JP3903078B2 - 液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び画像形成装置に係り、特にノズルから液滴を吐出して記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置などの画像形成装置に用いて好適な液滴吐出ヘッドの構造及びその吐出不良の検出技術に関する。

インクジェット記録装置は、インク吐出用のノズルを備えた記録ヘッドに対して記録紙等の記録媒体を相対的に移動させながら、印字信号に応じて記録ヘッドからインクを吐出させることにより記録媒体上にインク滴を着弾させ、そのインクドットによって画像を形成する。この種の装置では、ノズル内又はその近傍の流路中に気泡が存在すると、正常なインク吐出ができなくなるという問題がある。このため、ヘッド内部の流路を光学的に観察して気泡の有無を判定する技術が提案されている（特許文献１〜３）。

特許文献１は、ヘッド内流路中の気泡を光学的手段により検出する技術を開示する。特許文献２は、検出用光源の波長として赤外光を利用することを提案している。特許文献３は、流路の一部を透明部材で構成し、検出用光源の波長をインクの種類（色）によって変える旨を提案するとともに、検出系をノズル配列方向にスキャンさせ、得られた検出画像を画像処理することにより吐出状態のＯＫ／ＮＧを判断することを提案している。
実開平１−８３５４６号公報 特開平７−２３２４４０号公報 特開２０００−１５８４１号公報

しかしながら、従来提案されている内容は、比較的単純な構造のヘッドについてのみ適用可能な技術であり、例えば、内部の流路（液室を含む）が階層構造により立体的に重なって配置されているような複雑な構造のヘッドには対応できない。例えば、ノズルの高密度化を実現するために、圧力室や共通流路などの流路部を階層構造で配置するヘッド構成が考えられ、かかるヘッドに対して、従来の提案に係る技術を適用すると、検出系に近い液室の観察は可能であるが、検出系から遠い方の液室は手前の液室に遮られて観察できないという問題がある。なお、仮に、ヘッドの流路形成部材を全て透明材料で構成した場合であっても、光センサが捉える平面方向の気泡位置を特定することはできるが、深さ方向、つまり、階層違いで配置される複数の液室のうち、どの階層の液室に気泡が存在しているのかを特定することは困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、立体的な重なりを有して配置される複数の流路部を含む複雑な流路構造を有するヘッド内部における気泡等の異物の有無及びその存在位置を判定することができる液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びこれを用いた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に係る発明は、液滴を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルのうち少なくとも１つのノズルに連通する第１の流路部及び第２の流路部と、を有する液滴吐出ヘッドであって、前記第１の流路部及び前記第２の流路部の少なくとも一方の流路部を構成している流路部材の少なくとも一部が光透過性を有し、前記第１の流路部及び前記第２の流路部の間に光を選択的に反射又は透過する部材が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、液滴吐出ヘッドの内部において吐出用の液が収容される第１の流路部と第２の流路部は、光を選択的に反射又は透過する部材を挟んで配置されるとともに、第１の流路部及び第２の流路部の少なくとも一方の流路部を構成している流路部材の少なくとも一部は光透過性を有している。したがって、この流路部材の光透過性部分（いわゆる透明部分）を介して、流路内部を光学的に観察することが可能である。また、第１の流路部と第２の流路部の間に介在する部材（以下必要に応じて「選択的反射／透過部材」という）。）によって、観察光（検出光）を選択的に反射又は透過させることにより、当該部材よりも手前側（近い位置）にある流路部と、この部材よりも奥側（遠い位置）にある流路部の内部状態を選択的に観察することができる。

第１の流路部と第２の流路部は互いに連通していてもよいし、連通関係を有していなくてもよい。もちろん、両者がともに同一のノズルに液を供給する流路であってもよいし、それぞれが異なるノズルに液を供給する流路であってもよい。また、第１の流路部と第２の流路部の位置関係は上下、左右、斜め方向など、何れの関係で配置されていてもよい。

第１及び第２の流路部は、液を一定量貯留する液室であってもよいし、液室間を繋ぐ送液路であってもよい。例えば、第１の流路部は、ノズルに連通し該ノズルから吐出する液が充填される圧力室であり、第２の流路部は、圧力室に液を供給する共通流路であるという態様がある。その他、第１の流路部と第２の流路部がともに圧力室である態様、第１の流路部と第２の流路部とがともに共通流路である態様などもあり得る。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の液滴吐出ヘッドの一態様に係り、前記複数のノズルが形成されるとともに、前記第１の流路部及び前記第２の流路部の少なくとも一方の流路部の一部を構成するノズルプレートと、前記ノズルプレートの吐出面側に取り付けられ、前記第１の流路部及び前記第２の流路部の少なくとも一方の流路部内の液に圧力変化を生じさせて前記ノズルから液滴を吐出させるアクチュエータと、を備えたことを特徴とする。

ノズルプレートの吐出面側に吐出用のアクチュエータを配設した構造からなる液滴吐出ヘッドは、ヘッド背面側に光透過性を有する流路部材を配置することが可能となり、外部からの観察を阻害する要素（吐出用のアクチュエータ及びその配線部材など）がヘッド背面側に存在しないため、ヘッド背面側からヘッド内流路を容易に観察することができる。

請求項３に係る発明は、前記目的を達成する液滴吐出装置を提供する。すなわち、請求項３に係る液滴吐出装置は、請求項１又は２記載の液滴吐出ヘッドと、前記流路部材の前記光透過性を有する部分を介して前記第１の流路部及び前記第２の少なくとも一方の流路部に光を照射する発光手段と、前記流路部材の前記光透過性を有する部分を介して前記第１の流路部及び前記第２の少なくとも一方の流路部内の状態を検出する受光手段と、を備えていることを特徴とする。

