JP2010131827A - 液体吐出装置、及び液体の速度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの吐出特性の検査の簡易化を図る。
【解決手段】液体を吐出するノズルと、前記ノズルから吐出される液体を所定電位にする第１電極と、前記ノズルと対向する位置に設けられ、前記所定電位と異なる電位に設定される第２電極と、前記ノズルから液体を吐出させたときの前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の電極の電位変化を検出する検出部と、を備え、前記電位変化に基づいて、前記ノズルから吐出された液体の飛行速度を検出する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、液体吐出装置、及び液体の速度検出方法に関する。

インクジェットプリンタ等の液体吐出装置として、帯電させたインクを検出用の電極に向けて吐出させ、この電極に生じる電気的な変化に基づいて、ノズルからの液体の吐出の検査（ドット抜け検査）を行う装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００７−１５２８８８号公報

ところで、ヘッドの製造時のばらつきなどにより、ノズルから吐出される液体の速度（飛行速度）がばらつくことがある。液体の速度がばらつくと、媒体への液体の着弾位置がばらつくことになり画質が劣化する。従来、ノズルの吐出特性のばらつきを確認するために、例えば実際に媒体に液体を着弾させて着弾位置のばらつきを見ていた。このように、ノズルの吐出特性の検査に手間がかかっていた。
そこで、本発明は、ノズルの吐出特性の検査の簡易化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、液体を吐出するノズルと、前記ノズルから吐出される液体を所定電位にする第１電極と、前記ノズルと対向する位置に設けられ、前記所定電位と異なる電位に設定される第２電極と、前記ノズルから液体を吐出させたときの前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の電極の電位変化を検出する検出部と、を備え、前記電位変化に基づいて、前記ノズルから吐出された液体の飛行速度を検出する液体吐出装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

＝＝＝開示の概要＝＝＝
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

液体を吐出するノズルと、前記ノズルから吐出される液体を所定電位にする第１電極と、前記ノズルと対向する位置に設けられ、前記所定電位と異なる電位に設定される第２電極と、前記ノズルから液体を吐出させたときの前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の電極の電位変化を検出する検出部と、を備え、前記電位変化に基づいて、前記ノズルから吐出された液体の飛行速度を検出する液体吐出装置が明らかとなる。
このような液体吐出装置によれば、ノズルの吐出特性の検査の簡易化を図ることができる。

かかる液体吐出装置であって、前記液体の飛行速度に応じて、前記ノズルから印刷媒体へ液体を吐出して印刷を行う際の、液体の吐出の補正を行なうコントローラを備えることが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、液体の着弾位置ずれによる画質の劣化を防止できる。

かかる液体吐出装置であって、前記補正は、前記ノズルからの液体の吐出タイミングあるいは飛行速度を調整するものであることが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、液体の着弾位置を揃えるようにすることができる。

かかる液体吐出装置であって、前記コントローラは、印刷データのうち前記ノズルに対応する画素をずらすことによって、前記吐出タイミングを調整するようにしてもよい。
このような液体吐出装置によれば、ノズルの吐出タイミングを容易に調整できる。

かかる液体吐出装置であって、検出した前記液体の飛行速度に応じて前記ノズルの状態を表示部に表示するようにしてもよい。
このような液体吐出装置によれば、例えばヘッドの寿命などで正常に印刷することができないような場合に、無駄な印刷を行なわせないようにすることができる。

かかる液体吐出装置であって、前記検出部は、前記電位変化に基づいて、液体を吐出していていないノズルの検査を行なうことが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、不良ノズルの検査回路を利用してインク速度を検出できる。

かかる液体吐出装置であって、あるノズルについて前記検査を行なった後、全てのノズルから液体の吐出を行わない期間が設けられ、その期間の前記電位変化が所定の閾値を超えれば、前記あるノズルからの液体の吐出を再検査することが望ましい。
このような液体吐出装置によれば、不良ノズルの誤検出を防ぐことができる。

また、液体を吐出するノズルと、前記ノズルから吐出される液体を所定電位にする第１電極と、前記ノズルと対向する位置に設けられ、前記所定電位と異なる電位に設定される第２電極と、を備えた液体吐出装置において、前記ノズルから吐出された液体の飛行速度を検出する液体の速度検出方法であって、前記ノズルから液体を吐出させたときの前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の電極の電位変化を検出することと、前記電位変化に基づいて、前記ノズルから吐出された液体の飛行速度を検出することと、を有する液体の速度検出方法が明らかとなる。

以下の実施形態では、液体吐出装置としてインクジェットプリンタ（以下、プリンタ１ともいう）を例に挙げて説明する。

＝＝＝印刷システムについて＝＝＝
図１はプリンタ１とコンピュータＰＣとを有する印刷システムを説明するブロック図である。この印刷システムは、プリンタ１と、コンピュータＰＣとを備えている。プリンタ１は、紙、布、フィルム等の媒体に画像を印刷する印刷装置である。なお、後述する通り、プリンタ１には、不良ノズルの検査装置が組み込まれている。コンピュータＰＣは、プリンタ１と通信可能に接続されており、プリンタ１の動作を制御する印刷制御装置である。コンピュータＰＣには、プリンタドライバがインストールされている。プリンタドライバは、印刷対象となる原稿データを印刷データに変換する機能と、印刷データをプリンタ１に送信することによって、印刷データに従ってプリンタ１に印刷を実行させる機能とを有するプログラムである。また、プリンタドライバは、プリンタ１の各種設定を行う機能を有するプログラムでもある。

