JP5183311B2 - 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、インクジェット方式を用いて、用紙等の記録材に画像を記録するプリンタ、コピー、ファクシミリなどのインクジェット記録装置に関する。および、そのようなインクジェット記録装置などに設置して、インク滴等の液滴の曲がりや不吐出などの吐出不良を検出する液吐出不良検出装置に関する。

従来のインクジェットプリンタの中には、液滴としてのインク滴をヘッドノズル面から吐出するノズルヘッドが備えられ、そのノズルヘッドから吐出されるインク滴に向けて光を発する発光素子と、その発光素子が発した光を受光する受光素子とが備えられ、発光素子が発した光が、飛翔するインク滴に衝突するように設置して、受光素子の出力変化からインク滴の吐出不良を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プリンタでは、例えば図１８（Ａ）に示すように、ノズルヘッドのヘッドノズル面Ｈｍのノズル穴Ｎｘからインク滴ｂ１が吐出される。その後、連続的に複数のインク滴ｂ２、ｂ３が吐出されて（図１８（Ｂ）参照）、飛翔中に合体してやがて１つのインク滴Ｂとなる（図１８（Ｃ）、（Ｄ）参照）。この際、インク滴Ｂに合体しなかったものがサテライトＢｓと呼ばれ、インク滴Ｂの後ろを飛翔している。このサテライトＢｓは、インク滴Ｂに比べ小さいことから、空気抵抗の影響を受けやすく、やがてインク滴Ｂの飛翔軌跡から外れて浮遊し始める（図１８（Ｅ）、（Ｆ）参照）。この浮遊したサテライトＢｓをミストｍと呼んでいる。

従来のインクジェットプリンタなどのインクジェット記録装置の中には、このようなミストｍを積極的に除去する構成のものは存在しなかった。

特開２００６‐１３７１３８号公報 特許第３５２０４７１号公報

ところが、浮遊したミストｍが光ビームの光路内に入り込むと、ミストｍによる散乱光が発生して、受光素子の出力に変動をきたし、液滴の吐出不良を正常に検出できないこととなる。また、浮遊しているミストｍが光学系（レンズや受光素子）に付着し、発光素子の出力低下や受光素子の感度低下を招くおそれがあった。

そこで、この発明の第１の目的は、インクジェット記録装置などに備える液吐出不良検出装置において、吐出液滴から離れて浮遊するミストの影響を受けることなく、液滴の吐出不良を正常に検出できるようにするとともに、光学系へのミスト付着を防止して発光素子の出力低下や受光素子の感度低下を阻止し、同様に液滴の吐出不良を正常に検出できるようにすることにある。

ところで、従来、インクジェットプリンタなどでは、ノズルヘッドのノズル内にあるインクの粘度が高くなったとき、空吐出を行って、粘度が高くなったインクをノズル外に排出する一種のクリーニング機能を設けていた。この空吐出において吐出するインクの量は、液吐出不良検出時に吐出するインク滴の量に比べると、多くなることから、空吐出にともない発生するミストの量も大量となっていた。

そこで、この発明の第２の目的は、空吐出にともない発生する大量のミストに起因する液吐出不良の誤検出や光学系へのミスト付着も有効に防止することにある。

この発明の第３の目的は、浮遊するミストが光ビームの光路内に入り込むことを確実に阻止して、液吐出不良の誤検出や光学系へのミスト付着の発生を有効に防止することにある。

さて、吐出液滴から離れて浮遊するミストが、吐出液滴まわりの部品に付着して堆積すると、その堆積したミストが液滴の吐出を妨げたり、移動するノズルヘッドなどに触れてその動きを妨げたりする問題があった。
そこで、この発明の第４の目的は、堆積したミストが液滴の吐出を妨げたり、移動するノズルヘッドなどに触れてその動きを妨げたりすることなく、液吐出不良の誤検出や光学系へのミスト付着の発生を有効に防止することにある。

この発明の第５の目的は、液吐出不良検出装置が備えられているインクジェット記録装置において、吐出液滴から離れて浮遊するミストの影響を受けることなく、液滴の吐出不良を正常に検出できるようにするとともに、光学系へのミスト付着の発生を防止して発光素子の出力低下や受光素子の感度低下を阻止し、同様に液滴の吐出不良を正常に検出できるようにすることにある。

このため、請求項１、２に係る発明は、光ビームを形成する光を発する半導体レーザ等の発光素子と、その発光素子が発した光を受光するフォトダイオード等の受光素子とが備えられ、光ビームが、飛翔する液滴に衝突するように設置して、受光素子の出力変化から液滴の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置において、複数のノズル穴から吐出された液滴が通過するように液吐出不良検出用長孔があけられて、液滴から離れて浮遊するミストの通過を阻止するミスト遮蔽板が設けられていることを特徴とする。

