JP5434141B2

JP5434141B2 - 流体吐出装置及び流体種類等認識方法

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Publication number: JP5434141B2
Application number: JP2009045496A
Authority: JP
Inventors: 祐弘伊東
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP2010194999A

Description

本発明は、流体吐出装置及び流体種類等認識方法に関する。

従来より、画像データに基づいてヘッドに設けられたノズルからターゲット（例えば用紙）へのインクの吐出を制御することによりターゲット上に画像を形成するインクジェットプリンターが知られている。こうしたインクジェットプリンターでは、製品出荷時に印字テストが実行される。この印字テストを実行するに際しては、実際の稼働状態と同様に、キャリッジにインクカートリッジを搭載してそのインクカートリッジからヘッドに至るインク供給路にインクが充填される。そして、印字テストの実行後にインク供給路内にインクが充填されたままの状態で製品を出荷するとインクの目詰まりが発生することがあるため、印字テストが終了した時点でインク供給路内を洗浄液で洗浄したあとに製品を出荷している。こうした実情は、例えば特許文献１に記載されている。

特開２００３−２１１６８８号公報（段落０００５〜０００６）

しかしながら、出荷された製品のインク供給路内には洗浄液が残っていることから、ユーザが製品を購入したあと初めてインクカートリッジをキャリッジに搭載したときに、インク供給路内の洗浄液をインクに完全に置き換えるためクリーニングやフラッシングなどで多量のインクをノズルから吐出させることがあった。また、一部の沈降しやすいホワイトインクでは印字後にそのまま放置するとインク供給路内で固まるおそれがあることから、印字後にホワイトインクを洗浄液に置換し、次回印字を開始する前に洗浄液をホワイトインクで置換することがあった。この場合には、ホワイトインクを洗浄液に置換するときに多量の洗浄液を消費したり、洗浄液をホワイトインクに置換するときに多量のホワイトインクを消費したりすることがあった。更に、インクカートリッジ内のインクの種類が正しいか否かを確認したいという要望もあった。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、ノズルから吐出された流体の種類が不明なままノズルに対する処置を実行したりノズルの状態を予測したりする場合に比べて、ノズルに対して適切な処置を実行したりあるいは正確にノズルの状態を把握したりすることを主目的とする。

本発明の流体吐出装置及び流体種類等認識方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の流体吐出装置は、
ノズルから流体を吐出させる吐出ヘッドと、
前記ノズルから吐出される流体を受ける検査領域と、
互いに離れている前記吐出ヘッドと前記検査領域との間に電圧を印加した状態で前記ノズルから流体が吐出するよう前記吐出ヘッドを動作させたときの前記吐出ヘッドと前記検査領域との間の電気的パラメーターの変化量を検出する検出手段と、
前記ノズルから吐出される可能性のある流体の電気的性質に依存して決定される電気的パラメーターの変化量と該流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態とを対応づけた対応関係を記憶する記憶手段と、
前記検出手段によって検出された電気的パラメーターの変化量に対応する流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態を前記記憶手段から読み出すことにより、前記ノズルから吐出された流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態を認識する認識手段と、
を備えたものである。

この流体吐出装置では、互いに離れている吐出ヘッドと検査領域との間に電圧を印加した状態でノズルから流体が吐出するよう吐出ヘッドを動作させたときの吐出ヘッドと検査領域との間の電気的パラメーターの変化量を検出する。そして、ノズルから吐出される可能性のある流体の電気的性質に依存して決定される電気的パラメーターの変化量と該流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態とを対応づけた対応関係を記憶する記憶手段から、検出された電気的パラメーターの変化量に対応する流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態を読み出すことにより、ノズルから吐出された流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態を認識する。したがって、ノズルから吐出された流体の種類が不明なままノズルに対する処置を実行したりノズルの状態を予測したりする場合に比べて、ノズルに対して適切な処置を実行したりあるいは正確にノズルの状態を把握したりすることができる。

本発明の流体吐出装置において、前記記憶手段は、前記対応関係として、前記ノズルから吐出される可能性のある流体の導電率に依存して決定される電気的パラメーターの変化量と該流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態とを対応づけたものを記憶していてもよい。流体の導電率が大きいほど検出手段によって検出される電気的パラメーターの変化が大きくなる傾向があるため、流体の種類ごとに導電率を異なるようにしておけば、本発明の効果を有効に得ることができる。

本発明の流体吐出装置において、前記流体の種類には、インク及び洗浄液が含まれるようにしてもよい。インクと洗浄液とは電気的性質を比較的大きく異ならせることが可能であり電気的パラメーターの変化量も大きく異ならせることが可能なため、本発明を適用しやすい。

本発明の流体吐出装置において、前記検出手段は、前記ノズル内の流体を洗浄液からインクに置き換える置換操作の途中で、互いに離れている前記吐出ヘッドと前記検査領域との間に電圧を印加した状態で前記ノズルから流体が吐出するよう前記吐出ヘッドを動作させたときの前記吐出ヘッドと前記検査領域との間の電気的パラメーターの変化量を検出し、前記認識手段は、前記検出手段によって検出された電気的パラメーターの変化量に基づいて前記置換操作が完了したか否かを認識してもよい。こうすれば、ノズル内の流体を洗浄液からインクに置き換える置換操作が完了したことを正確に把握することができる。したがって、置換操作が完了しているにもかかわらず、無駄にインクを消費してしまうのを回避できる。

