液吐出不良検出装置、およびインクジェット記録装置
【課題】吐出不良検出時のインクの消費量を低減する。
【解決手段】複数のノズルから吐出される液滴の飛行経路に光ビームを照射する発光素子３０と、光ビームが液滴に衝突して生じる散乱光を受光する受光素子３３と、散乱光を受光して得られる出力電圧に基づいて液滴の吐出不良を検出する検出部１０４と、複数のノズルのそれぞれから、発光素子３０または受光素子３３と、ノズルとの距離に応じて定められる大きさの液滴を吐出する吐出制御部１０１と、を備える。
【解決手段】複数のノズルから吐出される液滴の飛行経路に光ビームを照射する発光素子３０と、光ビームが液滴に衝突して生じる散乱光を受光する受光素子３３と、散乱光を受光して得られる出力電圧に基づいて液滴の吐出不良を検出する検出部１０４と、複数のノズルのそれぞれから、発光素子３０または受光素子３３と、ノズルとの距離に応じて定められる大きさの液滴を吐出する吐出制御部１０１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液吐出不良検出装置、およびインクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置では、微細なノズルから微小な各色インク滴を吐出する各色のインクジェットヘッドを備え、用紙等の記録媒体に対してそのインクジェットヘッドを移動させながらインク滴を吐出することで記録媒体上に画像を形成する。高解像度の画像形成のためにはノズルを微細化してインク滴サイズを微小化する必要がある。しかし、ノズルが微細なため、印刷停止時にインクが乾燥する等してノズル詰まりが起きてインク滴の吐出不良が発生し、画像にドット抜け等が生じて画像品質が低下する問題がある。
【０００３】
この問題を解決するため、インクジェット記録装置には、液吐出不良を検出する液吐出不良検出装置が備えられている。例えば、ノズルから吐出するインク滴等の液滴に、レーザーダイオード等の発光素子から射出したレーザー光を照射して散乱光を発生させ、その散乱光をフォトダイオード等の受光素子で受光し、受光素子が得る出力電圧と基準電圧値とを比較して、インク滴が正常に吐出されたか否かを判定する液吐出不良検出装置が知られている。
【０００４】
また、特許文献１では、フォトセンサの検出領域を通過するように各インクノズルからインク滴を吐出し、フォトセンサの受光量の低下に基づき、インク滴が吐出されたか否かを判定するインク吐出検出方法が提案されている。特許文献１の方法では、通常印字動作時に比べ、インク滴の単位時間当たりの吐出量（滴数）を多く、もしくは吐出間隔を短く、もしくはインク重量（滴径）を大きくすることにより、検知性能の向上を図っている。
【０００５】
また、特許文献２では、複数のノズルから検出光の光路に向けてインク滴を順次時系列的に吐出制御する技術が提案されている。特許文献２の方法では、各ノズルから吐出するインク滴数を変更可能とするとともに、受光手段による出力レベルが光路上の全ノズルに亘って同一になるように、受光手段側のノズルに比べ、発光手段側のノズルの方を多く吐出制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−７８０５１号公報
【特許文献２】特開２００６−７４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および２の方法では、ラインヘッドプリンタなどのノズル数が多いヘッドを備えたインクジェット記録装置の場合、インクの消費量が多くなり、コストが増大するという問題があった。例えば特許文献２の方法では、ノズル数が多いヘッドの場合、発光素子側のノズルは受光手段から遠くなるため、より多くのインク滴数を吐出しなければならず、コスト高となる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、吐出不良検出時のインクの消費量を低減することができる液吐出不良検出装置およびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる液吐出不良検出装置、およびインクジェット記録装置は、複数のノズルから吐出される液滴の飛行経路に光ビームを照射する発光手段と、前記光ビームが前記液滴に衝突して生じる散乱光を受光する受光手段と、前記散乱光を受光して得られる出力電圧に基づいて前記液滴の吐出不良を検出する検出手段と、複数の前記ノズルのそれぞれから、前記発光手段または前記受光手段と、前記ノズルとの距離に応じて定められる大きさの前記液滴を吐出する吐出制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光ビームが液滴に衝突して生じる散乱光により液滴の吐出不良を検出するときに、光ビームの発光手段または受光手段と各ノズルとの距離に応じた大きさの液滴を吐出するため、吐出不良検出時のインクの消費量を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施の形態にかかる液吐出不良検出装置を備えるインクジェットプリンタの正面図を示す。
【図２】図２は、インクジェットプリンタの一部を斜め上から観察した図を示す。
【図３】図３は、本実施の形態にかかるインクジェットプリンタの構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、本実施の形態の液吐出不良検出処理の概略を示す説明図である。
【図５】図５は、光ビームの水平方向および垂直方向の光強度分布を示す図である。
【図６】図６は、光ビームとノズルから吐出されたインク滴との位置関係を示す説明図である。
【図７】図７は、散乱光を受光した受光素子によって得られる散乱光出力値を示す図である。
【図８】図８は、ヘッドと受光素子との位置関係を示す図である。
【図９】図９は、受光素子から各ノズルまでの距離と散乱光出力値との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、各ノズルから同じ大きさのインク滴を吐出した場合の散乱光出力値の出力分布の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、散乱光出力値の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、散乱光出力値の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、ヘッドと光ビームと受光素子との位置関係を示す図である。
【図１４】図１４は、受光素子から各ノズルまでの距離とビーム密度との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、散乱光出力値の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる液吐出不良検出装置、およびインクジェット記録装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態にかかる液吐出不良検出装置を備えるインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）１００の正面図を示す。また、図２は、インクジェットプリンタ１００の一部を斜め上から観察した図を示す。
【００１４】
図１に示すように、インクジェットプリンタ１００の筐体１０の左右の側板１１、１２には、ガイドシャフト１３とガイド板１４とが平行に掛け渡して設けられている。ガイドシャフト１３とガイド板１４で、キャリッジ１５が支持される。キャリッジ１５には、不図示の無端ベルトが取り付けられる。無端ベルトは、筐体１０内の左右に設けられる図示しない駆動プーリと従動プーリに掛けまわされる。そして、駆動プーリの回転とともに従動プーリが従動回転されて無端ベルトを走行する。これにより、キャリッジ１５が、図１の矢印で示されるよう左右に移動される。
