JP2010058354A - 液体吐出装置、及び、吐出検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ノズル開口からの液体の吐出の有無の検査を行う際の検査精度を向上させることが可能な液体吐出装置、及び、吐出検査方法を提供する。
【解決手段】圧電素子の駆動によりノズル開口からインクを吐出する記録ヘッドのノズル形成面にキャップ部材を対向配置し、記録ヘッドのノズルプレートとキャップ部材との間に電圧を印加した状態で、ノズル開口からキャップ部材に向けてインクを吐出したときのノズルプレートとキャップ部材との間における電気的変化を検出することで、ノズル開口からのインクの吐出の有無を検査する吐出検査方法において、通常駆動パルスPとは形状が異なる吐出検査用駆動パルスPtを用いて吐出検査処理を行う。
【選択図】図3
【解決手段】圧電素子の駆動によりノズル開口からインクを吐出する記録ヘッドのノズル形成面にキャップ部材を対向配置し、記録ヘッドのノズルプレートとキャップ部材との間に電圧を印加した状態で、ノズル開口からキャップ部材に向けてインクを吐出したときのノズルプレートとキャップ部材との間における電気的変化を検出することで、ノズル開口からのインクの吐出の有無を検査する吐出検査方法において、通常駆動パルスPとは形状が異なる吐出検査用駆動パルスPtを用いて吐出検査処理を行う。
【選択図】図3
Description
本発明は、例えば、インクジェット式プリンタ等の液体吐出装置、及び、吐出検査方法に関するものであり、特に、駆動信号を供給して吐出駆動部を作動させることによりノズル開口から液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置、及び、その吐出検査方法に関するものである。
例えば、液体吐出装置は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)を備え、この記録ヘッドのノズル開口から液体状のインクを記録紙等の記録媒体(吐出対象物)に対して吐出・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンタ(以下、単にプリンタという。)等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。
例えば、上記のプリンタでは、複数のノズル開口のうちの何れかのノズル開口からインクが吐出されない場合、即ち、所謂ドット抜けが発生した場合、記録媒体の画像が正しく印刷されないことになる。従って、全てのノズル開口からインクが確実に吐出されるか否かを検査する技術が従来より提案されている。例えば、特許文献1には、インクを帯電させ、このインクを電極間において飛翔させてこれらの電極間での電圧変化を検出することにより、インクの吐出の有無を検査する技術が開示されている。
しかしながら、上記の技術では、1ショット分のインクの帯電量を十分に得ることができず、検出信号のレベルが低くなる虞があった。このため、ドット抜けの検査精度が十分に得られないという問題があった。
また、検出レベルを高めるべく1つのノズル開口についてインクを複数回吐出することが考えられるが、その分、吐出検査処理においてインクを多く消費してしまう問題があった。
また、検出レベルを高めるべく1つのノズル開口についてインクを複数回吐出することが考えられるが、その分、吐出検査処理においてインクを多く消費してしまう問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズル開口からの液体の吐出の有無の検査を行う際の検査精度を向上させることが可能な液体吐出装置、及び、吐出検査方法を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、吐出駆動部の駆動によりノズル開口から液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
吐出駆動部を駆動する駆動パルスを発生する駆動信号発生部と、
前記液体吐出ヘッドのノズル形成面に対して対向配置され、前記ノズル開口から吐出された液体を受ける液体受部と、
前記液体吐出ヘッドの導電部と液体受部との間に電圧を印加した状態で、ノズル開口から液体受部に向けて液体を吐出したときの前記導電部と液体受部との間における電気的変化を検出することで、ノズル開口からの液体の吐出の有無を検査する吐出検査部と、を備え、
