JP2002103627A

JP2002103627A - マルチノズルインクジェット記録装置

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Publication number: JP2002103627A
Application number: JP2000297949A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kobayashi; 信也小林; Takehiro Yamada; 剛裕山田; Hitoshi Kida; 仁司木田; Kunio Sato; 国雄佐藤; Katsunori Kawasumi; 勝則川澄; Kazuo Shimizu; 一夫清水
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-09
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: DE10147971A1; JP4221543B2; US6746095B2; DE10147971B4; US20020041304A1

Abstract

(57)【要約】【課題】すべてのノズルに共通な電極によって帯電及
び偏向電界を同時に生成する手段を備えるマルチノズル
インクジェット記録装置において、特定のパタンを記録
すること無しに、通常に記録しながら不良のノズルを自
動的に検出し修復することが困難であった。【解決手段】共通な電極に流れ込む電流値の大きさで
ノズルの正常・不良を検出する手段と、吐出データ及び
前記検出する手段の結果に応じて、マルチノズルの状態
レジスタ及び不良レジスタを更新する手段と、前記いず
れかの不良レジスタの不良ノズル数が１になった場合に
不良のノズルの修復処理を行う手段と、を備えるように
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチノズルイン
クジェット記録装置に係り、特に特定のパタンを記録す
ること無しに不良のノズルを自動的に検出し修復するこ
とが可能な、高信頼なマルチノズルインクジェット記録
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は特公昭47-7847号公報に開
示されているように、互いに分離した均一なインク液滴
を形成、吐出するインクジェット記録装置において、ノ
ズルから吐出されたインク液滴を、印字信号に応じて帯
電（または荷電）電界によって帯電させ、一定偏向電界
によって飛翔中の向きを偏向させ、用紙着地位置を制御
したり、または用紙に着地しないように回収するように
なっていた。また、高速印字のために、上記ノズルをア
レイ状に並べる実施例も開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】インクジェット記録装
置の高速化にはノズルのアレイ化が有効であることは言
うまでもないが、ノズル数を増やせば増やすほど、イン
クジェット記録装置の信頼性が損なわれる。

【０００４】ノズルは、内部に気泡やごみ等が混入する
と、インク液滴の吐出方向が曲がったり、スプラッシュ
と呼ばれる意図しない微小液滴が発生することがある。
さらに症状が進むと、最後には不吐出の状態となる。

【０００５】前記帯電電界や偏向電界を作り出すため
に、電極を用いるが、インク液滴の吐出方向が曲がった
り、スプラッシュが発生したりすると、それらが電極に
付着する。特に、偏向のために帯電した液滴から生じる
スプラッシュは、小径故に飛翔速度が遅く、偏向量が増
大するため、多くが電極に付着する。帯電した液滴が電
極に付着する、電極に流れる電流が通常よりも増えるた
め、吐出不良を検知できる。

【０００６】しかし、共通電極を用いたマルチノズルイ
ンクジェット記録装置の場合、たとえ電流が流れても、
1ノズルずつ試験的に吐出させない限り、マルチノズル
のどのノズルが不良なのか特定できない。つまりユーザ
の吐出データで記録中は、ノズル不良検知が不可能であ
った。1ノズルずつ試験的に吐出させることは、インク
や時間の無駄になるし、連続紙を記録中は、試験印刷自
体は不可能である。

【０００７】本発明は、従来の以上のような問題点を解
決するもので、その目的とするところは、特に特定のパ
タンを記録すること無しに前記不良ノズルを自動的に検
出し修復することが可能な、高信頼なマルチノズルイン
クジェット記録装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、互いに分離
した均一なインク液滴を形成し飛翔させる手段と、前記
インク液滴を帯電電界によって帯電させる手段と、前記
インク液滴を偏向電界によって飛翔中の向きを偏向させ
る手段とを備えるマルチノズルインクジェット記録装置
において、記録する複数ノズル中に位置が特定できない
不良ノズルがあるか否かを検知する手段と、特定のパタ
ンを記録すること無しに不良のノズルの位置を自動的に
特定し修復する手段とを備えることにより解決される。

【０００９】上述した特定のパタンを記録すること無し
に不良のノズルの位置を自動的に特定し修復する手段
は、具体的には吐出データ及び前記検出する手段の結果
に応じて、マルチノズルの状態レジスタ及び不良レジス
タを更新する手段と、前記いずれかの不良レジスタの不
良ノズル数が１になった場合に不良のノズルの修復処理
を行う手段である。

【００１０】また、上記手段に加え、検出対象のノズル
の中で最も不良である可能性が高いノズルを推定する手
段と、全ノズルが吐出しない場合を見つける手段と、前
記不良である可能性が高いノズルだけでテスト記録する
手段とを備えることにより達成される。

【００１１】上記記録する複数ノズル中に位置が特定で
きない不良ノズルがあるか否かを検知する手段は、具体
的にはすべてのノズルに共通な電極に流れ込む電流値の
大きさで不良ノズルがあるか否かを検知する手段であ
る。あるいは、上記記録する複数ノズル中に位置が特定
できない不良ノズルがあるか否かを検知する手段は、ノ
ズル列に平行に張られたレーザビームの拡散光量の大き
さで不良ノズルがあるか否かを検知する手段である。

