JP2024062536A - 液体吐出装置の駆動方法および液体吐出装置 - Google Patents

液体吐出装置の駆動方法および液体吐出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】圧力発生素子の特性変化を高精度に判定する。【解決手段】液体吐出装置の駆動方法は、第１タイミングで圧力発生素子に検査信号を供給した場合に圧力室内に発生する残留振動に関する初期情報を記憶し、第１タイミングの後の第２タイミングで圧力発生素子に検査信号を供給した場合に圧力室内に発生する残留振動に関する判定対象情報を記憶し、初期情報と、判定対象情報と、圧力室内の液体の粘度ごとの残留振動の振幅と圧力発生素子の変位量との対応関係に関する対応情報と、に基づいて、圧力発生素子の特性変化を判定する。【選択図】図２

Description

本開示は、液体吐出装置の駆動方法および液体吐出装置に関する。
インクジェット方式のプリンターに代表される液体吐出装置は、一般に、液体を吐出するノズルと、ノズルに連通する圧力室と、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子と、を備える。
このような液体吐出装置では、圧力発生素子の駆動後に圧力室内に残留する振動である残留振動に基づいて、圧力発生素子の特性変化を判定する場合がある。例えば、特許文献１に記載の装置は、残留振動の初期値とその後の残留振動の検出値との差に基づいて、圧電素子の経時劣化の程度を判定する。
特開２０２０－３２６２２号公報
残留振動の波形は、圧力発生素子の特性変化に伴って変化するだけでなく、圧力室内の液体の粘度変化によっても変化する。特許文献１に記載の装置では、圧力室内の液体の粘度が使用環境または経時変化等により変化すると、圧力発生素子の特性変化を正確に判定することが難しいという課題がある。
以上の課題を解決するために、本開示の好適な態様に係る液体吐出装置の駆動方法は、液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子と、を有するヘッドと、前記圧力発生素子に供給されることにより前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる検査信号を生成する信号生成部と、を備える液体吐出装置の駆動方法であって、第１タイミングで前記圧力発生素子に前記検査信号を供給した場合に前記圧力室内に発生する残留振動に関する初期情報を記憶し、前記第１タイミングの後の第２タイミングで前記圧力発生素子に前記検査信号を供給した場合に前記圧力室内に発生する残留振動に関する判定対象情報を記憶し、前記初期情報と、前記判定対象情報と、前記圧力室内の液体の粘度ごとの残留振動の振幅と前記圧力発生素子の変位量との対応関係に関する対応情報と、に基づいて、前記圧力発生素子の特性変化を判定する。
本開示の好適な態様に係る液体吐出装置は、液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子と、を有するヘッドと、前記圧力発生素子に供給されることにより前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる検査信号を生成する信号生成部と、前記圧力発生素子に前記検査信号を供給した場合に前記圧力室に発生する残留振動を検出する検出部と、第１タイミングで前記圧力発生素子に前記検査信号を供給した場合に前記検出部で検出される残留振動に関する初期情報と、前記第１タイミングの後の第２タイミングで前記圧力発生素子に前記検査信号を供給した場合に前記検出部で検出される残留振動に関する判定対象情報と、前記圧力室内の液体の粘度ごとの残留振動の振幅と前記圧力発生素子の変位量との対応関係に関する対応情報と、を記憶する記憶部と、前記初期情報と前記判定対象情報と前記対応情報とに基づいて、前記圧力発生素子の特性変化を判定する判定部と、を備える。
第１実施形態に係る液体吐出装置の構成例を示す模式図である。 第１実施形態に係る液体吐出装置の電気的な構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係るヘッドの断面図である。 駆動回路の構成例を示す図である。 駆動信号に含まれる吐出信号および検査信号を説明するための図である。 圧力発生素子の変位量を説明するための図である。 第１実施形態に係る液体吐出装置の駆動方法を示すフローチャートである。 残留振動の振幅と液体の粘度変化率および圧力発生素子の変位変化率との関係の一例を示すグラフである。 圧力発生素子の変位量が変化した場合の残留振動の波形の一例を示すグラフである。 液体の粘度が変化した場合の残留振動の波形の一例を示すグラフである。 第１実施形態における対応情報ＤＣを説明するための図である。 ヘッドの等価回路を集中定数モデルとして示す図である。 第２実施形態における対応情報ＤＣＡを説明するための図である。
以下、添付図面を参照しながら本開示に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
以下の説明は、位置または方向等を特定するための便宜上、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて行う。また、以下では、Ｘ軸に沿う一方向がＸ１方向であり、Ｘ１方向と反対の方向がＸ２方向である。同様に、Ｙ軸に沿って互いに反対の方向がＹ１方向およびＹ２方向である。また、Ｚ軸に沿って互いに反対の方向がＺ１方向およびＺ２方向である。
ここで、典型的には、Ｚ軸が鉛直な軸であり、Ｚ２方向が鉛直方向での下方向に相当する。ただし、Ｚ軸は、鉛直な軸でなくともよい。また、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、例えば、８０°以上１００°以下の範囲内の角度で交差すればよい。
Ａ：第１実施形態
Ａ１：液体吐出装置の全体構成
図１は、第１実施形態に係る液体吐出装置１００の構成例を示す模式図である。液体吐出装置１００は、「液体」の一例であるインクを液滴として媒体Ｍに向けて吐出するインクジェット方式の印刷装置である。媒体Ｍは、例えば、印刷用紙である。なお、媒体Ｍは、印刷用紙に限定されず、例えば、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象であってもよい。
液体吐出装置１００は、図１に示すように、液体容器１１０と制御モジュール１２０と搬送機構１３０と移動機構１４０とヘッドモジュール１５０とを有する。
液体容器１１０は、インクを貯留する。液体容器１１０の具体的な態様としては、例えば、液体吐出装置１００に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで構成される袋状のインクパック、および、インクを補充可能なインクタンクが挙げられる。なお、液体容器１１０に貯留されるインクの種類は任意である。
制御モジュール１２０は、液体吐出装置１００の各要素の動作を制御する。制御モジュール１２０の詳細については、後に図２に基づいて説明する。
搬送機構１３０は、制御モジュール１２０による制御のもとで、媒体ＭをＹ軸に沿って搬送する。
移動機構１４０は、制御モジュール１２０による制御のもとで、ヘッドモジュール１５０をＸ軸に沿って往復させる。移動機構１４０は、ヘッドモジュール１５０を収容するキャリッジと称される略箱型の搬送体１４１と、搬送体１４１が固定される無端の搬送ベルト１４２と、を有する。なお、搬送体１４１に搭載されるヘッドモジュール１５０の数は、１個に限定されず、複数個でもよい。また、搬送体１４１には、ヘッドモジュール１５０のほかに、前述の液体容器１１０が搭載されてもよい。
ヘッドモジュール１５０は、制御モジュール１２０による制御のもと、液体容器１１０から供給されるインクを複数のノズルのそれぞれから媒体Ｍに吐出する。この吐出が搬送機構１３０による媒体Ｍの搬送と移動機構１４０によるヘッドモジュール１５０の往復移動とに並行して行われることにより、媒体Ｍの表面にインクによる画像が形成される。
