JP3856145B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に係り、特に液滴吐出ヘッドの不吐出を検出する不吐出検出手段を装置内に埋め込んだ液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置に関する。

従来より、画像形成装置として、多数のノズル（インク吐出口）を配列させたインクジェットヘッド（インク吐出ヘッド）を有し、このインクジェットヘッドと記録媒体を相対的に移動させながら、記録媒体に向けてノズルからインク（インク液滴）を吐出することにより、記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）が知られている。

このようなインクジェット記録装置におけるインク吐出方法として、従来から様々な方法が知られている。例えば、圧電素子（圧電セラミック）の変形によって圧力室（インク室）の一部を構成する振動板を変形させて、圧力室の容積を変化させ、圧力室の容積増大時にインク供給路から圧力室内にインクを導入し、圧力室の容積減少時に圧力室内のインクをノズルから液滴として吐出する圧電方式や、インクを加熱して気泡を発生させ、この気泡が成長する際の膨張エネルギーでインクを吐出させるサーマルインクジェット方式などが知られている。

インクジェット記録装置のようなインク吐出ヘッドを有する画像形成装置においては、インクを貯蔵するインクタンクからインク供給路を介してインク吐出ヘッドにインクを供給し、上記様々な吐出方法でインクを吐出しているが、インクの吐出量、吐出速度、吐出方向及び吐出されるインクの形状（体積）等が、常に一定となるように安定して吐出する必要がある。

しかし、印字中においては、印字の指示があった場合に直ちに印字が実行されるようにインク吐出ヘッドのノズルには常にインクが満たされており、ノズルのインクは空気にさらされているため、長時間吐出が行われないノズルのインクが乾燥し、インク粘度が高くなり適性なインク液滴を吐出出来なかったり、ノズルが目詰まりして不吐出になったりすることがある。また、インク供給路内等に混入した気泡が溜まり、インク供給を遮断したり、あるいは長時間吐出を続けていることにより、インクのリフィルが遅れ、吐出不良が発生する場合もある。

これらの様々な原因により、上述したように不吐出となったり、安定したインク吐出が行われなくなった場合には、吐出ヘッドのメンテナンスを行う必要がある。そこで、従来より、インクが安定して吐出されているか否か、吐出ヘッドが不吐出になっていないかを検出する様々な方法が提案されている。

例えば、インク滴噴出口からインクを噴出させるために電気信号に応じてインク室内の容積を変化させる振動子の変位状態を検出する検出手段を配設したもので、記録動作中にインク室に空気が混入した場合には振動子は高い周波数の振動成分を含有した変位を示すことから、この変位を検出することにより振動子の変位状態の異常を検知してインクの不吐出状態を判断するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

また、例えば、圧電素子の駆動回路と圧電素子の駆動時の振動波形整形回路において、圧電素子の振動波形の高周波成分をパルス化して取り出し、振動波形の繰り返し周期を検出し、その周期の変化からインク室内の気泡の有無あるいはインク未充填等の状態を検出するようにした、逆解析技術の信号処理による不吐出検出方法が知られている（例えば、特許文献２等参照）。

また、圧電素子をパルス信号により駆動すると圧力室の容積が急激に減少し、オリフィス（インク吐出口）からインク粒子が噴射され、パルス信号がなくなると圧力室は元の状態に戻るが、この際発生するインクの振動が圧電素子に伝わり、圧電素子は電気信号を発生する。

そこで例えば、この圧電素子の出力信号を検出し、その振動減衰時間の長短及び出力信号のピーク値幅の少なくとも一方を監視して気泡が圧力室かインク室の何れにあるかを判断検出するようにした逆解析技術の信号処理をより高度にしたものが知られている（例えば、特許文献３等参照）。

また、インクを吐出する圧力を発生する圧電素子の他にインク供給路の内圧を検出する圧力測定手段を有し、インク吐出動作直後のインク供給路の内圧変化により圧電素子が変形して発生する発生電圧の変化を不吐出検出手段で監視し、この発生電圧の変化に基づいて吐出・不吐出を判定し、不吐出信号に基づいて前記圧力測定手段で検出したインク供給路の内圧が設定圧力値になるように加圧手段で制御することにより不吐出回復動作を行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献４等参照）。また、この特許文献４に記載のものはインクに気泡が混入するのを防止するために気泡を分離するバッファ室を有している。

また例えば、逆解析技術の発展技術として、インク室内のインクに直接接するようにインク室を構成する対向面にそれぞれアクチュエータ（励振素子）及び反射板を設け、アクチュエータが発生した振動がインク内を伝搬して、アクチュエータと対向する反射板で反射されて再びアクチュエータに戻って来た振動を検出することにより、インク室内に混入したゴミや気泡を検出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献５等参照）。

またその他、逆解析技術の典型例として、ヘッドの圧電素子の任意の周波数におけるインピーダンスを測定し、インピーダンスの周波数特性を作成し、その周波数特性により圧電素子に気泡が付着しているかを判別するようにしたものが知られている（例えば、特許文献６参照）。
特開昭５５−１１８８７８号公報 特開昭６３−１４１７５０号公報 特開平４−２９８５１号公報 特開平１１−２８６１２４号公報 特開平１１−３０９８７４号公報 特開平１１−３３４１０２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、振動子の変位を検出するために振動子に別の検出器を設けているが、バイモルフ構造の圧電体、プッシュロッド式の圧電体のいずれにしても、振動子に製造上必要なぎりぎりの隙間以上を設けることは、圧力が逃げる部分となってしまうため、インクを吐出する力（圧力）を効率的に発生する上で望ましくない。

特にこれは高密度ヘッドを製造しようとすると顕著に現れる。また、インク吐出力を発生するという機能を考えると一般的には検出素子よりも駆動素子の大きさの方が大きくなると考えられるが、一方で検出素子を小型化するにも限界があるため、検出素子と駆動素子の大きさの差が小さくなり、結果的に振動板上に駆動素子が占める割合が更に小さくなり、駆動素子の発生力（圧力）のロスが大きくなり、場合によっては吐出に必要な大きな発生力が出せないという問題がある。

また、上記特許文献２、特許文献３及び特許文献６に記載のものは、いずれも駆動素子を検出素子としても用いる逆解析技術と言われる方式を用いて不吐出の検出を行うようにしている。この方式によれば、インクを吐出するための駆動素子そのものを検出素子として使うため、新たな部品がいらないという点において優れているが、駆動信号と検出信号を分離しなければならないという基本的な問題がある。

