JP4438555B2 - Droplet ejection state detection method - Google Patents
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本発明は、インクジェット装置などにおける液滴の吐出状態検出方法に関する。 The present invention relates to a droplet discharge state detection method in an inkjet apparatus or the like.
インクジェット装置は、インクジェットヘッドに形成された微細なノズルから、たとえば記録紙などの塗布対象に向けて微小な液滴を吐出するものであり、画像記録などに用いられている。インクジェット装置においては、ノズル面への塵埃の付着、ノズル面の乾燥、液の粘度上昇などによって、液滴の不吐出、液滴飛翔速度の変化、液滴飛翔方向の変化などのように、液滴の吐出状態が異常になることがある。液滴の吐出状態が異常なままでインクジェット装置の使用を継続すると、画像を正確に記録できないなどの悪影響が現れる。したがって、インクジェット装置を使用する前には、吐出状態を検出し、正常であることを確認することが望ましく、また異常があるときには対処したうえで使用することが望ましい。 The ink jet apparatus ejects minute liquid droplets from fine nozzles formed on an ink jet head toward an application target such as recording paper, and is used for image recording. In an ink jet device, liquid adhesion such as non-ejection of droplets, change in droplet flying speed, change in droplet flying direction, etc. due to adhesion of dust to the nozzle surface, drying of the nozzle surface, increase in liquid viscosity, etc. Drop ejection may be abnormal. If the use of the ink jet device is continued while the droplet discharge state is abnormal, adverse effects such as inability to accurately record an image appear. Therefore, it is desirable to detect the ejection state and confirm that it is normal before using the ink jet device, and to deal with any abnormalities before using them.
インクジェット装置における液滴の不吐出を検出する従来技術として、たとえば発光素子と受光素子との対を用い、発光素子から出射されて受光素子に到達する光束中を通過するように液滴を吐出させ、受光素子による受光量の低下が検出されない場合、液滴が不吐出であると判断するものがある(特許文献1参照)。 As a conventional technique for detecting non-ejection of a droplet in an inkjet device, for example, a pair of a light emitting element and a light receiving element is used, and a droplet is ejected so as to pass through a light beam emitted from the light emitting element and reaching the light receiving element. When a decrease in the amount of light received by the light receiving element is not detected, there is one that determines that a droplet is not ejected (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に開示される技術では、単にインク吐出の有無を判断するのみであり、インクの吐出状態が正常であるのか否かまでは判断することができないという問題がある。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is merely possible to determine whether or not ink is ejected, and it cannot be determined whether or not the ink ejection state is normal.
もう一つの従来技術では、液滴の不吐出だけでなく、液滴の吐出状態における飛翔速度の異常、また飛翔方向の異常をも検出する方法が提案されている(特許文献2参照)。 In another prior art, there has been proposed a method for detecting not only a non-ejection of a droplet but also an abnormality in a flying speed and a flying direction in a droplet ejection state (see Patent Document 2).
特許文献2では、光学ビームを発生させる発光装置と、光学ビームを受光する受光装置とを複数対並列して設け、並列して形成される複数の光束中を順次通過するように液滴を吐出させ、各受光装置が受光する受光量の差異から液滴の飛翔方向の異常を検出し、また各受光装置が、受光量の受光量低下を検出する時刻の差である時間差から液滴の飛翔速度を測定する。
In
しかしながら、特許文献2に開示される技術においては、発光素子と受光素子との対を複数使用するので、1対だけを使用する場合に比べて広い設置スペースが必要であるという問題がある。また、狭い設置スペースに複数の発光素子と受光素子との対を設置した場合、各対の受光素子同士の間における受光量低下を検出する時間差は極めて短くなるので、液滴の飛翔速度測定に高い時間分解能が必要になるという問題がある。
However, in the technique disclosed in
本発明の目的は、1対の発光素子と受光素子とを使用して、液滴の不吐出、飛翔速度の異常、飛翔経路の異常を検出することのできる液滴の吐出状態検出方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a droplet discharge state detection method capable of detecting droplet non-discharge, flight speed abnormality, and flight path abnormality using a pair of light-emitting elements and light-receiving elements. It is to be.
本発明は、光束を出射する発光素子および前記発光素子から出射される光束を受光する受光素子と、インクジェット装置に備えられ、インクの液滴を吐出するノズルとを、吐出される液滴の飛翔経路と前記光束とが交わるように配置し、吐出された液滴が複数個前記光束の中に存在するように前記ノズルから液滴を吐出させ、前記光束中の液滴の数の変化に基づく受光量の変化に基づいて液滴の吐出状態を検出する方法であって、
単位時間当たりに吐出される液滴の数である吐出周波数を一定に維持して、前記ノズルから液滴を吐出させるステップと、
前記発光素子から出射された光束の光量を受光素子で検出するステップと、
受光素子で検出した受光量と予め定める第1閾値とを比較するステップと、
受光素子で検出した受光量と予め定める第2閾値とを比較するステップと、
該受光量が、第1閾値未満でありかつ第2閾値超えであるとき、液滴の吐出状態が正常であると判定するステップとを含むことを特徴とする液滴の吐出状態検出方法である。
また本発明は、前記受光量が、前記第1閾値以上であるとき、液滴が不吐出であると判定するステップと、
前記受光量が、前記第2閾値以下であるとき、液滴の飛翔速度が低下していると判定するステップとを含むことを特徴とする。
The present invention provides a light emitting element that emits a light beam, a light receiving element that receives a light beam emitted from the light emitting element, and a nozzle that is provided in an ink jet apparatus and that discharges ink droplets. Based on a change in the number of droplets in the light beam, the droplets are ejected from the nozzle so that a plurality of ejected droplets exist in the light beam. A method of detecting the discharge state of a droplet based on a change in the amount of received light ,
Maintaining a constant discharge frequency, which is the number of droplets discharged per unit time, and discharging droplets from the nozzle ;
Detecting a light amount of a light beam emitted from the light emitting element with a light receiving element;
Comparing the amount of received light detected by the light receiving element with a predetermined first threshold;
Comparing the amount of received light detected by the light receiving element with a predetermined second threshold;
And a step of determining that the droplet ejection state is normal when the amount of received light is less than the first threshold and greater than the second threshold. .
