(57)【要約】【課題】ヘッド両端からの液滴の吐出を所定の順に制御することにより、受発光素子部へのミスト付着を軽減し、良好な液吐出検出を実現する。【解決手段】光ビーム１０４を発する発光素子１０２と光ビーム１０４を受光する受光素子１０６を用い、発光素子１０２からの光ビーム１０４のインク滴１０７への照射で生じる散乱光１０８により記録ヘッド１００の各ノズルの液吐出不良を検出する液吐出不良検出装置であって、記録ヘッド１００の両端から概ね中心に向かって順次液滴を吐出する吐出制御部１１０を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発する発光素子と前記光ビームを受光する受光素子を用い、前記発光素子からの光ビームのインク滴への照射で生じる散乱光により記録ヘッドの各ノズルの液吐出不良を検出する液吐出不良検出装置であって、
前記記録ヘッドの両端から概ね中心に向かって順次液滴を吐出する吐出制御手段を備えることを特徴とする液吐出不良検出装置。
【請求項２】
前記吐出制御手段は、隣り合わないノズルから液滴を吐出することを特徴とする請求項１に記載の液吐出不良検出装置。
【請求項３】
前記吐出制御手段は、隣り合うノズルから液滴を吐出することを特徴とする請求項１に記載の液吐出不良検出装置。
【請求項４】
さらに、最終吐出ノズル付近にインクミスト回収機構を配置することを特徴とする請求項３に記載の液吐出不良検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の液吐出不良検出装置を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液吐出不良検出装置、インクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、受発光素子の距離を長くしたときの光の回折等による受光素子から離れたところのインク滴検出能力低下を防ぐために、受発光素子を２組、互い違いになるように配置し、各受発光素子の組でヘッドの全ノズルの半分づつからインク滴を吐出し不良検出を行なう技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、複数のノズルから吐出されるインク滴の飛翔経路に交叉するように検出光を照射する発光手段と、その検出光を受光することでインク滴の通過の有無を判定する受光手段と、各ノズルから検出光の光路に向けてインク滴を順次時系列的に吐出制御する吐出制御手段と、を有する技術が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。なお、この特許文献１、２ではインク吐出時のミストに関することの記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５０１５９９号公報
【特許文献２】特開２００６−７４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記に示されるような特許文献１に開示されている技術にあっては、インクの吐出順序は、１つ目の受発光素子部ではヘッド端から中心、２つめではヘッド中心からヘッド端にしている。また、特許文献１に開示されている技術にあっては、インク滴を順次吐出していくことに言及しているが、その順番については触れていない。すなわち、従来の技術にあっては、インク滴を吐き出す各ノズルの不良検出において受発光素子部へのミスト付着を回避することが行なわれないため、良好な液吐出検出ができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ヘッド両端からの液滴の吐出を所定の順に制御することにより、受発光素子部へのミスト付着を軽減し、良好な液吐出検出を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光ビームを発する発光素子と前記光ビームを受光する受光素子を用い、前記発光素子からの光ビームのインク滴への照射で生じる散乱光により記録ヘッドの各ノズルの液吐出不良を検出する液吐出不良検出装置であって、前記記録ヘッドの両端から概ね中心に向かって順次液滴を吐出する吐出制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、発光素子と受光素子を用いて液吐出不良を検出する液吐出不良検出装置において、ヘッド両端から概ね中心に向かって順次液滴を吐出することにより、発光素子および受光素子へのミスト付着を軽減することを図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、この実施の形態にかかる液吐出不良検出装置の主要部周辺の構成例を示す説明図である。
