JP2000062194A

JP2000062194A - 描画ヘッドのエラー検出装置

Info

Publication number: JP2000062194A
Application number: JP23135998A
Authority: JP
Inventors: Shinji Shiraishi; 信二白石; Masaru Miyamoto; 賢宮本
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2000-02-29

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のノズルを有するインクヘッドの噴出異
常を、簡単かつ安価な構成で検出できるようにする。【解決手段】この装置は、記録紙に対してインクを噴
射する複数のノズル１４が直線状に配置されたインクヘ
ッド１１のインク噴射異常を検出する装置であり、イン
ク噴射制御部３１と、１対の投光素子２５及び受光素子
２６と、判定部３４とを備えている。インク噴射制御部
３１は複数のノズル１４からインクを順次噴射させる。
１対の投光素子２５及び受光素子２６は、複数のノズル
１４のインク噴射側に、複数のノズル１４を結ぶ直線と
平行な光軸Ｌを有するように配置されている。判定部３
４は受光素子２６からの出力信号により噴射異常ノズル
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、描画ヘッドのエラ
ー検出装置、特に記録紙に対してインクを噴射する複数
のノズルが直線状に配置された描画ヘッドのインク噴射
異常を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】記録紙に対して文字等の情報を記録する
ための装置として、インクジェットプリンタが提供され
ている。このインクジェットプリンタは、記録紙の搬送
方向に対して直交する方向に移動自在に設けられたイン
クジェットヘッド（以下、単にインクヘッドと記す）を
有している。インクヘッドには、記録紙の搬送方向に沿
って多数のノズルが直線状に並べて配置されており、画
像情報に基づくドット信号に応じて多数のノズルからイ
ンクが記録紙に噴射され、印刷が行われる。

【０００３】このようなインクジェットプリンタにおい
て、ノズルに至るインク供給通路に空気や異物が混入し
たり、あるいはノズルの出口部分に飛散インクやゴミ等
の異物が付着すると、ノズルからインクが正常に噴射さ
れなくなる（液滴噴射異常）。この液滴噴射異常が発生
すると、印字抜け（印字されないドット）が生じ、印刷
品質（以下、画質と記す）が劣化する。

【０００４】そこで従来の装置では、印刷すべき一連の
画像データの出力開始前や出力終了時において、あるい
は稼働時間、使用インク量、データ量等に応じて定期的
にノズル及びその周囲をクリーニングするようにしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のインクジェット
プリンタでは、ノズルの異常の有無にかかわらず定期的
にクリーニングを行っているので、その必要性がないに
もかかわらずクリーニングを行っている場合がある。こ
の場合はクリーニングのための時間が無駄になる。ま
た、クリーニング時にはインクを所定量噴出するので、
インクの浪費にもつながる。

【０００６】そこで、ノズルの異常の有無を検出して、
異常なノズルがある場合のみクリーニングを行うことが
考えられる。ノズルの異常の有無を検出する技術とし
て、特開平４−２６５７５１号公報に示されるように、
記録された画像をＣＣＤ等のセンサで読み取り、読み取
ったパターンに基づいてノズルの状態を観察する技術が
提案されている。また、各ノズルをＣＣＤ等のセンサで
観察することも可能である。しかし、このような構成で
は、装置が非常に高価なものになってしまう。

【０００７】さらに、特開平５−５０６１１号公報及び
特開昭５５−１００１６５号公報等に示されるように、
ノズルから噴射される液滴を投光素子及び受光素子を用
いて観察し、異常の有無を検出する技術も提案されてい
る。しかし、このような構成では、複数のノズルのそれ
ぞれに投光素子及び受光素子からなる検出手段を設ける
必要があり、複数のヘッドを並列して用いる場合は構成
が複雑で高価になる。

【０００８】本発明の課題は、複数のノズルを有する描
画ヘッドの噴出異常を、簡単かつ安価な構成で検出でき
るようにし、異常がある場合のみ描画ヘッドのクリーニ
ングを行えるようにすることにある。また本発明の別の
課題は、異常があるノズルを特定し、このノズルについ
ての再印字を行うことができるようにして、印刷に失敗
した記録紙の発生率（ヤレ率）を小さくすることにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る描画ヘッ
ドのエラー検出装置は、記録紙に対してインクを噴射す
る複数のノズルが直線状に配置された描画ヘッドのイン
ク噴射異常を検出する装置であり、インク噴射手段と、
１対の投光素子及び受光素子と、異常ノズル検出手段と
を備えている。インク噴射手段は複数のノズルからイン
クを順次噴射させる。１対の投光素子及び受光素子は、
複数のノズルのインク噴射側に、複数のノズルを結ぶ直
線と平行な光軸を有するように配置されている。異常ノ
ズル検出手段は受光素子からの出力信号により噴射異常
ノズルを検出する。

