JP7342537B2 - 液体を吐出する装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液体を吐出する装置に関する。
液体を吐出するノズルにおいては、液面の状態が吐出特性に影響を与える。
従来、ヘッドのノズル状態を検知する方法として、アクチュエータに第１の駆動電圧を印加して第１の液滴を吐出させるステップと、第１の液滴の吐出後に、ノズルで形成されるメニスカスがノズルから液室とは反対側に突出している状態で、アクチュエータに第２の駆動電圧を印加して第２の液滴を吐出させるステップと、吐出方向検出手段がノズルから第２の液滴が吐出される方向を検出するステップとを行うことが知られている（特許文献１）。
特開２０１３－０５２６１６号公報
しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、ノズルの液面を観察することができないという課題がある。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ノズルの液面を観察できるようにすることを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体を吐出する装置は、
ノズルを有するヘッドと、
前記ノズルの液面を撮像する液面撮像装置と、
前記液面撮像装置の撮像結果から前記液面の状態を判断する手段と、を備え、
前記液面撮像装置は、
複数の点灯部を有し、前記液面を照射する照射手段と、
前記液面を撮像する撮像手段と、を備え、
前記複数の点灯部は、前記撮像手段の中央を対称点としたときに非点対称に配置されており、
前記判断する手段は、
前記液面撮像装置による撮像画像に含まれる前記点灯部に対応する光像に基づいて前記液面の状態を判断する
構成とした。
本発明によれば、ノズルの液面を観察できる。
本発明の第１実施形態に係る液面撮像装置の説明図である。 同液面撮像装置で液面を撮像するときの説明図である。 同液面撮像装置の作用説明に供する撮像結果の一例の説明図である。 同じくノズル板が複数のノズルを有する場合の作用説明に供する正面説明図である。 同じく異なる撮像結果の説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液面撮像装置の平面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。 本発明の第４実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。 本発明の第５実施形態に係る液面撮像装置の平面説明図である。 本発明の第６実施形態に係る液面撮像装置の平面説明図である。 本発明の第７実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。 本発明の第８実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。 本発明の第９実施形態に係る液面撮像装置の説明図である。 同液面撮像装置で液面を撮像するときの説明図である。 同液面撮像装置の作用説明に供する撮像結果の一例の説明図である。 同じくノズル板が複数のノズルを有する場合の作用説明に供する正面説明図である。 同じく異なる撮像結果の一例の説明図である。 本発明の第１０実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。 本発明の第１１実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。 本発明の第１２実施形態に係る液面撮像装置の説明に供する平面説明図である。 本発明の第１３実施形態に係る液面撮像装置の説明図である。 同液面撮像装置で液面を撮像するときの説明図である。 同じく撮像結果の一例の説明図である。 本発明の第１４実施形態に係る液面撮像装置の照射部の説明図である。 本発明の第１５実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。 本発明の第１６実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。 本発明の第１７実施形態の説明に供する説明図である。 本発明の第１８実施形態の説明に供する説明図である。 同実施形態の作用説明に供する説明図である。 本発明の第１９実施形態に係る液体を吐出する装置である印刷装置の概略説明図である。 同印刷装置の吐出ユニットの一例の平面説明図である。 同印刷装置における印刷部の構成の一例の平面説明図である。 同印刷装置におけるメンテナンスの制御に係る部分のブロック説明図である。 同じくメンテナンス制御手段によるメンテナンス動作の制御の一例の説明に供するフロー図である。 本発明の第２０実施形態に係る液体を吐出する装置である印刷装置のキャリッジ部分の説明図である。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は同実施形態に係る液面撮像装置の説明図であり、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は正面説明図である。図２は同液面撮像装置で液面を撮像するときの説明図である。