前記駆動信号発生部は、前記吐出検査部による吐出検査処理以外の処理で用いられる通常駆動パルスと、前記通常駆動パルスとは異なり前記吐出検査部による吐出検査処理で用いられる吐出検査用駆動パルスと、を発生することを特徴とする。
なお、「導電部」とは、導電性を有し、且つ、液体吐出ヘッド内の液体と接触する部分を有する部材を意味する。
また、「吐出検査処理以外」とは、液体吐出装置が本来主とする処理を意味する。
吐出駆動部を駆動する駆動パルスを発生する駆動信号発生部と、
前記液体吐出ヘッドのノズル形成面に対して対向配置され、前記ノズル開口から吐出された液体を受ける液体受部と、
前記液体吐出ヘッドの導電部と液体受部との間に電圧を印加した状態で、ノズル開口から液体受部に向けて液体を吐出したときの前記導電部と液体受部との間における電気的変化を検出することで、ノズル開口からの液体の吐出の有無を検査する吐出検査部と、を備え、
前記駆動信号発生部は、前記吐出検査部による吐出検査処理以外の処理で用いられる通常駆動パルスと、前記通常駆動パルスとは異なり前記吐出検査部による吐出検査処理で用いられる吐出検査用駆動パルスと、を発生することを特徴とする。
なお、「導電部」とは、導電性を有し、且つ、液体吐出ヘッド内の液体と接触する部分を有する部材を意味する。
また、「吐出検査処理以外」とは、液体吐出装置が本来主とする処理を意味する。
上記構成において、前記吐出検査用駆動パルスは、吐出される液体の飛翔速度が前記通常駆動パルスによって吐出された液体の飛翔速度よりも高くなるように設定されたことを特徴とする。
この構成によれば、通常駆動パルスによって吐出された液体の飛翔速度よりも高い検査用駆動パルスを用いて吐出検査を行うので、通常駆動パルスを用いて吐出検査を行う構成と比較して、検出信号の振幅(検出電圧)を大きくすることが可能となる。これにより、検出感度を向上させることができ、吐出の有無の判定精度を向上させることが可能となる。また、検出信号の振幅を高めることができるので、検査時における1つのノズル開口についての液体の吐出回数を低減することができる。その結果、吐出検査で消費する液体の量を削減することが可能となる。
また、上記構成において、前記吐出検査処理以外の処理には、前記液体としてのインクを吐出して記録媒体に対して印刷を行う印刷処理が含まれることを特徴とする。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体吐出装置として、図1に示すインクジェット式プリンタ(以下、プリンタと略記する)を例示する。
本実施形態のプリンタ1は、図1に示すように、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッド2)をキャリッジ3に搭載して備えている。また、このプリンタ1は、キャリッジ3を記録紙4(記録媒体又は吐出対象物の一種)の幅方向である主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構5と、主走査方向に直交する副走査方向に記録紙4を搬送する紙送り機構6と、記録紙4が載置されるプラテン7と、プラテン7から主走査方向の一端側に外れた位置(ホームポジション)に設けられたキャッピング機構8と、プリンタ1全体をコントロールするコントローラ9とを備えている。
上記キャリッジ3には、例えばイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色のインクを個別に収容したインクカートリッジ11が着脱可能に搭載されており、これらのインクカートリッジ11のインクが記録ヘッド2にそれぞれ供給される。また、プリンタ本体内には、キャリッジ3の位置を検出するリニアエンコーダ12が配置されており、このリニアエンコーダ12から検出信号に基づいてキャリッジ3のポジションが管理可能となっている。
記録ヘッド2は、図2に示すように、ノズル開口13が形成されたノズルプレート15と、ノズル開口13に連通する圧力発生室16を含むインク流路を形成する流路形成プレート17と、圧力発生室16の開口部を封止する可撓性の振動板18と、この振動板18の上面に接合された圧電素子19とを備えている。ノズルプレート15は、シアン(C)・マゼンタ(M)・イエロー(Y)及びブラック(K)の各色のインクを吐出するノズル開口13を副走査方向に沿って複数個(本実施形態においては180個)列設してノズル列14が形成されている。そして、このノズル列14は、各色に対応して合計4列(14C,14M,14Y,14K)設けられている。
