(57)【要約】【課題】インクジェット記録方式の記録装置における記録ヘッドのノズルの吐出状態を詳細に分類して検出する。【解決手段】信号に応じて記録ヘッドのノズルからインク滴を吐出し、記録媒体に記録を行う記録装置において、ノズルから吐出されたインク滴の量を電気的に検出し、吐出状態検出信号として出力するノズル吐出状態検出手段と、吐出状態検出信号の振幅の変化からノズルのインク滴の吐出状態を判断するノズル吐出状態判断手段と、を備える記録装置【選択図】図４
2007152673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号に応じて記録ヘッドのノズルからインク滴を吐出し、記録媒体に記録を行う記録装置において、
前記ノズルから吐出されたインク滴の量を電気的に検出し、吐出状態検出信号として出力するノズル吐出状態検出手段と、
前記吐出状態検出信号の振幅の変化から前記ノズルのインク滴の吐出状態を判断するノズル吐出状態判断手段と、を備えることを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記ノズル吐出状態判断手段は、前記ノズルへのインク滴の吐出の命令回数に対する前記吐出状態検出信号の振幅が変動状態から予め定められたレベル以上で安定することで、前記ノズルの吐出状態が第１吐出状態であると判断する、ことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
前記ノズル吐出状態判断手段は、前記ノズルへのインク滴の吐出の命令回数に対する前記吐出状態検出信号の振幅が変動状態のままであることで前記ノズルの吐出状態が第２吐出状態であると判断する、ことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項４】
前記ノズル吐出状態判断手段は、前記ノズルへのインク滴の吐出の命令回数に対する前記吐出状態検出信号の振幅が変動状態から予め定められたレベル以上で安定することで、前記ノズルの吐出状態が第１吐出状態であると判断し、前記ノズルへのインク滴の吐出の命令回数に対する前記吐出状態検出信号の振幅が変動状態のままであることで、前記ノズルの吐出状態が第２吐出状態であると判断する、ことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項５】
前記ノズルは複数のノズルで構成され、
前記複数のノズル中の少なくとも一つのノズルのインク滴の吐出状態を検出する事で、検出したノズルが属するノズル列、及び検出ノズルと同形状且つ吐出されるインク滴が同じである他のノズルの吐出状態を判断する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の記録装置。
【請求項６】
前記ノズル吐出状態検出手段は受発光手段を有し、
前記ノズル吐出状態検出手段は、前記ノズルから吐出されたインク滴が前記受発光手段を結ぶ光束を遮光する遮光量に関連させて前記ノズル吐出状態検出信号を出力する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の記録装置。
【請求項７】
前記ノズル吐出状態検出手段は受発光手段を有し、
テスト信号に従って記録媒体に着弾したインク滴を前記受発光手段で検出することにより検出信号を出力する請求項１乃至４のいずれかに記載の記録装置。
【請求項８】
信号に応じて記録ヘッドのノズルからインク滴を吐出し、記録媒体に記録を行う記録装置のノズル吐出状態検出方法において、
前記ノズルから吐出されたインク滴の量を電気的に検出し、吐出状態検出信号として出力するノズル吐出状態検出工程と、
前記吐出状態検出信号の振幅の変化から前記ノズルのインク滴の吐出状態を判断するノズル吐出状態判断工程と、を備えることを特徴とする記録装置のノズル吐出状態検出方法。
【請求項９】
前記ノズル吐出状態判断工程は、前記ノズルへのインク滴の吐出の命令回数に対する前記吐出状態検出信号の振幅が変動状態から予め定められたレベル以上で安定することで、前記ノズルの吐出状態が第１吐出状態であると判断する、ことを特徴とする請求項８に記載の記録装置のノズル吐出状態検出方法。
【請求項１０】
前記ノズル吐出状態判断工程は、前記ノズルへのインク滴の吐出の命令回数に対する前記吐出状態検出信号の振幅が変動状態のままであることで前記ノズルの吐出状態が第２吐出状態であると判断する、ことを特徴とする請求項８に記載の記録装置のノズル吐出状態検出方法。
【請求項１１】
前記ノズル吐出状態判断工程は、前記ノズルへのインク滴の吐出の命令回数に対する前記吐出状態検出信号の振幅が変動状態から予め定められたレベル以上で安定することで、前記ノズルの吐出状態が第１吐出状態であると判断し、前記ノズルへのインク滴の吐出の命令回数に対する前記吐出状態検出信号の振幅が変動状態のままであることで、前記ノズルの吐出状態が第２吐出状態であると判断する、ことを特徴とする請求項８に記載の記録装置のノズル吐出状態検出方法。
【請求項１２】