発光手段から発せられた光を前記流路部材の光透過性を有した部分からヘッド内に導き、その反射光又は透過光を受光手段によって検出する。第１の流路部と第２の流路部の間に配置された選択的反射／透過部材によって検出用の光を選択的に反射又は透過させることにより、当該部材よりも手前側（近い位置）にある流路部と、この部材よりも奥側（遠い位置）にある流路部の内部状態を選択的に検出することが可能である。

請求項４に係る発明は、請求項３記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記発光手段及び前記受光手段を含む光学検出ユニットは前記液滴吐出ヘッドに対して移動自在に支持されていることを特徴とする。

発光手段と受光手段とから成る光学検出手段をユニット化し、該光学検出ユニットを前記液滴吐出ヘッドに対して移動させることにより、検出位置又は検出範囲を変更できるように構成する態様が好ましい。

請求項５に係る発明は、請求項３又は４記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記第１の流路部及び前記第２の流路部の間に配置された前記部材は、所定の透過波長帯域の光を透過する一方、所定の反射波長帯域の光を反射する光学特性を有する誘電体多層膜ミラーであることを特徴とする。

誘電体多層膜ミラーを用いることにより、特定の波長帯域の光のみを透過させ、他の波長帯域の光を反射するという光学特性を実現することができ、本発明の実施に好適である。

請求項６に係る発明は、請求項５記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記発光手段は、前記所定の透過波長帯域に含まれる波長の光を照射する第１の光源と、前記所定の反射波長帯域に含まれる波長の光を照射する第２の光源と、を含んで構成されることを特徴とする。

誘電体多層膜ミラーの特性に合わせて、その透過波長帯域に入る第１の光源と、反射波長帯域に入る第２の光源とを組み合わせることにより、第１の光源からの光は誘電体多層膜ミラーを透過して、該ミラーよりも遠い位置にある流路部に到達する。また、第２の光源からの光は誘電体多層膜ミラーによって反射されるため、該ミラーよりも先には届かない。したがって、誘電体多層膜ミラーを透過した第１の光源の光を受光手段で受光することにより、該ミラーよりも奥の流路部に関する情報を取得できる一方、誘電体多層膜ミラーによって反射された第２の光源の光を受光手段で受光することにより、該ミラーの手前にある流路部に関する情報を取得できる。

請求項７に係る発明は、請求項６記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記流路部材の前記光透過性を有する部分に前記第１の光源の光と前記第２の光源の光を選択的に切り換えて照射させる光源制御手段と、前記第１の光源の光照射中に前記受光手段から得られる第１の検出情報及び前記第２の光源の光照射中に前記受光手段から得られる第２の検出情報に基づいて前記流路部内における異物の有無と異物が存在する場合の該異物の位置を判別する異物判別手段と、を備えたことを特徴とする。

誘電体多層膜ミラーを透過する第１の光源の光によって検出される第１の検出情報は誘電体多層膜ミラーよりも奥にある流路部の情報を含んでおり、誘電体多層膜ミラーで反射される第２の光源の光によって検出される第２の検出情報は該ミラーよりも手前側にある流路部の情報を含み、かつ該ミラーよりも奥にある流路部の情報を含んでいないため、これら第１及び第２の検出情報から異物の有無並びに異物の位置を正確に把握することができる。

例えば、第１の検出情報を記憶する記憶手段（第１の記憶手段）と、第２の検出情報を記憶する記憶手段（第２の記憶手段）と、を具備して、これら記憶手段の情報から異物の有無並びに位置を演算する演算手段を備えることによって実現される。

請求項８に係る発明は、請求項５、６又は７の何れか１項記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記受光手段は、検出波長のピーク感度が前記所定の透過波長帯域に含まれる第１の受光部と、検出波長のピーク感度が前記所定の反射波長帯域に含まれる第２の受光部と、を含んで構成されることを特徴とする。

検出光の波長帯域に合わせて受光手段側にピーク感度の異なる複数の受光部を設けることにより、一層精度のよい検出が可能となる。また、本態様によれば、発光手段として、透過波長帯域及び反射波長帯域にわたる広帯域の光源（例えば、白色光源）を用いることも可能であり、光源部の構成の簡素化を図ることができる。

請求項９に係る発明は、請求項３又は４記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記第１の流路部及び前記第２の流路部の間に配置された前記部材は、印加電圧に応じて光の反射／透過を制御できる光学特性を有するコレステリック液晶であることを特徴とする。

コレステリック液晶は、同一層面内の細長い分子は互いに平行であるが、層間では配向が一定の相関を持って少しずれ、層ごとに螺旋状構造を形成しており、円偏光反射がある。このコレスリック液晶に電圧を印加すると分子配列が変化し、光を通すようになる。かかる特性を利用して、１つの波長の検出光を選択的に反射又は透過させることができる。

請求項１０に係る発明は、請求項９記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記発光手段から円偏光の光が照射されることを特徴とする。コレステリック液晶は上記のとおり円偏光反射の性質を有するため、発光手段から照射する光を円偏光とする態様が好ましい。

請求項１１に係る発明は、請求項９又は１０記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記コレステリック液晶に印加する電圧を制御する電圧制御手段と、前記コレステリック液晶を光が透過する状態のときに前記受光手段から得られる第１の検出情報及び前記コレステリック液晶によって光が反射される状態のときに前記受光手段から得られる第２の検出情報に基づいて前記流路部内における異物の有無と異物が存在する場合の該異物の位置を判別する異物判別手段と、を備えたことを特徴とする。

