(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路の動作の基準となる波形を生成する基準発振回路と、前記基準発振回路を用いて動作タイミングを生成したりデータを演算する制御回路と、前記制御回路でパルス駆動される発光素子と、前記発光素子からの光を受ける受光素子と、前記受光素子の電圧出力を検波する検波回路と、前記検波回路の出力をパルスにする波形整形回路と、前記波形整形回路で発生するパルスの時間計測する時間計測部とからなり、前記発光素子が前記受光素子に対し斜めから拡散光を当てる様にインクジェットヘッドを挟んで配置され、ノズル毎のインク吐出を一列分同時に検出することを特徴とするインクジェットプリンタ装置。
【請求項２】
前記時間計測部のデータから制御回路で演算することによりインク吐出の間隔を補正することでインク吐出異常を検出することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ装置。
【請求項３】
前記受光素子が前記発光素子よりも幅広であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オンデマンド型インクジェットプリンタに関し、ノズルからのインクの不吐出、インクの飛行曲がりを検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタにおいて電歪素子またはヒーター素子を用いたものでインクを吐出させたとき、そのインクの飛翔がインクの粘度変化や乾燥、ノズルプレートの汚れなどによってインクが吐出しなかったり、インクの飛行が曲がったりすることがある。従来、その検出方法としては、図６の特開平０４−２６９５４９号公報のようなものがある。ヘッド１のノズル８から吐出されるインク滴５は発光素子３から出る光をレンズ４で収束させて光の強度を上げる。レンズ４で収束された光と受光素子６との間に発生する検出光７を遮ることにより受光素子６に信号が発生し、インクが吐出されたことが確認できるようにできている。
【０００３】
しかし、この構成では発光素子３と受光素子６の間に精度よくヘッド１を止めなければならない。さらにインク吐出を確認するためノズル列２のノズル数分のインクを順番に行うため、ノズル数が多くなると時間がかかるようになる。発光素子３が直流で駆動されるため外乱光によってノイズが出て動作不良が起こることもありえる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の課題を解決するために、本発明では、回路の動作の基準となる波形を生成する基準発振回路と、前記基準発振回路を用いて動作タイミングを生成したりデータを演算する制御回路と、前記制御回路でパルス駆動される発光回路と、前記発光回路のパルス光を受ける受光回路と、前記受光回路の電圧出力を検波する検波回路と、前記検波回路の出力をパルスにする波形整形回路と、前記波形整形回路で発生するパルスの時間計測する時間計測部とからなりインクの吐出の有無を確認することを特徴とする。また、前記インクジェットプリンタにおいて、時間計測部のデータから制御回路で演算することによりインク吐出の間隔を補正することでインク吐出異常を検出することを特徴とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェットプリンタ装置は、回路の動作の基準となる波形を生成する基準発振回路と、前記基準発振回路を用いて動作タイミングを生成したりデータを演算する制御回路と、前記制御回路でパルス駆動される発光素子と、前記発光素子からの光を受ける受光素子と、前記受光素子の電圧出力を検波する検波回路と、前記検波回路の出力をパルスにする波形整形回路と、前記波形整形回路で発生するパルスの時間計測する時間計測部とからなり、前記発光素子が前記受光素子に対し斜めから拡散光を当てる様にインクジェットヘッドを挟んで配置され、ノズル毎のインク吐出を一列分同時に検出することを特徴とする。
また、前記時間計測部のデータから制御回路で演算することによりインク吐出の間隔を補正することでインク吐出異常を検出することを特徴とする。