請求項の８乃至１１のいずれかに記載の記録装置のノズル吐出状態検出方法における各工程が、コンピュータで実行可能にコード化されたプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のノズル吐出状態検出方法における各工程がコード化されたプログラムがコンピュータで読取可能に記憶された記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録部より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において、ノズルの吐出状態を検出するノズル吐出状態検出手段を備える記録装置、記録装置のノズル吐出状態検出方法、プログラム及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のノズルを備えた記録ヘッドを使用するインクジェット方式を用いた記録装置においては、画像を記録する場合にインク滴の固着、インク供給路でのごみ詰まり、気泡による詰まり、ノズル内のヒータの故障等が生じやすい。これらの原因で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。またノズル内のごみや気泡の状態などにより吐出されたインク滴の大きさが安定しない『吐出不良』状態や、インク滴の吐出が終わってからしばらく時間経過するとノズル内の泡やインクが固着することがある。
【０００３】
この場合、次回の吐出時にインク滴が良好に吐出されない状態、いわゆる『発一不良』が生じる。不吐出、吐出不良、発一不良等の吐出不良ノズルが存在する状態で記録を行うと、正確に画像を記録出来なくなる。そこで、記録の為に入力された画像データを記録媒体である記録用紙に記録する前に、記録ヘッドのノズルが吐出不良状態になっていないかをチェックし、不具合を修繕してから記録を開始することにより、常に正確な画像の記録ができる。
【０００４】
すなわち、画像データが記録の為に入力されると、記録装置は、まず画像データの分析、記録装置の設定、装填されている記録用紙の確認等のイニシャル処理を行い、その後記録ヘッドのノズルの吐出状態を検出する。記録ヘッドのノズルの吐出状態の検出の結果、吐出不良ノズルがないと判断されれば、記録用紙を給紙して入力画像を記録し、記録後、入力画像が記録された記録用紙を排紙して画像記録を終了する。一方、記録ヘッドのノズルの吐出状態の検出の結果、不吐出ノズルを検出した場合は、記録ヘッド吸引などの回復制御やエラー処理を行う。すなわち、記録ヘッドに吐出不良ノズルを検出した場合は回復制御や補間制御を行い、発一不良ノズルを検出した場合は予備吐出や吐出パルスを変更するなどの回復処理やエラー処理を行うことが知られている。
【０００５】
記録ヘッドのノズルの吐出状態検出の代表的な方法として、テストパターン読取り方式とフォトインタラプ夕方式がある。テストパターン読取り方式は、検出の対象である記録ヘッドで記録媒体にテストパターンを印刷する。そして、印刷されたテストパターンを画像読取り手段により読取り、印刷したテストパターンの濃度差等より記録ヘッドのノズルの吐出／不吐出状態を判定する方式である。不吐出を検出した場合は、記録ヘッド回復処理を行う。
【０００６】
フォトインタラプタ方式は発光素子から受光素子方向に光を放射し、その光束中を通過するように検出の対象である記録ヘッドでのノズルでインク滴の吐出を行う。その場合、吐出されたインク滴がない、または少ないために光束を十分に遮光しない場合、すなわち、インク滴による光束の遮光がない、または少ないことにより、検出された光量が一定値低下にならない場合はノズルの不吐出と判断する。また、吐出されたインク滴が十分にあり、光束を十分に遮光する場合、すなわち、インク滴による光束の遮光が十分になされ、検出された光量が一定値以下になった場合はノズルは正常に吐出していると判断する方式である。ノズルの不吐出を検出した場合は、エラー処理を行う。
【特許文献１】特開平４−１２８０５２号公報
【特許文献２】特開平１１−１７９８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に示したように従来技術における記録ヘッドのノズルの吐出状態検出は、全てのノズルに対しての吐出状態を検出して、吐出か、または不吐出の二つでノズルの吐出状態を判断し、不吐出ノズルを検出した際は記録ヘッド吸引またはエラー処理を行っていた。実際のノズル吐出状態には完全に吐出しない不吐出状態の他に、前述した吐出不良や発一不良の状態などがある。ノズルの吐出不良や発一不良状態が検出出来ると、記録ヘッド吸引を行うより短時間、少ないインク量で不具合を修繕する制御（吐出パルス変更や予備吐出など）を行う事が可能となる。しかし、従来の技術では吐出不良や発一不良状態などの検出ができないため、吐出状態に適した吐出不具合のための修繕制御を行う事ができず、検出によるインクの無駄使いや検出時間が長くなるなどの問題があった。そこで本発明では、ノズルの吐出および不吐出のみならず、吐出不良や発一不良など従来より多くのノズルの吐出状態を区別して判断する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態においては、信号に応じて記録ヘッドのノズルからインク滴を吐出し、記録媒体に記録を行う記録装置において、前記ノズルから吐出されたインク滴の量を電気的に検出し、吐出状態検出信号として出力するノズル吐出状態検出手段と、前記吐出状態検出信号の振幅の変化から前記ノズルのインク滴の吐出状態を判断するノズル吐出状態判断手段と、を備える記録装置を提供する。
【０００９】
本発明の他の実施形態においては、信号に応じて記録ヘッドのノズルからインク滴を吐出し、記録媒体に記録を行う記録装置のノズル吐出状態検出方法において、前記ノズルから吐出されたインク滴の量を電気的に検出し、吐出状態検出信号として出力するノズル吐出状態検出工程と、前記吐出状態検出信号の振幅の変化から前記ノズルのインク滴の吐出状態を判断するノズル吐出状態判断工程と、を備えることを特徴とする記録装置のノズル吐出状態検出方法を提供する。
【００１０】
