JP5984553B2 - インクジェット記録装置および記録ヘッドの不吐出補完方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置および記録ヘッドの不吐出補完方法に関する。

この種の技術として、特許文献１には、不吐出を判定するためのパターンを記録し、これを読み取り装置で読み取り、その結果から不吐出ノズルを特定し、不吐出ノズルで記録すべき画像を他の正常に吐出するノズルで記録し補完することが記載されている。

一方、このような不吐出ないし吐出不良の原因は様々である。紙粉などのゴミや増粘したインクなどによるノズルの目詰まりや、ノズル部への泡の混入による発泡不良によって吐出不良を生じることがある。他の原因として、吐出の累積回数が多くなることなどによる経年変化に起因した吐出不良を生じることもある。例えば、発熱抵抗体（ヒータ）によってインクを加熱することにより気泡を発生させ、この気泡の圧力でノズルからインクを吐出する方式の記録ヘッドでは、ヒータを保護膜で覆う構成が一般的である。これにより、ヒータが直接インクと接することで生ずる酸化現象や、消泡時に作用するストレス（キャビテーション）によるヒータの損傷を防止している。しかし、この保護膜自体も、継続して使用されて累積吐出回数が多くなると、保護膜表面がキャビテーションによって削れて保護膜が薄くなったり、吐出によるコゲが保護膜に付着することによって膜厚が厚くなったりする。このように膜厚が変化した状態で吐出を行うとき、膜厚が薄い場合はエネルギー過多となり発泡不良を生じ、また、膜厚が厚い場合はエネルギー不足による発泡不良が生じ、吐出不良を生じることがある。このように記録ヘッドにおける経年変化が原因となって吐出不良を生じることもある。

特開２００８−０６２５１６号公報

しかしながら、記録ヘッドにおける経年変化に起因した吐出不良と、目詰まりや気泡混入に起因した吐出不良が混在している場合、それらを区別して検出することができないという問題がある。また、経年変化に起因した吐出不良が生じている場合は、記録ヘッドのノズルが全体的にこのような状態になる可能性が高い。その場合には、補完記録を行うのに使用する正常ノズルが少なくなり、上記特許文献１に記載の技術によって吐出不良ノズルを特定したとしても、十分な不吐出補完ができないという問題もある。

本発明の目的は、記録ヘッドの経年変化に起因した吐出不良が生じても確実に不吐出を補完できるインクジェット記録装置および記録ヘッドの不吐出補完方法を提供することである。

そのために本発明では、インクを吐出するための複数のノズルを備えた記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置であって、あるノズルからのインクの吐出不良によって画像の不良があるか否かを判定する画像不良判定手段と、前記画像不良判定手段によって画像の不良があると判定された場合、前記記録ヘッドにおけるノズルからインクを吐出するために印加する駆動パルスを異ならせてインクを吐出することにより、前記記録ヘッドに複数の検査パターンを記録させる検査パターン記録手段と、前記検査パターン記録手段によって記録された前記複数の検査パターンに基づいた所定の駆動パルスを決定する駆動パルス決定手段と、前記駆動パルス決定手段によって決定された前記所定の駆動パルスでインクを吐出することにより、前記記録ヘッドに不吐出判定パターンを記録させる不吐出判定パターン記録手段と、前記不吐出判定パターン記録手段によって記録された前記不吐出判定パターンに基づいて、インクの不吐出が生じているノズルを特定する不吐出ノズル特定手段と、前記不吐出ノズル特定手段によって特定された前記不吐出が生じているノズルからの記録を他のノズルからの記録によって補完する不吐出補完手段と、を具えたことを特徴とする。

以上の構成によれば、記録ヘッドの経年変化に起因した吐出不良を生じない駆動条件で不吐出補完が実行される。これにより、記録ヘッドの経年変化に起因した吐出不良が生じても確実に不吐出を補完することが可能となる。

（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態による、インクジェット記録装置としてのインクジェットプリンタを模式的に示すそれぞれ斜視図および断面図である。 図１に示した記録ヘッド２の、特にノズル配列を示す模式図である。 主に図１に示すプリンタとそのホスト装置であるコンピュータによって構成されるプリントシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態にかかる不吐出補完処理を示すフローチャートである。 図４に示す処理で記録される不吐出判定パターンを説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は、画像不良判定のための処理を説明する図である。 図４に示す最適駆動条件判定処理の詳細を示すフローチャートである。 最適駆動条件判定処理における、本実施形態の検査条件を示す図である。 本実施形態に係る検査パターンを説明する図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本実施形態に係る検査パターンの読み取り画像を模式的に示す図である。 上記検査パターンの読み取り結果に基づく、検査条件に対する正常吐出ノズル数の関係を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、本実施形態の不吐出判定パターンを説明する図である。 図４のステップＳ４０４の不吐出補完処理の詳細を示すフローチャートである。 本実施形態のＲ、Ｇ、Ｂ値とインク色の対応を示す図である。 本実施形態の重心位置に基づく解析領域の特定を説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は、不吐出補完処理における不吐出ノズルを判定する方法を説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る最適駆動条件と変化する保護膜厚さとの関係を説明する図である。 本発明の第２実施形態にかかる不吐出補完処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態による、インクジェット記録装置としてのインクジェットプリンタを模式的に示すそれぞれ斜視図および断面図である。このインクジェットプリンタで通常の記録を行う場合、給紙部４から給紙された記録媒体３が、上下に複数配置された搬送ローラー５の回転により搬送される。この記録媒体３は、図中矢印に示されるように左側から右側へと搬送される。次に、記録ヘッド２による記録を行った後、排紙トレー７に排紙される。なお、記録媒体３は、具体的にはロール紙の形態であり、図ではその一部ののみを示している。

