JP2010284958A - 液体噴射ヘッド検査装置及び液体噴射装置並びに液体噴射ヘッド検査装置の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴の吐出の有無を検出する検査装置の故障検査を行って、液滴の吐出の有無の検出を正確に行うことができる液体噴射ヘッド検査装置及び液体噴射装置並びに液体噴射ヘッド検査装置の検査方法を提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッド１０から吐出された液滴が到達可能な液滴着弾部３０と、液滴着弾部３０の電気的変化を検出する電気的変化検出手段６０と、液体噴射ヘッド１０から吐出される液滴と、液滴着弾部３０との間に電位差を生じさせる電圧印加手段５０と、電圧印加手段５０を制御する制御部と、前記電気的変化検出手段における検出結果に基づいて当該検査装置の故障の有無を判断する判断部７０と、を具備し、制御部７０は、液体噴射ヘッド１０から吐出される液滴と液滴着弾部３０との電位差をなくすように電圧印加手段５０を制御し、判断部７０は、液滴の電気的変化検出手段６０における検出結果に基づいて当該検査装置の故障の有無を判断する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液滴を噴射する液体噴射ヘッドの液滴の吐出を検査する液体噴射ヘッド検査装置及び液体噴射装置並びに液体噴射ヘッド検査装置の検査方法に関する。

インクジェット式プリンターやプロッター等のインクジェット式記録装置は、インクカートリッジやインクタンク等のインク貯留手段に貯留されたインクを、インク滴として吐出可能なインクジェット式記録ヘッドを有する。

ここで、インクジェット式記録ヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発生室と、複数の圧力発生室に連通する共通の液体室であるリザーバー（マニホールド）と、圧力発生室に圧力変化を生じさせてノズル開口から液滴を吐出させる圧力発生手段とを具備する。そして、インクジェット式記録ヘッドに搭載される圧力発生手段としては、例えば、縦振動型の圧電素子、撓み振動型の圧電素子、静電気力を用いたもの、発熱素子を用いたものなどが挙げられる。

これらのインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェット式記録装置では、所定の印字品質を確保するため、印字前等の所定のタイミングでドット抜け検出（吐出・非吐出検査）を行っている。かかるドット抜け検出の手法は種々提案されているが、その一つとして、液体吸収体からなる検査領域とノズルプレート（ノズル開口）との間に電圧を印加することによりインクを帯電させ、帯電したインクを吐出することで、検査領域とノズルプレートとの間の電位の変化を表わす電位信号を出力させることにより、この電位信号の振幅に基づきドット抜けを検出する方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、帯電したインクが正常に吐出された場合とそうでない場合とで電位信号の振幅が異なることを利用したものである。

特開２００７−３８５６６号公報

しかしながら、インク滴による電位信号の変化（振幅）は微少なため、帯電したインク滴による電位信号の変化を検出するためには、電位信号の変化を増幅する必要があるが、吐出駆動信号のノイズの影響によってインク滴が吐出されていないにも拘わらず、インク滴が正常に吐出されている場合と同じ電位信号の変化を検出してしまい、正常な検査を行うことができない場合がある。

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドの検査装置だけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの検査装置においても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、液滴の吐出の有無を検出する検査装置の故障検査を行って、液滴の吐出の有無の検出を正確に行うことができる液体噴射ヘッド検査装置及び液体噴射装置並びに液体噴射ヘッド検査装置の検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、液滴を吐出する液体噴射ヘッドの故障を検出する液体噴射ヘッド検査装置であって、前記液体噴射ヘッドから吐出された液滴が到達可能な液滴着弾部と、前記液滴着弾部の電気的変化を検出する電気的変化検出手段と、前記液体噴射ヘッドから吐出される液滴と、前記液滴着弾部との間に電位差を生じさせる電圧印加手段と、前記電圧印加手段を制御する制御部と、前記電気的変化検出手段における検出結果に基づいて当該検査装置の故障の有無を判断する判断部と、を具備し、前記制御部は、前記液体噴射ヘッドから吐出される液滴と前記液滴着弾部との電位差をなくすように前記電圧印加手段を制御し、前記判断部は、前記液滴の前記電気的変化検出手段における検出結果に基づいて当該検査装置の故障の有無を判断することを特徴とする液体噴射ヘッド検査装置にある。
かかる態様では、液体噴射ヘッドから液滴を吐出させると共に、液滴着弾部に帯電していない液滴を着弾させることで、電気的変化検出手段の検出結果から、電磁波等のノイズの影響を検査することができる。これにより、液体噴射ヘッド検査装置の誤検出等の故障を検査することができ、液体噴射ヘッド検査装置に液滴の吐出検査を正確に行わせることができる。

ここで、前記制御部は、液滴が吐出されるノズル開口周辺の帯電状態を変化させるように制御することが好ましい。これによれば、ノズル開口周辺の帯電状態を変化させることで、ノズル開口から吐出される液滴の帯電状態を制御することができる。

