(57)【要約】【課題】無駄な液体を使うことなく、短時間で液体吐出不良を検出する。【解決手段】インクジェットヘッド２のノズル配列面２ａを撮像する撮像手段１２を待機領域１１に設ける。インク吐出検出装置３１に、撮像手段１２から転送された画像データを解析する解析手段３２を設ける。解析手段３２は、画像パラメータ補正部３５およびパターン認識部３６を備え、画像パラメータ補正部３５で撮像手段１２から転送された画像データの補正を行い、パターン認識部３６で補正された画像データのパターン認識を行う。この解析結果に基づいて判定部３３で吐出不良を判定する。【選択図】　　　　図３
2004066810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための吐出口を有するノズルが配列された画像形成装置で、前記吐出口の液体吐出不良を検出する方法において、
前記液体吐出ノズルが配列された面を撮像する検出工程と、前記検出工程により取得した画像データを解析する解析工程と、前記解析工程による解析結果に基づいて液体吐出不良を判定する判定工程とを備えたことを特徴とする液体吐出検出方法。
【請求項２】
前記解析は、基準の画像データと前記画像データとの比較照合により行うことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出検出方法。
【請求項３】
液体を吐出するための吐出口を有するノズルが配列された画像形成装置において、
前記液体吐出ノズルが配列された面を撮像する検出手段と、前記検出手段により取得した画像データを、基準の画像データと前記画像データとの比較照合により解析する解析手段と、前記解析手段による解析結果に基づいて液体吐出不良を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記解析結果を元に、異物により前記吐出口が塞がれている面積を算出する算出手段と、前記異物を除去する異物除去手段と、
前記算出手段の算出結果に応じて、前記異物除去手段の駆動パラメータを変化させる制御手段とを設けたことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記解析結果に応じて前記異物除去を行うか否かを判断することを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記液体吐出不良と判定されたノズルを、正常なノズルで代用することを特徴とする請求項３乃至５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記異物除去を行うか、正常なノズルで代用するかを選択する選択手段を設けたことを特徴とする請求項３乃至６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記検出手段により取得した画像データを保存する記憶手段を設けるとともに、
前記解析手段は、この保存データと撮像された前記画像データとの比較結果から、液体吐出不良が発生する可能性があるノズルを予測することを特徴とする請求項３乃至７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記検出手段は、前記予測したノズルのみを撮像することを特徴とする請求項３乃至８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記異物除去手段は、前記液体吐出不良と判定されたノズルに対して、選択的に前記異物除去を行うことを特徴とする請求項３乃至９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吐出口の液体吐出不良を検出する方法および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置、例えばインクジェットプリンタでは、インクジェットヘッドに配列された吐出口を有するノズルからインクを記録媒体へ吐出することで画像を記録している。このようにノズルからインクを吐出するものでは、インクが乾燥によってノズル内で固着凝集したり、記録媒体に浸透せずに跳ね返ったインクがヘッド表面に付着するなどしてインク詰まりが発生することがある。
【０００３】
インク詰まりが発生すると、インク吐出量が低下したり、インクが吐出されなくなるなどの吐出不良が起こり、記録画像にスジ状の色むらや濃度むらが発生して画質を著しく低下させる。したがって、インクジェットプリンタでは、吐出口のインク吐出不良を検出して、吐出不良が検出された場合には、吐出不良を解消する回復処理を行う必要がある。
【０００４】
インク吐出不良の検出を行う方法としては、テストインクを記録媒体などに吐出してその着弾痕跡を検出する方法（特許文献１および２参照）や、吐出されたインク液滴にレーザーなどの光学ビームを照射して、インク液滴による光学ビームの遮光状態を検出する方法（特許文献３〜５参照）がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０８−３３２７３６号公報
【特許文献２】
特開平１１−０７８０５１号公報
