JP2008168565A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化や低コスト化に有利である流体噴射装置を提供する。
【解決手段】噴射信号の入力によりノズル３６からインクを噴射させる記録ヘッド３０を備えた流体噴射装置であって、上記記録ヘッド３０のノズル３６に対応するよう設けられて当該ノズル３６に連通する圧力発生室６９近傍に、上記圧力発生室６９内を流通するインクを加熱する加熱素子１５と、上記加熱素子１５で加熱されるインクの温度を検知する温度センサ１６とを設け、上記記録ヘッド３０においてノズル３６からインクを噴射しながら、上記加熱素子１５で圧力発生室６９内を流通するインクを加熱するとともにその温度変化を検知し、上記温度変化が所定範囲を超えたときに当該ノズル３６をドット抜けと判断することによりドット抜け検出を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、主として印刷データに対応してノズルからインク滴を吐出させて記録媒体にドットを形成させるインクジェット記録装置として用いられる流体噴射装置に関するものである。

ターゲットに流体を噴射する流体噴射装置には、インクを記録用紙に噴射して印刷を施すインクジェット式記録装置が知られている。

このようなインクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。このようなインクジェット式記録装置は、インクカートリッジからのインクの供給を受けるインクジェット式印字ヘッドと、記憶媒体を印字ヘッドの走査方向と垂直に移動させる紙送り機構を備え、印字ヘッドをキャリッジ上で記録媒体の幅方向（主走査方向）に移動させながら印字ヘッドに対して機械的圧力や熱エネルギーを発生させることで記録媒体に対してインク滴を吐出させることで記録が行われる。そしてキャリッジ上に、例えばブラックインクおよびイエロー、シアン、マゼンタの各カラーインクが吐出が可能な印字ヘッドを搭載し、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。

このようなインクジェット式記録装置に用いられる記録ヘッドとしては、インクを噴射する方式として、圧電素子を用いて圧力発生室の壁面の一部を変形させてインクを噴射する圧電素子方式がある。

このようなインクジェット記録ヘッドでは、記録ヘッドのキャビティ（圧力発生室）内に気泡が発生したり、浮遊する紙粉やゴミなどがノズル近傍に付着したり、ノズル（内のインク）が乾燥したりすると、ノズルからインク滴が吐出されず、印刷媒体にドットが形成されないことがある。インク滴の吐出不良を、一般に「ドット抜け」と呼んでいる。ドット抜けの現象が生じた場合には、クリーニング装置によって回復を図る。例えば、気泡の発生によってドット抜け現象が生じた場合には、ポンプでノズル内のインクを吸引してキャビティ内部の気泡を排出し、その後、ワイパと呼ばれる拭い取り部材でノズル面に付着したインクを拭い去り、更にフラッシングと呼ばれるインク滴の無印字吐出を行って混色したインクを放出する。この一連のクリーニング工程によって、気泡によるドット抜け現象が回復する。

上記のようなドット抜けを検出する方法として、従来から、記録ヘッドから吐出されたインク滴を光センサやレーザセンサで観察してドット抜けの有無を判断する方法や（例えば下記の特許文献１）、ドット抜けを検出するための検出パターンを印字し、この印字された検出パターンを光学式の読み取りセンサ等スキャニングして判断する方法（例えば下記の特許文献２）等が採用されてきた。
特開２００３−１２７４３０号公報 特開２００６−０９５８１５号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、光センサーを利用する方法では、ドット抜けを検出するために光センサーのような検出用部材が必要になるとともに、キャリッジの移動範囲内に検出用部材が設置された専用のポジションを設ける必要がある。このように、専用スペースや専用部材を必要とすることから、装置の大型化・複雑化・部品点数の増加・コスト増等につながっていた。一方、上記特許文献２のように、検出用のパターンを印字する方法では、検出のたびに検出パターンを印字するため、記録媒体やインクを無駄に消費することとなるうえ、専用の読み取り機構も必要となるため、装置の大型化・複雑化・部品点数の増加・コスト増等にもつながっていた。そのうえ、上記特許文献１の方法でも特許文献２の方法でも、印刷動作と同時にはできないため、印刷動作の合間に行うか、それが出来ない場合は印刷動作を中断して行う必要があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、装置の小型化や低コスト化に有利である流体噴射装置の提供をその目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の流体噴射装置は、噴射信号の入力によりノズルから流体を噴射させる噴射ヘッドを備えた流体噴射装置であって、上記噴射ヘッドのノズルに対応するよう設けられて当該ノズルに連通する流路近傍に、上記流路内を流通する流体を加熱する加熱手段と、上記加熱手段で加熱される流体の温度を検知する温度検知手段とを設け、上記噴射ヘッドにおいてノズルから流体を噴射しながら、上記加熱手段で流路内を流通する流体を加熱するとともにその温度変化を検知し、上記温度変化が所定範囲を超えたときに当該ノズルをドット抜けと判断することによりドット抜け検出を行うように構成されたことを要旨とする。

