JP2004195705A - 記録ヘッド異常検出手段を備えたインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常ノズルの検出において電流値を用いることでブロック単位での異常検知を可能とした。大多数のブロックは異常ノズルを含まないため、ブロック単位で正常であることを確認することで大幅な異常ノズル検出時間の短縮を図る。
【構成】吐出の際にヒーター用電源ラインに流れる電流値を検出するための電流検出手段と、検出された電流値をある閾値と比較するための比較手段とを備え、比較の結果によりヒーターの異常を検出するものとする。比較手段内には、ブロック内のヒーターを全て正常に駆動する場合に必要な閾値電流と、ヒーターを１つだけ駆動する場合に必要な閾値電流の２種類の電流値の比較を行うための回路を備えるものとする。また記録ヘッドには、比較の結果として特定された断線ヒーターの情報を記憶する不揮発性メモリを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録ヘッドにおける吐出手段の異常検出機能を備えたインクジェット記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は低騒音でしかも高速記録およびカラー記録が可能である等の利点を有し、様々な分野で利用されている。その中でも特にインク吐出エネルギー発生手段として電気熱変換体を用い熱エネルギーをインクに作用させてインク液滴を吐出させる、いわゆるサーマルインクジェット記録方式が、記録ヘッドの吐出口の高密度化を容易に実現でき、その結果高解像度および高品質の画像を高速で記録できるという点で注目されている。
【０００３】
図１にインクジェット記録装置の構成の一例を示す。
【０００４】
図１において、１０１は記録ヘッド、１０２は記録ヘッド１を搭載し、ガイド軸１０３に沿って往復移動するキャリッジ、１０４はキャリッジ１０２に連結され、キャリッジ１０２を移動させるためのタイミングベルト、１０５はタイミングベルト１０４を所定のタイミングで駆動するキャリッジモータである。１０６は記録媒体１０７を記録ヘッド１０１のインク吐出面の対向位置に保持するプラテン、１０８は記録媒体１０７を送るための紙送りローラ、１０９は紙送りローラ１０８を紙送りギヤ１１０を介して駆動する紙送りモータ、また、１１１は記録ヘッド１０１にフレキシブルケーブル１１２を介して電気的に接続され、記録ヘッド１０１を駆動すると共に記録装置を制御するための回路が配設されたプリント基板である。１１３はインク供給源をなすインクタンクであり、本例ではキャリッジ１０２の移動に追従すべく可撓性としたインク供給チューブ１１４を介してインクタンク１１３からサブタンク１１７を経て記録ヘッド１０１に記録用のインクが供給される。１１５は記録ヘッド１０１による記録領域外に設けられたインク吐出機能の回復手段、１１６は回復手段１１５と並んで設けられ、記録ヘッド１０１のインク吐出面を掃拭するブレードであり、これらの回復手段１１５およびブレード１１６はインク吐出状態を良好にするために設けられている。
【０００５】
図２に一般的なインクジェット記録ヘッドの斜視図を示す。
【０００６】
インク供給チューブ１１４を介してインクタンク１１３からサブタンク１１７を経てインク供給口２０１から共通液室２０２に供給されて一時的に貯えられたインクは、毛管現象によりノズル２０３に侵入し、吐出口２０５でメニスカスを形成してノズル２０３を満たした状態を保つ。このとき、フレキシブルケーブル１１２を経由してプリント基板１１１から記録信号３０２に応じてヒーター２０４が通電されると、通電されたヒーター２０４が発熱し、そのヒーター２０４上のインクが急激に加熱される。インクの急激な加熱によりノズル２０３内に気泡が発生し、この気泡の膨張により各ヒーターに対応した吐出口２０５からインクが吐出される。
【０００７】
図３にヒーター通電回路を示す。
【０００８】
ヒーター２０４及びパワートランジスタ３０３は、シリコン基板等からなるヒーターボード２０６上に設けられ、それらに接続されるアルミニウム等の配線３０１とともに成膜技術により一体的に形成されている。また、ヒーター２０４及び駆動トランジスタ３０３上にはインクがヒーターに触れることを防止するための保護膜（図示せず）が形成されている。Ｖｈはヒーター用電源ライン、ＧＮＤは接地ラインで、プリント基板１１１上の制御部３０３からの記録信号３０２に応じて駆動トランジスタ３０３がオンされることでヒーター２０４が通電される。Ｖｈ、ＧＮＤ、記録信号３０２はフレキシブルケーブル１１２を経由してプリント基板１１１から供給される。
