JP2011152689A - 印刷装置、印刷装置のメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 目詰まり状態や不安定吐出状態の場合のノズルのメンテナンス方法を最適化する。
【解決手段】 ノズルから吐出されるインクの吐出状態を示す実測値を測定し、インク色毎に設定された第一閾値および第二閾値と前記実測値とを比較することによって、前記第一閾値および前記第二閾値によって区別された、正常状態と、目詰まり状態と、前記正常状態と前記目詰まり状態との間の不安定吐出状態と、の三つの状態のうち前記インクの吐出状態がいずれであるかを判定し、判定結果に応じて異なるメンテナンスを実施する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、印刷装置および印刷装置のメンテナンス方法に関する。

特許文献１には、電圧を印加した検出部材をノズル列と平行に設けて、ノズルから吐出されたインク滴が検出部材の傍を通過する際に検出部材に流れる誘導電流を検出することにより、ノズルから吐出されるインク滴の有無や吐出方向を検出する手法が記載されている。特許文献２には、目詰まり状態を検知した場合、インクの吸引を行うが、吸引の動作量を、検査回数に応じて変えることにより、吸引動作で消費されるインクや時間を低減することが記載されている。特許文献３には、目詰まり状態が検出された場合にはフラッシング動作を実施し、インク吐出方向の異常の場合にはワイピング動作を実施することが記載されている。特許文献４には、レーザーによってドット抜けを検出する構成において、ドット抜けの検出精度を高めるために、レーザーの照射角度を変えて複数回ドット抜け検査を行うことが記載されている。

特開２００６−１４２５５４号公報 特開２００３−２５１８２９号公報 特開２００６−１３０８６９号公報 特開２００１−２１２９７０号公報

インクがノズルから吐出されない目詰まり状態のときはインクを吸引することにより詰まりを解消する方法が効果的である。目詰まり状態ではないもののインクの吐出方向が不安定な状態である場合にも吸引によるメンテナンスは有効であるが、インク消費量が吸引によるメンテナンスよりも少量で済み時間的にも短くて済む他のメンテナンス方法も有効である。したがって不安定吐出状態の場合は、インク消費量が少なく所要時間も短いメンテナンスが実施される方が望ましい。特許文献１では、インクが吐出されていない目詰まり状態のときも、吐出されているが吐出方向が異常であるときも、同様に吸引とワイピングによってクリーニングが行われる。特許文献２では、目詰まり状態が検出されたときしかメンテナンスが実施されない。特許文献３では、インクの吐出状態に応じて異なるメンテナンス動作が実施されるが、吐出状態の判定基準がインクごとに相違している訳ではない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、目詰まり状態や不安定吐出状態の場合のノズルのメンテナンス方法を最適化することを目的の１つとする。

（１）上記目的を達成するための印刷装置は、ノズルから吐出されるインクの吐出状態を示す実測値を測定する測定手段と、インク色毎に設定された第一閾値および第二閾値と前記実測値とを比較することによって、前記第一閾値および前記第二閾値によって区別された、正常状態と、目詰まり状態と、前記正常状態と前記目詰まり状態との間の不安定吐出状態と、の三つの状態のうち前記インクの吐出状態がいずれであるかを判定する判定手段と、判定結果に応じて異なるメンテナンスを実施するメンテナンス手段と、を備える。

本発明では、インクの吐出状態を示す実測値と二つの閾値とを比較することにより、二つの閾値によって区別される三つの状態のうちインクの吐出状態がいずれであるかを判定し、判定された状態に相応しいメンテナンス方法として予め決められたメンテナンスを実施する。相応しいメンテナンスとは、メンテナンスに使用されるインクの消費量やメンテナンスに要する時間などのコストと、メンテナンスによって得られる効果とのバランスが適切になるようにコントロールされたメンテナンスを意味する。本発明では、上述の二つの閾値をインク色ごとに設定し、インクごとに実測値を閾値と比較してノズルの吐出状態をとりまとめる。そのため、インク毎に各状態に相応しいメンテナンスを実行することができる。

なお、目詰まり状態は、ノズルからインク滴が吐出していない状態を意味しており、所謂ドット抜けが発生する状態である。不安定吐出状態は、ノズルからインク滴は吐出しているものの、インク滴の飛行方向が異常な状態を意味している。例えば印刷面に対してインク滴が垂直に飛行せずに曲がったり、一つのノズルから複数の方向にインク滴が飛び散ったりしている状態である。

（２）上記目的を達成するための印刷装置において、前記メンテナンス手段は、前記インクの吐出状態が前記目詰まり状態であると判定された場合にインクの吸引動作を含むメンテナンスを実施し、前記不安定吐出状態であると判定された場合にインクの吸引動作を含まないメンテナンスを実施してもよい。

メンテナンスとして実施される手法には、例えば吸引やフラッシングやワイピング等がある。吸引動作は他の手法に比べてインクが多く消費されるが、目詰まり状態を解消しインクの吐出能力を回復させるためには吸引動作は他の手法より確実であり最も適している。本発明では、目詰まり状態と判定された場合にのみ吸引動作を含むメンテナンスを実行する。フラッシング動作でもインクは消費されるもののその消費量は吸引動作に比べると少ない。ワイピング動作ではインクは消費されない。不安定吐出状態と判定された場合は吸引動作を含むメンテナンスを実行しないことにより、目詰まり状態ではないのに吸引動作を含むメンテナンスを実施することによって消費されるインク量が増加してしまうことや、メンテナンスに要する総時間が長くなってしまうことを防ぐことができる。