According to the present invention, when the amount of received light is equal to or greater than the first threshold, it is determined that the liquid droplet is not ejected;
A step of determining that the flying speed of the droplet is reduced when the amount of received light is equal to or less than the second threshold value.
また本発明は、前記発光素子から出射された光束の光量を受光素子で検出するステップが複数回繰返されることを特徴とする。 The present invention is characterized in that the step of detecting the amount of light emitted from the light emitting element by the light receiving element is repeated a plurality of times.
また本発明は、第1閾値および第2閾値は、
前記吐出周波数に応じて可変に定められることを特徴とする。
In the present invention, the first threshold and the second threshold are
Characterized in that it is determined variably according to the ejection frequency.
また本発明は、光束を出射する発光素子および前記発光素子から出射される光束を受光する受光素子と、インクジェット装置に備えられ、インクの液滴を吐出するノズルとを、吐出される液滴の飛翔経路と前記光束とが交わるように配置し、吐出された液滴が複数個前記光束の中に存在するように前記ノズルから液滴を吐出させ、前記光束中の液滴の数の変化に基づく受光量の変化に基づいて液滴の吐出状態を検出する方法であって、
単位時間当たりに吐出される液滴の数である吐出周波数を一定に維持して、前記ノズルから液滴を吐出させるステップと、
前記発光素子から出射された光束の光量を受光素子で検出するステップと、
受光素子で検出した受光量と予め定める第1閾値とを比較するステップと、
受光素子で検出した受光量と予め定める第2閾値とを比較するステップと、
該受光量が、第1閾値未満でありかつ第2閾値と等しいとき、液滴の吐出状態が正常であると判定し、第1閾値未満でありかつ第2閾値超えであるとき、液滴の飛翔速度が予め定める基準速度よりも速いと判定し、第1閾値未満でありかつ第2閾値未満であるとき、液滴の飛翔速度が予め定める基準速度よりも遅いと判定するステップとを含むことを特徴とする液滴の吐出状態検出方法である。
The present invention also provides a light emitting element that emits a light beam, a light receiving element that receives the light beam emitted from the light emitting element, and a nozzle that is provided in the ink jet apparatus and that discharges ink droplets. The flight path and the luminous flux are arranged so that they intersect each other, and droplets are ejected from the nozzle so that a plurality of ejected droplets exist in the luminous flux, thereby changing the number of droplets in the luminous flux. A method for detecting a discharge state of a droplet based on a change in an amount of received light based on :
Maintaining a constant discharge frequency, which is the number of droplets discharged per unit time, and discharging droplets from the nozzle ;
Detecting a light amount of a light beam emitted from the light emitting element with a light receiving element;
Comparing the amount of received light detected by the light receiving element with a predetermined first threshold;
Comparing the amount of received light detected by the light receiving element with a predetermined second threshold;
When the received light amount is less than the first threshold and equal to the second threshold, it is determined that the droplet discharge state is normal, and when the amount of received light is less than the first threshold and exceeds the second threshold, Determining that the flying speed is faster than a predetermined reference speed, and determining that the flying speed of the droplet is slower than the predetermined reference speed when the flying speed is less than the first threshold and less than the second threshold. This is a droplet discharge state detection method characterized by the following.
本発明によれば、1対の発光素子と受光素子を使用し、発光素子から出射されて受光素子で受光される光束の中を通過するように発光素子、受光素子およびノズルを配置し、ノズルから吐出周波数を一定に維持してインクの液滴を吐出させ、液滴が光束中を通過するときの光量を受光素子で検出し、検出した受光量が、第1閾値未満でありかつ第2閾値超えであるとき、液滴の吐出状態が正常であると判定する。このように、液滴の吐出状態を1対の受発光素子によって判定することができるので、受発光素子の設置に関する取合いの問題を解消することができる。
また本発明によれば、1対の発光素子と受光素子とだけを用いて、液滴が吐出されていないと判定することができる。さらに、1対の発光素子と受光素子とだけを用いて、液滴の飛翔速度が低下していることを検出することができる。
According to the present invention, a pair of a light emitting element and a light receiving element is used, and the light emitting element, the light receiving element, and the nozzle are arranged so as to pass through a light beam emitted from the light emitting element and received by the light receiving element. The ink droplets are ejected while maintaining the ejection frequency constant, and the amount of light when the droplets pass through the light beam is detected by the light receiving element. The detected amount of received light is less than the first threshold and the second When it exceeds the threshold, it is determined that the droplet discharge state is normal. As described above, since the discharge state of the droplet can be determined by the pair of light emitting / receiving elements, it is possible to solve the problem regarding the installation of the light emitting / receiving elements.