また、記録ヘッド2は、各ノズル開口13をそれぞれ駆動する複数の圧電素子19に対応して設けられた複数のマスク回路22をヘッド駆動基板21上に備えている。そして、このマスク回路22から圧電素子19に電圧(駆動信号)を印加してこの圧電素子19を伸縮駆動させることで、圧力発生室16の容積を膨張又は収縮させて圧力発生室16内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を制御することにより、ノズル開口13からインクを吐出させる。マスク回路22には、コントローラ9の駆動信号発生回路25(本発明における駆動信号発生部の一種。図1参照。)で生成された駆動信号COMや印刷信号PRTnが入力される。なお、印刷信号PRTnの末尾のnはノズル列に含まれるノズルを特定するための番号であり、本実施形態ではノズル列は180個のノズルからなるため、nは1から180のいずれかの整数値となる。
コントローラ9は、図1に示すように、CPU26(後述する吐出検査装置32と共に本発明における吐出検査部として機能する。)を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、各種処理プログラムを記憶したROM27と、一時的にデータを記憶したりデータを保存したりするRAM28と、データを書き込み消去可能なフラッシュメモリ29と、外部機器との情報のやり取りを行うインタフェース(I/F)30と、を備えている。なお、ROM27には、メインルーチンや、後述する吐出検査ルーチン、印刷処理ルーチンの各処理プログラムが記憶されている。また、RAM28には、印刷バッファ領域が設けられており、この印刷バッファに外部機器からI/F30を介して送られてきた印刷データが記憶される。このコントローラ9には、リニアエンコーダ12からのポジション信号などが図示しない入力ポートを介して入力されるほか、外部機器から出力された印刷ジョブなどがI/F30を介して入力される。また、コントローラ9からは、記録ヘッド2(マスク回路22や圧電素子19を含む)への制御信号やキャリッジ移動機構5への制御信号、紙送り機構6への駆動信号、キャッピング機構8への動作制御信号などが図示しない出力ポートを介して出力されるほか、外部機器の印刷ステータス情報などがI/F30を介して出力される。
駆動信号発生回路25は、図2に示すように、1画素分の区間(1吐出周期又は1記録周期)において主として第1吐出パルスP1と第2吐出パルスP2と第3吐出パルスP3との3つの駆動パルスを繰り返し単位とした駆動信号COMを、マスク回路22に出力する。以下、これらの吐出パルスP1〜P3を、適宜、通常駆動パルスPと総称する。この通常駆動パルスPは、ノズル開口13からインクを吐出して記録紙4に画像やテキスト等を印刷する通常記録モード(印刷モード)で用いられる駆動パルスである。また、駆動信号発生回路25は、後述する吐出検査ルーチンにおいて用いられる検査用駆動信号COM′を発生する。この検査用駆動信号COM′は、通常駆動パルスPと比較してインクの飛翔速度が高められた検査用駆動パルスPtを含む駆動信号である。マスク回路22は、駆動信号COM(COM′)や印刷信号PRTnが入力されると、これらの信号に基づいて駆動信号COM(COM′)から必要なパルスを駆動パルスDRVnとして圧電素子19に向けて選択的に出力する。
図3は、上記駆動信号発生回路25が発生する駆動信号COMにおける通常駆動パルスP(図3(a))と、検査用駆動信号COM′における検査用駆動パルスPt(図3(b))の構成を説明する波形図である。
図3(a)に示すように、通常駆動パルスPは、基準電位VBから最高電位VHまで一定勾配で電位を上昇させる第1予備膨張要素p11と、第1予備膨張要素p11の後端電位である最高電位VHを一定時間維持する第1膨張ホールド要素p12と、最高電位VHから最低電位VLまで比較的急峻な勾配で電位を降下させる第1吐出要素p13と、最低電位VLを一定時間維持する第1収縮ホールド要素p14と、最低電位VLから当該最低電位VLと基準電位VBとの間の中間電位VMまで一定勾配で電位を上昇させる第1中間膨張要素p15と、中間電位VMを一定時間維持する第1中間ホールド要素p16と、中間電位VMから基準電位VBまで一定勾配で電位を復帰させる第1復帰膨張要素p17とから構成されている。
