(57)【要約】【課題】記録ヘッドやインクの個々のばらつきの影響を受けることなく、広範な環境下で、良好な吐出特性を確保することができるインクジェットプリンタおよびその制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】記録ヘッドの回復動作後に、所定時間間隔で順次異なるノズルの吐出状態を検出する吐出状態検出手段と、この吐出状態検出手段による吐出状態検出の結果に応じて、印字条件を変更する印字条件変更手段とを有するインクジェットプリンタである。【選択図】図１
2007253584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録ヘッドの回復動作後に、所定時間間隔で順次異なるノズルの吐出状態を検出する吐出状態検出手段と；
この吐出状態検出手段による吐出状態検出の結果に応じて、印字条件を変更する印字条件変更手段と；
を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
請求項１において、
上記吐出状態検出手段は、ノズル詰まりの検出手段と兼用し、ノズル詰まりのないことが検査されたノズルを用いて、上記吐出状態検出を行う手段であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項３】
請求項１において、
印字条件の変更は、被記録媒体上への予備吐の有無、または、キャリッジスピードの変更であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項４】
増粘限界時間を検出する時間検出手段と；
印字指令を受けて実行している印字モードにおけるキャリッジの１スキャンにかかる時間と、上記検出された増粘限界時間とを比較する比較手段と；
増粘限界時間が１スキャンにかかる時間よりも短い場合に、印字モードの変更を、ユーザに要求する要求手段と；
ユーザが要求した印字モードの変更に応じて、画像品位にかかわる印字モードを変更して印字する印字モード変更手段と；
を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項５】
請求項４において、
上記ユーザに変更を要求する印字モードは、紙面予備吐を伴いながらもともと設定されていた印字モードでの印字、キャリッジスピードがもともと設定されていた印字モードよりも速い印字モードでの印字、環境の改善を待つために行う印字のキャンセルのうちの少なくとも１つのモードであることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項６】
記録ヘッドの回復動作後に、所定時間間隔で順次異なるノズルの吐出状態を検出する吐出状態検出工程と；
この吐出状態検出工程における吐出状態検出の結果に応じて、印字条件を変更する印字条件変更工程と；
を有することを特徴とするインクジェットプリンタの制御方法。
【請求項７】
増粘限界時間を検出する検出工程と；
指令を受けて実行している印字モードにおけるキャリッジの１スキャンにかかる時間と、上記検出された増粘限界時間とを比較する比較工程と；
増粘限界時間が１スキャンにかかる時間よりも短い場合に、印字モードの変更を、ユーザに要求する要求工程と；
ユーザが要求した印字モードの変更に応じて、画像品位にかかわる印字モードを変更して印字する印字モード変更工程と；
を有することを特徴とするインクジェットプリンタの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッドのノズルからインクを吐出しながら印字するインクジェットプリンタに係り、特に吐出状態検出手段を備えたインクジェットプリンタおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェットプリンタにおいて、インクジェットヘッドが搭載されているキャリッジを、紙送り方向に対して垂直方向に走査しながら印字するシリアルタイプのインクジェットプリンタが知られている。
【０００３】
このシリアルタイプのインクジェットプリンタは、印字時に、記録ヘッドに複数設けられているノズルの吐出口が、常に大気中に露出されている。したがって、ノズルからインクの吐出が行われない状態が続くと、当該ノズル内のインクの水分が蒸発し、インクが増粘し、その後にノズルから吐出するときにインクが良好に吐出されないという欠点がある。