液面撮像装置１０は、複数の点灯部２２を有し、ノズル板２０１に設けられたノズル２０２で保持している液体３００の液面（メニスカス面）３０１を照射する照射手段としての照射部２０と、液面３０１を撮像する撮像手段としての撮像部３０とを備えている。
照射部２０は、保持部２１に複数の点灯部２２が環状に配置されており、一部に点灯部２２を配置しない欠損部（切欠部）２３を設けている。複数の点灯部２２は、撮像部３０を撮像方向（図１（ｂ）における上下方向）から見たとき中央（光軸）３０ａを対称点としたときに非点対称に配置されている。撮像部３０がレンズ３３を備えているときは、中央３０ａは、「レンズ（光学結像系）の中心を通る対称軸」ということもできる。
なお、点灯部２２は、点灯する部分であり、点灯部２２自体を例えばＬＥＤなどの光源で構成したり、あるいは、別途配置した光源からの出射光をレンズ、ミラー、プリズム、光ファイバなどを用いて点灯部２２に伝達する構成としたりすることができる。
特に、ミラーを介して光源からの光を点灯部２２に伝達する構成とすることで、ヘッドから垂れた液体が照射部や撮像部に付着することを防止できる。
撮像部３０は、筐体３１内に液面３０１を撮像する撮像素子３２が配置され、筐体３１の前面に液面３０１からの反射光を集光するレンズ３３が配置されている。
次に、この液面撮像装置１０の作用について図３も参照して説明する。図３は同作用説明に供する撮像結果の一例の説明図である。なお、図３（ｂ）、（ｃ）の撮像結果ではノズル板２０１及び液面３０１については撮像対象と同じ符号を使用している（以下、同様の扱いとする。）。
液面撮像装置１０によって液面３０１を撮像するときには、図２に示すように、ノズル２０２の液面３０１に液面撮像装置１０を対向（対面しなくてもよい。）させて配置する。
そして、照射部２０の複数の点灯部２２を点灯させることで、複数の点灯部２２から液面３０１に光ａが照射され（光が照らされ）、その反射光ｂが撮像部３０のレンズ３３を介して撮像素子３２に入射される。なお、レンズの枚数、形、有無は適宜選択可能である。
例えば、図３（ａ）に示すように一部に欠損部２３を有する環状配置の複数の点灯部２２を点灯させることで、図３（ｂ）に示すように、液面３０１内に点灯部２２に対応する光像３２２を含む画像３２０が得られる。なお、この画像３２０は、液面３０１が凹形状であるときの画像であり、照射部２０の欠損部２３と画像３２０の欠損部３２３とは反対側になる（反転する）。
このとき、画像３２０内の光像３３２２の形状や大きさは、液面３０１の形状や曲率、ノズル２０２の周縁の液体３００の固化などの液面３０１の状態に応じて変化する。
このように、撮像部３０で得られる画像３２０によって液面３０１の状態を観察することができ、液面３０１の状態を把握することができる。
また、本実施形態では、複数の点灯部２２を撮像部３０の中央を対称点とするときに非点対称に配置している、つまり、欠損部２３を設けている。
そのため、撮像部３０で撮像した画像３２０は、液面３０１が凹形状であるときには、図３（ｂ）に示すように、照射部２０の欠損部２３と画像３２０の欠損部３２３とは反対の位置になる。これに対し、液面３０１が凸形状であるときには、図３（ｃ）に示すように、照射部２０の欠損部２３と画像３２０の欠損部３２３とは同じ側になる（反転しない）。
なお、レンズや撮像部の配置や、画像処理の方法等によっては、観察される現象が逆になる場合もある。すなわち、凸形状の場合に画像が反転し、凹形状の場合に画像が反転しない場合もあるが、この場合でも液面状態の観察及び異常判断が可能である。
したがって、画像３２０の欠損部３２３の位置から液面３０１が凹形状か凸形状かを判断することができる。液面３０１が凸形状であるときには、正常な吐出を行うことができない。
次に、ノズル板が複数のノズルを有する場合の作用について図４及び図５を参照して説明する。図４は同作用説明に供する正面説明図、図５は同じく異なる撮像結果の説明図である。
図４（ａ）に示すように、液面撮像装置１０の照射部２０の複数の点灯部２２によって光ａを照射したとき、図４（ｂ）に示すように、例えば複数（ここでは３つの例）のノズル２０２Ａ～２０２Ｃの液面３０１Ａ～３０１Ｃに対して光ａが照射される。液面３０１Ａ～３０１Ｃからのそれぞれの反射光ｂが撮像部３０に撮像素子３２に入射される。
このとき、３つのノズル２０２Ａ～２０２Ｃの液面３０１Ａ～３０１Ｃがいずれも凹形状であれば、図５（ａ）に示すように、欠損部２３に対応する欠損部３２３が反転した画像３２０Ａ～３２０Ｃが得られる。
これに対して、真ん中のノズル２０２Ｂの液面３０１Ｂが凸形状であるときには、図５（ｂ）に示すように、真ん中の液面３０１Ｂについては、欠損部３２３が反転しない画像３２０Ｂが得られる。
このように、本実施形態の液面撮像装置１０を使用することで、一度に複数のノズル２０２の液面３０１の状態を撮像して観察することができる。
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。図６は同実施形態に係る液面撮像装置の平面説明図である。
本実施形態では、照射部２０は、複数の点灯部２２が環状に配置されている。そして、一部の点灯部２２（これを「点灯部２２ａ」とする。）を個別に消灯可能としている。
これにより、点灯部２２ａを消灯することで、他の点灯部２２は撮像部３０の中央（光軸）を対称点としたときに非点対称になる。
