JP2006007446A

JP2006007446A - インクジェット記録装置及び吐出不良ノズルの検出方法

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Publication number: JP2006007446A
Application number: JP2004184156A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Arakawa; 裕明荒川
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-06-22
Also published as: JP4487652B2

Abstract

【課題】１組の発光素子と受光素子によって、複数のノズル列中の全ノズルに亘って、ヘッドを移動させる必要なく、短時間でノズルの検出を行う。
【解決手段】複数のノズルから吐出されるインク滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光手段と、検出光を受光することによりその光路中をインク滴が通過した否かを検出する受光手段と、各ノズルから検出光の光路に向けてインク滴を順次時系列的に吐出制御する吐出制御手段と、吐出不良ノズルを特定する吐出不良ノズル特定手段と、検出光の光路上に配置され、受光手段へ向けて検出光を順次屈曲させることにより、ノズル列と同間隔に配置される平行な光路を含む複数の光路を形成する複数の光反射手段と、少なくとも２つのノズル列の各々の位置がノズル列と同間隔に配置される複数の平行な光路の各々と一致するように、ノズル列と検出光との相対的な位置を移動させる移動手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のノズル列の各ノズルについて一度に吐出不良の検出を行うことのできるインクジェット記録装置及び吐出不良ノズルの検出方法に関する。

記録ヘッドに設けられたノズルからインク滴を記録媒体に吐出することによって画像を記録する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行う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や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知し、吐出不良ノズル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、インク滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光素子（ＬＥＤ）とこの検出光を受光する受光素子（フォトダイオード）を設け、その光路上をインク滴が通過した時の受光素子の光量変化を捉え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光量変化を検出したタイミングとに基づくことによって、インク滴の通過の有無、すなわち欠ノズルの有無やインク滴の飛翔速度を検出することができる。

特許文献１には、１組の発光素子と受光素子との間に形成される検出光と交叉するようにインク滴を吐出することにより、吐出不良ノズルの検出を行う方法が開示されている。

また、特許文献２には、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、吐出不良ノズルの検出を行う方法が開示されている。
特開２００３−１６５２０４号公報特開平１０−１１９３０７号公報

インクジェット記録装置が備えるノズル列としては、フルカラーの画像を記録する場合には、例えばＹＭＣＫ等のインク色毎の複数の記録ヘッドを共通のキャリッジに搭載することにより、その記録ヘッド数に対応する複数のノズル列を有するもの（図７（ａ）参照）がある。また、１つの記録ヘッドについてみた場合、記録画像の高密度化を図るために、複数列のノズル列を１つの記録ヘッドに平行に有するもの（図７（ｂ）参照）がある。

特許文献１に記載のように、１組の発光素子と受光素子とによって検出光の光路を形成したものでは、このように複数のノズル列を備える場合に吐出不良ノズルの検出を行うには、ノズル列の間隔で記録ヘッドを主走査方向に沿って移動させることによりノズル列毎に行う必要がある。しかし、ノズル毎の検出自体は、インク滴の吐出制御という電気的制御のみの極めて短時間で済むのに対し、記録ヘッドの移動は、電気的制御に加えて記録ヘッドが搭載されたキャリッジの移動、光軸一致検出動作、停止といった機械的制御を繰り返し行う必要があり、この機械的制御は電気的制御によるノズルの検出時間に比べて遥かに時間が掛かるため、それだけ検出時間が増大化する問題がある。

また、特許文献２に記載のものは、２組の発光素子と受光素子とによって２本の検出光を形成しているが、１つのノズル列中の全ノズルの検出を行うには２本の検出光に亘って移動させる必要があるため、特許文献１に記載のものに比べて機械的制御のために倍の時間が掛かってしまう。

このため、複数のノズル列に対応するように複数組の発光素子と受光素子とを設けて複数本の検出光を形成することも考えられるが、検出機構の増大化によるコストアップの問題は避けられず、また、検出光毎に検出レベルを合わせることが困難であり、特にインク滴の飛翔速度やインク滴量を求めるような場合には調整が必要であり、調整作業も極めて煩雑化する問題がある。

そこで、本発明は、１組の発光素子と受光素子とで形成される検出光によって、複数のノズル列中の全ノズルに亘って、ヘッドを移動させる必要なく一度に検出することにより、短時間でノズルの検出を行うことのできるインクジェット記録装置及び吐出不良ノズルの検出方法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、各々多数のノズルからなる平行に配置された複数のノズル列を有し、その各ノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出することにより記録を行うインクジェット記録装置において、前記インク滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光手段と、前記検出光を受光することによりその光路中を前記インク滴が通過した否かを検出する受光手段と、前記ノズル列中の各ノズルから前記検出光の光路に向けてインク滴を順次時系列的に吐出制御する吐出制御手段と、前記吐出制御手段によるインク滴の吐出のタイミングと前記受光手段によるインク滴の通過検出タイミングとに基づいて前記ノズルからのインク滴の吐出状態を検知することで吐出不良ノズルを特定する吐出不良ノズル特定手段と、前記検出光の光路上に配置され、前記受光手段へ向けて検出光を順次屈曲させることにより、前記ノズル列と同間隔に配置される平行な光路を含む複数の光路を形成する複数の光反射手段と、少なくとも２つのノズル列の各々の位置が前記ノズル列と同間隔に配置される複数の平行な光路の各々と一致するように、前記ノズル列と前記検出光との相対的な位置を移動させる移動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。

