(57)【要約】【課題】フォトセンサーにより検出する液滴通過時の光量信号と非通過時の光量信号の比を改善し、正確にノズルにおける液滴の状態を検出することが可能な検出機構を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】液滴を吐出する少なくとも一つのノズルを備えた記録ヘッド１０に設けられたノズルから、液滴が吐出される方向と略交差する方向に光を出射する光源と、この光源から出射された光を液滴が通過する位置近傍で収束した収束ビームを出射するレンズと、収束ビームの収束位置近傍を液滴が通過するタイミングにおける出射光の光量を検出する光検出手段と、収束ビームをノズルの主走査方向又は副走査方向に走査するようにレンズを駆動した結果変化する光検出手段の検出値に基づいて、ノズルにおける液滴の吐出状態を分析する分析手段と、を備えた。【選択図】図１
2014018990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する少なくとも一つのノズルを備えた記録ヘッドと、
前記ノズルから吐出される液滴の移動経路と略交差する方向に光を出射する光源と、該光源から出射された光を収束して収束ビームを出射するレンズと、前記光源からの出射光を検出する光検出手段と、前記収束ビームが前記記録ヘッドの主走査方向、又は／及び、副走査方向に走査するように前記レンズを駆動するレンズ駆動手段と、を備えた液滴検出手段と、
前記レンズ駆動手段による前記レンズの駆動に伴う、前記光検出手段による検出値の変化に基づいて、前記ノズルにおける前記液滴の吐出状態を分析する分析手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記分析手段は、前記レンズの駆動に伴う前記検出値の変化の有無によって前記ノズルからの前記液滴の吐出の有無を分析し、又は、前記光検出手段による前記検出値が最小となる前記レンズの主走査方向及び前記副走査方向における駆動位置に基づいて前記ノズルによる前記液滴の吐出経路を分析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】
前記記録ヘッドは、前記主走査方向又は副走査方向と直交する高さ方向に駆動可能であり、
前記分析手段は、
前記記録ヘッドが、所定の高さ位置にある場合における、前記光検出手段によって検出される前記検出値が最小となる前記レンズの主走査方向及び副走査方向の駆動位置と、
前記記録ヘッドが、前記所定の高さ位置とは異なる他の高さ位置にある場合における、前記光検出手段によって検出される前記光量が最小となる前記レンズの主走査方向及び副走査方向の駆動位置と、
に基づいて、前記ノズルによる前記液滴の吐出角度を分析す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】
前記記録ヘッドは、主走査方向及び副走査方向に形成された複数のノズルを備え、
前記記録ヘッドを主走査方向及び副走査方向に駆動するヘッド駆動手段を備え、
該ヘッド駆動主手段は、各ノズルについて吐出される液滴が前記収束ビーム内を通過して、前記分析手段による吐出状態の分析を行えるように前記記録ヘッドを往復駆動し、
前記記録ヘッドにおけるノズル列の形成方向に対して直交する方向に前記光の光軸が設けられることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像形成装置において、
前記液滴検出手段は、前記記録ヘッドの走査経路の一端に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置において、
前記分析手段は、
前記レンズの主走査方向又は副走査方向位置を検出するレンズ位置検出手段と、
任意の基準電圧と前記光検出手段の検出信号を比較してパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、
前記パルス信号幅における基準パルス数を計測するカウント手段と、