また、前記判断部は、前記電気的変化検出手段が液滴の着弾を検出しなかった場合には、正常であると判断し、前記電気的変化検出手段が液滴の着弾を検出した場合には、故障であると判断することが好ましい。これによれば、判断部によって液体噴射ヘッド検査装置の故障の判断を容易に且つ確実に行うことができる。

また、前記判断部は、前記液滴を吐出してから所定時間以内の前記電気的変化検出手段の検出結果に基づいて故障の有無を判断することが好ましい。これによれば、帯電して霧化した液滴が予期せぬタイミングで液滴着弾部に着弾することによる誤検出を抑制して、正確な故障判定を行うことができる。

さらに本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッド検査装置を具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液滴の吐出・非吐出の検査を正確に行うことができる液体噴射装置を実現できる。

また、本発明の他の態様は、液体噴射ヘッドから吐出された液滴を液滴着弾部に着弾させると共に、前記液体噴射ヘッドから吐出させる液滴と前記液滴着弾部との間に電位差を生じさせて、前記液滴着弾部に液滴が着弾した際の電気的変化を検出して前記液滴着弾部への液滴の着弾を検出する液体噴射ヘッド検査装置の検査方法であって、前記液体噴射ヘッドから吐出される液滴と、前記液滴着弾部との間の電位差をなくした状態で、前記液体噴射ヘッドから液滴を吐出させて、前記液滴着弾部の電気的変化の検出を行うことを特徴とする液体噴射ヘッド検査装置の検査方法にある。
かかる態様では、液体噴射ヘッドから液滴を吐出させると共に、液滴着弾部に帯電していない液滴を着弾させることで、電気的変化検出手段の結果から、電磁波等のノイズの影響を検査することができる。これにより、液体噴射ヘッド検査装置の誤検出等の故障を検査することができ、液体噴射ヘッド検査装置に液滴の吐出検査を正確に行わせることができる。

実施形態１に係る記録装置の概略斜視図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 実施形態１に係る液体噴射ヘッド検査装置の概略図である。 実施形態１に係る記録装置の制御構成を示す図である。 実施形態１に係る駆動信号を示す駆動波形である。 静電誘導によって誘電電圧が生じる原理の説明図である。 実施形態１に係る検査方法を示すフローチャートである。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略構成を示す斜視図である。

図１に示すように、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置Ｉは、インクジェット式記録ヘッド１０を具備する。インクジェット式記録ヘッド１０は、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、このインクジェット式記録ヘッド１０を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。このインクジェット式記録ヘッド１０は、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。

そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、インクジェット式記録ヘッド１０を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。

また、印刷領域の両側（プラテン８の軸方向の両側）には、非印刷領域が設けられており、非印刷領域の一方側には、詳しくは後述する液体噴射ヘッド検査装置の液滴着弾部３０が設けられている。

ここで、このようなインクジェット式記録装置Ｉに搭載されたインクジェット式記録ヘッド１０について説明する。図２は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。

図２に示すインクジェット式記録ヘッド１０は、縦振動型の圧電素子を有するタイプであり、流路基板１１には、複数の圧力発生室１２が並設され、流路基板１１の両側は、各圧力発生室１２に対応してノズル開口１３を有するノズルプレート１４と、振動板１５とにより封止されている。また、流路基板１１には、各圧力発生室１２毎にそれぞれインク供給口１６を介して連通されて複数の圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１７が形成されており、マニホールド１７には、カートリッジ２が接続される。

一方、振動板１５の圧力発生室１２とは反対側には、各圧力発生室１２に対応する領域にそれぞれ圧電素子１８の先端が当接されて設けられている。これらの圧電素子１８は、圧電材料１９と、電極形成材料２０及び２１とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板２２に固着されている。なお、固定基板２２と、振動板１５、流路基板１１及びノズルプレート１４とは、基台２３を介して一体的に固定されている。

このように構成されたインクジェット式記録ヘッド１０では、インクカートリッジに連通されるインク流路を介してマニホールド１７にインクが供給され、インク供給口１６を介して各圧力発生室１２に分配される。実際には、圧電素子１８に電圧を印加することにより圧電素子１８を収縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１８と共に変形されて（図中上方向に引き上げられて）圧力発生室１２の容積が広げられ、圧力発生室１２内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口１３に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、圧電素子１８の電極形成材料２０及び２１に印加していた電圧を解除すると、圧電素子１８が伸張されて元の状態に戻る。これにより、振動板１５も変位して元の状態に戻るため圧力発生室１２が収縮され、内部圧力が高まりノズル開口１３からインク滴が吐出される。すなわち、本実施形態では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる駆動素子として縦振動型の圧電素子１８が設けられている。

ここで、本実施形態の液体噴射ヘッド検査装置について説明する。なお、図３は、液体噴射ヘッド検査装置の概略構成を示す図である。

本実施形態の液体噴射ヘッド検査装置４０は、インクジェット式記録装置Ｉの非印刷領域（図１参照）に設けられた液滴着弾部３０を有する。

液滴着弾部３０は、図３に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０のノズル開口１３から吐出されたインク滴（液滴）が到達して着弾可能な検査ボックス３１と、検査ボックス３１内に設けられて導電性を有するメッシュ状の電極部材３２と、電極部材を挟持するように設けられた吸収体からなる２つの吸収部３３、３４とを具備する。

