JP2003205623A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズル欠になってはいないが、近い将来にノ
ズル欠になる可能性が高いノズルを検知することによ
り、印刷時に常に画像が正確に形成でき、高画質の印刷
を保持することができるインクジェットプリンタを提供
する。 【解決手段】 インクＰを記録ヘッド３から記録媒体２
の印刷面に吐出し印刷を行うインクジェットプリンタ１
であって、記録ヘッドからインクを吐出させるように指
示を出し、インクが吐出されたか否かを検知すること
で、インクが吐出不能となっているノズルがあるか否か
を検査する検査手段１００を有し、当該検査時に、記録
ヘッドからインクを吐出させる駆動手段に対して、通常
印刷時の駆動条件よりもインクが吐出し難くなる条件で
駆動するように制御する駆動制御手段１６を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタにおいては、イ
ンクを記録紙などの記録媒体に吐出するインクノズル
が、記録ヘッドの一面（ノズル面）に備えられている。
前記インクノズルは、インクの粘度の増大、インクの固
着等により、インクが吐出不能となる、いわゆるノズル
欠となる場合がある。このノズル欠があると、印刷時に
画像が正確に形成できないため、ノズルから吐出された
液滴をセンサで検知してノズル欠があるか否かを検査す
る検査手段が設けられている。そして、当該検査におい
て、ノズル欠となっているノズルが検知されると、イン
クジェットプリンタに設けられたメンテナンス機構によ
って、ノズル欠を解消するようにメンテナンスが行われ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、まだインク
が吐出不能にはなっていないが、例えばノズルにインク
が固着していて、もう少しでノズル欠になりそうなノズ
ルの存在が検知できれば、完全なノズル欠になる前にメ
ンテナンスを行うことができ、印刷時に常に画像が正確
に形成できるようになる。しかし、従来のインクジェッ
トプリンタでは、もう少しでノズル欠になってしまう可
能性が高いが、まだノズル欠にはなっていないノズル
は、検査手段で検知することができなかった。これによ
り、検査後の近い将来にノズル欠が発生して、画像が正
確に形成できない不具合が生じることがあった。

【０００４】そこで、本発明の課題は、ノズル欠になっ
てはいないが、近い将来にノズル欠になる可能性が高い
ノズルを検知することにより、印刷時に常に画像が正確
に形成でき、高画質の印刷を保持することができるイン
クジェットプリンタを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
インクを記録ヘッドから記録媒体の印刷面に吐出し印刷
を行うインクジェットプリンタであって、記録ヘッドか
らインクを吐出させるように指示を出し、インクが吐出
されたか否かを検知することで、インクが吐出不能とな
っているノズルがあるか否かを検査する検査手段を有
し、当該検査時に、記録ヘッドからインクを吐出させる
駆動手段に対して、通常印刷時の駆動条件よりもインク
が吐出し難くなる条件で駆動するように制御する駆動制
御手段を有することを特徴としている。

【０００６】請求項１記載の発明によれば、検査手段に
よる検査時に、記録ヘッドからインクを吐出させる駆動
手段に対して、通常印刷時の駆動条件よりもインクが吐
出し難くなる条件で駆動するように制御することによ
り、ノズル欠になってはいないが、近い将来にノズル欠
になる可能性が高いノズルを検知することができ、これ
により、印刷時に常に画像が正確に形成でき、高画質の
印刷を保持することができる。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のイ
ンクジェットプリンタにおいて、前記駆動制御手段は、
前記検査時にインクが吐出し難くなる条件として、ヘッ
ド駆動信号の波形を最適な状態から変化させることを特
徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明によれば、前記検査時
にインクが吐出し難くなる条件として、ヘッド駆動信号
の波形を最適な状態から変化させることにより、ノズル
欠になる可能性が高いノズルをより確実に検知すること
ができ、印刷時に常に画像が正確に形成でき、高画質の
印刷を保持することができる。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のインクジェットプリンタにおいて、前記検査手段に
よる検査は、インクジェットプリンタにおけるメンテナ
ンス機構の空吐出部で行われることを特徴としている。

