(57)【要約】      （修正有）【課題】液滴吐出状態検出装置において、吐出された液滴の吐出曲がりを検知することができ、吐出状態の不良検知率を高める。【解決手段】複数のノズルから吐出される液滴の吐出状態を検出する液滴吐出状態検出装置であって、光ビームを発光する発光手段と発光手段と複数のノズルとの位置関係において、演算によって定まる光ビームの出力（１）のピークの振幅を推定検知レベルＶ１として取得する取得手段と、光ビームが液滴に衝突することにより発生する散乱光を受光する受光手段と、受光した散乱光の出力（４）のピークの振幅を実測検知レベルＶ４として計測する計測手段と、実測検知レベルが、推定検知レベルに対して予め定められた閾値の範囲Ｖｔｈ１内であるか否かを判断する判断手段とを備える。判断手段は、実測検知レベルが、閾値の範囲の外側であるとき、液滴の吐出状態が不良であると判断する。【選択図】図８
2020082614.tif 000002
【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吐出状態を検出する液滴吐出状態検出装置であって、
光ビームを発光する発光手段と、
前記発光手段と前記ノズルとの位置関係によって、演算によって定まる光ビームの出力のピークの振幅を推定検知レベルとして取得する取得手段と、
前記光ビームが前記液滴に衝突することにより発生する散乱光を受光する受光手段と、
受光した前記散乱光の出力のピークの振幅を実測検知レベルとして計測する計測手段と、
前記実測検知レベルが、前記推定検知レベルに対して予め定められた閾値の範囲内であるか否かを判断する判断手段と、を備え、
前記判断手段は、前記実測検知レベルが、前記閾値の範囲の外側であるとき、前記液滴の吐出状態が不良であると判断することを特徴とする
液滴吐出状態検出装置。
【請求項２】
前記ノズルから吐出された液滴の吐出方向と、２個以上のピーク頂点を持つ前記光ビームの接線方向とが一致する位置に、前記ノズル及び前記発光手段が配置されている場合、
前記判断手段は、計測された前記光ビームの出力の、一方の頂点と他の頂点とレベル差が、前記取得手段で予め定められた所定値以下であるか否かを判断し、前記レベル差が前記所定値を超えているとき、前記液滴の吐出状態が不良であると判断することを特徴とする
請求項１に記載の液滴吐出状態検出装置。
【請求項３】
前記ノズルから吐出された液滴の吐出方向と、１個のピーク頂点を持つ光ビームの第一回折光の２頂点の接線方向とが一致する位置に、前記ノズル及び前記発光手段が配置されている場合、
前記判断手段は、計測された前記第一回折光の出力の、一方の頂点と他の頂点とのレベル差が、前記取得手段で予め定められた所定値以下であるか否かを判断し、前記レベル差が前記所定値を超えているとき、前記液滴の吐出状態が不良であると判断することを特徴とする
請求項１に記載の液滴吐出状態検出装置。
【請求項４】
液滴を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドと、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液滴吐出状態検出装置と、を有することを特徴とする
液滴吐出装置。
【請求項５】
圧力発生手段に駆動電圧を印加することで、前記吐出ヘッドにおける前記複数のノズルから液滴を吐出させるように制御する吐出制御手段を備え、
前記吐出制御手段は、前記推定検知レベルと前記実測検知レベルとのレベル差が応じて、駆動電圧を調整することを特徴とする
請求項４に記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
液滴吐出状態検出装置における液滴吐出状態検出方法であって、
前記液滴吐出状態検出装置は、光ビームを発光する発光手段と、前記光ビームが複数のノズルから吐出される液滴に衝突することにより発生する散乱光を受光する受光手段と、を備えており、
液滴吐出状態検出方法は、
前記発光手段と前記ノズルとの位置関係によって、演算によって定まる光ビームの出力のピークの振幅を推定検知レベルとして取得する取得ステップと、
前記受光手段で受光した前記散乱光の出力のピークの振幅を実測検知レベルとして計測する計測ステップと、
前記実測検知レベルが、前記推定検知レベルに対して予め定められた閾値の範囲内であるか否かを判断する判断ステップと、を有し、
前記判断ステップでは、前記実測検知レベルが、前記閾値の範囲の外側であるとき、前記液滴の吐出状態が不良であると判断することを特徴とする
液滴吐出状態検出方法。
【請求項７】
液滴吐出状態検出装置における液滴吐出状態検出プログラムであって、
前記液滴吐出状態検出装置は、光ビームを発光する発光手段と、前記光ビームが複数のノズルから吐出される液滴に衝突することにより発生する散乱光を受光する受光手段と、を備えており、
コンピュータに、
前記発光手段と前記ノズルとの位置関係によって、演算によって定まる光ビームの出力のピークの振幅を推定検知レベルとして取得する取得処理と、
前記受光手段で受光した前記散乱光の出力のピークの振幅を実測検知レベルとして計測する計測処理と、
前記実測検知レベルが、前記推定検知レベルに対して予め定められた閾値の範囲内であるか否かを判断する判断処理と、を実行させ、
前記判断処理では、前記実測検知レベルが、前記閾値の範囲の外側であるとき、前記液滴の吐出状態が不良であると判断することを特徴とする
液滴吐出状態検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出状態検出装置、液滴吐出状態検出装置を備えた液滴吐出装置、液滴吐出状態検出方法、及び液滴吐出状態検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の画像形成装置の記録ヘッドは、インク滴をノズルから記録媒体に吐出して記録を行う関係上、ノズルからの溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇や、インクの固化、塵埃の付着、さらには気泡の混入等により吐出不良が発生すると、画像品質が低下することになる。
【０００３】
そこで、記録ヘッドからのインク滴の吐出状態を検出する装置として、記録ヘッドのノズル列の一方側からノズル列に沿ってレーザ光を照射するように発光素子を配置し、他方側にレーザ光の光ビームの光軸からずれた位置に、インク滴からの散乱光を受光する受光手段を配置することにより、インク滴の吐出の有無を検出する散乱光方式を用いた技術が存在する。
【０００４】
例えば、特許文献１の技術では、発光素子側、及び受光素子側において、散乱光の検知の開始時間の終了時間の推定値を予め計算しておき、散乱光の実際の開始時間及び終了時間の実測値を計測し、開始時間と終了時間の推定値と実測値を比較し、推定値と実測値の時間差が予め定められた閾値の範囲内であるか否かを判断し、閾値の範囲外であるとき、液滴の吐出状態が不良であると判断する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の特許文献１の技術では、吐出された液滴が光ビームの照射方向の垂直方向への曲がっている場合に、開始時間と終了時間の推定値と実測値に差が生じないため、吐出状態の不良を正しく判断できないおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、吐出された液滴が光ビームの照射方向の垂直方向への吐出曲がりが有っても、吐出不良を検知することができ、不良検知率を高める、液滴吐出状態検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様では、複数のノズルから吐出される液滴の吐出状態を検出する液滴吐出状態検出装置であって、
光ビームを発光する発光手段と、
前記発光手段と前記ノズルとの位置関係によって、演算によって定まる光ビームの出力のピークの振幅を推定検知レベルとして取得する取得手段と、
前記光ビームが前記液滴に衝突することにより発生する散乱光を受光する受光手段と、
受光した前記散乱光の出力のピークの振幅を実測検知レベルとして計測する計測手段と、
前記実測検知レベルが、前記推定検知レベルに対して予め定められた閾値の範囲内であるか否かを判断する判断手段と、を備え、
前記判断手段は、前記実測検知レベルが、前記閾値の範囲の外側であるとき、前記液滴の吐出状態が不良であると判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
