(57)【要約】【課題】複数のライン状のヘッドに設けられた複数のノズルから記録媒体にインク液滴を吐出して画像を形成する際のインク液滴の位置検出精度を保ち、短時間で効率的にノズル位置検出範囲を決定する。【解決手段】液滴吐出検知装置において、複数の記録ヘッドにおいて、それぞれの記録ヘッドの一端と他端のノズルから吐出されたインク液滴を検出し、検出結果から複数ヘッドからなる少なくとも一列のノズル列の最大位置誤差を算出する算出手段を有する。【選択図】図３
2015058563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のライン状のヘッドと、前記ヘッドに設けられた複数のノズルと、を有し、記録媒体にインク液滴を吐出し、画像を形成するインクジェット記録装置に用いられ、一列以上のヘッド列の複数ノズルから吐出されるインク液滴に対し、発光手段からの光学ビームを照射することで発生する散乱光を検出する一つ以上の受光手段を備え、
前記発光手段をノズル位置に対し相対的に移動可能な移動機構を有する液滴吐出検知装置において、
複数の記録ヘッドにおいて、それぞれの記録ヘッドの一端と他端のノズルから吐出されたインク液滴を検出し、検出結果から複数ヘッドからなる少なくとも一列のノズル列の最大位置誤差を算出する算出手段を有することを特徴とする液滴吐出検知装置。
【請求項２】
複数のライン状のヘッドと、前記ヘッドに設けられた複数のノズルと、を有し、記録媒体にインク液滴を吐出し、画像を形成するインクジェット記録装置に用いられ、一列以上のヘッド列の複数ノズルから吐出されるインク液滴に対し、発光手段からの光学ビームを照射することで発生する散乱光を検出する一つ以上の受光手段を備え、
前記発光手段をノズル位置に対し相対的に移動可能な移動機構を有する液滴吐出検知装置において、
発光手段の光側幅が、少なくとも一列のノズル列の最大位置誤差未満の場合、複数の回に分割して検出する算出手段を有することを特徴とする液滴吐出検知装置。
【請求項３】
複数のライン状のヘッドと、前記ヘッドに設けられた複数のノズルと、を有し、記録媒体にインク液滴を吐出し、画像を形成するインクジェット記録装置において、
一列以上のヘッド列の複数ノズルから吐出されるインク液滴に対し、発光手段からの光学ビームを照射することで発生する散乱光を検出する一つ以上の受光手段を備え、
前記発光手段及び前記受光手段をノズル位置に対し、相対的にそれぞれ独立して移動可能な移動機構を有することを特徴とする液滴吐出検知装置。
【請求項４】
請求項３記載の液滴吐出検知装置において、
前記移動機構は、駆動源と、回転運動を平行移動に変換する変換手段と、発光手段を保持するテーブルと、を有することを特徴とする液滴吐出検知装置。
【請求項５】
請求項４記載の液滴吐出検知装置において、
発光手段の光側幅が、少なくとも一列のノズル列の最大位置誤差未満の場合、複数の回に分割して検出する算出手段を有することを特徴とする液滴吐出検知装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項記載の液滴吐出検知装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出検知装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置の記録ヘッドは、インクをノズルから記録媒体としての用紙に吐出し、画像を形成するため、ノズルからの溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇や、インクの固化、塵埃の付着、気泡の混入等により吐出不良が発生すると、画像品質が低下する。
【０００３】
そこで、ヘッドからのインク滴の吐出状態を検出する液滴吐出状態検出装置が用いられる。このインク滴吐出状態検出装置は、ヘッドのノズル列の一端からノズル列に沿って光学ビームを射出し、他端の光学ビーム光軸からずれた位置に液滴からの散乱光を受光する受光手段を配置して滴吐出の有無を検出するものである。この技術は、前方散乱光方式として既に知られている。
【０００４】
しかし、高速連続帳票インクジェット記録装置の記録ヘッドは、複数のノズルを有する記録ヘッドを、用紙幅方向に複数個並べ用紙幅方向の印刷領域を満たすように固定されている。
このようなライン状の記録ヘッドを複数配置したヘッドアレイに発光ユニットを備えた液滴吐出検知装置では、複数の記録ヘッド間の位置精度によるズレが、微小ではあるが存在する。従って、用紙幅が長いほど複数ノズル列における各ノズル列の配列誤差が大きい。また、検知ノズル列長が長い場合、光学ビームの位置・角度のバラツキの影響によりインク滴が吐出しているノズルに光学ビームが当たらないため不吐出と検知される状態が発生し検出精度が低くなるという、問題があった。
