(57)【要約】【課題】１、不吐になったノズルに最も近い吐出量を持つノズルで補完し、画質劣化を防ぐ。２、レーザー系で吐出量を測定し、データを記憶しておく。３、不吐補完しているノズルのドット数を低減させ、補完ノズルの寿命を延ばす。【解決手段】装置立上げ時等に、全ノズルの吐出量を測定する。このデータを本体で記憶する。不吐が発生したら、そのノズルと同じラインにあるノズルで補完する。不吐ノズルが吐出していた時の吐出量情報から、残りの３ノズルでモードによって補完方法を変える。高速のドラフトモードでは、３ノズルで分けて印刷し実質的なスピードダウンをなくす。高画質モードでは、吐出量情報から最も近いノズルで印刷する。また、吐出量の多いノズルが不吐の時は、吐出量小ノズルの２度打ちで対応する。（特に大小ノズル混在のヘッドの時）【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録素子を配列してなる２個の記録ヘッドと、該記録ヘッドを記録媒体に対して相対的に主走査する主走査手段と、前記記録ヘッドの前記主走査手段による走査中に前記記録ヘッドを駆動して記録媒体上に画像を形成する記録ヘッド駆動手段と、前記記録ヘッドを記録媒体に対して前記主走査手段の走査方向とほぼ直交する方向へ副走査する副走査手段と、前記記録ヘッドから吐出される飛翔液滴を測定する手段とを備えた記録装置において、
前記記録ヘッドに配列してなる記録素子が記録を行えない時に、複数の補完できる記録素子の中で、記録が行えない素子と最も特性の近似した素子で記録を行う方法と複数の記録素子に分けて記録を行う方法で、補完記録を行う記録制御手段を有することを特徴とする記録装置。
【請求項２】
飛翔液滴の液適量を記録素子毎に測定しそのデータを記憶して、補間記録時に記録素子毎にデータを比較して補完する記録素子を選択できることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
飛翔液滴の液滴量の測定と飛翔の有無測定を、同じ測定機構で測定できるとともに素子のデータから液適量および有無を判断できることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項４】
２個の記録ヘッドで、同じ色の記録素子が主走査方向に少なくとも４個以上が、同一上に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項５】
２個の記録ヘッドが同じ構成で出来ているともに、主走査方向に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いたインクジェット記録装置に関するものである。特に本発明は、長時間連続してプリントを行うプリント装置、あるいは１メートル以上のプリント幅の記録媒体に対して連続してプリントを行うようなプリント装置に有効な発明を提供するものである。中でも、インクジェット方式に従って記録を行う複数のノズルを持った記録ヘッドを２個以上備えた記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット方式に従う記録装置は直接記録媒体にインク滴を吐出することにより画像を形成する。インクジェット方式は、簡易に良質な画像が形成できるので様々な分野の記録装置に使われている。中でも印刷媒体がＡ３以上となる分野、いわゆる大判プリントでは、簡易で高画質であるため近年急速に利用されている。
【０００３】
しかしながら、インクジェット方式ではインクを吐出する記録ヘッドに設けられた微細なノズルから微小なインク滴を吐出させて記録を行うために、（１）そのノズルに塵が詰まりインクが吐出しなかったり、（２）長い時間記録動作を行わずに記録ヘッドを放置しておくとインクの揮発成分が蒸発してインクの粘性が高くなりノズルにそのインクが詰まって吐出ができなくなったり、（３）インクを吐出させるために沸騰を生じさせる高密度に実装したヒーターの一部が断線して加熱ができずインクが吐出されなかったり、或いは、（４）インク吐出口から吐出されたインク液滴の一部が吐出口付近に付着して吐出口を覆ってしまいインク吐出ができなくなったりする等、様々な理由でインクが吐出されず、記録画像にそのインク不吐出による白筋が発生し、記録画像の品位が低下することがあった。