【００１０】この装置では、インク噴射手段によって、
複数のノズルから順次インクが噴射される。投光素子か
らの光は複数のノズルから順次噴射されるインクのそれ
ぞれに照射される。したがって、受光素子には、噴射さ
れるインクの状況に応じた光が受光される。すなわち、
ノズルから正常な液滴が噴射される場合は、投光素子か
らの光は受光素子に到達しない、あるいは到達してもそ
の強度は弱いが、インクの噴射異常によって正常な液滴
が噴射されない場合は、正常な液滴が噴射された場合に
比較して多くの光が受光素子に到達する。このように、
受光素子が受ける光はノズルからの噴射状態によって異
なり、さらに受光素子はこの受光状態に応じた出力信号
を出力する。そして、受光素子の出力信号は異常ノズル
検出手段に入力される。異常ノズル検出手段は、受光素
子からの出力信号に応じて、噴射異常のノズルを検出す
る。

【００１１】ここでは、それぞれ１つの投光素子及び受
光素子によって複数のノズルの液滴噴射異常を検出で
き、簡単かつ安価な構成で描画ヘッドのエラー検出が可
能となる。また、定期的なクリーニング時期であって
も、液滴噴射異常がない場合はクリーニングを省略でき
る。請求項２に係る描画ヘッドのエラー検出装置は、請
求項１の装置において、描画ヘッドは、記録紙に対して
インクを噴射する記録領域の間で移動自在であるととも
に、記録領域外の液滴チェック位置に移動可能である。
そして、１対の投光素子及び受光素子は液滴チェック位
置に設けられている。

【００１２】この装置では、記録紙に対して印刷を行う
場合は、描画ヘッドが記録領域の間で移動しながらイン
クを噴射し、印刷を行う。そして、ノズルの異常の有無
を検出する場合は、描画ヘッドを液滴チェック位置に移
動させ、この位置に設けられた投光素子及び受光素子を
利用してノズルの液滴噴射異常を検出する。ここでは、
記録領域外の液滴チェック位置に投光素子及び受光素子
を配置し、この位置に描画ヘッドを移動させて異常の有
無を検出しているので、異常検出時に噴射したインクが
記録紙やその搬送機構に付着したりすることがなくい。
また、投光素子及び受光素子の配置のための構成が容易
になる。

【００１３】この装置では、液滴噴出異常によって正常
に印刷されなかった場合でも、その異常の原因となった
ノズルを検出し、当該ノズルについて再印刷を行うの
で、異常箇所を印字し直すことが可能になる。したがっ
て、やれ率（印刷に失敗した記録紙の発生率）が向上す
る。請求項３に係る描画ヘッドのエラー検出装置は、請
求項１又は２の装置において、投光素子から照射される
光の光束はノズルから噴射されるインクの液滴の径以下
である。

【００１４】投光素子から照射される光の光束がインク
の液滴径よりも大きい場合は、正常なインクの液滴を検
出した場合でも、光の一部が受光素子に到達することが
考えられる。一方、この請求項３に係る発明のように、
光束が液滴径よりも小さい場合は、正常なインクの液滴
を検出した場合は光が受光素子に全く到達しない。した
がって、インクの液滴を検出した場合と検出しない場合
との受光素子の出力信号のレベル差が大きく、レベル差
を比較して異常の有無を検出する場合に処理を行いやす
い。

【００１５】請求項４に係る描画ヘッドのエラー検出装
置は、請求項１から３のいずれかの装置において、投光
素子は、複数のノズルからインクが順次噴射される間に
おいて常時光を照射している。この場合は、投光素子の
照射タイミングを制御する必要がなく、制御のための構
成が簡単になる。