本実施形態のインクジェットプリンタでは、その詳細が後述されるように、記録ヘッド２におけるノズルの不吐出補完のための処理が行われる。読み取り部６は、その処理において、後述されるように、画像不良判定パターン、検査パターン、および不吐出ノズルを特定するための不吐出判定パターンの読み取りを行う。本実施形態において、読み取り部６はＣＣＤラインセンサであり、読み取り解像度は１２００ｄｐｉとする。ここで、「不吐出」は一般には吐出がされないことを意味するが、本発明が対象とする不吐出は、吐出はされるもののその量や方向が正規のもの異なり、結果として正常なインクドットを形成できない、いわゆる吐出不良の状態を含む。この点で、本明細書では、「不吐出」というとき、不吐出および吐出不良のいずれも含んでいる。そして、「不吐出の補完」は、吐出不良を含む不吐出の状態にあるノズルについて記録の補完をすることをいう。

図１（ｂ）の、記録媒体の搬送方向（副走査方向）に沿ったインクジェットプリンタ３１０の断面図に示すように、読み取り部６で読み取られた画像は、図３にて後述する画像処理装置の制御部を構成するＣＰＵが実行する処理によって解析される。本実施形態の記録ヘッド２は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の４色のインクをそれぞれ吐出する、記録ヘッド２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｋである。これらの記録ヘッドは、搬送される記録媒体の幅にわたってノズルを配列し、これら記録ヘッドに対して記録媒体３が相対的に搬送されて記録動作が行われる、いわゆるフルラインタイプのものである。なお、本実施形態では、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色のインクを用いるプリンタを例に挙げて説明するが、本発明の適用はこれらのインク色の記録ヘッドに限られるものではなく、淡シアン、淡マゼンタ、淡グレー、レッド、グリーンなど、他のどのような種類のインクを用いた形態であってもよい。

図２は、図１に示した４つの記録ヘッドのうちある１つの色のインクを吐出する記録ヘッド２の、特にノズル配列を示す模式図である。他の色の記録ヘッドも以下で説明する構成と同じ構成を有している。

記録ヘッド２は、図２に示すように、シリコンで形成された有効吐出幅が約１インチの長さを持つ８枚のチップ２０１が、支持部材である下ベース基板２０４に千鳥状の配置で接着されて構成される。そして、下ベース基板２０４の両端部にある電極部（不図示）でフレキシブル配線基板（不図示）と電気的に接続されている。図２の縦方向において隣接するチップ２０１同士は、それぞれ所定数のノズル分だけオーバーラップするように、上記縦方向に相互にずれて配置されている。それぞれのチップ２０１には、同じ色のインクを吐出するノズル列Ａ、ノズル列Ｂ、ノズル列Ｃ、ノズル列Ｄの４つのノズル列が設けられている。これにより、記録ヘッド２に対して記録媒体３を図２の横方向に搬送する間に、４つのノズル列Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのノズルからその上記横方向の位置に応じたタイミングでインクを吐出することにより、記録媒体３に記録を行うことができる。より具体的には、この４列のノズル列のそれぞれにおけるノズル位置は、図２の縦方向において同じである。これにより、１つのズル列（ノズル）の駆動周波数を固定して考えた場合に、１つのノズル列で記録する場合に比べて４倍の搬送速度で記録を行うことができ、高速記録が可能となる。また、後述される不吐出補完処理では、吐出不良となっているノズルによる記録を、他の列における上記同じ位置のノズルによって補完をすることができる。

記録ヘッド２のチップ２０１には、チップ温度を計測する温度センサ（不図示）が取り付けられている。記録ヘッド２は、有効吐出幅が約８インチの長さを有し、これはＡ４の記録紙の短辺方向の長さとほぼ一致した長さである。すなわち、Ａ４の記録用紙をその縦方向に搬送するとき、１パスにより連続記録が可能な長さの記録ヘッドである。各ノズル列を構成するノズルは、そのインク路内に、吐出エネルギー発生素子として発熱素子（電気熱変換素子ないしヒーター）が設けられている。これにより、発熱素子に通電して加熱させることにより、インクに気泡を発生させその気泡の圧力によってインクをそのノズルから吐出させることができる。それぞれのノズル列におけるノズルの配列ピッチは１２００ｄｐｉ相当である。

