JP2005144948A

JP2005144948A - 液滴吐出装置

Info

Publication number: JP2005144948A
Application number: JP2003388017A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Sakagami; 裕介坂上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】ノイズの影響を受け難い信頼性の高い液滴吐出異常検出と、液滴吐出異常の原因が検出可能な、液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】駆動回路１８により、アクチュエータを駆動してキャビティ内のインクをノズルから液滴として吐出する複数のインクジェットヘッド１００Ｙ〜１００Ｋと、インクを収容するインクカートリッジ２２と、インクジェットヘッド１００Ｙ〜１００Ｋの吐出の異常を検出する吐出異常検出回路５５とを備える。吐出異常検出回路５５は、インクカートリッジ２２に配置され、アクチュエータの残留振動を電気的に検出することにより液滴吐出異常を検知する。
【選択図】図１７

Description

本発明は、液滴吐出装置に係わり、吐出異常検出及びインク残量検出に関する。

液滴吐出装置の一つであるインクジェットプリンタは、インクジェットヘッド及びインクカートリッジを搭載した可動キャリッジがキャリッジ軸に沿って並進移動し、インクジェットヘッドに設けられた複数のノズルからインク滴（液滴）を吐出して所定の用紙上に画像形成を行っている。
インクジェットヘッドのノズルは、インク切れ、気泡の発生、目詰まり（乾燥）、塵や紙粉の付着等の原因によってインク滴が吐出するべき時に吐出しないインク滴不吐出いわゆるドット抜けが生じ、画質を劣化させる原因となっている。

従来、このようなインク滴の吐出異常（以下、「ドット抜け」ともいう）を検出する方法として、インクジェットヘッドのノズルからインク滴が吐出されない状態（インク滴吐出異常状態）をインクジェットヘッドのノズル毎に光学的に検出する方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−３０９９６３号公報

しかしながら、従来の光学式の液滴吐出異常の検出方法では、光源及び光学センサを含む検出器が液滴吐出装置（例えば、インクジェットプリンタ）に取付けられている。このため、インクジェットヘッドのノズルから吐出する液滴が光源と光学センサの間を通過することにより光を遮断するように、光源及び光学センサを高精度に配置しなければならないという課題がある。また、このような検出器は通常高価であり、インクジェットプリンタの製造コストが増大してしまうという課題もある。

そこで、本発明は、光学式の液滴吐出異常検出を採用せず、ノイズの影響を受け難い信頼性の高い液滴吐出異常検出が可能な液滴吐出装置を提供することを目的とする。また、インク残量の有無を確実に検出し、液滴吐出異常がインク切れ、あるいは、他の原因かを検出可能な、ノイズの影響を受け難い信頼性の高い液滴吐出装置を提供することを第２の目的とする。

本発明の液滴吐出装置は、駆動回路によりアクチュエータを駆動して、キャビティ内の液体をノズルから液滴として吐出する複数の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに供給する液体を収容する液体収容部を有する液体カートリッジと、前記液滴吐出ヘッドの吐出の異常を検出する吐出異常検出回路とを備え、前記液体カートリッジ内に前記吐出異常検出回路を配置したことを特徴とする。

上記の液滴吐出装置によれば、本来、液滴吐出ヘッドの液滴吐出異常を検出するアクチュエータの残留振動の電気的信号は微弱であり、仮に吐出異常検出回路を液滴吐出装置内に配置すると、液滴吐出装置を構成するモータ等からの電気的ノイズを受け易いが、液体カートリッジ内に吐出異常検出回路を配置することにより、吐出異常検出回路が液滴吐出ヘッドの近くに配置されることにより、検出信号が電気的ノイズに対して影響を受け難く信頼性の高い液滴の吐出異常検出が可能になる。

本発明の液滴吐出装置は、駆動回路によりアクチュエータを駆動して、キャビティ内の液体をノズルから液滴として吐出する複数の液滴吐出ヘッドと、前記液体を内蔵する液体カートリッジと、前記液滴吐出ヘッドの吐出の異常を検出する吐出異常検出回路と、前記液体カートリッジ内の液体残量を検出する液体残量センサと、該液体残量を検出する検出回路とを備えた液滴吐出装置であって、前記液体カートリッジ内に前記吐出異常検出回路と、前記液体残量センサと、前記検出回路とを配置したことを特徴とする。

上記の液滴吐出装置によれば、液体カートリッジ内に吐出異常検出回路、液体残量センサ、検出回路とを配置することにより、液滴吐出ヘッドの吐出の異常を検出する検出信号が電気的ノイズに対して影響を受け難く、しかも、カートリッジ内の液体の有無が確実に分かると共に、吐出異常の原因の判定が可能になる。

本発明の液滴吐出装置は、前記吐出異常検出回路は、前記アクチュエータの駆動による前記液滴の吐出動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記検出回路へ切り替えて、前記アクチュエータの残留振動を電気的に検知することによって液滴吐出異常を検出することを特徴とする。

上記の液滴吐出装置によれば、吐出異常検出回路は、アクチュエータの駆動による液滴の吐出動作後に、アクチュエータとの接続を駆動回路から検出回路へ切り替えることにより、駆動回路に影響されずにアクチュエータの残留振動を検出することができる。

本発明の液滴吐出装置は、前記液体残量センサは、発光素子と受光素子とを備え、前記液体カートリッジは、光を透過する光透過部を備えた液体収容部を有し、前記発光素子の発光は前記光透過部を透過して前記受光素子に到達することにより、前記発光素子に印加する電圧を所定値に設定し、初期液体量の時の前記受光素子が受光した光量に比例した電圧値と、液体が消費した時の前記受光素子が受光した光量に比例した電圧値とから、前記液体収容部内の液体の残量を検出することを特徴とする。

上記の液滴吐出装置によれば、液体残量センサを液体カートリッジ内に配置し、同じ液体カートリッジ内の液体収容部に光を透過する光透過部を備えたことにより、液体収容部内の液体の残量を明確に判定することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の液滴吐出装置の実施形態を説明する。なお、本実施形態では、本発明の液滴吐出装置の一例として、液体としてのインクを吐出して用紙に画像をプリントするインクジェットプリンタを用いて説明する。
図１は、本発明の液滴吐出装置としてのインクジェットプリンタのインクジェットヘッド駆動部の概略構造を示す平面図である。

図１において、インクジェットプリンタ１のインクジェットヘッド駆動部１０は、可動キャリッジ２、キャリッジガイド軸３、タイミングベルト４、キャリッジモータ５、制御部６、エンコーダ２４、リニアスケール２５、ワイパ２９、キャップ３０等で構成されている。

可動キャリッジ２は、インクの種類に対応した複数のインクジェットヘッド１００（ヘッドユニット２１）と、各インクジェットヘッド１００にインクを供給する複数の、液体カートリッジとしてのインクカートリッジ２２を搭載し、タイミングベルト４に連結する連結部２３を有している。
インクカートリッジ２２は、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のインクを充填した各インクカートリッジを備えており、ヘッドユニット２１は、この各色にそれぞれ対応した複数のインクジェットヘッド１００が設けられることになる。

