JP2008254239A - 検査装置、液滴吐出装置、及び液滴吐出ヘッドの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査精度の低下を抑えつつ、検査時間を短縮することができる検査装置、液滴吐出装置、及び液滴吐出ヘッドの検査方法を提供する。
【解決手段】電圧を印加されて圧電素子４８が変形することによりノズル４０から液滴が吐出される液滴吐出ヘッド１２の圧電素子４８に対して、交流電圧発生装置２０により、正弦波形で且つ予め定められた複数の周波数の電圧を各々個別に印加し、電流計２４により、交流電圧発生装置２０により複数の周波数の電圧が各々印加された際に圧電素子４８に流れる電流を検出する。そして、ＣＰＵ３０により、複数の周波数の各々毎に、圧電素子に印加される電圧の正弦波形に対する電流計２４により検出される電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅を導出し、導出された位相差及び振幅に基づいて液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定する。
【選択図】図２

Description

この発明は、検査装置、液滴吐出装置、及び液滴吐出ヘッドの検査方法に係り、特に、電圧を印加されて圧電素子が変形することにより吐出口から液滴が吐出される液滴吐出ヘッドを検査する検査装置、当該液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置、及び当該液滴吐出ヘッドの検査方法に関する。

従来、電圧を印加されて圧電素子が変形することによりノズル（吐出口）から液滴が吐出される液滴吐出ヘッドを備えたインクジェットプリンタ等の液滴吐出装置が知られている。この種の液滴吐出装置では、吐出不良が発生してノズルから液滴を正常な状態で吐出できなくなると、記録される画像の画質が低下する。この液滴の吐出不良(不吐出を含む)の発生原因は複数ある。

従来、液滴吐出装置に液滴吐出ヘッドを充填する充填工程において、ノズルからの液滴の吐出不良を検査する検査方法として、液滴吐出ヘッドにより所定のテストパターンを記録し、当該テストパターンを目視や光学的に読み取ることによって検査を行うことが一般的である。

しかし、この種の検査方法では、複数の発生原因が全て液滴の吐出不良となって顕在化されるため、テストパターンを検査しても発生原因を判別することが困難な場合がある。

そこで、目視や光学的な読み取りによる検査方法に変わる検査方法として、図１３に示すように、圧電素子に対して正弦波形の電圧を印加し、印加した電圧の正弦波形に対する圧電素子に流れる電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅を導出することを印加する電圧の周波数を変えつつ繰り返して、図１４に示すように、印加される電圧の周波数の変化に対する位相差及び振幅の変化を示すアドミタンス特性を求め、その共振周波数の変化から発生原因を判別する検査方法がある（例えば、特許文献１〜３）。
特開２００５−２３８１５９号公報 特開２００６−１６８３５９号公報 特開２００６−２１３８８号公報

しかしながら、共振周波数を求めるには、図１４に示すように、多数の周波数で位相差、及び振幅を導出して曲線近似をする必要があり、検査に時間が掛かってしまう、という問題点があった。

本発明は、検査精度の低下を抑えつつ、検査時間を短縮することができる検査装置、液滴吐出装置、及び液滴吐出ヘッドの検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、電圧を印加されて圧電素子が変形することにより吐出口から液滴が吐出される液滴吐出ヘッドの前記圧電素子に対して、正弦波形で且つ予め定められた複数の周波数の電圧を各々個別に印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段により前記複数の周波数の電圧が各々印加された際に前記圧電素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記複数の周波数の各々毎に、前記圧電素子に印加される電圧の正弦波形に対する前記電流検出手段により検出される電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅の少なくとも一方を導出する導出手段と、前記導出手段により導出された位相差及び振幅の少なくとも一方に基づいて前記液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定する判定手段と、を備えている。

請求項１記載の発明は、電圧を印加されて圧電素子が変形することにより吐出口から液滴が吐出される液滴吐出ヘッドの前記圧電素子に対して、電圧印加手段により、正弦波形で且つ予め定められた複数の周波数の電圧が各々個別に印加され、電流検出手段により、電圧印加手段により複数の周波数の電圧が各々印加された際に圧電素子に流れる電流が検出される。

そして、本発明では、導出手段により、複数の周波数の各々毎に、圧電素子に印加される電圧の正弦波形に対する電流検出手段により検出される電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅の少なくとも一方が導出され、判定手段により、導出手段により導出された位相差及び振幅の少なくとも一方に基づいて液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定される。

このように請求項１記載の発明によれば、電圧を印加されて圧電素子が変形することにより吐出口から液滴が吐出される液滴吐出ヘッドの前記圧電素子に対して、正弦波形で且つ予め定められた複数の周波数の電圧を各々個別に印加し、複数の周波数の電圧が各々印加された際に圧電素子に流れる電流を検出し、複数の周波数の各々毎に、圧電素子に印加される電圧の正弦波形に対する検出された電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅の少なくとも一方を導出し、導出された位相差及び振幅の少なくとも一方に基づいて前記液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定しているので、検査精度の低下を抑えつつ、検査時間を短縮することができる。

なお、本発明の複数の周波数は、請求項２記載のように、前記吐出口から正常な状態で液滴を吐出する前記液滴吐出ヘッド、及び前記吐出口から異常な状態で液滴を吐出する前記液滴吐出ヘッドの各圧電素子における印加される電圧の周波数の変化に対する前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方の変化を示すアドミタンス特性において、前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方が極値又は変曲点になると推定される推定周波数であってもよい。