＝＝＝プリンタの構成について＝＝＝
プリンタ１は、操作パネル１１と、搬送機構１２と、キャリッジ機構１３と、駆動信号生成回路１４と、ヘッドユニット１５と、検出器群１６と、クリーニング機構１７と、コントローラ１８とを有する。

操作パネル１１は、不図示の表示部とボタンとを有し、プリンタ１の操作を行うためのものである。ユーザは、この操作パネル１１上で印刷条件の設定やノズルの検査の設定を行うことができる。

搬送機構１２は、用紙を搬送方向に搬送するための機構である。搬送機構１２は、コントローラ１８からの指令に従って、用紙の搬送を制御する。

キャリッジ機構１３は、ヘッドＨＤを移動方向（搬送方向と交差する方向）に移動させるための機構であり、ヘッドＨＤが設けられたキャリッジを有する。キャリッジ機構１３は、コントローラ１８からの指令に従って、キャリッジの移動を制御する。

駆動信号生成回路１４は、駆動信号ＣＯＭを生成するための回路である。駆動信号ＣＯＭとは、ヘッドＨＤからインクを吐出するためにピエゾ素子に印加するための信号である。駆動信号生成回路１４は、コントローラ１８からの指令に従って駆動信号ＣＯＭを生成し、駆動信号ＣＯＭをヘッドユニット１５へ出力する。

ヘッドユニット１５は、ヘッドＨＤと、ヘッドＨＤを制御するためのヘッド制御部ＨＣとを有する。ヘッドＨＤにはノズルプレート２１（第１電極に相当する）が設けられており、このノズルプレートには、インク色ごとにノズル列が設けられている。

図２は、ノズルプレートの説明図である。図に示すように、ノズルプレート２１には、６色分（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、ライトシアン、ライトマゼンタ）のノズル列が設けられている。各ノズル列には１８０個のノズルが搬送方向に１／１８０インチ間隔で並んでいる。各ノズル列の１８０個のそれぞれのノズルのことを、搬送方向下流側から順番にノズル♯１〜ノズル♯１８０と呼ぶことにする。

ヘッド制御部ＨＣは、コントローラ１８からの指令に従って、ヘッドＨＤのピエゾ素子への駆動信号ＣＯＭの印加を制御することによって、各ノズルからのインクの吐出を制御する。

検出器群１６には、各種のセンサが含まれている。例えば、搬送機構１２による用紙の搬送量を検出するためのロータリーエンコーダや、キャリッジ機構１３のキャリッジの移動量（ヘッドＨＤの移動量）を検出するためのリニアエンコーダなどが検出器群に含まれる。検出器群１６は、検出結果をコントローラ１８へ出力する。

本実施形態の検出器群１６には、ドット抜け検査回路１６ａが含まれている。ドット抜け検査回路１６ａは、不良ノズルを検出するための検査（以下ドット抜け検査）を行う回路である。不良ノズルとは、例えばノズルの目詰まりのためにインクを吐出できないノズルのことである。ドット抜け検査回路１６ａについては、後で詳述する。

クリーニング機構１７は、ヘッドＨＤのクリーニングを行うためのものである。コントローラ１８は、ドット抜け検査回路１６ａの検出結果から不良ノズルを検出した場合に、クリーニング機構１７にヘッドＨＤのクリーニングを行わせる。クリーニング方法としては、ワイピングクリーニング、ポンピングクリーニング等がある。ワイピングクリーニングは、ワイパーによってヘッドＨＤのノズル面をワイピングする処理である。ポンピングクリーニングは、ヘッドＨＤのノズル面側の空間を負圧にし、ノズルからインクを吸引する処理である。

図３Ａは、ポンピングクリーニングに用いられるキャップの説明図である。図３Ｂは、キャップを上から見た図である。キャップ１７ａは、ヘッドＨＤとの対向面が開放された箱状体である。キャリッジ１３ａがホームポジションに到達する直前に、ヘッドＨＤとキャップ１７ａとが対向する。その位置からキャリッジ１３ａが更にホームポジション側へ移動すると、キャップ１７ａが上昇する。そして、キャリッジ１３ａがホームポジションに位置すると、キャップ１７ａの側壁上部（キャップ１７ａの開口縁）がヘッドＨＤのノズルプレート２１と密着して、キャップ１７ａがヘッドＨＤをキャップする。ポンピングクリーニングの際には、キャップ１７ａがヘッドＨＤをキャップした状態で、キャップ１７ａとノズルプレート２１との空間をポンプで負圧にし、ノズルからインクを吸引する。

キャップ１７ａの内部には吸収体１７ｂが設けられている。吸収体１７ｂは、吸引されたインクを吸収する機能を有する。また、吸収体１７ｂは保湿されており、キャップ１７ａがヘッドＨＤをキャップしているときに（キャリッジ１３ａがホームポジションにあるときに）、ノズルプレート２１の乾燥を防ぎ、不良ノズルの発生を防止する。

なお、本実施形態では、キャップ１７ａの内部の吸収体１７ｂの上部に、金属ワイヤで蜘蛛の巣状に形成された検出用電極２２が設けられている。検出用電極２２については、後で詳述する。

コントローラ１８は、装置全体の制御を行うためのものである。コントローラ１８は、ＣＰＵ１８ａとメモリ１８ｂとを有する。メモリ１８ｂには制御用プログラムが格納されており、ＣＰＵ１８ａは、この制御用プログラムに従って、装置内の各構成要素の制御を実行する。

