JP2007253363A - 圧力検出方法及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出信号と他の信号との配線間に存在する配線容量等による検出信号の変化が考慮された好ましい圧力検出が可能な圧力検出方法及び液体吐出装置を提供する。
【解決手段】圧電アクチュエータに駆動信号を与えて圧力室を加圧して圧力センサから検出信号２０２を取得し、検出信号２０２のピーク電圧Ｖ_１〜Ｖ_４が計測された後に、検出信号２０２のピーク電圧Ｖ_１〜Ｖ_４から検出信号に発生する電圧シフト量２０６（Ｖ_ｓ（ｔ））が求められる。検出信号２０２のピーク電圧Ｖ_１〜Ｖ_４に電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）による補正を施し、検出信号２０４のピーク電圧Ｖ_Ｒ１〜Ｖ_Ｒ４が求められる。
【選択図】図７

Description

本発明は、圧力検出方法及び液体吐出装置に係り、特にノズルから液体を吐出させる液体を収容する圧力室の圧力検出技術に関する。

圧力室内のインクを加圧することによってインク液滴を吐出させるインクジェットシステムにおいて、インク液滴が収容される圧力室（加圧室）の圧力を圧力センサによって検出し、インク液滴の吐出状態を把握する方法が提案されている。例えば、圧力センサから得られた検出信号に基づいて圧力室の圧力波（ピーク値や周波数、周期）を求め、これらの値から吐出の状態を把握する方法がある。

特許文献１に記載された発明は、印字動作に先立って測定用パルスをピエゾ素子に印加し、圧力室内の圧力変動をピエゾ素子及び検出回路によって検出するとともに、その圧力変動に基づき、駆動波形を算出し、印字するときには算出された駆動波形に基づいて駆動電圧波形をピエゾ素子に印加するように構成されている。

特許文献２に記載された発明は、インク室内の容積を変化させる振動子の変位状態を検出し、振動子に与える電気信号に対する振動子の変位状態を検出するように構成されている。

特許文献３に記載された発明には、ピエゾ素子を短時間に複数回変形させることにより、インク室内のインクを徐々に噴出させてそれらのインクで１つのインク液滴を形成するマルチパルス駆動法において、インク室内の圧力変動を検出し、検出結果に基づいて所定のパルスに後続パルスを発生させるように駆動手段を制御する技術が開示されている。
特開平７−１３２５９２号公報 特開昭５５−１１８８７８号公報 特開平６−１５５７３３号公報

しかしながら、インクジェットヘッドを高密度に形成すると、圧力センサから得られた検出信号を伝送する配線と駆動信号や他のセンサから得られる検出信号を伝送する配線が近接配置され、当該配線間には信号に影響を及ぼす配線容量が存在する。このような配線容量の存在によって検出信号の波形にズレが生じてしまい、検出信号波形(圧力波形)のピークを検出するような場合には、上述した検出信号の波形にズレが生じると正確なピーク値の検出が難しくなり、圧力室内の状況を正確に判断できなくなる。

上記特許文献１〜３に記載の発明には、検出信号を伝送する配線と他の配線との間に存在する配線容量について考慮されておらず、また、このような配線容量の存在について記載されていない。したがって、上記特許文献１〜３に記載の発明ではセンサから得られる検出信号に駆動信号を伝送する配線と検出信号を伝送する配線との間の配線容量に起因するノイズ成分の重畳や波形のシフトが起こっているために、本来得られるべき検出信号（圧力波形）を得ることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、検出信号と他の信号との配線間に存在する配線容量等による検出信号の変化が考慮された好ましい圧力検出が可能な圧力検出方法及び液体吐出装置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、本発明に係る圧力検出方法は、液体を吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室を加圧する圧力発生素子と、前記圧力室に発生する圧力を検出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドの圧力検出方法であって、前記圧力発生素子に駆動信号を与えて前記圧力室を加圧する加圧工程と、前記圧力検出素子から検出信号を取得する検出信号取得工程と、前記検出信号の極大値または極小値を合計４つ以上計測する電圧計測工程と、前記電圧計測工程によって計測された前記検出信号の極大値または極小値から前記検出信号に発生する電圧シフト量を求める電圧シフト量算出工程と、前記電圧シフト量算出工程によって求められた電圧シフト量に基づいて前記検出信号に補正処理を施す補正処理工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、検出信号を伝送する検出信号配線の配線容量などによって検出信号に発生する電圧シフトが補正されるので、圧力室に発生する圧力の検出精度（検出感度）が向上し、検出信号の微小変化を捉えることが可能になる。

極大値または極小値を合計４つ以上計測するが、極大値のみを少なくとも４つ計測してもよいし、極小値のみを少なくとも４つ計測してもよい。極大値と極小値を含むことで、電圧シフト量の計算上の誤差を小さくすることができるので、電圧計測工程における計測値には極大値と極小値を含むことが好ましい。極大値と極小値を同数計測する態様がより好ましい。

補正処理工程では、極大値及び極小値を計測したときの検出信号に補正処理を施してもよいし、極大値及び極小値を計測した後に取得した検出信号に補正処理を施してもよい。言い換えると、補正処理を施す度に極大値及び極小値を計測してもよいし、既に求められた電圧シフト量により補正処理を施してもよい。

複数の圧力室を備える場合、圧力室ごとに個別の検出素子を備える態様が好ましい。

検出素子には、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などのフッ化樹脂系圧電素子が好適に用いられる。また、ＰＺＴなどのセラミック系圧電素子を用いてもよい。

圧力発生素子には、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などのセラミック系圧電素子（圧電アクチュエータ）が好適に用いられる。また、圧力発生素子が検出素子を兼ねてもよい。

検出素子及び圧力発生素子として複数の圧電素子を備える態様では、複数の圧力室に対して一体に圧電体を形成して圧力室に対応する部分に電極を設ける態様を適用してもよいし、各圧力室に対して圧電体を形成して各圧電体に電極を設ける態様を適用してもよい。

検出素子から得られた検出信号に増幅やノイズ除去など所定の信号処理を施す信号処理工程を含む態様がより好ましい。

加圧工程では、圧力検出用の加圧（ノズルから液体を吐出させない加圧）を行ってもよいし、液体吐出用の加圧を行ってもよい。圧力検出用の加圧では、圧力室を液体未充填状態にして液体吐出用の加圧を行う態様や、ステップ状の駆動信号（単一パルス等）によって加圧素子を駆動して圧力室をステップ応答させる態様がある。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の圧力検出方法の一態様に係り、タイミングｔにおける前記検出信号の電圧Ｖ（ｔ）は、前記圧力室に発生する圧力波の係数Ａ、前記圧力室に発生する圧力波の減衰Ｄ_ｃ、前記圧力室の共振周期ω、前記電圧シフト量の係数Ｂ、前記電圧シフト量の減衰Ｄ_ｓを用いて、次式Ｖ（ｔ）＝｛Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）｝＋｛Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）｝で表され、前記検出信号の電圧Ｖ（ｔ）は、ｔ＝（２×ｎ−１）×｛π／（２×ω）＋ｔ_０｝（但し、ｔ_０は初期位相）となるタイミングｔで極大値或いは極小値となることを特徴とする。

ｔ＝（２×ｎ−１）×｛π／（２×ω）＋ｔ_０｝（但し、ｔ_０は初期位相）となるタイミングｔでは、ｓｉｎ（ω×ｔ）＝１、−１となり、Ｖ（ｔ）で表される検出信号は極大値または極小値となる。

ここで、加圧工程において先ず負圧を発生させる態様では、検出信号の電圧Ｖ（ｔ）は負電圧から始まり、初期位相ｔ_０＝（３×π）／３のときにｓｉｎ（ω×ｔ）＝１、−１となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の圧力検出方法の一態様に係り、前記電圧シフト量算出工程は、前記検出信号の電圧Ｖ（ｔ）から前記電圧シフト量の係数Ｂ、前記電圧シフト量の減衰Ｄ_ｓを求めるとともに、前記電圧シフト量の係数Ｂ、前記電圧シフト量の減衰Ｄ_ｓから、次式Ｖ_ｓ（ｔ）＝Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）で表される前記電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の極大値または極小値となるタイミングｔにおける値を求め、前記補正処理工程では、前記電圧計測工程で計測された前記検出信号の極大値または極小値Ｖ（ｔ）と、極大値または極小値となるタイミングｔにおける電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）と、から、次式Ｖ_Ｒ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）−Ｖ_ｓ（ｔ）で表される前記圧力室に発生する圧力のピーク値に対応する電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）の極大値または極小値となるタイミングｔにおける値を求めることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、検出信号Ｖ（ｔ）に生じる電圧シフトＶ_ｓ（ｔ）が正確に求められるので、検出信号Ｖ（ｔ）のピーク値を正確に検出することが可能である。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の圧力検出方法の一態様に係り、前記電圧シフト量を予め記憶する記憶工程と、前記電圧計測工程によって計測された前記検出信号の極大値または極小値と、前記記憶工程によって記憶された前記電圧シフト量と、に基づいて前記検出信号に補正処理を施す補正処理工程と、を含むことを特徴とする。

