JP2017056625A - 液体吐出装置、及び、液体吐出装置における液体の吐出状態判定方法 - Google Patents

液体吐出装置、及び、液体吐出装置における液体の吐出状態判定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】メタリックインクと顔料インクとを吐出可能な液体吐出装置において、吐出状態を精度良く判定する【解決手段】メタリックインクを吐出する第1吐出部と、顔料インクを吐出する第2吐出部と、第1駆動信号を第1吐出部に供給し、第2駆動信号を第2吐出部に供給する供給部と、第1検査波形を有する第1駆動信号が供給されたときに第1吐出部に生じる残留振動を検出して検出結果を示す第1検出信号を出力し、第2検査波形を有する第2駆動信号が供給されたときに第2吐出部に生じる残留振動を検出して検出結果を示す第2検出信号を出力する検出部と、第1検出信号が第1吐出部の吐出状態が正常であることを示す第1条件を充足しているか否かを判定する第1の判定を実行し、第2検出信号が第2吐出部の吐出状態が正常であることを示す第2条件を充足しているか否かを判定する第2の判定を実行する判定部と、を備える、ことを特徴とする、液体吐出装置。【選択図】図1

Description

本発明は、液体吐出装置、及び、液体吐出装置における液体の吐出状態判定方法に関する。
インクジェットプリンター等の液体吐出装置は、吐出部に設けられた圧電素子を駆動信号により駆動して、当該圧電素子を変位させることにより、吐出部のキャビティ(圧力室)に充填されたインク等の液体を吐出させ、記録媒体上に画像を形成する印刷処理を実行する。
このような液体吐出装置において、通常のカラーインク以外の特殊なインクを用いて印刷処理が行われることがある。例えば、特許文献1には、金属光沢を有する画像を形成するために、金属顔料を含むメタリックインクを用いたメタリック印刷に係る技術が提案されている。
ところで、液体吐出装置においては、キャビティ内の液体の増粘や、キャビティへの気泡の混入等により、吐出部から液体を正常に吐出できなくなる吐出異常が生じる場合がある。そして、吐出異常が生じると、吐出部から吐出される液体により記録媒体に形成される予定のドットを正確に形成できなくなり、液体吐出装置が記録媒体上に形成する画像の画質が低下する。
特許文献2には、駆動信号により圧電素子を駆動して変位させた後に吐出部に生じる残留振動を検出し、残留振動の周期や振幅等の残留振動の特性に基づいて、吐出部における液体の吐出状態を判定することで、吐出異常による画質の低下を予防する技術が提案されている。
特開2014−218670号公報 特開2004−276544号公報
ところで、液体吐出装置が、複数種類のインクを吐出する場合、特に、メタリック印刷のようにメタリックインクと金属顔料以外の顔料インクとを吐出する場合、メタリックインクを吐出可能な吐出部に生じる残留振動の特性と、顔料インクを吐出可能な吐出部に生じる残留振動の特性と、が異なることとなる。このため、各吐出部に充填されたインクの種類を考慮しない場合には、吐出部における液体の吐出状態の判定の精度が低下するという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、メタリックインクを含む複数種類のインクを吐出可能な液体吐出装置において、吐出状態を精度良く判定する技術を提供することを、解決課題の一つとする。
以上の課題を解決するために、本発明に係る液体吐出装置は、金属顔料を含むメタリックインクを吐出する第1吐出部と、金属顔料以外の顔料を含む顔料インクを吐出する第2吐出部と、前記第1吐出部を駆動させる第1駆動信号を前記第1吐出部に供給し、前記第2吐出部を駆動させる第2駆動信号を前記第2吐出部に供給する供給部と、前記供給部が前記第1吐出部に第1検査波形を有する前記第1駆動信号を供給したときに前記第1吐出部に生じる残留振動を検出して当該検出結果を示す第1検出信号を出力し、前記供給部が前記第2吐出部に第2検査波形を有する前記第2駆動信号を供給したときに前記第2吐出部に生じる残留振動を検出して当該検出結果を示す第2検出信号を出力する検出部と、前記第1検出信号が前記第1吐出部の吐出状態が正常である場合に充足すべき第1条件を充足しているか否か、を判定する第1の判定を実行し、前記第2検出信号が前記第2吐出部の吐出状態が正常である場合に充足すべき第2条件を充足しているか否か、を判定する第2の判定を実行する判定部と、を備える、ことを特徴とする。
この発明によれば、メタリックインクを吐出する第1吐出部と、顔料インクを吐出する第2吐出部と、に対して、吐出状態の判定基準をそれぞれ個別に定めることができるため、吐出部に充填されたインクの特性に応じた判定基準を用いた正確な吐出状態の判定が可能となる。
上述した液体吐出装置において、前記第1条件は、前記第1検出信号の周期が第1基準時間以上であるという条件を含み、前記第2条件は、前記第2検出信号の周期が第2基準時間以上であるという条件を含み、前記第1基準時間は、前期第2基準時間よりも短い、ことを特徴としてもよい。
メタリックインクは顔料インクと比べて粘度が低いために、第1吐出部に生じる残留振動は第2吐出部に生じる残留振動に比べて周期が短くなる可能性が高い。この態様によれば、第1吐出部に生じる残留振動が第2吐出部に生じる残留振動に比べて周期が短くなる可能性が高いことを考慮した判断基準により、吐出状態を判定するため、正確な吐出状態の判定が可能となる。
上述した液体吐出装置において、前記第1条件は、前記第1検出信号の周期が第3基準時間以下であるという条件を含み、前記第2条件は、前記第2検出信号の周期が第4基準時間以下であるという条件を含み、前記第3基準時間は、前期第4基準時間よりも短い、ことを特徴としてもよい。
この態様によれば、第1吐出部に生じる残留振動が第2吐出部に生じる残留振動に比べて周期が短くなる可能性が高いことを考慮した判断基準により、吐出状態を判定するため、正確な吐出状態の判定が可能となる。
上述した液体吐出装置において、前記第3基準時間と前記第1基準時間との差分値は、前記第4基準時間と前記第2基準時間との差分値よりも小さい、ことを特徴としてもよい。
この態様によれば、第1吐出部の吐出状態が正常である場合に当該第1吐出部に生じる残留振動の周期の範囲が、第2吐出部の吐出状態が正常である場合に当該第2吐出部に生じる残留振動の周期の範囲よりも狭いことを考慮した判定基準により、吐出状態を判定するため、正確な吐出状態の判定が可能となる。
上述した液体吐出装置において、前記第1検査波形と前記第2検査波形とは異なる形状の波形である、ことを特徴としてもよい。
この態様によれば、メタリックインクと顔料インクとの粘度に応じて、第1吐出部に生じる残留振動の振幅と第2吐出部に生じる残留振動の振幅とを制御できるため、残留振動の検出の精度を高め、正確な吐出状態の判定が可能となる。
上述した液体吐出装置において、前記第2検査波形の振幅は、前記第1検査波形の振幅よりも大きい、ことを特徴としてもよい。
顔料インクはメタリックインクに比べて粘度が高いために、第2吐出部に生じる残留振動が第1吐出部に生じる残留振動に比べて振幅が小さくなる可能性が高い。
この態様によれば、第2検査波形の振幅が第1検査波形の振幅に比べて小さくなる可能性を低減することができるため、残留振動の検出の精度を高め、正確な吐出状態の判定が可能となる。
上述した液体吐出装置において、前記判定部は、前記第1の判定を実行する場合に、前記第1検出信号を第1の増幅率で増幅し、前記第2の判定を実行する場合に、前記第2検出信号を第2の増幅率で増幅し、前記第2の増幅率は、前記第1の増幅率よりも大きい、ことを特徴としてもよい。
顔料インクはメタリックインクに比べて粘度が高いために、第2吐出部に生じる残留振動が第1吐出部に生じる残留振動に比べて振幅が小さくなる可能性が高い。
この態様によれば、第2検出信号の増幅率を第1検出信号の増幅率よりも高くするため、第2吐出部に生じる残留振動の振幅が小さい場合であっても、当該残留振動の検出の精度を高め、正確な吐出状態の判定が可能となる。
本発明に係る液体吐出装置における液体の吐出状態判定方法は、金属顔料を含むメタリックインクを吐出する第1吐出部と、金属顔料以外の顔料を含む顔料インクを吐出する第2吐出部と、前記第1吐出部を駆動させる第1駆動信号を前記第1吐出部に供給し、前記第2吐出部を駆動させる第2駆動信号を前記第2吐出部に供給する供給部と、前記供給部が前記第1吐出部に第1検査波形を有する前記第1駆動信号を供給したときに前記第1吐出部に生じる残留振動を検出して当該検出結果を示す第1検出信号を出力し、前記供給部が前記第2吐出部に第2検査波形を有する前記第2駆動信号を供給したときに前記第2吐出部に生じる残留振動を検出して当該検出結果を示す第2検出信号を出力する検出部と、を備える液体吐出装置における液体の吐出状態判定方法であって、前記第1検出信号が前記第1吐出部の吐出状態が正常である場合に充足すべき第1条件を充足しているか否か、を判定し、前記第2検出信号が前記第2吐出部の吐出状態が正常である場合に充足すべき第2条件を充足しているか否か、を判定する、ことを特徴とする。
この発明によれば、メタリックインクを吐出する第1吐出部と、顔料インクを吐出する第2吐出部と、に対して、吐出状態の判定基準をそれぞれ個別に独立して定めることができるため、吐出部に充填されたインクの特性に応じた判定基準を用いた正確な吐出状態の判定が可能となる。
本発明の実施形態に係るインクジェットプリンター1の構成を示すブロック図である。 インクジェットプリンター1の概略的な部分断面図である。 記録ヘッドHDの概略的な断面図である。 格納モジュール32におけるノズルNの配置例を示す平面図である。 駆動信号Vinを供給した時の吐出部Dの断面形状の変化を示す説明図である。 吐出部Dにおける残留振動を表す単振動のモデルを示す回路図である。 吐出部Dにおける残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフである。 吐出部D内部に気泡が混入した場合の吐出部Dの状態を示す説明図である。 吐出部Dにおける残留振動の実験値と計算値とを示すグラフである。 ノズルN付近のインクが固着した場合の吐出部Dの状態を示す説明図である。 吐出部Dにおける残留振動の実験値と計算値とを示すグラフである。 紙粉が付着した場合の吐出部Dの状態を示す説明図である。 吐出部Dにおける残留振動の実験値と計算値とを示すグラフである。 生成ユニットGRの構成を示すブロック図である。 デコーダーDCのデコード内容を示す説明図である。 駆動波形信号Comの波形を示すタイミングチャートである。 駆動信号Vinの波形を示すタイミングチャートである。 記録ヘッドHDと接続ユニットCNと検出ユニットDTと判定ユニットJUとの接続関係を示す図である。 検出ユニットDTの動作を説明するためのタイミングチャートである。 判定情報RSを説明するための説明図である。 整形波形信号Vdの波形を示すタイミングチャートである。 変形例3に係る整形波形信号Vdの波形を示すタイミングチャートである。 変形例4に係る駆動波形信号Comの波形を示すタイミングチャートである。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、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、これらの形態に限られるものではない。
<<A.実施形態>>
本実施形態では、インク(「液体」の一例)を吐出して記録用紙P(「媒体」の一例)に画像を形成するインクジェットプリンターを例示して、液体吐出装置を説明する。
<<1.インクジェットプリンターの概要>>
図1及び図2を参照しつつ、本実施形態に係るインクジェットプリンター1の構成について説明する。
図1は、本実施形態に係るインクジェットプリンター1の構成を示す機能ブロック図である。
インクジェットプリンター1には、パーソナルコンピューターやデジタルカメラ等のホストコンピューター(図示省略)から、インクジェットプリンター1が形成すべき画像を示す印刷データImgと、インクジェットプリンター1が形成すべき画像の印刷部数を示す情報と、が供給される。
