JP4257556B2 - プリンタ装置、ノズル検査方法及び印刷方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを吐出することで印刷を行うプリンタ装置、ノズル検査方法及び印刷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紙に画像や文字を印刷する装置として、ノズルからインクを吐出して印刷を行ういわゆるインクジェットプリンタ装置が知られている。このインクジェットプリンタ装置は、ノズルからインクを紙もしくはフィルム等に吐出させることで印刷を行ういわゆるオンデマンド型のプリンタ装置である。
【０００３】
図１１は従来のプリンタ装置におけるインクを吐出するための駆動源を示す構成図であり、図１１を参照してプリンタ装置１について説明する。
図１１のプリンタ装置１は駆動波形生成部２、複数のスイッチ３、複数の圧電素子４等を有している。駆動波形生成部２は、各圧電素子４を駆動させるパルス電圧からなる駆動電圧Ｖを生成するものであって、各圧電素子４はそれぞれスイッチ３を介して電圧供給部２と接続されている。各スイッチ３はＯＮ／ＯＦＦすることによって圧電素子４への駆動電源Ｖの供給をＯＮ／ＯＦＦし、圧電素子４の動作を制御するものである。
【０００４】
次に図１１を参照してプリンタ装置１の動作例について説明する。
まず、電圧供給部２が駆動電圧Ｖを複数の圧電素子４に同時に印加する。このとき、駆動する圧電素子４に接続されているスイッチ３はＯＮ状態にあり、駆動しない圧電素子４に接続されているスイッチ３はＯＦＦ状態にある。すると、駆動電圧Ｖを印加した圧電素子４が変位し、この圧電素子４に対応するノズルからインクが吐出される。印刷結果の濃度調整は、ドットの印刷もしくは非印刷のみの制御により行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述する方法により印刷を行う場合には、各ドットが正確に印刷されること、すなわち、ドットに抜けがないことが条件となる。しかし、実際の印刷作業において、インク供給部へノズルから気泡が入り込んだり、あるいはノズル表面にあるインクが乾燥することによる目詰まりが生じることがある。そして、たとえば目詰まりを起こしたノズルからインクが吐出せず、ドットに抜けが生じる場合がある。
【０００６】
そのため、従来のプリンタ装置１において、目詰まり等によるドットの抜けを未然に防止するため、プリンタヘッド１のノズル表面を頻繁に吸引したり、ワイプ等のメンテナンスを行っている。
しかし、吸引やワイプ等のメンテナンスを頻繁に行うと、メンテナンスが行われるたびにインク収容部に収容されているインクが消費されてしまうという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は上記課題を解消し、プリンタヘッドにおけるノズルの状態を検査して、その結果に基づいて印刷を行うことにより、メンテナンスの向上及び印刷結果の向上を図るプリンタ装置、ノズル検査方法及び印刷方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明によれば、吐出液を吐出するための複数のノズルと、複数の前記ノズルから吐出する前記吐出液を収容するための複数の吐出液収容部と、前記ノズルから前記吐出液を吐出させるため、前記吐出液収容部に圧力を加える複数の圧電素子と、前記圧電素子を駆動するための駆動電圧を印加するための駆動波形生成部を有するプリンタ装置において、前記各圧電素子を介して前記各ノズルの状態をそれぞれ検査するため、前記圧電素子に供給する測定入力電圧を所定の範囲で周波数を掃引して形成する測定波形生成部と、前記測定波形生成部からの前記測定入力電圧と、前記測定入力電圧によって前記圧電素子が駆動した後の測定出力電圧により、前記測定入力電圧と前記測定出力電圧の位相のずれである位相出力波形と、前記測定出力電圧の振幅の大きさからなるピーク出力波形を生成する測定補助部と、予め用意されている前記圧電素子の前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性と、生成された前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性を比較することにより、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在しないノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液の吐出が不安定なノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液を吐出しないノズルとを検出する機能を有する制御部とを有するプリンタ装置、により達成される。
【０００９】
請求項１の構成によれば、測定波形生成部が各圧電素子にそれぞれ所定の範囲で周波数を掃引して形成される測定入力電圧を供給して圧電素子を駆動させる。そして、測定補助部が測定入力電圧と測定出力電圧の位相のずれからなる位相出力波形及び測定出力電圧のピーク出力波形を生成する。そして、制御部が、生成された位相出力波形及びピーク出力波形と予め用意されている圧電素子の周波数特性を比較して、圧電素子を介してノズルの状態を検査する。これにより、複数のノズルを有するプリンタ装置において、各ノズルごとのたとえば目詰まり等の状態を把握することができる。
【００１０】
上記目的は、請求項２の発明によれば、圧電素子が駆動することにより吐出液を吐出するノズルを検査するためのノズル検査方法において、前記圧電素子に所定の範囲で周波数を掃引して形成される測定入力電圧を印加して、前記圧電素子が駆動することによって得られる測定出力電圧と、前記測定入力電圧に基づいて、前記測定出力電圧と前記測定入力電圧の位相のずれからなる位相出力波形及び前記測定出力波形の振幅の大きさからなるピーク出力波形を生成して、予め用意されている前記圧電素子の前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性と、生成された前記位相出力波形と前記ピーク出力波形の周波数特性を比較することにより、前記吐出液を収容するための吐出液収容部に前記吐出液が存在しないノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液の吐出が不安定なノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液を吐出しないノズルとを検出するノズル検査方法により、達成される。
【００１１】
請求項２の構成によれば、各圧電素子にそれぞれ所定の範囲で周波数を掃引して形成される測定入力電圧が供給される。そして、測定入力電圧と測定出力電圧の位相のずれからなる位相出力波形及び測定出力電圧のピーク出力波形が生成される。そして、生成された位相出力波形及びピーク出力波形と予め用意されている圧電素子の周波数特性が比較され、圧電素子を介してノズルの状態が検査される。これにより、複数のノズルを有するプリンタ装置において、各ノズルごとにたとえば目詰まり等の状態を把握することができる。
【００１２】