また、インク吐出のための駆動力を発生している瞬間は駆動信号が急激に変化し振幅も大きすぎるため検出が困難であり、吐出状態以外の時に検出することとなるため、検出できる時間が限定され検出で得られる情報にも限りがあるため、精確な検出ができないという問題がある。

また、上記特許文献５に記載のものは、逆解析技術の発展技術とも言えるものであり、別部材で振動を反射させ、時間差を持って振動が駆動素子に戻ってきたところを検出するようにしているが、反射波の強度を考えるとインクに接する反射面の反射率がある程度高くなければならない。また、駆動信号と検出信号を分離するためには、これらの信号分離に必要な時間差が出来るように駆動信号のパルス幅（時間）と駆動素子と反射板の距離を離さなければならず、駆動信号波形、インク圧力室寸法に制約が生じ、さらにはインク吐出を高速で行うとするとこの制約がさらに厳しくなる。従って、特に圧力室のサイズを小さくした高密度ヘッドにおいてこの構成を実現するのは困難であるという問題がある。

また、上記特許文献４に記載のものは、インク供給路の内圧変化を検出しており、吐出時の圧力異常の検出には不向きであるという問題がある。

さらに、上述したいずれの従来技術においても、特にページ幅の高密度ヘッドであるマトリクス型ヘッドにおいて、不吐出を検出するための好適な構成は提供されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複数の圧力室を１つの検出手段で検出し、かつ吐出の異常を駆動信号のタイミングによらずに検出することのできる画像形成装置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に記載の発明は、複数の各ノズルにそれぞれ連通する複数の各液体供給路と、前記液体供給路中の液体に対して圧力を付与して前記液体を前記ノズルから液滴として吐出する駆動素子と、前記複数の液体供給路を貫いて設置された前記液体供給路内の液体の圧力を検出する前記駆動素子とは別の圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出した圧力に基づいて前記液体供給路からの前記液滴の不吐出を検出する不吐出検出手段と、を備え、前記駆動素子によって前記液体に加えられた圧力を前記圧力検出手段により検出し、前記圧力検出結果に基づいて前記不吐出検出手段により不吐出を検出することを特徴とする画像形成装置を提供する。

これにより、各ノズルに連通する複数の各液体供給路における液体の圧力を１つの圧力検出手段で検出することができる。その結果、部品点数を削減し、コストダウンが図れるとともに、装置の取り付け精度を向上し、検出素子間のばらつきを低減し、さらに検出精度を向上させることが可能となる。

また、請求項２に示すように、前記圧力検出手段は、圧電素子によって構成された平板状または棒状の圧力検出センサであることを特徴とするこれによれば、機械−電気変換効率が良く、複数の液体供給路の圧力を１つの圧力検出手段で検出する構成を簡単に形成することができ、組み立て時のハンドリングが容易で、装置の小型化、組み立て性向上を測ることができる。

また、請求項３に示すように、前記液体供給路は、前記駆動素子が配設された圧力室であることを特徴とする。これにより、圧力室内の液体圧力を検出することで、液体の不吐出を検出することが可能となる。

また、請求項４に示すように、前記圧力室は、２次元的に配列され、かつ少なくとも１部の前記圧力室には複数の前記圧力検出手段が設置されたことを特徴とする。これにより、検出精度を向上させることができる。

また、請求項５に示すように、前記圧力検出手段は、前記駆動素子が所定の波形で駆動された結果による前記液体の圧力を検出することを特徴とする。吐出時の駆動波形とは異なる波形で駆動した結果の圧力を検出することで不吐出の検出精度を向上させることができる。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、複数の各ノズルにそれぞれ連通する複数の各液体供給路と、前記液体供給路中の液体に対して圧力を付与して前記液体を前記ノズルから液滴として吐出する駆動素子と、前記複数の液体供給路を貫いて設置された前記液体供給路内の液体の圧力を検出する前記駆動素子とは別の圧力検出手段と、前記圧力検出手段による圧力検出結果を前記各液体供給路毎に取り出す前記圧力検出手段に設置された個別の信号取り出し手段と、前記各液体供給路毎に検出された圧力検出結果に基づいて前記液体供給路毎の液滴の不吐出を検出する不吐出検出手段と、を備え前記駆動素子によって前記液体に加えられた圧力を前記圧力検出手段により検出し前記個別の信号取り出し手段によって前記液体供給路毎に取り出した圧力検出結果に基づいて前記不吐出検出手段により前記液体供給路毎の不吐出を検出するようにしたことを特徴とする画像形成装置を提供する。

これにより、複数の液体供給路の圧力を１つの圧力検出手段で、各液体供給路毎に容易に検出することが可能となる。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、複数の各ノズルにそれぞれ連通する複数の各液体供給路と、前記液体供給路中の液体に対して圧力を付与して前記液体を前記ノズルから液滴として吐出する駆動素子と、前記駆動素子を前記各液体供給路毎に駆動するタイミングを制御する駆動制御手段と、前記複数の液体供給路を貫いて設置された前記液体供給路内の液体の圧力を検出する前記駆動素子とは別の圧力検出手段と、前記圧力検出結果に基づいて前記液体供給路毎の液滴の不吐出を検出する不吐出検出手段と、を備え前記駆動制御手段により時間差を持って前記駆動素子を駆動することにより、前記駆動素子によって前記液体に加えられた圧力を前記圧力検出手段により前記液体供給路毎に取り出した圧力検出結果に基づいて前記不吐出検出手段により前記液体供給路毎の不吐出を検出するようにしたことを特徴とする画像形成装置を提供する。

これにより、同様に複数の液体供給路の圧力を１つの圧力検出手段で、各液体供給路毎に容易に検出することが可能となる。

また、請求項８に示すように、請求項７に記載の画像形成装置であって、さらに、吐出後の前記液滴を検出するヘッド外不吐出検出手段を備えたことを特徴とする。ヘッド内とヘッド外の２つの不吐出検出手段を備えることにより、不吐出の検出精度を向上させることができる。

以上説明したように、本発明に係る画像形成装置によれば、複数の液体供給路に対して、ノズルから液滴を吐出させるための駆動素子とは別の１つの圧力検出手段を設けたため、複数の液体供給路の圧力を１つの圧力検出手段で検出し、かつ各ノズルから液滴を吐出する駆動素子を駆動するタイミングによらずに吐出の異常を検出することが可能となる。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る画像形成装置について詳細に説明する。

