JP4082084B2

JP4082084B2 - Inkjet recording device

Info

Publication number: JP4082084B2
Application number: JP2002136223A
Authority: JP
Inventors: 裕明荒川
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2022-05-10
Also published as: JP2003326729A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録装置に関し、詳しくは、記録ヘッドから吐出されるインク滴の吐出状態を光学的に検出するための検出手段を備えたインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、記録ヘッドに形成された多数の各ノズルからインクを微小な液滴状のインク滴として吐出し、記録ヘッドのノズル面に対向するように配置された記録媒体上に着弾させ、記録ヘッドが双方向に移動走査する間に所望の画像を記録媒体上に記録形成していく。
【０００３】
高品質の画像を記録形成するためには、記録ヘッドからのインク滴の吐出状態を把握する必要がある。このため、インクジェット記録装置では、記録ヘッドのノズルから吐出するインク滴の通過を検出するよう、該インク滴の進行方向に光軸が交差するようにレーザーやＬＥＤ等からなる発光素子とこの発光素子からの光を受光するフォトセンサ等からなる受光素子とを配置し、インク滴が該発光素子と受光素子間を通過した際の受光素子の信号変化分を信号出力として取り出すことにより、記録ヘッドからのインク滴の吐出状態、例えばインク滴の吐出不良の有無やインク滴の飛翔速度を検出するようにした検出手段を備えているものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、記録ヘッドからのインク滴の吐出状態は、そのノズルからどのくらいの時間吐出が行われていなかったか、また、周囲の環境によるノズル内のインクの乾燥状態、あるいは記録ヘッド稼動状態による熱の影響等により変化する。即ち、あるノズルからのインク滴の吐出が長時間行われていない場合には、乾燥したインクがノズル内に詰まっており、駆動電圧を印加してもインク滴の吐出が行われなかったり、乾燥したインクの影響で吐出時の直進性が損なわれたりすることにより、正常な状態の吐出が行われず、インク滴の検出不可若しくは誤検出となる問題がある。従って、記録ヘッドからのインク滴の吐出状態を正確に検出し把握するためには、各ノズルの吐出条件を均一化して正常な状態でのインク滴の吐出が行われるようにする必要がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、検出手段により記録ヘッドからのインク滴の吐出状態を検出するに先立ち、各ノズルからのインク滴の吐出条件を均一化させ、正確にインク滴の吐出状態の検出を行うことのできるインクジェット記録装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、多数のノズルから微小なインク滴を吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドからのインク滴の吐出を制御する駆動制御手段と、前記記録ヘッドのノズルから吐出するインク滴の通過を検出するよう、該インク滴の進行方向に交差して発光素子と受光素子とを配置し、インク滴が該発光素子と受光素子との間の光軸を通過した時に受光素子の信号変化分を信号出力として取り出すことにより、記録ヘッドからのインク滴の吐出状態を検出する検出手段とを有するインクジェット記録装置において、前記駆動制御手段は、前記検出手段による検出開始の前に、全ノズルから、インク滴の吐出状態を良好に復帰させるためのインク滴の予備的吐出を行うよう前記記録ヘッドを制御すると共に、前記予備的吐出の後で且つ前記検出手段によるインク滴の吐出状態の検査開始直前に、いずれか一つのノズルから前記受光素子による信号出力を安定化させるための複数回のダミー吐出を行うよう前記記録ヘッドを制御することを特徴とするインクジェット記録装置である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記駆動制御手段は、前記インク滴の予備的吐出の際、前記検出手段による吐出状態の検出動作時における１回の検出用吐出と次回の検出用吐出との間隔を決定する駆動周波数よりも高い駆動周波数を用いてインク滴の吐出を制御することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記駆動制御手段は、予備的吐出の後で且つ前記検出手段による検出開始の前に、記録ヘッドが受光素子と発光素子との間の光軸上に存在することを確認する光軸一致確認用のインク滴の吐出を行うよう記録ヘッドを制御することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録装置である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記光軸一致確認用のインク滴の吐出数ｍは、全ノズルではない複数のノズルを使用し、前記検出手段によるインク滴の吐出状態検出時の１ノズル当たりの吐出数ｎに対して、ｎ／２≦ｍ≦３ｎであることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置である。
【００１０】
請求項５記載の発明は、前記駆動制御手段は、前記光軸一致確認用のインク滴の吐出の際、前記検出手段による吐出状態の検出動作時における１回の検出用吐出と次回の検出用吐出との間隔を決定する駆動周波数よりも高い駆動周波数を用いてインク滴の吐出を制御することを特徴とする請求項３又は４記載のインクジェット記録装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係るインクジェット記録装置における主要部の概略構成を示す図である。図中、１は記録ヘッドであり、その下面のヘッド面１ａには、多数のノズル１ｂ_１、１ｂ_２…が、記録ヘッド１の主走査方向と直交する方向に沿って一列に配列されており、各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…からそれぞれ所定のタイミングでインクを微小液滴状のインク滴Ｌａとして、図１における下方向に吐出することで、図示しない記録媒体上に所望の画像を記録形成する。
