JP2000351202A - インク液滴吐出状態検出装置及びそれを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光源と受光部に介在する物体からの反射光
を防ぎ、インク吐出の有無の検出を精度良く検出する。 【解決手段】 発光源５から発した光束７が、記録ヘッ
ドを搭載するキャリッジ１１０の底面で反射し、開口部
９に入射して受光部６によることを防ぐため、反射が発
生しないように発光源５とキャリッジ１１０との間に遮
光板７を設ける。これにより、純粋はインク吐出素子の
吐出／非吐出の状態を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインク液滴を吐出し
て画像を記録する装置に用いられる記録ヘッドのインク
液滴吐出状態検出装置及びそれを用いた記録装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録法は直接印字媒体に
微細なノズルから微小インク滴を吐出させて印字を行う
ことにより画像を得るものである。電子写真法等と違っ
て画像が形成されるまでに介在するものが少ないので、
意図したものが安定に得られるという大きな特徴を持つ
が、よれ、不吐出（塵や増粘インクによる詰まり、熱エ
ネルギーの作用でインク液滴を吐出する方式の場合には
ヒータの断線、インク滴によるノズル口を被覆等）が要
因となり、記録ヘッドの走査方向に沿った白筋が発生す
る場合があった。

【０００３】これに対し、発光素子（ＬＥＤ）と受光素
子（フォトダイオード）を用いて不吐出を検知する方法
が用いられている。これは、発光素子からの光ビームの
中にインク滴を打ち込み、その光を受ける受光素子の出
力信号から不吐出の検知を行うもので光学的不吐検出法
と呼ばれている。この光学的不吐検出法で不吐検出を行
う際には、インク滴が光束に対して小さいので、受光セ
ンサの前に開口部（ピンホールやスリット等）を設けて
不吐検出を行っている。

【０００４】この不吐出検出する際には、各ノズルを順
番に駆動し光束の中に一滴ずつ吐出していき、これを検
出することになる。吐出信号はインク滴の吐出周波数間
隔で得られる。一方、インク滴には主滴とサテライトが
あり、１つの吐出信号に対して主滴とサテライトの２つ
の検出信号が得られる。その際、サテライトの方が吐出
スピードが遅いので、主滴の検出信号の後にサテライト
の検出信号が得られる。従って、サテライトの検出信号
が次のインク滴の主滴の検出信号と重ならないようにす
る必要があり、そのためには、できるかぎり光束をヘッ
ド（ヘッドキャリッジ）に近づけて、インク滴を吐出し
てから光束の中を通るまでの距離を短くして不吐検知を
行う必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、インクジェッ
ト捺染機のようにノズル列方向にヘッドが長く、受光素
子と発光素子の距離が離れる場合、光の回折のために、
光束の端がヘッドの一部、あるいはヘッドを搭載してい
るヘッドキャリッジに当たって反射し、その反射した光
も受光部に入光し、ノイズが発生する。ノイズが発生す
ると、吐出信号がノイズに埋もれ、吐出していても不吐
出と誤検知する場合がある。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みなされたもの
であり、発光源と受光部に介在する物体からの反射光を
防ぎ、インク吐出の有無の検出を精度良く検出すること
を可能ならしめるインク液滴吐出状態検出装置及びそれ
を用いた記録装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、例えば本発明のインク液滴吐出状態検出装置は以下
の構成を備える。すなわち、複数のインク吐出素子を有
する記録ヘッドを間にして、発光源と受光部を設け、前
記インク吐出素子を駆動すると共に、前記発光源から受
光部への光束の遮断状態によってインク吐出素子のイン
ク吐出／非吐出の状態を検出する装置であって、前記発
光源と前記受光部との間に介在する物体による、前記発
光源からの反射光が前記受光部に到達することを遮るた
め、前記発光源と前記受光部の間の所定位置に遮光部材
を設けることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係る実施形態を詳細に説明する。

【０００９】＜装置全体の構成＞実施形態におけるイン
クジェット記録装置の概略的構成の一例を図１０に示
す。

【００１０】同図において、１は被記録媒体（プリント
媒体）としての布帛であり、巻出しローラ１１の回転に
応じて巻出され、中間ローラ１３および１５を介して、
プリント部１０００に対向する部位に設けた搬送部１０
０により実質的に水平方向に搬送された後、送りローラ
１７および中問ローラ１９を介して巻取りローラ２１に
巻取られる。