本発明によれば、上記噴射ヘッドにおいてノズルから流体を噴射しながら、加熱手段で流路内を流通する流体を加熱するとともにその温度変化を検知し、上記温度変化が所定範囲を超えたときに当該ノズルをドット抜けと判断する。すなわち、ノズルから正常に流体が噴射されているときは、ノズルに連通する流路内の流体を加熱しても常に流体が流路内を流れているためそれほど急激に流体は昇温しないのに対し、ノズルに目詰まり等が生じて正常な流体噴射が行われなくなったときは、流路内の流体も通常通り流れなくなるため、流路内の流体を加熱すると急激に流体が昇温する。この急激な温度上昇を検知して正常に流体が噴射されなくなったノズルを特定してドット抜けであることを検知する。

したがって、従来の光センサ方式や検出パターンを読み取る方式に比べて直接的にノズルの状態を検知するため、極めて精度良くドット抜けノズルを特定することができる。また、従来のような光センサーや読み取り機構が不要であり、キャリッジの移動範囲内に専用スペースを設ける必要もないため、装置の小型化・簡素化・コストダウン等に有利である。また、検出のたびに流体噴射による検出パターンを形成する必要もないため、噴射対象物や流体を無駄に消費することもない。

本発明において、上記噴射ヘッドは、ノズルに連通する圧力発生室と、上記圧力発生室に圧力変化を与えるための圧電素子とを備え、上記加熱手段および温度検知手段は、上記圧力発生室を流通する流体を加熱しそれを温度検知する場合には、ノズル直近の流路である圧力発生室内を流通する流体の温度変化により流体の流通状態を検知するため、極めて精度良くドット抜けノズルを特定することができる。

本発明において、上記ドット抜け検出は、所定の噴射対象物に対する流体の噴射信号以外の検出用噴射信号を噴射ヘッドに入力しながら行う場合には、所定の噴射対象物に対する流体噴射では、ノズルによって必ずしも同じタイミングで流体を噴射しない場合も多いことからドット抜けの検出に時間がかかったり複雑な制御を行う必要があるが、検出用噴射信号を噴射ヘッドに入力してドット抜けの検出を行うことによりそれらが回避され、比較的簡単な制御で短時間にドット抜け検出を行うことができるようになる。

本発明において、上記検出用噴射信号の入力による検出用の噴射は、噴射対象物に対する流体噴射動作の間に定期的に行われるノズルの噴射能力回復用の噴射と兼ねている場合には、定期的に行われるノズルの噴射能力回復と同時にドット抜けの検出を行うことができて処理効率がよい。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

以下、本発明を具体化した流体噴射装置としてのインクジェット式プリンタの一実施形態を説明する。

図１は、インクジェット式プリンタのケース（図示せず）内に備えられたインクジェット式のプリンタ本体１の模式平面図である。

プリンタ本体１には、噴射信号の入力によりノズルから流体を噴射させる噴射ヘッドとしての記録ヘッド３０（図２参照）を備え、上記記録ヘッド３０に対して流体を供給するための複数の流体供給手段としてのカートリッジ２ａ〜２ｄが装着されている。各カートリッジ２ａ〜２ｄには、図示しないホルダおよびガイド板が設けられており、非印刷領域に配置されている。

上記カートリッジ２ａ〜２ｄは使用される流体数に対応しており、本実施形態は４個のカートリッジ２ａ〜２ｄが装着されている。カートリッジ２ａ〜２ｄの内部には流体が貯留された流体パック（図示せず）が設けられ、この流体パック内の流体がサブタンク５ａ〜５ｄを経由して記録ヘッド３０に供給されるように構成されている。上記各カートリッジ２ａ〜２ｄのインクは、補給用チューブ４ａ〜４ｄを介してサブタンク５ａ〜５ｄおよび記録ヘッド３０に供給されるようになっている。

上記サブタンク５ａ〜５ｄは、記録ヘッド３０から噴射するインク数に対応させてキャリッジ３上に設けられる。本実施形態では、合計４個のサブタンク５ａ〜５ｄがキャリッジ３上に搭載されている。このサブタンク５ａ〜５ｄは、補給用チューブ４ａ〜４ｄを介して供給されたインク等の流体を、キャリッジ３下面に搭載された記録ヘッド３０に対して供給可能に構成されている。

この例では、流体としてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類のインクを噴射し、それぞれのインクに対応して４本の補給用チューブ４ａ〜４ｄおよび４つのサブタンク５ａ〜５ｄが設けられている。そして、各サブタンク５ａ〜５ｄは、記録ヘッド３０のノズル形成面に形成された４つのノズル列（図示せず）に対応してインク等を供給するようになっている。

