(57)【要約】      （修正有）【課題】液吐出部の吐出良否をより正確に検出できるようにした液体吐出検出装置の提供。【解決手段】光ビームを発するＬＤ３１とその光ビームをその光ビームの中心軸から外れた位置で受光するＰＤ３５とを用い、ＬＤ３１からの光ビームの液滴への照射で生じる散乱光により液吐出部の吐出良否を検出する液吐出検出装置において、ＰＤ３５が受光に応じて出力する出力信号を、増幅器４３による増幅前にＢＰＦ４２でフィルタ処理して上記散乱光に由来する信号成分を選択的に取り出すようにした。【選択図】図５
2014058133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発する発光素子と前記光ビームを該光ビームの中心軸から外れた位置で受光する受光素子とを用い、前記発光素子からの光ビームの液滴への照射で生じる散乱光により液吐出部の吐出良否を検出する液吐出検出装置であって、
前記受光素子が受光に応じて出力する出力信号を、増幅前にフィルタ処理して前記散乱光に由来する信号成分を選択的に取り出すことを特徴とする液吐出検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液吐出検出装置であって、
前記受光素子が受光に応じて出力する出力信号のレベルに応じて、前記受光素子と前記光ビームの中心軸との距離を調整する調整手段を備えることを特徴とする液吐出検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液吐出検出装置であって、
前記調整手段による距離の調整中に、その旨を表示する表示手段を設けたことを特徴とする液吐出検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液吐出検出装置であって、
前記フィルタ処理後の信号成分を増幅する増幅手段と、
温度が高いほど前記増幅手段の増幅率を低下させる調整手段とを設けたことを特徴とする液吐出検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液吐出検出装置であって、
前記調整手段は、前記増幅手段の増幅率を定める抵抗として機能し温度によって抵抗値が変化するサーミスタであることを特徴とする液吐出検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液吐出検出装置を備え、
該液吐出検出装置によって記録ヘッドが備えるノズルからのインク滴の吐出良否を検出することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液吐出部の吐出良否を検出する液吐出検出装置及び、このような液吐出検出装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、画像形成装置において、常に安定した高画質印刷を実現する手段として、液吐出検出手段を設けることが知られている。
画像形成装置における液吐出検出とは、印刷前にノズルのドット抜けをチェックするものであり、チェックした結果ドット抜けが発生していた場合に自動クリーニング等実施することで、安定した高画質印刷を実現できることが既に知られている。
【０００３】
また、液吐出不良検出手段としては、光ビームを発する発光素子と光ビームを受光する受光素子を用い、発光素子からの光ビームのインク滴への照射で生じる散乱光により記録ヘッドの各ノズルの液吐出不良を検出するものが既に知られている。
このような液吐出検出手段については、例えば特許文献１に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の液吐出検出手段については、受光素子による光の検出信号を増幅してからハイパスフィルタを通して、バックグラウンドから散乱光の成分を抽出するようにしていた。このため、増幅器の仕様の制約により増幅後の信号が飽和してしまうと、散乱光の成分抽出ができず、吐出良否の検出誤りにつながるという問題があった。特に、発光素子や受光素子の位置ずれ等により、バックグラウンドのレベルが想定より高くなってしまう場合に、このような問題が発生する。
【０００５】
また、このような問題は、画像形成装置以外において液吐出部の吐出良否を検出する液吐出検出装置についても、同様に発生するものである。
この発明は、このような問題を解決し、液吐出検出装置において、液吐出部の吐出良否をより正確に検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明の液吐出検出装置は、光ビームを発する発光素子と前記光ビームを該光ビームの中心軸から外れた位置で受光する受光素子とを用い、前記発光素子からの光ビームの液滴への照射で生じる散乱光により液吐出部の吐出良否を検出する液吐出検出装置において、前記受光素子が受光に応じて出力する出力信号を、増幅前にフィルタ処理して前記散乱光に由来する信号成分を選択的に取り出すようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上のような構成によれば、液吐出部の吐出良否をより正確に検出できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の液吐出検出装置の実施形態を備える画像形成装置の構成を、その画像形成部を中心に模式的に示す図である。
