JP2007125747A - 液滴吐出装置、液滴吐出システム、液滴吐出検出方法、及び液滴吐出検出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録装置などの液滴吐出装置で液滴吐出部の全ノズルの吐出の有無検出にかかる時間を短縮する。
【解決手段】発光素子１０２からの光１１３が記録ヘッド正面１０１ａで反射されて受光素子１０３に入射する。その光がノズル列１０６の各ノズルから吐出されたインク液滴によって遮光されることで吐出検出センサの検出信号の電圧が変化する。前記光が通る領域内の光強度がノズル列１０６の配列方向に沿って異なることで、検出信号の電圧の変化値がインク液滴を吐出したノズルの位置により異なる。又、反射光の利用により、前記変化値がインク液滴を吐出したノズル数によっても異なる。吐出検出時には、所定周期Ｔc毎にノズルをＮ（２以上の整数）個ずつ駆動し、検出信号の電圧の変化値に基づいて、Ｎ個ずつの各ノズルからのインク液滴の吐出の有無を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、インクジェット記録装置など、複数のノズルから液滴を吐出する液滴吐出部を有する液滴吐出装置、この装置とこれを制御する制御装置からなる液滴吐出システム、並びにこれら液滴吐出装置ないし液滴吐出システムにおいて、液滴吐出装置の液滴吐出部の各ノズルからの液滴の吐出の有無（吐出／不吐出）を検出する液滴吐出検出方法、及び液滴吐出検出プログラムに関するものである。

記録ヘッドの複数のノズルから記録媒体に対してインク液滴を吐出して画像の記録を行うインクジェット記録装置が広く普及している。インクジェット記録装置は、ランニングコストが安価である、カラー記録にも適する、記録動作時の音が静かである、装置の小型化が可能である、所望の画像が安定して得られる等の利点がある。その反面、記録ヘッドのノズルからのインク液滴の不吐出や、吐出方向がずれる所謂ヨレ吐出が生じる場合がある。これは、塵などによるノズルの吐出口の詰まりや増粘インクによる固着、熱エネルギー作用をインク吐出に利用する方式の場合は発熱体の断線、インク液滴による吐出口の被覆等が要因となって生じる。不吐出やヨレ吐出により、記録ヘッドの走査方向に沿った白筋やドット抜けによる画質劣化といった問題が発生する。

これに対し、発光素子と受光素子によって構成された光学センサとしての吐出検出センサ（透過型フォトインタラプタ式センサ）によりインク液滴の吐出／不吐出を検出する方法が採用されており、例えば下記の特許文献１及び２などに記載されている。図１３はその吐出検出センサの検出部の構成を示している。

図１３において、１３０１は、記録ヘッドであり、その正面（図中で下面）１３０１ａには、それぞれインク液滴１３０６を吐出する複数のノズルを一直線上に配列したノズル列１３０５が複数配列されている。符号１３０７はノズル列１３０５のノズルから正常に吐出されたインク液滴１３０６の飛翔経路を示している。

１３０２は、検出用の光を照射する発光素子である。１３０３は、発光素子１３０２が照射した光を受光する受光素子である。１３０４，１３０４′は、発光素子１３０２と受光素子１３０３の前面近傍に設けられたアパーチャ（絞り）であり、それぞれに光を通す開口１３０４ａ，１３０４ａ′が形成されている。発光素子１３０２から発せられた光１３０９が開口１３０４ａ，１３０４ａ′を通って受光素子１３０３に直接に入射する。１３１０は入射する光の全体の光束である。この光束１３１０が通る矢印Ａの範囲の領域が検出のなされる検出エリアとなる（以下、符号Ａで示す）。開口１３０４ａ，１３０４ａ′のサイズによって検出エリアＡの断面のサイズが制限される。吐出されるインク液滴１３０６が微小であるため、検出エリアＡのサイズを制限することでＳ／Ｎ比を上げ、検出精度を高めることができる。

また、発光素子１３０２と受光素子１３０３を結ぶ光軸が記録ヘッド１３０１のノズル列１３０５と平行になる配置とされる。こうすることで、１列ごとに各ノズルの吐出検出を行う際に、１列の検出の間は記録ヘッドもしくは吐出検出センサの移動が不要となる。

検出時には、１列のノズル列１３０５が検出エリアＡの真上となる位置に記録ヘッド１３０１又はセンサを移動させる。そして、その１列のノズル列１３０５の各ノズルを順次１つずつ駆動してインク液滴１３０６を１滴ずつ吐出させる。吐出されたインク液滴１３０６が例えば正常な飛翔経路１３０７を飛翔して検出エリアＡの光束１３１０を通過し遮光することにより、受光素子１３０３の受光量が変化し、出力が変化する。その出力を変換した検出信号に基づいて各ノズルの吐出／不吐出を検出する。なお、実際にはインク液滴１３０６は吐出直後に前後に主滴とサテライトに分離され、それぞれが前後して光束１３１０を通過する。

図１４に記録ヘッドの吐出周波数（ノズルの駆動周波数）を１ＫＨｚにした場合のノズルの駆動信号１４０１と検出信号１４０２の信号波形を示す。駆動信号１４０１の立ち下がりエッジで１つのノズルが駆動されてインク液滴が吐出される。その後飛翔するインク液滴の遮光によって図のような検出信号１４０２の電圧の変化が現れる。なお、ここでは回路構成により、遮光によって光量が減ると検出信号１４０２の電圧レベルが低下する場合を示してある。

図１４中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）点においてインク液滴が検出エリアＡ内のどの位置に存在するのかを図１５に模式的に示す。図１５の（ａ）は検出エリアＡ内をインク液滴の先頭を飛翔する主滴１３０６ａが横切り始めたタイミングである。その後、検出信号はピークに達する。そのときのポイント（ｂ）では、光束１３１０内で最も光強度が強い中央位置に主滴１３０６ａがあるか、もしくは後続するサテライトを含めた遮光量が最も多いときと推測される。その後、検出信号は（ｃ）点を経て元に戻って（信号レベルとしては上がって）いくが、その戻り方は立ち上がり（信号レベルとしては低下）時と比べて緩やかである。これは、（ｃ）に示すサテライト１３０６ｂの影響によるものである。主滴１３０６ａよりサテライト１３０６ｂの方がサイズが小さく飛翔速度も遅いため、このような波形となる。なお、図１４のような検出信号の変化がインク液滴の吐出周波数に対応した周期の間隔で得られる。
特開平０８−３３２７３５号（図４、段落[００４４]，［００４５］） 特許第３３６８１９４号公報（図２、段落［００３５］〜［００３９］）

近年、インクジェット記録装置では、高速化と高画質化を実現するため、記録ヘッドのノズル数を大幅に増やしている。このため、すべてのノズルの吐出の有無を検出する際に要する時間は以前と比較にならないほど増大している。検出時間を短縮するには、単純に吐出周波数を増大（吐出の周期を短縮）させて、１ノズルの検出にかける時間を短くすればよい。しかし、特許文献１及び２のような従来の構成では、吐出周波数をむやみに増大させると、吐出自体は可能な範囲内であっても、検出ができなくなる。これについて図１６及び図１７により説明する。

図１６（ａ），（ｂ）は、図１３のような従来の吐出検出センサの構成で、吐出周波数を５ＫＨｚと１０ＫＨｚにした場合のそれぞれの検出信号の波形を示している。図１４と比べて吐出周波数は５倍、１０倍となっている。１０ＫＨｚの場合は吐出周波数に応じた検出信号が得られていないことが確認できる。なお、このときのインク液滴の吐出速度（飛翔速度）は約１０ ｍ／ｓｅｃ、検出エリアのサイズは２ × ４ ｍｍ（縦×横）である。検出エリアを通過するのに要する時間は、理論的には２００ μｓｅｃであり、常時検出エリア内にただ一つのインク液滴しか存在しない（飛翔していない）ようにし得る限界の吐出周波数は５ＫＨｚとなる。検出不可の場合は、その倍の１０ＫＨｚの吐出周波数で駆動しているため、図１７に模式的に示したように、検出エリアＡ内に複数のインク液滴（複数の主滴１３０６ａとサテライト１３０６ｂ）が同時に存在する（飛翔している）こととなる。これにより、遮光面積が平均化され、検出信号も平均化されて検出が困難になっている。

