JP2012196774A - 吐出検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴が正常に吐出されたか否かを短期間に判定する吐出検査装置の提供。
【解決手段】ノズルから液滴を吐出させる吐出期間と前記ノズルから液滴を吐出させない非吐出期間とを含む吐出検査周期が繰り返されるように前記ノズルから液滴を吐出させる吐出制御手段と、前記吐出期間にて前記ノズルから吐出された液滴に応答して信号強度が変化する検出信号を取得する検出信号取得手段と、前記検出信号から高周波成分を除去するローパスフィルター手段と、前記検出信号を増幅して第１増幅信号を生成する第１増幅手段と、前記吐出検査周期に含まれる拘束期間において前記第１増幅信号の信号強度を所定強度に拘束する拘束手段と、前記第１増幅信号を増幅して第２増幅信号を生成する第２増幅手段と、前記拘束期間から所定期間経過後のサンプリング期間における前記第２増幅信号の信号強度に基づいて前記ノズルから正常に液滴が吐出されたか否かを判定する判定手段と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、液滴が正常に吐出されたか否かを判定する吐出検査装置に関する。

ノズルから吐出された液滴が着弾する振動板を設け、当該振動板が機械的に振動することにより変化する電圧信号に基づいてノズルの目詰まりを判定する液体吐出装置が提案されている（特許文献１、参照）。この液体吐出装置は、バンドパスフィルターによって振動板に着弾した液滴に起因する周波数帯域の信号成分を抽出し、当該信号成分が所定電圧よりも小さい場合にはノズルが目詰まりしていると判定する。

特許第４５０１４６１号

しかしながら、バンドパス（ハイパス）フィルターは、振動板に着弾した液滴に起因する電圧信号の信号波形に歪みや遅れを生じさせるという問題があった。特に、電圧信号の信号波形に遅れが生じることにより、ノズルの目詰まりの検査に要する期間が長期化するという問題があった。異なるノズル間で信号波形が重畳されないように、あるノズルから吐出された液滴に起因する電圧信号の信号波形が収束するのを待ってから、次のノズルから液滴を吐出させなければならない。従って、電圧信号の信号波形に遅れが生じると、多数のノズルについて検査を行うための所要期間が長期化する。また、特に引用文献１では、振動板の機械的な振動自体の収束も待つ必要があるため、検査の所要期間が長期化しやすいという問題があった。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、液滴が正常に吐出されたか否かを短期間に判定する吐出検査装置の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の吐出検査装置において、吐出制御手段は、ノズルから液滴を吐出させる吐出期間と、ノズルから液滴を吐出させない非吐出期間とを含む吐出検査周期が繰り返されるようにノズルから液滴を吐出させる。検出信号取得手段は、吐出期間にてノズルから吐出された液滴に応答して信号強度が変化する検出信号を取得する。ローパスフィルター手段は検出信号から高周波成分を除去し、第１増幅手段は検出信号を増幅して第１増幅信号を生成する。そして、拘束手段は、吐出検査周期に含まれる拘束期間において第１増幅信号の信号強度を所定強度に拘束する。第２増幅手段は、第１増幅信号を増幅して第２増幅信号を生成する。判定手段は、拘束期間から所定期間経過後のサンプリング期間における第２増幅信号の信号強度に基づいてノズルから正常に液滴が吐出されたか否かを判定する。

拘束期間は吐出検査周期に含まれるため、吐出検査周期と同等または吐出検査周期よりも短い周期で第１増幅信号の信号強度が所定強度に拘束されることとなる。これにより、信号強度におけるノイズ成分が複数の吐出検査周期にまたがって蓄積されることが防止できる。従って、第１増幅信号に重畳された低周波のノイズ成分の影響を抑制できる。また、ハイパスフィルターを用いて低周波のノイズ成分を抑制する場合と比較して、検出信号の波形歪みや遅れを防止でき、ノズルから液滴を吐出させてから判定手段が判定を行うまでに要する所要期間を短縮化できる。従って、吐出検査周期を多くの回数繰り返して、多数のノズルについての吐出検査を行う場合の所要期間を短縮化できる。一方、ローパスフィルター手段は検出信号から高周波成分を除去するため、第１増幅信号に重畳された高周波のノイズ成分の影響を抑制することができる。従って、ノイズ耐性の高い判定結果を得ることができる。さらに、第１増幅手段の他に第２増幅手段が備えられるため、第１増幅手段における増幅率を抑制しても、第２増幅手段で補うことができる。従って、第１増幅信号が第１増幅手段の出力可能範囲を超えることが防止でき、クリップによる信号波形の歪みが防止でき、信号波形の歪みによる判定精度の低下が防止できる。

また、第１増幅手段はノズルから吐出された液滴に応答して変化する電圧を示す第１増幅信号を第１増幅回路にて生成するようにしてもよい。さらに、拘束手段は、第１増幅回路の出力端子と第２増幅手段の第２増幅回路の入力端子との間に介在する結合コンデンサと、結合コンデンサと第２増幅回路の入力端子との間に設けられた拘束点と、所定電位の電源を生成する電源回路と、拘束期間において当該電源を拘束点に入力させるスイッチと、を備えてもよい。これにより、拘束期間において結合コンデンサに充電された電気量を所定電位に対応する電気量に初期化できる。従って、拘束期間においては第１増幅信号の電圧を所定電位に拘束できるとともに、拘束期間以外においては第１増幅手段が生成した第１増幅信号の電圧を第２増幅回路の入力端子に入力させることができる。

さらに、吐出検査周期におけるサンプリング期間よりも後の２次拘束期間において第１増幅信号の信号強度を所定強度に拘束する２次拘束手段を備えさせてもよい。さらに、判定手段は、２次拘束期間から所定期間経過後の２次サンプリング期間における第２増幅信号の信号強度も加味して、ノズルから正常に液滴が吐出されたか否かを判定してもよい。すなわち、単一の吐出検査周期において、拘束とサンプリングとの組を２回設けることにより、２回のサンプリング期間における第２増幅信号の信号強度を考慮して判定を行うことができ、判定の信頼性を向上させることができる。拘束を行うことにより検出信号の遅れを抑制しつつ低周波のノイズ成分の影響が軽減できるため、拘束とサンプリングとの組を２回設けても吐出検査の所要期間が長期化することが防止できる。

拘束手段は第１増幅信号の信号強度を所定強度に拘束するが、この所定強度を複数の強度に切り替えるスイッチを備えさせてもよい。ここで、第１増幅信号の信号強度を所定強度に拘束することによって、第１増幅信号の信号強度は所定強度を起点として変化することとなる。従って、拘束手段が第１増幅信号の信号強度を拘束する所定強度を切り替えることにより、第１増幅信号の信号強度が変化する強度帯域を調整できる。すなわち、第１増幅信号の信号強度にノイズが重畳された場合でも、所定強度を切り替えることにより第１増幅信号の信号強度が問題とならない強度帯域で変化するようにすることができる。例えば、第１増幅信号の信号強度が第１増幅手段の出力可能範囲を超えないようにすることで、第１増幅信号のクリップによる波形歪みを防止してもよい。

また、検出信号取得手段とローパスフィルター手段と第１増幅手段と拘束手段と第２増幅手段とを含む複数の信号生成手段を備えさせ、検出信号取得手段のそれぞれが互いに異なるノズルから吐出された液滴に応答して信号強度が変化する検出信号を取得するようにしてもよい。これにより、異なるノズルについての吐出検査を並行して行うことができ、多数のノズルについて吐出検査を行う場合の所要期間を短縮化することができる。

