JP2006088475A - 液体吐出装置及び液体吐出ヘッド回復方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不吐出検出の精度を向上させるとともに、不吐出が検出された場合の回復作業を効率良く行う。
【解決手段】吐出口から液体を吐出するための液体吐出ヘッドの駆動条件として、吐出性能に関わる前記液体吐出ヘッドの個体性能バラツキを考慮した第１駆動条件と、前記第１駆動条件に周囲環境変化を考慮した第２駆動条件とを有し、前記液体吐出ヘッドの前記駆動条件を選択する駆動条件選択手段と、前記液体の吐出状態を検出する不吐出検出手段と、を備え、通常吐出時に前記液体吐出ヘッドを前記第２駆動条件で駆動している場合に、前記吐出状態検出時においては、前記液体吐出ヘッドを前記第１駆動条件以下の吐出能力の駆動条件で駆動する。
【選択図】 図１６

Description

本発明は、液体吐出装置及び液体吐出ヘッド回復方法に係り、特に、液体吐出装置の液体吐出ヘッドからの液体の吐出状態を検出する技術及び吐出不良を検出した場合の液体吐出ヘッドの回復方法に関する。

従来より、画像形成装置として、多数のノズル（インク吐出口）を配列させたインクジェットヘッド（インク吐出ヘッド）を有するインク吐出装置（液体吐出装置）を備え、インクジェットヘッドと記録媒体を相対的に移動させながら、記録媒体に向けてノズルからインク（インク液滴）を吐出することにより、記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）が知られている。

このようなインクジェット記録装置におけるインク吐出方法として、従来から様々な方法が知られている。例えば、圧電素子（ピエゾ）の変形によって圧力室（インク加圧室）の一部を構成する振動板を変形させて、圧力室の容積を変化させ、圧力室の容積増大時にインク供給路から圧力室内にインクを導入し、圧力室の容積減少時に圧力室内のインクをノズルから液滴として吐出する圧電方式や、インクを加熱して気泡を発生させ、この気泡が成長する際の膨張エネルギーでインクを吐出させるサーマルインクジェット方式などが知られている。

インクジェット記録装置のようなインク吐出ヘッドを有する画像形成装置においては、インクを貯蔵するインクタンクからインク供給路を介してインク吐出ヘッドにインクを供給し、上記様々な吐出方法でインクを吐出しているが、インクの吐出量、吐出速度、吐出方向及び吐出されるインクの形状（サテライトの有無、体積）等が、常に一定となるように安定して吐出する必要がある。

しかし、印字中においては、印字の指示があった場合に直ちに印字が実行されるようにインク吐出ヘッドのノズルには常にインクが満たされており、ノズルのインクは空気にさらされているため、長時間吐出が行われないノズルのインクが乾燥し、インク粘度が高くなり適性なインク液滴を吐出出来なかったり、ノズルが目詰まりして不吐出になったりすることがある。また、インク供給路内等に混入した気泡が溜まり、インク供給を遮断したり、あるいは長時間吐出を続けていることにより、インクのリフィルが遅れ、吐出不良が発生する場合もある。

これらの様々な原因により、上述したように不吐出となったり、安定したインク吐出が行われなくなった場合には、吐出ヘッドのメンテナンスを行う必要がある。そこで、従来より、インクが安定して吐出されているか否か、吐出ヘッドが不吐出になっていないかを検出する様々な方法が提案されている。

例えば、インク加圧室のインクを加圧する圧電素子の電極に流入する電荷量を計測し、その計測した電荷量によりインク加圧室内のインク圧力を求め、この圧力によってインク流路内に気泡が存在する状態、あるいは塵埃によるインク流路の流体抵抗の増加等のインク流路に発生したトラブルを検出するものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。また、このとき検出において、ピーク値に閾値を設けておいて、それを超えた場合に異常とするようにしている。例えば、正常状態の正圧値のピーク値＋１０％を超えた場合には、塵埃等による流体抵抗の増加異常、正常状態の正圧値のピーク値−１０％に至らない場合には、気泡の残留とするようにしている。

また、例えば、測定用電圧波形を印加した結果の圧力室内の圧力波を検出し、その圧力波の特性にあった駆動電圧波形を算出し、温度などの使用環境や噴射液の物性等により、圧力波の周期や減衰率が変化しても、圧電素子の動きと圧力変動のタイミングがずれることなく、常に所定の飛翔速度と液滴量をもつ液滴が噴射されるように駆動波形を制御し、吐出バラツキを抑えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。

また、例えば、インクの吐出状態を検出するための試験的なインク吐出の際には、記録ヘッドに印加する信号のパルス幅は、パルス信号を記録ヘッドに印加してインク吐出を安定的に行わせることのできる最小のパルス幅となるように設定することで、検出系の電気回路に入り込むノイズ（電磁誘導ノイズ）を小さくし、安定な検出を行うようにするものが知られている（例えば、特許文献３等参照）。

なお、このとき上記のようにパルス幅を設定することで、熱エネルギーを利用してインクを吐出する記録ヘッドにおいては、吐出劣化の始まったヒーターでは、充分な吐出条件が得られず、不吐出検出に引っかかるため、画像記録中に突然吐出不良となるのを防止しようとしている。またここでは、実際の不吐出検出は、透過型フォトインタラプタ等のフォトセンサにより、ノズルから吐出されるインク滴をヘッド外部で直接光学的に検出するようにしている。
特開平１１−９９６４６号公報 特開平７−１３２５９２号公報 特許第３４９５８９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、駆動用圧電素子に流入する電荷量を計測してインク加圧室内のインク圧力を検出することによって不吐出を検出するようにしているが、不吐出検出時に、駆動用圧電素子に印加される電圧波形の工夫については特に記載はない。また、上記特許文献１には、吐出インク滴の数十倍の大きさの気泡での波形データや、ノズルが完全に詰まった状態の波形データが示されているが、通常、不吐出は、吐出インク滴より小さい大きさの気泡でさえも問題となり、ノズルが完全に詰まるより以前に何らかの問題が発生する。

ここに示された上記データは仮に極端なデータであるとしても、ここに示されたデータから、例えば吐出インク滴より小さい気泡がある場合の波形データを推定すると、正常時とほとんど差がないと考えられ、上記特許文献１中に記載されているものでは不吐出あるいはその前段階の状態を精度良く検出することは困難であり、さらに工夫が必要であると考えられる。

また、上記特許文献２に記載のものは、変動要因に対して駆動波形を補正し制御することを目的としたものであり、不吐出現象を正確に測定し検出しようとするものではない。また実際、上記特許文献２には、複数の液滴噴射装置に対し、どれか一つあるいは一部の液滴噴射装置で補正の波形を求めてこれを他の液滴噴射装置に適用するようにしてもよいと記載され、さらに、測定用電圧波形をどのように設定するかについて、必ずしもインク滴を噴射できる程度の電圧値に達してなくてもよいと記載されてはいるが、具体的にどのような波形が好ましいかについての記載はない。

また、上記特許文献３に記載のものは、熱エネルギーでインクを吐出する方式のヘッドに対して、不吐出検出する際に有益なヘッド駆動方法として、ヘッドに印加するパルス幅をインク吐出を安定的に行わせる事ができる最小のパルス幅に設定するよう記載されているが、この方法はピエゾ方式のヘッドに対して適用するには最適な方式とは言えない。

このように、上記従来の液体吐出装置における不吐出検出においては、その検出精度にはまだ問題があり、さらなる改良の余地があった。また、不吐出が検出された場合の回復（メンテナンス）作業を効率良く行えることが望まれていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、液体吐出装置における不吐出検出の精度を向上させるとともに、不吐出が検出された場合の回復（メンテナンス）作業を効率良く行うことのできる液体吐出装置及び液体吐出ヘッド回復方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体を被記録媒体に向けて吐出する吐出口が複数配列された吐出口面を有する液体吐出ヘッドと、前記吐出口から液体を吐出するための前記液体吐出ヘッドの駆動条件として、吐出性能に関わる前記液体吐出ヘッドの個体性能バラツキを考慮した第１駆動条件と、前記第１駆動条件に周囲環境変化を考慮した第２駆動条件とを有し、前記液体吐出ヘッドの前記駆動条件を選択する駆動条件選択手段と、前記液体の吐出状態を検出する不吐出検出手段と、を備え、通常吐出時に前記液体吐出ヘッドを前記第２駆動条件で駆動している場合に、前記吐出状態検出時においては、前記液体吐出ヘッドを前記第１駆動条件以下の吐出能力の駆動条件で駆動することを特徴とする液体吐出装置を提供する。

