JP2007152782A - 不吐ノズル検出センサ及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録ヘッドの長さの変更に容易に対応できる、不吐ノズル検出装置を提供する。
【解決手段】 本発明の不吐検センサは、記録ヘッドの記録面側かつ印字領域外に設けられ、少なくとも記録ヘッドの長さ間隔以上で固設され、記録ヘッド長の片方向から記録ヘッドのノズル列方向へ光を発光する発光素子と、発光素子から発光された光を反射する反射材と、反射材から反射された光を受光する受光素子と、受光部に届く光量を常にモニタし、光量変動に応じて電流値をフィードバック制御しデジタル値を常に一定に保つオートパワーコントロール機能を備えた電気部を有する不吐検出センサである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ノズルの目詰まり（不吐ノズル）を検出する不吐ノズル検出センサを備えたインクジェット記録装置に関する。

従来、様々な画像形成手段を用いた記録装置が実用化されている。

特に、フルカラー画像形成については、インクジェット記録装置が注目されている。

インクジェット記録装置は、インクを液滴として記録ヘッドの各ノズルから吐出し、ドット記録を行う記録方式で、ランニングコストが比較的低く、またその動作に伴って生ずる騒音が小さい等の利点を有する記録方式だからである。

その為、カードサイズからポスターサイズまで幅広い分野の印刷に利用されている。

近年の大判プリンタの傾向としては、高画質で写真画質に近い印字を可能にする為に、記録ヘッドの多色化、印字解像度がアップする傾向にある。

また、記録ヘッドは印字解像度を増加させる為に高密度化し、さらに、高速印字を可能にする為、記録ヘッドを長尺化しノズル数も増加する傾向にある。

ところが、このような利点を有する一方、インクジェット方式では、インク切れや吐出不良を速やかに発見し、プリント不良等を未然に防止することが必要となる。

インクジェット記録装置においてインク切れや目詰まりによる不吐出など、吐出不良状態を検知する方法として、発光素子とフォトセンサの受光素子との間を吐出されたインク滴が通過し、上記素子間の光を遮るか否かに基づいて検知を行う技術が知られている。

従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２と特許文献３をあげることが出来る。
特開平１０−１３８５１３号公報 特開２００１−３１５３１８号公報 特開２００１−３１５３５１号公報

ところが、プリント不良を防ぐ為にほとんどの大判プリンタに搭載されている吐出不良検知センサ（以下、不吐検センサ）は、記録ヘッド（の長さ）が変わる度に、発光素子と受光素子間の距離が異なる為に、作り直さなければならないという問題がある。

そこで本発明は上記のような問題点を解決する為、インクジェット記録装置に用いられる記録ヘッド（の長さ）が異なっても、容易に流用可能な不吐検センサおよびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

そこで、上述の課題を解決する為の本発明の不吐検センサは、
記録ヘッドの記録面側かつ印字領域外に設けられ、少なくとも記録ヘッドの長さ間隔以上で固設され、記録ヘッド長の片方向から記録ヘッドのノズル列方向へ光を発光する発光素子と、発光素子から発光された光を反射する反射材と、反射材から反射された光を受光する受光素子と、受光部に届く光量を常にモニタし、光量変動に応じて電流値をフィードバック制御しデジタル値を常に一定に保つオートパワーコントロール機能を備えた電気部を有する不吐検出センサであって、
不吐検センサに記録ヘッドのノズルからインク滴を順次時系列的に吐出制御し、吐出されたインク滴の形態を検知して不吐ノズルを特定する手段を備えた不吐検センサであり、インクジェット記録装置である。

以上述べたように本発明によれば、不吐検センサの回路系（発光素子と受光素子と基板）を片方向にまとめ、反対方向に反射材（例えば、ミラー等）を設けることにより、記録ヘッド（の長さ）が変わっても不吐検出センサを容易に流用することが可能である。

以下、本発明の実施形態について、図１から図5に基づき詳細に説明する。

（インクジェット記録装置本体の概略説明）
図２はインクジェット記録装置の外観斜視図であり、図３は図２のインクジェット記録装置のアッパーカバー91を取り外した状態を示す斜視図である。

図２及び図３において、インクジェット記録装置の２の前面に手差し挿入口88が設けられ、その下部に前面へ開閉可能なロール紙カセット89が設けられており、記録紙等の記録媒体は手差し挿入口88又はロール紙カセット89から記録部へ供給される。インクジェット記録装置は、２個の脚部93に支持された装置本体94、排紙された記録紙等の記録媒体を積載するスタッカ90、内部が透視可能な透明で開閉可能なアッパーカバー91を備えている。装置本体94の図示右側には、操作パネル12、インク供給ユニット及びインクタンク8が配設されている。

