JP2009234220A - 液滴吐出装置の検査装置及び液滴吐出装置の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴吐出装置を組み上げる前に、液滴吐出装置の電気的異常を検査することができる液滴吐出装置の検査装置及び液滴吐出装置の検査方法を提供する。
【解決手段】直流電圧信号発生器６３から所定の直流電圧信号を出力し、ノズル選択信号発生器６４から圧電アクチュエータ１２を１個ずつ駆動させるように選択信号を出力し、抵抗判定部７０で並列回路６８の電位を取得して出力した直流電圧信号の出力と近似していれば圧電アクチュエータ１２がショートしている、または、低抵抗であると判定する。その後、高周波信号発生器６２からバースト状の正弦波信号を出力し、ノズル選択信号発生器６４から圧電アクチュエータ１２を１個ずつ駆動させるように選択信号を出力し、磁界プローブ５２で検出対象の配線パターン１５に発生する磁界を検出し、検出信号を合否判定基準と比較し、比較結果を判定結果として出力する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液滴吐出装置の検査装置及び液滴吐出装置の検査方法、特に電気的な異常を検査するための液滴吐出装置の検査装置及び液滴吐出装置の検査方法に関する。

一般に、画像形成装置等に備えられたインクジェットヘッド等の液滴吐出装置には画像データに基づいて液滴を吐出させるための複数のノズルが設けられており、良好な画像を形成するために、当該ノズルの液滴吐出の不具合の検査が行われている。実際にノズルから液滴を吐出させ、吐出状態を検出することによりノズルの不具合を検査する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、電気的な配線の不良を検査する技術として、一般に、被検査物に検査の為の電極パッドを用意しておき、これに針状の先端のプローブを接触させて、その電圧を測定する技術や、配線に流れる電流を近磁界プローブ群により測定することによりＩＣパッケージの動作検査を行う技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−２２５１９３号公報 特開平１１−２１１８００号公報

ノズルからインクが吐出されない不具合の原因の一つに、電気的な配線の不良や、圧電素子（圧電アクチュエータ）等の接続不良または短絡（ショート）といった電気的な要因がある。ノズルの高密度化に伴い電気的配線パターンのピッチが数１０ミクロンオーダーであるため、電気部品とパターン電極とを正確に位置決めすることが難しく、また、その電極数は数１００〜１０００のオーダーであるため、電気部品を配線パターンに接続する工程において、電気的不良（異常）が発生しやすい。

しかしながら、上記従来のノズルの不具合を検査する技術は、液滴の吐出の有無を検査するものであり、不吐出の原因が電気的異常であるか等の判別はつかない。原因を判別することができなければ、製造工程を改善するためのフィードバックができない。

また、上記従来の技術では、不吐出の有無を検査するためには、インクジェットヘッドを最終形態（製品の状態）まで組み上げて実際にインクを注入し、吐出する。そのため、仮に製作工程の途中で電気的な配線の不具合があった場合でも、製品を最後まで組み立てた状態でなくては不具合が有るか否か検査できない。

一方、上記従来の電気的な配線の不良の検査は、インクジェットヘッドには適用が困難な場合がある。例えばインクジェットヘッドは、信号線が数１００〜１０００オーダーなので、検査のための電極パッドを設けると、これによりヘッド全体が非常に大きくなってしまう。これを抑えるには電極パッドを小さくする必要があるが、プローブの先端よりも小さくはできないので、小型化にも限界がある。また、パッドの小型化に伴い、プローブを誤って隣り合う電極との間にまたがって配置してしまい、電気的にショートさせて被検査物を破壊してしまう危険性が増大する。

本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、液滴吐出装置を組み上げる前に、液滴吐出装置の電気的異常を検査することができる検査装置及び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に、請求項１に記載の液滴吐出装置の検査装置は、液滴吐出装置に複数設けられたノズルから画像データに基づいて液滴を吐出させるためにノズル毎に設けられた圧電素子を駆動させるための電圧信号が入力される電圧信号入力部に、正弦波信号を出力する正弦波信号発生手段と、前記液滴吐出装置の画像データが入力される画像信号入力部に、前記圧電素子の駆動タイミングを制御する制御信号を出力する制御信号発生手段と、前記圧電素子の各々に接続された配線を複数含む領域を検出範囲とし、前記正弦波信号と前記制御信号とに基づいて前記圧電素子を駆動させたときに、前記配線に発生する電気信号を非接触で検出する検出プローブと、前記検出プローブの検出結果に基づいて前記圧電素子の駆動状態を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。

