JP2001047639A - インクジェットプリンタの信頼性を高める方法、およびこの方法の使用に適したインクジェットプリンタ - Google Patents

インクジェットプリンタの信頼性を高める方法、およびこの方法の使用に適したインクジェットプリンタ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクを浪費せず生産性の高い、インクジェ
ットプリンタの信頼性を高める方法を提供する。 【解決手段】 ノズルを備えた少なくとも１つの圧力室
を有するインクジェットプリンタの信頼性を高める方法
であって、ノズルからインク滴を噴射すること、および
圧力室の障害を検出した後にインク滴の噴射を所定の時
間中断することを含み、「待機時間」中は積極的な回復
動作は行われず、圧力室はそのまま放置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノズルを備えた少
なくとも１つの圧力室を有するインクジェットプリンタ
の信頼性を高める方法に関し、ノズルからインク滴を噴
射すること、および圧力室の障害を検出した後にインク
滴の噴射を中断することを含む。本発明はまた、この方
法の使用に適したインクジェットプリンタにも関する。
【０００２】
【従来の技術】この方法は、アメリカ特許第４６２５２
２０号から知られており、前記圧力室の動作に影響する
圧力室の障害を取り除くために使用される。この種のプ
リンタでは、圧力室でパルス発生器により圧力パルスが
発生する。これにより圧力室のインクに圧力波が生じ、
インク滴がノズルから噴射される。圧力室の障害、例え
ば気泡や望ましくない固体粒子により、標準の圧力波す
なわち通常の（概ね良好な）インク滴噴射に先立って生
じる圧力波から逸脱した圧力波が、圧力室で発生する。
したがって、障害により、通常のインク滴の量とは異な
る量のインク滴が生じ得る。また、障害により、噴射さ
れたインク滴のそれぞれに、１つまたは複数の障害サテ
ライト滴が存在し得る。極端な場合、障害によって圧力
室の破損が生じ、その後ノズルからのインク滴の噴射が
不可能になることさえあり得る。この方法は、圧力室で
障害を検出した後に、噴射を一時的に中断することによ
り、印刷アーティファクトを回避できるようにすること
を提案している。中断の間は積極的な回復動作が行わ
れ、圧力室が新しいインクで洗浄されて、障害を含む古
いインクは圧力室から除去される。回復動作が完了した
後、噴射が再開される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この方法の重大な欠点
は、圧力室を新しいインクで洗浄すると、洗浄動作の後
にインクを廃棄容器に排出させることが多いため、高価
なインクをかなり浪費してしまう点である。圧力室を洗
浄したインクを回収して、インクジェットプリンタのイ
ンク供給部に戻す方法は知られているが、これらの方法
は、複雑なキャップ構造と組み合わせて使用される。圧
力室で障害が生じる原因となり得る塵、埃、空気あるい
は他の不純物が、外部からインクに達するのを防ぐた
め、常に注意を払わなければならないからである。更
に、後者の場合には戻りシステムが必要になるが、これ
は溶解可能インクの場合には、（加熱した）圧力室を離
れた直後にインクが固まってしまうため特に複雑にな
る。加えて、インクジェットプリンタのプリントヘッド
が小型化されているため、キャップがノズル１個の寸法
よりも何倍も大きくなっていることが多いので、１つの
圧力室を洗浄すると、その付近の圧力室のいくつかのノ
ズルもインクで洗浄され、更にインクを浪費することに
なる。かかる積極的な回復動作の別の重大な欠点は、洗
浄動作中、圧力室の属するプリントヘッド全体が、基体
印刷用として使用できなくなるので、インクジェットプ
リンタの生産性が、高い信頼性の必要な場合にかなり犠
牲になる点である。
【０００４】本発明による方法は、これらの欠点を回避
することを意図してなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的のため、噴射を
所定の時間中断する方法を発明した。この時間中は、障
害を除去する積極的な回復動作は行わず、圧力室は単に
そのまま放置される。所定の時間が経過した後、圧力室
のノズルから再びインク滴が噴射される。この方法は、
圧力室が特定の時間作動しなければ、障害はほぼすべて
自然に消滅するという認識に基づいてなされたものであ
る。この方法は、圧力室から障害を積極的に除去するた
