JP2012183653A - 画像形成装置および該画像形成装置における液滴吐出検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの欠損の検知時間を短縮するとともに、どのノズルに欠損が生じているのかまで検知する。
【解決手段】複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、各ノズルから吐出される液滴の吐出方向と交差するように発光素子からレーザ光を照射する発光部と、液滴がレーザ光に照射された際に生じる散乱光を受光して散乱光の光量に応じた検出信号を出力する受光部と、受光部の検出信号に基づいて各ノズルの液滴吐出状態を検出する液滴吐出検出手段を備え、発光部は、レーザ光の強度を該発光部からの距離に応じてだんだんと大きく又は小さくなるように照射し、液滴吐出検出手段は、液滴吐出状態によって検出信号に差異がでるように発光部からノズルまでの距離が異なるノズルを検出対象ノズルとして複数選択し、検出対象ノズルから液滴を同時に吐出した時の散乱光に基づいて液滴吐出状態を検出する。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像形成装置および該画像形成装置における液滴吐出検知方法に関する。

インクジェット記録装置において、紙の幅ほどの長さを持つヘッド（ラインヘッド）を備えた記録装置においては、印字時には通常ヘッドを動かさず、その真下に紙を搬送し、その際にインクを吐出して画像形成を行っている。このような印字方法を取るため、ヘッドのノズルのつまりなどによりインクが吐出されなくなると、画像形成が正常に行えなくなる。

そこで、ノズルのつまりを解消する必要があるが、そのために、まずノズルの不吐出状態の検知が行われる。その検知手段としては、従来より、レーザダイオード（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）の組からなるセンサを用い、１列のノズルから１つずつ順にインク滴を吐出させて、ＬＤから発せられたレーザ光がインク滴と交差した際に生ずる直接光または散乱光をＰＤにて検出することにより、ノズルの不吐出状態（欠損）を検知する技術が知られている。

近年、ヘッドの高集積化、高密度化に伴い、ノズルの欠損を検知する時間が大幅に増加するようになっている。このような状況にあることから、例えば特許文献１に開示の技術では、検出光の光軸方向を液滴吐出口の並び方向に対して傾けるとともに液滴の吐出タイミングを制御する、或いは複数の液滴の吐出タイミングをずらして吐出させる制御を行うことにより、複数の吐出液滴を検出光の断面内において互いに重ならない状態で存在させて、飛翔液滴の検出を行う検出系を採用し、異なる液滴吐出口から吐出される複数の液滴を同時に検出することにより、検出時間の短縮を達成している。

しかしながら、従来の、各ノズルから１つずつ順にインク滴を吐出させてノズルの欠損を検出するという手法では、ヘッドの高集積化、高密度化が行われている状況では、ノズルの欠損を検知するのに時間がかかり過ぎるという問題があった。また、特許文献１の技術では、複数のノズルからインク滴を同時に吐出して、液滴の個数を判定することはできるが、どのノズルに欠損が生じているのかまで判定することはできない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ノズルの欠損の検知時間を短縮するとともに、どのノズルに欠損が生じているのかまで検知することができる画像形成装置および該画像形成装置における液滴吐出検知方法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、複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドの各ノズルから吐出される液滴の吐出方向と交差するように発光素子からレーザ光を照射する発光部と、吐出された液滴が前記レーザ光に照射された際に生じる散乱光を受光して散乱光の光量に応じた検出信号を出力する受光部と、前記受光部から出力された信号に基づいて各ノズルの液滴吐出状態を検出する液滴吐出検出手段を備える画像形成装置であって、前記発光部は、前記レーザ光の強度を該発光部からの距離に応じてだんだんと大きく又は小さくなるように照射し、前記液滴吐出検出手段は、液滴吐出状態によって前記検出信号に差異がでるように前記発光部からの距離が異なるノズルを検出対象ノズルとして前記液滴吐出ヘッドから複数選択し、該検出対象ノズルから液滴を同時に吐出した時の散乱光に基づいて検出対象ノズルの各々の液滴吐出状態を検出することを特徴とする。

また、本発明は、複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドの各ノズルから吐出される液滴の吐出方向と交差するように発光素子からレーザ光を照射する発光部と、吐出された液滴が前記レーザ光に照射された際に生じる散乱光を受光して散乱光の光量に応じた検出信号を出力する受光部と、前記受光部から出力された信号に基づいて各ノズルの液滴吐出状態を検出する液滴吐出検出手段を備える画像形成装置における液滴吐出検知方法であって、前記発光部は、前記レーザ光の強度を該発光部からの距離に応じてだんだんと大きく又は小さくなるように照射し、前記液滴吐出検出手段は、液滴吐出状態によって前記検出信号に差異がでるように前記発光部からの距離が異なるノズルを検出対象ノズルとして前記液滴吐出ヘッドから複数選択し、該検出対象ノズルから液滴を同時に吐出した時の散乱光に基づいて検出対象ノズルの各々の液滴吐出状態を検出することを特徴とする。