【００１１】搬送部１００は、大略、布帛１の搬送方向
上、プリンタ部１０００の上流側および下流側に設けた
搬送ローラ１１０および１２０と、それらローラ間に巻
回された無端ベルト形態の搬送ベルト１３０と、プリン
タ部１０００によるプリントに際し布帛の被プリント面
を平坦に規制するべく搬送ベルト１３０を所定範囲適切
な張力で展張し、平坦性を向上すべく設けた一対のプラ
テンローラ１４０とを有している。ここで、搬送ベルト
１３０は、本例では例えば特開平５−２１２８５１号に
開示されたような金属製のものを用いており、図示の如
く中部分的に拡大して示すようにその表面には粘着層
（シート）１３３が設けられている。そして、布帛１は
貼り付けローラ１５０によって粘着層１３３によって搬
送ベルト１３０に接着され、プリント時の平坦性が確保
される。

【００１２】そのように平坦性が確保された状態で搬送
される布帛１は、プラテンローラ１４０間の領域内でプ
リンタ部１０００によりプリント剤が付与され、搬送ロ
ーラ１２０の部位において搬送ベルト１３０ないし粘着
層１３３から剥離され、巻取りローラ２１によって巻取
られて行く。そして、その途中において乾燥ヒータ６０
０により乾燥処理が施される。なお、乾燥ヒータ６００
としては、温風を布帛１に対して吹き付けるもの、赤外
線を照射するもの等、適宜の形態のものを用いることが
できる。

【００１３】＜プリンタ部の構成＞図１１はプリンタ部
１０００および布帛１の搬送系を模式的に示す斜視図、
図１２はキャリッジの走査系を示す断面図であり、以
下、図１０乃至図１２を用いてプリンタ部１０００の構
成を説明する。

【００１４】図１０および図１１に示す如く、プリンタ
部１０００は、布帛１の搬送方向（副走査方向）Ｆとは
異なる方向、例えば搬送方向Ｆに直交する布帛１の幅方
向Ｓに走査されるキャリッジ１０１０を有している。１
０２０は当該Ｓ方向（主走査方向）に延在する支持レー
ルであり、キャリッジ１０１０に固着したスライダ１０
１２を支持し、案内するスライドレール１０２２を支持
している。１０３０はキャリッジ１０１０の主走査を行
われるための駆動源をなすモータであり、その駆動力は
キャリッジ１０１０が固定されたベルト１０３２その他
の適宜の伝動機構を介してキャリッジ１０１０に伝達さ
れる。

【００１５】キャリッジ１０１０は、所定方向（本例で
は搬送方向Ｆ）に多数のプリント在付与素子（インク吐
出口＝ノズル）を配列してなるプリントヘッド１１００
を、上記所定方向とは異なる方向（本例では主走査方向
Ｓ）に複数保持し、かつ本例ではこれを搬送方向に２段
保持している。各段のプリントヘッド１１００は、色を
異にするプリント剤に用いられる色およびプリントヘッ
ドの個数は、布帛１上に形成しようとする画像等に応じ
て便宜選択できるが、例えば印刷の三原色であるイエロ
ー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、およびシアン（Ｃ）、ある
いはさらにこれにブラック（Ｂｋ）を加えたものとする
ことができる。またはそれらに代えて、もしくはそれら
とともに三原色では表現が不能もしくは困難である特色
（金色、銀色等の金属色や、鮮やかなレッド、ブルー
等）等も用いることができる。あるいは、同一色であっ
ても、濃度に対応して複数のプリント剤を用いるように
してもよい。

【００１６】本例においては、主走査方向Ｓに複数配置
したプリントヘッド１１００を、図１０に示すように、
搬送方向Ｆに２段設けている。各段のプリントヘッドが
用いるプリント剤の色、配置個数、配置順序等は、プリ
ントしようとする画像等に応じて各段毎で同一としても
よく、異ならせてもよい。また、１段のプリントヘッド
の主走査運動によってプリントされる領域に対し、次段
のプリントヘッドによって再度プリントを行うようにす
ることもできるし（各段のプリントヘッドによって相補
的な間引きプリントを行うものでも重ねプレートを行う
ものでもよい）、プリント領域を分担させて高速プリン
トを行うようにすることもできる。さらに、プリントヘ
ッドの段数は２段に限らず、１段もしくは３段以上とし
てもよい。

【００１７】本例においては、プリントヘッド１１００
としてインクジェットヘッド、例えばインクを吐出する
ために利用されるエネルギとしてインクに膜沸騰を生じ
させる熱エネルギを発生する発熱素子を有した所謂、本
願出願人は提案しているバブルジェットヘッドを用いて
いる。そして、搬送部１００によって実質的に水平方向
に搬送させる布帛１に対し、プリント剤付与素子として
のインク吐出口を下向きとした状態で用い、以て各吐出
口間での水頭差を無くし、吐出条件を均一化して良好な
画像形成を可能とするとともに、全吐出口に対する均一
な回復処理を可能としている。