記憶工程では、圧力発生素子を駆動して検出信号の極大値及び極小値をそれぞれ２つ以上計測し、請求項２に示すＶ（ｔ）＝｛Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）｝＋｛Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）｝から電圧シフト量の係数Ｂ、前記電圧シフト量の減衰Ｄ_ｓを求めてこれを記憶してもよいし、請求項３に示す電圧計測工程及び補正処理工程を経てＶ_ｓ（ｔ）＝Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）から電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）を求め、この値を記憶してもよい。

複数の圧力室を備える態様では、圧力室ごとに電圧シフト量の係数Ｂ及び前記電圧シフト量の減衰Ｄ_ｓ、或いは電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）がデータテーブル化されて記憶されることが好ましい。

また、上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明に係る圧力検出方法は、液体を吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室を加圧する圧力発生素子と、前記圧力室に発生する圧力を検出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドの圧力検出方法であって、前記圧力発生素子に駆動信号を与えて前記圧力室を加圧する加圧工程と、前記圧力検出素子から検出信号を取得する検出信号取得工程と、前記検出信号の極大値または極小値を合計４つ以上計測する電圧計測工程と、前記電圧計測工程によって計測された前記検出信号の極大値または極小値から、次式Ｖ（ｔ）＝｛Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）｝＋｛Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）｝で表される検出信号の電圧Ｖ（ｔ）から前記圧力室に発生する圧力波の係数Ａ、前記圧力室に発生する圧力波の減衰Ｄ_ｃを求めるとともに、次式Ｖ_Ｒ（ｔ）＝Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）で表される前記圧力室に発生する圧力に対応する電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）の極大値または極小値となるタイミングｔにおける値を求めるピーク値算出工程と、を含むことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、前記電圧計測工程によって計測された前記検出信号の極大値及び極小値から本来得られるべき検出信号（前記圧力室に発生する圧力に対応する電圧Ｖ_Ｒ（ｔ））が直接的に求められるので、制御系及びシステム全体の制御負荷の低減化が見込まれる。

圧力室に発生する圧力波の係数Ａ及び圧力室に発生する圧力波の減衰Ｄ_ｃを予め所定の記憶手段に記憶しておき、圧力検出の際に当該圧力室に発生する圧力波の係数Ａ及び圧力室に発生する圧力波の減衰Ｄ_ｃを該記憶手段から読み出して、電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）の極大値或いは極小値となるタイミングｔにおける値を求めてもよい。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の圧力検出方法の一態様に係り、前記圧力室に発生する圧力のピーク値に対応する電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）の極大値または極小値となるタイミングｔにおけるピーク値に基づいて前記圧力室の圧力異常の有無を判断する圧力異常判断工程を含むことを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、精度よく検出された検出信号のピーク値に基づいて圧力室に発生する圧力の異常の有無が判断されるので、当該圧力室に発生する圧力異常の検出精度向上が見込まれる。

請求項７に記載の発明は、請求項３又は５記載の圧力検出方法の一態様に係り、前記圧力室に発生する圧力に対応する電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）のピーク値から前記圧力室に発生する圧力のピーク値を求める圧力換算工程を含み、前記圧力室に発生する圧力のピーク値に基づいて前記圧力室の圧力異常の有無を判断する圧力異常判断工程を含むことを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、圧力検出の検出感度が向上することで、当該圧力波の微小な変化を捉えることが可能になるので、液体の粘度上昇や圧力室内の気泡発生などの判断が可能である。

また、上記方法発明を具現化するための装置発明を提供する。即ち、請求項８に係る液体吐出装置は、液体を吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室を加圧する圧力発生素子と、前記圧力室に発生する圧力を検出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドと、前記圧力発生素子に駆動信号を与えて前記圧力室を加圧する際に前記圧力室に発生する圧力に対応する検出信号を前記圧力検出素子から取得する検出信号取得手段と、前記検出信号の極大値または極小値を合計４つ以上計測する電圧計測手段と、前記電圧計測手段によって計測された前記検出信号の極大値または極小値から前記検出信号に発生する電圧シフト量を求める電圧シフト量算出手段と、前記電圧シフト量算出手段によって求められた電圧シフト量に基づいて前記検出信号に補正処理を施す補正処理手段と、を備えたことを特徴とする。

液体吐出装置には、ノズルからインクなどの記録液体を吐出させて記録媒体上に所望の画像（形状）を記録する画像記録装置（インクジェット記録装置）がある。また、ここで言う画像は、文字、記号や配線パターン、マスクパターンなどを含む広い意味の画像を示している。

液体吐出ヘッドには、記録媒体の全幅（記録媒体の画像形成可能幅）に対応した長さの吐出孔列を有するライン型ヘッドや、記録媒体の全幅に満たない長さの吐出孔列を有する短尺ヘッドを記録媒体の幅の方向へ走査させるシリアル型ヘッドがある。

ライン型の液体吐出ヘッドには、記録媒体の全幅に対応する長さに満たない短尺の吐出孔列を有する短尺ヘッドを直線状や千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、記録媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。

また、上記目的を達成するために、請求項９に記載の発明に係る液体吐出装置は、液体を吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室を加圧する圧力発生素子と、前記圧力室に発生する圧力を検出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドと、前記圧力発生素子に駆動信号を与えて前記圧力室を加圧する際に前記圧力室に発生する圧力に対応する検出信号を前記圧力検出素子から取得する検出信号取得手段と、前記検出信号の極大値または極小値を合計４つ以上計測する電圧計測手段と、前記電圧計測手段によって計測された前記検出信号の極大値または極小値から、次式Ｖ（ｔ）＝｛Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）｝＋｛Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）｝で表される検出信号の電圧Ｖ（ｔ）から前記圧力室に発生する圧力波の係数Ａ、前記圧力室に発生する圧力波の減衰Ｄ_ｃを求めるとともに、次式Ｖ_Ｒ（ｔ）＝Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）で表される前記圧力室に発生する圧力に対応する電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）の極大値または極小値となるタイミングｔにおける値を求めるピーク値算出手段と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、検出信号を伝送する検出信号配線の配線容量などによって検出信号に発生する電圧シフトが補正されるので、圧力室に発生する圧力の検出精度（検出感度）が向上し、検出信号の微小変化を捉えることが可能になる。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置（液体吐出装置）の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド、以下、ヘッドという。）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド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、記録媒体たる記録紙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、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインク供給タンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド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）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。

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。

複数種類の記録紙１６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或いは無線タグなど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、使用される記録紙１６の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種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クセが残り、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クセ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。

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（第１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。

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のノズル面に対向する部分が水平面（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の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穴（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ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のノズル面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１６がベルト３３上に吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図５中符号８８）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の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、或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・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・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラ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を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に加熱空気を吹き付け、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の各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１０が対象とする記録紙１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、記録紙１６の送り方向（紙送り方向）に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれのヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが紙搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。

吸着ベルト搬送部２２により記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ異色の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ノズル列を有するフルライン型のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（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１回行うだけで（即ち１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、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する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。

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限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

印字部１２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、熱風を吹き付ける方式が好ましい。

多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパー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４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

こう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不図示の選別手段が設けられている。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とから構成される。

また、図１には示さないが、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る。

〔液体吐出ヘッドの構成〕
次に、インクジェットヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド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によってヘッドを示すものとする。

図３(a) はヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３(b) はその一部の拡大図である。また、図３(c) はヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図、図４はインク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３(a),(b) 中の４−４線に沿う断面図である。

記録紙１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３(a)〜(c) に示したように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

記録紙１６の送り方向と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３(a) の構成に代えて、図３(c) に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドブロック５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。