表示装置１６０は、制御モジュール１２０による制御のもと、各種の情報を表示する。ここで、表示装置１６０は、例えば、液晶表示パネルまたは有機ＥＬ（electro-luminescence）表示パネル等の各種の表示パネルを有する。本実施形態では、表示装置１６０は、後述の圧電素子５６の特性変化に関する情報等を表示する。
Ａ２：液体吐出装置の電気的な構成
図２は、第１実施形態に係る液体吐出装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。図２に示すように、ヘッドモジュール１５０は、ヘッド１５１と、駆動回路１５２と、「検出部」の一例である検出回路１５３と、を有する。
ヘッド１５１は、ノズルごとに設けられるＭ個の圧電素子５６＿１～５６＿Ｍを有しており、圧電素子５６＿１～５６＿Ｍの駆動により、インクをノズルから吐出する。Ｍは、２以上の自然数である。なお、以下では、圧電素子５６＿１～５６＿Ｍを区別しない場合、これらのそれぞれを圧電素子５６という場合がある。また、以下では、液体吐出装置１００において圧電素子５６に対応するＭ個の他の構成要素について、符号の添え字として「＿１～＿Ｍ」または「［１］～［Ｍ］」を用いて、圧電素子５６＿１～５６＿Ｍとの対応関係を示すことがある。
ここで、各圧電素子５６は、供給駆動信号Ｖｉｎの供給を受けて逆圧電効果により駆動する。また、各圧電素子５６は、圧電効果により出力信号Ｖｏｕｔを出力する。なお、ヘッド１５１の詳細については、後に図３に基づいて説明する。
なお、図２に示す例では、ヘッドモジュール１５０が有するヘッド１５１の数が１個であるが、これに限定されず、ヘッドモジュール１５０が有するヘッド１５１の数が２個以上でもよい。
駆動回路１５２は、制御モジュール１２０による制御のもと、圧電素子５６を駆動する。具体的には、駆動回路１５２は、制御モジュール１２０による制御のもと、ヘッド１５１が有する複数の圧電素子５６のそれぞれについて、制御モジュール１２０から出力される駆動信号Ｃｏｍを供給駆動信号Ｖｉｎとして供給するか否かを切り替える。また、本実施形態では、駆動回路１５２は、制御モジュール１２０による制御のもと、ヘッド１５１が有する複数の圧電素子５６のそれぞれについて、圧電素子５６における起電力を出力信号Ｖｏｕｔとして検出回路１５３に供給するか否かを切り替える。なお、駆動回路１５２の詳細については、後に図４に基づいて説明する。
検出回路１５３は、圧電素子５６に後述の検査信号ＰＤ２を供給した場合に圧力室Ｃに発生する残留振動を検出する。ここで、検出回路１５３は、各圧電素子５６で発生する出力信号Ｖｏｕｔに基づいて、当該残留振動を示す振動情報ＮＶＴを生成する。例えば、検出回路１５３は、出力信号Ｖｏｕｔをノイズ除去後に増幅することにより振動情報ＮＶＴを生成する。残留振動とは、圧電素子５６の駆動後に圧力室Ｃ内に残留する振動である。なお、残留振動の詳細については、後に図７から図１０に基づいて説明する。
図２に示すように、制御モジュール１２０は、制御回路１２１と、「記憶部」の一例である記憶回路１２２と、電源回路１２３と、「信号生成部」の一例である駆動信号生成回路１２４と、を有する。
制御回路１２１は、液体吐出装置１００の各部の動作を制御する機能と、各種データを処理する機能と、を有する。
制御回路１２１は、例えば、１個以上のＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを含む。なお、制御回路１２１は、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等のプログラマブルロジックデバイスを含んでもよい。また、制御回路１２１は、複数のプロセッサーで構成される場合、例えば、駆動回路１５２の動作制御と検出回路１５３の動作制御とが別々のプロセッサーで行われてもよい。また、制御回路１２１が複数のプロセッサーで構成される場合、当該複数のプロセッサーが互いに異なる基板等に実装されてもよい。
記憶回路１２２は、制御回路１２１が実行する各種プログラムと、制御回路１２１が処理する印刷データＩｍｇ等の各種データと、を記憶する。記憶回路１２２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性のメモリーとＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）またはＰＲＯＭ（Programmable ROM）等の不揮発性メモリーとの一方または両方の半導体メモリーを含む。印刷データＩｍｇは、パーソナルコンピューターまたはデジタルカメラ等の外部装置２００から供給される。なお、記憶回路１２２の一部または全部は、制御回路１２１の一部として構成されてもよい。
記憶回路１２２には、初期情報ＮＶＴ１と判定対象情報ＮＶＴ２と対応情報ＤＣと判定情報Ｓｔｔが記憶される。
初期情報ＮＶＴ１は、第１タイミングで圧電素子５６に後述の検査信号ＰＤ２を供給した場合に検出回路１５３で検出される残留振動に関する情報であり、例えば、ヘッド１５１の使用期間の初期に検出回路１５３から出力された振動情報ＮＶＴまたはそれに基づく情報である。判定対象情報ＮＶＴ２は、第１タイミングの後の第２タイミングで圧電素子５６に後述の検査信号ＰＤ２を供給した場合に検出回路１５３で検出される残留振動に関する情報であり、例えば、初期から所定期間経過後に検出回路１５３から出力された振動情報ＮＶＴまたはそれに基づく情報である。なお、初期情報ＮＶＴ１および判定対象情報ＮＶＴ２については、後に図９および図１０に基づいて詳述する。
対応情報ＤＣは、圧力室Ｃ内のインクの粘度ごとの残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量ΔＰとの対応関係に関する情報である。なお、対応情報ＤＣについては、後に図１１に基づいて説明する。
判定情報Ｓｔｔは、圧電素子５６の特性変化に関する情報であり、後述の判定部１２１ａにより生成される。例えば、判定情報Ｓｔｔは、後述の検査信号ＰＤ２の供給を受けた場合の圧電素子５６の変位量ΔＰの初期状態に対する変化率または変化量を示す。
電源回路１２３は、図示しない商用電源から電力の供給を受け、所定の各種電位を生成する。生成した各種電位は、液体吐出装置１００の各部に適宜に供給される。例えば、電源回路１２３は、電源電位ＶＨＶとオフセット電位ＶＢＳとを生成する。オフセット電位ＶＢＳは、ヘッドモジュール１５０に供給される。また、電源電位ＶＨＶは、駆動信号生成回路１２４に供給される。
駆動信号生成回路１２４は、各圧電素子５６を駆動するための駆動信号Ｃｏｍを生成する回路である。具体的には、駆動信号生成回路１２４は、例えば、ＤＡ変換回路と増幅回路とを有する。駆動信号生成回路１２４では、当該ＤＡ変換回路が制御回路１２１からの波形指定信号ｄＣｏｍをデジタル信号からアナログ信号に変換し、当該増幅回路が電源回路１２３からの電源電位ＶＨＶを用いて当該アナログ信号を増幅することで駆動信号Ｃｏｍを生成する。ここで、駆動信号Ｃｏｍに含まれる波形のうち、圧電素子５６に実際に供給される波形の信号（後述の吐出信号ＰＤ１または検査信号ＰＤ２）が前述の供給駆動信号Ｖｉｎである。波形指定信号ｄＣｏｍは、駆動信号Ｃｏｍの波形を規定するためのデジタル信号である。
以上の制御モジュール１２０では、制御回路１２１が、記憶回路１２２に記憶されるプログラムを実行することで、液体吐出装置１００の各部の動作を制御する。ここで、制御回路１２１は、当該プログラムの実行により、液体吐出装置１００の各部の動作を制御するための信号として、制御信号Ｓｋ１およびＳｋ２と制御信号ＳＩと波形指定信号ｄＣｏｍとを生成する。
制御信号Ｓｋ１は、搬送機構１３０の駆動を制御するための信号である。制御信号Ｓｋ２は、移動機構１４０の駆動を制御するための信号である。制御信号ＳＩは、圧電素子５６の動作状態を指定するためのデジタルの信号である。なお、制御信号ＳＩには、圧電素子５６の駆動タイミングを規定するためのタイミング信号が含まれてもよい。当該タイミング信号は、例えば、前述の搬送体１４１の位置を検出するエンコーダーの出力に基づいて生成される。
また、制御回路１２１は、記憶回路１２２に記憶されるプログラムを実行することで、判定部１２１ａ、補正部１２１ｂおよび報知部１２１ｃとして機能する。
