JP2007114188A - プリンタにおけるプリントヘッド整列具合検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い精度でプリントヘッドの整列具合を検出すること。
【解決手段】各プリントヘッドが、第１の方向Ｙに延在する縁部３０；３２，３４を画成する導電性ノズルプレート２４を有し、センサ３６が、前記参照印として機能する、ノズルプレート２４とセンサ３６との間のキャパシタンスを、測定するために用いられ、センサ３６が一のプリントヘッド１４の縁部を跨いで延在する第１の位置“ｂ”、及び、センサ３６がその他のプリントヘッド１４の縁部を跨いで延在する第２の位置“ｄ”まで、第１の方向Ｙにセンサ３６に対してキャリッジ１０を移動させ、前記第１及び第２の位置で前記キャパシタンスを測定し、前記測定されたキャパシタンスを比較することを含み、これにより、第１の方向Ｙに垂直な第２の方向Ｘにおける前記プリントヘッドの相対位置を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のプリントヘッドがキャリッジ上に第１の方向で横並びに配置されたインクジェットプリンタにおけるプリントヘッドの相対的な整列具合（アラインメント）を検出する方法であって、各プリントヘッドが、第１の方向に延在する縁部を画成する導電性のノズルプレートを有し、センサが、プリントヘッド上に形成される参照印の位置を算出するのに用いられる、方法に関する。本発明は、また、当該方法を適用するのに好適なプリンタに関する。

プリンタ、例えばインクジェットプリンタは、プリントヘッドに対して所定の経路に沿って移動される印刷基材のシート上にピクセルをプリントするプリント要素、例えばノズルのアレイをそれぞれ担持する一以上のプリントヘッドを含む。典型的には、プリントヘッドは、主走査方向Ｙで基材の経路を横切って移動されるキャリッジ上に搭載される一方、基材は、副走査方向Ｘに進められる。プリント要素ないしノズルは、典型的には、Ｘ方向に延在する直線アレイを形成する。

高品質の印刷画像を得るためには、プリントヘッド上のノズルは、基材に対して高精度に位置決めされるか若しくは位置決め可能である必要がある。例えば、上述の典型的な設定では、ノズルの直線アレイは、主走査方向Ｙに対して、特定の角度、典型的には正確に９０度の角度をなすべきである。更に、複数のプリントヘッドが搭載されるとき、例えば、異なる色に対して各プリントヘッドが搭載されるとき、プリントヘッドは、少なくとも１つの方向で、典型的には副走査方向Ｘで、互いに対して正確に整列される必要がある。他の方向Ｙでは、プリントヘッドの相対的な位置及びそれに伴いノズルが高精度で知られていることが必要とされ、個々の印刷要素が、画像情報に従って正確なタイミングで起動されることができる。

プリントヘッドの整列具合の従来的な検出方法は、テストパターンを印刷することからなり、印刷されたテストパターンが目で検査されることができる。

光電センサを用いて、上述の種の自動的な検出方法が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

また、特許文献３は、プリント要素が充填されるタイミングを制御するために、主走査方向におけるキャリッジの位置を静電容量で測定することを開示する。

また、特許文献４は、プリントヘッドを協働して形成する２つの基材の整列具合を測定する容量性測定システムを開示する。
米国特許第６３７１５９１号Ｂ１ 米国特許第６５０８５３０号Ｂ１ 米国特許第４９４１４０５号Ａ 米国特許出願公開第２００３ ０ ００８５ ９３８号Ａ

本発明の目的は、簡易でロバストナハードウェアしか必要とせずに、高い精度でプリントヘッドの整列具合を検出することを可能とする方法を提供することである。

本発明によれば、センサが、前記参照印として機能する、ノズルプレートとセンサとの間のキャパシタンスを、測定するために用いられ、
前記整列具合の検出が、
センサが一のプリントヘッドの縁部を跨いで延在する第１の位置、及び、センサがその他のプリントヘッドの縁部を跨いで延在する第２の位置まで、第１の方向にセンサに対してキャリッジを移動させるステップと、前記第１及び第２の位置で前記キャパシタンスを測定するステップと、前記測定されたキャパシタンスを比較するステップとを含み、これにより、第１の方向に垂直な第２の方向における前記プリントヘッドの相対位置を求める。

