(57)【要約】【課題】  印字しながらリアルタイムにノズル欠検知を行い、ノズル欠が発生した時、即座に検知し、不良の印刷物の大量発生を防止するインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】  記録領域の外側に光路が記録ヘッドのノズル列に斜めに交差する光センサを持つインク吐出欠検知機構により、キャリッジが検知領域に移動する毎に全ノズルを吐出し、光センサで不吐出があるかを検知する。不吐出が検知されたとき、印刷を停止し、直ちにヘッドメンテナンスを実行しヘッド回復後、印刷を継続する。【選択図】        図１
2006240119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを直線上に並べたノズル列を有するインクジェットヘッドを用いて記録媒体にインク液滴を吐出するインクジェット記録装置において、
発光素子と受光素子とを結ぶ光路が、前記ノズル列の配列方向と交差するように配置した検知手段と、
前記ノズル列の配列方向に対して直交する方向に前記インクジェットヘッドと前記検知手段とを相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段により前記インクジェットヘッドが相対的に移動されているときに、前記ノズル列からインク液滴を吐出させ、前記ノズル列から吐出されたインク液滴を前記検知手段で検知させる吐出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。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドは、第１のノズル列と、前記第１のノズル列と平行な第２のノズル列とを有し、
前記吐出制御手段は、前記移動手段により前記インクジェットヘッドが相対的に移動されているときに、前記第１のノズル列又は第２のノズル列からインク液滴を吐出させ、吐出されたインク液滴を前記検知手段で検知させ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】
前記インクジェットヘッドを複数有することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来インクジェットプリンタは、画像信号に基づく吐出信号をサーマル方式、ピエゾ方式などを用いた複数のノズルから記録媒体上にインク滴を吐出して画像を記録している。インクジェットプリンタにおいては、長期間使用されずに放置された場合によるインクの乾燥や粘性の増加によってノズル吐出口付近にインクが固着したり、ノズル吐出口に不純物（ゴミ）などが付着したりすることによりノズルの目詰りが起こり、駆動回路部から正常にインク吐出信号が出力されているにも拘らず、ノズル吐出口からインク滴が吐出されないというノズルの吐出不良（以下、ノズル欠と言う。）が生じる。ノズル欠が生じると、印字された文字や画像が白く抜けて白スジの横線となる場合や、インクの色材が不足して記録画像の再現色が異なる等の印字品質の低下を招く。このような、ノズル欠の検知手段として、光学式の検知手段が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、ヘッドが紙の搬送方向（副走査方向）に対して垂直に交わる方向（主走査方向）にインクを吐出し画像形成するキャリッジ型のインクジェットプリンタのノズル欠の検知手段として、ヘッド幅に相当する距離で発光素子と受光素子とを組み合わせたフォトセンサをノズル列方向に配置し、１ノズルずつ順に吐出させ、吐出された液滴の影をフォトセンサで検知し、ノズル欠を検知するインク吐出状態検知方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１６５２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、１ノズルずつ吐出し、その度に液滴が検知されたかを確認するため、ノズル列の全ノズルを検知するのに多くの時間を要した。インクジェット記録装置のプリントの生産性を下げないためには、ノズル欠の検知は一定時間に一度の割合でしか行うことができなかった。そのため、ノズル欠が発生した場合、次のノズル欠検知までの間ノズルが欠のまま、プリントが行われ、不良の印刷物を発生させることがあった。
