JP2011178152A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常検知の構成を組み立て後の製品に効率よく適用することができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】異常検知部２００において、異常検知を行なう場合は、検知パルス発生器２１０から発生したパルス（Ｍａｘ５Ｖ）が充放電回路２２０に入力され、この入力パルスに応じて充放電回路２２０は、抵抗Ｒ１を介してヘッド側の容量成分（ＰＺＴ）を充放電させる。出力波形検知器２４０は、上記充放電による電圧値を一定時間後に検知し、その結果を主制御部１０１の検知結果読み取り器２５０へ入力する。検知結果読み取り器２５０は予め定められた電圧値と不良ノズル数との組み合わせを格納した対応テーブルを参照し、検知された電圧値を比較して、不良ノズル数を算出する。
【選択図】図９

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、詳しくはインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドの動作不良を検出するためのヘッド異常検出装置を備えたインクジェット記録装置に関する。

一般に、インクジェットプリンタ等に用いられる液滴吐出装置では、液体を吐出するヘッド部の動作不良の原因は、主に以下の３種に分類される。

すなわち、第１の原因は、ゴミまたは液体によりノズルが詰まることによるノズルの不良であり、第２の原因は、接着不良または圧電素子の不良であり、第３の原因は、液付着等によるリーク電流の増加による電気的な不良である。なお、以下の説明において、上記のような原因によって動作不良が生じたノズルを不良ノズルと呼び、この不良ノズルを含むヘッドを広く異常ヘッドまたはその状態を単に異常というものとする。

いずれの不良も、ヘッド製造過程で検査され不良品は排除されるので、製品自体に不良品が使用されることはないが、このようなヘッド部の異常はインクジェットプリンタの使用中に後発的にも発生することもあるので、使用中の不具合にも対処する必要がある。そこで、このようなインクジェットプリンタのヘッド部の異常を検出する技術として、従来は以下のようなものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

まず、特許文献１の従来技術は、電気信号の印加により前記加圧室内に圧力変動を発生させる圧電素子と、前記加圧室の壁面の少なくとも一部を形成して圧電素子と弾性材料で連結されている振動板と、前記加圧室にインクを供給する流路となるリストリクタと、該リストリクタにインクを供給する共通インク供給路と、インク液滴を加圧室から噴射するための噴射口となるオリフィス等によって構成された複数のノズルを有するインクジェットヘッドにおいて、インピーダンスアナライザを用いてノズル毎の圧電素子の共振周波数の基本波と高調波を測定し、その比を求めることにより、圧電素子自体の不良や圧電素子と圧電素子固定板との間の接着の不良を検知するものである。

また、他の従来技術（たとえば、特許文献２参照）として、圧電素子の駆動による振動板の変位特性を比較的正確に識別することのできるアクチュエータ装置の検査方法及びインクジェット式記録ヘッドの検査方法を提供するため、圧電素子が駆動可能な条件で、所定電圧を圧電素子に印加して圧電体層の静電容量を測定する駆動測定工程を少なくとも実行することにより、その特性を識別する技術が既に知られている。

しかしながら、上記特許文献１のインピーダンスアナライザを用いた測定方法や圧電素子が駆動可能な条件で所定電圧を圧電素子に印加し、すなわち、圧電素子を若干駆動させた状態でアクチュエータ装置の特性を識別する方法は、製造工程や検査工程では不良を検出することができるが、専用の測定器が必要であるので、製品に検出装置を実装することができず、組み立てた後に不良を検出できないという問題があった。

また、上記特許文献２の圧電素子に印加して圧電体層の静電容量を測定する方法は、原理的には簡易であるものの、単に圧電体の特性測定を行うためものであり、インクジェットヘッドの不良ノイズ検知には容易に適用できず、上述のようなインクジェット記録装置の問題解決に適用することは困難であり、まして組立て後の製品の異常検知に用いることは極めて困難である。

本発明は、以上の従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、異常検知の構成を組み立て後の製品に効率よく適用することができ、製品組み立て後に発生するインクジェットプリンタのヘッド部の異常を容易かつ正確に検出することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１に記載のインクジェット記録装置は、複数のノズルと、各ノズルに連通する複数の液室と、各液室を加圧するための複数の加圧手段とを備えた複数のインクジェットヘッドを搭載したキャリッジと、インクジェットヘッドのノズルを選択するノズル選択手段と、ノズル選択手段によって選択されたノズルの加圧手段を駆動してインクを吐出させるヘッド駆動手段と、インクジェットヘッドの異常を検出する異常検出手段とを有するインクジェット記録装置であって、異常検出手段は、所定波形の異常検出パルスを生成するパルス生成手段と、パルス生成手段からの異常検出パルスを用いてノズル選択手段によって検知対象となるインクジェットヘッドの所定数のノズル群に充電を行なう充放電手段と、充放電手段による充電開始から所定時間後の放電電圧を検知する波形検知手段と、波形検知手段による検知に基づいて、インクジェットヘッドの不良ノズル数を判定する判定手段と、を有するものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、異常検出手段によって異常検出を行う場合に、駆動手段と選択手段との間を分離するスイッチ手段を有するものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、波形検知手段は、パルス生成手段からのパルス出力後、所定時間後に検知された放電電圧をデジタルデータに変換して判定手段に出力し、判定手段は、波形検知手段によって検知された電圧値データに基づいて、電圧値と不良ノズル数との対応テーブルを参照し、インクジェットヘッドの不良ノズル数を判定するものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、波形検知手段は、パルス生成手段からのパルス出力後、所定時間後に検知された放電電圧と所定の閾値とを比較する比較手段と、放電電圧が閾値を越える時間について、比較手段からの出力を用いてカウントするカウンタとを有し、カウンタによるカウント結果を判定手段に出力し、判定手段は、カウント結果に基づいて、カウント数と不良ノズル数との対応テーブルを参照し、インクジェットヘッドの不良ノズル数を判定するものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のインクジェット記録装置において、カウンタは、パルス生成手段からのパルスの立ち上がりエッジから、放電電圧が閾値を越えていることを示す比較手段からの検知パルスの立ち上がりエッジまでの時間、または、放電電圧が閾値を越えていることを示す比較手段からの検知パルスの立ち上がりエッジから立下りエッジまでの時間、をカウントするものである。

また、請求項６に記載の発明は、請求項４または５のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、異なる閾値が設定された複数の比較手段を有し、カウンタは、複数の比較手段からの出力に基づいてカウントするものである。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６までのいずれかに記載のインクジェット記録装置において、パルス生成手段によって生成するパルス幅を設定するパルス幅設定手段を有し、パルス幅設定手段によって設定するパルス幅および波形検知手段によるパルス出力後からに放電電圧を検知するまでの所定時間は、異常検知の対象となる加圧手段の充電に要する時間に比べて小さい時間であるものである。

また、請求項８に記載の発明は、請求項４に記載のインクジェット記録装置において、パルス生成手段は、複数の異なるパルス幅を有する異常検出パルスを生成し、カウンタは、複数の異常検出パルスに応じた比較手段からの検知パルスの立ち上がりエッジ数をカウントするものである。