電極部材３２の上部（インクジェット式記録ヘッド１０側）に設けられた吸収部３３には、インクジェット式記録ヘッド１０のノズル開口１３から吐出されたインク滴が着弾する。そして、一方（上部）の吸収部３３に着弾した液体は、メッシュ状の電極部材３２を通過して、電極部材３２の下部に設けられた他方の吸収部３４に吸収される。

電極部材３２としては、例えば、導電性を有する金属材料を格子状に織り込んだものなどを用いることができる。また、電極部材３２の上部側の吸収部３３は、導電性を有する材料、特にスポンジ等の多孔質材料や不織布などを用いることができる。一方、電極部材３２の下部側の吸収部３４は、導電性を有する材料であっても絶縁性を有する材料であってもよく、スポンジ等の多孔質材料や不織布などを用いることができる。

そして、電極部材３２には、電圧印加手段である電圧印加回路５０が接続されている。電圧印加回路５０は、インクジェット式記録ヘッド１０から吐出されるインク滴と電極部材３２との間に電位差を生じさせるものであり、直流電源５１（例えば４００Ｖ）と抵抗素子５２（例えば１ＭΩ）とスイッチ５３とで構成されている。そして、電圧印加回路５０は、電極部材３２側が陽極、インクジェット式記録ヘッド１０側が負極となるように電気的に接続されている。ここで、インクジェット式記録ヘッド１０側は、インクジェット式記録ヘッド１０のノズル開口１３から吐出されるインク滴が所定の極性となるように電圧が印加されるものであり、本実施形態では、ノズル開口１３が設けられたノズルプレート１４が導電性を有する材料で形成されているため、ノズルプレート１４を所定の極性となるようにした。すなわち、電圧印加回路５０は、ノズルプレート１４を帯電させることで、ノズル開口１３の周辺を帯電させるようにした。すなわち、ノズルプレート１４と電圧印加回路５０によりインク滴（液滴）に所定の極性の電荷を付与する液滴耐電部としての機能が実現されている。本実施形態では、ノズルプレート１４を用いているが、これに限定されず、インクと接してインク滴に電荷を付与する部材であればよい。

なお、電極部材３２は、上部に設けられた導電性を有する吸収部３３と接触しているため、電極部材３２と電極部材３２の上部の吸収部３３の表面とは同電位となる。

また、電圧印加回路５０は、詳しくは後述する制御部１１６によってスイッチ５３の入・切（ＯＮ・ＯＦＦ）が制御されて、所定のタイミングで電圧の印加・停止が行われる。

電圧検出回路６０は、液滴着弾部３０の電気的変化を検出する電気的変化検出手段として機能するものであり、液滴着弾部３０（電極部材３２）の電圧信号を積分して出力する積分回路６１と、積分回路６１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６２と、反転増幅回路６２から出力された信号をＡ／Ｄ変換して判断部に出力するＡ／Ｄ変換回路６３とを具備する。

積分回路６１は、１つのインク滴の飛翔・着弾による電圧変化が小さいことから、複数のインク滴の飛翔・着弾による電圧変化を積分することに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６２は、電圧変化の正負を反転させると共に回路構成によって決まる所定の増幅率で積分回路６１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６３は、反転増幅回路６２から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して判断部７０に出力する。

判断部７０は、詳しくは後述するが、電気的変化検出手段である電圧検出回路６０の検出結果に基づいて液体噴射ヘッド検査装置４０の故障の有無を判断するものであり、液体噴射ヘッド検査装置４０を含むインクジェット式記録装置Ｉの全体を制御するプリンターコントローラー１１１にも接続されている。

ここで、本実施形態のインクジェット式記録装置Ｉ及び液体噴射ヘッド検査装置４０の制御構成について説明する。なお、図４は、インクジェット式記録装置及び液体噴射ヘッド検査装置の制御構成を示すブロック図である。

本実施形態のインクジェット式記録装置Ｉは、図４に示すように、プリンターコントローラー１１１とプリントエンジン１１２とから概略構成されている。プリンターコントローラー１１１は、外部インターフェース１１３（以下、外部Ｉ／Ｆ１１３という）と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１１４と、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ１１５と、ＣＰＵ等を含んで構成した制御部１１６と、クロック信号を発生する発振回路１１７と、インクジェット式記録ヘッド１０へ供給するための駆動信号を発生する駆動信号発生回路１１９と、駆動信号や印刷データに基づいて展開されたドットパターンデータ（ビットマップデータ）等をプリントエンジン１１２に送信する内部インターフェース１２０（以下、内部Ｉ／Ｆ１２０という）とを備えている。

