JP2009166245A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きを補正できる機構を設けることにより、傾きを短時間で補正でき、効率のよい検知を行う。
【解決手段】インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１６のノズル穴列ＮＬの異なるノズル穴Ｎｈ、Ｎｋからインク滴（液滴）３６ｈ、３６ｋを吐出して受光部Ｂでそれぞれの光出力値Ｖｈ、Ｖｋを計測してその計測結果から、ノズル穴列に対する、ヘッド面１９と平行な方向における光ビーム３１の傾きθを検出する光ビーム傾き検出手段と、その傾きをゼロに補正する光ビーム傾き補正手段と、その光ビーム傾き補正手段で傾きをゼロにした光ビームを液吐出不良検出位置２０で液滴吐出方向上に位置させるビーム位置合わせ手段とが備えられている。
【選択図】図７

Description

この発明は、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドと、インク滴等の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置とが備えられている、インクジェットプリンタ等の液滴吐出装置に関する。

従来、例えば特許文献１に記載のものでは、インク滴検出手段とイクジェットヘッドとを相対移動させて、第１の範囲でインク吐出を行い検出手段の出力分布を計測し、その検出手段の出力分布に基づいてインク滴検出手段とインクジェットヘッドとの位置関係を知ることができるとしている。この方法では、相対移動させながらインク滴を吐出しているので、出力分布上にピークになる部分が現れ、その部分を最適位置として検出手段とヘッドとの位置関係を定めている。

特許文献２に記載のものでは、高解像度で小滴インク径でもインク滴の着弾位置を正確に調整できるインクジェットプリンタを提供するために、装置内に設けた光学式のインク滴検出機構で、飛翔中のインク滴の位置を検出し、ヘッドの３軸の角度を調整する。この調整方法では、例えば、水平方向の角度がずれている場合（光ビームとヘッドの角度がずれている場合）、飛翔するインク滴が光ビームを遮る面積が大きくなるため、出力信号のピークは大きくなる。そこで、このピークが最小となるように調整することにより、水平方向のずれをなくすことができるとしている。

特許文献３に記載のものでは、記録ヘッドと液滴検出手段とを相対的に移動させ、ノズルからインク滴を吐出し、インク滴が光軸の通過を液滴検出手段により検出された時の記録ヘッドの位置を検出する検出工程に基づいて、記録ヘッドのノズル穴列と液滴検出手段の光軸との相対的な傾きを算出する傾き算出工程を有している。

特許第３１４５８９８号号公報 特開２００６‐０２６９９０号公報 特開２００５‐１３１８８７号公報

ところが、特許文献１に記載のものでは、検知手段（光ビーム）とヘッドとの水平方向の傾き角には触れていなく、最初の段階で精度良く組み付けをしなければならない。また、使用していくにしたがいガタが出た場合、検知能力は低下すると思われる。

特許文献２に記載のものでは、吐出を何回かしなければならず、インクの無駄な消費が懸念される。また、特許文献３に記載のものでは、これも光ビームと交わる位置（ピーク点）を探すためにインクを複数回吐出する必要があり、インクの無駄な消費が懸念される、という問題があった。

そこで、この発明の目的は、ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きを補正できる機構を設けることにより、傾きを短時間で補正でき、効率のよい検知を行うことにある。

この発明の第２の目的は、ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きが大きい場合にも、傾きの補正を可能とすることにある。

この発明の第３の目的は、ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きを的確に補正可能とすることにある。

この発明の第４の目的は、ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きを精度よく補正可能とすることにある。

この発明の第５の目的は、液滴吐出不良の検出を、検出範囲を広げて液滴の有無の検出に特化して行うか、検出精度を高めて曲がりの検出に特化して行うかを適宜選択可能とすることにある。

