JP6208771B2 - プリントヘッドのテスト - Google Patents

Description

インクジェット・プリンタは、プリントヘッドからインク滴を噴射することにより、画像を媒体上に印刷する。各プリントヘッドは通常、インク滴を媒体上に噴射するノズルのアレイを有している。ノズルが詰まったり、ノズルがインク滴を媒体上の異なる位置に不正確に噴射する場合、印刷された出力の画像クオリティは、劣化する場合がある。１つのプリントヘッドあたりのノズルの数が増加するにしたがって、不適切な動作をするノズルを検出することは、次第に困難になる。

プリンタの一例を示すブロック図である。 メモリ１０４に結合されたプロセッサ１０２の例示的ブロック図である。 例示的光学センサシステム３００の等角図である。 プリントヘッドをテストする例示的方法を示すフロー図である。 インク滴３４０Ａが適切な軌道を有しているときの、光線３４２の例示的平面図である。 インク滴３４０Ｂが不適切な軌道を有しているときの、光線３４２の例示的平面図である。 プリントヘッド・テストの際の種々の時点における、図５Ａの光線の例示的断面図である。 プリントヘッド・テストの際の種々の時点における、図５Ｂの光線の例示的断面図である。 図５Ａ及び図６Ａに示したインク滴３４０Ａについての、光検出器３３４出力のグラフである。 図５Ｂ及び図６Ｂに示したインク滴３４０Ｂについての、光検出器３３４出力のグラフである。

図１は、例示的プリンタのブロック図である。プリンタは、バス１１２に全て一緒に結合されたプロセッサ１０２、メモリ１０４、入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール１０６、プリント・エンジン１０８、及びコントローラ１１０を含む。一部の例において、プリンタは、ディスプレイ、ユーザ・インタフェース・モジュール、入力デバイスなどをさらに有する場合があるが、明確さを確保するために、これらの物体は図示されていない。プロセッサ１０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はこれらの装置の組み合わせを含む場合がある。メモリ１０４は、非一時的コンピュータ読取可能媒体である。不揮発性メモリの例としては、限定はしないが、電気的消去可能プログラマブル・リードオンリー・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及びリードオンリー・メモリ（ＲＯＭ）が挙げられる。揮発性メモリの例としては、限定はしないが、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、及びダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）が挙げられる。記憶装置の例としては、限定はしないが、ハード・ディスク・ドライブ、コンパクト・ディスク・ドライブ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc Drive）ドライブ、光学式ドライブ、及びフラッシュ・メモリ・デバイスが挙げられる。

Ｉ／Ｏモジュール１０６は、プリンタを例えばインターネットやコンピュータのような他のデバイスに結合するために使用される。プリント・エンジン１０８は、媒体供給システム、１以上のプリントヘッド、プリントヘッドにより噴射されたインクを測定するための光学センサシステム、インク供給システムなどを含む場合がある。プリンタは、メモリに記憶されたコード（通常は、ファームウェアと呼ばれる）を有している。ファームウェアは、非一時的コンピュータ読取可能媒体（すなわち、メモリ１０４）に記憶される。プロセッサ１０２は一般に、非一時的コンピュータ読取可能媒体に記憶された種々の命令を読み出し、実行することにより、プリンタを動作させる。一例として、プロセッサは、コントローラ１１０にプリントヘッドのテストを命じるコードを実行する場合がある。

図２は、メモリ１０４に結合されたプロセッサ１０２を示す例示的ブロック図である。メモリ１０４は、ファームウェア２２０を含む。ファームウェア２２０は、プリントヘッド・テスト・モジュール２２４を含む。プロセッサ１０２は、プリントヘッド・テスト・モジュール２２４に置かれたコードを実行し、コントローラ１１０に、プリントヘッドをテストさせる。一例として、プリントヘッド・テスト・モジュールは、プリンタに、プリントヘッドの各ノズルをチェックさせ、インク滴がノズルから適切な軌道で噴射されているか否かを判定させる。

