JP4395916B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インクジェットヘッドの先端に形成されたノズル孔からインク滴を吐出させるインクジェット記録装置、特に、ノズル孔からのインク滴の不吐出を検出することのできるインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット方式のプリンタ等のインクジェット記録装置は、キャリッジ上に搭載されたインクジェットヘッドからインク滴を吐出させて、用紙等の記録媒体上に文字や画像を記録するものであり、インクジェットヘッドには、通常、インクを充填したインクカートリッジが、インク供給路を備えたマニホールドを介して取り付けられている。
【０００３】
インクジェットヘッドは、整列した状態で設けられた多数のキャビティ内に貯留されたインクを、電気機械変換素子や電気熱変換素子等からなるアクチュエータによって、ヘッド先端に形成されたノズル孔からインク滴として吐出させるように構成されているが、ヘッド先端のノズル孔は微小であり、使用するインク自体も非常に固化しやすいものであるため、空気に直接接触しているノズル孔付近のインクが固化してノズル孔が目詰りを起こしたり、インクに異物や気泡が混入することによって、インク滴の不吐出による印字不良が発生することがある。
【０００４】
このため、この種のインクジェット記録装置には、ノズル孔が目詰り等を起こしてインク滴の不吐出が発生した場合にそのインク滴の不吐出状態を検知する不吐出検知手段を搭載し、この不吐出検知手段によってインク滴の不吐出が検知されると、例えば、インクジェットヘッドのノズル側から吸引するといったパージ処理を強制的に行うことで、ノズル孔の目詰りを解消するようにしたものがある。
【０００５】
こういった不吐出検知手段としては、例えば、特開昭５９−１２０４６４号公報に開示されたものがあり、この不吐出検知手段は、インクジェットヘッドのノズル孔のインク吐出方向前方側に、荷電電極と誘導電極とを順次配設し、ノズル孔から吐出されたインク滴を荷電電極によって帯電させた後、この帯電したインク滴が誘導電極を通過する際に発生する誘導電流を検出することによってインク滴が吐出されたか否かを検知するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような不吐出検知手段では、インクジェットヘッドのインク吐出方向前方側に、荷電用の荷電電極と検出用の誘導電極といった２種類の電極を設ける必要があるが、通常のインクジェットプリンタでは、インクジェットヘッドと記録媒体である用紙との間隔が１ｍｍ以下と短いのが一般的であるので、２種類の電極をその間に収容するには無理があり、そういったタイプのインクジェット記録装置に上述した技術を適用するのは現実的ではないといった問題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、インクジェットヘッドと記録媒体との間隔が非常に小さい場合にも十分に適用することのできる不吐出検知手段を備えたインクジェット記録装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、インクジェットヘッドの先端に形成されたノズル孔からインク滴を吐出させるインクジェット記録装置において、前記インクジェットヘッドの先端に取り付けられ、前記ノズル孔から吐出されるインク滴が通過する孔または切欠部と、その孔または切欠部の周縁に設けられた、前記ノズル孔を挟んで対向する一対の電極とを有する電極プレートと、前記電極プレートに設けられた一対の前記電極と、その電極間の静電容量の変化を検出することによって、インク滴の不吐出を検知する静電容量検出回路とからなる不吐出検知手段と、前記インクジェットヘッドに吐出信号を印加するドライバと、前記ドライバと前記不吐出検知手段とを制御するヘッド制御手段とを備え、前記ノズル孔から記録媒体に向けてインク滴を吐出させて前記記録媒体に所定の画像を形成する際に、前記画像に対応する画像データに基づいて前記ドライバから出力される前記吐出信号に同期して、前記静電容量検出回路が前記電極間の静電容量を検出するように、前記ヘッド制御手段が前記不吐出検知手段を制御することを特徴としている。
【０００９】
以上のように構成されたインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドのノズル孔のインク吐出方向前方側に、静電容量の変化を検出するための１種類の電極を設けるだけで、インク滴の不吐出を検知することができるので、電極を設けるためにインクジェットヘッドと記録媒体との間隔を広くする必要がなく、不吐出検知手段のないインクジェット記録装置と同様に、その印字機構部分をコンパクトにすることが可能となる。また、このインクジェット記録装置では、ノズル孔から吐出されるインク滴が通過する孔または切欠部と、その孔または切欠部の周縁に設けられた、ノズル孔を挟んで対向する一対の電極とを有する電極プレートをインクジェットヘッドの先端に取り付けてあるので、インクジェットヘッドへの電極の取付構造がシンプルになると共に、ノズル孔から記録媒体に向けてインク滴を吐出させて記録媒体に所定の画像を形成する際に、その画像に対応する画像データに基づいてドライバから出力される吐出信号に同期して、静電容量検出回路が電極間の静電容量を検出するように、ヘッド制御手段が不吐出検知手段を制御するので、インクジェット記録装置の印字途中にインク滴の不吐出を検知することができるという効果がある。