２本のキャリッジガイド軸３は、その両端をプリンタフレーム（図示しない）に支持され、このキャリッジガイド軸３に可動キャリッジ２が往復動自在にガイドされている。
タイミングベルト４は、キャリッジガイド軸３と平行に延在し、キャリッジモータ５の作動により、キャリッジモータ５に直結する駆動プーリ５１と従動プーリ５２を介してタイミングベルト４が正逆走行する。

エンコーダ２４は、可動キャリッジ２に取付けられており、可動キャリッジ２（ヘッドユニット２１）の位置を、キャリッジガイド軸３に平行に配置したリニアスケール２５とによって検出し、検出した検出信号をキャリッジ位置検出回路を介して制御部６に入力する。

ワイパ２９及びキャップ３０は、２本のキャリッジガイド軸３の間に、断面的には可動キャリッジ２の往復動する近傍に配置されている。また、インクジェットヘッド１００のノズル面に接離可能な移動構造を有している。
ワイパ２９は、弾性変形可能な例えばゴムからなり、ノズル面に紙粉や浮遊するゴミ等が付着してインクが吐出しなくなる吐出異常の場合、必要に応じ動作指示することによりノズル面に接触する位置に移動して、往復動する可動キャリッジ２のノズル面を擦ることにより、紙粉、ゴミ、インク溜り等を取り除く回復動作を行う。

キャップ３０は四角の箱型のキャップであり、動作時にインクジェットヘッド１００のノズル面に密着する箱型に開放する４辺部は、弾性変形可能でしかもインクに対して劣化しないゴム材料で構成し、キャップ３０内部にインクを吸収するスポンジ状のインク吸収体を備えている。また、四角の箱型の底面には、インク取出し口を有し、インク取出し口には、後述するインクを吸引するためのポンプモータ３１に係合するチューブが結合している。

キャップ３０は、インクジェットヘッド１００内に気泡が混入した場合等に行うフラッシング（予備吐出）や、インクジェットプリンタ１を長期間使用しないことによりノズルが乾燥した等の場合、必要に応じ動作指示することにより、可動キャリッジ２がキャップ３０の位置に移動する。そしてキャップ３０がインクジェットヘッド１００のノズル面に密着移動した後に、ポンプモータ３１が稼動してインクジェットヘッド１００のノズル、あるいはノズル面に乾燥したインクや、キャップ３０内に溜まっているインクを、チューブを用いて吸引し、廃インクタンク等に排出する回復動作を行う。

制御部６は、印刷処理や吐出異常検出処理などの各種処理を実行するＣＰＵ等を備えている。この制御部６は、電気信号を伝えるケーブル２６によりヘッドユニット２１と電気的に接続されている。なお、ケーブル２６の長さは、可動キャリッジ２の往復動に対応するために、記録する媒体（記録用紙Ｐ）の印刷最大幅寸法の２倍から３倍程度を有する。

このように構成されたインクジェットヘッド駆動部１０は、可動キャリッジ２がキャリッジモータ５の作動により、２本のキャリッジガイド軸３に案内されて往復動する。そして、この往復動の際に、印刷される印刷データに対応して、ヘッドユニット２１から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐ上へ所定の文字や画像の印刷が行われる。

図２は、本発明のインクジェットプリンタの主要部を概略的に示すブロック図である。
図２において、本発明のインクジェットプリンタ１は、ホストコンピュータ８から入力された印刷データなどを受け取るインターフェース部（ＩＦ：Interface）９、制御部６、キャリッジモータ５、キャリッジモータ５を駆動制御するキャリッジモータドライバ４３、給紙モータ５３、給紙モータ５３を駆動制御する給紙モータドライバ５４、エンコーダ２４、キャリッジ位置検出回路２７、ポンプモータ３１、ポンプドライバ３２、ヘッドユニット２１、ヘッドユニット２１を駆動制御するヘッドドライバ３３、吐出異常検出回路５５、吐出異常判定回路５６とを備えている。

制御部６は、印刷処理や吐出異常検出処理などの各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）６１と、ホストコンピュータ８からＩＦ９を介して入力される印刷データを、データ格納領域に格納する不揮発性半導体メモリの一種であるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）６２と、後述する吐出異常検出処理等を実行する際に各種データを一時的に格納する、あるいは印刷処理などのアプリケーションプログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）６３と、各部を制御する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリの一種であるＰＲＯＭ６４とを備えている。なお、制御部６の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。

このように構成された制御部６は、ＩＦ９を介して、ホストコンピュータ８から印刷データを入手すると、その印刷データをＥＥＰＲＯＭ６２に格納する。そして、ＣＰＵ６１は、この印刷データに所定の処理を実行して、この処理データに基づいて、各ドライバ３３，４３，５４に駆動信号を出力する。各ドライバ３３，４３，５４を介してこれらの駆動信号が入力されると、ヘッドユニット２１（後述する複数のインクジェットヘッド１００に対応する静電アクチュエータ１２０）、インクジェットプリンタのキャリッジモータ５及び給紙装置の給紙モータ５３がそれぞれ作動する。

このとき、給紙モータ５３は可動キャリッジ２の往復動の方向とほぼ直交する方向に記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。すなわち、可動キャリッジ２の往復動と記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査及び副走査となって、記録用紙Ｐにインクジェット方式の印刷処理が実行される。
なお、吐出異常検出回路５５及び吐出異常判定回路５６について詳細は後述する。

次に、可動キャリッジ２に搭載されたヘッドユニット２１の構造を説明する。
図３は、ヘッドユニット２１内の１つのインクジェットヘッド１００の概略的な断面図。図４は、図３に示すインクジェットヘッド１００を複数適用したヘッドユニット２１のノズル面の配置パターンを示す図。図５は、可動キャリッジ２の部分側面断面図である。なお、図３は、通常使用される状態とは上下逆に示している。

ヘッドユニット２１は、ノズル１１０と、振動板１２１と、静電アクチュエータ１２０と、キャビティ１４１と、インク取入れ口１３１等で構成されたインクジェットヘッド１００を所望数備えている。
ヘッドユニット２１にはインクカートリッジ２２が接続されている。このインクカートリッジ２２から各インクジェットヘッド１００に、インク取入れ口１３１を介してインクが供給される。

また、ヘッドユニット２１は、シリコン基板１４０を挟んで、上側に同じくシリコン製のノズルプレート１５０と、下側にシリコンと熱膨張率が近いホウ珪酸ガラスからなるガラス基板１６０とがそれぞれ積層された３層構造をなしている。中央のシリコン基板１４０には、独立した複数のキャビティ（圧力室）１４１と、１つのリザーバ（共通インク室）１４３と、このリザーバ１４３を各キャビティ１４１に連通させるインク供給口（オリフィス）１４２としてそれぞれ機能する溝が形成されている。

