JP2004066810A - 液体吐出検出方法および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクジェットヘッド2のノズル配列面2aを撮像する撮像手段12を待機領域11に設ける。インク吐出検出装置31に、撮像手段12から転送された画像データを解析する解析手段32を設ける。解析手段32は、画像パラメータ補正部35およびパターン認識部36を備え、画像パラメータ補正部35で撮像手段12から転送された画像データの補正を行い、パターン認識部36で補正された画像データのパターン認識を行う。この解析結果に基づいて判定部33で吐出不良を判定する。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、吐出口の液体吐出不良を検出する方法および画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像形成装置、例えばインクジェットプリンタでは、インクジェットヘッドに配列された吐出口を有するノズルからインクを記録媒体へ吐出することで画像を記録している。このようにノズルからインクを吐出するものでは、インクが乾燥によってノズル内で固着凝集したり、記録媒体に浸透せずに跳ね返ったインクがヘッド表面に付着するなどしてインク詰まりが発生することがある。
【0003】
インク詰まりが発生すると、インク吐出量が低下したり、インクが吐出されなくなるなどの吐出不良が起こり、記録画像にスジ状の色むらや濃度むらが発生して画質を著しく低下させる。したがって、インクジェットプリンタでは、吐出口のインク吐出不良を検出して、吐出不良が検出された場合には、吐出不良を解消する回復処理を行う必要がある。
【0004】
インク吐出不良の検出を行う方法としては、テストインクを記録媒体などに吐出してその着弾痕跡を検出する方法(特許文献1および2参照)や、吐出されたインク液滴にレーザーなどの光学ビームを照射して、インク液滴による光学ビームの遮光状態を検出する方法(特許文献3〜5参照)がある。
【0005】
【特許文献1】
特開平08−332736号公報
【特許文献2】
特開平11−078051号公報
【特許文献3】
特開平11−192726号公報
【特許文献4】
特開2001−054954号公報
【特許文献5】
特開2001−063083号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法には、記録媒体に画像と直接関係のないテストパターンが印刷される、テストインクが無駄になる、記録媒体に着弾スペースが必要となるなどの多くの問題点がある。また、後者の方法には、前者の場合と同様に、テストインクが無駄になるという問題点がある。さらに、近年の画像高記録密度化に伴い、ノズルの個数が多くなってきているため、検出時間がかかり、特にプリント時に検出を行った場合は、生産性が低下するという欠点があった。
【0007】
本発明は、無駄な液体を使うことなく、短時間で液体吐出不良の検出をすることで、装置のランニングコストを低減することができる液体吐出検出方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、液体を吐出するための吐出口を有するノズルが配列された画像形成装置で、前記吐出口の液体吐出不良を検出する方法において、前記液体吐出ノズルが配列された面を撮像する検出工程と、前記検出工程により取得した画像データを解析する解析工程と、前記解析工程による解析結果に基づいて液体吐出不良を判定する判定工程とを備えたことを特徴とする。なお、前記解析は、基準の画像データと前記画像データとの比較照合により行うことが好ましい。
【0009】
また、本発明は、液体を吐出するための吐出口を有するノズルが配列された画像形成装置において、前記液体吐出ノズルが配列された面を撮像する検出手段と、前記検出手段により取得した画像データを、基準の画像データと前記画像データとの比較照合により解析する解析手段と、前記解析手段による解析結果に基づいて液体吐出不良を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【0010】
なお、前記解析結果を元に、異物により前記吐出口が塞がれている面積を算出する算出手段と、前記異物を除去する異物除去手段と、前記算出手段の算出結果に応じて、前記異物除去手段の駆動パラメータを変化させる制御手段とを設けることが好ましい。また、前記制御手段は、前記解析結果に応じて前記異物除去を行うか否かを判断することが好ましい。あるいは、前記制御手段は、前記液体吐出不良と判定されたノズルを、正常なノズルで代用することが好ましく、前記異物除去を行うか、正常なノズルで代用するかを選択する選択手段を設けることが好ましい。
【0011】
