JP6065524B2 - 液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式記録装置などの液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法に関し、特に、ノズルに連通する圧力室の一部を構成する作動部を変形させることで当該圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることによりノズルから液体を噴射させる液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法に関するものである。

液体噴射装置は、液体を液滴としてノズルから噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクをインク滴として噴射させて記録を行うインクジェット式記録装置（プリンター）等の画像記録装置を挙げることができる。また、この他、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタに用いられる色材、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイに用いられる有機材料、電極形成に用いられる電極材等、様々な種類の液体の噴射に液体噴射装置が用いられている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

例えば、上記のプリンターでは、インクの増粘による目詰まり等の要因によりノズルからインクが噴射されない場合、即ち、所謂ドット抜けが発生した場合、記録媒体に記録された画像の画質が低下するおそれがある。従って、全てのノズルからインクが確実に噴射されるか否かを検査する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、アクチュエーター（圧力発生手段）を駆動したときに生じる振動板の振動パターン（以下、残留振動と称す）に基づいてインクの噴射異常を検査する技術が開示されている。

特開２００６−３１２３２９号公報

ところで、上記のプリンターに搭載される記録ヘッドでは、複数のノズルが高密度に配設されている。これにより、各ノズルに連通している圧力室も高い密度で形成されており、その結果、隣り合う圧力室同士を区画する隔壁は非常に薄くなっている。そのため、例えば、上記の残留振動に基づく噴射異常検査の際、検査対象のノズルに対応する圧力発生手段を単独で駆動させたとき、当該圧力発生手段の駆動による圧力室内のインクの圧力変動に伴い隔壁が隣の圧力室側に撓むことがあった。これにより、圧力損失が発生して残留振動の振幅が小さくなり、その結果、検出信号に関して十分な大きさの振幅が得られず、検出精度が低下するという問題があった。

なお、このような問題は、インクを噴射する記録ヘッドを搭載したインクジェット式記録装置だけではなく、圧力発生手段を駆動させることで生じる残留振動に基づいて噴射異常を検出する構成を有する他の液体噴射装置においても同様に存在する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧力発生手段を駆動させることで生じる残留振動に基づいて噴射異常を検出する構成において検出精度を向上させることが可能な液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法を提供することにある。

本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体を噴射するノズル、当該ノズルに連通する圧力室、及び、当該圧力室の一部を構成する作動部と、前記作動部を変形させる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動によって前記ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動させて前記圧力室内に圧力変動を生じさせる駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、
前記駆動波形発生手段に対し前記圧力発生手段を電気的に接続する接続状態と切断状態とを切り替える切替手段と、
前記圧力発生手段の駆動によって生じる前記作動部の振動に基づき噴射異常を検査する検査手段と、を備え、
前記検査手段は、検査対象である第１ノズルに対応する第１圧力発生手段、および、前記第１ノズルに対して隣り合う第２ノズルに対応する第２圧力発生手段を接続状態に切り替えた状態で、前記駆動波形により第１圧力発生手段および第２圧力発生手段を駆動した後、前記第２圧力発生手段を切断状態に切り替えた状態で、前記第１圧力発生手段の駆動により生じる前記作動部の振動に基づく当該第１圧力発生手段の逆起電力に基づいて噴射異常の検査を行うことを特徴とする。

本発明によれば、検査対象である第１ノズルに対応する第１圧力発生手段、および、第１ノズルに対して隣り合う第２ノズルに対応する第２圧力発生手段を接続状態に切り替えた状態で、駆動波形により第１圧力発生手段および第２圧力発生手段を駆動した後、第２圧力発生手段を切断状態に切り替えた状態で、第１圧力発生手段の駆動により生じる作動部の振動に基づく当該第１圧力発生手段の逆起電力に基づいて噴射異常の検査が行われる。圧力室内に圧力変動を生じさせる段階では、第１圧力発生手段および第２圧力発生手段が同時に駆動されるので、検査対象ノズルに対応する圧力室内に圧力変動が生じる際に隣接する圧力室内にも圧力変動が生じる。これにより、検査対象ノズルの圧力室を画成している隔壁が圧力変動に伴って撓むことが抑制されるので、当該検査対象ノズルに対応する圧力室における圧力損失を低減させることができる。これにより、噴射異常の検出に十分な大きさの振幅の検出信号を得ることができる。また、作動部の振動に基づく第１圧力発生手段の逆起電力信号を検出する段階では、第２圧力発生手段が切断状態に切り替えられているので、当該第２圧力発生手段側からのリーク電流を防止することができる。その結果、噴射異常の検出精度を向上させることが可能となる。