インクジェットプリンター1は、ホストコンピューターから供給される印刷データImgの示す画像を記録用紙Pに形成する印刷処理を実行する。なお、本実施形態では、インクジェットプリンター1がラインプリンターである場合を例示して説明する。
図1に示すように、インクジェットプリンター1は、インクを吐出する吐出部Dが設けられるヘッドモジュール10と、吐出部Dからのインクの吐出状態を判定する判定モジュール4(「判定部」の一例)と、ヘッドモジュール10に対する記録用紙Pの相対位置を変化させるための搬送機構7と、インクジェットプリンター1の各部の動作を制御する制御部6と、インクジェットプリンター1の制御プログラムやその他の情報を記憶する記憶部60と、吐出部Dにおいて吐出異常が生じたことが検出された場合に当該吐出部Dにおけるインクの吐出状態を正常に回復させるメンテナンス処理を実行するメンテナンス機構(図示省略)と、液晶ディスプレイやLEDランプ等で構成されエラーメッセージ等を表示する表示部、及び、インクジェットプリンター1の利用者がインクジェットプリンター1に各種コマンド等を入力するための操作部を具備する表示操作部(図示省略)と、を備える。
図2は、インクジェットプリンター1の内部構成の概略を例示する一部断面図である。
図2に示すように、インクジェットプリンター1は、ヘッドモジュール10を格納する格納モジュール32を備える。
格納モジュール32には、ヘッドモジュール10の他に、5個のインクカートリッジ31が格納されている。5個のインクカートリッジ31は、金属顔料を有するメタリックインクを格納するインクカートリッジ31aと、有彩色顔料または無彩色顔料(以下、有彩色顔料及び無彩色顔料を「彩色顔料」と総称する)を有する彩色インク(「顔料インク」の一例)を格納する4個のインクカートリッジ31bと、を含む。
本実施形態において、金属顔料は、アルミニウム、銀、金、白金、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、インジウム、チタン、銅、若しくは、その他の金属、または、アルミニウム合金、その他の金属合金の粒子を含む。また、本実施形態において、金属顔料の粒子は、例えば、略平坦な面を有し、かつ、当該面に垂直な方向の厚みが略均一である平板状の形状を有する。
また、本実施形態において、メタリックインクは、溶媒として油性溶媒を採用する。これは、アルミニウム等の金属顔料が酸化することを防止するためである。
本実施形態において、4個のインクカートリッジ31bに格納された4色の彩色インクは、3色の有彩色インクであるシアン、マゼンタ、及び、イエローのインクと、1色の無彩色インクであるブラックのインクと、を含む4色(CMYK)の場合を例示する。但し、インクジェットプリンター1は、1または複数の彩色インクとして、無彩色インクまたは有彩色インクのうち少なくとも一方を吐出可能であればよい。
なお、本実施形態において、彩色顔料、とくに、有彩色インクは、耐光性、耐候性、耐ガス性等の保存安定性の観点から、金属顔料以外の顔料、例えば有機顔料を採用することが好ましい。例えば、シアンの顔料としては、C.I.ピグメントブルー15:3を採用し、マゼンタの顔料としては、C.I.ピグメントレッド122を採用し、イエローの顔料としては、C.I.ピグメントイエロー155を採用することができる。
また、本実施形態では、彩色顔料のうち無彩色インクについても、金属顔料以外の顔料を使用することが好ましい。但し、無彩色インクについては、顔料に金属分子を含んでいてもよい。例えば、ブラックの顔料としては、C.I.ピグメントブラック1やC.I.ピグメントブラック7を採用することができる。
なお、本実施形態において、彩色インクについても、溶媒として油性溶媒を採用する。これは、彩色インクが、メタリックインクと共に記録用紙P上に吐出されるため、メタリックインクに含まれるアルミニウム等の金属顔料の酸化を防止するためである。
なお、5個のインクカートリッジ31は、格納モジュール32に格納される代わりに、インクジェットプリンター1の別の場所に設けられるものであってもよい。
図2に示すように、本実施形態に係るヘッドモジュール10は、1個のインクカートリッジ31aに対応して設けられた、1個のメタリックインク用ヘッドユニットHU1(以下、単に「ヘッドユニットHU1」と称する)と、4個のインクカートリッジ31bに1対1に対応するように設けられた、4個の彩色インク用ヘッドユニットHU2(以下、単に「ヘッドユニットHU2」と称する)と、を含んで構成される。以下では、ヘッドユニットHU1とヘッドユニットHU2とを区別して説明する必要が無い場合には、これらをヘッドユニットHUと総称する。すなわち、本実施形態に係るヘッドモジュール10は、5個のインクカートリッジ31と1対1に対応するように、5個のヘッドユニットHUを備える。なお、図1では、図示の都合上、ヘッドモジュール10に設けられる4個のヘッドユニットHU2を重ねて(1つのヘッドユニットHU2のみを)表示している。
本実施形態に係る判定モジュール4は、図1に示すように、1個のヘッドユニットHU1に対応して設けられた1個の判定ユニットJU1と、4個のヘッドユニットHU2に1対1に対応するように設けられた4個の判定ユニットJU2と、を含んで構成される。以下では、判定ユニットJU1と判定ユニットJU2とを区別して説明する必要が無い場合には、これらを判定ユニットJUと総称する。すなわち、本実施形態に係る判定モジュール4は、5個のインクカートリッジ31と1対1に対応するように、5個の判定ユニットJUを備える。
図1に示すように、搬送機構7は、記録用紙Pを搬送するための駆動源となる搬送モーター71と、搬送モーター71を駆動するためのモータードライバー72と、を備える。また、搬送機構7は、図2に示すように、格納モジュール32の下側(図2において−Z方向)に設けられるプラテン74と、搬送モーター71の作動により回転する搬送ローラー73と、図2においてY軸回りに回転自在に設けられたガイドローラー75と、記録用紙Pをロール状に巻き取った状態で収納するための収納部76と、を備える。搬送機構7は、インクジェットプリンター1が印刷処理を実行する場合に、記録用紙Pを、収納部76から繰り出して、ガイドローラー75、プラテン74、及び、搬送ローラー73により規定される搬送経路に沿って、上流側から下流側へ向かう方向に、例えば搬送速度Mvで搬送する。なお、以下では、図2に示すように、搬送経路の上流側から下流側に向かう方向を+X方向と称し、下流側から上流側に向かう方向を−X方向と称する。また、以下では、+X方向及び−X方向をX軸方向と総称する場合がある。
なお、図2に示すように、本実施形態では、記録用紙Pの搬送経路において、上流側にメタリックインク用ヘッドユニットHU1が配置され、下流側に彩色インク用ヘッドユニットHU2が配置される。このため、印刷処理により記録用紙P上に形成される画像においては、記録用紙Pの上にメタリックインクの有する平板状の金属顔料を配置した後に、当該平板状の金属顔料の上に彩色顔料を配置することができる。これにより、本実施形態では、金属顔料による金属光沢の確保と、且つ、彩色顔料による彩度の確保との、両立を図ることができる。
なお、図2に示すヘッドユニットHUの配置は一例であり、上流側に彩色インク用ヘッドユニットHU2を配置し、下流側にメタリックインク用ヘッドユニットHU1を配置してもよい。この場合、金属顔料による金属光沢を強調した画像を得ることができる。
記憶部60は、ホストコンピューターから供給される印刷データImgを格納する不揮発性半導体メモリーの一種であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)と、印刷処理等の各種処理を実行する際に必要なデータを一時的に格納し、あるいは印刷処理等の各種処理を実行するための制御プログラムを一時的に展開するRAM(Random Access Memory)と、インクジェットプリンター1の各部を制御するための制御プログラムを格納する不揮発性半導体メモリーの一種であるPROMと、を備える。
制御部6は、CPU(Central Processing Unit)やFPGA(field-programmable gate array)等を含んで構成され、当該CPU等が記憶部60に記憶されている制御プログラムに従って動作することで、インクジェットプリンター1の各部の動作を制御する。
そして、制御部6は、ホストコンピューターから供給される印刷データImg等に基づいて、ヘッドモジュール10及び搬送機構7を制御することにより、記録用紙Pに印刷データImgに応じた画像を形成する印刷処理の実行を制御する。
具体的には、制御部6は、まず、ホストコンピューターから供給される印刷データImgを記憶部60に格納する。
次に、制御部6は、印刷データImg等の記憶部60に格納されている各種データに基づいて、ヘッドモジュール10の動作を制御して吐出部Dを駆動させるための印刷信号SI及び駆動波形信号Com等の信号を生成する。
また、制御部6は、印刷信号SIや、記憶部60に格納されている各種データに基づいて、モータードライバー72の動作を制御するための信号を生成し、これら生成した各種信号を出力する。なお、詳細は後述するが、本実施形態に係る駆動波形信号Comは、駆動波形信号Com-A、Com-B、及び、Com-Cを含む。
駆動波形信号Comはアナログの信号である。このため、制御部6は、図示省略したDA変換回路を含み、制御部6が備えるCPU等において生成されるデジタルの駆動波形信号を、アナログの駆動波形信号Comに変換したうえで、出力する。
このように、制御部6は、モータードライバー72の制御を介して、記録用紙Pを+X方向に搬送するように搬送モーター71を駆動し、また、ヘッドモジュール10の制御を介して、吐出部Dからのインクの吐出の有無、インクの吐出量、及び、インクの吐出タイミング等を制御する。これにより、制御部6は、記録用紙Pに吐出されたインクにより形成されるドットサイズ及びドット配置を調整し、印刷データImgに対応する画像を記録用紙Pに形成する印刷処理が実行されるように、インクジェットプリンター1の各部を制御する。
なお、以下では、特に区別が必要となる場合には、ヘッドモジュール10に供給される印刷信号SI及び駆動波形信号Comのうち、ヘッドユニットHU1に供給される信号を、印刷信号SI1及び駆動波形信号Com1と称し、ヘッドユニットHU2に供給される信号を、印刷信号SI2及び駆動波形信号Com2と称することがある。また、駆動波形信号Com1に含まれる信号を、駆動波形信号Com-A1、Com-B1、及び、Com-C1と称し、駆動波形信号Com2に含まれる信号を、駆動波形信号Com-A2、Com-B2、及び、Com-C2と称することがある。
詳細は後述するが、制御部6は、各吐出部Dからのインクの吐出状態が正常であるか否か、すなわち、各吐出部Dにおいて吐出異常が生じていないか否か、を判定する吐出状態判定処理が実行されるように、インクジェットプリンター1の各部の動作を制御する。
ここで、吐出異常とは、吐出部Dにおけるインクの吐出状態が異常となること、換言すれば、吐出部Dが具備するノズルN(後述する図3及び図4を参照)からインクを正確に吐出することのできない状態の総称である。より具体的には、吐出異常とは、吐出部Dがインクを吐出できない状態、吐出部Dからインクを吐出できる場合であってもインクの吐出量が少ないために印刷データImgの示す画像を形成するために必要な量のインクを吐出部Dが吐出できない状態、吐出部Dから印刷データImgの示す画像を形成するために必要な量以上のインクが吐出されてしまう状態、吐出部Dから吐出されるインクが印刷データImgの示す画像を形成するために予定された着弾位置とは異なる位置に着弾する状態、等を含む。
吐出部Dにおいて吐出異常が生じた場合、メンテナンス機構がメンテナンス処理を実行することにより、当該吐出部Dにおけるインクの吐出状態を正常に回復させる。ここで、メンテナンス処理とは、吐出部Dからインクを予備的に吐出させるフラッシング処理、吐出部D内の増粘したインクや気泡等をチューブポンプ(図示省略)により吸引するポンピング処理等、吐出部D内部のインクを排出して、当該吐出部Dに対してインクカートリッジ31から新たにインクを供給することにより、吐出部Dにおけるインクの吐出状態を正常に戻す処理である。
