(57)【要約】【課題】  記録媒体を用いる事なく一ノズル一吐でノズルの状態（不吐出／ヨレ／吐出）を検出し、ノズル不具合状態の違いいｎ適したヘッド修繕制御を行う記録装置を実現する。【解決手段】  不吐出／吐出を判定する第一の検出手段とヨレを判断する第二の検出手段をと不吐出修繕とヨレ吐出修繕を設ける。第一の検出手段は、検出手段を熱、光、音、タンク内センサーなどを用いて物理量の変化を電気信号で表し、検出信号が閾値に達するか否かで不吐出／吐出を判定する。第二の検出手段はヘッド直下にノズル列と平行な光束を発光素子で作り、吐出滴が前記光束を遮光する際の光の減少量を電気信号に置き換える。検出信号のレベルに応じてヨレの度合いを判断する。不吐出が検出された場合は、不吐出修繕制御を行い、ヨレ吐出を検出した場合はヨレ吐出修繕制御を行う。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に配列されたノズルからインク滴を吐出して記録を行う記録ヘッドと、ノズル個々の不吐出／吐出を検出する第一の検出手段及とヨレ吐出を検出する発光部及び受光部で構成される第二の検出手段と、不吐出修繕手段及びヨレ修繕手段を有する事を特徴とする記録装置。
【請求項２】
不吐出を検出した場合は、不吐出修繕手段により不吐出修繕を行い、ヨレ吐出を検出した場合には、ヨレ修繕手段によりヨレ修繕制御を行う事を特徴とする請求項１の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録媒体にインクを吐出する記録部を備え、前記記録部より微小なインク滴を着弾させる事で画像を形成するインクジェットプリンターにおいて、ノズルの吐出状態を検出する技術、記録部の修繕制御の分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述したようなインクジェットプリンターを用いた記録装置においては、受信した画像を記録する場合にインクの固着、インク供給路でのごみ詰まり、インク泡による詰まり、ノズル内のヒータの故障などが原因となり、ノズルからインク滴が吐出しなくなる状態、いわゆる不吐出が生じる事がある。また、吐出口に付着した固着インク・ごみ、ノズル内のヒータの劣化による吐出パワー不足などにより、ノズルからインク滴がよれて吐出される状態、いわゆるヨレ吐出が生じる事がある。不吐出及びヨレ吐出が発生すると、当然正確に画像を記録できなくなる。そこで、受信した画像を記録するより前に、ノズルが不吐出及びヨレ吐出となっていないかをチェックする事で、常に正確な画像の記録ができるようにする。
【０００３】
受信画像の記録処理の流れは、まずイニシャル処理を行い、その後不吐出及びヨレ吐出検出する。そこでノズルに異常がなければ、記録紙を給紙して受信画像を記録、記録紙を排紙して画像記録を終了する。一方、不吐検出手段及びヨレ検出手段において不吐出及びヨレ吐出が検出された場合は、回復制御やエラー処理を行う。
【０００４】
正常吐出時と比べ不吐出及びヨレ吐出時では、テストパターンの結果が異なる。この違いを光学的または目視にて確認する事で不吐出及びヨレ吐出を検出するという技術がある（例えば特許文献１）。
【０００５】
また不吐出検出後の制御として、次のような技術がある。回復手段とテストパターン検出手段を有し、テストパターン検出手段で不吐出を検出する。不吐出を検出した場合には、回復手段により不吐出回復制御を行い不吐出修繕するという技術がある（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開０８−３２４００１号公報
【特許文献２】特開０２―１２２９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の発明では、不吐出検出及びヨレ吐出検出を行う際には、検出用記録媒体を用いて着弾したインク滴を検出対象として光学的または目視にて不吐及びヨレを確認するため、吐出から検出まで時間がかかる。テストパターンを印刷するためインクの消費が多くなる、検出用の記録媒体が必要になる。テストパターンを光学的または目視で検出するため検出精度があいまいになるなどの問題が発生する。また、不吐出及びヨレ吐出を検出した後の修繕制御は、ノズル不具合の違いやノズルの形状やインクの種類が異なった場合でも統一した回復制御を行っている。
【０００７】
そこで本発明では、不吐出及びヨレ吐出を検出する際、検出用の記録媒体が不要であり、インクの消費の節約、検出の高速化、高精度の検出が可能となる。
【０００８】
