JP4730825B2 - 液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせ方法、液吐出不良検出方法、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

Description

この発明は、発光素子から、ノズル列を構成するノズルの液吐出方向と交差する方向に光を発してその光を受光素子に向ける構成とし、その受光素子の光出力の変化に基づき液体の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置、その液吐出不良検出装置において、発光素子から受光素子に向かう液吐出不良検出用光軸と、液吐出ヘッドに有するノズル列とを位置合わせする液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせ方法、その位置合わせ方法に基づき液吐出不良検出用光軸とノズル列とを位置合わせ後、そのノズル列を構成するノズルからの液吐出不良を検出する液吐出不良検出方法、および前述した液吐出不良検出装置を備え、液吐出ヘッドから吐出するインク滴で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液吐出ヘッドを備え、その液吐出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交差する方向に光を発してその光を受光素子に向ける構成とし、受光素子の光出力の変化から、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、受光素子の光出力の低下からインク滴の吐出を確認し、光出力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、液吐出ヘッドを回復装置位置へと移動し、回復装置で吐出不良を生じたノズルからインクを吸引することによりインク詰まりを解消して回復していた。

このような液吐出不良検出装置を備えるインクジェット記録装置には、従来、例えば下記の特許文献１ないし特許文献３に記載のものなどがある。特許文献１に記載のインクジェット記録装置では、発光素子から受光素子に向かう液吐出不良検出用光軸が複数のノズルの配列方向に対して所定角度を持たせて形成されるように配置され、ノズル列が光軸に対して所定の幅を持って交差可能に形成していた。

また、下記の特許文献２に記載のインクジェット記録装置では、ノズルの配列方向に沿って光ビームを出射し、インク滴を順次時系列的に吐出制御し、吐出不良ノズルの特定を行っていた。さらに、下記の特許文献３に記載のインクジェット記録装置では、光軸自動調整機構を備え、液滴が光束を通過する際の光量変化の信号に基づいてシャッタの位置を調整し、次いで受光素子の位置を調整した後、シャッタの位置を再び調整する光軸調整を行っていた。

特許３１７８５８３号公報 特許３５０１５９９号公報 特開２０００-８５１４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のインクジェット記録装置では、ノズル列が光軸に対して所定の幅を持って交差するように形成されているので、精度上の問題は解決できるが、すべてのノズルからインクを吐出して発光素子からの信号のレベルに基づきインク吐出があるかないかを判断するのみであり、ノズル個々の液吐出不良を検出するものではなかった。

また、特許文献２に記載のインクジェット記録装置では、特に長い液吐出ヘッドの場合において、液吐出不良検出を確実に行うために、第１ビーム受光手段に近い側の一端から中央部までの半分のノズルと、第２ビーム受光手段に近い側の一端から中央部までの残りの半分のノズルの検知を分割して行うので、構造が複雑で位置調整、特にノズル列と光軸の位置合わせが難しいと思われるが、この点についての記載がない。

さらに、特許文献３に記載のインクジェット記録装置では、キャリッジを移動しながら、液滴が光束を通過する際の光量変化の信号に基づいてシャッタの位置を調整し、次いで受光素子の位置を調整した後、シャッタの位置を再び調整する光軸調整を行うので、調整が複雑であり、キャリッジの駆動と、ノズルからのインク吐出のタイミング調整が必要であり、調整のためのインク吐出量が多くなってインクの無駄が多く不経済であった。

そこで、この発明の第１の目的は、発光素子から受光素子に向かう液吐出不良検出用光軸と、液吐出ヘッドに有するノズル列とを、液体を無駄に消費することなく簡易に位置合わせする、液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせ方法を提供することにある。

この発明の第２の目的は、そのような位置合わせ方法に基づき液吐出不良検出用光軸とノズル列とを位置合わせ後、そのノズル列を構成するノズルからの液吐出不良を検出する液吐出不良検出方法を提供することにある。

この発明の第３の目的は、液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせを、液体を無駄に消費することなく簡単とした液吐出不良検出装置を提供することにある。