この発明の第６の目的は、液吐出不良を自動的に解消することができるインクジェット記録装置などの液滴吐出装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドと液吐出不良検出装置とが備えられ、前記液滴吐出ヘッドには、インク滴等の液滴を吐出するノズル穴を複数並べてヘッド面にノズル穴列が形成される一方、前記液吐出不良検出装置では、前記ノズル穴列と平行となるように、半導体レーザ、ＬＥＤ等を有する発光部から光ビームを発し、その光ビームが、前記ノズル穴から吐出される液滴に衝突したときに生ずる散乱光を、フォトダイオード等を有する受光部で受光し、その受光部の光出力値から液吐出不良が検出される、インクジェット記録装置などの液滴吐出装置において、
前記液滴吐出ヘッドのノズル穴列の異なるノズル穴から液滴を吐出して前記受光部でそれぞれの光出力値を計測してその計測結果から、前記ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きを検出する光ビーム傾き検出手段と、その傾きをゼロに補正する光ビーム傾き補正手段と、その光ビーム傾き補正手段で傾きをゼロにした光ビームを液吐出不良検出位置で液滴吐出方向上に位置させるビーム位置合わせ手段とが備えられていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液滴吐出装置において、前記光ビーム傾き検出手段では、前記液滴吐出ヘッドのノズル穴列の異なるノズル穴から液滴を吐出しても、前記受光部で光出力が得られないとき、前記液滴吐出ヘッドの位置を単位送りピッチ移動して再度液滴を吐出し、これを光出力が得られるまで繰り返すことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の液滴吐出装置において、前記光出力値の計測を１回行ってから前記液滴吐出ヘッドの位置を単位送りピッチ移動して再度行い、その２回の光出力値の比較結果から前記光ビーム傾き補正手段で光ビームの傾きをゼロに補正することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１に記載の液滴吐出装置において、前記光ビーム傾き補正手段が、前記液滴吐出ヘッドまたは液吐出不良検出装置の位置補正を行って前記傾きをゼロに補正するものであることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか１に記載の液滴吐出装置において、前記ビーム位置合わせ手段が、前記液滴吐出ヘッドを通常の送りピッチよりも細かい送りピッチで移動して、光ビームを液吐出不良検出位置で液滴吐出方向上に位置させるものであることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれか１に記載の液滴吐出装置において、前記光ビームの断面形状を変更するビーム断面形状変更手段が備えられていることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１ないし６のいずれか１に記載の液滴吐出装置において、前記液吐出不良検出装置で液吐出不良が検出されたノズル穴に対して、自身で液体吐出不良を回復する単独回復装置が備えられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、液滴吐出ヘッドのノズル穴列の異なるノズル穴から液滴を吐出して受光部でそれぞれの光出力値を計測してその計測結果から、ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きを検出する光ビーム傾き検出手段と、その傾きをゼロに補正する光ビーム傾き補正手段と、その光ビーム傾き補正手段で傾きをゼロにした光ビームを液吐出不良検出位置で液滴吐出方向上に位置させるビーム位置合わせ手段とが備えられているので、ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きを補正できる機構を設けることにより、傾きを短時間で補正でき、効率のよい検知を行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、光ビーム傾き検出手段では、液滴吐出ヘッドのノズル穴列の異なるノズル穴から液滴を吐出しても、受光部で光出力が得られないとき、液滴吐出ヘッドの位置を単位送りピッチ移動して再度液滴を吐出し、これを光出力が得られるまで繰り返すので、ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きが大きい場合にも、傾きの補正を可能とすることができる。

請求項３に係る発明によれば、光出力値の計測を１回行ってから液滴吐出ヘッドの位置を単位送りピッチ移動して再度行い、その２回の光出力値の比較結果から光ビーム傾き補正手段で光ビームの傾きをゼロに補正するので、ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きを的確に補正可能とすることができる。

請求項４に係る発明によれば、光ビーム傾き補正手段が、液滴吐出ヘッドまたは液吐出不良検出装置の位置補正を行って傾きをゼロに補正するものであるので、液滴吐出ヘッドまたは液吐出不良検出装置の位置補正を行い、ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きを補正できる機構を設けることにより、傾きを短時間で補正でき、効率のよい検知を行うことができる。

請求項５に係る発明によれば、ビーム位置合わせ手段が、液滴吐出ヘッドを通常の送りピッチよりも細かい送りピッチで移動して、光ビームを液吐出不良検出位置で液滴吐出方向上に位置させるものであるので、ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きを精度よく補正可能とすることができる。

請求項６に係る発明によれば、光ビームの断面形状を変更するビーム断面形状変更手段が備えられているので、液滴吐出不良の検出を、検出範囲を広げて液滴の有無の検出に特化して行うか、検出精度を高めて曲がりの検出に特化して行うかを適宜選択可能とすることができる。

請求項７に係る発明によれば、液吐出不良検出装置で液吐出不良が検出されたノズル穴に対して、自身で液体吐出不良を回復する単独回復装置が備えられているので、液吐出不良を自動的に解消することができるインクジェット記録装置などの液滴吐出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滴吐出装置の一例であるインクジェットプリンタを正面側から見て示し、（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とが平行に掛け渡して設けられている。それらガイドシャフト１３とガイド板１４で、キャリッジ１５が支持される。キャリッジ１５には、不図示の無端ベルトが取り付けられている。無端ベルトは、筐体１０内の左右に設ける図示しない駆動プーリと従動プーリに掛けまわされる。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が図１（Ａ）中で矢示するごとく左右に移動自在に備えられている。

キャリッジ１５には、液滴吐出ヘッドであるイエロ、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がキャリッジ１５の移動方向に並べて搭載される。各インクジェットヘッド１６は、下向きのヘッド面１９に複数のノズル穴を直線状に並べてノズル穴列を有している。図示しないが、直線状のノズル穴列は、キャリッジ１５の移動方向と直交する方向に設けられている。

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が、筐体１０内の底板１７上に設置する単独回復装置１８と対向される。単独回復装置１８は、液吐出不良検出装置２０でインク滴吐出不良を検出したノズル穴からインクを吸い出し、インクジェットプリンタ自身で単独で液体吐出不良を回復する装置である。

液吐出不良検出装置２０は、筐体１０内の底板１７上に設置して、単独回復装置１８の隣りに設けられる。この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、矩形板状のプラテン２２が設置される。そのプラテン２２の背面側には、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が斜めに立てて設けられている。また、図示省略するが、給紙台２４上の用紙２３をプラテン２２上に送り出す給紙ローラが備えられている。さらには、プラテン２２上の用紙２３を矢示方向に搬送して正面側に排出する搬送ローラ２５が設けられている。