また、不吐出を検出した場合は、修繕制御としてヘッド吸引、予備吐出、吐出パワー（電圧）のアップ、補間制御など行う。ヨレ吐出を検出した場合は、修繕制御としてヘッド表面のワイピング、吐出タイミングの変更、補間制御などを行う。このように不吐出及びヨレ吐出を検出した後、ノズル不具合の違いやノズルの形状やインクの種類が異なった場合でも、それぞれに適した修繕制御をする事が可能となり、ヘッドの制御時間の短縮、制御用のインク消費の節約をすることなどが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために直線状に配列されたノズルからインク滴を吐出して記録を行う記録ヘッドと、ノズル個々の不吐出／吐出を検出する第一の検出手段及とヨレ吐出を検出する発光部及び受光部で構成される第二の検出手段と、不吐出修繕手段及びヨレ修繕手段を有する事を特徴とするものである。
【００１０】
また、不吐出を検出した場合は、不吐出修繕手段により不吐出修繕を行い、ヨレ吐出を検出した場合には、ヨレ修繕手段によりヨレ修繕制御を行う事を特徴とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
（第一の実施例）
図１は、本実例の形態に係るインクジェット方式のプリンター１０１の構成図である。図１（ａ）はプリンター正面図、図１（ｂ）はプリンター側面図を示している。
【００１３】
図１において、キヤリッジ（ＣＲ）１０２は、インク吐出方向を下に向けて軸１０３に取付けられており、モータの回転に応じて、図の矢印で示す方向に往復移動する。プラテン１０４と紙送りローラ１０５の間を送出される記録媒体に向かってキャリッジ１０２の底面にある記録ヘッド１０８のノズルからインクが順次吐出され、そのインクが記録媒体に着弾する事により、記録媒体に画像が印刷される。キャリッジ１０２のホームポジションには、ワイパー１０６、ヘッド回復ユニット１０７がある。記録ヘッド１０８に吐出不具合が生じた場合には、表面をワイパー１０６で拭き取る、または回復ユニット１０７で吸引動作を行うなどの修繕制御を行う。プリンター１０１の非印字領域にノズルの不吐出及びヨレ吐出を検出するための吐出状態検出ユニット１０９が設置されている。
【００１４】
吐出状態検出ユニット１０９を用いた吐出状態検出方法について以下に説明する。図２は本発明の吐出状態検出を説明するための図である。記録ヘッド１０８の底面にはインクを吐出する直線状に配列されたノズル（列）２０１、インク色ごとに分かれたインクタンクが挿入されている。インクタンクとノズル２０１は、キャリッジ内の供給路により接続されている。
【００１５】
ホストからの吐出指令があると各ノズル２０１内のヒータに駆動電圧が印加され、ヒータ熱によりインクが加熱発砲されインク滴２０２がノズル２０１から吐出（発射）される。
【００１６】
第一の検出手段としてヘッド表面から下５ｍｍの位置に銅板２０３、銅板の下には温度差を電気信号に置き換える熱センサー２０４を設置する。
【００１７】
第二の検出手段としてヘッド表面から下に１ｍｍの位置にノズル列を挟むように発光素子２０６と受光素子２０７を設置する。発光素子２０６を点灯させると、発光素子２０６と受光素子２０７の間にノズル列２０１直下にノズル列２０１と平行な光束が形成される。本実施例では、発光素子２０６には赤外ＬＥＤは、受光素子２０７はフォトダイオードを用いている。受光部と発光部には、光量調整、Ｓ／Ｎ比向上のためのアパーチャー２０８、２０９を設置している。アパーチャー２０８、２０９のサイズは２ｍｍ×２ｍｍとしている。これらの光学的手段が第二の検出手段（ヨレ判断）となる。
【００１８】
ここでは、第一の検出手段による不吐出／吐出判定方法について説明する。正常吐出の場合、インク滴２０２が吐出されると、インク滴２０２は光束１０８を遮光するように通過した後、銅板２０３に着弾する。第一の検出手段で、着弾したインク滴の温度を熱センサー１０９で読取り電圧に変換した信号が、不吐出／吐出判定するための第一検出信号となる。
【００１９】
吐出周波数ｆ＝１０ＫＨｚでノズル列２０１から順次インク滴２０２が正常吐出された場合、銅板２０３に１０ＫＨｚ間隔でインク滴２０２が着弾する。このとき図３のような第一検出信号３０１が得られる。図３の第一検出信号３０１の変化部分が、インク滴２０２の銅板２０３への着弾を示している。
【００２０】
不吐出ノズルがある場合は、銅板２０３にはインク滴２０２が着弾しないため、第一検出信号４０１は図４の実戦のようになる。第一検出信号４０１の変化のない部分が不吐出ノズルである。
【００２１】
第一検出信号に不吐出／吐出判定用の閾値を設定し、この閾値に達するか否かでノズル個々の不吐の有無を判定することができる。閾値に達しない場合は不吐判定となる。
【００２２】