（３）上記目的を達成するための印刷装置において、前記メンテナンス手段は、前記目詰まり状態と判定されたノズルの数が予め決められた所定数以上であるとき、前記吸引動作を含むメンテナンスを実施してもよい。
所定数とは、吸引動作を含むメンテナンスを実施する条件とする数値であり、印刷結果の画質に及ぼす影響とコスト（メンテナンスに要する時間やインク消費量）とを鑑みて予め決められている。目詰まり状態のノズル数が所定数未満であってもその都度吸引動作を含むメンテナンスを実行していると、所定数未満のノズルの目詰まりを解消するためにノズル列全体あるいはヘッド全体に対する吸引動作を含むメンテナンスすることによって得られる画質改善効果が少ないのに対して、コストはかかってしまう。本発明によると、メンテナンスによって得られる画質改善効果とコストとのバランスをコントロールすることができる。

（４）上記目的を達成するための印刷装置において、前記第一閾値と前記第二閾値のうち前記目詰まり状態を前記不安定吐出状態および前記正常状態と区別する閾値を用いて、前記インクの吐出状態が前記目詰まり状態であるか否かを前記判定手段より高い頻度で判定し、目詰まり状態である場合に前記メンテナンス手段に前記吸引動作を含むメンテナンスを実行させる高頻度判定手段を備えてもよい。
目詰まり状態の発生頻度は不安定吐出状態の発生頻度より高いことが知られている。そのため、正常状態か不安定吐出状態か目詰まり状態かの三つの状態のうちのいずれであるかを判定する頻度を、目詰まり状態か目詰まり状態以外の状態かを判定する頻度より低くすることで、インクの吐出状態の検査に要する時間を短くすることができるとともに吐出状態のチェックに消費されるインクの量を少なくすることができる。

（５）上記目的を達成するための印刷装置において、前記第一閾値および前記第二閾値のうち少なくともいずれか一方は、印刷媒体の色として想定される色との明度差が小さい色のインクほど、前記メンテナンスの実施条件を緩和する方向に値が設定されてもよい。
印刷媒体そのものの色との明度差が小さい色は大きい色よりインク滴の吐出状態の違いが人の目には識別されにくいことから、明度差が小さい色のインクのノズルは明度差が大きい色のインクのノズルよりメンテナンスの実施条件を緩和する。その結果、メンテナンスに要する時間や消費されるインクなどのコストと、メンテナンスにより得られる効果とのバランスをコントロールすることができる。

（６）上記目的を達成するための印刷装置は、前記メンテナンス手段において、前記メンテナンスは複数回分の前記実測値の代表値に基づいて実施されてもよい。
本発明によると、インクの吐出状態を誤判定してしまうことによって、実際の吐出状態に対して適切でないメンテナンスが実施される可能性を低減することができる。例えば、複数回分の実測値の代表値（中央値、最頻値、平均値など）と閾値とを比較し、インクの吐出状態を判定する。そうすることによって、適切でないメンテナンスが実施されにくくすることができる。

（７）上記目的を達成するための印刷装置において、前記測定手段は、前記ノズルの配列面に対し前記インクの吐出方向に対向する平板電極と、前記ノズルの配列面に設けられた平板電極と、の間の静電容量変化に伴う電位変化量を、前記インクの吐出状態を示す前記実測値として測定してもよい。
ノズルの配列面に設けられた平板電極とその電極と対向する平板電極との間の静電容量は、インク滴がノズルから吐出されていない状態のときと、インク滴がノズルから吐出されノズルから離れる直前までの状態とで変化する。静電容量が変化することによって電流が流れ平板電極の電位が変化する。本発明ではこの電位変化量を測定することによって、インクの吐出状態の判断材料とすることができる。

（８）上記目的を達成するための印刷装置において、前記メンテナンスはインク毎に異なる動作が実施されてもよい。
本発明によると、メンテナンスが必要な状態のノズルが特定のインクに対応するノズルである場合、全てのインクに対応するノズルを対象としたメンテナンスをすることなくメンテナンスが必要な状態のノズル列に対してのみメンテナンスを実施することができるので、メンテナンスで消費されるインク量を少なくすることができる。すなわち、メンテナンスによる画質改善効果とコストとをより細かくコントロールすることができる。

なお、請求項に記載された各手段の機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、又はそれらの組み合わせにより実現される。また、これら各手段の機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。さらに、本発明は上記の内容を実施する方法や、上記の機能を有し印刷装置を制御する制御プログラムや、当該制御プログラムを記録する記録媒体としても成立する。むろん、その制御プログラムの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体であってもよい。

本発明の実施形態にかかる印刷システムを示すブロック図。 本発明の実施形態にかかるキャリッジの移動範囲を説明する模式図。 本発明の実施形態にかかるノズル面を示す模式図。 本発明の実施形態にかかるヘッドおよびキャップを示す模式図。 本発明の実施形態にかかるキャップを示す模式図。 本発明の実施形態にかかる吐出状態検査を説明する図。 （７Ａ）〜（７Ｃ）は本発明の実施形態にかかる吐出状態検出に使用する信号を示す図。 （８Ａ）および（８Ｂ）は本発明の実施形態にかかる二つの閾値を示す図。 本発明の実施形態にかかるメンテナンス処理Ａを示すフローチャート。 本発明の実施形態にかかる吐出状態検査処理を示すフローチャート。 本発明の実施形態にかかるメンテナンス処理Ｂを示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら以下の順に説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。

