JP5343753B2 - 液吐出検出装置およびインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、液吐出検出装置およびインクジェット記録装置に関するものである。

インクジェット記録装置では、微細なノズルから微小な各色インク滴を吐出する各色のインクジェットヘッドを備え、用紙等の記録媒体に対してそのインクジェットヘッドを移動させながらインク滴を吐出することで記録媒体上に画像を形成する。高解像度の画像形成のためにはノズルを微細化してインク滴サイズを微小化する必要がある。しかし、ノズルが微細なため、印刷停止時にインクが乾燥する等してノズル詰まりが起きてインク滴の吐出不良が発生し、画像にドット抜け等が生じて画像品質が低下する問題がある。

この問題を解決するため、インクジェット記録装置には、液吐出不良を検出する液吐出検出装置が備えられている。例えば、ノズルから吐出するインク滴等の液滴に、レーザーダイオード等の発光素子から射出したレーザー光を照射して散乱光を発生させ、その散乱光をフォトダイオード等の受光素子で受光し、受光素子が得る出力電圧と基準電圧値とを比較して、インク滴が正常に吐出されたか否かを判定する液吐出検出装置が知られている。

また、特許文献１では、インク滴吐出状態検出器の発光モジュールと受光モジュールをケース内に収納し、第１調整装置および第２調整装置により、それぞれ発光モジュールおよび受光モジュールの光軸の位置調整を行う技術が提案されている。

特許第４００３２２５号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、複数の調整装置を用いるため光軸の位置調整を精度良く実行しうるが、調整用の治具が大型化および複雑化するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発光部および受光部をケースなどのモジュールベースに一体化構成する場合の光軸調整をより簡易に実行できる液吐出検出装置およびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、液滴の飛行経路に照射された光ビームを受光することにより前記液滴の吐出状態を検出する液吐出検出装置であって、前記光ビームを照射する発光部と、照射された前記光ビームを受光する受光部と、前記発光部と前記受光部とを一体的に支持するベース部と、前記受光部に対して前記ベース部を挟んで対向する位置で前記受光部と締結され、前記ベース部に締結されるプレート部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、液滴の飛行経路に照射された光ビームを受光することにより前記液滴の吐出状態を検出する液吐出検出装置であって、前記光ビームを照射する発光部と、照射された前記光ビームを受光する受光部と、前記発光部と前記受光部とを一体的に支持するベース部と、前記受光部に対して前記ベース部を挟んで対向する位置で前記受光部と締結され、前記ベース部に締結されるプレート部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、発光部および受光部をモジュールベースに一体化構成する場合の光軸調整をより簡易に実行できるという効果を奏する。

図１は、インクジェットプリンタの正面図を示す。 図２は、インクジェットプリンタの一部を斜め上から観察した図を示す。 図３は、第１の実施の形態におけるモジュールベースと一体化された受光部を示す断面図である。 図４は、高さ調整治具上に設置された液吐出検出装置を斜め上から観察した図である。 図５は、受光部を斜め上から観察した図である。 図６は、ガイドとモジュールベースの接触状況を示す図である。 図７は、ボスとプレートの接触状況を示す図である。 図８は、第２の実施の形態のモジュールベースの受光部近傍の斜視図を示す。 図９は、第２の実施の形態のプレートの斜視図を示す。 図１０は、モジュールベースとプレートとが締結されたときの各開口部の斜視図を示す。 図１１は、開口部による高さ調整方法を示す概略図である。 図１２は、高さ調整時の各開口部の状態を示す図である。 図１３は、第２の実施の形態の変形例にかかる液吐出検出装置を斜め上から観察した図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる液吐出検出装置およびインクジェット記録装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本実施の形態にかかる液吐出検出装置を備えるインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）１００の概略構成について説明する。図１は、インクジェットプリンタ１００の正面図を示す。また、図２は、インクジェットプリンタ１００の一部を斜め上から観察した図を示す。