実施形態の概念を示す模式図である。 吐出検査装置のブロック図である。 吐出検査装置の回路図である。 吐出検査のタイミングチャートである。 （５Ａ）〜（５Ｄ）は検出電圧を示すグラフ、（５Ｅ）は検出電圧の振幅を示すグラフである。 （６Ａ），（６Ｂ）は検出電圧を示すグラフ、（６Ｃ）はノイズ抑圧特性を示すグラフである。 第２実施形態にかかる吐出検査装置の要部ブロック図である。 第２実施形態にかかる吐出検査のタイミングチャートである。 （９Ａ），（９Ｂ）は他の実施形態にかかる吐出検査のタイミングチャート、（９Ｃ）はサンプリング手段のブロック図、（９Ｄ）はサンプリング手段の回路図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら以下の順に説明する。
（１）実施形態の概要：
（２）第１実施形態：
（２−１）吐出検査装置の構成：
（２−２）吐出検査装置の動作：
（３）第２実施形態：
（４）他の実施形態：

（１）実施形態の概要：
図１は、実施形態の概要を説明する模式図である。本実施形態の吐出検査装置は、静電容量が寄生するコンデンサの一電極を構成する検出電極３１を備え、当該検出電極３１に液滴としてのインク滴を着弾させることにより、検出電極３１に電荷変化量ΔＱを生じさせる。信号生成回路Ｇ１，Ｇ２は電荷変化量ΔＱの応答波を含む検出電圧Ｖ₂を信号生成する。この検出電圧Ｖ₂の応答波は、検出電極３１にインク滴を吐出させる吐出期間ｐ_aにおいて極大値に向けて徐々に増加し、インク滴を吐出させない非吐出期間ｐ_rにおいて収束に向けて徐々に減少する。吐出期間ｐ_aと非吐出期間ｐ_rとにより１ノズルについての吐出検査周期ｐが構成される。インク滴を吐出させるノズルを順次切り替えながら吐出検査周期ｐを繰り返すことにより、多数のノズルについての吐出検査を順次実行する。ここで、電荷変化量ΔＱに応じた検出電圧Ｖ₂の応答波は、吐出期間ｐ_aの開始を起点として立ち上がるため、吐出検査周期ｐと同一の周期で表れることとなる。信号生成回路Ｇ１，Ｇ２は、クランプ回路５５を備える。クランプ回路５５は、吐出期間ｐ_aの開始直前のクランプ期間ｐ_c（吐出検査周期ｐと同一周期で到来）において中間電圧Ｖ₁を所定電位Ｖ_1cに拘束する。これにより、中間電圧Ｖ₁を増幅した検出電圧Ｖ₂もクランプ期間ｐ_cにおいて所定電位Ｖ_2cに拘束（クランプ）することができる。このように吐出検査周期ｐと同一の周期で到来するクランプ期間ｐ_cにおいて検出電圧Ｖ₂を所定電位Ｖ_2cに拘束することにより、吐出検査周期ｐよりも低周波のノイズ（一点鎖線）が複数の吐出検査周期ｐにまたがって蓄積されることが防止できる。

吐出検査制御部６１は、吐出期間ｐ_aから非吐出期間ｐ_rへと移行する期間であるサンプリング期間ｐ_sにおいて検出電圧Ｖ₂の電圧値を取得する。すなわち、吐出検査制御部６１は、検出電圧Ｖ₂が増加から減少に転じる期間をサンプリング期間ｐ_sとすることにより、電荷変化量ΔＱの応答波が極大値となるときの検出電圧Ｖ₂の電圧値を取得する。そして、吐出検査制御部６１は、サンプリング期間ｐ_sにおける検出電圧Ｖ₂の電圧値が所定の閾値（破線）以上である場合には正常にインク滴が吐出されたと判定する。電荷変化量ΔＱにより検出電圧Ｖ₂が増加を開始する吐出期間ｐ_aの直前においては、検出電圧Ｖ₂は既知かつ一定の所定電位Ｖ_2cに拘束されるため、サンプリング期間ｐ_sにおける検出電圧Ｖ₂が所定の閾値以上であることをもって、インク滴による電荷変化量ΔＱに応じて変化した検出電圧Ｖ₂の変化量が適正であったか否かが判定できる。このようにすることにより、低周波のノイズが複数の吐出検査周期ｐにまたがって蓄積されることを防止しつつ、吐出検査周期ｐ内にて生じた電荷変化量ΔＱの応答波の振幅が適正であったか否かを精度よく判定できる。なお、遮断周波数の高いハイパスフィルターによらず、クランプ回路５５によって低周波のノイズ除去するため、信号波形の歪みや遅れを抑制できる。従って、吐出検査周期ｐを短くすることができ、多数のノズルについての吐出検査に要する所要期間を短縮化できる。

（２）第１実施形態：
（２−１）吐出検査装置の構成：
図２は、第１実施形態にかかる吐出検査装置を含む印刷装置１のブロック図である。印刷装置１は、メイン基板１０と印刷ヘッド２０とノズルキャップ３０とシールド構造４０と信号生成基板５０とサブ基板６０とを含む。第１実施形態の印刷装置１は、インクジェットプリンターである。メイン基板１０は、メイン制御部１１と吐出制御部１２とを含む。メイン制御部１１は、ＣＰＵやＲＡＭやＲＯＭやＡＳＩＣ等で構成され、図示しないインターフェース部を介して取得した画像データに基づいて印刷制御データを生成し、当該印刷制御データを吐出制御部１２に出力する処理を実行する。また、メイン制御部１１は、後述する吐出検査の結果を図示しないユーザーインターフェース部を介して通知させる処理を実行する。吐出制御部１２は、ＣＰＵやＲＡＭやＲＯＭやＡＳＩＣで構成され、印刷制御データに基づいて印刷ヘッド２０に出力する駆動データを生成する処理を実行する。なお、吐出制御部１２は、所定のラッチ周期（約８７μ秒）単位で印刷ヘッド２０の駆動制御を行う。ラッチ周期はラッチ信号Ｓ_lによって特定され、ラッチ信号Ｓ_lはメイン制御部１１によって生成される。なお、ラッチ信号Ｓ_lは信号レベルが０または１の２値信号であり、ラッチ周期が開始するタイミングごとに信号レベルが１となる。

印刷ヘッド２０は、ピエゾ素子２１とノズルプレート２２とノズル２３とを備える。印刷ヘッド２０は、図示しないインクタンクからインクの供給を受けており、当該インクのインク滴（液滴）をノズル２３から吐出させる。印刷ヘッド２０は、多数のノズル２３を備え、ノズル２３は図示しない記録媒体に対して平行に対向する平面状のノズルプレート２２において配列される。多数のノズル２３のそれぞれと図示しないインク室とが連通しており、当該インク室にインクタンクからインクが供給される。インク室ごとに備えられたピエゾ素子２１には、吐出制御部１２が生成した駆動データに基づく駆動パルスが印加される。ピエゾ素子２１は、駆動パルスによって機械的に変形してインク室内のインクを加減圧する。これにより、インク滴をノズル２３から吐出させる。本実施形態のノズルプレート２２は、ステンレスで形成されており、基準電位（０Ｖ）に接地されている。