【０００５】
このため、種々の提案がなされていた。
特許文献１には、ライン状のヘッドアレイユニットにおいてインク液滴吐出検知を行う目的で、液滴吐出検知装置が開示されている。具体的には、液滴吐出状態を検出するためヘッドのノズル列の一端からノズル列に沿って光学ビームを射出し、他端の光学ビーム光軸からずれた位置に液滴からの散乱光を受光する受光手段を配置して滴吐出の有無を検出する。すなわち、特許文献１には、前方散乱光方式を用いて、複数の発光手段・受光手段を備えた発光ユニット、受光ユニットを用いる構成が開示されている。
また、特許文献２には、光軸と記録ヘッドのノズル位置にズレが生じている場合にインク液滴吐出検知精度を上げる目的で、光軸に対して交差する方向に記録ヘッドを相対的に移動させるヘッド移動手段を用い、出力分布から位置算出を行い水平方向の角度を算出する手段について開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の発明は、複数ノズル列における各ノズル列の配列誤差が大きい。また、同文献１に記載の発明は、検知ノズル列長が長い場合、光学ビームの位置・角度のバラツキの影響によりインク滴が吐出しているノズルに光学ビームが当たらないという問題がある。さらに、同文献１に記載の発明は、光学ビームの強度が低い端部にインク滴が当たり、受光手段で必要な電気信号が得られずに不吐出と検知される状態が発生し検出精度が低くなるという問題がある。
また、特許文献２に記載の発明は、記録ヘッドを光軸に対して交差する方向に記録ヘッドを相対的にヘッド移動手段について述べているが、高速連続帳票インクジェット記録装置は記録ヘッドが固定されているため、光軸に対して交差する方向に記録ヘッドを移動することができない。
尚、発光手段及び受光手段をノズルに対し相対的に移動したとすると、高速連続帳票インクジェット記録装置は、ノズル位置が固定されており、膨大なノズル数の位置を全て確認するのに膨大な時間を要するという問題がある。そのため短時間で効率的なノズル位置算出を行う必要がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、複数のライン状のヘッドに設けられた複数のノズルから記録媒体にインク液滴を吐出して画像を形成する際のインク液滴の位置検出精度を保ち、短時間で効率的にノズル位置検出範囲を決定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数のライン状のヘッドと、前記ヘッドに設けられた複数のノズルと、を有し、記録媒体にインク液滴を吐出し、画像を形成するインクジェット記録装置に用いられる液滴吐出検知装置において、一つ以上の一列のヘッド列の複数ノズルから吐出されるインク液滴に対し、発光手段からの光学ビームを照射することで発生する散乱光を検出する一つ以上の受光手段を備え、前記発光手段をノズル位置に対し相対的にそれぞれ独立して移動可能な移動機構を有し、各記録ヘッドのノズル位置を確認し、少なくとも一つのノズル列の最大位置ずれ範囲及び発光手段の検知有効強度幅から発光手段の最適検出位置の算出手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、本発明によれば、複数のライン状のヘッドに設けられた複数のノズルから記録媒体にインク液滴を吐出して画像を形成する際のインク液滴の検出精度を保ち、短時間で効率的にノズル位置検出を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】散乱光による光学ユニットの発光手段４、記録ヘッド３０、及び受光手段９の配置説明図である。
【図２】光学ユニットの発光手段４から照射される光学ビーム３１の有効ビーム幅と光学的強度との関係を示す図である。
【図３】本願発明の散乱光による光学ユニットの発光手段４、記録ヘッド３０、受光手段９の配置説明図である。
【図４】高速連続帳票インクジェット記録装置の光学ユニット移動機構についての概略図である。
【図５】高速連続帳票インクジェット記録装置の光学ユニット移動機構についての概略図である。
【図６】複数の記録ヘッド間の最適位置算出手順の説明図である。
【図７】インクジェット記録装置のヘッドをノズル列側から見た外観斜視図である。
【図８】インクジェット記録装置のヘッドを横から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を説明する。
＜概  要＞