液滴吐出装置には、複数設けられたノズルから画像データに基づいて液滴を吐出させるためにノズル毎に圧電素子が設けられており、当該圧電素子を駆動させるための電圧信号が入力される電圧信号入力部及び画像データが入力される画像信号入力部が備えられている。

正弦波信号発生手段は、液滴吐出装置の電圧信号入力部に、正弦波信号を出力する。制御信号発生手段は、液滴吐出装置の画像信号入力部に圧電素子の駆動タイミングを制御するための制御信号を出力する。検出プローブは、圧電素子の各々に接続された配線を複数含む領域を検出範囲としており、正弦波信号と制御信号とに基づいて圧電素子を駆動させたときに、当該配線に発生する電気信号を非接触で検出する。判定手段は、検出プローブの検出結果に基づいて圧電素子の駆動状態を判定する。

この方法によれば、正弦波信号と制御信号とに基づいて圧電素子を駆動させたときに、当該配線に発生する電気信号を検出プローブで検出した検出結果に基づいて圧電素子の駆動状態を判定するため、液滴吐出装置を実際に組み上げて、液滴を吐出させることなく液滴吐出装置の電気的異常の有無を検査することができる。

請求項２に記載の液滴吐出装置の検査装置は、請求項１に記載の液滴吐出装置の検査装置において、前記検出プローブが、磁界プローブ、電界プローブ、及びＥＯプローブの何れかであることを特徴とする。

検出プローブは、磁界プローブ、電界プローブ、及びＥＯプローブの何れかとすることができる。なお、磁界プローブは、コイルの表面が電気的に絶縁されるように樹脂で被覆されているため、検出を非接触で行いやすいので、特に好ましい。

請求項３に記載の液滴吐出装置の検査装置は、請求項１または請求項２に記載の液滴吐出装置の検査装置において、前記制御信号発生手段が、前記圧電素子を１個ずつ駆動させる制御信号を出力することを特徴とする。

制御信号発生手段は、圧電素子を１個ずつ駆動させる制御信号を出力することができる。

検出プローブは圧電素子の各々に接続された配線を複数含む領域を検出範囲としているため、検出範囲に含まれる複数の配線に同時に交流電流が流れる（圧電素子が駆動する）と、例えば、断線と、ショートが同時に含まれている場合等、検出結果から異常の判断をしづらい場合がある。そのため、１個ずつ駆動させて検出を行うことにより検出精度を向上させることができる。

請求項４に記載の液滴吐出装置の検査装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液滴吐出装置の検査装置において、前記検出手段で検出された電気信号を増幅する増幅手段を備えたことを特徴とする。

検出手段で検出された電気信号が小さい場合があるため、電気信号を増幅する増幅手段を備えることができる。

請求項５に記載の液滴吐出装置の検査装置は、請求項４に記載の液滴吐出装置の検査装置において、前記増幅手段から出力された出力をＡＭ復調するＡＭ復調手段を備えたことを特徴とする。

検出結果の判定を行いやすくするために、増幅手段から出力された出力をＡＭ復調するＡＭ復調手段を備えることができる。

請求項６に記載の液滴吐出装置の検査装置は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液滴吐出装置の検査装置において、検出対象の前記配線上に前記検出プローブが位置するように前記液滴吐出装置と前記検出プローブとを相対移動させる相対移動手段を備えたことを特徴とする。

より精度よく電気信号を検出するためには、検出対象と検出プローブとが近くに配置されていることが好ましい。そのため、検出対象の配線上に検出プローブが位置するように液滴吐出装置と検出プローブとを相対移動させる相対移動手段を備えることができる。

請求項７に記載の液滴吐出装置の検査装置は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液滴吐出装置の検査装置において、前記判定手段は、隣り合う前記圧電素子に接続された配線同士の検出結果を比較した比較結果に基づいて前記圧電素子の駆動状態を判定することを特徴とする。

判定手段は、圧電素子の駆動状態の判定を、隣り合う圧電素子に接続された配線同士の検出結果を比較した比較結果に基づいて行うことができる。

請求項８に記載の液滴吐出装置の検査装置は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の液滴吐出装置の検査装置において、前記正弦波信号発生手段は、前記正弦波信号が出力される前に直流電圧を出力する直流電圧信号発生手段を含み、前記圧電素子の設置側に接続される抵抗及びコンデンサから成る並列回路と、前記直流電圧信号発生手段により前記直流電圧が出力されたときの前記並列回路の前記圧電素子側に発生する電位に基づいて、前記圧電素子が短絡しているか、または、低抵抗であるか否かを判定する抵抗判定手段と、を備えたことを特徴とする。

