JP4967234B2 - 微小液滴の検出装置、微小液滴の検出方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は微小液滴の検出装置、微小液滴の検出方法及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、液滴の大きさ、飛翔状態、回路の温度特性、発光部からの距離等の諸条件に関わらず、安定して検出することができる微小液滴の検出装置、微小液滴の検出方法及びインクジェット記録装置に関する。

例えば、記録ヘッドに設けられたノズルから微小液滴からなるインク滴を記録媒体に吐出することによって画像記録を行うインクジェット記録装置では、常に高画質、高品質の画像記録を維持することができるように、定期的に各ノズルからのインク滴の吐出の有無（目詰まりの有無）や吐出されるインク滴の飛翔速度を検出することによって、インクの吐出状態を検出することが行われる。

このような検出方法としては、インク滴の飛翔軌跡に交叉するように検出光を出射する発光ダイオードやレーザー等からなる発光素子とこの検出光を受光するフォトダイオード、フォトトランジスター等からなる受光素子を用い、その検出光の光軸上をインク滴が通過した時の陰影を受光素子で捉え、その受光素子の検出出力を増幅し、ある基準電位と比較し、受光素子からの検出出力が基準電位を超えていればインク滴有り、超えていなければインク滴無しと判断することにより行う方法が一般的である。インク滴を吐出したタイミングと受光素子が陰影を捉えたタイミングとに基づくことによって、インク滴の吐出の有無（欠ノズルの有無）の他、インク滴の飛翔速度を検出することができる。

しかし、ここで問題となるのは、受光素子による検出出力がインク滴の大きさ、飛翔状態（曲がり）、回路の温度特性等の環境条件の影響を受け易く、検出出力が一定しないことにより正確な検出が困難となる問題があることである。また、光源が発散光である場合、受光素子上でのインク滴の陰影の大きさが、インク滴と受光素子との距離により変化するため、検出出力の変動の問題がある。更に、受光距離の光回折との相関関係に伴う光量検知出力低下の問題から受光素子から遠い程検出出力が低くなる問題もある。発光素子と受光素子との距離は、ノズル列中の全ノズルが、その間に形成される検出光の光路上に収まるようにするため、ノズル数が多くなる程長くなり、検出機構の省スペース化を図る観点から、ノズル列が収まる程度に可及的に近接して配置される一方で、発光素子に近いノズルから吐出されたインク滴の陰影は光回折の影響を受け易いため、インク滴の陰影を正確に捉え難くなる。特にＬＥＤは発散光を出射するため、この後者の問題は、発光素子としてＬＥＤを使用する場合に顕著である。

このような場合、検出出力と比較される基準電位を、想定される検出出力の最低レベルに合わせて設定しておくと、ノイズの影響を受け易くなり、正確な検出が困難となる。一方、ノイズの問題を回避するために基準電位を大きく設定すると、検出出力の変動に対応できず、誤検出が多くなる問題がある。

このように、環境条件や必然的要因により、受光素子からの検出出力は全てのノズルで一定ではなく常に変動するため、全てのノズルにおいてインク滴を正確に検出することは困難であった。

従来、このような問題に対処するため、特許文献１に、発光素子と受光素子との組を２組設け、互いの出射方向が逆向きとなるように検出光を平行に配置し、検出光毎に１つのノズル列中の発光素子に近い側の半分の各ノズルを休止し、検出出力が所定の閾値よりも高い受光素子に近い側の半分の各ノズルについてインク滴を吐出することにより、光回折に影響されない検出を行うようにした技術が開示されている。

また、特許文献２に、インク滴の検出を行う前に、受光素子のゲイン調整端子に供給する可変電圧信号の電圧を変更しながら受光素子の出力信号端子から出力される出力信号を検出し、可変電圧信号の電圧と出力信号との関係に従って、可変電圧信号の電圧をインク滴の検出に適した適正レベルに設定することにより、環境変化が生じてもインク滴が確実に検出できるようにした技術が開示されている。
特開平１０−１１９３０７号公報 特開２００１−１１３７０９号公報

特許文献１に記載の技術では、環境因子への対応がなされていないため、環境変動に対応することができず、常に正確な検出を行うことが困難である。しかも、発光素子と受光素子との組を２組設けなくてはならず、検出機構が複雑化することによる大型化及びコストアップの問題がある。

一方、特許文献２に記載の技術では、インク滴の検出前に非吐出状態で受光素子のゲインを適正レベルに調整するだけであるため、実際に吐出している最中の環境変動の問題や、インク滴の発光部又は受光部からの距離に起因する変動分には全く対応できない。