＜ドット抜け検査回路の構成＞
図４は、ドット抜け検査回路１６ａの説明図である。ドット抜け検査回路１６ａは、検出用電極２２と、高圧電源ユニット２３と、第１制限抵抗２４と、第２制限抵抗２５と、検出用コンデンサ２６と、増幅器２７と、検出制御部２８と、平滑コンデンサ２９とを有する。なお、ヘッドＨＤのノズルプレート２１は、グランドに接続されてグランド電位になっており、ドット抜け検査回路１６ａの一部として機能する。ここでは、ノズルプレート２１は、ノズルから吐出されるインクをグランド電位にする第１電極としての機能を果たす。

検出用電極２２は、金属ワイヤで蜘蛛の巣状に形成されている。この検出用電極２２は、キャップ１７ａの内部の吸収体１７ｂの上部に設けられている。吸収体１７ｂに吸収されている保湿剤やインクは導電性を有する液体（例えば水）なので、検出用電極２２を高電位にすると、吸収体１７ｂの表面も同じ電位になる。この結果、検出用電極２２を高電位にすると、蜘蛛の巣状の金属ワイヤの領域だけでなく、広い範囲で高電位になる。検出用電極２２は、ノズルと対向する位置に設けられた第２電極としての機能を果たす。

高圧電源ユニット２３は、検出用電極２２の電位を設定するための電源である。本実施形態の高圧電源ユニットは、６００Ｖ〜１０００Ｖ程度の直流電源によって構成される。

第１制限抵抗２４及び第２制限抵抗２５は、高圧電源ユニット２３と検出用電極２２との間に配置され、高圧電源ユニット２３と検出用電極２２との間に流れる電流を制御する。本実施形態の第１制限抵抗２４及び第２制限抵抗２５は、ともに１．６ＭΩの抵抗値である。

検出用コンデンサ２６は、検出用電極２２の電位変化成分を抽出するための素子である。検出用コンデンサ２６の一端は検出用電極２２に接続され、他端は増幅器２７に接続されている。検出用コンデンサ２６により、検出用電極２２のバイアス成分（直流成分）を除去している。本実施形態の検出用コンデンサ２６は、４７００ｐＦの容量である。

増幅器２７は、検出用コンデンサ２６の他端側の信号を増幅する。本実施形態の増幅器２７は、４０００倍の増幅率である。これにより、増幅器２７から３Ｖ程度で電位が変化する検出信号を取得できる。

検出制御部２８は、ドット抜け検査回路１６ａを制御する。例えば、検出制御部２８は、高圧電源ユニット２３の動作を制御する。また、検出制御部２８は、増幅器２７から取得した検出信号に基づいて、検査対象のノズルが不良ノズルか否かを判定する。不良ノズルの判定方法については、後述する。

平滑コンデンサ２９は、電位の急激な変化を抑制する。平滑コンデンサ２９の一端は第１制限抵抗２４及び第２制限抵抗２５に接続され、他端はグランドに接続されている。本実施形態の平滑コンデンサ２９は、０．１μＦの容量である。

＜ドット抜け検査回路の動作＞
ノズルプレート２１に形成されたノズルからインクが吐出されると、検出用電極２２の電位が変化し、この電位変化を検出用コンデンサ２６及び増幅器２７が検出し、検出信号が検出制御部２８に出力される。不良ノズルからインクを吐出させようとしても、インクが吐出されないため、検出用電極２２の電位は変化せず、検出信号に電圧変化は現れないことになる。

この原理は正確には解明されていないが、次にように考えられている。一般的に、コンデンサを構成する２個の導体の間隔ｄが変化すると、コンデンサに蓄えられる電荷Ｑが変化することが知られている。グランド電位のノズルプレート２１から高電位の検出用電極２２に向かってインクが吐出されると、グランド電位のインク滴と検出用電極２２との間隔ｄが変化し、コンデンサの２個の導体の間隔ｄが変化したときのように、検出用電極２２に蓄えられる電荷Ｑが変化する。この結果、検出用電極２２に電荷が移動し、このときに流れる電流を検出用コンデンサ２６及び増幅器２７が検出し、検出信号が検出制御部２８に出力されると考えられる。

プリンタ１は、このような現象を利用することによって、検査対象のノズルからインクを吐出させる制御をした時に（検査対象のノズルのピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭを印加した時に）、検出信号に所定の電圧変化が発生するか否かを検出制御部２８が検出し、検査対象のノズルが不良ノズルか否かを判定する。

＜ドット抜け検査時の動作＞
図５Ａは、駆動信号ＣＯＭの説明図である。コントローラ１８は、駆動信号生成回路１４に、図に示すような駆動信号ＣＯＭを１ｋＨｚの周期で繰り返し出力させる。駆動信号生成回路１４は、このような駆動信号ＣＯＭをヘッドユニット１５に出力する。コントローラ１８は、ヘッド制御部ＨＣを制御し、検査対象となるノズルのピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭを印加させる。
図中の繰り返し期間は、ある１個のノズルの検査に要する期間である。この期間の前半部分の駆動信号ＣＯＭには、５０ｋＨｚ相当の間隔で２０〜３０個のインク吐出用のパルスが含まれている。また、後半部分の駆動信号ＣＯＭは、一定電位（中間電位）になっている。
このような駆動信号ＣＯＭがピエゾ素子に印加されると、そのピエゾ素子に対応するノズルから５０ｋＨｚ相当の間隔で２０〜３０個のインク滴が吐出される。