本発明の流体吐出装置において、前記検出手段は、前記ノズル内の流体をインクから洗浄液に置き換える置換操作の途中で、互いに離れている前記吐出ヘッドと前記検査領域との間に電圧を印加した状態で前記ノズルから流体が吐出するよう前記吐出ヘッドを動作させたときの前記吐出ヘッドと前記検査領域との間の電気的パラメーターの変化量を検出し、前記認識手段は、前記検出手段によって検出された電気的パラメーターの変化量に基づいて前記置換操作が完了したか否かを認識してもよい。こうすれば、ノズル内の流体をインクから洗浄液に置き換える置換操作が完了したことを正確に把握することができる。したがって、置換操作が完了しているにもかかわらず、無駄に洗浄液を消費してしまうのを回避できる。

本発明の流体種類等認識方法は、
（ａ）互いに離れている吐出ヘッドと該吐出ヘッドのノズルから吐出される流体を受ける検査領域との間に電圧を印加した状態で前記ノズルから流体が吐出するよう前記吐出ヘッドを動作させたときの前記吐出ヘッドと前記検査領域との間の電気的パラメーターの変化量を検出するステップと、
（ｂ）前記ノズルから吐出される可能性のある流体の電気的性質に依存して決定される電気的パラメーターの変化量と該流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態とを対応づけた対応関係を記憶する記憶手段から、前記ステップ（ａ）で検出された電気的パラメーターの変化量に対応する流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態を読み出すことにより、前記ノズルから吐出された流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態を認識するステップと、
を含むものである。

この流体種類等認識方法によれば、ノズルから吐出された流体の種類が不明なままノズルに対する処置を実行したりノズルの状態を予測したりする場合に比べて、適切な処置を実行したりあるいは正確にノズルの状態を把握したりすることができる。なお、本発明の流体種類等認識方法において、上述したいずれかの流体吐出装置の機能を実現するステップを追加してもよい。

本実施形態であるプリンター２０の構成の概略の一例を示す構成図。キャリッジ２２の左側面図（破断面図であり円内は部分拡大断面図）。印刷ヘッド２４の電気的接続を示すブロック図。ノズル検査装置５０の構成の概略を示すブロック図。ノズル検査ルーチンのフローチャート。吐出流体の種類による出力波形の違いを示すグラフ。別の電極部材の配置例を示す説明図。

次に本発明を具現化した一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態であるプリンター２０の構成の概略の一例を示す構成図、図２は、キャリッジ２２の左側面図（破断面図であり円内は部分拡大断面図）、図３は、印刷ヘッド２４の電気的接続を示すブロック図、図４は、ノズル検査装置５０の構成の概略を示すブロック図である。

本実施形態のプリンター２０は、図１に示すように、流体としてのインクをターゲットとしての記録紙Ｐに吐出する印刷ヘッド２４を備えた印刷機構２１と、キャリッジ２２に搭載されたヘッド駆動用基板６２と、記録紙Ｐを搬送する紙送り機構３０と、印刷ヘッド２４の封止及びクリーニングを実行するキャッピング装置４０と、ノズル２３から吐出された流体の種類やそのノズルの状態・処置等を認識するノズル検査を実行するノズル検査装置５０と、プリンター２０全体をコントロールするコントローラー７０とを備えている。

印刷機構２１は、キャリッジベルト３２によりキャリッジ軸２８に沿って左右（主走査方向）に往復動するキャリッジ２２と、各色のインクを収容するインクカートリッジ２６と、インクカートリッジ２６から供給される各色のインクに圧力をかけノズル２３から流体としてのインク滴を吐出する印刷ヘッド２４とを備えている。

キャリッジ２２は、メカフレーム３９の右側に取り付けられたキャリッジモーター３４ａとメカフレーム３９の左側に取り付けられた従動ローラー３４ｂとの間に架設されたキャリッジベルト３２がキャリッジモーター３４ａによって駆動されるのに伴って移動する。キャリッジ２２の背面には、キャリッジ２２の位置を検出するリニア式エンコーダー２５が配設されており、このリニア式エンコーダー２５を用いてキャリッジ２２のポジションが管理可能となっている。また、キャリッジ２２は、印刷ヘッド２４を駆動するヘッド駆動用基板６２を搭載している。

インクカートリッジ２６は、溶媒としての水に着色剤としての染料又は顔料を含有したシアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）などの印刷用に用いる印刷記録液としてのインクを各々収納する容器として構成されており、キャリッジ２２に着脱可能に装着されている。このインクカートリッジ２６は、図２に示すように各インクごとにインク供給口２６ａを有し、キャリッジ２２に設けられたインク供給針２２ａがインク供給口２６ａに差し込まれることによりインク供給路６９を介してキャリッジ２２の下面に形成された印刷ヘッド２４へインクを供給可能となる。