続いて、第二の検出手段を用いたヨレ判断方法について説明する。図５（ａ）は吐出状態検出時のキャリッジを横方向から側面図、図５（ｂ）は吐出状態検出時にキャリッジを下方向から平面図である。正常インク滴が吐出されると、この吐出滴２０２は光束２０５を遮光する。この時の光の減少量を受光素子２０７で読取り、電気信号に変換する。この信号がヨレ判断のための第二の検出信号となる。
【００２３】
正常吐出の場合、吐出滴が光束２０５を遮光するため、受光素子２０７に入射する光量が減少する。図３の第二検出波形３０２の変化部分は吐出滴が光束２０５を遮光した事を示している。
【００２４】
ヨレ吐出ノズルがあった場合は、吐出滴は光束２０５を遮光しない、あるいは光束２０５の一部分（エネルギー密度が少ない部分）を遮光するため、図６のように第二検出信号６０２は正常吐出の場合より信号変化が少なくなる、または信号は変化しない。この第二検出信号６０２の変化量によりヨレのレベルを判断する事が可能となる。
【００２５】
第一検出信号と同様に第二検出信号にもヨレ判断用の閾値を設定する事で、この閾値に達するか否かでノズル個々のヨレの有無を判断する事が可能である。
【００２６】
但し、ヨレ判断は第一の検出手段の結果が影響する。ここで図７の吐出状態判定表を参照する。ここで閾値１は第一検出手段の閾値、閾値２は第二検出手段の閾値を示している。図７にあるように第一検出信号が閾値１に達していない場合は吐出していないから、第二検出手段の結果に関わらず不吐出判定となる。第一検出信号が閾値１に達し、第二検出手段が閾値２に達しない場合のみヨレ吐出の判断となる。なお、第一検出信号、第二検出信号がそれぞれ閾値に達した場合のみ正常吐出であると判断する。
【００２７】
ここでは、前述した閾値比較までの流れと修繕制御について説明する。図８は検出信号に係るブロック図である。第一検出手段８０１及び第二検出手段８０２で読取られた個々のノズルの第一・第二検出信号は、増幅器８０３で増幅されＡ／Ｄ変換８０４され、プロセッサ８０５であらかじめ設定された閾値１、２と検出信号の比較がされる。不吐出及びヨレ吐出ノズルを検出した場合は、そのノズルをメモリ８０６に保存する。不吐出ノズルを検出した場合は、回復ユニット１０７で不吐ノズルを含む部分のヘッド吸引制御を行う。ヨレ吐出ノズルを検出した場合は、ワイパー１０６でヨレ吐出ノズルを含む部分の表面をワイピングする。
【００２８】
ここでは、検出に要する時間について説明する。検出時間は、検出時間＝（全ノズル数／吐出周波数）＋記録ヘッド移動時間、となる。例えば全ノズル数が５０００、吐出周波数が１０ｋＨｚ、記録ヘッド位置移動時間が２ｓだとすると、検出時間は２．５ｓ程度で検出が完了する。第一の検出手段、第二の検出手段の数を増やす事、吐出周波数を増やす事により検出時間をさらに短くする事が可能である。
【００２９】
吐出状態検出のタイミングは、数分間の印刷休止でインクの固着から吐出不良になる事があるため、数分以上の印刷休止をした場合に行う。
【００３０】
検出に使用する総インク量は、一ノズル一吐出で検出する場合、総検出インク量＝全ノズル数×吐出滴量である。全ノズルが５０００、吐出適量が４ｐｌであった場合で、２０ｎｌと極めて少なくなる。
【００３１】
図９は、本実施の形態に係るプリンターのプリントシステムの構成を示すブロック図である。図９において、ホストコンピュータ９０１とプリンター９０２とが、直接或はＬＡＮ等を介して接続されている。ホストコンピュータ９０１は、各種アプリケーションプログラムやＯＳなどを実行して、このホストコンピュータ９０１の動作を制御するＣＰＵ９０３を備えている。更に、ホストコンピュータ９０１は、このプリンター９０２によるプリント動作を制御するためのプリンタドライバ９０４を有しており、このプリンタドライバ９０４は、アプリケーションプログラム９０５からプリントデータを受け取り、それをプリンター９０２が解釈できるコマンドやデータフォーマットに変換してプリンター９０２に出力している。
【００３２】
このプリンター９０２は、前述した記録ヘッドの個々のノズル吐出状態を把握する機能を有しており、この検出した結果は、プリンター９０２からホストコンピュータ９０１に送られ、プリンタドライバ９０４によりユーザーに対して報知されるようにしても良い。
【００３３】
図１０に吐出状態検出を行った場合のフローチャートを示す。吐出状態検出を開始すると、まず検出したいノズル（列）、吐出順序を選択する。選択したノズルがあるノズル列を検出ユニット上に移動する。選択したノズルを順次吐出し、ノズル個々に対して第一検出信号の（電圧）値と設定した閾値を比較し、第一検出信号の（電圧）値が閾値に達しないノズルは不吐出ノズルとしてノズル番号をメモリに記録する。
【００３４】
続いて、第二検出電圧と設定した閾値を比較し、第二検出の（電圧）値が閾値に達しないノズルはヨレ吐出ノズルとしてノズル番号をメモリに記録する。その後検出したい全ノズルの吐出状態検出が終了したかを判定し、終了していない場合は検出終了していないノズルを検出する。
