JP2010120220A - プリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 検出光束の光軸方向に対するノズル列の方向の傾斜角度が、個体差や経時変化により変化しても、正確な不吐ノズル検出を行なう。
【解決手段】 検出器は、光源（ＬＥＤ２２）と受光器（フォトダイオード２３）を備え、ノズルから吐出して検出光束（２１）を通過するインクを光学的に検出する。予め、検出光束（２１）の光軸方向に対するノズル列（１ａ）の方向の傾斜角度を検出する。この検出した傾斜角度に基づいて、ノズル列を複数の領域に分割して、各領域毎に不吐ノズルを検出する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、インクジェット方式のプリンタにおいて、ノズルから吐出するインク滴を直接検出して不吐を検出する技術分野に関する。

インクジェット方式のプリントヘッドは、インクを吐出するための複数のノズルが並んで列を形成している。プリントヘッドを長時間放置したり取り扱いの仕方によっては、ノズルが目詰まりを起こして、一部のノズルがインク不吐出（以下、不吐と言う）となることがある。目詰まりを起こした不良ノズルを不吐ノズルと言う。この状態でプリントを行なうと、プリント画像の中で不吐ノズルに対応した位置に横スジが入ってしまい、プリント品質が劣化する。

この問題に対して、特許文献１は、光源と受光器を含む光検出器を設けて、光源と受光器の間の検出光束を、インクノズル列の配列方向と平行なにして走査することで、インク滴が吐出しているかどうかを１ノズル毎に検出する手法を開示している。

また、特許文献２は、光検出器の光源と受光器の間の検出光束を、インクノズル列の配列方向に対して角度Θだけ傾斜させてて配置する。検出光束に同時に含まれるノズルを１つの検査グループとしてグループ分けして、各グループ毎に吐出状態を検出する手法を開示する。
特開平４−２６９５４９号公報 特開２００５−０３５３０９号公報

プリンタの使用分野によっては、プリントヘッドの長尺化（やノズル間隔の微小化）への更なる要望が強い。例えば、大判プリンタの中には、メディアの最大プリント幅６０インチといったものもある。

この要望に対して、特許文献１の方法では、検出光束の方向とノズルの配列方向とを正確に一致させる必要があり、プリントヘッドが長尺化するほど、その調整は困難なものとなる。

一方、特許文献２の方法では、検出光束をノズルに対して傾斜させて配置するので、長尺ヘッドには対応しやすい。しかし、個々のプリンタには個体差があり、更に使用に伴う経時的なずれもあって、必ずしも常に設計どおりの傾斜角度とはならず、その場合、検出精度の劣化を免れない。

本発明は上述の課題の認識に基づいてなされたものである。

本発明の目的は、検出光束の光軸に対するノズル列の方向の傾斜角度が、個体差や経時変化により変化しても、正確な不吐ノズル検出を行なうことができるプリンタの提供である。

上述の課題を解決する本発明のプリンタは、インクを吐出する複数のノズルでノズル列を形成したプリントヘッドを搭載し、メディアに対して移動するキャリッジと、光源と受光器を備え、前記ノズルから吐出して前記光源と前記受光器の間の検出光束を通過するインクを光学的に検出する検出器と、前記検出光束の光軸に対する前記ノズル列の方向の傾斜角度を検出する手段と、前記検出した傾斜角度に基づいて、前記ノズル列を複数の領域に分割して、各領域毎に不吐ノズルを検出するように制御する手段とを有することを特徴とするものである。

本発明によれば、検出光束の光軸に対するノズル列の方向の傾斜角度が、個体差や経時変化により変化しても、正確な不吐ノズル検出を行なうことができる、優れたプリンタを提供するものである。

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主旨のものではない。

以下、インクジェット方式のプリンタを例に挙げて説明するが、本発明のプリンタは、複写機能やスキャン機能を持った複合機、いわゆるマルチファンクションプリンタにも適用可能である。インクジェット方式は、発熱体を用いた方式、ピエゾ素子を用いた方式、静電素子を用いた方式、ＭＥＭＳ素子を用いた方式など、さまざまな方式を用いることができる。