このように構成しても、前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、前記第１実施形態の欠損部２３がある状態（点灯部２２ａを消灯させたとき）と、欠損部２３がなくリング状に点灯部２２が配置される状態とを選択することができる。
また、欠損部２３に点灯部２２ａを配置しないで非点対称とする構成では、欠損部２３の部分のメニスカス情報を得ることができないが、このように消灯・点灯できる構成とすることで、欠かさずメニスカス情報を得ることができる。
次に、本発明の第３実施形態の異なる例について図７を参照して説明する。図７は同実施形態に係る液面撮像装置の平面説明図である。
本実施形態では、照射部２０は、複数の点灯部２２が環状に配置されている。そして、一部の点灯部２２（これを「点灯部２２ｂ」、「点灯部２２ｃ」とする。）の発光強度を他の点灯部の発光強度と異ならせて点灯可能としている。
これにより、点灯部２２ｂを点灯することで、発光強度がほぼ同じ他の点灯部２２が撮像部３０の中央（光軸）を対称点としたときに非点対称になる。
図７（ａ）の例は、点灯部２２ｂを他の点灯部２２の発光強度より弱くしている。図７（ｂ）の例は、点灯部２２ｂを他の点灯部２２の発光強度より強くしている。
このように構成しても、前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、欠損部２３に点灯部２２ａを配置しないで非点対称とする構成では、欠損部２３の部分のメニスカス情報を得ることができないが、このように異なる強度で発光させる構成とすることで、欠かさずメニスカス情報を得ることができる。
次に、本発明の第４実施形態について図８を参照して説明する。図８は同実施形態に係る液面撮像装置の平面説明図である。
本実施形態では、照射部２０は、複数の点灯部２２が環状に配置されている。そして、一部の点灯部２２（これを「点灯部２２ｄ」とする。）を他の点灯部２２と異なる発光色で点灯可能としている。
これにより、点灯部２２ｃを他の点灯部の発光色と異ならせて点灯することで、発光色がほぼ同じ他の点灯部２２が撮像部３０の中央（光軸）を対称点としたときに非点対称になる。
また、欠損部２３に点灯部２２ａを配置しないで非点対称とする構成では、欠損部２３の部分のメニスカス情報を得ることができないが、このように発光色を異ならせる構成とすることで、欠かさずメニスカス情報を得ることができる。
次に、本発明の第５実施形態について図９を参照して説明する。図９は同実施形態に係る液面撮像装置の平面説明図である。
本実施形態では、前記第２実施形態の構成において、図９（ａ）～（ｄ）に示すように、環状に配置した複数の点灯部２２の内、消灯する点灯部２２ａを選択可能としたものである。
次に、本発明の第６実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は同実施形態に係る液面撮像装置の平面説明図である。
本実施形態では、前記第３実施形態の構成において、図１０（ａ）～（ｄ）に示すように、環状に配置した複数の点灯部２２の内、発光強度が低い点灯部２２ｂを選択可能としたものである。
次に、本発明の第７実施形態の異なる例について図１１を参照して説明する。図１１は同実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。
図１１（ａ）の第１例は、１つの点灯部２２を備えている例である。点灯部２２が１つであるときには、撮像部３０の中央３０ａがいずれの位置であっても非点対称になる。
図１１（ｂ）ないし（ｆ）の第２例ないし第６例は、複数の点灯部２２を多角形状に配置しており、撮像部３０の中央３０ａを対称点とするときに非点対称となる角度及び頂点を有する。図１１（ｂ）の第２例は三角形に、図１１（ｃ）の第３例は五角形に、図１１（ｄ）の第４例は七角形に、図１１（ｅ）の第５例は九角形に、図１１（ｆ）の第６例は十一角形に、それぞれ点灯部２２を配置している。
次に、本発明の第８実施形態の異なる例について図１２を参照して説明する。図１２は同実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。
図１２（ａ）の第１例は、１つの点灯部２２を備えている例である。点灯部２２が１つであるときには、上述したように、撮像部３０の中央３０ａがいずれの位置であっても非点対称になる。
図１２（ｂ）ないし（ｆ）の第２例ないし第６例は、複数の点灯部２２が多角形状に点対称に配置されているが、複数の点灯部２２の対称点と撮像部３０の中央３０ａとがずれている。したがって、撮像部３０の中央３０ａを対称点とするとき、複数の点灯部２２は非点対称に配置されることになる。
図１２（ｂ）の第２例は２個の点灯部２２の例であり、図１２（ｃ）の第３例は四角形に、図１２（ｄ）の第４例は六角形に、図１２（ｅ）の第５例は八角形に、図１２（ｆ）の第６例は十角形に、それぞれ点灯部２２を配置している。
次に、本発明の第９実施形態について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は同実施形態に係る液面撮像装置の説明図であり、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は正面説明図である。図１４は同液面撮像装置で液面を撮像するときの説明図である。