図５Ｂは、インク滴が吐出されたときの検出信号の説明図である。図５Ａの繰り返し期間の間にノズルから５０ｋＨｚ相当の間隔で２０〜３０個のインク滴が吐出されると、図５Ｂのような検出信号が増幅器２７から出力される。
検出制御部２８は、ある繰り返し期間中に増幅器２７から出力された検出信号の振幅Ｖａ（検出信号の最高電位ＶＨと最低電位ＶＬとの差）を検出し、検出された振幅と予め定められた閾値Ｖｔｈ（例えば３Ｖ）とを比較し、検出された振幅Ｖａが閾値Ｖｔｈよりも大きければ、検査対象のノズルが不良ノズルではないと判定する（検査対象のノズルから正常にインクが吐出されていると判定する）。逆に、検出された振幅Ｖａが閾値Ｖｔｈよりも小さければ、検査対象のノズルが不良ノズルであると判定する（検査対象のノズルからインクが吐出されていないと判定する）。

図６は、検出信号の説明図である。コントローラ１８は、繰り返し期間ごとに、駆動信号ＣＯＭを印加するピエゾ素子を切り替えて、検査対象となるノズルを切り替える。図中の上図に示すように、ノズル♯１〜ノズル♯１５の１５個のノズルから順にインクが吐出されると、各ノズルに対応した検出信号が繰り返し期間ごとに出力される。検出制御部２８は、繰り返し期間ごとに検出信号の振幅Ｖａと閾値Ｖｔｈ（図中の上図の横点線に相当）とを比較することによって、各ノズルの検査を行う。このような１５個単位のノズルの検査が１２回行われることによって、１ノズル列分の検査が行われる（図中の中央）。また、１ノズル列分の検査が６回行われることによって、６色分のノズル列の検査が行われる（図中の下図）。

図７は、検出信号にノイズがあるときの説明図である。インク滴が吐出されたときの検出用電極２２の電位変化は微小であり、この微小な電位変化を検出するため、本実施形態では増幅器２７で４０００倍に増幅している。増幅器２７の増幅率が大きいため、増幅器２７から出力される検出信号のノイズも大きくなるおそれがある。この結果、ノイズのために検出信号の振幅が閾値を超えてしまい、不良ノズルが存在するにも関わらず、不良ノズルを検出できないおそれがある。

そこで、本実施形態では、１５個単位のノズルの検査の間に、どのノズルからもインクを吐出させない期間が設けられている。例えば、ノズル♯１５の検査の後、ノズル♯１６の検査の前に、どのノズルからもインクを吐出させない期間（図中の上の「非吐出ダミー」）が設けられている。言い換えると、コントローラ１８は、ノズル♯１５に対応するピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭを印加した後、ノズル♯１６に対応するピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭを印加する前に、いずれのピエゾ素子にも駆動信号ＣＯＭを印加しないように、ヘッド制御部ＨＣを制御している。なお、いずれのノズルからもインクを吐出させない期間（「非吐出ダミー」の期間）は、前述の繰り返し期間と同じである。

検出制御部２８は、繰り返し期間ごとに、各期間中の検出信号の振幅Ｖａと閾値Ｖｔｈとを比較し、検出信号の振幅Ｖａが閾値Ｖｔｈを超えていれば「１」をレジスタに記憶し、超えていなければ「０」をレジスタに記憶する。非吐出ダミーの期間も同様に、その期間中の検出信号の振幅Ｖａと閾値Ｖｔｈとを比較し、比較結果をレジスタに記憶する。レジスタに１６個の比較結果（１５個分のノズルの比較結果と、非吐出ダミー期間の比較結果）が記憶されたタイミングで、コントローラ１８は、検出制御部２８のレジスタの１６ビットデータを読み出す。

１６ビットデータのうち、１５個分のノズルの比較結果が「１」であり、且つ、非吐出ダミーに相当するデータが「０」であれば、コントローラ１８は、１５個のノズルから正常にインク滴が吐出されていると判定する。例えば、１６ビットデータが「1111111111111110」であれば、コントローラ１８は、１５個のノズルから正常にインク滴が吐出されていると判定する。

一方、１６ビットデータのうち、非吐出ダミーに相当するデータが「１」であれば、検出信号に含まれているノイズが大きいと考えられるため、直前の１５個分のノズルの比較結果に誤りがあるおそれがある（不良ノズルの誤検出があるおそれがある）。このため、コントローラ１８は、１６ビットデータのうち、非吐出ダミーに相当するデータが「１」であれば、直前の１５個分のノズルを再検査する。例えば、ノズル♯１〜ノズル♯１５の検査の際の１６ビットデータが「1111111111111111」であれば、コントローラ１８は、ノズル♯１〜ノズル♯１５を再検査する。なお、所定回数（例えば６回）の再検査を行っても、非吐出ダミーに相当するデータが「１」であり続ければ、コントローラ１８は、ノズル検査の動作に異常があると判定し、その旨を報知する。

なお、１６ビットデータのうち、１５個分のノズルのいずれかの比較結果が「０」であり、且つ、非吐出ダミーに相当するデータが「０」であれば、コントローラ１８は、比較結果が「０」となったノズルを特定し、そのノズルが不良ノズルだと判定する。例えば、ノズル♯１〜ノズル♯１５の検査の際の１６ビットデータが「1101111111111110」であれば、コントローラ１８は、ノズル♯３が不良ノズルだと判定する。

