(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドのノズルからインクが吐出されているか否かを検出する吐出インク検出装置であって、
前記ノズルから吐出されるインクの飛翔経路にレーザビームを照射するレーザビーム照射装置と、
前記飛翔経路を通過した前記レーザビーム照射装置からのレーザビームを受光してその受光量に応じた出力信号を出力するレーザビーム受光装置とを備え、
前記レーザビーム照射装置の近傍に、前記レーザビームを集光して平行光にする第１凸レンズを有するとともに、前記レーザビーム受光装置の近傍に、前記レーザビームを前記レーザビーム受光装置の受光面に集光する第２凸レンズを有し、かつ、前記第２凸レンズは、前記第１凸レンズと一体に形成されていることを特徴とする、吐出インク検出装置。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドは、１列に並んだ複数の前記ノズルを任意組有しており、
前記レーザビーム照射装置は、前記ノズルの配列方向に対して所定角度傾いた方向から前記飛翔経路にレーザビームを照射し、
前記レーザビーム照射装置および前記レーザビーム受光装置と前記インクジェットヘッドとを相対的に移動させることにより、前記１列の各ノズルからのインクの吐出の有無を順次検出する構成とした、請求項１に記載の吐出インク検出装置。
【請求項３】
前記レーザビーム照射装置は、レーザビームを出射するレーザ装置と、このレーザ装置から出射されたレーザビームを反射して前記飛翔経路に向ける第１方向変換装置とを有し、
前記レーザビーム受光装置は、受光したレーザビームの受光量に応じた出力信号を出力する光電変換装置と、前記インクジェットヘッドに対して前記第１方向変換装置とは反対側に位置し、かつ前記飛翔経路を通過した前記レーザビーム照射装置からのレーザビームを反射して前記第１方向変換装置の側方に向ける第２方向変換装置と、前記インクジェットヘッドに対して前記第１方向変換装置と同一側に位置し、かつ前記第２方向変換装置により反射されたレーザビームを反射して前記光電変換装置の受光面に向ける第３方向変換装置とを有する、請求項１または２に記載の吐出インク検出装置。
【請求項４】
前記第１方向変換装置と前記第３方向変換装置とは、１個のプリズムにより一体に構成されており、
前記プリズムには、前記第１凸レンズと前記第２凸レンズとが一体に形成されている、請求項３に記載の吐出インク検出装置。
【請求項５】
前記レーザ装置は、レーザダイオードであり、
前記光電変換装置は、ホトダイオードであって、
前記レーザダイオードと前記ホトダイオードとは、共通の配線基板に実装されている、請求項３または４に記載の吐出インク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドのノズルからインクが吐出されているか否かを検出するための吐出インク検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばインクジェットプリンタにおいては、インクジェットヘッドのノズルが塵埃などに起因して目詰まりを起こし、インクが正常に吐出されない場合がある。このように一部のノズルからインクが吐出されない状態が発生すると、着色すべきドットに着色されない結果となり、印字画像の品質が劣化してしまう。
【０００３】
このため、たとえば電源投入時あるいは所定の稼働時間毎に、インクジェットヘッドのノズルをクリーニングするクリーニング装置を備えたインクジェットプリンタも提案されているが、１回のクリーニングにより必ずノズルの目詰まりが解消されるとは限らないにも拘らず、実際にノズルの目詰まりが解消されたか否かの検出を行なっていなかった。
【０００４】
このように、従来のインクジェットプリンタでは、ノズルからインクが実際に吐出されているか否かを検出する装置が設けられていなかったため、ノズルの目詰まりが発生した場合、インク、記録用紙、および時間を無駄にしていた。すなわち、印字終了後に使用者が印字画像を目視することにより、画質の劣化からノズルの目詰まりを認識し、ノズルをクリーニングするなどの措置を行なって、再度印字を実行していたので、インクおよび記録用紙を無駄に消費してしまうとともに、印字に要する時間も無駄になっていた。
【０００５】
【発明の開示】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、インクジェットヘッドのノズルからインクが吐出されているか否かを良好に検出できる吐出インク検出装置を提供することを、その課題とする。