図3(a)に示すように、通常駆動パルスPは、基準電位VBから最高電位VHまで一定勾配で電位を上昇させる第1予備膨張要素p11と、第1予備膨張要素p11の後端電位である最高電位VHを一定時間維持する第1膨張ホールド要素p12と、最高電位VHから最低電位VLまで比較的急峻な勾配で電位を降下させる第1吐出要素p13と、最低電位VLを一定時間維持する第1収縮ホールド要素p14と、最低電位VLから当該最低電位VLと基準電位VBとの間の中間電位VMまで一定勾配で電位を上昇させる第1中間膨張要素p15と、中間電位VMを一定時間維持する第1中間ホールド要素p16と、中間電位VMから基準電位VBまで一定勾配で電位を復帰させる第1復帰膨張要素p17とから構成されている。
また、図3(b)に示すように、検査用駆動信号COM′の検査用駆動パルスPtは、上記通常駆動パルスPと同様な波形要素から構成されており、基準電位VBから最高電位VHまで一定勾配で電位を上昇させる第2予備膨張要素p21と、この第2予備膨張要素p21の後端電位である最高電位VHを一定時間維持する第2膨張ホールド要素p22と、最高電位VHから最低電位VLまで比較的急峻な勾配で電位を降下させる第2吐出要素p23と、最低電位VLを一定時間維持する第2収縮ホールド要素p24と、最低電位VLから中間電位VMまで一定勾配で電位を上昇させる第2中間膨張要素p25と、中間電位VMを一定時間維持する第2中間ホールド要素p26と、中間電位VMから基準電位VBまで一定勾配で電位を復帰させる第2復帰膨張要素p27とから構成されている。
上記駆動パルスP,Ptが圧電素子19に供給されると次のように作用する。まず、予備膨張要素p11,p21が圧電素子19に供給されると、当該圧電素子19が収縮し、これに伴って圧力発生室16が基準電位VBに対応する基準容積から最高電位VHに対応する最大容積まで膨張する。これにより、ノズル開口13に露出しているメニスカスが圧力発生室側に引き込まれる。この圧力発生室16の膨張状態は、膨張ホールド要素p12,p22の供給期間中に亘って一定に維持される。
膨張ホールド要素p12,p22の後に続いて吐出要素p13,p23が圧電素子19に供給されると当該圧電素子19が伸長し、これにより、圧力発生室16が上記最大容積から最低電位VLに対応する最小容積まで急激に収縮する。この圧力発生室16の急激な収縮によって圧力発生室16内のインクが加圧され、これにより、ノズル開口13からは数pl〜数十plのインクが吐出される。この圧力発生室16の収縮状態は、収縮ホールド要素p14,p24の供給期間に亘って短時間維持され、その後、中間膨張要素p15,p25、中間ホールド要素p16,p26、及び復帰膨張要素p17,p27が圧電素子19に順次供給されて、圧力発生室16が最低電位VLに対応する容積から基準電位VBに対応する基準容積まで復帰する。
このように、上記通常駆動パルスPと検査用駆動パルスPtとは、インクを吐出するための基本的な機能は共通している。しかし、両者は圧電素子19に印加されることでノズル開口13から吐出されるインクの飛翔速度が互いに異なるように設定されている。具体的には、吐出検査ルーチンにおいて検査用駆動パルスPtを用いて吐出したときのインクの飛翔速度Vmtが、通常記録モードにおいて通常駆動パルスPを用いて吐出したときのインクの飛翔速度Vmよりも高くなるようになっている。より具体的には、第2予備膨張要素p21の時間幅t21、第2膨張ホールド要素p22の時間幅t22、及び第2吐出要素p23の時間幅t23の少なくとも何れかの波形要素を、通常駆動パルスPにおける対応する波形要素を基準として短くする或いは長くすることで、検査用駆動パルスPtを使用した際のインクの飛翔速度を高めている。本実施形態においては、第2吐出要素p23の時間幅t23を第1吐出要素p13の時間幅t13よりも少し長くしているのに対し、第2予備膨張要素p21の時間幅t21は第1予備膨張要素p11の時間幅t11よりも短く、また、第2膨張ホールド要素p22の時間幅t22は第1膨張ホールド要素p12の時間幅t12よりも短くしている。
図4は、第2膨張ホールド要素p22の時間幅t22を変化させたときのインクの飛翔速度Vmtの変化を示すグラフである。このグラフに示すように、時間幅t22を変化させると、インクの飛翔速度Vmtが増減することが判る。ここで、吐出されたインクの飛翔速度は、吐出タイミングにおけるメニスカスの状態、具体的には、メニスカスの振動に依存する。メニスカスの振動は、特に圧力発生室16内のインクに励起される固有振動周期Tcによる影響が大きい。そのため、インクの飛翔速度の変化の周期は固有振動周期Tcに対応する。したがって、固有振動周期Tcを考慮して各波形要素の時間幅を設定することでインクの飛翔速度Vmtを高めることができる。