一態様によれば、液滴吐出状態検出装置において、吐出された液滴が光ビームの照射方向の垂直方向への吐出曲がりが有っても、吐出不良を検知することができ、不良検知率を高める。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置を搭載する画像形成装置の一例の概略構成について説明する図である。
【図２】本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置の概略構成について説明する断面図である。
【図３】本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置において、１列１番目のノズルに光ビームを合わせた場合における図１の上面から見た図である。
【図４】本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置において、１列ｎ番目のノズルに光ビームを合わせた場合における図１の上面から見た図である。
【図５】本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置において、インクジェットヘッドの上面から見た場合のインクジェットヘッドのノズル配列について説明する図である。
【図６】本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置における（ａ）各ノズルの位置と光ビームとの関係を示す断面図、（ｂ）（ａ）の吐出が正常な場合のＡ位置での光ビームの断面と強度分布について説明する図、（ｃ）（ａ）の吐出が正常な場合のＢ位置での光ビームの断面と強度分布について説明する図である。
【図７】図６の液滴吐出状態検出装置における（ａ）各ノズルの位置と光ビームとの関係を示す断面図、（ｂ）（ａ）の吐出曲がりが発生した場合のＡ位置での光ビームの断面と強度分布について説明する図、（ｃ）（ａ）の吐出曲がりが発生した場合のＢ位置での光ビームの断面と強度分布について説明する図である。
【図８】本発明での各ノズル位置での液滴吐出の駆動波形と検知波形の関係図であって（ａ）Ａ位置での駆動波形と実測検知波形、（ｂ）Ｂ位置、Ｂ'位置での駆動波形と実測検知波形である。
【図９】液滴吐出状態検出装置を含む液滴吐出装置の機能ブロック図である。
【図１０】液滴吐出状態検出装置のハードウェアブロック図である。
【図１１】液滴吐出状態検出装置における動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。下記、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
＜液滴吐出装置の概略構成＞
まず、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置を搭載する画像形成装置について説明する。図１は、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置を搭載する画像形成装置の一例の概略構成について説明する図である。
【００１２】
図１に示す画像形成装置（以下、液滴吐出装置、インクジェット方式印刷装置ともいう。）１０において、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置１０３、１１３、…、１ｎ３（以下、これらの代表を１０３とする。）が、図中点線で示されている。記録媒体Ｗは、給紙モータ（不図示）に連結された給紙搬送ローラ１０１と、給紙搬送従動ローラ１０２と、により給紙部から搬送される。
【００１３】
そして、記録媒体Ｗは、記録媒体Ｗの所定距離の移動に応じて検出信号を出力する記録媒体送り量検出エンコーダ（以下、エンコーダという。）１０４を備えた記録媒体Ｗの搬送に従動する従動ローラ１０５上を搬送される。その後、記録媒体Ｗは、走行プレート１０６へと搬送される。
【００１４】
走行プレート１０６に対向する位置にあるインクジェットヘッドアレイ１０７のインクジェットヘッド１００、１１０、…１ｎ０（以下、これらの代表を１００とする。）から、記録媒体Ｗに対してインク滴の吐出を行う。その後、走行プレート１０６上を搬送された記録媒体Ｗは、図示しない排紙モータに連結された排紙搬送ローラ１０８と、排紙搬送従動ローラ１０９とにより搬送され、インクジェット方式印刷装置１０の外へと排出される。なお、エンコーダ１０４を、給紙搬送ローラ１０１と走行プレート１０６との間に搭載しているが、走行プレート１０６と排紙搬送ローラ１０８との間に搭載してもよい。
【００１５】
＜液滴吐出状態検出装置＞
次に、図２〜図５を用いて、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置の概略構成について説明する。図２は、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置の概略構成について説明する断面図である。図３は、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置において、１列１番目のノズルに光ビームを合わせた場合における図１の上面から見た図である。
【００１６】
図４は、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置において、１列ｎ番目のノズルに光ビームを合わせた場合における図１の上面から見た図である。図５は、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置において、インクジェットヘッドの上面から見た場合のインクジェットヘッドのノズル配列について説明する図である。
【００１７】
液滴吐出状態検出装置１０３は、図２、図３、及び図４の各図に示すように、発光部２２１と受光部２２２とを備えている。発光部２２１と受光部２２２とは、光ビーム２０３の光軸Ｌがインクジェットヘッド１００のヘッドノズル面２０１のノズル（１番、２番、…、ｎ番）から吐出されたインク滴（液滴）２０２と垂直方向となる位置に配置する。
【００１８】
発光部２２１は、発光素子２０４と、コリメートレンズ２０５と、絞り部材２０６と、発光ユニット２０７とを備えている。発光部２２１の駆動制御部として、発光制御部２０８と、発光ユニット移動部２０９と、発光素子移動部２１０が設けられている。
【００１９】
発光素子２０４は、光ビーム２０３を発光する半導体レーザ等で構成するが、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等で構成することも可能である。
【００２０】
また、図５に示すように、光ビーム２０３の光軸Ｌが、記録媒体Ｗの搬送方向に対して角度θ２（０度≦θ２＜３６０度）となる位置に、発光部２２１及び受光部２２２が配置されている。
【００２１】
コリメートレンズ２０５は、光ビーム２０３を平行光、収束光、拡散光等に設定するレンズである。発光ユニット２０７は、発光素子２０４、コリメートレンズ２０５、絞り部材２０６を固定するユニットである。
【００２２】
絞り部材２０６は、光ビーム２０３を絞ることにより、光ビーム２０３の形状や大きさ等を変更するもので、アパーチャやスリット等がある。この絞り部材２０６により、光ビーム２０３のビーム径が細くなるため、受光素子２１５と光ビーム２０３の光軸Ｌとの角度を小さくすることができる。また、絞り部材２０６は、光ビーム２０３が記録媒体Ｗ、液滴吐出ヘッド等に反射して生じる反射光、外乱光等のノイズ光Ｎと、インク滴２０２の吐出時に光ビーム２０３がインク滴２０２に照射することにより生ずる散乱光Ｓとの比（Ｓ／Ｎ）を稼ぐことができる。これにより、インク滴２０２の吐出不良の検知を確実にすることができる。
【００２３】
さらに、発光素子２０４の光ビーム２０３の周辺部やコリメートレンズ２０５周辺部では、色づき、ボケ、歪みといった収差の影響を小さくすることができる。これにより、光ビーム２０３は光強度のばらつき、波面ズレ等を抑えることができる。また、光ビーム２０３がインク滴２０２に照射することにより生ずる散乱光Ｓにおいても、光強度のばらつき、波面ズレ等が抑えられる。そのため、受光素子２１５の光量ばらつきや変化等が抑えられ、散乱光Ｓの検出精度が向上し、後述するインク滴２０２の吐出不良の検知を確実にすることができる。
【００２４】