また、請求項２記載の発明の複数の周波数は、請求項３記載のように、前記推定周波数から多重共線性を回避するように選択された周波数であることが好ましい。

また、請求項３記載の発明の選択は、請求項４記載のように、前記選択は、前記推定周波数の電圧を前記圧電素子に各々印加した際の前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方をそれぞれ項目として、各項目間の相関度合いを示す相関係数を各々算出し、各項目毎に、当該項目以外の他の項目との前記相関係数が所定閾値以上になる項目の個数を特定した特定結果において、前記相関係数が前記所定閾値以上となる項目の組み合わせにおける前記個数の多い方の項目に対応する推定周波数を選択対象外とする選択であってもよい。

また、請求項３記載の発明の選択は、請求項５記載のように、前記推定周波数の電圧を前記圧電素子に各々印加した際の前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方をそれぞれ項目として、各項目間の相関度合いを示す相関係数を各々算出し、各項目毎に、標準偏差が小さい方、あるいはＳＮ比が良い方の項目に対応する推定周波数を選択対象外とする選択であってもよい。

また、本発明は、請求項６記載のように、前記吐出口から正常な状態で液滴を吐出する前記液滴吐出ヘッドの前記圧電素子に対して前記複数の周波数の電圧を各々印加した際の前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方を単位空間とする単位空間情報を予め記憶する記憶手段をさらに備え、前記判定手段が、前記記憶手段に記憶された単位空間情報に基づき、前記導出手段により導出された位相差及び振幅の少なくとも一方のマハラノビスの距離を演算し、当該マハラノビスの距離に基づいて前記液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定するようにしてもよい。

また、請求項６記載の発明は、請求項７記載のように、前記記憶手段が、前記吐出口から異常な状態で液滴が吐出される発生原因毎に、当該発生原因による吐出不良が発生している前記液滴吐出ヘッドの圧電素子の前記アドミタンス特性において前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方が極値又は変曲点になると推定される推定周波数の電圧を、当該発生原因による吐出不良が発生している前記液滴吐出ヘッドの圧電素子に対して印加した際の前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方を発生原因別の単位空間とする原因別単位空間情報をさらに記憶し、前記判定手段により前記液滴吐出ヘッドが異常であると判定された場合に、前記記憶手段に記憶された原因別単位空間情報に基づき、前記導出手段により導出された位相差及び振幅の少なくとも一方のマハラノビスの距離を発生原因別に演算し、当該発生原因別のマハラノビスの距離に基づいて発生原因を特定する特定手段をさらに備えてもよい。

一方、上記目的を達成するため、請求項８に記載の発明の液滴吐出装置は、電圧を印加されて圧電素子が変形することにより吐出口から液滴が吐出される液滴吐出ヘッドと、前記圧電素子に対して、正弦波形で且つ予め定められた複数の周波数の電圧を各々個別に印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段により前記複数の周波数の電圧が各々印加された際に前記圧電素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記複数の周波数の各々毎に、前記圧電素子に印加される電圧の正弦波形に対する前記電流検出手段により検出される電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅の少なくとも一方を導出する導出手段と、前記導出手段により導出された位相差及び振幅の少なくとも一方に基づいて前記液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定する判定手段と、を備えている。

よって、請求項８に記載の発明は、請求項１記載の発明と同様に作用するので、検査精度の低下を抑えつつ、検査時間を短縮することができる。

一方、上記目的を達成するため、請求項９に記載の発明の液滴吐出ヘッドの検査方法は、電圧を印加されて圧電素子が変形することにより吐出口から液滴が吐出される液滴吐出ヘッドの前記圧電素子に対して、正弦波形で且つ予め定められた複数の周波数の電圧を各々個別に印加し、前記複数の周波数の電圧が各々印加された際に前記圧電素子に流れる電流を検出し、前記複数の周波数の各々毎に、前記圧電素子に印加される電圧の正弦波形に対する検出された電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅の少なくとも一方を導出し、導出された位相差及び振幅の少なくとも一方に基づいて前記液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定する。

よって、請求項９に記載の発明は、請求項１記載の発明と同様に作用するので、検査精度の低下を抑えつつ、検査時間を短縮することができる。

以上説明したように、本発明によれば、電圧を印加されて圧電素子が変形することにより吐出口から液滴が吐出される液滴吐出ヘッドの前記圧電素子に対して、正弦波形で且つ予め定められた複数の周波数の電圧を各々個別に印加し、複数の周波数の電圧が各々印加された際に圧電素子に流れる電流を検出し、複数の周波数の各々毎に、圧電素子に印加される電圧の正弦波形に対する検出された電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅の少なくとも一方を導出し、導出された位相差及び振幅の少なくとも一方に基づいて前記液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定しているので、検査精度の低下を抑えつつ、検査時間を短縮することができる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下では、本発明をインクジェットプリンタに備えられた液滴吐出ヘッドを検査する検査装置に適用した場合について説明する。

［第１の実施の形態］
図１には、検査対象とする液滴吐出ヘッド１２の断面図が示されている。なお、本実施の形態に係る液滴吐出ヘッド１２は、各々液滴を吐出させる複数のノズル４０がマトリクス状に配置され、各ノズル４０からインク液による液滴を吐出して記録用紙の全幅を一括して記録するものとされている。図１には、複数のノズル４０のうちの１個のノズル部分の断面図が示されている。