図１に示すように、インクジェットプリンタ１００の筐体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とが平行に掛け渡して設けられている。ガイドシャフト１３およびガイド板１４は、キャリッジ１５に摺動可能に貫通される。キャリッジ１５には、不図示の無端ベルトが取り付けられる。無端ベルトは、筐体１０内の左右に設けられる図示しない駆動プーリと従動プーリに掛けまわされる。そして、駆動プーリの回転とともに従動プーリが従動回転されて無端ベルトを走行する。これにより、キャリッジ１５が、図１の矢印で示されるよう左右に移動される。

キャリッジ１５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（以下、単にヘッド１６という）が、キャリッジ１５の移動方向に並列配置されている。各ヘッド１６は、下向きのノズル面に複数のノズルを直線状に並べたノズル列を有する。図示しないが、直線状のノズル列は、キャリッジ１５の移動方向と直交する方向に設けられる。

そして、キャリッジ１５が図１のように右端のホームポジションにあるときには、各ヘッド１６は、筐体１０内の底板１７上に設置する単独回復装置１８と対向する。単独回復装置１８は、液吐出検出装置２０でインク滴吐出不良を検出したノズルからインクを吸い出し、インクジェットプリンタ１００自身で単独で液体吐出不良を回復する装置である。

液吐出検出装置２０は、筐体１０内の底板１７上に、単独回復装置１８の隣接設置されている。図２に示すように、液吐出検出装置２０は、発光部２０ａと、受光部２０ｂとがモジュールベース２０ｃに一体構成された構造となっている。

発光部２０ａは、例えば、半導体レーザ等の発光素子を備え、発光を制御する発光制御部（図示せず）から送出される発光制御信号にしたがって発光素子を点灯して光ビームを発生する。発光部２０ａは、ヘッド１６のノズル列と略平行となるように形成した光ビームを発光する。

受光部２０ｂは、発光部２０ａから照射された光ビームを受光するものであり、発光部２０ａと対向する位置に配置される。受光部２０ｂは、例えば、フォトダイオード等の受光素子を備え、照射経路内でインク滴と衝突したときの光ビームの光量変化を受光素子で検知し、その結果によりインク滴の吐出状態の良否を検知する。

液吐出検出装置２０に隣接する位置には、板状のプラテン２２を設置する。プラテン２２の背面側には、記録媒体である用紙２３をプラテン２２上に供給する給紙台２４が斜めに立てて設けられる。また、図示を省略するが、給紙台２４上の用紙２３をプラテン２２上に送り出す給紙ローラが備えられる。さらに、プラテン２２上の用紙２３を矢示方向に搬送して正面側に排出する搬送ローラ２５が設けられる。

筐体１０内の底板１７上には、さらに左端に駆動装置２６が設置される。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。

そして、記録時は、駆動装置２６で駆動されることにより用紙２３がプラテン２２上に移動され、所定位置に位置決めされる。また、キャリッジ１５が移動されて用紙２３上を走査され、左方向に移動しながら４色のヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルからインク滴が吐出され、用紙２３上に画像が記録される。画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されるとともに、用紙２３が図２の矢印の方向に所定量搬送される。

次いで、再びキャリッジ１５が左方向に移動されながら往路で４色のヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルからインク滴が吐出され、用紙２３上に画像が記録される。そして、同様に画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されるとともに、用紙２３が図２の矢印の方向に所定量搬送される。以下同様の動作が繰り返され、１枚の用紙２３上に画像が記録される。

次に、発光部２０ａおよび受光部２０ｂがモジュールベース２０ｃに一体構成された液吐出検出装置２０の構造の詳細について図３〜図５を用いて説明する。なお、以下では受光部２０ｂとモジュールベース２０ｃとを一体構成する構造を例に説明するが、発光部２０ａについても同様の構造を適用できる。

図３は、モジュールベース２０ｃと一体化された受光部２０ｂを示す断面図である。図４は、高さ調整治具５００上に設置された液吐出検出装置２０を斜め上から観察した図である。図５は、受光部２０ｂを斜め上から観察した図である。