印刷ヘッド２４は、図２の円内に示すように、ノズル２３が形成されたステンレス製のノズルプレート２７と、このノズルプレート２７と共にノズル２３に連通するインク室６５ａを形成するキャビティプレート６５と、インク室６５ａの上壁をなすセラミック製（例えばジルコニアセラミック製）の振動板６７と、この振動板６７の上面に貼り付けられた圧電素子６６（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛など）とを備えている。この印刷ヘッド２４は、圧電素子６６に電圧を印加して圧電素子６６でインク室６５ａの上壁を押し下げることによりインクを加圧してインク滴を吐出する。また、印刷ヘッド２４は、グランドに接続されている（図４参照）。ノズルプレート２７には、図３に示すように、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）のノズル２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙ，２３Ｋが各色毎に複数個（本実施形態では、１８０個）ずつ１列に配置された４列のノズル列６８Ｃ，６８Ｍ，６８Ｙ，６８Ｋが形成されている。なお、ここでは、すべてのノズルをノズル２３、すべてのノズル列をノズル列６８と総称し、シアンのノズル及びノズル列をノズル２３Ｃ及びノズル列６８Ｃ、マゼンタのノズル及びノズル列をノズル２３Ｍ及びノズル列６８Ｍ、イエローのノズル及びノズル列をノズル２３Ｙ及びノズル列６８Ｙ、ブラックのノズル及びノズル列をノズル２３Ｋ及びノズル列６８Ｋと称する。

ヘッド駆動用基板６２は、図３に示すように、圧電素子６６へ電圧を印加するマスク回路６４を搭載している。このヘッド駆動用基板６２は、図示しないコネクタ部を介してフラットケーブル６３（図１参照）に接続されており、このフラットケーブル６３を介してコントローラー７０と信号のやり取りを行う。マスク回路６４は、各ノズル２３Ｋをそれぞれ駆動する圧電素子６６に対応して設けられている。このマスク回路６４には、図示しない制御基板上のヘッド駆動波形生成回路６０で生成された原信号ＯＤＲＶや印刷信号ＰＲＴｎが入力される。原信号ＯＤＲＶは、１画素分の区間内（キャリッジ２２が１画素の間隔を横切る時間内）に含まれる、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２と第３パルスＰ３とからなっている。この３つのパルスＰ１〜Ｐ３を繰り返し単位とする原信号ＯＤＲＶを、本実施形態では１画素区間と称する。印刷信号ＰＲＴｎは、記録紙Ｐに形成されるドットの有無やその大きさに基づいて生成される信号である。なお、印刷信号ＰＲＴｎの末尾のｎはノズル列に含まれるノズルを特定するための番号であり、本実施形態ではノズル列は１８０個のノズルからなるため、ｎは１から１８０のいずれかの整数値となる。マスク回路６４は、原信号ＯＤＲＶや印刷信号ＰＲＴｎが入力されると、これらの信号に基づいて第１パルスＰ１と第２パルスＰ２と第３パルスＰ３とのうち必要なパルスを駆動信号ＤＲＶｎ（ｎの意味するところは印刷信号ＰＲＴｎのｎと同じ）としてノズル２３Ｋの圧電素子６６に向けて出力する。具体的には、マスク回路６４から圧電素子６６に第１パルスＰ１のみが出力されると、ノズル２３Ｋから１ショットのインク滴が吐出され、記録紙Ｐには小さいサイズのドット（小ドット）が形成される。また、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とが圧電素子６６に出力されると、ノズル２３Ｋから２ショットのインク滴が吐出され、記録紙Ｐには中サイズのドット（中ドット）が形成される。また、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２と第３パルスＰ３とが圧電素子６６に出力されると、ノズル２３Ｋから３ショットのインク滴が吐出され、記録紙Ｐには大きいサイズのドット（大ドット）が形成される。このように、プリンター２０では、１画素区間において吐出されるインク量を調整することにより３種類のサイズのドットを形成することが可能である。なお、他の色のノズル２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙやノズル列６８Ｃ，６８Ｍ，６８Ｙについても上記ノズル２３Ｋやノズル列６８Ｋと同様である。

紙送り機構３０は、図１に示すように、駆動モーター３３により駆動されプラテン２９上を図中奥から手前へと記録紙Ｐを搬送する紙送りローラー３５や、図示しないトレイに載置された記録紙Ｐをプラテン２９へ給紙する給紙ローラー、プラテン２９でインクを吐出された記録紙Ｐを図示しない排紙トレイへ搬送する排紙ローラーなどを備えている。

キャッピング装置４０は、図４に示すように、略直方体で上部が開口した絶縁性の部材で形成されたキャップ４２を筐体としており、キャリッジ２２の初期位置（ホームポジション）に配設されている。このキャッピング装置４０の開口縁にはシリコンゴムなどの絶縁体からなるシーリング部材４１が設けられている。このキャッピング装置４０は、昇降装置４７により上下動可能に支持されている。キャップ４２には、図示しないが、吸引ポンプと大気開放弁とが取り付けられている。吸引ポンプは、昇降装置４７によりキャップ４２を上昇させて印刷ヘッド２４に密着させた状態でキャップ４２の内部を負圧にしてインクカートリッジ２６内のインクをノズル２３から強制的に吸い出すとき（つまりクリーニング時）に用いられる。また、大気開放弁は、クリーニング終了後にキャップ４２の内部を大気圧に戻すために用いられる。このキャップ４２は、ノズル詰まりの有無を検査する際にも使用されるほか、印刷休止中などにノズル２３が乾燥するのを防止するためにノズル２３を封止するときにも利用される。

ノズル検査装置５０は、図４に示すように、印刷ヘッド２４のノズル２３から吐出されたインク滴を受けることが可能なインク受け領域５２と、インク受け領域５２を所定電位とすることにより印刷ヘッド２４とインク受け領域５２との間に所定の電位差を発生させる電圧印加回路５３と、インク受け領域５２での電圧変化を検出する電圧検出回路５４とを備えている。

