JP2006212875A - Method for inspecting ejection condition of inkjet head - Google Patents
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Description
本発明はインクジェットヘッドの吐出状態検査方法、特に、インクジェットヘッドの各ノズルが正常に吐出する状態か、正常に吐出しない状態かを検査する方法に関する。 The present invention relates to an ejection state inspection method for an inkjet head, and more particularly to a method for inspecting whether each nozzle of an inkjet head is ejected normally or not.
画像形成装置の中でもインクジェット記録装置は、印刷にかかわる装置構成が比較的簡略かつ安価であるため、個人用途から産業用途まで近年さまざまな用途で用いられるようになってきており、それに伴い高画質化、高安定化の要求も高まってきている。 Among image forming apparatuses, the inkjet recording apparatus has a relatively simple and inexpensive configuration for printing, and has recently been used in various applications ranging from personal use to industrial use. The demand for high stability is also increasing.
特にプロフェッショナルユースや産業用途のインクジェット記録装置においては、高画質であるとともに、常に一定の品質でプリントされることが重要である。 In particular, in an inkjet recording apparatus for professional use and industrial use, it is important to print with a constant quality as well as high image quality.
しかしながら、インクジェットヘッドのノズルの目詰まりや、ヒーターの断線などによる偶発的な故障により、ノズルにパルスを印加しても正常にインク滴が吐出されず、本来形成すべき画像のドットが形成できない問題が存在している。 However, due to an accidental failure due to the nozzle clogging of the inkjet head or disconnection of the heater, the ink droplets are not ejected normally even when a pulse is applied to the nozzles, and the dots of the image to be originally formed cannot be formed. Is present.
この問題に対して、例えば特許文献1、特許文献2などに開示されているように、発光素子と受光素子の間にノズル毎にインク滴を吐出させ、その光量変動からそのノズルが正常に吐出しているか否かを検査する方法が周知である。
To solve this problem, for example, as disclosed in
この方法により正常でない吐出のノズルを検出することができ、例えばヘッドのクリーニング動作を行って吐出を正常な状態にしたり、また印字時には正常でないノズルが打つべきドットを他の正常な吐出のノズルに打たせたりするなどの手段をとることが可能となり、常に高品質な画像を得ることができるようになる。 With this method, it is possible to detect nozzles that are not ejected normally.For example, a head cleaning operation is performed so that ejection is normal. It is possible to take measures such as hitting, and a high-quality image can always be obtained.
しかしながら検査ユニットが正常に動作しなくなった場合、例えば発光素子が正常な発光を行えなくなった場合などには、インクジェットヘッドのノズルには目詰まりが発生していないにもかかわらず、受光素子がインク滴の通過に伴う光量変動を得られないために、インクジェットヘッドの不具合であると誤った判断をしてしまう問題があった。 However, when the inspection unit does not operate normally, for example, when the light emitting element can no longer emit light normally, the light receiving element is not ink but the nozzle of the inkjet head is not clogged. Since fluctuations in the amount of light associated with the passage of droplets cannot be obtained, there has been a problem of erroneously determining that the ink jet head is defective.
この問題に対しては、インクジェットヘッドの吐出状態を検査する前に検査ユニットの単体チェックを行い、正常であることを確認してからインクジェットヘッドの吐出状態の検査に移行するシーケンスが考えられるが、実際には吐出状態の検査を行う頻度に比べて検査ユニットが正常に動作しなくなってしまう頻度は非常に小さいため、検査ユニットの単体チェックを毎回行うと検査時間が長くなってしまうという無駄が生じてしまう。
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、簡便な方法で短時間かつ高精度で検査可能なインクジェットヘッドの吐出状態検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide a discharge state inspection method for an ink jet head that can be inspected in a short time and with high accuracy by a simple method.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の装置は、光学的にインクジェットヘッドの吐出状態を検査する方法であって、前記インクジェットヘッドの吐出状態を1ノズルずつ順次検査するステップと、前記検査の結果に応じて前記検査の後に検査ユニットのチェックを行うステップと、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the apparatus of the present invention according to
本発明によれば、インクジェットヘッドの吐出状態検査の結果、吐出信号が得られなかったノズル数が非常に多かった場合に、検査ユニットの単体チェックを行うことにより、ヘッドが正常でないか検査ユニットが正常でないかの判定を行うことができ、また毎回検査前に検査ユニットをチェックする場合と比較して検査時間を抑えることができる効果をもつ。 According to the present invention, when the number of nozzles for which ejection signals are not obtained as a result of the ejection state inspection of the ink jet head is very large, the inspection unit can check whether the head is normal by performing a single check of the inspection unit. It is possible to determine whether or not it is normal, and it is possible to reduce the inspection time as compared with the case where the inspection unit is checked before each inspection.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は本発明を適用したインクジェット記録装置の概略斜視図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view of an ink jet recording apparatus to which the present invention is applied.