【特許文献３】
特開平１１−１９２７２６号公報
【特許文献４】
特開２００１−０５４９５４号公報
【特許文献５】
特開２００１−０６３０８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法には、記録媒体に画像と直接関係のないテストパターンが印刷される、テストインクが無駄になる、記録媒体に着弾スペースが必要となるなどの多くの問題点がある。また、後者の方法には、前者の場合と同様に、テストインクが無駄になるという問題点がある。さらに、近年の画像高記録密度化に伴い、ノズルの個数が多くなってきているため、検出時間がかかり、特にプリント時に検出を行った場合は、生産性が低下するという欠点があった。
【０００７】
本発明は、無駄な液体を使うことなく、短時間で液体吐出不良の検出をすることで、装置のランニングコストを低減することができる液体吐出検出方法および画像形成装置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】
上記目的を達成するために、本発明は、液体を吐出するための吐出口を有するノズルが配列された画像形成装置で、前記吐出口の液体吐出不良を検出する方法において、前記液体吐出ノズルが配列された面を撮像する検出工程と、前記検出工程により取得した画像データを解析する解析工程と、前記解析工程による解析結果に基づいて液体吐出不良を判定する判定工程とを備えたことを特徴とする。なお、前記解析は、基準の画像データと前記画像データとの比較照合により行うことが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、液体を吐出するための吐出口を有するノズルが配列された画像形成装置において、前記液体吐出ノズルが配列された面を撮像する検出手段と、前記検出手段により取得した画像データを、基準の画像データと前記画像データとの比較照合により解析する解析手段と、前記解析手段による解析結果に基づいて液体吐出不良を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
なお、前記解析結果を元に、異物により前記吐出口が塞がれている面積を算出する算出手段と、前記異物を除去する異物除去手段と、前記算出手段の算出結果に応じて、前記異物除去手段の駆動パラメータを変化させる制御手段とを設けることが好ましい。また、前記制御手段は、前記解析結果に応じて前記異物除去を行うか否かを判断することが好ましい。あるいは、前記制御手段は、前記液体吐出不良と判定されたノズルを、正常なノズルで代用することが好ましく、前記異物除去を行うか、正常なノズルで代用するかを選択する選択手段を設けることが好ましい。
【００１１】
さらに、前記検出手段により取得した画像データを保存する記憶手段を設けるとともに、前記解析手段は、この保存データと撮像された前記画像データとの比較結果から、液体吐出不良が発生する可能性があるノズルを予測することが好ましい。この場合、前記検出手段は、前記予測したノズルのみを撮像する。また、前記異物除去手段は、前記液体吐出不良と判定されたノズルに対して、選択的に前記異物除去を行うことが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
インクジェットヘッド周辺の概略を示す図１において、インクジェットヘッド２は、主走査方向Ｍに伸びたガイド軸３に挿通されたキャリッジ４に保持され、このキャリッジ４により矢印方向に往復移動して、図示しない搬送ローラにより副走査方向Ｓ（図２参照）に間欠搬送される画像記録媒体５への画像記録を行う。
【００１３】
インクジェットヘッド２の画像記録媒体５と対向する面（以下、ノズル配列面と表記する。）２ａには、吐出口６を有するノズル７が複数配列されている。ノズル７には、インク貯蔵室８から図示しないインク供給路を介してインクが供給される。このノズル７には、インク吐出手段９が接続され、このインク吐出手段９により吐出口６からインクが画像記録媒体５に向けて吐出され、画像が記録される。
【００１４】
ここで、画像記録媒体とは、市販のプリント用紙やＯＨＰ用シートなどの樹脂フィルム、あるいは布や金属表面などを含むものである。また、インク吐出手段９は、例えばピエゾ型プリンタであれば、ノズル７に圧力を加えるピエゾ素子であり、バブルジェット（Ｒ）型プリンタであれば、ノズル７内のインクを加熱して気泡を発生させるヒータである。
【００１５】
インクジェットヘッド２のノズル配列面２ａには、例えば図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色のライン記録用のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが副走査方向Ｓに並べて設けられている。なお、この他にもダークイエロー、ライトマゼンタ、ライトシアンなどを加えてもよい。
【００１６】
プリント時には、プリントする画像データに応じた駆動信号が各インク吐出手段９に与えられる。これにより、画像データに応じたサイズおよび数量のインク液滴が画像記録媒体５に向けて吐出され、このインク液滴が画像記録媒体５に付着することでフルカラー画像が得られる。
