(57)【要約】【課題】液滴による散乱光が消失しないで液滴吐出検知が可能な液滴吐出検知装置を提供する。【解決手段】次式を満足することを特徴とする。∫[ＹＰＤ＝Ｙ１，Ｙ２] ∫[ＸＰＤ＝Ｘ１，Ｘ２] {〔Ａｓｃ２＋２ＡｄｆＡｓｃ・ｃｏｓ〔２π（Ｌｄｆ−Ｌｓｃ）／λ〕〕}ｄＸＰＤｄＹＰＤ＞０。式中ＹＰＤは受光手段の受光面上のＹ方向位置、Ｙ１，Ｙ２は受光手段の受光面上におけるＹ方向の有効検知範囲、ＸＰＤは受光手段の受光面上のＸ方向位置Ｘ１，Ｘ２は受光手段の受光面上におけるＸ方向の有効検知範囲、Ｌｄｆは回折光の発光手段開口部の中心から前記受光手段の受光面までの光路長、Ａｄｆは回折光の振幅、Ａｓｃは散乱光の振幅、Ｌｓｃは散乱光の発光手段開口部の中心から受光手段の受光面までの光路長、λは光の波長。【選択図】図７
2013071251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のノズルを直線上の配列したヘッドアレイユニットと、
そのヘッドアレイユニットの一方の端部側に配置されて、前記ノズル配列方向に光を出射するとともに、その光の径を制限するための開口部を有する発光手段と、
前記ヘッドアレイユニットの前記発光手段とは反対側の他方の端部側に配置されて、前記液滴によって生じる前記光の散乱光を受光する受光手段とを備え、
前記ノズルから吐出される液滴吐出方向をＸ方向、
そのＸ方向と前記ノズル配列方向に対して垂直な方向をＹ方向として、
下式を満足することを特徴とする液滴吐出検知装置。
∫[ＹＰＤ＝Ｙ１，Ｙ２] ∫[ＸＰＤ＝Ｘ１，Ｘ２] {〔Ａｓｃ２＋２ＡｄｆＡｓｃ・ｃｏｓ〔２π（Ｌｄｆ−Ｌｓｃ）／λ〕〕}ｄＸＰＤｄＹＰＤ＞０
式中ＹＰＤは前記受光手段の受光面上のＹ方向位置、
Ｙ１，Ｙ２は前記受光手段の受光面上におけるＹ方向の有効検知範囲、
ＸＰＤは前記受光手段の受光面上のＸ方向位置
Ｘ１，Ｘ２は前記受光手段の受光面上におけるＸ方向の有効検知範囲、
Ｌｄｆは前記回折光の発光手段開口部の中心から前記受光手段の受光面までの光路長、
Ａｄｆは前記回折光の振幅、
Ａｓｃは前記散乱光の振幅、
Ｌｓｃは前記散乱光の発光手段開口部の中心から前記受光手段の受光面までの光路長、
λは前記光の波長である。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出検知装置において、
前記発光手段の開口部によって径を制限された前記光が入射しないように、前記発光手段がＹ方向に変位して配置されていることを特徴とする液滴吐出検知装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液滴吐出検知装置において、
前記発光手段が、前記ノズル位置に対してＹ方向へ移動可能になっていることを特徴とする液滴吐出検知装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の液滴吐出検知装置において、
前記ノズルが配列されている直線と前記光の光軸の距離Ｙｉｋが−０．３ (ｍｍ)〜＋０．３ (ｍｍ)の範囲内で、前記Ａｄｆ２が１．５×１０−６（Ｗ／ｍｍ２）より小さいことを特徴とする液滴吐出検知装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液滴吐出検知装置を備えた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】
本発明は、ヘッドアレイユニットの液滴吐出状態を検知する液滴吐出検知装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プロッタ、これらを適宜組み合わせた複合機などの画像形成装置として、例えばインク滴を吐出する記録ヘッド用いた液滴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が知られている。この液滴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、搬送されてくる用紙に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用）するものである。
