JP2009073060A - 吐出不良ノズルの検出方法及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 速やかに、低コストで、記録装置の規模を大きくすることなく、ノズルごとに吐出不良ノズルを検出する。
【解決手段】 ヒータにより熱エネルギーをインクに付与させることによりノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドにおけるヒータに駆動信号が印加されている間の各ヒータの温度を温度センサにより測定する。温度センサにより測定された温度を時間で二階微分した曲線における負方向に凸となるピークの値と正方向に凸となるピークの値との差により吐出不良ノズルを判断する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ヒータとこれに対応する温度センサとを備え、ヒータで発生した熱エネルギーによりノズルからインクを吐出させるインクジェット記録ヘッドの温度センサの検出結果に基づく吐出不良ノズルの検出方法に関する。

記録ヘッドのノズルからインクを吐出させて記録媒体に画像を形成するインクジェット記録方式の中で、ヒータで発生した熱エネルギーによりノズルからインクを吐出させるインクジェット記録方式が知られている。この方式の記録装置に用いられる記録ヘッドは、ノズルを高密度で多数配置することが容易である。一方、このような記録ヘッドにおいては、異物がノズルに詰まることやインク供給経路内に混入した気泡によりインクが供給されないことなどにより、一部又は全てのノズルからインクが吐出されない場合がある。

インクが正常に吐出されないノズル（吐出不良ノズル）が記録ヘッドに発生した場合、このノズルが再びインクを吐出するように回復動作を実行することが好ましい。記録ヘッドの往復走査と記録媒体の搬送とを繰り返して記録を行う、いわゆるシリアル方式のインクジェット記録装置は、記録媒体の外側に記録ヘッドを移動させて回復動作を実行することが可能である。しかし、記録媒体の全幅に対応する幅の、複数のノズルをライン状に配列してなる記録ヘッドを備えたフルライン型記録装置では、記録動作中に記録ヘッドを記録媒体の外側に移動させることができない。したがって、吐出不良ノズルを速やかに特定し、このノズルを補完して記録を行うことや記録ヘッドの回復動作を行うことが重要となっている。

吐出不良ノズルを特定するために、従来から、種々の、吐出不良ノズルの検出方法、吐出不良ノズルの補完方法、これらを実行する記録装置などが開示されている。

正常な動作をしない記録素子を検出する方法として、所定のパターンを記録し、読み取り装置によりこの記録物の読み取りを行い、この読み取り結果から正常な動作をしない記録素子を検出する方法が開示されている（特許文献１参照）。さらに、特許文献１は、検出された正常な動作をしない記録素子に供給すべき画像データを他の記録素子に供給する画像データに重畳することで補完して記録を行う方法が開示されている。

また、記録媒体の全幅に対応する幅の記録ヘッドを備えたフルライン型記録装置において、各ノズルからの吐出状態を同じにする為に、インクが吐出されたか否かを検出する検出手段を設けた構成が知られている。例えば、インクが吐出されたか否かを検出する検出手段を備え、吐出不良ノズルを検出したときの駆動条件に基づいて記録するインクジェット記録装置が開示されている（特許文献２参照）。

また、記録ヘッドのノズル列の両端近傍に配置された発光素子と受光素子のセットからなる検出手段により、吐出不良ノズルを検出するインクジェット記録装置が開示されている（特許文献３参照）。

また、記録ヘッドのヒータから発生される熱の影響を受ける位置に導体部を配列し、温度に依存して変化する導体部の抵抗値の変化を検出することによりノズル内のインクの有無を検出するインクジェット記録装置が開示されている（特許文献４参照）。

さらに、ヒータと温度センサとを同一素子基板上に設けたインクジェット記録装置が開示されている（特許文献５参照）。この特許文献５のインクジェット記録装置は、膜状の温度センサをヒータの配列領域と重なるように設けている。また、この特許文献５では、温度変化に応じた温度センサの抵抗値変化から吐出不良ノズルの判定を行う構成が開示されている。また、特許文献５には、成膜プロセスにより膜状の温度センサが素子基板上に形成され、端子からワイヤーボンディング等の方法により外部と接続される構成が開示されている。
特開平６−７９９５６号公報 特開平３−２３４６３６号公報 特開平２−１９４９６７号公報 特開昭５８−１１８２６７号公報 特開平２−２８９３５４号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される正常な動作をしない記録素子を検出する方法では、記録した所定のパターンの読み取り結果から正常な動作をしない記録素子を検出する。そのため、吐出不良ノズルを検出する前に所定のパターンを記録する必要があり、速やかに吐出不良ノズルを検出することが非常に困難である。また、読み取り装置を設ける必要があり、コストが高くなってしまう。