発光制御部２０８は、発光素子２０４の発光量を設定する制御部である。発光制御部２０８により、受光部２２２の受光素子２１５が受光する散乱光Ｓの量が、オフセット光の限界値未満となるよう発光素子２０４の発光量を調整できる。したがって、散乱光Ｓの検出精度が向上し、後述するインク滴２０２の吐出不良の検知を確実にすることができる。
【００２５】
発光ユニット移動部２０９は、光ビーム２０３が、各ノズルから吐出されたインク滴２０２に照射するよう位置を合わせるために発光ユニット２０７を移動するものである。発光素子移動部２１０は、図３、図４の太線矢印で示すように、発光素子２０４を、光軸Ｌと水平方向又は垂直方向に移動させ、平行光、収束光、及び拡散光等の設定を行うものである。
【００２６】
発光素子２０４を移動させることにより、光ビーム２０３がインク滴２０２に照射することによって発生する散乱光Ｓと、不要な光成分であるノイズ光Ｎとの比（Ｓ／Ｎ）を最も稼ぐことができる位置を得ることが可能となる。また、発光素子２０４を移動させることにより、光ビーム２０３の収束率を変更することができる。
【００２７】
ここで、インクジェットヘッド１００は、図５に示すように、ヘッドノズル面２０１のノズルは、Ｍ列（１、２、…、Ｍ）のノズル列からなり、各列はｎ個（１番、２番、…、ｎ番）のノズルから構成される。
【００２８】
したがって、発光素子２０４をＺ方向に移動することにより、ノズル１１から１ｎまでのインク滴２０２に対する照射光量が最適値となるよう収束率を設定することができる。同様に発光素子２０４をＹ方向に移動することにより、ノズル１１からｍ１まで（ｎ１からｍｎ）までの収束率を設定できる。なお、コリメートレンズ２０５を移動することにより、平行光、収束光、及び拡散光等の設定を行うようにすることも可能である。
【００２９】
ノズル１１から１ｎまでの照射光量を最適値にすることにより、受光光量は大きくなり、ノイズ光Ｎよる光量と、散乱光Ｓによる光量との比（Ｓ／Ｎ）が大きくなり、散乱光Ｓの検出精度が向上し、後述するインク滴２０２の吐出不良の検知が確実となる。また、収束率を最適値にすることにより、発光光量の増加を抑えつつ受光光量を同程度に維持することができる。平行光と比較して発光光量を下げることが可能となり、発光素子の定格出力を下げることができるので、発光素子２０４の安全性を高めることが可能となる。また、併せてコストを下げる効果も期待できる。
【００３０】
図２、図３、及び図４に示すφ１、φ２は光ビーム２０３のビーム径を示し、図３のθ１１Ｎ、θ１１Ｆ、及び図４のθ１ｎＮ、θ１ｎＦは、それぞれインク滴２０２と受光素子２１５との角度を示している。φ１は光ビーム２０３の長径、φ２は光ビーム２０３の短径をそれぞれ示している。φ１、φ２の何れを長径又は短径とするか、また、φ１＝φ２とするかは、様々な条件によって変化する。
【００３１】
ビーム径φ１、φ２の条件としては、光ビーム２０３の波長と強度分布、ノズル列の各列の間隔、インク滴２０２の形状とサイズ、発光素子２０４の種類と放射角、発光素子２０４とコリメートレンズ２０５との間隔、発光素子２０４とインク滴２０２との間隔等が挙げられる。また、他の条件としては、インク滴２０２と受光素子２１５との間隔、受光素子２１５の位置とサイズ、インクジェットヘッド１００と記録媒体Ｗとの間隔等が挙げられる。
【００３２】
図３のθ１１Ｎは、１列１番のノズルと受光素子２１５の列１側に近い端面との角度を示し、θ１１Ｆは、１列１番のノズルと受光素子２１５の列１側より遠い端面との角度を示している。
【００３３】
図４のθ１ｎＮは、１列ｎ番のノズルと受光素子２１５の列１側に近い端面との角度を、θ１ｎＦは、１列ｎ番のノズルと受光素子２１５の列１側より遠い端面との角度を示している。
【００３４】
受光部２２２は、フォトダイオード等で構成されている受光素子２１５を備えている。受光部２２２は、受光素子（受光手段）２１５の受光面２１６が光ビーム２０３のビーム径φ２内に入らないように、光ビーム２０３のビーム径φ２から離間した位置に配置する。ただし、受光部２２２は、ビーム径φ２に隣接する位置に配置することが好ましい。
【００３５】
受光部２２２は、光ビーム２０３の光軸Ｌに対して角度θ１だけ離間した位置で、かつ、光軸Ｌの垂直方向（Ｘ方向）に対してθ２（０≦θ２≦θ１）の角度を有する位置に配置する。
【００３６】
液滴吐出状態検出装置１０３は、インクジェットヘッド１００のヘッドノズル面２０１の各ノズル（１列１番、…、１列ｎ番、…、Ｍ列ｎ番）から吐出されたインク滴２０２に、光ビーム２０３が照射することで発生する散乱光Ｓを検出する。散乱光Ｓの一部は、受光素子２１５の受光面２１６に到達する。
【００３７】
受光素子２１５は、受光光量を光電変換して、受光光量に応じた電圧波形を出力する。この出力された電圧波形と、インクジェットヘッド１００の各ノズル位置でのインク滴２０２を吐出する駆動波形とに基づいて、インク滴２０２の吐出の有無、検知時間（後述する実測検知時間）、吐出ずれ等の状態を検出する。
【００３８】
＜ノズルの位置と光ビーム＞
次に、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置における各ノズルの位置と光ビームとの関係について説明する。図６（ａ）は、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置における各ノズルの位置と光ビームとの関係を示す断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ位置での光ビームの断面と強度分布について説明する図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）のＢ位置での光ビームの断面と強度分布について説明する図である。
【００３９】
なお、図６（ｂ）の左図は、（ａ）のＡ位置での光ビームの断面を示しており、点線矢印は、液滴吐出方向を示している。右図は、左図の点線矢印（１）の位置における光ビームの強度分布を示している。
【００４０】
図６（ｃ）の左図は、（ａ）のＢ位置での光ビームの断面を示しており、点線矢印は液滴吐出方向を示している。右図は、左図の点線矢印（２）の位置における光ビームの強度分布を示している。
【００４１】
光ビームの強度分布は、発光素子２０４とノズル位置との間の距離により変化する。発光素子２０４とノズル位置との間の距離ｚが短いＡ位置は、フレネル領域と呼ばれる。
【００４２】
Ａ位置は、ノズルから吐出された液滴の吐出方向と、２個以上のピーク頂点を持つ光ビーム２０３の接線方向とが一致する位置に、ノズル及び発光素子２０４（発光手段）が配置されている位置に相当する。
【００４３】
発光素子２０４とノズル位置との距離ｚが長いＢ位置は、フラウンホーファー領域と呼ばれる。
【００４４】
なお、フレネル領域とフラウンホーファー領域とは、発光素子２０４とノズル位置との間の距離ｚと、絞り部材２０６の径Ｄと、光ビーム２０３の波長λとの関係により決定される。
【００４５】
Ａ位置を含むフレネル領域では、以下の（式１）で示すフレネル回折式によって光ビームの強度分布が算出される。
【００４６】
＜フレネル回折式（式１）＞
【００４７】
【数１】
2020082614.tif 000003
【００４８】
Ｂ位置を含むフラウンホーファー領域では、以下の（式２）及び（式３）で示すフラウンホーファー回折式によって光ビームの強度分布が算出される。
【００４９】
＜矩形開口のフラウンホーファー回折式（式２）＞
【００５０】
【数２】
2020082614.tif 000004
【００５１】
なお、記号Ｘと記号ｘとは別の変数であり、ａは、菱形又は正方形の開口の一辺の長さを意味する。ただし、ｎはｎ次の回折光、ｘは、絞り部材２０６の開口中心からの距離ｚの位置におけるｎ次の回折光についてのＹ方向の振幅が０となる位置を示す変数である。
【００５２】
＜円形開口のフラウンホーファー回折式（式３）＞）
【００５３】
【数３】
2020082614.tif 000005
【００５４】
そのため、フレネル領域とフラウンホーファー領域との、光ビーム２０３の強度の違いにより、図６（ｂ）に示すように、Ａ位置では２つの大きな振幅の出力波形となり、図６（ｃ）に示すように、Ｂ位置では１つの大きな振幅の出力波形となる。
【００５５】
＜吐出曲がりの検出＞
図７は、図６の液滴吐出状態検出装置における（ａ）各ノズルの位置と光ビームとの関係を示す断面図である。また、図７（ｂ）は、吐出曲がりが発生した場合のＡ位置での光ビームの断面と強度分布について説明する図である。図７（ｃ）は、吐出曲がりが発生した場合のＢ位置での光ビームの断面と強度分布について説明する図である。
