(57)【要約】【課題】ノズル詰まり確認の吐出による機能液消費の削減、ノズル詰まり発生後の回復動作による消費を削減することを目的とする。【解決手段】機能液を収容するキャビティに連通するノズル孔を有する液滴吐出ヘッドと、前記ノズル孔を通過して前記キャビティに検査光を照射する照射部と、前記キャビティ内で反射された前記検査光を受光するための受光部と、受光した前記検査光の光強度に基づいて、前記キャビティの前記機能液の状態を判断する判断部と、を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能液を収容するキャビティに連通するノズル孔を有する液滴吐出ヘッドと、
前記ノズル孔を通過して前記キャビティ内に検査光を照射する照射部と、
前記キャビティ内で反射された前記検査光を受光する受光部と、
受光した前記検査光の光強度に基づいて、前記キャビティ内の前記機能液の状態を判断する判断部と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
機能液を収容するキャビティに連通するノズル孔を有する液滴吐出ヘッドと、
前記ノズル孔を通過して前記キャビティ内及び前記ノズル孔が形成されたノズルプレートの面に検査光を照射する照射部と、
前記キャビティ内及び前記ノズルプレートの面で反射された前記検査光を受光する受光部と、
受光した前記検査光の光強度に基づいて、前記キャビティ内の前記機能液の状態及び前記ノズルプレートの面の状態を判断する判断部と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液滴吐出装置において、
前記液滴吐出ヘッドのメンテナンスを行うメンテナンス部を備え、
前記判断部では、
受光した前記検査光の光強度に応じた前記メンテナンスを実行させることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
前記検査光が反射する反射部の反射面は、鏡面であることを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズル孔から機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、液滴吐出ヘッドのノズル孔の詰まりを検出するために、例えば、ノズル孔からワークに向けて液滴を吐出させてワーク上に検査用パターンを形成し、形成された検査用パターンを画像処理してノズル孔の詰まりの有無を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６８１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ノズル孔の詰まりの有無を確認するためには、その都度ノズル孔から機能液を吐出する必要がある。従って、結果としてノズル孔の詰まりが無かった場合であっても、機能液を吐出することになるため、機能液の消費量が増大してしまう、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる液滴吐出装置は、機能液を収容するキャビティに連通するノズル孔を有する液滴吐出ヘッドと、前記ノズル孔を通過して前記キャビティ内に検査光を照射する照射部と、前記キャビティ内で反射された前記検査光を受光する受光部と、受光した前記検査光の光強度に基づいて、前記キャビティ内の前記機能液の状態を判断する判断部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、照射された検査光は、ノズル孔を介して機能液が収容されるキャビティ内に進行し、機能液中を通ってキャビティ内で反射する。そして、反射された検査光は、再び機能液中を通ってノズル孔から外に放出して受光される。これにより、受光された検査光の光強度に基づいて、キャビティ内の機能液の状態が判断される。すなわち、ノズル孔から液滴吐出しなくても、例えば、機能液の増粘状態を把握することができる。これによって、機能液の吐出を伴うことなく機能液の粘度が増加して飛行曲がりやノズル詰まり等の吐出不良の発生を予測することができ、必要に応じて事前にメンテナンスを実施することが可能となる。したがって、機能液の吐出を伴うことなくノズル孔の詰まりを検出することができ、機能液の消費量を低減させることができる。
【０００８】