Further, according to the present invention, it is possible to determine that droplets are not ejected using only a pair of light emitting elements and light receiving elements. Furthermore, it is possible to detect that the flying speed of the liquid droplet is reduced by using only a pair of light emitting elements and light receiving elements.
また本発明によれば、発光素子から出射された光束の光量を受光素子で検出するステップを複数回繰返すので、受光量の検出精度を向上することができる。 According to the present invention, the step of detecting the light amount of the light beam emitted from the light emitting element by the light receiving element is repeated a plurality of times, so that the detection accuracy of the received light amount can be improved.
また本発明によれば、第1閾値および第2閾値は、吐出周波数に応じて可変に定めることができるので、任意の吐出周波数に対して液滴の吐出状態を判定することが可能になる。 In addition, according to the present invention, the first threshold value and the second threshold value can be variably determined according to the discharge frequency, so that it is possible to determine the droplet discharge state with respect to an arbitrary discharge frequency.
また本発明によれば、受光素子による受光量が、第1閾値未満でありかつ第2閾値と等しいとき、液滴の吐出状態が正常であると判定し、第1閾値未満でありかつ第2閾値超えであるとき、液滴の飛翔速度が予め定める基準速度よりも速いと判定し、第1閾値未満でありかつ第2閾値未満であるとき、液滴の飛翔速度が予め定める基準速度よりも遅いと判定する。このように、1対の受発光素子によって液滴の飛翔速度の正常と異常とを判定することができるので、狭い設置スペースであっても液滴の飛翔速度の状態を正確に検出することができ、また受光量の測定に高い時間分解能を必要としないので、安価な受光素子を使用することが可能になる。 According to the invention, when the amount of light received by the light receiving element is less than the first threshold and equal to the second threshold, it is determined that the droplet discharge state is normal, is less than the first threshold, and is equal to the second threshold. When the threshold is exceeded, it is determined that the flying speed of the droplet is faster than a predetermined reference speed. When the droplet flying speed is less than the first threshold and less than the second threshold, the flying speed of the droplet is higher than the predetermined reference speed. Determined to be slow. As described above, the normal and abnormal droplet flying speed can be determined by the pair of light emitting and receiving elements, so that the state of the flying speed of the droplet can be accurately detected even in a small installation space. In addition, since a high time resolution is not required for the measurement of the amount of received light, an inexpensive light receiving element can be used.
図1は、本発明の液滴の吐出状態検出方法に好適に用いられる吐出状態検出装置1の構成を簡略化して示す系統図である。 FIG. 1 is a system diagram showing a simplified configuration of an ejection state detection apparatus 1 that is preferably used in the droplet ejection state detection method of the present invention.
吐出状態検出装置1は、インクジェット装置に備わる吐出ヘッド2から吐出されるインクなどの液滴の吐出状態を検出判定するものであり、略平行な光束3を出射する発光素子4と、発光素子4から出射される光束3を受光する受光素子5と、受光素子5によって検出される受光量検出結果に基づいて、演算および吐出状態の判定を行うコンピュータ6とを含む構成である。
The ejection state detection device 1 detects and determines the ejection state of droplets such as ink ejected from an
インクジェット装置に備わる吐出ヘッド2は、吐出ヘッド2を被塗布物に対して所望の位置へ搬送する搬送手段(不図示)に装着され、そのヘッド内部には、ノズルに連通する液室にピエゾ素子が併設され、ピエゾ素子に対する印加電圧を変化させることによって液室の容積を変化させて液滴の吐出が行われる。なお、吐出ヘッド2に対するインクなどの液の供給は、吐出ヘッド2に接続される不図示のチューブを介し、不図示のインクタンクから行なわれる。
The
インクジェット装置の吐出ヘッド2は、ピエゾ方式による液滴吐出に限定されることなく、液室にヒーターを併設し、ヒーターで液室内の液体を加熱して気泡を発生させることによって液滴の吐出が行われる方式を使用しても良い。
The
発光素子4は、たとえばレーザダイオードが用いられる。なお発光素子4には、レーザダイオードの代わりに発光ダイオード(LED)またはランプなど任意の光源とレンズとを組み合わせ、平行光線を出射するようにしたものを用いても良い。受光素子5は、フォトダイオードが用いられる。なお受光素子5として、フォトダイオードの代わりにフォトトランジスタを用いても良い。また、発光素子4と受光素子5とが一体となったフォトインタラプタを用いても良い。
As the
コンピュータ6は、処理回路である中央処理装置(CPU)が搭載される処理回路部6aと、たとえばキーボード、マウスなどからなる入力部6bと、液晶ディスプレイなどの表示部6cとを含む構成であり、不図示のメモリに予めストアされる動作制御プログラムに従い、インクジェット装置および吐出状態検出装置1の全体動作を制御する。たとえば、コンピュータ6は、インクジェット装置の搬送手段の動作制御信号を出力し、また吐出ヘッド2からインクの液滴を吐出する際の制御信号を吐出ヘッド2へ送信し、受光量に応じて受光素子5から出力される電気信号を受信して受光量を検出し、検出した受光量をメモリ内に予めストアされる各閾値と比較演算して液滴の吐出状態を判定するなどの動作を行う。
The
図2は、本発明の液滴の吐出状態検出方法の概要を説明するフローチャートである。ステップs0のスタートでは、インクジェット装置および吐出状態検出装置1の電源スイッチがONで動作可能な状態である。ステップs1では、コンピュータ6の制御指令に従い、インクジェット装置の搬送手段が、吐出ヘッド2から吐出される液滴が光束3中を通過することのできる位置、すなわち液滴の飛翔経路が光束3と交わることのできるような位置へ吐出ヘッド2を移動させる。ステップs2では、コンピュータ6の制御指令に従い、吐出ヘッド2のノズルから液滴の吐出が開始される。