このように、コントローラ１８は、ドット抜け検査で得られる１６ビットデータを参照することによって、不良ノズルの位置（ノズル番号）やその数を判断することができる。

本実施形態のプリンタ１では、上述したようなドット抜け検査を、所定のタイミング（時間や印刷量に応じたタイミング）で行なうようにしている、こうすることで不良ノズルを効率的に検出することができる。そして不良ノズルを検出した場合、例えばクリーニング機構１７によってノズルのクリーニングを行なうようにすることで、印刷画像の画質の劣化の防止を図ることができるようになっている。

＜ノズルのばらつきについて＞
上述したドット抜け検査ではインクを吐出していないノズル（不良ノズル）を検出していたが、インクを吐出していても（不良ノズルではなくても）、例えばヘッドの製造ばらつき等により、各ノズルから吐出されるインクの飛行速度（以下、単にインク速度とよぶ）がばらついている場合がある。インク速度がノズル毎で異なると、インクの着弾位置がずれて印刷画像の画質が劣化することになる。この場合、補正などの処理が必要になる。

図８は、インク速度のばらつきによるインクの着弾位置のずれを説明するための図である。同図では説明の簡略化のためヘッドＨＤの一つのノズル列（例えばブラックノズル列）を示している。また、説明の簡略化のためノズル列のノズルを６つとしている。また、インクが用紙に着弾することで形成されたドットを黒丸で示している。

図８に示すヘッドＨＤのノズルのうち、ノズル＃２はインク速度が遅く、ノズル＃５はインク速度が速くなっている。インク速度が速い場合は、吐出したインクが用紙に着弾するまでの時間が短くなり、インク速度が遅い場合は、吐出したインクが用紙に着弾するまでの時間が長くなる。よって、この場合、ヘッドＨＤが移動方向に移動中にノズル＃１〜＃６から同じタイミングでインクを吐出させると、図に示すように、ノズル＃２によって形成されるドットは目的の位置よりも右側（移動方向側）にずれる。また、ノズル＃５によって形成されるドットは目的の位置よりも左側（移動方向の反対側）にずれる。
このように、インク速度がばらつくと、着弾位置（ドットの形成位置）がばらつくことになる。これにより、印刷した画像の画質が劣化する。

このようなノズル毎の吐出特性（インク速度）の検査は、例えば、プリンタ１の製造工場の検査ラインにおいて行なわれており、検査に手間がかかっていた。また、ユーザ下においてプリンタ１が使用されることによる経年劣化によって、各ノズルの吐出特性が変化するおそれがあり、この場合、吐出特性の検査を行なうことが困難であった。そこで、本実施形態では、各ノズルのインク速度の検出をプリンタ１が自動的に行なうようにすることで検査の簡易化を図っている。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
本実施形態では、インク速度の検出をするのに、前述したドット抜け検査回路１６ａで検出される検出信号を用いる。以下、インク速度と検出信号との関係について説明する。

＜インク速度と検出信号との関係について＞
図９Ａは検出信号の強度と、インク速度との関係を示す図である。また、図９Ｂは検出信号の強度と、インク重量との関係を示す図である。図９Ａの横軸はインク速度であり、縦軸は検出信号の強度である。また、図９Ｂの横軸はインク重量であり、縦軸は検出信号の強度である。ここで検出信号の強度とは、図５Ｂで示す検出信号の振幅Ｖａに応じた値である。つまり、振幅Ｖａが大きいほど検出信号の強度が大きくなり、振幅Ｖａが小さいほど検出信号の強度が小さくなる。
なお、図９Ａ及び図９Ｂの評価の際には、ピエゾ素子に印加する駆動信号ＣＯＭの駆動波形を調整することにより、インク速度及びインク重量の大きさを変えている。

評価条件としては、インク重量をほぼ一定（約10ng）になるようにして、インク速度を３通り（3.36ｍ/ｓ、4.59ｍ/ｓ、5.91ｍ/ｓ）に設定した。また、インク速度をほぼ一定（約4.5ｍ/ｓ）になるようにして、インク重量を３通り（8.75ｎｇ、10.6ｎｇ、11.85ｎｇ）に設定した。そして、各場合において、同一ノズルからインクを吐出した際の検出信号の強度を算出し、強度の比較を行なった。なお、インク速度の測定（実測値）は、インクジェット液滴観察用ストロボスコープを用いて行なった。

図９Ａより、インク速度が速くなると検出信号の強度が大きくなっていることがわかる。一方、図９Ｂより、インクの重量が異なっても、検出信号の大きさはほとんど変化していない。従って、検出信号の強度は、インク速度に依存すると考えられ、インク重量に依存しないと考えられる。よって、検出信号の強度から、ノズルから吐出されたインクの速度を推定することが可能であると考えられる。

また、図１０は、測定条件（温度）が異なる場合の、インク速度と検出信号の強度との関係を示す図である。
図１０の横軸はインク速度であり、縦軸は検出信号の強度である。また、図中の丸印は室温（ＲＴ：Room Temperature）での測定結果、四角印は１５℃での測定結果、三角印は４０℃での測定結果をそれぞれ示している。なお、本実施形態における室温（ＲＴ）は２５℃である。
図１０より、検出信号とインク速度との関係には温度による違いはほとんどみられず、検出信号の強度は、インクの速度に依存して変化していることがわかる。具体的には、インク速度が速いほど検出信号の強度が大きくなっている。