ノズルキャップ３０は検出信号取得手段としての検出電極３１を備える。検出電極３１は、例えばノズルプレート２２に対して平行に対向する平面状の電極である。検出電極３１とノズルプレート２２とが密着するようにノズルキャップ３０を動作させることにより、ノズル２３におけるインクの乾燥や固化を防止する。検出電極３１は着弾したインク滴が浸透可能なメッシュ電極であってもよく、検出電極３１の裏側（ノズルプレート２２の反対側）に備えられたスポンジ等によってインクを吸収したり、さらに廃液チューブ等によってインクを廃液してもよい。また、印刷時や吐出検査時においては、ノズルキャップ３０は印刷ヘッド２０から離間し、ノズルプレート２２と検出電極３１とが所定距離を隔てて平行に対向する。

シールド構造４０は、検出電極３１と、検出電極３１と信号生成基板５０とを接続するケーブルを外部の電磁的外乱要因から保護するための保護部を含む。なお、シールド構造４０は、検出電極３１と信号生成基板５０とを一体化させつつ保護するモジュール構造であってもよい。また、シールド構造４０は、ノズルキャップ３０に備えられた廃液チューブ等も被覆し、廃液チューブ等を電磁的外乱要因から保護してもよい。

信号生成基板５０は、高電圧モジュール５１と高電圧遮断コンデンサ５２とローパスフィルター回路５３と第１増幅回路５４とクランプ回路５５と第２増幅回路５６と高電圧診断回路５７とを含む。

図３は、信号生成基板５０の回路図である。信号生成基板５０には２組の信号生成回路Ｇ１，Ｇ２が形成され、信号生成回路Ｇ１，Ｇ２はそれぞれ高電圧遮断コンデンサ５２とローパスフィルター回路５３と第１増幅回路５４とクランプ回路５５と第２増幅回路５６とを含む。高電圧モジュール５１は、検出電極３１に接続され、吐出検査時において高電圧（例えば１００〜５００Ｖ）を負荷抵抗経由で出力する。従って、吐出検査時において、検出電極３１と基準電位のノズルプレート２２との間に寄生する静電容量ＣにＱ＝ＣＶ（Ｖは前記高電圧）の電荷量Ｑの電荷が蓄積される。吐出検査時において、吐出制御部１２はノズル２３からインク滴を吐出させる。ノズル２３から吐出されたインク滴は検出電極３１に着弾し、ノズルプレート２２から検出電極３１へとインク滴が運んだ電荷により、検出電極３１の電荷量Ｑに微少な電荷変化量ΔＱが生じる。このとき、電荷変化量ΔＱに対応した微少電流が負荷抵抗を経由して検出電極３１に流れる。

吐出検査において、ノズルプレート２２と検出電極３１との距離は理想的に一定の距離に保たれるが、ノズルプレート２２におけるインク滴の吐出に起因してノズルプレート２２が振動する場合や、その他の要因に起因してノズルプレート２２と検出電極３１との少なくとも一方が振動する場合には、ノズルプレート２２と検出電極３１との間の距離が変化する。これにより、ノズルプレート２２と検出電極３１との間の静電容量が変化し、検出電極３１に微少な電荷変化量ΔＱが生じ得る。すなわち、検出電極３１に流れる微少電流には、インク滴の着弾に起因する電荷変化量ΔＱだけでなく、それ以外のノイズ要因に起因した電荷変化量ΔＱに応じた電流も重畳されることとなる。

信号生成回路Ｇ１，Ｇ２にはそれぞれ独立した検出電極３１が接続されており、検出電極３１が互いにノズルプレート２２の異なる位置に対向する。すなわち、検出電極３１にインク滴を着弾させるノズル２３が異なっている。なお、それぞれの検出電極３１に対して共通する高電圧モジュール５１により高電圧を印加することにより、コスト低減を図っている。また、検出電極３１は、シールド構造４０によって、例えば商用電源や印刷装置１が備える他の回路から発せられる電磁的外乱要因から保護される。信号生成回路Ｇ１，Ｇ２は、接続する検出電極３１の位置を除き互いに同様の構成であるため、ここでは一方についてのみ説明する。高電圧遮断コンデンサ５２の一方の電極は、シールド構造４０によって保護されたケーブルを介して検出電極３１と接続される。このようにシールド構造４０を設けた場合であっても、信号生成回路Ｇ１，Ｇ２の信号生成過程において電磁的外乱要因によって信号にノイズが重畳されることとなる。

高電圧遮断コンデンサ５２の他方の電極は、ローパスフィルター回路５３と接続される。この高電圧遮断コンデンサ５２により、高電圧を遮断してローパスフィルター回路５３等を保護するとともに、検出電極３１における微少な電荷変化量ΔＱに応じた検出信号としての微少電流をローパスフィルター回路５３に流すことができる。ローパスフィルター回路５３は、微少電流から所定周波数（２ｋＨｚ）よりも高周波成分を除去するための回路である。これにより、微少電流から高周波のノイズが除去できる。本実施形態においてローパスフィルター回路５３は、入力抵抗と接地したコンデンサと出力抵抗とをＴ型に結線したＴ型ローパスフィルター回路である。

第１増幅回路５４は、ローパスフィルター回路５３によって高周波成分が除去された微少電流を入力し、微少電流を電圧に変換しつつ増幅する。第１増幅回路５４は、オペアンプＡ１と正相入力回路５４ａと帰還抵抗回路５４ｂとを含む。第１増幅回路５４の入力インピーダンスは実質的に０であり、オペアンプＡ１は反転入力端子（−）にてローパスフィルター回路５３から微少電流を吸入する。正相入力回路５４ａは、所定電源電圧（３．３Ｖ）を抵抗値が互いに等しい２個の分圧抵抗により分圧して得られた１．６５Ｖの電圧をオペアンプＡ１の非反転入力端子（＋）に入力する。帰還抵抗回路５４ｂは、帰還抵抗Ｒ１〜Ｒ３とコンデンサＣ１，Ｃ２とを含み、オペアンプＡ１の出力端子（Ｖ_out）と反転入力端子（−）との間に介在する。また、帰還抵抗回路５４ｂの帰還分圧抵抗Ｒ３（５１０Ω）に１０μＦのコンデンサＣ２を接続することにより、非反転入力端子（＋）と同じ１．６５Ｖの自己バイアス電圧をオペアンプＡ１に入力する。ここで、第１増幅回路５４の増幅係数Ｘ₁は、帰還抵抗回路５４ｂの各帰還抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値（Ｒ１：１ＭΩ,Ｒ２：５．１ｋΩ, Ｒ３：５１０Ω）により、Ｘ₁＝１ＭΩ×（５．１ｋΩ＋５１０Ω）／５１０Ω＝１１ＭΩで与えられる。従って、オペアンプＡ１の出力端子（Ｖ_out）の出力電圧としての中間電圧Ｖ₁（第１増幅信号）はＶ₁＝−Ｘ₁×Ｉ（Ｉは反転入力端子（−）にて吸入される微少電流の電流値）で与えられる。なお、増幅係数Ｘ₁を決定づける各帰還抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値のばらつきは所定の基準（例えば最大誤差が１％以内）で管理されることが望ましい。

