JP2006168152A - インクジェット記録装置及び該装置の不吐出検出制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズルが不吐出状態になった場合にも即時対応するため、印刷中の記録紙と記録紙のあいだの搬送手段上に記録ヘッドの不吐出を検出するためのチャートを印字して、その搬送ベルト表面に印刷された検出チャートを記録装置本体内に搭載しているスキャナ等の画像読取手段により読み込む際の精度を上げる。
【解決手段】 表面が白色の搬送手段上に、不吐検出チャートを記録し、読み取るように構成したので、記録中に記録ノズルが不吐出か否かを検出し適切に補完処理でき、記録品質の向上および、記録媒体の無駄の削減に寄与する。
インクジェット記録装置及び該装置の不吐検出制御方法
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置及び該装置の制御方法に関し、特に、記録媒体の幅に対応した記録素子列を備えたフルライン型のインクジェット記録ヘッドを複数有するインクジェット記録装置及び該装置の記録制御方法に関するものである。

例えばワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置として、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等シート状の記録媒体に記録を行うプリンタがある。

プリンタの記録方式としては様々な方式が知られているが、用紙等の記録媒体に非接触記録が可能である、ランニングコストが安い、カラー化が容易である、ノンインパクト方式であるため静粛性に富む、等の理由でインクジェット方式が近年特に注目されている。

また、インクジェット記録装置の中でも、記録幅に対応した記録素子（ノズル）列を備えた記録ヘッドを有し、記録媒体を搬送させつつ記録を行うフルライン型の記録装置は、記録の一層の高速化が可能であることから、広く使用されつつある。

このようなフルライン型の記録装置は、それぞれ異なった色のインクを吐出する複数の記録ヘッドを記録媒体の搬送方向に配列して、各記録ヘッドから同時にインクを吐出可能とすることにより、カラー記録の際にも記録速度を低下させないように構成される。

このようなインクジェット記録装置の記録ヘッドは、吐出口からインクを液滴として吐出するためにインクに与えるエネルギを発生するエネルギー発生体と、このエネルギー発生体を内在し、かつ、上述の吐出口に連通するインク流路と、このインク流路を通じて上述のエネルギー発生体に供給するインクを収容するインクタンク等のインク収容手段とから概略構成される。

各記録ヘッドは、記録媒体の幅分の記録領域を持たなければならず、一般的には、長尺な記録ヘッドが必要になる。記録ヘッドが長尺になると、記録密度、記録幅にもよるが、例えばＡ４の横幅３６０ｄｐｉで約３０００ノズルを備える必要がある。ノズル数が増えると、記録中に紙粉、ごみ等で、不吐出の発生率が増えることになる。前記３０００ノズル中、１本でも不吐出になると印刷画像の不良をもたらす。

前記のように、多ノズルの記録ヘッドにおいて、１ノズルの不吐出により不良画像が印刷されるため、出荷時に不吐ノズルの情報を記録ヘッドに設けたROMに記憶させたり、記録紙に不吐検出チャートを印刷させて、不良ノズルを検出し、例えば、特許文献１として特開平10-6488や、特許文献２として特開2001-191510にあるように他ヘッドのノズルで補完することを行なっている。

またさらに、記録途上（印刷中）で紙粉の付着等で、ノズルが不吐出状態になった場合にも即時対応するため、印刷中の記録紙と記録紙のあいだの搬送手段（搬送ベルト等）上に（記録ヘッドの不吐出を検出するための）チャートを印字して、その搬送ベルト表面に印刷された検出チャートを記録装置本体内に搭載しているスキャナ等の画像読取手段により読み込み、その読取データに基づき記録ヘッドのノズルが不吐出であるか否かを検出することも考えられている。
特開平１０-６４８８号公報 特開２００１-１９１５１０号公報

しかしこの場合、搬送ベルトの表面の色によっては、ベルト表面上に印字された各色の検出チャートを確実に読み取れない可能性がある。この検出ミスを極力少なくする手段を提供する。

上記目的を達成するために本発明のインクジェット記録装置は、記録媒体の幅に対応した記録素子列を備えたフルライン型のインクジェット記録ヘッドを複数有するインクジェット記録装置であって、該記録媒体を搬送させる表面が白色である搬送手段と、前記搬送手段上に前記記録ヘッドの不吐出を検出するためのチャートを印字する手段と、該検出チャートを読み込む、読取手段を持ち、該読取データに基づき、前記記録ヘッドのノズルが不吐出であるか否かを検出する手段を備える。

以上説明したように本発明によれば、表面が白色の搬送手段上に、不吐検出チャートを記録し、読み取るように構成したので、記録中に記録ノズルが不吐出か否かを検出し適切に補完処理でき、記録品質の向上および、記録媒体の無駄の削減に大いに寄与する。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

なお、以下に説明する実施形態では、インクジェット記録方式を用いた記録装置としてプリンタを例に挙げ説明する。

本明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。

図１は本発明の実施形態としてのインクジェット記録装置１の概略構成を示す断面図であり、３は記録ヘッドであり、本実施形態ではブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）各色のインクを吐出する４つの記録ヘッド３１〜３４を有している。これらの記録ヘッドは後述する制御部により駆動され対応するインクのインク滴を吐出しカラー記録を行う。