【０００９】
図２、図３に示したようなライン型の記録ヘッドにおいては、ヒーター２０４を複数のブロックに分割し、そのブロック単位でヒーター２０４を通電して記録するブロック分割記録方式が知られている。このような方式では、１ライン分の記録データを複数の分割されたヒーター２０４にて記録するため、一度に通電されるヒーター２０４の数を減らして通電の際の所要電力を少なくできる。これにより電源容量を少なくでき、コストを抑えることができるという利点がある。
【００１０】
図４に１００本のノズルを備えた記録ヘッドにおいて、１０ブロックに分割を行った場合の記録例を示す。
【００１１】
図に示すように、記録ヘッドの上部から順にノズル番号０から９９までのノズルが配置され、それぞれのノズルは下１桁のノズル番号と同じ数字の０から９までのいずれかのブロックに属している。記録はキヤリッジ１０２の走査に従ってブロック０から９の順にブロックごとに行われ、図に示したブロックごとのヒーター通電タイミングにおいて記録データが存在するときに、駆動トランジスタ３０３がオンして当該ヒーターが通電され記録が行われる。これらのブロックごとの記録は、記録解像度が１２００dpiの場合はキヤリッジ１０２が１／１２００inchの走査を終えるごとの間隔内で行われる。
【００１２】
このように構成した記録装置ではキャリッジモータ１０５によりキャリッジ１０２が記録媒体１０７に沿って移動されると、そのタイミングに応じて記録ヘッド１０１のインク吐出口２０５からインクが吐出され、記録媒体１０７上に記録がなされる。また、１行分の記録が終ると紙送りモータ１０９により紙送りローラ１０８が駆動されて１行分に対応する送り量の紙送りがなされる。また、本例ではキャリッジ１０２が反対方向に移動される間にも同様にして記録が行われる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記インクジェット記録方式には何らかの理由により吐出口２０５よりインクの吐出が行われない状態、所謂不吐出状態が発生するこで、記録画像に記録が行われない部分が白すじとして発生し、印字品位の低下を招いてしまうという問題点がある。不吐出が起こる原因としては、主にインク切れ、インク流路における気泡の発生・インクの増粘、異物の混入・付着、ヒーターの断線などが上げられる。これらのうちインク切れの場合はユーザーにインクタンク１１３の交換を促すことで、気泡の発生・増粘と異物の混入・付着に関しては回復手段１１５とブレード１１６を用いて原因となる物体を取り除くことで問題を解決することができる。しかしヒーターの断線に関しては、吐出の繰り返しによりヒーターとインクの間に設けられた保護膜が徐々に摩耗しインクが保護膜内を浸透してヒーターまで達することで、熱や科学的変化等によってヒーターへの配線が物理的に切れてしまう現象であるため、いかなる手段を用いても復旧することはできず、記録品位の低下が避けられない。また断線に至っていない吐出手段においても、磨耗が進行した状態では吐出に必要な電流を流すことが出来ず、このような断線もしくは磨耗が進行したノズルを使用することは記録品位の低下の点から大きな問題となっていた。
【００１４】
そこで従来のインクジェット記録装置においては、この異常が発生したヒータに該当するノズルを検出し、このノズルの使用を中止してその他のノズルにより代替記録を行う制御を用いることで印字品位の低下を防ぐといったことを行ってきた。このような制御を行うためには、断線したノズルを検出することが必要となるが、従来の記録装置においては全てのヒーターに対して１本ずつ順に吐出を行わせるような電圧を印加し、ヒーター付近の温度上昇を観測することで断線ヒーターを検出するといったことが行われている。しかしこの手法ではヒーターが高密度に配置された記録ヘッドにおいては１本のヒーターによる加熱が、当該ヒーター以外の複数のヒーターに対しても影響を及ぼすため非常に精度が低いといった問題点があった。また近年の記録ヘッドにおいてはノズル数の増加が進んでおり、この手法のように１本ずつの検出を行おうとすると大きな検出時間を要するといった問題点もあった。
【００１５】