判定部１２１ａは、後述のステップＳ７において、初期情報ＮＶＴ１と判定対象情報ＮＶＴ２と対応情報ＤＣとに基づいて、圧電素子５６の特性変化を判定する。ここで、判定部１２１ａは、その判定結果を示す情報として判定情報Ｓｔｔを生成する。なお、判定部１２１ａは、振動情報ＮＶＴに基づいて、ヘッド１５１の流路におけるインクの増粘、気泡の滞留等の状態の他の判定を行ってもよい。この他の判定の結果を示す情報は、判定情報Ｓｔｔに含まれてもよいし、判定情報Ｓｔｔとは別の情報に含まれてもよい。また、判定部１２１ａの一部または全部は、制御回路１２１の外部に設けられた回路で構成されてもよい。
補正部１２１ｂは、後述のステップＳ８において、判定情報Ｓｔｔに基づいて、後述の吐出信号ＰＤ１を補正する。この補正は、必要に応じて行われる。例えば、補正部１２１ｂは、判定情報Ｓｔｔに基づいて吐出信号ＰＤ１の補正の必要性を判定し、当該補正が必要と判定した場合、判定情報Ｓｔｔに基づいて吐出信号ＰＤ１を補正する。なお、補正部１２１ｂは、振動情報ＮＶＴまたは判定対象情報ＮＶＴ２に基づいて吐出信号ＰＤ１を補正してもよい。
報知部１２１ｃは、後述のステップＳ９において、判定情報Ｓｔｔに基づいて、ヘッド１５１の特性変化に関する情報を報知する。この報知は、例えば、表示装置１６０による表示により行われる。ヘッド１５１の特性変化に関する情報としては、例えば、圧電素子５６の特性変化の程度を示す情報、ヘッド１５１の交換を促す情報、ヘッド１５１の予測交換時期を示す情報等が挙げられる。なお、報知部１２１ｃによる報知は、表示装置１６０による表示に限定されず、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）等の発光素子の点灯または点滅等による報知、音声による報知等であってもよい。
Ａ３：ヘッド
図３は、第１実施形態に係るヘッド１５１の断面図である。図３に示すように、ヘッド１５１は、Ｙ軸に沿う方向に配列される複数のノズルＮを有する。当該複数のノズルＮは、Ｘ軸に沿う方向に互いに間隔をあけて並ぶ第１列Ｌ１と第２列Ｌ２とに区分される。第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれは、Ｙ軸に沿う方向に直線状に配列される複数のノズルＮの集合である。
ヘッド１５１は、Ｘ軸に沿う方向で互いに略対称な構成である。ただし、第１列Ｌ１の複数のノズルＮと第２列Ｌ２の複数のノズルＮとのＹ軸に沿う方向での位置は、互いに一致してもよいし異なってもよい。図３では、第１列Ｌ１の複数のノズルＮと第２列Ｌ２の複数のノズルＮとのＹ軸に沿う方向での位置が互いに一致する構成が例示される。
図３に示すように、ヘッド１５１は、流路基板５１と、圧力室基板５２と、ノズル板５３と、吸振体５４と、振動板５５と、「圧力発生素子」の一例である複数の圧電素子５６と、保護基板５７と、ケース５８と、配線基板５９と、を有する。
流路基板５１および圧力室基板５２は、この順でＺ１方向に積層されており、複数のノズルＮにインクを供給するための流路を形成する。流路基板５１および圧力室基板５２からなる積層体よりもＺ１方向に位置する領域には、振動板５５と複数の圧電素子５６と保護基板５７とケース５８と配線基板５９と駆動回路１５２とが設置される。他方、当該積層体よりもＺ２方向に位置する領域には、ノズル板５３と吸振体５４とが設置される。ヘッド１５１の各要素は、概略的にはＹ方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤により、互いに接合される。以下、ヘッド１５１の各要素を順に説明する。
ノズル板５３は、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれの複数のノズルＮが設けられた板状部材である。複数のノズルＮのそれぞれは、インクを通過させる貫通孔であり、インクを吐出する。ここで、ノズル板５３のＺ２方向を向く面がノズル面ＦＮである。ノズル板５３は、例えば、ドライエッチングまたはウェットエッチング等の加工技術を用いる半導体製造技術によりシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。ただし、ノズル板５３の製造には、他の公知の方法および材料が適宜に用いられてもよい。また、ノズルの断面形状は、典型的には円形状であるが、これに限定されず、例えば、多角形または楕円形等の非円形状であってもよい。
流路基板５１には、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、空間Ｒ１と複数の供給流路Ｒａと複数の連通流路Ｎａとが設けられる。空間Ｒ１は、Ｚ軸に沿う方向でみた平面視で、Ｙ軸に沿う方向に延びる長尺状の開口である。供給流路Ｒａおよび連通流路Ｎａのそれぞれは、ノズルＮごとに形成された貫通孔である。各供給流路Ｒａは、空間Ｒ１に連通する。
圧力室基板５２は、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、キャビティと称される複数の圧力室Ｃが設けられた板状部材である。複数の圧力室Ｃは、Ｙ軸に沿う方向に配列される。各圧力室Ｃは、ノズルＮごとに形成され、平面視でＸ軸に沿う方向に延びる長尺状の空間である。
流路基板５１および圧力室基板５２それぞれは、前述のノズル板５３と同様に、例えば、半導体製造技術によりシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。ただし、流路基板５１および圧力室基板５２のそれぞれの製造には、他の公知の方法および材料が適宜に用いられてもよい。
圧力室Ｃは、流路基板５１と振動板５５との間に位置する。第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、複数の圧力室ＣがＹ軸に沿う方向に配列される。また、圧力室Ｃは、連通流路Ｎａおよび供給流路Ｒａのそれぞれに連通する。したがって、圧力室Ｃは、連通流路Ｎａを介してノズルＮに連通し、かつ、供給流路Ｒａを介して空間Ｒ１に連通する。
圧力室基板５２のＺ１方向を向く面には、振動板５５が配置される。振動板５５は、弾性的に振動可能な板状部材である。振動板５５は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成される弾性膜と、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）で構成される絶縁膜と、を有し、これらがこの順でＺ１方向に積層される。当該弾性膜は、例えば、シリコン単結晶基板の一方の面を熱酸化することにより形成される。当該絶縁膜は、例えば、スパッタ法によりジルコニウムの層を形成し、当該層を熱酸化することにより形成される。なお、振動板５５は、前述の弾性膜および絶縁膜の積層による構成に限定されず、例えば、単層で構成されてもよいし、３層以上で構成されてもよい。
振動板５５のＺ１方向を向く面には、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、互いにノズルＮに対応する複数の圧電素子５６が配置される。各圧電素子５６は、駆動信号Ｃｏｍの供給により変形する受動素子であり、圧力室Ｃ内のインクに圧力変動を生じさせる。各圧電素子５６は、平面視でＸ軸に沿う方向に延びる長尺状をなす。複数の圧電素子５６は、複数の圧力室Ｃに対応するようにＹ軸に沿う方向に配列される。圧電素子５６は、平面視で圧力室Ｃに重なる。
各圧電素子５６は、図示しないが、第１電極と圧電体層と第２電極とを有し、この順でこれらがＺ１方向に積層される。第１電極および第２電極のうちの一方の電極は、圧電素子５６ごとに互いに離間して配置される個別電極であり、当該一方の電極には、駆動信号Ｃｏｍが供給される。第１電極および第２電極のうちの他方の電極は、複数の圧電素子５６にわたり連続するようにＹ軸に沿う方向に延びる帯状の共通電極であり、当該他方の電極には、例えば、定電位が供給される。これらの電極の金属材料としては、例えば、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属材料が挙げられ、これらのうち、１種を単独でまたは２種以上を合金または積層等の態様で組み合わせて用いることができる。圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）等の圧電材料で構成されており、例えば、複数の圧電素子５６にわたり連続するようにＹ軸に沿う方向に延びる帯状をなす。ここで、圧電体層には、互いに隣り合う各圧力室Ｃの間隙に平面視で対応する領域に、当該圧電体層を貫通する貫通孔がＸ軸に沿う方向に延びて設けられる。以上の圧電素子５６の変形に連動して振動板５５が振動すると、圧力室Ｃ内の圧力が変動することで、インクがノズルＮから吐出される。なお、圧電体層が圧電素子５６ごとに個別に設けられてもよい。
