JP5058755B2 - 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、発光部から検出光ビームを発し、その光ビームが、ヘッドノズル面等の液滴吐出面から吐出されるインク滴等の液滴に衝突することにより生ずる散乱光を受光部で受光し、その受光データから、不吐出や曲がりなどの液吐出不良が光学的に検出される液吐出不良検出装置に関する。および、そのような液吐出不良検出装置が備えられ、インクジェットヘッドから吐出するインク滴で、用紙、樹脂フィルム等の記録媒体に画像が記録される、インクジェットプリンタ等の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の中には、検出光ビームを発する発光部と、その発光部からの光ビームの光軸からずれた位置に配置されて光ビームがインク滴に衝突したときに生ずる散乱光を受光する受光部とを備え、受光部で受光したデータから液吐出不良を光学的に検出する液吐出不良検出装置が設けられているものがある。

この種のインクジェット記録装置では、受光部に入射しなかった検出光の一部が装置内をさまよい、インクジェットヘッドのヘッドノズル面等で反射して受光部に入射し、誤検出を生ずる問題があった。このため、従来のインクジェット記録装置の中には、例えば特許文献１にあるように、受光部の受光素子の直前にアパーチャを設け、そのアパーチャで遮ってインクジェットヘッドのヘッドノズル面等で反射した検出光を反射して受光部の受光素子へ入射することを阻止し、これにより誤検出を生じる問題の低減を図ることが行われている。

また、光回折により光ビームの全光路上で検出を安定的に行うことができない問題があった。このため、発光部側のノズルからの吐出を多くして検知性能の安定を図ることが行われている。

特開２００６−７４４７号公報

したがって、長尺ヘッドへの対応は難しい方式であり、吐出制御についても複雑な処理が必要で、特定のノズルの耐久性が劣ったり、検知のためのインクの消耗が多くなったりする問題がある。

そこで、この発明の目的は、受光部に入射しなかった検出光の一部が迷光し、インクジェットヘッドのヘッドノズル面等で反射して受光部に入射し、誤検出を生ずる問題を、長尺ヘッドにも対応可能な散乱光検知方式を採用して、簡単な構成で、特定のノズルの耐久性を損なうことなく、かつ検知液滴の消耗を多くすることなく解消することにある。

この発明の第２の目的は、検出光が迷光することを完全に防止し、誤検出を一層確実に解消することにある。

この発明の第３の目的は、小型化を可能とし、液吐出不良検出装置の取り扱いを簡単とすることにある。

請求項１に係る発明は、液吐出不良検出装置にあって、検出光ビームを発する発光部と、その発光部からの検出光ビームの光軸からずれた位置に配置されて前記検出光ビームがインク滴等の液滴に衝突したときに生ずる散乱光を受光する受光部と、液滴に衝突することなく直進した検出光ビームが迷光し、前記受光部に入ることを阻止する光捕捉部とが備えられ、
前記光捕捉部に、
前記受光部に入る散乱光の光路における前記受光部の上流側で当該光路からずれて前記検出光ビームの光軸と重なる位置で当該光軸に対して傾斜して設置し、前記検出光ビームを反射して反射光が前記受光部に入ることを阻止する反射面と、
その反射面で反射された反射光が入る閉鎖空間と、
その閉鎖空間の入口において前記反射面で反射された反射光の通過光路を絞る入口開口と、
前記閉鎖空間内において前記反射光の通過光路に沿って前記入口開口の下流に位置して、前記検出光ビームの通過光路を絞って前記反射光を前記閉鎖空間の奥へと取り込む開口と、
が設けられていることを特徴とする。

