(57)【要約】【課題】ノズル列間距離が小さいため投光するレーザ光の幅より光学系の幅の方が広いことによる光学系が並べて配置できない状態においても同じ時間で測定可能となる構成を備えた液滴吐出検知装置を提供する。【解決手段】発光手段２０１と光調整手段２１１、２１２と受光手段２０３とを有する液滴吐出検知装置であって、光反射手段２１３を設け、受光手段２０３を発光手段２０１から出射された光学ビーム２００の進行方向と同じ光学ビーム２００ａに対しては、発光手段２０１の位置に対して最も離れたノズル列１０５ｂの端部よりも下流側に配置し、発光手段２０１から出射された光学ビーム２００ａの進行方向とは逆の光学ビーム２００ｃに対しては、発光手段２０１の位置に対して最も近いノズル列１０５ａの端部よりも下流側に配置した構成である。【選択図】図５
2013132801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ビームを発生するための発光手段と、
前記発光手段が発した前記光学ビームの強度分布および発散または収束状態を調整する光調整手段と、
前記複数ノズル列と平行な前記光学ビームを前記ノズルより吐出されたインク滴の軌跡と交差するように照射し、前記インク滴に前記光学ビームが当たった時に発生する散乱光を検出する受光手段とを有する液滴吐出検知装置であって、
前記光学ビームを順次屈曲させることにより、単体のヘッドまたは複数の前記ヘッドにより構成される複数ノズル列に対し平行な前記光学ビームの光路を含む複数の前記光学ビームの光路を形成するための複数の光反射手段を設け、
前記受光手段を前記発光手段から出射された前記光学ビームの進行方向と同じ前記光学ビームに対しては前記発光手段位置に対して最も離れた前記複数ノズル列端部よりも下流側に配置し、前記発光手段から出射された前記光学ビームの進行方向とは逆の前記光学ビームに対しては前記発光手段位置に対して最も近い前記複数ノズル列端部よりも下流側に配置した構成であることを特徴とする液滴吐出検知装置。
【請求項２】
前記受光手段は、前記光学ビームの光路から離れた位置に設置されていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出検知装置。
【請求項３】
前記発光手段は、レーザダイオードであることを特徴とする請求項１または２記載の液滴吐出検知装置。
【請求項４】
前記光調整手段は、コリメータレンズおよびアパーチャにより構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液滴吐出検知装置。
【請求項５】
前記受光手段は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液滴吐出検知装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の液滴吐出検知装置を備え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】
本発明は、液滴吐出検知装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、液滴吐出不良を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリンタ、ファクシミリ装置や複写装置あるいはプロッタさらにはこれら機能を併せ持つ複合機などの画像形成装置の一つに、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によるインクジェット記録装置がある。
【０００３】
この液体吐出記録方式のインクジェット記録装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送され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）を行ない、その型式として、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。
【０００４】
なお、本発明における液体吐出記録方式の画像形成装置としては、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を対象として、インクを着弾させ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。
【０００５】
さらに、本発明の説明に用いるインクとは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、樹脂、薬品、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られているものが含まれる。
【０００６】
また、本発明で挙げる用紙とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したＯＨＰシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。
【０００７】