１．第一実施形態
１−１．構成
図１は、印刷装置としてのインクジェットプリンター１（以降、単にプリンターという）とパーソナルコンピューター（ＰＣ）１００とを有する印刷システムを説明するブロック図である。プリンター１は、用紙、布、フィルム等の印刷媒体に向けてインクを吐出し印刷媒体上に画像を形成する（印刷する）。ＰＣ１００は、プリンター１と通信可能に接続されている。プリンター１に画像を印刷させるため、ＰＣ１００は、その画像に応じた印刷データをプリンター１に送信する。

プリンター１は、用紙搬送ユニット１１、キャリッジユニット１２、駆動信号生成回路１３、ヘッドユニット１４、吐出状態検出部１５、キャップユニット１６、及び、コントローラー１８を有する。用紙搬送ユニット１１は、紙送りローラー（不図示）と紙送りモーター（不図示）等を備え、図２に示すように用紙を副走査方向（用紙搬送方向）に搬送させる。キャリッジユニット１２はヘッドユニット１４が取り付けられたキャリッジＣＲとキャリッジモーター（不図示）等を備え、キャリッジＣＲを図２に示すように主走査方向（用紙搬送方向に直交する方向）に移動させる。キャリッジＣＲには図示しないインクカートリッジを着脱可能に装着するためのカートリッジ装着部が設けられている。インクカートリッジは液体状のインクが収容された箱状の部材であり、各インクカートリッジには異なる色のインクが収容されている。

ヘッドユニット１４はヘッドＨＤ等を有する。ヘッドＨＤは駆動信号生成回路１３から出力された駆動信号によって駆動され、インクカートリッジから供給されたインクを印刷媒体に向けて吐出させる。ヘッドＨＤの用紙対向面（図３および図４、ノズルプレート２２２）には、インク滴を吐出するための多数のノズルＮｚが設けられている。ノズルプレート２２２は導電性を有する板状の部材（例えば薄手の金属板）によって作製され、グランド線に接続されてグランド電位に調整されており、平板電極として機能する。

図３に例示したノズル群は、ノズルＮｚが１／１８０インチピッチで設けられたノズル列を複数有する。各ノズル列は、それぞれ吐出するインクの種類を定めることができる。このヘッドＨＤには６つのノズル列が設けられている。具体的には、図３の左側から順に、ブラックインクノズル列Ｎｋ、イエローインクノズル列Ｎｙ、シアンインクノズル列Ｎｃ、マゼンタインクノズル列Ｎｍ、ライトシアンインクノズル列Ｎｌｃ、及び、ライトマゼンタインクノズル列Ｎｌｍである。各ノズル列は、そのノズル列に付した名前と同じ色のインクを吐出する。各ノズル列は同じ数のノズルＮｚで構成される。このヘッドＨＤでは、１つのノズル列が１８０個のノズルＮｚで構成されている。

駆動信号生成回路１３はヘッドＨＤを駆動するための駆動信号を生成する。駆動信号は用紙への印刷時にヘッドＨＤに印加される。また、駆動信号はインクの吐出状態を検査する際や、ノズルの吐出能力を回復させるフラッシング動作や後述する微振動動作の際にもヘッドＨＤに印加される。ヘッドユニット１４や駆動信号生成回路１３はメンテナンス手段に相当する。

キャップユニット１６は、ノズルＮｚからインク溶媒の蒸発を抑制したり、ノズルＮｚの吐出能力を回復させるために各ノズルＮｚからインクを吸引する吸引動作を行う等の役割を果たす。キャップユニット１６はメンテナンス手段に相当する。キャップユニット１６は、ノズル群が臨む空間を形成するキャップ３１（図２および図４参照）と、ワイパー３３と、キャップ３１を支持するとともにプリンター１の状態に応じてヘッドＨＤのノズルプレート２２２に対するキャップ３１のポジションを変えるための図示しない機構とを有する。キャップ３１は図２に示すように常に非印刷エリアに配置されており、キャリッジＣＲが非印刷エリアに移動したときキャッピングを行うことができる。キャップ３１は、長方形状の底部と底部の周縁から起立する側壁部とを有し、ノズルプレート２２２と対向する上面が開放された薄手の箱状をしている。そして、キャッピング時には、底部と側壁部とで囲まれた空間にノズル群が臨む。

この底部には、フェルトやスポンジ等の多孔質材で作製されたシート状の保湿部材３１２が配置される（図５参照）。フラッシング動作時にはこの保湿部材３１２にインクが着弾する。また、キャッピング時にはこの保湿部材３１２によってノズルＮｚからのインク溶媒の蒸発を抑制できる。また、保湿部材３１２の表面には、検出用電極３１３が配設されている。この検出用電極３１３は、後述するインクの吐出状態検査に用いられ、検査時に５００Ｖ〜６００Ｖ程度の高電位になる。例示した検出用電極３１３は、二重の矩形枠部と、矩形枠部の対角同士を結ぶ対角線部と、矩形枠部の各辺の中点同士を結ぶ十字部とを有している。この構造によって、広い範囲に亘って一様に帯電される。また、インクは導電性を有する液体であり、保湿部材３１２が湿った状態で検出用電極３１３を高電位にすると、保湿部材３１２の表面も同じ電位になる。そのため、検出用電極３１３と保湿部材３１２とが平板電極として機能する。