なお、本例では圧力室５２の平面形状が略正方形である態様を示したが、圧力室５２の平面形状は略正方形に限定されず、略円形状、略だ円形状、略平行四辺形（ひし形）など様々な形状を適用することができる。また、ノズル５１や供給口５４の配置も図３に示す配置に限定されず、圧力室５２の略中央部にノズル５１を配置してもよいし、圧力室５２の側壁側に供給口５４を配置してもよい。

図３(b) に示すように、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造や副走査方向に２列の千鳥配置されたノズル列を有する配置構造など様々なノズル配置構造を適用できる。

図４は、インク室ユニット５３の立体的構成を示す断面図である。同図に示すように、圧力室５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板５６には個別電極５７を備えた圧電アクチュエータ５８（圧力発生素子）が接合されている。

また、圧力室５２の底面の圧力室５２の外部側には、第１の取出電極（共通電極）１００を備えるとともに圧力室５２と反対側の面に第２の取出電極（個別電極）１０２を備えた圧力センサ５９（圧力検出素子）が接合され、更に、圧力センサ５９の圧力室５２と反対側には空間部１０４が形成され、圧力センサ５９が圧力を受けたときにその変形を妨げないように変形領域が確保されている。

図４に示す構成において、圧電アクチュエータ５８の個別電極５７に駆動電圧（駆動信号）を印加することによって圧電アクチュエータ５８が変形してノズル５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

圧電アクチュエータ５８に印加される駆動信号は振動板５６の圧電アクチュエータ配設面に形成される水平配線１０５を介して個別電極５７に伝送される。言い換えると、個別電極５７は振動板５６の圧電アクチュエータ５８配設面に形成される水平配線１０５と導通する配線構造を有している。なお、振動板５６の圧電アクチュエータ５８配設面のうち少なくとも水平配線１０５が形成される領域には絶縁処理が施され、振動板（共通電極）５６と水平配線１０５とは非導通となっている。

駆動信号を生成する機能ブロック（例えば、図５のヘッドドライバ８４）がヘッド５０の外部に設けられる態様では、該水平配線１０５は不図示のフレキシブル基板を介してヘッド５０の外部に引き出される。

また、インクの吐出やリフィルなど圧電アクチュエータ５８の駆動により圧力室５２に圧力（圧力変動）が発生すると、圧力センサ５９にはこの圧力に応じた歪み（応力）が生じ、圧力センサ５９の第２の取出電極１０２からこの歪みに応じた検出信号を得ることができる。即ち、圧力室５２に生じる圧力（波形）に応じた検出信号を圧力センサ５９から得ることができる。

詳細は後述するが、本インクジェット記録装置１０では、圧力センサ５９から得られる検出信号に基づいて圧力室５２の圧力を検出し、吐出の様子（吐出異常の有無）や、圧力室５２内部の様子、メニスカスの様子などを検知する。

図４に示すように、本例に示すヘッド５０は複数のキャビティプレートを積層した積層構造を有している。即ち、ヘッド５０は、ノズル５１が形成されるノズルプレート１１０と、ノズル５１と圧力室５２とを連通させる吐出側流路１１２の一部が形成される流路プレート１１４と、圧力室５２と吐出側流路１１２の一部が形成される圧力室プレート１１６と、吐出側流路１１２の一部及び供給口５４の一部が形成される流路プレート１１８と、吐出側流路１１２の一部、供給口５４の一部及び空間部１０４が形成される流路プレート１２０と、圧力室５２の底面を構成し圧力センサ５９が接合される流路プレート１２２と、圧力室５２が形成される圧力室プレート１２４と、圧力室５２の天面を形成し、圧電アクチュエータ５８が接合される振動板５６と、を順に積層した構造を有している。

この積層構造を構成する各プレート間の接合には、当該プレートの材質や形状に応じた接合方法が適宜用いられる。この接合方法には、接合部材による接合、加圧による接合、加熱による接合及びこれらを組み合わせた接合がある。

圧力センサ５９の流路プレート１２２側（圧力室５２側）の第１の取出電極１００は、各圧力センサ５９に共通の共通電極であり、圧力センサ５９から得られる検出信号の基準電位となる。また、流路プレート１１８側（圧力室と反対側）の第２の取出電極１０２は各圧力センサ５９に個別の個別電極となっている。

各センサに共通の第１の取出電極１００は、圧力センサ５９が配設される面（センサ配設面）で導通するように形成される。例えば、第１の取出電極１００は流路プレート１２２のセンサ配設面に一体に形成される態様がある。

第２の取出電極１０２は、該センサ配設面に引き出され、該流路プレート１１８のセンサ配設面に形成される水平配線１３０と導通する。この水平配線１３０は、流路プレート１２２及び圧力室プレート１２４を貫通するように形成される垂直配線１３２と導通し、更に、圧力室プレート１２４の振動板５６側に形成される水平配線１３４と導通する配線構造となっている。なお、振動板５６と水平配線１３４との間には絶縁処理が施され、流路プレート１２２のセンサ配設面に一体に第１の取出電極１００が形成される態様では、該第１の取出電極１００と水平配線１３０との間には所定の絶縁処理が施される。

検出信号の処理ブロック（圧力検出部８５、図５参照）がヘッド５０の外部に設けられる態様では、水平配線１３４は不図示フレキシブル基板に形成された配線パターンと接合され、フレキシブル基板を介してヘッド５０の外部に引き出される。なお、振動板５６を貫通するように垂直配線１３２を形成し、水平配線１３４を振動板５６の圧電アクチュエータ配設面に形成してもよい。上述した配線構造はあくまでも一例であり、各プレートに水平配線１３０，１３４及び垂直配線１３２が適宜設けられ、これらの配線を介して圧力センサ５９から得られる検出信号はヘッド５０の外部へ引き出される。

なお、第１の取出電極１００及び第２の取出電極１０２とも各センサ個別に設け、第１の取出電極１００から得られる検出信号と、第２の取出電極１０２から得られる該検出信号を反転した反転信号と、を出力するフローティング出力型のセンサを圧力センサ５９に適用してもよい。

図４には図示しないが、圧電アクチュエータ５８の振動板５６と反対側に駆動信号や検出信号を伝送する配線パターン（不図示）が形成された配線部材（例えば、フレキシブル基板）を配設する態様がある。

上述した態様では、フレキシブル基板と振動板５６との間には、圧電アクチュエータ５８の変形を妨げないように空間部が設けられ、該フレキシブル基板を下側（振動板５６側）から支持する支持部材が設けられる。

ここでいうフレキシブル基板は、エポキシやポリイミドなどの樹脂部材から成る支持層（絶縁層）に銅などの導電体層が形成された構造を有している。ヘッド５０に多数の圧電アクチュエータ５８及び圧力センサ５９を備える態様では、３層以上の導電体層と複数の支持層とを交互に積層した多層構造を有するフレキシブル基板が好適に用いられる。

図４に示す圧電アクチュエータ５８にはＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ₃ 、チタン酸ジルコン酸鉛）などのセラミック材料を用いた圧電素子が好適に用いられ、圧力センサ５９には、ＰＶＤＦ（Polyvinylidene fluoride 、ポリフッ化ビニリデン）やＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ（ポリフッ化ビニリデン３フッ化エチレン共重合体）などのフッ化樹脂材料を用いた圧電素子が好適に用いられる。もちろん、圧電アクチュエータ５８にフッ化樹脂系圧電素子を適用してもよいし、圧力センサ５９にＰＺＴなどのセラミック系圧電素子を適用してもよい。

一般に、圧力を発生させるアクチュエータには等価圧電定数（ｄ定数、電気機械変換定数、圧電歪定数）の絶対値が大きく駆動特性に優れた圧電素子が好ましく、圧力を検出するセンサには圧電出力係数（ｇ定数、機械電気変換定数、圧電応力定数）が大きく検出特性に優れた圧電素子が好ましい。即ち、駆動特性に優れた圧電素子にはＰＺＴなどのセラミック系材料が好適であり、一方、検出特性に優れた圧電素子にはＰＶＤＦやＰＶＤＦ−ＴｒＦＥなどのフッ化樹脂系材料が好適である。セラミック系材料にはチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ₃ ）があり、強誘電体のチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃ ）と反強誘電体のジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ₃ ）を基本組成とし、この２成分の混合比を変えることによって圧電、誘電、弾性などの諸特性をコントロールできる。