保護基板５７は、振動板５５のＺ１方向を向く面に設置される板状部材であり、複数の圧電素子５６を保護するとともに振動板５５の機械的な強度を補強する。ここで、保護基板５７と振動板５５との間の空間Ｓには、複数の圧電素子５６が収容される。保護基板５７は、例えば、樹脂材料で構成される。
ケース５８は、複数の圧力室Ｃに供給されるインクを貯留するためのケースである。ケース５８は、例えば、樹脂材料で構成される。ケース５８には、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、空間Ｒ２が設けられる。空間Ｒ２は、前述の空間Ｒ１に連通する空間であり、空間Ｒ１とともに、複数の圧力室Ｃに供給されるインクを貯留するリザーバーＲとして機能する。ケース５８には、各リザーバーＲにインクを供給するための導入口ＩＯが設けられる。各リザーバーＲ内のインクは、各供給流路Ｒａを介して圧力室Ｃに供給される。
吸振体５４は、コンプライアンス基板とも称され、リザーバーＲの壁面を構成する可撓性の樹脂フィルムであり、リザーバーＲ内のインクの圧力変動を吸収する。なお、吸振体５４は、金属製の可撓性を有する薄板であってもよい。吸振体５４のＺ１方向を向く面は、流路基板５１に接着剤等により接合される。
配線基板５９は、振動板５５のＺ１方向を向く面に実装されており、制御モジュール１２０とヘッド１５１とを電気的に接続するための実装部品である。配線基板５９は、例えば、ＣＯＦ（Chip On Film）、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）またはＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等の可撓性の配線基板である。本実施形態の配線基板５９には、前述の駆動回路１５２が実装される。なお、配線基板５９は、リジッド基板でもよい。この場合、当該リジッド基板上または当該リジッド基板に接続されるフレキシブル基板上に駆動回路１５２が実装される。
Ａ４：駆動回路の詳細
図４は、駆動回路１５２の構成例を示す図である。図４に示すように、駆動回路１５２には、配線ＬＨｄ、ＬＨａおよびＬＨｓが接続される。配線ＬＨｄは、オフセット電位ＶＢＳが供給される給電線である。配線ＬＨａは、駆動信号Ｃｏｍを伝送する信号線である。配線ＬＨｓは、出力信号Ｖｏｕｔを伝送する信号線である。
駆動回路１５２は、Ｍ個のスイッチＳＷａ（ＳＷａ［１］]～ＳＷａ［Ｍ］）と、Ｍ個のスイッチＳＷｓ（ＳＷｓ［１］]～ＳＷｓ［Ｍ］）と、これらのスイッチの接続状態を指定する接続状態指定回路１５２ａと、を有する。
スイッチＳＷａ［ｍ］は、駆動信号Ｃｏｍの伝送のための配線ＬＨａと圧電素子５６［ｍ］との間の導通（オン）と非導通（オフ）とを切り替えるスイッチである。ただし、ｍは、１以上Ｍ以下の自然数である。スイッチＳＷｓ［ｍ］は、出力信号Ｖｏｕｔの伝送のための配線ＬＨｓと圧電素子５６［ｍ］との間の導通（オン）と非導通（オフ）とを切り替えるスイッチである。これらのスイッチのそれぞれは、例えば、トランスミッションゲートである。
接続状態指定回路１５２ａは、制御信号ＳＩに基づいて、スイッチＳＷａ［１］～ＳＷａ［Ｍ］のオンオフを指定する接続状態指定信号ＳＬａ［１］～ＳＬａ［Ｍ］と、スイッチＳＷｓ［１］～ＳＷｓ［Ｍ］のオンオフを指定する接続状態指定信号ＳＬｓ［１］～ＳＬｓ［Ｍ］と、を生成する。
以上のように生成される接続状態指定信号ＳＬａ［ｍ］に応じて、スイッチＳＷａ［ｍ］のオンオフが切り替えられる。例えば、スイッチＳＷａ［ｍ］は、接続状態指定信号ＳＬａ［ｍ］がハイレベルの場合にオン状態となり、ローレベルの場合にオフ状態となる。以上のように、駆動回路１５２は、圧電素子５６＿１～５６＿Ｍから選択される１以上の圧電素子５６に対して、駆動信号Ｃｏｍに含まれる波形の一部または全部を供給駆動信号Ｖｉｎとして供給する。
また、接続状態指定信号ＳＬｓ［ｍ］に応じて、スイッチＳＷｓ［ｍ］のオンオフが切り替えられる。例えば、スイッチＳＷｓ［ｍ］は、接続状態指定信号ＳＬｓ［ｍ］がハイレベルの場合にオン状態となり、ローレベルの場合にオフ状態となる。以上のように、駆動回路１５２は、圧電素子５６＿１～５６＿Ｍから選択される１以上の圧電素子５６からの出力信号Ｖｏｕｔを検出回路１５３に供給する。
Ａ６：駆動信号
図５は、駆動信号Ｃｏｍに含まれる吐出信号ＰＤ１および検査信号ＰＤ２を説明するための図である。図５に示すように、駆動信号Ｃｏｍは、吐出信号ＰＤ１および検査信号ＰＤ２を含んでおり、単位期間Ｔｕで繰り返される。単位期間Ｔｕは、吐出信号ＰＤ１を含む先行の期間Ｔｕ１と、検査信号ＰＤ２を含む後行の期間Ｔｕ２と、に区分される。図５に示す例では、期間Ｔｕ１の長さと期間Ｔｕ２の長さとが互いに等しい。本実施形態では、期間Ｔｕ１および期間Ｔｕ２のそれぞれがスイッチＳＷａ［ｍ］およびスイッチＳＷｓ［ｍ］の切り替えのための制御期間として用いられる。
なお、スイッチＳＷａ［ｍ］およびスイッチＳＷｓ［ｍ］の切り替えは、期間Ｔｕ１または期間Ｔｕ２よりも短い制御期間で行ってもよい。また、期間Ｔｕ１の長さと期間Ｔｕ２の長さとが互いに異なってもよい。また、図示を省略するが、スイッチＳＷａ［２］～ＳＷａ［Ｍ］およびスイッチＳＷｓ［２］～ＳＷｓ［Ｍ］の切り替えも、期間Ｔｕ１および期間Ｔｕ２のそれぞれを制御期間として行われる。
吐出信号ＰＤ１は、ノズルＮからインクを吐出させるためのパルスである。吐出信号ＰＤ１は、圧電素子５６に供給されることにより、ノズルＮからインクを吐出させるように、圧力室Ｃ内のインクに圧力変動を生じさせる。図５に示す例では、吐出信号ＰＤ１の電位は、オフセット電位ＶＢＳを基準電位として、当該基準電位よりも高い電位に上昇した後に、当該基準電位よりも低い電位に下降し、その後、当該基準電位に戻る。なお、吐出信号ＰＤ１の波形は、ノズルＮからインクを吐出させることができればよく、図５に示す例に限定されず、任意である。
検査信号ＰＤ２は、残留振動の検出のためのパルスである。吐出信号ＰＤ１は、圧電素子５６に供給されることにより、ノズルＮからインクを吐出させずに圧力室Ｃ内のインクに圧力変動を生じさせる。図５に示す例では、吐出信号ＰＤ１の電位は、オフセット電位ＶＢＳを基準電位として、当該基準電位よりも高い電位に上昇した後に、当該基準電位に戻る。なお、検査信号ＰＤ２の波形は、ノズルＮからインクを吐出させずに圧力室Ｃ内のインクに圧力変動を生じさせることができればよく、図５に示す例に限定されず、任意である。
図６は、圧電素子５６の変位量を説明するための図である。図６では、説明の便宜上、圧電素子５６の図示が省略されており、検査信号ＰＤ２が圧電素子５６に供給された場合の振動板５５が実線で示され、圧電素子５６に吐出信号ＰＤ１および検査信号ＰＤ２のいずれも供給されない基準状態の振動板５５が二点鎖線で示される。検査信号ＰＤ２が圧電素子５６に供給された場合、図６に示すように、振動板５５が圧力室Ｃを拡張するように変形する。このとき、圧電素子５６は、基準状態から変位量ΔＰで変位する。しかし、圧電素子５６は、駆動を継続していくにつれ圧電特性が変化する。例えば、同じ吐出信号ＰＤ１または検査信号ＰＤ２を供給しても、変化後の圧電素子５６の変位量は使用初期の圧電素子５６の変位量より小さくなり、吐出される液量または液滴の飛翔速度が低下することがある。そこで、圧電素子５６の特性変化を判定し、使用開始初期の圧電素子５６と同等に変位させるように、吐出信号ＰＤ１を補正する、またはヘッド１５１を交換することで、印刷品質を保持することができる。
Ａ７：液体吐出装置の駆動方法
図７は、第１実施形態に係る液体吐出装置１００の駆動方法を示すフローチャートである。図７では、液体吐出装置１００の動作のうち、圧電素子５６の特性変化の判定する判定動作およびこれに関連する動作の流れが示される。