【図２】液吐出不良検出装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】液吐出不良検出装置の検出原理を説明するための図である。
【図４】その別の図である。
【図５】ＰＤの出力信号を処理する検出回路の構成を示す図である。
【図６】比較例における検出回路の構成を示す、図５と対応する図である。
【図７】散乱光のピークを検出した場合の、図６の回路のＡ〜Ｃ点における信号波形を示す図である。
【図８】その別の例を示す図である。
【図９】図６の回路でＨＰＦに入力する信号と、図５の回路でＢＰＦに入力する信号との対比を示す図である。
【図１０】図５に示した回路の変形例を示す図である。
【図１１】オフセット光出力レベルの調整のために本体制御部のＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。
【図１２】その別の例を示すフローチャートである。
【図１３】サーミスタを用いて増幅器を構成した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明の液吐出検出装置の実施形態を備える画像形成装置の構成を、その画像形成部を中心に模式的に示す図である。なお、図１には液吐出検出装置は示していない。
【００１０】
図１に示す画像形成装置１は、インクジェット方式で記録媒体である用紙に画像を形成するインクジェット記録装置である。
そして、装置本体に装着した、用紙１２を装填するための給紙トレイ１１と、装置本体に装着され画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ１３とを備える。さらに、装置本体の前面の一端部側には、前面から前方側に突き出し、上面よりも低くなった不図示のカートリッジ装填部を有し、このカートリッジ装填部の上面に操作キーや表示器などの操作部を配置している。
【００１１】
また、給紙トレイ１１の用紙積載部（圧板）上に積載した用紙１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部から用紙を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１４及び、給紙コロ１４に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１５を備え、この分離パッド１５は給紙コロ１４側に付勢されている。
【００１２】
そして、この給紙部から給紙された用紙１２を記録ヘッド２０の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１６と、給紙部からガイドを介して送られる用紙１２を搬送ベルト１６との間で挟んで搬送するための不図示のカウンタローラと、略鉛直上方に送られる用紙１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１６上に倣わせるための搬送ガイド１７と、押さえ部材で搬送ベルト１６側に付勢された先端加圧コロ１８とを備えている。また、搬送ベルト１６の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１９を備えている。
【００１３】
ここで、搬送ベルト１６は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２１とテンションローラ２２との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向に周回するように構成している。帯電ローラ１９は、搬送ベルト１６の表層に接触し、搬送ベルト１６の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。
【００１４】
また、搬送ベルト１６の裏側には、記録ヘッド２０による印写領域に対応して不図示のガイド部材を配置している。このガイド部材は、上面が搬送ベルトを支持する２つのローラ（搬送ローラとテンションローラ）の接線よりも記録ヘッド側に突出している。これにより、搬送ベルトは印写領域ではガイド部材の上面にて押し上げられてガイドされるので、高精度な平面性を維持される。
【００１５】
さらに、このガイド部材の搬送ベルト１６の裏面と接触する面側には、主走査方向、すなわち搬送方向と直交する方向に複数の溝を形成して、搬送ベルト１６との接触面積を少なくし、搬送ベルト１６がスムーズにガイド部材表面に沿って移動できるようにしている。
【００１６】
さらに、記録ヘッド２０で記録された用紙を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１６から用紙を分離するための分離爪２３と、不図示の排紙ローラ及び排紙コロとを備え、排紙ローラの下方に排紙トレイ１３を備えている。ここで、排紙ローラと排紙コロとの間から排紙トレイ１３までの高さは排紙トレイ１３にストックできる用紙の量を多くするためにある程度高くしている。