容量性位置測定は、現代の高解像度のプリンタに必要とされるような、サブマイクロメータの範囲の測定誤差で驚くほど高い検出精度を可能とすることが、見出された。本発明は、更に、通常的には移動するキャリッジ上に実装されるプリントヘッド上の参照印が、機械的に損傷を受ける危険がほとんど無く且つプリント要素に対する正確な位置関係を持つように高精度に容易に機械加工できる導電性のノズルプレートによって、簡易に形成できるという、効果を奏する。ノズルプレートは、位置測定が実行されるべき方向に対して直角に延在し且つプリント要素に対して良好に画成された位置関係を有する真っ直ぐな縁部を、有する。センサは、単に、プリントヘッド上のノズルプレートと協働してキャパシタを形成する他の導電性プレートにより形成されてよい。キャパシタのキャパシタンスは、２つのプレート間の重なり量（オーバーラップ量）に比例し、従って、センサとプリントヘッドの相対的な位置に厳密に依存する。キャパシタンスの測定は、例えば、静電センサの分野で一般的に知られているように、キャパシタンスにより定まる周波数の発振器回路により、高精度に実行されることができる。

本発明の好ましい実施例が従属項に特定されている。

ノズルプレートは、前記真っ直ぐな縁部を画成する長方形の切り欠き部を有してよく、センサの導電性プレートは、切り欠き部と同等のサイズ及び長方形形状を有してよく、プリントヘッドが所定位置にあるときに切り欠き部と重なるように配置されてよい。好ましくは、センサは、キャリッジが停止又は相対的に低速で移動するキャリッジの移動経路の一部において、例えばプリントヘッドのノズルプレートが時々清掃される場所である清浄セクションにおいて、所定位置に固定して搭載される。従って、高精度のキャパシタンスの測定を実行するのに十分な時間が利用可能となる。

あるインクジェットプリンタは、同一の色、例えば黒に対して２以上のプリントヘッドを有し、これらのプリントヘッドは、それらのノズルが主走査方向Ｘで互いに対してオフセットを持つように若しくは千鳥状になるように、配置される。このとき、参照印は、好ましくは、２つの真っ直ぐな縁部であって、ノズルと同量だけオフセットされ、且つ、センサを連続して通過するように移動される縁部を有し、双方のオフセット位置が、互いに独立して測定されることができるようにする。従って、２つのプリントヘッド間のオフセット量は、双方のプリントヘッドが固有のノズルプレートを備えるときに簡易且つ信頼性の高い方法でチェックすることができる。

ノズルプレートの導電性の部位が移動してセンサのプレートを通過するとき、キャパシタンスが、主走査方向Ｙにおけるプリントヘッドの位置の関数で変化することになる。導電性のプレートは、キャパシタンス関数が少なくとも１つの良好に画成されるピークが現れるように配列及び構成され、これにより、独立の検出システムにより位置が監視されるキャリッジに対する、主走査方向Ｙにおけるプリントヘッドの位置を、検出することが可能となる。かかる検出システムは、いずれにせよ、プリント要素が起動されるタイミングを制御するために必要とされる。従って、本発明は、主走査方向及び副走査方向の双方におけるプリントヘッドの位置を測定する簡易な方法を提供する。

副走査方向Ｘに対するプリント要素の列の傾斜は、例えば、各プリントヘッドの両端の近傍の参照印とセンサの２つのセットを採用することにより、検出されてよい。

上述の方法を適用するのに好適なプリンタが、独立形式の請求項７に規定されている。参照印及びセンサ又は複数のセンサは、永久的にプリンタに一体化されてもよい一方、キャパシタンスの測定に必要な電気回路は、プリンタに一体化されてもよいし、或いは、プリンタがテストされているときだけ、例えば製造プロセス時又は整備ないし修理中だけ、プリントヘッドの導電性プレート及びセンサに電気的に接続される別のユニットにより形成されてもよい。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施例の説明を行う。