コレステリック液晶への印加電圧を制御することで、該液晶を円偏光反射状態と光透過状態とを切り換えることが可能である。液晶が光透過状態のときに検出される第１の検出情報は、コレステリック液晶よりも奥にある流路部の情報を含んでいる。その一方、液晶が円偏光状態のときに検出される第２の検出情報は、コレステリック液晶よりも手前側にある流路部の情報を含み、かつ、該液晶よりも奥にある流路部の情報を含んでいない。したがって、これら第１及び第２の検出情報から異物の有無並びに異物の位置を正確に把握することができる。

請求項１２に係る発明は、請求項７又は１１記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記液滴吐出ヘッドの吐出性能を回復させる回復手段と、前記異物判別手段による判別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。

異物判別手段によって気泡などの異物の存在が確認され、その位置が把握された場合、当該異物が液の吐出に悪影響を及ぼすものであるか否かを判断し、対処が必要であるとの判断を得た場合には、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、ヘッド内の液を吸引する動作、予備吐出などがある。

請求項１３に係る発明は、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１３に係る画像形成装置は、請求項３乃至１２の何れか１項記載の液滴吐出装置を有し、前記ノズルから吐出した液によって画像を形成することを特徴とする。

請求項３乃至１２に示した液滴吐出装置は、インクジェット記録装置に代表される画像形成装置に好適に用いることができる。

また、吐出ヘッドの形態として、インクを吐出する複数のノズルが記録媒体（被吐出媒体）の相対送り方向と略直交する方向に前記記録媒体の全幅に対応する長さにわたって配列されたノズル列を有するフルライン型の記録ヘッドとすることができる。

「フルライン型の記録ヘッド」は、通常、記録媒体の相対的な送り方向と直交する方向に沿って配置されるが、送り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記録ヘッドを配置する態様もあり得る。更には、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短尺の記録ヘッドブロックを複数個組み合わせることによって長尺化し、これらブロック群全体として記録媒体の全幅に対応するノズル列を構成する形態もあり得る。

「記録媒体」は、記録ヘッドの作用によって画像の記録を受ける媒体（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、インクジェット記録装置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。なお、本明細書において「印字」という用語は、文字を含む広い意味での画像を形成する概念を表すものとする。

記録媒体と記録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）吐出ヘッドに対して記録媒体を搬送する態様、停止した記録媒体に対して吐出ヘッドを移動させる態様、或いは、吐出ヘッドと記録媒体の両方を移動させる態様の何れをも含む。

本発明によれば、液滴吐出ヘッドの内部に光を選択的に反射又は透過する特性を有する部材を配し、該部材を挟んで第１の流路部と第２の流路部とを形成するとともに、第１の流路部及び第２の流路部の少なくとも一方の流路部を構成している流路部材の少なくとも一部を光透過性部材としたので、光学的な観察（検出）手段を用いて第１の流路部と第２の流路部の各内部を選択的に観察することができる。これにより、ヘッド流路内における異物の有無及び位置を正確に把握することができる。

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滴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，１２Ｙ，１２Ｍ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２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部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。また、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙには、ヘッド内流路を光学的に観察するための観察ユニット２７が設けられている。

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インクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド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。

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のノズル面及び印字検出部２４のセンサ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のノズル面及び印字検出部２４のセンサ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９中符号１８８）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。

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に示した印字検出部２４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手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド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２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。

各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部２４により読み取られ、各ヘッドの吐出判定が行われる。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などで構成される。

印字検出部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。色別の各ヘッド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(a) はヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３(b) はその一部の拡大図である。また、図３(c) はヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図、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（図３(a) 中の４−４線に沿う断面図）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(a),(b) 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。

記録紙１６の送り方向と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３(a) の構成に代えて、図３(c) 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ブロック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ラインヘッドを構成してもよい。

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（図３(a),(b) 参照）、対角線上の両隅部にノズル５１への流出口と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、ヘッド５０は複数枚のプレート部材（５０２〜５１０）を積層接合して作製され、内部において圧力室５２、供給口５４、共通流路５５等の所要の流路が形成されている。すなわち、図４の上からベースブレート５０２、共通流路プレート５０４、反射プレート５０６、圧力室プレート５０８、ノズルプレート５１０の順に接合されている。

ベースプレート５０２は、共通流路５５の一面（図４において天面）を構成する部材であって、光透過性を有する材料（透明材料）から成る。なお、観察用の光が透過すればよいため、無色透明に限らず、有色透明であってもよい。少なくともヘッド内観察に必要な領域部分が透明体であればよいが、ベースプレート５０２全体を透明体としてもよい。

共通流路プレート５０４は、共通流路５５の壁面を構成する部材である。反射プレート５０６は、ガラス基板５１６に誘電体多層膜ミラー５１７が蒸着された構造を有する。この反射プレート５０６は、共通流路５５と圧力室５２との間に配置され、誘電体多層膜ミラー５１７側の面が共通流路５５の一面（図において床面）を構成するとともに、その反対側のガラス基板５１６面が圧力室５２の一面（図において天面）を構成する。また、反射プレート５０６は、圧力室５２と共通流路５５とを繋ぐ供給口５４に相当する流路の壁面を構成する部材でもある。

圧力室プレート５０８は、圧力室５２の壁面を構成する部材である。ノズルプレート５１０には、インク吐出口となるノズル５１が穿設されている。なお、「ノズル」は、液が吐出する最後の絞り部分である。このノズルプレート５１０は、圧力室５２の一面（図４において床面）を形成する部材であるとともに、振動板（加圧板）としての役割を兼ねており、該ノズルプレート５１０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。なお、各プレート部材（５０２〜５１０）の流路に対応する穴や溝はエッチングやプレス加工など周知の加工技術を用いて形成される。

図示のとおり、本例のヘッド５０は、反射プレート５０６を挟んで圧力室５２と共通流路５５とが積層方向（図４の上下方向）に階層的に配置された構造を有し、圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通している。