キャップ３１の空間には、廃液チューブ３１４が接続されている（図４参照）。また、廃液チューブ３１４には、図示しない吸引ポンプが接続されている。この吸引ポンプは、コントローラー１８によって動作が制御される。キャップ３１の上部の開口縁がノズルプレート２２２に密着した状態で吸引ポンプを動作させると、キャップ３１側からノズルＮｚを通してヘッドＨＤ内のインクや空気を吸引することができる。ワイパー３３はヘッドＨＤのノズル面（ノズルプレート２２２）を拭き取るワイピング動作を行うためのものであり、キャップ３１の傍に設けられている。ワイパー３３はコントローラー１８の制御に応じて駆動される。

前述したように、キャップ３１はプリンター１の動作や状態に応じて非印刷エリアにおいて位置を変える。例えば、通常の印刷動作時では、キャップ３１はノズル面に密着する位置あるいは僅かな空隙を開けて対向する位置と比較してノズル面から離れた位置に退避した状態となる。電源オフ時や長期休止時には、キャップ３１の上端をノズル面に密着させてノズルＮｚからのインク溶媒の蒸発を抑制する。ノズルＮｚの吐出能力を回復させるために各ノズルＮｚからインクを吸引する吸引動作を行う場合にも、キャップ３１の上端をノズル面に密着させて空間の気密性を高める。また、ノズルＮｚの吐出能力を回復させるために各ノズルＮｚから連続的にインク滴を吐出させるフラッシング動作を行う際や、後述する吐出状態検査を行う際には、ノズル面とキャップ３１との間に僅かな隙間を空ける。図４はフラッシング動作時や吐出状態検査時のキャップ３１のポジションを表している。

なお、ノズルＮｚの吐出能力を回復させるためのメンテナンス手法に関しては、前述した吸引動作およびフラッシング動作の他に、微振動動作がある。微振動動作は、インク滴が吐出されない程度の圧力変化を与えることで、ノズルＮｚで露出しているインクの自由表面を吐出側と引き込み側とに移動させ、攪拌によってノズル付近の増粘インクを分散させる動作である。これらの吸引動作、フラッシング動作及び微振動動作に関し、ノズルＮｚの吐出能力を回復させる度合いは、吸引動作が最も高く、微振動動作が最も低い。また、各動作におけるインクの消費量は、吸引動作が最も多く、微振動動作が最も少ない。各メンテナンス動作にはこのような特性の違いがあるため、プリンター１では、状態の違いに応じて各メンテナンス動作を使い分けている。
なお、本実施形態では吸引動作はノズル単位やノズル列単位ではなくノズルプレート２２２の全てのノズルに対して実施されるものとする。フラッシング動作や微振動動作はノズル単位で実施されてもよいしノズル列単位であってもよいし全てのノズル列のノズルに対して実施されてもよい。ワイピング動作はノズルプレート２２２全体に対してなされる。

吐出状態検出部１５は各ノズルＮｚのインクの吐出状態を検出する。吐出状態検出部１５は測定手段に相当する。吐出状態検出部１５は、ノズル群を構成する各ノズルＮｚからのインクの吐出の状況を検査することにより、インクの吐出状態が正常でないノズルＮｚを特定する。図６に示すように、吐出状態検出部１５は、高圧電源ユニット４１、抵抗４２、コンデンサー４４、増幅器４５、検出制御部４７を有する。

高圧電源ユニット４１は、検出用電極３１３を所定電位にする電源である。本実施形態の高圧電源ユニット４１は、５００Ｖ〜６００Ｖ程度の直流電源によって構成され、検出制御部４７からの制御信号によって動作が制御される。抵抗４２は、その一端が、高圧電源ユニット４１の出力端子と接続され、その他端は検出用電極３１３に接続されている。コンデンサー４４は、検出用電極３１３の電位変化成分を抽出するための素子であり、一方の導体が検出用電極３１３に接続され、他方の導体が増幅器４５に接続されている。増幅器４５は、コンデンサー４４の他端に現れる信号（電位変化）を増幅して出力する。

検出制御部４７は、吐出状態検出部１５の制御を行う部分である。検出制御部４７は、レジスタ群、ＡＤ変換部、電圧比較部、制御信号出力部等を有する。レジスタ群は、複数のレジスタによって構成されており、各レジスタには、ノズルＮｚ毎の判定結果や判定用の電圧閾値などが記憶される。ＡＤ変換部は、増幅器４５から出力された増幅後の電圧信号（アナログ値）をデジタル値に変換する。電圧比較部は、増幅後の電圧信号に基づく振幅値の大きさを電圧閾値と比較する。制御信号出力部は、高圧電源ユニット４１の動作を制御するための制御信号を出力する。なお、吐出状態検出部１５によって行われる吐出状態検査については、後で説明する。

コントローラー１８はプリンター１における全体的な制御を行う。コントローラー１８は、ＰＣ１００から印刷データを取得すると、制御対象部を制御し、用紙に画像を印刷させる。また、コントローラー１８は、プリンター１の印刷動作の実行に関連して、あるいは、電源オンに伴う初期動作に伴って、後述する吐出状態検査を実施する。

図１に示すように、コントローラー１８は、インターフェイス部１８ａと、ＣＰＵ１８ｂと、メモリー１８ｃとを有する。インターフェイス部１８ａは、ＰＣ１００との間でデータの受け渡しを行う。ＣＰＵ１８ｂは、プリンター１の各部と図示しないインターフェイスを介して接続し、全体的な制御を行う。メモリー１８ｃは、制御プログラムを格納する領域や作業領域等を確保する。ＣＰＵ１８ｂは、メモリー１８ｃに記憶されている制御プログラムに従い、各制御対象部を制御する。例えば、ＣＰＵ１８ｂは、用紙搬送ユニット１１やキャリッジユニット１２、キャップユニット１６が有する吸引ポンプ等を制御する。また、駆動信号を生成させるための制御信号を駆動信号生成回路１３に送信したりする。さらに、吐出状態検出部１５の検出制御部４７と通信をし、必要な情報の送受信をする。

