(57)【要約】【課題】  本発明は、液体吐出装置、液体吐出装置における目詰まりノズルの検出方法に関し、例えばインクジェット方式のプリンタに適用して、従来に比して目詰まりしたノズルを簡易かつ確実に検出することができるようにする。【解決手段】  本発明は、圧力センサ３４により液滴の着弾を検出してノズルの目詰まりを検出する。【選択図】        図１
2005238683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小なノズルから液滴を飛び出させる液体吐出装置において、
前記ノズルから飛び出した前記液滴を受け、前記液滴の着弾により信号レベルが変化する出力信号を出力する圧力センサと、
前記出力信号を信号レベルの判定により、前記ノズルの目詰まりを判定する判定手段と
を備えることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記圧力センサは、
前記液滴の着弾による振動板の変位により静電容量が変化して前記出力信号の信号レベルが変化するセンサである
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記圧力センサは、
圧電素子である
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
微小なノズルより液滴を飛び出させる液体吐出装置における目詰まりノズルの検出方法において、
圧力センサに前記ノズルから飛び出した前記液滴を受け、前記液滴の着弾により信号レベルが変化する前記圧力センサの出力信号レベルの判定により、前記ノズルの目詰まりを判定する
ことを特徴とする液体吐出装置における目詰まりノズルの検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置、液体吐出装置における目詰まりノズルの検出方法に関し、例えばインクジェット方式のプリンタに適用することができる。本発明は、圧力センサにより液滴の着弾を検出してノズルの目詰まりを検出することにより、従来に比して目詰まりしたノズルを簡易かつ確実に検出することができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット方式のプリンタにおいては、プリンタヘッドに設けられたノズルからインクによる液滴を飛び出させて記録対象に付着させることにより、所望の画像等を印刷するようになされている。
【０００３】
このようなプリンタヘッドにおいては、特開平８−４８０３４号公報に開示されているように、各液室に複数の圧力可変素子を設け、この複数の圧力可変素子の駆動により、液室内における圧力変化の中心を変位させ、これにより液滴の飛び出す方向を制御する方法が提案されるようになされている。
【０００４】
このような液滴の制御を適用すれば、目詰まりしたノズルに代えて隣接するノズルを使用してノズルの目詰まりによる画質の劣化を防止できると考えられる。このためには目詰まりしたノズルを確実に検出することが必要になる。
【０００５】
これに対して例えば特開昭５９−１２０４６４号公報には、帯電させた液滴が飛翔する際の誘導電荷により、目詰まりしたノズルを検出する方法が提案されるようになされている。また特開２０００−３１８１７８号公報には、ノズルの先端に配置した対向電極間における静電容量の変化により、目詰まりしたノズルを検出する方法が提案されるようになされている。
【０００６】
しかしながらこれらの目詰まりしたノズル検出方法にあっては、検出精度等の点で、実用上未だ不十分な問題があった。
【特許文献１】特開昭５９−１２０４６４号公報
【特許文献２】特開平８−４８０３４号公報
【特許文献３】特開２０００−３１８１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比して目詰まりしたノズルを簡易かつ確実に検出することができる液体吐出装置、液体吐出装置における目詰まりノズルの検出方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、微小なノズルから液滴を飛び出させる液体吐出装置に適用して、前記ノズルから飛び出した前記液滴を受け、前記液滴の着弾により信号レベルが変化する出力信号を出力する圧力センサと、前記出力信号を信号レベルの判定により、前記ノズルの目詰まりを判定する判定手段とを備えるようにする。
【０００９】
また請求項４の発明においては、微小なノズルより液滴を飛び出させる液体吐出装置における目詰まりノズルの検出方法に適用して、圧力センサに前記ノズルから飛び出した前記液滴を受け、前記液滴の着弾により信号レベルが変化する前記圧力センサの出力信号レベルの判定により、前記ノズルの目詰まりを判定する。
【００１０】