FIG. 2 is a flowchart for explaining an outline of the droplet discharge state detection method of the present invention. At the start of step s0, the power supply switches of the ink jet device and the discharge state detection device 1 are in an operable state. In step s 1, according to the control command of the
ステップs3では、吐出ヘッド2から吐出された液滴が、発光素子4から出射されて受光素子5で受光される光束3を部分的に遮ることによって光量が変化し、該光量が受光素子5で受光される。受光素子5で検出された受光量は、電気信号としてコンピュータ6に送信される。コンピュータ6では、本発明の各実施態様ごとに詳細を後述する受光量に基づく吐出状態の判定を行う。
In
ステップs4では、コンピュータ6の制御指令に従い、吐出ヘッド2が液滴の吐出を停止し、ステップs5へ進んで吐出状態の検出動作が終了する。
In step s4, according to the control command of the
この図2に示すフローチャートにおけるステップs3は、本発明の主旨である吐出状態の判定目的に応じて各種の態様をとることが可能であり、各態様ごとの動作の詳細について以下に説明する。 Step s3 in the flowchart shown in FIG. 2 can take various modes depending on the purpose of determining the discharge state, which is the gist of the present invention, and details of the operation for each mode will be described below.
図3は、本発明の実施の第1態様である吐出状態検出方法の詳細を説明するフローチャートである。図3を参照して実施の第1態様について説明する。 FIG. 3 is a flowchart for explaining details of the discharge state detection method according to the first embodiment of the present invention. The first embodiment will be described with reference to FIG.
ステップa1では、先の図2のステップs2で光束3を通過するように吐出された液滴が部分的に遮る光束の光量を受光素子で受光検出し、検出された受光量の電気信号がコンピュータ6へ送信され、受光量として測定される。
In step a1, the light amount of the light beam partially blocked by the droplet ejected so as to pass through the
ステップa2では、コンピュータ6が、メモリに予めストアされている第1閾値T1を読出し、検出した受光量と第1閾値T1とを比較し、受光量が第1閾値未満であるか否かが判断される。ここで、コンピュータ6による受光量と閾値との比較とは、受光量と閾値との差(=受光量−閾値)を演算し、差が、正値であれば受光量が閾値超えであると判断し、零(0)であれば受光量が閾値に等しいと判断し、負値であれば受光量が閾値未満であると判断することを言う。
In step a2, the
また第1閾値T1は、光束3が液滴によって全く遮られることなく受光素子5に照射された場合の受光量と、液滴の吐出が正常に行なわれ該液滴によって光束3が遮られた場合の受光量との間の値に設定される。したがって、受光量が第1閾値T1以上である場合、光束3を液滴が遮っていないということであり、コンピュータ6は、吐出ヘッド2のノズルから液滴が吐出されていない(不吐出)と判定する。
The first threshold value T1 is the amount of light received when the
受光量が、第1閾値T1未満であるときステップa4へ進み、第1閾値T1以上であるとき、ステップa3へ進む。ステップa3では、コンピュータ6は、液滴が不吐出であると判定し、先の図2に示すステップs4へ進む。
When the amount of received light is less than the first threshold value T1, the process proceeds to step a4, and when it is equal to or greater than the first threshold value T1, the process proceeds to step a3. In step a3, the
ステップa4では、コンピュータ6が、メモリに予めストアされている第2閾値T2を読出し、検出した受光量と第2閾値T2とを比較し、受光量が第2閾値超えであるか否かが判断される。第2閾値T2は、液滴の吐出が正常に行なわれて光束3が遮られた場合の受光量よりも小さい値である。受光量が第2閾値T2以下である場合、ステップa5へ進み、コンピュータ6は、光束3を一度に遮る液滴の数が増加したとみなし、液滴の吐出が異常すなわち液滴の飛翔速度が低下していると判定し、さらに先のステップs4へ進む。
In step a4, the
図4は、液滴の飛翔速度低下を説明する図である。図4を参照し、受光量が第2閾値T2以下であり、液滴の飛翔速度が低下した状態を説明する。図4は、液滴11が光束3内を通過する状態を、光束3の光軸に対する垂直断面において見た図である。図4(a)は、吐出ヘッド2から吐出される液滴11が正常な飛翔速度である状態を示し、光束3を遮っている液滴11の数は2個である。図4(b)は、図4(a)と吐出周波数が同一であるけれども、液滴11の飛翔速度が正常な速度の2分の1となったときの状態を示し、光束3を遮っている液滴11の数は4個である。ここで、吐出周波数とは、単位時間当たりに吐出する液滴の数のことと定義する。
FIG. 4 is a diagram for explaining a drop in droplet flying speed. A state in which the amount of received light is equal to or smaller than the second threshold value T2 and the droplet flying speed is reduced will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a view of a state in which the
液滴11の飛翔速度が遅くなると、連続して吐出された液滴の間隔が狭くなるので、光束3を一度に遮る液滴11の数が増加し、結果として受光素子5によって検出される受光量が減少する。そこで、吐出周波数が一定に維持されているにも関らず、受光量が第2閾値T2以下である場合を異常と判断することができる。このように、1対の発光素子4と受光素子5とだけを用いて、液滴の飛翔速度低下の検出が可能になる。
When the flying speed of the
一方、ステップa4で受光量が第2閾値T2超えであると判断された場合、液滴の吐出が正常であると判定し、先のステップs4へ進む。ステップs4以降は、前述の図2における説明どおりにステップs5のエンドへ進み、液滴の吐出状態の判定が確定し、吐出状態検出動作が終了する。 On the other hand, if it is determined in step a4 that the amount of received light exceeds the second threshold value T2, it is determined that the liquid droplets are ejected normally, and the process proceeds to the previous step s4. After step s4, the process proceeds to the end of step s5 as described above with reference to FIG. 2, the determination of the discharge state of the droplet is confirmed, and the discharge state detection operation ends.