各溝は、例えば、シリコン基板１４０の表面からエッチング処理を施すことにより形成することができる。このノズルプレート１５０と、シリコン基板１４０と、ガラス基板１６０とがこの順序で接合され、各キャビティ１４１、リザーバ１４３、各インク供給口１４２が区画形成されている。

これらのキャビティ１４１は、それぞれ短冊状（直方体状）に形成されており、後述する振動板１２１の振動（変位）によりその容積が可変であり、この容積変化によりノズル１１０からインクを吐出するよう構成されている。ノズルプレート１５０には、各キャビティ１４１の先端側の部分に対応する位置に、ノズル１１０が形成されており、これらが各キャビティ１４１に連通している。また、リザーバ１４３が位置しているガラス基板１６０の部分には、リザーバ１４３に連通するインク取入れ口１３１が形成されている。

インクは、インクカートリッジ２２からインク取入れ口１３１を通り、リザーバ１４３に供給される。リザーバ１４３に供給されたインクは、各インク供給口１４２を通って、独立した各キャビティ１４１に供給される。なお、各キャビティ１４１は、ノズルプレート１５０と、シリコン基板１４０の側壁（図示しない）と、底壁１２１とによって、区画形成されている。

独立した各キャビティ１４１は、その底壁１２１が薄肉に形成されており、底壁１２１は、その面外方向（厚さ方向）、すなわち、図３において上下方向に弾性変形（弾性変位）可能な振動板（ダイヤフラム）として機能するように構成されている。したがって、この底壁１２１の部分を、以後の説明の都合上、振動板１２１と称して説明することもある（すなわち、以下、「底壁」と「振動板」のいずれにも符号１２１を用いる）。

ガラス基板１６０のシリコン基板１４０側の表面には、シリコン基板１４０の各キャビティ１４１に対応した位置に、それぞれ、浅い凹部１６１が形成されている。したがって、各キャビティ１４１の底壁１２１は、凹部１６１が形成されたガラス基板１６０の対向壁１６２の表面に、所定の間隙を介して対向している。すなわち、キャビティ１４１の底壁１２１と後述するセグメント電極１２２の間には、所定の厚さ（例えば、０．２ミクロン程度）の空隙が存在する。なお、前記凹部１６１は、例えば、エッチングなどで形成することができる。

ここで、各キャビティ１４１の底壁（振動板）１２１は、制御部６から供給される駆動信号によってそれぞれ電荷を蓄えるための各キャビティ１４１側の共通電極１２４の一部を構成している。すなわち、各キャビティ１４１の振動板１２１は、それぞれ、後述する静電アクチュエータ１２０の対向電極（コンデンサの対向電極）の一方を兼ねている。そして、ガラス基板１６０の凹部１６１の表面には、各キャビティ１４１の底壁１２１に対向するように、それぞれ、共通電極１２４に対向する電極であるセグメント電極１２２が形成されている。

このように、各キャビティ１４１の底壁１２１、すなわち、振動板１２１と、それに対応する各セグメント電極１２２とは、キャビティ１４１の底壁１２１の図３に示す下側の表面に形成された絶縁層１２３と凹部１６１内の空隙とを介し、対向電極（コンデンサの対向電極）を形成（構成）している。したがって、振動板１２１と、セグメント電極１２２と、これらの間の絶縁層１２３及び空隙とにより、静電アクチュエータ１２０の主要部が構成される。

これらの対向電極の間に駆動電圧を印加するための駆動回路を含むヘッドドライバ３３は、制御部６から入力される印刷信号（印刷データ）に応じて、これらの対向電極間の充放電を行う。ヘッドドライバ３３（電圧印加手段）の一方の出力端子は、個々のセグメント電極１２２に接続され、他方の出力端子は、シリコン基板１４０に形成された共通電極１２４の入力端子１２４ａに接続されている。なお、シリコン基板１４０には不純物が注入されており、それ自体が導電性をもつために、この共通電極１２４の入力端子１２４ａから底壁１２１の共通電極１２４に電圧を供給することができる。

なお、ヘッドユニット２１は、１組のノズル１１０及び静電アクチュエータ１２０を有してなるインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００を、複数（所望数）備えた構成をして、図４に示すノズル１１０の配置パターンのように、イエロー（Ｙと表示する）、マゼンタ（Ｍと表示する）、シアン（Ｃと表示する）、ブラック（Ｋと表示する）の４色のインクに対応した各色毎に、複数のノズル１１０がα寸法に段をずらして副走査方向に略並行に直線的に配置されている。このノズル１１０の所望数及びノズル１１０間のピッチβは、印刷速度や印刷解像度（ｄｐｉ）に応じて適宜設定される。

また、ヘッドユニット２１は、図５の可動キャリッジ２の部分側面断面図に示すように、ヘッドユニット２１に対してイエロー（Ｙと表示する）、マゼンタ（Ｍと表示する）、シアン（Ｃと表示する）、ブラック（Ｋと表示する）のインクカートリッジ２２が、それぞれのインク補給口７５からインクジェットヘッド１００に装着され、各インクカートリッジ２２からそれぞれの色のインクがヘッドユニット２１のインク取入れ口１３１を介して供給される。

ヘッドユニット２１には、各インクカートリッジ２２を案内するカートリッジガイド１７０が備えられており、カートリッジガイド１７０に案内されてインクカートリッジ２２とインクジェットヘッド１００とが確実に結合される。また、各インクカートリッジ２２の中のインクが無くなった時には、カートリッジ取出し部１７１を開けてインクカートリッジ２２を独立に取り出して交換することができる。

このように構成されたヘッドユニット２１は、ヘッドドライバ３３から静電アクチュエータ１２０の対向電極間に駆動電圧が印加されると、対向電極間にクーロン力が発生し、底壁（振動板）１２１は、初期状態に対して、セグメント電極１２２側へ撓み、キャビティ１４１の容積が拡大する。

この状態において、ヘッドドライバ３３の制御により、対向電極間の電荷を急激に放電させると、振動板１２１は、その弾性復元力によって上方に復元し、初期状態における振動板１２１の位置を越えて上部に移動し、キャビティ１４１の容積が急激に収縮する。このときキャビティ１４１内に発生する圧縮圧力により、キャビティ１４１を満たすインクの一部が、このキャビティ１４１に連通しているノズル１１０からインク滴として吐出される。

各キャビティ１４１の振動板１２１は、この一連の動作（ヘッドドライバ３３の駆動信号によるインク吐出動作）により、次の駆動信号（駆動電圧）が入力されて再びインク滴を吐出するまでの間、減衰振動をしている。以下、この減衰振動を残留振動とも称する。振動板１２１の残留振動は、ノズル１１０やインク供給口１４２の形状、あるいはインク粘度等による音響抵抗ｒと、流路内のインク重量によるイナータンスｍと、振動板１２１のコンプライアンスＣｍとによって決定される固有振動周波数を有するものと想定される。