【００１６】請求項５に係る描画ヘッドのエラー検出装
置は、請求項１から３のいずれかの装置において、投光
素子は、複数のノズルからインクが順次噴射される間に
おいて、ノズルからのインクの噴射時期に同期して間欠
的に光を照射する。この場合は、必要なときのみ投光素
子から光が照射されるので、消費電力を節約できる。
請求項６に係る描画ヘッドのエラー検出装置は、請求項
１から５のいずれかの装置において、異常ノズル検出手
段で検出された異常ノズルについて、再印刷を行う再印
刷手段をさらに備えている。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態による
描画ヘッド装置を採用したインクジェットプリンタ１を
示す。このインクジェットプリンタ１は、プリンタ本体
部２と、プリンタ本体部２を支持する脚部３とを有して
いる。プリンタ本体部２は、一方向に長い直方体形状の
ケース５を有している。ケース５の内部には、記録紙を
搬送するための搬送ローラ６と、搬送ローラ６と平行に
設けられたガイドレール７とが配置されている。搬送ロ
ーラ６は、図示しない駆動部によって駆動され、記録紙
Ｐ（図の二点鎖線）を矢印Ａで示す方向に搬送する。

【００１８】また、ガイドレール７に沿って、記録紙Ｐ
の搬送方向とは直交する矢印Ｂ方向にヘッドユニット１
０が移動自在に設けられている。ヘッドユニット１０に
は、図２に示すように、インク色の異なる４つのインク
ヘッド１１が収納されている。図２及び図３に示すよう
に、各インクヘッド１１は、縦方向に長い直方体形状で
あり、その上面にはケーブル１２が接続されるコネクタ
１３が設けられ、記録紙と対向する下面にはインクを噴
射する多数のノズル１４が設けられている。この多数の
ノズル１４は、ヘッドユニット１０の移動方向Ｂとは直
交する方向に直線状に並べて配置されている。さらに、
横幅の狭い側面には、ノズル１４にインクを供給するた
めのチューブ１５が設けられている。

【００１９】このような構成のインクヘッド１１では、
各ノズル１４をオン／オフ、すなわち各ノズル１４から
インクを噴射する（オン）か、噴射しない（オフ）かを
決定するためのノズルオン／オフ信号（ドット信号に相
当）によってスイッチング素子（図示せず）を制御し、
各ノズル１４から選択的にインクが噴射される。ヘッド
ユニット１０は、図４に示すような駆動機構２０によっ
てＢ方向に移動させられるようになっている。すなわ
ち、この駆動機構２０は、ガイドレール７の一端側に配
置されたステッピングモータ２１と、ステッピングモー
タ２１の軸に固定された駆動プーリ２２と、ガイドレー
ル７の他端側に配置された従動プーリ２３と、両プーリ
２２，２３の間に掛け渡されたベルト２４とを有してい
る。そして、ヘッドユニット１０はベルト２４の一部に
固定されている。

【００２０】このような駆動機構２０によって、ヘッド
ユニット１０は、記録紙に対して記録を行う有効画像領
域（図４参照）の間でＢ方向に移動自在であるととも
に、この有効画像領域外の液滴チェック位置Ｃ１及びＣ
２にも移動することが可能である。そして、液滴チェッ
ク位置Ｃ１及びＣ２には、図４及び図５に示すように、
インクヘッド１１の複数のノズル１４の配列方向と平行
な光軸Ｌを有する発光ダイオード等の投光素子２５と、
この投光素子２５からの光を受ける受光素子２６とが設
けられている。ここで、投光素子２５からの光の光束の
径は、ノズル１４から噴射される液滴の径よりも小さく
設定されている。

【００２１】次に、図６に、主に液滴の噴射異常を検出
する構成部分に着目した制御ブロックを示す。この図
に示すように、記録紙に印刷すべき画像データは画像デ
ータ記憶部３０に格納される。この画像データはインク
噴射制御部３１に送られる。このインク噴射制御部３１
は、画像データに応じて複数のノズル１４のオン、オフ
を制御するための信号をインクヘッド１１に対して出力
する。インク噴射制御部３１はクロック信号発生部３２
から発生されるクロック信号によって制御されるように
なっている。また、クロック信号発生部３２からのクロ
ック信号は、搬送ローラ６を駆動するための機構やヘッ
ドユニット１０の駆動機構２０等の各機構を制御する機
構制御部３３にも送出されている。この機構制御部３３
によって、投光素子２５は、液滴噴射異常をチェックす
る際は常時光を照射している。また、受光結果を受けて
得られる受光素子２６からの信号は、判定部３４に送ら
れ、この判定部３４によって液滴噴射異常のノズルを検
出する。また、判定部３４における判定タイミングは、
ノズルオン／オフ信号が入力されるタイミングコントロ
ール３５からの信号によって制御されている。また、判
定部３４の判定結果は、機構制御部３３及びインク噴射
制御部３１に送られる。

