JP4955713B2

JP4955713B2 - 液滴検知装置およびインクジェットプリンタ

Info

Publication number: JP4955713B2
Application number: JP2009007822A
Authority: JP
Inventors: 和正伊藤; 宏尚林
Original assignee: Ricoh Elemex Corp
Current assignee: Ricoh Elemex Corp
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: CN102196917B; JP2010162790A; CN102196917A; US20110205283A1; EP2388143A1; WO2010082516A1; US8485633B2

Description

本発明は、液滴検知装置およびインクジェットプリンタに関するものである。

従来、ベース部材を基準として発光モジュールと受光モジュールの間の光学的な位置調節を行うインクジェット式記録装置が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。このインクジェット式記録装置では、ベース部材であるケースに発光モジュールと受光モジュールを光軸調整し固定している。

特許第３５０９７０６号公報

しかしながら、上記に示されるような従来のインクジェット式記録装置にあっては、ベース部材であるケースに発光モジュールと受光モジュールを光軸調整し固定する方式が開示されているものの、調整後の本体（プリンタ）に取り付けたときの光軸調整の精度維持および安定性などの配慮は考慮されていないため、光軸調節を行いモジュールベースに一体化構成する液滴検知装置を本体（プリンタ）に固定した状態において精度変動が生じ、光軸調節の機能が安定しないという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液滴の吐出検知を行なう検知装置の発光部と受光部とを検知モジュールとして光軸調節を行いモジュールベースに一体化構成する液滴検知装置を本体（プリンタ）に固定した状態において精度変動がなく安定的に機能させることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、発光素子により光を照射する発光部と前記発光部からの光を受光する受光部とにより光軸調節を行い、液滴の吐出検知を行なう吐出検知手段と、前記吐出検知手段を支持する支持板と、を含む一体構造の検知モジュールと、前記検知モジュールを位置決めして載置する取り付けベースと、前記取り付けベースと前記検知モジュールの前記支持板とに隙間を形成した状態で、前記検知モジュールを前記取り付けベースに１箇所で締結する締結手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２にかかる発明は、請求項１において、前記締結手段による締結位置は、前記検知モジュールの重心近傍もしくは、それより前記受光部寄りとすることを特徴とする。

また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２において、前記検知モジュールの前記支持板と前記取り付けベースとの締結部分以外の隙間部に少なくとも１箇所の弾性部材を介して締結することを特徴とする。

また、請求項４にかかる発明は、請求項１、２または３において、前記検知モジュールによる液滴の吐出検知は、前記発光部の発光素子と前記受光部の受光素子の光軸がオフセットされた散乱光検知方式であることを特徴とする。

また、請求項５にかかる発明は、請求項１〜４の何れか一つに記載の液滴検知装置を搭載したことを特徴とする。

本発明によれば、発光素子と受光素子を用いて液滴の吐出検知を行なう検知装置の発光部と受光部とを検知モジュールとして光軸調節を行い、支持板の所定位置に検知モジュールを配置して支持板と本体の取り付けベースと隙間を形成した状態とし、その後、取り付けベースの取り付け面に締結部材で１箇所でネジ締結する構成としているので、締結時の検知モジュールの支持板の歪みを最小限に低減することができる。また、検知状態での光軸の調節された状態から本体に取り付けた状態でのズレの発生が低減可能となるため、組立性能の向上と検知性能の安定性と低コストのベース構造を提供することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる液滴検知装置およびインクジェットプリンタの最良な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、この実施の形態にかかる液滴検知装置の構成を示す平面図であり、図２は、図１の側面図である。この図１、２では、インクジェットプリンタに組み込まれた、インク検知モジュール１００の構成を示している。この図１、２において、符号１０１はキャリッジ、符号１０２は記録ヘッド、符号１０３はノズル列、符号１０４はたとえばレーザーダイオードなどの発光素子を有する発光部、符号１０５はたとえばホトダイオードなどの受光素子を有する受光部、符号１０６は発光部１０４側の位置決めピン、符号１０７は受光部１０５側の位置決めピン、符号１０８はインク検知モジュール１００を支持するモジュールベース、符号１０９はインク検知モジュール１００が取り付けられる本体側の取り付けベース、符号１０９ａは取り付けベース１０９とインク検知モジュール１００とを所定の隙間を形成し、ネジ締結するための凸面が形成された取り付け面、符号１１０はネジなどの締結部材、符号１１１は検知ビームである。

図１、図２に示すように、発光素子と受光素子を用いて液滴の吐出検知を行なう検知装置の発光部１０４と受光部１０５とをインク検知モジュール１００として光軸調節を行い、このインク検知モジュール１００をモジュールベース１０８に締結し、一体化する。このとき、インク検知モジュール１００をモジュールベース１０８に固定する方法として、取り付けベース１０９の位置決めピン１０６，１０７に対応する部分にインク検知モジュール１００を配置し、その後、取り付け面１０９ａに締結部材１１０で１箇所でネジ締結する。