【０００４】
このような欠点は、印字幅が広く印字長が長い大判の長尺プリントでは、特に多く発生するようになり、実用上の大きな問題となっていた。
【０００５】
また、記録速度の向上を図るために記録ヘッドのノズル数を増やして対応することが多いため、ますますインクが吐出されないノズルの確立が増加して大きな問題となっていた。
【０００６】
このような問題点を解決するために様々な改良が試みられている。
【０００７】
上述の問題を解決する発明として、特開平６−７９９５６号において、不吐出が発生したノズルによる記録位置に対して補完記録を行う方法を開示している。
【０００８】
それによれば、マルチノズルヘッドを用いてシリアルスキャンを行い、所定量域を複数回のスキャンに分割してそれぞれ補完的に記録を行うマルチスキャン記録方式とし、不吐出が発生したノズルの記録位置に対しては別のスキャンで補完して印字を行うことにより、不吐出による画像の劣化を防止している。
【０００９】
また、特開平６−７９９５６号は、不吐出が発生した異常ノズルの画像データを、別途設けられるヘッドによる不吐出ノズルを補完して記録を行う構成を開示している。
【００１０】
以上のように、特開平６−７９９５６号に提案される発明は、不吐出等の異常ノズルによる画像欠陥（白スジ、よれ）低減するため、不吐出のノズルに対する補完印字を達成するものである。しかし、上述の出願に開示されるマルチスキャン方式によれば、補完記録を行うノズルは重畳されたデータを印字することになる。この補完印字の印字スピードは重畳されたデータを印字できる速さに切り替えることになる。記録可能幅の２分の１ずつ副走査を行うマルチスキャン方式の場合、印字スピードはほぼ半分に落ちてしまう。実際には、すべてのノズルが良好な状態ではなくいくつかのノズルが不吐出等の異常が発生した場合を想定すると、該提案では実質的には記録装置の印字速度を低下せざるを得ない。
【００１１】
また、同出願は、不吐出が発生した異常ノズルの画像データを、別途設けられるヘッドによる不吐出ノズルを補完して記録を行う構成を開示している。この構成によれば、印字速度を低下させることなく印字が可能であるが、補完専用のヘッドを別に設けなければならず、不吐出等の異常ノズルが発生していない状態では不要であり、さらには補完専用のノズルの吐出状態を維持しなくてはならない。
【００１２】
特に、ノズル数を増やしたヘッドを用い、高速記録を行おうとする際、ヘッドのコストは高くなる。さらに、カラーの印字装置では複数の色のヘッドに対応して補完専用のヘッドを設けなければならず、コストの問題だけでなく、装置の構成が一層複雑になってしまう。また、装置自体も大型化してしまうという問題もある。
【００１３】
また特開平５−３０１４２７号によれば、印字を行うと同時に印字直後の状況をセンサで読み取り、印字されるべきデータとの差を演算し、その差を不吐出と判定し、その後のスキャンもしくは後続の補完用ヘッドで補完記録を行う構成を開示するものである。この構成においても先に説明した問題点を完全に解決するに至っていない。
【００１４】
また、米国特許５１２４７２０号明細書は、不吐ノズルが発生した場合、不吐ノズルを含まない一群のヘッドのみを使用して印字する構成を開示している。この構成は、例えばヘッドの中央に不吐が発生するとそこを除いたヘッドの前半か後半のみを用いて印字するというもので、不吐が多発するとたちまち使用できる部分が減ってしまう。ましてカラー印刷機に適用すると他の色のヘッドの不吐出とも重なるため、印字ヘッドの使用できる部分が極端に減少し、それに伴い印字速度が大幅に低下してしまうという欠点があった。
【００１５】