図１に示すように、インクジェットプリンタは、固定フレーム１２に沿って主走査方向Ｙで前後に移動可能なキャリッジ１０を含む。図示の例では、キャリッジ１０は、プリントヘッド１４，１６，１８，２０，２２を担持し、そのうち、プリントヘッド１４，２２は、黒のインクをプリントし、他のプリントヘッドは、色付きの水色（シアン）、紫色（マゼンタ）及び黄色に対して設けられる。全ての５つのプリントヘッドは、ノズルプレート２４を有し、ノズルプレート２４のすべては、同一の外形を有すると共に、それぞれプリント要素として機能するノズル２６の列を画成する。ノズル２６の列は、印刷基材のシート（図示せず）がフレーム１２及びキャリッジに対して間欠的に前進される副走査方向Ｘに延在する。プリントヘッド１４，１６，１８，２０は、カラー印刷に対して要求されるように、主走査方向Ｙで正確に整列（アライン）され、それらのノズル２６は、副走査方向Ｘで良好に画成された位置関係を有する。

プリントヘッド２２は、副走査方向Ｘにおいて他のプリントヘッドから僅かにオフセットされて、プリントヘッド１４，２２のノズル２２は千鳥配置され、これにより、より高い解像度で色の画像を印刷することが可能となる。

ノズルプレート２４は、伝導性があり、プリントヘッドの整列具合を検出ないし検査するための参照印を形成する役割をする。このため、各プリントヘッド１６，１８，２０のノズルプレート２４は、主走査方向Ｙに延在する縁部３０を画成する長方形の切り欠き部（カットアウト）２８を有し、副走査方向Ｘにおいてノズル２６に対して良好に画成された位置関係を有するように機械加工される。プリントヘッド１４，２２は、同様の切り欠き部２８を有するが、段付きの形状を有し、それぞれ第１の縁部３２及び第２の縁部３４を画成する。これらの縁部のオフセット量は、プリントヘッド１４,２２間のＸ方向におけるオフセット量に正確に一致する。

センサ３６は、フレーム１２に対して固定されており、ノズルプレート２４に平行に配列されたプレートであって、キャリッジ１０及びプリントヘッドがセンサを通り過ぎたときにそれらとの間に小さな隙間を形成する伝導性の長方形のプレートの形態を有する。センサ３６のノズルプレート２４に対する幾つかの考えられる位置が、図１に仮想線により指示されている。センサ３６は、縁部３０，３２，３４上に延在するように配置され、センサプレートの一部が、切り欠き部２８に重なりうる一方で、その他の部分、図１においてハッチングされた部分は、ノズルプレート２４に重なりそれらとの間にキャパシタを形成する。このキャパシタのキャパシタンスは、知られた測定回路３８により測定され、図示された例では、プラグ４０を介してプリンタに接続されるように構成されており、一方ではセンサ３６に電気的に接続され、他方ではノズルプレート２４のそれぞれに接続されることになる。図面では詳細に示されていないが、回路３８は、ノズルプレート２４のそれぞれに選択的に接続可能である。例えば、特定のノズルプレート２４が、当該ノズルプレートがセンサ３６の近傍に位置する場合にだけ回路３８に接続されるような構成も可能である。

実際には、フレーム１２は、画像がプリントされているときにキャリッジが前後に移動する動作部位と、動作部位の一端に結合されセンサ３６が実装される清浄ステーション４２とに細分される。従って、キャパシタンスの測定は、キャリッジ１０が清浄ステーションで停止したとき若しくはゆっくりと清浄ステーションを通過したときに実行されることができる。

インクジェットプリンタの分野で一般的に知られているように、位置測定システム（図示せず）は、主走査方向Ｙにおけるフレーム１２に対するキャリッジ１０の位置を測定及び監視するために設けられる。この位置測定システムの主要な機能は、プリントされるべき画像情報に従って画像を形成すべく、個々のプリントヘッドのノズル２６が点火されるべきタイミングを決定することである。本実施例では、この位置測定システムは、また、キャリッジ１０の位置を清浄ステーションにあるときに監視し、回路３８により実行されるキャパシタンスの測定結果がキャリッジの一の関数として記録され、図２に示すような図の形態でプロットないし表示されてもよい。