シート状の記録媒体（以下、単にシートと称する）ＳＴは、図示しない給送部から給送され、搬送ベルト２に静電吸着されて移動しつつ記録ヘッド３の下を通過する際に記録が行われる。搬送装置である搬送ベルト２は円環状の帯部材であって駆動ローラ５、支持ローラ６、７によって張架され、回転駆動することによりシートＳＴを搬送するものである。

８はベルトのクリーニング機構であり、ベルト上に付着したインクを除去する。

図２はこの搬送ベルト２の構造を示す上面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。図示されたように搬送ベルト２はベースとなる誘電体フィルム層９の搬送面と反対側の面に、図２（ａ）に示す如く静電吸着手段として短冊状の電極を交互に配設した第一電極群であるくし歯電極１０、第二電極群であるくし歯電極１１を形成している。くし歯電極１１の各電極はくし歯電極１０の各電極間に設置され、すなわち搬送方向に交互に配置されている。

くし歯電極１０、１１は例えば誘電体フィルム層９の表面に厚み３５μｍ、幅８ｍｍの電極を、８ｍｍの間隔をおいて配置している。搬送ベルト２の両端には給電手段として図２（ｂ）に示す如く導電ブラシ１２が設けられている。導電ブラシ１２は基材１２ａに導電性のブラシ１２ｂを植えて構成されている。

図３は搬送ベルト２を搬送方向と直交する方向から見た正面図であり、図示されたように、導電ブラシ１２のブラシ１２ｂが搬送ベルト２のフィルム層９のくし歯電極１０、１１に接触することで給電を行っている。

このように構成したくし歯電極１０、１１に電位差を生じせしめると、静電力により吸着力を得ることができる。本実施形態においてはくし歯電極１０、１１の一方に接する導電ブラシ１２を接地し、他方に接する導電ブラシ１２に０．５〜２ｋｖ程度の電圧を印加して所定の静電気力を得るように構成している。そして搬送ベルト２が回転するとくし歯電極１０、１１は導電ブラシ１２と摺動接触により給電を受けて静電吸着力を発生させ、シートＳＴが搬送ベルト２に吸着された状態で搬送される。

図４は、本実施形態のインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。本図において、図１に示した要素と同一のものには、同一の符号を付してある。すなわち、３１はブラック用記録ヘッド、３２はシアン用記録ヘッド、３３はマゼンタ用記録ヘッド、３４はイエロー用記録ヘッド、５は搬送ベルト駆動ローラである。

２０は制御部であり、ＣＰＵ２１、プログラムを格納するＲＯＭ２２、制御に必要なワーク用データを保存するＲＡＭ２３、ゲートアレー２４を含んでいる。このゲートアレー２４は、搬送ベルト駆動ローラ５の駆動制御信号、記録ヘッド３への画像信号および制御信号、クリーニング部８の駆動制御信号、読み取り部４の画像信号及び制御信号などを出力する。

２５はイメージメモリーであり、ゲートアレー２４は外部から受信した記録データを一時記憶する。また、読み取り部からの読取データを一時記憶する。

図５は本実施形態により記録媒体に記録する様子を示す図である。ＳＴ１は一枚目の記録媒体でありＳＴ２は二枚目の記録媒体である。各記録媒体は図中右から左へ搬送され、記録ヘッド３１〜３４の下を順次通過して記録される。斜線部は記録領域である。

本実施形態では不吐検出チャートの印刷は記録媒体ＳＴ１及びＳＴ２の前部のベルト上になされ、Ｙ１は記録ヘッド３１の不吐検出チャート、Ｙ２は記録ヘッド３２の不吐検出チャート、Ｙ３は記録ヘッド３３の不吐検出チャート、Ｙ４は記録ヘッド３４の不吐検出チャートをそれぞれ示している。

図６は不吐検出チャートの一例であり、（ａ）は不吐検出チャートのパターン例（本体内であらかじめ所持しているプリントされるべきデータ）であり、このパターンは、数本おきに印字されるようにしてあり、不吐出ノズルをチェックし易いようにしている。（ｂ）は不吐出ノズルの存在する（記録媒体にプリントされた）記録例である。

図７は、図６の一部を拡大したもので、ベルトの色が異なるとどのような現象が起きるかを表している。例として（ａ）白色ベルト、（ｂ）マゼンダ色ベルト、（ｃ）黒色ベルト、の場合を想定する。

まず、本発明の提案である（ａ）白色ベルトの場合は、全色明確に検出することが可能である。次に（ｂ）マゼンダ色ベルトの場合は、当然マゼンダのチャートは検出が困難になる。最後に（ｃ）黒色ベルトの場合は、黒のチャートはもちろんのこと、ほぼ全色のチャートの検出が困難になる。

