JP2010111061A - 液体吐出装置、及び、吐出検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検出信号の弱いノズル列がある場合には、このノズル列だけ検出信号を高めることにより、ノズル開口からの液体の吐出の有無の検査を行う際の検査精度を向上させることが可能な液体吐出装置、及び、吐出検査方法を提供する。
【解決手段】記録ヘッド２と、駆動信号発生回路２５と、記録ヘッドのノズル開口から吐出された液体を受けるキャップ部材と、記録ヘッドのノズルプレートとキャップ部材との間における電気的変化を検出することでノズル開口からの液体の吐出の有無を検査する吐出検査装置３２及びＣＰＵ２６と、を備え、駆動信号発生回路は、吐出検査装置及びＣＰＵによる吐出検査処理で用いられる吐出検査用駆動パルスをノズル列ごとに異ならせて発生可能であって、ノズル列について予め行った予備検査の電気的変化の大きさに基づいてヘッド情報記憶部３１に記憶した情報により吐出検査用駆動パルスを発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、インクジェット式プリンタ等の液体吐出装置、及び、吐出検査方法に関するものであり、特に、駆動信号を供給して吐出駆動部を作動させることによりノズル開口から液体を吐出する液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置、及び、その吐出検査方法に関するものである。

例えば、液体吐出装置は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズル開口から液体状のインクを記録紙等の記録媒体（吐出対象物）に対して吐出・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタという。）等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。

例えば、上記のプリンタでは、複数のノズル開口のうちの何れかのノズル開口からインクが吐出されない場合、即ち、所謂ドット抜けが発生した場合、記録媒体の画像が正しく印刷されないことになる。従って、全てのノズル開口からインクが確実に吐出されるか否かを検査する技術が従来より提案されている。例えば、特許文献１には、インクを帯電させ、このインクを電極間において飛翔させてこれらの電極間での電圧変化を検出することにより、インクの吐出の有無を検査する技術が開示されている。

特開２００８−１６８５２６号公報

しかしながら、上記の技術では、液体吐出ヘッドが複数のノズル列を備えており、あるノズル列における検出信号が低い場合があり、この場合、全部のノズル列に供給する駆動電圧を高めると、高める前から充分な検出信号を発生していたノズル列で却って吐出が不安定になってしまい、いずれにしてもドット抜けの検査精度が十分に得られないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出信号の弱いノズル列がある場合には、このノズル列だけ検出信号を高めることにより、ノズル開口からの液体の吐出の有無の検査を行う際の検査精度を向上させることが可能な液体吐出装置、及び、吐出検査方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、複数のノズル開口からなるノズル群を複数有し、吐出駆動部の駆動によりノズル開口から液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
吐出駆動部を駆動する駆動パルスを発生する駆動信号発生部と、
前記液体吐出ヘッドのノズル形成面に対して対向配置され、前記ノズル開口から吐出された液体を受ける液体受部と、
前記液体吐出ヘッドの導電部と液体受部との間に電圧を印加した状態で、ノズル開口から液体受部に向けて液体を吐出したときの前記導電部と液体受部との間における電気的変化を検出することで、ノズル開口からの液体の吐出の有無を検査する吐出検査部と、を備え、
前記駆動信号発生部は、前記吐出検査部による吐出検査処理で用いられる吐出検査用駆動パルスを前記ノズル群ごとに異ならせて発生可能であって、ノズル群ごとに吐出検査用駆動パルスを異ならせて発生することを特徴とする。
なお、「導電部」とは、導電性を有し、且つ、液体吐出ヘッド内の液体と接触する部分を有する部材を意味する。

この構成によれば、駆動信号発生部が、吐出検査部による吐出検査処理で用いられる吐出検査用駆動パルスをノズル群ごとに異ならせて発生可能であって、ノズル群ごとに吐出検査用駆動パルスを異ならせて発生するので、ノズル群ごとに検査に適した駆動パルスを供給することができ、これにより、ノズル群ごとの検出感度のバラつきを解消して判定精度を高めることが可能となる。

上記構成において、前記吐出検査用駆動パルスは、吐出される液体の飛翔速度が、吐出検査処理以外で用いられる通常駆動パルスによって吐出される液体の飛翔速度よりも高くなるように設定されたことを特徴とする。
なお、「吐出検査処理以外」とは、液体吐出装置が主としている処理、例えば、液体吐出装置の一種であるインクジェット式プリンタでは、インクを吐出して記録紙等の記録媒体（吐出対象物）に対して画像やテキスト等の印刷を行う印刷処理等を意味する。

この構成によれば、通常駆動パルスによって吐出された液体の飛翔速度よりも高い検査用駆動パルスを用いて吐出検査を行うので、通常駆動パルスを用いて吐出検査を行う構成と比較して、検出信号の振幅（検出電圧）を大きくすることが可能となる。これにより、検出感度を向上させることができ、吐出の有無の判定精度を向上させることが可能となる。また、検出信号の振幅を高めることができるので、検査時における１つのノズル開口についての液体の吐出回数を低減することができる。その結果、吐出検査で消費する液体の量を削減することが可能となる。