【０００４】
この欠点を解消するために、たとえば、印字するためのキャリッジのスキャン毎に、プラテン脇に設けられている予備吐口に予備吐出をし、または、印字の一定間隔で吸引・回復動作を行う。この場合、回復動作によって印字速度が低下するので、できるだけ別な方法で良好な吐出特性を確保することが望まれている。つまり、記録ヘッドの露出時間、または環境温度・湿度に応じて、記録ヘッドに印加する吐出エネルギを変化させる技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１２２５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されている技術では、センサが検出した環境温度または湿度に基づいて、予め決められたテーブルを使用し、オープンループ制御によって吐出エネルギを変化させる。
【０００６】
したがって、上記従来例では、たとえばインクや記録ヘッドのばらつき等によって、個々に適正な制御になっていない場合があるという問題がある。
【０００７】
本発明は、記録ヘッドやインクの個々のばらつきの影響を受けることなく、広範な環境下で、良好な吐出特性を確保することができるインクジェットプリンタおよびその制御方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、プリンタ本体のコストアップを抑えながら、本機能を達成することができるインクジェットプリンタおよびその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、周囲環境によるインクの増粘の程度を、記録ヘッドを個々に検出し、この検出結果に応じて印字条件を変更するインクジェットプリンタである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、記録ヘッドやインクの個々のばらつきの影響を受けることなく、広範な環境下で、良好な吐出特性を確保することができるという効果を奏する。
【００１１】
本願請求項２記載の発明によれば、本機能を、コストアップを抑えながら実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
発明を実施するための最良の形態は、次の実施例である。なお、以下の実施例において、記録ヘッドのノズルの状態が同じであることを前提とする。つまり、極端に吐出しにくいノズルがないことを前提とする。
【００１３】
本発明は、インクジェットプリンタにおいて、個々のノズルの非吐出時間延長によるインク増粘の度合いを自動検出する機能に特徴があるので、一般的なインクジェットプリンタの動作については、説明を省略する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１であるインクジェットプリンタ１０を示す図であり、記録ヘッド１１と吐出状態検出手段１２との位置関係を示す図である。
【００１５】
インクジェットプリンタ１０は、記録ヘッド１１と、吐出状態検出手段１２と、ＬＥＤ１３と、フォトダイオード１４と、制御回路１５と、開口部１６とを有する。
【００１６】
吐出状態検出手段１２の光速と交差するように液滴を飛翔させ、液滴が吐出状態検出手段１２が発生する光束をくぐったときのわずかな光量変動を検出することが、インクジェットプリンタ１０がインク吐出量を検出する基本原理である。
【００１７】
インクジェット方式の記録ヘッド１１は、４つのノズル列を有する。各ノズル列は、それぞれ、黒、シアン、マゼンタ、イエローのインクの吐出を担当する。各ノズル列は、たとえば、１２８０個のノズルによって構成され、ノズル間隔は、１２００ＤＰＩである。
【００１８】
インクジェットプリンタ１０は、キャリッジに搭載した記録ヘッドを記録用紙（被記録媒体）に対して、走査させて（スキャンさせて）記録する。この１回のスキャンで記録した幅に対応した量を搬送する。増粘限界時間は、インクの組成によって異なるので、試験動作については、各インク色ごとに個別に行われ、たとえば、その結果を印字条件に反映させる場合、各インク色の吐出を担当する記録ヘッドごとに、試験動作を調整することが望ましい。