そして、発光素子から発した光を受光素子で受光する構成として、ミスト遮蔽板の液吐出不良検出用長孔を通過してきた吐出液滴に、発光素子から発して平行光とした光ビームを当てて、液滴吐出時におけるその受光素子の出力変化から液滴の吐出不良を検出する。このとき、吐出液滴が光ビームに衝突する手前に設けられているミスト遮蔽板で、吐出液滴から離れて浮遊するミストの通過を阻止する。

また、請求項１に係る発明にあっては、ミスト遮蔽板には、液吐出不良検出用長孔とは別に、空吐出用長孔があけられ、それらの長孔を通過した液滴が入り込む空間を仕切る仕切り板が設けられていることを特徴とする。

そして、空吐出を行うときは、吐出液滴を、液吐出不良検出用長孔とは別にあけた空吐出用長孔に通すようにする。このときも、吐出液滴から離れて浮遊するミストの通過をミスト遮蔽板で阻止するとともに、液吐出不良検出用長孔を通過した液滴が入り込む空間と空吐出用長孔を通過した液滴が入り込む空間とを仕切り板で仕切って、それらの空間内のミストが行き来しないようにする。

また、請求項２に係る発明にあっては、ミスト遮蔽板の液吐出不良検出用長孔まわりを清掃するクリーニング手段が備えられていることを特徴とする。

そして、クリーニング手段により、ミスト遮蔽板の液吐出不良検出用開口まわりを清掃する。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載されてい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記録装置において、液滴としてインク滴をヘッドノズル面から吐出するノズルヘッドが備えられ、ミスト遮蔽板には、液吐出不良検出用長孔とは別に、空吐出用長孔があけられ、それらの長孔を通過した液滴が入り込む空間を仕切る仕切り板が設けられているとともに、液吐出不良検出用長孔に比し、空吐出用長孔がヘッドノズル面に接近して形成されていることを特徴とする。

そして、ノズルヘッドのヘッドノズル面からインク滴を吐出してミスト遮蔽板の液吐出不良検出用長孔を通過し、その液吐出不良検出用長孔を通過してきた吐出液滴に、発光素子から発した光を平行光とした光ビームを当てて、発光素子から発した光ビームを受光素子で受光し、インク滴吐出時におけるその受光素子の出力変化からインク滴の吐出不良を検出する。このとき、吐出液滴が光ビームに衝突する手前に設けられているミスト遮蔽板で、吐出インク滴から離れて浮遊するミストの通過を阻止する。

請求項１、２に係る発明によれば、発光素子から発した光を受光素子で受光する構成として、ミスト遮蔽板の液吐出不良検出用長孔を通過してきた吐出液滴に、発光素子から発して平行光とした光ビームを当てて、液滴吐出時におけるその受光素子の出力変化から液滴の吐出不良を検出するようにし、このとき吐出液滴が光ビームに衝突する手前に設けられているミスト遮蔽板で、吐出液滴から離れて浮遊するミストの通過を阻止するので、インクジェット記録装置などに備える液吐出不良検出装置において、ミストの影響を受けることなく、液滴の吐出不良を正常に検出できるようにするとともに、光学系へのミスト付着を防止して発光素子の出力低下や受光素子の感度低下を阻止することができる。

また、請求項１に係る発明によれば、空吐出を行うときは、吐出液滴を、液吐出不良検出用長孔とは別にあけた空吐出用長孔に通すようにし、このとき吐出液滴から離れて浮遊するミストの通過をミスト遮蔽板で阻止するとともに、液吐出不良検出用長孔を通過した液滴が入り込む空間と空吐出用長孔を通過した液滴が入り込む空間とを仕切り板で仕切って、それらの空間内のミストを行き来しないようにするので、空吐出にともない発生する大量のミストに起因する液吐出不良の誤検出や光学系へのミスト付着の発生を有効に防止することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、クリーニング手段により、ミスト遮蔽板の液吐出不良検出用長孔まわりを清掃するので、堆積したミストが液滴の飛翔を妨げたり、移動するノズルヘッドなどに触れてその動きを妨げたりすることなく、液吐出不良の誤検出や光学系へのミスト付着の発生を有効に防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、発光素子から発した光を受光素子で受光する構成として、ノズルヘッドのヘッドノズル面からインク滴を吐出してミスト遮蔽板の液吐出不良検出用長孔を通過し、その液吐出不良検出用長孔を通過してきた吐出液滴に、発光素子から発した光ビームを当てて、インク滴吐出時におけるその受光素子の出力変化からインク滴の吐出不良を検出するようにし、このとき吐出液滴が光ビームに衝突する手前に設けられているミスト遮蔽板で、吐出インク滴から離れて浮遊するミストの通過を阻止するので、液吐出不良検出装置が備えられているインクジェット記録装置において、吐出液滴から離れて浮遊するミストの影響を受けることなく、液滴の吐出不良を正常に検出できるようにするとともに、光学系へのミスト付着を防止して発光素子の出力低下や受光素子の感度低下を阻止することができる。