【００１５】
キャリッジ１５には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂ（以下、単にヘッド１６という）が、キャリッジ１５の移動方向に並べて搭載される。各ヘッド１６は、下向きのノズル面に複数のノズルを直線状に並べたノズル列を有する。図示しないが、直線状のノズル列は、キャリッジ１５の移動方向と直交する方向に設けられる。
【００１６】
そして、キャリッジ１５が図１のように右端のホームポジションにあるときには、各ヘッド１６は、筐体１０内の底板１７上に設置する単独回復装置１８と対向する。単独回復装置１８は、液吐出不良検出装置２０でインク滴吐出不良を検出したノズルからインクを吸い出し、インクジェットプリンタ１００自身で単独で液体吐出不良を回復する装置である。
【００１７】
液吐出不良検出装置２０は、筐体１０内の底板１７上に、単独回復装置１８の隣りに設置される。液吐出不良検出装置２０の詳細については後述する。
【００１８】
液吐出不良検出装置２０に隣接する位置には、板状のプラテン２２を設置する。プラテン２２の背面側には、記録媒体である用紙２３をプラテン２２上に供給する給紙台２４が斜めに立てて設けられる。また、図示を省略するが、給紙台２４上の用紙２３をプラテン２２上に送り出す給紙ローラが備えられる。さらに、プラテン２２上の用紙２３を矢示方向に搬送して正面側に排出する搬送ローラ２５が設けられる。
【００１９】
筐体１０内の底板１７上には、さらに左端に駆動装置２６が設置される。駆動装置２６は、不図示の給紙ローラや搬送ローラ２５などを駆動するとともに、上述した駆動プーリを駆動することにより無端ベルトを走行してキャリッジ１５を移動する。
【００２０】
そして、記録時は、駆動装置２６で駆動されることにより用紙２３がプラテン２２上に移動され、所定位置に位置決めされる。また、キャリッジ１５が移動されて用紙２３上を走査され、左方向に移動しながら４色のヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルからインク滴が吐出され、用紙２３上に画像が記録される。画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されるとともに、用紙２３が図２の矢印の方向に所定量搬送される。
【００２１】
次いで、再びキャリッジ１５が左方向に移動されながら往路で４色のヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルからインク滴が吐出され、用紙２３上に画像が記録される。そして、同様に画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されるとともに、用紙２３が図２の矢印の方向に所定量搬送される。以下同様の動作が繰り返され、１枚の用紙２３上に画像が記録される。
【００２２】
次に、本実施の形態にかかるインクジェットプリンタ１００の構成について説明する。図３は、本実施の形態にかかるインクジェットプリンタ１００の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態にかかるインクジェットプリンタ１００は、ヘッド１６と、吐出制御部１０１と、発光制御部１０２と、発光素子３０と、受光部１０３と、検出部１０４とを主に備えている。
【００２３】
本実施の形態のインクジェットプリンタ１００は、ノズルｎｘ（１≦ｘ≦Ｎ、Ｎはノズルの個数）からインク滴が正常に吐出するか否かを検出する液吐出不良検出処理を行う。液吐出不良検出処理では、インク滴の飛行経路に対して発光素子３０から光ビームを出射し、出射した光ビームにノズルｎｘからインク滴を吐出して、インク滴による散乱光を発生させる。この散乱光を受光素子３３が受光し、受光して得られる出力電圧によって検出部１０４がインク滴が正常に吐出されたか否かを検出する。
【００２４】
なお、図３では、主に液吐出不良検出処理に関連する機能を備えた構成部を記載しており、画像の記録に関連する構成部は図示を省略している。なお、液吐出不良検出装置２０は、図３の構成部のうち、少なくとも発光素子３０と、受光部１０３と、検出部１０４と、吐出制御部１０１とを備えている。
【００２５】
吐出制御部１０１は、ヘッド１６の各ノズルからインク滴を吐出する吐出処理を制御する。例えば液吐出不良検出処理では、吐出制御部１０１は、ヘッド１６のノズルｎｘから、発光素子３０とノズルｎｘとの距離、または、受光素子３３とノズルｎｘとの距離に応じて定められる大きさのインク滴を吐出するように制御する。吐出制御部１０１による吐出制御処理の詳細については後述する。
【００２６】
発光制御部１０２は、発光素子３０を発光させる発光処理を制御する。例えば液吐出不良検出処理では、発光制御部１０２は、一定電圧値の発光制御信号を送出して、発光素子３０を連続点灯させる。
【００２７】
発光素子３０は、例えば、半導体レーザ等の発光素子であって、発光制御部１０２から送出される発光制御信号にしたがって点灯し、光ビームを発生する。ヘッド１６が短尺である場合には、発光素子３０としてレーザダイオードを用いてコスト低減を図ることもできる。
【００２８】
受光部１０３は、図３に示すように、受光素子３３と、信号処理部１１０と、を主に備えている。
【００２９】
受光素子３３は、例えば、フォトダイオード等の受光素子であって、受光する光の強度に比例して電流を発生させる。受光素子３３は、図４に示すように、発光素子３０が発生した光ビーム３１の光軸３５から角度θずれ、ノズル直下よりも発光素子３０から離れた位置に配置される。受光素子３３は、液吐出不良検出処理では、インク滴３６が光ビーム３１に照射されて散乱光Ｓ１〜Ｓ７が発生した場合に、光ビーム３１の光軸方向に散乱された前方散乱光Ｓ１〜Ｓ３を受光し、受光した光の強度に応じた電流を発生させる。受光素子３３は、他の態様として、発生させた電流を電圧に変換する電流電圧変換部を備え、電圧を出力するように構成してもよい。
【００３０】
図３に示すように、信号処理部１１０は、Ｉ／Ｖ変換部１１１と、１段目増幅部１１２と、ＨＰＦ（ハイパスフィルター）１１３と、２段目増幅部１１４と、を主に備えている。
【００３１】
Ｉ／Ｖ変換部１１１は、受光素子３３で発生した電流を電流値の大きさに応じた電圧に変換する。
【００３２】
１段目増幅部１１２は、Ｉ／Ｖ変換部１１１で電流電圧変換された電圧を増幅する。液吐出不良検出処理では、１段目増幅部１１２により出力信号ＴＰ１が得られる。この出力信号ＴＰ１によりオフセット電圧を計測することができる。オフセット電圧を監視することにより、光ビーム３１の光軸３５と受光素子３３とが、正確に液吐出不良検出処理を実行可能な位置関係であることを確認するように構成してもよい。
【００３３】
ＨＰＦ１３は、ＤＣ成分（ノイズ成分）を除去・低減する。
【００３４】
２段目増幅部１１４は、ＨＰＦ１１３で得られた電圧を増幅する。液吐出不良検出処理では、２段目増幅部１１４により散乱光に応じた出力電圧（散乱光出力値）を表す出力信号ＴＰ２が出力される。
【００３５】
なお、図３のような受光部１０３の構成は一例であり、受光した光ビーム３１に応じた出力電圧（出力信号ＴＰ２）を出力するものであれば、あらゆる構成を適用できる。
【００３６】
