(57)【要約】【課題】本発明は、印刷ヘッドより印刷媒体にインクを吐出させて印刷を行う印刷システムに関し、印刷ヘッドの欠陥ノズルの発生によらず、印刷効率の向上、印刷品質の維持を図ることを目的とする。【解決手段】印刷データに基づいて印刷ヘッド部１４のインク吐出ヘッド２３による用紙１６上への印刷内容を撮像カメラ２５で撮像させ、当該撮像データと対応の印刷データとを比較し、当該インク吐出ヘッド２３の欠陥ノズルにより印刷不良が発生した場合に、上記比較に基づいて欠陥ノズルを特定し、アクチュエータ２２により当該欠陥ノズルの印刷位置に正常ノズルを位置させて当該正常ノズルにより当該印刷不良部分を修正印刷させる構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定数のノズルおよびノズル駆動手段で構成される印刷ヘッドにより、所定の印刷データに基づいて印刷媒体にインクを吐出させて印刷を行う印刷システムであって、
前記印刷ヘッドを搭載したキャリッジを、前記印刷媒体の印刷位置に対して印刷させながら移動させるキャリッジ駆動手段と、
前記印刷ヘッドによる前記印刷媒体上への印刷内容を撮像する撮像手段と、
少なくとも、前記撮像手段による撮像データと対応の前記印刷データとを比較し、前記印刷ヘッドの欠陥ノズルにより印刷不良が発生した場合に、当該比較による印刷不良部分の対応ノズルを欠陥ノズルと特定し、当該欠陥ノズルの印刷位置に正常ノズルを位置させ、当該正常ノズルにより当該印刷不良部分を修正印刷させる印刷制御手段と、
前記印刷媒体または前記印刷ヘッドを所定量移動させることで、前記欠陥ノズルの印刷位置に、当該印刷ヘッドの正常ノズルを位置させる相対位置移動手段と、
を有することを特徴とする印刷システム。
【請求項２】
請求項１記載の印刷システムであって、前記印刷ヘッドを所定量移動させる前記相対位置移動手段は、前記キャリッジに搭載され、当該印刷ヘッドを、前記キャリッジ駆動手段による移動方向と異なる方向に所定量移動自在とさせるヘッド可動手段であることを特徴とする印刷システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の印刷システムであって、前記印刷制御手段は、前記印刷ヘッドによる一行分の印刷後の戻り方向で前記印刷不良部分を前記正常ノズルにより修正印刷させることを特徴とする印刷システム。
【請求項４】
請求項１〜３の少なくとも何れかに記載の印刷システムであって、前記撮像手段は、前記キャリッジに搭載され、前記印刷ヘッドによる印刷直後の印刷内容を撮像することを特徴とする印刷システム。
【請求項５】
請求項４記載の印刷システムであって、前記撮像手段は、前記印刷ヘッドの前記キャリッジ駆動手段による移動方向上の一方側、または両側に配置されることを特徴とする印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷ヘッドより印刷媒体にインクを吐出させて印刷を行う印刷システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フォーム印刷、テキスト印字、画像印刷等を行う印刷システムとして、印刷媒体にインクを吐出させて行うインクジェット方式のものが、当該印刷媒体に対して非接触で行えることから業務用にも使用されてきている。このようなインクジェット方式の印刷システムにおいては、インクを吐出させる印刷ヘッドを構成する複数のノズルのうち、インク吐出が不十分で不良印刷とさせるノズルが発生する場合があり、このような場合であっても印刷品質の維持が望まれる。
【０００３】
従来、インクジェット方式の印刷システムでは、印刷不良の原因となる印刷ヘッドに欠陥ノズルが発生した場合、当該印刷ヘッドを所定の位置に移動させて所定のクリーニングにより清掃を行って正常化させることが知られている。そして、欠陥ノズルを検出する方法として、例えば以下の特許文献に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１６０３５４号公報