【０００３】
このような画像形成装置（以下、「インクジェット記録装置」とも言う）においては、記録ヘッドは、インクをノズルから用紙に吐出させて記録を行なう関係上、ノズルからの溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇、インクの固化、塵埃の付着、さらには気泡の混入などにより、吐出不良が発生すると、画像品質が低下する。
【０００４】
そこで、記録ヘッドからの液滴吐出状態を検知する液滴吐出検知装置として、従来から、記録ヘッドのノズル列の一方の側にそのノズル列に沿ってレーザ光を出射する発光手段を配置し、前記ノズル列の他方の側に前記レーザ光を直接受ける受光手段を配置して、液滴吐出の有無を検知する直接光方式のもの（下記、特許文献１参照）と、記録ヘッドのノズル列の一方の側からノズル列に沿ってレーザ光を出射し、前記ノズル列の他方の側に前記レーザ光の光軸から外れた位置に液滴による散乱光を受光する受光手段を配置して、液滴吐出の有無を検知する前方散乱光方式のもの（下記、特許文献２〜６参照）が知られている。
【０００５】
また、この前方散乱光方式で液滴吐出状態の検知を行なう場合、受光手段が発光手段からのレーザ光軸に近いと直接光を拾うため、受光手段をレーザ光軸から離して置かれる。液滴に当らずに直進したレーザ光が迷光して、光軸から離して置いた受光手段に入るのを阻止する光捕捉部を設けたものが知られている（下記、特許文献２、３参照）。  
さらに、前記レーザ光のフレア光を遮蔽により阻止あるいは調整する方法も提案されている（下記、特許文献４〜６参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記フレア光としては、レンズの透過面や外周部、ホルダ部での内面反射や散乱が想定されるが、それらは複数回の反射を繰り返すか、ランダムな光路をとるためコヒーレンシが比較的小さく、液滴の吐出、不吐出での散乱光の光量に与える影響は小さい。
【０００７】
一方、発光手段の開口部から受光手段の方向への回折光はコヒーレンシが前記の内面反射や散乱に比べて高く、液滴からの散乱光と受光手段上で干渉し、光路差の変化に伴い光強度を変化させる作用を持つ。光路差はノズルの配列誤差、吐出曲がりなどで変化するため、この干渉により液滴による散乱光が消失しないで液滴吐出検知が可能な液滴吐出検知装置及びそれを搭載した画像形成装置を実現することが課題である。
【０００８】
本発明の目的は、液滴による散乱光が消失しないで液滴吐出検知が可能な液滴吐出検知装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成解決するため、本発明は、
多数のノズルを直線上の配列したヘッドアレイユニットと、
そのヘッドアレイユニットの一方の端部側に配置されて、前記ノズル配列方向に光を出射するとともに、その光の径を制限するための開口部を有する発光手段と、
前記ヘッドアレイユニットの前記発光手段とは反対側の他方の端部側に配置されて、前記液滴によって生じる前記光の散乱光を受光する受光手段とを備え、
前記ノズルから吐出される液滴吐出方向をＸ方向、
そのＸ方向と前記ノズル配列方向に対して垂直な方向をＹ方向として、
下式を満足することを特徴とするものである。
【００１０】
∫[ＹＰＤ＝Ｙ１，Ｙ２] ∫[ＸＰＤ＝Ｘ１，Ｘ２] {〔Ａｓｃ２＋２ＡｄｆＡｓｃ・ｃｏｓ〔２π（Ｌｄｆ−Ｌｓｃ）／λ〕〕}ｄＸＰＤｄＹＰＤ＞０
式中ＹＰＤは前記受光手段の受光面上のＹ方向位置、
Ｙ１，Ｙ２は前記受光手段の受光面上におけるＹ方向の有効検知範囲、
ＸＰＤは前記受光手段の受光面上のＸ方向位置