キャリッジ１０が図１の左側にゆっくりと移動されるとき、センサ３６は、図１に示すように、先ずキャリッジ１０に対する位置“ａ”に至ることになる。同一の位置は、図２の図に“ａ”として指示されている。この位置では、センサ３６のプレートは、切り欠き部２８を囲むノズルプレート２４の周縁（リム）に完全に重なり合い、従って、図２の曲線４４により指示されるようなキャパシタンスは、最大値に達し、明確なピークを現す。このとき、切り欠き部２８がセンサ３６に重なり始めるとき、キャパシタンスは、減少し、次いで、縁部３２（位置ｂ）がセンサ上を通過する間、一定レベルに留まる。縁部３４がセンサ上に移動されるとき、ノズルプレート２４との重なり量が減少するため（位置ｃ）、キャパシタンスは、再び減少し、ある程度の時間低い値に留まることになる。キャリッジが移動を続けるとき、切り欠き部２８がセンサを離れるときにキャパシタンスにおけるその他のピークが現れ、キャパシタンスは、センサがプリントヘッド１４と１６の間にあるとき略ゼロに降下することになる。

同様のパターンが、プリントヘッド１６，１８，２０がセンサ３６を通過したときに現れる。しかし、これらのプリントヘッドの切り欠き部２８は、単一の真っ直ぐな縁部３０しか有していないので、キャパシタンスは、当該縁部（位置ｄ）がセンサを通過する間一定レベルに留まることになる。プリントヘッド１４，１６が正確に整列されているとき、縁部３２は、プリントヘッド１６の縁部３０に正確に位置合わせされ、これは、位置“ｂ”及び“ｄ”に対するキャパシタンス曲線４４が、図２に示すように、正確に同一のレベル“ｒ”にあることを確かめることによって、検査することができる。

プリントヘッド１８，２０がセンサ３６上を移動されるとき、これらのプリントヘッドの整列具合が、同一の方法で検査されることができる。

プリントヘッド２２が、センサ３６上の位置“ｅ”に到達するとき、プリントヘッド２２は他のプリントヘッドに対してオフセットされているので、キャパシタンスが、やや高いレベルに留まる。しかし、位置“ｆ”に到着するとき、このオフセットが、プリントヘッド２２の切り欠き部２８の縁部３２と３４の間のオフセットにより補償され、従って、キャパシタンス曲線４４は、再びレベルｒに達し、これは、プリントヘッド２２のオフセット位置が正確に調整されていることを裏づける。

従って、全てのプリントヘッドが副走査方向Ｘで正確に調整されることが、簡易な測定シーケンスで裏づけることができる。プリントヘッド１４，２２のノズルプレートの切り欠き部２８の段付き形状に起因して、同一のノズルプレートが、これらのプリントヘッドに用いられてよく、プリントヘッド１４，２２の搭載位置が交換されても関係ない。

当然ながら、改良された実施例では、プリントヘッド１６，１８，２０のノズルプレート２４は、プリントヘッド１４，２２の同ノズルプレートと同一の形状、即ち、段付きの切り欠き部を有してもよく、この場合、ノズルプレートは、より効率的に生産することができる。

多数の参照位置ｙ１−ｙ１０が、図２のＹ軸に沿って示されている。キャパシタンス曲線４４のピークがこれらの参照位置に対応するか否かを検査することによって、プリントヘッド１４−２２が主走査方向Ｙで正確に調整されていることも確かめることができる。逸脱が検出された場合には、プリントヘッドの位置を機械的に正す必要はなく、ノズル２６が点火されるタイミングを適切に適合するだけで十分である。Ｙ方向でのプリントヘッドの正確な位置の検出は、プレート状のセンサ３６の幅が切り欠き部２８を囲繞するノズルプレート２４の周縁の幅と同一であり、従って、明確なキャパシタンスのピークが形成されるという事実により、容易化される。