また、請求項３に係る発明によれば、ミスト遮蔽板には、液吐出不良検出用長孔とは別に、空吐出用長孔があけられ、それらの長孔を通過した液滴が入り込む空間を仕切る仕切り板が設けられているとともに、液吐出不良検出用長孔に比し、空吐出用長孔がヘッドノズル面に接近して形成されているので、空吐出にともない発生する大量のミストに起因する液吐出不良の誤検出や光学系へのミスト付着をより効果的に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とが平行に掛け渡して設けられている。それらガイドシャフト１３とガイド板１４で、キャリッジ１５が支持される。キャリッジ１５には、不図示の無端ベルトが取り付けられている。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される。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て無端ベルトを走行し、キャリッジ１５が図１（Ａ）中で矢示するごとく左右に移動自在に備えられている。

キャリッジ１５には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のノズルヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂがキャリッジ１５の移動方向に並べて搭載される。各ノズルヘッド１６は、下向きのノズル面に複数のノズル穴を直線状に並べてノズル穴列を有している。図示しないが、直線状のノズル穴列は、キャリッジ１５の移動方向と直交する方向に設けられている。

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、各ノズルヘッド１６が、筐体１０内の底板１７上に設置する単独回復装置１８と対向されるようになっている。単独回復装置１８は、液吐出不良検出装置２０でインク滴吐出不良を検出したノズル穴からインクを吸い出し、インクジェットプリンタ自身で単独で液体吐出不良を回復する装置である。

液吐出不良検出装置２０は、全体が直方体状のケース３８内に収納されて筐体１０内の底板１７上に設置されており、単独回復装置１８の隣りに設けられている。この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説明する。

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が設置される。そのプラテン２２の背面側には、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が斜めに立てて設けられている。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が備えられている。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が設けられている。

筐体１０内の底板１７上には、さらに左端に駆動装置２６が設置されている。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で駆動して用紙２３がプラテン２２上に移動され、所定位置に位置決めされるとともに、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色のノズルヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズル穴からインク滴を吐出して用紙２３上に画像が記録される。画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されるとともに、用紙２３が図１（Ｂ）中の矢示方向に所定量搬送される。

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色のノズルヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズル穴からインク滴を吐出して用紙２３上に画像が記録される。そして、同様に画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されるとともに、用紙２３が（Ｂ）中の矢示方向に所定量搬送される。以下同様に繰り返し、１枚の用紙２３上に画像が記録される。

図２には、図１に示すインクジェットプリンタに備える液吐出不良検出装置２０を、ノズルヘッド１６とともに示す。

図１に示すノズルヘッド１６には、下向きにヘッドノズル面３１が設けられている。ヘッドノズル面３１には、複数のノズル穴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。各ノズル穴からは、選択的に液滴であるインク滴３２が吐出される。

液吐出不良検出装置２０は、ノズルヘッド１６の各ノズル穴Ｎ１、Ｎ２、………Ｎｘ、………Ｎｎからのインク滴３２の吐出不良を検出する。図示液吐出不良検出装置２０には、光を発する発光素子３３、その発光素子３３が発した光を平行光として光ビームＬＢを形成するコリメートレンズ３４、発光素子３３が発した光を受光するフォトダイオード等の受光素子３５などが備えられている。

液吐出不良検出装置２０は、光ビームＬＢが、ヘッドノズル面３１から吐出して飛翔するインク滴３２に衝突するように液吐出方向と交差する方向に向けて設置され、ヘッドノズル面３１から一定距離離れた位置において、光ビームＬＢの光軸Ｌがノズル列と平行となるように設けられている。

一方、受光素子３５は、断面楕円形状の光ビームＬＢのビーム径を外れた位置に受光面３７が位置するように、この例では光ビームＬＢの光軸Ｌに対して角度θ開いた下方位置に配置されている。

そして、ヘッドノズル面３１のノズルＮｘからインク滴３２を吐出し、そのインク滴３２に光ビームＬＢが衝突することにより散乱光Ｓを生じ、その散乱光Ｓのうち、特に前方散乱光Ｓ３が受光素子３５の受光面３７で受光されてその受光素子３５の出力を電圧値（光出力値）として計測することにより受光データを得、受光素子３５の出力変化から、インク滴３２の吐出の有無、曲がりなどの液吐出不良が検出されるようになっている。