【０００５】
上記特許文献１には、欠陥ノズルを検出する方法として、印刷ヘッドによる印刷を行った後、印刷内容をＣＣＤセンサで読み取り、この読取データと印刷時の印刷データとを比較して印刷ヘッドのうち、何れのノズルが欠陥であるかを判定し、欠陥ノズルが存在する場合に、当該印刷ヘッドをクリーニング位置に移動させて当該欠陥ノズルやその周辺のノズルを清掃するというものである。また、印刷不良となった印刷媒体は廃棄されるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、印刷不良が発生した場合、当該印刷不良の印刷媒体は廃棄されることから資源の無駄を生じさせると共に、印刷ヘッドの清掃後に再度印刷し直すこととなり、印刷工程の長時間化、効率低下を招くという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、印刷ヘッドの欠陥ノズルの発生によらず、印刷効率の向上、印刷品質の維持を図る印刷システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明では、所定数のノズルおよびノズル駆動手段で構成される印刷ヘッドにより、所定の印刷データに基づいて印刷媒体にインクを吐出させて印刷を行う印刷システムであって、前記印刷ヘッドを搭載したキャリッジを、前記印刷媒体の印刷位置に対して印刷させながら移動させるキャリッジ駆動手段と、前記印刷ヘッドによる前記印刷媒体上への印刷内容を撮像する撮像手段と、少なくとも、前記撮像手段による撮像データと対応の前記印刷データとを比較し、前記印刷ヘッドの欠陥ノズルにより印刷不良が発生した場合に、当該比較による印刷不良部分の対応ノズルを欠陥ノズルと特定し、当該欠陥ノズルの印刷位置に正常ノズルを位置させ、当該正常ノズルにより当該印刷不良部分を修正印刷させる印刷制御手段と、前記印刷媒体または前記印刷ヘッドを所定量移動させることで、前記欠陥ノズルの印刷位置に、当該印刷ヘッドの正常ノズルを位置させる相対位置移動手段と、を有する構成とする。
【０００９】
請求項２〜５の発明では、「前記印刷ヘッドを所定量移動させる前記相対位置移動手段は、前記キャリッジに搭載され、当該印刷ヘッドを、前記キャリッジ駆動手段による移動方向と異なる方向に所定量移動自在とさせるヘッド可動手段である」構成であり、
「前記印刷制御手段は、前記印刷ヘッドによる一行分の印刷後の戻り方向で前記印刷不良部分を前記正常ノズルにより修正印刷させる」構成であり、
「前記撮像手段は、前記キャリッジに搭載され、前記印刷ヘッドによる印刷直後の印刷内容を撮像する」構成であり、
「前記撮像手段は、前記印刷ヘッドの前記キャリッジ駆動手段による移動方向上の一方側、または両側に配置される」構成である。
【００１０】
このように、印刷ヘッドによる印刷媒体上への印刷内容を撮像させ、当該撮像データと対応の印刷データとを比較し、欠陥ノズルにより印刷不良が発生した場合に、欠陥ノズルを特定し、当該欠陥ノズルの印刷位置に正常ノズルを位置させて当該正常ノズルにより当該印刷不良部分を修正印刷させる。すなわち、欠陥ノズルにより印刷不良が発生したときに正常なノズルで当該印刷不良部分を修正印刷させることで、印刷品質を維持させることが可能となり、印刷不良の印刷媒体の廃棄や、印刷し直しを要しないことから、資源の無駄発生を回避することが可能となると共に、印刷効率の向上を図ることが可能となるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図により説明する。
図１に、本発明に係る印刷システムの要部部分の概略構成図を示す。図１において、印刷システム１１は、支持側版１２Ａ，１２Ｂ間にスキャンガイド部１３が取り付けられ、当該スキャンガイド部１３に摺動自在にヘッド部１４が取り付けられる。このヘッド部１４は、図示しないモータ等とタイミングベルトとで構成されるキャリッジ駆動手段１５により上記スキャンガイド部１３上を摺動する。そして、ヘッド部１４の下方に、図示しない搬送手段により印刷媒体である用紙１６が搬送される。ここでは、印刷媒体を用紙として示すが、フィルム等のシートや印刷可能な部材で形成された立体物でもよい。なお、図１では配線系を省略してある。