【００１０】
また、請求項２に記載のインクジェット記録装置のように、不吐出回復手段をさらに備えており、前記不吐出検知手段が、インク滴の不吐出を検知した場合に、前記ヘッド制御手段は、前記不吐出が検知されたノズル孔と、前記不吐出が検知された前記吐出信号に対応する前記画像データとを記憶すると共に、前記画像を形成するためのインク滴の吐出を中断するように、前記ドライバを制御し、前記不吐出回復手段が、前記不吐出が検知されたノズル孔をインク滴が吐出可能な状態に回復させ、その後、前記ヘッド制御手段が、記憶された前記不吐出が検知された前記吐出信号に対応する前記画像データから前記画像を形成するためのインク滴の吐出を再開するように、前記ドライバを制御するものにあっては、印字途中にインク滴の不吐出が検知された場合は、一旦印字動作を中断してパージ処理を行った後、印字動作を再開させることで、常にドット欠けのない高品質の印字状態を確保することが可能となるので、従来のように、インク滴の不吐出に伴う印字品質の低下が発生した場合に、印字途中の記録媒体を破棄して最初から印字し直す必要がなく、印字時間や記録媒体の無駄を有効に防止することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載のインクジェット記録装置のように、前記不吐出回復手段は、前記不吐出が検知されたノズル孔に対応するインク流路内のインクに圧力を付与して、前記記録媒体以外に向けてインクを排出させることで、前記不吐出が検出されたノズル孔をインク滴が吐出可能な状態へ回復させるようにしておけばよい。
【００１２】
また、請求項４に記載のインクジェット記録装置のように、前記インクジェットヘッドの先端に、ノズル孔が形成されたノズルプレートを有している場合は、そのノズルプレートに前記電極プレートを取り付けておけばよい。
【００１３】
特に、請求項５に記載のインクジェット記録装置のように、前記電極プレートを前記ノズルプレートに一体的に形成しておくと、ノズルプレートと電極プレートとを個別に取り付ける場合に比べて、全体の厚みを薄くすることができるので、印字機構部分がさらにコンパクトになるという効果がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、このインクジェットプリンタ１は、一対のフレーム２（図１には、一方のフレームのみを示す）間に軸３ａを介してプラテン３が回転可能に取り付けられており、このプラテン３はモータ４により回転駆動される。プラテン３に対向して圧電式インクジェットヘッド１０が配置されており、この圧電式インクジェットヘッド１０は、インクカートリッジ５と共にキャリッジ６上に取り付けられている。キャリッジ６はプラテン３の軸線と平行に配設された２本のガイドロッド６ａに摺動可能に支持されていると共に一対のプーリ７に掛け渡されたタイミングベルト８に結合されており、モータ９によってプーリ７が回転することによってキャリッジ６がプラテン３に沿って移動するようになっている。
【００１５】
インクジェットヘッド１０は、図２に示すように、溝状に形成された複数のキャビティ１１ａ及び各キャビティ１１ａにインクを供給するマニホールド１１ｂからなるインク流路が形成されたキャビティプレート１１と、キャビティ１１ａに貯留されたインクを加圧する圧電素子１２と、インク滴を吐出させる複数のノズル孔１３ａが形成されたノズルプレート１３とを備えており、前記ノズルプレート１３の前面には、電極プレート２１が固着されている。
【００１６】
インクの加圧手段としての圧電素子１２は、シート状に形成された圧電材料からなり、キャビティプレート１１の上面側に接合されることで、インク流路上部の開口部分を閉塞している。この圧電素子１２は、図示しない駆動手段により駆動電圧が印加されるようになっており、駆動電圧が印加されると、圧電素子１２が、図２において上下方向に変形することで、キャビティ１１ａ内に貯留されたインクを加圧するようになっている。
【００１７】
前記ノズルプレート１３は、各ノズル孔１３ａがキャビティプレート１１の各キャビティ１１ａと連通するように、キャビティプレート１１及び圧電素子１２の前端面に固着されており、キャビティ１１ａ内のインクが圧電素子１２によって加圧されることで、ノズル孔１３ａからインク滴Ｐとして吐出されるようになっている。
【００１８】
前記電極プレート２１は、図２及び図３に示すように、ノズルプレート１３に形成された各ノズル孔１３ａをそれぞれ取り囲むように、一回り大きい複数の孔２１ａが形成されていると共に、各孔２１ａの周縁には、それぞれのノズル孔１３ａを挟んで対向する一対の電極２１ｂが設けられている。
【００１９】
各ノズル孔１３ａに対してそれぞれ設けられた一対の前記電極２１ｂには、図４に示すように、交流電源２２ａ及び電流検出器２２ｂを備えた静電容量検出回路２２が接続されており、電極２１ｂ及び静電容量検出回路２２によってインク滴の不吐出検出手段２０が構成されている。