検出エリアのサイズを小さくして、遮光時間（通過時間）を短くする方法もある。しかし、受光する光量が減ることでＳ／Ｎが落ち、検出精度が低下する。これに対して、光出力の高いレーザーを使用する方法があるが、レーザーはＬＥＤと比べるとコスト的に大分高くつく。

検出時間の短縮を実現する他の手段として、吐出検出センサを複数設けて同時に複数ノズルについてインク液滴の吐出の有無をそれぞれのセンサで検出する構成も考えられる。しかし、これもコストアップの要因となる。また、複数のセンサを設置するスペースの制約も問題となる。

このような問題は、インクジェット記録装置に限らず、液滴を吐出する複数のノズルが設けられた液滴吐出部と、前記複数のノズルからの液滴の吐出の有無を検出する吐出検出センサを有する液滴吐出装置に共通するものである。

本発明の課題は、上記の液滴吐出装置、ないしはこの装置とこれを制御する制御装置からなる液滴吐出システムにおいて、液滴吐出部の全ノズルの吐出の有無検出にかかる時間を短縮できると共に、検出精度を向上でき、さらに液滴吐出装置のコストダウンが図れるようにすることにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、
それぞれ液滴を吐出する複数のノズルが一面に設けられた液滴吐出部を有する液滴吐出装置（ないしは、この液滴吐出装置とこれを制御する制御装置からなる液滴吐出システム）であって、
前記液滴吐出部の前記一面近傍で対向して配置された発光素子と受光素子を有し、発光素子から発せられて受光素子に入射する光が前記複数のノズルから吐出された液滴により遮光されることで電圧が変化する検出信号を出力し、前記電圧の変化値が前記液滴を吐出したノズルの位置と数によって異なるように構成された吐出検出センサと、
前記複数のノズルからの液滴吐出の有無を検出する吐出検出時に、前記複数のノズルを所定周期Ｔc毎に２以上の整数であるＮ個ずつ同時ないしほぼ同時に駆動する駆動制御手段と、
前記吐出検出時に、前記周期Ｔc毎に、前記吐出検出センサから出力される検出信号の電圧の変化値に基づいて、Ｎ個ずつの各ノズルからの液滴吐出の有無を判定する判定手段を有することを特徴とする。

また、本発明では、上記本発明の液滴吐出装置ないし液滴吐出システムの構成に対応する液滴吐出装置ないし液滴吐出システムの液滴吐出検出方法及び液滴吐出検出プログラムの構成を採用した。

本発明によれば、吐出検出時に、従来のようにノズルを１個ずつ駆動して吐出検出を行う場合と同様の周期ＴcでノズルをＮ個ずつ駆動して、Ｎ個ずつ各ノズルからの液滴吐出の有無を確実に検出することができるので、液滴吐出部の全ノズルの吐出の有無検出にかかる時間を大幅に短縮することができる。またＮ個のノズルを同時ないしほぼ同時に駆動して正常吐出の場合の検出信号の変化値は、従来のように１個のノズルを単独で駆動して正常吐出の場合に比べて大きくなるので、Ｓ／Ｎ比が向上し、検出精度を向上できると共に、発光素子に安価なＬＥＤなどを用いてコストダウンが図れる。

以下、添付した図を参照して本発明の実施形態を説明する。ここでは、液滴吐出部としての記録ヘッドからインク液滴を吐出して記録媒体に画像の記録を行う液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置における実施例を示す。実施例のインクジェット記録装置は、一例として、バブルジェット（登録商標）方式、すなわち記録ヘッドの各ノズルに設けられたヒータの発熱によりノズル内のインク中に発生する泡の圧力でノズルからインク液滴を吐出する方式のものとする。

図２は、実施例１のインクジェット記録装置（シリアル型のインクジェットプリンタ）の概略構成を示す模式的斜視図である。図２において、記録装置本体２０１内には、ガイドレール２０２が主走査方向に沿って架設されている。このガイドレール２０２上にキャリッジ２０３が摺動可能に設けられている。キャリッジ２０３上には、複数色のインク、例えばブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のインクに対応したカートリッジ形態の記録ヘッド２０９、２１０、２１１および２１２が着脱可能に装着されている。記録ヘッド２０９〜２１２のそれぞれの正面（図中で下面）には、不図示の所定数、例えば３２０個のノズルが副走査方向に沿った１直線上の１列のノズル列として並ぶように形成されている。記録ヘッド２０９〜２１２は、主走査方向に並んで装着されるので、それぞれのノズル列も主走査方向に間隔を置いて並ぶことになる。

キャリッジ２０３が主走査モータ（図３参照）の駆動によってガイドレール２０２上で往復移動することにより、記録ヘッド２０９〜２１２が主走査方向に沿って往復移動する。

また、記録装置本体２０１の背面側に設けられたオートシートフィーダ２０８により、記録媒体（用紙）２０４がその被記録面を平坦に規制するプラテン２０６上に給紙され、フィードローラ２０７によって副走査方向に搬送される。

記録ヘッド２０９〜２１２が主走査方向に沿って往復移動しながら、それぞれの各ノズルが駆動され、インク液滴を吐出することにより、記録媒体２０４に画像が記録される。

また、光学センサ（透過型フォトインタラプタ式センサ）として構成された吐出検出センサ２０５が記録ヘッド２０９〜２１２の移動範囲の図２中左端部で記録領域外の所定位置の下側に設けられている。この吐出検出センサ２０５により、記録ヘッド２０９〜２１２のそれぞれのノズル列の各ノズルからのインク液滴の吐出／不吐出が検出される。吐出検出センサ２０５の詳細は後述する。吐出検出センサ２０５の検出結果に基づいて、記録ヘッド２０９〜２１２の吐出回復制御や、不吐出ノズルを使用せず他のノズルを代わりに使用することで画像記録を行う不吐出補間制御などを行う。これにより常に良好な画像記録を実現できる。

図３は本実施例のインクジェット記録装置の制御系の構成を示している。図３において、記録ヘッド１０１は、図２中の記録ヘッド２０９〜２１２の全部を１つにまとめて示したものである。以下では説明を簡単にするため、記録ヘッド１０１は一体のものとして説明する。記録ヘッド１０１には複数色のそれぞれに対応した複数のノズル列が設けられている。少なくとも１列のノズル列は他のノズル列と異なるサイズのインク液滴を吐出するものとする。例えば、それぞれ同じ色で異なるサイズのインク液滴を吐出する複数のノズル列が設けられる。他のノズル列と異なる色でサイズの異なるインク液滴を吐出するノズル列を設けるものとしてもよい。ただし、同じノズル列内のノズルは皆同じサイズのインク液滴を吐出するものとする。

３０２は、記録ヘッド１０１を電気的に制御し、画像データに応じて各ノズルを駆動させてインク液滴を吐出させる記録ヘッド制御回路である。

３０４は、吐出検出センサ２０５からの検出信号をノズルごとの吐出／不吐出（ないしは正常吐出／吐出不良）を示す吐出状態信号に変換する吐出検出制御回路である。

３０５は、ＲＯＭ３０６に格納された制御プログラムを実行して、図示されたインクジェット記録装置の各部の動作を全体的に制御するＣＰＵである。ＲＯＭ３０６に格納される制御プログラムには、図１０で後述するインク液滴の吐出検出動作を制御する吐出検出プログラムが含まれる。

３０７は、ＣＰＵ３０５が制御処理を実行する過程で使用する各種パラメータの一時的な保存や、画像データなどの保存に使用されるＲＡＭである。３０８は、装置電源のオフ時にも吐出検出結果などの情報を保存するためのＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリである。

３０９は、操作・表示部であり、電源投入や、ホストのＰＣ（パーソナルコンピュータ）３１１とのオンライン／オフラインの設定等、ユーザーが所要の操作を行うための各種スイッチや、装置の状態等の情報を表示してユーザーに報知する表示器を有する。