これによれば、通常吐出時にヘッドの個体性能バラツキに対して周囲環境変化を見込んだ駆動条件で駆動している場合に、吐出不良を高精度に検出することができる。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、液体を被記録媒体に向けて吐出する吐出口が複数配列された吐出口面を有する液体吐出ヘッドと、前記吐出口から液体を吐出するための前記液体吐出ヘッドの駆動条件として、吐出性能に関わる前記液体吐出ヘッドの個体性能バラツキを考慮した第１駆動条件と、前記第１駆動条件に周囲環境変化を考慮した第２駆動条件と、前記第２駆動条件にマージンを見込んだ第３駆動条件とを有し、前記液体吐出ヘッドの前記駆動条件を選択する駆動条件選択手段と、前記液体の吐出状態を検出する不吐出検出手段と、を備え、通常吐出時に前記液体吐出ヘッドを前記第３駆動条件で駆動している場合に、前記吐出状態検出時においては、前記液体吐出ヘッドを前記第２駆動条件以下の吐出能力の駆動条件で駆動することを特徴とする液体吐出装置を提供する。

これによれば、通常吐出時に、周囲環境変化を考慮した駆動条件に対してマージンを見込んだ駆動条件で駆動している場合に、吐出不良を高精度に検出することができる。

また、請求項３に示すように、請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置であって、さらに、周囲環境変化を測定する周囲環境変化測定手段を有することを特徴とする。

これによれば、周囲環境の変化に応じて吐出不良を検出することができる。

また、請求項４に示すように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出装置であって、さらに、前記液体吐出ヘッドの回復動作を行うヘッド回復手段を有することを特徴とする。

これによれば、吐出不良が検出された場合に、それに対応して効率的な回復処理を行うことができる。

また、請求項５に示すように、前記不吐出検出手段は、前記液体吐出ヘッド内の液体圧力を検出することを特徴とする。

これによれば、通常吐出時（記録時）においても、記録を中断することなく吐出状態を検出することができる。

また、請求項６に示すように、前記不吐出検出手段は、前記液体吐出ヘッド外で前記吐出口から吐出された液体を検出することを特徴とする。

これによれば、検出手段を後から付加することができる。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、液体を被記録媒体に向けて吐出する吐出口が複数配列された吐出口面を有する液体吐出ヘッドの回復方法であって、前記吐出口から液体を吐出するための前記液体吐出ヘッドの駆動条件として、吐出性能に関わる前記液体吐出ヘッドの個体性能バラツキを考慮した第１駆動条件と、前記第１駆動条件に周囲環境変化を考慮した第２駆動条件とを有し、前記液体吐出ヘッドの前記駆動条件を選択する駆動条件選択手段と、前記液体の吐出状態を検出する不吐出検出手段とを備え、通常吐出時に前記液体吐出ヘッドを前記第２駆動条件で駆動している場合に、前記吐出状態検出時においては、前記液体吐出ヘッドを前記第１駆動条件以下の吐出能力の駆動条件で駆動することを特徴とする液体吐出装置の液体吐出ヘッド回復方法を提供する。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、液体を被記録媒体に向けて吐出する吐出口が複数配列された吐出口面を有する液体吐出ヘッドの回復方法であって、前記吐出口から液体を吐出するための前記液体吐出ヘッドの駆動条件として、吐出性能に関わる前記液体吐出ヘッドの個体性能バラツキを考慮した第１駆動条件と、前記第１駆動条件に周囲環境変化を考慮した第２駆動条件と、前記第２駆動条件にマージンを見込んだ第３駆動条件とを有し、前記液体吐出ヘッドの前記駆動条件を選択する駆動条件選択手段と、前記液体の吐出状態を検出する不吐出検出手段とを備え、通常吐出時に前記液体吐出ヘッドを前記第３駆動条件で駆動している場合に、前記吐出状態検出時においては、前記液体吐出ヘッドを前記第２駆動条件以下の吐出能力の駆動条件で駆動することを特徴とする液体吐出装置の液体吐出ヘッド回復方法を提供する。

また、請求項９に示すように、前記第２駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が良好で、かつ前記第１駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が不良の場合は、前記液体吐出ヘッドの吐出口からパージングを行い、前記第２駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が不良の場合には、前記液体吐出ヘッドの吐出口から液体を吸引することを特徴とする。

さらに、請求項１０に示すように、前記第３駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が良好で、かつ前記第２駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が不良の場合は、前記液体吐出ヘッドの吐出口からパージングを行い、前記第３駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が不良の場合には、前記液体吐出ヘッドの吐出口から液体を吸引することを特徴とする。

これらのヘッド回復方法によれば、検出した吐出不良の状態に応じた回復処理を行うことができ、効率の良いメンテナンス作業が可能となる。

以上説明したように、本発明に係る液体吐出装置及び液体吐出ヘッド回復方法によれば、吐出不良の検出精度を向上させることができるとともに、吐出不良が検出された場合に、その状態に応じた回復処理を施すことができ、効率的な回復作業が可能となる。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る液体吐出装置及び液体吐出ヘッド回復方法について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る液体吐出装置を備えた画像形成装置としてのインクジェット記録装置の第１実施形態の概略を示す全体構成図である。

図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド（液体吐出ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

図２に示すように、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

次に、印字ヘッド（液体吐出ヘッド）のノズル（液体吐出口）の配置について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとし、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。

図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを液滴として吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図３では図示を省略した共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。

図３に示す例においては、各圧力室５２を上方から見た場合に、その平面形状は略正方形状をしているが、圧力室５２の平面形状はこのような正方形に限定されるものではない。圧力室５２には、図３に示すように、正方形の場合その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端にインク供給口５３が設けられている。

また、図４は他の印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。図４に示すように、複数の短尺ヘッド５０’を２次元の千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、これらの複数の短尺ヘッド５０’全体で印字媒体の全幅に対応する長さとなるようにして１つの長尺のフルラインヘッドを構成するようにしてもよい。

図５はインクジェット記録装置１０のインク（液体）吐出装置におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク６０は印字ヘッド５０にインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インクタンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、補充口（図示省略）からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を替える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じて吐出制御を行うことが好ましい。なお、図５のインクタンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。

図５に示したように、インクタンク６０と印字ヘッド５０を繋ぐ管路の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは印字ヘッド５０のノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。

なお、図５には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１０のインク吐出装置には、ノズルの乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、ノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。

これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニット６１は、図示を省略した移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ６４は、図示しない昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。昇降機構は、電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａのノズル領域をキャップ６４で覆うようになっている。

クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示を省略したブレード移動機構により印字ヘッド５０のインク吐出面（ノズル面５０Ａ）に摺動可能である。ノズル面５０Ａにインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル面５０Ａに摺動させることでノズル面５０Ａを拭き取り、ノズル面５０Ａを清浄するようになっている。

印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、そのノズル５１近傍のインク粘度が上昇した場合、粘度が上昇して劣化したインクを排出すべく、キャップ６４に向かって予備吐出が行われる。

また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内のインク）に気泡が混入した場合、印字ヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行われ、粘度が上昇して固化した劣化インクが吸い出され除去される。

すなわち、印字ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用の圧電素子（図示省略、後述）が動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。したがって、この様な状態になる手前で（圧電素子の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かって圧電素子を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード６６等のワイパーによってノズル面５０Ａの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。

また、ノズル５１や圧力室５２内に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、上述したような吸引動作を行う。

すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、圧電素子を動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに、キャップ６４を当てて圧力室５２内の気泡が混入したインク又は増粘インクをポンプ６７で吸引する動作が行われる。

ただし、上記の吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。したがって、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図５で説明したキャップ６４は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。

また、好ましくは、キャップ６４の内側が仕切壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成としてもよい。

なお、後述するように、不吐出検出手段による検出結果に応じてこのようなパージ、あるいは吸引というようなヘッド（ノズル）の回復動作が適宜行われる。

図６はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す主要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（図示省略）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなどの磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒーター８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってヒーター８９を駆動するドライバである。このヒーター８９は、後乾燥部４２用のヒーター及びインク加熱用のヒーターを含んでいる。インク加熱用のヒーター８９は、詳しくは後述するが、インク粘度が上昇して不吐出の虞があるときに、インクを加熱してインク温度を上昇させてインク粘度を下げ、不吐出を防止するものである。このインク加熱用のヒーター８９は、特に限定されず、インクタンク６０に設けられてインク全体の温度を上げるようにしてもよいし、各印字ヘッド５０毎（例えば各印字ヘッド５０へのインク供給路等）に設けられ各印字ヘッド５０毎にインク温度を制御するようにしてもよい。さらに、各圧力室５２毎あるいは複数の圧力室５２を含む領域毎のインク温度を制御できるようにしてもよい。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（印字データ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図６において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド５０の圧電素子を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサー（図示省略）を含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のバラツキなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供するものである。

なお、吐出状態（不吐出や飛翔方向の曲がり等の吐出不良）を検出する手段（不吐出検出手段２７）としては、印字検出部２４の他に、実際にインク滴が飛んでいるかどうかをレーザビーム等の光を用いて検出するものでもよいし、静電気を帯びたインクを飛ばしてその静電容量を測定して検出するものでもよい。

また、これらのように印字ヘッド５０の外部で不吐出を検出するものだけでなく、例えば印字ヘッド５０の圧力室５２内のインク圧力を検出することで吐出不良を検出する内部検出方法によるものであってもよい。さらに、ここに挙げたような外部検出方法と内部検出方法とを併用するようにしてもよい。

プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて印字ヘッド５０に対する各種補正を行うようになっている。また、吐出状態に影響を与える周囲環境の変化を測定する手段として、例えば周囲温度の変化を測定する温度センサ２５を印字ヘッド５０に備えるようにしてもよい。この場合プリント制御部８０は、例えば温度センサ２５が検出したインク温度を用いて、予め設定されているインク特性に応じたインク温度とインク粘度との関係から、インク粘度を算出し、吐出状態を判断する。他に吐出状態に影響を与える周囲環境の変化としては、湿度、気圧などが考えられる。

また、プリント制御部８０は、印字検出部２４あるいはこの他に設置された不吐出検出手段２７からの検出信号を受けて、必要に応じてシステムコントローラ７２を介してメンテナンスユニット６１を駆動して印字ヘッド５０の回復動作（メンテナンス）を行う。この不吐出検出及び回復動作については、詳しくは後述する。

本実施形態では、印字ヘッドの高密度化を実現するために、まず、例えば図３に示したように、圧力室５２（ノズル５１）を２次元マトリクス状に配置してノズル５１の高密度化（例えば２４００ｎｐｉ）を図っている。次に、圧力室５２にインクを供給する共通液室を振動板の上側に配置し、インクのリフィル性を重視して、この共通液室から直接圧力室５２へインクを供給するようにして流路抵抗となるような配管をなくしてインク供給系を高集積化するようにしている。さらに、圧力室５２を変形する圧電素子の電極（個別電極）に駆動信号を供給する圧電素子配線を、各個別電極から垂直に立ち上げて、共通液室の中を貫通するようにして上部のフレキシブルケーブル等の配線へと接続するようにしている。

図７に、このような高密度化された印字ヘッド５０の一部を、簡単化して斜視透視図で示す。

図７に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０においては、ノズル５１とインク供給口５３を有する圧力室５２の上側に、圧力室５２の上面を形成する振動板５６が複数の圧力室５２に共通の１枚のプレートとして配置されている。また、振動板５６上の各圧力室５２に対応する部分には、上下を電極で挟んだピエゾ等の圧電体で構成される圧電素子５８（圧電アクチュエータ）が配置され、圧電素子５８はその上面に個別電極５７を有している。

そして、この個別電極５７の端面から外側へ電極接続部としての電極パッド５９が引き出されて形成され、電極パッド５９上に柱状の圧電素子配線９０が垂直に立ち上がって形成されている。この垂直に立ち上がった圧電素子配線９０の上には多層のフレキシブルケーブル９２が配置され、前述したヘッドドライバ８４からこれらの配線を介して駆動信号が圧電素子５８の個別電極５７に供給されるようになっている。

また、圧力室５２の底面には、内部圧力検出方式の不吐出検出手段２７としての圧力センサ９３が設けられている。圧力センサ９３としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の圧電素子層が好適に例示される。

また、この圧力センサ９３から、その検出信号を取り出すための配線（センサ配線）９１が、圧力センサ９３を挟む２つの電極からそれぞれ垂直に立ち上がるように各圧力センサ９３に対してそれぞれ２本形成されている。

また、振動板５６とフレキシブルケーブル９２との間の柱状の圧電素子配線９０及びセンサ配線９１が立ち並んで形成された空間は、ここから各インク供給口５３を介して各圧力室５２にインクを供給するための共通液室５５となっている。

なお、ここに示した共通液室５５は、図３に示した全ての圧力室５２にインクを供給するように、圧力室５２が形成された全領域に渡って形成される１つの大きな空間となっているが、共通液室５５は、このように一つの空間として形成されるものには限定されず、いくつかの領域に分かれて複数に形成されていてもよい。

このように各圧力室５２毎に個別電極５７から引き出されて設けられた電極パッド５９上に垂直に柱のように立ち上がった圧電素子配線９０及び圧力センサ９３の電極から垂直に柱のように立ち上がったセンサ配線９１は、フレキシブルケーブル９２を下から支え、共通液室５５となる空間を形成している。

この柱のように立ち上がった圧電素子配線９０及びセンサ配線９１は、その形状からそれぞれエレキ柱及びセンサ柱と呼ぶ場合もある。逆に言うと、圧電体素子配線（エレキ柱）９０及びセンサ配線（センサ柱）９１は、それぞれ共通液室５５の中を貫通するように形成されている。

なお、ここに示した圧電素子配線９０は、各圧電素子５８（の個別電極５７）に対して１つずつ形成され、一対一に対応しているが、配線数（エレキ柱の数）を削減するために、いくつかの圧電素子５８に対する配線をまとめて１つの圧電素子配線９０とするように複数の圧電素子５８に対して１つの圧電素子配線９０が対応するようにしてもよい。この場合、複数の圧電素子５８の個別電極に接続された複数の配線は各々独立（絶縁）された状態で束ねて、１つの圧電素子配線９０として構成する。さらに、センサ配線９１や、共通電極（振動板５６）に対する配線もこの圧電素子配線９０と一緒にまとめて１つの柱として形成するようにしてもよい。

図７に示すようにノズル５１が底面に形成され、ノズル５１と対角をなす角部の上面側にインク供給口５３が設けられている。インク供給口５３は振動板５６を貫いており、その上の共通液室５５と圧力室５２はインク供給口５３を介して真っ直ぐに連通している。これにより、共通液室５５と圧力室５２を流体的に直接繋ぐことが出来る。

上述したように、振動板５６は各圧力室５２に共通に１枚のプレートで形成されている。そして、振動板５６の各圧力室５２に対応する部分に、圧力室５２を変形させるための圧電素子５８が配置されている。圧電素子５８に電圧を印加して駆動するための電極（共通電極と個別電極）が圧電素子５８を挟むようにその上下面に形成されている。

振動板５６を例えばＳＵＳ等の導電性の薄膜で形成して、振動板５６が共通電極を兼ねるようにしてもよい。このとき、圧電素子５８の上面には個々の圧電素子５８を個別に駆動するための個別電極５７が形成される。

上述したように、この個別電極５７から電極パッド５９を引き出して形成し、電極パッド５９の上に垂直に立ち上がり共通液室５５を貫通する圧電素子配線９０（エレキ柱）が形成される。柱状の圧電素子配線９０の上には多層のフレキシブルケーブル９２が形成されており、圧電素子配線９０及びセンサ配線９１が柱となって多層フレキシブルケーブル９２を支え、振動板５６を床、多層フレキシブルケーブル９２を天井として、共通液室５５としての空間が確保されるようになっている。また、図示は省略したが、各圧電素子配線９０からそれぞれ個別の配線に接続されて個々の個別電極５７に駆動信号が供給され、各圧電素子５８が駆動されるようになっている。

また、図７では図示を省略したが、共通液室５５はインクで満たされるため、共通電極としての振動板５６、個別電極５７、圧電素子配線９０、センサ配線９１及び多層フレキシブルケーブル９２のインクと接触する面はそれぞれ絶縁性の保護膜で覆われている。

図８に、このような印字ヘッド５０を構成する各要素を分解して側面図で示すとともに、図９に、そのうちの一部の要素について平面図で示す。なお、図８では、センサ柱（センサ配線）９１は省略している。

図８に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、各種薄膜層を積層して形成されている。この積層の下の方から説明すると、まず図９（ｄ）に示すような所定の位置にノズル５１が形成されたノズルプレート９４が接着層９５を介してＳＵＳのベースプレート９６に接合されている。ベースプレート９６の上には、接着を兼用した絶縁層９７ａ、シールド９８ａ及び絶縁層９７ｂが積層され、その上には２つの電極９９ａと９９ｂとで両面を挟まれたＰＶＤＦで構成された圧力センサ９３が積層されている。

圧力センサ９３は、図９（ｃ）に示すように、ノズル５１部分を避けた圧力室５２の底面に形成される。また圧力センサ９３を構成する２つの電極９９ａ、９９ｂの端部にはそれぞれセンサ配線９１、９１と接続する電極パッド９１ａ、９１ｂが設けられている。

またさらにその上に、絶縁層９７ｃ、シールド９８ｂ及び接着を兼用した絶縁層９７ｄが積層され、その上に図９（ｂ）に示すような略正方形状の圧力室５２が形成され、圧力室５２上に絶縁層９７ｅが貼り付けられた振動板５６が形成される。図９（ｂ）に示すように、圧力室５２のノズル５１が形成される部分と反対側の対角側が横に延びてインク供給口５３が形成されている。また、振動板５６には、センサ配線９１、９１が貫通するための貫通孔５６ａ、５６ｂが形成されている。

また、振動板５６上には図９（ａ）に示すような圧電素子（ピエゾ）５８が形成される。さらに、図８においては図示を省略したが圧電素子５８上には個別電極５７及びこれから引き出された電極パッド５９が形成され、その上にエレキ柱（電気配線）９０が形成され、その上に配線層としてのフレキシブルケーブル９２が形成されている。

