JPH04315915A - インクジェットノズルの飛翔角度検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

【０００１】本発明は、インクジェットプリンタに用い
られるインクジェットノズルの飛翔角度検出方法に関す
る。

【０００２】インクジェットプリンタは、低騒音であり
、しかもカラー化が容易であるなど種々の特徴があるた
め、一層の高性能化、低価格化のための開発が進められ
ている。

【０００３】特に、インクジェットノズルから噴射する
インク滴の飛翔角度（飛翔方向）は、ノズルの出口の傷
や欠けなどの変形、付着物の有無、ノズル軸心の加工誤
差などによって誤差が生じるが、この飛翔角度誤差は印
字品質に大きな影響を与えるため、飛翔角度誤差を小さ
くするための改良が重ねられている。そのため、飛翔角
度の簡便な検出方法の開発が望まれていた。

【０００４】

【従来の技術】従来においては、飛翔角度（又は飛翔角
度誤差）の検出を光学的方法によって行っていた。

【０００５】すなわち、インクジェットノズルから噴射
するインク滴をストロボ発光装置などにより照明してお
き、インクジェットノズルの斜め前方に配置した顕微鏡
付きのテレビカメラで飛翔するインク滴を撮影し、その
画像をＣＲＴディスプレイの画面上に表示し、画面に表
示されたインク滴の軌跡に基づいて飛翔角度の測定を行
っていた。

【０００６】インクジェットノズルは、どの方向に飛翔
角度誤差を有しているか分からないため、２台のテレビ
カメラを用いてＸ，Ｙの２方向からインク滴を撮影し、
これらにより測定した飛翔角度を合成して飛翔角度の最
大値を求め、実際の飛翔角度を得ていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の検出方法では、検出に用いる装置が大掛かりであり、
何人もの作業員が長い時間をかけて測定を行わなければ
ならなかった。

【０００８】また、画面に表示されたインク滴の軌跡に
基づいて、作業員が目視によって飛翔角度を測定するの
で、測定に熟練を要するとともに、個人差による測定誤
差の発生が避けられなかった。

【０００９】したがって、そのような従来の検出方法は
、研究室におけるインクジェットノズルの初期開発段階
においては実施可能であるが、多数のインクジェットノ
ズルの良否の試験又は検査を能率良く行う必要のあるケ
ース、例えば生産工場における製品検査といった場合に
は不向きであった。

【００１０】本発明は、上述の問題に鑑み、インクジェ
ットノズルの飛翔角度の検出を容易に迅速に行うことの
できる方法を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る方
法は、上述の課題を解決するため、図１に示すように、
インクジェットノズル１１に対向する位置に、当該イン
クジェットノズル１１から噴射するインク滴ＤＩが到達
することによって信号を発生するインク滴検出板１２を
設け、前記インク滴検出板１２を、前記インクジェット
ノズル１１の中心軸線ＬＣと前記インク滴検出板１２と
の交点を支軸点ＰＳとして、前記中心軸線ＬＣに垂直な
面に対して傾斜可能とし、前記インク滴検出板１２の傾
斜角度αを変化させ、前記インクジェットノズル１１か
ら噴射したインク滴ＤＩが前記インク滴検出板１２に当
たるまでの飛翔時間Ｔ０，Ｔ１の変化を検出し、前記飛
翔時間の変化量に応じて飛翔角度θを検出する。

【００１２】請求項２の発明に係る方法は、前記インク
滴検出板１２を一定の角度傾斜させた状態で、前記支軸
点ＰＳを中心にして前記中心軸線ＬＣの回りに回転させ
る。

【００１３】請求項３の発明に係る方法は、飛翔角度θ
を、 　　θ＝ａｒｃｓｉｎ〔（Ｔ１−Ｔ０）÷（Ｔ０×ｔａ
ｎα）〕但し、Ｔ０：インク滴検出板の傾斜角度が０度
のときの飛翔時間 Ｔ１：インク滴検出板の傾斜角度がα度のときの飛翔時
間として検出する。

【００１４】

【作用】図１は本発明方法の原理を説明するための図で
あり、これに基づいて本発明による検出方法の原理を説
明する。

【００１５】図１において、飛翔角度θが０度のときに
は、インク滴ＤＩは中心軸線ＬＣに沿って飛翔し、イン
ク滴検出板１２の中心にある支軸点ＰＳに到達する。

【００１６】その場合のインク滴ＤＩの飛翔時間Ｔ０，
Ｔ１は、インク滴検出板１２の傾斜角度αに関係なく一
定である。つまり、この場合には、傾斜角度αを変化さ
せても飛翔時間には変化はない。