筐体１０内の底板１７上には、さらに左端に駆動装置２６が設置されている。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。

そして、記録時は、駆動装置２６で駆動して用紙２３がプラテン２２上に移動され、所定位置に位置決めされるとともに、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穴からインク滴を吐出して用紙２３上に画像が記録される。画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されるとともに、用紙２３が図１（Ｂ）中の矢示方向に所定量搬送される。

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穴からインク滴を吐出して用紙２３上に画像が記録される。そして、同様に画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されるとともに、用紙２３が（Ｂ）中の矢示方向に所定量搬送される。以下同様に繰り返し、１枚の用紙２３上に画像が記録される。

図２には、図１に示す液吐出不良検出装置２０の１つのインクジェトヘッド１６のノズル穴Ｎｘから吐出するインク滴の吐出不良を検出している状態を、インクジェットプリンタの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……Ｎｘ……Ｎｎ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において、１つのノズル穴列を構成する各ノズル穴であり、ヘッド面１９に直線状に並べて形成されている。液吐出不良検出装置２０には、発光部Ａと受光部Ｂとが備えられている。発光部Ａには、例えば半導体レーザを使用する発光素子３０と、その発光素子３０が発した光を平行光に絞って径φｄの光ビーム３１とするコリメートレンズ３２とが設けられている。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。受光部Ｂには、例えばフォトダイオードを使用する受光素子３３が設けられている。

受光部Ｂは、受光素子３３の受光面３４が光ビーム３１の径内に入らないように光ビーム３１の光軸３５から外れた位置に配置されるが、できるだけ光ビーム３１の光軸３５に近付けて配置されている。図示例では、光軸３５から下方に距離だけオフセットされており、発光素子３０が発する光ビーム３１が直進したときには、受光面３４に入らず、その光ビーム３１がインク滴３６に衝突したときに生ずる散乱光Ｓを受光し得るようにされている。

ところで、液吐出不良検出装置２０は、図示するごとく、ノズル穴Ｎｘからのインク滴３６の液吐出方向と直交する方向に向いて光ビーム３１がノズル穴列と平行となるように設置される。そして、インク滴３６の吐出不良を検出するときは、発光素子３０から発した光をコリメートレンズ３２で絞ることにより発光部Ａから光ビーム３１を発し、その光ビーム３１が、ノズル穴Ｎｘから吐出するインク滴３６の液吐出方向に対して直交する方向に出射される。このとき、インク滴３６が正常に吐出されているときは、光ビーム３１にインク滴３６が衝突して光ビーム３１を散乱し、散乱光Ｓのうちの前方散乱光ＦＳを受光素子３３に入れる。

他方、インク滴３６が吐出されていないときや大きく曲がっているときには、吐出液で光ビーム３１を遮ることなく、光ビーム３１をそのまま直進して、発光素子３０の光が、光軸３５から外れた位置にある受光素子３３に入らないようにする。これにより、受光素子３３の光出力値である出力電圧値を計測することで、受光素子３３の受光光量の大小が判別され、受光光量が大きいことからインク滴３６の正常吐出が確認される一方、小さいことからインク滴３６の吐出不良が検出される。すなわち、受光部Ｂの光出力値から液吐出不良が検出される。

図３には、図２に示す光ビーム３１の径方向の光強度分布を示す。
光ビーム３１の径方向の光強度分布は、図示するようにガウシアン分布になっているため、中心の光強度がもっとも強く、周縁にいくにしたがい次第に光強度が低下するようになっている。図中符号ｘは光ビーム３１の中心からの距離を示し、ｆ（ｘ）は光強度を示す。

図４（Ａ）には、光ビーム３１に対するインク滴３６の衝突位置ｐ、ｑをノズル穴Ｎｘ側から見て示す。（Ｂ）には、その衝突位置ｐ、ｑでインク滴３６が光ビーム３１に衝突したときの受光部Ｂの光出力波形を示す。

図４（Ａ）に示すようにｘ方向（光ビーム３１の照射方向に対して直角な光ビーム３１の径方向）のある位置（図中ｑ位置）にインク滴３６を吐出した場合、図３に示すように光ビーム３１はガウシアン分布になっているため、真ん中に吐出したとき（図中ｐ位置）に比べ、図４（Ｂ）に示すように光出力値は低くなる（Ｖｐ＞Ｖｑ）。また、光ビーム３１の縁に行くにしたがい光出力値は低下し、分布は図４（Ｃ）に示すように光ビーム３１の強度分布と同様のものとなる。

図５（Ａ）には、ノズル穴列に対する、ヘッド面１９と平行な方向における光ビーム３１の傾きがゼロであり、液吐出不良検出位置で光ビーム３１の光軸３５を液滴吐出方向に位置させた場合を示す。（Ｂ）はその場合において、ノズル穴列の両端付近の各１のノズル穴Ｎｈ、Ｎｋからインク滴３６ｈ、３６ｋを吐出したときの受光部Ｂの光出力波形を示す。このときの光出力値Ｖｈ、Ｖｋは同じ値Ｖｊとなる。

図６には、液吐出不良検出位置を示す。
液吐出不良を検出するときには、キャリッジ１５を移動して、液吐出不良を検出するインクジェットヘッド１６を、図中斜線で示す液吐出不良検出位置とする。