帰還抵抗回路５４ｂには、位相補償用コンデンサＣ１が備えられる。位相補償用コンデンサＣ１の静電容量を１０〜１５ｐＦ程度に調整することにより、中間電圧Ｖ₁の高周波帯域におけるゲインが最適化される。なお、ローパスフィルター回路５３をＴ型ローパスフィルター回路とすることにより、ローパスフィルター回路５３の接地したコンデンサと、第１増幅回路５４の帰還抵抗回路５４ｂとの間にローパスフィルター回路５３の出力抵抗を介在させることができる。これにより、第１増幅回路５４を安定させることができ、第１増幅回路５４が発振状態に陥ることが防止できる。

拘束手段としてのクランプ回路５５は、結合コンデンサＣ３と電源回路５５ａとアナログスイッチＹとを含む。結合コンデンサＣ３の一方の電極に第１増幅回路５４から中間電圧Ｖ₁が入力され、結合コンデンサＣ３の他方の電極に第２増幅回路５６が接続される。第２増幅回路５６は、オペアンプＡ２と帰還抵抗Ｒ４,Ｒ５とを含み、オペアンプＡ２の非反転入力端子（＋）に第１増幅回路５４の中間電圧Ｖ₁が入力される。第２増幅回路５６は非反転増幅回路であり、第１増幅回路５４の中間電圧Ｖ₁を増幅し、出力端子（Ｖ_out）から検出電圧Ｖ₂（第２増幅信号）を出力する。ここで、第２増幅回路５６の増幅率Ｘ₂は、帰還抵抗Ｒ４,Ｒ５の抵抗値（Ｒ４：５１ｋΩ,Ｒ５：５１０Ω）により、Ｘ₂＝（５１ｋΩ＋５１０Ω）／５１０Ω＝１０１倍で与えられる。従って、オペアンプＡ２の出力端子（Ｖ_out）における検出電圧Ｖ₂はＶ₂＝Ｘ₂×Ｖ_１で与えられる。ここでも、増幅率Ｘ₂を決定づける各帰還抵抗Ｒ４,Ｒ５の抵抗値のばらつきは所定の基準（例えば最大誤差が１％以内）で管理されることが望ましい。

以上のように、第１増幅回路５４と第２増幅回路５６とが順列に接続されるが、これらの間のクランプ点（拘束点）ＣＰにおいてクランプ回路５５のアナログスイッチＹの一端子Ｔ₁が接続する。アナログスイッチＹの他方の端子Ｔ₂には電源回路５５ａが接続される。電源回路５５ａは、所定電源電圧（３．３Ｖ）を抵抗と順方向のダイオード（順方向降下電圧）とによって分圧することにより、一定の所定電位Ｖ_1c（０．６Ｖ）を生成する。この所定電位Ｖ_1cは、アナログスイッチＹの端子Ｔ₂に入力される。アナログスイッチＹは制御端子Ｔ₃を有し、制御端子Ｔ₃には吐出検査制御部６１からクランプ信号Ｓ_cが入力される。クランプ信号Ｓ_cは、信号レベルが０または１の２値信号であり、後述するクランプ期間に限り１となる。アナログスイッチＹは、例えばＣＭＯＳスイッチであり、クランプ信号Ｓ_cが１となる期間に限り端子Ｔ₁，Ｔ₂間を導通させる。これにより、クランプ期間において所定電位Ｖ_1cの電源により結合コンデンサＣ３に充電された電気量が所定電位Ｖ_1cに対応した電気量に拘束され、クランプ期間以外においては電荷変化量ΔＱに応じて結合コンデンサＣ３の充放電が行われる。すなわち、クランプ期間に限り、クランプ点ＣＰにおける中間電圧Ｖ₁が所定電位Ｖ_1cに拘束される。なお、アナログスイッチＹを導通させて中間電圧Ｖ₁を所定電位Ｖ_1cへと拘束することを、本明細書においてクランプすると表記する場合もある。なお、中間電圧Ｖ₁を所定電位Ｖ_1cへとクランプすることにより、第２増幅回路５６から出力される検出電圧Ｖ₂も所定電位Ｖ_2c＝Ｘ₂×Ｖ_1cへと拘束されることとなる。

第２増幅回路５６は、アナログスイッチＹの端子Ｔ₂の電位をグランドに引き込むためのスイッチＷを有し、スイッチＷが導通することにより、電源回路５５ａがアナログスイッチＹの端子Ｔ₂に出力する所定電位Ｖ_1cを０．６Ｖから０Ｖへと切り替えることができる。なお、スイッチＷは、吐出検査制御部６１から出力される図示しないスイッチ信号によって導通状態が制御される。ところで、結合コンデンサＣ３は、第１増幅回路５４と第２増幅回路５６とを交流結合するが、時定数がクランプ開放期間（クランプしない期間）よりも十分に長くなるように、結合コンデンサＣ３の電気容量と第２増幅回路５６の入力インピーダンスとが設定されている。
高電圧診断回路５７は、高電圧モジュール５１が生成した高電圧を複数の抵抗によって分圧することにより、高電圧診断信号Ｓ_hを生成する。

図２に示すようにサブ基板６０は、吐出検査制御部６１を含む。吐出検査制御部６１は、ＣＰＵやＲＡＭやＲＯＭやＡＳＩＣ等のＩＣで構成され、Ａ／Ｄコンバーター６１ａを含む。吐出検査制御部６１は、所定のサンプリング期間において、第２増幅回路５６から出力された検出電圧Ｖ₂の電圧値をＡ／Ｄコンバーター６１ａにより量子化したデジタル信号を生成する。なお、サンプリング期間は、サンプリング信号Ｓ_sに基づいて特定される。サンプリング信号Ｓ_sは、信号レベルが１または０の２値信号であり、サンプリング信号Ｓ_sの信号レベルが１となる期間に限り吐出検査制御部６１が検出電圧Ｖ₂の電圧値を取得する。判定手段としての吐出検査制御部６１は、検出電圧Ｖ₂の電圧値を示すデジタル信号に基づいてノズル２３から正常にインク滴が吐出されたか否かを判定する。ノズル２３から正常にインク滴が吐出されると、検出電極３１に適正な電荷変化量ΔＱが生じ、最終的に第２増幅回路５６から出力された検出電圧Ｖ₂には電荷変化量ΔＱに対応した応答波が表れるはずである。吐出検査制御部６１は、検出電圧Ｖ₂の電圧値と所定の閾値との比較により、電荷変化量ΔＱに対応した検出電圧Ｖ₂の応答波が表れたか否かを判定することによって、ノズル２３から正常にインク滴が吐出されたか否かを判定する。

また、吐出検査制御部６１は、ラッチ信号Ｓ_lが示すラッチ周期に基づいてクランプ期間を指定するクランプ信号Ｓ_cを生成し、クランプ回路５５のアナログスイッチＹに出力する。さらに、吐出検査制御部６１は、高電圧診断信号Ｓ_hをＡ／Ｄコンバーター６１ａによってデジタル信号に変換し、当該デジタル信号が示す電圧値と所定の閾値とを比較することにより、高電圧モジュール５１の故障に起因する高電圧の異常（電圧降下，過電圧）や、検出電極３１等の接地短絡（リーク）による高電圧の異常電圧降下を監視する。また、吐出検査制御部６１は、高電圧モジュール５１に高電圧を生成させるための高圧制御信号Ｓ_kを出力する。高圧制御信号Ｓ_kは、信号レベルが１または０の２値信号であり、高圧制御信号Ｓ_kの信号レベルが１となる期間に限り高電圧モジュール５１が高電圧を生成する。