【図２】図２は、光ビームの強度分布を示す説明図である。
【図３】図３は、ノズルの吐出方向から見たインク滴の吐出の様子を示す説明図である。
【図４】図４は、インク滴が光ビームと交わったときに発生する散乱光を受光素子で受光した電圧値を示すグラフである。
【図５】図５は、受光計測部の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、インク滴Ｂの吐出時のミストｍの発生の様子を示す説明図である。
【図７−１】図７−１は、ミスト群が発生するメカニズム（１）を示す説明図である。
【図７−２】図７−２は、ミスト群が発生するメカニズム（２）を示す説明図である。
【図７−３】図７−３は、ミスト群が発生するメカニズム（３）を示す説明図である。
【図８−１】図８−１は、隣り合わないノズルから順次インクを吐出する例（１）を示す説明図である。
【図８−２】図８−２は、隣り合わないノズルから順次インクを吐出する例（２）を示す説明図である。
【図８−３】図８−３は、隣り合わないノズルから順次インクを吐出する例（３）を示す説明図である。
【図９】図９は、発光素子側と受光素子側の各ノズルから交互に順次インク滴を吐出する順番の一例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、受光素子側のノズルのように隣り合わないノズルからインク滴を吐出する一例を示す説明図である。
【図１１】図１１は、積極的にミスト群を発生させる方法を示す説明図である。
【図１２】図１２は、ヘッド中央付近にミスト回収機構を配置した例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、複数個のヘッドを並べた場合にそれを１つのヘッドとみなし前述の動作を実施する例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる液吐出不良検出装置、インクジェット記録装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態）
図１は、この実施の形態にかかる液吐出不良検出装置の主要部周辺の構成例を示す説明図である。この図１において、符号１００は複数のノズルを有し、各ノズルからインク滴を画像信号に応じて吐き出して記録媒体に記録を行なう記録ヘッド、符号１０１は記録ヘッド１００を構成する複数のノズル、符号１０２はたとえば半導体レーザなどを用いた発光素子、符号１０３は発光素子１０２からの光ビームを平行光に補正するコリメートレンズ、符号１０４は光ビーム、符号１０５は光ビーム光軸、符号１０６はたとえばホトダイオードなどを用いた受光素子、符号１０７はノズル１０１から吐き出されるインク滴、符号１０８は光ビーム１０４がインク滴１０７に照射して生じる散乱光、符号１０９は前方散乱光である。
【００１２】
また、図１において、符号１１０は本装置の各部を制御する吐出制御部、符号１１１はノズル１０１からのインク滴の吐き出しを行なうノズル駆動部、符号１１２は発光素子１０１の発光を行なう発光駆動部、符号１１３は散乱光１０８を受光してその電圧を計測する受光計測部である。
【００１３】
吐出制御部１１０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、タイマーなどを有するマイクロコンピュータシステムで構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムにしたがってＣＰＵが後述する液吐出不良処理などを実行する。
【００１４】