そして、本発明の液体噴射装置の制御方法は、液体を噴射するノズル、当該ノズルに連通する圧力室、及び、当該圧力室の一部を構成する作動部と、前記作動部を変形させる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動によって前記ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動させて前記圧力室内に圧力変動を生じさせる駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、前記駆動波形の前記圧力発生手段への接続状態と切断状態とを切り替える切替手段と、前記圧力発生手段の駆動によって生じる前記作動部の振動に基づき噴射異常を検査する検査手段と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
検査対象である第１ノズルに対応する第１圧力発生手段、および、前記第１ノズルに対して隣り合う第２ノズルに対応する第２圧力発生手段を接続状態に切り替える第１の工程と、
前記駆動波形により第１圧力発生手段および第２圧力発生手段をほぼ同時に駆動する第２の工程と、
前記第２圧力発生手段を切断状態に切り替える第３の工程と、
前記第１圧力発生手段の駆動により生じる前記作動部の振動に基づく当該第１圧力発生手段の逆起電力に基づいて噴射異常を検査する第４の工程と、
を経ることを特徴とする。
さらに、上記目的を達成するために提案される本発明の液体噴射装置は、以下の構成を備えたものであってもよい。
すなわち、液体を噴射するノズル、当該ノズルに連通する圧力室、及び、当該圧力室の一部を構成する作動部と、前記作動部を変形させる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動によって前記ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動させて前記圧力室内に圧力変動を生じさせる駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、
前記駆動波形発生手段に対し前記圧力発生手段を電気的に接続する接続状態と切断状態とを切り替える切替手段と、
前記圧力発生手段の駆動によって生じる前記作動部の振動に基づき噴射異常を検査する検査手段と、を備え、
前記検査手段は、検査対象である第１ノズルに対応する第１圧力発生手段、および、前記第１ノズルに対して隣り合う第２ノズルに対応する第２圧力発生手段を接続状態に切り替えるとともに前記第１ノズルおよび前記第２ノズル以外の第３ノズルに対応する第３圧力発生手段を切断状態に切り替え、
前記駆動波形により第１圧力発生手段および第２圧力発生手段を駆動した後、当該駆動により前記第１圧力発生手段の前記作動部が振動している検査区間において、前記第２圧力発生手段を切断状態に切り替えた状態で、前記検査区間における前記第１圧力発生手段の前記作動部の振動に基づく当該第１圧力発生手段の逆起電力に基づいて噴射異常の検査を行うことを特徴とする。
本発明によれば、検査対象である第１ノズルに対応する第１圧力発生手段、および、第１ノズルに対して隣り合う第２ノズルに対応する第２圧力発生手段を接続状態に切り替えるとともに第１ノズルおよび第２ノズル以外の第３ノズルに対応する第３圧力発生手段を切断状態に切り替え、駆動波形により第１圧力発生手段および第２圧力発生手段を駆動した後、当該駆動により前記第１圧力発生手段の前記作動部が振動している検査区間において、第２圧力発生手段を切断状態に切り替えた状態で、検査区間における第１圧力発生手段の作動部の振動に基づく当該第１圧力発生手段の逆起電力に基づいて噴射異常の検査が行われる。圧力室内に圧力変動を生じさせる段階では、第１圧力発生手段および第２圧力発生手段が同時に駆動されるので、検査対象ノズルに対応する圧力室内に圧力変動が生じる際に隣接する圧力室内にも圧力変動が生じる。これにより、検査対象ノズルの圧力室を画成している隔壁が圧力変動に伴って撓むことが抑制されるので、当該検査対象ノズルに対応する圧力室における圧力損失を低減させることができる。これにより、噴射異常の検出に十分な大きさの振幅の検出信号を得ることができる。また、作動部の振動に基づく第１圧力発生手段の逆起電力信号を検出する段階（検査区間）では、第２圧力発生手段が切断状態に切り替えられているので、当該第２圧力発生手段側からのリーク電流を防止することができる。その結果、噴射異常の検出精度を向上させることが可能となる。
そして、本発明の液体噴射装置の制御方法は、液体を噴射するノズル、当該ノズルに連通する圧力室、及び、当該圧力室の一部を構成する作動部と、前記作動部を変形させる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動によって前記ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動させて前記圧力室内に圧力変動を生じさせる駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、前記駆動波形の前記圧力発生手段への接続状態と切断状態とを切り替える切替手段と、前記圧力発生手段の駆動によって生じる前記作動部の振動に基づき噴射異常を検査する検査手段と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
検査対象である第１ノズルに対応する第１圧力発生手段、および、前記第１ノズルに対して隣り合う第２ノズルに対応する第２圧力発生手段を接続状態に切り替えるとともに前記第１ノズルおよび前記第２ノズル以外の第３ノズルに対応する第３圧力発生手段を切断状態に切り替える第１の工程と、
前記駆動波形により第１圧力発生手段および第２圧力発生手段をほぼ同時に駆動する第２の工程と、
当該駆動により前記第１圧力発生手段の前記作動部が振動している検査区間において、前記第２圧力発生手段を切断状態に切り替える第３の工程と、
前記検査区間における前記第１圧力発生手段の前記作動部の振動に基づく当該第１圧力発生手段の逆起電力に基づいて噴射異常を検査する第４の工程と、を経ることを特徴とする。

プリンターの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの部分断面図である。 プリンターの電気的構成を説明するブロック図である。 駆動信号の構成を説明する波形図、及び、波形選択データの対応表である。 圧電素子の逆起電力信号を検出する回路構成を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、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、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。