インクジェット記録装置1において、2はヘッドキャリッジであり、副走査方向に複数の記録素子を配列された記録素子列を有しインク滴を吐出するインクジェットヘッドが、記録ヘッド固定レバー3によってヘッドキャリッジ2に着脱可能となっている。ヘッドキャリッジ2はこの記録ヘッドを位置決めして搭載し、かつ記録ヘッドを駆動するための信号などを伝達するためのコネクタを設けてあり、記録ヘッドと電気的に接続されるようになっている。またヘッドキャリッジ2はインクタンク4を位置決めして搭載し、記録ヘッドとインクタンク4を連通させてインクを供給するようにしている。
In the ink
5は走査レールであり、ヘッドキャリッジ2の主走査方向に延在し、ヘッドキャリッジ2を摺動自在に支持する。ヘッドキャリッジ2は、ヘッドキャリッジ駆動用モーター6、モータプーリ7、従動プーリ8およびタイミングベルト9を介して、走査レール5上を矢印a、b方向に往復移動して記録媒体上を走査する。このとき、記録ヘッドにより往復記録が可能である。また、10、11、および12、13は、記録媒体の挟持搬送を行うための搬送ローラー対である。
A
14は紙などの記録媒体で、記録媒体14の被記録面を平坦に規制する不図示のプラテンに圧接されている。また、ヘッドキャリッジ2に搭載された記録ヘッドはヘッドキャリッジ2から下方へ突出して記録媒体搬送用ローラー11、13間に位置し、記録ヘッドのノズル形成面は、プラテンの案内面に圧接された記録媒体14に平行に対向するようになっている。画像データは、不図示のフレキシブルケーブルにより記録装置本体の電気回路から記録ヘッドに伝送される。
図2は本発明の実施の形態におけるインクジェット記録装置のシステム構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a system configuration of the ink jet recording apparatus according to the embodiment of the present invention.
20は記録装置内部のアドレス信号、制御信号、データを伝送するバスラインを示しており、21は画像信号などを入力するデータ入力部である。22は記録装置全体をROM23中の各種プログラムに基づいて制御するCPUを示している。このCPU22中において、23は、ROMであり、エラー処理プログラム、記録動作プログラム、CPU22を動作させるためのプログラム等を格納している。24は、ROM23中の各種プログラムのワークエリアおよびエラー処理時の一時退避エリアとして用いるRAMを示している。
そして、25はデータ入力部21で得た入力画像信号の信号処理を行う画像信号処理部を示しており、26は記録開始等のオペレーションを行うための操作部である。29は吐出制御部であり、画像信号処理部25で処理されたデータに基づき記録ヘッドを駆動、制御する。副走査部27は、搬送モーターを所定のタイミングで所定量回転させる。主走査部28は、ヘッドキャリッジ駆動用モーター6を所定のタイミングで所定量回転させる。30は記録部を示し、記録ヘッドによりインクを記録媒体14に吐出し画像を形成する。
An image
図3は本発明の実施の形態におけるインクジェットヘッドの吐出状態検査装置の概略構成を示す側面図である。本装置はヘッドキャリッジ2が移動可能な範囲にあり、インクジェットヘッドのノズル列の方向が図3の矢印Aの方向とおおよそ一致するように配置されている(図1においては図示していない)。
FIG. 3 is a side view showing a schematic configuration of the inkjet head ejection state inspection apparatus according to the embodiment of the present invention. This apparatus is in a range in which the
31はインクジェットヘッド、34は各ノズルから検査のために吐出されたインク滴を受け排出するためのインク受けである。32、33は吐出状態を検査するためにインクジェットヘッドの各ノズルから吐出されたインク滴を光学的に検出するための発光部、受光部を示している。発光部を構成する発光素子は、LED、半導体レーザーなどが好ましく、受光部を構成する受光素子はそれぞれ発光素子の特性に合ったフォトダイオードを用いている。発光部から発せられた光の中にインク滴を吐出することにより、受光部が受光する光量に変動が生じ、インク滴が通過したことを検出することができるようになっている。
31 is an ink jet head, and 34 is an ink receiver for receiving and discharging ink droplets ejected from each nozzle for inspection.