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本発明の第１の側面によれば、インクジェットヘッドのノズルからインクが吐出されているか否かを検出する吐出インク検出装置であって、前記ノズルから吐出されるインクの飛翔経路にレーザビームを照射するレーザビーム照射装置と、前記飛翔経路を通過した前記レーザビーム照射装置からのレーザビームを受光してその受光量に応じた出力信号を出力するレーザビーム受光装置とを備え、前記レーザビーム照射装置の近傍に、前記レーザビームを集光して平行光にする第１凸レンズを有するとともに、前記レーザビーム受光装置の近傍に、前記レーザビームを前記レーザビーム受光装置の受光面に集光する第２凸レンズを有し、かつ、前記第２凸レンズは、前記第１凸レンズと一体に形成されていることを特徴とする、吐出インク検出装置が提供される。
【００１１】
他の好ましい実施の形態によれば、インクジェットヘッドは、１列に並んだ複数のノズルを任意組有しており、レーザビーム照射装置は、ノズルの配列方向に対して所定角度傾いた方向から飛翔経路にレーザビームを照射し、レーザビーム照射装置およびレーザビーム受光装置とインクジェットヘッドとを相対的に移動させることにより、１列の各ノズルからのインクの吐出の有無を順次検出する構成とした。
【００１２】
他の好ましい実施の形態によれば、レーザビーム照射装置は、レーザビームを出射するレーザ装置と、このレーザ装置から出射されたレーザビームを反射して飛翔経路に向ける第１方向変換装置とを有し、レーザビーム受光装置は、受光したレーザビームの受光量に応じた出力信号を出力する光電変換装置と、インクジェットヘッドに対して第１方向変換装置とは反対側に位置し、かつ飛翔経路を通過したレーザビーム照射装置からのレーザビームを反射して第１方向変換装置の側方に向ける第２方向変換装置と、インクジェットヘッドに対して第１方向変換装置と同一側に位置し、かつ第２方向変換装置により反射されたレーザビームを反射して光電変換装置の受光面に向ける第３方向変換装置とを有する。
【００１３】
他の好ましい実施の形態によれば、第１方向変換装置と第３方向変換装置とは、１個のプリズムにより一体に構成されており、プリズムには、第１凸レンズと第２凸レンズとが一体に形成されている。
【００１４】
他の好ましい実施の形態によれば、レーザ装置は、レーザダイオードであり、光電変換装置は、ホトダイオードであって、レーザダイオードとホトダイオードとは、共通の配線基板に実装されている。
【００１５】
本発明によれば、ノズルから吐出されるインクの飛翔経路にレーザビームを照射し、そのレーザビームの受光量に応じた出力信号を出力するので、出力信号に基づいてインクジェットヘッドのノズルからインクが実際に吐出されているか否かを良好に検出できる。すなわち、ノズルからインクが吐出されている場合、レーザビームがインク滴によって散乱されるので、受光量が減少する。したがって、受光量の減少の有無によりノズルからインクが実際に吐出されているか否かを良好に検出できるのである。
【００１６】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る吐出インク検出装置の概略構成図であって、配線基板１上には、レーザ装置としてのレーザダイオード２と、光電変換装置としてのホトダイオード３と、ドライバとしての駆動ＩＣ４とが実装されている。また、配線基板１には、コネクタ５が取り付けられている。配線基板１の上方には、第１方向変換装置および第３方向変換装置としてのプリズム６が配置されている。プリズム６から所定間隔をあけて、第２方向変換装置としての反射鏡７が設置されており、プリズム６と反射鏡７との間には、インクジェットヘッド８が位置している。インクジェットヘッド８上には、多数のノズル９がマトリクス状に配置されている。なお、吐出インク検出装置をたとえばインクジェットプリンタに装着するに際しては、図１のようにノズル９が上向きになるように装着する必要はなく、ノズル９の向きは任意である。また、プリズム６の近傍に、プリズム６から反射鏡７に向かうレーザビームの直径を絞り込む絞りを設けてもよい。
【００１９】
図２は、プリズム６の下面図であって、プリズム６の下面には、第１凸レンズ１１と第２凸レンズ１２とが一体に突設されている。
【００２０】
配線基板１は、レーザダイオード２、ホトダイオード３、および駆動ＩＣ４を支持するとともに、それらとコネクタ５とを電気的に接続する。
【００２１】
レーザダイオード２は、所定波長のレーザビームを出射する。
【００２２】
ホトダイオード３は、レーザビームを受光して、その受光光量に応じた出力信号を出力する。
【００２３】
駆動ＩＣ４は、レーザダイオード２を駆動する。
【００２４】
コネクタ５は、図外のケーブルを介して、配線基板１とインクジェットプリンタの制御部とを電気的に接続する。
【００２５】
プリズム６は、レーザダイオード２からのレーザビームを反射して反射鏡７の方向に向かわせ、また反射鏡７で反射したレーザビームを反射してホトダイオード３の受光面３ａの方向に向かわせる。
【００２６】
反射鏡７は、プリズム６の傾斜面の一端部で反射したレーザビームを反射してプリズム６の他端部の方向に向かわせる。
【００２７】
インクジェットヘッド８は、図外のキャリッジ上に搭載されて図１の矢印Ａ方向すなわちプリズム６の長手方向に往復移動可能である。
【００２８】