そこで本発明では、より高速かつ精度の高い断線検知機能を備えたインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【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におけるインクジェット記録装置は、記録ヘッドにおけるヒーターの駆動をいくつかのブロックに分割して行うブロック分割駆動手段を備え、吐出の際にヒーター用電源ラインに流れる電流値を検出するための電流検出手段と、検出された電流値をある閾値と比較するための比較手段とを備え、比較の結果によりヒーターの異常を検出するものとする。比較手段内には、ブロック内のヒーターを全て正常に駆動する場合に必要な閾値電流と、ヒーターを１つだけ駆動する場合に必要な閾値電流の２種類の電流値の比較を行うための回路を備えるものとする。また記録ヘッドには、比較の結果として特定された断線ヒーターの情報を記憶する不揮発性メモリを備えることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために本発明における記録ヘッド異常検出手段は、ブロックごとに検出を行い、異常が検出されたブロックにのみノズル単位での検出を行うといった手順で実行するものとする。
【００１８】
［作用］
異常ノズルの検出において電流値を用いることでブロック単位での異常検知を可能とした。大多数のブロックは異常ノズルを含まないため、ブロック単位で正常であることを確認することで大幅な検出時間の短縮を図ることができる。また異常の検出されたブロックに対しては全てのノズルに対してのチェックを行うため、断線以外に磨耗の進行による吐出異常も検出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
以下に図面を用いて、本発明の記録装置における実施形態の一実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図５に本発明における電流検出・比較回路の一例を示す。
【００２２】
５０１はヒーター駆動用電源ラインＶｈに流れる電流値Ｉｈを検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出したＩｈとブロック内のヒーターを全て正常に駆動する場合に必要な閾値電流値Ｉｍ及びヒーターを１つだけ駆動する場合に必要な閾値電流値Ｉｓを切り替えて比較する比較手段とを備える、電流検出・比較回路である。比較手段は制御部３０３からの切り替え信号５０２によりＩｈの比較対象をＩｍかＩｓに切り替えを行い、比較結果を異常検出信号５０３として制御部３０３に返す。また制御部３０３には、ホストからの記録命令によらずブロック内の全吐出手段の駆動をブロック単位ごとに順に行うように記録信号３０２を制御する駆動モード１と、ブロック内の各吐出手段の駆動を１個ずつ順に独立駆動を行うように記録信号３０２を制御する駆動モード２を備える。
【００２３】
図６に上記の構成により、図４に示した１００本のノズルを備えた記録ヘッドにおいて、１０ブロックに分割を行った場合の異常ノズル検出フローを示す。
【００２４】
異常検出手段の実行により、まず制御部３０２で切り替え信号５０２により電流検出・比較回路５０１の比較対象をＩｍにセットした後、駆動モード１を実行する。これによりブロック０内の全ノズル（ノズル番号０，１０，２０，３０，・・・，９０）１０本の吐出を同時に行う。この時に電流検出・比較回路５０１においてＶｈラインを流れる電流ＩｈとＩｍ（この場合ノズル数は１０本なのでＩｍ=Ｉｓ×１０）の比較を行う。異常が発生しているノズルには電流が流れない、もしくは流れる電流値が低いため、ブロック０内に異常が発生しているノズルが存在するとするとＩｈ＜Ｉｍとなり、ここで電流検出・比較回路５０１から異常検出信号５０３により制御部３０２へと異常の発生を報知する。これを受け制御部３０２は駆動モード１を一時停止して異常検出手段の実行状況を一時メモリに記憶する。その後切り替え信号５０２により電流検出・比較回路５０１の比較対象をＩｓにセットして、駆動モード２を実行する。これによりブロック０内のノズル（ノズル０，１０，２０，３０，・・・，９０）をノズル０から順番に吐出する。この時に電流検出・比較回路５０１においてＩｈとIの比較を順に行う。
ここでＩｈ＜Ｉｓとなるのがノズル０であれば、ノズル０の情報を一時メモリに記憶して、次のノズル１０の吐出及び電流値比較を行う。Ｉｈ＜Ｉｓ以外であればそのまま次のノズルの吐出及び電流値比較を行う。ノズル９０の吐出及び電流値比較が完了すれば、ブロック０の異常検出は完了であるので、一時メモリより異常検出手段の実行状況を読み出し、続いてブロック１に対してブロック０と同様の処理を行う。ＩｈとＩｍの比較を行って、Ｉｈ＜Ｉｍ以外であればそのまま次のノズルの吐出及び電流値比較を行う。ブロック９の吐出及び電流値比較が完了すれば異常検出処理は完了であるので、一時メモリに記憶した全異常ノズル情報を記録ヘッドに搭載した不揮発性メモリに記憶する。記録時にはこの不揮発性メモリの情報に従い、異常ノズルの使用を回避し代替ノズルによる記録を行う
