JP2006192590A - Ink impact observation device - Google Patents

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JP2006192590A JP2005003646A JP2005003646A JP2006192590A JP 2006192590 A JP2006192590 A JP 2006192590A JP 2005003646 A JP2005003646 A JP 2005003646A JP 2005003646 A JP2005003646 A JP 2005003646A JP 2006192590 A JP2006192590 A JP 2006192590A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink impact observation device which permits the determination of an ink discharge quantity, an ink discharge timing, an ink discharge cycle and the kind of an ink of a recording head. <P>SOLUTION: The ink impact observation device is intended for an inkjet printer in which a distance between an ink discharge section and a recording medium is 3 mm or less and the quantity of an ink droplet is 30 picoliter or less on average, and has a very thin piezoelectric element which is spherically-finished and is 500 μm or less in thickness is arranged between the ink discharge section and the recording medium between the recording medium and the ink head, reflects the actual image of the impact condition of an ink emitted onto the recording medium, the absorption condition to the recording medium on a specular portion of the piezoelectric element supplied with power and in a tense condition and observes the image by an optical system whose imaging magnification is one or higher, observes the ink from impact to absorption in the same condition as at the time when the ink head is performing a physical spatial movement action of 80 mm/sec to 2,000 mm/sec to actually form an image. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インク滴を吐出する記録ヘッドにより記録媒体上に画像を形成するインクジェットプリンタのインク着弾観察装置に関する。   The present invention relates to an ink landing observation apparatus for an ink jet printer that forms an image on a recording medium by a recording head that discharges ink droplets.

インクジェット方式のプリンタは、記録ヘッドから非常に小さなインク液滴を吐出することで像を形成する。この方式は記録する媒体、主に、紙の品質によって形成される像の品質が大きく左右される。記録に使用するインク液滴は2003年現在で30ピコリットル以下の極少量になっており、それにより形成される画像は今まで以上に紙質の影響を受けるようになっている。   An ink jet printer forms an image by ejecting very small ink droplets from a recording head. In this method, the quality of an image formed depends largely on the quality of the recording medium, mainly paper. As of 2003, the ink droplets used for recording are extremely small, such as 30 picoliters or less, and the images formed thereby are more affected by the paper quality.

そこで、紙質に応じた記録ヘッドのインクの吐出量、インクの吐出タイミング、インクの吐出サイクル、インクの種類等を細かく制御する必要性が生じている。   Therefore, it is necessary to finely control the ink discharge amount of the recording head, the ink discharge timing, the ink discharge cycle, the ink type, etc. according to the paper quality.

従来は、ユーザが紙質に応じた記録ヘッドの動作モードを、出力する用紙によって「写真画質用紙」、「高品位用紙」、「普通紙」等のように、マニュアルで選択することで対応してきた。   Conventionally, the user has responded by manually selecting the recording head operation mode according to the paper quality, such as “photo quality paper”, “high-quality paper”, “plain paper”, etc., depending on the output paper. .

しかしながら、この方法は、ユーザーが用紙の種類に応じた動作モードを適切に選択しなかった場合、不適切な出力像が形成される。例えば、動作モードが「写真画質用紙」の記録ヘッドで、普通紙に出力を行うと、インク量が過多になり、出力画像の空間周波数の高い部分等が潰れてしまう。実際にモード設定の間違いによる用紙出力の失敗は多くあり、これらの全て自動で行えることが理想とされている。   However, this method forms an inappropriate output image if the user does not properly select the operation mode corresponding to the type of paper. For example, when printing is performed on plain paper with a recording head whose operation mode is “photo quality paper”, the amount of ink becomes excessive, and the high spatial frequency portion of the output image is crushed. Actually, there are many paper output failures due to incorrect mode setting, and it is ideal that all of these can be done automatically.

そこで、フォトセンサを使って、印刷前に紙質を予め測定するという方法が提案され、製品化もされており公知の技術になっている。この方法は被測定用紙の表面粗さが用紙の品質によって違うということを選択基準にしており、用紙に検査光を照射して、その正反射成分と乱反射成分をフォトセンサで検出し、検出された信号の比率から用紙の品質を決定する。   Therefore, a method of measuring the paper quality in advance using a photosensor before printing has been proposed and commercialized, which is a known technique. This method is based on the fact that the surface roughness of the paper to be measured differs depending on the quality of the paper. The inspection light is irradiated on the paper, and its specular reflection component and irregular reflection component are detected by a photosensor. The paper quality is determined from the ratio of the received signals.