この発明の第４の目的は、そのような液吐出不良検出装置を備え、液吐出ヘッドから吐出するインク滴で記録媒体に画像を記録する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、液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせ方法において、
ノズル列を有するインクジェットヘッド等の液吐出ヘッドを、そのノズル列とほぼ直交する方向に、ノズル列を構成するノズルの１つである第１のノズルからインク滴等の液体を吐出しながら、その吐出する液体が、半導体レーザやＬＥＤなどの発光素子から、フォトダイオードなどの受光素子に向かう液吐出不良検出用光軸を横切るように平行移動し、
その第１のノズルから吐出する液体が液吐出不良検出用光軸を横切る前後の受光素子の光出力を検出し、
その光出力の変化に基づき、液体の吐出を停止して後に第１のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わせ、
次いで、発光素子と受光素子とを一体ユニット化した液吐出不良検出装置を、第１のノズルの液吐出方向位置を中心として、ノズル列を構成するノズルの別の１つである第２のノズルから液体を吐出しながら、その吐出する液体が液吐出不良検出用光軸を横切るように回動し、
その第２のノズルから吐出する液体が液吐出不良検出用光軸を横切る前後の受光素子の光出力を検出し、
その光出力の変化に基づき、液体の吐出を停止して後に第２のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わす、ことを特徴とする。

このとき、ノズル列を構成するノズルのうちの一端部のノズルを第１のノズルとし、他端部のノズルを第２のノズルとするとよい。また、各ノズル列が平行となるように位置決めして複数の液吐出ヘッドを１つのキャリッジ上に搭載し、そのキャリッジを移動することにより液吐出ヘッドを平行移動し、１つの液吐出ヘッドの第１のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わせる一方、液吐出不良検出装置を回動することにより、同じ液吐出ヘッドの第２のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わせるとよい。

この発明の第２の態様は、上述したこの発明の第２の目的を達成すべく、液吐出不良検出方法において、上述した液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせ方法に基づき、液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせ後、そのノズル列を構成するノズルから順に液体を吐出して受光素子の光出力の変化に基づき液吐出不良を検出する、ことを特徴とする。

この発明の第３の態様は、上述したこの発明の第３の目的を達成すべく、
半導体レーザやＬＥＤなどの発光素子から、ノズル列を構成するノズルの液吐出方向と交差する方向に光を発してその光をフォトダイオードなどの受光素子に向ける構成とし、その受光素子の光出力の変化に基づきインク滴等の液体の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置において、
発光素子と受光素子とを一体ユニット化する一方、
ノズル列を有するインクジェットヘッド等の液吐出ヘッドを、そのノズル列とほぼ直交する方向に平行移動するとき、ノズル列を構成するノズルの１つである第１のノズルの液吐出方向が、発光素子から受光素子に向かう液吐出不良検出用光軸を横切る位置を中心として回動自在に設け、
第１のノズルから液体を吐出しながら、液吐出ヘッドを液吐出ヘッドのノズル列とほぼ直交する方向に平行移動し、第１のノズルから吐出する液体が液吐出不良検出用光軸を横切る前後の受光素子の光出力を検出し、その光出力の変化に基づき、液体の吐出を停止して後に第１のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わせ、
次いで、ノズル列を構成するノズルの別の１つである第２のノズルから液体を吐出しながら、液吐出ヘッドを第１のノズルの液吐出方向位置を中心として回動し、第２のノズルから吐出する液体が液吐出不良検出用光軸を横切る前後の受光素子の光出力を検出し、その光出力の変化に基づき、液体の吐出を停止して後に第２のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わす、
液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせを行う手段を備えることを特徴とする。

ここで、発光素子から発する光ビームを絞る、コリメートレンズやスリットなどの絞り部材と、その絞り部材で絞った光がそのまま受光素子に入ることを阻止するビームストッパとを備えるとよい。そして、液体の吐出不良を検出するとき、発光素子から発した光を絞り部材で絞って受光素子に導く一方、ノズル等から液体を吐出する。ここで、液体が正常に吐出されたときは、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なかったときは、吐出液で光ビームを遮ることなく、絞り部材で絞った光ビームをそのままビームストッパに当て、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。

また、発光素子として半導体レーザを使用するとよい。さらに、受光素子を収納するパッケージに光透過窓を設け、その光透過窓を塞ぐガラスなどの光透過部材に遮光部を形成してその遮光部をビームストッパとするとよい。

この発明の第４の態様は、上述したこの発明の第４の目的を達成すべく、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、ことを特徴とする。このインクジェット記録装置には、インク滴の吐出不良があるときには、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回復装置を備えるとよい。