３１０は、ＰＣ３１１と通信して画像データ、その他のコマンド、ステータス信号等を送受信する通信インタフェース制御部である。ＰＣ３１１は、プリントに係わる画像等のデータの作成、印刷処理等を行い、インクジェット記録装置に対して画像データを供給する。なお、後述する吐出検出動作の制御は、ＰＣ３１１上で動作するプリンタドライバなどの制御プログラムによりＰＣ３１１の制御で行われるものとしてもよい。

また、ＰＣ３１１の代わりに、画像読み取り装置用のリーダ部や、デジタルカメラ等の画像入力装置などから画像データを入力するものとしてもよい。また、単に画像データを保持、格納しているフラッシュメモリやハードディスクドライブおよび光磁気ディスク等の記録媒体から画像データを入力するものとしてもよい。

３１２は、以下で述べる各種モータ３１３〜３１５、回復動作アクチュエータ３１６および回復動作センサ３１７を制御し管理する機構制御回路である。

３１３は、記録ヘッド１０１を紙送り方向（副走査方向）に対して垂直な主走査方向にスキャンさせるために図２中のキャリッジ２０３を主走査方向に沿って往復移動させる駆動源としての主走査モータである。３１４は、記録媒体２０４を副走査方向に搬送するための駆動源としての副走査モータである。３１５は、記録ヘッド１０１の不吐出ノズルの吐出を回復させる不図示の回復処理ユニットの回復動作の内で特に各ノズルからのインク吸引動作を行うための駆動源としての回復動作モータである。３１６は、回復処理ユニットの他の回復動作（記録ヘッドの正面を拭うワイピングなど）を行うための駆動源としての回復動作アクチュエータである。３１７は、回復処理ユニットの動作状態を検出するための回復動作センサである。

上記構成において、通信インタフェース制御部３１０がＰＣ３１１から画像データを受信すると、それに応じてＣＰＵ３０５は、図３中の各部を制御して画像データに応じた画像の記録を行なわせるが、その前に、記録ヘッド１０１の各ノズルからのインク液滴の吐出の有無を検出する吐出検出動作を行わせる。

そのとき、まず主走査モータ３１３を駆動して記録ヘッド１０１を吐出検出センサ２０５上に移動させ、そのノズル列の内で１回の検出対象となる１列ないし複数列がセンサ２０５の検出エリアの真上になる位置に停止させる。そして記録ヘッド制御回路３０２から記録ヘッド１０１に対して駆動信号を送り、検出対象のノズル列の各ノズルを後述のように駆動してインク液滴を吐出させる。これと共に、吐出検出センサ２０５からの検出信号と記録ヘッド制御回路３０２からのインク吐出タイミング信号に基づき、吐出検出制御回路３０４において前記検出信号をノズルごとの吐出状態情報（不吐出ノズル情報）を示す信号に変換し、その情報をＲＡＭ３０７に一時記憶させる。なお、ここでは、吐出状態情報の信号への変換を吐出検出制御回路３０４で行う構成にしているが、その変換処理の一部もしくはすべての機能をＣＰＵ３０５上で実行されるプログラムによるソフトウェア処理によって実現するようにしてもよい。上記１列ないし複数列の全ノズルの吐出検出が終了したら、記録ヘッド１０１を次の検出対象のノズル列が吐出検出センサ２０５の検出エリアの真上になる位置に移動させる。以後、同様にして検出対象のノズル列の吐出検出を行う。

図１は、吐出検出センサ２０５の発光素子と受光素子などからなる検出部の構成と配置などを示す概念図であり、記録ヘッド１０１が吐出検出センサ２０５上の検出位置にある状態を示している。（ａ）は記録ヘッド１０１の側面に向かって見た図であり、（ｂ）は（ａ）中で下面である正面１０１ａに向かって見た図である。（ａ）中で紙面に垂直な方向、及び（ｂ）中で上下方向に沿った一方向または両方向が主走査方向であり、（ａ），（ｂ）中で左右方向に沿った一方向が副走査方向である。

記録ヘッド１０１の正面１０１ａには、（ａ）に示すノズル列１０６が（ｂ）中に示すように符号１０６ａ，１０６ｂを付した２列を含めて、主走査方向に間隔を置いて、複数列（ここでは６列）設けられている。各ノズル列１０６は、所定数、例えば３２０個のノズルが副走査方向に沿って微小な所定間隔で一直線上に配列されたものとなっている。

１０２は、検出のための光を照射する発光素子である。ここではＬＥＤを想定しているが、半導体レーザーなど光源として利用できるものであればその種類は問わない。また、発光する波長についても特に限定しない。ただし、記録ヘッド１０１の正面１０１ａに光を照射し、反射光を検出に利用するため、指向性や入射角を考慮する必要がある。１０３は、発光素子１０２から照射された光を受光する受光素子であり、フォトダイオードなどの光電変換素子を想定している。

発光素子１０２と受光素子１０３は、検出位置にある記録ヘッド１０１の正面１０１ａの下側近傍の領域（ノズル列１０６の各ノズルから吐出されるインク液滴が通過する領域）を間に挟むようにして、主走査方向の所定位置で副走査方向に対向するように配置されている。発光素子１０２と受光素子１０３のそれぞれの前面近傍には、それぞれ光を通す開口１０４ａ，１０４ａ′が形成されたアパーチャ（絞り）１０４，１０４′が設けられている。これは、インク液滴の遮光面積が非常に小さいので、発光素子１０２から受光素子１０３に入射する光の断面積を絞って検出信号のＳ／Ｎ比を向上するためのものである。

本実施例では、発光素子１０２から記録ヘッド１０１の正面１０１ａに照射され正面１０１ａで反射されて受光素子１０３に入射する反射光の光束１１３のみを吐出検出に使用する。このため、発光素子１０２と受光素子１０３のそれぞれの光軸の方向は、図１の（ｂ）のように正面１０１ａに向かって見て、副走査方向（ノズル列１０６のノズル配列方向）に沿っているが、（ａ）のように記録ヘッド１０１の側面に向かって見て、正面１０１ａに対して互いに逆向きに傾斜して交わる方向とされている。

また、発光素子１０２から発せられた光の内で直接受光素子１０３へ向かう直接光を遮光する遮光部材１０５が設けられている。これにより、発光素子１０２から発せられた光の内で反射光の光束１１３のみが受光素子１０３に入射し、直接光の影響が排除される。

なお、直接光は強度的には大きいものの、発光素子１０２から距離が離れるほど光量が減少し、それに対応する検出信号の出力電圧が下がり、ほぼ理論通りの値を示す。このため、得られた出力電圧から直接光の影響による成分を差し引くことができるのであれば、遮光部材１０５を設ける必要はない。

また、記録ヘッド１０１の正面１０１ａには、高反射率で光を反射する反射部材１０７が複数のノズル列１０６の周囲に設けられている。ここでは反射部材１０７としてそれ専用の特別な部材を想定している。ただし、例えば記録ヘッド１０１に各種信号を伝えるフレキシブルケーブルなどの高反射率の部材がノズル列の周囲を覆っている場合など、そのままでも検出に十分な反射光が得られる場合は、専用の反射部材を設けなくてもよい。

受光素子１０３に入射する反射光の光束１１３は、発光素子１０２から発せられた光の内で、反射部材１０７の各部で反射されて受光素子１０３に入射する各光束の総和である。図１の（ａ）には、前記の各光束の内の２つの光束１１３ａ，１１３ｂを示してある。１１３ａは、反射部材１０７の発光素子１０２側端部で反射されて受光素子１０３に入射する光束である。光束１１３ｂは、反射部材１０７の受光素子１０３側端部で反射されて入射する光束である。この光束１１３ａ，１１３ｂを含めて反射部材１０７の各部で反射されて受光素子１０３に入射する強度が異なる様々な光束が重なりあった総和が光束１１３である。

光束１１３が通る領域を以下では検出エリアという。検出エリア内において、各ノズル列１０６のノズルの配列方向、すなわち発光素子１０２と受光素子１０３の対向する副走査方向への位置により、上記各光束の重なり合いの違いにより光強度の加算量が異なり、光強度が異なっている。そして、反射部材１０７の部位によって反射率を異ならせるなどして反射光量を異ならせることにより、上記ノズル配列方向の光強度の分布が適正になるように構成されている。具体的には、ノズル配列方向に沿って、ノズル列１０６の中央部に近づくほど光強度が強くなるように構成されている。これにより、検出精度の向上、及び検出可能なインク液滴の数を増やすことなどが可能となる。