本発明によれば、複数の検出対象ノズルの各々から同時吐出される液滴による散乱光により液滴吐出状態を検知するので、ノズルの欠損の検知時間を短縮できる。さらに、レーザ光の集光点を吐出領域外に位置となるようにして、レーザ光径が、液滴吐出領域において発光ユニットからの距離が遠ざかるにつれて縮径または拡径するようにしたことにより、発光部からの距離が異なる検出対象ノズルの各々から吐出される液滴からの散乱光の強度に違いが生じることから、どのノズルに欠損が生じているのかまで検知することができるという効果を奏する。

図１は、印字ヘッドをライン上に配置したインクジェット記録装置の全体の概略構成を示す図である。 図２は、本実施形態のインクジェット記録装置の電気的システム構成を示す図である。 図３は、本実施形態のインクジェット記録装置の印字ユニット（全体）を示したものであり、インクジェト記録装置の所定の印字位置における吐出検知ユニットを含む印字ユニットを側面から見た概略図である。 図４は、本実施形態のインクジェット記録装置の印字ユニット（全体）を示したものであり、インクジェト記録装置の所定の印字位置における吐出検知ユニットを含む印字ユニットを上面から見た概略図である。 図５は、本実施形態のインクジェット記録装置の印字ユニット（全体）を示したものであり、インクジェト記録装置の所定の印字位置における吐出検知ユニットを含む印字ユニットを搬送方向から見た概略図である。 図６の（Ａ）は、第１の実施例における、インクジェット記録装置に備える液滴吐出検出機構の側面図であり、（Ｂ）は、その（ノズル側から見た）平面図である。 図７は、同実施例の液滴吐出方法とその液滴吐出の検知を示した図である。 図８は、第１の実施例における検出対象ノズル間距離が広い場合のインク滴の吐出状態を示す図である。 図９は、第１の実施例における検出対象ノズル間距離が広い場合のＰＤの検出信号を表した図である。 図１０は、第１の実施例における検出対象ノズル間距離が狭い場合のインク滴の吐出状態を示す図である。 図１１は、第１の実施例における検出対象ノズル間距離が狭い場合のＰＤの検出信号を表した図である。 図１２は、第１の実施例の動作フローチャートである。 図１３は、第２の実施例の液滴吐出方法とその液滴吐出の検知を示した図である。 図１４は、第２の実施例におけるインク滴の吐出状態を示す図である。 図１５は、第２の実施例における１組の検出対象ノズルからの液滴吐出時のＰＤの検出信号を表わした図である。 図１６は、第２の実施例におけるインク滴の吐出状態を示す図である。 図１７は、第２の実施例における１組の検出対象ノズルからの液滴吐出時のＰＤの検出信号を表わした図である。 図１８は、第２の実施例の動作フローチャートである。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる実施の形態を詳細に説明する。

はじめに、印字ヘッドをライン上に配置したインクジェット記録装置の概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、印字ヘッドをライン上に配置したインクジェット記録装置の全体の概略構成を示す図である。

図１に示すインクジェット記録装置１０は、ラインプリンタとも呼ばれ、印字時には、ライン上に印字幅分の印字ヘッド１１（以下、ヘッド１１と記す）を固定して配置し、搬送されてきた記録用紙に印字するようになっている。このヘッド１１には、インクを吐出するための複数のノズルが配置される。通常、印字ヘッドユニット１２（以下、ヘッドユニット１２と記す）に搭載されるヘッド１１は、複数のものが千鳥状に並べて配置されるものであるが、ラインヘッドとして、１つのユニットを搭載しても構わない。

このヘッドユニット１２には、通常、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインクを吐出する複数のヘッド１１を用紙搬送方向に配置し、インク吐出方向を下方に向けて装着している。なお、インク色の数及び用紙搬送方向に対しての配列順序はこれに限るものではない。

また、図面には記載していないが、ヘッドユニット１２には、各ヘッド１１に各色のインクを供給するためのサブタンクを搭載している。この各色のサブタンクにはインク供給チューブを介して、カートリッジ装填部に装着されたインクカートリッジ（インクタンク）からインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填部にはインクカートリッジ（インクタンク）内のインクを送液するための供給ポンプユニットが設けられている。

通常、インクジェット記録装置１０のヘッドユニット１２は、ヘッド１１のノズル開口部のインク乾燥防止のため、維持ユニット１３でキャップした状態で待機している。ユーザが印字開始を始めるとヘッドユニット１２は維持ユニット１３でのキャップを解除し、印字開始するためのホームポジションへ移動する。印字は通常この位置で固定して行われる。印字が終わり、ヘッドユニット１２をキャップさせたい場合は、待機状態として維持ユニット１３へ移動しキャップさせる。長時間印字させない場合や電源を落とす場合は、この維持ユニット１３でヘッド１１のノズル開口部をキャップした状態にしておく。