このように設定された検査用駆動パルスPtでは、インクの飛翔速度Vmtを、通常駆動パルスPによるインクの飛翔速度Vmに対して約数十%高めることができた。また、吐出されるインクの量については大きな変化は無かった。即ち、吐出されるインク量の変化を抑えつつ、飛翔速度のみを高めることができる。なお、このように通常駆動パルスPを使用した場合と比較してインクの飛翔速度が高められた検査用駆動パルスPtでは、吐出されるインクの飛翔方向が、通常印刷時のインクの飛翔方向と比べて大きく曲ったり、主たるインクの後に付随して飛翔するインク滴(サテライトインク滴)が生じたりする場合があるため、通常の記録モードにおける画像等の印刷には適さない。その一方で、後述する吐出検査ルーチンでは、インクの飛翔方向の曲りやサテライトインク滴は検査精度に大きな影響を及ぼさないため問題とならない。
ここで、検査用駆動パルスPtによって吐出されるインクの飛翔速度を高めるには、本実施形態で例示した構成には限られない。例えば、第2予備膨張要素p21の時間幅t21、第2膨張ホールド要素p22の時間幅t22、及び第2吐出要素p23の時間幅t23の全ての波形要素を、通常駆動パルスPにおける対応する波形要素の時間幅を基準として変更しても良いし、何れか1つの波形要素の時間幅を変更しても良い。また、例えば、各要素の時間幅を変更することなく基準電位VBを変えることで飛翔速度を調整することも可能である。具体的には、検査用駆動パルスPtの基準電位VB′を、通常駆動パルスPの基準電位VBよりも高く設定することで、検査用駆動パルスPtを用いたときのインクの飛翔速度Vmtを、通常駆動パルスPを用いたときのインクの飛翔速度Vmよりも高めることができる。要は、飛翔速度Vmtが飛翔速度Vmよりも高められれば、どのような方法でも良い。
また、上記各実施形態では、本発明における駆動パルスの一例として、図3に示す駆動パルスP,Ptを挙げたが、パルスの形状は例示したものに限られない。少なくとも、圧力発生室16を予備的に膨張させる予備膨張要素と、圧力発生室16の膨張状態を所定時間維持する膨張ホールド要素と、圧力発生室16を収縮させてノズル開口13からインクを吐出させる吐出要素とを有する駆動パルスであれば、任意の波形のものを用いることができる。
また、上記各実施形態では、本発明における駆動パルスの一例として、図3に示す駆動パルスP,Ptを挙げたが、パルスの形状は例示したものに限られない。少なくとも、圧力発生室16を予備的に膨張させる予備膨張要素と、圧力発生室16の膨張状態を所定時間維持する膨張ホールド要素と、圧力発生室16を収縮させてノズル開口13からインクを吐出させる吐出要素とを有する駆動パルスであれば、任意の波形のものを用いることができる。
次に、上記構成のプリンタ1において、各ノズル開口13からインクが正常に吐出されるか否かの検査である吐出検査ルーチン(吐出検査処理)について説明する。
図5は、吐出検査ルーチンを行う吐出検査装置32(CPU26と共に本発明における吐出検査部として機能する。)の構成を説明する模式図である。
同図に示すように、吐出検査装置32は、ホームポジションに配置されたキャッピング機構8に設けられた液体受部としてのキャップ部材33と、このキャップ部材33の内部に設けられた検査領域34と、この検査領域34と記録ヘッド2のノズルプレート15(本発明における導電部の一種)との間に電圧を印加する電圧印加回路35と、検査領域34の電圧を検出する電圧検出回路36とから構成される。キャップ部材33は、上面が開放されたトレイ状の部材であり、エラストマー等の弾性部材により作製されている。このキャップ部材33の内部にはインク吸収体37が配設されている。このインク吸収体37は、上側吸収体37aと下側吸収体37bとによって構成され、これらの吸収体37a,37bの間には、メッシュ状の電極部材38が配設されている。上側吸収体37aは、電極部材38と同電位となるように導電性を有するスポンジによって作製されている。このスポンジは、着弾したインク滴が速やかに下方に移動可能な透過性の高いものであり、本実施形態ではエステル系ウレタンスポンジが用いられている。上側吸収体37aの表面が検査領域34に相当する。下側吸収体37bは、上側吸収体37aに比べてインクの保持力が高いものであり、フェルトなどの不織布によって作製されている。電極部材38は、ステンレス鋼等の金属からなる格子状のメッシュとして形成されている。このため、上側吸収体37aに一旦吸収されたインクは格子状の電極部材38の隙間を通って下側吸収体37bに吸収・保持される。
