JP2006192789A - 液体吐出装置及び画像形成装置並びに吐出検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の液滴吐出口から吐出される複数滴を略同時に検出可能とし、検出時間の短縮化並びに検出精度の向上を実現することができる液体吐出装置及び画像形成装置並びに吐出検出方法を提供する。
【解決手段】吐出液滴を光学的に検出するための発光手段と受光手段を配置し、検出光の光軸方向に沿って所定の規定距離（Ｌ）よりも離れた吐出口間距離を有する少なくとも２つの吐出口を同時検出の検出対象として選択する。このような位置関係にある少なくとも２つの吐出口から略同時に吐出された複数の液滴（Ｂ，Ｃ）は、回折現象によって後方の液滴（Ｂ）にも光が当たるため、検出光束内に存在する液滴の個数に応じて受光手段の受光量が変化する。したがって、検出信号に基づいて当該検出対象に係る吐出口からの液滴の吐出状態を判断できる。
【選択図】 図１２

Description

本発明は液体吐出装置及び画像形成装置並びに吐出検出方法に係り、特に多数の液滴吐出口（ノズル）が２次元的に配列されてなるインクジェットヘッドにおける吐出不良の検出に好適な液体吐出装置及び画像形成装置並びにその吐出検出方法に関する。

インクジェット方式の記録装置は、複数のノズルが配列された記録ヘッド（印字ヘッドともいう）と記録媒体とを相対的に移動させつつノズルからインクを吐出することにより、記録媒体上に画像を形成する。この種の装置では、インクの増粘や気泡混入等が原因となってノズルからインクが吐出されなくなったり、インクの吐出量（記録媒体上に打滴されるドットサイズ）若しくは打滴位置（飛翔方向）が不適切になるなどの吐出不良が発生する場合がある。

このため、従来、記録ヘッドから吐出された液滴にレーザ光等の光を照射し、光線の遮りによる光量変動を光センサにて検出することにより、インク切れや吐出不良を検出する方法が知られている（特許文献１，２）。

特許文献１では、ノズル群の吐出タイミングを、他のノズル群の吐出に対して吐出周期の範囲でずらすことによって、光軸とノズルの位置調整を簡易化し、検出速度を向上させている。

一方、特許文献２は、レーザ検出器の光束に液滴がかかるタイミングや時間を検出することによって、または複数のレーザ検出系にて単一のノズルを複数方向から検出することによって、液滴の尾曲がり（飛翔方向の曲がり）を検出している。また、尾曲がりを検知後、駆動波形を変更することによって尾曲がりを補正する旨を開示している。
特開平２００３−１９１４５３号公報 特開平２００２−３６１８６３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、検出用の光束中に存在させる液滴のタイミングを時分割でコントロールするものであり、複数の液滴を同時に光束中に存在させることはできない。このため、多数のノズルについて１つずつタイミングをずらして吐出を行う必要があり、全てのノズルについて吐出液滴を検出し終えるまでに相応の時間を要する。

一方、特許文献２に開示された技術は、検出用の光束内を通過する液滴の通過時間に注目して検出を行うため、飛翔方向の曲がり量が比較的大きくなければ検出することはできない。すなわち、正常な吐出を基準として極端に方向異常を示す尾曲がりを検出することは可能であるが、曲がりの程度が小さいものは検出が困難と考えられ、検出精度が高くない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複数の液滴吐出口から吐出される複数滴を略同時に検出可能とし、検出時間の短縮化並びに検出精度の向上を実現することができる液体吐出装置及び画像形成装置並びに吐出検出方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る液体吐出装置は、液滴を吐出する複数の吐出口を有する液体吐出ヘッドと、前記複数の吐出口のうち検出対象となる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路と交差する検出光を発生する発光手段と、前記検出対象となる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路を通過した検出光を受光し、該受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、前記複数の吐出口のうち前記検出光の光軸方向に沿う吐出口間距離が所定の規定距離よりも大きい少なくとも２つの吐出口を前記検出対象として選択する吐出口選択手段と、前記吐出口選択手段により選択された少なくとも２つの吐出口から略同時に液滴を吐出させる吐出駆動を行う吐出制御手段と、前記吐出制御手段の吐出駆動により吐出された液滴が前記検出光を通過する際に前記受光手段から得られる検出信号に基づき、当該検出対象たる少なくとも２つの吐出口からの液滴の吐出状態を判定する吐出状態判定手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、吐出液滴を光学的に検出するための発光手段と受光手段を配置し、検出光の光軸方向に沿って所定の規定距離よりも離れた吐出口間距離を有する少なくとも２つの吐出口を同時検出の検出対象として選択する。このような位置関係にある少なくとも２つの吐出口から略同時に吐出された複数の液滴は、検出光の光軸に直交する断面で見ると互いに重なり合う可能性はあるものの、液滴間の光軸方向距離が所定の規定距離よりも離れていることから回折現象によって検出光が回り込み、後方の液滴にも光が当たる。このため、後方の液滴によっても検出光が遮られ、検出光束内に存在する液滴の個数に応じて受光手段の受光量が変化する。つまり、略同時に吐出された液滴の個数に応じて受光手段からの検出信号が変化するため、検出信号から当該検出対象の吐出口について正常に吐出が行われたか否かを判断でき、正常に吐出する吐出口の個数（逆に言えば、吐出異常の液滴吐出口の個数）を識別できる。

本発明によれば、複数の吐出口について同時に吐出検出を行うことができるので、検出に要する時間を短縮でき、スループットの向上を図ることができる。また、本発明によれば、複数の液滴の光軸方向距離を所定の規定距離よりも離し、略同時に吐出された後方の液滴にも光が当たる条件で検出対象の吐出口を選択するようにしたので、誤検出を防止することができ、高精度の検出が可能となる。更に、液切れの検出を目的として、上記の検出を行う場合には、複数の吐出口について同時に吐出駆動を行うため、検出の感度、精度を向上させることができる。

なお、検出対象とする２以上の吐出口は、１次元に配列された列から選択されてもよいし、２次元配列における同一の列（ノズル列）内から選択されてもよいし、異なる列（複数のノズル列）から選択されてもよい。

本発明において「略同時に吐出させる」とは、吐出圧力を発生させる圧力発生手段（例えば、アクチュエータや発熱素子）を駆動するための駆動信号の印加タイミング（駆動タイミング）について同時であるが、実際の液滴の吐出タイミングが厳密には同時ではない場合を含むものとする。

また、本発明において検出対象として選択される少なくとも２つの吐出口の並び方向は、検出光の光軸と平行であることは必ずしも要求されないが、特に、光軸と平行な線上に並ぶ吐出口については所定の規定距離よりも近いと後方の液滴に光が当たらず、誤検出の可能性が高まるため、光軸と平行な線上に配置され、かつ、前記光軸の方向に沿う吐出口間距離が前記所定の規定距離よりも大きいという条件を満たす少なくとも２つの吐出口を検出対象として選択する態様が効果的である。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記所定の規定距離は、前記検出光を遮る液滴の後方に回り込む回折光の回り込み距離であることを特徴とする。

液滴の直径をＤ、検出光の波長をλとするとき、回折角度θはＤ＞λの条件においてθ＝λ／Ｄ程度となり、回折光の回り込み距離ＬはＬ＝Ｄ／（２×tan θ）と表される。液滴間距離（好ましくは、２個の液滴の内側間距離）がこの回り込み距離Ｌよりも離れていれば、複数液滴の同時検出が可能である。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記検出光を前記液体吐出ヘッドに対して移動させる検出光移動手段を備えることを特徴とする。

検出光移動手段によって検出光を移動させることにより、所望の吐出口について吐出検出を行うことができる。特に、２次元配列された吐出口群の全範囲にわたって検出光を走査することにより、全ての吐出口を検査することできる。

検出光移動手段は、光学系を構成している光学部材及び発光手段の全部又は一部を移動させるための移動機構及びその駆動源並びに駆動制御手段等のうち必要な構成を含むものとする。また、検出光移動手段は液体吐出ヘッドに対して検出光を相対的に移動させるものであればよく、その移動形態には、平行移動、回転移動（回動）、又はこれらの組み合わせなど、多様な形態が含まれる。

請求項４に係る発明は、請求項１、２又は３記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記吐出状態判定手段は、前記検出対象として選択され略同時に吐出駆動される吐出口の数に応じた複数の判定用しきい値が設定されており、これら複数の判定用しきい値と前記受光手段から得られる検出信号に基づき、前記検出対象に係る複数の吐出口のうち正常に吐出している吐出口数を判定することを特徴とする。

検出光の光束内に存在する液滴の個数に応じて検出信号が変化するため、吐出液滴の個数に応じてレベルの異なる複数の判定用しきい値を持つことにより、検出対象たる複数の吐出口のうち正常に吐出された吐出口の個数を識別することができる。