【００１７】
また、装置本体の背面部には両面給紙ユニット２４が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット２４は搬送ベルト１６の逆方向回転で戻される用紙を取り込んで反転させて再度カウンタローラと搬送ベルト１６との間に給紙する。また、この両面給紙ユニット２４の上面には不図示の手差し給紙部を設けている。
液吐出不良検出装置は、図１には表れないが、キャリッジホームポジションのヘッド下近辺に設けている。
【００１８】
次に、画像形成装置１に設ける液吐出不良検出装置の構成及び検出原理について説明する。
図２は、液吐出不良検出装置の構成を模式的に示す図である。また、図３及び図４は、その検出原理を説明するための図である。
【００１９】
この液吐出不良検出装置３０は、図２に示すように、発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）３１を備え、ＬＤから発光する光を、コリメートレンズ３２及びアパーチャ３３を通してレーザビーム３４として出力する。
また、このレーザビーム３４の光軸Ｘ１から距離Ｙだけ離れた位置に受光領域の中心Ｘ２が位置するように、受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）３５を配置する。また、ＰＤ３５を移動させて距離Ｙを調整するための駆動手段を備える。
【００２０】
また、ＬＤ３１は、キャリッジホームポジションにあるヘッド２０の各ノズル２０ａから吐出される液滴であるインク滴３６が、レーザビーム３４を横切るような位置に配置する。
この状態で、レーザビーム３４の照射中にインク滴３６が吐出されると、インク滴３６によりレーザビーム３４が散乱され、散乱光３７が発生する。
【００２１】
一方、ＰＤ３５には、インク滴３６が吐出されていない状態では、レーザビーム３４の光軸Ｘ１からの距離Ｙに応じたレベルの光がバックグラウンドとして入射している。そして、この状態で散乱光３７が発生すると、散乱光３７がＰＤ３５に入射するため、ＰＤ３５の入射光量が増加することになる。
【００２２】
従って、ＰＤ３５の受光光量に応じた出力信号レベルを経時的にモニタすると、図３に示すようになる。すなわち、まず、ＬＤ３１がＯＦＦの状態ではバックグラウンド光も入射しないので出力信号は最低レベルである。次に、ＬＤ３１がＯＮになると、バックグラウンド光が入射し、一定レベルの信号が出力される。このレベルを、「オフセット光出力レベル」と呼ぶことにする。このオフセット光出力レベルは、距離Ｙが増加するほど小さくなり、距離Ｙが減少するほど大きくなる。
【００２３】
そして、この状態でノズル２０ａにインク滴３６を吐出させると、インク滴３６がレーザビーム３４を通過するタイミングで、散乱光３７と対応する出力レベルのピークが出現する。従って、このピークの有無により、インク滴３６が実際に吐出されたかどうかを判定することができる。
【００２４】
ヘッド２０全体において各ノズル２０ａによる吐出の良否を判定したい場合、図４に（１）から（６）で示すように、各ノズル２０ａから時間をずらしてインク滴３６を吐出させればよい。インク滴３６を吐出できたノズル２０ａについては、ＰＤ３５の出力信号に、吐出タイミングで散乱光３７と対応するピークを確認でき、吐出できないノズル２０ａについては、散乱光３７と対応するピークが現れない。
【００２５】
図４の例では、（３）で示す３番目のノズル２０ａは、吐出不良を起こしており、インク滴３６が吐出されなかったため、対応するピークが現れていない。
以上の検出を行う場合、散乱光３７を多くするため、インク滴としてはなるべく大きな滴、例えば２１ｐｌ（ピコリットル）の大滴を用いるとよい。色は問わない。
【００２６】
次に、図５に、ＰＤ３５の出力信号を処理する検出回路の構成を示す。
この検出回路は、電流電圧変換回路４１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４２、増幅器４３、増幅器４４、コンパレータ４５を備え、ＰＤ３５の出力信号をこの順で処理するものである。
【００２７】
まず、ＰＤ３５の出力信号は電流信号であるので、電流電圧変換回路４１によってこれを電圧信号に変換する。そして、これを増幅する前に、ＢＰＦ４２にて処理して、散乱光３７に由来する成分を取り出す。
ここで、ＢＰＦ４２は、散乱光３７のピークの期間及び形状に基づき、そのピークに多く含まれる周波数成分を透過させ、それ以外の周波数成分をカットするように設計する。このことにより、入力信号におけるピークのサイズが小さくても、効果的に散乱光３７に由来する成分を取り出すことができる。すなわち、一定レベルであるオフセット光レベルの信号や、その他のノイズをカットすることができる。
【００２８】
