JP5073594B2 - 液体吐出ヘッドユニット及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
液滴を吐出する複数のノズル列が設けられたノズル面を有する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドから吐出された液滴を検知する液滴検知手段と、を備え、
前記液滴検知手段は、
光を射出する発光手段と、
前記発光手段から射出された光を受光する受光手段と、
画像形成装置の維持回復機構のキャップ手段でキャッピングされる領域の外側から前記発光手段からの射出光を前記ノズル面のノズル列に沿って通過させ、前記領域の外側で前記射出光が入射される光路形成手段と、を備え、
前記発光手段は、前記液体吐出ヘッドの一側面に設けられ、
前記受光手段は、前記液体吐出ヘッドの他側面に設けられ、
前記光路形成手段は、
前記液体吐出ヘッドの一端部及び他端部にそれぞれ配置された、前記射出光の光軸を曲げるための発光側ミラー及び受光側ミラーを有し、
前記キャッピングされる領域と前記発光側ミラー及び前記受光側ミラーとの間に溝が設けられている
構成とした。
液滴を吐出する複数のノズル列が設けられたノズル面を有する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドから吐出された液滴を検知する液滴検知手段と、を備え、
前記液滴検知手段は、
光を射出する発光手段と、
前記発光手段から射出された光を受光する受光手段と、
画像形成装置の維持回復機構のキャップ手段でキャッピングされる領域の外側から前記発光手段からの射出光を前記ノズル面のノズル列に沿って通過させ、前記領域の外側で前記射出光が入射される光路形成手段と、を備え、
前記発光手段は、前記液体吐出ヘッドの長手方向一側面に設けられ、
前記受光手段は、前記液体吐出ヘッドの長手方向他側面に設けられ、前記複数本の射出光を射出する複数の受光素子を有し、
前記光路形成手段と前記受光手段との間には、前記光路形成手段を通過する複数本の射出光のうち、一つの射出光を選択するデジタルマイクロミラーデバイスが配置されている
構成とした。
このインクジェット記録装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体1内に、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色のインクを吐出する複数の液体吐出ヘッド(以下、単に「ヘッド」ということもある。)で構成されるライン型液体吐出ヘッド(記録ヘッド)であるヘッドユニット11Y、11M、11C、11K(以下、色の区別をしないときは、Y、M、C、Kのサブ符号を添えない符号を用いる。他の部材等についても同様である。)と、ヘッドユニット11K、11C、11M、11Yのメンテナンス(維持回復など)を行う、キャッピング手段であるキャップ151、吸引手段である吸引ポンプ、ワイピング手段であるワイパブレード175などを含むメンテナンスユニット(維持回復機構)12K、12C、12M、12Yとをヘッド保持部材10に保持している。
このヘッドユニット11は、ヘッド支持部材100に12個の液体吐出ヘッド101A〜101Lを、2列千鳥状に、ノズル面114に形成されたノズル112の並び方向(ノズル列113に沿う方向)に一部を重複させて配置して構成している。1つのヘッド101は、液滴を吐出する複数のノズル102を並べて配置したノズル列103を2列千鳥状に配置したノズル面104を有している。そして、ヘッド支持部材100と液体吐出ヘッド101との間には、図4に示すように、充填剤105が充填されて密閉されており、ノズル面104側からの隙間をなくしている。
このヘッドユニット11は、ヘッド支持部材100に12個のヘッド111A〜111Lを2列千鳥状にノズルの並び方向(ノズル列に沿う方向)に一部を重複させて配置して構成している。1つの液体吐出ヘッド111は、液滴を吐出する複数のノズル10を千鳥状に2列並べた複数列のノズル列103a〜103fを配置したノズル面104を有している。そして、ヘッド支持部材100とヘッド111との間には前述したと同様に充填剤が充填されて密閉されており、ノズル面104側からの隙間をなくしている。
この制御部300は、装置全体の制御を司るCPU301と、CPU301が実行するプログラム、本発明において使用する所定液滴吐出検知の受光感度変化の値及び液滴検知と見なす感度閾値、駆動波形データ、その他の固定データを格納するROM302と、画像データ等を一時格納するRAM303と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ(NVRAM)304と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC305とを備えている。