前記レンズ位置検出手段からの信号と、前記パルス信号生成手段からのパルス信号と、前記吐出ヘッドの吐出信号と同期した同期信号と、に基づいて、前記液滴通過時のパルス信号幅が最大値となり、且つ、前記光検出手段により検出される検出値が最小となる、前記レンズの主走査方向又は副走査方向位置を記憶するレンズ位置記憶手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記分析手段による分析時の前記記録ヘッドの初期位置情報と、複数ノズル列の最初又は最後のノズル位置における前記レンズの位置情報から記録ヘッド交換時のキャリブレーション情報を算出することを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
液滴を吐出する少なくとも一つのノズルを備えた記録ヘッドと、前記ノズルから吐出される液滴の移動経路と略交差する方向に光を出射する光源と、該光源から出射された光を収束して収束ビームを出射するレンズと、前記光源からの出射光を検出する光検出手段と、前記収束ビームが前記記録ヘッドの主走査方向、又は／及び、副走査方向に走査するように前記レンズを駆動するレンズ駆動手段と、を備えた画像形成装置における液滴吐出検査方法において、
前記レンズを主走査方向に駆動し、前記検出値が最小となる前記レンズの駆動位置を記憶するステップと、
当該主走査方向位置に前記レンズを固定した状態で前記レンズを副走査方向に駆動し、前記検出値が最小となる前記レンズの駆動位置を記憶するステップと、
前記レンズの主走査方向及び副走査方向における駆動位置に基づいて、前記ノズルによる前記液滴の吐出経路を分析するステップと、を含むことを特徴とする液滴吐出検査方法。
【請求項９】
請求項８に記載の液滴吐出検査方法において、
前記検出値に変化がない場合、前記ノズルから液滴が吐出されていないと判断することを特徴とする液滴吐出検査方法。
【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、インクジェット方式に従って記録を行うノズルを有する記録ヘッドを備えた画像形成装置及び液滴吐出検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式を採用した記録装置（画像形成装置）は直接記録媒体に液滴（インク滴）を吐出することにより画像を形成する。
この方式は電子写真方式等とは異なり、画像形成までに介在する装置構成要素が少ないため意図した画像を安定して得られるという大きな特徴を持つ。
しかしながら、インクジェット方式ではインクを吐出する記録ヘッドに設けられた微細なノズルから微小なインク滴を吐出させて記録を行うために、（１）そのノズルに塵が詰まりインクが吐出しなかったり、また（２）長い時間記録動作を行なわずに記録ヘッドを放置しておくとインクの揮発成分が蒸発してインクの粘性が高くなりノズルにそのインクが詰まって吐出ができなくなったり、或は、（３）インク吐出口から吐出されたインク液滴の一部が吐出口付近に付着して吐出口を覆ってしまいインク吐出ができなくなったりする等、様々な理由でインクが吐出されず、記録画像にそのインク不吐出による白筋が発生し、記録画像の品位が低下することがあった。
【０００３】
また、インクの不吐出が発生しないまでも、インク吐出口から吐出するインクの吐出方向が正常時とは異なることで、記録画像におけるインクの吐出位置がずれ、記録画像の品位が低下するという問題もあった。
インクジェット方式の画像形成装置は、画像形成のみならず、プリント基板の配線など、産業用の塗布装置などにも広く適用しうるが、このような塗布装置で液滴の吐出位置がずれる不具合が発生すると、サテライトと呼ばれる主液滴が隣接パターン間に付着してしまいパターンが接続されてしまう等の誤配線を生じ、さらに不吐出により配線が途中で断線したりしてプリント基板の品質低下を招いてしまうという問題がある。
このため、以上のような吐出不良を検出する検出機構を有している画像記録装置が、提案されている。
【０００４】
検出機構としては主に２つの形式がある。
第１の形式の検出機構は、一般的に記録媒体にテストプリントを行うとともに、このテストプリントされた画像をスキャナで読みとることにより、吐出不良の検出を行うものである。
それに対し、第２の形式の検出機構は、特許文献１乃至３に示されるように、光源と、この光源からのビームを受光する受光素子とを有している。光源は、記録ヘッドから吐出されたインク滴がビーム中を通過し得るように配置されている。
