JP2008000904A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出装置において、吐出不良発生時に、高価な機能液をできるだけ使用することなく吐出ヘッドを安価に洗浄可能とするとともに、吐出ヘッドの内部まで洗浄して十分な復旧を図る。
【解決手段】インクジェット記録装置などの液体吐出装置において、インク（機能液）を収容するインクカートリッジ（機能液収容部）７８と、洗浄液を収容する洗浄液カートリッジ（洗浄液収容部）８０と、ノズル８４から液体を吐出するインクジェットヘッド等の吐出ヘッドと、その吐出ヘッドのノズルにインクカートリッジのインクを吐出液として導く機能液供給路８２と、吐出ヘッドのノズルに洗浄液カートリッジの洗浄液を吐出液として導く洗浄液供給路８３と、それら機能液供給路と洗浄液供給路のいずれか一方を選択して吐出ヘッドから吐出する吐出液を切り換える吐出液切換手段６５とを備える。
【選択図】図１４

Description

この発明は、インクジェットヘッドからインク滴を吐出して、用紙やＯＨＰフィルム等の記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置などの他、吐出ヘッドから銀ペースト等の導電性物質を吐出して回路基板を形成したり、ＤＮＡ情報を吐出してＤＮＡ情報カードを作成したりする液体吐出装置に関する。

従来、インクジェット記録装置では、微細なノズルから微小なインク滴を吐出するインクジェットヘッドを備え、そのインクジェットヘッドと用紙等の記録媒体とを相対的に移動しながら、ノズルからインク滴を吐出して記録媒体に画像を記録していた。この種のインクジェット記録装置は、高速かつ低騒音であり、記録媒体の種類に制約が少なく、カラー化も容易であるなどの利点があることから、現在広く普及している。

ところが、微細なノズルからインク滴を吐出することから、停止時にインクが乾燥しやすく、またインクでノズル面が濡れてノズル面に紙粉等の粉塵が付着しやすく、さらにノズルから空気が入ることがあるなどの問題があり、これらに起因して不吐出となったり吐出方向が曲がったりしてインク滴の吐出不良が発生し、画像にドット抜けや白筋などを生じて画像品質が低下する不具合があった。

このような不具合の発生を防止すべく、従来のインクジェット記録装置の中には、ＬＥＤ等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子とを備え、発光素子から、インク滴の吐出方向と直交する方向に光を発してその光を受光素子で受ける構成とし、受光素子の受光光量の変化から、液体の吐出不良を光学的に検出する液吐出不良検出装置を備えるものがある。

そして、液吐出不良を検出するときには、発光素子から光を発して後、端のノズルから順にインク滴を吐出し、受光素子の受光光量の低下からインク滴の吐出を確認し、受光光量に低下がないことからインク滴の吐出不良を検出していた。吐出不良を検出したときには、インクジェットヘッドを復旧装置位置へと移動し、復旧装置で吐出不良を生じたノズルからインクを吸引して復旧していた。

特許３５０１５９９号公報 特開２００５-１１９２６８号公報 特開２００１-１３００２３号公報 特開２００１-１５０６９６号公報

しかしながら、吐出不良を生じてノズルからインクを吸引して復旧する復旧装置では、吐出ヘッドのノズル近くしか洗浄することができず、吐出ヘッドの内部まで洗浄することができないから、十分な復旧を図れないことがある問題があった。また、高価なインクを使用して洗浄を行うことから、不経済であるという問題もあった。

そこで、この発明の第１の目的は、インクジェット記録装置などの液体吐出装置において、吐出不良発生時に、高価な機能液をできるだけ使用することなく吐出ヘッドを安価に洗浄可能とするとともに、吐出ヘッドの内部まで洗浄して十分な復旧を図ることができるようにすることにある。

この発明の第２の目的は、液体吐出装置において、簡単に吐出不良を検出可能とすることにある。

この発明の第３の目的は、吐出液がある場合とない場合の受光素子の受光光量の差を明確にして、液吐出不良の検出をより一層確実とすることにある。

この発明の第４の目的は、構造簡単にして、同様に吐出液がある場合とない場合の受光素子の受光光量の差を明確にして、液吐出不良の検出をより一層確実とすることにある。

ところで、インクジェット記録装置においては、出荷前にインクを用いて噴射状態の検査を行うと、インク詰まりや汚れ等の諸々の不都合を生ずる問題がある。そこで、従来は、インクに代えて洗浄液を使用して検査を行っていた。ところが、透明な洗浄液を使用すると、上述した液吐出不良検出装置では、吐出不良の検査を行うことができない問題があった。

この発明の第５の目的は、透明な洗浄液を吐出する場合にも、吐出不良検査を可能として、出荷前の検査を容易とすることにある。

この発明の第６の目的は、吐出不良発生時に、高価なインクを使用することなくインクジェットヘッドを安価に洗浄可能とするとともに、インクジェットヘッドの内部まで洗浄して十分な復旧を図ることができるようにすることにある。