上記目的は、請求項３の発明によれば、複数の圧電素子がそれぞれ駆動することにより、複数ノズルがそれぞれ吐出液を吐出して印刷を行う印刷方法において、複数の前記ノズルのうち、前記吐出液を吐出することができない不良ノズルを検出して、前記不良ノズル以外の複数の前記ノズルにより対象物に対して前記吐出液を吐出して印刷を行い、前記不良ノズルによって印刷する領域を前記不良ノズル以外のいずれかの前記ノズルによって印刷を行う印刷方法により、達成される。ここで前記不良ノズルの検出は、前記各圧電素子に所定の範囲で周波数を掃引して形成される測定入力電圧を印加して、前記各圧電素子が駆動することによって得られる測定出力電圧と、前記測定入力電圧に基づいて、前記測定出力電圧と前記測定入力電圧の位相のずれからなる位相出力波形及び前記測定出力波形の振幅の大きさからなるピーク出力波形を生成して、予め用意されている前記各圧電素子の前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性と、生成された前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性を比較することにより前記各ノズルを検査して実行される。
【００１３】
請求項３の構成によれば、印刷を行う際に、まず各ノズルのうち吐出液を吐出することができない不良ノズルが検出される。その後、その不良ノズル以外のノズルで印刷が行われ、その後不良ノズルが印刷すべきものを不良ノズル以外のノズルが印刷を行う。これにより、不良ノズルが印刷できないことによる、印刷結果の画質の低下を防止することとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、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。
【００１５】
図１は、本発明のプリンタ装置の好ましい実施の形態を示す構成図であり、図１を参照してプリンタ装置１００について説明する。
図１のプリンタ装置１００は、インクジェットプリンタ装置であって、対象物送り機構１１０、プリンタヘッド移動部１２０、プリンタヘッド１３０等を有している。
対象物送り機構１１０は、対象物保持部１１１、モータ１１２、ベルト１１３等から構成されている。対象物保持部１１１は、たとえば円筒状に形成されていて、外周面上に印刷対象物である紙Ｗを保持するものである。対象物保持部１１１はモータ１１２とベルト１１３を介して機械的に接続されている。モータ１１２が駆動すると、対象物保持部１１１は矢印Ｒ方向に回転し、紙Ｗを矢印Ｒ方向に送る。
【００１６】
対象物保持部１１１の外周面側にはプリンタヘッド移動部１２０及びプリンタヘッド１３０が配置されている。プリンタヘッド移動部１２０は、ヘッド保持部１２１、モータ１２２、ガイド１２３等から構成されていて、ヘッド保持部１２１はガイド１２３に保持されており、ヘッド保持部１２１の上にはプリンタヘッド１３０が配置されている。ヘッド保持部１２１は、モータ１２２の駆動によりガイド１２３に沿って矢印Ｍ方向に移動する。
【００１７】
図２は本発明のプリンタヘッドの好ましい実施の形態を示す構成図であり、図２を参照してプリンタヘッド１３０について説明する。
図２（Ａ）のプリンタヘッド１３０は、インク収容部１３１、導管１３２、ノズル１３３、振動板１３５、圧電素子（ピエゾ素子）１３６等を有している。インク収容部１３１には、たとえばシアン、マゼンタもしくはイエローのいずれかの色からなるインク原液（吐出液）１３４が収容されていて、導管（インク供給路）１３２を介してノズル１３３と接続されている。
また、たとえば導管１３２の下側には圧電素子１３６が振動板１３５を介して配置されている。圧電素子１３６は、後述する駆動電圧Ｖの供給によってそれぞれ矢印Ａ方向に変位して、インク収容部１３１に対して圧力を加えノズル１３３からインク１３４を吐出させるものである。
【００１８】
ノズル１３３は、インク収容部１３２に収容されているインク１３４を吐出して、紙等に印刷を行うものである。ここで、図２（Ｂ）に示すように、ノズル１３３はノズルプレート１３８に印刷方向Ｍに対して垂直方向（矢印Ｚ方向）に、それぞれたとえばノズルピッチＰｚ＝４００（ｕｍ）だけずれて、たとえば３２個（１相〜３２相）形成されている。また、各ノズル１３３が紙面Ｗに印刷すべき１ラインの印刷間隔（ライン幅）ＰＰはたとえば１００（ｕｍ）になるように設定されている。なお、インク収容部１３１及び圧電素子１３６は、各ノズル１３３ごとにそれぞれ設けられている。
【００１９】
図３はプリンタ装置１００における圧電素子１３６を駆動するための概略システム図であり、図３を参照してプリンタ装置１００について説明する。
図３のプリンタ装置１００は、駆動波形生成部２１０、測定波形生成部２２０、波形選択部２３０、測定補助部２４０、制御部３００等を有している。駆動波形生成部２１０は、各相の圧電素子１３６をそれぞれ駆動させるための駆動電圧Ｖを供給するものであって、波形選択部２３０の端子２３０ａ側に接続されている。
測定波形生成部２２０は、後述する各ノズル１３３の状態を把握するために必要な測定入力電圧Ｖｉを各圧電素子１３６に供給するものであって、波形選択部２３０の端子２３０ｂ側に接続されている。
【００２０】
波形選択部２３０は、端子２３０ａ、２３０ｂを有していて、波形選択部２３０が端子２３０ａに接続すると各圧電素子１３６には駆動電圧Ｖが供給され、端子２３０ｂに接続すると各圧電素子１３６には測定入力電圧Ｖｉが供給される。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３２は、波形選択部２３０と各圧電素子１３６の間にそれぞれ配置されており、各圧電素子１３６（１相〜３２相）への駆動電圧Ｖの供給をＯＮ／ＯＦＦする機能を有している。
【００２１】
各圧電素子１３６には切り換えスイッチＣＳＷ及び基準抵抗Ｒｇが接続されており、切り換えスイッチＣＳＷと基準抵抗Ｒｇはそれぞれ並列接続されている。基準抵抗Ｒｇは、各圧電素子１３６のインピーダンスを測定するためのものであり、切り換えスイッチＣＳＷがＯＦＦ状態にあるとき、各圧電素子１３６は基準抵抗Ｒｇと直列接続される。そして、この基準抵抗Ｒｇを用いて各圧電素子１３６のインピーダンスが測定される。
一方、切り換えスイッチＣＳＷがＯＮ状態にあるとき、基準抵抗Ｒｇが短絡され各圧電素子１３６がグランドに接続される。そして、プリンタ装置１００はこの状態で印刷を行う。
【００２２】
測定補助部２４０は、測定波形生成部２２０から出力された測定入力電圧Ｖｉと圧電素子１３６から出力される測定出力電圧Ｖｏに基づいて、測定入力電圧Ｖｉと測定出力電圧Ｖｏの位相出力波形Ｖｐ及び測定出力電圧Ｖｏのピーク出力波形｜Ｖｏ｜を生成する機能を有している。
制御部３００は、測定補助部２４０から送られる位相出力波形Ｖｐ及びピーク出力波形｜Ｖｏ｜に基づいて、各ノズル１３３の状態を把握する機能を有している。また、制御部３００は波形選択部２３０、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３２、切り換えスイッチＣＳＷの動作を制御する機能を有している。
【００２３】
図４は図３における測定波形生成部２２０の一例を示す構成図であり、図４を参照して測定波形生成部２２０について説明する。
測定波形生成部２２０は、電圧制御発振部２２１、演算増幅部２２２等から構成されている。電圧制御発振部２２１は、制御部３００から送られる図５（Ａ）の制御電圧Ｖｓを発振させて、図５（Ｂ）の測定入力電圧Ｖｉを生成するものである。ここで、電圧制御発振部２２１は送られてきた制御電圧Ｖｓをたとえば１（ｋＨｚ）〜１５０（ｋＨｚ）の周波数の範囲で掃引して生成する機能を有している。これにより、後述する各圧電素子１３６の周波数特性を生成することができるようになる。