なお、各要素の寸法を例示すると、各層の厚さは以下の通りである。例えば、ノズルプレート９４は５０μｍ、接着層９５は２μｍである。また、ＰＶＤＦの圧力センサ９３の厚さは４０μｍであるが、出力電圧上は１０μｍ程度でも可能である。４０μｍの厚さでの出力は数Ｖ程度である。吐出設計への影響は薄い程少なく、ＰＶＤＦ厚分は圧力室５２の高さを低くすることでインクのコンプライアンスを略同等に保つことができる。また、ノズル５１部の穴内部径は１００μｍとし、流路に電極が露出しないようにオフセットした。

また、電極９９ａ、９９ｂの厚さは１μｍ、絶縁層９０ａ〜９０ｅの材質は例えばポリイミド等で、接着層も兼ね厚さは全て５μｍとする。またノイズシールド（シールド層）９８ａ、９８ｂは、インク側は検出感度を満たす厚さでなければならず、薄い方がよく、スパッタ、塗布（さらにパターニング）等により１μｍ前後に形成される。センサ配線（センサ柱）９１の長さは、圧力室５２の高さやＰＶＤＦの厚さ分により電気配線（エレキ柱）９０の長さより２００μｍ程度長くなっている。ＰＶＤＦ自体にも穴を開け、一つのセンサ配線９１は圧力センサ９３の下側の電極９９ａと接続するようにする。

ＳＵＳのベースプレート９６は、圧力検出用のＰＶＤＦ９３がｇ３３モード（圧縮）を用いる場合には、ベースプレート９６は変形しない方が圧力室５２からのインク排除体積のロスが少ないため、８０μｍとする。厚さ８０μｍの場合、内圧による撓みの増加は排除体積の１％以下で問題ない。

また、圧力検出用のＰＶＤＦ９３がｇ３１モード（撓み）を用いる場合には、駆動用圧電素子５８による排除体積の１０％程度を圧力センサ９３を撓ませることに使うとすると、ベースプレート９６の板厚は３５〜４０μｍ程度となる。このとき、内圧によりｇ３３モードの効果での信号も出るため、信号の発生効率は必ずしも悪くはないが、ベースプレート９６が撓むとノズルもぶれるため、インクの飛翔方向の精度上はあまり望ましくはないと考えられる。

なお、実際の製造工程においては、ＰＶＤＦに対し電極９９ａ、９９ｂ、絶縁層９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄ、シールド層９８ａ、９８ｂを付けて一体化したシートをＳＵＳ板とともに積層するようにする。また、あるいは、ベースプレート９６のＳＵＳ基板に順次各層を形成して、その後他のＳＵＳ基板とともに積層するようにしてもよい。その後電気配線９０等を取り付けるようにする。

また、図９（ｂ）において圧力室５２の寸法は、縦横それぞれｄ１＝ｄ２＝３００μｍ、高さ１５０μｍである、また図９（ｃ）において、圧力センサ９３の縦横はそれぞれｄ３＝ｄ４＝３２０μｍである。

図１０に、これらを全て積層した状態を平面透視図で示す。図１０に示すように、圧力室５２の１つの対角線の隅部にノズル５１が形成され、その対角線の他方の端部から横に延びた部分にインク供給口５３が形成されている。また、圧力室５２の上には圧力室５２より少し小さなサイズで圧電素子５８が形成され、その一部が図の上方へ引き出されて電極パッド５９が形成され、そこからエレキ柱（電気配線）９０が立設されている。

また、圧力室５２より少し大きくかつノズル５１の部分を避けるように圧力センサ９３が圧力室５２の底面をなすように形成され、圧力センサ９３の各電極からセンサ柱（センサ配線）９１、９１が垂直に立設されている。また、図１０の印字ヘッド５０を図の矢印Ａ方向から見た側断面図を図１１に示す。なお、図１１では、センサ柱９１は、インク供給口５３と重なるので、破線で示している。

図１１に示すように、印字ヘッド５０は、圧力室５２の天面を構成する振動板５６上に形成される圧電素子５８の個別電極５７から引き出された電極パッド５９上に垂直に立設された柱状の電気配線（エレキ柱）９０を有し、これにより圧力室５２の上側に共通液室５５が形成され、振動板５６に設けられたインク供給口５３を介して共通液室５５から直接圧力室５２にインクが供給されるようになっている。

また、電気配線９０はその上に形成される多層フレキシブルケーブル９２と電極パッド９２ａによって接続している。さらに、圧電素子５８の個別電極５７や電気配線９０や多層フレキシブルケーブル９２等共通液室５５を形成する部分の表面には、絶縁・保護層１００が形成されている。

また、圧力室５２の底面には圧力室５２内のインクの圧力を検出するための圧力センサ９３が形成されている。圧力センサ９３は、ＰＶＤＦ等の圧電素子で構成され、その圧力による変形を電圧変化に変換して圧力を検出するものである。この圧力センサ９３の両面に形成された電極９９ａ、９９ｂから検出信号を取り出すためのセンサ配線（センサ柱）９１、９１が電気配線（エレキ柱）９０と同様に、各電極９９ａ、９９ｂから垂直に立設されている。

図１１に示した例は、圧力センサ９３の検出信号を電極９９ａ、９９ｂから各圧力室５２毎にセンサ柱９１、９１を用いて個別に取り出すようにしたものであり、これによれば圧力センサ９３のノイズ対策性能が高いという利点がある。

これに対して、図１２に、圧力検出信号の他の取り出し方法を示す。図１２に示すものは、検出信号を積層された印字ヘッド５０の端面から取り出すものである。

図１２に示すように、この例では、表裏面にそれぞれ電極９９ａ、９９ｂが形成された圧力センサ９３をそのまま横方向に延長させ、その端面において各電極９９ａ、９９ｂとそれぞれ接続する接続端子１０２をフレキシブルケーブル９２の電極パッド９２ｂと接続させて、圧力検出信号を取り出すようにしている。

この例も前述した図１１に示す例と同様に、各圧力室５２毎に個別取り出ししてもよいし、マトリクス配線取り出しあるいは複数ノズル共通配線取り出しいずれも可能である。

なお、図１２において、圧力検出信号の取り出しに関する構成以外については、前述した図１１と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

上で説明した圧力センサ９３は、平板状のセンサであったが、この他に圧力室５２内に埋め込んで圧力を内部検出するものとして、次に細長い棒状のセンサを用いたものについて説明する。

図１３は、棒状センサを圧力室のノズル近傍の内壁面に埋め込んで圧力室を串刺しにした状態を示す印字ヘッドの断面図である。

図１３に示すように、この例では、平板状の圧力センサ９３に代えて、棒状センサ１０４を圧力室５２のノズル５１近傍の内壁面５２ａに埋め込んでいる。図１３において、圧力センサ以外の構成要素については、前述した図１１あるいは図１２に示したものと同様であり、同様の構成要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略することとする。

図１４（ａ）に、棒状センサ１０４を拡大して、その長手方向に垂直な断面図で示す。棒状センサ１０４は、円柱状の検出用圧電素子１０４ａをその長手方向を圧力室５２の内壁５２ａに平行にして、かつその側面の略半分がインク６５からの圧力を受けられるように内壁５２ａに埋め込まれて設置されている。棒状センサ１０４ａとしては、例えば、ピエゾ素子を繊維状にして樹脂で固めたコンポジットピエゾが好適に例示される。

棒状センサ１０４ａの側面の、インク６５に面する側及びその反対側の内壁５２ａに埋め込まれた側には、それぞれ電極１０４ｂ及び１０４ｃが、各電極間に一定の隙間を開けて形成されている。また、インク６５に接している電極１０４ｂの表面には保護層１０５が設けられている。

また、上で述べた平板状の圧力センサ９３の場合と同様に、この２つの電極１０４ｂ、１０４ｃは、一方を共通電極、他方を個別電極とすることにより各圧力室５２毎に圧力を検出することができる。例えば、インク６５に面した側の電極１０４ｂを共通電極、その反対側の内壁５２ａに埋め込まれた側の電極１０４ｃを個別電極としてもよい。

なお、ここでは圧力を検出するために圧電素子を用いたが、必ずしも圧電素子に限定されるものではなく、任意の圧力検出センサが利用可能である。また、センサ（圧力検出手段）の形状は、ハンドリングが容易で組み立て性が損なわれない範囲であれば、平板状または棒状から適宜形状を一部変えても良い。

また、図１４（ｂ）に、棒状センサ１０４が複数の圧力室５２を串刺しにした様子を平面図で示す。このように、棒状センサ１０４は、複数の圧力室５２をそのノズル５１近傍の内壁面（図１３参照）に平行にその半分程を埋め込んで設置される。これにより１本の棒状センサ１０４で複数の圧力室５２のインク圧力を検出することができる。

図１５は、主に棒状センサ１０４による不吐出検出に関わる部分についてのシステム構成を示すブロック図である。

図１５に示すように、インクジェット記録装置１０は、不吐出検出あるいは不吐出を防止するための構成として、主にシステムコントローラ７２、ヘッドコントローラ１０６、駆動波形データ生成プロセッサ１０７、ドットデータ生成プロセッサ１０８、不吐出検出コントローラ１０９、不吐出データ処理プロセッサ１１０等を備えている。