図１はプリンター１の構成を示す斜視図である。このプリンター１は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２が取り付けられると共に、液体供給源の一種であるインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録動作時の記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、キャリッジ４を記録紙６（記録媒体および着弾対象の一種）の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構７と、主走査方向に直交する副走査方向に記録紙６を搬送する紙送り機構８と、を備えて概略構成されている。

キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）がプリンターコントローラー３１の制御部３７（図４参照）に送信される。リニアエンコーダー１０は位置情報出力手段の一種であり、記録ヘッド２の走査位置に応じたエンコーダーパルスを、主走査方向における位置情報として出力する。このため、制御部３７は、受信したエンコーダーパルスに基づいてキャリッジ４に搭載された記録ヘッド２の走査位置を認識できる。即ち、例えば、受信したエンコーダーパルスをカウントすることで、キャリッジ４の位置を認識することができる。これにより、制御部３７はこのリニアエンコーダー１０からのエンコーダーパルスに基づいてキャリッジ４（記録ヘッド２）の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２による記録動作を制御することができる。

キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリッジの走査の基点となるホームポジションが設定されている。本実施形態におけるホームポジションには、記録ヘッド２のノズル形成面（ノズルプレート２９：図３参照）を封止するキャッピング部材１１と、ノズル形成面を払拭するためのワイパー部材１２とが配置されている。そして、プリンター１は、このホームポジションから反対側の端部へ向けてキャリッジ４が移動する往動時と、反対側の端部からホームポジション側にキャリッジ４が戻る復動時との双方向で記録紙６上に文字や画像等を記録する所謂双方向記録が可能に構成されている。

図２及び図３に示すように、記録ヘッド２は、圧力発生ユニット１５と流路ユニット１６とから構成されており、これらを重ね合わせた状態で一体化してある。圧力発生ユニット１５は、圧力室１７を区画するための圧力室プレート１８、供給側連通口２２及び第１連通口２４ａを開設した連通口プレート１９、及び、圧電素子２０を実装した振動板２１と、を積層し、焼成等により一体化することで構成されている。また、流路ユニット１６は、供給口２３や第２連通口２４ｂを形成した供給口プレート２５、リザーバー２６や第３連通口２４ｃを形成したリザーバープレート２７、及び、ノズル２８が形成されたノズルプレート２９からなるプレート部材を積層状態で接着することで構成されている。ノズルプレート２９は、複数（例えば、３６０個）のノズル２８が列設されてノズル列が構成されている。このノズル列は、例えば、インクの色毎に設けられる。

圧力室１７とは反対側となる振動板２１の外側表面には、圧力室１７毎に対応して圧電素子２０が配設される。例示した圧電素子２０は、所謂撓み振動モードの圧電素子であり、駆動電極２０ａと共通電極２０ｂとによって圧電体２０ｃを挟んで構成されている。そして、圧電素子２０の駆動電極に駆動信号（駆動パルス）が印加されると、駆動電極２０ａと共通電極２０ｂとの間には電位差に応じた電場が発生する。この電場は圧電体２０ｃに付与され、圧電体２０ｃが付与された電場の強さに応じて変形する。即ち、駆動電極２０ａの電位を高くする程、圧電体層２０ｃの幅方向（ノズル列方向）の中央部が圧力室１７の内側（ノズルプレート２９に近づく側）に撓み、圧力室１７の容積を減少させるように振動板２１を変形させる。一方、駆動電極２０ａの電位を低くする程（０に近づける程）、圧電体層２０ｃの短尺方向の中央部が圧力室１７の外側（ノズルプレート２９から離れる側）に撓み、圧力室１７の容積を増加させるように振動板２１を変形させる。ここで、振動板２１において、圧力室１７の開口部を封止している部分は、本発明における作動部として機能する。この作動部の面積は、当該作動部によって封止される圧力室１７の開口面積よりも少し広くなっている。これにより、作動部が圧力室１７の開口面よりも内側又は外側に容易に撓むことができるようになっている。なお、例示した構成において、駆動電極２０ａと共通電極２０ｂとを逆にする構成を採用することも可能である。

図４は、プリンター１の電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態におけるプリンター１は、プリンターコントローラー３１とプリントエンジン３２とで概略構成されている。プリンターコントローラー３１は、ホストコンピューター等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）３３と、各種データ等を記憶するＲＡＭ３４と、各種制御のための制御プログラム等を記憶したＲＯＭ３５と、ＲＯＭ３５に記憶されている制御プログラムに従って各部の統括的な制御を行う制御部３７と、クロック信号を発生する発振回路３８と、記録ヘッド２へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路３９（駆動波形発生手段の一種）と、印刷データをドット毎に展開することで得られたドットパターンデータや駆動信号等を記録ヘッド２に出力するための内部インタフェース（内部Ｉ／Ｆ）４０と、を備えている。また、プリントエンジン３２は、記録ヘッド２、キャリッジ移動機構７、紙送り機構８、及び、リニアエンコーダー１０から構成されている。