請求項２記載の発明は、前記吐出制御手段は、検出時に各ノズルから吐出するインク滴数を変更可能とすると共に、前記受光手段による出力レベルが前記検出光の光路上の全ノズルに亘って略同一となるように、該インク滴数を前記検出光の光路上における受光手段側のノズルに比べて発光手段側のノズルの方を多く吐出制御することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置である。

請求項３記載の発明は、前記検出光の光路上において、少なくとも前記受光手段の直前に、検出光の通過を制限するアパーチャーを配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録装置である。

請求項４記載の発明は、液滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光手段と該検出光を受光することによりその光路中を前記液滴が通過した否かを検出する受光手段とを備え、各々多数のノズルが配列された複数の平行なノズル列の各ノズルから吐出される液滴の吐出状態を検出することにより、吐出不良ノズルを検出する方法において、前記発光手段から出射された検出光を、複数の光反射手段によって前記受光手段へ向けて順次屈曲させることにより、前記ノズル列と同間隔に配置される複数の平行な光路を含む光路を形成し、少なくとも２つのノズル列の各々の位置が前記ノズル列と同間隔に配置される複数の平行な光路の各々と一致するように、前記ノズル列と前記検出光との相対的な位置を移動させた後、前記複数の平行な光路の各々の位置と一致するノズル列の各ノズルから液滴を順次時系列的に吐出制御することにより、該液滴の吐出のタイミングと前記受光手段による液滴の通過検出タイミングとに基づいて前記ノズルからの液滴の吐出状態を検知することで吐出不良ノズルを特定することを特徴とする吐出不良ノズルの検出方法である。

請求項５記載の発明は、各ノズルから吐出する液滴数を変更可能とし、前記受光手段による出力レベルが前記検出光の光路上の全ノズルに亘って略同一となるように、該液滴数を前記検出光の光路上における受光手段側のノズルに比べて発光手段側のノズルの方を多く吐出制御することを特徴とする請求項４記載の吐出不良ノズルの検出方法である。

請求項６記載の発明は、前記検出光の光路上において、少なくとも前記受光手段の直前に、検出光の通過を制限するアパーチャーを配置することを特徴とする請求項４又は５記載の吐出不良ノズルの検出方法である。

請求項１及び４記載の発明によれば、光反射手段によって検出光の光路を屈曲させることにより、検出機構を格別大型化することなく、１組の発光素子と受光素子とによって複数の平行な光路を形成することができ、その複数の平行な光路を複数のノズル列中の全ノズルの検出範囲とすることにより、複数のノズル列中の全ノズルに亘って、ヘッドの移動の必要もなく一度に検出することができ、短時間で吐出不良の検出を行うことができる。

また、光反射手段によって検出光の光路を屈曲させるため、発光手段及び受光手段の配置に制約を受けることがなく、検出機構の設計の自由度が高くなる。

請求項２及び５記載の発明によれば、受光手段による検出出力を全ノズルに亘ってほぼ均一化することができ、より安定したノズルの検出を行うことができる。

請求項３及び６記載の発明によれば、検出光がヘッドのノズル面で反射した際の反射光の受光手段への入射を制限し、誤検出を低減することができる。

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において吐出不良ノズルの検出を行うための主要部の概略構成を示す斜視図、図２は主要部の構成を示すブロック図、図３は検出光の光路を示す平面図である。

図中、１Ａ、１Ｂは記録ヘッドであり、ガイドレール及び主走査モータ等からなる移動手段（図示せず）によって主走査方向に沿って往復移動可能に設けられる共通のキャリッジ（図示せず）に並んで搭載されている。各記録ヘッド１Ａ、１Ｂの下面のノズル面１１Ａ、１１Ｂには、多数のノズル１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ主走査方向と直交する方向に沿って配列されており、この多数のノズル１２Ａ、１２Ｂによって、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂそれぞれに１列のノズル列を形成しており、記録ヘッド１Ａ、１Ｂが並設されていることにより、２つのノズル列が間隔Ｗをおいて互いに平行に配置されている。