【００１０】請求項３記載の発明によれば、インクジェ
ットプリンタにおけるメンテナンス機構の空吐出部で検
査手段による検査が行われることにより、検査とメンテ
ナンスの双方で空吐出部を使用でき、コスト的にも作業
効率的にも優れたインクジェットプリンタとすることが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１２】まず、本発明の実施の形態に係るインクジ
ェットプリンタについて概略を説明する。

【００１３】本実施の形態で例示されるインクジェット
プリンタ１の印刷を行う部分の主要構成は、図１に示す
ように、記録媒体（ここでは記録紙２）を印刷時に前方
へ搬送させる搬送手段（図示省略）と、インクを記録媒
体（ここでは記録紙２）の印刷面に吐出する記録ヘッド
（ヘッド）３と、複数色毎の記録ヘッド３を備えたキャ
リッジ４と、前記記録ヘッド３に供給するインクを収納
するインクタンク９と、前記インクタンク９から記録ヘ
ッド３までインクを供給するインク供給路１１と、前記
記録ヘッド３のメンテナンスを行うメンテナンス機構５
と、印刷時あるいはメンテナンス時などにキャリッジ４
を主走査方向たる水平方向（矢印Ａ）に沿って案内する
ガイドレール６と、前記キャリッジ４の待機所となるホ
ームポジション７に設けられた保湿キャップ８と、これ
ら各部の制御を行う制御手段（制御基板）２０（図４）
とを備えている。

【００１４】搬送手段は、印刷時において、キャリッジ
４の動作にタイミングを合わせて、記録紙２を印刷領域
Ｒ上で搬送し、印刷の終了に応じて、記録紙２は、印刷
領域Ｒから下方（矢印Ｂ）に向かって（副走査方向に）
搬送される。

【００１５】記録ヘッド３には、インクを吐出するイン
クノズル３ａが、記録紙２に対向する面（ノズル面）に
複数設けられており、１又は複数の直線状の列（ノズル
列）をなして配置される。また、インクを吐出させる駆
動手段（図示省略）が、１本のインクノズル３ａに付き
１個、インクノズル３ａと連通して設置されている。該
駆動手段は、例えばピエゾ素子を備えて構成される。

【００１６】このような構成の記録ヘッド３は、図４に
示すように、ヘッド駆動回路（駆動制御手段）１６を介
して制御手段（制御基板）２０と接続される。ヘッド駆
動回路１６は、制御手段から送信される駆動信号Ｔ０、
Ｔ１、…に基づいて駆動手段に電圧を印加する。そし
て、駆動手段に対して、画像データに基づいて制御手段
２０から送信された駆動信号により電圧が印加されるこ
とで、この駆動手段と連通したインクノズル３ａからイ
ンクがインク滴Ｐとして吐出される。また、キャリッジ
４には、前記記録ヘッド３が、インクジェットプリンタ
１で使用されるインクの種類（Ｙ：イエロー、ＬＹ：ラ
イトイエロー、Ｍ：マゼンダ、ＬＭ：ライトマゼンダ、
Ｃ：シアン、ＬＣ：ライトシアン、Ｋ：ブラック、Ｌ
Ｋ：ライトブラック）に応じて、複数個設けられてい
る。

【００１７】キャリッジ４は、主走査モーター（図示省
略）の駆動とガイドレール６の案内により主走査方向た
る水平方向（矢印Ａ）に沿って往復移動を繰り返し、記
録ヘッド３を、印刷領域Ｒにある記録媒体２の印刷面に
沿って移動させる。また、このガイドレール６には、リ
ニアエンコーダ（図示省略）が設けられており、このリ
ニアエンコーダによってキャリッジ４の現在位置を制御
手段２０が把握できるようになっている。

【００１８】インクタンク９は、例えば、交換自在に備
えられたインクカートリッジなどであり、インクタンク
９のインク残量を検知するインクタンク残量センサーを
有している。このインクタンク９は、各記録ヘッド３に
収納されるインクの各色に応じて複数設けられている。