【００１７】しかし、飛翔角度θが０度でないときは、
つまり飛翔角度誤差を有しているときには、インク滴検
出板１２の傾斜角度αが０度のときの飛翔時間Ｔ０と傾
斜角度αが０度でない一定の値を有しているときの飛翔
時間Ｔ１とが相違する。この場合には、飛翔角度θに応
じて飛翔時間が変化する。

【００１８】飛翔時間の変化を検出することによって、
飛翔角度が０度であるか否か、飛翔角度θが何度である
か、又は飛翔方向といったことを検出するのである。

【００１９】また、インク滴検出板１２を中心軸線ＬＣ
の回りに回転させる毎に飛翔時間の変化を検出すること
によって、飛翔角度θがどの方向に向かって最大である
かということ、つまり、どの方向に向かって飛翔角度誤
差を有しているかということが検出される。

【００２０】なお、インク滴検出板１２を傾斜可能とす
るには、インクジェットノズル１１又はインク滴検出板
１２のいずれかを支軸点ＰＳに対して傾斜させればよい
。

【００２１】

【実施例】図２は本発明の方法を実施するための検出装
置１を示す図である。

【００２２】図２において、検出装置１は、インク滴検
出板１２、テーブル２１、支持軸２２、テーブル駆動部
３１、ヘッド駆動部３２、アンプ３３、時間計測部３４
、ＣＰＵ３５、及び図示しない操作パネルなどから構成
されている。

【００２３】テーブル２１は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３次元方向
にそれぞれ移動可能であり、且つそれぞれの位置が検出
可能である。

【００２４】支持軸２２は、テーブル２１に取り付けら
れており、中心軸線ＬＣの回りに回転可能であって、そ
の回転角度βの制御及び検出が可能である。

【００２５】インク滴検出板１２は、インクジェットノ
ズル１１から噴射するインク滴ＤＩがその表面に到達す
ることによって信号Ｓ１を発生するものである。インク
滴検出板１２として、例えば、インク滴ＤＩが当たった
ときの衝撃力によって信号Ｓ１を出力するピエゾセンサ
ー、インク滴ＤＩが有している電荷を検出することによ
ってその到達を検出するセンサーなどが用いられる。

【００２６】インク滴検出板１２は、中心軸線ＬＣとイ
ンク滴検出板１２の表面（検出面）との交点である支軸
点ＰＳにおいて支持軸２２によって支持されおり、支軸
点ＰＳを中心にして傾斜可能である。その傾斜角度αは
、中心軸線ＬＣに垂直な面に対する角度であり、その検
出も可能である。

【００２７】図示は省略したが、インクジェットノズル
１１を固定するための固定装置が設けられており、この
固定装置によって、インクジェットノズル１１がインク
滴検出板１２と対向するように、且つインクジェットノ
ズル１１の中心軸線ＬＣが支持軸２２の中心軸線ＬＣと
平行又は一致するように、精度よく位置決めされて取り
付けられている。

【００２８】テーブル駆動部３１は、ＣＰＵ３５からの
指令に基づいてテーブル２１を駆動する。

【００２９】ヘッド駆動部３２は、ＣＰＵ３５からの指
令に基づいてインクジェットノズル１１を駆動し、イン
ク滴ＤＩを噴射する。ヘッド駆動部３２からは、インク
滴ＤＩが１滴噴射する毎に信号Ｓ３が出力される。

【００３０】アンプ３３は、インク滴検出板１２から出
力される信号Ｓ１を増幅し、波形成形し、信号Ｓ１に応
じたタイミングの信号Ｓ２を出力する。

【００３１】時間計測部３４は、信号Ｓ２及び信号Ｓ３
に基づいて、これらの間の時間Ｔを計測する。

【００３２】ＣＰＵ３５は、時間計測部３４から出力さ
れる時間Ｔ（飛翔時間Ｔ０，Ｔ１）、傾斜角度α、回転
角度βなどに基づいて、飛翔角度θを演算し、その結果
を出力する他、テーブル駆動部３１、ヘッド駆動部３２
などを制御する。