また受光量を測定するステップa1を繰返し連続して実行し、コンピュータ6において得られた受光量を繰返し回数で除算して算術平均したものを検出受光量として用いても良い。こうすることによって、受光量の測定値に含まれるノイズを低減することができる。
Alternatively, step a1 for measuring the amount of received light may be repeatedly and continuously executed, and the amount of light received obtained by the
吐出状態検出動作が終了し、吐出異常(液滴の不吐出または飛翔速度低下)が検出された場合、インクジェット装置に備えられる異常回復手段を用いて、液の強制押し出し、ノズル面のワイピングなどの吐出異常回復処理を施し、その後再度吐出状態検出を行い、吐出異常が回復されたか否かを確認することが好ましい。 When the ejection state detection operation is completed and ejection abnormality (non-ejection of droplets or drop in flying speed) is detected, forced ejection of liquid, wiping of the nozzle surface, etc. using the abnormality recovery means provided in the inkjet device It is preferable to perform discharge abnormality recovery processing and then detect the discharge state again to confirm whether or not the discharge abnormality has been recovered.
また、第1閾値T1と第2閾値T2とは、吐出周波数に応じて変えることができる。図5は、飛翔速度が同一で吐出周波数が異なる液滴11が光束3を遮る状態を示す図である。図5は、先の図4と同様に光束3の光軸に垂直な断面において見た図である。
Further, the first threshold value T1 and the second threshold value T2 can be changed according to the ejection frequency. FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the
図5(a)は、吐出周波数(F)で吐出ヘッド2から吐出される液滴11が、光束3を遮る状態を示し、光束3を一度に遮る液滴11の数は2個である。図5(b)は、吐出周波数(F/2)で吐出ヘッド2から吐出される液滴11が、光束3を遮る状態を示し、光束3を一度に遮る液滴11の数は1個である。図5(c)は、吐出周波数(2F)で吐出ヘッド2から吐出される液滴11が、光束3を遮る状態を示し、光束3を一度に遮る液滴11の数は4個である。このように、吐出周波数を変化させると、吐出周波数に応じて光束3を一度に遮る液滴11の数が変化するので、液滴11が正常に吐出されているときの受光量は、吐出周波数によって異なる。
FIG. 5A shows a state where the
したがって、液滴11が正常に吐出されている範囲を示す指標値である第1および第2閾値T1,T2は、液滴11の吐出に使用する吐出周波数に応じて適正範囲になるように可変に設定しなければならない。すなわち、高い吐出周波数で液滴11の吐出を行う場合、第1閾値T1および第2閾値T2を低く設定し、低い吐出周波数で液滴11の吐出を行う場合、第1閾値T1および第2閾値T2を高く設定して吐出状態検出を行う。このことによって、任意の吐出周波数において、液滴の正常な吐出状態を検出することが可能となる。
Therefore, the first and second threshold values T1 and T2 that are index values indicating the range in which the
図6は、本発明の実施の第2態様である吐出状態検出方法の詳細を説明するフローチャートである。図6を参照して実施の第2態様について説明する。 FIG. 6 is a flowchart for explaining the details of the discharge state detecting method according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment will be described with reference to FIG.