図１の給紙ユニット１４には、用紙をセットする給紙トレイが搭載されており、この給紙トレイから用紙を１枚ずつ分離し給送するようになっている。この給紙トレイは任意の用紙サイズに適用できるよう構成されており、用紙がセットされた際にセンサで検知して、用紙サイズと用紙の方向（縦か横か）も判別できるようになっている。また、センサにより給紙トレイの用紙が無くなった時や給紙時のエラ−も検知できるようになっている。また、連続で印字する時は、紙間も変更可能であり、用紙サイズや搬送速度（印字速度）に応じてその都度調整することも可能である。

給紙された用紙は、エアー吸着用ファン１５によって発生される負圧によって、エアー吸着用の搬送ベルト１６に吸着され一枚毎に搬送される。そこで用紙がヘッドユニット１２を通過する時に各ヘッド１１よりインクを吐出させて文字や画像を印字する。印字終了した用紙は、排紙ユニット１７へ搬送され排紙トレイに蓄積される。

また、図１に示さないが、空吐出する際の廃液インクを収める廃液ユニット１８がヘッドユニット１２の下の所定の位置に配置されている。通常、この廃液ユニットは満タンになるとセンサで検知しユーザが廃液として捨てるようになっている。

次に、本実施形態のインクジェット記録装置の電気的システム構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態のインクジェット記録装置の電気的システム構成を示す図である。

図２に示すインクジェット記録装置１０は、大まかにヘッド１１を制御し印字を行うヘッドユニット１２と、用紙を給紙トレイから給紙し搬送させるための給紙ユニット１４と、ヘッド１１のメンテナンス等を行うための維持ユニット１３と、ヘッドユニット１２を制御するヘッドコントロールボード１９や各ユニットを制御する各種コントロールボード２０から構成されている。

ヘッドコントロールボード１９は、ＰＣ３０からの印刷データに基づきヘッド１１の各ノズルに対するインク滴の吐出やインク滴の吐出量を制御する。また、後述の吐出検知の際の制御も行う。このヘッドコントロールボード１９、および各種コントロールボード２０は、ＣＰＵや、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ又はＤＲＡＭなどの揮発性メモリ等のメモリを実装した制御手段である。ヘッドコントロールボード１９のメモリには、ヘッドユニット１２を制御するための制御プログラムや、後述の吐出検知を制御するためのプログラム等が記憶されている。

各ユニットと情報処理装置であるＰＣ３０とはＵＳＢで接続され、ＰＣ３０と各ユニットとのデータやコマンドのやりとりはＵＳＢ通信によって行われる。本インクジェット記録装置１０では、給紙ユニット１４と維持ユニット１３はＲＳ２３２Ｃで通信しているが、共通化を図るため、ＲＳ２３２ＣをＵＳＢに変換している。これは市販の変換ケーブルを使用しており、これによりＰＣ３０とは全てのユニットがＵＳＢ通信できることになり、ＰＣ３０では、接続された全てのユニットを異なるＵＳＢ機器として認識し、各識別ＩＤにより通信、制御することができる。

また、ヘッドユニット１２は、複数のヘッド１１を制御できるヘッドコントロールボード１９をそれぞれＵＳＢで接続し、ＵＳＢハブでまとめてＰＣ３０と接続するようになっている。図２では、ライン上に配置した１０個のヘッド１１を１枚のヘッドコントロールボード１９で制御するように示しているが、印字サイズ等により１枚のヘッドコントロールボード１９で制御できるヘッド１１の数は１０個に限定するものではない。

上記構成では、ヘッド１１の構成を変更したい場合、それに対応したヘッドコントロールボード１９をＵＳＢで接続するだけで変更に対応することができるようになる。また、ＰＣ３０からみれば、ＵＳＢ機器として認識されるので今まで通リ容易に対応が可能となる。

また、本実施形態では、給紙ユニット１４からの所定のディスクリート信号をヘッドコントロールボード１９にパラレルに接続する構成としている。よってヘッドコントロールボード１９を追加する場合、このディスクリート信号をパラレルに接続していけば容易に対応することができる。

次に、本実施形態のインクジェット記録装置の吐出検知ユニットについて図３〜５を用いて説明する。

図３は、本実施形態のインクジェット記録装置の印字ユニット（全体）を示したものであり、インクジェト記録装置の所定の印字位置における吐出検知ユニットを含む印字ユニットを側面から見た概略図である。

図３に示す印字ユニットには、それぞれのヘッド列毎に吐出検知ユニットが装備されている。図３では、各色２個ずつ計８個の吐出検知ユニットが搭載されており、ヘッド１１全体のノズルに応じた吐出検知を行うことができ、ノズルの欠損を検知するようになっている。