演算増幅部２２２は、電圧制御発振部２２１から送られる測定入力電圧Ｖｉを−側に入力し、オフセット電圧供給部２２３から送られるオフセット電圧Ｖｏｆ（たとえば０．５（Ｖ））を＋側に入力して、測定入力電圧Ｖｉを出力するものである。したがって、出力される測定入力電圧Ｖｉは常に正の正弦波となる。
【００２４】
図６は図３における測定補助部２４０の一例を示す構成図であり、図６を参照して測定補助部２４０について説明する。
測定補助部２４０は、第１Ａ／Ｄ変換部２４１、第２Ａ／Ｄ変換部２４２、位相比較部２４３、ピークホールド部２４４等を有している。第１Ａ／Ｄ変換部２４１、第２Ａ／Ｄ変換部２４２はそれぞれアナログ信号からなる測定入力電圧Ｖｉ、測定出力電圧Ｖｏをデジタル信号からなる測定入力電圧Ｖｉｄ、測定出力電圧Ｖｏｄに変換するものであって、それぞれコンパレータ２４１ａ、２４２ａ、オフセット電圧供給部２４１ｂ、２４２ｂを有している。
位相比較部２４３は、測定入力電圧Ｖｉｄ及び測定出力電圧Ｖｏｄの位相差を検出して、位相出力波形Ｖｐを生成する機能を有している。
ピークホールド部２４４は、アナログ信号である測定出力電圧Ｖｏの振幅の最大値を検出して、ピーク出力波形｜Ｖｏ｜を生成するものである。
【００２５】
ここで、図７は、測定入力電圧Ｖｉ、Ｖｉｆ、測定出力電圧Ｖｏ、Ｖｏｆ、ピーク出力波形｜Ｖｏ｜及び位相出力波形Ｖｐを示す波形図である。
第１Ａ／Ｄ変換部２４１は図７（Ａ）のような測定入力電圧Ｖｉが入力されると、図７（Ｃ）に示すような測定入力電圧Ｖｉｆを出力する。また、第２Ａ／Ｄ変換部２４２は、図７（Ｂ）に示す測定出力電圧Ｖｏが入力されると、図７（Ｄ）に示す測定出力電圧Ｖｏｆを出力する。そして、ピークホールド部２４４において、図７（Ｂ）の波形出力電圧Ｖｏから検出されるピーク出力波形｜Ｖｏ｜は図７（Ｅ）のようになる。一方、測定入力電圧Ｖｉｆ及び測定出力電圧Ｖｏｆの位相を比較した位相出力波形Ｖｐは図７（Ｆ）に示すようになる。
【００２６】
図８は、制御部３００がノズル状態を判断するために用意されているグラフ図を示しており、図８を参照して制御部３００について説明する。なお、図８に示す圧電素子１３６の周波数特性はたとえば圧電素子（積層ピエゾ素子）１３６をＤ３１方向（図２の矢印Ａ方向）に変位させた場合の特性を示している。
図８（Ａ）はｌｏｇ（｜Ｖｉ｜／｜Ｖｏ｜）の周波数特性を示すグラフ図である。図８（Ａ）において、インク１３４が安定吐出している場合には波形ＷＡのようになり、インク１３４がインク収容部１３１にない場合には波形ＷＢのようになり、インク１３４が不安定吐出もしくは吐出していない場合には波形ＷＣのようになる。
【００２７】
一方、図８（Ｂ）は、ａｒｃｔａｎ（Ｖｐ）の周波数特性を示すグラフ図である。図８（Ｂ）において、インクが安定吐出している場合には波形ＷＤのようになり、インクがインク収容部１３１に内場合には波形ＷＥのようになり、インクが不安定吐出もしくは吐出していない場合には波形ＷＦのようになる。
制御部３００は、この周波数特性をあらかじめ記憶しておき、送られてくるピーク出力波形｜Ｖｏ｜及びピーク出力波形Ｖｐに基づいて定性的にノズル１３３の状態を判断する。すなわち、各ノズル１３３の状態において、気泡が入っていたり目詰まりが生じていると、インク収容部１３１内の圧力が変化する。これに伴い、インク収容部１３１に圧力を加える各圧電素子１３６のインピーダンスも変化する。したがって、各圧電素子１３６のインピーダンスを解析すれば、各のずる１３３の状態を検査することができる。
【００２８】
図９は、本発明のノズル検査方法の好ましい実施の形態を示すフローチャート図であり、図１乃至図９を参照してノズル検査方法について詳しく説明する。なお、初期状態においては、図３の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３２はＯＦＦ状態になっている。
まず、図３の制御部３００によりノズル判定モードが実行されると（ＳＴ１）、制御電圧Ｖｓが制御部３００から測定波形生成部２２０に送られて、測定入力電圧Ｖｉが生成される。また、波形選択部２３０が端子２３０ｂ側に接続されるとともに（ＳＴ２）、切り換えスイッチＣＳＷがＯＦＦ状態になる（ＳＴ３）。そして、ｋ相（ｋ＝１〜３２）の各ノズル１３３についてそれぞれ検査を行う（ＳＴ４〜ＳＴ１０）。
【００２９】
まず、ｋ＝１、すなわち１相のノズル１３３について検査を行う（ＳＴ４、ＳＴ５）。はじめに、図３のスイッチＳＷ１がＯＮ状態となり（ＳＴ６）、測定波形生成部２２０から測定入力電圧Ｖｉが圧電素子１３６（１相）に供給される（ＳＴ７）。このとき、圧電素子１３６（１相）には、１（ｋＨｚ）〜１５０（ｋＨｚ）の範囲で掃引された電圧が印加される。
その後、測定入力電圧Ｖｉ及び測定出力電圧Ｖｏが測定補助部２４０に入力される。そして、測定補助部２４０において測定入力電圧Ｖｉと測定出力電圧Ｖｏに基づいて位相出力波形Ｖｐ及びピーク出力波形｜Ｖｏ｜が生成される。
【００３０】
生成された位相出力波形Ｖｐ及びピーク出力波形｜Ｖｏ｜は、制御部３００に記憶されている図１０に示す周波数特性と比較されて、ノズル１３３（１相）の状態が検査される。また、制御部３００はノズル１３３（１相）の状態を記憶する（ＳＴ８）。その後、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態となる（ＳＴ９）。
【００３１】
同様に２相〜３２相のノズル１３３についても同様にノズル状態が制御部３０に把握され、記憶される（ＳＴ５〜ＳＴ１０）。
すべての相のノズル１３３（１相〜３２相）について検査が終了すると、切り換えスイッチＣＳＷがＯＮ状態となり（ＳＴ１１）、波形選択部２３０が駆動波形生成部２１０側（端子２３０ａ側）に接続される（ＳＴ１２）。これにより、各ノズル１３３の検査が終了する（ＳＴ１３）。
【００３２】
次に、図１０は本発明のプリンタ装置１００の動作例を示すフローチャート図であり、図１乃至図１０を参照してプリンタ装置１００の動作例について説明する。なお、図１０の印刷方法においては、予め図９に示すノズル検査方法が行われていて、ノズル１３３（７相）はインクが吐出しない不良ノズルであることが判明している場合について例示している。
まず、印刷が開始されると（ＳＴ２０）、図１のプリンタヘッド１３０がモータ１１２、１２２の作動により紙面Ｗの左端先頭に位置決めされる（ＳＴ２１〜ＳＴ２４）。そして、圧電素子１３６（７相）を除くすべての相の圧電素子１３３が駆動電圧Ｖによって駆動して、７相を除く各ノズル１３３からインク１３４が吐出して印刷が行われる（ＳＴ２５）。
【００３３】
その後、プリンタヘッド１３０が印刷方向Ｍにたとえば１ドット分だけ移動する。そして、プリンタヘッド１３０が紙面Ｗにおける右端に位置決めされるまで上述したＳＴ３〜ＳＴ６の作業を繰り返すことで１ライン分の印刷を行う（ＳＴ２５〜ＳＴ２７）。このとき、複数のノズル１３３はたとえばノズルピッチＰｚ＝４００（ｕｍ）で形成されているため、隣り合う相のノズル１３３による各ラインの印刷結果は、４００（ｕｍ）だけ離れて印刷される。
一方、プリンタヘッド１３０が右端に位置決めされている場合、紙面Ｗがモータ１１２の作動により、１ライン分のライン幅（＝１００（ｕｍ））だけ送られる（ＳＴ２８）。
【００３４】
同様に、ノズル１３３（７相）以外のノズル１３３を用いて、ＳＴ２３〜ＳＴ２９の作業を４回繰り返し、合計４ライン分の印刷を行う。ここで、４ライン分というのは、プリンタヘッド１３０に形成されているノズル１３３のノズルピッチが４００（ｕｍ）であって、１ラインのライン幅ＰＰ＝１００（ｕｍ）であることに起因している。