ステップb1は、先の図3におけるステップa1と同じ状態にあるので説明を省略する。ステップb2も先の図3におけるステップa2と同様の動作であり、コンピュータ6が、メモリに予めストアされている第1閾値T1を読出し、検出した受光量と第1閾値T1とを比較し、受光量が第1閾値未満であるか否かが判断される。判断結果が否定で、受光量が第1閾値T1以上である場合、光束3を液滴が遮っていないということであり、ステップb3へ進み、コンピュータ6は、液滴が不吐出と判定する。受光量が、第1閾値T1未満であるときステップb4へ進む。
Step b1 is in the same state as step a1 in FIG. Step b2 is also the same operation as step a2 in FIG. 3, and the
ステップb4では、コンピュータ6が、メモリに予めストアされているもう一つの第2閾値T4を読出し、検出した受光量ともう一つの第2閾値T4とを比較し、受光量がもう一つの第2閾値T4以上であるか否かが判断される。もう一つの第2閾値T4は、液滴の吐出が正常に行なわれて光束3が遮られた場合の受光量に等しい値である。
In step b4, the
なお、もう一つの第2閾値T4は、範囲を有するように設定されることが好ましい。もう一つの第2閾値T4が、ポイント値であると、正常と判定される状態が必要以上に制限されるので、実操業に適さないからである。 The other second threshold value T4 is preferably set to have a range. This is because if the second threshold value T4 is a point value, the state determined to be normal is restricted more than necessary, which is not suitable for actual operation.
受光量が、もう一つの第2閾値T4以上であるときステップb5へ進み、もう一つの第2閾値T4未満であるときステップb8へ進む。ステップb8では、コンピュータ6は、光束3を一度に遮る液滴の数が増加したとみなし、液滴の吐出が異常すなわち液滴の飛翔速度が低下していると判定し、さらに先のステップs4へ進む。
When the amount of received light is greater than or equal to another second threshold value T4, the process proceeds to step b5, and when it is less than another second threshold value T4, the process proceeds to step b8. In step b8, the
ステップb5では、さらに受光量がもう一つの第2閾値T4と等しいか否かが判断される。受光量がもう一つの第2閾値T4と等しいとき、ステップb6へ進み、コンピュータ6は、液滴の吐出が正常すなわち液滴の飛翔速度が正常と判定し、さらに先のステップs4へ進む。受光量がもう一つの第2閾値T4超えであるときステップb7へ進み、コンピュータ6は、光束3を一度に遮る液滴の数が減少したとみなし、液滴の吐出が異常すなわち液滴の飛翔速度が上昇していると判定し、さらに先のステップs4へ進む。
In step b5, it is further determined whether the amount of received light is equal to another second threshold value T4. When the amount of received light is equal to another second threshold value T4, the process proceeds to step b6, and the
ここで、液滴の飛翔速度が正常とは、吐出された液滴の速度が、被塗布物の種類、インクの特性、ノズル径などに応じて、インクジェット方式による塗布を行うのに好適な液滴の吐出速度として予め定められる基準速度と等しい、通常は範囲を有して定められるので基準範囲内にあることである。したがって、液滴の飛翔速度が低下するとは、基準速度よりも遅くなることであり、液滴の飛翔速度が上昇するとは、基準速度よりも速くなることである。 Here, when the droplet flying speed is normal, the ejected droplet speed is a liquid suitable for application by an ink jet method in accordance with the type of an object to be coated, ink characteristics, nozzle diameter, and the like. It is equal to a reference speed that is set in advance as a droplet discharge speed, and is usually determined with a range, so that it is within the reference range. Therefore, the drop flying speed is lower than the reference speed, and the drop flying speed is higher than the reference speed.
ステップs4以降は、前述の図2における説明どおりにステップs5のエンドへ進み、液滴の吐出状態の判定が確定し、吐出状態検出動作が終了する。 After step s4, the process proceeds to the end of step s5 as described above with reference to FIG. 2, the determination of the discharge state of the droplet is confirmed, and the discharge state detection operation ends.
図7は、同一の吐出周波数で吐出ヘッド2から異なる飛翔速度で吐出された液滴11が光束を通過する状態を示す図である。図7を参照して液滴11の飛翔速度の判定について説明する。図7(a)は、正常な飛翔速度で液滴11が吐出されている状態を示す。正常な飛翔速度の場合、光束3を一度に遮る液滴の数は2個である。図7(b)は、吐出された液滴11の飛翔速度が正常の場合に対して2倍となったときの状態を示す。2倍の飛翔速度の場合、光束3を一度に遮る液滴11の数は1個に減少する。図7(c)は、吐出された液滴11の飛翔速度が正常の場合に対して2分の1になったときの状態を示す。2分の1の飛翔速度の場合、光束3を一度に遮る液滴11の数は4個に増加する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which
このように、液滴11の飛翔速度が変化すると、飛翔速度の増減に応じて光束3を一度に遮る液滴11の数が変化するので、液滴11で遮られる光束の光量を測定し、予め定める閾値と比較することによって、液滴11の飛翔速度が正常であるか否かを判定することができる。
Thus, when the flying speed of the
吐出状態検出動作が終了し、吐出異常(液滴の不吐出または飛翔速度の異常)が検出された場合、インクジェット装置に備えられる異常回復手段を用いて、吐出異常回復処理が実行される。たとえば、液滴の不吐出が検出された場合、液の強制押出し、ノズル面のワイピングなどの処理が施される。液滴の飛翔速度異常が検出された場合、飛翔速度が正常になるように吐出ヘッドの制御パラメータ、たとえばピエゾ素子を用いる方式の吐出ヘッドでは、ピエゾ素子に対する印加電圧を変化させてその振幅を変えることによって、飛翔速度を変える処理が施される。液滴の飛翔速度低下が検出された場合、ピエゾ素子の振幅が大きくなるように制御パラメータを変更して飛翔速度を上昇させる。逆に、液滴の飛翔速度上昇が検出された場合、ピエゾ素子の振幅が小さくなるように制御パラメータを変更して飛翔速度を低下させる。 When the ejection state detection operation is completed and ejection abnormality (non-ejection of droplets or flying speed abnormality) is detected, ejection abnormality recovery processing is executed using abnormality recovery means provided in the ink jet apparatus. For example, when non-ejection of a droplet is detected, processing such as forced extrusion of liquid and wiping of the nozzle surface is performed. When a droplet flying speed abnormality is detected, the ejection head control parameter, for example, a jet head using a piezo element, changes the amplitude by changing the voltage applied to the piezo element so that the flying speed becomes normal. Thus, processing for changing the flight speed is performed. When a drop in the flying speed of the droplet is detected, the flying speed is increased by changing the control parameter so that the amplitude of the piezo element is increased. Conversely, when an increase in the flying speed of the droplet is detected, the flying speed is lowered by changing the control parameter so that the amplitude of the piezo element is reduced.