この液体吐出記録方式の画像形成装置は、製本や各種印刷物を少量生産するために使用される設備型のインクジェットプリンタの場合、高速で駆動させるため、サーマル型またはピエゾ型のインクジェットヘッドを多数個配置し、紙搬送方向に対し直角方向の駆動（キャリッジ駆動）を持たず、紙搬送のみで画像を形成することができるようになっている。この種のインクジェット記録装置は、高速かつ低騒音であり、記録媒体の種類に制約が少なく、カラー化も容易であるなどの利点があることから、現在広く普及している。
【０００８】
しかし、インクジェット記録装置では、微細なノズルからインク滴を吐出することから、停止時にインクが乾燥しやすく、また、インクでノズル面が濡れてノズル面に紙粉等の粉塵が付着しやすく、さらに、ノズルから空気が入ることがあるなどの問題がある。これらに起因して不吐出となったり、吐出方向が曲がったり、液滴サイズが小さくなったりしてインク液滴の吐出不良が発生し、画像にドット抜けや白筋などを生じて画像品質が低下する不具合があった。
【０００９】
このような不具合の発生を検出する構成として、小型のインクジェットプリンタの場合では、電荷を検知する検知機構が配置されている位置まで駆動機構を介して紙方向に対し直角方向にヘッドを移動させた後に出射し、検知機構によりインク滴を検知する、インク滴検知機構が既に知られている。
【００１０】
しかし、今までの小型のインクジェットプリンタに採用されている検知機構は、紙搬送に対し直角方向の駆動（キャリッジ駆動）が必要であり、駆動機構を動作し、ヘッドを検知機構の箇所まで移動する必要があった。
【００１１】
特許文献１には、前方散乱光方式の構成として、発光手段から発した光学ビームにヘッド面のノズルから吐出するインク滴等の液滴を衝突させて散乱光を発生し、その散乱光を受光素子で受光してその受光データから液滴吐出不良を光学的に検出する構成を備えた液滴吐出検出装置が提案されている。
【００１２】
一方、特許文献２には、ヘッドに複数列、例えば、２列のノズル列を備えた構成を対象として、１本の光学ビームを用いて液滴吐出不良を光学的に検出する方法も提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に開示されているように、ライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置では、インクジェットヘッドを多数個配置した構成を対象として散乱光による液滴吐出不良を検出する構成が用いられている。
【００１４】
しかし、この構成では、ノズルから吐出されたインク液滴への出射光路から外れた位置にフォトダイオードなどの受光部が配置され、インク液滴に当たった出射光から得られる前方散乱光の受光状態により吐出不良の判断をするようになっている。このため、ヘッドのノズル数が多いと、順次、１つのノズル毎に検知していかなければならないため、検出に時間がかかるという問題が生じる。
【００１５】
一方、特許文献２に開示されたような、ノズル列を多数列持つヘッドに前方散乱光方式の吐出検知方式を採用する場合、レーザ光を幅広にすることにより、複数ノズル列に対応は可能であるが、投光するレーザ光を幅広にしていくと液滴に入射する光学ビームの光量が小さくなり、受光部での検出出力が減少してしまうため、複数個の光学系を並べて配置することになる。しかし、投光するレーザ光の幅より光学系の幅の方が広いため、光学系が並べて配置できない問題がある。
【００１６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ノズル列間距離が小さいため投光するレーザ光の幅より光学系の幅の方が広いことによる光学系が並べて配置できない状態においても同じ時間で測定可能となる構成を備えた液滴吐出検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有することとする。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出検知装置は、光学ビームを発生するための発光手段と、前記発光手段が発した前記光学ビームの強度分布および発散または収束状態を調整する光調整手段と、前記複数ノズル列と平行な前記光学ビームを前記ノズルより吐出されたインク滴の軌跡と交差するように照射し、前記インク滴に前記光学ビームが当たった時に発生する散乱光を検出する受光手段とを有する液滴吐出検知装置であって、前記光学ビームを順次屈曲させることにより、単体のヘッドまたは複数の前記ヘッドにより構成される複数ノズル列に対し平行な前記光学ビームの光路を含む複数の前記光学ビームの光路を形成するための複数の光反射手段を設け、前記受光手段を前記発光手段から出射された前記光学ビームの進行方向と同じ前記光学ビームに対しては前記発光手段位置に対して最も離れた前記複数ノズル列端部よりも下流側に配置し、前記発光手段から出射された前記光学ビームの進行方向とは逆の前記光学ビームに対しては前記発光手段位置に対して最も近い前記複数ノズル列端部よりも下流側に配置した構成であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、受光手段を発光手段から出射された光学ビームの進行方向と同じ複数ノズル列に対し平行な光学ビームに対しては発光手段位置に対して最も離れた複数ノズル列端部よりも下流側の位置に配置し、発光手段から出射された光学ビームの進行方向とは逆の複数ノズル列に対し平行な光学ビームに対しては発光手段位置に対して最も近い複数ノズル列端部よりも下流側に配置した構成にすることにより、光調整手段を介した発光手段からの光学ビームを複数の光反射手段によりヘッドノズル面に対し水平方向へ移動させると同時に進行方向を逆方向に屈曲させることで複数ノズル列に備えられたノズルからの発光手段から出射された光学ビームの進行方向と同じ複数ノズル列に対し平行な光学ビームと発光手段から出射された光学ビームの進行方向とは逆の複数ノズル列に対し平行な光学ビームのそれぞれのインク液滴の吐出状態を同時に検出することができ、ノズル列間距離が小さいため投光するレーザ光の幅より光学系の幅の方が広いことによる光学系が並べて配置できない状態においても同じ時間で測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】ヘッドアレイユニットの一例を示す平面図である。
【図３】ヘッド１列にＬＤユニット、ＰＤユニット各１個を付けた構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。
【図４】レーザ光による液滴検知説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】本実施形態に係る液滴吐出検知装置を含むヘッドアレイユニットの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本実施の形態について図面により詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。
【００２２】
画像形成装置は、搬送部４によって搬送される用紙Ｐに液滴を吐出し印字する記録ヘッドを構成するヘッド部５と、ヘッド部５の維持回復機構であるヘッドメンテナンス装置６とを備えている。このメンテナンス装置６は、搬送部４の上方で用紙搬送方向に沿ってスライド移動可能に配置され、ヘッドメンテナンス時にはヘッド部５が上昇した後、ヘッド部５の下部に移動し、印字中は図１の位置に退避する。
【００２３】
ヘッド部５は、図２にも示すように、ベース部材５２に一列に配列した複数（この例では５個）のヘッド１０１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（記録ヘッド）５０を備えている。ヘッド１０１は、液滴を吐出する複数のノズル１０２がノズル面１０４に２列配列されている。
【００２４】
そして、ヘッド列５１Ａ、５１Ｂの各ヘッド１０１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、５１Ｄの各ヘッド１０１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、５１Ｆの各ヘッド１０１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、５１Ｈの２つのノズル列でイエロー（Ｙ）の液滴を吐出する。つまり、ヘッド部５は４つの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。
【００２５】
なお、各色のライン構成は、上記に限るものではなく、各色の配置は特に限定はない。また、ヘッド部の構成も、この例に限るものではない。
【００２６】
次に、この画像形成装置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実施形態について図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。以下では図示を簡略化するため１つのヘッド列５１Ａを３個のヘッドで構成した状態で説明する。ヘッドアレイユニット５０は、ベース部材５２にヘッド列５１を配置している。
【００２７】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示す配置では、ヘッド列５１の一方の側１列単位で、ノズル配列方向に平行なレーザ光２００を出射する発光手段であるレーザダイオード（以下「ＬＤ」という。）２０１を含むＬＤユニット２０２を取り付けており、そして液滴によって生じるレーザ光２００の散乱光を受光する受光手段であるフォトダイオード（以下「ＰＤ」という。）２０３を含むＰＤユニット２０４をベース部材５２に取り付けている。
【００２８】
ここでは、１個のＬＤユニット２０２に１列のヘッド、２つのノズル列に対応する２つのＬＤ２０１を、１個のＰＤユニット２０４に１列のヘッド、すなわち、２つのノズル列に対応する２つのＰＤ２０３を備えている。
【００２９】
発光手段にレーザダイオードを用いることで指向性が強い光学ビームを作ることができ、複数ノズル列のインク滴に光学ビームを照射することができるため、少ない発光手段で複数列の前方散乱光を受光手段により検知できるため、部品点数を少なくすることができる。また、受光手段にフォトダイオードを用いることにより、微弱な散乱光を検知することができるため、確実な液滴吐出検知が可能となる。
【００３０】
ここで、インク液滴の吐出方法について図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明する。液滴吐出検知を散乱光方式で行う場合、ベース部材５２の一方の側に配置されたＬＤ２０１の出射光は、レンズ２１１およびアパーチャ２１２を介してレーザ光２００として、液滴３００に向けて出射される。
【００３１】