【００１９】
吐出状態検出手段１２は、ＬＥＤ１３と、フォトダイオード１４と、制御回路１５と、開口部１６とを有する。
【００２０】
開口部１６は、迷光の混入の防止と、フォトダイオード１４の受光部へのインクミストの流入、付着の防止とを行う。光束の幅は、ＬＥＤ１３とフォトダイオード１４との距離と、検出位置とに依存する。実施例１において、ＬＥＤ１３とフォトダイオード１４との距離が４０ｍｍ〜６０ｍｍである場合、ＬＥＤ１３とフォトダイオード１４との間の中心近傍で、実効的に１．５ｍｍ程度である。
【００２１】
液滴の飛翔方向に、記録ヘッド１１と吐出状態検出手段１２とを透視したときに、ＬＥＤ１３とフォトダイオード１４とによって構成される光束の中に、ノズル列が包含されるように、記録ヘッド１１と吐出状態検出手段１２との互いの位置関係が保持されている。上記のように、光束の幅が１．５ｍｍ程度あるので、その約半分程度の停止位置精度で、記録ヘッド１１と吐出状態検出手段１２との位置を制御できれば足りる。
【００２２】
図２は、インクジェットプリンタ１０に設けられている制御回路１５の内部構成と、ＬＥＤ１３と、フォトダイオード１４とを示すブロック図である。
【００２３】
制御回路１５は、電流・電圧変換回路２３と、帯域増幅器２４と、クランプ回路２５と、ＬＥＤを駆動するドライバ２６と、比較器２７とを有する。
【００２４】
フォトダイオード１４に入射した光量に比例して電流が出力され、この出力電流を、電流・電圧変換回路２３が電圧に変換する。この変換された出力電圧は、ドライバ２６にフィードバックされ、その結果、ＬＥＤ１３の発光光量は、所定値に自動制御される。
【００２５】
液滴が光束を遮光したときの微小変動は、電流・電圧変換回路２３で電圧出力に変換された後に、帯域増幅器２４で増幅される。そして、この出力電圧は、クランプ回路２５を経て、比較器２７に入力される。
【００２６】
ここで、クランプ回路２５は、次のように動作する。すなわち、試験ノズルの最初の吐出に同期した制御信号によって、吐出を観測する直前の信号レベルを常に所定の値に保持する。
【００２７】
複数の液滴の連続吐出が開始され、液滴が光束を遮光し始める直前に、クランプ動作が開放される。これによって、たとえば、低周波の外乱光が混入した場合でも、クランプ回路によって、その影響を取り除き、固定の基準値に基づいて、吐出検出信号を評価することができる。
【００２８】
クランプ回路２５の出力と、所定のレベルとを、比較器２７が比較し、ディジタル信号として出力する。この結果、吐出された液滴が、光束の一部を遮蔽することによって生じる光量低下が、所定量以上である期間を、ディジタル信号として得ることができる。
【００２９】
これらの回路系は、比較的小型形状に実装可能である。たとえば、このような吐出検出手段をユニット化した場合、ユニットとこのユニットの制御系とのインタフェースがディジタル化されているので、電気信号系へのノイズの混入の影響を受け難いという効果がある。
【００３０】
帯域増幅器２４の通過帯域は、次の通りである。
【００３１】
すなわち、高域について、基本的には、検出された信号の電圧値を評価することを前提に、検出信号電圧のＳ／Ｎが十分確保できる範囲に制限する。これは、不必要に帯域を拡大すると、電流・電圧変換回路２３、帯域増幅器２４自身が持つノイズが増大し、電圧検出時のＳ／Ｎを低下させるからである。
【００３２】
低域については、帯域増幅器２４の出力での検出信号レベルが著しく低下しない範囲で、高めに制限し、若干の微分特性が認められる程度に合わせ込むことが、振動の影響を排除する上で好ましい。
【００３３】
上記ＬＥＤの光量自動調整機構は、低域の帯域制限として作用するので、総合的な周波数通過特性を最適化する上で、ドライバ２６の周波数応答特性も考慮する必要がある。
【００３４】
次に、液滴の吐出制御について説明する。
【００３５】
液滴の容量が小さくなっている現状では、１ノズル単位での吐出検出と言っても、実際に１発の吐出検出で、所望のＳ／Ｎを確保することは、極めて困難である。解決の手法として、開口部１６を用い、検出のための光束を絞り、液滴が遮光する時のコントラストを高めることが考えられる。しかし、これによれば、吐出検出手段とノズル列との相対的な位置関係の要求精度が厳しくなるという欠点がある。また、開口部１６の変更では、必要な感度が得られず、ＬＥＤに複雑な光学部品を組み合わせたり、光源をレーザに変更する等のコストアップ要因を生む可能性がある。
