JP2018012261A - 液体吐出装置および液体吐出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルごとの駆動素子の経時劣化のばらつきを低減する。【解決手段】液体が充填される内部空間の圧力変動によって複数のノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、複数のノズルの各々に対応して設けられ、内部空間の圧力を変動させる駆動素子と、駆動素子を駆動して液体を吐出させるための吐出波形を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、駆動素子へ印加される吐出波形の印加回数をノズルごとに測定する測定部と、液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、複数のノズルに含まれる第１ノズルと第２ノズルについて、測定部により測定されるフラッシング動作前の吐出波形の印加回数とフラッシング動作後の吐出波形の印加回数との差が小さくなるように吐出波形を印加する制御部と、を備える液体吐出装置。【選択図】図２

Description

本発明は、インク等の液体を流通させる技術に関する。

インクを吐出するための吐出波形を印加して駆動素子を駆動させることにより液体吐出ヘッドの内部圧力を変動させて、複数のノズルからインクを吐出する液体吐出装置が知られている。このような液体吐出装置では、駆動素子の経時劣化などによるインク（液滴）の吐出重量の低下に対して、インクの吐出重量を良好に保つための技術が従来から提案されている。特許文献１には、ノズル列ごと又は複数のノズル列群ごとに、インクの吐出回数に応じて吐出波形の形状を変えて印加電圧を補正することによって、インクの吐出重量を補正する技術が開示されている。

特開２００９−６６９４８号公報

しかしながら、駆動素子はノズル列を構成する複数のノズルの各々に対応して設けられており、印刷データによってインクを吐出するノズルが決まるので、駆動素子への吐出波形の印加回数は、ノズルごとに異なる。したがって、ノズルごとの駆動素子の経時劣化に差が生じ、ノズル列内でのインクの吐出重量がばらついてしまう。ところが、特許文献１ではノズル列ごと又は複数のノズル列群ごとに一括してインクの吐出重量を補正するので、ノズルごとの駆動素子の経時劣化によるインクの吐出重量を補正することはできない。しかも、特許文献１では吐出波形の波形を変えることによって駆動素子への印加電圧を補正するものであるから、ノズルごとの駆動素子の経時劣化のばらつき自体を低減することはできない。以上の事情を考慮して、本発明は、ノズルごとの駆動素子の経時劣化のばらつきを低減することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の液体吐出装置は、液体が充填される内部空間の圧力変動によって複数のノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、複数のノズルの各々に対応して設けられ、内部空間の圧力を変動させる駆動素子と、駆動素子を駆動して液体を吐出させるための吐出波形を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、駆動素子へ印加される吐出波形の印加回数をノズルごとに測定する測定部と、液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、複数のノズルに含まれる第１ノズルと第２ノズルについて、測定部により測定されるフラッシング動作前の吐出波形の印加回数とフラッシング動作後の吐出波形の印加回数との差が小さくなるように吐出波形を印加する制御部と、を備える。以上の構成によれば、フラッシング動作によって、ノズルごとの駆動素子への吐出波形の印加回数の差が小さくなるように調整できるので、ノズルごとの駆動素子の劣化度合いを調整できる。これにより、ノズルごとの駆動素子の経時劣化のばらつき自体を低減できるので、各ノズルの液体の吐出重量のばらつきを低減でき、単に駆動素子への印加電圧を補正する場合に比較して、ノズルごとの駆動素子の経時劣化による印刷品質の劣化を効果的に低減できる。

本発明の好適な態様において、制御部は、液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、第１ノズルと第２ノズルを含む複数のノズルについて、測定部により測定されるフラッシング動作前の吐出波形の印加回数とフラッシング動作後の吐出波形の印加回数とが等しくなるように吐出波形を印加する。以上の態様によれば、フラッシング動作によって、複数のノズルについて、ノズルごとの駆動素子の劣化度合いが等しくなるように調整できる。これにより、各ノズルからの液体の吐出重量のばらつきを低減できる。

本発明の好適な態様において、制御部は、第１ノズルと第２ノズルを含む複数のノズルについて、測定部による吐出波形の印加回数の測定結果に基づくフラッシング動作前の吐出波形の印加回数の平均値を有し、液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、複数のノズルのうち吐出波形の印加回数が平均値に満たないノズルについて、フラッシング動作後の吐出波形の印加回数が平均値となるように、または平均値に近づくように吐出波形を印加する。以上の態様によれば、複数のノズルのうち吐出波形の印加回数が平均値に満たないノズルについて、フラッシング動作後の吐出波形の印加回数が平均値となるように、または平均値に近づくように吐出波形を印加するから、フラッシング動作による液体の吐出回数を抑えつつ、各ノズルからの液体の吐出重量のばらつきを低減できる。

本発明の好適な態様において、制御部は、第１ノズルと第２ノズルを含む複数のノズルごとに区分したノズル群の各々について、測定部による吐出波形の印加回数の測定結果に基づくフラッシング動作前の吐出波形の印加回数の平均値を有し、液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、ノズル群内の各ノズルのうち吐出波形の印加回数が平均値に満たないノズルについて、フラッシング動作後の吐出波形の印加回数が平均値となるように、または平均値に近づくように吐出波形を印加する。以上の態様によれば、複数のノズル群の各々について、吐出波形の印加回数が平均値に満たないノズルについて、フラッシング動作後の吐出波形の印加回数が平均値となるように、または平均値に近づくように吐出波形を印加するから、フラッシング動作による液体の吐出回数を抑えつつ、各ノズルからの液体の吐出重量のばらつきを低減できる。