【００５６】
本発明の実施形態では、フラウンホーファー領域であるＢ位置において、中央の点線矢印（２）が示す位置に加えて、点線矢印（３）で示すＢ'位置においても光ビームの強度分布を計測する。
【００５７】
図７（ｃ）に示すＢ'位置では、発光素子の位置を移動して、光ビームの第一回折光の中心位置を液滴が進む位置とする。そのため、２つの大きな振幅の出力波形となる。即ち、Ｂ'位置は、ノズルから吐出された液滴の吐出方向と、１個のピーク頂点を持つ光ビームの第一回折光の２頂点の接線方向とが一致する位置に、ノズル及び発光素子２０４（発光手段）が配置されている位置に相当する。
【００５８】
ここで、図７、図８を用いて、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置における各ノズル位置でのインク滴を吐出する駆動波形と受光素子の出力波形との関係について説明する。
【００５９】
図８は、本発明での各ノズル位置での液滴吐出の駆動波形と検知波形の関係図であって、（ａ）はＡ位置での駆動波形と実測検知波形であり、（ｂ）はＢ位置、Ｂ'位置での駆動波形と実測検知波形である。
【００６０】
図８（ａ）、図８（ｂ）の上段は、インクを吐出する駆動波形を示す。ここでは、インク滴２０２を吐出する駆動波形として台形状の波形が示されているが、台形状の波形を繰り返す駆動波形であってもよい。なお、台形状の波形を繰り返すことにより、複数のインク滴２０２を吐出しマージして大きなインク滴２０２を生成することができる。
【００６１】
また、図８（ａ）の下段、図８（ｂ）の中段及び下段の受光素子の検知（出力）波形は、インク滴２０２に光ビーム２０３が衝突することで発生した散乱光Ｓを検出した波形である。インク滴２０２からの散乱光Ｓは、光ビーム２０３の強度に比例した出力が得られる。
【００６２】
詳しくは、図８（ａ）の下段は、図７（ｂ）に示すＡ位置の受光素子の検知（出力）波形について説明する図である。図８（ａ）に示すＡ位置の検知波形において、実線（１）は吐出不良が無く、図７（ｂ）の点線矢印（１）で示すように直進する場合に計測される検知波形、（４）で示す太線は、図７（ｂ）の点線矢印（４）で示すように吐出曲がりが発生した場合に計測される実測検知波形に相当する。
【００６３】
図８（ｂ）は、の中段及び下段は、図７（ｃ）に示すＢ位置での受光素子の検知（出力）波形について説明する図である。詳しくは、図８（ｂ）に示すＢ位置の検知波形において、下段のグラフは、図７（ｃ）の点線矢印（２）で示すように吐出した場合に計測される実測検知波形である。（５）で示す太線は、図７（ｃ）の点線矢印（５）で示すように、吐出曲がりが発生した場合に計測される実測検知波形に相当する。
【００６４】
また、図８（ｂ）の中段のグラフにおいて、実線（３）は、吐出不良が無く図７（ｃ）の点線矢印（３）のように直進する場合に計測される実測検知波形であり、（６）で示す太線は、図７（ｃ）の点線矢印（６）で示すように、吐出曲がりが発生した場合に計測される実測検知波形に相当する。
【００６５】
Ａ位置では、図７（ｂ）の点線矢印（１）の方向にしたがってインク滴２０２が吐出すると、ノズル側に光ビーム２０３の強度が大きくなる位置Ａ１が存在するため、図８（ａ）に示すように、検知（出力）波形として、１個目の大きな振幅が現れる。その後、インク滴２０２の吐出が進むと、記録媒体Ｗ側に光ビーム強度が大きくなる位置Ａ２が存在するため、検知（出力）波形として、２個目の大きな振幅が現れる。
【００６６】
また、図８（ａ）の下段において、Ｔ１は、駆動波形の立ち上がり終了時（インク滴２０２の吐出開始時）から、受光素子２１５の出力波形の立ち上がり開始時、すなわち、インク滴２０２に光ビーム２０３が照射することにより生じる散乱光Ｓの検出開始までの時間期間である。また、Ｔ２は、インク滴２０２に光ビーム２０３が照射することにより生じる散乱光Ｓの検出を開始した時点から、散乱光Ｓの検出を終了するまでの時間期間である。さらに、Ｔ３は、再びインク滴２０２に光ビーム２０３が照射することにより生じる散乱光Ｓの検出を開始した時点から、散乱光Ｓの検出を終了するまでの時間期間である。
【００６７】
さらに、図８（ａ）において、光ビーム強度が大きくなる位置Ａ１、Ａ２によって、推定される検知波形のピークの振幅である検知レベルＶ１に対して、変動を許容する閾値範囲Ｖｔｈ１を予め規定しておく。
【００６８】
吐出不良なく液滴が直進する場合には、実線（１）で示すように、各計測された検知時間Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれの期間長は、推定される検知時間Ｔ１〜Ｔ３の閾値範囲内に入るとともに、検知時間Ｔ１〜Ｔ３において、実測検知レベルＶ１は、推定される検知レベルＶ１の閾値範囲内に入る。
【００６９】
即ち、図８（ａ）の下段の、図７（ｂ）の点線矢印（１）に方向での検知波形である実線（１）は、予め演算によって定まる光ビームの出力に沿っており、その出力において計算された推定検知時間、及び推定検知レベルに沿った波形である。
【００７０】
しかし、Ａ位置で、吐出不良があり液滴が曲がる、即ち、図７（ｂ）の点線矢印（４）の方向にしたがって液滴が進む場合では、図８（ａ）の（４）の太線に示すように、ノズル側にビーム位置Ａ１に対応する振幅の大きいピークＰａと、記録媒体Ｗ側にビーム位置Ａ２に対応する振幅の小さいＰｂを有する２個目の山なりの出力波形が出てくる。
【００７１】
Ａ位置で計測された光ビーム（散乱光Ｓ）の出力である実測検知波形（４）の２つのピークＰａ、Ｐｂの振幅である検知レベルは、Ｖ１，Ｖ４である。そのため、各検知時間Ｔ１、Ｔ２では閾値範囲内に入るが、検知時間（期間）Ｔ３での実測検知レベルＶ４は、推定される検知レベルＶ１の閾値範囲Ｖｔｈ１の下限よりも低くなる。
【００７２】
ここで、本発明では、図７（ｂ）の点線矢印（１）に沿って規定通りに液滴が進む際の出力である推定検知レベルＶ１と、実際に計測された出力である実測検知レベルＶ１，Ｖ４とを比較し、実測検知レベルＶ１，Ｖ４が、推定検知レベルＶ１に対して予め定められた閾値の範囲内であるか否かを判断する。そして、少なくとも１つの実測検知レベルＶ４が、推定検知レベルＶ１の閾値範囲Ｖｔｈ１の外側に存在するとき、インク滴の吐出状態が不良であると判断する。
【００７３】
さらに、本発明では、計測された光ビームの検知波形（出力）である実測検知波形（４）の一方の頂点（ピーク）Ｐａと他の頂点Ｐｂとレベル差Ｄ１が、所定の範囲内であるか否かを判断する。そして、２つのピークのレベル差Ｄ１が所定値を超えているとき、インク滴の吐出状態が不良であると判断することもできる。
【００７４】
このように検知することで、Ａ位置のフレネル領域のように、吐出された液滴が光ビームの照射方向の垂直方向への曲りがあり、発光素子側の液滴での光ビームの頂点が２個以上の場合において、吐出曲がりを検知することができ、吐出状態の不良検知率を高めることができる。
【００７５】
また、光ビームが計測される検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、インク吐出速度と反比例する。そのため、予め算出された検知時間（推定検知時間）よりも、計測された検知時間が長い場合は、吐出速度が遅くなっていると判定する。
【００７６】
ここで、図８（ａ）に示すように、他のパルスの影響を受けずに１つの駆動波形を印加する場合は、駆動波形の駆動電圧が大きいほど、吐出速度は速くなる。
【００７７】
よって、検知時間が長い場合の吐出異常の対応策として、インクジェットヘッド１００の圧電素子４０２に印加する駆動電圧を大きくすると好適である。
【００７８】
一方、予め推定された検知時間よりも、計測された検知時間が短い場合は、吐出速度が早くなっていると判定する。この場合、インクジェットヘッド１００の圧電素子４０２に印加する駆動電圧を小さくする。
【００７９】
また、インクの吐出速度は、インクの種類に応じてインク粘度に起因して変動する。そして、インク粘度は、温度が高いほど粘度は低く温度が低いほど高くなることは知られている。
【００８０】
そのため、吐出状態の検知状態の駆動波形は温度によって規定値を変化させたり、あるいは、駆動波形を一定にして、温度毎に推定検知時間を変化させたりすると好適である。
【００８１】