この記録ヘッド１Ａ、１Ｂは、移動手段によってキャリッジが主走査方向に沿って往復移動する過程で、図２に示すコントローラ（ＣＰＵ）６によって所定の駆動条件（駆動電圧、駆動周波数）で駆動回路７Ａ、７Ｂが制御されることにより、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂの各ノズル１２Ａ、１２Ｂからそれぞれ所定のタイミングで微小液滴状のインク滴ａを、図１における下方向に吐出することで、図示しない記録媒体上に所望の画像を記録する。

２はＬＥＤからなる発光素子であり、記録ヘッド１Ａ、１Ｂの各ノズル１２Ａ、１２Ｂから吐出されるインク滴ａの通過を検出するための検出光Ｌを出射する。この発光素子２は、詳細については示していないが、図２に示すコントローラ６によって点灯・消灯が制御されるようになっている。

３はフォトダイオードからなる受光素子であり、発光素子２から出射した検出光Ｌを受光する。

４は発光素子２から出射された検出光Ｌを、受光素子３へ向けて屈曲させることにより複数の光路を形成する光反射部材である。この光反射部材４としては、検出光Ｌを屈曲させる機能を有する反射鏡やプリズム等を用いることができる。中でもプリズムは、入射光をロスなく出射することができる点で好ましい。

ここでは検出光Ｌの光路上にそれぞれプリズムからなる２つの光反射部材４１、４２が配置されており、発光素子２から出射された検出光Ｌは、最初の光反射部材４１によって光反射部材４２に向けて反射され、次いで光反射部材４２によって反射されて受光素子３に到達するようになっている。これにより、１本の検出光Ｌの光路は、光反射部材４によって屈曲されることにより、発光素子２から最初の光反射部材４１に至る光路Ｌ１と、光反射部材４１から光反射部材４２に至る光路Ｌ２と、光反射部材４２から受光素子３に至る光路Ｌ３とによって構成される。

ここでは、検出光Ｌの３本の光路Ｌ１〜Ｌ３のうち、発光素子２と光反射部材４１との間の光路Ｌ１と、光反射部材４２と受光素子３との間の光路Ｌ３とが、主走査方向と直交し且つ記録ヘッド１Ａ、１Ｂの各ノズル１２Ａ、１２Ｂの配列方向と平行であって、各ノズル１２Ａ、１２Ｂの間隔Ｗと同間隔で配置されていると共に、インク滴ａの吐出方向に沿った高さ位置が記録ヘッド１Ａ、１Ｂのノズル面１１Ａ、１１Ｂの位置よりも低い位置に配置されるように形成されている。また、発光素子２と光反射部材４１及び受光素子３と光反射部材４２は、それぞれ記録ヘッド１Ａ、１Ｂの全ノズル１２Ａ、１２Ｂがその光路Ｌ１、Ｌ３上に全て収まる距離で配置されている。これにより、記録ヘッド１Ａ、１Ｂの各ノズル列が、それぞれ対応する検出光Ｌ中の光路Ｌ１、Ｌ３上に位置したときに、各ノズル１２Ａ、１２Ｂから吐出されるインク滴ａの進行経路は光路Ｌ１、Ｌ３と交叉する。従って、ここでは、この発光素子２と光反射部材４１との間の光路Ｌ１及び受光素子３と光反射部材４２との間の光路Ｌ３を、図３に斜線で示すように、それぞれ各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対応する受光素子３によるインク滴通過の検出範囲（１）、（２）としている。

５はインク受け皿であり、検出光Ｌの光路Ｌ１、Ｌ３上に配置された記録ヘッド１Ａ、１Ｂのノズル面１１Ａ、１１Ｂに対向するにように設けられており、検出時に記録ヘッド１から吐出されたインク滴ａを受け入れるようになっている。

以上の発光素子２、受光素子３、光反射部材４及びインク受け皿５は、記録ヘッド１Ａ、１Ｂが記録媒体に対して記録を行わない非記録領域に位置して設けられている。インク滴ａの検出は、記録ヘッド１Ａ、１Ｂを搭載したキャリッジが移動手段によって主走査方向に沿ってこの非記録領域まで移動し、２つのノズル列が検出光Ｌの対応する検出範囲（１）、（２）となる光路Ｌ１、Ｌ３上に位置するように停止した時に、コントローラ６から出力される吐出開始信号（FIRE-M）によって駆動回路７Ａ、７Ｂを制御し、記録ヘッド１Ａ、１Ｂの各ノズル１１Ａ、１１Ｂからインク滴ａを順次時系列的に吐出することにより、そのインク滴ａが光路Ｌ１、Ｌ３を通過した際の影を受光素子３により光量変化として検出することによって行われる。

受光素子３は、このようにしてインク滴ａが光路Ｌ１、Ｌ３を通過したときの影を光量変化として検出し、この検出信号を図２に示す検出部８に送る。検出部８は、受光素子３の検出信号を増幅する電流増幅部８１と、この電流増幅部８１により増幅された検出信号の変動分のみを増幅する交流増幅部８２と、この交流増幅部８２からの出力信号を、該出力信号を低域フィルタ８３を経て生成された基準信号と比較し、基準信号レベルを越える信号をdefect-out信号としてコントローラ６へ出力する比較器８４とを有している。