なお、圧力室５２内のインクに吐出力を与える圧電アクチュエータ５８及び圧力室５２の圧力を検出する圧力センサ５９との配置は図４に示す配置に限定されず、それぞれを圧力室５２の同一壁面に備えてもよいし、異なる壁面に備えてもよい。また、圧電アクチュエータ５８及び圧力センサ５９を圧力室５２の内部に備える態様も可能である。圧電アクチュエータ５８及び圧力センサ５９を圧力室５２の内部に備える態様では、圧電アクチュエータ５８及び圧力センサ５９のインクと接触する部分には所定の耐インク処理（絶縁処理）が施される。

また、圧電アクチュエータ５８と圧力センサ５９とを同一素子が兼用し、圧電アクチュエータ５８を駆動した後に該圧電アクチュエータ５８を圧力センサ５９として使用することも可能である。例えば、圧電アクチュエータ５８の個別電極５７と導通する配線にスイッチ素子などの信号切替手段を備え、圧電アクチュエータとして使用するタイミングでは駆動信号が伝送される配線と導通し、圧力センサとして使用するタイミングでは検出信号が伝送される配線と導通するように構成してもよい。

また、図示は省略するが、ヘッド５０には以下に説明するような背面流路構造も適用可能である。振動板５６の各圧力室５２反対側に各圧力室５２に共通の大きな共通流路（共通液室）５５を備え、振動板５６に形成された供給口５４を介して圧力室５２と共通流路５５と連通させる。また、共通流路５５の少なくとも一部を貫通するように、振動板５６の圧電アクチュエータ配設面から垂直方向に立ち上がるように垂直配線部材が形成され、該垂直配線部材を介して個別電極５７及び圧力センサ５９の第２の取出電極１０２は共通流路５５の上面（振動板５６と反対側）に設けられるフレキシブル基板の配線パターンと導通するように構成される。

このような構造を適用することで、インク室ユニット５３の配置を高密度化しても、図４に示す構造に比べて共通流路５５の体積を大きくすることができるとともに、供給口５４を含む供給側の流路長を最短化することで供給側の流路抵抗を低減することができ、リフィル特性の向上が見込まれる。なお、圧電アクチュエータ５８には共通流路５５内のインクと接触しないようにカバーが設けられ、共通流路５５内に配設される垂直配線部材のインクと接触する面には所定の耐インク処理（絶縁処理）が施される。

〔メンテナンスユニットの説明〕
インクジェット記録装置１０には、ノズル５１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（不図示）やノズル面の清掃手段としてのクリーニングブレード（不図示）などのメンテナンスユニット（不図示）が設けられている。

これらキャップ及びクリーニングブレード等を含むメンテナンスユニットは、移動機構（不図示）によってヘッド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。

キャップは、昇降機構によってヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップを所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面をキャップで覆う。

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、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、圧電アクチュエータ５８が動作してもノズル５１からインクを吐出できなくなってしまう。

このような状態になる前に（圧電アクチュエータ５８の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で）圧電アクチュエータ５８を動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべくキャップ（インク受け）に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出）が行われる。

また、ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入した場合、圧電アクチュエータ５８が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合にはヘッド５０にキャップを当て、吸引ポンプ等の吸引装置で圧力室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粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。

本例に示すインクジェット記録装置１０は、圧力室５２に気泡が発生していると判断されると、上述した吸引などのメンテナンス処理（回復処理）が実行される。本例では、気泡除去処理の一例としてキャップをヘッド５０に密着させて各ノズルからヘッド５０内のインクを吸引する態様を示したが、もちろん、吸引以外の処理によって圧力室５２内の気泡を除去してもよい。

クリーニングブレードは、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構（ワイパー）によりヘッド５０のインク吐出面（ノズル板表面）に摺動可能である。ノズル板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をノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。なお、該ブレード機構によりインク吐出面の汚れを清掃した際に、該ブレードによってノズル５１内に異物が混入することを防止するために予備吐出が行われる。

〔制御系の説明〕
図５はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す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、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、圧力検出部８５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（Universal serial bus)、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、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（不図示）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、一旦メモリ７４に記憶される。

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。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磁気媒体を用いてもよい。

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、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータなどのモータ８８や後乾燥部４２のヒータ等のヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

メモリ７４には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、メモリ７４は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。また、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後乾燥部４２やインクジェット記録装置１０内、ヘッド５０内の温度調整用ヒータなどのヒータ８９を駆動するドライバである。

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、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、生成された印字データ（ドットデータ）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。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ヘッド５０の圧電アクチュエータ５８を駆動する。即ち、ヘッドドライバ８４では、プリント制御部ｔ_１〜ｔ_４８０から得られたドットデータに基づいて圧電アクチュエータ５８へ供給される駆動信号が生成され、該駆動信号は、所定の回路及び配線等を介して各圧電アクチュエータ５８へ供給される。なお、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。

即ち、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、メモリ７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データがメモリ７４に記憶される。

メモリ７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、該プリント制御部８０においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。

ヘッドドライバ８４は、画像バッファメモリ８２に記憶されたドットデータに基づき、ヘッド５０の駆動制御信号を生成する。ヘッドドライバ８４で生成された駆動制御信号がヘッド５０に加えられることによって、ヘッド５０（ノズル５１）からインクが吐出される。記録紙１６の搬送速度に同期してヘッド５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１６上に画像が形成される。

圧力検出部８５は、図４に示した圧力センサ５９から得られる検出信号に所定の信号処理を施して圧力室５２に発生する圧力を検出し、当該圧力室５２の圧力情報として記憶するとともに該圧力情報を適宜プリント制御部８０へ送出する制御ブロックである。

プリント制御部８０では、該圧力情報に基づいて吐出の様子や圧力室５２の内部及びメニスカス等の様子を検知する。例えば、圧力室５２及びノズル５１（インク室ユニット５３内）に気泡が発生しているか否かを判断し、気泡が発生していると判断された圧力室５２に対して所定の回復処理を実行するようにシステムコントローラ７２等の各部に制御信号を送出する。

所定の回復処理の一例を挙げると、気泡が発生している圧力室５２が存在すると、プリント制御部８０はその情報（信号）をシステムコントローラ７２に送り、上述したキャップをヘッド５０のノズル形成面に密着させるようにキャップ移動機構を動作させ、吸引ポンプを動作させてノズル５１側からヘッド５０（圧力室５２）内の気泡除去処理を実行する。なお、圧力検出部８５の構成及び圧力室５２の圧力検出制御の詳細は後述する。

図５のプログラム格納部９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記憶媒体のうち、複数種類の記憶媒体を備えてもよい。なお、プログラム格納部９０は動作パラメータ等の記憶手段（不図示）と兼用してもよい。

なお、本例では、機能ブロックとしてシステムコントローラ７２やメモリ７４、プリント制御部８０などを個別のブロックとして図示したが、これらを集積化して１つのプロセッサとして構成してもよい。また、システムコントローラ７２の一部の機能と、プリント制御部８０の一部の機能と、を1つのプロセッサとして実現することも可能である。

〔圧力検出部の説明〕
次に、図５に示す圧力検出部８５の詳細について説明する。図６は、圧力検出部８５及びその周辺の概略構成を示すブロック図である。

図６に示すように、圧力検出部８５は、圧力センサ５９から得られた検出信号の電圧を計測する電圧計測部１４０と、電圧計測部１４０で計測された電圧から該検出信号の波形を求める演算部１４２と、演算部１４２で求められた検出信号波形（または、該検出信号波形のパラメータ）を記憶する記憶部１４３と、含んで構成されている。

電圧計測部１４０では、所定のタイミングにおける検出信号のピーク電圧（検出信号の極大値及び極小値）を検知し、この検出信号のピーク電圧に基づいて圧力室５２の圧力波の挙動を計測する。

なお、図６の記憶部１４３を図５のメモリ７４や、画像バッファメモリ８２などの記憶素子と兼用する態様（図６の記憶部及び図６のメモリ７４、画像バッファメモリ８２のうち複数の機能ブロックを１つの記憶素子で構成する態様）も可能である。もちろん、図６の記憶部１４３を図５のシステムコントローラ７２やプリント制御部８５を構成するプロセッサに内蔵されるメモリや、図５に図示しないメモリと兼用する態様も可能である。また、図６には図示しないが、圧力検出部８５に、検出信号を増幅する増幅回路やノイズフィルタなどの回路ブロックを備える態様がある。