［適用例２］本適用例にかかる液滴吐出装置は、機能液を収容するキャビティに連通するノズル孔を有する液滴吐出ヘッドと、前記ノズル孔を通過して前記キャビティ内及び前記ノズル孔が形成されたノズルプレートの面に検査光を照射する照射部と、前記キャビティ内及び前記ノズルプレートの面で反射された前記検査光を受光する受光部と、受光した前記検査光の光強度に基づいて、前記キャビティ内の前記機能液の状態及び前記ノズルプレートの面の状態を判断する判断部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本適用によれば、検査光がノズル孔のほかノズルプレート面に対しても照射され、反射した検査光が受光されることで、キャビティ内部の機能液の状態だけでなく、ノズル孔の近傍の状態やノズルプレート面の状態を検出することができる。これによって、例えば、ノズルプレートに付着した機能液のミストやゴミなどの異物を検出し、吐出不良を防止するためのメンテナンスを実施することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる液滴吐出装置では、前記液滴吐出ヘッドのメンテナンスを行うメンテナンス部を備え、前記判断部では、受光した前記検査光の光強度に応じた前記メンテナンスを実行させることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、受光した検査光の光強度に応じて、機能液の状態によって最適なメンテナンスを実施することができる。これによって、異常が発生している場合にはノズル孔の詰まりが発生する前に機能液の状態を正常に回復することができ、ノズル孔の詰まりの回復に伴う機能液の消費の削減や、印字の停止時間を削減することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる液滴吐出装置では、前記検査光が反射する反射部の反射面は、鏡面であることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、照射した検査光が反射部で反射する反射効率が高まり、判断部での判断をより正確に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態にかかる液滴吐出装置の構成を示す模式図。
【図２】第１実施形態にかかる液滴吐出装置の要部の構成を示す模式図。
【図３】第２実施形態にかかる液滴吐出装置の要部の構成の示す模式図。
【図４】変形例にかかる液滴吐出装置の要部の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の第１及び第２実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせている。
【００１６】
［第１実施形態］
まず、液滴吐出装置の構成について説明する。図１は、本実施形態における液滴吐出装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、液滴吐出装置１は、機能液を収容するキャビティに連通するノズル孔を有する液滴吐出ヘッド５０と、キャビティ内に収容された機能液の状態を検査する検査ユニット６０等を備えている。また、液滴吐出ヘッド５０のメンテナンスを行うメンテナンス部７０等を備えている。なお、本実施形態では、シート状等のワークＷを搬送する搬送装置４０を備え、搬送されたワークＷにインクジェット方式によって機能液を液滴として吐出して描画を行う液滴吐出装置を例に挙げて説明する。
【００１７】
搬送装置４０は、ロール・ツウ・ロール方式の搬送装置であり、シート状のワークＷが巻かれワークＷを供給する給材ローラー４１と、描画されたワークＷを巻き取って除材する除材ローラー４２と、給材ローラー４１と除材ローラー４２との間においてワークＷの搬送を行う搬送ローラー４３ａ〜４３ｆ等を有している。そして、搬送装置４０の中間位置の搬送ローラー４３ｃと搬送ローラー４３ｄとの間には、ステージ４５が配置されている。ステージ４５は負圧発生源（図示せず）に接続され、ステージ４５に形成された多数の吸着穴（図示せず）からワークＷを吸着しワークＷを平坦に保持できるように構成されている。
【００１８】
液滴吐出ヘッド５０は、ステージ４５に対向して配置されている。液滴吐出ヘッド５０は、主走査軸と、主走査軸に直交する副走査軸とを有するキャリッジ４６に固定され、ワークＷの表面に所定のパターンを描画できるように構成されている。図２は、液滴吐出装置の要部の構成を示す模式図である。図２に示すように、液滴吐出ヘッド５０は、ノズルプレート５６に形成された複数のノズル孔５５と、それぞれのノズル孔５５の開口に連通するキャビティ５３と、キャビティ５３の一壁面を構成する振動板５２と、振動板５２を変位させるＰＺＴなどの圧電素子５１と、各キャビティ５３に機能液を送り込む共通インク室５４等を有している。また、液滴吐出ヘッド５０には、後述する検査ユニット６０から照射される検査光が反射する反射部５８が設けられている。さらに、反射部５８の反射面は、鏡面５８ａとなっている。本実施形態では、キャビティ５３内部に反射部５８が設けられている。さらに詳細には、ノズル孔５５の開口面に対して垂直方向のキャビティ５３の壁部（振動板５２の一部）に、鏡面５８ａに仕上げられたＳＵＳプレート（反射部５８）が配置されている。これにより、検査光の反射効率を高めることができる。