本発明の好適な態様において、第１ノズルと第２ノズルを含む複数のノズルに対して吐出不良を検出する検出部を備え、制御部は、検出部による検出結果から、吐出不良のノズルが検出された場合に、フラッシング動作を行う。以上の態様によれば、吐出不良のノズルが検出された場合にフラッシング動作時において吐出波形の印加回数を調整できるので、フラッシング動作による吐出回数を抑えることができる。

以上の課題を解決するために、本発明の液体吐出装置は、液体が充填される内部空間の圧力変動によって複数のノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、複数のノズルの各々に対応して設けられ、内部空間の圧力を変動させる駆動素子と、駆動素子を駆動して液体を吐出させるための吐出波形を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、駆動素子に吐出波形が印加されることによって駆動素子にかかる電界の累積時間と強度をノズルごとに測定する測定部と、液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、複数のノズルに含まれる第１ノズルと第２ノズルについて、測定部による電界の累積時間と強度の測定結果からフラッシング動作前に駆動素子に印加された電界の時間積分値を取得し、フラッシング動作後の電界の時間積分値の差が小さくなるように吐出波形を印加する制御部と、を備える。以上の態様によれば、フラッシング動作によって、ノズルごとの駆動素子にかかる電界の時間積分値の差が小さくなるように調整できるので、ノズルごとの駆動素子の劣化度合いを調整できる。これにより、ノズルごとの駆動素子の経時劣化のばらつき自体を低減できるので、各ノズルからの液体の吐出重量のばらつきを低減でき、単に駆動信号の波形による印加電圧を補正する場合に比較して、ノズルごとの駆動素子の経時劣化による印刷品質の劣化を効果的に低減できる。

以上の課題を解決するために、本発明の液体吐出方法は、液体が充填される内部空間の圧力変動によって複数のノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、複数のノズルの各々に対応して設けられ、内部空間の圧力を変動させる駆動素子と、駆動素子を駆動して液体を吐出させるための吐出波形を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、駆動素子へ印加される吐出波形の印加回数をノズルごとに測定する測定部と、を備えた液体吐出装置を用い、液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、複数のノズルに含まれる第１ノズルと第２ノズルについて、測定部により測定されるフラッシング動作前の吐出波形の印加回数とフラッシング動作後の吐出波形の印加回数との差が小さくなるように吐出波形を印加する。以上の構成によれば、ノズルごとの駆動素子の経時劣化のばらつき自体を低減できるので、各ノズルからの液体の吐出重量のばらつきを低減できる。

以上の課題を解決するために、本発明の液体吐出方法は、液体が充填される内部空間の圧力変動によって複数のノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、複数のノズルの各々に対応して設けられ、内部空間の圧力を変動させる駆動素子と、駆動素子を駆動して液体を吐出させるための吐出波形を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、駆動素子に吐出波形が印加されることによって駆動素子にかかる電界の累積時間と強度をノズルごとに測定する測定部と、を備えた液体吐出装置を用い、液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、複数のノズルに含まれる第１ノズルと第２ノズルについて、測定部による電界の累積時間と強度の測定結果からフラッシング動作前に駆動素子に印加された電界の時間積分値を取得し、フラッシング動作後の電界の時間積分値の差が小さくなるように吐出波形を印加する。以上の態様によれば、ノズルごとの駆動素子の経時劣化のばらつき自体を低減できるので、各ノズルからの液体の吐出重量のばらつきを低減できる。

第１実施形態に係る液体吐出装置の構成図である。 液体吐出装置の機能的な構成図である。 駆動信号の吐出波形の具体例を示す図である。 液体吐出部の断面図である。 第１実施形態のメンテナンス処理のフローチャートである。 フラッシングするノズルと吐出波形の印加回数を決定する第１の方法を説明するための図であって、測定部によって測定されたフラッシング動作前の吐出波形の印加回数の具体例を示す。 図６Ａの測定結果から決定されたノズルと吐出波形の印加回数の具体例を示す図である。 図６Ｂによるフラッシング動作後の各ノズルの吐出波形の印加回数の具体例を示す図である。 フラッシングするノズルと吐出波形の印加回数を決定する第２の方法を説明するための図であって、測定部によって測定されたフラッシング動作前の吐出波形の印加回数の具体例を示す。 図７Ａの測定結果から決定されたノズルと吐出波形の印加回数の具体例を示す図である。 図７Ｂによるフラッシング動作後の各ノズルの吐出波形の印加回数の具体例を示す図である。 フラッシングするノズルと吐出波形の印加回数を決定する第３の方法を説明するための図であって、測定部によって測定されたフラッシング動作前の吐出波形の印加回数の具体例を示す。 図８Ａの測定結果から決定されたノズルと吐出波形の印加回数の具体例を示す図である。 図８Ｂによるフラッシング動作後の各ノズルの吐出波形の印加回数の具体例を示す図である。 第２実施形態に係る液体吐出装置の機能的な構成図である。 第２実施形態のメンテナンス処理のフローチャートである。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置１０の部分的な構成図である。第１実施形態の液体吐出装置１０は、液体の例示であるインクを印刷用紙等の媒体１２に吐出するインクジェット方式の印刷装置である。図１に示す液体吐出装置１０は、制御ユニット２０と搬送機構２２と液体吐出ヘッド２６と液体容器３０とを具備する。

第１実施形態の液体容器３０は、液体吐出装置１０の本体に着脱可能な箱状の容器からなるインクタンクタイプのカートリッジである。なお、液体容器３０は、箱状の容器に限られず、袋状の容器からなるインクパックタイプのカートリッジであってもよい。液体容器３０には、インクが貯留される。インクは、黒色インクであってもよく、カラーインクであってもよい。液体容器３０に貯留されるインクは、ポンプ３２によって液体吐出ヘッド２６に圧送される。