この発明の第１の態様によれば、第１のノズルから液体を吐出しながら、ノズル列を有する液吐出ヘッドを平行移動し、第１のノズルから吐出する液体が液吐出不良検出用光軸を横切る前後の受光素子の光出力の変化に基づき、第１のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わせ、次いで第２のノズルから液体を吐出しながら、液吐出不良検出用光軸に合わせた第１のノズルの液吐出方向位置を中心として液吐出不良検出装置を回動し、第２のノズルから吐出する液体が液吐出不良検出用光軸を横切る前後の受光素子の光出力の変化に基づき、第２のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わす。よって、構造が複雑化したり、液体を無駄に消費したりすることなく、単純化して液吐出不良検出用光軸とノズル列とを簡易に位置合わせする、液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせ方法を提供することができる。

このとき、ノズル列を構成するノズルのうちの一端部のノズルを第１のノズルとし、他端部のノズルを第２のノズルとすると、ノズル列を構成するもっとも離れた２つのノズルの液吐出方向位置を各々液吐出不良検出用光軸に合わせて液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせをより正確に行うことができる。

また、各ノズル列が平行となるように位置決めして複数の液吐出ヘッドを１つのキャリッジ上に搭載し、まずキャリッジを移動することにより液吐出ヘッドを平行移動し、１つの液吐出ヘッドの第１のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わせ、次いでキャリッジを回動することにより液吐出ヘッドを回動し、同じ液吐出ヘッドの第２のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わせるようにすると、カラー記録装置のごとく複数の液吐出ヘッドを有する場合にも、各液吐出ヘッドのノズル列と液吐出不良検出用光軸との位置合わせを行うことができる。

この発明の第２の態様によれば、液吐出不良検出方法において、第１の態様のような液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせ方法に基づき、液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせ後、そのノズル列を構成するノズルから順に液体を吐出して受光素子の光出力の変化に基づき液吐出不良を検出する。そこで、構造が複雑化したり、液体を無駄に消費したりすることなく、液吐出不良検出用光軸とノズル列とを簡易に位置合わせして後、ノズル列を構成する各ノズルからの液吐出不良を個々に正確に検出する液吐出不良検出方法を提供することができる。

この発明の第３の態様によれば、液吐出不良検出装置において、発光素子と受光素子とを一体ユニット化する一方、ノズル列を有する液吐出ヘッドを、そのノズル列とほぼ直交する方向に平行移動するとき、ノズル列を構成するノズルの１つである第１のノズルの液吐出方向が液吐出不良検出用光軸を横切る位置を中心として回動自在に設ける。よって、第１のノズルから液体を吐出しながら、ノズル列を有する液吐出ヘッドを平行移動し、第１のノズルから吐出する液体が液吐出不良検出用光軸を横切る前後の受光素子の光出力の変化に基づき、第１のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わせ、次いで第２のノズルから液体を吐出しながら、液吐出不良検出用光軸に合わせた第１のノズルの液吐出方向位置を中心として液吐出不良検出装置を回動し、第２のノズルから吐出する液体が液吐出不良検出用光軸を横切る前後の受光素子の光出力の変化に基づき、第２のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わすことができる。これにより、構造が複雑化したり、液体を無駄に消費したりすることなく、液吐出不良検出用光軸とノズル列とを簡易に位置合わせ可能とする液吐出不良検出装置を提供することができる。

ここで、発光素子から発する光ビームを絞る絞り部材と、その絞り部材で絞った光がそのまま受光素子に入ることを阻止するビームストッパとを備えると、構造が簡単で、しかも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とすることができる。

そして、発光素子として半導体レーザを使用すると、小型化、低コスト化に対応可能であり、コーヒレンスがよく、平行光にしやすいため、例えば長尺の液吐出ヘッドの場合などに有効な液吐出不良検出装置を提供することができる。

受光素子を収納するパッケージに光透過窓を設け、その光透過窓を塞ぐ光透過部材に遮光部を形成してその遮光部をビームストッパとすると、ビームストッパを受光素子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することができる。

この発明の第４の態様によれば、インクジェット記録装置において、第３の態様のような液吐出不良検出装置を備えるので、構造簡単にして、液体を無駄に消費することなく、液吐出不良検出用光軸とノズル列とを簡易に位置合わせ可能とする液吐出不良検出装置を備え、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。

インク滴の吐出不良があるときには、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回復装置を備えると、インクの無駄な消費を防止することができる。