また、サブタンク５ａ〜５ｄが搭載されるキャリッジ３は、キャリッジモータ６によって駆動され、タイミングベルト７を介し、走査ガイド部材８に案内されて、紙送り部材９の長手方向、すなわち記録用紙の幅方向である主走査方向に往復移動されるように構成されている。

一方、キャリッジ３の移動経路上における非印刷領域には、封止手段としてのキャップ部材１０、吸引ポンプ１１（図５参照）、廃液タンク１２が配置されている。キャップ部材１０は、ゴム等の可撓性素材により形成されている。そして、キャリッジ３が非印刷領域に移動したときに、上記キャップ部材１０によって、記録ヘッド３０のノズル形成面が封止されるように構成されている。このため、キャップ部材１０は、プリンタ本体１の休止期間中において記録ヘッド３０のノズル開口の乾燥を防止する蓋体として機能する。

また、上記キャップ部材１０の底面は、チューブ１３（図５参照）を介して吸引ポンプ１１に接続されている。上記吸引ポンプ１１は、キャップ部材１０内の空間を吸引して吸引ポンプ１１により生じる負圧を記録ヘッド３０に作用させ、記録ヘッド３０側から流体を排出できるように構成されている。さらに、キャップ部材１０の印刷領域側には、ゴムなどの弾性素材によるワイピング部材１４が配置されており、必要に応じて記録ヘッド３０のノズル形成面を払拭して清掃できるように構成されている。

また、上記キャップ部材１０は、記録ヘッド３０を主走査方向に往復移動しながら各ノズル３６からインクを記録紙に噴射する印字動作の間に、定期的に印字信号以外の噴射信号を入力して印字以外の流体噴射を行い、ノズル３６の目詰まりを回復する動作であるフラッシングの際にフラッシング吐出されたインクを受けるインク受けとしても機能する。

図２は、キャリッジ３に搭載されて流体として液体のインクを噴射する記録ヘッド３０と、その上部に装着されるサブタンク５ａ〜５ｄとを断面状態で示したものである。

上記記録ヘッド３０は、噴射する流体を濾過するフィルタ３２を備えたフィルタケース３３と、上記フィルタケース３３の下面に取り付けられたヘッド本体３４とを備えて構成されている。

上記フィルタケース３３の上面には、４本の中空状のインク供給針３１が直立状態に配置されており、上記フィルタケース３３内に形成された各インク連絡流路３５は、それぞれ各インク供給針３１内のインク流路に連通されている。各インク供給針３１の頂部にはインク導入孔３１ａが形成されており、サブタンク５ａ〜５ｄからのインクは、このインク導入孔３１ａを介してインク供給針３１内に導入され、上記インク連絡流路３５を介してヘッド本体３４に供給され、各ノズル列２５ａ〜２５ｄのノズル開口から噴射される。したがって、各サブタンク５ａ〜５ｄ、インク供給針３１、インク連絡流路３５が、各ノズル列に対応している。

図３は、上記ヘッド本体３４の一般構造を示す図である。

図に示すように、上記ヘッド本体３４は、圧力発生手段としての圧電振動子６４が収容されるヘッドケース６６と、このヘッドケース６６のユニット固着面に接着剤等で固着される流路ユニット７６とを備えている。この図では、１つのノズル列に対応した１つのインク噴射機構を示して説明するが、この例のヘッド本体３４では４つのノズル列に対応してインク噴射機構が４つ設けられている。

上記流路ユニット７６は、圧力発生室６９を含む流路空間が形成された流路形成基板７１と、上記流路形成基板７１の一面に積層されて圧力発生室６９内のインクを噴射するノズル３６が形成されたノズルプレート７０と、上記流路形成基板７１の他面に積層されて圧力発生室６９を含む流路空間を封止する振動板（封止板）７２とが積層されて構成されている。

上記ノズルプレート７０は、所定の解像度（ドットピッチ）に対応したピッチＰで図示の紙面と垂直方向にノズル３６が複数列設されて１列のノズル列が形成され、それぞれのノズル３６からインク滴を噴射するようになっている。このノズルプレート７０は、ステンレス板から形成されている。

上記流路形成基板７１は、上記各ノズル３６にそれぞれ対応して連通する圧力発生室６９がノズル列と同様に図示の紙面と垂直方向に列設されている。また、後述するインク貯留室６７の圧力変動を逃がすダンパ室６５が形成されている。上記圧力発生室６９およびダンパ室６５となる空間は、流路形成基板７１の振動板７２側に凹部として形成されている。上記流路形成基板７１は、この例ではＳｉ単結晶基板をエッチングすることにより形成されている。