液吐出検出装置２０は、発光部２０ａ（図２参照）と、受光部２０ｂと、カバー４０と、プレート５０と、モジュールベース２０ｃとを備えている。

受光部２０ｂは、ＰＤブロック３１と、ＰＤ基板固定ブロック３２と、ＰＤ基板３３と、ＰＤ基板締結用ネジ３４とを含んでいる。

ＰＤ基板３３は、図示しない受光素子を含んでおり、ＰＤ基板締結用ネジ３４によりＰＤ基板固定ブロック３２に取り付けられている。ＰＤ基板固定ブロック３２は、図５に示すＰＤブロック−ＰＤ基板固定ブロック締結用ネジ３５により、ＰＤブロック３１に取り付けられ受光部２０ｂとして一体化されている。

受光部２０ｂとプレート５０とは、プレート−ＰＤブロック締結用ネジ５１により締結される。ＰＤブロック３１は、プレート−ＰＤブロック締結用ネジ５１を締結するためのプレート−ＰＤブロック締結用ネジ穴３６を備えている（図５）。また、プレート５０とモジュールベース２０ｃとは、プレート−モジュールベース締結用ネジ５２により締結される。

このように、受光部２０ｂは、図中省略されている発光部２０ａとともにモジュールベース２０ｃに収納されている。すなわち、液吐出検出装置２０は、受光部２０ｂと発光部２０ａとがモジュールベース２０ｃに一体的に構成されている。

受光部２０ｂは、プレート５０を介してモジュールベース２０ｃに取り付けられる。以下に、受光部２０ｂをモジュールベース２０ｃに取り付ける手順を説明する。まず、ＰＤブロック３１とプレート５０とがモジュールベース２０ｃの立ち上がり部２０ｃ−１を挟み込んだ形でプレート−ＰＤブロック締結用ネジ５１により固定される。そして、プレート−モジュールベース締結用ネジ５２により、プレート５０とモジュールベース２０ｃとが固定される。これにより、受光部２０ｂはモジュールベース２０ｃに固定される。なお、ＰＤブロック３１には、モジュールベース２０ｃに対する位置を決定するための位置決めピン３１ａが形成されている。

次に、受光部２０ｂの光軸調整方法を図４を用いて説明する。まず、受光部２０ｂをモジュールベース２０ｃに収納し、プレート５０とＰＤブロック３１とをプレート−ＰＤブロック締結用ネジ５１により固定する。この状態では、受光部２０ｂは上下方向の力が加わると加えられた力に応じて移動する。その後、カバー４０を取り付け、高さ調整治具５００により受光部２０ｂの高さ調整を行う。

ここで、カバー４０には切り込み部４０ａ（図４）が設けてある。これにより、カバー４０を取り付けた状態で高さ調整および高さ調整後のネジ締めを行うが可能となる。すなわち、高さ調整後にカバー４０を取り付ける方法で生じうる光軸ズレの発生を回避することができる。

また、プレート５０にはプレートつまみ部５０ａが設けてある。このプレートつまみ部５０ａにより、高さ調整治具５００はプレート５０に締結された受光部２０ｂを容易に保持できるようになっている。すなわち、複雑な保持治具を用いることなく、単純な保持治具による高さ調整が可能となる。

高さ調整治具５００は、プレートつまみ部５０ａをプレートつまみ部保持治具５０１および５０２で保持し、連結されている上下調整治具５０３によって受光部２０ｂの高さを調整する。なお、図示する高さ調整治具５００は一例であり、プレートつまみ部５０ａを保持して受光部２０ｂの高さを調整可能であればあらゆる治具を適用できる。

高さ調整が完了後、受光部２０ｂをモジュールベース２０ｃに固定するために、プレート５０とモジュールベース２０ｃとが、プレート−モジュールベース締結用ネジ５２により固定される。そして、高さ調整治具５００から液吐出検出装置２０を取り外せば、液吐出検出装置２０の調整が完了となる。なお、高さ調整は受光素子からの出力値を計測しながら行われる。

