(57)【要約】【課題】複数のノズル列の各ノズル毎に吐出状態を検知するために吐出状態の検知に時間がかかる。【解決手段】各記録ヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙの各ノズル１１１から吐出される液滴１００を検知する液滴吐出状態検出装置は、各色の液滴に対応するスペクトル成分を含んだ光１５１を発生する発光手段１２１と、受光手段（受光部）１３１とを備え、発光手段１２１からの出射光１５１を平行光の検出光１５２とし、反射手段１２３によって反射して、各記録ヘッド１１の直下で、滴吐出方向と直交する方向で、かつ、各記録ヘッド１１のノズル配列方向と交差する方向の光路を形成し、ノズル配列方向と直交する方向に対して角度θ傾いた光路で４つの記録ヘッド１１の各液滴１００に対して検出光１５２を照射して、同時に４つの記録ヘッド１１の各ノズル１１１からの液滴１００の吐出状態を検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録媒体に対して異なる色の液滴を吐出する複数のノズルを配列したノズル列をノズル配列方向と直交する方向に複数列有する１又は複数の記録ヘッドと、
前記記録ヘッドからの液滴の吐出状態を検出する液滴吐出状態検出手段と、を備え、
前記液滴吐出状態検出手段は、
各色の液滴に対応するスペクトル成分を含んだ光を射出する発光手段と、
前記発光手段からの射出光が前記液滴で反射されることにより生じる反射光を受光する受光手段と、を有し、
前記発光手段からの射出光は前記ノズル配列方向に対して交差する方向から照射され、  前記受光手段の受光色相及び受光強度に基づいて前記ノズルからの液滴の吐出状態を検出する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記液滴吐出状態検出手段は、前記異なる色の液滴と前記発光手段からの射出光が交差するときの前記反射光の光強度を計測し、前記反射光の色相を解析する制御手段を備え、前記光強度の計測結果と色相の解析結果とに基づいて前記複数のノズルからの液滴の吐出状態を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記受光素子の受光状況を時間的に解析することにより滴吐出速度を検知する滴吐出速度検知手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記発光手段からの射出光のうちの前記液滴と交差しない光又は前記液滴を通過した光を受けて反射しない迷光防止手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記発光手段から前記受光手段に至る光路上に光反射手段が配置され、前記光反射手段は液滴検知を行うときに前記射出光の光路を形成する状態に移動されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、液体吐出方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を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媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「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、液体などと称されるものなど、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、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。
【０００４】
このような画像形成装置（以下、単に「インクジェット記録装置」ともいう。）においては、色材を含むインクを液滴化して画像形成を行なうときに、インクが水性インクのような乾燥しやすい性質の場合、ノズルからインクを吐出させない状態が続くと、ノズル付近及びヘッド液室内のインク濃度が上がり、粘度が増加して、インク滴を吐出できなくなる吐出不能や液滴の吐出方向が曲がるなどの吐出不良（以下、吐出不能を含めて「吐出不良」という。）が発生する。特に、記録ヘッドが紙幅方向に往復移動するシリアル型装置と異なり、画像形成装時にヘッドが移動しないで紙が移動するライン型装置の場合には、画像形成位置が用紙内で偏っていると、印刷中に全く液滴を吐出しないノズルも存在することがあり、吐出不良が発生しやすい。
【０００５】
そこで、記録ヘッド（液体吐出ヘッド）の吐出不良を検出する装置として、発光素子と受光素子により光路を形成し、ヘッド内の１ノズルずつからインク滴を吐出した時の受光状況により、吐出不良を検知する液滴検知装置が知られている。
【０００６】
従来、液滴検知装置としては、発光手段からの出射光を、ビームスプリッタとミラーを用いて複数の光路に分割し、複数のノズル列に対して吐出状態を検知する光路を形成し、出射光と液滴が衝突することで生じる散乱光を受光手段で受光するようしたもの（特許文献１）が知られている。
【０００７】
また、ノズルから吐出される液状材料に光源からの出射光を照射して、２点以上の位置で液状材料の光の回折光をカメラで撮像して、吐出された液状材料の光の位置、液幅といった特徴量を比較することで吐出異常を検知するもの（特許文献２）も知られている。
【０００８】
また、チェックパターンを用いる例として、着色透明シート上に液滴を吐出し、その着色色が淡色インクや淡色処理液と色相角が１８０度±４５度となるようにすることで、淡色インクや淡色の処理液の吐出を検知するもの（特許文献３）も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１２７８２号公報