インク受け領域５２は、印刷ヘッド２４を封止するキャップ４２の内部に設けられている。このインク受け領域５２は、インク吸収部材４３と、このインク吸収部材４３の上面に配置された電極部材４４とを備えている。インク吸収部材４３は、着弾したインク滴が速やかに下方に移動可能な透過性の高いスポンジや不織布などで形成されている。電極部材４４は、網目状でステンレス（ＳＵＳ）製の薄板であり、インク吸収部材４３がインクを吸収して上方に膨れあがるのを阻止する役割を果たすと共に、ノズル検査を行う際に印刷ヘッド２４と対向する対向電極としての役割も果たす。この電極部材４４は、網目状に形成されているため、印刷ヘッド２４から吐出されたインクをインク吸収部材４３へ移行するのを許容している。この電極部材４４は、インク吸収部材４３の上面に配置する際に網目のクロスポイントに設けられた丸穴へキャップ４２の底面に一体成形された３本の支持棒４２ａの頭部を挿入し、その頭部を加熱・加圧することによりかしめられている。また、電極部材４４は、キャップ４２の底面に気密且つ液密な状態で貫通された電極ピン４５と電気的に接続されている。

電圧印加回路５３は、図４に示すように、インク受け領域５２の電極部材４４に電極ピン４５を介して接続されており、プリンター２０の内部で引き回される数ボルトの電気配線の電圧を図示しない昇圧回路を介して数十〜数百ボルトに昇圧し、この昇圧後の直流電圧Ｖｅ（例えば４００Ｖ）を抵抗素子Ｒ１（例えば１ＭΩ）及びスイッチＳＷを介してインク受け領域５２の電極部材４４に印加する回路である。

電圧検出回路５４は、インク受け領域５２の電極部材４４に電極ピン４５を介して接続され、インクの吐出に伴い生じる電極部材４４での電圧変化を検出するものであり、電極部材４４の出力電圧波形を積分して出力する積分回路５４ａと、この積分回路５４ａから出力された信号を入力して反転増幅して出力する反転増幅回路５４ｂと、この反転増幅回路５４ｂから出力された信号を入力してＡ／Ｄ変換してコントローラー７０へ出力するＡ／Ｄ変換回路５４ｃとを備えている。積分回路５４ａは、１つのインク滴の飛翔による電圧変化が微弱なことから、同一のノズル２３から吐出される複数のインク滴の飛翔による電圧変化を積分することにより大きな電圧変化として出力するものである。反転増幅回路５４ｂは、電圧変化の正負を反転させると共に回路構成によって決まる所定の増幅率で積分回路５４ａから出力された信号を増幅して出力するものである。Ａ／Ｄ変換回路５４ｃは、反転増幅回路５４ｂから出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換してコントローラー７０に出力するものである。なお、電圧印加回路５３及び電圧検出回路５４はキャップ４２とは別体の回路ケース５１内の基板上に搭載されている。

コントローラー７０は、メカフレーム３９に取り付けられた図示しない制御基板に搭載され、図１に示すように、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサーとして構成されており、各種処理プログラムを記憶しデータを書き換え可能なフラッシュＲＯＭ７３と、一時的にデータを記憶したりデータを保存したりするＲＡＭ７４と、ユーザーパソコン（ＰＣ）１１０などの外部機器とデータのやりとりを行うインターフェース（Ｉ／Ｆ）７５とを備えている。フラッシュＲＯＭ７３には、ノズル検査ルーチンやクリーニング処理ルーチンなどの各処理プログラムが記憶されている。ＲＡＭ７４には、印刷バッファー領域が設けられており、この領域にユーザーＰＣ１１０などの外部機器からＩ／Ｆ７５を介して送られてきた印刷ジョブなどが格納される。このコントローラー７０には、ノズル検査装置５０の電圧検出回路５４から出力された検出信号などが図示しない入力ポートを介して入力されているほか、外部機器（ユーザーＰＣ１１０など）から出力された印刷ジョブなどがＩ／Ｆ７５を介して入力される。また、コントローラー７０からは、印刷ヘッド２４に搭載されたマスク回路６４への制御信号やノズル検査装置５０への制御信号、駆動モーター３３、キャリッジモーター３４ａ及び昇降装置４７への駆動信号などが図示しない出力ポートを介して出力される。

次に、こうして構成された本実施形態のプリンター２０の動作、特に、ノズル２３から吐出された流体の種類等を認識する動作について説明する。図５は、コントローラー７０のＣＰＵ７２により実行されるノズル検査ルーチンの一例を示すフローチャートである。

なお、このプリンター２０は、製品出荷前に、キャリッジ２２にインクカートリッジ２６を搭載して印字テストが行われたものである。その際、インクカートリッジ２６のインク出口からノズル２３に至るインク供給路６９（インク室６５ａを含む）にインクが充填される。そして、印字テストの実行後にインク供給路６９内にインクが充填されたままの状態で製品を出荷するとインクの目詰まりが発生することがあるため、印字テストが終了した時点でインク供給路６９内を洗浄液で洗浄したあとに出荷される。このように、プリンター２０は、出荷された時点ではインク供給路６９内に洗浄液が残っていることから、ユーザが初めてインクカートリッジ２６をキャリッジ２２に装着したときに、インク供給路６９内の洗浄液をインクに置き換えるため、キャッピング装置４０によるクリーニングを実行する。このときのクリーニングを置換用クリーニングと称する。置換用クリーニングは、インク供給路６９内の洗浄液がインクに置き換わるのに必要な最小量（予め実験などを行い経験的に決定される）で実行する。このため、使用環境や印刷ヘッド２４の組付精度のバラツキなどによっては、一度の置換用クリーニングではインク供給路６９内の洗浄液が完全にインクに置き換わらないことがある。本実施形態では、図５のノズル検査ルーチンを実行するタイミングは、こうした置換用クリーニングを実施した直後とする。