印字ユニットの両端には、吐出検知ユニットとしてそれぞれ吐出検知用の発光ユニット２１と受光ユニット（図４の符号２２）を搭載している。印字位置では、ヘッド１１−搬送ベルト１６間のギャップは通常１ｍｍ程度とされている。このギャップ間で吐出検知を行うが、印字直前に吐出検知を行って問題ない場合は、そのまま搬送ベルト１６を動作させ印字用紙を搬送させて印字を行うものとする。また、印字直前の吐出検知でノズル欠損等が判明した時は、印字ユニットを維持位置へ移動しそのヘッド１１やノズルのみ回復動作を行うものとする。

図４は、本実施形態のインクジェット記録装置の印字ユニット（全体）を示したものであり、インクジェト記録装置の所定の印字位置における吐出検知ユニットを含む印字ユニットを上面から見た概略図である。

図４に示す印字ユニットの両端には、それぞれ吐出検知用の発光ユニット２１と受光ユニット２２を搭載している。印字ユニットにはヘッド１１が同図に示すように千鳥状に配列されており、ヘッド列毎にそれぞれ吐出検知ユニットが装備されている。

また、ここで使用する搬送ベルト１６には、用紙を搬送させ吸引するための穴が開いている。通常この穴は均等に配置されており、本実施形態では、この搬送ベルト１６の穴の移動に同期させて吐出検知用のインク滴を吐出させてノズルの欠損を検知するようになっている。

なお、同図には示していないが、維持位置（維持ユニット１３上の所定位置）は、ヘッド１１のクリーニング等の回復動作を行う場所であり、前述のように、この維持ユニット１３にはヘッド１１を乾燥等から防ぐためのキャップがあって、印字を行わない場合は通常ヘッド１１はこのキャップで塞いでおくようになっている。

図５は、本実施形態のインクジェット記録装置の印字ユニット（全体）を示したものであり、インクジェト記録装置の所定の印字位置における吐出検知ユニットを含む印字ユニットを搬送方向から見た概略図である。図５では、所定の印字位置における吐出検知状態を示している。

印字ユニットの両端には、それぞれ吐出検知用の発光ユニット２１と受光ユニット２２がある。この発光ユニット２１及び受光ユニット２２を印字ユニットに取り付ける際は、光軸調整を行い精度よく取り付けることが必要であり、通常、取付用の冶具等を用いて取付けを行っている。発光ユニット２１のＬＤから発せられるレーザ光は、ヘッド１１−搬送ベルト１６間のギャップを通る。従って、このレーザ光は、ヘッド１１の各ノズルから吐出されるインク滴の吐出方向と交差するように照射されることになる。そして、このレーザ光がヘッド１１から吐出されたインク滴にあたって散乱された散乱光を受光ユニット２２のＰＤで受光する。なお、本実施形態では、レーザ光に反射した間接光（散乱光）をみる間接法により吐出検出を行うので、ＰＤは、レーザ光の光軸からずれた位置に設けられる。この受光側のＰＤにて液滴を検知した時にその出力電圧レベルが上がることにより液滴の吐出を検出することができる。なお、ＰＤの、光軸からずらした位置、距離によってそのＰＤの出力電圧レベルは変わる。

続いて以下では、本実施形態のインクジェット記録装置における液滴吐出検出に関してその詳細を説明する。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）はそれぞれ、インクジェット記録装置に備える液滴吐出検出機構の側面図、および（ノズル側から見た）平面図である。

図６に示す液滴吐出検出機構は、発光ユニット２１のＬＤから照射されるレーザ光を、ヘッド１１のノズルから吐出されるインク滴と交差するように照射し、吐出されたインク滴にレーザ光が照射された際に生じる散乱光を受光ユニット２２のＰＤで受光して、このＰＤから出力される出力電圧レベルからインク滴の吐出を判定することにより、液滴吐出状態を検出する。

発光ユニット２１は、ＬＤ、コリメートレンズ２３、アパーチャ２４を備え、ＬＤが発するレーザ光はコリメートレンズ２３とアパーチャ２４を介して照射される。照射されるレーザ光は集光点を有し、この集光点は吐出領域外に位置となるようにしている。そのため、レーザ光径は、液滴吐出領域において発光ユニット２１からの距離が遠ざかるにつれて縮径し、レーザ光の強度はレーザ光径が縮径するほど強くなる。本実施形態では、このレーザ光径を発光ユニット２１からの距離が遠ざかるにつれて縮径するようにしているが、レーザ光径を発光ユニット２１からの距離が遠ざかるにつれて拡径するようにしてもよい。その場合のレーザ光の強度はレーザ光径が拡径するほど弱くなる。いずれにせよ、後述の液滴吐出状態を検出することができる。

受光ユニット２２は、ＰＤを備え、吐出されたインク滴にレーザ光が照射された際に生じる散乱光をＰＤにより受光して、インク滴の吐出を検出する。ＰＤは散乱光を受光するため、レーザ光が直接ＰＤに入射しないよう、ＰＤがレーザ光の光軸上から外れる位置となるように受光ユニット２２は設置される。なお、レーザ光径を液滴吐出領域において発光ユニット２１からの距離が遠ざかるにつれて縮径させた場合は、検出対象ノズルが発光ユニット２１から遠ざかるにつれてＰＤの散乱光の検出信号のレベルは大きくなり、逆にレーザ光径を拡径させた場合はＰＤの検出信号のレベルは小さくなる。