また、前記吐出検査用駆動パルスは、ノズル群のノズル開口から吐出される液体の種類に応じてノズル群ごとに異ならせることが望ましい。

上記構成において、前記吐出検査用駆動パルスは、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を膨張させる膨張要素と、膨張要素による圧力発生室の膨張状態を一定時間保持する膨張ホールド要素と、膨張した圧力発生室を収縮させることによりノズル開口から液体を吐出させる吐出要素と、を含み、
前記駆動信号発生部が、前記膨張要素、前記膨張ホールド要素、及び前記吐出要素の少なくとも何れか１つの時間幅を変更することで、当該吐出検査用駆動パルスを用いて吐出した際の液体の飛翔速度を、環境温度によらず一定に揃える構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、駆動信号発生部が、膨張要素、膨張ホールド要素、及び吐出要素の少なくとも何れか１つの時間幅を変更することで、吐出検査用駆動パルスを用いて吐出した際の液体の飛翔速度を、すべてのノズル群について一定に揃えることができるので、ノズル群の固体差に拘わらず液体の飛翔速度の変動を防止して、吐出判定精度の向上に寄与することが可能となる。

また、前記駆動信号発生部は、前記吐出検査用駆動パルスの駆動電圧を高めることにより、当該吐出検査用駆動パルスを用いて吐出したノズル群について、前記電気的変化を高めるようにしてもよい。
なお、「駆動電圧」とは、駆動パルスの最低電位と最高電位との電位差を意味する。

この構成によれば、駆動信号発生部が、ノズル群の駆動電圧を補正することにより、吐出検査用駆動パルスを用いて吐出した際の液体の量を一定に揃えるので、液体の吐出量が変動することを簡単且つ確実に抑えることができる。これにより、吐出判定精度のさらなる向上に寄与することが可能となる。

また、前記駆動信号発生部が発生する駆動パルスをノズル群に順次供給して各ノズル群の電気的変化を検出することで、ノズル開口からの液体の吐出の有無を検査してもよい。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体吐出装置として、図１に示すインクジェット式プリンタ（以下、プリンタと略記する）を例示する。

本実施形態のプリンタ１は、図１に示すように、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド２）をキャリッジ３に搭載して備えている。また、このプリンタ１は、キャリッジ３を記録紙４（記録媒体又は吐出対象物の一種）の幅方向である主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構５と、主走査方向に直交する副走査方向に記録紙４を搬送する紙送り機構６と、記録紙４が載置されるプラテン７と、プラテン７から主走査方向の一端側に外れた位置（ホームポジション）に設けられたキャッピング機構８と、プリンタ１全体をコントロールするコントローラ９とを備えている。

上記キャリッジ３には、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色のインクを個別に収容したインクカートリッジ１１が着脱可能に搭載されており、これらのインクカートリッジ１１のインクが記録ヘッド２にそれぞれ供給される。また、プリンタ本体内には、キャリッジ３の位置を検出するリニアエンコーダ１２が配置されており、このリニアエンコーダ１２から検出信号に基づいてキャリッジ３のポジションが管理可能となっている。

記録ヘッド２は、図２に示すように、ノズル開口１３が形成されたノズルプレート１５と、ノズル開口１３に連通する圧力発生室１６を含むインク流路を形成する流路形成プレート１７と、圧力発生室１６の開口部を封止する可撓性の振動板１８と、この振動板１８の上面に接合された圧電素子１９とを備えている。ノズルプレート１５は、シアン（Ｃ）・マゼンタ（Ｍ）・イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｋ）の各色のインクを吐出するノズル開口１３を副走査方向に沿って複数個（本実施形態においては１８０個）列設してノズル列１４が形成されている。そして、このノズル列１４は、各色に対応して合計４列（１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙ，１４Ｋ）設けられている。

また、記録ヘッド２は、各ノズル開口１３をそれぞれ駆動する複数の圧電素子１９に対応して設けられた複数のマスク回路２２をヘッド駆動基板２１上に備えている。そして、このマスク回路２２から圧電素子１９に電圧（駆動信号）を印加してこの圧電素子１９を伸縮駆動させることで、圧力発生室１６の容積を膨張又は収縮させて圧力発生室１６内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を制御することにより、ノズル開口１３からインクを吐出させる。マスク回路２２には、コントローラ９の駆動信号発生回路２５（本発明における駆動信号発生部の一種。図１参照。）で生成された駆動信号ＣＯＭや印刷信号ＰＲＴｎが入力される。なお、印刷信号ＰＲＴｎの末尾のｎはノズル列に含まれるノズルを特定するための番号であり、本実施形態ではノズル列は１８０個のノズルからなるため、ｎは１から１８０のいずれかの整数値となる。

コントローラ９は、図１に示すように、ＣＰＵ２６（後述する吐出検査装置３２と共に本発明における吐出検査部として機能する。）を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、各種処理プログラムを記憶したＲＯＭ２７と、一時的にデータを記憶したりデータを保存したりするＲＡＭ２８と、データを書き込み消去可能なフラッシュメモリ２９と、外部機器との情報のやり取りを行うインタフェース（Ｉ／Ｆ）３０と、当該プリンタに取り付けられた記録ヘッド２の情報を記憶させたヘッド情報記憶部３１と、を備えている。このヘッド情報記憶部３１は、当該記録ヘッド２に固有の情報、具体的にはノズル列ごとの吐出特性を記憶しており、このノズル列ごとの吐出特性に関する情報に基づいて検査用駆動パルスＰｔの補正が行われる。この点の詳細については後述する。なお、このヘッド情報記憶部に記憶させる吐出特性の情報は、記録ヘッド２を製造した後に標準的な駆動パルスを供給した時の吐出速度、吐出量などが予備検査として測定される。そして、この測定値（電気的変化であり、具体例の１つとしては、後述する検出電圧）と標準値との偏差が算出され、ヘッド固体情報としてプリンタに搭載されて出荷される。なお、ヘッド固体情報は、当該記録ヘッドに対してＩＤを発行することにより伝達されるように構成することが望ましい。