液体吐出装置１００では、図７に示すように、まず、ステップＳ１において、制御回路１２１が、現在が第１タイミングであるか否かを判断する。例えば、制御回路１２１は、初期情報ＮＶＴ１が記憶回路１２２に記憶されているか否かに基づいて、初期情報ＮＶＴ１が記憶回路１２２に記憶されていない場合、現在が第１タイミングであると判断する。
なお、ステップＳ１において、制御回路１２１は、ヘッド１５１の交換があった場合、液体吐出装置１００の最初の動作である場合、または、図示しない入力装置の入力結果に基づく指示があった場合、現在が第１タイミングであると判断してもよい。ここで、ヘッド１５１の交換があったか否かの判断は、例えば、ヘッド１５１の着脱を検出するセンサーの検出結果に基づいて行われる。
現在が第１タイミングである場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ステップＳ２において、制御回路１２１は、残留振動の検出処理を実行する。当該検出処理では、対象となる圧電素子５６に検査信号ＰＤ２が供給され、これに伴って発生した残留振動が検出回路１５３により検出される。この検出により、振動情報ＮＶＴが初期情報ＮＶＴ１として生成される。
ステップＳ２の後、ステップＳ３において、制御回路１２１は、ステップＳ２で検出回路１５３により生成された振動情報ＮＶＴを初期情報ＮＶＴ１として記憶回路１２２に記憶させる。なお、初期情報ＮＶＴ１は、ステップＳ２で検出回路１５３により生成された振動情報ＮＶＴをそのまま用いる場合に限定されず、例えば、振動情報ＮＶＴの示す残留振動の振幅および周期を示す情報であってもよい。
ステップＳ３の後、または、現在が第１タイミングでない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ４において、制御回路１２１は、現在が第２タイミングであるか否かを判断する。例えば、制御回路１２１は、ステップＳ３の実行から所定時間を経過した場合、現在が第２タイミングであると判断する。
なお、ステップＳ４において、制御回路１２１は、図示しない入力装置の入力結果に基づく指示があった場合、現在が第２タイミングであると判断してもよい。
現在が第２タイミングである場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５において、制御回路１２１は、残留振動の検出処理を実行する。当該検出処理では、前述のステップＳ２と同様、対象となる圧電素子５６に検査信号ＰＤ２が供給され、これに伴って発生した残留振動が検出回路１５３により検出される。この検出により、振動情報ＮＶＴが判定対象情報ＮＶＴ２として生成される。
ステップＳ５の後、ステップＳ６において、制御回路１２１は、ステップＳ５で検出回路１５３により生成された振動情報ＮＶＴを判定対象情報ＮＶＴ２として記憶回路１２２に記憶させる。なお、判定対象情報ＮＶＴ２は、ステップＳ５で検出回路１５３により生成された振動情報ＮＶＴをそのまま用いる場合に限定されず、例えば、振動情報ＮＶＴの示す残留振動の振幅および周期を示す情報であってもよい。
ステップＳ６の後、ステップＳ７において、制御回路１２１は、初期情報ＮＶＴ１、判定対象情報ＮＶＴ２および対応情報ＤＣに基づいて、圧電素子５６の特性変化を判定する。この判定により、判定情報Ｓｔｔが生成される。この判定の詳細については、後に図８から図１１に基づいて説明する。
ステップＳ７の後、ステップＳ８において、制御回路１２１は、判定情報Ｓｔｔに基づいて、吐出信号ＰＤ１を補正する。なお、ステップＳ８は、必要に応じて実行されてもよい。例えば、判定情報Ｓｔｔに基づいて、吐出信号ＰＤ１の補正の必要性を判定し、その補正の必要がある場合に限りステップＳ８が実行されてもよい。
ステップＳ８の後、ステップＳ９において、制御回路１２１は、判定情報Ｓｔｔに基づいて、圧電素子５６の特性変化に関する情報を報知する。なお、ステップＳ９は、必要に応じて実行されてもよい。例えば、図示しない入力装置の入力結果に基づく指示があった場合に限りステップＳ９が実行されてもよい。また、ステップＳ９の実行は、ステップＳ７の実行とステップＳ８の実行との間であってもよい。
Ａ８：圧力発生素子の特性変化の判定
図８は、残留振動の振幅とインクの粘度変化率および圧電素子５６の変位変化率との関係の一例を示すグラフである。図８中、縦軸は、残留振動の所定位相（例えば最初のピークとなる位相）での振幅であり、横軸は、インクの粘度変化率または圧電素子５６の変位変化率である。図８では、残留振動の振幅とインクの粘度変化率との関係が実線で示され、残留振動の振幅と圧電素子５６の変位変化率との関係が二点鎖線で示される。インクの粘度変化率とは、インクの初期状態の粘度に対する変化後の粘度の比率である。圧電素子５６の変位変化率とは、圧電素子５６の初期状態の変位量に対する変化後の変位量の比率である。
圧電素子５６の変位量が一定である状態では、図８中の実線で示すように、インクの粘度が高くなるほど、残留振動の振幅が小さくなる。一方、インクの粘度が一定である状態では、図８中の二点鎖線で示すように、圧電素子５６の変位量が小さくなるほど、残留振動の振幅が小さくなる。このように、インクの粘度が大きくなったり、圧電素子５６の変位量が小さくなったりすることにより、残留振動の振幅が小さくなる。言い換えると、残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量との関係は、インクの粘度に応じて変化する。
したがって、残留振動の振幅が変化した場合、例えば、残留振動の特定位相の振幅を観察するだけでは、残留振動の波形の変化の原因がインクの粘度変化と圧電素子５６の変位量の変化とのうちのいずれによるものであるか判別することができない。図８に示す例では、例えば、残留振動の振幅が０．７２Ｖから０．６５Ｖに変化した場合、圧電素子５６の変位量が８％低下したのか、インクの粘度が１５％上昇したのか、判別することができない。
図９は、圧電素子５６の変位量が変化した場合の残留振動の波形の一例を示すグラフである。図９中、縦軸は、電圧であり、横軸は、時間である。図９では、インクの粘度が一定である場合において、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の波形が実線で示され、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の波形が二点鎖線で示される。
図９に示すように、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動は、振幅Ａ２が振幅Ａ１よりも小さくなる減衰振動である。初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の減衰比は、Ａ２／Ａ１で表される。同様に、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動は、振幅Ｂ２が振幅Ｂ１よりも小さくなる減衰振動である。ただし、振幅Ｂ１が振幅Ａ１よりも小さく、かつ、振幅Ｂ２が振幅Ａ２よりも小さい。判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の減衰比は、Ｂ２／Ｂ１で表される。
ここで、ｋを１以上の自然数とするとき、振幅Ａ１は、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動のｋ番目の極値と（ｋ＋１）番目の極値との差である。振幅Ａ２は、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の（ｋ＋１）番目の極値と（ｋ＋２）番目の極値との差である。同様に、振幅Ｂ１は、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動のｋ番目の極値と（ｋ＋１）番目の極値との差である。振幅Ｂ２は、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の（ｋ＋１）番目の極値と（ｋ＋２）番目の極値との差である。