更に、前記受光素子が前記発光素子よりも幅広であることを特徴とする。
【０００６】
また、前記インクジェットプリンタにおいて、時間計測部のデータから制御回路で演算することによりインク吐出の間隔を補正することでインク吐出異常を検出することを特徴とする。
【０００７】
更に、受光素子に斜めから光を当てる様に配置された発光素子と受光素子でインクジェットヘッドを挟んでインク吐出異常を検出することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例のブロック図である。制御回路１２は基準発振回路９から出力されるパルスを基準に発光回路１０、受光回路１１、波形整形回路１４、駆動波形回路１６、時間計測部１５のタイミングを発生させ、時間計測部１５のデータを読み込むタイミングを発生させる。
【０００９】
発光回路１０は制御回路１２からのパルスにて光を出す様に構成されている。発光回路１０の発光はインク滴が吐出されるときに発光を開始し、インク吐出が終了すると発光も終了するように制御回路１２によって制御されている。受光回路１１は発光回路１０から出力されるパルス光と印字ヘッド１７から吐出されたインク滴で、インク滴ありの時は電圧が低く、インク滴がないと電圧は高いという、光の受光強度変化によって起こる受光回路１１の出力電圧の変化でインク滴を確認する。
【００１０】
受光回路１１で出力される電圧を検波回路１３がアナログ電圧に変換する。波形整形回路１４は検波回路１３から出力されたアナログ電圧をデジタル波形に変換する。デジタル波形になったものを時間計測部１５にて立ち上がりエッジと立ち下がりエッジのカウンタ値を取り込んで記憶しておく。
【００１１】
駆動波形回路１６は印字ヘッド１７に対してインクを吐出させるための波形を発生させるための回路である。
【００１２】
図５は本発明の発光素子とＣＣＤ受光素子とヘッドの関係を示す１概略図である。発光素子２９はヘッド５０をはさんでＣＣＤ受光素子５１と向かい合って配置される。そして、検出光４８と検出光４９ではさまれた空間に吐出されるインク滴を検出するように配置されている。ノズル列４７の位置が止まるべき位置から左右に外れる誤差と、ノズル列４７の位置ずれを含めても検出光４８と検出光４９ではさまれた空間に入るように配置を決定しておく。また、インクジェットプリンタ装置の構造上どうしても外乱光が入ってしまうため、ＣＣＤ受光素子５１はインクジェットプリンタ装置の光の入りにくいところに設置し、発光素子２９をＣＣＤ受光素子５１の向かい側に持っていくことで外乱光による影響を少なくする。
【００１３】
インク滴はノズル列４７を１列分全吐出させる。ノズル列４７がこの図の例では４列あるので、各列毎に４回計測する。吐出したインク滴はＣＣＤ受光素子５１に影を作る。ＣＣＤ受光素子５１にできた影の部分がＣＣＤ受光素子５１の出力電圧を低する。影になるところは発光素子に近いと間隔が短く、発光素子から遠い方は間隔が長くなる。また、ヘッドの止まった位置によってインク滴の影の間隔は比例しているので、ＣＣＤ受光素子５１に最も近いノズルの位置によってインク滴の影の位置は決まる。従って、ＣＣＤ受光素子５１に最も近いノズルのインク滴の位置がわかれば、それ以外のインク滴の位置がわかる。このインク滴の位置に対して、計測したインク滴の位置を重ねればインク滴のずれや、インク滴の不吐出が検出できる。
【００１４】
図２は本発明の時間計測部１５の実施例である。間隔計測クロック１８とカウンタ制御信号１９はＡＮＤ回路２６でＡＮＤされている。間隔計測クロック１８はインク滴が計測する間隔より短い時間間隔にし、分解能を設定する。カウンタ制御信号１９がＨｉｇｈになっている間だけ間隔計測クロック１８のクロックでｎｂｉｔカウンタ２２のカウントが行われ、カウンタ制御信号１９がＬｏｗの間はｎｂｉｔカウンタ２２のカウントはされない。従ってカウンタ制御信号１９によって時間間隔は制御される。
【００１５】
また、Ｒｅｓｅｔ信号２０は計測完了後、時間間隔データをメモリ２４から読み出したり、書き込んだりするときに最初に出す信号で、これによりｎｂｉｔカウンタ２２とｎｂｉｔラッチ２３とアドレスカウンタを初期化するための信号である。ラッチ信号２１はｎｂｉｔカウンタ２２の値をラッチし、メモリ２４にｎｂｉｔラッチ２３のデータを書き込んだ後でアドレスカウンタを＋１するための信号である。