本発明のさらに他の実施形態においては、先の実施形態の記録装置のノズル吐出状態検出方法における各工程が、コンピュータで実行可能にコード化されたプログラムを提供する。
【００１１】
本発明のさらに他の実施形態においては、先の実施形態のノズル吐出状態検出方法における各工程がコード化されたプログラムがコンピュータで読取可能に記憶された記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ノズルの吐出および不吐出のみならず、吐出不良や発一不良など従来より多くのノズルの吐出状態を区別して判断する事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット方式のプリンタ１０１の構成図であり、図１（ａ）はプリンタ正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のプリンタ正面図の右側面からみたプリンタ側面図を示している。
【００１４】
図１において、キヤリッジ１０２は、ノズル２０１（図２）のインク滴の吐出方向が下に向くように記録ヘッド１０８が取り付けられた状態で摺動自在に軸１０３に取付けられ、モータ（図示せず）の回転に応じて図１（ａ）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との間を通じて送出される記録媒体に向い、キャリッジ１０２の底面にある記録ヘッド１０８のノズル２０１からインク滴が順次吐出される。それにより、インク滴が記録媒体に着弾して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１０６、記録ヘッド回復ユニット１０７がある。記録ヘッド１０８の吐出不具合に対する予防や修繕策として、記録ヘッド１０８の表面をワイパ１０６で拭き取ったり、または記録ヘッド回復ユニット１０７で記録ヘッド１０８の吸引動作を行う。
【００１５】
以下に光学センサとテストパターンを用いた記録ヘッドのノズルの吐出状態を検出する方法について説明する。図２は本実施形態に係るノズルの吐出状態の検出の要部を示しており、図１のインクジェットプリンタ１０１のキャリッジ１０２を正面から見た図である。キャリッジ１０２の底面に位置する記録ヘッド１０８にはインク滴を吐出する直線状に配列された４色に対応する４列のノズル２０１を備えている。さらに、色ごとに分かれた、たとえば黒、黄色、マゼンタ及びシアンに対応する４つのインクタンク２０４が挿入されている。インクタンク２０４とノズル２０１は、キャリッジ１０２内のインク供給路により接続されており、インクタンク２０４内のインクはインク供給路を通りノズル２０１に向かう構成となっている。ノズル２０１内のヒータ（図示せず）に電圧を印加すると、その熱エネルギによりヒータ上に膜沸騰が発生する。そのときに発生する気泡の圧力によってノズル２０１内のインクがインク滴として外に吐出される。
【００１６】
キャリッジ１０２の底面の左側に発光素子と受光素子から成る反射型の光学センサ２０３が配置されている。発光素子であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）が記録用紙２０２に印刷されているテストパターンを照射し、その反射光量を受光素子であるフォトダイオードで読取り、反射光量の違いによりノズルの吐出状態を判断している。なお、光学センサ２０３の受発光部にはテストパターンの１ドッド分を照射するためのアパーチャと、Ｓ／Ｎ比を向上させるためのアパーチャがそれぞれに設けてある。
【００１７】
以下に記録ヘッドのノズルの吐出状態の検出方法について説明する。キャリッジ１０２を下方向から見た平面図及び、テストパターンを図３（ａ）、（ｂ）に示した。図３（ａ）のＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄはノズル２０１の列番号、１〜８はノズル２０１の行番号を示している。図３（ｂ）のテストパターンの１点（ドット）は１つのノズルに対してインク滴を１吐出した場合の着弾滴を示しており、左から右に向かって吐出（着弾）が行われる。つまり、本実施形態ではドット位置をインク滴吐出命令数に対応させている。テストパターンを印刷するときは、まずキャリッジ１０２を左から右方向に動作させながら図３（ａ）のＡ列のノズル２０１に対して一定間隔１０回インク滴を吐出させる事で、図３（ｂ）のＡ１〜Ａ８行までドットが印刷される。次にＢ列のノズル２０１に対して同様に一定間隔で１０回インク滴を吐出させ、Ｃ列およびＤ列のノズル２０１に対しても同様にインク滴の吐出をさせる。なお、図３（ｂ）では説明をわかりやすくするために、着弾滴のドットを拡大して表示している。通常着弾滴の１ドット（１つのノズルでインク滴を１吐出する）の大きさは、μm 単位であるため、着弾滴のドットの大きさ（濃度）を人間の目で確認するのは困難である。このため本実施形態では、着弾滴のドットの大きさ（濃度）を定量化して正確に読取るために光学式のセンサ２０３を用いている。
【００１８】
図３（ｂ）を見ると、Ａ１行目では着弾滴のドットが大きく、その大きさがすべて同じ程度である。これは対象となるノズルが良好な吐出状態である事を示している。Ａ２行目では１番目の着弾滴のドットが非常に小さく、着弾回数を重ねるにしたがって序々に大きくなり４番目程度からほぼ一定の大きさになっている事がわかる。このようにインク滴の吐出回数に応じ着弾滴のドットが大きくなるのは、ノズルが発一不良状態となっているためである。吐出始めの着弾滴ドットが小さいのは、インク固着やノズル内の気泡の発生などでＡ２のノズルの発一吐出状態が悪く（発泡効率が悪く）、吐出回数が増す事により固着や気泡が少なくなり、吐出の発泡エネルギ効率が改善されるためである。