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）にはこの発明の第３の態様であ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、１つのキャリッジ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、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ながら無端ベルトを走行し、キャリッジ１５を図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。液吐出ヘッドである各インクジェットヘッド１６は、図１には図示しないが、それぞれ複数のノズルを直線状に並べて構成するインク列を下向きに有し、そのインク列が平行になるように位置決めする。

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て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、この発明の第３の態様であ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を設置する。正面から見てそのプラテン２２の後ろ側には、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を備える。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。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で駆動することにより用紙２３を搬送してプラテン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インク列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インク列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つのインクジェットヘッド１６に設けるノズル列の各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つのインクジェットヘッド１６に設けるインク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ｎと交差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に向ける構成とする。

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までの液吐出不良検出用光軸３１上には、ｎ１〜ｎｘの液吐出方向ｎ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、液吐出方向ｎを横切って後に円板状のビームストッパ３３を備える。よって、まっすぐな光軸３１上に順に、発光素子３０、コリメートレンズ３２、ビームストッパ３３、受光素子４０を設ける。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のインク列の複数のノズルの一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を受光して受光素子３０の光出力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で遮光して光出力がほとんど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の光出力の変化から、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のインク列を構成する複数のノズルの一端から順にインク滴の吐出不良を検出し終えると、次にはキャリッジ１５を移動して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に設ける複数のノズルの一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側から液吐出不良検出用光軸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。

以上のとおり、液体の吐出方向ｎと交差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に向ける構成とし、受光素子３０の光出力の変化から、液体の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置２０において、発光素子３０と受光素子４０との間に、発光素子３０から発する光ビーム３４を絞る絞り部材としてコリメートレンズ３２と、そのコリメートレンズ３２で絞った光がそのまま受光素子３０に入ることを阻止するビームストッパ３３とを備えるだけであるから、構造が簡単である。

しかも、散乱光を受光して受光素子３０の光出力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３３で遮光して光出力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４０の光出力比を大きくすることができ、液吐出不良の検出を確実とすることができる。

図５には、発光素子３０と受光素子４０間の位置と、インク滴がありの場合となしの場合の受光素子４０の光出力比との関係を示す実験データである。

図５から判るとおり、ビームストッパ３３の径がΦ１．５の場合も、Φ３．０の場合も、インクジェットヘッド１６のノズル配置長さ、すなわちインク列の長さ（５５０ｍｍ）にわたって２倍以上の光出力比を得ることができた。この実験データからも、液吐出不良の検出閾値を２以上とし、液吐出不良の検出を確実とすることができることが判る。

ところで、上述したような液吐出不良検出装置２０では、液吐出不良検出用光軸３１とノズル列の平行度がずれると、液吐出不良の検出が不正確となる。そこで、この発明では、ノズル列を構成するノズルから順に液体を吐出して受光素子４０の光出力の変化に基づき液吐出不良を検出する前に、あらかじめ液吐出不良検出用光軸３１とノズル列との位置合わせを行うようにする。

図６に示す液吐出不良検出装置２０では、発光素子３０とコリメートレンズ３２とを一体として発光側ユニット５０を構成する一方、受光素子４０とビームストッパ３３とを一体化した図４に示すような受光側ユニット５１を用い、それらの発光側ユニット５０と受光側ユニット５１とを同一の回動板５２上に固定して発光素子３０と受光素子４０とを一体ユニット化してなる。

一方、各ノズル列５３ｙ、５３ｃ、５３ｍ、５３ｂが平行となるように位置決めして４つのインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを１つのキャリッジ１５上に搭載し、キャリッジ１５をＬ方向に移動することにより、ノズル列５３ｙ、５３ｃ、５３ｍ、５３ｂを有するインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを、そのノズル列５３とほぼ直交する方向に平行移動可能とする。そして、その平行移動するとき、いずれのインクジェットヘッド１６でもよいが、この例では、はじめのイエロのインクジェットヘッド１６ｙのノズル列５３ｙを構成するノズルＮｙの１つである第１のノズル、例えば一端部のノズルＮｙ１の液吐出方向ｎ１が液吐出不良検出用光軸３１を横切る位置Ｏを中心とし、液吐出不良検出装置２０をＲ方向に回動自在に設ける。