また、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６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。

アクチュエータ５８の個別電極５７に駆動電圧を印加することによって該アクチュエータ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、ピエゾ素子などの圧電体が好適に用いられる。インク吐出後、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。

かかる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θ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θの方向に沿ってインク室ユニット５３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× cosθ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。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、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６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６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６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６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（ノズルプレート５１０表面）に摺動可能である。ノズルプレート５１０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をノズルプレート５１０に摺動させることでノズルプレート５１０表面を拭き取り、ノズルプレート５１０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５２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５２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５０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５８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５０Ａ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プレート５１０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５０Ａ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。

図７は、図４で説明した誘電体多層膜ミラー５１７の反射特性例を示すグラフである。図７の横軸は入射光の波長を示し、縦軸は反射率を示す。同図に示したように、この誘電体多層膜ミラー５１７は、入射光の波長によって反射率（透過率）が変わり、相対的に短波長側の波長帯域（反射波長帯域）において高い反射率を有し、かかる反射帯域外の長波側の帯域（透過波長帯域）において非常に低い反射率を有している。

図８（ａ）は観察ユニット２７の構成図である。同図に示したように、観察ユニット２７は、第１光源７１、第２光源７２、カメラ７４、ハーフミラー７６，７７及びレンズ８０〜８６を含んで構成されており、これら要素から成る図示の如き光学系がケーシング９０内に収納されたものである。

第１光源７１から照射される光の中心波長λ1 は、図７で説明した透過波長帯域に含まれているものとし、第２光源７２から照射される光の中心波長λ2 は、図７で説明した反射波長帯域に含まれているものとする。第１光源７１及び第２光源７２には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）などの発光素子を好適に用いることができる。

図８（ａ）に示したとおり、第１光源７１から出射された光はレンズ８０を介してハーフミラー７６に入射し、該ハーフミラー７６によって図８（ａ）の下方に反射され、レンズ８２を介してヘッド５０に照射される。同様に、第２光源７２から出射された光はレンズ８４を介してハーフミラー７７に入射し、該ハーフミラー７７及びレンズ８２を介してヘッド５０に照射される。

第１光源７１又は第２光源７２の発光が制御されることにより、各光源からの光がヘッド５０に選択的に照射される。

ヘッド５０からの反射光はレンズ８２を通して観察ユニット２７内に取り込まれ、ハーフミラー７７、７６を直進してレンズ８６を介してカメラ７４に入射する。カメラ７４は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサに代表される撮像素子を備えた電子撮像装置である。本例のカメラ７４は、多数のフォトセンサが２次元的に配列されたエリアセンサを搭載しており、レンズ８６を介して撮像素子の受光面に結像された光学像は各フォトセンサによって入射光量に応じた電気信号に変換され、カメラ７４から画像信号として出力される。

観察ユニット２７は、ヘッド５０の背面側（ノズル面５０Ａと反対側の面）において不図示の移動機構によって移動自在に支持されており、ヘッド５０の全ての圧力室５２を観察できるようにスキャン移動可能となっている。

カメラ７４による画像データの取得と、得られた画像データに基づく計算（画像処理等）により、異物の有無、位置を判別することが可能である。

なお、図８（ａ）では基本となる単純な光学系の構成を示したが、不図示のミラー、プリズム、光ファイバーその他の光学部材を利用することにより、多様な光学系の設計が可能である。また、エリアセンサを搭載したカメラ７４に代えて、ラインセンサなど他の受光素子を用いることも可能である。

図８（ａ）では、受光手段として１つのカメラ７４を用いているが、検出光の波長帯域に合わせてピーク感度の異なる複数の受光手段（例えば、複数のカメラ）を設けることにより、一層精度のよい検出が可能となる。また、ピーク感度の異なる複数の受光手段を用いることにより、光源を共通化する構成も可能である。

図８（ｂ）は、２台のカメラを利用した観察ユニットの構成例を示す図である。同図において図８（ａ）に示した例と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図８（ｂ）に示した観察ユニット２７は、ダイクロイックミラー７８と、２つのカメラ７４Ａ，７４Ｂ、及び各カメラ７４Ａ，７４Ｂに光を導くためのレンズ８６Ａ，８６Ｂを備えている。

ダイクロイックミラー７８は、特定の波長の光だけを選択的に反射若しくは透過させる光学部材であり、本例では波長λ1 の光を反射し、波長λ2 の光を透過させる。すなわち、ヘッド５０からの反射光はダイクロイックミラー７８によって、波長λ1 を含む波長域の光と波長λ2 を含む波長域の光とに分けられる。ダイクロイックミラー７８で反射された波長λ1 の光はレンズ８６Ａを介してカメラ７４Ａに入射する。また、ダイクロイックミラー７８を透過した波長λ2 の光はレンズ８６Ｂを介してカメラ７４Ｂに入射する。

図８（ｃ）はカメラの分光感度の例を示したグラフである。横軸は波長、縦軸は相対感度を示す。図中の曲線[1] は、図８（ｂ）で説明したカメラ７４Ａの分光特性を示しており、波長λ1 の付近に感度のピークを有している。一方、図８（ｃ）中の曲線[2] は、図８（ｂ）で説明したカメラ７４Ｂの分光特性を示しており、波長λ2 の付近に感度のピークを有している。

このように、検出光の波長帯域に合った分光感度のカメラ７４Ａ，７４Ｂを用いることにより、一層高精度の検出が可能となる。

図８（ｄ）は観察ユニットの更に他の構成例を示す図である。同図において図８（ａ）に示した例と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図８（ｄ）に示した観察ユニット２７は、カメラ部に３板式（３ＣＣＤ方式）のカメラ（以下、「３ＣＣＤカメラ」といい、符号９２で示す。）が用いられている。３ＣＣＤカメラ９２は、色分解プリズム９３と、３個のＣＣＤ（撮像素子）９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂを含んで構成される。