ノズル検査ルーチンが開始されると、コントローラー７０のＣＰＵ７２は、まず、印刷ヘッド２４がホームポジションに位置するようにキャリッジモーター３４ａを制御すると共に、互いに対向する印刷ヘッド２４の下面とインク受け領域５２の電極部材４４との間隔が所定間隔（例えば２ｍｍとか４ｍｍ）となるように昇降装置４７を制御する（ステップＳ１００）。続いて、検査対象ノズルを設定する（ステップＳ１１０）。検査対象ノズル列の設定順序は、イエロー（Ｙ）のノズル列６８Ｙの１番目のノズル２３Ｙから１８０番目のノズル２３Ｙ、マゼンタ（Ｍ）のノズル列６８Ｍの１番目のノズル２３Ｍから１８０番目のノズル２３Ｍ、シアン（Ｃ）のノズル列６８Ｃの１番目のノズル２３Ｃから１８０番目のノズル２３Ｃ、ブラック（Ｋ）のノズル列６８Ｋの１番目のノズル２３Ｋから１８０番目のノズル２３Ｋとする。次に、電圧印加回路５３のスイッチＳＷをオンにする（ステップＳ１２０）。これにより、互いに離れている印刷ヘッド２４とインク受け領域５２の電極部材４４との間には、電圧（４００Ｖ）が印加された状態となる。続いて、検査対象ノズルから流体を吐出するよう印刷ヘッド２４のマスク回路６４及び圧電素子６６を制御し（ステップＳ１３０）、そのときの印刷ヘッド２４と電極部材４４との間の出力信号波形のレベルＶＬ（振幅）の大きさを判定する（ステップＳ１４０）。

ここで、ノズル検査の原理について説明する。印刷ヘッド２４を接地してグランド電位とし、印刷ヘッド２４とインク受け領域５２の電極部材４４との間に電位差を生じさせた状態でインク滴をノズル２３から吐出させる実験を実際に行ったところ、電極部材４４での出力信号波形がサインカーブとして表れた。このような出力信号波形が得られる原理は、帯電したインク滴をインク受け領域５２に吐出するのに伴って静電誘導により誘導電流が流れたことに起因すると考えられる。ここで、インク滴が所定の大きさであっても１ショット分のインク滴による出力信号波形の振幅が微弱なことから、多数のインク滴（大ドットを吐出する操作を８回行うなど）を吐出するようにすると共に、反転増幅回路５４ｂにより信号を増幅することとした。このため、出力信号を多数のインク滴の積分値とすることができ、電圧検出回路５４から十分大きな出力信号波形が得られるようにした。なお、インク吐出数は、検査精度を確保可能な吐出数となるよう任意に設定することができる。一方、電気的性質の異なる流体を吐出させる実験を行ったところ、出力信号波形のレベルＶＬの大きさに違いが見られた。具体的には、導電率が約１０００μＳ／ｃｍの水溶性のインクと導電率が約１００μＳ／ｃｍの洗浄液とを用いたところ、前者は出力信号波形のレベルＶＬが３Ｖ以上だったのに対して後者は２Ｖ程度だった。この結果から、インクや洗浄液の導電率に依存して出力信号波形のレベルＶＬの範囲を決定し、その出力信号波形のレベルＶＬの範囲に基づいてインクと洗浄液とを区別できることがわかった。そこで、本実施形態では、下記表１に示すように、出力信号波形のレベルＶＬを３つの範囲に分け、各範囲ごとに吐出した流体の種類を対応づけた対応関係テーブルを作成し、フラッシュＲＯＭ７４に格納した。ここで、図６に示すように、第１閾値Ｖｔｈ１は、吐出流体がインクや洗浄液のときには超えるが、検査対象ノズルから何も吐出されなかったときには超えることのない値に設定されている。また、第２閾値Ｖｔｈ２は、吐出流体がインクのときには超えるが、吐出流体が洗浄液のときや検査対象ノズルから何も吐出されなかったときには超えることのない値に設定されている。