図７（Ａ）には、光ビーム３１がノズル穴列ＮＬから傾き角θずれているときのインクジェットヘッド１６と光ビーム３１の位置関係を示す。なお、この図は、光ビーム３１に対するインク滴３６の衝突位置ｈ、ｋをノズル穴Ｎｈ、Ｎｋ側から見て示す。（Ｂ）には、ノズル穴Ｎｈ、Ｎｋから吐出するインク滴３６ｈ、３６ｋに対する受光部Ｂの光出力波形を示す。

ノズル穴Ｎｈから吐出したインク滴を３６ｈ、ノズル穴Ｎｋから吐出したインク滴を３６ｋとすると、図４で説明したように、光ビーム３１の光軸３５からのｘ方向距離がそれぞれＸｈ、Ｘｋと異なるため、各インク滴３６ｈ、３６ｋに対応する光出力値Ｖｈ、Ｖｋが計測でき、それぞれＶｈ＝Ｖ２、Ｖｋ＝Ｖ３となる。

図７（Ｃ）には、このときの光ビーム３１の断面光強度分布を示す。
この図から、光出力値Ｖ２、Ｖ３に対する光ビーム３１の光軸３５からのｘ方向距離はＸ２、Ｘ３となることがわかり、Ｘｈ＝Ｘ２、Ｘｋ＝Ｘ３である。したがって、あらかじめ光ビーム３１の断面強度分布ｆ（ｘ）を取得しておけば、計測した各光出力値でインク滴３６が光ビーム３１の光軸３５からどれだけ離れた位置を通過したかを知ることができる。

ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１の水平方向の傾き角θを算出する式は、
sinθ＝（Ｘ３−Ｘ２）／Ｈ
である。ここで、Ｈは、ノズル穴Ｎｈ、Ｎｋ間の距離である。吐出するノズルをノズル列の両端付近の各１ノズルにすることにより、算出する角度を大きくとることができ、調節を正確にすることができる。また、両端付近が好ましいが、ノズル間の距離がわかっていれば、両端以外のノズルを使用しても問題ない。

図７において、各インク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋが異なっている場合を示したが、図８（Ａ）には、光ビーム３１の光軸３５がノズル穴列ＮＬから傾き角θ２ずれているときのインクジェットヘッド１６（ノズル穴列ＮＬ）と光ビーム３１の位置関係として、丁度ノズル穴Ｎｈ、Ｎｋの中間に光軸３５がある場合を示す。また、（Ｂ）には、（Ａ）の状態でノズル穴Ｎｈ、Ｎｋからインク滴３６ｈ、３６ｋを吐出したときの出力波形を示す。

ところで、インクジェットヘッド１６を移動させ、検知できた各インク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋが同じ場合（Ｖｈ＝Ｖｋ＝Ｖ４）を示す場合としては、ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１の傾き角θが最初から０であったか、またはインクジェットヘッド１６が光軸３５をまたいでいるかの２種類が想定できる。これを判別するには、インクジェットヘッド１６を動かして再度、各インク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋを計測する。

もし動かしてみて、なおＶｈ＝Ｖｋの場合は、ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１の傾き角θが０ということになる。この場合、ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１の傾き角θは０のため、調節する必要が無く、続いて後述するごとくインクジェットヘッド１６の送りピッチ調節により、ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１を合わせればよい。

その反対にＶｈ≠Ｖｋの場合は、光軸３５から各ノズル穴Ｎｈ、Ｎｋまでの距離が異なるため（Ｘｈ≠Ｘｋ）、インクジェットヘッド１６が光軸３５をまたいでいることになる。この場合の傾き角θ２を算出する式は、
sinθ２＝Ｘ４／（Ｈ／２）
となる。ここで、Ｘ４は、図８（Ｃ）に示すように、光ビーム３１の断面光強度分布から算出した光出力値Ｖｈ＝Ｖｋ＝Ｖ４に対する光軸３５からのｘ方向距離である。つまり、Ｖ４がわかると、Ｘ４が求まる。Ｘ４が求まると、この式からθ２がわかる。

さて、図７では、各インク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋが、Ｖｈ＝Ｖ２、Ｖｋ＝Ｖ３となった場合、光ビーム３１の強度分布から光出力値Ｖｈ、Ｖｋに対する光軸３５からのｘ方向距離を求めることができるとした。しかし、図９（Ｂ）〜（Ｄ）に示すような場合も考えられる。図９（Ａ）には、前述した図７（Ａ）と同一の場合を示す。（Ｂ）には、インクジェットヘッド１６を動かしたときに、片方のノズル穴（この場合ノズル穴Ｎｈ）が光軸３５をまたぎ、反対側になる場合を示す。（Ｃ）、（Ｄ）には、（Ａ）、（Ｂ）の光ビーム３１が反対方向に傾き角がある場合を示す。

これらの場合、ノズル穴Ｎｈ、Ｎｋからインク滴３６ｈ、３６ｋを吐出したときの出力波形を示す図１０（Ａ）からわかるように、各インク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、ＶｋをそれぞれＶｈ＝Ｖ５、Ｖｋ＝Ｖ６と計測したときに光軸３５からのｘ方向距離は、光ビーム３１の断面光強度分布を示す図１０（Ｂ）からわかるように、ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１の傾き角θ３〜θ６により、Ｘｈ＝Ｘ５１とＸ５２、Ｘｋ＝Ｘ６１とＸ６２のそれぞれ２つあり、どちらかの判断がつかない。