【００１８】図１２において、キャッピング手段１２２
０は、非プリント動作時に各プリントヘッド１１００の
吐出口面に当接し、その乾燥および異物の混入を抑え、
あるいはその除去を行うものである。具体的には、非プ
リント動作時には、プリントヘッド１１００が、キャッ
ピング手段１２２０と対向する位置に移動する。そし
て、キャッピング手段１２２０は、駆動手段１２１０に
よってキャップ方向に駆動され、弾性部材等を吐出口面
に圧接させてキャッピングを行うようにし、記録ヘッド
１１００を保護する。

【００１９】目詰まり防止手段１２３１は、プリントヘ
ッド１１００がインクリフレッシュによる吐出条件の均
一化を行うための吐出動作（予備吐出動作）をするとき
に吐出インクを受けるものである。この目詰まり防止手
段１２３１は、プリントヘッドによるプリント領域外に
おいてプリントヘッドと対向する部位に設けられ、予備
吐出されたインクを吸収受液する液受け部材をキャッピ
ング手段１２２０とプリント領域との間およびその反対
側に配置されている。なお、液受け部材内には液体保持
部材が設けられ、その材質としては、スポンジ状多孔質
部材等が用いられる。

【００２０】また、キャッピング手段１２２０とプリン
ト領域との間には、プリントヘッド１１００の吐出口面
を摺擦可能な払拭手段（ワイピングブレード）７０を配
置し、当該摺擦によって吐出口面に付着した水滴や塵挨
などを払拭するようにしている。

【００２１】＜光学的不吐出検知装置の構成＞図７、図
８、図９に実施形態における不吐出ヘッドの検知方法の
概略的構成を示す。

【００２２】図７は、不吐検出装置の概略的構成を説明
するための断面図である。同図において、インク滴はプ
リントヘッド１１００の１つの色成分の印字ヘッド２か
ら吐出され、光束７の中を通過し、目詰まり防止手段１
２３１へと向かう。光束７は光源５より出て、開口部９
を経て受光センサ６へとあたっている。

【００２３】図８は、不吐検出装置の概略的構成を説明
するための斜視図である。図８において、印字ヘッド２
はその下面に多数のノズルを持ち、目詰まり防止手段１
２３１に向かってインクを吐出する様になっており、矢
印３は主走査方向を示しており、キャリッジはベルト１
０３２によってこの主走査方向に動く。８’、８”は印
字媒体（布帛）で矢印４の方向に副走査送りされる。
８’は印字ヘッド２によって既に記録処理された領域、
８”はこれから印字される領域である。

【００２４】発光部５、受光部（受光センサ）６をヘッ
ドをはさんで反対側に配置し、ノズル並びとある角度を
持つように発光部５はビーム７を発生する。

【００２５】図９は不吐出ノズルがあるかどうかを判断
するための概念図である。図９は横軸に時間を縦軸に受
光部６からの出力（電圧）を示している。６−ａが受光
部６からの出力波形を示している。６−ｂはキャリッジ
の移動に伴って不図示のエンコーダから検出される信号
（エンコーダ基準信号）を示し、この信号に同期して印
字ヘッド２の個々のノズルが駆動されることになる。

【００２６】図７で示すように、印字ヘッド２は、この
ビーム７の中心にインク滴が通るように、エンコーダ基
準信号よりの信号に同期して、順番にノズルを駆動する
と共に一滴ずつ順番に吐出させていく。エンコーダ基準
信号で吐出させることにより、精度よく各インク滴が光
束の中心を通過することが可能になる。また、このた
め、予備吐箱の上４で行うことにより余分なスペースが
いらなくなり、印刷シーケンスの一部に組み込むことが
でき、且つ、印字速度を落とさずに済むことになる。つ
まり、この不吐出の判断は通常の印刷時におけるキャリ
ッジの走査運動の速度でも構わない。