【特許文献２】特開２００５−２４６９１１号公報
【特許文献３】特開２００６−０８８４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の液滴検知装置にあっては、１ノズル毎に液滴を吐出させて検知を行うために、特にライン型画像形成装置のようにノズル数が多くなると、すべてのノズルについて液滴検知を行って吐出不良を判別が完了するまでの検知時間が長くなる。
【００１１】
しかも、複数の色の液滴を吐出させてカラー画像を形成する画像形成装置にあっては、各色分ノズル数が増加し、更に高画質化に対応するために、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（クロ）の４色に加えて、ＬＭ（ライトマゼンタ）、ＬＣ（ライトシアン）などの６色インクやそれ以上の多色インクを使用する場合には、全体としてのノズル数は極めて多くなり、それに伴う検知時間の増加は著しいものがあるという課題がある。
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で液滴吐出状態の検出に要する時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
被記録媒体に対して異なる色の液滴を吐出する複数のノズルを配列したノズル列をノズル配列方向と直交する方向に複数列有する１又は複数の記録ヘッドと、
前記記録ヘッドからの液滴の吐出状態を検出する液滴吐出状態検出手段と、を備え、
前記液滴吐出状態検出手段は、
各色の液滴に対応するスペクトル成分を含んだ光を射出する発光手段と、
前記発光手段からの射出光が前記液滴で反射されることにより生じる反射光を受光する受光手段と、を有し、
前記発光手段からの射出光は前記ノズル配列方向に対して交差する方向から照射され、  前記受光手段の受光色相及び受光強度に基づいて前記ノズルからの液滴の吐出状態を検出する
構成とした。
【００１４】
ここで、前記液滴吐出状態検出手段は、前記異なる色の液滴と前記発光手段からの射出光が交差するときの前記反射光の光強度を計測し、前記反射光の色相を解析する制御手段を備え、前記光強度の計測結果と色相の解析結果とに基づいて前記複数のノズルからの液滴の吐出状態を検知する構成とできる。
【００１５】
また、前記受光素子の受光状況を時間的に解析することにより滴吐出速度を検知する滴吐出速度検知手段を備えている構成とできる。
【００１６】
また、前記発光手段からの射出光のうちの前記液滴と交差しない光又は前記液滴を通過した光を受けて反射しない迷光防止手段を備えている構成とできる。
【００１７】
また、前記発光手段から前記受光手段に至る光路上に光反射手段が配置され、前記光反射手段は液滴検知を行うときに前記射出光の光路を形成する状態に移動される構成とできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る画像形成装置によれば、液滴吐出状態検出手段は、各色の液滴に対応するスペクトル成分を含んだ光を射出する発光手段と、発光手段からの射出光が液滴で反射されることにより生じる反射光を受光する受光手段とを有し、発光手段からの射出光はノズル配列方向に対して交差する方向から照射され、受光手段の受光色相及び受光強度に基づいてノズルからの液滴の吐出状態を検出する構成としたので、複数の色の液滴を同時に検知することができて、液滴吐出状態の検出に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一例の模式的説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出状態検出装置の説明に供する模式的要部平面説明図である。
【図３】同じく模式的要部斜視説明図である。
【図４】反射光が発生する部分の模式的平面説明図である。
【図５】反射光が発生する部分の模式的正面説明図である。
【図６】同記録装置の制御部の概要を示すブロック説明図である。
【図７】同制御部による吐出状態検出処理の一例を示すフロー図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る液滴吐出状態検出装置の要部模式的平面説明図である。
【図９】同じく反射光が発生する部分の模式的正面説明図である。
【図１０】同じく反射光の光強度を時間的変化で表した説明図である。
【図１１】各反射光の空間周波数を説明する説明図である。
【図１２】滴吐出速度の検出の説明に供するサンプリング周期の説明図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る液滴吐出状態検出装置の要部模式的平面説明図である。
【図１４】同実施形態の液滴吐出状態の非検出時の状態を示す模式的説明図である。
【図１５】同じく液滴吐出状態の非検出時の状態を示す模式的説明図である。
【図１６】同実施形態における制御部が行なう液滴吐出状態検出処理を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一例について図１を参照して説明する。なお、図１は同インクジェット記録装置の模式的説明図である。