図３は、主に図１に示すプリンタとそのホスト装置であるコンピュータによって構成されるプリントシステムの構成を示すブロック図である。ホストコンピュータ３００は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、モニタ３１３（タッチパネルを備えてもよい）を接続するビデオカード２０４を備える。さらに記憶領域として、ハードディスクドライブやメモリカードなどの記憶装置３０５を備える。また、マウス、スタイラスおよびタブレットなどのポインティングデバイス３０６、キーボード３０７などを接続するＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などのシリアルバス用のインターフェース３０８を備える。さらに、ネットワーク３１４と接続するネットワークインタフェイスカード（ＮＩＣ）３１５を備える。これらの構成はシステムバス３０９で相互に接続されている。また、インターフェース３０８には、図１にて上述したプリンタ３１０、ＣＣＤカメラ３１１、スキャナ３１２などを接続する。さらに、ディジタルカメラやディジタルビデオなどの光学的に画像データを取得する装置や、磁気ディスク、光ディスク、メモリカードといった可搬型メディアからも画像データを入力することができる。入力される画像データは、画像ファイルに含まれた形態とすることができる。

ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２または記憶装置３０５に格納されたプログラム（図４などで後述する処理のプログラムを含む）をワークメモリであるＲＡＭ３０３にロードしてそのプログラムを実行する。そして、ＣＰＵ３０１は、プログラムに従いシステムバス３０９を介して上記の各構成を制御することにより、そのプログラムの機能を実現する。さらに、これらのＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３のメモリや記憶装置３０５など記憶デバイスには、後述する、記録ヘッドの最適な駆動条件に関する情報を記憶することができる。この情報は、駆動条件を示す情報であればどのような情報であってもよい。

なお、本実施形態では、図４等で後述する不吐出補完に関する処理をホスト装置３００において行うものとしたが、本発明の適用はこの形態に限られない。例えば、プリンタ３１０において、以下で説明する不吐出補完に関する処理の全部または一部が行われてもよい。一部が行われる形態では、その他の処理を例えばホスト装置３００において行うことができる。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る不吐出補完処理を示すフローチャートである。図４に示す処理のうち、ステップＳ４０１、Ｓ４０２の処理は、記録動作中に所定の時間間隔で起動され、処理自体は記録動作と並行して行われる処理である。また、ステップＳ４０３の処理は、ステップＳ４０２で画像不良があると判断されたときに移行する処理であり、また、ステップＳ４０４の処理は、ステップＳ４０３の処理の後、別のモードとして起動される処理である。

図４において、ステップＳ４０１で、画像不良判定を行う。この判定処理は、記録動作中に所定の時間間隔で起動され、先ず、記録媒体における、画像（以下、実画像）を記録する領域と領域の間の所定の広さの領域に画像不良判定パターンを記録する。そして、このパターンを記録した部分が記録媒体の搬送に伴って読み取り部６の位置まで移動すると、読み取り部６によって画像不良判定パターンが読み取られ、その読み取り結果に基づいて画像不良の判定が行われる。読み取りの画像は１６ビットのＲＧＢ画像とする。

図５は、画像不良判定パターンを説明する図である。搬送される記録媒体に対して、記録されるべき画像（実画像）５０１とその次の実画像の間の領域に画像不良判定パターン５０２が挿入されるように順次記録される。画像不良判定パターン５０２は、その詳細５０３に示されるように、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋのインクに対応した記録ヘッド２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｋそれぞれのノズル列Ａ〜Ｄにおける総てのノズルを用いて、１００％デューティーで記録される。すなわち、１つの画素に１つのノズルから吐出されたインクによる１つのドットを形成し、上記総てのノズルからのインク吐出によってパターンを記録する所定の領域（図５の５０３参照）の総ての画素にドットを形成する。

このパターンは読み取り部６によって読み取られ、その読み取り結果に基づいて吐出不良による画像不良があるか否かを判断する。図６（ａ）および（ｂ）は、この画像不良判定のための処理を説明する図である。なお、図５に示す例は、画像不良判定パターンを、記録領域と記録領域の間にそれぞれ記録する例を示しているが、１つのパターンを記録しそれを読み取る形態であってもよい。また、図５に示す例のように、パターンを領域にごとに記録することによって複数の画像不良判定パターンを記録する形態では、例えば、その複数のパターンの読み取り値の平均を用いて以下に説明するような処理をすることができる。