また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のインクジェット記録装置において、パルス生成手段は、パルス生成手段は、パルス幅の狭い順に複数の異常検出パルスを生成するものである。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項１から９までのいずれかに記載のインクジェット記録装置において、異常検出手段によって異常が検出された場合に、印刷を停止するか異常のないインクジェットヘッドまたはノズルのみで印刷を実行するかを選択する印刷動作選択手段を有するものである。

本発明は、インクジェットヘッドの構造的な特性として、不良ノイズが少ないほど容量値が大きくなることに着目し、検知対象となるインクジェットヘッドの所定数のノズル群に充電を行ない、一定の充電時間に対する電圧値を検出し、その検出値によって対応テーブルを参照し、そのノズル群における不良ノズル数を判定するようにした。

したがって、簡易な構成と処理により、不良ノズルを含むヘッドを確実に検知できるる、実用性の高い異常検知の構成を組み立て後の製品に容易に適用することができ製品組み立て後に発生するインクジェットプリンタのヘッド部の不良を容易かつ正確に検出することができる。

本発明の実施の形態によるこのインクジェット記録装置の機構部の全体構成例を説明する概略構成側面図である。 インクジェット記録装置の要部平面説明図である。 インクジェット記録装置の制御部の全体構成を示すブロック図である。 インクジェット記録装置のヘッドの液室長手方向に沿う断面図である。 インクジェット記録装置のヘッドの液室短手方向に沿う断面図である。 インクジェット記録装置のヘッドの要部平面図である。 インクジェット記録装置のヘッド駆動制御装置を示すブロック図である。 インクジェット記録装置のヘッド駆動制御装置における駆動波形の一例を示す説明図である。 インクジェット記録装置における異常検知部（異常検知手段）の構成を示すブロック図である。 インクジェット記録装置の異常検知部における充放電回路２２０の入力波形Ｖ(ｉｎ)と出力波形Ｖ(ｏｕｔ)の関係を示す説明図である。 インクジェット記録装置の異常検知部のより具体的な構成を示すブロック図である。 インクジェット記録装置における異常検知部の他の構成例を示すブロック図である。 インクジェット記録装置の異常検知部における充放電回路２２０の入力波形Ｖ(ｉｎ)と出力波形Ｖ(ｏｕｔ)の関係の他の例を示す説明図である。 インクジェット記録装置のヘッドの第１の例を示す平面図である。 インクジェット記録装置のヘッドの第２の例を示す平面図である。 インクジェット記録装置のヘッドの第３の例を示す平面図である。 インクジェット記録装置における異常検知部の他の構成例を示すブロック図である。 検知パルス発生器と比較回路からの出力とカウント値との関係を示す説明図の一例である。 検知パルス発生器と比較回路からの出力とカウント値との関係を示す説明図の他の例である。 インクジェット記録装置における異常検知部の他の構成例を示すブロック図である。 入力波形Ｖ(ｉｎ)および出力波形Ｖ(ｏｕｔ)と比較回路の出力との関係を示す説明図である。 インクジェット記録装置における異常検知部の他の構成例を示すブロック図である。 入力パルス幅が異なる場合の入力波形Ｖ(ｉｎ)と出力波形Ｖ(ｏｕｔ)を示す説明図である。 インクジェット記録装置において不良ノズル検知した場合にユーザーが選択できる動作を示すフローチャートである。

（インクジェット記録装置）
以下に、本発明に係るインクジェット記録装置の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者が特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、このインクジェット記録装置の機構部の全体構成を説明する側面概略構成図、図２は、同要部平面説明図である。図１において、フレーム２１を構成する左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド３１とステー３２とでキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによって同じく図示しないタイミングベルトを介して図２で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド３４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４に各色のインクを供給するための各色のサブタンク３５を搭載している。この各色のサブタンク３５には各色のインク供給チューブ３６を介して、前述したように、カートリッジ装填部４に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填４にはインクカートリッジ１０内のインクを送液するための供給ポンプユニットが設けられ、また、インク供給チューブ３６は這い回しの途中でフレーム２１を構成する後板２１Ｃに係止部材２５にて保持されている。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び該給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。

この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。この搬送ベルト５１は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えば、ＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。

そして、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に所定の押圧力をかけている。なお、搬送ローラ５２はアースローラの役目も担っており、搬送ベルト５１の中抵抗層（裏層）と接触配置され接地している。

また、搬送ベルト５１の裏側には、記録ヘッド３４による印写領域に対応してガイド部材５７を配置している。このガイド部材５７は、上面が搬送ベルト５１を支持する２つのローラ（搬送ローラ５２とテンションローラ５３）の接線よりも記録ヘッド３４側に突出させることで搬送ベルト５１の高精度な平面性を維持するようにしている。この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによって搬送ローラ５２が回転駆動されることによって搬送ベルト５１が図２に示すベルト搬送方向（副走査方向）に周回移動する。

さらに、記録ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロ６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。ここで、排紙ローラ６２と排紙コロ６３との間から排紙トレイ３までの高さは排紙トレイ３にストックできる量を多くするためにある程度高くしている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。

さらに、図２に示すように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構８１を配置している。この維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という）８２ａ〜８２ｄ（区別しないときは「キャップ８２」という）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４などを備えている。ここでは、キャップ８２ａを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ８２ｂ〜８２ｄは保湿用キャップとしている。

そして、この維持回復機構８１による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ８２に排出されたインク、あるいはワイパーブレード８３に付着してワイパークリーナで除去されたインク、空吐出受け８４に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。

また、図２に示すように、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８８を配置し、この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口８９などを備えている。

さらに、装置本体１の内部後方側にはホストとの間でデータを送受するためのＵＳＢなどの通信回路部（インタフェース）が設けられるとともに、この画像形成装置全体の制御を司る制御部を構成する制御回路基板が設けられている。

このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド４７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御回路によってＡＣバイアス供給部から帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ３３は維持回復機構８１側に移動されて、キャップ８２で記録ヘッド３４がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ８２で記録ヘッド３４をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド３４の安定した吐出性能を維持する。

図３は、インクジェット記録装置の制御部１１０の全体ブロック図である。この制御部１１０は、プリンタコントローラ１１１と主走査モータＭ１および副走査モータＭ２を駆動するためのモータドライバ１１２と給紙ローラに副走査の回転を伝達するための給紙クラッチ１１３を駆動するためのドライバ１１４と、記録ヘッド（インクジェットヘッド）１１５を駆動するためのヘッドドライバ（ヘッド駆動回路、ドライバＩＣで構成される）１１６等を備えている。

プリンタコントローラ１１１はパーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどによる撮像装置などのホスト１２０側からの印刷データ等をケーブルあるいはネットを介して受信するインターフェース（以下、Ｉ／Ｆという）１２１と、ＣＰＵ等からなる主制御部１０１と、各種データの記録等を行うＲＡＭ１２２と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ１２３と、記録ヘッド１１５への駆動波形を発生させる駆動信号発生回路（印字制御部）１２７と、ドットパターンデータ（ビットマップデータ）に展開された印字データ及び駆動波形等をヘッドドライバ１１６に送信するためのＩ／Ｆ１２４と、モータ駆動データをモータドライバに送信し、クラッチオン信号をドライバ１１２に送信するためのＩ／Ｆ１２６等を備えている。