コントローラー１８は、後述するメンテナンス処理Ａを実行しているとき高頻度判定手段として機能し、メンテナンス処理Ｂを実行しているとき判定手段として機能する。

１−２．吐出状態検査について
前述したように、このプリンター１では、ノズルプレート２２２をグランドに接続してグランド電位にし、キャップ３１に配置された検出用電極３１３を５００Ｖ〜６００Ｖ程度の高い電位にしている。これらのノズルプレート２２２と検出用電極３１３とを、所定間隔ｄ（図６を参照）を空けた状態で配置し、検出対象のノズルＮｚからインク滴を吐出させる。ノズルプレート２２２と検出用電極３１３とを所定間隔ｄを空けて配置したことにより、コンデンサーが形成される。図６に示すように、グランドに接続されたノズルプレート２２２に接することでノズルＮｚから柱状に延びたインクもグランド電位になる。このようなインクの存在は、コンデンサーの電極間隔を局部的に縮めることと同意であり、静電容量を増加させる。静電容量が大きくなると、ノズルプレート２２２と検出用電極３１３との間で蓄えることのできる電荷の量が増加する。このように静電容量が増えたり、或いは、減少した静電容量が戻ったりすると、電荷が高圧電源ユニット４１から抵抗４２等を通って検出用電極３１３側へ移動する。すなわち、検出用電極３１３へ向けて電流Ｉが流れる。電流Ｉが流れると、検出用電極３１３の電位が変化する。検出用電極３１３の電位の変化は、コンデンサー４４における他方の導体（増幅器４５側の導体）の電位変化としても現れる。従って、他方の導体の電位変化を監視することで、インク滴の吐出状況を判定することができる。

図７Ａは、インクがノズルＮｚから正常に吐出したときに、増幅器４５から出力される電圧信号ＳＧを説明する図である。駆動信号生成回路１３が検査対象の一つのノズルＮｚからインクを吐出させるための駆動信号を生成すると、ノズルＮｚからインク滴が吐出される。これにより、増幅器４５から、電圧信号ＳＧが出力される。検出制御部４７は、この電圧信号ＳＧの最高電圧ＶＨと最低電圧ＶＬとの差である電位差ΔＶと、第一閾値ＴＨ１および第二閾値ＴＨ２との大小比較を行ってインクの吐出状態を判定する。電位差ΔＶは請求項に記載の実測値に相当する。

本実施形態では、インクの吐出状態を次の３つの状態に区別する。正常状態と、ノズルからインク滴は吐出されているがインク滴の吐出方向が異常である不安定吐出状態と、ノズルが目詰まりしてインク滴吐出されない目詰まり状態である。図７Ｂは不安定吐出状態のノズルからインク滴が吐出したときに、増幅器４５から出力される電圧信号ＳＧを説明する図である。インクが印刷媒体の面に対して垂直に着弾しないような不安定吐出状態の場合、ノズルから吐出される直前のインク滴の長さ（インク滴のキャップ３１側に最も近い部分からノズルプレート２２２までの長さ）は正常状態の場合よりも短くなることが知られている。そのため、電位差ΔＶも正常状態と比較すると小さくなる。不安定吐出状態のノズルの場合、そのノズルによるインクの着弾部分は、正常状態のノズルの着弾部分よりも色が薄くなっているように見える。図７Ｃは目詰まり状態のノズルからインク滴を吐出させようとしたときの電圧信号ＳＧを説明する図である。ドット抜けと呼ばれるような、ノズルが目詰まりしていてほとんどインク滴が吐出されないような状態では図７Ｃに示すように電位差ΔＶは不安定吐出状態の場合と比較して小さな値となる。

したがって上記の３つの状態を区別するために第一閾値ＴＨ１と第二閾値ＴＨ２の２つの閾値を用いる。電位差ΔＶが、第一閾値ＴＨ１（図８Ａを参照）以上であれば、インクが正常に吐出されている正常状態であると判断する。電位差ΔＶが、第二閾値ＴＨ２より小さければ、インクが吐出されず目詰まり状態であると判断する。電位差ΔＶが、第一閾値ＴＨ１より低く第二閾値ＴＨ２以上であれば、不安定吐出状態であると判断する。なお、本実施形態では、印刷媒体の色として想定される色とインクとの明度差に応じて第一閾値ＴＨ１および第二閾値ＴＨ２が設定される。具体的には明度差が小さい色のインクの閾値は、明度差が大きい色のインクの閾値よりも小さく設定される。例えば本実施形態のプリンター１では、印刷媒体の色は６種類のインク色より明度の高い色であることが想定されているので、図８Ｂに示すように、印刷媒体の色との明度差がマゼンダより小さいイエローの第一閾値ＴＨ１はマゼンダの第一閾値ＴＨ１より小さく設定され、イエローの第二閾値ＴＨ２はマゼンダの第二閾値ＴＨ２より小さく設定される。これは、印刷媒体そのものの色との明度差が小さい色は大きい色よりインク滴の吐出状態の違いが人の目には識別されにくいことから、明度差が小さい色のインクのノズルは明度差が大きい色のインクのノズルよりメンテナンスの実施条件を緩和することを意図している。そうすることにより、メンテナンスに要する時間や消費されるインクなどのコストと、メンテナンスにより得られる効果とのバランスをコントロールすることができる。