これにより、紙面Ｗには、７相のノズル１３３を除く各ノズル１３３により４ライン分だけ印刷が行われていて、７相のノズル１３３が印刷すべき領域にはなにも印刷されていない状態となる。
【００３５】
次に、７相のノズル１３３が印刷すべき領域を６相のノズル１３３を用いて印刷を行う（ＳＴ３０〜ＳＴ３７）。ここで、ノズル１３３（６相）が４ライン目を印刷し終えたとき、その１ライン下にはノズル１３３（７相）が印刷すべき領域がある。したがって、ノズル１３３（７相）の直前の相であるノズル１３３（６相）を用いて印刷することによって、スムーズに印刷作業を行うことができる。
【００３６】
具体的には、図１のプリンタヘッド１３０が紙面Ｗの左端に位置決めされ（ＳＴ３２）、ノズル１３３（６相）がノズル１３３（７相）により印刷される印刷データを用いて印刷を行う（ＳＴ３３）。その後、プリンタヘッド１３０が印刷方向Ｍ側に１ドット分だけ移動する。この作業を１ライン分の印刷が終了するまで行い（ＳＴ３３〜ＳＴ３５）、１ライン分の印刷が終了すると、紙面Ｗがドット幅ＰＰ（＝１００（ｕｍ））だけ送られる。
そして、ノズル１３３（６相）は上述の作業を４回繰り返し、４ライン分の印刷を行う（ＳＴ３１〜ＳＴ３７）。これによりノズル１３３（７相）により印刷すべき紙面Ｗの領域にノズル１３３（６相）によって印刷されたこととなる。
【００３７】
その後、図１のモータ１１２の作動により、紙面Ｗが（３２（相）−２（相））×１０（ｕｍ）×４（ライン）＝１２（ｍｍ）だけ矢印Ｒ方向に送られる。そして、紙面Ｗにおいてプリンタヘッド１３０が最終ラインまで印刷が行われていなければ、ＳＴ２２〜ＳＴ３９までの作業を繰り返し、印刷が終了する。
【００３８】
上記実施の形態によれば、１つのプリンタヘッド１３０に多数の圧電素子１３６を用いるプリンタ装置１００のハードウェアの中において、簡便にノズル１３３の状態を解析するために圧電素子１３６のインピーダンス解析を行うことができる。すなわち、測定入力電圧Ｖｉ及び測定出力電圧Ｖｏを用いることによって、すべての相のノズル１３３の状態をプリンタ装置１００が把握することができる。また、不良のノズル１３３の存在が認識することができるため、そのプリンタヘッド１３０を用いて印刷する場合であっても、プリンタ装置１００は正しく印刷を行うことができる。また、すべての相のノズル１３３の状態を把握することができるため、プリンタヘッド１３０の不要なメンテナンスを減らすことができ、インクの消費量を押さえることができる。さらに、プリンタヘッド１３０の寿命を延ばすことができる。
【００３９】
本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。
たとえば、図２のプリンタヘッド１３０は、いわゆるインク原液のみを吐出して印刷を行っているが、インク原液と希釈液を混合してと出するいわゆる２液混合型プリンタヘッドにおいても適用することができる。
また、図１０において、７相のノズル１３３のみがインク１３４を吐出しない場合について例示したが、複数の相のノズル１３３が吐出しない場合であっても、図１０に示すインク吐出方法を適用することができる。
また、図３のプリンタ装置１００において、駆動電圧Ｖは変調せずに印刷を行っているが、印刷データに基づいて駆動波形を変調して、各ノズル１３３から吐出するインク１３４の量を変調させるようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プリンタヘッドにおけるノズルの状態を検査して、その結果に基づいて印刷を行うことにより、メンテナンスの向上及び印刷結果の向上を図るプリンタ装置、ノズル検査方法及び印刷方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリンタ装置の好ましい実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明のプリンタ装置におけるプリンタヘッドを示す構成図。
【図３】本発明のプリンタ装置の好ましい実施の形態の制御システムを示す図。
【図４】本発明のプリンタ装置における測定波形生成部の構成を示す図。
【図５】本発明のプリンタ装置における測定波形生成部に入力される制御電圧及び出力される測定入力電圧を示す波形図。
【図６】本発明のプリンタ装置における測定補助部２４０の構成を示す図。
【図７】本発明のプリンタ装置において生成される諸電圧の波形を示す波形図。
【図８】本発明のプリンタ装置における制御部に用意されている圧電素子の周波数特性を示すグラフ図。
【図９】本発明のノズル検査方法の好ましい実施の形態を示すフローチャート図。
【図１０】本発明の印刷方法の好ましい実施の形態を示すフローチャート図。
【図１１】従来のプリンタヘッドの制御システムを示す図。
【符号の説明】
１００・・・プリンタ装置、１３０・・・プリンタヘッド、１３１、２３１ａ、２３１ｂ・・・インク収容部（吐出液収容部）、１３３・・・ノズル、１３６・・・圧電素子、２１０・・・駆動波形生成部、２２０・・・測定波形生成部、２４０・・・測定補助部、３００・・・制御部、Ｄ・・・印刷間隔、Ｍ・・・印刷方向（移動方向）、ＰＤ・・・印刷データ、ＰＰ・・・ドット幅、Ｐｚ・・・ノズルピッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを吐出することで印刷を行うプリンタ装置、ノズル検査方法及び印刷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紙に画像や文字を印刷する装置として、ノズルからインクを吐出して印刷を行ういわゆるインクジェットプリンタ装置が知られている。このインクジェットプリンタ装置は、ノズルからインクを紙もしくはフィルム等に吐出させることで印刷を行ういわゆるオンデマンド型のプリンタ装置である。
【０００３】
図１１は従来のプリンタ装置におけるインクを吐出するための駆動源を示す構成図であり、図１１を参照してプリンタ装置１について説明する。
図１１のプリンタ装置１は駆動波形生成部２、複数のスイッチ３、複数の圧電素子４等を有している。駆動波形生成部２は、各圧電素子４を駆動させるパルス電圧からなる駆動電圧Ｖを生成するものであって、各圧電素子４はそれぞれスイッチ３を介して電圧供給部２と接続されている。各スイッチ３はＯＮ／ＯＦＦすることによって圧電素子４への駆動電源Ｖの供給をＯＮ／ＯＦＦし、圧電素子４の動作を制御するものである。
【０００４】
次に図１１を参照してプリンタ装置１の動作例について説明する。
まず、電圧供給部２が駆動電圧Ｖを複数の圧電素子４に同時に印加する。このとき、駆動する圧電素子４に接続されているスイッチ３はＯＮ状態にあり、駆動しない圧電素子４に接続されているスイッチ３はＯＦＦ状態にある。すると、駆動電圧Ｖを印加した圧電素子４が変位し、この圧電素子４に対応するノズルからインクが吐出される。印刷結果の濃度調整は、ドットの印刷もしくは非印刷のみの制御により行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述する方法により印刷を行う場合には、各ドットが正確に印刷されること、すなわち、ドットに抜けがないことが条件となる。しかし、実際の印刷作業において、インク供給部へノズルから気泡が入り込んだり、あるいはノズル表面にあるインクが乾燥することによる目詰まりが生じることがある。そして、たとえば目詰まりを起こしたノズルからインクが吐出せず、ドットに抜けが生じる場合がある。