制御部３７は、リニアエンコーダー１０から出力されるエンコーダーパルスからタイミングパルスＰＴＳ（図５参照）を生成するタイミングパルス生成手段として機能する。このタイミングパルスＰＴＳは、駆動信号発生回路３９が発生する駆動信号の発生開始タイミングを定める信号である。つまり、駆動信号発生回路３９は、このタイミングパルスＰＴＳを受信する毎に駆動信号ＣＯＭを出力する。換言すると、駆動信号発生回路３９は、上記のタイミングパルスＰＴＳに基づく周期（以下、単位周期Ｔという。）で駆動信号ＣＯＭを繰り返し発生する。また、制御部３７は、印刷データのラッチタイミングを規定するラッチ信号ＬＡＴ、及び、駆動信号に含まれる各噴射駆動パルスの選択タイミングを規定するチェンジ信号ＣＨを出力する。なお、本実施形態のラッチ信号ＬＡＴは、タイミングパルスＰＴＳの受信によって１つ目のＬＡＴ１を発生し、その後、規定時間の経過を条件に２つ目のＬＡＴ２を発生する。

駆動信号発生回路３９は、駆動電圧供給源と定電圧供給源とから構成され（何れも図示せず）、駆動電圧供給源から上記の駆動信号ＣＯＭを出力するとともに、定電圧供給源から直流電圧ＶＢＳを出力する。駆動電圧供給源は、圧電素子２０毎に設けられた第１スイッチ４８（本発明における切替手段の一種）を介して圧電素子２０の駆動電極２０ａに電気的に接続されている（図６参照）。また、定電圧供給源は、同一ノズル列に属する各圧電素子２０に対して共通に設けられた第２スイッチ４９および当該第２スイッチ４９と並列に接続されている検出抵抗器５０を介して圧電素子２０の共通電極２０ｂに電気的に接続されている（図６参照）。

図５は、本実施形態における駆動信号ＣＯＭの構成の一例を説明する波形図、及び、波形選択データの対応表である。なお、同図において横軸は時間を、縦軸は電位を、それぞれ示している。本実施形態の駆動信号ＣＯＭは、ラッチ信号を基準として前半部分と後半部分とに分けることができる。本実施形態において、前半（期間Ｔ１）に対応する部分が記録用単位信号であって、後半（期間Ｔ２）に対応する部分が検査用単位信号である。そして、本実施形態においては、記録紙６等の記録媒体に対する記録動作中（画像等の印刷動作中）に、後半の検査用単位信号を用いてノズル２８の噴射異常検査を行うことができるように構成されている。この噴射異常検査の詳細については後述する。

本実施形態における記録用単位信号は、４つの噴射駆動パルスＰ１〜Ｐ４を期間Ｔ１内に有する一連の信号である。本実施形態において、前半部分の期間Ｔ１は、４つの期間（パルス発生期間）ｔ１〜ｔ４に区分されている。そして、期間ｔ１で第１噴射駆動パルスＰ１が発生し、期間ｔ２で第２噴射駆動パルスＰ２が発生し、期間ｔ３で第３噴射駆動パルスＰ３が発生し、期間ｔ４で第４噴射駆動パルスＰ４が発生する。各噴射駆動パルスＰ１〜Ｐ４は、基準電位ＶＢとこれよりも低い噴射電位ＶＬとの間で電位が逆台形状に変化する波形となっている。これらの噴射駆動パルスＰ１〜Ｐ４の駆動電圧Ｖｈ１（基準電位ＶＢから噴射電位ＶＬまでの電位差）は、ノズル２８から所定量のインクが噴射されるように調整されている。本実施形態では、１つの画素（画像等の構成単位）の形成領域に対し、ドットを形成しない非記録も含めて合計４階調の表現が可能となっている。

より具体的には、これらの第１噴射駆動パルスＰ１〜第４噴射駆動パルスＰ４が圧電素子２０にそれぞれ印加される毎に、規定量のインクがノズル２８から噴射される。そして、期間Ｔ１内で圧電素子２０に印加する噴射駆動パルスの数を変えることで１つの画素領域（記録紙６における仮想上の画素形成領域）に対して記録されるドットの大きさを異ならせることができる。期間Ｔ１内における噴射駆動パルスの選択は、図５の対応表の左欄（ＬＡＴ１）に示すように、印刷データに基づいて生成される２ビットの選択データに応じて行われる。
例えば、選択データが（００）の場合には、何れの噴射駆動パルスも圧電素子２０に印加されない。このため、期間Ｔ１においてノズル２８からはインクが噴射されない。即ち、選択データが（００）の場合、ドットが形成されない非記録（非吐出）となる。また、期間Ｔ１において選択データが（０１）の場合、期間Ｔ１内の期間ｔ２における第２噴射駆動パルスＰ２のみが圧電素子２０に印加されることで、期間Ｔ１でノズル２８から１回だけインクが噴射される。これにより、記録紙６には１つのドット（以下、単位ドットという。）が形成され、これが小ドットとなる。さらに、選択データが（１０）の場合、期間Ｔ１内の期間ｔ１における第１噴射駆動パルスＰ１とｔ３における第３噴射駆動パルスＰ３が選択されて圧電素子２０に順次印加される。これにより、期間Ｔ１内ではインクの噴射動作が２回連続して行われる。これらのインクが記録紙６に着弾すると、当該記録紙６には２つの単位ドットが形成され、この２つの単位ドットにより中ドットが構成される。そして、選択データが（１１）の場合、期間Ｔ１内の４つの噴射駆動パルスＰ１〜Ｐ４がそれぞれ選択されて圧電素子２０に順次印加されることで、期間Ｔ１内でインクの噴射動作が４回連続して行われる。これにより、記録紙６には各インクが着弾して４つの単位ドットが形成され、これらの単位ドットにより大ドットが構成される。