ここで、図８のフローチャートを参照して、本実施形態の不吐出ノズルの検出処理について詳細に説明する。

制御部２０は記録データが送られてくると記録データを受信し（ステップｓ１）、受信データをイメージメモリー２５に記憶すると共に記録媒体への記録に先立ち、搬送ベルト上に、例えば図6（ｂ）にその一例を示すような不吐出検出チャートを記録する。（ステップｓ2）
続いて、このチャートを読み取り部４で読み取り一時記憶する。（ステップｓ3）
さらに、制御部２０は、該読み取り、記憶したデータを解析し、図６の場合（ｂ）のK４が、不吐出であることを検知する。（ステップｓ４）
次に、受信し一時記憶した記録データに対し、検出した不吐出ノズルに基づき、不吐補完処理をおこなう。（ステップｓ５）
たとえば、前記K4に対応するデータがあるときには、Ｙ，Ｍ，Ｃの各ヘッドへそれぞれデータをそのビット分加算し、“プロセスブラック”を記録する。また、Kヘッドは、不吐出ノズルには信号が行かないようにマスクをかける。

不吐補完処理がされたなら、記録ヘッドに信号を送り、記録媒体に記録する。（ステップｓ６）
最後に記録が終了か否か判断し、記録終了でなければ先頭に戻る。

終了なら、記録動作を終える。（ステップｓ７）
前述した図6のパターンは、これのみに限定されるものではなく、各ノズルの吐出が確認できるものであれば他の手段であっても差し支えない。

また、不吐出ノズルの補完方法もこの限りではない。

［変形例］
本実施例では、記録媒体に記録する前に不吐検出を行なうように構成したが、さらに、記録終了後にも不吐検出を行なえば、次の記録に備えることができる。

また、本実施例では、各制御が、順次なされるように説明したが、高速記録を行なうためには、データ受信と、記録媒体への記録、搬送手段へのチャートの記録、記録されたチャートの読取、解析動作は、全て平行に処理されるように構成することができる。

さらに、図８フローチャートでは、不吐出を検出した場合の制御を説明したが、図示しない回復手段等により、不吐出であったノズルが、再び吐出できるようになったことを検出した場合は、該ノズルに対しては前記不吐出の補完処理を行わないように構成することができる。

［他の実施形態］
以上の実施形態は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いることにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。

その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急激な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に１対１で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。

この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。

このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。

記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成としても良い。

さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドのみならず、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッドを用いてもよい。

また、以上説明した記録装置の構成に、記録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加することは記録動作を一層安定にできるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などがある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを備えることも安定した記録を行うために有効である。

さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでも良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもできる。

以上説明した実施の形態においては、インクが液体であることを前提として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。

加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。

このような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、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コードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カ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込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カ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い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した（図８に示す）フローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。

本発明の実施形態のインクジェット記録装置の概略構成を示す断面図である。 図１の記録装置の搬送部の上面図及び拡大断面図である。 図１の記録装置の搬送部を搬送方向と直交する方向から見た正面図である。 図１における記録装置の制御部を示したブロック図である。 ２枚の記録媒体に記録を行う様子を示す図である。 図５における検出チャートの一例を示す図である。 図６の一部の拡大であり、ベルトの表面の色が異なる場合の図である。 図１の記録装置の不吐出検出制御処理のフローチャートである。

符号の説明

ＳＴ シート
１ 記録装置
２ 搬送ベルト
３ 記録ヘッド
４ 読み取り部
５ 駆動ローラ
６、７ 支持ローラ
８ クリーニング部
９ 誘電体フィルム層
９ａ 接合部
１０ くし歯電極
１０ａ 端部
１１ くし歯電極
１１ａ 端部
１１ｂ 端部
１２ 導電ブラシ
１２ａ 基材
１２ｂ ブラシ
１３ 導電ブラシ
１３ａ 基材
１３ｂ ブラシ
２０ 制御部

Claims (6)

1. 記録媒体の幅に対応した記録素子列を備えたフルライン型のインクジェット記録ヘッドをひとつ又は複数有するインクジェット記録装置であって、該記録媒体を搬送させる表面が白色である搬送手段と、
   前記搬送手段上に前記記録ヘッドの不吐出を検出するためのチャートを印字する手段と、該検出チャートを読み込む、読取手段を持ち、該読取データに基づき、
   前記記録ヘッドの各ノズルが不吐出であるか否かを検出する手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１記載の検出チャートは、記録搬送途上の任意の記録媒体の前又は後の搬送手段上に記録することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 請求項１記載の該記録ヘッドの不吐出が検出されたとき、以降の制御を変更することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
4. 請求項１乃至３記載の記載のインクジェット記録装置において、該記録ヘッドの不吐出が検出されたとき、現在記録中のデータ以降の記録データに対し該不吐出ノズルの不吐補完処理を行なうことを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項１乃至4記載の記載のインクジェット記録装置において、該記録ヘッドの不吐出が回復したことが検出されたとき、現在記録中のデータ以降の記録データに対し該不吐出ノズルの不吐補完処理を行なわないことを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、インクに与える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー変換体を備えていることを特徴とする請求項１から5のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

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