本実施形態は、特にページ幅の高密度ヘッドであるマトリクス型ヘッドにおいて、不吐出を検出する手段（ヘッド内不吐出検出部）を装置内に埋め込んで、液滴を吐出する各圧力室に起きた異常（不吐出）を効率的に検出するとともに、ヘッドの外部にも別の方法で不吐出を検出する手段（ヘッド外不吐出検出部）を設けてこれら２つの不吐出検出手段を併用することで、より精確にインク不吐出を検出するようにしたものである。

図１は、このような画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。

図１に示したように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド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２２と、印字部１２の外部においてインク不吐出を検出するヘッド外不吐出検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。

図１では、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。

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が配置されている。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。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等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、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類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癖が残り、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癖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。

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、ローラー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孔（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー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ー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、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、ある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ー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、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、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と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

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に加熱空気を吹きつけ、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は、４色（ＫＣＭＹ）に対応する印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからなり、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、それぞれが複数の吐出口を有する複数の吐出ヘッドを記録紙１６の全幅を担うように、各吐出ヘッドの長手方向を記録紙１６の幅方向に並べて構成された、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを、紙搬送方向と直交する方向に配置した、いわゆるフルライン型ヘッドとなっている（図２参照）。詳しくは後述するが、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、インクの吐出を検出するための検出手段や検出のための光束を所定の形状に形成するための光学系や、その他インク吐出状態やインク滴サイズ、インク吐出速度等の検出に関わる様々な手段を備えている。

図２に、インクジェット記録装置１０の印字部１２周辺を平面図で示す。

図２に示すように、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドを有して構成されている。記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの印字ヘッドからそれぞれ色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フルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送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一回行うだけで（すなわち、一回の走査で）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、印字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。

なお、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は限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの印字ヘッドと連通されている。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、警告音発生手段等）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。

ヘッド外不吐出検出部２４は、印字部１２の外部に設けられ、印字部１２の外部においてインクの有無を直接検出することによって不吐出を検出するものであり、その具体的構成は特に限定されるものではない。例えば、印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙから吐出され飛翔しているインクをレーザ光により検出する方法や、吐出後記録紙１６上に着弾したインクをＣＣＤ等の画像読み取りセンサで読み取って検出する方法等が考えられる。

飛翔中のインクをレーザ光で検出する方法においては、印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと記録紙１６との間のインクが飛翔する空間にレーザ光の光束を形成する光学系と、この光を受光するセンサを設置して、インクがレーザ光束中を横切る際の光量変化を検出することにより、インクの有無を判断してインクの不吐出を検出する。

この方法によれば、実際にインクが飛んでいるところを確認することができ、さらにインクの飛翔方向を検出することも可能なので、単に吐出不吐出の判定のみでなく、インクの飛翔方向の曲がりも検出することが可能である。

また、記録紙１６に着弾したインクを読み取って不吐出を検出する方法は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックするものである。このイメージセンサは、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

なお、検出にあたりイメージセンサは、例えば各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

この印刷結果の画像読み取りで不吐出を検出する方法では、実際の印刷物の上でのインク位置を検出できるため、インクの飛翔方向の曲がりも確実に検出することができる。

印字部１２及びヘッド外不吐出検出部２４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、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパ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ー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このように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選別手段（図示省略）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とから構成されている。

また、図示を省略したが、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ている。

次に、印字ヘッドの構造について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているため、以下、これらを一つの印字ヘッド５０で代表させて説明する事とする。

図３に、印字ヘッド５０の構造を平面透視図で示す。

図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図示しない共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が２次元的に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。

なお、図３は、印字ヘッド５０におけるノズル５１の配置を模式的に示すものであり、ここでは横方向に６行しかノズル５１を表示していないが、実際には、多数の圧力室５２が例えば０．５ｍｍ程度の間隔で高密度に縦横に総数が各色について２８８００個（２４００ｄｐｉで１２インチ）並んでいる。

図３に示すように、各圧力室５２は、上方から見ると略正方形状をしており、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端にインク供給口５３が設けられている。また、詳しくは後述するが、圧力室５２の少なくとも一つの壁面（例えば、ノズル５１が形成されている面と対向する面）は自由に変形可能な振動板で構成されており、電気信号によって駆動するアクチュエータによって変形され、振動板が変形することによって圧力室５２の容積が減少して圧力室５２内のインクに圧力が加わり、インクがノズル５１から吐出されるようになっている。

このとき、インクの粘度が高くなっていたり、インク内に気泡が混入していると適正にインクが吐出されなかったり、全く吐出されないことがある。本実施形態は、前述したように、印字部１２の外部にヘッド外不吐出検出部２４を設けるとともに、ヘッド内不吐出検出部として圧力室５２内に圧力を検出するセンサ（圧力検出手段）を埋め込んで圧力室５２内のインクの圧力を検出するようにして、これら２つの不吐出検出手段を併用することにより、インクの不吐出を確実に検出するものである。

次に、この装置内に埋め込むセンサ（圧力検出手段）について説明する。センサ（圧力検出手段）としては、本実施形態では、ヘッド内に埋め込むことを考慮して、平板状のセンサと細長い棒状のセンサを採用した。

図４にセンサ（圧力検出手段）の概略構成を示す。図４は、直接インク圧力を検出するように圧力室５２の内壁５２ａにセンサを埋め込んだ状態を示している。図４（ａ）は、平板状センサのセンサの面に垂直な方向の断面図であり、図４（ｂ）は、細長い棒状センサの長手方向に垂直な方向の断面図である。

図４（ａ）に示すように、平板状センサ６０は、平板状に形成された圧力を検出するための検出用圧電素子６０ａをその平面を圧力室５２の内壁５２ａに平行にして、かつその面でインク５９の圧力を受けられるように、内壁５２ａに埋め込んで設置されている。検出用圧電素子６０ａとしては、例えばシートピエゾあるいはＰＺＴ素子等が好適に用いられる。検出用圧電素子６０ａのインク５９側の面及びその反対側面にはそれぞれ電極６０ｂ、６０ｃが形成されている。また、インク５９に接している電極６０ｂの表面には保護層６１が設けられている。また、このような検出用圧電素子６０ａ及び電極６０ｂ、６０ｃを備えた平板状センサ６０が多数ある場合に、この２つの電極６０ｂ、６０ｃは、一方を各圧電素子６０ａの電極と導通している共通電極、他方を各圧電素子６０ａを個別に駆動するための個別電極とすることにより各圧力室５２毎に圧力を検出することができる。例えば、インク５９に面した側の電極６０ｂを共通電極、その反対側の電極６０ｃを個別電極としてもよい。