さらに、前記検出手段により取得した画像データを保存する記憶手段を設けるとともに、前記解析手段は、この保存データと撮像された前記画像データとの比較結果から、液体吐出不良が発生する可能性があるノズルを予測することが好ましい。この場合、前記検出手段は、前記予測したノズルのみを撮像する。また、前記異物除去手段は、前記液体吐出不良と判定されたノズルに対して、選択的に前記異物除去を行うことが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
インクジェットヘッド周辺の概略を示す図1において、インクジェットヘッド2は、主走査方向Mに伸びたガイド軸3に挿通されたキャリッジ4に保持され、このキャリッジ4により矢印方向に往復移動して、図示しない搬送ローラにより副走査方向S(図2参照)に間欠搬送される画像記録媒体5への画像記録を行う。
【0013】
インクジェットヘッド2の画像記録媒体5と対向する面(以下、ノズル配列面と表記する。)2aには、吐出口6を有するノズル7が複数配列されている。ノズル7には、インク貯蔵室8から図示しないインク供給路を介してインクが供給される。このノズル7には、インク吐出手段9が接続され、このインク吐出手段9により吐出口6からインクが画像記録媒体5に向けて吐出され、画像が記録される。
【0014】
ここで、画像記録媒体とは、市販のプリント用紙やOHP用シートなどの樹脂フィルム、あるいは布や金属表面などを含むものである。また、インク吐出手段9は、例えばピエゾ型プリンタであれば、ノズル7に圧力を加えるピエゾ素子であり、バブルジェット(R)型プリンタであれば、ノズル7内のインクを加熱して気泡を発生させるヒータである。
【0015】
インクジェットヘッド2のノズル配列面2aには、例えば図2に示すように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の各色のライン記録用のノズル7a、7b、7c、7dが副走査方向Sに並べて設けられている。なお、この他にもダークイエロー、ライトマゼンタ、ライトシアンなどを加えてもよい。
【0016】
プリント時には、プリントする画像データに応じた駆動信号が各インク吐出手段9に与えられる。これにより、画像データに応じたサイズおよび数量のインク液滴が画像記録媒体5に向けて吐出され、このインク液滴が画像記録媒体5に付着することでフルカラー画像が得られる。
【0017】
図1において、インクジェットヘッド2の移動範囲は、画像記録媒体5に画像記録を施すプリント領域10と、画像記録を行わない待機領域11とに分けられる。この待機領域11には、撮像手段12、および吸引手段13が設けられている。撮像手段12は、ノズル配列面2aを撮像するエリアCCDセンサなどの撮像素子14と、ノズル配列面2aに光を照射する光源15と、ノズル配列面2aから反射した光を撮像素子14に結像させる結像レンズや、ノズル7の近傍を拡大して撮像する拡大レンズなどの光学系16とから構成される。
【0018】
撮像手段12は、例えば図2で破線で囲む領域21内にある4個のノズル7を一度に撮像する通常モードと、吐出不良の疑いがあるノズル7を詳細に分析するために、光学系16の拡大レンズを用いて各ノズル7の近傍を拡大して撮像する高画質モードとを切り替え可能な機能を備えている。撮像により得られた画像データは、後述する解析手段32に転送される。
【0019】
撮像手段12は、待機領域11に設けられているため、プリント時、非プリント時に関わらず、任意のタイミングで撮像を行うことができる。したがって、吐出不良を検出した時点でプリント動作を停止することができるので、画像記録容量の大きいプリントを行う場合、無駄なインクを使用することが無くなる。なお、一度に撮像するノズルの個数は、撮像手段12の解像度とノズルの配列密度により変化するため、上記のように4個とは限らない。また、撮像素子14には、エリアCCDセンサ以外にも、ラインCCDセンサを用いてもよい。この場合はキャリッジ4の移動動作とセンサの動作とを連動させて撮像を行う。
【0020】
吸引手段13は、後述する判定部33で吐出不良と判定されたノズルに対して、吐出不良を解消する回復処理を施す。この吸引手段13は、吸引キャップ17と、吸引ポンプ18とから構成される。回復処理時には、吸引キャップ17がノズル配列面2aに密着し、吸引ポンプ18が作動して、この吸引力によりノズル7内のインクが吸引される。なお、吸引キャップ17を、非プリント時にノズル配列面2aを覆う保護キャップ(図示せず)とは別に設け、詰まりを検出したノズルのみを選択的に吸引を施すようにすれば、インクの無駄をさらに軽減させることができる。
【0021】
図3に、本発明の液体吐出検出方法を実施したインク吐出検出装置の概略を示す。インク吐出検出装置31は、撮像手段12の他に、解析手段32、判定部33、および制御部34から構成される。解析手段32は、撮像手段12から転送された画像データを解析する。この解析結果に基づいて判定部33で吐出不良の判定が行われる。制御部34は、撮像手段12、および回復処理時における吸引手段13の動作を制御する。
【0022】