液面撮像装置１０は、１つの帯状の点灯部４２を有し、ノズル板２０１に設けられたノズル２０２で保持している液体３００の液面（メニスカス面）３０１を照射する照射手段としての照射部２０と、液面３０１を撮像する撮像手段としての撮像部３０とを備えている。
照射部２０は、保持部２１に１つの帯状の点灯部４２が配置されており、帯状の点灯部４２は環状であって、一部に欠損部４３を有する形状をしている。点灯部４２は、撮像部３０の中央（光軸）３０ａを対称点としたときに非点対称形状である。点灯部４２は、撮像部３０を撮像方向（図１３（ｂ）における上下方向）から見たとき中央（光軸）３０ａを対称点としたときに非点対称に配置されている。撮像部３０がレンズ３３を備えているときは、中央３０ａは、「レンズ（光学結像系）の中心を通る対称軸」ということもできる。
なお、ここでも、点灯部４２は、点灯する部分であり、点灯部４２自体を例えば管状光源で構成したり、あるいは、別途配置した光源からの出射光をレンズ、ミラー、プリズム、光ファイバなどを用いて点灯部４２に伝達する構成としたりすることができる。
特に、ミラーを介して光源からの光を点灯部２２に伝達する構成とすることで、ヘッドから垂れた液体が照射部や撮像部に付着することを防止できる。
撮像部３０は、筐体３１内に液面３０１を撮像する撮像素子３２が配置され、筐体３１の前面に液面３０１からの反射光を集光するレンズ３３が配置されている。
次に、この液面撮像装置１０の作用について図１５も参照して説明する。図１５は同作用説明に供する撮像結果の一例の説明図である。
液面撮像装置１０によって液面３０１を撮像するときには、図１４に示すように、ノズル２０２の液面３０１に液面撮像装置１０を対向（対面しなくてもよい。）させて配置する。
そして、照射部２０の帯状の点灯部４２を点灯させることで、点灯部４２から液面３０１に光ａが照射され、その反射光ｂが撮像部３０のレンズ３３を介して撮像素子３２に入射される。
例えば、図１５（ａ）に示すように一部に欠損部４３を有する点灯部４２を点灯させることで、図１５（ｂ）に示すように、液面３０１内に点灯部４２に対応する光像３４２を含む画像３４０が得られる。なお、この画像３４０は、液面３０１が凹形状であるときの画像であり、照射部２０の欠損部４３と画像３４０の欠損部３４３とは反対側になる（反転する）。
このとき、画像３４０内の光像３４２の形状や大きさは、液面３０１の形状や曲率、ノズル２０２の周縁の液体３００の固化などの液面３０１の状態に応じて変化する。
このように、撮像部３０で得られる画像３４０によって液面３０１の状態を観察することができ、液面３０１の状態を把握することができる。
また、本実施形態では、帯状の点灯部４２を撮像部３０の中央を対称点とするときに非点対称の形状としている。つまり、欠損部４３を設けている。
そのため、撮像部３０で撮像した画像３４０は、液面３０１が凹形状であるときには、図１５（ｂ）に示すように、照射部２０の欠損部４３と画像３４０の欠損部３４３とは反対の位置になる。これに対し、液面３０１が凸形状であるときには、図１５（ｃ）に示すように、照射部２０の欠損部４３と画像３４０の欠損部３４３とは同じ側になる（反転しない）。
したがって、画像３２０の欠損部３４３の位置から液面３０１が凹形状か凸形状かを判断することができる。液面３０１が凸形状であるときには、正常な吐出を行うことができない。
次に、ノズル板が複数のノズルを有する場合の作用について図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は同作用説明に供する正面説明図、図１７は同じく異なる撮像結果の一例の説明図である。
図１６（ａ）に示すように、液面撮像装置１０の照射部２０の点灯部４２によって光ａを照射したとき、図１６（ｂ）に示すように、例えば複数（ここでは３つの例）のノズル２０２Ａ～２０２Ｃの液面３０１Ａ～３０１Ｃに対して光ａが照射される。液面３０１Ａ～３０１Ｃからのそれぞれの反射光ｂが撮像部３０に撮像素子３２に入射される。
このとき、３つのノズル２０２Ａ～２０２Ｃの液面３０１Ａ～３０１Ｃがいずれも凹形状であれば、図１７（ａ）に示すように、欠損部４３に対応する欠損部３４３が反転した画像３４０Ａ～３４０Ｃが得られる。
これに対して、真ん中のノズル２０２Ｂの液面３０１Ｂが凸形状であるときには、図１７（ｂ）に示すように、真ん中の液面３０１Ｃについては、欠損部３４３が反転しない画像３４０Ｂが得られる。
このように、本実施形態の液面撮像装置１０を使用することで、一度に複数のノズル２０２の液面３０１の状態を撮像して観察することができる。
次に、本発明の第１０実施形態の異なる例について図１８を参照して説明する。図１８は実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。
図１８（ａ）の第１例は、前記第９実施形態のように欠損部４３を有する環状の１つの帯状の点灯部４２を備えている例である。１つの点灯部４２が欠損部４３を有する形状であるので、撮像部３０の中央３０ａの位置に関係なく、非点対称の形状になる。
図１８（ｂ）、（ｃ）の第２例、第３例は、複数の帯状の点灯部４２を環状に配置している。図１８（ｂ）の第２例では３つの欠損部４３が非点対称位置にあり、図１８（ｃ）の第３例では５つの欠損部４３が非点対称位置にあるように、３又は５つの点灯部４２を配置している。