ＲＯＭ２７には、メインルーチンや、後述する吐出検査ルーチン、印刷処理ルーチンの各処理プログラムが記憶されている。また、ＲＡＭ２８には、印刷バッファ領域が設けられており、この印刷バッファに外部機器からＩ／Ｆ３０を介して送られてきた印刷データが記憶される。このコントローラ９には、リニアエンコーダ１２からのポジション信号などが図示しない入力ポートを介して入力されるほか、外部機器から出力された印刷ジョブなどがＩ／Ｆ３０を介して入力される。また、コントローラ９からは、記録ヘッド２（マスク回路２２や圧電素子１９を含む）への制御信号やキャリッジ移動機構５への制御信号、紙送り機構６への駆動信号、キャッピング機構８への動作制御信号などが図示しない出力ポートを介して出力されるほか、外部機器の印刷ステータス情報などがＩ／Ｆ３０を介して出力される。

駆動信号発生回路２５は、図２に示すように、１画素分の区間（１吐出周期又は１記録周期）において主として第１吐出パルスＰ１と第２吐出パルスＰ２と第３吐出パルスＰ３との３つの駆動パルスを繰り返し単位とした駆動信号ＣＯＭを、マスク回路２２に出力する。以下、これらの吐出パルスＰ１〜Ｐ３を、適宜、通常駆動パルスＰと総称する。この通常駆動パルスＰは、ノズル開口１３からインクを吐出して記録紙４に画像やテキスト等を印刷する通常記録モード（印刷モード）で用いられる駆動パルスである。また、駆動信号発生回路２５は、後述する吐出検査ルーチンにおいて用いられる検査用駆動信号ＣＯＭ′を発生する。この検査用駆動信号ＣＯＭ′は、通常駆動パルスＰと比較してインクの飛翔速度が高められた検査用駆動パルスＰｔを含む駆動信号である。マスク回路２２は、駆動信号ＣＯＭ（ＣＯＭ′）や印刷信号ＰＲＴｎが入力されると、これらの信号に基づいて駆動信号ＣＯＭ（ＣＯＭ′）から必要なパルスを駆動パルスＤＲＶｎとして圧電素子１９に向けて選択的に出力する。

図３は、上記駆動信号発生回路２５が発生する駆動信号ＣＯＭにおける通常駆動パルスＰ（図３（ａ））と、検査用駆動信号ＣＯＭ′における検査用駆動パルスＰｔ（図３（ｂ））の構成を説明する波形図である。
図３（ａ）に示すように、通常駆動パルスＰは、基準電位ＶＢから最高電位ＶＨまで一定勾配で電位を上昇させる第１予備膨張要素ｐ１１と、第１予備膨張要素ｐ１１の後端電位である最高電位ＶＨを一定時間維持する第１膨張ホールド要素ｐ１２と、最高電位ＶＨから最低電位ＶＬまで比較的急峻な勾配で電位を降下させる第１吐出要素ｐ１３と、最低電位ＶＬを一定時間維持する第１収縮ホールド要素ｐ１４と、最低電位ＶＬから当該最低電位ＶＬと基準電位ＶＢとの間の中間電位ＶＭまで一定勾配で電位を上昇させる第１中間膨張要素ｐ１５と、中間電位ＶＭを一定時間維持する第１中間ホールド要素ｐ１６と、中間電位ＶＭから基準電位ＶＢまで一定勾配で電位を復帰させる第１復帰膨張要素ｐ１７とから構成されている。

また、図３（ｂ）に示すように、検査用駆動信号ＣＯＭ′の検査用駆動パルスＰｔは、上記通常駆動パルスＰと同様な波形要素から構成されており、基準電位ＶＢから最高電位ＶＨまで一定勾配で電位を上昇させる第２予備膨張要素ｐ２１と、この第２予備膨張要素ｐ２１の後端電位である最高電位ＶＨを一定時間維持する第２膨張ホールド要素ｐ２２と、最高電位ＶＨから最低電位ＶＬまで比較的急峻な勾配で電位を降下させる第２吐出要素ｐ２３と、最低電位ＶＬを一定時間維持する第２収縮ホールド要素ｐ２４と、最低電位ＶＬから中間電位ＶＭまで一定勾配で電位を上昇させる第２中間膨張要素ｐ２５と、中間電位ＶＭを一定時間維持する第２中間ホールド要素ｐ２６と、中間電位ＶＭから基準電位ＶＢまで一定勾配で電位を復帰させる第２復帰膨張要素ｐ２７とから構成されている。

上記駆動パルスＰ，Ｐｔが圧電素子１９に供給されると次のように作用する。まず、予備膨張要素ｐ１１，ｐ２１が圧電素子１９に供給されると、当該圧電素子１９が収縮し、これに伴って圧力発生室１６が基準電位ＶＢに対応する基準容積から最高電位ＶＨに対応する最大容積まで膨張する。これにより、ノズル開口１３に露出しているメニスカスが圧力発生室側に引き込まれる。この圧力発生室１６の膨張状態は、膨張ホールド要素ｐ１２，ｐ２２の供給期間中に亘って一定に維持される。