このインクジェット記録装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体１内に、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のインク（印写色剤）を吐出する液体吐出ヘッドで構成される記録ヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ（以下、色の区別をしないときは、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのサブ符号を添えない符号を用いる。他の部材等についても同様である。）と、記録ヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙのメンテナンス（維持回復など）を行う、キャップ、ワイパブレードなどを含むメンテナンスユニット（維持回復機構）１２とを備えている。なお、インクの色は上記に限定されるものではなく、ＬＣ（ライトシアン）、ＬＭ（ライトマゼンタ）、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）などを使用することもでき、記録ヘッド１１の個数も上記に限定されない。また、１つの記録ヘッドで異なる色の液滴を吐出する複数のノズル列（後述する）を備えるものでもよい。
【００２１】
また、記録ヘッド１１に対して供給する各色のインクを収容したインクカートリッジ１３と、インクカートリッジ１３から供給されるインクを一部貯留し、各記録ヘッド１１に適切な圧力でインクを供給するサブタンク１４を備えている。
【００２２】
また、装置本体１内には、印刷媒体（以下「用紙」という。）２を吸着し搬送する搬送ベルト２１と、搬送ベルトを掛け回した搬送ローラ２２、２３と、搬送ベルト２１が適切な張力を保つようにコントロールするテンションローラ２４と、搬送ベルト２１が適切な平面性を保つためのプラテン部材２５と、搬送ベルト２１に用紙２を吸着するための静電帯電を与える帯電ローラ２６と、用紙２を搬送ローラ２２に対向する位置で搬送ベルト２１側に抑える押え部材２７などで構成される搬送機構を備えている。
【００２３】
さらに、用紙２を搬送ベルト２１から分離させる分離爪３１と、排紙するための搬送を行う排紙ローラ３２及びこれに対向する拍車（排紙コロ）３３と、排紙した用紙２をストックしておく排紙トレイ４からなる排紙機構を備えている。また、画像形成を行う用紙２をストックする給紙トレイ３と、給紙トレイ３から一枚ずつ用紙２を分離して送り出す給紙コロ４１及びこれに対向する分離パッド４２と、給紙されてきた用紙２を搬送ベルト２１に確実に吸着させるカウンタローラ４３と、手差しにて給紙する場合に用いられる手差しトレイ５からなる給紙機構を有している。
【００２４】
また、メンテナンス後に排出される廃液を回収する廃液タンク９や、装置を操作し装置状態を表示することができる操作パネル６も備えている。
【００２５】
次に、このインクジェット記録装置における本発明の第１実施形態に係る液滴吐出状態検出装置について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同実施形態に係る液滴吐出状態検出装置の要部模式的平面説明図、図３は記録ヘッドの説明に供する模式的斜視説明図である。
前述したように、用紙２に液滴を吐出して画像を形成する複数（この例では４個）のライン型記録ヘッド１１を備え、記録ヘッド１１は、用紙搬送方向と交差（ここでは直交）する方向に配列された液滴１００を吐出する複数のノズル１１１が配列されたノズル列１１１２を有している（図３）。
【００２６】
そして、各記録ヘッド１１のノズル１１１から吐出される液滴１００を検知する液滴吐出状態検出装置（液滴状態検知手段、吐出状態検知手段ともいう。）は、ＬＤからなる発光手段（発光部）１２１と、ＣＣＤなどの撮像素子からなる受光手段（受光部）１３１とを備え、発光手段１２１からの出射光（射出光）１５１をコリメートレンズ１２２によって平行光化して平行光の検出光１５２とし、ミラーからなる反射手段１２３によって反射して、各記録ヘッド１１の直下で、滴吐出方向と直交する方向で、かつ、各記録ヘッド１１のノズル配列方向と交差する方向の光路を形成する。図２の状態では、ノズル配列方向と直交する方向に対して角度θ傾いた光路が形成されている。
【００２７】
ここで、発光手段１２１から出射する光（レーザ光）は、この例ではＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の液滴に対応するスペクトル成分を含んだ光、例えば白色光である。
【００２８】
これにより、ノズル１１１の直下に形成された検出光１５２とノズル１１１から吐出される液滴１００の飛翔経路１０５は交差する位置関係にあり、交差した時に液滴の色に応じた散乱光、反射光（以下、単に「反射光」という。）１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙが発生する。反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙはあらゆる方向に発生するが、前方の光強度の強い方向に受光手段１３１としてのＣＣＤ（撮像素子）を配置し、その反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙを受光手段１３１で受光する。そして、受光手段１３１によって受光した反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙを受光色相（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に分光してそれぞれの光強度（受光強度）を計測することによって、検出光１５２と交差した液滴がいずれの記録ヘッド１１（又はノズル列１１２）から吐出された液滴であるかを判別することができるので、各記録ヘッド１１の各ノズル列１１２のノズル１１１からの液滴吐出状態（ここでは、液滴吐出の有無）を検出することができる。