【００１９】
図３（ｂ）のＡ３行目では着弾滴のドットがない(空白)状態になっている。これはＡ列３行目に対応するノズルが不吐出状態になっており、着弾滴（吐出インク滴）がないためである。図３（ｂ）のＡ４行目では、着弾滴のドットの大きさがばらばらで、ところどころに空白がある。つまり、Ａ４行目の対象となるノズルはインク滴の吐出が不安定な状態、すなわち吐出不良ノズルということになる。
【００２０】
図３（ｂ）のテストパターンのＡ１〜Ａ４行目を、キャリッジ１０２に搭載された反射型の光学センサ２０３で読取ったときの検出波形を図４に示す。反射型センサ２０３で印刷されたテストパターン２０２を読取る際は、ＬＥＤを点灯してテストパターン部を照射する。そしてキヤリッジ１０２を左から右方向に動作させ、テストパターン２０２の１行分の反射光量をフォトダイオードで読取る。反射型センサ２０３は明るさに比例して電圧が高くなる構成となっている。つまり、明部（白紙部）では電圧が高く、暗部（ドット部）では電圧が低くなり、正常吐出時の着弾滴のドットで電圧がほぼ０Ｖになるようにしている。図３（ｂ）のＡ１行目を反射型センサ２０３で読取った時の検出信号の波形を図４（ａ）に示す。
【００２１】
ここで図４の横軸は読取り開始からの時間、縦軸は反射型センサ２０３の出力を電圧値で表した出力電圧である。図４では電圧の高い直線部が白紙部、曲線部が着弾滴のドット部を示している。図４（ａ）の一番左の曲線が一回目の着弾滴のドットに対する検出電圧の変化を示している。図４（ａ）では検出した８個の着弾滴のドット（テストパターン１行分）に対応する８つの曲線部の電圧値がほぼ０Ｖに等しくなっている。このことからインク滴の着弾、すなわちノズルからの吐出が正確に行われていることがわかり、Ａ１行目に対応するノズル２０１のノズル吐出状態が正常吐出である事がわかる。
【００２２】
次に、図３（ｂ）テストパターンのＡ２行目を反射型センサ２０３で読取ったときの検出信号波形を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）では、１回目の着弾滴のドットに対する検出信号の変化はわずかで、吐出回数が５回目までの着弾滴において序々に電圧の変化が大きくなり５回目の吐出で検出電圧がほぼ０Ｖになっている事がわかる。このことから、Ａ２に対応するノズルは吐出回数が４回目まで発一不良状態である事が判断できる。このようにノズルの発一不良状態は吐出命令数に応じて改善されるため、発一不良の検出には吐出命令回数による吐出状態の変化を検出する方法が有効となる。
【００２３】
次に図４（ｃ）に図３（ｂ）のＡ３行目のインク滴の着弾滴を読取ったときの検出信号波形を示した。図４（ｃ）を見ると検出信号の変化はなく一定である。このことからＡ３に対応するノズルは、着弾滴がなく、すなわち吐出滴がなく、不吐出で状態である事が判断できる。このように１ノズルにつき１行分の複数のドットを印刷し、着弾滴のドット順を吐出命令数に見立ててキャリッジ１０２の光学センサ２０３で読取る事で、ノズルの吐出、不吐出、発一不良等の状態を判断する事が可能となる。
【００２４】
さらに、記録ヘッドのノズルの吐出状態の検出からノズルの吐出状態の判断までの流れについて説明する。図５は本発明の実施形態におけるノズルの吐出状態の検出及び判断が可能なインクジェット記録方式を採用した記録装置５００に係るブロック図である。
【００２５】
図５において、記録装置５００は入力端子５０１からの記録する画像データを信号入力回路５０２で受け、さらに、信号処理回路５０３で記録のための信号処理が行われる。これらの処理は、ＣＰＵ等を含むプリンタプロセッサ５０５でメモリ５０５に記憶されたアプリケーションプログラムにしたがって処理される。そして、処理された画像データは記録ヘッド制御回路５０６を介してプリンタ印刷部５０７に送られて、記録用紙に印刷（記録）される。
【００２６】
プリンタ印刷部５０７は、図１で説明した複数のノズル２０１を有する記録ヘッド１０８で記録用紙に印刷する。また、プリンタ印刷部５０７には、ノズルの吐出状態を検出するために検出センサ５０８が設けられている。ノズル吐出状態検出手段である検出センサ５０８（図２の反射型センサ２０３）で読取られたテストパターン（ドット）の検出信号は、Ｉ−Ｖ（電流ー電圧）変換器５０９で電流から電圧に変換され、増幅器５１０で増幅される。その後、Ａ／Ｄ（アナログーデジタル）変換器５１１でデジタル値として変換され、プリンタプロセッサ５０４に送られる。プリンタプロセッサ５０４では、あらかじめ設定されているノズル吐出状態判断値とＡ／Ｄ変換器５１１から入力される出力電圧値を比較する。そしてノズルの吐出状態に変化があった場合に、そのドットＮｏ．をメモリ５０５に記録する。尚、アラーム回路５１２がプリンタプロセッサ５０４からの信号をうけて、検出したノズルの吐出状態の表示や、記録ヘッド１０８の交換が必要とするアラーム信号等の表示を行う。
【００２７】
次にノズルのインク滴の吐出状態検出と、その後の吐出状態に応じた修繕制御について図６のフローチャーを用いて説明する。まず始めにノズル吐出状態判断値である正常吐出値／吐出不良Ａ、Ｂ値の３つをステップＳ６０１で設定する。この場合、この３つの判断値の関係は、
正常吐出値  ＞  吐出不良Ａ値  ＞  吐出不良Ｂ値
となるように設定する。
【００２８】