この発明の第７の目的は、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置において、吐出不良発生時に、高価なインクを使用することなくインクジェットヘッドを安価に洗浄可能とするとともに、インクジェットヘッドの内部まで洗浄して十分な復旧を図ることができるようにすることにある。

このため、この発明は、上述したこの発明の第１の目的を達成すべく、インクジェット記録装置などの液体吐出装置において、
インク等の機能液を収容するインクカートリッジ等の機能液収容部と、
洗浄液を収容する洗浄液カートリッジ等の洗浄液収容部と、
ノズルから吐出液を吐出するインクジェットヘッド等の吐出ヘッドと、
その吐出ヘッドのノズルに前記機能液収容部の機能液を吐出液として導く機能液供給路と、
前記吐出ヘッドのノズルに前記洗浄液収容部の洗浄液を吐出液として導く洗浄液供給路と、
それら機能液供給路と洗浄液供給路のいずれか一方を選択して前記吐出ヘッドから吐出する吐出液を切り換える吐出液切換手段と、
を備えることを特徴とする。

そして、液体吐出時は、吐出液切換手段で機能液供給路を選択して機能液収容部から機能液を吐出液として吐出ヘッドに導き、ノズルから吐出する。他方、吐出不良検出時は、吐出液切換手段で洗浄液供給路を選択して洗浄液収容部から洗浄液を吐出液として吐出ヘッドに導き、ノズルから吐出する。

この液体吐出装置には、上述したこの発明の第２の目的を達成すべく、前記ノズルから吐出する吐出液の液吐出方向と直交する方向に、半導体レーザやＬＥＤなどの発光素子から光ビームを発し、その光ビームが吐出液を遮ったときと遮らなかったときとのフォトダイオードなどの受光素子の受光光量変化から吐出液の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置を備えるとよい。

上述したこの発明の第３の目的を達成すべく、前記液吐出不良検出装置として、例えば、前記発光素子が発する光ビームの光軸上に前記受光素子とともに、その受光素子に、前記発光素子が発する光ビームが直接入ることを阻止するビームストッパを備え、前記受光素子を、前記光ビームが前記吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置する。

そして、液体の吐出不良を検出するとき、発光素子から発する光ビームを受光素子に導く一方、ノズルから液体を吐出する。ここで、液体が正常に吐出されたときは、その吐出液で光ビームを遮って光を散乱し、その散乱した光の一部をビームストッパのまわりから受光素子に入れる。他方、液体が正常に吐出されなかったときは、吐出液で光ビームを遮ることなく、絞り部材で絞った光ビームをそのままビームストッパに当て、発光素子の光が受光素子に入ることを阻止する。これにより、受光素子の受光光量が大きいことから液体の吐出を確認する一方、受光光量が小さいことから液体の吐出不良を検出する。すなわち、受光素子の受光光量の変化から、液体の吐出不良を検出する。

また、上述したこの発明の第４の目的を達成すべく、前記液吐出不良検出装置として、例えば、前記受光素子を、前記発光素子が発する光ビームの光軸を外して、その光ビームが前記吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置することもできる。

そして、液体の吐出不良を検出するときは、発光素子から発した光を例えば絞り部材で絞ることにより光ビームとして、ノズルから吐出する液体の吐出方向に対して直交する方向に出射する。このとき、液体が正常に吐出されているときは、その吐出液で光ビームを遮って光を散乱し、その散乱した光の一部を受光素子に入れる。他方、液体が正常に吐出されていないときには、吐出液で光ビームを遮ることなく、光ビームをそのまま直進して、発光素子の光が受光素子に入らないところを通過する。これにより、受光素子の受光光量が大きいことから液体の吐出を確認する一方、受光光量が小さいことから液体の吐出不良を検出する。すなわち、同様に、受光素子の受光光量の変化から、液体の吐出不良を検出する。

この液体吐出装置は、上述したこの発明の第５の目的を達成すべく、洗浄液としては、例えば透明なものを使用する。また、上述したこの発明の第６の目的を達成すべく、機能液としては、例えばインクを使用する。そして、上述したこの発明の第７の目的を達成すべく、インクジェット式のプリンタやファクシミリなどのインクジェット記録装置などのように、吐出ヘッドから吐出液を吐出して用紙やＯＨＰフィルム等の記録媒体に画像を記録する。

この発明によれば、吐出不良検出時は、吐出液切換手段で洗浄液供給路を選択して予め備える洗浄液収容部から洗浄液を吐出液として吐出ヘッドに導き、ノズルから機能滴に代えて吐出するので、インクジェット記録装置などの液体吐出装置において、吐出不良発生時に、高価な機能液をできるだけ使用することなく、吐出ヘッドを安価に洗浄可能とするとともに、吐出ヘッドの内部まで洗浄して洗浄効果を高め、十分な復旧を図ることができる。