ＣＰＵ３０１は、読み取り部６で読み取られた色ごとのパターン画像の解析処理を実行する。図６（ａ）に示すように、先ず、ステップＳ６０１で、読み取りデータである、画素ごとの輝度信号の値のうち最大値と最小値の差分ΔＰを算出する。図６（ｂ）は、この算出されるΔＰの一例を示している。同図に示すように、吐出不良のノズルに対応する位置の画素（画素位置６）では、吐出が良好なノズルに対応する他の画素位置と比べて輝度信号値が大きくなり、その結果、この画素位置でΔＰが大きくなる。このΔＰの値が大きいと、不吐出による白地が目立つことになる。したがってΔＰの値によって、不吐出による画像不良の判定を行う（Ｓ６０２）。すなわち、ΔＰが予め定めた閾値より大きい場合、画像不良であると判断する。

ここで、記録ヘッド２ＣはＲチャネルの輝度値、記録ヘッド２ＭはＧチャネルの輝度値、記録ヘッド２ＹはＢチャネルの輝度値、記録ヘッド２ＫはＧチャネルの輝度値について、上述したΔＰの算出をする。また、それぞれのチャンネルごとに閾値を定める。本実施形態ではそれぞれの閾値を、８０００（１６ｂｉｔ）／記録ヘッド２Ｃ、９０００（１６ｂｉｔ）／記録ヘッド２Ｍ、７０００（１６ｂｉｔ）／記録ヘッド２Ｙ、８０００（１６ｂｉｔ）／記録ヘッド２Ｋとする。そして、それぞれの記録ヘッドで記録したパターンのいずれかのΔＰが対応する閾値を超えると画像不良と判定する。

再び図４を参照すると、以上の画像不良判定処理の後、ステップＳ４０２で、画像不良判定処理の結果に基づいて画像不良があるか否かを判断する。画像不良があると判断したときは、並行して行われる記録を停止するとともに、ステップＳ４０３の処理に移行して記録ヘッド２の最適駆動条件判定処理を行う。すなわち、ステップＳ４０１、４０２の処理は補完実行を決定する補完実行決定処理を構成する。なお、上記の記録の停止は、例えば、画像不良があると判断した時点で記録しているページ分の記録を終了してから記録動作を停止する。

ステップ４０３の最適駆動条件の判定処理で判定、設定する駆動条件は、ノズルごとに電気熱変換素子に印加する電圧パルスの電圧値またはパルスを印加する時間のいずれか、あるいはその両方とすることができる。本実施形態では、駆動条件はパルスの印加時間とし、判定処理では印加時間を変更した複数の検査条件でテストパターンを記録し、これに基づいて吐出する閾値エネルギーの検出を行うことにより最適駆動条件を求める。

図７は、ステップＳ４０３（図４）の最適駆動条件判定処理の詳細を示すフローチャートである。最初に、ステップＳ７０１で、検査条件の設定を行う。検査条件は、上述したように、電気熱変換素子に対する電圧パルスの印加時間である。

図８は、本実施形態の検査条件を示す図である。電圧パルスの電圧は一定とし印加時間を変更する、本実施形態のプリンタの駆動制御に対応させて、検査条件を印加時間とする。図８に示すように、検査条件として、電圧値を２４Ｖの一定とし、印加時間を少しずつ短くした、１０個の検査条件を設定する。

このように、本実施形態では、徐々に印加時間を短くする、つまりエネルギーを下げていく過程で、吐出閾値エネルギーを検出する。これは、インクジェット方式の記録装置では、吐出しない時間があるとインクが乾燥、固着し吐出し難くなることから、エネルギーが大きくなる長い印加時間から検査条件を順次変えて行くようにしている。なお、検査パターン記録前に、記録に関与しないインク吐出である予備吐出動作を行うことによりこのようなインクの乾燥、固着という問題を回避することもできる。本発明は、どのような検査条件の設定でも適用できることは言うまでもない。

また、検査条件を順次変えて吐出する閾値エネルギーを検出するうえで、記録装置の置かれている環境温度は比較的重要である。温度が異なるとインクの粘性などが異なり、吐出に必要となる閾値エネルギーが異なるからである。記録装置の環境温度が大きく変動する可能性がある場合は、標準的な環境温度と検査する際の環境温度との差分を検出し、その差分量を基に検査するエネルギーへの換算処理を行うこともできる。

次に、ステップＳ７０２で、検査パターンの記録を行う。すなわち、ステップＳ７０１で設定された１０個の検査条件に対応したそれぞれの検査パターンの記録を行う。この検査パターンは、上述したように、１ページ分の記録が終了した後、次のページに記録される。

図９は、本実施形態に係る検査パターンを説明する図であり、具体的には、検査の対象となる記録ヘッドにおけるノズル配列と、記録媒体上に記録する検査パターンとの関係を示している。図９において、記録ヘッド９０１は、図２で説明した１つのインク色の記録ヘッドにおける、千鳥状配置の複数のチップ２０１のノズル配列を、図示および説明を簡略化するために、４つのノズル列Ａ〜Ｄそれぞれを１列のノズル列として示したものである。それぞれのノズル列において、個々のノズルは、図において左側から０Ｓｅｇ、１Ｓｅｇ、・・・、として特定される。なお、図９は、図示の簡略化のため１つのノズル列が２４個のノズルからなるものとして示している。