レンズ８６を介して入射した光は色分解プリズム９３によって３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に分離され、色分解プリズム９３のＲＧＢ各出射面に対して配設された各ＣＣＤ９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂによって受光される。３ＣＣＤカメラ９２を用いる態様は、単板式のカメラを用いる態様と比較して、より再現性の高い画像情報を得ることができる。

３ＣＣＤカメラ９２の分光特性と波長λ1 、λ2 の関係については特に限定されないが、波長λ1 、λ2 がそれぞれ別のＣＣＤ９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂの分光感度のピーク波長付近に設定される態様が好ましい。

例えば、波長λ1 はＲ用ＣＣＤ９４Ｒの分光感度のピークを示す波長の付近に設定される一方、波長λ2 はＢ用ＣＣＤ９４Ｂの分光感度のピークを示す波長の付近に設定される。このように、波長λ1 、λ2 の光がそれぞれ別々のＣＣＤに受光されるように構成されることにより、各波長域の光を高精度に検出することができる。

〔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９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１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、メンテナンスユニット１７９、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、ヘッドドライバ１８４、吐出検出制御部１８５等を備えている。

通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６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１７０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１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０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１７４に記憶される。画像メモリ１７４は、通信インターフェース１７０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１７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ１７４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１７２は、通信インターフェース１７０、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ１７２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、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従ってモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従って後乾燥部４２その他各部のヒータ１８９を駆動するドライバである。

メンテナンスユニット１７９は、図６で説明したキャップ６４やクリーニングブレード６６等を含むブロックであり、システムコントローラ１７２の指令に従い所要の回復処理を実施する。

プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、画像メモリ１７４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１８４に供給する制御部である。プリント制御部１８０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１８４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１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０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１８２に一時的に格納される。なお、図９において画像バッファメモリ１８２はプリント制御部１８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ１７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１８０とシステムコントローラ１７２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。

ヘッドドライバ１８４はプリント制御部１８０から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド５０の吐出駆動用アクチュエータ５８を駆動する。ヘッドドライバ１８４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。

印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース１７０を介して外部から入力され、画像メモリ１７４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１７４に記憶される。画像メモリ１７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ１７２を介してプリント制御部１８０に送られ、該プリント制御部１８０において既知のディザ法、誤差拡散法などの手法によりインク色ごとのドットデータに変換される。

こうして、プリント制御部１８０で生成されたドットデータに基づき、ヘッド５０が駆動制御され、ヘッド５０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。

吐出検出制御部１８５は、観察ユニット２７の第１光源７１及び第２光源７２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、カメラ７４から得られる画像信号（検出信号）を処理する信号処理回路を含んで構成される。吐出検出制御部１８５はプリント制御部１８０からの指令に従って第１光源７１及び第２光源７２の発光を制御するとともに、カメラ７４から得た画像データの処理を行う。

吐出検出制御部１８５には、カメラ７４から得た画像データを記憶するメモリ１９２と、不吐出判定に用いるテーブルデータが格納された判定テーブル格納部１９４とが接続されている。本例の判定テーブル格納部１９４には、異物（気泡）の位置及び大きさと不吐出の危険度の関係を示したテーブルデータが格納されており、吐出検出制御部１８５は、メモリ１９２に記憶した情報と、該テーブルデータとを参照して、不吐出の危険性を評価し、その評価結果をプリント制御部１８０に提供する。

プリント制御部１８０及びシステムコントローラ１７２は、吐出検出制御部１８５から得られた情報に基づき、不吐出となる危険性が高い場合に所定の回復動作を実施する制御を行う。

次に、上記の如く構成されたインクジェット記録装置１０の動作について説明する。

図１０は、インクジェット記録装置１０における吐出検出のシーケンス例を示すフローチャートである。ここでは、検出タイミングを管理するタイマーに基づいて検出動作をスタートさせる例を示すが、どのようなタイミングで検出動作を実行するかは多様な設計が可能であり、図示のようなタイマーによる時間管理の他、プリント枚数、インク消費量、或いはこれらの組み合わせなどに基づいて検出動作を開始させる態様もあり得る。

図１０において、タイマーの時間管理により検出動作がスタートしたら（ステップＳ１１０）、まず、観察ユニット２７の第１光源７１を点灯させ（ステップＳ１１２）、カメラ７４によってヘッド５０内を観察する（ステップＳ１１４）。第１光源７１から照射される波長λ1 の光は反射プレート５０６を透過するため、カメラ７４は圧力室５２と共通流路５５の内部を両方同時に観察できる。このとき、カメラ７４から得られた画像データ（以下「第１の異物情報」という。）はメモリ１９２に記憶される（ステップＳ１１６）。

第１の異物情報を取得したら、第１光源７１を消灯し（ステップＳ１１８）、第２光源７２を点灯させる（ステップＳ１２０）。第２光源７２から照射される波長λ2 の光は反射プレート５０６によって反射され、圧力室５２に光が届かないため、カメラ７４は共通流路５５の内部のみを観察できる。このとき、カメラ７４から得られた画像データ（以下「第２の異物情報」という。）はメモリ１９２に記憶される（ステップＳ１２４）。

第２の異物情報を取得したら、第２光源７２を消灯し（ステップＳ１２６）、メモリ１９２内の情報を基に圧力室５２及び共通流路５５それぞれの異物情報を計算する（ステップＳ１２８）。

そして、ステップＳ１２８の計算結果に基づき、圧力室５２内に異物が存在しているか否かの判断を行う（ステップＳ１３０）。この判断処理は、圧力室内における異物の大きさと不吐出の関係を記述した判定テーブルを参照して行われる。