検出用圧電素子６０ａは、インク５９の圧力を受けて変形すると、その歪みに応じた電圧を発生する。検出用圧電素子６０ａが発生した電圧は、電極６０ｂ、６０ｃによって取り出されるようになっている。詳しくは後述するが、このとき複数の各圧力室５２に対してこのような１つの平板状センサ６０を共通に設置し、この複数の圧力室５２について電極６０ｂを共通電極とし、電極６０ｃを各圧力室５２毎に働く個別電極とすることで、各圧力室５２毎の発生電圧を個別に検出することができる。

あるいは、このように１つの検出用圧電素子６０ａを複数の圧力室５２に対して共通に設置した場合に、検出用圧電素子６０ａの両側の電極６０ｂ、６０ｃをともに共通電極として、各圧力室５２を時間差をつけて駆動することにより、現在検出している電圧がどの圧力室５２で発生したものかを認識できるようにすることで、各圧力室５２を弁別し、各圧力室５２毎の発生電圧を個別に検出できるようにしてもよい。このような圧力検出の方法について詳しくは後述する。

また、図４（ｂ）にその長手方向に垂直な断面を示すように、棒状センサ６２は、円柱状の検出用圧電素子６２ａをその長手方向を圧力室５２の内壁５２ａに平行にして、かつその側面の略半分がインク５９からの圧力を受けられるように内壁５２ａに埋め込まれて設置されている。棒状センサ６２ａとしては、例えば、ピエゾ素子を繊維状にして樹脂で固めたコンポジットピエゾが好適に例示される。棒状センサ６２ａの側面の、インク５９に面する側及びその反対側の内壁５２ａに埋め込まれた側には、それぞれ電極６２ｂ及び６２ｃが、各電極間に一定の隙間を開けて形成されている。また、インク５９に接している電極６２ｂの表面には保護層６３が設けられている。また、上で述べた平板状センサ６０の場合と同様に、この２つの電極６２ｂ、６２ｃは、一方を共通電極、他方を個別電極とすることにより各圧力室５２毎に圧力を検出することができる。例えば、インク５９に面した側の電極６２ｂを共通電極、その反対側の内壁５２ａに埋め込まれた側の電極６２ｃを個別電極としてもよい。

なお、ここでは圧力を検出するために圧電素子を用いたが、必ずしも圧電素子に限定されるものではなく、任意の圧力検出センサが利用可能である。また、センサ（圧力検出手段）の形状は、ハンドリングが容易で組み立て性が損なわれない範囲であれば、平板状または棒状から適宜形状を一部変えても良い。

次に、このようなセンサ（圧力検出手段）の印字ヘッド５０上に２次元マトリクス状に配列された圧力室５２に対する配置方法について説明する。

図５に、このようなセンサを印字ヘッド５０に配置する方法の一例を示す。

図５（ａ）に示すものは、印字ヘッド５０に２次元マトリクス状に配置された全圧力室５２に対して１つの平板状センサ６０を設置したものである。

また図５（ｂ）に示すものは、印字ヘッド５０に２次元マトリクス状に配列された各圧力室５２に対して、それぞれ１行（図で横方向に並んだ圧力室５２の配列）毎に１つの棒状センサ６２を各圧力室５２を貫いて設置したものである。また、このとき、各圧力室５２を貫いて設置されるセンサは、細長く短冊状に形成された平板状センサ６０であってもよい。

また、図５（ｃ）は図（ｂ）とは逆に２次元マトリクス状に配列された各圧力室５２に対して、それぞれ１列（図で縦方向に並んだ圧力室５２の配列）毎に１つの棒状センサ６２（あるいは短冊状に形成された平板状センサ６０）を設置したものである。

また、図５（ｄ）は、２次元マトリクス状に配列された各圧力室５２を隣接した数個から十数個の圧力室５２の組に分けて（図では、３個ずつの組に分けている。）各圧力室５２の組に対して１つの（例えば）棒状センサ６２を設置したものである。

なお、これらのセンサ配置は、どれか１つのみに限るものではなく、これらを組み合わせて用いるようにしてもよい。例えば、図５（ｅ）は、図５（ｂ）と図５（ｃ）とを組み合わせたものである。このとき、各圧力室５２は、行方向のセンサと列方向のセンサの２つのセンサを有することになり、２つのセンサで検出を行うため精度が向上する。

図５（ａ）〜（ｄ）に示したように、複数の圧力室５２に対して１つのセンサを設置した場合、各圧力室５２の弁別が必要となり、また信号のＳ／Ｎ比が取りにくくなる可能性があるが配線数を減らすことができる。各圧力室５２を弁別する方法には、検出用圧電素子６０ａ、６２ａの発生する電圧を取り出す一方の電極６０ｃ、６２ｃを個別電極として各圧力室５２毎に対応させて電圧信号を取り出すことによって各圧力室５２を弁別する電極分離による方法と、検出用圧電素子６０ａ、６２ａを挟む電極６０ｂと６０ｃ及び６２ｂと６２ｃを共に共通電極として、各圧力室５２を時間差を設けて駆動することにより検出している電圧信号がどの圧力室５２のものかを弁別する時間差による分離方法とがある。

図５（ａ）のように一つの印字ヘッド５０の圧力室５２全てに対して１つのセンサを対応させる場合は、各圧力室５２の弁別が難しいが、配線数は最も少なくすることができる。また、図５（ｂ）や図５（ｃ）のように１行あるいは１列に対して１つのセンサを配置する場合は、配線及び組み立てを考慮すると望ましく、図５（ｄ）のように隣接数個に対して１つのセンサ配置とするのが信号弁別上現実的であると考えられる。

図６に圧力室５２へのセンサの埋め込み方の例を示す。

図６において、５１はノズル、５２は圧力室、５６は振動板、５８は振動板５６を変形させてノズル５１からインクを吐出させる吐出用圧電素子（駆動用圧電素子）、５９はノズル５１から吐出されたインクであり、これに対し前述した平板状センサ６０及び棒状センサ６２をどのように埋め込むかが示されている。