図６には圧力センサ５９を１つだけ図示したが、本例では圧力センサ５９はヘッド５０に備えられる圧力室５２のそれぞれに設けられている。また、Ｎ個の圧力センサ５９を備える態様では、各圧力センサ５９のそれぞれに対応するＮ個のスイッチ素子を有するスイッチアレイ（マルチプレクサ回路）によって、検出信号を取得する圧力センサ５９を選択的に切り替えるように構成すると、検出信号に所定の信号処理を施す回路ブロックを共通化することができ、圧力検出部８５の構成を簡略化することが可能である。

本例のヘッド５０は、図３(a),(b)に示すように圧力室５２が高密度に配置されているため、図６に示すように検出信号配線１３４（１３０，１３２）及び駆動信号配線１０５間には、検出信号に影響を及ぼす程度の静電容量を有する配線容量（浮遊容量）１４８が存在してしまう。なお、図６には配線容量１４８を１つだけ模式的に図示したが、実際には検出信号配線１３４（１３０，１３２）及び駆動信号配線１０５が配設される全領域にわたって配線容量１４８が存在していることになる。

また、図４において、振動板５６をはさんで水平配線１３４（検出信号配線１４４）と水平配線１０５（駆動信号配線１４６）が形成される部分にも配線容量１４８が存在することになる。

図６に図示する駆動信号配線１３４には、図４に図示する水平配線１３０、垂直配線１３２を含む圧力センサ５９から圧力検出部８５への検出信号配線を示す。この検出信号配線１３４には、フレキシブル基板内に形成される検出信号を伝送する配線パターンも含まれる。また、図６に図示する駆動信号配線１０５には、ヘッドドライバ（駆動回路）８４から圧電アクチュエータ５８への駆動配線を示し、検出信号配線１３４と同様にフレキシブル基板に形成される駆動信号を伝送する配線パターン等を含んでいる。

次に、本発明に係る圧力室５２の圧力検出について詳述する。図４に示す圧電アクチュエータ５８に図７(a)に示す単一パルスの駆動信号２００を与えると、圧力室５２はステップ応答して、圧力センサ５９の第２の取出電極１０２から図７(b)に実線で示す検出信号２０２が得られる。この検出信号２０２には図６に示す配線容量１４８に起因して（ノイズ成分が重畳され）電圧のシフトが生じてしまう。図７(b)には、圧力室５２の圧力に比例した圧力センサ５９から本来得られるべき検出信号２０４を破線で図示する。

例えば、図７(b)に図示するタイミングｔ_１では圧力センサ５９から圧力室５２の圧力のピーク値（圧力波の極大値及び極小値）に比例した電圧Ｖ_Ｒ（ｔ_１）が出力されるはずであるが、実際に圧力センサ５９から得られる電圧はＶ（ｔ_１）（｜Ｖ_Ｒ（ｔ_１）｜＞｜Ｖ（ｔ_１）｜）となってしまう。

このような電圧のシフトは、図６の配線容量１４８が圧力センサ５９に発生する電圧によって充電されるために起こり、配線容量１４８の充電が飽和状態に達するまでこの充電電圧分のＶ_ｓ（ｔ_１）（＝｜Ｖ_Ｒ（ｔ_１）｜−｜Ｖ（ｔ_１）｜）の電圧シフトが検出信号に生じてしまうことによる。同様に、タイミングｔ_２〜ｔ_４で圧力センサ５９から本来得られる電圧はＶ_Ｒ（ｔ_２）〜Ｖ_Ｒ（ｔ_４）となるはずであるが、実際に圧力センサ５９から得られる電圧はＶ（ｔ_２）〜Ｖ（ｔ_４）（｜Ｖ_Ｒ（ｔ_２）｜＜｜Ｖ（ｔ_２）｜、｜Ｖ_Ｒ（ｔ_３）｜＞｜Ｖ（ｔ_３）｜、｜Ｖ_Ｒ（ｔ_４）｜＜｜Ｖ（ｔ_４｜）である。

また、この電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）は、時間経過とともに減衰する特性を有しており（即ち、｜Ｖ_ｓ（ｔ_１）｜＞｜Ｖ_ｓ（ｔ_２）｜＞｜Ｖ_ｓ（ｔ_３）｜＞｜Ｖ_ｓ（ｔ_４）｜の関係を有する）、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の減衰特性は図７(b)の曲線２０６で表される。このような電圧シフトＶ_ｓ（ｔ）の存在により圧力センサ５９から得られる検出信号のピーク値を正確に計測することが困難になるので、当該検出信号に生じる電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）を算出するとともに補正を施す必要がある。

本インクジェット記録装置１０では、上述した圧力センサ５９から得られる検出信号２０２に重畳される電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）（＝Ｖ_Ｒ（ｔ）−Ｖ（ｔ））を補正するために、圧力センサ５９から得られる検出信号２０２のプラス側のピーク電圧（検出信号２０２の極大値）とマイナス側のピーク電圧（検出信号２０２の極小値）とをそれぞれ２点以上ずつ計測し、検出信号２０２のプラス側減衰率（検出信号２０２の極大値側の包絡線）及びマイナス側の減衰率（極小値側の包絡線）を検出し、このプラス側減衰率及びマイナス側減衰率を求めることにより、この検出信号２０２のプラス側減衰率及びマイナス側の減衰率の差から検出信号２０２に重畳されている電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）（曲線２０６）が検出される。

言い換えると、検出信号２０２のプラス側のピーク電圧及びマイナス側のピーク電圧をそれぞれ２点ずつ計測し、検出信号２０２に重畳される電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）に対応する補正量が求められる。この補正量に基づいて検出信号２０２のプラス側ピーク電圧及びマイナス側ピーク電圧に補正処理が施され、圧力室５２に発生する圧力波のピーク値が求められる。

なお、本実施形態では検出信号のプラス側のピーク電圧とマイナス側のピーク電圧をそれぞれ２点（合計４点）計測する態様を示したが、検出信号のプラス側のピーク電圧とマイナス側のピーク電圧を合計４点以上計測することで、検出信号２０２に重畳される電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）に対応する補正量を算出可能である。検出信号のプラス側のピーク電圧とマイナス側のピーク電圧をそれぞれ２点計測すると検出信号２０２に重畳される電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）に対応する補正量の算出誤差が最小となる。

次に、圧力室５２に発生する圧力波のピーク値を求める具体例を示す。検出信号２０２のタイミングｔにおける電圧Ｖ（ｔ）は、次式〔数１〕で表される。

〔数１〕
Ｖ（ｔ）＝｛Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）｝＋｛Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）｝
上記〔数１〕において、Ａは圧力室５２に発生する圧力波の係数（検出信号２０４の電圧係数）であり、Ｄ_ｃは圧力室５２に発生する圧力波（検出信号２０４）の減衰（減衰率）である。また、Ｂは電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の電圧係数であり、Ｄ_ｓは検出信号２０２の減衰（減衰率）、ωは圧力室５２の共振周期である。

上記〔数１〕は、次式〔数２〕〜〔数４〕のように表すことができる。

〔数２〕
Ｖ（ｔ）＝Ｖ_Ｒ（ｔ）＋Ｖ_ｓ（ｔ）
〔数３〕
Ｖ_Ｒ（ｔ）＝Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）
〔数４〕
Ｖ_ｓ（ｔ）＝Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）
即ち、上記〔数１〕で示す図１の検出信号２０２は、本来得られるべき検出信号２０４（Ｖ_Ｒ（ｔ））と図７(b)の曲線２０６で表される電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）との和で表すことができ、上記〔数１〕の第１項｛Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ｝｝は、上記〔数３〕に示すように検出信号２０４（Ｖ_Ｒ（ｔ））であり、上記〔数１〕の第２項｛Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）｝は、上記〔数４〕に示すように電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）である。

圧力室５２の共振周期ωが既知（圧力室５２に発生する圧力波がピークとなるタイミングｔ_１〜ｔ_４がわかっている）とすると、圧力室５２に発生する圧力波がピーク値となるタイミングｔ_１〜ｔ_４は（２×ｎ−１）×｛π／（２×ω）＋ｔ_０｝（但し、ｔ_０は初期位相であり、本例ではｔ_０＝（３×π）／２、ｎは整数）と表すことができ、ｔ＝（２×ｎ−１）×｛π／（２×ω）＋ｔ_０｝のタイミングではｓｉｎ（ω×ｔ）-＝１、−１となるので、上記〔数３〕は、次式〔数５〕のように表すことができる。