【００１９】インク供給路１１は、各インクタンク９と
各記録ヘッド３とをそれぞれ対応するもの同士連通させ
ることで、インクタンク９から記録ヘッド３へのインク
の供給を各色毎に可能としている。

【００２０】ホームポジション７は、キャリッジ４が往
復移動する経路の一端側に位置している。このホームポ
ジション７には、記録ヘッド３のノズル面を保湿する保
湿キャップ８が、記録ヘッド３と同数設けられており、
キャリッジ４の待機中においては、記録ヘッド３のノズ
ル面を覆って密閉している。

【００２１】メンテナンス機構５は、キャリッジ４が往
復移動する経路におけるホームポジション７とは反対側
の端部の下側近傍に設けられており、記録ヘッド３のイ
ンクノズル３ａを有するノズル面を覆って、インクノズ
ル３ａからインクを吸引する吸引キャップ１３と、該吸
引キャップ１３によるインクの吸引が行われた後に、記
録ヘッド３のノズル面に残るインクを拭き取るブレード
部１４と、該ブレード部の清掃を行うブレードクリーナ
ー部（図示省略）と、ブレード部１４でノズル面のイン
クを拭き取った後で記録ヘッドがインクの空吐出を行う
空吐出部１５とを備えている。この空吐出部１５には、
空吐出したインクを受ける、例えば上部が開口された箱
状体のインク受け部１５ａと、貯まったインクを排出す
る流路（図示省略）が設けられている。

【００２２】このような構成のメンテナンス機構５は、
記録ヘッド３に対してクリーニングを行い、インクノズ
ル３ａ，…における気泡の発生、目詰まり等を除去する
ことで記録媒体２に安定した精度で明瞭な画像を印刷で
きるよう、記録ヘッド３に設計通りのインク滴Ｐ，Ｐ，
…吐出能力を維持させる。

【００２３】また、図２に示すように、この実施の形態
における前記メンテナンス機構５の空吐出部１５には、
インクが吐出不能となっている（以下、この状態をノズ
ル欠ということがある。）ノズルがあるか否かを検査す
る検査手段１００を有している。ここでは、前記検査手
段１００は、発光部１０１、受光部（受波部）１０２、
回路部１０３（図３）等を備えて構成されている。そし
て、前記検査手段１００は、発光部１０１から受光部１
０２に向けて発光された光が、インクノズル３ａから吐
出されたインク滴Ｐにより遮断されることで、インク滴
Ｐの通過を検知する。

【００２４】前記発光部１０１及び受光部１０２は、イ
ンク滴検知装置を形成し、例えば空吐出部１５の内側面
部に互いに対向して設けられる。発光部１０１は例えば
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、受光部１０２
に向けて光を発光する。受光部１０２は例えばフォトダ
イオードであり、発光部１０１から発光された光を受光
し、この受光状態を受波信号として出力する。なお、図
２の符号１０２ａは、受光部のフォトダイオードを覆う
シールドケースである。

【００２５】回路部１０３は、図３に示すように、電流
増幅回路１０３ａ、交流増幅回路１０３ｂ、ピーク検出
回路１０３ｃ、振幅帰還回路１０３ｄ等を備えて構成さ
れ、受光部１０２がインク滴Ｐの通過を検知した際に変
化する受波信号の電流の値の変化に基づいて検知信号Ｑ
０、Ｑ１、…を発生させる。なお、この実施の形態で
は、回路部１０３は前記制御手段（制御基板）２０に含
まれ、制御手段２０の一部を構成しているが、これに限
らず、制御基板２０と受光部１０２の間に位置した、制
御基板２０から独立した基板で構成されていても良い。

【００２６】電流増幅回路１０３ａでは、受光部１０２
から出力される受波信号を増幅する。また、交流増幅回
路１０３ｂでは、電流増幅回路１０３ａで増幅された受
波信号をさらに交流増幅する。ピーク検出回路１０３ｃ
では交流増幅回路１０３ｃを経て出力された受波信号
（図６に示すａ）の変化に基づいてパルス（図６に示す
ｄｅｆｅｃｔ−ｏｕｔ）を発生し、制御手段２０へ出力
する。振幅帰還回路１０３ｄでは、受光部１０２のイン
ク滴Ｐ検知時及び非検知時のそれぞれにおいて出力され
る受波信号の電流値が最適化されるよう、発光部１０１
に供給する電力の電流、電圧を調整する。