【００１２】以上の構成において、前記検出する手段の
結果が正常の場合、吐出データの１(吐出)の要素に対応
するノズルは正常であることが分かる。これによって状
態レジスタの該当ノズルの状態を正常にする。また、不
良の場合、吐出データの１の要素に対応するノズルの中
に不良ノズルが存在することがわかる。従ってこれを不
良データに格納しておき、正常ノズルが判明するたびに
前記１の要素を減らしていけば、最後に前記１の要素は
１つだけになり、そのノズルが不良ノズルであると判明
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜１２により説明する。

【００１４】まず、図１〜８により本発明の一例となる
マルチノズルインクジェット記録装置の構成を説明す
る。

【００１５】図1に、本発明を適用したインクジェット
記録装置の全体構成を示す。インクジェット記録装置は
大別して信号処理部101とエンジン部102に分けられる。
エンジン部102にはさらに、制御装置105と圧電素子ドラ
イバ106、記録ヘッド107、共通電極電源104、及び用紙
送り装置108がある。

【００１６】信号処理部101は、図示しない上位のコン
ピュータ等から出力された２値のビットマップデータ10
9を入力する。ビットマップデータ109は、通常、記録ヘ
ッド107の色の数だけ種類があるが、以下本例では１ヘ
ッド分、つまりモノクロでの説明をする。多色（マルチ
記録ヘッド107）の場合は、単純に色数が記録ヘッド107
分増えるだけである。信号処理部101は、前記ビットマ
ップデータ109から、記録ヘッド107の各ノズル毎に対応
した吐出データ112を作成する。吐出データ112は、各ノ
ズルの位置情報や偏向インク液滴の偏向情報も考慮さ
れ、実際に記録する時間順序に並び変えられている。信
号処理部101は一走査分あるいは一ページ分の吐出デー
タ112を一時格納する。

【００１７】エンジン部102の制御装置105は、用紙送り
装置108及び共通電極電源104を制御する。印刷が開始す
ると用紙送り装置108によって記録用紙の搬送を開始す
ると同時に、共通電極電源104によって共通電極（図示
せず、後述する）に電圧を印加し、ノズル毎共通の帯電
電界と偏向電界を作る。その後、用紙の記録位置が記録
ヘッド107の位置に来ると、信号処理部101に吐出データ
112の出力要求を出す。吐出データ112は、公知の圧電素
子ドライバ106に入力され、駆動信号113が記録ヘッド10
7の各ノズルに印可される。その結果、記録用紙上に記
録画像114が形成される。

【００１８】ここで、本例では記録ヘッド107が固定
し、用紙が動いて走査するタイプを述べるが、用紙が固
定で記録ヘッド107が動いて走査するタイプでも相対的
に同じことが言える。また本例では記録ヘッド107のノ
ズルに圧電素子を利用したインクジェット記録装置で説
明するが、熱を利用するなど他方式でも同様になりた
つ。

【００１９】以下、各部分の詳細に付いて説明するが、
まずエンジン102の方から説明する。

【００２０】図２に、記録ヘッド107の各ノズルの構造
を示す。201はオリフィス(ノズル孔とも呼ぶ)、202は加
圧室、203は振動板、204は圧電素子、205は信号入力端
子、206は圧電素子固定基板、207は共通インク供給路20
8と加圧室202とを連結し、加圧室202へのインク流量を
制御するリストリクタ、209は振動板203と圧電素子204
とを連結する弾性材料（例えばシリコン接着剤など）、
210はリストリクタ207を形成するリストリクタプレー
ト、211は加圧室202を形成する加圧室プレート、212は
オリフィス201を形成するオリフィスプレート、213は振
動板を補強する支持板である。

【００２１】振動板203、リストリクタプレート210、加
圧室プレート211、支持板213は、例えばステンレス材か
ら作られ、オリフィスプレート212はニッケル材から作
られている。また、圧電素子固定基板206は、セラミッ
クス、ポリイミドなどの絶縁物から作られている。

【００２２】インクは、上から下に向かって共通インク
供給路208、リストリクタ207、加圧室202、オリフィス2
01の順に流れる。圧電素子204は信号入力端子205に電圧
が印加されているときに伸縮し、されなくなれば変形し
ないように取り付けれらている。

【００２３】前記圧電素子ドライバ106からの駆動信号1
13は信号入力端子205につながっており、駆動信号113に
従って、インク液滴がノズル孔201から、理想的にはオ
リフィスプレート212の法線方向外側に、互いに分離し
た均一なインク液滴として吐出される。

【００２４】図３（１）に、前記記録ヘッド107の吐出
面301（オリフィスプレート212の外側）の構造を示す。
本例の記録ヘッド107には前述したノズルが複数作られ
ており、吐出面301には複数のノズル孔201が示される。
本記録ヘッド107は一般的な一直線のマルチノズルタイ
プで、ノズル孔201の間隔は75ノズル/インチ、ノズル孔
201の数は128個となっており、直線上に並んでいる。こ
の直線方向をノズル列方向302と呼ぶ。