Ｘ１，Ｘ２は前記受光手段の受光面上におけるＸ方向の有効検知範囲、
Ｌｄｆは前記回折光の発光手段開口部の中心から前記受光手段の受光面までの光路長、
Ａｄｆは前記回折光の振幅、
Ａｓｃは前記散乱光の振幅、
Ｌｓｃは前記散乱光の発光手段開口部の中心から前記受光手段の受光面までの光路長、
λは前記光の波長である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は前述のような構成になっており、液滴による散乱光が消失しないで液滴吐出検知が可能な液滴吐出検知装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】その画像形成装置に用いる記録ヘッド部の拡大底面図である。
【図３】本実施例１に係る液滴吐出検知装置を上面から見た説明図である。
【図４】その液滴吐出検知装置を側面から見た説明図である。
【図５】その液滴吐出検知装置における回折光の光路長を説明するための図で、液滴吐出検知装置を上面から見た説明図である。
【図６】その液滴吐出検知装置における回折光の光路長を説明するための図で、液滴吐出検知装置を側面から見た説明図である。
【図７】前記液滴吐出検知装置における散乱光の光路長を説明するための図で、液滴吐出検知装置を上面から見た説明図である。
【図８】その液滴吐出検知装置における散乱光の光路長を説明するための図で、液滴吐出検知装置を側面から見た説明図である。
【図９】本実施例１における液滴吐出検知装置を含むヘッドアレイユニットの説明図である。
【図１０】Ａｄｆ２＝５×１０−７（Ｗ／ｍｍ２）にてＰＤへ入射する光量Ｖを求めた特性図である。
【図１１】Ａｄｆ２＝１×１０−６（Ｗ／ｍｍ２）にてＰＤへ入射する光量Ｖを求めた特性図である。
【図１２】Ａｄｆ２＝１．５×１０−６（Ｗ／ｍｍ２）にてＰＤへ入射する光量Ｖを求めた特性図である。
【図１３】本発明の実施例２に係る液滴吐出検知装置を上面から見た説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面と共に説明する  。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。  
同図に示すように、画像形成装置は、用紙Ｐを搬送する搬送部１４と、その搬送部１４によって搬送されて来た用紙Ｐにインク滴を吐出して印字する記録ヘッド部１５と、その記録ヘッド部１５の維持回復機構であるヘッドメンテナンス部１６とを備えている。
【００１５】
このヘッドメンテナンス部１６は、前記搬送部１４の上方で用紙搬送方向Ａに沿ってスライド可能に配置されている。ヘッドメンテナンス時には、記録ヘッド部１５が上昇した後に記録ヘッド部１５の下部に移動し、ヘッドメンテナンス時以外のときには、図１の位置に退避している。
【００１６】
図２は、記録ヘッド部１５の拡大底面図である。同図に示すように記録ヘッド部１５は、ベース部材５２上に一列に配列された複数個（本実施例では５個）のヘッド５で構成される８つのヘッド列５１Ａ〜５１Ｈを有するヘッドアレイユニット５０を有している。各ヘッド５の底面には、多数のノズル６が２列に配列されている。各ヘッド列５１Ａ〜５１Ｈならびにノズル６の列は、用紙搬送方向Ａと直交する方向に配列されている。
【００１７】
そして、ヘッド列５１Ａと５１Ｂの各ヘッド５の２つのノズル列でブラック（Ｋ）の液滴を吐出し、ヘッド列５１Ｃと５１Ｄの各ヘッド５の２つのノズル列でマゼンタ（Ｍ）の液滴を吐出し、ヘッド列５１Ｅと５１Ｆの各ヘッド５の２つのノズル列でシアン（Ｃ）の液滴を吐出し、また、ヘッド列５１Ｇと５１Ｈの各ヘッド５の２つのノズル列でイエロー（Ｙ）の液滴を吐出する。
【００１８】
つまり、ヘッド５は４ノズル列で用紙幅相当の１列分のノズル列が構成され、２つのヘッド列５１で用紙幅相当の１列分のノズル列が構成されている。互いに隣り合うヘッド列をノズル配列方向に位置をずらして互いに補間するように、千鳥状に配置している。  