（２−２）吐出検査装置の動作：
図４は、吐出検査装置が実行する吐出検査のタイミングチャートである。図４のａ欄においては、高圧制御信号Ｓ_kを示す。高圧制御信号Ｓ_kの信号レベルが１となる全検査期間Ｐ２において高電圧モジュール５１が高電圧を出力する。全検査期間Ｐ２は、時刻の早い順に前置期間ｐ_fと実検査期間Ｐ１と後置期間ｐ_bとを含む。なお、前置期間ｐ_fにおいて高電圧モジュール５１に高電圧を出力させておくことにより、実検査期間Ｐ１よりも前に高電圧遮断コンデンサ５２を十分に充電しておく。
図４のｂ欄においては、ラッチ周期を示すラッチ信号Ｓ_lの波形を示す。なお、ラッチ周期の長さをＬと表記する。

図４のｃ欄においては、各ノズル２３の吐出状態を示す。本実施形態において、印刷ヘッド２０は、２つの検出電極３１に対してインク滴を着弾させるノズル２３をそれぞれＮ個ずつ有し、インク滴を着弾させる検出電極３１ごとにノズル番号（ｎ＝１，２，３・・・Ｎ）が付されている。そして、ノズル番号の昇順に各ノズル２３の吐出検査が行われる。各ノズル２３を吐出検査するために要する期間（吐出検査周期ｐ）は一定であり、吐出検査周期ｐの長さにノズル数を乗じた期間が全ノズルの吐出検査に要する実検査期間Ｐ１となる。本実施形態では、印刷ヘッド２０は５７６０個のノズル２３を備え、一方の検出電極３１にインク滴を着弾させるノズル２３の個数（Ｎ）は２８８０個となる。吐出検査周期ｐの長さはラッチ周期の長さＬの倍数とされ、本実施形態では、吐出検査周期ｐの長さは１ラッチ周期（Ｌ）の１２倍とされる。また、吐出検査周期ｐの開始から６ラッチ周期（６Ｌ）経過するまでが吐出期間ｐ_aとされる。この吐出期間ｐ_aにおいてメイン基板１０の吐出制御部１２は、吐出検査対象のノズル２３からインク滴を２４回吐出させる。すなわち、吐出期間ｐ_aに含まれる各ラッチ周期において、吐出制御部１２は、吐出検査対象のノズル２３からインク滴を４回ずつ吐出させる。吐出期間ｐ_aの終了から吐出検査周期ｐの終了するまでの期間が非吐出期間ｐ_rとされる。この非吐出期間ｐ_rにおいて吐出制御部１２は、吐出検査対象のノズル２３からインク滴を吐出させない。また、吐出制御部１２は、吐出検査対象以外のノズル２３からは吐出期間ｐ_aであるか非吐出期間ｐ_rであるかに拘わらずインク滴を吐出させない。ただし、吐出制御部１２は、吐出検査対象以外のノズル２３におけるインク液面をインク滴が吐出されない程度に微振動させる（他の実施形態で詳述）。なお、吐出検査周期ｐや吐出期間ｐ_aや非吐出期間ｐ_rの長さは、吐出制御部１２または吐出検査制御部６１が読み出し可能な記録媒体（ＲＯＭやレジスタ等）に記録されている。ここで、吐出検査周期ｐや吐出期間ｐ_aや非吐出期間ｐ_rの長さの根拠について説明する。

図５Ａ〜５Ｄは、１ラッチ周期（Ｌ）あたりにノズル２３からインク滴を４回ずつ吐出するテスト吐出期間ｐ_atを２ラッチ周期（２Ｌ），４ラッチ周期（４Ｌ），６ラッチ周期（６Ｌ），８ラッチ周期（８Ｌ）にわたって継続した場合に、第２増幅回路５６から出力された検出電圧Ｖ₂を示すグラフである。図５Ａ〜５Ｄの縦軸は検出電圧Ｖ₂を示し、横軸は時刻を示す。なお、テスト吐出期間ｐ_atが開始するまでは、クランプ回路５５のアナログスイッチＹを導通させることにより、第２増幅回路５６の入力電圧（中間電圧Ｖ₁）を所定電位Ｖ_1cにクランプしておくこととする。また、各種のノイズの影響はないものとする。

図５Ａ〜５Ｄに示すように、各テスト吐出期間ｐ_atにおいてノズル２３からインク滴を吐出すると上側に凸状の応答波が検出電圧Ｖ₂に１つ表れる。この応答波は、テスト吐出期間ｐ_atにおいて検出電極３１に着弾した各インク滴が運んだ電荷の総和に対応する電荷変化量ΔＱを反映させたものである。この応答波は、テスト吐出期間ｐ_atの開始における検出電圧Ｖ₂（クランプにより所定電位Ｖ_2c）から徐々に増加して極大となり、再び、所定電位Ｖ_2cへと収束する形状を示す。なお、ノズルプレート２２におけるインク滴の着弾位置がノズル２３ごとに異なり、吐出されるインク滴のインク量がノズル２３ごとにばらつくため、同一のテスト吐出期間ｐ_atとした場合であってもノズル２３ごとに検出電圧Ｖ₂の応答波の振幅（極大の検出電圧Ｖ₂と所定電位Ｖ_2cとの差）が異なる。図５Ａ〜５Ｄでは、振幅が最大となるノズル２３についての応答波を実線で示し、振幅が最小となるノズル２３についての応答波を破線で示す。ここで、テスト吐出期間ｐ_atが長いほどインク滴が着弾する期間が長く、電荷変化量ΔＱを反映させた応答波が時刻軸方向に長くなる。なお、電荷変化量ΔＱに対応した検出電圧Ｖ₂の応答波は上述した信号生成回路Ｇ１，Ｇ２の応答特性上、テスト吐出期間ｐ_atの終了と同時に所定電位Ｖ_2cに収束せず、テスト吐出期間ｐ_atの終了後しばらくしてから所定電位Ｖ_2cに収束する。テスト吐出期間ｐ_atの終了時刻において応答波がほぼ極大となる。テスト吐出期間ｐ_at後は、インク滴によって電荷が運搬されなくなり、電荷変化量ΔＱが収束へと転じるからである。また、テスト吐出期間ｐ_atが長いほどインク滴が運ぶ電荷の総和が大きくなるため、応答波の振幅が大きくなる。しかし、図５Ａ〜５Ｄに示すようテスト吐出期間ｐ_atがある程度長くなると、テスト吐出期間ｐ_atが長くなっても応答波の振幅は増加しなくなる。