そして、ＢＰＦ４２による処理後の信号を、増幅器４３，４４で増幅して、コンパレータ４５に入力し、基準レベル（ここでは＋１Ｖ）と比較する。そして、この比較結果により、＋１Ｖ以上のピークがあれば、インク滴３６が吐出されており、なければ、吐出されていないと判断できる。そこで、比較結果を示す信号を画像形成装置１本体の制御部へ供給する。
制御部は、その信号に基づき、各ノズル２０ａの吐出良否を判断することができる。
なお、増幅器４３，４４の増幅率は、ここではそれぞれ１０倍及び２１倍だが、これは適宜に定めればよい。
【００２９】
次に、比較例として、図５の検出回路の別の構成について説明する。
この構成を図６に示すが、図５の構成とは、ＢＰＦ４２に代えてハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４６を設けている点と、ＨＰＦを増幅器４３の後ろに設けている点が異なるのみである。このうち後者が重要な相違点である。
散乱光３７のピークを検出した場合の、図６の回路のＡ〜Ｃ点における信号波形を図７に示す。図７に示すのは、理想的な環境であった場合の例である。
【００３０】
図６に示す検出回路においては、図７（ａ）に示すＡ点では、増幅器４３により増幅された比較的高い電圧の信号が検出できる。そして、この信号をＨＰＦ４６に通すと、Ｂ点では、図７（ｂ）に示すように、平坦なオフセット光出力レベルの信号はカットされ、ピーク部のみ透過することになる。そして、これを増幅器４４に通すと、Ｃ点では、図７（ｃ）に示すようにピーク部分が強調された信号になる。なお、図７（ｃ）の例では、ピーク部は増幅器４４の出力電圧上限に達し、飽和している。
しかし、Ｃ点の信号をコンパレータ４５に入力することにより、＋１Ｖの閾値により、ピークのある部分とない部分を的確に識別することができる。
【００３１】
次に、図８に、図６の回路のＡ〜Ｃの点における信号波形の別の例を示す。図８に示すのは、オフセット光出力レベルが想定より高くなった場合の例である。何らかの理由でＰＤ３５がレーザビーム３４の光軸Ｘ１に近づいたり、レーザ光３４の径が広がったりすると、このような状態になる。
【００３２】
この場合、元の信号レベルが高いため、増幅器４３により増幅すると、増幅後のＡ点の信号は、図８（ａ）に示すように全体的に飽和してしまう。増幅器４３の出力電圧には、電源電圧や部品仕様による上限があるためである。このため、この時点で既にピークとそれ以外の部分が区別できない。
【００３３】
従って、この信号をＨＰＦ４６に通すと、Ｂ点では図８（ｂ）に示すように全体的にフラットな信号になってしまい、これを増幅器４４により増幅しても、図８（ｃ）に示すようにフラットな状態を維持したままである。従って、ピークのある部分とない部分を区別することができない。
【００３４】
これに対し、図５の構成であれば、増幅器４３により増幅する前の信号をＢＰＦ４２に入力する。従って、オフセット光出力レベルが多少上がったところで、散乱光３７に由来するピーク成分を取り出す前に信号が飽和してそのピーク成分が消えてしまうことはない。
【００３５】
図９に、図６の比較例の回路でＨＰＦ４６に入力する信号と、図５の実施形態の回路でＢＰＦ４２に入力する信号との対比を示す。
この図からわかるように、比較例の回路であれば飽和してしまうようなレベルの信号でも、実施形態の回路であれば符号Ｅに示す範囲に入り、飽和することはない。また、符号Ｆで示すように、オフセット光出力レベルがさらに高いレベルになった場合でも、余裕をもってフィルタ処理を行うことができる。従って、ノズル２０ａの吐出良否をより正確に検出することができる。
【００３６】
次に、図１０に、図５に示した回路の変形例を示す。
この変形例においては、コンパレータ４５の出力だけでなく、電流電圧変換回路４１の出力信号を本体制御部５１に入力している。そして、その信号レベルに応じてＰＤ駆動モータ５２を駆動し、ＰＤ３５を移動させて、レーザビーム３４の光軸Ｘ１と受光領域の中心Ｘ２との間の距離Ｙを調整するようにしている。上述したように、距離Ｙが大きくなるほどオフセット光出力レベルは低下することから、距離Ｙの調整により、オフセット光出力レベルを調整することができる。オフセット光出力レベルが高すぎる場合はＰＤ３５をレーザビーム３４から遠ざけ、低すぎる場合は近づけるとよい。なお、この調整は、ノズル２０ａからインク滴を吐出させる吐出不良の検知を開始する前に行うとよい。
【００３７】
図１１に、この制御のために本体制御部５１のＣＰＵが実行する処理のフローチャートを示す。
本体制御部５１のＣＰＵは、液滴吐出不良の検知タイミングになると、図１１のフローチャートに示す処理を開始する。これは、明示の指示があった場合や、所定のイベントが発生した場合等が考えられる。
【００３８】
そしてまず、電流電圧変換回路４１の出力信号に基づき、オフセット光出力のレベルを検出し、これが予め設定した電圧範囲内であるか否か判断する（Ｓ１１）。この電圧範囲は、散乱光３７由来のピークを正しく検出できると考えられる範囲であり、例えば３Ｖ以上８Ｖ未満に設定することが考えられる。
【００３９】