制御ユニット２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の制御装置２０２と半導体メモリ等の記憶装置２０４とを含んで構成され、記憶装置２０４に記憶された制御プログラムを制御装置２０２が実行することで液体吐出装置１０の各要素を統括的に制御する。図１に示すように、媒体１２に形成すべき画像を表す印刷データＧがホストコンピュータ等の外部装置（図示略）から制御ユニット２０に供給される。制御ユニット２０は、印刷データＧで指定された画像が媒体１２に形成されるように液体吐出装置１０の各要素を制御する。

搬送機構２２は、制御ユニット２０による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。なお、搬送機構２２の構成は以上の例示に限定されない。液体吐出ヘッド２６は、Ｘ方向に長尺なラインヘッドであり、液体容器３０から供給されるインクを制御ユニット２０による制御のもとで媒体１２に吐出する。

図１に示す液体吐出ヘッド２６の吐出面（媒体１２との対向面）には、１つのノズル列Ｌが配置される。ノズル列Ｌは、Ｘ方向に沿って直線状に配列された複数のノズルＮの集合である。各ノズルＮからは、液体容器３０から供給されるインクが吐出される。なお、液体吐出ヘッド２６の吐出面にはノズル列Ｌを複数設けてもよい。ノズル列Ｌを複数設ける場合には、ノズル列Ｌの各々をＹ方向に等間隔に配列してもよく、千鳥配列またはスタガ配列にしてもよい。また、カラーの色ごとにノズル列Ｌを設けてもよい。

図２は、液体吐出装置１０の機能的な構成図である。図２では、搬送機構２２等の図示を便宜的に省略している。図２に示す制御装置２０２が制御プログラムを実行することで、制御装置２０２が駆動信号生成部４０とメンテナンス処理部５０として機能する。駆動信号生成部４０は、駆動信号ＣＯＭを生成する。駆動信号ＣＯＭは、図３に示すように、所定の周期ごとにインク（液滴）を吐出するための吐出波形（駆動パルス）Ｗを含む電圧信号である。吐出波形の形状を変えることでノズルＮから吐出されるインクの吐出重量を変えることができる。なお、吐出波形Ｗの具体的な波形形状は任意である。また、駆動信号ＣＯＭの１周期に複数の吐出波形Ｗを含む構成や、波形が相違する複数の駆動信号ＣＯＭを利用する構成も採用され得る。

液体吐出ヘッド２６は、駆動部２６２と液体吐出部２６４を具備する。駆動部２６２は、制御ユニット２０による制御のもとで液体吐出部２６４を駆動する。液体吐出部２６４は、液体容器３０から供給されるインクを複数のノズルＮから媒体１２に吐出する。液体吐出部２６４は、相異なるノズルＮに対応する複数の吐出部２６６を包含する。各吐出部２６６は、駆動部２６２から供給される駆動信号Ｖに応じてインクを吐出する。

駆動信号生成部４０が生成した駆動信号ＣＯＭと印刷データＧに応じてインクの吐出の有無を指示する印刷信号ＳIとが制御ユニット２０から駆動部２６２に供給される。駆動部２６２は、駆動信号ＣＯＭと印刷信号ＳIとに応じた駆動信号Ｖを吐出部２６６ごとに生成して複数の吐出部２６６に並列に出力する。具体的には、駆動部２６２は、複数の吐出部２６６のうち印刷信号ＳIがインクの吐出を指示する吐出部２６６には駆動信号ＣＯＭの吐出波形Ｗを駆動信号Ｖとして供給し、印刷信号ＳIがインクの非吐出を指示する吐出部２６６には所定の基準電圧の駆動信号Ｖを供給する。

図４は、任意の１個の吐出部２６６に着目した液体吐出部２６４の断面図である。図４に示す液体吐出部２６４は、流路基板７１の一方側に圧力室基板７２と振動板７３と圧電素子７４と支持体７５とが配置されるとともに他方側にノズル板７６が配置された構造体である。流路基板７１と圧力室基板７２とノズル板７６とは例えばシリコンの平板材で形成され、支持体７５は例えば樹脂材料の射出成形で形成される。複数のノズルＮはノズル板７６に形成される。図４の構成では、ノズル板７６のうち媒体１２に対向する面が、液体吐出ヘッドの吐出面２６０を構成する。

流路基板７１には、開口部７１２と分岐流路（絞り流路）７１４と連通流路７１６とが形成される。分岐流路７１４および連通流路７１６はノズルＮ毎に形成された貫通孔であり、開口部７１２は複数のノズルＮにわたり連続する開口である。支持体７５に形成された収容部（凹部）７５２と流路基板７１の開口部７１２とを相互に連通させた空間は、支持体７５の導入流路７５４を介して液体容器３０から供給されるインクを貯留する共通液室（リザーバー）ＳRとして機能する。

圧力室基板７２には開口部７２２がノズルＮ毎に形成される。振動板７３は、圧力室基板７２のうち流路基板７１とは反対側の表面に設置された弾性変形可能な平板材である。圧力室基板７２の各開口部７２２の内側で振動板７３と流路基板７１とに挟まれた空間は、共通液室ＳRから分岐流路７１４を介して供給されるインクが充填される圧力室（キャビティ）ＳCとして機能する。各圧力室ＳCは、流路基板７１の連通流路７１６を介してノズルＮに連通する。圧力室ＳCと共通液室ＳRと、これらを連通する開口部７１２および分岐流路７１４と、連通流路７１６とで構成される空間が、液体吐出ヘッド２６の内部空間ＳDを構成する。