しかしながら、この方式は前述の通り高品位な出力が可能な用紙は表面が滑らかで、低品位な出力しかできない用紙の表面は荒れている、という原則に従っており、高品位な画像形成が可能であるにも拘らず表面が荒れているという用紙が出現した場合には対応ができない。実際にインク滴を素早く吸収するためのクレーコート層を形成した用紙は、高品位用紙とされている表面が非常に滑らかな用紙よりも表面反射率が低いものも存在する。   However, this method is based on the principle that the paper capable of high-quality output has a smooth surface and the surface of the paper capable of only low-quality output is rough as described above, and high-quality image formation is possible. However, if a sheet with a rough surface appears, it cannot be handled. In fact, some papers on which a clay coat layer for quickly absorbing ink droplets is formed have lower surface reflectance than papers that are considered to be high-quality paper and have a very smooth surface.

又、普通紙に実際のインク滴の着弾寸前に、インク定着液滴を吐出しておき、その上部にインク滴を着弾させることにより、普通紙で高品位用紙並の画像形成能力を持たせる方法も提案され、実際に製品化がされており公知の技術になっている。こちらも先ほどと同様に用紙の表面荒さの違いによる検査光の反射率を使った紙質判定方法では対応できない。   In addition, a method of giving an image forming capability equivalent to that of high-quality paper on plain paper by ejecting ink fixing droplets on the plain paper just before the actual ink droplets are landed and landing the ink droplets on the top. Has also been proposed and has been commercialized and is a known technique. Again, this is not possible with the paper quality judgment method using the reflectance of the inspection light due to the difference in the surface roughness of the paper.

そこで、着弾中のインク液滴のドット広がりを測定することで紙質を判別するのが確実であると、インクジェットプリンタ業界での意見の一致が見られる。現在までに提案されているのは特許文献1に代表されるような方式である。この方式はインク液滴を吐出する記録ヘッドと同期してセンサ、又はカメラが動き、インクの着弾後の画像を撮影する。撮影した画像を計算機等で画像処理して着弾したインク滴の広がり具合を定量化し、記録ヘッドのインクの吐出量、インクの吐出タイミング、インクの吐出サイクル、インクの種類の決定を行う。   Therefore, there is a consensus in the ink jet printer industry that it is certain to determine the paper quality by measuring the dot spread of the ink droplets that have landed. To date, a system represented by Patent Document 1 has been proposed. In this method, a sensor or a camera moves in synchronization with a recording head that discharges ink droplets, and an image after ink landing is taken. The spread of the ink droplets landed by performing image processing on the photographed image with a computer or the like is quantified, and the ink ejection amount, ink ejection timing, ink ejection cycle, and ink type of the recording head are determined.

インクジェット方式の画像の鮮鋭化のためには、設計やシュミレーション通りに、吐出されたインク滴の弾道がなるべく直線でノズル直下に落ちなければならない。しかしながら、実際はインクジェットプリンタ装置内の気流の動き等があるので、インク滴が極少量になればなるほど、気流の影響を受けることになる。この影響をなるべく少なくするために2003年現在では、記録ヘッドのインク吐出のためのノズル部から用紙までの距離、俗に紙間と呼ばれる距離が1.0mm〜1.5mmという狭さになっている。   In order to sharpen an inkjet image, the trajectory of the ejected ink droplet must fall as straight as possible directly under the nozzle as designed and simulated. However, since there is actually a movement of the air current in the ink jet printer apparatus, the smaller the amount of ink drops, the more affected by the air current. In order to reduce this effect as much as possible, as of 2003, the distance from the nozzle portion for ejecting ink of the recording head to the paper, commonly referred to as the distance between papers, has become as narrow as 1.0 mm to 1.5 mm. Yes.