検出部１０４は、受光部１０３から出力された出力信号ＴＰ２から、インク滴の吐出不良を検出する。例えば、検出部１０４は、出力信号ＴＰ２と、不良吐出を判定するための基準電圧として予め定められた閾値ＶＳＨとを比較し、出力信号ＴＰ２が閾値ＶＳＨより小さい場合に、インク滴に曲がりが発生したことを検出する。検出部１０４が、閾値ＶＳＨより小さい所定の閾値より出力信号ＴＰ２が小さい場合に、不吐出の状態であることを検出するように構成してもよい。また、検出部１０４が、散乱光のパルス波形と基準電圧（閾値ＶＳＨ）とを比較するときに、ヒステリシスを掛けることにより、ノイズ成分による出力のばたつきをなくすように構成してもよい。
【００３７】
次に、図４〜図７を用いて、本実施の形態の液吐出不良検出装置２０の動作原理について説明する。
【００３８】
図４は、本実施の形態の液吐出不良検出処理の概略を示す説明図である。図４のノズルｎ１、ｎ２、・・・、ｎｘ、・・・、ｎＮは、キャリッジ１５に搭載する１つのヘッド１６で、１つのノズル列を構成する各ノズルである。本実施の形態の液吐出不良検出装置２０が備えられたインクジェットプリンタ１００では、このノズル列のうち１つのノズルｎｘからインク滴３６が吐出される。
【００３９】
発光素子３０として半導体レーザを用いた場合、垂直・水平方向にそれぞれ発散角度（一般的な例として、垂直方向に１４°および水平方向に３０°）を持つ拡散光が出射される。この拡散光はコリメートレンズ３２により平行光である光ビーム３１に変換される。ここで、光ビーム３１の光軸３５は、インク滴３６の吐出方向と直行するように配置されている。受光素子３３は、その受光面が光ビーム３１の径内に入らないようにする一方、できるだけ光ビーム３１の光軸３５に近付けて光軸３５から所定距離だけオフセットした位置に配置する。すなわち、受光素子３３は、発光素子３０が発する光ビーム３１が直接受光面に入らず、その光ビーム３１がインク滴３６に衝突したときに生ずる散乱光の一部、例えば図示例では前方散乱光Ｓ１〜Ｓ３を効率よく受光し得る位置に配置する。
【００４０】
ここで、ヘッド１６のノズルｎｘからインク滴３６を吐出すると、インク滴３６が正常に吐出されている場合は、光ビーム３１がインク滴３６に照射されて散乱光Ｓ１〜Ｓ７が発生する。散乱した前方散乱光Ｓ１〜Ｓ３が受光素子３３に入射し、受光素子３３が発生する電流値を変化させる。
【００４１】
一方、インク滴３６が正常に吐出されていない場合には、光ビーム３１がインク滴３６に照射されず、従って散乱光も発生させずに、光ビーム３１はそのまま直進するため、受光素子３３は電流を発生させない。検出部１０４は、受光素子３３から出力された出力信号ＴＰ２（散乱光出力値）により、インク滴３６が吐出したか否かおよびインク滴３６の曲がりを判定する。すなわち、検出部１０４は、受光素子３３の受光光量の大小を判別し、受光光量が大きいことからインク滴３６の正常吐出を確認する一方、受光光量が小さいことからインク滴３６の吐出不良を検出する。
【００４２】
なお、本実施の形態の液吐出不良検出装置２０は、ノズル列の複数のノズルから順次インク滴３６を吐出させ、所定の基準電圧と、得られた出力信号ＴＰ２とを比較することにより、液吐出不良検出処理を各ノズルに対して行う。
【００４３】
図５は、光ビーム３１の、水平方向および垂直方向の光強度分布を示す図である。ここで、水平方向とは、光軸３５の方向である。また、垂直方向とは、光軸３５に直行する方向およびノズルｎｘからインク滴３６が吐出される方向である。図５に示すように、光ビーム３１の光強度は、光軸３５上のビーム中心の位置で最大であり、光軸３５から光ビーム３１の外縁に向かうにつれて低下し、正規分布となっている。
【００４４】
図６は、光ビーム３１とノズルｎｘから吐出されたインク滴との位置関係を示す説明図である。図６は、図４で、ノズルｎｘから吐出されたインク滴３６を吐出方向すなわち垂直下方向から観察した図である。図６では、光ビーム３１内に、図面奥手に配置されたノズルｎｘから吐出された、正常吐出時におけるインク滴３６ａおよび吐出不良時の一例におけるインク滴３６ｂが示されている。ノズル列は、光軸３５がノズル列の直下になるようにヘッド１６に配置されている。このため、正常に吐出されたインク滴３６ａは、ノズルｎｘの吐出方向上、すなわちノズルｎｘの直下に吐出され、光ビーム３１の中心である光軸３５上を通過する。一方で、例えば吐出後に曲がりなどの吐出不良が発生した場合のインク滴３６ｂは、ノズルｎｘの吐出方向からずれた位置に吐出され、光ビーム３１の中心からずれた位置を通過する。この状態で印刷を行うと、印刷用紙の狙った位置にインク滴が滴下されず、印刷のブレや印刷ムラの原因となる。また、インク滴３６が不吐出の場合には、インク滴３６が吐出されず光ビーム３１内も通過しない。
【００４５】
図７は、インク滴３６が光ビーム３１を通過した場合に発生する散乱光を受光した場合に受光素子３３によって得られる出力電圧（散乱光出力値）である出力信号ＴＰ２を示す図である。正常吐出であるインク滴３６ａは、図５に示したように、光強度が最大となる光ビーム３１の中心を通過するため、散乱光の光強度も大きくなり、電圧値Ｖ’を最大値とする出力電圧を発生させる（図７実線）。これに対し、不良吐出時に吐出方向がずれたインク滴３６ｂは、光ビーム３１の中心から外れた位置を通過するため、図５に示したように、光強度が光ビーム３１の中心と比べて低下し、最大値Ｖ’より小さい電圧値Ｖ’’を最大値とする出力電圧を発生させる（図７点線）。液滴不吐出の場合は、光ビーム３１内をインク滴が通過しないため、散乱光も発生せず、出力電圧が得られない（図７一点鎖線）。
【００４６】
ここで、不良吐出を判定するための閾値をＶＳＨ（図７点線）とすると、インク滴３６ａは正常吐出と判断でき、インク滴３６ｂは曲がりが発生したと検出することができる。また、閾値ＶＳＨをＶ’’より低くすることにより、不吐出の状態を検出することができる。
【００４７】
次に、吐出制御部１０１による吐出制御処理の詳細について図８〜図１５を用いて説明する。
【００４８】
図８は、ラインヘッドプリンタとしてインクジェットプリンタ１００を構成した場合のヘッド１６と受光素子３３との位置関係を示す図である。図８では、発光素子３０側のノズルｎ１およびノズルｎ１から吐出されるインク滴３６−１と、受光素子３３側のノズルｎＮおよびノズルｎＮから吐出されるインク滴３６−Ｎのみを示しているが、ノズルｎ１からノズルｎＮの間にも複数のノズルｎｘが存在し、ノズルｎｘからはインク滴３６−ｘが吐出される。
【００４９】
図８に示すように、ラインヘッドプリンタの場合、受光素子３３からノズルｎ１までの距離と、受光素子３３からノズルｎＮまでの距離とは大きく異なる。この場合、受光素子３３の近傍のノズルからインク滴を吐出したときの散乱光出力値は、他のノズルｎｘと比較すると低くなる。
【００５０】
図９は、受光素子３３から各ノズルｎｘまでの距離（ＸＰＤ）と散乱光出力値（ＴＰ２）との関係を示す図である。図９は、径が異なる２種類のインク滴（大滴ＢＬ、小滴ＢＳ）を吐出した場合に得られる散乱光出力値の一例を示している。
【００５１】
図９に示すように、大滴ＢＬと小滴ＢＳとでは、散乱光出力値のピーク部の大きさを表すＶＬ１およびＶＳ１が異なっている。これは散乱光の強度が滴径によって異なるためである。また、大滴ＢＬと小滴ＢＳとではピーク部の現れる位置も異なっている。散乱光の強度分布は、光ビーム３１の照射方向からの角度（図４のθ）に依存しており、後方になるに連れて散乱光強度が低下していく。滴径によって角度依存特性は異なり、大滴ＢＬの場合は特に強く現れる。すなわち、受光素子３３とノズルｎｘまでの距離が近いと、散乱光の強度の強い部分は光ビーム３１の中に隠れているため受光素子３３で検出できず、散乱光出力値が低くなる。反対に、距離がある程度離れると、散乱光の強度の強い部分が光ビーム３１の中から現れるため、散乱光出力値は徐々に大きくなる。また、距離が離れすぎると散乱光が拡散するため、散乱光出力値が低くなる。
【００５２】