図1に示すように、ヘッドモジュール10に設けられる各ヘッドユニットHUは、M個の吐出部Dを具備する記録ヘッドHDを備える(本実施形態において、Mは、1≦Mを満たす自然数)。なお、以下では、M個の吐出部Dの各々を区別するために、順番に、1段、2段、…、M段と称することがある。また、以下では、m段の吐出部Dを、吐出部D[m]と表現する場合がある(変数mは、1≦m≦Mを満たす自然数)。
M個の吐出部Dの各々は、当該M個の吐出部Dが設けられているヘッドユニットHUに対応するインクカートリッジ31からインクの供給を受ける。各吐出部Dは、インクカートリッジ31から供給されたインクを内部に充填し、充填したインクを、当該吐出部Dが具備するノズルNから吐出することができる。具体的には、各吐出部Dは、搬送機構7が記録用紙Pをプラテン74上に搬送するタイミングで、記録用紙Pに対してインクを吐出することで、画像を構成するためのドットを記録用紙Pに形成する。そして、5個のヘッドユニットHUに設けられている、合計(5*M)個の吐出部Dから、全体として、CMYKの4色のインクとメタリックインクとを吐出することで、金属光沢を有するフルカラーの画像を印刷できる。
また、図1に示すように、各ヘッドユニットHUは、記録ヘッドHDに設けられた吐出部Dを駆動するための駆動信号Vinを各吐出部Dに供給する供給ユニットSPと、各吐出部Dが駆動信号Vinにより駆動された後に当該吐出部Dに生じる残留振動を検出する検出ユニットDTと、を備える。
なお、以下では、記録ヘッドHD、供給ユニットSP、検出ユニットDTについて、説明上区別することが必要となる場合には、ヘッドユニットHU1に設けられる構成要素を、記録ヘッドHD1、供給ユニットSP1、検出ユニットDT1と称し、ヘッドユニットHU2に設けられる構成要素を、記録ヘッドHD2、供給ユニットSP2、検出ユニットDT2と称することがある。
また、以下では、説明上区別することが必要となる場合には、記録ヘッドHD1に設けられる吐出部Dを、吐出部D1(「第1吐出部」の一例)と称し、記録ヘッドHD2に設けられる吐出部Dを、吐出部D2(「第2吐出部」の一例)と称しすることがある。
また、以下では、インクジェットプリンター1に設けられる5M個の吐出部Dのうち、検出ユニットDTによる残留振動の検出の対象とされる吐出部Dを、対象吐出部Dtgと称する場合がある。詳細は後述するが、対象吐出部Dtgは、5M個の吐出部Dの中から制御部6が指定する。
インクジェットプリンター1に設けられる5個の供給ユニットSPの各々は、生成ユニットGRと、接続ユニットCNと、を備える。なお、以下では、インクジェットプリンター1に設けられる5個の供給ユニットSP、つまり、1個の供給ユニットSP1と4個の供給ユニットSP2とを、供給モジュール5(「供給部」の一例)と称する。
各供給ユニットSPに設けられる生成ユニットGRは、印刷信号SI、クロック信号CL、及び、駆動波形信号Com等、制御部6から供給される信号に基づいて、駆動信号Vinを生成する。
また、各供給ユニットSPに設けられる接続ユニットCNは、制御部6から供給される接続制御信号Sw(図18参照)に基づいて、各吐出部Dを、生成ユニットGRまたは検出ユニットDTの、いずれか一方に電気的に接続させる。生成ユニットGRにおいて生成された駆動信号Vinは、接続ユニットCNを介して吐出部Dに供給される。各吐出部Dは、駆動信号Vinが供給されると、供給された駆動信号Vinに基づいて駆動され、内部に充填したインクを記録用紙Pに対して吐出することができる。
なお、以下では、説明上が区別することが必要な場合には、供給ユニットSP1に設けられる生成ユニットGRを生成ユニットGR1と称し、供給ユニットSP2に設けられる生成ユニットGRを生成ユニットGR2と称し、供給ユニットSP1に設けられる接続ユニットCNを接続ユニットCN1と称し、供給ユニットSP2に設けられる接続ユニットCNを接続ユニットCN2と称し、生成ユニットGR1が生成する駆動信号Vinを駆動信号Vin1(「第1駆動信号」の一例)と称し、生成ユニットGR2が生成する駆動信号Vinを駆動信号Vin2(「第2駆動信号」の一例)と称する。
検出ユニットDTは、対象吐出部Dtgとして指定された吐出部Dが駆動信号Vinにより駆動された後に当該吐出部Dに生じる残留振動を示す残留振動信号Voutを検出する。そして、検出ユニットDTは、検出した残留振動信号Voutに対して、ノイズ成分を除去したり、信号レベルを増幅させる等の処理を施すことで、整形波形信号Vdを生成し、生成した整形波形信号Vdを出力する。なお、本実施形態において、供給ユニットSP、及び、検出ユニットDTは、例えば、ヘッドユニットHUに設けられる基板上の電子回路として実装される。
なお、以下では、説明上が区別することが必要な場合には、検出ユニットDT1が検出する吐出部D1に生じる残留振動を示す残留振動信号Voutを残留振動信号Vout1と称し、検出ユニットDT1が出力する整形波形信号Vdを整形波形信号Vd1(「第1検出信号」の一例)と称し、検出ユニットDT2が検出する吐出部D2に生じる残留振動を示す残留振動信号Voutを残留振動信号Vout2と称し、検出ユニットDT2が出力する整形波形信号Vdを整形波形信号Vd2(「第2検出信号」の一例)と称する。
また、以下では、インクジェットプリンター1に設けられる5個の検出ユニットDT、つまり、1個の検出ユニットDT1と4個の検出ユニットDT2とを、検出モジュール8(「検出部」の一例)と称する。
判定モジュール4に設けられる各判定ユニットJUは、吐出状態判定処理が実行される際に、当該判定ユニットJUに対応するヘッドユニットHUに設けられる検出ユニットDTが出力する整形波形信号Vdに基づいて、当該ヘッドユニットHUに設けられた吐出部Dであって対象吐出部Dtgとして指定された吐出部Dにおけるインクの吐出状態を判定し、当該判定結果を示す判定情報RSを生成する。本実施形態において、判定ユニットJUは、例えば、ヘッドモジュール10とは異なる場所に設けられる基板上の電子回路として実装される。
なお、以下では、説明上が区別することが必要な場合には、判定ユニットJU1が実行する判定の結果を示す判定情報RSを判定情報RS1と称し、判定ユニットJU2が実行する判定の結果を示す判定情報RSを判定情報RS2と称する。
ここで、吐出状態判定処理とは、制御部6による制御の下で、対象吐出部Dtgとして指定された吐出部Dを供給ユニットSPが供給する駆動信号Vinにより駆動し、当該吐出部Dに生じる残留振動を検出ユニットDTにより検出し、残留振動を検出した検出ユニットDTが出力する整形波形信号Vdに基づいて、判定ユニットJUが判定情報RSを生成する、という、インクジェットプリンター1により実行される一連の処理である。
なお、本実施形態では、各ヘッドユニットHUにおいて、当該ヘッドユニットHUに設けられるM個の吐出部Dのそれぞれを対象として吐出状態判定処理が実行される。なお、インクジェットプリンター1が備える5個のヘッドユニットHUにおいて、5M個の吐出部Dにおけるインクの吐出状態を判定するための、5M回の吐出状態判定処理を含む処理を判定ジョブと称する。
また、以下では、各ヘッドユニットHUの吐出部D[m]におけるインクの吐出状態を示す判定情報RSを判定情報RS[m]と表現し、
吐出部D[m]に供給される駆動信号Vinを駆動信号Vin[m]と表現する等、段数mに対応する構成要素や情報を示す符号に、段数mを表す添え字[m]を付して表現する場合がある。
<<2.記録ヘッドの構成>>
図3及び図4を参照しつつ、記録ヘッドHDと、記録ヘッドHDに設けられる吐出部Dと、について説明する。
図3は、記録ヘッドHDの、概略的な一部断面図の一例である。なお、この図では、図示の都合上、記録ヘッドHDが有するM個の吐出部Dの中の1個の吐出部Dと、当該1個の吐出部Dにインク供給口360を介して連通するリザーバ350と、インクカートリッジ31からリザーバ350にインクを供給するためのインク取入口370と、を示している。
図3に示すように、吐出部Dは、圧電素子300と、内部にインクが充填されたキャビティ320(「圧力室」の一例)と、キャビティ320に連通するノズルNと、振動板310と、を備える。吐出部Dは、圧電素子300が駆動信号Vinにより駆動されることにより、キャビティ320内のインクをノズルNから吐出させる。キャビティ320は、キャビティプレート340と、ノズルNが形成されたノズルプレート330と、振動板310と、により区画される空間である。キャビティ320は、インク供給口360を介してリザーバ350と連通している。リザーバ350は、インク取入口370を介して1個のインクカートリッジ31と連通している。
本実施形態では、圧電素子300として、例えば、図3に示すようなユニモルフ(モノモルフ)型を採用する。なお、圧電素子300は、ユニモルフ型に限らず、バイモルフ型や積層型等を採用してもよい。
圧電素子300は、下部電極301と、上部電極302と、下部電極301及び上部電極302の間に設けられた圧電体303と、を有する。そして、下部電極301の電位が所定の電位VSSに設定され、上部電極302に駆動信号Vinが供給されることで、下部電極301及び上部電極302の間に電圧が印加されると、当該印加された電圧に応じて圧電素子300が+Z方向及び−Z方向(以下、+Z方向及び−Z方向を「Z軸方向」と総称する)に変位し、その結果、圧電素子300が振動する。
キャビティプレート340の上面開口部には、振動板310が設置され、振動板310には、下部電極301が接合されている。このため、圧電素子300が駆動信号Vinにより振動すると、振動板310も振動する。そして、振動板310の振動によりキャビティ320の容積(キャビティ320内の圧力)が変化し、キャビティ320内に充填されたインクがノズルNより吐出される。インクの吐出によりキャビティ320内のインクが減少した場合、リザーバ350からインクが供給される。また、リザーバ350へは、インクカートリッジ31からインク取入口370を介してインクが供給される。
図4は、+Z方向または−Z方向からインクジェットプリンター1を平面視した場合の、格納モジュール32に搭載された5個の記録ヘッドHD(1個の記録ヘッドHD1と4個の記録ヘッドHD2)の各々に設けられたM個のノズルNの配置の一例を説明するための説明図である。
図4に示すように、各記録ヘッドHDには、M個のノズルNからなるノズル列Lnが設けられている。換言すれば、インクジェットプリンター1は、5列のノズル列Lnを有する。具体的には、インクジェットプリンター1は、ノズル列Ln-MT、ノズル列Ln-BK、ノズル列Ln-CY、ノズル列Ln-MG、及び、ノズル列Ln-YL、からなる5列のノズル列Lnを有する。ここで、ノズル列Ln-MTに属するM個のノズルNの各々は、メタリックインクを吐出する吐出部D1に設けられたノズルNであり、ノズル列Ln-BKに属するM個のノズルNの各々は、ブラックのインクを吐出する吐出部D2に設けられたノズルNであり、ノズル列Ln-CYに属するM個のノズルNの各々は、シアンのインクを吐出する吐出部D2に設けられたノズルNであり、ノズル列Ln-MGに属するM個のノズルNの各々は、マゼンタのインクを吐出する吐出部D2に設けられたノズルNであり、ノズル列Ln-YLに属するM個のノズルNの各々は、イエローのインクを吐出する吐出部D2に設けられたノズルNである。また、本実施形態において、5列のノズル列Lnの各々は、平面視したときに、+Y方向または−Y方向(以下、+Y方向及び−Y方向を「Y軸方向」と総称する)に延在するように設けられている。そして、各ノズル列LnがY軸方向に延在する範囲YNLは、記録用紙P(正確には、記録用紙Pのうち、Y軸方向の幅がインクジェットプリンター1の印刷可能な最大の幅の記録用紙P)を印刷する場合に、当該記録用紙Pの有するY軸方向の範囲YP以上となる。