ところで、この例では、発光素子３３として半導体レーザが使用されている。半導体レーザを使用した場合、垂直・水平方向にそれぞれ角度を持って発光する。一般的な半導体レーザでは、垂直・水平方向の角度は、それぞれ１４°／３０°となっている。このような光をコリメートレンズ３４で平行光にした場合、図３に示すような、縦横比が異なる断面楕円形状となる。

図３には、光ビームＬＢのビーム径の長手方向の距離をＸ、短手方向の距離をＹとするときのそれぞれＸ方向、Ｙ方向における光強度分布を示す。これより、光強度は、光ビームＬＢの中心（光ビームＬＢの光軸Ｌ）で最も強く、縁に行くにしたがい低下するガウシアン分布となっていることが判る。

図４には、光ビームＬＢに対するインク滴３２の衝突位置ｐ、ｑをノズル穴Ｎｘ側から見て示す。図５には、その衝突位置ｐ、ｑでインク滴３２が光ビームＬＢに衝突したときの受光素子３５の光出力波形を示す。

図４に示すようにｘ方向（光ビームＬＢの照射方向に対して直角な光ビームＬＢの径方向）のある位置（図中ｑ位置）にインク滴３２を吐出した場合、図３に示すように光ビームＬＢはガウシアン分布になっているため、真ん中に吐出したとき（図中ｐ位置）に比べ、図５に示すように光出力値は低くなる（Ｖｐ＞Ｖｑ）。また、光ビームＬＢの縁に行くにしたがい光出力値は低下する。

すなわち、ノズルヘッド１６のノズル列が光ビームＬＢの光軸Ｌ上にある場合、正常吐出したインク滴３２はそのまま鉛直方向に飛翔するためインク滴３２は光ビームＬＢの中心ｐ位置を通過する。しかし、曲がりが発生したインク滴３２は、光ビームＬＢの中心から外れたｑ位置を通過する。また、不吐出のときは、インク滴３２が吐出しないため、インク滴３２は、光ビームＬＢを通過しない。

正常吐出したインク滴３２は、光強度が最も高い光ビームＬＢの中心を通過するため、散乱光強度も高くなり、Ｖｐの出力を得ることができる（図５中実線）。これに対し、曲がりが発生したインク滴３２は、光ビームＬＢの中心から外れるため、出力はＶｑ（＜Ｖｐ）と低くなる（図５中破線）。また、不吐出の場合、インク滴３２が光ビームＬＢを通過しないため、出力が得られない（図中一点鎖線）。この出力を見ることにより、インク滴３２の不吐出や曲がりを検知することができる。ここで、インク滴３２が光ビームＬＢを通過していないときでもＶoの出力があるが、これは光ビームＬＢのフレア光が受光素子３５内に入り込むためである。

さて、図１に示すインクジェットプリンタでは、同図に示すように、液吐出不良検出装置２０を収納している直方体形状のケース３８の上面がミスト遮蔽板４０で被われている。ミスト遮蔽板４０は、ケース３８にねじ止め等で取り付けられて、ノズルヘッド１６を液吐出不良検出位置としたとき、そのヘッドノズル面３１と光ビームＬＢとの間に位置するようになっている。そして、そのミスト遮蔽板４０には、複数のノズル穴Ｎ１、Ｎ２、………Ｎｘ、………Ｎｎから吐出されたインク滴３２は通過するが、インク滴３２から離れて浮遊するミストｍの通過は阻止するように、１つの長方形状の液吐出不良検出用長孔４１があけられている。

図６には、図２に示す液吐出不良検出装置２０を光ビームＬＢの照射方向から見て示す。この図では、発光素子３３、コリメートレンズ３４、受光素子３５は省略してある。
まず、図示するように、液吐出不良検出用長孔４１に合わせてノズルヘッド１６が移動されて、ノズル穴Ｎｘからインク滴３２が吐出される。吐出されたインク滴３２は、ミスト遮蔽板４０の液吐出不良検出用長孔４１を通過した後、光ビームＬＢに衝突して散乱光Ｓを発生し、インク滴３２の散乱光Ｓのみを受光素子３５で受光する。

ミスト遮蔽板４０を設けることにより、インク滴３２を吐出したときに発生するミストｍをミスト遮蔽板４０の光ビームＬＢ側に浮遊しないようにしている。これにより、ミストｍの影響を受けることなく、ミストｍによる誤検出を無くしてインク滴の吐出不良を正常に検出できるようにするとともに、光学系へのミスト付着を防止して発光素子３３の出力低下や受光素子３５の感度低下を阻止し、同様にインク滴の吐出不良を正常に検出できるようにすることができる。