このような状況になった今、前述の先願例のような方式では、インクが用紙に着弾してから或る一定時間がたってからしか、インク滴の具合がセンシングできない。2003年現在、キヤノン社の代表的な高速インクジェットプリンタは記録ヘッドが600mm/sec程度で用紙上を動くことを実現している。しかしながら、記録ヘッドの体積をゼロということにはできないので、前述の先願例の方式をキヤノン社の前述のプリンタに応用すると、実際のインク着弾が起こってから約300msec以降のインク拡がりの様子しか観察できない。   Now that this situation has occurred, in the method as in the above-mentioned prior application, the condition of the ink droplet can be sensed only after a certain time has elapsed since the ink landed on the paper. As of 2003, Canon's representative high-speed ink jet printer has realized that the recording head moves on the paper at about 600 mm / sec. However, since the volume of the recording head cannot be reduced to zero, when the method of the above-mentioned prior application is applied to the above-mentioned printer of Canon Inc., only ink spreading after about 300 msec after the actual ink landing has occurred. I can't observe.

現在、インクジェットプリンタによって画像形成する際に発生している現象で、分かっていることは2つあり、1つは、インク滴が着弾してから浸透が完了するまでに約10msec〜500msec掛かっているということと、もう1つは、異色のインク滴が混合する場合の化学反応は100μsec以下で起こっているということである。高品質な画像出力のためには、これらの2つの現象をセンサやカメラで捉えて定量化し、記録ヘッドのインクの吐出量、インクの吐出タイミング、インクの吐出サイクル、インクの種類を決定をすることが必要であるとされている。   Currently, there are two known phenomena that occur when an image is formed by an ink jet printer. One is that it takes about 10 msec to 500 msec from the arrival of an ink drop to the completion of penetration. In other words, the chemical reaction when ink droplets of different colors are mixed occurs in 100 μsec or less. For high-quality image output, these two phenomena are captured and quantified by a sensor or camera, and the ink ejection amount, ink ejection timing, ink ejection cycle, and ink type of the recording head are determined. It is said that it is necessary.

特開平07−137290号公報JP 07-137290 A

このことは、紙間が1.0mm〜1.5mmの非常に狭いところに、所望の照明(検査光)を照射し、且つ、インク滴を吐出する記録ヘッドのノズル直下における用紙へのインク着弾の様子を観察しなければならないという課題となる。又、主に発売されているインクジェットプリンタは、インクヘッドは直線動作させることによって、画像を形成させるため、インクヘッド動作が500mm/sec〜2000mm/secの高速になると、観察装置全体の振動やインクヘッドと記録媒体の間における乱気流等の影響が生じ、等倍以上の光学系でインク着弾を観察することは非常に困難な課題となる。   This is because ink is applied to the paper immediately below the nozzle of the recording head that irradiates the desired illumination (inspection light) in a very narrow space between the papers of 1.0 mm to 1.5 mm and ejects ink droplets. The problem is that we have to observe the situation. Inkjet printers that are mainly released form an image by causing the ink head to move linearly, so that when the ink head moves at a high speed of 500 mm / sec to 2000 mm / sec, vibrations and ink of the entire observation apparatus are observed. The influence of turbulence or the like between the head and the recording medium is generated, and it is very difficult to observe ink landing with an optical system of equal magnification or more.

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、記録ヘッドのインクの吐出量、インクの吐出タイミング、インクの吐出サイクル、インクの種類を決定することができるインク着弾観察装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and its objective is to observe ink landing that can determine the ink discharge amount of the recording head, the ink discharge timing, the ink discharge cycle, and the ink type. To provide an apparatus.

上記目的を達成するため、本発明は、インク滴を吐出する記録ヘッドにより記録媒体上に画像を形成し、インク吐出部と記録媒体の隙間距離が3mm以内で、インク一滴の量が平均30ピコリットル以下のインクジェットプリンタを対象としたインク着弾観察装置において、記録媒体とインクヘッドの間に、鏡面加工を施された厚さ500μm以下のごく薄いピエゾ素子をインク吐出部と記録媒体の隙間に配置し、記録媒体上に発射されたインクの着弾状態、記録媒体への吸収状態の実像を、電力を供給され緊張状態となっているピエゾ素子の鏡面部に反射させ、その像を等倍以上の撮像倍率の光学系によって観察し、実際にインクへッドが画像形成のために80mm/sec〜2000mm/secの物理的空間移動動作をしているときと同等の状態で、インク着弾からインク吸収までを高速度カメラを用いて連続的に観察できることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, an image is formed on a recording medium by a recording head that ejects ink droplets, the gap distance between the ink ejection portion and the recording medium is within 3 mm, and the average amount of ink droplet is 30 picoseconds. In an ink landing observation device for inkjet printers of 1 liter or less, a very thin piezo element with a thickness of 500 μm or less that is mirror-finished is arranged between the recording medium and the ink head in the gap between the ink ejection part and the recording medium. Then, the real image of the landing state of ink ejected on the recording medium and the absorption state of the ink on the recording medium is reflected on the mirror surface of the piezo element which is supplied with power and is in a tension state, and the image is more than 1 × Observed by an optical system with an imaging magnification, and when the ink head is actually moving in a physical space of 80 mm / sec to 2000 mm / sec for image formation State etc., characterized in that from ink landing to the ink absorbing can be continuously observed by using the high-speed camera.