この図１に示す液吐出不良検出装置の構成において、記録ヘッド１００のノズル１０１からインク滴１０７を吐出する。発光素子１０２から発した光をコリメートレンズ１０３で平行な光ビーム１０４とし、その光ビーム光軸１０５がインク滴１０７の吐出方向と直交する方向に配置する。受光素子１０６は、その光ビーム径を外れた位置、図では光ビーム１０４の下に配置しており、光ビーム径と受光素子１０６の受光面が重ならない位置で、できるだけ光ビーム光軸１０５の中心近くに配設することにより、効率の良い検出が可能となる。
【００１５】
この液吐出不良検出装置の構成で記録ヘッド１００のノズル１０１からインク滴１０７を吐出すると散乱光１０８が発生する。受光素子１０６はこの散乱光１０８、特に散乱光１０８の中で光強度が強い前方散乱光１０９を受光することにより、その光出力を電圧値（光出力値）として計測することができ、インク滴１０７の吐出の有無、曲がりを検出することができる。
【００１６】
図２は、光ビーム１０４の強度分布を示す説明図である。発光素子１０２として半導体レーザを使用した場合、垂直・水平方向にそれぞれ角度を持って発光する。一般的な半導体レーザの垂直・水平方向の角度は、それぞれ１４°／３０°となっている。以下では半導体レーザを使用したときについて述べる。このような光をコリメートレンズ１０３で平行光にした場合、縦横比が異なる楕円形状となる。
【００１７】
ここで、図２には各方向（Ｘ方向：水平方向（インク滴吐出方向に対して直角の方向）、Ｙ方向：垂直方向（インク滴吐出方向））の光強度分布を示す。これより、光ビーム１０４の中心（光ビーム光軸１０５）で最も光強度が強く、縁に行くにしたがい光強度は低下しており、ガウシャン分布となっていることがわかる。
【００１８】
図３にノズルの吐出方向から見たインク滴１０７の吐出の様子を示す。このような光ビーム１０４にインク滴１０７を吐出したときの様子を吐出方向から見た様子を図３に示す。なお、この図３ではインク滴１０７は２滴あるので便宜上符号１０７（Ｉｎ１），（Ｉｎ２）と記述し、区別しない場合は単にインク滴１０７と記す。記録ヘッド１００のノズル列が光ビーム光軸１０５上にある場合、正常吐出したインク滴１０７（Ｉｎ１）はそのまま鉛直方向に飛翔するためインク滴１０７（Ｉｎ１）は光ビーム１０４の中心を通過する。しかし、曲がりが発生したインク滴１０７（Ｉｎ２）は光ビーム１０４の中心から外れた位置を通過する。また、不吐出のときはインク滴１０７が吐出しないため、光ビーム１０４を通過しない。
【００１９】
図４にインク滴１０７が光ビーム１０４と交わったときに発生する散乱光１０８を受光素子１０６で受光した電圧値ＶPDを示す。正常に吐出したインク滴１０７（Ｉｎ１）は光強度が最も高い光ビーム１０４の中心を通過するため、散乱光強度も高くなり、Ｖ’の電圧値を得ることができる（これを図４では実線で示す）。これに対し、曲がりが発生したインク滴１０７（Ｉｎ２）は光ビーム１０４の中心から外れるため、電圧値はＶ”（＜Ｖ’）と低くなる（これを図４では破線で示す）。また、不吐出の場合、インク滴１０７が光ビーム１０４を通過しないため、電圧値（Ｖ0）が得られない（これを図４では一点鎖線で示す）。
【００２０】
ここで、不良吐出を判定するための閾値をＶSH（ここでは図４で二点鎖線で示す）とするとインク滴１０７（Ｉｎ１）は正常吐出と判断することができ、インク滴１０７（Ｉｎ２）は曲がりが発生したと検出することができる。また、閾値ＶSHをより低くすることにより、不吐出の状態、すなわち不良吐き出しに該当するノズル１０１を検出することができる。
【００２１】
図５は、受光計測部の構成を示すブロック図である。この図５において、受光計測部２００は、散乱光１０８を受光する受光素子１０６、受光値の電流電圧変換を行なうＩ／Ｖ変換部２０１、電流電圧変換後の値を増幅する増幅部２０２、ＤＣ成分（ノイズ成分）を除去するハイパスフィルタ２０３、２段目の値を増幅する増幅部２０４、散乱光１０８のパルス波形と基準電圧とを比較する比較部２０５、最終的な受光値を出力する出力部２０６を備える。
【００２２】