図７には、ミスト遮蔽板４０の位置によるミストｍの検知状況を示す。
横軸には、ノズルヘッド１６とミスト遮蔽板４０間の距離を、縦軸には、ミストｍによる受光素子３５の出力の変化量をとっている。この図７から、ミスト遮蔽板４０をノズルヘッド１６から離した時、出力の変化量が小さくなっていることがわかる。また、受光素子３５の出力は、前述したように、ミストｍが発生して、光ビームＬＢの光路上に浮遊すると上昇する。このとき、ミスト径が大きければ、散乱光強度も大きく、空気抵抗の影響を受けにくく、飛翔経路から外れる距離は小さくなる。反対に、ミスト径が小さければ、散乱光強度は小さいく、飛翔経路から外れる距離は大きくなる。

このことより、ミスト遮蔽板４０を設置する場所により、ミストｍが光ビームＬＢの光路上に侵入する割合は変化する。ミスト径が大きい場合、ノズルヘッド１６とミスト遮蔽板４０の距離を十分取っておかなければ、ミストｍがミスト遮蔽板４０の液吐出不良検出用長孔４１を通過し、光ビームＬＢの光路内に入り込んでしまう。

以上より、ミスト遮蔽板４０は、ヘッドノズル面３１から離れた距離（例えば６ｍｍ付近）に配置しておけば、様々なミスト径に対してミストｍが光ビームＬＢの光路内や光学系に進入することを阻止でき、光学系のミスト汚れや誤検知を防止することができる。また、例えば、中程度の径のミストのみが発生するとわかっていれば、ヘッドノズル面３１からミスト遮蔽板４０を４ｍｍ程度離した付近に設置し、小程度の径のミストのみが発生するとわかっていれば、ヘッドノズル面３１からミスト遮蔽板４０を２ｍｍ程度離した付近に設置することにより、液吐出不良検出装置２０の高さ方向の寸法を小さくすることが可能となる。

図８は、中程度の径のミストの場合におけるヘッド‐ミスト遮蔽板間距離と液吐出不良検出用長孔４１の長孔幅の関係を示している。この図８から、ミスト遮蔽板４０の液吐出不良検出用長孔４１の長孔幅を小さくすることによって、光学系のミスト汚れや誤検知を有効に防止することができることがわかる。例えば、ヘッドノズル面３１からミスト遮蔽板４０を４ｍｍくらい離したときは、ノズルヘッド１６の移動方向における長孔幅を２．５ｍｍ程度に、ヘッドノズル面３１からミスト遮蔽板４０を２ｍｍくらい離したときは、長孔幅を０．５ｍｍ程度にするとよい。

上記では、中程度の径のミストのときについて述べたが、ミスト径が大の場合、飛翔経路から外れる距離は小さくなるため、長孔幅は小さく、０．１ｍｍ程度とする必要がある。反対に、ミスト径が小の場合、飛翔経路から外れる距離は大きくなるため、長孔幅は大きく、５．０ｍｍ程度とすることが好ましい。

ここで、液吐出不良検出用長孔４１の長孔幅を決める際には、吐出の位置精度や取り付け精度、検知範囲などを考慮し、正常に吐出したインク滴３２が光ビームＬＢ上に吐出するようにしなければならない。例えば、検知範囲が±０．５ｍｍの場合、吐出位置精度や取り付け位置精度などを考慮し、長孔幅は２．５ｍｍくらいとする。この場合、ヘッド‐ミスト遮蔽板間距離を４ｍｍ程度にすれば、ミストによる光学系のミスト汚れや誤検知を防止することができる。

図９には、液吐出不良検出と空吐出を別のところで行う方法を示す。
ミスト遮蔽板４０には、２つの長孔４１、４２を設けており、液吐出不良検出用長孔４１とは別に、空吐出用長孔４２があけられている。液吐出不良検出用長孔４１の下方向は、その長孔４１を通過したインク滴３２が入り込む空間４３となっており、その空間４３を液吐出不良検出装置２０の光ビームＬＢが横切っている。他方、空吐出用長孔４２の下方向は、その長孔４２を通過したインク滴３２が入り込む空間４４となっている。そして、これらの２つの空間４３、４４を仕切る仕切り板４５が設けられており、例えば液吐出不良検出用の空間４３から空吐出用の空間４４の方へは移動できないようになっている。なお、図９において、点線で示すノズルヘッド１６は、ミスト遮蔽板４０に対してノズルヘッド１６を移動して空吐出位置としたときの状態を示す。

ここで、空吐出とは、クリーニング機能の一つであり、ノズルヘッド１６のノズル穴Ｎｘ内にある粘度が高くなったインクを外部に排出することである。空吐出時に吐出するインク滴３２の量は、液吐出不良検出時に吐出するインク滴３２に比べて多くなるため、空吐出時には、液吐出不良検出時よりも大量のミストｍを発生する。