図６（ａ）は、平板状センサ６０を、吐出用圧電素子５８の上（振動板５６とは反対側の面）に設けた場合である。この場合は、吐出用圧電素子５８の上に平板状センサ６０を設けているため、吐出用圧電素子５８の変形を検出することになる。この場合には、Ｓ／Ｎ比が取りにくいという問題がある。

図６（ｂ）は、平板状センサ６０を、振動板５６と吐出用圧電素子５８との間に設けた場合である。この場合は、吐出用圧電素子５８と振動板５６との間に平板状センサ６０が入っているので、吐出用圧電素子５８の発生力を振動板５６を通じて圧力室５２内のインクに伝達するのが難しいという問題がある。

また、図６（ｃ）は、平板状センサ６０を、振動板５６の圧力室５２側、すなわち振動板５６のインクに接する側に設けた場合である。この場合は、平板状センサ６０は、インク圧力と振動板５６の変形の両方を合算した信号を検出することとなる。

図６（ｄ）は、平板状センサ６０を、圧力室５２の底面すなわち振動板５６に対向する面（ノズルが形成されている側の面）に設けた場合である。この場合は、圧力室５２内のインク圧力の信号を検出することとなる。

また、図６（ｅ）は、棒状センサ６２を、圧力室５２のノズル５１近傍の内壁面に埋め込んで圧力室５２を串刺しにした場合である。この場合も圧力室５２内のインク圧力の信号を検出することとなる。

以上説明した埋め込み方の中では、図６（ｃ）の構成が好ましく、さらに構成上最も好ましいのは図６（ｄ）及び図６（ｅ）の構成である。

また、このようにセンサを配置した構成をとることにより、薄いＳＵＳ板を積層して構成する積層ヘッドにおいて、センサの埋め込みが容易になる。さらに、部品点数を減らすことができ、製造上も極めて有利となる。

また、検出用圧電素子６０ａ、６２ａがインクの圧力により変形して発生する電圧を検出する電極６０ｃ、６２ｃから電圧信号を取り出す配線の方法についても様々な方法が可能であり、特に限定されるものではない。

例えば、この圧力検出用の電圧信号を取り出す配線を各圧力室５２を駆動する吐出用圧電素子５８に電圧を印加するための配線（アクチュエータの配線）とは独立して配線する場合、この吐出用圧電素子５８側（例えば図６に示すように、圧力室５２の上側）から配線する場合と、ノズル５１側（同様に圧力室５２の下側）から配線する場合が考えられる。

このとき吐出用圧電素子５８側から配線を行う場合には、このアクチュエータの配線と同じ側となるため、配線密度がアクチュエータ配線だけの場合の倍になる。また、ノズル５１側から配線を行う場合には、圧力室５２の下側から配線することとなるため、圧力室５２の上側にはアクチュエータ配線があり、圧力室５２の両面に配線が形成されてしまうことになる。

また、上記アクチュエータ配線を圧力検出用の電圧信号取り出し用の配線と兼用する場合には、各圧力室５２をインク吐出のために駆動しながら圧力検出を行おうとすると、吐出用の駆動信号とは信号の大きさがもともと違うため、駆動しながら同時に圧力検出を行うのは難しいと考えられる。

また、例えば図５（ａ）に示したように、印字ヘッド５０の全圧力室５２に対して１つの平板状センサ６０を設けたような場合に、縦横に２次元の配線を行い、アドレッシングして、各圧力室５２毎にスイッチングしていわゆる液晶表示装置と同様のマトリクス駆動により各圧力室５２毎の圧力検出信号を取り出すようにすることもできる。この場合、縦横の配線の組み合わせで１つの圧力室５２が決まるため同時に検出できる圧力室５２の数は制限されるが配線数は減らすことができる。

図７に、本実施形態のインクジェット記録装置１０の主に不吐出検出に関わる部分についてのシステム構成をブロック図で示す。

図７に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置１０は、不吐出検出あるいは不吐出を防止するための構成として、主にシステムコントローラ６４、ヘッドコントローラ６５、駆動波形データ生成プロセッサ６６、ドットデータ生成プロセッサ６７、不吐出検出コントローラ６８、不吐出データ処理プロセッサ６９等を備えている。

また、本実施形態は、図３に示すような２次元マトリクス状に圧力室５２が配列された印字ヘッド５０において、図５（ｂ）のように細い棒状センサ６２を、各行方向（印字ヘッド５０の長手方向）に並んだ圧力室５２を貫くように配置し、１行に並んだ複数の圧力室５２をこの１つの棒状センサ６２で検出するように構成したものである。

図７においては、表示を簡単にするために、各行５つずつ３行に並んだノズル５１を有する圧力室５２を各行毎にそれぞれ棒状センサ６２（６２−１、６２−２、６２−３）が各行の５つの圧力室５２を貫いて配置された構成として示しているが、実際はもっとたくさんの圧力室５２及び棒状センサ６２が配列されている。

不吐出検出時には、各圧力室５２の吐出用圧電素子５８を詳しくは後述するようなインクを吐出しない程度の圧力検出用の駆動を行い、そのとき圧力室５２内のインクに発生するインク圧力を、各圧力室５２内に埋め込まれた棒状センサ６２で検出することにより、不吐出検出を行う。このとき各行の棒状センサ６２−１、６２−２、６２−３の電極によって検出された電圧信号は、検出用マルチプレクサロジック７０によって制御されるスイッチ回路７１を切り換えることによって各行毎に取り出されるようになっている。

また、各行の圧力室５２に対して、インクを吐出するためにそれぞれの圧力室５２を駆動する吐出用圧電素子５８（ピエゾ、図７では図示省略、図６参照）に駆動波形を送るための信号線が接続されており、この信号線は駆動用マルチプレクサロジック７２によって制御されるスイッチ回路７３によって切り換えられるようになっている。

システムコントローラ６４は、外部より文字や画像等の印字データを受け取り、ヘッドコントローラ６５、不吐出検出コントローラ６８、その他図示は省略するが記録紙１６の搬送を制御する搬送コントローラあるいはヘッドの吐出異常があった場合にその回復処理を制御するヘッドメンテナンスコントローラ等を制御し、印字処理をコントロールするものである。