図７には、液吐出不良検出用光軸３１とノズル列５３ｙ、５３ｃ、５３ｍ、５３ｂとの位置合わせを行うときのフローチャートを示す。

位置合わせを行うときには、まずステップＳ１で、キャリッジ１５をＬ方向に移動することによりインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを平行移動するとともに、ノズル列５３ｙを構成するノズルＮｙの１つである第１のノズルＮｙ１からインク滴を吐出する。そして、インクジェットヘッド１６ｙを、そのノズル列５３ｙとほぼ直交する方向に、第１のノズルＮｙ１からインク滴を吐出しながら、その吐出するインク滴が液吐出不良検出用光軸３１を横切るように移動する。

それから、ステップＳ２で、その第１のノズルＮｙ１から吐出するインク滴が液吐出不良検出用光軸３１を横切る前後の位置Ｌ１〜Ｌ７の受光素子４０の光出力ＬＴ１〜ＬＴ７を検出し、ステップＳ３で、それらを記憶する。このとき、光出力ＬＴ１〜ＬＴ７を検出することができないときは、ノズルＮｙ１を次のＮｙ２、Ｎｙ３………に変えて光出力ＬＴ１〜ＬＴ７を検出することが望ましい。また、インク滴は、一滴だけでなく、数滴を吐出することにより検出の信頼性を向上することが好ましい。そして、光出力ＬＴ１〜ＬＴ７を検出後、ステップＳ４で、第１のノズルＮｙ１からのインク滴の吐出を停止する。

図９には、キャリッジ１５の移動位置Ｌ１〜Ｌ７と、検出した光出力ＬＴ１〜ＬＴ７との関係を示すグラフを示す。この図から判るとおり、光出力ＬＴ１〜ＬＴ７のピーク値ＬＴ４は、散乱光の受光がもっとも大きい位置Ｌ４のときである。この光出力ＬＴ１〜ＬＴ７の変化に基づき、ステップＳ５で、キャリッジ１５を位置Ｌ４まで移動して第１のノズルＮｙ１の液吐出方向ｎ１位置を液吐出不良検出用光軸３１に合わせる。

次いで、ステップＳ６で、液吐出不良検出装置２０を、第１のノズルＮｙ１の液吐出方向ｎ１位置Ｏを中心としてＲ方向に回動するとともに、ノズル列５３ｙを構成するノズルＮｙの別の１つである第２のノズル、例えばノズル列５３ｙの他端部のノズルＮｙｘからインク滴を吐出する。そして、そのノズルＮｙｘから吐出するインク滴が液吐出不良検出用光軸３１を横切るように回動する。

それから、ステップＳ７で、その第２のノズルＮｙｘから吐出するインク滴が液吐出不良検出用光軸３１を横切る前後の位置Ｒ１〜Ｒ７の受光素子４０の光出力ＲＴ１〜ＲＴ７を検出し、ステップＳ８で、それらを記憶する。このとき、光出力ＲＴ１〜ＲＴ７を検出することができないときも、ノズルＮｙｘを変えて光出力ＲＴ１〜ＲＴ７を検出することが望ましい。また、インク滴は、一滴だけでなく、数滴を吐出することにより検出の信頼性を向上することが好ましい。そして、光出力ＲＴ１〜ＲＴ７を検出後、ステップＳ９で、第２のノズルＮｙｘからのインク滴の吐出を停止する。

図１０には、液吐出不良検出装置２０の回動位置Ｒ１〜Ｒ７と、検出した光出力ＲＴ１〜ＲＴ７との関係を示すグラフを示す。この図から判るとおり、光出力ＲＴ１〜ＲＴ７のピーク値ＲＴ４は、散乱光の受光がもっとも大きい位置Ｒ４のときである。この光出力ＲＴ１〜ＲＴ７の変化に基づき、ステップＳ１０で、液吐出不良検出装置２０を位置Ｒ４まで回動して第１のノズルＮｙｘの液吐出方向ｎｘ位置を液吐出不良検出用光軸３１に合わせる。これにより、液吐出不良検出用光軸３１とインク列５３ｙとを正確に位置合わせし、液吐出不良検出用光軸３１と他のインク列５３ｃ、５３ｍ、５３ｂとの位置合わせも行うことができる。

そして、液吐出不良検出用光軸３１とノズル列５３ｙ、５３ｃ、５３ｍ、５３ｂとの位置合わせ後、その各ノズル列５３ｙ、５３ｃ、５３ｍ、５３ｂを構成するノズルから順にインク滴を吐出して受光素子４０の光出力の変化に基づき液吐出不良を検出する。