解析手段32には、画像パラメータ補正部35、パターン認識部36が設けられている。画像パラメータ補正部35では、撮像手段12から転送された画像データの輪郭強調補正などが行われる。パターン認識部36は、補正された画像データのパターン認識を周知のパターン認識技術により行う。
【0023】
パターン認識部36では、図4(A)に示すように、例えば予め登録された基準の画像データ(インク詰まりが発生していない状態の吐出口6のインク表面の画像)と、撮像手段12で撮像された画像データとを比較照合する。そして、基準データとの照合がとれないもの、例えば吐出口6近傍のノズル配列面2aにインクや塵埃などの異物41が固着した状態(B)、吐出口6の内周面に異物41が固着した状態(C)、吐出口6の境界部を跨がって異物41が付着した状態(D)、ノズル7内部に異物41が固着した状態(E)、吐出口6全体を覆うように異物41が固着した状態(F)などを判定部33で全て吐出不良と判定する。あるいは、基準データと撮像された画像データとの差分をとり、この差分が所定の閾値を超えた場合に、判定部33で吐出不良と判定する。
【0024】
判定部33で吐出不良と判定されたノズル7には、回復処理(吸引手段13によるインク吸引、強制吐出、吐出口周辺加熱、ブレードによるワイピングなど)が施される。図4(B)のパターンが検出された場合は、インクの吐出は可能であるが、画像記録媒体5への吐出方向がずれる可能性があるので、ブレードによりノズル配列面2aをワイピングして異物41を取り除く。この場合、回復処理としてワイピングのみを行えばよく、インク吸引などの回復処理をする必要がないため、無駄なインクを使うことなく、短時間でインク吐出不良を回復させることができる。
【0025】
図4(C)、(E)のように、異物41がノズル7内部に存在するパターンが検出された場合は、インク吸引を行って異物41を取り除く。この場合、パターン認識部36で異物41が吐出口6を塞いでいる面積を算出し、この面積の大小に応じて、吸引手段13の吸引圧力、吸引時間、吸引回数のうち少なくともいずれか1つを変化させる(異物41の面積が大きい場合ほど吸引圧力を高くする、あるいは吸引する回数を増やす)。このようにすると、効率的に回復処理を行うことができる。
【0026】
図4(D)、(F)のパターンが検出された場合は、(B)の場合と同様にブレードによるワイピングを行い、必要に応じて吸引手段13によるインク吸引を併用して異物41を取り除く。回復処理を行っても吐出不良が検出される場合には、再度回復処理を行うか、警告アラームを発して使用者に知らせてもよい。このときにプリント動作中であれば直ちにプリントを停止させるようにして、無駄なインクを使用しないようにすることが好ましい。
【0027】
あるいは、吐出不良の発生したノズル7を使用せずに正常なノズルで代用し、画像記録媒体5の搬送速度を遅らせてプリント動作を行って、プリントが終了してから回復処理を行ってもよい。また、図5に示すように、吸引を行うか、正常なノズルで代用するかをユーザーが選択可能なように、選択手段51を設けることが好ましい。
【0028】
なお、図6に示すように、撮像手段12による画像データを保存するメモリ61を解析手段32内に設け、この保存データと撮像された画像データとを解析手段32で比較して、将来吐出不良が発生する可能性があるノズルを予測することも可能である。この場合、吐出不良が予測されるノズルから優先的に検出を行うか、吐出不良が予測されるノズルのみに検出を行うようにすれば、検出時間を短縮することができる。さらに、インク吐出手段9で吐出口6のインク表面のメニスカスを振動させながら撮像を行うようにすれば、検出精度をさらに上げることができる。
【0029】
なお、撮像素子14としては、上記実施形態のCCDに限らず、例えばCMOSセンサを用いてもよい。さらに、吐出口6にレーザーを照射して、その凹凸データを取得し、このデータと基準データとを比較照合することにより吐出不良を検出してもよい。また、ピエゾ型プリンタに本発明を適用した場合は、インク貯蔵室とインクジェットヘッドとの間のインク供給路に加圧ポンプを設けておき、回復処理時にこの加圧ポンプにより供給路の内圧を上げ、ピエゾ素子を駆動させてインクを排出する、あるいはピエゾ素子に印加する電圧の振幅を大きくして強制的にインクを排出し、異物を除去する。
【0030】
上記実施形態では、いわゆるシリアルプリンタを挙げて説明したが、他のプリンタ、例えば図7に示すようなラインプリンタ71にも本発明を適用することができる。このラインプリンタ71では、紙面垂直方向に画像記録媒体5が搬送され、この画像記録媒体5と垂直な矢印Y方向に退避可能な固定型のインクジェットヘッド72により画像記録が行われる。
【0031】
