JP3858680B2 - Fine droplet passage detection device and inkjet recording device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡単な構成で、複数のノズルから吐出される液滴の進行経路と該液滴を検出するための検出光の光軸との一致位置を検出することのできる微小液滴の通過検出装置及びインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット記録装置において、インクを微小液滴状に吐出する複数のノズルを備えた記録ヘッドからのインク切れやノズルの目詰まりによる不吐出などの吐出状態を検出する方法として、複数のノズルから微小な液滴状に吐出されるインク液滴（以下、単に液滴という。）が発光素子と受光素子の間の検出範囲を通過し、液滴が発光素子から出射された検出光を遮り、受光素子への光量を減少させたときの受光素子の出力の変化を得ることにより検出する方法が知られている。
【０００３】
近年のプリント精度の高画質化に伴い、液滴は更に微小になっていき、今では４pl以下の微小液滴を検出せざるを得ない状況になってきている。この場合、十数μｍ程度の極めて微小な影を受光素子で捉えて、その微弱な信号を増幅しなければならず、Ｓ／Ｎが悪くなって正確な検出が困難となる問題がある。
【０００４】
この対策として、発光素子の光源としてレーザーダイオードを用いることで単位面積当たりの光量を大きくしたり、光源がＬＥＤの場合はレンズで絞ったりすることで検出面積をできるだけ絞り、受光素子に捉えられる液滴の影を検出面積に対して相対的に大きくすることでＳ／Ｎを上げるようにしているが、その反面、記録ヘッドは主走査方向に沿って移動しているため、この記録ヘッドを検出光の光軸と一致するように停止させる停止位置精度が極めて厳しく要求されることとなる。停止位置精度を上げることは、位置検出を含めたモータ駆動サーボの高性能化が要求され、コストアップにつながると共に、停止位置ずれによる検出不良から、構造的なノズルの欠検出精度の悪化にもつながる問題がある。
【０００５】
特開平８−３０９９６３号には、フォトセンサと記録ヘッドとの位置合せに関する各構成部品の精度がそれ程高くなくても、ノズルの欠検出が可能なインクジェット記録装置が開示されている。この装置は、発光素子および受光素子を有した検出手段と、該検出手段と前記インクジェットヘッドとを相対的に移動させる移動手段と、該移動手段により、前記検出手段と前記インクジェットヘッドとを相対的に移動させ、当該移動の間に、前記発光素子と前記受光素子との間に形成される光路を含む所定の第１移動範囲で前記インクジェットヘッドから吐出を行わせる吐出制御手段と、該吐出制御手段による前記第１移動範囲の前記インクジェットヘッドからのインク吐出によって変化する前記検出手段の出力の分布を求め、該分布から前記第１移動範囲に含まれる所定の第２移動範囲を定める範囲決定手段と、前記移動手段により前記インクジェットヘッドと前記検出手段とを相対的に移動させ、当該移動の間に前記第２移動範囲で前記インクジェットヘッドから吐出を行わせるとともに、当該吐出時の前記検出手段の出力に基づいて当該吐出口の吐出不良を検知する吐出不良検知手段と、を備えたものである。
【０００６】
即ち、この従来技術は、フォトセンサの出力変化のうち最大の出力となる時点までの位置を求める構成をとっていた。通常この方法は山登り検出と呼ばれる方法を使い、現在の値より次の値が大きい場合は次の値を最大値に置き換え、さらに新しい値がその値より大きいとさらに最大値を置き換えして行き、結果的に最大値より入力してきた値が小さくなる時点がピーク、即ち最大値であったことを知ることになる。
【０００７】
しかし、このように最大の出力を得る場所を検出する場合、出力が位置に対し安定していれば正確だが、微小液滴の通過によって得られるフォトセンサの極めて微弱な信号をかなり増幅するような場合には、最大値を検出するこのような方法ではミスが多い欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、液滴検出時の信号レベルの最大値を検出する方法でなく、ある一定の信号レベルが得られた時の位置情報を元に、液滴が検出された範囲の位置的な広がりの中央をひろうことで、液滴の進行経路と検出光の光軸との一致位置を検出することができ、検出精度を上げることができる微小液滴の通過検出装置及びインクジェット記録装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかになる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、液滴吐出装置の複数のノズルから吐出される微小液滴の通過を検出する通過検出装置において、前記液滴の進行経路に交差するように該液滴の通過を検出するための検出光を出射する発光素子と該検出光を受光する受光素子とを配置してなる液滴検出手段と、前記液滴吐出装置又は液滴検出手段を前記検出光の光軸と直交する方向に相対的に移動させる移動手段と、移動中の前記液滴吐出装置又は液滴検出手段の位置を検出する位置検出手段と、前記液滴吐出装置又は液滴検出手段の移動過程における前記液滴検出手段の検出範囲を含む範囲において前記液滴吐出装置のノズルから複数の連続する液滴により構成される液滴群を所定の周波数で繰り返すように吐出し、且つ該液滴群における隣接する液滴同士の間隔をα、液滴群の最後の液滴と該液滴群に次いで吐出された液滴群の最初の液滴との間隔をβとしたとき、α＜βであり、且つ、一つの液滴群を構成する液滴の数は、一塊の液滴群となったときに前記液滴検出手段の検出距離よりも短い距離となるように定められる数であるという条件を満たすように制御する吐出制御手段と、前記液滴吐出装置又は液滴検出手段の移動過程における前記液滴検出手段の検出範囲を含む範囲で得られた前記液滴検出手段の検出信号の変動分を交流増幅した後に中域フィルタを経てノイズ分を除去した信号を一定値と比較し、一定値以上となる信号の有無により液滴通過の有無を判別し、液滴通過有りと判別された時の前記液滴吐出装置又は液滴検出手段の位置範囲の中央位置を算出することにより、液滴の進行経路と検出光の光軸とが一致する位置を検出する光軸一致検出手段とを有することを特徴とする微小液滴の通過検出装置である。
【００１１】
また、上記課題を解決する請求項２記載の発明は、記録ヘッドの複数のノズルから記録媒体に微小液滴を吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、前記液滴の進行経路に交差するように該液滴の通過を検出するための検出光を出射する発光素子と該検出光を受光する受光素子とを配置してなる液滴検出手段と、前記記録ヘッド又は液滴検出手段を前記検出光の光軸と直交する方向に相対的に移動させる移動手段と、移動中の前記記録ヘッド又は液滴検出手段の位置を検出する位置検出手段と、前記記録ヘッド又は液滴検出手段の移動過程における前記液滴検出手段の検出範囲を含む範囲において前記記録ヘッドのノズルから複数の連続する液滴により構成される液滴群を所定の周波数で繰り返すように吐出し、且つ該液滴群における隣接する液滴同士の間隔をα、液滴群の最後の液滴と該液滴群に次いで吐出された液滴群の最初の液滴との間隔をβとしたとき、α＜βであり、且つ、一つの液滴群を構成する液滴の数は、一塊の液滴群となったときに前記液滴検出手段の検出距離よりも短い距離となるように定められる数であるという条件を満たすように制御する吐出制御手段と、前記記録ヘッド又は液滴検出手段の移動過程における前記液滴検出手段の検出範囲を含む範囲で得られた前記液滴検出手段の検出信号の変動分を交流増幅した後に中域フィルタを経てノイズ分を除去した信号を一定値と比較し、一定値以上となる信号の有無により液滴通過の有無を判別し、液滴通過有りと判別された時の前記記録ヘッド又は液滴検出手段の位置範囲の中央位置を算出することにより、液滴の進行経路と検出光の光軸とが一致する位置を検出する光軸一致検出手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る微小液滴の通過検出装置の概略構成を示す図である。ここではインクジェット記録装置に用いられる記録ヘッド（液滴吐出装置）のノズルから吐出される微小液滴の通過を検出するものについて説明する。
【００１６】
図中、１は記録ヘッドであり、その下面には、図２に示すように多数のノズル１１、１１…が、記録ヘッド１の主走査方向と直交する方向に沿って一列に配列されている。記録ヘッド１は、図示しないキャリッジに設けられており、インクジェット記録装置本体内に設けられた制御部２により主走査モータドライバ３が制御されることで主走査モータ４が駆動制御され、この主走査モータ４によってキャリッジが主走査方向に沿って移動することにより移動する。本発明においては、これら制御部２、主走査モータドライバ３、主走査モータ４及びキャリッジによって移動手段が構成される。
【００１７】
記録ヘッド１は、その移動の過程で、制御部２によって駆動制御されるヘッドドライバ５によって各ノズル１１、１１…からそれぞれ所定のタイミングでインクを微小液滴状に、図１における下方向に吐出制御することにより、図示しない記録媒体上に所望の画像を記録形成する。ここで、制御部２及びヘッドドライバ５により、本発明における吐出制御手段が構成される。