〔数５〕
Ｖ_Ｒ（ｔ）＝Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）
タイミングｔ_１〜ｔ_４で計測された電圧値Ｖ（ｔ_１）〜Ｖ（ｔ_４）の値を上記〔数１〕に代入した４つの連立方程式から、検出信号２０４の電圧係数Ａ、検出信号２０４の減衰Ｄ_ｃ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の電圧係数Ｂ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の減衰Ｄ_ｓが求められる。

このようにして求められた検出信号２０４の電圧係数Ａ、検出信号２０４の減衰Ｄ_ｃ、を上記〔数３〕或いは〔数５〕に代入すると、検出信号２０４のピーク電圧Ｖ_Ｒ（ｔ１）〜Ｖ_Ｒ（ｔ_４）を求めることができる。また、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の電圧係数Ｂ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の減衰Ｄ_ｓを上記〔数４〕に代入して電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）を求め、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）と実測されたＶ（ｔ）との演算によって、検出信号２０４のピーク電圧Ｖ_Ｒ（ｔ１）〜Ｖ_Ｒ（ｔ_４）を求めてもよい。このように、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）を求める態様では、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の電圧係数Ｂ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の減衰Ｄ_ｓの２つのパラメータを求めればよく、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）から検出信号２０４のピーク電圧Ｖ_Ｒ（ｔ_１）〜Ｖ_Ｒ（ｔ_４）を求める態様では、演算処理ブロックにおけるアルゴリズムの簡略化が可能であり、該演算処理ブロックの処理速度の向上が見込まれる。

圧力室５２の共振周期ωは圧力室５２の構造から理論的に求めてもよいし、実際に圧力室５２に圧力波を発生させて実測して求めてもよい。なお、本例における圧力室５２の共振周波数（１／ω）は数十ｋＨｚから数百ｋＨｚの範囲であり、図７(b)にはω＝１８１ｋＨｚにおける検出信号の波形を示す。

検出信号２０２のピーク電圧計測における計測タイミングｔ_１〜ｔ_４を検出信号２０２の第２波目から第５波目のピークのタイミングとしたのは（第１波目を除外したのは）、検出信号２０２の第１波目は駆動信号２００(図７(a)に図示)のライズ（傾き）の影響を受け、理論上のピークタイミングと実際のピークタイミングとの間にずれが生じるためである。

上述した構成によって、圧力センサ５９から得られる検出信号２０２のプラス側のピーク値（極大値）とマイナス側のピーク値（極小値）とをそれぞれ２点以上ずつ計測し、この計測結果から検出信号２０２の波形（即ち、〔数１〕）が求められ、この検出信号２０２の波形を決める検出信号２０４の電圧係数Ａ、検出信号２０４の減衰Ｄ_ｃ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の電圧係数Ｂ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の減衰Ｄ_ｓが求められ、更にこれらのパラメータから検出信号２０４のピーク電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）或いは配線容量１４８に起因して検出信号２０２に生じる電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）が求められる。電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）を求める態様では、この電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）に基づいて検出信号２０２（タイミングｔ_１〜ｔ_４における実測値）が補正される。

上述した圧力検出方法によれば、圧電アクチュエータ５８を動作させたときに圧力室５２に発生する圧力波のピーク値を高精度に検出することが可能になる。

本例の圧力検出では、図７(a)に示すような単一パルス信号から成る駆動信号２００によって圧電アクチュエータ５８をステップ応答させることが好ましい。圧力室５２に発生する圧力の残留振動が収束する前に圧電アクチュエータ５８が駆動されると、該圧力波の残留振動に次の駆動による圧力波が重畳されてしまい、正確な圧力検出が困難になる。また、駆動信号２００の周期は圧力室５２に発生する圧力波の残留振動の収束時間よりも長くすることが好ましい。

図８には、本実施形態に係る圧力検出のフローチャートを示す。図８に示すように、圧力室５２の圧力検出が開始されると（ステップＳ１０）、圧力検出用の駆動信号（例えば、図７(a)の駆動信号２００）が圧電アクチュエータ５８に与えられ、検出用駆動が実行されると（ステップＳ１２）、圧力室５２に圧力（圧力変動）が生じる。なお、この検出用駆動はノズル５１からインクを吐出させる吐出駆動（画像形成時における吐出駆動）を適用してもよい。

検出用駆動の実行により圧力室５２に圧力が発生すると、圧力センサ５９から検出信号２０２が出力される。図６に示す電圧計測部１４０ではこの検出信号２０２のタイミングｔ_１〜ｔ_４におけるピーク電圧値Ｖ（ｔ_１）〜Ｖ（ｔ_４）が計測される（図８のステップＳ１４）。

図６に示す演算部１４２では、電圧計測部１４０で計測された検出信号２０２のピーク電圧値Ｖ（ｔ_１）〜Ｖ（ｔ_４）から上記〔数１〕に基づいて本来の検出信号２０４を決める検出信号２０４の電圧係数Ａ、検出信号２０４の減衰Ｄ_ｃ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の電圧係数Ｂ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の減衰Ｄ_ｓが求められる（図８のステップＳ１６）。なお、ステップＳ１６では上述したパラメータのうち電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の電圧係数Ｂ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の減衰Ｄ_ｓのみを求めてもよい。

ステップＳ１６で求められた検出信号２０４の電圧係数Ａ、検出信号２０４の減衰Ｄ_ｃ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の電圧係数Ｂ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の減衰Ｄ_ｓ（或いは、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の電圧係数Ｂ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の減衰Ｄ_ｓのみ）から、上述した〔数３〕または〔数５〕を用いて、検出信号２０４のピーク電圧Ｖ_Ｒ（ｔ_１）〜Ｖ_Ｒ（ｔ_４）が求められ（ステップＳ１８）、ステップＳ２０へ進む。

なお、ステップＳ１６において電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の電圧係数Ｂ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の減衰Ｄ_ｓを求める態様では、上記〔数４〕から図７に示す電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）が求められ、検出信号２０２のピーク電圧値Ｖ（ｔ_１）〜Ｖ（ｔ_４）と電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）との演算により検出信号２０４ピーク電圧Ｖ_Ｒ（ｔ_１）〜Ｖ_Ｒ（ｔ_４）が求められる。

ステップＳ２０では、検出信号２０４のピーク電圧Ｖ_Ｒ（ｔ_１）〜Ｖ_Ｒ（ｔ_４）が圧力値（圧力波のピーク値）に換算され、当該圧力値に基づいて圧力室５２に発生する圧力の正常／異常が判断される（ステップＳ２２）。なお、ステップＳ２０における検出信号２０４の圧力値変換を省略して検出信号２０４のピーク電圧Ｖ_Ｒ（ｔ_１）〜Ｖ_Ｒ（ｔ_４）に基づいて正常／異常の判定を行う態様も可能である。

ステップＳ２２において、ステップＳ２０で求められた圧力値が異常であると判断されると（ＮＯ判定）、圧力異常に対応した異常処理が当該圧力室５２（または、ヘッド全体）に施され（ステップＳ２４）、当該圧力室５２（またはヘッド５０全体）の圧力検出を再度実行するか否かが判断される（ステップＳ２６）。ステップＳ２６において、再検査を実施すると判断されると（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１２に進み、再検査の必要がないと判断されると（ＮＯ判定）、当該圧力検出は終了される（ステップＳ２８）。また、ステップＳ２２において圧力値が正常と判断されると（ＹＥＳ判定）、当該圧力検出は終了される（ステップＳ２８）。

図９には、図８のステップＳ２４の異常処理のフローチャートを示す。本例では、圧力異常の原因として、圧力室５２やノズル５１の気泡発生（気泡混入）、圧力室５２（ノズル５１）内のインクの増粘、その他の故障（例えば、圧電アクチュエータ５８の故障）などを対象としている。

図９に示すように、異常処理が開始されると(ステップＳ１００)、気泡混入による圧力異常であるか否かが判断される（ステップＳ１０２）。圧力異常の原因が気泡発生の場合には、圧力センサ５９から得られる検出信号のピーク電圧が変化するので、これらに所定のしきい値を設定し、このしきい値との大小関係によって気泡混入の有無を判断することができる。