インクジェットヘッド72と画像記録媒体5との間には、ガイド軸73が設けられている。このガイド軸73には、撮像手段74および吸引手段75が矢印X方向に移動自在に挿通されている。吸引手段75は、必要に応じて矢印Y方向に上下し、インクジェットヘッド72のノズル配列面72aに密着して、吐出不良と判定されたノズルに対して回復処理を施す。ラインプリンタ71で吐出不良を検出する際には、インクジェットヘッド72を退避させ、撮像手段74および吸引手段75をガイド軸73に沿って移動させる。なお、インクジェットヘッド72ではなく、画像記録媒体5の搬送路を退避させるようにしてもよい。
【0032】
なお、吐出不良を検出する液体としては、インクに限定されない。
【0033】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液体吐出検出方法および画像形成装置によれば、ノズル配列面を検出手段により撮像して、これにより取得した画像データを基に液体の吐出不良を検出するので、無駄な液体を使うことがない。また、複数のノズルを一度に検出するので、短時間で吐出不良を検出することができ、装置のランニングコストを向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】インクジェットヘッド周辺の概略図である。
【図2】ノズル配列面におけるノズルの配置を示す平面図である。
【図3】本発明のインク吐出検出方法を実施したインク吐出検出装置の構成を示す概略図である。
【図4】パターン認識で比較照合される代表的な画像パターンを示す図であり、(A)は基準となる正常な状態、(B)は吐出口近傍のノズル配列面に異物が固着した状態、(C)は吐出口の内周面に異物が固着した状態、(D)は吐出口の境界部を跨がって異物が付着した状態、(E)はノズル内部に異物が固着した状態、(F)は吐出口全体を覆うように異物が固着した状態をそれぞれ示す。
【図5】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図6】本発明のさらに別の実施形態を示す図である。
【図7】本発明のさらに別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
2、72 インクジェットヘッド
2a、72a ノズル配列面
6 吐出口
7 ノズル
12、74 撮像手段
13、75 吸引手段
31 インク吐出検出装置
32 解析手段
33 判定部
34 制御部
35 画像パラメータ補正部
36 パターン認識部
41 異物
51 選択手段
61 メモリ
71 ラインプリンタ
Claims (10)
- 液体を吐出するための吐出口を有するノズルが配列された画像形成装置で、前記吐出口の液体吐出不良を検出する方法において、
前記液体吐出ノズルが配列された面を撮像する検出工程と、前記検出工程により取得した画像データを解析する解析工程と、前記解析工程による解析結果に基づいて液体吐出不良を判定する判定工程とを備えたことを特徴とする液体吐出検出方法。 - 前記解析は、基準の画像データと前記画像データとの比較照合により行うことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出検出方法。
- 液体を吐出するための吐出口を有するノズルが配列された画像形成装置において、
前記液体吐出ノズルが配列された面を撮像する検出手段と、前記検出手段により取得した画像データを、基準の画像データと前記画像データとの比較照合により解析する解析手段と、前記解析手段による解析結果に基づいて液体吐出不良を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記解析結果を元に、異物により前記吐出口が塞がれている面積を算出する算出手段と、前記異物を除去する異物除去手段と、
前記算出手段の算出結果に応じて、前記異物除去手段の駆動パラメータを変化させる制御手段とを設けたことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記解析結果に応じて前記異物除去を行うか否かを判断することを特徴とする請求項3または4に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記液体吐出不良と判定されたノズルを、正常なノズルで代用することを特徴とする請求項3乃至5に記載の画像形成装置。
- 前記異物除去を行うか、正常なノズルで代用するかを選択する選択手段を設けたことを特徴とする請求項3乃至6に記載の画像形成装置。
- 前記検出手段により取得した画像データを保存する記憶手段を設けるとともに、
前記解析手段は、この保存データと撮像された前記画像データとの比較結果から、液体吐出不良が発生する可能性があるノズルを予測することを特徴とする請求項3乃至7に記載の画像形成装置。 - 前記検出手段は、前記予測したノズルのみを撮像することを特徴とする請求項3乃至8に記載の画像形成装置。
- 前記異物除去手段は、前記液体吐出不良と判定されたノズルに対して、選択的に前記異物除去を行うことを特徴とする請求項3乃至9に記載の画像形成装置。
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