【００１２】
上記ヘッド部１４は、上記スキャンガイド部１３と係合するキャリッジ２１に、相対位置移動手段としてのヘッド可動手段であるアクチュエータ２２が設けられて搭載されるもので、当該アクチュエータ２２として例えば圧電部材が使用される。また、当該アクチュエータ２２に所定数のノズルおよび図示しないノズル駆動手段で構成される印刷ヘッドであるインク吐出ヘッド２３およびインクカートリッジ２４が設けられる。図１では上記ヘッド部１４が初期位置近傍に位置されている場合が示されており、支持側版１２Ｂ側に移動（スキャン）される場合として、インク吐出ヘッド２３（インクカートリッジ２４）の支持側版１２Ａ側に撮像手段である撮像カメラ２５が設けられ、当該インク吐出ヘッド２３と共にアクチュエータ２２によりキャリッジ駆動手段１５による移動方向と異なる方向（ヘッド部１４のスキャン方向と垂直方向）に所定量可動される。
【００１３】
上記インク吐出ヘッド２３は、例えばノズルがスキャン方向と垂直方向に１インチ当たり３００個（３００ｄｐｉ）、６００個（６００ｄｐｉ）、７２０個（７２０ｄｐｉ）、１２００個（１２００ｄｐｉ）、・・・で１列に配置された既存のものが使用され、白黒や多色のインクを熱や圧電素子などにより吐出させるものであり、当該印刷色に応じたインクがインクカートリッジ２４に収納される。そして、当該インク吐出ヘッド２３は、上記インク吐出のための加熱や圧電素子駆動のための図示しないノズル駆動手段を備える。
【００１４】
上記撮像カメラ２５は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ素子で構成された既存のものが使用される。この場合、撮像カメラ２５は上記インク吐出ヘッド２３のノズル数に応じて１台乃至複数台で配置される。１台の場合は、総てのノズルより吐出されたインクの状態を撮像させ、複数台の場合は所定数ずつのノズルを分担して各ノズルより吐出されたインクの状態（印刷内容）を撮像させる。なお、撮像手段である撮像カメラ２５は、キャリッジ２１に設けてインク吐出ヘッド２３と共に移動させる場合を示したが、印刷内容が撮像可能に１台乃至複数台を固定配置とさせてもよい。
【００１５】
ここで、図２に、図１の印刷システムにおける印刷処理手段のブロック構成図を示す。図２において、印刷処理手段３１は、少なくとも、撮像カメラ２５による撮像データと対応の印刷データとを比較し、ヘッド部１４の欠陥ノズルにより印刷不良が発生した場合に、当該比較による印刷不良部分の対応ノズルを欠陥ノズルと特定し、当該欠陥ノズルの印刷位置に正常ノズルを位置させ、当該正常ノズルにより当該印刷不良部分を修正印刷させるもので、適宜、制御手段３２、バス３３、インタフェース（ＩＦ）３４、印刷データ取得手段３５、ノズル駆動制御手段３６、キャリッジ駆動制御手段３７、撮像データ取得手段３８、欠陥ノズル特定手段３９、アクチュエータ駆動制御手段４０、修正データ作成手段４１および用紙搬送駆動制御手段４２を備える。
【００１６】
上記制御手段３２は、このシステム全体を統括的に制御するもので、そのためのプログラムが格納される。上記ＩＦ３４は、入出力信号の整合性を図るためのもので、上記キャリッジ駆動手段１５、アクチュエータ２２、図示されない用紙搬送手段およびノズル駆動手段に対して駆動制御信号を出力し、上記撮像カメラ２５に対して撮像指令信号を出力すると共に、当該撮像カメラ２５で撮像された撮像データを入力する。
【００１７】
上記印刷データ取得手段３５は、外部より送られてくる印刷データを取得して一旦記憶しておくためのものである。上記ノズル駆動制御手段３６は、取得した印刷データに基づいて、後述のキャリッジ駆動制御信号によりスキャンされるキャリッジ２１の位置に応じた対応のノズルよりインクを吐出させるための駆動制御信号を生成し、順次ノズル駆動手段に送出する。上記キャリッジ駆動制御手段３７は、ヘッド部１４のキャリッジ２１をスキャンガイド部１３上で移動させるキャリッジ駆動手段１５に対して、上記印刷データに基づいて例えば一行分ずつの移動距離等の制御信号を生成して送出する。