本発明によれば、インクジェットプリンタの記録ヘッドのインク吐出ノズル直下の用紙へのインク着弾の様子を捉えることができ、その結果を定量化することで、記録ヘッドのインクの吐出量、インクの吐出タイミング、インクの吐出サイクル、インクの種類を決定することができる。特に、インクの種類、つまり、インク組成の決定等は職人的、経験的な開発要素を減らし、客観的なインクジェットプリンタ製品の開発を行うことができる。   According to the present invention, it is possible to capture the state of ink landing on the paper immediately below the ink ejection nozzle of the recording head of the ink jet printer, and by quantifying the result, the ink ejection amount of the recording head, the ink ejection The timing, ink discharge cycle, and ink type can be determined. In particular, the type of ink, that is, the determination of the ink composition can reduce the craftsmanship and empirical development factors, and can develop an objective inkjet printer product.

本発明は、インクジェットプリンタ製品の記録ヘッドと記録媒体のごく狭い隙間に、鏡面を施したピエゾ素子を配置して、インク着弾観察時には、そのピエゾ素子に電力を供給して、それ自体に緊張力を持たせ、インクヘッドが生じさせる乱気流による鏡面の振動を最小限に抑え、ぶれの無い反射像を取得できるインク着弾観察を実施する。   According to the present invention, a piezo element having a mirror surface is arranged in a very narrow gap between a recording head and a recording medium of an ink jet printer product, and when observing ink landing, power is supplied to the piezo element and tension is applied to itself. Ink landing observation is performed to minimize the vibration of the mirror surface caused by the turbulent air flow generated by the ink head and obtain a reflected image without blurring.

以下、本発明の詳細を図示した実施のの形態に基づいて説明する。   The details of the present invention will be described below based on the illustrated embodiments.

図1はインクジェットプリンタの概要を示したものである。用紙101の上でスライドバー102によって移動位置を規制されたインクを吐出する記録ヘッド103が、キャリッジモータ104に接続されたキャリッジタイミングベルト105によって往復運動する。同時に給紙ステップモータ106にカップリング接続された給紙ローラ107、排紙ステップモータ108にカップリング接続された排紙ローラ109が用紙101を移動させる。   FIG. 1 shows an outline of an inkjet printer. A recording head 103 that ejects ink whose movement position is regulated by a slide bar 102 on a sheet 101 reciprocates by a carriage timing belt 105 connected to a carriage motor 104. At the same time, the paper feed roller 107 coupled to the paper feed step motor 106 and the paper discharge roller 109 coupled to the paper discharge step motor 108 move the paper 101.

ヘッド103、キャリッジモータ104、給紙ステップモータ106、排紙ステップモータ107にはそれぞれヘッド制御信号線110、キャリッジモータ制御信号線111、給紙ステップモータ制御信号線112、排紙ステップモータ制御信号線113が接続されており、これらを外部から独立して制御させることが可能になっている。制御は主にパソコン等によって行われ、パソコンから任意の適当な制御信号をそれぞれに送ることで、用紙101上にインクを滴下して任意の画像を形成することができる。出力画像を白色にするとき、つまり、インクの吐出をさせない時はインク吸収体114の上でヘッド103は待機し、この位置をヘッド103の初期基準位置とする。現存のインクジェットプリンタ製品は以上に述べた構成となっている。   A head control signal line 110, a carriage motor control signal line 111, a paper feed step motor control signal line 112, and a paper discharge step motor control signal line are respectively provided to the head 103, the carriage motor 104, the paper feed step motor 106, and the paper discharge step motor 107. 113 are connected and can be controlled independently from the outside. The control is mainly performed by a personal computer or the like, and an arbitrary image can be formed by dropping ink onto the paper 101 by sending an arbitrary appropriate control signal from the personal computer. When the output image is white, that is, when ink is not ejected, the head 103 stands by on the ink absorber 114, and this position is set as the initial reference position of the head 103. Existing inkjet printer products have the above-described configuration.