そして、液滴吐出装置に使用され、発光部から発した検出光ビームが液滴に衝突したときに生ずる散乱光を受光部で受光して、その受光データから不吐出や曲がりなどの液吐出不良が光学的に検出される。このとき、液滴に衝突することなく直進した検出光ビームは、光捕捉部の反射面に当てて反射され、狭い入口開口から閉鎖空間に入って閉鎖空間内にある開口でさらに閉鎖空間の奥へと取り込まれ、閉鎖空間で減衰されることにより、光捕捉部で捕捉されて、迷光して受光部に入ることが阻止される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液吐出不良検出装置において、前記検出光ビームの通過光路に沿って、前記入口開口の上流に位置する反射面は光を全反射する反射面とし、下流に位置する反射面は光を拡散反射する反射面とされることを特徴とする。そして、液滴に衝突することなく直進した検出光ビームは、検出光ビームの通過光路に沿って入口開口の上流に位置する反射面で全反射されて狭い入口開口から閉鎖空間に入り、その閉鎖空間の反射面で拡散反射されてそこで減衰されることにより外部に出ないように捕捉され、外部の受光部に入ることが阻止される。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の液吐出不良検出装置において、前記受光部と前記光捕捉部とが、例えば筐体を共通として、物理的に一体に構成されていることを特徴とする。そして、受光部と光捕捉部とが一体で一括して取り扱われる。

請求項４に係る発明は、インクジェットプリンタ等のインクジェット記録装置において、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装置が備えられていることを特徴とする。そして、インクジェット記録装置で射出する液滴に、発光部から発した検出光ビームを衝突し、その衝突したときに生ずる散乱光を受光部で受光して、その受光データから不吐出や曲がりなどの液吐出不良が光学的に検出される。このとき、液滴に衝突することなく直進した検出光ビームが、迷光して受光部に入ることを、光捕捉部によって阻止する。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載のインクジェット記録装置において、液滴であるインク滴を受けるインク受部と前記光捕捉部とが物理的に一体に構成されていることを特徴とする。そして、インク受部と光捕捉部とが一体で一括して取り扱われる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載のインクジェット記録装置において、例えば筐体を共通として、前記光捕捉部と物理的に一体に構成された前記インク受部にも、前記光捕捉部に入り込んだ光の通過光路が形成されていることを特徴とする。そして、液滴に衝突することなく直進した検出光ビームは、光捕捉部に入り込んでインク受部の通過光路に導かれて減衰され、光捕捉部から出て外部の受光部に入ることが阻止される。

請求項１に係る発明によれば、液滴に衝突することなく直進した検出光ビームは、光捕捉部の反射面に当てて反射され、狭い入口開口から閉鎖空間に入って閉鎖空間内にある開口でさらに閉鎖空間の奥へと取り込まれ、閉鎖空間で減衰されることにより、光捕捉部で捕捉されて、迷光して受光部に入ることを、光捕捉部によって阻止するので、受光部に入射しなかった検出光の一部がインクジェットヘッドのヘッドノズル面等で反射して受光部に入射し、誤検出を生ずる問題を、長尺ヘッドにも対応可能な散乱光検知方式を採用して、簡単な構成で、特定のノズルの耐久性を損なうことなく、かつ検知インクの消耗を多くすることなく解消することができる。

請求項２に係る発明によれば、液滴に衝突することなく直進した検出光ビームは、検出光ビームの通過光路に沿って、入口開口の上流に位置する反射面で全反射されて狭い入口開口から閉鎖空間に入り、確実に閉鎖空間内に取り込むことができる。しかも、その閉鎖空間の反射面で拡散反射されてそこで減衰されることにより外部に出ないように捕捉され、外部の受光部に入ることが阻止されるので、請求項１と同様な効果を達成することができる。

請求項３に係る発明によれば、受光部と光捕捉部とが物理的に一体に構成されているので、小型化を可能とするとともに、受光部と光捕捉部とが一括して取り扱われるので、液吐出不良検出装置の取り扱いを簡単とすることができる。

請求項４に係る発明によれば、インクジェット記録装置にあって、液滴に衝突することなく直進した検出光ビームが、迷光して受光部に入ることを、光捕捉部によって阻止するので、受光部に入射しなかった検出光の一部がインクジェットヘッドのヘッドノズル面等で反射して受光部に入射し、誤検出を生ずる問題を、長尺ヘッドにも対応可能な散乱光検知方式を採用して、簡単な構成で、特定のノズルの耐久性を損なうことなく、かつ検知インクの消耗を多くすることなく解消することができる。

請求項５に係る発明によれば、インク受部と光捕捉部とが物理的に一体に構成されているので、小型化を可能とするとともに、インク受部と光捕捉部とが一括して取り扱われるので、インクジェット記録装置において、液吐出不良検出装置の取り扱いを簡単とすることができる。