そこで、本発明は、液滴検出時に環境変動等の変動要因によって出力変動が生じるような場合でも、光を用いた液滴の検出を適切に行うことのできる微小液滴の検出装置、微小液滴の検出方法及びインクジェット記録装置を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、複数のノズルが配列されたノズル列の各ノズルから吐出される微小液滴の軌跡と交叉するように検出光を出射する発光部と、
前記検出光を受光する受光部と、
前記ノズル列の前記各ノズルは、前記検出光の光軸と平行であり、
前記発光部との距離が異なる複数のノズルを含む前記全てのノズルから前記検出光に向けて微小液滴を順次時系列的に吐出制御する吐出制御手段と、
前記受光部から出力される検出出力を比較基準電位と比較し、その比較結果から、前記微小液滴の検出光通過の有無を検出する検出部とを備えてなる微小液滴の検出装置であって、
前記発光部は、発光素子であるＬＥＤであり、
前記検出部は、前記微小液滴の検出光通過の有無の検出によって前記受光部から出力される発光部に近いノズルでは相対的に小さく、遠いノズルでは相対的に大きい検出出力の振幅を測定する振幅測定部を有し、該振幅測定部における測定結果を前記比較基準電位に加算又は減算し、該加算又は減算によって前記受光部から出力される前記検出出力そのものの振幅を反映した加算又は減算された比較基準電位を、前記検出出力と比較することを特徴とする微小液滴の検出装置である。

請求項２記載の発明は、前記吐出制御手段は、最初のノズルからの検出用の液滴の吐出に先立ち、ダミーの液滴の吐出を行い、
前記検出部は、前記ダミーの液滴が前記検出光を通過した際の前記検出出力の振幅の前記振幅測定部における測定結果を前記比較基準電位に加算又は減算し、該加算又は減算された比較基準電位を、前記最初のノズルから吐出される液滴が前記検出光を通過した際の前記検出出力と比較することを特徴とする請求項１記載の微小液滴の検出装置である。

請求項３記載の発明は、前記検出部は、前記比較基準電位に加算又は減算する前記振幅測定部の測定結果を一定のレベル内に制限する振幅制限部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の微小液滴の検出装置である。

請求項４記載の発明は、前記吐出制御手段は、液滴の検出時、前記発光部に近い側のノズルから順次液滴を吐出することを特徴とする請求項１、２又は３記載の微小液滴の検出装置である。

請求項５記載の発明は、前記検出部は、液滴の検出に先立ち、前記振幅測定部における測定結果の出力を一定電位に切り替える切り替え手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の微小液滴の検出装置である。

請求項６記載の発明は、複数のノズルが配列されたノズル列の各ノズルから吐出される微小液滴の軌跡と交叉するように発光部と受光部との間で検出光を形成し、前記ノズル列の前記各ノズルは、前記検出光の光軸と平行であり、前記発光部との距離が異なる複数のノズルを含む全てのノズルから前記検出光に向けて微小液滴を順次時系列的に吐出制御すると共に、前記受光部から出力される検出出力を比較基準電位と比較し、その比較結果から、前記微小液滴の検出光通過の有無を検出する検出方法であって、
前記発光部は、発光素子であるＬＥＤであり、
前記微小液滴の検出光通過の有無の検出によって前記受光部から出力される発光部に近いノズルでは相対的に小さく、遠いノズルでは相対的に大きい検出出力の振幅を測定し、該振幅の測定結果を前記比較基準電位に加算又は減算し、該加算又は減算によって前記受光部から出力される前記検出出力そのものの振幅を反映した加算又は減算された比較基準電位を、前記検出出力と比較することを特徴とする微小液滴の検出方法である。

請求項７記載の発明は、最初のノズルからの検出用の液滴の吐出に先立ち、ダミーの液滴の吐出を行い、前記ダミーの液滴が前記検出光を通過した際の前記検出出力の振幅の測定結果を前記比較基準電位に加算又は減算し、該加算又は減算された比較基準電位を、前記最初のノズルから吐出される液滴が前記検出光を通過した際の前記検出出力と比較することを特徴とする請求項６記載の微小液滴の検出方法である。

請求項８記載の発明は、前記振幅の測定結果を前記比較基準電位に加算又は減算する際、該加算又は減算する測定結果を一定のレベル内に制限することを特徴とする請求項６又は７記載の微小液滴の検出方法である。

請求項９記載の発明は、液滴の検出時、前記発光部に近い側のノズルから順次液滴を吐出することを特徴とする請求項６、７又は８記載の微小液滴の検出方法である。

請求項１０記載の発明は、液滴の検出に先立ち、前記振幅測定の測定結果の出力を一定電位に切り替えることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の微小液滴の検出方法である。

請求項１１記載の発明は、それぞれインク滴を吐出する複数のノズルが配列されたノズル列を有する記録ヘッドと、
請求項１〜５のいずれかに記載の微小液滴の検出装置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。

本発明によれば、液滴検出時に環境変動等の変動要因によって出力変動が生じるような場合でも、光を用いた液滴の検出を適切に行うことのできる微小液滴の検出装置、微小液滴の検出方法及びインクジェット記録装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１はインクジェット記録装置を示す要部斜視図、図２はインク滴検出装置によるインク滴の検出動作を説明する図である。

図１において、１記録ヘッドであり、ここではそれぞれ異なる色のインク、例えばＹＭＣＫの４色のインクを吐出する４個のヘッド１ａ〜１ｄによって構成されており、共通のキャリッジ２に搭載されている。キャリッジ２は、図中Ａで示す主走査方向に沿って延びる平行な２本のガイドレール３に沿ってスライド可能に設けられており、図示しない主走査モータの駆動によってガイドレール３に沿ってスライドし、主走査方向Ａに沿って所定速度で往復移動する。