このとき、ノズルから吐出する吐出液の液吐出方向と直交する方向に、発光素子から光ビームを発し、その光ビームが吐出液を遮ったときと遮らなかったときとの受光素子の受光光量変化から吐出液の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置を備えると、液体吐出装置において、光学的手段で正確かつ簡単に吐出不良を検出可能とすることができる。

液吐出不良検出装置として、発光素子が発する光ビームの光軸上に受光素子とともに、その受光素子に、発光素子が発する光ビームが直接入ることを阻止するビームストッパを備え、受光素子を、光ビームが吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置するものを備えると、散乱光を受光して受光素子の受光光量が大きいことから液体の吐出を確認する一方、ビームストッパで遮光して受光光量が小さいことから液体の吐出不良を検出するので、吐出液がある場合とない場合の受光素子の受光光量比を大きくすることができ、液吐出不良の検出を確実にすることができる。

また、受光素子を、発光素子が発する光ビームの光軸を外して、発光素子が発する光ビームが直接入らず、その光ビームが吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置するものを備えると、ビームストッパを不要として構造簡単にし、同様に吐出液がある場合とない場合の受光素子の受光光量の差を明確にして、液吐出不良の検出をより一層確実にすることができる。

洗浄液としては、例えば透明なものを使用すると、透明な洗浄液を使用しての吐出不良検査を可能として、出荷前の検査を容易とすることができる。

機能液としては、インクを使用すると、吐出不良発生時に、高価なインクを使用することなくインクジェットヘッドを安価に洗浄可能とするとともに、インクジェットヘッドの内部まで洗浄して十分な復旧を図ることができるようにすることができる。

吐出ヘッドから吐出液を吐出して記録媒体に画像を記録すると、吐出不良発生時に、高価なインクを使用することなくインクジェットヘッドを安価に洗浄可能とするとともに、インクジェットヘッドの内部まで洗浄して十分な復旧を図ることができるインクジェット記録装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１（Ａ）にはこの発明による液体吐出装置であるインクジェットプリンタを正面から見て示し、（Ｂ）にはその一部を斜め上から見て示す。

図中符号１０は、筐体である。筐体１０の左右の側板１１、１２には、ガイドシャフト１３とガイド板１４を平行に掛け渡して設ける。それらガイドシャフト１３とガイド板１４で、キャリッジ１５を支持する。キャリッジ１５には、不図示の無端ベルトを取り付ける。無端ベルトは、左右の側板１１、１２で支持する図示しない駆動プーリと従動プーリに掛けまわす。そして、駆動プーリの回転とともに従動プーリを従動回転して無端ベルトを走行し、キャリッジ１５を図１（Ａ）中矢示するごとく左右に摺動自在に備える。

キャリッジ１５には、吐出ヘッドであるイエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂをキャリッジ１５の移動方向に並べて搭載する。各インクジェットヘッド１６は、下向きに複数のノズルを有する。図示しないが、複数のノズルは、キャリッジ１５の移動方向と直交する方向に千鳥状に並べてなり、各インクジェットヘッド１６にそれぞれ２つのノズル列を形成している。

そして、キャリッジ１５が図示する右端のホームポジションにあるときには、各インクジェットヘッド１６を、筐体１０内の底板１７上に設置する回復装置１８と対向する。回復装置１８は、インク滴吐出不良を回復するとき、インク滴吐出不良のノズルから液滴を吸出し、吐出不良を回復する装置である。

筐体１０内の底板１７上には、回復装置１８の隣りに、液吐出不良検出装置２０を設ける。液吐出不良検出装置２０については、図２以下を用いて詳しくは後述する。

液吐出不良検出装置２０に隣接する位置には、板状のプラテン２２を水平に設置する。正面から見てそのプラテン２２の後側には、プラテン２２上に記録媒体である用紙２３を供給する給紙台２４を斜めに立てて設け、その給紙台２４上に用紙を積載する。また、図示省略するが、給紙台２４上に積載する用紙２３を順にプラテン２２上に送り出す給紙ローラを備える。さらには、プラテン２２上の用紙２３を図２（Ｂ）中矢示方向に搬送して正面側に排出する搬送ローラ２５を設ける。

筐体１０内の底板１７上には、さらに左端に駆動装置２６を設置する。底板１７上に設置する駆動装置２６は、不図示の給紙ローラや搬送ローラ２５などを駆動するとともに、上述した駆動プーリを駆動することにより無端ベルトを走行してキャリッジ１５を移動するものである。

そして、記録時は、駆動装置２６で駆動して用紙２３をプラテン２２上に移動し、所定位置に位置決めするとともに、キャリッジ１５を移動して用紙２３上を走査し、左方向に移動しながら４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルから適宜インク滴を吐出して用紙２３上に画像を記録する。画像記録後、キャリッジ１５を右方向に戻すとともに、用紙２３を図２（Ｂ）中矢示方向に所定量搬送する。