【００３５】
検出する全ノズルの吐出状態検出が終了した場合は、その後不吐出ノズルがあったかを検出する。不吐出ノズルがあった場合には、回復ユニットにて不吐ノズルを含む部分のヘッド吸引などの不吐出修繕制御を行う。不吐出ノズルがなかった場合は、ヨレ吐出ノズルがあったかを判定する。ヨレ吐出ノズルがあった場合は、ヨレ吐出ノズルを含む部分の表面に対してワイピング動作を行う。
【００３６】
その後、再度吐出状態検出を行い不吐出及びヨレ吐出ノズルがなくなった場合は吐出状態検出終了となる。なお、ヘッド吸引やワイピングなどのヘッド修繕制御を数回しても正常吐出にならない場合は、完全不良ノズルとしてユーザーに知らせるなどの対応をとる。
【００３７】
以上、説明したように本発明では、第一の検出手段（不吐出／吐出検出）と第二の検出手段（ヨレ吐出検出）を設け、個々のノズル対して吐出状態検出を行い、ノズル吐出状態に応じた修繕制御が可能となる。ノズル吐出状態に応じた修繕制御ができるため、不適切なヘッド吸引、予備吐出などの回復制御が減るためインク量の節約、動作時間の短縮が図れる。一ノズル一吐出での吐出状態検出により、各ノズルの吐出状態の判断が可能となり、インク消費の節約、高速の検出が可能となる。吐出状態検出用の記録媒体が不要となる。吐出滴及び着弾的を電気信号で検出するため高精度の検出が可能となる。
【００３８】
なお、本発明の実施の形態では、検出対象の液体としてインクを用いたが、他に反応液や薬品などインク以外の液体の場合にも適用する事ができる。また、インクジェットヘッドもバブルジェット（登録商標）方式のインクジェットに限らず、ピエゾ方式などのインクジェットヘッドにも適応可能である。
【００３９】
本発明の実施の形態では、一ノズル一吐出で吐出状態検出を行っていたが、検出信号を大きくしたい場合は一ノズル複数吐出で検出を行うことも可能である。
【００４０】
本発明、第一の検出手段の検出対象は、熱に限らず光、電荷、音、ヘッド内センサーなどを用いてもよい。
【００４１】
本発明の第二の検出手段である光束の位置、または受光素子のアパーチャー―サイズを変える事よりヨレ検出範囲を変える事が可能である。
【００４２】
本発明の不吐出修繕手段は、実施例で述べたヘッド吸引に限らず予備吐出、吐出パワー（電圧）のアップ、不吐ノズルを他の吐出ノズルで補う補間制御などがある。
【００４３】
本発明のヨレ吐出修繕手段は、実施例で述べたワイピングにか限らず、吐出タイミングの変更、補間制御などがある。
【００４４】
本発明に用いる発光素子は実施例で述べた赤外ＬＥＤに限らず、その他ＬＥＤやレーザー、受光素子にはフォトトランジスタなどを用いる事もできる。
【００４５】
本発明は複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンターなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターの構成図
【図２】吐出状態検出の構成図
【図３】検出信号の波形（正常吐出時）
【図４】第一検出信号の波形（不吐出時）
【図５】吐出状態検出時のキャリッジ側面図、平面図
【図６】第一検出信号の波形（ヨレ吐出時）
【図７】吐出状態判定表
【図８】吐出状態検出に係るブロック図
【図９】インクジェットプリンターの構成を示すブロック図
【図１０】検出時のフローチャート
【符号の説明】
【００４７】
１０１  インクジェットプリンター本体
１０２  キャリッジ
１０３  シャフト
１０４  プラテン
１０５  紙送りローラ
１０６  ワイパー
１０７  回復ユニット
１０８  記録ヘッド
１０９  吐出状態検出ユニット
２０１  ノズル（列）
２０２  インク滴
２０３  銅板
２０４  熱センサー
２０５  光束
２０６  発光素子
２０７  受光素子
２０８  アパーチャー（発光素子用）
２０９  アパーチャー（受光素子用）
３０１  第一検出信号（正常吐出）
３０２  第二検出信号（正常吐出）
４０１  第一検出信号（不吐出）
６０２  第二検出信号（ヨレ吐出）
８０１  第一検出手段
８０２  第二検出手段
８０３  増幅器
８０４  Ａ／Ｄ変換
８０５  プロセッサ
８０６  メモリ
９０１  ホストコンピュータ
９０２  プリンター
９０３  ＣＰＵ
９０４  プリンタドライバ
９０５  アプリケーションプログラム
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006168042.tif 000011
【図１０】
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