図１は、本実施形態のインクジェットプリンタ、とくにキャリッジ付近の主要部の構成を示す斜視図である。プリントヘッド１は、メディア３に対してインクジェット方式のプリントを行なうもので、ノズル面にはインクを吐出する複数のノズルでノズル列を形成している。キャリッジ２は、プリントヘッド１を着脱自在に搭載し、２本のガイドシャフト４に案内されてメディア３に対して主走査方向に移動する。エンコーダパターン５とエンコーダセンサ６は、キャリッジ２の主走査方向における位置を検出する。搬送ローラ７はメディア３を主走査方向と直交する副走査方向に搬送するもので、メディア３はプラテン８の上を移動する。回復ユニット９は、プリントヘッド１のノズル面のキャッピング、ノズル面の拭き取り、ノズル面に負圧を与えてノズル目詰まりを解消する回復動作などを行なう。回復ユニット９でのキャッピングの際には、ヘッドキャップ１０でノズル面を密閉して覆うことでインクの乾燥を防止する。

主走査方向において、プラテン８の側方には、プリントヘッド１の各ノズルから吐出するインク滴を光学的に検出するための検出器１１を設けている。検出器１１の上面には開口部１２を形成している。開口部１２は、外乱光や、装置内に浮遊するインクミストが検出器１１の内部に進入することをなるべく軽減すべく、必要最小限のサイズの孔としている。検出器１１は、プリントヘッド１のノズル面が物理的に干渉することなくその上部を通過し、且つメディア３の搬送に支障を与えない高さ位置に配置する。すなわち、検出器１１の最上端は、プラテン８の表面と同一高さもしくは僅かに低くなっている。また、プリントヘッド１の特定のノズル列を検出器１１の上に位置させたとき、各ノズルから吐出したインク滴がすべて開口部１２から入って検出器１１内部に到達するように、プリントヘッド１と検出器１１の副走査方向の位置関係を決めている。

制御部１００は、ＣＰＵ１０１とＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ１０２を備え、プリント動作や不吐検出動作時の各種制御や、検出器１１の制御など、装置全体の制御を司るコントローラである。

以上の構成において、プリント時には制御部１００の制御に基づいて、搬送ローラ７によってプラテン８上を副走査方向に移動するメディア３に対して、キャリッジ２によりプリントヘッド１を主走査方向に往復移動させる。これに同期して、プリントヘッド１のノズルから、メディア３に向けてインクを吐出することで、主走査方向に１バンド分のプリントを行なう。プリントヘッド１の主走査方向の移動且つプリントと、搬送ローラ７によるメディア３の副走査方向の１バンドに対応したステップ移動とを交互に繰り返すことで、メディア上に二次元のプリント画像を形成する。

図２は、検出器１１の内部構成と、プリントヘッド１との位置関係を示す図である。プリントヘッド１は、主走査方向に沿って配列した６つのノズル列１ａ〜１ｆを有する。各ノズルからは、Ｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、ＬＣ（ライトシアン）、ＬＭ（ライトマゼンダ）、Ｙ（イエロー）の６色のインクをそれぞれ吐出する。本実施形態では、ノズル列１ａ〜１ｆのそれぞれは、１２８０個のノズルをピッチ１２００ｄｐｉで形成したものである。

検出器１１は、光源と受光器を備え、ノズルから吐出して光源と受光器の間の検出光束を通過するインク滴を光学的に検出するものである。検出光束をインク滴が横切った際に、受光出力が僅かに変化することを捉えてインク滴を検出する。光源としてＬＥＤ２２、受光器としてフォトダイオード２３を備えている。また、ＬＥＤ２２の射出部にはコリメータレンズ２４を、フォトダイオードの入射部にも受光レンズ２５を設けている。ＬＥＤ２２とフォトダイオード２３の間の検出光束２１の方向は副走査方向に略平行である。この検出光束２１の位置が、各ノズルからのインク滴を検出する検出位置となる。

＜ノズル列の傾斜角度の測定方法＞
次に、検出光束の光軸に対するノズル列の方向の傾斜角度を測定する方法について説明する。この傾斜角度の測定は、プリントヘッドを交換する度に定期的に行なう。制御部１００はこれらの手順を実現するプログラムに従って装置の動作制御を行なう。

図３のＤで示す範囲は、ＬＥＤ２２とフォトダイオード２３によって形成される検出光束２１の有効幅を示す。検出光束全体としては直径１．３〜１．４ｍｍ程度であるが、高精度に検出を行なうことができる有効幅は、検出光束の中心光軸の周囲０．４ｍｍ程度の範囲であるので、有効幅Ｄ＝０．４ｍｍとする。