図３は、例示的光学センサシステム３００を示す等角図である。光学センサシステム３００は、可動式キャリッジ３３０、光放射器３３２、光検出器３３４、及びプリントヘッド３３６を含む。光放射器３３２及び光検出器３３４は、キャリッジに取り付けられ、光放射器３３２から放射された光線３４２が、光検出器３３４によって受け取られるように一直線上に配置されている。一部の例において、光線３４２は、円形断面を有する場合がある。他の例において、光線は、楕円形又は長方形の断面を有する場合がある。キャリッジ３３０は、プリントヘッド３３６の下をＸ軸に沿って移動する。一部の例において、キャリッジが移動する方向は、印刷中に用紙が移動する方向に対応する。他の例において、キャリッジは、印刷中に用紙が移動する方向に対して垂直な方向に移動する。プリントヘッドに対するキャリッジの相対的位置は、キャリッジ・モーション・システムに結合されたリニアセンサまたは角度センサにより判定され、又はモータ制御情報を使用して判定される場合がある。

プリントヘッド３３６は、複数のノズルを備えている。図中、ノズル３３８は、インク滴３４０の流れを噴射するように示されている。明確さを確保するために、図３のノズルは、大きな間隔を空けて示されている。実際には、プリントヘッドに沿って１インチあたり１２００個ものノズルが存在する場合があり、また、複数行のノズルが存在する場合もある。プリントヘッド３３６は通常、プリントヘッドをプリンタに取り付けるプリントヘッド・マウント（図示せず）を使用して、プリンタに結合される。一部の例では、複数のプリントヘッドが、プリンタに取り付けられる場合がある。プリントヘッドは、プリントヘッド・マウントによってプリンタに永久的に取り付けられる場合もあれば、交換可能に取り付けられる場合もある。

キャリッジがプリントヘッド３３６の下を移動する際、インク滴３４０の流れは、光線３４２と交差する。インク滴３４０の流れが光線３４２と交差するとき、光検出器３３４により受け取られる光の量は変化する。光検出器３３４からの信号の変化を使用することで、インク滴３４０の流れが（Ｚ軸に沿って）真っ直ぐ下へ進んでいるか、それともインク滴３４０の流れがＺ軸に対して幾分の角度を成して進んでいるかを判定することができる。

図４は、プリントヘッドをテストする例示的方法を示すフロー図である。ステップ４４０では、検査すべきノズルにより噴射されたインクが光線３４２と交差しないように、光線３４２が検査すべきノズルの一方の側にくるように、キャリッジを位置決めする。ステップ４４２では、ノズルからインクを噴射しながら、キャリッジ４４２をノズルに向けて移動させる。一部の例において、キャリッジは、１秒あたり１０インチから０．１インチまでの間の一定速度で移動され、例えば、１秒あたり１インチの一定速度で移動される。一例において、光線は、０．０５インチから１インチまでの間の直径を有し、例えば０．１インチの直径を有している。キャリッジは、検査すべきノズルにより噴射されたインクが光線３４２と交差しないように、光線３４２が検査すべきノズルの他方の側にくるまで移動される。

一例においては、キャリッジを移動させながら、インク滴の連続的流れが、ノズルから噴射される。他の例では、インク滴のバーストが、ノズルから噴射される。バーストは、１バーストあたり４個から２０個までの間の滴を含む場合があり、各滴は、４０マイクロ秒から１７０マイクロ秒までの間の滴間ギャップ（６ｋＨｚから２４ｋＨｚまでの間の噴射周波数）で噴射される場合がある。一例において、バースト間には、１００マイクロ秒から２０００マイクロ秒までの間の間隔、又はギャップが存在する場合がある。他の例では、キャリッジは、一定速度で移動されない場合がある。代わりにキャリッジは、滴の各バーストの間に、少量だけ移動される場合がある。１バーストあたりの滴の数、滴間の間隔、バースト間の間隔、及びキャリッジ移動速度は、システム測定速度、エアロゾル分散速度、インク色、又は不透明度などによって変わる場合がある。