図2は図1のインクジェットプリンタの部品構成を排紙側を視点にして図示したものである。   FIG. 2 shows the component configuration of the ink jet printer of FIG. 1 from the viewpoint of the paper discharge side.

用紙101は、給紙ローラ107と排紙ローラ109によってプラテン201に押し付けられながら、ヘッド103との距離が常に同じ距離になるように搬送される。ヘッド103と用紙101の距離のことを俗に「紙間」と呼ぶ。本実施の形態では、紙間202が1.5mmになるように非常に狭く設定している。これでインクの極小液滴が気流等の影響で飛翔経路がイレギュラーになることを最小限に抑えている。先述のようにヘッド103にインクの吐出をさせない時は、インク吸収体114の上部で待機しこの位置を初期基準位置203とする。   The paper 101 is conveyed so that the distance from the head 103 is always the same while being pressed against the platen 201 by the paper feed roller 107 and the paper discharge roller 109. The distance between the head 103 and the paper 101 is commonly called “between paper”. In the present embodiment, the sheet interval 202 is set very narrow so as to be 1.5 mm. As a result, it is possible to minimize the occurrence of irregular flight paths due to the influence of an air current or the like on the ink droplets. As described above, when the ink is not ejected from the head 103, the head 103 stands by above the ink absorber 114 and this position is set as the initial reference position 203.

図3はヘッド103を底面から覗く方向を視点とした図である。C−M−Y−Bkインク、つまりシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのインクを用いて総天然色画像を得るのは、印刷業界公知のカラー印刷原理である。理論的には、シアン、イエロー、マゼンタで、人間の感応で要求する色全てを表現できるが、より好ましい画像、例えばアジア系人種の黒髪の自然画像等をくっきり黒く表現するには、ブラック専用のインクを用意した方が良いので、この構成となっている場合が多い。   FIG. 3 is a view from the viewpoint of looking in the head 103 from the bottom. It is a color printing principle known in the printing industry to obtain a total natural color image using CMY-Bk ink, that is, cyan, magenta, yellow, and black inks. Theoretically, cyan, yellow, and magenta can be used to express all the colors required by human sensitivity, but only black is required to express more desirable images, such as natural images of Asian black hair. This is often the case because it is better to prepare the ink.

Bkノズルは128個を直線的に並べられ、12.7mmのBkノズル列301を構成している。その他の色であるYノズル、Mノズル、Cノズルもそれぞれ同様に128個を直線的に並べられ全長12.7mmの、Yノズル列302、Mノズル列303、Cノズル列304を構成している。Bkノズル列301は端面から15mmの位置に構成され、2.54mm空けてYノズル列302、そこから1.27mmあけてMノズル列303、そこから1.27mmあけてCノズル列304が構成されている。Cノズル列もBkノズル列301同様、端面から15mmに位置する。   128 Bk nozzles are linearly arranged to form a 12.7 mm Bk nozzle row 301. Similarly, the other Y nozzles, M nozzles, and C nozzles are arranged in a straight line, and the Y nozzle row 302, the M nozzle row 303, and the C nozzle row 304 are formed in a total length of 12.7 mm. . The Bk nozzle row 301 is configured at a position 15 mm from the end face, and the Y nozzle row 302 is spaced 2.54 mm away, the M nozzle row 303 is spaced 1.27 mm away from it, and the C nozzle row 304 is spaced 1.27 mm away therefrom. ing. Similarly to the Bk nozzle row 301, the C nozzle row is located 15 mm from the end face.

これは、2003年現在のキヤノン社におけるインクジェットプリンタのインクヘッド構成である。民生用インクジェットプリンタとして製造販売されているものは、おおかた似たような構成であり、例えばエプソン社、ヒューレットパッカード社、レックスマーク社等のインクジェットプリンタのインクヘッドは同様の構成といって良い。   This is the ink head configuration of an inkjet printer at Canon as of 2003. What is manufactured and sold as a consumer inkjet printer has a generally similar configuration. For example, the ink heads of inkjet printers such as Epson, Hewlett-Packard, and Lexmark can be said to have the same configuration.