同図に示されるように、液滴吐出ヘッド１２は、ノズル４０、インクタンク４１、供給路４４、圧力室４６及び圧電素子４８を備えている。

インクタンク４１には、図示しないインクカートリッジから適量のインク液が供給され、一時的に蓄えられる。また、インクタンク４１は、供給路４４を介して圧力室４６と連通されており、圧力室４６はノズル４０を介して外部と連通されている。

また、圧力室４６の壁面の一部は、圧力調整板４６Ａにより構成されており、当該圧力調整板４６Ａには圧電素子４８が取り付けられている。

圧電素子４８は、印加される電圧の駆動波形に応じて変形して圧力調整板４６Ａに対する押圧力を変化させることにより、圧力室４６に体積変化（収縮又は膨張）を発生させる。すなわち、圧力室４６の体積変化により発生するインク液の圧力波（振動波）によってインクタンク４１内に蓄えられたインク液が供給路４４及び圧力室４６を介してノズル４０から吐出されるようになっている。

図２には、本実施の形態に係る検査装置１０及び液滴吐出ヘッド１２の本発明に関連する部分の概略構成が示されている。

同図に示されるように、液滴吐出ヘッド１２は、各圧電素子４８への電圧印加を制御するスイッチＩＣ（Integrated Circuit）（図２では「ＳＷ−ＩＣ」と記載）５０を備えている。

スイッチＩＣ５０は、ＰチャネルＭＯＳ ＦＥＴ（以下、「ＰＭＯＳ」という。）５２と、ＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴ（以下、「ＮＭＯＳ」という。）５４と、インバータ５６と、検査電圧入力端子５８と、電圧出力端子６０と、制御信号入力端子６２と、バックゲート端子６４Ａと、バックゲート端子６４Ｂと、を備えている。なお、本実施の形態に係るスイッチＩＣ５０では、ＰＭＯＳ５２、ＮＭＯＳ５４、インバータ５６、電圧出力端子６０、及び制御信号入力端子６２は圧電素子４８毎に設けられているが、図２では、１つの圧電素子４８に対応して設けられた部分のみ図示している。また、本実施の形態に係るスイッチＩＣ５０では、検査電圧入力端子５８、バックゲート端子６４Ａ、及びバックゲート端子６４Ｂは１つだけ設けられている。

ＰＭＯＳ５２のソース及びＮＭＯＳ５４のドレインは、検査電圧入力端子５８に接続されており、ＰＭＯＳ５２のドレイン及びＮＭＯＳ５４のソースは、電圧出力端子６０を介して対応する圧電素子４８の一方の電極に接続されている。

また、ＰＭＯＳ５２のゲートは、制御信号入力端子６２に直接接続されており、ＮＭＯＳ５４のゲートは、インバータ５６を介して制御信号入力端子６２に接続されている。

さらに、ＰＭＯＳ５２のバックゲートは、バックゲート端子６４Ａに接続されており、ＮＭＯＳ５４のバックゲートは、バックゲート端子６４Ｂを介して接地されている。このバックゲート端子６４Ａには、インクジェットプリンタの図示しない電源装置から所定電圧レベルの電圧が印加されている。

一方、検査装置１０は、交流電圧発生装置２０と、電圧計２２と、電流計２４と、制御部２８と、２つの検査電圧出力端子２６Ａ、２６Ｂと、ディスプレイ２９Ａと、操作パネル２９Ｂと、を備えている。

交流電圧発生装置２０は、一方の端子が検査電圧出力端子２６Ａに接続されており、他方の端子が接地される共に、検査電圧出力端子２６Ｂに接続されている。交流電圧発生装置２０は、制御部２８からの制御により、正弦波形の交流電圧を発生するものとされており、また、制御部２８からの制御により、発生する交流電圧の周波数を変更することが可能とされている。

電圧計２２は、交流電圧発生装置２０の一方及び他方の両端子にそれぞれ接続されており、当該両端子間の電位差を示す電位差信号を制御部２８へ出力する。

電流計２４は、交流電圧発生装置２０の他方の端子と検査電圧出力端子２６Ｂとを繋ぐ配線２７上に設けられており、配線２７に流れる電流を測定し、測定された電流値を示す電流値信号を制御部２８へ出力する。

一方、図３には、本実施の形態に係る制御部２８の概略構成が示されている。

同図に示すように、検査装置１０は、装置全体の動作を司るＣＰＵ（中央処理装置）３０と、ＣＰＵ３０による各種処理プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）３１と、後述する検査処理プログラムを含む各種制御プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）３２と、各種情報を記憶するＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）３３と、交流電圧発生装置２０による交流電圧の発生動作を制御する電圧発生制御部３４と、液滴吐出ヘッド１２に設けられた複数のノズル４０から検査対象とするノズル４０を選択するための制御信号の出力を制御する制御信号出力制御部３５と、ディスプレイ２９Ａへの検査結果や操作メニュー、メッセージなどの各種情報の表示を制御する表示制御部３６と、操作パネル２９Ｂに対する操作を検出する操作入力検出部３７と、備えている。

