JP2007331158A - 液吐出不良検出装置、およびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本来液吐出を検知するタイミングでだけデータ処理を行うようにして、液吐出不良の検出を正確に行う。
【解決手段】液吐出不良検出装置２０は、ノズルから吐出するインク滴等の吐出液の液吐出方向と直交する方向に、半導体レーザやＬＥＤ等の発光素子３０から光ビーム３４を発し、その発光素子が発した光をフォトダイオード等の受光素子４０で受け、その受光素子が受けた受光信号のデータから吐出液の吐出不良を検出する。そのような液吐出不良検出装置において、ノズルから吐出する吐出液と発光素子から発した光ビームとが交叉する前後の一定範囲を除き、受光素子が受け取った受光信号のデータをマスク処理する。
【選択図】図２

Description

この発明は、インク滴等の液体の吐出方向と直交する方向に発光素子から光を発してその光を受光素子で受ける構成とし、受光素子の受光光量の変化から、液体の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置に関する。および、そのような液吐出不良検出装置を備え、インクジェットヘッドから吐出するインク滴で用紙、ＯＨＰフィルム等の記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置に関する。

従来、インクジェット記録装置では、微細なノズルから微小なインク滴を吐出するインクジェットヘッドを備え、そのインクジェットヘッドと用紙等の記録媒体とを相対的に移動しながら、ノズルからインク滴を吐出して記録媒体に画像を記録していた。この種のインクジェット記録装置は、高速かつ低騒音であり、記録媒体の種類に制約が少なく、カラー化も容易であるなどの利点があることから、現在広く普及している。

ところが、微細なノズルからインク滴を吐出することから、停止時にインクが乾燥しやすく、またインクでノズル面が濡れてノズル面に紙粉等の粉塵が付着しやすく、さらにノズルから空気が入ることがあるなどの問題があり、これらに起因して不吐出となったり吐出方向が曲がったりしてインク滴の吐出不良が発生し、画像にドット抜けや白筋などを生じて画像品質が低下する不具合があった。

このような不具合の発生を防止すべく、従来のインクジェット記録装置の中には、ＬＥＤ等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子とを備え、発光素子から、インク滴の吐出方向と直交する方向に光を発してその光を受光素子で受ける構成とし、受光素子の受光光量の変化から、液体の吐出不良を光学的に検出する液吐出不良検出装置を備えるものがある。

そして、液吐出不良を検出するときには、発光素子から光を発して後、端のノズルから順にインク滴を吐出し、受光素子の受光光量の低下からインク滴の吐出を確認し、受光光量に低下がないことからインク滴の吐出不良を検出していた。吐出不良を検出したときには、インクジェットヘッドを復旧装置位置へと移動し、復旧装置で吐出不良を生じたノズルからインクを吸引して復旧していた。

例えば、特許文献１に記載の液吐出不良検出装置では、アナログ信号のピーク値を検出し、その値により、個々のノズルからインクが正常に吐出されているかどうかを判断している。
特開２０００-２３３５２０号公報

しかしながら、ピーク値の信号を直接データとしている場合は、例えばヘッドからのごみの落下や、紙粉付着、その他の要因により、本来インク滴を検知するタイミング以外の時間に受光光量の変化を検知して液吐出不良を検出してしまう可能性があり、誤検知の原因となっていた。

そこで、この発明の第１の目的は、本来液吐出を検知するタイミングでだけデータ処理を行うようにして、液吐出不良の検出を正確に行い得るようにすることにある。

この発明の第２の目的は、ヘッド駆動部から駆動信号に基づきノズルから吐出液を吐出するときに併せてヘッド駆動部から発生する吐出同期信号を基準としてマスク信号を発生し、本来液吐出を検知するタイミングでだけ的確に液吐出不良の検出を行い得るようにすることにある。

この発明の第３の目的は、吐出液がある場合とない場合の受光素子の受光光量の差を明確にして、液吐出不良の検出をより一層確実とすることにある。

この発明の第４の目的は、構造簡単にして、同様に吐出液がある場合とない場合の受光素子の受光光量の差を明確にして、液吐出不良の検出をより一層確実とすることにある。

ところで、ノズルからインクが吐出されているかどうかだけでノズルの正常、異常を判断するのみでは、例えばノズル孔が小さいごみ等で少し塞がっていて噴射曲がりを生じ、インクの吐出される方向が本来の方向とは少し異なった方向になってしまった場合は、検出されるアナログ信号のピーク値によっては、正常にインク吐出されていると、ご判断されてしまう。