そこで、１ピッチ分（Ｘ５１〜Ｘ６２の中で一番小さい長さ以下が好ましい。これはノズル穴Ｎが光ビーム３１を追い越すことがないためである）送り方向に動かすことにより判断が可能になる。

まずは、傾き角θの算出方法について以下に示す。
各インク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋが高くなった場合、またはその反対に低くなった場合、以下の式により傾き角θ３を算出できる。
sinθ３＝（Ｘ６２−Ｘ５２）／Ｈ
インク滴３６ｈの光出力値Ｖｈが低くなり、インク滴３６ｋの光出力値Ｖｋが高くなった場合、またはその反対の場合、以下の式により傾き角θ４を算出できる。
sinθ４＝Ｘ６２／（Ｘ６２×Ｈ／（Ｘ５１＋Ｘ６２））＝（Ｘ５１＋Ｘ６２）／Ｈ

傾き角θを算出した後にノズル穴列ＮＬと光ビーム３１を合わせる必要がある。これは、１回の順次吐出でヘッドを移動させず、全ノズルの吐出状況を検出できるようにするためである。以下に傾き角θの方向の判別方法を示す。

図９（Ａ）〜（Ｄ）からわかるように、各インク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋがともに高くなった場合（図９（Ａ）の場合）と、インク滴３６ｈの光出力値Ｖｈが低くなり、インク滴３６ｋの光出力値Ｖｋが高くなった場合（図９（Ｂ）の場合）は、反時計まわりに、その反対に各インク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋがともに低くなった場合（図９（Ｃ）の場合）と、インク滴３６ｈの光出力値Ｖｈが高くなり、インク滴３６ｋの光出力値Ｖｋが低くなった場合（図９（Ｄ）の場合）は、時計まわりに、それぞれ光ビーム３１を傾き角θ分回転すれば、ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１が合うようになる。傾き角θを回転させるには、液吐出不良検出装置２０全体を回転させる機構（例えばモータの回転力を利用する）を取り付けても、治具による調節でもよい。

図１１には、光ビーム傾き検出手段および光ビーム傾き補正手段を用いて、光ビームの傾きを検出して補正するときのフローを示す。
図示するように、インクジェットヘッド１６のノズル穴列ＮＬの異なるノズル穴Ｎｈ、Ｎｋからインク滴３６ｈ、３６ｋを吐出し（ステップＳ１）、受光部Ｂでそれぞれの光出力値Ｖｈ、Ｖｋを計測して（ステップＳ２）、各ノズル穴Ｎｈ、Ｎｋに対する光出力値Ｖｈ、Ｖｋを記憶し（ステップＳ３）、インク滴３６ｈ、３６ｋの吐出回数が１回目のときは（ステップＳ４）、インクジェットヘッド１６を１ピッチ動かして（ステップＳ５）、再度インク滴３６ｈ、３６ｋを吐出して光出力値Ｖｈ、Ｖｋを計測して記憶する（ステップＳ１〜３）。その後、１回目と２回目の吐出の光出力値Ｖｈ、Ｖｋを比較し（ステップＳ６）、光ビーム傾き検出手段を用いて、計測結果から、ノズル穴列ＮＬに対する、ヘッド面１９と平行な方向における光ビーム３１の傾き角θを検出する。

そして、光出力値Ｖｈ、Ｖｋがともに高くなった場合、または光出力値Ｖｈが低くなり、光出力値Ｖｋが高くなった場合は（ステップＳ７）、光ビーム３１を反時計まわりに回転し（ステップＳ８）、その反対に光出力値Ｖｈ、Ｖｋがともに低くなった場合、または光出力値Ｖｈが高くなり、光出力値Ｖｋが低くなった場合は（ステップＳ９）、光ビーム３１を時計まわりに回転し（ステップＳ１０）、光ビーム傾き補正手段を用いて傾き角θをゼロに補正する。ステップＳ７にも、ステップＳ９にも、該当しない場合には、液吐出不良検出装置２０に異常が発生したものと判断してサービスマンコールを表示する（ステップＳ１１）。

ここでは、各ノズル穴の光出力値を計測してから動かし再度計測し、光出力値の変化から傾き角θの回転方向を決めている。しかし、最初の１回で光出力値を算出してから試しに時計まわりに動かして再度計測し、“光出力値が同じならノズル穴列ＮＬと光ビーム３１が平行になった状態、光出力値が異なるなら反対方向にまわす”のように、１／２の確立で試す方法もある。

ところで、曲がり検知を行う場合、ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１が平行になっているだけでは、精度の良い曲がり検知を行うことができない。つまり、ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１の光軸３５がインク滴吐出方向に合っていなければならない。そこで、光ビーム傾き補正手段で傾きをゼロにした光ビームを液吐出不良検出位置２０で液滴吐出方向上に位置させるビーム位置合わせ手段が備えられている。