検出エリアの主走査方向の幅（光束１１３の同方向の幅）は、アパーチャ１０４，１０４′の開口１０４ａ，１０４ａ′の幅により制限される。その検出エリアの幅は、ノズル列の１列ずつ又は複数列ずつ吐出検出を行う場合の１回の検出の対象となるノズル列（１列又は複数列）が収まる幅とする。図１では１回の検出対象を２列とし、検出エリアの幅を隣り合う２列のノズル列１０６ａ，１０６ｂが収まる幅とした場合を示している。

ノズル列１０６ａ，１０６ｂの各ノズルの吐出検出時には、所定周期Ｔc毎に、ノズル列１０６ａ，１０６ｂにおいてノズル配列方向の位置が離れた１ノズルずつを同時に駆動する。例えばノズル１０８，１０９を同時に駆動し、それぞれ例えば体積が３０ｐｌの大サイズのインク液滴１１０，１１１を吐出させる。正常な吐出の場合、インク液滴１１０は、飛翔経路１１２を飛翔し、光束１１３が通る検出エリアにおいて、特に光束１１３ａ，１１３ｂが重なる光強度が強い部分を通過して遮光する。またインク液滴１１１は、飛翔経路１１４を飛翔し、光束１１３ａ，１１３ｂが重ならない光強度が弱い部分を通過して遮光する。この遮光による受光素子１０３の受光量の変化に応じた吐出検出センサ２０５の検出信号の電圧の変化に基づいてノズル１０８，１０９の吐出の有無を同時に検出する。その詳細は後述する。インク滴１１０，１１１は、経路１１２，１１４を飛翔した後、吐出検出センサ２０５を構成する不図示の廃インク回収部材上に着弾して吸収される。

なお、１回の検出対象をノズル列の１列だけとし、周期Ｔc毎に、そのノズル列中でノズル配列方向の位置が離れた２ノズルずつを同時に駆動して吐出検出を行うようにしてもよい。また、検出信号の処理で３滴分以上の信号成分の分離が可能であれば、検出エリアの幅を大きくして１回の検出対象を３列以上とし、各列の１ノズルずつを同時に駆動してもよい。なお、１回の検出対象の全ノズル列が検出エリアの幅内に収まるようにすることは必須であるが、検出対象外のノズル列が検出エリアの幅内に存在してもよい。その場合、検出時に検出対象外のノズル列を駆動しないように、検出エリアの幅内のノズル列を選択して駆動することは勿論である。また、１回の検出対象が複数列の場合、各ノズル列の１ノズルずつから吐出するインク液滴のサイズは同じとする。

図４は、吐出検出センサ２０５の信号処理回路の構成を示すブロック図である。

４０１は、図１中の発光素子１０２とこれを駆動する回路からなる発光部である。４０２は、発光部４０１の駆動を制御する制御部である。４０３は、図１中の受光素子１０３とこれを駆動する回路からなる受光部である。４０４は、受光部４０３の受光素子１０３から出力される光電変換で得られた光電流を扱いやすい電圧に変換して検出信号を得るための電流−電圧変換部である。これはオペアンプにより構成できる。４０５は、電流−電圧変換部４０４から出力される検出信号から外乱のノイズや必要な帯域以外の信号成分を除去するためのアナログフィルタである。

４０６は、フィルタ４０５を通して得られる微小な検出信号を増幅するアンプ回路である。信号出力を安定させるため、アンプ回路４０６の出力を制御部４０２にフィードバックしている。４０７は、アンプ回路４０６から出力される検出信号としてのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部である。４０８は、Ａ／Ｄ変換部４０７の出力のディジタル信号に基づいてインク液滴の吐出、不吐出を判定する検出判定部である。ここではディジタル信号に変換した後で検出判定を行っているが、アナログ信号の時点でそのレベルの比較により判定する構成でもよい。検出判定部４０８は図３中の吐出検出制御回路３０４の一部ないし全部に相当する。検出判定部４０８の機能の一部または全部をＣＰＵ３０５のソフトウェアの処理により果すようにしてもよい。

このような構成により、記録ヘッド１０１のノズルから吐出されたインク液滴が検出エリアを通過して光束１１３を遮光することによる受光素子１０３の受光量の微小な変化に応じた出力電流の変化を電流−電圧変換部４０４により検出信号に変換する。そしてフィルタ４０５によって検出信号からノイズと不要な帯域の信号成分を除去した後、検出信号をアンプ回路４０６で増幅する。さらに、Ａ／Ｄ変換部４０７で検出信号をＡ／Ｄ変換し、検出判定部４０８でそのディジタル信号に基づいてインク液滴の吐出／不吐出を判定し、検出する。

次に、本実施例における吐出検出方法について図５〜図９により説明する。なお、説明を簡単にするため、吐出検出はノズル列の１列ずつ行い、所定周期Ｔc毎に、同じノズル列内のノズルを２個ずつ同時に駆動し、その２個のノズルからのインク液滴の吐出の有無を同時に検出する場合を説明する。

図５に示す記録ヘッド１０１の正面１０１ａに設けられたノズル列１０６のそれぞれは、ここでは３２０個のノズルを副走査方向に沿って微小な所定間隔で１列に配列したものとする。便宜上、各ノズル列の各ノズルに対して発光素子１０２側から配列順の順番に番号を付けるものとして、ノズル列１０６のノズル番号１、１６１、３２０の各ノズルの位置を符号（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示してある。

図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図５中のノズル位置（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のノズルのそれぞれを単独で駆動して吐出検出を行って正常吐出であった場合のそれぞれの検出信号波形を示している。横軸の時間は１枡の点線間を１００μｓとして示してある。

６０１は各ノズルを駆動する駆動信号であり、縦軸において符号Ｃｈ３の矢印で示す電圧レベルを０Ｖとし、１枡の点線間を２Ｖとして示してある。この駆動信号６０１の立下りエッジでトリガーがかかり、ノズルに設けられたヒーターが発熱し、ノズルからインク液滴が吐出され、検出エリアを飛翔して光束１１３を遮光することにより、検出信号６０２の電圧が変化する。検出信号６０２は、縦軸において符号Ｃｈ２の矢印で示す電圧レベルを０Ｖとし、点線間の電圧を５Ｖとして示してある。

検出信号６０２の電圧の変化値（ｐｐ値。以下、出力電圧という）は、（ａ）では約１３Ｖ、（ｂ）では約１５Ｖ、（ｃ）では約５Ｖとなっている。ここで各ノズルから吐出されたインク液滴のサイズは全て３０ｐｌで、ノズルによって多少の誤差はあるものの、全て同じサイズと見なせる。それにもかかわらず出力電圧が異なるのは、インク液滴が通過する検出エリアの光強度がノズル配列方向の位置によって異なるためである。すなわち、ノズル位置（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれにおける単独のインク液滴の遮光による光量変化の絶対量が異なり、それがそのまま出力電圧の差となって現れてきている。

図７は、横軸に１列のノズル列１０６の全ノズルのノズル番号によるノズル位置をとり、縦軸に吐出検出で各ノズル位置のノズルを単独で駆動して正常吐出の場合の出力電圧をとって、両者の関係を示したグラフである。なお、図６で示した検出信号波形は、波形や出力電圧の違いが明確となるようにゲインを上げた検出信号の波形を示していた。図７では、出力電圧が適正な値となるよう検出信号の出力を調整して測定した結果を示している。

図７に示すように、ノズル列の配列方向に沿って中央部に近づくほど出力電圧が高くなり、中央のノズル位置（ｂ）付近で最大の出力電圧が得られている。これは、光量が大きいノズル列の前後での反射光（図１中の光束１１３ａ，１１３ｂなど）が中央部で交差して重なり合うからである。発光素子１０２に近い（ノズル番号が若い）ノズル位置（ａ）側の方が受光素子１０３に近い（ｃ）側の方より出力電圧が大きいのは、発光素子１０２に近いほど光強度が大きいためである。