つぎに、以上のように構成された受光計測部２００の動作について説明する。受光計測部２００は、散乱光１０８を受光素子１０６で受光した後、その値の電流電圧変換をＩ／Ｖ変換部２０１によって行い、増幅部２０２で１段目の増幅をする（ＴＰ１）。その後、ハイパスフィルタ２０３によりＤＣ成分（ノイズ成分）を除去した後、増幅部２０４で２段目の増幅を行なう（ＴＰ２）。そして、散乱光１０８のパルス波形と基準電圧を比較部２０５で比較するが、このとき、ヒステリシスを掛けており、ノイズ成分による出力のばたつきをなくし、出力部２０６により最終出力（ＴＰ３）する。また、電源をツェナーダイオードにより分割し、受光素子回路２００の検出部（Ｉ／Ｖ変換部２０１）で１段目の増幅部（ＤＣ増幅部）２０２のグラウンドすることと、プラス／マイナス成分の電源を作り出している。オフセット電圧はＴＰ１で計測し、散乱光出力値はＴＰ２で計測している。
【００２３】
図６は、インク滴Ｂの吐出時のミストｍの発生の様子を示す。インク滴Ｂの形成方法を以下に示す。まず、ノズルヘッド面にあるノズルＮｎからインク滴ｂ1が吐出される（図６（ａ））。そのあと連続的に複数のインク滴ｂ2、ｂ3を吐出し（図６（ｂ））、飛翔中に１つのインク滴Ｂに合体する（図６（ｃ）,（ｄ））。この際、インク滴Ｂに合体しなかったものがサテライトＢSと呼ばれ、インク滴Ｂの後ろを飛翔している。このサテライトＢSは、インク滴Ｂに比べ小さいので空気抵抗の影響を受け、ある高さからインク滴Ｂの飛翔軌跡から外れ浮遊し始める（図６（ｅ）,（ｆ））。この浮遊したサテライトＢSをミストｍと呼んでいる。そして、浮遊したミストｍは光ビーム１０４の光路上に浮遊してくると、ミストｍによる散乱光１０８が発生し、受光素子１０６で受光してしまう。
【００２４】
つぎに、図７〜図１０を参照し、ミスト群の発生メカニズム、ミストの検出部分への付着回例について説明する。なお、以下において、ノズル、ミスト、インク滴の符号を前述した番号を用いず、便宜上、図示のように英数字で記載して説明する。上記のように発生したミストｍが集まってミスト群となり、発光素子１０２や受光素子１０６などの光学系に付着した場合、光ビーム１０４の出力低下や受光感度の低下が起こり、検出に大きな影響を与える恐れがある。
【００２５】
図７−１〜図７−３で、ミスト群が発生するメカニズムを示す。あるノズルＮ1からインク滴Ｂ1を吐出したときにミストｍ11、ｍ12も同時に発生する（図７−１参照）。この状態で隣のノズルＮ2からインク滴Ｂ2を吐出すると（図７−２参照）、インク滴Ｂ2の吐出経路付近を浮遊していたミストｍ12がインク滴Ｂ2の影響により引き寄せられ、ミストｍ22、ｍ23、ｍ12によってミスト群となっていく（図７−３参照）。このように、各ノズルからインク滴Ｂの吐出を繰り返していくうちに、大きなミスト群となり、順次吐出方向に対しミスト群が移動し、発光素子１０２、もしくは受光素子１０６などに付着し、検出に大きな影響を与える恐れがある。
【００２６】
そこで発光素子１０２もしくは受光素子１０６などへのミスト付着回避を図るため、図８−１〜図８−３に示すように、隣り合わないノズルＮ3から順次インク滴Ｂ3を吐出すれば、ミストｍ12はインク滴Ｂ3の吐出経路付近にはないため、インク滴Ｂ3に引き寄せられることはなく、そのまま下方向の図示していない廃インク受けに落下させる。これにより、発光素子１０２や受光素子１０６などへのミストｍの付着を回避することができる。
【００２７】
図９は、隣り合わないノズルＮから順次インク滴Ｂを吐出する順番の一例を示す。図９に示すように、まず、発光素子１０２に近いノズルＮLDnからインク滴ＢLDnを吐出し、つぎに受光素子１０６に近いノズルＮPDnからインク滴ＢPDnを吐出する。そして、それぞれのノズルから見て、中心方向にあるつぎのノズルＮLDn-1、ＮPDn-1、ＮLDn-2、ＮPDn-2・・・というように、順番にインク滴Ｂを吐出し、最後に中央のノズルＮCからインク滴ＢCを吐出する。このように吐出すればミストｍが隣のインク滴Ｂの影響を受けずに落下するため、ミスト群が発生しなくてすむ。
【００２８】
図９では、発光素子１０２側と受光素子１０６側の各ノズルＮから交互にインク滴Ｂの吐出を行っていたが、図１０に示すように、受光素子１０６側のノズルＮLDn、ＮLDn-3、ＮLDn-1、ＮLDn-4、ＮLDn-2・・・のように隣り合わないノズルＮからインク滴Ｂを吐出方法もある。ちなみに、受光素子１０６側のノズルＮPDnから始めても効果は同じである。
【００２９】