図３において、インクジェット記録装置２は、さらに、記録紙等の記録媒体を矢印Ｂ方向（副走査方向）に搬送するための搬送ローラ70と、記録媒体の幅方向（矢印Ａ方向、主走査方向）に往復移動可能に案内支持されたキャリッジユニット４と、キャリッジ４を矢印Ａ方向に往復移動させるためのキャリッジモータ（不図示）及びベルト伝動手段270と、キャリッジ４に装着された記録手段としての記録ヘッド１１と、インクを供給するとともに記録ヘッド１１の吐出口の目詰まりなどによるインク吐出不良を解消させるための吸引式インク回復ユニット９を備えている。

図示のインクジェット記録装置の場合、キャリッジユニット４には、記録媒体にカラー記録を行うための複数の記録ヘッド１１が装着されている。この複数の記録ヘッドは、例えば、それぞれ異なった色のインクに対応した６つの記録ヘッド｛例えば、Bk（ブラック）用ヘッド、Ｃ（シアン）用ヘッド、Ｍ（マゼンタ）用ヘッド、Y（イエロー）用ヘッド、淡Ｃ（淡色シアン）用ヘッド、淡Ｍ（淡色マゼンタ）用ヘッド、｝で構成されている。

不吐検センサ20は、発光素子と受光素子から成り、本発明のように反射材を介してもよいが、これらを結ぶ光軸が記録ヘッドの吐出口列と平行でかつ吐出インク滴の飛翔経路と交わるように配置され、また発光素子と受光素子の間隔は上記吐出口列の範囲よりも広くなるように設けられる。そして、記録ヘッド11の各吐出口から吐出されるインク滴を受光素子のフォトセンサで光学的に検知し、インク吐出不良をその出力から判断できるものである。

以上の構成で記録紙等の記録媒体に記録を行う場合、搬送ローラ７０によって記録媒体を所定の記録開始位置まで搬送した後、ここから記録ヘッド１１による主走査及び搬送ローラ７０による副走査を繰り返すことにより、記録媒体全体に対する記録が行われる。

すなわち、キャリッジベルト２７０およびキャリッジモータ（不図示）によってキャリッジユニット５が図３中の矢印Ａ方向に移動することにより、記録媒体に記録が行われる。キャリッジユニットが走査される前の位置に戻されると、搬送ローラによって記録媒体が副走査方向（図３中の矢印Ｂ方向）に搬送され、その後再び図３中の矢印Ａ方向にキャリッジユニットの走査が行なわれることにより、記録媒体に対する画像や文字等の記録が行なわれる。上記の動作を繰り返し、記録媒体の１枚分の記録が終了すると、該記録媒体はスタッカ９０内に排紙され、１枚分の記録が完了する。

（従来の不吐検センサの概要説明）
図４は、従来使用されていた不吐検センサ20を示したものである。

図４において、左側は、不吐検センサ20と記録ヘッド11との関係を上から見た図。

右側は、不吐検センサ20と記録ヘッド11との関係を真横から見た図である。

不吐検センサ20は、発光素子である（LED）と受光素子である（フォトセンサ）と、電気回路部（基板）から成り、発光素子であるLEDは、受光素子に向けて平行光を投射できるような特性を持つものであり、受光素子であるフォトセンサの受光面においてはモールド部材により、1mm×１ｍｍ程度の穴が光軸上に形成され、これにより受光、発光間全域において検出範囲を絞り込んでいる。

また、発光素子と受光素子は、これらを結ぶ光軸が記録ヘッドの吐出口列を平行でかつ、吐出インク滴の飛翔経路と交わるように配置され、また、発光素子と受光素子の間隔は上記吐出列の範囲よりも広くなるように設けられている。

これにより、記録ヘッドの各吐出口から吐出されるインク滴は全て発光素子と受光素子の間の検出範囲を通過でき、インク吐出が良好に行われ、この検出範囲をインク滴が通過する場合には、インク滴が発光側から光を遮り、受光側への光量を減少させ、受光素子の出力の変化が得られる構成になっている。

不吐検システムは、この光量低下を電気信号に変換し、ロジックレベルまで増幅する「不吐検センサ」と不吐検に必要なインク吐出制御を行う「吐出制御部」と不吐検センサの制御と不吐検センサから得られた信号を取り込んで信号を評価する「検出制御部」とで構成されている。

吐出されるインク滴はその径が２５μm以下の霧状の微小な液滴であり、検出のS／Nを向上させるために1ノズル毎の検出に単吐ではなく、複数回の連吐をさせてその合成された検出信号を利用している。

また、連吐の後に適当は休止期間をおいて1ノズル検出の１サイクルとしている。これは、吐出の認識は信号レベルの変化によっているので、吐出の後に吐出していない状態を作るためである。

このような方法で、フォトセンサの出力が一定以上変化すればインクの吐出は正常であると検知し、逆に、出力が一定以下であればインクの吐出が不良であると検知することができる。