めに、新しいインクで圧力室を洗浄する必要がないとい
う重要な利点を有する。その結果、障害を除去するため
にインクを浪費することがない。別の重要な利点は、プ
リントヘッドの他の圧力室はいずれも噴射を中断する必
要がないため、始めた印刷動作が続行できるという点で
ある。
【０００６】障害のある圧力室を一時的に非作動にして
も、印刷画像にはほとんど目に見えない非常に小さなア
ーティファクトしか生じず、必要であれば、当業者に知
られている方法で、例えば日本特許第６０１０４３３５
号から知られる方法でこれを防ぐこともできる。かかる
方法を使用することによって、インクジェットプリンタ
の生産性に悪影響が生じることはほとんどなく、圧力室
の噴射を一時的に中断することにより、印刷画像に印刷
アーティファクトが生じることが防止される。本発明に
よる方法の別の利点は、積極的な回復動作が完了するこ
とにより噴射が再開されるのではないため、いつ噴射が
再開されるのかが予め、すなわち噴射が実際に中断され
る直前にすでにわかっている点である。この利点は、と
りわけ最適な印刷ストラテジを決めるのに使用すること
ができる。
【０００７】好ましい実施形態においては、前の障害を
検出した後に続いて、障害の直前に所定数の圧力パルス
を発生させる。標準の圧力波と異なる圧力波の多くは、
目に見える印刷アーティファクトを生じることはないこ
とがわかっている。かかる障害の発生後に圧力室の噴射
が一時的に中断されると、インクジェットプリンタの生
産性は不必要に低下するであろう。したがって、障害が
圧力室の動作にとって危険であるかを判定し、かかる障
害があるときのみ、圧力室の噴射を中断することが有利
である。前記圧力室から特定数のインク滴を噴射する間
に、障害が消滅しない場合、障害は、ほぼ確実に目に見
える印刷アーティファクトとなることがわかっている。
障害の多くが、特定数のインク滴を噴射する間に自然に
消滅し、前記噴射の最中に障害が増大することが少ない
理由は、完全には明らかではない。障害の多くが小さな
気泡であって、圧力パルスの影響で、成長するだけのサ
イズに達する前にインク中に自然に溶解することが考え
られる。別の理由としては、障害は、ノズル付近で主に
生じ、目に見える印刷アーティファクトになる前に、圧
力室からインク滴とともに噴射されることも考えられ
る。この好ましい実施形態では、圧力室に障害があるこ
とがわかった後に、関連する圧力室で特定数の圧力波を
発生させてインク滴を噴射し、その後まだ障害があるか
否かを判定する。ない場合には、障害は明らかに消滅し
たので、圧力室での動作に差し迫った危険はもうないと
いうことになる。障害がまだある場合には、最後に検出
した障害が、圧力室の機能にかなりの悪影響を及ぼして
いるまたは及ぼす可能性が高いため、印刷画像に目に見
える印刷アーティファクトが生じる。これを回避するた
め、噴射を一時的に中断して、圧力室を特定の時間その
まま放置する。
【０００８】別の好ましい実施形態においては、前の障
害と後の障害との間に、圧力室で最大１００の圧力パル
スを発生させる。圧力パルス数を１００以下にすること
によって、障害が大きくなり過ぎて、噴射が中断された
ときに消滅するまでに長い時間がかかることが防止され
る。別の好ましい実施形態においては、圧力パルス数が
５０以下である。更に別の好ましい実施形態において
は、前記圧力パルス数が２０以下である。この数は常に
予め決められ、したがって前記圧力パルス数の最初の圧
力パルス発生開始時にわかるようになっているが、機械
の型、使用するインク、機械の履歴（摩耗度）、障害の
大きさ等に適合させることができる。本発明による方法
の別の好ましい実施形態においては、インクジェットプ
リンタが、少なくとも１つの第１および第２の圧力室を
有し、第１の圧力室で障害を検出した後に、前記圧力室
のノズルからのインク滴噴射を所定の時間中断するが、
前記中断の間、第２の圧力室のノズルからのインク滴噴
射は続行される。このようにして、インクジェットプリ
ンタの高い信頼性が得られるとともに、生産性の損失を
最小に抑えることができる。
【０００９】圧力室に障害があるか否かを正確に判定で
きるように、圧力室は、電気機械変換器（ピエゾ素子）
と、前記変換器を作動させるパルス発生器を備えた駆動
回路と、作動に応答して変換器により発生される電気信
号を測定回路によって測定することにより障害を検出す
る測定回路とを備えることが好ましい。この種のピエゾ
インクジェットプリンタでは、駆動回路の一部を形成す