ヘッド１１は、図６（Ｂ）に示すように、ノズル列１、ノズル列２の２列のノズル列を備える。発光ユニット２１から照射されるレーザ光の幅は、ノズル列間の幅よりも広く、ノズル列１、ノズル列２から吐出されるインク滴は全てこのレーザ光によって照射される。

（第１の実施例）
次に、液滴吐出検知方法の第１の実施例を、図７〜１２を用いて説明する。

図７は、本実施例の液滴吐出方法とその液滴吐出の検知を示した図である。図７（Ａ），７（Ｃ）に示すように、液滴吐出検出時に、ノズル列１はＬＤ側の端のノズルからＰＤ側に向かって、一方、ノズル列２はＰＤ側の端のノズルからＬＤ側に向かってそれぞれインク滴の順次吐出を同時に行う。ノズル列１とノズル列２の順次吐出は同期しており、インク滴は２ノズルずつ吐出されることになる。

ノズル列１のＬＤ側のノズルと、ノズル列２のＰＤ側のノズルから同時にインク滴が吐出されるため、両ノズルからインク滴が吐出された場合、吐出された２つのインク滴は、同時にレーザ光軸を通過する。レーザ光の幅はノズル列間の幅よりも広く、インク滴はノズル列１およびノズル列２の異なるノズル列から同時に吐出されているため、吐出された２つのインク滴は同時にレーザ光に照射され散乱光を生じる。このことにより、ノズル列１とノズル列２の吐出を同時に検出することができる（図７（Ｂ）参照）。

図８は、検出対象ノズル間距離が広い場合のインク滴の吐出状態を示し、図９は、その時のＰＤの検出信号を表した図である。以下の説明では、吐出領域を中央で２等分し、ＬＤ側領域に存在するノズルをＬＤ側ノズル、ＰＤ側の領域に存在するノズルをＰＤ側のノズルと称す。

検出信号は受光ユニット２２のＰＤが受光する散乱光の光量に応じて出力される。ノズルに欠損がある場合には、散乱光を受光することができないため検出信号は出力されない。

ＬＤ側ノズルとＰＤ側ノズルが同時に吐出した場合の検出信号は、受光部が２つの吐出インク滴から生じる散乱光を同時に受光するため、図９に示すように検出信号レベルは高くなる。

発光ユニット２１のＬＤから照射されるレーザ光の強度は、ＬＤから遠ざかりＰＤ側に近づくほど強くなるため、インク滴に照射されるレーザ光の強度に差が生じる。このレーザ光強度の差から、ＬＤ側ノズルとＰＤ側ノズル単体の吐出検出信号レベルには差が生じ、検出信号レベルはＰＤ側ノズルの方が高くなる。

吐出液滴の数、吐出ノズルの位置により検出信号レベルがそれぞれ異なるため、図９に示すように３つの閾値を設定することで、ＬＤ側ノズル、ＰＤ側ノズルの吐出状態を個々に検出することができる。

図１０は、検出対象ノズル間距離が狭い場合のインク滴の吐出状態を示し、図１１は、その時のＰＤの検出信号を表した図である。

検出対象ノズル間距離が狭くなると、レーザ光上のほぼ同位置でインク滴が吐出されるため、インク滴に照射されるレーザ光強度には差がなくなり、ＬＤ側ノズルとＰＤ側ノズル単体の吐出検出信号レベルはほぼ等しくなる。

一方、検出対象ノズル間距離が変化すると、ＬＤ側ノズルとＰＤ側ノズル単体の検出信号は変化するものであるが、ＬＤ側ノズルとＰＤ側ノズルから同時吐出された場合の検出信号レベルは検出対象ノズル間距離に依存せず一定である。

検出対象ノズル間距離が狭くなるとＬＤ側ノズル、ＰＤ側ノズル単体の吐出検出レベル差が小さくなるため、検出対象ノズル間距離が広い場合のように、閾値によりノズルの吐出状態を検出するのが困難となる。そのため検出基準ノズル間隔Ｌを設定し、検出対象ノズル間距離がＬ以下になった場合には、後述の別処理にて個々のノズルの液滴吐出状態を検出する。なお、検出基準ノズル間隔Ｌの長さは、レーザ光の強度変化の度合いにより設定される。

次に、本実施例におけるインクジェト記録装置の吐出検知の際の動作について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施例におけるインクジェト記録装置の吐出検知の際の動作フローチャートである。なお、この吐出検知の際の制御は、ヘッドコントロールボード１９によって行われる。