図３で説明したように、このプリンター１で使用されるヘッドＨＤには、６つのノズル列Ｎｋ〜Ｎｌｍが設けられている。そして、各ノズル列Ｎｋ〜Ｎｌｍは、１８０個のノズルＮｚで構成されている。このため、１回の吐出状態検査では１０８０個（１８０個×６列）のノズルＮｚが検査対象になる。なお、このプリンター１では、１５個のノズルＮｚが１つのブロックを構成し（１つのノズル列が１２個のブロックに分割されている）、吐出状態検査はブロック単位で行われる。

１−３．メンテナンス処理
次に、前述の構成を有するプリンター１について、その動作を説明する。プリンター１のコントローラー１８は、ＰＣ１００から印刷指示を受けて印刷を実行する際、一印刷ジョブ毎にその印刷ジョブに対応する印刷動作の前に図９に示すメンテナンス処理Ａを実施する。また、図１１に示すメンテナンス処理Ｂは、印刷動作の複数回に１回（例えば印刷ジョブ１０回に１回）の割合で、メンテナンス処理Ａに変わって実行される処理である。メンテナンス処理Ａは、目詰まり状態であるかそれ以外の状態であるかを判定し目詰まり状態であれば対応するメンテナンスを実施する処理である。メンテナンス処理Ｂは、目詰まり状態か不安定吐出状態か正常状態のいずれであるかを判定し、正常状態以外の２つの状態であればそれぞれの状態に対応するメンテナンスを実施する処理である。なお、メンテナンス処理Ａもメンテナンス処理Ｂも、印刷動作に関連せず単独でメンテナンスを実施することをＰＣ１００から指示された場合に実行されてもよい。まずメンテナンス処理Ａから説明する。

１−３−１．メンテナンス処理Ａ
図９を参照しながらメンテナンス処理Ａについて説明する。はじめに、コントローラー１８は各インクに対応する吐出状態検査処理で比較対象として用いる閾値として第二閾値ＴＨ２を設定し（ステップＳ１００）、吐出状態検査処理を実行する（ステップＳ１０５）。ここで、第二閾値ＴＨ２はインク色ごとに設定される。本実施形態では６色のインクを用いているので、第二閾値ＴＨ２として６つの値が設定される。第二閾値ＴＨ２は、印刷媒体との明度差が大きい色のインクに対応する第二閾値よりも、明度差の小さい色のインクに対応する第二閾値の方が、小さい値に設定されている。吐出状態検査処理の詳細な流れについては後述するが、動作の内容は前述した通りである。

そしてコントローラー１８は、吐出状態検査処理を実行した結果、電位差ΔＶが第二閾値ＴＨ２未満のノズルの数が所定数以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、６つのノズル列の全てのノズルを検査した結果、目詰まり状態のノズルが所定数以上存在しているか否かが判定される。所定数とは、吸引動作を含むメンテナンスを実施する条件とする数値であり、印刷結果の画質に及ぼす影響とコスト（メンテナンスに要する時間やインク消費量）とを鑑みて予め決められている。目詰まり状態のノズル数が所定数未満であってもその都度吸引動作を含むメンテナンスを実行していると、所定数未満のノズルの目詰まりを解消するためにヘッド全体（全てのノズル）に対する吸引動作を含むメンテナンスすることによって得られるメンテナンス前後の画質改善効果が少ないのに対して、コストはかかってしまう。したがって本実施形態では、ステップＳ１１０で電位差ΔＶが第二閾値ＴＨ２未満のノズル数が所定数以上でないと判定された場合はメンテナンス動作を行わずにそのままメンテナンス処理Ａを終了し、所定数以上であると判定された場合は、コントローラー１８は吸引動作を含むメンテナンスを実行してから（ステップＳ１１５）メンテナンス処理Ａを終了する。吸引動作を含むメンテナンスは、前述した吸引動作を少なくとも含むメンテナンスであり、本実施形態では吸引動作とフラッシング動作とワイピング動作とを実施する。

１−３−２．吐出状態検査処理
次に、図９のステップＳ１１５の吐出状態検査処理の具体的手順を、図１０を参照しながら説明する。吐出状態検査は、キャリッジＣＲを検査用の位置（図２に示す非印刷エリア）まで移動させた状態で行われる。吐出状態検査処理では、検出制御部４７がまず検査対象となるノズル列を決定する（ステップＳ２００）。図３で説明したように、ヘッドＨＤにはノズル列が６つ設けられている。これら６つのノズル列のうち、１つのノズル列が検査対象となるノズル列として決定される。

検査対象のノズル列が決定されると、検出制御部４７は検査対象となるブロックを決定する（ステップＳ２０５）。前述したように、１つのブロックは１５個のノズルＮｚで構成されている。このため、１つのノズル列には１２個のブロックが含まれる。ここでは、１２個のブロックのうち、検査対象となる１つのブロックが決定される。例えば、１番目から１５番目のノズルＮｚで構成される１番目のブロックが選択される。

検査対象のブロックが決定されると、検出制御部４７はそのブロックについてインク滴の吐出および電圧信号ＳＧの検出を行う（ステップＳ２１０）。具体的には対象ブロックに属するノズルＮｚについてノズル一つ一つからインク滴を吐出させ、インク滴の吐出に起因して生じる電気的な変化、具体的には個々のノズルＮｚに対応付けて電位差ΔＶを取得する。