るパルス発生器で、電気パルスを発生させることにより
変換器が作動する。このようにして変換器が、歪みを受
けて圧力室で圧力波が発生し、したがってインク滴がノ
ズルから噴射される。発生した圧力波は、電気機械変換
器に歪みを与えて電気信号を発生させる。この信号を測
定回路で測定すると、発生した圧力波に障害によって偏
差が生じるため、圧力室に障害があるか否かを判定する
ことができる。このように、変換器は、その主な仕事は
圧力室で圧力波を発生させることであるが、センサとし
ても使用される。変換器が、圧力室で発生した圧力波に
より機械的な歪みを受けるため、変換器により発生する
電気信号を測定することにより、標準の圧力波からの圧
力波の偏差の大きさを正確に決定できることがわかって
いる。別の好ましい実施形態においては、測定回路が閉
じられているときに駆動回路が開かれている。このこと
によって、変換器を作動させることにより、圧力室で発
生する圧力波の偏差の検出が更に改良される。本発明は
また、本発明による方法での使用に適したインクジェッ
トプリンタにも関する。インクジェットプリンタは、ピ
エゾインクジェットプリンタであることが好ましい。ま
た、プリンタには、溶解可能インク、すなわちホットメ
ルトインクを使用することが好ましい。
【００１０】本発明を、添付図面を参照して以下に詳細
に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、ノズルを有する複数の圧
力室を備えたインクジェットプリンタを示している。こ
の実施形態では、プリンタは、受容媒体１２を支持し４
つのプリントヘッド１６に沿って案内されるローラ１０
を有している。ローラ１０は、矢印Ａに示すごとく軸の
周りを回転可能である。キャリッジ１４は、シアン、マ
ゼンタ、黄、黒の各色ごとに１つずつ４つのプリントヘ
ッド１６を担持しており、両方向矢印Ｂで示す方向、す
なわちローラ１０に対して平行に往復動可能である。こ
のようにして、プリントヘッド１６は受容媒体１２を走
査することができる。キャリッジ１４は、ロッド１８、
２０上を案内され、適切な手段（図示せず）により駆動
される。
【００１２】図に示す実施形態では、各プリントヘッド
１６は、それぞれ独自のノズル２２を備えた８個の印刷
室を備えており、これらのノズルは、ローラ１０の軸に
垂直な想像線を形成している。実際のインクジェットプ
リンタの実施形態では、プリントヘッド１６毎の圧力室
の数は、この何倍も多い。各圧力室には、電気機械変換
器（図示せず）と結合される駆動回路が設けられてい
る。このように、圧力室と、変換器と、駆動回路とは、
ローラ１０の方向にインク滴を噴射する働きをするユニ
ットを形成する。変換器がイメージ式に作動すると、イ
ンク滴で作られる画像が受容媒体１２に形成される。
【００１３】図２は、好ましい実施形態によるインクジ
ェットプリンタの障害の検出に関する概略ブロック図の
例である。この回路は、電気機械変換器２と、駆動回路
３と、測定回路７とを有している。パルス発生器４を備
えた駆動回路３と、増幅器９を備えた測定回路７とは、
共通の線１５を介してピエゾ素子２に接続されている。
これらの回路は、切換スイッチ８により開閉される。パ
ルス発生器４によりピエゾ素子２の両端間にパルスが加
えられた後、パルスは圧力室に歪みを与え、圧力室で圧
力波が発生する。この圧力波はピエゾ素子２に歪みを与
え、ピエゾ素子は歪みを電気信号に変換する。パルス終
了後に、測定回路が閉じられるように切換スイッチ８が
切り換えられた場合、前記電気信号は測定回路７の両端
間に放電される。この信号が増幅器９により増幅され、
出力１１を介して解釈回路（図示せず）に送られる。信
号の解釈は、プリンタハードウェアとプリンタ制御ソフ
トウェアの両方で行われる。
【００１４】このようにして、発生した圧力波をリアル
タイムで、すなわち印刷中に測定することができる。回
路が簡単なので、インクジェットプリンタの各圧力室
に、この種の測定回路を備えることができる。原則とし
て変換器により発生する各圧力波を測定することができ
るので、障害が起こった（または障害が圧力室に入っ
た）直後に、それを検出することができる。例えば、各
圧力波の周波数、振幅、ゼロ軸交差、位相等の量を測定
することにより、標準の圧力波との偏差を決定すること
ができる。
【００１５】図３は、図２で示した回路を使用し、圧力
室での圧力波の発生に応答して、ピエゾホットメルトイ
ンクジェットプリンタの変換器により発生した電気信号