本発明は、インクジェット記録装置において、複数ノズル列の配列誤差が大きく、検知ノズル列長が長い場合、光学ビームの光束から滴吐しているノズルの範囲から外れ不吐出と検知されるため検出精度が低くなる場合に際して、以下の特徴を有する。
要するに、一列以上のヘッド列の複数ノズルから吐出されるインク液滴に対し、発光手段からの光学ビームを照射することで発生する散乱光を検出する一つ以上の受光手段を備え、発光手段をノズル位置に対し相対的に独立して移動可能な移動機構を有し、発光手段の最適位置算出手段を有する。
本発明の特徴について、例として従来例と共に以下の図面を用いて詳細に解説する。
【００１２】
＜従来例＞
図１は、散乱光による光学ユニットの発光手段４、記録ヘッド３０、及び受光手段９の配置説明図である。
発光手段４から照射された光学ビーム３１は、記録ヘッド３０のノズル１７から吐出された液滴に入射し、ミー散乱した光を受光手段９により検出することで、液滴が吐出されたか否かを判断することが可能となる。
【００１３】
図２は、光学ユニットの発光手段４から照射される光学ビーム３１の有効ビーム幅と光学的強度との関係を示す図である。同じ出力の光学ビーム３１を使用した場合、光学ビーム３１をコリメータレンズ３３で絞って幅を狭くすることで、強度が増し（図２（ａ））、光学ビーム３１をコリメータレンズ３３で幅を拡げることで、強度が減る（図２（ｂ））。
従って、ノズル１７から出射する液滴に入射する光量が増えることで、散乱される光の量も増えるため、受光手段４の検出レベルも上がるため精度も向上する。但し、ノズル１７のばらつき範囲を光学ビーム３１で全て補うためには、液滴に当てる有効ビーム幅を広げる必要がある。そのため、ビーム強度４３が低下して、散乱で得られる光量も低下することで、受光手段９で得られる強度が低下し、検知精度も低下する。
【００１４】
そこで、公知の技術として用紙走行方向と垂直な方向に移動可能な記録ヘッド３０のノズルから吐出される液滴を光学ビーム３１の中心に合わせるように適宜移動し、最適位置で吐出の検知を実施することで光学ビーム３１の強度を落とすことなく検出精度を保つことを可能にする技術が開示されている。尚、発光手段４の光学ビーム３１と記録ヘッド３０とを完全に平行にすることは実質不可能であり、角度を有することが前提である。
また、公知の技術から、記録ヘッド３０と光学ビーム３１との位置関係を相対的にずらすことも考えられるため、記録ヘッド３０に対し、発光手段４を用紙走行方向に移動させ、光学ビーム３１を液滴に対し最適な検出位置とすることで、同様の効果を得られる。
【００１５】
このような公知の技術を高速連続帳票インクジェット記録装置に適用する場合、当該インクジェット記録装置はノズル１７の位置が固定されているため、発光手段４及び受光手段９をノズル１７に対し相対的に移動（発光手段４を移動）したとすると、膨大なノズル数の位置を全て確認するために膨大な時間を要するという問題がある。
例えば、用紙幅50.7ｃｍ（20.5インチ）の用紙に600dpiで印刷する場合、略12300個のノズル１７を有しており、全てのノズル１７について最適な位置を認識し吐出検知の精度を向上させるためには、短時間で効率的なノズル位置算出を行う必要がある。以下にその解決手段の実施例を説明する。
【００１６】
以下に実施形態を説明する。
（基本構成）
図３は、散乱光による光学ユニットの発光手段４、記録ヘッド３０、受光手段９の配置説明図である。
発光手段４は用紙幅より外側の一端に配置されており、記録ヘッド３０の用紙幅方向に並んだ複数のノズル１７に対して略平行に光学ビーム３１を照射する。発光手段４から照射された光学ビーム３１は、発光手段４と記録ヘッド３０の間に設けられたコリメータレンズ３３とアパーチャー３４を通過することによって必要なビーム幅に調整される。この光学ビーム３１は記録ヘッド３０のノズル１７から吐出された液滴に入射し、ミー散乱した光を生じる。この光は他端に配置された受光手段９にて受光される。なお、受光手段９は散乱光を受光するため、発光手段４からのビームが直接入射しない位置にずらして配置することで、散乱光を受光手段９で検知し、液滴が吐出されたか否かを判断することが可能となる。
受光手段９としては、例えばフォトダイオードが挙げられるが、CCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal-Oxide semiconductor)イメージセンサ、フォトトランジスタを用いてもよい。
発光手段４としては、例えばレーザーダイオードもしくは発光ダイオードが挙げられる。また、発光手段４から出射される光学ビームはノズル面に当たらない高さに配置するのが好ましい。
【００１７】
（移動機構の構成）
図４、図５は、高速連続帳票インクジェット記録装置の光学ユニット移動機構についての概略図である。