請求項６に係る発明によれば、液滴に衝突することなく直進した検出光ビームは、光捕捉部に入り込んでインク受部の通過光路に導かれ、光路を長くして外部に戻ることなく減衰され、光捕捉部から出て外部の受光部に入ることが阻止されるので、発光部から発した検出光ビームが、液滴吐出装置内を迷光することを完全に防止されて、誤検出を一層確実に解消することができる。

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には、液滴吐出装置として、インクジェット記録装置の一例であるインクジェットプリンタを示す。図示インクジェットプリンタには、この発明による液吐出不良検出装置が備えられている。

図中符号１０は、図示インクジェットプリンタに備えられているインクジェットヘッドである。図示例のインクジェットヘッド１０には、下向きにヘッドノズル面１１が設けられている。ヘッドノズル面１１には、複数のノズルＮ１、Ｎ２、………Ｎｘ、………Ｎｎを直線的に並べてあけてノズル列が形成されている。各ノズルからは、選択的に液滴であるインク滴１２が矢印ａ方向に吐出される。

また、図示インクジェットプリンタには、液吐出不良検出装置１４が備えられている。この液吐出不良検出装置１４には、検出光ビームＬＢを発する発光部Ａと、発光部Ａからの光ビームＬＢの光軸Ｌからずれた位置に配置されて光ビームＬＢがインク滴１２に衝突したときに生ずる散乱光Ｓを受光する受光部Ｂと、インク滴１２に衝突することなく直進した検出光ビームＬＢが、インクジェットプリンタ内をさまよって受光部Ｂに入ることを阻止する光捕捉部Ｃとが備えられている。

発光部Ａには、半導体レーザやＬＥＤ等の発光素子１５、その発光素子１５から発した光を平行光として拡散しにくい検出光ビームＬＢとするコリメートレンズ１６、発光素子１５の発光を制御する不図示の発光駆動回路基板などが設けられている。

受光部Ｂには、筐体２０で保持してフォトダイオード等の受光素子２１が光軸Ｌからオフセット距離Ｈ１ずれた位置に配置され、また筐体２０内に、受光データから、不吐出や曲がりなどの液吐出不良の有無を判定する受光回路基板２２が設けられている。

光捕捉部Ｃには、受光部Ｂと共通の筐体２０に、狭い入口開口２３を有する閉鎖空間２４が形成される。そして、受光部Ｂと光捕捉部Ｃとは、物理的に一体に構成されている。筐体２０には、検出光ビームＬＢの通過光路に沿って入口開口２３の上流に位置し、検出光ビームＬＢの光軸Ｌに対して角度θ傾斜して、光を全反射して入口開口２３に導く傾斜面が第１反射面Ｍ１として設けられている。また、入口開口２３を入った閉鎖空間２４内には、途中に狭い開口２５が設けられるとともに、検出光ビームＬＢの通過光路に沿って入口開口２３の下流に位置して、光を拡散反射してやがて減衰させる第２〜９反射面Ｍ２〜Ｍ９が内面に形成されている。

そして、図示液吐出不良検出装置１４は、レーザ光ＬＢの光軸Ｌが、ノズル列と平行となり、ヘッドノズル面１１から吐出するインク滴１２のインク滴吐出方向ａに対してほぼ直角に交差する方向から、レーザ光ＬＢがインク滴１２に当てられるように配置されている。

そして、ヘッドノズル面１１のノズルからインク滴１２を吐出し、そのインク滴１２にレーザ光ＬＢが衝突することにより散乱光Ｓを生じ、その散乱光Ｓの、特に前方散乱光を受光素子２１の受光面で受光してその受光素子２１の光出力を電圧値として計測することにより受光データを得、その受光データから、インク滴１２の吐出の有無、曲がりなどの液吐出不良が光学的に検出される。

インク滴１２に衝突後の光ビームＬＢの一部は、受光素子２１近傍の第１反射面（傾斜面）Ｍ１で反射して狭い入口開口２３に導かれ、第２反射面Ｍ２で反射して閉鎖空間２４内に入れられ、第３反射面Ｍ３、第４の反射面Ｍ４で順に反射されて狭い開口２５を通して閉鎖空間２４の奥へと取り込まれ、例えば順次第５〜９反射面Ｍ５〜Ｍ９の順で反射されて減衰されていく。