キャリッジ２の下方には搬送ベルト４が配設されている。搬送ベルト４は、図中Ｂで示す副走査方向に所定間隔をおいて配置された２本の搬送ローラ４ａ、４ｂの間に掛け渡されている。一方の搬送ローラ４ｂには図示しない副走査モータが駆動力を伝達可能に接続されており、この副走査モータが回転駆動することで、搬送ベルト４が回転し、搬送ベルト４上に載置される紙、プラスチックフィルム、布等の記録媒体Ｐを副走査方向Ｂに沿って所定速度で搬送する。

図１において、５はインク滴検出装置であり、発光素子（ＬＥＤ）を用いた発光部５１、受光素子（フォトダイオード）を用いた受光部５２、発光部５１と受光部５２との間で速度検出時に吐出されるインク滴を受け入れるためのインク受け皿５３を有しており、これらがキャリッジ２が記録媒体Ｐ上から外れた非印画位置に対応して配置されている。ここでは、インク滴検出装置５は、４個のヘッド１ａ〜１ｄに対して１組の発光部５１と受光部５２とを有しており、ヘッド１ａ〜１ｄ毎に検出を行うようになっているが、発光部５１と受光部５２との組はヘッド１ａ〜１ｄの配設数と同数設けるようにしてもよい。

インク滴検出装置５において、発光部５１は、図２に示すように記録ヘッド１の各ノズル１１から吐出されるインク滴Ｉの通過を検出するための検出光Ｌを出射する。また、受光部５２は、発光部５１から出射された検出光Ｌを受光する。検出光Ｌの光軸は、記録ヘッド１の主走査方向Ａと直交し且つ各ヘッド１ａ〜１ｄのそれぞれのノズル１１の配列方向と平行であって、インク滴Ｉの吐出方向に沿う高さ位置が各ヘッド１ａ〜１ｄのそれぞれのノズル面１２の位置よりも低い位置となるように出射される。これにより、ヘッド１ａ〜１ｄのいずれかのノズル列が検出光Ｌの光軸上に位置したときに、そのノズル１１から吐出されるインク滴Ｉの飛翔軌跡は、検出光Ｌと交叉する。従って、各ノズル１１に対して吐出信号を出力することにより検出光Ｌに向けてインク滴Ｉを吐出させると、吐出されたインク滴Ｉは検出光Ｌを通過し、そのときの陰影が受光部５２によって捉えられる。

図３は、インクジェット記録装置の主要部の内部構成の一例を示すブロック図である。

インクジェット記録装置は、コントローラＣＰＵ１００が図示しない主走査モータを駆動することによりキャリッジ２を主走査方向Ａに沿って移動させ、この移動の過程で、該コントローラＣＰＵ１００が記録ヘッド１を駆動する駆動回路１０１を、図示しない画像メモリから送られた画像データに応じて、所定のタイミング、所定の駆動条件で駆動させることにより、記録ヘッド１から搬送ベルト４上に停止している記録媒体Ｐに向けてインク滴Ｉを吐出する。なお、駆動回路１０１は、記録ヘッド１のヘッド１ａ〜１ｄ毎に設けられている。

キャリッジ２の１主走査が終了すると、コントローラＣＰＵ１００は図示しない副走査モータを駆動することにより搬送ローラ４ｂを回転させ、搬送ベルト４を間欠的に回転させて記録媒体Ｐを所定量だけ搬送し、上記と同様に次の主走査を行う動作を繰り返していくことで、記録媒体Ｐ上に画像データに応じた画像を記録する。

コントローラＣＰＵ１００は、印画時には、図示しない主走査モータ及び副走査モータを駆動してキャリッジ２及び記録媒体Ｐを移動制御すると共に、駆動回路１０１に吐出信号Fireを出力して記録ヘッド１を駆動制御する。記録ヘッド１の制御は、画像データに応じてインク滴Ｉを吐出制御する他、インク滴検出装置５による検出動作のため、ノズル列を構成する全てのノズルからインク滴Ｉを順次時系列的に吐出する、あるいは全てのノズルからインク滴Ｉを同時に吐出（予備吐出）するように制御する。

また、コントローラＣＰＵ１００は、インク滴検出装置５を用いてインク滴Ｉを検出するべく発光部５１を点灯制御する。発光部５１は、コントローラＣＰＵ１００によって制御されるＬＥＤ駆動部１０２の駆動により検出光Ｌを出射し、出射された検出光Ｌは受光部５２によって受光され、そのときの検出信号が電流増幅部１０３によって増幅される。ＬＥＤ駆動部１０２は電流増幅部１０３からの出力信号を帰還することで、発光部５１の駆動を制御している。

吐出信号Fireの印加により記録ヘッド１から吐出されたインク滴Ｉが検出光Ｌを通過すると、受光部５２によって受光された検出信号は増幅部１０４によって更に増幅され、インク滴の有無を検出する検出部に送られる。検出部は、増幅部１０４によって増幅された受光信号を比較基準電位refと比較し、受光信号が比較基準電位refを超える場合に受光信号有りとするdefect-out信号を出力する比較部１０５と、増幅部１０４によって増幅された信号の振幅を測定してその包絡線を検出する振幅測定部１０６と、振幅測定部１０６からの出力信号を基準電位供給部１０８から供給される一定の比較基準電位に対して加算又は減算する加減算部１０７とを有して構成されている。比較部１０５では、この加減算部１０７から出力された後の比較基準電位refを、増幅部１０４から出力される検出信号と比較することで、比較基準電位refを超える振幅を有する信号を検出した場合に、インク滴Ｉの検出有りとして、コントローラＣＰＵ１００にdefect-out信号を出力する。

