(57)【要約】      （修正有）【課題】維持回復機構のキャップ部材や空吐出受けに対するインクの堆積や泡の有無を正確に検出できる画像形成装置の提供。【解決手段】液滴を吐出する記録ヘッドと、記録ヘッドを搭載したキャリッジと、キャリッジに備えられた光学センサと、記録ヘッドのノズル面をキャッピングするキャップ部材を含み、記録ヘッドの状態を維持回復する維持回復機構と、キャリッジを走査して光学センサによって維持回復機構のキャップ部材に照射光を射出したときの反射光の戻り量と予め保持している初期戻り量とを比較してキャップ部材の形状の変化を検出する手段とを備えた。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを搭載したキャリッジと、
前記キャリッジに備えられた光学センサと、
前記記録ヘッドのノズル面をキャッピングするキャップ部材を含み、前記記録ヘッドの状態を維持回復する維持回復機構と、
前記キャリッジを走査して前記光学センサによって前記維持回復機構のキャップ部材に照射光を射出したときの反射光の戻り量と予め保持している初期戻り量とを比較して前記キャップ部材の形状の変化を検出する手段と
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記光学センサによる前記キャップ部材の走査を前記キャップ部材によって前記記録ヘッドのノズル面をキャッピングする前に行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記光学センサによる前記キャップ部材の走査を行う前に前記キャップ部材を予め定めた高さ位置に移動させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを搭載したキャリッジと、
前記キャリッジに備えられた光学センサと、
前記記録ヘッドから吐出される画像形成に寄与しない液滴を受ける空吐出受けを含み、前記記録ヘッドの状態を維持回復する維持回復機構と、
前記光学センサによって前記維持回復機構の空吐出受けに照射光を射出したときの反射光の戻り量と予め保持している初期戻り量とを比較して前記空吐出受けの形状の変化を検出する手段と
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記光学センサによる照射光の射出及び反射光の受光を行う時には前記キャリッジを停止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】
本発明は液滴を吐出する記録ヘッド及び記録ヘッドの維持回復を行う維持回復機構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、「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る。
【０００４】
このような液体吐出方式の画像形成装置においては、記録ヘッドは、圧力発生室で加圧した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や、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の状態となり、記録不良を起こすという問題を抱えていることから、記録ヘッドの状態を維持回復する維持回復機構を備え、ノズルに目詰まりなどが生じた場合には、キャッピング手段によりノズル形成面を封止し、吸引ポンプからの負圧により、ノズルからインクを吸引排出（ヘッド吸引）させてノズルの目詰まりを解消する機能、画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出の機能などを備えている。
【０００５】
このような維持回復によってキャップ部材や空吐出受け内にインクが付着するが、インクによっては堆積を生じるものがある。
【０００６】
そこで、従来、特許文献１に記載されているように、液体噴射ヘッドから噴射され、本体における液体噴射ヘッドの走査軌道上に堆積したインクの高さを検出して検出結果を出力する検出部を備えるものがある。
【特許文献１】特開２００４−１６７９４５号公報
【０００７】
また、特許文献２に記載されているように、用紙上に着弾しないインクを堆積させる溝部を備えて、溝部のインク堆積量を検出するものがある。
【特許文献２】特開２００５−００７７７５号公報
【０００８】
その他、特許文献３に記載されているように、プラテンローラに付着したインクを光学センサで読取り、汚れている場合には清掃を実施するものがある。
【特許文献３】特許第３２２８３８８号公報
【０００９】
また、特許文献４に記載されているように、維持回復で発生したインクの廃液を収容する廃液タンク内でのインクの堆積をＣＣＤセンサで読取るものがある。
【特許文献４】特開２００４−３３８２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１ないし３に記載のような装置では、例えばキャップ部材のようにそれ自体形状的に凹凸がある場合、センサの読取り結果には凹凸それ自体による変動が発生するために、キャップ部材にインクが堆積しているのか、キャップ部材自体の形状であるのかの区別がつかず、正確な検出を行うことができないという課題がある。