【００１７】
図１において、インクジェットヘッド２の移動範囲は、画像記録媒体５に画像記録を施すプリント領域１０と、画像記録を行わない待機領域１１とに分けられる。この待機領域１１には、撮像手段１２、および吸引手段１３が設けられている。撮像手段１２は、ノズル配列面２ａを撮像するエリアＣＣＤセンサなどの撮像素子１４と、ノズル配列面２ａに光を照射する光源１５と、ノズル配列面２ａから反射した光を撮像素子１４に結像させる結像レンズや、ノズル７の近傍を拡大して撮像する拡大レンズなどの光学系１６とから構成される。
【００１８】
撮像手段１２は、例えば図２で破線で囲む領域２１内にある４個のノズル７を一度に撮像する通常モードと、吐出不良の疑いがあるノズル７を詳細に分析するために、光学系１６の拡大レンズを用いて各ノズル７の近傍を拡大して撮像する高画質モードとを切り替え可能な機能を備えている。撮像により得られた画像データは、後述する解析手段３２に転送される。
【００１９】
撮像手段１２は、待機領域１１に設けられているため、プリント時、非プリント時に関わらず、任意のタイミングで撮像を行うことができる。したがって、吐出不良を検出した時点でプリント動作を停止することができるので、画像記録容量の大きいプリントを行う場合、無駄なインクを使用することが無くなる。なお、一度に撮像するノズルの個数は、撮像手段１２の解像度とノズルの配列密度により変化するため、上記のように４個とは限らない。また、撮像素子１４には、エリアＣＣＤセンサ以外にも、ラインＣＣＤセンサを用いてもよい。この場合はキャリッジ４の移動動作とセンサの動作とを連動させて撮像を行う。
【００２０】
吸引手段１３は、後述する判定部３３で吐出不良と判定されたノズルに対して、吐出不良を解消する回復処理を施す。この吸引手段１３は、吸引キャップ１７と、吸引ポンプ１８とから構成される。回復処理時には、吸引キャップ１７がノズル配列面２ａに密着し、吸引ポンプ１８が作動して、この吸引力によりノズル７内のインクが吸引される。なお、吸引キャップ１７を、非プリント時にノズル配列面２ａを覆う保護キャップ（図示せず）とは別に設け、詰まりを検出したノズルのみを選択的に吸引を施すようにすれば、インクの無駄をさらに軽減させることができる。
【００２１】
図３に、本発明の液体吐出検出方法を実施したインク吐出検出装置の概略を示す。インク吐出検出装置３１は、撮像手段１２の他に、解析手段３２、判定部３３、および制御部３４から構成される。解析手段３２は、撮像手段１２から転送された画像データを解析する。この解析結果に基づいて判定部３３で吐出不良の判定が行われる。制御部３４は、撮像手段１２、および回復処理時における吸引手段１３の動作を制御する。
【００２２】
解析手段３２には、画像パラメータ補正部３５、パターン認識部３６が設けられている。画像パラメータ補正部３５では、撮像手段１２から転送された画像データの輪郭強調補正などが行われる。パターン認識部３６は、補正された画像データのパターン認識を周知のパターン認識技術により行う。
【００２３】
パターン認識部３６では、図４（Ａ）に示すように、例えば予め登録された基準の画像データ（インク詰まりが発生していない状態の吐出口６のインク表面の画像）と、撮像手段１２で撮像された画像データとを比較照合する。そして、基準データとの照合がとれないもの、例えば吐出口６近傍のノズル配列面２ａにインクや塵埃などの異物４１が固着した状態（Ｂ）、吐出口６の内周面に異物４１が固着した状態（Ｃ）、吐出口６の境界部を跨がって異物４１が付着した状態（Ｄ）、ノズル７内部に異物４１が固着した状態（Ｅ）、吐出口６全体を覆うように異物４１が固着した状態（Ｆ）などを判定部３３で全て吐出不良と判定する。あるいは、基準データと撮像された画像データとの差分をとり、この差分が所定の閾値を超えた場合に、判定部３３で吐出不良と判定する。
【００２４】
判定部３３で吐出不良と判定されたノズル７には、回復処理（吸引手段１３によるインク吸引、強制吐出、吐出口周辺加熱、ブレードによるワイピングなど）が施される。図４（Ｂ）のパターンが検出された場合は、インクの吐出は可能であるが、画像記録媒体５への吐出方向がずれる可能性があるので、ブレードによりノズル配列面２ａをワイピングして異物４１を取り除く。この場合、回復処理としてワイピングのみを行えばよく、インク吸引などの回復処理をする必要がないため、無駄なインクを使うことなく、短時間でインク吐出不良を回復させることができる。
【００２５】
図４（Ｃ）、（Ｅ）のように、異物４１がノズル７内部に存在するパターンが検出された場合は、インク吸引を行って異物４１を取り除く。この場合、パターン認識部３６で異物４１が吐出口６を塞いでいる面積を算出し、この面積の大小に応じて、吸引手段１３の吸引圧力、吸引時間、吸引回数のうち少なくともいずれか１つを変化させる（異物４１の面積が大きい場合ほど吸引圧力を高くする、あるいは吸引する回数を増やす）。このようにすると、効率的に回復処理を行うことができる。
【００２６】