ここで、基準電位供給部１０８から供給される一定の比較基準電位は、例えば、０．２Ｖ程度に設定することができる。

コントローラＣＰＵ１００は、吐出信号Fireの印加とdefect-out信号とによって、インク滴Ｉの吐出状態を検出する。例えば、ノズルに対する吐出信号Fireの印加後のdefect-out信号の有無によって、当該ノズルからのインク滴Ｉの吐出の有無を検出することができる。また、例えば、ノズルに対する吐出信号Fireの印加タイミングとdefect-out信号の検出タイミングとによって、当該ノズルからのインク滴Ｉの吐出速度を検出することができる。

次に、このインクジェット記録装置におけるインク滴検出装置５によるインク滴Ｉの検出動作について説明する。図４は、検出動作時の各信号のタイミングチャートを示している。

まず、コントローラＣＰＵ１００はＬＥＤ駆動部１０２を制御して発光部５１を点灯させ、受光部５２との間に検出光Ｌを形成し、更に、図示しない主走査モータを駆動してキャリッジ２を移動させることにより、記録ヘッド１を主走査方向Ａに沿って非印画領域まで移動させ、そのうちの１つの検出対象となるノズル列を検出光Ｌ上に位置させて停止させる。この状態で、コントローラＣＰＵ１００は、検出対象となるノズル列に対して吐出信号Fireを出力し、対応する駆動回路１０１を所定の電圧設定で制御し、ノズルからインク滴Ｉを吐出させる。

ここでは、インク滴Ｉの検出を、１つのノズル列中の発光部５１に最も近い側のノズルNo.1から順次時系列的に行うようにしている。また、インク滴Ｉの吐出は、１つのノズルについて複数滴のインク滴Ｉを連続的に吐出するように吐出信号Fireを制御している。このようにすることで、連続吐出されたインク滴Ｉが検出光Ｌを通過する際に、受光部５２によって一塊の大きな液滴の陰影として捉えられるようになり、１滴１滴が極めて微小であっても受光部５２によってインク滴Ｉの通過を確実に検出することが可能となる。

ノズル列中のノズルNo.1から順次時系列的にインク滴Ｉが吐出されると、インク滴Ｉは検出光Ｌを通過し、そのときの陰影が受光部５２によって捉えられ、受光信号が増幅部１０４によって増幅される。ここでは、増幅部１０４から出力される受光信号ａは、光回折や光発散の影響により、図４に示すように、発光部５１に最も近いノズルNo.1から吐出されたインク滴Ｉの受光信号の振幅が小さく、ノズルが発光部５１から遠ざかるにつれて徐々に大きくなるような信号である。なお、ノズルNo.7については、吐出信号が印加されたにも関わらず、欠ノズルや吐出曲がり等によって正常な受光信号が得られていない状態となっている。

増幅部１０４から出力された受光信号ａは振幅測定部１０６に送られる。振幅測定部１０６では、包絡線検出部において受光信号ａの振幅が測定され、その測定結果である包絡線が検出され、図４に示す包絡線の検出信号ｂが出力される。振幅測定部１０６から出力された包絡線の検出信号ｂは、加減算部１０７に送られ、ここで基準電位供給部１０８から供給される比較基準電位ｃと加算又は減算される。ここでは、受光信号ａの振幅が高いと電位が下がる回路構成であるため、包絡線の検出信号ｂから比較基準電位ｃを減算する場合を示している。

加減算部１０７において包絡線の検出信号ｂから比較基準電位ｃを減算した結果、図４に示す比較基準電位refが生成される。このようにして加減算部１０７において生成された比較基準電位refは比較部１０５に送られ、該比較部１０５において、増幅部１０４から出力された受光信号ａを、この加減算部１０７から送られた比較基準電位refと比較する。

すなわち、比較部１０５は、受光信号ａを比較基準電位refと比較した結果、受光信号ａが比較基準電位refのレベルを超える信号の有無を検出する。比較部１０５において、受光信号ａが比較基準電位refのレベルを超える信号を検出すると、インク滴Ｉの検出有りとして、図４に示すdefect-out信号をコントローラＣＰＵ１００に出力する。ここで、受光信号ａと比較される比較基準電位refは、増幅部１０４において増幅された受光信号ａの振幅が反映された電位となっているため、光回折等の変動要因によって受光信号ａに出力変動が生じていても、この比較基準電位refと比較することで出力変動に影響されない正確な検出が可能となる。

なお、図４に示すように、インク滴Ｉの検出を行う際の最初のノズルであるノズルNo.1については、他のノズルに比べ、インク滴Ｉの吐出（連続する複数滴を一塊とする吐出）を所定間隔をおいて２回実行している。この場合、最初の吐出はダミーのインク滴の吐出であり、２回目の吐出は検出用の吐出である。これは、受光信号ａを、振幅測定部１０６を経て該受光信号ａそのものの振幅を反映させて生成した比較基準電位refと比較しているため、受光信号ａに比べて比較基準電位refの生成に若干の遅延が生じ、最初のノズルNo.1よる受光信号ａを比較基準電位refと比較することができず、正確な検出が困難となるためである。このように、検出に先立ってダミーのインク滴の吐出を行うことで、最初のノズルNo.1の検出時（ノズルNo.1からの２回目の吐出時）には比較基準電位refと比較することが可能となる。