ステップＳ１３０において、圧力室５２内に異物が存在しているとの判定を得たときは、回復動作（例えば、吸引）を実施して（ステップＳ１３２）、ヘッド５０から異物を除去する。このとき、例えば、図３（ｃ）のようなヘッド構成の場合、ヘッドユニット（ヘッドブロック）ごとに回復動作を行うことにより、効率的な回復動作が可能になる（後述のステップＳ１３８についても同様）。

その一方、ステップＳ１３０において、異物が無いと判定したときは、ステップＳ１３４に進み、共通流路５５内の異物判断を行う。

すなわち、ステップＳ１３４では、ステップＳ１２８で得た計算結果に基づき、共通流路５５内に異物が存在しているか否かの判断を行う。この判断処理は、共通流路内における異物の位置並びに大きさと不吐出の危険度の関係を記述した判定テーブルを参照して行われる。

共通流路５５内に異物が存在している場合は、直ちに吐出不良になるとは言えないが、その位置や大きさによっては不吐出となる確率（危険度）が増す。したがって、予め用意された判定テーブルを利用して、危険度を評価する。

ステップＳ１３４において、共通流路５５内に異物が存在している旨の判定を得た場合には、ステップＳ１３６に進み、回復動作をすぐに実施する必要があるか否かを判断する。この判断処理も、異物位置及び大きさと危険度の関係を記述した判定テーブルを用いて判断される。

異物が圧力室５２に極めて近い位置にあるなど、直ちに不吐出になる可能性が高い状態であると判断したときは、回復動作を実施する（ステップＳ１３８）。その一方、ステップＳ１３６において、すぐには不吐出につながらない状態であると判断したときは、共通流路５５のみの内部観察を継続し（ステップＳ１４０）、ステップＳ１３４に戻る。こうして、共通流路５５内の異物を追跡観察することで、圧力室５２への異物流入を事前に把握することできる。そして、追跡観察中にステップＳ１３６で回復動作が必要と判断されれば、回復動作が実行される。こうして、異物による吐出不良が発生する前に効果的に回復動作を行うことができる。

その一方、追跡観察中に異物が消滅した場合や、初めから異物が存在していなかった場合など、ステップＳ１３４において共通流路５５内に異物が存在ないと判断されれば、検出動作を終了する（ステップＳ１４２）。

〔他の実施形態〕
次に、本発明の他の実施形態について説明する。

図１１は、本発明の他の実施形態に係るヘッドの構成例を示す断面図である。同図において、図４と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図１１に示したヘッド５０は、図４における反射プレート５０６に代えて、図１１のように、圧力室５２と共通流路５５の間にコレステリック液晶による反射制御プレート５０７が配置された構造を有している。

反射制御プレート５０７は、２枚のガラス基板５２２，５２４間に透明電極５３２、５３４を介して液晶層５４１を挟装して成る積層構造を有する。透明電極５３２，５３４間に封入された液晶層５４１は透明電極５３２，５３４間の印加電圧に応じて分子配列が変化して、円偏光反射性と透過性が切り替わる。

図１２は、コレステリック液晶の特性を示した模式図である。図１２において、符号５４４は、電圧源を示す。図１２（ａ）に示したように、透明電極５３２，５３４間に電圧が印加されていない状態では、液晶層５４１の分子配列は螺旋状構造を有し、円偏光の入射光を反射する。一方、図１２（ｂ）に示したように、透明電極５３２，５３４間に電圧を印加すると、電界に沿って分子が整列し、円偏光の入射光が透過する。

図１３は、図１１及び図１２で説明した構成から成るヘッド５０の内部流路観察手段として利用される観察ユニット２７の構成例を示した図である。図１３において図８（ａ）と同一又は類似する部分には共通の符号を付し、その説明は省略する。

図１３に示した観察ユニット２７は、レーザ光源２７１と、レンズ２７２と、λ／４板とを含んで構成される。レーザ光源２７１には、レーザダイオード（ＬＤ）などの発光素子を好適に用いることができる。

レーザ光源２７１から出射された直線偏光は、レンズ２７２を介してλ／４板２７４に入射され、λ／４板２７４を通過して円偏光に変換される。この光はハーフミラー７６を及びレンズ８２を介してヘッド５０に照射される。

また、ヘッド５０からの反射光はレンズ８２を通して観察ユニット２７内に取り込まれ、ハーフミラー７６を直進してレンズ８６を介してカメラ７４に入射する。

図１１及び図１２で説明したように、ヘッド５０内の液晶層５４１の分子配列を制御して反射制御プレート５０７の反射／透過を切り換えることにより、圧力室５２と共通流路５５とを選択的に観察することが可能である。

図１１乃至図１３で説明した構成例におけるシーケンス例を図１４に示す。図１４のフローチャートにおいて図１０と共通する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１４に示したフローチャートは、図１０における第１光源７１及び第２光源７２の選択的ＯＮ／ＯＦＦに代えて、液晶層５４１のＯＮ／ＯＦＦを行っている。すなわち、タイマーの時間管理等により検出動作開始後（ステップＳ１１０）、レーザ光源２７１を点灯させるとともに（ステップＳ１１１）、反射制御プレート５０７の透明電極５３２，５３４間に電圧を印加して液晶層５４１を透過状態にする（ステップＳ１１３）。円偏光に変換された光は液晶層５４１を透過するため、カメラ７４は圧力室５２と共通流路５５の内部を両方同時に観察できる（ステップＳ１１４）。