また、この例は、図３に示すような２次元マトリクス状に圧力室５２が配列された印字ヘッド５０において、図１４（ｂ）のように細い棒状センサ１０４を、各行方向（印字ヘッド５０の長手方向）に並んだ圧力室５２を貫くように配置し、１行に並んだ複数の圧力室５２をこの１つの棒状センサ１０４で検出するように構成したものである。

図１５においては、表示を簡単にするために、各行５つずつ３行に並んだノズル５１を有する圧力室５２を各行毎にそれぞれ棒状センサ１０４（１０４−１、１０４−２、１０４−３）が各行の５つの圧力室５２を貫いて配置された構成として示しているが、実際はもっとたくさんの圧力室５２及び棒状センサ１０４が配列されている。

不吐出検出時には、各圧力室５２の吐出用の圧電素子５８を通常吐出時の駆動条件以下の圧力検出用の駆動を行い、そのとき圧力室５２内のインクに発生するインク圧力を、各圧力室５２内に埋め込まれた棒状センサ１０４で検出することにより、不吐出検出を行う。このとき各行の棒状センサ１０４−１、１０４−２、１０４−３の電極によって検出された電圧信号は、検出用マルチプレクサロジック１１１によって制御されるスイッチ回路１１２を切り換えることによって各行毎に取り出されるようになっている。

また、各行の圧力室５２に対して、インクを吐出するためにそれぞれの圧力室５２を駆動する吐出用の圧電素子５８に駆動波形を送るための信号線が接続されており、この信号線は駆動用マルチプレクサロジック１１３によって制御されるスイッチ回路１１４によって切り換えられるようになっている。

システムコントローラ７２は、外部より文字や画像等の印字データを受け取り、ヘッドコントローラ１０６、不吐出検出コントローラ１０９、その他図示は省略するが記録紙１６の搬送を制御する搬送コントローラあるいはヘッドの吐出異常があった場合にその回復処理を制御するヘッドメンテナンスコントローラ等を制御し、印字処理をコントロールするものである。

ヘッドコントローラ１０６は、システムコントローラ７２からの指示及びデータに基づいて印字ドットの生成をドットデータ生成プロセッサ１０８に指示するとともに、インク吐出用の駆動波形の生成を駆動波形データ生成プロセッサ１０７に指示するものである。また、後述するドットデータ生成プロセッサ１０８からの不吐出検出動作をすべき圧力室５２を駆動する圧電素子の通知を、後述する不吐出検出コントローラ１０９に伝え、さらに、不吐出検出コントローラ１０９からの不吐出情報に基づいて生成ドットの変更を指示するものである。

駆動波形データ生成プロセッサ１０７は、ヘッドコントローラ１０６の指示及び温度・湿度条件、媒体条件等に従い、各サイズのドットの生成や不吐出検出、メンテナンス動作及びノズル面でのインク揮発防止のための吐出用圧電素子５８を駆動する駆動波形を生成するものである。この駆動波形データは、ＲＡＭ１１５に蓄えられる。ＲＡＭ１１５に蓄えられた駆動波形データは、所定のクロック信号に合わせてＤ／Ａ変換され駆動用アンプ１１６により所定電圧に増幅され、スイッチ回路１１４により切り換えられて駆動すべき圧力室５２の吐出用圧電素子５８に送られるようになっている。

ここで、不吐出検出用波形とは、各圧力室５２の吐出用圧電素子５８を通常のインク吐出時とは別に不吐出検出のためにノズル５１から通常吐出時の駆動条件以下に駆動する波形のことであり、そのときのインク圧力を棒状センサ１０４で検出して不吐出検出を行うものである。詳しくは後述するが、不吐出検出用波形は、インク吐出動作は起こさず、不吐出検出に適した波形である。不吐出検出用波形は、インク吐出時の駆動波形とは異なる波形であることが好ましく、このような波形の例としては、吐出に影響し圧力室５２に混入する可能性の高い気泡のサイズに対し共振するような周波数での正弦波状の波形が好適に例示される。または、不吐出検出用波形として、ステップ状あるいはインパルス状の波形を加え、圧力室５２全体の応答を見るようにしてもよい。

ドットデータ生成プロセッサ１０８は、ヘッドコントローラ１０６の指示に従い、文字や画像情報からドットの配置を情報を生成するものである。生成されたドットデータはＲＡＭ１１７に蓄えられる。ＲＡＭ１１７に蓄えられたドットデータは、パラレルシリアル変換により多量のデータを少ない信号線で駆動素子近傍まで送られるようになっている。また、所定のクロック信号に合わせて、上記波形データと同期して、駆動用マルチプレクサロジック１１３によりスイッチ回路１１４を切り換えて各圧力室５２の吐出用圧電素子５８に駆動波形を送るようになっている。

また、ドットデータ生成プロセッサ１０８は、ドットの配置（各圧力室５２の吐出用圧電素子５８の稼働状況）情報から不吐出検出動作をすべき圧力室５２の吐出用圧電素子５８を決定し、ヘッドコントローラ１０６に通知し、さらに、駆動波形データ生成プロセッサ１０７が生成する不吐出検出波形に対応する吐出されないドットを生成する。

不吐出検出コントローラ１０９は、システムコントローラ７２からの指示とヘッドコントローラ１０６からの不吐出検出動作をすべき圧力室５２の吐出用圧電素子５８の情報に基づいて不吐出検出動作を行い不吐出を検出した場合には、上記ヘッドコントローラ１０６に通知するようになっている。

また、図１５は１行に５個の圧力室５２が配列された行が３行表示されているが、各圧力室５２に対応した圧力検出手段として、各行に配列された複数（図１５では５個表示）の圧力室５２を各行毎に貫通する共通の棒状センサ１０４（１０４−１、１０４−２、１０４−３）が配置されている。これらの棒状センサ１０４の出力は、不吐出検出コントローラ１０９によって制御された検出用マルチプレクサロジック１１１によってスイッチ回路１１２を切り換えて、順次、電圧変換・増幅した後、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）で低周波数のノイズ成分を除去し、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周波数に合わせた高周波数の不要成分を除去して、さらにＡ／Ｄ変換した後にメモリ（ＲＡＭ）１１８に蓄えられる。

不吐出データ処理プロセッサ１１０は、このメモリ１１８に蓄えられたデータを処理して、不吐出を起こす状態であるか否かを判断するものである。その結果、不吐出を起こす状態であるような圧力室５２及び吐出用圧電素子５８が見つかった場合には、その結果が不吐出検出コントローラ１０９に伝えられるようになっている。

本実施形態は、液滴サイズ不良や液滴飛翔方向曲がり等の吐出不良を含めた不吐出検出の精度を向上させるために、気泡の発生やノズル詰まり、インク粘度が高くなるなどの異常が無ければ吐出する設計マージンを下回るように吐出力を落とした状態で不吐出検出を行うようにするものである。以下これについて説明する。

なお、ここで吐出力を落とした状態とするには、アクチュエータの駆動電圧を下げる方法や、駆動電圧波形の立ち上がり、立下りを緩やかにする方法が好ましく、特に、駆動電圧を下げる方法では、吐出力を連続的に安定して制御可能でありより好ましい。

これに対し、パルス状の駆動波形の場合に、パルス幅を変化させる方法は、特にピエゾ方式のアクチュエータの場合、パルス幅を変えると、ノズル、圧力室、インク供給、ピエゾ、インク物性等で定まる共振点から外れ、所望の効果が得がたく、あまり望ましい方法ではない。

また、各圧力室のアクチュエータとしてピエゾ方式でもサーマル方式でも何れも適用可能であるが、その駆動力または駆動周波数、駆動パルスの立ち上がり等の駆動条件について設計上以下のような４つの条件について考慮する。

図１６に、各駆動条件と吐出力（駆動力、圧力室内圧力）との関係を模式的に示す。

図１６は、縦軸に吐出力をとり、その右側に各駆動条件をその吐出力に応じて積み上げたものであるが、各駆動条件の縦軸方向の位置が正確にその吐出力の大きさを表しているものではなく、各駆動条件相互の関係をその上下の順序により模式的に示したものである。

図１６において、その一番下にある不吐出になる限界というのは、印字ヘッドにある駆動波形を印加するとき、駆動電圧を下げて行き、ある電圧まで下げるとインクの飛翔速度が０［ｍ／ｓ］となって飛ばなくなり、不吐出になるところである。

また、その上の理想駆動条件というのは、ヘッド各部の寸法、特性が設計値通りである場合の設計中心における（正常吐出する）理想的な駆動条件であり、例えば、１０［ｍ／ｓ］乃至１５［ｍ／ｓ］程度でインクが飛ぶような駆動条件である。

また、理想駆動条件の上の第１駆動条件というのは、ヘッド各部の寸法、特性が量産上考えられる所定（３σ〜６σ）のバラツキを持った場合にも、ぎりぎり吐出できるように個体性能バラツキを考慮して、上記理想駆動条件である設計中心の駆動条件よりも大きな駆動力を出すようにした駆動条件である。