例えば、圧力室５２に気泡が発生すると圧力波が圧力室５２内を伝搬する際に圧力損失を生じるため、圧力センサ５９から得られる検出信号のピーク電圧が低下する。したがって、駆動信号に応じて適宜しきい値を設定し、このしきい値よりも検出信号のピーク電圧が小さい場合には気泡発生による圧力異常と判断することができる。

ステップＳ１０２において気泡発生と判断されると（ＹＥＳ判定）、ヘッド５０のノズル面にキャップ（メンテナンス部材）を密着させて、ノズル５１から気泡発生したインクの吸引が実行され（ステップＳ１０４）、当該異常処理は終了する（ステップＳ１０６）。

図９には、インクの気泡発生に起因する圧力異常が発生すると、吸引によってヘッド５０の外部に排出する態様を示したが、気泡サイズに応じてメンテナンス方法を変更するように構成してもよい。

即ち、圧力波のピーク変動は気泡サイズに依存し（気泡サイズが大きいと検出信号のピーク電圧が小さくなる）、上述したしきい値を複数設定し、検出信号のピーク電圧が何れのしきい値を超えるかによって気泡サイズを判断することが可能である。

気泡サイズに応じたメンテナンス方法の一例を挙げると、小サイズの気泡（例えば、φ１０μｍ未満）の場合にはメンテナンスは実行されず、中サイズの気泡（例えば、１０μｍ以上１００μｍ未満）及び大サイズの気泡（１００μｍ以上）の場合には上述した吸引が実行される。なお、大サイズの気泡の場合には中サイズの気泡の場合に比べて吸引時間が長く設定される。

一方、ステップＳ１０２において気泡発生ではないと判断されると（ＮＯ判定）、インクの増粘が発生しているか否かが判断される（ステップＳ１０８）。インクの粘度の上昇に比例して圧力センサ５９から得られる検出信号のピーク電圧は大きくなるので、複数のしきい値を設定し、インクの粘度上昇の有無及びその程度を検出する。

ステップＳ１０８では、吐出に影響を与えるインクの粘度上昇が発生しているか否かが判断される。ステップＳ１０８において吐出に影響を与えるインクの粘度上昇が発生していると判断されると（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１１０において増粘のレベル（増粘の程度）が判断される。

ステップＳ１１０における増粘レベルの判定では、増粘レベルに応じた複数のしきい値が設定され、該しきい値と検出信号のピーク電圧との大小関係によって増粘レベルが判断される。例えば、第１のしきい値と第２のしきい値（第１のしきい値＜第２のしきい値）が設定されると、検出信号のピーク電圧が第１のしきい値を超え、第２のしきい値以下の場合には軽度の増粘と判断され、検出信号のピーク値が第２のしきい値を超えると重度の増粘と判断される。

ステップＳ１１０において重度の増粘と判断されると（ＮＯ判定）、予備吐出が実行され（ステップＳ１１２）、軽度の増粘と判断されると（ＹＥＳ判定）、当該圧力室５２に対応する圧電アクチュエータ５８の駆動信号（駆動波形）が変更される（ステップＳ１１４）。

即ち、本例の異常処理では、駆動信号の変更によって吐出異常を解消可能な程度のインクの粘度上昇を軽度の増粘とし、予備吐出が必要な程度のインクの粘度上昇を重度の増粘とする。なお、駆動信号の変更により圧電アクチュエータ５８から付与される吐出力を２０％程度まで大きくすることが可能である。

ステップＳ１１４に示す予備吐出及びステップＳ１１６に示す駆動信号変更が実行されると、当該異常処理は終了される（ステップＳ１２０）。

また、ステップＳ１０８においてインクの粘度上昇ではないと判断されると（ＮＯ判定）、ステップＳ１２２に進み、圧力異常がその他の原因によるものか否かが判断される。ステップＳ１２２に示す「その他の故障」には、圧電アクチュエータ５８の故障、圧力センサ５９の故障、ヘッド構造の接着部分のはく離、インク流路、フィルタの詰まり、気泡以外の異物混入、ヘッドの温度異常、ノズルの破損（ノズル穴の大きさ、形状の変化）などがある。

ステップＳ１２２においてその他の故障と判断されると（ＹＥＳ判定）、当該故障に対する故障処理が実行され（ステップＳ１２４）、当該異常処理は終了される（ステップＳ１２０）。一方、ステップＳ１２２においてその他の故障でないと判断されると（ＮＯ判定）、当該異常処理は終了される（ステップＳ１２０）。

例えば、ステップＳ１２２において、その他の故障が圧電アクチュエータ５８の故障であると判断されると、故障と判断された圧電アクチュエータ５８に対応するノズルに代わり他のノズルから代替打滴が実行される（異常ノズルによるインク打滴を隣接ノズルで補完する）ように画像データを変更する態様がある。また、故障と判断された圧電アクチュエータ５８がある旨を報知する処理を実行するとともに、当該圧電アクチュエータ５８の情報（例えば、ＩＤ）として記憶しておくとよい。

上述したように、本発明に係る圧力検出では、圧電アクチュエータ５８を駆動した際に圧力室５２に発生する圧力波のピーク値を精度よく検出することが可能になる。このような高精度の圧力検出における検出結果に基づいて吐出異常の有無が判断されると、吐出異常検出の精度が向上し、メニスカスの増粘による圧力室５２の状態変化や微小気泡による圧力室５２に発生する圧力絶対値の変動、ノズル５１及びその近傍における異物付着による圧力室５２に発生する圧力絶対値のわずかな変動を捉え、これらに起因する吐出異常による画像品質の劣化が防止されるとともに、正常範囲の圧力変動を異常と判断して無駄なメンテナンスを実行すること（吐出異常の誤検出）が回避される。

〔変形例〕
次に、図１０を用いて上述した実施形態の変形例について説明する。本応用例では上記〔数４〕に示す電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）を補正値として予め波形データ（例えば、図７(b)の曲線２０６）或いは、ポイントデータとしてメモリ１４３（図６参照）に記憶しておき、各圧力室５２の圧力検出では当該圧力室５２に対応する補正値をメモリ１４３から逐次読み出し、圧力センサ５９から得られた検出信号２０２に補正を施すように構成される。

図１０には、本応用例に係る圧力検出の制御フローチャートを示す。なお、図１０中図８と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図１０に示す圧力検出では、検出用駆動が実行されると（ステップＳ１２）、ピーク電圧検出が実行される（ステップＳ１４’）。即ち、ステップＳ１４では圧力室５２に発生する圧力波がピークとなるタイミングｔ_ｉ（ｉ＝１、２、…）における検出信号のピーク電圧Ｖ（ｔ_ｉ）が計測される。

ステップＳ１４においてタイミング_ｉにおけるピーク電圧Ｖ（ｔ_ｉ）が検出されると、図７に示すメモリ１４３から当該圧力室５２に対応する補正量が読み出される（ステップＳ１５）。本例では、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）が予めメモリ１４３に記憶され、この電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）が補正量として逐次読み出される。

電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）に代わり、初期状態における電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の電圧係数Ｂ、電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の減衰Ｄ_ｓを予め計測してメモリ１４３に記憶しておく態様も可能である。つまり、補正値を計算結果として記憶してもよいし、補正値を計算するためのパラメータを記憶してもよい。

補正値或いは補正値を計算するためのパラメータは、各圧力室５２に対応付けされデータテーブル化されて記憶される。なお、ここでいう初期状態とは、工場出荷時またはインクを圧力室５２から抜いた状態で圧電アクチュエータ５８を駆動した状態を示している。

ステップＳ１５において電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）が読み出されると、データシフトが実行されＶ_Ｒ（ｔ_ｉ）が算出される（ステップＳ１８’）。即ち、ステップＳ１６では、上記〔数２〕を変形した、次式〔数６〕に基づいてタイミングｔ_ｉにおける検出信号２０４のピーク電圧Ｖ_Ｒ（ｔ_ｉ）が算出される。