【００１１】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、維持回復機構のキャップ部材や空吐出受けに対するインクの堆積や泡の有無を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】
【００１２】
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、
液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを搭載したキャリッジと、
前記キャリッジに備えられた光学センサと、
前記記録ヘッドのノズル面をキャッピングするキャップ部材を含み、前記記録ヘッドの状態を維持回復する維持回復機構と、
前記キャリッジを走査して前記光学センサによって前記維持回復機構のキャップ部材に照射光を射出したときの反射光の戻り量と予め保持している初期戻り量とを比較して前記キャップ部材の形状の変化を検出する手段と
を備えている構成とした。
【００１３】
ここで、前記光学センサによる前記キャップ部材の走査を前記キャップ部材によって前記記録ヘッドのノズル面をキャッピングする前に行う構成とできる。
【００１４】
また、前記光学センサによる前記キャップ部材の走査を行う前に前記キャップ部材を予め定めた高さ位置に移動させる構成とできる。
【００１５】
本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを搭載したキャリッジと、
前記キャリッジに備えられた光学センサと、
前記記録ヘッドから吐出される画像形成に寄与しない液滴を受ける空吐出受けを含み、前記記録ヘッドの状態を維持回復する維持回復機構と、
前記光学センサによって前記維持回復機構の空吐出受けに照射光を射出したときの反射光の戻り量と予め保持している初期戻り量とを比較して前記空吐出受けの形状の変化を検出する手段と
を備えている構成とした。
【００１６】
これらの各画像形成装置においては、前記光学センサによる照射光の射出及び反射光の受光を行う時には前記キャリッジを停止する構成とできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る画像形成装置によれば、キャリッジに設けた光学センサによって維持回復機構のキャップ部材、空吐出受けに照射光を射出したときの反射光の戻り量と予め保持している初期戻り量とを比較してキャップ部材、空吐出受けの形状の変化を検出するので、維持回復機構のキャップ部材や空吐出受けに対するインクの堆積や泡の有無を正確に検出できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置の一例について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成図、図２は図１の右側面説明図、図３は同装置の記録部の斜視説明図、図４は同装置のキャリッジの底面から見た斜視説明図である。
【００１９】
この画像形成装置は複写装置であり、装置本体１は原稿画像を読取るスキャナなどの画像読み取り部２と、被記録媒体（以下「用紙」という。）Ｐに画像を形成する記録部３と、記録部３に用紙Ｐを給紙する給紙カセット部４とを備えている。そして、給紙カセット部４に収納された用紙Ｐが給紙コロ５及び分離パッドで１枚ずつ分離されて給送され、搬送路７を通じてユニット化されたエンジンユニット（印字部）１０に搬送されて所要の画像が記録され、画像が形成された用紙Ｐは排紙経路８を通って排紙スタック部９に排紙されてスタックされる。
【００２０】
ここで、印字部１０は、図３にも示すように、キャリッジガイド（ガイドロッド）２１と図示しないガイドステーで、キャリッジ２３を主走査方向に移動可能に保持し、主走査モータ２７で駆動プーリ２８と従動プーリ２９間に架け渡したタイミングベルト３０を介して主走査方向に移動走査する。
【００２１】
そして、このキャリッジ２３上には、それぞれブラック（Ｋ）インクを吐出する液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ｋと、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクを吐出するそれぞれ１個の液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ｃ、２４ｍ、２４ｙ（色を区別しないとき及び総称するときは「記録ヘッド２４」という。）と、各記録ヘッド２４に所要のインクを供給するサブタンク２５を搭載している。
【００２２】
各記録ヘッド２４は、図４にも示すように、液滴を吐出する複数のノズル３１が列状に並べられたノズル列３２を２列有し、ノズル列３２が主走査方向（キャリッジ２３の移動方向）と直交する方向になるようにキャリッジ２３にノズル３１が形成された面（ノズルノズル面３１ａという。）を下方に向けて搭載されている。
【００２３】
また、各記録ヘッド２４に対応するサブタンク２５に対してインクを補充供給するメインタンクであるインクカートリッジ２６が装置本体１に対して着脱自在に装着され、インクカートリッジ２６からサブタンク２５に対するインクの供給が行われる。
【００２４】
なお、記録ヘッド２４としては、インク流路内（圧力発生室）のインクを加圧する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどを用いることができる。