正弦波信号発生手段は、正弦波信号が出力される前に直流電圧を出力する直流電圧信号発生手段を含むことができ、圧電素子の設置側に接続される抵抗及びコンデンサから成る並列回路を備えることができる。抵抗判定手段は、直流電圧が出力されたときの並列回路の圧電素子側に発生する電位に基づいて、圧電素子が短絡しているか、または、低抵抗であるか否かを判定することができる。

抵抗判定手段は、正弦波信号が出力される前に圧電素子が短絡しているか、または、低抵抗であるか否かを判定することができるので、例えば、出力された正弦波信号により短絡している、または、低抵抗である部分に過電流が流れる等して正弦波信号発生手段が破壊されること等を防止することができる。

請求項９に記載の液滴吐出装置の検査方法は、液滴吐出装置に複数設けられたノズルから画像データに基づいて液滴を吐出させるためにノズル毎に設けられた圧電素子を駆動させるための電圧信号が入力される電圧信号入力部に、正弦波信号を出力し、前記液滴吐出装置の画像データが入力される画像信号入力部に、前記圧電素子の駆動タイミングを制御する制御信号を出力し、前記圧電素子の各々に接続された配線を複数含む領域を検出範囲とする検出プローブにより、前記正弦波信号と前記制御信号とに基づいて前記圧電素子を駆動させたときに、前記配線に発生する電気信号を非接触で検出し、前記検出プローブの検出結果に基づいて前記圧電素子の駆動状態を判定することを特徴とする。

以上説明したように、請求項１〜請求項９に記載の本発明によれば、液滴吐出装置を組み上げる前に、液滴吐出装置の電気的異常を検査することができる、という効果が得られる。

さらに、請求項８に記載の本発明によれば、正弦波信号の出力前に圧電素子が短絡しているか、または、低抵抗であるか否か判定することができるため、正弦波信号を出力した際に過電流による正弦波信号発生手段の破壊等を防止することができる、という効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

まず、本実施の形態に係る検査装置により検査するインクジェットヘッドの一例について図１〜図３を参照して詳細に説明する。

図１は、インクジェットヘッド１０の電気的構成の概略の一例を示す構成図である。インクジェットヘッド１０は、圧電アクチュエータ（３個の圧電アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃ）１２、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１４、アナログ電圧信号入力部１８、及び画像データ入力部２０を含んで構成されている。なお、圧電アクチュエータ１２の数等は一例であり、本実施例の構成に限定されない。

圧電アクチュエータ１２は、ノズルから液滴を吐出させるためのものであり、１個の圧電アクチュエータ１２が１個のノズルに対応している。液滴の吐出について図２を参照して詳細に説明する。図２は、１つのノズル２２（圧電アクチュエータ１２）に対応したインク室ユニット（液滴吐出素子）１１の構成の一例を示す構成図である。液滴吐出素子１１は、ノズル２２、圧力室２４、供給口２６、共通流路２８、加圧板３０、個別電極３２、及び圧電アクチュエータ１２を含んで構成されている。

圧力室２４は、ノズル２２に対応して設けられており、両端部の一方にノズル２２への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給口）２６が設けられている。また、圧力室２４は、供給口２６を介して共通流路２８と連通されている。共通流路２８は、圧力室２４にインク収納室（図３参照）から供給されるインクを分配供給するためのものであり、インク供給源であるインク収納室と連通している。

加圧板３０は、共通電極と兼用される振動板であり、圧力室２４の一部の面（図２では天面）を構成しており、個別電極３２を含む圧電アクチュエータ１２が接続されている。

個別電極３２と共通電極（加圧板）３０との間に駆動電圧を印加することにより圧電アクチュエータ１２が変形して圧力室２４の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル２２からインクが吐出される。インク吐出後、圧電アクチュエータ１２の変形が元に戻る際に、共通流路２８から供給口２６を通って新しいインクが圧力室２４に再充填される。

このように、画像データに応じて各ノズル２２に対応した圧電アクチュエータ１２の駆動を制御することにより、ノズル２２からインク滴を吐出させることができる。

なお、圧電アクチュエータ１２の具体的一例としては、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウム等の圧電体を用いた圧電素子等が挙げられる。

アナログ電圧信号入力部（入力ポート）１８は、圧電アクチュエータ１２を駆動するための１種類のアナログ電圧信号（駆動電圧）を入力するためのものである。なお、アナログ電圧信号は、インクが吐出されるように電圧が時間変化する信号である。