第２の形式の検出機構は、インク滴がビーム中を通過した際の上記受光素子への受光光量の変化を検出することにより、吐出不良の検出を行うものである。
第２の形式の検出機構は、一般的に用いられる第１形式の検出機構のように、スキャナの移動時間並びに画像の読みとり時間を必要としないため、より高速に吐出不良の検出が行うことが出来る。
なお、特許文献１では、記録ヘッドの複数のノズル各々からのインク吐出状態を検出するフォトセンサーを記録ヘッドのホームポジションとその記録がなされる有効記録領域の外側との間に備え、記録ヘッドの走査中にそのフォトセンサーの位置で試験的にインク吐出を行わせる。そして、そのインクの吐出状態をフォトセンサーにより検出した検出結果に基づいて、補正回路により記録ヘッドの複数のノズル各々について動作状態をリアルタイムに分析し、その分析結果に基づいて記録制御を行う。
【０００５】
特許文献２には、複数のグループに分けられている複数のノズルを備えている記録ヘッドと、往復駆動されるキャリッジと、キャリッジの駆動範囲内に設けられ、かつその検出光の光軸がキャリッジの移動方向に対して傾斜するように設けられ、ノズルからそれぞれ吐出されるインクを光学的に検出するセンサーと、記録ヘッドのインクの吐出動作を制御する制御部とを具備している画像形成装置が記載されている。
また、特許文献３には、印字ヘッドの長手方向の両端部に発光素子とフォトセンサーを配置し、ノズル列方向に平行若しくは略平行に検出用ビームを照射することで、印字ヘッドから吐出される飛翔中の液滴を検出するように構成した画像形成装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１乃至３の装置で採用されている液滴の吐出／不吐出を検出する検出手段は、飛翔液滴径（液滴径＝ｄ）よりはるかに大きいビーム径を持つ平行光を用いているため、フォトセンサーにより検出する液滴通過時の光量信号と非通過時の光量信号との比、つまりＳ／Ｎ比が非常に悪く誤検出を生じやすい。又、サテライト等の微小液滴は検出できないという問題があった。
上記の課題を鑑みて、本発明は、フォトセンサーにより検出する液滴通過時の光量信号と非通過時の光量信号の比（Ｓ／Ｎ比）を改善し、正確に液滴の吐出／不吐出、あるいは液滴の吐出位置（吐出経路）を検出することが可能な検出機構を備えた画像形成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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１は、液滴を吐出する少なくとも一つのノズルを備えた記録ヘッドと、前記ノズルから吐出される液滴の移動経路と略交差する方向に光を出射する光源と、該光源から出射された光を収束して収束ビームを出射するレンズと、前記光源からの出射光を検出する光検出手段と、前記収束ビームが前記記録ヘッドの主走査方向、又は／及び、副走査方向に走査するように前記レンズを駆動するレンズ駆動手段と、を備えた液滴検出手段と、前記レンズ駆動手段による前記レンズの駆動に伴う、前記光検出手段による検出値の変化に基づいて、前記ノズルにおける前記液滴の吐出状態を分析する分析手段と、を備えた画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成したので、本発明によれば、正確に液滴の吐出／不吐出、あるいは液滴の吐出位置（吐出経路）を検出することが可能な検出機構を備えた画像形成装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図。
【図２】記録ヘッドの複数のノズルからのインク吐出状態を検出する検出手段を詳細に説明する図。
【図３】記録ヘッドの複数のノズルからのインク吐出状態を検出する検出手段を詳細に説明する図。
【図４】対物レンズの主走査方向／副走査方向の駆動を制御する対物レンズ制御手段の機能ブロックを説明する図。
【図５】画像形成装置における記録動作制御を行う制御手段を説明する機能ブロック図。
【図６】分析手段の構成を示す機能ブロック図。
【図７】記録ヘッドが、検出手段内の試験動作位置（液滴検出位置）に移動した状態を示す図。
【図８】対物レンズが主走査方向で駆動された各場合における、対物レンズ２５から出射される収束ビームＡと液滴との位置関係を示す図。