図９に示す例では、振幅Ａ１は、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の１番目の極値（１番目の極小値）と２番目の極値（１番目の極大値）との差である。振幅Ａ２は、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の２番目の極値（１番目の極大値）と３番目の極値（２番目の極小値）との差である。同様に、振幅Ｂ１は、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の１番目の極値（１番目の極小値）と２番目の極値（１番目の極大値）との差である。振幅Ｂ２は、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の１番目の極値（１番目の極大値）と２番目の極値（２番目の極小値）との差である。
このように、インクの粘度が一定である状態で、圧電素子５６の変位量が変化した場合、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の減衰比（Ｂ２／Ｂ１）は、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の減衰比（Ａ２／Ａ１）に等しい。すなわち、インクの粘度が一定である状態で、圧電素子５６の変位量が変化した場合、残留振動の減衰比は変化しない。
また、インクの粘度が一定である状態で、圧電素子５６の変位量が変化した場合、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の周期Ｔｃは、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の周期Ｔｃに等しい。すなわち、インクの粘度が一定である状態で、圧電素子５６の変位量が変化した場合、残留振動の周期Ｔｃは変化しない。なお、図９では、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の周期Ｔｃが代表的に図示される。
図１０は、インクの粘度が変化した場合の残留振動の波形の一例を示すグラフである。図１０中、縦軸は、電圧であり、横軸は、時間である。図１０では、圧電素子５６の変位量が一定である場合において、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の波形が実線で示され、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の波形が二点鎖線で示される。
インクの粘度が上昇した場合、図１０に示すように、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の減衰比（Ｂ２／Ｂ１）は、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の減衰比（Ａ２／Ａ１）よりも大きくなる。すなわち、インクの粘度が上昇した場合、圧電素子５６の変位量が変化したか否かにかかわらず、残留振動の減衰比が大きくなる。
したがって、減衰比（Ｂ２／Ｂ１）に基づいて、インクの粘度変化を推定することができる。すなわち、減衰比（Ｂ２／Ｂ１）とインクの粘度との関係を予め求めておくことにより、当該関係を用いて、減衰比（Ｂ２／Ｂ１）からインクの粘度を算出することができる。
また、インクの粘度が上昇した場合、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の周期Ｔｃは、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の周期Ｔｃよりも大きくなる。すなわち、インクの粘度が上昇した場合、圧電素子５６の変位量が変化したか否かにかかわらず、残留振動の周期Ｔｃが大きくなる。したがって、周期Ｔｃに基づいて、インクの粘度変化を推定することもできる。なお、図１０では、初期情報ＮＶＴ１の示す残留振動の周期Ｔｃが代表的に図示される。
前述のように残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量との対応関係がインクの粘度に応じて変化することから、インクの粘度ごとに当該対応関係を示す情報を対応情報ＤＣとして予め用意しておくことにより、前述のように推定したインクの粘度と対応情報ＤＣと振動情報ＮＶＴとに基づいて、圧電素子５６の変位量を高精度に推定することができる。
そこで、前述の図７に示すステップＳ７では、このように圧電素子５６の変位量を推定し、推定した結果を用いて、圧電素子５６の特性変化を判定する。
図１１は、第１実施形態における対応情報ＤＣを説明するための図である。図１１では、インクの粘度ごとの残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量との対応関係の一例を示すグラフが示される。図１１中、縦軸は、残留振動の所定位相（例えば最初のピークとなる位相）での振幅［Ｖ］であり、横軸は、圧電素子５６の変位量ΔＰ［ｎｍ］である。図１１では、インクの粘度がＣ１である場合の残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量ΔＰとの関係が実線で示され、インクの粘度がＣ２である場合の残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量ΔＰとの関係が破線で示され、インクの粘度がＣ３である場合の残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量ΔＰとの関係が一点鎖線で示される。なお、粘度Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３の関係を満たす。
対応情報ＤＣは、図１１に示すように、圧力室Ｃ内のインクの粘度ごとの残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量との対応関係をテーブルまたは演算式で示す情報である。前述の図７に示すステップＳ７において、制御回路１２１は、第１タイミングでのインクの粘度を前述の算出方法により推定した後、その推定結果と対応情報ＤＣと初期情報ＮＶＴ１とに基づいて、第１タイミングでの圧電素子５６の変位量を推定する。同様に、前述の図７に示すステップＳ７において、制御回路１２１は、第２タイミングでのインクの粘度を前述の算出方法により推定した後、その推定結果と対応情報ＤＣと判定対象情報ＮＶＴ２とに基づいて、第２タイミングでの圧電素子５６の変位量を推定する。
図１１に示す例では、圧電素子５６の変位量を推定する際、粘度Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のうち、インクの粘度を算出した結果に最も近い粘度についての残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量との関係が用いられる。
以上のように、前述の図７に示すステップＳ７において、第１タイミングでの圧電素子５６の変位量と第２タイミングでの圧電素子５６の変位量とを推定した後、これらの変位量の差分または比率に基づいて、判定情報Ｓｔｔが生成される。
以上のように、液体吐出装置１００は、ヘッド１５１と、「信号生成部」の一例である駆動信号生成回路１２４と、「検出部」の一例である検出回路１５３と、「記憶部」の一例である記憶回路１２２と、判定部１２１ａと、を備える。
ここで、前述のように、ヘッド１５１は、「液体」の一例であるインクを吐出するノズルＮと、ノズルＮに連通する圧力室Ｃと、圧力室Ｃ内のインクに圧力変動を生じさせる「圧力発生素子」の一例である圧電素子５６と、を有する。駆動信号生成回路１２４は、圧電素子５６に供給されることにより圧力室Ｃ内のインクに圧力変動を生じさせる検査信号ＰＤ２を生成する。検出回路１５３は、圧電素子５６に検査信号ＰＤ２を供給した場合に圧力室Ｃに発生する残留振動を検出する。記憶回路１２２は、第１タイミングで圧電素子５６に検査信号ＰＤ２を供給した場合に検出回路１５３で検出される残留振動に関する初期情報ＮＶＴ１と、第１タイミングの後の第２タイミングで圧電素子５６に検査信号ＰＤ２を供給した場合に検出回路１５３で検出される残留振動に関する判定対象情報ＮＶＴ２と、圧力室Ｃ内のインクの粘度ごとの残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量ΔＰとの対応関係に関する対応情報ＤＣと、を記憶する。判定部１２１ａは、初期情報ＮＶＴ１と判定対象情報ＮＶＴ２と対応情報ＤＣとに基づいて、圧電素子５６の特性変化を判定する。