なお、上側吸収体37aと下側吸収体37bの一方あるいは両方は、無くてもよい。
同図に示すように、吐出検査装置32は、ホームポジションに配置されたキャッピング機構8に設けられた液体受部としてのキャップ部材33と、このキャップ部材33の内部に設けられた検査領域34と、この検査領域34と記録ヘッド2のノズルプレート15(本発明における導電部の一種)との間に電圧を印加する電圧印加回路35と、検査領域34の電圧を検出する電圧検出回路36とから構成される。キャップ部材33は、上面が開放されたトレイ状の部材であり、エラストマー等の弾性部材により作製されている。このキャップ部材33の内部にはインク吸収体37が配設されている。このインク吸収体37は、上側吸収体37aと下側吸収体37bとによって構成され、これらの吸収体37a,37bの間には、メッシュ状の電極部材38が配設されている。上側吸収体37aは、電極部材38と同電位となるように導電性を有するスポンジによって作製されている。このスポンジは、着弾したインク滴が速やかに下方に移動可能な透過性の高いものであり、本実施形態ではエステル系ウレタンスポンジが用いられている。上側吸収体37aの表面が検査領域34に相当する。下側吸収体37bは、上側吸収体37aに比べてインクの保持力が高いものであり、フェルトなどの不織布によって作製されている。電極部材38は、ステンレス鋼等の金属からなる格子状のメッシュとして形成されている。このため、上側吸収体37aに一旦吸収されたインクは格子状の電極部材38の隙間を通って下側吸収体37bに吸収・保持される。
なお、上側吸収体37aと下側吸収体37bの一方あるいは両方は、無くてもよい。
電圧印加回路35は、電極部材38が正極、記録ヘッド2のノズルプレート15が負極となるようにプリンタ本体の直流電源(例えば数百〔V〕)と抵抗素子(例えば数〔MΩ〕)とを介して両者を電気的に接続している。ここで、電極部材38は、導電性を有する上側吸収体37aと接触しているため、上側吸収体37aの表面すなわち検査領域34も電極部材38と同電位となる。電圧検出回路36は、電極部材38の電圧信号を積分して出力する積分回路40と、この積分回路40から出力された信号を反転増幅して出力する反転増幅回路41と、この反転増幅回路41から出力された信号をA/D変換してコントローラ9側へ出力するA/D変換回路42とを備えている。積分回路40は、複数のインク滴の飛翔・着弾による電圧変化(電気的変化の一種)を積分することにより、より大きな電圧変化として出力するものである。反転増幅回路41は、電圧変化の正負を反転させると共に所定の増幅率で積分回路から出力された信号を増幅して出力するものである。A/D変換回路42は、反転増幅回路41から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換して検出信号としてコントローラ9側に出力する。
上記構成の吐出検査装置32を利用した吐出検査ルーチンでは、まず、記録ヘッド2がキャップ部材33の上方に位置付けられると共に、キャップ部材33は、記録ヘッド2から吐出されるインクが検査領域34に着弾可能な位置までキャッピング機構8の昇降機構によって上昇して、検査領域34を記録ヘッド2のノズル形成面(ノズルプレート15)に非接触状態で対向させる。そして、電圧印加回路35によってノズルプレート15と電極部材38との間に電圧を印加した状態で、上述の検査用駆動パルスPtを用いて圧電素子19を駆動することによりノズル開口13からインクが吐出される。本実施形態の場合、ノズルプレート15が負極となっているため、図6(a)に示すように、ノズルプレート15の一部の負電荷がインクに移動し、吐出されたインクは負に帯電する。このインク滴がキャップ部材33の検査領域34に向けて近づくに連れ、静電誘導によって検査領域34(上側吸収体37aの表面)では正電荷が増加する。これにより、ノズルプレート15と電極部材38との間の電圧は、静電誘導によって誘導電流が流れることにより、インクを吐出しない状態における当初の電圧値よりも高くなる。その後、図6(b)に示すように、インク滴が上側吸収体37aに着弾すると、インクの負電荷により上側吸収体37aの正電荷が中和される。この結果、ノズルプレート15と電極部材38との間の電圧は当初の電圧値を下回る。その後、ノズルプレート15と電極部材38との間の電圧は当初の電圧値に戻る。