１ブロックに属する全てのノズルに対してステップＳ２１０の処理が終了すると、検出制御部４７はインク滴の吐出と信号の検出が１ノズルあたり所定回数実行されたか否かを判定する（ステップＳ２１５）。所定回数未満の場合は所定回数に達するまでステップＳ２１０を繰り返し実行する。複数回分のΔＶの検出結果は上書きされて消えてしまうことなく複数回分それぞれ保持される。所定回数実行された後、検出制御部４７はノズルごとに複数回分の電位差ΔＶの代表値（中央値、最頻値、平均値など）を導出し、当該代表値と閾値（吐出状態検査処理を呼び出した処理で設定されたインク毎の閾値）とを比較する（ステップＳ２２０）。具体的には、比較対象ノズルＮｚが属するノズル列に対応するインクに応じた閾値と比較対象ノズルの電位差ΔＶの代表値との比較が電圧比較部によって行われる。例えば比較に用いる閾値として第一閾値ＴＨ１が設定された状態でこの吐出状態検査処理が呼び出されており検査対象ノズルがイエローに対応している場合は、イエローの第一閾値と検査対象ノズルのΔＶの体表値とが比較される。比較結果は、検出制御部４７のレジスタに記憶される。例えば、比較結果として「閾値以上」あるいは「閾値未満」を示す値が記憶される。このように一つのノズルに対する複数回の検査結果の代表値を比較に用いることにより、インクの吐出状態を誤判定してしまうことにより適切でないメンテナンスが実施される可能性を低減することができる。

続いて検出制御部４７は検査対象のブロックが検査対象のノズル列における最終ブロックであるかを判定し（ステップＳ２２５）、最終ブロックでなければステップＳ２０５に戻り、次のブロックについて前述の処理を行う。最終ブロックであれば、検出制御部４７は検査対象ノズル列が複数のノズル列のうちの最終ノズル列であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。最終ノズル列でなければコントローラー１８はステップＳ２００に戻り次のノズル列について前述の処理を行う。最終ノズル列であれば、これまでの判定結果を保持したままこの吐出状態検査処理を終了し、呼び出し元の処理に復帰する。

１−３−３．メンテナンス処理Ｂ
次にメンテナンス処理Ｂの処理内容を図１１を参照しながら説明する。まず、コントローラー１８は、各インクに対応する第一閾値ＴＨ１を設定し（ステップＳ３００）、吐出状態検査処理を実行する（ステップＳ３０５）。具体的には、インク６色分の第一閾値ＴＨ１として６個の値が設定され、図１０に示す吐出状態検査処理が呼び出される。第一閾値ＴＨ１は、印刷媒体との明度差が大きい色のインクに対応する第一閾値よりも、明度差の小さい色のインクに対応する第一閾値の方が、小さい値に設定されている。吐出状態検査処理を実行した後、コントローラー１８は、第一閾値ＴＨ１未満のノズルの個数が所定数以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。第一閾値ＴＨ１未満のノズル数が所定数以上である場合、すなわち正常状態でない（不安定吐出状態か目詰まり状態の）ノズル数が所定数以上である場合は、コントローラー１８は、各インクに対応する第二閾値ＴＨ２を設定して（ステップＳ３１５）、吐出状態検査処理を実行する（ステップＳ３２０）。具体的には、メンテナンス処理Ａと同様にインク６色分の第二閾値ＴＨ２として６個の値が設定され、図１０に示す吐出状態検査処理が呼び出される。

吐出状態検査処理を実行した後、コントローラー１８は、第二閾値ＴＨ２未満のノズルの個数が所定数以上であるか否かを判定する（ステップＳ３２５）。第二閾値ＴＨ２未満のノズル数が所定数以上である場合、すなわち目詰まり状態のノズル数が所定数以上である場合は、コントローラー１８は吸引動作を含むメンテナンスを実施する。具体的には、吸引動作とフラッシング動作とワイピング動作を含むメンテナンスを実施する（ステップＳ３３０）。第二閾値未満のノズル個数が所定数以上でない場合、コントローラー１８は吸引動作を含まないメンテナンスを実施する（ステップＳ３３５）。吸引動作を含まないメンテナンスとして例えば、フラッシング動作とワイピング動作とをコントローラー１８は実施する。微振動動作が行われてもよい。このように、不安定吐出状態と判定された場合は吸引動作を含むメンテナンスを実行しないことにより、目詰まり状態ではないのに吸引動作を含むメンテナンスを実施することによって消費されるインク量が増加することや、メンテナンスに要する総時間が長くなってしまうことを防ぐことができる。

１−４．まとめ
本実施形態では、このメンテナンス処理Ｂは、メンテナンス処理Ａより低い頻度で実施される。なぜなら、目詰まり状態の発生頻度は不安定吐出状態の発生頻度より高いことが知られているためである。前述したように、目詰まり状態か否かだけを検査するメンテナンス処理Ａは、目詰まり状態か不安定吐出状態か正常状態かの３つの状態のいずれであるかを判定するメンテナンス処理Ｂよりも、検査回数が少ないため処理時間が少なく、また、検査で消費されるインク量も少ない。したがってメンテナンス処理Ａをメンテナンス処理Ｂより高頻度で実施することにより、インクの吐出状態検査に要する時間が毎回長くなってしまうことを防止することができるとともに、吐出状態検査で消費されるインクの量を少なくすることができる。また、メンテナンス処理Ａより低頻度ではあるがメンテナンス処理Ｂを実行することにより、目詰まり状態ではないが正常状態でもない不安定吐出状態を検出することができ、不安定吐出状態のノズルの吐出能力を回復するために効果とコストとのバランスが最適なメンテナンスを実行することができる。