【０００５】
しかも、インクジェット記録装置を使って無人で運転する場合、大量に不良印刷物が発生する恐れがあった。
【０００６】
そこで本発明は、印字しながらリアルタイムにノズル欠検知を行い、ノズル欠が発生した時、即座に検知し、不良の印刷物の大量発生を防止する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】
【０００７】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【０００８】
請求項１に係る発明は、
複数のノズルを直線上に並べたノズル列を有するインクジェットヘッドを用いて記録媒体にインク液滴を吐出するインクジェット記録装置において、
発光素子と受光素子とを結ぶ光路が、前記ノズル列の配列方向と交差するように配置した検知手段と、
前記ノズル列の配列方向に対して直交する方向に前記インクジェットヘッドと前記検知手段とを相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段により前記インクジェットヘッドが相対的に移動されているときに、前記ノズル列からインク液滴を吐出させ、前記ノズル列から吐出されたインク液滴を前記検知手段で検知させる吐出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である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、
前記インクジェットヘッドは、第１のノズル列と、前記第１のノズル列と平行な第２のノズル列とを有し、
前記吐出制御手段は、前記移動手段により前記インクジェットヘッドが相対的に移動されているときに、前記第１のノズル列又は第２のノズル列からインク液滴を吐出させ、吐出されたインク液滴を前記検知手段で検知させ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である。
【００１０】
請求項３に係る発明は、
前記インクジェットヘッドを複数有することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、前記インクジェットヘッドと前記検知手段を相対的に移動させ、前記発光素子と受光素子との間に形成される光路を含む所定の移動範囲で前記インクジェットヘッドから吐出を行わせる。移動範囲において前記ノズル列に対して前記光路が斜めに交差するので、前記光路は全ノズルから吐出した液滴を順次照射することが可能となり、印字しながらリアルタイムにノズル欠検知を行い、ノズル欠が発生した時、即座に検知し、不良の印刷物の大量発生を防止することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、前記インクジェットヘッドが前記移動範囲を通過するとき何れか１列のノズル列を吐出し、他のノズル列は吐出しないので、吐出された２つの液滴が重なって前記光路を遮ることがなく、ノズル毎のノズル欠の検知が可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、前記インクジェットヘッドを複数有することでカラープリントのインクジェット記録装置において、全てのノズル欠検知が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明に係わるインクジェット記録装置の実施形態であるインクジェットプリンタを模式的に示す正面図である。
【００１６】
インクジェットプリンタ１はシリアルプリント方式によるインクジェットプリンタであり、このインクジェットプリンタ１は、主走査方向Ａに延在する棒状のキャリッジレール２を有している。このキャリッジレール２には、キャリッジ３がキャリッジレール２に沿って往復動自在に支持されており、このキャリッジ３は、移動手段であるキャリッジ駆動源１１（図３参照）によって主走査方向Ａを往復駆動されるようになっている。また、インクジェットプリンタ１には、記録媒体Ｐを主走査方向Ａと直交する方向に搬送するための記録媒体搬送機構１２（図３参照）が設けられている。
【００１７】
キャリッジ３には、図１及び図２に示すように、インクを吐出するノズル４２を形成してなる記録ヘッド４が搭載されており、この記録ヘッド４は、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）といった各色のインクを吐出するようになっている。