振動板７３のうち圧力室基板７２とは反対側の表面にはノズルＮ毎に圧電素子７４が形成される。各圧電素子７４は、第１電極７４２と第２電極７４６との間に圧電体７４４を介在させた駆動素子である。第１電極７４２および第２電極７４６の一方に駆動信号Ｖが供給され、所定の基準電圧が他方に供給される。駆動信号Ｖ（吐出波形Ｗ）の供給により圧電素子７４が変形することで振動板７３が振動すると、圧力室ＳC内の圧力が変動して圧力室ＳC内のインクがノズルＮから吐出される。具体的には、駆動信号Ｖの振幅に応じた吐出重量のインクがノズルＮから吐出される。図４に例示した１個の吐出部２６６は、圧電素子７４と振動板７３と圧力室ＳCとノズルＮとを包含する部分である。なお、第１電極７４２および第２電極７４６のうち基準電圧が供給される電極を、複数の圧電素子７４にわたる共通電極とすることも可能である。このように、図４の構成では、駆動信号Ｖ（吐出波形Ｗ）の供給により圧電素子７４が変形して圧力室ＳCの圧力を変動させることで、液体吐出ヘッド２６の内部空間ＳDの圧力が変動し、ノズルＮからインクを吐出させることができる。

液体吐出装置１０は、ノズルＮのメンテナンスを行うメンテナンス機構２８を備える。メンテナンス機構２８は、ノズルＮが開口する吐出面２６０を封止（キャッピング）するキャップと、キャップに向けて吐出されたインクを吸収する吸収材などを備える。本実施形態のメンテナンス機構２８は、Ｘ方向に長尺であり、Ｙ方向に移動可能である。クリーニング時には、液体吐出ヘッド２６までＹ方向に移動して吐出面２６０を封止する。なお、メンテナンス機構２８の構成は上記の例示に限られず、液体吐出ヘッド２６の方をメンテナンス機構２８の配置位置までＹ方向に移動させるようにしてもよい。

ところで、圧電素子７４は、繰り返し駆動（電界が印加）されることによって経時的に劣化する。この圧電素子７４は、ノズル列Ｌを構成する複数のノズルＮの各々に対応して設けられており、印刷データＧによって各ノズルＮの圧電素子７４への吐出波形Ｗの印加回数が異なる。したがって、ノズルＮごとの圧電素子７４の経時劣化に差が生じ、ノズル列Ｌ内でのインクの吐出重量がばらついてしまう。このノズルＮごとのインクの吐出重量のばらつきにより印刷品質が劣化してしまうという問題がある。

具体的には、圧電素子７４は電界を加える（電圧を加える）と分極し、またその電界の印加時間を増やすと、分極状態が固定され、電界を解いても分極した状態が残ってしまう。このため、圧電素子７４は電界をかける前の状態に比べて、電界をかけ続けた後の状態の方が、同じ電界をかけた時の分極変化が小さくなる。圧電素子７４の分極変化が小さくなることは、圧電素子７４によって圧力室ＳCを収縮させる力が小さくなるので、ノズルＮからの液体吐出力の低下に繋がる。

したがって、圧電素子７４の経時劣化は、圧電素子７４にかかる電界の累積時間と強度に起因する。例えば圧電素子７４への吐出波形の印加回数が多くなるほど、圧電素子７４にかかる電界の累積時間も大きくなるので、圧電素子７４が経時的に劣化する。そこで、本実施形態ではノズルＮのメンテナンス処理として、液体吐出ヘッド２６のフラッシング動作を行い、このフラッシング動作において、圧電素子７４への吐出波形Ｗの印加回数を調整する。本実施形態におけるフラッシング動作は、メンテナンス処理において圧電素子７４に吐出波形Ｗの印加することによって、ノズルＮからインクを吐出させる動作である。

例えば、本実施形態におけるフラッシング動作とは、印刷前（印字前）や印刷中（印字中）に媒体外で圧電素子７４に吐出波形Ｗを印加することによって、ノズルＮからインクを吐出させる動作をいう。媒体外において圧電素子７４に吐出波形Ｗを印加することなく、メンテナンス機構２８と連通するポンプ等によりノズルＮからインクを強制的に排出させる、いわゆるクリーニング動作は含まれない。なお、フラッシング動作時に圧電素子７４に印加する吐出波形Ｗの形状は、印刷時と同様であってもよく、また異なっていてもよい。

以下、このような本実施形態のフラッシング動作によるメンテナンス処理を行うための具体的な構成について説明する。図２のメンテナンス処理部５０は、ノズルＮごとに圧電素子７４へ印加される吐出波形Ｗの印加回数を測定し、その測定結果に応じたフラッシング動作を行うことによって各圧電素子７４へ供給される吐出波形Ｗの印加回数を調整する。

図２に示すように、メンテナンス処理部５０は、制御部５１と測定部５２を包含する。なお、メンテナンス処理部５０の各要素を複数の装置に分担させた構成や、メンテナンス処理部５０の一部の要素を専用の電子回路で実現した構成も採用され得る。

制御部５１は、メンテナンス機構２８を制御する。具体的には制御部５１は、メンテナンス機構２８を制御して、液体吐出ヘッド２６の吐出面２６０をキャッピングしてフラッシング動作を実行させる。測定部５２は、圧電素子７４へ供給される吐出波形Ｗの印加回数をノズルＮごとに測定する。具体的には測定部５２は、駆動信号生成部４０で発生して圧電素子７４に供給された駆動信号Ｖの吐出波形（駆動パルス）Ｗの数を、ノズルＮごとにカウントした合計を吐出波形Ｗの印加回数として測定する。制御部５１は、測定部５２からの測定結果に基づき、駆動信号生成部４０と駆動部２６２によって各吐出部２６６の圧電素子７４に選択的に吐出波形Ｗを印加することでフラッシング動作を実行する。