【００１６】
図３は本発明のインクジェットプリンタ回路の実施例である。ラインフォトセンサー３０は制御回路１２の信号により制御される。制御回路１２からのシャッター信号７２が光を電気に変換した蓄積電荷を０にする。制御回路１２が信号を出してインク吐出させるために駆動波形を駆動波形回路１６から印字ヘッド１７に入力する。インク吐出するタイミングにあわせて制御回路１２で発生させたパルス波形にてトランジスタ２８を駆動して発光素子２９をｏｎ／ｏｆｆする。前記回路にて発生するパルス光を受けるのがラインフォトセンサー３０である。
【００１７】
インク吐出後、制御回路１２で発生させたパルス波形をとめて、発光素子２９の発光を停止させる。発光を停止後、ラインフォトセンサー３０の受光による電荷を制御回路１２からのクロック４１によってラインフォトセンサー３０の出力に電圧が発生する。この電圧をアンプ３１とダイオード３２とコンデンサ３３にて検波して直流に変換する。アンプ３１は出力電圧を計測するのに必要な電圧レベルにするために抵抗器３４と抵抗器３５で決定される倍率にて増幅されている。
【００１８】
増幅率は（抵抗器３４＋抵抗器３５）／抵抗器３４で表される。この変換された波形が検波出力２１である。この電圧をコンパレータ３８（波形整形回路１４）で抵抗器３６、抵抗器３７で分割されるコンパレートレベルでコンパレートされた出力が波形２１である。この波形２１が時間間隔計測回路３９に入力されて、立ち上がりと立ち下がり毎にｎｂｉｔカウンタ２２の値を図２ｎｂｉｔラッチ２３の出力７０でデータ記憶回路４０に記憶される。記憶されたカウンタ値は制御回路１２からのＲｅｓｅｔ信号２０を入力した後、間隔計測クロック１８で制御回路１２に読み込む。
【００１９】
間隔計測クロック１８はカウンタ制御信号１９がＬｏｗの時には制御回路１２への読み込みのための信号として使用する。メモリ２４はカウンタ制御信号１９がＬｏｗの時はリードに、カウンタ制御信号１９がＨｉｇｈの時はロードになるようになっている。この時に読み込んだデータはＴ１、Ｔ２、…・・Ｔｎ−１、Ｔｎのタイマー値である。
【００２０】
このＴ２、…・・Ｔｎ−１、ＴｎのタイマーデータからＴ２を引いて（Ｔ３−Ｔ２）、（Ｔ５−Ｔ４）、・・｛（Ｔｎ−１）−（Ｔｎ−２）｝が１列内の各インク滴の幅に相当する。そして、（Ｔ４−Ｔ３）、（Ｔ６−Ｔ５）、・・｛（Ｔｎ−２）−（Ｔｎ−３）｝は１列内の各インク滴間の間隔に相当する。これらのデータを処理すればインク滴の間隔とインク滴数がわかり、吐出しなかったノズルが確認できる。外乱光の影響を減らすために発光素子２９は赤外線等の非可視光を用い、ラインフォトセンサー３０の蓄積電荷が多く蓄積されるようにパルス駆動を設定する。この計算を各ノズル列毎に繰り返して行うことでヘッドの全ノズルのインク吐出が確認できる。
【００２１】
図４は本発明のラインフォトセンサー３０以降の信号処理説明図である。ＣＣＤ転送クロック４１は制御回路１２から出される。ＣＣＤ転送クロック４１は制御回路１２からカウンタ制御信号１９を出力した後で出力されるクロック信号である。ＣＣＤ出力４２はＣＣＤ転送クロック４１に同期して画素に相当する部分の電圧を出力する。ＣＣＤ出力４２はインク滴のあった部分が低い電圧となり、インク滴のなかったところが電圧は高くなる。検波回路１３に入ったＣＣＤ出力４２はアナログ波形に変換され、検波出力４４のような波形に変換される。波形整形回路１４が検波出力４４を波形整形出力４５のディジタル波形に変換する。
【００２２】
この変換する電圧レベルはコンパレートレベル４３の様にインク滴によって低くなったところで適当な間隔のパルスが出るように調整する。その波形整形出力４５が立ち上がりエッジと立ち下がりエッジでカウンタのデータを記憶する。記憶されたデータはＴ１、Ｔ２、…Ｔｎ−１、Ｔｎと記憶することでインク滴の間隔計算に使うデータが蓄積される。各ノズル列分のデータを取り込むことでヘッド５０の全データが蓄積される。
【００２３】