【図９】対物レンズを主走査方向に駆動した場合（収束ビームを主走査方向に走査した場合）において分析手段の各要素で入出力される信号を示す図。
【図１０】対物レンズが副走査方向で駆動された各場合における、対物レンズ２５から出射される収束ビームＡと液滴との位置関係を示す図。
【図１１】対物レンズを副走査方向に駆動した場合（収束ビームを副走査方向に走査した場合）において分析手段の各要素で入出力される信号を示す図。
【図１２】本実施形態の画像形成装置における試験動作処理の流れを示すフローチャート。
【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の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット式の画像形成装置の構成を示す図であり、（ａ）は、画像形成装置の概略斜視図、（ｂ）は、記録ヘッドのノズル形成面を示す図である。
図１に示す画像形成装置は、図示しない、例えば空気サーボマウンタ等の除振台あるいは、重量のある架台等に載置されたベース１の上部に、記録媒体６を載置して例えばエアバキューム等の吸着機構を備えた吸着テーブル５と、移動方向に例えば円筒ローラ、球等により案内され、リニアモータ等の駆動源により図示のＹ軸方向に移動可能なＹ軸ステージ４が設けられている。Ｙ軸ステージ４の可動部には、例えば光学式や磁気式のリニアエンコーダ４ａが設けられ、Ｙ軸方向に記録媒体６を移動可能な構成としている。
【００１１】
また、ベース１上には、Ｙ軸方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に、例えば円筒ローラ、球等により案内され、リニアモータ等の駆動源により移動可能なＸ軸ステージ２が設けられている。
Ｘ軸ステージ２の可動部には、その移動位置を検出する、例えば、光学式や磁気式のリニアエンコーダ２ａが設けられており、Ｘ軸における走査位置検出手段としている。
さらに、Ｘ軸ステージ２の可動部には、記録媒体６に対して、図１（ｂ）に示すようなく複数のノズル１０ａよりなる複数のノズル列がＸ軸方向に対して平行に配設され、かつ鉛直方向（Ｚ軸方向）に吐出可能となる記録ヘッド１０を搭載した移動台９が設けられている。
移動台９（Ｚ軸ステージ）は、Ｘ軸、Ｙ軸に直交するＺ軸方向に移動可能となるように、例えば、例えば円筒ローラ、球等によりＺ軸方向に案内され、端部にボールネジ等を設けたサーボモータを鉛直方向に設けた昇降手段７が設けられている。
【００１２】
また、昇降手段の移動台９には、例えば、光学式や磁気式のリニアエンコーダ７ａが設けられており、記録ヘッド１０の昇降位置検出手段としている。
以降の説明では、Ｘ軸方向を主走査方向、Ｙ軸方向を副走査方向と称する。
【００１３】
さらに、ベース１には、記録ヘッド１０の走査経路の一端に、記録ヘッド１０の複数のノズル１０ａからのインクの吐出状態を検出する検出手段１１が設けられている。
以上の構成のもとで、記録制御を行う制御装置１００からの指令により、記録媒体６上の任意位置へ液滴を塗布して自在に記録可能となる。
【００１４】
図２、図３は、記録ヘッドの複数のノズルからのインク吐出状態を検出する検出手段を詳細に説明する図である。図３は、検出手段１１の断面図である。
検出手段１１は、図３に示す記録ヘッド１０がインク吐出状態の検出位置（検出手段１１の凹部内）に移動された状態で、吐出動作を行ったときに、そのインク（液滴）を光検出するものである。
図３に示すように、検出手段１１は、ノズルからインクの吐出方向と略交差する方向に光を出射するＬＤ（Laser Diode）やＬＥＤ（Light Emission Diode）等の光源２３と、光源からの出射光（検出光）の光路上（光軸上）に配置したコリメータレンズ２４、対物レンズ２５、２７、及び例えばフォトダイオード等の光検出手段２８と、を備えている。
なお、光源２３からの検出光の光軸は、図１（ｂ）に示した記録ヘッド１０の各ノズル列の形成方向（Ｘ軸方向）に直交する方向となっている。
図２及び図３の断面図に示すように、光源２３から出射した検出光の拡散ビームは、コリメータレンズ２４によって平行光とされ、さらに対物レンズ２５に入射して記録ヘッド１０のノズル端面（ノズル形成面）から設定距離Ｌ１の位置Ａ１で収束されて飛翔液滴径よりもビーム径の小さい収束ビームＡとなり、その後拡散して対物レンズ２７に入射して再び略平行光とされて光検出手段２８に照射する構成としている。