図５Ｅは、テスト吐出期間ｐ_atと応答波の振幅（検出電圧Ｖ₂の極大値）との関係を示すグラフである。同図に示すように、振幅が最大となるノズル２３についての応答波（実線）と、振幅が最小となるノズル２３についての応答波（破線）とのいずれについても、テスト吐出期間ｐ_atが５〜６ラッチ周期（５Ｌ〜６Ｌ）まではテスト吐出期間ｐ_atが長くなるほど応答波の振幅が増加するが、テスト吐出期間ｐ_atが５〜６ラッチ周期（５Ｌ〜６Ｌ）以上となるとテスト吐出期間ｐ_atが長くなるのに伴う応答波の振幅の増加が鈍くなる。従って、吐出期間ｐ_aを６ラッチ周期（６Ｌ）とすることにより、最大限、応答波の振幅を確保するとともに、吐出期間ｐ_aが長くなり吐出検査に要する期間が長くなることが防止できる。また、図５Ｃに示すように、６ラッチ周期（６Ｌ）のテスト吐出期間ｐ_atの終了後さらに６ラッチ周期（６Ｌ）が経過するタイミングで応答波が所定電位Ｖ_2cへと収束している。異なるノズル２３間で応答波が重畳されないように、本実施形態では吐出期間ｐ_aの後の６ラッチ周期（６Ｌ）を非吐出期間ｐ_rとする。吐出検査に要する期間を短縮するために、応答波が収束する範囲において非吐出期間ｐ_rもできるだけ短く設定するのが望ましい。本実施形態では、吐出期間ｐ_aと吐出期間ｐ_aとをそれぞれ６ラッチ周期（６Ｌ）として１ノズルあたりの吐出検査周期ｐを１２ラッチ周期（１２Ｌ≒１２×８７μ秒≒１ｍ秒）とすることにより、２８８０個のノズル２３を順次検査した場合の実検査期間Ｐ１を２．８８秒程度に抑制している。図４の説明に戻る。

図４のｄ欄においては、吐出検査制御部６１がクランプ回路５５のアナログスイッチＹに出力するクランプ信号Ｓ_cを示す。クランプ信号Ｓ_cが１となる期間がクランプ期間ｐ_cを意味する。本実施形態では、吐出検査周期ｐにおける非吐出期間ｐ_rの最後のラッチ周期がクランプ期間ｐ_cとされる。すなわち、非吐出期間ｐ_rから吐出期間ｐ_aへと移行するタイミングから１ラッチ周期（Ｌ）以内の期間がクランプ期間ｐ_cとされる。なお、クランプ期間ｐ_cが開始する周期は吐出検査周期ｐと同一となる。クランプ期間ｐ_cにおいては検出電圧Ｖ₂が所定電位Ｖ_2cに保持され、クランプ期間ｐ_c以外の期間においては検出電極３１における電荷変化量ΔＱに応じて検出電圧Ｖ₂が変化する。なお、クランプ期間ｐ_cは、上述の前置期間ｐ_fにも設定される。これにより吐出検査の前に検出電圧Ｖ₂を所定電位Ｖ_2cに拘束しておくことができる。

図６Ａ，６Ｂは、吐出検査周期ｐよりも低周波のノイズが含まれ、かつ、クランプ期間ｐ_cにて中間電圧Ｖ₁をクランプしない場合とする場合のそれぞれにおける検出電圧Ｖ₂を示す。ここでは低周波のノイズの電圧波形がサイン波であると仮定する。図６Ａに示すように、検出電圧Ｖ₂には吐出検査周期ｐごとに検出電極３１における電荷変化量ΔＱに対応する応答波が表れるが、この応答波に破線で示すように低周波のノイズ（検出電極３１の振動起因の電荷変化量ΔＱや他の電磁的外乱要因に起因）が重畳されることとなる。これに対して、図６Ｂのように各吐出検査周期ｐの直前（終了前１ラッチ周期（Ｌ））のクランプ期間ｐ_cにて中間電圧Ｖ₁を所定電位Ｖ_1cにクランプすることにより、複数の吐出検査周期ｐ間で低周波のノイズを蓄積することが防止できる。すなわち、低周波のノイズが複数の吐出検査周期ｐにまたがって蓄積されることが防止でき、電荷変化量ΔＱの応答波の信号強度に対する低周波のノイズ強度の比を抑制した検出電圧Ｖ₂を得ることができる。また、中間電圧Ｖ₁を所定電位Ｖ_1c付近に拘束できるため、中間電圧Ｖ₁がオペアンプＡ１の出力可能電圧範囲外となることが防止でき、クリップによる波形歪みが防止できる。

図６Ｃは、検出電圧Ｖ₂のノイズ抑圧特性を示すグラフである。図６Ｃの横軸はノイズ周波数（対数）を示し、縦軸は信号抑圧比（入力電力／通過電力）（対数）を示す。第１増幅回路５４の入力点に各周波数のテストノイズを意図的に注入し、検出電圧Ｖ₂が示すテストノイズの通過電力を調査する。図６Ｃに示すように、吐出検査周期ｐと同等の周期に対応する周波数帯域（２００〜２０００Ｈｚ）のテストノイズは、第２増幅回路５６の出力点までほぼ減衰することなく通過し、電荷変化量ΔＱの応答波は通過できることが分かる。クランプ期間ｐ_cの周期が吐出検査周期ｐと同一であり、吐出検査周期ｐよりも短い周期に対応する高周波帯域のテストノイズの波形はクランプの影響を受けないからである。なお、２０００Ｈｚよりも高周波帯域のノイズ成分は、ローパスフィルター回路５３により抑圧できる。一方、吐出検査周期ｐよりも長い周期に対応する低周波帯域（〜２００Ｈｚ）においては、テストノイズの周波数が小さくなるほど抑圧される。具体的に、周波数の１ｄｅｃａｄｅごと（周波数が１０倍となるごと）に、テストノイズの通過電力が−２０ｄＢ減衰する。なお、低周波帯域（〜５Ｈｚ）においては信号抑圧比の傾きが緩和されるが。これはクランプによるノイズ抑圧効果を高めるために、第１増幅回路５４の増幅係数Ｘ₁を小さくしたにも拘わらず、低周波帯域（〜５Ｈｚ）では、より大きなノイズ成分が抑圧可能なために、ついに第１増幅回路５４を構成するオペアンプＡ１の出力端子（Ｖ_out）における中間電圧Ｖ₁がオペアンプＡ１の出力可能電圧範囲内にクリップされたことによる波形歪みに起因する。

本実施形態において、第１増幅回路５４を構成するオペアンプＡ１の出力可能電圧範囲は約３．３Ｖであり、クランプ点ＣＰにおける中間電圧Ｖ₁の応答波の振幅が出力可能電圧範囲の１／１００〜１／１０（０．０３３〜０．３３Ｖｐｐ）となるように第１増幅回路５４の増幅係数Ｘ₁が設定されている。これにより、クランプ点ＣＰにおけるノイズ成分の電圧が−０．６〜２．７Ｖ程度で変動する場合でも、中間電圧Ｖ₁がオペアンプＡ１の出力可能電圧範囲を超え、当該中間電圧Ｖ₁がクリップされることが防止できる。すなわち、検出電極３１における電荷変化量ΔＱの応答波形が中間電圧Ｖ₁のクリップにより歪むことが防止でき、インク滴が吐出されたか否かを精度よく判定できる。なお、第１増幅回路５４の増幅係数Ｘ₁が小さくても、クランプされた中間電圧Ｖ₁をさらに増幅する第２増幅回路５６が備えられるため、インク滴が吐出されたか否かを判定するのに好適な検出電圧Ｖ₂を得ることができる。なお、クランプ点ＣＰにおけるノイズ成分の電圧が０〜３．０Ｖ程度で変動する場合には、スイッチＷを導通させてクランプする所定電位Ｖ_1cを０．６Ｖから０Ｖへと切り替えることにより、応答波のクリップを防止してもよい。図４の説明に戻る。