【００２２】次に動作について説明する。まず記録紙に
対して印刷を行う場合は、記録紙が搬送ローラ６によっ
てＡ方向に搬送され、かつヘッドユニット１０がガイド
レール７に沿って有効画像領域上をＢ方向に移動しなが
ら、インクヘッド１１からインクが記録紙上に噴射され
て印刷が行われる。インクヘッド１１におけるノズル１
４のオン／オフ制御は、画像データに基づくインク噴射
制御部３１からのノズルオフ／オフ信号によって行われ
る。

【００２３】インクヘッド１１のクリーニング時期にな
れば、ヘッドユニット１０を液滴チェック位置Ｃ１又は
Ｃ２に移動させる。そして、インク噴射制御部３１は、
例えば投光素子２５に遠いノズルから順次インクが噴射
されるようにノズルオン／オフ信号を出力し、インクヘ
ッド１１の複数のノズル１４から順次インクを噴射させ
る。そして、複数のノズル１４から噴射されるインクの
液滴の様子を、投光素子２５から照射された光を受ける
受光素子２６によって検出する。投光素子２５からは常
時光がインク液滴及び受光素子２６に向けて照射されて
いる。受光素子２６からの信号は判定部３４に入力さ
れ、ここで液滴噴射異常のノズルを判定する。

【００２４】この場合の信号のタイミングチャートを図
７に示す。図７に示す例では、便宜的にノズルが４つの
場合を示している。この図に示すように、クロック信号
（図７（ａ））に基づいてインク噴射制御部３１からノ
ズル１〜４を制御する信号（図７（ｂ）（ｃ）（ｄ）
（ｅ））が順次出力される。このノズルオン／オフ信号
によって、ノズル１から順にインクが噴射される。ま
た、投光素子２５には、図７（ｆ）に示すように、所定
レベルの電圧が常に印加されており、投光素子２５から
の光は常時受光素子２６に向けて照射されている。そし
て、判定部３４は、各ノズルオン／オフ信号に応じたタ
イミングで、受光素子２６からの信号を取り込む。この
受光素子２６からの信号を同図（ｇ）に示している。こ
こで、同図（ｇ）の信号においては、ハイレベル（Ｏ
Ｋ）は投光素子２５からの光が正常な噴射によるインク
液滴によって遮断されて受光素子２６に到達しなかった
場合を示し、ローレベル（ＮＧ）はインクが正しく噴射
されず、投光素子２５からの光が受光素子２６に到達し
た場合を示している。

【００２５】判定部３４は、受光素子２６からの信号の
レベルを基準レベルと比較し、基準レベルを越えている
か否かによって異常の有無を判定する。図７に示す例で
は、図７（ｇ）に示す信号を受けて、４番目のノズルが
異常であると判定し、この判定結果をもとに、機構制御
部３３及びインク噴射制御部３１にクリーニング実行信
号を送出する。機構制御部３３及びインク噴射制御部３
１では、このクリーニング実行信号に基づいてクリーニ
ング処理を実行する。

【００２６】なお、クリーニング処理は、ワイパー部材
によってインクヘッド１１のノズルが形成された面を清
掃したり、あるいは清掃用の空気をノズル及びその周囲
に向けて噴出することによって、ノズル及びその周囲に
付着した飛散インク、ゴミ等の異物を除去する。また、
判定部３４によってノズルのすべてが正常であると判定
された場合は、クリーニング処理を実行しない。これに
より、無駄なクリーニング時間やインクの消費を抑える
ことができる。

【００２７】このような実施形態では、ノズルの異常の
有無を検出し、クリーニングの必要性を判断した後にク
リーニング処理を行うので、異常なノズルがない場合は
クリーニング処理を行わないようにすることができ、処
理時間やインクの浪費を抑えることができる。また、１
対の投光素子２５及び受光素子２６によって複数のノズ
ルの異常の有無を検出でき、検出のための構成が簡単か
つ安価となる。

【００２８】［他の実施形態］（ａ）図８に他の実施形態を示す。この実施形態では、
ノズルの異常の検出に際して、投光素子２５から光を常
時照射するのではなく、各ノズルからのインクの噴射タ
イミングに応じて間欠的に光を照射するようにしてい
る。