また、上記特許文献２及び特許文献３に開示される構成の記録装置では、記録装置の小型化及び低コスト化が難しく、吐出不良ノズルを速やかに検出することも困難である。

上記各特許文献に記載される発明においては、ノズルごとに行う吐出不良ノズルの検出を、速やかに、低コストで、装置規模を大きくすることなく実行することが可能な記録装置は開示されていない。

そこで、本発明は、速やかに、低コストで、記録装置の規模を大きくすることなく、ノズルごとに吐出不良ノズルを検出する吐出不良ノズルの検出方法及びこの吐出不良ノズルの検出方法を実行可能な記録装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するための本発明は、複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数のヒータと、前記複数のヒータに対応して前記複数のヒータの近傍に設けられた複数の温度センサとを備え、前記複数のヒータにより熱エネルギーをインクに付与させることによりノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドにおける吐出不良ノズルの検出方法であって、
前記複数のヒータそれぞれに駆動信号を印加する印加工程と、
前記複数のヒータに駆動信号が印加されている間の前記複数の温度センサそれぞれにより検出された温度をそれぞれ時間で二階微分する二階微分工程と、
前記二階微分工程で得られた前記複数のノズルに対応するそれぞれの曲線において、負方向に凸となるピークと正方向に凸となるピークとを検出するピーク検出工程と、
前記二階微分工程で得られた前記複数のノズルに対応するそれぞれの曲線において、負方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値と正方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値との差と閾値とを比較する比較工程と、
前記比較工程で前記差が前記閾値と同じ値又は前記閾値よりも小さい値となった前記曲線に対応するノズルを吐出不良ノズルと判断する判断工程と、
を有することを特徴とする。

また、上記課題を達成するための別の本発明は、複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数のヒータと、前記複数のヒータに対応して前記複数のヒータの近傍に設けられた複数の温度センサとを備え、前記複数のヒータにより熱エネルギーをインクに付与させることによりノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを備える記録装置であって、
前記複数のヒータそれぞれに駆動信号を印加する印加手段と、
前記複数のヒータに駆動信号が印加されている間の前記複数の温度センサそれぞれにより検出された温度をそれぞれ時間で二階微分する二階微分手段と、
前記二階微分手段による二階微分で得られた前記複数のノズルに対応するそれぞれの曲線において、負方向に凸となるピークと正方向に凸となるピークとを検出するピーク検出工程と、
前記二階微分手段による二階微分で得られた前記複数のノズルに対応するそれぞれの曲線において、負方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値と正方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値との差と閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較によって前記差が前記閾値と同じ値又は前記閾値よりも小さい値となった前記曲線に対応するノズルを吐出不良ノズルと判断する判断手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明では、記録ヘッドの駆動時において各ヒータの近傍に備えられた温度センサの検出温度を時間で二階微分した曲線の、負方向に凸のピークの値と正方向に凸のピークの値との差が予め定められた閾値を超えるか否かを判断する。そして、この判断結果に基づいて各ノズルについて正常に吐出するノズルか吐出不良ノズルかを判断することができる。本発明によれば、速やかに、低コストで、記録装置の規模を大きくすることなく、ノズルごとに吐出不良ノズルを検出することができ、吐出不良ノズルが発生していた場合、回復動作やユーザへの警告などを速やかに行うことができる。

以下に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。

なお、この明細書において、「記録」（以下、「プリント」とも称する）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、又は媒体の加工を行う場合も表すものとする。また、人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わない。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

また、「インク」とは、上記「記録」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成又は記録媒体の加工、或いはインクの処理に供され得る液体を表すものとする。インクの処理としては、例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固又は不溶化させることが挙げられる。

またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口乃至これに連通する液路及びインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。

（実施例１）
図１３は、本発明を適用可能なシリアル方式のインクジェット記録装置の主要部の構成を示す概略図である。記録ヘッド１は、複数のノズルが配列されたノズル列を複数有しており、ノズルに対応した吐出口（不図示）からインク滴を吐出することにより、記録媒体１２上に画像を記録するデバイスである。