画像データ入力部２０は、ビットマップ展開された画像データ（デジタルデータ）をシリアル形式で入力するためのものである。

ＩＣ１４は、画像データであるシリアル信号をパラレル信号に変換するためのものであり、また、圧電アクチュエータ１２の駆動を制御するためのアナログスイッチ１６を制御対象である圧電アクチュエータ１２の数分（本実施の形態では３個）含んで構成されている。アナログスイッチ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは、一端がアナログ電圧信号入力部１８に共通接続され、他端が個々の圧電アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃにそれぞれ接続されている。アナログスイッチ１６の制御端子は、パラレル信号に変換された個々の１ビット信号線に接続され、当該データによりＯＮ／ＯＦＦの制御がなされる。

アナログスイッチ１６の具体的一例としては、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ等が挙げられる。

シリアル状の画像データが入力されると、ＩＣ１４内部でパラレル信号に変換され、そのデータ内容に基づいて個々のアナログスイッチが選択的にＯＮまたはＯＦＦされる。この状態でアナログ電圧信号が入力されると、複数並んだ圧電アクチュエータ１２は選択的に駆動される。

圧電アクチュエータ１２は、電気的にはコンデンサと等価であるため、アナログ電圧信号が時間的に変化する毎に、コンデンサ（圧電アクチュエータ１２）に電荷を充放電するための電流が流れる。従って、アナログ電圧信号が時間的に変化するたびに、アナログスイッチ１６と圧電アクチュエータ１２を結ぶ配線パターン１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの近傍の空間に磁界が発生する。

図３にインクジェットヘッド１０の外観の概略構成の一例を示す。なお、ノズル２２の配置及び数等は、一例であり、本実施例に限定されない。また、図３ではＩＣ１４を一つ備えている場合について示しているが、これに限らず複数のＩＣ１４を備えた構成としてもよい。

配線パターン１５は、フレキシブル基板３４上に形成されている。

インクジェットヘッド１０には、通常インクが触れて電気配線をショートすることのないように、カバー（図示省略）がされている。しかし、インクジェットヘッド１０の製作途中では、当該カバーがされていないため、配線パターン１５に磁界プローブ５２を近接させることができる。そこで、本実施の形態では、配線パターン１５を流れる電流によって発生する磁界を磁界プローブ（検出手段）５２により検出する。具体的一例としては、先端が直径２ｍｍの小型コイルからなる磁界プローブ５２を、配線パターン１５から１ｍｍ以内の距離にまで近接させて磁界を検出する。

次に、本実施の形態に係る検査装置の一例について図４及び図５を参照して詳細に説明する。図４は、検査装置５０の概略構成の一例を示す概略構成図である。

検査装置５０は、磁界プローブ５２、全体制御部５４、高周波アンプ５６、ＡＭ復調器５８、比較器６０、高周波信号発生器６２、ノズル選択信号発生器６４、位置決め装置６６、Ｒ・Ｃ並列回路６８、及び抵抗判定部７０を備えて構成されている。

磁界プローブ５２は、インクジェットヘッド１０の配線パターン１５に流れる電流により発生する磁界を非接触で検出するためのものである。また、複数の配線パターン１５を含む領域を検出範囲としている。

全体制御部５４は、検査装置５０の全体を制御するためのものであり、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びハードディスク等により構成される。

高周波アンプ５６は、磁界プローブ５２の出力を増幅するためのものである。磁界プローブ５２の出力は数ｍＶ〜数１０ｍＶと小さく、Ｓ／Ｎ比があまり良くない場合があるので、出力を増幅させることが好ましい。増幅や、図示を省略した平均化処理部により平均化処理を行うことで、検出精度及び分解能を高めることが可能になる。ＡＭ復調器５８は、磁界プローブ５２の出力を比較器６０で比較できるようにＡＭ復調するためのものである。

比較器６０は、ＡＭ復調された出力を合否判定基準と比較し、比較結果を判定結果として全体制御部５４に出力するためのものである。

高周波信号発生器６２は、直流電圧信号発生器６３を含んで構成されている。直流電圧信号発生器６３は、所定の直流電圧を発生するためのものであり、圧電アクチュエータ１２がショートしているか否かを検査する際に、直流電圧をアナログ電圧信号入力部１８に出力する。

高周波信号発生器６２は、磁界プローブ５２により配線パターン１５に発生する磁界を検出する際に高周波信号（単一周波数のバースト状正弦波信号）をアナログ電圧信号入力部１８に出力するためのものである。高周波信号は、所定の直流電圧を出力し、圧電アクチュエータ１２のショートを検査した後に切替えて出力するか、または、所定の直流電圧に重畳して出力する。