また特開平８−２５７００号によれば、記録ヘッド１走査分の記録に先立ち、どのノズルがインクの吐出できない不良ノズルであるかを検出して、それに対応する画像データを取り除いてしまい、その記録ヘッドの往路走査において記録を行う。この記録によって、不良ノズルに対応する部分は記録されていないので、画像には白筋が発生する。次にその記録ヘッドの復路走査において、１〜数ノズル分だけ記録ヘッドを記録媒体の搬送方向にずらすか或はその記録媒体をその搬送方向に搬送して、正常なノズルを発生した白筋に対向させ、先程取り除いていた画像データを往路走査とは逆順に送り、その正常なノズル用いてインク吐出を行なわせて補完記録を行うのである。しかし特開平８−２５７００号の方法では、ヘッドの下流端の部分が補完できないため、実際には印刷幅が縮小されてしまう欠点があった。
【００１６】
これに加えて、さらに、不良ノズルを検出する具体的な方向として、以下のような方法が提案されている。即ち、記録ヘッドによる有効記録領域外にインクの吐出状況を検知するための記録媒体を設け、その記録媒体をその搬送方向に大きなピッチで搬送させながらその記録媒体に不良ノズルがどれかを判別できるように所定のパターンを記録する。
【００１７】
次に、記録ヘッドがその記録位置から移動した後、高解像度のＣＣＤカメラを備えた光学読み取り装置をその位置に移動させてパターンを読み取り、その読み取ったパターンに基づいて、どれがインク吐出をしていない不良ノズルであるかを判定する。或は、パターンが記録された記録媒体を光学読み取り装置が設けられている位置まで搬送し、その位置でそのパターンを読み取るようにする方法も提案されている。この方法では、次に述べる欠点がある。
【００１８】
一般にインクジェット記録では、記録媒体の特性により液滴のにじみや媒体への浸透率が変わるため正確に測定することが困難であった。さらに、測定のために余分な記録媒体を使うため、実用上大きな問題となっていた。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来例では、いずれの方法でも不吐出ノズルの検出のために特別の動作が必要となるので、記録速度が著しく低下するという問題がある。
【００２０】
また、不吐出ノズルの補完においても次に述べる課題があった。その一つは不吐出ノズルと補完ノズルの液滴量が違う場合、印刷画像に濃度差が生じる画質劣化を招くため所望した印刷が出来ない問題があった。
【００２１】
また補間ノズルが固定されている場合は、不吐出ノズル分の動作を行うため、補完ノズルの寿命が短くなる欠点があった。さらに一般にインクジェット記録では、記録ヘッドの上限吐出周波数を超えて駆動することは出来ないため、従来の補間方法ではキャリッジの速度を減少させるか、再度同じラインをスキャンさせるなどの方法で対応していたため、結果的には補完することで印刷速度の低下を招いていた。
【００２２】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、１画素のラインに複数のノズルを配置した記録ヘッドを主走査方向に２個以上搭載して不吐出ノズルの補間を行う。更に印刷時のモードに合わせて、高画質モードでは各ノズルの特性を予め記憶したデータから不吐出ノズルの特性に最も近いノズルで補完する。また高速モードでは、複数の補間ノズルに分散して印刷を行う。
【００２３】
さらに、ノズルの動作検知には、不吐出検知と吐出特性のモードを備えて高速かつ確実な不吐補間を行う。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
（１）複数の記録素子を配列してなる２個の記録ヘッドと、該記録ヘッドを記録媒体に対して相対的に主走査する主走査手段と、前記記録ヘッドの前記主走査手段による走査中に前記記録ヘッドを駆動して記録媒体上に画像を形成する記録ヘッド駆動手段と、前記記録ヘッドを記録媒体に対して前記主走査手段の走査方向とほぼ直交する方向へ副走査する副走査手段と、前記記録ヘッドから吐出される飛翔液滴を測定する手段とを備えた記録装置において、
前記記録ヘッドに配列してなる記録素子が記録を行えない時に、複数の補完できる記録素子の中で、記録が行えない素子と最も特性の近似した素子で記録を行う方法と複数の記録素子に分けて記録を行う方法で、補完記録を行う記録制御手段を有することを特徴とする記録装置。