【００２５】以下の説明における解像度は、このノズル
孔201の間隔75ノズル/インチのノズル列を使った場合に
ついて説明するが、ノズル孔201の間隔は、本発明を限
定するものではなく、例えばノズル孔201の間隔150ノズ
ル/インチのノズル列を使えば、以下の説明における解
像度が単純に２倍の解像度になるだけである。また、ノ
ズル孔201の数は128個も同様に本発明を限定するもので
はない。

【００２６】図３（２）に、図３（１）に示したノズル
列を複数使って長尺のノズルを形成する一般的な手法を
示す。それぞれのノズル列をy方向に対し角度θだけ傾
けてｘ方向に並べていく。図では、説明のため、ノズル
孔を大きく、数を少なく表示しているため図示していな
いが、隣り合うノズル列のｘ座標は通常数ドット分重な
るように設置し、取りつけ誤差やノズル特性の相違から
発生するバンド状の濃度むらの発生を押さえている。こ
のようにすれば、いかに長尺ノズルも構成できるし、そ
れに対し以下に示す本発明を適用することができる。

【００２７】図４に、共通電極の構成を示す。図４は、
図３と同じ吐出面301を示すが、吐出面301から紙面上手
前に数100μmの所に板状あるいは線状の共通電極401及
び402が、紙面上ではノズル列方向302を挟んでそれと平
行に２個設置されている。そこには数レベルの電圧Vchg
を周期的に印加できる交流電源403と電圧Vdef /２を印
加できる２個の直流電源404が、図示するように配線さ
れており、電極401にはVchg＋Vdef/２が、電極402にはV
chg−Vdef/２が印加されている。なお、吐出面301であ
るオリフィスプレート212は、接地されている。

【００２８】図５に、インク液滴の偏向原理を示す。図
５は、図４に示す記録ヘッド107を、ノズル列方向302か
ら見た断面図である。

【００２９】まず、共通電極401と402及びオリフィスプ
レート212によって作られる電界について説明する。ノ
ズル孔201付近の電界E1の向きは、オリフィスプレート2
12が導体で接地していることから、図中矢印で示すよう
にオリフィスプレート212に対する法線方向となる。ま
た、吐出する時にインク液滴501にかかる電圧は、電極4
01及び402からの距離が等しいので、電圧Vchgに比例し
た大きさとなる。そこで、インク液滴501は、ノズル孔2
01を吐出する瞬間に、電圧Vchgとは極性が反対で、それ
に比例した大きさＱで帯電することになる。従って、電
界E1を帯電電界とよぶ。吐出後、インク液滴501は、始
め帯電電界E1で加速されるが、電極401及び402に挟まれ
た領域に達すると、図中矢印で示すように電界E2の影響
を受ける。電界E2の向きは、電極401及び402の方向、す
なわちノズル列方向302に垂直であり、大きさは電圧Vde
fに比例する。これにより、インク液滴501は電界E2の方
向に偏向され、用紙上502の偏向無し時に比べ距離ｃだ
けずれた位置に着弾する。従って電界E2を偏向電界とよ
ぶ。

【００３０】図６に、本偏向原理に基づく偏向結果を示
す。本結果は、以下の条件の時に成立する。

【００３１】オリフィスプレート212と用紙502との間隔
1.6ｍｍ、共通電極401、402とオリフィスプレート212と
の間隔0.3ｍｍ、共通電極401、402ｙ方向厚み0.3ｍｍ、
共通電極401と402との間隔1ｍｍ、偏向電圧Vdef＝400
(Ｖ)。この時帯電電圧Vchgを200,100,0,-100,-200(Ｖ)
に振った時の用紙502上インク液滴着地位置の偏向量
ｃ、及びインク液滴が吐出してから着地するまでの飛行
中の平均速度Vavを示す。本結果で重要な点は、インク
液滴501が吐出してから用紙上502に着弾するまでの飛行
時間Ｔは、実用的な偏向量ｃの範囲にいおいて、偏向量
ｃがかわっても、殆ど変わらないということである。こ
れは偏向量ｃが大きい場合は、飛行距離が長くなる反
面、帯電量Ｑが大きいために帯電電界E1や偏向電界E2に
よる加速も大きいため、それらが相殺されて、飛行時間
Ｔが偏向量ｃによらなくなるものと考えられる。

【００３２】図７に、本記録ヘッド107を使ったエンジ
ン部102の具体的構成を示す。

【００３３】始めに座標系を定義する。記録用紙502
は、印刷面が紙面手前になっており、ｙ軸正方向に移動
するものとする。用紙502上には目に見えないが、吐出
データ112のｘ,ｙ方向の分解能(ｄｘ,ｄｙ)で決められ
る、記録上の格子が定義される。ここでは格子のｘ方向
をｘ方向走査線701、ｙ方向をｙ方向走査線702とする。
記録ヘッド107から吐出されたインク液滴501は、これら
走査線701、702が交差する格子点上に正確に着弾しなけ
ればならない。

【００３４】記録ヘッド107は透視図で書いており、吐
出面301が紙面で向こう側に向いており、ノズル列方向3
02がｙ方向に対して角度θだけ傾いている。但し、本例
では一例としてtanθ＝1/4としてある。記録ヘッド107
は、用紙502の手前側にあり、吐出面301と用紙502は平
行で距離が１〜2ｍｍ離れている。本例は、偏向段数
（帯電電界E1の段数）ｎ＝4で、ノズル孔201を、ｘ方向
距離で２格子分(2ｄｘ)離して設計する。従ってｙ方向
ノズル間距離は２ｄｘ/tanθ＝８ｄｘとなる。