ステップＳ１１４及びステップＳ１１６により第１の異物情報を取得したら、透明電極５３２，５３４間への電圧印加をＯＦＦして液晶層５４１を円偏光反射状態にする（ステップＳ１１９）。このとき、光は反射制御プレート５０７の液晶層５４１によって反射され、圧力室５２に光が届かないため、カメラ７４は共通流路５５の内部のみを観察できる（ステップＳ１２２）。

ステップＳ１２２及びステップＳ１２４により第２の異物情報を取得したら、レーザ光源２７１を消灯する（ステップＳ１２７）。その後処理（ステップＳ１２８〜Ｓ１４２）は図１０で説明したとおりである。

図４及び図１１で例示したヘッド５０は、図１５（ａ）に示す如く、圧力室５２と該圧力室５２にインクを供給する共通流路５５とが液吐出方向（ノズル面５０Ａに垂直な方向）に沿って上下に重なる（少なくとも一部が重なる）ように階層的に配置された構造を有していたが、本発明の適用はかかる構造に限定されない。例えば、図１５（ｂ）に示すように、圧力室５２と該圧力室５２にインクを供給する共通流路５５とが斜め方向の上下に配置され、当該圧力室５２の直上には隣の圧力室５２にインクを供給する共通流路５５が重なるように配置される構造についても本発明を適用できる。

また、図１５（ｃ）に示すように、共通流路５５が分離されておらず、一体の共通液室となっている構造を有するヘッド５０についても本発明を適用できる。

もちろん、図１５（ａ）〜（ｃ）において圧力室５２と共通流路５５の上下関係は入れ替えも可能である。更にまた、本例では、圧力室５２と共通流路５５とをプレート積層方向に沿って上下に配置したが、両者の配置関係はこの例に限定されず、横方向（積層方向と直交する方向）に並ぶ態様など、光の選択的な反射／透過部材を挟んで手前側と奥側とに分かれて配置される多様な配置関係が可能である。

更に、観察対象となる流路部は、圧力室と共通流路とに限定されず、圧力室と圧力室、共通流路と共通流路、或いは、これら何れかの液室と他の送液路などというように、多様な組み合わせが可能である。

次に、インク室ユニットの他の形態例について説明する。

図４及び図１１で説明したとおり、本発明の実施形態によるヘッド５０は、ヘッド背面に観察ユニット２７を設ける構造との関係から、ノズルプレート５１０に接合したアクチュエータ５８によってインクに圧力を加える「ノズル面加振型」のインクジェットヘッドとなっている。

図１６は、かかるノズル面加振型ヘッドにおけるインク室ユニット（液滴吐出素子）の他の構造例を示した平面図である。なお、図１６はノズルプレート５１０をノズル面５０Ａ側から見た図であり、図４の説明と同一又は類似する部分には同一の符号を付してある。すなわち、図１６において符号５１はノズルの開口、符号５２は圧力室、符号５８はアクチュエータである。

図示のように、圧力室５２の平面形状を略菱形（平行四辺形）とし、該菱形の対角線のうち長い方の対角線上の頂角の一方にノズル５１、他方に供給口５４を配置するように構成すると、圧力室５２内のインクの流れに淀みが無くなり、気泡の排出性が向上する。アクチュエータ５８は、ノズルプレート５１０の圧力室５２底面部分をできるだけ広く覆うように配置され、ノズルプレート５１０に接合される。

図１７は、ノズルプレート５１０の圧力室５２側に接合されている圧力室プレート５０８の平面図である。図示のとおり、圧力室プレート５０８は、略菱形の平面形状を有する圧力室開口部９５Ａを有し、圧力室５２の壁面の一部を構成するとともに、図１６で説明したアクチュエータ５８の駆動によるノズル５１自身の動き（変位）を拘束するようにノズルプレート５１０のノズル周囲を支持する支持部材として機能する。

すなわち、図１７の圧力室プレート５０８は、ノズル位置に対応してノズル径と略同径の部分円形状の開口部９５Ｂが形成され、この開口部９５Ｂと圧力室開口部９５Ａとは切欠部９５Ｃによって連通されている。ノズルプレート５１０に穿設されたノズル５１の周囲は、圧力室プレート５０８の開口部９５Ｂの周囲部材によって支持されており、切欠部９４Ｃの部分のみ限定的に支持部材のない状態（非拘束状態）となっている。

こうして、切欠部９５Ｃを介してアクチュエータ５８とノズルとが近接配置されることにより、アクチュエータ５８の発生圧力が効率よくノズル近傍のインクに伝わるため、流動性の悪い、高粘度インクでも吐出することが可能となる。また、切欠部９５Ｃを除いて、ノズル周囲の大部分は圧力室プレート５０８によって支持されているため、力の伝達に悪影響を与えない範囲でノズル５１が固定され、インクの吐出方向を安定させることができる。

なお、図１６及び図１７では、略菱形形状の圧力室開口部９５Ａを例示したが、圧力室５２の平面形状はこれに限定されず、菱形以外の四角形、多角形、楕円など様々な形態が可能である。

例えば、図１８に示すように、ノズル径に略等しい幅を有する長方形や正方形の平面形状を有する圧力室５２でも同様の効果を得ることができる。この場合、アクチュエータ５８は、圧力室５２の形状に合わせて略長方形又は正方形とする。なお、個別電極５７のコンタクト部（電極の引き出し部）５７Ａは、圧力室５２とアクチュエータ５８とが接する底面部分を避け、圧力室プレートによって支持される固定部分に配置されることが好ましい。