ここで、対物レンズ２５と対物レンズ２７のＮＡ値（Numerical Aperture：開口数）を等しくすることが望ましい。
【００１５】
図２、図３に示すように、収束ビーム出射レンズである対物レンズ２５は、ホルダ１８内に固定され、さらにホルダ１８は、一端を検出手段１１のケース１１ａに固定された例えばワイヤバネ等の支持部材１９により支持されている。
後に詳述するが、収束ビーム出射レンズである対物レンズ２５は、主走査方向（Ｘ軸方向）、副走査方向（Ｙ軸方向）に駆動可能に構成され、収束ビームを主・副走査両方向に走査可能となっている。
そのための対物レンズ２５の駆動手段として、対物レンズ２５を収容するホルダ１８には、図２、図３３に示すように、主走査方向駆動コイル１４と副走査方向駆動コイル１７が設けられており、これらのコイルの一部がそれぞれ、ヨーク１２、１５、永久磁石１３、１６からなる磁気回路のギャップ中に配置されている。
以上の構成のもとで図示しないコイル端末から通電することにより、対物レンズ２５を主走査方向（図１におけるＸ軸方向）、副走査方向（同Ｙ軸方向）に移動自在となるボイスコイル型のレンズ駆動手段を構成している。すなわち、主走査方向駆動コイル１４が主走査方向レンズ駆動手段１４、副走査方向駆動コイル１７が副走査方向レンズ駆動手段１７である。
又、ホルダ１８の上部には、突起１８ａ、１８ｂが設けられており、突起部に対向して、副走査方向、及び主走査方向のレンズ位置を計測する、例えば静電容量センサー等のレンズ位置検出手段（主走査レンズ位置検出手段２１、副走査レンズ位置検出手段２２）が設けられている。
ここでは、静電容量センサーとしたが、位置検出分解能によっては、突起１８ａ、１８ｂを永久磁石等にしてホール素子等を対向して用いても良い。
【００１６】
図４は、対物レンズ（収束ビーム出射レンズ）の主走査方向／副走査方向の駆動を制御する対物レンズ制御手段の機能ブロックを説明する図である。
レンズ制御手段１０７は、主走査方向、副走査方向ともに同様の構成となるが、任意の指令信号とレンズ（対物レンズ２５）位置検出手段の出力信号を比較する比較器１０７ａと、レンズ駆動手段の周波数特性に対して位置サーボ系が安定となるように位相を補償する位相補償器１０７ｂと、サーボ系のループゲインを調整するゲイン調整器１０７ｃと、駆動コイル１４（１７）を駆動するための駆動アンプ１０７ｄと、レンズ位置検出手段２１（２２）の変位感度を調整する感度調整器１０７ｅと、を備えており、位置ループを持つ位置サーボ系としている。なお、ここでは帰還を持つ制御系としたが、制御精度が悪くなるものの、開ループ制御でも構わない。
【００１７】
図５は、画像形成装置における記録動作制御を行う制御手段を説明する機能ブロック図である。
なお、制御装置１００は、検出手段１１による検出結果を分析して記録ヘッド１０における各ノズル１０ａの吐出／不吐出、あるいは吐出位置（吐出経路）を分析する分析手段を備え、通常動作における記録制御のみならず記録ヘッドの状態を試験する試験吐出の制御をも行うものである。
制御装置１００は、外部から入力される記録媒体への記録データ（一般的にはラスタデータ）に基づいて記録ヘッド１０による記録動作を制御するＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１が実行する動作プログラムを格納するＲＯＭ１０２と、ＣＰＵ１０１の動作（動作プログラムの実行）に必要な諸データを読み書きするためのＲＡＭ１０３と、ＣＰＵ１０１による制御に基づいて主走査方向ステージ（Ｘ軸ステージ）２の位置を制御するＸステージドライバ１０４と、ＣＰＵ１０１による制御に基づいて副走査方向ステージ（Ｙ軸ステージ）４の位置を制御するＹステージドライバ１０５と、ＣＰＵ１０１による制御に基づいて上述した複数ノズルの液滴飛翔状態を検出する検出手段１１の光源２３の光量を制御する例えばＬＤドライバ等の光源パワードライバ１０６と、対物レンズ２５の走査量（振幅）データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１０８と、記録ヘッドの試験動作時に記録ヘッド１０への駆動情報から液滴を吐出駆動する試験吐出手段１０９と、試験動作時に検出手段１１による検出結果を分析する分析手段１１０と、を備えている。