次いで、再びキャリッジ１５を左方向に移動しながら往路で４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルから適宜インク滴を吐出して用紙２３上にさらに画像を記録する。そして、同様に画像記録後、キャリッジ１５を右方向に戻すとともに、用紙２３を図２（Ｂ）中矢示方向に所定量搬送する。以下同様に繰り返し、１枚の用紙２３上に画像を記録して画像記録済みの用紙２３を正面に排出する。

図２には、液吐出不良検出装置２０を用いて、１つのインクジェトヘッド１６においてノズルからのインク滴の吐出不良を検出している状態を、左側からガイドシャフト１３の軸方向に見て示す。

図中ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５、………ｎｘは、キャリッジ１５に搭載する１つのインクジェトヘッド１６における１つのノズル列の各ノズルからの液吐出方向である。液吐出不良検出装置２０は、その液吐出方向と直交する方向に発光素子３０から光を発してその光を受光素子４０で受ける構成とする。

発光素子３０には例えば半導体レーザを使用し、受光素子４０には例えばフォトダイオードを使用する。そして、発光素子３０から受光素子４０までの光軸３１上には、ｎ１〜ｎｘの液吐出方向を横切る前に絞り部材としてのコリメートレンズ３２を備える一方、液吐出方向を横切って後に円板状のビームストッパ３３を備える。短尺のインクジェットヘッド１６の場合には、発光素子３０としてＬＥＤを使用してコストの低減を図ることもできる。

これにより、発光素子３０から発した光ビームをコリメートレンズ３２で平行光とし、その平行光をビームストッパ３３に当ててコリメートレンズ３２で絞った光が受光素子４０に入ることを阻止する。この例では、絞り部材としてコリメートレンズ３２を用いて発光素子３０からの光ビーム３４を平行光とするが、絞り部材で発光素子３０からの光ビーム３４を絞るようにすればよく、必ずしも平行光に限るものではない。

このとき、コリメートレンズ３２で絞った光ビーム３４の径をφｄ、ビームストッパ３３の外径をφｄｓ、受光素子４０の受光面４１の有効受光面径をφＤとすると、
φｄ＜φｄｓ＜φＤ
となるように設定する。

なお、図３には、ビームストッパ３３と受光素子４０を、発光素子３０側から光軸３１方向に見て示す。

ところで、図示インクジェットプリンタでは、電源投入時や、前に液吐出不良の検出を行ってから一定時間が経過したときや、前に液吐出不良の検出を行ってから一定枚数の用紙２３に記録を行ったときなどに、自動的に液吐出不良の検出を開始する。また、ユーザが検出スイッチを操作したとき、液吐出不良の検出を開始する。液吐出不良の検出を行うときは、キャリッジ１５を移動して検出対象のインクジェットヘッド１６を液吐出不良検出装置２０位置へと移動する。

そして、発光素子３０から発した光をコリメートレンズ３２で絞って平行光とし、受光素子４０に導く一方、例えばインクジェットヘッド１６ｙの複数のノズルの端から順に液滴を吐出する。この場合、洗浄液が正常に吐出されたときは、その吐出液で光ビーム３４を遮って光を散乱し、図中鎖線で示すごとくその散乱した光の一部をビームストッパ３３のまわりから受光素子４０に入れる。

ここで、液滴は、径が数μｍ〜数十μｍであるときは、例えば図示するようにＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８のように散乱し、その散乱強度は、
Ｓ１＞Ｓ２、３＞Ｓ４、５＞Ｓ６、７＞Ｓ８
の順となり、後方散乱光（Ｓ６〜８）より前方散乱光（Ｓ１〜５）の方が強くなる。

他方、液滴が正常に吐出されなかったときは、吐出液で光ビーム３４を遮ることなく、コリメートレンズ３２で絞った光ビーム３４をそのままビームストッパ３３に当て、発光素子３０の光が受光素子４０に入ることを阻止する。これにより、ビームストッパ３３の外径よりはみ出した散乱光の一部Ｓ２、Ｓ３を受光して受光素子４０の受光光量が大きくなることから、液滴の吐出を確認する一方、ビームストッパ３３で遮光して受光光量がほとんど０に近いくらい小さいことから、液滴の吐出不良を検出する。すなわち、受光素子４０の受光光量の変化から、液滴の吐出不良の検出を行う。

イエロのインクジェットヘッド１６ｙに設ける１つのノズル列の複数のノズルの端から順に液滴の吐出不良を検出し終えると、次には同じイエロのインクジェットヘッド１６ｙに設ける別のノズル列の複数のノズルの端から順に液滴の吐出不良を検出する。その後、キャリッジ１５を移動して次にはシアンのインクジェットヘッド１６ｃを液吐出不良検出装置２０の位置とし、同様にしてシアンのインクジェットヘッド１６ｃに設ける２つのノズル列の複数のノズルの端から順に液滴の吐出不良の検出を行い、続いてマゼンタのインクジェットヘッド１６ｍ、ブラックのインクジェットヘッド１６ｂと、順に液滴の吐出不良の検出を行う。