なお、大滴ＢＬの径が約４０μｍ、小滴ＢＳの径が約２０μｍの場合、図中のｘ１（小滴ＢＳのピーク部に対応する距離）は約１００ｍｍ、ｘ２（大滴ＢＬのピーク部に対応する距離）は約３５０ｍｍ、ｘ３（大滴ＢＬと小滴ＢＳの散乱光出力値の大きさが入れ替わる距離）は約１５０ｍｍとなる。
【００５３】
図１０は、図８に示すような構成で各ノズルｎ１〜ｎＮから同じ大きさ（大滴ＢＬ）のインク滴３６−１〜３６−Ｎを吐出した場合の散乱光出力値の出力分布の一例を示す図である。なお、図１０のＸｎ１およびＸｎＮは、それぞれ受光素子３３からノズルｎ１およびｎＮまでの距離を表す。
【００５４】
図９で示したように、０からｘ３までの間は、大滴吐出時の散乱光出力値と小滴吐出時の散乱光出力値とがほぼ同じ値となる。そこで、吐出制御部１０１は、例えばノズルｎ１からｘ３に相当するノズルｎｘまでは小滴ＢＳを吐出し、それ以外は大滴ＢＬを吐出するように制御する。すなわち、吐出制御部１０１は、受光素子３３からの距離が予め定められた閾値（第１閾値）より小さいノズルｎｘから、それ以外のノズルより小さいインク滴を吐出するように制御する。
【００５５】
図１１は、このように吐出制御した場合に得られる散乱光出力値の一例を示す図である。図１１に示すように、吐出制御部１０１が受光素子３３と各ノズルｎｘとの距離に応じて吐出するインク滴の大きさを変更するように制御することで、大滴吐出時（図１０）とほぼ同じような散乱光出力値を得ることができる。
【００５６】
これにより、通常の検知で使用するインク滴（大滴ＢＬ）より小さい滴径を使用することができるため、インクコストの大幅な削減が可能となる。また、ラインヘッドプリンタのようなノズル数が多いヘッド１６の場合にはインク削減の効果が大きくなる。
【００５７】
（変形例１）
なお、図１０のような散乱光出力値が得られている場合、曲がりを検出する場合には、各ノズルに合わせた複数の閾値を設定する必要が生じる。そのため、判定回路の複雑化や不良の誤検出を招く可能性がある。
【００５８】
そこで、吐出制御部１０１が、例えばノズルｎ１からｘ３に相当するノズルｎｘまでは小滴ＢＳを吐出し、それ以外は大滴ＢＬを吐出するように構成してもよい。すなわち、吐出制御部１０１が、発光素子３０からの距離が予め定められた閾値（第２閾値）より小さいノズルｎｘから、それ以外のノズルより小さいインク滴を吐出するように構成してもよい。
【００５９】
図１２は、このように吐出制御した場合に得られる散乱光出力値の一例を示す図である。これにより、図１２の実線のような散乱光出力値を得ることができる。すなわち、全ノズルでの散乱光出力値を平均化することができる。
【００６０】
これにより、通常の検知で使用するインク滴（大滴ＢＬ）より小さい滴径を使用することができるため、インクコストの大幅な削減が可能となる。さらに、曲がり検出の閾値を例えば１つ設定するだけでよいため、判定回路の複雑化を招くことなく、不良吐出や曲がりを正常に検出できるようになる。すなわち、全ノズルに対し安定的にインク滴の不良を検出することができる。また、ラインヘッドプリンタのようなノズル数が多いヘッド１６の場合にはこのような効果が大きくなる。
【００６１】
なお、これまでは２種類の大きさのインク滴３６を用いる例を説明したが、例えば大滴ＢＬ、中滴ＢＭ、小滴ＢＳなどのように、インク滴３６の大きさの段階を増やしても同様の効果を得ることができる。
【００６２】
（変形例２）
また、上記実施の形態では、光ビームが略平行光である場合について説明した。これに対し、光ビームウェストを有する光ビームを用いるように構成することも可能である。図１３は、このように構成した場合のヘッド１６と光ビーム５１と受光素子３３との位置関係を示す図である。図１３に示すように、本変形例では、発光素子３０が、受光素子近傍に光ビームウェスト５６を有する光ビーム５１を出射する。
【００６３】
図１４は、このような光ビーム５１を出射した場合の、受光素子３３から各ノズルｎｘまでの距離（ＸＰＤ）とビーム密度（ＢＭ）との関係を示す図である。図１４に示すように、光ビームウェスト５６を有する光ビーム５１を用いる場合、各ノズルｎ１〜ｎＮに相当する位置（Ｘｎ１〜ＸｎＮ）での光ビーム３１のビーム密度ＢＭは、光ビームウェスト５６の位置に近づくにつれて高くなっていることがわかる。
【００６４】
なお、光ビームウェスト５６は、コリメートレンズ３２と発光素子３０との距離を所定距離より若干長くしたり、別のレンズを追加したりする方法等により生成できる。
【００６５】
図１５は、本変形例のような構成の場合に得られる散乱光出力値の一例を示す図である。図１５の一点鎖線は、光ビームウェスト５６を持たせた光ビーム５１により得られる散乱光出力値を表している。また、図１５の点線は、光ビームに光ビームウェスト５６を持たせない場合に得られる散乱光出力値を表している。
【００６６】
ビーム密度ＢＭが高くなると、吐出したインク滴３６による散乱光強度も高くなるため、受光素子３３で受光する散乱光出力値も高くなる。したがって、光ビームウェスト５６を持たせない場合は受光素子３３に近い位置での散乱光出力値が低くなるが（点線）、光ビームウェスト５６を持たせることにより、各ノズルで散乱光出力値の差を小さくすることができる（一点鎖線）。
【００６７】
図１５の実線は、光ビームウェスト５６を持たせた光ビーム５１を用い、さらに、ノズルｎｘごとにインク滴３６の大きさを変えるように制御した場合（例えば、発光素子３０側の近傍のノズルからは小滴を吐出する場合）に得られる散乱光出力値を表している。この場合は、全ての位置で同等の検出結果（散乱光出力値）を得ることができる。これにより、インクコストの大幅な削減とともに、不良吐出や曲がりの検出精度の向上を実現できる。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 筐体
１１、１２ 側板
１３ ガイドシャフト
１４ ガイド板
１５ キャリッジ
１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂ インクジェットヘッド
１７ 底板
１８ 単独回復装置
２０ 液吐出不良検出装置
２２ プラテン
２３ 用紙
２４ 給紙台
２５ 搬送ローラ
２６ 駆動装置
３０ 発光素子
３１、５１ 光ビーム
３２ コリメートレンズ
３３ 受光素子
３５ 光軸
３６ インク滴
５６ 光ビームウェスト
１００ インクジェットプリンタ
１０１ 吐出制御部
１０２ 発光制御部
１０３ 受光部
１０４ 検出部
１１０ 信号処理部
１１１ Ｉ／Ｖ変換部
１１２ １段目増幅部
１１３ ＨＰＦ
１１４ ２段目増幅部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液吐出不良検出装置、およびインクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置では、微細なノズルから微小な各色インク滴を吐出する各色のインクジェットヘッドを備え、用紙等の記録媒体に対してそのインクジェットヘッドを移動させながらインク滴を吐出することで記録媒体上に画像を形成する。高解像度の画像形成のためにはノズルを微細化してインク滴サイズを微小化する必要がある。しかし、ノズルが微細なため、印刷停止時にインクが乾燥する等してノズル詰まりが起きてインク滴の吐出不良が発生し、画像にドット抜け等が生じて画像品質が低下する問題がある。
【０００３】
この問題を解決するため、インクジェット記録装置には、液吐出不良を検出する液吐出不良検出装置が備えられている。例えば、ノズルから吐出するインク滴等の液滴に、レーザーダイオード等の発光素子から射出したレーザー光を照射して散乱光を発生させ、その散乱光をフォトダイオード等の受光素子で受光し、受光素子が得る出力電圧と基準電圧値とを比較して、インク滴が正常に吐出されたか否かを判定する液吐出不良検出装置が知られている。