なお、各色のライン構成は、前述の例に限るものではなく、各色の配置は特に限定はない。また、記録ヘッド部１５の構成も、この例に限るものではない。
【００１９】
前記の課題を解決するための本発明に係る液滴吐出検知装置は、発光手段の開口部（本実施例の場合は、後述するアパーチャ４の中央開口部）から発生する回折光（以下、単に回折光という）と、液滴からの散乱光（以下、単に散乱光という）が、或る面積を持った受光手段の有効範囲内において、前記散乱光の光強度より前記回折光と散乱光の干渉項が小さくなるような配置（構成）とする。
【００２０】
この具体的な構成を図３ならびに図４を用いて説明する。図３は液滴吐出検知装置を上面から見た説明図、図４は液滴吐出検知装置を側面から見た説明図である。  
これらの図において、１は発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）、２はＬＤ１から出射されるレーザ光、３はレーザ光２をコリメートするコリメータレンズ、４はコリメートされたレーザ光２の径を制限するアパーチャ、５は液滴を吐出するためのヘッド、６はそのヘッド５に設けられた液滴の吐出口であるノズル、７はそのノズル６から吐出された液滴、８は受光手段であるフォトダイオード（ＰＤ）、９は前記レーザ光２の光軸、１１は前記アパーチャ４からの回折光、１２は液滴７による散乱光である。
【００２１】
図３に示すように、多数のノズル６はヘッド５に直線上に配列されており、その配列される直線のＹＺ平面への投影を１７とするが、図３においては、レーザ光軸９とノズル６の配列される直線１７は同一直線上にある。
【００２２】
ＬＤ１から出射されたレーザ光２は、ノズル６の配列方向（以下、Ｚ方向という）に進行し、従ってレーザ光軸９はＺ方向と平行になっている。ＰＤ８は液滴吐出方向（以下、Ｘ方向という）に有限な長さを有し、且つ、Ｘ方向およびＺ方向に対して垂直な方向（以下、Ｙ方向という）に有限な長さを有し、Ｘ−Ｙ平面内に有効面を有している。
【００２３】
また、図３に示すように、ＰＤ８はレーザ光軸９の延長線上にはなく、アパーチャ４で径を制限されたレーザ光２が入射しないように、Ｙ方向に変位して配置されている。
【００２４】
なお、回折光１１および散乱光１２はレーザ光２の一部であるが、本明細書では回折光１１および散乱光１２を含まないレーザ光２を直接光１３と称している。従って、図３に示すように、ＰＤ８は直接光１３が入射しない配置としている。
【００２５】
図５ならびに図６を用いて、回折光１１の光路長について説明する。図５は液滴吐出検知装置を上面から見た説明図、図６は液滴吐出検知装置を側面から見た説明図である。  
図５に示されているように、ノズル６が配列されている直線１７とレーザ光軸９の距離はＹｉｋである。回折光１１はＰＤ８を含む観測面において、明暗の強度分布を有している（非特許文献１参照）。アパーチャ４から角度θ方向に回折する光を考える（図５参照）。０次回折光は直接光１３であるため、ここで言う回折光１１は±１次以上の回折光を意味する。
【００２６】
アパーチャ４の径をＷ、レーザ光２の波長をλとして、ｎを１以上の整数として、式（１）の関係にある場合は、アパーチャ４内の各光線が位相差（２／λ）で打ち消し合うため暗帯となる。
【００２７】
Ｗｓｉｎθ＝ｎλ・・・（１）
一方、式（２）の場合には、位相差（２／λ）で打ち消し合う光線を除いた残余分が極大値をとり明帯となる。
【００２８】
Ｗｓｉｎθ＝（２ｎ＋１）（λ／２）・・・（２）
回折光１１はＹ方向の特定の範囲内に限定されるものではなく、暗帯および明帯を交互に取りながら、０＜ｓｉｎθ＜１の範囲で分布する。
【００２９】
回折光１１の光路長Ｌｄｆは図６に示すように、アパーチャ４の中心を通る光を用いて式（３）で表される。  
Ｌｄｆ＝ＳＱＲＴ〔Ｚ０２＋（ＹＰＤ−Ｙｉｋ）２＋ＸＰＤ２〕・・・（３）
式中Ｌｄｆは回折光１１のアパーチャ４の中心からＰＤ８の受光面までの光路長(図６参照)、