このように、検出信号の強度は、ノズルから吐出されるインクの速度に依存しているといえる。言い換えれば、検出信号の強度がわかると、その強度からインク速度を推定することが可能である。
例えば、図１０において、検出した検出信号の強度が１である場合、ノズルから吐出されたインクの速度はほぼ７ｍ/ｓであると推定することができる。また、例えば検出信号の強度が２.３のときのように、対応するインク速度の測定結果が得られていない場合、その前後のデータの補完によってインク速度を推定することができる。

＜ノズルの吐出特性の検査について＞
まず、予め、プリンタ１の設計時において、インク速度と検出信号の強度との関係が求められる。そして、例えばプリンタ１のメモリ１８ｂには、その関係を示すデータが記憶される。

本実施形態のプリンタ１では、プリンタ１の製造工場の検査ラインあるいはユーザ下において、ノズルの吐出特性の検査及び補正が自動的に行われる。なお、ユーザ下における検査のタイミングとしては、前述したドット抜け検査と同じであってもよいし、ドット抜け検査とは別に行なうようにしてもよい。例えば、プリンタ１の操作パネル１１の所定ボタンが押された場合に行うようにしてもよいし、ドット抜け検査とは別の時間や印刷量に応じたタイミングで行うようにしてもよい。

図１１は本実施形態のノズルの吐出特性の検査のフロー図である。
まず、コントローラ１８は、ヘッドＨＤの検査対象のノズルに対応するピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭを印加させ、そのノズルからインクを吐出させる（Ｓ１０１）。なお、ノズルから吐出されるインクはノズルプレート２１によってグランド電位になっている。
ノズルからインクが吐出されることにより、高電位となっている検出用電極２２の電位が変化する。この電位変化が検出用コンデンサ２６及び増幅器２７によって検出される（Ｓ１０２）。そして、この電位変化に基づいた検出信号（図５Ｂ参照）が検出制御部２８に出力される。

コントローラ１８は、検出制御部２８が取得した検出信号の強度を求め、メモリ１８ｂに記憶されたデータを参照することにより、インク速度を算出する（Ｓ１０３）。そして、算出したインク速度が予め定められた規定速度であるか否かを判断する（Ｓ１０４）。
ステップＳ１０４において、インク速度が規定速度ではないと判断すると（Ｓ１０４でＮＯ）、コントローラ１８は、規定速度よりも速いかを判断する（Ｓ１０５）。

インク速度が規定速度よりも速い場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、コントローラ１８は、インク速度に応じて、そのノズルに対する吐出タイミングを遅くするようにヘッド制御部ＨＣの制御を行なう（Ｓ１０６）。例えば、図８のノズル＃２の場合、吐出タイミングが遅くなるように設定される。これによりインクの着弾位置が移動方向の逆側に補正される。

一方、インク速度が規定速度より速くない場合（Ｓ１０５でＮＯ）、すなわち規定速度よりも遅い場合、コントローラ１８は、インク速度に応じて、そのノズルに対する吐出タイミングを早くするようにヘッド制御部ＨＣの制御を行なう（Ｓ１０７）。例えば、図８のノズル＃５の場合、吐出タイミングが早くなるように設定される。これにより、インクの着弾位置が移動方向側に補正される。

ステップＳ１０４でインク速度が規定速度であると判断した場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）、及び、規定速度でないと判断し補正を行なった後（ステップＳ１０６、Ｓ１０７の後）、コントローラ１８は、未検査のノズルがあるか否かの判断を行なう（Ｓ１０８）。未検査のノズルが有る場合には、そのノズルについてステップＳ１０１〜Ｓ１０７で示す処理を再度実行する。一方、ステップＳ１０８において、未検査のノズルが無いと判断した場合（Ｓ１０８でＮＯ）には、インク吐出特性の検査を終了する。

このように各ノズルの検査及び補正を行なうことにより、各ノズルによるインクの着弾位置のばらつきが小さくなる。よって、画像の画質の劣化を防止することができる。

以上説明したように、本実施形態のプリンタ１では、ドット抜け検査回路１６ａで検出された検出信号を用いることによって、各ノズルの吐出特性（インク速度）の検査及び補正を自動的に行なうようにすることができる。これにより。ノズルの吐出特性の検査を簡易化することができる。また、ユーザがプリンタ１を使用する場合においても、ノズルの検査、及び、インクの着弾位置の補正を簡易に行うができる。よって、印刷画像の画質の劣化を防止することができる。

なお、本実施形態ではノズル毎にインク速度を検出することとしたが、ノズル列毎やヘッド毎のインク速度（例えば平均値）を検出するようにしてもよい。そして、ノズル列毎やヘッド毎に補正を行なうようにしてもよい。また、インク速度に応じて、双方向印刷における吐出タイミングの調整（Ｂｉ−ｄ調整）を行うようにしてもよい。以下の実施形態においても同様である。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第２実施形形態では補正の方法が第１実施形態と異なる。第２実施形態では、印刷データを変更することによって補正を行なう。なお、補正の方法以外については第１実施形態と同じであるので説明を省略する。

例えば、図８においてインク速度が規定速度よりも遅いノズル＃２の場合、インクの着弾位置が目標位置に対して移動方向側にずれているので、このずれ量が印刷画像の１画素に相当する場合、印刷データのうちノズル＃２に対応するデータを、ノズルからの吐出が早まる側に１画素分ずらせばよい。こうすることで、ノズル＃２によって形成されるドットが移動方向の逆側に１画素ずれる。つまり、目標位置にドットを形成することができ、ノズル＃２の吐出特性を補正することができる。