光調整手段にコリメータレンズ、を用いる構成にすることにより、光学ビームの収束または発散状態を変化させた光学ビームの光路を作ることができ、アパーチャにより光学ビームの出力が不安定な外周部を削除することができる。よって、光学ビームの状態を収束状態としてノズル列間距離よりも光学ビームの幅が大きくならないようにし、光学ビームが不安定な状態にならにようにできる。結果として、複数ノズル列のインク滴に光学ビームを照射することができるため、確実な液滴吐出検知が可能となる。
【００３２】
そして、ベース部材５２の他方の側に配置されたレーザ光２００から離間した位置に配置されたＰＤ２０３によって、レーザ光２００が液滴３００に当たって生じる散乱光３０１を受光することで、液滴３００が吐出されているか否かなどを検出するようになっている。以上のように、各ノズル列に対して一つずつの光学系を並べて配置することにより液滴吐出検知が可能となる。
【００３３】
ここで、レーザ光幅Ｗ１を大きくすることにより、１本のレーザ光で２つ以上のノズル列に対応することも可能である。しかし、投光するレーザ光幅Ｗ１を大きくすると液滴に入射する光学ビームの光量が小さくなり、受光部での検出出力が減少してしまうという問題がある。
【００３４】
また、図３（ｂ）に示すノズル列間距離Ｄ１が小さい場合、投光するレーザ光の幅より光学系の幅の方が広いため、光学系が並べて配置できない問題がある。そこで、本実施形態においては、図５に示す反射手段の追加および受光手段配置についての構成を用いることにより、上述した問題点を解消する点を特徴としている。
【００３５】
図５は、本実施形態に係る液滴吐出検知装置を含むヘッドアレイユニットの平面図である。簡略化記載してあるヘッド列に備わる間隔Ｄ１で設置されるノズル列１０５ａ、１０５ｂ、ノズル列１０５ａに平行なレーザ光２００を出射する発光手段であるＬＤ２０１およびレーザ光２００ｃによって生じる散乱光３０１ｂを受光するＰＤ２０３ｂ含むＬＤ／ＰＤユニット２０６、レーザ光２００ａによって生じる散乱光３０１ａを受光するＰＤ２０３ａおよびレーザ光２００ａ、２００ｂを反射するミラー２１３ａ、２１３ｂを含むＰＤ／ミラーユニット２０５をベース部材５２に取り付けている。
【００３６】
ベース部材５２の一方の側に配置されたＬＤ２０１からの出射光をレンズ２１１およびアパーチャ２１２を介してノズル列１０５ａに平行なレーザ光２００ａとして、液滴３００ａに向けて出射する。そして、ベース部材５２の他方の側に配置されたレーザ光２００ａから離間した位置に配置されたＰＤ２０３ａによって、レーザ光２００ａが液滴３００ａに当たって生じる散乱光３０１ａを受光することで、液滴３００ａが吐出されているか否かなどを検出するようになっている。
【００３７】
同時に、ベース部材５２の他方の側に配置されたミラー２１３ａにより屈曲されたレーザ光２００ａは方向を変えてレーザ光２００ｂ、さらにミラー２１３ｂにより屈曲されたレーザ光２００ｂはノズル列１０５ｂに平行であり、液滴３００ｂに向けて出射するレーザ光２００ｃとなる。
【００３８】
そして、ベース部材５２の一方の側に配置されたレーザ光２００ｃから離間した位置に配置されたＰＤ２０３ｂによって、レーザ光２００ｃが液滴３００ｂに当たって生じる散乱光３０１ｂを受光することで、液滴３００ｂが吐出されているか否かなどを検出するようになっている。なお、上記構成において、レーザ光２００ｃの終端部は、ＬＤ／ＰＤユニット２０６を通過後にＰＤへの外乱が入らないように処理される。
【００３９】
本実施形態によれば、前方散乱光を受光手段により検知する構成であり、受光手段を光学ビームの光路内に設置する必要が無いため、発光手段から出射された光学ビームの進行方向と同じ複数ノズル列に対し平行な光学ビームに対して、および発光手段から出射された光学ビームの進行方向とは逆の複数ノズル列に対し平行な光学ビームに対して、それぞれに受光手段を配置して同時に測定可能となる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、以上の構成により、ノズル列間距離Ｄ１が小さいため投光するレーザ光の幅より光学系の幅の方が広いことによる光学系が並べて配置できない状態においても投光するレーザ光幅Ｗ１を大きくすることなく、各ノズル列に対して光学系を並べた状態と同様に吐出検知を行う構成にすることが可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１０２    ノズル
１０５    ノズル列
２００    レーザ光
２０１    レーザダイオード
２０３    フォトダイオード
２０５    ＰＤ／ミラーユニット
２０６    ＬＤ／ＰＤユニット
２１１    レンズ
２１２    アパーチャ
２１３    ミラー
３００    液滴
３０１    散乱光
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献１】特開２００８−１９４８２５号公報
【特許文献２】特開２０１１−３７２０１号公報
【図１】
2013132801.tif 000003
【図２】
2013132801.tif 000004
【図３】
2013132801.tif 000005
【図４】
2013132801.tif 000006
【図５】
2013132801.tif 000007