ステップ４４４では、光検出器３３４からの信号を分析し、ノズルにより噴射されたインクが適切な軌道を有しているか否かを判定する。プリントヘッドからＺ軸に沿って真っ直ぐ下へ（すなわち、プリントヘッドに対して垂直に）進んでいるインク滴は、適切な軌道を有している。Ｚ軸に対してある角度を成す経路を進んでいるインク滴は、不適切な軌道を有している。この方法は、プリントヘッドの各ノズルについて繰り返される場合がある。あるノズルが不適切な軌道でインクを噴射していることが検出された場合、不適切な軌道の程度によっては、そのノズルは無効化され、別のノズルと交換される場合がある。一部の例において、ノズルは、インクを全く噴射していない場合がある。この状況は、光検出器３３４からの信号を分析することによって判定することができる。

図５Ａは、インク滴３４０Ａが適切な軌道を有しているときの、光線３４２の例示的平面図である。図５Ａは、キャリッジ３３０に取り付けられた光放射器３３２及び光検出器３３４を有するキャリッジ３３０を示している。矢印５５０で示されているように、キャリッジは、Ｘ軸方向に移動されている。インク滴３４０Ａは、プリントヘッド（図３参照）に対して垂直な、かつ、Ｚ軸に対して平行な軌道を有している。図中、インク滴３４０Ａは、プリントヘッド・テストの途中である時間Ｔ_ｍにおいて、光線３４２の中心部にあるものとして示されている。明確さを確保するために、インク滴のサイズは、大幅に拡大して描かれている。

図５Ｂは、インク滴３４０Ｂが不適切な軌道を有しているときの、光線３４２の例示的平面図である。図５Ａのインク滴は、プリントヘッドに対して垂直ではない軌道を進んでいる。この軌道は、Ｚ軸に対して平行ではなく、かつ、Ｚ軸に対してある角度を成している。図５Ｂのインク滴は、Ｘ軸とＺ軸の両方においてオフセットされている。光センサ３３４の出力を見ることによって、Ｘ軸におけるオフセットだけは、判定することができる。Ｙ軸におけるオフセットを、光センサ３３４からの信号によって検出することはできない。

図６Ａは、プリントヘッドテストの際の種々の時点における、図５Ａの光線の例示的断面を示している。縦軸は、図５ＡにおけるＺ軸に対応している。横軸は、プリントヘッドテストの際の種々の時点における、図５ＡのＸ軸に対応している。時間Ｔ_０において、光線３４２は、インク滴３４０Ａのバーストの左に位置決めされる。時間Ｔ_１では、インク滴のバーストが、光線の右縁、すなわち前縁とちょうど交差するようなところまで、光線は右へ移動された。時間Ｔ_ｍにおいて、インク滴のバーストは、光線の中心部を通過している。時間Ｔ_ｍは、図５Ａに示されたインク滴が光線の中心部を通過するときの時間に対応している。時間Ｔ_ｉでは、インク滴のバーストが光線の左縁、すなわち後縁とちょうど交差するところまで、光線は移動された。

図６Ｂは、プリントヘッドテストの際の種々の時点における、図５Ｂの光線の例示的断面図を示している。縦軸は、図５ＢにおけるＺ軸に対応している。横軸は、プリントヘッドテストの際の種々の時点における、図５ＢのＸ軸に対応している。図６Ｂのインク滴は、Ｚ軸に対して平行な軌道にしたがって移動していない。時間Ｔ_０において、光線３４２は、インク滴３４０Ｂのバーストの左に位置決めされる。時間Ｔ_１では、インク滴のバーストが、光線の右縁、すなわち前縁と交差しなければならないところまで、光線は右へ移動された。ただし、インク滴の軌道が光線から離れるように傾いているため、インク滴はまだ、光線の前縁と交差していない。時間Ｔ_ｍにおいて、インク滴のバーストは、光線の中心部を通過していなければならない。この例では、インク滴は、間違いなく光線を通過しているが、光線の中心部を通過していない。時間Ｔ_ｉでは、インク滴のバーストが光線の左縁、すなわち後縁とちょうど交差しなければならないところまで、光線は移動された。インク滴の軌道がキャリッジの運動方向に向かって傾いているため、インク滴は、本来あるべき状態に比べて、光線の多くとまだ交差していない。