次にステップＳ６０２に進み、記録用紙にテストパターンの印刷を行う。印刷後、ステップＳ６０３において、印刷されたインク滴で形成した記録用紙上の印刷テストパターンに対し、キャリッジ（反射型センサ２０３）１０２を１番目に検出するインクの着弾滴のドットの位置に合わせる。その後、ステップＳ６０４で、キャリッジ１０２を移動させながらインクの着弾滴が形成したテストパターンを反射型センサ２０３で読取る。そして、ステップＳ６０５に進み、インクの着弾滴のドットを読み取った反射型センサ２０３からの出力電圧値と、あらかじめ設定しておいた吐出状態判断値をそれぞれステップＳ６０５、Ｓ６０６およびＳ６０７で比較する。
【００２９】
すなわち、ステップＳ６０５では、反射型センサ２０３からの出力電圧値が正常吐出値以上になったかを判定し、正常吐出値以上になったインクの着弾滴のドットＮｏ．を正常吐出ドットとしてステップＳ６０８でメモリ５０５に記憶する。また、反射型センサ２０３からの出力電圧値が正常吐出値に達しなかった場合はステップＳ６０６に進む。
【００３０】
そして、吐出不良Ａ値以上になったインクの着弾滴のドットがあるかを判定し、吐出不良Ａ値以上のドットがあった場合はステップＳ６０９に進み、そのドットＮｏ．を吐出不良（小）ドットとしてメモリ５０５に記録する。しかし、反射型センサ２０３からの出力電圧値が吐出不良Ａ値未満の着弾滴のドットがある場合はステップＳ６０７で、吐出不良Ｂ値以上であったかを判定する。そして、吐出不良Ｂ値以上であればステップＳ６１０に進み、吐出不良（大）ドットとしてメモリ５０５に記憶する。しかし、吐出不良Ｂ値未満であれば、不吐出ドットとしてステップＳ６１１でメモリ５０５に記憶する。
【００３１】
その後、ステップＳ６１２で全テストパターンの読取りが終了したかを調べ、終了していない場合はステップＳ６０３にもどり、次のテストパターンを読取る。全テストパターンの読取りが終わった場合は、ステップＳ６１３に進み、メモリ５０５に記録された吐出状態別に分けたインクの着弾滴のドットＮｏ．からノズルの吐出状態を次のように判断する。
【００３２】
すなわち、ステップＳ６１３では、メモリ５０５に記憶されたデータを調べ、全てのインクの着弾滴のドットが正常ドットであるとして記憶されていれば、検出の対象としたノズルは、全て正常に吐出していると判断する。しかし、ドットＮｏ．（吐出命令回数）に対して不吐出→吐出不良（大）→吐出不良（小）→正常吐出のように、吐出命令回数に応じてノズルの吐出状態が改善方向に向かう場合は発一不良ノズルと判断する。その他の場合は、対象ノズルを不吐出（吐出不良）ノズルと判断する。ここで、本実施形態では、修繕制御が同様となるため、不吐出ノズルと吐出不良ノズルを同じ吐出状態のノズルとして扱っている。
【００３３】
ステップＳ６１４では、ノズル吐出状態検出において不吐出（吐出不良）ノズルがあった場合はに、ステップＳ６１５に進み、記録ヘッド吸引などの不吐出ノズル修繕制御を行う。不吐出ノズルがなかった場合は、次にＳ６１６に進み、発一不良ノズルがあったかを調べる。発一不良のノズルがあった場合は、ステップＳ６１７に進み、その不良ノズルに対してインク滴の予備吐出をしたり、またはそのノズルのヒータに印加する電圧を大きくする（吐出パルス変更）などの修繕制御を行い。再度ステップＳ６０３からの処理を行う。発一不良のノズルもなかった場合は検出の対象とした全てのノズルが正常吐出ノズルとなり吐出状態検出は終了となる。なお、ノズル不具合の修繕制御を数回行っても正常吐出ノズルにならない場合は、記録ヘッドの交換を促すなどのエラー処理を行う（図示せず）。
【００３４】
上記のように、検査の対象となる記録ヘッドのノズルで記録したインクの着弾滴によるテストパターン（ドット）を光学センサ２０３で読取る事で、記録ヘッド１０８のノズル２０１の吐出状態を区別して判断する事が可能となる。したがって、ノズル吐出状態に応じた修復制御を行う事が可能となる。
【００３５】
上記で説明した第１の実施形態では記録用紙をに印刷したインクの着弾滴のテストパターンを用いてノズルのインク滴の吐出状態の検出を行った。次に説明する第２の実施形態では記録用紙を用いる事なく、第１の実施形態よりも高速にノズルのインク滴の吐出状態の検出を行う方法について説明する。
＜実施形態２＞
図７は、本実施形態に係るインクジェット方式のプリンタ１０１の要部の構成図である。図７（ａ）はプリンタ正面図、図７（ｂ）はプリンタ側面図を示している。図７中の７０１は、吐出状態検出ユニットである。吐出状態検出ユニット７０１は、プラテン１０５左側の非印字領域に設けている。なお、本実施形態のノズルの吐出状態の検出に係るブロック図は、基本的に検出センサ５０８に代えて、吐出状態検出ユニット７０１が使われることを除いて図５に示すブロック図と同じ構成であり、説明も図５を用いて説明する。
【００３６】
以下に吐出状態検出ユニット７０１を用いた記録ヘッドのノズルの吐出状態の検出方法について説明する。本実施形態におけるノズルの吐出状態の検出方式は受発光素子を用い、受発光素子を結ぶ光束にノズルからのインク滴を通過させ、この時のインク滴による光束の遮光量により各ノズルの吐出状態を判断するものである。
【００３７】
図８はノズル吐出状態検出ユニット７０１を用いたノズル吐出状態検出の概要図である。図８に示したように、吐出状態検出ユニット７０１は、発光素子（ＬＥＤ）８０１、受光素子（フォトダイオード）８０２、受光素子８０２用のアパーチャ８０３、発光素子８０１用のアパーチャ８０４、インク吸収体８０５で構成されている。発光素子８０１と受光素子８０２は記録ヘッド１０８の表面から下 Ｏ．５ｍｍ の位置にヘッド１０８を挟むように設置する。発光素子８０１と受光素子８０２に対しては、光を絞り込みＳ／Ｎ比を向上させるためのアパーチャ８０３、８０４が設けられている。ここで、両アパーチャーサイズは ２ｍｍ x ２ｍｍ としている。発光素子８０１には、砲弾型の φ５ｍｍ サイズ、狭指向性の赤外線発光用ＬＥＤを用いており、５Ｖ の電圧印加して発光させる。発光素子８０１から放射された光束８０７を受光素子８０２が読取る。ノズルから吐出されるインク滴の吐出状態の検出をする場合のみ発光素子８０１に電圧を印加する構成となっている。受光素子８０２には赤外領域で最も感度の高い分光感度特性を示すフォトダイオードを用いている。