つまり、図８に示すように、ステップＳ１１で、はじめにイエロのインクジェットヘッド１６ｙのノズルＮｙ１、Ｎｙ２、………Ｎｙｘから順にインク滴を吐出し、ステップＳ１２で、受光素子４０の光出力を検知して光出力が閾値以上か否かを判断し、吐出チェックを行う。そして、閾値に達しないときは、吐出不良として、ステップＳ１３で、その不吐出ノズルを記憶する。

イエロのインクジェットヘッド１６ｙの吐出不良を検出して後、ステップＳ１４で、ピッチＰ分、キャリッジ１５をＬ方向に移動して後、次にはステップＳ１５で、シアンのインクジェットヘッド１６ｃのノズルＮｃ１、Ｎｃ２、………Ｎｃｘから順にインク滴を吐出し、ステップＳ１６で、受光素子４０の光出力を検知して光出力が閾値以上か否かを判断し、吐出チェックを行う。そして、閾値に達しないときは、吐出不良として、ステップＳ１７で、その不吐出ノズルを記憶する。

シアンのインクジェットヘッド１６ｃの吐出不良を検出して後、ステップＳ１８で、再びピッチＰ分、キャリッジ１５をＬ方向に移動して後、次にはステップＳ１９で、マゼンタのインクジェットヘッド１６ｍのノズルＮｍ１、Ｎｍ２、………Ｎｍｘから順にインク滴を吐出し、ステップＳ２０で、受光素子４０の光出力を検知して光出力が閾値以上か否かを判断し、吐出チェックを行う。そして、閾値に達しないときは、吐出不良として、ステップＳ２１で、その不吐出ノズルを記憶する。

マゼンタのインクジェットヘッド１６ｍの吐出不良を検出して後、同様にしてブラックのインクジェットヘッド１６ｂについても、不吐出ノズルを記憶する。そして、このデータを下に、キャリッジ１５を移動して、記憶する不吐出ノズルを回復装置１８に対向し、回復装置１８により、例えば記憶する不吐出ノズルからインクを吸引してノズル詰まり等を解消する。

回復装置１８でノズル詰まり等を解消して後、例えば記憶する不吐出ノズルについてのみ、再度液吐出不良がないかどうかの確認を行う。そして、なお液吐出不良があるときには、再び回復装置１８で吐出不良解消作業を行う。

（Ａ）はこの発明の第３の態様であ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。 発光素子と受光素子間の位置と、インク滴がありの場合となしの場合の受光素子の光出力比との関係を示す実験データ図である。 液吐出不良検出装置と、キャリッジ上に搭載するインクジェットヘッドのインク列との位置合わせを説明するための平面図である。 その位置合わせを行うときのフローチャートである。 その位置合わせ後に液吐出不良検出を行うときのフローチャートである。 その位置合わせ時に、ノズル列の第１のノズルの液吐出方向位置が光軸を横切るときの、キャリッジの移動位置と受光素子の光出力との関係図である。 その位置合わせ時に、ノズル列の第２のノズルの液吐出方向位置が光軸を横切るときの、液吐出不良検出装置の回動位置と受光素子の光出力との関係図である。

符号の説明

１５ キャリッジ
１６、１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂ インクジェットヘッド（液吐出ヘッド）
１８ 回復装置
２０ 液吐出不良検出装置
３０ 発光素子
３１ 液吐出不良検出用光軸
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
４２ パッケージ
４３ 光透過窓
４４ 光透過部材
５０ 発光側ユニット
５１ 受光側ユニット
５２ 回動板
５３、５３ｙ、５３ｃ、５３ｍ、５３ｂ ノズル列
ＬＴ１〜ＬＴｘ 受光素子の光出力
ＲＴ１〜ＲＴｘ 受光素子の光出力
Ｎｙ、Ｎｃ、Ｎｍ、Ｎｂ ノズル
Ｎｙ１ 第１のノズル
Ｎｙｘ 第２のノズル
ｎ、ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５、………ｎｘ 液吐出方向

Claims (10)