一般に、磁界プローブ５２は１０ＭＨｚ以下の低周波帯の感度が低い。これに対し、インクを吐出（圧電アクチュエータ１２を駆動）させるためのアナログ電圧信号の波形は一般に数ＭＨｚ以下の成分が中心のため、吐出のためのアナログ波形をそのまま検査に使用すると磁界プローブ５２の出力が小さくなる場合がある。そこで、１０ＭＨｚ以上の高周波成分から成る高周波信号を使うことが好ましい。なお、周波数を高くすると、アナログスイッチ１６がＭＯＳＦＥＴトランジスタである場合は、ソースとドレインとの間に存在する寄生容量が高周波成分を通過させてしまい、アナログスイッチ１６がＯＦＦであっても、圧電アクチュエータ１２に駆動信号を伝えてしまう場合がある。そのため、寄生容量のインピーダンスが十分に大きい１０〜５０ＭＨｚの範囲に高周波信号の周波数を設定することがより好ましい。

ノズル選択信号発生器６４は、ノズル（圧電アクチュエータ１２）を駆動するための選択信号（デジタル信号）を出力するためのものである。なお、本実施の形態では、磁界プローブ５２の検出範囲に比べて配線パターン１５が小さいため、隣接する複数のチャンネル（圧電アクチュエータ１２）を駆動させると、それぞれの配線パターン１５に発生する磁界を同時に検出してしまう場合がある。そのため、圧電アクチュエータ１２を１チャンネル（個）ずつ駆動させるための選択信号を出力する。

位置決め装置６６は、磁界プローブ５２を磁界を検出する配線パターン１５の上に位置するように、インクジェットヘッド１０及び磁界プローブ５２の位置を決めるための装置である。位置決め装置６６の具体的構成の一例を図５に示す。

位置決め装置６６は、インクジェットヘッド１０の位置を決めるためのインクジェットヘッド固定装置８０と磁界プローブ５２の位置を決めるための磁界プローブ固定装置９０とにより構成されている。インクジェットヘッド固定装置８０は、インクジェットヘッド１０を一軸ステージ８４に固定するためのヘッド固定部材８２、一軸ステージ８４、高さステージ８６、磁界プローブ５２の移動方向と直交するＹ方向の位置決め用のモータ８８Ａ、及び高さ方向であるＺ方向の位置決め用のモータ８８Ｂを含んで構成されている。磁界プローブ固定装置９０は、リニアガイド９２、ボールねじ９４、及びモータ９６を含んで構成されており、磁界プローブ５２を磁界を検出する配線パターン１５の上に位置するようにＸ方向に移動させる。インクジェットヘッド１０及び磁界プローブ５２の位置は、全体制御部５４により制御される。なお、図５に示した位置決め装置６６では、磁界プローブ５２を圧電アクチュエータ１２の駆動に合わせて移動させるものであるがこれに限らず、インクジェットヘッド１０を移動させるようにしても良いし、両方共に移動させるようにしても良い。

Ｒ・Ｃ（抵抗及びコンデンサ）並列回路６８は、インクジェットヘッド１０のアナログ電圧信号の設置側の電極とグランド電位との間に接続された、抵抗ＲとコンデンサＣとの並列回路である（図６参照）。

抵抗判定部７０は直流電圧により発生した並列回路６８の電位（電圧）を取得し、当該電圧に基づいて圧電アクチュエータ１２がショート（短絡）しているか、または、低抵抗であるか否かを判定するためのものである。

つぎに、本実施の形態の検査装置５０によるインクジェットヘッド１０の電気的異常の検査の流れについて図６〜図１０を参照して詳細に説明する。

図６は、本実施の形態の検査装置５０の駆動回路の概略構成の一例を示したものである。また、図７は、本実施の形態の検査装置５０における検査の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、ステップ１００では、直流電圧信号発生器６３から所定の直流電圧信号を出力する。これにより、インクジェットヘッド１０のアナログ電圧信号入力部１８に所定の直流電圧信号が入力される。

次のステップ１０２では、ノズル選択信号発生器６４から圧電アクチュエータ（ノズル）選択信号（駆動信号）を出力させる。本実施の形態では、圧電アクチュエータ１２が１個ずつ駆動するように圧電アクチュエータ１２を選択する選択信号を順次、出力する。これにより、インクジェットヘッド１０の画像データ入力部２０に選択信号が入力され、入力された信号に対応するアナログスイッチ１６がＯＮし、圧電アクチュエータ１２を駆動させるよう、配線パターン１５に電流が流れる。なお、図６では、圧電アクチュエータ１２Ｂを駆動させるための選択信号が入力され、アナログスイッチ１６ＢがＯＮし、配線パターン１５Ｂに電流が流れている状態を示している。