なお、この例では、ノズル列１０６が記録ヘッド１０１の正面１０１ａにおいて発光素子１０２と受光素子１０３間の中央に位置しているため、ノズル列の中央付近の位置で最大の出力が得られている。しかし、ノズル列の位置によってはそのピークの箇所は異なる。それでも検出位置（ノズル列内のノズル位置）による光強度の違いが明確であれば、検出に支障はない。しかし、検出精度や検出可能なインク液滴数などに支障が出る場合は、反射部材１０７の反射率を部分的に変えることで調整が可能である。すなわち、発光素子１０２に近い方の部分での反射光の割合が大き過ぎるようであれば、その部分の反射部材１０７の反射率を他の部分よりも小さくすることで対応できる。反射部材１０７においてノズル列１０６の周囲の全ての部分が検出エリアのノズル配列方向に沿った光強度分布に影響を与えるが、支配的な影響を与えるのは、ノズル列１０６より発光素子１０２側の部分と、ノズル列１０６より受光素子１０３側の部分である。

このようにして、本実施例では、１列のノズル列の各ノズルを単独で駆動して吐出検出を行なった場合に、各ノズルが吐出するインク液滴のサイズが同じであっても、各ノズルのノズル位置により検出信号の出力電圧が異なるようにしている。

図８は、図５中のノズル位置（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各ノズルの内で異なる２つを組み合わせて同時に駆動して吐出検出を行なって正常吐出の場合の各ノズルの駆動信号８０１と検出信号８０２の波形を図６と同様の形式で示したものである。図８の（ａ）＋（ｂ）はノズル番号１と１６１のノズルを、（ｂ）＋（ｃ）はノズル番号１６１と３２０のノズルを、（ａ）＋（ｃ）は、ノズル番号１と３２０のノズルをそれぞれ同時に駆動した場合を示している。それぞれの検出信号８０２の出力電圧は、（ａ）＋（ｂ）では約２０Ｖ、（ｂ）＋（ｃ）も約２０Ｖ、（ａ）＋（ｃ）では約１８Ｖとなっている。これらの値は、各ノズルを単独で駆動した場合の図６の（ａ）の約１３Ｖ、（ｂ）の約１５Ｖ、及び（ｃ）の約５Ｖのいずれよりも大幅に大きい。特に（ｂ）＋（ｃ）及び（ａ）＋（ｃ）では、それぞれの単独の場合の出力電圧を加算した値とほぼ同じになっている。このように、２つのノズルを同時に駆動して正常吐出であった場合の出力電圧は、その２つのノズルのそれぞれを単独で駆動して正常吐出であった場合の出力電圧のそれぞれより大幅に大きく、単独の場合と明確に区別し得る有意の差を有する。

したがって、２つのノズルが同時に駆動されて、両方とも正常吐出の場合と、いずれか一方が不吐出の場合とでは、出力電圧に明確に区別し得る有意の差が生じる。これにより、両方とも吐出か、或いは一方が不吐出かを出力電圧により判定できる。また両方とも不吐出の場合は、出力電圧がゼロになるので、判定できる。またノズル位置により出力電圧が異なるので、一方が不吐出の場合に、いずれが不吐出であるかも出力電圧により判定できる。これらの判定は、出力電圧を適当なしきい値電圧と比較することで行える。なお、特に最後のいずれが不吐出かの判定を容易にするために、同時に駆動する２つのノズルは、互いのノズル位置の相違による出力電圧の差がなるたけ大きなものどうしを組み合わせるのがよい。

ところで、一般的に、透過型フォトインタラプタ式の吐出検出センサにおいては、出力電圧の大きさはインク液滴の遮光面積に比例する。図１３の従来例のように発光素子から直接受光素子に入射する直接光のみを検出に利用する構成では、複数ノズルの同時駆動により複数のインク液滴を同時に吐出した場合に、一本と見なせる同方向の直接光の光束の同じ部位を複数のインク液滴が重なって遮光し、遮光面積が重なってしまう。このため、複数ノズルのそれぞれを単独に駆動して１滴のインク液滴で遮光した場合に対して出力電圧が大差なく、その場合との区別が困難であり、吐出検出を十分に行えない。そこで複数ノズルの吐出タイミングをずらすなどの工夫が必要となる。

これに対して本実施例では、図１中の反射光の光束１１３を検出に利用し、この光束１１３は互いに方向がずれた多くの反射光の光束の重なり合いの総和である。したがって、複数ノズル、例えば２ノズルを同時駆動して吐出検出を行う場合、吐出されたインク液滴のそれぞれが遮光する光束が異なるように、それぞれのノズル位置を選択して組み合わせることで、遮光面積が実質的に重ならないようにすることができる。これにより、各ノズルを単独で駆動した場合のそれぞれより十分に大きな出力電圧が得られ、同時駆動でも吐出検出を十分に行うことができる。

図９は、２ノズルずつ同時駆動して吐出検出を行う場合の２ノズルの組み合わせの一例を説明するものである。この例では、まず（ａ）及び（ｂ）のように、ノズル列１０６のノズル番号１〜３２０のノズルを８等分し、ノズル番号の若い順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｄ’、Ｃ’、Ｂ’、Ａ’とブロック分けする。１ブロックは４０ノズルとなる。この８ブロックを（ｃ）のように２ブロックずつに組み合わせる。ここでは、ノズル列の前半のブロックＡ〜Ｄのそれぞれと、後半のブロックＡ’〜Ｄ’のそれぞれで、互いに隣接せず離れたものどうしを組み合わせている。すなわち、ノズル位置が離れており、吐出検出時の出力電圧の差が大きなブロックどうしを組み合わせる。そして、Ｎｏ１〜４で示すように、２ブロックずつ４グループの駆動の順番を決める。

吐出検出時には、Ｎｏ１の２ブロック（Ａ、Ｃ’）から、順次、所定周期Ｔc毎に１ブロック１ノズルずつ、合わせて２ノズルずつを同時に駆動し、インク液滴を吐出させて吐出検出を行う。ここで離れたブロックどうしを組み合わせていることで、検出を確実に行うことができる。なお、ブロックＡとＣのようにノズル列の前半部のブロックどうし、ないしは後半部のブロックどうしの組み合わせでも構わないが、前半部のブロックと後半部のブロックを組み合わせることで、光の強度を決める支配的な反射光をそれぞれ異なるものとし、同時吐出でも良好に検出を行うことができる。

以上のようにして、１列のノズル列１０６中のノズルを２個ずつ同時に駆動して、それぞれのノズルからのインク液滴の吐出の有無を確実に検出することができる。また、基本的には以上と同様にして、１回の検出対象のノズル列１０６を２列とし、それぞれのノズルを１個ずつ同時に駆動して、それぞれのノズルからのインク液滴の吐出の有無を検出することができる。さらに、１回の検出対象のノズル列を１列または複数列とし、そのノズルを３個以上の複数個ずつ同時に駆動して検出を行うこともできる。

次に、本実施例におけるインク液滴の吐出検出動作の全体を図１０により説明する。図１０は、吐出検出動作を制御するＣＰＵ３０５の制御手順を示すフローチャートである。このフローチャートの制御手順に対応したインク液滴吐出検出プログラムがＲＯＭ３０６に格納され、ＣＰＵ３０５により実行される。なお、ＰＣ３１１が本実施例のインクジェット記録装置を制御するためのプリンタドライバなどの制御プログラムに上記インク液滴吐出検出プログラムに対応するプログラムが含まれるものとして、そのプログラムによるＰＣ３１１の制御のもとに以下と同様の吐出検出動作を行うことも可能である。

図１０の制御手順で、まずステップＳ１００１では、キャリッジ２０３の駆動により記録ヘッド１０１を主走査方向に吐出検出センサ２０５上の位置まで移動させ、記録ヘッド１０１のノズル列１０６の内で検出対象となる１列ないし複数列のノズル列がセンサ２０５の検出エリアの真上に位置するようにヘッド位置を調整する。

ステップＳ１００２では、検出対象のノズル列の内の２以上の整数（以下、Ｎとする）個のノズルを同時に駆動し、インク液滴を１滴ずつ吐出させる。ここで、Ｎ個のノズルがインク液滴を正常に吐出すれば、Ｎ滴のインク液滴が同時に検出エリアを飛翔し、反射光の光束１１３を遮光することになる。