【０００４】
また、特許文献１では、フォトセンサの検出領域を通過するように各インクノズルからインク滴を吐出し、フォトセンサの受光量の低下に基づき、インク滴が吐出されたか否かを判定するインク吐出検出方法が提案されている。特許文献１の方法では、通常印字動作時に比べ、インク滴の単位時間当たりの吐出量（滴数）を多く、もしくは吐出間隔を短く、もしくはインク重量（滴径）を大きくすることにより、検知性能の向上を図っている。
【０００５】
また、特許文献２では、複数のノズルから検出光の光路に向けてインク滴を順次時系列的に吐出制御する技術が提案されている。特許文献２の方法では、各ノズルから吐出するインク滴数を変更可能とするとともに、受光手段による出力レベルが光路上の全ノズルに亘って同一になるように、受光手段側のノズルに比べ、発光手段側のノズルの方を多く吐出制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−７８０５１号公報
【特許文献２】特開２００６−７４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および２の方法では、ラインヘッドプリンタなどのノズル数が多いヘッドを備えたインクジェット記録装置の場合、インクの消費量が多くなり、コストが増大するという問題があった。例えば特許文献２の方法では、ノズル数が多いヘッドの場合、発光素子側のノズルは受光手段から遠くなるため、より多くのインク滴数を吐出しなければならず、コスト高となる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、吐出不良検出時のインクの消費量を低減することができる液吐出不良検出装置およびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる液吐出不良検出装置、およびインクジェット記録装置は、複数のノズルから吐出される液滴の飛行経路に光ビームを照射する発光手段と、前記光ビームが前記液滴に衝突して生じる散乱光を受光する受光手段と、前記散乱光を受光して得られる出力電圧に基づいて前記液滴の吐出不良を検出する検出手段と、複数の前記ノズルのそれぞれから、前記発光手段または前記受光手段と、前記ノズルとの距離に応じて定められる大きさの前記液滴を吐出する吐出制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光ビームが液滴に衝突して生じる散乱光により液滴の吐出不良を検出するときに、光ビームの発光手段または受光手段と各ノズルとの距離に応じた大きさの液滴を吐出するため、吐出不良検出時のインクの消費量を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施の形態にかかる液吐出不良検出装置を備えるインクジェットプリンタの正面図を示す。
【図２】図２は、インクジェットプリンタの一部を斜め上から観察した図を示す。
【図３】図３は、本実施の形態にかかるインクジェットプリンタの構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、本実施の形態の液吐出不良検出処理の概略を示す説明図である。
【図５】図５は、光ビームの水平方向および垂直方向の光強度分布を示す図である。
【図６】図６は、光ビームとノズルから吐出されたインク滴との位置関係を示す説明図である。
【図７】図７は、散乱光を受光した受光素子によって得られる散乱光出力値を示す図である。
【図８】図８は、ヘッドと受光素子との位置関係を示す図である。
【図９】図９は、受光素子から各ノズルまでの距離と散乱光出力値との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、各ノズルから同じ大きさのインク滴を吐出した場合の散乱光出力値の出力分布の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、散乱光出力値の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、散乱光出力値の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、ヘッドと光ビームと受光素子との位置関係を示す図である。
【図１４】図１４は、受光素子から各ノズルまでの距離とビーム密度との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、散乱光出力値の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる液吐出不良検出装置、およびインクジェット記録装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態にかかる液吐出不良検出装置を備えるインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）１００の正面図を示す。また、図２は、インクジェットプリンタ１００の一部を斜め上から観察した図を示す。
【００１４】
図１に示すように、インクジェットプリンタ１００の筐体１０の左右の側板１１、１２には、ガイドシャフト１３とガイド板１４とが平行に掛け渡して設けられている。ガイドシャフト１３とガイド板１４で、キャリッジ１５が支持される。キャリッジ１５には、不図示の無端ベルトが取り付けられる。無端ベルトは、筐体１０内の左右に設けられる図示しない駆動プーリと従動プーリに掛けまわされる。そして、駆動プーリの回転とともに従動プーリが従動回転されて無端ベルトを走行する。これにより、キャリッジ１５が、図１の矢印で示されるよう左右に移動される。
【００１５】
キャリッジ１５には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のインクジェットヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂ（以下、単にヘッド１６という）が、キャリッジ１５の移動方向に並べて搭載される。各ヘッド１６は、下向きのノズル面に複数のノズルを直線状に並べたノズル列を有する。図示しないが、直線状のノズル列は、キャリッジ１５の移動方向と直交する方向に設けられる。
【００１６】
そして、キャリッジ１５が図１のように右端のホームポジションにあるときには、各ヘッド１６は、筐体１０内の底板１７上に設置する単独回復装置１８と対向する。単独回復装置１８は、液吐出不良検出装置２０でインク滴吐出不良を検出したノズルからインクを吸い出し、インクジェットプリンタ１００自身で単独で液体吐出不良を回復する装置である。
【００１７】
液吐出不良検出装置２０は、筐体１０内の底板１７上に、単独回復装置１８の隣りに設置される。液吐出不良検出装置２０の詳細については後述する。
【００１８】
液吐出不良検出装置２０に隣接する位置には、板状のプラテン２２を設置する。プラテン２２の背面側には、記録媒体である用紙２３をプラテン２２上に供給する給紙台２４が斜めに立てて設けられる。また、図示を省略するが、給紙台２４上の用紙２３をプラテン２２上に送り出す給紙ローラが備えられる。さらに、プラテン２２上の用紙２３を矢示方向に搬送して正面側に排出する搬送ローラ２５が設けられる。
【００１９】
筐体１０内の底板１７上には、さらに左端に駆動装置２６が設置される。駆動装置２６は、不図示の給紙ローラや搬送ローラ２５などを駆動するとともに、上述した駆動プーリを駆動することにより無端ベルトを走行してキャリッジ１５を移動する。
【００２０】