【００２７】そして、インク滴に対する光束の大きさを
小さくして出力のＳ／Ｎを上げるために観測領域をしぼ
める必要があるので、開口部（ピンホールやスリット
等）９を受光センサの前方に設けている。不吐出の判断
方法は、図９に示してあるように、ある時刻ｔ１にエン
コーダから信号をもとにあるノズルにインク滴の吐出信
号が発信され、電圧がＶ２（Ｈ）からＶ２（Ｌ）に変化
する。そのノズルが健全なノズルの場合、インク滴が吐
出され、インク滴は光束の中を通過し、それによって、
受光センサからの出力波形が時刻ｔ３において電圧Ｖ１
（Ｌ）から電圧Ｖ１（Ｈ）に変化する（Ｖ１（Ｈ）−Ｖ
１（Ｌ）を吐出信号レベルと呼ぶ）。この時、時刻ｔｌ
からある一定の時刻（例えばｔ４）までの間に出力がＶ
１（Ｍ）を超えた場合、吐出されたと判断し、超えない
場合不吐出と判断する。エンコーダの信号から生成され
た吐出信号と同期させることにより、各ノズルに対する
検出信号を見るタイミングがわかり、ノイズ信号等によ
る誤検出を防ぐことができる。不吐出の場合出力波形は
図９の点線（６−ｃ）部で示したように、電圧Ｖ１
（Ｌ）を保ったままである。

【００２８】＜一枚の遮光板を設けた不吐検知＞図１、
図２、図３は実施形態における不吐検知装置の概略的構
成を説明するための断面図である。

【００２９】図１において、３０と３１は遮光板を設け
る位置を表している。図１は遮光板がない場合の様子
を、図２は発光部とキャリッジとの間に遮光板３０を設
けた場合の様子を、そして図３はキャリッジと受光部と
の間に遮光板３１を設けた場合の様子をそれぞれ表して
いる。

【００３０】先ず図１であるが、同図の如く、遮光板が
ない場合、発光源５からの光束７の上端は、２点鎖線で
表しているように、キャリッジ１０１０の下面にあたり
反射し、受光部に入光している。このキャリッジに反射
する位置を受光部側に移動させることができれば光がキ
ャリッジに反射することを防ぐことができることがわか
る。故に、発光部とキャリッジの間に遮光板３０を設
け、その遮光板３０によって光束７の上端の一部を遮光
し、光束の上端がキャリッジに反射することを防ぎ、反
射光が生成されないようにする。そのときの様子を表し
たものが図２である。

【００３１】これでも反射光を受光部に入光しないよう
にすることが可能であるが．機械的な構成上の問題で発
光部とキャリッジの間に遮光板を設けることが不可能な
場合には、キャリッジと受光部の間に遮光板を設けるこ
とによって、反射光を完全に遮光し、受光部に入光する
ことを防ぐこともできる。その様子を図３に示す。

【００３２】図示の如く、遮光板３１を設けることによ
って、キャリッジに反射した光（２点鎖線で表されてい
る）は完全に遮光され、受光部に入光していない。図２
を見てわかるように発光部とキャリッジの間に遮光板を
設ける際には、キャリッジの直前に配置した方がキャリ
ッジに光が反射することを防ぐには適している。また、
図３を見てわかるように受光部とキャリッジの間に遮光
板を設ける際にはキャリッジの直後に配置した方がキャ
リッジの反射光を受光部に入光することを防ぐには適し
ている。

【００３３】＜２枚の遮光板を設けた不吐検知＞特にヘ
ッドがノズル列方向に長く、一枚の遮光板では反射光を
完全に遮光することが不可能な場合、遮光板を２枚設け
て反射光を遮光する。この時の様子を図４、図５、図６
に示す。図４は遮光板がない時の様子を、図５は発光源
とキャリッジの間にのみ遮光板を設けた場合を、そして
図６は発光源とキャリッジの間とキャリッジと受光部の
間に１枚ずつ遮光板を設けた場合の様子を表している。

【００３４】図４、図５を見比べてわかるように、発光
部とキャリッジの間に遮光板を設けただけでは反射光が
受光部に入光する光量を減少させることはできていて
も、完全に遮光することができていない。これは、ヘッ
ドがノズル列方向に長いため光路長が長くなるためであ
る。この残った反射光を完全に遮光するためにキャリッ
ジと受光部の間にも遮光板を設けた時の様子を図６に表
している。図６を見てわかるように、遮光板３０のみで
は防ぐことができなかった反射光を遮光板３１を設ける
ことによって完全に遮光し、受光部には反射光が入光し
ていない。この際の２枚の遮光板の配置位置も発光部と
キャリッジの間の遮光板はキャリッジの直前に、受光部
とキャリッジの問の遮光板はキャリッジの直後に配置し
た方が反射光が受光部に入光することを防ぐには適して
いる。

【００３５】以上説明したように本実施形態によれば、
遮光板を設けた不吐検出装置を用いれば、ヘッドキャリ
ッジに光が反射し、その反射した光が受光部に入ること
を防ぐことが可能となる。そして、反射光によるノイズ
の発生を防ぐことが可能となり、誤検知を防ぎ確実な不
吐検出が可能となる。