一方、本実施形態における検査用単位信号は、検査用駆動パルスＰｄ（駆動波形の一種）を期間Ｔ２内に１つ有する一連の信号である。本実施形態において、後半部分の期間Ｔ２は、さらに２つの期間ｔ５およびｔ６に区分されている。そして、期間ｔ５で検査用駆動パルスＰｄが発生され、期間ｔ６では基準電位ＶＢで一定となっている。なお、期間Ｔ２で噴射異常検査を行う場合（以下、適宜、噴射異常検査モードと言う。）では、期間ｔ５での検査用駆動パルスＰｄによる圧電素子２０の駆動の後、期間ｔ６において検査対象ノズルに対応する圧電素子２０の逆起電力信号の検出が行われるようになっている。以下、期間ｔ５を圧力振動発生区間（或いは圧力振動発生段階）、期間ｔ６を検出区間（或いは検出段階）とも言う。検査用駆動パルスＰｄは、基準電位ＶＢとこれよりも低い検査電位Ｖｄとの間で逆台形状に電位が変化する波形となっている。すなわち、検査用駆動パルスＰｄは、圧電素子２０に対して基準電位ＶＢに対応する基準状態から圧力室１７の外側に撓んで圧力室１７の容積を膨張させた後、圧力室１７の内側に向けて撓んで圧力室１７の容積を基準電位ＶＢに対応する基準容積まで収縮させる一連の動作を行わせる波形である。

この検査用駆動パルスＰｄの駆動電圧Ｖｈ２（基準電位ＶＢから噴射電位Ｖｄまでの電位差）は、噴射駆動パルスの駆動電圧Ｖｈ１よりも低く設定されている。検査用駆動パルスＰｄは、圧電素子２０を駆動することで圧力室１７内のインクに圧力振動を生じさせることを目的とするパルスである。このため、検査用駆動パルスＰｄの印加により圧電素子２０を駆動させたときにノズル２８からインクが噴射されても良いし、インクが噴射されなくても良い。但し、本実施形態においては、記録動作中にノズル２８の噴射異常検査を行う構成であるため、検査用駆動パルスＰｄが圧電素子２０に印加されてもノズル２８からインクが噴射されないような駆動電圧Ｖｈ２に設定されている。

噴射異常検査モード（期間Ｔ２）における検査用駆動パルスＰｄの選択は、期間Ｔ１の噴射駆動パルスの選択と同様に、２ビットの選択データに基づいて行われる。本実施形態では、例えば、噴射異常検出を行わない場合（非検出）には、選択データ（００）が割り当てられている。即ち、選択データが（００）の場合、期間Ｔ２において圧電素子２０には検査用駆動パルスＰｄは印加されない。また、後述するように、検査対象ノズル（本発明における第１ノズルに相当）に隣り合う隣接ノズル（本発明における第２ノズルに相当）を駆動する場合には、選択データ（０１）が割り当てられている。この場合、期間Ｔ２のｔ５において隣接ノズルに対応する圧電素子２０（本発明における第２圧力発生手段の一種）に検査用駆動パルスＰｄが印加される。そして、検査対象ノズルを駆動する場合には、選択データ（１１）が割り当てられている。この場合、期間Ｔ２のｔ５において検査対象ノズルに対応する圧電素子２０（本発明における第１圧力発生手段の一種）に検査用駆動パルスＰｄが印加される。なお、本実施形態における噴射異常検査モードでは、選択データ（１０）は使用されない。検査対象ノズルと隣接ノズルの検査時の駆動の違いについては後述する。

次に、この記録ヘッド２の電気的構成について説明する。この記録ヘッド２は、図４に示すように、第１シフトレジスター４１及び第２シフトレジスター４２からなるシフトレジスター（ＳＲ）回路と、第１ラッチ回路４３及び第２ラッチ回路４４からなるラッチ回路と、デコーダー４５と、制御ロジック４６と、レベルシフター４７と、スイッチ４８（第１スイッチ）と、圧電素子２０と、スイッチ４９（第２スイッチ）と、噴射異常検出回路５１と、を備えている。そして、各シフトレジスター４１，４２、各ラッチ回路４３，４４、レベルシフター４７、第１スイッチ４８、及び、圧電素子２０は、それぞれノズル２８毎に対応した数だけ設けられる。なお、図４では、１ノズル分の構成のみが図示され、他のノズル分の構成については図示が省略されている。