図３及び図４は、改良された実施例を示し、当該実施例では、プリントヘッド１４−２２のそれぞれのノズルプレートは、ノズルの列の両端に切り欠き部２８，４６が設けられる。センサ３６に加えて、その他の同様のセンサ４８が、切り欠き部４６に関連付けられる。

プリントヘッド１４，２２の場合、ノズル列の一端の切り欠き部２８は、真っ直ぐな縁部３４を画成するが、これらの切り欠き部の高さは、真っ直ぐな縁部３０,３２を有する他の切り欠き部２８,４６の高さよりも大きい。高さの差は、他のプリントヘッドに対するプリントヘッド２２のオフセット量に正確に一致する。従って、プリントヘッド２２の縁部３４は、プリントヘッド１６，１８，２０の切り欠き部４６の縁部３０に位置合わせされ、プリントヘッドの他端の切り欠き部４６に対しては、プリントヘッド１４の縁部３２は、プリントヘッド１６，１８，２０の縁部３０に位置合わせされる。

図４は、連続的な線で、センサ３６を用いて記録されたキャパシタンス曲線５０を示すと共に、太い破線で、センサ４８を用いて記録されたその他のキャパシタンス曲線５２を示す。位置“ｇ”では、キャパシタンス曲線５２は、プリントヘッド１６，１８，２０に対して同一のレベル“ｒ”を有し、これは、プリントヘッド１４が、プリントヘッド１６−２０に対して正確に位置合わせされていることを示す。他方、図４の位置“ｈ”では、キャパシタ曲線５０がレベル“ｒ”を有し、これは、プリントヘッド２２が正確なオフセットを有することを示す。

更に、図３に誇張して示すように、プリントヘッド１８は、正確な位置に対して幾分傾斜されている。この種の不整列（ミスアラインメント）は、キャパシタンス曲線５０，５１によっても指示されており、これは、キャパシタンス曲線５０の対応するピークが右にずれている一方で、キャパシタンス曲線５０のピークが、それぞれの目標位置に対して左にずれているからである。従って、図３及び図４による実施例によれば、副走査方向に対するプリントヘッドのノズル列の考えられる不整列を検出することも可能となる。

本発明による方法を実施するように適合されたプリンタの主要部の該略図である。 図１に示すプリンタに対するキャパシタンス位置の図である。 改良された実施例によるプリンタを示す図である。 図３に示すプリンタに対するキャパシタンス位置の図である。

符号の説明

１０ キャリッジ
１４，１６，１８，２０，２２ プリントヘッド
２４ ノズルプレート
３６ センサ
３０，３２，３４ 縁部

Claims (10)