図７は、インクジェット記録装置のヘッドをノズル列側から見た外観斜視図である。図８は、インクジェット記録装置のヘッドを横から見た図である。
【００１８】
〔光学ユニット移動機構の第１例〕
図４(a)は、移動機構４１を用いた液滴吐出検知装置の底面図であり、図４(b)は、図４(b)に示した吐出検知機構に用いられるスライドレール近傍の拡大図であり、図４(c)は、図４(a)に示した吐出検知機構に用いられるモータの外観斜視図である。
【００１９】
図４(a)に示す液滴吐出検知装置1−1は、モータ2−1、スライドテーブル3−1、発光手段4−1、おねじ５、スライドレール6−1、及び発光手段保持フレーム７を有する。
液滴吐出検知装置1−1は、発光手段を１個使用した構成であり、スライドレール6−1にボールねじ送り機構が内蔵されており、モータ2−1に直結した構成である。すなわち、液滴吐出検知装置1−1は、一つの発光手段4−1で一列以上のノズル列を検知する場合の構成である。
【００２０】
モータ2−1の図示しない出力軸は、送りねじとしてのおねじ５に連結され、おねじ５は、スライドテーブル3−1の図示しないめねじに挿入されている。発光手段4−1は、発光手段保持フレーム７に固定されている。発光手段保持フレーム７は、スライドテーブル3−1に連結されている。モータ2−1は、スライドレール6−1に固定され、スライドテーブル3−1はスライドレール6−1に摺動自在に保持されている。モータ2−1とスライドテーブル3−1とは液滴吐出検知装置1−1に固定されている。
【００２１】
スライドレール6−1は、おねじ５が挿入され、おねじ５の溝をボール群が摺動するボールリテーナ6−1bを有するインナブロック6−1aと、おねじ５に平行に設けられ、インナブロック6−1aが摺動可能なガイド6−1cと、を有する。
スライドレール6−1は、モータ2−1の回転によりおねじ５が回転すると、おねじ５の溝と、インナブロック6−1cの図示しないめねじの溝とが摺動しあって発光手段保持フレーム７がスライドレール6−1に沿って移動する。
おねじ５の回転に伴い、ボール群はボールリテーナ6−1b内を循環することによりベアリングとして機能する。このボール群の摺動により、インナブロック6−1aは滑らかにガイド6−1c内を移動することができる。
【００２２】
液滴吐出検知装置1−1は、モータ2−1でおねじ５を回転させることにより、めねじを有するスライドテーブル3−1がスライドレール6−1に沿って移動でき、発光手段保持フレーム７が図の左右方向に移動可能である。
【００２３】
図７、図８に示すように、ヘッドアレイ１２の下側においてスライドテーブル３上の発光手段保持フレーム１０に固定された発光手段４からヘッドアレイ１２に平行で、ノズル列１７に沿って光が照射されている。発光手段４の光軸１４はインク滴移動方向１５と交差すると散乱光１６が発生し、受光手段９で受光することができる。発光手段保持フレーム１０は、スライドテーブル３に固定されており、スライドレール６に沿って平行移動可能である。矢印１８は移動機構４１による移動方向を示す。
【００２４】
図７においては、説明の都合上、記録媒体としての用紙１３は省略してあり、図８に示すようにヘッドアレイ１２の真下の位置で印刷されるようになっている。スライドテーブル３を摺動自在に保持するスライドレール６は移動機構４１、取付部１１を介してヘッドアレイ１２に固定されている。受光手段９は、ヘッドアレイ１２と用紙１３との隙間の光を受光できる位置に固定されている。
【００２５】
〔光学ユニット移動機構の第２例〕
図５(a)は、移動機構４１を用いた液滴吐出検知装置の底面図であり、図５(b)は、図５(b)に示した液滴吐出検知機構に用いられるスライドレール近傍の拡大図である。図５(c)は、図５(a)に示した液滴吐出検知機構に用いられるモータのウォームギヤの歯の拡大図である。
【００２６】
図５(a)に示す液滴吐出検知機構1−2は、モータ2−2、スライドテーブル3−2、発光手段4−2、スライドレール6−2、及びウォームギヤ８を有する。
ウォームギヤ８は、歯の形状が図５(c)に示すようにねじ山の頂と谷底とが大きく切られ、断面形状が台形の台形ねじである。台形ねじは、回転運動により得られた推力で物体を直線的に移動させるため、すなわち、回転運動を平行移動に変換するために使用される。台形ねじは、ねじ山の強度が大であり、信頼性の向上を図ることができる。
【００２７】
液滴吐出検知機構1−2は、発光手段4−2を４個使用した構成であり、スライドレールと、台形ねじのウォームギヤ８を用いた移動機構４１を有する。スライドテーブル3−2に固定されるウォームギヤ８の受けは、図のようにラックギヤであるが、フランジ形状でもよい。また、図５(c)は、モータ2−1、2−2としての８角モータの外観斜視図であり、28角はモータ2−1、2−2の縦横のサイズを表している。このモータ2−1、2−2のサイズは限定されるものではない。