図１２は、記録ヘッドに設けられた温度検知素子の構成を説明する図である。図１２（ａ）は記録ヘッドの素子基板の一部を模式的に示す平面図であり、図１２（ｂ）は記録ヘッドの素子基板を模式的に示す断面図である。

図１２（ｂ）において、列状に設けられた複数のノズルからインクを吐出させるために、電圧が印加され熱エネルギーを発生するヒータ３が素子基板（ヒータボード）上に設けられている。そして、ノズルごとに設けられたヒータ３に駆動信号を印加することにより、ノズル内のインクを加熱してノズルからインクを吐出させる。

図１２（ａ）において、４はワイヤーボンディングにより外部と接続するための端子である。５は温度センサであり、ヒータ３と同じ成膜プロセスによりヒータボードに形成される。

図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における温度センサ５を含む部分の素子基板の断面を模式的に示した図である。Ｓｉ基板２１には、ＳｉＯ_２などからなる蓄熱層２２を介して、温度センサ５、温度センサ５の配線であるＡｌなどからなる個別配線２３、ヒータ３とその駆動制御回路とを接続するＡｌ配線などが形成されている。温度センサ５は、温度に応じて抵抗値が変化する薄膜抵抗体で形成される。薄膜抵抗体の材料としては、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴａＣｒ、Ｃｒ、ＣｒＳｉ、ＣｒＳｉＮ、Ｗ、ＷＳｉ_２、ＷＮ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、α−Ｓｉ、Ｍｏ、ＭｏＳｉ、Ｎｂ、Ｒｕ等が挙げられる。Ｓｉ基板２１には、さらに、層間絶縁膜２４を介して、ヒータ３、ＳｉＮなどからなるパシベーション膜２５、耐キャビテーション膜２６が半導体プロセスにより高密度に積層されて形成される。耐キャビテーション膜２６は、ヒータ３上に形成されるキャビテーションに対する耐性を高めるための膜であり、例えばＴａからなる膜である。温度センサ５は、ヒータ３の各々の直下に、ヒータ３ごとに独立して配置される。各温度センサ５に接続される個別配線２３は温度情報を検出するための検出回路の一部として構成される。本実施例で説明する記録ヘッドの構成によれば、従来のインクジェット記録ヘッドの製造工程を利用して各構成要素をパターンニングすることができるため、従来の記録ヘッドと生産方法大きくを変えることなく生産できるという大きな利点を有する。なお、本実施例では、温度センサ５の形状を四角形としているが、微少な温度変動でも高い電圧値として出力するために、高い抵抗値となる蛇行形状としてもよい。

図１４は、上記インクジェット記録装置の制御回路のブロック図である。図１４に示すように、制御回路は、画像入力部４０３、画像信号処理部４０４、ＣＰＵ４００のそれぞれが、メインバス４０５に対してそれぞれアクセスするよう構成されている。

ＣＰＵ４００は、ＲＯＭ４０１とＲＡＭ４０２を有し、入力情報に対して適切な記録条件を与えて記録ヘッド１を駆動して記録を行うための制御をする。また、ＲＡＭ４０２内には、予め記録ヘッド１の回復手順を実行するプログラムが格納されており、必要に応じて予備吐出条件等の回復条件を回復処理制御回路４０７及び記録ヘッド１等に与える。また、ＣＰＵ４００は、記録ヘッド１のヒータ３に対応して設けられた温度センサ５が検出した温度に基づいて後述する各演算処理を行う。

回復処理モータ４０８は、記録ヘッド１に対向して設けられる記録ヘッド１をクリーニングするためのブレード４０９、キャップ４１０、吸引ポンプ４１１を駆動する。

記録ヘッド駆動制御回路４１４は、ＣＰＵ４００から与えられた駆動条件にしたがって、記録ヘッド１のヒータ３を駆動し、記録ヘッド１に予備吐出や記録時におけるインク吐出を行わせる。なお、記録ヘッド温度制御回路４１３は、温度センサ５が検出した温度に基づいて記録ヘッド１の温度を制御するための回路である。

図１は、ヒータ３にインクを吐出させるための駆動電圧を印加したときの、時間と温度の変化を示す曲線図である。図１では、各ノズルの吐出状態の違いにより、温度センサが検出する温度に基づく温度曲線が異なることを示している。