図５は、インクジェット記録装置の主要部の内部構成の他の例を示すブロック図であり、図６は、その検出動作時の各信号のタイミングチャートを示している。図５のブロック図において、図３と同一符号は同一構成を示しているので、それらの詳細な説明は省略する。

このインクジェット記録装置では、加減算部１０７において包絡線の検出信号ｂから減算する図６に示すような比較基準電位ｃを、増幅部１０４から出力された受光信号ａに対して低域フィルタ１０９をかけて生成している。この場合も、比較部１０５において受光信号ａと比較される比較基準電位refは、増幅部１０４において増幅された受光信号ａの振幅が反映された電位となっているため、光回折等の変動要因によって受光信号ａに出力変動が生じていても、この比較基準電位refと比較することで出力変動に影響されない正確な検出が可能となる。

また、この場合は、図３に示す態様に比べて、増幅部１０４からの検出出力の平均電位が低域フィルタ１０９の出力となるので、比較基準電位ｃの元となる図３に示す基準電位供給部１０８を調整する必要がないという効果がある。

なお、受光部５２からの受光信号は、外乱光や反射光等のノイズの影響を受けること等の要因により極端な変動が生じる場合があり、これにより、振幅測定部１０６の測定結果である包絡線の検出信号ｂが一定のレベルより小さくなる又は大きくなる場合がある。図３及び図５に示す構成を備えたインクジェット記録装置においては、比較部１０５において受光信号ａと比較するための比較基準電位refは、該受光信号ａよりも遅延して比較部１０５に入力されるため、このような場合に加減算部１０７において包絡線の検出信号ｂをそのまま比較基準信号ｃと加算又は減算してしまうと、受光信号ａを比較部１０５において比較基準信号refと比較する際、正常な受光信号が出力されているのにdefect-out信号が出力されない、又は、正常でない受光信号が出力されているのにdefect-out信号が出力されてしまう等の誤検出の問題が発生するおそれがある。

このため、図３及び図５に示す構成を備えたインクジェット記録装置においては、振幅測定部１０６の測定結果である包絡線の検出信号ｂが、一定のレベルより小さい又は大きい場合、その一定のレベルを超えて小さい又は大きい部分については、加減算部１０７において加算又は減算しないことが好ましい。

このための検出部の主要部の構成の一例を図７に示す。ここでは、振幅測定部１０６の後段に、該振幅測定部１０６から出力された検出信号に対して一定範囲内の電位となるように制限をかける振幅制限部１１０を備えている点で、図３及び図５に示すものと異なっている。すなわち、振幅測定部１０６において増幅部１０４（図３、図５参照）から出力された受光信号ａの包絡線を検出した後、振幅制限部１１０において、その検出信号ｂ’に対して一定の電位を超えて小さい又は大きい部分を制限し、加減算部１０７に出力される包絡線の検出信号ｂが一定のレベル内となるようにしている。

図８は、増幅部１０４から出力される受光信号ａと振幅制限部１１０から出力される包絡線の検出信号ｂとの関係を示すタイミングチャートである。ここでは、ノズルNo.ｎにおける受光信号ａの振幅がノイズ等の影響により一定電位を超えて極端に大きくなっている場合を示している。このとき、振幅測定部１０６から出力される包絡線の検出信号ｂ’は、点線で示すように一定電位を大きく超えてしまうが、次段の振幅制限部１１０において、包絡線の検出信号ｂ’に対して一定電位内となるように制限をかけることにより、加減算部１０７には、実線で示すような包絡線の検出信号ｂが出力され、受光信号ａにおける極端に大きな振幅部分については加算又は減算されない。従って、ノイズ等の影響によって誤検出してしまうような問題を回避することができる。

この振幅制限部１１０において包絡線の検出信号ｂ’に対して制限する場合の一定電位は、例えば、低い方は０．２Ｖ、高い方は１．０Ｖに設定することができる。

図９は、インクジェット記録装置の主要部の内部構成の更に他の例を示すブロック図であり、図１０は、その検出動作時の各信号のタイミングチャートを示している。図９のブロック図において、図３及び図５と同一符号は同一構成を示しているので、それらの詳細な説明は省略する。

このインクジェット記録装置では、受光部５２によって受光されて増幅部１１１によって増幅された受光信号ａが、比較部１０５に送られ、低域フィルタ１０９を経て生成された比較基準電位refと比較されるようになっている。その一方で、振幅測定部１０６は、増幅部１１１から出力された受光信号ａから包絡線の検出信号ｂを生成し、その包絡線の検出信号ｂを再び増幅部１１１に帰還させている。

この包絡線の検出信号ｂの増幅部１１１への帰還は、該増幅部１１１から出力される受光信号ａの振幅が一定となるようにするための帰還であり、包絡線の検出信号ｂが帰還された増幅部１１１では、小さい振幅は増幅度を大きくし、大きな振幅は増幅度を小さくすることにより、受光部５２によって受光された受光信号の振幅に応じて増幅をかけ、出力される受光信号ａの振幅が、図１０中の点線で示すように一定となるようにしている。