次に、かかるインクジェット記録装置における吐出不良ノズルの検出フローについて図４に示すフロー図を用いて説明する。ここでは、図１に示す２つの記録ヘッド１Ａ、１Ｂの各ノズル１２Ａ、１２Ｂの検出を行う場合を例に挙げて説明する。

まず、コントローラ６は、発光素子２を点灯させた後（Ｓ１）、図示しない移動手段を駆動させることによりキャリッジを主走査方向に移動させて、記録ヘッド１Ａ、１Ｂの各ノズル列を、検出光Ｌのうちのそれぞれ対応する検出範囲（１）、（２）となる光路Ｌ１、Ｌ３上に合わせる（Ｓ２）。

次いで、コントローラ６は、全記録ヘッド１Ａ、１Ｂのうちのノズル検出を行うためのインク滴ａを吐出する最初の記録ヘッドを特定する（ヘッドNo.ｍ＝１とする。）（Ｓ３）。そして、この最初の記録ヘッド１Ａ（図４では、これをNo.ｍヘッドとする。）に対応する駆動回路７Ａに吐出開始信号（FIRE-M）を出力し、正常なインク滴ａの吐出対策として、その全ノズル１２Ａから連続して複数のインク滴ａの吐出（予備吐出）を行う（Ｓ４）。

この予備吐出後、コントローラ６は、記録ヘッド１Ａの全ノズル１２Ａのうち、ノズル検出を行うためのインク滴ａを吐出する最初のノズルを特定する（ノズルNo.ｎ＝１とする。）（Ｓ５）。そして、この最初のノズルNo.1のノズル（以下、これをNo.1ノズルという。）に対して吐出開始信号（FIRE-M）を出力し、検出のためのインク滴ａの吐出を行う（Ｓ６）。

ここで、No.1ノズルから正常にインク滴ａが吐出され、そのインク滴ａが記録ヘッド１Ａに対応する光路Ｌ１を通過すると、受光素子３において入射光が一部遮られることにより光量信号が一時的に減少する。この光量信号の減少が所定レベルを越えると、インク滴ａの通過が検出されたものとして、検出部８から図５に示すようなdefect-out信号が出力される。

コントローラ６は、検出部８からのこのdefect-out信号の入力の有無を判断している。吐出開始信号（FIRE-M）を出力してNo.1ノズルからインク滴ａを吐出した後、所定のタイムアウト時間、即ちインク滴ａを吐出してからそのインク滴ａが検出光Ｌの光路Ｌ１を横切るであろうと十分に推測される時間の経過を検出しており、このタイムアウト時間が経過してもdefect-out信号が検出部８から出力されない場合（図５において点線で示す。）は、No.1ノズルは目詰まり等の原因によりインク滴ａが吐出されない欠ノズルと判断され、そのノズル番号を所定の記憶領域に記憶する（Ｓ７）。これにより欠ノズルによる吐出不良ノズルを特定することができる。

一方、コントローラ６は、No.1ノズルから正常にインク滴ａが吐出されたことによって検出部８から所定のタイムアウト時間内にdefect-out信号の入力があると、インク滴ａの吐出開始信号（FIRE-M）を出力したタイミングからdefect-out信号を検出したタイミングまでの時間（図５中のTn時間）を検出し、この検出時間と、予め判っている記録ヘッド１Ａのノズル面１１Ａと検出光Ｌの光路Ｌ１との間の距離とに基づいてインク滴ａの飛翔速度を算出し、それを所定の記憶領域に記憶する（Ｓ７）。このとき記憶された飛翔速度は、予め記憶されている飛翔速度の所定値と比較することで、速度異常を検出することができる。これにより飛翔速度異常による吐出不良ノズルを特定することができる。

その後、コントローラ６は、続いてNo.2ノズル、No.3ノズル・・・という具合に記録ヘッド１Ａの全てのノズル１２Ａについて順次時系列的に上記同様の処理を繰り返し（Ｓ５〜Ｓ９）、記録ヘッド１Ａの全てのノズル１２について検出が終了したら（Ｓ８においてYesの場合）、続いて、次の記録ヘッド１Ｂの検出に移行し、記録ヘッド１Ａの場合と同様に各ノズル１２Ｂについて吐出不良ノズルの検出を実行する（Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ４〜Ｓ９）。

キャリッジに搭載された全ての記録ヘッドについての検出が終了したら（Ｓ１０においてYesの場合）、コントローラ６は発光素子２を消灯し（Ｓ１２）、吐出不良の検出動作を終了する。