図１に示す正常吐出ａは、正常にインクを吐出するノズルに対応する温度センサにより検出される温度に基づく温度曲線を示している。正常にインクを吐出するノズルでは、駆動条件が一定であればヒータ３の駆動開始時間から一定時間後に温度が降下する速度が急激に変化するポイント（変曲点）が出現する。これは、ヒータ３に駆動電圧を印加することに伴って発生する気泡により耐キャビテーション膜２６から遮られていたインクが、気泡の急激な収縮によって耐キャビテーション膜２６と再び接触することで、温度センサ５が急激に冷却されるからである。本実施例の記録ヘッドにおいては、ヒータ３の駆動開始時間から約６．２μｓｅｃ後に変曲点が現れる。この、変曲点が現れるまでの時間については、ノズル形状やインクの流路形状などの記録ヘッドの構造、ヒータの発熱能力、といった条件によって異なるものである。従って、変曲点が生じているか否かを判断するタイミングについては、記録ヘッドに応じて適宜設定されることが好ましい。

また、図１に示す泡不吐ｂは、耐キャビテーション膜上に残留気泡が接触していることにより不吐出となる吐出不良ノズルに対応する温度センサにより検出される温度に基づく温度曲線を示している。耐キャビテーション膜上に残留気泡が接触している場合、ヒータからインクへ熱が伝わらず、インクの相変化が生じないためにインクが正常に吐出されない。

また、図１に示すゴミ不吐ｃは、ノズルにゴミが詰まることにより不吐出となる吐出不良ノズルに対応する温度センサにより検出される温度に基づく温度曲線を示している。

図１の泡不吐ｂ及びゴミ不吐ｃで示される温度曲線においては、正常吐出ａで示される温度曲線において出現した変曲点は、出現しない。また、泡不吐及びゴミ不吐以外の原因によって不吐出ノズルとなったノズルに対応する温度曲線においても、変曲点は出現しないか、正常吐出の場合とは異なるタイミングで変局点が出現することが分かった。

そこで、ヒータの駆動開始時間から所定の時間経過した所定の時間範囲内の温度変化について演算処理することにより、インクが正常に吐出するノズルか否かを判別する。

図２は、具体的な演算処理を説明するための図である。なお、正常吐出ａ、泡不吐ｂ及びゴミ不吐ｃは、図１のそれぞれの温度曲線に対応している。

図２（ａ）のグラフは、温度センサが検出した温度のうち、正常に吐出しているノズルにおいて変曲点が出現する時間の約１μｓ前から変曲点が出現してから約３μｓ後までの範囲の温度について時間で一階微分した結果である。図２（ａ）の正常吐出ａで示す曲線は、図１の変曲点に対応した正方向に凸のピーク（以下、正ピーク）と、それに続いて負方向に凸のピーク（以下、負ピーク）が現れている。一方、図２（ａ）の泡不吐ｂ及びゴミ不吐ｃで示す曲線は、このようなピークは確認できない。

図２（ｂ）のグラフは、図２（ａ）のグラフにおける各曲線をさらに時間で微分を行った結果である。図２（ｂ）の正常吐出ａで示す曲線は、負ピークとそれに続く正ピークとが現れている。この負ピークは、インクが耐キャビテーション膜２６に再接触することにより降温の加速度が最大となるポイントを表している。この負ピークから約１μｓ後に正ピークが現れている。負ピーク以降に降温速度は一時的に速まるものの、耐キャビテーション膜２６に再接触したインクが吸熱可能な熱容量はすぐに飽和するために降温が急減速する。この正ピークは、この降温が急減速するポイントを表している。一方、図２（ｂ）の泡不吐ｂ及びゴミ不吐ｃで示す曲線は、このようなピークは確認できない。

図２（ａ）のグラフと図２（ｂ）のグラフとを比較すると、温度センサの検出温度を時間で一階微分した波形に比べ、温度センサの検出温度を時間で二階微分した波形の方が、正常吐出の場合と泡不吐又はゴミ不吐の場合との違いが明白である。したがって、本発明は、温度センサの検出温度を時間で二階微分した波形に基づいて不吐出ノズルを検出する。