一方、Ｂ位置では、図８（ｂ）の下段に示すように、Ｂ位置の図７（ｃ）の点線矢印（２）に従ってインク滴２０２を吐出すると、ノズルと記録媒体Ｗとの中央付近に光ビーム２０３の強度が大きい位置Ｂ１があるため、１個の大きな振幅が現れる。
【００８２】
しかし、Ｂ位置で、吐出不良があり液滴が曲がる、即ち、図７（ｂ）の点線矢印（５）の方向にしたがって液滴が進む場合では、図８（ｂ）の太線（５）に示すように、振幅の小さいピークＰｃを有する出力波形が出てくる。
【００８３】
図８（ｂ）の下段のＴ４は、駆動波形の立ち上がり終了時（インク滴２０２の吐出開始）から、受光素子２１５の出力波形の立ち上がり開始時、すなわち、インク滴２０２に光ビーム２０３が照射することにより生じる散乱光Ｓの検出開始までの時間期間である。また、Ｔ５は、インク滴２０２に光ビーム２０３が照射することにより生じる散乱光Ｓの検出を開始した時点から、散乱光Ｓの検出を終了するまでの時間期間である。
【００８４】
また、図８（ｂ）の下段に示す、Ｂ位置におけるＶ２は、推定される検知レベルである。また、図８（ｂ）の下段において、図７（ｃ）の点線矢印（２）に方向での検知波形である実線（２）は、予め演算によって定まる光ビームの出力に沿っており、その出力において計算された推定検知時間、及び推定検知レベルに沿った波形である。
【００８５】
そして、図８（ｂ）の太線（５）に示す実測検知レベルＶ５を、推定検知レベルＶ２と比較すると、実測検知レベルＶ５は推定検知レベルＶ２に対して予め設定される閾値範囲Ｖｔｈ２よりも低いため、インク滴は、吐出不良と判定する。
【００８６】
さらに、Ｂ'位置の（３）の矢印に従い液滴が進むと、ノズル側に光ビーム２０３の強度が大きくなる位置Ｂ２が存在するため、振幅の大きいピークを有する１個目の山なりの出力波形が出てくる。その後、液滴が進むと、記録媒体側にビーム強度が大きくなる位置Ｂ３が存在するため、振幅の大きいピークを有する２個目の山なりの出力波形となる。
【００８７】
ここで、図８（ｂ）の中段の、図７（ｃ）の点線矢印（３）に方向での検知波形である実線（３）は、演算によって定まる光ビームの出力に沿っており、その出力において予め計算された推定検知時間、及び推定検知レベルに沿った波形である。
【００８８】
また、図８（ｂ）の中段のグラフにおいて、Ｔ６は駆動波形の立下り終了時（液滴の吐出開始）から、受光素子の出力波形の立ち上がり開始時（液滴の検知開始）までの時間である。Ｔ７は液滴の検知開始から２個目の立ち上がり開始時までの時間、期間Ｔ８は２個目の立ち上がりから検知終了までの時間である。
【００８９】
また、図８（ｂ）の中段に示す、Ｂ'位置におけるＶ３は、推定される検知レベルである。
【００９０】
しかし、吐出不良があり液滴が曲がる場合、Ｂ'位置では、図７（ｂ）の点線矢印（６）にしたがって液滴が進むと、図８（ｂ）中段の（６）の太線に示すように、ノズル側にビーム強度が大きい位置があるため、振幅の大きいピークＰｄを有する１個目の山なりの出力波形は出てくる。その後、液滴が進むと、記録媒体側にビーム強度が小さい位置があるため、振幅の小さいピークＰｅを有する２個目の山なりの出力波形となる。
【００９１】
そのため、各検知時間Ｔ６〜Ｔ７の期間は閾値範囲内に入るが、期間Ｔ８での計測された実測検知レベルＶ６は、推定される検知レベルＶ３の閾値範囲外となる。
【００９２】
そして、推定検知レベルＶ３と実測検知レベルＶ６とを比較して、実測検知レベルＶ６は、推定検知レベルＶ３に対して予め定められた閾値範囲Ｖｔｈ３内であるか否かを判断し、実測検知レベルＶ６が、推定検知レベルに対して予め設定した閾値範囲Ｖｔｈ３の外側であるため、液滴の吐出状態が不良であると判断する。
【００９３】
さらに、図８（ｂ）の中段で示す、計測された第一回折光に対応する出力である実測検知波形（６）の一方の頂点Ｐｄと他の頂点Ｐｅとレベル差Ｄ２が、予め定められた所定値以下であるか否かを判断し、レベル差が所定値を超えているとき、液滴の吐出状態が不良であると判断する。
【００９４】
吐出された液滴が光ビームの照射方向の垂直方向への曲りがあり、受光素子側の液滴での光ビームの頂点が１個の場合において、吐出曲がりが検知することができ、吐出状態の不良検知率を高めることができる。
【００９５】
なお、Ｂ位置、Ｂ'位置においても、Ａ位置と同様に、計測された検知時間（実測検知時間）と、算出された検知時間（推定検知時間）とを比較し、実測検知時間が長い場合は、駆動波形の電圧を大きくし、実測検知時間が短い場合は、駆動波形の電圧を小さくように調整する。
【００９６】
本発明では、時間だけではなく、計測された実測検知レベルの振幅値を、推定された検知レベルの振幅値と比較することにより、各実測検知レベルは、推定される検知レベルの閾値範囲内に入らない場合は、吐出曲がりによる吐出不良状態と判断する。さらに実測検知レベルの２つのピークのレベル同士を比較し、レベル差が所定値以上の場合は、吐出不良状態と判断する。そのため、不良検知率を向上させることができる。
【００９７】
なお、本実施形態では、発光素子との距離が最も短い位置（Ａ位置）にあるノズルから吐出されるインク滴の吐出状態と、距離が最も長い位置（Ｂ位置、Ｂ'位置）にあるノズルから吐出されるインク滴の吐出状態とを検出する場合について説明している。しかしながら、発光素子との距離が比較的短い位置にあるノズルから吐出されるインク滴の吐出状態と、距離が比較的長い位置にあるノズルから吐出されるインク滴の吐出状態とを検出する場合についても適用可能である。
【００９８】
＜機能ブロック＞
次に、液滴吐出状態検出装置を含む液滴吐出装置の構成について説明する。図９は、液滴吐出状態検出装置を含む液滴吐出装置の機能ブロック図である。
【００９９】
液滴吐出装置１０は、液滴吐出状態検出装置１０３と、吐出制御部６０１と、インクジェットヘッド１００と、ノズル維持回復制御部６０８と、ノズルクリーナー４０３等を有する。液滴吐出装置１０は、例えば、図１に示す画像形成装置１０である。
【０１００】
液滴吐出状態検出装置１０３は、制御を実施する主な機能ブロックとして、発光制御部６０２と、検知部６０３と、計測部６０４と、算出部６０５と、判断部６０６とを備えている。
【０１０１】
吐出制御部（吐出制御手段）６０１は、複数のノズルで構成されるノズル列が１列以上で構成されているインクジェットヘッド１００のヘッドドライバ４０１を制御し、圧力発生手段である圧電素子４０２に駆動波形を印加することで各々のノズルからインク滴２０２を吐出させる。
【０１０２】
液滴吐出状態検出装置１０３において、発光制御部６０２は、発光部２２１を制御し、インク滴２０２に光ビーム２０３を照射させる。
【０１０３】
算出部６０５は、フレネル回折式、フラウンホーファー回折式、又は両方の式により、各ノズル位置における光ビーム２０３の強度分布から、図８（ａ）、図８（ｂ）において説明した各検知時間Ｔ１〜Ｔ８、及びピークの振幅である検知レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を、それぞれ推定検知時間、推定検知レベルとして算出する。
【０１０４】
あるいは、算出部６０５は、各推定検知時間や推定検知レベルを都度算出することに代えて、予め算出された各検知時間及び検知レベルを推定値記憶部６０７に格納しておき、その推定値記憶部６０７に格納された各検知時間、検知レベルを読み出すようにしてもよい。このように、算出あるいは読み出しにより、取得手段である算出部６０５は、理論値（期待値、推定値）である各推定検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８と、推定検知レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を取得する。
【０１０５】
また、算出部６０５は、算出した推定検知時間及び推定検知レベルに対して許容可能な閾値範囲を設定する。さらに、算出部６０５は、計測した実測検知レベルのピーク同士で許容するレベル差についての所定値も設定する。
【０１０６】
検知部６０３は、インク滴２０２からの散乱光Ｓを受光する受光部２２２の出力からインク滴２０２の吐出状態を検知する。
【０１０７】
計測部６０４は、検知部６０３が検知した検知波形から各検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８、検知波形のピークの振幅である検知レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を計測する。計測部（計測手段）６０４で計測する検知時間及び検知レベルは、実測検知時間、実測検知レベルとなる。