さて、ステップＳ１４０で出力信号波形のレベルＶＬが表１の対応関係テーブルのどの範囲に入るかを判定した結果、第１範囲（ＶＬ≦Ｖｔｈ１）に入ったときには、今回の検査対象ノズルに詰まりなどの吐出不良が生じているため吐出流体の種類は不明とし、そのノズルを特定する情報（例えばどのノズル列の何番目のノズルかを示す情報）と吐出不良ノズルであることとを対応づけてＲＡＭ７４に記憶する（ステップＳ１５０）。また、第２範囲（Ｖｔｈ１＜ＶＬ≦Ｖｔｈ２）に入ったときには、今回の検査対象ノズルから吐出された流体は洗浄液であるとみなし、そのノズルを特定する情報と吐出流体の種類が洗浄液であることとを対応づけてＲＡＭ７４に記憶する（ステップＳ１６０）。また、第３範囲（Ｖｔｈ２＜ＶＬ）に入ったときには、今回の検査対象ノズルから吐出された流体はインクであるとみなし、そのノズルを特定する情報と吐出流体の種類がインクであることとを対応づけてＲＡＭ７４に記憶する（ステップＳ１７０）。そして、ステップＳ１５０〜Ｓ１７０のあと、すべてのノズル２３につき検査を実施したか否かを判定し（ステップＳ１８０）、いまだ検査を行っていないノズルがあるときには、検査対象ノズルを未検査のものに更新し（ステップＳ１９０）、その後再びステップＳ１３０以降の処理を行う。一方、ステップＳ１８０で全てのノズル２３の検査を実施したならば、電圧印加回路５３のスイッチＳＷをオフにし（ステップＳ２００）、このノズル検査ルーチンを終了する。

こうしたノズル検査ルーチンの実行後、ＣＰＵ７２は、ＲＡＭ７４からすべてのノズル２３に対応する吐出流体の種類を読み出し、読み出した吐出流体の種類がすべて洗浄液だったならば、まだ洗浄液からインクへの置き換えが完了していないとみなして再び置換用クリーニングを実行する。一方、ＣＰＵ７２は、読み出した吐出流体の種類がすべてインクだったならば、洗浄液からインクへの置き換えが完了したとみなして置換用クリーニングを繰り返すことなくそのまま待機する。また、読み出した吐出流体の種類の一部が洗浄液だったならば、それらのノズル２３のみ洗浄液からインクへの置き換えが完了していないとみなして、それらのノズル２３のみ強制的に流体が吐出されるよう印刷ヘッド２４を制御する（フラッシング）。なお、吐出不良のノズル２３が存在した場合には、ノズル２３の詰まりを解消するためにキャッピング装置４０を用いて詰まり解消用クリーニングを実行する。このクリーニングは置換用クリーニングよりも多量のインクを使用して行うものとする。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のプリンター２０が本発明の流体吐出装置に相当し、印刷ヘッド２４が吐出ヘッドに相当し、インク受け領域５２が検査領域に相当し、電圧検出回路５４が検出手段に相当し、フラッシュＲＯＭ７４が記憶手段に相当し、ＣＰＵ７２が認識手段に相当する。なお、本実施形態では、プリンター２０の動作を説明することにより、本発明の流体種類等認識方法の一例も明らかにしている。

以上説明した本実施形態によれば、ノズル検査ルーチンにおいて検査対象ノズルから流体が吐出するよう印刷ヘッド２４を制御したときの印刷ヘッド２４とインク受け領域５２の電極部材４４との間の出力信号波形のレベルＶＬを検出し、そのレベルＶＬと表１の対応関係テーブルとから、そのレベルＶＬに対応する吐出流体の種類を読み出すことにより、ノズル２３から吐出された流体の種類を認識する。これにより、ノズル２３内の流体を洗浄液からインクに置き換える置換操作が完了したことを正確に把握することができる。したがって、ノズル２３から吐出された流体の種類が不明なままノズル２３に対する置換用クリーニングを実行する場合に比べて、置換用クリーニングを適切な回数だけ実行することができ、ひいてはインクを無駄に消費してしまうのを回避できる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、表１の対応関係テーブルにおいて出力信号波形のレベルＶＬに対応づけるものを吐出流体の種類としたが、出力信号波形のレベルＶＬと対応づけるものを、吐出流体の種類に代えて又は加えてノズル状態としてもよい。表２は、レベルＶＬとノズル状態とを対応づけた対応関係テーブルの一例である。この場合、すべてのノズルに対応するノズル状態が洗浄液からインクへの置換操作完了だったならばそのまま待機し、すべてのノズルに対応するノズル状態が置換操作未完だったならば再度置換用クリーニングを実行し、いずれかのノズルに対応するノズル状態が置換操作未完だったならばそれらのノズルのみフラッシングを行うようにする。また、吐出不良のノズル２３が存在した場合には、詰まり解消用クリーニングを実行する。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果が得られる。あるいは、出力信号波形のレベルＶＬと対応づけるものを、吐出流体の種類に代えて又は加えてノズルに対する処置としてもよい。表３は、レベルＶＬとノズルに対して取り得る処置とを対応づけた対応関係テーブルの一例である。この場合、すべてのノズルに対応する処置が待機だったならばそのまま待機し、すべてのノズルに対応する処置が置換用強制吐出だったならば再度置換用クリーニングを実行し、いずれかのノズルに対応する処置が置換用強制吐出だったならばそれらのノズルのみフラッシングを行うようにする。また、いずれかのノズルに対応する処置が詰まり解消用クリーニングだった場合には、詰まり解消用クリーニングを実行する。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

上述した実施形態では、ノズル検査時の出力信号波形のレベルＶＬに基づいてインクか洗浄液かを認識するようにしたが、レベルＶＬに基づいてイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４色のインクのうちどのインクかを認識するようにしてもよい。この場合、各色のインクがそれぞれ異なる導電率を持つように調製すれば、各色のインク毎にノズル検査時のレベルＶＬの取り得る範囲が異なることになるため、各色のインクのレベルＶＬの範囲とインク種類とを対応づけて対応関係テーブルを作成することができる。そして、ノズル検査時のレベルＶＬとその対応関係テーブルとから吐出流体が何色のインクかを認識することができる。こうすれば、インクカートリッジ２６に収容されている各色のインクが正しく充填されているか否かを知ることができる。