また、その上の第２駆動条件というのは、前記第１駆動条件に対してさらに周囲環境温度変化、湿度変化、気圧変化、インクの特性バラツキ等の想定される外乱が生じた場合にも、ぎりぎり吐出できるように上記個体性能バラツキを考慮した第１駆動条件よりも大きな駆動力を出すような、想定外乱を考慮した駆動条件である。

また、その上の第３駆動条件というのは、さらに、最小でも一定の飛翔速度を得るために、上記第２駆動条件にさらにマージンを加えた、いわば想定外の外乱を考慮した駆動条件である。

また、さらに駆動力を大きくすると過剰な駆動条件となり、液滴径が大きくなってしまう。そこで、実際の吐出時に用いられる駆動条件は第２駆動条件あるいは第３駆動条件、あるいはこの２つの条件の間の駆動条件である。

このように駆動条件の設計にあたり、図１６に示すような４つの駆動条件（理想駆動条件及び第１〜第３駆動条件）を考慮するのは、例えば図１７（ａ）に示すように、本来なるべく少ない駆動力で吐出できる方がよく、不吐出になる限界よりも少し大きな理想駆動条件で駆動すれば、適切な飛翔速度が得られるはずである。しかし、実際の装置においては、個体性能バラツキや想定される外乱やさらに想定外の外乱などによる駆動力の劣化が存在する。

このように理想条件に対して考慮しなければならないバラツキや外乱があり、これらをそれぞれ３σ分とって表示すると、最悪の場合Ｐで示すような駆動力となり、これでは吐出できない。

そこで、図１７（ｂ）に示すように、この最悪のＰの場合でも最低吐出できるように、駆動力のかさ上げを行い、Ｐが理想条件のＱの位置まで来るようにする。このとき、図１７（ａ）に示す理想条件は、図１７（ｂ）の実際の駆動条件のところまでかさ上げされる。このようにして、前述した図１６の駆動条件の模式図が得られる。

次に、上で述べた個体性能バラツキについて説明する。

図１８（ａ）は、インクジェット記録装置１０の印字ヘッド５０を電気回路に置き換えたモデルである。図１８（ａ）に示すように、それぞれ、ピエゾ（圧電素子）５８はコンデンサＣ0 、圧力室５２はコンデンサＣc として表し、さらに不吐出を起こすような気泡もコンデンサＣa として表している。また、インク供給口５３やノズル５１のようにインクが通る細い流路は、それぞれコイルＭs 、Ｍn と抵抗Ｒs 、Ｒn で表現されている。

また、図１８（ａ）において、φは駆動信号（駆動エネルギー）であり、回路上では電圧を表すが、実際の装置においては、圧力室に加わる圧力の入力に相当する。また、ｕ、ｕn 、ｕs 、ｕ1 はそれぞれの回路部分を流れる電流を表すが、実際の装置においては、ｕはピエゾの変位体積の時間微分に相当し、ｕn はノズル側への、ｕs はインク供給側へのそれぞれのインクの体積速度に相当する。また、ｕ1 は圧力室及び気泡が体積圧縮された分だけインクが流れるインク体積速度に相当する。また、図１８（ｂ）及び（ｃ）は、駆動信号を表し、図１８（ｂ）は引いて押す駆動をするプルプッシュの場合であり、図１８（ｃ）は押すだけの駆動をするプッシュの場合である。

このような駆動信号を印加した場合に、インクがどのような速度で飛んでいくかをモデルとして計算する。図１８（ａ）に示すような系に対する計算式は次の式（１）のようになる。なお、式（１）は、連立微分方程式であり、駆動信号φと、コンデンサＣ0 及び電流ｕ（ピエゾ変位体積速度）とコンデンサＣa 、Ｃc 及び電流ｕ1 （圧力室及び気泡の体積変化）との関係を一般的に表すものである。また、この連立微分方程式はφをステップ関数とすると、ラプラス変換により解析的に解くことができるので、信号印加初期から任意の時点ｔまでの系の状態を求めることができる。

φ ＝（１／Ｃ0 ）∫Ｕdt ＋ ｛１／（Ｃa ＋Ｃc)｝∫ｕ1dt
０ ＝Ｒｕ2 ＋ Ｍ（d ｕ2 ／dt） ・・・（１）
ただし、ｕ2 ＝ｕn ＋ ｕs
Ｒ＝Ｒn ・Ｒs ／（Ｒn ＋Ｒs ）
＝Ｒn ／｛１＋（Ｒn ／Ｒs ）｝
＝Ｒn ／｛１＋（１／ｋ）｝
Ｍ＝Ｍn ・Ｍs ／（Ｍn ＋Ｍs ）
＝Ｍn ／｛１＋（１／ｋ）｝
である。

なお、ここでノズルとインク供給の抵抗、イナータンスは、１：ｋの比率であるとする。また、圧力室の抵抗、イナータンスは、上記値に比べて無視できるとする（実際２〜３桁小さい）。

上記式（１）を解くことによって、ある条件である気泡があった場合に、どのような速度でインクが飛翔するかがわかる。

そこで、実際に、例えば次の表１のようなヘッドの設計値やインクの物性等の値を上記図１８（ａ）のシミュレーションモデルに入れて計算する。

計算した結果を次の表２に示す。

表２は、各計算条件に対して、ヘッドがどのような共振周波数（共振周期）をもつか、ノズルにおける流速の最大値がどうなるか、及びそれぞれが正常な状態である設計中心に対してどう変わったかを変化率で示している。

表２の計算条件の一番上で標準条件というのは、誤差が全くない理想的な状態での計算結果を示している。例えば、このときノズル流速は１１．５［ｍ／ｓ］であり、これぐらいの速度があればインクは充分に安定して飛翔する。以下、インク粘度を１０％増加し、ノズル径が５％増加、ノズル長さが１０％増加、圧力室体積を１０％増加、アクチュエータ能力を１０％減少し、これら全てのバラツキを考慮した結果がその下の欄であり、このときノズル流速変化率は０．７８８であり、７８．８％まで落ちている。

また、その下の欄で、１０μｍ径の気泡が存在するとした場合には、ノズル流速変化率は０．９６４で、ノズル流速は略４％低下するという結果となっている。さらに、上の５つのバラツキ要因についての二乗和の平方根を求めると０．８７４となり、略１３％吐出能力が落ちるという結果になっている。この略１３％というのが前述した図１６の第１駆動条件と理想駆動条件との間の個体性能バラツキによる駆動力低下分に相当する。

また、実際にインクを吐出する場合よりも駆動力を落として不吐出検出を行う場合の駆動波形及び検出波形の例を図１９に示す。

図１９（ａ）に示すのは入力波形の例であり、ある高さの電圧から一度落としてもう１回上げるという駆動をしている。細線で示す波形Ｇ１がインクを実際に吐出する場合の正常時の吐出波形であり、ピエゾが大きく変形してインクを吐出させている。これに対し、太線で示す波形Ｇ２は不吐出検出を行う際の波形であり、吐出波形Ｇ１よりも落ち込みが小さくなっている。

また図１９（ｂ）に示すのは、検出波形であり、前述したような圧力センサ９３あるいは棒状センサ１０４によって圧力室５２内のインク圧力を測定した結果得られるものである。図１９（ｂ）で、細線の波形Ｇ３が正常な場合を表し、太線の波形Ｇ４が異常時を表している。異常時には、図に示すように、極端に高くなったり、低くなったりしてそれぞれ設定された閾値を超えるような値が検出される。

また図１９（ｃ）に示すのは、他の入力波形の例である。図１９（ｃ）において、太線の波形Ｇ５は、立ち上がり、立下りの波形を緩やかにして落ち込み部の平坦部の長さは図１９（ａ）の波形Ｇ１と同じで、電圧の振幅は波形Ｇ１と同じぐらい大きいが、立ち上がり立下りがゆっくりとなることで吐出能力が低下する。

また、図１９（ｃ）の太線の波形Ｇ６は、立ち上がり立下りは波形Ｇ１と略同じであるが、落ち込んだ部分の時間が短く、パルス幅が小さくなっているため、インクを吐出するための共振周波数からずれてうまく吐出できない状態となる。

また、図１９（ｃ）の細線の波形Ｇ７は図１９（ａ）の検出用の波形Ｇ２と同じであり、比較のために表示したものである。

本実施形態の印字ヘッド５０においては、ピエゾ方式のアクチュエータを用いており、この場合アクチュエータが変位し、圧力を発生して液体を吐出させている。この際、パルス幅は発生する変位、圧力の大きさとは無関係である。実際、前記式（１）においてアクチュエータの特性を表す係数Ｃ0 は、Ｃ0 ＝（変位による排除体積）／（発生圧力）、である。

パルスは立ち上げ部と立ち下げ分を持ち、アクチュエータは立ち上げ部で所定の方向に変位し、パルス電圧が一定である間はその変位を保持し、立ち下げ部で逆の方向に変位し、初期の状態に戻る。この所定の方向に変位する過程と、逆の方向に変位する過程により、液体にはエネルギーが伝達され、これが液体を吐出させる能力となる。