そして、記録時は、駆動装置２６で駆動されることにより用紙２３がプラテン２２上に移動され、所定位置に位置決めされる。また、キャリッジ１５が移動されて用紙２３上を走査され、左方向に移動しながら４色のヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルからインク滴が吐出され、用紙２３上に画像が記録される。画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されるとともに、用紙２３が図２の矢印の方向に所定量搬送される。
【００２１】
次いで、再びキャリッジ１５が左方向に移動されながら往路で４色のヘッド１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを用いて順にそれぞれのノズルからインク滴が吐出され、用紙２３上に画像が記録される。そして、同様に画像記録後、キャリッジ１５が右方向に戻されるとともに、用紙２３が図２の矢印の方向に所定量搬送される。以下同様の動作が繰り返され、１枚の用紙２３上に画像が記録される。
【００２２】
次に、本実施の形態にかかるインクジェットプリンタ１００の構成について説明する。図３は、本実施の形態にかかるインクジェットプリンタ１００の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態にかかるインクジェットプリンタ１００は、ヘッド１６と、吐出制御部１０１と、発光制御部１０２と、発光素子３０と、受光部１０３と、検出部１０４とを主に備えている。
【００２３】
本実施の形態のインクジェットプリンタ１００は、ノズルｎｘ（１≦ｘ≦Ｎ、Ｎはノズルの個数）からインク滴が正常に吐出するか否かを検出する液吐出不良検出処理を行う。液吐出不良検出処理では、インク滴の飛行経路に対して発光素子３０から光ビームを出射し、出射した光ビームにノズルｎｘからインク滴を吐出して、インク滴による散乱光を発生させる。この散乱光を受光素子３３が受光し、受光して得られる出力電圧によって検出部１０４がインク滴が正常に吐出されたか否かを検出する。
【００２４】
なお、図３では、主に液吐出不良検出処理に関連する機能を備えた構成部を記載しており、画像の記録に関連する構成部は図示を省略している。なお、液吐出不良検出装置２０は、図３の構成部のうち、少なくとも発光素子３０と、受光部１０３と、検出部１０４と、吐出制御部１０１とを備えている。
【００２５】
吐出制御部１０１は、ヘッド１６の各ノズルからインク滴を吐出する吐出処理を制御する。例えば液吐出不良検出処理では、吐出制御部１０１は、ヘッド１６のノズルｎｘから、発光素子３０とノズルｎｘとの距離、または、受光素子３３とノズルｎｘとの距離に応じて定められる大きさのインク滴を吐出するように制御する。吐出制御部１０１による吐出制御処理の詳細については後述する。
【００２６】
発光制御部１０２は、発光素子３０を発光させる発光処理を制御する。例えば液吐出不良検出処理では、発光制御部１０２は、一定電圧値の発光制御信号を送出して、発光素子３０を連続点灯させる。
【００２７】
発光素子３０は、例えば、半導体レーザ等の発光素子であって、発光制御部１０２から送出される発光制御信号にしたがって点灯し、光ビームを発生する。ヘッド１６が短尺である場合には、発光素子３０としてレーザダイオードを用いてコスト低減を図ることもできる。
【００２８】
受光部１０３は、図３に示すように、受光素子３３と、信号処理部１１０と、を主に備えている。
【００２９】
受光素子３３は、例えば、フォトダイオード等の受光素子であって、受光する光の強度に比例して電流を発生させる。受光素子３３は、図４に示すように、発光素子３０が発生した光ビーム３１の光軸３５から角度θずれ、ノズル直下よりも発光素子３０から離れた位置に配置される。受光素子３３は、液吐出不良検出処理では、インク滴３６が光ビーム３１に照射されて散乱光Ｓ１〜Ｓ７が発生した場合に、光ビーム３１の光軸方向に散乱された前方散乱光Ｓ１〜Ｓ３を受光し、受光した光の強度に応じた電流を発生させる。受光素子３３は、他の態様として、発生させた電流を電圧に変換する電流電圧変換部を備え、電圧を出力するように構成してもよい。
【００３０】
図３に示すように、信号処理部１１０は、Ｉ／Ｖ変換部１１１と、１段目増幅部１１２と、ＨＰＦ（ハイパスフィルター）１１３と、２段目増幅部１１４と、を主に備えている。
【００３１】
Ｉ／Ｖ変換部１１１は、受光素子３３で発生した電流を電流値の大きさに応じた電圧に変換する。
【００３２】
１段目増幅部１１２は、Ｉ／Ｖ変換部１１１で電流電圧変換された電圧を増幅する。液吐出不良検出処理では、１段目増幅部１１２により出力信号ＴＰ１が得られる。この出力信号ＴＰ１によりオフセット電圧を計測することができる。オフセット電圧を監視することにより、光ビーム３１の光軸３５と受光素子３３とが、正確に液吐出不良検出処理を実行可能な位置関係であることを確認するように構成してもよい。
【００３３】
ＨＰＦ１３は、ＤＣ成分（ノイズ成分）を除去・低減する。
【００３４】
２段目増幅部１１４は、ＨＰＦ１１３で得られた電圧を増幅する。液吐出不良検出処理では、２段目増幅部１１４により散乱光に応じた出力電圧（散乱光出力値）を表す出力信号ＴＰ２が出力される。
【００３５】
なお、図３のような受光部１０３の構成は一例であり、受光した光ビーム３１に応じた出力電圧（出力信号ＴＰ２）を出力するものであれば、あらゆる構成を適用できる。
【００３６】
検出部１０４は、受光部１０３から出力された出力信号ＴＰ２から、インク滴の吐出不良を検出する。例えば、検出部１０４は、出力信号ＴＰ２と、不良吐出を判定するための基準電圧として予め定められた閾値ＶＳＨとを比較し、出力信号ＴＰ２が閾値ＶＳＨより小さい場合に、インク滴に曲がりが発生したことを検出する。検出部１０４が、閾値ＶＳＨより小さい所定の閾値より出力信号ＴＰ２が小さい場合に、不吐出の状態であることを検出するように構成してもよい。また、検出部１０４が、散乱光のパルス波形と基準電圧（閾値ＶＳＨ）とを比較するときに、ヒステリシスを掛けることにより、ノイズ成分による出力のばたつきをなくすように構成してもよい。
【００３７】
次に、図４〜図７を用いて、本実施の形態の液吐出不良検出装置２０の動作原理について説明する。
【００３８】
図４は、本実施の形態の液吐出不良検出処理の概略を示す説明図である。図４のノズルｎ１、ｎ２、・・・、ｎｘ、・・・、ｎＮは、キャリッジ１５に搭載する１つのヘッド１６で、１つのノズル列を構成する各ノズルである。本実施の形態の液吐出不良検出装置２０が備えられたインクジェットプリンタ１００では、このノズル列のうち１つのノズルｎｘからインク滴３６が吐出される。
【００３９】
発光素子３０として半導体レーザを用いた場合、垂直・水平方向にそれぞれ発散角度（一般的な例として、垂直方向に１４°および水平方向に３０°）を持つ拡散光が出射される。この拡散光はコリメートレンズ３２により平行光である光ビーム３１に変換される。ここで、光ビーム３１の光軸３５は、インク滴３６の吐出方向と直行するように配置されている。受光素子３３は、その受光面が光ビーム３１の径内に入らないようにする一方、できるだけ光ビーム３１の光軸３５に近付けて光軸３５から所定距離だけオフセットした位置に配置する。すなわち、受光素子３３は、発光素子３０が発する光ビーム３１が直接受光面に入らず、その光ビーム３１がインク滴３６に衝突したときに生ずる散乱光の一部、例えば図示例では前方散乱光Ｓ１〜Ｓ３を効率よく受光し得る位置に配置する。
【００４０】
ここで、ヘッド１６のノズルｎｘからインク滴３６を吐出すると、インク滴３６が正常に吐出されている場合は、光ビーム３１がインク滴３６に照射されて散乱光Ｓ１〜Ｓ７が発生する。散乱した前方散乱光Ｓ１〜Ｓ３が受光素子３３に入射し、受光素子３３が発生する電流値を変化させる。
【００４１】