【００２９】
ここで、液滴１００と検出光１５２の交差によって反射光１６１が発生する状況について図４及び図５を参照して説明する。
まず、図４は各記録ヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙから同時に吐出された液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙが検出光１５２と交差して、反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙを発している状況を上部（記録ヘッド）から見た模式的平面説明図である。
各記録ヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙの各ノズル列１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙのｎ番目のノズル１１１ｎは、同一線上に並んでいることで、ひとつの画素を形成することが可能になる。この時の各滴１００の滴吐出タイミングを同時とすると、液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙは同一線上に並び、この直線に対して検出光１５２を所定の角度θを付けて照射することで、全ての液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙに対して検出光１５２を同時に照射することができる。
【００３０】
これにより、全ての液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙからあらゆる方向に散乱、反射光が発生するが、その中でも光強度が強い方向の反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙを受け取れる方向に受光手段１５１としてのＣＣＤ（撮像素子）を配置することによって、その発せられた反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙを感度よく検知することができる。
【００３１】
このとき、液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙは、色材によって色付けられており、検出光１５２のスペクトルが白色光などの色材に対応するスペクトルを含んだ光であるので、液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙの色材による吸収スペクトルによって、それぞれの反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙのスペクトル（空間周波数）がそれぞれ異なることになる。この異なるスペクトル（空間周波数）を受光手段１３１としてのＣＣＤ（撮像素子）によって光の三原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に分光して受光した反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１の光強度を検知することによって、色材の異なる４色（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙの有無の検知、即ちノズル１１１の滴吐出状態を同時に検出することができる。
【００３２】
次に、図５は各記録ヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙから滴飛翔方向（吐出方向）１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、１０５Ｙに同時に吐出された液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙが検出光１５２と交差して、反射光を発している状況を側方から見た模式的正面説明図である。
同時に吐出制御された液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙであっても、ヘッドの効率やインク粘度、温度によって滴吐出速度が異なり、場合によってはインクが増粘して吐出遅れを生じていることもある。この例では、液滴１００Ｍが他の液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｙと比べて吐出遅れが生じている（滴速度が遅い）場合を示している。このように、吐出遅れが生じると、吐出遅れのある液滴１００Ｍは、他の液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｙに比べて光強度のピークが発生するタイミングが遅くなる。そこで、各液滴の光強度のピークのタイミングの時間差を検出することによって、吐出遅れの検出も行うことができる。
【００３３】
図２に戻って、液滴１００が吐出されていないために液滴１００と交差せず、そのまま直進する検出光１５２や液滴１００を透過した透過光１６５を受け入れてそのまま反射しない迷光防止手段１４１を配置し、装置外へのレーザー光の漏れを防いでいる。
【００３４】
この場合、ノズル列１１２の全てのノズル１１１からの液滴の検知を行うため、ミラー１２３、受光手段１３１としてのＣＣＤ（撮像素子）及び迷光防止手段１４１は、ノズル配列方向（図２の矢示Ａ方向）に、各ノズル１１１からの液滴１００に対して角度θを維持したまま移動できるように配設されている。なお、反射手段１２３を使用することで、液滴吐出状態の検出を行わないとき、例えば通常の印刷動作時に液滴吐出状態検出手段を構成する各部材を記録ヘッド１１から離間させた位置に移動させることで、印刷時に発生するミストや紙粉などのゴミから発光手段１２１や受光手段１３１を構成する例えばＬＤ、ＣＣＤ（撮像素子）などが汚れることを防止できる。