（本発明の実施例の説明）
図１は、本発明の不吐検センサを示した図である。

図１において、左側は、不吐検センサ20と記録ヘッド11との関係を上から見た図。

右側は、不吐検センサ20と記録ヘッド11との関係を真横から見た図である。

不吐検センサ20は、発光素子である（LED）と受光素子である（フォトセンサ）と発光素子から発光される光を反射させる反射材（例えば、ミラー等）と電気基板から成る。

図４に示した従来の不吐検センサとの違いは、発光素子と受光素子が記録ヘッド11を挟んで両側にあるのではなく、発光素子と受光素子と基板を片方向にまとめ、記録ヘッドの向こう側に反射材を設け、発光素子であるLEDからの平行光を反射材によって反射させ、受光素子で受光するものである。

このような構成をとることにより、発光素子と受光素子と基板（図中C部分）に関しては、記録ヘッドの長さに関係なく常に共通にすることができ、記録ヘッドの長さが変更された場合には、図中C部分と反射材との距離を変更するだけで容易に不吐検センサを流用することができる。

ところが、記録ヘッドの長尺化に伴って、発光素子と受光素子との距離を離すと、光の回析等のために不吐出検知を確実に行うことができなくなるという問題がある。

（オートパワーコントロールの説明）
図５は、受光距離と光量比との関係を示すグラフである。

図５に示すように、記録ヘッドの長さが長くなり、発光素子と受光素子の間が長くなるにつれて、拡散により、受光素子に届く光量が弱くなる。

図５は、縦軸に光量比をとり、横軸に受光素子からインク滴までの距離をとっている。図５に示すように、受光素子から遠くなるにつれて吐出不良の検知が難しくなっていることがわかる。

そこで、本発明の不吐検センサには、受光素子に届く光量を常にモニタし、光量変動に応じて電流値をフィードバック制御し、デジタル値を常に保つ機能（オートパワーコントロール機能）を備えている。

これにより、記録ヘッドの長さが変わっても容易に受光素子の光量低下を補正できるため、図１に示す不吐検センサの発光素子と受光素子と基板（図中C部分）は常にそのままで、記録ヘッドの長さに応じてC部分と反射材と距離を広げるだけで、簡単に不吐検センサを流用することができる。

不吐ノズルを検出するシステムとしては、上記従来例で説明したものと同様であるため、詳細な説明は省略する。

本発明の不吐検センサ。 インクジェット記録装置の外観斜視図。 図２のインクジェット記録装置のアッパーカバーを取り外した状態を示す斜視図。 従来の不吐検センサ。 受光距離と光量比との関係を示すグラフ。

Claims (2)

1. 複数のノズルを有する記録ヘッドからインクを吐出して記録媒体に画像を形成するシリアルタイプ（記録ヘッドのノズルの並び方向に直交する方向に記録ヘッドを移動させて印字する方式）のインクジェット記録装置において、
   記録ヘッドの記録面側かつ印字領域外に設けられ、
   少なくとも該記録ヘッドの長さ間隔以上で固設され、
   該記録ヘッド長の片方向から該記録ヘッドのノズル列方向へ光を発光する発光部と、
   該発光部から発光された光を反射する反射部と、
   該反射部から反射された光を受光する受光部と、
   受光部に届く光量を常にモニタし、光量変動に応じて電流値をフィードバック制御しデジタル値を常に一定に保つオートパワーコントロール機能を備えた電気部と、
   を有する不吐ノズル検出センサであって、
   該不吐ノズル検出センサに該記録ヘッドのノズルからインク滴を順次時系列的に吐出制御するインク滴吐出制御手段と、
   該インク滴吐出制御手段により不吐ノズル検出センサ内にインク滴を吐出する各吐出タイミング制御手段と、
   当該吐出されたインク滴の形態を検知し不吐ノズルを特定する不吐ノズル特定手段とを備えたことを特徴とする不吐ノズル検出センサ。
2. 複数のノズルを有する記録ヘッドからインクを吐出して記録媒体に画像を形成するシリアルタイプ（記録ヘッドのノズルの並び方向に直交する方向に記録ヘッドを移動させて印字する方式）のインクジェット記録装置において、
   記録ヘッドの記録面側かつ印字領域外に設けられ、
   少なくとも該記録ヘッドの長さ間隔以上で固設され、
   該記録ヘッド長の片方向から該記録ヘッドのノズル列方向へ光を発光する発光部と、
   該発光部から発光された光を反射する反射部と、
   該反射部から反射された光を受光する受光部と、
   受光部に届く光量を常にモニタし、光量変動に応じて電流値をフィードバック制御しデジタル値を常に一定に保つオートパワーコントロール機能を備えた電気部と、
   を有する不吐ノズル検出センサであって、
   該不吐ノズル検出センサに該記録ヘッドのノズルからインク滴を順次時系列的に吐出制御するインク滴吐出制御手段と、
   該インク滴吐出制御手段により不吐ノズル検出センサ内にインク滴を吐出する各吐出タイミング制御手段と、
   当該吐出されたインク滴の形態を検知し不吐ノズルを特定する不吐ノズル特定手段とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。

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