【００３５】本例における具体的な数値を示すと、記録
ヘッド107のノズル孔201間隔は75ノズル/インチなの
で、ｄｘ＝41（μｍ）、つまり解像度はｘ方向ｙ方向共
に619（ドット/インチ）となる。

【００３６】各ノズル孔201からは、４種類の偏向量で
インク液滴501が偏向され（偏向段数ｎ＝４）、それぞ
れ図に示すように用紙502上の着弾位置703に着弾する。
ノズル孔201から各着弾位置703までの方向は、前記した
ようにノズル列方向302に対し直交している。従って偏
向量を帯電電界E1によって調節すれば、図のように近隣
する４本のｙ方向走査線701の上に着弾位置703を載せる
ことが可能である。偏向距離ｃはあまり大きくしたくな
いため、図のようにノズル孔201を挟んで左右に２本ず
つ対象に偏向させるものとする。

【００３７】前記したように、ノズル孔201はｘ方向距
離で2格子分(２ｄｘ)離れているが、１つのノズル孔201
から４本のｙ方向走査線701を記録するため、結果的に
全ての格子点に対し、２つのノズル孔201からひとつず
つ、合計２つのインク液滴501が着弾する。

【００３８】図８に、記録中の帯電電界E1、吐出データ
112及びインク液滴着弾位置703との関係を示す。横軸は
時刻を表す。t0,t1,t2,…は、用紙502がｙ軸方向に１格
子分(ｄｙ)進のにようする時間であり、これをドット周
期とよぶ。

【００３９】本例では偏向段数ｎ＝４なので、さらにこ
れらドット周期を１/ｎ(＝１/４)にした偏向ドット周期
t00，t01，t02，t03，t10，t11，t12，t13，t20，t21,
…を定義する。偏向電界E1は、前記したように共通電極
401、402にかかる交流電圧Vchgを変化させることによっ
て制御できる。その結果、図示するような階段状のノコ
ギリ波形を作る。時間t00における偏向電界E1の時に、
吐出データ112は、格子上の(ｘ３，ｙ０)のデータがノ
ズル孔201の圧電素子に加えられる。そのときのノズル
孔201とインク液滴着弾位置703を下図に示す。

【００４０】図において、時間t00の時はノズル列方向3
02と直交方向右側に偏向し、ｙ方向走査線ｘ３上に着弾
すると、ちょうどその着弾位置703は格子点(ｘ３，ｙ
０)になっている。次に、時間t01では帯電電界E1が図の
ように変化し、吐出データ112が(ｘ２，ｙ０)になる
と、用紙502もy方向に1/4格子分(ｄｙ/４)進むので、着
弾位置703は下図左から２つ目のように着弾位置703がち
ょうど格子点(ｘ２，ｙ０)になる。同様に時間t02,t03
の場合も、用紙502がy方向に1/4格子分(ｄｙ/４)ずつ進
むので、着弾位置703はうまく格子点上に落ちる。さら
に時間t10以降も前記t00〜t03の過程を繰り返すことに
より、結果的にノズル孔201位置を中心に挟んだ４本のy
方向走査線702上の、全ての格子点を記録することが可
能となる。

【００４１】ここで、上記説明ではノズル孔201からイ
ンク液滴着弾位置703まで、インク液滴501が飛行する時
間（換言すれば用紙移動速度）を無視したが、前記した
ようにその飛行時間は偏向量ｃによらず一定となるた
め、上記吐出タイミングを考慮する際に飛行時間（用紙
の移動）を考慮する必要がない。実際には飛行時間分だ
け用紙502がｙ方向に進むので、全ての着弾位置703は、
一定距離ｙ軸負方向にずれることを考慮しておけばよ
い。また、帯電電界E1のタイミングも、実際には吐出時
にインク液滴501が生成される瞬間、つまりインクが切
れる瞬間の時刻を狙って設定されるべきであり、実際は
吐出データ112（圧電素子の駆動）から一定時間遅延さ
せることが必要である。これは実験により簡単に求める
ことができる。

【００４２】図９に、具体的な吐出偏向方法の一例を示
す。

【００４３】図７及び８で示した吐出偏向方法によって
全数を吐出させると、前述したように全ての格子点に対
し、２つのノズル孔201からひとつずつ、合計２つのイ
ンク液滴501が着弾する。そこで各格子点ごとに、どち
らのノズルからのインク液滴501で記録するか、選択す
ることができる。図９では、格子点(ｘ０，ｙ０)はノズ
ルN1で撃ち、格子点(ｘ０，ｙ１)はノズルN2で撃ち、格
子点(ｘ０，ｙ２)はノズルN1で撃ち、格子点(ｘ０，ｙ
３)はノズルN2で撃つ。このようにｙ方向走査線上の格
子点を2つのノズルで交互に記録することにより、ノズ
ル特性ばらつきによるｙ方向の筋むらの発生を押さえる
ことができる。