【０１０８】
判断部（判断手段）６０６は、計測部６０４で計測された各検知時間（実測検知時間）が、算出部６０５によって算出された各検知時間（推定検知時間）、又は推定値記憶部６０７に格納された予め算出された各検知時間（推定検知時間）における予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。
【０１０９】
さらに、判断部６０６は、推定検知レベルと実測検知レベルとを比較し、各実測検知レベルが推定検知レベルに対して予め定められた閾値の範囲外にある場合、インク滴２０２の吐出不良と判断する。また、判断部６０６は、実測検知レベルにおける２つのピークを比較し、ピークのレベル差が所定値を超えている場合、インク滴２０２の吐出不良と判断する。
【０１１０】
また、各検知時間が予め定められた閾値の範囲外にある場合、吐出速度が速すぎる又は遅すぎることが想定されるため、インク滴２０２の吐出不良と判断するとともに、吐出制御部６０１を用いてインク滴２０２を最適に吐出するための駆動波形の調整値を算出する。そして、インクジェットヘッド１００を制御することにより、最適な駆動波形に基づいて、各々のノズルからインク滴２０２の吐出をさせる。
【０１１１】
また、実測検知レベルが推定検知レベルの閾値範囲外にある場合や、実測検知レベルの２つのピークにレベル差が所定値を超えている場合などは、その吐出不良は、吐出曲がりや、異物の付着等であることが想定され、駆動波形の調整によっては、問題を解消できないと考えられる。
【０１１２】
しかし、例えば、１回の吐出不良の検知では、検知エラーの可能性もあるため、複数回（例えば、ｍ回）続けて、吐出不良を検知した場合は、メンテナンスを実行させる。
【０１１３】
メンテナンスは、ノズル維持回復制御部６０８又は吐出制御部６０１によって、制御され、様々な種類のノズルへのメンテナンスを実行可能である。
【０１１４】
ヘッドクリーニング処理とは、例えば、空吐出、キャップしてインク循環、ワイピング等のクリーニング処理であり、装置のサイズや種類等により適宜設定する。空吐出を実施する場合は、吐出制御部６０１によって、ヘッドドライバ４０１を介して圧電素子４０２に、通常使用時よりも大きい駆動波形を印加することで、記録媒体への空吐出を実施させる。
【０１１５】
また、インク循環や、ワイピング等の維持回復を行うときは、ノズル維持回復制御部６０８によって、ノズルクリーナー４０３の例であるワイパーやキャップを制御する。これにより、ワイパーによりノズルを拭き取るワイピング、キャップに対してノズルからインク滴を吸引吐出させるインク循環等の、ノズルのメンテナンスを実施させる。
【０１１６】
さらに、メンテナンスをしても解消できない場合は、エラー処理を通知する。エラー処理とは、例えば、クリーニング処理により、不吐出、吐出曲がり等が回復できない場合に、表示部（不図示）を介して、装置からユーザーへ、クリーニング処理依頼やヘッド交換処理依頼を通知したり、不図示の通信部（不図示）を介して保守員への連絡等のエラー表示を行ったりする処理である。
【０１１７】
また、計測部６０４において、出力検知波形が検知できず、検知レベルや検知時間が取得できないこともありうる。その場合、例えば、光軸がずれていることが想定しうるため、発光素子移動部２１０又は絞り部材２０６を調整することで、光軸の調整を実施する。
【０１１８】
また、複数回、光軸を調整しても、検知レベルや検知時間が取得できない場合は、例えば、インクがノズル内部で固まっていたり、異物によりノズル孔が塞がれている等に起因して不吐出であることも考えらえるため、ｍ回、検知レベルや検知時間が取得できない場合に、吐出不良の場合と同様に、ノズルのメンテナンスを実行させる。
【０１１９】
＜ハードウェア構成＞
次に、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置のハードウェアブロックについて説明する。図１０は、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置のハードウェアブロック図である。
【０１２０】
図１０において、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置１０３は、制御に係るハードウェア構成として、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）（制御部）３０１、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）３０、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）３０３、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）３０４、及びインタフェース部３０５等を有している。ＣＰＵ３０１は、液滴吐出状態検出装置１０３の装置全体を制御する。ＨＤＤ３０２、ＲＯＭ３０３、ＲＡＭ３０４は、各種データや各種プログラムを記憶しており、ＲＯＭ３０３及びＲＡＭ３０４が主記憶部であり、ＨＤＤ３０２は補助記憶部である。
【０１２１】
また、インタフェース部３０５は、図１に示したようにインクジェットヘッドアレイ１０７の各インクジェットヘッド１００と接続する。
【０１２２】
さらに、本実施形態に係る液滴吐出状態検出装置１０３は、検知に係るメカ構成として、発光部３０６と、受光部３０７と、変換部３０８とを有している。発光部３０６は発光素子２０４を有し、受光部３０７は受光素子２１５を有し、変換部３０８は、受光部３０７で受光した散乱光Ｓを電流に変換する。
【０１２３】
そして、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０３、ＲＡＭ３０４、インタフェース部３０５、発光部３０６、受光部３０７、及び変換部３０８は、バス３０９によって接続されている。
【０１２４】
液滴吐出状態検出装置１０３における各種処理は、ＣＰＵ３０１が、ＲＯＭ３０３、ＲＡＭ３０４、及びＨＤＤ３０２に記憶されている各種プログラムを実行することにより実現されるものである。なお、これに限らず、これらの機能を個別のハードウェア等の回路を用いて実現することも可能である。
【０１２５】
図１０において、ＣＰＵ３０１は、図９の発光制御部６０２、検知部６０３、計測部６０４、算出部６０５、判断部６０６の機能をソフトウエア的に実現可能である。
【０１２６】
また、推定値記憶部６０７を設ける場合は、ＲＡＭ３０４や、ＨＤＤ３０２や他の不揮発性メモリ等によって実現される。
【０１２７】
また、図１０に示す液滴吐出状態検出装置１０３のＣＰＵ３０１は、液滴吐出装置１０である画像形成装置側の制御部内に設けられていてもよい。
【０１２８】
本発明の実施形態に係る液滴吐出状態検出プログラムは、液滴吐出状態検出装置１０３内のＲＯＭ３０３やＨＤＤ３０２等に予め組み込んで提供してもよい。あるいは、液滴吐出状態検出プログラムは、インターネットなどのネットワーク経由でインストールするかたちで提供してもよい。または、液滴吐出状態検出プログラムは、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形式でＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ(Digital  Versatile  Disk)、ブルーレイディスク（登録商標）、半導体メモリなどのコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。
【０１２９】
＜動作説明＞
図１１は、液滴吐出状態検出装置における動作フローチャートである。図１１を用いて、液滴吐出状態の検知方法について説明する。
【０１３０】
ステップＳ１では、算出部６０５がフレネル回折式またはフラウンホーファー回折式、または両方の式より、発光素子２０４とノズルとの位置関係によって定まる、各ノズル位置での光ビームの強度分布から各検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８、検知レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を算出する。または推定値記憶部６０７に予め算出登録された各検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８、検知レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を読みだす。