【００２９】すなわち、ここでは、図８に示すように、
先の実施形態に加えて、投光素子２５からの光の照射タ
イミングを制御するためのタイミングコントロール部４
０が設けられている。このタイミングコントロール部４
０は、図９に示すように、各ノズルオン／オフ信号に基
づいて、同図（ｆ）に示すように、投光素子２５を間欠
的に駆動するための信号を出力する。この信号によって
投光素子２５からは間欠的に光がインク液滴及び受光素
子２６に向けて照射される。そして、受光素子２６は、
図９（ｇ）に示すような信号を判定部３４に出力し、判
定部３４はこの信号に基づいてノズルの異常を判断す
る。

【００３０】この場合は、先の実施形態に比較して、投
光素子２５の消費電力が減る。（ｂ）前記各実施形態では、クリーニング時期に、クリ
ーニング処理を行う前にノズルの異常の有無を検出する
ようにしたが、ノズルの異常の有無を検出するタイミン
グはこれに限定されない。たとえば、インクヘッド１０
の往復移動方向Ｂのうちの一方向のみで印刷（インクの
噴射）を行い、他方向の移動時には印刷を行わないタイ
プの装置では、一方向の印刷のための移動終了時に、液
滴チェック位置にヘッドユニット１０を移動させ、ノズ
ルの異常を検出し、その検出結果に基づいて、他方向の
移動時に異常ノズルについては印字のし直しを行うよう
にしても良い。

【００３１】このように、ノズルの噴射異常の検出結果
に応じて再印字することにより、記録紙に対する印刷失
敗率（ヤレ率）を向上することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のような本発明では、ノズルの異常
を１対の投光素子及び受光素子のみで行え、異常検出の
ための構成が簡単かつ安価となる。また、ヤレ率の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態が採用されたインクジェッ
トプリンタの概略斜視図。

【図２】ヘッドユニットの概略斜視図。

【図３】インクヘッドの斜視図。

【図４】インクヘッドの駆動機構を概略を示す図。

【図５】インクヘッドのノズルと投光素子及び受光素子
との関係を示す図。

【図６】前記インクジェットプリンタの制御ブロック
図。

【図７】各信号のタイミングチャート。

【図８】他の実施形態の制御ブロック図。

【図９】他の実施形態の信号のタイミングチャート。

【符号の説明】

１１インクヘッド１４ノズル２５投光素子２６受光素子３４判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮本賢京都府久世郡久御山町佐山新開地304番地１大日本スクリーン製造株式会社久御山事業所内Ｆターム(参考） 2C057 AF05 AF21 AF71 AG12 AL03 AL17 AN01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録紙に対してインクを噴射する複数のノ
ズルが直線状に配置された描画ヘッドのインク噴射異常
を検出する描画ヘッドのエラー検出装置であって、前記複数のノズルからインクを順次噴射させるインク噴
射手段と、前記複数のノズルのインク噴射側に、前記複数のノズル
を結ぶ直線と平行な光軸を有するように配置された１対
の投光素子及び受光素子と、前記受光素子からの出力信号により噴射異常ノズルを検
出する異常ノズル検出手段と、を備えた描画ヘッドのエ
ラー検出装置。
【請求項２】前記描画ヘッドは、記録紙に対してインク
を噴射する記録領域の間で移動自在であるとともに、前
記記録領域外の液滴チェック位置に移動可能であり、前記１対の投光素子及び受光素子は前記液滴チェック位
置に設けられている、請求項１に記載の描画ヘッドのエ
ラー検出装置。
【請求項３】前記投光素子から照射される光の光束は前
記ノズルから噴射されるインクの液滴の径以下である、
請求項１又は２に記載の描画ヘッドのエラー検出装置。
【請求項４】前記投光素子は、前記複数のノズルからイ
ンクが順次噴射される間において常時光を照射してい
る、請求項１から３のいずれかに記載の描画ヘッドのエ
ラー検出装置。
【請求項５】前記投光素子は、前記複数のノズルからイ
ンクが順次噴射される間において、前記ノズルからのイ
ンクの噴射時期に同期して間欠的に光を照射する、請求
項１から３のいずれかに記載の描画ヘッドのエラー検出
装置。
【請求項６】前記異常ノズル検出手段で検出された異常
ノズルについて、再印刷を行う再印刷手段をさらに備え
た、請求項１から５のいずれかに記載の描画ヘッドのエ
ラー検出装置。