上記想定に基づく振動板１２１の残留振動の計算モデルについて説明する。図６は振動板１２１の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す回路図である。この計算モデルは、音圧ｐと、上述のイナータンスｍ、コンプライアンスＣｍ及び音響抵抗ｒとで表せる。そして、図６に示す回路に音圧ｐを与えた時のステップ応答を体積速度ｕについて計算すると、次式が得られる。

この式から得られた計算結果と、別途行ったインク吐出後の振動板１２１の残留振動の実験における実験結果とを比較する。図７は、振動板１２１の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフである。この図７に示すグラフからも分かるように、実験値と計算値の２つの波形は、概ね一致している。

さて、ヘッドユニット２１の各インクジェットヘッド１００では、前述したような吐出動作を行ったにもかかわらずノズル１１０からインク滴が正常に吐出されない現象、すなわち液滴の吐出異常が発生する場合がある。この吐出異常が発生する原因としては、後述するように、（１）キャビティ１４１内への気泡の混入、（２）ノズル１１０付近でのインクの乾燥・増粘（固着）、（３）ノズル１１０出口付近への紙粉付着、等が挙げられる。

この吐出異常が発生すると、その結果としては、典型的にはノズル１１０から液滴が吐出されないこと、すなわち液滴の不吐出現象が現れ、その場合、記録用紙Ｐに印刷した画像等における画素のドット抜けを生じる。また、ノズル１１０から液滴が吐出されたとしても、液滴の量が過少であったり、その液滴の飛行方向がずれたりして適正に着弾しないので、やはり画素のドット抜けとなって現れる。

以下、図７に示す比較結果に基づいて、インクジェットヘッド１００のノズル１１０に発生する印刷処理時のドット抜け（吐出異常）現象（インク不吐出現象）の原因別に、振動板１２１の残留振動の計算値と実験値が概ね一致するように、計算モデルの音響抵抗ｒ、イナータンスｍの値を調整して傾向を見た。その結果、インク吐出異常の原因によって、正常吐出の時とは異なった振動板１２１の残留振動となる事を確認した。

先ず、インク吐出異常の原因としてキャビティ１４１内へ気泡の混入した場合を、図８に示す。図８（ａ）は、振動板１２１の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフであり、図８（ｂ）は、ノズル１１０付近の概念図である。
インクが正常に吐出された図７の場合に対して音響抵抗ｒ、イナータンスｍを共に小さく設定すると、図８（ａ）の結果（グラフ）が得られた。

この結果から、図８（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド１００やインクジェットプリンタ１に衝撃などが加わることにより、キャビティ１４１内に気泡Ｂが生じた場合、あるいはキャビティ１４１内に気泡Ｂが混入した場合には、キャビティ１４１内を満たすインク重量が、気泡Ｂの混入した分減ることにより、イナータンスｍが減少し、気泡Ｂがインク供給口１４２（図３参照）あるいは、ノズル１１０近傍に詰まった為に、ノズル径が大きくなった状態と同じとなり、音響抵抗ｒが減少したと考えられる。これによって、周波数が高くなる特徴的な残留振動波形として検出する事ができる。

この場合の回復動作は、図１に示した、ポンプモータ３１を稼動してインクを吸引することが有効である。気泡Ｂが小さな場合には、フラッシング（予備吐出）により回復することがある。

次に、インク吐出異常の原因としてインクジェットプリンタ１を長期間使用しない等により、ノズル１１０付近でのインクの乾燥・増粘（固着）した場合を、図９に示す。図９（ａ）は、振動板１２１の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフであり、図９（ｂ）は、ノズル１１０付近の概念図である。
インクジェットヘッド１００（ノズル１１０）を常温雰囲気下に数日間放置して、吐出しなくなった状態での残留振動を測定した実験値と、インクが正常に吐出された図７の場合に対して、音響抵抗ｒを大きく設定した計算値とから、図９（ａ）の結果（グラフ）が得られた。

この結果から、図９（ｂ）に示すように、乾燥によりキャビティ１４１内のノズル１１０付近のインクが増粘して、音響抵抗ｒが増大したと考えられる。これによって、過減衰した特徴的な残留振動波形として検出する事ができる。
この場合の回復動作は、図１に示した、ポンプモータ３１を稼動して、ノズル１１０にインクを強制的に流入させることにより、インク濃度を通常の濃度まで低下させることが有効である。ノズル１１０の軽微な目詰まりの場合には、フラッシング（予備吐出）により回復することがある。

次に、インク吐出異常の原因としてノズル１１０出口付近に紙粉が付着した場合を、図１０に示す。図１０（ａ）は、振動板１２１の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、ノズル１１０付近の概念図である。
ノズル１１０に紙粉を付着して、吐出しなくなった状態での残留振動を測定した実験値と、インクが正常に吐出された図７の場合に対して、音響抵抗ｒとイナータンスｍを共に大きく設定した計算値とから、図１０（ａ）の結果（グラフ）が得られた。

この結果から、図１０（ｂ）に示すように、紙粉によりノズル１１０からインクが染み出す事によって、振動板１２１から見たインク重量が増加することによりイナータンスｍが増加し、さらに、ノズル１１０に付着した紙粉の繊維によって音響抵抗ｒが増大したと考えられる。これによって、正常吐出の周期と比べて周期が大きくなる（周波数が低くなる）特徴的な残留振動波形として検出する事ができる。

この場合の回復動作は、図１に示した、ワイパ２９でノズル面を擦って紙粉などを除去することが有効である。また、フラッシング（予備吐出）を行って防止することもある。
以上の結果から、振動板１２１の残留振動の変化によってインク滴不吐出（吐出異常）を検出すると共に、吐出異常の原因を特定する事ができる。

次に、吐出異常検出回路５５について説明する。
図１１に、ヘッドドライバ３３と吐出異常検出回路５５の概略的なブロック図を示す。
ヘッドドライバ３３は、駆動回路１８とスイッチ２８などで構成され、吐出異常検出回路５５は、発振回路１１と、Ｆ／Ｖ変換回路１２と、波形整形回路１５とから構成される。
吐出異常検出回路５５では、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動に基づいて、発振回路１１が発振し、その発振周波数からＦ／Ｖ変換回路１２及び波形整形回路１５において振動波形を形成して検出する。

静電アクチュエータ１２０の残留振動波形の検出は、振動板１２１とセグメント電極１２２が、駆動回路１８によって駆動電圧が印加された後、駆動/検出切替え信号によりスイッチ２８が、静電アクチュエータ１２０と吐出異常検出回路５５の発振回路１１を接続する。次の駆動タイミングで、駆動／検出切替え信号により、スイッチ２８が再び駆動回路１８に接続する。

スイッチ２８による切替えは、駆動回路１８が駆動電圧を印加するとＧＮＤレベルを維持するために行う。これにより、駆動回路１８に影響されずに、静電アクチュエータ１２０の残留振動波形を検出する事ができる。

そして、吐出異常検出回路５５によって検出された残留振動波形は、残留振動波形データから周期や振幅などを計測する計測回路１７と、計測回路１７によって計測された周期などに基づいてインクジェットヘッド１００の吐出異常を判定する吐出異常判定回路５６とを備えている。