図４（Ｄ）、（Ｆ）のパターンが検出された場合は、（Ｂ）の場合と同様にブレードによるワイピングを行い、必要に応じて吸引手段１３によるインク吸引を併用して異物４１を取り除く。回復処理を行っても吐出不良が検出される場合には、再度回復処理を行うか、警告アラームを発して使用者に知らせてもよい。このときにプリント動作中であれば直ちにプリントを停止させるようにして、無駄なインクを使用しないようにすることが好ましい。
【００２７】
あるいは、吐出不良の発生したノズル７を使用せずに正常なノズルで代用し、画像記録媒体５の搬送速度を遅らせてプリント動作を行って、プリントが終了してから回復処理を行ってもよい。また、図５に示すように、吸引を行うか、正常なノズルで代用するかをユーザーが選択可能なように、選択手段５１を設けることが好ましい。
【００２８】
なお、図６に示すように、撮像手段１２による画像データを保存するメモリ６１を解析手段３２内に設け、この保存データと撮像された画像データとを解析手段３２で比較して、将来吐出不良が発生する可能性があるノズルを予測することも可能である。この場合、吐出不良が予測されるノズルから優先的に検出を行うか、吐出不良が予測されるノズルのみに検出を行うようにすれば、検出時間を短縮することができる。さらに、インク吐出手段９で吐出口６のインク表面のメニスカスを振動させながら撮像を行うようにすれば、検出精度をさらに上げることができる。
【００２９】
なお、撮像素子１４としては、上記実施形態のＣＣＤに限らず、例えばＣＭＯＳセンサを用いてもよい。さらに、吐出口６にレーザーを照射して、その凹凸データを取得し、このデータと基準データとを比較照合することにより吐出不良を検出してもよい。また、ピエゾ型プリンタに本発明を適用した場合は、インク貯蔵室とインクジェットヘッドとの間のインク供給路に加圧ポンプを設けておき、回復処理時にこの加圧ポンプにより供給路の内圧を上げ、ピエゾ素子を駆動させてインクを排出する、あるいはピエゾ素子に印加する電圧の振幅を大きくして強制的にインクを排出し、異物を除去する。
【００３０】
上記実施形態では、いわゆるシリアルプリンタを挙げて説明したが、他のプリンタ、例えば図７に示すようなラインプリンタ７１にも本発明を適用することができる。このラインプリンタ７１では、紙面垂直方向に画像記録媒体５が搬送され、この画像記録媒体５と垂直な矢印Ｙ方向に退避可能な固定型のインクジェットヘッド７２により画像記録が行われる。
【００３１】
インクジェットヘッド７２と画像記録媒体５との間には、ガイド軸７３が設けられている。このガイド軸７３には、撮像手段７４および吸引手段７５が矢印Ｘ方向に移動自在に挿通されている。吸引手段７５は、必要に応じて矢印Ｙ方向に上下し、インクジェットヘッド７２のノズル配列面７２ａに密着して、吐出不良と判定されたノズルに対して回復処理を施す。ラインプリンタ７１で吐出不良を検出する際には、インクジェットヘッド７２を退避させ、撮像手段７４および吸引手段７５をガイド軸７３に沿って移動させる。なお、インクジェットヘッド７２ではなく、画像記録媒体５の搬送路を退避させるようにしてもよい。
【００３２】
なお、吐出不良を検出する液体としては、インクに限定されない。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液体吐出検出方法および画像形成装置によれば、ノズル配列面を検出手段により撮像して、これにより取得した画像データを基に液体の吐出不良を検出するので、無駄な液体を使うことがない。また、複数のノズルを一度に検出するので、短時間で吐出不良を検出することができ、装置のランニングコストを向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットヘッド周辺の概略図である。
【図２】ノズル配列面におけるノズルの配置を示す平面図である。
【図３】本発明のインク吐出検出方法を実施したインク吐出検出装置の構成を示す概略図である。
【図４】パターン認識で比較照合される代表的な画像パターンを示す図であり、（Ａ）は基準となる正常な状態、（Ｂ）は吐出口近傍のノズル配列面に異物が固着した状態、（Ｃ）は吐出口の内周面に異物が固着した状態、（Ｄ）は吐出口の境界部を跨がって異物が付着した状態、（Ｅ）はノズル内部に異物が固着した状態、（Ｆ）は吐出口全体を覆うように異物が固着した状態をそれぞれ示す。
【図５】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態を示す図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
２、７２　インクジェットヘッド
２ａ、７２ａ　ノズル配列面
６　吐出口
７　ノズル
１２、７４　撮像手段
１３、７５　吸引手段
３１　インク吐出検出装置
３２　解析手段
３３　判定部
３４　制御部
３５　画像パラメータ補正部
３６　パターン認識部
４１　異物
５１　選択手段
６１　メモリ
７１　ラインプリンタ
【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】
2004066810.tif 000008
【図７】
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