【００２７】制御基板（制御手段）２０は、インクジェ
ットプリンタ１を制御する。制御手段２０はＣＰＵ（Ce
ntral Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memor
y）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、インターフェ
イス等を備えて構成され、インクジェットプリンタ１の
各構成要素を制御する。図４に示すように、制御手段２
０はインターフェイスを介して、ヘッド駆動回路１６、
受光部１０２（検査手段１００）等の各構成要素と接続
されており、前記ヘッド駆動回路１６から記録ヘッド
３、前記受光部１０２から発光部１０１等の各構成要素
と接続されている。

【００２８】ＣＰＵは、ＲＯＭ、ＲＡＭに記憶された情
報や受光部１０２から送られた情報に基づいて各種判定
を行い、記録ヘッド３等を制御する。ＲＯＭには、受光
部１０２から送信されるインク滴Ｐの検出信号に基づく
吐出信号の算出手順等のデータが記憶されている。ま
た、ＲＡＭには、記録媒体２上に印刷する画像のデータ
等が記憶される。

【００２９】次に、図５のフローチャートを参照して、
インクが吐出不能となっているインクノズル３ａがある
か否かを検査するノズル欠検出処理の手順を述べる。

【００３０】まず、主走査モーターを駆動させてキャリ
ッジ４をメンテナンス機構５近傍まで移動させると共
に、ノズル欠検出を行う記録ヘッド３のノズル列（検出
ノズル列）が、空吐出部１５に備えられた発光部１０１
と受光部１０２とを結ぶ光軸Ｌの直上に位置するように
してキャリッジ４を停止させる（Ｓ１）。なお、ノズル
列と光軸Ｌの位置合わせについては、電源投入時やリセ
ット時等に予め位置を記憶しておく処理が行われてお
り、Ｓ１においては、記憶されているリニアエンコーダ
の位置にキャリッジ４を移動させる処理が行われる。

【００３１】引き続いて、図６に示すように、制御手段
２０から駆動信号Ｔ０が送信され、ノズル列上の全ての
ノズル３ａ，３ａ，…についてインクの空吐出を行う予
備吐出を行いノズル３ａ，３ａ，…を初期化する（Ｓ
２）。

【００３２】予備吐出後、個別のノズル３ａについてイ
ンクが吐出不能となっているか否かを検査するノズル欠
検出を行う。なお、このとき、ヘッド駆動回路（駆動制
御手段）１６が、記録ヘッド３のインクノズルからイン
クを吐出させる駆動手段に対して、通常印刷時の駆動条
件よりもインクが吐出し難くなる条件で駆動するように
制御する。このように、通常印刷時の駆動条件よりもイ
ンクが吐出し難くなる条件で駆動するように制御するこ
とにより、ノズル欠になってはいないが、近い将来にノ
ズル欠になる可能性が高いノズルを検知することがで
き、これにより、印刷時に常に画像が正確に形成でき、
高画質の印刷を保持することができる。

【００３３】通常印刷時の駆動条件よりもインクが吐出
し難くなる条件としては、例えばヘッド駆動信号の波形
を最適な状態から変化させることが挙げられ、特には駆
動電圧を適正範囲よりも低くさせる若しくは適正範囲よ
りも高くさせることや、駆動周波数を適正範囲から変化
させること、パルス幅を適正範囲よりも大きくしたり小
さくしたりすること、駆動信号波の立ち上がりや立ち下
がりの傾きを変化させる等が挙げられる。ここでは、ヘ
ッドの駆動電圧を適正範囲よりも下げることにより、駆
動信号のパルスのピークを小さくして、ヘッド駆動信号
の波形を最適な状態から変化させている。