図7は、吐出検査装置32の電圧検出回路36から出力される検出信号の波形の一例を示す図である。1ショット分のインク滴による検出信号の振幅は極めて小さいことから、検査時における1つのノズル開口13についてインクを複数回吐出する。これにより、検出信号は、積分回路40によって複数ショット分のインクによる検出電圧の積分値となり、さらに反復増幅回路41によって反転増幅されるため、検査に十分大きな出力波形となる。なお、電圧検出回路36から出力される信号は、反転増幅回路41を経由することから振幅の向きが逆転する。
このようにして、ノズル列14毎に、当該ノズル列14を構成する各ノズル開口13について吐出検査が順次行われ、吐出検査装置32からの検査結果としての検出信号は、コントローラ9のRAM28に蓄積されていく。コントローラ9のCPU26は、振幅取得部として機能し、受信した検出信号の振幅を取得する。具体的には、検出信号の極大値と極小値を検出し、これらの電位差を当該検出信号の振幅として取得する。そして、CPU26は、検出信号の振幅(検出電圧)に基づいて各ノズル開口13からインクが正常に吐出されているか否の判定を行う。ここで、ノズル開口13からインクが全く吐出されなかったり、又は、吐出されたインクの量が規定量(設計上の目標とするインク量)よりも極めて少なかったりした場合には、検出信号の振幅が正常時、即ちノズル開口13から規定量のインクが吐出された場合と比べて小さくなるか又はゼロに限りなく近い値となるので、検出信号の振幅が予め定められた閾値を下回るか否かに基づいて、ノズル開口13からインクが正常に吐出されているか否かの判定することができる。
図8は、インクの飛翔速度(検査用駆動パルスPtを用いて吐出したときのインクの飛翔速度Vmt)と検出信号の振幅(検出電圧(V))との関係を示すグラフである。同図に示すように、検出電圧(V)は、インクの飛翔速度に依存しており、飛翔速度が高いほど検出電圧(V)も高くなる傾向にある。ここで、一定間隔xの電極間(つまり、本実施形態の場合、ノズルプレート15と検査領域34との間)の電界中を電荷を持ったインクが速度Vmtで移動して検査領域34に着弾した際において、時間dtで電荷がdQ変化したとすると、そのときに流れる電流Iは、以下の式(1)で表される。なお、ここでは電流の方向(正負)については考慮していない。
I=Vmt×dQ/dx …(1)
したがって、上記式(1)より、インクの飛翔速度Vmtが高い程、生じる電流Iが大きくなるため、これに伴って検出電圧(V)も高くなる。
I=Vmt×dQ/dx …(1)
したがって、上記式(1)より、インクの飛翔速度Vmtが高い程、生じる電流Iが大きくなるため、これに伴って検出電圧(V)も高くなる。
本発明に係るプリンタ1では、通常の印刷時よりもインクの飛翔速度Vmtを高めることができる検査用駆動パルスPtを用いて吐出検査ルーチンを行うので、通常駆動パルスPを用いて吐出検査を行う構成と比較して、検出信号の振幅(検出電圧(V))を大きくすることが可能となる。これにより、検出感度を向上させることができ、吐出の有無の判定精度を向上させることが可能となる。また、検出信号の振幅(検出電圧(V))を高めることができるので、検査時における1つのノズル開口13についてのインク吐出回数を低減することができる。その結果、吐出検査で消費するインクの量を削減することが可能となる。
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明における液体受部として、キャッピング機構8のキャップ部材33を用いる構成を例示したが、これには限らず、吐出検査専用に独立した液体受部を設けるようにしても良い。
さらに、上記実施形態では、電極部材38が正極、記録ヘッド2のノズルプレート15が負極となるように両者を電気的に接続した例を示したが、この例には限られない。両者の正負を逆転させる構成とすることも可能である。また、正極と負極の一方が、電位が略ゼロであるGND電位(接地電位)となっていてもよい。また、記録ヘッドにおける導電部としてはノズルプレート15に限らず、導電性を有し、且つ、記録ヘッド2内のインクに接触する部分を有するものであれば他の部材でもよい。また、キャップ部材33における電極部材38に、電気的変化を検出する電圧検出回路を接続する構成を例示したが、記録ヘッドにおける導電部に、電圧検出回路を接続してもよい。