〔数６〕
Ｖ_Ｒ（ｔ_ｉ）＝Ｖ_ｓ（ｔ_ｉ）−Ｖ（ｔ_ｉ）

ステップＳ２２’では、ステップＳ１８’で求められた検出信号２０４のピーク電圧Ｖ_Ｒ（ｔ_ｉ）（または、検出信号２０４のピーク電圧Ｖ_Ｒ（ｔ_ｉ）から換算された圧力波のピーク値）が正常であるかが判断され、ステップＳ２２’において異常であると判断されると（ＮＯ判定）、ステップＳ２４に進み、図９に示す異常処理が実行される。一方、図１０のステップＳ２２’において正常であると判断されると（ＹＥＳ判定）、ステップＳ２８に進み、当該圧力検出は終了される。

本応用例に係る圧力検出によれば、演算処理ブロック（例えば、図６の演算部１４２）の処理負荷の低減化に寄与し、図５及び図６に示す制御機能ブロックの処理速度の向上や消費電力の低減化が見込まれる。

上記実施形態では、記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するページワイドのフルライン型ヘッドを用いたインクジェット記録装置を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、短尺の記録ヘッドを往復移動させながら画像記録を行うシャトルヘッドを用いるインクジェット記録装置についても本発明を適用可能である。

上記実施形態ではヘッドに備えられるノズルからインクを吐出させて、記録紙１６上に画像を形成するインクジェット記録装置を示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、レジストなどインク以外の液体で画像（立体形状）を形成する画像形成装置や、ノズル（吐出孔）から薬液、水などを吐出されるディスペンサ等の液体吐出装置などにも広く適用可能である。

本発明に係るインクジェット記録装置の全体構成図 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 ヘッドの構造例を示す平面透視図 ヘッドの立体構造を示す断面図 図１に示した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 図５に示す圧力検出部の詳細構成を示すブロック図 検出信号の電圧シフトを説明する図 本実施形態に係る圧力検出のフローチャート 図８に示す異常処理のフローチャート 図８に示す圧力検出の応用例に係るフローチャート

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５８…圧電アクチュエータ、５９…圧力センサ、８０…プリント制御部、８５…圧力検出部、１０５…駆動信号配線、１３０，１３２，１３４…検出信号配線、１４０…電圧計測部、１４２…演算部、１４３…メモリ、１４８…配線容量、２０２，２０４…検出信号、２０６…減衰率

Claims (9)

1. 液体を吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室を加圧する圧力発生素子と、前記圧力室に発生する圧力を検出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドの圧力検出方法であって、
   前記圧力発生素子に駆動信号を与えて前記圧力室を加圧する加圧工程と、
   前記圧力検出素子から検出信号を取得する検出信号取得工程と、
   前記検出信号の極大値または極小値を合計４つ以上計測する電圧計測工程と、
   前記電圧計測工程によって計測された前記検出信号の極大値または極小値から前記検出信号に発生する電圧シフト量を求める電圧シフト量算出工程と、
   前記電圧シフト量算出工程によって求められた電圧シフト量に基づいて前記検出信号に補正処理を施す補正処理工程と、
   を含むことを特徴とする圧力検出方法。
2. タイミングｔにおける前記検出信号の電圧Ｖ（ｔ）は、前記圧力室に発生する圧力波の係数Ａ、前記圧力室に発生する圧力波の減衰Ｄ_ｃ、前記圧力室の共振周期ω、前記電圧シフト量の係数Ｂ、前記電圧シフト量の減衰Ｄ_ｓを用いて、次式
   Ｖ（ｔ）＝｛Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）｝＋｛Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）｝
   で表され、
   前記検出信号の電圧Ｖ（ｔ）は、ｔ＝（２×ｎ−１）×｛π／（２×ω）＋ｔ_０｝（但し、ｔ_０は初期位相）となるタイミングｔで極大値或いは極小値となることを特徴とする請求項１記載の圧力検出方法。
3. 前記電圧シフト量算出工程は、前記検出信号の電圧Ｖ（ｔ）から前記電圧シフト量の係数Ｂ、前記電圧シフト量の減衰Ｄ_ｓを求めるとともに、前記電圧シフト量の係数Ｂ、前記電圧シフト量の減衰Ｄ_ｓから、次式
   Ｖ_ｓ（ｔ）＝Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）
   で表される前記電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）の極大値または極小値となるタイミングｔにおける値を求め、
   前記補正処理工程では、前記電圧計測工程で計測された前記検出信号の極大値または極小値Ｖ（ｔ）と、極大値または極小値となるタイミングｔにおける電圧シフト量Ｖ_ｓ（ｔ）と、から、次式
   Ｖ_Ｒ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）−Ｖ_ｓ（ｔ）
   で表される前記圧力室に発生する圧力のピーク値に対応する電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）の極大値または極小値となるタイミングｔにおける値を求めることを特徴とする請求項２記載の圧力検出方法。
4. 前記電圧シフト量を予め記憶する記憶工程と、
   前記電圧計測工程によって計測された前記検出信号の極大値または極小値と、前記記憶工程によって記憶された前記電圧シフト量と、に基づいて前記検出信号に補正処理を施す補正処理工程と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の圧力検出方法。
5. 液体を吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室を加圧する圧力発生素子と、前記圧力室に発生する圧力を検出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドの圧力検出方法であって、
   前記圧力発生素子に駆動信号を与えて前記圧力室を加圧する加圧工程と、
   前記圧力検出素子から検出信号を取得する検出信号取得工程と、
   前記検出信号の極大値または極小値を合計４つ以上計測する電圧計測工程と、
   前記電圧計測工程によって計測された前記検出信号の極大値または極小値から、次式
   Ｖ（ｔ）＝｛Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）｝＋｛Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）｝
   で表される検出信号の電圧Ｖ（ｔ）から前記圧力室に発生する圧力波の係数Ａ、前記圧力室に発生する圧力波の減衰Ｄ_ｃを求めるとともに、次式
   Ｖ_Ｒ（ｔ）＝Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）
   で表される前記圧力室に発生する圧力に対応する電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）の極大値または極小値となるタイミングｔにおける値を求めるピーク値算出工程と、
   を含むことを特徴とする圧力検出方法。
6. 前記圧力室に発生する圧力のピーク値に対応する電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）の極大値または極小値となるタイミングｔにおけるピーク値に基づいて前記圧力室の圧力異常の有無を判断する圧力異常判断工程を含むことを特徴とする請求項５記載の圧力検出方法。
7. 前記圧力室に発生する圧力に対応する電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）のピーク値から前記圧力室に発生する圧力のピーク値を求める圧力換算工程を含み、
   前記圧力室に発生する圧力のピーク値に基づいて前記圧力室の圧力異常の有無を判断する圧力異常判断工程を含むことを特徴とする請求項３又は５記載の圧力検出方法。
8. 液体を吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室を加圧する圧力発生素子と、前記圧力室に発生する圧力を検出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドと、
   前記圧力発生素子に駆動信号を与えて前記圧力室を加圧する際に前記圧力室に発生する圧力に対応する検出信号を前記圧力検出素子から取得する検出信号取得手段と、
   前記検出信号の極大値または極小値を合計４つ以上計測する電圧計測手段と、
   前記電圧計測手段によって計測された前記検出信号の極大値または極小値から前記検出信号に発生する電圧シフト量を求める電圧シフト量算出手段と、
   前記電圧シフト量算出手段によって求められた電圧シフト量に基づいて前記検出信号に補正処理を施す補正処理手段と、
   を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
9. 液体を吐出させるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室を加圧する圧力発生素子と、前記圧力室に発生する圧力を検出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドと、
   前記圧力発生素子に駆動信号を与えて前記圧力室を加圧する際に前記圧力室に発生する圧力に対応する検出信号を前記圧力検出素子から取得する検出信号取得手段と、
   前記検出信号の極大値または極小値を合計４つ以上計測する電圧計測手段と、
   
   前記電圧計測手段によって計測された前記検出信号の極大値または極小値から、次式
   Ｖ（ｔ）＝｛Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）｝＋｛Ｂ×ｅｘｐ（Ｄ_ｓ×ｔ）｝
   で表される検出信号の電圧Ｖ（ｔ）から前記圧力室に発生する圧力波の係数Ａ、前記圧力室に発生する圧力波の減衰Ｄ_ｃを求めるとともに、次式
   Ｖ_Ｒ（ｔ）＝Ａ×ｅｘｐ（Ｄ_ｃ×ｔ）×ｓｉｎ（ω×ｔ）
   で表される前記圧力室に発生する圧力に対応する電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）の極大値または極小値となるタイミングｔにおける値を求めるピーク値算出手段と、
   を含むことを特徴とする液体吐出装置。
   

Images