上記振動板７２は、ポリフェニレンサルファイド等からなるフィルム６２にステンレス板製の島部６３を含む板状部材６１等がラミネートされて形成されている。また、この振動板７２には、後述するインク貯留室６７のインクを各圧力発生室６９に供給するためのインク供給口６８が形成されている。

そして、上記流路形成基板７１の一面にノズルプレート７０が積層され、他面に振動板７２が島部６３を外側に配置するように積層されて流路ユニット７６が構成されている。上記流路形成基板７１、ノズルプレート７０、振動板７２に接着剤が塗布され、所定の高温に加熱保持して接合したのち室温まで冷却することにより、流路ユニット７６がつくられる。

一方、上記ヘッドケース６６は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が射出成形されてなり、そのユニット固着面には、上記圧力発生室６９の列に対応して各圧力発生室６９に対して供給するインクを貯留する共通のインク貯留室６７が、上記圧力発生室６９の列に沿って配置されるよう形成されている。また、上記ヘッドケース６６には、上記インク連絡流路３５と連通してインク貯留室６７にインクを供給する１本のインク供給路７７が形成されている。

また、上記ヘッドケース６６は、ノズル列方向に延びて上下に貫通する収容空間７８が形成され、この収容空間７８に振動子ユニット７５が収容されるようになっている。

上記振動子ユニット７５は、固定板７３の先端に、上記各圧力発生室６９に対応するよう列設された棒状の圧電素子としての圧電振動子６４が固着され、上記各圧電振動子６４は、各圧力発生室６９に対応して設けられ、噴射信号である吐出信号の入力により圧力発生室６９に圧力変化を与えるための圧力発生素子として機能するものであり、吐出信号を入力するためのフレキシブルケーブル７４が接続されて構成されている。この例では、上記圧電振動子６４は縦振動モードの圧電振動子６４である。

そして、上記ヘッドケース６６のユニット固着面に、流路ユニット７６の振動板７２側が接着剤で接合された状態で、圧電振動子６４の先端面が振動板７２の島部６３に固着されるとともに、固定板７３がヘッドケース６６に接着固定されることにより、ヘッド本体３４が構成されている。

上記構成のヘッド本体３４は、駆動回路で発生させた駆動信号をフレキシブルケーブル７４を介して圧電振動子６４に入力することにより、圧電振動子６４が長手方向に伸縮される。この圧電振動子６４の伸縮により、振動板７２の島部６３を振動させて圧力発生室６９内の圧力を変化させ、圧力発生室６９内のインクをノズル３６からインク滴として吐出させるようになっている。

そして、上記ヘッド本体３４は、上述したインク吐出構造がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の４色のインクごとに設けられ、４つのノズル列からそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色のインクを吐出するように構成される。

図４は、本発明が適用されたヘッド本体３４の要部を拡大して示すものである。

このヘッド本体３４には、ノズル３６に対応するよう設けられて当該ノズル３６に連通する流路としての圧力発生室６９近傍に、上記圧力発生室６９内を流通するインクを加熱する加熱手段としての加熱素子１５と、上記加熱素子１５で加熱されるインクの温度を検知する温度検知手段としての温度センサ１６とが設けられている。

この例では、上記加熱素子１５は、振動板７２のフィルム６２に開口部を設けてこの開口部に加熱素子１５が配置され、加熱素子１５とインクの間がフィルム６２で隔てられないようになっている。また、温度センサ１６も同様に、振動板７２のフィルム６２に形成された開口部に配置され、温度センサ１６とインクの間がフィルム６２で隔てられないようになっている。これにより、加熱素子１５の発熱によりフィルム６２が損傷するのを防止するとともに、加熱素子１５の熱が俊敏にインクに伝達される。また、温度センサ１６は、加熱されたインクの温度変化を俊敏に検知できるようになる。

上記加熱素子１５は、図示しない通電手段から通電されることにより発熱し、圧力発生室６９内を流通するインクを加熱するようになっている。また、上記温度センサ１６は、上記圧力発生室６９を流通するインクの温度を検知し、図示しない信号線により後述する温度計測手段５２（図５参照）に検知信号を出力する。

上記のような加熱素子１５および温度センサ１６は、各圧力発生室６９ごとに設けられ、言い換えれば、各ノズル３６ごとに設けられている。そして、各圧力発生室６９ごとに流通するインクの加熱および温度変化の検知を行い得るようになっている。

そして、上記記録ヘッド３０においてノズル３６からインクを噴射しながら、上記加熱素子１５で圧力発生室６９内を流通するインクを加熱するとともにその温度変化を温度センサ１６で検知し、上記温度変化が所定範囲を超えたときに当該ノズル３６をドット抜けと判断することによりドット抜け検出を行うように構成されている。