しかしながらインク滴の容量は数ピコリットルと微小であり、1滴だけの吐出では光量の変動が小さくS/N比も小さいので、1ノズルあたり15KHz周期で5ドット連続で吐出させる。発光部から発せられる光軸の幅や受光部の時間的な特性を考慮すると、15KHzの周期は時間的に短いため、1ドット分の光量変動が5ドット分に畳み込まれて十分なS/N比を得ることができるようになる。またこのような1ノズルの吐出状態の検査を順次ノズルを変えながら行うことによってすべてのノズルの吐出状態を検査することができるが、隣り合うノズルの信号が重なり合うことを防ぐために、15KHz周期で5ドット連続で吐出させた後に10ドット分の休止期間を設けている。すなわち1ノズルあたりの1回の検査時間はおよそ1msecとなる。 However, the volume of ink droplets is as small as a few picoliters, and when only one droplet is ejected, the variation in light quantity is small and the S / N ratio is small. Therefore, five dots are ejected continuously at a period of 15 KHz per nozzle. Considering the width of the optical axis emitted from the light emitting unit and the temporal characteristics of the light receiving unit, the period of 15 KHz is short in time. Therefore, the fluctuation in the amount of light for one dot is convoluted into five dots and sufficient S / The N ratio can be obtained. In addition, it is possible to inspect the ejection state of all the nozzles by sequentially performing the inspection of the ejection state of one nozzle while changing the nozzles in order. However, in order to prevent the signals of adjacent nozzles from overlapping, 5 in a cycle of 15 KHz. A pause period of 10 dots is provided after the dots are continuously ejected. That is, one inspection time per nozzle is about 1 msec.
このような方法にてインクジェットヘッドの吐出状態を検査した結果の信号は図4に示すようになる。0〜1msec間の信号が第N番ノズルであるとすると、1〜2msec間が第N+1番ノズル、2〜3msec間が第N+2番ノズルの吐出状態を示す信号となる。図4からわかるように、第N+2番ノズルでは光軸内のインク滴通過による信号変動レベルがほとんど見られず、吐出が正常でないノズルであることが判断される。 A signal as a result of inspecting the ejection state of the ink jet head by such a method is as shown in FIG. If the signal between 0 and 1 msec is the Nth nozzle, the signal indicating the discharge state of the (N + 1) th nozzle is between 1 and 2 msec, and the signal is between 2 and 3 msec. As can be seen from FIG. 4, in the (N + 2) th nozzle, the signal fluctuation level due to the ink droplet passage in the optical axis is hardly seen, and it is determined that the nozzle is not ejected normally.
一般的にはこのような吐出が正常でないノズルの数は少ないが、検査ユニット自体が正常でない場合、例えば発光素子が正常な発光を行えなくなった場合などには、ほとんどすべてのノズルについて前記の正常でないノズルと同様の信号波形が得られることになる。信号波形だけからは検査ユニットが正常でないのか、インクジェットヘッドのほとんどのノズルが正常でないのかの区別をつけることはできないので、検査前に検査ユニットの動作チェックを行って正常であることを確認しておけばインクジェットヘッドが正常でないと判断することができる。しかし検査前に毎回検査ユニットのチェックを行うことは、検査ユニットが壊れてしまう確率が非常に低いことから考えて、いたずらに検査時間の増大を招くだけで動作シーケンスが冗長になってしまう。本発明ではこの問題を解決することが可能で、以下に、第1の実施の形態のインクジェットヘッドの吐出状態を検査するシーケンスについて説明する。 In general, the number of nozzles that do not discharge normally is small. However, when the inspection unit itself is not normal, for example, when the light emitting element is unable to perform normal light emission, the normality described above is applied to almost all nozzles. A signal waveform similar to that of a non-nozzle is obtained. Since it is impossible to distinguish whether the inspection unit is not normal or most of the nozzles of the inkjet head are not normal from the signal waveform alone, check the operation of the inspection unit before inspection to confirm that it is normal. If so, it can be determined that the inkjet head is not normal. However, since checking the inspection unit every time before the inspection has a very low probability of the inspection unit being broken, the operation sequence becomes redundant simply by increasing the inspection time unnecessarily. The present invention can solve this problem, and a sequence for inspecting the ejection state of the ink jet head according to the first embodiment will be described below.