また、本発明において、複数の吐出口について同時に吐出液滴の検出を行い、その検出において吐出異常が検出された場合には、２度目の検出において当該複数の吐出口について吐出検出の対象を１つ又は１度目の検査時よりも少ない数にして検出対象を絞り込み、吐出検出を行うことにより、吐出異常に係る吐出口を特定する態様も好ましい。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記液体吐出ヘッドの吐出性能を回復させる回復手段と、前記吐出状態判定手段による判定結果に基づいて前記回復手段による回復動作を制御する回復制御手段と、を備えたことを特徴とする。

吐出状態判定手段によって不吐出の吐出口の存在が確認された場合には、回復手段による回復動作を実施する態様が好ましい。回復動作には、液体吐出ヘッド内の液を吸引する動作、予備吐出などがある。これにより、吐出不良が解消され、良好な吐出を行うことができる。

請求項６記載の発明に係る液体吐出装置は、液滴を吐出する複数の吐出口を有する液体吐出ヘッドと、前記複数の吐出口のうち検出対象となる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路と交差する検出光を発生する発光手段と、前記検出対象となる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路を通過した検出光を受光し、該受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、前記複数の吐出口のうち前記検出光の光軸方向に沿う吐出口間距離が所定の規定距離よりも大きい少なくとも２つの吐出口を不吐出検出の検出対象として選択する第１の吐出口選択手段と、前記第１の吐出口選択手段により選択された少なくとも２つの吐出口から略同時に液滴を吐出させる吐出駆動を行う第１の吐出制御手段と、前記第１の吐出制御手段の吐出駆動により吐出された液滴が前記検出光を通過する際に前記受光手段から得られる検出信号に基づき、当該検出対象たる少なくとも２つの吐出口から液滴が吐出されているか否かを判定する第１の吐出状態判定手段と、前記複数の吐出口のうち前記検出光の光軸と平行な線上に配置され、かつ、前記光軸の方向に沿う吐出口間距離が前記所定の規定距離よりも小さい少なくとも２つの吐出口を飛翔異常検出の検出対象として選択する第２の吐出口選択手段と、前記第２の吐出口選択手段により選択された少なくとも２つの吐出口から略同時に液滴を吐出させる吐出駆動を行う第２の吐出制御手段と、前記第２の吐出制御手段の吐出駆動により吐出された液滴が前記検出光を通過する際に前記受光手段から得られる検出信号に基づき、当該飛翔異常の検出対象たる少なくとも２つの吐出口から吐出された液滴の飛翔方向及び飛翔速度のうち少なくとも一方の異常の有無を判定する第２の吐出状態判定手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項６に係る発明によれば、所定の規定距離よりも離れた吐出口を検出対象として選択することで不吐出検出を行うことができ、所定の規定距離よりも近い吐出口を検出対象として選択することで飛翔異常検出を行うことができる。

「所定の規定距離」は、請求項２で示したように、前記検出光を遮る液滴の後方に回り込む回折光の回り込み距離とすることが好ましい。

また、請求項３乃至５に記載した構成と請求項６に記載の構成とを適宜組み合わせる態様も可能である。

請求項７記載の発明は、前記目的を達成する画像形成装置を提供する。すなわち、請求項７に係る画像形成装置は、請求項１乃至６の何れか１項記載の液体吐出装置を有し、前記吐出口から吐出した液滴によって記録媒体上に画像を形成することを特徴とする。

本発明の画像形成装置における液体吐出ヘッドの構成例として、記録媒体の全幅に対応する長さにわたって複数のノズル（吐出口）を配列させたノズル列を有するフルライン型のインクジェットヘッドを用いることができる。

この場合、記録媒体の全幅に対応する長さに満たないノズル列を有する比較的短尺の吐出ヘッドモジュールを複数個組み合わせ、これらを繋ぎ合わせることで全体として記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を構成する態様がある。

フルライン型のインクジェットヘッドは、通常、被吐出媒体の相対的な送り方向（相対的搬送方向）と直交する方向に沿って配置されるが、搬送方向と直交する方向に対して、ある所定の角度を持たせた斜め方向に沿ってインクジェットヘッドを配置する態様もあり得る。

また、カラー画像を形成する場合は、複数色のインク（記録液）の色別にフルライン型の記録ヘッドを配置してもよいし、１つの記録ヘッドから複数色のインクを吐出可能な構成としてもよい。

画像形成装置における「記録媒体」は、液体吐出ヘッド（記録ヘッド）から吐出される液によって画像の記録を受ける媒体（記録媒体、印字媒体、被画像形成媒体、被記録媒体、受像媒体など呼ばれ得るもの）であり、連続用紙、カット紙、シール用紙、ＯＨＰシート等の樹脂シート、フイルム、布、液滴吐出ヘッドによって配線パターン等が形成されるプリント基板、中間転写媒体、その他材質や形状を問わず、様々な媒体を含む。

記録媒体と液体吐出ヘッドを相対的に移動させる搬送手段は、停止した（固定された）ヘッドに対して被吐出媒体を搬送する態様、停止した被吐出媒体に対してヘッドを移動させる態様、或いは、ヘッドと被吐出媒体の両方を移動させる態様の何れをも含む。

請求項８記載の発明は前記目的を達成する方法発明を提供する。すなわち、請求項８に係る吐出検出方法は、液滴を吐出する複数の吐出口を有する液体吐出ヘッドの吐出状態を検出する方法であって、前記複数の吐出口のうち検出対象となる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路と交差する検出光を発生する発光手段と、前記検出対象たる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路を通過した検出光を受光して該受光量に応じた検出信号を出力する受光手段とを配置し、前記複数の吐出口のうち前記検出光の光軸方向に沿う吐出口間距離が所定の規定距離よりも大きい少なくとも２つの吐出口を前記検出対象として選択し、前記選択された少なくとも２つの吐出口から略同時に液滴を吐出させる吐出駆動を行い、前記吐出駆動により吐出された液滴が前記検出光を通過する際に前記受光手段から得られる検出信号に基づき、当該検出対象たる少なくとも２つの吐出口からの液滴の吐出状態を判定することを特徴とする。

本発明によれば、複数の吐出口について同時に吐出検出を行うことができるので、検出に要する時間を短縮でき、生産性の向上を図ることができる。また、本発明によれば、複数の液滴の光軸方向距離を所定の規定距離よりも離し、略同時に吐出された後方の液滴にも光が当たる条件で検出対象の吐出口を選択するようにしたので、誤検出を防止することができ、検出精度の向上を達成できる。更に、本発明は、多数ノズル或いは高密度ノズルの吐出検出にも好適に対応することができる。

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は本発明の実施形態に係る液体吐出装置を用いたインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェット記録ヘッド（以下、ヘッドという。）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録媒体たる記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部（搬送手段に相当）２２と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。また、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙには、それぞれノズル（インク吐出口）から吐出された飛翔中の液滴を光学的に検知するための光源（発光手段に相当）２７Ａ及びフォトセンサ（受光手段に相当）２７Ｂからなる吐出検査装置２７が配置されている。

インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンク（インクタンク）を有し、各インクタンクは不図示の管路を介して各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

図１において、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

複数種類の記録媒体を利用可能な構成にした場合、記録媒体の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１６がベルト３３上に吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図８中符号８８）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。なお、吸引吸着によるベルト搬送手段に代えて、静電吸着によるベルト搬送手段を用いることも可能である。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２の各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１０が対象とする記録紙１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、記録紙１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれのヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが記録紙１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。

吸着ベルト搬送部２２により記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（すなわち１回の副走査で）、記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

図１に示したように、印字部１２の後段には後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。

多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

こうして生成されたプリント物は排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成される。

また、図１には示さないが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。

〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられている各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。

図３はヘッド５０を吐出口面（ノズル面）側から見た図であり、図４は１つの液滴吐出素子（１つのノズル５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図である。記録紙１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３に示したように、インク滴の吐出口であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

図３の点線で示したように、各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部の一方にノズル５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給口）５４が設けられている。なお、圧力室５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。

図４に示したように、各圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５はインク供給源たるインクタンク（図４中不図示、図７中符号６０として記載）と連通しており、インクタンク６０から供給されるインクは図４の共通流路５５を介して各圧力室５２に分配供給される。

圧力室５２の一部（図４において天面）を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）５６には個別電極５７を備えたアクチュエータ５８が接合されている。個別電極５７と共通電極間に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ５８が変形して圧力室５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル５１からインクが吐出される。なお、アクチュエータ５８には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。インク吐出後、アクチュエータ５８の変位が元に戻る際に、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

上述した構造を有するインク室ユニット５３を図５に示す如く主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度αを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

すなわち、主走査方向に対してある角度αの方向に沿ってノズル５１を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosαとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図５に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル５１-11 、５１-12 、５１-13 、５１-14 、５１-15 、５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル５１-21 、…、５１-26 を１つのブロック、ノズル５１-31 、…、５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙１６の搬送速度に応じてノズル５１-11 、５１-12 、…、５１-16 を順次駆動することで記録紙１６の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。