すなわち、ノズル３６から正常にインクが噴射されているときは、ノズル３６に連通する圧力発生室６９内のインクを加熱しても常にインクが圧力発生室６９内を流れているためそれほど急激にインクは昇温しないのに対し、ノズル３６に目詰まり等が生じて正常なインク噴射が行われなくなったときは、圧力発生室６９内のインクも通常通り流れなくなるため、インクを加熱すると急激にインクが昇温する。この急激な温度上昇を検知して正常にインクが噴射されなくなったノズル３６を特定してドット抜けであることを検知するのである。

図５は、上記記録装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。

ここで説明する印刷制御手段４６、ヒータ制御手段５１、温度計測手段５２、ヘッド駆動手段４８、ドット抜け検出手段４７、クリーニング制御手段５４、ポンプ制御手段４９、フラッシング制御手段５５は、本実施形態において制御手段として機能するものである。

図において、４４はホストコンピュータであり、プリンタドライバ４５が内蔵され、このプリンタドライバ４５のユーティリティ上で入力装置（図示せず）からの入力によって記録紙のサイズ，モノクロ／カラー印刷の選択，記録モードの選択，フォント等のデータおよび印字指令等を入力しうるように構成されている。また、上記プリンタドライバ４５のユーティリティにおいて、クリーニング制御手段５４に対するクリーニング指令も入力しうるように構成されている。

印字指令の入力により、プリンタドライバ４５からは印刷制御手段４６に対して流体噴射データである印刷データが送出されるようになっている。また、印刷制御手段４６は印刷データに基づいてビットマップデータを生成し、ヘッド駆動手段４８により噴射信号を発生させて圧電振動子６４に入力し、記録ヘッド３０からインク滴を吐出させるようになっている。このとき、印刷制御手段４６からの指示により図示しない紙送り制御手段は同じく図示しない紙送りモータを制御して記録紙の副走査方向への移動制御を行う。また、印刷制御手段４６からの指示により図示しないキャリッジ制御手段はパルスモータであるキャリッジモータ６を制御してキャリッジ３の主走査方向への往復移動制御を行う。

上記ヘッド駆動手段４８は、本実施形態において噴射制御手段として機能するもので、印刷データに基づく駆動信号のほかに、フラッシング制御手段５５からのフラッシング指令信号を受けてフラッシングのための噴射信号を記録ヘッド３０に出力する。このフラッシング動作により、フラッシングボックスとしてのキャップ部材１０に対してノズルから印字とは無関係のインクを噴射することにより、ノズル３６近傍の増粘インクを排出してノズル３６の噴射特性を回復する。

ここで、ノズルの吐出能力が低下するメカニズムについて説明すると、印刷実行中は記録ヘッド３０のノズル面がキャップ部材１０から開放された状態となり、加えてキャリッジ３で往復移動されている。このような状態でインクの吐出がなければ、ノズル３６の開口部に存在するインクから溶媒が蒸発して徐々にその粘度が高くなり、吐出能力が低下するのである。そして、印刷中に頻繁にインク滴を吐出しているノズル３６は、新しいインクが順次供給されて目詰まりはあまり生じないが、インク滴を吐出する機会が少ないノズル３６では目詰まりを生じやすい。したがって、インクの吐出量が少なく空送時間が長いノズル３６ほど増粘が進行し、その程度はノズル３６毎にばらつきがある。

なお、この例では、噴射ヘッドが噴射する流体が液体のインクであり、インクの増粘によりノズル３６の噴射能力が低下する場合を説明したが、噴射特性の低下するメカニズムは、噴射する流体の種類によって異なる場合があり、本発明は、低下したノズル３６の噴射特性を流体の噴射で回復しうるものであれば、インクに限らず種々の流体を噴射する装置に適用できる趣旨である。

上記キャリッジ制御手段は、印刷動作中にキャリッジ３を主走査方向に往復移動させる移動制御を行うほか、所定のフラッシングタイミングにおいてキャリッジ３を印刷領域以外のフラッシングポジションに移動させ、記録ヘッド３０をキャップ部材１０に対面させてフラッシング動作を行う位置に移動する移動制御を行う。

上記キャリッジ制御手段は、装置の電源オフのときや吸引動作を行う際には、記録ヘッド３０をキャップ部材１０の位置に移動させる移動制御を行う。

上記吸引動作は、プリンタ本体１を最初に使用するときに、最初にカートリッジ２ａ〜２ｄを装着した際、記録ヘッド３０やサブタンク５ａ〜５ｄ等の流路にインクを最初に充填する初期充填動作の際に実行される。また、カートリッジ２ａ〜２ｄを交換したときや、使用していたカートリッジ２ａ〜２ｄを一旦取り外して再装填するときには、交換や再装填に伴って記録ヘッド３０の流路内に空気が混入して正常な吐出ができなくなるため、混入した気泡を記録ヘッド３０から強制吸引して除去するために実行される。