Ｚ０はアパーチャ４からＰＤ８の受光面までのＺ方向の距離(図５、６参照)、
ＹＰＤはＰＤ８上の任意位置の直線１７を基準としたＹ座標(図５参照)、
ＸＰＤはＰＤ８上の任意位置の直線９を基準としたＸ座標(図６参照)である。
【００３０】
次に図７ならびに図８を用いて、散乱光１２の光路長について説明する。図７は液滴吐出検知装置を上面から見た説明図、図８は液滴吐出検知装置を側面から見た説明図である。  
散乱光１２は、液滴径、レーザ波長に依存する散乱角度分布を有している（非特許文献２参照）。その散乱光１２のうちＰＤ８の有効面が為す立体角に含まれる成分がＰＤ８へ入射する。液滴７へ入射するレーザ光には先に述べた±１次以上の回折光１１も含まれるが、直接光１３と比べて光強度が小さいため、直接光１３のみで考える。
【００３１】
アパーチャ４の開口部から液滴７の位置まではレーザ光軸９と平行な光路を進み、液滴７からＰＤ８へはレーザ光軸９と角度を持って進む。散乱光１２の光路長Ｌｓｃは式（４）で表される。  
Ｌｓｃ＝Ｚｉｋ＋ＳＱＲＴ〔（Ｚ０−Ｚｉｋ）２＋ＹＰＤ２＋ＸＰＤ２〕・・・（４）
式中Ｌｓｃは散乱光１２のアパーチャ４からＰＤ８の受光面までの光路長(図７、８参照)、
Ｚｉｋはアパーチャ４から液滴７の位置までの光路長(図７、８参照)、
Ｚ０はアパーチャ４からＰＤ８の受光面までのＺ方向の距離(図７、８参照)、
ＹＰＤはＰＤ８上の任意位置の直線１７を基準としたＹ座標(図７参照)、
ＸＰＤはＰＤ８上の任意位置の直線９を基準としたＸ座標(図８参照)である。
【００３２】
ＰＤ８上の任意位置（ＸＰＤ，ＹＰＤ）での回折光１１および散乱光１２の振動を夫々式（５）および式（６）で表される。
【００３３】
Ｐｄｆ＝Ａｄｆ・ｓｉｎ（２πｃｔ／λ−αｄｆ）・・・（５）
Ｐｓｃ＝Ａｓｃ・ｓｉｎ（２πｃｔ／λ−αｓｃ）・・・（６）
式中Ｐｄｆは回折光１１の振動、
Ｐｓｃは散乱光１２の振動、
Ａｄｆは回折光１１の振幅、
Ａｓｃは散乱光１２の振幅、
ｃは光速、
αｄｆは回折光１１の位相、
αｓｃは散乱光１２の位相である。
【００３４】
回折光１１と散乱光１２の両方が存在する時、すなわち液滴７が吐出されている時、ＰＤ８上の任意位置（ＸＰＤ，ＹＰＤ）での光強度は式（７）で表される。
【００３５】
Ｉｄｆｓｃ＝Ｐｄｆ２＋Ｐｓｃ２
＝Ａｄｆ２＋Ａｓｃ２＋２ＡｄｆＡｓｃ・ｃｏｓ（αｄｆ−αｓｃ）
・・・（７）
式中Ｉｄｆｓｃは液滴７が吐出されている時のＰＤ８上の任意位置（ＸＰＤ，ＹＰＤ）での光強度、
Ｐｄｆは回折光１１の振動、
Ｐｓｃは散乱光１２の振動、
Ａｄｆは回折光１１の振幅、
Ａｓｃは散乱光１２の振幅、
αｄｆは回折光１１の位相、
αｓｃは散乱光１２の位相である。
【００３６】
第１，２項は夫々の光強度の単純和で、第３項が干渉項である。
【００３７】
回折光１１のみが存在する時、すなわち液滴７が吐出されていない時、ＰＤ８上の任意位置（ＸＰＤ，ＹＰＤ）での光強度は式（７）でＡｓｃ＝０と置いて式（８）で表される。
【００３８】
Ｉｄｆ＝Ａｄｆ２・・・（８）
液滴７が吐出されることによる光強度の変化は前記式（７）と式（８）の差分を取り、式（９）で表される。
【００３９】
Ｉｄｆｓｃ−Ｉｄｆ＝Ａｓｃ２＋２ＡｄｆＡｓｃ・ｃｏｓ（αｄｆ−αｓｃ）
・・・（９）
ここで位相の差は、光路差を基に式（１０）で表される。
【００４０】
αｄｆ−αｓｃ＝２π（Ｌｄｆ−Ｌｓｃ）／λ・・・（１０）
この式（１０）を式（９）に代入して式（１１）となる。
【００４１】
Ｉｄｆｓｃ−Ｉｄｆ＝Ａｓｃ２＋２ＡｄｆＡｓｃ・ｃｏｓ〔２π（Ｌｄｆ−Ｌｓｃ）／λ〕・・・（１１）
ＰＤ８の受光面上のＸ方向の有効検知範囲をＸ１からＸ２、Ｙ方向の有効検知範囲をＹ１からＹ２とすると、ＰＤ８へ入射する光量Ｖは（Ｉｄｆｓｃ−Ｉｄｆ）を（ＸＰＤ，ＹＰＤ）で二重定積分して式（１２）となる。
【００４２】
Ｖ＝∫[ＹＰＤ＝Ｙ１，Ｙ２] ∫[ＸＰＤ＝Ｘ１，Ｘ２] （Ｉｄｆｓｃ−Ｉｄｆ）ｄＸＰＤｄＹＰＤ