また、同じような原因で、ノズルから吐出されたインク滴の速度が遅くなってしまった場合は、そのノズルから吐出されたインク滴だけ、他のノズルから吐出されたインク滴よりも記録媒体への着弾が遅くなるので、インクの着弾位置がずれ、画像品質に影響がでる。そこで、ノズル孔が少し塞がって噴射曲がりが生じたときや、着弾位置ずれが生じたようなときも、ノズル異常として、そのことを検知できるようにする必要がある。

そこで、この発明の第５の目的は、本来液吐出を検知するタイミングでだけデータ処理を行うようにして、さらにより一層液吐出不良の検出を正確に行い得るようにすることにある。

この発明の第６の目的は、検知するノズルの位置に対するビーム径の変化または散乱光の強度変化に対応した比較データを用い、液吐出不良の検出を正確に行い得るようにすることにある。

この発明の第７の目的は、インク滴の吐出不良を確実に検出可能としたインクジェット記録装置を提供することにある。

このため、この発明の第１の態様は、上述したこの発明の第１の目的を達成すべく、
ノズルから吐出するインク滴等の吐出液の液吐出方向と直交する方向に、半導体レーザやＬＥＤ等の発光素子から光ビームを発し、その光ビームが吐出液を遮ったときと遮らなかったときとのフォトダイオード等の受光素子の受光光量変化から吐出液の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置において、
ノズルから吐出する吐出液と前記発光素子から発した光ビームとが交叉する前後の一定範囲を除き、前記受光素子が受け取った受光信号のデータをマスク処理するものである。

例えば、上述したこの発明の第２の目的を達成すべく、ヘッド駆動部からの駆動信号に基づきノズルから吐出液を吐出するときに併せて前記ヘッド駆動部から制御部に向けて吐出同期信号を発生し、その吐出同期信号を基準として制御部より、マスクの立上り信号と立下り信号を発生する。

また、この液吐出不良検出装置では、上述したこの発明の第３の目的を達成すべく、発光素子が発する光ビームの光軸上に受光素子とともに、その受光素子に、発光素子が発する光ビームが直接入ることを阻止するビームストッパを備え、受光素子を、光ビームが吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置する。

そして、液体の吐出不良を検出するときは、発光素子から発した光を例えば絞り部材で絞ることにより光ビームとして、ノズルから吐出する液体の吐出方向に対して直交する方向に出射する。このとき、液体が正常に吐出されているときは、その吐出液で光ビームを遮って光を散乱し、その散乱した光の一部をビームストッパのまわりから受光素子に入れる。他方、液体が正常に吐出されていないときには、吐出液で光ビームを遮ることなく、光ビームをそのままビームストッパに当て、ビームストッパで遮って発光素子の光が受光素子に入ることを阻止する。これにより、受光素子の受光光量が大きいことから液体の吐出を確認する一方、受光光量が小さいことから液体の吐出不良を検出する。すなわち、受光素子の受光光量の変化から、液体の吐出不良を検出する。

もしくは、この液吐出不良検出装置では、上述したこの発明の第４の目的を達成すべく、受光素子を、発光素子が発する光ビームの光軸を外して、発光素子が発する光ビームが直接入らず、その光ビームが吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置する。

そして、液体の吐出不良を検出するときは、発光素子から発した光を例えば絞り部材で絞ることにより光ビームとして、ノズルから吐出する液体の吐出方向に対して直交する方向に出射する。このとき、液体が正常に吐出されているときは、その吐出液で光ビームを遮って光を散乱し、その散乱した光の一部を受光素子に入れる。他方、液体が正常に吐出されていないときには、吐出液で光ビームを遮ることなく、光ビームをそのまま直進して、発光素子の光が受光素子に入らないところを通過する。これにより、受光素子の受光光量が大きいことから液体の吐出を確認する一方、受光光量が小さいことから液体の吐出不良を検出する。すなわち、同様に、受光素子の受光光量の変化から、液体の吐出不良を検出する。

さらに、上述したこの発明の第５の目的を達成すべく、受光素子が受け取った受光信号から時間データとピークデータを算出し、それらのデータをあらかじめ作成した比較テーブルに照らし合わせることにより、吐出液の吐出不良を検出するとよい。このとき、上述したこの発明の第６の目的を達成すべく、複数のノズルが並ぶノズル列方向に発光素子から光ビームを発し、ノズル列を構成する１のノズルから順に吐出する吐出液とそれぞれ直角に交叉するように設け、ノズル列をノズル列方向にいくつかのノズルごとに分割してその分割するごとに比較テーブルを準備するとよい。