また、制御部２８には、電圧計２２から出力された電位差信号及び電流計２４から出力された電流値信号が入力される。

上記ＣＰＵ３０、ＲＡＭ３１、ＲＯＭ３２、ＨＤＤ３３、電圧発生制御部３４、制御信号出力制御部３５、表示制御部３６、及び操作入力検出部３７は、システムバスＢＵＳを介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ３０は、ＲＡＭ３１、ＲＯＭ３２、及びＨＤＤ３３へのアクセスと、電圧発生制御部３４を介した交流電圧発生装置２０による交流電圧の発生の制御と、制御信号出力制御部３５からの制御信号の出力の制御と、表示制御部３６を介したディスプレイ２９Ａへの操作画面、各種メッセージ等の各種情報の表示の制御と、を各々行うことができる。また、ＣＰＵ３０は、操作入力検出部３７により検出された操作情報に基づく、操作パネル２９Ｂに対する操作の把握と、電位差信号及び電流計２４から入力される電位差信号及び電流値信号に基づく、交流電圧発生装置２０の両端子間の電位差及び配線２７に流れる電流値の把握と、を各々行うことができる。

次に、本実施の形態に係る検査装置１０による検査の内容について説明する。

ノズル４０から液滴を正常な状態で吐出できない吐出不良の発生原因は、例えば、圧力室４６内（ノズル４０内部）での気泡の発生や異物の混入、ノズル４０が設けられたノズル面での濡れの発生等複数ある。

図４（Ａ）には、ノズル４０から正常な状態で液滴が吐出される液滴吐出ヘッド１２の圧電素子４８でのアドミタンス特性の一例が示されており、図４（Ｂ）、（Ｃ）には、各々異なる発生原因によって吐出不良が発生している液滴吐出ヘッド１２の圧電素子４８でのアドミタンス特性の一例が示されている。

図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、各アドミタンス特性において、位相差及び振幅が極値又は変曲点になる周波数は各々異なっている。また、この極値又は変曲点になる周波数は異常の発生度合いによって微妙に変化する。

検査装置１０では、ノズル４０から正常な状態で液滴を吐出する液滴吐出ヘッド１２、及びノズル４０から異常な状態で液滴を吐出する液滴吐出ヘッド１２の各圧電素子４８のアドミタンス特性において、位相差及び振幅が極値又は変曲点になると推定される推定周波数から後述する選択手法によって選択した周波数を検査対象の周波数としており、検査対象の周波数を示す検査対象周波数情報をＨＤＤ３３に記憶している。

また、本実施の形態に係る検査装置１０では、ノズル４０から正常な状態で液滴が吐出される液滴吐出ヘッド１２の圧電素子４８に対して上記検査対象周波数情報により示される複数の周波数の電圧を各々印加した際の位相差及び振幅を単位空間とする単位空間情報をＨＤＤ３３に予め記憶している。

ここで、単位空間情報の求め方について説明する。

正常な状態で液滴が吐出される液滴吐出ヘッド１２の複数（ここでは、ｎ個）のノズル４０の各圧電素子４８に対して、上述した推定周波数の電圧を各々印加して位相差及び振幅を導出する。

そして、以下の表１に示すように、ノズル４０毎に、各推定周波数において導出された位相差及び振幅をそれぞれ１つの項目ｙとして、周波数順でかつ、例えば、位相差、振幅の順に項目を並べ、項目ｙ毎に平均値ｍ及び標準偏差σを求める。

次に、各項目ｙの値のオーダを揃えるために、以下の（１）式に示す演算を行ってｙ_ｉｊを規準化する。

表２には、表１を規準化した結果が示されている。これにより、各項目Ｙの平均値が０になり、標準偏差が１になる。

そして、規準化したデータを用いて、各項目間の相関係数を算出する。なお、項目Ｙ_ｉと項目Ｙ_ｊの間の相関係数ｒ_ｉｊは以下の（２）式に示す演算式から算出される。

このようにして、すべての相関係数が算出されると、以下の（３）式に示す相関行列Ｒが求められる。

この相関行列Ｒの主対角線上の相関係数は、同じ項目同士の相関係数であるため１になる。また、主対角線上以外の相関係数は、ｒ_ｉｊ＝ｒ_ｊｉとなり、主対角線を挟んで対象となる。

この相関行列Ｒの逆行列Ｒ^−１がマハラノビスの距離を演算する場合の単位空間となる。

ところで、項目間の相関係数が高いものが含まれる場合、多重共線性によって逆行列Ｒ^−１を精度よく求められない場合がある。

そこで、本実施の形態では、多重共線性を回避するように各推定周波数から測定対象とする周波数を選択している。

具体的には、各推定周波数で導出される位相差及び振幅をそれぞれ項目とした場合の各項目毎に、他の項目との相関係数が所定閾値以上になる項目の個数を特定する。なお、この閾値は、各項目の相関している度合いや検査精度によって適宜定められる。

図５には、各項目毎に、相関係数が所定閾値以上になる項目と当該項目の個数を特定した特定結果の一例が示されている。なお、図５及び後述する図６では、各項目をアルファベット（「Ａ」〜「Ｆ」）で示している。

そして、本実施の形態では、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように項目同士を順次比較し、相関係数が所定閾値以上になる項目の個数の多い方を選択対象外として個数の少ない方を選択対象とすることを、所定閾値以上になる項目が無くなるまで行う。なお、所定閾値以上になる項目の個数が同じ場合、何れかの一方の項目を選択するものとしており、本実施の形態では、図６（Ｂ）に示すように、上側の項目を選択対象とする。なお、所定閾値以上になる項目の個数が同じ場合、下側の項目を選択対象とするものとしてもよく、また、当該項目が導出される周波数の低い方又は高い方を選択対象とするものとしてもよい。また、所定閾値以上になる項目の個数が多いものから順に選択対象外とすることを、所定閾値以上になる項目が無くなるまで行ものとしてもよい。