【０１３１】
なお、Ｓ１で算出する、又は読み出す検知時間及び検知レベルは、推定検知時間及び推定検知レベルに相当する。
【０１３２】
また、算出部６０５は、各検知時間や検知レベルに対して、基準値からの誤差許容範囲である閾値範囲を設定する。また、２つのピークの計測を前提とするものに対しては、２つピークの差分（レベル差）の許容値である所定値を設定しておく。
【０１３３】
ステップＳ２で、発光制御部６０２（２０８）が発光部２２１に発光の設定・指示する。
【０１３４】
ステップＳ３で、発光部２２１が光ビーム２０３を発光する。
【０１３５】
ステップＳ４で、吐出制御部６０１が、インクジェットヘッド１００のヘッドドライバ４０１から圧電素子４０２に印加する駆動波形を設定する。
【０１３６】
ステップＳ５で、インクジェットヘッド１００が、設定された駆動波形に応じたインク滴２０２を吐出する。
【０１３７】
ステップＳ６で、インク滴２０２が光ビーム２０３の照射により散乱光を発生する。
【０１３８】
ステップＳ７で、受光部２２２が散乱光を受光して光電流を発生し、検知部６０３が受光部２２２からの光電流を光−電圧変換した検知信号を生成する。
【０１３９】
ステップＳ８で、計測部６０４が駆動波形と検知信号の波形（検知波形）から各検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８、検知レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を、計測する。Ｓ８で計測される検知時間及び検知レベルは、実測検知時間及び実測検知レベルに相当する。
【０１４０】
ステップＳ９で、発光部２２１が光ビーム２０３を発光停止する。
【０１４１】
ステップＳ１０で、判断部６０６が各検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８や検知レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を計測できたかどうか、判定し、計測できなかった場合、今回で計測できなかったのがｍ回目以上かどうか判定する。下記のように、光軸調整処理をｍ回繰り返しても検知時間や検知レベルが計測できない場合（Ｓ１０でＹｅｓ）は、ノズルから液滴が不吐出であり、クリーニング等のリカバリを要すると判定するため、ステップＳ２６に進む。
【０１４２】
そして、ｍ回以上、出力が検知できなかった場合は、同じ原因の異常がｎ回以上（ｎ＞ｍ）発生していないかどうか判定する（ステップＳ２６）。
【０１４３】
同じ原因の異常（吐出不良）発生回数である異常カウント数がｍ回以上、ｎ回未満の場合（ステップＳ２６でＮｏ）、ステップＳ２７でヘッドクリーニング処理を実施する。
【０１４４】
異常カウント数がｎ回以上の場合（Ｓ２６でＹｅｓ）、ステップＳ２７でエラーを報告するエラー処理を実行する。
【０１４５】
一方、Ｓ１０でＮｏの場合、ステップＳ１１で、判断部６０６が、今回で計測できなかったのがｍ回目未満で、各検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８を計測できたかどうか、判定する。
【０１４６】
Ｓ１１で、検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８や検知レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を計測できない場合（Ｎｏ）、は、ステップＳ１２に進み、光軸合わせ処理を実行する。
【０１４７】
各検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８や、検知レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３が計測できない場合は、発光素子２０４と受光素子２１５の位置関係に起因すると想定されるため、発光素子移動部２１０又は絞り部材２０６によって、光軸を合わせる光軸調整処理を実行する。この処理の後、異常カウントを加算し（ステップＳ１８）、再び正しく状態を検知するために、ステップＳ２に戻ってフローをやり直す。
【０１４８】
一方、ステップＳ１１でＹｅｓの場合、即ち、各検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８、検知レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を計測できた場合、ステップＳ１３に進む。
【０１４９】
ステップＳ１３では、各実測検知時間が予め定められた推定検知時間の閾値範囲外にあるかどうか、即ち実測検知時間に異常があるかどうか判定する。
【０１５０】
Ｓ１３で、計測した検知時間に異常があった場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１４では、各実測検知時間が予め定められた推定検知時間の閾値範囲外となることに起因する異常が、今回を含めてｍ回目以上かどうか判断する。ｍ回目以上の場合（Ｓ１４でＹｅｓ）は、ステップＳ２６に進む。
【０１５１】
ステップＳ１４にてＮｏで、異常がｍ回以下の場合、ステップＳ１５に進み、実測検知時間が、推定検知時間に対する閾値範囲よりも長いかどうか判定する。
【０１５２】
実測検知時間が推定検知時間の閾値範囲より長い場合（Ｓ１５でＹｅｓ）は、吐出速度が遅すぎるとして、駆動波形の電圧を大きくする（ステップＳ１６）。
【０１５３】
そして吐出不良と判定し、異常カウント１を加算する（ステップＳ１８）。
【０１５４】
一方、ステップＳ１５でＮｏだと、実測検知時間が推定検知時間の閾値範囲より短いことになり、吐出速度が速すぎるとして、駆動波形の電圧を小さくする（ステップＳ１７）。
【０１５５】
そして吐出不良と判定し、異常カウント１を加算する（ステップＳ１８）。
【０１５６】
例えば、吐出速度は、温度などに起因して変化する粘度や異物に応じて変化する。例えば温度に起因した粘度変化により吐出速度が若干している場合は、駆動波形の電圧を大小させることで、実測検知時間を、推定検知時間の閾値内となるように近づけることができる。
【０１５７】
しかし、増粘の程度がひどい場合や、異物が付着している場合などは、駆動波形の電圧を変化させても、ヘッドクリーニング処理をしなければ、回復しない場合もありうるため、実測検知時間が推定検知時間の閾値範囲外の場合は、駆動電圧を変化させる場合も含め、吐出不良と判定して、異常カウントを１加算させる（Ｓ１８）。
【０１５８】
また、この異常カウントは、原因と対応づけて累積して記憶させていき、ステップＳ１４において、実測検知時間が閾値範囲外となる異常が、今回でｍ回目以上の場合は、ステップＳ２６へ進み、同じ原因の異常カウント数がｎ回目以上かどうか判定する。ここで、カウント数ｎは、ｍよりも大きい整数とする。
【０１５９】
異常カウント数がｍ回以上、ｎ回未満の場合（Ｓ２６でＮｏ）、ステップＳ２７でヘッドクリーニング処理を実施する。異常カウント数がｎ回以上の場合（Ｓ２６でＹｅｓ）、Ｓ２８でエラー処理を実行する。
【０１６０】
一方、Ｓ１３で、実測検知時間に異常がない場合（Ｎｏ）、ステップＳ１９へ進み、Ｓ１９〜Ｓ２４で、実測検知レベルについて判定する。
【０１６１】
ステップＳ１９で、実測検知レベルが推定検知レベルの閾値範囲外または実測検知レベルのピークのレベル差が所定値以上となる異常が、今回でｍ回目以上かどうか判定する。
【０１６２】
そして異常発生がｍ回目以上の場合（Ｓ１９でＹｅｓ）は、Ｓ１４と同様に、ステップＳ２６へ進み、同じ原因の異常カウントがｎ回以上かどうか判定し（Ｓ２６）、ステップＳ２７でヘッドクリーニング処理（メンテナンス処理）を実施する。あるいは、Ｓ２８でエラー処理を実施する。
【０１６３】
Ｓ１９で同じ原因の異常がｍ回以下の場合は（Ｎｏ）、Ｓ２０〜Ｓ２２で、実測検知レベルと推定検知レベルに対する閾値範囲とを比較する。
【０１６４】
詳しくは、ステップＳ２０において、実測検知レベルのすべてのピーク（例えば２つのピーク）が推定検知レベルの閾値範囲より小さいかどうかを判定する。
【０１６５】
実測検知レベルのすべてのピークが、推定検知レベルの閾値範囲よりも小さい場合（Ｓ２０でＹｅｓ）は、吐出速度が遅いことに起因する可能性があるため、駆動波形の電圧を大きくする（ステップＳ１６）。そして、吐出不良と判定して、異常カウントを１加算させる（ステップＳ１８）。