【００１８】
キャリッジ３の移動可能範囲の中央部分は、記録媒体Ｐに記録を行う記録領域Ｙとされている。記録領域Ｙには、記録動作時に記録媒体Ｐを非記録面側から支持するプラテン５が設けられている。また、キャリッジ３の移動可能範囲であって記録領域Ｙの外側一端は、記録ヘッド４のメンテナンスを行うメンテナンス領域Ｚとされている。
【００１９】
メンテナンス領域Ｚには、メンテナンスユニット６が設けられている。このメンテナンスユニット６には、キャリッジ３がメンテナンス領域Ｚに移動した際に記録ヘッド４に対向する位置に、記録ヘッド４のノズル面４１を覆うキャップ部材としての吸引キャップ６１が、記録ヘッド４と対応する数だけ設けられている。また、メンテナンスユニット６には、吸引キャップ６１の一端近傍にノズル４２からインクを空吐出させた際に吐出されたインクを受ける空吐出受け皿６２が設けられており、これに隣接してノズル面４１に残留するインクを拭き取るブレード６３が設けられている。
【００２０】
吸引キャップ６１の底面には、吸引キャップ６１の内部に連通するインク連通管６６が設けられている。このインク連通管６６の中途には、吸引装置である吸引ポンプ６４が設けられており、インク連通管６６の下端には、吸引したインクを受ける廃インクタンク６５が設けられている。
【００２１】
キャリッジ３の移動可能範囲であって記録領域Ｙを挟んでメンテナンス領域Ｚの反対側は、画像記録時及びヘッドメンテナンス動作時以外のときに記録ヘッド４を待機させるホームポジション領域Ｘとされている。ホームポジション領域Ｘには、保湿ユニット７が設けられており、保湿ユニット７には、非画像記録時に記録ヘッド４のノズル面４１を乾燥等から保護するための保湿キャップ７１が記録ヘッド４に対応する数だけ設けられている。
【００２２】
また、ホームポジション領域Ｘには、ノズル欠等の吐出不良を検知するための検知手段としての光センサ８が設けられている。
【００２３】
図２に示すように、この光センサ８は、赤外線などの光線を発する発光素子を内蔵する発光器８１と発光器８１から発せられた光を感知する受光素子を内蔵する受光器８２とからなり、記録ヘッド４の吐出不良の検知を行う際には、発光器８１と受光器８２とが記録ヘッド４を挟んで記録ヘッド４の走査方向に対して一定の角度を持って互いに対向するように配置されている。
【００２４】
また、記録ヘッド４の吐出不良の検知を行う際、ノズル面４１に対向する位置には、ノズル４２から吐出されるインクを受けるための受け皿８０が設けられている。
【００２５】
ノズル４２は、ノズル列Ａ４２１とノズル列Ｂ４２２を形成する。ノズル列Ａ及びＢは千鳥状に並んでおり、副走査方向に補間して吐出する構造になっている。
【００２６】
次に、制御装置について図３を用いて説明する。
前記インク吐出欠検知機構としての光センサ８は、光の透過状態からノズル欠等の有無の判断を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１００ａを備える制御装置１００に接続されている。制御装置１００には、各種プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１００ｂと、ＣＰＵが取得した情報を展開する作業領域及び記憶領域を有するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１００ｃとが備えられている。また、制御装置１００には、入力部９、記録ヘッド４、キャリッジ駆動源１１、記録媒体搬送機構１２が、それぞれインターフェース（図示せず）を介して接続されている。
ＣＰＵ１００ａは、取得した情報及びＲＯＭ１００ｂに格納されたプログラムに従って記録ヘッド４、キャリッジ３の駆動、ヘッドメンテナンス動作等の各種の制御を行うようになっている。
【００２７】
次に、本実施形態について説明する。
【００２８】
制御装置１００は、移動手段により記録ヘッド４を記録領域Ｙに移動させ、キャリッジ３を駆動させることにより記録ヘッド４が主走査方向Ａに往復運動するとともに、記録媒体搬送機構１２により記録媒体Ｐを主走査方向Ａに直交する副走査方向に搬送させながら、入力部９からの入力情報及び所定の画像情報に基づいて記録ヘッド４のノズル４２から所要の色のインクを吐出させることで、記録媒体Ｐに画像が記録される。キャリッジ３は、画像印字後、光センサ８を越えて一旦停止し、方向転換して再び空吐出受け皿６２の方向へ進む往復運動を繰り返えす。