ビーム位置合わせ手段でノズル穴列ＮＬと光軸３５を合わせるために、キャリッジ１５の主走査の動きを利用すればよいが、精度良く合わすためには、現行のキャリッジの精度（エンコーダシートのピッチ）では不十分となる場合がある。そこで、例えば図６に示すように、通常使用するエンコーダシート４０の他にもう１つ、高解像度のエンコーダシート４１を少なくとも検知部分付近に設けておけば、ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１の光軸３５を精度良く合わせることができる。高解像度のエンコーダシート４１は、通常のエンコーダシート４０の駆動ピッチを６００ｄｐｉとすると、それよりも小さな駆動ピッチ、例えば１／１０程度とすればよい。

この他に、キャリッジを移動させるのではなく、液吐出不良検出装置２０が移動できるようにしてもよい。これにより、従来のプリンタの機構を変えずに済む。

ビーム位置合わせ手段としては、インク滴３６を吐出しながら光出力値を計測し、光出力値が最大値、またはある一定の値に達したところで止めればよい。これにより、光出力値が最大値なら光ビームの光軸部分となるため、ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１の光軸３５がインク滴吐出方向に合わせることができる。

その他の方法として、傾き角θを補正した後、任意のノズルＮからインク滴３６を吐出し、その光出力値を計測する。あらかじめ光ビーム３１の断面強度分布を取得しておけば、計測した各光出力値でインク滴３６が光ビーム光軸３５からどれだけ離れた位置を通過したかを知ることができるので、その離れた位置分、キャリッジ１５を移動させればよい。この方法では、１回の吐出でノズル穴列ＮＬと光軸３５がインク滴吐出方向に合わせることができるのでインクの無駄な消費が抑えられる。

また、液吐出不良検出装置２０の回転中心がわかっている場合は、以下のように、傾き角θを算出した結果を基に、回転中心からノズル穴列ＮＬまでの距離を算出することができる。以下にその方法を示す。

図１２には、図７（Ａ）と同じノズル穴列ＮＬと光ビーム３１の位置関係を示す。
ここで、液吐出不良検出装置２０の回転中心Ｃが各ノズル穴Ｎｈ、Ｎｋの中間地点Ａの直角方向にある場合、その距離をＸとする。中間地点Ａから光ビーム光軸３５まで（地点Ｂ）の距離は、（Ｘ２＋Ｘ３）／２となる（Ｘｈ＝Ｘ２、Ｘｋ＝Ｘ３）。角度ＣＡＢは、傾き角θと同じため、求めるＸは、
Ｘ＝（Ｘ２＋Ｘ３）／２÷cosθ
となる。これにより、傾き角θを算出した結果を基に、回転中心からノズル穴列ＮＬまでの距離を算出することができるので、インク滴の無駄な消費がさらに抑えられる。

図１３には、ノズル穴列ＮＬと光ビーム３１の傾き角θが大きい場合を示す。
この場合、インクジェットヘッド１６を動かしても各インク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋを同時に計測することができない。そこで、この場合には、以下の方法を行うことにより傾き角θ７を算出する。すなわち、まずは、sinθ７＝Ｄ／Ｈで求めたθ７分ずらしてから再度各インク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋを計測する。これを繰り返すことにより、図７（Ａ）の状態となり、各インク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋを計測することができ、ノズル列ＮＬと光ビーム３１の傾き角θを算出することができる。なお、Ｄは光ビーム径、Ｈはインク滴３６ｈ、３６ｋを吐出するノズル穴Ｎｈ、Ｎｋ間距離を示す。

図１４には、光ビーム３１の傾きを検出し、自動補正を行うときのフローを示す。
例えば電源投入時とか、液吐出不良検出ノズル数が半数以上に及ぶ場合とかには、まず、ノズル穴Ｎｈ、Ｎｋからインク滴３６ｈ、３６ｋを吐出して（ステップＳ２０）、受光部Ｂの受光素子３３で光出力があるかどうかを検知し（ステップＳ２１）、ないときはキャリッジ１５を１ピッチ移動して後（ステップＳ２２）、再度ノズル穴Ｎｈ、Ｎｋからインク滴３６ｈ、３６ｋを吐出して光出力があるかどうかを検知する（ステップＳ２０、２１）。

次に、２つのノズル穴Ｎｈ、Ｎｋからのインク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋを比較し（ステップＳ２３）、同じ場合にはステップＳ３１まで飛んで光出力値Ｖｈ、Ｖｋより、光軸３５からのズレ量を算出する。違う場合は、光出力値Ｖｈ、Ｖｋより、２つのノズル穴Ｎｈ、Ｎｋそれぞれの光軸３５からのズレ量を算出する（ステップＳ２４）。そして、ズレ量から傾き角θを算出し（ステップＳ２５）、液吐出不良検出装置２０を回転する（ステップＳ２６）。

その後、再びノズル穴Ｎｈ、Ｎｋからインク滴３６ｈ、３６ｋを吐出して（ステップＳ２７）、受光部Ｂの受光素子３３で光出力があるかどうかを検知し（ステップＳ２８）、ないときはキャリッジ１５を１ピッチ移動して後（ステップＳ２９）、再度ノズル穴Ｎｈ、Ｎｋからインク滴３６ｈ、３６ｋを吐出して光出力があるかどうかを検知する（ステップＳ２７、２８）。