【００１４】
なお、インクジェット記録装置では通常複数色のインク、例えばＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）等の各色のインクにより記録を行うため、色毎の複数の記録ヘッドを有しているが、ここでは説明の簡略化のため一つの記録ヘッド１のみを示している。
【００１５】
検出手段２は、記録ヘッド１が記録媒体に対して画像記録を行わない位置に配設されており、検出光を出射するレーザーやＬＥＤ等からなる発光素子２１と、該発光素子２１から出射した検出光を受光するフォトセンサ等からなる受光素子２２とが、その間に記録ヘッド１を配置可能となる距離をおいて対向状に設けられ、記録ヘッド１に対して、発光素子２１から出射した検出光の光軸２０が記録ヘッド１の主走査方向と直交し且つ記録ヘッド１のノズル１ｂ_１、１ｂ_２…の配列方向と平行となるように配置されている。これにより記録ヘッド１がこの発光素子２１と受光素子２２との間に位置したとき、各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…から吐出されるインク滴Ｌａの進行経路は検出光の光軸２０と交差する。
【００１６】
発光素子２１及び受光素子２２は、共に光学的に光を遮蔽するそれぞれ発光側筐体２３及び受光側筐体２４内に装着されており、発光側筐体２３には発光素子２１からの検出光を受光素子２２側へ向けて出射させるための発光用開口部２３ａが形成されている。また、受光用筐体２４には、発光素子２１からの検出光を取り込んで受光素子２２により検出可能とするための受光用開口部２４ａを有している。これにより受光素子２２は、受光用開口部２４ａから入射した検出光のみの光量変化を捉えることができるようになっている。従って、記録ヘッド１のノズル１ｂ_１、１ｂ_２…から吐出されたインク滴Ｌａが検出光の光軸２０を横切ると、それが受光素子２２において光量の変化として検出される。検出手段２による記録ヘッド１からのインク滴Ｌａの吐出状態の検出は、この受光素子２２における光量の変化を信号出力として取り出すことにより行われる。
【００１７】
受光用開口部２４ａは、図２に示すように、記録ヘッド１のヘッド面１ａと垂直な方向に沿う径（短径）ｄ１に対してそれと直交する方向に沿う径（長径）ｄ２が長い楕円形を呈している。一般に、受光用開口部２４ａは、記録ヘッド１のヘッド面１ａと垂直な方向、即ちインク滴Ｌａの吐出方向に沿う幅が狭い方が、特にインク滴Ｌａの速度を検出する場合の検出精度を向上させることができる点で有利である。しかし、これと直交する方向の幅を狭くすると、受光素子２２により検出される信号の出力が低下して検出誤差が大きくなるため、開口形状を楕円形状とし、その短径ｄ１が記録ヘッド１のヘッド面１ａと垂直な方向、即ちインク滴Ｌａの吐出方向に沿うように受光側筐体２４に開設することで、インク滴Ｌａの検出精度の向上と検出誤差の低減化とを両立できるようにしている。この受光用開口部２４ａの形状の一例を挙げると、ｄ１＝１．５ｍｍ、ｄ２＝３ｍｍである。
【００１８】
なお、図１において、２５は記録ヘッド１のヘッド面１ａに対向して配置され、記録ヘッド１から吐出されたインク滴Ｌａを受け入れるインク受け皿である。
【００１９】
記録ヘッド１は、制御部４によってヘッドドライバ３が駆動制御されることによりインク滴Ｌａの吐出が制御される。これらヘッドドライバ３及び制御部４により記録ヘッド１の駆動制御手段を構成している。
【００２０】
記録ヘッド１からのインク滴Ｌａの吐出状態の検出は、各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…毎に実施する。ここで、吐出状態としてインク滴Ｌａの飛翔速度を検出する場合について説明すると、この飛翔速度の検出動作時における検出用吐出は、１滴のインク滴Ｌａとして各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…から吐出するよりも、複数の連続するインク滴Ｌａにより構成されるインク滴群Ｌとして、このインク滴群Ｌを各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…からそれぞれ１回ずつ吐出するように制御することが好ましい。即ち、図３に示すように、記録ヘッド１のそれぞれのノズル１ｂ_１、１ｂ_２…から、複数のインク滴Ｌａによって構成される一塊のインク滴群Ｌ（Ｌ１、Ｌ２…）を１回ずつ所定間隔をおいて吐出する。この場合は、この一塊のインク滴群Ｌが、検出手段２による吐出状態の検出動作時における１回の検出用吐出となる。
【００２１】
各インク滴Ｌａ同士の吐出間隔と各インク滴群Ｌ１、Ｌ２…同士の吐出間隔との関係は、一つのインク滴群Ｌにおいて隣接する各インク滴Ｌａ同士の吐出間隔をα、先に（ノズル１ｂ_１から）吐出された１回の検出用吐出となるインク滴群Ｌ１と次に（ノズル１ｂ_２から）吐出された次回の検出用吐出となるインク滴群Ｌ２との吐出間隔（インク滴群Ｌ１の最後のインク滴Ｌａとインク滴群Ｌ２の最初のインク滴Ｌａの間隔）をβとすると、α＜βとなるように吐出が制御される。
【００２２】
ここで、αはインク滴Ｌａが受光素子２２上に影を落とす距離以下の値、即ち、受光用開口部２４ａのヘッド面１ａに垂直な方向に沿う径（ｄ１）以下の値である。このようにすることで、受光素子２２からの信号出力は、各インク滴群Ｌを一塊のまとまった信号として得られることになる。一つのインク滴群Ｌを構成するインク滴Ｌａの数は、一塊のインク滴群Ｌとなったときに検出手段２の検出距離（受光用開口部２４ａのｄ１の長さ）よりも短い距離となるように定められる数であり、インク滴Ｌａの大きさと検出手段２の上記検出距離に応じて適宜決定することができる。また、βは、１回の検出用吐出と次回の検出用吐出とを確実に区別して検出し得るだけの間隔である必要があり、受光素子２２の検出距離以上とする必要があり、この間隔βは、駆動制御手段により記録ヘッド１に与えられる駆動周波数により決定される。