ステップＳ１００３〜Ｓ１００６の処理は検出判定部４０８が行うが、ＣＰＵ３０５がソフトウェアにより行うようにしてもよい。

ステップＳ１００３では、吐出検出センサ２０５の検出信号の出力電圧の値（以下、センサ出力値という）Ｖ0を把握する。すなわち、Ａ／Ｄ変換部４０７から出力される検出信号の電圧を示すディジタル値の変化値Ｖ0を把握する。

ステップＳ１００４では、センサ出力値Ｖ0が所定の第１のしきい値Ｖ1に達しているか（Ｖ0≧Ｖ1か）否かを判断する。しきい値Ｖ1は、ステップＳ１００２で同時駆動したＮ個のノズルが共に正常吐出か判断するためのしきい値であり、前記Ｎ個が共に正常吐出の場合のセンサ出力値に対応して予め定めておく。Ｎ個のノズルの組み合わせの違いによるセンサ出力値の違いに対応して複数定めて使い分けるようにしてもよい。ここでＶ0≧Ｖ1であればステップＳ１００５へ、また、そうでなければステップＳ１００６に進む。

ステップＳ１００５では、ステップＳ１００２で駆動したＮ個のノズルが共に正常吐出である、すなわち不吐出ないしはこれに近い不充分な吐出などの吐出不良（以下、単に吐出不良という）が発生していないと判断する。

ステップＳ１００６では、前記Ｎ個のノズルが共に吐出不良か、そうでなければ何れが吐出不良かを判定して吐出不良のノズルを特定する。そのため、まずセンサ出力値Ｖ0がＮ個共に吐出不良か判断するための上限の第２のしきい値Ｖ2未満か（Ｖ0＜Ｖ2か）否かを判定する。しきい値Ｖ2は、前記Ｎ個の各ノズルを単独駆動して正常吐出の場合のセンサ出力値の内で最小のものより小さいものとする。これは、１つだけ設定したものを用いてもよいし、Ｎ個の組み合わせに応じて複数設定して使い分けても良い。そして、Ｖ0＜Ｖ2ならばＮ個共に吐出不良と判定する。

Ｖ0＜Ｖ2でなければ、Ｎ個の内のいずれかが吐出不良と判断し、センサ出力値Ｖ0をいずれが吐出不良かを判断するための第３のしきい値Ｖ3と比較する。Ｎを２とした場合、しきい値Ｖ3は、２個のノズルのそれぞれを単独駆動して正常吐出であった場合のセンサ出力値のそれぞれに対応して定めた２つを用いる。Ｎを３以上とした場合、しきい値Ｖ3は、Ｎ個のノズルのそれぞれを単独駆動して正常吐出であった場合のセンサ出力値のそれぞれに対応して定めたＮ個のしきい値と、Ｎより少ない数を組み合わせて同時駆動して正常吐出であった場合のセンサ出力値のそれぞれに対応して定めた複数のしきい値とを用いる。これら複数のしきい値Ｖ3の大きい順に、センサ出力値Ｖ0が達している（Ｖ0≧Ｖ3）か否かを判定することにより、Ｎ個のノズルのいずれが吐出不良かを判定することができる。

このようにしてＮ個のノズルの内で吐出不良のノズルを特定したら、吐出不良のノズルの情報（ノズル列とノズル番号など）をＲＡＭ３０７に記憶する。

ステップＳ１００７では、現在検出対象となっている１列ないし複数列のノズル列の全ノズルの吐出検出が終了したかどうかを判断し、終了した場合はステップＳ１００８へ進む。また、終了していない場合はステップＳ１００２へ戻り、ステップＳ１００２〜Ｓ１００７の処理を繰り返し、検出対象のノズル列の内で他のＮ個のノズルの吐出検出を行う。ステップＳ１００２〜Ｓ１００７の繰り返しによるＮ個ずつのノズルの吐出検出は所定の周期Ｔcで行う。

ステップＳ１００８では、記録ヘッド１０１の全ノズル列の吐出検出が終了したかどうかを判断し、終了している場合はステップＳ１００９へ進む。また、終了していない場合は、ステップＳ１００１へ戻り、記録ヘッド１０１を移動させ、次の検出対象のノズル列を検出エリアの真上の検出位置に位置づける。その後、ステップＳ１００２〜Ｓ１００７の処理を繰り返し、Ｎ個ずつのノズルの吐出検出を繰り返し行う。

ステップＳ１００９では、ステップＳ１００６でＲＡＭ３０７に格納した吐出不良のノズルの情報の有無により、吐出不良ノズルの有無を確認する。そして、吐出不良ノズルが存在しない場合は処理を終了する。また、吐出不良ノズルが存在する場合はステップＳ１０１０へ進み、吐出不良ノズルの吐出状態を正常に回復する回復制御を行う。例えば、不図示のポンプにより記録ヘッド１０１のノズルからインクを吸引する動作、吐出不良ノズルに固着したインクないし粘性インクを除去する予備吐出動作、ないしは記録ヘッドの正面に付着した跳ね返りインクやミストを拭い取るワイピング等を行う。これらの回復制御の動作の後、吐出検出動作を再度行う。また、回復不可能なノズルを特定し、他のノズルで代替吐出を行う不吐出補間などの制御を行うようにしてもよい。

以上では、記録ヘッドの全ノズル列の全ノズルの吐出検出が終了してから、吐出不良ノズルがあれば、回復制御を行うものとした。これに対して、吐出検出の途中で１つでも吐出不良のノズルが見つかったら、直ちに回復制御の動作を行なうことも考えられる。

以上のような本実施例によれば、吐出検出センサ２０５で検出に反射光を利用し、その反射光が通る検出エリア内での光強度がノズル列１０６の配列方向への位置により異なるようにすることにより、２以上の整数であるＮ個のノズルを同時に駆動しても、それぞれの吐出検出を確実に行うことができる。また、検出の周期Ｔcは従来の１ノズルずつ吐出検出を行う場合の周期と同様の長さにすることができる。この周期ＴcでＮ個ずつ検出を行えるので、記録ヘッドの全ノズルの吐出検出にかかる時間を従来より大幅に短縮することができる。なお、検出時間の短縮によって、検出の際に要する予備吐出（ノズルの吐出口へのインクの固着を防ぐ回復用の吐出）のインク量を低減できる。

また、反射光を検出に利用するため、吐出直後でまだ主滴とサテライトが分離されていないインク液滴の遮光による検出信号の変化に基づいて検出を行うことができる。したがって、サテライトによる影響を避けることができ、検出精度を向上することができる。

また、Ｎ個のノズルの同時駆動で正常吐出の場合は、単独駆動で正常吐出の場合よりも検出信号の出力電圧が大幅に大きくなるので、この点からもＳ／Ｎ比が向上して検出精度を向上することができる。また、吐出検出センサ２０５は、発光素子１０２に安価なＬＥＤを使用することができ、コストアップになることなく、一般的な構成のセンサをそのまま使用することができる。

本実施例では、吐出検出時にノズルをＮ個ずつ同時に駆動するものとしたが、タイミングを僅かにずらせて、ほぼ同時に駆動するものとしてもよい。ただし、そのタイミングのずれ量は、ほぼ同時に駆動されたＮ個のノズルから正常に吐出されたＮ滴のインク液滴が検出エリア内に同時に存在する（飛翔している）期間が生じ得る範囲内のものとする。

また、本実施例では、発光素子１０２から受光素子１０３に直接入射しようとする直接光を遮光する遮光部材１０５を設けるものとした。これに対して、反射光の影響を十分に予測でき、吐出検出センサ２０５の信号処理回路の構成で検出信号から反射光の影響による成分を取り除くことができれば、遮光部材１０５を設ける必要はない。

また、本実施例では、ノズル列１０６が発光素子１０２と受光素子１０３間で記録ヘッド１の正面１ａの中央に位置するものとしたが、発光素子１０２側、あるいは受光素子１０３側のどちらか一方に片寄った位置にあるものとしてもよい。ただし、反射部材１０７の位置や大きさが変わるため、その場合の検出エリア内の光強度の分布は本実施例中で説明した内容とは異なる可能性がある。その場合でも、同時駆動するＮ個のノズルの組み合わせのためのノズル列１０６のブロック分けと組み合わせにおいて、組み合わせるブロックどうしの光強度が不連続となるようにすることができれば、同様の吐出検出が可能となる。