このように、１組の発光素子２と受光素子３との間で形成される検出光Ｌを光反射部材４によって屈曲して複数の光路Ｌ１〜Ｌ３を形成し、そのうちの２本の光路Ｌ１及びＬ３を、記録ヘッド１Ａ及び１Ｂによって構成される互いに平行な２つのノズル列の間隔Ｗと同間隔に形成することで、これら光路Ｌ１、Ｌ３を受光素子３によるノズル１２Ａ、１２Ｂの吐出不良の検出範囲としているので、２つのノズル列中の全ノズル１２Ａ、１２Ｂに亘って、記録ヘッド１Ａ、１Ｂの移動の必要もなく一度に検出することができ、短時間で吐出不良の検出を行うことができる。

光反射部材４の配設数は、図１及び図３（ａ）に示した２つに何ら限定されず、発光素子２から出射した検出光Ｌを受光素子３に向けて屈曲させて少なくとも２本の平行で、且つ、２つのノズル列の間隔と同間隔な、受光素子３によるインク滴ａの通過を検出するための検出範囲となる光路を形成することができるように配設されていればよい。すなわち、複数の光路のうちの検出範囲となる光路がノズル列と同間隔で平行に形成されれば、他の光路を任意に形成できるので、例えば図１において発光素子２の直後の位置に光反射部材を追加して、この光反射部材と光反射部材４１との間の光路を検出範囲とし、その追加した光反射部材に対して垂直方向から検出光Ｌを出射するように発光素子２を配置したり、受光素子３の直前に光反射部材を追加して、受光素子３への光路を垂直方向となるように形成したりすることもできる等、発光素子２及び受光素子３の配置に制約を受けることがなくなり、検出機構の設計の自由度を高くすることができる。

ところで、図３に示すように、発光素子２から受光素子３に至る検出光Ｌの光路Ｌ１、Ｌ３上には、検出光Ｌの通過を制限するアパーチャー９が介設されている。

アパーチャー９の詳細を図６に示す。アパーチャー９には開口部９１が形成されており、検出光Ｌの通過をこの開口部９１に制限している。開口部９１は、横長形状を呈しており、詳細には、記録ヘッド１のノズル面１１と垂直な方向に沿う径（短径）ｄ１に対してそれと直交する方向に沿う径（長径）ｄ２が長く形成されている。一般に、開口部９１は、記録ヘッドのノズル面と垂直な方向、即ちインク滴ａの吐出方向に沿う幅が狭い方が、インク滴ａの通過を検出する場合の検出精度を向上させることができる点で有利である。一方、これと直交する方向の幅を狭くすると、受光素子３により検出される信号の出力が低下すると共に、主走査方向への記録ヘッドの光軸ずれに対する余裕度の減少から、逆に安定な検出ができず検出誤差が大きくなるおそれがあるため、開口形状を横長形状とし、その短径ｄ１が記録ヘッドのノズル面と垂直な方向に沿うように開設することで、インク滴ａの検出精度の向上と検出誤差の低減化とを両立できるようにしている。この開口部９１の形状の一例を挙げると、ｄ１＝１．５ｍｍ、ｄ２＝３ｍｍである。

なお、図６では、横長の略矩形状の開口部９１とされているが、開口部９１はｄ１＜ｄ２となるように形成された横長楕円形状であってもよい。

アパーチャー９の位置は、図３では、検出光Ｌの出射方向に沿う受光素子３の直前と光反射部材４１の直前との２箇所に設けているが、少なくとも受光素子３の直前に設けることが好ましい。受光素子３の直前にアパーチャー９を設けることによって、記録ヘッド１Ａ、１Ｂのノズル面１１Ａ、１１Ｂ等で反射した検出光Ｌの反射光が受光素子３へ入射することによって誤検出を生じる問題を低減することができる。

図１における記録ヘッド１Ａ、１Ｂは、単一の記録ヘッド１Ａ、１Ｂの各々に、多数のノズル１２Ａ、１２Ｂが配列されたノズル列が設けられることによって、２つの平行なノズル列が間隔Ｗで平行に構成されるようにした態様を示している。これをノズル面１１Ａ、１１Ｂ側から見た図を図７（ａ）に示す。しかし、インクジェット記録装置において構成される２つの平行なノズル列はこのような態様に限らず、例えば、図７（ｂ）に示すように、単一の記録ヘッド１にそれぞれ多数のノズル１２Ａ、１２Ｂが配列されたノズル列を間隔Ｗで互いに平行に形成した態様があり、本発明はこのような記録ヘッド１においても、１組の発光素子２と受光素子３によって２つのノズル列中の全ノズル１２Ａ、１２Ｂに亘って、記録ヘッド１の移動の必要もなく一度に検出することができることはもちろんである。