図１に示すノズル列Ｌに含まれる複数のノズルＮの中から任意に選択した第１ノズルＮ１と第２ノズルＮ２に着目する。Ｘ方向の負側から正側にかけてノズル番号を１番〜ｎ番とすると、本実施形態ではノズル番号が１番のノズルを第１ノズルＮ１とし、ノズル番号が２番のノズルを第２ノズルＮ２とした場合を例示する。第１ノズルＮ１と第２ノズルＮ２とは、隣り合う２つのノズルである。

制御部５１は、液体吐出ヘッド２６のフラッシング動作時において、第１ノズルＮ１と第２ノズルＮ２について、測定部５２により測定されるフラッシング動作前の吐出波形Ｗの印加回数とフラッシング動作後の吐出波形Ｗの印加回数との差が小さくなるように圧電素子７４に吐出波形Ｗを印加する。これにより、圧電素子７４ごとの劣化度合いを調整できるので、圧電素子７４ごとの経時劣化のばらつき自体を低減できる。したがって、各ノズルＮ１、Ｎ２のインクの吐出重量のばらつきを低減できる。このため、単に圧電素子７４への印加電圧を補正する場合に比較して、ノズルＮごとの圧電素子７４の経時劣化による印刷品質の劣化を効果的に低減できる。ここまでは、ノズルＮに含まれる任意のノズルＮ１、Ｎ２に着目して説明したが、以下、第１ノズルＮ１と第２ノズルＮ２を含むすべてのノズルＮを対象として実行するメンテナンス方法の具体例について説明する。ただし、以下に示すメンテナンス方法は、第１ノズルＮ１と第２ノズルＮ２を含む一部のノズルＮを対象としたものであってもよい。

（第１実施形態のメンテナンス方法）
以下、具体的にフラッシングするノズルＮとその吐出波形Ｗの印加回数を決定する方法について説明する。図６Ａ乃至図６Ｃは、フラッシングするノズルＮと吐出波形Ｗの印加回数を決定する第１の方法を説明するための図であり、ノズルＮごとの吐出波形Ｗの印加回数を棒グラフで表したものである。吐出波形Ｗの印加回数が多いほど、棒グラフが長くなる。図６Ａは、測定部５２によって測定されたフラッシング動作前の吐出波形Ｗの印加回数の具体例を示す。図６Ｂは、図６Ａの測定結果から決定されたノズルＮと吐出波形Ｗの印加回数の具体例を示す。図６Ｃは、図６Ｂによるフラッシング動作後の各ノズルＮの吐出波形の印加回数の具体例を示す。図６Ａ乃至図６Ｃにおいて、縦軸に吐出波形の印加回数をとり、横軸にノズルＮのノズル番号を示す。ノズル番号は、上述したように図１のＸ方向の負側から正側にかけて１番からｎ番まで番号付けしたものである。ノズル番号が１番のノズルＮは、上述した第１ノズルＮ１とし、ノズル番号が２番のノズルＮは、上述した第２ノズルＮ２とする。

図６Ａに示すように、測定部５２によって測定されたフラッシング動作前の吐出波形Ｗの印加回数には、ノズルＮごとにばらつきがある。そこで、第１の方法では、すべてのノズルＮについてこのばらつきが無くなるように、フラッシングにより吐出波形Ｗを印加する。具体的には、フラッシング動作前において最も大きい吐出波形Ｗの印加回数を最大印加回数Ｐmaxとすると、第１の方法では、すべてのノズルＮの圧電素子７４に印加される吐出波形Ｗの印加回数が最大印加回数Ｐmaxになるように、フラッシング動作によって吐出波形Ｗの印加回数を調整する。そこで、図６Ｂに示すように、第１の方法ではステップＳ１０２において、すべてのノズルＮのうち吐出波形Ｗの印加回数が吐出波形Ｗの最大印加回数Ｐmaxに満たないノズルＮを、フラッシングするノズルＮとして決定し、フラッシング動作前の吐出波形Ｗの印加回数を最大印加回数Ｐmaxから引き算した印加回数をフラッシングする印加回数として決定する。

すると、図６Ｃに示すように、フラッシング動作後には、フラッシング動作前の吐出波形Ｗの印加回数にフラッシング動作による印加回数が加算されて、すべてのノズルＮの圧電素子７４に最大印加回数Ｐmaxの吐出波形Ｗが印加されたことになる。これにより、第１ノズルＮと第２ノズルＮを含むすべてのノズルＮについて吐出波形Ｗの印加回数の差を無くすことができ、ノズルＮごとの圧電素子７４の劣化度合いを均一化できる。したがって、ノズルＮごとの圧電素子７４の経時劣化のばらつき自体を低減できるので、各ノズルＮのインクの吐出重量のばらつきを低減できる。このような第１の方法によれば、単に圧電素子７４への印加電圧を補正する場合に比較して、ノズルＮごとの圧電素子７４の経時劣化による印刷品質の劣化を効果的に低減できる。

次に、フラッシングするノズルＮとその吐出波形Ｗの印加回数を決定する第２の方法について説明する。図７Ａ乃至図７Ｃは、フラッシングするノズルＮと吐出波形Ｗの印加回数を決定する第２の方法を説明するための図であり、ノズルＮごとの吐出波形Ｗの印加回数を棒グラフで表したものである。図７Ａは、測定部５２によって測定されたフラッシング動作前の吐出波形Ｗの印加回数の具体例であり、ここでは図６Ａと同様の測定結果を示す。図７Ｂは、図７Ａの測定結果から決定されたノズルＮと吐出波形Ｗの印加回数の具体例を示す。図７Ｃは、図７Ｂによるフラッシング動作後の各ノズルＮの吐出波形の印加回数の具体例を示す。