以下の手順で、検出光束２１の光軸に対するノズル列１ａの傾斜角度を求める。

まず、ノズル列を構成する１２８０個のノズルのうち、ノズル列の両端部近傍から代表ノズルを選択する。ここでは、上下それぞれの端部から、上部２０ノズル、下部２０ノズルを選択して、これらを代表ノズルとする。そしてこれら上下２０ずつのノズルから順次インク滴を吐出させて、検出器１１でそれぞれのインク滴を検出する。具体的には、検出器１１の検出位置に対するノズル列の主走査方向における位置関係を、キャリッジ２によって矢印方向に所定量（ここでは０．１ｍｍ）ずつステップ送りして変化させる。そして、０．１ｍｍきざみの各位置において、代表ノズルのそれぞれから順にインク滴を吐出させ、検出器１１での検出の有無を判断して記憶する。

その結果、図４のグラフに示すような、上部ノズルと下部ノズルのそれぞれについてデータを取得する。横軸は主走査方向における０．１ｍｍ単位の検出位置、縦軸はその位置において２０ノズルのうちインク滴を検出することができたノズルの数である。

このデータから、上部ノズルと下部ノズルそれぞれについて、最も多くの検出ノズル数となった主走査方向の位置を割り出す。すなわち、上部２０ノズルのうち最も多くの検出ノズル数となった位置と、下部２０ノズルのうち最も多くの検出ノズル数となった位置とを、それぞれ求める。そして、それらの位置の差分を求める。求めた差分、すなわち主走査方向の距離Ｘ（ｍｍ）と、上部ノズルと下部ノズルの間の副走査方向の距離Ｙ（ｍｍ）とから、検出光束の光軸方向に対するノズル列の方向の傾斜角度を算出する。

なお、図３では、ノズル列１つだけの傾斜角度を求めたが、更なる精度向上のために、複数のノズル列の傾斜角度をそれぞれ個別に求めるようにしてもよい。また、代表ノズルを両端部近傍の２０ノズルとしたが、この限りではなく、距離をおいた少なくとも２ヶ所に代表ノズルを設定すればよい。２箇所の間の距離を用いて上記と同様に傾斜角度を算出することができる。

＜不吐ノズル検出の手順＞
図５は、不吐検出を行なう前の初期動作の手順を説明するフローチャート図である。制御部１００はこれらの手順を実現するプログラムに従って装置の動作制御を行なう。

ステップＳ６１で、ＣＰＵ１０１が不吐検出動作の指示を発する。不吐検出は、プリントヘッド交換を行なった場合、及びプリンタがある一定数のインク吐出を行なった場合に自動的に行なう。それ以外にも、ユーザが任意で不吐検出を指示をしたときに行なうようにしてもよい。

ステップＳ６２では、傾斜角度の取得の有無を判断する。プリントヘッド交換の場合は、取り付けのバラツキを解消するために、ステップＳ６３に移行して、検出光束の光軸の方向に対するノズル列の方向の傾斜角度を取得する。また、すでに傾斜角度を記憶しており、改めて計測する必要がない場合は、ステップＳ６３はスキップして、ステップＳ６４へ移行する。

ステップＳ６４では、不吐検出を行なう際のノズル分割数を決定する。検出した傾斜角度φと、検出光束の有効幅Ｄ（固定値）と、ノズル列の長さ（固定値）とから、次の（式１）によって分割数を求める。なお、（式１）で計算した値が小数点以下を含む場合は、小数点以下を除いた整数が実際の分割数となる。
分割数＝（ノズル列の長さ × ｃｏｓφ／Ｄ）−１ （式１）
もし、この傾斜角度でのノズル列が、全て有効幅Ｄに納まるのであれば、分割数は０となる。傾斜角度が大きくなるほど。一度に検出可能な有効ノズルの数が少なくなるので、分割数は多くなる。有効幅Ｄとノズル列の長さは共に固定値であるので、傾斜角度に基づいて分割数が決定される。従って、傾斜角度と分割数との関係を、予めデータテーブルとして記憶しておき、取得した傾斜角度に応じてこのデータテーブルを参照して分割数を求めるようにしてもよい。