次には、２つのノズル穴Ｎｈ、Ｎｋからのインク滴３６ｈ、３６ｋの光出力値Ｖｈ、Ｖｋを比較し（ステップＳ３０）、違う場合は、ステップＳ２４まで戻って、光出力値Ｖｈ、Ｖｋより、２つのノズル穴Ｎｈ、Ｎｋそれぞれの光軸３５からのズレ量を算出し、同様にステップＳ２５〜Ｓ３０を繰り返す。同じ場合には光出力値Ｖｈ、Ｖｋより、光軸３５からのズレ量を算出し（ステップＳ３１）、キャリッジ１５を移動して（ステップＳ３２）、基準として位置と光出力値Ｖｈ、Ｖｋを登録することにより（ステップＳ３３）、調節を終了する。

図１５には、光ビーム３１の断面形状を変更するビーム断面形状変更手段を示す。
図示するように、ビーム断面形状変更手段は、アパーチャ４３の形状が異なるものをアパーチャ部材４４にルーレット状に設けておき、選択した光ビーム形状になるようにモータ４５などで回転させる。この他の方法としては、アイリス絞り（レンズの有効径をスムースに変えるように設計された機構部）を用いたり、もう一組の発光部を用意したりするようにしても良い。なお、図示するように、アパーチャ４３を光ビーム３１の照射方向においてコリメートレンズ３２の前に挿入しておけば、光ビーム３１とアパーチャ４３との位置精度を低くでき、さらにインク滴吐出時のミストによる発光素子３０やコリメートレンズ３２などの汚れ防止となる。

光ビーム３１が楕円形状になると検知範囲が広くなり、光ビーム３１が傾いていてもノズル穴列ＮＬがいつも光ビーム３１内にある。そして、そのまま検知を行えば、インク滴３６の吐出があるかないかの欠損検知ができる。インク滴３６の有り無しだけの検知の場合、光出力の変化を厳密に見る必要がない。このため、検知範囲が広く、光出力値の変化がなだらかな楕円形状でも対応できる。また、検知範囲が広いため、液吐出不良検出装置２０の取り付け精度をゆるくできる。

光ビーム３１が円形状になると検知範囲は狭くなるが、中心から少し外れただけで光出力が変化するため、精度の良い合わせ方ができる。そして、そのまま検知を行えば、ノズル曲がりの検知をできる。インク滴３６の曲がりを検知する場合、光出力の変化を厳密に見る必要がある。このため、光出力値の変化が大きい方が円形状でも対応でき、精度良く曲がり量を算出できる。また、最初に楕円形状の光ビーム３１でノズル列ＮＬと光ビーム３１を大まかに合わせてから、円形状の光ビーム３１で微調整する方法もある。これにより、調節の時間を短縮することができる。

また、円形状の光ビーム３１でノズル穴列ＮＬと光ビーム３１を合わせた場合、複数のインクジェットヘッド１６を搭載しているキャリッジ１５で、ヘッド間の精度にバラツキがあっても、検知のときに楕円形状の光ビーム３１を使えば、検知範囲が広いため、再度調節をせずに全ヘッドの検知を行うことができる。

上記では、光ビーム３１の断面形状がインク滴吐出方向に比べ、その直角方向の方が長い形状を楕円形状としているが、例えば、長方形やひし形などの光ビームでもかまわない。また、円形ではなく、正方形でも問題はない。さらに、形を変えるよりも、例えば大、中、小と３種類用意し、大きさを代えるようにしてもよい。

また、楕円形状から円形状の光ビームにする方法として、図１５に示した方法以外にも、楕円形状になっている発光素子部を９０°回転させてもよい。図１６には、楕円形状の光ビーム３６のインク滴吐出方向（Ｙ方向）とその直角方向（Ｘ方向）の強度分布をそれぞれ示す。図に示すように、インク滴吐出方向の直角方向の強度は、円形状のもののように、中心から少し外れただけで、光出力値が変化していることがわかる。これにより、発光素子部を９０°回転させるだけで円形状の光ビームと同様の効果を持つことがわかる。

傾き角を算出するときにインクではなく洗浄液や機能液などを使用することにより、高コストになることを抑えることができる。なお、複数個のノズル穴を使用することにより、不吐出による誤検知を避けることもできる。また、液滴は、液滴吐出ヘッドから下向きに吐出する場合に限らないことはいうまでもない。