このとき、ピエゾ方式のアクチュエータを用いたインクジェットヘッドは、流体的な構成要素による振動系を形成している。従って、振動系に対してどのようなタイミングでエネルギーを与えるかによって系の挙動は全く異なる。

図２０に、上記表１に示した条件によるヘッドの動的な応答を示す。この例では、インクジェットヘッドの共振周波数の１／２のパルス幅の入力を与えることでより大きな応答を得ることができる。この場合は、インク圧力であるが、インク速度はこれに略比例している。

また、図２１に、同じヘッドに共振周波数の１／４のパルス幅の入力を与えた場合の応答を示す。この例では、図２０に示した例よりも小さな応答になっている。以上の２つの例では、パルス幅を短くすることが吐出能力を小さくすることになっている。

しかし、次の図２２に、同じヘッドに共振周波数のパルス幅の入力を与えた（パルス幅を長くした）場合の応答を示すが、この場合も図２０に示した例よりも小さな応答となっており、さらに図２１に示した例よりも小さな応答になっている。つまり、ピエゾ方式のアクチュエータにおいては、パルス幅と系の共振周波数の関係が重要なのであって吐出能力を下げるという意味では、単純にパルス幅を短くするというだけでは対応できない。

ところで前述したように、実際の印画駆動条件は、図１６に示す第２駆動条件あるいはこれにさらにマージンを加えた第３駆動条件を駆動条件として印画を行い、不吐出検出時には、これよりも駆動条件を落とした条件で検出を行う。

なお、不吐出となる主要因としては、次のようなものが考えられる。

すなわち、まず圧力室５２等に気泡が混入した場合、次にインク溶媒の蒸発等によってインク粘度が上昇し、抵抗が大きくなった場合、さらに蒸発し、固化することによるノズル詰まりが発生した場合、またインク流路やノズルに異物が引っかかった場合、またノズル面が微小なインクサテライト等によって汚れたような場合、さらにノズル面の撥水処理の摩耗やアクチュエータの故障あるいはヘッド構造材の剥離等の故障などが不吐出の主要因となり得る。

不吐出検出を行う場合、具体的には、実際の印画駆動条件は上に述べたように図１６に示す第２駆動条件、あるいはこれにさらにマージンを加えた第３駆動条件を駆動条件として印画を行っているため、それぞれに応じて以下のような２通りの検出条件がある。

まず検出条件（ａ）は、実際の印画駆動条件が図１６の第２駆動条件である場合は、各圧力室５２の不吐出検出は、図１６の第１駆動条件または第１駆動条件以下の駆動力となるような条件で検出を行うというものである。すなわち、第２駆動条件というのは、第１駆動条件に対して想定される外乱を考慮して駆動力を大きくしたものであるが、少なくともこの駆動力増加分を引き去った駆動条件で検出を行うものである。

次に検出条件（ｂ）は、実際の印画駆動条件が図１６の第３駆動条件である場合は、各圧力室５２の不吐出検出は、図１６の第２駆動条件または第２駆動条件以下の駆動力となるような条件で検出を行うというものである。すなわち、第３駆動条件というのは、第２駆動条件に対してさらにマージン分を追加したものであるが、少なくともこのマージン分を引き去った駆動条件で検出を行うものである。

なお、各ノズル５１のアクチュエータ（圧電素子５８）毎に駆動条件を調整できる装置の場合は、結局第１駆動条件はノズル５１毎のバラツキを補正していることとなるので、第１駆動条件で考慮しているマージン分の駆動力を０と設定してもよい。

また、実際の印画駆動条件に応じて上記検出条件（ａ）あるいは検出条件（ｂ）で行われるが、検出条件（ｂ）で行っている場合に、第３駆動条件から第２駆動条件に駆動条件を落として検出しているとき、さらに第１駆動条件（あるいはそれ以下）に駆動条件を落として、結局（ａ）の条件と（ｂ）の条件の両方で検出を行うようにしてもよい。

また、上記検出条件（ａ）において第１駆動条件または第１駆動条件以下の駆動条件としているが、第１駆動条件で行うのが好ましい。また、同様に上記検出条件（ｂ）において第２駆動条件または第２駆動条件以下の駆動条件としているが、第２駆動条件で行うのが好ましい。

また、１つの装置で上記２つの検出方法（ａ）及び（ｂ）の切り替えを行い、吐出条件を変更するプリンタにおいては、不吐出検出の条件もこれに合わせて切り替えることが望ましい。このようなプリンタとしては、例えば、温度や印刷速度等の環境変動に応じて、より省エネルギーの駆動条件、あるいはより安定な駆動条件を選択するようなプリンタが考えられる。ここで印刷速度を挙げているのは、高速印刷の場合、それに応じてインク供給が厳しくなるためインク供給が間に合わず不吐出が起き易いからである。

なお、上記各駆動条件の選択及びその切換えは、前述したプリント制御部８０（図６参照）によってヘッドドライバ８４を通じて行われる。

本実施形態における不吐出検出の条件は、単に駆動力を落として検出するというものではなく、検出における最適な駆動条件を定義するものである。すなわち、通常の吐出においては、ぎりぎりで不吐出に至らないが、しかし、溶媒の揮発によりインクの粘度が上昇を始めたり、ヘッドの局所的な温度バラツキによりインク粘度が高くなったり、不吐出には至らない小さな気泡が圧力室に流入したりなどの不吐出の前兆現象のような状態を検出可能とし、不具合を未然に防止するものである。

また、不吐出の検出方法としては、前にも述べたが、インクの飛翔を光によって観測したり、検出用の専用パターンを印字してまたは実際の印画物を読み取って検出したり、あるいは帯電したインクを吐出して電極で受けて静電容量の変化を観測したりする外部検出方式でもよいし、あるいは印画中に順次検査対象の圧力室に検出専用の駆動信号を印加し、内部圧力の応答を見ることで検出する内部検出方式でもよい。内部検出方式の場合には、上記検出専用の駆動信号として上で説明した駆動条件を用いるようにする。

また、内部検出の場合に圧力を検出する手段としては、前述した平板状の圧力センサ９３や棒状センサ１０４が好適に用いられる。内部検出によれば、吐出できるノズルは実際にインクが吐出されて出ていくので物理的に大きな変化が起きるため検出精度を向上させることができる。

つまり、内部検出を行う場合でも、本実施形態における検出時の駆動条件では、正常な圧力室ではインクが吐出し、問題のある圧力室では吐出しない（つまり、吐出しようとしたインクが再びノズルや圧力室に戻ってしまう）ことになるので、正常な圧力室でもインクが吐出しないように定めた駆動条件で内部検出を行う方法と比較して、正常な状態と問題のある状態でインクが吐出するかしないかという物理的な現象に大きな差が生じ、センサでの検出信号により大きな差となる。

さらに、本実施形態における検出時の駆動条件では、正常な圧力室ではインクが吐出するので、通常の画像描画中に行うことが可能である。つまり、駆動条件を検出用とし、検出タイミングを描画しようとする画像に合わせれば、正常な圧力室からは、吐出されるインク量は多少減少するが、実際に描画に必要なタイミングでインクが吐出され画像を描画することが出来るからである。

これは、一般に、問題のある圧力室は正常な圧力室よりはるかに少ないことと、問題がある圧力室があっても、このような方法で検出されれば、画像上許容される画素欠け長さ以内に、概圧力室の吐出を高める方法や、周辺画素の打ち方（並び方）、または、吐出インク量を変えるなどの方法で画素欠けを防止、または、目立たなくすることが出来るからである。

また、同様に本実施形態における検出時の駆動条件で通常の画像描画中に検出を行う場合に、検査したいノズルがすぐにインクを吐出するような画像でない場合には、本来ドットを打つ必要はないが、１滴程度インクを吐出しても目立たない画像部位や、黒インクなどの高濃度の画像部位に検査用のインクを吐出して検査を行うことが可能である。この方法は、特に濃度の低いインク、例えば薄シアンインクや、薄マゼンタインク、イエローインクなどに用いる事が有効である。

上記検出条件（ａ）及び検出条件（ｂ）で不吐出検出を行った結果、不吐出あるいはその危険性が高いと判断された場合、所定の動作に移行する。

所定の動作としては、例えば、駆動電圧を上げること、インク温度の制御を行うこと、及びメンテナンス動作を行うことなどが考えられる。

駆動電圧を上げることで吐出能力が高まり、微小な気泡の流入等の何らかの原因により多少吐出しにくい状態であっても、吐出することができるようになる。

また、インク温度の制御は、インク温度を標準より高めに設定し、インク粘度を下げ、吐出抵抗を減らし、吐出し易くするものである。これは一つ一つの圧力室毎に行ってもよいし、ヘッド全体で行ってもよい。あるいは温度を制御したい圧力室の周辺の何個かその周辺領域に対して局所的に行ってもよい。