そして、上述の主走査によって記録される１ライン（或いは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。すなわち、本実施形態では、記録紙１６の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

ヘッド５０の構造及びノズル配列の形態は図３乃至図５で説明した例に限定されない。例えば、図６に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するフルラインヘッドを構成してもよい。

また、図４で説明したとおり、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータ５８の変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。

〔インク供給系の構成〕
図７はインクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク６０はヘッド５０にインクを供給する基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インクタンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。なお、図７のインクタンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。

図７に示したように、インクタンク６０とヘッド５０の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。

図７には示さないが、ヘッド５０の近傍又はヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１０には、ノズル５１の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、ノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。

これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によってヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置からヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ６４は、図示せぬ昇降機構によってヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａをキャップ６４で覆う。

クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構によりヘッド５０のインク吐出面（ノズル板表面）に摺動可能である。ノズル板にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。

印字中又は待機中において、特定のノズルの使用頻度が低くなり、ノズル近傍のインク粘度が上昇した場合、その劣化インクを排出すべくキャップ６４に向かって予備吐出が行われる。

また、ヘッド５０内のインク（圧力室内）に気泡が混入した場合、ヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプ６７で圧力室内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。

ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用のアクチュエータ５８が動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。したがって、この様な状態になる手前で（アクチュエータ５８の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かってアクチュエータを動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面の清掃手段として設けられているクリーニングブレード６６等のワイパーによってノズル板表面の汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。

また、ノズル５１や圧力室５２に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、以下に述べる吸引動作を行う。

すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、アクチュエータ５８を動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、ヘッド５０のノズル面に、圧力室５２内のインクをポンプ等で吸い込む吸引手段を当接させて、気泡が混入したインク又は増粘インクを吸引する動作が行われる。

ただし、上記の吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。したがって、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図７で説明したキャップ６４は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。また、上記の吸引動作は、ヘッド５０へのインク初期装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行われる。

〔制御系の説明〕
次に、インクジェット記録装置１０の制御系について説明する。

図８はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４、吐出検出制御部８５等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。

ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。すなわち、システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４及びＲＯＭ７５の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

ＲＯＭ７５には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。ＲＯＭ７５は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示に従って後乾燥部４２その他各部のヒータ８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（ドットデータ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介してヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図８において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、画像メモリ７４に蓄えられる。この段階では、例えば、ＲＧＢの画像データが画像メモリ７４に記憶される。

インクジェット記録装置１０では、インク（色材) による微細なドットの打滴密度やドットサイズを変えることによって、人の目に疑似的な連続階調の画像を形成するため、入力されたデジタル画像の階調（画像の濃淡）をできるだけ忠実に再現するようなドットパターンに変換する必要がある。そのため、画像メモリ７４に蓄えられた元画像（ＲＧＢ）のデータは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、該プリント制御部８０においてディザ法や誤差拡散法などのハーフトーン化技術によってインク色ごとのドットデータに変換される。

すなわち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。

ヘッドドライバ８４は、プリント制御部８０から与えられる印字データ（すなわち、画像バッファメモリ８２に記憶されたドットデータ）に基づき、ヘッド５０の各ノズル５１に対応するアクチュエータ５８を駆動するための駆動信号を出力する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

ヘッドドライバ８４から出力された駆動信号がヘッド５０に加えられることによって、該当するノズル５１からインクが吐出される。記録紙１６の搬送速度に同期してヘッド５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１６上に画像が形成される。

上記のように、プリント制御部８０における所要の信号処理を経て生成されたドットデータに基づき、ヘッドドライバ８４を介して各ノズルからのインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

吐出検出制御部８５は、吐出検出用の光源２７Ａの点灯（ＯＮ）／消灯（ＯＦＦ）並びに点灯時の発光量等を制御する光源制御回路と、フォトセンサ２７Ｂの駆動回路及びフォトセンサ２７Ｂからの検出信号を処理する信号処理回路とを含んで構成される。吐出検出制御部８５はプリント制御部８０からの指令に従って光源２７Ａ及びフォトセンサ２７Ｂの動作を制御し、フォトセンサ２７Ｂから得られた検出結果をプリント制御部８０に提供する。

プリント制御部８０は、吐出検出制御部８５を通じて得られた検出情報に基づいてノズル５１の吐出／不吐出を判断し、不吐出ノズルが検出された場合には所定の回復動作を実施する制御を行う。すなわち、プリント制御部８０は、本発明の吐出口選択手段、吐出制御手段及び吐出状態判定手段、更には第１、第２の吐出制御手段及び第１、第２の吐出状態判定手段として機能する。

〔吐出検出の方法〕
図９は飛翔液滴を検出する手段の概略構成図である。同図に示すように、吐出検査装置２７は、主に、レーザダイオード等の光源２７Ａとフォトセンサ２７Ｂ、光源２７Ａから射出された光を所定の形状の光束に成形する光学系９０、フォトセンサ２７Ｂから得られる検出信号を受けて吐出状態を検知する吐出検知手段９２等を含んで構成される。

光源２７Ａからフォトセンサ２７Ｂに至る光路は、必ずしも一直線の構成である必要はなく、折り返しミラーやプリズムなどの周知の光学部材（折り返し手段）や光ファイバー等を利用して、多様な光路形態とすることが可能である。

本発明の実施に際して光源２７Ａの種類は特に限定はされないが、レーザダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）など、比較的波長の揃ったコヒーレンス光源を用いることが好ましい。

光学系９０は、光源２７Ａからの光を第１のビーム幅の略平行光である第１の平行光９３とするコリメータレンズ９０Ａ及びシリンドリカルレンズ９０Ｂと、この第１の平行光９３を、第１のビーム幅とは異なる第２のビーム幅の略平行光である第２の平行光９４に変換するビーム変換器９０Ｃとから構成されている。ビーム変換器９０Ｃは、光ビームを絞ったり、横に広げたりしてビームの断面形状（縦方向のビーム幅及び横方向のビーム幅など）を変更するものである。

なお、これらの平行光を異なる幅の平行光としたり、平行光の幅を可変とし、更に平行光の幅の切り換え等を行う光学系については後述する。

第２の平行光９４は、ヘッド５０のノズル面５０Ａと記録紙１６との間の液滴飛翔空間に形成され、該第２の平行光９４の光軸方向は、ヘッド５０から吐出されるインク滴（液滴）９６の飛翔方向と直交するようになっている。

この第２の平行光（以下「検出光束」という。）９４は、集光レンズ９８によって集光され、略集光位置において、フォトセンサ２７Ｂに受光されるようになっている。フォトセンサ２７Ｂは、受光量に応じた電気信号を出力する光電変換素子であり、検出光束９４内に存在する液滴の数によって受光量が変化し、その出力信号（検出信号）が変化する。

フォトセンサ２７Ｂの検出信号は吐出検知手段９２に入力され、該検出信号に基づいて飛翔液滴の有無、すなわちノズル５１の吐出状態（吐出／不吐出）が検知されるようになっている。この吐出検出方法の詳細については後述する。

吐出検査装置２７は、上述の構成の他に、検出光束９４の断面形状を変更する変更手段１００、ヘッド５０から吐出される液滴９６に対して検出光束９４を走査させる走査手段１０２、フォトセンサ２７Ｂの検出信号に基づいて液滴９６の飛翔速度を算出する液滴速度算出手段１０４及び検出光束９４中に液滴９６を吐出する際の吐出タイミングを制御する吐出タイミング制御手段１０６を有している。

変更手段１００は、光学系９０内の光学部材の配置や光学物性（屈折率など）を変更するなどして光学構成を変更する部材構成及びその駆動制御回路等を含む。走査手段（検出光移動手段に相当）１０２は、光源２７Ａ及び光学系９０の一部又は全部を移動させる移動機構やモータ等の部材構成及びその駆動制御回路等を含む。吐出検知手段９２、液滴速度算出手段１０４及び吐出タイミング制御手段１０６は図８で説明したシステムコントローラ７２とプリント制御部８０並びに吐出検出制御部８５のブロックの組み合わせによって実現される手段であり、それぞれ所定のプログラムに基づいて演算及び制御が行われる。

〔吐出検出の原理〕
ここで本発明による吐出検出の原理について説明する。

図１０は検出系の模式図である。図の左側に示した光源（ここでは、ＬＤを用いるものとする。）２７Ａからの光を平行光にしてフォトセンサ２７Ｂ側に導く光学系が形成される。ヘッド５０に設けられたノズル群のうち、検出光束９４の光軸と平行な線上に配置された２つのノズル（図１０中の[1] で示した位置に対応する検出対象ノズル[1] と、[2] で示した位置に対応する検出対象ノズル[2] ）を選択し、これら２ノズルを同時に駆動することによって、検出光束９４中に２個の液滴９６-1、９６-2を同時に存在させる。これら２液滴間の距離（概ね２つのノズル[1] ，[2] 間の光軸方向距離）がどの程度の距離にあれば、２液滴の検出が可能であるかを考察する。