【００２０】
前記静電容量検出回路２２は、両電極２１ｂ間の静電容量の変化を電流値の変化として検出するものであり、ノズル孔１３ａから吐出されたインク滴Ｐが、一対の電極２１ｂ間を通過する際に変化する両電極２１ｂ間の静電容量を、電流値の変化として電流検出器２２ｂが検出することにより、ノズル孔１３ａからインク滴Ｐが吐出されたか否かを検知することができるようになっている。
【００２１】
図５は、このインクジェットプリンタ１を駆動するための制御系を示すブロック図である。同図に示すように、このインクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド１０の駆動制御を行うヘッド駆動コントローラ３２、キャリッジ送り機構４１、パージ機構４２等を統括的に制御するメインコントローラ３１を備えており、前記ヘッド駆動コントローラ３２は、画像データ記憶部３３に記憶された印刷すべき画像データ及びタイミングデバイス３４から出力される印刷タイミング信号に基づき、各キャビティ１１ａに対して設けられた複数の圧電素子１２にそれぞれ駆動信号を印加する複数のドライバ３５を制御すると共に、静電容量検出回路２２がドライバ３５から出力される駆動信号に同期して電極２１ｂ間の静電容量を検出するように、不吐出検知手段２０を制御するようになっている。なお、各ドライバ３５には、駆動信号を発生させるために十分な電圧を供給可能な電源３６が接続されている。
【００２２】
以上のように構成されたインクジェットプリンタ１における一連の印刷処理について、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。図６に示す印刷処理は、例えば、外部接続されるホスト装置から印刷指示を受けた場合に行われる処理である。印刷処理が開始されると、まず、印刷処理の対象となる画像データを取得し（ステップＳ１）、取得した画像データをビットマップデータに展開する（ステップＳ２）。
【００２３】
このビットマップデータは、印刷画像の各ドットに直接対応するデータ形式であり、このビットマップデータに基づいて、ヘッド駆動コントローラ３２が各ドライバ３５を駆動させることで、実際の印刷を実行する（ステップＳ３）。このとき、ヘッド駆動コントローラ３２は、ドライバ３５の駆動信号に同期するように、不吐出検知手段２０に検知指令を出力し、インク滴が適正に吐出されたか否かを同時に検出する（ステップＳ４）。
【００２４】
ステップＳ５において、インク滴の不吐出が検知された場合は、印刷を一旦中断し（ステップＳ６）、不吐出チャンネル及び不吐出検出ポジションを記憶する（ステップＳ７）。そして、パージ処理を行った後（ステップＳ８）、インクジェットヘッド１０を不吐出検出ポジションに復帰させ（ステップＳ９）、ステップＳ３に戻って再度印刷を実行する。
【００２５】
一方、ステップＳ５において、インク滴の不吐出が検知されなかった場合は、継続して印刷を実行し、全てのビットマップデータについて印刷が実行された時点で一連の印刷処理を終了する。
【００２６】
以上のように、このインクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド１０のノズル孔１３ａのインク吐出方向前方側に、静電容量の変化を検出するための１種類の電極２１ｂを設けるだけで、インク滴の不吐出を検知することができるので、インクジェットヘッドのインク吐出方向前方側に、荷電電極と検出電極といった２種類の電極を配設しなければならない従来のインクジェット記録装置に比べて、インクジェットヘッドと記録媒体との間隔を小さく抑えることができ、不吐出検知手段のないインクジェット記録装置と同様に、その印字機構部分をコンパクトにすることが可能となる。
【００２７】
また、このインクジェットプリンタ１は、ノズル孔１３ａからインク滴を吐出させるドライバ３５の駆動信号に同期して電極２１ｂ間の静電容量を検出することで、印刷を実行しながらインク滴の不吐出を検知し、印刷途中にインク滴の不吐出が検知された場合は、一旦印刷動作を中断してパージ処理を行った後、インク滴の不吐出が発生したポジションから再度印刷を行うようにしているので、常にドット欠けのない高品質の印字状態を確保することが可能となる。従って、従来のように、インク滴の不吐出に伴う印字品質の低下が発生した場合に、途中まで印刷された記録媒体を破棄して最初から印刷し直す必要がなく、印刷時間や記録媒体の無駄を有効に防止することができる。
【００２８】
また、このインクジェットプリンタ１は、ノズル孔１３ａから吐出されるインク滴が通過する孔２１ａの周縁に電極２１ｂが設けられた電極プレート２１を、前記インクジェットヘッド１０の先端に取り付ける構成を採用しているので、インクジェットヘッド１０への電極の取付構造がシンプルになり、電極が設けられたインクジェットヘッドを効率よく製造することができるという効果もある。
【００２９】
なお、この実施形態では、上述したように、ノズルプレート１３の前面側に電極２１ｂを有する別体の電極プレート２１を固着する構成を採用しているが、図７に示すように、電極プレート部分が一体的に形成された、ノズル孔１５ａ、孔１５ｂ、電極１５ｃを有するノズルプレート１５を使用することも可能であり、このような構成を採用することによって、電極が設けられたインクジェットヘッドを効率よく製造することができると共に、ノズルプレートと電極プレートとを個別に取り付ける場合に比べて、全体の厚みを薄くすることができるので、印字機構部分がさらにコンパクトになるという効果がある。