【００２３】
受光素子２２により検出された光量変化の信号は検出部５に出力され、記録ヘッド１の各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…からのインク滴Ｌａの吐出状態の検出が行われる。ここでは、この受光素子２２により検出される検出用吐出の光量信号の変化は、一滴の微小な液滴によるものではなく、複数の連続するインク滴Ｌａにより構成されるインク滴群Ｌによるものであるため、受光素子２２では大きなインク滴群Ｌの塊として検出され、記録ヘッド１のノズル１ｂ_１、１ｂ_２…から極めて微小な液滴状のインク滴Ｌａを吐出するにもかかわらず、発光素子２１からの検出光をレンズ等の光学系を用いて絞ったり、受光用開口部２４ａの大きさをインク滴Ｌａの大きさに合わせて小さくする等の必要がなく、受光素子２２でのＳ／Ｎの良好な検出が可能である。
【００２４】
かかる検出手段２によるインク滴Ｌａの吐出状態の検出動作は、インクジェット記録装置の起動開始時、一連の記録作業終了時等の予め決められたタイミングで開始される。本実施形態において、この検出手段２によりインク滴Ｌａの吐出状態の検出を行う場合の制御フローを図４に示す。制御部４は、上記の通り、検出手段２による検出動作を開始するための予め決められたタイミングが来ると、同図に示すように、実際の吐出状態の検出動作開始に先立ち、予備的吐出（Ｓ１）、光軸一致確認用の吐出（Ｓ２）、ダミー吐出（Ｓ３）を順次行うように記録ヘッド１の駆動を制御するシーケンスを実行した後、吐出状態の検出動作に入る（Ｓ４）。
【００２５】
検出手段２による検出動作開始に先立ち、最初に行われる予備的吐出（Ｓ１）は、検出手段２によってインク滴Ｌａの影を捉えて受光素子２２により出力信号を得るための吐出ではなく、インク滴Ｌａの吐出状態を良好に復帰させるための吐出であるため、インク滴Ｌａを全ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…から連続してそれぞれ複数発、例えば１００発〜１０００発ずつ吐出することにより行う。これにより、インク滴Ｌａの吐出が長時間行われないことにより大気に接して乾燥したインクを予め飛散させておくことができ、各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…のインク滴Ｌａの吐出状態を均一化させることができるため、その後の検出手段２によるインク滴Ｌａの吐出状態の検出動作時に、吐出不良や飛翔曲がりが発生して検出不可となる問題を解消することができ、正確な検出を行うことが可能となる。
【００２６】
なお、この予備的吐出はインク滴Ｌａの光学的な検出を行う必要はなく、上述した受光素子２２による正確なインク滴群Ｌの検出を可能とするためにあけられるインク滴群Ｌ同士の吐出間隔βを全く考慮する必要はない。従って、予備的吐出の場合、図３に示すαとβの関係はほとんどα＝βとし、各ノズルから連続して吐出させることができる。このため、かかる予備的吐出の際、記録ヘッド１の駆動を制御する駆動制御手段は、検出手段２による吐出状態の検出動作時における１回の検出用吐出と次回の検出用吐出との間隔βを決定する駆動周波数よりも高い駆動周波数を用いてインク滴Ｌａの吐出を制御し、図５に示すように記録ヘッド１の各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…からインク滴群Ｌを連続して吐出させるようにすることが好ましい。これにより予備的吐出に費やされる時間を短縮することができ、各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…の均一化作業を早期に終了させることができるようになる。
【００２７】
検出手段２による検出動作時には、記録ヘッド１は検出位置に移動している必要があり、ホームポジションに位置している記録ヘッド１は、制御部４により主走査モータドライバ６が制御されて主走査モータ７が駆動することで、検出手段２による検出位置まで移動されるが、上述の予備的吐出は、検出手段２による検出動作開始の前であれば、必ずしも記録ヘッド１が検出位置に位置していない時に行うようにしてもよく、吐出されるインク滴Ｌａを受け入れるための受け皿さえあれば、記録ヘッド１がまだホームポジションに位置している時に行うようにしてもよい。
【００２８】
光軸一致確認用の吐出（Ｓ２）は、かかる予備的吐出（Ｓ１）の後で且つ検出手段２による検出動作開始（Ｓ４）の前に好ましく行われる。少なくともこの光軸一致確認用の吐出の際には、記録ヘッド１は検出手段２による検出位置まで移動され、ここで各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…が受光素子２２と発光素子２１との間の光軸２０上に存在するか否かの確認を行うように記録ヘッド１の駆動が制御される。このように光軸一致確認用の吐出を上記予備的吐出の次工程として行うよう記録ヘッド１の駆動を制御することにより、各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…からのインク滴Ｌａの吐出状態が上述したように予備的吐出によってばらつきのない均一化された状態で光軸一致の確認作業を行うことができるため、インク滴Ｌａの飛翔曲がり等による誤検出の問題なく正確な確認作業を行うことが可能である。
【００２９】
記録ヘッド１の位置情報はエンコーダ８により検出され、記録ヘッド１が検出手段２による検出位置まで移動したことは、制御部４に入力されるエンコーダ８の出力信号により判断される。記録ヘッド１が検出位置で停止すると、制御部４はヘッドドライバ３を駆動制御し、各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…からインク滴Ｌａを吐出させ、これが光軸２０を通過したことを検出することで、記録ヘッド１の各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…が検出光の光軸２０上に乗っていることの確認を行う。
【００３０】