一般的に、直進する光を遮る障害物が存在している場合でも、光は障害物のエッジから影の側へ回り込むために（回折現象）、当該障害物の後方のある距離を隔てた障害物の背面側領域にも光が入り込む。

障害物から近い距離では「干渉」の影響により光の強弱分布が見られるが、「光量」に主点をおいて「回折」の現象を検討する。

図１１は、検出光束中に液滴（光を遮る障害物）が存在する様子を描いた模式図である。直径φＤの液滴１１０に図の左から平行光（波長λ）が照射されると、フランフォーファ回折により、角度θの光の回り込みが発生する。それによって、液滴１１０後方に図中斜線で示した略三角形の領域（実際には軸中心に対称なので略円錐形状の領域）のように、光が届かない領域（以下「影領域」と呼ぶ）１２０が発生する。

回折角度θは、Ｄ＞λの条件においては、θ＝λ／Ｄ程度となる。よって、液滴１１０の中心から当該影領域１２０の頂点までの距離（回折光の回り込み距離）をＬとすると、次式
Ｌ＝Ｄ／（２×tan θ）
で表される。具体的な数値で例示すると、液滴径φＤ＝30μｍ（１４pl相当) 、波長λ＝800nm の場合、Ｌ＝0.56mmとなる。

かかる距離Ｌで規定される影領域１２０内に光は到達し難く、逆に、この規定距離Ｌよりも離れた領域には検出光が到達する。したがって、図１２に示した液滴Ａ，Ｃのように、同時に吐出された２つの液滴Ａ，Ｃの光軸方向距離が規定距離Ｌよりも小さい場合には後方の液滴Ａに光が十分に届かず、液滴Ａを検出することが難しい。

これに対し、同図の液滴Ｂ，Ｃのように、２つの液滴Ｂ，Ｃの光軸方向距離が規定距離Ｌよりも大きい場合は後方の液滴Ｂに光が十分に回り込むため、液滴Ｂを検出することができる。２液滴の中心間距離（すなわち、ノズルの中心間距離) をＰn とするとき、Ｐn ＞Ｌの条件を満たす２ノズルが検査対象として選択される（図１２参照）。

このように、複数の液滴を同時に吐出して検出を行う際に、その光軸方向の距離（間隔）を液滴サイズと光源波長から算出される規定値よりも大きくとることで、精度のよい検出が可能となる。

図１３（ａ）は検出光束９４の断面（フォトセンサ２７Ｂから見た受光断面）と液滴９６の位置関係を示した図であり、図１３（ｂ）は液滴の通過による検出信号の変化を示すセンサ出力波形図、図１３（ｃ）は図１３（ｂ）に示した検出信号の変化分を抽出した信号（変化量の大きさを示す信号、以下「変化抽出信号」という。）を示す波形図である。

これらの図面に示したように、検出光束９４内に液滴（１滴）９６が進入すると、この液滴９６によって検出光束９４の一部が遮られ、フォトセンサ２７Ｂへの入射光量が減少する。これに伴い、フォトセンサ２７Ｂのセンサ出力が低下する。液滴９６が検出光束９４を通過し終えて、検出光束９４内に液滴９６が存在しなくなると、フォトセンサ２７Ｂの出力は元の基準レベルに復帰する。

図１３（ｃ）に示したように、液滴判定用のしきい値（Ｔh1）を設定しておくことにより、センサ出力の変化抽出信号としきい値（Ｔh1) とを比較して検出光束９４内の液滴の有無を判定することができる。

図１４及び図１５は、２つの液滴を同時に検出する場合に得られるセンサ出力の変化抽出信号の例を示した図である。これらの図面中縦軸は信号の振幅（例えば、電圧値）、横軸は時間を示す。

図１４は、図１２で説明した液滴Ｂ，Ｃの位置関係にある２液滴が検出光束内を通過する際に得られる変化抽出信号の例である。この場合、２つの液滴が規定距離Ｌよりも遠い位置にあるため、２滴目（後方）の液滴Ｂにも光が回り込んで液滴Ｂに照射され、その分だけ光を遮る。したがって、図１４に示すように大きな信号変化が得られる。これら２液滴による光の遮蔽面積は一滴の場合（図１３）の約２倍となるため、図１４に示したように、センサ出力の変化抽出信号の変化量は図１３（ｃ）の約２倍となる。

このため、図１４に示すように、一滴のみの通過を判定する第１のしきい値（Ｔh1) と、２滴の通過を判定する第２のしきい値（Ｔh2；ただし、本例ではＴh1＜Ｔh2とする。) とを設定しておくことにより、センサ出力の変化抽出信号としきい値（Ｔh1，Ｔh2）とを比較して検出光束９４内の液滴の個数を判定することができる。

変化抽出信号が第２のしきい値Ｔh2を超えていれば、２ノズルとも正常な吐出が行われたと判断でき、変化抽出信号が第１のしきい値Ｔh1を超えて第２のしきい値Ｔh2に満たない場合には、何れか一方のノズルは正常、他方は異常であると判断できる。また、変化抽出信号が第１のしきい値Ｔh1を下回っている場合には、２ノズルとも異常であると判断される。

これに対し、図１２で説明した液滴Ａ、Ｃの関係にある２液滴の場合は、液滴間の距離が規定距離Ｌよりも小さいため、２滴目の液滴Ａに光が当たりにくい（前の液滴Ｃの影に隠れてしまう）。したがって、２ノズルがともに正常に吐出しても検出信号の出力が小さく、図１５の実線で示したように、変化抽出信号の変化量は小さくなる。すなわち、図１３（ｃ）で説明した一滴分の信号と略同レベルの信号となり、しきい値Ｔh2を超えない出力となる。このため、図１５と図１３（ｃ）で説明した変化抽出信号から、２滴が通過したのか、１滴のみが通過したのかを判別できない。

以上から、２滴の同時検出を行う場合には、検出対象の液滴間隔をコントロールして、２液滴間距離が規定距離Ｌよりも大きくなるように、検出対象ノズルを選択することが必要である。なお、ここでは、２液滴を例に述べたが、同様の原理で同一線上に並ぶｎ個（ｎは２以上の数）の液滴について検出が可能である。この場合、光軸方向線上に配置されるｎ個のノズルを同時に駆動し、しきい値をｎ段階（Ｔhj ;j ＝1,2 …,n) に設定しておくことにより、略同時に吐出された液滴数を判別することができる。

このように、同時検出する液滴数に応じて複数の判定用しきい値を設定することにより、検出対象とされた複数のノズルのうち正常なノズル数（又は異常ノズル数）を把握することができる。実際の装置では、検出信号の処理回路又は制御ソフトにおいて上述の判定用しきい値を持ち、吐出の判定が行われる。

吐出異常が検出された場合には所定の回復動作や打滴補正等を実施する制御が行われる。なお、吐出検出によって異常が検出された場合には、当該複数のノズルについて２度目の検出を行うこととし、この２度目の検出にて１ノズルずつ又は１度目よりも少数のノズルの吐出を行い、又は検出するノズルの組み合わせを変えて吐出を行い、異常ノズルを特定する態様もある。

また、吐出異常が検出されたノズルグループのみについて吸引、予備吐出等のメンテナンス動作を実施する態様も好ましい。この場合、例えば、キャップ６４の内側が仕切壁によってノズルグループに対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成とする。

上述した検出処理は、印字動作中に検出光束９４をヘッド５０に対して走査することにより行うことが可能である。もちろん、吐出検出は印字動作中に実施する態様に限定されず、非印字中のメンテナンス時（予備吐出時など）に吐出動作を実施して吐出検出を行うことも可能である。

ここで図１６乃至図１８を参照し、検出対象となるノズル５１と検出光束９４の光軸の関係例を説明する。

図１６は、２次元配列されたノズル列から検出対象となる２ノズルを選択する例を示した平面模式図である。図１６はヘッドのノズル面側からみた図である（図１７，図１８も同様）。図１６に示した例では、ヘッド５０の長手方向（図１６の横方向）に対して角度αの斜めの列方向に沿って並んだノズル５１の配列方向と検出光束９４の光軸とが角度ψ（ψ＞０）を成し、検出対象となる複数のノズル５１は、ビーム幅Ｗ1 の検出光束９４の光軸と平行な線上に配置されている。このような検出光束９４を形成する検出光学系が構成されている。

すなわち、図１６において黒丸で示したノズル５１-A，５１-Bが検出対象となっており、これら異なるノズル列にあるノズル５１-A，５１-Bから略同時に液滴が吐出される。ここでいう「略同時に吐出」とは、ノズル５１-A，５１-Bに対応した吐出駆動用のアクチュエータへの駆動信号の印加タイミングにおいて同時という意味であり、実際の液滴の吐出タイミングにおいて厳密に同時性を要求するものでない。