【００４４】図１０に、記録中にノズルN1が不良になっ
た場合の修復方法を示す。ノズルN2で記録していた格子
点(ｘ１，ｙ０) ，(ｘ０，ｙ１) ，(ｘ１，ｙ２) ，(ｘ
０，ｙ３)，(ｘ１，ｙ４)，…はノズルN1が代行して撃
ち、格子点(ｘ３，ｙ０)，(ｘ２，ｙ１)，(ｘ３，ｙ
２)，(ｘ２，ｙ３)，(ｘ３，ｙ４)，…はノズルN3が代
行して撃つようにする。

【００４５】これにより不良になったノズルN2を使わず
に、全部の格子点上を記録することができる。もちろ
ん、ノズルが２個連続して不良になった場合は修復でき
ないが、１個のノズルが記録中に不良になる確率はかな
り小さいため、２個のノズルが連続して不良になる確率
は無視できるほど小さい。従って、この修復で不良ノズ
ルをなくすことができるといってよい。

【００４６】次に、記録中に不良ノズルを検知する検知
方法を示す。それは、図４に示す偏向電圧Vdefまたは帯
電電圧Vchgを発生する電源に流れる電流の変化を検出す
る方法である。正常なノズルから吐出された、帯電され
たインク液滴は、電極401または402に振れることなく用
紙上に着弾するため、電極に流れ込む電流はない。しか
し不良ノズルから曲がって吐出された、帯電されたイン
ク液滴や微小液滴のスプラッシュは、電極401または402
に着弾するため、電極に電流が流れ込む。これを検知す
ることによって不良ノズルを検出する。

【００４７】この方法は、曲がって吐出されたインク液
滴やスプラッシュは検出できるが、不吐出ノズルは検出
できない。不吐出になったノズルの検出法は、テスト印
字を行い、レーザ光で直接吐出不吐出を検査したり、印
字結果をＣＣＤセンサで読み取るものが開示されている
が、本検知方法では、不吐出になる前の吐出不良の状態
で検出できる特徴を持っている。

【００４８】以下、電極電流による検知方法を適用した
例について図１１〜１２及び表１によって説明する。本
例の装置はマルチノズルのため、基本的には１ノズルず
つ吐出させなければ前記検知方法によって不良ノズルを
検知することはできない。ここでノズル列の状態レジス
タＳを定義する。状態レジスタＳは、ノズルの数（ｎ
個）と同数のメモリを有するレジスタであり、その内容
は０,１,２の３種類の数値を取り、不良と判明したノズ
ルを０、正常と判明したノズルを２、どちらか不明なノ
ズルを１と定義する。ｎビットの吐出データＤ(吐出ノ
ズルを１、非吐出ノズルを０とする）によりｎ個のノズ
ルの吐出、非吐出が同時に行われる。

【００４９】その際、電極電流による検知方法によっ
て、これらの吐出中に電極に流れた電流を検査し、その
結果で不良検知をするが、１個当りの不良ノズルから流
れこむ電極電流は一定でないため、不良ノズルの個数ま
で検知することはできない。結果としては、吐出データ
Ｄが"１"(吐出)であったノズルのうち、少なくとも1個
不良がある場合と、すべて正常である場合のどちらであ
る。

【００５０】前記吐出データにおいて、吐出ノズルを１
つにすれば、そのノズルが正常か、不良かが簡単に検出
できる。しかしマルチノズルで連続紙を記録中に、その
ような、１ノズルだけを吐出させる特定パタンで記録
(テストパターン記録)することはできない。また、一般
的な記録のための吐出データ中に、１ノズルだけで記録
する場合は極めてまれであり、この発現を待って検知す
ることは実用的でない。従って従来装置では記録中に不
良ノズルを特定することができないため、前記不良ノズ
ルの修復ができず、不良記録を継続せざるを得なかっ
た。

【００５１】図１１に、本実施例装置のアルゴリズムを
説明する、フローチャートを示す。まず、図中「始め」
1101の下の実行箱1102に示すように、ノズルの異常、正
常が全く不明の、つまり前記状態レジスタSのすべての
要素が１の場合からノズル不良検査を開始すると仮定す
る。また、後述する不良レジスタE群は、初期状態では
ひとつもないものとする。

【００５２】次に、既に、あるノズルについて異常、正
常が既知の場合もあるので、判定箱1103に示すように、
異常、正常が不明のノズル(状態レジスタSの要素が１)
があるかどうかを判定し、なくなっている場合は、検査
を「正常終了」1104する。この場合は状態レジスタSの
内容を結果として駆動制御装置に返し、前記修復処理を
行う。不明のノズルがある場合は、「吐出データD及び
検知結果の入力待ち」1105となる。吐出データＤ及びそ
れに対する検知結果が入力されると、判定箱1106でその
結果を判定し、正常処理と不良処理に分けられる。

【００５３】まず不良処理を説明する。まず実行箱1107
において、状態レジスタSを参照し吐出データＤ中の正
常ノズルに対応する要素を０に置き換え、新たにレジス
タDとする。判定箱1108では、前記新たなレジスタＤを
後述する不良レジスタＥ群と比較し、その中にの中にレ
ジスタＤと同じものがあるかどうかを判定する。その結
果、もしあれば、前記判定箱1103に返る。もしなけれ
ば、実行箱1109において、レジスタＤを新たな不良レジ
スタＥとして、前記不良レジスタＥ群に追加する。不良
レジスタＥ群は、初期状態では一つもないが、このよう
にしてどんどん追加され、その数が増えていく。次に実
行箱1110では、前記追加された不良レジスタＥを引数と
して、図１２に示す修復サブルーチンに飛ぶ。