【００２５】
（２）飛翔液滴の液適量を記録素子毎に測定しそのデータを記憶して、補間記録時に記録素子毎にデータを比較して補完する記録素子を選択できることを特徴とする（１）に記載の記録装置。
【００２６】
（３）飛翔液滴の液滴量の測定と飛翔の有無測定を、同じ測定機構で測定できるとともに素子のデータから液適量および有無を判断できることを特徴とする（１）に記載の記録装置。
【００２７】
（４）２個の記録ヘッドで、同じ色の記録素子が主走査方向に少なくとも４個以上が、同一上に並んでいることを特徴とする（１）に記載の記録装置。
【００２８】
（５）２個の記録ヘッドが同じ構成で出来ているともに、主走査方向に並んでいることを特徴とする（１）に記載の記録装置。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
（実施例）
図１に本発明のプリンタの全体図を示す。
【００３１】
図１において本体枠内００１には、インクジェットヘッド００３および００４を搭載したキャリッジ００２がＣR駆動レール００５によって、本体枠に固定されたCRモータ００６に繋がっている。更にキャリッジ００２は、主走査方向（記録媒体の進行に対して垂直方向にスムーズに移動ができるようにCR駆動レール００５と平行に配置されているキャリッジレール００８に繋がっている。キャリッジ００２とCR駆動レール００５には、互いに勘合するように螺旋状の溝が設けられているため、CRモータ００６の回転にあわせて、キャリッジ００２を主走査方向）移動させる。
【００３２】
一方、被記録材は、搬送ローラー００９，０１０により搬送モーター０１１の回転に合わせて所定の量を記録ヘッドの印刷域に搬送する。
【００３３】
キャリッジ００２は、被記録材の印刷域上をエンコーダー００７の信号をエンコーダセンサ０１５で読み取りながら主走査方向に移動し、エンコーダー信号と印刷データの同期を取りながらインクジェットヘッド００３、００４から液滴を吐出させて記録を行うことで所望の印刷物を得ることが出来る。
【００３４】
次に図５をもとに本発明のインクジェットヘッドおよびキャリッジの構成について説明する。キャリッジ００２には、液滴を吐出して記録を行うインクジェットヘッド００３，００４が主走査方向に２個並んで搭載されている。インクジェットヘッド００３，００４は、吐出液滴を所望の位置に着弾させるため精密に配置され、ネジ５０５によりキャリッジに固定される。
【００３５】
インクジェットヘッド００３，００４には、シアン、マゼンタ、イエローのインク滴を吐出する吐出口５０６が設けられたヒーターボード１０１が搭載されている。ヒーターボード５０１には、駆動信号に合わせて吐出を行う回路が内蔵されている。駆動信号は、ＴＡＢ５０２およびフレキブルワイヤ１０３を経由して装置本体から送信されてくる。吐出に必要なエネルギーも（電力）も同様に送られてくる。封仕部５０４は、ＴＡＢ５０２とフレキブルワイヤ１０３の接続部を絶縁性のシリコンで覆ったものである。
【００３６】
更に記録に必要なインク液は、本体のタンクからインクチューブ１０７を介してインクジェットヘッド００３，００４に送り込まれる。５０８および５０９はキャリッジレール軸穴、駆動レール軸穴で、本体のキャリッジおよび駆動レールがここに連結される。
【００３７】
キャリッジ００２に搭載されているインクジェットヘッド００３，００４で構成される吐出口の配置について図２を元に説明する。図２は、説明を簡易にするため１色のみの吐出口の配置を図示している。
【００３８】
主走査方向の１画素上に２個の吐出口を有するヘッドを、更に主走査方向に並ぶようにして配置している。図２において、吐出口１ａ、１ｂが１とつのヘッド、吐出口１ｃ、１ｄがもう１とつのヘッドである。図からわかるように、吐出口１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、主走査方向の１画素のライン上にある。同様に、吐出口２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄも主走査方向の１画素のライン上にある。本発明では、副走査方向に１２００DPIの間隔になるよう配置した。一方吐出口１ａ、１ｂまたは２ａ、２ｂの隣接間距離は、６００ＤＰＩで構成し簡易に製造出来るようにしている。