図5は第1の実施の形態のインクジェットヘッドの吐出状態を検査するシーケンスを示すフローチャートである。まずステップS1において前述の吐出状態の検査をすべてのノズルについて順次行う。これにより各ノズルの吐出が正常であるか否かが暫定的に決定される。次にステップS2において、正常でなかったノズル数がN以上であったかどうかをチェックする。このNはインクジェットヘッドや検査ユニットが正常である場合には起こりえないほど十分大きな数であることが望ましい。正常でなかったノズル数がNより小さい場合には、検査ユニットが異常である可能性がないのでそのままインクジェットヘッドの各ノズルの吐出状態を確定し(S4)、インクジェットヘッドの吐出状態を検査するシーケンスを終了する。正常でなかったノズル数がN以上である場合には、検査ユニットが異常である可能性があるので、ステップS3において検査ユニットの単体チェックを行う(後述)。検査ユニットのチェックの結果、ステップS5にて、検査ユニット自体は正常であった場合はヘッドが異常であると判断しヘッドエラーとし(S6)、検査ユニットが異常であった場合は検査ユニットエラーとする(S7)。例えばこれらの結果をオペレーションパネル上に表示すれば、オペレータはヘッドを交換するべきか、サービスパーソンを呼ぶべきかといった判断を行うことができるようになる。またほとんどの通常の場合は、図5においてステップS1、S2、S4というシーケンスで済ませることができ、毎回インクジェットヘッドの検査に先立って検査ユニットのチェックを行う必要がない利点がある。 FIG. 5 is a flowchart showing a sequence for inspecting the ejection state of the ink jet head according to the first embodiment. First, in step S1, the above-described discharge state inspection is sequentially performed for all nozzles. Thereby, it is tentatively determined whether or not the discharge of each nozzle is normal. Next, in step S2, it is checked whether or not the number of abnormal nozzles is N or more. This N is desirably a sufficiently large number that cannot occur when the ink jet head or the inspection unit is normal. When the number of nozzles that are not normal is smaller than N, there is no possibility that the inspection unit is abnormal, so the ejection state of each nozzle of the inkjet head is determined as it is (S4), and the ejection state of the inkjet head is inspected Exit. If the number of nozzles that is not normal is N or more, there is a possibility that the inspection unit is abnormal. In step S3, a single check of the inspection unit is performed (described later). As a result of checking the inspection unit, if the inspection unit itself is normal in step S5, it is determined that the head is abnormal and a head error is determined (S6). If the inspection unit is abnormal, an inspection unit error is detected. (S7). For example, if these results are displayed on the operation panel, the operator can determine whether to replace the head or call a service person. Further, in most normal cases, the sequence of steps S1, S2, and S4 in FIG. 5 can be performed, and there is an advantage that it is not necessary to check the inspection unit prior to the inspection of the inkjet head every time.
次に図5のステップS3の検査ユニットの単体チェックについて図6を用いて説明する。まずスッテプS8にて発光部をオンし、ステップS9にて受光量に変動が見られたかどうかをチェックする。変動した場合は発光部、受光部とも動作しているので検査ユニットは正常であると判定し(S10)、変動しなかった場合は発光部、受光部のいずれか、もしくは両方とも正常に動作していないので検査ユニットは異常であると判定する(S11)。また、検査ユニットの単体チェックの方法は図7のようであっても良い。すなわちステップS13において受光量が変動したと判断した場合でも、ステップS14においてその値が適正であるかどうかを判断し、適正でない場合は適正な値になるように発光量を調整し(S16)、その調整値を保存し(S17)、次回のインクジェットヘッドの検査時にはこの保存した調整値に基づいて発光部を発光させる。このようなシーケンスにすれば、発光素子の劣化、あるいは汚れの付着などによるインクジェットヘッドの検査精度の低下を抑えることが可能になり、より高精度な検査を行うことができる。 Next, the single check of the inspection unit in step S3 in FIG. 5 will be described with reference to FIG. First, at step S8, the light emitting unit is turned on, and at step S9, it is checked whether or not the received light amount has changed. If it fluctuates, both the light emitting unit and the light receiving unit are operating, so it is determined that the inspection unit is normal (S10). If it does not fluctuate, either the light emitting unit, the light receiving unit, or both operate normally. Therefore, it is determined that the inspection unit is abnormal (S11). Moreover, the method of the single check of the inspection unit may be as shown in FIG. That is, even if it is determined in step S13 that the amount of received light has fluctuated, it is determined in step S14 whether the value is appropriate, and if it is not appropriate, the light emission amount is adjusted to an appropriate value (S16), The adjustment value is stored (S17), and the light emitting unit is caused to emit light based on the stored adjustment value at the next inspection of the inkjet head. With such a sequence, it is possible to suppress a decrease in inspection accuracy of the ink jet head due to deterioration of the light emitting element or adhesion of dirt, and more accurate inspection can be performed.