つぎに、図１１〜図１３を参照し、ミスト群の発生方法、ミスト回収機構などについて説明する。なお、以下において、ノズル、ミスト、インク滴の符号を前述した番号を用いず、便宜上、図示のように英数字で記載して説明する。図１１は、積極的にミスト群を発生させる方法を示す。図１１に示すように、発光素子１０２側のノズルＮLDnからインク滴ＢLDnを吐出し、つぎにその隣のノズルＮLDn-1からインク滴ＢLDn-1を吐出する。そして中心のノズルＮCに向かって、ノズルＮLDn-2、ＮLDn-3・・・というように順次インク滴Ｂを吐出していく。中心ノズルＮCまで終ったらつぎに、受光素子１０６側のノズルＮPDnからインク滴ＢPDnを吐出し、同じように中心のノズルＮCに向かって、ノズルＮPDn-１、Ｎ PDn-２・・・というように順次インク滴Ｂを吐出していく。このように吐出の制御を行えば、ミスト群が発生するが、中央付近に集められるため、発光素子１０２や受光素子１０６へのミストｍの付着を回避することができる。
【００３０】
また、図１２（検出機構を上から見た図）のように、ヘッド中央付近にミスト回収機構３００として、フィルタ３０１付きのファン３０２を配置しておけば、積極的に集めたミスト群を筐体内に留めることなく排除することができる。ここで、ミスト回収機構３００はヘッド中央付近ではなく、インク滴Ｂの最終吐出位置にしておけば効果が一緒である。
【００３１】
上記実施の形態では、インク滴Ｂが光ビーム１０４と交わる時に発生する散乱光１０８を受光素子１０６で受光して液吐出不良を検出する機構について述べたが、インク滴Ｂが光ビーム１０４と交わったときに発生する影を検出する方法（光ビーム１０４の光軸上に受光素子１０６を配置した構成）でも同じ効果を得ることができる。
【００３２】
また、複数個のヘッドを並べた場合でもそれを１つのヘッドとみなし、上記動作を実施しても同じ効果を得ることができる（図１３参照）。
【００３３】
ところで、上述した液吐出不良検出装置をインクジェットプリンタなどの記録装置に搭載することで、吐出不良検知の判断が可能で、誤検知がないインクジェット記録装置を提供することできる。
【００３４】
したがって、以上説明してきた実施の形態によれば、発光素子１０２と受光素子１０６を用いて液吐出不良を検出する液吐出不良検出装置において、ヘッド両端から概ね中心に向かって順次液滴を吐出することにより、受発光素子部へのミスト付着を軽減することを図ることができる。
【００３５】
また、上記液吐出不良検出装置において、隣り合わないノズルから液滴を吐出することにより、ミスト群をつくらないようにし、受発光素子部へのミスト付着を軽減することを図ることができる。
【００３６】
また、上記液吐出不良検出装置において、隣り合うノズルＮから液滴を吐出することにより、ミスト群を積極的に作るようにし、ミスト飛散を防止することを図ることができる。
【００３７】
また、上記液吐出不良検出装置において、最終吐出ノズル付近にミスト回収機構３００を配置することにより、積極的に集めたミスト群を筐体内から排除することを図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかる液吐出不良検出装置、インクジェット記録装置は、インクジェットプリンタなどの画像形成装置に有用であり、特に、ヘッド両端からの液滴の吐出を所定の順に制御することにより、受発光素子部へのミスト付着を軽減する液吐出不良検出装置、液吐出不良検出方法に適している。
【符号の説明】
【００３９】
１００  記録ヘッド
１０１  ノズル
１０２  発光素子
１０３  コリメートレンズ
１０４  光ビーム
１０６  受光素子
１０７  インク滴
１０８  散乱光
１１０  吐出制御部
１１１  ノズル駆動部
１１２  発光駆動部
１１３，２００  受光計測部
３００  ミスト回収機構
３０１  フィルタ
３０２  ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図７−３】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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