JP2000318178A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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。 【解決手段】インクジェットヘッド１０の先端に形成さ
れたノズル孔１３ａからインク滴を吐出させるインクジ
ェットプリンタであって、このインクジェットプリンタ
には、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設けられた、ノズル孔１３ａを挟
んで対向する一対の電極２１ｂと、この電極２１ｂ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２２とからなる不吐出
検知手段２０が搭載されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【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ノズル孔のインク吐出方向前方側に
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、前記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を設けた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。

【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、前記静電容量検出回路が、前記ノズル
孔からのインク滴の吐出信号に同期して、前記電極間の
静電容量を検出するようにしておくと、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
ができるので、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。これ
によって、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、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が形成され、その孔または切
欠部の周縁に前記電極が設けられた電極プレートを、前
記インクジェットヘッドの先端に取り付けておくこと
で、インクジェットヘッドへの電極の取付構造がシンプ
ルになるという効果がある。

【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１
１ｂ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１
２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１
３ａ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２１
ｂ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２
１ｂ間の静電容量を検出するように、不吐出検知手段２
０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Ｓ
６）、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２
１ａ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)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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ノズル孔のインク吐出方向
   前方側に設けられた、前記ノズル孔を挟んで対向する一
   対の電極と、 前記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
   る不吐出検知手段を設けたことを特徴とするインクジェ
   ット記録装置。
2. 【請求項２】 前記静電容量検出回路は、前記ノズル孔
   からのインク滴の吐出信号に同期して、前記電極間の静
   電容量を検出するものである請求項１に記載のインクジ
   ェット記録装置。
3. 【請求項３】 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が形成され、その孔または切欠
   部の周縁に前記電極が設けられた電極プレートを、前記
   インクジェットヘッドの先端に取り付けた請求項１また
   は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項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３に記載のインクジェット記録装置。
5. 【請求項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。