この光軸一致確認用のインク滴Ｌａの吐出は、記録ヘッド１の取り付けが曲がっている場合等、一端のノズル１ｂ_１から他端のノズル１ｂ_ｎまで正確に光軸２０上に乗っていることを確認するために、各ノズル１ｂ_１、１ｂ_２…から満遍なく行う必要があるが、全ノズルから吐出を行うと、インク滴Ｌａの通過時の受光素子２２の信号量が大きくなりすぎ、光軸２０との正確な一致を検出することが困難となる。従って、光軸一致確認時のインク滴Ｌａの吐出は、記録ヘッド１の全ノズルではない任意の複数ノズルから、図６に示すように、それぞれ１滴ずつのインク滴Ｌａとして吐出するように制御される。
【００３１】
このとき一度に吐出されるインク滴Ｌａの吐出数は、上述した検出手段２による吐出状態の検出動作時に一つのノズルから検出用吐出として吐出されるインク滴群Ｌのインク滴Ｌａの数と略同等の数であることが好ましく、光軸一致確認時に記録ヘッド１から一度に吐出されるインク滴Ｌａの吐出数をｍ、検出手段２による吐出状態の検出動作時の１ノズル当たりの吐出数をｎとすると、ｎ／２≦ｍ≦３ｎとすることが好ましい。ｎ／２よりも少ないと、検出レベルが低くなり、誤検出の可能性が多くなる。また、３ｎよりも多いと、実際のインク滴Ｌａの吐出状態の検出可能範囲外でも検出可能と判断される場合があるために好ましくない。
【００３２】
なお、この光軸一致の確認は、吐出されたインク滴Ｌａが光軸２０を通過したか否かの検出であるため、受光素子２２による信号出力の有無、即ち、受光素子２２による検出信号のピークホールドした電位を比較することにより一致の確認がなされる。このため、この光軸一致確認用の吐出の際は、検出手段２による吐出状態の検出動作時のように、あるインク滴群Ｌと次のインク滴群Ｌとを区別して検出するための吐出間隔をあける必要はない。従って、この光軸一致確認用の吐出を行う際、駆動制御手段は、検出手段２による吐出状態の検出動作時における１回の検出用吐出（インク滴群Ｌ）と次回の検出用吐出（インク滴群Ｌ）との間隔β（図３参照）を決定する駆動周波数よりも高い駆動周波数を用いてインク滴Ｌａの吐出を制御し、インク滴Ｌａの吐出間隔γを短く制御することが好ましい（図６参照）。これにより光軸一致の確認作業を早期に終了させることができるようになる。
【００３３】
以上のように予備的吐出（Ｓ１）及び光軸一致確認用の吐出（Ｓ２）を行った後、記録ヘッド１は検出手段２による吐出状態の検出動作に入るが、駆動制御手段は、この検出手段２による検出開始直前に、ノズルから複数回のインク滴Ｌａのダミー吐出（Ｓ３）を行うよう記録ヘッド１を制御することが好ましい。
【００３４】
このダミー吐出とは、吐出状態検出用のインク滴Ｌａの吐出ではなく、受光素子２２による信号出力を安定化させるための吐出である。通常、受光素子２２によるインク滴Ｌａの通過検出には、高ゲインの増幅系が必要であり、この場合、通過検出時の光変動分のみを電気信号的に取り出す交流増幅の構成をとることになるが、受光素子２２からの信号出力が定常状態から急に信号出力が得られる状態に推移する過渡期は信号出力が不安定となり、第１番目のノズル１ｂ_１から順番にインク滴Ｌａの吐出状態の検出を行おうとしても正確な検出ができない問題がある。このため、検出手段２による検出動作におけるインク滴Ｌａの吐出の開始直前に、この過渡期に相当する期間、複数発ダミー吐出を行うことで、検出動作開始時の受光素子２２による定常状態からの急峻な信号変化を回避し、第１番目のノズル１ｂ_１からの検出動作を正確に行うことを可能としている。
【００３５】
このダミー吐出を行うノズルは、記録ヘッド１のいずれか一つのノズルであればよく、また、いずれの位置にあってもよい。また、ダミー吐出するインク滴Ｌａの数は、受光素子２２により信号出力が得られる程度の数量であればよく、例えば連続する６発のインク滴からなるインク滴群を所定間隔をおいて３回程度吐出することにより行うことができる。
【００３６】
かかるダミー吐出（Ｓ３）の後、検出手段２によるインク滴Ｌａの吐出状態の検出動作に入る（Ｓ４）。検出動作は記録ヘッド１の第１番目のノズル１ｂ_１から順次行い、検出手段２によってインク吐出不良を検出する場合は、ヘッドドライバ３から記録ヘッド１に駆動信号が印加された後、所定時間内に受光素子２２によりインク滴群Ｌの通過を検出したか否かを判断することにより行うことができる。また、インク滴Ｌａの飛翔速度を検出する場合は、記録ヘッド１と検出手段２における光軸２０との距離は一定であるため、ヘッドドライバ３から記録ヘッド１に駆動信号が印加された時刻と受光素子２２によりインク滴群Ｌの通過を検出した時刻との差からインク滴群Ｌの速度を求めることにより行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、検出手段により記録ヘッドからのインク滴の吐出状態を検出するに先立ち、各ノズルからのインク滴の吐出条件を均一化させ、正確にインク滴の吐出状態の検出を行うことのできるインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置における主要部の概略構成を示す図
【図２】受光用開口部の形状を示す正面図
【図３】検出手段による吐出状態の検出動作時におけるインク滴の吐出の様子を示す図
【図４】検出手段による吐出状態の検出開始の際の制御フローを示す図
【図５】予備的吐出の際のインク滴の吐出の様子を示す図
【図６】光軸一致確認用の吐出の際のインク滴の吐出の様子を示す図
【符号の説明】
１：記録ヘッド
１ａ：ヘッド面
１ｂ_１、１ｂ_２…：ノズル
２：検出手段
３：ヘッドドライバ
４：制御部
５：検出部
６：主走査モータドライバ
７：主走査モータ
８：エンコーダ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording apparatus, and more particularly to an ink jet recording apparatus provided with a detecting unit for optically detecting the ejection state of ink droplets ejected from a recording head.