次のステップ１０４では、並列回路６８の電位を全圧電アクチュエータ１２について、順次、取得し、次のステップ１０６では、抵抗判定部７０で取得した電位に基づいて各圧電アクチュエータ１２が短絡しているか、または、低抵抗であるか否かを判定する。検査対象の圧電アクチュエータ１２が短絡（ショート）している、または、低抵抗である場合は、取得した電位はほぼ、入力された直流電圧信号の値になる。なお、本実施の形態では、アナログスイッチ１６のＯＮ抵抗は十分に小さいものである。一方、配線パターン１５が断線していれば直流電流の流れる経路がないため、並列回路６８の電位はゼロになる。また、圧電アクチュエータ１２が正常に動作している場合は、直流電流はカットされるため、並列回路６８の電位はゼロになる。

すなわち、並列回路６８の電位が直流電圧信号発生器６３から出力された直流電圧値に近いか否かで、検査対象の圧電アクチュエータ１２（チャンネル）がショートしているか、または、低抵抗であるか否か判定する。ここで、低抵抗とは、短絡判定部７０で取得した電位がほぼ入力された直流電圧信号の値となるような抵抗値をいう。換言すれば、圧電アクチュエータ１２がほぼ短絡しているとみなせる抵抗値をいう。低抵抗値の具体的一例としては、１ｋΩが挙げられるが、これに限らない。

次のステップ１０８では、続けて検査を行って良いか否かを判断する。本実施の形態では、ステップ１０６でショートしている圧電アクチュエータ１２があると判定した場合等は、当該インクジェットヘッド１０に不具合が生じていることが判定されており、また、圧電アクチュエータ１２がショートしている状態のときにバースト状の正弦波信号が流れてしまうと、過電流により正弦波信号発生手段が破壊されてしまう等の問題が生じるため、正弦波信号を出力し、磁界を検出する検査を行わないようにしている。そのため、本実施の形態では、ショートしている圧電アクチュエータ１２があると判定した場合は否定されて、本処理を終了する。一方、ショートしている圧電アクチュエータ１２が無かった場合は肯定されて、ステップ１１０へ進む。

ステップ１１０では、高周波信号発生器６２からバースト状の正弦波信号（交流信号）を出力し、次のステップ１１２では、ノズル選択信号発生器６４から圧電アクチュエータ１２選択信号を順次、出力する。なお、当該正弦波信号の周波数において並列回路６８のコンデンサＣのインピーダンスが十分小さくなるようにコンデンサＣを選んでおけば、コンデンサＣと抵抗Ｒとの合成インピーダンスは小さい値となるので、圧電アクチュエータ１２に電圧の大部分がかかる。これにより、圧電アクチュエータ１２の容量（インピーダンス）に依存した交流電流が回路に流れ、磁界プローブ５２による磁界の検出が可能となる。ここで、検出精度を高めるため、コンデンサＣの値は圧電アクチュエータ１２の静電容量の１００倍程度または、それ以上であることが好ましい。

次のステップ１１４では、位置決め装置６６により磁界プローブ５２を検出対象の配線パターン１５の上に順次、移動させ、磁界プローブ５２により各検査対象の配線パターン１５に発生した磁界を検出する。

検出結果について図８〜図１０を参照して詳細に説明する。図８は、配線パターン１５がＮチャンネルある場合のプローブ検出信号の分布の一例を示している。

図８のチャンネル（配線パターン１５）１２、１３のように、磁界プローブ５２の検出信号が大きい場合は、静電容量が大きいことが原因と考えられる。大きさが通常の２倍程度または、それ以上であれば、隣り合う圧電アクチュエータ１２同士の電極が互いにつながっている可能性が高い。

また、図８のチャンネル１６のように、磁界プローブ５２の検出信号が小さい場合は、圧電アクチュエータ１２を充放電するための電流が少ないことを意味しているため、静電容量が小さいか、断線している可能性が考えられる。配線が断線している場合、交流電流は流れないか、または、断線部分に形成される静電容量（寄生容量）を通して流れる。交流電流が流れなければ、磁界プローブ５２の検出信号は小さな値となるかまたは、ゼロになる。また、図９に示したように、アナログスイッチ１６ＢがＯＮしており、配線パターン１５Ｂが断線している場合、静電容量１３Ｂを通して圧電アクチュエータ１２Ｂに交流電流が流れる場合がある。この静電容量は一般的に圧電アクチュエータ１２Ｂの静電容量よりも小さく、圧電アクチュエータ１２Ｂと直列にあるため、圧電アクチュエータ１２Ｂの静電容量と合成される直列容量（合成容量）は、圧電アクチュエータ１２Ｂの静電容量よりも小さな値となる。そのため、通常の場合に比べて流れる交流電流の電流値は小さい値となり、磁界プローブ５２の検出信号も小さな値となる。