【００１８】
なお、インクジェット記録装置では通常複数色のインク、例えばＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）等の各色のインクにより記録を行うため、各色毎の記録ヘッドを有しているが、ここでは一つの記録ヘッド１について説明する。
【００１９】
液滴検出手段６は、記録ヘッド１の移動経路上に配設されており、検出光Ｄを出射するＬＥＤ等の発光素子６１と、該検出光Ｄを受光するフォトセンサ等からなる受光素子６２とが、その間に記録ヘッド１を配置可能となる距離をおいて対向状に設けられ、記録ヘッド１に対して、検出光Ｄの光軸が記録ヘッド１の主走査方向と直交し且つ記録ヘッド１のノズル１１、１１…の配列方向と平行となるように配置されている。これにより検出光Ｄの光軸は、記録ヘッド１がこの発光素子６１と受光素子６２との間に位置したとき、各ノズル１１、１１…から吐出される液滴の進行経路と交差する。
【００２０】
受光素子６２はシールドケース６３内に収容されており、発光素子６１から受光素子６２へ向けて出射された検出光Ｄが照射される位置のシールドケース６３に、検出穴６４が開設されている。これにより、受光素子３２の受光面はシールドケース６３により光遮蔽され、検出穴６４から入射した検出光Ｄのみの光量変化を捉えることができるようになっている。
【００２１】
この液滴検出手段６において、記録ヘッド１のノズル１１、１１…から吐出された液滴が検出光Ｄを横切ると、それが受光素子６２により光量の変化として検出される。本発明では、これにより記録ヘッド１の各ノズル１１、１１…から吐出される液滴の進行経路と検出光Ｄの光軸との一致を検出し、この一致の検出により記録ヘッド１と検出光Ｄとの光軸合わせを行う。この光軸合わせの具体的動作については後述する。
【００２２】
検出穴６４は、図３に示すように、記録ヘッド１の移動方向（主走査方向）と平行な方向の長さが、それと垂直方向の長さよりも短い形状の楕円形を呈している。例えば長径２ｍｍ、短径１ｍｍであり、その長径が記録ヘッド１からのインクの吐出方向に沿うように設けられている。これにより、液滴が受光素子６２上に影を落とす距離が長くなり、より多くの液滴数を同時に検出することが可能となる一方、楕円形状であるため、受光素子６２の総光量はあまり増加せず、Ｓ／Ｎを上げることが可能となる。
【００２３】
液滴検出動作時の記録ヘッド１は、その移動過程において、制御部２によってヘッドドライバ５が駆動制御されることにより、図４において示すように、液滴検出手段６の検出範囲（受光素子６２によって検出可能な範囲）を含む範囲Ｗで液滴を連続して吐出する。
【００２４】
好ましくは、制御部２は、インクを複数の連続する液滴により構成される液滴群とし、その液滴群を所定間隔をおいて連続して吐出するようにヘッドドライバ５を吐出制御することである。更に詳しく説明すると、図５に示すように、記録ヘッド１の各ノズル１１、１１…から複数の液滴Ｌａ、Ｌａ…を連続吐出することにより一塊の液滴群Ｌとし、この液滴群Ｌを複数連続して吐出する。各液滴Ｌａ同士の吐出間隔と各液滴群Ｌ同士の吐出間隔との関係は、一つの液滴群Ｌにおいて隣接する各液滴Ｌａ同士の吐出間隔をα、先に吐出された液滴群Ｌ１と次に吐出された液滴群Ｌ２との吐出間隔（液滴群Ｌ１の最後の液滴と液滴群Ｌ２の最初の液滴の間隔）をβとすると、α＜βとなるように吐出を制御する。但し、αは液滴Ｌａが受光素子６２上に影を落とす距離以下の値、即ち、検出穴６４の垂直方向の距離以下の値である。このようにすることで、受光素子６２からの信号出力は、各液滴群Ｌを一滴のまとまった信号として得られることになる。
【００２５】
一つの液滴群Ｌを構成する液滴Ｌａの数は、一塊の液滴群Ｌとなったときに液滴検出手段６の検出距離（検出穴６４の縦径）よりも短い距離となるように定められる数であり、液滴Ｌａの大きさと液滴検出手段６の検出距離に応じて適宜決定することができる。
【００２６】
同様に上記βもαとの関係から得られ、βがαに近づくに従い、受光素子６２の信号出力は得にくくなり、従って、Ｓ／Ｎは悪化するが、逆に受光素子６２の検出距離以上となるとＳ／Ｎにあまり変化を与えない。
【００２７】
受光素子６２により検出された光量変化の信号は検出部７に出力される。この受光素子６２により検出される光量信号の変化は、ノズル１１、１１…から吐出される一滴の微小な液滴によるものではなく、複数の連続する液滴Ｌａにより構成される液滴群Ｌによるものであるため、受光素子６２では大きな液滴群Ｌの塊として検出され、記録ヘッド１のノズル１１から微小な液滴を吐出するにも関わらず、発光素子の光を絞ったり、検出穴の大きさを微小な液滴の大きさに応じて小さくしたりする等の必要がなく、受光素子６２でのＳ／Ｎの良好な検出が可能となる。
【００２８】
特に近年、記録される画像の高画質化がますます要求されるようになり、それに伴ってノズルから吐出されるインクの液滴も一段と微小化されるに及び、受光素子６２側において十分なＳ／Ｎを確保することが一段と困難となる傾向にあるが、上述のように、ノズル１１、１１…から複数の連続する液滴Ｌａにより構成される液滴群Ｌを連続して吐出するようにすれば、一つの液滴群Ｌを構成する液滴Ｌａの数を増やしてやるだけで、今後予想される液滴の更なる微小化にも容易に対応していくことが可能である。
【００２９】
更に微小液滴の通過検出装置の構成について、インクジェット記録装置における記録ヘッド１と検出光Ｄとの光軸合わせを行う際の動作を図６に示すフローチャートに基づいて説明しつつ、更に説明する。
【００３０】
まず、制御部２は主走査モータドライバ３を制御することで主走査モータ４を駆動させ、ホームポジションに位置している記録ヘッド１を、その検出ノズル列を検出光Ｄの光軸に合わせるべく主走査方向に沿って移動させる（Ｓ１）。
【００３１】
移動中の記録ヘッド１の位置は、図１に示すエンコーダ（位置検出手段）８により逐次検出される。従って、記録ヘッド１が移動することにより発生するエンコーダ８のパルス数をカウントすることで、記録ヘッド１の位置情報を取得することができる。制御部２は、このエンコーダ８によって取得される記録ヘッド１の位置情報により、記録ヘッド１が検出光Ｄの光軸に近づいたかどうか、即ち図４に示す液滴検出手段６の検出範囲を含む範囲Ｗに差し掛かったかどうかを判断している（Ｓ２）。この結果、記録ヘッド１が上記範囲Ｗに差し掛かったことを検出した場合、記録ヘッド１の複数のノズル１１、１１…から液滴群Ｌを上述したように所定間隔をおいて連続して吐出する（Ｓ３）。なお、このエンコーダ８からの出力信号を図７において▲１▼で示す。各信号上の数値はエンコーダ位置の位置情報を表している。
【００３２】
このとき液滴群Ｌの吐出を行うノズルは、記録ヘッド１の複数のノズル１１、１１…の全て、又は任意の位置にある２以上の複数のノズルであることが好ましい。これは、記録ヘッド１のノズル１１、１１…の中にはノズル詰まりが生じて液滴が吐出されない欠ノズルが含まれている可能性があるため、この欠ノズルが含まれる割合を小さくし、記録ヘッド１から確実に液滴群Ｌが吐出されるようにするためである。
【００３３】
ここでは液滴を１０発連続吐出することで一つの液滴群を形成し、その液滴群を１．２ｋＨｚで繰り返し、全てのノズル１１、１１…から吐出するようにしている。このとき、ヘッドドライバ５により出力される吐出開始信号を図７において▲２▼で示す。
【００３４】
ノズル１１、１１…から吐出された液滴群Ｌは、記録ヘッド１が主走査方向に移動しているため、やがて液滴検出手段６の検出範囲を通過する。即ち、記録ヘッド１の主走査移動により、液滴群は発光素子６１から出射した検出光Ｄを通過し、この通過時に受光素子６２において検出光Ｄが一部遮られ、受光される光量信号が一時的に減少し、更に液滴群が液滴検出手段６の検出範囲から外れると、受光素子６２において受光される光量信号が元に戻る。
【００３５】
検出部７は、図８に示すように、受光素子６２により受光された光量信号を電流増幅部７１で増幅し、次いでその変動分のみを交流増幅部７２において増幅し、更に中域フィルタ７３で不要なノイズ分を除去する。この信号波形を図７において▲３▼で示す。
【００３６】
次いで、再度、この信号を交流増幅部７４において、ピークが検出し易いレベルまで増幅し、続くピークホールド部７５においてこの信号のピーク値をホールドし、peak-outとして比較器７６に出力する。これを図７において▲４▼で示す。このときの出力信号は、図７において▲１▼で示されるエンコーダ８の立ち上がりパルスに同期して出力される（Ｓ４）。
【００３７】
比較器７６では、ピークホールド部７５から出力されたpeak-out信号と、ある一定値（Ｖ-ref）とを比較し、peak-out信号が一定値以上となる信号を「１」とし、それ未満の信号を「０」として制御部２に出力する。この信号出力を図７において▲５▼で示す。なお、図７において▲１▼に示すエンコーダ８からの出力信号の下の「１」又は「０」の数値は上記出力信号を表している。
【００３８】
制御部２では、図９に示すように、検出部７から出力された「１」又は「０」の信号を、それに対応するエンコーダ８からの位置情報（▲１▼）と共に記憶部２１に記憶する（Ｓ５）。