＝∫[ＹＰＤ＝Ｙ１，Ｙ２] ∫[ＸＰＤ＝Ｘ１，Ｘ２] {〔Ａｓｃ２＋２ＡｄｆＡｓｃ・ｃｏｓ〔２π（Ｌｄｆ−Ｌｓｃ）／λ〕〕}ｄＸＰＤｄＹＰＤ・・・（１２）
式中ＶはＰＤ８へ入射する光量、
ＹＰＤはＰＤ８上の任意位置の直線１７を基準としたＹ座標、
Ｙ１，Ｙ２はＰＤ８の受光面上のＹ方向の有効検知範囲、
ＸＰＤはＰＤ８上の任意位置の直線９を基準としたＸ座標
Ｘ１，Ｘ２はＰＤ８の受光面上のＸ方向の有効検知範囲、
Ｉｄｆｓｃは液滴７が吐出されている時のＰＤ８上の任意位置（ＸＰＤ，ＹＰＤ）での光強度、
Ｉｄｆは液滴７が吐出されていない時のＰＤ８上の任意位置（ＸＰＤ，ＹＰＤ）での光強度、
ＸＰＤはＰＤ８上の任意位置の直線９を基準としたＸ座標、
ＹＰＤはＰＤ８上の任意位置の直線１７を基準としたＹ座標、
Ａｓｃは散乱光１２の振幅、
Ａｄｆは回折光１１の振幅、
Ｌｄｆは回折光１１のアパーチャ４の中心からＰＤ８の受光面までの光路長、
Ｌｓｃは散乱光１２のアパーチャ４からＰＤ８の受光面までの光路長、
λはレーザ光２の波長である。
【００４３】
散乱光１２を検知する条件は、回折光１１のみの時に対して、散乱光１２が重畳された場合に、ＰＤ８上の光量の積算値が増加することである。従ってＰＤ８へ入射する光量Ｖは、Ｖ＞０であることが液滴検知が可能となる条件である。
【００４４】
この光量Ｖは、ノズル６の配列直線１７とレーザ光軸９のＹ方向の距離Ｙｉｋにより変化する。前記式（４）で表されるＬｓｃにはＹｉｋを含み、前記式（３）で表されるＬｄｆにはＹｉｋを含まないので、Ｙｉｋを変化させることで前記式（１１）で表される（Ｉｄｆｓｃ−Ｉｄｆ）の干渉項の位相が変化する。
【００４５】
このＹｉｋを変化させる具体的な手段としては、ＬＤ１、コリメータレンズ３ならびに開口部を有するアパーチャ４を一体化した発光手段を、ノズル６に対してＹ方向に移動可能な構成にすればよい。
【００４６】
図９は、この実施例１における液滴吐出検知装置を含むヘッドアレイユニットの説明図で、ヘッド列５１の一部を表している。
【００４７】
同図において、１は発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）、２はＬＤ１から出射されるレーザ光、３はレーザ光２をコリメートするコリメータレンズ、４はコリメートされたレーザ光２の径を制限するために開口部を有するアパーチャ、５は液滴７を吐出するためのヘッド、６は液滴７の吐出口であるノズル、８は受光手段であるフォトダイオード（ＰＤ）、９は前記レーザ光２の光軸、１１は前記アパーチャ４からの回折光、１２は液滴７による散乱光である。
【００４８】
図９に示すように、多数のノズル６はヘッド５に直線上に配列されており、その配列される直線のＹ−Ｚ平面への投影を１７とする。ＬＤ１から出射されたレーザ光２はＺ方向に進行し、レーザ光軸９はＺ方向に平行になっている。
【００４９】
ＰＤ８はＹ方向およびＸ方向に有限な長さを有している。また、ＰＤ８はレーザ光軸９の延長線上にはなく、アパーチャ４で径を制限されたレーザ光２が入射しないように、Ｙ方向に変位して配置されている。
【００５０】
同図に示すように、ＬＤ１、コリメータレンズ３、アパーチャ４ならびにＰＤ８などの液滴吐出手段はノズル列毎に設けられており、ＬＤ１、コリメータレンズ３ならびにアパーチャ４からなる発光手段はノズル列の一方の端部側に配置され、ＰＤ８からなる受光手段は前記発光手段とは反対側のノズル列の他方の端部側に配置されている。
【００５１】
図中のＺ０はアパーチャ４からＰＤ８の受光面までのＺ方向の距離、ＹＰＤはＰＤ８上の任意位置の直線１７を基準としたＹ座標、ＸＰＤはＰＤ８上の任意位置のレーザ光軸９を基準としたＸ座標、Ｙｉｋはノズル６の配列直線１７とレーザ光軸９のＹ方向の距離、Ｚｉｋはアパーチャ４から特定の液滴までのＺ方向の距離である。また、λはレーザ光の波長である。
【００５２】