また、項目同士の選択基準として、規準化後の信号空間の偏差、あるいは品質工学の分野で用いられるＳＮ比を用いてもよい。すなわち、項目同士を比較して、規準化後の信号空間の偏差が大きい方を選択対象とし、偏差が小さい方を選択対象外とする。あるいは、ＳＮ比が小さい方を選択対象とし、ＳＮ比が大きい方を選択対象外としてもよい。

本実施の形態に係る検査装置１０では、各推定周波数の電圧を各々印加した際の位相差及び振幅をそれぞれ１つの項目として、上述したような選択手法により選択された項目が導出される周波数を検査対象の周波数としており、検査対象の周波数を示す検査対象周波数情報をＨＤＤ３３に記憶している。

そして、本実施の形態では、正常な状態で液滴が吐出される複数のノズル４０の各圧電素子４８に対して、この検査対象周波数情報により示される周波数の電圧を各々印加した際の位相差及び振幅から上述した単位空間情報の求め方により求められる相関行列Ｒの逆行列Ｒ^−１を単位空間情報としてＨＤＤ３３に記憶している。また、本実施の形態では、検査対象周波数情報により示される周波数の電圧を各々印加した際の位相差及び振幅の各項目毎に平均値ｍ及び標準偏差σを規準化情報としてＨＤＤ３３に記憶している。

次に、本実施の形態に係る検査装置１０の作用を説明する。

液滴吐出ヘッド１２の検査を行う作業員は、図２に示すように、検査装置１０の検査電圧出力端子２６Ａを検査対象とする液滴吐出ヘッド１２の検査電圧入力端子５８と電気的に接続する。また、作業員は、検査装置１０の検査電圧出力端子２６Ｂを圧電素子４８の他方の電極と電気的に接続する。さらに、作業員は、制御部２８の制御信号出力制御部３５を液滴吐出ヘッド１２の制御信号入力端子６２と電気的に接続する。

そして、作業員は、操作パネル２９Ｂに対して検査開始の所定操作を行う。

検査装置１０では、操作パネル２９Ｂに対して検査開始の所定操作が行われると、ＣＰＵ３０により検査処理プログラムが実行される。

図７には、ＣＰＵ３０により実行される検査処理プログラムの処理の流れが示されている。

同図のステップ１００では、液滴吐出ヘッド１２に設けられた複数のノズル４０のうち、何れかのノズル４０を検査対象ノズルとする。

次のステップ１０２では、検査対象ノズルに対応する制御信号入力端子６２に対してローレベルの制御信号を出力すると共に、他の制御信号入力端子６２に対してハイレベルの制御信号を出力する。これにより、検査対象ノズルに対応するＰＭＯＳ５２及びＮＭＯＳ５４が共にオン状態となり、他のノズル４０に対応するＰＭＯＳ５２及びＮＭＯＳ５４が共にオフ状態となる。

次のステップ１０４では、ＨＤＤ３３から検査対象周波数情報を読み出す。

次のステップ１０６では、検査対象周波数情報により示される検査対象の各周波数のうち周波数の短いものから順に発生させる発生周波数を定め、電圧発生制御部３４を制御して交流電圧発生装置２０から正弦波形で且つ当該発生周波数の電圧を発生させる。

これにより、圧電素子４８には、交流電圧発生装置２０により発生された交流電圧が印加される。

電圧計２２は、交流電圧発生装置２０の両端子間の電位差を示す電位差信号を出力する。また、電流計２４は、圧電素子４８に流れる電流値を示す電流値信号を出力する。

次のステップ１０８では、電圧計２２から出力された電位差信号及び電流計２４から出力された電流値信号を所定期間検出し、圧電素子４８に印加される電圧の正弦波形に対する圧電素子４８に流れる電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅を導出し、導出した位相差、及び振幅を周波数別の導出結果情報としてＲＡＭ３１に記憶させる。

次のステップ１１０では、検査対象周波数情報により示される検査対象の各周波数の全てで位相差、及び振幅の導出が完了したか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ１１２へ移行する一方、否定判定となった場合はステップ１０６へ移行する。

ステップ１１２では、ＨＤＤ３３に記憶された単位空間情報に基づき、ＲＡＭ３１に記憶された検査対象ノズルの周波数別の導出結果情報により示される各周波数毎の位相差及び振幅のマハラノビスの距離を演算する。

具体的には、各周波数において導出された位相差及び振幅をそれぞれ１つの項目として、相関行列Ｒと同じ順序に並べた行列ｕを作成する。

ｕ＝（ｕ_１，ｕ_２，ｕ_３，・・・ｕ_ｋ）・・・（４）
そして、ＨＤＤ３３に記憶された規準化情報に基づき、項目毎に上記の（１）式をに示す演算を行って行列ｕを規準化する。この規準化された行列をＵ＝（Ｕ_１，Ｕ_２，Ｕ_３，・・・Ｕ_ｋ）とする。