[0002]
[Prior art]
The ink jet recording apparatus ejects ink from each of a large number of nozzles formed on the recording head as fine droplet-shaped ink droplets, and lands on a recording medium arranged to face the nozzle surface of the recording head. A desired image is recorded and formed on a recording medium while the recording head moves and scans in both directions.
[0003]
In order to record and form a high quality image, it is necessary to grasp the ejection state of the ink droplets from the recording head. For this reason, in an ink jet recording apparatus, a light emitting element composed of a laser, an LED, or the like so that the optical axis intersects the traveling direction of the ink droplet so as to detect the passage of the ink droplet discharged from the nozzle of the recording head, and the light emitting element And a light receiving element composed of a photosensor that receives light from the recording head, and by taking out a signal change amount of the light receiving element when the ink droplet passes between the light emitting element and the light receiving element as a signal output, There are some which are provided with detection means for detecting the ink droplet ejection state, for example, the presence or absence of ejection failure of the ink droplet and the flying speed of the ink droplet.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the ejection state of the ink droplets from the print head is determined by how long it has not been ejected from the nozzle, and the influence of heat due to the dry state of the ink in the nozzle due to the surrounding environment or the print head operating state. It changes by etc. That is, when ink droplets are not ejected from a certain nozzle for a long time, the dried ink is clogged in the nozzle, and ink droplets are not ejected even when a drive voltage is applied, There is a problem that the straightness at the time of ejection is impaired due to the effect of the ink, so that ejection in a normal state is not performed and ink droplets cannot be detected or erroneously detected. Accordingly, in order to accurately detect and grasp the ejection state of the ink droplets from the recording head, it is necessary to equalize the ejection conditions of each nozzle so that the ink droplets are ejected in a normal state.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to make the ink droplet ejection condition from each nozzle uniform before detecting the ink droplet ejection state from the recording head by the detection means, and to accurately detect the ink droplet ejection state. An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus that can be used.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1, which solves the above problem, is a recording head that ejects minute ink droplets from a number of nozzles, a drive control means that controls ejection of ink droplets from the recording head, and nozzles of the recording head. A light emitting element and a light receiving element are arranged so as to cross the traveling direction of the ink droplet so as to detect the passage of the ink droplet ejected from the ink droplet, and the ink droplet passes through the optical axis between the light emitting element and the light receiving element. In the ink jet recording apparatus having the detecting means for detecting the ejection state of the ink droplets from the recording head by sometimes taking out the signal change of the light receiving element as a signal output, the drive control means is configured to start detection by the detecting means. before, from all the nozzles, while controlling the recording head to perform preliminary ejection of ink droplets in order to better return the discharge state of ink droplets, the preliminary The recording head is configured to perform a plurality of dummy ejections for stabilizing the signal output from the light receiving element from any one of the nozzles after ejection and immediately before the detection of the ejection state of the ink droplets by the detection unit. The inkjet recording apparatus is characterized by being controlled .
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the preliminary ejection of the ink droplets, the drive control unit is configured such that an interval between one detection ejection and the next detection ejection during the ejection state detection operation by the detection unit. 2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein ejection of ink droplets is controlled using a driving frequency higher than a driving frequency for determining the ink droplets.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, the drive control means has a recording head on the optical axis between the light receiving element and the light emitting element after the preliminary ejection and before the detection by the detecting means is started. 3. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the recording head is controlled so as to discharge an ink droplet for optical axis coincidence confirmation.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, the ejection number m of the ink droplets for confirming the coincidence of the optical axes uses a plurality of nozzles that are not all nozzles, and the number of ejections per nozzle when the ejection state of the ink droplets is detected by the detection means. 4. The ink jet recording apparatus according to claim 3, wherein n / 2 ≦ m ≦ 3n with respect to the discharge number n.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, when the ink droplet for confirming the optical axis coincidence is ejected, the drive control unit performs one detection ejection and a next detection during the ejection state detection operation by the detection unit. 5. The ink jet recording apparatus according to claim 3, wherein ejection of ink droplets is controlled using a drive frequency higher than a drive frequency for determining an interval between ejections.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a main part in an ink jet recording apparatus according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a recording head, and a number of nozzles 1b ₁ , 1b ₂ ... Are arranged in a line along a direction perpendicular to the main scanning direction of the recording head 1 on the head surface 1a on the lower surface. .., Each of the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ ... Is ejected in the downward direction in FIG. To do.
[0014]
In an ink jet recording apparatus, recording is usually performed using a plurality of colors of ink, for example, inks of each color such as Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black). However, only one recording head 1 is shown here for simplicity of explanation.
[0015]
The detection means 2 is disposed at a position where the recording head 1 does not record an image on the recording medium, and a light emitting element 21 composed of a laser or LED that emits detection light, and the light emitting element 21 emits the light. Detecting light emitted from the light emitting element 21 with respect to the recording head 1 is provided opposite to the light receiving element 22 composed of a photosensor or the like for receiving the detection light at a distance allowing the recording head 1 to be disposed therebetween. The optical axis 20 of the light is disposed so as to be orthogonal to the main scanning direction of the recording head 1 and parallel to the arrangement direction of the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ . As a result, when the recording head 1 is positioned between the light emitting element 21 and the light receiving element 22, the traveling path of the ink droplets La ejected from the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ ... Intersects the optical axis 20 of the detection light. .