そして、ステップＳ１１でＮＯである場合、ＰＤ３５の位置を調整する必要があると判断し、オフセット光出力のレベルが設定電圧下限値未満か否か判断する（Ｓ１２）。ここでＹＥＳであれば、オフセット光出力のレベルが低すぎることがわかるため、ＰＤ駆動モータ５２を駆動してＰＤ３５をレーザビーム３４の光軸Ｘ１に所定距離だけ近づける（Ｓ１３）。また、ステップＳ２でＮＯであれば、オフセット光出力のレベルが高すぎることがわかるため、ＰＤ駆動モータ５２を駆動してＰＤ３５をレーザビーム３４の光軸Ｘ１から所定距離だけ遠ざける（Ｓ１４）。これらの所定距離としては、例えば１００μｍが考えられる。
【００４０】
そして、いずれの場合もステップＳ１１に戻って処理を繰り返す。ステップＳ１１でＹＥＳになると、オフセット光出力のレベルは適切であると判断し、ノズル２０ａからインク滴を吐出させの液滴吐出不良検知を開始する（Ｓ１５）。以上で図１１の処理を終了する。
【００４１】
以上の処理を実行することにより、ＰＤ３５の位置ずれ等、何らかの理由でオフセット光出力のレベルが適切でない場合に、これを適切なレベルに調整してから吐出不良の検知を行うことができる。従って、ノズル２０ａの吐出良否をより正確に検出することができる。
また、図１２に、図１１に示した処理の変形例を示す。この処理は、ＰＤ３５の位置調整中に、その旨を操作パネルに表示するようにした点以外は、図１１と同様なものである。
【００４２】
図１２の処理において、ステップＳ２１は図１１のステップＳ１１と同じであり、ここでＹＥＳの場合に、操作パネルにオフセット光出力調整中の旨を表示してから（Ｓ２２）、図１１のステップＳ１２乃至Ｓ１４と同じステップＳ２３乃至Ｓ２５の処理を実行する。表示例としては、「オフセット光出力調整中」のメッセージを表示することが考えられる。
【００４３】
また、ステップＳ２１でＹＥＳの場合、操作パネルにオフセット光出力調整中の旨を表示中であれば（Ｓ２６）、その表示を消去してから（Ｓ２７）、図１１のステップＳ１５と同様に液滴吐出不良検知を開始する。
このようにすることにより、ユーザはオフセット光出力調整中の旨を認識し、液滴吐出不良検知に時間がかかっても違和感を感じないようにすることができる。
【００４４】
次に、図５及び図１０に示した回路における増幅器４３，４４の変形例について説明する。
これらの増幅器４３，４４は、図１３に示すように、環境温度によって抵抗値が可変するサーミスタを用いて構成することが考えられる。
【００４５】
ここで、増幅器の増幅率は、抵抗Ａと抵抗Ｂの定数の比で決まる。例えば、抵抗Ａが１０ｋΩ、抵抗Ｂが１００ｋΩのときの増幅率は、１００／１０＝１０倍となる。また、オフセット光出力は環境温度によって変わることが分かっている。そこで、抵抗Ａまたは抵抗Ｂ、あるいは両方を環境温度によって抵抗値が変化するサーミスタとすることで、環境温度による変化分を増幅率により調整して補正することができる。
【００４６】
例えば、抵抗Ａについて、環境温度が高いと抵抗値が上がるものを採用しておけば、環境温度が常温より高くなってオフセット光出力が上昇したとしても、その分増幅率を低下させて出力信号の電圧を抑制することができる。
【００４７】
以上で実施形態の説明を終了するが、この発明において、各部の具体的な構成、処理の内容、液滴吐出不良検知の手順等は、実施形態で説明したものに限るものではない。
画像形成装置以外における液の吐出良否の検出に、上述の図２乃至図５を用いて説明した構成や、その変形例を適用することも当然可能である。
また、以上説明してきた各実施形態、動作例及び変形例の構成は、相互に矛盾しない限り任意に組み合わせて実施可能であることは勿論である。変形例の構成については、図６の構成と組み合わせることも妨げられない。
【符号の説明】
【００４８】
１：画像形成装置、１１：給紙トレイ、１２：用紙、１３：排紙トレイ、１４：給紙コロ、１５：分離パッド、１６：搬送ベルト、１７：搬送ガイド、１８：先端加圧コロ、１９：帯電ローラ、２０：記録ヘッド、２０ａ：ノズル、２１：搬送ローラ、２２：テンションローラ、２３：分離爪、２４：両面給紙ユニット、３０：液吐出不良検出装置、３１：ＬＤ、３２：コリメートレンズ、３３：アパーチャ、３４：レーザビーム、３５：ＰＤ、３６：インク滴、３７：散乱光、４１：電流電圧変換回路、４２：ＢＰＦ、４３，４４：増幅器、４５：コンパレータ、４６：ＨＰＦ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】特開２０１０−１９４８０６号公報
【図１】
2014058133.tif 000003
【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】
2014058133.tif 000008
【図８】
2014058133.tif 000009
【図１０】
2014058133.tif 000010
【図１１】
2014058133.tif 000011
【図１２】
2014058133.tif 000012
【図１３】
2014058133.tif 000013
【図２】
2014058133.tif 000014
【図９】
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