【００３０】
また、印刷途中に実行するパージ処理は、プリンタの起動時等に行われる通常のパージ処理と同様に、不吐出の発生したキャビティ１１ａ内のインクを一定時間（数秒間）加圧したり、ノズル孔１３ａの出口側から吸引したりすることにより、キャビティ１１ａ内のインクを強制的に吐き出させることで不吐出チャンネルを回復させればよい。
【００３１】
また、パージ処理は、基本的に不吐出の発生した色部分に対して行えばよいが、全色まとめてパージ処理を行ったり、いわゆるフラッシングによって、不吐出チャンネルのみを回復させることも可能である。全色まとめてパージ処理を行う場合は、パージ処理によって廃棄されるインク量は多くなるが、パージ機構を簡略化することができ、逆に、不吐出チャンネルのみを回復させる場合は、駆動回路は複雑になるが、パージ処理によって廃棄されるインク量を最小限に抑えることができる。従って、それぞれの長所、短所を総合的に勘案していずれかの方法を採用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるインクジェット記録装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上のインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図３】同上のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図４】同上のインクジェット記録装置における不吐出検知手段を示す概略構成図である。
【図５】同上のインクジェット記録装置を駆動するための制御系を示すブロック図である。
【図６】同上のインクジェット記録装置における一連の印刷処理を示すフローチャートである。
【図７】同上のインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタ
１０ インクジェットヘッド
１３ ノズルプレート
１３ａ ノズル孔
２０ 不吐出検知手段
２１ 電極プレート
２１ａ 孔
２１ｂ 電極
２２ 静電容量検出回路

Claims (5)

1. インクジェットヘッドの先端に形成されたノズル孔からインク滴を吐出させるインクジェット記録装置において、
   前記インクジェットヘッドの先端に取り付けられ、前記ノズル孔から吐出されるインク滴が通過する孔または切欠部と、その孔または切欠部の周縁に設けられた、前記ノズル孔を挟んで対向する一対の電極とを有する電極プレートと、
   前記電極プレートに設けられた一対の前記電極と、その電極間の静電容量の変化を検出することによって、インク滴の不吐出を検知する静電容量検出回路とからなる不吐出検知手段と、
   前記インクジェットヘッドに吐出信号を印加するドライバと、
   前記ドライバと前記不吐出検知手段とを制御するヘッド制御手段とを備え、
   前記ノズル孔から記録媒体に向けてインク滴を吐出させて前記記録媒体に所定の画像を形成する際に、前記画像に対応する画像データに基づいて前記ドライバから出力される前記吐出信号に同期して、前記静電容量検出回路が前記電極間の静電容量を検出するように、前記ヘッド制御手段が前記不吐出検知手段を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 不吐出回復手段をさらに備えており、
   前記不吐出検知手段が、インク滴の不吐出を検知した場合に、
   前記ヘッド制御手段は、前記不吐出が検知されたノズル孔と、前記不吐出が検知された前記吐出信号に対応する前記画像データとを記憶すると共に、前記画像を形成するためのインク滴の吐出を中断するように、前記ドライバを制御し、
   前記不吐出回復手段が、前記不吐出が検知されたノズル孔をインク滴が吐出可能な状態に回復させ、
   その後、前記ヘッド制御手段が、記憶された前記不吐出が検知された前記吐出信号に対応する前記画像データから前記画像を形成するためのインク滴の吐出を再開するように、前記ドライバを制御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. 前記不吐出回復手段は、前記不吐出が検知されたノズル孔に対応するインク流路内のインクに圧力を付与して、前記記録媒体以外に向けてインクを排出させることで、前記不吐出が検出されたノズル孔をインク滴が吐出可能な状態へ回復させることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インクジェットヘッドは、その先端にノズル孔が形成されたノズルプレートを有し、
   前記電極プレートが、前記ノズルプレートに取り付けられている請求項１、２または３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記電極プレートが、前記ノズルプレートに一体的に形成されている請求項４に記載のインクジェット記録装置。

Images