本実施例では、下記のような数値設計になっている。  
Ｚ０＝７３１(ｍｍ) 
λ＝６５０(ｎｍ) 
Ｘ１＝−０．０１８７５(ｍｍ) 
Ｘ２＝＋０．０１８７５(ｍｍ) 
Ｙ１＝３．１１２５(ｍｍ) 
Ｙ２＝６．４８７５(ｍｍ) 
Ａｓｃ２＝１×１０−６（Ｗ／ｍｍ２）
Ａｄｆ２＝５×１０−７（Ｗ／ｍｍ２），１×１０−６（Ｗ／ｍｍ２），１．５×１０−６（Ｗ／ｍｍ２）
Ｚｉｋ＝７４(ｍｍ)，３５５(ｍｍ)，６３５(ｍｍ) 
Ｙｉｋ＝−１(ｍｍ)〜＋１(ｍｍ)において、前記式（１２）を用いて、Ａｄｆ２(回折光１１の振幅)を異なる３つの値にてＰＤ８へ入射する光量Ｖを求めた結果を、図１０ないし図１２に示す。
【００５３】
図１０はＡｄｆ２＝５×１０−７（Ｗ／ｍｍ２）、図１１はＡｄｆ２＝１×１０−６（Ｗ／ｍｍ２）、図１２はＡｄｆ２＝１．５×１０−６（Ｗ／ｍｍ２）の結果を示す図で、各図とも横軸にＹｉｋ（ノズル６の配列直線１７とレーザ光軸９のＹ方向の距離：ｍｍ）、Ｖ（縦軸にＰＤ８へ入射する光量：Ｗ）を、それぞれとっている。
【００５４】
なお、この例では、ＰＤ８の有効検知範囲において、ＡｄｆおよびＡｓｃは均一としている。散乱光１１に対して回折光１２が相対的に強いほど前記式（９）の第２項が第１項に比べて優勢になり、Ｙｉｋに対するＶの変化が大きくなる。
【００５５】
本実施例においては、図１０に示すＡｄｆ２＝５×１０−７（Ｗ／ｍｍ２）では、Ｙｉｋ＝−１（ｍｍ）〜＋１（ｍｍ）でＶ＞０となり、吐出液滴の検知が可能である。また、図１１に示すＡｄｆ２＝１×１０−６（Ｗ／ｍｍ２）ではＺｉｋ＝７４（ｍｍ）で、Ｙｉｋ＝−０．５（ｍｍ）付近でＶ＜０となり、吐出液滴の検知ができない領域が発生する。さらに、図１２に示すＡｄｆ２＝１．５×１０−６（Ｗ／ｍｍ２）ではＹｉｋ＝−０．５（ｍｍ）および０．６（ｍｍ）付近でＶ＜０となり、吐出液滴の検知ができない領域が増加する。
【００５６】
なお、このＺｉｋ＝７４（ｍｍ）で、Ｙｉｋ＝−０．５（ｍｍ）付近でＶの変動が大きくなっており、アパーチャ４の中央、液滴７、ＰＤ８がほぼ直線上の配置となり、散乱光１１と回折光１２の波面の曲率中心が非常に近くなっている。散乱光１１と回折光１２の波面の曲率中心が近いと、２つの波面が類似したものとなり、ＰＤ８の有効検知範囲において光路差の僅かな変化で強め合い、弱め合いのいずれかが支配的になるためである。
【００５７】
また、通常はノズル配列誤差、吐出曲がりは印刷ドット密度以下に抑えられているものであり、例えば６００（ｄｐｉ）では４２（μｍ）である。また、アパーチャ４の中心位置の誤差は加工誤差、取り付け誤差などで通常は±０．１（ｍｍ）程度に抑えられるものである。これらの点を考慮した上で、吐出液滴の検知が可能となる配置を採ることが必要である。本実施例によると、Ａｄｆ２＜１．５×１０−６（Ｗ／ｍｍ２）で、且つ、Ｙｉｋ＝±０．３（ｍｍ）において吐出液滴の検知が可能である。
【実施例２】
【００５８】
図１３は、本発明の実施例２に係る液滴吐出検知装置を上面から見た説明図である。  
同図に示すように、ＬＤ１とコリメータレンズ３とアパーチャ４が一体化されて光源ユニット１８を構成している。レーザ光軸９はノズル６が配列される直線１７に対してＹｉｋの位置にある。前記光源ユニット１８は、ヘッド５に対してＹ方向に移動可能であり、移動後の配置を点線で示している。
【００５９】
この図において、２１８はＹ方向に移動した光源ユニット、２０１はＹ方向に移動したＬＤ、２０２はＹ方向に移動したＬＤ２０１から出射されるレーザ光、２０３はＹ方向に移動したコリメータレンズ、２０４はＹ方向に移動したアパーチャ、２０９はＹ方向に移動したレーザ光軸、２１１はＹ方向に移動した光源ユニット２１８からの回折光であり、２１９はノズル６が配列される直線１７に対してＹｉｋ´の位置に移動している。
【００６０】
前記実施例１，２では、発光手段の開口部としてアパーチャを用いたが、格別にアパーチャを用いなくても、コリメータレンズのホルダ部と一体になった構成も可能である。