図4に示すように、各ノズル列Lnを構成するM個のノズルNは、−Y側から偶数番目のノズルNと奇数番目のノズルNのX軸方向の位置が互いに異なるように、所謂、千鳥状に配置されている。但し、図4に示すノズルNの配置は一例であり、各ノズル列LnはY軸方向とは異なる方向に延在していてもよいし、また、各ノズル列Lnに属する複数のノズルNは直線状に配置されていてもよい。
なお、本実施形態における印刷処理は、一例として、図4に示すように、記録用紙Pを複数の印刷領域(例えば、記録用紙PにA4サイズの画像を印刷する場合における当該A4サイズの矩形の領域や、ラベル用紙におけるラベル)と、これら複数の印刷領域のそれぞれを区画するための余白領域と、に分割したうえで、複数の印刷領域と1対1に対応する複数の画像を形成する場合を想定する。但し、1枚の記録用紙Pに対して1個の印刷領域を設け、印刷部数に対応する枚数の記録用紙Pの各々に1個の画像を形成してもよい。
<<3.吐出部の動作と残留振動>>
次に、吐出部Dからのインク吐出動作と、吐出部Dに生じる残留振動と、について、図5乃至図13を参照しながら説明する。
図5は、吐出部Dからのインク吐出動作を説明するための説明図である。図5に示すように、生成ユニットGRは、例えば、Phase-1の状態において、吐出部Dが備える圧電素子300に対して供給される駆動信号Vinの電位を変化させることで、当該圧電素子300が+Z方向に変位するような歪を発生させ、当該吐出部Dの振動板310を+Z方向に撓ませる。これにより、図5に示すPhase-2の状態のように、Phase-1の状態と比較して、当該吐出部Dのキャビティ320の容積が拡大する。次に、生成ユニットGRは、例えば、Phase-2の状態において、駆動信号Vinの示す電位を変化させることで、当該圧電素子300が−Z方向に変位するような歪を発生させ、当該吐出部Dの振動板310を−Z方向に撓ませる。これにより、図5に示すPhase-3の状態のように、キャビティ320の容積が急激に収縮する。このときキャビティ320内に発生する圧縮圧力により、キャビティ320を満たすインクの一部が、このキャビティ320に連通しているノズルNからインク滴として吐出される。
振動板310を含む吐出部Dは、圧電素子300及び振動板310が駆動信号Vinにより駆動されて図5に示すようにZ軸方向に変位した後に振動する。駆動信号Vinによる吐出部Dの駆動に起因して吐出部Dに生じる振動が残留振動である。吐出部Dに生じる残留振動は、ノズルNやインク供給口360の形状あるいはインクの粘度等による音響抵抗Resと、流路内のインク重量によるイナータンスIntと、振動板310のコンプライアンスCmと、によって決定される固有振動周波数を有するものと想定される。以下、当該想定に基づく吐出部Dの残留振動の計算モデルについて説明する。
図6は、振動板310の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す回路図である。この図に示すように、振動板310の残留振動の計算モデルは、音圧Prsと、上述のイナータンスInt、コンプライアンスCm及び音響抵抗Resとで表せる。そして、図6の回路に音圧Prsを与えた時のステップ応答を体積速度Uvについて計算すると、次式が得られる。
Uv={Prs/(ω・Int)}e−γt・sin(ωt)
ω={1/(Int・Cm)−γ}1/2
γ=Res/(2・Int)
以下、この式から得られた計算値と、別途行った吐出部Dの残留振動の実験における実験結果(実験値)とを比較する。
図7は、残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフである。なお、図7に示す実験値は、インクの吐出状態が正常である吐出部Dからインクを吐出させた後に、当該吐出部Dの振動板310において生じる残留振動を検出する実験により得られた値である。図7に示すように、吐出部Dにおけるインクの吐出状態が正常である場合、実験値と計算値の2つの波形は、概ね一致する。
さて、吐出部Dがインク吐出動作を行ったにもかかわらず、当該吐出部Dにおけるインクの吐出状態が異常であり、当該吐出部DのノズルNからインク滴が正常に吐出されない場合、即ち吐出異常が発生する場合がある。吐出異常が発生する原因としては、(1)キャビティ320内への気泡の混入、(2)キャビティ320内のインクの乾燥等に起因するキャビティ320内のインクの増粘または固着、(3)ノズルNの出口付近への紙粉等の異物の付着、等が挙げられる。
以下においては、図7に示す比較結果に基づいて、吐出部Dにおいて生じる吐出異常の原因別に、残留振動の計算値と実験値が概ね一致するように、音響抵抗Res及びイナータンスIntのうち少なくとも一方の値を調整する。
図8は、吐出異常のうち、(1)キャビティ320内への気泡の混入について説明するための概念図である。図8に示すように、キャビティ320内に気泡が混入した場合、キャビティ320内のインクの総重量が減り、イナータンスIntが低下することがある。また、ノズルN付近に気泡が付着している場合、当該気泡の径だけノズルNの径が大きくなったと看做される状態となり、音響抵抗Resが低下することがある。そこで、図7に示す場合と比較して、音響抵抗Res及びイナータンスIntを小さく設定し、気泡混入時の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図9のようなグラフが得られた。図7及び図9に示すように、キャビティ320内に気泡が混入して吐出異常が生じた場合には、吐出状態が正常である場合と比較して、残留振動の周波数が高くなる。
図10は、吐出異常のうち、(2)キャビティ320内のインクの増粘または固着について説明するための概念図である。図10に示すように、ノズルN付近のインクが乾燥して固着した場合、キャビティ320内のインクがキャビティ320内に閉じこめられた状況となる。このような場合、音響抵抗Resが増加することがある。そこで、図7に示す場合と比較して、音響抵抗Resを大きく設定して、ノズルN付近のインクが固着または増粘した場合の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図11のようなグラフが得られた。なお、図11に示す実験値は、キャップ(図示省略)を装着しない状態で吐出部Dを放置し、ノズルN付近のインクが固着した状態における当該吐出部Dが備える振動板310の残留振動を測定したものである。図7及び図11に示すように、キャビティ320内のノズルN付近のインクが固着した場合には、吐出状態が正常である場合と比較して、残留振動の周波数が低くなるとともに、残留振動が過減衰となる特徴的な波形が得られる。
図12は、吐出異常のうち、(3)ノズルNの出口付近への紙粉等の異物の付着について説明するための概念図である。図12に示すように、ノズルNの出口付近に異物が付着した場合、キャビティ320内から異物を介してインクが染み出すとともに、ノズルNからインクを吐出することができなくなる。ノズルNからインクが染み出している場合、インクが染み出していない場合と比較して、キャビティ320内に充填されたインクの重量が、染み出したインクに相当する重量だけ増加したと看做すことができる。つまり、ノズルNからインクが染み出している場合、イナータンスIntが増加することがある。また、ノズルNの出口付近に付着した異物によって音響抵抗Resが増大することがある。そこで、図7に示す場合と比較して、イナータンスInt及び音響抵抗Resを大きく設定して、ノズルNの出口付近への異物付着時の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図13のようなグラフが得られた。図7及び図13のグラフから分かるように、ノズルNの出口付近に異物が付着した場合には、吐出状態が正常である場合と比較して、残留振動の周波数が低くなる。
なお、図11及び図13から、(3)ノズルNの出口付近への異物の付着の場合は、(2)キャビティ320内のインクの増粘の場合と比較して、残留振動の周波数が高いことが分かる。
以上の説明から明らかなように、吐出部Dを駆動したときに生じる残留振動の波形、特に、残留振動の周波数または周期に基づいて、吐出部Dにおけるインクの吐出状態を判定することができる。より具体的には、残留振動の周波数または周期と、予め定められた閾値とを比較することで、吐出部Dにおける吐出状態が正常であるか否かについての判定、及び、吐出部Dにおける吐出状態が異常である場合に当該吐出異常の原因が上述した(1)〜(3)のうち何れに該当するかについての判定をすることができる。本実施形態に係るインクジェットプリンター1は、吐出部Dに生じた残留振動を解析して当該吐出部Dにおける吐出状態を判定する吐出状態判定処理を実行する。
<<4.ヘッドユニット及び判定ユニットの構成及び動作>>
次に、図14乃至図21を参照しつつ、各ヘッドユニットHUに設けられた生成ユニットGR、接続ユニットCN、及び、検出ユニットDTと、判定ユニットJUと、について説明する。
<<4.1.生成ユニット>>
図14は、各生成ユニットGRの構成を示すブロック図である。
図14に示すように、各ヘッドユニットHUに設けられた生成ユニットGRは、シフトレジスタSR、ラッチ回路LT、デコーダーDC、並びに、切替部TXからなる組を、当該ヘッドユニットHUに設けられたM個の吐出部Dに1対1に対応するようにM段有する。
各生成ユニットGRには、制御部6から、クロック信号CL、印刷信号SI、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及び、駆動波形信号Comが供給される。
駆動波形信号Comは、吐出部Dを駆動するための波形を複数含む信号であり、上述のとおり、駆動波形信号Com-A、Com-B、及び、Com-Cを含む。
印刷信号SIは、当該印刷信号SIが供給されるヘッドユニットHUが具備するM個の吐出部Dに対して供給すべき駆動波形信号Comの波形を指定するための信号である。印刷信号SIは、印刷信号SI[1]〜SI[M]を含む。このうち、印刷信号SI[m]は、吐出部D[m]に対して供給すべき駆動波形信号Comの波形を指定する。これにより、印刷信号SI[m]は、吐出部D[m]を、吐出状態判定処理の対象とする対象吐出部Dtgとして指定し、また、吐出部D[m]からのインクの吐出の有無と吐出すべきインク量とを指定する。そして、生成ユニットGRは、吐出部D[m]に対して、駆動波形信号Comの有する複数の波形のうち印刷信号SI[m]の指定する波形を有する駆動信号Vin[m]を供給する。
本実施形態では、印刷信号SI[m]が、ビットb1、b2、b3からなる3ビットのデジタルの信号である場合を想定する。そして、詳細は図15で説明するが、印刷信号SI[m]の示す3ビット(b1,b2,b3)は、吐出状態判定処理を行うための検査波形PTの供給を指定する値(0,0,1)、吐出部D[m]から大ドットに相当する量のインクを吐出させるための波形の供給を指定する値(1,1,0)、吐出部D[m]から中ドットに相当する量のインクの吐出させるための波形の供給を指定する値(1,0,0)、吐出部D[m]から小ドットに相当する量のインクの吐出させるための波形の供給を指定する値(0,1,0)、または、吐出部D[m]からのインクを非吐出としつつ吐出部D[m]に微振動を生じさせるための波形の供給を指定する値(0,0,0)、の5値を採りうる場合を想定する。
なお、詳細は図16において後述するが、検査波形PTとは、検査波形PTを有する信号で吐出部Dを駆動した場合に、当該吐出部Dにおいて残留振動を生じさせて、当該残留振動を検出するための波形である。
制御部6は、インクジェットプリンター1が印刷処理を実行する場合、印刷データImgに基づいて印刷信号SIを生成する。具体的には、制御部6は、印刷データImgの示す画像を形成するために、吐出部D[m]が吐出すべきインク量を決定し、当該インク量を指定する印刷信号SI[m]を生成する。