【００５４】図１２に、修復サブルーチンの内容を示
す。判定箱1201では、引き渡された不良レジスタEの中
の"１"の要素の数を検査する。もしもその数が１でない
場合は実行箱1110にもどる。もしもその数が１の場合
は、実行箱1202において、不良レジスタＥを参照し状態
レジスタＳの中の不良ノズルに対応する要素を０に置き
換える。判定箱1203で、前記状態レジスタＳで新たに置
き換えられた不良ノズルが、既存の不良ノズルと隣接し
ているかどうかを判定し、隣接している場合は「異常終
了」1204とする。これは不良ノズルが隣接していること
が判明した場合、前記修復法によって修復が不可能であ
るため、やむを得ず記録を中断し、ノズルの清掃等の異
常処理に移行することを意味する。実際には前記したよ
うに、このようになる確率は極めて小さい。また、もし
も不良ノズルが隣接しなければ、実行箱1205において不
良ノズルの使用を停止し、前記修復作業を行う。実行箱
1206では、前記新たな不良ノズルを"1"として含む、す
べての不良レジスタＥを不良レジスタＥ群から消去す
る。その後実行箱1110に戻る。最後に実行箱1103に戻
る。

【００５５】次に、判定箱1106の結果から、正常処理に
移った場合について説明する。正常処理では、吐出デー
タＤが1のノズルはすべて正常であることがわかるた
め、実行箱1111において状態レジスタＳの、これらのノ
ズルに対応する要素を２に更新する。判定箱1112では、
不良レジスタＥ群の未処理不良レジスタＥがあるかどう
かを判定し、残っている場合は実行箱1113において、順
次ひとつずつ呼び出す。実行箱1114では、状態レジスタ
Sを参照し前記不良レジスタＥ中の正常ノズルに対応す
る要素を０に置き換える。その後実行箱1115において、
前記図１２に示した修復サブルーチンを呼び出す。その
後前記判定箱1112に戻り、不良レジスタE群に残された
すべての不良レジスタで処理を終了すると、最後に実行
箱1103に戻る。

【００５６】表１に、具体的に図１１及び図１２のフロ
ーチャートを実施した場合の、それぞれのデータ及びレ
ジスタ値を示す。左端欄のNo.を用いて説明する。本例
では簡単のため８つのノズルを持つインクジェット記録
装置と仮定する。No.１に示すように８つのうち左から
２番目と２番目が不良であるとする。もちろんこれは測
定前には未知である。No.２では、図１１処理1102を実
施し、検出ルーチンに入る。

【００５７】

【表１】

【００５８】まず、図１１処理1103は"No"で通過す
る。、No.３では図１１の処理1105を実施し、結果の欄
にセンサ検出結果を示す。No.４(図１１の処理1106)で
不良処理に行き、No.５(図１１の処理1107)で吐出デー
タＤの正常ノズルに対応する要素を０に変える。図１１
の処理1108で、この結果は不良レジスタＥ群にないの
で、図１１の処理1109で新たに不良レジスタＥとして追
加登録し、その後修復サブルーチン1110に飛ぶ。No.６
には、追加登録された不良レジスタＥと、その中の"１"
の要素の数を結果の欄に示す。図１２の処理1201で、こ
こではNoとなるので、修復処理をせずに図１１の処理11
10に戻る。この後、図１１の処理1103に戻り、No.７〜
１２はこれが繰り返される。

【００５９】No.１３(図１１の処理1106)において、こ
こでは正常処理に飛ぶ。No.１４(図１１の処理1111)で
状態レジスタＳの正常ノズルに対応する要素を２に変え
る。図１１の処理1112で、まず不良レジスタＥ１から処
理を開始する。No.１５に、不良レジスタＥ１の正常ノ
ズルに対応する要素を０に変えた結果と、その中の"１"
の要素の数を結果の欄に示す。図１２の処理1201で、こ
こではNoとなるので修復処理をせずに図１１の処理1115
に戻る。その後判定箱1112に戻り、次に不良レジスタＥ
２の処理を実行する。No.１６に、不良レジスタＥ２の
正常ノズルに対応する要素を０に変えた結果と、その中
の"１"の要素の数を結果の欄に示す。図１２の処理1201
で、ここではNoとなるので修復処理をせずに図１１の処
理1115に戻る。更に後判定箱1112にもどり、未処理不良
レジスタＥがないので判定箱1103に戻る。

【００６０】No.１７からは、再び不良処理となるが、
ここではNo.23(図１２の処理1201)において個数が１と
判定されるため、以後不良ノズルに対する修復処理を行
う。No.２４(図１２の処理1202)に、状態レジスタＳの
不良ノズルに対応する要素を０に変えた結果を示すが、
その結果不良ノズルが隣接しないので、前記したように
不良ノズルの使用を停止し、代わりにそのノズルに隣接
する両側の正常ノズルで、前記不良ノズルの代行吐出を
行う。その後、No.２５(図１２の処理1206)において、
前記不良ノズルを含むすべての不良レジスタＥを消去す
るため、ここではレジスタＥ１,Ｅ２,Ｅ３は消去され
る。