ＲＡＭ１２２は各種バッファ及びワークメモリ等として用いる。ＲＯＭ１２３は主制御部１０１によって実行する各種制御ルーチンとフォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶している。

主制御部１０１は用紙検出センサ１３３からの検出信号に基づいて給紙制御を行う。また、主制御部１０１はエンコーダ１３１の出力信号に基づいてキャリッジの主走査方向の位置を検出してキャリッジの停止位置制御を行い、用紙センサ１３２の検知信号に基づいて用紙の先端位置検知及び搬送ベルト上での用紙の有無の検出を行う。

この主制御部１０１はＩ／Ｆ１２１に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、この解析結果（中間コードデータ）をＲＡＭ１２２の所定のエリアに記憶し、記憶した解析結果からＲＯＭ１２３に格納したフォントデータを用いて画像出力するためのドットパターンデータを生成し、ＲＡＭ１２２の異なる所定のエリアに再び記憶する。なお、ホスト１２０側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの記録装置に転送する場合には、単にＲＡＭ１２２に受信したビットマップの画像データを格納することになる。

そして、主制御部１０１は、記録ヘッド１１５の１行分に相当するドットパターンデータが得られると、この１行分のドットパターンデータを、発信回路からのクロック信号に同期してＩ／Ｆ１２４を介してヘッドドライバ１１６にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ１１６に送出する。

本例では全インク吐出口を同時に駆動させる以外に、時間的に分割して駆動させることができるようになっている。これは全インク吐出口を同時に駆動させると、各全インク吐出口間のクロストークの影響による記録品位の低下や、一時的に大電流が必要になることにより電源の大容量化などの不利益が生じる場合があるが、時分割駆動することでこれらの不利益を避けることができる。なお、図２に示す記録ヘッド３４にはドライバＩＣが搭載され、図３に示す制御部１１０との間で中継基板３１０およびハーネス（フレキシブルプリントケーブル）２２を介して接続されている。

次に、このインクジェット記録装置の記録ヘッドを構成するインクジェットヘッドについて図４〜図６を参照して説明する。なお、図４は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図５は同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図、図６は同ヘッドの要部平面説明図である。

このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した流路板４１と、この流路板４１の下面に接合した振動板４２と、流路板４１の上面に接合したノズル板４３とを有し、これらによって液滴であるインク滴を吐出するノズル４５がノズル連通路４５ａを介して連通するインク流路である加圧室４６、加圧室４６にインクを供給するための共通液室４８にインク供給口４９を介して連通する流体抵抗部となるインク供給路４７を形成している。

そして、振動板４２の外面側（液室と反対面側）に各加圧室４６に対応して加圧室４６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての積層型圧電素子５２を接合し、この圧電素子５２をベース基板５３に接合している。

また、圧電素子５２の間には加圧室４６、４６間の隔壁部４１ａに対応して支柱部５４を設けている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、１つ毎に圧電素子５２と支柱部５４して形成している。支柱部５４も構成は圧電素子５１と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。

さらに、振動板４２の外周部はフレーム部材４４にギャップ材を含む接着剤５０にて接合している。このフレーム部材４４には、共通液室４８となる凹部、この共通液室４８に外部からインクを供給するための図示しないインク供給穴を形成している。このフレーム部材４４は、例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。

ここで、流路板４１は、例えば結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路４５ａ、加圧室４６、インク供給路４７となる凹部や穴部を形成したものであるが、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。

振動板４２は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他の金属板や樹脂板或いは金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板４２は加圧室４６に対応する部分に変形を容易にするための薄肉部（ダイアフラム部）５５及び圧電素子５２と接合するための厚肉部（島状凸部）５６を形成するとともに、支柱部５４に対応する部分及びフレーム部材４４との接合部にも厚肉部５７を形成し、平坦面側を流路板４１に接着剤接合し、島状凸部５６を圧電素子５２に接着剤接合し、更に厚肉部５７を支柱部５４及びフレーム部材４４に接着剤５０で接合している。なお、ここでは、振動板４２を２層構造のニッケル電鋳で形成している。この場合、ダイアフラム部５５の厚みは３μｍ、幅は３５μｍ（片側）としている。

ノズル板４３は各加圧室４６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４５を形成し、流路板４１に接着剤接合している。このノズル板４３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。ここでは、電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成している。また、ノズル４３の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成し、このノズル４５の穴径はインク滴出口側の直径で約２０〜３５μｍとしている。さらに、各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。

また、ノズル板４３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。

圧電素子５２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層６１と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡgＰd）からなる内部電極層６２とを交互に積層したものであり、内部電極６２を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極６３、共通電極６４に電気的に接続したものである。この圧電常数がｄ３３である圧電素子５２の伸縮により加圧室４６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子５２に駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子５２に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。

なお、圧電素子部材の一端面の端面電極はハーフカットによるダイシング加工で分割されて個別電極６３となり、他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されずにすべての圧電素子５２で導通した共通電極６４となる。

そして、圧電素子５２の個別電極６３には駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル６５を接続し、このＦＰＣケーブル６５には各圧電素子５２に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）を接続している。また、共通電極６４は、圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣケーブル６５のグラウンド（ＧＮＤ）電極に接続している。

このように構成したインクジェットヘッドにおいては、例えば、記録信号に応じて圧電素子５２に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、圧電素子５２に積層方向の変位が生起し、振動板４２を介して加圧室４６内のインクが加圧されて圧 力が上昇し、ノズル４５からインク滴が吐出される。

その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧室４６内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧室４６内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、図示しないインクタンクから供給されたインクは共通液室４８に流入し、共通液室４７からインク供給口４９を経て流体抵抗部４７を通り、加圧室４６内に充填される。

なお、流体抵抗部４７は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による再充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部４７の流体抵抗値を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。

次に、ヘッド駆動制御装置(ヘッド駆動手段)に係わる部分について図７を参照して説明する。なお、同図では、１つのヘッドの１つの駆動ユニットの駆動制御に係る部分のみを図示している。ヘッド駆動回路８８は、主制御部１０１から印字制御部１２７およびＩ／Ｆ１２１を介して与えられる各種データ及び信号に基づいて、記録ヘッドを構成する各インクジェットヘッドの圧電素子５２に対して選択的に駆動波形を印加してインク滴を吐出させる。

ここで、記録ヘッドを構成する４個（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のインクジェットヘッドＨは、上述したように複数（ここでは１２８個とする。）のノズル４５に対応する１２８個の圧力発生手段である圧電素子５２を有し、各圧電素子５２の一方の電極は共通化して共通電極Ｃｏｍ（上記の共通電極６４である。）としてグランドに接続し、他方の電極は圧電素子５２毎に個別化して選択電極ＳＥＬ（上記の個別電極６３である。）としている。なお、実際にはノズル４５は２列設けているので、２５６個のノズル４５を有することになる。