図３は、温度センサの検出温度を時間で二階微分した波形から負ピーク及び正ピークを検出し、プロットしたグラフである。

正常に吐出したノズルと不吐出ノズル夫々において１００回分吐出を行わせた。この際の温度センサの検出温度を時間で二階微分した波形に基づいて、駆動開始時間から、負ピークは７．３５±０．５μｓの範囲、正ピークは８．６５±０．７μｓの範囲でピーク検出をした。図３は、正常に吐出したノズルと不吐出ノズルそれぞれの温度センサの検出温度を時間で二階微分した平均波形と、それぞれの各ピークの値とを重ねて表示している。各ピークを検出する時間範囲の中心時刻は、予め測定した複数の正常に吐出したノズルにおける負ピークと正ピークのそれぞれの平均時刻に設定され、各ピークの探索時間は、各ピークを検出するのに十分な時間に設定される。

正常に吐出したノズルにおいては、各波形の負ピークと正ピークは平均波形の対応するピークを中心とした近傍に分布しているのが判る。

一方、不吐出ノズルにおいては、図２（ｂ）で示したように負ピーク及び正ピークは現れないはずであるが、実際には幾つかピークが検出されているのが判る。これは、温度信号に重畳するノイズによって波形がわずかに揺らぎ、その結果、負ピークと正ピークが各ピークの探索時間において検出される場合があるからである。図３では、不吐出ノズルの１００の波形のうち、負ピークと正ピーク共に検出されるのは４１の波形であり、負ピークは平均波形に沿って下側に、正ピークは平均波形に沿って上側に、それぞれ４１個づつ広く分布している。

負ピークと正ピークが共に検出された不吐出ノズルの波形と正常に吐出したノズルの波形とを区別するために、例えば、負ピークの値が予め定められた所定の閾値を超えるか否かにより正常に吐出したノズルの波形か否かを判断しても良い。ただし、より高い精度でこの判断をするために、正ピークの値と負ピークの値との差（以下、Ｐ−Ｐ値）が予め定められた所定の閾値を超えるか否かにより正常に吐出したノズルの波形か否かを判断することが好ましい。

図４は、図３で示した負ピークと正ピークが共に検出されたノズルについて、ノズルごとにＰ−Ｐ値を算出し、このＰ−Ｐ値を示した図である。図４では、不吐出ノズルのＰ−Ｐ値と正常に吐出したノズルのＰ−Ｐ値のそれぞれについて平均値と標準偏差を算出し、それらの値に基づいてＰ−Ｐ値が９９．９％の確率で取り得る範囲（９９．９％変動範囲）を併せて示している。

正常に吐出したノズルのＰ−Ｐ値の９９．９％変動範囲の下限と、不吐出ノズルのＰ−Ｐ値の９９．９％変動範囲の上限との間に閾値を設定することで、９９．９％以上の精度で正常に吐出したノズルか否かを判断することができる。なお、本実施例では、この閾値を３．４５℃／μｓ^２としている。

図５は、本実施例の不吐出ノズルの検出処理を示すフローチャートである。

以下、図５を用いて本実施例の不吐出ノズルの検出処理について説明する。

まず、ステップＳ１０５で、温度センサ５で測定された温度を時間で二階微分する。

次に、ステップＳ１１０で、ステップＳ１０５で得られた二階微分された曲線において、所定の時間範囲ｔ１≦ｔ≦ｔ２で、負ピークとなるポイントを探索し、この負ピークの時刻と値をＲＡＭなどに格納する。ここで、ｔ１及びｔ２はヒータに駆動電圧を印加する駆動開始時間からの経過時間であり、本実施例の場合、ｔ１は７．３５μｓ、ｔ２は８．６５μｓに設定されている。ｔ１及びｔ２についての情報は、ヒータに印加する駆動電圧のパルス幅ごとに、あるいはノズルごとに、予めＲＯＭなどに格納されており、不吐出ノズルの検出処理を行う前にレジスタにロードされる。

次に、ステップＳ１１５で、ステップＳ１１０での探索により負ピークが検出されたか否かを判断する。負ピークが検出されていなければ、ステップＳ１５５に進み、不吐出ノズルと判断し、そのノズルについての不吐出ノズルの検出処理を終了する。負ピークが検出されていれば、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、ステップＳ１０５で得られた二階微分された曲線において、所定の時間範囲ｔ３≦ｔ≦ｔ４で、正ピークとなるポイントを探索し、この正ピークの時刻と値をＲＡＭなどに格納する。ここで、ｔ３及びｔ４は、ｔ１及びｔ２と同様、ヒータに駆動電圧を印加する駆動開始時間からの経過時間であり、本実施例の場合、ｔ３は７．９５μｓ、ｔ４は９．３５μｓに設定されている。ｔ３及びｔ４についての情報は、ヒータに印加する駆動電圧のパルス幅ごとに、あるいはノズルごとに、予めＲＯＭなどに格納されており、不吐出ノズルの検出処理を行う前にレジスタにロードされる。