ノズル９は、画像データに応じてインクを吐出する。インクの色は、シアン、マゼンタ、イエロー、黒であり、各色毎に複数本のノズル９が割り当てられている。もちろん、これらの色に加えてさらに別の色のインクを吐出するように構成してもよい。
【００２９】
第１凸レンズ１１は、レーザダイオード２からのレーザビームを集光して平行光にする。
【００３０】
第２凸レンズ１２は、プリズム６からホトダイオード３に向かうレーザビームを集光して受光面３ａの範囲から外れないようにする。
【００３１】
次に動作を説明する。インクジェットヘッド８のノズル９からインクが吐出されているか否かを検出するに際しては、レーザダイオード２からレーザビームを出射させ、インクジェットヘッド８を矢印Ａ方向に移動させつつ、ノズル９からインクを吐出すべき旨の指示信号をインクジェットヘッド８の駆動回路に供給する。さらに具体的に述べると、インクジェットヘッド８をたとえば図１の紙面奥側に所定速度で移動させつつ、矢印Ａ方向と直交する方向に直線状に並んだ４列のノズル９のうち、たとえば図１の最も紙面奥側に位置する１列のノズル９からインクを吐出すべき旨の指示信号をインクジェットヘッド８の駆動回路に供給する。
【００３２】
レーザダイオード２から出射したレーザビームは、第１凸レンズ１１によって集光されて平行光になり、プリズム６の斜面で反射してインクジェットヘッド８の上側を通り、反射鏡７の方向に向かう。このとき、図３に示すように、レーザビームは、１列のノズル９を結んだ直線Ｂに対して角度θをなす状態で、１列のノズル９上を横切る。したがって、インクジェットヘッド８の移動に伴って、各ノズル９から吐出されるインクの飛翔軌跡とレーザビームとが順次交差することになり、ノズル９からインクが吐出されていれば、図４に示すように、レーザビームがインク滴１５によって散乱させられて、反射鏡７に到達するレーザビームの光量が減少する。
【００３３】
１列のノズル９を結んだ直線Ｂとレーザビームとの角度θは、互いに隣接するノズル９からのインク滴１５をレーザビームが同時に通過しないように設定されており、レーザビームの直径とノズル９の配列ピッチとによって決定されるが、本実施形態では４５度である。また、レーザビームの直径Ｒ１はたとえば１００μｍであり、インク滴１５の直径Ｒ２はたとえば２０μｍである。
【００３４】
反射鏡７に到達したレーザビームは、反射鏡７で反射されてプリズム６に入射し、プリズム６の傾斜面によって下方に反射され、第２凸レンズ１２によって集光されてホトダイオード３の受光面３ａに入射する。
【００３５】
第２凸レンズ１２を設けたのは、レーザビームをホトダイオード３の受光面３ａに確実に入射させるためである。すなわち、反射鏡７やレーザダイオード２の設置に際して、反射鏡７の角度やレーザダイオード２の位置が微妙にずれることがある。また、レーザダイオード２のキャンシール内における発光点の位置が製品毎に微妙にばらついていることもある。このようなずれが許容範囲を越えると、第２凸レンズ１２がなければレーザビームがホトダイオード３の受光面３ａから外れることになるが、第２凸レンズ１２を設けてレーザビームを集光するように構成したので、レーザビームを確実にホトダイオード３の受光面３ａに導くことができるのである。
【００３６】
たとえば、図５および図６の（Ｂ）に示すように、レーザダイオード２の発光点の位置ずれや反射鏡７の角度のずれがない場合には、仮に第２凸レンズ１２が存在しないとしても、反射鏡７で反射したレーザビームはホトダイオード３の受光面３ａによって良好に受光される。一方、図６の（Ａ）（Ｃ）に示すように、反射鏡７の角度が微妙にずれた場合、反射鏡７によって反射されたレーザビームの進行方向がずれて、ホトダイオード３の受光面３ａに向かわなくなってしまう。ところが、第２凸レンズ１２を設けているので、レーザビームの進行方向が第２凸レンズ１２によって修正され、ホトダイオード３の受光面３ａに向かうようになる。なお、図５および図６においては、説明を判り易くするために、プリズム６を省略している。
【００３７】
かくしてレーザビームがホトダイオード３の受光面３ａに入射すると、ホトダイオード３は、入射光量に応じた出力信号を出力する。すなわち、ホトダイオード３の受光面３ａへの入射光量は、ノズル９から吐出されるインク滴１５によって散乱されたときに減少するので、たとえば１列の全てのノズル９からインク滴１５が吐出されている場合、ホトダイオード３の出力には周期的に小さい部分が発生する。したがって、ホトダイオード３の出力信号のレベルを観測することにより、１列の全てのノズル９からインク滴１５が吐出されているか否かを判断でき、また、インク滴１５が吐出されていないノズル９が存在する場合、いずれのノズル９からインク滴１５が吐出されていないかということを判断できる。この観測は、ホトダイオード３からの出力信号を配線基板１およびコネクタ５などを介してインクジェットプリンタのメインＣＰＵに供給して、メインＣＰＵにより行なうようにしてもよいし、配線基板１にＣＰＵを搭載してそのＣＰＵにより行なうようにしてもよい。