図４のｅ欄は吐出検査制御部６１がＡ／Ｄコンバーター６１ａにより検出電圧Ｖ₂の電圧値を取得するサンプリング期間ｐ_sを示し、図４のｆ欄の実線は電荷変化量ΔＱに対する検出電圧Ｖ₂の応答波（ノイズ成分は無視）を示す。また、図４のｆ欄の一点鎖線は吐出期間ｐ_aにてインク滴を吐出させない場合（電荷変化量ΔＱが０となる場合）における検出電圧Ｖ₂を示す。本実施形態では、吐出期間ｐ_aから非吐出期間ｐ_rへと移行するタイミングからサンプリング期間ｐ_sが開始し、当該開始時刻から１ラッチ周期（Ｌ）経過するよりも先にサンプリング期間ｐ_sが終了する。これにより、検出電極３１における電荷変化量ΔＱの応答波が極大となるタイミングで検出電圧Ｖ₂の電圧値を取得できる。ここで、クランプ期間ｐ_cの終了からサンプリング期間ｐ_sの開始までの期間は、電荷変化量ΔＱに応答して検出電圧Ｖ₂が増加を開始して極大となるまでの立ち上がり期間に相当することとなる。また、クランプ期間ｐ_cからサンプリング期間ｐ_sまでの検出電圧Ｖ₂の変化量が、検出電極３１における電荷変化量ΔＱの応答波の振幅に相当することとなる。このように、クランプ期間ｐ_cからサンプリング期間ｐ_sまでの期間を、検出電圧Ｖ₂の変化量が最大限大きくなる期間とすることにより、サンプリング期間ｐ_sにおける検出電圧Ｖ₂のノイズ成分の寄与度を相対的に低下させることができる。

また、クランプ期間ｐ_cにおける所定電位Ｖ_2cの電圧値は一定値となるため、サンプリング期間ｐ_sにおける検出電圧Ｖ₂の電圧値は検出電極３１における電荷変化量ΔＱの応答波の振幅に一意に対応する。すなわち、サンプリング期間ｐ_sにおける検出電圧Ｖ₂の電圧値が大きいほど検出電極３１における電荷変化量ΔＱの応答波の振幅が大きいと判断できる。また、電荷変化量ΔＱの応答波の振幅が大きければ、インク滴が正常に吐出されたと判断できる。そこで、本実施形態では、図５Ｃにて破線で示す応答波の最小振幅に相当する振幅閾値Ｖ_athに所定電位Ｖ_2cを加算した電圧値（Ｖ_ath＋Ｖ_2c）を閾値とし、サンプリング期間ｐ_sにおける検出電圧Ｖ₂の電圧値が当該閾値以上である場合には、吐出検査制御部６１は、インク滴が正常に吐出されたと判定する。換言すると、クランプ期間ｐ_cからサンプリング期間ｐ_sまでの検出電圧Ｖ₂の変化量が振幅閾値Ｖ_ath以上である場合には、インク滴が正常に吐出されたと判定する。なお、振幅閾値Ｖ_athは、図５Ｃにて示す応答波の平均振幅であってもよいし、最小振幅や平均振幅にノイズ成分に対応したマージンを加味した値を振幅閾値Ｖ_athとしてもよい。なお、閾値を示すデータは吐出検査制御部６１が読み出し可能な記録媒体（ＲＯＭやレジスタ等）に記録されている。

吐出検査制御部６１は、インク滴が正常に吐出されなかったと判定した場合、インク滴が正常に吐出されなかったノズル２３のノズル番号を示すデータをメイン基板１０のメイン制御部１１に出力する。すると、メイン基板１０のメイン制御部１１は、インク滴が正常に吐出されなかったノズル２３のノズル番号とともにインク滴が正常に吐出されなかった旨を示す通知を行わせる。なお、吐出検査制御部６１またはメイン制御部１１は、インク滴が正常に吐出されなかったノズル２３のノズル番号を示すデータを蓄積し、すべてのノズル２３についての吐出検査が終了した段階で、インク滴が正常に吐出されなかったノズル２３のノズル番号を一括して通知してもよい。さらに、メイン制御部１１は、インク滴が正常に吐出されなかったノズル２３の有無や個数に応じて、異常回復動作（フラッシング，吸引等）や再度の吐出検査を行わせるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、高電圧遮断コンデンサ５２とローパスフィルター回路５３と第１増幅回路５４とクランプ回路５５と第２増幅回路５６とを含む信号生成回路Ｇ１，Ｇ２は２組備えられるため、信号生成回路Ｇ１，Ｇ２で互いに異なるノズル２３の吐出検査を並行して行う。これにより、すべてのノズル２３の吐出検査に要する期間を短縮できる。むろん、信号生成回路Ｇ１，Ｇ２で異なる時期にノズル２３の吐出検査を行ってもよい。信号生成回路Ｇ１，Ｇ２における吐出検査周期ｐは同期していてもよいし、同期していなくてもよい。

以上説明したように、本実施形態においては、クランプ回路５５が吐出検査周期ｐに同期して中間電圧Ｖ₁を所定電位Ｖ_1cにクランプすることにより、検出電圧Ｖ₂から低周波のノイズ成分を除去でき、ノイズに対する耐性の高い吐出異常判定を実現できる。また、クランプによって低周波のノイズ成分を除去するため、バンドパス（ハイパス）フィルターを使用して低周波のノイズ成分を除去する場合よりも、検出電極３１における電荷変化量ΔＱの応答波形の歪みや遅れが抑制できる。従って、各ノズル２３の吐出検査に要する期間を短縮でき、多数のノズル２３の吐出検査を短期間に完了させることができる。

（３）第２実施形態：
図７は、第２実施形態にかかる吐出検査装置の要部ブロック図である。ここでは第１実施形態との相違点のみ説明する。第２実施形態では、２個のクランプ回路５５１，５５２が備えられる。クランプ回路５５２は、２次クランプ回路に相当する。クランプ回路５５１は結合コンデンサＣ３側のクランプ点ＣＰ１に所定電位Ｖ_1c１（＝０Ｖ）を入力し、クランプ回路５５２は第２増幅回路５６側のクランプ点ＣＰ２に所定電位Ｖ_1c２（＝０．６Ｖ）を入力する。クランプ回路５５１，５５２には、それぞれサブ基板６０の吐出検査制御部６１から個別の配線によりクランプ信号Ｓ_c１，Ｓ_c２が入力される。

図８は、第２実施形態にかかる吐出検査のタイミングチャートである。図８のｄ１，ｄ２欄は、クランプ回路５５１，５５２にそれぞれ入力されるクランプ信号Ｓ_c１，Ｓ_c２を示す。クランプ回路５５１については第１実施形態と同様に非吐出期間ｐ_rの終了前の１ラッチ周期（Ｌ）がクランプ期間ｐ_c１とされる。一方、クランプ回路５５２については吐出期間ｐ_aの終了前の１ラッチ周期（Ｌ）がクランプ期間（２次クランプ期間ｐ_c２）とされる。また、図８のｅ欄に示すように、吐出期間ｐ_aから非吐出期間ｐ_rへと移行するタイミングから所定期間前、かつ、クランプ期間ｐ_c２よりも前の期間がサンプリング期間ｐ_s１とされる。さらに、図８のｅ欄に示すように、非吐出期間ｐ_rから吐出期間ｐ_aへと移行するタイミングから所定期間前、かつ、クランプ期間ｐ_c１よりも前の期間がサンプリング期間（２次サンプリング期間ｐ_s２）とされる。