[0016]
The light emitting element 21 and the light receiving element 22 are mounted in a light emitting side casing 23 and a light receiving side casing 24, respectively, which optically shield light, and the light emitting side casing 23 has detection light from the light emitting element 21. Is formed with a light emitting opening 23a for emitting light toward the light receiving element 22 side. Further, the light receiving casing 24 has a light receiving opening 24 a for taking in the detection light from the light emitting element 21 so that the light receiving element 22 can detect it. As a result, the light receiving element 22 can capture a change in the light amount of only the detection light incident from the light receiving opening 24a. Therefore, when the ink droplet La ejected from the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ ... Of the recording head 1 crosses the optical axis 20 of the detection light, it is detected as a change in the light amount in the light receiving element 22. Detection of the ejection state of the ink droplets La from the recording head 1 by the detection means 2 is performed by taking out the change in the amount of light in the light receiving element 22 as a signal output.
[0017]
As shown in FIG. 2, the light receiving opening 24a is an ellipse having a long diameter (long diameter) d2 along a direction perpendicular to the diameter (short diameter) d1 along the direction perpendicular to the head surface 1a of the recording head 1. It has a shape. In general, the light receiving opening 24a is narrower in the direction perpendicular to the head surface 1a of the recording head 1, that is, in the ejection direction of the ink droplet La, and the detection accuracy when detecting the velocity of the ink droplet La is improved. This is advantageous in that it can be improved. However, if the width in the direction perpendicular to this is narrowed, the output of the signal detected by the light receiving element 22 is reduced and the detection error is increased, so that the aperture shape is elliptical and the short diameter d1 of the recording head 1 is. By establishing the light receiving side housing 24 along the direction perpendicular to the head surface 1a, that is, the ink droplet La ejection direction, it is possible to improve both the detection accuracy of the ink droplet La and reduce the detection error. ing. An example of the shape of the light receiving opening 24a is d1 = 1.5 mm and d2 = 3 mm.
[0018]
In FIG. 1, reference numeral 25 denotes an ink tray that is disposed to face the head surface 1 a of the recording head 1 and receives ink droplets La discharged from the recording head 1.
[0019]
In the recording head 1, the ejection of the ink droplets La is controlled by the head driver 3 being driven and controlled by the control unit 4. The head driver 3 and the control unit 4 constitute drive control means for the recording head 1.
[0020]
The ejection state of the ink droplet La from the recording head 1 is detected for each nozzle 1b ₁ , 1b ₂ . Here, the case where the flying speed of the ink droplet La is detected as the ejection state will be described. The ejection for detection at the time of detecting the flying speed is ejected from each nozzle 1b ₁ , 1b ₂ ... As a _single ink droplet La. It is preferable to control the ink droplet group L to be ejected once from each nozzle 1b ₁ , 1b ₂ ... As an ink droplet group L composed of a plurality of continuous ink droplets La. That is, as shown in FIG. 3, a group of ink droplet groups L (L1, L2,...) Constituted by a plurality of ink droplets La is predetermined once from each nozzle 1b ₁ , 1b ₂ . Discharge at intervals. In this case, this lump group of ink droplets L is a single ejection for detection during the ejection state detection operation by the detection means 2.
[0021]
The relationship between the discharge interval between the ink droplets La and the discharge interval between the ink droplet groups L1, L2,... Is that the discharge interval between adjacent ink droplets La in one ink droplet group L is α (first nozzle). 1b ₁ from) discharged once the ink droplet group L1 to be detected for ejection then (discharge interval (ink droplets group of ink drop group L2 as a next detection discharge discharged from the nozzle 1b ₂₎ The discharge is controlled so that α <β, where β is the interval between the last ink droplet La of L1 and the first ink droplet La of the ink droplet group L2.
[0022]
Here, α is a value equal to or smaller than the distance at which the ink droplet La casts a shadow on the light receiving element 22, that is, a value equal to or smaller than the diameter (d1) along the direction perpendicular to the head surface 1a of the light receiving opening 24a. By doing in this way, the signal output from the light receiving element 22 is obtained as a collective signal for each ink droplet group L. The number of ink droplets La constituting one ink droplet group L is a distance shorter than the detection distance of the detection means 2 (the length of d1 of the light receiving opening 24a) when the ink droplet group L becomes one lump. The number is determined so that it can be appropriately determined according to the size of the ink droplet La and the detection distance of the detection means 2. Further, β needs to be an interval that can be reliably distinguished and detected from one detection ejection and the next detection ejection, and should be equal to or greater than the detection distance of the light receiving element 22. β is determined by the drive frequency given to the recording head 1 by the drive control means.
[0023]
A light amount change signal detected by the light receiving element 22 is output to the detection unit 5, and the ejection state of the ink droplets La from the nozzles ₁ b ₁ , ₁ b ₂ . Here, the change in the detection discharge light amount signal detected by the light receiving element 22 is not caused by a single minute droplet but by the ink droplet group L constituted by a plurality of continuous ink droplets La. Therefore, the light receiving element 22 detects the large ink droplet group L as a lump, and the light emitting element is used in spite of the discharge of extremely small droplets of ink droplets La from the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ . Therefore, it is not necessary to squeeze the detection light from the lens 21 using an optical system such as a lens or to reduce the size of the light receiving opening 24a in accordance with the size of the ink droplet La. Good detection of N is possible.
[0024]
The detection operation of the ejection state of the ink droplet La by the detection unit 2 is started at a predetermined timing such as when the ink jet recording apparatus starts to start or when a series of recording operations ends. FIG. 4 shows a control flow when the detection unit 2 detects the ejection state of the ink droplet La in the present embodiment. As described above, when the predetermined timing for starting the detection operation by the detection means 2 comes, the control unit 4 performs preliminary discharge prior to the start of the actual discharge state detection operation as shown in FIG. (S1) After performing a sequence for controlling the drive of the recording head 1 so as to sequentially perform the optical axis coincidence confirmation ejection (S2) and the dummy ejection (S3), an ejection state detection operation is started (S4).