【００３６】
そこで、従来技術でも開示されているように、検査対象のノズルを、複数回、連続的に駆動し、これら一つ一つの影響が畳み込まれた信号を利用する方法を採用している。
【００３７】
実施例１において、６７マイクロ秒周期で、５発の連続吐出を行うことによって、所望の検出信号レベルを確保する。
【００３８】
図３は、インクジェットプリンタ１０の動作を示すフローチャートである。
【００３９】
Ｓ１では、前処理を実行する。つまり、記録ヘッドのキャップを外し、吸引・回復動作を行った後に、記録ヘッドを吐出状態検出手段上に位置させ、吐出状態検出手段をオンする。Ｓ２では、試験直前に、良好な吐出状態を確保するために、予備吐を行う。
【００４０】
Ｓ３〜Ｓ８の処理は、１番ノズルから所定（ＭＡＸ値）のノズルまで、順次、試験用ノズルを変更しながら、その吐出状態を検出し、この検出結果を、ノズル番号と関連付けながら記憶させる処理である。
【００４１】
たとえば、ここで、ＭＡＸ値を２０とし、Ｓ８で、待ち時間を０．２秒とすると、試験にかかる時間を無視すれば、０．２秒間隔で、１番ノズル〜２０番ノズルが吐出試験され、ノズル番号と関連付けられて、その吐出状態検出結果を記憶する。
【００４２】
このように、１番〜２０番ノズルの処理を終えると、この結果、予備吐を行ってから０秒後の吐出特性（すなわち、非吐出時間０での吐出特性）が、ノズル番号１番の吐出状態検出結果として記憶される。また、予備吐を行ってから０．２秒後の吐出特性（非吐出時間０．２秒での吐出特性）が、ノズル番号２番の吐出状態検出結果として記憶される。同じく、予備吐を行ってから０．４秒後の吐出特性（非吐出時間０．４秒の吐出特性）が、ノズル番号３番の吐出状態検出結果として記憶される。
【００４３】
Ｓ９における増粘限界時間算出処理は、上記のように記憶された吐出状態検出結果を評価し、非吐出時間として何秒間、許容できるかを算出する。この非吐出時間として許容できる時間を、以後、「増粘限界時間」と呼ぶ。たとえば、ノズル番号９までの吐出特性を許容でき、ノズル番号１０で、許容できる吐出特性が得られない場合、増粘限界時間は、１．６秒である。
【００４４】
Ｓ１０では、キャリッジをホームポジションに戻し、キャップ動作を行い、吐出状態検出手段のオフ動作等の後処理を行う。さらに、その後の実印字のための印字条件変更作業として、Ｓ９で算出された増粘限界時間に照らし合わせ、記録ヘッドの駆動エネルギを変更し、または、印字前の予備吐の発数を変更し、または、吸引・回復動作のインターバルの変更を行う。
【００４５】
次に、吐出状態の検出動作について詳細に説明する。
【００４６】
この吐出状態の検出動作の概略動作は、検出手段に向かって試験ノズルから複数の液滴を連続吐出させ、検出手段から出力される信号を評価し、良好な吐出が行なわれたか否かを判定する動作である。
【００４７】
まず、周辺の構成から具体的に説明する。
【００４８】
図４は、実施例１において、試験ノズルからの吐出が良好であることが検出された場合における検出信号波形を示す図である。
【００４９】
検出信号３１は、１ノズルを５発連続吐出した検出信号である。吐出タイミング信号３２は、吐出のタイミングを示す信号であり、この吐出タイミング信号３２の立ち上がりに同期して、ノズルが励起され、連続吐出が開始される。
【００５０】
比較信号３４は、検出信号３１を比較基準信号３３と比較した結果を、ディジタル値として出力した信号であり、比較器２７から出力された信号に相当する。検出信号３１が比較基準信号３３を下回っている期間、すなわち、液滴が吐出状態検出手段１２の光束の一部を、所定レベル以上に遮光している期間、図４（２）に示すように、比較信号３４がＨレベルを出力する。
【００５１】
遅延時間３５は、吐出されてから、液滴が光束に達するまでの時間であり、吐出速度と相関を持つ遅延時間である。遮光時間３６は、液滴が光束を遮っている時間であり、吐出量と相関を持つ物理量に相当する遮光時間である。液滴の飛翔速度が遅くなった場合、液滴が吐出されてから、吐出状態検出手段１２に到達するまでの時間が長くなるので、記遅延時間３５が延びる。また、液滴の吐出量が減少した場合、吐出状態検出手段１２の光束の一部を遮光するレベルが低下するので、検出信号の振幅値が、低下し、遮光時間３６が短くなる。