膨張ホールド要素ｐ１２，ｐ２２の後に続いて吐出要素ｐ１３，ｐ２３が圧電素子１９に供給されると当該圧電素子１９が伸長し、これにより、圧力発生室１６が上記最大容積から最低電位ＶＬに対応する最小容積まで急激に収縮する。この圧力発生室１６の急激な収縮によって圧力発生室１６内のインクが加圧され、これにより、ノズル開口１３からは数ｐｌ〜数十ｐｌのインクが吐出される。この圧力発生室１６の収縮状態は、収縮ホールド要素ｐ１４，ｐ２４の供給期間に亘って短時間維持され、その後、中間膨張要素ｐ１５，ｐ２５、中間ホールド要素ｐ１６，ｐ２６、及び復帰膨張要素ｐ１７，ｐ２７が圧電素子１９に順次供給されて、圧力発生室１６が最低電位ＶＬに対応する容積から基準電位ＶＢに対応する基準容積まで復帰する。

このように、上記通常駆動パルスＰと検査用駆動パルスＰｔとは、インクを吐出するための基本的な機能は共通している。しかし、両者は圧電素子１９に印加されることでノズル開口１３から吐出されるインクの飛翔速度が互いに異なるように設定されている。具体的には、吐出検査ルーチンにおいて検査用駆動パルスＰｔを用いて吐出したときのインクの飛翔速度Ｖｍｔが、通常記録モードにおいて通常駆動パルスＰを用いて吐出したときのインクの飛翔速度Ｖｍよりも高くなるようになっている。より具体的には、第２予備膨張要素ｐ２１の時間幅ｔ２１、第２膨張ホールド要素ｐ２２の時間幅ｔ２２、及び第２吐出要素ｐ２３の時間幅ｔ２３の少なくとも何れかの波形要素を、通常駆動パルスＰにおける対応する波形要素を基準として短くする或いは長くすることで、検査用駆動パルスＰｔを使用した際のインクの飛翔速度を高めている。本実施形態においては、第２吐出要素ｐ２３の時間幅ｔ２３を第１吐出要素ｐ１３の時間幅ｔ１３よりも少し長くしているのに対し、第２予備膨張要素ｐ２１の時間幅ｔ２１は第１予備膨張要素ｐ１１の時間幅ｔ１１よりも短く、また、第２膨張ホールド要素ｐ２２の時間幅ｔ２２は第１膨張ホールド要素ｐ１２の時間幅ｔ１２よりも短くしている。

図４は、第２膨張ホールド要素ｐ２２の時間幅ｔ２２を変化させたときのインクの飛翔速度Ｖｍｔの変化を示すグラフである。このグラフに示すように、時間幅ｔ２２を変化させると、インクの飛翔速度Ｖｍｔが増減することが判る。ここで、吐出されたインクの飛翔速度は、吐出タイミングにおけるメニスカスの状態、具体的には、メニスカスの位置や移動速度によって変化する。圧力発生室１６内のインクに圧力振動を励起させる第２予備膨張要素ｐ２１で膨張させることで発生した圧力振動の周期は、液体噴射ヘッド毎に定まる圧力発生室の固有振動周期Ｔｃと呼ばれ、メニスカスの状態は、圧力発生室１６内のインクに励起される圧力振動に依存する。即ち、固有振動周期Ｔｃに応じて、メニスカスが振動し、インクの飛翔速度は変化する。したがって、この固有振動周期Ｔｃを考慮して各波形要素の時間幅を設定することでインクの飛翔速度Ｖｍｔを高めることができる。

このように設定された検査用駆動パルスＰｔでは、インクの飛翔速度Ｖｍｔを、通常駆動パルスＰによるインクの飛翔速度Ｖｍに対して約数十％高めることができた。また、吐出されるインクの量については大きな変化は無かった。即ち、吐出されるインク量の変化を抑えつつ、飛翔速度のみを高めることができる。

ここで、上記プリンタ１では、記録ヘッド２に形成したノズル列のそれぞれが同じ吐出特性であるとは限らず、吐出速度が他のノズル列よりも低いノズル列もある。吐出速度が低いノズル列を含んでいると、そのノズル列から吐出された液滴を検出する電圧が弱くなり検出感度が低くなってしまう。斯かる不都合を解消するために、そのノズル列の吐出速度を高めるべく吐出検査用駆動パルスＰｔを他のノズル列に供給する吐出検査用駆動パルスＰｔとは異ならせる。

ところで、記録ヘッド２のすべてのノズル列の吐出速度を高めることにより吐出速度が低いノズル列の検査感度を高めようとすると、他のノズル列の吐出速度が高くなりすぎて飛翔方向が大きく曲がったりサテライトが大きくなり過ぎるなどの不都合がでてくるので、吐出速度の低いノズル列だけ吐出速度を増加して検査感度の底上げを図る。すなわち、前記したヘッド情報記憶部３１に、各ノズル群（ノズル列）について予め行った予備検査の電気的変化の大きさに関する情報が記憶されているので、検査時には、この記憶に基づいて当該ノズル列の吐出検査用駆動パルスを補正して発生し、この補正された駆動パルスにより圧電素子１９を駆動して飛翔速度を揃えて（検査電圧の低いノズル列の電圧を高めて）効率良く行う。