図７Ａに示すフラッシング動作前の吐出波形Ｗの印加回数のばらつきに対して、第２の方法では、すべてのノズルＮについてこのばらつきが少なくなるように、フラッシングにより吐出波形Ｗを印加する。具体的には、フラッシング動作前においてすべてのノズルＮについての吐出波形Ｗの印加回数の平均値を平均印加回数Ｐaveとすると、第２の方法では、制御部５１は、平均印加回数Ｐaveを有し、平均印加回数Ｐaveに満たないノズルＮの圧電素子７４だけ、吐出波形Ｗの印加回数が平均印加回数Ｐaveになるように,フラッシング動作によって吐出波形Ｗの印加回数を調整する。そこで、図７Ｂに示すように、第２の方法ではステップＳ１０２において、すべてのノズルＮのうち吐出波形Ｗの平均印加回数Ｐaveに満たないノズルＮを、フラッシングするノズルＮとして決定し、フラッシング動作前の吐出波形Ｗの印加回数を平均印加回数Ｐaveから引き算した印加回数をフラッシングする印加回数として決定する。

なお、上述した「制御部５１は、平均印加回数Ｐaveを有し」とは、例えば制御部５１が備えるメモリなどに、平均印加回数Ｐaveを記憶していることを意味する。制御部５１は、メモリなどに記憶した平均印加回数Ｐaveを用いて第２の方法を実行する。平均印加回数Ｐaveは、測定部５２の測定結果に基づいて制御部５１によって算出され、メモリなどに記憶される。ただし、平均印加回数Ｐaveの算出は、測定部５２によって行われるようにしてもよく、液体吐出装置１０の構成要素のうち制御部５１や測定部５２以外の構成要素によって行われるようにしてもよい。平均印加回数Ｐaveを制御部５１以外によって算出する場合には、制御部５１は、算出された平均印加回数Ｐaveをメモリなどに記憶し、記憶した平均印加回数Ｐaveを用いて第２の方法を実行する。上述した平均印加回数Ｐaveの算出および取得のタイミングについては、第２の方法によるメンテナンス動作時でもよく、それ以外のタイミングであってもよい。

次に、フラッシングするノズルＮとその吐出波形Ｗの印加回数を決定する第３の方法について説明する。図８Ａ乃至図８Ｃは、フラッシングするノズルＮと吐出波形Ｗの印加回数を決定する第３の方法を説明するための図であり、ノズルＮごとの吐出波形Ｗの印加回数を棒グラフで表したものである。図８Ａは、測定部５２によって測定されたフラッシング動作前の吐出波形Ｗの印加回数の具体例であり、ここでは図６Ａと同様の測定結果を示す。図８Ｂは、図８Ａの測定結果から決定されたノズルＮと吐出波形Ｗの印加回数の具体例を示す。図８Ｃは、図８Ｂによるフラッシング動作後の各ノズルＮの吐出波形の印加回数の具体例を示す。

第３の方法では、隣り合った複数のノズルＮをノズル群とし、複数のノズル群１〜ｍごとに算出した吐出波形Ｗの印加回数の平均値を平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）とする。図８Ａ乃至図８Ｃでは、隣り合った３個のノズルＮを１つのノズル群としたものである。制御部５１は、測定部５２によって測定された図８Ａに示すフラッシング動作前の吐出波形Ｗの印加回数について、ノズル群１〜ｍごとに吐出波形Ｗの平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）を算出し、メモリなどに記憶する。例えばノズル番号が１番〜３番の３個のノズルＮが第１ノズル群、次のノズル番号が４番〜６番の３個のノズルＮが第２ノズル群となる。第３の方法では、制御部５１は、平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）を有し、ノズル群１〜ｍごとに、平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）に満たないノズルＮの圧電素子７４だけ、吐出波形Ｗの印加回数が平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）になるように吐出波形Ｗの印加回数を調整する。そこで、図８Ｂに示すように、第３の方法ではステップＳ１０２において、制御部５１は、ノズル群１〜ｍごとに、平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）に満たないノズルＮをフラッシングするノズルＮとして決定し、フラッシング動作前の吐出波形Ｗの印加回数を平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）から引き算した印加回数をフラッシングする印加回数として決定する。

すると、図８Ｃに示すように、フラッシング動作後には、ノズル群１〜ｍごとに、フラッシング動作前の吐出波形の印加回数にフラッシング動作による印加回数が加算される。例えば第１ノズル群に含まれる１番〜３番のノズルＮに着目すると、フラッシング動作前には吐出波形Ｗの印加回数が平均印加回数Ｐave（１）に満たなかった１番のノズルＮ（第１ノズルＮ１）と２番のノズルＮ（第２ノズルＮ２）が、フラッシング動作後には吐出波形Ｗの印加回数が加算されて平均印加回数Ｐave（１）になっている。

これにより、第１ノズルＮと第２ノズルＮを含むすべてのノズルＮについて吐出波形Ｗの印加回数の差を少なくすることができ、ノズルＮごとの圧電素子７４の経時劣化のばらつき自体を低減できるので、各ノズルＮのインクの吐出重量のばらつきを低減できる。隣り合ったノズルＮは、インクの吐出回数が同じくらいの場合も多いので、第３の方法のように、ノズル群ごとに吐出波形の印加回数を調整することで、第２の方法のようにすべてのノズルＮの平均印加回数Ｐaveを用いて調整する場合に比較して、フラッシング動作によるインクの吐出回数をさらに抑えることができる。