【００３６】なお、上記実施形態における不吐出検出装
置は、キャリッジに搭載されている複数の記録ヘッド又
はノズル列の数だけ設けてもよいが、検出位置までキャ
リッジを移動させることで個々のノズル列の不吐出を検
出できるわけであり、省スペースの観点からも１つ設け
れば十分である。ただし、図１０に示すように多段階の
キャリッジを設ける場合には、その段数分必要になる。

【００３７】また、実施形態では、キャリッジによる反
射を例にして説明したが、発光部と受光部に介在する物
体からの反射がある場合には、その反射光を遮るように
すれば同様の作用効果を奏することができるので、上記
実施形態によって本発明が限定されるものではない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、発
光源と受光部に介在する物体からの反射光を防ぎ、イン
ク吐出の有無の検出を精度良く検出することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態における遮光板がない際の光路を示す
図である。

【図２】実施形態におけるヘッドキャリッジと発光源の
間に遮光板を設けた際の光路を示す図である。

【図３】実施形態におけるヘッドキャリッジと受光部の
間に遮光板を設けた際の光路を示す図である。

【図４】ヘッドがノズル列方向に長い場合の遮光板がな
い際の光路を示す図である。

【図５】ヘッドがノズル列方向に長い場合のヘッドキャ
リッジと発光源の間に遮光板を設けた際の光路を示す図
である。

【図６】ヘッドがノズル列方向に長い場合のヘッドキャ
リッジと発光源の間とヘッドキャリッジと受光部の間に
遮光板を設けた際の光路を示す図である。

【図７】不吐検出装置の概略的構成を示すための断面図
である。

【図８】不吐検出装置の概略的構成を示すための斜視図
である。

【図９】ノズルからインク滴を順次吐出させるタイミン
グと受光素子が感知する光量との関係を表したタイミン
グチャートである。

【図１０】本発明の不吐検出装置をとりつける、インク
ジェット印字装置の断面構成図である。

【図１１】図１０に示した装置のプリント部の概略的構
成を示す斜視図である。

【図１２】図１１に示すプリント部の側面断面図であ
る。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のインク吐出素子を有する記録ヘッ
   ドを間にして、発光源と受光部を設け、前記インク吐出
   素子を駆動すると共に、前記発光源から受光部への光束
   の遮断状態によってインク吐出素子のインク吐出／非吐
   出の状態を検出する装置であって、 前記発光源と前記受光部との間に介在する物体による、
   前記発光源からの反射光が前記受光部に到達することを
   遮るため、前記発光源と前記受光部の間の所定位置に遮
   光部材を設けることを特徴とするインク液滴吐出状態検
   出装置。
2. 【請求項２】 前記物体は、記録ヘッドを搭載するキャ
   リッジであることを特徴とする請求項第１項に記載のイ
   ンク液滴吐出状態検出装置。
3. 【請求項３】 前記遮光部材は、前記記録ヘッドと前記
   受光部との間であって、前記物体からの反射光が前記受
   光部へ到達することを阻害する位置に設けることを特徴
   とする請求項第１項又は第２項に記載のインク液滴吐出
   状態検出装置。
4. 【請求項４】 前記遮光部材は、前記発光源と前記記録
   ヘッドの間にあって、前記物体へ前記光束が照射される
   ことを阻害する位置に設けることを特徴とする請求項第
   １項又は第２項に記載のインク液滴吐出状態検出装置。
5. 【請求項５】 前記遮光部材は、第１、第２の部材を有
   し、 第１の部材は、前記記録ヘッドと前記受光部との間であ
   って、前記物体からの反射光が前記受光部へ到達するこ
   とを阻害する位置に設け、 第２の部材は、前記発光源と前記記録ヘッドの間にあっ
   て、前記物体へ前記光束が照射されることを阻害する位
   置に設けることを特徴とする請求項第１項又は第２項に
   記載のインク液滴吐出状態検出装置。
6. 【請求項６】 前記発光源と前記受光部とを結ぶ方向
   は、前記記録ヘッドが有する複数のインク吐出素子の並
   び方向に対して所定角度を傾いて設けられ、インク吐出
   の検査は個々のインク吐出素子を駆動する毎に、記録ヘ
   ッドを微小距離だけ搬送させることを特徴とする請求項
   第１項乃至第４項のいずれか１項に記載のインク液滴吐
   出状態検出装置。
7. 【請求項７】 請求項第１項乃至第６項のいずれか１項
   に記載のインク液滴吐出状態検出装置を有する記録装置
   であって、 前記記録ヘッドを走査運動する範囲における端部に、前
   記インク液滴吐出状態検出装置を設けることを特徴とす
   る記録装置。