【００３５】
なお、平行光である検出光１５２の形成方法として、コリメートレンズ１２２を１枚設けた例で説明しているが、ビームの形状、強度を補正することなどを目的として、シリンドリカルレンズや凹レンズ、凸レンズを追加することもできる。
【００３６】
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図６を参照して説明する。なお、図６は同制御部のブロック説明図である。
この制御部３００は、本発明における液滴吐出状態検出に係る制御を行う手段を兼ねた装置全体の制御を司るＣＰＵ３０１と、ＣＰＵ３０１が実行するプログラム、駆動波形データ、その他の固定データを格納するＲＯＭ３０２と、外部Ｉ／Ｆ３０４と、通信制御部３０５と、読取り制御部３０８と、記録ヘッド１１を駆動制御する印刷制御部３０６と、Ｉ／Ｏ制御部３０７とを備えている。
【００３７】
ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２に格納されたプログラムをＲＡＭ３０３に展開して、全ての動作制御を行う。また、ＣＰＵ３０１は、ユーザーが各種操作や設定を行うマンマシンインタフェースである操作部３１１からの各種設定信号を入力し、その操作に応じて画像形成装置の状態等を表示部３１２に表示する。
【００３８】
外部Ｉ／Ｆ３０４はホストコンピュータや電話回線、メモリーカード等の外部装置との間でデータの送受を行い、通信制御部３０５は外部Ｉ／Ｆ３０４のＬＡＮやＵＳＢ、電話回線、ＳＤカード等の通信プロトコルを制御する。読取り制御部３０６はスキャナ３１３による読取り動作を制御する。
【００３９】
印刷制御部３０７は、画像データに応じて記録ヘッド１１の圧力発生手段を駆動制御して液滴１００を吐出させ、また、液滴吐出状態検出時には予め定めた吐出パターンに従って各ノズルに対応する圧力発生手段を順次駆動して液滴１００を吐出させる。
【００４０】
また、ＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｏ制御部３０８を通じて本画像形成装置を動作させる各種モータ３１４、各種クラッチ３１５、各種ソレノイド３１５の駆動制御を行い、また、各種センサ３１６からの検知信号を入力する。
【００４１】
また、ＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｏ制御部３０８を通じて発光手段（ＬＤ）１２１の発光制御をし、受光手段（ＣＣＤ）１３１からの受光データをＩ／Ｏ制御部３０８を介して入力し、記録ヘッド１１の液滴吐出状態（滴吐出の有無など）を判別し、この判別結果をＲＡＭ３０２に記憶保持させる。
【００４２】
次に、この制御部による液滴吐出状態検出処理の一例について図７に示すフロー図を参照して説明する。
まず、液滴吐出状態検出（以下「吐出検知」ともいう。）タイミングになったか否かを判別する（ステップＳ１）。吐出検知を実施するタイミングとしては、例えば、印刷ジョブ前、ジョブ後、印刷ジョブ中の紙間、個々のノズル未使用時間がある閾値を越えた時、ユーザー指示のタイミングがある。
【００４３】
そして、吐出検知タイミングであれば、検知対象となる記録ヘッド１１のノズル番号ｎのノズル１０１の検知を行う位置へ吐出状態検出手段を構成する反射手段１２３、受光手段１３１、迷光防止手段１４１を移動する（ステップＳ２）。次いで、発光手段１２１から発光を開始し（ステップＳ３）、吐出検知対象の記録ヘッド１１Ｋのノズル番号ｎ、記録ヘッド１１Ｃのノズル番号ｎ、記録ヘッド１１Ｍのノズル番号ｎ、記録ヘッド１１Ｙのノズル番号ｎの４つのノズル１１１から同時に各液滴１００を吐出させる（ステップＳ４）。
【００４４】
これにより、前述したように検出光１５２と各記録ヘッド１１から吐出された液滴１００とが交差することによって反射光１６１が発生し、受光手段１３１にて受光される（ステップＳ５）する。このとき、不吐出であったり、検出光１５２の幅より曲がって吐出されたりした場合には、反射光１６１は発生しないので、当該記録ヘッド１１のノズル番号ｎのノズル１１１に対応する反射光は受光手段１３１で受光されない。
【００４５】
そこで、この反射光の色相を、受光手段１３１を構成するＣＣＤによって検知し、Ｒ、Ｇ、Ｂの受光量（受光強度）のデータを取得し（ステップＳ６）、記録ヘッド１１Ｋのノズル番号ｎ、記録ヘッド１１Ｃのノズル番号ｎ、記録ヘッド１１Ｍのノズル番号ｎ、記録ヘッド１１Ｙのノズル番号ｎの４つのノズル１１１についてそれぞれ液滴を検知した（吐出状態が正常）か否かを個別的に判別する（ステップＳ７）。
【００４６】
ここで、吐出状態が正常であれば、当該記録ヘッド１１の当該ノズル番号ｎのノズル１１１を正常としてＲＡＭ３０３に記憶し（ステップＳ８）、吐出状態が正常でなければ、当該記録ヘッド１１の当該ノズル番号ｎのノズル１１１を異常としてＲＡＭ３０３に記憶する（ステップＳ９）。
【００４７】
これにより、各記録ヘッド１１の１つのノズル１１１についての検知が完了したので、発光手段１２１の発光を停止し（ステップ１０）、その後、他のノズル１１１についても検知するか否かを判別し（ステップＳ１１）、他のノズル１１１についても検知する場合には、ステップＳ２に戻り、吐出検知機構を次のノズル番号ｎの検知位置に移動させて、上述した処理を繰り返す。
【００４８】