制御部１１６は、上述した電圧印加回路５０のスイッチ５３を制御して、ノズル開口１３の周辺のノズルプレート１４と液滴着弾部３０との間に電圧を印加・停止する制御を行う。また、制御部１１６は、プリントエンジン１１２の紙送り機構１２４及びキャリッジ機構１２５を制御することにより、インクジェット式記録ヘッド１０が搭載されたキャリッジ３を記録シートＳの所定位置や非印刷領域に移動させる。

外部Ｉ／Ｆ１１３は、例えば、キャラクターコード、グラフィック関数、イメージデータ等によって構成される印刷データを、図示しないホストコンピューター等から受信する。また、この外部Ｉ／Ｆ１１３を通じてビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）が、ホストコンピューター等に対して出力される。ＲＡＭ１１４は、受信バッファー１２１、中間バッファー１２２、出力バッファー１２３、及び、図示しないワークメモリーとして機能する。そして、受信バッファー１２１は外部Ｉ／Ｆ１１３によって受信された印刷データを一時的に記憶し、中間バッファー１２２は制御部１１６が変換した中間コードデータを記憶し、出力バッファー１２３はドットパターンデータを記憶する。なお、このドットパターンデータは、階調データをデコード（翻訳）することにより得られる印字データによって構成してある。

ＲＯＭ１１５には、各種データ処理を行わせるための制御プログラム（制御ルーチン）の他に、フォントデータ、グラフィック関数等を記憶させてある。制御部１１６は、受信バッファー１２１内の印刷データを読み出すと共に、この印刷データを変換して得た中間コードデータを中間バッファー１２２に記憶させる。また、中間バッファー１２２から読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ１１５に記憶させているフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して、中間コードデータをドットパターンデータに展開する。そして、制御部１１６は、必要な装飾処理を施した後に、この展開したドットパターンデータを出力バッファー１２３に記憶させる。

そして、インクジェット式記録ヘッド１０の１行分に相当するドットパターンデータが得られたならば、この１行分のドットパターンデータは、内部Ｉ／Ｆ１２０を通じてインクジェット式記録ヘッド１０に出力される。また、出力バッファー１２３から１行分のドットパターンデータが出力されると、展開済みの中間コードデータは中間バッファー１２２から消去され、次の中間コードデータについての展開処理が行われる。

プリントエンジン１１２は、インクジェット式記録ヘッド１０と、紙送り機構１２４と、キャリッジ機構１２５とを含んで構成してある。紙送り機構１２４は、給紙ローラー及び給紙ローラーを回転させる紙送りモーターとプラテン８等から構成してあり、記録紙等の印刷記憶媒体をインクジェット式記録ヘッド１０の記録動作に連動させて順次送り出す。即ち、この紙送り機構１２４は、印刷記憶媒体を副走査方向に相対移動させる。

キャリッジ機構１２５は、インクジェット式記録ヘッド１０を搭載可能なキャリッジ３と、このキャリッジ３を主走査方向に沿って走行させるキャリッジ駆動部とから構成してあり、キャリッジ３を走行させることによりインクジェット式記録ヘッド１０を主走査方向に移動させる。なお、キャリッジ駆動部は、上述したように駆動モーター６及びタイミングベルト７等で構成されている。

インクジェット式記録ヘッド１０は、副走査方向に沿って多数のノズル開口１３を有し、ドットパターンデータ等によって規定されるタイミングで各ノズル開口１３からインク滴を吐出する。そして、このようなインクジェット式記録ヘッド１０の圧電素子１８には、図示しない外部配線を介して電気信号、例えば、後述する駆動信号（ＣＯＭ）や印字データ（ＳＩ）等が供給される。なお、このように構成されるプリンターコントローラー１１１及びプリントエンジン１１２では、プリンターコントローラー１１１と、駆動信号発生回路１１９から出力された所定の駆動波形を有する駆動信号を選択的に圧電素子１８に入力するラッチ１３２、レベルシフター１３３及びスイッチ１３４等を有する駆動回路（図示なし）とが圧電素子１８に所定の駆動信号を印加する駆動手段となる。

なお、これらのシフトレジスター（ＳＲ）１３１、ラッチ１３２、レベルシフター１３３、スイッチ１３４及び圧電素子１８は、それぞれ、インクジェット式記録ヘッド１０の各ノズル開口１３毎に設けられており、これらのシフトレジスター１３１、ラッチ１３２、レベルシフター１３３及びスイッチ１３４は、駆動信号発生回路１１９が発生した駆動信号から駆動パルスを生成する。ここで、駆動パルスとは実際に圧電素子１８に印加される印加パルスのことである。

このようなインクジェット式記録ヘッド１０では、最初に発振回路１１７からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、ドットパターンデータを構成する印字データ（ＳＩ）が出力バッファー１２３からシフトレジスター１３１へシリアル伝送され、順次セットされる。この場合、まず、全ノズル開口１３の印字データにおける最上位ビットのデータがシリアル伝送され、この最上位ビットのデータシリアル伝送が終了したならば、上位から２番目のビットのデータがシリアル伝送される。以下同様に、下位ビットのデータが順次シリアル伝送される。