【０１６６】
実測検知レベルのすべてのピークが、推定検知レベルの閾値範囲よりも大きい場合（Ｓ２１でＹｅｓ）は、吐出速度が速いことに起因する可能性があるため、駆動波形の電圧を小さくする（ステップＳ１７）。そして、吐出不良と判定して、異常カウントを１加算させる（ステップＳ１８）。
【０１６７】
また、実測検知レベルのすべてのピークが、閾値範囲外ではない場合（Ｓ２１、Ｓ２２でＮｏ）、ステップＳ２２に進み、実測検知レベルのピークの１つが推定検知レベルの閾値範囲外かどうかを判定する。
【０１６８】
実測検知レベルのピークの１つが推定検知レベルの閾値範囲外である場合（ステップＳ２２でＹｅｓ）、途中で吐出が曲がっていることによる、吐出不良があると判定して、異常カウントを１加算させる（Ｓ１８）。
【０１６９】
さらに、実測検知レベルの、どのピークも推定検知レベルの閾値範囲内の場合（Ｓ２０、Ｓ２１、Ｓ２２でＮｏ）、ステップＳ２３において、Ａ位置における実測検知レベルの２つのピークのレベル同士を比較し、レベル差が所定値以上かどうか判定する。
【０１７０】
Ａ位置におけるピークのレベル差が、所定値以上の場合（Ｓ２３でＹｅｓ）、途中で吐出が曲がっていることによる、吐出不良があると判定して、異常カウントを１加算させる（ステップＳ１８）。
【０１７１】
さらに、ステップＳ２４において、Ｂ'位置における実測検知レベルの２つのピークのレベル同士を比較し、レベル差が所定値以上かどうか判定する。
【０１７２】
Ｂ'位置におけるピークのレベル差が、所定値以上の場合（Ｓ２４でＹｅｓ）、途中で吐出が曲がっていることによる、吐出不良があると判定して、異常カウントを１加算させる（ステップＳ１８）。
【０１７３】
このように、実測値と推定値との差が閾値範囲以内で少なく（Ｓ２０、Ｓ２１、Ｓ２２でＮｏ）、Ａ位置、Ｂ'位置ともに実測値の２つのピークのレベル差が所定値以内の場合（Ｓ２３、Ｓ２４でＮｏ）は、液滴が最適な吐出速度となるように設定されており、吐出曲がりもないとして、ステップＳ２５で正常吐出と判定し、処理を終了する。
【０１７４】
ここで、計測された検知時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８の各々を、比較に使用する実測検知時間として判断してよいが、Ｔ１＋Ｔ２，Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３，Ｔ２＋Ｔ３、Ｔ４＋Ｔ５、Ｔ６＋Ｔ７，Ｔ７＋Ｔ８，Ｔ６＋Ｔ７＋Ｔ８等、時間をくみあわせたものを実測知時間として判断してもよい。
【０１７５】
本フィードバック制御を常時行うことにより、液滴吐出状態を常時検知でき、検知時間を監視することで、吐出速度を最適な速度に常時設定するとともに、検知レベルを監視することで吐出曲がりも速やかに検出することができる。
【０１７６】
詳しくは、本発明では、上記フローにより、ステップＳ１３での時間の比較だけではなく、ステップＳ２０〜Ｓ２２で、実測したピークの出力値の振幅値を実測検知レベルとして、予め算出されたピークの出力値の振幅値である推定検知レベルと比較することにより、各実測検知レベルは、推定される検知レベルの閾値範囲内に入らない場合は、吐出曲がりによる吐出不良状態と判断する。そのため、検知時間が変化しない、吐出曲がりを検知することができ、吐出状態の不良検知率を高めることができる。
【０１７７】
本フローは、さらにステップＳ２３、Ｓ２４において、実測検知レベルにおける２つのピークのレベル差を比較している。そのため、吐出された液滴が光ビームの照射方向の垂直方向への曲りがあり、発光素子側の液滴での光ビームの頂点が２個以上の場合において、推定検知レベルの閾値範囲内で発生する吐出曲がりも検知することができ、吐出状態の不良検知率をさらに高めることができる。
【０１７８】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【０１７９】
ここで、本実施形態において、液体吐出記録方式を用いる画像形成装置１０は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の記録媒体にインクを着弾させて画像形成を行う装置を意味するものとする。また、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を記録媒体に付与すること、すなわち、単に液滴を記録媒体に着弾させることをも意味するものとする。
【０１８０】
さらに、インクとは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、樹脂、液体等と称されるもの等、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いるものとする。そして、用紙とは、材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ（Overhead  Projector）シート、布等をも含む。すなわち、インク滴が付着される対象物の意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙等と称されるものを含むものの総称として用いている。
【０１８１】
また、画像とは平面的なものに限定されることなく、立体的に形成されたものに付与された画像、又は、立体自体を３次元的に造形して形成された像も含まれるものである。
【符号の説明】
【０１８２】
１０        画像形成装置（液滴吐出装置）
１１，１２，…１ｎ，ｍ１，ｍ２，…ｍｎ        ノズル
１００，１１０，…，１ｎ０        インクジェットヘッド
１０１        給紙搬送ローラ
１０２        給紙搬送従動ローラ
１０３，１１３，…，１ｎ３        液滴吐出状態検出装置
１０４        エンコーダ
１０５        従動ローラ
１０６        走行プレート
１０７        インクジェットヘッドアレイ
２０１        ヘッドノズル面
２０２        インク滴（液滴）
２０３        光ビーム
２０４        発光素子（発光手段）
２０５        コリメートレンズ
２０６        絞り部材
２０７        発光ユニット
２０８，６０２        発光制御部
２１０        発光素子移動部
２１５        受光素子（受光手段）
２１６        受光面
２２１，３０６        発光部
２２２，３０７        受光部
４０１        ヘッドドライバ
４０２        圧電素子（圧力発生手段）
４０３        ノズルクリーナー
３０１        ＣＰＵ（制御部）
６０１        吐出制御部（吐出制御手段）
６０３        検知部
６０４        計測部（計測手段）
６０５        算出部（取得手段）
６０６        判断部（判断手段）
Ｄ１，Ｄ２  レベル差
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３  検知レベル（推定検知レベル）
Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６  検知レベル（実測検知レベル）
Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３  閾値範囲（閾値の範囲）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１８３】
【特許文献１】特開２０１７−００１２１１号公報
【図１】
2020082614.tif 000006
【図２】
2020082614.tif 000007
【図３】
2020082614.tif 000008
【図４】
2020082614.tif 000009
【図５】
2020082614.tif 000010
【図６】
2020082614.tif 000011
【図７】
2020082614.tif 000012
【図８】
2020082614.tif 000013
【図９】
2020082614.tif 000014
【図１０】
2020082614.tif 000015
【図１１】
2020082614.tif 000016