また、例えば、図８においてインク速度が規定速度よりも速いノズル＃５の場合、インクの着弾位置が目標位置に対して移動方向の逆側にずれているので、このずれが印刷画像の１画素に相当する場合、印刷データのうちノズル＃５に対応するデータを、ノズルからの吐出が遅くなる側に１画素分ずらせばよい。こうすることで、ノズル＃５によって形成されるドットが移動方向側に１画素ずれる。つまり、目標位置にドットを形成することができ、ノズル＃５の吐出特性を補正することができる。

このように、第２実施形態では、インク速度が規定速度でない場合、そのノズルに対応する印刷データの画素をずらすことで、インクの着弾位置を補正している。こうすることにより、着弾位置のばらつきを容易に補正することができ、各ノズルの吐出特性のばらつきによる画質の劣化を防止することができる。

なお、第２実施形態においても第１実施形態と同様にインク速度を検出することにより、各ノズルの吐出特性の検査の簡易化を図ることができる。

＝＝＝第３実施形態＝＝＝
第３実施形態では、インク速度の検出結果に応じて、ユーザ等にノズルの状態を通知する。なお、本実施形態では、経年劣化によってヘッドが寿命となった（ノズルから正常な吐出が出来なくなった）場合に、表示を行なうようにしている。

プリンタ１のヘッドＨＤは経年劣化する。そこで、例えばプリンタ１の製造段階において、経年劣化によるヘッドの寿命を判断するためのインク速度（閾値）を示すデータが、メモリ１８ｂに記憶される。
ユーザ下においてプリンタ１は、前述の実施形態で説明したノズルの吐出特性（インク速度）の検査を定期的に行なう。
その検査においてコントローラ１８は、メモリ１８ｂに記憶されたデータを参照し、各ノズル列のインク速度（各ノズル列のノズルのインク速度の平均値）が閾値を超えているか否かを判断する。
インク速度が閾値を超えている場合、コントローラ１８はヘッドＨＤの寿命であると判断し、操作パネル１１の表示部や、あるいは、コンピュータＰＣのディスプレイにヘッドＨＤが寿命である旨を表示させる。これにより、プリンタ１が経年劣化により正常な印刷を行えなくなった場合に、ユーザに無駄な印刷を行わせないようにすることができる。

本実施形態ではプリンタ１のヘッドＨＤが寿命となった場合に表示を行なうようにしたが、インク速度と、ヘッドＨＤが寿命になるまでの予測時間との対応関係を示すテーブルをプリンタ１のメモリ１８ｂに記憶しておき、インク速度の検査の際にテーブルを参照することによって、ヘッドＨＤが寿命になるまでの予測時間を表示するようにしてもよい。

なお、インク速度が閾値を超える場合においても、ヘッドHDの各ノズルのインク速度が同様に変化している(例えば全体的に遅くなっている)場合には、着弾位置のばらつきが小さくなり印刷画像の画質はあまり劣化しないことになる。これに対し、各ノズルのインク速度にばらつきが生じている（インク速度の速いノズルと遅いノズルが混在している）と、インクの着弾位置がばらつくため画質の劣化が顕著になる。そこで、例えば、ノズルの吐出特性の検査において、ヘッドＨＤの各ノズルのインク速度のばらつき（例えば標準偏差）を算出し、その結果が所定の閾値を超える場合に、操作パネル１１の表示部やコンピュータＰＣのディスプレイに、インク速度のばらつきが大きい旨を表示するようにしてもよい。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
一実施形態としてのプリンタ等を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

＜インクの飛行速度の調整について＞
前述の実施形態では、インク速度に応じて吐出タイミングを調整することで印刷媒体へのドット着弾位置を調整しているが、駆動信号を補正してインク滴の飛行速度を調整
することで印刷媒体への着弾位置を調整してもよい。例えば、駆動信号の電圧値や電圧変化率を異ならせるなど駆動信号を補正すればよい。

＜プリンタについて＞
前述の実施形態では、ドット抜け検査装置の一例としてプリンタが説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、液体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の液体吐出装置に、本実施形態と同様の技術を適用しても良い。

＜インクについて＞
前述の実施形態は、プリンタの実施形態だったので、染料インク又は顔料インクをノズルから吐出していた。しかし、ノズルから吐出する液体は、このようなインクに限られるものではない。例えば、金属材料、有機材料（特に高分子材料）、成膜材料、加工液、遺伝子溶液などを含む液体（水も含む）をノズルから吐出しても良い。

＜ノズルについて＞
前述の実施形態では、圧電素子（ピエゾ素子）を用いてインクを吐出していた。しかし、液体を吐出する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。

＜ドット抜け検査回路について＞
前述の実施形態のドット抜け検査回路１６ａでは、ノズルプレート２１（第１電極に相当）をグランド電位にし、検出用電極２２（第２電極に相当）を高電位にしている。しかし、これに限られるものではない。また、前述の実施形態のドット抜け検査回路１６ａでは、高電位となる電極の電位変化を検出しているが、これに限られるものではない。