そして、当該ビットの印字データの全ノズル分が各シフトレジスター１３１にセットされたならば、制御部１１６は、所定のタイミングでラッチ１３２へラッチ信号（ＬＡＴ）を出力させる。このラッチ信号により、ラッチ１３２は、シフトレジスター１３１にセットされた印字データをラッチする。このラッチ１３２がラッチした印字データ（ＬＡＴｏｕｔ）は、電圧増幅器であるレベルシフター１３３に印加される。このレベルシフター１３３は、印字データが例えば「１」の場合に、スイッチ１３４が駆動可能な電圧値、例えば、数十ボルトまでこの印字データを昇圧する。そして、この昇圧された印字データは各スイッチ１３４に印加され、各スイッチ１３４は、当該印字データにより接続状態になる。

そして、各スイッチ１３４には、駆動信号発生回路１１９が発生した駆動信号（ＣＯＭ）も印加されており、スイッチ１３４が選択的に接続状態になると、このスイッチ１３４に接続された圧電素子１８に選択的に駆動信号が印加される。このように、例示したインクジェット式記録ヘッド１０では、印字データによって圧電素子１８に吐出駆動信号を印加するか否かを制御することができる。例えば、印字データが「１」の期間においてはラッチ信号（ＬＡＴ）によりスイッチ１３４が接続状態となるので、駆動信号（ＣＯＭｏｕｔ）を圧電素子１８に供給することができ、この供給された駆動信号（ＣＯＭｏｕｔ）により圧電素子１８が変位（変形）する。また、印字データが「０」の期間においてはスイッチ１３４が非接続状態となるので、圧電素子１８への駆動信号の供給は遮断される。なお、この印字データが「０」の期間において、各圧電素子１８は直前の電位を保持するので、直前の変位状態が維持される。

なお、上記の圧電素子１８は、上述のように縦振動型の圧電素子１８である。この縦振動型の圧電素子１８を用いると、充電により圧電素子１８が縦方向に縮んで圧力発生室１２を膨張させ、放電により圧電素子１８が縦方向に伸長して圧力発生室１２を収縮させる。このようなインクジェット式記録ヘッド１０では、圧電素子１８に対する充放電に伴って対応する圧力発生室１２の容積が変化するので、圧力発生室１２の圧力変動を利用してノズル開口１３からインク滴を吐出させることができる。

ここで、圧電素子１８に入力される本実施形態の吐出用駆動信号（ＣＯＭ）を表す吐出用駆動波形について説明する。なお、図５は、本実施形態の吐出駆動信号を示す駆動波形である。

図５に示す吐出用駆動波形（駆動パルス）は、中間電位Ｖｍを維持した状態から第１膨張電位Ｖ１まで時間ｔ１で上昇させて圧力発生室１２を膨張させる第１膨張要素Ｐ０１と、第１膨張電位Ｖ１を時間ｔ２の間維持する第１ホールド要素Ｐ０２と、第１膨張電位Ｖ１から第１収縮電位Ｖ２まで時間ｔ３で急勾配で降下させて圧力発生室１２を収縮させる第１収縮要素Ｐ０３と、第１収縮電位Ｖ２を時間ｔ４の間維持する第２ホールド要素Ｐ０４と、第１収縮電位Ｖ２から中間電位Ｖｍまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配（時間ｔ５）で電位を復帰させる第１制振要素Ｐ０５とで構成されている。ちなみに、第１膨張電位Ｖ１から第１収縮電位Ｖ２までの電位差をＶｈで表している。

そして、このような吐出用駆動波形が圧電素子１８に供給されると、第１膨張要素Ｐ０１によって圧電素子１８が圧力発生室１２の容積を膨張させる方向に変形して、ノズル開口１３内のメニスカスが圧力発生室１２側に引き込まれると共に、圧力発生室１２にはマニホールド１７側からインクが供給される。そして、圧力発生室１２の膨張状態は、第１ホールド要素Ｐ０２で維持される。その後、第１収縮要素Ｐ０３が供給されて圧電素子１８が伸長する。これにより、圧力発生室１２は膨張容積から第１収縮電位Ｖ２に対応する収縮容積まで急激に収縮され、圧力発生室１２内のインクが加圧されてノズル開口１３からインク滴が吐出される。圧力発生室１２の収縮状態は、第２ホールド要素Ｐ０４で維持され、この間にインク滴の吐出によって減少した圧力発生室１２内のインク圧力は、その固有振動によって再び上昇する。この上昇タイミングに合わせて第１制振要素Ｐ０５が供給されて、圧力発生室１２が基準容積まで復帰し、圧力発生室１２内の圧力変動が吸収される。すなわち、本実施形態の吐出用駆動信号で発生する吐出用駆動パルスは、プル−プッシュ方式のものである。

そして、プリンターコントローラー１１１は、液体噴射ヘッド検査装置４０によってインクジェット式記録ヘッド１０のインク滴の吐出検査と、液体噴射ヘッド検査装置４０の故障の検査とを所定のタイミングで行う。