このインクジェット記録装置における維持回復機構12におけるキャップ151は、ヘッドユニット11のヘッド支持部材100の面にキャップ151が当接して、複数のヘッド101を一括してキャッピングする構成としており、キャップ151が当接するヘッド支持部材100の面を「ヘッド面100A」という。
印字処理時には、印字データが転送され、ページテータに展開されると共に印字部(ヘッドユニット11に対する印字領域)に給紙が行われる。ページデータをラスタ処理し画像形成用の主データ(図11の中央部133に印字するデータ)を形成し、その左右余白部(図11の両端部132)に印字中空吐出用の空吐出パターンを形成し、主データに接合する。空吐出データは吐出画素が目立たないように隣接する画素が吐出されず、かつ吐出滴列が周期的なパターンを形成しないように、ブルーノイズマスクなどを適用して形成する。
ノズル回復処理を開始すると、ヘッドユニット11をメンテナンス位置(図7(b))に移動を行い、メンテナンスユニット12によるキャッピング状態(図7(b)→同図(c)→同図(d))へ移行する。ヘッド面100Aを挾んで圧力差を設けてインクをヘッド101から強制排出する。ヘッド101とメンテナンスユニット12のキャップ151を離間させ(図7(e))、ワイパブレード175によるワイピングを行う(図7(e)→同図(f)→同図(g))。
起動時においては、キャッピング状態(図7(d))からヘッドユニット11を離間させ(図7(d)→同図(c))、キャップ151内に空吐出を行いながら液滴吐出状態の検出を行う。ここで、吐出不良ノズルがあるか否かの判別を行い、吐出不良ノズルがあれば、ヘッド101をキャッピングし(図7(c)→同図(d))、インク排出を行い、離間してワイピングを行うノズル回復処理を行って、再び液滴吐出状態の確認を行う。吐出不良ノズルがなければ、キャップ内吸引を行い、印字データの転送があるときは、ヘッドユニット11を印字位置へ移動し印字待ちを行う。印字データの転送が無いときはヘッドユニット11のヘッド101をキャッピングし(図7(c)→同図(d))、スタンバイ状態で待機する。
終了時は、ソフトスイッチに応じてスタンバイ状態に戻り、ヘッドユニット11のヘッド101とキャップ151とを離間させ(図7(d)→同図(c))、キャップ151内に空吐出を行いながら液滴吐出状態の検出(確認)を行う。ここで、吐出不良ノズルがあるか否かの判別を行い、吐出不良ノズルがあれば、上記同様のノズル回復処理を行い、再び液滴吐出状態の確認を行う。吐出不良ノズルがなければ、キャップ内吸引を行い、ヘッドユニット11のヘッド101をキャッピングし(図7(c)→同図(d))、電源を切断する。
ヘッドユニット11においては、各ヘッド101から排出された廃インクをキャップ151内に収めきるため、ヘッドユニット11内のヘッド配列長Lhよりもキャップ151によるキャップニップ位置158の長さLcの方を長くしている。また、キャップ151のキャップニップ部153に付着したインクをクリーニングする意味で、キャッピングに応じてヘッドユニット11側に付着インクを転写しワイピングにより拭き取る動作を行う。そのためには、キャップニップ領域の長さLcよりワイパブレード175によって払拭するワイピング範囲Lwの方を長くしている。
まず、図21に示されるように、インクカートリッジ107はカートリッジケース180とインクの入ったインク袋181から構成されており、インクカートリッジ107をインクジェット装置に装着することでインク袋181とインクジェット装置のインク供給路が連通するようになっている。インクカートリッジ107は内袋に入っていることで大気と遮断され、酸化劣化や気体のインクへの溶解を防止できるが、カートリッジに大気連通流路を持ち、カートリッジに直接インクを入れているものも使用できる。
先ず、ヘッドユニットの基準部材216に対して基準部材216の短手方向にヘッド101を押しつけるように組み付けて基準部材216に対して精度を確保し液滴吐出部位を構成する。光学系部位であるセンサユニット215を液滴吐出部位の長手方向に押し当てつつ組み合わせ、調整ねじ217で位置を調整しつつ基準部材216に固定する(図24)。
このヘッドユニット11に対しては、ワイピングは、図27及び図28に示す矢印Cの向きに(ヘッド101の並び方向、ヘッドユニット長手方向)ワイパブレード175(175a、175b、1c)を摺動させることによって行われる。このとき、液滴検知の光路の向きは矢印Dで示す方向(ヘッドユニット短手方向)であり、ワイパ摺動方向と光軸が直交する。