図９で説明した走査手段１０２によって図１６の検出光束９４をノズル配列に対して相対移動させることにより、検出対象が変更される。

図１７は、２次元配列されたノズル列から検出対象となる２ノズルを選択する他の例を示した平面模式図である。図示の例は、ヘッド５０の長手方向（図１７の横方向）に対して角度αの斜めの列方向に沿って並んだノズル５１の配列方向と検出光束９４の光軸とが平行を成し、検出対象となる複数のノズル５１から吐出される液滴がビーム幅Ｗ2 の検出光束９４の断面内の略同じ位置を通過するように検出光学系が構成されている。

すなわち、図１７において、黒丸で示したノズル５１-C，５１-Dが検出対象となっており、同一ノズル列内にあるノズル５１-C，５１-Dから同時に吐出される液滴をフォトセンサ２７Ｂから見たとき、２つの液滴の位置は重なるが、光軸方向に規定距離Ｌよりも離れた位置関係になっている。また、図９で説明した走査手段１０２によって図１７の検出光束９４を移動させることにより、検出対象となるノズル列を変更できる。

図１８は、２次元配列されたノズル列から検出対象となる２ノズルを選択する更に他の例を示した平面模式図である。図示の例は、フルライン型ヘッドの主走査方向に沿って並ぶノズル列と平行に検出光束９４の光軸を配置したものであり、検出対象となる複数のノズル５１から吐出される液滴がビーム幅Ｗ3 の検出光束９４の断面内の略同じ位置を通過するように検出光学系が構成されている。

すなわち、図１８において、黒丸で示したノズル５１-E，５１-Fが検出対象となっており、同一ノズル列内にあるノズル５１-E，５１-Fから吐出される液滴をフォトセンサ２７Ｂから見たとき、２つの液滴の位置が重なるが、光軸方向に規定距離Ｌ以上離れた位置関係になっている。また、図９で説明した走査手段１０２によって図１８の検出光束９４を移動させることにより、検出対象となるノズル列を変更できる。

検出光束９４の断面形状（断面形状及び断面積）は、同時検出する液滴数、吐出検出対象となるノズル５１の配置関係、並びに吐出タイミングの時間差などを考慮して適宜設定される。例えば２４００dpi の解像度を実現する場合、ドットピッチは約１０μｍであり、飛翔中の液滴（球形液）で直径１５μｍ程度となる。検出光束９４の断面積が大きくなると、吐出液滴による遮蔽面積の割合が小さくなるため、ＳＮが悪くなる。したがって、検出対象たる複数の液滴が空間的、時間的に重ならないように、なるべく細いビームを用いることが好ましい。

より好ましくは、ビーム形状を可変とし、状況に応じて自動的にビーム形状を適切な形状に切り換える制御を行う。ビーム形状を最適化してビーム断面積に対する液滴の遮蔽率を高めることにより、ＳＮのよい、高精度の検出を実現できる。検出光のビーム形状を変更するための手段については後述する。

〔飛翔方向異常及び飛翔速度異常の検出の原理〕
次に、図１１及び図１２で説明した回折現象による影領域１２０を利用した吐出方向異常及び吐出速度異常の検出原理について説明する。

図１９（ａ）は、２ノズルから同時吐出された液滴を検出光の光軸方向から見た図である。検出光は紙面表から裏方向へと進むものとする。また、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の側面図であり、図１９（ｂ）の左から光が照射されるものとする。

検出光の光軸と平行な線上に配置された２つのノズルを同時に駆動することによって、検出光束９４中に２個の液滴を同時に存在させるとき、これら２液滴間の距離（すなわち２ノズルの光軸方向距離）は、図１９（ｂ）に示したように、規定距離Ｌよりも短い距離であるとする。すなわち、２ノズルが正常に吐出された場合に、検出光束の進行方向に対して後方（下流）の液滴Ａは前方（上流）の液滴Ｃによる影領域１２０の中を通過するような位置関係の２ノズルが選択される。

選択された２ノズルが正常の吐出（吐出方向及び吐出速度ともに正常な（通常の）液滴飛翔）を行っていれば、図１９（ａ）に示したＡ滴、Ｃ滴のように、検出光束の断面内で両液滴が重なり、後方のＡ滴に十分には光が当たらないためフォトセンサ２７Ｂからの出力波形の変化量（すなわち、変化抽出信号の波形振幅）は小さい（図２０の破線で示した波形参照）。

これに対し、液滴の飛翔速度（吐出速度）に異常が発生し、２液滴間で速度のずれが生じた場合には、例えば、図１９（ａ），（ｂ）に示したＤ滴のような状態となる。Ｄ滴は、手前の液滴Ｃに対して飛翔速度が遅くなっている。飛翔速度が基準（Ｃ滴）より遅いため、図１９（ａ）において、Ｄ滴はＣ滴の上に描かれている。

また、液滴の飛翔方向（吐出方向）に異常が発生し、２液滴間で吐出方向のずれが生じた場合には、例えば、Ｅ滴のような状態となる。Ｅ滴は、手前の液滴Ｃに対して飛翔方向が図１９（ａ）の右にずれている。Ｅ滴は図１９（ｂ）の側面図ではＣ滴の後方位置から外れていないが、図１９（ａ）で示したように断面方向にずれている。

光軸断面方向からみて、Ｄ滴、Ｅ滴のように基準のＣ滴からずれていると、Ｃ滴のみならず、Ｄ滴、Ｅ滴にも光があたって、Ｄ滴，Ｅ滴によって検出光が遮られるので、フォトセンサ２７Ｂの検出信号として小さくなる。つまり、変化抽出信号の波形振幅が大きくなるため（図２０の実線で示した波形参照）、異常を検出できる。

上記のような、変化抽出信号の違いを表したものが図２０である。本来２つの液滴が同様の吐出（正常の吐出）をしていれば、図１９（ａ）のＡ滴及びＣ滴のように、光軸断面内で２滴が略重なり合い、かつ規定距離Ｌより近いから図２０の破線のような出力になる。すなわち、２滴吐出しているが、検出上は変化の程度が小さく、波形の差が少ない出力が得られる（図１５の実線波形を比較参照）。

これに対し、飛翔速度異常や飛翔方向異常によって、図１９（ａ）のＤ滴やＥ滴のような位置になると、検出光を遮る面積が大きくなるので、図２０の実線のような出力波形になる。

このように、規定距離Ｌよりも近い距離の２ノズルを略同時に吐出させた場合、各ノズルから吐出が行われていることが前提となるが、フォトセンサ２７Ｂからの出力が小さければ（１滴分の波形しか出なければ、）、飛翔方向及び飛翔速度が正常と判断できる。それ以外は飛翔方向又は飛翔速度について異常である（飛翔方向や速度が揃っていない）と判断できる。すなわち、図２０のように、変化抽出信号についてしきい値Ｔh1、Ｔh2を設け、しきい値Ｔh2を超えた場合、或いはしきい値Ｔh1を下回った場合には吐出不良が発生したと判断できる。

〔制御フロー〕
次に、本実施形態のインクジェット記録装置１０における吐出検出の手順について説明する。

図２１は、不吐出検出の制御例を示すフローチャートである。不吐出検出のシーケンスがスタートすると（ステップＳ１１０）、まず、検出光の光軸と平行な直線上に並ぶノズル列のうち、ノズル間距離Ｐn が規定距離Ｌよりも大きい位置関係を有する２つのノズル( Ｐn ＞Ｌの関係を満たす２ノズル）を選択する（ステップＳ１１２）。規定距離Ｌの情報は図８で説明したＲＯＭ７５などの記憶手段に格納されている。また、検出光の光軸位置は図９で説明した走査手段１０２の制御情報或いは位置検出手段からの検出情報に基づいて把握する。

こうして、上記の条件を満たして選択された２ノズルについて両者のアクチュエータを同時に駆動し（ステップＳ１１４）、２ノズルから略同時に液滴を吐出させる。この吐出動作に伴うフォトセンサの受光量を測定し（ステップＳ１１６）、フォトセンサから得られる検出信号の変化抽出信号と、しきい値Ｔh2とを比較する（ステップＳ１１８）。ステップＳ１１８において検出信号の変化抽出信号が所定のしきい値Ｔh2以上であれば、吐出が正常に行われていると判定される（ステップＳ１２０）。その一方、ステップＳ１１８で検出信号の変化抽出信号が所定のしきい値Ｔh2に満たない場合には、２ノズルのうち少なくとも一方のノズルについて吐出異常があると認定される（ステップＳ１２２）。

この場合、異常ノズルの特定処理フロー（図２２）に移行する。図２２に示したように、異常ノズル特定処理がスタートすると（ステップＳ２１０）、まず、検出信号の変化抽出信号としきい値Ｔh1の比較と行う（ステップＳ２１２）。検出信号の変化抽出信号がしきい値Ｔh1以下の場合は、両方のノズルが不吐出であると判断される（ステップＳ２１４）。

ステップＳ２１２において、しきい値Ｔh1を上回っている場合には、2 ノズルのうち何れか一方が不吐出であり、どちらのノズルが不吐出であるかを特定すべく、2 ノズルの吐出タイミングをずらして順次駆動を行う（ステップＳ２１６）。