【００２９】
記録ヘッド４が図１の左の停止位置から装置中央へ向かって移動、光センサ８通過するとき、制御装置１００は、制御装置１００に含まれる吐出制御手段（不図示）によってノズル列Ａ４２１のすべてのピエゾ素子に駆動パルス電圧を印加することで、ノズル列Ａ４２１のすべてのノズル４２からインクを吐出させる。同時に、インク欠検知機構としての光センサ８を作動させ、ノズル列Ａ４２１のノズル４２から吐出されるインクに対して発光器８１から光線を照射させるとともに、照射された光線を受光器８２で受光させながら、ノズル列Ａ４２１のノズル４２の一つ一つに発光器８１からの光線が照射されるように記録ヘッド４を移動させる。
【００３０】
逆に、記録ヘッド４が図１の装置中央から左の停止位置へ向かって移動、光センサ８を通過するとき、制御装置１００は、前述したように吐出制御手段によって、ノズル列Ｂ４２２のすべてのピエゾ素子に駆動パルス電圧を印加することで、ノズル列Ｂ４２２のすべてのノズル４２からインクを吐出させる。上述と同様に光センサ８を作動させてノズル列Ｂ４２２のノズル欠検知を行う。
【００３１】
この際、ノズル欠が生じていない場合には、発光器から照射された光線はノズル４２から吐出されたインクによって遮られ受光器８２に部分的に到達しないが、ノズル欠が生じている場合には光線はインクによって遮られることなく受光器８２に到達する。受光器８２が発光器８１からの光線を受光した場合には、その情報は、制御装置１００の中のＣＰＵ１００ａに伝達される。
【００３２】
ＣＰＵ１００ａは、受光器から伝達された情報からノズル欠等の吐出不良が生じていると判断した場合には、制御装置１００はキャリッジ駆動源１１を制御して記録ヘッド４をキャリッジレール２に沿ってメンテナンス領域Ｚに移動させ、記録ヘッド４のメンテナンスを行い、回復をはかる。
【００３３】
ここで、光センサ８で液滴を検知する方法について説明する。
【００３４】
図２において、受光器８２はシールドケース８３内に収容されており、発光素子から受光素子へ向けて出射された検知光Ｄが照射される位置のシールドケース８３に、検知穴８３１が開設されている。これにより、受光素子の受光面はシールドケース８３により光遮蔽され、検知穴８３１から入射した検知光Ｄのみの光量変化を捉えることができるようになっている。
【００３５】
検知穴８３１は、図４に示すように、記録ヘッド４の移動方向（主走査方向）と平行な方向の長さが、それと垂直方向の長さよりも短い形状の楕円形を呈している。例えば長径２ｍｍ、短径１ｍｍであり、その長径が記録ヘッド４からのインクの吐出方向に沿うように設けられている。これにより、液滴が受光素子上に影を落とす距離が長くなり、また短径がノズル列に沿うように設けられているので、離れているノズルから吐出する液滴の影響が少なくなる。
【００３６】
図５（ａ）には受光器８２で受けた光からノズル欠を検知する検知回路図を、図５（ｂ）には図５（ａ）の検知回路中の比較器の入出力波形の一例を示す。
【００３７】
受光器８２により受光された光量信号は、電流増幅部８４で増幅され、次いでその変動分のみを交流増幅部８５において増幅され、更に中域フィルタ８６で不要なノイズ分を除去される。中域フィルタ出力８７１は比較器８７の＋入力端子に入力される。
【００３８】
一方、電源電圧は可変抵抗８８と固定抵抗８９で分圧され、可変抵抗８８の可変端子から取り出される電圧（Ｖ８７２）は比較器８７の−入力端子に入力される。
【００３９】
比較器８７出力Ｖ８７３は、＋入力端子の電圧（中域フィルタ出力）Ｖ８７１が−入力端子の電圧Ｖ８７２より高いときＨｉｇｈ電圧に（Ｔ１、Ｔ３）、逆の場合はＬｏｗ電圧になる（Ｔ２）。すなわち、ノズル欠が検知されたときにはＬｏｗ電圧になる。
【００４０】
ノズル欠信号は、制御装置１００のＣＰＵ１００ａに取り込まれ、前述したように、ノズル欠を検知したときはメンテナンスを行い、ノズル欠が無いときには継続して印字を行う。
【００４１】
比較器８７の−入力端子のＶ８７２は、可変抵抗８８を調整して設定できる。ノズル欠のない状態とノズル欠が発生した状態を比べて十分にマージンがとれるＶ８７２電圧を設定する。
【００４２】