【００３３】次に、検出装置１による飛翔角度θの測定
方法について説明する。

【００３４】まず、テーブル駆動部３１によりテーブル
２１を移動させ、支持軸２２の中心軸線ＬＣをインクジ
ェットノズル１１の中心軸線ＬＣと一致させる。

【００３５】そして、インク滴検出板１２の傾斜角度α
が０度の状態で、ヘッド駆動部３２によってインクジェ
ットノズル１１を駆動し、インク滴ＤＩを噴射させる。 そのときに時間計測部３４から出力される時間Ｔを飛翔
時間Ｔ０としてＣＰＵ３５内に記憶する。

【００３６】次に、インク滴検出板１２を、支軸点ＰＳ
を中心として一定の傾斜角度αだけ傾斜させる、この状
態で、インクジェットノズル１１を駆動し、インク滴Ｄ
Ｉを噴射させる。そのときに時間計測部３４から出力さ
れる時間Ｔを飛翔時間Ｔ１としてＣＰＵ３５内に記憶す
る。

【００３７】そして、支持軸２２を回転させ、１回転内
における適当な回転角度β毎に、上述と同様にして飛翔
時間Ｔ１を測定する。得られた飛翔時間Ｔ１の中の最大
値を求め、それを飛翔時間Ｔ１とする。

【００３８】得られた飛翔時間Ｔ０，Ｔ１に基づいて、
次に示す（１）式の演算を行って飛翔角度θを求める。 　　　　θ＝ａｒｃｓｉｎ〔（Ｔ１−Ｔ０）÷（Ｔ０×
ｔａｎα）〕……（１）

【００３９】次に、（１）式に
ついて、図３を参照して説明する。なお、図３は、イン
ク滴検出板１２をインクジェットノズル１１に近づく方
向に傾斜角度αだけ傾斜した状態を示す。また、インク
滴ＤＩは等速で直線状に飛翔するものとする。

【００４０】図３において、飛翔角度θを用いて次の（
２）式のように表わせる。 Ｄ×ｔａｎθ＝Ｓ×ｓｉｎθ＋Ａ　　……（２）

【００
４１】ここで、 Ａ＝（Ｓ×ｃｏｓθ）÷ｔａｎα　　……（３）である
から、これを（２）式に代入して、　　　　Ｄ×ｔａｎ
θ＝Ｓ×ｓｉｎθ＋（Ｓ×ｃｏｓθ）÷ｔａｎα　　…
…（４）

【００４２】次に、ｔａｎθ＝ｓｉｎθ÷ｃｏ
ｓθであるから、これを（４）式に代入してｃｏｓθを
右辺へ移動すると、 　　　　Ｄ×ｓｉｎθ＝Ｓ×ｓｉｎθ×ｃｏｓθ＋（Ｓ
×ｃｏｓθ×ｃｏｓθ）　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　÷ｔａｎα　　……（５）

【００４
３】θは微小であるから、ｃｏｓθ、及びｃｏｓθ×ｃ
ｏｓθを１とすると、 　　　　Ｄ×ｓｉｎθ＝Ｓ×ｓｉｎθ＋Ｓ÷ｔａｎα　
　……（６）が得られる。これを変形して、（Ｄ−Ｓ）
×ｓｉｎθ＝Ｓ÷ｔａｎα ｓｉｎθ＝Ｓ÷〔（Ｄ−Ｓ）×ｔａｎα）……（７）

【
００４４】ＳはＤに比較して無視できる程度に小さいか
ら、 ｓｉｎθ＝Ｓ÷（Ｄ×ｔａｎα）……（８）

【００４５
】また、インク滴ＤＩの速度をｖとすると、Ｓ＝ｖ×（
Ｔ１−Ｔ０） ＝（Ｄ÷Ｔ０）×（Ｔ１−Ｔ０）……（９）であり、こ
れを（８）式に代入すると、　　　　ｓｉｎθ＝（Ｄ÷
Ｔ０）×（Ｔ１−Ｔ０）÷（Ｄ×ｔａｎα）　　　　　
　　　　　　　＝（Ｔ１−Ｔ０）÷（Ｔ０×ｔａｎα）
となり、上述の（１）式が得られる。

【００４６】演算により得られた飛翔角度θは、図示し
ない表示装置の画面に表示され、又はプリンタ装置によ
って印刷される。また、製品検査においては、例えば１
つのヘッドに設けられた全部のインクジェットノズル１
１からの飛翔角度θの全部が、予め定められた許容範囲
内である場合に、そのヘッドを「良」、そうでない場合
に「不良」とし、その旨の表示を行う。