これら２つの動作は、特に上記検出条件（ｂ）においては検出ＯＫで、検出条件（ａ）で検出ＮＧと判定された場合、この場合は完全にはだめではないがやや危ないという場合であり、このような場合に望ましい方法である。このようにすることで印刷媒体幅のヘッドを持つプリンタでも、印刷作業を中断することなく稼動することができる。

また、不吐出になる確率が判明するので、不吐出になる確率が比較的低い場合は、上記のような方法で本来のノズルから吐出してドットを打ち、不吐出になる確率が比較的高い場合は、そのノズルの動作を停止し、例えば、隣のノズルのインク吐出量を増加して打つことで本来のノズルが吐出していないことによる印画の不具合を目立たなくするように、より望ましい制御を行うことができる。

また、以下回復動作について説明する。

検出条件（ｂ）による検出でＯＫで、検出条件（ａ）による検出でＮＧという判定がなされた場合には、軽度の症状であるのでノズル近辺のインクを捨てる動作であるパージングなど比較的インク消費量の少ない、また必要時間の短い回復動作（メンテナンス）を行う。

また、検出条件（ｂ）による検出でＮＧと判定される場合には、中〜重度の症状であるので、ポンプでインクを吸引し、気泡等と共に捨てる動作であるポンピングによる回復動作を行う。これは比較的インク消費量の多い、また必要時間の長い回復動作ではあるが、その代わり確実に不吐出を回復することができる回復動作である。

このように本実施形態によれば、気泡やノズル詰まりなどの異常がなければ吐出する設計マージンを下回るように吐出力を落とした状態で不吐出検出を行うようにしたものであり、特に検出の際、不吐出になるかどうかという点について、最適な検出のための駆動条件の下で駆動して、通常の吐出においてはぎりぎり不吐出にならないが不吐出の前兆となるような状態を検出可能なようにして、不吐出検出の精度を向上させるようにしたものである。

また、不吐出検出に応じて、効率の良いメンテナンス作業を行うことができるようにしたものである。

以上、本発明の液体吐出装置及び液体吐出ヘッド回復方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 印字ヘッドの他の例を示す平面図である。 本実施形態のインクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概要図である。 本実施形態のインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。 本実施形態の印字ヘッドの一部を拡大して示す斜視透視図である。 印字ヘッドを構成する各要素を分解して示す側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図８に示す要素のうちの一部についての平面図である。 図８の各構成要素を積層した状態を示す平面図である。 図１０を矢印Ａ方向から見た透視側断面図である。 他の配線引き出し方法を示す図１１と同様の側断面図である。 他の圧力検出手段を示す図１１と同様の側断面図である。 （ａ）は図１３の棒状センサを拡大して示す断面図であり、（ｂ）は棒状センサを複数の圧力室に設置した状態を示す平面図である。 棒状センサによる不吐出検出に関わる部分についてのシステム構成を示すブロック図である。 各駆動条件と吐出力との関係を模式的に示す説明図である。 図１６の関係を得るための過程を示す説明図である。 （ａ）はインクジェットヘッドをモデル化した電気回路であり、（ｂ）及び（ｃ）は駆動波形の例を示す線図である。 （ａ）〜（ｂ）は入力波形及び検出波形を示す線図である。 表１に示した条件によるヘッドインクジェットヘッドにその共振周波数の１／２のパルス幅の入力を与えた場合の動的な応答を示す線図である。 図２０と同じヘッドにその共振周波数の１／４のパルス幅の入力を与えた場合の応答を示す線図である。 図２０と同じヘッドにその共振周波数のパルス幅の入力を与えた場合の応答を示す線図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５１ａ…ノズル流路、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…共通液室、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８ａ…圧電体、５８…圧電素子、５９…電極パッド、６０…インクタンク、６２…フィルタ、６４…キャップ、６６…ブレード、６７…吸引ポンプ、６８…回収タンク、７０…通信インターフェース、７２…システムコントローラ、７４…画像メモリ、７６…モータドライバ、７８…ヒータドライバ、８０…プリント制御部、８２…画像バッファメモリ、８４…ヘッドドライバ、８６…ホストコンピュータ、８８…モータ、８９…ヒータ、９０…圧電素子配線（エレキ柱）、９１…センサ配線（センサ柱）、９２…多層フレキシブルケーブル、９３…圧力センサ（ＰＶＤＦ）、１０４…棒状センサ

Claims (10)

1. 液体を被記録媒体に向けて吐出する吐出口が複数配列された吐出口面を有する液体吐出ヘッドと、
   前記吐出口から液体を吐出するための前記液体吐出ヘッドの駆動条件として、吐出性能に関わる前記液体吐出ヘッドの個体性能バラツキを考慮した第１駆動条件と、前記第１駆動条件に周囲環境変化を考慮した第２駆動条件とを有し、前記液体吐出ヘッドの前記駆動条件を選択する駆動条件選択手段と、
   前記液体の吐出状態を検出する不吐出検出手段と、を備え、
   通常吐出時に前記液体吐出ヘッドを前記第２駆動条件で駆動している場合に、前記吐出状態検出時においては、前記液体吐出ヘッドを前記第１駆動条件以下の吐出能力の駆動条件で駆動することを特徴とする液体吐出装置。
2. 液体を被記録媒体に向けて吐出する吐出口が複数配列された吐出口面を有する液体吐出ヘッドと、
   前記吐出口から液体を吐出するための前記液体吐出ヘッドの駆動条件として、吐出性能に関わる前記液体吐出ヘッドの個体性能バラツキを考慮した第１駆動条件と、前記第１駆動条件に周囲環境変化を考慮した第２駆動条件と、前記第２駆動条件にマージンを見込んだ第３駆動条件とを有し、前記液体吐出ヘッドの前記駆動条件を選択する駆動条件選択手段と、
   前記液体の吐出状態を検出する不吐出検出手段と、を備え、
   通常吐出時に前記液体吐出ヘッドを前記第３駆動条件で駆動している場合に、前記吐出状態検出時においては、前記液体吐出ヘッドを前記第２駆動条件以下の吐出能力の駆動条件で駆動することを特徴とする液体吐出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置であって、さらに、周囲環境変化を測定する周囲環境変化測定手段を有することを特徴とする液体吐出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出装置であって、さらに、前記液体吐出ヘッドの回復動作を行うヘッド回復手段を有することを特徴とする液体吐出装置。
5. 前記不吐出検出手段は、前記液体吐出ヘッド内の液体圧力を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記不吐出検出手段は、前記液体吐出ヘッド外で前記吐出口から吐出された液体を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 液体を被記録媒体に向けて吐出する吐出口が複数配列された吐出口面を有する液体吐出ヘッドの回復方法であって、
   前記吐出口から液体を吐出するための前記液体吐出ヘッドの駆動条件として、吐出性能に関わる前記液体吐出ヘッドの個体性能バラツキを考慮した第１駆動条件と、前記第１駆動条件に周囲環境変化を考慮した第２駆動条件とを有し、前記液体吐出ヘッドの前記駆動条件を選択する駆動条件選択手段と、前記液体の吐出状態を検出する不吐出検出手段とを備え、
   通常吐出時に前記液体吐出ヘッドを前記第２駆動条件で駆動している場合に、前記吐出状態検出時においては、前記液体吐出ヘッドを前記第１駆動条件以下の吐出能力の駆動条件で駆動することを特徴とする液体吐出装置の液体吐出ヘッド回復方法。
8. 液体を被記録媒体に向けて吐出する吐出口が複数配列された吐出口面を有する液体吐出ヘッドの回復方法であって、
   前記吐出口から液体を吐出するための前記液体吐出ヘッドの駆動条件として、吐出性能に関わる前記液体吐出ヘッドの個体性能バラツキを考慮した第１駆動条件と、前記第１駆動条件に周囲環境変化を考慮した第２駆動条件と、前記第２駆動条件にマージンを見込んだ第３駆動条件とを有し、前記液体吐出ヘッドの前記駆動条件を選択する駆動条件選択手段と、前記液体の吐出状態を検出する不吐出検出手段とを備え、
   通常吐出時に前記液体吐出ヘッドを前記第３駆動条件で駆動している場合に、前記吐出状態検出時においては、前記液体吐出ヘッドを前記第２駆動条件以下の吐出能力の駆動条件で駆動することを特徴とする液体吐出装置の液体吐出ヘッド回復方法。
9. 前記第２駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が良好で、かつ前記第１駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が不良の場合は、前記液体吐出ヘッドの吐出口からパージングを行い、前記第２駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が不良の場合には、前記液体吐出ヘッドの吐出口から液体を吸引することを特徴とする請求項７に記載の液体吐出装置の液体吐出ヘッド回復方法。
10. 前記第３駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が良好で、かつ前記第２駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が不良の場合は、前記液体吐出ヘッドの吐出口からパージングを行い、前記第３駆動条件の下で吐出状態を検出した結果が不良の場合には、前記液体吐出ヘッドの吐出口から液体を吸引することを特徴とする請求項８に記載の液体吐出装置の液体吐出ヘッド回復方法。
    

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