【００３９】
次にノズルから吐出された飛翔液滴の測定について説明する。図３に測定システムをブロック図として示す。
【００４０】
まずキャリッジ００２を所定の位置まで移動し停止させる。この位置は、液滴がカメラユニット０１３の撮像範囲内であるとともに、おおよそのフォーカス位置にあたる位置となる。またカメラユニット０１３は、複数ノズルの測定に対応するため、ノズルの配列方向に対応した移動ステージ３０４を備えている。この状態で印字制御回路３０５からインクジェット記録ヘッドにヘッド駆動信号を送り液滴３１１を吐出させる。
【００４１】
一方液滴３１１の吐出にあわせて測定制御回路３０７からＬＥＤへ発光信号を送るとＬＥＤ３０１が点灯する。このＬＥＤ３０１の点灯に合わせて、ＣＣＤエリアセンサ３０３に画像撮影信号送り撮影する。撮影されたデータは、液滴の部分がＬＥＤの光が遮られるが、液滴が無い部分はＬＥＤの光が直接センサに到達するためＣＣＤエリアセンサ３０３の画素毎に違いが生じている。次に撮影した画像データを制御に従いＣＣＤエリアセンサのメモリ３０６へ転送する。
【００４２】
本体は撮影したデータをＣＰＵ３０８により既定の方法で処理することで液滴の有無を判定する。例えば液滴の有る部分と液滴が無い部分のデータを比較し、液滴が無い部分のデータだけだった場合は、液的が吐出されなかったと判断している。
【００４３】
次に本発明の特徴を更に詳しく説明する。
【００４４】
本発明では各液滴の吐出量を正確に測定するために、カメラユニット０１３のズームレンズ３０２をテレ方向に動作させ、１ノズルの液滴がセンサのエリア内で一杯になるようして測定する。
【００４５】
この状態で撮影したデータを図４Ｂに模式的に示す。撮影したデータの液滴部分のデータ数から飛翔液滴の大きさを求める。測定したデータは、本体内の不揮発性メモリ３０９に測定日時、環境温度、ヘッド温度等の情報ともに格納される。
【００４６】
一方、カメラユニットのズームレンズ３０２をワイド方向に動作させ、複数のノズルの液滴を捉えるようにした。この状態で撮影したデータを図４Ａに模式的に示す。この場合１液滴の大きさの測定精度は減少するが、同時に複数ノズルの吐出の有無を判断できるようになるため高速な不吐出検出が可能となる。
【００４７】
次に不吐出ノズルの補間方法について説明する。
【００４８】
あるノズルが不吐出になった場合、主走査方向に１画素上に配置された残りのノズルで補完する。特に本発明では、印刷する画像モードに合わせて補間方法を変えた。
【００４９】
一つは、ドラフトモードなどの簡易印刷の場合は、１画素上に配置された残りのノズルにデータを振り分けて印刷する。例えば図２に示した構成で、ノズル１aが不吐になった場合、同一画素上にあるノズル１ｂ、１ｃ、１ｄにて補間を行う。この方法によれば補完するノズルが複数（ノズル１ｂ、１ｃ、１ｄの3ノズル）になるため、補間したノズルの寿命への影響が少ない。更に複数の補間ノズルで行うので、記録ヘッドの上限吐出周波数を大きく下げることなく印刷できるため、使用上の印刷速度の低下が少ない。
【００５０】
次に高画質モードでは、不揮発性メモリ３０９に格納されているデータから不吐出になったノズルのデータと補完できる複数のノズルデータを比較して不吐出になったノズルにもっとも近いノズルで補完する。例えば本発明ではノズル１aが不吐になった場合、ノズル１ｂ、１ｃ、１ｄの中から液適量が最も近いノズルを選択して記録を行った。この方法では、補間ノズルが固定されるため印刷速度は低下するが、液適量の差が少ないため補間後の画質が劣化することが無い。
【００５１】
次に、本発明の別な実施例について説明する。
【００５２】