そして、液滴の吐出不良があるときには、この例では、キャリッジ１５をホーム位置へと戻して回復装置１８と対向し、インクジェットヘッド１６のノズルから液滴を吸引して、ノズルの詰まりを解消する。このとき、すべてのノズルではなく、吐出不良を検出したノズルまたはそのまわりのノズルを含む限られたノズルから液滴を噴射するようにすると、液滴の無駄な消費を防止することができる。

なお、受光素子４０は、缶状のパッケージ４２内に収納して設置する。パッケージ４２は、例えば、その円形の光透過窓４３を板ガラス製の光透過部材４４で塞ぐ。そして、散乱光を光透過部材４４を通して受光素子４０の受光面４１に当てるようにする。

図４には、ビームストッパ３３の他例を示す。
上述した例では、ビームストッパ３３を受光素子４０と別体として受光素子４０の手前に配置し、コリメートレンズ３２で絞った光がそのまま受光素子４０に入ることを阻止するようにする。しかし、例えば図４に示すように、受光素子４０を収納するパッケージ４２に光透過窓４３を設け、その光透過窓４３を塞ぐ光透過部材４４に金属蒸着などにより遮光部を形成してその遮光部をビームストッパ３３としてもよい。

このようにすると、ビームストッパ３３を受光素子４０と一体化して部品点数を削減するとともに、光軸合わせを簡単とし、また小型化を可能とした液吐出不良検出装置２０を提供することができる。

図５には、ビームストッパ３３のさらに他例を示す。
この図５に示すように、受光素子４０の受光面４１をドーナツ形状として、その中心部の非受光面をビームストッパ３３とすることもできる。このようにしても、ビームストッパ３３を受光素子４０と一体化して部品点数を削減するとともに、光軸合わせを簡単とし、また小型化を可能とした液吐出不良検出装置２０を提供することができる。

ところで、上述した例では、発光素子３０が発する光ビーム３４の光軸３１上に受光素子４０とともに、その受光素子４０に、発光素子３０が発する光ビーム３４が直接入ることを阻止するビームストッパ３３を備え、受光素子４０を、光ビーム３４が吐出液に衝突したときに生ずる散乱光の一部Ｓ２、Ｓ３を受光し得る位置に配置した。

そして、液体の吐出不良を検出するときは、発光素子３０から発した光を例えば絞り部材で絞ることにより光ビーム３４として、ノズルから吐出する液体の吐出方向に対して直交する方向に出射する。このとき、液体が正常に吐出されているときは、その吐出液で光ビーム３４を遮って光を散乱し、その散乱した光の一部Ｓ２、Ｓ３をビームストッパ３３のまわりから受光素子４０に入れる。他方、液体が正常に吐出されていないときには、吐出液で光ビーム３４を遮ることなく、光ビーム３４をそのままビームストッパ３３に当て、発光素子３０の光が受光素子４０に入ることを阻止する。これにより、受光素子４０の受光光量が大きいことから液体の吐出を確認する一方、受光光量が小さいことから液体の吐出不良を検出する。すなわち、受光素子４０の受光光量の変化から、液体の吐出不良を検出した。

図６には、ビームストッパ３３のまたさらに他例を示す。
この図６に示すように、受光素子４０の受光位置の中心部の非受光面をビームストッパ３３とし、そのビームストッパ３３のまわりに分割して４つの小さな受光面４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを形成することもできる。この例では、受光面４１が４つの例を示したが、１つでもよいし、２つでも３つでも、５つ以上でもよい。

このようにすると、受光素子を小さくしてコストダウンを図ることができる。また、複数の受光面４１を液滴が通過するようにすると、通過時間を計測することができ、液滴のスピード検知も可能となる。さらに、ビームストッパ３３を受光素子４０と一体化して部品点数を削減するとともに、光軸合わせを簡単とし、また小型化を可能とした液吐出不良検出装置２０を提供することができる。

しかし、例えば図７に示すように、ビームストッパを用いずに、受光素子４０を、発光素子３０が発する径φｄの光ビーム３４の光軸３１からその中心線を距離Ｌだけオフセットして外し、発光素子３０が発する光ビーム３４が直接受光面４１に入らず、その光ビーム３４が吐出液に衝突したときに生ずる散乱光の一部（例えば図示Ｓ３）を受光し得る位置に配置するようにしてもよい。

そして、液体の吐出不良を検出するときは、同様に、発光素子３０から発した光を例えば絞り部材で絞ることにより光ビーム３４として、ノズルから吐出する液体の吐出方向に対して直交する方向に出射する。このとき、液体が正常に吐出されているときは、その吐出液で光ビーム３４を遮って光をＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８のように散乱し、その散乱した光の一部を受光素子４０に入れる。他方、液体が正常に吐出されていないときには、吐出液で光ビーム３４を遮ることなく、光ビーム３４をそのまま直進して、発光素子３０の光が、光軸３１から外れた位置にある受光素子４０に入らないようにする。