以下に、液吐出不良検出と空吐出の流れを示す。
例えば、ノズルヘッド１６に不吐出やインク曲がりなどの液吐出不良が発生していないかを確認する場合は、ミスト遮蔽板４０に対して、図中実線で示す液吐出不良検出位置にノズルヘッド１６を移動させる。そして、インク滴３２を吐出して液吐出不良検出装置２０で検出し、液吐出不良が発生している場合には、クリーニング動作を行う。他方、空吐出を行う場合は、ミスト遮蔽板４０に対して、図中点線で示す空吐出位置にノズルヘッド１６を移動させる。そして、空吐出を行って、図示していない吸引キャップにより強制的にインクを吸引するとともにノズルヘッド１６にインクを補充し、図示していないワイパによりヘッドノズル面３１に付着しているインクをワイピングし、クリーニング動作を完了する。

以上のとおり、液吐出不良検出と空吐出とを行うところを分けることにより、図１に示すようなインクジェットプリンタにおいて、空吐出を行うとき、大量に発生したミストｍによって、液不吐出検出装置２０の光学系にミスト汚れが生ずる問題を解消することができる。

図１０には、液吐出不良検出と空吐出を別のところで行う他例を示す。
この図１０に示す例では、図９に示す例と同様に、ミスト遮蔽板４０に、液吐出不良検出用長孔４１とは別に、空吐出用長孔４２があけられ、それらの長孔４１、４２を通過したインク滴３２が入り込む空間４３、４４を仕切る仕切り板４５が設けられている。ところが、図９に示す例では、両長孔４１、４２がヘッドノズル面３１からほぼ等距離にあったが、この例では、液吐出不良検出用長孔４１に比し、空吐出用長孔４２がヘッドノズル面３１に接近して形成されている。

図７より、ミスト遮蔽板４０をノズルヘッド１６に近付けたとき、出力の変化量が大きくなることがわかる。これは、ミストｍとなる前のサテライトＢｓが液吐出不良検出用長孔４１を通過し、光ビームＬＢの光路上に浮遊しているためである。そこで、ミスト遮蔽板４０をノズルヘッド１６に近付けることにより、空吐出時のミストｍを積極的に下方向の空間４４に取り入れることができ、液吐出不良検出装置２０周辺や機体内部のミストｍによるインク汚れを防ぐ効果がある。

図１１には、液吐出不良検出用長孔４１まわりに浮遊するミストｍを吸引してミストｍが光ビームＬＢ内に入り込むことを阻止するミスト吸引手段５０が備えられている例を示す。
この例では、吸引口５１を有する吸引管５２を設け、吸引口５１を液吐出不良検出用長孔４１付近、またはインク滴吐出場所であるノズル穴Ｎｘ付近に配置する。この状態でファン５３をまわすことにより、吸引管５２内を負圧として、吸引口５１からミストｍを吸引する。図１１では、ミスト吸引手段５０を、ミスト遮蔽板４０のヘッドノズル面３１側に取り付けているが、光ビームＬＢ側に取り付けてもよい。

そして、ミスト吸引手段５０により、液吐出不良検出装置２０やその周辺など、液吐出不良検出用長孔４１まわりに浮遊するミストｍを吸引して、ミストｍが光ビームＬＢ内に入り込むことを防止する。これにより、浮遊するミストｍが光ビームＬＢの光路内に入り込むことを確実に阻止して、液吐出不良の誤検出や光学系へのミスト付着の発生を有効に防止することができる。

図１２には、ミスト吸引手段５０を用いた別の例を示す。
図９、１０で液吐出不良検出と空吐出を別のところで行う方法を紹介した。この構成で、空吐出用長孔４２の下方向の空間４４を被い、カバー５５にあけた開口にファン５４を取り付ける。そして、このファン５４を回して空間４４内を負圧にすることにより、空吐出用長孔４２を通して液吐出不良検出用長孔４１まわりから空気を吸引することができる。これにより、インク吐出時に発生したミストｍを液吐出不良検出装置２０周辺や機体内部で浮遊させることなく、インク汚れを防止することができる。

図１３には、図１２に示す液吐出不良検出装置２０で、空吐出用長孔４２を用いて空吐出を行う場合を示す。
この空吐出を行うときには、ノズルヘッド１６を図中点線位置まで移動する。そして、空間４４を負圧にして空吐出時の大量のミストｍを、空吐出用長孔４２を通して吸引することにより、液吐出不良検出装置２０やその周辺、機体内部で浮遊させることなく、インク汚れを防止することができる。

図１４には、ミスト遮蔽板４０より光ビームＬＢ側で浮遊しているミストｍを液吐出不良検出用長孔４１から押し出してミストｍが光ビームＬＢ内に入り込むことを阻止するミスト送出手段５６が備えられている例を示す。