図６にノズル欠検知の手順を示すフローチャートの一例を示す。
【００４３】
キャリッジが光センサ検知範囲に入ったのをトリガーにノズル欠検知の処理が始まる。
【００４４】
ステップＳ１では、キャリッジの移動方向を確認する。図１のメンテナンス領域Ｚに向かっている場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）はステップＳ１１へ、逆にホームポジション領域Ｘに向かって移動している場合（ステップＳ１；ＮＯ）はステップＳ２へ進む。
【００４５】
ステップＳ２では、光センサの動作を開始する。
【００４６】
ステップＳ３では、吐出制御手段によって、ノズル列Ａの全ノズルの吐出を開始する。このときノズル列Ｂの吐出は行わない。
【００４７】
ステップＳ４では、図５のノズル欠検知回路をｅｎａｂｌｅ状態にする。
【００４８】
ステップＳ５では、キャリッジが光センサ検知範囲にあるかを確認し、まだ検知範囲にある場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）はそのまま検知動作を継続する。キャリッジが移動して検知範囲を外れた場合（ステップＳ５；ＮＯ）はステップＳ６へ進む。
【００４９】
ステップＳ６では、図５のノズル欠検知回路をｄｉｓａｂｌｅにする。
【００５０】
ステップＳ７では、ノズル列Ａの吐出を停止する。
【００５１】
ステップＳ８では、光センサの動作を停止する。
【００５２】
ステップＳ９では、ノズル欠が発生したかを判断し、発生した場合は（ステップＳ９；ＹＥＳ）、ステップＳ１０でメンテナンス処理を行い、メンテナンス終了後、印字を継続する。ノズル欠が検出されなかったとき（ステップＳ９；ＮＯ）はそのまま印字を継続する。
ステップＳ１１以下ステップＳ１７までは、キャリッジの移動方向がホームポジションに向かっている場合であり、ステップＳ１２でノズル列Ｂの全ノズルの吐出を開始するとステップＳ１６で吐出を停止する以外はステップＳ２からステップＳ８までと同様であるので説明を省略する。
【００５３】
以上、本実施の形態によれば、インクジェットヘッドと検知手段を相対的に移動させ、移動範囲においてはノズル列に対して光センサの受光器と発光器を結ぶ光路が斜めに交差するので、前記光路は全ノズルから吐出した液滴を順次検知することが可能となり、印字しながらリアルタイムにノズル欠検知を行い、ノズル欠が発生した時、即座に検知し、不良の印刷物の大量発生を防止することが可能となる。
【００５４】
また、本実施の形態によれば、インクジェットヘッドが移動範囲を通過するとき何れか１列のノズル列を吐出し、他のノズル列は吐出しないので、吐出された２つの液滴が重なって前記光路を遮ることがなく、ノズル列毎のノズル欠の検知が可能となる。
【００５５】
また、本実施の形態によれば、インクジェットヘッドを複数有することでカラープリントのインクジェット記録装置において、全てのノズル列のノズル欠検知が可能となる。
【００５６】
その他、インクジェット記録装置を構成する各構成の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明にかかるインクジェットプリンタを模式的に示す正面図である。
【図２】本発明における光センサ及び記録ヘッド部分の底面図である。
【図３】本発明にかかる制御装置の概略を示すブロック図である。
【図４】本発明にかかる受光器が収容されているシールドケースの正面図である。
【図５】本発明にかかる受光器で受けた光からノズル欠を検知する検知回路図とその中の比較器の入出力波形である。
【図６】本発明にかかるノズル欠検知の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１  インクジェットプリンタ
２  キャリッジレール
３  キャリッジ
４  記録ヘッド
４１  ノズル面
４２  ノズル
４２１，４２２  ノズル列
６  メンテナンスユニット
７  保湿ユニット
８  光センサ
８１  発光器
８２  受光器
８３  シールドケース
８３１  検知穴
８７  比較器
【図１】
2006240119.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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