図１１は本発明の実施例２における吐出検出センサの構成を説明するもので、図１１中において実施例１の図１中と共通ないし対応する部分には共通の符号を付してあり、共通部分の説明は省略する。

実施例２の吐出検出センサの構成は、実施例１とほぼ同様であるが、実施例１で設けていた遮光部材１０５を設けていない。そして、発光素子１０２から発せられる光の内で、光束１１３ａ，１１３ｂを含む反射光の光束と共に、発光素子１０２から記録ヘッド１０１の正面１０１ａと平行に直接受光素子１０３に向かう直接光の光束１１５がアパーチャ１０４，１０４′の開口１０４ａ，１０４ａ′を通って受光素子１０３に入射するようになっている。インク液滴１０８，１０９の正常な吐出方向（図中で上下方向）において、直接光の光束１１５が通る領域で、これからはみ出した後に戻る反射光が重なって通る領域（以下、直接光領域という）の幅を符号Ｗ1で示してある。また、直接光領域と正面１０１ａの間の領域で、直接光領域からはみ出した反射光のみが通る領域（以下、反射光領域という）の幅を符号Ｗ2で示してある。ここでは便宜上、直接光領域の幅Ｗ1を反射光領域の幅Ｗ2より小さく示してあるが、実際には幅Ｗ1は幅Ｗ2より大きいものとする。これ以外の本実施例のハードウェアの構成は、吐出検出センサ以外の構成を含めて実施例１と共通とする。

このような構成の下に、吐出検出時には、基本的には実施例１と同様に、所定周期Ｔc毎にノズルをＮ（例えば２）個ずつ同時に駆動し、検出信号の出力電圧に基づいてＮ個ずつのノズルの吐出の有無を判定し、検出する。ただし、本実施例では、吐出検出に対する直接光の光束１１５の影響を抑えることができるように、周期Ｔcを設定する。なお、周期Ｔcの設定とは、その逆数であるＮ滴ずつの吐出周波数（Ｎノズルずつの駆動周波数）の設定でもある。

周期Ｔcは、ノズルから正常に吐出されたインク液滴が幅Ｗ1の直接光領域を通過するのに要する時間Ｔ1より短く、幅Ｗ2の反射光領域を通過するのに要する時間Ｔ2より長い範囲内の長さに設定する。すなわちＴ1＞Ｔc＞Ｔ2とする。なお、理論的には、Ｔ1とＴ2は、インク液滴の正常な吐出速度（飛翔速度）Ｓと幅Ｗ1，Ｗ2により、Ｔ1＝Ｗ1／Ｓであり、Ｔ2＝Ｗ2／Ｓである。例えば、吐出速度Ｓを１０ ｍ／ｓｅｃとし、幅Ｗ1を２ ｍｍとした場合、時間Ｔ1は、２ｍｍ／１０ｍ／ｓｅｃ＝２００μｓｅｃとなる。

Ｔ1＞Ｔcとすることにより、直接光領域内に、Ｎ個ずつのノズルの２回以上の駆動で吐出された２Ｎ滴以上のインク液滴がＮ滴ずつ前後して同時に存在する（飛翔している）期間が発生することになる。特に（Ｔ1／２）Ｔcとした場合、常時２Ｎ滴以上が存在することになる。このような場合、インク液滴による直接光の遮光面積が平均化され、直接光の遮光による検出信号の電圧の変化も平均化され、小さくなる。

また、Ｔc≧Ｔ2とすることにより、反射光領域内では、常時、Ｎ個ずつのノズルの１回の駆動で吐出されたＮ滴のインク液滴のみが存在することになる。これにより、２Ｎ滴以上のインク液滴により反射光の遮光面積が平均化されることがなく、反射光の遮光による検出信号の電圧の変化は、平均化されることがなく、明確に現れることになる。

図１２は、一例として、吐出速度Ｓを１０ｍ／ｓｅｃ、幅Ｗ1を２ｍｍ、幅Ｗ2を約０．５ｍｍとし（時間Ｔ1を２００μｓｅｃ、Ｔ2を約５０μｓｅｃとし）、周期Ｔcを１００μｓｅｃ（吐出周波数を１０ＫＨｚ）に設定して、吐出検出を行った場合のノズルの駆動信号１２０１と吐出検出センサの検出信号１２０２の波形を示している。

駆動信号１２０１が１００μｓｅｃの周期で立下る毎にＮ個ずつノズルが駆動される。吐出されたインク液滴が反射光領域と直接光領域を通過し、遮光することにより、検出信号１２０２の電圧が変化する。まず反射光の遮光による変化が現れ、その後、直接光の遮光による変化が現れる。ここで直接光の遮光による変化は、反射光の遮光による変化に対して変化値が著しく小さいので、反射光の遮光による変化の波形が直接光の遮光による変化に影響されることがなく、反射光の遮光による光量変化を確実にとらえた波形があらわれている。このようにして、直接光を物理的に遮光しなくても、直接光の影響を抑えて吐出検出を正確に行うことができる。

なお、実施例１の構成では、発光素子１０２から受光素子１０３に直接向かう直接光を遮光部材１０５で遮光していたが、ミラーなどで記録ヘッド１０１の正面１０１ａ側に反射し、その反射光がさらに正面１０１ａで反射されて受光素子１０３に入射するようにしてもよい。こうすれば実施例１及び２で無駄にしていた直接光を反射光として利用して、検出光の光量を増加することができる。

以上では、バブルジェット（登録商標）方式のインクジェット記録装置における実施例を説明したが、本発明の技術は、例えば圧電素子を利用した方式など他の方式のインクジェット記録装置にも適用できることは勿論である。また、そのインクジェット記録装置とこれを制御するＰＣなどの制御装置からなる記録システムにも適用できる。さらに、インク液滴に限らず、例えば、反応液、薬液、或いは乾燥すると導電体となる液体など他の液体の液滴を吐出する液滴吐出装置にも適用でき、その液滴吐出装置とその制御装置からなる液滴吐出システムにも適用できる。

本発明の実施例１におけるインクジェット記録装置の吐出検出センサの構成と配置などを示す説明図である。 実施例１のインクジェット記録装置の全体の機械的構成を概略的に示す斜視図である。 実施例１のインクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。 実施例１における吐出検出センサの信号処理回路の構成を示すブロック図である。 実施例１の記録ヘッドのノズル列の配置とノズル位置を示す説明図である。 図５中のノズル位置（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各ノズルの吐出検出での検出信号波形を示す信号波形図である。 １列の全ノズルのノズル位置と、各ノズルの吐出検出での検出信号の出力電圧との関係を示すグラフ図である。 ノズル位置（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各ノズルを２つずつ組み合わせて同時に駆動した場合の検出信号波形を示す信号波形図である。 吐出検出時に同時に駆動するノズルの組み合わせを決定するためのノズル列のブロック分けと組み合わせを説明する説明図である。 実施例１における吐出検出動作の制御手順を示すフローチャート図である。 実施例２の吐出検出センサの構成と配置などを示す説明図である。 実施例２の吐出検出における検出信号波形を示す信号波形図である。 従来のインクジェット記録装置の吐出検出センサの構成と配置などを示す説明図である。 従来の装置における吐出検出で検出可能時の検出信号波形を示す信号波形図である。 従来の装置における吐出検出でインク液滴が検出エリアを通過する様子（検出可能時）を示す説明図である。 従来の装置における吐出検出で吐出周波数による検出限界時と不可時の検出信号波形を示す信号波形図である。 検出不可時で検出エリアを複数の液滴が同時に通過する様子を示す説明図である。

符号の説明

１０１、２０９〜２１２ 記録ヘッド
１０１ａ 記録ヘッドの正面
１０２ 発光素子
１０３ 受光素子
１０４，１０４′ アパーチャ
１０５ 遮光部材
１０６ ノズル列
１０７ 反射部材
１０８，１０９ ノズル
１１０，１１１ インク液滴
１１３，１１３ａ，１１３ｂ 反射光の光束
１１５ 直接光の光束
２０５ 吐出検出センサ
３０２ 記録ヘッド制御回路
３０４ 吐出検出制御回路
３０５ ＣＰＵ
３０６ ＲＯＭ
３１１ ＰＣ
４０８ 検出判定部