上述した実施形態では、インク供給路６９内の洗浄液をインクに置き換えるための置換用クリーニングを実施した直後にノズル検査ルーチンを実行するとしたが、その代わりに、次のようにしてもよい。すなわち、ある種のホワイトインクのように固化しやすいインクの場合、印刷休止中などにキャッピング装置４０でノズル２３を封止したとしてもノズル２３内のインクが固まってしまうおそれがある。このため、印刷終了後にそうしたインクを洗浄液に置き換えてノズル２３内のインクの固化を防止し、印刷を開始する前に洗浄液をインクに置き換える。ここで、洗浄液をインクに置き換える場合については上述した実施形態と同様である。一方、インクを洗浄液に置き換える場合についてはインク供給路６９内のインクを洗浄液に置き換えるための置換用クリーニングを実施した直後に図５のノズル検査ルーチンを実行する。そして、ノズル検査ルーチンの実行後、ＲＡＭ７４の所定領域からすべてのノズル２３に対応する吐出流体の種類を読み出し、読み出した吐出流体の種類がすべて洗浄液だったならば、インクから洗浄液への置き換えが完了したとみなして置換用クリーニングを繰り返すことなく待機する。一方、読み出した吐出流体の種類がすべてインクだったならば、インクから洗浄液への置き換えがいまだ完了していないとみなして置換用クリーニングを繰り返す。また、読み出した吐出流体の種類の一部がインクだったならば、それらのノズル２３のみインクから洗浄液への置き換えが完了していないとみなして、それらのノズル２３のみ強制的に流体が吐出されるよう印刷ヘッド２４を制御する（フラッシング）。こうすれば、ノズル流路内の流体をインクから洗浄液に置き換える置換操作が完了したことを正確に把握することができるため、置換操作が完了しているにもかかわらず、無駄に洗浄液を消費してしまうのを回避できる。

上述した実施形態では、キャップ４２内の電極部材４４をインク吸収部材４３の上面に配置したが、インク吸収部材４３の中段に挟み込むように配置してもよい。この場合、インク吸収部材４３は導電性を有していてもよいが、インクが水溶性であり導電性を有するためインク吸収部材４３は不導体でもよい。また、図７に示すように、電極部材４４の代わりに、ノズル２３から吐出されたインクが通過する位置の近傍に電極部材１４４をインク受け領域５２に設け、その電極部材１４４の近傍をインクが通過する際に生じる電圧の変化を電圧検出回路５４で検出し、その検出結果によりインクの吐出状態を検出するものとしてもよい。なお、電極部材１４４は、インクの通過に伴う電圧の変化を検出可能なものとすれば、電極板としてもよいし、電気線としてもよい。

上述した実施形態では、印刷ヘッド２４をグランドに接続し、電極部材４４に電圧を印加することにより印刷ヘッド２４とインク受け領域５２との間に電位差を生じさせるものとしたが、電極部材４４をグランドに接続し、印刷ヘッド２４に電圧を印加することにより印刷ヘッド２４とインク受け領域５２の電極部材４４との間に電位差を生じさせるものとしてもよい。また、グランドに接続する側の電極の電位はグランドに限らず、電圧印加回路５３の電圧と異なる電位であって、この電圧印加回路５３の電圧との間に所定の電位差を与える電位であればよい。なお、印刷ヘッド２４において所定の電位を与える電極は、ノズルプレート２７や印刷ヘッド２４内の電極など、印刷ヘッド２４内のインクと導通してインクに電位を与えることが可能な電極であればよい。

上述した実施形態では、両回路５３，５４を共にインク受け領域５２の電極部材４４に接続したが、両回路５３，５４を共に印刷ヘッド２４に接続したり、両回路５３，５４の一方を電極部材４４及び印刷ヘッド２４の一方に接続すると共に両回路５３，５４の他方を電極部材４４及び印刷ヘッド２４の他方に接続してもよい。

上述した実施形態では、インク受け領域５２はキャッピング装置４０のキャップ４２の内部に設けられているものとしたが、特にこれに限定されず、例えば、インクが乾燥して増粘するのを防止するために定期的又は所定のタイミングで印刷データとは無関係にインク滴を吐出させるフラッシング領域に設けるものとしてもよいし、印刷ヘッド２４の移動可能な領域に新たに設けるものとしてもよい。

上述した実施形態では、印刷ヘッド２４は、圧電素子６６に電圧を印加し、この圧電素子６６を変形させてインクを加圧する方式としたが、発熱抵抗体（例えばヒータなど）に電圧をかけインクを加熱して発生した気泡によりインクを加圧する方式を採用してもよい。また、インクカートリッジ２６は、往復動するキャリッジ２２に搭載したいわゆるオンキャリッジの構成としたが、メカフレーム３９に装着されチューブにより印刷ヘッド２４へインク等を供給するいわゆるオフキャリッジの構成としてもよい。