これにより、受光素子４０の受光光量が大きいことから液体の吐出を確認する一方、受光光量が小さいことから液体の吐出不良を検出する。そして、ビームストッパを不要として構造簡単にし、同様に吐出液がある場合とない場合の受光素子４０の受光光量の差を明確にして、受光素子４０の受光光量の変化から、液吐出不良の検出をより一層確実とすることができる。

図８には、上述した液吐出不良検出装置２０の電気ブロック構成を示す。図９には、そのタイミングチャートを示す。これらの図８および図９に基づき、上述した液吐出不良検出装置２０における１ノズルの検査手順について説明する。

まず、制御部５０からＬＤ駆動部（発光素子駆動部）５１に対してＬＤ駆動コマンドを発行し（図９（Ａ）参照）、発光素子であるＬＤ３０を点灯する。続いて、ヘッド駆動部５３に対して検査するノズルのヘッドアドレスを書き込む（図９（Ｂ）参照）。これは同時に吐出のトリガになり、ヘッド駆動に併せてヘッド駆動部５３からは制御部５０に吐出同期信号が出力される（図９（Ｃ）参照）。これを液滴吐出の開始時間の基準にとって、検知信号の検出を有効にするマスク信号を生成する（図９（Ｄ）参照）。これにより、ノズルから吐出する吐出液とＬＤ３０から発した光ビーム３４とが交叉する前後の一定範囲を除き、受光素子であるＰＤ４０が受け取った受光信号のデータをマスク処理する。

この場合、液滴が光ビーム３４にかかってから、光ビーム３４を抜けるまでにかかる時間（ｔ１−ｔ２）は、ヘッド駆動部５３からの吐出同期信号を受けてから液滴が光ビーム３４の中心位置に到達する時間に比べると、とても短いためほとんど無視でき、先ほど見た余裕度を見ておけば十分である。液滴が小さい場合、時間（ｔ１−ｔ２）の値は大きくなるが、それでも液滴が光ビーム３４の中心位置に到達する時間に比べると、とても短いためほとんど無視できる。

そして、ＰＤ４０で受光信号を受け取ってマスク内で検知信号を取り出し（図９（Ｅ）参照）、その波高値（ｐ０）と閾値でスライスした時間データのパルスのはじめと終わりの時間（ｔ１、ｔ２）を求める（図９（Ｃ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）参照）。このようにマスクを設けることで、それ以外（マスク外）のタイミングで信号が入力されて誤検知してしまうことはなくなる。マスクを閉じると、ＬＤ３０は、オフになる。データの処理が終わったときには、制御部５０に結果データを返送する（図９（Ｈ）参照）。

図１０には、同一構成をなすインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂの１つを拡大して模式的に示す。

図１０に示すとおり、インクジェットヘッド１６のヘッド本体６０には、先端のノズルを下向きに設けるＬ型の吐出流路６１を複数並べて互いに平行に備える。それらの吐出流路６１の基端は、共通液室６２につながっている。共通液室６２には、第１切換流出路６３と第２切換流出路６４を介して隣接して吐出液切換手段６５を設ける。

吐出液切換手段６５は、ヘッド本体６０の円形空間内に、径方向に連通路６６を有する円盤状の切換部材６７を回動自在に収納してなる。その切換部材６７には、図１１（Ａ）に示すように、揺動レバー６８の一端を連結する。この揺動レバー６８は、不図示のソレノイドやモータにより他端が突起６９により押されて支点７０を中心として揺動可能に構成してなる。

ところで、この例では、不図示のソレノイドやモータを用いて電気的に揺動レバー６８を回動するが、機械的手段で揺動レバー６８を回動するようにしてもよい。例えば、インクジェットヘッド１６を使用しないときには、インク乾燥防止用のヘッドキャップを被せることが行われるが、そのヘッドキャップを被せるときに、そのヘッドキャップで揺動レバー６８を押して機能液供給路を洗浄液供給路に切り換えるようにする。

そして、図１１（Ａ）に示す状態にあるときは、図１２（Ａ）に示すように、連通路６６の下方を第２切換流出路６４に接続し、連通路６６の上方を第１切換流入路７１に接続する。一方、支点７０を中心として揺動レバー６８を揺動して図１１（Ｂ）に示す状態としたときは、図１２（Ｂ）に示すように、連通路６６の下方を第１切換流出路６３に接続し、連通路６６の上方を第２切換流入路７２に接続するようになっている。

図１０に示すごとく、第１切換流入路７１は、第１連絡路７３を介してサブインクタンク７４内と連通し、第２切換流入路７２は、第２連絡路７５を介してサブ洗浄液タンク７６内と連通してなる。サブインクタンク７４およびサブ洗浄液タンク７６は、各々ヘッド本体６０上に並べて設置している。