記録媒体９０２は、記録ヘッド９０１に対して図中矢印方向に搬送され、この搬送の間に、記録ヘッド９０１から、パターンに応じた記録データに基づいてインクが吐出されることにより、同図に示すような検査パターンが記録される。すなわち、検査パターンは、記録媒体においてその搬送方向下流側から、ノズル列Ａ、ノズル列Ｂ、ノズル列Ｃ、ノズル列Ｄの検査パターンが配置されるように記録される。そして、各ノズル列の検査パターンは、最初に０、４、８、１２、１６、２０Ｓｅｇのノズルからインクを吐出し、次に、１、５、・・・、２１Ｓｅｇノズルからインクを吐出するような、４つごとのノズルの集合を同じタイミングで吐出するパターンとする。これにより、個々のノズルの吐出不良を判定し易くすることができる。

以上説明した、１つの検査単位である検査パターンを、ステップＳ７０１で決定された１０個の検査条件それぞれについて記録する。また、この１０個の検査条件に対応したパターンを４つのインク色の記録ヘッドそれぞれについて記録する。

再び図７を参照すると、次のステップＳ７０３で、ステップＳ７０１で定めた１０個の検査条件のパターンの記録が終了したか否かを判定する。また、この１０個の検査条件に対応したパターンを４つのインク色の記録ヘッド総てについての記録が終了したか否かも判断する。総てのパターンの記録が終了すると、ステップＳ７０４で、読み取り部６による、記録したパターンの読み込みを行う。そして、ステップＳ７０５で、ＣＰＵ３０１は、読み取られた検査パターンの読み取り画像について解析処理を実行する。

図１０（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本実施形態に係る検査パターンの読み取り画像を模式的に示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、異なる検査条件で記録した検査パターンの読み取り画像である。具体的には、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図８に示す検査条件１、５、１０にそれぞれ対応する。図１０（ａ）に示す検査条件１では、印加時間が１．２０μｓｅｃで、比較的大きなエネルギーが投入されることから、この時点の各ノズルの経年変化にかかわらず総てのノズルが正常に吐出している。図１０（ｂ）に示す検査条件５では、印加時間が１．００μｓｅｃで、少し投入エネルギーが少なくなり、ノズルの経年変化によっては正常に吐出されないノズルが少し存在している。ここでの吐出していないノズルとは、例えば図１０（ｂ）左下部分に黒く囲ったノズルのように、本来吐出されるべきであるはずなのに、吐出されず、パターンが記録されていない状態のことを指す。さらに、図１０（ｃ）に示す検査条件１０では、印加時間が０．７５μｓｅｃで、投入エネルギーが少なくなって正常に吐出しているノズルは極めて少なく、この時点の各ノズルの経年変化によってほとんどのノズルが吐出不良となっている。

図１１は、以上説明した検査パターンの読み取り結果に基づく、検査条件に対する正常吐出ノズル数の関係を示す図であり、横軸は駆動条件の番号を示し、縦軸は正常吐出ノズルの数を示している。検査条件１〜４までは、各ノズルの電気熱変換体に付与するエネルギーが足りているため、総てのノズルが正常に吐出する。しかし、検査条件５から付与するエネルギーが徐々に少なくなることから、その時点のノズルの経年変化に応じて吐出不良のノズルの数が多くなる。

以上の解析に基づき、その時点で各ノズルに生じている、膜圧の変化などの経年変化に対応した、閾値エネルギーは、検査条件４に対応した、２４Ｖ、１．０５μｓｅｃの駆動条件であると判断する。そして、実際の駆動条件は安全係数をかけて、２６Ｖ、１．０５μｓｅｃを最適駆動条件とする。すなわち、以上説明したステップＳ４０３の処理は、駆動条件を記録ヘッドの経年変化に起因した吐出不良を生じない駆動条件に設定する駆動条件設定処理を構成する。

なお、本実施形態では、安全係数は約１割増とし、電圧に対して補正を行っている。しかし、安全係数は装置の想定される誤差などによって算出される値であり、どのように設定してもよいことは言うまでもない。また、電圧値でなく印加時間に安全係数をかけてもよい。また、本実施形態の解析では、付与するエネルギーの要因を除いて総てのノズルが正常に吐出することを前提としている。しかし、実際にはノズル中に紙粉などのゴミが混入することにより、付与するエネルギーにかかわらず吐出不良となる可能性もある。そのような場合には、検査条件１を基準とし、この条件１の時点で既に吐出不良となっているノズルは閾値エネルギーの判定時に除外するようにすることもできる。また、１つのノズルでも正常に吐出しなくなった時点で閾値エネルギーを決定する処理とする場合は、記録中の偶発的に紙粉混入などによって発生する不良吐出に対応できないおそれがある。そのような場合においては、判定時に複数の所定数のノズルが正常に吐出しなくなった時点で閾値エネルギーを決定する条件を追加するようにしてもよい。さらに、最適な駆動条件算出方法は、本実施形態のように実際に記録し検査する形態以外に、例えば、電流量を検出する、カメラなどの観察装置で紙面に記録しないで吐出を判定する、といった方法であってもよい。要は、最適な駆動条件算出方法として、どのような算出方法を用いようとも本発明が適応可能であることは言うまでもない。