【００２５】
また、キャリッジ２３の下方には、用紙Ｐを静電吸着などして搬送する無端状の搬送ベルト３５が配置されている。この搬送ベルト３５は駆動ローラ３６と従動ローラ３７との間に掛け回されて周回移動することで用紙Ｐを主走査方向と直交する方向に搬送する。また、搬送ベルト３５を帯電させる帯電ローラ３９が搬送ベルト３５に従動して回転するように配置されている。
【００２６】
さらに、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、図２及び図３に示すように、記録ヘッド２４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構（装置）３８を配置し、走査方向他方側の非印字領域には空吐出を行うための空吐出受け部材３９を配置している。
【００２７】
維持回復機構３８は、記録ヘッド２４の各ノズル面３１ａをキャッピングする複数のキャップ部材４１（吸引キャップ４１ａと３個の保湿キャップ４２ｂ）と、記録ヘッド２４のノズル面３１ａをワイピングするためのワイピング部材であるワイパーブレード４２と、画像形成に寄与しない液滴を受ける空吐出受け４３とが配置されている。吸引キャップ４１ａには吸引ポンプ４５を接続し、吸引ポンプ４５から排出チューブ４６を介して下側に配置される廃棄インクを収容する廃液容器４０に排出するようにしている。また、空吐出受け部材３９には４つの開口部３９ａが形成されている。
【００２８】
そして、キャリッジ２３の一側面には、維持回復機構のキャップ部材４１及び空吐出受け４３を状態を読取る発光素子及び受光素子で構成される反射型フォトセンサからなる光学センサ５０を、射出側及び受光側を下側に向けて設けている。
【００２９】
次に、この画像形成装置における制御部のうち本発明に係る制御に関係する部分について図５のブロック説明図を参照して説明する。
主制御部１０１は、この画像形成装置全体の制御を司る部分であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、初期戻り量を格納する手段を兼ねた書き換え可能な不揮発性メモリ、ＡＳＩＣ、Ｉ／Ｏなどで構成され、光学センサ５０からの出力信号によって維持回復機構３８のキャップ部材４１、空吐出受け４３の形状の変化を検出する手段を兼ねている。
【００３０】
この主制御部１０１は、ヘッド駆動部１０２を介して記録ヘッド２３を駆動制御することによって所要のノズル３１から液滴を吐出させて画像を形成する。また、モータ駆動部１０３を介して主走査モータ１０４を駆動制御してキャリッジ２３を主走査方向に移動走査し、維持回復モータ１０５を駆動制御して維持回復機構３８のキャップ部材４１、ワイパ部材４２などの昇降を制御する。
【００３１】
次に、このように構成した画像形成装置の作用について図６以降をも参照して説明する。
先ず、キャリッジ２３に設けた光学センサ５０によって維持回復機構３８上を主走査で移動させながら、光学センサ５０から照射光を射出し、反射光の戻り量を検知した場合、光学センサ５０の出力電圧（センサ出力）は、維持回復機構３８の凸部（高さが光学センサ５０に近い）では反射光が得られやすいため、受光素子での受光光量（反射光の戻り量）が多くなり、センサ出力電圧が高くなる。
【００３２】
これにより、図６に示すように、光学センサ５０の出力電圧（センサ出力）は維持回復機構３８の各部（キャップ部材４１、ワイパ部材４２、空吐出受け４３）の形状に応じて変化することになる。
【００３３】
そこで、主制御部１０１のＲＯＭないし不揮発性メモリ（記憶手段）に、予め光学センサ５０によって初期状態（例えば装置製造時や維持回復機構の交換時）の維持回復機構３８を走査して、初期状態のセンサ出力（反射光の戻り量）のデータ（初期データ：初期値）を格納保持しておく。そして、所要のタイミングで、キャリッジ２３を走査して光学センサ５０によって維持回復機構３８に照射光を射出して当該走査時の反射光の戻り量（センサ出力）を得て、格納保持している初期データ（初期戻り量）と比較し、現在のセンサ出力のデータ（キャップ部材４１や空吐出受け４３の形状ないし状態の検出結果）と初期データとの差（偏差）が予め定めた所定値（規定値）を超えたときには、キャップ部材４１や空吐出受け４３にインクの堆積があると判別する。
【００３４】
このように、初期データ（初期値）と比較することでキャップ部材４１や空吐出受け４３の形状の変化を検出ことによって、キャップ部材４１のように凹凸形状がある場合でも、キャップ部材４１内部におけるインクの堆積の有無を正確に判別（検出）することが可能になる。この場合、初期データとの比較で得られる偏差と比較する閾値（所定値）を、キャリッジ２３の主走査方向位置に応じて別個に規定する、例えば、キャップ部材４１の位置における閾値、空吐出受け４３の位置における閾値というように規定することで、各々の場所に応じたインク堆積状況を判別、判定することが可能になる。
【００３５】
ここで、キャップ部材４１の形状、状態の検出について図７及び図８を参照して説明する。図７はキャップ部材４１内部にインクが堆積していない状態でのセンサ出力電圧の変化を、図８は堆積したインク２００がある状態でのセンサ出力電圧の変化を示している。インク２００が堆積した状態では，インクの堆積がない状態に比べて、センサ出力電圧はインクが堆積している部分（図８の波形要素３００の部分）でのみ上昇しており、図７に示すインク２００の堆積のないときのセンサ出力（これが「初期データ」となる。）と比較することで、キャップ部材４１内のインクの堆積の有無を検出することができる。