従って、比較部１０５では、増幅部１１１によって振幅が一定となるように増幅された受光信号ａと、この受光信号ａに基づいて低域フィルタ１０９を経て生成された比較基準電位refとを比較するので、受光信号ａに出力変動が生じていても、受光信号ａの振幅は一定とされ、出力変動に影響されない正確な検出が可能となる。

ここで、図１０に示すように、発光部５１に近い側の検出初期のノズルについては、光回折や光発散の影響により受光信号の振幅は小さくなっているため、振幅測定部１０６からの包絡線の検出信号ｂの帰還に要する遅延時間によって、検出初期のノズルについての受光信号が一定となるまでに時間を要する。このため、所定の時間、最初のノズルNo.1についてダミーの吐出を繰り返し（図１０に示す例では３回）実行している。所定の時間とは、増幅部１１０から出力される受光信号ａが増幅部１１１に帰還されて、その振幅が一定となるのに要する遅延時間（引き込み時間）に匹敵する時間である。

この所定の時間繰り返されるノズルNo.1からのダミーの吐出により、受光部５２において受光された受光信号が増幅部１１１において増幅され、更に振幅測定部１０６において生成された包絡線の検出信号ｂが増幅部１１１に帰還されることで、増幅部１１１から出力されるノズルNo.1からの受光信号ａの振幅はやがて一定とされる。従って、光回折等の影響により受光信号の振幅が小さいノズルNo.1からの検出でも、安定した検出が可能となる。

なお、この図９に示す構成を有するインクジェット記録装置においても、受光部５２からの受光信号は、外乱光や反射光等のノイズの影響を受けること等の要因により極端な変動が生じる場合があり、これにより、振幅測定部１０６の測定結果である包絡線の検出信号ｂが一定のレベルより小さくなる又は大きくなる場合が起こり得る。この図９に示す構成を備えたインクジェット記録装置においても、比較部１０５において受光信号ａと比較するための比較基準電位refは、該受光信号ａよりも遅延して比較部１０５に入力されるため、このような場合に増幅部１１１において包絡線の検出信号ｂにそのまま基づいて増幅をかけてしてしまうと、受光信号ａを比較部１０５において比較基準信号refと比較する際、正常な受光信号が出力されているのにdefect-out信号が出力されない、又は、正常でない受光信号が出力されているのにdefect-out信号が出力されてしまう等の誤検出の問題が発生するおそれが想定される。

このため、図９に示す構成を備えたインクジェット記録装置においても、振幅測定部１０６の測定結果である包絡線の検出信号ｂが、一定のレベルより小さい又は大きい場合、その一定のレベルを超えて小さい又は大きい部分については、増幅部１１１に帰還しないことが好ましい。

このための検出部の主要部の構成の一例を図１１に示す。ここでは、振幅測定部１０６の後段に、該振幅測定部１０６から出力された検出信号に対して一定範囲内の電位となるように制限をかける振幅制限部１１０を備えている点で、図９に示すものと異なっている。すなわち、振幅測定部１０６において増幅部１１１から出力された受光信号ａの包絡線を検出した後、振幅制限部１１２において、その検出信号ｂ’に対して一定の電位を超えて小さい又は大きい部分を制限し、増幅部１１１に帰還される包絡線の検出信号ｂが一定のレベル内となるようにしている。

この場合、振幅制限部１１２からは、図８に示すものと同様に、振幅測定部１０６から出力される包絡線の検出信号ｂ’が点線で示すように一定電位を大きく超えてしまう場合でも、次段の振幅制限部１１２において、包絡線の検出信号ｂ’に対して一定電位内となるように制限をかけることにより、増幅部１１１には実線で示すような包絡線の検出信号ｂが出力され、受光信号ａにおける極端に大きな振幅部分については増幅部１１１に帰還されない。従って、ノイズ等の影響によって誤検出してしまうような問題を回避することができる。

この振幅制限部１１２において包絡線の検出信号ｂ’に対して制限する場合の一定電位は、例えば、低い方は０．２Ｖ、高い方は１．０Ｖに設定することができる。

図１２は、インクジェット記録装置の主要部の内部構成の更に他の例を示すブロック図であり、図１３は、その検出動作時の各信号のタイミングチャートを示している。図１２のブロック図において、図３及び図５と同一符号は同一構成を示しているので、それらの詳細な説明は省略する。

このインクジェット記録装置は、図５に示す構成のインクジェット記録装置において、加減算部１０７に入力される振幅測定部１０６からの包絡線の検出信号ｂの出力を一定電位（V-level）に切り替えるための切り替えスイッチ１１３を有している。ここでいう一定電位とは、発光部５１は点灯しているが受光部５２にインク滴Ｉの陰影が捉えられていない状態のレベルの電位である。なお、切り替えスイッチ１１３は、ここでは、振幅測定部１０６からの出力を一定電位に切り替える切り替えスイッチ１１３ａと、低域フィルタ１０９からの出力を一定電位に切り替える切り替えスイッチ１１３ｂとを有しており、それぞれコントローラＣＰＵ１００からのリセット信号RSTによってオン／オフ制御可能とされている。