再び、図４を参照すると、以上説明した最適駆動条件判定処理を終了すると、ステップＳ４０４で、別のモードとして不吐出補完処理を行う。本実施形態では、ステップＳ４０１の画像不良判定に用いる画像不良判定パターンは画像不良の程度を判定するパターンであり、実画像を記録する領域間に記録されるパターンであることからパターン距離が短く設定されている。そのため、総てのノズル分のパターンが記録されておらず不吐出ノズルを特定することは困難である。すなわち、ステップＳ４０４の不吐出補完処理では、先ず、実画像や検査パターンなどが記録された連続紙の記録媒体３を排紙し、別の記録媒体を給紙して不吐出補完用の不吐出判定パターンを記録する。

図１２（ａ）および（ｂ）は、本実施形態において記録される不吐出判定パターンを説明する図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すパターンを拡大して示す図である。

図１２（ａ）に示すように、不吐出判定パターン１０は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋインクそれぞれの記録ヘッドの４つのノズル列Ａ〜Ｄに対応するパターンから成る。これらのパターンにおいて、開始バー１１は、読み取ったパターンを解析するときに、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれのチャンネルであるかを特定するためのパターンである。アライメントマーク１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、読み取りの際に基準となるマークであり、これによってパターンとノズル位置とを対応付けることができる。このアライメントマークは、記録媒体搬送方向に並んだ複数のノズル列を用いて記録する。解析用パターン１３は、ノズルごとに記録されるパターンであり、それぞれのノズルによって記録される直線画像からなる。詳しくは、各列のノズルを、配列において８つごとのノズルからなる８つのノズル群に分け、これら群について順次のタイミングで吐出を行いそれぞれ直線画像を記録するものである。そして、この解析用パターン１３は、ノズル列Ａ〜Ｄごとに記録される。

図１３は、図４のステップＳ４０４の不吐出補完処理の詳細を示すフローチャートである。

先ず、読み取り部６によって、不吐出判定パターンを１２００ｄｐｉの解像度で読み取る（Ｓ１３０１）。この読み取り画像は、本実施形態では８ｂｉｔのＲＧＢ画像である。そして、開始バーを読み取ったＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの値からインク色を特定し、Ｒ、Ｇ、Ｂチャンネルのうちどのチャンネルを解析するかを決定する（Ｓ１３０２）。図１４は、本実施形態のＲ、Ｇ、Ｂ値とインク色の対応を示す図である。

次に、アライメントマークの読み取り結果から、重心の位置を取得し（Ｓ１３０３）、解析領域、すなわちノズルに対応するパターンの直線画像を特定する（Ｓ１３０４）。図１５は、本実施形態の重心位置に基づく解析領域の特定を説明する図である。同図に示すように、解析領域（直線画像）２１の位置は、初めの解析用パターンからの画素数Ｘとアライメントマークの重心位置からの画素数Ｙとして取得する。次に、解析領域の画像の濃度をそれぞれのチャネルの輝度値として求める（Ｓ１３０５）。そして、それぞれの解析領域の画像濃度の最大値を取得し（Ｓ１３０６）、それを閾値と比較する（Ｓ１３０７）。図１６（ａ）および（ｂ）は、この比較を説明する図である。図１６（ａ）に示すように、解析領域の画像濃度の最大値が閾値より高い場合は、その領域に対応するノズルは吐出良好と判定する。逆に、図１６（ｂ）に示すように、解析領域の画像濃度の最大値が閾値より低い場合は、その領域に対応するノズルは吐出不良と判定する（Ｓ１３０８）。吐出不良と判定したノズルは、そのノズルが含まれるノズル列以外の３つのノズル列の中の他の良好なノズルで補完する（Ｓ１３０８）。なお、補完処理は、記録装置の形態に応じた態様で行なわれることはもちろんである。すなわち、本実施形態のように、いわゆるフルラインタイプの記録装置では、基本的に、記録ヘッドに対して搬送される記録媒体の同じ位置に記録を行うことができるノズルが少なくとも２つ存在する形態で不吐出補完が可能となる。一方、いわゆるシリアルタイプの記録装置では、２つのノズルが記録媒体に対して特定に位置関係になくても、記録媒体の搬送と記録ヘッドの走査によって記録媒体の同じ位置に記録を行うことができ、この態様による不吐出補完も本発明に含まれる。

以上説明したように、本実施形態によれば、吐出不良が発生した場合に最適駆動条件を選択して、その駆動条件で不吐出判定パターンを記録する。これにより、不吐出補完処理において、不吐出パターンからノズルの不吐出を検出する際に、経年変化に起因した吐出不良を予め排除することができ、ノズルの目詰まりや気泡混入による吐出不良に適切に対処した不吐出補完処理を行うことができる。また、吐出不良ノズルの記録を補完するための他の正常なノズルが少ない状態で補完記録を行うことを回避でき、確実な不吐出補完を行うことができる。