なお、本実施の形態では、インクジェットヘッド１０を固定し、磁界プローブ５２を検出対象の配線パターン１５の上に移動させて検出しているが、磁界プローブ５２を固定し、インクジェットヘッド１０を移動させた場合も同様な検出結果が得られる。また、インクジェットヘッド１０及び磁界プローブ５２共に、固定したまま検出を行った場合の検出結果の一例を図１０に示す。図１０は、磁界プローブ５２をチャンネル１２の上付近で固定させたときの検査結果の一例である。図１０に示したように、チャンネル１２付近の検出信号が最も強く、チャンネル１２から離れるに従って、検出信号は小さくなる。この場合でも、図８に示した場合と同様に、チャンネル１４、１５のように、磁界プローブ５２の検出信号が大きい場合は、隣り合う圧電アクチュエータ１２同士の電極が互いにつながっている可能性が高い。また、チャンネル１１のように、磁界プローブ５２の検出信号が小さい場合は、静電容量が小さいか、断線している可能性が考えられる。

本実施の形態では、磁界プローブ５２の検出信号の平均値から予め定めた範囲（合否判定基準）の値を合格（異常無し）、範囲外を不合格（異常有り）としている。そのため、次のステップ１１６では、比較器６０により検出結果と合否半的基準とを比較し、比較結果を判定結果とする。

次のステップ１１８では、判定結果を図示しない表示手段や記録媒体等に出力した後、本処理を終了する。

なお、本実施の形態では、磁界プローブ５２の検出信号の平均値から予め定めた範囲（合否判定基準）の値を合格、範囲外を不合格としているが、これに限らず、例えば、隣り合うチャンネル同士の検出結果を比較した比較結果に基づき、他よりも大きい又は小さい場合を不合格等とするようにしてもよい。

なお、本実施の形態では磁界プローブ５２により配線パターン１５に流れる電流により発生する磁界を検出しているが、これに限らず、例えば、電界プローブやＥＯプローブを用いて、配線パターン１５に電圧が印加されることにより発生する電界を検出するようにしてもよい。一般に、電界プローブやＥＯプローブの表面は、配線パターン１５よりも大きい金属の硬い平面であるため、プローブを配線パターン１５に接触させると、配線パターン１５同士がショートしたり、配線パターン１５の表面を傷つけてしまったりするおそれがあるので、電界プローブやＥＯプローブにより検出を行う際は、ポリイミドのような薄い絶縁シートをプローブと配線パターン１５との間に挟むようにして、非接触となるようにする。なお、磁界プローブ５２は、一般に、コイルの表面が電気的に絶縁されるように樹脂で被覆されているため、配線パターン１５に直接触れても問題はないが、樹脂で被覆されていないものの場合は同様に絶縁シートを挟むようにする。また、磁界プローブ５２は、電界プローブやＥＯプローブよりも検出範囲が広いため、位置精度はラフでよい。

また、本実施の形態では、１チャンネルずつ、磁界プローブ５２の検出範囲に含まれる複数の配線パターン１５に交流電流を流し、磁界の検出を行っているが、これに限らず、複数チャンネルずつ交流電流を流し、磁界の検出を行うようにしてもよい。なお、１チャンネルずつ行う方が、検出精度を向上させることができ、磁界プローブの位置精度をラフにすることができるため好ましい。

以上説明したように、本実施の形態の検査装置５０は、直流電圧信号発生器６３から所定の直流電圧信号を出力し、ノズル選択信号発生器６４から圧電アクチュエータ１２を１個ずつ駆動させるように選択信号を出力し、抵抗判定部７０で並列回路６８の電位を取得して出力した直流電圧信号の出力と近似していれば圧電アクチュエータ１２がショートしている、または低抵抗であると判定する。その後、高周波信号発生器６２からバースト状の正弦波信号を出力し、ノズル選択信号発生器６４から圧電アクチュエータ１２を１個ずつ駆動させるように選択信号を出力し、磁界プローブ５２で検出対象の配線パターン１５に発生する磁界を検出し、検出信号を合否判定基準と比較し、比較結果を判定結果として出力するので、検出信号が合否判定基準外（不合格）である場合は、当該インクジェットヘッド１０は電気的異常があると分かるため、インクジェットヘッド１０を製品の状態に組み上げる前に、電気的異常を検査することができる。

また、磁界プローブ５２の検出信号が合否判定基準よりも大きい場合は、隣り合う圧電アクチュエータ１２同士の電極が互いにつながっている可能性が高く、また、検出信号が小さい場合は、静電容量が小さいか、断線している可能性が考えられるため、電気的異常の原因を判断することができる。