また、この発明の第２の態様は、上述したこの発明の第７の目的を達成すべく、インクジェット式のプリンタやファクシミリなどのインクジェット記録装置において、上記したような液吐出不良検出装置を備えるものである。

この発明の第１の態様によれば、ノズルから吐出する吐出液と発光素子から発した光ビームとが交叉する前後の一定範囲を除き、受光素子が受け取った受光信号のデータをマスク処理するので、データがノイズによる影響を受けたり、ごみの付着等によりそれ以外のタイミングで信号が入力してしまったりすることなく、本来液吐出を検知するタイミングでだけデータ処理を行うようにして誤検知をなくし、液吐出不良の検出を正確に行うことができる。

ヘッド駆動部からの駆動信号に基づきノズルから吐出液を吐出するときに併せてヘッド駆動部から制御部に向けて吐出同期信号を発生し、その吐出同期信号を基準として制御部より、マスクの立上り信号と立下り信号を発生すると、本来液吐出を検知するタイミングでだけ的確に液吐出不良の検出を行うことができる。

発光素子が発する光ビームの光軸上に受光素子とともに、その受光素子に、発光素子が発する光ビームが直接入ることを阻止するビームストッパを備え、受光素子を、光ビームが吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置すると、散乱光を受光して受光素子の受光光量が大きいことから液体の吐出を確認する一方、ビームストッパで遮光して受光光量が小さいことから液体の吐出不良を検出するので、吐出液がある場合とない場合の受光素子の受光光量比を大きくすることができ、液吐出不良の検出を確実にすることができる。

受光素子を、発光素子が発する光ビームの光軸を外して、発光素子が発する光ビームが直接入らず、その光ビームが吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置すると、ビームストッパを不要として構造簡単にし、同様に吐出液がある場合とない場合の受光素子の受光光量の差を明確にして、液吐出不良の検出をより一層確実にすることができる。

受光素子が受け取った受光信号から時間データとピークデータを算出し、それらのデータをあらかじめ作成した比較テーブルに照らし合わせることにより、吐出液の吐出不良を検出すると、受光素子が受け取った受光信号のデータから、各ノズルからのインク吐出が正常かどうかを精度良く検出することができ、本来液吐出を検知するタイミングでだけデータ処理を行うようにして、さらにより一層液吐出不良の検出を正確に行い得るようにすることができる。

複数のノズルが並ぶノズル列方向に発光素子から光ビームを発し、ノズル列を構成する１のノズルから順に吐出する吐出液とそれぞれ直角に交叉するように設け、ノズル列をノズル列方向にいくつかのノズルごとに分割してその分割するごとに比較テーブルを準備すると、検知するノズルの位置に対するビーム径の変化または散乱光の強度変化に対応した比較データを用い、液吐出不良の検出を正確に行うことができ、特に長尺のラインヘッドに有効である。

一方、この発明の第２の態様によれば、請求項１ないし６のいずれか１に記載の液吐出不良検出装置を備えるので、構造簡単にしてインク滴の吐出不良を確実に検出可能としたインクジェット記録装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１（Ａ）にはこの発明による液吐出不良検出装置を備えるインクジェットプリンタを正面から見て示し、（Ｂ）にはその一部を斜め上から見て示す。

図中符号１０は、筐体である。筐体１０の左右の側板１１、１２には、ガイドシャフト１３とガイド板１４を平行に掛け渡して設ける。それらガイドシャフト１３とガイド板１４で、キャリッジ１５を支持する。キャリッジ１５には、不図示の無端ベルトを取り付ける。無端ベルトは、左右の側板１１、１２で支持する図示しない駆動プーリと従動プーリに掛けまわす。そして、駆動プーリの回転とともに従動プーリを従動回転して無端ベルトを走行し、キャリッジ１５を図１（Ａ）中矢示するごとく左右に摺動自在に備える。

キャリッジ１５には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂをキャリッジ１５の移動方向に並べて搭載する。各インクジェットヘッド１６は、下向きに複数のノズルを有する。図示しないが、複数のノズルは、キャリッジ１５の移動方向と直交する方向に千鳥状に並べてなり、各インクジェットヘッド１６にそれぞれ２つのノズル列を形成している。

そして、キャリッジ１５が図示する右端のホームポジションにあるときには、各インクジェットヘッド１６を、筐体１０内の底板１７上に設置する回復装置１８と対向する。回復装置１８は、インク滴吐出不良のノズルからインクを吸い出し、吐出不良を回復する装置である。

筐体１０内の底板１７上には、回復装置１８の隣りに、この発明に係る液吐出不良検出装置２０を設ける。液吐出不良検出装置２０については、図２以下を用いて詳しくは後述する。