２．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では第一閾値ＴＨ１も第二閾値ＴＨ２もインク色ごとに異なる値に設定されている形態を説明したが、どちらか片方、例えば第一閾値ＴＨ１だけインク毎に異なる値であるとして、第二閾値ＴＨ２はインクごとに共通の値が設定されてもよい。すなわち、目詰まり状態を判定する第二閾値ＴＨ２は全インク共通の値にし、不安定吐出状態と正常状態の境界を定義する第一閾値ＴＨ１のみ、インク色ごとに設定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、吸引動作は全てのノズルに対して実施される構成を説明したが、例えばノズル列（インク）ごとに吸引動作を実施することができる構成であれば、ノズル列ごとにメンテナンス方法を設定してもよい。そうすることによってメンテナンスによる画質改善効果とコストとをより細かくコントロールすることができる。具体的には例えば、目詰まり状態のノズルが所定数以上存在するノズル列に対しては吸引動作を行うとともに目詰まり状態のノズルに対してフラッシング動作を行って最後にワイピング動作を実施し、不安定吐出状態のノズルが所定以上存在し目詰まり状態のノズルは所定数未満であるノズル列に対しては不安定吐出状態のノズルに対するフラッシング動作を実施し最後にワイピング動作を実施し、不安定吐出状態のノズルが所定数以上で目詰まり状態のノズルがないノズル列に対しては不安定吐出状態のノズルに対する微振動動作を実施して最後にワイピング動作を実施する、などのようにしてもよい。

１：インクジェットプリンター、１１：用紙搬送ユニット、１２：キャリッジユニット、１３：駆動信号生成回路、１４：ヘッドユニット、１５：吐出状態検出部、１６：キャップユニット、１８：コントローラー、１８ａ：インターフェイス部、１８ｃ：メモリー、３１：キャップ、３３：ワイパー、４１：高圧電源ユニット、４２：抵抗、４４：コンデンサー、４５：増幅器、４７：検出制御部、２２２：ノズルプレート、３１２：保湿部材、３１３：検出用電極、３１４：廃液チューブ、ＣＲ：キャリッジ、ＨＤ：ヘッド、Ｎｃ：シアンインクノズル列、Ｎｋ：ブラックインクノズル列、Ｎｌｃ：ライトシアンインクノズル列、Ｎｌｍ：ライトマゼンタインクノズル列、Ｎｍ：マゼンタインクノズル列、Ｎｙ：イエローインクノズル列、Ｎｚ：ノズル、ＴＨ１：第一閾値、ＴＨ２：第二閾値、ΔＶ：電位差。

Claims (9)

1. ノズルから吐出されるインクの吐出状態を示す実測値を測定する測定手段と、
   インク色毎に設定された第一閾値および第二閾値と前記実測値とを比較することによって、前記第一閾値および前記第二閾値によって区別された、正常状態と、目詰まり状態と、前記正常状態と前記目詰まり状態との間の不安定吐出状態と、の三つの状態のうち前記インクの吐出状態がいずれであるかを判定する判定手段と、
   判定結果に応じて異なるメンテナンスを実施するメンテナンス手段と、
   を備える印刷装置。
2. 前記メンテナンス手段は、前記インクの吐出状態が前記目詰まり状態であると判定された場合にインクの吸引動作を含むメンテナンスを実施し、前記不安定吐出状態であると判定された場合にインクの吸引動作を含まないメンテナンスを実施する、
   請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記メンテナンス手段は、前記目詰まり状態と判定されたノズルの数が予め決められた所定数以上であるとき、前記吸引動作を含むメンテナンスを実施する、
   請求項２に記載の印刷装置。
4. 前記第一閾値と前記第二閾値のうち前記目詰まり状態を前記不安定吐出状態および前記正常状態と区別する閾値を用いて、前記インクの吐出状態が前記目詰まり状態であるか否かを前記判定手段より高い頻度で判定し、目詰まり状態である場合に前記メンテナンス手段に前記吸引動作を含むメンテナンスを実行させる高頻度判定手段を備える、
   請求項２または請求項３に記載の印刷装置。
5. 前記第一閾値および前記第二閾値のうち少なくともいずれか一方は、印刷媒体の色として想定される色との明度差が小さい色のインクほど、前記メンテナンスの実施条件を緩和する方向に値が設定される、
   請求項２〜請求項４のいずれかに記載の印刷装置。
6. 前記メンテナンス手段において、前記メンテナンスは複数回分の前記実測値の代表値に基づいて実施される、
   請求項１〜請求項５のいずれかに記載の印刷装置。
7. 前記測定手段は、前記ノズルの配列面に対し前記インクの吐出方向に対向する平板電極と、前記ノズルの配列面に設けられた平板電極と、の間の静電容量変化に伴う電位変化量を、前記インクの吐出状態を示す前記実測値として測定する、
   請求項１〜請求項６のいずれかに記載の印刷装置。
8. 前記メンテナンスはインク毎に異なる動作が実施される、
   請求項１〜請求項７のいずれかに記載の印刷装置。
9. ノズルから吐出されるインクの吐出状態を示す実測値を測定する測定工程と、
   インク色毎に設定された第一閾値および第二閾値と前記実測値とを比較することによって、前記第一閾値および前記第二閾値によって区別された、正常状態と、目詰まり状態と、前記正常状態と前記目詰まり状態との間の不安定吐出状態と、の三つの状態のうち前記インクの吐出状態がいずれであるかを判定する判定工程と、
   判定結果に応じて異なるメンテナンスを実施するメンテナンス工程と、
   を含む印刷装置のメンテナンス方法。

Images