例えば、上記実施形態では、本発明における液体受部として、キャッピング機構8のキャップ部材33を用いる構成を例示したが、これには限らず、吐出検査専用に独立した液体受部を設けるようにしても良い。
さらに、上記実施形態では、電極部材38が正極、記録ヘッド2のノズルプレート15が負極となるように両者を電気的に接続した例を示したが、この例には限られない。両者の正負を逆転させる構成とすることも可能である。また、正極と負極の一方が、電位が略ゼロであるGND電位(接地電位)となっていてもよい。また、記録ヘッドにおける導電部としてはノズルプレート15に限らず、導電性を有し、且つ、記録ヘッド2内のインクに接触する部分を有するものであれば他の部材でもよい。また、キャップ部材33における電極部材38に、電気的変化を検出する電圧検出回路を接続する構成を例示したが、記録ヘッドにおける導電部に、電圧検出回路を接続してもよい。
また、上記実施形態では、本発明における吐出駆動部として所謂縦振動モードの圧電素子38を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、所謂撓み振動モードの圧電素子のように、圧力発生室16毎に設けられるものであってもよい。さらに、圧電素子に限らず、発熱素子等の他の吐出駆動部を用いることもできる。
また、本発明は、上記プリンタ以外の液体吐出装置にも適用できる。例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも本発明を適用することができる。
1…プリンタ,2…記録ヘッド,13…ノズル開口,15…ノズルプレート,16…圧力発生室,19…圧電素子,25…駆動信号発生回路,32…吐出検査装置,33…キャップ部材,34…検査領域,35…電圧印加回路,36…電圧検出回路,37…インク吸収体,38…電極部材
Claims (6)
- 吐出駆動部の駆動によりノズル開口から液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
吐出駆動部を駆動する駆動パルスを発生する駆動信号発生部と、
前記液体吐出ヘッドのノズル形成面に対して対向配置され、前記ノズル開口から吐出された液体を受ける液体受部と、
前記液体吐出ヘッドの導電部と液体受部との間に電圧を印加した状態で、ノズル開口から液体受部に向けて液体を吐出したときの前記導電部と液体受部との間における電気的変化を検出することで、ノズル開口からの液体の吐出の有無を検査する吐出検査部と、を備え、
前記駆動信号発生部は、前記吐出検査部による吐出検査処理以外の処理で用いられる通常駆動パルスと、前記通常駆動パルスとは異なり前記吐出検査部による吐出検査処理で用いられる吐出検査用駆動パルスと、を発生することを特徴とする液体吐出装置。 - 前記吐出検査用駆動パルスは、吐出される液体の飛翔速度が前記通常駆動パルスによって吐出された液体の飛翔速度よりも高くなるように設定されたことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記吐出検査処理以外の処理には、前記液体としてのインクを吐出して記録媒体に対して印刷を行う印刷処理が含まれることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。
- 吐出駆動部の駆動によりノズル開口から液体を吐出する液体吐出ヘッドのノズル形成面に対し、前記ノズル開口から吐出された液体を受ける液体受部を対向配置し、前記液体吐出ヘッドの導電部と液体受部との間に電圧を印加した状態で、ノズル開口から液体受部に向けて液体を吐出したときの前記導電部と液体受部との間における電気的変化を検出することで、ノズル開口からの液体の吐出の有無を検査する吐出検査方法であって、
吐出検査処理以外で用いられる通常駆動パルスとは形状が異なる吐出検査用駆動パルスを用いて吐出検査処理を行うことを特徴とする吐出検査方法。 - 前記吐出検査用駆動パルスは、吐出される液体の飛翔速度が前記通常駆動パルスによって吐出された液体の飛翔速度よりも高くなるように設定されたことを特徴とする請求項4に記載の吐出検査方法。
- 前記吐出検査処理以外の処理には、前記液体としてのインクを吐出して記録媒体に対して印刷を行う印刷処理が含まれることを特徴とする請求項5に記載の吐出検査方法。
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