光検出器３３４からの出力信号は、光線がノズルに対して種々の位置にあるときに光線と交差するインク滴の連続したバーストからの応答である。ノズルが適切な軌道で噴射されている場合、各光線位置について、出力信号はほぼ同じになる。インク滴のバーストが光線の何れかの縁部にあるときは、信号は小さくなるが、信号パターンは同じになる。インク軌道が正しくない場合、インク滴のバーストは、光線の異なる位置において検出され、異なるパターンを有する。

図７Ａは、図５Ａ及び図６Ａに示したインク滴３４０Ａについての、光検出器３３４の出力を示すグラフである。縦軸は、光検出器３３４の信号応答である。横軸は、プリントヘッドテストの際の種々の時点における、ノズル位置に対する光線の位置である。ライン７７０Ａは、プリントヘッドテストの際の種々の時間／位置における、光検出器３３４の出力である。時間Ｔ_０において、光線３４２は、インク滴３４０Ａのバーストの左に位置決めされ、信号は、低バックグラウンドレベルにある。時間Ｔ_１では、インク滴のバーストが光線の右縁、すなわち前縁とちょうど交差し、信号の急激な増加が生じるところまで、光線は右へ移動された。時間Ｔ_ｍにおいて、インク滴のバーストは、光線の中心部を通過していて、このとき、信号は、最大レベルで完全に平坦化されている。時間Ｔ_ｉでは、インク滴のバーストが光線の左縁、すなわち後縁とちょうど交差し、信号が低バックグラウンドレベルへ迅速に低下するところまで、光線は移動された。

図７Ｂは、図５Ｂ及び図６Ｂに示したインク滴３４０Ｂについての、光検出器３３４の出力を示すグラフである。縦軸は、光検出器３３４の信号応答である。横軸は、プリントヘッドテストの際の種々の時点における、ノズル位置に対する光線の位置である。ライン７７０Ｂは、プリントヘッドテストの際の種々の時間／位置における、光検出器３３４の出力である。時間Ｔ_０において、光線３４２は、インク滴３４０Ｂのバーストの左に位置決めされ、信号は、低バックグラウンドレベルにある。時間Ｔ_１では、インク滴のバーストが光線の右縁、すなわち前縁と交差しなければならないところまで、光線は右へ移動された。

この場合、インク滴の軌道が不適切であるため、時間Ｔ_１において、信号は依然として低バックグラウンドレベルにあり、インク滴がまだ光線と交差していないことを示している。信号７７０Ｂは、時間Ｔ_ｘまで増加を開始しない。したがって、光線が時間Ｔ_ｘに対応する位置に移動されるまで、インク滴が、光線と交差し始めることはない。既知のキャリッジ移動速度を使用することで、光線の直径、及びテスト対象ノズルに対するキャリッジの相対位置、並びに、インク軌道のＸ軸におけるオフセット及びオフセットの方向を推定することができる。時間Ｔ_ｍにおいて、インク滴のバーストは、光線の中心部を通過していなければならない。時間Ｔ_ｍにおいて、信号は最大レベルに達したが、出力曲線の形状は、良好な平坦な最大レベルになっていない。時間Ｔ_ｉでは、インク滴のバーストが光線の左縁とちょうど交差するところまで、光線は、移動されていなければならない。しかしながら、インク滴の軌道が不適切であるため、信号は依然として高いままであり、低バックグラウンドレベルへの降下を開始していない。