液吐出不良検出装置２０に隣接する位置には、板状のプラテン２２を水平に設置する。正面から見てそのプラテン２２の後側には、プラテン２２上に記録媒体である用紙２３を供給する給紙台２４を斜めに立てて設け、その給紙台２４上に用紙を積載する。また、図示省略するが、給紙台２４上に積載する用紙２３を順にプラテン２２上に送り出す給紙ローラを備える。さらには、プラテン２２上の用紙２３を図２（Ｂ）中矢示方向に搬送して正面側に排出する搬送ローラ２５を設ける。

筐体１０内の底板１７上には、さらに左端に駆動装置２６を設置する。底板１７上に設置する駆動装置２６は、不図示の給紙ローラや搬送ローラ２５などを駆動するとともに、上述した駆動プーリを駆動することにより無端ベルトを走行してキャリッジ１５を移動するものである。

そして、記録時は、駆動装置２６で駆動して用紙２３をプラテン２２上に移動し、所定位置に位置決めするとともに、キャリッジ１５を移動して用紙２３上を走査し、左方向に移動しながら４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルからインク滴を吐出して用紙２３上に画像を記録する。画像記録後、キャリッジ１５を右方向に戻すとともに、用紙２３を図２（Ｂ）中矢示方向に所定量搬送する。

次いで、再びキャリッジ１５を左方向に移動しながら往路で４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルからインク滴を吐出して用紙２３上に画像を記録する。そして、同様に画像記録後、キャリッジ１５を右方向に戻すとともに、用紙２３を図２（Ｂ）中矢示方向に所定量搬送する。以下同様に繰り返し、１枚の用紙２３上に画像を記録する。

図２には、液吐出不良検出装置２０を用いて、１つのインクジェトヘッド１６においてノズルからのインク滴の吐出不良を検出している状態を、左側からガイドシャフト１３の軸方向に見て示す。

図中ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５、………ｎｘは、キャリッジ１５に搭載する１つのインクジェトヘッド１６における１つのノズル列の各ノズルからの液吐出方向である。液吐出不良検出装置２０は、その液吐出方向と直交する方向に発光素子３０から光を発してその光を受光素子４０で受ける構成とする。

発光素子３０には例えば半導体レーザを使用し、受光素子４０には例えばフォトダイオードを使用する。そして、発光素子３０から受光素子４０までの光軸３１上には、ｎ１〜ｎｘの液吐出方向を横切る前に絞り部材としてのコリメートレンズ３２を備える一方、液吐出方向を横切って後に円板状のビームストッパ３３を備える。短尺のインクジェットヘッド１６の場合には、発光素子３０としてＬＥＤを使用してコストの低減を図ることもできる。

これにより、発光素子３０から発した光ビームをコリメートレンズ３２で平行光とし、その平行光をビームストッパ３３に当ててコリメートレンズ３２で絞った光が受光素子４０に入ることを阻止する。この例では、絞り部材としてコリメートレンズ３２を用いて発光素子３０からの光ビーム３４を平行光とするが、絞り部材で発光素子３０からの光ビーム３４を絞るようにすればよく、必ずしも平行光に限るものではない。

このとき、コリメートレンズ３２で絞った光ビーム３４の径をφｄ、ビームストッパ３３の外径をφｄｓ、受光素子４０の受光面４１の有効受光面径をφＤとすると、
φｄ＜φｄｓ＜φＤ
となるように設定する。

ところで、図示インクジェットプリンタでは、電源投入時や、前に液吐出不良の検出を行ってから一定時間が経過したときや、前に液吐出不良の検出を行ってから一定枚数の用紙２３に記録を行ったときなどに、自動的に液吐出不良の検出を開始する。また、ユーザが検出スイッチを操作したとき、液吐出不良の検出を開始する。

そして、発光素子３０から発した光をコリメートレンズ３２で絞って平行光とし、受光素子４０に導く一方、例えばインクジェットヘッド１６ｙの複数のノズルの端から順にインク滴を吐出する。この場合、インク滴が正常に吐出されたときは、その吐出液で光ビーム３４を遮って光を散乱し、図中鎖線で示すごとくその散乱した光の一部をビームストッパ３３のまわりから受光素子４０に入れる。

ここで、インク滴は、径が数μｍ〜数十μｍであるときは、例えば図示するようにＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８のように散乱し、その散乱強度は、
Ｓ１＞Ｓ２、３＞Ｓ４、５＞Ｓ６、７＞Ｓ８
の順となり、後方散乱光（Ｓ６〜８）より前方散乱光（Ｓ１〜５）の方が強くなる。