そして、単位空間情報により示される逆行列Ｒ^−１を用いて、以下の（５）式に示す演算を行ってマハラノビスの距離ＭＤを算出する。

図８には、検査対象とする液滴吐出ヘッド１２の各ノズル４０のマハラノビスの距離ＭＤを算出した結果の一例が示されている。なお、図８の横軸は、液滴吐出ヘッド１２の一方の端から順に各ノズル４０をカウントしたノズル番号を対数で示している。

また、図９（Ａ）〜（Ｃ）には、ノズル番号が１番目、３番目、４番目のノズル４０のアドミタンス特性及びマハラノビスの距離ＭＤの一例が示されており、図１０（Ａ）〜（Ｃ）には、ノズル番号が１１番目、１２番目、２４番目のノズル４０のアドミタンス特性及びマハラノビスの距離ＭＤの一例が示されている。

次のステップ１１４では、演算されたマハラノビスの距離ＭＤが所定値以内（本実施の形態では、距離ＭＤ^２≦１０）である場合に、検査対象ノズルは正常であると判定し、マハラノビスの距離ＭＤが上記所定値よりも大きい場合に、検査対象ノズルは異常であると判定して、判定結果を示す判定結果情報をＨＤＤ３３に記憶させる。

次のステップ１２０では、液滴吐出ヘッド１２に設けられた複数のノズル４０の全てで判定が完了したか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ１２２へ移行する一方、否定判定となった場合はステップ１００へ移行する。

ステップ１２２では、ＨＤＤ３３に記憶された各ノズル４０毎の判定結果情報に基づいて、各ノズル４０毎の正常、異常の判定結果を示す情報をディスプレイ２９Ａに表示させ、本検査処理プログラムは処理終了となる。

以上のように本実施の形態によれば、電圧を印加されて圧電素子４８が変形することによりノズル４０から液滴が吐出される液滴吐出ヘッド１２の圧電素子４８に対して、交流電圧発生装置２０により、正弦波形で且つ予め定められた複数の周波数の電圧を各々個別に印加し、電流計２４により、交流電圧発生装置２０により複数の周波数の電圧が各々印加された際に圧電素子４８に流れる電流を検出する。そして、ＣＰＵ３０により、複数の周波数の各々毎に、圧電素子に印加される電圧の正弦波形に対する電流計２４により検出される電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅を導出し、導出された位相差及び振幅に基づいて液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定しているので、検査精度の低下を抑えつつ、検査時間を短縮することができる。

また、本実施の形態によれば、ノズル４０から正常な状態で液滴が吐出される液滴吐出ヘッド１２の圧電素子４８に対して複数の周波数の電圧を各々印加した際の位相差及び振幅の少なくとも一方を単位空間とする単位空間情報を予めＨＤＤ３３に記憶し、記憶された単位空間情報に基づき、ＣＰＵ３０によって、位相差及び振幅の少なくとも一方のマハラノビスの距離を演算し、当該マハラノビスの距離に基づいて液滴吐出ヘッド１２が正常か否かを判定しているので、検査精度の低下が抑制される。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係る検査装置１０及び検査対象とする液滴吐出ヘッド１２の概略構成は、上記第１の実施の形態（図１及び図２参照）と同一であるので、ここでの説明は省略する。

また、第２の実施の形態に係る制御部２８の概略構成も上記第１の実施の形態（図３参照）と同一であるので、ここでの説明は省略する。

ところで、吐出不良の発生原因毎に、圧電素子４８のアドミタンス特性において位相差及び振幅が極値又は変曲点になる周波数は、各々異なっている。

図１１（Ａ）〜（Ｃ）には、気泡の発生や異物の混入、ノズル面の濡れが各々発生しているノズル４０の圧電素子４８での位相に関するアドミタンス特性の一例が示されている。

このため、ノズル４０で吐出不良が発生した場合、アドミタンス特性が類似しているものを特定することにより、吐出不良の発生原因を特定することができる。

そこで、第２の実施の形態に係る検査装置１０では、ＨＤＤ３３に上記の単位空間情報に加えて、ノズル４０から異常な状態で液滴が吐出される発生原因毎に、当該発生原因による吐出不良が発生している液滴吐出ヘッド１２の圧電素子４８のアドミタンス特性において位相差及び振幅が極値又は変曲点になると推定される推定周波数の電圧を、当該発生原因による吐出不良が発生している液滴吐出ヘッド１２の圧電素子４８に対して印加した際の位相差及び振幅から上述した単位空間情報の求め方により求められる相関行列Ｒの逆行列Ｒ^−１を発生原因別の原因別単位空間情報として記憶している。

例えば、図１１（Ａ）〜（Ｃ）の場合、吐出不良の発生原因が気泡の発生の場合の推定周波数は、Ａ_１〜Ａ_４となり、吐出不良の発生原因が異物の混入の場合の推定周波数は、Ｂ_１〜Ｂ_４となり、吐出不良の発生原因がノズル面の濡れの場合の推定周波数は、Ｃ_１〜Ｃ_４となる。

次に、第２の実施の形態に係る検査装置１０の作用を説明する。

図１２には、第２の実施の形態に係る検査処理プログラムの処理の流れが示されている。なお、同図における図７と同一の処理には図７と同一の符号を付して、その説明を省略する。

ステップ１１６では、上記ステップ１１４において検査対象ノズルは異常であると判定された場合に、ＨＤＤ３３に記憶された原因別単位空間情報に基づき、ＲＡＭ３１に記憶された検査対象ノズルの周波数別の導出結果情報により示される各周波数毎の位相差及び振幅のマハラノビスの距離を発生原因別に演算する。