【０００６】
そのため、従来のプリンタ装置１において、目詰まり等によるドットの抜けを未然に防止するため、プリンタヘッド１のノズル表面を頻繁に吸引したり、ワイプ等のメンテナンスを行っている。
しかし、吸引やワイプ等のメンテナンスを頻繁に行うと、メンテナンスが行われるたびにインク収容部に収容されているインクが消費されてしまうという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は上記課題を解消し、プリンタヘッドにおけるノズルの状態を検査して、その結果に基づいて印刷を行うことにより、メンテナンスの向上及び印刷結果の向上を図るプリンタ装置、ノズル検査方法及び印刷方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明によれば、吐出液を吐出するための複数のノズルと、複数の前記ノズルから吐出する前記吐出液を収容するための複数の吐出液収容部と、前記ノズルから前記吐出液を吐出させるため、前記吐出液収容部に圧力を加える複数の圧電素子と、前記圧電素子を駆動するための駆動電圧を印加するための駆動波形生成部を有するプリンタ装置において、前記各圧電素子を介して前記各ノズルの状態をそれぞれ検査するため、前記圧電素子に供給する測定入力電圧を所定の範囲で周波数を掃引して形成する測定波形生成部と、前記測定波形生成部からの前記測定入力電圧と、前記測定入力電圧によって前記圧電素子が駆動した後の測定出力電圧により、前記測定入力電圧と前記測定出力電圧の位相のずれである位相出力波形と、前記測定出力電圧の振幅の大きさからなるピーク出力波形を生成する測定補助部と、予め用意されている前記圧電素子の前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性と、生成された前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性を比較することにより、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在しないノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液の吐出が不安定なノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液を吐出しないノズルとを検出する機能を有する制御部とを有するプリンタ装置、により達成される。
【０００９】
請求項１の構成によれば、測定波形生成部が各圧電素子にそれぞれ所定の範囲で周波数を掃引して形成される測定入力電圧を供給して圧電素子を駆動させる。そして、測定補助部が測定入力電圧と測定出力電圧の位相のずれからなる位相出力波形及び測定出力電圧のピーク出力波形を生成する。そして、制御部が、生成された位相出力波形及びピーク出力波形と予め用意されている圧電素子の周波数特性を比較して、圧電素子を介してノズルの状態を検査する。これにより、複数のノズルを有するプリンタ装置において、各ノズルごとのたとえば目詰まり等の状態を把握することができる。
【００１０】
上記目的は、請求項２の発明によれば、圧電素子が駆動することにより吐出液を吐出するノズルを検査するためのノズル検査方法において、前記圧電素子に所定の範囲で周波数を掃引して形成される測定入力電圧を印加して、前記圧電素子が駆動することによって得られる測定出力電圧と、前記測定入力電圧に基づいて、前記測定出力電圧と前記測定入力電圧の位相のずれからなる位相出力波形及び前記測定出力波形の振幅の大きさからなるピーク出力波形を生成して、予め用意されている前記圧電素子の前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性と、生成された前記位相出力波形と前記ピーク出力波形の周波数特性を比較することにより、前記吐出液を収容するための吐出液収容部に前記吐出液が存在しないノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液の吐出が不安定なノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液を吐出しないノズルとを検出するノズル検査方法により、達成される。
【００１１】
請求項２の構成によれば、各圧電素子にそれぞれ所定の範囲で周波数を掃引して形成される測定入力電圧が供給される。そして、測定入力電圧と測定出力電圧の位相のずれからなる位相出力波形及び測定出力電圧のピーク出力波形が生成される。そして、生成された位相出力波形及びピーク出力波形と予め用意されている圧電素子の周波数特性が比較され、圧電素子を介してノズルの状態が検査される。これにより、複数のノズルを有するプリンタ装置において、各ノズルごとにたとえば目詰まり等の状態を把握することができる。
【００１２】
上記目的は、請求項３の発明によれば、複数の圧電素子がそれぞれ駆動することにより、複数ノズルがそれぞれ吐出液を吐出して印刷を行う印刷方法において、複数の前記ノズルのうち、前記吐出液を吐出することができない不良ノズルを検出して、前記不良ノズル以外の複数の前記ノズルにより対象物に対して前記吐出液を吐出して印刷を行い、前記不良ノズルによって印刷する領域を前記不良ノズル以外のいずれかの前記ノズルによって印刷を行う印刷方法により、達成される。ここで前記不良ノズルの検出は、前記各圧電素子に所定の範囲で周波数を掃引して形成される測定入力電圧を印加して、前記各圧電素子が駆動することによって得られる測定出力電圧と、前記測定入力電圧に基づいて、前記測定出力電圧と前記測定入力電圧の位相のずれからなる位相出力波形及び前記測定出力波形の振幅の大きさからなるピーク出力波形を生成して、予め用意されている前記各圧電素子の前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性と、生成された前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性を比較することにより前記各ノズルを検査して実行される。
【００１３】
請求項３の構成によれば、印刷を行う際に、まず各ノズルのうち吐出液を吐出することができない不良ノズルが検出される。その後、その不良ノズル以外のノズルで印刷が行われ、その後不良ノズルが印刷すべきものを不良ノズル以外のノズルが印刷を行う。これにより、不良ノズルが印刷できないことによる、印刷結果の画質の低下を防止することとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、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。
【００１５】
図１は、本発明のプリンタ装置の好ましい実施の形態を示す構成図であり、図１を参照してプリンタ装置１００について説明する。
図１のプリンタ装置１００は、インクジェットプリンタ装置であって、対象物送り機構１１０、プリンタヘッド移動部１２０、プリンタヘッド１３０等を有している。
対象物送り機構１１０は、対象物保持部１１１、モータ１１２、ベルト１１３等から構成されている。対象物保持部１１１は、たとえば円筒状に形成されていて、外周面上に印刷対象物である紙Ｗを保持するものである。対象物保持部１１１はモータ１１２とベルト１１３を介して機械的に接続されている。モータ１１２が駆動すると、対象物保持部１１１は矢印Ｒ方向に回転し、紙Ｗを矢印Ｒ方向に送る。