このヘッドユニット11においては、前記のとおり、発光/受光側のミラー161及び反射ミラー162をヘッドユニット短手方向に配置している。したがって、ヘッドユニット11の短手方向(幅方向)において、2つのヘッド101、101のヘッド配列長さWhよりキャップニップ位置158の長さWcの方が長く、キャップニップ位置158の長さWcよりワイピング範囲の長さWwの方が長く、光学部位で挾まれた飛翔検出領域169の光路長Lsは、これらの長さWh、Wc、Wwより長くしている。
まず、図30に示されるように、インクカートリッジ107はカートリッジケース180とインクの入ったインク袋181から構成されており、インクカートリッジ107をインクジェット装置に装着することでインク袋181とインクジェット装置のインク供給路が連通するようになっている。インクカートリッジ107は内袋に入っていることで大気と遮断され、酸化劣化や気体のインクへの溶解を防止できるが、カートリッジに大気連通流路を持ち、カートリッジに直接インクを入れているものも使用できる。
ヘッドユニット11を組み立てるときには、液滴検知部と液滴吐出部の位置合わせが重要となる。そのため、ヘッドユニット11を光学系部位と液滴吐出部とに別けて組み立てた後、ヘッドユニット11に光学系部位を組み付けつつ位置調整を行うことが好ましい。光学系部位のみ組み付けることで、発光部位、レンズ、ミラーの位置関係をより高精度に組み付けることができ、通常の組み立て工程より光学系の組み立て工程の清浄度を高めることができる。
このヘッドユニット11は、前記第1実施形態に係るヘッドユニット11において、光学系部材である発光側ミラー155、受光側ミラー156を覆って保護する保護部材である保護キャップ230を昇降可能(移動可能)に備えている。その他の構成は第1実施形態と同様である。
12、12Y、12M、12C、12K…メンテナンスユニット
13、13Y、13M、13C、13K…インクカートリッジ
14、11Y、11M、11C、11K…サブタンク
21…搬送ベルト
100…ヘッド支持部材
101、101A〜101L…ヘッド(液体吐出ヘッド)
102…ノズル
104…ノズル面
150…ワイピング手段
151…キャップ
152…キャップニップ部
155…発光側ミラー
156…受光側ミラー
157…溝
158…キャップニップ位置
159…光路
161…発光/受光側ミラー
162…反射ミラー
163…fθレンズ
164…ポリゴンミラー
165…ビームスプリッタ
166…コリメータレンズ
167…レーザーダイオード
168…フォトダイオード
169…検出領域
170…レーザーダイオードアレイ
171…ビームエキスパンダ
173…冷媒配管
174…デジタルマイクロミラーデバイス
175…ワイパブレード
218…検出光
230…光学系保護キャップ
320…液滴検知制御部
321…ヘッド駆動制御部
324…液滴検知装置
325…発光部
326…受光部
327…光軸偏向装置
411…ヘッドユニット(液体吐出ヘッド側)
412…発光部
413…受光部
Claims (12)
- 液滴を吐出する複数のノズル列が設けられたノズル面を有する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドから吐出された液滴を検知する液滴検知手段と、を備え、
前記液滴検知手段は、
光を射出する発光手段と、
前記発光手段から射出された光を受光する受光手段と、
画像形成装置の維持回復機構のキャップ手段でキャッピングされる領域の外側から前記発光手段からの射出光を前記ノズル面のノズル列に沿って通過させ、前記領域の外側で前記射出光が入射される光路形成手段と、を備え、
前記発光手段は、前記液体吐出ヘッドの一側面に設けられ、
前記受光手段は、前記液体吐出ヘッドの他側面に設けられ、
前記光路形成手段は、
前記液体吐出ヘッドの一端部及び他端部にそれぞれ配置された、前記射出光の光軸を曲げるための発光側ミラー及び受光側ミラーを有し、
前記キャッピングされる領域と前記発光側ミラー及び前記受光側ミラーとの間に溝が設けられている
ことを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。 - 前記発光手段と前記受光手段とは、前記液体吐出ヘッドの長手方向の一側面と他側面とにそれぞれ設けられ、
前記発光手段は、前記複数のノズル列に沿って複数本の射出光を射出する複数の発光素子を有し、
前記光路形成手段は、前記発光手段から射出された複数本の射出光を、前記発光側ミラーを通過させて、前記キャッピングされる領域の外側から前記ノズル面の複数のノズル列に沿ってそれぞれ通過させ、前記キャッピングされる領域の外側で前記受光側ミラーを通過させて前記受光手段に入射させ、