【００３９】
記録ヘッド１は、液滴群Ｌを吐出しながら液滴検出手段６の検出範囲を含む範囲Ｗを通過するように移動するため、受光素子６２からの出力信号は非検出→検出→非検出と推移する。制御部２には、検出部７からの出力が０→１→０と推移するに十分な距離が予め入力設定されており、この距離が終了するまで上記Ｓ３からの処理を繰り返す（Ｓ６）。
【００４０】
一方、上記の推移により記録ヘッド１からの液滴が液滴検出手段６の検出範囲を通過したと判断されると、制御部２は、記憶部２１に記憶した検出部７からの「１」又は「０」の信号とそれに対応するエンコーダ８からの位置情報を演算部２２に送り、演算部２２において、それら「１」又は「０」の信号と位置情報とに基づいて、出力信号が「１」となる範囲の位置情報の中央位置を算出する。
【００４１】
この中央位置の算出は、出力信号が「１」となる範囲のエンコーダ８の位置情報の加重平均を算出することによって求めることができる。即ち、図７に示す例では、エンコーダ８から出力される位置情報が「５、６、８、９、１０〜１５」の範囲において、検出部７からの出力信号が「１」となっているため、この位置情報「５、６、８、９、１０〜１５」の加重平均の値「（５＋６＋８＋９＋１０＋…＋１５）／１０＝１０．３」を求め、出力信号が「１」となる範囲の中央位置を算出する。この値から、上記の例では、記録ヘッド１から吐出される液滴と液滴検出手段６の検出光Ｄの光軸とが一致する位置は、エンコーダ位置において「１０」の位置であることがわかる。制御部２は、この中央位置情報「１０」を記憶部２１に記憶しておく（Ｓ７）。このように、本発明においては制御部２及び検出部７により光軸一致検出手段が構成される。
【００４２】
図７において位置情報「７」において出力信号が「０」となっている。これは、記録ヘッド１の移動中に発生する風等の影響により、液滴が一時的に液滴検出手段６の検出範囲を外れてしまう場合に発生することが想定される。上記加重平均の算出時においては、この出力信号が「０」である位置情報は算出対象から除外する。
【００４３】
また、記録ヘッド１が各色毎に複数設けられる場合には、上記Ｓ３からの処理をヘッド毎に繰り返し、それぞれの記録ヘッドから吐出される液滴と液滴検出手段６の検出光Ｄの光軸とが一致する位置の検出を行い、その中央位置情報をそれぞれ記憶部２１に記憶する。
【００４４】
かかる検出動作を行った後、記録ヘッド１の各ノズル１１、１１…からの液滴の吐出状況を検査する際には、ホームポジションに位置している記録ヘッド１を上記記憶部２１に記憶された中央位置情報に基づいて移動させることで、記録ヘッド１から吐出される液滴と液滴検出手段６の検出光Ｄの光軸とを簡単に一致させることができる。
【００４５】
また、経年変化等により記録ヘッド１と液滴検出手段６との相対的な位置ずれが生じた場合でも、上述の検出動作を実行することにより、液滴と液滴検出手段６の検出光Ｄの光軸とが一致する位置を容易に検出することができる。これによりサービスマンが逐一出向いて再調整する等の面倒な作業は不要となる。
【００４６】
以上の説明では、固定状の液滴検出手段６に対して記録ヘッド１を主走査方向に移動させることによって検出動作を行うようにしたが、液滴検出手段６を記録ヘッド１の主走査方向に沿って移動可能に設け、停止状態にある記録ヘッド１に対して該液滴検出手段６を移動させ、その位置情報をエンコーダによって取得することによって検出動作を行うようにしてもよいことはもちろんである。
【００４７】
次に、かかる微小液滴の通過検出装置を用いて記録ヘッド１のノズルの欠検出を行う際の動作について、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００４８】
まず、制御部２は、上述にようにして得られた中央位置情報を記憶部２１から読み出し、主走査モータドライバ３を制御して主走査モータ４を駆動させ、記録ヘッド１を上記中央位置情報が示す位置に移動させる。これにより記録ヘッド１のノズル列は液滴検出手段６の検出光Ｄの光軸と一致する（Ｓ１１）。次いで、制御部２はヘッドドライバ５を駆動制御し、検出行為に入る前に良好な安定した吐出が行われるように予備吐出を行う（Ｓ１２）。ここでの予備吐出は、記録ヘッド１の全ノズルから安定吐出が得られるまで液滴を複数発吐出することにより行う。なお、ヘッドドライバ５により与えられる吐出開始信号を図１１において▲１▼で示す。
【００４９】
予備吐出の後、制御部２は最初に記録ヘッド１のノズル１１、１１…のうちの第１番目のノズルNo.1からのインク吐出を行う（Ｓ１３）。ここでは液滴を１０発連続吐出することで一つの液滴群を形成し、その液滴群を１．２ｋＨｚで繰り返し吐出するようにしている。
【００５０】
第１番目のノズルNo.1から吐出された液滴群は、液滴検出手段６の検出光Ｄを通過する。この液滴群の通過により、受光素子６２において検出光Ｄが一部遮られ、受光される光量信号が一時的に減少する。
【００５１】
ここで検出部７は、かかる欠検出を行う欠検出手段を兼用しており、図８に示すように、前述同様、受光素子６２により受光された光量信号を電流増幅部７１で増幅し、次いでその変動分のみを交流増幅部７２において増幅し、更に中域フィルタ７３で不要なノイズ分を除去する。これにより基準信号と比較するための信号を得る。この信号波形を図１１において▲２▼で示す。
【００５２】
次いで、この信号を比較器７７において、低域フィルタ７８を経て生成された基準信号と比較する。比較器７７では、基準信号よりも大きな信号変化を検出する。即ち、第１番目のノズルNo.1から液滴群が連続して吐出され、そのうちのいずれかの液滴群が検出光Ｄを通過すると、比較器７７において基準信号よりも大きな信号変化部分の存在を検出し、defect-out（欠吐出検出）のパルス信号を出力する。このパルス信号を図１１において▲３▼で示す。図１１では、第１番目のノズルNo.1において３回目に吐出された液滴群の通過が検出部７により検出された場合を示している。
【００５３】
制御部２では、検出部７からのパルス信号出力の有無を検出する（Ｓ１４）と共に、所定のタイムアウト時間（ここでは２０ｍｓｅｃに設定されている）の経過を検出しており（Ｓ１５）、このタイムアウト時間経過前にパルス信号の検出有りとされた場合（Ｓ１４においＹｅｓの場合）に、第１番目のノズルNo.1からは正常にインク吐出がなされていると判断する（Ｓ１６）。
【００５４】
その後、第２番目のノズルNo.2、第３番目のノズルNo.3…と順次上記Ｓ３以降の検出動作を全ノズルに対して行われるまで繰り返す（Ｓ１７、Ｓ１８）。
【００５５】
ここで、例えば図１１に示すように、第３番目のノズルNo.3において、ヘッドドライバ５から連続して液滴群が吐出されるように吐出パルスが与えられたにも関わらず、実際にはノズルから液滴が吐出されない場合、受光素子６２では液滴群の通過が全く検出されないため、制御部２は所定のタイムアウト時間の経過を検出した後（Ｓ１５においてＹｅｓの場合）、ノズルNo.3はインクが吐出されないインク欠ノズルであると判断する（Ｓ１９）。
【００５６】
ここで制御部２は、図示しない警告手段に信号出力することで、ノズルNo.3の不良を警告する。
【００５７】
なお、かかる微小液滴の通過検出装置では記録ヘッド１の各ノズル１１、１１…から、所定数の液滴Ｌａからなる液滴群Ｌを連続して吐出するようにしているが、例えば記録ヘッド１のノズル数が１２８個で、インクの液滴の吐出間隔が３０μｓｅｃであり、１０発を一群とした場合、３００μｓｅｃ吐出、５３３μｓｅｃ非吐出（β）の８３３μｓｅｃ周期であるから、最短で１２８×８３３μｓｅｃ程度で、全ノズルの検出にかかる時間はわずか０．２ｓｅｃに満たないため、その間に消費されるインク量も極く僅かな量で済み、画像記録に消費されるインク量に比較して何ら問題とはならない。
【００５８】
以上の説明は、記録ヘッドに備えたノズルから液滴を記録媒体に吐出することによって記録を行うインクジェット記録装置の場合についてであるが、本発明に係る微小液滴の検出装置は、複数のノズルから吐出される微小液滴の通過を検出する場合に広く適用可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、液滴検出時の信号レベルの最大値を検出する必要なく、簡単な構成で液滴の進行経路と検出光の光軸との一致位置を検出することができ、検出精度を上げることができる微小液滴の通過検出装置及びインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】微小液滴の検出装置の概略構成を示す図
【図２】記録ヘッドのノズル構成を示す図
【図３】検出穴の構造を示す図
【図４】液滴の吐出範囲を説明する説明図
【図５】記録ヘッドのノズルから吐出される液滴及び液滴群を説明する説明図
【図６】光軸一致位置検出のための液滴検出動作を示すフローチャート
【図７】光軸一致位置検出のための液滴検出動作を示すタイミングチャート
【図８】検出部の電気的構成を示すブロック図
【図９】制御部における記憶部及び演算部の構成を示すブロック図
【図１０】欠検出のための液滴検出動作を示すフローチャート
【図１１】欠検出のための液滴検出動作を示すタイミングチャート
【符号の説明】
１：記録ヘッド