【００４７】上述の実施例によると、検出装置１にイン
クジェットノズル１１をセットした後は、ＣＰＵ３５の
制御によって飛翔角度θが自動的に検出されるので、検
出作業又は検査作業を最小限の人員によって容易に迅速
に且つ正確に行うことができる。

【００４８】したがって、検出装置１又はこれによる検
出方法は、製品検査などのように多数のインクジェット
ノズルの良否の試験又は検査を能率良く行う必要がある
場合に極めて有利である。

【００４９】上述の実施例においては、支持軸２２を回
転させ、多数の回転角度βについて飛翔時間Ｔ１を測定
したが、回転角度βの異なる２箇所、例えばＸ方向位置
とＹ方向位置とにおいてのみ飛翔時間Ｔ１を測定し、こ
れにより得られた飛翔角度θからその最大値を合成によ
って求めてもよい。また、回転角度β毎に飛翔時間Ｔ１
を測定したが、回転角度β毎に飛翔角度θを測定しても
よい。飛翔方向が予め分かっている場合には、その方向
に対する飛翔角度θを求めればよい。

【００５０】上述の実施例においては、飛翔角度θを演
算するために（１）式を用いたが、これ以外の式を用い
てもよく、また種々の飛翔時間Ｔ０，Ｔ１に対する飛翔
角度θを格納したテーブルを準備しておき、そのテーブ
ルから読み出すようにしてもよい。

【００５１】上述の実施例においては、インク滴検出板
１２を傾斜させることによって傾斜角度αを得ているが
、支軸点ＰＳを中心にしてインクジェットノズル１１を
回転させることによって傾斜角度αを得てもよい。

【００５２】上述の実施例において、検出装置１及びそ
の各部の構成、作動順序、作動方法、出力方法などは、
上述した以外に種々変更することができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によると、インクジェットノズル
の飛翔角度の検出を容易に迅速に行うことができる。

【００５４】請求項２の発明によると、インクジェット
ノズルの飛翔方向を検出することができ、またこれに基
づいて最大の飛翔角度を検出することができる。

【００５５】請求項３の発明によると、飛翔角度を容易
に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の原理を説明するための図である。

【図２】本発明の方法を実施するための検出装置を示す
図である。

【図３】飛翔角度θを求めるための演算式を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１　　検出装置 １１　　インクジェットノズル １２　　インク滴検出板 ＤＩ　　インク滴 ＬＣ　　中心軸線 ＰＳ　　支軸点 Ｔ０，Ｔ１　　飛翔時間 θ　　飛翔角度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクジェットノズル（１１）に対向する
   位置に、当該インクジェットノズル（１１）から噴射す
   るインク滴（ＤＩ）が到達することによって信号を発生
   するインク滴検出板（１２）を設け、前記インク滴検出
   板（１２）を、前記インクジェットノズル（１１）の中
   心軸線（ＬＣ）と前記インク滴検出板（１２）との交点
   を支軸点（ＰＳ）として、前記中心軸線（ＬＣ）に垂直
   な面に対して傾斜可能とし、前記インク滴検出板（１２
   ）の傾斜角度（α）を変化させ、前記インクジェットノ
   ズル（１１）から噴射したインク滴（ＤＩ）が前記イン
   ク滴検出板（１２）に当たるまでの飛翔時間（Ｔ０）（
   Ｔ１）の変化を検出し、前記飛翔時間の変化量に応じて
   飛翔角度（θ）を検出することを特徴とするインクジェ
   ットノズルの飛翔角度検出方法。
2. 【請求項２】前記インク滴検出板（１２）を一定の角度
   傾斜させた状態で、前記支軸点（ＰＳ）を中心にして前
   記中心軸線（ＬＣ）の回りに回転させることを特徴とす
   る請求項１記載のインクジェットノズルの飛翔角度検出
   方法。
3. 【請求項３】飛翔角度θを、 　　θ＝ａｒｃｓｉｎ〔（Ｔ１−Ｔ０）÷（Ｔ０×ｔａ
   ｎα）〕但し、Ｔ０：インク滴検出板の傾斜角度が０度
   のときの飛翔時間 Ｔ１：インク滴検出板の傾斜角度がα度のときの飛翔時
   間として検出することを特徴とする請求項１記載のイン
   クジェットノズルの飛翔角度検出方法。