ヘッドコントローラ６５は、システムコントローラ６４からの指示及びデータに基づいて印字ドットの生成をドットデータ生成プロセッサ６７に指示するとともに、インク吐出用の駆動波形の生成を駆動波形データ生成プロセッサ６６に指示するものである。また、後述するドットデータ生成プロセッサ６７からの不吐出検出動作をすべき圧力室５２を駆動する圧電素子の通知を、後述する不吐出検出コントローラ６８に伝え、さらに、不吐出検出コントローラ６８からの不吐出情報に基づいて生成ドットの変更を指示するものである。

駆動波形データ生成プロセッサ６６は、ヘッドコントローラ６５の指示及び温度・湿度条件、媒体条件等に従い、各サイズのドットの生成や不吐出検出、メンテナンス動作及びノズル面でのインク揮発防止のための吐出用圧電素子５８を駆動する駆動波形を生成するものである。この駆動波形データは、ＲＡＭ７４に蓄えられる。ＲＡＭ７４に蓄えられた駆動波形データは、所定のクロック信号に合わせてＤ／Ａ変換され駆動用アンプ７５により所定電圧に増幅され、スイッチ７３により切り換えられて駆動すべき圧力室５２の吐出用圧電素子５８に送られるようになっている。

ここで、不吐出検出用波形とは、各圧力室５２の吐出用圧電素子５８を通常のインク吐出時とは別に不吐出検出のためにノズル５１からインクが吐出しない程度に駆動する波形のことであり、そのときのインク圧力を棒状センサ６２で検出して不吐出検出を行うものである。このように、不吐出検出用波形は、インク吐出動作は起こさず、不吐出検出に適した波形である。不吐出検出用波形は、インク吐出時の駆動波形とは異なる波形であることが好ましく、このような波形の例としては、吐出に影響し圧力室５２に混入する可能性の高い気泡のサイズに対し共振するような周波数での正弦波状の波形が好適に例示される。または、不吐出検出用波形として、ステップ状あるいはインパルス状の波形を加え、圧力室５２全体の応答を見るようにしてもよい。

ドットデータ生成プロセッサ６７は、ヘッドコントローラ６５の指示に従い、文字や画像情報からドットの配置を情報を生成するものである。生成されたドットデータはＲＡＭ７６に蓄えられる。ＲＡＭ７６に蓄えられたドットデータは、パラレルシリアル変換により多量のデータを少ない信号線で駆動素子近傍まで送られるようになっている。また、所定のクロック信号に合わせて、上記波形データと同期して、駆動用マルチプレクサロジック７２によりスイッチ回路７３を切り換えて各圧力室５２の吐出用圧電素子５８に駆動波形を送るようになっている。

また、ドットデータ生成プロセッサ６７は、ドットの配置（各圧力室５２の吐出用圧電素子５８の稼働状況）情報から不吐出検出動作をすべき圧力室５２の吐出用圧電素子５８を決定し、ヘッドコントローラ６５に通知し、さらに、駆動波形データ生成プロセッサ６６が生成する不吐出検出波形に対応する吐出されないドットを生成する。

不吐出検出コントローラ６８は、システムコントローラ６４からの指示とヘッドコントローラ６５からの不吐出検出動作をすべき圧力室５２の吐出用圧電素子５８の情報に基づいて不吐出検出動作を行い不吐出を検出した場合には、上記ヘッドコントローラ６５に通知するようになっている。

また、図７では１行に５個の圧力室５２が配列された行が３行表示されているが、本実施形態では各圧力室５２に対応した圧力検出手段として、各行に配列された複数（図７では５個表示）の圧力室５２を各行毎に貫通する共通の棒状センサ６２（６２−１、６２−２、６２−３）が配置されている。これらの棒状センサ６２の出力は、不吐出検出コントローラ６８によって制御された検出用マルチプレクサロジック７０によってスイッチ回路７１を切り換えて、順次、電圧変換・増幅した後、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）で低周波数のノイズ成分を除去し、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周波数に合わせた高周波数の不要成分を除去して、さらにＡ／Ｄ変換した後にメモリ（ＲＡＭ）７７に蓄えられる。

不吐出データ処理プロセッサ６９は、このメモリ７７に蓄えられたデータを処理して、不吐出を起こす状態であるか否かを判断するものである。その結果、不吐出を起こす状態であるような圧力室５２及び吐出用圧電素子５８が見つかった場合には、その結果が不吐出検出コントローラ６８に伝えられるようになっている。

図８に、図７に示した圧力室５２及び棒状センサ６２（６２−１、６２−２、６２−３）の一部を拡大して示す。また、図８の一点鎖線の折れ線９Ａ−９Ｂに沿った断面図を図９に示す。

図９に示すように、各圧力室５２は、インクを吐出するノズル５１と圧力室５２にインクを供給するためのインク供給口５３を有している。図９は、丁度ノズル５１からインク５９を吐出した状態を示したものである。

圧力室５２の上面は振動板５６で形成され、振動板５６の上には圧電素子（吐出用圧電素子）５８が設けられている。また、圧電素子５８の上には配線層８０が配置され、図示を省略したが、圧電素子５８を駆動するための電極からの配線が形成される。

圧電素子５８の電極に対して電圧を印加することにより、圧電素子５８が変形し、振動板５６を図中矢印Ｆで示したように下に押し、圧力室５２の容積が減少して、その結果インク５９がノズル５１から吐出される。このとき圧電素子５８と配線層８０との間には隙間８２ができるようになっており、圧電素子５８が配線層８０から力を受けることなく容易に変形して振動板５６を押すことができるようになっている。

また、圧力室５２には、棒状センサ６２（図９に示した圧力室５２については棒状センサ６２−２）が行方向の各圧力室５２を貫通するようにノズル５１の近傍の内壁面に埋め込まれている。すなわち前述した図６（ｅ）のような埋め込みパターンである。このようにノズル５１の近傍に埋め込むことによってノズル近傍でのインク圧力伝搬を検出することができ、不吐出状態をより良く検出可能である。

また、圧力室５２にはインク供給口５３が設けられ、インク供給路５５からインクが供給されるようになっているが、インク吐出時にインク供給口５３から圧力室５２のインクがインク供給路５５側へ逆流しないように、供給絞り５３ａが細く形成されている。

さらに、インク供給路５５の上方には気泡トラップ部５５ａが設けられている。これはインク供給路５５の中に入って流れてきたインク中の気泡が供給絞り５３ａから圧力室５２内に入らないように、一時的にここに溜めておくものである。インクのもともとの気泡溶解量が少ない場合には、この気泡トラップ部５５ａに気泡をとどめている間に気泡はインク中に溶けて消えてしまう。