他方、インク滴が正常に吐出されなかったときは、吐出液で光ビーム３４を遮ることなく、コリメートレンズ３２で絞った光ビーム３４をそのままビームストッパ３３に当て、発光素子３０の光が受光素子４０に入ることを阻止する。これにより、ビームストッパ３３の外径よりはみ出した散乱光の一部Ｓ２、Ｓ３を受光して受光素子３０の受光光量が大きくなることから、インク滴の吐出を確認する一方、ビームストッパ３３で遮光して受光光量がほとんど０に近いくらい小さいことから、インク滴の吐出不良を検出する。すなわち、受光素子３０の受光光量の変化から、インク滴の吐出不良の検出を行う。

イエロのインクジェットヘッド１６ｙに設ける１つのノズル列の複数のノズルの端から順にインク滴の吐出不良を検出し終えると、次には同じイエロのインクジェットヘッド１６ｙに設ける別のノズル列の複数のノズルの端から順にインク滴の吐出不良を検出する。その後、キャリッジ１５を移動して次にはシアンのインクジェットヘッド１６ｃを液吐出不良検出装置２０の位置とし、同様にしてシアンのインクジェットヘッド１６ｃに設ける２つのノズル列の複数のノズルの端から順にインク滴の吐出不良の検出を行い、続いてマゼンタのインクジェットヘッド１６ｍ、ブラックのインクジェットヘッド１６ｂと、順にインク滴の吐出不良の検出を行う。

そして、インク滴の吐出不良があるときには、この例では、キャリッジ１５をホーム位置へと戻して回復装置１８でインクジェットヘッド１６のノズルからインクを吸引し、ノズルの詰まりを解消する。このとき、すべてのノズルではなく、吐出不良を検出したノズルまたはそのまわりのノズルを含む限られたノズルからインクを吸引するようにすると、インクの無駄な消費を防止することができる。

なお、受光素子４０は、缶状のパッケージ４２内に収納して設置する。パッケージ４２は、例えば、その円形の光透過窓４３を板ガラス製の光透過部材４４で塞ぐ。そして、散乱光を光透過部材４４を通して受光素子４０の受光面４１に当てるようにする。

図３には、ビームストッパ３３と受光素子４０を、発光素子３０側から光軸３１方向に見て示す。

図４には、ビームストッパ３３の他例を示す。
上述した例では、ビームストッパ３３を受光素子４０と別体として受光素子４０の手前に配置し、コリメートレンズ３２で絞った光がそのまま受光素子４０に入ることを阻止するようにする。しかし、例えば図４に示すように、受光素子４０を収納するパッケージ４２に光透過窓４３を設け、その光透過窓４３を塞ぐ光透過部材４４に金属蒸着などにより遮光部を形成してその遮光部をビームストッパ３３としてもよい。

このようにすると、ビームストッパ３３を受光素子４０と一体化して部品点数を削減するとともに、光軸合わせを簡単とし、また小型化を可能とした液吐出不良検出装置２０を提供することができる。

図５には、ビームストッパ３３のさらに他例を示す。
この図５に示すように、受光素子４０の受光面４１をドーナツ形状として、その中心部の非受光面をビームストッパ３３とすることもできる。このようにしても、ビームストッパ３３を受光素子４０と一体化して部品点数を削減するとともに、光軸合わせを簡単とし、また小型化を可能とした液吐出不良検出装置２０を提供することができる。

ところで、上述した例では、発光素子３０が発する光ビーム３４の光軸３１上に受光素子４０とともに、その受光素子４０に、発光素子３０が発する光ビーム３４が直接入ることを阻止するビームストッパ３３を備え、受光素子４０を、光ビーム３４が吐出液に衝突したときに生ずる散乱光の一部Ｓ２、Ｓ３を受光し得る位置に配置した。

そして、液体の吐出不良を検出するときは、発光素子３０から発した光を例えば絞り部材で絞ることにより光ビーム３４として、ノズルから吐出する液体の吐出方向に対して直交する方向に出射する。このとき、液体が正常に吐出されているときは、その吐出液で光ビーム３４を遮って光を散乱し、その散乱した光の一部Ｓ２、Ｓ３をビームストッパ３３のまわりから受光素子４０に入れる。他方、液体が正常に吐出されていないときには、吐出液で光ビーム３４を遮ることなく、光ビーム３４をそのままビームストッパ３３に当て、発光素子３０の光が受光素子４０に入ることを阻止する。これにより、受光素子３０の受光光量が大きいことから液体の吐出を確認する一方、受光光量が小さいことから液体の吐出不良を検出する。すなわち、受光素子４０の受光光量の変化から、液体の吐出不良を検出した。