よって、直進する光は、第１反射面（傾斜面）Ｍ１で全反射されて狭い入口開口２３から閉鎖空間２４に入り、確実に閉鎖空間２４内に取り込むことができる。しかも、その閉鎖空間２４の反射面Ｍ２〜Ｍ９で拡散反射されてそこで減衰されることにより外部に出ないように捕捉され、外部の受光部Ｂに入ることが阻止されるので、発光部Ａから発した検出光ビームＬＢが、インクジェットプリンタ内をさまようことを完全に防止して、誤検出を一層確実に解消することができる。

ここで、筐体２０を樹脂成形で構成した場合は、第１反射面（傾斜面）Ｍ１を鏡面仕上げすることにより全反射しやすくし、さらに反射率を向上する場合は、光学ミラーを用い、例えばアルミニウム蒸着ミラー等を貼り付けてもよい。一方、閉鎖空間２４の内面は、拡散反射しやすい梨地処理を施すようにしてもよいが、光吸収シート等を貼り付けるようにしてもよい。

また、傾斜θは、この光捕捉部Ｃの小型化、反射回数などを考慮して決定することができ、さらには全反射することにより拡散反射の低減を考慮した角度設定を行うことにより、発光素子１５側への光ビームの反射をなくすことができ、迷光を抑制できる。

図示例では、さらに第２反射面Ｍ２で反射し、その第２反射面Ｍ２の近傍に設ける狭い開口２５を通過して閉鎖空間２４の奥へ導くことにより、最終的には閉鎖空間２４に入り込んでそこで多数回の反射を繰り返すようにすることで、光出力の減衰を狙っている。狭い開口２５は、入口開口２３側に設けることにより、光ビームを入口開口２３側へ戻り難くし、より光路の奥の方での反射を繰り返すことにより光トラップ効果の向上を図ることができる。したがって、入口開口２３近傍にさらに追加として狭い開口２５を設けることも効果向上につながる。

また、図示例では、光捕捉部Ｃと受光部Ｂとを物理的に一体に構成することにより、受光回路基板２２も取り込んで全体構成が簡略化され、光ビームＬＢの光軸Ｌに対するオフセット距離Ｈ１も小さくすることができ、散乱光Ｓの光強度がより強い前方散乱を受光し易い小型化構造とすることができる。

図２には、この発明による別の液吐出不良検出装置１４が備えられているインクジェットプリンタを示す。図中対応する部分には、図１と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

この例の液吐出不良検出装置１４では、発光部Ａに、筐体１７内に保持して、半導体レーザやＬＥＤ等の発光素子１５、その発光素子１５から発した光を平行光として拡散しにくい検出光ビームＬＢとするコリメートレンズ１６、発光素子１５の発光を制御する発光駆動回路基板１８などが設けられている。

受光部Ｂには、筐体２７で保持してフォトダイオード等の受光素子２１が光軸Ｌからオフセット距離Ｈ２ずれた位置に配置され、また筐体２７内に、受光データから液吐出不良の有無を判定する受光回路基板２２が設けられている。

発光部Ａと受光部Ｂとの間には、それらの筐体１７、２７と一体化した筐体３０で連結して光捕捉部Ｃが形成されている。光捕捉部Ｃには、前例と同様に、狭い入口開口２３を有する閉鎖空間２４が形成されている。

そして、筐体３０には、検出光ビームＬＢの通過光路に沿って入口開口２３の上流に位置し、検出光ビームＬＢの光軸Ｌに対して角度θ傾斜して、光を全反射して入口開口２３に導く傾斜面が第１反射面Ｍ１として設けられている。また、入口開口２３を入った閉鎖空間２４内には、途中に狭い開口２５が設けられるとともに、検出光ビームＬＢの通過光路に沿って入口開口２３の下流に位置して、光を拡散反射してやがて減衰するいくつかの反射面Ｍが順次内面に形成されている。

ところで、筐体３０には、インクジェットヘッド１０のノズルから吐出するインク滴を受けるインク受部３０ａが形成され、そのインク受部３０ａが光捕捉部Ｃと物理的に一体に構成されている。そして、インク受部３０ａと光捕捉部Ｃとが一体で一括して取り扱われる。これにより、インクジェットプリンタにおいて、液吐出不良検出装置１４の取り扱いを簡単とすることができる。