以上の液体吐出装置１００では、圧電素子５６の特性変化を高精度に判定可能な駆動方法を実現することができる。
本実施形態の液体吐出装置１００の駆動方法は、前述のように、初期情報ＮＶＴ１を記憶し、判定対象情報ＮＶＴ２を記憶し、初期情報ＮＶＴ１と判定対象情報ＮＶＴ２と対応情報ＤＣとに基づいて、圧電素子５６の特性変化を判定する。
以上の液体吐出装置１００の駆動方法では、初期情報ＮＶＴ１および判定対象情報ＮＶＴ２に加えて、圧力室Ｃ内のインクの粘度ごとの残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量ΔＰとの対応関係に関する対応情報ＤＣを用いることにより、インクの粘度変化が生じても、圧電素子５６の変位量を高精度に推定することができる。この結果、圧電素子５６の特性変化を高精度に判定することができる。
本実施形態の液体吐出装置１００の駆動方法は、前述のように、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の減衰比（Ｂ２／Ｂ１）に基づいて、第２タイミングでの圧力室Ｃ内のインクの粘度を推定し、推定した粘度、判定対象情報ＮＶＴ２および対応情報ＤＣに基づいて、第２タイミングでの圧電素子５６の変位量を推定し、推定した変位量および初期情報ＮＶＴ１に基づいて、圧電素子５６の特性変化を判定する。
残留振動の減衰比は、圧電素子５６の特性変化に伴って変化しないのに対し、圧力室Ｃ内のインクの粘度変化に伴って変化する。したがって、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の減衰比（Ｂ２／Ｂ１）に基づいて、第２タイミングでの圧力室Ｃ内のインクの粘度を推定することができる。このように推定した粘度および判定対象情報ＮＶＴ２を対応情報ＤＣに適用することにより、第２タイミングでの圧電素子５６の変位量を高精度に推定することができる。そして、推定した変位量と初期情報ＮＶＴ１に基づく変位量との比較により、圧電素子５６の特性変化を高精度に判定することができる。
なお、本実施形態の液体吐出装置１００の駆動方法は、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の周期に基づいて、第２タイミングでの圧力室Ｃ内のインクの粘度を推定してもよい。残留振動の周期Ｔｃは、圧電素子５６の特性変化に伴って変化しないのに対し、圧力室Ｃ内のインクの粘度変化に伴って変化する。したがって、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の周期Ｔｃに基づいて、第２タイミングでの圧力室Ｃ内のインクの粘度を推定することができる。このように推定した粘度および判定対象情報ＮＶＴ２を対応情報ＤＣに適用することにより、第２タイミングでの圧電素子５６の変位量を高精度に推定することができる。そして、推定した変位量と初期情報ＮＶＴ１に基づく変位量との比較により、圧電素子５６の特性変化を高精度に判定することができる。
また、本実施形態では、前述のように、駆動信号生成回路１２４は、検査信号ＰＤ２のほか、圧電素子５６に供給されることによりノズルＮからインクを吐出させる吐出信号ＰＤ１を生成する。そして、本実施形態の液体吐出装置１００の駆動方法は、判定した圧電素子５６の特性変化に基づいて、吐出信号ＰＤ１を補正する。このため、圧電素子５６の特性変化が生じても、所望の吐出特性を得ることができる。
さらに、本実施形態の液体吐出装置１００の駆動方法は、前述のように、判定した圧電素子５６の特性変化に基づいて、圧電素子５６の特性変化に関する情報を報知する。このため、ユーザーに対して、圧電素子５６の特性変化の程度に応じて、ヘッド１５１の交換を促したり、ヘッド１５１の予測交換時期を知らせたりすることができる。
また、前述のように、本実施形態の対応情報ＤＣは、圧力室Ｃ内のインクの粘度ごとの残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量との対応関係をテーブルまたは演算式で示す情報である。このため、シミュレーションを用いる場合に比べて、判定に必要な計算量を低減することができる。
Ｂ：第２実施形態
以下、本開示の第２実施形態について説明する。以下に例示する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。
図１２は、ヘッド１５１の等価回路を集中定数モデルとして示す図である。図１２に示すように、ヘッド１５１を等価回路の集中定数モデルにより単純化すると、圧電素子５６がコンプライアンスＣａおよびイナータンスＭａで表され、ノズルＮがコンプライアンスＣｎ、イナータンスＭｎおよびレジスタンスＲｎで表され、供給流路ＲａがイナータンスＭｓおよびレジスタンスＲｓで表される。ここで、ヘッド１５１内のインクの圧縮性は、コンプライアンスＣｉで表される。
ここで、イナータンスＭｎは、ノズルＮの寸法とインクの比重とによって規定される。イナータンスＭｓは、供給流路Ｒａの寸法とインクの比重とによって規定される。レジスタンスＲｎは、ノズルＮの寸法とインクの粘度とによって規定される。レジスタンスＲｓは、供給流路Ｒａの寸法とインクの粘度とによって規定される。コンプライアンスＣｎは、ノズルＮの寸法とインクの表面張力とによって規定される。コンプライアンスＣｉは、連通流路Ｎａの体積とインクの体積圧縮率とによって規定される。コンプライアンスＣａおよびイナータンスＭａは、圧電素子５６の寸法、弾性率および比重等によって規定される。
残留振動の振幅は圧力室Ｃ内の圧力変動に比例する。したがって、前述の集中定数モデルによるシミュレーションにより、残留振動の振幅を推定することができる。
図１３は、第２実施形態における対応情報ＤＣＡを説明するための図である。本実施形態の対応情報ＤＣＡは、圧力室Ｃ内のインクの粘度ごとの残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量との対応関係を集中定数モデルによるシミュレーションを用いて算出するプログラムである。
図１３では、前述の集中定数モデルによるシミュレーションにより求めた残留振動の波形が実線で示される。当該波形を、図１３中の破線で示すように、ｙ＝Ａｅ－ω ０ ζ ｔでフィッティングすることにより、残留振動の減衰比ζｔを求めた後、Ｒ＝２ζ√（Ｍ／Ｃ）の関係を用いて、インクの粘度が算出される。
ここで、ヘッド１５１における流路の寸法が一定であり、かつ、インクの粘度以外の流体物性の変化がないと仮定し、ω０は、粘度がゼロであるときの角周波数であり、ｙは、変位であり、Ａは、初期変位である。Ｒは、インクの粘度と流路寸法との積に比例する定数として規定される粘性抵抗である。Ｍは、イナータンスであり、Ｃは、コンプライアンスである。
以上のように、残留振動の振幅とインクの粘度との関係を算出することができる。したがって、インクの特定の粘度における残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量との対応関係を示す情報を予め用意しておくことにより、当該情報と、判定対象情報ＮＶＴ２の示す残留振動の振幅とインクの粘度との関係を算出した結果と、を用いて、第２タイミングにおけるインクの粘度における残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量との対応関係を算出することができる。
以上の第２実施形態によっても、圧電素子５６の特性変化を高精度に判定することができる。本実施形態では、前述のように、対応情報ＤＣＡは、圧力室Ｃ内のインクの粘度ごとの残留振動の振幅と圧電素子５６の変位量との対応関係を集中定数モデルによるシミュレーションを用いて算出するプログラムである。このため、インクの粘度変化の幅が広くても、圧電素子５６の変位量を簡単かつ高精度に推定することができる。
Ｃ：変形例
以上に例示される各形態は、多様に変形され得る。前述の各形態に適用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る態様は、互いに矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