以下、吐出異常検出回路５５の各構成要素について説明する。
図１２は、静電アクチュエータ１２０から構成されるコンデンサを含む発振回路の回路図である。発振回路１１は、例えば、シュミットトリガ回路のヒステリシス特性を利用するＣＲ発振回路である。シュミットトリガインバータ１１１の出力がＨｉの場合、抵抗素子（Ｒ）１１２を経てコンデンサＣ（振動板１２１とセグメント電極１２２との間の電位差）を充電する。コンデンサＣの充電電圧が、入力スレッショルド電圧Ｖ_Ｔ＋に達すると、シュミットトリガインバータ１１１の出力がＬｏに反転する。

そしてシュミットトリガインバータ１１１の出力がＬｏとなると、抵抗素子１１２を介してコンデンサＣの充電電荷は放電される。この放電によりコンデンサＣの電圧がシュミットトリガインバータ１１１の入力スレッショルド電圧Ｖ_Ｔ−に達するとシュミットトリガインバータ１１１の出力信号が再びＨｉに反転する。以降、この発振動作が繰返される。

発振回路１１による発振周波数は、コンデンサＣの静電容量の時間変化を検出するため、例えば、気泡混入時の残留振動周波数の１０倍以上となるようにＣＲの時定数を設定する。この発振周波数の微小変化から残留振動波形を検出する事ができる。発振周波数の周期（パルス）毎に、測定用のカウントパルスを用いてそのパルスをカウントし、初期ギャップで得られるコンデンサＣの静電容量での発振周波数のカウント量を測定したカウント量から減算することにより、残留振動波形について発振周期毎のデジタル情報が得られる。これらのデジタル情報に基づいて、デジタル／アナログ（Ｄ/Ａ）変換を行うことにより、残留振動波形が生成される。

このような方法を用いても良いが、測定用のカウントパルスには発振周波数の微小変化を測定することが可能な高い周波数が必要となるため、後述するＦ／Ｖ変換回路１２を用いている。
図１３は、Ｆ／Ｖ変換回路１２の回路図である。このＦ／Ｖ変換回路１２は、３つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３と、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２と、抵抗素子Ｒ１と、定電流Ｉｓを出力する定電流源１３と、バッファ１４とから構成される。

Ｆ／Ｖ変換回路１２は、充電信号がＬｏになると、スイッチＳＷ１は定電流源１３とコンデンサＣ１（以下、Ｃ１と示す）を接続する。Ｃ１は、定電流源１３の出力定電流ＩｓとＣ１の傾き（Ｉｓ／Ｃ１）によって決定される。そして、充電信号がＨｉになると、スイッチＳＷ１はオープンとなり定電流源１３とＣ１を切離す。Ｃ１には、充電信号のＬｏの期間充電された電位となって保存される。

そして、ホールド信号がＨｉになるとスイッチＳＷ２は、Ｃ１と抵抗素子Ｒ１を経たコンデンサＣ２（以下、Ｃ２と示す）とを接続する。スイッチＳＷ２の接続後、Ｃ１とＣ２の充電電位差によって互いに充放電が行われる。Ｃ１に対してＣ２の静電容量は、約１／１０以下に設定されている。Ｃ１とＣ２間の電位差によって生じる充放電で使用される電荷量は、Ｃ１の充電電荷量の１／１０以下となるためＣ２の電位は、ほぼＣ１の充電電位に充電される。

また、Ｃ２へ充電する時に配線のインダクタンス等により充電電位が跳ね上がらないようにするため、抵抗素子Ｒ１とＣ２で一次のローパスフィルタを構成している。Ｃ２にＣ１の充電電位が保持された後、ホールド信号がＬｏとなりＣ１と抵抗素子Ｒ１を経たＣ２とを切離す。さらに、クリア信号がＨｉとなりスイッチＳＷ３はＣ１をＧＮＤに接続し、Ｃ１の充電電荷がゼロとなるように放電動作を行う。

Ｃ１の放電動作後、クリア信号はＬｏとなり、Ｃ１をＧＮＤから切離し、次の充電信号が来るまで待機する。Ｃ２に保持される電位は、充電信号のタイミング毎に更新され、バッファ１４を経て残留振動波形として出力される。従って、発振回路１１の発振周波数を高く設定すれば静電容量の時間的な変化を、より詳細に検出する事が可能となる。

図１４に、発振回路の発振周波数に基づく出力信号を示すタイミングチャートであり、各信号の生成方法について説明する。
充電信号は、発振回路１１の発振パルスの立ち上がりエッジから固定時間ｔｒを設定し、その固定時間ｔｒの間Ｈｉｇｈレベルとなるようにして生成される。ホールド信号は、充電信号の立ち上がりエッジに同期して立ち上がり、所定の固定時間だけＨｉｇｈレベルに保持され、Ｌｏｗレベルに立ち下がるようにして生成される。クリア信号は、ホールド信号の立ち下がりエッジに同期して立ち上がり、所定の固定時間だけＨｉｇｈレベルに保持され、Ｌｏｗレベルに立ち下がるようにして生成される。

次に、図１５を用いて、固定時間ｔｒ及びｔ１の設定方法を説明する。
固定時間ｔｒの設定は、初期ギャップ時の静電容量で発振した発振パルスの周期から固定時間ｔｒを調整し、充電時間ｔ１による充電電位がＣ１の充電範囲の１／２付近となるように設定する。また、ギャップ長が最大（Ｍａｘ）での充電時間ｔ２から最小（Ｍｉｎ）の充電時間ｔ３間で、Ｃ１の充電範囲を超えないように充電電位の傾きを設定する。

充電電位の傾きは、ｄＶ／ｄｔ＝Ｉｓ／Ｃ１によって決定されるため、定電流源Ｉｓを適当な値に設定すれば良い。この定電流源Ｉｓを高く設定することによって、微小な静電容量変化を高感度で検出することができ、静電アクチュエータ１２０の微小な変化を検出する事が可能となる。

次に、図１６の波形整形回路１５の回路構成を示す回路図に基づいて、波形整形回路１５の構成を説明する。
この波形整形回路１５は、計測回路１７を介して残留振動波形を矩形波として吐出異常判定回路５６に出力するものである。波形整形回路１５は、２つのコンデンサＣ３、Ｃ４と、２つの抵抗素子Ｒ２、Ｒ３と、２つの直流電圧源Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２と、オペアンプ（増幅器）１５１と、コンパレータ（比較器）１５２とから構成される。

オペアンプ１５１は、直流成分が除去されたＦ／Ｖ変換回路１２のバッファ１４の出力信号を反転増幅するとともに、その出力信号の高域を除去するためのローパスフィルタを構成している。なお、このオペアンプ１５１は、単電源回路を想定している。バッファ１４の出力信号には、静電アクチュエータ１２０の初期ギャップによる静電容量成分が直流成分として含まれている。この静電容量成分は、インクジェットヘッド１００によりバラツキがあるため、コンデンサＣ３により直流成分が除去され、残留振動の交流成分のみをオペアンプ１５１に通過させる。