次に、本発明の第１１実施形態の異なる例について図１９を参照して説明する。図１９は実施形態に係る液面撮像装置の照射部の異なる例の平面説明図である。
図１９（ａ）の第１例は、矩形状をなす１つの帯状の点灯部４２を備えている例である。１つの点灯部４２を配置するので、撮像部３０の中央３０ａの位置に関係なく、撮像部３０の中央３０ａを対称点とするとき非点対称に配置される。
図１９（ｂ）ないし（ｄ）の第２例ないし第４例は、複数の帯状の点灯部４２が点対称に配置されているが、複数の点灯部４２の対称点と撮像部３０の中央３０ａとがずれている。したがって、撮像部３０の中央３０ａを対称点とするとき、複数の点灯部４２は非点対称に配置されることになる。
図１９（ｂ）の第２例は２個の点灯部４２の例であり、図１９（ｃ）の第３例は四角形に、図１９（ｄ）は第４例は六角形に、それぞれ点灯部４２を配置している。
次に、本発明の第１２実施形態について図２０を参照して説明する。図２０は実施形態に係る液面撮像装置の説明に供する平面説明図である。
本実施形態では、照射部２０は、図２０（ａ）に示すように、４つの光源（発光部）４５を矩形状に配置している。そして、図２０（ｂ）に示すように、欠損部４３を有する点灯部４２の形状部分以外をマスクするマスク部分４６ａ～４６ｃを有するマスク部材４６を有している。
そこで、図２０（ｃ）に示すように、光源４５にマスク部材４６を重ねることによって、欠損部４３を有する環状の１つの点灯部４２が構成される。
この場合、照射部２０の形状を非点対称や環状などにする必要がなく、照射部選択の自由度が向上する。また、照射部２０の配置のレイアウトやコストにメリットが生まれる。
次に、本発明の第１３実施形態について図２１ないし図２３を参照して説明する。図２１は実施形態に係る液面撮像装置の説明図であり、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は正面説明図である。図２２は同液面撮像装置で液面を撮像するときの説明図である。図２３は同実施形態の撮像結果の一例の説明図である。
本実施形態では、欠損部４３Ａ、４３Ｂをそれぞれ有する環状の点灯部４２Ａ，４２Ｂを同心状に配置している。この場合、撮像部３０の中央を対称点とし、対称点を起点として半径方向に２箇所以上の点灯部４２Ａ、４２Ｂを有する構成となる。
この液面撮像装置１０では、図２２（ａ）に示すように、内側の点灯部４２Ａからの光ａ１の反射光は撮像部３０に入射され、図２２（ｂ）に示すように、外側の点灯部４２Ｂからの光ａ２の反射光も撮像部３０に入射される。
したがって、図２３に示すように、液面３０１内に点灯部４２Ａに対応する光像３４２Ａと点灯部４２Ｂに対応する光像３４２Ｂを含む画像３４０が得られる。なお、この画像３４０は、液面３０１が凹形状であるときの点灯部４２Ａ、４２Ｂに対応している。
このように構成することで、半径方向において２箇所の液面情報を得ることができ、例えば、２個所の位置関係から液面の曲率を知ることができる。
次に、本発明の第１４実施形態について図２４を参照して説明する。図２４は実施形態に係る液面撮像装置の照射部の説明図である。
本実施形態では、前記第７実施形態の図１１（ｂ）で説明したように、複数の点灯部２２を多角形状（ここでは、三角形状）に配置して撮像部３０の中央３０ａを対称点とするときに非点対称とした構成において、同心状に、内側の点灯部２２Ａと、外側の点灯部２２Ｂとを配置している。
次に、本発明の第１５実施形態の異なる例について図２５を参照して説明する。図２５は実施形態に係る液面撮像装置の照射部の説明図である。
本実施形態では、前記第１３実施形態と同様に、撮像部３０の中央３０ａを対称点とし、対称点を起点として、同心状に点灯部を配置するとともに、半径方向において、２箇所以上の点灯部を有する構成としている。
図２５（ａ）の第１例では、内側の点灯部４２Ａと外側の点灯部４２Ｂとを配置し、点灯部４２Ａの欠損部４３Ａと外側の点灯部４２Ｂの欠損部４３とが対称点（中央３０ａ）を挟んで反対側に位置している。
図２５（ｂ）の第２例では、内側に複数の点灯部２２を多角形状（ここでは、五角形）に配置し、外側に複数（ここでは、３個）の点灯部４２を配置している。
図２５（ｃ）の第３例では、内側に複数の点灯部２２Ａを環状に配置し、外側に複数の点灯部２２Ｂを環状に配置している。そして、ここでは、内側には欠損部２３Ａ、外側には欠損部２３Ｂを同じ側に設けている。なお、欠損部は、前記第２実施形態ないし第４実施形態で説明した構成とすることもできる。
次に、本発明の第１６実施形態について図２６を参照して説明する。図２６は同実施形態に係る液面撮像装置の説明図であり、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は正面説明図である。
本実施形態では、複数の点灯部２２の内の一部の点灯部２２ｅは、照射方向において他の点灯部２２よりもノズル（液面）に対して遠くに配置している。
このように、一部の点灯部２２ｅを液面３０１から遠く配置することで、液面３０１において、点灯部２２ｅによる光量は他の点灯部２２による光量よりも相対的に少なくなる（暗くなる）ので、照射部２０としては非点対称な光を照射することができる。