ここで、液体噴射ヘッド検査装置４０によってインクジェット式記録ヘッド１０のインク滴の吐出検査を行うには、プリンターコントローラー１１１（制御部１１６）が、キャリッジ機構１２５を制御して、インクジェット式記録ヘッド１０が搭載されたキャリッジ３を非印刷領域に移動させる。これにより、インクジェット式記録ヘッド１０を液滴着弾部３０に相対向させる。

そして、プリンターコントローラー１１１（制御部１１６）の指令により、電圧印加回路５０のスイッチ５３がＯＮとなり、ノズルプレート１４と液滴着弾部３０との間に電位差を生じさせる。この状態で、制御部１１６の指令により、インクジェット式記録ヘッド１０の特定の圧電素子１８に上述した駆動信号を印加する。これにより、インクジェット式記録ヘッド１０の特定のノズル開口１３から帯電したインク滴が飛翔して、液滴着弾部３０に着弾される。このときの、帯電したインク滴がインクジェット式記録ヘッド１０のノズル開口１３から飛翔してインクジェット式記録ヘッド１０側の吸収部３３に至る場合の電極部材３２における電圧の変化について図６に基づいて説明する。図６は静電誘導によって誘導電圧が生じる原理の説明図である。図６（ａ）に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０でノズル開口１３から飛翔する前のインク滴は電圧印加回路５０によって負に帯電している。また、インクジェット式記録ヘッド１０と吸収部３３とは距離を隔てて配置されると共に両者間に所定の電位差が発生していることから、両者間には所定の電界強度（＝電位差／距離）が生じている。このため、図６（ｂ）に示すように、この負に帯電したインク滴がノズル開口１３から飛翔して吸収部３３へ近づくにつれ、静電誘導によって吸収部３３の表面には正電荷が増加する。この結果、インクジェット式記録ヘッド１０と電極部材３２との間の電圧は、静電誘導によって生じる誘導電圧により当初の電圧値よりも高くなる。その後、図６（ｃ）に示すように、負に帯電したインク滴が吸収部３３に達すると、インク滴の負電荷により吸収部３３の正電荷が中和される。この結果、インクジェット式記録ヘッド１０と電極部材３２との間の電圧は当初の電圧値を下回る。その後、インクジェット式記録ヘッド１０と電極部材３２との間の電圧は印加されている電圧値に戻る。このときの出力信号の振幅は、インクジェット式記録ヘッド１０から吸収部３３までの距離に依存するほか、飛翔するインク滴の有無やその大きさにも依存する。このため、ノズル開口１３が詰まってインク滴が飛翔しなかったりインク滴が所定の大きさより小さかったりしたときには、出力信号の振幅が通常時に比べて小さくなるため、出力信号の振幅に基づいてノズル開口１３の詰まりの有無を判定することができる。本実施形態では、インク滴が所定の大きさであっても１ショット分のインク滴による出力信号の振幅が極めて小さいことから、駆動波形を２４回行うことにより２４ショット分のインク滴を吐出する。これにより、出力信号は２４ショット分のインク滴による積分値となり、さらに反転増幅回路６２により増幅されるため、電圧検出回路６０からは十分大きな出力波形が得られる。なお、電圧検出回路６０から出力される信号は、反転増幅回路６２を経由することから振幅の向きが逆転する。

このように１つのノズル開口１３からインク滴を吐出させた後、電圧検出回路６０から出力された信号は、プリンターコントローラー１１１と判断部７０とに出力される。プリンターコントローラー１１１の制御部１１６は、電圧検出回路６０から出力された信号の振幅、すなわち出力レベルが閾値以上か否かを判定する。閾値は、２４ショット分のインクが正常に吐出されたときに出力レベルが超えるように、また２４ショット分のインクが正常に吐出されなかったときにはノイズ等によって超えることがないように経験的に定められた値である。そして、プリンターコントローラー１１１の制御部１１６は、出力レベルが閾値未満だったときには、今回のノズル開口１３に詰まりなどの異常が生じているとみなし、そのノズル開口１３を特定する情報（例えばノズル列の何番目のノズル開口１３を示す情報）をＲＡＭ１１４の所定領域に記録する。一方、出力レベルが閾値以上だったときには、今回のノズル開口１３に詰まりなどの異常が生じていない正常なノズル開口１３と判定する。

一方、液体噴射ヘッド検査装置４０の故障の検査を行うには、インク滴の吐出検査と同様にプリンターコントローラー１１１の制御部１１６が、キャリッジ機構１２５を制御して、インクジェット式記録ヘッド１０が搭載されたキャリッジ３を非印刷領域に移動させる。これにより、インクジェット式記録ヘッド１０を液滴着弾部３０に相対向させる。