オペアンプ１５１は、２つの抵抗素子Ｒ２、Ｒ３による反転増幅器を構成し、入力された残留振動（交流成分）は、−Ｒ３／Ｒ２倍に振幅される。また、オペアンプ１５１の単電源動作のために、その非反転入力端子に接続された直流電圧源Ｖｒｅｆ１によって設定された電位を中心に振動し、増幅された振動板１２１の残留振動波形が出力される。

ここで、直流電圧源Ｖｒｅｆ１は、オペアンプ１５１が単電源で動作可能な電圧範囲の１／２程度に設定されている。さらに、このオペアンプ１５１は、２つのコンデンサＣ３、Ｃ４により、カットオフ周波数１／（２π×Ｃ４×Ｒ３）となるローパスフィルタを構成している。

そして、直流成分を除去された後に増幅された振動板１２１の残留振動波形は、図１５のタイミングチャートに示すように、次段のコンパレータ１５２でもう一つの直流電圧源Ｖｒｅｆ２の電位と比較され、その比較結果が矩形波として波形整形回路１５から出力される。

インクジェットヘッド１００のノズル１１０のメニスカスは、振動板１２１の残留振動に同期して振動するため、インクジェットヘッド１００の駆動動作としては、残留振動が音響抵抗ｒにより決まった時間で減衰するのを待ってから次のインク吐出動作を行っている。この待機時間を使って残留振動を検出し駆動に影響しないドット抜け検出を行っている。そして、吐出異常判定回路５６において残留振動の周期変化を測定しドット抜けの判定を行う。

以上に説明した吐出異常検出回路５５は、図５において説明したインクカートリッジ２２内に配置される。
図１７は、吐出異常検出回路５５の配置構造を説明するブロック図であり、図１８は、インクカートリッジ２２の構造を示す概略断面図である。

図１７において、インクカートリッジ２２は、イエロー２２Ｙ、ゼンタ２２Ｍ、シアン２２Ｃ、ブラック２２Ｋの４色のインクカートリッジを備えている。ヘッドユニット２１は、各インクカートリッジ２２Ｙ〜２２Ｋに対応したインクジェットヘッド（ノズル１１０及び静電アクチュエータ１２０を複数有する）１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋが配列されている。

インクカートリッジ２２Ｙ〜２２Ｋ内には、各インクカートリッジに吐出異常検出回路５５が配置されている。この吐出異常検出回路５５は、インクジェットプリンタ１本体内に配置された回路ブロック１９に、ケーブル２６（図１参照）を介してそれぞれ電気的に接続されている。
回路ブロック１９は、吐出異常判定回路５６、吐出選択手段６５、駆動回路１８を備えている。

吐出選択手段６５は、シフトレジスタ６５ａと、ラッチ回路６５ｂと、ドライバ６５ｃとを備えており、複数のインクジェットヘッド１００Ｙ〜１００Ｋのいずれのノズル１１０からインク滴を吐出するかを選択する。

シフトレジスタ６５ａに、図２に示すホストコンピュータ８から出力され、制御部６において所定の処理をされた印字データ（吐出データ）と、クロック信号（ＣＬＫ）が順次入力される。この印字データは各インクジェットヘッド１００Ｙ〜１００Ｋに対応する印字データとしてラッチ回路６５ｂに出力される。

ラッチ回路６５ｂでは、ヘッドユニット２１のインクジェットヘッド１００の数（ノズル１１０の数）に対応する印字データがシフトレジスタ６５ａに格納された後、入力されるラッチ信号によってシフトレジスタ６５ａの各出力信号をラッチする。ここで、ＣＬＥＡＲ信号が入力された場合には、ラッチ状態が解除され、ラッチされていたシフトレジスタ６５ａの出力信号は０となり、印字動作は停止される。ＣＬＥＡＲ信号が入力されていない場合には、ラッチされたシフトレジスタ６５ａの印字データがドライバ６５ｃに出力される。シフトレジスタ６５ａから出力される印字データがラッチ回路６５ｂによってラッチされた後、次の印字データをシフトレジスタ６５ａに入力し、印字タイミングに合わせてラッチ回路６５ｂのラッチ信号を順次更新している。

ドライバ６５ｃは、各インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０とを接続しており、ラッチ回路６５ｂから出力されるラッチ信号で指定された各静電アクチュエータ１２０（インクジェットヘッド１００Ｙ〜１００Ｋのいずれかあるいはすべての静電アクチュエータ１２０）に駆動回路１８からの出力信号（駆動波形）を入力し、それによって、その駆動信号（電圧信号）が静電アクチュエータ１２０の両電極間に印加される。

そして、ヘッドユニット２１のノズル１１０からインク滴が吐出された直後に、スイッチ２８において静電アクチュエータ１２０の両電極間を駆動回路１８から吐出異常検出回路５５に切り替える（図１１参照）。

インクカートリッジ２２Ｙ〜２２Ｋ内に配置された、各吐出異常検出回路５５は、各インクジェットヘッド１００Ｙ〜１００Ｋのノズル１１０について吐出異常（インク滴不吐出）を振動板１２１の残留振動波形に基づいて検出すると、計測回路１７がその波形データに基づいて残留振動波形の周期などを計測し、吐出異常判定回路５６が、計測回路１７の計測結果に基づいて、正常吐出か吐出異常か、及び、吐出異常（ヘッド異常）の場合には吐出異常の原因を判定して、制御部６の記憶手段（ＲＡＭ）６３にその判定結果を出力する。
以降同様に、駆動回路１８の出力信号によって駆動されるインクジェットヘッド１００のノズル１１０についての吐出異常を順次検出・判定する。

次に、図１８に基づいて吐出異常検出回路５５が配置されたインクカートリッジ２２の構造を説明する。
１つのインクカートリッジ２２は、カートリッジ本体７１と、インクが充填されたインク容器（インク袋）７３と、インク容器１７の上端部を保持する保持部７４と、インク容器７３からヘッドユニット２１（インクジェットヘッド１００）へインクを供給する経路となるインク補給口７５と、基板７２を備えている。

基板７２は、カートリッジ本体７１に一体的に取付けられている。この基板７２は、カートリッジ本体７１の内側面に吐出異常検出回路５５が配置され、基板７２の外側面には、ケーブル２６を介して吐出異常判定回路５６及び制御部６に導通するための端子（電気接続部）Ｔが形成されている。