各ノズルの駆動タイミングに同期して受光量の測定を行い（ステップＳ２１８）、各ノズルの吐出動作について検出信号の変化抽出信号を得る。得られた変化検出信号としきい値Ｔh1とを比較し、しきい値Ｔh1以下となるノズルが異常ノズルであると判定される（ステップＳ２２０）。ステップＳ２１０又はＳ２１４で異常ノズルが特定されたら、図２１のフローチャートに復帰して、ステップＳ１２６に進む。

図２１のステップＳ１２６では、特定された異常ノズルの位置と異常ノズルの数を記憶する処理が行われる。かかる情報を記憶する手段は、装置内部のメモリでもよいし、着脱可能は外部記憶装置（リムーバブルメディア）でもよい。

次に、検出を終了するか否かの判定を行う（ステップＳ１２８）。この判定は、ヘッドの全ノズルの検査が終了したか否か、或いは、予め設定されていた検査対象ノズル（一部のノズル群）について検査が終了したか否か、若しくは、ステップＳ１２６で記憶した異常ノズル数が規定値に到達したか否かなどの観点から判断される。

ステップＳ１２８において、検出を終了させない場合は、ステップＳ１１２に戻り、検査対象のノズルを変えて、別の２ノズルを選択し、ステップＳ１１２〜Ｓ１２８の処理を繰り返す。

ステップＳ１２８において、検出を終了させると判断した場合には、ステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では、検出結果に応じてどのような対応処理を実施するかの判定を行う。装置内のメモリ（好ましくは、不揮発性の記憶手段）には、検出結果と対応処理の関連付けを定義したテーブルデータが予め格納されており、このテーブルに従って処理内容が決定される。

例えば、総ノズル数に対する異常ノズルの割合が規定値を超えた場合には、吐出を停止し、ノズル吸引などの回復処理を実施する（ステップＳ１３２）。或いはまた、異常ノズル数が比較的少なく、かつ隣接ノズルによる代用打滴によって画像上のカバーが可能な状況の場合は、隣接ノズルによるリカバリー（不吐ノズルの近隣ノズルによる画像上の代用打滴）を行う。或いは、回復処理（ステップＳ１３２）やリカバリー処理（ステップＳ１３４）に代えて、又はこれと組み合わせてエラー表示などの処理を行う態様もある。また、もし、異常ノズルが検出されなければ、処理不要と判断して、対応処理を行わずに、本シーケンスを終了する（ステップＳ１３６）。

図２１及び図２２で説明した方法によれば、光軸方向の一定距離よりも離れた位置のノズルを同時検出の対象として選択するようにしたので、複数の液滴を同時に検出でき、検出時間の短縮を達成できる。これにより、トータルの印刷のスループットを向上させることができる。また、異常ノズルが検出された場合に、回復処理やリカバリーなどの対応処理を行うため印刷品質の向上を図ることができる。

なお、上記説明では、異常ノズルが検出された場合に、同時に吐出させたノズルを順次吐出させることで、異常ノズルを特定したが（図２２）、吐出するノズルの組み合わせを変えることによって、異常ノズルを特定することも可能である。

次に、飛翔方向及び速度の異常を検出する場合について説明する。

図２３は、飛翔方向及び速度の異常検出の制御例を示すフローチャートである。飛翔方向及び速度の異常検出のシーケンスがスタートすると（ステップＳ３１０）、まず、検出光の光軸と平行な直線上に並ぶノズルのうち、ノズル間距離Ｐn が規定距離Ｌ以下の位置関係を有する２つのノズル( Ｐn ≦Ｌの関係を満たす２ノズル）を選択する（ステップＳ３１２）。

これら選択された２ノズルについて両者のアクチュエータを同時に駆動し（ステップＳ３１４）、２ノズルから略同時に液滴を吐出させる。この吐出動作に伴うフォトセンサの受光量を測定し（ステップＳ３１６）、その変化量抽出信号としきい値Ｔh1、Ｔh2とを比較する（ステップＳ３１８）。変化抽出信号が第１のしきい値Ｔh1以上、かつ第２のしきい値Ｔh2以下である場合には、２ノズルの吐出は正常であると判断される。

その一方、ステップＳ３１８において、検出信号の変化量抽出信号が第１のしきい値Ｔh1未満であるか、或いは第２のしきい値Ｔh2を上回るものである場合は、吐出方向及び吐出速度のうち少なくとも一方に異常があると判断される（ステップＳ３２２）。

ステップＳ３２２又はステップＳ３２０の後は、ステップＳ３２８に進み、検出を終了するか否かの判定を行う。この判定（ステップＳ３２８）は、ヘッドの全ノズルの検査が終了したか否か、或いは、予め設定されていた検査対象ノズル（一部のノズル群）について検査が終了したか否か、若しくは、異常ノズルが検出されたか否かなどの観点から判断される。

ステップＳ３２８において、検出を終了させない場合は、ステップＳ３１２に戻り、検査対象のノズルを変えて、別の２ノズルを選択し、ステップＳ３１２〜Ｓ３２８の処理を繰り返す。

ステップＳ３２８において、検出を終了させると判断した場合には、ステップＳ３３０に進む。ステップＳ３３０では、検出結果に応じてどのような対応処理を実施するかの判定を行う。装置内のメモリ（好ましくは、不揮発性の記憶手段）には、検出結果と対応処理の関連付けを定義したテーブルデータが予め格納されており、このテーブルに従って処理内容が決定される。

例えば、異常ノズルが検出された場合には、吐出を停止して、ノズル吸引などの回復処理を実施する（ステップＳ３３２）。或いはまた、異常ノズルが検出されても、隣接ノズルによる代用打滴によって画像上のカバーが可能な状況の場合は、隣接ノズルによるリカバリー（不吐ノズルの近隣ノズルによる画像上の代用打滴）を行う（ステップＳ３３４）。また、回復処理（ステップＳ３３２）やリカバリー処理（ステップＳ３３４）に代えて、又はこれと組み合わせてエラー表示などの処理を行う態様もある。また、もし、異常ノズルが検出されなければ、処理不要と判断して、対応処理を行わずに、本シーケンスを終了する（ステップＳ３３６）。

なお、異常ノズルが検出された場合に、同時吐出したノズルを順次吐出するか、吐出するノズルの組み合わせを変えることにより、異常ノズルを特定することができる点は図２２で説明した例と同様である。

図２３で説明した方法によれば、飛翔方向異常や飛翔速度異常を高精度に検出することができる。また、異常ノズルが検出された場合に、回復処理やリカバリーなどの対応処理を行うため印刷品質の向上を図ることができる。

上記説明では、不吐出検出のシーケンス（図２１，図２２）と、吐出方向及び吐出速度の異常検出のシーケンス（図２３）とを独立して行う例を述べたが、これらを適宜組み合わせる制御態様も可能である。

図２４は、不吐出検出のシーケンスと、飛翔方向及び速度の異常検出シーケンスを組み合わせた検出の手順を示したフローチャートである。

同図において、図２１乃至図２３で説明したフローチャートと同一又は類似の工程には、同一のステップ番号を付し、その説明は省略する。

図２４のフローチャートは、図２１と比較して、ステップＳ１２９による判断が追加されている。この判断は、不吐出の検出に続いて吐出方向及び吐出速度の異常の検出を行うか否かを決定する処理である。ユーザが所定の入力装置（ユーザインターフェース等）を介して指定した検出モードに基づいて判断を行ってもよいし、タイマーなどの時間管理その他の所定の条件に基づくプログラムによって自動的に判断してもよい。

ステップＳ１２９において、吐出方向及び吐出速度の異常の検出を行わないと判断した場合は、ステップＳ１３０に進み、以下、図２１で説明したように、不吐出の検出結果に基づいて、回復処理、リカバリー処理、エラー表示などの処理を行う（ステップＳ１３０〜Ｓ１３６）。

一方、ステップＳ１２９において、飛翔方向及び速度の異常の検出を行うと判断した場合は、ステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０では、不吐出検出の結果に基づいて不吐出ノズルの有無を判定する。不吐出ノズルが検出されている場合には、回復処理（ステップＳ１４２）を実施し、不吐出を解消してから、飛翔方向及び速度の異常検出処理（図２３で説明済み）に移行する（図２４のステップＳ１４４）。

また、ステップＳ１４０において、不吐出ノズルが検出されていない場合は、回復処理（ステップＳ１４２）を省略して、飛翔方向及び速度の異常検出シーケンス（図２３で説明済み）に移行する（図２４のステップＳ１４４）。

これは、図２３で説明した飛翔方向及び速度の異常検出シーケンスでは、検査対象のノズルが不吐出でないことを前提とすることに配慮したものである。前段の不吐出検出シーケンスで不吐が検出された場合にはノズル吸引などの回復処理を行い、不吐出ノズルを解消してから、後段の吐出方向及び吐出速度の異常検出シーケンスに移行する。