そして、プリンターコントローラー１１１（制御部１１６）の指令により、電圧印加回路５０のスイッチ５３がＯＦＦとなり、ノズルプレート１４と液滴着弾部３０との間の電位差をなくす。なお、スイッチ５３は、印刷時や待機時などの通常では、ＯＦＦの状態、すなわち、ノズルプレート１４と液滴着弾部３０との間に電位差が生じていない状態が維持されており、上述したインク滴の吐出検査を行う場合だけ、スイッチ５３がＯＮとなる。したがって、実際には、プリンターコントローラー１１１（制御部１１６）は、電圧印加回路５０のスイッチ５３がＯＦＦの状態を維持する。この状態で、制御部１１６の指令により、インクジェット式記録ヘッド１０の特定の圧電素子１８に上述した駆動信号を印加する。これにより、インクジェット式記録ヘッド１０の特定のノズル開口１３から帯電していないインク滴が飛翔して、液滴着弾部３０に着弾される。

このような状態で、電気的変化検出手段である電圧検出回路６０が検出した信号は、液滴着弾部３０にインク滴が着弾されていないのと同じ振幅となっているはずであるが、圧電素子１８に印加した駆動信号や、駆動信号を生成する回路等からの電磁波等のノイズによって、電圧検出回路６０が検出した信号が、帯電したインク滴が着弾した場合と同等の振幅となる場合がある。

このため、上述のように、液滴着弾部３０に帯電していないインク滴を着弾させることによって、電圧検出回路６０がノイズの影響による電圧変化のみを検出するようにしている。これにより、液体噴射ヘッド検査装置４０のシールド不良や回路不良などの故障を判別することができる。このような液体噴射ヘッド検査装置４０の故障の判別は、判断部７０によって行われる。判断部７０は、電圧検出回路６０から出力された信号の振幅、すなわち出力レベルが液体噴射ヘッド検査装置４０の故障の閾値以上か否かを判定する。ここで、故障の閾値は、インク滴が液滴着弾部３０に着弾しないようにした状態で、２４ショット分のインク滴を吐出する駆動信号で圧電素子１８を駆動した際に、液体噴射ヘッド検査装置４０が故障している場合に出力レベルが超えるように、また液体噴射ヘッド検査装置４０が故障していない場合に出力レベルが超えないように設定されたものである。

そして、判断部７０は、出力レベルが故障の閾値を超えたときには、液体噴射ヘッド検査装置４０が駆動信号等のノイズの影響によってインク滴の着弾の有無の検査を正常に行えないという故障が発生している状態であると判定する。一方、出力レベルが故障の閾値未満だったときには、液体噴射ヘッド検査装置４０は駆動信号等のノイズの影響が低く、インク滴の着弾の有無の検査を正常に行うことができる、すなわち故障が発生していない状態であると判定する。

ここで、液体噴射ヘッド検査装置４０の故障を検査する検査方法についてさらに詳細に説明する。なお、図７は、液体噴射ヘッド検査装置の検査方法を示すフローチャートである。

まず、通常のドット抜け検出と同様に、ステップＳ１で、プリンターコントローラー１１１はキャリッジ機構１２５を制御して、インクジェット式記録ヘッド１０（キャリッジ３）を非印刷領域に移動する。これにより、インクジェット式記録ヘッド１０を液滴着弾部３０に相対向させる。

次に、ステップＳ２で、制御部１１６が、電圧印加回路５０のスイッチ５３をＯＦＦにすることで、ノズルプレート１４と液滴着弾部３０との間の電位差をなくす。

次に、ステップＳ３で、通常と同様のインク滴の吐出検査を行う。具体的には、制御部１１６は、所定のノズル開口１３に対応する圧電素子１８に駆動信号を印加して駆動を行わせる。このとき、前のステップＳ２で、制御部１１６は、ノズルプレート１４と液滴着弾部３０との間の電位差をなくしているため、液滴着弾部３０には帯電していないインク滴が着弾される。

次に、ステップＳ４で、判断部７０は、電圧検出回路６０が出力した出力レベルを取得し、出力レベルが故障の閾値未満か判定する。ステップＳ４で出力レベルが故障の閾値未満の場合には（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、ステップＳ５で全てのノズル開口１３の検査が終わったか判定し、全てのノズル開口１３の検査が終わるまでステップＳ３〜Ｓ５を繰り返す。また、ステップＳ４で出力レベルが故障の閾値以上の場合には（ステップＳ４；Ｎｏ）、ステップＳ６でエラーを報告し、ステップＳ５で全てのノズル開口１３の検査が終わったか判定する。ステップＳ６のエラーの報告は、ディスプレーにエラー表示を行って報告するようにしてもよく、また警告音等で報告するようにしてもよい。ちなみに、エラーが報告されたということは、液滴着弾部３０にインク滴が着弾していないにも拘わらず、電圧検出回路６０が吐出用駆動信号等のノイズを拾って、液滴着弾部３０にインク滴が着弾しているかのような出力レベルが確認されたことになる。このようなノイズ等の影響は、回路の配線不良等の故障や配線（ノイズ発生源）のシールド不良などによる原因だと考えられるため、インクジェット式記録装置Ｉや液体噴射ヘッド検査装置４０等の点検又は液体噴射ヘッド検査装置４０の交換などを行うようにすればよい。