上記吸引動作は、プリンタ本体１を使用せずに放置しているときは、キャップ部材１０でノズル形成面を封止した状態であっても、図示しない放置タイマで計測した放置時間（前回の電源オフから今回の電源オンまでの時間）が長いと徐々にノズル３６の開口部近傍に存在するインクから溶媒が蒸発してその粘度が高くなり、吐出能力が低下するので、それを回復するクリーニングのために電源オン時に、クリーニング制御手段５４による制御によりクリーニングモードによる吸引が実行される。また、印刷動作を継続していると、流路内に残存した気泡が徐々に内部のフィルタ３２上流部に溜まることがあるため、定期的に気泡を強制吸引して除去するクリーニングのため、クリーニング制御手段５４による制御によりクリーニングモードによる吸引が実行されることもある。

また、上記吸引動作は、ユーザーがクリーニング指令スイッチ５０を操作することにより、いわゆるマニュアルクリーニングとして実行されることもある。

上記吸引動作は、後述するドット抜け検出手段４７によって制御される上述したドット抜け検出の際に、ノズルの目づまり等による吐出不良ノズルの存在を検知した場合、クリーニング制御手段５４による制御によりキャップ部材１０によるキャッピングと吸引ポンプ１１によるクリーニングモードによる吸引を行って、ノズルの吐出不良の回復操作を行う場合に実行される。

上記各吸引動作は、初期充填時、カートリッジ２ａ〜２ｄの交換時、クリーニング時、ドット抜け検出時等のクリーニングモードでの吸引や、切替度合判定時等、状況によって吸引条件が異なる場合があるため、ポンプ制御手段４９による制御で吸引ポンプ１１の回転数や稼働時間を制御することにより、各種の吸引モードでの吸引を実行することもできる。

そして、上記吸引動作は、クリーニング制御手段５４により、つぎのように制御される。すなわち、キャリッジ３をキャップ部材１０に対面させる位置に移動させるとともに、キャップ部材１０を図示しないメンテナンスモータの動作により例えばカム機構等により上昇させて記録ヘッド３０のノズル形成面をキャップ部材１０で封止し、メンテナンスモータによって駆動される吸引ポンプ１１の作用によりキャップ部材１０内を吸引してノズルからインク等を強制的に排出させる。

所定時間の吸引を行った後、図示しない弁機構によりキャップ部材１０内を大気開放した状態で吸引ポンプ１１を駆動して空吸引を行ってキャップ部材１０内の空間に残存したインクを排出する。その後、キャップ部材１０を下降させると、この状態ではノズル形成面にインクが付着しているため、メンテナンスモータの駆動によりワイピング部材１４をその先端部がノズル形成面に接触し得る位置まで上昇させたのち、キャリッジ３を移動制御することにより、ノズル形成面に付着したインクをワイピング部材１４で払拭することが行われる。

ドット抜け検出手段４７は、ヘッド駆動手段４８に制御信号を送って各圧電振動子６４に噴射信号を入力してノズル３６からインクを噴射しながら、ヒータ制御手段５１に制御信号を送って各圧力発生室６９の加熱素子１５に通電を行って圧力発生室６９を流通するインクを加熱するとともに、各温度センサ１６で検知した温度変化の検知信号を温度計測手段５２から受信する。そして、上記温度変化が所定範囲を超えたときに当該ノズル３６をドット抜けと判断することによりドット抜け検出を行う。

図６は、上記ドット抜け検出手段４７によって行うドット抜け検出の判定基準の一例を説明する線図である。

インクの噴射を行いながら加熱素子１５による圧力発生室６９内のインクの加熱を行うと、ノズル３６から正常にインクが噴射されているときは、ノズル３６に連通する圧力発生室６９内のインクを加熱しても常にインクが圧力発生室６９内を流れているためそれほど急激にインクは昇温しない。これに対し、ノズル３６に目詰まり等が生じて正常なインク噴射が行われなくなったときは、圧力発生室６９内のインクも通常通り流れなくなるため、インクを加熱すると急激にインクが昇温する。

この急激な温度上昇を検知して正常にインクが噴射されなくなったノズル３６を特定してドット抜けであることを検知する。

例えば、図６（Ａ）に示すように、圧力発生室６９内を流れるインクが所定の温度Ｔ（℃）まで昇温する時間ｔ（ｓｅｃ）を図示しないタイマで計測し、温度Ｔ（℃）まで昇温される時間ｔ（ｓｅｃ）が所定の閾値より短ければ噴射不良すなわちドット抜けと判断し、所定の閾値より長ければ正常と判断することができる。この場合、上記所定の温度Ｔ（℃）の設定値を、周辺環境温度や流体の種類によって変更することが好ましい。