【００６１】以後このようにして処理を続けていくと、
No.４１(図１１の処理1103)において、状態レジスタＳ
内に不明の要素"１"がなくなった判断され、処理は正常
終了1104する。一方、上記実施例にはなかったが、図１
２の判定箱1203で不良ノズルが隣接すると判断され、異
常終了1204する場合もあり、この場合は前記のように記
録を中断して修復処理をする必要がある。

【００６２】本例では、記録中に吐出曲がりやスプラッ
シュ等の不良ノズルが発生した場合に、記録しながら前
記不良ノズルが検知し自動的に修復できるため、記録を
停止する必要がないという効果がある。

【００６３】以下、本発明の別の例について図１３によ
って説明する。前述した例では、不良レジスタＥ内の不
良を示すノズルの数が１つにならないと修復処理をしな
いようになっていた。ところが、同時に２箇所以上の不
良個所が発生し、かつそれらが少なくとも２つ同時に吐
出する機会が多い場合、不良レジスタＥの不良を示すノ
ズルの数がなかなか１つにならず、不良ノズルの修復処
理が遅れてしまことがある。また、不良レジスタＥの不
良を示すノズルの数がなかなか１つにならないと、不良
レジスタＥの数が膨大になって、メモリオーバフローな
どの障害も起こる。本例はこれを防ぐためのものであ
る。

【００６４】前述の例において、不良レジスタＥ内の"
１"の個数がなかなか１にならないと、図１２の判定箱1
201で修復処理が行われないので、不良レジスタＥはど
んどん増える。そこである程度不良レジスタＥが増えた
時点で処理を割り込ませる。

【００６５】図１３に、本例の処理のフローチャートを
示す。始め1301から説明する。まず不良加算メモリＥＳ
を初期化する。不良加算メモリＥＳはノズルの数だけ要
素を持ち、その要素は複数ビット構成で数値が格納でき
るメモリとなっている。実行箱1302で、これら要素をす
べて０に初期化する。判定箱1303で、未処理不良レジス
タＥの存在を確認し、実行箱1304で未処理不良レジスタ
Ｅを順次呼び出し、実行箱1305で不良加算メモリＥＳの
要素に順次対応する要素を加算していく。判定箱1303に
戻り、すべての不良レジスタＥが処理終了すると、次は
吐出データＤを読み込む。判定箱1307で、吐出データＤ
の要素がすべて０であることを確認すると、実行箱1308
で、不良加算メモリＥＳの最大要素に対応するノズルの
吐出データＤの要素を０から１に変える。その後実行箱
1309で、その吐出データＤで実際にノズルを吐出させ、
その時のセンサの検出結果を入力する。この時、実際は
白紙であるべき紙面上に、1ドットだけ誤記録(テスト印
字)されてしまうが、不良ノズルの吐出に比べれば画質
の劣化は少なく、無視できるものとなっている。その後
判定箱1310に判定結果に従い、正常処理1311と不良処理
1312のいずれかを実行する。正常処理1311は図１１の処
理1111〜1115であり、不良処理1312は図１１の処理1107
〜1110である。

【００６６】本例によれば、前記１ドットのテスト印字
は１ノズルの試験であるが、不良レジスタＥから不良で
ある可能性が大きいノズルを推測したものであり、効果
的に検出することができる。これにより、不良ノズルの
検出が速く行われ、修復処理により不良ノズルの吐出が
停止されれば、画質劣化を小さく押さえることができ
る。さらに、前記試験したノズルが、正常であっても不
良であっても不良レジスタEの数を大幅に削減でき、メ
モリのオーバフローを回避できる。

【００６７】次に、別の実施形態について以下説明す
る。

【００６８】記録中に不良ノズルを検知する検知方法と
して、レーザビームを応用する方法が開示されている
(例えば特開平11-179934号公報)。この検知方法を用い
ても、前記の例とほぼ同様の効果が得られる。

【００６９】図１４に、前記レーザビーム検知方法の構
成を示す。本図は、図５の中にレーザビーム1401または
1402を付加したものである。レーザビーム1401または14
02は、図示しないがノズル列両端にある発光部と受光部
との間に生成され、その光軸はノズル列に平行であり、
その位置は図１４に示される位置にある。発光部は公知
の半導体レーザ及びその光学系であり、受光部は公知の
フォトダイオード及び信号検出回路である。レーザビー
ム1401または1402の複数の同心円は、その強度分布を表
している。ノズル孔201から吐出された、帯電されたス
プラッシュは、経路1403のように飛翔し電極401に着弾
する。その経路1403にレーザビーム1401がよぎっている
ため、スプラッシュが発生すると、光が散乱され受光部
における受光量が減り、検知されることになる。従って
ノズルの不良は、レーザビーム1401または1402のいずれ
か一方があれば検知される。この場合も、前例と同じ
く、マルチノズルインクジェットで記録中に測定する場
合、記録する複数ノズルのどれかひとつでも不良があれ
ばレーザビーム検知方法で不良と判定されるため、記録
する複数ノズルのどれが不良であるか判断することがで
きない。そこで、先の例と同様の処理をすることによ
り、不良ノズルが特定できるようになる。