【００１８】
上記撮像データ取得手段３８は、撮像カメラ２５からの撮像データを取得して一旦記憶させておくためのもので、適宜欠陥ノズル特定の処理を行う作業領域ともなる。上記欠陥ヘッド特定手段３９は、撮像カメラ２５からの撮像データより得られる印刷ドットデータと、当該撮像データの撮像位置に対応する上記印刷データの印刷イメージデータとを比較し、当該印刷イメージデータでは本来あるべきドットが、撮像データの印刷ドットデータに存在しないときに欠陥ノズルの発生を判定し、当該あるべきドットの位置を特定することで、このドット部分に本来インクを吐出すべきノズルが何れであるかにより欠陥ノズルを特定する。
【００１９】
上記アクチュエータ駆動制御手段４０は、インク吐出ヘッド２３（インクカートリッジ２４）および撮像カメラ２５を、キャリッジ駆動手段１５によるヘッド部１４の移動方向と異なる方向（ここでは、スキャン方向に対して垂直方向）に所定量移動自在とさせるもので、特定された欠陥ノズルの印刷位置に正常ノズルを位置させるための移動距離（駆動量）を算出し、当該駆動量分で当該インク吐出ヘッド２３（インクカートリッジ２４）および撮像カメラ２５を上記アクチュエータ２２により移動させる。例えば、インク吐出ヘッド２３における各ノズル（Ｎ）の中心間の距離が３０μｍ（ノズル直径が例えば２０μｍ）とした場合であって、欠陥ノズルに対して隣の正常ノズルを当てる場合としたときには、当該アクチュエータ２２により３０μｍ移動させることとなる。
【００２０】
上記修正データ作成手段４１は、印刷不良部分に再度正常ノズルで印刷させる場合の修正データを作成するもので、上記キャリッジ２１のスキャン方向における一行分の印刷後の戻り方向で修正印刷させる場合には、特定された欠陥ノズルのスキャン方向の駆動タイミングを戻り方向に変換した駆動タイミングの駆動データを上記印刷データに基づいて作成し、キャリッジ駆動制御手段３７による戻り駆動に応じてノズル駆動制御手段３６より代替えの正常ノズルを駆動させるべくノズル駆動手段に送出させるものである。なお、戻り方向ではなく、スキャン方向で修正印刷させる場合には、上記特定された欠陥ノズルに対する同じ駆動タイミングで代替えの正常ノズルを駆動させるものである。
【００２１】
そして、上記用紙搬送駆動制御手段４２は、用紙１６を搬送する図示しない用紙搬送手段を駆動するための制御信号を、上記印刷データに基づいて生成して出力するものである。
【００２２】
そこで、図３に図１および図２における印刷処理のフローチャートを示すと共に、図４および図５に図１および図２における印刷処理の原理説明図を示す。なお、図３のフローチャートは、図４および図５に沿った流れとしている。図３において、まず、入力された印刷データを印刷処理手段３１の印刷データ取得手段３５が取得すると（ステップ（Ｓ１））、ノズル駆動制御手段３６において、当該印刷データに基づいてインク吐出のためのノズル駆動制御データを作成すると共に、キャリッジ駆動制御手段３７がキャリッジ駆動制御データを作成する（Ｓ２）。
【００２３】
続いて、キャリッジ駆動手段１５に例えば一行分移動のキャリッジ駆動制御信号が送出されると共に、当該キャリッジ駆動制御信号に基づくキャリッジ位置に応じてノズル駆動手段に印刷のためのノズル駆動制御信号が送出される（Ｓ３）。これによって、用紙１６の所定位置に印刷データに基づく一行分の印刷内容が順次印刷されていくものである（Ｓ４）。
【００２４】
一方、ノズル駆動手段にノズル駆動信号が送出されるのと略同時期に、撮像カメラ２５に対して撮像指令信号が送出され、当該印刷直後の印刷状態が撮像されていく（Ｓ５）。当該撮像カメラ２５で撮像された撮像データを撮像データ取得手段３８が取得すると（Ｓ６）、欠陥ノズル特定手段３９が撮像カメラ２５からの撮像データより得られる印刷ドットデータと、当該撮像データの撮像位置に対応する上記印刷データの印刷イメージデータとを比較し、当該印刷イメージデータでは本来あるべきドットが、一致するか否かでドット抜けの有無により欠陥ノズルの有無を判別する（Ｓ７）。