不吐出の検出においては、図７に示すように１つのセンサ（棒状センサ６２−１、６２−２、６２−３）で複数の圧力室５２（各行の５個の圧力室５２）を検出するようにしている。このとき棒状センサ６２から電圧を検出する電極が各圧力室５２毎に駆動する個別電極であれば各圧力室５２毎に検出することが可能であるが、これだと配線数が多くなるという問題がある。

本実施形態では、図７に示すように、各行の棒状センサ６２（６２−１、６２−２、６２−３）毎に共通電極とし、駆動用マルチプレクサロジック７２によりスイッチ回路７３を切り換えて時間差をつけて各行内の圧力室５２を駆動することにより各行内の圧力室５２の電圧信号を弁別することを可能とし、各行の検出を、検出用マルチプレクサロジック７０により順次行うことにより不吐出等の異常を検出するようにしている。

なお、検出時における圧電素子５８（吐出用圧電素子）の駆動は、前述したように通常のインク吐出時とは別にインク圧力を検出するためにインクを吐出しない不吐出検出用の波形で駆動を行っていたが、インクを吐出するために圧力室５２を駆動する吐出用圧電素子５８と検出用圧電素子（今の場合棒状センサ６２の検出用圧電素子６２ａ）とが別であるため、従来のような制限が少なく、インク吐出時と同等の駆動でもよい。

すなわち、上では不吐出検出時には、通常のインク吐出時とは異なりインクを吐出しないインク圧力検出用の駆動を行うとしていたが、通常のインク吐出時の駆動におけるインク圧力を検出するようにしてもよい。この場合には、通常のインク吐出時における正常時に検出されるべき所定の圧力信号と比べ、異常に低い圧力か、逆に異常に高い圧力になっていないかを検出する。

通常吐出時に検出されたインク圧力が異常に低い圧力の場合は、気泡により圧力が吸収されているためと考えられ、異常に高い圧力の場合は、インクの粘度が高くノズル５１が詰まっているためと考えられるからである。

また、前述したように、不吐出検出用の駆動を行う場合には、その駆動波形はインク吐出時の駆動波形とは異なる波形で行うことが好ましい。前述したようにこの波形は、吐出に影響し圧力室５２に混入する可能性の高い気泡のサイズに対して共振するような周波数での正弦波状の波形とすることが好ましい。

このように、印字ヘッド５０内に埋め込んだ圧力検出手段（ヘッド内不吐出検出部、本実施形態では圧力室５２のノズル５１近傍の内壁に埋め込んだ棒状センサ６２）により圧力室５２内のインク圧力、共振点等を検出し、不吐出検出手段で、インク５９が正常に吐出しているか否かが判定される。印刷中であっても、各ノズル５１は画像データによってインクを吐出する状態と吐出しない状態を繰り返しているため、インクを吐出しない間に不吐出検出用の駆動を行い不吐出検出をすることができ、また上に述べたように通常のインク吐出時のインク圧力を検出することでも検出できる場合もあり、不吐出検出は印刷中に行うことが可能である。しかし、ヘッド内不吐出検出部による不吐出検出で不吐出の検出はできるが、吐出はしていてもインクの飛翔方向が曲がっているような異常を検出することは難しい。

そこで本実施形態では、印字ヘッド５０内に埋め込むヘッド内不吐出検出部の他に、前述したように、印字ヘッド５０外にヘッド外不吐出検出部２４を設置して、インク吐出後にインク（飛翔中のインクあるいは記録紙１６上に着弾したインク）を直接検出するようにしている。本実施形態では、ヘッド内不吐出検出部及びヘッド外不吐出検出部を併用することにより検出精度を向上させている。また、併用することにより、検出のリアルタイム性が得られ、インク飛翔の曲がり等の異常の検出も可能となる。

図１０に、本実施形態の他の例を示す。図１０に示す例は、前述した図９に示すものとほぼ同じであるが、ノズル５１の開口部付近からインク供給路５５に向けてインクを循環させるインク循環路８４を設けた点が異なっている。

このインク循環路８４は、ノズル５１の開口部近傍とインク供給路５５とを繋ぐ細い隙間であり、インク吐出時にノズル５１からインクを押し出そうとする力がインクをノズル５１から押し出すとともに、少量のインクをインク循環路８４の方へ戻すことによりゆっくりインクが循環するようにする働きを有するものである。

また、インク吐出時のように振動板５６が急激に変位してインクを押すのではなく、ゆっくりとインクを押した場合には、このインクを押す圧力よりもインクのメニスカス面に働くインクの表面張力の方が優って、インクがノズル５１から出ない代わりに、インクがインク循環路８４からインク供給路５５側へ戻って行き、これを繰り返すことでノズル５１内のインクが攪拌され、インクの増粘防止の効果を有する。

なお、これ以外の構成要素については、図９に示したものと同様であるので、同じ符号を付すことにより詳しい説明は省略する。

図１１に、またその他の例を示す。図１１に示すものは、インク供給路５５を圧電素子５８よりも上側に配置した例である。すなわち、図１１において、圧力室５２の上面を形成する振動板５６の上に圧電素子５８が配置され、圧電素子５８の上に配線層８０が形成され、さらにその上にヘッド固定支柱８６によって支持された構造部材８７が配置されており、構造部材８７と配線層８０との間の空間がインク供給路５５となっている。

そして、インク供給路５５から圧力室５２へインクを供給するために配線層８０、圧電素子５８、振動板５６には、それぞれ孔が開けられており、圧力室５２へ向かって３段階に絞られて、圧力室５２上部の振動板５６に設けられたインク供給口５３からインクが圧力室５２に流入するようになっている。また、インク供給口５３の部分は特に細くなるようにインク供給絞り５３ａが形成されている。

この例では、インク供給路５５を圧電素子５８の上側に配置したことによって、図９や図１０に示した例のように圧力室５２の下側にインク供給路５５を設けるスペースを確保する必要がないため、圧力室５２からノズル５１までの距離を短くすることができる。このように、圧力室５２とノズル５１までの距離を短くすることにより圧力室５２とノズル５１間の流路の体積が小さくなり、応答性が向上する。

また、この例では、圧力室５２のノズル５１近傍の内壁面に棒状センサ６２を埋め込むとともに、圧力室５２の下面のノズル５１が形成されている面に平面状センサ６０を配置している。