このように吐出異常回復処理を施した後、再度吐出状態検出を行い、吐出異常が回復されたか否かを確認することが好ましい。 After performing the discharge abnormality recovery process in this manner, it is preferable to detect the discharge state again and confirm whether or not the discharge abnormality has been recovered.
図8は、本発明の実施の第3態様である吐出状態検出方法の詳細を説明するフローチャートである。図8を参照して実施の第3態様について説明する。 FIG. 8 is a flowchart for explaining the details of the discharge state detecting method according to the third embodiment of the present invention. A third embodiment will be described with reference to FIG.
ステップc1は、先の図3におけるステップa1と同じ状態にあるので説明を省略する。ただし、このステップc1において、受光素子5で検出される第1光量を第1受光量I1と呼ぶ。ステップc2では、液滴の吐出方向に平行な方向に吐出ヘッドを予め定める距離だけ移動させる。ここで言う液滴の吐出方向とは、吐出ヘッドにおける設計上の定められた液滴の飛翔経路のことであり、ノズルの指向方向の延長方向に該当する。
Step c1 is in the same state as step a1 in FIG. However, the first light amount detected by the
ステップc3では、吐出ヘッドを移動した後、再度光束中を通過するように液滴を吐出して第2光量を測定する。このとき受光素子5で検出される第2光量を、第2受光量I2と呼ぶ。ステップc4では、コンピュータ6が、第1受光量I1と第2受光量I2とを比較し、等しいか否かを判断する。第1受光量I1と第2受光量I2とが等しいとき、ステップc5へ進み、ステップc5では、コンピュータ6が、液滴の飛翔方向を正常と判定する。第1受光量I1と第2受光量I2とが等しくないとき、ステップc6へ進み、ステップc6では、コンピュータ6が、液滴の飛翔方向を異常と判定する。
In step c3, after the ejection head is moved, the second light amount is measured by ejecting the droplets so as to pass through the light flux again. The second light quantity detected by the
図9は同一の吐出周波数および同一の飛翔速度の液滴11が正常な飛翔経路で光束3を遮る状態を示す図であり、図10は同一の吐出周波数および同一の飛翔速度の液滴11が異常な飛翔経路で光束3を遮る状態を示す図である。図9および図10を参照して液滴の飛翔経路の判定について説明する。なお、図9および図10中に示す仮想線12は、前述した液滴の正常な飛翔経路を示す軸である。
FIG. 9 is a diagram showing a state in which the
図9(a)は液滴11が正常な飛翔方向に吐出されている場合であり、光束3を一度に遮る液滴の数は4個である。一方図10(a)は液滴11が異常な飛翔方向に吐出されている場合であるけれども、光束3を一度に遮る液滴の数は4個であり、液滴が正常な飛翔方向に吐出されている場合と全く変わらない。したがって、図9(a)の場合と図10(a)の場合とについて受光量を測定すると、その値が同じであり、いずれの場合も吐出状態は正常と判定される。したがって、本実施態様では、吐出ヘッド2を正常な飛翔経路方向(軸12の延びる方向)に移動させることによって、吐出状態の検出精度を向上する。
FIG. 9A shows a case where the
すなわち、図9(b)および図10(b)は、図9(a)および図10(a)の状態から、吐出ヘッド2を軸12方向に光束3から離れる方向へ移動させた状態を示す図である。液滴11の飛翔経路が正常である図9(b)では、光束3を一度に遮る液滴の数は4個であり、図9(a)の場合と変わらないので、吐出ヘッド2を移動させても測定される受光量が変化しない。しかしながら、液滴11の飛翔経路が異常である図10(b)では、光束3を一度に遮る液滴の数は図10(a)の場合に比べて減少して2個になるので、吐出ヘッド2を移動させると測定される受光量が増加する。
That is, FIG. 9B and FIG. 10B show a state where the
このように液滴11の飛翔方向が正常である場合、吐出ヘッド2の移動前後における測定受光量は変化しないけれども、液滴11の飛翔方向が異常である場合、吐出ヘッド2の移動前後における測定受光量が変化する。したがって、軸12方向における複数の位置に吐出ヘッド2を移動し、それぞれの位置で受光量を測定することによって、各測定位置の受光量の変化がなければ正常な飛翔方向に吐出されていると判定し、測定位置に応じて受光量に変化があれば異常な飛翔方向に吐出されていると判定することができる。
As described above, when the flying direction of the
なお、上記の方法では、光束3の光軸が延びる方向と同じ方向へ液滴の飛翔方向がずれた場合、異常を検出することができない。このようなとき、軸12まわりに吐出ヘッド2を90度角変位させ、再度液滴11の吐出状態を検出し、飛翔方向における異常発生の有無を確認することによって、判定精度を一層高くすることができる。
In the above method, when the flying direction of the liquid droplet is shifted in the same direction as the direction in which the optical axis of the
また、本実施態様では、吐出ヘッドを移動させるけれども、逆に光束すなわち対を成す発光素子と受光素子とを、対向させたまま移動させたり角変位させたりしても、本実施態様と同一の効果を奏することができる。 Further, in the present embodiment, although the ejection head is moved, the light beam, that is, the light emitting element and the light receiving element that form a pair, on the contrary, can be moved or angularly displaced while facing each other. There is an effect.