次のステップ１１８では、上記ステップ１１６において演算された発生原因別のマハラノビスの距離に基づいて発生原因を特定する。なお、本実施の形態では、発生原因別のマハラノビスの距離が所定値（例えば、距離ＭＤ^２≦１０）以内になるものを発生原因と特定し、上記ステップ１１４において判定した判定結果を示す判定結果情報と共に、発生原因を示す発生原因情報をＨＤＤ３３に記憶させる。

そして、ステップ１２４では、ＨＤＤ３３に記憶された各ノズル４０毎の判定結果情報及び発生原因情報に基づいて、各ノズル４０毎の正常、異常の判定結果、及び異常の判定された場合に発生原因を示す情報をディスプレイ２９Ａに表示させ、本検査処理プログラムは処理終了となる。

以上のように本実施の形態によれば、ノズル４０から異常な状態で液滴が吐出される発生原因毎に、当該発生原因による吐出不良が発生している液滴吐出ヘッド１２の圧電素子４８のアドミタンス特性において位相差及び前記振幅が極値又は変曲点になると推定される推定周波数の電圧を、当該発生原因による吐出不良が発生している液滴吐出ヘッド１２の圧電素子４８に対して印加した際の位相差及び振幅を発生原因別の単位空間とする原因別単位空間情報をＨＤＤ３３にさらに記憶し、液滴吐出ヘッド１２が異常であると判定された場合に、ＣＰＵ３０によって、ＨＤＤ３３に記憶された原因別単位空間情報に基づき、位相差及び振幅のマハラノビスの距離を発生原因別に演算し、当該発生原因別のマハラノビスの距離に基づいて発生原因を特定しているので、吐出不良の発生原因を判別することができる。

なお、上記各実施の形態では、本発明をインクジェットプリンタに備えられた液滴吐出ヘッド１２を検査する検査装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、本発明の構成をインクジェットプリンタに搭載してもよい。これにより、液滴吐出ヘッド１２の異常を適宜検査することができる。

また、上記各実施の形態では、各ノズル４０毎の正常、異常の判定結果、及び異常の判定された場合に発生原因を示す情報をディスプレイ２９Ａに表示させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、判定結果、及び発生原因を示す情報を記録用紙等に記録するものとしてもよく、また、ＨＤＤ３３に記憶された各ノズル４０毎の判定結果情報及び発生原因情報を外部装置へ送信するものとしてもよい。

また、上記各本実施の形態では、位相差及び振幅を両方とも導出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れか一方のみとしてもよい。

また、本実施の形態では、導出された位相差及び振幅のマハラノビスの距離を演算し、マハラノビスの距離に基づいて液滴吐出ヘッド１２が正常か否かを判定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、導出された位相差及び振幅から重回帰分析を用いて液滴吐出ヘッド１２が正常か否かを判定するようにしてもよい。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。

また、本発明は、液滴吐出ヘッド１２を主走査方向に往復移動させながら、記録用紙に対して画像を記録するインクジェットプリンタの液滴吐出ヘッド１２に適用してもよく、また、液滴吐出ヘッド１２が記録用紙の幅より幅広とした長尺ヘッドとして、多数のノズル４０が記録用紙の幅方向に沿って設けられたものとし、記録用紙を副走査方向へ相対的に移動させながら、当該液滴吐出ヘッド１２の各ノズル４０から液滴を吐出することにより記録用紙の全幅を一括で記録するインクジェットプリンタの液滴吐出ヘッド１２に適用してもよい。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。

その他、本実施の形態で説明した検査装置１０の構成（図２、図３参照。）、液滴吐出ヘッド１２の構成（図１参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

また、本実施の形態で説明した検査処理プログラム（図７及び図１２参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

また、本実施形態で説明した液滴吐出ヘッド１２は、記録媒体上へ画像（文字を含む）を記録するインクジェットプリンタの液滴吐出ヘッドであってもよく、また、例えば半導体や液晶表示器等のパターン形成のためにシート状の基板に液滴を吐出するパターン形成装置等の他の液滴吐出記録装置の液滴吐出ヘッドであってもよい。また、吐出する液体もインク液に限定されるものではない。

実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの断面図である。 実施の形態に係る検査装置及び液滴吐出ヘッドの概略構成を示す構成図である。 実施の形態に係る制御部の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る正常状態及び吐出不良が発生している圧電素子のアドミタンス特性の一例を示すグラフである。 実施の形態に係る相関係数が所定閾値以上になる項目と当該項目の個数を特定した結果の一例を示す図である。 実施の形態に係る項目を選択する流れを示す図である。 第１の実施の形態に係る検査処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係る各ノズルのマハラノビスの距離ＭＤを算出した結果の一例を示す図である。 第１の実施の形態に係る１番目、３番目、４番目のノズルのアドミタンス特性及びマハラノビスの距離ＭＤの一例を示すグラフである。 第１の実施の形態に係る１１番目、１２番目、２４番目のノズルのアドミタンス特性及びマハラノビスの距離ＭＤの一例を示すグラフである。 実施の形態に係る吐出不良の発生原因毎の圧電素子のアドミタンス特性の一例が示すグラフである。 第２の実施の形態に係る検査処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 （Ａ）圧電素子に印加する電圧の波形を示す波形図であり、（Ｂ）は電圧を印加した際に圧電素子に流れる電流の波形を示す波形図である。 圧電素子のアドミタンス特性を示す図である。