図１２Ａ〜図１２Ｃは、ドット抜け検査回路の他の構成の説明図である。
図１２Ａでは、前述の実施形態と同様に、高電位となる電極の電位変化を検出している。但し、前述の実施形態とは異なり、ノズルプレートが高電位になっており、キャップ側の電極がグランド電位になっている。
図１２Ｂでは、前述の実施形態と同様に、ノズルプレートをグランド電位にし、キャップ側の電極を高電位にしている。但し、前述の実施形態とは異なり、ノズルプレートの電位変化を検出している。
図１２Ｃは、前述の実施形態と同様に、検出用電極２２の電位変化を検出している。但し、前述の実施形態とは異なり、ノズルプレートが高電位になっており、キャップ側の電極がグランド電位になっている。
このようなドット抜け検査回路の構成であっても、前述の実施形態とほぼ同様なノズルの検査を行うことが可能である。

なお、本実施形態ではドット抜け検査回路１６ａを用いることによってインク速度を検出していた。こうすることで、ドット抜け検査の機構を用いてインク速度を検出することができる。但し、ドット抜け検査回路１６ａには限られず、インク吐出時のノズルプレート及びキャップ側の電極（ノズルプレートと対向する電極）の少なくとも一方の電極の電位変化を検出できる他の回路を用いてインク速度を検出するようにしてもよい。

＜ノズルプレートについて＞
前述の実施形態では、ノズルプレートが電極となるように構成していた。但し、ノズルから吐出されるインクが所定電位（図５の構成の場合であればグランド電位）になる構成であれば良い。例えば、インク流路等に電極を設け、この電極を用いてインクを所定電位にさせても良い。

印刷システムの構成を占めすブロック図である。 ノズルプレートの説明図である。 図３Ａは、ポンピングクリーニングに用いられるキャップの説明図である。図３Ｂは、キャップを上から見た図である。 ドット抜け検査回路の説明図である。 図５Ａは、駆動信号ＣＯＭの説明図である。図５Ｂは、インク滴が吐出されたときの検出信号の説明図である。 検出信号の説明図である。 検出信号にノイズがあるときの説明図である。 インク速度のばらつきによるインクの着弾位置のずれを説明するための図である。 図９Ａは検出信号の強度と、インク速度との関係を示す図である。また、図９Ｂは検出信号の強度と、インク重量との関係を示す図である。 測定条件（温度）が異なる場合の、インク速度と検出信号の強度との関係を示す図である。 本実施形態のノズルの吐出特性の検査のフロー図である。 図１２Ａ〜図１２Ｃは、ドット抜け検査回路の他の構成の説明図である。

符号の説明

１ プリンタ、１１ 操作パネル、１２ 搬送機構、
１３ キャリッジ機構、１３ａ キャリッジ、
１４ 駆動信号生成回路、１５ ヘッドユニット、
１６ 検出器群、１６ａ ドット抜け検査回路、
１７ クリーニング機構、１７ａ キャップ、１７ｂ 吸収体、
１８ コントローラ、１８ａ ＣＰＵ、１８ｂ メモリ、
２１ ノズルプレート、２２ 検出用電極、２３ 高圧電源ユニット、
２４ 第１制限抵抗、２５ 第２制限抵抗、２６ 検出用コンデンサ、
２７ 増幅器、２８ 検出制御部、２９ 平滑コンデンサ、
ＰＣ コンピュータ、ＨＤ ヘッド、ＨＣ ヘッド制御部、ＣＯＭ 駆動信号、
Ｖａ 検出信号の振幅、Ｖｔｈ 閾値

Claims (8)

1. 液体を吐出するノズルと、
   前記ノズルから吐出される液体を所定電位にする第１電極と、
   前記ノズルと対向する位置に設けられ、前記所定電位と異なる電位に設定される第２電極と、
   前記ノズルから液体を吐出させたときの前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の電極の電位変化を検出する検出部と、
   を備え、前記電位変化に基づいて、前記ノズルから吐出された液体の飛行速度を検出する液体吐出装置。
2. 請求項１に記載の液体吐出装置であって、
   前記液体の飛行速度に応じて、前記ノズルから印刷媒体へ液体を吐出して印刷を行う際の、液体の吐出の補正を行なうコントローラを備えた液体吐出装置。
3. 請求項２に記載の液体吐出装置であって、
   前記補正は、前記ノズルからの液体の吐出タイミングあるいは飛行速度を調整するものである、
   液体吐出装置。
4. 請求項３に記載の液体吐出装置であって、
   前記コントローラは、印刷データのうち前記ノズルに対応する画素をずらすことによって、前記吐出タイミングを調整する、
   液体吐出装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の液体吐出装置であって、
   検出した前記液体の飛行速度に応じて前記ノズルの状態を表示部に表示する
   液体吐出装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の液体吐出装置であって、
   前記検出部は、前記電位変化に基づいて、液体を吐出していていないノズルの検査を行なう液体吐出装置。
7. 請求項６に記載の液体吐出装置であって、
   あるノズルについて前記検査を行なった後、全てのノズルから液体の吐出を行わない期間が設けられ、その期間の前記電位変化が所定の閾値を超えれば、前記あるノズルからの液体の吐出を再検査する液体吐出装置。
8. 液体を吐出するノズルと、
   前記ノズルから吐出される液体を所定電位にする第１電極と、
   前記ノズルと対向する位置に設けられ、前記所定電位と異なる電位に設定される第２電極と、
   を備えた液体吐出装置において、前記ノズルから吐出された液体の飛行速度を検出する液体の速度検出方法であって、
   前記ノズルから液体を吐出させたときの前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の電極の電位変化を検出することと、
   前記電位変化に基づいて、前記ノズルから吐出された液体の飛行速度を検出することと、
   を有する液体の速度検出方法。

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