【００１８】
図６は、分析手段１１０の構成を示す機能ブロック図である。
分析手段１１０は、図６に示すように、分析動作を実行するためのＣＰＵ１１０ａと、ＣＰＵ１１０ａが実行する分析プログラムを格納するＲＯＭ１１０ｂと、分析に必要なデータを読み書きするＲＡＭ１１０ｃと、レンズ（対物レンズ２５）の主走査方向・副走査方向の位置情報を格納するレンズ位置メモリー１１０ｄと、データ等を制御装置１００との間で送受する入出力インターフェース１１０ｅと、記録ヘッド１０の駆動信号と同期させた同期信号もしくは、その同期信号を後に説明するように設定遅延した遅延同期信号をラッチ信号として、副走査レンズ位置検出手段２２から入力される副走査方向の対物レンズ位置信号、光検出手段２８（図３）の出力信号を夫々デジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１１０ｇ、１１０ｈと、例えば、図３の検出手段１１における対物レンズ２５、２７間を液滴が通過してない時（不吐出時）の光検出手段２８の出力信号の大きさよりも小さい値となる任意基準電圧と液滴通過時の光検出手段２８の出力信号とを比較してパルス信号を発生する、コンパレータ等で構成したパルス信号生成手段（コンパレータ）１１０ｉと、パルス信号生成手段１１０ｉにより発生されたパルス信号と、例えば吐出信号周波数の１０倍以上の周波数に設定した基準パルス信号と、を入力信号としたＡＮＤ回路１１０ｋと、ＡＮＤ回路１１０ｋの出力パルス信号をラッチ信号として、主走査レンズ位置検出手段２１から入力される主走査方向の対物レンズ位置信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１１０ｆと、コンパレータのパルス出力信号をカウントするカウンタ１１０ｊと、を備えている。
なお入出力インターフェース１１０ｅでは、ノズル番号データ、レンズ位置メモリーの内部データが送受される。
【００１９】
以上の構成において、複数ノズルから吐出される液滴の吐出状態を分析手段１１０により分析する動作を図７〜図１１を用いて説明する。
図７は、記録ヘッドが、検出手段内の試験動作位置（液滴検出位置）に移動した状態を示す図であり、最初に、制御装置１００によりノズル番号１の近傍となる液滴検出位置（仮にＸｓとする）となるように、移動台９が、Ｘ軸ステージ２を移動する。
またこの時、移動台９は、記録ヘッド１０の端面と対物レンズ２５の出射光の収束位置Ａ１との距離が設定距離Ｌ１となる初期位置へ、Ｚ軸上を移動する。
図８は、対物レンズが主走査方向で駆動された各場合における、対物レンズ２５から出射される収束ビームＡと液滴との位置関係を示す図である。
この位置で、液滴が吐出されたとき、仮に図８に示すような位置に液滴が飛翔したとする。
なお、制御装置１００からの検出対象ノズルに対して対象ノズルの隣接ノズル間距離以上に収束ビームＡを主走査方向に走査する。
【００２０】
図９は、対物レンズを主走査方向に駆動した場合（収束ビームＡを主走査方向に走査した場合）において分析手段の各要素で入出力される信号を示す図である。
（ａ）は、記録ヘッド１０が圧電素子で駆動されるものとした時の駆動信号
（ｂ）は、記録ヘッド１０の駆動信号と同期させた同期信号、
（ｃ）は、設定距離Ｌ１と液滴の飛翔速度から計算される時間だけ遅延させた遅延同期信号
（ｄ）は、主走査方向のレンズ駆動信号
（ｅ）は、レンズ位置検出手段２１、２２の出力信号
（ｆ）は、光検出手段２８の出力信号
（ｇ）は、コンパレータ１１０ｉから出力されるパルス出力信号
（ｈ）は、基準パルス信号
（ｉ）は、ＡＮＤ回路１１０ｋから出力されるパルス出力信号
なお、図９では、図をわかり易くするため、基準パルス信号周波数を大きくして示している。
図８（ｂ）に示すように、液滴が収束ビームＡの中央にあるとき、光検出手段２８の出力信号が最小値となる。これは、液滴によって収束ビームＡが遮られる量が最大となるためである。
【００２１】
上記したように、分析手段１１０は、図９（ｃ）に示す設定距離Ｌ１と液滴飛翔速度から計算される時間だけ遅延された同期信号と同期したＡＮＤ回路１１０ｋのパルス出力信号毎に主走査方向レンズ位置をＡ／Ｄ変換器１１０ｆによってサンプリングしている。