【００３８】
ノズル吐出状態検出時にはプリンタプロセッサ５０４から吐出指令を出し、各ノズル２０１内のヒータに駆動電圧が印加する。ヒータ熱によりインクが加熱発砲され、インク滴８０６がノズル２０１から順次吐出（発射）される。吐出されたインク滴８０６は、光束８０７を通過（遮光）し、インク吸収体８０５に着弾し吸収される。
【００３９】
以下に、上記方式による吐出、不吐出（吐出不良）および発一不良を判断するノズル吐出状態検出方法について説明する。図９（ａ）はノズル吐出状態検出時のキャリッジ１０２を正面から見た正面図、図９（ｂ）はノズル吐出状態検出時にキャリッジ１０２を下方向から見た平面図である。ここで図９（ｂ）の上３つのノズル列は染料インク滴（シアン、マゼンタ、イエロー）を吐出し、一番下のノズル列は顔料のブラックインク滴を吐出するためのノズルで、顔料インク用のノズルは染料用のノズルより一回り大きくなっている。（正常）吐出時にノズル吐出状態検出を行った場合、吐出されたインク滴８０６は、図８、図９（ａ）の矢印のように光束８０７を通過（遮光）し吸収体８０５に着弾、吸収される。この時の光量の変化を受光素子８０２で読取って電圧変換した信号が、吐出、不吐出（吐出不良）および発一不良を判断するための検出信号となる。なお、本実施形態では１ノズル列につき１ノズルでノズルの吐出状態の検出を行っている。
【００４０】
図１０に正常吐出時にノズル吐出状態検出を行った場合の検出信号を測定器で観測した波形を示した。図１０中の駆動信号１００１はノズルよりインク滴の吐出を開始するための信号で、通常は ３．３Ｖ に固定さているが、吐出命令があると駆動信号１００１は ３．３Ｖ より下り、吐出が開始される。本実施形態では、この駆動信号１００１の立下りの１パルスを吐出命令数としている。図１０はある１ノズルを f = １０ ＫＨｚ で連続的に吐出させた場合の波形である。検出信号１００２は、受光素子８０２に入射する光量を電気信号で表したもので、前記光量が下がると電圧が下がる構成となっている。図１０のように駆動信号１００１が下がり、吐出が開始された直後に検出信号１００２は、吐出のたびに大きく下がり再び元の電圧に戻る。この検出信号１００２の大きな変化部分が吐出滴８０６の光束８０７の遮光を表している。
【００４１】
次に発一不良ノズルを検出した場合の検出信号を図１１に示した。図１１は、ある１ノズルに対して吐出命令（駆動信号１００１）を１８回行った時の、検出信号１００２の変化について示している。駆動信号が１回目では、出力信号（検出信号の最大変動値）はほぼ ０Ｖ であるが、吐出の回数が増えるほど出力電圧の変化量は大きくなり、駆動信号１００１が１５回目程度でほぼ一定（安定）となる。これは当初発一状態が悪く、ほとんど吐出をしていないが、駆動信号回数が増す事により、発一不良が改善され吐出滴が序々に大きくなり１５回目程度で正常吐出になった事を示している。つまり、ある駆動信号１００１の吐出命令回数に応じた出力電圧を検出する事でノズルの発一不良の程度を知る事が可能となる。なお、ここでは発一不良の変化状態を長く見るために吐出周波数 f を ２００Ｈｚ としている
前述したように、ノズル列の各ノズルは形状、吐出するインクの種類が等しいため、同様の発一不良状態を示すと予測できる。このためこの図１１のような検出信号を示したノズルが属するノズル列中の全てのノズルを発一不良状態であると判断する。
【００４２】
次に不吐出（吐出不良）ノズルを検出した場合の検出信号を図１２に示した。図１２はあるノズルに対して吐出周波数 f ＝ １０ＫＨｚ で吐出命令を行った時の検出信号１００２の変化について示している。図１２を見ると駆動信号１００１を印加に対して検出信号１００２はほとんど変化していない。これは、ノズルからインク滴が吐出されていない、または微小なインク滴が吐出されている状態を示している。なお、検出信号１００２には、光束遮光による信号変化以外の、測定系のノイズ成分による信号変化も含まれている。
【００４３】
上記で説明したことから、ある吐出回数での出力電圧の値を検出する事で、記録用紙を用いる事なく瞬時に対象ノズルの吐出状態を検出する事が可能となる。
【００４４】
先に記述するように、本実施形態のノズルの吐出状態の検出に係るブロック図は、図５のブロック図と同じ構成であるが、検出センサ５０８に代えて、吐出状態検出ユニット７０１が使われる。検出センサ７０１の受光素子８０２であるフォトダイオードの電流変化（光量変化）をＩ−Ｖ変換器５０９により電圧に変換し、オペアンプなどの増幅器５１０により増幅し、Ａ／Ｄ変換器５１１によりデジタル値に変換しプリンタプロセッサ５０４に送る。記録ヘッド制御回路５０６では記録ヘッド１０８の各ノズルが吐出を行うための印加電圧の制御及び生成を行っている。このとき記録ヘッド制御回路５０６では吐出命令の回数をカウントし、カウント数をプリンタプロセッサ５０４に送っている。プリンタプロセッサ５０４では、あらかじめ設定されている吐出命令数での吐出状態判断値と、実際の吐出命令数でのデジタル値を比較し各ノズルの吐出状態を判断し、吐出状態をメモリ５０５に保存している。
【００４５】