【００５２】
図５は、インクの増粘によって良好な吐出が行なわれなくなった場合における波形を示す図である。
【００５３】
インクの増粘によって良好な吐出が行なわれなくなった場合、液滴の飛翔速度は低下し、吐出されるインク量も減少するので、図５（２）に示すように、遅延時間３５ａが延び、遮光時間３６ａが減少する。
【００５４】
実施例１では、遅延時間、遮光時間のそれぞれを、所定値と比較し、少なくとも一方が基準値内ではない場合、良好な吐出が行われていないと判定する。
【００５５】
次に、試験吐出に関する精度向上のための工夫について説明する。
【００５６】
実施例１は、１番ノズルから２０番ノズルを試験ノズルとして用いるが、複数のノズルを用いて平均化処理を行えば、ランダム性のノイズによる影響を低減することができ、好ましい。たとえば、１番ノズル、２１番ノズル、４１番ノズルを連続して試験してから、０．２秒間経過後に、２番ノズル、２２番ノズル、４２番ノズル、というように、複数のノズルでグループ化し、順次試験を行う。そして、この試験結果に対して、平均化処理を行う方法を採用するようにしてもよい。ただし、１グループ内のノズル数が増えると、１回の試験吐出にかかる時間を０とは見なせないので、予備吐後の非吐出時間について、実時間を考慮して増粘限界時間を算出する必要がある。
【００５７】
また、増粘限界時間の結果から、たとえば、記録ヘッドの駆動エネルギの設定値に変更を行った場合、新たに設定した駆動エネルギ値で試験し、増粘限界時間が、所定の値を確保していることを調べるために、再試行を実行するようにしてもよい。また、そこで、増粘限界時間が所定の値を確保されていないと判断された場合、さらに印字条件を変更する処理を実行するようにしてもよい。
【実施例２】
【００５８】
図６は、本発明の実施例２における動作を示すフローチャートである。
【００５９】
実施例２は、実施例１において、吐出状態検出手段１２を、１ノズル単位でノズルの目詰まり検出を行う目詰まり検出機能としても、利用する実施例である。
【００６０】
つまり、実施例２は、まず、目詰まり検出を行った後に、目詰まりしていないノズルを選択し、増粘限界時間を検出する処理を実行することによって、ノズルが目詰まりしていた場合の誤検出を防止することができる。
【００６１】
特に、ノズル数が多いインクジェットヘッドの場合、ノズルの目詰まりを検出した後に、このノズルとは異なるノズルで代替して印字する、いわゆる、不吐補完機能（または、ノズルバックアップ機能とも呼ばれる）は、極めて有効な技術である。また、コストアップせずに組み合わせることができるので、プリンタとしてのコストパフォーマンスを大きく高めることができる。
【００６２】
目詰まりを起こしている場合、吐出がされないので、図４において、遮光時間３６が０になり、これを評価することによって、目詰まりを判定することができる。
【００６３】
Ｓ２１で、ノズル目詰まり検出処理を実行する。Ｓ２２で、目詰まりしていないと判断されたノズルを試験ノズルとして選択する。Ｓ２３では、実施例１で説明した増粘限界時間を検出処理する。
【００６４】
上記実施例によれば、増粘限界時間を直接評価するので、環境を測定してオープン制御する場合よりも、記録ヘッドやインクの個々の状態のばらつきを含めて精度良く制御することができる。
【実施例３】
【００６５】
本発明の実施例３は、検出された増粘限界時間が、キャリッジの１スキャンにかかる時間よりも短い場合、ユーザの判断を仰いだ上で、次のようにする。つまり、走査記録中に、記録データに基づくインク吐出とは別に紙面に予備吐を実行するか、または走査するキャリッジのスピードをアップして、印字を実行する。
【００６６】
増粘限界時間が、キャリッジが実行する１回のスキャンに要する時間よりも長ければ、キャリッジの毎スキャン時に行なわれる予備吐口への予備吐によって、印字中の増粘を抑えられるので、特に印字条件を変更する必要はない。しかし、増粘限界時間が、キャリッジのスキャン時間に満たない場合、印字画像によっては、途中で、ノズルからの吐出が全く行われずに、最後のところで、すなわち、増粘限界時間を超えたところで、吐出動作が行われる。この結果、良好な吐出が行われない可能性がある。