圧力センサにおいては、例えば音圧により出力信号レベルが変化するコンデンサマイクのように、高い検出感度を有するものがある。これにより請求項１の構成により、微小なノズルから液滴を飛び出させる液体吐出装置に適用して、前記ノズルから飛び出した前記液滴を受け、前記液滴の着弾により信号レベルが変化する出力信号を出力する圧力センサと、前記出力信号を信号レベルの判定により、前記ノズルの目詰まりを判定する判定手段とを備えるようにすれば、微小な液滴であっても、ノズルから飛び出したか否かを簡易かつ確実に検出することができ、これにより従来に比して目詰まりしたノズルを簡易かつ確実に検出することができる。
【００１１】
これにより請求項４の構成によれば、従来に比して目詰まりしたノズルを簡易かつ確実に検出することができる液体吐出装置における目詰まりノズルの検出方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来に比して目詰まりしたノズルを簡易かつ確実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【実施例１】
【００１４】
（１）実施例の構成
図２は、本発明に係るプリンタを示す斜視図である。このプリンタ１１は、フルラインタイプのプリンタであり、略長方形形状によりプリンタ本体１２が形成される。このプリンタ１１は、印刷対象である用紙１３を収納した用紙トレイ１４をこのプリンタ本体１２の正面に形成されたトレイ出入口より装着することにより、用紙１３を給紙できるようになされている。
【００１５】
プリンタ１１は、このようにトレイ出入口よりプリンタ本体１２に用紙トレイ１４が装着されると、このプリンタ本体１２に設けられた給紙ローラの回転によりプリンタ本体１２の背面側に向かって用紙トレイ１４から用紙１３が送り出され、プリンタ本体１２の背面側に設けられた反転ローラによりこの用紙１３の送り方向が正面方向に切り換えられる。プリンタ１１は、このようにして用紙送り方向が正面方向に切り換えられてなる用紙１３が用紙トレイ１４上を横切るように搬送され、プリンタ１１の正面側に配置された排出口より排出トレイ１５に排出される。
【００１６】
プリンタ１１は、上側端面に上蓋１６が設けられ、この上蓋１６の内側、正面方向への用紙搬送途中に、矢印Ａにより示すように、ヘッドカートリッジ１８が交換可能に配置される。
【００１７】
ここでヘッドカートリッジ１８は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色によるフルラインタイプのプリンタヘッドであり、上側に各色のインクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋが設けられる。ヘッドカートリッジ１８は、これらインクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋに係るプリンタヘッドのアッセンブリーであるヘッドアッセンブリー２０と、このヘッドアッセンブリー２０の用紙１３側に設けられて、不使用時、ヘッドアッセンブリー２０に設けられたノズル列を塞いでインクの乾燥を防止するヘッドキャップ２１とにより構成される。これによりプリンタ１１においては、このヘッドカートリッジ１８に設けられたヘッドアッセンブリー２０の駆動により、各色のインク液滴がヘッドアッセンブリー２０より飛び出して搬送途中の用紙１３に付着し、所望の画像等をカラーにより印刷することができるようになされている。
【００１８】
ここでヘッドアッセンブリー２０は、図３に示すように、各色のノズル列を作成してなる金属性のシート材であるノズルシート３１に、ヘッドチップ３２を順次配置し、インク流路等を形成して形成される。ここでヘッドチップ３２は、それぞれ半導体製造工程により作成され、連続する複数のノズルにそれぞれ対応する発熱素子、これらの発熱素子を駆動する駆動回路等が基板上に形成され、ヘッドアッセンブリー２０は、ノズルシート３１へのヘッドチップ３２の配置により、各ノズルのインク液室が作成される。ヘッドアッセンブリー２０は、これらによりインクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋに保持されたインクをヘッドチップ３２の各インク液室に導き、このヘッドチップ３２に設けられた発熱素子の駆動により各ノズルからインク液滴を飛び出させるようになされている。さらにこのヘッドアッセンブリー２０は、各インク液室に複数の発熱素子が設けられ、これら発熱素子の駆動により、液室内における圧力変化の中心を変位させ、インク液滴の飛び出す方向を制御することができるようになされている。これによりプリンタ１１では、目詰まりしたノズルに代えて隣接するノズルを使用してノズルの目詰まりによる画質の劣化を防止することができるようになされている。なおインク液室からインク液滴を飛び出させる素子であるいわゆるエネルギー発生素子にあっては、このような発熱素子に限らず、圧電素子、静電力を用いた静電アクチュエター等、種々のエネルギー発生素子を適用することができる。