【００１９】
振動板５２は、弾性変形可能な薄板部５９と、凸部５７と、図示していないヘッド部材と接続するための厚板部と、から構成されている。そして、凸部５７と圧電素子５１とが接続されている。このような構成により、圧電素子５１が収縮する方向に駆動されると、振動板５２が上方（ノズルプレート５６の配置方向とは反対側の方向）に撓んでキャビティ５３が膨張し、共通インク室５４の機能液がキャビティ５３に流れ込む。その後、圧電素子５１が伸長する方向に駆動されると、振動板５２がノズルプレート５６の配置方向に移動してキャビティ５３が収縮する。そうすると、キャビティ５３内の機能液が圧縮されて、ノズル孔５５から液滴が吐出する。なお、液滴吐出ヘッド５０に形成されている多数のノズル孔５５のうち、いずれから液滴を吐出するかによってワークＷに所定の文字、マークや画像などの描画が可能となる。
【００２０】
また、液滴吐出装置１には、検査ユニット６０が設置されている。本実施形態では、図１に示すように、検査ユニット６０が、液滴吐出ヘッド５０に対してワークＷの搬送方向の上流側に配置されている。図２に示すように、検査ユニット６０は、ノズル孔５５を通過してキャビティ５３に検査光を照射する照射部６１と、キャビティ５３内で反射された検査光を受光する受光部６２と、受光した検査光の光強度に基づいて、キャビティ５３内の機能液の状態を判断する判断部６３等を備えている。照射部６１から照射される検査光は適宜選定することができる。例えば、検査対象となる機能液を構成する色素に合わせて選定してもよい。例えば、機能液に赤い色素が含まれている場合には、当該機能液は青緑色の波長の光を吸収するということであるため、青緑色の波長をもつ検査光を用いればよい。なお、検査光の照射経路及び反射経路の途中にハーフミラー６４が設けられている。これにより、検査光の経路領域が狭まり、微細な形状を有するノズル孔５５を介して検査光の照射及び受光を容易に行うことができる。
【００２１】
また、液滴吐出装置１には、メンテナンス部７０が設置されている。本実施形態では、図１に示すように、メンテナンス部７０が、液滴吐出ヘッド５０に対してワークＷの搬送方向の上流側に配置されている。
【００２２】
メンテナンス部７０は、フラッシングユニット７４とキャッピングユニット７５とワイピングユニット７６とを含む。
【００２３】
フラッシングユニット７４は、液滴吐出ヘッド５０内の流路を洗浄するとき、液滴吐出ヘッド５０から吐出する液滴を受ける装置である。液滴吐出ヘッド５０内に固形物が混入した場合や機能液が増粘した場合に、固形物や増粘した機能液を液滴吐出ヘッド５０から排除するため、液滴吐出ヘッド５０から液滴を吐出して洗浄する。フラッシングユニット７４は、吐出された液滴を捕集する機能を有している。
【００２４】
キャッピングユニット７５は、主に、液滴吐出ヘッド５０に蓋をするとともに液滴吐出ヘッド５０内の機能液を吸引する装置である。液滴吐出ヘッド５０から吐出される液滴は、揮発性を有する場合があり、液滴吐出ヘッド５０に内在する機能液の溶媒がノズル孔５５から揮発すると、機能液の粘度が変わり、ノズル孔５５が目詰まりすることがある。キャッピングユニット７５は、液滴吐出ヘッド５０に蓋をすることで、ノズル孔５５が目詰まりすることを防止するようになっている。また、液滴吐出ヘッド５０に蓋をした状態で、当該蓋内に負圧をかけ、液滴吐出ヘッド５０内の機能液を吸引することにより、液滴吐出ヘッド５０内の気泡や異物等を取り除くことができる。これにより、ノズル孔５５の目詰まりを解消させ、液滴吐出ヘッド５０を回復させることができる。
【００２５】
ワイピングユニット７６は、液滴吐出ヘッド５０のノズルプレート５６の表面を拭く装置である。ノズルプレート５６は、液滴吐出ヘッド５０において、ワークＷに対向する側に配置されている部材である。ノズルプレート５６の表面に機能液が付着していると、ノズルプレート５６に付着している機能液とワークＷとが接触して、ワークＷにおいて、予定外の場所に機能液が付着してしまうことがある。ワイピングユニット７６は、ノズルプレート５６を拭くことにより、予定外の場所に機能液が付着してしまうこと防止することができる。
【００２６】
なお、キャリッジ４６を移動させることにより、液滴吐出ヘッド５０を、検査ユニット６０やメンテナンス部７０に対向する位置に場所に適宜移動させることができる。