液滴吐出検出が開始されと、ノズル列１はＬＤ側の端から、ノズル列２はＰＤ側の端から検出対象ノズルとなるノズルが選択されて、ノズル列１とノズル列２の各検出対象ノズルからインク滴が同時に吐出される（ステップＳ１０１）。このとき、２つの検出対象ノズル間距離は検出基準ノズル間隔Ｌ以上であり、ＰＤの検出信号により各検出対象ノズルからの各々の液滴吐出を検出できる（すなわち、各検出対象ノズルの液滴吐出状態によって検出信号に差異がでる）距離となっている。

検出対象ノズルからインク滴が吐出されると、このインク滴によりレーザ光が散乱され、その散乱光がＰＤに受光されてＰＤから検出信号が出力される。検出信号は、まず閾値Ｔｈ１により判別され、検出信号レベルが閾値Ｔｈ１を超える場合は（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、欠損なし（不良ノズルなし）とデータ処理される。

そして、全ノズルに対する液滴吐出検出が完了するまで（すなわち、ステップＳ１０４でＮｏではなくＹｅｓと判定されるまで）、ステップＳ１０５にて検出対象ノズルを変更してステップＳ１０１に戻り、一連の動作を繰り返す。なお、検出対象ノズルの変更は、各ノズル列の中央に向って１つ隣のノズルを検出対象ノズルとして選択することにより行う（本実施例において以下同様）。

一方、検出信号レベルが閾値Ｔｈ１を超えなかった場合には、検出対象ノズルのどちらかのノズルが欠損しているか、両方とも欠損しているため、どちらの場合であるかを閾値Ｔｈ３より判別する。検出信号レベルが閾値Ｔｈ３を上回る場合には（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、片側ノズル欠損と判別され、ステップＳ１０８以降の欠損ノズル特定処理へと進む。一方、閾値がＴｈ３を下回る場合には（ステップＳ１０６でＮｏ）、両ノズル欠損と判別され、以後、前述のように検出対象ノズルを変更して一連の動作を繰り返す。

ステップＳ１０８では、具体的に欠損ノズルを特定する前に、検出対象ノズル間距離がＬ以上であるかどうかを判別する。検出対象ノズル間距離が一定（ここでは、検出基準ノズル間隔Ｌ）以上の場合は（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、ＬＤ側ノズルとＰＤ側ノズル単体の検出信号レベルに差があるため、初めに出力された検出信号が閾値Ｔｈ２により判別することができ、ステップＳ１０９にて不良ノズルを特定する。具体的には、検出信号レベルが閾値Ｔｈ２を上回る場合はＬＤ側ノズル欠損、閾値Ｔｈ２を下回る場合はＰＤ側ノズル欠損と判別され、以後、前述のように検出対象ノズルを変更して一連の動作を繰り返す。

一方、検出対象ノズル間距離がＬより小さい場合は（ステップＳ１０８でＮｏ）、ＬＤ側ノズルとＰＤ側ノズル単体の検出信号レベルに差がないため。検出対象ノズルのうちの１ノズルからインク滴を再度吐出する（ステップＳ１１０）。このとき、出力された検出信号は閾値Ｔｈ３により判別することができ、ステップＳ１１１にて不良ノズルを特定する。具体的には、検出信号レベルが閾値Ｔｈ３を上回る場合には吐出を行っていない方のノズルが欠損、閾値Ｔｈ３を下回る場合には吐出ノズルが欠損と処理され、以後、前述のように検出対象ノズルを変更して一連の動作を繰り返す。

一連の液滴吐出検出処理は、全ノズル終了するまで繰り返され、全ノズルが検出処理を終えて液滴吐出検出動作終了となる。

（第２の実施例）
次に、液滴吐出検知方法の第２の実施例を、図１３〜１８を用いて説明する。

図１３は、本実施例の液滴吐出方法とその液滴吐出の検知を示した図である。図１３（Ａ），１３（Ｃ）に示すように、液滴吐出検出時に、ノズル列１は、ＬＤ側の端のノズルから吐出領域中央ノズルに向かって、ノズル列２は吐出領域中央ノズルからＰＤ側の端のノズルに向かってそれぞれインク滴の順次吐出を同時に行う。ノズル列１とノズル列２の順次吐出は同期しており、インク滴は２滴ずつ吐出されることになる。そして順次吐出終了後、ノズル列１とノズル列２を入れ替えて、吐出領域すべてのノズルの順次吐出することによって液滴吐出検出を行う。

ノズル列１とノズル２は、上記のようにして同期して順次吐出するため、検出対象ノズル間距離は常に一定となる。また、検出対象ノズル間距離は、第１の実施例の検出基準ノズル間隔Ｌよりも十分広いものとすることができる。従って、本実施例では、第１の実施例のように、検出対象ノズル間距離が検出基準ノズル間隔Ｌより小さい場合のように、検出対象ノズルのうちの１ノズルからインク滴を再度吐出して再検出をする必要がない。