Claims (12)

1. それぞれ液滴を吐出する複数のノズルが一面に設けられた液滴吐出部と、
   該液滴吐出部の前記一面近傍で対向して配置された発光素子と受光素子を有し、発光素子から発せられて受光素子に入射する光が前記複数のノズルから吐出された液滴により遮光されることで電圧が変化する検出信号を出力し、前記電圧の変化値が前記液滴を吐出したノズルの位置と数によって異なるように構成された吐出検出センサと、
   前記複数のノズルからの液滴吐出の有無を検出する吐出検出時に、前記複数のノズルを所定周期Ｔc毎に２以上の整数であるＮ個ずつ同時ないしほぼ同時に駆動する駆動制御手段と、
   前記吐出検出時に、前記周期Ｔc毎に、前記吐出検出センサから出力される検出信号の電圧の変化値に基づいて、Ｎ個ずつの各ノズルからの液滴吐出の有無を判定する判定手段を有することを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記Ｎ個ずつのノズルは、それぞれ互いの位置の相違による検出信号の電圧の変化値の差が大きなものどうしが組み合わせられることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記液滴吐出部の一面に前記複数のノズルが一方向に沿って少なくとも１列のノズル列として配列されており、
   前記吐出検出センサにおいて、前記発光素子と受光素子は前記一方向に沿って対向し、発光素子から発せられた光が液滴吐出部の前記一面で反射されて受光素子に入射し、該光が通る領域内での光強度が前記一方向への位置により異なっていることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記吐出検出センサにおいて、前記発光素子から発せられた光の内で直接前記受光素子へ向かう直接光を遮光する遮光部材が設けられ、前記発光素子から発せられた光の内で前記液滴吐出部の前記一面で反射された反射光のみが受光素子に入射するように構成されたことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
5. 前記吐出検出センサにおいて、前記発光素子から発せられた光の内で前記液滴吐出部の前記一面に照射され該一面で反射された反射光と共に、前記一面と平行に直接前記受光素子に向かう直接光が受光素子に入射するように構成されると共に、
   前記直接光が通る第１の領域の前記ノズルからの液滴吐出方向の幅が前記第１の領域と前記一面間で前記反射光が通る第２の領域の幅より大きくなっており、前記周期Ｔcは、ノズルから正常に吐出された液滴が前記第１の領域を通過するのに要する時間より短く、第２の領域を通過するのに要する時間より長い範囲内の長さに設定されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
6. 前記液滴吐出部の前記一面において、前記複数のノズルの周囲に、前記発光素子からの光を高反射率で前記受光素子側へ反射する反射部材が設けられたことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
7. 前記発光素子から発せられ、前記反射部材の表面を含む液滴吐出部の前記一面で反射されて前記受光素子に入射する光が通る領域内の光強度が、発光素子と受光素子が対向する一方向に沿って、前記複数のノズルの配置領域の中央部に近づくほど強くなるように、前記反射部材の部位によって反射光量が異なるように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出装置。
8. それぞれ液滴を吐出する複数のノズルが一面に設けられた液滴吐出部を有する液滴吐出装置と、該液滴吐出装置を制御する制御装置からなる液滴吐出システムであって、
   前記液滴吐出部の前記一面近傍で対向して配置された発光素子と受光素子を有し、発光素子から発せられて受光素子に入射する光が前記複数のノズルから吐出された液滴により遮光されることで電圧が変化する検出信号を出力し、前記電圧の変化値が前記液滴を吐出したノズルの位置と数によって異なるように構成された吐出検出センサと、
   前記複数のノズルからの液滴吐出の有無を検出する吐出検出時に、前記複数のノズルを所定周期Ｔc毎に２以上の整数であるＮ個ずつ同時ないしほぼ同時に駆動する駆動制御手段と、
   前記吐出検出時に、前記周期Ｔc毎に、前記吐出検出センサから出力される検出信号の電圧の変化値に基づいて、Ｎ個ずつの各ノズルからの液滴吐出の有無を判定する判定手段を有することを特徴とする液滴吐出システム。
9. それぞれ液滴を吐出する複数のノズルが一面に設けられた液滴吐出部と、
   該液滴吐出部の前記一面近傍で対向して配置された発光素子と受光素子を有し、発光素子から発せられて受光素子に入射する光が前記複数のノズルから吐出された液滴により遮光されることで電圧が変化する検出信号を出力し、前記電圧の変化値が前記液滴を吐出したノズルの位置と数によって異なるように構成された吐出検出センサと、
   を有する液滴吐出装置において、前記液滴吐出部の複数のノズルのそれぞれからの液滴の吐出の有無を検出する液滴吐出検出方法であって、
   吐出検出時に、前記複数のノズルを所定周期Ｔc毎に２以上の整数であるＮ個ずつ同時ないしほぼ同時に駆動する駆動制御工程と、
   吐出検出時に、前記周期Ｔc毎に、前記吐出検出センサから出力される検出信号の電圧の変化値に基づいて、Ｎ個ずつの各ノズルからの液滴吐出の有無を判定する判定工程を実行することを特徴とする液滴吐出検出方法。
10. それぞれ液滴を吐出する複数のノズルが一面に設けられた液滴吐出部と、
    該液滴吐出部の前記一面近傍で対向して配置された発光素子と受光素子を有し、発光素子から発せられて受光素子に入射する光が前記複数のノズルから吐出された液滴により遮光されることで電圧が変化する検出信号を出力し、前記電圧の変化値が前記液滴を吐出したノズルの位置と数によって異なるように構成された吐出検出センサと、
    を有する液滴吐出装置と、該液滴吐出装置を制御する制御装置からなる液滴吐出システムにおいて、前記液滴吐出部の複数のノズルのそれぞれからの液滴の吐出の有無を検出する液滴吐出検出方法であって、
    吐出検出時に、前記複数のノズルを所定周期Ｔc毎に２以上の整数であるＮ個ずつ同時ないしほぼ同時に駆動する駆動制御工程と、
    吐出検出時に、前記周期Ｔc毎に、前記吐出検出センサから出力される検出信号の電圧の変化値に基づいて、Ｎ個ずつの各ノズルからの液滴吐出の有無を判定する判定工程を実行することを特徴とする液滴吐出検出方法。
11. それぞれ液滴を吐出する複数のノズルが一面に設けられた液滴吐出部と、
    該液滴吐出部の前記一面近傍で対向して配置された発光素子と受光素子を有し、発光素子から発せられて受光素子に入射する光が前記複数のノズルから吐出された液滴により遮光されることで電圧が変化する検出信号を出力し、前記電圧の変化値が前記液滴を吐出したノズルの位置と数によって異なるように構成された吐出検出センサと、
    を有する液滴吐出装置の液滴吐出検出プログラムであって、
    請求項９に記載の液滴吐出検出方法により、前記液滴吐出部の複数のノズルのそれぞれからの液滴の吐出の有無を検出するように、液滴吐出装置の各部を制御する制御手順を含むことを特徴とする液滴吐出検出プログラム。
12. それぞれ液滴を吐出する複数のノズルが一面に設けられた液滴吐出部と、
    該液滴吐出部の前記一面近傍で対向して配置された発光素子と受光素子を有し、発光素子から発せられて受光素子に入射する光が前記複数のノズルから吐出された液滴により遮光されることで電圧が変化する検出信号を出力し、前記電圧の変化値が前記液滴を吐出したノズルの位置と数によって異なるように構成された吐出検出センサと、
    を有する液滴吐出装置と、該液滴吐出装置を制御する制御装置からなる液滴吐出システムの液滴吐出検出プログラムであって、
    請求項１０に記載の液滴吐出検出方法により、前記液滴吐出部の複数のノズルのそれぞれからの液滴の吐出の有無を検出するように、液滴吐出装置の各部を制御する制御手順を含むことを特徴とする液滴吐出検出プログラム。

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