の例である。
【００１６】図３ａ〜３ｄのそれぞれの実線は、特定の
圧力波の発生後に測定される関連信号を示している。破
線は、障害のない場合に、圧力室での圧力波の発生後に
測定される標準電気信号（標準信号）を示している。ｙ
軸は、発生した信号の電位を任意の単位で示している。
ｘ軸は、時間を任意の単位で示している。
【００１７】図３ａの実線は、圧力室で特定の圧力波が
発生した後の信号を示している。この信号は、標準信号
とほぼ完全に同一であることが明らかである。圧力室に
障害がないことが明白にわかる。図３ｂは前記の場合よ
り後、すなわち次の圧力パルスが電気機械変換器で発生
し、続いて圧力波が圧力室で発生した際に測定された信
号を示している。この場合は測定された電気信号と標準
信号との間には有意な差があることが明らかであり、こ
れにより圧力室に障害があることが示される。それに続
く圧力パルスの後に発生する電気信号が、図３ｃに示さ
れている。障害の影響が大きくなっており、この場合、
前の信号に比べて信号の周波数と振幅が増大しているこ
とは明らかである。次に３つの圧力パルスが発生する。
第３の圧力パルスにより発生する圧力波に応答して変換
器より発生する信号が、図３ｄに示されている。測定さ
れた電気信号は、再び標準信号とほぼ同一になっている
ことが明らかである。このことから、最初の検出より４
圧力パルスの後に、障害が消滅したことがわかる。
【００１８】前記のような種類の障害が、目に見える印
刷アーティファクトになることはほとんどない。そのよ
うな場合に、最初の障害の検出直後に回復動作が開始さ
れたならば、それは不要な回復動作となる。明らかに圧
力室には自己回復能力があるため、障害のほとんどは、
インク滴の噴射中に自然に消滅する。実際、かかる障害
の９９％まではこのようにして消滅する。これはとりわ
け、発生したパルスの形状、圧力室とノズルの構造やこ
れらを作る材料、インク温度、インクの種類（ホットメ
ルトまたは流体インク等）、インクの前処理（濾過、脱
気）、インクの添加物（界面活性剤、塩）等に依存す
る。
【００１９】圧力室からインク滴を噴射する間に、障害
が消滅しない場合も少しはある。これらの場合には、圧
力室の自己回復能力が、障害の増大を抑えるのに充分で
ないことが明らかである。例えば、圧力室での圧力波の
連続発生によって、小さな気泡が大きな気泡になること
により、印刷圧力室での動作にかなり悪影響を与える可
能性がある。本発明によれば、例えば５０等の特定数の
パルス発生後の電気信号が標準信号とまだ異なることか
ら認識できる、これらの障害を検出した後に、噴射を所
定の時間中断する。この待機時間中、圧力室は作動せず
積極的な回復動作は行われない。かかる障害は、インク
滴が特定の時間噴射されなければ、ほぼ常に圧力室から
消滅することがわかっている。
【００２０】表１は、待機時間に対する圧力室の回復を
示している。この例では、ピエゾホットメルトインクジ
ェットプリンタを使用している。特定の圧力室で障害が
検出されるときは、その圧力室で２０の連続した圧力波
が発生される。その直後に障害がまだあるか否かチェッ
クが行われる。２０の連続したパルス後に障害がある場
合（この例では５％）には、特定の待機時間、噴射が一
時的に中断される。
【００２１】
【表１】 この表は、待機時間後に圧力室が回復した件数を示して
いる。３００ミリ秒の待機時間後には、この種の障害
は、必ずインクジェットプリンタから消滅することが明
らかである。個々の場合の待機時間は、圧力室とノズル
の作られる材料やそれらの構造、インクの種類等多くの
要因に依存することがわかっている。原則として、例え
ばインクジェットプリンタの製造直後に決められた固定
した待機時間を使用することもできる。しかし待機時間
は他の要因にも依存するので、それらに待機時間を合わ
せることが好ましい。例えば、回復に必要な平均待機時
間は、障害の大きさが増すにつれて長くなることがわか
っている。より速く措置を講ずれば回復時間は減少し、
インクジェットプリンタの生産性が上がる。待機時間
は、インクジェットプリンタの摩耗度や、特に圧力室の
状態の変化にも依存することがある。
【００２２】しかし、プリンタの簡略化を図るために、
固定の待機時間を選択する場合、すべての障害が平均し
てちょうど消滅するような待機時間を選ぶことが好まし
い。このことが、待機時間後もまだ障害があることを意
味する場合は少ないが、そのときは障害が直ちに記録さ
れ、その後すぐに次の待機時間が開始できる。特定回数