1 吐出状態検出装置
2 吐出ヘッド
3 光束
4 発光素子
5 受光素子
6 コンピュータ
11 液滴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge
Claims (5)
単位時間当たりに吐出される液滴の数である吐出周波数を一定に維持して、前記ノズルから液滴を吐出させるステップと、
前記発光素子から出射された光束の光量を受光素子で検出するステップと、
受光素子で検出した受光量と予め定める第1閾値とを比較するステップと、
受光素子で検出した受光量と予め定める第2閾値とを比較するステップと、
該受光量が、第1閾値未満でありかつ第2閾値超えであるとき、液滴の吐出状態が正常であると判定するステップとを含むことを特徴とする液滴の吐出状態検出方法。 A light emitting element that emits a light beam, a light receiving element that receives a light beam emitted from the light emitting element, a nozzle that is provided in the ink jet apparatus and that discharges ink droplets, a flight path of the discharged liquid droplets, and the light flux Change in the amount of received light based on the change in the number of droplets in the light beam, by discharging the droplets from the nozzle so that a plurality of discharged droplets exist in the light beam. A method for detecting the discharge state of a droplet based on
Maintaining a constant discharge frequency, which is the number of droplets discharged per unit time, and discharging droplets from the nozzle ;
Detecting a light amount of a light beam emitted from the light emitting element with a light receiving element;
Comparing the amount of received light detected by the light receiving element with a predetermined first threshold;
Comparing the amount of received light detected by the light receiving element with a predetermined second threshold;
And a step of determining that the droplet ejection state is normal when the amount of received light is less than the first threshold and greater than the second threshold.
前記受光量が、前記第2閾値以下であるとき、液滴の飛翔速度が低下していると判定するステップとを含むことを特徴とする請求項1記載の液滴の吐出状態検出方法。2. The droplet discharge state detection method according to claim 1, further comprising a step of determining that the flying speed of the droplet is reduced when the amount of received light is equal to or less than the second threshold value.
前記吐出周波数に応じて可変に定められることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の液滴の吐出状態検出方法。 The first threshold and the second threshold are:
Discharge state detecting methods of drops according to any one of claims 1-3, characterized in that it is determined variably according to the ejection frequency.
単位時間当たりに吐出される液滴の数である吐出周波数を一定に維持して、前記ノズルから液滴を吐出させるステップと、
前記発光素子から出射された光束の光量を受光素子で検出するステップと、
受光素子で検出した受光量と予め定める第1閾値とを比較するステップと、
受光素子で検出した受光量と予め定める第2閾値とを比較するステップと、
該受光量が、第1閾値未満でありかつ第2閾値と等しいとき、液滴の吐出状態が正常であると判定し、第1閾値未満でありかつ第2閾値超えであるとき、液滴の飛翔速度が予め定める基準速度よりも速いと判定し、第1閾値未満でありかつ第2閾値未満であるとき、液滴の飛翔速度が予め定める基準速度よりも遅いと判定するステップとを含むことを特徴とする液滴の吐出状態検出方法。 A light emitting element that emits a light beam, a light receiving element that receives a light beam emitted from the light emitting element, a nozzle that is provided in the ink jet apparatus and that ejects ink droplets, a flight path of the ejected droplets, and the light flux Change in the amount of received light based on the change in the number of droplets in the light beam, by discharging the droplets from the nozzle so that a plurality of discharged droplets exist in the light beam. A method for detecting the discharge state of a droplet based on
Maintaining a constant discharge frequency, which is the number of droplets discharged per unit time, and discharging droplets from the nozzle ;
Detecting a light amount of a light beam emitted from the light emitting element with a light receiving element;
Comparing the amount of received light detected by the light receiving element with a predetermined first threshold;
Comparing the amount of received light detected by the light receiving element with a predetermined second threshold;
When the received light amount is less than the first threshold and equal to the second threshold, it is determined that the droplet discharge state is normal, and when the amount of received light is less than the first threshold and exceeds the second threshold, Determining that the flying speed is faster than a predetermined reference speed, and determining that the flying speed of the droplet is slower than the predetermined reference speed when the flying speed is less than the first threshold and less than the second threshold. A method for detecting a discharge state of droplets.
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