また、ノズル列数はこのような２つに限らず、例えばＹＭＣＫ等のインク色毎の専用の記録ヘッドを有する場合のように３つ以上の記録ヘッドによって３つ以上のノズル列が構成される場合や、更なる高密度化を図るため、１つの記録ヘッドに３つ以上のノズル列を形成する場合も考えられるが、このような場合は、光反射部材４の配設数を適宜増加させることにより、ノズル列と同間隔の平行な光路数を増加させ、ノズル列数に対応する検出範囲を形成すればよく、本発明によれば、発光素子と受光素子との組を増やすことなく、ノズル列数に応じて容易に検出範囲を構成することが可能である。

なお、１組の発光素子２と受光素子３による検出光Ｌにおいて、検出範囲を構成する複数の平行な光路を全ノズル列数と同数形成すれば、全ノズル列の全ノズルに亘って一度に検出を行うことができるため、本発明において最も好ましい態様であるが、本発明は、１組の発光素子２と受光素子３とによって少なくとも２つのノズル列中の全ノズルに亘って一度に検出できればよく、必ずしも検出範囲を全ノズル列数と同数構成するものに限らない。

例えば、図８（ａ）に示すように、各々１つのノズル列を有する４つの記録ヘッド１Ａ〜１Ｄにより構成される４つのノズル列に対し、１組の発光素子２と受光素子３を使用して、光反射部材４１、４２によって２本の平行な光路Ｌ１、Ｌ３を各ノズル列の間隔Ｗと等間隔で形成して検出範囲（図中、斜線で示す範囲）を構成し、その２本の検出範囲によって記録ヘッド１Ａ〜１Ｄのうちの２つのノズル列を検出するようにしてもよい。この場合は、最初の２つのノズル列の検出終了の後、次の２つのノズル列の各ノズルを検出するために移動を行う必要があるが、１組の発光素子と受光素子とによって１つのノズル列の検出しか行えない従来のものに比べ、検出時間を短縮することができる。

また、図８（ｂ）に示すように、各々１つのノズル列を有する４つの記録ヘッド１Ａ〜１Ｄにより構成される４つのノズル列に対し、２組の発光素子２と受光素子３を使用して、各組毎に光反射部材４１、４２によって２本の平行な光路Ｌ１、Ｌ３を各ノズル列の間隔Ｗと等間隔で形成して合計４本の検出範囲（図中、斜線で示す範囲）を構成し、各２本の検出範囲によって記録ヘッド１Ａ〜１Ｄのうちの２つのノズル列ずつの検出を一度に行うようにしてもよい。この場合は、発光素子と受光素子の組を２組設ける必要があるが、１組の発光素子と受光素子とによって複数のノズル列の検出を行うことができるため、ノズル列数に比べて発光素子と受光素子の組の配設数を少なくすることができる。

次に、ノズルの吐出不良を検出する場合に好ましいインク滴ａの吐出形態について説明する。

図９は、検出光Ｌの光路上のノズル位置と検出出力との関係を示すグラフである。図９の１点鎖線のグラフ（ア）で示されるように、受光素子３から出力される検出出力は、光回折の影響によって発光素子２に近づくにつれて弱くなる。特に、近年のプリントの高画質化に伴ってインク滴１滴の大きさは極めて微小液滴化してきているため、吐出不良の検出時には、受光素子３によって微小液滴の影を捉えた微弱な信号を増幅しなくてはならず、検出信号のＳ／Ｎも低下する傾向がある。

このため、吐出不良ノズルの検出時には、コントローラ６が駆動回路７Ａ、７Ｂに出力する吐出開始信号の印加タイミングを適宜変更することによって、記録ヘッド１Ａ、１Ｂの各ノズル１２Ａ、１２Ｂからそれぞれ吐出するインク滴の数を変更制御し、この検出時のインク滴の数を、検出対象となる検出光Ｌの光路Ｌ１、Ｌ３上に位置する全ノズル１２Ａ、１２Ｂに亘って同一ではなく、受光素子３による検出出力のレベルが検出光Ｌの光路Ｌ１、Ｌ３上の全ノズル１２Ａ、１２Ｂに亘って略同一になるように、検出光Ｌの光路Ｌ１、Ｌ３上において受光素子３側に位置するノズルに比べて発光素子２側に位置するノズルの方を多く吐出制御することが好ましい。

この検出時のインク滴は、インク滴数を各ノズル１２Ａ、１２Ｂで変更制御可能とすることにより、１滴のインク滴ａもしくは連続して吐出される２滴以上の複数のインク滴ａからなる一塊のインク滴群Ｇの形態で各ノズル１２から吐出される。

図１０（ａ）は、１つのノズル１２から連続して吐出される３滴のインク滴ａからなる一塊のインク滴群Ｇの様子を示している。ここでは検出の確実性を期すため、１つのノズル１２からインク滴群Ｇ１、Ｇ２・・・という具合に、一塊のインク滴群Ｇを一定間隔をおいて連続して吐出している。