図１３に示すように、サブインクタンク７４には、インクチューブ７７を介してイエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のインクカートリッジのうちの１つのインクカートリッジ７８に接続する。また、サブ洗浄液タンク７６には、洗浄液チューブ７９を介して洗浄液カートリッジ８０に接続する。図示省略するが、洗浄液カートリッジ８０には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂのサブ洗浄液タンク７６と洗浄液チューブ７９を介して接続されている。

図１４には、上述した構成をブロック図で示す。
インクカートリッジ７８は、機能液であるインクを収容する機能液収容部である。洗浄液カートリッジ８０は、洗浄液を収容する洗浄液収容部である。イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの各色インクカートリッジ７８および１つの洗浄液カートリッジ８０は、筐体１０内の適宜のカートリッジ装着部にそれぞれ交換自在に取り付けられている。

図中符号８２は、上述したインクチューブ７７、サブインクタンク７４、第１連絡路７３、第１切換流入路７１で形成する機能液供給路である。符号８３は、上述した洗浄液チューブ７９、サブ洗浄液タンク７６、第２連絡路７５、第２切換流入路７２で形成する洗浄液供給路である。これにより、不図示のポンプにより、それぞれインクカートリッジ７８からインクを供給して機能液供給路８２を通してヘッド本体６０に導き、また洗浄液カートリッジ８０から洗浄液を供給して洗浄液供給路８３を通してヘッド本体６０に導く。

上述したとおり、ヘッド本体６０には、吐出液切換手段６５を備え、液体吐出時は、吐出液切換手段６５で機能液供給路８２を選択してインクカートリッジ７８のインクを吐出液としてインクジェットヘッド１６に導き、ヘッド本体６０のノズル８４から吐出する。他方、吐出不良検出時は、吐出液切換手段６５で洗浄液供給路８３を選択して洗浄液カートリッジ８０から洗浄液を吐出液としてインクジェットヘッド１６に導き、ヘッド本体６０のノズル８４から吐出する。

図１５および図１６には、液吐出不良検出の一例であるフローチャートを示す。
まず、各ノズルから順にインク滴を吐出させ（図１５のステップＳ１）、正常か不良かを判断する（ステップＳ２）。その結果、不良であれば、そのノズルのみインクでクリーニングを行う（ステップＳ３）。その後、不良ノズルからのみインク滴を吐出させ（ステップＳ４）、再度正常か不良かを判断する（ステップＳ５）。

これをｎ回行っても（ステップＳ６）回復しなければ、上述した吐出液切換手段６５を切り換えて（ステップＳ７）、不良ノズルに対して洗浄液でクリーニングを行う（ステップＳ８）。すなわち、上述した電気的手段や機械的手段で揺動レバー６８を揺動して切換部材６７を回動し、図１２（Ｂ）に示すように第１切換流入路７１と第２切換流出路６４との間を遮断する一方、切換部材６７の連通路６６を通して第２切換流入路７２と第１切換流出路６３とをつなぎ、サブ洗浄液タンク７６の洗浄液を共通液室６２に供給可能とする。そして、不良ノズルからのみ洗浄液を吐出させ（ステップＳ９）、その後、正常か不良かを判断する（ステップＳ１０）。

これをｎ回行っても（ステップＳ１１）回復しなければ、クリーニングよりも液の使用量が多いリフレッシュを洗浄液を用いて行い（図１６のステップＳ１２）、不良ノズルからのみ洗浄液を吐出させ（ステップＳ１３）、正常か不良かを判断する（ステップＳ１４）。それでもやはり不良であると検出された場合は不良ノズルと判定し（ステップＳ１５）、その情報はメモリに記憶される（ステップＳ１６）。そして、画像形成のときは、メモリに記憶された不良ノズルは使用せず、他のノズルを用いて補完したり、予備のノズルを用意しておいて不良ノズルが検出されたときに代わりにそれを使用したりする。

印刷を再開する場合は、洗浄液からインクに切り換え（ステップＳ１７）、ノズル内の洗浄液をインクに置換しなければならないが、ノズル内に洗浄液が残っている場合、正常に印刷ができない。そこで、洗浄液からインクに切り換えたときには、ある一定量を吐出する。または、吐出液切換手段６５からノズル８４までをできるだけ短くして、残りの洗浄液ができる限り少なくなるようにする。さらには、最後まで洗浄液のみで不良ノズルのクリーニングを行うのではなく、ｎ個の不良ノズル数になった場合、洗浄液からインクに切り換え、不良ノズルの洗浄を行うと同時に、ノズル内の洗浄液をインクに置換し、クリーニング後の印字不良（洗浄液が混入しているためのインク濃度の変化）を押さえることもできる。なお、インクと洗浄液が混ざっている液滴でも、インクや洗浄液と同様に検出できる。

この例では、インク滴の不良吐出があるときは、キャリッジ１５をホーム位置へと戻して回復装置１８でクリーニングを行い、ノズル詰まりを解消し、再度、液吐出不良検出装置２０の位置に移動しているが、回復装置１８とキャリッジ１５の間に液吐出不良検出装置２０を配置すれば、移動量が少なく時間の短縮ができる。