インク受部３０ａにも、光捕捉部Ｃに入り込んだ光の通過光路が形成されている。これにより、光捕捉部Ｃに入り込んでインク受部３０ａの通過光路に導かれ、光路を長くして外部に戻ることなく減衰され、光捕捉部Ｃから出て外部の受光部Ｂに入ることが阻止されるので、発光部Ａから発した検出光ビームが、インクジェットプリンタ内を迷光することを完全に防止して、誤検出を一層確実に解消することができる。

なお、図示例では、発光部Ａと受光部Ｂと光捕捉部Ｃのすべてを一体化したが、発光部Ａと受光部Ｂのみを一体化して光学系の位置決め精度を向上することもできる。

さて、上述した例では、液滴に衝突することなく直進した検出光ビームが、狭い入口開口２３を通して、筐体２０、３０で形成する閉鎖空間２４内に導かれ、そこで減衰することで、迷光して受光部Ｂに入ることが完全に阻止された。しかし、筐体内に備えて、または筐体に代えて、１または複数のフィルタを設けて光捕捉部Ｃを構成し、そのフィルタに通して減衰して、発光部Ａから発した検出光ビームが、インクジェットプリンタ内を迷光することを阻止し、誤検出を解消するようにしてもよい。このようにすると、筐体を小型化し、または筐体を不要として構成を簡素化することができる。

この発明による液吐出不良検出装置が備えられているインクジェットプリンタの要部構成図である。 この発明による別の液吐出不良検出装置が備えられているインクジェットプリンタの要部構成図である。

符号の説明

１０ インクジェットヘッド
１２ インク滴（液滴）
１４ 液吐出不良検出装置
１５ 発光素子
１６ コリメートレンズ
１７ 筐体
２０ 筐体
２１ 受光素子
２３ 狭い入口開口
２４ 閉鎖空間
２５ 狭い開口
２７ 筐体
３０ 筐体
３０ａ インク受部
Ａ 発光部
Ｂ 受光部
Ｃ 光捕捉部
Ｈ１ オフセット距離
Ｈ２ オフセット距離
Ｌ 光軸
ＬＢ 検出光ビーム
Ｍ 反射面
Ｍ１ 第１反射面
Ｍ２ 第２反射面
Ｍ３ 第３反射面
Ｍ４ 第４反射面
Ｍ５〜９ 第５〜９反射面
Ｓ 散乱光

Claims (6)

1. 検出光ビームを発する発光部と、その発光部からの検出光ビームの光軸からずれた位置に配置されて前記検出光ビームが液滴に衝突したときに生ずる散乱光を受光する受光部と、液滴に衝突することなく直進した検出光ビームが迷光して前記受光部に入ることを阻止する光捕捉部とが備えられ、
   前記光捕捉部に、
   前記受光部に入る散乱光の光路における前記受光部の上流側で当該光路からずれて前記検出光ビームの光軸と重なる位置で当該光軸に対して傾斜して設置し、前記検出光ビームを反射して反射光が前記受光部に入ることを阻止する反射面と、
   その反射面で反射された反射光が入る閉鎖空間と、
   その閉鎖空間の入口において前記反射面で反射された反射光の通過光路を絞る入口開口と、
   前記閉鎖空間内において前記反射光の通過光路に沿って前記入口開口の下流に位置して、前記検出光ビームの通過光路を絞って前記反射光を前記閉鎖空間の奥へと取り込む開口と、
   が設けられていることを特徴とする、液吐出不良検出装置。
2. 前記検出光ビームの通過光路に沿って、前記入口開口の上流に位置する反射面は光を全反射する反射面とし、下流に位置する反射面は光を拡散反射する反射面とされることを特徴とする、請求項１に記載の液吐出不良検出装置。
3. 前記受光部と前記光捕捉部とが物理的に一体に構成されてい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装置。
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装置が備えられていることを特徴とする、インクジェット記録装置。
5. 液滴であるインク滴を受けるインク受部と前記光捕捉部とが物理的に一体に構成されていることを特徴とする、請求項４に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記光捕捉部と物理的に一体に構成された前記インク受部にも、前記光捕捉部に入り込んだ光の通過光路が形成されていることを特徴とする、請求項５に記載のインクジェット記録装置。

Images