上述の説明では、画像形成装置の一例としてインクジェット記録装置を例示したが、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を塗布する写真画像形成装置等についても本発明の液滴吐出装置を適用できる。また、本発明に係る液滴吐出装置の適用範囲は画像形成装置に限定されず、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滴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 ヘッドの構成を示す平面透視図 図３(a) の要部拡大図 フルライン型ヘッドの他の構成例を示す平面透視図 図３(a) 中の４−４線に沿う断面図 図３(a) に示したヘッドのノズル配列を示す拡大図 本例の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 図４で説明した誘電体多層膜ミラーの反射特性例を示すグラフ 観察ユニットの構成例を示す図 ２台のカメラを利用した観察ユニットの構成例を示す図 カメラの分光感度の例を示したグラフ 観察ユニットの更に他の構成例を示す図 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 本例のインクジェット記録装置における吐出検出のシーケンス例を示すフローチャート 本発明の他の実施形態に係るヘッドの構成例を示す断面図 コレステリック液晶の特性を説明するために用いた模式図 図１１及び図１２で説明した構成のヘッドに用いられる観察ユニットの構成例を示す図 図１１乃至図１３で示した構成を有するインクジェット記録装置における吐出検出のシーケンス例を示すフローチャート ヘッド内部に形成される流路（液室）の構成例を示した断面図 インク室ユニットの他の構成例を示す平面図 図１６に示した圧力室を構成する圧力室プレートの平面図 インク室ユニットの更に他の構成例を示す平面図

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…ヘッド、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２２…吸着ベルト搬送部、２７…観察ユニット、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５５…共通流路、５８…アクチュエータ、７１…第１光源、７２…第２光源、７４…カメラ、７４Ａ，７４Ｂ…カメラ、７６，７７…ハーフミラー、９２…３ＣＣＤカメラ、９３…色分解プリズム、９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂ…ＣＣＤ、１７２…システムコントローラ、１８０…プリント制御部、１８４…ヘッドドライバ、１８５…吐出検出制御部、１９２…メモリ、２７１…レーザ光源、２７４…λ／４板、５０２…ベースプレート、５０６…反射プレート、５０７…反射制御プレート、５１０…ノズルプレート、５１７…誘電体多層膜ミラー、５２２，５２４…ガラス基板、５３２，５３４…透明電極、５４１…液晶層

Claims (13)

1. 液滴を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルのうち少なくとも１つのノズルに連通する第１の流路部及び第２の流路部と、を有する液滴吐出ヘッドであって、
   前記第１の流路部及び前記第２の流路部の少なくとも一方の流路部を構成している流路部材の少なくとも一部が光透過性を有し、
   前記第１の流路部及び前記第２の流路部の間に光を選択的に反射又は透過する部材が配置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記複数のノズルが形成されるとともに、前記第１の流路部及び前記第２の流路部の少なくとも一方の流路部の一部を構成するノズルプレートと、
   前記ノズルプレートの吐出面側に取り付けられ、前記第１の流路部及び前記第２の流路部の少なくとも一方の流路部内の液に圧力変化を生じさせて前記ノズルから液滴を吐出させるアクチュエータと、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
3. 請求項１又は２記載の液滴吐出ヘッドと、
   前記流路部材の前記光透過性を有する部分を介して前記第１の流路部及び前記第２の少なくとも一方の流路部に光を照射する発光手段と、
   前記流路部材の前記光透過性を有する部分を介して前記第１の流路部及び前記第２の少なくとも一方の流路部内の状態を検出する受光手段と、
   を備えていることを特徴とする液滴吐出装置。
4. 前記発光手段及び前記受光手段を含む光学検出ユニットは前記液滴吐出ヘッドに対して移動自在に支持されていることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出装置。
5. 前記第１の流路部及び前記第２の流路部の間に配置された前記部材は、所定の透過波長帯域の光を透過する一方、所定の反射波長帯域の光を反射する光学特性を有する誘電体多層膜ミラーであることを特徴とする請求項３又は４記載の液滴吐出装置。
6. 前記発光手段は、前記所定の透過波長帯域に含まれる波長の光を照射する第１の光源と、前記所定の反射波長帯域に含まれる波長の光を照射する第２の光源と、を含んで構成されることを特徴とする請求項５記載の液滴吐出装置。
7. 前記流路部材の前記光透過性を有する部分に前記第１の光源の光と前記第２の光源の光を選択的に切り換えて照射させる光源制御手段と、
   前記第１の光源の光照射中に前記受光手段から得られる第１の検出情報及び前記第２の光源の光照射中に前記受光手段から得られる第２の検出情報に基づいて前記流路部内における異物の有無と異物が存在する場合の該異物の位置を判別する異物判別手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項６記載の液滴吐出装置。
8. 前記受光手段は、検出波長のピーク感度が前記所定の透過波長帯域に含まれる第１の受光部と、検出波長のピーク感度が前記所定の反射波長帯域に含まれる第２の受光部と、を含んで構成されることを特徴とする請求項５、６又は７の何れか１項記載の液滴吐出装置。
9. 前記第１の流路部及び前記第２の流路部の間に配置された前記部材は、印加電圧に応じて光の反射／透過を制御できる光学特性を有するコレステリック液晶であることを特徴とする請求項３又は４記載の液滴吐出装置。
10. 前記発光手段から円偏光の光が照射されることを特徴とする請求項９記載の液滴吐出装置。
11. 前記コレステリック液晶に印加する電圧を制御する電圧制御手段と、
    前記コレステリック液晶を光が透過する状態のときに前記受光手段から得られる第１の検出情報及び前記コレステリック液晶によって光が反射される状態のときに前記受光手段から得られる第２の検出情報に基づいて前記流路部内における異物の有無と異物が存在する場合の該異物の位置を判別する異物判別手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項９又は１０記載の液滴吐出装置。
12. 前記液滴吐出ヘッドの吐出性能を回復させる回復手段と、
    前記異物判別手段による判別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７又は１１記載の液滴吐出装置。
13. 請求項３乃至１２の何れか１項記載の液滴吐出装置を有し、前記ノズルから吐出した液によって画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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