【００６７】
実施例１では、記録ヘッドの駆動エネルギを増大させ、増粘限界時間を延長するが、記録ヘッドの駆動エネルギの増大によって、記録ヘッドの寿命の低下が懸念され、または、増粘限界時間を確保するに十分なエネルギの増大が、構造的に図れない場合がある。この場合、変更する印字モードの例として、１つには、紙面予備吐モードがある。これは被記録媒体上に予備吐を行う、いわゆる紙面予備吐がある。この紙面予備吐は、被記録媒体上に目立たない程度に、増粘限界時間を超えないように予備吐を行うものであり、目立たないようにとは言え、実際に印字データにない画像ノイズを発生させるので、ある程度の画像品位の低下は免れない。しかし、増粘限界時間を超えて、良好な吐出が行われなかった場合の画像品位よりは、程度が良い。
【００６８】
または、別の印字モードとして、速度優先モードがある。キャリッジの駆動スピードをアップし、増粘限界時間内に１スキャンが終了するように、印字モードを変更することが考えられる。この場合も、一般的キャリッジスピードを速めることによって、被記録媒体へのインク滴の着弾精度が低下するので、画像品位の低下は免れない。ただし、増粘限界時間を超えて、良好な吐出が行われなかった場合の画像品位よりは、程度は良い。
【００６９】
上記知見から、検出された増粘限界時間が、キャリッジの１スキャンにかかる時間よりも短い場合、ユーザの判断により、紙面予備吐モードに移行するか、あるいは、速度優先モードに移行して、印字を実行する。
【００７０】
図７は、本発明の実施例３の動作を示すフローチャートである。
【００７１】
Ｓ３１で、増粘限界時間検出処理を実行する。Ｓ３２で、現在指令を受けている印字モードにおけるキャリッジの１スキャンにかかる時間と、Ｓ３１で求めた増粘限界時間とを比較する。Ｓ３３では、増粘限界時間が１スキャンにかかる時間よりも短い場合に、印字モードの変更を、ユーザに要求する。Ｓ３４で、この結果に応じて、画像品位にかかわる印字モードを変更して印字する。
【００７２】
つまり、Ｓ３４では、紙面予備吐を伴いながらもともと設定されていた印字モードで印字するのか、または、キャリッジスピードがもともと設定されていた印字モードよりも速い印字モードで印字するのか、または、環境の改善を待つために印字をキャンセルする。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例１であるインクジェットプリンタ１０を示す図であり、記録ヘッド１１と吐出状態検出手段１２との位置関係を示す図である。
【図２】インクジェットプリンタ１０に設けられている制御回路１５の内部構成と、ＬＥＤ１３と、フォトダイオード１４とを示すブロック図である。
【図３】インクジェットプリンタ１０の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施例１において、試験ノズルからの吐出が良好であることが検出された場合における検出信号波形を示す図である。
【図５】インクの増粘によって良好な吐出が行なわれなくなった場合における波形を示す図である。
【図６】本発明の実施例２における動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例３の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１０…インクジェットプリンタ、
１１…記録ヘッド、
１２…吐出状態検出手段、
１３…ＬＥＤ、
１４…フォトダイオード、
１５…制御回路、
１６…開口部、
２３…電圧・電流変換回路、
２４…帯域増幅器、
２５…クランプ回路、
２６…ＬＥＤドライバ、
２７…比較器、
３５、３５ａ…遅延時間、
３６、３６ａ…遮光時間。
【図１】
2007253584.tif 000003
【図２】
2007253584.tif 000004
【図３】
2007253584.tif 000005
【図４】
2007253584.tif 000006
【図５】
2007253584.tif 000007
【図６】
2007253584.tif 000008
【図７】
2007253584.tif 000009