上述した実施形態では、インクを記録紙Ｐへ吐出するプリンター２０に具体化した例を示したが、印刷ヘッド２４とインク受け領域５２の電極部材４４との間に電位差を設けてノズルから流体が吐出されたか否かを検出可能なものとすれば、特に限定されずに本発明を適用することができる。例えば、インク以外の他の液体や機能材料の粒子が分散されている液状体（分散液）、ジェルのような流状体などを吐出する印刷装置としてもよいし、流体として吐出可能な固体を吐出する印刷装置に具体化してもよい。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ及びカラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を溶解した液体を吐出する液体吐出装置、同材料を分散した液状体を吐出する液状体吐出装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を吐出する液体吐出装置としてもよい。また、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に吐出する液体吐出装置、ジェルを吐出する流状体吐出装置、トナーなどの粉体を吐出する粉体吐出式記録装置としてもよい。

上述した実施形態では、プリンター２０を本発明の流体吐出装置として説明したが、原稿を読み取り可能なスキャナユニットを備えたマルチファンクションプリンタや、ＦＡＸ機能を有するＦＡＸ装置としてもよい。

２０プリンター、２１印刷機構、２２キャリッジ、２２ａインク供給針、２３，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙ，２３Ｋノズル、２４印刷ヘッド、２５リニア式エンコーダー、２６インクカートリッジ、２６ａインク供給口、２７ノズルプレート、２８キャリッジ軸、２９プラテン、３０紙送り機構、３２キャリッジベルト、３３駆動モーター、３４ａキャリッジモーター、３４ｂ従動ローラー、３５紙送りローラー、３９メカフレーム、４０キャッピング装置、４１シーリング部材、４２キャップ、４２ａ支持棒、４３インク吸収部材、４４，１４４電極部材、４５電極ピン、４７昇降装置、５０ノズル検査装置、５１回路ケース、５２インク受け領域、５３電圧印加回路、５４電圧検出回路、５４ａ積分回路、５４ｂ反転増幅回路、５４ｃＡ／Ｄ変換回路、６０ヘッド駆動波形生成回路、６２ヘッド駆動用基板、６３フラットケーブル、６４マスク回路、６５キャビティプレート、６５ａインク室、６６圧電素子、６７振動板、６８，６８Ｃ，６８Ｍ，６８Ｙ，６８Ｋノズル列、６９インク供給路、７０コントローラー、７２ＣＰＵ、、７３フラッシュＲＯＭ、７４ＲＡＭ、、７５インターフェース、１１０ユーザーパソコン、Ｐ記録紙、Ｒ１抵抗素子、ＳＷスイッチ。

Claims

ノズルから流体を吐出させる吐出ヘッドと、
前記ノズルから吐出される流体を受ける検査領域と、
互いに離れている前記吐出ヘッドと前記検査領域との間に電圧を印加した状態で前記ノズルから流体が吐出するよう前記吐出ヘッドを動作させたときの前記吐出ヘッドと前記検査領域との間の電位差の変化量を検出する検出手段と、
前記ノズルから吐出される可能性のある流体の導電率に依存して決定される電位差の変化量と該流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態とを対応づけた対応関係を記憶する記憶手段と、
前記検出手段によって検出された電位差の変化量に対応する流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態を前記記憶手段から読み出すことにより、前記ノズルから吐出された流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態を認識する認識手段と、
を備えた流体吐出装置。
前記記憶手段は、前記対応関係として、前記ノズルから吐出される可能性のある流体の導電率に依存して決定される電位差の変化量と該流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態とを対応づけたものを記憶している、
請求項１に記載の流体吐出装置。
前記流体の種類には、インク及び洗浄液が含まれる、
請求項１又は２に記載の流体吐出装置。
前記検出手段は、前記ノズル内の流体を洗浄液からインクに置き換える置換操作の途中で、互いに離れている前記吐出ヘッドと前記検査領域との間に電圧を印加した状態で前記ノズルから流体が吐出するよう前記吐出ヘッドを動作させたときの前記吐出ヘッドと前記検査領域との間の電位差の変化量を検出し、
前記認識手段は、前記検出手段によって検出された電位差の変化量に基づいて前記置換操作が完了したか否かを認識する、
請求項３に記載の流体吐出装置。
前記検出手段は、前記ノズル内の流体をインクから洗浄液に置き換える置換操作の途中で、互いに離れている前記吐出ヘッドと前記検査領域との間に電圧を印加した状態で前記ノズルから流体が吐出するよう前記吐出ヘッドを動作させたときの前記吐出ヘッドと前記検査領域との間の電位差の変化量を検出し、
前記認識手段は、前記検出手段によって検出された電位差の変化量に基づいて前記置換操作が完了したか否かを認識する、
請求項３に記載の流体吐出装置。
（ａ）ノズルから流体を吐出させる吐出ヘッドと該吐出ヘッドのノズルから吐出される流体を受ける検査領域とを互いに離して配置し、前記吐出ヘッドと前記検査領域との間に電圧を印加した状態で前記ノズルから流体が吐出するよう前記吐出ヘッドを動作させたときの前記吐出ヘッドと前記検査領域との間の電位差の変化量を検出するステップと、
（ｂ）前記ノズルから吐出される可能性のある流体の導電率に依存して決定される電位差の変化量と該流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態とを対応づけた対応関係を記憶する記憶手段から、前記ステップ（ａ）で検出された電位差の変化量に対応する流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態を読み出すことにより、前記ノズルから吐出された流体の種類又は該流体の種類に応じた処置・状態を認識するステップと、
を含む流体種類等認識方法。