[0025]
Prior to the start of the detection operation by the detection means 2, the preliminary discharge (S 1) that is performed first is not an ejection for capturing the shadow of the ink droplet La by the detection means 2 and obtaining an output signal by the light receiving element 22. Since this is a discharge for satisfactorily returning the discharge state of La, the ink droplets La are discharged from a plurality of nozzles 1b ₁ , 1b ₂ . As a result, since the ink droplets La are not ejected for a long time, the ink dried in contact with the air can be scattered in advance, and the ejection state of the ink droplets La of the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ . Therefore, it is possible to eliminate the problem that ejection failure or flying bending occurs and cannot be detected during subsequent detection operation of the ejection state of the ink droplet La by the detection means 2, and accurate detection is performed. It becomes possible.
[0026]
Note that this preliminary ejection does not require optical detection of the ink droplets La, and ejection of the ink droplet groups L that are opened to enable accurate detection of the ink droplet group L by the light receiving element 22 described above. It is not necessary to consider the interval β at all. Therefore, in the case of preliminary ejection, the relationship between α and β shown in FIG. 3 is almost α = β, and ejection can be continuously performed from each nozzle. For this reason, during such preliminary ejection, the drive control means for controlling the drive of the recording head 1 is the interval β between one detection ejection and the next detection ejection during the ejection state detection operation by the detection means 2. The ejection of the ink droplets La is controlled using a driving frequency higher than the driving frequency for determining the ink droplets, and the ink droplet groups L are continuously ejected from the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ ... Of the recording head 1 as shown in FIG. It is preferable to do so. Thereby, the time spent for preliminary discharge can be shortened, and the equalization work of the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ .
[0027]
During the detection operation by the detection means 2, the recording head 1 needs to be moved to the detection position, and the main scanning motor driver 6 is controlled by the controller 4 in the recording head 1 located at the home position. When the motor 7 is driven, it is moved to the detection position by the detection means 2. However, the preliminary ejection described above is not necessarily performed when the recording head 1 is positioned at the detection position before the detection operation by the detection means 2 is started. If the recording head 1 is still in the home position, the recording head 1 may be used as long as it has a tray for receiving the ejected ink droplet La.
[0028]
The discharge (S2) for optical axis coincidence confirmation is preferably performed after the preliminary discharge (S1) and before the detection operation start (S4) by the detection means 2. At least during the ejection for checking the optical axis coincidence, the recording head 1 is moved to the detection position by the detection means 2, where each nozzle ₁ b ₁ , ₁ b ₂ ... Is located between the light receiving element 22 and the light emitting element 21. The drive of the recording head 1 is controlled so as to check whether or not it exists on the optical axis 20. Thus, by controlling the drive of the recording head 1 so that the optical axis coincidence confirmation is performed as the next step of the preliminary ejection, the ejection state of the ink droplets La from the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ . As described above, since the optical axis coincidence can be confirmed in a uniform state without variation by preliminary ejection, it is possible to perform an accurate confirmation without any problem of erroneous detection due to the flying bend of the ink droplet La or the like. Is possible.
[0029]
The position information of the recording head 1 is detected by the encoder 8, and it is determined from the output signal of the encoder 8 input to the control unit 4 that the recording head 1 has moved to the detection position by the detection means 2. When the recording head 1 stops at the detection position, the control unit 4 drives and controls the head driver 3 to eject ink droplets La from the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ ... And detect that this has passed through the optical axis 20. Then, it is confirmed that the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ ... Of the recording head 1 are on the optical axis 20 of the detection light.
[0030]
Ejection of ink droplets La of the optical axis coincides confirmation is like when the mounting of the recording head 1 is bent, it is precisely rides on the optical axis 20 from the nozzle 1b ₁ at one end to the nozzle 1b _n of the other end In order to confirm the above, it is necessary to uniformly perform from each of the nozzles 1b ₁ , 1b ₂ ..., But if ejection is performed from all nozzles, the signal amount of the light receiving element 22 when the ink droplet La passes is too large, and the optical axis It becomes difficult to detect an exact match with 20. Accordingly, the ejection of the ink droplets La at the time of confirming the coincidence of the optical axes is controlled so that each droplet is ejected as a single ink droplet La as shown in FIG. Is done.
[0031]
At this time, the number of ink droplets La ejected at one time is approximately equal to the number of ink droplets La in the ink droplet group L ejected as a detection ejection from one nozzle during the detection operation of the ejection state by the detection unit 2 described above. It is preferable that the number is the same. The number of ink droplets La discharged from the recording head 1 at the time of confirming the optical axis coincidence is m, and the number of discharges per nozzle when the detection unit 2 detects the discharge state. When n, it is preferable to satisfy n / 2 ≦ m ≦ 3n. If it is less than n / 2, the detection level becomes low and the possibility of erroneous detection increases. On the other hand, if it is more than 3n, it may be determined that detection is possible even outside the detection range of the actual ejection state of the ink droplet La, which is not preferable.
[0032]
The confirmation of the coincidence of the optical axes is detection of whether or not the ejected ink droplet La has passed through the optical axis 20, so that the presence or absence of signal output by the light receiving element 22, that is, the detection signal of the light receiving element 22 is detected. A match is confirmed by comparing the peak held potentials. For this reason, when ejecting for optical axis coincidence confirmation, ejection for distinguishing and detecting one ink droplet group L and the next ink droplet group L as in the ejection state detection operation by the detection means 2. There is no need to leave a gap. Therefore, when performing the discharge for checking the optical axis coincidence, the drive control means performs one detection discharge (ink droplet group L) and the next detection discharge (ink) during the detection operation of the discharge state by the detection means 2. It is preferable to control the ejection of the ink droplet La using a driving frequency higher than the driving frequency for determining the interval β (see FIG. 3) with the droplet group L), and to control the ejection interval γ of the ink droplet La to be short ( (See FIG. 6). As a result, the optical axis coincidence confirmation operation can be completed early.