従って、カウンタ１１０ｊによるカウンタ値が最大（言い換えるとコンパレータ１１０ｉのパルス出力信号幅が最大）となるＮｍａｘ部でサンプリングされた主走査方向レンズ位置のデータから内部演算で最小値を算出し、その時の主走査方向レンズ位置を記憶する。（ＸＬ１ｉ、ｉ＝１）。
【００２２】
続いて、この時の最小値となるように指令出力として換算した走査電圧（固定値）主走査方向レンズ位置を維持したまま、図１０に示すように副走査方向に対物レンズ２５を走査する。
図１０は、対物レンズが副走査方向で駆動された各場合における、対物レンズ２５から出射される収束ビームＡと液滴との位置関係を示す図である。
図１１は、対物レンズを副走査方向に駆動した場合（収束ビームＡを副走査方向に走査した場合）において分析手段の各要素で入出力される信号を示す図である。
図１１に示すように、ビーム収束点に対して前側と後ろ側にて、光検出手段２８の出力は最小値となる。分析手段１１０では、前側の時の副走査方向レンズ位置を記憶する。（ＹＬ１ｉ、ｉ＝１）
このようにして、複数ノズルに対して、主走査方向ステージ２をノズルピッチ毎に動作させて全ノズルに対して行う。
【００２３】
対物レンズ２５を走査したときに光検出手段２８の出力信号（図９（ｆ）、図１１（ｆ））に変化がない場合、不吐出と判断される。その場合は、例えば、記憶する対物レンズ位置データを走査量より大きな値にすることで判断するように構成してもよい。
このようにすることで、各ノズルにおいて、主走査方向、副走査方向における吐出位置（液滴の吐出経路）のズレ、及び吐出／不吐出の情報を得ることができるため、制御装置１００は、通常動作時は、この情報に基づいて画像形成装置を制御して（位置補正）、記録品質の維持、向上を図ることが出来る。
すなわち、あるノズルについて吐出位置のズレがある場合、そのズレを見込んだ量だけ、ヘッドを主走査／副走査方向に駆動すればよい。
収束ビームＡを用いて、光検出手段により検出する液滴通過時の光量信号と非通過時の光量信号との比、すなわちＳ／Ｎ比が著しく向上し、吐出／不吐出の誤検が防止できる。又、サテライト等の微小液滴にも対応可能となる。
すなわち、液滴の検出感度を高めることができ、誤検出がなく、サテライト等の微小液滴をも検出し、吐出／不吐出、吐出異常情報が得られ、その情報に基づいて画像形成装置を制御しているので、パターンの断線不良や、パターンが不要に接続されてしまう等の誤配線がなく、記録品質の向上を図ることが出来る。
【００２４】
図１２は、本実施形態の画像形成装置における試験動作の流れを示すフローチャートである。
制御装置１００により記録ヘッドの試験動作が開始されると（ステップＳ１０）、制御装置１００は、
記録ヘッドを初期位置に移動させる（ステップＳ１１）。初期位置（液滴検出位置Ｘｓ）は、記録ヘッド１０の端面と対物レンズ２５の出射光の収束位置Ａ１との距離が設定距離Ｌ１となり、ノズル番号１のノズル１０ａの吐出方向（吐出経路）が、検出手段１１の検出光と交差する位置である。
制御装置１００は、試験吐出手段１０９により、ノズル番号１のノズルから吐出を行う（ステップＳ１２）。
その際、図８で説明したように、対物レンズ２５を主走査方向に走査する（ステップＳ１３）。
分析手段１１０は、走査の結果光検出手段２８の出力に変化があったかを判断する（ステップＳ１４）。
変化がない場合（ステップＳ１４でＮｏ）、当該ノズルからは液滴が吐出されていないと判断する（ステップＳ２１）。
変化があった場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、光検出手段２８の出力信号が最小値であった時の対物レンズ２５の主走査方向位置を記憶する（ステップＳ１５）。
【００２５】
次に、対物レンズ２５をそのままの主走査方向位置で固定した状態で、図１０で説明したように、副走査方向に走査する（ステップＳ１６）。
そして、光検出手段２８の出力が最小となる対物レンズの副走査方向位置を記憶する（ステップＳ１７）。
ここで、記録ヘッド１０の全てのノズルについて試験が終了したかを判断し（ステップＳ１８）、終了していれば、試験動作を終了する（ステップＳ１９）。