この構成のインクジェットプリンタのインクヘッドから吐出されるインク滴の記録媒体へのインク着弾、インク吸収等を、先願例である特開平07−137290号公報に記載されたの方式を使ってセンシングするならば端面からのノズル列の距離が近ければ近いほどインク着弾直後のタイムラグを狭めることができるが、現実的に記録ヘッドを製作するには、端面から、約10mm〜15mm程度のスペースが必要となる。キヤノン社の高速インクジェットプリンタの場合は、キャリッジタイミングベルト105の巻き取り速度、つまり記録ヘッド103の移動速度が600mm/sec前後なので、先願例の方式で観察したとすると、インク吐出後25msec以降のインク着弾の様子しか捉えることができない。   Ink landing, ink absorption and the like of ink droplets ejected from the ink head of the ink jet printer having this configuration are sensed using the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-137290, which is an example of a prior application. If this is the case, the closer the nozzle row is from the end face, the narrower the time lag immediately after ink landing is. However, in order to actually manufacture a recording head, a space of about 10 mm to 15 mm is required from the end face. Become. In the case of a Canon high-speed ink jet printer, the winding speed of the carriage timing belt 105, that is, the moving speed of the recording head 103 is around 600 mm / sec. Only the state of ink landing can be captured.

図4は本発明に係るインクジェットプリンタのインク着弾観察装置である。   FIG. 4 shows an ink landing observation apparatus for an ink jet printer according to the present invention.

ヘッド103は、原稿の紙面垂直方向に往復運動する。用紙101は、市販製品の実際の印刷動作の際には、用紙101右から左に移動されるが、本発明に係るのインク着弾観察装置の場合は、用紙101は用紙台401上に置いたままである。用紙台401の内部には、エア配管402が構成されており、エアポンプ403を使って常に空気を掃気し、用紙101の平面性を保ったまま吸着している。用紙101が固定されているので、インク着弾を評価するためには、一度の単方向インクヘッドスキャン、又は、一度限りの往復インクヘッドスキャン、又は、複数回のインク滴重ね打ちスキャンだけで評価が完了するようなインク着弾パターンを予め検討、準備しておかなければならない。   The head 103 reciprocates in the direction perpendicular to the paper surface of the document. In the actual printing operation of a commercial product, the paper 101 is moved from the right to the left of the paper 101. However, in the case of the ink landing observation apparatus according to the present invention, the paper 101 is placed on the paper table 401. There is. An air pipe 402 is configured inside the paper base 401, and air is constantly scavenged by using an air pump 403, and is adsorbed while maintaining the flatness of the paper 101. Since the paper 101 is fixed, in order to evaluate ink landing, the evaluation can be performed by only one unidirectional ink head scan, one-time reciprocating ink head scan, or multiple ink droplet overlapping strike scans. A completed ink landing pattern must be examined and prepared in advance.

インクヘッド103と用紙101に、鏡面を持ったピエゾ素子404を配置する。このピエゾ素子404の底面には、素子に直接、アルミ低温蒸着を施すことによって鏡面部405が構成されている。鏡面部405を含めたピエゾ素子404の厚みは500μmである。ピエゾ素子404には電力を供給するためのピエゾ素子ドライバ406が接続されている。インク着弾観察の際には、ドライバ406から、ピエゾ素子404に電力を供給し、素子自体に緊張力を持たせ、ヘッド103が、用紙101上を高速通過するときに生ずる乱気流などに打ち勝てるようにする。   A piezo element 404 having a mirror surface is disposed on the ink head 103 and the paper 101. On the bottom surface of the piezo element 404, a mirror surface portion 405 is formed by directly performing low temperature aluminum deposition on the element. The thickness of the piezo element 404 including the mirror surface portion 405 is 500 μm. A piezo element driver 406 for supplying power is connected to the piezo element 404. At the time of ink landing observation, power is supplied from the driver 406 to the piezo element 404 to give tension to the element itself so that the head 103 can overcome the turbulence generated when the head 103 passes over the paper 101 at high speed. To do.