しかし、例えば図６に示すように、ビームストッパを用いずに、受光素子４０を、発光素子３０が発する径φｄの光ビーム３４の光軸３１からその中心線を距離Ｌだけオフセットして外し、発光素子３０が発する光ビーム３４が直接受光面４１に入らず、その光ビーム３４が吐出液に衝突したときに生ずる散乱光の一部（例えば図示Ｓ３）を受光し得る位置に配置するようにしてもよい。

そして、液体の吐出不良を検出するときは、同様に、発光素子３０から発した光を例えば絞り部材で絞ることにより光ビーム３４として、ノズルから吐出する液体の吐出方向に対して直交する方向に出射する。このとき、液体が正常に吐出されているときは、その吐出液で光ビーム３４を遮って光をＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８のように散乱し、その散乱した光の一部を受光素子４０に入れる。他方、液体が正常に吐出されていないときには、吐出液で光ビーム３４を遮ることなく、光ビーム３４をそのまま直進して、発光素子３０の光が、光軸３１から外れた位置にある受光素子４０に入らないようにする。

これにより、受光素子４０の受光光量が大きいことから液体の吐出を確認する一方、受光光量が小さいことから液体の吐出不良を検出する。そして、ビームストッパを不要として構造簡単にし、同様に吐出液がある場合とない場合の受光素子４０の受光光量の差を明確にして、受光素子４０の受光光量の変化から、液吐出不良の検出をより一層確実とすることができる。

図７には、上述した液吐出不良検出装置２０の電気ブロック構成を示す。図８には、そのタイミングチャートを示す。これらの図７および図８に基づき、上述した液吐出不良検出装置２０における１ノズルの検査手順について説明する。

まず、制御部５０からＬＤ駆動部（発光素子駆動部）５１に対してＬＤ駆動コマンドを発行し（図８（Ａ）参照）、発光素子であるＬＤ３０を点灯する。続いて、ヘッド駆動部５３に対して検査するノズルのヘッドアドレスを書き込む（図８（Ｂ）参照）。これは同時に吐出のトリガ（印字トリガ）になり、ヘッド駆動（インクの吐出）に併せてヘッド駆動部５３からは制御部５０に吐出同期信号が出力される（図８（Ｃ）参照）。これをインク吐出の開始時間の基準にとって、検知信号の検出を有効にするマスク信号を生成する（図８（Ｄ）参照）。これにより、ノズルから吐出する吐出液とＬＤ３０から発した光ビーム３４とが交叉する前後の一定範囲を除き、受光素子であるＰＤ４０が受け取った受光信号のデータをマスク処理する。このマスクの立上りと立下りは、インク滴の種類により任意の時間に設定されている。

すなわち、インク滴の種類により、マスク信号の立上り、立下りのタイミングが決まる。一般的に、インク滴の大きさが大きい場合は、インク滴の大きさが小さい場合に比べて、インク滴の速度が速い。例えば、インク滴の大きさが大きく、ビーム位置がヘッドから１ｃｍの位置にある場合は、インク滴の速度を１０ｍ／ｓとした場合、ヘッド駆動部５３からの吐出同期信号を受けて後、１ｍｓ［１（ｃｍ）／１０（ｍ／ｓ）］後にインク滴が光ビーム３４の中心位置に到達する。よって、ヘッド駆動部５３からの吐出同期信号を受けてから、マスク信号の立上りのタイミングは、例えば少し余裕を見て０．５ｍｓ後と設定しておく。そして、これに合わせて、立下りのタイミングは、例えば１．５ｍｓ後と設定しておけばよい。

逆に、インク滴の大きさが小さい場合は、インク滴の速度を５ｍ／ｓとした場合、ヘッド駆動部５３からの吐出同期信号を受けてから、２ｍｓ［１（ｃｍ）／５（ｍ／ｓ）］後にインク滴が光ビーム３４の中心位置に到達するので、ヘッド駆動部５３からの吐出同期信号を受けてから、マスク信号の立上りのタイミングは、例えば少し余裕を見て１ｍｓ後と設定しておく。そして、これに合わせて、立下りのタイミングは、例えば３ｍｓ後と設定しておけばよい。

この場合、インク滴が光ビーム３４にかかってから、光ビーム３４を抜けるまでにかかる時間（ｔ１−ｔ２）は、ヘッド駆動部５３からの吐出同期信号を受けてからインク滴が光ビーム３４の中心位置に到達する時間に比べると、とても短いためほとんど無視でき、先ほど見た余裕度を見ておけば十分である。インク滴が小さい場合、時間（ｔ１−ｔ２）の値は大きくなるが、それでもインク滴が光ビーム３４の中心位置に到達する時間に比べると、とても短いためほとんど無視できる。