上記説明では、高さ調整治具５００を用いて手動で受光部２０ｂの高さを調整する例を示したが、受光素子からの出力値と連動して高さ調整治具５００を動作させる自動制御による調整も可能である。これにより生産性の向上を図ることができる。

仮に、ＰＤブロック３１とモジュールベース２０ｃの立ち上がり部２０ｃ−１とを、直接ネジ止めしたとすると、受光部２０ｂの高さ調整時にはネジをゆるめ、調整後にネジを締める必要が生じる。このため、ネジ締め時に受光部２０ｂが前後方向（図３では紙面の左右方向）に動き、受光部２０ｂの位置が変わるおそれがある。また、ネジを強めに締め付けて高さを調整した場合、モジュールベース２０ｃの立ち上がり部２０ｃ−１が受光部２０ｂとともにゆがむ場合がある。このような場合に、受光部２０ｂを保持する治具を取り外すと、モジュールベース２０ｃの立ち上がり部２０ｃ−１のゆがみが元に戻り、受光部２０ｂの位置が変わるおそれがある。すなわち、ＰＤブロック３１（受光部２０ｂ）とモジュールベース２０ｃとを直接ネジ止めする方法では、受光部２０ｂの高さ調整を高精度に実行できない場合がある。

これに対し、本実施の形態では、プレート５０を介して受光部２０ｂをモジュールベース２０ｃに固定するような構造としている。このため、プレート５０の面全体でモジュールベース２０ｃの立ち上がり部２０ｃ−１をスライドさせて受光部２０ｂの高さを調整できる。すなわち、モジュールベース２０ｃの立ち上がり部２０ｃ−１がゆがむことなく、受光部２０ｂの高さを調整可能となる。さらに、最終的に受光部２０ｂをモジュールベース２０ｃに固定するためのプレート−モジュールベース締結用ネジ５２を締付けても受光部２０ｂの高さは変わらないため、受光部２０ｂの高さ調整を精度良く行うことができる。

本実施の形態では、さらにＰＤブロック３１に突起部３７を備えることにより、受光部２０ｂの高さ調整をより高精度に実行可能としている。

すなわち、図５に示すように、ＰＤブロック３１のモジュールベース２０ｃ（図３参照）の立ち上がり部２０ｃ−１（図３参照）と当接する面に、３つの突起部３７が形成されている。これにより、プレート−ＰＤブロック締結用ネジ５１によりＰＤブロック３１とプレート５０を固定したときに、突起部３７がモジュールベース２０ｃの立ち上がり部２０ｃ−１と当接するようになる。

このため、締付け時のガタを無くすことができるとともに、突起部３７が負荷荷重となって滑らかに動かすことが可能となり、より精度良く高さ調整を行うことができる。なお、ＰＤブロック３１に突起部３７を設ける代わりに、モジュールベース２０ｃ側に突起部を設けても同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施の形態では、高さ調整時の移動方向を案内するためのガイド３８（ガイド部）と、プレート５０の位置決めのためのボス３９（突起部）とを一体化することにより、装置の小型化を実現可能としている。すなわち、図５に示すように、ＰＤブロック３１にはガイド３８とボス３９とが一体的に形成されている。このように一体化することにより、いずれか一方のスペースを省くことができるので装置の小型化が可能となる。

図６は、ガイド３８とモジュールベース２０ｃの接触状況を示す図である。また、図７は、ボス３９とプレート５０の接触状況を示す図である。

図６に示すように、高さ調整時には、ガイド３８がモジュールベース２０ｃのガイド接触部２０ｃ−２と接触しながら動作する。このため、受光部２０ｂが左右方向にはぶれずに上下方向にのみ動かすことが可能となる。