主制御部１０１から印字制御部１２７およびＩ／Ｆ１２１を介してパーソナルコンピュータなどの情報処理端末、デジタルカメラ、スキャナなどの画像処理端装置等のホスト１２０側から与えられる画像情報を入力して、ヘッド駆動部８８Ａに対してヘッドを駆動するタイミングに合わせて、８ｂｉｔの電圧データを順次、波形生成部であるＤ／Ａ変換回路（ＤＡＣ）１０３に出力する。ＤＡＣ１０３は、与えられた電圧データを例えば０Ｖ〜２Ｖの出力範囲を８ｂｉｔの分解能で出力する。

８ｂｉｔのデータ入力ステップが２５０ｎｓの場合、駆動波形（駆動信号）の立ち上がり時定数ｔｒ＝５μｓ、駆動電圧Ｖｐ＝３０Ｖ（フルスケール）のとき、ＤＡＣ１０３の出力は２０ステップの時間刻みで、約０．１Ｖ／ステップで０〜２Ｖまで上昇する。また、駆動波形の立下り時も同様に、立下り時定数ｔｆ＝１０μｓであれば４０ステップで５〜３Ｖまで下降する。さらに、駆動波形に要する時間（立ち上がり開始から、立下り終了までの時間）が５０μｓとすると、２００ステップでフルスケール５Ｖの駆動波形が形成され、ヘッドの駆動タイミングに合わせて繰り返し出力される。

このＤＡＣ１０３から出力される駆動波形はアンプ１０４を介して３〜３０Ｖ（フルスケール時）の範囲でＤＡＣ出力レベルに応じて電圧増幅される。電圧増幅された駆動波形は、ＳＥＰＰ回路（ＮＰＮトランジスタＱ１及びＰＮＰトランジスタＱ２）等で構成される低インピーダンス回路からなる電流増幅部１０５を介して、ノズル選択手段であるＰＺＴ(圧電層）選択回路１０６へ与えられる。

一方、主制御部１０１は、インク滴を噴射させるノズル４５を指定するためのシリアルデータＳＤ（ノズルデータ）とシフトクロックＳＣＬＫ、ラッチ信号／ＬＡＴをＰＺＴ選択回路１０６へ入力する。

ＰＺＴ選択回路１０６は、シフトクロックＳＣＬＫ、およびノズルデータＳＤを入力とするシフトレジスタ回路（２５６ｂｉｔ）と、シフトレジスタ回路の各レジスト値をラッチ信号／ＬＡＴによってラッチするためのラッチ回路（２５６ｂｉｔ）と、２５６ビットのレベルシフタ回路と、レベルシフタ回路でオン／オフが制御されるアナログスイッチ群とからなる。

アナログスイッチ群は、各圧電素子５２の選択電極６３に接続され、駆動波形が入力されている。そしてシフトレジスタ回路にシフトクロックＳＣＬＫ、ノズルデータＳＤを取りこみ、ラッチ信号／ＬＡＴによって取りこんだシリアルデータをラッチ回路でラッチしてレベルシフタ回路に入力する。このレベルシフタ回路は、データの内容に応じて各圧電素子５２に接続されるアナログスイッチをオンすることで、駆動波形が選択された圧電素子５２に印加される。

図８は、駆動波形の一例を示す説明図である。なお、縦軸は電圧、横軸は時間を示している。本例におけるヘッドの駆動方式においては、駆動波形の立下り波形要素（ａ→ｂ）の時間に圧電素子５２はヘッド基板（ベース基板）５３方向に収縮変位するので、加圧液室４６内の容積は拡大し、加圧液室４６は減圧される。そして、上記拡大された加圧液室４６は駆動波形のホールド波形要素（ｂ→ｃ）時間の間、保持された後、立ち上がり波形要素（ｃ→ｄ）の時間に圧電素子５２がノズル板４３方向に拡大変位するので、加圧液室４６は縮小し、発生される加圧圧力でノズル４５からインク滴が噴射される。

（異常検知制御）
次に、本実施の形態におけるヘッド部の異常検知方法の詳細について説明する。図９は、本例における異常検知部（異常検知手段）の構成を示すブロック図である。

本例の異常検知部２００は図７に示したヘッド駆動制御装置８８に設けられている。ただし、このような異常検知部２００を製品として組み立てられた後のヘッド駆動制御装置８８の配線基板に外付けで設けることも可能であり、製造時の必要に応じて選択できるものとする。

図示のように、この異常検知部２００は、異常検出パルスを生成する検知パルス発生器（パルス生成手段）２１０と、充放電抵抗Ｒ１を介してＰＺＴの容量成分を充放電させるための充放電回路（充放電手段）２２０と、波形切り替え２３０部（スイッチ手段）と、出力波形検知器（波形検知手段）２４０と検査結果読み取り器（判定手段）２５０によって構成される。したがって、この構成では、充放電抵抗Ｒ１とノズルとの間にＲＣ直列回路が構成されている。

通常の印刷時には、図７で説明したヘッド駆動制御装置８８によって、ヘッドにヘッド駆動波形ＶＣＯＭが印加され、選択されたノズルからインクが噴射される。ただし、このとき、波形切り替え部２３０は、切り替え制御信号によって、端子Ｓと端子Ｓ１が接続されるので、ヘッド駆動波形ＶＣＯＭはヘッド駆動制御装置で生成された波形ＶＣＯＭ１に等しい波形である。

一方、異常検知をする場合は、検知パルス発生器２１０から発生したパルス（Ｍａｘ5Ｖ）が充放電回路２２０に入力される。充放電回路２２０はヘッド制御装置８８の電流増幅部１０５と同様にプッシュ-プル型のトランジスタ増幅器で構成され、その電源は５Ｖに接続される。入力パルスに応じて充放電回路２２０は、抵抗Ｒ１を介してヘッド側の容量成分（ＰＺＴ）を充放電させる。このとき異常検知を実施するヘッドのノズルは印刷時と同様に主制御部１０１からのＳＣＬＫ、ＤＡＴＡ、ＬＡＴの各信号によって選択される。

また、波形切り替え部２３０は、切り替え制御信号によって、端子Ｓと端子Ｓ２が接続され、ヘッドに印加されるヘッド駆動波形ＶＣＯＭは充放電回路２２０の出力波形ＶＣＯＭ２に等しい波形である。

図１０は、充放電回路２２０の入力波形Ｖ(ｉｎ)とＶＣＯＭ２と等しい出力波形Ｖ(ｏｕｔ)の関係を示す説明図である。

ここで、あるヘッドの１０個のノズルを異常検知の対象とし、ヘッドの容量は１ノズル当たり１ｎＦとすると、１０ノズルの場合では１０ｎＦになる。異常検知部２００の充放電回路２２０の出力に接続される抵抗Ｒ１の抵抗値を２００Ωとすると、１０ノズル全てのヘッドが正常の場合は負荷容量は１０ｎＦであり、図１０の入力波形Ｖ(ｉｎ)に対して出力波形Ｖ(ｏｕｔ)の波形（０）になる。また、１ノズルのみ電気的接続不良等の異常が発生すると負荷容量は９ｎＦになるので出力波形は（１）になる。同様に５ノズルのみ電気的接続不良が異常が発生すると負荷容量は５ｎＦになるので出力波形は（５）になる。

