えたものである。アセンブリ間距離が長過ぎるため、ステップ２以降においてインク滴検知が１つのアセンブリでしか行われなくなる。結果としてステップ数が多くなり、３ステップ必要になる。実施形１や実施形２が同数のアセンブリ数２個搭載して２ステップで完了できるのに対し、３ステップ必要となり最適ではないことが分かる。２個のアセンブリを搭載する場合には実施形１，２から分かるように、距離ｂ又は２ｂである必要がある。
【００５５】
ここから条件（１）における「整数」とは、ノズル列数Ｍ、アセンブリ数ｎとした場合、
条件（１）における（整数）は、Ｍ／ｎの公約数である。  …  条件（３）
ということ予想される（勿論、条件（２）より、Ｍ／ｎは整数であることは言うまでもない）。つまり、この場合にはヘッド数４、アセンブリ数２であるため、４／２＝２の公約数１又は２である。距離Ｘとしては、ｂ又は２ｂとなる。
【００５６】
そこで、条件（３）を確認するために、ヘッド数を増やして同一キャリッジ内に１２個搭載した場合について検証を行う（表２参照）。
【００５７】
表２において条件（２）を加味し、アセンブリ数はヘッドの数１２の公約数（１，２，３，４，６，１２）についてまとめてある。
【００５８】
表２は表１と同様なルールにより作成したものであり、（Ａ）は最適な配置、（Ｂ）は非最適な場合である。
【００５９】
アセンブリ数２を例に説明するとすると、ヘッド数１２／アセンブリ数２＝６となる。６の公約数は１，２，３，６である。そこで、ｂ，２ｂ，３ｂ，６ｂが最適なアセンブリ間距離Ｘであり、この場合の総ステップ数は、（Ａ）最適な場合からも分かるように、６ステップとなる。これに対し、アセンブリ間距離が４ｂ，５ｂ及び７ｂ以上では６ステップ以上の回数が必要になることが分かる。
【００６０】
アセンブリ数２以外についても（Ａ）（Ｂ）を比較して分かるように条件（３）が当てはまることを確認することができる。
【００６１】
更に、ヘッドが１１個、つまりノズル列数が１１列ある場合を考える。
【００６２】
条件（２）において、アセンブリ数はノズル列数の公約数であることを条件としているが、この場合の公約数は１，１１となる。従って、最適に配置するためにはアセンブリ数は１個又は１１個となる。
【００６３】
しかし、高速処理を行うためには１１個のアセンブリを搭載する以外手段がないかと言えば、必ずしもそうではない。より効果的なのは条件（２）に示すようにアセンブリ数が公約数であるが、本実施例のような場合、２〜４個程度のアセンブリを搭載することで、高速処理を行うことも十分効果がある。この場合には、アセンブリ間距離Ｘとして、条件（４）式を満たすことを提案する。
【００６４】
Ｘ＝ｂ＊ｆ（Ｍ／ｎ）  …  条件（４）
ここで
Ｘ：インク滴検出アセンブリの距離
ｂ：ノズル列間隔
Ｍ：ノズル列数
ｎ：インク滴検出アセンブリの数
ｆ（数値）：小数点以下を四捨五入して得られる整数の公約数
表３は表２と同じようにして、ヘッド数１１の場合をまとめたものである。
【００６５】
アセンブリ数２の場合ｆ（１１／２）＝６となる。６の公約数は１，２，３，６であり、４は公約数ではない。アセンブリ間距離を４ｂとした場合、７ステップ必要となるのに対し、ｂ，２ｂ，３ｂ，６ｂの場合は６ステップで終了し、これらの場合が最適配置となる。
【００６６】
アセンブリ数３の場合は、ｆ（１１／３）＝４となる。４の公約数は１，２，４であり、３は公約数ではない。アセンブリ間距離を３ｂとした場合、５ステップ必要となるのに対し、ｂ，２ｂ，４ｂの場合は４ステップで終了し、この場合が最適配置となる。
【００６７】
同様にアセンブリ数４の場合は、ｆ（１１／４）＝３となる。３の公約数は１，３であり、２は公約数ではない。アセンブリ間距離を２ｂとした場合、４ステップ必要となるのに対し、ｂ，３ｂの場合は３ステップで終了し、この場合が最適配置となる。
【００６８】
ここで、ノズル列１２の場合も、式（５）によって表されることは言うまでもない。
【００６９】
更に、上記説明において、１ヘッドに１列のノズル列を有するヘッドを等間隔に配置した場合を説明したが、１ヘッドに複数列のノズル列を有し、これを等間隔に配置した場合に関しても、同様に成り立つことは言うまでもない。
【００７０】
【表１】
2006248020.tif 000003
【００７１】
【表２】
2006248020.tif 000004
【００７２】
【表３】
2006248020.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係るインクジェットプリンタの概念図である。
【図２】インク滴検出アセンブリの詳細図である。
【図３】本発明の実施の形態を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１        インクジェットプリンタ装置
１１〜１４  インクジェットヘッド
２０      キャリッジ駆動モータ
２１      キャリッジ駆動プーリ
２２      キャリッジ駆動ベルト
３０      エンコーダ
３１      エンコーダヘッド
５０      インク受け
５１，５２  インク滴検出アセンブリ
６０，６１  レール
【図１】
2006248020.tif 000006
【図２】
2006248020.tif 000007
【図３】
2006248020.tif 000008