また、例えば、図６（Ｂ）に示すように、圧力発生室６９内を流れるインクを所定時間ｔ（ｓｅｃ）だけ加熱し、ｔ（ｓｅｃ）間加熱したときのインクの温度Ｔ（℃）が所定の閾値より高ければ噴射不良すなわちドット抜けと判断し、所定の閾値より低ければ正常と判断することができる。この場合、上記所定の加熱時間ｔ（ｓｅｃ）の設定値を、周辺環境温度や流体の種類によって変更することが好ましい。

図６（Ａ）（Ｂ）では、横軸を時間とし、縦軸を温度にした判定基準を例にあげて説明したが、横軸を吐出数にし、縦軸を温度にした判定基準とすることもできる。

ここで、上記ドット抜け検出の際の加熱温度Ｔ（℃）は、記録ヘッド３０を構成する部材や接着剤等にダメージを与えない程度の温度に設定される。

上記ドット抜け検出動作は、例えば、印字開始前に行ってドット抜けのないことを確認してから印字を開始することもできる。この場合、印刷制御手段４６からの制御信号により、印字が開始される前にドット抜け検出手段４７に制御信号が送られて上述したドット抜けのシーケンスを実行してから印字を開始することが行われる。

また上記ドット抜け検出動作は、例えば、上述したクリーニング動作の直後に行ってクリーニングが完全に行われたかどうかを確認するために行うこともできる。クリーニング直後には通常フラッシング噴射を行うので、そのフラッシング噴射の際に同時にドット抜け検出をおこなうようにしてもよい。この場合、クリーニング制御手段５４からの制御信号により、クリーニング終了後にドット抜け検出手段４７に制御信号が送られて上述したドット抜けのシーケンスを実行することが行われる。

また、上記のようなドット抜け検出動作は、例えば、所定の噴射対象物に対する流体の噴射信号すなわち印字のための噴射信号以外の検出用噴射信号を記録ヘッド３０に入力しながら行うのが好ましい。特に、上記検出用噴射信号の入力による検出用の噴射は、印字動作の間に定期的に行われるノズルの噴射能力回復用のフラッシング噴射と兼ねるようにすることが好ましい。

この場合、印刷制御手段４６からの制御信号により、所定の定期フラッシング動作のタイミングが到来したときに、フラッシング制御手段５５によるフラッシングの制御を行うと同時に、ドット抜け検出手段４７によるドット抜け検出のシーケンスが実行される。

上述したように、上記ドット抜け検出は、フラッシングポジションまたはクリーニングポジションで行うことができる。

上述したドット抜け検出は、全ノズル３６において同時に行うこともできるし、例えば、ノズル列毎やインクの種類毎に行うこともできる。また、ノズル列を構成するノズル３６のうち１つおきのノズル３６（列端から奇数ノズルと偶数ノズル）を同時に行うこともできる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

すなわち、従来の光センサ方式や検出パターンを読み取る方式に比べて直接的にノズル３６の状態を検知するため、極めて精度良くドット抜けノズルを特定することができる。また、従来のような光センサーや読み取り機構が不要であり、キャリッジ３の移動範囲内に専用スペースを設ける必要もないため、装置の小型化・簡素化・コストダウン等に有利である。また、検出のたびに流体噴射による検出パターンを形成する必要もないため、噴射対象物や流体を無駄に消費することもない。

また、上記記録ヘッド３０は、ノズル３６に連通する圧力発生室６９と、上記圧力発生室６９に圧力変化を与えるための圧電振動子６４とを備え、上記加熱素子１５および温度センサ１６は、上記圧力発生室６９を流通するインクを加熱しそれを温度検知するため、ノズル３６直近の流路である圧力発生室６９内を流通するインクの温度変化によりインクの流通状態を検知するため、極めて精度良くドット抜けノズル３６を特定することができる。

また、上記ドット抜け検出は、所定の記録紙に対するインクの噴射信号である印字信号以外の検出用噴射信号を記録ヘッド３０に入力しながら行うため、所定の記録紙に対する印字では、ノズル３６によって必ずしも同じタイミングでインクを噴射しない場合も多いことからドット抜けの検出に時間がかかったり複雑な制御を行う必要があるが、検出用噴射信号を記録ヘッド３０に入力してドット抜けの検出を行うことによりそれらが回避され、比較的簡単な制御で短時間にドット抜け検出を行うことができるようになる。

また、上記検出用噴射信号の入力による検出用の噴射は、記録紙に対する流体噴射動作である印字の間に定期的に行われるノズル３６の噴射能力回復用の噴射であるフラッシング噴射と兼ねているため、定期的に行われるノズル３６の噴射能力回復と同時にドット抜けの検出を行うことができて処理効率がよい。