この記録ヘッド２は、プリンターコントローラー３１から送られてくる選択データ（階調データ）ＳＩに基づいてインク（液体の一種）の噴射制御を行う。本実施形態では、２ビットで構成された選択データの上位ビット群、選択データの下位ビット群の順に記録ヘッド２へクロック信号ＣＬＫに同期して送られてくるので、まず、選択データの上位ビット群が第２シフトレジスター４２にセットされる。全てのノズル２８について選択データの上位ビット群が第２シフトレジスター４２にセットされると、次にこの上位ビット群が第１シフトレジスター４１にシフトする。これと同時に、選択データの下位ビット群が第２シフトレジスター４２にセットされる。

第１シフトレジスター４１の後段には、第１ラッチ回路４３が電気的に接続され、第２シフトレジスター４２の後段には、第２ラッチ回路４４が電気的に接続されている。そして、プリンターコントローラー３１側からのラッチパルスが各ラッチ回路４３，４４に入力されると、第１ラッチ回路４３は記録データの上位ビット群をラッチし、第２ラッチ回路４４は記録データの下位ビット群をラッチする。各ラッチ回路４３，４４でラッチされた記録データ（上位ビット群，下位ビット群）はそれぞれ、デコーダー４５へ出力される。このデコーダー４５は、記録データの上位ビット群及び下位ビット群に基づいて、駆動信号ＣＯＭに含まれる各駆動パルスを選択するためのパルス選択データを生成する。

第１スイッチ４８の入力側には駆動信号発生回路３９からの駆動信号ＣＯＭが供給される。また、第１スイッチ４８の出力側には、圧電素子２０の個別電極２０ａが接続されている（図６参照）。この第１スイッチ４８は、上記の選択データに基づき各駆動信号に含まれる各駆動パルスを圧電素子２０へ選択的に供給する。このような動作をする第１スイッチ４８は、選択供給手段の一種として機能する。また、この第１スイッチ４８は、上記期間Ｔ２において噴射異常検査を行う場合に、駆動信号発生回路３９に対する圧電素子２０の接続状態または切断状態を切り替える切替手段の一種としても機能する。噴射異常検モードにおける第１スイッチ４８の動作については後述する。

一方、圧電素子２０の共通電極２０ｂ側には、第２スイッチ４９を介して噴射異常検出回路５１が接続されている。第２スイッチ４９は、制御ロジック４６から出力される切替信号に応じて切替制御される。噴射異常検出回路５１は、検査用駆動パルスＰｄによって圧電素子２０が駆動されたときの残留振動に基づく圧電素子２０の逆起電力信号を検出信号としてプリンターコントローラー３１側に出力するように構成されている。プリンターコントローラー３１（制御部３７）は、噴射異常検出回路５１から出力される逆起電力信号に基づき、検査対象ノズルの噴射異常の有無を検査する。したがって、噴射異常検出回路５１およびプリンターコントローラー３１は、本発明における検査手段として機能する。

図６は、圧電素子２０の逆起電力信号Ｓｃを検出する回路構成を説明する図である。なお、図６（ａ）は、噴射異常検査モード、すなわち、期間Ｔ２内における期間ｔ５（圧力振動発生区間）での状態を示し、図６（ｂ）は、同じく期間Ｔ２内における期間ｔ６（検査区間）での状態を示している。また、同図では、ノズル３つ分の構成を例示し、他のノズル２８に対応する構成は便宜上省略しているが、圧電素子２０および第１スイッチ４８は同一ノズル列を構成するノズル２８の数分だけ設けられる。そして、同図では、中央の圧電素子２０が、検査対象ノズル（第１ノズル）に対応する圧電素子２０（第１圧力発生手段）であり、その両隣は、検査対象ノズルと隣り合う隣接ノズル（第２ノズル）に対応する圧電素子２０（第２圧力発生手段）である。上述したように、駆動信号発生回路３９の駆動電圧供給源は、圧電素子２０毎の第１スイッチ４８を介して圧電素子２０の駆動電極２０ａにそれぞれ接続され、定電圧供給源は、第２スイッチ４９および当該第２スイッチ４９と並列に接続されている検出抵抗器５０を介して圧電素子２０の共通電極２０ｂに電気的に接続されている。この第２スイッチ４９は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴから構成され、期間Ｔ１における記録動作中或いは、期間Ｔ２の期間ｔ５における検査用駆動パルスＰｄの印加中（圧力振動発生区間）においてはオンに切り替えられる（図６（ａ））。この場合、電流Ｉｄは、第２スイッチ４９側を流れる。一方、期間Ｔ２の期間ｔ６における検出区間においてはオフに切り替えられる（図６（ｂ））。この場合、電流Ｉｄは、検出抵抗器５０側を流れる。