なお、最適駆動条件判定シーケンスや不吐出補完処理の前には適切なノズルの回復処理を行っても良い。また、本実施形態では読み取り部はＣＣＤラインセンサの例を示したがこれに限るものではない。また、読み取りの解像度も１２００ｄｐｉとしたがこれに限るものではない。

（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態は、インクジェット記録装置の主要な機構部の基本構成および、記録装置の各部における記録制御を実行するための制御構成については第１の実施形態と同様である。

第１の実施形態では、記録中に不吐出による画像不良を検知した場合は、常に記録ヘッドヘッドの最適駆動条件判定処理を行うものとしたが、記録ヘッドにおいて推定される経年変化に応じて最適駆動条件判定処理を行ってもよい。これにより、処理時間を短くすることができる。具体的には、記録ヘッドにおける累積の吐出数を参照して最適駆動条件を判定する必要があるか否かを判断する。

記録ヘッドの最適駆動条件を決定する上で電気熱変換素子の保護膜厚さは大きな要因である。図１７（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る最適駆動条件と変化する保護膜厚さとの関係を説明する図である。

インクジェット式記録装置では、電気熱変換素子の断線防止のため、電圧パルスを印加する素子とインクとの間に保護膜を設ける構成が一般的である。その保護膜の厚さが大きいほど、電気熱変換素子からインクへとエネルギーが伝わりにくくなるため、その結果吐出するためには大きなエネルギーを必要とする。つまり、図１７（ａ）に示すように、電気熱変換素子の保護膜厚さが大きくなるにつれ、最適電圧印加時間も増加する。一方、電気熱変換素子が発熱してインクを吐出させる際には、発生した気泡の消泡時に作用するストレス（キャビテーション）によって保護膜が徐々に削られるため、図１７（ｂ）に示すように、累積の吐出数が増加するにつれて保護膜の厚さが小さくなる傾向にある。そして、このように保護膜厚さが減少した場合には、図１７（ａ）からもわかるように、最適電圧印加時間は減少する。

図１８は、本発明の第２実施形態に係る不吐出補完処理を示すフローチャートである。画像不良判定（Ｓ１８０１）、最適駆動条件判定シーケンス（Ｓ１８０４），不吐出補完処理（Ｓ１８０５，Ｓ１８０６）は第１の実施形態と同様の処理である。

本実施形態では、画像不良があると判定すると（Ｓ１８０２）、次に、ステップＳ１８０３で、ノズルごとの累積の吐出数（ドット数）をカウントし、これを閾値と比較する。ここで、吐出数のカウント値の閾値αは１×１０^８である。また、吐出数のカウント値は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの記録ヘッドそれぞれにおいて１ノズル毎にカウントを行い、これらのカウント値のうち１つのノズルでも閾値を超えているときは、最適駆動条件判定処理（Ｓ１８０５）を実行する。そして、ノズルごとのカウント値は、最適駆動条件判定シーケンス（Ｓ１８０４）を実行した後にクリアされる。その後、不吐出補完処理を行う（Ｓ１８０５）。

一方、ステップＳ１８０３で、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの記録ヘッドのいずれも、そのノズルのカウント値が閾値を超えていないと判断したときは、最適駆動条件判定処理は行わずに不吐出補完処理（Ｓ１８０６）を実行する。これにより、累積吐出数が比較的少ない場合には、不吐出の要因として、ノズルの目詰まりやノズル内への気泡の混入等が考えられることから、最適駆動条件判定処理を行わずに不吐出補完処理を行うことにより、全体として処理時間を短縮することが可能となる。

なお、この閾値は、記録ヘッドもしくはインク種類によって異ならせるようにしてもよい。

（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態は、インクジェット記録装置の主要な機構部の基本構成および、記録装置の各部における記録制御を実行するための制御構成については第２の実施形態と同様である。本実施形態は、第２の実施形態に加えて、非記録中の累積吐出数のカウント値を参照して閾値（第２閾値とする）と比較し、その比較に応じて最適駆動条件判定処理を実行する。第２の閾値は２×１０^８とする。また、記録中に画像不良を検知した際にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの記録ヘッドの吐出数のカウント値を参照して閾値（第１閾値とする）と比較して最適駆動条件判定処理を実行する。この第１の閾値は１×１０^８とする。