なお、本実施形態では、全てのノズル開口１３に対して、液体噴射ヘッド検査装置４０の故障検査を行うようにした。これにより、液体噴射ヘッド検査装置４０の故障の判定の信頼性を高くすることができる。勿論、これに限定されず、例えば、任意の１個〜複数個のノズル開口１３についてのみ液体噴射ヘッド検査装置４０の故障検査を行うようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態の液体噴射ヘッド検査装置４０では、液体噴射ヘッド検査装置４０の故障の検査を、実際にインク滴の吐出の有無を検査するときと同じ駆動信号を圧電素子１８に印加して行うことができるので、駆動信号を印加することによる電磁波等のノイズの影響を検査することができる。これにより、インク滴の吐出の有無の検査が正確に検査できているか、すなわち液体噴射ヘッド検査装置４０の故障の検査を正確に行うことができる。

また、本実施形態のように、実際にインク滴を吐出させるにも拘わらず、帯電したインク滴が液滴着弾部３０に着弾しないように、すなわち、液滴着弾部３０には帯電していないインク滴が着弾するようにすることで、インク滴を吐出させずに圧電素子１８を駆動する、いわゆる空打ちによる圧電素子１８の破壊を抑制することができると共に、逆起電力が発生するのを抑制することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、判断部７０が行う故障の判定を、圧電素子１８に吐出用駆動信号を印加してから所定時間以内に行うようにしてもよい。これにより、帯電したインク滴の吐出時に霧化したインクが、予期せぬタイミングで液滴着弾部３０に着弾することによる誤検出を抑制して、正確な故障判定を行うことができる。

また、上述した実施形態１では、駆動素子として、縦振動型の圧電素子１８を用いるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、下電極と圧電体層と上電極とを積層形成した薄膜型の撓み振動型の圧電素子を用いるようにしてもよく、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の撓み振動型の圧電素子を用いるようにしてもよい。また、駆動素子として、圧力発生室１２内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。

さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の検査を行う検査装置にも適用することができる。

また、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置Ｉを挙げて説明したが、上述した他の液体噴射ヘッドの検査装置を用いた液体噴射装置にも用いることが可能である。

Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １２ 圧力発生室、 １３ ノズル開口、 １７ マニホールド、 １８ 圧電素子、 ３０ 液滴着弾部、 ４０ 液体噴射ヘッド検査装置、 ５０ 電圧印加回路（電圧印加手段）、 ６０ 電圧検出回路（電気的変化検出手段）、 ７０ 判断部、 １１１ プリンターコントローラー、 １１２ プリントエンジン、 １１６ 制御部、 １１９ 駆動信号発生回路、 １３１ シフトレジスター、 １３２ ラッチ、 １３３ レベルシフター、 １３４ スイッチ

Claims (6)

1. 液滴を吐出する液体噴射ヘッドの故障を検出する液体噴射ヘッド検査装置であって、
   前記液体噴射ヘッドから吐出された液滴が到達可能な液滴着弾部と、
   前記液滴着弾部の電気的変化を検出する電気的変化検出手段と、
   前記液体噴射ヘッドから吐出される液滴と、前記液滴着弾部との間に電位差を生じさせる電圧印加手段と、
   前記電圧印加手段を制御する制御部と、
   前記電気的変化検出手段における検出結果に基づいて当該検査装置の故障の有無を判断する判断部と、を具備し、
   前記制御部は、前記液体噴射ヘッドから吐出される液滴と前記液滴着弾部との電位差をなくすように前記電圧印加手段を制御し、
   前記判断部は、前記液滴の前記電気的変化検出手段における検出結果に基づいて当該検査装置の故障の有無を判断することを特徴とする液体噴射ヘッド検査装置。
2. 前記制御部は、液滴が吐出されるノズル開口周辺の帯電状態を変化させるように制御することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド検査装置。
3. 前記判断部は、前記電気的変化検出手段が液滴の着弾を検出しなかった場合には、正常であると判断し、前記電気的変化検出手段が液滴の着弾を検出した場合には、故障であると判断することを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド検査装置。
4. 前記判断部は、前記液滴を吐出してから所定時間以内の前記電気的変化検出手段の検出結果に基づいて故障の有無を判断することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド検査装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド検査装置を具備することを特徴とする液体噴射装置。
6. 液体噴射ヘッドから吐出された液滴を液滴着弾部に着弾させると共に、前記液体噴射ヘッドから吐出させる液滴と前記液滴着弾部との間に電位差を生じさせて、前記液滴着弾部に液滴が着弾した際の電気的変化を検出して前記液滴着弾部への液滴の着弾を検出する液体噴射ヘッド検査装置の検査方法であって、
   前記液体噴射ヘッドから吐出される液滴と、前記液滴着弾部との間の電位差をなくした状態で、前記液体噴射ヘッドから液滴を吐出させて、前記液滴着弾部の電気的変化の検出を行うことを特徴とする液体噴射ヘッド検査装置の検査方法。

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