１１：ノズル
２：制御部
３：主走査モータドライバ
４：主走査モータ
５：ヘッドドライバ
６：液機検出手段
６１：発光素子
６２：受光素子
６３：ケーシング
６４：検出穴
７：検出部
８：エンコーダ
９：メモリ
Ｌ：液滴群
Ｌａ：液滴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention has a simple configuration, and allows the passage of micro droplets that can detect the coincidence position between the traveling path of droplets ejected from a plurality of nozzles and the optical axis of detection light for detecting the droplets. The present invention relates to a detection apparatus and an ink jet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an inkjet recording apparatus, as a method for detecting an ejection state such as ink shortage from a recording head provided with a plurality of nozzles that eject ink in the form of fine droplets or non-ejection due to nozzle clogging, a plurality of nozzles Ink droplets ejected in the form of minute droplets (hereinafter simply referred to as droplets) pass through the detection range between the light emitting element and the light receiving element, and the droplets block the detection light emitted from the light emitting element, A method is known in which detection is performed by obtaining a change in the output of the light receiving element when the amount of light to the light receiving element is decreased.
[0003]
Along with the recent increase in image quality of printing accuracy, the droplets have become even finer, and now it is inevitable to detect fine droplets of 4 pl or less. In this case, there is a problem that an extremely minute shadow of about 10 μm or more is caught by the light receiving element and the weak signal must be amplified, and the S / N deteriorates and accurate detection becomes difficult.
[0004]
As measures against this, a liquid that can be captured by the light receiving element by reducing the detection area as much as possible by increasing the amount of light per unit area by using a laser diode as the light source of the light emitting element, or by using a lens when the light source is an LED. The S / N ratio is increased by making the drop shadow relatively larger than the detection area. On the other hand, since the recording head is moving along the main scanning direction, this recording head is detected. The stop position accuracy for stopping so as to coincide with the optical axis of light is required very strictly. Increasing the stop position accuracy requires higher performance motor drive servos, including position detection, leading to higher costs, and poor detection accuracy due to misalignment of the stop position. There is a connected problem.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-309963 discloses an ink jet recording apparatus capable of detecting missing nozzles even when the accuracy of each component related to the alignment between the photosensor and the recording head is not so high. The apparatus includes a detecting unit having a light emitting element and a light receiving element, a moving unit that relatively moves the detecting unit and the inkjet head, and the moving unit relatively moves the detecting unit and the inkjet head relative to each other. And a discharge control means for discharging from the inkjet head within a predetermined first movement range including an optical path formed between the light emitting element and the light receiving element during the movement, and the discharge control A range determination unit that obtains a distribution of the output of the detection unit that changes due to ink ejection from the inkjet head in the first movement range by the unit, and determines a predetermined second movement range included in the first movement range from the distribution And the moving means relatively moves the inkjet head and the detecting means, and the second moving range moves forward during the movement. Together to perform ejection from the ink jet head, in which and a discharge failure detecting means for detecting a discharge failure of the discharge port on the basis of an output of said detecting means during the discharge.