このように、液滴吐出状態検出手段は、各色の液滴に対応するスペクトル成分を含んだ光を射出する発光手段と、発光手段からの射出光が液滴で反射されることにより生じる反射光を受光する受光手段とを有し、発光手段からの射出光はノズル配列方向に対して交差する方向から照射され、受光手段の受光色相及び受光強度に基づいて液滴の有無を検知する構成とすることで、複数の色の液滴を同時に検知することができて、液滴吐出状態の検出に要する時間を短縮することができる。
【００４９】
次に、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出状態検出装置について図８を参照して説明する。なお、図８は同実施形態に係る液滴吐出状態検出装置の要部模式的平面説明図である。
ここでは、記録ヘッド１１のノズル幅相当分の領域にわたって検出光１５２を走査する検出光走査部６０１と、この検出光走査部６０１で走査される検出光１５２と液滴１００の交差によって生じる反射光１６１を受光するノズル幅相当分の受光量領域を有する反射光受光部６１１とを備えている。
【００５０】
検出光走査部６０１は、発光手段１２１からの出射光（射出光）１５１をコリメートレンズ１２２によって平行光化して平行光の検出光１５２とし、この検出光１５２を、ポリゴンミラー６０２とｆθレンズ６０３によって記録ヘッド１１のノズル配列方向に沿ってその全域にわたってノズル配列方向に対して所要の角度θで走査させる。一方、反射光受光部６１１は、記録ヘッド１１のノズル幅相当分のＣＣＤ又はＣＩＳなどの受光手段６１２を備えている。
【００５１】
なお、検出光走査部６０１はノズル配列方向と直交する方向に対して角度θで配置しているが、ノズル配列方向と直交する方向に沿う方向としてミラーなどの反射手段を用いて角度θで検出光１５２が走査されるようにすることもできる。また、反射光受光部６１１は、レンズ、ミラーなどによって集光し、前記第１実施形態と同様に受光領域の狭いＣＣＤなどの受光手段１３１を配置する構成とすることもできる。
【００５２】
これにより、前記第１実施形態と同様に、ノズル１１１の直下を走査される検出光１５２とノズル１１１から吐出される液滴の飛翔経路１０５は交差する位置関係にあり、交差した時に液滴の色に応じた反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙが発生する。反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙはあらゆる方向に発生するが、前方のＣＣＤやＣＩＳ（撮像素子）で散乱、反射光を受光して色相（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に分光してそれぞれの光強度（受光強度）を計測することによって、検出光１５２と交差した液滴がいずれの記録ヘッド１１（又はノズル列１１２）から吐出された液滴であるかを判別することができるので、各記録ヘッド１１の各ノズル列１１２のノズル１１１からの液滴吐出状態を検出することができる。
【００５３】
ここで、反射光１６１が発生する状況について図９を参照して説明する。なお、図９（ａ）は、前述した図５と同様に、各記録ヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙから滴飛翔方向（吐出方向）１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、１０５Ｙに同時に吐出された液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙが検出光１５２と交差して反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙを発している状況を説明する模式的正面説明図、同図（ｂ）は光強度分布を説明する説明図である。
【００５４】
吐出された液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙが、すでに照射されている検出光１５２と交差することにより反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙが発生する。このとき、検出光１５２の上部から液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙが入射し、下部から突き抜けて行くことにより、検出光１５２の上部及び下部では、交差する面積が少ないので、反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙの光強度も弱くなる。
【００５５】
また、検出光１５２の光強度は、図９（ｂ）に示すように、ビームの中心が一番強い光強度を持ったガウシャン分布を持っているので、液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙがビームの中心にあるほど、その反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙの光強度が強くなる。図９（ａ）では検出光１５２の光強度を矢印の密度で表している。
【００５６】
ここで、反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙの光強度を時間的変化で表すと図１０に示すようになる。