【００３４】ノズル欠検出では、まず、図６に示すよう
に、制御手段２０からノズル列の第１番目のインクノズ
ル３ａでインク滴Ｐを吐出するための駆動信号Ｔ１がヘ
ッド駆動回路（駆動制御手段）１６に向けて送信され
る。ヘッド駆動回路１６では、駆動信号Ｔ１の受信によ
り印加電圧を発生させ、Ｎｏ．１ノズル３ａからインク
滴Ｐを適宜回数吐出させる（Ｓ３）。

【００３５】吐出されたインク滴Ｐ、Ｐ、…は空吐出部
１５に向けて落下する際、発光部１０１と受光部１０２
との間の光軸Ｌを遮断する。このとき、受光部１０２か
ら出力される受波信号の電流値が変化して検知波Ｗ１を
与える。ここで、通常、インク滴Ｐを検知した際に受光
部１０２が与える検知波Ｗ０、Ｗ１、…は、図６に示す
ように、まず電流値がインク滴Ｐを検知していない状態
のベースラインよりも上昇し、次いでこの定常状態より
も下降した後にベースラインまで戻るという形態で観測
される。

【００３６】受光部１０２から出力された検知波Ｗ１
は、電流増幅回路１０３ａ及び交流増幅回路１０３ｂで
増幅された後にピーク検出回路１０３ｃに入力される。
ピーク検出回路１０３ｃでは検知波Ｗ１を微分し、この
検知波Ｗ１の極小点ｍ１を検知して検知信号Ｑ１をパル
スとして出力する。そして、前記した検知信号Ｑ１が出
力されたか否かの判定を行い（Ｓ４）、検知信号Ｑ１が
出力されていれば、当該インクノズル３ａはノズル欠と
なっていないと判断される（Ｓ５）。

【００３７】また、Ｓ４において、検知信号Ｑ１が出力
されていなければ、次にタイムアウトとなっているかど
うかの判定を行う（Ｓ６）。ここで、１のインクノズル
のノズル欠検出の判定には、一定の時間が割り当てられ
ており、それより多くの時間が経っても検知信号Ｑ１が
出力されないときにはタイムアウトとなるようになって
いる。ここで、タイムアウトになっていなければ、Ｓ４
に戻って、もう１度検知信号Ｑ１が出力されているかど
うかの判定を行う。一方、タイムアウトになっている場
合には、当該インクノズル３ａはノズル欠となっている
と判断される（Ｓ７）。

【００３８】その後、全ノズルについてノズル欠検出の
判定が終了したか否かの判定を行い（Ｓ８）、全ノズル
について終了している場合には、当該処理を終了し、終
了していない場合には、次のインクノズルについてノズ
ル欠検出の判定を行うようにＳ３に戻る。

【００３９】なお、前記検査手段によってノズル欠が検
出された場合には、記録ヘッド３をメンテナンス機構５
に移動させてメンテナンスを行い、インク滴を吐出でき
る状態に回復させる。

【００４０】ここで、通常印刷時の駆動条件よりもイン
クが吐出し難くなる条件の具体的な数値等は、インクジ
ェットプリンタ１に関して行われた実験結果及び記録ヘ
ッド３の特性を踏まえ、当該条件を統計学的に処理する
ことにより、記録媒体２に印刷される画像の精度が各々
の印刷作業で求められる水準に維持される範囲内で決定
されるものとする。

【００４１】以上のように、本実施の形態のインクジェ
ットプリンタによれば、検査手段による検査時に、記録
ヘッドからインクを吐出させる駆動手段に対して、通常
印刷時の駆動条件よりもインクが吐出し難くなる条件で
駆動するように制御することにより、ノズル欠になって
はいないが、近い将来にノズル欠になる可能性が高いノ
ズルを検知することができ、これにより、印刷時に常に
画像が正確に形成でき、高画質の印刷を保持することが
できる。

【００４２】また、前記検査時にインクが吐出し難くな
る条件として、ヘッド駆動信号の波形を最適な状態から
変化させることにより、ノズル欠になる可能性が高いノ
ズルをより確実に検知することができ、印刷時に常に画
像が正確に形成でき、高画質の印刷を保持することがで
きる。