ここで、１つのノズル群に含まれるノズルＮの数は３個に限られず、４個以上（例えば１０個）であってもよい。また、各ノズル群に含まれるノズルＮの数は同数でなくてもよい。例えばあまり使われない両端部に近くなるほど、ノズル群に含まれるノズルＮの数を増やすようにしてもよい。なお、第３の方法では、各ノズル群１〜ｍの圧電素子７４に印加される吐出波形Ｗの印加回数が、平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）に等しくなるように吐出波形Ｗを印加する場合を例示したが、これに限られず、各ノズル群１〜ｍの圧電素子７４に印加される吐出波形Ｗの印加回数が、平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）に近づくように吐出波形Ｗを印加してもよい。

なお、上述した「制御部５１は、平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）を有し」とは、例えば制御部５１が備えるメモリなどに、平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）を記憶していることを意味する。制御部５１は、メモリなどに記憶した平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）を用いて第３の方法を実行する。また、平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）の算出は、測定部５２によって行われるようにしてもよく、液体吐出装置１０の構成要素のうち制御部５１や測定部５２以外の構成要素によって行われるようにしてもよい。平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）を制御部５１以外によって算出する場合には、制御部５１は、その算出された平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）をメモリなどに記憶し、記憶した平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）を用いて第３の方法を実行する。上述した平均印加回数Ｐave（１）〜Ｐave（ｍ）の算出および取得のタイミングについては、第３の方法によるメンテナンス動作時でもよく、それ以外のタイミングであってもよい。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。図９は、第２実施形態に係る液体吐出装置の機能的な構成図であり、図２に対応する。図１０は、第２実施形態のメンテナンス処理を示すフローチャートであり、図５に対応する。なお、以下に例示する各形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用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。

第２実施形態では、吐出不良のノズルを検出し、その検出結果に応じて、吐出波形の印加回数を調整するフラッシング動作を実施する場合を例示する。第２実施形態では、吐出波形（駆動パルス）Ｗの供給による圧電素子７４の駆動後に吐出部２６６に発生する残留振動を利用して、吐出不良のノズルＮを検出する。残留振動は、印刷時に圧電素子７４に供給した吐出波形Ｗによって検出してもよく、メンテナンス時に圧電素子７４に吐出波形Ｗを供給して検出してもよい。なお、吐出不良のノズルＮの検出方法は、残留振動を利用した場合に限られない。例えばノズルＮにレーザー光を照射し、その反射光を利用して吐出不良のノズルＮを検出してもよい。また、媒体１２にインクを吐出させて、インクが着弾したか否かによって、吐出不良のノズルＮを検出してもよい。

具体的には図９のメンテナンス処理部５０は、吐出不良のノズルＮを検出する検出部５４を備える。図９の検出部５４は、駆動信号生成部４０で生成された吐出波形Ｗの供給による圧電素子７４の駆動後に吐出部２６６に発生する残留振動によって、各ノズルＮの吐出不良を検出する。圧電素子７４にインク吐出用の吐出波形Ｗが供給されると、内部空間ＳDに圧力変化が発生し、検出部５４は、その圧力変化に基づく圧電素子７４の起電力の変化を残留振動として検出し、その残留振動の特性値（例えば振幅や周期など）が閾値を超えた場合に、そのノズルＮを吐出不良とする。

図１０のメンテナンス処理も、図５のメンテナンス処理と同様のタイミングで実行される。図１０のメンテナンス処理では、先ずステップＳ１００にて制御部５１は、吐出不良のノズルＮがあるか否かを判断する。制御部５１は、ステップＳ１００にて吐出不良のノズルＮがないと判断した場合は、メンテナンス処理を終了する。他方、制御部５１は、ステップＳ１００にて吐出不良のノズルＮがあると判断した場合は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理を実行して、吐出波形Ｗの印加回数を調整する。これによれば、吐出不良のノズルＮが検出された場合にフラッシング動作時において吐出波形Ｗの印加回数を調整するから、フラッシング動作による吐出回数を抑えることができる。

＜変形例＞
以上に例示した各実施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で適宜に併合され得る。

（１）上述したように、圧電素子７４の経時劣化は、圧電素子７４にかかる電界の累積時間と強度に起因する。したがって、上述した各実施形態において、圧電素子７４に印加された吐出波形Ｗの印加回数の代わりに、圧電素子７４に印加された電界の時間積分値に基づいてフラッシング動作を実行することで、ノズルＮごとの圧電素子７４の劣化度合いを調整してもよい。例えば液体吐出ヘッド２６のフラッシング動作時において、複数のノズルＮに含まれる任意の第１ノズルＮ１と第２ノズルＮ２について、測定部５２による測定結果からフラッシング動作前に圧電素子７４に印加された電界の時間積分値を取得し、フラッシング動作後の電界の時間積分値の差が小さくなるように吐出波形を印加するようにしてもよい。これによっても、ノズルＮごとの圧電素子７４の経時劣化のばらつき自体を低減できるので、各ノズルからのインクの吐出重量のばらつきを低減できる。

（２）上述した各実施形態では、圧力室に機械的な振動を付与する圧電素子を利用した圧電方式の液体吐出ヘッド２６を例示したが、加熱により圧力室の内部に気泡を発生させる発熱素子を利用した熱方式の液体吐出ヘッドを採用することも可能である。また、液体吐出ヘッド２６における複数のノズルＮの構成は、上述した各実施形態の例示に限定されない。

（３）上述した各実施形態で例示した印刷装置は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体吐出装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する液体吐出装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を吐出する液体吐出装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。