1. ノズル列を有する液吐出ヘッドを、そのノズル列とほぼ直交する方向に、前記ノズル列を構成するノズルの１つである第１のノズルから液体を吐出しながら、その吐出する液体が、発光素子から受光素子に向かう液吐出不良検出用光軸を横切るように平行移動し、
   その第１のノズルから吐出する液体が液吐出不良検出用光軸を横切る前後の前記受光素子の光出力を検出し、
   その光出力の変化に基づき、液体の吐出を停止して後に前記第１のノズルの液吐出方向位置を液吐出不良検出用光軸に合わせ、
   次いで、前記発光素子と前記受光素子とを一体ユニット化した液吐出不良検出装置を、前記第１のノズルの液吐出方向位置を中心として、前記ノズル列を構成するノズルの別の１つである第２のノズルから液体を吐出しながら、その吐出する液体が前記液吐出不良検出用光軸を横切るように回動し、
   その第２のノズルから吐出する液体が前記液吐出不良検出用光軸を横切る前後の前記受光素子の光出力を検出し、
   その光出力の変化に基づき、液体の吐出を停止して後に前記第２のノズルの液吐出方向位置を前記液吐出不良検出用光軸に合わす、
   ことを特徴とする、液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせ方法。
2. 前記ノズル列を構成するノズルのうちの一端部のノズルを前記第１のノズルとし、他端部のノズルを前記第２のノズルと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用光軸とノズル列との位置合わせ方法。
3. 各ノズル列が平行となるように位置決めして複数の前記液吐出ヘッドを１つのキャリッジ上に搭載し、そのキャリッジを移動することにより前記液吐出ヘッドを平行移動し、１つの液吐出ヘッドの前記第１のノズルの液吐出方向位置を前記液吐出不良検出用光軸に合わせる一方、前記液吐出不良検出装置を回動することにより、同じ液吐出ヘッドの前記第２のノズルの液吐出方向位置を前記液吐出不良検出用光軸に合わせ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用光軸とノズル列との位置合わせ方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１に記載の液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせ方法に基づき前記液吐出不良検出用光軸と前記ノズル列との位置合わせ後、そのノズル列を構成するノズルから順に液体を吐出して前記受光素子の光出力の変化に基づき液吐出不良を検出することを特徴とする、液吐出不良検出方法。
5. 発光素子から、ノズル列を構成するノズルの液吐出方向と交差する方向に光を発してその光を受光素子に向ける構成とし、その受光素子の光出力の変化に基づき液体の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置において、
   前記発光素子と前記受光素子とを一体ユニット化する一方、
   前記ノズル列を有する液吐出ヘッドを、そのノズル列とほぼ直交する方向に平行移動するとき、前記ノズル列を構成するノズルの１つである第１のノズルの液吐出方向が、前記発光素子から前記受光素子に向かう液吐出不良検出用光軸を横切る位置を中心として回動自在に設け、
   前記第１のノズルから液体を吐出しながら、前記液吐出ヘッドを前記液吐出ヘッドのノズル列とほぼ直交する方向に平行移動し、前記第１のノズルから吐出する液体が前記液吐出不良検出用光軸を横切る前後の前記受光素子の光出力を検出し、その光出力の変化に基づき、液体の吐出を停止して後に前記第１のノズルの液吐出方向位置を前記液吐出不良検出用光軸に合わせ、
   次いで、前記ノズル列を構成するノズルの別の１つである第２のノズルから液体を吐出しながら、前記液吐出ヘッドを前記第１のノズルの液吐出方向位置を中心として回動し、前記第２のノズルから吐出する液体が前記液吐出不良検出用光軸を横切る前後の前記受光素子の光出力を検出し、その光出力の変化に基づき、液体の吐出を停止して後に前記第２のノズルの液吐出方向位置を前記液吐出不良検出用光軸に合わす、
   前記液吐出不良検出用光軸とノズル列との位置合わせを行う手段を備えることを特徴とする、液吐出不良検出装置。
6. 前記発光素子から発する光ビームを絞る絞り部材と、その絞り部材で絞った光がそのまま前記受光素子に入ることを阻止するビームストッパとを備え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. 前記発光素子として半導体レーザを使用することを特徴とする、請求項５または６に記載の液吐出不良検出装置。
8. 前記受光素子を収納するパッケージに光透過窓を設け、その光透過窓を塞ぐ光透過部材に遮光部を形成してその遮光部を前記ビームストッパとすることを特徴とする、請求項６または７に記載の液吐出不良検出装置。
9. 請求項５ないし８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。
10. インク滴の吐出不良があるときには、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回復装置を備えることを特徴とする、請求項９に記載のインクジェット記録装置。

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