【００４３】またさらに、インクジェットプリンタにお
けるメンテナンス機構の空吐出部で検査手段による検査
が行われることにより、検査とメンテナンスの双方で空
吐出部を使用でき、コスト的にも作業効率的にも優れた
インクジェットプリンタとすることができる。

【００４４】なお、この実施の形態では、検査手段１０
０はメンテナンス機構５の空吐出部１５と一体に設けら
れていたが、これに限らず、他の部位に、又は他の部位
と独立して検査手段を設けても良い。すなわち、記録ヘ
ッド４、４、…の一連の維持管理操作をなす空吐出が保
湿キャップ８で行なわれる場合には、発光部１０１と受
光部１０２を保湿キャップ８に備えることとしても良い
し、発光部１０１と受光部１０２をメンテナンス機構
５、保湿キャップ８以外の箇所に設置することとしても
よい。この様にしても、上述のインクジェットプリンタ
１と同様の効果が得られる。

【００４５】また、本発明に係るインクジェットプリン
タは、インク吐出をピエゾ素子により行なうものに限ら
ない。例えばヒータによるインクの加熱で吐出するもの
としてもよい。

【００４６】また、今回開示された実施の形態は、すべ
ての点で例示であって制限的なものではないと考えられ
るべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて
特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等
の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが
意図される。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、検査手段
による検査時に、記録ヘッドからインクを吐出させる駆
動手段に対して、通常印刷時の駆動条件よりもインクが
吐出し難くなる条件で駆動するように制御することによ
り、ノズル欠になってはいないが、近い将来にノズル欠
になる可能性が高いノズルを検知することができ、これ
により、印刷時に常に画像が正確に形成でき、高画質の
印刷を保持することができる。

【００４８】請求項２記載の発明によれば、前記検査時
にインクが吐出し難くなる条件として、ヘッド駆動信号
の波形を最適な状態から変化させることにより、ノズル
欠になる可能性が高いノズルをより確実に検知すること
ができ、印刷時に常に画像が正確に形成でき、高画質の
印刷を保持することができる。

【００４９】請求項３記載の発明によれば、インクジェ
ットプリンタにおけるメンテナンス機構の空吐出部で検
査手段による検査が行われることにより、検査とメンテ
ナンスの双方で空吐出部を使用でき、コスト的にも作業
効率的にも優れたインクジェットプリンタとすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るインクジェットプリ
ンタの主要部を表す図である。

【図２】本発明のインクジェットプリンタに備わる検査
手段を示す図である。

【図３】検査手段における回路部を示すブロック図であ
る。

【図４】インクジェットプリンタの構成を示す要部ブロ
ック図である。

【図５】ノズル欠検出処理を示すフローチャートであ
る。

【図６】インクジェットプリンタで処理される信号の波
形の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ インクジェットプリンタ ２ 記録紙（記録媒体） ３ 記録ヘッド ３ａ インクノズル ５ メンテナンス機構 １５ 空吐出部 １６ 駆動制御手段 １００ 検査手段 Ｐ インク滴（インク）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクを記録ヘッドから記録媒体の印刷面
   に吐出し印刷を行うインクジェットプリンタであって、 記録ヘッドからインクを吐出させるように指示を出し、
   インクが吐出されたか否かを検知することで、インクが
   吐出不能となっているノズルがあるか否かを検査する検
   査手段を有し、 当該検査時に、記録ヘッドからインクを吐出させる駆動
   手段に対して、通常印刷時の駆動条件よりもインクが吐
   出し難くなる条件で駆動するように制御する駆動制御手
   段を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 【請求項２】前記駆動制御手段は、前記検査時にインク
   が吐出し難くなる条件として、ヘッド駆動信号の波形を
   最適な状態から変化させることを特徴とする請求項１記
   載のインクジェットプリンタ。
3. 【請求項３】前記検査手段による検査は、インクジェッ
   トプリンタにおけるメンテナンス機構の空吐出部で行わ
   れることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェ
   ットプリンタ。