【００１６】
対象物保持部１１１の外周面側にはプリンタヘッド移動部１２０及びプリンタヘッド１３０が配置されている。プリンタヘッド移動部１２０は、ヘッド保持部１２１、モータ１２２、ガイド１２３等から構成されていて、ヘッド保持部１２１はガイド１２３に保持されており、ヘッド保持部１２１の上にはプリンタヘッド１３０が配置されている。ヘッド保持部１２１は、モータ１２２の駆動によりガイド１２３に沿って矢印Ｍ方向に移動する。
【００１７】
図２は本発明のプリンタヘッドの好ましい実施の形態を示す構成図であり、図２を参照してプリンタヘッド１３０について説明する。
図２（Ａ）のプリンタヘッド１３０は、インク収容部１３１、導管１３２、ノズル１３３、振動板１３５、圧電素子（ピエゾ素子）１３６等を有している。インク収容部１３１には、たとえばシアン、マゼンタもしくはイエローのいずれかの色からなるインク原液（吐出液）１３４が収容されていて、導管（インク供給路）１３２を介してノズル１３３と接続されている。
また、たとえば導管１３２の下側には圧電素子１３６が振動板１３５を介して配置されている。圧電素子１３６は、後述する駆動電圧Ｖの供給によってそれぞれ矢印Ａ方向に変位して、インク収容部１３１に対して圧力を加えノズル１３３からインク１３４を吐出させるものである。
【００１８】
ノズル１３３は、インク収容部１３２に収容されているインク１３４を吐出して、紙等に印刷を行うものである。ここで、図２（Ｂ）に示すように、ノズル１３３はノズルプレート１３８に印刷方向Ｍに対して垂直方向（矢印Ｚ方向）に、それぞれたとえばノズルピッチＰｚ＝４００（ｕｍ）だけずれて、たとえば３２個（１相〜３２相）形成されている。また、各ノズル１３３が紙面Ｗに印刷すべき１ラインの印刷間隔（ライン幅）ＰＰはたとえば１００（ｕｍ）になるように設定されている。なお、インク収容部１３１及び圧電素子１３６は、各ノズル１３３ごとにそれぞれ設けられている。
【００１９】
図３はプリンタ装置１００における圧電素子１３６を駆動するための概略システム図であり、図３を参照してプリンタ装置１００について説明する。
図３のプリンタ装置１００は、駆動波形生成部２１０、測定波形生成部２２０、波形選択部２３０、測定補助部２４０、制御部３００等を有している。駆動波形生成部２１０は、各相の圧電素子１３６をそれぞれ駆動させるための駆動電圧Ｖを供給するものであって、波形選択部２３０の端子２３０ａ側に接続されている。
測定波形生成部２２０は、後述する各ノズル１３３の状態を把握するために必要な測定入力電圧Ｖｉを各圧電素子１３６に供給するものであって、波形選択部２３０の端子２３０ｂ側に接続されている。
【００２０】
波形選択部２３０は、端子２３０ａ、２３０ｂを有していて、波形選択部２３０が端子２３０ａに接続すると各圧電素子１３６には駆動電圧Ｖが供給され、端子２３０ｂに接続すると各圧電素子１３６には測定入力電圧Ｖｉが供給される。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３２は、波形選択部２３０と各圧電素子１３６の間にそれぞれ配置されており、各圧電素子１３６（１相〜３２相）への駆動電圧Ｖの供給をＯＮ／ＯＦＦする機能を有している。
【００２１】
各圧電素子１３６には切り換えスイッチＣＳＷ及び基準抵抗Ｒｇが接続されており、切り換えスイッチＣＳＷと基準抵抗Ｒｇはそれぞれ並列接続されている。基準抵抗Ｒｇは、各圧電素子１３６のインピーダンスを測定するためのものであり、切り換えスイッチＣＳＷがＯＦＦ状態にあるとき、各圧電素子１３６は基準抵抗Ｒｇと直列接続される。そして、この基準抵抗Ｒｇを用いて各圧電素子１３６のインピーダンスが測定される。
一方、切り換えスイッチＣＳＷがＯＮ状態にあるとき、基準抵抗Ｒｇが短絡され各圧電素子１３６がグランドに接続される。そして、プリンタ装置１００はこの状態で印刷を行う。
【００２２】
測定補助部２４０は、測定波形生成部２２０から出力された測定入力電圧Ｖｉと圧電素子１３６から出力される測定出力電圧Ｖｏに基づいて、測定入力電圧Ｖｉと測定出力電圧Ｖｏの位相出力波形Ｖｐ及び測定出力電圧Ｖｏのピーク出力波形｜Ｖｏ｜を生成する機能を有している。
制御部３００は、測定補助部２４０から送られる位相出力波形Ｖｐ及びピーク出力波形｜Ｖｏ｜に基づいて、各ノズル１３３の状態を把握する機能を有している。また、制御部３００は波形選択部２３０、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３２、切り換えスイッチＣＳＷの動作を制御する機能を有している。
【００２３】
図４は図３における測定波形生成部２２０の一例を示す構成図であり、図４を参照して測定波形生成部２２０について説明する。
測定波形生成部２２０は、電圧制御発振部２２１、演算増幅部２２２等から構成されている。電圧制御発振部２２１は、制御部３００から送られる図５（Ａ）の制御電圧Ｖｓを発振させて、図５（Ｂ）の測定入力電圧Ｖｉを生成するものである。ここで、電圧制御発振部２２１は送られてきた制御電圧Ｖｓをたとえば１（ｋＨｚ）〜１５０（ｋＨｚ）の周波数の範囲で掃引して生成する機能を有している。これにより、後述する各圧電素子１３６の周波数特性を生成することができるようになる。
演算増幅部２２２は、電圧制御発振部２２１から送られる測定入力電圧Ｖｉを−側に入力し、オフセット電圧供給部２２３から送られるオフセット電圧Ｖｏｆ（たとえば０．５（Ｖ））を＋側に入力して、測定入力電圧Ｖｉを出力するものである。したがって、出力される測定入力電圧Ｖｉは常に正の正弦波となる。
【００２４】
図６は図３における測定補助部２４０の一例を示す構成図であり、図６を参照して測定補助部２４０について説明する。
測定補助部２４０は、第１Ａ／Ｄ変換部２４１、第２Ａ／Ｄ変換部２４２、位相比較部２４３、ピークホールド部２４４等を有している。第１Ａ／Ｄ変換部２４１、第２Ａ／Ｄ変換部２４２はそれぞれアナログ信号からなる測定入力電圧Ｖｉ、測定出力電圧Ｖｏをデジタル信号からなる測定入力電圧Ｖｉｄ、測定出力電圧Ｖｏｄに変換するものであって、それぞれコンパレータ２４１ａ、２４２ａ、オフセット電圧供給部２４１ｂ、２４２ｂを有している。
位相比較部２４３は、測定入力電圧Ｖｉｄ及び測定出力電圧Ｖｏｄの位相差を検出して、位相出力波形Ｖｐを生成する機能を有している。
ピークホールド部２４４は、アナログ信号である測定出力電圧Ｖｏの振幅の最大値を検出して、ピーク出力波形｜Ｖｏ｜を生成するものである。
【００２５】
ここで、図７は、測定入力電圧Ｖｉ、Ｖｉｆ、測定出力電圧Ｖｏ、Ｖｏｆ、ピーク出力波形｜Ｖｏ｜及び位相出力波形Ｖｐを示す波形図である。
第１Ａ／Ｄ変換部２４１は図７（Ａ）のような測定入力電圧Ｖｉが入力されると、図７（Ｃ）に示すような測定入力電圧Ｖｉｆを出力する。また、第２Ａ／Ｄ変換部２４２は、図７（Ｂ）に示す測定出力電圧Ｖｏが入力されると、図７（Ｄ）に示す測定出力電圧Ｖｏｆを出力する。そして、ピークホールド部２４４において、図７（Ｂ）の波形出力電圧Ｖｏから検出されるピーク出力波形｜Ｖｏ｜は図７（Ｅ）のようになる。一方、測定入力電圧Ｖｉｆ及び測定出力電圧Ｖｏｆの位相を比較した位相出力波形Ｖｐは図７（Ｆ）に示すようになる。
【００２６】
図８は、制御部３００がノズル状態を判断するために用意されているグラフ図を示しており、図８を参照して制御部３００について説明する。なお、図８に示す圧電素子１３６の周波数特性はたとえば圧電素子（積層ピエゾ素子）１３６をＤ３１方向（図２の矢印Ａ方向）に変位させた場合の特性を示している。