図１４に本実施形態に係るフローチャートを示す。記録ヘッドのノズルの吐出状態の検出を始める際、まずステップＳ１３１でカウント値Ｎを ０にし、ステップＳ１３２で吐出判断を行うため所定の吐出命令数を選択し決定する。次に、ステップＳ１３３に進み、受発光素子を結ぶ光束上にキャリッジ（ノズル列）を移動させる。その後、ステップＳ１３４で、検出対象とするノズルに設定した最終吐出命令数まで駆動パルスを記録ヘッド１０８に印加する。次に、設定吐出命令数での受光素子８０２の出力電圧の絶対値と吐出判断値を比較する。ここで出力電圧を絶対値で示すのは、本実施形態では検出信号が負の値に変化するためである。
【００４６】
ステップＳ１３５では、受光素子８０２の出力電圧の絶対値が吐出判断値以上であればステップＳ１３６に進み、対象とするノズルの吐出を正常吐出としてメモリ５０５に記録する。次にステップ１３７で、受光素子８０２の出力電圧の絶対値が吐出判断値未満、発一判断値未満であればステップＳ１３８に進み、対象吐出を発一不良としてメモリ５０５に記録する。さらに、ステップＳ１３９において、受光素子８０２の出力電圧の絶対値が発一判断値未満、不吐出判断値以上であればステップＳ１４０に進み、対象吐出を不吐出（吐出不良）としてメモリ５０５に記録する。次にメモリ５０５内に保存されている所定吐出命令回数での吐出状態から吐出状態を判断する。
【００４７】
ステップＳ１４１の吐出状態判断では、設定した全ての吐出命令数で正常吐出であった場合はそのノズルを正常吐出ノズルと判断する。不吐出→発一不良→正常吐出のように設定した吐出命令数で序々に出力電圧が高くなった場合、もしくは設定した全ての吐出命令数で正常吐出または発一不良のどちらかであった場合は対象ノズルを含むノズル列を発一不良ノズル列と判断する。正常ノズル、発一不良ノズル以外の吐出状態を示したのノズルは、不吐出ノズルと判断する。
【００４８】
吐出状態判断後、発一不良であったかをステップＳ１４２で調べる。発一不良ノズルであった場合は１４３に進む。そして、カウント値を１だけ増やし、ステップＳ１４５で対象ノズルを含むノズル列に対して修繕制御として予備吐出を行い、再度最終吐出命令数まで駆動パルスを印加する。発一不良ノズルがなかった場合は、ステップＳ１４７で不吐（吐出不良）ノズルであったかを調べる。なお、修繕制御を３回行った後でも不具合が修繕されない（Ｎ＞＝４）ことがステップＳ１４４で検出された場合はステップＳ１４６で記録ヘッド交換を促すなどのエラーメッセージを表示する。
【００４９】
不吐（吐出不良）ノズルであった場合は、ステップＳ１４８に進み、カウント値を１増やし、ステップＳ１５０で修繕制御として吐出電圧を高くする、吐出電圧印加時間を長くするなどの吐出パルスの変更を行う。不吐（吐出不良）ノズルなかった場合は、ステップＳ１５２で全ノズル（列）の検出が終わったかどうかを調べ、終わっていない場合は、ステップＳ１３３にもどり、次に吐出するノズルの位置までキャリッジを移動する。全ノズル（列）の検出が終わった場合は、終了となる。なお、修繕制御を３回行った後でも不具合が修繕されない（Ｎ＞＝４）ことがステップＳ１４９で検出された場合はステップＳ１５１で記録ヘッド交換を促すなどのエラーメッセージを表示する。
【００５０】
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 ＝（全ノズル列数 × １ノズル列中の検出ノズル数／吐出周波数）× 吐出回数 ＋ 記録ヘッド移動時間
となる。例えば全ノズル列数が１０、１ノズル列中の検出ノズル数が１、吐出周波数が １０ＫＨｚ、吐出回数が１０回、記録ヘッド位置移動時間が ０．５ｓｅｃ．だとすると、検出時間は０．６ｓｅｃ．程度で検出が完了する。検出手段である受発光素子（光束）の数を増やす事、吐出周波数を高くする事、吐出回数を減らす事により検出時間をさらに短くする事が可能である。上記のように、ある吐出命令数での吐出滴の光束遮光量を検出する事で、瞬時にノズル吐出状態を検出する事が可能となる。
【００５１】
ノズル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が発生し発一不良状態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必要がある。
【００５２】
検出に使用する総インク量は、１ノズル１吐出で検出する場合、
総検出インク量 ＝ 全ノズル列数 ×１ノズル列中の検出ノズル数×１ノズル吐出滴量×吐出回数
で決定される。全ノズル列数が１０、×１ノズル列中の検出ノズル数が３、１ノズル吐出適量が４ｐｌ、吐出回数が１０回であった場合で、検出に使用する総インク量は １．２ｎｌと極めて少ない。
【００５３】
以上、説明したように本発明の実施形態では、テストパターン読取り方式や吐出滴の光束遮断方式などのノズル吐出状態検出手段を備えている。そして、出力電圧が吐出状態判断値に達した吐出命令数、またはある回数の吐出命令での出力電圧値によってノズル個々の吐出、不吐出、吐出不良および発一不良状態を判断する事が可能となる。その事によって、吐出状態に応じた最適な修繕制御を行う事ができる。また、ノズル毎に吐出状態を把握できるため、インク種類（染料／顔料、インク色、インク滴大きさ）に応じた予備吐出、駆動電圧変更などの回復制御を行う事が可能となる。ノズル列中の少なくとも一つのノズルの吐出状態を検出するだけで、検出ノズルを含むノズル列の発一不良状態を予測、判断する。この事によって、検出用のインク消費の節約、検出時間を短縮する事が可能となる。これらの実施形態を実行するためのプログラムはコード化されて、たとえば、メモリ５０５に記憶されている。
【００５４】
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。