また、前記発光量調整値を不揮発性のメモリ上に保持しておくようにすることで、プリンタ電源をオフしても調整値が失われないような構成にしても良いことは言うまでもない。 It goes without saying that the light emission amount adjustment value may be held in a nonvolatile memory so that the adjustment value is not lost even when the printer power is turned off.
(第2の実施の形態)
次に第2の実施の形態として、検査ユニットの単体チェックで検査ユニットが正常であると判定された際にヘッドのクリーニング動作を行う場合について説明する。
(Second Embodiment)
Next, as a second embodiment, a case will be described in which the head cleaning operation is performed when it is determined that the inspection unit is normal by the single check of the inspection unit.
図8は第2の実施の形態のインクジェットヘッドの吐出状態を検査するシーケンスを示すフローチャートである。ステップS19ないしS23は第1の実施の形態で説明したとおりであるが、本実施例ではステップS23において検査ユニットが正常であると判定された場合、ステップS24においてヘッドのクリーニング動作を実行する。これは検査ユニットが正常であっても、ヘッド内にたまたま泡などが混入してインクが正常に吐出していない可能性があるからであり、その後ステップS26において吐出状態を再検査する。そしてステップS27においてクリーニングを行ってもなおインクジェットヘッドの吐出が正常でないノズル数がN以上であれば、泡の混入などによるものではないと判断することができる。このシーケンスによれば、ヘッドをクリーニングすることでより詳しい状態チェックおよびリカバリーを行うことができる。 FIG. 8 is a flowchart showing a sequence for inspecting the ejection state of the ink jet head according to the second embodiment. Steps S19 to S23 are as described in the first embodiment. In this embodiment, if it is determined in step S23 that the inspection unit is normal, a head cleaning operation is executed in step S24. This is because even if the inspection unit is normal, there is a possibility that bubbles or the like may be mixed in the head and the ink is not normally ejected. Then, in step S26, the ejection state is re-inspected. If the number of nozzles in which the inkjet head is not ejected normally is N or more even after the cleaning is performed in step S27, it can be determined that this is not due to the mixing of bubbles. According to this sequence, more detailed state check and recovery can be performed by cleaning the head.
1 インクジェット記録装置
2 ヘッドキャリッジ
3 記録ヘッド固定レバー
4 インクタンク
5 走査レール
6 ヘッドキャリッジ駆動用モーター
7 モータプーリ
8 従動プーリ
9 タイミングベルト
14 記録媒体
20 バスライン
21 画像入力部
22 CPU
23 ROM
24 RAM
25 画像信号処理部
26 操作部
27 副走査部
28 主走査部
29 吐出制御部
30 記録部
31 ヘッド
32 発光部
33 受光部
34 インク受け
35 ノズル
DESCRIPTION OF
23 ROM
24 RAM
25 Image
Claims (3)
前記インクジェットヘッドの吐出状態を1ノズルずつ順次検査するステップと、
前記検査の結果に応じて前記検査の後に検査ユニットのチェックを行うステップと、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの吐出状態検査方法。 A method for optically inspecting an ejection state of an inkjet head,
Sequentially inspecting the ejection state of the inkjet head one nozzle at a time;
Checking the inspection unit after the inspection according to the result of the inspection;
A method for inspecting an ejection state of an inkjet head, comprising:
検査ユニットの発光部の発光量の調整を行うステップを含むことを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッドの吐出状態検査方法。 The step of checking the inspection unit includes:
The method for inspecting an ejection state of an ink jet head according to claim 1, further comprising a step of adjusting a light emission amount of a light emitting unit of the inspection unit.
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Legal Events
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