分割数を決定したら、ステップＳ６５に移行して、分割した各領域毎に不吐ノズルを検出する。

図６は、不吐ノズル検出の手順を説明するフローチャート図である。制御部１００はこれらの手順を実現するプログラムに従って装置の動作制御を行なう。

ステップＳ７１では、不吐検出を行なうノズル列を選択する。ステップＳ７２では、上述のように求めた分割数を指定する。ステップＳ７３では、予備吐出やプリントヘッドのクリーニングなどの前処理を行なう。ステップＳ７４では、ステップＳ７２で指定した分割数に基づいて、ノズル列を複数の領域に分割して、検査領域を選択する。

図７に示すように、分割数が０の場合は、一度に全てを検査することができるので、分割せずに１つのノズル列の全てを選択する。分割数が１の場合は、検査対象ノズル領域はノズル列の上部と下部の２領域に均等に分割する。分割数が２の場合は、３つの領域に均等に分割する。以下、同様に分割数に応じて均等に領域分割する。分割した領域は、上方から順に（１回目、２回目、・・・）不吐検出を行なう。

次に、ステップＳ７５では、検査対象ノズルから設定された回数の予備吐出を行なう。ステップＳ７６では、キャリッジ２を移動して、プリントヘッド１の検査ノズルを、検出器１１の上の検査位置に移動させる。

そして、ステップＳ７７において、選択した分割領域の各ノズルの不吐検出を行なう。ノズル一つずつ順にインク滴を吐出させ、検出器１１でインク滴を検出して、正常ノズルか不吐ノズルかを判別する。その結果は、メモリ１０２に記憶する。

ステップＳ７９では、一つの領域の中の全てのノズルの検査が終了したかを判断して、残りのノズルがある場合は、ステップＳ７５に戻って同様の処理を繰り返す。

ステップＳ７９では、一列の中の分割された領域すべての検査が終了したかを判断して、残りの領域がある場合は、ステップＳ７４に戻って同様の処理を繰り返す。

ステップＳ８０では、６色のすべてのノズル列の検査が終了したかを判断して、残りのノズル列がある場合は、ステップＳ７１に戻って同様の処理を繰り返す。全てのノズル列を検査したら、不吐検出動作を終了する。

キャリッジ付近の主要部の構成を示す斜視図 検出器の内部構成と、プリントヘッドとの位置関係を示す図 ノズル列の傾斜角度の測定方法を説明する図 主走査方向の各位置における検出ノズル数を示すグラフ図 不吐検出を行なう前の初期動作の手順を説明するフローチャート図 不吐ノズル検出の手順を説明するフローチャート図 分割数に応じて分割した領域を示す図

符号の説明

１ プリントヘッド
２ キャリッジ
３ メディア
４ ガイドシャフト
５ エンコーダパターン
６ エンコーダセンサ
７ 搬送ローラ
８ プラテン
９ 回復ユニット
１０ ヘッドキャップ
１１ 検出器
１２ 開口部
１００ 制御部

Claims (5)

1. インクを吐出する複数のノズルでノズル列を形成したプリントヘッドを搭載し、メディアに対して移動するキャリッジと、
   光源と受光器を備え、前記ノズルから吐出して前記光源と前記受光器の間の検出光束を通過するインクを光学的に検出する検出器と、
   前記検出光束の光軸に対する前記ノズル列の方向の傾斜角度を検出する手段と、
   前記検出した傾斜角度に基づいて、前記ノズル列を複数の領域に分割して、各領域毎に不吐ノズルを検出するように制御する手段と
   を有することを特徴とするプリンタ。
2. 前記検出した傾斜角度と、前記検出光束の有効幅と、前記ノズル列の長さとから、前記複数の領域に分割する分割数を決定することを特徴とする、請求項１記載のプリンタ。
3. 前記キャリッジが移動する方向において、前記検出光束に対する前記ノズル列の位置関係を所定量ずつ変化させて、各位置関係において前記ノズル列の中で設定した代表ノズルからインクを吐出させて前記検出器にて検出してデータを取得し、前記データに基づいて前記傾斜角度の検出を行なうことを特徴とする、請求項１又は２記載のプリンタ。
4. 前記代表ノズルは、前記ノズル列の中で距離をおいた少なくとも２箇所に設定したノズルであり、各箇所のノズルについて前記検出器での検出の有無を判断して前記データを取得することを特徴とする、請求項３記載のプリンタ。
5. 前記代表ノズルは、前記ノズル列の中で両端部近傍に設定した複数のノズルであることを特徴とする、請求項４記載のプリンタ。

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