ステップＳ１２５では、ステップＳ１２０での探索により正ピークが検出されたか否かを判断する。正ピークが検出されていなければ、ステップＳ１５５に進み、不吐出ノズルと判断し、そのノズルについての不吐出ノズルの検出処理を終了する。正ピークが検出されていれば、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、ステップＳ１２０で検出された正ピークの値からステップＳ１１０で検出された負ピークの値を差し引いてＰ−Ｐ値を算出する。

ステップＳ１４５では、ステップＳ１４０で算出したＰ−Ｐ値が予め定められた所定の閾値を超えるか否かを判断する。Ｐ−Ｐ値が閾値と同じ値又は閾値よりも小さい値であれば、ステップＳ１５５に進み、不吐出ノズルと判断し、そのノズルについての不吐出ノズルの検出処理を終了する。Ｐ−Ｐ値が閾値を超えていれば、ステップＳ１５０に進み、正常に吐出するノズルと判断し、そのノズルについての不吐出ノズルの検出処理を終了する。ステップＳ１４５での判断の際に使用される閾値は、ヒータに印加する駆動電圧のパルス幅ごとに、あるいはノズルごとに設定される。また、この閾値は、予め測定することにより得られた正常に吐出するノズル及び不吐出ノズルの複数のＰ−Ｐ値それぞれについての平均値と標準偏差に基づいて設定されている。なお、正常に吐出するノズルの複数のＰ−Ｐ値それぞれについての平均値と標準偏差のみに基づいてこの閾値を設定しても良い。設定された閾値は、予めＲＯＭなどに格納されており、不吐出ノズルの検出処理を行う前にレジスタにロードされる。

（実施例２）
以下、本発明の実施例２について、説明する。

実施例１においては、正ピークの値を求めるときに、負ピークの値を求めるときと同様に所定の時間範囲で温度センサの検出温度を時間で二階微分された曲線からピークを検出し、この検出されたピークの値を正ピークの値としていた。一方、本実施例では、負ピークが検出された時刻から予め定められた所定の時間経過後の二階微分された曲線の値を正ピークの値とみなしている。

図６は、図３における正ピークを、負ピークが検出された時刻から予め定められた所定の時間経過後の二階微分された曲線の値に置き換えて、プロットしたグラフである。本実施例では、この所定の時間を負ピークが検出されてから正ピークが検出されるまでの平均時間にほぼ一致する１．３μｓとした。こうすることで、正常に吐出するノズルにおける正ピークは平均波形の正ピーク近傍に分布する。

一方、不吐出ノズルにおける正ピークは平均波形に沿って主に下側に分布している。これは、温度センサから出力される信号に重畳するノイズにおけるパワースペクトルのピークが約１．３μｓ周期となる７７０ｋＨｚ付近にあり、負ピークの時刻から１．３μｓ後に温度センサから出力される信号は負ピークのノイズの影響を受けるためである。

図７は、図６で示した負ピークと正ピークから、ノズルごとにＰ−Ｐ値を算出し、このＰ−Ｐ値を示した図である。図７では、不吐出ノズルのＰ−Ｐ値と正常に吐出したノズルのＰ−Ｐ値のそれぞれについて平均値と標準偏差を算出し、それらの値に基づいて９９．９％変動範囲を併せて示している。

図７では、正常に吐出したノズルのＰ−Ｐ値の９９．９％変動範囲は図４と差がないのに対して、不吐出ノズルのＰ−Ｐ値の９９．９％変動範囲はマイナス側にずれてその幅も狭まっている。したがって、正常に吐出したノズルか否かを判断するための閾値を実施例１のときよりも若干マイナス側に設定することで、実施例１のときよりも高い精度で正常に吐出したノズルか否かを判断することができる。なお、本実施例では、この閾値を２．８５℃／μｓ^２としている。

図８は、本実施例の不吐出ノズルの検出処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１０５からステップ１１５、ステップＳ１４０からステップＳ１５５までの処理は実施例１と同じであるため説明は省略する。