このため、駆動信号発生回路２５は、駆動信号補正手段として機能し、ヘッド情報記憶部３１からのヘッド情報に基づいて検査用駆動パルスＰｔを補正する。具体的には、上述したように、第２予備膨張要素ｐ２１の時間幅ｔ２１、第２膨張ホールド要素ｐ２２の時間幅ｔ２２、及び第２吐出要素ｐ２３の時間幅ｔ２３の少なくとも何れかの波形要素を短くする或いは長くすることで、補正後の検査用駆動パルスＰｔを用いてインクを吐出した際のインク飛翔速度Ｖｍｔ′が、補正前の検査用駆動パルスＰｔを基準温度下で使用した際のインクの飛翔速度Ｖｍｔに揃うようにしている。つまり、ノズル列の吐出特性の違いに大きく影響を受けることなくすべてのノズル列でインクの飛翔速度が一定に揃うように吐出検査用駆動パルスＰｔを補正する。例えば、第２予備膨張要素ｐ２１の時間幅ｔ２１と、第２膨張ホールド要素ｐ２２の時間幅ｔ２２を、それぞれ補正前よりも短くすることにより、インクの飛翔速度を高める。

また、駆動信号の補正は、吐出速度を高めて検査感度を高める手法に限らず、検査用駆動パルスＰｔの駆動電圧Ｖｄ（最低電位ＶＬと最高電位ＶＨとの電位差）を補正してもよい。即ち、例えば、ヘッド情報記憶部３１に記憶された情報に基づいて、検査用駆動パルスＰｔの駆動電圧Ｖｄを基準値よりも高めることで、ノズル開口１３から吐出されるインクの量を増加させて適正値に揃える。このように、検査用駆動パルスＰｔの駆動電圧Ｖｄを補正してインクの吐出量を増やす調整を行うことにより、検査感度が高められる。この場合に、例えば、吐出インク量を増やすように駆動電圧Ｖｄを増大させた検査用駆動パルスに、さらに飛翔速度を高めるように、パルスの各要素の時間幅を調整することで、インク量と飛翔速度を共に調整しても良い。
なお、検査用駆動パルスＰｔの補正については、吐出されるインク量と飛翔速度とのバランスを加味して調整するようにしてもよい。

ここで、検査用駆動パルスＰｔによって吐出されるインクの飛翔速度を調整するには、本実施形態で例示した構成には限られない。例えば、第２予備膨張要素ｐ２１の時間幅ｔ２１、第２膨張ホールド要素ｐ２２の時間幅ｔ２２、及び第２吐出要素ｐ２３の時間幅ｔ２３の全ての波形要素を、通常駆動パルスＰにおける対応する波形要素の時間幅を基準として変更しても良いし、何れか１つの波形要素の時間幅を変更しても良い。また、例えば、各要素の時間幅を変更することなく基準電位ＶＢを変えることで飛翔速度を調整することも可能である。具体的には、基準電位ＶＢを補正前の基準電位よりも低く設定することで、インクの飛翔速度をより高めることができる。さらに、第２予備膨張要素ｐ２１の時間幅ｔ２１と第２膨張ホールド要素ｐ２２の発生時間ｔ２２との合計時間（ｔ２１＋ｔ２２）を補正前後で変えずに、比率ｔ２１：ｔ２２を変えることで、インクの飛翔速度Ｖｍｔを調整することもできる。即ち、ｔ２１＋ｔ２２を維持したまま、発生時間ｔ２１を長くし、発生時間ｔ２２を短くすることでインクの飛翔速度を高めることができる。

また、上記各実施形態では、本発明における駆動パルスの一例として、図３に示す駆動パルスＰ，Ｐｔを挙げたが、パルスの形状は例示したものに限られない。少なくとも、圧力発生室１６を予備的に膨張させる膨張要素と、圧力発生室１６の膨張状態を所定時間維持する膨張ホールド要素と、圧力発生室１６を収縮させてノズル開口１３からインクを吐出させる吐出要素とを有する駆動パルスであれば、任意の波形のものを用いることができる。

次に、上記構成のプリンタ１において、各ノズル開口１３からインクが正常に吐出されるか否かの検査である吐出検査ルーチン（吐出検査処理）について説明する。

吐出検査ルーチンを行う吐出検査装置３２は、ＣＰＵ２６と共に本発明における吐出検査部として機能するものであり、図５の模式図に示すように、ホームポジションに配置されたキャッピング機構８に設けられた液体受部としてのキャップ部材３３と、このキャップ部材３３の内部に設けられた検査領域３４と、この検査領域３４と記録ヘッド２のノズルプレート１５（本発明における導電部の一種）との間に電圧を印加する電圧印加回路３５と、検査領域３４の電圧を検出する電圧検出回路３６とから構成される。キャップ部材３３は、上面が開放されたトレイ状の部材であり、エラストマー等の弾性部材により作製されている。このキャップ部材３３の内部にはインク吸収体３７が配設されている。このインク吸収体３７は、上側吸収体３７ａと下側吸収体３７ｂとによって構成され、これらの吸収体３７ａ，３７ｂの間には、メッシュ状の電極部材３８が配設されている。上側吸収体３７ａは、電極部材３８と同電位となるように導電性を有するスポンジによって作製されている。このスポンジは、着弾したインク滴が速やかに下方に移動可能な透過性の高いものであり、本実施形態ではエステル系ウレタンスポンジが用いられている。上側吸収体３７ａの表面が検査領域３４に相当する。下側吸収体３７ｂは、上側吸収体３７ａに比べてインクの保持力が高いものであり、フェルトなどの不織布によって作製されている。電極部材３８は、ステンレス鋼等の金属からなる格子状のメッシュとして形成されている。このため、上側吸収体３７ａに一旦吸収されたインクは格子状の電極部材３８の隙間を通って下側吸収体３７ｂに吸収・保持される。
なお、上側吸収体３７ａと下側吸収体３７ｂの一方あるいは両方は、無くてもよい。