次に、本発明の第１７実施形態について図２７を参照して説明する。図２７は実施形態の説明に供する説明図である。
本実施形態では、液面撮像装置１０は、複数のノズル２０２が配列されたノズル板２０１に対し、ノズル配列方向に沿って、矢印Ａ方向に相対移動可能に配置している。
これにより、より多数のノズル２０２の液面を観察することができる。
次に、本発明の第１８実施形態について図２８及び図２９を参照して説明する。図２８は実施形態の説明に供する説明図、図２９は同実施形態の作用説明に供する説明図である。
本実施形態では、液面撮像装置１０の照射部２０は、撮像対象であるノズル板２０１に対して矢印Ｂ方向に進退可能に撮像部３０の周囲に設けられている。
このように構成したので、例えば、図２９（ａ１）に示す位置に照射部２０があり、液面３０１に対して最も近い位置にあるとき、図２９（ａ２）に示すように光像３４２が最も大きい画像３４０が得られる。
また、図２９（ｂ１）に示す位置に照射部２０があり、液面３０１に対して最も近い位置から離れた位置にあるとき、図２９（ｂ２）に示すように光像３４２が小さくなった画像３４０が得られる。
さらに、図２９（ｃ１）に示す位置に照射部２０があり、液面３０１に対して最も遠い位置にあるとき、図２９（ｃ２）に示すように光像３４２が最も小さい画像３４０が得られる。
上記各実施形態において、撮像部３０の周囲に照射部２０の点灯部が配置される構成としているので、装置の小型化を図ることができる。ただし、撮像部３０の撮像領域内に液面があれば、液面からの反射光は撮像部３０に入射されるので、撮像部３０の周囲に照射部２０の点灯部を配置しない構成とすることもできる。
次に、本発明の第１９実施形態について図３０及び図３１を参照して説明する。図３０７は同実施形態に係る液体を吐出する装置である印刷装置の概略説明図、図３１は同印刷装置の吐出ユニットの一例の平面説明図である。
印刷装置５００は、搬入部５１０と、印刷部５２０と、乾燥部５３０と、搬出部５４０とを備えている。印刷装置５００は、搬入部５１０から搬入されるシートＰに対し、印刷部５２０で液体を付与して所要の印刷を行い、乾燥部５３０でシートＰに付着した液体を乾燥させた後、シートＰを搬出部５４０に排出する。
搬入部５１０は、複数のシートＰが積載される搬入トレイ５１１と、搬入トレイ５１１からシートＰを１枚ずつ分離して送り出す給送装置５１２と、シートＰを印刷部５２０へ送り込むレジストローラ対５１３とを備えている。
給送装置５１２には、ローラやコロを用いた装置や、エアー吸引を利用した装置など、あらゆる給送装置を用いることが可能である。給送装置５１２により搬入トレイ５１１から送り出されたシートＰは、その先端がレジストローラ対５１３に到達した後、レジストローラ対５１３が所定のタイミングで駆動することにより、印刷部５２０へ送り出される。
印刷部５２０は、シートＰを搬送するシート搬送装置５２１を備えている。シート搬送装置５２１は、シートＰを周面に担持して回転する担持部材（回転部材）であるドラム５５１及びドラム５５１の周面に吸引力を生じさせる吸引手段である吸引装置５５２などを有している。
また、印刷部５２０は、シート搬送装置５２１のドラム５５１に担持されたシートＰに向けて液体を吐出する液体吐出部５２２を備えている。
また、印刷部５２０は、送り込まれたシートＰを受け取ってドラム５５１との間でシートＰを渡す渡し胴５２４と、ドラム５５１によって搬送されたシートＰを乾燥部５３０へ受け渡す受け渡し胴５２５を備えている。
搬入部５１０から印刷部５２０へ搬送されてきたシートＰは、渡し胴５２４に設けられた把持手段（シートグリッパ）によって先端が把持され、渡し胴５２４の回転に伴って搬送される。渡し胴５２４により搬送されたシートＰは、ドラム５５１との対向位置でドラム５５１へ受け渡される。
ドラム５５１の表面にも把持手段（シートグリッパ）が設けられており、シートＰの先端が把持手段（シートグリッパ）によって把持される。ドラム５５１の表面には、複数の吸引穴が分散して形成されている。吸引手段である吸引装置５５２によってドラム５５１の所要の吸引穴から内側へ向かう吸い込み気流を発生させる。
そして、渡し胴５２４からドラム５５１へ受け渡されたシートＰは、シートグリッパによって先端が把持されるとともに、吸引装置５５２による吸い込み気流によってドラム５５１上に吸着担持され、ドラム５５１の回転に伴って搬送される。
液体吐出部５２２は、液体吐出手段である吐出ユニット５２３（５２３Ａ～５２３Ｆ）を備えている。例えば、吐出ユニット５２３Ａはシアン（Ｃ）の液体を、吐出ユニット５２３Ｂはマゼンタ（Ｍ）の液体を、吐出ユニット５２３Ｃはイエロー（Ｙ）の液体を、吐出ユニット５２３Ｄはブラック（Ｋ）の液体を、それぞれ吐出する。
また、白色、金色（銀色）などの特殊な液体の吐出、表面コート液などの処理液を吐出する吐出ユニットを設けることもできる。
吐出ユニット５２３は、例えば、図３１に示すように、複数のノズル２０２を配列したノズル列をノズル板２０１に有する複数の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）２００をベース部材２２１に配置したフルライン型ヘッドである。
液体吐出部５２２の各吐出ユニット５２３は、印刷情報に応じた駆動信号によりそれぞれ吐出動作が制御される。ドラムに担持されたシートＰが液体吐出部５２２との対向領域を通過するときに、吐出ユニット５２３から各色の液体が吐出され、当該印刷情報に応じた画像が印刷される。