つまり、図１０では反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙの光強度をそれぞれ反射光光強度８６１Ｋ、８６１Ｃ、８６１Ｍ、８６１Ｙとして時間的変化を表している。各液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙが、検出光１５２の上方から交差し、その割合によって、反射光光強度８６１〜８６４は図１０に示すように時刻と共に変化する。このとき、液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙは、検出光１５２の上方から交差し始め、下方に貫けて行くことから、交差する面積及び検出光１５２の光密度（強度）の違いによって、各散乱反射光光強度８６１Ｋ、８６１Ｃ、８６１Ｍ、８６１Ｙは、時間軸上において、検出光１５２の中心に各液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙが存在する時に一番強くなる。
【００５７】
各液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙの滴吐出速度は一様であり、検出光１５２と交差する時刻ｔは予め算出することができる。そこで、例えば受光手段６１１を構成するＣＣＤのサンプリング時刻をＣＰＵ３０１によって制御し、時刻ｔに合わせることができる。この時刻ｔにおける受光手段６１１のサンプリングによって、時刻ｔにおける各反射光光強度８６１〜８６４を検知することができる。
【００５８】
このようにして、時刻ｔにおけるこの反射光光強度８６１Ｋ、８６１Ｃ、８６１Ｍ、８６１Ｙを計測し、ある一定の光強度Ａ（例えば、画像出力に影響を及ぼさない程度）以上であれば、これに対応する液滴である、つまり、ノズルが正常に吐出していると判別することができ、この光強度Ａ未満であれば、ノズルの吐出異常として判定することができる。
【００５９】
この場合、光強度と時間の関係のみであると、正常吐出が行われている液滴１００Ｋからの反射光光強度８６１Ｋ、液滴１００Ｃからの反射光光強度８６１Ｃ、液滴１００Ｙからの反射光光強度８６１Ｙと異常吐出（吐出遅れ）の液滴１００Ｍからの反射光光強度８６１Ｍの区別ができない。そこで、反射光の空間周波数によってそれぞれを区別するようにしている。
【００６０】
この空間周波数による各反射光光強度の区別について図１１を参照して説明する。なお、図１１は図９及び図１０における各反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙの空間周波数を示すものである。
各液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙは、それぞれ異なるインク（印写色剤）色であるので、吸収スペクトルもそれぞれ異なっている。これにより、たとえば、液滴１００Ｋの反射光１６１Ｋは空間周波数９６１Ｋを持ち、液滴１００Ｃの反射光１６１Ｃは空間周波数９６１Ｃを持ち、液滴１００Ｍの反射光１６１Ｍは空間周波数９６１Ｍを持ち、液滴１００Ｙの反射光１６１Ｙは空間周波数９６１Ｙを持つことになる。
【００６１】
したがって、図９に示すように液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｙに対して液滴１００Ｍが遅れている状況では、図１０に示す時刻ｔにおける光強度と空間周波数の関係は、図１１に示すように、液滴１００Ｍの空間周波数９６１Ｍの光強度は本来の空間周波数９６１Ｍａの光強度よりも低くなる。
【００６２】
このように、各液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙから発生する時刻ｔの空間周波数９６１Ｋ、９６１Ｃ、９６１Ｍ、９６１Ｙを用いることで、各液滴１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙと各反射光光強度８６１Ｋ、８６１Ｃ、８６１Ｍ、８６１Ｙを結びつけることが可能となり、それぞれの液滴の吐出状態を検出することができるようになる。
【００６３】
そこで、受光手段６１２としてカラーフィルタを持つＣＣＤ又はＣＩＳ（撮像素子）を用いることで、入力された光を光の三原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に分光し、それぞれの光強度を検知することができるので、反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙが、いずれの空間周波数成分を持っているか検出することできる。
【００６４】
これらの空間周波数成分９６１Ｋ、９６１Ｃ、９６１Ｍ、９６１Ｙを持った反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙの光強度が、予め定めた一定の値（強度）Ｂ（例えば、画像出力に影響を及ぼさない程度）以上であれば、これに対応する液滴が正常に吐出されている、つまり当該ノズルの吐出状態が正常であると判別し、強度Ｂ未満でれば吐出異常と判別することができる。
【００６５】
この例では、検出光１５２と滴１００Ｍが交差する予定の時刻ｔにおける、空間周波数成分９６１Ｍは閾値の光強度Ｂより低いので、液滴１００Ｍを吐出したノズル１１１は、吐出異常（吐出遅れ、曲がり、不吐出等）となっていることを検出できる。
【００６６】
また、空間周波数が広帯域に及ぶ反射光１６１の空間周波数成分９６１については、光強度のピークが他の反射光に比べて低いので、その閾値を空間周波数成分９６１の特性に合わせて閾値を強度Ｃにすることにより、同様の検出が可能となるので、それぞれの空間周波数成分９６１Ｋ、９６１Ｃ、９６１Ｍ、９６１Ｙに対応する閾値をそれぞれ設けてもよい。
【００６７】
次に、滴吐出速度の検出について図１２を参照して説明する。なお、図１２は図１０の光強度のサンプリング周期を説明する説明図である。