このように、不良ノズルが増加するほど、出力波形の立ち上がり、立下り時定数は大きくなるので、入力波形が印加されてから、立ち上がりが飽和するまでの時間内で、ある一定時間後の電圧値はヘッドの不良状態に応じて異なる値となる。

出力波形検知器２４０は、上記の電圧値を一定時間後に検知し、その結果を主制御部１０１の検知結果読み取り器２５０へ入力する。検知結果読み取り器２５０は予め定められた電圧値と不良ノズル数との組み合わせを格納した対応テーブルを参照し、検知された電圧値を比較して、不良ノズル数を算出する。

図１１は、以上のような検知方法を適用する異常検知部のより具体的な構成を示すブロック図である。図１１において、出力波形検知器２４０にはＡ／Ｄ変換器２４１が用いられ、検知パルス発生器２１０からＶ（ｉｎ）が充放電回路２２０に入力されると、時間とともに電圧上昇する出力波形Ｖ（ｏｕｔ）の電圧値（図１１）は順次デジタル値（例えば８Ｂｉｔ）に変換され、主制御部１０１の検知結果読み取り器２５０に入力される。

このとき、主制御部１０１のタイミング制御部２６０およびタイマー２６１はＶ（ｉｎ）入力後０．８μｓだけ計測し、そのときのＶ（ｏｕｔ）の電圧値のみを検知結果読み取り器２５０が読み取る。また、そのときの不良ノズル数と検出した電圧（０．８μｓ後）との結果例（表１）と対応テーブル（表２）を示す。したがって、予め表２に示すようなテーブルを主制御部１０１に用意しておき、読み取った電圧値と比較することで、容易かつ迅速に不良ノズル数が算出できる。

図１２は、異常検知部の他の構成例を示すブロック図であり、主制御部１０１にパルス幅設定部２７０を設けた例である。本例では、主制御部１０１が検知パルス発生器２１０に対して定められた時間（パルス幅）のみのパルスが発生するように制御する。

例えば、パルス幅を１μｓに設定した場合、抵抗Ｒ１（２００Ω）とヘッドの容量成分によって充電電圧が飽和しないまま、入力波形Ｖ（ｉｎ）の立下りによって放電が開始されるので、検知パルス発生器２１０から充放電回路２２０へ入力される波形Ｖ（ｉｎ）と出力波形Ｖ（ｏｕｔ）の関係は、図１３に示すようなものになる（不良ノズル数が０〜９の各場合）。出力波形Ｖ（ｏｕｔ）の電圧値は、Ａ／Ｄ変換器２４１によって順次デジタル値（例えば８Ｂｉｔ）に変換され、主制御部１０１の検知結果読み取り器２５０に入力される。このとき、検知結果としては電圧のピーク値（最大値）を検知結果として読み取る。また、その場合の不良ノズル数と検出したピーク値電圧の結果例（表３）と対応テーブル（表４）を示す。したがって、予め表４に示すようなテーブルを主制御部に用意しておき、読み取った電圧値と比較することで、不良ノズル数が算出できる。

なお、充放電回路２２０から、ヘッドへ入力される波形Ｖ（ｏｕｔ）の電圧およびパルス幅は、充放電回路２２０に供給される電源電圧（例えば、５Ｖ）と検知パルス発生器２１０から充放電回路２２０へ入力されるパルス幅に依存する。また、パルス幅設定部２７０のパルス幅は、抵抗Ｒ１と検出対象となるヘッドの容量成分によって必要な充電時間に比べて十分短い時間幅に設定されるが、好ましくは２．２×Ｒ１×ΣＣp(対象ヘッド容量の総和)より短い時間幅に設定すれば、飽和時の充電電圧の８０％以下で放電が始まるので、検知が可能である。

このような構成により、ヘッドの容量特性に応じて適宜にパルス幅を設定でき、異常検出を短時間で効率よく行うことができる効果がある。なお、表１〜３の検出結果はヘッドの１０ノズルを異常検知の対象とした場合であるが、検出の単位は１０ノズルに限らない。

例えば、図１４は本例におけるヘッド１１５と１２８個のノズル配列を示した平面図である。検出単位は、図１４の（１）（２）に示すように、ヘッド１１５内に配置されたノズルを１列（６４ノズル）単位で検出することができる。または同図の（３）（４）に示すように近接する６４ノズルを検出単位とすることもできる。

このためには、充放電回路で駆動できる電流は抵抗Ｒ１の値と同時に駆動するノズル数に依存するので、検出対象のノズル数（ヘッド容量の総和）に応じた電流を駆動できるように充放電回路のトランジスタを選定すればよい。

図１５は本例における４つのヘッド（ここでは便宜上ヘッド１〜４という）と各１２８個のノズル配列を示した平面図である。図１５において、第１の検出単位をヘッド１のノズル群（１２８ノズル）とし、第２、第３、第４の検出単位をそれぞれヘッド２〜ヘッド４のノズル群とする。次に第１から第４までの検出単位について順次、検知用パルスを入力し、不良ノズル検知を実施する。ここで、検出単位２で異常と判断されたとする。次に第５の検出単位として、１２８ノズルをノズル群とする検出単位（（５）−１）で検知を実施し、さらに、１２８ノズルをノズル群とする第６の検出単位（（５）−２）、第７の検出単位（（５）−３）、第８の検出単位（（５）−４）で順次、不良ノズル検知を実施する。ここで、第８の検出単位（（５）−４）で検知結果が異常と判断されたとする。

このとき異常と判断された検出単位２と検出単位（（５）−４）から、異常が発生しているノズル群はヘッド２のノズルで、図中の一番下のノズルから下から３２番目のノズルの間に不良ノズルが存在することがわかる。

また、検出単位は、上記のように固定した例に限らず、検出単位数を適宜変更して、小なくとも一部または全部のノズルに対し、２回以上検知を実施すれば、設定した検出単位に応じて、異常が発生しているノズルを特定することもできる。このように、ノズル群の数を適宜変更しながら異常検知の動作を複数回行うことにより、不良ノズル自体の特定を行なうような応用も可能であり、便利な機能を提供できる効果がある。

また、上記実施例では、スイッチ手段としての波形切り替え部２３０を設けたことから、異常検出行なう場合に、駆動部側からの信号を遮断でき、正確な検出動作を確保できる効果がある。また、波形検知器２４０において、パルス生成器２１０からのパルス出力後、所定時間後に検知された放電電圧をデジタルデータに変換して出力することから、Ａ／Ｄ変換器等の管易で安価な構成により、インクジェット記録装置における異常検出部を搭載できる効果がある。