この切り替えスイッチ１１３は、次の場合に有効である。例えば、発光部５１を点灯させた後、図１３に示すように、インク滴Ｉの検出動作に先立って全ノズルから所定数のインク滴を吐出させて全ノズルを均質化する予備吐出を行った場合、受光部５２によってその予備吐出によるインク滴Ｉの陰影が捉えられることにより、増幅部１０４から予備吐出に係る受光信号ａが出力され、後段の振幅測定部１０６及び加減算部１０７において、この予備吐出に係る受光信号ａに基づく処理も実行されてしまう。その結果、加減算部１０７から比較部１０５に出力される比較基準電位refは、予備吐出に係る受光信号ａの振幅が反映されてしまい、この予備吐出後に実行されるノズルNo.1からの検出時に誤検出を生じるおそれがある。同様な検出前の受光部５２の出力変動の問題は、予備吐出を行う場合に限らず、受光部５２が発光部５１の点灯動作時の信号を受光した場合や、検出前に外乱光等を受光した場合等にも生じる。

コントローラＣＰＵ１００は、検出を行う最初のノズルであるノズルNo.1からインク滴Ｉを吐出させるに先立ち、この切り替えスイッチ１１３に対してリセット信号RSTを出力して切り替えスイッチ１１３をオン制御し、加減算部１０７に入力される振幅測定部１０６からの包絡線の検出信号ｂの出力を一定電位（V-level）にする。これにより、図１３に示すように、リセット信号RSTの立ち上がりによって、加減算部１０７に入力される振幅測定部１０６からの包絡線の検出信号ｂの出力は一定電位（V-level）とされ、受光信号ａは予備吐出による影響が解消され、同様に、検出前の振幅測定部１０６からの出力も一定電位（V-level）に維持される。

この後、切り替えスイッチ１１３は、リセット信号RSTの立下りによって復帰され、振幅測定部１０６からの包絡線の検出信号ｂの出力のみを加減算部１０７に入力可能とする。

従って、検出前の受光部５２の出力変動の影響をなくすことができ、検出時の最初のノズルであるノズルNo.1からの検出を安定して行うことができるようになる。

なお、かかる切り替えスイッチ１１３は、図３、図７にそれぞれ示す構成を有する各インクジェット記録装置の場合にも、加減算部１０７の前段に全く同様に適用することができる。

また、図９に示す構成を有するインクジェット記録装置の場合は図１４（ａ）に示すように、また、図１１に示す構成を有するインクジェット記録装置の場合は図１４（ｂ）に示すように、振幅測定部１０６を経て出力された包絡線の検出信号ｂが増幅部１１１に入力される前段に、それぞれ切り替えスイッチ１１４を設けるようにすればよい。この切り替えスイッチ１１４は、コントローラＣＰＵ１００からのリセット信号RSTにより、増幅部１１１に入力される信号を振幅測定部１０６を経て出力された包絡線の検出信号ｂとするか一定電位（V-level）とするか切り替え制御される。

なお、図１４（ｂ）の場合、切り替えスイッチ１１４は、振幅測定部１０６と振幅制限部１１２の間に設けるようにしてもよい。

以上の説明では、インク滴Ｉの検出を、発光部５１に最も近い側のノズルから実行するようにしたが、反対に受光部５２に最も近い側のノズルから順次発光部５１に近い側のノズルに向けて実行するようにしてもよい。特に、以上説明したように、発光部５１に最も近い側のノズルから実行する場合は、光回折や光発散の影響により、ノズルが発光部５１から遠ざかるにつれて、次第に受光信号が大きく安定してくるように変動するため、後段の振幅測定部１０６において安定して包絡線を検出することが可能となるために好ましい。

本発明に係る微小液滴の検出装置及び微小液滴の検出方法は、以上説明したインクジェット記録装置に適用されるものに限らず、複数のノズルが配列されたノズル列の各ノズルから吐出される微小液滴の吐出状態を、発光部と受光部との間に形成される検出光を用いて検出する場合に広く適用することができる。

インクジェット記録装置を示す要部斜視図 インク滴検出装置によるインク滴の検出動作を説明する図 インクジェット記録装置の主要部の内部構成の一例を示すブロック図 図３に示すインクジェット記録装置におけるインク滴の検出動作時の各信号のタイミングチャート インクジェット記録装置の主要部の内部構成の他の一例を示すブロック図 図５に示すインクジェット記録装置におけるインク滴の検出動作時の各信号のタイミングチャート 図３及び図５に示すインクジェット記録装置において振幅制限部を設けた検出部の主要部の構成の一例を示すブロック図 図７に示すインクジェット記録装置におけるインク滴の検出動作時の各信号のタイミングチャート インクジェット記録装置の主要部の内部構成の更に他の一例を示すブロック図 図９に示すインクジェット記録装置におけるインク滴の検出動作時の各信号のタイミングチャート 図９に示すインクジェット記録装置において振幅制限部を設けた検出部の主要部の構成の一例を示すブロック図 インクジェット記録装置の主要部の内部構成の更に他の一例を示すブロック図 図１２に示すインクジェット記録装置におけるインク滴の検出動作時の各信号のタイミングチャート （ａ）は、図９に示すインクジェット記録装置において切り替えスイッチを設けた検出部の主要部の構成の一例を示すブロック図、（ｂ）は、図１１に示すインクジェット記録装置において切り替えスイッチを設けた検出部の主要部の構成の一例を示すブロック図