他方、制御部6は、インクジェットプリンター1が吐出状態判定処理を実行する場合、印刷データImgに基づかずに印刷信号SIを生成する。具体的には、まず、制御部6は、各ヘッドユニットHUが備えるM個の吐出部Dの中から対象吐出部Dtgを選択する。そして、制御部6は、対象吐出部Dtgとして選択する吐出部D[m]に対して、検査波形PTを供給することを指定する印刷信号SI[m]を生成する。また、制御部6は、対象吐出部Dtgとして選択しない吐出部D[m]に対応して、インクを非吐出として微振動させることを指定する印刷信号SI[m]を生成する。
なお、本実施形態では、吐出状態判定処理と印刷処理とが、異なるタイミングにおいて実行される場合(つまり、印字外検査)を想定する。つまり、本実施形態では、印刷処理が実行されていない期間にのみ、吐出状態判定処理が実行される場合を想定する。
但し、本願発明はこのような態様に限定されるものではなく、印刷処理が実行されている期間において、吐出状態判定処理を実行してもよい(つまり、印字中検査であってもよい)。なお、制御部6は、印刷処理が実行されている期間に吐出状態判定処理を実行する場合、例えば、吐出部Dが、印刷データImgの示す画像を形成するためにインクを吐出する必要のないタイミングにおいて、当該吐出部Dを、対象吐出部Dtgとして選択して吐出状態判定処理を実行すればよい。
ところで、インクジェットプリンター1が、印刷処理または吐出状態判定処理等の各種処理を実行する期間である動作期間は、複数の単位期間Tuから構成される。そして、制御部6は、各生成ユニットGRに対して、印刷信号SI(印刷信号SI[1]〜SI[M])を、単位期間Tu毎に繰り返し供給する。
このため、制御部6は、インクジェットプリンター1が吐出状態判定処理を実行する場合、例えば、1個の単位期間Tuにおいて、各検出ユニットDTの中から1個の吐出部Dを対象吐出部Dtgとして指定し、M個の単位期間Tuにおいて、各検出ユニットDTの具備するM個の吐出部D[1]〜D[M]を対象吐出部Dtgとして指定する。
また、制御部6は、インクジェットプリンター1が印刷処理を実行する場合、各吐出部Dを、単位期間Tu毎に、大ドットに相当する量のインクの吐出、中ドットに相当する量のインクの吐出、小ドットに相当する量のインクの吐出、または、
インクの非吐出、のうち、いずれかを実行させるように駆動させることができる。
シフトレジスタSRは、シリアルで供給された印刷信号SI[1]〜SI[M]を、各吐出部Dに対応する3ビット毎に一旦保持する。具体的には、シフトレジスタSRは、M個の吐出部Dに1対1に対応する、1段、2段、…、M段のM個のシフトレジスタSRが互いに縦続接続された構成を有し、シリアルで供給された印刷信号SIを、クロック信号CLに従って順次後段に転送する。そして、M個のシフトレジスタSRの全てに印刷信号SIが転送されると、M個のシフトレジスタSRのそれぞれが、印刷信号SIのうち自身に対応する3ビット分のデータを保持した状態を維持する。以下では、m段のシフトレジスタSRをシフトレジスタSR[m]と称する。
M個のラッチ回路LTの各々は、ラッチ信号LATが立ち上がるタイミングで、M個のシフトレジスタSRのそれぞれに保持された、各段に対応する3ビット分の印刷信号SI[m]を一斉にラッチする。すなわち、m段のラッチ回路LTは、シフトレジスタSR[m]により保持された印刷信号SI[m]をラッチする。
制御部6は、各生成ユニットGRに対して、単位期間Tu毎に、印刷信号SIと駆動波形信号Comとを供給するとともに、単位期間Tu毎に、ラッチ回路LTが印刷信号SI[m]をラッチするようなラッチ信号LATを供給する。これにより、制御部6は、各単位期間Tuにおいて、吐出部D[m]に対して供給すべき駆動信号Vin[m]を生成するように、生成ユニットGRを制御する。
なお、本実施形態において、制御部6は、チェンジ信号CHにより、単位期間Tuを、制御期間TSxと制御期間TSyとに区分する。本実施形態において、制御期間TSx及びTSyは、互いに等しい時間長を有する。以下では、制御期間TSx及びTSyを、制御期間TSと総称することがある。
デコーダーDCは、ラッチ回路LTによってラッチされた印刷信号SI[m]をデコードし、選択信号Sa[m]、Sb[m]、及び、Sc[m]を出力する。
図15は、各単位期間Tuにおけるm段のデコーダーDCのデコード内容の一例を示す説明図である。
この図に示すように、m段のデコーダーDCは、各単位期間Tuの制御期間TSx及びTSyのそれぞれにおいて、印刷信号SI[m]の有するビットb1、b2、b3の示す値に応じたレベルの選択信号Sa[m]、Sb[m]、及び、Sc[m]を出力する。本実施形態では、m段のデコーダーDCは、各単位期間Tuの制御期間TSx及びTSyのそれぞれにおいて、選択信号Sa[m]、Sb[m]、及び、Sc[m]のうち、1つの信号をHレベルとし、他の2つの信号をLレベルとする。具体的には、m段のデコーダーDCは、図15に示すように、印刷信号SI[m]のうち、ビットb3が「1」であれば、制御期間TSx及びTSyにおいて選択信号Sc[m]をHレベルとし、ビットb3が「0」でありビットb1が「1」であれば、制御期間TSxにおいて選択信号Sa[m]をHレベルとし、ビットb3が「0」でありビットb2が「1」であれば、制御期間TSyにおいて選択信号Sa[m]をHレベルとし、ビットb3が「0」でありビットb1が「0」であれば、制御期間TSxにおいて選択信号Sb[m]をHレベルとし、ビットb3が「0」でありビットb2が「0」であれば、制御期間TSyにおいて選択信号Sb[m]をHレベルとする。
図14に示すように、生成ユニットGRは、M個の吐出部Dと1対1に対応するように、M個の切替部TXを備える。m段の切替部TX[m]は、選択信号Sa[m]がHレベルとなる制御期間TSにおいてオンし、それ以外でオフするトランスミッションゲートTGa[m]と、選択信号Sb[m]がHレベルとなる制御期間TSにおいてオンし、それ以外でオフするトランスミッションゲートTGb[m]と、選択信号Sc[m]がHレベルとなる制御期間TSにおいてオンし、それ以外でオフするトランスミッションゲートTGc[m]と、を備える。
図14に示すように、トランスミッションゲートTGa[m]の一端には駆動波形信号Com-Aが供給され、トランスミッションゲートTGb[m]の一端には駆動波形信号Com-Bが供給され、トランスミッションゲートTGc[m]の一端には駆動波形信号Com-Cが供給される。また、トランスミッションゲートTGa[m]、TGb[m]、及び、TGc[m]の他端は、m段の出力端OTNに電気的に接続されている。すなわち、切替部TX[m]は、各制御期間TSにおいて、駆動波形信号Com-A、Com-B、及び、Com-Cのうちから1つの信号を選択し、選択した信号をm段の出力端OTNを介して、駆動信号Vin[m]として吐出部D[m]に供給する。より具体的には、切替部TX[m]は、各制御期間TSにおいて、選択信号Sa[m]がHレベルであれば、駆動波形信号Com-Aを駆動信号Vin[m]として吐出部D[m]に供給し、選択信号Sb[m]がHレベルであれば、駆動波形信号Com-Bを駆動信号Vin[m]として吐出部D[m]に供給し、選択信号Sc[m]がHレベルであれば、駆動波形信号Com-Cを駆動信号Vin[m]として吐出部D[m]に供給する。
図16は、駆動波形信号Com等、制御部6が各単位期間Tuに、各生成ユニットGRに対して供給する信号を説明するためのタイミングチャートである。
図16に示すように、単位期間Tuは、ラッチ信号LATに含まれるパルスPls-Lにより区画され、また、制御期間TSx及びTSyは、チェンジ信号CHに含まれるパルスPls-Cにより区画される。
制御部6は、各単位期間Tuの開始に先立って、印刷信号SI[1]〜SI[M]をクロック信号CLに同期させて各生成ユニットGRに供給する。そして、生成ユニットGRのシフトレジスタSRは、供給された印刷信号SI[m]をクロック信号CLに従って、順次後段に転送する。
図16に例示するように、各単位期間Tuに制御部6が出力する駆動波形信号Com-Aは、制御期間TSxに設けられた吐出波形PAxと、制御期間TSyに設けられた吐出波形PAyと、を有する。
吐出波形PAxは、吐出波形PAxを有する駆動信号Vin[m]が吐出部D[m]に供給されると、吐出部D[m]から中ドットに相当する中程度の量のインクが吐出されるような波形である。
吐出波形PAyは、吐出波形PAyを有する駆動信号Vin[m]が吐出部D[m]に供給されると、吐出部D[m]から小ドットに相当する小程度の量のインクが吐出されるような波形である。
例えば、吐出波形PAxの最低電位(この例では、電位VxL)と最高電位(この例では、電位VxH)との電位差は、吐出波形PAyの最低電位(この例では、電位VyL)と最高電位(この例では、電位VyH)との電位差よりも大きい。
なお、駆動波形信号Com-Aは、制御期間TSx及びTSyの開始時及び終了時において、基準電位V0となるように定められている。
図16に例示するように、各単位期間Tuに制御部6が出力する駆動波形信号Com-Bは、制御期間TSyに設けられた微振動波形PBを有する。
微振動波形PBは、微振動波形PBを有する駆動信号Vin[m]が吐出部D[m]に供給された場合に、吐出部D[m]からインクが吐出されないような波形である。つまり、微振動波形PBは、吐出部D内部のインクに微振動を与えてインクの増粘を防止するための波形である。例えば、微振動波形PBの最低電位(この例では、電位Vb)と最高電位(この例では、基準電位V0)との電位差は、吐出波形PAyの最低電位と最高電位との電位差よりも小さくなるように定められる。
なお、駆動波形信号Com-Bは、制御期間TSx及びTSyの開始時及び終了時において、基準電位V0となるように定められている。
図16に例示するように、各単位期間Tuに制御部6が出力する駆動波形信号Com-Cは、制御期間TSx及びTSyに亘って設けられた検査波形PTを有する。
検査波形PTは、検査波形PTを有する駆動信号Vin[m]が吐出部D[m]に供給された場合に、吐出部D[m]からインクが吐出されないような波形である。つまり、本実施形態に係る吐出状態判定処理は、インクを吐出させないように吐出部Dを駆動したときに当該吐出部Dにおいて生じる残留振動に基づいて吐出部Dにおけるインクの吐出状態を判定する、所謂「非吐出検査」である場合を想定する。
本実施形態では、検査波形PTとして、図16に示すように、単位期間Tuにおいて、基準電位V0→電位VcL→電位VcH→基準電位V0と変化する波形である場合を想定する。なお、この例では、電位VcLは基準電位V0よりも低電位であり、電位VcHは基準電位V0よりも高電位である場合を想定している。
なお、図16に例示するように、制御部6は供給ユニットSPに対して、単位期間Tuのうち検出期間TdにおいてHレベルとなる検出期間指定信号Tsigを出力する。ここで、検出期間Tdとは、検査波形PTを有する駆動波形信号Com-Cの電位が電位VcHに設定されている期間のうちの一部の期間である。本実施形態では、各単位期間Tuにおいて、微振動波形PBが検出期間Tdの終了後に設けられる場合を想定する。
次に、図14乃至図16に加えて図17を参照しつつ、単位期間Tuにおいて生成ユニットGRが生成する駆動信号Vinについて説明する。
単位期間Tuにおいて供給される印刷信号SI[m]が(1,1,0)を示す場合、図15に示すように、制御期間TSx及びTSyにおいて選択信号Sa[m]がHレベルとなる。この場合、切替部TX[m]は、制御期間TSxにおいて駆動波形信号Com-Aを選択して吐出波形PAxを有する駆動信号Vin[m]を出力し、制御期間TSyにおいて駆動波形信号Com-Aを選択して吐出波形PAyを有する駆動信号Vin[m]を出力する。よって、この場合、図17に示すように、単位期間Tuにおいて吐出部D[m]に供給される駆動信号Vin[m]は、吐出波形PAx及び吐出波形PAyを含む。この結果、吐出部D[m]は、当該単位期間Tuにおいて、吐出波形PAxに基づく中程度の量のインクと、吐出波形PAyに基づく小程度の量のインクとを吐出し、これら2度にわたり吐出されたインクにより、記録用紙P上に大ドットを形成する。