図１４、図１５に示すヘッドとノズル列において、Ｙ，Ｍ，Ｃのヘッドのいずれかのノズル列に異状が検出された場合、例えばＹヘッドの２列のノズル列のうち、いずれか一方の列に対応したヘッドドライバＩＣ（図９におけるシフトレジスタ回路３２０、ラッチ回路３３０、レベルシフタ回路３４０、アナログスイッチ）に対応したノズル列から検出された検知結果が異状と判断された場合はそのヘッドドライバＩＣに入力される電源５Ｖ，３７Ｖをオフさせる。

このとき、Ｙヘッドの他方のノズル列データはヘッドドライバＩＣに対応したノズル列で１回主走査方向にキャリッジを移動させながら画像を形成し、副走査方向にノズル列ピッチの１／２ピッチのみ紙を送り、さらにもう一度同じノズル列を使って主走査方向にキャリッジを移動させながら画像を形成すれば、解像度を落とさずに画像を形成できる。このとき主制御部は、異常が発生していないノズル列に対応したノズルデータＤＡＴＡを２回送信して画像が形成されるようにノズルデータＤＡＴＡを変換する。

また、Ｙヘッドの正常ノズル列で達成できる解像度にあわせて他のＭ，Ｃヘッドの解像度を１／２に落とすことで、キャリッジを２回走査させることなく、カラー画像を形成できる。このとき制御部はＭ，Ｃヘッドに対応したそれぞれ２列のノズル列のうち片列のみを使って画像を形成できるようにすればよい。

図１６は本発明における２ヘッド（ここでは便宜上ヘッド１、ヘッド２という）と各６４個のノズル配列がＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋインクに配置されたものを示す説明図である。このとき各インクの色が同一色に配置された６４ノズルをひとつの検出単位（図中Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）として、同様に不良ノズルを検知することができる。

（その他の実施形態）
以下、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。

図１７は、異常検知部の他の構成を示すブロック図である。図１７に示ように、主制御部１０１はパルス幅設定部２７０を有し、検知パルス発生器２１０に対して定められたパルス幅の時間のみパルスが発生するように制御する。図１７に示す例では、比較回路２４２及びカウンタ２４３により波形検知手段が構成されている。

検知パルス発生器２１０は、図１３に示したＶ（ｉｎ）のようなパルスを発生させて、充放電回路２２０に入力させる。このとき、抵抗Ｒ１（２００Ω）とＰＺＴ(圧電層）の容量成分によって充電電圧が飽和しないまま、入力波形Ｖ（ｉｎ）の立下りによって放電が開始されるので、検知パルス発生器２１０から充放電回路２２０へ入力される波形Ｖ（ｉｎ）と出力波形Ｖ（ｏｕｔ）との関係は、図１３に示されるものとなる（不良ノズル数が０〜９の各場合）。

また、出力波形Ｖ（ｏｕｔ）は、一定のスレッシュレベル（電圧に対する閾値）Ｖｔｈが設定された比較回路２４２へ入力され、Ｖ（ｏｕｔ）の電圧値がスレッシュレベルＶｔｈを超える場合のみ、比較回路２４２は“Ｈ”を出力する。

ここで比較回路２４２に出力側に設けられるカウンタ（カウンタ回路）２４３は、図１８に示すように、検出パルスが出力Ｈの立ち上がりエッジのときから、比較回路２４２の出力Ｈの立ち上がりエッジが入力されるまでの時間をカウントし、カウント結果（カウント値）を主制御部１０１の検知結果読み取り器２５０へ入力するものである。

また、図１９に示すように、カウンタ２４３は、比較回路２４２の出力Ｈの立ち上がりエッジから、比較回路２４２の出力がＨからＬになるまで（立下りエッジ）の時間をカウントし、カウント結果（カウント値）を主制御部１０１の検知結果読み取り器２５０へ入力するようにしても良い。

例えば、検知パルス発生器２１０から出力されるパルス幅を１μｓ、比較回路２４２の入力レベルに対し比較回路２４２が出力Ｈを確定するスレッシュレベル（Ｖｔｈ）を２Ｖ、カウンタのクロック周期を０．０１μｓとすると、不良ノズル数が多いほど、比較回路２４２へ入力される波形は充放電の時定数が小さくなり、不良ノズル数が０〜９の各場合のカウンタ２４３からのカウント値は、表５に示すように、不良ノズル数の増加とともに小さな値となる。

したがって、表６に示すような、カウンタ値と不良ノズル数との関係を表すテーブルを主制御部１０１に記憶させておき、読み取ったカウント値と比較することにより、不良ノズル数を算出することができる。

このようにすることにより、異常検知部を簡易な回路構成により、インクジェット記録装置に実装できるため低コスト化を図ることができる。また、検出結果をデジタル値（カウント値）で扱うことができるので、低コストにより回路を実現できる。さらに、外部からのノイズにも強いので、信頼性の高い不良ノズル検出結果を得ることができる。

なお、上記実施形態と同様に、パルス幅設定部２７０のパルス幅は、抵抗Ｒ１と検出対象となるＰＺＴの容量成分によって必要な充電時間に比べて十分短い時間幅に設定されるが、好ましくは２．２×Ｒ１×ΣＣp(対象ＰＺＴ容量の総和)より短い時間幅に設定すれば、飽和時の充電電圧の８０％以下で放電が始まるので、検知が可能である。

また、不良ノズル数を精度よく検出するために、検出のためのパルス幅の種類を増やしたり、比較回路のスレッシュレベルＶｔｈを複数設定し、出力ｂｉｔ数もそれに応じて増加させることが好ましい。

図２０は、異常検知部の他の構成を示すブロック図である。図２０に示す例では、波形検知手段は、３つの比較回路（第１〜第３比較回路）２４２ａ〜ｃを有し、それぞれ充放電回路２２０からの出力波形Ｖ（ｏｕｔ）が入力される。また、それぞれの比較回路２４２ａ〜ｃには、互いに異なるスレッシュレベルの電圧値が設定されており、第１比較回路２４２ａはスレッシュレベルの電圧値Ｖｔｈ＝Ｖｔｈ１、第２比較回路２４２ｂはＶｔｈ＝Ｖｔｈ２、第３比較回路２４２ｃはＶｔｈ＝Ｖｔｈ３に設定されている。Ｖ（ｏｕｔ）の電圧値がスレッシュレベルの電圧値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３を超える場合のみ、それぞれの比較回路は“Ｈ”を出力する。一方、カウンタ２４３は、入力される３つの比較回路２４２ａ〜ｃの出力のＨの期間のみをカウントする。

図２１に、入力波形Ｖｉｎおよび出力波形Ｖｏｕｔと比較回路の出力を示す。出力波形Ｖｏｕｔは図１３に示した場合と同様であり、不良ノズル数が０から９までのそれぞれの波形を示している。