図２に示したようなミスト遮蔽板４０を有する液吐出不良検出装置２０において、ミスト遮蔽板４０の液吐出不良検出用長孔４１より下方向の空間５７をケース３８で囲い、ケース３８にあけた開口にファン５８を取り付ける。そして、そのファン５８を回して空間５７内を正圧にすることにより、液吐出不良検出用長孔４１から空気を排気することができる。これにより、インク吐出時に発生したミストｍを空間５７で浮遊させることなく、光学系のインク汚れを防止することができる。

また、図１１の構成において、ファン５３をまわし、吸引管５２内を正圧にして、吸引口５１から風を出し、ミストｍを吹き飛ばすことによっても、浮遊するミストｍが光ビームＬＢの光路内に入り込むことを確実に阻止して、液吐出不良の誤検出や光学系へのミスト付着の発生を有効に防止することができる。そして、風の下流にはミストｍを捕獲できるシート、またはフィルタを設けることにより、液吐出不良検出装置２０周辺や機体内部のミストｍによるインク汚れを防ぐことができる。

また、図１２、１３の吸引の機能を持つものも、同様に排気の機能を持たせることによっても、液吐出不良検出装置２０やその周辺、機体内部のミストｍによるインク汚れを防ぐことができる。
図１５には、ミストの給排気機能を持たせた一例を示す。

図１２に示すような構成で空間４３の側も囲み、仕切り板４５にあけた開口にファン５９を取り付ける。これにより、図中一点鎖線で示したように長孔４２を通して空間４４に吸気を行う一方、長孔４１を通して空間４３から排気を行うようにし、液吐出不良検出装置２０やその周辺、機体内部のミストｍによるインク汚れを防ぐことができる。

なお、図１１〜１５での吸引・排気は、インク滴３２の吐出に影響を与えず、ミストｍのみを移動する吸排気を行うことが望ましい。また、フィルタを取り付けることにより、ファン５９へのインク付着や外部へのインク排出を防止することができる。

ところで、インクジェットプリンタを長時間使用すると、ミストｍが堆積して、ミスト遮蔽板４０上に図１６に示すようなインク塊６０ができる。このインク塊６０が大きくなると、ヘッド方向に高くなって、ヘッドノズル面３１が擦れるようになり、ノズル詰まりを引き起こしたり、ミストｍの蓄積したものが液吐出不良検出用長孔４１から落ちてインク滴３２と間違え、誤検知したりするおそれがある。そこで、ミスト遮蔽板４０上のインク塊６０を除去するクリーニング手段６１を備えることが好ましい。

図１６には、ミスト遮蔽板４０の液吐出不良検出用長孔４１まわりを清掃するクリーニング手段６１が備えられている例を示す。
クリーニング手段６１は、図示するように、フレーム６２でスクリュシャフト６３が、その一端に接続されているモータ６４により回転自在に支持されるようになっているとともに、そのスクリュシャフト６３上にナット状移動体６５が取り付けられてスクリュシャフト６３の回転にともない左右に移動自在とされている。移動体６５には、先端にワイパ６６が取り付けられている支持杆６７の基端が固定されている。

そして、モータ６４が駆動されることにより、スクリュシャフト６３が回転されて移動体６５が左右に移動され、それにともないワイパ６６がミスト遮蔽板４０の上面に沿って移動されて液吐出不良検出用長孔４１まわりが清掃されるようになっている。ワイパ６６で除去したインク塊６０は、液吐出不良検出用長孔４１の下方向にある廃液タンク６８と、ミスト遮蔽板４０に隣接して設けられている廃液タンク６９に溜まる。

上述したと同様に、図中符号３３は発光素子、３４はコリメートレンズ、３５は受光素子である。また、７０は光ビームＬＢを整形するアパーチャ、７１は光ビームＬＢを減衰させる迷光処理機構である。

図１７には、クリーニング手段６１の他例を示す。
この例では、ミスト遮蔽板４０に傾斜をつけることにより、そこに溜まるミストｍが蓄積する前に傾斜に沿って下方向に流れるようにするものであり、ワイピング機構を必要としない簡易的な方法として有効である。そして、傾斜している面の下流に廃液タンク７２を備えることにより、傾斜面を流れてくるインクを効率的に回収することができる。

上述した例では、インク滴３２が光ビームＬＢと交わる時に発生する散乱光Ｓを受光素子３５で受光して吐出不良を検出するタイプの液吐出不良検出装置２０について述べた。しかし、液吐出不良検出装置は、このようなタイプのものに限らず、光ビームＬＢの光軸Ｌ上に受光素子を配置する構成として、インク滴が光ビームＬＢと交わった時に発生する影を検出するタイプの液吐出不良検出装置にも、同様に適用することができる。