１０…液体吐出装置、１２…媒体、２０…制御ユニット、２０２…制御装置、２０４…記憶装置、２２…搬送機構、２６…液体吐出ヘッド、２６０…吐出面、２６２…駆動部、２６４…液体吐出部、２６６…吐出部、２８…メンテナンス機構、３０…液体容器、３２…ポンプ、４０…駆動信号生成部、５０…メンテナンス処理部、５１…制御部、５２…測定部、５４…検出部、７１…流路基板、７１２…開口部、７１４…分岐流路、７１６…連通流路、７２…圧力室基板、７２２…開口部、７３…振動板、７４…圧電素子、７４２…第１電極、７４４…圧電体、７４６…第２電極、７５…支持体、７５４…導入流路、７６…ノズル板、ＣＯＭ…駆動信号、Ｇ…印刷データ、Ｌ…ノズル列、Ｎ…ノズル、Ｎ１…第１ノズル、Ｎ２…第２ノズル、Ｐmax…最大印加回数、Ｐave…平均印加回数、ＳC…圧力室、ＳD…内部空間、ＳI…印刷信号、ＳR…共通液室、Ｖ…駆動信号、Ｗ…吐出波形。

Claims (8)

1. 液体が充填される内部空間の圧力変動によって複数のノズルから前記液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記複数のノズルの各々に対応して設けられ、前記内部空間の圧力を変動させる駆動素子と、
   前記駆動素子を駆動して前記液体を吐出させるための吐出波形を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
   前記駆動素子へ印加される前記吐出波形の印加回数を前記ノズルごとに測定する測定部と、
   前記液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、前記複数のノズルに含まれる第１ノズルと第２ノズルについて、前記測定部により測定される前記フラッシング動作前の前記吐出波形の印加回数と前記フラッシング動作後の前記吐出波形の印加回数との差が小さくなるように前記吐出波形を印加する制御部と、を備える
   液体吐出装置。
2. 前記制御部は、前記液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、前記第１ノズルと前記第２ノズルを含む複数のノズルについて、前記測定部により測定される前記フラッシング動作前の前記吐出波形の印加回数と前記フラッシング動作後の前記吐出波形の印加回数とが等しくなるように前記吐出波形を印加する
   請求項１の液体吐出装置。
3. 前記制御部は、前記第１ノズルと前記第２ノズルを含む複数のノズルについて、前記測定部による前記吐出波形の印加回数の測定結果に基づく前記フラッシング動作前の前記吐出波形の印加回数の平均値を有し、前記液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、前記複数のノズルのうち前記吐出波形の印加回数が前記平均値に満たないノズルについて、前記フラッシング動作後の前記吐出波形の印加回数が前記平均値となるように、または前記平均値に近づくように前記吐出波形を印加する
   請求項１の液体吐出装置。
4. 前記制御部は、前記第１ノズルと前記第２ノズルを含む複数のノズルごとに区分したノズル群の各々について、前記測定部による前記吐出波形の印加回数の測定結果に基づく前記フラッシング動作前の前記吐出波形の印加回数の平均値を有し、前記液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、前記ノズル群内の各ノズルのうち前記吐出波形の印加回数が前記平均値に満たないノズルについて、前記フラッシング動作後の前記吐出波形の印加回数が前記平均値となるように、または前記平均値に近づくように前記吐出波形を印加する
   請求項１の液体吐出装置。
5. 前記第１ノズルと前記第２ノズルを含む複数のノズルに対して吐出不良を検出する検出部を備え、
   前記制御部は、前記検出部による検出結果から、吐出不良の前記ノズルが検出された場合に、前記フラッシング動作を行う
   請求項１から請求項４の何れかの液体吐出装置。
6. 液体が充填される内部空間の圧力変動によって複数のノズルから前記液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記複数のノズルの各々に対応して設けられ、前記内部空間の圧力を変動させる駆動素子と、
   前記駆動素子を駆動して前記液体を吐出させるための吐出波形を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
   前記駆動素子に前記吐出波形が印加されることによって前記駆動素子にかかる電界の累積時間と強度を前記ノズルごとに測定する測定部と、
   前記液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、前記複数のノズルに含まれる第１ノズルと第２ノズルについて、前記測定部による前記電界の累積時間と強度の測定結果から前記フラッシング動作前に前記駆動素子に印加された前記電界の時間積分値を取得し、前記フラッシング動作後の前記電界の時間積分値の差が小さくなるように前記吐出波形を印加する制御部と、を備える
   液体吐出装置。
7. 液体が充填される内部空間の圧力変動によって複数のノズルから前記液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記複数のノズルの各々に対応して設けられ、前記内部空間の圧力を変動させる駆動素子と、
   前記駆動素子を駆動して前記液体を吐出させるための吐出波形を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
   前記駆動素子へ印加される前記吐出波形の印加回数を前記ノズルごとに測定する測定部と、を備えた液体吐出装置を用い、
   前記液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、前記複数のノズルに含まれる第１ノズルと第２ノズルについて、前記測定部により測定される前記フラッシング動作前の前記吐出波形の印加回数と前記フラッシング動作後の前記吐出波形の印加回数との差が小さくなるように前記吐出波形を印加する
   液体吐出方法。
8. 液体が充填される内部空間の圧力変動によって複数のノズルから前記液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記複数のノズルの各々に対応して設けられ、前記内部空間の圧力を変動させる駆動素子と、
   前記駆動素子を駆動して前記液体を吐出させるための吐出波形を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
   前記駆動素子に前記吐出波形が印加されることによって前記駆動素子にかかる電界の累積時間と強度を前記ノズルごとに測定する測定部と、を備えた液体吐出装置を用い、
   前記液体吐出ヘッドのフラッシング動作時において、前記複数のノズルに含まれる第１ノズルと第２ノズルについて、前記測定部による前記電界の累積時間と強度の測定結果から前記フラッシング動作前に前記駆動素子に印加された前記電界の時間積分値を取得し、前記フラッシング動作後の前記電界の時間積分値の差が小さくなるように前記吐出波形を印加する
   液体吐出方法。
   

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