そして、ＰＤ４０で受光信号を受け取ってマスク内で検知信号を取り出し（図８（Ｅ）参照）、その波高値（ｐ０）と閾値でスライスした時間データのパルスのはじめと終わりの時間（ｔ１、ｔ２）を求める（図８（Ｃ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）参照）。このようにマスクを設けることで、それ以外（マスク外）のタイミングで信号が入力されて誤検知してしまうことはなくなる。マスクを閉じると、ＬＤ３０は、オフになる。データの処理が終わったときには、制御部５０に結果データを返送する（図８（Ｈ）参照）。なお、返送データには、時間データｔ１、ｔ２とピークデータｐが含まれる。

次に、インク滴の速度の求め方につき、簡単のために１次元で考えて説明する。
図９を参照し、インク滴がｘ軸に沿って−から＋に速度ｖで移動しているとする。そして、ｘ＝０を中心にレーザ光が強度分布ｆ（ｘ）を持って、ｘ軸に垂直に上方から照射されているとする。このときのインク滴からの散乱光をｘ＝０から遠く離れた下方で検出する。ｘ＝０の点を時刻ｔ＝０に取ると、もともと光ビーム３４の分布は狭いので、遠くにあるセンサに対する方位は一定とみなしてよいから、散乱光の検知出力ｇ（ｔ）は、おおよそｆ（ｖｔ）に比例する。

したがって、センサの出力波形は、光ビーム３４の強度分布に相似で、横軸が速度によって伸びたり縮んだりしている。強度分布の半値幅をｘ０とすると、ｇ（ｔ）の半値幅ｔ０（ｔ２−ｔ１）を用いてインク滴の速度ｖは、ｘ０／ｔ０から求めることができる（図１０）。インク滴の径がビーム径φｄに比べて大きくなってくると、半値幅はその分だけ大きくなってしまうので、速度を小さく見積もる誤差が生じる。ビーム径φｄの１０％位までは、要求精度に比べて問題ない。なお、インク滴の吐出から検知までの到達時間と光ビーム３４の中心からヘッド間の距離からも、速度を求めることができる。

次に、インク滴のサイズの求め方について説明する。
速度が一定であるとすると、インク滴のサイズが大きいほど、インク滴からの散乱強度は強くなる。そこで、ｇ（ｔ）のピーク値をｐ０とすると、ｔ０が同じならば、ｐ０はインク滴のサイズに対応する。そこで、（ｔ０、ｐ０）の２元テーブル（比較テーブル）からサイズを求めることができる。この２元テーブルとインク滴のサイズの関係は、実験的に既知である。この２元テーブルから求めたインク滴のサイズと、実際にノズルから打ち出したインク滴のサイズを比較することで、インク吐出が正常に行われたかどうかを判定することができる。

これを、図１１を用いて説明する。
図８のシーケンスで得られた返送データを元に、制御部５０で判定が行われる。まず、返送データのピーク値（ｐ０）が暗ノイズのレベルにより任意に決めた値（Ｖｔｈ）以上の数値かどうかを比較する（ステップＳ１）。その結果、ｐ０≧Ｖｔｈならば、次に返送データｔ１、ｔ２よりｔ０を求め、先ほどのピーク値（ｐ０）と合わせて（ｔ０、ｐ０）の２元テーブルからインク滴のサイズを求める（ステップＳ２）。

そこから算出されたサイズと、実際にノズルから吐出されたはずのインク滴のサイズを比較し、その結果が一致すれば、正常にノズルからインク滴が吐出されたと判定することができる（ステップＳ３）。ところが、ステップＳ１で、ピーク値（ｐ０）がＶｔｈより小さい値であったり、ステップＳ２で、インク滴のサイズ比較の結果、一致しなかったりした場合は、ノズル異常フラグを立てて（ステップＳ４）、もう一度リトライする（ステップＳ５）。それでもやはり異常と検知された場合は、ノズル異常と判定し（ステップＳ６）、その情報はクリーニング動作の対象ノズルとしてメモリに記録される（ステップＳ７）。

メモリに記憶された異常ノズルは、任意のタイミングでクリーニング動作を行ってノズル復帰する。すなわち、キャリッジ１５を移動して、当該異常ノズルを有するインクジェットヘッド１６を回復装置１８に対向し、回復装置１８で当該異常ノズルからインクを吸い出し、その吐出不良を回復する。