このように、発光部１０４と受光部１０５とをインク検知モジュール１００に一体的に構成することにより、位置決めピン１０６，１０７を基準とし、検知ビーム１１１の光軸調節を行っている。このとき、発光部１０４には、発光素子とその駆動回路が収納される。受光部１０５には、受光素子とその検知回路が収納されている。

また、モジュールベース１０８は、組付け等による変形、歪みによる光軸のズレを考慮し、剛性を持たせる必要がある。特に発光部１０４の取り付けについては、モジュールベース１０８への取り付け時の歪み、光軸調節時の歪み、さらには、本体取り付け時の歪み等が発生する可能性がある。それらを回避するためには、モジュールベース１０８のそのものの剛性を向上するために、モジュールベース１０８の板厚を厚くする方法であったり、ダイキャスト、または樹脂モールドによる方法も考えられるが、その剛性を考慮すると、形状が大きくなったりするため、コストとのトレードオフにより板金等の切曲げによるシャーシ構造が有効である。

つぎに、その取り付け構造による光軸のズレを最小限にする構造について説明する。まず、インク検知モジュール１００の取り付けと位置決め構造について説明する。発光部１０４と受光部１０５間にある検知領域の検知ビーム１１１は、モジュールベース１０８の位置決めピン１０６，１０７を基準に、先の光軸調節で位置合わせが行われており、それは、本体の取り付けベース１０９にインク検知モジュール１００のほぼ重心位置に設けられた締結部材１１０により締結され、インク検知モジュール１００の重量バランスの偏りによるモジュールベース１０８の歪みの発生による光軸ズレを考慮している。当然のことながら、インク検知モジュール１００の光軸調節は、同様の固定構造により調節することが好ましい。

また、本体取り付けベース１０９の取り付け面１０９ａは、締結時の歪み発生を最小に抑えるためにその面積や平面度に配慮することが好ましい。また、締結部以外はインク検知モジュール１００と干渉しないよう十分な隙間を設ける必要がある。予想外の外力がインク検知モジュール１００に掛かり、インク検知モジュール１００の保護のために、他に締結部を設ける場合においても、段付ねじ等により隙間を設けて干渉しないよう配慮する必要がある。

これら締結により、検知ビーム１１１とノズル列１０３と平行になるようになり、キャリッジ１０１を移動しノズル列１０３と検知ビーム１１１を合致させることにより、そのノズル列１０３からインクを順次、検知ビーム１１１に衝突させることによりインク吐出状況を確認することができる。

つぎに、上記構成における締結部材１１０の配置による検知性能などについて図３、図４を参照し、説明する。図３は、発光部１０４および受光部１０５の構成を示すとともに、締結部材１１０を受光部１０５側に１箇所設けた例を示す説明図である。この図３において、符号２０１はＬＤブロック、符号２０２はレーザ、符号２０３は発光点、符号２０４はコリメートレンズ、符号２０５はＰＤブロック、符号２０６は受光面、符号２０７は反射面である。

図３に示すように、検知ビーム１１１はレーザ２０２の発光点２０３を発光点とした拡散光をコリメートレンズ２０４よりほぼ平行光とする。この実施の形態では、検知ビーム１１１をＰＤブロック２０５の反射面２０７にビームウエストがくるように検知状態での光軸調節と、焦点調節を行いその面で反射したビームをＰＤブロック２０５内部に導き迷光処理を行う、一方、受光面２０６は、反射面２０７の端面で遮光されており、この構成により、インク滴がビームに衝突したときの散乱光を検知することができる構成となっている。

このとき、反射面２０７でのビーム径が０．１ｍｍ程度でその中心と前記端面の距離を０．４ｍｍとしたときに全ノズル列の散乱光出力を安定的に検出できる構成であった。したがって、この状態を本体組み込み状態においても維持できる必要があるが、先に述べたモジュールベース１０８を板金シャーシ構造とした場合の取り付け時の歪みをどのように抑えるかが課題であり、その締結位置が重要になる。

図３においては、締結部材１１０を受光部１０５側に１ヶ所設けている。このとき、取り付け面１０９ａに締結時に歪みθを発生するような異常があった場合、受光面２０６へは傾きβとして影響するが、締結部との距離Ｘａが短く、その位置ズレ量としては、検知性能に影響するほどではない。また、発光部１０４へのひずみの影響は、距離Ｘｂが離れており影響することは少ない。

図４は、発光部１０４および受光部１０５の構成を示すとともに、締結部材１１０を発光部１０４側に１箇所設けた例を示す説明図である。図４において、取り付け面１０９ａに締結時に歪みθを発生するような異常があった場合、発光点２０３の傾きβとなり検知ビーム１１１も傾きβが発生し、検知ビーム１１１の先端では、その距離Ｘｂが長いため、ビーム傾き量αとして、この例では、受光面２０６まで入り込み、検知ができない状態となる。

ビーム傾き量αの概算計算は、つぎの通りである。歪みθが締結部径＝φ１０ｍｍで０．０５ｍｍ発生し、発光点２０３から受光面２０６の距離Ｘｂ＝２００ｍｍとすると、ビーム傾き量α＝歪みθ×距離Ｘｂ／締結部径から締結部の歪み０．０５ｍｍが受光位置においては１ｍｍまで拡大される。