図１４および図１６は、本実施例におけるインク滴の吐出状態を示し、図１５および図１７は、１組の検出対象ノズルからの液滴吐出時のＰＤの検出信号を表わした図である。図１５は、検出対象ノズルがＬＤ側の端のノズルと中央ノズルの時（図１４参照）の検出信号であり、図１７は、検出対象ノズルが中央ノズルとＰＤ側の端のノズルの時（図１６参照）の検出信号である。

図１４に示した液滴吐出状態の場合と図１６に示した液滴吐出状態の場合とでは検出対象ノズルの位置が異なる。インク滴を照射するレーザ光強度は、前述のように吐出ノズルの位置により異なるため、出力される検出信号レベルも異なる。レーザ光強度はＰＤ側に近づくにつれて強くなるため、検出対象ノズルがＰＤ側領域にある図１６に示した液滴吐出状態の場合の方が図１４に示した液滴吐出状態の場合よりも検出信号の電圧レベルが高いものとなる。

本実施例の液滴吐出検知方法は、検出対象ノズル間距離が常に一定で検出基準ノズル間隔Ｌよりもその間隔が広いため、常にＬＤ側ノズルとＰＤ側ノズルの単体の検出信号レベルに差が生じることを利用して、図１５および図１７に示すように３つの閾値（Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３）を設定することで、この閾値と検出信号のレベルから個々のノズルの液滴吐出状態を検出することができる。

なお、図１５に示す検出信号と図１７に示す検出信号を比較してわかるように、検出対象ノズルの位置によって検出信号レベルが異なるため、検出対象ノズルの位置に応じて、閾値を変更する。検出信号レベルは、検出対象ノズルがＰＤ側に近づくほど高くなるため、閾値レベルも検出対象ノズルがＰＤに近づくにつれて高くする。このため、図１５に示す閾値よりも図１７に示す閾値のほうが閾値レベルは高くなる。このように閾値を変更するために、ノズルの位置毎の閾値を予め設定しておき、検出信号との比較の際、検出対象ノズルの位置に応じた閾値を用いるようにするとよい。

次に、本実施例におけるインクジェト記録装置の吐出検知の際の動作について、図１８を用いて説明する。図１８は、本実施例におけるインクジェト記録装置の吐出検知の際の動作フローチャートである。なお、この吐出検知の際の制御は、ヘッドコントロールボード１９によって行われる。

本実施例における基本的な動作は、前述の第１の実施例における動作と同様のものとなっている。従って、ここでは共通する処理についての説明は省略する。ただし、本実施例では、第１の実施例のステップＳ１０１に対応する本実施例のステップＳ２０１において、液滴吐出検出が開始されると、ノズル列１はＬＤ側の端から、ノズル列２は、ノズル列を２等分（吐出領域２等分）したＰＤ側のノズル列中央よりの端から検出対象ノズルとなるノズルが選択されて、ノズル列１とノズル列２の各検出対象ノズルからインク滴が同時に吐出される。このとき、検出対象ノズル間距離は、検出基準ノズル間隔Ｌ以上の距離となっており、ＰＤの検出信号により各検出対象ノズルからの各々の液滴吐出を検出できる（すなわち、各検出対象ノズルの液滴吐出状態によって検出信号に差異がでる）距離となっている。そして、後続の処理での吐出ノズルの変更の際には、ＰＤ側に向って１つ隣のノズルが検出対象ノズルとして選択される。これにより検出対象ノズル間距離が常に一定（検出基準ノズル間隔Ｌ以上）となるため、第１の実施例のように検出対象ノズル間距離が検出基準ノズル間隔Ｌ以上かまたは小さいかの判断（ステップＳ１０８）および検出対象ノズル間距離が検出基準ノズル間隔Ｌより小さい場合の処理（ステップＳ１０９，Ｓ１１０）が省かれ、欠損ノズル特定のために再度検出対象ノズルからインク滴を吐出する必要がなくなる。なお、図１８には示さないが、前述のように３つの閾値は、検出対象ノズルの位置に応じた閾値を用いる。

以上、本実施形態のインクジェット記録装置１０およびそのインク滴の吐出検知の手法の詳細を説明した。本実施形態では、２つのノズル列が平行に配置されたヘッド１１から吐出されるインク滴を検知する際、インク滴を１組（２個）のノズルから同時に吐出させてその検知波形の電圧レベルよりノズルの欠損を検知する。これにより、同じノズル数であっても２個のノズルから同時に吐出してノズルの欠損を検知できるので、従来の１個のノズルからインク滴を吐出して吐出検知を行う場合よりも、検知時間を半減でき検知時間を短縮することができる。また、レーザ光の集光点を吐出領域外に位置となるようにして、レーザ光径が、液滴吐出領域において発光ユニット２１からの距離が遠ざかるにつれて縮径または拡径するようにしたことにより、発光ユニット２１からの距離が異なる検出対象ノズルの各々から吐出される液滴からの散乱光の強度に違いが生じることから、１組の検出対象ノズルのいずれのノズルが欠損しているかも判定することができる。