【００２５】
図４（Ａ）の用紙１６の第１行目に印刷された印刷内容のように、上記比較データ同士が一致してドット抜けがない場合（Ｓ８）、キャリッジ駆動制御手段３７よりキャリッジ復帰信号がキャリッジ駆動手段１５に送出されることで当該キャリッジ２１（ヘッド部１４）は初期位置に復帰される（Ｓ９）。そこで、次行の印刷がなければ終了し、次行の印刷があり（Ｓ１０）、印刷不良がなければ上記Ｓ３〜Ｓ１０が繰り返されて印刷データの最終行まで印刷が行われる。
【００２６】
一方、Ｓ７およびＳ８において、撮像データの印刷ドットデータと印刷データの印刷イメージデータとの比較で、図４（Ａ）、（Ｂ）の第２行目に示すように、当該印刷イメージデータでは本来あるべきドットが、当該撮像データの印刷ドットデータに存在しないドット抜けがある場合に欠陥ノズルの発生を判定し、当該あるべきドットの位置を特定することで、すなわち、このドット部分に本来インクを吐出すべきノズルが何れであるかにより欠陥ノズルを特定する（Ｓ１０）。
【００２７】
例えば、図４（Ｃ）に示すように、インク吐出ヘッド２３に８つのノズルＮ１〜Ｎ８があるとして、印刷された印刷内容（図では「１」）にドット抜けが有り、そのドット抜けの位置により６番目のノズルＮ６を欠陥ノズルと特定するものである。
【００２８】
そこで、アクチュエータ駆動制御手段４０において、欠陥ノズルの位置に正常ノズルを位置させるためのインク吐出ヘッド２３の移動駆動量を算出し、当該駆動量の駆動制御信号をアクチュエータ駆動手段に送出することで、当該インク吐出ヘッド２３（インクカートリッジ２４）および撮像カメラ２５をアクチュエータ２２により移動させる（Ｓ１２）。例えば、図５（Ａ）に示すように、欠陥ノズルＮ６に隣接の正常ノズルＮ７を当てるとした場合、インク吐出ヘッド２３を互いのノズル間の距離分「α」を移動させることで、本来欠陥ノズルＮ６が位置された位置に正常ノズルＮ７を位置させるものである。
【００２９】
続いて、キャリッジ駆動制御手段３７がキャリッジ復帰信号をキャリッジ駆動手段１５に送出すると共に、修正データ作成手段４１においてキャリッジ２１のスキャン方向における一行分の印刷後の戻り方向で修正印刷させる場合として、特定された欠陥ノズルＮ６のスキャン方向の駆動タイミングを戻り方向に変換した駆動タイミングとした駆動データが上記印刷データに基づいて作成され、キャリッジ駆動制御手段３７による戻り駆動に応じてノズル駆動制御手段３６より代替えの正常ノズルＮ７を駆動させるべくノズル駆動手段に駆動制御信号を送出させるものである（Ｓ１３）。
【００３０】
すなわち、図４（Ｃ）に示すドット抜けした印刷不良部分に正常ノズルＮ７で修正印刷させることにより、図５（Ａ）および図５（Ｂ）、（Ｃ）の第２行目に示すように、インク吐出ヘッド２３が復帰されながら当該印刷不良部分が修正されるものである。なお、戻り方向ではなく、スキャン方向で修正印刷させる場合においても同様であり、欠陥ノズルＮ６の駆動タイミングで代替えの正常ノズルＮ７により修正印刷させることができるものである。
【００３１】
このように、欠陥ノズルＮ６によりドット抜けの印刷不良が発生したときに正常ノズルＮ７で当該印刷不良部分を修正印刷させることで、印刷品質を維持させることができると共に、印刷不良の発生した用紙１６を廃棄したり、印刷し直すことを要しないことから、資源の無駄発生を回避することができ、印刷効率の向上を図ることができるものである。なお、欠陥ノズルＮ６に対しては、修正印刷を行った後にクリーニング位置に移動させてクリーニングを行わせればよい。
【００３２】
ところで、上記実施形態では相対位置移動手段としてのヘッド可動手段にアクチュエータ２２を使用した場合を示したが、微量可動させるためのモータ（例えばステッピングモータ等）によっても実現することができるものである。このことは以下の図６においても同様である。