したがって、図１の重心近傍での締結によりひずみの影響を両サイドに配設された発光部１０４と受光部１０５に与えにくい締結位置から図３の受光側１０５により近づけた締結方法が有効であることがいえる。

ところで、図３の構成において、検知範囲が長く、インク検知モジュール１００の重量バランスなどから締結保持の安定性において問題がある場合が考えられる。このように場合に対応する構成例を図５および図６に示す。ここでは、受光部１０４側に締結部材１１０を弾性部材２１０を介して締結することにより締結による歪みを最小限に抑えつつ保持の安定性を図ることが可能となる。さらには締結部の全てを緩衝材を介しての締結としてもよい。

したがって、上述したように、発光素子と受光素子を用いて液滴の吐出検知を行なう検知装置の発光部１０４と受光部１０５とをインク検知モジュール１００として光軸調節を行い、このインク検知モジュール１００をモジュールベース１０８に締結し、一体化する。このとき、インク検知モジュール１００をモジュールベース１０８に固定する方法として、取り付けベース１０９の位置決めピン１０６，１０７に対応する部分にインク検知モジュール１００を配置し、その後、取り付け面１０９ａに締結部材１１０で１箇所でネジ締結する構成としているので、締結時のモジュールベース１０８の歪みを最小限に低減することができる。また、検知状態での光軸の調節された状態から本体に取り付けた状態でのズレの発生が低減可能となるため、組立性能の向上と検知性能の安定性と低コストのベース構造を提供することができる。

また、上記における締結位置をインク検知モジュール１００の重心近傍もしくは、それより受光部１０５寄りとすることにより、発光部１０４の発光点２０３への締結による歪みの影響を少なくすることができ、検知状態での光軸の調節された状態から本体に取り付けた状態でのズレの発生が低減でき、組立性能の向上と検知性能の安定性と低コストのベースの締結方法を提供することができる。

また、インク検知モジュール１００と取り付けベース１０９と締結部以外の隙間部に少なくとも１箇所の弾性部材２１０を介して締結することにより、検知長さが長くなっても検知の安定保持を行うことができ、長尺印字ヘッドへの対応も可能となる。

また、液滴の吐出検知において、発光素子と受光素子の光軸がオフセットされた散乱光検知方式であることにより、光軸のズレが検知性能に大きく影響する方式においては、特に、締結時のモジュールベース１０８の歪みを最小限に低減することがきる本方式を採用することで、組立性能の向上と検知性能の安定性と低コストのベース構造を提供することができる。また、この実施の形態で示した液滴検知装置（たとえば図１、図５の構成）をインクジェットプリンタに搭載することにより、印字性能の安定した、低コストのインクジェットプリンタを提供するこができる。

以上のように、本発明にかかる液滴検知装置およびインクジェットプリンタは、ノズルから液滴の吐き出しを検知する液滴検知装置およびインクジェットプリンタに有用であり、特に、発光素子と受光素子の光軸調整を行なって本体に一体的に搭載する装置やシステムに適している。

この実施の形態にかかる液滴検知装置の構成を示す平面図である。図２は、図１の液滴検知装置の構成を示す側面図である。発光部および受光部の構成を示すとともに、締結部材を発光部側に１ヶ所設けた例を示す説明図である。発光部および受光部の構成を示すとともに、締結部材を発光部側に１ヶ所設けた例を示す説明図である。図３の構成において弾性部材を設けた締結方法を示す平面図である。図３の構成において弾性部材を設けた締結方法を示す側面図である。

１００インク検知モジュール
１０１キャリッジ
１０２記録ヘッド
１０３ノズル列
１０４発光部
１０５受光部
１０６,１０７位置決めピン
１０８モジュールベース
１０９取り付けベース
１０９ａ取り付け面
１１０締結部材
１１１検知ビーム
２１０弾性部材

Claims

発光素子により光を照射する発光部と前記発光部からの光を受光する受光部とにより光軸調節を行い、液滴の吐出検知を行なう吐出検知手段と、前記吐出検知手段を支持する支持板と、を含む一体構造の検知モジュールと、
前記検知モジュールを位置決めして載置する取り付けベースと、
前記取り付けベースと前記検知モジュールの前記支持板とに隙間を形成した状態で、前記検知モジュールを前記取り付けベースに１箇所で締結する締結手段と、
を備えることを特徴とする液滴検知装置。
前記締結手段による締結位置は、前記検知モジュールの重心近傍もしくは、それより前記受光部寄りとすることを特徴とする請求項１に記載の液滴検知装置。
前記検知モジュールの前記支持板と前記取り付けベースとの締結部分以外の隙間部に少なくとも１箇所の弾性部材を介して締結することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴検知装置。
前記検知モジュールによる液滴の吐出検知は、前記発光部の発光素子と前記受光部の受光素子の光軸がオフセットされた散乱光検知方式であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の液滴検知装置。
請求項１〜４の何れか一つに記載の液滴検知装置を搭載したことを特徴とするインクジェットプリンタ。