乾燥部５３０は、印刷部５２０でシートＰ上に付着した液体を乾燥させるための乾燥機構部５３１と、印刷部５２０から搬送されてくるシートＰを吸引した状態で搬送する（吸引搬送する）吸引搬送機構部５３２とを備えている。
印刷部５２０から搬送されてきたシートＰは、吸引搬送機構部５３２に受け取られた後、乾燥機構部５３１を通過するように搬送され、搬出部５４０へ受け渡される。
乾燥機構部５３１を通過するとき、シートＰ上の液体には乾燥処理が施される。これにより液体中の水分等の液分が蒸発し、シートＰ上に液体中に含まれる着色剤が定着し、また、シートＰのカールが抑制される。
搬出部５４０は、複数のシートＰが積載される搬出トレイ５４１を備えている。乾燥部５３０から搬送されてくるシートＰは、搬出トレイ５４１上に順次積み重ねられて保持される。
なお、印刷装置５００には、例えば、シートＰに対して前処理を行う前処理部を印刷部５２０の上流側に配置したり、液体が付着したシートＰに対して後処理を行う後処理部を乾燥部５３０と搬出部５４０との間に配置したりすることもできる。
前処理部としては、例えば、液体と反応して滲みを抑制するための処理液をシートＰに塗布する先塗り処理を行うものが挙げられる。また、後処理部としては、例えば、印刷部５２０で印刷されたシートを反転させて再び印刷部５２０へ送ってシートＰの両面に印刷するためのシート反転搬送処理や、複数枚のシートを綴じる処理などを行うものが挙げられる。
なお、液体を吐出する装置として、カットされたシートＰに印刷を施す印刷装置で説明しているが、連帳紙などの連続体に印刷を施す印刷装置などにも同様に本願発明を適用できる。
次に、この印刷装置５００における印刷部の構成の一例について図３２を参照して説明する。図３２は同印刷部の平面説明図である。
印刷部５２０には、前述したように、ドラム５５１の周囲に各吐出ユニット５２３（５２３Ａ～５２３Ｄ）が配置されている。
そして、吐出ユニット５２３の各ヘッド２００をキャッピングするキャップ５７１を備えたキャップユニット５７０（５７０Ａ～５７０Ｄ）がドラム５５１の軸方向（図３２のＸ方向：ヘッド並び方向）に往復移動可能に配置されている。
キャップユニット５７０のキャップ５７１でヘッド２００のノズル面をキャッピングするときには、吐出ユニット５２３がドラム５５１の法線方向に上昇し、キャップユニット５７０が吐出ユニット５２３の下方に入り込み、吐出ユニット５２３がドラム５５１の法線方向に下降する。
また、吐出ユニット５２３の各ヘッド２００のノズル面を払拭する払拭ユニット５８１と、本発明に係る液面撮像装置１０（１０Ａ～１０Ｄ）を搭載した払拭・撮像ユニット５８０がＸ方向に往復移動可能に配置されている。
払拭ユニット５８１でヘッド２００のノズル面を払拭するときには、吐出ユニット５２３がドラム５５１の法線方向に上昇し、払拭・撮像ユニット５８０が吐出ユニット５２３の下方に入り込んで往復移動し、払拭ユニット５８１のウェブなどの払拭部材でノズル面を払拭する。
液面撮像装置１０で撮像するときには、吐出ユニット５２３がドラム５５１の法線方向に上昇し、払拭・撮像ユニット５８０が吐出ユニット５２３の下方に入り込んで往復移動し、液面撮像装置１０で液面を撮像する。
次に、この印刷装置におけるメンテナンスの制御に係る部分について図３３のブロック説明図を参照して説明する。
メンテナンス制御手段８０１は、この印刷装置５００におけるヘッド２００のメンテナンス動作に関わる制御を司り、例えば、印刷装置５００の制御部の一部として構成することができる。
メンテナンス制御手段８０１は、モータ駆動部８０２を介してキャップユニット５７０の往復移動を制御し、モータ駆動部８０３を介してキャップ５７１に接続された吸引ポンプ５７２を駆動制御する。
メンテナンス制御手段８０１は、モータ駆動部８０４を介して払拭ユニット５８１の駆動制御、例えば、ウェブの移動などを制御する。
メンテナンス制御手段８０１は、モータ駆動部８０５を介して払拭・撮像ユニット５８０の往復移動を制御する。
メンテナンス制御手段８０１は、撮像制御手段８１０に対する撮像動作を指示し、撮像結果を取り込む。撮像制御手段８１０は、液面撮像装置１０による液面３０１の撮像を制御する。
メンテナンス制御手段８０１は、吐出検知手段８２０に対する吐出検知動作を指示し、吐出検知結果を取り込む。吐出検知手段８２０は、例えばキャップ５７１内に配置された電極板に液体を吐出させることで電気的な変化から当該ノズルの吐出状態を検知する。
メンテナンス制御手段８０１は、吐出ユニット駆動制御部９０１を介して、吐出ユニット５２３を昇降させる吐出ユニット昇降モータ９０２を駆動制御する。
次に、メンテナンス制御手段によるメンテナンス動作の制御の一例について図３４のフロー図を参照して説明する。
メンテナンス制御手段８０１は、例えば、吐出検知手段８２０によって吐出ユニット５２３の各ヘッド２００の各ノズル２０２についての吐出検知を行わせる（ステップＳ１、以下、単に「Ｓ１」というように表記する。）。
その後、吐出検知手段８２０から吐出検知結果を取り込み、不具合ノズル（不吐出ノズルなど）の有無を判別して、不具合ノズルがあるときには、払拭・撮像ユニット５８０を移動させ、撮像制御手段８１０に対して不具合ノズルの液面３０１の撮像を指示し、液面撮像装置１０によって不具合ノズルを撮像させて、その撮像結果を取り込む（Ｓ２）。