【００５５】
第１の実施形態では検出信号の閾値による吐出回数、第２の実施形態では既定吐出回数での検出信号の出力電圧によりノズル吐出状態を判断した。これにより、１ノズルの吐出状態検出に対して検出信号の閾値による吐出回数と、既定吐出回数での検出信号の出力電圧の両方を検出する事で、検出精度を向上させる事ができる。
【００５６】
本発明の発明の吐出不良判断閾値は、実施形態で用いた正常吐出値、吐出不良Ａ、Ｂ値などに限らず、その種類数が多いほど精度の高いノズル吐出状態検出が可能である。
【００５７】
第１及び第２の実施の形態では、１ノズルにつき１吐出でドット形成、また遮光量検出を行っていたがノズル吐出状態検出を行ったが、１ノズルに対して複数吐出にする事で検出信号やＳ／Ｎ比を大きくする事が可能である。
【００５８】
第２の実施の形態では、１ノズル列中の１ノズルの吐出で、そのノズルを含むノズル列の発一不良検出を行ったが、１ノズル列中の複数ノズルで検出する事で発一不良検出の信頼性を向上させる事が可能となる。
【００５９】
本発明の実施形態のおける吐出命令数は、実施形態で用いたテストパターンの着弾滴や駆動パルスに限らず、ヒータの温度変化や電圧変化、発泡を検出するセンサなど吐出命令数をカウントできる方法であれば方式を問わない。
【００６０】
本発明の不吐出（吐出不良）ノズルの修繕制御は、実施形態で述べたヘッド吸引の他に不吐出（吐出不良）ノズルを他の吐出ノズルで補う補間制御がある。本発明の実施形態で説明した発一不良の修繕制御は、実施形態で述べた予備吐出、吐出パルス変更の他に補間制御を行う方法がある。
【００６１】
本発明に用いる発光素子は実施形態で述べた赤外線発光ＬＥＤに限らず、その他構造のＬＥＤやレーザ、受光素子はフォトダイオードに限らずフォトトランジスタやその他センサを用いる事も可能である。
【００６２】
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。
【００６３】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給しても達成可能である。すなわち、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００６４】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００６５】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性の半導体メモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００６６】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現される場合もある。しかし、さらにそのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００６７】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれる場合もあり得る。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェットプリンタの構成図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
【図２】実施形態１に係るノズル吐出状態検出の正面図を示す。
【図３】実施形態１に係る(ａ)ノズル構成および(ｂ)テストパターンを示す。
【図４】実施形態１に係る検出信号波形を示す。
【図５】実施形態１及び実施形態２の説明に供するブロック図を示す。
【図６】実施形態１に係るフローチャート図を示す。
【図７】本発明の実施形態２に係るインクジェットプリンタの構成図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
【図８】実施形態２に係るノズル吐出状態検出の側面図を示す。
【図９】実施形態２に係るノズル吐出状態検出の構成図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図をそれぞれ示す。
【図１０】実施形態２に係る正常吐出時の検出信号の観測波形を示す。
【図１１】実施形態２に係る発一不良時の検出信号の観測波形を示す。
【図１２】実施形態２に係る不吐出時の検出信号の観測波形を示す。
【図１３】実施形態２に係るフローチャート図を示す。
【符号の説明】
【００６９】
１０２  記録ヘッド
１０８  ノズル
２０２  記録用紙
５０４  プリンタプロセッサ
５０５  メモリ
５０６  記録ヘッド制御回路
５０８、７０１  検出センサ
５１２  アラーム
８０７  光束
１００１  駆動信号
１００２  検出信号
【図１】
2007152673.tif 000003
【図２】
2007152673.tif 000004
【図３】
2007152673.tif 000005
【図４】
2007152673.tif 000006
【図５】
2007152673.tif 000007
【図６】
2007152673.tif 000008
【図７】
2007152673.tif 000009
【図８】
2007152673.tif 000010
【図９】
2007152673.tif 000011
【図１０】
2007152673.tif 000012
【図１１】
2007152673.tif 000013
【図１２】
2007152673.tif 000014
【図１３】
2007152673.tif 000015