【００３３】
次に、図６に、本発明に係る印刷システムにおけるヘッド部の他の構成説明図を示す。図６に示すヘッド部１４は、当該ヘッド部１４のキャリッジ駆動手段１５による移動方向（スキャン方向）上のインク吐出ヘッド２３（インクカートリッジ２４）の両側に撮像手段としての撮像カメラ２５Ａ，２５Ｂを設け、これらをキャリッジ２１にアクチュエータ２２を介在させて搭載させたものである。
【００３４】
すなわち、当該ヘッド部１４によるスキャン方向での印刷内容を撮像カメラ２５Ａにより撮像して上述のように欠陥ノズルの有無を判定し、上述のように欠陥ノズルの発生によって代替えの正常ノズルで戻り方向に修正印刷させる際、撮像カメラ２５Ｂにより撮像させて上記同様の処理によって代替えのノズルが真の正常ノズルか否かを判定させるものである。仮に、代替ノズルも欠陥ノズルであった場合には、さらに別の正常ノズルを当該欠陥ノズルの位置に位置させて修正印刷を行わせるものである。
【００３５】
このように、修正印刷時においても、撮像カメラ２５Ｂにより撮像させることで、さらなる印刷品質の維持を図ることができるものである。
【００３６】
ところで、上記図１および図６に示す印刷システム１１、ヘッド部１４では、欠陥ノズルの印刷位置に正常ノズルを位置させる手法として、アクチュエータ２２等によりインク吐出ヘッド２３（インクカートリッジ２４、撮像カメラ２５，２５Ａ，２５Ｂ）を移動させる場合を示したが、当該インク吐出ヘッド２３の移動と用紙１６の移動とは相対的なものであって、当該用紙１６を移動させることによっても欠陥ノズルによる印刷位置に代替えの正常ノズルを位置させることができるものである。そのための手法として、例えば図示しない用紙搬送手段に微量移動させるためのサーボモータやステッピングモータ等を備えさせることによって実現することができるものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、印刷ヘッドによる印刷媒体上への印刷内容を撮像させ、当該撮像データと対応の印刷データとを比較し、欠陥ノズルにより印刷不良が発生した場合に、欠陥ノズルを特定し、当該欠陥ノズルの印刷位置に正常ノズルを位置させて当該正常ノズルにより当該印刷不良部分を修正印刷させることにより、印刷ヘッドの欠陥ノズルの発生によらず、印刷効率を向上させることができると共に、印刷品質の維持を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る印刷システムの要部部分の概略構成図である。
【図２】図１の印刷システムにおける印刷処理手段のブロック構成図である。
【図３】図１および図２における印刷処理のフローチャートである。
【図４】図１および図２における印刷処理の原理説明図（１）である。
【図５】図１および図２における印刷処理の原理説明図（２）である。
【図６】本発明に係る印刷システムにおけるヘッド部の他の構成説明図である。
【符号の説明】
１１              印刷システム
１４              ヘッド部
１６              用紙
２１              キャリッジ
２２              アクチュエータ
２３              インク吐出ヘッド
２４              インクカートリッジ
２５              撮像カメラ
３１              印刷処理手段
【図１】
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【図２】
2004202962.tif 000004
【図３】
2004202962.tif 000005
【図４】
2004202962.tif 000006
【図５】
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【図６】
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