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００２５】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【００２６】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００２７】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００２８】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００２９】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００３０】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００３１】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００３２】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【００３３】
【発明の効果】
本発明により、吐出手段の異常検知手段において電流による検出を行うことで、ブロック単位とノズル単位の検出を使い分けることが容易になり、高速かつ確実に吐出手段の異常を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なインクジェット記録装置の構成の斜視図である。
【図２】図１に示した記録ヘッドの斜視図である。
【図３】図２に示したヒーターの回路図である。
【図４】ブロック分割記録方式の一例である。
【図５】本発明におけるヒーターの回路図である。
【図６】本発明における異常検出手段の実行フローである。
【符号の説明】
１０１ 記録ヘッド
１０２ キャリッジ
１０３ ガイド軸
１０４ タイミングベルト
１０５ キャリッジモータ
１０６ プラテン
１０７ 記録媒体
１０８ 紙送りローラ
１０９ 紙送りモータ
１１０ 紙送りギヤ
１１１ プリント基板
１１２ フレキシブルケーブル
１１３ インクタンク
１１４ インク供給チューブ
１１５ 回復手段
１１６ ブレード
１１７ サブタンク
２０１ インク供給口
２０２ 共通液室
２０３ ノズル
２０４ ヒーター
２０５ 吐出口
３０１ アルミニウム配線
３０２ 記録信号
３０３ 駆動トランジスタ
５０１ 電球検出・比較回路
５０２ 切り替え信号
５０３ 異常検出信号

Claims (22)

1. 記録ヘッドに備えた吐出手段を駆動することで圧力を発生させ、前記吐出手段と対に備えたノズルよりインクを押し出して吐出することにより記録を行うインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドには複数の吐出手段及びノズルを備え、前記吐出手段を任意に駆動して吐出を行う吐出制御手段と、吐出手段の駆動が正常に行われたかどうかを検出する異常検出手段を備えることを特徴とする記録装置。
2. 前記複数の吐出手段をいくつかのブロックに分割して、ブロック単位での駆動を行うことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記異常検出手段はブロック単位での吐出手段の異常検出とノズル単位での異常検出を行うことを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記異常検出手段を実行する際には、まずブロック単位での異常検出を行い、異常が検出された場合にのみノズル単位での異常検出を行うことを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
5. 前記吐出制御手段にブロック内の各吐出手段の駆動を１個ずつ順に独立駆動を行うモードを備えることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
6. 前記吐出制御手段にブロック内の全吐出手段の駆動をブロック単位ごとに順に行うモードを備えることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
7. 前記モードによる吐出手段の駆動は記録装置単独で実行可能であることを特徴とする請求項５または６に記載の記録装置。
