JP3858680B2 - 微小液滴の通過検出装置及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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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
【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
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。 - 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。
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