一塊のインク滴群Ｇにおいて、各インク滴ａ同士の吐出間隔と連続する一塊のインク滴群Ｇ同士の吐出間隔との関係は、一塊のインク滴群Ｇにおいて隣接する各インク滴ａ同士の吐出間隔をα、先に吐出されたインク滴群Ｇ１と次に吐出されたインク滴群Ｇ２との吐出間隔（インク滴群Ｇ１の最後のインク滴ａとインク滴群Ｇ２の最初のインク滴ａとの間隔）をβとしたとき、α＜βである。このとき、一塊のインク滴群Ｇにおける上記αの和を、受光素子３によって影が捉えられる範囲の垂直方向の距離よりも小さい値とすることがより好ましく、これによって受光素子３では、インク滴ａの個々が極めて微小な液滴からなるものであっても、インク滴群Ｇとすることで１つの大きなまとまった信号として検出することができるようになる。

また、１つのノズル１２からのインク滴群Ｇの吐出が終了し、隣接するノズル１２からの吐出に移行する際は、図１０（ｂ）に示すように、先のノズル１２から吐出されたインク滴群Ｇ１と次のノズル１２から吐出されたインク滴群Ｇ２との吐出間隔βを、一塊のインク滴群Ｇ中の隣接するインク滴ａ同士の間隔αとの関係で、上記同様にα＜βとなるようにすれば、各ノズル１２から連続して吐出する場合でもそれぞれのインク滴群Ｇを一塊とみなすことができる。

インク滴数を変える具体的態様の一例としては、１本の検出光Ｌによって構成される複数の光路上にある全ノズル１２を複数の組に分け、その組毎にインク滴数を変えることが挙げられる。図１１は、検出光Ｌの光路上に位置する全ノズル１２を３つの組に分け、受光素子３に近い側の組の複数のノズル１２からは３滴のインク滴ａからなるインク滴群Ｇｆを吐出するように制御し、中間に位置する組の複数のノズルからは４滴のインク滴ａからなるインク滴群Ｇｍを吐出するように制御し、発光素子２に近い側の組の複数のノズルからは５滴のインク滴ａからなるインク滴群Ｇｎを吐出するように制御する場合を示している。分けられる組は受光素子３による検出出力のレベルに応じて２以上とすれば任意であり、インク滴数もインク滴ａの１滴の大きさと受光素子３による検出出力のレベルとに応じて適宜調整できる。

また、検出光Ｌの複数の光路上において発光素子２に近い側のノズル列の各ノズル１２から吐出するインク滴数を多くし、ノズル列が受光素子３に近づくにつれて、そのノズル列の各ノズル１２から吐出するインク滴数を少なくしていくという具合に、ノズル列毎にインク滴数を異ならせるようにしてもよい。

検出光Ｌの光路上に位置する各ノズル１２の検出時のインク滴数のデータは、ノズル１２毎もしくは複数のノズル１２の組毎に対応させて予めコントローラ６内の所定の領域に記憶しておき、吐出不良ノズルの検出時には、この記憶されたデータに基づいて、各ノズル１２のインク滴数を制御すればよい。

このように検出光Ｌの光路上に位置するノズル１２の発光素子２からの位置に応じてインク滴数を変更制御し、受光素子３側のノズル１２に比べて発光素子２側のノズル１２の方を多く吐出制御することで、受光素子３による出力レベルは、図９の実線のグラフ（イ）に示すように、検出光Ｌの光路上の全ノズルに亘って略同一にすることができる。このグラフ（イ）は、検出光Ｌの光路上に位置する全ノズル１２を３つの組に分け、それぞれの組でインク滴数を変えた場合を示している。

以上の説明では、発光素子２をＬＥＤとしたが、これに限らず、本発明は検出光Ｌを出射する発光手段としてＬＤ（レーザー）を用いる場合にも適用できる。

また、ここでは、キャリッジに搭載される記録ヘッド１が移動手段によって主走査方向に沿って移動可能とされ、この記録ヘッド１が検出光Ｌまで移動してくる態様について説明したが、記録ヘッド１と検出光Ｌとは相対的に移動すればよい。従って、検出光Ｌ側を記録ヘッド１に向けて移動可能としてもよく、また、双方が互いに移動するようにしてもよい。

本発明に係る吐出不良ノズルの検出方法は、インク滴を吐出することによって記録紙やフィルム等の記録媒体上に文字や写真等の各種画像を記録するインクジェット記録装置に適用されるものに限らず、例えば、ノズルから布帛にインク滴を吐出することによって所望の図柄を形成するインクジェット捺染装置、ノズルから液滴状の発光材料を吐出することによって発光層を形成する有機ＥＬ素子の製造装置、ノズルからシルク印刷用のインク滴を吐出するシルク印刷装置等のように、多数のノズルが配列されたノズル列を有し、その各ノズルから液滴を吐出するヘッドを有する装置にも適用することで、上記同様に、短時間で吐出不良ノズルの検出が可能である。