の待機時間を置いた後も障害が消滅しない場合、最後の
手段として、従来技術から知られる積極的な回復動作を
採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットプリンタの例を示す図である。
【図２】好ましい実施形態によるインクジェットプリン
タの障害の検出に関する概略ブロック図である。
【図３ａ】障害がある場合に発生する圧力波の標準圧力
波に対する偏差を示した図である。
【図３ｂ】障害がある場合に発生する圧力波の標準圧力
波に対する偏差を示した図である。
【図３ｃ】障害がある場合に発生する圧力波の標準圧力
波に対する偏差を示した図である。
【図３ｄ】障害がある場合に発生する圧力波の標準圧力
波に対する偏差を示した図である。
【符号の説明】
２ 電気機械変換器（ピエゾ素子） ３ 駆動回路 ４ パルス発生器 ７ 測定回路 ８ 切換スイッチ ９ 増幅器 １０ ローラ １１ 出力 １２ 受容媒体 １４ キャリッジ １５ 線 １６ プリントヘッド １８、２０ ロッド ２２ ノズル Ａ 矢印 Ｂ 両方向矢印
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス・レインテン オランダ国、5941・ベー・デー・フエルデ ン、ブルゲメーステル・フアン・デイーレ ンシンゲル・44 (72)発明者 ヨハンネス・マシユウ・マリー・シモンス オランダ国、5923・アー・ゼツト・フエン ロ、プリンス・モーリツツストラート・14

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ノズルを備えた少なくとも１つの圧力室
    を有するインクジェットプリンタの信頼性を高める方法
    であって、ノズルからインク滴を噴射すること、および
    圧力室の障害を検出した後にインク滴の噴射を中断する
    ことを含み、噴射を所定の時間中断することを特徴とす
    る方法。
  2. 【請求項２】 インク滴の噴射が、圧力室での圧力パル
    スの発生によって行われ、前の障害を検出した後に続い
    て、障害の直前に所定数の圧力パルスを発生させること
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 圧力パルスの特定数が１００以下である
    ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 圧力パルスの特定数が５０以下であるこ
    とを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 圧力パルスの特定数が２０以下であるこ
    とを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 インクジェットプリンタが少なくとも１
    つの第１および第２の圧力室を備え、第１の圧力室で障
    害を検出した後に、前記圧力室のノズルからのインク滴
    噴射を所定の時間中断し、前記中断の間、第２の圧力室
    のノズルからのインク滴噴射が続くことを特徴とする請
    求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 圧力室が、電気機械変換器と、前記電気
    機械変換器および測定回路を作動させるパルス発生器を
    備えた駆動回路とを有し、作動に応答して電気機械変換
    器により発生される電気信号が、測定回路によって測定
    されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項
    に記載の方法。
  8. 【請求項８】 測定回路が閉じられているときに、駆動
    回路が開かれていることを特徴とする請求項７に記載の
    方法。
  9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれか一項に記載の
    方法での使用に適したインクジェットプリンタ。
  10. 【請求項１０】 プリンタがピエゾインクジェットプリ
    ンタであることを特徴とする請求項９に記載のインクジ
    ェットプリンタ。
  11. 【請求項１１】 プリンタがホットメルトインクを使用
    することを特徴とする請求項９または１０に記載のイン
    クジェットプリンタ。
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