電圧印加回路３５は、電極部材３８が正極、記録ヘッド２のノズルプレート１５が負極となるようにプリンタ本体の直流電源（例えば数百〔Ｖ〕）と抵抗素子（例えば数〔ＭΩ〕）とを介して両者を電気的に接続している。ここで、電極部材３８は、導電性を有する上側吸収体３７ａと接触しているため、上側吸収体３７ａの表面すなわち検査領域３４も電極部材３８と同電位となる。電圧検出回路３６は、電極部材３８の電圧信号を積分して出力する積分回路４０と、この積分回路４０から出力された信号を反転増幅して出力する反転増幅回路４１と、この反転増幅回路４１から出力された信号をＡ／Ｄ変換してコントローラ９側へ出力するＡ／Ｄ変換回路４２とを備えている。積分回路４０は、複数のインク滴の飛翔・着弾による電圧変化（電気的変化の一種）を積分することにより、より大きな電圧変化として出力するものである。反転増幅回路４１は、電圧変化の正負を反転させると共に所定の増幅率で積分回路から出力された信号を増幅して出力するものである。Ａ／Ｄ変換回路４２は、反転増幅回路４１から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換して検出信号としてコントローラ９側に出力する。

上記構成の吐出検査装置３２を利用した吐出検査ルーチンでは、まず、記録ヘッド２がキャップ部材３３の上方に位置付けられると共に、キャップ部材３３は、記録ヘッド２から吐出されるインクが検査領域３４に着弾可能な位置までキャッピング機構８の昇降機構によって上昇して、検査領域３４を記録ヘッド２のノズル形成面（ノズルプレート１５）に非接触状態で対向させる。そして、電圧印加回路３５によってノズルプレート１５と電極部材３８との間に電圧を印加した状態で、上述の検査用駆動パルスＰｔを用いて圧電素子１９を駆動することによりノズル開口１３からインクが吐出される。本実施形態の場合、ノズルプレート１５が負極となっているため、図６（ａ）に示すように、ノズルプレート１５の一部の負電荷がインクに移動し、吐出されたインクは負に帯電する。このインク滴がキャップ部材３３の検査領域３４に向けて近づくに連れ、静電誘導によって検査領域３４（上側吸収体３７ａの表面）では正電荷が増加する。これにより、ノズルプレート１５と電極部材３８との間の電圧は、静電誘導によって誘導電流が流れることにより、インクを吐出しない状態における当初の電圧値よりも高くなる。その後、図６（ｂ）に示すように、インク滴が上側吸収体３７ａに着弾すると、インクの負電荷により上側吸収体３７ａの正電荷が中和される。この結果、ノズルプレート１５と電極部材３８との間の電圧は当初の電圧値を下回る。その後、ノズルプレート１５と電極部材３８との間の電圧は当初の電圧値に戻る。

図７は、吐出検査装置３２の電圧検出回路３６から出力される検出信号の波形の一例を示す図である。１ショット分のインク滴による検出信号の振幅は極めて小さいことから、検査時における１つのノズル開口１３についてインクを複数回吐出する。これにより、検出信号は、積分回路４０によって複数ショット分のインクによる検出電圧の積分値となり、さらに反復増幅回路４１によって反転増幅されるため、検査に十分大きな出力波形となる。なお、電圧検出回路３６から出力される信号は、反転増幅回路４１を経由することから振幅の向きが逆転する。

このようにして、ノズル列１４毎に、当該ノズル列１４を構成する各ノズル開口１３についてそれぞれ吐出検査が順次行われ、吐出検査装置３２からの検査結果としての検出信号は、コントローラ９のＲＡＭ２８に蓄積されていく。このとき、各ノズル群の吐出検査に用いる検査用駆動パルスＰｔの波形を、ノズル群ごとに異ならせて発生させ、該当するノズル群の圧電素子を駆動する。
コントローラ９のＣＰＵ２６は、振幅取得部として機能し、受信した検出信号の振幅を取得する。具体的には、検出信号の極大値と極小値を検出し、これらの電位差を当該検出信号の振幅として取得する。そして、ＣＰＵ２６は、検出信号の振幅（検出電圧）に基づいて各ノズル開口１３からインクが正常に吐出されているか否かの判定を行う。ここで、ノズル開口１３からインクが全く吐出されなかったり、又は、吐出されたインクの量が規定量（設計上の目標とするインク量）よりも極めて少なかったりした場合には、検出信号の振幅が正常時、即ちノズル開口１３から規定量のインクが吐出された場合と比べて小さくなるか又はゼロに限りなく近い値となるので、検出信号の振幅が予め定められた閾値を下回るか否かに基づいて、ノズル開口１３からインクが正常に吐出されているか否かの判定することができる。