なお、本実施形態の画像形成装置における吐出検出を実行するための制御プログラムやその他のプログラムは、当該画像形成装置に備わるＮＶ−ＲＡＭやＲＯＭやその他の不揮発性記憶媒体に予め組み込まれて提供される以外に、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録し提供することも可能である。

または、上記プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供または配布するように構成してもよい。

以上、発明を実施するための実施の形態について説明を行ったが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を損なわない範囲で変更することが可能である。

１０ インクジェット記録装置
１１ 印字ヘッド（ヘッド）
１２ 印字ヘッドユニット（ヘッドユニット）
１３ 維持ユニット
１４ 給紙ユニット
１５ エアー吸着用ファン
１６ 搬送ベルト
１７ 排紙ユニット
１８ 廃液ユニット
１９ ヘッドコントロールボード
２０ 各種コントロールボード
２１ 発光ユニット
２２ 受光ユニット
２３ コリメートレンズ
２４ アパーチャ
３０ ＰＣ

特開２００６−１１０９６４号公報

Claims (12)

1. 複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、
   前記液滴吐出ヘッドの各ノズルから吐出される液滴の吐出方向と交差するように発光素子からレーザ光を照射する発光部と、
   吐出された液滴が前記レーザ光に照射された際に生じる散乱光を受光して散乱光の光量に応じた検出信号を出力する受光部と、
   前記受光部から出力された信号に基づいて各ノズルの液滴吐出状態を検出する液滴吐出検出手段を備える画像形成装置であって、
   前記発光部は、前記レーザ光の強度を該発光部からの距離に応じてだんだんと大きく又は小さくなるように照射し、
   前記液滴吐出検出手段は、
   液滴吐出状態によって前記検出信号に差異がでるように前記発光部からの距離が異なるノズルを検出対象ノズルとして前記液滴吐出ヘッドから複数選択し、
   該検出対象ノズルから液滴を同時に吐出した時の散乱光に基づいて検出対象ノズルの各々の液滴吐出状態を検出する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記液滴吐出ヘッドは複数のノズル列が設けられており、前記検出対象ノズルは、異なるノズル列から１つずつ選択されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記発光部から照射されるレーザ光は、レンズおよびアパーチャを介して照射され、吐出領域外で集光しており、受光部側に近づくにつれレーザ光径が縮径または拡径することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記液滴吐出検出手段は、前記検出信号と予め定めた複数の閾値に基づいて前記検出対象ノズルの各々のノズルの吐出の有無を判定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記液滴吐出検出手段は、前記検出対象ノズルの間隔が所定間隔より小さくなった場合、１つの検出対象ノズルから再度吐出させてその液滴吐出状態を検出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記液滴吐出検出手段は、前記閾値の大きさを、前記検出対象ノズルの位置に応じて変更することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載に画像形成装置。
7. 複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドの各ノズルから吐出される液滴の吐出方向と交差するように発光素子からレーザ光を照射する発光部と、吐出された液滴が前記レーザ光に照射された際に生じる散乱光を受光して散乱光の光量に応じた検出信号を出力する受光部と、前記受光部から出力された信号に基づいて各ノズルの液滴吐出状態を検出する液滴吐出検出手段を備える画像形成装置における液滴吐出検知方法であって、
   前記発光部は、前記レーザ光の強度を該発光部からの距離に応じてだんだんと大きく又は小さくなるように照射し、
   前記液滴吐出検出手段は、
   液滴吐出状態によって前記検出信号に差異がでるように前記発光部からの距離が異なるノズルを検出対象ノズルとして前記液滴吐出ヘッドから複数選択し、
   該検出対象ノズルから液滴を同時に吐出した時の散乱光に基づいて検出対象ノズルの各々の液滴吐出状態を検出する
   ことを特徴とする画像形成装置における液滴吐出検知方法。
8. 前記液滴吐出ヘッドは複数のノズル列が設けられており、前記検出対象ノズルは、異なるノズル列から１つずつ選択されることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置における液滴吐出検知方法。
9. 前記発光部から照射されるレーザ光は、レンズおよびアパーチャを介して照射され、吐出領域外で集光しており、受光部側に近づくにつれレーザ光径が縮径または拡径することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の画像形成装置における液滴吐出検知方法。
10. 前記液滴吐出検出手段により、前記検出信号と予め定めた複数の閾値に基づいて前記検出対象ノズルの各々のノズルの吐出の有無を判定することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置における液滴吐出検知方法。
11. 前記検出対象ノズルの間隔が所定間隔より小さくなった場合、前記液滴吐出検出手段により、１つの検出対象ノズルから再度吐出させてその液滴吐出状態を検出することを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の画像形成装置における液滴吐出検知方法。
12. 前記液滴吐出検出手段により、前記閾値の大きさを、前記検出対象ノズルの位置に応じて変更することを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載に画像形成装置における液滴吐出検知方法。

Images