なお、ノズルヘッド１６の数が多いときには、液吐出不良検出装置２０のミスト遮蔽板４０に液吐出不良検出用長孔４１を１つではなく２つ以上設けて、液吐出不良検出時に複数のノズルヘッド１６の液吐出不良を同時に検出することができるようにするとよい。

（Ａ）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。 図１に示すインクジェットプリンタに備える液吐出不良検出装置を、ノズルヘッドとともに示す図である。 図２に示す液吐出不良検出装置において、光ビームのビーム径の長手方向の距離をＸ、短手方向の距離をＹとするときのそれぞれＸ方向、Ｙ方向における光強度分布図である。 光ビームに対するインク滴の衝突位置ｐ、ｑをノズル穴側から見て示す図である。 その衝突位置ｐ、ｑでインク滴が光ビームに衝突したときの受光素子の光出力波形図である。 図２に示す液吐出不良検出装置を光ビームの照射方向から見て示す概略図である。 ノズルヘッドとミスト遮蔽板間の距離によるミストの検知状況を示す図である。 中程度の径のミストの場合における、ノズルヘッド‐ミスト遮蔽板間距離と液吐出不良検出用長孔の長孔幅との関係図である。 液吐出不良検出と空吐出を別のところで行う例を示す図である。 液吐出不良検出と空吐出を別のところで行う他例を示す図である。 液吐出不良検出用長孔まわりに浮遊するミストを吸引してミストが光ビーム内に入り込むことを阻止するミスト吸引手段が備えられている例を示す図である。 ミスト吸引手段を用いた別の例を示す図である。 図１２に示す液吐出不良検出装置で、空吐出用長孔を用いて空吐出を行う場合を示す図である。 ミスト遮蔽板より光ビーム側で浮遊しているミストを液吐出不良検出用長孔から押し出してミストが光ビーム内に入り込むことを阻止するミスト送出手段が備えられている例を示す図である。 ミストの給排気機能を持たせた一例を示す図である。 ミスト遮蔽板の液吐出不良検出用長孔まわりを清掃するクリーニング手段が備えられている例を示す図である。 クリーニング手段が備えられている他例を示す図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、インクジェットプリンタのインク滴吐出時において、ミストが発生する様子を示す図である。

符号の説明

１６ ノズルヘッド
２０ 液吐出不良検出装置
３１ ヘッドノズル面
３２ インク滴（液滴）
３３ 発光素子
３４ コリメートレンズ
３５ 受光素子
３７ 受光面
３８ ケース
４０ ミスト遮蔽板
４１ 液吐出不良検出用長孔
４２ 空吐出用長孔
４３ 液吐出不良検出用の空間
４４ 空吐出用の空間
４５ 仕切り板
５０ ミスト吸引手段
５４ ファン
５６ ミスト送出手段
５７ 空間
５８ ファン
５９ ファン
６０ インク塊
６１ クリーニング手段
ＬＢ 光ビーム
Ｌ 光ビームの光軸
Ｎ１、Ｎ２、………Ｎｘ、………Ｎｎ ノズル
Ｓ 散乱光
ｍ ミスト

Claims (3)

1. 光ビームを形成する光を発する発光素子と、その発光素子が発した光を受光する受光素子とが備えられ、前記光ビームが、飛翔する液滴に衝突するように設置して、前記受光素子の出力変化から前記液滴の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置において、
   複数のノズル穴から吐出された液滴が通過するように液吐出不良検出用長孔があけられて、前記液滴から離れて浮遊するミストの通過を阻止するミスト遮蔽板が設けられ、
   前記ミスト遮蔽板には、前記液吐出不良検出用長孔とは別に、空吐出用長孔があけられ、それらの長孔を通過した液滴が入り込む空間を仕切る仕切り板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. 光ビームを形成する光を発する発光素子と、その発光素子が発した光を受光する受光素子とが備えられ、前記光ビームが、飛翔する液滴に衝突するように設置して、前記受光素子の出力変化から前記液滴の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置において、
   複数のノズル穴から吐出された液滴が通過するように液吐出不良検出用長孔があけられて、前記液滴から離れて浮遊するミストの通過を阻止するミスト遮蔽板が設けられ、
   前記ミスト遮蔽板の前記液吐出不良検出用長孔まわりを清掃するクリーニング手段が備えられていることを特徴とする液吐出不良検出装置。
3. 液滴としてインク滴を前記ヘッドノズル面から吐出するノズルヘッドが備えられ、
   請求項１または２に記載されている液吐出不良検出装置が設けられ、
   前記ミスト遮蔽板には、前記液吐出不良検出用長孔とは別に、空吐出用長孔があけられ、それらの長孔を通過した液滴が入り込む空間を仕切る仕切り板が設けられているとともに、前記液吐出不良検出用長孔に比し、前記空吐出用長孔が前記ヘッドノズル面に接近して形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。

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