ステップＳ１３５では、ステップＳ１１５で負ピークが検出されていれば、検出された負ピークの時刻から所定時間経過後における二階微分された曲線の値を抽出して、その値を正ピーク値とみなす。その後、ステップＳ１４０に進み、ステップＳ１３５で抽出した値に基づいてＰ−Ｐ値を算出する。

（実施例３）
以下、本発明の実施例３について、説明する。

本実施例では、ヒータの駆動開始時間から予め定められた所定の時間経過後の二階微分された曲線の値を負ピークの値とみなしている。また、正ピークの値は、実施例２と同様に、負ピークの時刻から予め定められた所定の時間経過後の二階微分された曲線の値を正ピークの値とみなしている。

本実施例のように負ピークの値を設定するためには、負ピークが現れる時間を正確に設定するのが望ましい。例えば、記録ヘッドの経時変化によって生じる負ピークが現れる時間の変化に影響されないように、定期的にノズルごとに負ピークが現れる時間を検出して、この検出された時間に設定するとよい。より好ましくは、記録時などのノズルの昇温によって生じる負ピークが現れる時間の変化に影響されないように、温度ごとに負ピークが現れる時間を補正するテーブルを備え、負ピークが現れる時間の設定値を補正できるようにするとよい。

図９は、図６における負ピークを、ヒータの駆動開始時間から予め定められた所定の時間経過後の二階微分された曲線の値に置き換えて、プロットしたグラフである。本実施例では、この所定の時間を負ピークが現れる平均時間にほぼ一致するヒータの駆動開始時間から７．３５μｓに設定した。また、正ピークの値を検出するための時間を負ピークが検出されてから正ピークが検出されるまでの平均時間にほぼ一致する１．３μｓに設定した。こうすることで、負ピーク及び正ピークは、それぞれヒータの駆動開始時間から７．３５μｓ後における平均波形、ヒータの駆動開始時間から８．６５μｓにおける平均波形の上下に分布することとなった。

図１０は、図９で示した負ピークと正ピークから、ノズルごとにＰ−Ｐ値を算出し、このＰ−Ｐ値を示した図である。図１０では、不吐出ノズルのＰ−Ｐ値と正常に吐出したノズルのＰ−Ｐ値のそれぞれについて平均値と標準偏差を算出し、それらの値に基づいて９９．９％変動範囲を併せて示している。

図１０では、正常に吐出したノズルのＰ−Ｐ値の９９．９％変動範囲及び不吐出ノズルのＰ−Ｐ値の９９．９％変動範囲は図７と大差がない。したがって、正常に吐出したノズルか否かを判断するための閾値の設定範囲は図７と同様にしている。

図１１は、本実施例の不吐出ノズルの検出処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１０５及びステップＳ１４０からステップＳ１５５までの処理は実施例１と同じであり、ステップＳ１３５の処理は実施例２と同じであるため説明は省略する。

ステップＳ１３０では、ステップＳ１０５で得られた二階微分された曲線から所定時間経過後におけるこの二階微分した曲線の値を抽出して、その値を負ピーク値とみなす。その後、ステップＳ１３５に進む。

図１１のフローチャートによれば、負ピークが現れる時間を予め定めることにより所定の時間範囲から負ピークを検出する必要がなくなるため、不吐出ノズルの検出処理が簡便になって、実施例２よりも処理時間を短縮することができる。

ヒータを駆動したときの温度センサの検出温度の変化を吐出状態ごとに示す図である。 温度センサの検出温度を時間で一階微分した曲線を表すグラフ及び二階微分した曲線を表すグラフである。 実施例１において、温度センサの検出温度を時間で二階微分した曲線における負ピークの値及び正ピークの値をプロットしたグラフである。 実施例１における正ピークの値と負ピークの値の差を示す図である。 実施例１における不吐出ノズルの検出処理のフローチャートを示す図である。 実施例２において、温度センサの検出温度を時間で二階微分した曲線における負ピークの値及び正ピークの値をプロットしたグラフである。 実施例２における正ピークの値と負ピークの値の差を示す図である。 実施例２における不吐出ノズルの検出処理のフローチャートを示す図である。 実施例３において、温度センサの検出温度を時間で二階微分した曲線における負ピークの値及び正ピークの値をプロットしたグラフである。 実施例３における正ピークの値と負ピークの値の差を示す図である。 実施例３における不吐出ノズルの検出処理のフローチャートを示す図である。 本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッドの模式的部分平面図及び断面図である。 本発明を適用可能なシリアル方式のインクジェット記録装置の主要部の構成を示す概略図である。 インクジェット記録装置の制御回路のブロック図である。