図７は本発明の時間計測部の制御を示した流れ図である。スタート時のループカウンタは０から始まる。駆動波形回路１６と印字ヘッド１７を動作させてインクが吐出した時の処理についての流れ図である。処理５２でカウンタ制御信号１９をＨｉｇｈにして間隔計測クロック１８を入力してｎｂｉｔカウンタ２２がカウントできるようにする。処理５３で制御回路１２から発光素子２９に駆動パルスを出力する。
【００２４】
ラインフォトセンサー３０のＣＣＤのシャッターを作動させて蓄積電荷をクリアしたあと、インク吐出で蓄積された電荷を読み出す。処理５５で制御回路１２がＣＣＤ転送クロック４１をＣＣＤからデータを読み出す為に出す。ＣＣＤ転送クロック４１を画素数分クロックが出し終わるまでクロックを出し続ける。画素数分転送し終わると、処理５７でカウンタ制御信号１９をＬｏｗにしてカウンタをとめる。ループカウンタを＋１おく。分岐５９はループカウンタがｍになれば処理を終了する。この１ループでヘッド１列分のインク滴の時間間隔を計測できる。ｍはノズル列の数である。
【００２５】
図８は本発明のインク滴の演算処理を示した流れ図である。処理６０でインク吐出タイミングの１発目までの時間を計算する。この時間はヘッドの位置ずれの補正に使えるデータである。処理６１は計算した結果を制御回路１２のメモリに記録する。分岐６２はインク滴の最後は必ずカウンタ制御信号１９の出ている間のカウント値を越えないところで終了するのでその時間以内で最も大きなカウント値まで計算を続けて行う。計算が終了すれば処理６４に移る。時間間隔を確認して、インク滴の間隔に変換する。この時、ノズル列４７のＣＣＤ受光素子５１に最も近いノズルのインク滴が最初に取り込まれる。最初のインク滴の時間がヘッドのノズル列の位置である。
【００２６】
ラインフォトセンサー３０のインク滴による影の間隔は最初のインク滴の位置に比例しているので、最初のインク滴の位置でノズル列のそれぞれノズルの位置を補正する。分岐６５は時間間隔ではインク滴が前記のノズル位置を補正したところ付近ににインク滴データがなければ処理６６のインク滴抜けのフラグをつける。フラグをつけたら分岐６７にいく。分岐６７は、時間間隔がずれている場合はインク吐出されていても飛行曲がりによって時間間隔が狂っていると判断し、処理６８で曲がりにフラグをつけておく。そのあと分岐６９で最後の時間間隔以上なら処理を終わり、そうでなかったら分岐６５まで繰り返す。その結果、インク滴の間隔によってインク抜けとインク飛行曲がりが確認できる。
【００２７】
【発明の効果】
インク滴の吐出が確認でき、ノズル数が増えても確認する時間は短く出来る。さらに、インクの飛行曲がりも検出でき、インク滴の吐出しないノズルやインクの飛行曲がりしたノズルを特定することが出来る。さらに、ヘッドを止める位置はインク滴の幅に合わせて精度良くとめる必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブロック図の説明図である。
【図２】図１の時間計測部１５の説明図である。
【図３】本発明のインクジェットプリンタ装置の回路図である。
【図４】本発明のラインフォトセンサー以降の信号処理を示した説明図である。
【図５】本発明の発光素子とＣＣＤ受光素子とヘッドの関係を示す説明図である。
【図６】従来の検出方法を示す説明図である。
【図７】本発明のインク滴の受光素子でのデータ処理を示した説明図である。
【図８】本発明はインク滴の演算処理を示した説明図である。
【符号の説明】
２９  発光素子
３０  ラインフォトセンサー
３１  アンプ
３２  ダイオード
３８  コンパレータ
３９  時間間隔計測回路
４０  データ記憶回路
【図１】
0003606069.tif 000002
【図２】
0003606069.tif 000003
【図３】
0003606069.tif 000004
【図４】
0003606069.tif 000005
【図５】
0003606069.tif 000006
【図６】
0003606069.tif 000007
【図７】
0003606069.tif 000008
【図８】
0003606069.tif 000009