インクヘッドの動作による乱気流によって生ずる、インク着弾観察装置への悪影響は、ミラーが空気圧変化によって微細振動を起こし、ミラーに写っている鏡像がぶれることである、特に観察拡大倍率を高くした場合に、この影響が顕著に現れる。   The adverse effect on the ink landing observation device caused by the turbulent airflow due to the operation of the ink head is that the mirror causes fine vibration due to the change in air pressure, and the mirror image reflected on the mirror is blurred, especially when the observation magnification is increased. This effect is noticeable.

図5に、用紙101と、ピエゾ素子ミラー404と、インクヘッド103の位置関係を示す。ピエゾ素子404は、用紙101の上方800μmの場所に配置する。紙間101は、前述の通り1.5mm、つまり1500μmなので、ピエゾ素子404は乱気流の影響を受け易いヘッド103のごく近く200μmの位置に配置されることになる。しかしながら、本発明の主力請求範囲である、外部から電力を供給することによって任意に緊張力をオンオフできるピエゾ素子ミラーを用いれば、全く問題なくインク着弾を観察することが可能である。   FIG. 5 shows the positional relationship among the paper 101, the piezo element mirror 404, and the ink head 103. The piezo element 404 is disposed at a position 800 μm above the sheet 101. Since the sheet interval 101 is 1.5 mm as described above, that is, 1500 μm, the piezo element 404 is disposed at a position of 200 μm very close to the head 103 which is easily affected by turbulence. However, if a piezo element mirror, which is the main claim of the present invention and can be turned on and off arbitrarily by supplying electric power from the outside, ink landing can be observed without any problem.

インクの着弾画像は、用紙台401の下部から、等倍から40倍の光学倍率を持った拡大光学系407を通して、ピエゾ素子404の鏡面部405を覗き込み反射像を取得して、高速度カメラ408に決像させる。このことからも分かるように、用紙−鏡面間距離501は、広ければ広いほどインク着弾画像の視野が広く取れることが分かる。ピエゾ素子ではない500μm程度の薄いガラス板に金属蒸着膜を施しただけでは、用紙−鏡面間距離501を広く取ろうとしても、それだけインクヘッド103に接近するので乱気流の影響を直接受けてしまう。その場合は用紙−鏡面間距離501は400〜600μm程度しか広げることができず、光学像に用紙台401によるケラレが生じ、非常に視野の狭い画像しか取得できない。   The ink landing image is obtained by looking into the mirror surface portion 405 of the piezo element 404 from the lower part of the paper base 401 through the magnifying optical system 407 having an optical magnification of 1 to 40 times to obtain a reflected image. 408. As can be seen from this, it can be seen that the wider the field-to-mirror distance 501 is, the wider the field of view of the ink landing image is. If a metal vapor deposition film is simply applied to a thin glass plate of about 500 μm that is not a piezo element, even if a paper-mirror surface distance 501 is to be increased, the ink head 103 is so close that it is directly affected by turbulence. In this case, the sheet-mirror surface distance 501 can be increased only by about 400 to 600 μm, and the optical image is vignetted by the sheet table 401, so that only an image with a very narrow field of view can be acquired.

図6は拡大光学系407の詳細を示したものである。本実施の形態では、前述の通り等倍から40倍の拡大光学系を使用する。照明は同軸落射方式を採用したが、別の照明方式、例えば正反射方式を用いても一向に構わない。   FIG. 6 shows details of the magnifying optical system 407. In the present embodiment, the magnifying optical system with the same magnification to 40 times is used as described above. Although the coaxial epi-illumination method is used for the illumination, another illumination method such as a regular reflection method may be used.

白色光源601から発生したムラのある光は、拡散板602を通過し、一様な光量分布の光となる。そのうちでも分布の素性が良い光軸中心部分の光を照明スリット603によって通過させ、照明レンズ604を使ってビームスプリッタ605に向かわせる。ビームスプリッタ605によって90度曲げられた照明光は対物レンズ606を使ってピント面507に収束される。実際には対物レンズ606とピント面607の間には、ピエゾ素子404の鏡面部405があり光路が曲げられ、ピント面607が、用紙101の表面位置になる。用紙101にインクが着弾したときの像は、観察した対物レンズ606によって平行光にされ、ビームスプリッタ605を再び通過し、拡大光学系407内部に構成された、センサ結像レンズ608によって、高速度カメラ408内部に構成された撮像面609上に用紙101上で生じているインク着弾像が結像される。   The uneven light generated from the white light source 601 passes through the diffusion plate 602 and becomes light with a uniform light amount distribution. Among them, the light at the center of the optical axis having a good distribution feature is transmitted through the illumination slit 603 and directed to the beam splitter 605 using the illumination lens 604. The illumination light bent 90 degrees by the beam splitter 605 is converged on the focus surface 507 using the objective lens 606. Actually, there is a mirror surface portion 405 of the piezo element 404 between the objective lens 606 and the focus surface 607, the optical path is bent, and the focus surface 607 becomes the surface position of the paper 101. An image when ink is landed on the paper 101 is converted into parallel light by the observed objective lens 606, passes through the beam splitter 605 again, and is formed at a high speed by the sensor imaging lens 608 configured in the magnifying optical system 407. An ink landing image generated on the paper 101 is formed on the imaging surface 609 configured inside the camera 408.