[0033]
After the preliminary ejection (S1) and the optical axis coincidence confirmation ejection (S2) as described above, the recording head 1 enters the ejection state detection operation by the detection means 2, and the drive control means detects this. Immediately before the start of detection by the means 2, it is preferable to control the recording head 1 so as to perform dummy ejection (S3) of ink droplets La multiple times from the nozzle.
[0034]
This dummy discharge is not discharge of the ink droplet La for detecting the discharge state but discharge for stabilizing the signal output by the light receiving element 22. Usually, the detection of the passage of the ink droplet La by the light receiving element 22 requires a high gain amplification system. In this case, an AC amplification configuration is adopted in which only the light fluctuation at the time of passage detection is extracted as an electrical signal. However, in the transition period in which the signal output from the light receiving element 22 changes from a steady state to a state in which the signal output is suddenly obtained, the signal output becomes unstable, and the ink droplets La are ejected in order from the _first nozzle 1b1. There is a problem that accurate detection is impossible even if the state is detected. For this reason, by performing a plurality of dummy discharges for a period corresponding to the transition period immediately before the start of the discharge of the ink droplet La in the detection operation by the detection unit 2, the light receiving element 22 at the start of the detection operation is released from the steady state. A steep signal change is avoided, and the detection operation from the _first nozzle 1b ₁ can be performed accurately.
[0035]
The nozzle for performing the dummy discharge may be any one of the recording heads 1 and may be in any position. The number of dummy ink droplets La to be ejected may be as long as a signal output can be obtained by the light receiving element 22, and for example, an ink droplet group composed of six consecutive ink droplets is three times with a predetermined interval. This can be done by discharging to a certain extent.
[0036]
After the dummy discharge (S3), the detection unit 2 starts an operation for detecting the discharge state of the ink droplet La (S4). The detection operation is sequentially performed from the _first nozzle ₁ b 1 of the recording head 1, and when the ink ejection failure is detected by the detection unit 2, the drive signal is applied to the recording head 1 from the head driver 3 and then within a predetermined time. Further, it can be performed by determining whether or not the passage of the ink droplet group L is detected by the light receiving element 22. When the flying speed of the ink droplet La is detected, the distance between the recording head 1 and the optical axis 20 in the detecting means 2 is constant, and therefore the time when the drive signal is applied from the head driver 3 to the recording head 1 and This can be done by obtaining the velocity of the ink droplet group L from the difference from the time when the passage of the ink droplet group L is detected by the light receiving element 22.
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, prior to detecting the ink droplet ejection state from the recording head by the detection means, the ink droplet ejection conditions from each nozzle are made uniform, and the ink droplet ejection state is accurately detected. It is possible to provide an ink jet recording apparatus capable of performing the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a main part in an ink jet recording apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a front view showing the shape of a light receiving opening. FIG. FIG. 4 is a diagram showing a control flow at the start of detection of the ejection state by the detecting means. FIG. 5 is a diagram showing how ink droplets are ejected during preliminary ejection. Diagram showing how ink droplets are ejected when optical axis coincidence is ejected [Explanation of symbols]
1: a recording head 1a: head surface _1b 1, 1b ₂ ...: nozzle 2: detection means 3: head driver 4: control unit 5: Detection unit 6: main scanning motor driver 7: main scanning motor 8: Encoder

Claims

A recording head for ejecting minute ink droplets from a number of nozzles; drive control means for controlling ejection of ink droplets from the recording head; and detecting passage of ink droplets ejected from nozzles of the recording head. A light-emitting element and a light-receiving element are arranged so as to intersect the traveling direction of the ink droplet, and when the ink droplet passes through the optical axis between the light-emitting element and the light-receiving element, a signal change of the light-receiving element is taken out as a signal output. In the ink jet recording apparatus having a detecting means for detecting the ejection state of the ink droplets from the recording head,
The drive control unit controls the recording head to perform preliminary ejection of ink droplets for satisfactorily returning the ejection state of ink droplets from all nozzles before starting detection by the detection unit , and The recording is performed so that a plurality of dummy ejections are performed for stabilizing the signal output from the light receiving element from any one of the nozzles after the preliminary ejection and immediately before the inspection of the ejection state of the ink droplets by the detection unit. An ink jet recording apparatus that controls a head .

The drive control means is higher than a drive frequency for determining an interval between one detection ejection and a next detection ejection during the ejection state detection operation by the detection means during the preliminary ejection of the ink droplets. 2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein ejection of ink droplets is controlled using a driving frequency.

The drive control means is used for optical axis coincidence confirmation for confirming that the recording head exists on the optical axis between the light receiving element and the light emitting element after preliminary ejection and before the start of detection by the detecting means. 3. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the recording head is controlled to discharge the ink droplets.

The number m of the ink droplets for confirming the coincidence of the optical axes is determined by using a plurality of nozzles that are not all of the nozzles. 4. The ink jet recording apparatus according to claim 3, wherein / 2 ≦ m ≦ 3n.

The drive control means is a drive for determining an interval between one detection ejection and a next detection ejection during the ejection state detection operation by the detection means when ejecting the ink droplet for optical axis coincidence confirmation. 5. The ink jet recording apparatus according to claim 3, wherein ejection of ink droplets is controlled using a driving frequency higher than the frequency.