終了していなければ（ステップＳ１８でＮｏ）、記録ヘッド１０をノズルピッチで駆動して（ステップ２０）、ステップＳ１２に戻って次のノズルについて同様の試験を繰り返す。
ステップＳ１５、Ｓ１７で得られた対物レンズ２５の位置が、すなわち対象ノズルの吐出位置のズレの情報である。このズレ量を見込んで、ヘッドの駆動量を調整すれば、正確な画像を得ることが出来る。
【００２６】
ところで、ノズルから吐出される液滴の曲がり角度は、記録媒体への着弾点に影響する。民生用途での画像形成装置であれば着弾点が数十μｍ程度ずれたとしても画像品質に問題ないが、産業用記録装置等では、数十μｍのパターンを形成する場合等ではパターンよれを発生し、記録品質の低下を招いてしまう。
そこでさらに、制御装置１００により、設定距離Ｌ１とは異なる記録ヘッドの高さ位置（Ｌ２とする）にて上記同様に行ってそれぞれの対物レンズ位置データを取得して、レンズ位置の差分Δを高さ位置の差分で除算すれば、各ノズルの液滴飛翔角度が得られる。
また、民生用途での記録装置であれば、インクタンクを交換することはあるが、記録ヘッドを交換することはあまりない。しかしながら、産業用記録装置等では、記録用途に応じて様々なインクを吐出する必要がある。
一般的に一つの記録ヘッドのみを用いてインク交換の都度、ヘッド内洗浄を行なうと装置のダウンタイムが長くなるため、このようなことは通常行わない。使用するインクと記録ヘッドは一対として記録ヘッドの交換を行う必要がある。
【００２７】
主走査経路上にあるヘッド交換位置にてヘッド交換を行うが、機械的な位置再現性は、数十〜数百μｍ程度であるため記録ヘッド交換後に、ノズル列の最初あるいは最後のノズルから液滴を記録媒体に対して試行吐出し、記録媒体の液滴の着弾位置を確認する等で吐出起点のキャリブレーションを行なう必要があり、装置のダウンタイムが長くなる。
そこで、ノズル番号１の近傍となる液滴検出位置Ｘｓを固定しておき、複数ノズル列の最初もしくは、最後のノズル番号のレンズ位置データと交換ヘッドとのそれとを比較すれば、記録のキャリブレーションデータとなり、差分を記録補正値として使用すれば、記録ヘッドを交換した時の位置補正を容易に行うことができ、記録装置のダウンタイム短縮を図ることが出来、迅速なヘッド交換が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ベース、２  Ｘ軸ステージ、２ａ  リニアエンコーダ、４  Ｙ軸ステージ、４ａ  リニアエンコーダ、５  吸着テーブル、６  記録媒体、７  昇降手段、７ａ  リニアエンコーダ、９  移動台、１０  記録ヘッド、１０ａ  ノズル、１１  検出手段、１１ａ  ケース、１２  ヨーク、１３  永久磁石、１４  主走査方向駆動コイル、１７  副走査方向駆動コイル、１８  ホルダ、１８ａ  突起、１９  支持部材、２１  主走査レンズ位置検出手段、２２  副走査レンズ位置検出手段、２３  光源、２４  コリメータレンズ、２５  対物レンズ（収束ビーム出射レンズ）、２７  対物レンズ、２８  光検出手段、Ａ１  収束位置、Ｌ１  設定距離、１００  制御装置、１０１  ＣＰＵ、１０２  ＲＯＭ、１０３  ＲＡＭ、１０４  Ｘステージドライバ、１０５  Ｙステージドライバ、１０６  光源パワードライバ、１０７  レンズ制御手段、１０７ａ  比較器、１０７ｂ  位相補償器、１０７ｃ  ゲイン調整器、１０７ｄ  駆動アンプ、１０７ｅ  感度調整器、１０８  Ｄ／Ａ変換器、１０９  試験吐出手段、１１０  分析手段、１１０ａ  ＣＰＵ、１１０ｂ  ＲＯＭ、１１０ｃ  ＲＡＭ、１１０ｄ  レンズ位置メモリー、１１０ｅ  入出力インターフェース、１１０ｆ  Ａ／Ｄ変換器、１１０ｇ  Ａ／Ｄ変換器、１１０ｉ  コンパレータ、１１０ｉ  パルス信号生成手段、１１０ｊ  カウンタ、１１０ｋ  ＡＮＤ回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開平１１−１７９８８４公報
【特許文献２】特開２００３−１９１４５３公報
【特許文献３】特開２００５−２１９４８６公報
【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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