【００１９】
このプリンタ１１は、ヘッドアッセンブリー２０と対向するように、ヘッドキャップ２１の内側に、目詰まりしたノズルの検出に供される液滴検出センサ３４が配置される。ここで液滴検出センサ３４は、各ヘッドチップ３２にそれぞれ対応して設けられる微小圧力に係る圧力センサであり、ノズルの目詰まり検査時、対応するヘッドチップ３２によるインク液滴を用紙１３に代わって受け、このインク液滴の着弾により信号レベルが変化する出力信号を出力する。この実施例において、この液滴検出センサ３４は、コンデンサマイクと同様に、振動板の変位により静電容量が変化して出力信号の信号レベルが変化するように形成され、この振動板にインク液滴が着弾するようになされている。なお、プリンタ１１においては、ノズルの目詰まりを検査すると、図示しないクリーニング機構により、この液滴検出センサ３４のインク液滴が着弾する面をクリーニングし、付着したインクを除去するようになされている。
【００２０】
図４は、このプリンタ１１における液滴検出センサ３４の周辺構成を示すブロック図である。液滴検出センサ３４は、静電容量の変化の検出に供する一方の電極が接地され、抵抗３６を介して他方の電極に電源３７が供給され、これにより静電容量の変化により抵抗３６の電極側端の端子電圧が変化するようになされている。プリンタ１１は、この端子電圧を増幅回路３８により増幅した後、所定周波数帯域のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３９を介してノイズ成分を除去し、続くエンベロープ検波回路４０によりエンベロープ検波し、インク液滴の着弾により変化する液滴検出センサ３４の出力信号レベルの振幅値を検出する。これによりプリンタ１１では、インク液滴の着弾により信号レベルが変化する着弾検出信号Ｓ１を取得するようになされている。
【００２１】
図１は、このプリンタ１１の液滴検出センサ３４に係る構成を示すブロック図である。      
【００２２】
このプリンタ１１において、インク滴吐出システム４１は、制御回路４４の制御によりホスト装置であるコンピュータ等から入力されるプリントデータにより順次ヘッドチップ３２を駆動する。
【００２３】
エンベロープ検波回路４０は、着弾検出信号Ｓ１をエンベロープ検波して出力する。ラッチ回路４３は、制御回路４４から出力されるクリア信号ＣＲによりラッチ結果をクリアした後、ラッチパルスＬＰによりエンベロープ検波回路４０の出力信号をラッチし、このラッチ結果を制御回路４４に出力する。
【００２４】
制御回路４４は、所定の処理プログラムの実行によりこのプリンタ１１全体の動作を制御する演算処理回路構成のコントローラである。制御回路４４は、図示しないインターフェースを介したコンピュータ等のホスト装置からのコマンドに応動して図示しない用紙送り機構を駆動すると共に、順次入力されるプリントデータによりインク滴吐出システム４１を駆動し、これによりこの搬送機構によりノズルと液滴検出センサ３４との間の空隙で用紙１３を搬送し、この用紙１３にコンピュータの指示による画像等を印刷する。なおここでインク滴吐出システム４１は、上述したヘッドチップ３２の駆動に係る一連の構成である。
【００２５】
これに対してコンピュータを介して目詰まりしたノズルの検査がユーザーにより指示されると、用紙搬送機構による用紙送りを停止した状態で、インク滴吐出システム４１を駆動すると共に、ラッチ回路４３のラッチ結果を取得し、これにより目詰まりしたノズルを検出する。
【００２６】
図５は、このノズルの検査処理に係る制御回路４４の処理手順を示すフローチャートである。制御回路４４は、ユーザーによりノズルの検査が指示されると、ステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、検査対象のヘッドチップ３２に対応するラッチ回路４３に対してクリア信号ＣＲを出力してラッチ結果をクリアした後、続くステップＳＰ３において、このヘッドチップ３２の検査対象ノズルよりインク液滴を吐出させるように、このヘッドチップ３２に駆動信号を出力する。また続くステップＳＰ４において、この駆動信号の出力によりこのノズルから所定個数だけインク液滴を吐出させたか否か判断し、ここで否定結果が得られると、このステップＳＰ３の処理を繰り返す。
【００２７】
これにより制御回路４４は、検査対象のノズルから所定個数だけインク液滴を飛び出させた後、ステップＳＰ４からステップＳＰ５に移り、ここでエンベロープ検波回路４０から出力される出力信号のラッチをラッチ回路４３に指示し、その結果得られるラッチ結果を取得する。またこのラッチ結果を所定のしきい値により判定し、これによりこの検査対象のノズルから飛び出したインク液滴が液滴検出センサ３４により検出されたか否か、すなわちこの検査対象のノズルが目詰まりしているか否か判定する。