このように、圧力検出手段を２つ配置したことにより、圧力の検出精度を向上させることができるが、これら圧力検出手段はどちらか一方だけでもよい。

また、圧力検出手段として１つの平板状センサ６０を、例えば図５（ａ）に示したように印字ヘッド５０の全体、あるいは印字ヘッド５０上のある領域に２次元マトリクス状に配列された複数の圧力室５２を含むように配置した場合には、各圧力室５２に対応する圧電素子（平板状センサ６０の検出用圧電素子６０ａ）の部分毎に縦横２方向でアドレッシングすることにより検出することが可能である。

また、図１２にさらに他の例を示す。これは図１１に示したもののさらなる変形例であり、圧力室５２よりも上側にインク供給路５５を配置した点は図１１の例と同じであるが、（吐出用）圧電素子５８を圧力室５２よりも下側に配置した点が異なっている。

すなわち、図１２に示す例では、圧力室５２とノズル５１が形成されているノズル板５１ａとの間に、圧力室５２からノズル板５１ａへ向かって振動板５６、圧電素子５８、配線層８０を配置したものである。

圧力室５２へのインクの供給は、圧力室５２の上面５２ａ上にヘッド固定支柱８６及び構造部材８７によって形成されたインク供給路５５から、圧力室５２の上面５２ａに形成されたインク供給絞り５３ａ及びインク供給口５３を介して行われる。

また、この場合圧力検出手段として圧力室５２のノズル５１近傍の内壁面に棒状センサ６２が埋め込まれるとともに、圧力室５２の上面に平板状センサ６０が埋め込まれている。この場合にも、これらのセンサはどちらか一方だけでもよい。

この例では、図１１に示す例よりも圧力室５２からノズル５１までの距離は長くなるが、図９あるいは図１０の例よりは短くなっている。

以上説明したように本実施形態によれば、インク吐出用の圧電素子とは別に圧力検出用の圧電素子を設置するようにしたため、吐出用圧電素子の駆動信号のタイミングによらずに不吐出の検出が可能であり、また吐出用圧電素子に対して、圧力検出手段としては検出感度の点で最適な材質を選択することができる。

また、複数の圧力室を１つのセンサで検出するようにしたため、装置の組み立て、精度、信頼性を向上させることが可能となる。

以上、本発明の画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態としてのインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。 図１のインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。 印字ヘッドの他の構造例を示す平面透視図である。 （ａ）は平板状センサの構造を示す断面図、（ｂ）は棒状センサの構造を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれ圧力検出手段の配置例を示す平面図である。 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれ圧力検出手段の埋め込み方の例を示す断面図である。 本実施形態のインクジェット記録装置の不吐出検出に係る部分のシステム構成を示すブロック図である。 図７の圧力室の一部を拡大して示す拡大図である。 図８の９Ａ−９Ｂ線に沿った断面図である。 図９に対する他の例を示す断面図である。 同じく図９に対する他の例を示す断面図である。 同じく図９に対するその他の例を示す断面図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…ヘッド外不吐出検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…インク供給路、５６…振動板、５８…（吐出用）圧電素子、５９…インク、６０…平板状センサ、６２…棒状センサ、６４…システムコントローラ、６５…ヘッドコントローラ、６６…駆動波形データ生成プロセッサ、６７…ドットデータ生成プロセッサ、６８…不吐出検出コントローラ、６９…不吐出データ処理プロセッサ、８０…配線層、８４…インク循環路、８６…ヘッド固定支柱、８７…構造部材

Claims (8)

1. 複数の各ノズルにそれぞれ連通する複数の各液体供給路と、
   前記液体供給路中の液体に対して圧力を付与して前記液体を前記ノズルから液滴として吐出する駆動素子と、
   前記複数の液体供給路を貫いて設置された前記液体供給路内の液体の圧力を検出する前記駆動素子とは別の圧力検出手段と、
   前記圧力検出手段の検出した圧力に基づいて前記液体供給路からの前記液滴の不吐出を検出する不吐出検出手段と、
   を備え、前記駆動素子によって前記液体に加えられた圧力を前記圧力検出手段により検出し、前記圧力検出結果に基づいて前記不吐出検出手段により不吐出を検出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記圧力検出手段は、圧電素子によって構成された平板状または棒状の圧力検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記液体供給路は、前記駆動素子が配設された圧力室であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記圧力室は、２次元的に配列され、かつ少なくとも１部の前記圧力室には複数の前記圧力検出手段が設置されたことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記圧力検出手段は、前記駆動素子が所定の波形で駆動された結果による前記液体の圧力を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 複数の各ノズルにそれぞれ連通する複数の各液体供給路と、
   前記液体供給路中の液体に対して圧力を付与して前記液体を前記ノズルから液滴として吐出する駆動素子と、
   前記複数の液体供給路を貫いて設置された前記液体供給路内の液体の圧力を検出する前記駆動素子とは別の圧力検出手段と、
   前記圧力検出手段による圧力検出結果を前記各液体供給路毎に取り出す前記圧力検出手段に設置された個別の信号取り出し手段と、
   前記各液体供給路毎に検出された圧力検出結果に基づいて前記液体供給路毎の液滴の不吐出を検出する不吐出検出手段と、
   を備え前記駆動素子によって前記液体に加えられた圧力を前記圧力検出手段により検出し前記個別の信号取り出し手段によって前記液体供給路毎に取り出した圧力検出結果に基づいて前記不吐出検出手段により前記液体供給路毎の不吐出を検出するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
7. 複数の各ノズルにそれぞれ連通する複数の各液体供給路と、
   前記液体供給路中の液体に対して圧力を付与して前記液体を前記ノズルから液滴として吐出する駆動素子と、
   前記駆動素子を前記各液体供給路毎に駆動するタイミングを制御する駆動制御手段と、 前記複数の液体供給路を貫いて設置された前記液体供給路内の液体の圧力を検出する前記駆動素子とは別の圧力検出手段と、
   前記圧力検出結果に基づいて前記液体供給路毎の液滴の不吐出を検出する不吐出検出手段と、
   を備え前記駆動制御手段により時間差を持って前記駆動素子を駆動することにより、前記駆動素子によって前記液体に加えられた圧力を前記圧力検出手段により前記液体供給路毎に取り出した圧力検出結果に基づいて前記不吐出検出手段により前記液体供給路毎の不吐出を検出するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置であって、さらに、吐出後の前記液滴を検出するヘッド外不吐出検出手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images