【００６１】
なお、本発明において液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布類、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなどの各種媒体にインクを着弾させて画像形成を行なう装置を意味している。また、「画像形成」とは、文字や図形などの意味をもつ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を媒体に付与すること(すなわち、単に液滴を媒体に着弾させること)をも意味する。
【００６２】
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、樹脂液、各種液体などと称されるものなど、画像形成を行なうことができる全ての液体の総称として用いる。また、「被記録媒体」とは、前述した用紙だけでなく、ＯＨＰシート、布類、金属薄板、プラスチックフィルムなどインク滴が付着されるもの全てを含み、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものの総称として用いている。
【００６３】
本発明に係る液滴吐出検知装置によれば、所定の面積を持った受光手段の有効範囲において、液滴からの散乱光の強度より発光手段の開口部から発生する回折光と散乱光の干渉項が小さくなるので、液滴吐出の有無を検知することが可能である。
【００６４】
また、本発明に係る液滴吐出検知装置において、発光手段をノズル位置に対してＹ方向に移動可能な構成にすることにより、回折光と散乱光の干渉項がより小さくなるので、液滴吐出の有無を検知することが可能である。
【００６５】
さらに、本発明に係る画像形成装置によれば、前記液滴吐出検知装置を備えているので、吐出不良を検知することができ、そのために良好な画質品質を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００６６】
１  ＬＤ
２  レーザ光
３  コリメータレンズ
４  アパーチャ
５  ヘッド
６  ノズル
７  吐出液滴
８  ＰＤ
９  レーザ光軸
１１  散乱光
１２  回折光
１３  直接光
１４  搬送部
１５  記録ヘッド部
１６  メンテナンス部
１７  ノズルが配列される直線
１８  光源ユニット
５０  ヘッドアレイユニット
５１，５１Ａ〜５１Ｈ  ヘッド列
２０１  Ｙ方向に移動したＬＤ
２０２  Ｙ方向に移動したレーザ光
２０３  Ｙ方向に移動したコリメータレンズ
２０４  Ｙ方向に移動したアパーチャ
２０９  Ｙ方向に移動したレーザ光軸
２１３  Ｙ方向に移動した直接光
２１８  Ｙ方向に移動した光源ユニット
Ｐ  用紙
Ａ  用紙搬送方向。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開２００７−１１８２６４号公報
【特許文献２】特開２００８−１２７８２号公報
【特許文献３】特開２００９−１１３３０５号公報
【特許文献４】特開２００９−１３２０２５号公報
【特許文献５】特開２０１１−３１５３２号公報
【特許文献６】特開２０１１−８３９６５号公報
【非特許文献】
【００６８】
【非特許文献１】Fundamentals of Optics,chapter15,F.Jenkins,H.White
【非特許文献２】川上裕司,「微粒子可視化と光散乱」,新日本空調株式会社技術研究所技報No.12,77〜80頁（2006）
【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１３】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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