[0006]
In other words, this prior art has a configuration in which the position up to the point of time when the output of the photosensor becomes maximum is obtained. This method usually uses a method called hill-climbing detection, and if the next value is greater than the current value, the next value is replaced with the maximum value, and if the new value is greater than that value, the maximum value is replaced. As a result, it is known that the point at which the input value becomes smaller than the maximum value is the peak, that is, the maximum value.
[0007]
However, when detecting the place where the maximum output is obtained in this way, it is accurate if the output is stable with respect to the position. However, the extremely weak signal of the photosensor obtained by the passage of the micro droplet is considerably amplified. In some cases, such a method for detecting the maximum value has many drawbacks.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is not a method of detecting the maximum value of the signal level at the time of detecting the droplet, but based on the position information when a certain signal level is obtained, By passing through the center of the position spread, it is possible to detect the coincidence position between the traveling path of the droplet and the optical axis of the detection light, and to improve the detection accuracy and the inkjet recording. To provide an apparatus.
[0009]
The other subject of this invention becomes clear by the following description.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1, which solves the above problem, is a passage detection device that detects the passage of minute droplets ejected from a plurality of nozzles of the droplet ejection device, so as to intersect the traveling path of the droplets. Droplet detection means comprising a light emitting element that emits detection light for detecting passage of a droplet and a light receiving element that receives the detection light, and the droplet discharge device or the droplet detection means is detected by the detection Moving means for relatively moving in a direction orthogonal to the optical axis of the light; position detecting means for detecting the position of the droplet discharging apparatus or droplet detecting means in movement; and the droplet discharging apparatus or droplet detection In the range including the detection range of the droplet detection means in the movement process of the means, from the nozzle of the droplet discharge device A droplet group composed of a plurality of consecutive droplets is ejected so as to repeat at a predetermined frequency, and the interval between adjacent droplets in the droplet group is α, the last droplet of the droplet group and the droplet When the interval between the droplet group ejected next to the droplet group and the first droplet is β, α <β, and the number of droplets constituting one droplet group is a lump of liquid. The condition that the number is determined to be a distance shorter than the detection distance of the droplet detection means when a droplet group is formed. In the movement process of the discharge control means and the droplet discharge device or the droplet detection means A signal obtained by AC amplification of the fluctuation of the detection signal of the droplet detection means obtained in a range including the detection range of the droplet detection means is compared with a constant value after passing through a mid-range filter, The presence / absence of a droplet passing is determined by the presence or absence of a signal exceeding a certain value, and it is determined that a droplet has passed. Optical axis coincidence detecting means for detecting a position where the traveling path of the droplet coincides with the optical axis of the detection light by calculating the center position of the position range of the droplet discharge device or the droplet detecting means when And a microdroplet passage detecting device.
[0011]
According to a second aspect of the present invention for solving the above problem, in the ink jet recording apparatus that performs recording by ejecting micro droplets from a plurality of nozzles of a recording head to a recording medium, the droplet travels in a path. A droplet detection means comprising: a light emitting element for emitting detection light for detecting passage of the droplet; and a light receiving element for receiving the detection light; and the recording head or the droplet detection means for detecting Moving means for relatively moving in a direction orthogonal to the optical axis of the light; position detecting means for detecting the position of the recording head or droplet detecting means in motion; and the moving process of the recording head or droplet detecting means In the range including the detection range of the droplet detection means A droplet group composed of a plurality of consecutive droplets is ejected so as to repeat at a predetermined frequency, and the interval between adjacent droplets in the droplet group is α, the last droplet of the droplet group and the droplet When the interval between the droplet group ejected next to the droplet group and the first droplet is β, α <β, and the number of droplets constituting one droplet group is a lump of liquid. The condition that the number is determined to be a distance shorter than the detection distance of the droplet detection means when a droplet group is formed. In the movement process of the discharge control means for controlling the recording head and the recording head or the droplet detection means, A signal obtained by AC amplification of the fluctuation of the detection signal of the droplet detection means obtained in a range including the detection range of the droplet detection means is compared with a constant value after passing through a mid-range filter, The presence / absence of a droplet passing is determined by the presence or absence of a signal exceeding a certain value, and it is determined that a droplet has passed. An optical axis coincidence detecting unit for detecting a position where the traveling path of the droplet coincides with the optical axis of the detection light by calculating a central position of the position range of the recording head or the droplet detecting unit when An ink jet recording apparatus comprising:
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a microdroplet passage detection device according to the present invention. Here, what detects the passage of minute droplets ejected from nozzles of a recording head (droplet ejection device) used in an ink jet recording apparatus will be described.
[0016]
In the figure, reference numeral 1 denotes a recording head, on the lower surface of which a large number of nozzles 11, 11... Are arranged in a line along a direction perpendicular to the main scanning direction of the recording head 1, as shown in FIG. . The recording head 1 is provided on a carriage (not shown), and the main scanning motor 4 is driven and controlled by the main scanning motor driver 3 being controlled by a control unit 2 provided in the ink jet recording apparatus main body. The carriage is moved by the motor 4 moving in the main scanning direction. In the present invention, the control unit 2, the main scanning motor driver 3, the main scanning motor 4 and the carriage constitute a moving means.
[0017]
In the course of the movement, the recording head 1 ejects ink in the form of fine droplets from the nozzles 11, 11,... By controlling, a desired image is recorded and formed on a recording medium (not shown). Here, the control unit 2 and the head driver 5 constitute discharge control means in the present invention.
[0018]
In an inkjet recording apparatus, recording is usually performed with a plurality of colors of ink, such as Y (yellow), M (magenta), C (cyan), K (black), and the like. However, one recording head 1 will be described here.
[0019]
The droplet detection means 6 is disposed on the moving path of the recording head 1 and has a light-emitting element 61 such as an LED that emits detection light D and a light-receiving element 62 that includes a photosensor that receives the detection light D. Are arranged opposite to each other at a distance that enables the recording head 1 to be disposed between them, and the optical axis of the detection light D is perpendicular to the main scanning direction of the recording head 1 with respect to the recording head 1 and the recording head. It arrange | positions so that it may become parallel to the arrangement direction of 1 nozzle 11,11 .... Thereby, when the recording head 1 is positioned between the light emitting element 61 and the light receiving element 62, the optical axis of the detection light D intersects the traveling path of the liquid droplets ejected from the nozzles 11, 11.
[0020]
The light receiving element 62 is accommodated in a shield case 63, and a detection hole 64 is opened in the shield case 63 at a position where the detection light D emitted from the light emitting element 61 toward the light receiving element 62 is irradiated. As a result, the light receiving surface of the light receiving element 32 is light-shielded by the shield case 63 so that the change in the light amount of only the detection light D incident from the detection hole 64 can be captured.