例えば、不良ノズル数が５の場合、第１比較回路２４２ａ（Ｖｔｈ＝Ｖｔｈ１）の出力は、スレッシュレベルを超える電圧が入力されないため、Ｈ期間をカウントすることはできないが、第２比較回路２４２ｂ（Ｖｔｈ＝Ｖｔｈ２）の出力は波形（５）に示すように、Ｈ期間をカウントすることができる。また、第３比較回路２４２ｃについても同様にＨ期間がカウントされるが、本実施形態では、比較回路に優先順位を設け、第２比較回路２４２ｂのカウント値がある場合は、第２比較回路２４２ｂのカウント値を優先して採用するようにしている。

また、例えば、不良ノズル数が９の場合、第１〜第３比較回路２４２ａ〜ｃのいずれもＨ期間のカウント値が得られるが、本実施形態では、第１比較回路２４２ａのカウント値を優先させて採用するようにしている。

本実施形態では、複数の比較回路の出力からカウント値が得られる場合は、第１比較回路＞第２比較回路＞第３比較回路という優先順位で得られたカウント値を採用するようにしているが、比較回路の優先順位の設定については一例であり、特に限られるものではない。

このように、不良ノズル０〜９までの充放電回路２２０からの出力波形Ｖ（ｏｕｔ）の電圧を３つのスレッシュレベルで分割してＨ期間の時間をカウントする。

図２１に示される波形（１）〜（１０）は、以上説明した方法により、カウント値を採用する比較回路の出力を示しており、不良ノズルが９、８、７の場合はＶｔｈ＝Ｖｔｈ１のスレッシュレベルを有する第１比較回路２４２ａの出力波形（１）、（２）、（３）からカウトした値が採用される。また、不良ノズルが６、５、４の場合はＶｔｈ＝Ｖｔｈ２のスレッシュレベルを有する第２比較回路２４２ｂの出力波形（４）、（５）、（６）からカウントした値が採用される。また、不良ノズルが３、２、１、０の場合はＶｔｈ＝Ｖｔｈ３のスレッシュレベルを有する第３比較回路２４２ｃの出力波形（７）、（８）、（９）、（１０）からカウトした値が採用される。

採用されたカウント値は、主制御部１０１の検知結果読み取り器２５０へ入力され、上述のようなカウンタ値と不良ノズル数との関係を表すテーブル（表６）に基づいて、読み取ったカウンタ値と比較することで、不良ノズル数を算出することができる。

このように、検知する電圧レベルをいくつかのスレッシュレベルで分割して検知できるように複数の比較回路を設けることで、検知パルスを複数段階でデータ変換できるので、より精度よく不良ノズル数を検出することができる。なお、本実施形態では、３つの比較回路を有する例について説明したが、比較回路数は一例であり、これに限られるものではない。

図２２は、異常検知部の他の構成を示すブロック図である。図２２に示す例では、主制御部１０１はパルス幅を複数種類設定できるパルス幅設定部２７０を有し、検知パルス発生器２１０に対して定められたパルス幅の時間のみパルスが発生するように制御するものである。

例えば、パルス幅を、１μｓ，０．５μｓ，０．３μｓの３種類に設定した場合、検知パルス発生器２１０は、図２３に示すＶ（ｉｎ）のようなパルスを発生させて、充放電回路２２０に入力させる。

このとき抵抗Ｒ１（２００Ω）とＰＺＴの容量成分によって充電電圧が飽和しないまま、入力波形Ｖ（ｉｎ）の立下りによって放電が開始されるので、検知パルス発生器２１０から充放電回路２２０へ入力される波形Ｖ（ｉｎ）と出力波形Ｖ（ｏｕｔ）の関係は、図２３のようになる（不良ノズル数が０〜９の各場合）。また、出力波形Ｖ（ｏｕｔ）は、一定のスレッシュレベルＶｔｈが設定された比較回路２４２へ入力され、Ｖ（ｏｕｔ）の電圧値がスレッシュレベルの電圧値Ｖｔｈを超える場合のみ、比較回路２４２は“Ｈ”を出力する。また、カウンタ２４３は比較回路２４２の出力Ｈの立ち上がりエッジの回数をカウントし、カウント結果（カウント値）を主制御部１０１の検知結果読み取り器２５０へ入力するものである。

図２３において、例えば、スレッシュレベルをＶｔｈ＝２Ｖに設定すると、比較回路２４２はＶ（ｏｕｔ）のそれぞれの不良ノズル数と入力パルス幅に応じた電圧値とスレッシュレベル（Ｖｔｈ＝２Ｖ）を比較し、表７に示すように、ＨまたはＬを出力する。ここで、カウンタ値は、それぞれの不良ノズル数の場合でＨの回数を示している。

したがって、表７に示すようなカウンタ値と不良ノズル数の関係を表すテーブルを主制御部１０１に記憶させておき、読み取ったカウンタ値と比較することにより、不良ノズル数を算出することができる。このように、検知パルスが複数あるので、一回に多段階で検知でき、より詳細に不良ノズル数を検出することができる。

ところで、検出対象としているＰＺＴの容量が大きい場合、後続のパルスは直前のパルス入力時の出力波形が放電終了しないうちに発生させてしまうと、充放電回路の出力Ｖ（ｏｕｔ）の電圧レベルが直前のパルスによる放電電圧と重なり、正しいレベルよりも高い電圧になってしまう。

したがって、直前の放電が完了してから、次のパルスを発生させる必要がある。このため、パルス幅設定部、検知パルス発生器がパルス幅の狭い順に複数の検知パルスを発生させることが好ましい。これにより、複数のパルス発生間隔を短くできるので、不良ノズルの検出時間を短くすることができる。

また、上述の異常検知制御の実施に際し、波形Ｖ（ｏｕｔ）がヘッドへ印加されることにより、ヘッドからインクが噴射される場合は、ヘッドから噴射されるインクをキャップ８２または空吐出受け８８に排出、回収できるように、ヘッド（キャリッジ）の位置を制御するようにする。なお、インクが噴射しない場合は、特に、ヘッド（キャリッジ）の位置を制御することは不要である。

なお、印刷を開始する前に、上述の異常検知制御を実施しないと、不良ノズルが発生したままの状態で印刷動作が開始されてしまい、ドット抜けなどの画像品質を損ねたり、印刷紙、インクを浪費することを招くこととなる。よって、上記実施形態における異常検知制御は、例えば、装置の電源投入直後、インク充填の直後、装置が印刷ジョブを受け取ってから印字開始するまでの間、印刷ジョブ終了後から次の印刷ジョブ開始までの間、所定枚数の印刷終了ごと等に実施することが好ましい。これにより、上記ドット抜けなどによる画像品質の低下や、印刷紙、インクの浪費を回避することができる。

次に、不良ノズルを検知した後の処置方法を説明する。図２４は、印刷動作選択手段による、ヘッド単位で不良ノズル検知した場合にユーザーが選択できる動作を示すフローチャートである。なお、図示の例は、ヘッド単位で異常検出を行なう場合の動作を示している。

まず、不良ノズル検知を実施後（ステップＳ１）、不良ノズルを有するヘッドがある場合（ステップＳ２）、ユーザは印刷を継続して実行するか、印刷を中止するかの選択を促すメッセージやタッチパネル等を用いた表示を行なう（ステップＳ３）。