【００２８】
制御回路４４は、続いてステップＳＰ６において、全てのノズルについて検査を完了したか否か判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ６からステップＳＰ２に戻り、検出対象を次のノズルに切り換えてこの処理手順を繰り返す。
【００２９】
これによりステップＳＰ２−ＳＰ３−ＳＰ４−ＳＰ５−ＳＰ６−ＳＰ２の処理手順を繰り返し、順次ノズルの目詰まりを検査し、全てのノズルについて、検査を完了すると、ステップＳＰ６からステップＳＰ７に移ってこの処理手順を終了する。またこのようにしてこの処理手順を終了すると、上述したクリーニング機構を駆動して、液滴検出センサ３４の振動面に付着したインク液滴を取り除く。
【００３０】
これらにより制御回路４４は、ヘッドアッセンブリー２０に設けられた全てのノズルについて、ノズルの目詰まりを検出し、目詰まりしたノズルが検出されると、この目詰まりしたノズルの数、位置に応じて、隣接するノズルよりインク液滴を斜めに傾けて飛び出させ、この目詰まりしたノズルが印刷を受け持つ範囲をこの隣接するノズルにより印刷する。また目詰まりしたノズルの数が所定値以上の場合、さらには目詰まりしたノズルが１つの箇所に集中している場合、メンテナンスをユーザーに指示する。
【００３１】
（２）実施例の動作
以上の構成において、このプリンタ１１では（図２）、ホスト装置からの印刷の指示により、用紙トレイ１４から用紙１３が引き出されて背面側に搬送され、搬送方向が正面方向に切り換えられて正面側に搬送され、排出トレイ１５に排出される。プリンタ１１では、ホスト装置から入力されるプリントデータによりヘッドアッセンブリー２０に設けられたヘッドチップ３２（図３）が駆動され、これによりこのプリントデータに応じてヘッドアッセンブリー２０の各ノズルからインク液滴が飛び出し、このインク液滴が搬送過程の用紙１３に付着する。これよりこのプリンタ１１では、ホスト装置により指示された画像等を用紙１３に印刷することができる。
【００３２】
またプリンタ１１では、ノズル目詰まりの検査がユーザーにより指示されると、用紙送りに係る搬送機構の動作が停止制御された状態で、ヘッドアッセンブリー２０に設けられたヘッドチップ３２の各ノズルが順次駆動される。この場合、ノズルが目詰まりしている場合には、このノズルからはインク液滴が飛び出さないのに対し、正常なノズルにあっては、インク液滴が飛び出し、このノズルから飛び出したインク液滴がヘッドチップ３２に対応して設けられた圧力センサによる液滴検出センサ３４の振動板に着弾する（図３及び図４）。これによりプリンタ１１では、目詰まりしたノズルを駆動した場合には、何ら液滴検出センサ３４にインク液滴が着弾しないことにより、この液滴検出センサ３４の出力信号に何ら信号レベルの変化が発生しないのに対し、正常にインク液滴を飛び出させることが可能なノズルについては、インクの着弾により液滴検出センサ３４の出力信号において信号レベルの変化が観察されることになる。
【００３３】
プリンタ１１では（図４及び図５）、この信号レベルの変化が増幅回路３８により増幅された後、バンドパスフィルタ３９により抽出され、エンベロープ検波回路４０により振幅値が検出される。またこの振幅値が制御回路４４で検出され、この振幅値の判定によりノズルの目詰まりが検出される。
【００３４】
しかしてこのような圧力センサにあっては、高い検出感度を有するものがあり、これにより十分な精度によりノズルの目詰まりを検出することができる。また単に、ノズルに対向するように設けるだけで良いことにより、簡易な構成によりノズルの目詰まりを検出することができる。これらによりこの実施例では、従来に比して簡易かつ確実にノズルの目詰まりを検出できるようになされている。
【００３５】
この実施例においてはこの液滴検出センサが、インク液滴の着弾による振動板の変位により静電容量が変化して出力信号の信号レベルが変化するセンサにより構成され、これによりコンデンサマイクの構成を利用して、簡易かつ確実にノズルの目詰まりを検出することができる。
【００３６】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、圧力センサにより液滴の着弾を検出してノズルの目詰まりを検出することにより、従来に比して目詰まりしたノズルを簡易かつ確実に検出することができる。
【００３７】
またこの圧力センサが、インク液滴の着弾による振動板の変位により静電容量が変化して出力信号の信号レベルが変化するセンサであることにより、コンデンサマイクの構成を利用して、簡易かつ確実にノズルの目詰まりを検出することができる。