【００３８】
以上の動作により、１列分のノズル９からインク滴１５が吐出されているか否かの検査が完了するので、次に隣接する１列分のノズル９を検査すべく、インクジェットヘッド８を先程とは逆方向に移動させながら、検査対象となる１列分のノズル９からインクを吐出させるための指示信号をインクジェットヘッド８の駆動回路に供給する。このような動作を繰り返すことにより、インクジェットヘッド８の全てのノズル９について、実際にインク滴１５が吐出されているか否かを調べることができる。このような検査は、たとえばノズル９のクリーニング終了時毎に行なってもよいし、電源投入時毎に行なってもよい。もちろん、その他のタイミングで行なってもよいし、使用者によるキー操作に基づいて行なってもよい。
【００３９】
このように、ノズル９から吐出されるインク滴１５の飛翔経路にレーザビームを照射し、そのレーザビームの受光量に応じた出力信号をホトダイオード３から出力するので、その出力信号に基づいてインクジェットヘッド８のノズル９からインクが実際に吐出されているか否かを良好に検出できる。
【００４０】
また、レーザダイオード２の近傍に第１凸レンズ１１を設けたので、レーザダイオード２からのレーザビームを良好に平行光にできる。
【００４１】
また、ホトダイオード３の近傍に第２凸レンズ１２を設けたので、プリズム６や反射鏡７の取り付け誤差などが生じても、レーザビームをホトダイオード３の受光面３ａに良好に導くことができる。
【００４２】
また、１個のプリズム６をレーザダイオード２からの出射用とホトダイオード３への入射用として共用し、しかも第１凸レンズ１１と第２凸レンズ１２とを、プリズム６と一体に形成したので、製造コストを低減できるとともに、第１凸レンズ１１や第２凸レンズ１２の支持機構が不要となって組み立てコストの低減および設置スペースの狭小化を図ることができる。
【００４３】
また、インクジェットヘッド８を移動させながら１列のノズル９を連続的に検査するので、検査を効率よく行える。
【００４４】
また、プリズム６および反射鏡７によりレーザビームの進行方向を変更させることにより、レーザダイオード２とホトダイオード３とを１個の配線基板１に搭載したので、配線を極めてシンプルにできるとともに、装置全体をコンパクトにできる。
【００４５】
なお、上記実施形態においては、プリズム６や反射鏡７を設けたが、これらは必ずしも設ける必要はなく、たとえばレーザダイオード２とホトダイオード３とをインクジェットヘッド８の上方空間を挟んで対向するように配置してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態においては、第１凸レンズ１１や第２凸レンズ１２をプリズム６と一体に形成したが、第１凸レンズ１１や第２凸レンズ１２をプリズム６とは別途設けてもよい。この場合、第１凸レンズ１１と第２凸レンズ１２とを一体に形成してもよい。
【００４７】
また、上記実施形態においては、レーザダイオード２から出射するレーザビームとホトダイオード３へ入射するレーザビームとで１個のプリズム６を共用したが、各々別個のプリズムを設けてもよい。さらには、プリズム６の代わりに反射鏡を用いてもよいし、反射鏡７の代わりにプリズムを用いてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態においては、レーザ装置としてレーザダイオード２を用い、光電変換装置としてホトダイオード３を用いたが、レーザ装置や光電変換装置として他の素子を用いてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態においては、矢印Ａ方向と直交する方向に１列に並ぶノズル９毎に検査を行ったが、矢印Ａ方向に１列に並ぶノズル９毎に検査を行ってもよい。
【００５０】
また、上記実施形態においては、検査に際してノズル９を移動させたが、配線基板１とプリズム６と反射鏡７とを一体に移動させてもよく、あるいは双方を互いに逆方向に移動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吐出インク検出装置の概略構成図である。
【図２】図１の吐出インク検出装置に備えられたプリズムの下面図である。
【図３】レーザビームとノズル列との位置関係の説明図である。
【図４】インク滴によるレーザビームの散乱状態の説明図である。
【図５】レーザビームの進路の説明図である。
【図６】レーザビームの進路の説明図である。
【符号の説明】
１  配線基板
２  レーザダイオード
３  ホトダイオード
３ａ  受光面
４  駆動ＩＣ
５  コネクタ
６  プリズム
７  反射鏡
８  インクジェットヘッド
９  ノズル
１１  第１凸レンズ
１２  第２凸レンズ
１５  インク滴
【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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