前記光路形成手段と前記受光手段との間には、前記光路形成手段を通過する複数本の射出光のうち、一つの射出光を選択するデジタルマイクロミラーデバイスが配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッドユニット。 - 前記発光手段からの前記複数本の射出光の光軸間を拡げて平行光に整えて前記発光側ミラーに入射させるビームエキスパンダと、
前記発光側ミラーからの前記複数本の射出光が入射された前記受光側ミラーからの平行光の光軸間を狭めて前記受光手段に入射させるビームエキスパンダと、を備えている
ことを特徴とする請求項2に記載の液体吐出ヘッドユニット。 - 前記液体吐出ヘッドのノズル面を払拭するワイピング部材によるワイピング方向は、前記溝の長手方向に沿う方向であり、
前記ワイピング部材の幅は、前記発光側ミラー側の溝と前記受光側ミラー側の溝との間の間隔以内である
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吐出ヘッドユニット。 - 前記射出光の通過方向と前記ワイピング部材によるワイピング方向が交差することを特徴とする請求項4に記載の液体吐出ヘッドユニット。
- 前記発光手段は、前記液体吐出ヘッドの短手方向の一側面に設けられたレーザダイオードを有し、
前記受光手段は、前記液体吐出ヘッドの短手方向の他側面に設けられ、前記レーザダイオードから射出された射出光を受光し、
前記液体吐出ヘッドの短手方向両端部には、それぞれ前記発光側ミラー及び前記受光側ミラーが設けられ、
前記発光側ミラー及び前記受光側ミラーと前記ノズル面との間に前記溝が設けられ、
前記光路形成手段は、
前記レーザダイオードから射出された射出光の光軸を曲げるポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーにより曲げられた光軸をノズル面に揃えるfθレンズと、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッドユニット。 - 液滴を吐出する複数のノズル列が設けられたノズル面を有する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドから吐出された液滴を検知する液滴検知手段と、を備え、
前記液滴検知手段は、
光を射出する発光手段と、
前記発光手段から射出された光を受光する受光手段と、
画像形成装置の維持回復機構のキャップ手段でキャッピングされる領域の外側から前記発光手段からの射出光を前記ノズル面のノズル列に沿って通過させ、前記領域の外側で前記射出光が入射される光路形成手段と、を備え、
前記発光手段は、前記液体吐出ヘッドの長手方向一側面に設けられ、複数本の射出光を射出する複数の発光素子を有し、
前記受光手段は、前記液体吐出ヘッドの長手方向他側面に設けられ、
前記光路形成手段と前記受光手段との間には、前記光路形成手段を通過する複数本の射出光のうち、一つの射出光を選択するデジタルマイクロミラーデバイスが配置されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。 - 前記液滴検知手段は、1つの前記発光手段からの射出光を前記ノズル面に沿って走査する手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッドユニット。
- 前記発光手段は熱伝導性部材を介して前記液滴として吐出されるインクの流路と接してい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吐出ヘッドユニット。
- 前記発光手段、前記受光手段及び光路形成手段のいずれかを覆って保護する保護部材を移動可能に備え、
前記液滴検知手段の発光手段、受光手段及び前記光路形成手段を構成する部材の少なくとも一部が、前記液体吐出ヘッド側に設けられ、残部が前記液体吐出ヘッドを固定する部材側に設けられていること
を特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項1ないし10のいずれかに記載の液体吐出ヘッドユニットを備え、印刷媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
- 前記印刷媒体に画像形成に寄与しない液滴を吐出するときに前記液滴検知手段による検知を行うことを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
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