液滴１００Ｋにて発せられる反射光光強度８６１Ｋ、液滴１００Ｃにて発せられる反射光光強度８６１Ｃと吐出速度の異なる液滴１００Ｙにて発せられる反射光光強度８６１Ｙは、時刻ｔにおける光強度は同等で、閾値強度Ａ以上であるので、いずれも正常吐出であるが、滴吐出速度が異なっている。そこで、この滴吐出速度を検出する構成について説明する。
【００６８】
図１２に示すように、受光手段６１２を構成するＣＣＤ又はＣＩＳ６１２のサンプリング周期をΔｔとして、１つの反射光１６１に対して複数回のサンプリングを行うことで、時刻ｔの反射光光強度のピークが予測される部分だけでなく、反射光が検出されている時間を計測することができる。
【００６９】
この例では、液滴１００Ｋからの反射光光強度８６１Ｋと液滴１００Ｃからの反射光光強度８６１Ｃは、反射光が検出されてから終わるまで１０回のサンプリング（１０Δｔ）が行われている。これに対し、液滴１００Ｙからの反射光光強度８６１Ｙは、６回のサンプリング（６Δｔ）となっている。また、検出光１５２は、既知の口径であるので、口径／時間（サンプリング時間Δｔ×サンプリング回数）で当該液滴１００の滴吐出速度を計測することが可能となる。
【００７０】
このように各滴の滴吐出速度を検出することで、滴吐出速度に併せた滴吐出タイミングを制御し、着弾位置ずれを低減することができる。つまり、カラー画像を形成するとき、例えば、赤色ドットはマゼンタインクとイエローインクの液滴を同じ位置に着弾させないと、色ずれを起こした異常画像の印刷結果となり、良好な出力を得ることができない。そこで、同じ着弾位置に着弾するように滴吐出タイミングを調整することによって良好な画像を得ることができる。
【００７１】
次に、本発明の第３実施形態に係る液滴吐出状態検出装置について図１３を参照して説明する。なお、図１３は同実施形態に係る液滴吐出状態検出装置の要部模式的平面説明図である。
ここでは、前記第２実施形態の構成において、検出光走査部６０１から出射される検出光１５２を反射するミラーなどの反射手段６５１、６５２と、反射光１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙを反射して反射光受光部６１１に入射させるミラーなどの反射手段６５３、６５４を備えている。
【００７２】
このように反射手段６５１〜６５４を設けて光路を折り畳むことによって光路長を長くし、ｆθレンズ６０３や受光手段６１２を構成するＣＣＤ又はＣＩＳの焦点距離を稼ぐことができ、装置を小型化することができる。また、反射手段を用いることで検出光走査部６０１や反射光受光部６１１をインクミストや紙粉から防汚することもできる。
【００７３】
ここで、反射手段６５２、６５３による検出光走査部６０１や反射光受光部６１１の汚れを防止する手段について図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は液滴吐出状態の非検出時の状態を示す模式的説明図、図１５は液滴吐出状態の非検出時の状態を示す模式的説明図である。
装置本体内部の筐体６７１の外側に検出光走査部６０１、ここでは図示を省略する反射光受光部６１１が配置されており、筐体６７１の検出光入射口６７１ａを開閉する反射手段６５２が回動可能に配置され、図示しない回動手段によって図１４で矢示方向に回動される。反射手段６５２は、反射面６６１と非反射面６６２とを有している。
【００７４】
そこで、液滴吐出状態の検出を行わないときには、図１４に示すように、反射手段６５２が筐体６７１の検出光入射口６７１ａを閉じた状態にすることで、筐体６７１内の記録ヘッド１１によるミストや用紙搬送時の紙粉などが検出光走査部６０１や反射光受光部６１１に飛散して検出光走査部６０１や反射光受光部６１１を汚すことが防止される。また、反射手段６５２も非反射面６６２が筐体６７１内側に位置するので反射面６６１が汚れることも防止されている。
【００７５】
そして、液滴吐出状態の検出を行うときには、図１５に示すように、反射手段６５２を同図の矢示方向に回動させて、反射面６６１を、検出光１５２を反射して記録ヘッド１１のノズル１１１の下方を通過させる位置し、前述したようにして液滴吐出状態の検出を行なう。
【００７６】
この実施形態における制御部が行なう液滴吐出状態検出処理を図１６に示すフロー図を参照して説明する。
この液滴検出状態検出処理は、前述した第１実施形態における液滴吐出状態検出処理（図７参照）と略同様であり、ステップＳ２で発光手段１２１を発光させるときに図１５に示す状態に反射手段６５１（受光側も同様）を回動し、ステップ１０で発光手段１２１の発光を停止するときに図１６に示す状態に反射手段６５１（受光側も同様）を回動する点が異なるのみである。
【００７７】
なお、上記実施形態ではライン型画像形成装置に適用した例で説明しているが、シリアル型画像形成装置にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１…装置本体
２…用紙（被記録媒体）
１１、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ…記録ヘッド
１００、１００Ｋ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙ…液滴
１１１…ノズル
１１２…ノズル列
１２１…発光手段
１３１、６１２…受光手段
１５２…検出光
１６１、１６１Ｋ、１６１Ｃ、１６１Ｍ、１６１Ｙ…反射光（散乱光、反射光）
６０１…検出光走査部
６１１…反射光受光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010167721.tif 000017
【図１６】
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