単位期間Tuにおいて供給される印刷信号SI[m]が(1,0,0)を示す場合、図15に示すように、制御期間TSxにおいて選択信号Sa[m]がHレベルとなり、制御期間TSyにおいて選択信号Sb[m]がHレベルとなる。この場合、切替部TX[m]は、制御期間TSxにおいて駆動波形信号Com-Aを選択して吐出波形PAxを有する駆動信号Vin[m]を出力し、制御期間TSyにおいて駆動波形信号Com-Bを選択して微振動波形PBを有する駆動信号Vin[m]を出力する。よって、この場合、図17に示すように、単位期間Tuにおいて吐出部D[m]に供給される駆動信号Vin[m]は、吐出波形PAx及び微振動波形PBを含む。この結果、吐出部D[m]は、当該単位期間Tuにおいて、吐出波形PAxに基づく中程度の量のインクを吐出し、記録用紙P上に中ドットを形成する。
単位期間Tuにおいて供給される印刷信号SI[m]が(0,1,0)を示す場合、図15に示すように、制御期間TSxにおいて選択信号Sb[m]がHレベルとなり、制御期間TSyにおいて選択信号Sa[m]がHレベルとなる。この場合、切替部TX[m]は、制御期間TSxにおいて駆動波形信号Com-Bを選択して基準電位V0に設定された駆動信号Vin[m]を出力し、制御期間TSyにおいて駆動波形信号Com-Aを選択して吐出波形PAyを有する駆動信号Vin[m]を出力する。よって、この場合、図17に示すように、単位期間Tuにおいて吐出部D[m]に供給される駆動信号Vin[m]は、吐出波形PAyを含む。この結果、吐出部D[m]は、当該単位期間Tuにおいて、吐出波形PAyに基づく小程度の量のインクを吐出し、記録用紙P上に小ドットを形成する。
単位期間Tuにおいて供給される印刷信号SI[m]が(0,0,0)を示す場合、図15に示すように、制御期間TSx及びTSyにおいて選択信号Sb[m]がHレベルとなる。この場合、切替部TX[m]は、制御期間TSxにおいて駆動波形信号Com-Bを選択して基準電位V0に設定された駆動信号Vin[m]を出力し、制御期間TSyにおいて駆動波形信号Com-Bを選択して微振動波形PBを有する駆動信号Vin[m]を出力する。よって、この場合、図17に示すように、単位期間Tuにおいて吐出部D[m]に供給される駆動信号Vin[m]は、微振動波形PBを含む。この結果、吐出部D[m]は、当該単位期間Tuにおいて、インクを吐出せず、記録用紙P上にはドットが形成されない(非記録となる)。
単位期間Tuにおいて供給される印刷信号SI[m]が(0,0,1)を示す場合、図15に示すように、制御期間TSx及びTSyにおいて選択信号Sc[m]がHレベルとなる。この場合、切替部TX[m]は、制御期間TSx及びTSyにおいて駆動波形信号Com-Cを選択して検査波形PTを有する駆動信号Vin[m]を出力する。よって、この場合、図17に示すように、単位期間Tuにおいて吐出部D[m]に供給される駆動信号Vin[m]は、検査波形PTを含む。
制御部6は、一の単位期間Tuにおいて、吐出部D[m]を吐出状態判定処理の対象とする場合、つまり、一の単位期間Tuにおいて、吐出部D[m]を対象吐出部Dtgとして指定する場合、当該一の単位期間Tuにおいて、吐出部D[m]に対して検査波形PTを有する駆動信号Vin[m]が供給されるように、印刷信号SI[m]の値を(0,0,1)に設定する。
以下では、特に区別が必要となる場合には、駆動波形信号Com-A1に含まれる吐出波形PAxを吐出波形PAx1、吐出波形PAyを吐出波形PAy1と称し、駆動波形信号Com-A2に含まれる吐出波形PAxを吐出波形PAx2、吐出波形PAyを吐出波形PAy2と称することがある。また、駆動波形信号Com-C1に含まれる検査波形PTを検査波形PT1(「第1検査波形」の一例)と称し、駆動波形信号Com-C2に含まれる検査波形PTを検査波形PT2(「第2検査波形」の一例)と称することがある。
なお、本実施形態では、吐出波形PAx1と吐出波形PAx2とが、略同一の形状であり、吐出波形PAy1と吐出波形PAy2とが、略同一の形状であり、検査波形PT1と検査波形PT1とが、略同一の形状である場合を想定する。ここで、略同一とは、完全に同一の場合の他に、製造誤差やノイズによる誤差を無視した場合に同一と看做せる場合を含むこととする。
<<4.2.接続ユニット>>
図18は、記録ヘッドHD、接続ユニットCN、検出ユニットDT、及び、判定ユニットJUの接続関係の一例を示す図である。
図18に例示するように、接続ユニットCNは、M個の吐出部Dに1対1に対応するM個の接続回路Ux(Ux[1]、Ux[2]、…、Ux[M])を備える。m段の接続回路Ux[m]は、吐出部D[m]の圧電素子300の上部電極302を、生成ユニットGRが備えるm段の出力端OTN、または、検出ユニットDTのいずれか一方に電気的に接続する。以下では、接続回路Ux[m]が、吐出部D[m]と生成ユニットGRのm段の出力端OTNとを電気的に接続している状態を、第1の接続状態と称する。また、接続回路Ux[m]が、吐出部D[m]と検出ユニットDTとを電気的に接続している状態を、第2の接続状態と称する。
制御部6が、一の単位期間Tuにおいて吐出部D[m]を対象吐出部Dtgとして指定する場合、接続回路Ux[m]は、一の単位期間Tuのうち検出期間Tdにおいて第2の接続状態となり、吐出部D[m]と検出ユニットDTとを電気的に接続し、また、一の単位期間Tuのうち検出期間Td以外の期間において第1の接続状態となり、吐出部D[m]と生成ユニットGRとを電気的に接続する。他方、制御部6が、一の単位期間Tuにおいて吐出部D[m]を対象吐出部Dtgとして指定しない場合、接続回路Ux[m]は、一の単位期間Tuの全期間に亘って第1の接続状態となり、吐出部D[m]と生成ユニットGRとを電気的に接続する。
制御部6は、各接続回路Uxの接続状態を制御するための接続制御信号Swを、各接続回路Uxに対して出力する。
具体的には、制御部6は、一の単位期間Tuにおいて、吐出部D[m]を対象吐出部Dtgとして指定する場合、接続回路Ux[m]が、一の単位期間Tuのうち、検出期間Td以外の期間において第1の接続状態となり、検出期間Tdにおいて第2の接続状態となるような接続制御信号Sw[m]を、接続回路Ux[m]に供給する。
また、制御部6は、一の単位期間Tuにおいて、吐出部D[m]を対象吐出部Dtgとして指定しない場合、接続回路Ux[m]が、一の単位期間Tuの全期間に亘って第1の接続状態を維持するような接続制御信号Sw[m]を、接続回路Ux[m]に供給する。
なお、本実施形態では、図18に示すように、各検出ユニットDTは、1つの単位期間Tuにおいて、1個の吐出部Dに生じる残留振動のみを検出可能である場合を想定する。すなわち、本実施形態に係る制御部6は、1つの単位期間Tuにおいて、各ヘッドユニットHUに設けられたM個の吐出部Dの中から1個の吐出部Dを対象吐出部Dtgとして指定する。
<<4.3.検出ユニット>>
図18に示す検出ユニットDTは、上述のとおり、残留振動信号Voutに基づいて整形波形信号Vdを生成する。上述の通り、整形波形信号Vdとは、残留振動信号Voutの振幅を増幅し、また、残留振動信号Voutからノイズ成分を除去することで、残留振動信号Voutを、判定ユニットJUにおける処理に適した波形に整形した信号である。
検出ユニットDTは、例えば、残留振動信号Voutを増幅させるための負帰還型のアンプと、残留振動信号Voutの高域周波数成分を減衰させるためのローパスフィルターと、インピーダンスを変換してローインピーダンスの整形波形信号Vdを出力するボルテージフォロアと、を含む構成等であってもよい。
<<4.4.判定ユニット>>
判定ユニットJUは、検出ユニットDTの出力する整形波形信号Vdに基づいて、吐出部Dにおけるインクの吐出状態を判定し、当該判定の結果を示す判定情報RSを生成する。
図18に示すように、判定ユニットJUは、特性情報生成部41と、判定情報生成部42と、を備える。
特性情報生成部41は、整形波形信号Vdに基づいて特性情報Infoを生成する。ここで、特性情報Infoとは、対象吐出部Dtgにおいて生じる残留振動の特性を示す情報であり、例えば、当該残留振動の周波数(1周期の時間長)、振幅、位相等の情報の総称である。本実施形態では、一例として、特性情報Infoが、整形波形信号Vdの1周期の時間長Tcを示す周期情報NTcと、整形波形信号Vdの振幅が時間長Tcを計測するために必要な振幅を有していることを示す振幅フラグFlagと、からなる情報である場合を想定する。すなわち、本実施形態では、周期情報NTcの示す時間長Tcにより、対象吐出部Dtgに生じる残留振動の1周期の時間長を近似的に表わす。
判定情報生成部42は、特性情報生成部41の生成する特性情報Infoに基づいて、対象吐出部Dtgにおけるインクの吐出状態を判定し、当該判定の結果を示す判定情報RSを出力する。
なお、以下では、特に区別が必要となる場合には、判定ユニットJU1の特性情報生成部41が生成する特性情報Infoを特性情報Info1と称し、特性情報Info1に含まれる周期情報NTc、時間長Tc、振幅フラグFlagを、それぞれ、周期情報NTc1、時間長Tc1、振幅フラグFlag1と称し、判定ユニットJU2の特性情報生成部41が生成する特性情報Infoを特性情報Info2と称し、特性情報Info2に含まれる周期情報NTc、時間長Tc、振幅フラグFlagを、それぞれ、周期情報NTc2、時間長Tc2、振幅フラグFlag2と称する。
図18に示すように、特性情報生成部41には、検出ユニットDTが出力する整形波形信号Vdの他に、制御部6から、マスク信号Mskと、クロック信号CL(図18では図示省略)と、整形波形信号Vdの振幅中心レベルの電位である閾値電位Vth-Cを有する閾値電位信号と、閾値電位Vth-Cよりも高電位である閾値電位Vth-Oを有する閾値電位信号と、閾値電位Vth-Cよりも低電位である閾値電位Vth-Uを有する閾値電位信号と、が供給される。
なお、以下では、特に区別が必要となる場合には、判定ユニットJU1に供給される閾値電位信号を、閾値電位Vth-C1、閾値電位Vth-O1、閾値電位Vth-U1と称し、判定ユニットJU2に供給される閾値電位信号を、閾値電位Vth-C2、閾値電位Vth-O2、閾値電位Vth-U2と称する。閾値電位信号の詳細については後述する。
図19は、特性情報生成部41の動作を示すタイミングチャートである。
この図に示すように、特性情報生成部41は、整形波形信号Vdの電位が閾値電位Vth-C以上となる場合にハイレベルとなる比較信号Cmp1と、整形波形信号Vdの電位が閾値電位Vth-O以上となる場合にハイレベルとなる比較信号Cmp2と、整形波形信号Vdの電位が閾値電位Vth-U未満となる場合にハイレベルとなる比較信号Cmp3と、を生成する。
特性情報生成部41はカウンタ(図示省略)を備える。特性情報生成部41のカウンタは、マスク信号Mskがローレベルに立ち下がった後、比較信号Cmp1が最初にハイレベルに立ち上がる時刻t-STにおいてクロック信号CLのカウントを開始し、比較信号Cmp1が2回目にハイレベルに立ち上がる時刻t-ENにおいてクロック信号CLのカウントを終了させ、得られたカウント値を示す周期情報NTcを出力する。すなわち、周期情報NTcの示すカウント値は、整形波形信号Vdの1周期分の時間長Tcを示す。
なお、マスク信号Mskは、検出ユニットDTからの整形波形信号Vdの供給が開始されてから期間Tmskの間だけハイレベルとなる信号である。本実施形態では、マスク信号Mskがローレベルに立ち下がった後に、整形波形信号Vdから特性情報Infoを取得するため、残留振動の開始直後に重畳するノイズ成分の影響を低減することができる。
ところで、図19において破線で示すように、整形波形信号Vdの振幅が小さい場合には、時間長Tcを正確に計測できない可能性が高くなる。また、整形波形信号Vdの振幅が小さい場合には、例えば、キャビティ320にインクが注入されていないことによりインクを吐出できない状態である等、対象吐出部Dtgにおいて吐出異常が生じている可能性が高くなる。
そこで、本実施形態に係る特性情報生成部41は、整形波形信号Vdが、時間長Tcを計測するために必要な振幅以上の振幅を有しているか否かを判定し、当該判定の結果を示す振幅フラグFlagを生成する。具体的には、特性情報生成部41は、時刻t-STから時刻t-ENまでの期間において、整形波形信号Vdの電位が、閾値電位Vth-O以上となり、且つ、閾値電位Vth-U以下となる場合に、振幅フラグFlagの値を「1」に設定し、それ以外の場合には「0」に設定する。