Ｃ１：変形例１
前述の形態では、検査信号ＰＤ２を用いて残留振動を検出する態様が例示されるが、この態様に限定されず、残留振動の検出は、吐出信号ＰＤ１を検査信号として用いて行われてもよい。すなわち、吐出信号ＰＤ１が「検査信号」を兼ねてもよい。
Ｃ２：変形例２
前述の形態では、吐出信号ＰＤ１および検査信号ＰＤ２を１つの信号線で伝送する態様が例示されるが、この態様に限定されず、吐出信号ＰＤ１および検査信号ＰＤ２が個別の伝送線で伝送されてもよい。また、駆動信号Ｃｏｍは、吐出信号ＰＤ１および検査信号ＰＤ２以外の信号またはパルスを含んでもよい。
Ｃ３：変形例３
前述の各形態では、ヘッド１５１を搭載した搬送体１４１を往復させるシリアル方式の液体吐出装置１００を例示したが、複数のノズルＮが媒体Ｍの全幅にわたり分布するライン方式の液体吐出装置にも本開示は適用される。
Ｃ４：変形例４
前述の形態で例示した液体吐出装置１００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てもよく、本開示の用途は特に限定されない。もっとも、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、液晶表示パネル等の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、導電材料の溶液を噴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。また、生体に関する有機物の溶液を噴出する液体吐出装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。
５１…流路基板、５２…圧力室基板、５３…ノズル板、５４…吸振体、５５…振動板、５６…圧電素子（圧力発生素子）、５６＿１～５６＿Ｍ…圧電素子（圧力発生素子）、５７…保護基板、５８…ケース、５９…配線基板、１００…液体吐出装置、１１０…液体容器、１２０…制御モジュール、１２１…制御回路、１２１ａ…判定部、１２１ｂ…補正部、１２１ｃ…報知部、１２２…記憶回路（記憶部）、１２３…電源回路、１２４…駆動信号生成回路（信号生成部）、１３０…搬送機構、１４０…移動機構、１４１…搬送体、１４２…搬送ベルト、１５０…ヘッドモジュール、１５１…ヘッド、１５２…駆動回路、１５２ａ…接続状態指定回路、１５３…検出回路（検出部）、１６０…表示装置、２００…外部装置、Ａ１…振幅、Ａ２…振幅、Ｂ１…振幅、Ｂ２…振幅、Ｃ…圧力室、Ｃ１…粘度、Ｃ２…粘度、Ｃ３…粘度、Ｃａ…コンプライアンス、Ｃｉ…コンプライアンス、Ｃｎ…コンプライアンス、Ｃｏｍ…駆動信号、ＤＣ…対応情報、ＤＣＡ…対応情報、ＦＮ…ノズル面、ＩＯ…導入口、Ｉｍｇ…印刷データ、Ｌ１…第１列、Ｌ２…第２列、ＬＨａ…配線、ＬＨｄ…配線、ＬＨｓ…配線、Ｍ…媒体、Ｍａ…イナータンス、Ｍｎ…イナータンス、Ｍｓ…イナータンス、Ｎ…ノズル、ＮＶＴ…振動情報、ＮＶＴ１…初期情報、ＮＶＴ２…判定対象情報、Ｎａ…連通流路、ＰＤ１…吐出信号、ＰＤ２…検査信号、Ｒ…リザーバー、Ｒ１…空間、Ｒ２…空間、Ｒａ…供給流路、Ｒｎ…レジスタンス、Ｒｓ…レジスタンス、Ｓ…空間、Ｓ１…ステップ、Ｓ２…ステップ、Ｓ３…ステップ、Ｓ４…ステップ、Ｓ５…ステップ、Ｓ６…ステップ、Ｓ７…ステップ、Ｓ８…ステップ、Ｓ９…ステップ、ＳＩ…制御信号、ＳＬａ…接続状態指定信号、ＳＬｓ…接続状態指定信号、ＳＷａ…スイッチ、ＳＷｓ…スイッチ、Ｓｋ１…制御信号、Ｓｋ２…制御信号、Ｓｔｔ…判定情報、Ｔｃ…周期、Ｔｕ…単位期間、Ｔｕ１…期間、Ｔｕ２…期間、ＶＢＳ…オフセット電位、ＶＨＶ…電源電位、Ｖｉｎ…供給駆動信号、Ｖｏｕｔ…出力信号、ｄＣｏｍ…波形指定信号、ΔＰ…変位量。

Claims (8)

  1. 液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子と、を有するヘッドと、
    前記圧力発生素子に供給されることにより前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる検査信号を生成する信号生成部と、を備える液体吐出装置の駆動方法であって、
    第１タイミングで前記圧力発生素子に前記検査信号を供給した場合に前記圧力室内に発生する残留振動に関する初期情報を記憶し、
    前記第１タイミングの後の第２タイミングで前記圧力発生素子に前記検査信号を供給した場合に前記圧力室内に発生する残留振動に関する判定対象情報を記憶し、
    前記初期情報と、前記判定対象情報と、前記圧力室内の液体の粘度ごとの残留振動の振幅と前記圧力発生素子の変位量との対応関係に関する対応情報と、に基づいて、前記圧力発生素子の特性変化を判定する、
    ことを特徴とする液体吐出装置の駆動方法。
  2. 前記判定対象情報の示す残留振動の減衰比に基づいて、前記第２タイミングでの前記圧力室内の液体の粘度を推定し、推定した粘度、前記判定対象情報および前記対応情報に基づいて、前記第２タイミングでの前記圧力発生素子の変位量を推定し、推定した変位量および前記初期情報に基づいて、前記圧力発生素子の特性変化を判定する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の駆動方法。
  3. 前記判定対象情報の示す残留振動の周期に基づいて、前記第２タイミングでの前記圧力室内の液体の粘度を推定し、推定した粘度、前記判定対象情報および前記対応情報に基づいて、前記第２タイミングでの前記圧力発生素子の変位量を推定し、推定した変位量および前記初期情報に基づいて、前記圧力発生素子の特性変化を判定する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の駆動方法。
  4. 前記信号生成部は、前記検査信号のほか、前記圧力発生素子に供給されることにより前記ノズルから液体を吐出させる吐出信号を生成し、
    判定した前記圧力発生素子の特性変化に基づいて、前記吐出信号を補正する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の駆動方法。
  5. 判定した前記圧力発生素子の特性変化に基づいて、前記圧力発生素子の特性変化に関する情報を報知する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の駆動方法。
  6. 前記対応情報は、前記圧力室内の液体の粘度ごとの残留振動の振幅と前記圧力発生素子の変位量との対応関係をテーブルまたは演算式で示す情報である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の駆動方法。
  7. 前記対応情報は、前記圧力室内の液体の粘度ごとの残留振動の振幅と前記圧力発生素子の変位量との対応関係を集中定数モデルによるシミュレーションを用いて算出するプログラムである、
    ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の駆動方法。
  8. 液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子と、を有するヘッドと、
    前記圧力発生素子に供給されることにより前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる検査信号を生成する信号生成部と、
    前記圧力発生素子に前記検査信号を供給した場合に前記圧力室に発生する残留振動を検出する検出部と、
    第１タイミングで前記圧力発生素子に前記検査信号を供給した場合に前記検出部で検出される残留振動に関する初期情報と、前記第１タイミングの後の第２タイミングで前記圧力発生素子に前記検査信号を供給した場合に前記検出部で検出される残留振動に関する判定対象情報と、前記圧力室内の液体の粘度ごとの残留振動の振幅と前記圧力発生素子の変位量との対応関係に関する対応情報と、を記憶する記憶部と、
    前記初期情報と前記判定対象情報と前記対応情報とに基づいて、前記圧力発生素子の特性変化を判定する判定部と、を備える、
    ことを特徴とする液体吐出装置。
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