1. 複数のプリントヘッドがキャリッジ（１０）上に第１の方向（Ｙ）で横並びに配置されたインクジェットプリンタにおけるプリントヘッド（１４，１６，１８，２０，２２）の相対的な整列具合を検出する方法であって、各プリントヘッドが、第１の方向（Ｙ）に延在する縁部（３０；３２，３４）を画成する導電性のノズルプレート（２４）を有し、センサ（３６）が、プリントヘッド上に形成される参照印（２４）の位置を算出するのに用いられる、方法において、
   センサ（３６）が、前記参照印として機能する、ノズルプレート（２４）とセンサ（３６）との間のキャパシタンスを、測定するために用いられ、
   前記整列具合の検出が、
   センサ（３６）が一のプリントヘッド（１４）の縁部を跨いで延在する第１の位置（“ｂ”）、及び、センサ（３６）がその他のプリントヘッド（１４）の縁部を跨いで延在する第２の位置（“ｄ”）まで、第１の方向（Ｙ）にセンサ（３６）に対してキャリッジ（１０）を移動させるステップと、前記第１及び第２の位置で前記キャパシタンスを測定するステップと、前記測定されたキャパシタンスを比較するステップとを含み、これにより、第１の方向（Ｙ）に垂直な第２の方向（Ｘ）における前記プリントヘッドの相対位置を求めることを特徴とする、方法。
2. 第２の方向（Ｘ）でその他のプリントヘッドに対してオフセットした少なくとも１つのプリントヘッドを有するプリンタに対して、前記プリントヘッドの少なくとも１つの導電性プレート（２４）が、前記オフセットに従って配列された第１の縁部（３２）及び第２の縁部（３４）を画成し、独立した第１及び第２のキャパシタンスの測定が、前記一のプリントヘッドの前記第１及び第２の縁部（３２，３４）に対して実行され、その結果が、他のプリントヘッドに対するキャパシタンスの測定結果と比較される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１及び第２のキャパシタンスの測定が、同一のセンサ（３６）を用いて連続的に実行される、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１及び第２の縁部（３２，３４）に対するキャパシタンスの測定は、異なるセンサ（３６，４８）により実行される、請求項２に記載の方法。
5. 各プリントヘッドのノズルプレート（２４）が第１の方向に垂直な第２の方向に延在する少なくとも１つの縁部を有するプリンタに対して、センサ（３６）を通過するようにキャリッジ（１０）を移動させ、第１の方向（Ｙ）におけるキャリッジ（１０）の位置を関数として測定したキャパシタンスを記録し、これにより、第１の方向（Ｙ）における前記プリントヘッドの互いに対する相対的な位置を求める、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 各プリントヘッドが第１の方向（Ｙ）に対して所定角度をなして一列に配置された複数のプリント要素（２６）を有し、プリントヘッド（１８）のノズルプレート（２４）が、該列の両端にて、第１の方向（Ｙ）に垂直な第２の方向（Ｘ）に延在する少なくとも１つの縁部を画成するプリンタに対して、プリント要素（２６）の列の両端の縁部を検出するため２つのセンサ（３６，４８）を通過するようにキャリッジを移動させ、前記センサのそれぞれにより測定されたキャパシタンスを、第１の方向（Ｙ）におけるキャリッジ（１０）の位置を関数として記録し、第１のセンサ（３６）で記録されたキャパシタンスを、第２のセンサ（４８）で記録されたキャパシタンスと比較し、これにより、第１の方向（Ｙ）に対する前記プリント要素（２６）の列の傾斜を求める、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 第１の方向（Ｙ）に移動可能なキャリッジ上に横並びに配列され、第１の方向（Ｙ）に延在する縁部（３０；３２，３４）を画成する導電性のノズルプレート（２４）をそれぞれ有する複数のプリントヘッドと、プリントヘッド（１４，１６，１８，２０，２２）の相対的な整列具合を検出する検出システムとを含むインクジェットプリンタであって、
   前記検出システムが、キャリッジ（１０）が第１の方向（Ｙ）に相対的に移動可能な静電センサ（３６）と、センサ（３６）が一のプリントヘッド（１４）の縁部を跨いで延在する第１の位置（“ｂ”）にセンサ（３６）があるとき、及び、センサ（３６）がその他のプリントヘッド（１４）の縁部を跨いで延在する第２の位置（“ｄ”）にセンサ（３６）があるときに、ノズルプレート（２４）とセンサ（３６）との間のキャパシタンスを測定すると共に、前記測定したキャパシタンスを比較するように構成されたキャパシタンス測定回路（３８）とを含み、これにより、第１の方向（Ｙ）に垂直な第２の方向（Ｘ）における前記プリントヘッドの相対位置を求めることを特徴とする、プリンタ。
8. キャパシタンス測定回路（３８）が脱着可能に接続される、請求項７に記載のプリンタ。
9. 導電性のプレート（２４）が、センサ（３６）により走査されるように配列された少なくとも１つの切り欠き部（２８，４６）を画成する、請求項７又は８に記載のプリンタ。
10. 少なくとも２つのプリントヘッド（１４，２２）が、第１の方向（Ｙ）に垂直な第２の方向（Ｘ）において互いにオフセットして第１の方向（Ｙ）で横並びに配列されており、少なくとも１つのプリントヘッド（１４，２２）のノズルプレート（２４）における前記少なくとも１つの切り欠き部（２８，４６）が、２つの平行な縁部（３２，３４）を画成し、第２の方向（Ｘ）における該縁部の位置が、前記プリントヘッド間のオフセット量を表す、請求項９に記載のプリンタ。

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