また、図７に示すように、プレート−ＰＤブロック締結用ネジ５１による固定時には、ボス３９とプレート５０のボス接触部５０ｂとでプレート５０の固定位置を決めることができる。このため、ネジ締めによる受光部２０ｂのズレを防止することができる。

なお、ここまでは受光部２０ｂの高さ調整について記述してきたが、発光部２０ａについても同様の構造を用いることにより、受光部２０ｂと同様の方法で位置調整を行うことができる。

また、このような構造の液吐出検出装置２０を搭載していることにより、吐出不良検知の判断が可能で、印字性能が安定した、低コストなインクジェットプリンタ１００を提供することが可能となる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、第１の実施の形態のような高さ調整治具を用いずに受光部の高さを調整可能とする。具体的には、本実施の形態では、プレートおよびモジュールベースのそれぞれに高さ調整用の開口部を構成する。そして、ドライバ等の簡易な治具により開口部相互の相対的位置を変更することにより、受光部の高さを調整可能とする。

図８は、第２の実施の形態のモジュールベース２２０ｃの受光部２２０ｂ近傍の斜視図を示す。図９は、第２の実施の形態のプレート２５０の斜視図を示す。

図８に示すように、モジュールベース２２０ｃは、第１の実施の形態と同様のガイド接触部２２０ｃ−２と、モジュールベース開口部２２０ｃ−３とを備えている。また、図９に示すように、プレート２５０は、第１の実施の形態と同様のボス接触部２５０ｂと、プレート開口部２５０ｃとを備えている。

図１０は、モジュールベース２２０ｃとプレート２５０とが締結されたときの各開口部の斜視図を示す。図１１は、これらの開口部による高さ調整方法を示す概略図である。

図１０に示すように、受光部２０ｂとプレート２５０とをモジュールベース２２０ｃに取り付けた場合、モジュールベース開口部２２０ｃ−３とプレート開口部２５０ｃとは、互いに重なり合う位置に形成される。また、各開口部は、頂部が互いに逆方向に突出する略凸形状に形成されている。

本実施の形態では、このような開口部によるテコ構造を用いて、ドライバ等の治具により開口部の相対的な位置を変更することにより受光部２０ｂの高さを調整する。すなわち、図１１に示すように、マイナスドライバ６００などの先端が平らな治具を重なった開口部に差し込んで回転させることにより、受光部２０ｂの高さ調整を行うことができる。

図１２は、高さ調整時の各開口部の状態を示す図である。なお、図１２は、図３の右方向から開口部を観察した状態を表している。図１２（ａ）の状態から受光部２０ｂを上方向に動かす時は、図１２（ｂ）のようにマイナスドライバ６００を左に回転させる。また、図１２（ａ）の状態から受光部２０ｂを下方向に動かす時は、図１２（ｃ）のようにマイナスドライバ６００を右回転させる。

このように、プレート２５０およびモジュールベース２２０ｃに、それぞれ対応する開口部を設けることにより、第１の実施の形態のような高さ調整治具を用いなくても精度良く高さ調整を行うことができる。

（変形例）
なお、第１の実施の形態のようにプレートつまみ部を用いた高さ調整治具による高さ調整方法と、第２の実施の形態のように開口部を用いたドライバによる高さ調整方法とを共に実行できる構造にしてもよい。図１３は、このように構成した本変形例の液吐出検出装置を斜め上から観察した図である。図１３に示すように、このような構成であれば、図４と同様の高さ調整治具５００上に設置して高さ調整が可能であるとともに、プレート開口部２５０ｃ等を用いたドライバ等の治具による高さ調整が可能となる。

これにより、液吐出検出装置（検知モジュール）を組み立てる時には、プレートつまみ部を用いた治具による自動調整を行うことができるため、調整による人為的ミスの軽減や調整コストの削減を実現できる。また、製品出荷後には、開口部を用いたドライバによる手動調整を行うことができるため、調整用治具を必要としない迅速な対応が可能となる。