符号の説明

１ 記録ヘッド
３ ヒータ
５ 温度センサ
４００ ＣＰＵ

Claims (9)

1. 複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数のヒータと、前記複数のヒータに対応して前記複数のヒータの近傍に設けられた複数の温度センサとを備え、前記複数のヒータにより熱エネルギーをインクに付与させることによりノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドにおける吐出不良ノズルの検出方法であって、
   前記複数のヒータそれぞれに駆動信号を印加する印加工程と、
   前記複数のヒータに駆動信号が印加されている間の前記複数の温度センサそれぞれにより検出された温度をそれぞれ時間で二階微分する二階微分工程と、
   前記二階微分工程で得られた前記複数のノズルに対応するそれぞれの曲線において、負方向に凸となるピークと正方向に凸となるピークとを検出するピーク検出工程と、
   前記二階微分工程で得られた前記複数のノズルに対応するそれぞれの曲線において、負方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値と正方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値との差と閾値とを比較する比較工程と、
   前記比較工程で前記差が前記閾値と同じ値又は前記閾値よりも小さい値となった前記曲線に対応するノズルを吐出不良ノズルと判断する判断工程と、
   を有することを特徴とする吐出不良ノズルの検出方法。
2. 前記負方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値及び正方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値は、それぞれ前記ピーク検出工程で検出された負方向に凸となるピークの値及び正方向に凸となるピークの値であることを特徴とする請求項１に記載の吐出不良ノズルの検出方法。
3. 前記判断工程は、前記ピーク検出工程で少なくともいずれか一方のピークが検出されなかった前記曲線に対応するノズルを吐出不良ノズルと判断することを特徴とする請求項２に記載の吐出不良ノズルの検出方法。
4. 前記ピーク検出工程は、前記複数のヒータに駆動信号が印加されてから予め定められた時間範囲において、それぞれのピークを検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吐出不良ノズルの検出方法。
5. 前記負方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値は前記ピーク検出工程で検出された負方向に凸となるピークの値であり、前記正方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値は前記ピーク検出工程で負方向に凸となるピークが検出された時間から予め定められた時間経過後の前記曲線における値であることを特徴とする請求項１に記載の吐出不良ノズルの検出方法。
6. 前記判断工程は、前記ピーク検出工程で負方向に凸となるピークが検出されなかった前記曲線に対応するノズルを吐出不良ノズルと判断することを特徴とする請求項５に記載の吐出不良ノズルの検出方法。
7. 前記ピーク検出工程は、前記複数のヒータに駆動信号が印加されてから予め定められた時間範囲において、ピークを検出することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の吐出不良ノズルの検出方法。
8. 前記負方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値及び正方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値は、前記複数のヒータに駆動信号が印加されてから予め定められた異なる２の時間経過後の前記曲線におけるそれぞれの値であることを特徴とする請求項１に記載の吐出不良ノズルの検出方法。
9. 複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数のヒータと、前記複数のヒータに対応して前記複数のヒータの近傍に設けられた複数の温度センサとを備え、前記複数のヒータにより熱エネルギーをインクに付与させることによりノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを備える記録装置であって、
   前記複数のヒータそれぞれに駆動信号を印加する印加手段と、
   前記複数のヒータに駆動信号が印加されている間の前記複数の温度センサそれぞれにより検出された温度をそれぞれ時間で二階微分する二階微分手段と、
   前記二階微分手段による二階微分で得られた前記複数のノズルに対応するそれぞれの曲線において、負方向に凸となるピークと正方向に凸となるピークとを検出するピーク検出手段と、
   前記二階微分手段による二階微分で得られた前記複数のノズルに対応するそれぞれの曲線において、負方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値と正方向に凸となるピークあるいは該ピーク近傍の値との差と閾値とを比較する比較手段と、
   前記比較手段による比較によって前記差が前記閾値と同じ値又は前記閾値よりも小さい値となった前記曲線に対応するノズルを吐出不良ノズルと判断する判断手段と、
   を備えることを特徴とする記録装置。

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