これらの動作は、イエロのインクジェットヘッド１６ｙのクリーニングを行って再度液吐出不良を検出し、次にキャリッジ１５を移動して同様にシアンのインクジェットヘッド１６ｃのクリーニングを行って再度液吐出不良を検出し、続いてマゼンタのインクジェットヘッド１６ｍのクリーニングを行って再度液吐出不良を検出し、最後にブラックのインクジェットヘッド１６ｂのクリーニングを行って再度液吐出不良を検出する。

図１７には、吐出液として４色のインクとともに洗浄液を用いた場合の散乱光の光出力を示す。
図から判るとおり、各インクおよび洗浄液でほぼ同様な光出力を得ることができた。この実験からも、散乱光で得られて光出力は、色による影響を受けないことがわかる。

（Ａ）はこの発明による液体吐出装置であるインクジェットプリンタの正面図、（Ｂ）はその一部を斜め上から見て示す斜視図である。 そのインクジェットプリンタに備える液吐出不良検出装置を用いて、１つのインクジェトヘッドのノズルからのインク滴の吐出不良を検出している状態を、左側からガイドシャフトの軸方向に見て示す図である。 その液吐出不良検出装置のビームストッパと受光素子を、発光素子側から光軸方向に見て示す図である。 ビームストッパの他例を示す受光素子収納パッケージの正面図および一部破断側面図である。 ビームストッパのさらに他例を示す受光面の正面図である。 ビームストッパのまたさらに他例を示す受光面の正面図である。 １つのノズルからのインク滴の吐出不良を検出している状態の他例を、図２と同様に左側からガイドシャフトの軸方向に見て示す図である。 上述した液吐出不良検出装置の電気ブロック構成図である。 そのタイミングチャートである。 同一構成をなすインクジェットヘッドの１つを拡大して模式的に示す斜視図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、そのインクジェットヘッドに備える吐出液切換手段の作動説明図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、吐出液切換手段の切り換え状態図である。 インクジェットヘッドと、インクカートリッジおよび洗浄液カートリッジとの接続状態を示す図である。 液吐出不良検出装置の全体構成を示すブロック図である。 液吐出不良検出の一例を示すフローチャートのステップＳ１〜１１までである。 その続きのステップＳ１２〜１７である。 吐出液として各色インクとともに洗浄液を用いた場合の散乱光の光出力を示す図である。

符号の説明

１６、１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂ………インクジェットヘッド
２０ 液吐出不良検出装置
２３ 用紙（記録媒体）
３０ 受光素子
３１ 光軸
３２ コリメートレンズ（絞り部材）
３３ ビームストッパ
３４ 光ビーム
４０ 受光素子
６５ 吐出液切換手段
７８ インクカートリッジ（機能液収容部）
８０ 洗浄液カートリッジ（洗浄液収容部）
８２ 機能液供給路
８３ 洗浄液供給路
８４ ノズル
ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５、………ｎｘ 液吐出方向
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８ ………散乱光

Claims (7)

1. 機能液を収容する機能液収容部と、
   洗浄液を収容する洗浄液収容部と、
   ノズルから吐出液を吐出する吐出ヘッドと、
   その吐出ヘッドのノズルに前記機能液収容部の機能液を吐出液として導く機能液供給路と、
   前記吐出ヘッドのノズルに前記洗浄液収容部の洗浄液を吐出液として導く洗浄液供給路と、
   それら機能液供給路と洗浄液供給路のいずれか一方を選択して前記吐出ヘッドから吐出する吐出液を切り換える吐出液切換手段と、
   を備えることを特徴とする、液体吐出装置。
2. 前記ノズルから吐出する吐出液の液吐出方向と直交する方向に、発光素子から光ビームを発し、その光ビームが吐出液を遮ったときと遮らなかったときとの受光素子の受光光量変化から吐出液の吐出不良を検出する液吐出不良検出装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記液吐出不良検出装置として、前記発光素子が発する光ビームの光軸上に前記受光素子とともに、その受光素子に、前記発光素子が発する光ビームが直接入ることを阻止するビームストッパを備え、前記受光素子を、前記光ビームが前記吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置することを特徴とする、請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記液吐出不良検出装置として、前記受光素子を、前記発光素子が発する光ビームの光軸を外して、その光ビームが前記吐出液に衝突したときに生ずる散乱光を受光し得る位置に配置することを特徴とする、請求項２に記載の液体吐出装置。
5. 前記洗浄液として透明なものを使用することを特徴とする、請求項３または４に記載の液体吐出装置。
6. 機能液としてインクを使用することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１に記載の液体吐出装置。
7. 前記吐出ヘッドから吐出液を吐出して記録媒体に画像を記録することを特徴とする、請求項６に記載の液体吐出装置。

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