図８（Ａ）はｌｏｇ（｜Ｖｉ｜／｜Ｖｏ｜）の周波数特性を示すグラフ図である。図８（Ａ）において、インク１３４が安定吐出している場合には波形ＷＡのようになり、インク１３４がインク収容部１３１にない場合には波形ＷＢのようになり、インク１３４が不安定吐出もしくは吐出していない場合には波形ＷＣのようになる。
【００２７】
一方、図８（Ｂ）は、ａｒｃｔａｎ（Ｖｐ）の周波数特性を示すグラフ図である。図８（Ｂ）において、インクが安定吐出している場合には波形ＷＤのようになり、インクがインク収容部１３１に内場合には波形ＷＥのようになり、インクが不安定吐出もしくは吐出していない場合には波形ＷＦのようになる。
制御部３００は、この周波数特性をあらかじめ記憶しておき、送られてくるピーク出力波形｜Ｖｏ｜及びピーク出力波形Ｖｐに基づいて定性的にノズル１３３の状態を判断する。すなわち、各ノズル１３３の状態において、気泡が入っていたり目詰まりが生じていると、インク収容部１３１内の圧力が変化する。これに伴い、インク収容部１３１に圧力を加える各圧電素子１３６のインピーダンスも変化する。したがって、各圧電素子１３６のインピーダンスを解析すれば、各のずる１３３の状態を検査することができる。
【００２８】
図９は、本発明のノズル検査方法の好ましい実施の形態を示すフローチャート図であり、図１乃至図９を参照してノズル検査方法について詳しく説明する。なお、初期状態においては、図３の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３２はＯＦＦ状態になっている。
まず、図３の制御部３００によりノズル判定モードが実行されると（ＳＴ１）、制御電圧Ｖｓが制御部３００から測定波形生成部２２０に送られて、測定入力電圧Ｖｉが生成される。また、波形選択部２３０が端子２３０ｂ側に接続されるとともに（ＳＴ２）、切り換えスイッチＣＳＷがＯＦＦ状態になる（ＳＴ３）。そして、ｋ相（ｋ＝１〜３２）の各ノズル１３３についてそれぞれ検査を行う（ＳＴ４〜ＳＴ１０）。
【００２９】
まず、ｋ＝１、すなわち１相のノズル１３３について検査を行う（ＳＴ４、ＳＴ５）。はじめに、図３のスイッチＳＷ１がＯＮ状態となり（ＳＴ６）、測定波形生成部２２０から測定入力電圧Ｖｉが圧電素子１３６（１相）に供給される（ＳＴ７）。このとき、圧電素子１３６（１相）には、１（ｋＨｚ）〜１５０（ｋＨｚ）の範囲で掃引された電圧が印加される。
その後、測定入力電圧Ｖｉ及び測定出力電圧Ｖｏが測定補助部２４０に入力される。そして、測定補助部２４０において測定入力電圧Ｖｉと測定出力電圧Ｖｏに基づいて位相出力波形Ｖｐ及びピーク出力波形｜Ｖｏ｜が生成される。
【００３０】
生成された位相出力波形Ｖｐ及びピーク出力波形｜Ｖｏ｜は、制御部３００に記憶されている図１０に示す周波数特性と比較されて、ノズル１３３（１相）の状態が検査される。また、制御部３００はノズル１３３（１相）の状態を記憶する（ＳＴ８）。その後、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態となる（ＳＴ９）。
【００３１】
同様に２相〜３２相のノズル１３３についても同様にノズル状態が制御部３０に把握され、記憶される（ＳＴ５〜ＳＴ１０）。
すべての相のノズル１３３（１相〜３２相）について検査が終了すると、切り換えスイッチＣＳＷがＯＮ状態となり（ＳＴ１１）、波形選択部２３０が駆動波形生成部２１０側（端子２３０ａ側）に接続される（ＳＴ１２）。これにより、各ノズル１３３の検査が終了する（ＳＴ１３）。
【００３２】
次に、図１０は本発明のプリンタ装置１００の動作例を示すフローチャート図であり、図１乃至図１０を参照してプリンタ装置１００の動作例について説明する。なお、図１０の印刷方法においては、予め図９に示すノズル検査方法が行われていて、ノズル１３３（７相）はインクが吐出しない不良ノズルであることが判明している場合について例示している。
まず、印刷が開始されると（ＳＴ２０）、図１のプリンタヘッド１３０がモータ１１２、１２２の作動により紙面Ｗの左端先頭に位置決めされる（ＳＴ２１〜ＳＴ２４）。そして、圧電素子１３６（７相）を除くすべての相の圧電素子１３３が駆動電圧Ｖによって駆動して、７相を除く各ノズル１３３からインク１３４が吐出して印刷が行われる（ＳＴ２５）。
【００３３】
その後、プリンタヘッド１３０が印刷方向Ｍにたとえば１ドット分だけ移動する。そして、プリンタヘッド１３０が紙面Ｗにおける右端に位置決めされるまで上述したＳＴ３〜ＳＴ６の作業を繰り返すことで１ライン分の印刷を行う（ＳＴ２５〜ＳＴ２７）。このとき、複数のノズル１３３はたとえばノズルピッチＰｚ＝４００（ｕｍ）で形成されているため、隣り合う相のノズル１３３による各ラインの印刷結果は、４００（ｕｍ）だけ離れて印刷される。
一方、プリンタヘッド１３０が右端に位置決めされている場合、紙面Ｗがモータ１１２の作動により、１ライン分のライン幅（＝１００（ｕｍ））だけ送られる（ＳＴ２８）。
【００３４】
同様に、ノズル１３３（７相）以外のノズル１３３を用いて、ＳＴ２３〜ＳＴ２９の作業を４回繰り返し、合計４ライン分の印刷を行う。ここで、４ライン分というのは、プリンタヘッド１３０に形成されているノズル１３３のノズルピッチが４００（ｕｍ）であって、１ラインのライン幅ＰＰ＝１００（ｕｍ）であることに起因している。
これにより、紙面Ｗには、７相のノズル１３３を除く各ノズル１３３により４ライン分だけ印刷が行われていて、７相のノズル１３３が印刷すべき領域にはなにも印刷されていない状態となる。
【００３５】
次に、７相のノズル１３３が印刷すべき領域を６相のノズル１３３を用いて印刷を行う（ＳＴ３０〜ＳＴ３７）。ここで、ノズル１３３（６相）が４ライン目を印刷し終えたとき、その１ライン下にはノズル１３３（７相）が印刷すべき領域がある。したがって、ノズル１３３（７相）の直前の相であるノズル１３３（６相）を用いて印刷することによって、スムーズに印刷作業を行うことができる。
【００３６】
具体的には、図１のプリンタヘッド１３０が紙面Ｗの左端に位置決めされ（ＳＴ３２）、ノズル１３３（６相）がノズル１３３（７相）により印刷される印刷データを用いて印刷を行う（ＳＴ３３）。その後、プリンタヘッド１３０が印刷方向Ｍ側に１ドット分だけ移動する。この作業を１ライン分の印刷が終了するまで行い（ＳＴ３３〜ＳＴ３５）、１ライン分の印刷が終了すると、紙面Ｗがドット幅ＰＰ（＝１００（ｕｍ））だけ送られる。
そして、ノズル１３３（６相）は上述の作業を４回繰り返し、４ライン分の印刷を行う（ＳＴ３１〜ＳＴ３７）。これによりノズル１３３（７相）により印刷すべき紙面Ｗの領域にノズル１３３（６相）によって印刷されたこととなる。
【００３７】
その後、図１のモータ１１２の作動により、紙面Ｗが（３２（相）−２（相））×１０（ｕｍ）×４（ライン）＝１２（ｍｍ）だけ矢印Ｒ方向に送られる。そして、紙面Ｗにおいてプリンタヘッド１３０が最終ラインまで印刷が行われていなければ、ＳＴ２２〜ＳＴ３９までの作業を繰り返し、印刷が終了する。
【００３８】