ここで、検査用駆動パルスＰｄによって圧電素子２０が駆動された後には、圧力室１７内のインクに生じた圧力振動に応じて当該圧力室１７の作動部である振動板２１が振動する。これに伴って圧電素子２０にも減衰振動（残留振動）が生じ、この残留振動に基づく逆起電力が生じる。噴射異常検出回路５１は、上記の検出抵抗器５０の両端の電位差を増幅および２値化することで圧電素子２０の逆起電力信号Ｓｃ（検出信号）を得る。ノズル２８からインクが噴射されない所謂ドット抜けの場合や、ノズル２８からインクが噴射されるとしても正常なノズル２８と比較してインクの量や飛翔速度が極端に低下している場合などの異常時には、上記の検出信号の周期成分、振幅成分、およびラッチ信号（ＬＡＴ２）を基準としたときの位相成分が、正常時のものと比較して異なることが判っている。このため、逆起電力信号Ｓｃに基づく噴射異常の判定は、例えば、上記各成分についてそれぞれ正常とされる範囲を予め規定しておき、検出信号の各成分が規定範囲内に入るか否かに基づいて行われる。なお、より詳細な判定方法については周知であるため、その説明は省略する。

ところで、従来では、上記の残留振動に基づく噴射異常検査の際、検査対象のノズルに対応する圧電素子を単独で駆動させたときに圧力室内のインクの圧力変動に伴って圧力室同士を区画する隔壁が撓むことがあった。これにより、圧力損失が発生して残留振動の振幅が小さくなる。すなわち、隣接ノズル間でクロストークが生じる。その結果、検出信号に関し、上記の判定をする上で十分な大きさの振幅が得られず、検出精度が低下するという問題があった。これに対し、本発明に係るプリンター１では、噴射異常検査時に検査対象ノズルに対応する圧電素子２０と、当該検査対象ノズルに対して隣り合う隣接ノズルに対応する圧電素子２０とを同時に駆動することにより、上記クロストークを抑制することに特徴を有している。

上記の点について図６を参照して説明する。
噴射異常検査は、ノズル列を構成する各ノズル２８について１つずつ順次行われる。上述したように、本発明に係るプリンター１では、検査対象ノズルの他に、当該検査対象ノズルに対して隣り合う隣接ノズルも同時に駆動することでクロストークを抑制する。なお、ノズル列の両端に位置するノズル２８が検査対象である場合、片側一方にしか隣接ノズルが存在しないため、この場合には、これらの２つのノズルに対応する圧電素子２０を駆動して検査が行われる。それ以外のノズル２８の検査時においては、検査対象ノズルに対応する圧電素子２０と、その両隣の隣接ノズルに対応する圧電素子２０の合計３つの圧電素子２０を駆動して検査が行われる。以下においては、後者の例について説明する。

上述したように、図６において、中央の圧電素子２０が、検査対象ノズルに対応する圧電素子２０であり、その両隣は、検査対象ノズルと隣り合う隣接ノズルに対応する圧電素子２０である。期間Ｔ２における噴射異常検査モードでは、まず、切替信号により第２スイッチ４９がオンとされ、また、検査対象ノズルに対応する圧電素子２０の第１スイッチ４８および両側の隣接ノズルに対応する圧電素子２０の第１スイッチ４８がオンとされる（第１の工程。図６（ａ））。なお、これらの圧電素子２０以外の他の圧電素子２０（本発明における第３ノズルに対応する第３圧力発生手段に相当）の第１スイッチ４８はオフにされる。これは検査対象ノズルの圧電素子２０の逆起電力信号Ｓｃを検出する際に、他の圧電素子２０からのリーク電流が検出抵抗器５０側に回り込まないようにするためである。

そして、期間ｔ５の圧力振動発生区間において、図６（ａ）に示すように、検査対象ノズルに対応する圧電素子２０には、選択データ（１１）に基づいて検査用駆動パルスＰｄが印加される。これと同時に、隣接ノズルに対応する圧電素子２０にも、選択データ（０１）に基づいて検査用駆動パルスＰｄが印加される。これにより、各圧電素子２０が同時に駆動され（第２の工程）、検査対象ノズルに対応する圧力室１７および隣接ノズルに対応する圧力室１７には、同じタイミングで圧力変動が生じる。これにより、検査対象ノズルの圧力室１７の内圧が上昇しても当該圧力室を画成している隔壁が撓むことが抑制される。これにより、検査対象ノズルの圧力室１７における圧力損失を低減させることができる。その結果、検査に十分な圧力振動を生じさせることができる。この圧力振動の減衰振動（残留振動）に伴って、当該圧力室１７の作動部である振動板２１および圧電素子２０も振動し、この振動により圧電素子２０には逆起電力が生じる。

続いて、検査区間である期間ｔ６において、切替信号により第２スイッチ４９がオフに切り替えられると共に、隣接ノズルに対応する圧電素子２０の第１スイッチ４８がオフに切り替えられる（第３の工程：図６（ｂ））。これにより、検出抵抗器５０には、検査対象ノズルに対応する圧電素子２０の上記逆起電力に基づく電流Ｉｄのみが流れる。すなわち、検出抵抗器５０には、隣接ノズルに対応する圧電素子２０の逆起電力に基づく電流は流れ込まない。また、隣接ノズルの圧電素子２０は、基準電位ＶＢＳに対応する基準状態のままで変形が抑制されるので、隣接ノズルにおける振動板２１の剛性が高まる。これにより、検査対象ノズル側では残留振動の損失が抑制され、この残留振動に基づく圧電素子２０の逆起電力信号の振幅の低下が抑えられる。そして、噴射異常検出回路５１は、上記の検出抵抗器５０の両端の電位差から圧電素子２０の逆起電力信号Ｓｃを得る。この逆起電力信号Ｓｃに基づいて、ノズル２８の異常の有無が判定される（第４の工程）。