【００２８】
液滴吐出検知機構1−2は、モータ2−2の出力軸に取り付けられたウォームギヤ８が回転すると、スライドテーブル3−2に備えられたピニオンギヤに動力が伝達されスライドレール6−2に沿ってスライドテーブル3−2に備えた４つの発光手段が移動する。
液滴吐出検知機構1−2は、一つの発光手段により、一列のノズル列を検知する場合の構成であり、ノズル列数と同じ数の発光手段を用いている。
【００２９】
（最適位置算出手順）
次に、移動機構を用い、最適位置を算出する手順について説明する。
図６（ａ）は複数のヘッドと発光手段及び受光手段との位置関係を示す説明図、図６（ｂ）は最適位置算出手順の説明図である。
本発明の吐出検知機構は、図３に示すように、ＣＰＵ内に、位置を記録する位置記録手段と演算手段とを有し、原点基準で、移動機構により最適位置の算出を行う。
まず、図６（ａ）に示すように、用紙幅方向に複数のヘッド３０が固定されている場合、本例では、一端のヘッド、まず発光手段に近いヘッドのノズルから液滴吐出を実施しながら、発光手段を移動し受光手段で最も高い出力を得た位置を記録する。次に、同一ヘッドの他端ノズルから液滴吐出を行い同様に、原点からの位置を検出する。本ヘッド内の一端及び他端の位置から、予め決まっているノズル間距離よりヘッドの傾きを算出し、ノズルの整列誤差を加えることで、１つのヘッドのノズル配列位置が確認できる。
本手順を、順次別のヘッドで繰り返すことにより、用紙幅方向に配列された同じ列上の全てのヘッドの配列を確認することが可能となる。
そこで、全ての配列誤差の合計を最大位置誤差Ｘとし、ビームの幅Ａとすると、発光手段の停止位置は以下の通りとなる。
Ｘ≦Ａの場合、Ｘの中心位置（Ｘ／２）が発光手段の停止位置となる。
Ｘ＞Ａの場合、発光手段の停止位置は、ｎＡ／２となる。（ｎ：位置移動回数）
なお、Ｘ＞Ａの場合は、発光手段を所定の位置（１箇所）に配置した状態で全てのノズルの吐出検知を行うことが難しいため、発光手段を移動し、複数回に分割して検出を行う。このようにすることで、液滴の吐出検知を全てのノズルに対して漏れなく行うことができる。
つまり、Ｘ＞Ａにおいては、原点（最大位置誤差の最端部のノズル位置）からＡ／２毎移動、停止して、液滴の吐出検知を実施する。例えば２Ａ≦Ｘ＜３Ａであれば、原点からＡ／２、Ａ、３Ａ／２の位置で吐出検知を行うことになる。
【００３０】
＜作用効果＞
ノズルからの液滴検出精度を保つために位置を確認しながら、全てのノズルを確認するには、膨大な時間を要するため、製造上のノズル配列誤差と実際のヘッド位置を確認できる構成を有することで、ヘッドの取り付け角度を確認するだけで、他の全ノズルの位置を推定できるため、大幅な時間短縮を可能とすることが出来る。
尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。例えば、上述の説明では、液滴吐出検知装置について説明したが、本発明ではこれに限定されず、液滴吐出検知装置を画像形成装置に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１−１、１−２    液滴吐出検知装置
２−１、２−２    モータ
３、３−１、３−２    スライドテーブル
４、４−１、４−２    発光手段
５    おねじ
６、６−１、６−２    スライドレール
７    発光手段保持フレーム
８    ウォームギヤ
９    受光手段
１１    移動機構取付部
１２    ヘッドアレイ
１３    用紙
１４    光軸
１７    ノズル列
１７ａ    ノズル
３０    ヘッド
３１    光学ビーム
４０    光学ユニット
４１    移動機構
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特開２０１２−１９２５５２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１８４２０号公報
【図１】
2015058563.tif 000003
【図２】
2015058563.tif 000004
【図３】
2015058563.tif 000005
【図４】
2015058563.tif 000006
【図５】
2015058563.tif 000007
【図６】
2015058563.tif 000008
【図７】
2015058563.tif 000009
【図８】
2015058563.tif 000010