上記実施の形態によれば、１つのプリンタヘッド１３０に多数の圧電素子１３６を用いるプリンタ装置１００のハードウェアの中において、簡便にノズル１３３の状態を解析するために圧電素子１３６のインピーダンス解析を行うことができる。すなわち、測定入力電圧Ｖｉ及び測定出力電圧Ｖｏを用いることによって、すべての相のノズル１３３の状態をプリンタ装置１００が把握することができる。また、不良のノズル１３３の存在が認識することができるため、そのプリンタヘッド１３０を用いて印刷する場合であっても、プリンタ装置１００は正しく印刷を行うことができる。また、すべての相のノズル１３３の状態を把握することができるため、プリンタヘッド１３０の不要なメンテナンスを減らすことができ、インクの消費量を押さえることができる。さらに、プリンタヘッド１３０の寿命を延ばすことができる。
【００３９】
本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。
たとえば、図２のプリンタヘッド１３０は、いわゆるインク原液のみを吐出して印刷を行っているが、インク原液と希釈液を混合してと出するいわゆる２液混合型プリンタヘッドにおいても適用することができる。
また、図１０において、７相のノズル１３３のみがインク１３４を吐出しない場合について例示したが、複数の相のノズル１３３が吐出しない場合であっても、図１０に示すインク吐出方法を適用することができる。
また、図３のプリンタ装置１００において、駆動電圧Ｖは変調せずに印刷を行っているが、印刷データに基づいて駆動波形を変調して、各ノズル１３３から吐出するインク１３４の量を変調させるようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プリンタヘッドにおけるノズルの状態を検査して、その結果に基づいて印刷を行うことにより、メンテナンスの向上及び印刷結果の向上を図るプリンタ装置、ノズル検査方法及び印刷方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリンタ装置の好ましい実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明のプリンタ装置におけるプリンタヘッドを示す構成図。
【図３】本発明のプリンタ装置の好ましい実施の形態の制御システムを示す図。
【図４】本発明のプリンタ装置における測定波形生成部の構成を示す図。
【図５】本発明のプリンタ装置における測定波形生成部に入力される制御電圧及び出力される測定入力電圧を示す波形図。
【図６】本発明のプリンタ装置における測定補助部２４０の構成を示す図。
【図７】本発明のプリンタ装置において生成される諸電圧の波形を示す波形図。
【図８】本発明のプリンタ装置における制御部に用意されている圧電素子の周波数特性を示すグラフ図。
【図９】本発明のノズル検査方法の好ましい実施の形態を示すフローチャート図。
【図１０】本発明の印刷方法の好ましい実施の形態を示すフローチャート図。
【図１１】従来のプリンタヘッドの制御システムを示す図。
【符号の説明】
１００・・・プリンタ装置、１３０・・・プリンタヘッド、１３１、２３１ａ、２３１ｂ・・・インク収容部（吐出液収容部）、１３３・・・ノズル、１３６・・・圧電素子、２１０・・・駆動波形生成部、２２０・・・測定波形生成部、２４０・・・測定補助部、３００・・・制御部、Ｄ・・・印刷間隔、Ｍ・・・印刷方向（移動方向）、ＰＤ・・・印刷データ、ＰＰ・・・ドット幅、Ｐｚ・・・ノズルピッチ
Claims (3)
- 吐出液を吐出するための複数のノズルと、複数の前記ノズルから吐出する前記吐出液を収容するための複数の吐出液収容部と、前記ノズルから前記吐出液を吐出させるため、前記吐出液収容部に圧力を加える複数の圧電素子と、前記圧電素子を駆動するための駆動電圧を印加するための駆動波形生成部を有するプリンタ装置において、
前記各圧電素子を介して前記各ノズルの状態をそれぞれ検査するため、前記圧電素子に供給する測定入力電圧を所定の範囲で周波数を掃引して形成する測定波形生成部と、
前記測定波形生成部からの前記測定入力電圧と、前記測定入力電圧によって前記圧電素子が駆動した後の測定出力電圧に基づいて、前記測定入力電圧と前記測定出力電圧の位相のずれである位相出力波形と、前記測定出力電圧の振幅の大きさからなるピーク出力波形を生成する測定補助部と、
予め用意されている前記圧電素子の前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性と、生成された前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性を比較することにより、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在しないノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液の吐出が不安定なノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液を吐出しないノズルとを検出する機能を有する制御部とを有する
プリンタ装置。 - 圧電素子が駆動することにより吐出液を吐出するノズルを検査するためのノズル検査方法において、
前記圧電素子に所定の範囲で周波数を掃引して形成される測定入力電圧を印加して、
前記圧電素子が駆動することによって得られる測定出力電圧と、前記測定入力電圧に基づいて、前記測定出力電圧と前記測定入力電圧の位相のずれからなる位相出力波形及び前記測定出力波形の振幅の大きさからなるピーク出力波形を生成して、
予め用意されている前記圧電素子の前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性と、生成された前記位相出力波形と前記ピーク出力波形の周波数特性を比較することにより、前記吐出液を収容するための吐出液収容部に前記吐出液が存在しないノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液の吐出が不安定なノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液を吐出しないノズルとを検出する
ノズル検査方法。 - 複数の圧電素子がそれぞれ駆動することにより、複数ノズルがそれぞれ吐出液を吐出して印刷を行う印刷方法において、
複数の前記ノズルのうち、前記吐出液を収容する吐出液収容部に前記吐出液が存在しないノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液の吐出が不安定なノズルと、前記吐出液収容部に前記吐出液が存在するにもかかわらず前記吐出液を吐出しないノズルとを不良ノズルとして検出して、
前記不良ノズル以外の複数の前記ノズルにより対象物に対して前記吐出液を吐出して印刷を行い、
前記不良ノズルによって印刷する領域を前記不良ノズル以外のいずれかの前記ノズルによって印刷を行い、
前記不良ノズルの検出は、
前記各圧電素子に所定の範囲で周波数を掃引して形成される測定入力電圧を印加して、
前記各圧電素子が駆動することによって得られる測定出力電圧と、前記測定入力電圧に基づいて、前記測定出力電圧と前記測定入力電圧の位相のずれからなる位相出力波形及び前記測定出力波形の振幅の大きさからなるピーク出力波形を生成して、
予め用意されている前記各圧電素子の前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波 数特性と、生成された前記位相出力波形及び前記ピーク出力波形の周波数特性を比較することにより前記各ノズルを検査する
印刷方法。
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