図18に示す判定情報生成部42は、特性情報生成部41が出力する特性情報Infoに基づいて、対象吐出部Dtgにおけるインクの吐出状態を判定し、当該判定結果を示す判定情報RSを生成する。
図20は、判定情報生成部42における判定の内容を説明するための説明図である。
図20に示すように、判定情報生成部42は、周期情報NTcの示す時間長Tcを、閾値TL、閾値TH、閾値THHの一部または全部と比較する。
閾値TLは、吐出状態が正常である場合における残留振動の1周期の時間長と、キャビティ320内部に気泡が発生し、吐出状態が正常な場合と比較して残留振動の周波数が高くなる場合における残留振動の1周期の時間長と、の境界を示すための値である。
閾値THは、閾値TLよりも長い時間長を表す値であって、吐出状態が正常である場合における残留振動の1周期の時間長と、ノズルN出口付近に異物が付着し、吐出状態が正常な場合と比較して残留振動の周波数が低くなる場合における残留振動の1周期の時間長と、の境界を示すための値である。
閾値THHは、閾値THよりも長い時間長を表す値であって、キャビティ320内のインクの増粘または固着により、ノズルN出口付近に異物が付着する場合よりもさらに残留振動の周波数が低くなる場合における残留振動の1周期の時間長と、ノズルN出口付近に異物が付着した場合における残留振動の1周期の時間長と、の境界を示すための値である。
図20に示すように、判定情報生成部42は、振幅フラグFlagの値が「1」であり、且つ、周期情報NTcの示す時間長Tcが「TL≦Tc≦TH」を満たす場合には、対象吐出部Dtgにおけるインクの吐出状態が正常であると判定し、判定情報RSに、吐出状態が正常であることを示す値「1」を設定する。
また、判定情報生成部42は、振幅フラグFlagの値が「1」であり、且つ、周期情報NTcの示す時間長Tcが「Tc<TL」を満たす場合には、キャビティ320に生じた気泡により吐出異常が発生していると判定し、判定情報RSに、気泡による吐出異常が発生していることを示す値「2」を設定する。
また、判定情報生成部42は、振幅フラグFlagの値が「1」であり、且つ、周期情報NTcの示す時間長Tcが「TH<Tc≦THH」を満たす場合には、ノズルN出口付近に付着した異物により吐出異常が発生していると判定し、判定情報RSに、異物の付着による吐出異常が発生していることを示す値「3」を設定する。
また、判定情報生成部42は、振幅フラグFlagの値が「1」であり、且つ、周期情報NTcの示す時間長Tcが「THH<Tc」を満たす場合には、キャビティ320内のインクの増粘により吐出異常が発生していると判定し、判定情報RSに、インク増粘による吐出異常が発生していることを示す値「4」を設定する。
また、判定情報生成部42は、振幅フラグFlagの値が「0」である場合には、判定情報RSに、インクが注入されていない等のなんらかの原因により吐出異常が発生していることを示す値「5」を設定する。
以上のように、判定情報生成部42は、周期情報NTc及び振幅フラグFlagに基づいて、吐出部Dにおける吐出状態を判定し、当該判定結果を示す判定情報RSを生成する。
なお、以下では、閾値TL、閾値TH、閾値THHについて、特に区別が必要となる場合には、判定ユニットJU1の判定情報生成部42において時間長Tc1の比較に用いる閾値を、閾値TL1、閾値TH1、閾値THH1と称し、判定ユニットJU2の判定情報生成部42において時間長Tc2の比較に用いる閾値を、閾値TL2、閾値TH2、閾値THH2と称する。
制御部6は、各判定ユニットJUについて、判定情報生成部42が出力する判定情報RS[m]を、当該判定情報RS[m]に対応する対象吐出部Dtgの段数mと対応付けて、記憶部60に記憶させる。
このように、インクジェットプリンター1は、吐出状態判定処理を実行することで、吐出部D[m]におけるインクの吐出状態を判定し、当該判定結果を示す判定情報RS[m]を得ることができる。
ところで、本実施形態に係るインクジェットプリンター1は、メタリックインクを吐出する吐出部D1と、彩色インクを吐出する吐出部D2と、を有する。そして、本実施形態では、メタリックインクに含まれる金属顔料が記録用紙P上に吐出された場合に、記録用紙P上において当該金属顔料が凝縮することなく適切に広がり、印刷される画像において均一な金属光沢を発現させることを可能とするために、他の彩色インクと比較してメタリックインクの粘度を低く設定する。例えば、メタリックインクの粘度を彩色インクの粘度と比較して、3mPa/s以上低い粘度となるように設定することが好ましい。
一般的に、吐出部Dのキャビティ320に充填されているインクの粘度が低い場合には、粘度が高い場合と比較して、当該吐出部Dに生じる残留振動の振幅が大きくなり、また、当該吐出部Dに生じる残留振動の周期は短くなる。
このため、図21に例示するように、吐出状態が正常な場合において、吐出部D1から検出される残留振動信号Vout1に基づく整形波形信号Vd1の振幅は、吐出部D2から検出される残留振動信号Vout2に基づく整形波形信号Vd2の振幅よりも大きくなる可能性が高い。また、図21に例示するように、吐出状態が正常な場合において、吐出部D1から検出される残留振動信号Vout1に基づく整形波形信号Vd1の波形の1周期の時間長Tc1は、吐出部D2から検出される残留振動信号Vout2に基づく整形波形信号Vd2の波形の1周期の時間長Tc2よりも短くなる可能性が高い。すなわち、本実施形態において、メタリックインクを吐出する吐出部D1に生じる残留振動の特性と、彩色インクを吐出する吐出部D2に生じる残留振動の特性とは、仮に両吐出部におけるインクの吐出状態が正常であったとしても、相違する。
そこで、本実施形態では、吐出部D1に生じる残留振動の特性と吐出部D2に生じる残留振動の特性との間の差異を考慮して、吐出部D1を対象吐出部Dtgとした吐出状態判定処理と、吐出部D2を対象吐出部Dtgとした吐出状態判定処理と、を実行する。
具体的には、本実施形態では、まず、閾値電位Vth-O1を閾値電位Vth-O2よりも高電位とし、閾値電位Vth-C1と閾値電位Vth-C2とを等しい電位とし、閾値電位Vth-U1を閾値電位Vth-U2よりも低電位とする。
すなわち、本実施形態では、吐出状態判定処理において、整形波形信号Vd1の振幅が適正であるか否かの判定と、整形波形信号Vd2の振幅が適正であるか否かの判定と、を別個の基準を用いて実行する。このため、本実施形態では、吐出部D1及び吐出部D2に生じる残留振動の特性の差異を考慮して、吐出部D1の吐出状態を正確に反映した振幅フラグFlag1と、吐出部D2の吐出状態を正確に反映した振幅フラグFlag2と、を生成することができる。
また、本実施形態では、閾値TL1の示す時間(「第1基準時間」の一例)が、閾値TL2の示す時間(「第2基準時間」の一例)よりも短い時間となり、閾値TH1の示す時間(「第3基準時間」の一例)が、閾値TH2の示す時間(「第4基準時間」の一例)よりも短い時間となり、閾値THH1の示す時間が、閾値THH2の示す時間よりも短い時間となり、閾値TH1から閾値TL1を減算した値が、閾値TH2から閾値TL2を減算した値よりも小さくなるように、各閾値を定める。換言すれば、以下の式(1)〜式(4)を満たすように、各閾値を定める。
TL1 < TL2 ……(1)
TH1 < TH2 ……(2)
THH1 < THH2 ……(3)
TH1−TL1 < TH2−TL2 ……(4)
つまり、本実施形態では、吐出部D1から得た残留振動に基づく整形波形信号Vd1の周期を示す時間長Tc1が、「TL1≦Tc1≦TH1」なる条件(「第1条件」の一例)を満たす場合に、吐出部D1の吐出状態が正常であると判定し、吐出部D2から得た残留振動に基づく整形波形信号Vd2の周期を示す時間長Tc2が、「TL2≦Tc2≦TH2」なる条件(「第2条件」の一例)を満たす場合に、吐出部D2の吐出状態が正常であると判定する。換言すれば、本実施形態では、吐出状態判定処理において、時間長Tc1が「TL1≦Tc1≦TH1」を満たすか否かの判定(「第1の判定」の一例)と、時間長Tc2が「TL2≦Tc2≦TH2」を満たすか否かの判定(「第2の判定」の一例)と、が別個の基準を用いて実行される。このため、本実施形態では、吐出部D1及び吐出部D2に生じる残留振動の特性の差異を考慮して、吐出部D1の吐出状態を正確に反映した判定情報RS1と、吐出部D2の吐出状態を正確に反映した判定情報RS2と、を生成することができる。
<<5.実施形態の結論>>
以上において説明したとおり、本実施形態では、メタリックインクを吐出する吐出部D1に生じる残留振動の特性と、彩色インクを吐出する吐出部D2に生じる残留振動の特性と、の差異を考慮したうえで、吐出状態判定処理を実行する。具体的には、吐出部Dのキャビティ320に充填されるインクの種類を考慮して、吐出状態判定処理を実行する。このため、吐出部Dのキャビティ320に充填されるインクの種類を考慮せずに吐出状態判定処理を実行する場合と比較して、吐出状態判定処理おける誤判定の発生を抑制することが可能となり、吐出部Dにおけるインクの吐出状態を、高い精度で判定することが可能となる。
<<B.変形例>>
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲内で適宜に併合され得る。なお、以下に例示する変形例において作用や機能が実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
<<変形例1>>
上述した実施形態では、閾値TL、閾値TH、及び、閾値THHは、式(1)〜式(4)を満たすように定められるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、閾値TL、閾値TH、及び、閾値THHは、少なくとも、式(1)または式(2)の一方を満たすように定められればよく、好ましくは、式(1)及び式(2)の両方を満たすように定められればよく、より好ましくは、式(1)、式(2)、及び、式(4)を満たすように定められればよい。
<<変形例2>>
上述した実施形態及び変形例では、判定情報RSが、「1」〜「5」の5値を採り得る場合を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、判定情報RSは、少なくとも2値以上の値を採り得るものであればよい。例えば、判定情報RSは、吐出部Dにおける吐出状態が正常であることを示す値と、吐出部Dにおける吐出状態が異常であることを示す値と、の2値を採り得るものであってもよい。また、例えば、判定情報RSは、時間長Tcが閾値TL以上であることを示す値と、時間長Tcが閾値TLよりも小さいことを示す値と、の2値を採り得るものであってもよい。また、例えば、判定情報RSは、時間長Tcが閾値TH以下であることを示す値と、時間長Tcが閾値THよりも大きいことを示す値と、の2値を採り得るものであってもよい。
<<変形例3>>
上述した実施形態及び変形例では、吐出部D1を対象吐出部Dtgとする吐出状態判定処理と、吐出部D2を対象吐出部Dtgとする吐出状態判定処理との間で、閾値電位信号の電位(閾値電位Vth-C、Vth-O、Vth-U)を異なる電位としたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、吐出部D1を対象吐出部Dtgとする吐出状態判定処理と、吐出部D2を対象吐出部Dtgとする吐出状態判定処理との間で、閾値電位信号の電位を変化させなくてもよい。つまり、判定ユニットJU1に供給する閾値電位信号と判定ユニットJU2に供給する閾値電位信号との間で、電位を変化させないこととしてもよい。換言すれば、閾値電位Vth-O1と閾値電位Vth-O2とを等しい電位とし、閾値電位Vth-U1と閾値電位Vth-U2とを等しい電位としてもよい。