この発明による液滴吐出装置の一例であるインクジェットプリンタを正面側から見て示し、（Ｂ）にはその一部を斜め上から見て示す図である。 図１に示す液吐出不良検出装置の１つのインクジェトヘッドのノズル穴から吐出するインク滴の吐出不良を検出している状態を、インクジェットプリンタの左側からガイドシャフトの軸方向に見て示す図である。 図２に示す光ビームの径方向の光強度分布を示す図である。 （Ａ）は光ビームの照射方向に対して直角なｘ方向のある位置と真ん中とにインク滴を吐出した状態、（Ｂ）はその状態の光出力値分布図、（Ｃ）はｘ方向の光出力値分布図である。 （Ａ）は、ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きがゼロであり、液吐出不良検出位置で光ビームの光軸を液滴吐出方向に位置させた場合、（Ｂ）はその場合において、ノズル穴列の両端付近の各１のノズル穴からインク滴を吐出したときの受光部の光出力波形を示す図である。 液吐出不良検出位置を示す図である。 （Ａ）は、光ビームの光軸がノズル穴列から傾き角θずれているときのインクジェットヘッドと光ビームの位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、そのときの２つのノズル穴から吐出するインク滴に対する受光部の光出力波形を示す図であり、（Ｃ）は、このときの光ビームの断面光強度分布を示す図である。 （Ａ）は、光ビームの光軸がノズル穴列から傾き角θ２ずれているときのインクジェットヘッドと光ビームの位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、そのときの２つのノズル穴から吐出するインク滴に対する受光部の光出力波形を示す図であり、（Ｃ）は、このときの光ビームの断面光強度分布を示す図である。 （Ａ）は、前述した図７（Ａ）と同一の場合、（Ｂ）は、インクジェットヘッドを動かしたときに、片方のノズル穴（この場合ノズル穴）が光軸をまたぎ、反対側になる場合、（Ｃ）、（Ｄ）には、（Ａ）、（Ｂ）の光ビームが反対方向に傾き角がある場合のインクジェットヘッドと光ビームの位置関係を示す図である。 （Ａ）は、図９の場合に、ノズル穴からインク滴を吐出したときの出力波形を示す図、（Ｂ）は、このときの光ビームの断面光強度分布を示す 光ビーム傾き検出手段および光ビーム傾き補正手段を用いて、光ビームの傾きを検出して補正するときのフローチャートである。 図７（Ａ）と同じノズル穴列と光ビームの位置関係を示す図である。 ノズル穴列と光ビームの傾き角が大きい場合のインクジェットヘッドと光ビームの位置関係を示す図である。 光ビームの傾きを検出し、自動補正を行うときのフローチャートである。 光ビームの断面形状を変更するビーム断面形状変更手段を示す図である。 楕円形状の光ビームのインク滴吐出方向（Ｙ方向）とその直角方向（Ｘ方向）の強度分布をそれぞれ示す図である。

符号の説明

１６ インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）
１８ 単独回復装置
１９ ヘッド面
２０ 液吐出不良検出装置
３０ 発光素子
３１ 光ビーム
３２ コリメートレンズ
３３ 受光素子
３４ 受光面
３５ 光軸
３６、３６ｈ、３６ｋ インク滴（液滴）
Ａ 発光部
Ｂ 受光部
Ｎ、Ｎｈ、Ｎｋ ノズル穴
ＮＬ ノズル穴列
Ｖ、Ｖｈ、Ｖｋ 光出力値
Ｓ、Ｓ１〜Ｓ１１ 散乱光
θ ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾き

Claims (7)

1. 液滴吐出ヘッドと液吐出不良検出装置とが備えられ、前記液滴吐出ヘッドには、液滴を吐出するノズル穴を複数並べてヘッド面にノズル穴列が形成される一方、前記液吐出不良検出装置では、前記ノズル穴列と平行となるように発光部から光ビームを発し、その光ビームが、前記ノズル穴から吐出される液滴に衝突したときに生ずる散乱光を受光部で受光し、その受光部の光出力値から液吐出不良が検出される液滴吐出装置において、
   前記液滴吐出ヘッドのノズル穴列の異なるノズル穴から液滴を吐出して前記受光部でそれぞれの光出力値を計測してその計測結果から、前記ノズル穴列に対する、ヘッド面と平行な方向における光ビームの傾きを検出する光ビーム傾き検出手段と、その傾きをゼロに補正する光ビーム傾き補正手段と、その光ビーム傾き補正手段で傾きをゼロにした光ビームを液吐出不良検出位置で液滴吐出方向上に位置させるビーム位置合わせ手段とが備えられていることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記光ビーム傾き検出手段では、前記液滴吐出ヘッドのノズル穴列の異なるノズル穴から液滴を吐出しても、前記受光部で光出力が得られないとき、前記液滴吐出ヘッドの位置を単位送りピッチ移動して再度液滴を吐出し、これを光出力が得られるまで繰り返すことを特徴とする、請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記光出力値の計測を１回行ってから前記液滴吐出ヘッドの位置を単位送りピッチ移動して再度行い、その２回の光出力値の比較結果から前記光ビーム傾き補正手段で光ビームの傾きをゼロに補正することを特徴とする、請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記光ビーム傾き補正手段が、前記液滴吐出ヘッドまたは液吐出不良検出装置の位置補正を行って前記傾きをゼロに補正するものであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１に記載の液滴吐出装置。
5. 前記ビーム位置合わせ手段が、前記液滴吐出ヘッドを通常の送りピッチよりも細かい送りピッチで移動して、光ビームを液吐出不良検出位置で液滴吐出方向上に位置させるものであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１に記載の液滴吐出装置。
6. 前記光ビームの断面形状を変更するビーム断面形状変更手段が備えられていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１に記載の液滴吐出装置。
7. 前記液吐出不良検出装置で液吐出不良が検出されたノズル穴に対して、自身で液体吐出不良を回復する単独回復装置が備えられていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１に記載の液滴吐出装置。

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