このように構成された４つのインクカートリッジ２２Ｙ〜２２Ｋは、ヘッドユニット２１を搭載した可動キャリッジ２にセットされる。

以上に説明した本実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）ヘッドユニット２１（インクジェットヘッド１００）のインク滴の吐出異常を検出する静電アクチュエータ１２０の残留振動の電気的信号は微弱であり、この微弱な電気的信号（残留振動の検出信号）をプリンタ本体側へ送るとプリンタ本体に配設された、キャリッジモータ５、ポンプモータ３１、給紙モータ５３等からの電気的ノイズを受け易いが、吐出異常検出回路５５をインクカートリッジ２２内に備えることにより、吐出異常検出回路５５がヘッドユニット２１の近くに配置されることにより、検出信号が電気的ノイズに対して影響を受け難く、信頼性の高いインク滴の吐出異常検出が可能になる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、液体カートリッジとしてのインクカートリッジ２２Ｂ内に、吐出異常検出回路５５と、インク残量を検出する液体残量センサとしてのインク残量センサ５７と、液体残量を検出する検出回路としてのインク残量検出回路５８とを配置した液滴吐出装置である。
この実施形態の基本的な構成及び動作は、第１の実施形態と同様であり、その詳細説明はこれを省略する。

図１９は吐出異常検出回路５５、インク残量センサ５７、インク残量検出回路５８を説明するブロック図。図２０はインク残量検出回路５８とインク残量センサ５７との関係を模式的に示す回路図。図２１はインクカートリッジ２２Ｂの構造を示す説明図であり、図２１（ａ）は側断面図、図２１（ｂ）は正断面図である。

図１９において、インクカートリッジ２２Ｂは、イエロー２２ｙ、マゼンタ２２ｍ、シアン２２ｃ、ブラック２２ｋの４色のインクカートリッジを備えている。ヘッドユニット２１は、各インクカートリッジ２２ｙ〜２２ｋに対応したインクジェットヘッド（ノズル１１０及び静電アクチュエータ１２０を複数有する）１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋが配列されている。

インクカートリッジ２２ｙ〜２２ｋ内には、各インクカートリッジに吐出異常検出回路５５、インク残量センサ５７、インク残量検出回路５８とが配置されている。この吐出異常検出回路５５及びインク残量検出回路５８は、インクジェットプリンタ１本体内に配置された回路ブロック１９Ｂに、ケーブル２６（図１参照）を介してそれぞれ電気的に接続されている。

回路ブロック１９Ｂは、吐出異常判定回路５６、インク残量検出回路５８、吐出選択手段６５、計測回路１７、駆動回路１８を備えている。
吐出選択手段６５は、シフトレジスタ６５ａ、ラッチ回路６５ｂ、ドライバ６５ｃを備えており、複数のインクジェットヘッド１００Ｙ〜１００Ｋのいずれのノズル１１０からインク滴を吐出するかを選択する。

次に、インク残量センサ５７とインク残量検出回路５８との関係を図２０に基づいて説明する。
インク残量検出回路５８は、抵抗素子Ｒ４、Ｒ５と、アナログデジタル変換器（ＡＤ変換器）７８とで構成されている。なお、抵抗素子Ｒ５は、フォトトランジスタ７７からの出力信号を電圧として取り出すために設けられている。

インク残量センサ５７のインク残量の検出は、インクが消費されていない初期の段階では、発光ダイオード７６から発せられた光の多くは、インクによって吸収されてフォトトランジスタ７７に到達することができない。フォトトランジスタ７７は、わずかに受光した光の量に比例した電圧値を出力信号として出力することになる。
また、インクが消費されて残量がわずかになった段階では、発光ダイオード７６からの光の多くがフォトトランジスタ７７に到達することができる。なお、発光ダイオード７６に印加される電圧値は所定電圧値に固定されている。

こうしたインクが消費されていない初期の段階と、インクが消費された段階におけるフォトトランジスタ７７が受光した光の量に比例した電圧値が、フォトトランジスタ７７からアナログ信号として出力された出力信号は、ＡＤ変換器７８によってデジタル信号に変換されて出力信号としてインク残量判定回路５９へ送信される。

インク残量判定回路５９は、インクが消費されていない初期の段階と、インクが消費された段階におけるフォトトランジスタ７７が受光した光の量に比例した電圧値の差を算出して、制御部６のＰＲＯＭ６４に保存されているインクの残量を判定するための基準としてのテーブル値と比較して、算出値が所定値に達した場合に、インク残量が所定量を下回ったことを判定する。このインク残量の検出及び判定は、制御部６に構成されたタイマによって、所定の時間毎にインク残量の検出及び判定を行うことにより時間的な変化を得ることができる。
吐出異常判定回路５６、吐出選択手段６５、計測回路１７、駆動回路１８の動作については、第１の実施形態と同様であり、その詳細説明はこれを省略する。

次に、図２１（ａ）（ｂ）に基づいて吐出異常検出回路５５、インク残量センサ５７、インク残量検出回路５８が配置されたインクカートリッジ２２Ｂの構造を説明する。
１つのインクカートリッジ２２Ｂは、カートリッジ本体７１Ｂと、液体としてのインクが充填された液体収容部としてのインク容器（インク袋）７３Ｂと、インク容器７３Ｂの上端部を保持する保持部７４と、インク残量センサ５７と、インク容器７３からヘッドユニット２１（インクジェットヘッド１００）へインクを供給する経路となるインク補給口７５と、基板７２Ｂを備えている。

インク残量センサ５７は、発光素子としての発光ダイオード７６を内蔵する発光部５７ａと受光素子としてのフォトトランジスタ７７を内蔵する受光部５７ｂとで構成され、インク容器７３Ｂの下部を挟んで対向するように配置されている。

インク容器７３Ｂには、透明で可撓性を有する透明樹脂層７３ａに金属箔など光透過性を有さない気体透過防止層７３ｂを積層した材料からなり、気体透過防止層７３ｂがインク容器７３Ｂの内側となるようにして袋状に形成される。また、インク容器７３Ｂは、インク残量センサ５７の光透過部分として、発光部５７ａと受光部５７ｂとの対向部位において、気体透過防止層７３ｂが施されていない透明樹脂層７３ａが露出した開口部Ｗが、袋状の両面に形成されている。

基板７２Ｂは、カートリッジ本体７１に一体的に取付けられている。この基板７２Ｂは、カートリッジ本体７１の内側面に吐出異常検出回路５５とインク残量検出回路５８が配置され、基板７２Ｂの外側面には、ケーブル２６を介して吐出異常判定回路５６、インク残量判定回路５９及び制御部６に導通するための端子部Ｔが形成されている。
このように構成された４つのインクカートリッジ２２ｙ〜２２ｋは、ヘッドユニット２１を搭載した可動キャリッジ２にセットされる。

以上説明したように第２の実施形態によれば、第１の実施形態における効果（１）〜（６）が同様に得られる他、以下の効果が得られる。
（１）インクカートリッジ２２Ｂ内にインク残量の検出機能（インク残量センサ５７及びインク残量検出回路５８）が配置されていると、インクの有無が確実に分かり、インク切れによる吐出異常なのか、あるいは気泡の発生・紙粉付着・乾燥などの原因による吐出異常なのかの判定が容易に可能になる。
（２）インク残量の検出は、インクが消費されていない初期の段階と、インクが消費された段階におけるフォトトランジスタ７７が受光した光の量に比例した電圧値の差を用いて検出するため、インク残量を正確に検出できる。
（３）インク滴が吐出されない場面は、
（Ａ）インク容器７３Ｂに、インクジェットヘッド１００がインク滴を吐出するに十分なインクが残っていない場合。
（Ｂ）インク容器７３Ｂに、インクは十分あるにも関わらず何らかの吐出異常が生じている場合。
の両場面が考えられるが、インクカートリッジ２２Ｂ内にインク残量の検出機能が配置されていると、（Ａ）又は（Ｂ）の何れかの判定を明確にすることができる。