判定ユニットJU1に供給する閾値電位信号と判定ユニットJU2に供給する閾値電位信号との間で電位を変化させない場合、検出モジュール8において、残留振動信号Vout2から整形波形信号Vd2を生成する際の増幅率を、残留振動信号Vout1から整形波形信号Vd1を生成する際の増幅率よりも大きくすることで、上述した実施形態における場合と比較して、整形波形信号Vd1の振幅と、整形波形信号Vd2の振幅との相違の程度を小さくしてもよい。
また、判定ユニットJU1に供給する閾値電位信号と判定ユニットJU2に供給する閾値電位信号との間で電位を変化させない場合、図22に例示するように、判定モジュール4のうち判定ユニットJU2において、整形波形信号Vd2を増幅して整形波形信号Vd2Aを生成したうえで、当該整形波形信号Vd2Aに基づいて振幅フラグFlag2や時間長Tc2等の特性情報Info2を生成する一方、判定モジュール4のうち判定ユニットJU1において、整形波形信号Vd1を増幅せずに、当該整形波形信号Vd1に基づいて振幅フラグFlag1や時間長Tc1等の特性情報Info1を生成してもよい。つまり、判定モジュール4は、第1の判定を行うための特性情報Info1を生成する際に、整形波形信号Vd1を第1の増幅率(図22に示す例では、1倍)で増幅し、第2の判定を行うための特性情報Info2を生成する際に、整形波形信号Vd2を第1の増幅率よりも大きい第2の増幅率で増幅してもよい。
<<変形例4>>
上述した実施形態及び変形例において、駆動波形信号Comは、吐出波形PAx1と吐出波形PAx2とが同一の形状であり、吐出波形PAy1と吐出波形PAy2とが同一の形状であり、検査波形PT1と検査波形PT2とが同一の形状である場合を想定したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、駆動波形信号Comは、吐出波形PAx1と吐出波形PAx2とが異なる形状であること、吐出波形PAy1と吐出波形PAy2とが異なる形状であること、及び、検査波形PT1と検査波形PT2とが異なる形状であること、のうち、一部または全部を満たすような信号であってもよい。
例えば、図23に例示するように、駆動波形信号Com-A1の有する吐出波形PAx1の最高電位VxH1と最低電位VxL1との電位差を、駆動波形信号Com-A2の有する吐出波形PAx2の最高電位VxH2と最低電位VxL2との電位差よりも小さくしてもよい。同様に、駆動波形信号Com-A1の有する吐出波形PAy1の最高電位VyH1と最低電位VyL1との電位差を、駆動波形信号Com-A2の有する吐出波形PAy2の最高電位VyH2と最低電位VyL2との電位差よりも小さくしてもよい。
また、例えば、図23に例示するように、駆動波形信号Com-C1の有する検査波形PT1の最高電位VcH1と最低電位VcL1との電位差を、駆動波形信号Com-C2の有する検査波形PT2の最高電位VcH2と最低電位VcL2との電位差よりも小さくしてもよい。
また、例えば、駆動波形信号Comの波形は、駆動波形信号Comが供給されるヘッドユニットHU毎に、または、駆動波形信号Comが駆動信号Vinとして供給される吐出部Dが吐出するインクの種類毎に、異なる形状であってもよい。
<<変形例5>>
上述した実施形態及び変形例において、5個の記録ヘッドHDに対して、5個の検出ユニットDTと5個の判定ユニットJUとを備えるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、記録ヘッドHDの個数と検出ユニットDTの個数と判定ユニットJUの個数との比率は、「1:1:1」以外であってもよい。
例えば、インクジェットプリンター1は、5個の記録ヘッドHDに対して1個の検出ユニットDTのみを備えるものであってもよい。
また、インクジェットプリンター1は、5個の記録ヘッドHDに対して1個の判定ユニットJUのみを備えるものであってもよい。この場合、検出ユニットDTの個数は、5個であってもよいし1個であってもよい。なお、1個の判定ユニットJUにより、吐出部D1における吐出状態の判定と、吐出部D2における吐出状態の判定と、の両方を実行する場合には、実行する判定の種類に応じて、閾値電位信号の電位や、時間長Tcを評価するための閾値(閾値TL、TH、THH)等を、変化させてもよい。
また、上述した実施形態及び変形例では、インクジェットプリンター1は、5個のインクカートリッジ31と1対1に対応する5個のヘッドユニットHUを備えるが、これは一例であり、インクジェットプリンター1は、少なくとも、1以上のヘッドユニットHUを備えるものであればよく、インクカートリッジ31の個数と、ヘッドユニットHUの個数とは、異なっていてもよい。
また、上述した実施形態及び変形例では、吐出部D1を備えるヘッドユニットHU1と、吐出部D2を備えるヘッドユニットHU2とが区別されているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、1個のヘッドユニットHUに、吐出部D1と吐出部D2との両方が設けられてもよい。
<<変形例6>>
上述した実施形態及び変形例に係るインクジェットプリンター1は、範囲YNLが範囲YPを含むようにノズル列Lnが設けられるラインプリンターであるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、インクジェットプリンター1は、記録ヘッドHDが、Y軸方向に往復動して印刷処理を実行するシリアルプリンターであってもよい。
<<変形例7>>
上述した実施形態及び変形例において、駆動波形信号Comは駆動波形信号Com-A、Com-B、及び、Com-Cの3系統の信号を含むが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、駆動波形信号Comは1以上の系統の信号を含むものであればよい。例えば、駆動波形信号Comが1系統の信号のみを含む場合には、印刷処理を実行するための単位期間Tuにおいて、駆動波形信号Comの波形を、吐出波形PAx等の印刷処理を実行するための波形とし、吐出状態判定処理を実行するための単位期間Tuにおいて、駆動波形信号Comの波形を、検査波形PT等の吐出状態判定処理を実行するための波形とする等、単位期間Tu毎に駆動波形信号Comの波形を切り替えてもよい。
また、上述した実施形態及び変形例において、単位期間Tuは2つの制御期間TSx及びTSyを含むが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、単位期間Tuは、単一の制御期間TSからなるものであってもよいし、3以上の制御期間TSを含むものであってもよい。
また、上述した実施形態及び変形例において、印刷信号SI[m]は3ビットの信号であるが、印刷信号SI[m]のビット数は、表示すべき階調や、単位期間Tuに含まれる制御期間TSの個数、駆動波形信号Comに含まれる信号の系統数等に応じて適宜決定すればよい。
<<変形例8>>
上述した実施形態及び変形例において、判定情報生成部42は、電子回路として実装されるが、制御部6のCPUが制御プログラムに従って動作することにより実現される機能ブロックとして実装されてもよい。
同様に、特性情報生成部41を、制御部6のCPUが制御プログラムに従って動作することにより実現される機能ブロックとして実装してもよい。この場合、検出ユニットDTは、AD変換回路を備え、整形波形信号Vdをデジタルの信号として出力してもよい。
1…インクジェットプリンター、4…判定モジュール、5…供給モジュール、6…制御部、7…搬送機構、8…検出モジュール、10…ヘッドモジュール、32…格納モジュール、41…特性情報生成部、42…判定情報生成部、60…記憶部、CN…接続ユニット、D…吐出部、DT…検出ユニット、GR…生成ユニット、HD…記録ヘッド、JU…判定ユニット、N…ノズル、SP…供給ユニット。

Claims (8)

  1. 金属顔料を含むメタリックインクを吐出する第1吐出部と、
    金属顔料以外の顔料を含む顔料インクを吐出する第2吐出部と、
    前記第1吐出部を駆動させる第1駆動信号を前記第1吐出部に供給し、
    前記第2吐出部を駆動させる第2駆動信号を前記第2吐出部に供給する供給部と、
    前記供給部が前記第1吐出部に第1検査波形を有する前記第1駆動信号を供給したときに前記第1吐出部に生じる残留振動を検出して当該検出結果を示す第1検出信号を出力し、
    前記供給部が前記第2吐出部に第2検査波形を有する前記第2駆動信号を供給したときに前記第2吐出部に生じる残留振動を検出して当該検出結果を示す第2検出信号を出力する検出部と、
    前記第1検出信号が前記第1吐出部の吐出状態が正常である場合に充足すべき第1条件を充足しているか否か、を判定する第1の判定を実行し、
    前記第2検出信号が前記第2吐出部の吐出状態が正常である場合に充足すべき第2条件を充足しているか否か、を判定する第2の判定を実行する判定部と、
    を備える、
    ことを特徴とする、液体吐出装置。
  2. 前記第1条件は、
    前記第1検出信号の周期が第1基準時間以上であるという条件を含み、
    前記第2条件は、
    前記第2検出信号の周期が第2基準時間以上であるという条件を含み、
    前記第1基準時間は、
    前期第2基準時間よりも短い、
    ことを特徴とする、請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記第1条件は、
    前記第1検出信号の周期が第3基準時間以下であるという条件を含み、
    前記第2条件は、
    前記第2検出信号の周期が第4基準時間以下であるという条件を含み、
    前記第3基準時間は、
    前期第4基準時間よりも短い、
    ことを特徴とする、請求項2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記第3基準時間と前記第1基準時間との差分値は、
    前記第4基準時間と前記第2基準時間との差分値よりも小さい、
    ことを特徴とする、請求項3に記載の液体吐出装置。
  5. 前記第1検査波形と前記第2検査波形とは異なる形状の波形である、
    ことを特徴とする、請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の液体吐出装置。
  6. 前記第2検査波形の振幅は、
    前記第1検査波形の振幅よりも大きい、
    ことを特徴とする、請求項5に記載の液体吐出装置。
  7. 前記判定部は、
    前記第1の判定を実行する場合に、前記第1検出信号を第1の増幅率で増幅し、
    前記第2の判定を実行する場合に、前記第2検出信号を第2の増幅率で増幅し、
    前記第2の増幅率は、
    前記第1の増幅率よりも大きい、
    ことを特徴とする、請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の液体吐出装置。
  8. 金属顔料を含むメタリックインクを吐出する第1吐出部と、
    金属顔料以外の顔料を含む顔料インクを吐出する第2吐出部と、
    前記第1吐出部を駆動させる第1駆動信号を前記第1吐出部に供給し、
    前記第2吐出部を駆動させる第2駆動信号を前記第2吐出部に供給する供給部と、
    前記供給部が前記第1吐出部に第1検査波形を有する前記第1駆動信号を供給したときに前記第1吐出部に生じる残留振動を検出して当該検出結果を示す第1検出信号を出力し、
    前記供給部が前記第2吐出部に第2検査波形を有する前記第2駆動信号を供給したときに前記第2吐出部に生じる残留振動を検出して当該検出結果を示す第2検出信号を出力する検出部と、
    を備える液体吐出装置における液体の吐出状態判定方法であって、
    前記第1検出信号が前記第1吐出部の吐出状態が正常である場合に充足すべき第1条件を充足しているか否か、を判定し、
    前記第2検出信号が前記第2吐出部の吐出状態が正常である場合に充足すべき第2条件を充足しているか否か、を判定する、
    ことを特徴とする、吐出状態判定方法。

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