【００７０】本例では、電極に付着しない吐出曲がり液
滴やスプラッシュが検出できるため、より軽度の不良ノ
ズルも検出できるため、早期に修復処理ができ、その結
果画質劣化を小さく押さえることができる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、インク液滴の帯電及び
偏向電界を生成する電極をすべてのノズル孔で共通にで
きるため、高信頼のマルチノズルヘッドを構成できる。
また、吐出偏向するインク液滴の吐出時間間隔が等間隔
であるため、ノズルの最大速度で記録できる効果があ
る。また、ひとつの着地位置に複数のノズルからの複数
のインク液滴で書きこむ、多重書込みが可能であるた
め、必要に応じて信頼度を上げることができる。また、
蜂の巣状の書込みが可能であるため、円形ドットの重な
り及び隙間を少なくし、インク消費量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェット記録装置の全
体構成を示すブロック図

【図２】記録ヘッド107の各ノズルの構造を示す断面図

【図３】記録ヘッド107の吐出面301（オリフィスプレー
ト212の外側）の構造を示す説明図

【図４】共通電極の構成を示す説明図

【図５】インク液滴の偏向原理を示す模式図

【図６】記録ヘッドの偏向原理に基づく偏向結果を示す
表

【図７】本記録ヘッド107を使ったエンジン部1102の具
体的制御についての説明図

【図８】記録中の帯電電界Ｅ１と吐出データ112及びイ
ンク液滴着弾位置703との関係を示す図

【図９】具体的な吐出偏向方法の一例を示す概略模式図

【図１０】記録中にノズルN1が不良になった場合の修復
方法を示す概略模式図

【図１１】本発明のアルゴリズムを説明するフローチャ
ート

【図１２】図１１の一例となる修復サブルーチンの内容
を示すフローチャート

【図１３】本発明の他の例となる処理のフローチャート

【図１４】本発明の他の例となるレーザビーム検知方法
の構成を示す説明図

【符号の説明】

1101…信号処理部、1102…エンジン部、104…共通電極
電源、105…制御装置、106…圧電素子ドライバ、107…
記録ヘッド、108…用紙送り装置、109…2値のビットマ
ップデータ、112…吐出データ、113…駆動信号201…ノ
ズル孔、202…加圧室、203…振動板、204…圧電素子、2
05…信号入力端子、206…圧電素子固定基板、207…リス
トリクタ、209…弾性材料、210…リストリクタプレー
ト、211…加圧室プレート、212…オリフィスプレート、
213…支持板、301…記録ヘッド、107の吐出面、302…ノ
ズル列方向401…共通電極、402…共通電極、403…交流
電源、404…直流電源、501…インク液滴、502…用紙
上、701…ｘ方向走査線、702…y方向走査線、703…着弾
位置、1401,1402…レーザビームｘ方向走査線、1403…
帯電されたスプラッシュの経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤国雄茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者川澄勝則茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者清水一夫茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内Ｆターム(参考） 2C057 DA10 DB01 DC03 DD09 DD10 DE10 EC04 EC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに分離した均一なインク液滴を形成し
飛翔させる手段と、前記インク液滴を帯電電界によって
帯電させる手段と、前記インク液滴を偏向電界によって
飛翔中の向きを偏向させる手段とを備えるマルチノズル
インクジェット記録装置において、記録する複数ノズル中に位置が特定できない不良ノズル
があるか否かを検知する手段と、特定のパタンを記録す
ること無しに不良のノズルの位置を自動的に特定し修復
する手段とを備えることを特徴とするマルチノズルイン
クジェット記録装置。
【請求項２】請求項１記載のマルチノズルインクジェッ
ト記録装置において、特定のパタンを記録すること無しに不良のノズルの位置
を自動的に特定し修復する手段は、吐出データ及び前記
検出する手段の結果に応じて、マルチノズルの状態レジ
スタ及び不良レジスタを更新する手段と、前記いずれか
の不良レジスタの不良ノズル数が1になった場合に不良
のノズルの修復処理を行う手段とを備えることを特徴と
するマルチノズルインクジェット記録装置。
【請求項３】請求項１記載のマルチノズルインクジェッ
ト記録装置において、検出対象のノズルの中で最も不良である可能性が高いノ
ズルを推定する手段と、全ノズルが吐出しない場合を見
つける手段と、前記不良である可能性が高いノズルだけ
でテスト記録する手段とを備えることを特徴とするマル
チノズルインクジェット記録装置。
【請求項４】請求項１記載のマルチノズルインクジェッ
ト記録装置において、記録する複数ノズル中に位置が特定できない不良ノズル
があるか否かを検知する手段は、すべてのノズルに共通
な電極に流れ込む電流値の大きさで不良ノズルがあるか
否かを検知する手段であることを特徴とするマルチノズ
ルインクジェット記録装置。
【請求項５】請求項１記載のマルチノズルインクジェッ
ト記録装置において、記録する複数ノズル中に位置が特定できない不良ノズル
があるか否かを検知する手段は、ノズル列に平行に張ら
れたレーザビームの拡散光量の大きさで不良ノズルがあ
るか否かを検知する手段であることを特徴とするマルチ
ノズルインクジェット記録装置。