[0021]
In the droplet detection means 6, when a droplet discharged from the nozzles 11, 11... Of the recording head 1 crosses the detection light D, it is detected by the light receiving element 62 as a change in light quantity. In the present invention, the coincidence between the traveling path of the droplets ejected from the nozzles 11, 11... Of the recording head 1 and the optical axis of the detection light D is detected, and the recording head 1 and the detection light are detected by detecting the coincidence. Align the optical axis with D. The specific operation of this optical axis alignment will be described later.
[0022]
As shown in FIG. 3, the detection hole 64 has an elliptical shape whose length in the direction parallel to the moving direction (main scanning direction) of the recording head 1 is shorter than the length in the direction perpendicular thereto. For example, the major axis is 2 mm and the minor axis is 1 mm, and the major axis is provided along the direction in which the ink is ejected from the recording head 1. As a result, the distance over which the droplets cast a shadow on the light receiving element 62 becomes longer, and it becomes possible to detect a larger number of droplets at the same time. The S / N can be increased without increasing.
[0023]
In the movement process of the recording head 1 during the droplet detection operation, the head driver 5 is driven and controlled by the control unit 2, so that the detection range (light receiving element 62) of the droplet detection means 6 is shown in FIG. The droplets are continuously ejected in a range W including the range detectable by.
[0024]
Preferably, the control unit 2 controls the ejection of the head driver 5 so that the ink is a droplet group composed of a plurality of continuous droplets and the droplet group is continuously ejected at a predetermined interval. It is. More specifically, as shown in FIG. 5, a plurality of droplets La, La... Are continuously ejected from the respective nozzles 11, 11. Are continuously discharged. The relationship between the discharge interval between the droplets La and the discharge interval between the droplet groups L is that the discharge interval between adjacent droplets La in one droplet group L is α, and the droplet discharged earlier When the discharge interval between the group L1 and the next discharged droplet group L2 (the interval between the last droplet of the droplet group L1 and the first droplet of the droplet group L2) is β, α <β is satisfied. Control the discharge. However, α is a value equal to or smaller than the distance at which the droplet La casts a shadow on the light receiving element 62, that is, a value equal to or smaller than the distance in the vertical direction of the detection hole 64. By doing so, the signal output from the light receiving element 62 can be obtained as a set of signals for each droplet group L.
[0025]
The number of droplets La constituting one droplet group L is shorter than the detection distance of the droplet detection means 6 (the vertical diameter of the detection hole 64) when the droplet group L becomes one lump. And can be appropriately determined according to the size of the droplet La and the detection distance of the droplet detection means 6.
[0026]
Similarly, β is also obtained from the relationship with α, and as β approaches α, it becomes difficult to obtain a signal output of the light receiving element 62, and thus the S / N deteriorates, but conversely, it exceeds the detection distance of the light receiving element 62. Then, the S / N is not changed much.
[0027]
A light amount change signal detected by the light receiving element 62 is output to the detection unit 7. The change in the light amount signal detected by the light receiving element 62 is not caused by a single minute droplet ejected from the nozzles 11, 11... But by the droplet group L constituted by a plurality of continuous droplets La. Therefore, the light receiving element 62 detects the large droplet group L as a lump of liquid droplets L, and the light of the light emitting element is reduced or the detection hole is detected even though a small droplet is ejected from the nozzle 11 of the recording head 1. There is no need to reduce the size according to the size of the minute droplets, and the S / N can be detected satisfactorily by the light receiving element 62.
[0028]
In particular, in recent years, there has been an increasing demand for higher image quality of recorded images, and as ink droplets ejected from nozzles are further miniaturized, sufficient S on the light receiving element 62 side is required. / N tends to be more difficult to secure, but as described above, the droplet group L composed of a plurality of continuous droplets La is continuously discharged from the nozzles 11, 11. If this is done, it is possible to easily cope with further miniaturization of liquid droplets expected in the future only by increasing the number of liquid droplets La constituting one liquid droplet group L.
[0029]
Further, the configuration of the microdroplet passage detection device will be further described with reference to the flowchart shown in FIG. 6 for explaining the operation when performing the optical axis alignment of the recording head 1 and the detection light D in the ink jet recording device.
[0030]
First, the control unit 2 controls the main scanning motor driver 3 to drive the main scanning motor 4 so that the recording nozzle 1 positioned at the home position is aligned with the optical axis of the detection light D. It is moved along the main scanning direction (S1).
[0031]
The position of the moving recording head 1 is sequentially detected by an encoder (position detecting means) 8 shown in FIG. Therefore, the position information of the recording head 1 can be acquired by counting the number of pulses of the encoder 8 generated when the recording head 1 moves. The control unit 2 includes whether or not the recording head 1 has approached the optical axis of the detection light D, that is, the detection range of the droplet detection means 6 shown in FIG. It is determined whether or not the range W has been reached (S2). As a result, when it is detected that the recording head 1 has reached the range W, the droplet group L is continuously ejected from the plurality of nozzles 11, 11. (S3). The output signal from the encoder 8 is indicated by (1) in FIG. The numerical value on each signal represents the position information of the encoder position.
[0032]
At this time, the nozzles that discharge the droplet group L are preferably all of the plurality of nozzles 11, 11... Of the recording head 1 or two or more nozzles at arbitrary positions. This is because the nozzles 11, 11... Of the recording head 1 may include missing nozzles in which nozzle clogging occurs and droplets are not ejected. This is for ensuring that the droplet group L is discharged from the recording head 1.
[0033]
Here, one droplet group is formed by continuously discharging ten droplets, and the droplet group is repeated at 1.2 kHz and discharged from all the nozzles 11, 11. At this time, the ejection start signal output by the head driver 5 is indicated by (2) in FIG.
[0034]
The droplet group L ejected from the nozzles 11, 11... Eventually passes through the detection range of the droplet detection means 6 because the recording head 1 moves in the main scanning direction. That is, by the main scanning movement of the recording head 1, the droplet group passes the detection light D emitted from the light emitting element 61. During this passage, the detection light D is partially blocked by the light receiving element 62, and the received light quantity signal is received. When the number of droplets temporarily decreases and the droplet group is out of the detection range of the droplet detection means 6, the light amount signal received by the light receiving element 62 is restored.
[0035]
As shown in FIG. 8, the detection unit 7 amplifies the light amount signal received by the light receiving element 62 by the current amplification unit 71, and then amplifies only the variation by the AC amplification unit 72. Remove unnecessary noise. This signal waveform is indicated by (3) in FIG.
[0036]
Next, this signal is again amplified to a level at which a peak can be easily detected in the AC amplifying unit 74, and the peak value of this signal is held in the subsequent peak holding unit 75 and output to the comparator 76 as peak-out. This is indicated by (4) in FIG. The output signal at this time is output in synchronization with the rising pulse of the encoder 8 indicated by (1) in FIG. 7 (S4).
[0037]
The comparator 76 compares the peak-out signal output from the peak hold unit 75 with a certain constant value (V-ref), and sets a signal that makes the peak-out signal equal to or greater than a certain value to “1”. The signal less than “0” is output to the control unit 2. This signal output is indicated by (5) in FIG. In FIG. 7, the numerical value “1” or “0” below the output signal from the encoder 8 shown in (1) represents the output signal.
[0038]
In the control unit 2, as shown in FIG. 9, the signal “1” or “0” output from the detection unit 7 is stored in the storage unit 21 together with the corresponding position information (1) from the encoder 8. (S5).
[0039]
Since the recording head 1 moves so as to pass the range W including the detection range of the droplet detection means 6 while discharging the droplet group L, the output signal from the light receiving element 62 is non-detection → detection → non-detection. Transition to. The control unit 2 is preset with a sufficient distance for the output from the detection unit 7 to change from 0 → 1 → 0, and the processing from S3 is repeated until the distance ends (S6).