このように本発明に係るプリンター１では、噴射異常検査モードにおいて、圧力室１７内に圧力変動を生じさせる段階（圧力振動発生区間）では、検査対象ノズルと隣接ノズルのそれぞれの圧電素子２０が同時に駆動されるので、検査対象ノズルに対応する圧力室１７内に圧力変動が生じる際に、これに隣接する圧力室１７内にも圧力変動が生じる。これにより、検査対象ノズルの圧力室１７を画成している隔壁が圧力変動に伴って撓むことが抑制されるので、当該検査対象ノズルに対応する圧力室１７における圧力損失を低減させることができる。これにより、噴射異常の検出に十分な大きさの振幅の検出信号を得ることができる。また、残留振動に基づく逆起電力信号を検出する段階（検出区間）では、隣接ノズルの圧電素子２０が切断状態に切り替えられているので、当該隣接ノズルの圧電素子２０側からのリーク電流を防止することができる。その結果、噴射異常の検出精度を向上させることが可能となる。

なお、上記実施形態では、検査対象ノズルの隣の隣接ノズルを片側１つずつ（検査対象ノズルがノズル列端部に位置するノズルである場合には片側１つ、それ以外のノズルが検査対象ノズルである場合には両隣で合計２つ）とした例を挙げたが、これには限られず、隣接ノズルを片側２つ以上とする構成を採用することもできる。
また、上記実施形態では、記録動作の途中に噴射異常検査が可能な構成を例示したが、これには限られない。例えば、記録動作には噴射異常検査を行わずに、記録動作から独立して噴射異常検査を別途行う構成を採用することも可能である。

そして、本発明は、圧力発生手段を駆動させることで生じる残留振動に基づいて噴射異常を検出する構成を有する液体噴射装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体噴射装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。

１…プリンター，２…記録ヘッド，１７…圧力室，２０…圧電素子，２１…振動板（作動部），２８…ノズル，３１…プリンターコントローラー，３７…制御部，３９…駆動信号発生回路，４８…第１スイッチ，４９…第２スイッチ，５０…検出抵抗器，５１…噴射異常検出回路

Claims (2)

1. 液体を噴射するノズル、当該ノズルに連通する圧力室、及び、当該圧力室の一部を構成する作動部と、前記作動部を変形させる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動によって前記ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
   前記圧力発生手段を駆動させて前記圧力室内に圧力変動を生じさせる駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、
   前記駆動波形発生手段に対し前記圧力発生手段を電気的に接続する接続状態と切断状態とを切り替える切替手段と、
   前記圧力発生手段の駆動によって生じる前記作動部の振動に基づき噴射異常を検査する検査手段と、を備え、
   前記検査手段は、検査対象である第１ノズルに対応する第１圧力発生手段、および、前記第１ノズルに対して隣り合う第２ノズルに対応する第２圧力発生手段を接続状態に切り替えるとともに前記第１ノズルおよび前記第２ノズル以外の第３ノズルに対応する第３圧力発生手段を切断状態に切り替え、
   前記駆動波形により第１圧力発生手段および第２圧力発生手段を駆動した後、当該駆動により前記第１圧力発生手段の前記作動部が振動している検査区間において、前記第２圧力発生手段を切断状態に切り替えた状態で、前記検査区間における前記第１圧力発生手段の前記作動部の振動に基づく当該第１圧力発生手段の逆起電力に基づいて噴射異常の検査を行うことを特徴とする液体噴射装置。
2. 液体を噴射するノズル、当該ノズルに連通する圧力室、及び、当該圧力室の一部を構成する作動部と、前記作動部を変形させる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動によって前記ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動させて前記圧力室内に圧力変動を生じさせる駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、前記駆動波形の前記圧力発生手段への接続状態と切断状態とを切り替える切替手段と、前記圧力発生手段の駆動によって生じる前記作動部の振動に基づき噴射異常を検査する検査手段と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
   検査対象である第１ノズルに対応する第１圧力発生手段、および、前記第１ノズルに対して隣り合う第２ノズルに対応する第２圧力発生手段を接続状態に切り替えるとともに前記第１ノズルおよび前記第２ノズル以外の第３ノズルに対応する第３圧力発生手段を切断状態に切り替える第１の工程と、
   前記駆動波形により第１圧力発生手段および第２圧力発生手段をほぼ同時に駆動する第２の工程と、
   当該駆動により前記第１圧力発生手段の前記作動部が振動している検査区間において、前記第２圧力発生手段を切断状態に切り替える第３の工程と、
   前記検査区間における前記第１圧力発生手段の前記作動部の振動に基づく当該第１圧力発生手段の逆起電力に基づいて噴射異常を検査する第４の工程と、を経ることを特徴とする液体噴射装置の制御方法。

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