本実施形態は、記録中の不吐出による画像不良がなければ、一定の間隔で最適駆動条件を変更する。すなわち、前述したように最適駆動条件には安全係数をかけて値を決めるのが一般的であり、過剰な電圧印加は記録ヘッドの寿命を縮めることになる。少しでも記録ヘッドの寿命を延ばしたい場合は、この安全係数をできるだけ小さくすることが望ましい。安全係数をできるだけ小さくした場合は、本実施形態のように定期的に記録ヘッドの最適駆動条件を更新することが望ましい。しかし、安全係数を低くしたために、予期せぬ要因で吐出エネルギー不足による不吐出を起こす可能性がある。そのため、記録中に画像不良を生じた場合は記録ヘッドの吐出数のカウント値を参照し、最適駆動条件を変更する必要があると思われる吐出数であるときは最適駆動条件判定処理を行う。記録中に画像不良を生じた場合の処理は第２の実施形態と同様である（図１８）。

本実施形態のように、記録ヘッドの吐出数を参照して、非記録時に定期的に最適駆動条件変更を行うとともに、記録中の画像不良発見時の処理として記録ヘッドの駆動条件最適化を行う必要があるかを、吐出数を参照して判断する。これにより、必要な処理のみを行うことができ、より確実な不吐出の補完を行うことができる。

３００ コンピュータ
３０１ ＣＰＵ
３０２ ＲＯＭ
３０３ ＲＡＭ
３０５ 記憶装置
３１０ プリンタ
３１２ スキャナ
１０ 検査パターン
１１ 開始バー
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ アライメントマーク
１３、１３ａ、１３ｂ 解析用パターン

Claims (5)

1. インクを吐出するための複数のノズルを備えた記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置であって、
   あるノズルからのインクの吐出不良によって画像の不良があるか否かを判定する画像不良判定手段と、
   前記画像不良判定手段によって画像の不良があると判定された場合、前記記録ヘッドにおけるノズルからインクを吐出するために印加する駆動パルスを異ならせてインクを吐出することにより、前記記録ヘッドに複数の検査パターンを記録させる検査パターン記録手段と、
   前記検査パターン記録手段によって記録された前記複数の検査パターンに基づいた所定の駆動パルスを決定する駆動パルス決定手段と、
   前記駆動パルス決定手段によって決定された前記所定の駆動パルスでインクを吐出することにより、前記記録ヘッドに不吐出判定パターンを記録させる不吐出判定パターン記録手段と、
   前記不吐出判定パターン記録手段によって記録された前記不吐出判定パターンに基づいて、インクの不吐出が生じているノズルを特定する不吐出ノズル特定手段と、
   前記不吐出ノズル特定手段によって特定された前記不吐出が生じているノズルからの記録を他のノズルからの記録によって補完する不吐出補完手段と、
   を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記記録ヘッドにおけるノズルの累積吐出数のカウント値を取得する累積吐出数取得手段を更に有し、
   （ｉ）前記累積吐出数取得手段によって取得された前記カウント値が第１閾値よりも小さい場合には、前記画像不良判定手段によって画像の不良があると判定された場合であっても、前記検査パターン記録手段による前記複数の検査パターンの記録および前記駆動パルス決定手段による前記所定の駆動パルスの決定は行わず、前記不吐出判定パターン記録手段は１つの駆動パルスでインクを吐出することにより前記不吐出判定パターンを記録し、
   （ｉｉ）前記累積吐出数取得手段によって取得された前記カウント値が前記第１閾値よりも大きい場合には、前記画像不良判定手段によって画像の不良があると判定された場合、前記検査パターン記録手段による前記複数の検査パターンの記録および前記駆動パルス決定手段による前記所定の駆動パルスの決定を行った後、前記不吐出判定パターン記録手段は前記駆動パルス決定手段によって決定された前記所定の駆動パルスでインクを吐出することにより前記不吐出判定パターンを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. 前記第１閾値は、記録ヘッドもしくはインク種類によって異なることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記駆動パルス決定手段は、前記複数の検査パターンにおいて検出される正常吐出のノズルの数に基づいて前記所定の駆動パルスを決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. インクを吐出するための複数のノズルを備えた記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置における記録ヘッドの不吐出補完方法であって、
   あるノズルからのインクの吐出不良によって画像の不良があるか否かを判定する画像不良判定工程と、
   前記画像不良判定工程で画像の不良があると判定された場合、前記記録ヘッドにおけるノズルからインクを吐出するために印加する駆動パルスを異ならせてインクを吐出することにより、前記記録ヘッドに複数の検査パターンを記録させる検査パターン記録工程と、
   前記検査パターン記録工程で記録された前記複数の検査パターンに基づいた所定の駆動パルスを決定する駆動パルス決定工程と、
   前記駆動パルス決定工程で決定された前記所定の駆動パルスでインクを吐出することにより、前記記録ヘッドに不吐出判定パターンを記録させる不吐出判定パターン記録工程と、
   前記不吐出判定パターン記録工程で記録された前記不吐出判定パターンに基づいて、インクの不吐出が生じているノズルを特定する不吐出ノズル特定工程と、
   前記不吐出ノズル特定工程で特定された前記不吐出が生じているノズルからの記録を他のノズルからの記録によって補完する不吐出補完工程と、
   を有したことを特徴とする不吐出補完方法。

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