インクジェットプリンタの概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an inkjet printer. インクジェットプリンタの記録ヘッド部を排紙側を視点にした部品の位置関係図である。FIG. 3 is a positional relationship diagram of components with the recording head portion of the inkjet printer as viewed from the paper discharge side. 代表的な民生品インクジェットプリンタのインクヘッド構成を示す図である。It is a figure which shows the ink head structure of a typical consumer product inkjet printer. インク着弾観察装置の各コンポーネントの配置図である。It is an arrangement plan of each component of an ink landing observation device. 鏡面を持ったピエゾ素子の配置寸法を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning dimension of the piezoelectric element with a mirror surface. インクの着弾状態を観察する同軸照明光学系の構成図である。It is a block diagram of the coaxial illumination optical system which observes the landing state of ink.

符号の説明Explanation of symbols

103 記録ヘッド
104 キャリッジモータ
105 キャリッジタイングベルト
106 給紙ステップモータ
107 給紙ローラ
108 排紙ステップモータ
109 排紙ローラ
401 用紙台
402 エア配管
403 エアポンプ
404 ピエゾ素子
405 鏡面部
406 ピエゾ素子ドライバ
407 拡大光学系
408 光速度カメラ
601 白色光源
602 拡散板
603 照明スリット
604 照明レンズ
606 対物レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 103 Recording head 104 Carriage motor 105 Carriage tapping belt 106 Paper feed step motor 107 Paper feed roller 108 Paper discharge step motor 109 Paper discharge roller 401 Paper base 402 Air piping 403 Air pump 404 Piezo element 405 Mirror surface part 406 Piezo element driver 407 Enlarging optical system 408 Light speed camera 601 White light source 602 Diffuser 603 Illumination slit 604 Illumination lens 606 Objective lens

Claims (1)

インク滴を吐出する記録ヘッドにより記録媒体上に画像を形成し、インク吐出部と記録媒体の隙間距離が3mm以内で、インク一滴の量が平均30ピコリットル以下のインクジェットプリンタを対象としたインク着弾観察装置において、
記録媒体とインクヘッドの間に、鏡面加工を施された厚さ500μm以下のごく薄いピエゾ素子をインク吐出部と記録媒体の隙間に配置し、記録媒体上に発射されたインクの着弾状態、記録媒体への吸収状態の実像を、電力を供給され緊張状態となっているピエゾ素子の鏡面部に反射させ、その像を等倍以上の撮像倍率の光学系によって観察し、実際にインクへッドが画像形成のために80mm/sec〜2000mm/secの物理的空間移動動作をしているときと同等の状態で、インク着弾からインク吸収までを高速度カメラを用いて連続的に観察できることを特徴とするインク着弾観察装置。
Ink landing for an ink jet printer that forms an image on a recording medium by a recording head that discharges ink droplets, has a gap distance of 3 mm or less between the ink discharging portion and the recording medium, and an average amount of ink droplets of 30 picoliters or less In the observation device,
A very thin piezo element with a thickness of 500 μm or less that is mirror-finished is placed between the recording medium and the ink head in the gap between the ink discharge portion and the recording medium, and the landing state of ink ejected on the recording medium, recording The real image of the absorption state in the medium is reflected on the mirror surface of the piezo element that is in tension with power supplied, and the image is observed with an optical system with an imaging magnification of equal to or greater than that. Is capable of continuously observing from ink landing to ink absorption using a high-speed camera in the same state as when performing a physical space movement operation of 80 mm / sec to 2000 mm / sec for image formation. Ink landing observation device.
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