符号の説明

１０ 検査装置
１２ 液滴吐出ヘッド
２０ 交流電圧発生装置（電圧印加手段）
２４ 電流計（電流検出手段）
３０ ＣＰＵ（導出手段、判定手段、特定手段）
３３ ＨＤＤ（記憶手段）
４０ ノズル（吐出口）
４８ 圧電素子

Claims (9)

1. 電圧を印加されて圧電素子が変形することにより吐出口から液滴が吐出される液滴吐出ヘッドの前記圧電素子に対して、正弦波形で且つ予め定められた複数の周波数の電圧を各々個別に印加する電圧印加手段と、
   前記電圧印加手段により前記複数の周波数の電圧が各々印加された際に前記圧電素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記複数の周波数の各々毎に、前記圧電素子に印加される電圧の正弦波形に対する前記電流検出手段により検出される電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅の少なくとも一方を導出する導出手段と、
   前記導出手段により導出された位相差及び振幅の少なくとも一方に基づいて前記液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定する判定手段と、
   を備えた検査装置。
2. 前記複数の周波数は、前記吐出口から正常な状態で液滴を吐出する前記液滴吐出ヘッド、及び前記吐出口から異常な状態で液滴を吐出する前記液滴吐出ヘッドの各圧電素子における印加される電圧の周波数の変化に対する前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方の変化を示すアドミタンス特性において、前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方が極値又は変曲点になると推定される推定周波数である
   請求項１記載の検査装置。
3. 前記複数の周波数は、前記推定周波数から多重共線性を回避するように選択された周波数である
   請求項２記載の検査装置。
4. 前記選択は、前記推定周波数の電圧を前記圧電素子に各々印加した際の前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方をそれぞれ項目として、各項目間の相関度合いを示す相関係数を各々算出し、各項目毎に、当該項目以外の他の項目との前記相関係数が所定閾値以上になる項目の個数を特定した特定結果において、前記相関係数が前記所定閾値以上となる項目の組み合わせにおける前記個数の多い方の項目に対応する推定周波数を選択対象外とする選択である
   請求項３記載の検査装置。
5. 前記選択は、前記推定周波数の電圧を前記圧電素子に各々印加した際の前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方をそれぞれ項目として、各項目間の相関度合いを示す相関係数を各々算出し、各項目毎に、標準偏差が小さい方、あるいはＳＮ比が良い方の項目に対応する推定周波数を選択対象外とする選択である
   請求項３記載の検査装置。
6. 前記吐出口から正常な状態で液滴を吐出する前記液滴吐出ヘッドの前記圧電素子に対して前記複数の周波数の電圧を各々印加した際の前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方を単位空間とする単位空間情報を予め記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記記憶手段に記憶された単位空間情報に基づき、前記導出手段により導出された位相差及び振幅の少なくとも一方のマハラノビスの距離を演算し、当該マハラノビスの距離に基づいて前記液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定する
   請求項１〜請求項５の何れか１項記載の検査装置。
7. 前記記憶手段は、前記吐出口から異常な状態で液滴が吐出される発生原因毎に、当該発生原因による吐出不良が発生している前記液滴吐出ヘッドの圧電素子の前記アドミタンス特性において前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方が極値又は変曲点になると推定される推定周波数の電圧を、当該発生原因による吐出不良が発生している前記液滴吐出ヘッドの圧電素子に対して印加した際の前記位相差及び前記振幅の少なくとも一方を発生原因別の単位空間とする原因別単位空間情報をさらに記憶し、
   前記判定手段により前記液滴吐出ヘッドが異常であると判定された場合に、前記記憶手段に記憶された原因別単位空間情報に基づき、前記導出手段により導出された位相差及び振幅の少なくとも一方のマハラノビスの距離を発生原因別に演算し、当該発生原因別のマハラノビスの距離に基づいて発生原因を特定する特定手段をさらに備えた
   請求項６記載の検査装置。
8. 電圧を印加されて圧電素子が変形することにより吐出口から液滴が吐出される液滴吐出ヘッドと、
   前記圧電素子に対して、正弦波形で且つ予め定められた複数の周波数の電圧を各々個別に印加する電圧印加手段と、
   前記電圧印加手段により前記複数の周波数の電圧が各々印加された際に前記圧電素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記複数の周波数の各々毎に、前記圧電素子に印加される電圧の正弦波形に対する前記電流検出手段により検出される電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅の少なくとも一方を導出する導出手段と、
   前記導出手段により導出された位相差及び振幅の少なくとも一方に基づいて前記液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定する判定手段と、
   を備えた液滴吐出装置。
9. 電圧を印加されて圧電素子が変形することにより吐出口から液滴が吐出される液滴吐出ヘッドの前記圧電素子に対して、正弦波形で且つ予め定められた複数の周波数の電圧を各々個別に印加し、
   前記複数の周波数の電圧が各々印加された際に前記圧電素子に流れる電流を検出し、
   前記複数の周波数の各々毎に、前記圧電素子に印加される電圧の正弦波形に対する検出された電流の波形の位相差、及び当該電流の波形の振幅の少なくとも一方を導出し、
   導出された位相差及び振幅の少なくとも一方に基づいて前記液滴吐出ヘッドが正常か否かを判定する
   液滴吐出ヘッドの検査方法。

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