【００２７】
次に、図２を参照しながら、本実施形態の液滴吐出装置１における機能液の状態の検査方法について説明する。
【００２８】
まず、キャリッジ４６を駆動させ、液滴吐出ヘッド５０を検査ユニット６０と対向した所定の位置に移動させる。次いで、照射部６１から検査光をノズル孔５５に向けて照射させる。照射部６１から照射された検査光は、ノズル孔５５を通過してキャビティ５３の内部の機能液中を進みキャビティ５３内部の反射部５８で反射される。反射された検査光は、再び機能液中を進み、ノズル孔５５から液滴吐出ヘッド５０の外部に放出され受光部６２で受光される。そして、判断部６３では、受光した検査光の光強度に基づいて、キャビティ５３内の機能液の状態を判断する。この場合、例えば、取得した検査光の光強度と、予め取得してある比較用の光強度とを比較して、比較用の光強度との差異をみることによって機能液の増粘等の機能液の状態を判断する。そして、受光した検査光の光強度に応じたメンテナンスを実行させる。例えば、取得した光強度と比較用の光強度との差異が、所定値外の場合には、機能液の粘度が増加しているなど機能液に異常が発生していると判断する。
【００２９】
判断部６３にて、異常があると判断された場合、異常の状態に応じたメンテナンス動作が実行される。機能液濃度の増加により増粘が発生している場合には、検査光の光強度は比較用の光強度と比較して小さくなる。すなわち、検査光の透過率が機能液の増粘に伴って小さくなる。この場合、比較用の光強度より算出された閾値を下回るような場合には、増粘が発生していると判断し、増粘した機能液を排出する排出シーケンスを実行する。具体的には、フラッシング処理を行う。液滴吐出ヘッド５０をフラッシングユニット７４の位置に移動させ、フラッシングユニット７４に向けて液滴吐出ヘッド５０から液滴を吐出させる。これにより、液滴吐出ヘッド５０内から増粘した機能液が排除され、液滴吐出ヘッド５０を回復させることができる。その後、描画処理に移行させる。
【００３０】
なお、取得した光強度と比較用の光強度より算出された閾値を多段階に設定し、各閾値により、フラッシングユニット７４、キャッピングユニット７５、ワイピングユニット７６等を適宜選択してメンテナンスを行えばよい。
【００３１】
一方、取得した光強度と比較用の光強度との差異が、所定値内の場合には、機能液の状態が良好であると判断し、液滴吐出ヘッド５０の回復処理等を行わず、描画処理に移行させる。
【００３２】
以上、本実施形態によれば、以下に示す効果を有する。
【００３３】
ノズル孔５５の内部の機能液の状態を直接測定することで、従来のようにノズル孔５５の詰まりを確認するために各ノズル孔５５から機能液を吐出する無駄な消費を防止することができる。また、ノズル孔５５の詰まりが発生する前に予防ができるため、液体をノズル孔５５から吸引するクリーニングなどの処理を減らすことができ、実際の記録媒体への吐出以外の無駄な機能液の消費の削減につながる。さらには、使用する液体の性質によっては、一度詰まりが発生したノズル孔５５を完全に回復させることが困難な場合があるが、詰まりが発生すること自体を防止できるため、液滴吐出ヘッド５０の寿命の維持にもつなげることができる。
【００３４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。液滴吐出装置１Ａは、機能液を収容するキャビティに連通するノズル孔を有する液滴吐出ヘッド５０と、キャビティ内の機能液の状態及びノズル孔が形成されたノズルプレートの状態を検査する検査ユニット６０Ａを備えている。さらに、液滴吐出ヘッド５０のメンテナンスを行うメンテナンス部７０等を備えている。なお、第１実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を付している。また、本実施形態における液滴吐出装置１Ａの基本的な構成、液滴吐出ヘッド５０の構成及びメンテナンス部７０の構成は、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００３５】
図３は、本実施形態にかかる液滴吐出装置の要部の構成を示す模式図である。図３に示すように、検査ユニット６０Ａは、ノズル孔５５を通過してキャビティ５３内及びノズル孔５５が形成されたノズルプレート５６の面に検査光を照射する照射部６１と、キャビティ５３内及びノズル孔５５が形成されたノズルプレート５６の面で反射された検査光を受光する受光部６２と、受光した検査光の光強度に基づいて、キャビティ５３内の機能液の状態及びノズル孔５５が形成されたノズルプレート５６の面の状態を判断する判断部６３等を備えている。また、本実施形態では、照射部６１と受光部６２をノズル孔５５の配列方向に走査させる走査ユニット８０を備えている。これにより、キャビティ５３内部及びノズルプレート５６に検査光を照射するとともに、キャビティ５３内部及びノズルプレート５６から反射された検査光を受光することができる。