インクジェット記録装置の主要部の概略構成を示す斜視図インクジェット記録装置の主要部の構成を示すブロック図検出光の光路を示す平面図吐出不良ノズルの検出フローを示すフロー図吐出制御信号と検出信号を示す図アパーチャーの正面図（ａ）はそれぞれ１列のノズル列を有する２つの記録ヘッドをノズル面側から見た図、（ｂ）は互いに平行な２列のノズル列を有する１つの記録ヘッドをノズル面側から見た図（ａ）は４つのノズル列に対して１組の発光素子と受光素子によって２本の平行な光路を形成した状態を説明する図、（ｂ）は４つのノズル列に対して２組の発光素子と受光素子によってそれぞれ２本ずつの平行な光路を形成した状態を説明する図ノズル位置と検出出力との関係を示すグラフ（ａ）（ｂ）はそれぞれノズルから吐出される一塊のインク滴群の様子を示す図ノズル位置によってインク滴群のインク滴数を変えた態様を示す図

符号の説明

１、１Ａ〜１Ｄ：記録ヘッド
１１Ａ、１１Ｂ：ノズル面
１２Ａ、１２Ｂ：ノズル
２：発光素子
３：受光素子
４：光反射部材
５：インク受け皿
６：コントローラ
７Ａ、７Ｂ：駆動回路
８：検出部
９：アパーチャー
９１：開口部
Ｌ：検出光
Ｌ１〜Ｌ３：光路
Ｇ：インク滴群
ａ：インク滴

Claims

各々多数のノズルからなる平行に配置された複数のノズル列を有し、その各ノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出することにより記録を行うインクジェット記録装置において、
前記インク滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光手段と、
前記検出光を受光することによりその光路中を前記インク滴が通過した否かを検出する受光手段と、
前記ノズル列中の各ノズルから前記検出光の光路に向けてインク滴を順次時系列的に吐出制御する吐出制御手段と、
前記吐出制御手段によるインク滴の吐出のタイミングと前記受光手段によるインク滴の通過検出タイミングとに基づいて前記ノズルからのインク滴の吐出状態を検知することで吐出不良ノズルを特定する吐出不良ノズル特定手段と、
前記検出光の光路上に配置され、前記受光手段へ向けて検出光を順次屈曲させることにより、前記ノズル列と同間隔に配置される平行な光路を含む複数の光路を形成する複数の光反射手段と、
少なくとも２つのノズル列の各々の位置が前記ノズル列と同間隔に配置される複数の平行な光路の各々と一致するように、前記ノズル列と前記検出光との相対的な位置を移動させる移動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。
前記吐出制御手段は、検出時に各ノズルから吐出するインク滴数を変更可能とすると共に、前記受光手段による出力レベルが前記検出光の光路上の全ノズルに亘って略同一となるように、該インク滴数を前記検出光の光路上における受光手段側のノズルに比べて発光手段側のノズルの方を多く吐出制御することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
前記検出光の光路上において、少なくとも前記受光手段の直前に、検出光の通過を制限するアパーチャーを配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録装置。
液滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光手段と該検出光を受光することによりその光路中を前記液滴が通過した否かを検出する受光手段とを備え、各々多数のノズルが配列された複数の平行なノズル列の各ノズルから吐出される液滴の吐出状態を検出することにより、吐出不良ノズルを検出する方法において、
前記発光手段から出射された検出光を、複数の光反射手段によって前記受光手段へ向けて順次屈曲させることにより、前記ノズル列と同間隔に配置される複数の平行な光路を含む光路を形成し、
少なくとも２つのノズル列の各々の位置が前記ノズル列と同間隔に配置される複数の平行な光路の各々と一致するように、前記ノズル列と前記検出光との相対的な位置を移動させた後、
前記複数の平行な光路の各々の位置と一致するノズル列の各ノズルから液滴を順次時系列的に吐出制御することにより、該液滴の吐出のタイミングと前記受光手段による液滴の通過検出タイミングとに基づいて前記ノズルからの液滴の吐出状態を検知することで吐出不良ノズルを特定することを特徴とする吐出不良ノズルの検出方法。
各ノズルから吐出する液滴数を変更可能とし、前記受光手段による出力レベルが前記検出光の光路上の全ノズルに亘って略同一となるように、該液滴数を前記検出光の光路上における受光手段側のノズルに比べて発光手段側のノズルの方を多く吐出制御することを特徴とする請求項４記載の吐出不良ノズルの検出方法。
前記検出光の光路上において、少なくとも前記受光手段の直前に、検出光の通過を制限するアパーチャーを配置することを特徴とする請求項４又は５記載の吐出不良ノズルの検出方法。