ここで、ユーザが印刷を中止するむねの操作を行なった場合（ステップＳ４：Ｎｏ）は、ヘッドへの給電を停止して（ステップＳ５）、サービスマンによる修理を促すサービスコールをＬＥＤまたはＬＣＤを使って表示する（ステップＳ６）。

また、ユーザが印刷実行を選択した場合は（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、不良ノズルを有するヘッドがＢｋヘッドかカラー（ＣＬ）ヘッドかを判別する（ステップＳ７）。Ｂｋヘッドに不良ノズルがあり（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、カラーヘッドに不良がない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）は、Ｂｋ画像をカラーヘッドのみによるコンポジットＢｋによって印刷を実施する（ステップＳ９、Ｓ１０）。また、Ｂｋヘッドに不良ノズルがない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）はカラーヘッドに不良があることになるので、Ｂｋヘッドのみによるモノクロモードによる印刷を実施する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。

また、Ｂｋヘッドに不良があり（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、かつカラーヘッドにも不良ノズルがある場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）は、印刷を実施することができないので、ユーザーが印刷中止を選択したときと同様にヘッドへの給電を停止させて（ステップＳ４）、サービスコールを表示する（ステップＳ５）。なお、モノクロモード印刷またはコンポジットＢｋモード印刷を実施する前にユーザーに実施するかどうかの確認のフローを設けてもよい。このとき、ユーザーが印刷中止を選択したら、同様にヘッドへの給電を停止させて（ステップＳ４）、サービスコールを表示して終了する（ステップＳ５）。これにより、不良ノズルによる印字ドット抜け画像を出力防止することができ、かつ、インクジェット記録装置のダウンタイム（装置の使用不可時間）を低減させることができる。

なお、ここではノズル列単位で不良を検知する場合のフローチャートは示していないが、ユーザーの選択肢としてはモノクロモード印刷、コンポジットＢｋモード印刷のほかに、１／２解像度で印刷実施したり、２回主走査をすることで、正常なノズルのみで、印刷を継続実施させるような手順とすることもできる。記録する情報の用途によっては低解像度でもよい場合があるので、このような場合でも印刷を可能とすれば、便利な装置を提供できる利点がある。

また、以上の実施例では、キャリッジを移動走査するシリアル型の装置構成を例に説明したが、本発明はこれに限らず、例えばライン型（記録ヘッドが用紙幅方向に固定され、その下方を用紙が搬送される形式）の装置構成も同様に適用することが可能である。

２１ フレーム
３３ キャリッジ
３４，１１５ 記録ヘッド
５２ 圧電素子
１０１ 主制御部
１２７ 印字制御部
１１０ 制御部
１１１ プリンタコントローラ
１１２ モータドライバ
１１３ 給紙クラッチ
１１４ ドライバ
１１６ ヘッドドライバ
１２１，１２４，１２６ Ｉ／Ｆ
１２２ ＲＡＭ
１２３ ＲＯＭ
１３１ エンコーダ
１３２ 用紙センサ
１３３ 用紙検出センサ
２００ 異常検知部
２１０ 検知パルス発生器
２２０ 充放電回路
２３０ 波形切り替え部
２４０ 出力波形検知器
２４１ Ａ／Ｄ変換器
２４２（ａ〜ｃ） 比較回路（第１〜第３比較回路）
２４３ カウンタ
２５０ 検査結果読み取り器
２７０ パルス幅設定部

特開２００４−７４４１４号公報 特開２００３−３２６７２３号公報

Claims (10)

1. 複数のノズルと、各ノズルに連通する複数の液室と、各液室を加圧するための複数の加圧手段とを備えた複数のインクジェットヘッドを搭載したキャリッジと、
   前記インクジェットヘッドのノズルを選択するノズル選択手段と、
   前記ノズル選択手段によって選択されたノズルの加圧手段を駆動してインクを吐出させるヘッド駆動手段と、
   前記インクジェットヘッドの異常を検出する異常検出手段とを有するインクジェット記録装置であって、
   前記異常検出手段は、所定波形の異常検出パルスを生成するパルス生成手段と、
   前記パルス生成手段からの異常検出パルスを用いて前記ノズル選択手段によって検知対象となるインクジェットヘッドの所定数のノズル群に充電を行なう充放電手段と、
   前記充放電手段による充電開始から所定時間後の放電電圧を検知する波形検知手段と、
   前記波形検知手段による検知に基づいて、前記インクジェットヘッドの不良ノズル数を判定する判定手段と、
   を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記異常検出手段によって異常検出を行う場合に、前記駆動手段と前記選択手段との間を分離するスイッチ手段を有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記波形検知手段は、前記パルス生成手段からのパルス出力後、所定時間後に検知された放電電圧をデジタルデータに変換して前記判定手段に出力し、
   前記判定手段は、前記波形検知手段によって検知された電圧値データに基づいて、電圧値と不良ノズル数との対応テーブルを参照し、前記インクジェットヘッドの不良ノズル数を判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記波形検知手段は、前記パルス生成手段からのパルス出力後、所定時間後に検知された放電電圧と所定の閾値とを比較する比較手段と、前記放電電圧が前記閾値を越える時間について、前記比較手段からの出力を用いてカウントするカウンタとを有し、前記カウンタによるカウント結果を前記判定手段に出力し、
   前記判定手段は、前記カウント結果に基づいて、カウント数と不良ノズル数との対応テーブルを参照し、前記インクジェットヘッドの不良ノズル数を判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記カウンタは、
   前記パルス生成手段からのパルスの立ち上がりエッジから、前記放電電圧が前記閾値を越えていることを示す前記比較手段からの検知パルスの立ち上がりエッジまでの時間、または、
   前記放電電圧が前記閾値を越えていることを示す前記比較手段からの検知パルスの立ち上がりエッジから立下りエッジまでの時間、
   をカウントすることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
6. 異なる閾値が設定された複数の比較手段を有し、前記カウンタは、前記複数の比較手段からの出力に基づいてカウントすることを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
7. 前記パルス生成手段によって生成するパルス幅を設定するパルス幅設定手段を有し、前記パルス幅設定手段によって設定するパルス幅および前記波形検知手段による前記パルス出力後からに放電電圧を検知するまでの前記所定時間は、異常検知の対象となる加圧手段の充電に要する時間に比べて小さい時間であることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載のインクジェット記録装置。
8. 前記パルス生成手段は、複数の異なるパルス幅を有する異常検出パルスを生成し、
   前記カウンタは、前記複数の異常検出パルスに応じた前記比較手段からの検知パルスの立ち上がりエッジ数をカウントすることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記パルス生成手段は、パルス幅の狭い順に複数の異常検出パルスを生成することを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。
10. 前記異常検出手段によって異常が検出された場合に、印刷を停止するか異常のないインクジェットヘッドまたはノズルのみで印刷を実行するかを選択する印刷動作選択手段を有することを特徴とする請求項１から９までのいずれかに記載のインクジェット記録装置。

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