一方、インク滴３６が正常に吐出されていない場合には、光ビーム３１がインク滴３６に照射されず、従って散乱光も発生させずに、光ビーム３１はそのまま直進するため、受光素子３３は電流を発生させない。検出部１０４は、受光素子３３から出力された出力信号ＴＰ２（散乱光出力値）により、インク滴３６が吐出したか否かおよびインク滴３６の曲がりを判定する。すなわち、検出部１０４は、受光素子３３の受光光量の大小を判別し、受光光量が大きいことからインク滴３６の正常吐出を確認する一方、受光光量が小さいことからインク滴３６の吐出不良を検出する。
【００４２】
なお、本実施の形態の液吐出不良検出装置２０は、ノズル列の複数のノズルから順次インク滴３６を吐出させ、所定の基準電圧と、得られた出力信号ＴＰ２とを比較することにより、液吐出不良検出処理を各ノズルに対して行う。
【００４３】
図５は、光ビーム３１の、水平方向および垂直方向の光強度分布を示す図である。ここで、水平方向とは、光軸３５の方向である。また、垂直方向とは、光軸３５に直行する方向およびノズルｎｘからインク滴３６が吐出される方向である。図５に示すように、光ビーム３１の光強度は、光軸３５上のビーム中心の位置で最大であり、光軸３５から光ビーム３１の外縁に向かうにつれて低下し、正規分布となっている。
【００４４】
図６は、光ビーム３１とノズルｎｘから吐出されたインク滴との位置関係を示す説明図である。図６は、図４で、ノズルｎｘから吐出されたインク滴３６を吐出方向すなわち垂直下方向から観察した図である。図６では、光ビーム３１内に、図面奥手に配置されたノズルｎｘから吐出された、正常吐出時におけるインク滴３６ａおよび吐出不良時の一例におけるインク滴３６ｂが示されている。ノズル列は、光軸３５がノズル列の直下になるようにヘッド１６に配置されている。このため、正常に吐出されたインク滴３６ａは、ノズルｎｘの吐出方向上、すなわちノズルｎｘの直下に吐出され、光ビーム３１の中心である光軸３５上を通過する。一方で、例えば吐出後に曲がりなどの吐出不良が発生した場合のインク滴３６ｂは、ノズルｎｘの吐出方向からずれた位置に吐出され、光ビーム３１の中心からずれた位置を通過する。この状態で印刷を行うと、印刷用紙の狙った位置にインク滴が滴下されず、印刷のブレや印刷ムラの原因となる。また、インク滴３６が不吐出の場合には、インク滴３６が吐出されず光ビーム３１内も通過しない。
【００４５】
図７は、インク滴３６が光ビーム３１を通過した場合に発生する散乱光を受光した場合に受光素子３３によって得られる出力電圧（散乱光出力値）である出力信号ＴＰ２を示す図である。正常吐出であるインク滴３６ａは、図５に示したように、光強度が最大となる光ビーム３１の中心を通過するため、散乱光の光強度も大きくなり、電圧値Ｖ’を最大値とする出力電圧を発生させる（図７実線）。これに対し、不良吐出時に吐出方向がずれたインク滴３６ｂは、光ビーム３１の中心から外れた位置を通過するため、図５に示したように、光強度が光ビーム３１の中心と比べて低下し、最大値Ｖ’より小さい電圧値Ｖ’’を最大値とする出力電圧を発生させる（図７点線）。液滴不吐出の場合は、光ビーム３１内をインク滴が通過しないため、散乱光も発生せず、出力電圧が得られない（図７一点鎖線）。
【００４６】
ここで、不良吐出を判定するための閾値をＶＳＨ（図７点線）とすると、インク滴３６ａは正常吐出と判断でき、インク滴３６ｂは曲がりが発生したと検出することができる。また、閾値ＶＳＨをＶ’’より低くすることにより、不吐出の状態を検出することができる。
【００４７】
次に、吐出制御部１０１による吐出制御処理の詳細について図８〜図１５を用いて説明する。
【００４８】
図８は、ラインヘッドプリンタとしてインクジェットプリンタ１００を構成した場合のヘッド１６と受光素子３３との位置関係を示す図である。図８では、発光素子３０側のノズルｎ１およびノズルｎ１から吐出されるインク滴３６−１と、受光素子３３側のノズルｎＮおよびノズルｎＮから吐出されるインク滴３６−Ｎのみを示しているが、ノズルｎ１からノズルｎＮの間にも複数のノズルｎｘが存在し、ノズルｎｘからはインク滴３６−ｘが吐出される。
【００４９】
図８に示すように、ラインヘッドプリンタの場合、受光素子３３からノズルｎ１までの距離と、受光素子３３からノズルｎＮまでの距離とは大きく異なる。この場合、受光素子３３の近傍のノズルからインク滴を吐出したときの散乱光出力値は、他のノズルｎｘと比較すると低くなる。
【００５０】
図９は、受光素子３３から各ノズルｎｘまでの距離（ＸＰＤ）と散乱光出力値（ＴＰ２）との関係を示す図である。図９は、径が異なる２種類のインク滴（大滴ＢＬ、小滴ＢＳ）を吐出した場合に得られる散乱光出力値の一例を示している。
【００５１】
図９に示すように、大滴ＢＬと小滴ＢＳとでは、散乱光出力値のピーク部の大きさを表すＶＬ１およびＶＳ１が異なっている。これは散乱光の強度が滴径によって異なるためである。また、大滴ＢＬと小滴ＢＳとではピーク部の現れる位置も異なっている。散乱光の強度分布は、光ビーム３１の照射方向からの角度（図４のθ）に依存しており、後方になるに連れて散乱光強度が低下していく。滴径によって角度依存特性は異なり、大滴ＢＬの場合は特に強く現れる。すなわち、受光素子３３とノズルｎｘまでの距離が近いと、散乱光の強度の強い部分は光ビーム３１の中に隠れているため受光素子３３で検出できず、散乱光出力値が低くなる。反対に、距離がある程度離れると、散乱光の強度の強い部分が光ビーム３１の中から現れるため、散乱光出力値は徐々に大きくなる。また、距離が離れすぎると散乱光が拡散するため、散乱光出力値が低くなる。
【００５２】
なお、大滴ＢＬの径が約４０μｍ、小滴ＢＳの径が約２０μｍの場合、図中のｘ１（小滴ＢＳのピーク部に対応する距離）は約１００ｍｍ、ｘ２（大滴ＢＬのピーク部に対応する距離）は約３５０ｍｍ、ｘ３（大滴ＢＬと小滴ＢＳの散乱光出力値の大きさが入れ替わる距離）は約１５０ｍｍとなる。
【００５３】
図１０は、図８に示すような構成で各ノズルｎ１〜ｎＮから同じ大きさ（大滴ＢＬ）のインク滴３６−１〜３６−Ｎを吐出した場合の散乱光出力値の出力分布の一例を示す図である。なお、図１０のＸｎ１およびＸｎＮは、それぞれ受光素子３３からノズルｎ１およびｎＮまでの距離を表す。
【００５４】
図９で示したように、０からｘ３までの間は、大滴吐出時の散乱光出力値と小滴吐出時の散乱光出力値とがほぼ同じ値となる。そこで、吐出制御部１０１は、例えばノズルｎ１からｘ３に相当するノズルｎｘまでは小滴ＢＳを吐出し、それ以外は大滴ＢＬを吐出するように制御する。すなわち、吐出制御部１０１は、受光素子３３からの距離が予め定められた閾値（第１閾値）より小さいノズルｎｘから、それ以外のノズルより小さいインク滴を吐出するように制御する。
【００５５】
図１１は、このように吐出制御した場合に得られる散乱光出力値の一例を示す図である。図１１に示すように、吐出制御部１０１が受光素子３３と各ノズルｎｘとの距離に応じて吐出するインク滴の大きさを変更するように制御することで、大滴吐出時（図１０）とほぼ同じような散乱光出力値を得ることができる。
【００５６】
これにより、通常の検知で使用するインク滴（大滴ＢＬ）より小さい滴径を使用することができるため、インクコストの大幅な削減が可能となる。また、ラインヘッドプリンタのようなノズル数が多いヘッド１６の場合にはインク削減の効果が大きくなる。
【００５７】
（変形例１）
なお、図１０のような散乱光出力値が得られている場合、曲がりを検出する場合には、各ノズルに合わせた複数の閾値を設定する必要が生じる。そのため、判定回路の複雑化や不良の誤検出を招く可能性がある。
【００５８】
そこで、吐出制御部１０１が、例えばノズルｎ１からｘ３に相当するノズルｎｘまでは小滴ＢＳを吐出し、それ以外は大滴ＢＬを吐出するように構成してもよい。すなわち、吐出制御部１０１が、発光素子３０からの距離が予め定められた閾値（第２閾値）より小さいノズルｎｘから、それ以外のノズルより小さいインク滴を吐出するように構成してもよい。