図８は、インクの飛翔速度（検査用駆動パルスＰｔを用いて吐出したときのインクの飛翔速度Ｖｍｔ）と検出信号の振幅（検出電圧（Ｖ））との関係を示すグラフである。同図に示すように、検出電圧（Ｖ）は、インクの飛翔速度に依存しており、飛翔速度が高いほど検出電圧（Ｖ）も高くなる傾向にある。ここで、一定間隔ｘの電極間（つまり、本実施形態の場合、ノズルプレート１５と検査領域３４との間）の電界中を電荷を持ったインクが速度Ｖｍｔで移動して検査領域３４に着弾した際において、時間ｄｔで電荷がｄＱ変化したとすると、そのときに流れる電流Ｉは、以下の式（１）で表される。なお、ここでは電流の方向（正負）については考慮していない。
Ｉ＝Ｖｍｔ×ｄＱ／ｄｘ …（１）
したがって、上記式（１）より、インクの飛翔速度Ｖｍｔが高い程、生じる電流Ｉが大きくなるため、これに伴って検出電圧（Ｖ）も高くなる。

本発明に係るプリンタ１では、通常の印刷時よりもインクの飛翔速度Ｖｍｔを高めることができる検査用駆動パルスＰｔを用いて吐出検査ルーチンを行うので、通常駆動パルスＰを用いて吐出検査を行う構成と比較して、検出信号の振幅（検出電圧（Ｖ））を大きくすることが可能となる。これにより、検出感度を向上させることができ、吐出の有無の判定精度を向上させることが可能となる。また、検出信号の振幅（検出電圧（Ｖ））を高めることができるので、検査時における１つのノズル開口１３についてのインク吐出回数を低減することができる。その結果、吐出検査で消費するインクの量を削減することが可能となる。

また、本発明に係るプリンタ１では、吐出検査用駆動パルスＰｔの波形をノズル列ごとに異ならせてノズル列の吐出特性を補完すべく検査用駆動パルスを補正するので、吐出特性の低いノズル列であっても前記補完によって判定精度の低下を抑制することが可能となる。即ち、吐出検査用駆動パルスＰｔを用いて吐出した際のインクの飛翔速度Ｖｍｔを高めてすべてのノズル列の速度を一定範囲に揃えるので、ノズル列間のインクの飛翔速度の差を小さくして、吐出判定精度の向上に寄与することが可能となる。
また、吐出特性に劣るノズル列について吐出検査用駆動パルスＰｔの駆動電圧Ｖｄを補正するなどして吐出特性の底上げを行うので、飛翔が不安定になることもなく、記録ヘッド全体、すなわち、すべてのノズル列で吐出判定精度を向上させることが可能となる。

なお、実際には、吐出インク量の変化に伴う検出信号の振幅（検出電圧Ｖ）の変動は、飛翔速度Ｖｍｔの変化に伴う振幅の変動に比べて小さい。そこで、検査用駆動パルスＰｔを通常駆動パルスＰとは別々に具備する場合は、検査用駆動パルスＰｔは、温度に応じてインク吐出量を揃える調整はせずに、飛翔速度のみを揃えるよう調整したものであっても良い。また、印刷処理に使用する通常駆動パルスは、少なくとも、温度に応じてインク吐出量を揃えるよう調整するのがよい。

一方、検査用駆動パルスＰｔを通常駆動パルスＰと共通に使用する構成としても良い。この場合は、吐出インク量が変動すると印刷品質低下を招く為、インク吐出量の調整及び飛翔速度の調整を行ない、検出信号の振幅の変動を調整することが望ましい。この場合において、飛翔速度は、所望の印刷品質が得られるように、飛翔方向の曲がりや、サテライトのミスト化が発生しないような飛翔速度において、可能な範囲で速い飛翔速度に揃えることが望ましい。

また、吐出検査用駆動パルスは、ノズル群のノズル開口から吐出される液体の種類に応じてノズル群ごとに異ならせてもよい。例えば、比較的粘性の低い種類のインクについては標準的な吐出検査用駆動パルスを供給することとし、このインクよりも粘性の高いインクについては標準的な吐出検査用駆動パルスとは異なる補正した吐出検査用駆動パルスを供給して飛翔速度が揃うようにしてもよい。この様に構成すると、液体の種類に起因する吐出特性を補完することができ、すべての色彩のインクで同じように効率良く検査することができる。

粘性の異なる複数種類のインクとしては、同じタイプのインクであってインクの色の異なるインク（例えば、ブラックインクとカラーインク）であってもよいし、異なるタイプのインク（例えば、染料インクや顔料インク）であってもよいし、その他のタイプのインクであって粘性の異なるインクであってもよい。

また、インクの種類によって前記検査電圧が異なる原因は、上述のインクの粘性には限らない。図６に示すように、電荷をもったインク滴が電界中を移動することによって検出電圧が発生するため、インクの飛翔速度が変わらない場合であっても、インクの導電性によっても、得られる検出電圧の大きさが異なってくる。このため、インクの種類は、導電性の異なるインク（例えば、水系インクや油系インク）であってもよい。