なお、ノズルが不吐になる場合、初めは飛翔方向異常や速度異常が発生し、その後不吐に至ることから、吐出検出についてまず先に飛翔方向及び速度の異常検出を実行してから、不吐出の検出を行うという手順も可能である。

〔検出光のビーム形状を変更するための手段〕
ここで、検出光束９４の断面形状を制御する構成について説明する。ある幅の平行光を異なる幅の平行光にするレンズ系は、一般に「望遠鏡」と同様の光学系として構成される。望遠鏡で無限遠のものを見る状態にすると、入射光は平行光となり、接眼レンズからの出射光も平行光になる。この望遠鏡の光学系に対し、「接眼レンズ側」から光を入射すると、望遠鏡の光学系はビームエキスパンダとして機能する。このような光学系の基本構成の例を次に示す。

図２５に示すのは、ある幅の平行光を異なる幅の平行光に変換する光学系の基本構成を示す第１の例であり、同図の（ａ）は光学系を上から見た平面図、（ｂ）は光学系を横（正面）から見た図となっている。つまり光軸に対し直交した２方向から見た図をそれぞれ（ａ），（ｂ）として示してある。なお、これらの図において左から光が入射しているものとする（以下、図２６乃至図３１における（ａ），（ｂ）の関係、並びに入射光の進入方向は図２５と同様である）。

図２５に示した構成は、ガリレオタイプのビームエキスパンダ光学系であり、光軸に直交する２つの軸の内、特に図２５（ｂ）に示す１つの方向で、レンズ２００ａは光を発散させる凹レンズであり、レンズ２００ｂは凸レンズとなっており、ビーム幅をｄ1 からｄ2 へと変換するビームエキスパンダとして機能している。また、図２５（ａ）に示すように、光軸に直交する他の方向では、光学的なパワーを持たないシリンドリカルタイプのビームエキスパンダとなっている。これにより、縦横のサイズが異なる矩形状の平行光を形成することができる。

図２６は、ある幅の平行光を異なる幅の平行光に変換する光学系の基本構成を示す第２の例である。この第２の例は、ケプラータイプのビームエキスパンダ光学系であり、光軸に直交する２つの軸の内、特に図２６（ｂ）に示す方向で、レンズ２０２ａ及びレンズ２０２ｂともに凸レンズとなっており、ビームエキスパンダとして機能し、ビーム幅を変換している。また、図２６（ａ）に示すように、光軸に直交する他の方向では、光学的なパワーを持たないシリンドリカルタイプのビームエキスパンダとなっている。

上述した図２５及び図２６のどちらの光学系を用いてもビームエキスパンダとして使用可能である。

また、図２７に示す基本構成の第３の例は、上述した図２５のタイプで焦点距離の異なる２つのガリレオタイプのビームエキスパンダを向かい合わせに直列に２つつなげて使用した例である。すなわち、図２７（ａ）に示される方向では、入射光前段の凸レンズ２０４ａ及び凹レンズ２０４ｂからなるビームエキスパンダで平行光幅が狭くされ、図２７（ｂ）に示される方向では、入射光後段の凹レンズ２０４ｃ及び凸レンズ２０４ｄからなるビームエキスパンダで平行光幅が広くされている。

また、図２８に基本構成の第４の例を示す。この例は、アナモルフィックプリズムペアを使用したビームエキスパンダである。同図に示すように、台形状の断面を持った四角柱状のプリズム２０６ａ、２０６ｂを用いることにより平行光の入射角に応じて出射光の幅を連続的に変えることができる（図３１参照）。このプリズム２０６ａ、２０６ｂを２つペアで使用してこれらを適切な位置関係に置くことにより、入射光軸と出射光軸を平行にすることができる（ただし、一致はしない。）。また、これらのプリズム２０６ａ、２０６ｂを２つ使用することで、平行光の幅を変えられる範囲が大きくなる。

更に、図２８では、これらのプリズム２０６ａ、２０６ｂの後に平面鏡（ミラー）２０６ｃを置き、このミラー２０６ｃの位置を調整することで、平行光の幅を変換した後の光軸を一定にするようにしている。またこの場合、プリズム２０６ａ、２０６ｂを透過した後の光軸は入射光と平行である必要はなく、ミラー２０６ｃの位置と角度を同時に調整することにより、常にミラー２０６ｃを反射した後の出射光の光軸を一定にすることができる。

次に、平行光の幅を可変とする、すなわち入射光と出射光の幅の関係を可変とする光学系の構成例について説明する。

まず、前述した図２５又は図２６に示したようなレンズを用いた系では、これらの図の左側の入射側レンズと右側の出射側レンズの一方或いは両方に、一般的に知られたズーム光学系を用い、焦点距離を可変にすることで、入射光と出射光の幅の関係を連続的に可変とすることができる。この場合図２５、図２６に示したようにシリンドリカルレンズを用いたズーム光学系となる。

図２９に、平行光幅を可変とする第１の構成例を示す。この例は、図２５に示したものと同様の光学系であり、光軸に直交する一の方向で凹レンズ、他の方向でシリンドリカルレンズとなっているレンズ２０８ａと、一の方向で凸レンズ、他の方向でシリンドリカルレンズとなっているレンズ２０８ｂとで構成され、特に、出射側のレンズ２０８ｂの焦点距離を図２５の例よりも短くしたものである。

すなわち、図２９に示した出射側のレンズ２０８ｂの焦点距離をいろいろと変えることにより入射光の幅ｄ3 と出射光の幅ｄ4 との関係を変えることができる。図２５又は図２９のような、出射幅の異なる光学系を複数用意して置き、これらを切り換えることにより必要な幅の平行光を得ることができる。

図３０は平行光幅を可変とする第２の構成例を示す図である。この構成は、出射側に平行光の幅を変える可動式のアパーチャを配置した例である。図３０（ａ）及び（ｂ）に示すように、本例の基本的なレンズ構成は図２５に示すものと同様であり、入射側のレンズ２１０ａは光軸に直交する一方向に凹レンズ、他の方向にはシリンドリカルレンズとなっており、また出射側のレンズ２１０ｄは、光軸に直交する一方向に凸レンズ、他の方向にはシリンドリカルレンズとなっている。更に、本例では、出射側のレンズ２１０ｄの後方に平行光の幅を変えるための可動式のアパーチャ２１２が設けられている。アパーチャ２１２は、図３０（ｂ）に矢印で示したように駆動し、その間隙を調整して平行光の幅を可変にするようになっている。

また、本例では、出射側のレンズ２１０ｄに対し、複数のレンズ２１０ｂ、２１０ｃを組み合わせて収差を良好に補正するようにしている。このように、収差補正した光学系を使用することで、インク滴の検出に用いるような、比較的長い距離に平行光を通す目的での使用に好適な構成となる。

図３１に平行光幅を可変とする第３の例を示す。これは、図２８と同様の構成を示すもので、プリズム２０６ａ、２０６ｂの位置関係を変えて平行光の幅を変えるようにしたものである。

次に、平行光の断面形状がインク滴の飛翔方向に長い場合と、それと直交する方向に長い場合とを切り換えるビーム成形の手段について説明する。

平行光幅の縦横を切り換える１つの方法としては、光軸の周りに光学系を回転させる方法がある。すなわち、上で説明した図２５乃至図３１の何れの光学系でも、光軸に対して直交した２つの方向で入射平行光に対する影響が異なっているため、これらのうちプリズムを用いた図２８及び図３１のものを除いて、光学系を光軸の周りに９０度回転させれば、縦長断面の平行光を横長断面の平行光に切り換えることができる。また、図２８及び図３１の場合には、プリズム部分を出射光軸周りに９０度回転させれば、同様に平行光幅を切り換えることができる。これらの場合には、図９で説明した変更手段１００として、光学系９０の構成要素（レンズ或いはプリズム）を機械的に回転させる駆動系を含んで構成される。

また、平行光幅の縦横を切り換える他の方法としては、上で図２９乃至図３１に示した平行光幅を可変とするビームエキスパンダを２つ直列に、それぞれ光軸に対して直交する２つの方向で平行光の幅が独立に変わるように用いる方法が考えられる。

なお、図２７において２つのビームエキスパンダを直列に繋いだものを示したが、図２８乃至図３１に示したビームエキスパンダの２つをこのように直列に、しかも、それぞれ光軸に対して直交する２つの方向で平行光の幅が独立に変わるように用いることにより、縦長断面の平行光を横長断面の平行光に変換することができる。

このとき、特に、ズームレンズやアナモルフィックプリズムのペア等、平行光の幅を連続で可変にできるものを使用することで、ビーム形状の状態を連続的に変化させることができる。