【実施例２】
【００３８】
図６は、図４との対比により本発明の実施例２に係るプリンタに適用される液滴検出センサを周辺構成と共に示すブロック図である。この実施例においては、液滴検出センサ３４に係る構成に代えて、この液滴検出センサ５４に係る構成が適用される。ここでこの液滴検出センサ５４は、圧電素子によるシート状の微小圧力センサであり、大面積により形成されて、複数のヘッドチップ３２に、さらには各色のノズル列に共通に適用される。これによりこの実施例においては、増幅回路、バンドパスフィルタを１系統により構成するようになされ、その分、全体構成を簡略化できるようになされている。なおこの実施例に係るプリンタおいては、この液滴検出センサ５４に係る構成が異なる点を除いて、実施例１のプリンタと同一に構成される。
【００３９】
この実施例のように圧力センサを圧電素子により形成するようにしても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４０】
図７は、図４との対比により本発明の実施例２に係るプリンタに適用される液滴検出センサを周辺構成と共に示すブロック図である。この液滴検出センサ６４は、絶縁スペーサー６５により電極６４Ａ及び６４Ｂの一端側を保持して、いわゆる片持ち構造により電極６４Ａ及び６４Ｂを対向するように保持し、これら電極６４Ａ及び６４Ｂ間にゲル状誘電体６６を配置して形成される。これにより液滴検出センサ６４は、絶縁スペーサー６５が設けられていない側にインク液滴を受け、このインク液滴の着弾によってテコの原理により電極６４Ａ及び６４Ｂ間の間隔Ｄが大きく変化し、出力信号の信号レベルが大きく変化するようになされている。これによりこのプリンタでは、実施例１について上述した液滴検出センサを用いる場合に比して検出感度を向上させるようになされている。
【００４１】
この実施例によれば、いわゆる片持ち構造により電極を保持することにより、ノズル目詰まりの検出感度を一段と向上することができるようになされている。
【実施例４】
【００４２】
なお上述の実施例においては、いわゆるフルラインタイプのラインプリンタに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の構成によるプリンタに広く適用することができる。
【００４３】
また上述の実施例においては、インク液滴の飛び出す方向を制御する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このような制御を実行していないプリンタにも広く適用することができる。
【００４４】
また上述の実施例においては、本発明をプリンタに適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、液滴が各種染料の液滴、保護層形成用の液滴等である各種のプリンタ、さらには液滴が試薬等であるマイクロディスペンサー、各種測定装置、各種試験装置、液滴がエッチングより部材を保護する薬剤である各種のパターン描画装置等に広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、例えばインクジェット方式のプリンタに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１に係るプリンタに適用される液滴検出センサの処理に係る構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係るプリンタを示す斜視図である。
【図３】図２のプリンタに適用される液滴検出センサの説明に供する略線図である。
【図４】図３の液滴検出センサの周辺構成を示すブロック図である。
【図５】図２のプリンタにおける制御回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２に係るプリンタに適用される液滴検出センサの周辺構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例３に係るプリンタに適用される液滴検出センサの周辺構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１……プリンタ、１４……用紙、１８……ヘッドカートリッジ、２０……ヘッドアッセンブリー、３２……ヘッドチップ、３４、５４、６４……液滴検出センサ、４４……制御回路
【図１】
2005238683.tif 000003
【図２】
2005238683.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005238683.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005238683.tif 000009