8. 前記異常検出手段は吐出手段の駆動の際に実際流れた電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段にて検出された電流値と吐出手段が正常に駆動された場合に流れる理想の電流値との比較を行う比較手段を備え、この比較手段の結果により正常な吐出が行われたかどうかを判断することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
9. 前記比較手段は理想の電流値として１つの吐出手段のみを駆動した際に流れる理想の電流値とを用いて比較を行うことを特徴とする請求項２または８に記載の記録装置。
10. 前記比較手段は理想の電流値としてブロック内の全吐出手段を駆動した際に流れる理想の電流値を用いて比較を行うことを特徴とする請求項２または８に記載の記録装置。
11. 前記理想の電流値は吐出手段の駆動が可能な閾値電流を用いることを特徴とする請求項９または１０に記載の記録装置。
12. 前記異常検出手段を実行する際には、請求項６に示したブロック内の全吐出手段の駆動をブロック単位ごとに順に行うモードを実行し、その際に流れる電流値と請求項１０に示したブロック内の全吐出手段を駆動した際に流れる理想の電流値との比較により異常が検出されたブロックについてのみ請求項５に示したブロック内の各吐出手段の駆動を１個ずつ順に独立駆動を行うモードを実行し、その際に流れる電流値と請求項９に示した１つの吐出手段のみを駆動した際に流れる理想の電流値との比較を行い異常の発生した吐出手段を特定することを特徴とする請求項５から１１のいずれかに記載の記録装置。
13. 前記異常検出手段を実行する際には、まず請求項６に示したブロック内の全吐出手段の駆動をブロック単位ごとに順に行うモードを実行し、その際に流れる電流値と請求項１０に示したブロック内の全吐出手段を駆動した際に流れる理想の電流値との比較を行っていき、異常が検出されると当該ブロックについて請求項５に示したブロック内の各吐出手段の駆動を１個ずつ順に独立駆動を行うモードを実行し、その際に流れる電流値と請求項９に示した１つの吐出手段のみを駆動した際に流れる理想の電流値との比較を行い異常の発生した吐出手段を特定した後に、再び当該ブロックに続くブロックから請求項６に示したブロック内の全吐出手段の駆動をブロック単位ごとに順に行うモードを実行し、その際に流れる電流値と請求項１０に示したブロック内の全吐出手段を駆動した際に流れる理想の電流値との比較を行うという手順により前記異常検出手段を実行することを特徴とする請求項５から１１のいずれかに記載の記録装置。
14. 前記異常検出手段により異常が検出された吐出手段の情報を記憶する不揮発性のメモリを備えることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
15. 前記不揮発性のメモリを記録ヘッドに備えることを特徴とする請求項１４に記載の記録装置。
16. 前記異常が検出された吐出手段の情報を用いて当該吐出手段の使用を回避し、別の吐出手段を代替の吐出手段として用いることを特徴とする請求項１４または１５に記載の記録装置。
17. 前記異常検出手段の実行状況と異常が検出された吐出手段の情報を一時的に記憶するためのメモリを備えることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
18. 前記メモリは記録装置の制御用メモリの一部を使用することを特徴とする請求項１７に記載の記録装置。
19. 前記異常検出手段はホストからの命令により実行されることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
20. 前記異常検出手段はプリンタの電源がONされたときに実行されることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
21. さらにタイマを備え、前記異常検出手段は該タイマが所定時間の経過を検知したときに実行されることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
22. 前記吐出手段は記録ヘッドに設けられたヒーターの熱的作用により前記ヒーター付近のインクに膜沸騰を発生させ、この沸騰膜を利用することによりインクの吐出を行うことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。

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