〔他の実施形態〕
図３２に本発明の他の実施形態を示す。同図に示すように、複数の光源２４１，２４２を用いて、複数本の検出光束２４４，２４５を生成し、これら複数本の検出光束２４４，２４５を同時に使用して吐出検出を行う態様も可能である。この場合、受光系には複数本の検出光束２４４，２４５に共通の集光レンズ２５０を用い、光源数よりも少ない数（図３２において１つ）のフォトセンサ２５２に光を導く構成とすることができる。なお、図３２では、２つの光源２４１，２４２を示したが、更に多数の光源を用いてもよい。

このような構成によれば、より多数のノズル５１の吐出状態を同時に検出することができ、検出時間の一層の短縮化を実現できる。

また、図３３に示すように、受光側に導光路２５６を配置し、当該導光路２５６の端部にフォトセンサ２５８を配置する構成も可能である。光源２４１，２４２から照射された検出光束２４４，２４５は導光路２５６によって受光され、当該導光路２５６内を通ってフォトセンサ２５８に導かれるようになっている。

このような構成においても、光源数よりも少ないフォトセンサ数とすることができる。また、図３３の構成は、受光系の移動機構が不要であり、複数の光源２４１，２４２を独立に移動させることも可能である。

上述の説明では、インクジェット記録装置１０を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。例えば、印画紙に非接触で現像液等を塗布する液体吐出ヘッドを備えた写真画像形成装置についても本発明の液体吐出装置を適用できる。また、本発明の適用範囲は画像形成装置に限定されず、液体吐出ヘッドを用いて処理液その他各種の液体を被吐出媒体に向けて噴射する各種の装置（塗装装置、塗布装置、配線描画装置など）について本発明を適用することができる。

本発明の実施形態に係る液体吐出装置を用いたインクジェット記録装置の全体構成図 図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図 ヘッドを吐出面（ノズル面）側から見たときの平面図 ヘッドにおける１つの吐出素子の立体的構成を示す断面図 図３に示した印字ヘッドのノズル配列を示す拡大図 ヘッドの他の構成例を示す平面透視図 インクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概要図 本例のインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図 吐出検査装置の概略構成を示す一部ブロックを含む構成図 複数の検出対象ノズルから同時に吐出した液滴を検出する例を示した概要図 回折現象による光の回り込みを説明するための模式図 ２液滴間の距離と光の回り込み距離との関係を示した模式図 吐出検出の原理を説明するための図であり、（ａ）はフォトセンサから見た検出光束の断面とインク滴の位置関係を示した図、（ｂ）は液滴の通過による検出信号の変化を示すセンサ出力波形図、（ｃ）は検出信号の変化分を抽出した信号の波形図 ２つの吐出液滴を同時に検出する場合におけるセンサ出力の変化抽出信号の例を示した図 ２つの吐出液滴を同時に検出する場合におけるセンサ出力の変化抽出信号の他の例を示した図 検出対象となるノズルと検出光束の関係例を示した図 検出対象となるノズルと検出光束の他の関係例を示した図 検出対象となるノズルと検出光束の他の関係例を示した図 飛翔方向異常及び飛翔速度異常の検出原理を説明するために用いた模式図 飛翔方向及び速度異常の検出時に得られるセンサ出力の変化抽出信号の例を示した図 不吐出検出の制御手順を示したフローチャート 異常ノズル特定処理の手順を示したフローチャート 飛翔方向及び速度の異常検出の制御手順を示したフローチャート 不吐出検出と飛翔方向及び速度の異常検出とを組み合わせた検出の制御手順を示したフローチャート 平行光を異なる幅の平行光に変換する光学系の基本構成の第１の例を示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図 平行光を異なる幅の平行光に変換する光学系の基本構成の第２の例を示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図 平行光を異なる幅の平行光に変換する光学系の基本構成の第３の例を示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図 平行光を異なる幅の平行光に変換する光学系の基本構成の第４の例を示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図 平行光幅を可変にする光学系の第１の例を示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図 平行光幅を可変にする光学系の第２の例を示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図 平行光幅を可変にする光学系の第３の例を示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図 本発明の他の実施形態を示す吐出検査装置の構成図 本発明の更に他の実施形態を示す吐出検査装置の構成図

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ…印字ヘッド、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、２２…吸着ベルト搬送部、２７…吐出検査装置、２７Ａ…光源、２７Ｂ…フォトセンサ、５０…印字ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５７…個別電極、５８…アクチュエータ、７２…システムコントローラ、８０…プリント制御部、８４…ヘッドドライバ、８５…吐出検出制御部、９０…光学系、９４…検出光束、９６…インク滴、２４１，２４２…光源、２４４，２４５…検出光束、２５２…フォトセンサ、２５６…導光路、２５８…フォトセンサ

Claims (8)

1. 液滴を吐出する複数の吐出口を有する液体吐出ヘッドと、
   前記複数の吐出口のうち検出対象となる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路と交差する検出光を発生する発光手段と、
   前記検出対象となる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路を通過した検出光を受光し、該受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
   前記複数の吐出口のうち前記検出光の光軸方向に沿う吐出口間距離が所定の規定距離よりも大きい少なくとも２つの吐出口を前記検出対象として選択する吐出口選択手段と、
   前記吐出口選択手段により選択された少なくとも２つの吐出口から略同時に液滴を吐出させる吐出駆動を行う吐出制御手段と、
   前記吐出制御手段の吐出駆動により吐出された液滴が前記検出光を通過する際に前記受光手段から得られる検出信号に基づき、当該検出対象たる少なくとも２つの吐出口からの液滴の吐出状態を判定する吐出状態判定手段と、
   を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記所定の規定距離は、前記検出光を遮る液滴の後方に回り込む回折光の回り込み距離であることを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
3. 前記検出光を前記液体吐出ヘッドに対して移動させる検出光移動手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の液体吐出装置。
4. 前記吐出状態判定手段は、前記検出対象として選択され略同時に吐出駆動される吐出口の数に応じた複数の判定用しきい値が設定されており、これら複数の判定用しきい値と前記受光手段から得られる検出信号に基づき、前記検出対象に係る複数の吐出口のうち正常に吐出している吐出口数を判定することを特徴とする請求項１、２又は３記載の液体吐出装置。
5. 前記液体吐出ヘッドの吐出性能を回復させる回復手段と、
   前記吐出状態判定手段による判定結果に基づいて前記回復手段による回復動作を制御する回復制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の液体吐出装置。
6. 液滴を吐出する複数の吐出口を有する液体吐出ヘッドと、
   前記複数の吐出口のうち検出対象となる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路と交差する検出光を発生する発光手段と、
   前記検出対象となる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路を通過した検出光を受光し、該受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
   前記複数の吐出口のうち前記検出光の光軸方向に沿う吐出口間距離が所定の規定距離よりも大きい少なくとも２つの吐出口を不吐出検出の検出対象として選択する第１の吐出口選択手段と、
   前記第１の吐出口選択手段により選択された少なくとも２つの吐出口から略同時に液滴を吐出させる吐出駆動を行う第１の吐出制御手段と、
   前記第１の吐出制御手段の吐出駆動により吐出された液滴が前記検出光を通過する際に前記受光手段から得られる検出信号に基づき、当該検出対象たる少なくとも２つの吐出口から液滴が吐出されているか否かを判定する第１の吐出状態判定手段と、
   前記複数の吐出口のうち前記検出光の光軸と平行な線上に配置され、かつ、前記光軸の方向に沿う吐出口間距離が前記所定の規定距離よりも小さい少なくとも２つの吐出口を飛翔異常検出の検出対象として選択する第２の吐出口選択手段と、
   前記第２の吐出口選択手段により選択された少なくとも２つの吐出口から略同時に液滴を吐出させる吐出駆動を行う第２の吐出制御手段と、
   前記第２の吐出制御手段の吐出駆動により吐出された液滴が前記検出光を通過する際に前記受光手段から得られる検出信号に基づき、当該飛翔異常の検出対象たる少なくとも２つの吐出口から吐出された液滴の飛翔方向及び飛翔速度のうち少なくとも一方の異常の有無を判定する第２の吐出状態判定手段と、
   を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項記載の液体吐出装置を有し、前記吐出口から吐出した液滴によって記録媒体上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
8. 液滴を吐出する複数の吐出口を有する液体吐出ヘッドの吐出状態を検出する方法であって、
   前記複数の吐出口のうち検出対象となる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路と交差する検出光を発生する発光手段と、前記検出対象たる少なくとも２つの吐出口の液滴飛翔経路を通過した検出光を受光して該受光量に応じた検出信号を出力する受光手段とを配置し、
   前記複数の吐出口のうち前記検出光の光軸方向に沿う吐出口間距離が所定の規定距離よりも大きい少なくとも２つの吐出口を前記検出対象として選択し、
   前記選択された少なくとも２つの吐出口から略同時に液滴を吐出させる吐出駆動を行い、
   前記吐出駆動により吐出された液滴が前記検出光を通過する際に前記受光手段から得られる検出信号に基づき、当該検出対象たる少なくとも２つの吐出口からの液滴の吐出状態を判定することを特徴とする吐出検出方法。
   

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