上記各実施形態において、ドット抜け検出によって検出された噴射不良ノズルの回復動作をクリーニングモードの吸引によって行ったが、これに限定するものではなく、フラッシング噴射による回復を適用することもできる。

上記各実施形態では、噴射する流体としてインクである場合だけを例にあげて説明したが、例えば保湿液や洗浄液等の印刷用のインク以外の各種の機能性流体を噴射する場合のドット抜け検出にも適用することができる。

上記各実施形態では、記録ヘッド３０は、流体を噴射させる駆動素子である圧力発生素子として縦振動モードの圧電振動子を利用したものを例示して説明したが、撓み振動モードの流体噴射装置に適用することもできる。

また、上記説明した流体噴射装置で実行するドット抜け検出方法をコンピュータ装置に実行させるプログラムについて、記録媒体に記録して提供したり、通信ネットワークを介して提供したりすることもできる。

本発明の流体噴射装置が対象とする流体としては、上述したインク等の液体に限定するものではなく、金属ペースト，粉体，液晶等、各種の流体を対象とする趣旨である。そして、流体噴射装置の代表例としては、上述したような画像記録用のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置があるが、本発明は、その他の流体噴射装置として、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ＥＬディスプレー、面発光ディスプレー（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッドを備えた装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等、各種の流体噴射装置に適用することができる。

第１実施形態のプリンタ本体の概略平面図である。 記録ヘッドの流路構造を示す断面図である。 ヘッド本体の一般構造を示す一部破断断面図である。 上記ヘッド本体の要部を示す一部破断断面図である。 システム構成を示す機能ブロック図である。 ドット抜け検出の判定基準の一例を説明する線図である。

符号の説明

１ プリンタ本体，２ａ〜２ｄ カートリッジ，３ キャリッジ，４ａ〜４ｄ 補給用チューブ，５ａ〜５ｄ サブタンク，６ キャリッジモータ，７ タイミングベルト，８ 走査ガイド部材，９ 紙送り部材，１０ キャップ部材，１１ 吸引ポンプ，１２ 廃液タンク，１３ チューブ，１４ ワイピング部材，１５ 加熱素子，１６ 温度センサ，３０ 記録ヘッド，３１ インク供給針，３１ａ インク導入孔，３２ フィルタ，３３ フィルタケース，３４ ヘッド本体，３５ インク連絡流路，３６ ノズル，４４ ホストコンピュータ，４５ プリンタドライバ，４６ 印刷制御手段，４７ ドット抜け検出手段，４８ ヘッド駆動手段，４９ ポンプ制御手段，５０ クリーニング指令スイッチ，５１ ヒータ制御手段，５２ 温度計測手段，５４ クリーニング制御手段，５５ フラッシング制御手段，６１ 板状部材，６２ フィルム，６３ 島部，６４ 圧電振動子，６５ ダンパ室，６６ ヘッドケース，６７ インク貯留室，６８ インク供給口，６９ 圧力発生室，７０ ノズルプレート，７１ 流路形成基板，７２ 振動板，７３ 固定板，７４ フレキシブルケーブル，７５ 振動子ユニット，７６ 流路ユニット，７７ インク供給路，７８ 収容空間

Claims (4)

1. 噴射信号の入力によりノズルから流体を噴射させる噴射ヘッドを備えた流体噴射装置であって、
   上記噴射ヘッドのノズルに対応するよう設けられて当該ノズルに連通する流路近傍に、上記流路内を流通する流体を加熱する加熱手段と、上記加熱手段で加熱される流体の温度を検知する温度検知手段とを設け、
   上記噴射ヘッドにおいてノズルから流体を噴射しながら、上記加熱手段で流路内を流通する流体を加熱するとともにその温度変化を検知し、上記温度変化が所定範囲を超えたときに当該ノズルをドット抜けと判断することによりドット抜け検出を行うように構成されたことを特徴とする流体噴射装置。
2. 上記噴射ヘッドは、ノズルに連通する圧力発生室と、上記圧力発生室に圧力変化を与えるための圧電素子とを備え、上記加熱手段および温度検知手段は、上記圧力発生室を流通する流体を加熱しそれを温度検知する請求項１記載の流体噴射装置。
3. 上記ドット抜け検出は、所定の噴射対象物に対する流体の噴射信号以外の検出用噴射信号を噴射ヘッドに入力しながら行う請求項１または２記載の流体噴射装置。
4. 上記検出用噴射信号の入力による検出用の噴射は、噴射対象物に対する流体噴射動作の間に定期的に行われるノズルの噴射能力回復用の噴射と兼ねている請求項３記載の流体噴射装置。

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