１０ 筐体
１１、１２ 側板
１３ ガイドシャフト
１４ ガイド板
１５ キャリッジ
１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂ インクジェットヘッド
１７ 底板
１８ 単独回復装置
２０ 液吐出検出装置
２０ａ 発光部
２０ｂ、２２０ｂ 受光部
２０ｃ、２２０ｃ モジュールベース
２０ｃ−１ 立ち上がり部
２０ｃ−２、２２０ｃ−２ ガイド接触部
２２０ｃ−３ モジュールベース開口部
２２ プラテン
２３ 用紙
２４ 給紙台
２５ 搬送ローラ
２６ 駆動装置
３１ ＰＤブロック
３１ａ 位置決めピン
３２ ＰＤ基板固定ブロック
３３ ＰＤ基板
３４ ＰＤ基板締結用ネジ
３５ ＰＤブロック−ＰＤ基板固定ブロック締結用ネジ
３６ プレート−ＰＤブロック締結用ネジ穴
３７ 突起部
３８ ガイド
３９ ボス
４０ カバー
４０ａ 切り込み部
５０、２５０ プレート
５０ａ プレートつまみ部
５０ｂ、２５０ｂ ボス接触部
２５０ｃ プレート開口部
５１ プレート−ＰＤブロック締結用ネジ
５２ プレート−モジュールベース締結用ネジ
１００ インクジェットプリンタ

Claims (8)

1. 液滴の飛行経路に照射された光ビームを受光することにより前記液滴の吐出状態を検出する液吐出検出装置であって、
   前記光ビームを照射する発光部と、
   照射された前記光ビームを受光する受光部と、
   前記発光部と前記受光部とを一体的に支持するベース部と、
   前記受光部に対して前記ベース部を挟んで対向する位置で前記受光部と締結され、前記ベース部に締結されるプレート部と、
   を備えることを特徴とする液吐出検出装置。
2. 前記受光部は、前記受光部と前記プレート部とが締結された状態で前記ベース部と当接する複数の突起部を備えること、
   を特徴とする請求項１に記載の液吐出検出装置。
3. 前記ベース部は、前記受光部と前記プレート部とが締結された状態で前記受光部と当接する複数の突起部を備えること、
   を特徴とする請求項１に記載の液吐出検出装置。
4. 前記ベース部は、第１開口部を備え、
   前記プレート部は、前記ベース部と締結された状態で前記第１開口部と重なる第２開口部を備え、
   前記受光部は、前記ベース部と当接する面と水平方向の予め定められた方向に前記第１開口部の内周面と当接しながら移動可能なガイド部を備え、
   前記ガイド部は、前記受光部と前記プレート部とが締結された状態で前記第２開口部の内周面と当接する突起部を備えること、
   を特徴とする請求項１に記載の液吐出検出装置。
5. 前記プレート部は、前記受光部と締結された状態で前記受光部と対向する側に突出するつまみ部を備えること、
   を特徴とする請求項１に記載の液吐出検出装置。
6. 前記ベース部は、予め定められた第１方向に突出する第１頂部を有する略凸形状の第１開口部を備え、
   前記プレート部は、前記第１方向と逆方向に突出する第２頂部を有する略凸形状であって、前記ベース部と締結された状態で、前記第２頂部が前記第１開口部の前記第１頂部以外の部分と重なり、かつ、前記第２頂部以外の部分が前記第１頂部と重なる第２開口部を備えること、
   を特徴とする請求項１に記載の液吐出検出装置。
7. 液滴の飛行経路に照射された光ビームを受光することにより前記液滴の吐出状態を検出する液吐出検出装置であって、
   前記光ビームを照射する発光部と、
   照射された前記光ビームを受光する受光部と、
   前記発光部と前記受光部とを一体的に支持するベース部と、
   前記受光部に対して前記ベース部を挟んで対向する位置で前記受光部と締結され、前記ベース部に締結されるプレート部と、
   を備えることを特徴とする液吐出検出装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の液吐出検出装置を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。

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