一般にヒーターを加熱して液体を発泡させて吐出を行うインクジェット記録ヘッドでは、ヒーターの劣化により液滴の飛翔速度が減少することがわかっている。液滴の飛翔速度が減少すると記録媒体の所定の位置に着弾することが出来ないため、印刷画像にズレが生じる問題がある。
【００５３】
本発明では、液滴の吐出タイミング（ヘッド駆動信号）とＬＥＤの発光タイミングを調節して、液滴の飛翔速度を測定するようにした。その液滴の飛翔状態を図６に示す。図６おいて記録ヘッドへ駆動信号を送信してから１０μｓｅｃ後の画像と、４０μｓｅｃの時点での画像である。２個の画像データから液滴が移動した距離を換算して、ＬＥＤの発光タイミングの差（本実施例では３０μｓｅｃ）から液滴の飛翔速度を求めた。なお画像データと実際の距離をあわせるために、予め本体内部にその方法や定数（実際の距離とＣＣＤエリアセンサの画素の対応）がプログラムされていることはゆうまでもない。
【００５４】
本実施例では、測定されたデータから画像ズレを生じるほどに飛翔速度の減少したノズルは使用せずに、上述した複数ノズルの補間方法で補間記録を行うようにしたため、画質の劣化を招くこと無く印刷できるようになった。
【００５５】
更にノズルごとに、飛翔速度と別途本体内に設けたノズルの駆動回数のデータを比較して、速度の劣化が磨耗によるものか或いは他の要因（例えば吐出口付近のゴミや不要インクの付着、ノズル内の不要な気泡による吐出不良など）に起因するかを判別するようにした。原因が他の要因である場合は、回復動作等を行うことで正常になるようにしたり、駆動条件を変更して飛翔速度を上げるなどの方法を用いて、正常な印刷が出来るようにした。原因が磨耗による場合は、不要に回復動作等を行わず、無駄な記録液の消費をすることなく、利用者にその情報を提供するようにした。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、不吐出のノズルが発生しても補間後に画質を劣化の無い印刷が出来るとともに、印刷速度を落とすことなくプリントが出来るため効率のよい印刷が出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の記録ヘッドのノズル構成を示す模式図である。
【図３】本発明の飛翔液滴を測定する方法を示すブロック図である。
【図４】ＣＣＤエリアセンサが撮影した飛翔液滴の画像
【図５】インクジェット記録ヘッドおよびキャリッジの構成を示す図
【図６】飛翔液滴の速度を測定する時にＣＣＤエリアセンサが撮影した画像
【符号の説明】
００１  装置枠体
００２  キャリッジ
００３  インクジェットヘッド１
００４  インクジェットヘッド２
００５  ＣＲ駆動レール
００６  ＣＲモータ
００７  エンコーダー
００８  キャリッジレール
００９  搬送ローラー１
０１０  搬送ローラー２
０１１  搬送モーター
０１２  被記録材
０１３  カメラユニット
０１４  ＬＥＤユニット
５０１  ヒーターボード
５０２  ＴＡＢ
５０３  フレキシブルワイヤ
５０４  封止部
５０５  ネジ
５０６  吐出口
５０７  インクチューブ
５０８  キャリッジレール軸穴
５０９  駆動レール軸穴
３０１  ＬＥＤ
３０２  ズームレンズ
３０３  ＣＣＤエリアセンサ
３０４  移動ステージ
３０５  印字制御回路
３０６  ＣＣＤエリアセンサのメモリ
３０７  測定制御回路
３０８  ＣＰＵ
５０１  ヒーターボード
５０２  ＴＡＢ
５０３  フレキシブルワイヤ
５０４  封仕部
５０５  ネジ
５０６  吐出口
５０７  インクチューブ
５０８  キャリッジレール軸穴
５０９  駆動レール軸穴
【図１】
2004188763.tif 000003
【図２】
2004188763.tif 000004
【図３】
2004188763.tif 000005
【図４】
2004188763.tif 000006
【図５】
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【図６】
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