【００３６】
次に、図３を参照しながら、本実施形態の液滴吐出装置１Ａにおける機能液の状態の検査方法について説明する。まず、キャリッジ４６を駆動させ、液滴吐出ヘッド５０を検査ユニット６０Ａと対向した所定の位置に移動させる。次いで、照射部６１と受光部６２をノズル孔５５の配列方向に走査させながら、キャビティ５３内及びノズル孔５５が形成されたノズルプレート５６の面に検査光を照射させるとともに、キャビティ５３内及びノズル孔５５が形成されたノズルプレート５６の面で反射した検査光を受光させる。そして、判断部６３では、受光した検査光の光強度に基づいて、キャビティ５３内の機能液の状態及びノズルプレート５６の面の状態を判断する。ノズルプレート５６の面の状態の判断としては、例えば、ノズル孔５５の周辺に付着した機能液の状態を判断することができる。判断方法は、第１実施形態と同様に、例えば、取得した検査光の光強度と、予め取得してある比較用の光強度とを比較して、比較用の光強度との差異をみることによって機能液の増粘等の機能液の状態を判断することができる。そして、受光した検査光の光強度に応じたメンテナンスを実行させる。
【００３７】
従って、本実施形態によれば、第１実施形態における効果に加え、以下に示す効果がある。
【００３８】
ノズル孔５５の周辺やノズルプレート５６の表面への機能液の付着やノズル孔近傍への機能液の固着などは、ノズル詰まりには直接的には関わらないが、放置しておくことで不安定吐出（液滴の飛行曲りや速度低下など）の要因となる。そこで、キャビティ５３内に加え、ノズルプレート５６の面における検査光の光強度を取得することにより、キャビティ５３内の機能液の状態の判断に加え、ノズル孔５５の周辺の機能液の状態についても、機能液を消費することなく、確実に判断することができる。さらに、例えば、検査ユニット６０Ａによって事前に検出することで、ノズルプレート５６表面の拭き取り、ノズル孔５５の吸引等のクリーニング処理を実施する判断ができ、ノズル孔５５の状態及び液滴の吐出状態が悪化することを防止することができる。
【００３９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００４０】
（変形例１）上記実施形態では、反射部５８の表面を鏡面５８ａとしてが、これに限定されず、鏡面５８ａでなくてもよい。このようにしても、検査光は反射されるので、上記同様の効果を得ることができる。
【００４１】
（変形例２）上記実施形態では、検査光の透過率に基づいて機能液の状態を判断したが、吸光度に基づいて機能液の状態を判断してもよい。このようにしても上記同様の効果を得ることができる。
【００４２】
（変形例３）上記実施形態の検査ユニットでは、ハーフミラー６４を備えたが、ハーフミラー６４を省略してもよい。図４は、変形例にかかる液滴吐出装置の要部の構成を示す模式図である。図４に示すように、検査ユニット６０Ｂは、照射部６１と、受光部６２と、判断部６３と、を備えている。そして、照射部６１からキャビティ５３内部に直接検査光を照射し、キャビティ５３内部から反射された検査光を直接受光部６２で受光する。このような構成でも、上記同様の効果を得ることができる。
【００４３】
（変形例４）第２実施形態では、照射部６１や受光部６２を移動させる走査ユニット８０を備えたが、この構成に限定されない。例えば、ノズル孔５５が配列された方向に沿って、キャビティ５３内の機能液の状態を検出する複数の照射部６１や受光部６２と、ノズル孔５５の周辺の状態を検出する複数の照射部６１や受光部６２とを備えてもよい。このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１，１Ａ…液滴吐出装置、４０…搬送装置、４１…給材ローラー、４２…除材ローラー、４３ａ〜４３ｆ…搬送ローラー、４５…ステージ、４６…キャリッジ、５０…液滴吐出ヘッド、５１…圧電素子、５２…振動板、５３…キャビティ、５４…共通インク室、５５…ノズル孔、５６…ノズルプレート、５８…反射部、５８ａ…鏡面、６０，６０Ａ，６０Ｂ…検査ユニット、６１…照射部、６２…受光部、６３…判断部、６４…ハーフミラー、７０…メンテナンス部、８０…走査ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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