[0040]
On the other hand, when it is determined that the droplet from the recording head 1 has passed the detection range of the droplet detection means 6 by the above transition, the control unit 2 reads “1” from the detection unit 7 stored in the storage unit 21. Alternatively, the “0” signal and the corresponding position information from the encoder 8 are sent to the calculation unit 22, and the output signal is output from the calculation unit 22 based on the “1” or “0” signal and the position information. The center position of the position information in the range of “1” is calculated.
[0041]
The calculation of the center position can be obtained by calculating a weighted average of the position information of the encoder 8 in a range where the output signal is “1”. That is, in the example shown in FIG. 7, the position information output from the encoder 8 is in the range of “5, 6, 8, 9, 10-15”, and the output signal from the detection unit 7 is “1”. Therefore, the weighted average value “(5 + 6 + 8 + 9 + 10 +... +15) /10=10.3” of this position information “5, 6, 8, 9, 10-15” is obtained, and the center of the range where the output signal is “1” Calculate the position. From this value, in the above example, the position where the droplet ejected from the recording head 1 and the optical axis of the detection light D of the droplet detection means 6 coincide with each other is the position “10” at the encoder position. Recognize. The control unit 2 stores the central position information “10” in the storage unit 21 (S7). Thus, in the present invention, the control unit 2 and the detection unit 7 constitute an optical axis coincidence detection unit.
[0042]
In FIG. 7, the output signal is “0” in the position information “7”. This is assumed to occur when a droplet temporarily falls outside the detection range of the droplet detection means 6 due to the influence of wind or the like generated while the recording head 1 is moving. When calculating the weighted average, position information whose output signal is “0” is excluded from the calculation target.
[0043]
When a plurality of recording heads 1 are provided for each color, the processing from S3 is repeated for each head, and the droplets ejected from the respective recording heads and the optical axis of the detection light D of the droplet detection means 6 are recorded. Is detected, and the central position information is stored in the storage unit 21.
[0044]
After performing such a detection operation, the recording head 1 located at the home position is stored in the storage unit 21 when inspecting the discharge state of the droplets from the nozzles 11 of the recording head 1. By moving based on the central position information, the droplets ejected from the recording head 1 and the optical axis of the detection light D of the droplet detection means 6 can be easily matched.
[0045]
Even when a relative positional shift occurs between the recording head 1 and the droplet detection means 6 due to secular change or the like, the detection light D of the droplet and the droplet detection means 6 is obtained by executing the above-described detection operation. The position where the optical axis coincides can be easily detected. This eliminates the need for troublesome work such as a serviceman going out and making readjustments.
[0046]
In the above description, the detection operation is performed by moving the recording head 1 in the main scanning direction with respect to the fixed droplet detection means 6. However, the droplet detection means 6 is moved in the main scanning direction of the recording head 1. It is possible to move the droplet detecting means 6 with respect to the recording head 1 in a stopped state, and to perform the detecting operation by acquiring the position information by the encoder. It is.
[0047]
Next, an operation when the missing of the nozzles of the recording head 1 is detected using such a micro droplet passage detection device will be described based on the flowchart shown in FIG.
[0048]
First, the control unit 2 reads the central position information obtained as described above from the storage unit 21, controls the main scanning motor driver 3 to drive the main scanning motor 4, and moves the recording head 1 to the central position information. Move to the position indicated by. Thereby, the nozzle row of the recording head 1 coincides with the optical axis of the detection light D of the droplet detection means 6 (S11). Next, the control unit 2 drives and controls the head driver 5, and performs preliminary discharge so that good and stable discharge is performed before entering the detection action (S12). The preliminary discharge here is performed by discharging a plurality of droplets until stable discharge is obtained from all the nozzles of the recording head 1. The discharge start signal given by the head driver 5 is indicated by (1) in FIG.
[0049]
After the preliminary ejection, the controller 2 first ejects ink from the first nozzle No. 1 of the nozzles 11, 11,... Of the recording head 1 (S13). Here, one droplet group is formed by continuously discharging ten droplets, and the droplet group is repeatedly discharged at 1.2 kHz.
[0050]
The droplet group ejected from the first nozzle No. 1 passes the detection light D of the droplet detection means 6. By the passage of the droplet group, the detection light D is partially blocked by the light receiving element 62, and the received light amount signal temporarily decreases.
[0051]
Here, the detection unit 7 also serves as a missing detection means for performing such missing detection. As shown in FIG. 8, the light amount signal received by the light receiving element 62 is amplified by the current amplification unit 71 as described above, and then, Only the fluctuation is amplified by the AC amplification unit 72, and unnecessary noise is removed by the mid-band filter 73. As a result, a signal for comparison with the reference signal is obtained. This signal waveform is indicated by (2) in FIG.
[0052]
This signal is then compared in a comparator 77 with a reference signal generated through a low pass filter 78. The comparator 77 detects a signal change larger than the reference signal. That is, when a droplet group is continuously ejected from the first nozzle No. 1 and any one of the droplet groups passes the detection light D, the comparator 77 generates a signal change portion larger than the reference signal. The presence is detected, and a defect-out (missing discharge detection) pulse signal is output. This pulse signal is indicated by (3) in FIG. FIG. 11 shows a case where the detection unit 7 detects the passage of the droplet group ejected for the third time in the first nozzle No. 1.
[0053]
The control unit 2 detects the presence / absence of a pulse signal output from the detection unit 7 (S14) and also detects the elapse of a predetermined timeout period (here, set to 20 msec) (S15). When it is determined that the pulse signal is detected before the time has elapsed (Yes in S14), it is determined that ink is normally ejected from the first nozzle No. 1 (S16).
[0054]
Thereafter, the second nozzle No. 2, the third nozzle No. 3... And the detection operation after S3 are sequentially repeated until all nozzles are performed (S17, S18).
[0055]
Here, as shown in FIG. 11, for example, in the third nozzle No. 3, although the ejection pulse is given so that the droplet group is ejected continuously from the head driver 5, it is actually In the case where no droplet is ejected from the nozzle, the light receiving element 62 does not detect the passage of the droplet group at all. Therefore, the control unit 2 detects the passage of a predetermined timeout time (in the case of Yes in S15), then the nozzle No. 3 is determined to be an ink out nozzle that does not eject ink (S19).
[0056]
Here, the control unit 2 outputs a signal to a warning means (not shown) to warn of a nozzle No. 3 defect.
[0057]
In this microdroplet passage detection device, a droplet group L composed of a predetermined number of droplets La is continuously ejected from each nozzle 11, 11,... When the number of nozzles of 1 is 128, the ejection interval of ink droplets is 30 μsec, and 10 shots are grouped, the period is 300 μsec ejection, 533 μsec non-ejection (β), and therefore the shortest period is 128 × 833 μsec. However, since it takes less than 0.2 seconds to detect all nozzles, the amount of ink consumed during that time is very small, and there is no problem compared to the amount of ink consumed for image recording. It will not be.
[0058]
The above description is about the case of an ink jet recording apparatus that performs recording by discharging droplets from a nozzle provided in a recording head onto a recording medium. However, the micro droplet detecting apparatus according to the present invention includes a plurality of nozzles. The present invention can be widely applied to the detection of the passage of minute droplets discharged from the liquid crystal.
[0059]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to detect the coincidence position between the traveling path of the droplet and the optical axis of the detection light with a simple configuration without detecting the maximum value of the signal level at the time of detecting the droplet. It is possible to provide a microdroplet passage detection device and an ink jet recording apparatus capable of increasing the image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a micro droplet detection apparatus.
FIG. 2 is a diagram illustrating a nozzle configuration of a recording head.