符号の説明

１：記録ヘッド
１ａ〜１ｄ：ヘッド
１１：ノズル
１２：ノズル面
２：キャリッジ
３：ガイドレール
４：搬送ベルト
４ａ、４ｂ：搬送ローラ
５：インク滴検出装置
５１：発光部
５２：受光部
５３：インク受け皿
１００：コントローラＣＰＵ
１０１：駆動回路
１０２：ＬＥＤ駆動部
１０３：電流増幅部
１０４：増幅部
１０５：比較部
１０６：振幅測定部
１０７：加減算部
１０８：基準電位供給部
１０９：低域フィルタ
１１０：振幅制限部
１１１：増幅部
１１２：振幅制限部
１１３、１１４：切り替えスイッチ

Claims (11)

1. 複数のノズルが配列されたノズル列の各ノズルから吐出される微小液滴の軌跡と交叉するように検出光を出射する発光部と、
   前記検出光を受光する受光部と、
   前記ノズル列の前記各ノズルは、前記検出光の光軸と平行であり、
   前記発光部との距離が異なる複数のノズルを含む前記全てのノズルから前記検出光に向けて微小液滴を順次時系列的に吐出制御する吐出制御手段と、
   前記受光部から出力される検出出力を比較基準電位と比較し、その比較結果から、前記微小液滴の検出光通過の有無を検出する検出部とを備えてなる微小液滴の検出装置であって、
   前記発光部は、発光素子であるＬＥＤであり、
   前記検出部は、前記微小液滴の検出光通過の有無の検出によって前記受光部から出力される発光部に近いノズルでは相対的に小さく、遠いノズルでは相対的に大きい検出出力の振幅を測定する振幅測定部を有し、該振幅測定部における測定結果を前記比較基準電位に加算又は減算し、該加算又は減算によって前記受光部から出力される前記検出出力そのものの振幅を反映した加算又は減算された比較基準電位を、前記検出出力と比較することを特徴とする微小液滴の検出装置。
2. 前記吐出制御手段は、最初のノズルからの検出用の液滴の吐出に先立ち、ダミーの液滴の吐出を行い、
   前記検出部は、前記ダミーの液滴が前記検出光を通過した際の前記検出出力の振幅の前記振幅測定部における測定結果を前記比較基準電位に加算又は減算し、該加算又は減算された比較基準電位を、前記最初のノズルから吐出される液滴が前記検出光を通過した際の前記検出出力と比較することを特徴とする請求項１記載の微小液滴の検出装置。
3. 前記検出部は、前記比較基準電位に加算又は減算する前記振幅測定部の測定結果を一定のレベル内に制限する振幅制限部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の微小液滴の検出装置。
4. 前記吐出制御手段は、液滴の検出時、前記発光部に近い側のノズルから順次液滴を吐出することを特徴とする請求項１、２又は３記載の微小液滴の検出装置。
5. 前記検出部は、液滴の検出に先立ち、前記振幅測定部における測定結果の出力を一定電位に切り替える切り替え手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の微小液滴の検出装置。
6. 複数のノズルが配列されたノズル列の各ノズルから吐出される微小液滴の軌跡と交叉するように発光部と受光部との間で検出光を形成し、前記ノズル列の前記各ノズルは、前記検出光の光軸と平行であり、前記発光部との距離が異なる複数のノズルを含む全てのノズルから前記検出光に向けて微小液滴を順次時系列的に吐出制御すると共に、前記受光部から出力される検出出力を比較基準電位と比較し、その比較結果から、前記微小液滴の検出光通過の有無を検出する検出方法であって、
   前記発光部は、発光素子であるＬＥＤであり、
   前記微小液滴の検出光通過の有無の検出によって前記受光部から出力される発光部に近いノズルでは相対的に小さく、遠いノズルでは相対的に大きい検出出力の振幅を測定し、該振幅の測定結果を前記比較基準電位に加算又は減算し、該加算又は減算によって前記受光部から出力される前記検出出力そのものの振幅を反映した加算又は減算された比較基準電位を、前記検出出力と比較することを特徴とする微小液滴の検出方法。
7. 最初のノズルからの検出用の液滴の吐出に先立ち、ダミーの液滴の吐出を行い、前記ダミーの液滴が前記検出光を通過した際の前記検出出力の振幅の測定結果を前記比較基準電位に加算又は減算し、該加算又は減算された比較基準電位を、前記最初のノズルから吐出される液滴が前記検出光を通過した際の前記検出出力と比較することを特徴とする請求項６記載の微小液滴の検出方法。
8. 前記振幅の測定結果を前記比較基準電位に加算又は減算する際、該加算又は減算する測定結果を一定のレベル内に制限することを特徴とする請求項６又は７記載の微小液滴の検出方法。
9. 液滴の検出時、前記発光部に近い側のノズルから順次液滴を吐出することを特徴とする請求項６、又は８記載の微小液滴の検出方法。
10. 液滴の検出に先立ち、前記振幅測定の測定結果の出力を一定電位に切り替えることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の微小液滴の検出方法。
11. それぞれインク滴を吐出する複数のノズルが配列されたノズル列を有する記録ヘッドと、
    請求項１〜５のいずれかに記載の微小液滴の検出装置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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