本実施の形態に係る検査装置により検査するインクジェットヘッドの電気的構成の概略の一例を示す概略構成図である。 本実施の形態に係る１つのノズル（圧電アクチュエータ）に対応したインク室ユニット（液滴吐出素子）の構成の一例を示す構成図である。 本実施の形態に係るインクジェットヘッドの外観の概略構成の一例を示す概略構成図である。 本実施の形態に係る検査装置の概略構成の一例を示す概略構成図である。 本実施の形態に係る位置決め装置の具体的構成の一例を示す構成図である。 本実施の形態に係る検査装置の駆動回路の概略構成の一例を示す概略構成図である。 本実施の形態に係る検査装置における検査の流れの一例を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る検査装置における配線パターンがＮチャンネルある場合のプローブ検出信号の分布の一例を示す説明図である。 配線パターンが断線している場合に発生する寄生容量を説明するための説明図である。 本実施の形態に係る検査装置における配線パターンがＮチャンネルあり、磁界プローブ及びインクジェットヘッドを固定させた場合のプローブ検出信号の分布の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０ インクジェットヘッド
１２ 圧電アクチュエータ
１８ アナログ電圧信号入力部
２０ 画像データ入力部
２２ ノズル
５０ 検査装置
５２ 磁界プローブ
５４ 全体制御部
５６ 高周波アンプ
５８ ＡＭ復調器
６０ 比較器
６２ 高周波信号発生器
６３ 直流電圧信号発生器
６４ ノズル選択信号発生器
６６ 位置決め装置
６８ 抵抗・コンデンサ
７０ 抵抗判定部

Claims (9)

1. 液滴吐出装置に複数設けられたノズルから画像データに基づいて液滴を吐出させるためにノズル毎に設けられた圧電素子を駆動させるための電圧信号が入力される電圧信号入力部に、正弦波信号を出力する正弦波信号発生手段と、
   前記液滴吐出装置の画像データが入力される画像信号入力部に、前記圧電素子の駆動タイミングを制御する制御信号を出力する制御信号発生手段と、
   前記圧電素子の各々に接続された配線を複数含む領域を検出範囲とし、前記正弦波信号と前記制御信号とに基づいて前記圧電素子を駆動させたときに、前記配線に発生する電気信号を非接触で検出する検出プローブと、
   前記検出プローブの検出結果に基づいて前記圧電素子の駆動状態を判定する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする液滴吐出装置の検査装置。
2. 前記検出プローブが、磁界プローブ、電界プローブ、及びＥＯプローブの何れかであることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置の検査装置。
3. 前記制御信号発生手段が、前記圧電素子を１個ずつ駆動させる制御信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液滴吐出装置の検査装置。
4. 前記検出手段で検出された電気信号を増幅する増幅手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液滴吐出装置の検査装置。
5. 前記増幅手段から出力された出力をＡＭ復調するＡＭ復調手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出装置の検査装置。
6. 検出対象の前記配線上に前記検出プローブが位置するように前記液滴吐出装置と前記検出プローブとを相対移動させる相対移動手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液滴吐出装置の検査装置。
7. 前記判定手段は、隣り合う前記圧電素子に接続された配線同士の検出結果を比較した比較結果に基づいて前記圧電素子の駆動状態を判定することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液滴吐出装置の検査装置。
8. 前記正弦波信号発生手段は、前記正弦波信号が出力される前に直流電圧を出力する直流電圧信号発生手段を含み、
   前記圧電素子の設置側に接続される抵抗及びコンデンサから成る並列回路と、
   前記直流電圧信号発生手段により前記直流電圧が出力されたときの前記並列回路の前記圧電素子側に発生する電位に基づいて、前記圧電素子が短絡しているか、または、低抵抗であるか否かを判定する抵抗判定手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の液滴吐出装置の検査装置。
9. 液滴吐出装置に複数設けられたノズルから画像データに基づいて液滴を吐出させるためにノズル毎に設けられた圧電素子を駆動させるための電圧信号が入力される電圧信号入力部に、正弦波信号を出力し、
   前記液滴吐出装置の画像データが入力される画像信号入力部に、前記圧電素子の駆動タイミングを制御する制御信号を出力し、
   前記圧電素子の各々に接続された配線を複数含む領域を検出範囲とする検出プローブにより、前記正弦波信号と前記制御信号とに基づいて前記圧電素子を駆動させたときに、前記配線に発生する電気信号を非接触で検出し、
   前記検出プローブの検出結果に基づいて前記圧電素子の駆動状態を判定することを特徴とする液滴吐出装置の検査方法。

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