以上のとおり、受光素子４０が受け取った受光信号から時間データｔ１、ｔ２とピークデータｐを算出し、それらのデータｔ１、ｔ２、ｐをあらかじめ作成した比較テーブルに照らし合わせることにより、吐出液の吐出不良を検出すると、受光素子４０が受け取った受光信号のデータから、各ノズルからのインク吐出が正常かどうかを精度良く検出することができ、本来液吐出を検知するタイミングでだけデータ処理を行うようにして、さらにより一層液吐出不良の検出を正確に行い得るようにすることができる。

ここで、複数のノズルが並ぶノズル列方向に発光素子３０から光ビーム３４を発し、ノズル列を構成する１のノズルから順に吐出する吐出液とそれぞれ直角に交叉するように設け、ノズル列をノズル列方向にいくつかのノズルごとに分割してその分割するごとに比較テーブルを準備すると、検知するノズルの位置に対するビーム径φｄの変化または散乱光の強度変化に対応した比較データを用い、液吐出不良の検出を正確に行うことができ、特に長尺のラインヘッドに有効である。

（Ａ）はこの発明による液吐出不良検出装置を備えるインクジェットプリンタの正面図、（Ｂ）はその一部を斜め上から見て示す斜視図である。 その液吐出不良検出装置を用いて、１つのインクジェトヘッドにおけるノズルからのインク滴の吐出不良を検出している状態を、左側からガイドシャフトの軸方向に見て示す図である。 その液吐出不良検出装置のビームストッパと受光素子を、発光素子側から光軸方向に見て示す図である。 ビームストッパの他例を示す受光素子収納パッケージの正面図および一部破断側面図である。 ビームストッパのさらに他例を示す受光面の正面図である。 １つのノズルからのインク滴の吐出不良を検出している状態の他例を、図２と同様に左側からガイドシャフトの軸方向に見て示す図である。 上述した液吐出不良検出装置の電気ブロック構成図である。 そのタイミングチャートである。 インク滴の速度の求め方を説明するためのレーザ光強度分布曲線図である。 同じくインク滴の速度の求め方を説明するための散乱光の検知出力曲線図である。 インク滴のサイズの求め方を説明するためのフロー図である。

符号の説明

２０ 液吐出不良検出装置
３０ 発光素子
３１ 光軸
３２ コリメートレンズ（絞り部材）
３３ ビームストッパ
３４ 光ビーム
４０ 受光素子
５０ 制御部
５３ ヘッド駆動部
ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５、………ｎｘ 液吐出方向
ｐ ピークデータ
ｔ１、ｔ２ 時間データ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８ ………散乱光

Claims (7)

1. ノズルから吐出する吐出液の液吐出方向と直交する方向に、発光素子から光ビームを発し、その光ビームが吐出液を遮ったときと遮らなかったときとの受光素子の受光光量変化から吐出液の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置において、
   ノズルから吐出する吐出液と前記発光素子から発した光ビームとが交叉する前後の一定範囲を除き、前記受光素子が受け取った受光信号のデータをマスク処理することを特徴とする、液吐出不良検出装置。
2. ヘッド駆動部からの駆動信号に基づきノズルから吐出液を吐出するときに併せて前記ヘッド駆動部から吐出同期信号を発生し、その吐出同期信号を基準として制御部より、マスクの立上り信号と立下り信号を発生することを特徴とする、請求項１に記載の液吐出不良検出装置。
3. 前記発光素子が発する光ビームの光軸上に前記受光素子とともに、その受光素子に、前記発光素子が発する光ビームが直接入ることを阻止するビームストッパを備え、前記受光素子を、前記光ビームが前記吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置することを特徴とする、請求項１または２に記載の液吐出不良検出装置。
4. 前記受光素子を、前記発光素子が発する光ビームの光軸を外して、その光ビームが前記吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置することを特徴とする、請求項１または２に記載の液吐出不良検出装置。
5. 前記受光素子が受け取った受光信号から時間データとピークデータを算出し、それらのデータをあらかじめ作成した比較テーブルに照らし合わせることにより、前記吐出液の吐出不良を検出することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１に記載の液吐出不良検出装置。
6. 複数のノズルが並ぶノズル列方向に前記発光素子から光ビームを発生し、前記ノズル列を構成する１のノズルから順に吐出する吐出液とそれぞれ直角に交叉するように設け、前記ノズル列をノズル列方向にいくつかのノズルごとに分割してその分割するごとに前記比較テーブルを準備することを特徴とする、請求項５に記載の液吐出不良検出装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１に記載の液吐出不良検出装置を備えることを特徴とする、インクジェット記録装置。

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