光検出器出力曲線、及び信号が増減するときの位置を使用することで、所与のノズルについて、インク滴の軌道を判定することができる。一例として、プリンタ内部のファームウェアは、プリントヘッドテストを実行する場合がある。他の例では、プリンタに結合された外部コンピュータが、プリントヘッドテストを実行する場合がある。

Claims (15)

1. プリントヘッドをテストする方法であって、
   光学センサからの光線の前縁がノズル位置から間隔を空けて配置されるように、前記プリントヘッドのノズルの一方の側に、前記光学センサを位置決めし、
   前記ノズルからインクを噴射し、
   前記光学センサを、前記光線に対して垂直な方向に、前記ノズルに向けて移動させ、
   前記光線の後縁が前記ノズル位置の他方の側に配置され、かつ前記ノズル位置から間隔を空けて配置されるまで、前記ノズルからインクを噴射するとともに、前記光学センサが異なる時点で測定値を取得しながら、前記光学センサを、前記ノズル位置を通過して移動させ、
   前記光学センサ測定値を分析し、前記噴射されたインクの軌道を判定すること
   を含む方法。
2. 前記光学センサは一定速度で移動される、請求項１に記載の方法。
3. 前記インクは、前記ノズルからバーストの形で噴射され、前記バースト間にギャップを有する、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記バーストの各々は、４滴から２０滴までの間の滴を含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記バースト間の前記ギャップは、１００マイクロ秒から２０００マイクロ秒までの間である、請求項３または請求項４に記載の方法。
6. 前記光学センサは、前記プリントヘッドの印刷方向に対して平行な方向に移動する、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記噴射されたインクの軌道が不適切であるときに、前記ノズルは無効化される、請求項１〜６の何れか一項に記載に記載の方法。
8. 前記光線は、０．０５インチから１インチまでの間の直径を有する、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
9. プリンタであって、
   媒体上にインクを噴射するための複数のノズルを備えたプリントヘッドを取り付けるための少なくとも１つのプリントヘッド・マウントと、
   可動式キャリッジに取り付けられた光学センサであって、光源及び光検出器を含み、前記光源が前記光検出器に向けて光線を放射する、光学センサと、
   第１の位置と第２の位置との間で移動可能な前記キャリッジであって、当該キャリッジが前記第１の位置から前記第２の位置まで移動されたときに、前記光線の全幅が前記複数のノズルのうちのあるノズルの下を通過するように構成された前記キャリッジと、
   メモリに結合されたプロセッサであって、前記メモリが、コンピュータ読取可能命令を含み、前記コンピュータ読取可能命令が、前記プロセッサによって実行されたときに、
   前記キャリッジを前記第１の位置から前記第２の位置まで移動させ、
   前記光線が前記ノズルの下を通過している間に、前記複数のノズルのうちの前記ノズルからインクを噴射するとともに、前記光検出器を用いて異なる時点で測定値を取得し、
   前記キャリッジを前記第１の位置から前記第２の位置まで移動させながら得られた前記光検出器からの出力を分析し、前記噴射されたインクの軌道を判定すること
   によって、当該プリンタに、前記少なくとも１つのマウントに取り付けられたプリントヘッドをテストさせるように構成される、プロセッサと
   を含むプリンタ。
10. 前記キャリッジは一定速度で移動される、請求項９に記載のプリンタ。
11. 前記インクは、前記複数のノズルのうちの前記ノズルからバーストの形で噴射され、前記バースト間にギャップを有する、請求項９または請求項１０に記載のプリンタ。
12. 前記バーストの各々は、４滴から２０滴までの間の滴を含む、請求項１１に記載のプリンタ。
13. 前記キャリッジは、前記プリンタの印刷方向に対して平行な方向に移動する、請求項９〜１２の何れか一項に記載のプリンタ。
14. 前記噴射されたインクの軌道が不適切であるときに、前記ノズルは無効化される、請求項９〜１３の何れか一項に記載のプリンタ。
15. 前記光線は、０．０５インチから１インチまでの間の直径を有する、請求項９〜１４の何れか一項に記載のプリンタ。
    

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