さらに、各ノズル群ごとに吐出される液体の種類が異なる場合に限らず、同じ液体を吐出する場合であっても、ノズル群ごとに製造工程において工程や部品についてまとめて製造している場合、ノズル群ごとに吐出特性が異なる場合があり、特にノズル群ごとにＴｃが異なる場合、液体飛翔速度が異なり、検出電圧の大きさが異なってくる。そこで、ノズル群ごとの吐出特性の固体差に応じて、ノズル群ごとに検査用駆動パルスＰｔを変えても良い。つまり、ノズル群によって、固体差あるいは吐出する液体種類のために、検出電圧の大きさが異なるのに対して、検査用駆動パルスＰｔを変えることで、検出電圧の大きさを合わせようとするものである。
なお、少なくとも２つのノズル群について、ノズル群ごとに検査用駆動パルスＰｔを変えればよい。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明における液体受部として、キャッピング機構８のキャップ部材３３を用いる構成を例示したが、これには限らず、吐出検査専用に独立した液体受部を設けるようにしても良い。
さらに、上記実施形態では、電極部材３８が正極、記録ヘッド２のノズルプレート１５が負極となるように両者を電気的に接続した例を示したが、この例には限られない。両者の正負を逆転させる構成とすることも可能である。また、正極と負極の一方が、電位が略ゼロであるＧＮＤ電位（接地電位）となっていてもよい。また、記録ヘッドにおける導電部としてはノズルプレート１５に限らず、導電性を有し、且つ、記録ヘッド２内のインクに接触する部分を有するものであれば他の部材でもよい。また、キャップ部材３３における電極部材３８に、電気的変化を検出する電圧検出回路を接続する構成を例示したが、記録ヘッドにおける導電部に、電圧検出回路を接続してもよい。

また、上記実施形態では、本発明における吐出駆動部として所謂縦振動モードの圧電素子３８を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、所謂撓み振動モードの圧電素子のように、圧力発生室１６毎に設けられるものであってもよい。さらに、圧電素子に限らず、発熱素子等の他の吐出駆動部を用いることもできる。

また、本発明は、上記プリンタ以外の液体吐出装置にも適用できる。例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも本発明を適用することができる。

プリンタの概略構成を説明するブロック図及び斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する模式図である。 （ａ）は通常駆動パルスの波形図、（ｂ）は検査用駆動パルスの波形図である。 駆動パルスの膨張ホールド要素の時間幅を変化させたときのインクの飛翔速度の変化を示すグラフである。 吐出検査装置の構成を説明する模式図である。 インクの吐出検査の原理を説明する模式図である。 吐出検査装置の電圧検出回路から出力される検出信号の波形の一例を示す図である。 インクの飛翔速度と検出電圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…プリンタ，２…記録ヘッド，１３…ノズル開口，１５…ノズルプレート，１６…圧力発生室，１９…圧電素子，２５…駆動信号発生回路，３２…吐出検査装置，３３…キャップ部材，３４…検査領域，３５…電圧印加回路，３６…電圧検出回路，３７…インク吸収体，３８…電極部材

Claims (8)

1. 複数のノズル開口からなるノズル群を複数有し、吐出駆動部の駆動によりノズル開口から液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   吐出駆動部を駆動する駆動パルスを発生する駆動信号発生部と、
   前記液体吐出ヘッドのノズル形成面に対して対向配置され、前記ノズル開口から吐出された液体を受ける液体受部と、
   前記液体吐出ヘッドの導電部と液体受部との間に電圧を印加した状態で、ノズル開口から液体受部に向けて液体を吐出したときの前記導電部と液体受部との間における電気的変化を検出することで、ノズル開口からの液体の吐出の有無を検査する吐出検査部と、を備え、
   前記駆動信号発生部は、前記吐出検査部による吐出検査処理で用いられる吐出検査用駆動パルスを前記ノズル群ごとに異ならせて発生可能であって、ノズル群ごとに吐出検査用駆動パルスを異ならせて発生することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記吐出検査用駆動パルスは、吐出される液体の飛翔速度が、吐出検査処理以外で用いられる通常駆動パルスによって吐出される液体の飛翔速度よりも高くなるように設定されたことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記吐出検査用駆動パルスは、ノズル群のノズル開口から吐出される液体の種類に応じてノズル群ごとに異なることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記吐出検査用駆動パルスは、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を膨張させる膨張要素と、膨張要素による圧力発生室の膨張状態を一定時間保持する膨張ホールド要素と、膨張した圧力発生室を収縮させることによりノズル開口から液体を吐出させる吐出要素と、を含み、
   前記駆動信号発生部は、前記膨張要素、前記膨張ホールド要素、及び前記吐出要素の少なくとも何れか１つの時間幅を変更することで、当該吐出検査用駆動パルスを用いて吐出した際の前記電気的変化を高めることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
5. 前記駆動信号発生部は、前記吐出検査用駆動パルスの駆動電圧を高めることにより、当該吐出検査用駆動パルスを用いて吐出したノズル群について、前記電気的変化を高めることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
6. 前記駆動信号発生部が発生する駆動パルスをノズル群に順次供給して各ノズル群の電気的変化を検出することで、ノズル開口からの液体の吐出の有無を検査することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
7. 吐出駆動部の駆動によりノズル群を構成している複数のノズル開口の各々から液体を吐出する液体吐出ヘッドのノズル形成面に対し、前記ノズル開口から吐出された液体を受ける液体受部を対向配置し、前記液体吐出ヘッドの導電部と液体受部との間に電圧を印加した状態で、ノズル開口から液体受部に向けて液体を吐出したときの前記導電部と液体受部との間における電気的変化を検出することで、ノズル開口からの液体の吐出の有無をノズル群ごとに検査する吐出検査方法であって、
   ノズル群ごとに、吐出検査処理で用いられる吐出検査用駆動パルスを他のノズル群とは異ならせて駆動することを特徴とする吐出検査方法。
8. 前記吐出検査用駆動パルスを、各ノズル群の前記電気的変化が揃うようにして検査することを特徴とする請求項６に記載の吐出検査方法。

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