【００５９】
図１２は、このように吐出制御した場合に得られる散乱光出力値の一例を示す図である。これにより、図１２の実線のような散乱光出力値を得ることができる。すなわち、全ノズルでの散乱光出力値を平均化することができる。
【００６０】
これにより、通常の検知で使用するインク滴（大滴ＢＬ）より小さい滴径を使用することができるため、インクコストの大幅な削減が可能となる。さらに、曲がり検出の閾値を例えば１つ設定するだけでよいため、判定回路の複雑化を招くことなく、不良吐出や曲がりを正常に検出できるようになる。すなわち、全ノズルに対し安定的にインク滴の不良を検出することができる。また、ラインヘッドプリンタのようなノズル数が多いヘッド１６の場合にはこのような効果が大きくなる。
【００６１】
なお、これまでは２種類の大きさのインク滴３６を用いる例を説明したが、例えば大滴ＢＬ、中滴ＢＭ、小滴ＢＳなどのように、インク滴３６の大きさの段階を増やしても同様の効果を得ることができる。
【００６２】
（変形例２）
また、上記実施の形態では、光ビームが略平行光である場合について説明した。これに対し、光ビームウェストを有する光ビームを用いるように構成することも可能である。図１３は、このように構成した場合のヘッド１６と光ビーム５１と受光素子３３との位置関係を示す図である。図１３に示すように、本変形例では、発光素子３０が、受光素子近傍に光ビームウェスト５６を有する光ビーム５１を出射する。
【００６３】
図１４は、このような光ビーム５１を出射した場合の、受光素子３３から各ノズルｎｘまでの距離（ＸＰＤ）とビーム密度（ＢＭ）との関係を示す図である。図１４に示すように、光ビームウェスト５６を有する光ビーム５１を用いる場合、各ノズルｎ１〜ｎＮに相当する位置（Ｘｎ１〜ＸｎＮ）での光ビーム３１のビーム密度ＢＭは、光ビームウェスト５６の位置に近づくにつれて高くなっていることがわかる。
【００６４】
なお、光ビームウェスト５６は、コリメートレンズ３２と発光素子３０との距離を所定距離より若干長くしたり、別のレンズを追加したりする方法等により生成できる。
【００６５】
図１５は、本変形例のような構成の場合に得られる散乱光出力値の一例を示す図である。図１５の一点鎖線は、光ビームウェスト５６を持たせた光ビーム５１により得られる散乱光出力値を表している。また、図１５の点線は、光ビームに光ビームウェスト５６を持たせない場合に得られる散乱光出力値を表している。
【００６６】
ビーム密度ＢＭが高くなると、吐出したインク滴３６による散乱光強度も高くなるため、受光素子３３で受光する散乱光出力値も高くなる。したがって、光ビームウェスト５６を持たせない場合は受光素子３３に近い位置での散乱光出力値が低くなるが（点線）、光ビームウェスト５６を持たせることにより、各ノズルで散乱光出力値の差を小さくすることができる（一点鎖線）。
【００６７】
図１５の実線は、光ビームウェスト５６を持たせた光ビーム５１を用い、さらに、ノズルｎｘごとにインク滴３６の大きさを変えるように制御した場合（例えば、発光素子３０側の近傍のノズルからは小滴を吐出する場合）に得られる散乱光出力値を表している。この場合は、全ての位置で同等の検出結果（散乱光出力値）を得ることができる。これにより、インクコストの大幅な削減とともに、不良吐出や曲がりの検出精度の向上を実現できる。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 筐体
１１、１２ 側板
１３ ガイドシャフト
１４ ガイド板
１５ キャリッジ
１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂ インクジェットヘッド
１７ 底板
１８ 単独回復装置
２０ 液吐出不良検出装置
２２ プラテン
２３ 用紙
２４ 給紙台
２５ 搬送ローラ
２６ 駆動装置
３０ 発光素子
３１、５１ 光ビーム
３２ コリメートレンズ
３３ 受光素子
３５ 光軸
３６ インク滴
５６ 光ビームウェスト
１００ インクジェットプリンタ
１０１ 吐出制御部
１０２ 発光制御部
１０３ 受光部
１０４ 検出部
１１０ 信号処理部
１１１ Ｉ／Ｖ変換部
１１２ １段目増幅部
１１３ ＨＰＦ
１１４ ２段目増幅部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルから吐出される液滴の飛行経路に光ビームを照射する発光手段と、
前記光ビームが前記液滴に衝突して生じる散乱光を受光する受光手段と、
前記散乱光を受光して得られる出力電圧に基づいて前記液滴の吐出不良を検出する検出手段と、
複数の前記ノズルのそれぞれから、前記発光手段または前記受光手段と、前記ノズルとの距離に応じて定められる大きさの前記液滴を吐出する吐出制御手段と、
を備えることを特徴とする液吐出不良検出装置。
【請求項２】
前記吐出制御手段は、前記受光手段との距離が予め定められた第１閾値より小さい前記ノズルから、前記距離が前記第１閾値以上の前記ノズルより小さい前記液滴を吐出すること、
を特徴とする請求項１に記載の液吐出不良検出装置。
【請求項３】
前記吐出制御手段は、前記発光手段との距離が予め定められた第２閾値より小さい前記ノズルから、前記距離が前記第２閾値以上の前記ノズルより小さい前記液滴を吐出すること、
を特徴とする請求項１に記載の液吐出不良検出装置。
【請求項４】
前記発光手段は、前記受光手段に近づくほど密度が大きい前記光ビームを照射すること、
を特徴とする請求項１に記載の液吐出不良検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の液吐出不良検出装置を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１】
複数のノズルから吐出される液滴の飛行経路に光ビームを照射する発光手段と、
前記光ビームが前記液滴に衝突して生じる散乱光を受光する受光手段と、
前記散乱光を受光して得られる出力電圧に基づいて前記液滴の吐出不良を検出する検出手段と、
複数の前記ノズルのそれぞれから、前記発光手段または前記受光手段と、前記ノズルとの距離に応じて定められる大きさの前記液滴を吐出する吐出制御手段と、
を備えることを特徴とする液吐出不良検出装置。
【請求項２】
前記吐出制御手段は、前記受光手段との距離が予め定められた第１閾値より小さい前記ノズルから、前記距離が前記第１閾値以上の前記ノズルより小さい前記液滴を吐出すること、
を特徴とする請求項１に記載の液吐出不良検出装置。
【請求項３】
前記吐出制御手段は、前記発光手段との距離が予め定められた第２閾値より小さい前記ノズルから、前記距離が前記第２閾値以上の前記ノズルより小さい前記液滴を吐出すること、
を特徴とする請求項１に記載の液吐出不良検出装置。
【請求項４】
前記発光手段は、前記受光手段に近づくほど密度が大きい前記光ビームを照射すること、
を特徴とする請求項１に記載の液吐出不良検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の液吐出不良検出装置を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−２５３７７１（Ｐ２０１０−２５３７７１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０５４７０（Ｐ２００９−１０５４７０）
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
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