以上の実施形態において、インクジェットヘッド１００の構造に静電アクチュエータ１２０用いた場合で説明したが、公知のピエゾアクチュエータ方式、あるいは、膜沸騰インクジェット方式であっても良い。公知のピエゾアクチュエータ方式としては、例えば、積層アクチュエータ、ユニモルフ型アクチュエータ、シェアモード型アクチュエータ等が提案されており、これらのピエゾクチュエータ方式には本実施形態をそのまま適用することが可能である。また、吐出異常検出回路５５についても、静電アクチュエータ１２０の静電容量と抵抗によりＣＲ発振させる方式で説明したが、ピエゾアクチュエータの場合には逆起電圧を検出する方式でも良く、本実施形態をそのまま適用することが可能である。

なお、膜沸騰インクジェット方式は、キャビティ内に微小ヒータを配置し、この微小ヒータを用いて瞬間的に３００℃以上に加熱し膜沸騰させることにより、キャビティ内のインクの気泡を生成し、その圧力変化によってインク滴がノズルから吐出されるという原理であるが、膜沸騰インクジェット方式には振動板と対向電極を設けることにより本発明の技術的思想を適用することができる。

また、インクカートリッジ２２，２２Ｂは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のインクカートリッジを備えた場合で説明したが、インクカートリッジの個数及び各インクカートリッジに対応するインクジェットヘッドの数は、どんな数量の場合であっても良い。
また、吐出異常検出回路５５は、インクカートリッジ２２に配置した場合で説明したが、インクジェットヘッド１００に配置しても良い。この場合でも同様の効果が得られる。

また、インクは、インクカートリッジ２２，２２Ｂのインク容器（インク袋）７３，７３Ｂに充填された場合で説明したが、インクカートリッジ２２,２２Ｂのカートリッジ本体ケース内７１，７１Ｂにインクを直接収容する構成も採用できる。
さらに、第２の実施形態において、インク残量センサ５７は、発光素子として発光ダイオード７６、受光素子としてフォトトランジスタ７７を用いた場合で説明したが、発光素子として半導体レーザまたはエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を用いた場合、受光素子としてフォトダイオードを用いる場合であっても良い。

本発明の液滴吐出装置のインクジェットヘッド駆動部の概略構造を示す平面図。本発明のインクジェットプリンタの主要部を概略的に示すブロック図。インクジェットヘッドの概略的な断面図。ヘッドユニットのノズル面の配置パターンを示す。可動キャリッジの部分側面断面図。振動板の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す回路図。振動板の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフ。残留振動の計算値と実験値を示すグラフ、及びノズル付近の概念図（気泡の場合）。残留振動の計算値と実験値を示すグラフ、及びノズル付近の概念図（乾燥の場合）。残留振動の計算値と実験値を示すグラフ、及びノズル付近の概念図。（紙粉の場合）ヘッドドライバと吐出異常検出回路の概略的なブロック図。静電アクチュエータから構成されるコンデンサを含む発振回路の回路図。Ｆ／Ｖ変換回路の回路図。発振回路の発振周波数に基づく出力信号を示すタイミングチャート。固定時間ｔｒ及びｔ１の設定方法を説明する図。波形整形回路の回路構成を示す回路図。吐出異常検出回路の配置構造を説明するブロック図。インクカートリッジの構造を示す概略断面図。吐出異常検出回路、インク残量センサ、インク残量検出回路を説明するブロック図。インク残量検出回路とインク残量センサとの関係を模式的に示す回路図。インクカートリッジの構造を示す説明図。

符号の説明

１…液滴吐出装置としてのインクジェットプリンタ、２…可動キャリッジ、６…制御部、１０…インクジェットヘッド駆動部、１１…発振回路、１２…Ｆ／Ｖ変換回路、１５…波形整形回路、１７…計測回路、１８…駆動回路、１９…回路ブロック、２１…ヘッドユニット、２２…液体カートリッジとしてのインクカートリッジ、２７…キャリッジ位置検出回路、２８…スイッチ、３３…ヘッドドライバ、５５…吐出異常検出回路、５６…吐出異常判定回路、５７…液体残量センサとしてのインク残量センサ、５８…液体残量を検出する検出回路としてのインク残量検出回路、５９…インク残量判定回路、７１…カートリッジ本体、７２…基板、７３…液体収容部としてのインク容器、７６…発光素子としての発光ダイオード、７７…受光素子としてのフォトトランジスタ、７８…アナログデジタル変換器、１００…液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド、１１０…ノズル、１２０…アクチュエータとしての静電アクチュエータ、１２１…振動板、１２２…セグメント電極、１２４…共通電極。

Claims

駆動回路によりアクチュエータを駆動して、キャビティ内の液体をノズルから液滴として吐出する複数の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに供給する液体を収容する液体収容部を有する液体カートリッジと、前記液滴吐出ヘッドの吐出の異常を検出する吐出異常検出回路とを備え、
前記液体カートリッジ内に前記吐出異常検出回路を配置したことを特徴とする液滴吐出装置。
駆動回路によりアクチュエータを駆動して、キャビティ内の液体をノズルから液滴として吐出する複数の液滴吐出ヘッドと、前記液体を内蔵する液体カートリッジと、前記液滴吐出ヘッドの吐出の異常を検出する吐出異常検出回路と、前記液体カートリッジ内の液体残量を検出する液体残量センサと、該液体残量を検出する検出回路とを備えた液滴吐出装置であって、
前記液体カートリッジ内に前記吐出異常検出回路と、前記液体残量センサと、前記検出回路とを配置したことを特徴とする液滴吐出装置。
請求項１又は請求項２記載の液滴吐出装置において、
前記吐出異常検出回路は、前記アクチュエータの駆動による前記液滴の吐出動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記検出回路へ切り替えて、前記アクチュエータの残留振動を電気的に検知することによって液滴吐出異常を検出することを特徴とする液滴吐出装置。
請求項２又は請求項３記載の液滴吐出装置において、
前記液体残量センサは、発光素子と受光素子とを備え、前記液体カートリッジは、光を透過する光透過部を備えた液体収容部を有し、前記発光素子の発光は前記光透過部を透過して前記受光素子に到達することにより、前記発光素子に印加する電圧を所定値に設定し、初期液体量の時の前記受光素子が受光した光量に比例した電圧値と、液体が消費した時の前記受光素子が受光した光量に比例した電圧値とから、前記液体収容部内の液体の残量を検出することを特徴とする液滴吐出装置。