そして、撮像結果に応じたメンテナンス動作を選択して実行させる（Ｓ３）。
メンテナンス動作としては、例えば、キャップ５７１でヘッド２００のノズル面をキャッピングして吸引ポンプ５７２を作動させてノズル２０２から液体を吸引排出させるヘッド吸引（ノズル吸引）動作がある。また、ヘッド２００のノズル２０２からキャップ５７１に向けて液体を吐出させる空吐出（フラッシング、パージ）動作がある。また、払拭ユニット５８１でノズル面を払拭する払拭動作がある。
メンテナンス制御手段８０１は、ノズル２０２の液面３０１の撮像結果からノズル２０２の状態を判断して、上述した複数の異なるメンテナンス動作から所要のメンテナンス動作を選択して実行させる。
次に、本発明の第２０実施形態について図３５を参照して説明する。図３５は同実施形態に係る液体を吐出する装置である印刷装置のキャリッジ部分の説明図である。
この印刷装置５００は、ヘッド２００を矢印Ｘ方向に往復移動可能なキャリッジ４０１に搭載している。
そして、ヘッド２００のノズルの液面を撮像するときには、液面撮像装置１０に対してキャリッジ４０１を相対的に移動させ、ヘッド２００Ａを液面撮像装置１０に対面させて、ヘッド２００Ａの各ノズルの液面の撮像を行う。その後、キャリッジ４０１を移動させてヘッド２００Ｂを液面撮像装置１０に対面させて、ヘッド２００Ｂの各ノズルの液面の撮像を行う。
なお、前述したように、ヘッド２００のノズルの液面と液面撮像装置の照射部とを対面させないでも、複数の液面を同時に照射して、撮像することができる。
本願において、吐出される「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
「液体吐出ヘッド」には、液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。
「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
１０ 液面撮像装置
２０ 照射部（照射手段）
２２ 点灯部
３０ 撮像部（撮像手段）
３３ 撮像素子
４２ 点灯部
２００ ヘッド
２０１ ノズル板
２０２ ノズル
３００ 液体
３０１ 液面
５００ 印刷装置
５１０ 搬入部
５２０ 印刷部
５２２ 液体吐出部
５２３ 吐出ユニット

Claims (9)

  1. ノズルを有するヘッドと、
    前記ノズルの液面を撮像する液面撮像装置と、
    前記液面撮像装置の撮像結果から前記液面の状態を判断する手段と、を備え、
    前記液面撮像装置は、
    複数の点灯部を有し、前記液面を照射する照射手段と、
    前記液面を撮像する撮像手段と、を備え、
    前記複数の点灯部は、前記撮像手段の中央を対称点としたときに非点対称に配置されており、
    前記判断する手段は、
    前記液面撮像装置による撮像画像に含まれる前記点灯部に対応する光像に基づいて前記液面の状態を判断する
    ことを特徴とする液体と吐出する装置。
  2. 前記液面撮像装置の前記複数の点灯部は、多角形状又は環状に配置されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の液体を吐出する装置。
  3. 前記液面撮像装置の前記複数の点灯部は、前記撮像手段の周囲に配置されている
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体を吐出する装置。
  4. 前記液面撮像装置の前記照射手段は、前記液面に対して進退する方向に移動可能である
    ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
  5. 前記液面撮像装置の前記照射手段の前記点灯部には光源から出射光がミラーを介して伝達される
    ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
  6. 前記液面撮像装置の前記照射手段は、前記対称点を起点として半径方向に２箇所以上の前記点灯部を有する
    ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
  7. 前記ヘッドは、複数の前記ノズルが配列され、
    前記液面撮像装置は、前記ノズルの並び方向に対して相対移動可能である
    ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
  8. 前記液面撮像装置の前記撮像手段は、前記ノズルに対面した位置で撮像する
    ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
  9. 前記ヘッドに対する複数の異なるメンテナンス動作を制御するメンテナンス制御手段を備え、
    前記メンテナンス制御手段は、前記液面撮像装置の撮像結果に応じて実行する前記メンテナンス動作を選択する
    ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
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