【００３６】
また、図９に示すように、キャップ部材４１内にインクの泡２０１（あるいは異物）が発生している場合も、同様にセンサ出力電圧が変化するので初期データと比較することによって泡の有無を検出できる。特に、キャップ部材４１内のインクの泡２０１を検出できるようにすることで、図１０に示すように、キャップ部材４１内に吸収体２０２が設けられてインクの泡２０１がキャップ部材４１の縁よりはみ出す場合などに有効である。
【００３７】
つまり、キャップ部材４１内に泡２０１がある状態で、記録ヘッド２４のキャッピングを行うと、図１０に示すように泡２０１がはみだしている場合、記録ヘッド２４のノズル面３１ａにインクの泡２０１が付着し、ノズルのメニスカスが破壊されて、吐出不良や混色等を生じやすくなる。また、図０に示すように泡２０１がキャップ部材４１内にある場合であっても、キャッピング後に泡２０１がはじけると、細かいインクがノズル面３１ａに飛び散り、同様の不具合が発生するおそれが高くなる。
【００３８】
そこで、キャップ部材４１で記録ヘッド２４のノズル面３１ａのキャッピングを行う前に、光学センサ５０による検出動作を行って、泡２０１が検出されたときには、消泡するまでキャッピングを行わずに待機したり、あるいは、消泡手段を備えている場合には消泡手段を作動させたりするなどして、上述した不具合を防止することができる。
【００３９】
また、光学センサ５０でキャップ部材４１に対する検出を行うときには、キャップ部材４１を予め定めた所定の高さに移動させることが好ましい。これにより、キャップ部材４１の形状の変化を検出するときに初期データ取得時との高さの差を無くし、正確な読取りが可能になる。
【００４０】
また、空吐出受け４３についても図１１に示すように側面からインク２００が堆積することがあるので、検出を行うことが有効である。
【００４１】
また、上述した動作では、ある範囲を読むため全てキャリッジ２３を移動させながら読むようにしているが、例えば、特に精度良く読み取りたい位置では、キャリッジ２３を一旦停止させて読むことで、キャリッジ２３の移動に伴う振動等を抑えることができ、より精度の高い読み取り（検出）を行うことができる。
【００４２】
あるいは、キャリッジ２３を通常の印字の場合に比べて低速で移動させることでよっても振動等を低減することができる。ただし、キャリッジ２３を停止させて読み取った方がより精度が高くなる。
【００４３】
また、光学センサ５０の照射光の強度を調整できるようにすることで、反射光の戻り量を調節することができ、距離の離れた対象物については光量を多くして検出精度を高めることもできる。
【００４４】
ここで、主制御部１０１による維持回復機構３８のキャップ部材４１の形状変化の検出動作の一例について図１２のフロー図を参照して説明する。
維持回復機構３８のキャップ部材４１の形状変化を検出するタイミング、例えば、予め定めたタイミング、あるいは、記録ヘッド２４をキャッピングする前のタイミングであれば、キャリッジ２３を走査して光学センサ５０によって照射光を射出し、反射光を受光しながら維持回復機構３８のキャップ部材４１を読み取り、反射光の戻り量（センサ出力）を得る。そして、読取りデータと初期データとを比較して偏差を算出し、算出した偏差と予め定めた所定値とを比較して、偏差が所定を超えているときには、キャップ部材４１内でインクが規定値を超えて堆積しているものと判断して、次の処理へ移行する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明を適用する画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】図１の左側面説明図である、
【図３】同装置の印字部の斜視説明図である。
【図４】同装置のキャリッジの底面から見た斜視説明図である。
【図５】同装置の制御部のうちの本発明に係る部分の説明に供するブロック説明図である。
【図６】維持回復機構を読取った場合のセンサ出力電圧の一例を示す説明図である。
【図７】キャップ部材内部にインクが堆積していない状態でのセンサ出力電圧の変化の一例を説明する説明である。
【図８】キャップ部材内部に堆積したインクがある状態でのセンサ出力電圧の変化の一例を示す説明図である。
【図９】キャップ部材に泡が発生した状態の説明図である。
【図１０】キャップ部材に吸収体上に泡が発生した状態の説明図である。
【図１１】空吐出受けにインクが堆積状態の説明図である。
【図１２】主制御部によるキャップ部材の形状変化の検出処理の説明に供するフロー図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…装置本体
２…画像読取部
３…記録部
４…給紙カセット部
Ｐ…用紙（被記録媒体）
１０…印字部（エンジンユニット）
２３…キャリッジ
２４…記録ヘッド
３１…ノズル
３１ａ…ノズル面
３５…搬送ベルト
３８…維持回復機構
４１…キャップ部材
４３…空吐出受け
５０…光学センサ
【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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