FIG. 3 is a diagram showing the structure of a detection hole
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a droplet discharge range.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining droplets and droplet groups ejected from a nozzle of a recording head.
FIG. 6 is a flowchart showing a droplet detection operation for detecting an optical axis coincidence position.
FIG. 7 is a timing chart showing a droplet detection operation for detecting an optical axis coincidence position.
FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of a detection unit
FIG. 9 is a block diagram illustrating configurations of a storage unit and a calculation unit in the control unit.
FIG. 10 is a flowchart showing a droplet detection operation for missing detection.
FIG. 11 is a timing chart showing a droplet detection operation for missing detection.
[Explanation of symbols]
1: Recording head
11: Nozzle
2: Control unit
3: Main scanning motor driver
4: Main scanning motor
5: Head driver
6: Liquid machine detection means
61: Light emitting element
62: Light receiving element
63: casing
64: Detection hole
7: Detection unit
8: Encoder
9: Memory
L: Droplet group
La: Droplet

Claims (2)

液滴吐出装置の複数のノズルから吐出される微小液滴の通過を検出する通過検出装置において、
前記液滴の進行経路に交差するように該液滴の通過を検出するための検出光を出射する発光素子と該検出光を受光する受光素子とを配置してなる液滴検出手段と、
前記液滴吐出装置又は液滴検出手段を前記検出光の光軸と直交する方向に相対的に移動させる移動手段と、
移動中の前記液滴吐出装置又は液滴検出手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記液滴吐出装置又は液滴検出手段の移動過程における前記液滴検出手段の検出範囲を含む範囲において前記液滴吐出装置のノズルから複数の連続する液滴により構成される液滴群を所定の周波数で繰り返すように吐出し、且つ該液滴群における隣接する液滴同士の間隔をα、液滴群の最後の液滴と該液滴群に次いで吐出された液滴群の最初の液滴との間隔をβとしたとき、α＜βであり、且つ、一つの液滴群を構成する液滴の数は、一塊の液滴群となったときに前記液滴検出手段の検出距離よりも短い距離となるように定められる数であるという条件を満たすように制御する吐出制御手段と、
前記液滴吐出装置又は液滴検出手段の移動過程における前記液滴検出手段の検出範囲を含む範囲で得られた前記液滴検出手段の検出信号の変動分を交流増幅した後に中域フィルタを経てノイズ分を除去した信号を一定値と比較し、一定値以上となる信号の有無により液滴通過の有無を判別し、液滴通過有りと判別された時の前記液滴吐出装置又は液滴検出手段の位置範囲の中央位置を算出することにより、液滴の進行経路と検出光の光軸とが一致する位置を検出する光軸一致検出手段とを有することを特徴とする微小液滴の通過検出装置。In the passage detection device that detects the passage of minute droplets discharged from a plurality of nozzles of the droplet discharge device,
Droplet detection means comprising a light emitting element that emits detection light for detecting passage of the liquid droplet and a light receiving element that receives the detection light so as to intersect the traveling path of the liquid droplet,
Moving means for relatively moving the droplet discharge device or the droplet detection means in a direction orthogonal to the optical axis of the detection light;
Position detecting means for detecting the position of the droplet discharging device or the droplet detecting means in motion;
A droplet group composed of a plurality of consecutive droplets from a nozzle of the droplet discharge device within a range including the detection range of the droplet detection device in the movement process of the droplet discharge device or the droplet detection unit And the interval between adjacent droplets in the droplet group is α, the last droplet of the droplet group and the first droplet of the droplet group ejected next to the droplet group And β is α <β, and the number of droplets constituting one droplet group is based on the detection distance of the droplet detection means when a single droplet group is formed. Discharge control means for controlling so as to satisfy the condition that the number is determined to be a short distance ,
Mids filter after AC amplifying the variation of the detection signal of the liquid droplet detection means obtained by the range including the detection range of our Keru the droplet detecting unit in the moving process of the liquid drop ejecting device or drop detection means The signal from which noise has been removed is compared with a constant value, the presence or absence of a droplet is determined based on the presence or absence of a signal exceeding a certain value, and the droplet discharge device or liquid when it is determined that the droplet has passed is determined A micro droplet having an optical axis coincidence detecting unit for detecting a position where the traveling path of the droplet coincides with the optical axis of the detection light by calculating the center position of the position range of the droplet detection unit Passage detection device. 記録ヘッドの複数のノズルから記録媒体に微小液滴を吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、
前記液滴の進行経路に交差するように該液滴の通過を検出するための検出光を出射する発光素子と該検出光を受光する受光素子とを配置してなる液滴検出手段と、
前記記録ヘッド又は液滴検出手段を前記検出光の光軸と直交する方向に相対的に移動させる移動手段と、
移動中の前記記録ヘッド又は液滴検出手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記記録ヘッド又は液滴検出手段の移動過程における前記液滴検出手段の検出範囲を含む範囲において前記記録ヘッドのノズルから複数の連続する液滴により構成される液滴群を所定の周波数で繰り返すように吐出し、且つ該液滴群における隣接する液滴同士の間隔をα、液滴群の最後の液滴と該液滴群に次いで吐出された液滴群の最初の液滴との間隔をβとしたとき、α＜βであり、且つ、一つの液滴群を構成する液滴の数は、一塊の液滴群となったときに前記液滴検出手段の検出距離よりも短い距離となるように定められる数であるという条件を満たすように制御する吐出制御手段と、
前記記録ヘッド又は液滴検出手段の移動過程における前記液滴検出手段の検出範囲を含む範囲で得られた前記液滴検出手段の検出信号の変動分を交流増幅した後に中域フィルタを経てノイズ分を除去した信号を一定値と比較し、一定値以上となる信号の有無により液滴通過の有無を判別し、液滴通過有りと判別された時の前記記録ヘッド又は液滴検出手段の位置範囲の中央位置を算出することにより、液滴の進行経路と検出光の光軸とが一致する位置を検出する光軸一致検出手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装置。In an inkjet recording apparatus that performs recording by discharging micro droplets from a plurality of nozzles of a recording head to a recording medium,
Droplet detection means comprising a light emitting element that emits detection light for detecting passage of the liquid droplet and a light receiving element that receives the detection light so as to intersect the traveling path of the liquid droplet,
Moving means for relatively moving the recording head or the droplet detection means in a direction perpendicular to the optical axis of the detection light;
Position detecting means for detecting the position of the recording head or the droplet detecting means in motion;
A group of droplets composed of a plurality of continuous droplets from the nozzles of the recording head is repeated at a predetermined frequency in a range including the detection range of the droplet detection unit in the process of moving the recording head or the droplet detection unit. And the interval between adjacent droplets in the droplet group is α, and the interval between the last droplet in the droplet group and the first droplet in the droplet group discharged next to the droplet group is When β is set, α <β, and the number of droplets constituting one droplet group is a distance shorter than the detection distance of the droplet detection means when the droplet group becomes a single droplet group. Discharge control means for controlling so as to satisfy the condition that the number is determined to be ,
Through the middle band filter after AC amplifying the variation of the detection signal of the liquid droplet detection means obtained by the range including the detection range of our Keru the droplet detecting unit in the moving process of said recording head or drop detection means The signal from which noise has been removed is compared with a certain value, the presence / absence of a droplet passing is determined by the presence / absence of a signal exceeding a certain value, and the recording head or the droplet detecting means when the droplet passing is determined An ink jet recording apparatus comprising: an optical axis coincidence detecting unit that detects a position where a traveling path of a droplet coincides with an optical axis of detection light by calculating a central position of a position range.

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