図８のｆ欄の実線は電荷変化量ΔＱに対する検出電圧Ｖ₂の応答波（ノイズ成分は無視）を示す。また、図８のｆ欄の一点鎖線は吐出期間ｐ_aにてインク滴を吐出させない場合（電荷変化量ΔＱが０となる場合）における検出電圧Ｖ₂を示す。図８のｆ欄に示すように、クランプ回路５５１が吐出期間ｐ_aの開始直前に所定電位Ｖ_1c１に中間電圧Ｖ₁をクランプし、吐出期間ｐ_aの終了直前に吐出検査制御部６１が検出電圧Ｖ₂の電圧値を取得することにより、所定電位Ｖ_1c１に対応する所定電位Ｖ_2c１から検出電圧Ｖ₂が立ち上がって極大となるまでの応答波の振幅を特定できる。第１実施形態と同様に、吐出検査制御部６１は、サンプリング期間ｐ_s１に取得した検出電圧Ｖ₂の電圧値が閾値（第１閾値）以上である場合にインク滴が正常に吐出されたと判定できる。第１閾値は、第１実施形態と同様である。さらに、クランプ回路５５２が非吐出期間ｐ_rの開始直前に所定電位Ｖ_1c２に中間電圧Ｖ₁をクランプし、非吐出期間ｐ_rの終了直前に吐出検査制御部６１が検出電圧Ｖ₂の電圧値を取得することにより、所定電位Ｖ_1c２に対応する所定電位Ｖ_2c２から検出電圧Ｖ₂が立ち下がって収束するまでの応答波の振幅を特定できる。吐出検査制御部６１は、サンプリング期間ｐ_s２に取得した検出電圧Ｖ₂の電圧値が閾値（第２閾値）以下である場合にインク滴が正常に吐出されたと判定できる。例えば第２閾値は、所定電位Ｖ_2c２から振幅閾値Ｖ_athを減算した値とされる。

吐出検査制御部６１は、サンプリング期間ｐ_s１における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果と、サンプリング期間ｐ_s２における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果とが一致する場合に、当該判定結果を確定的な判定結果として通知等させる。一方、サンプリング期間ｐ_s１における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果と、サンプリング期間ｐ_s２における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果とが一致しない場合に、当該判定結果の信頼性が低いとして、再度、同一のノズル２３についての吐出検査を行わせる。このような場合、低周波のノイズ成分の影響を受けたと想定される。すなわち、低周波のノイズ成分が単調増加傾向にある場合、サンプリング期間ｐ_s１における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果は正常となりやすく、サンプリング期間ｐ_s２における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果は異常となりやすい。反対に、低周波のノイズ成分が単調減少傾向にある場合、サンプリング期間ｐ_s１における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果は異常となりやすく、サンプリング期間ｐ_s２における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果は正常となりやすい。なお、ノイズ成分が低周波であるほど、単一の吐出検査周期ｐにおいてノイズ成分は単調増加傾向または単調減少傾向を示す確率が高くなる。

以上説明したように、クランプ期間ｐ_cとサンプリング期間ｐ_sとの組を２個設けることにより、単一のノズル２３について単一の吐出検査周期ｐの間に、インク滴が正常に吐出されたか否かを２回判定することができる。クランプ回路５５１，５５２により低周波のノイズ成分を除去することにより、検出電極３１における電荷変化量ΔＱの応答波に遅れを抑制するため、クランプ回路５５１，５５２にて２回クランプを行っても、吐出検査周期ｐを短期間とすることができる。また、サンプリング期間ｐ_s１における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果と、サンプリング期間ｐ_s２における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果とが一致する場合に当該判定結果を確定することにより、信頼度の高い吐出異常判定が実現できる。特に、低周波のノイズ成分が検出電圧Ｖ₂に重畳された場合には、サンプリング期間ｐ_s１における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果と、サンプリング期間ｐ_s２における検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づく判定結果とが不一致となるため、信頼度の高い吐出異常判定が実現できる。単一の吐出検査周期に２回クランプが行われることとなるため、クランプによる低周波のノイズ成分の抑圧効果を高めることができる。

（４）他の実施形態：
前記実施形態においては、ローパスフィルター回路５３とクランプ回路５５とによって高周波および低周波のノイズ成分を除去・抑制したが、検出電極３１において電荷変化量ΔＱが生じる周期と近い周期のノイズ成分は検出電圧Ｖ₂に影響を与え得る。このようなノイズ成分のうち、検出電圧Ｖ₂に表れる出現タイミングが既知であるノイズ成分については、サンプリング期間ｐ_sを出現タイミングからずらすことにより影響を軽減できる。ここで、出現タイミングが既知であるノイズ成分とは、印刷装置１が能動的に行う動作に起因するノイズ成分であり、特に印刷ヘッド２０の動作に起因するノイズ成分が検出電圧Ｖ₂に影響を与えやすい。本実施形態では、金属ではなくシリコン結晶によってノズルプレート２２が形成されている。シリコン結晶によってノズルプレート２２を形成することにより、半導体加工に用いられるシリコンプロセスを用いてノズル２３等の微細構造を形成できるメリットがある。しかし、シリコン結晶で形成されたノズルプレート２２は、金属で形成されたノズルプレート２２よりも導電率が低いため、ノズルプレート２２によるシールド効果が第１実施形態よりも低くなる。従って、印刷ヘッド２０における各種電気信号に起因するノイズ成分が第１実施形態よりも検出電圧Ｖ₂に重畳されやすくなる。

図９Ａは、本実施形態における検出電圧Ｖ₂を示すグラフである。同図に示すように、検出電圧Ｖ₂には、ラッチ周期と同一の周期を有し、ラッチ周期と所定の位相差を有する周期ノイズ成分が重畳される。この周期ノイズ成分は、ピエゾ素子２１を微振動駆動させるためにメイン基板１０が印刷ヘッド２０に出力する駆動パルスに起因して生じる。微振動駆動とは、吐出検査において、吐出検査対象のノズル２３以外のノズル２３に対応するピエゾ素子２１を駆動させることにより、インク滴を吐出させない程度にノズル２３におけるインク液面を微振動させるための駆動を指す。

図９Ｂは、印刷ヘッド２０に出力される駆動パルスを示す。図９Ｂの横軸はラッチ周期の開始から終了までの時刻を示し、縦軸は駆動パルスの電圧を示す。図９Ｂの上欄は吐出検査対象のノズル２３に対応するピエゾ素子２１に対して吐出期間ｐ_aに属する１ラッチ周期（Ｌ）にて出力される駆動パルスを示し、図９Ｂの下欄は吐出検査対象でないノズル２３に対応するピエゾ素子２１に対して１ラッチ周期（Ｌ）にて出力される駆動パルスを示す。図９Ｂの上欄に示すように吐出期間ｐ_aにおいては吐出検査対象のノズル２３に対応するピエゾ素子２１に対してインク滴を吐出させるための吐出波形ｗ１〜ｗ４を４個含む駆動パルスが出力される。一方、図９Ｂの下欄に示すように吐出検査対象でないノズル２３に対応するピエゾ素子２１に対してインク液面を微振動させるための微振動波形ｗ５を１個含む駆動パルスが出力される。なお、ラッチ周期において各波形ｗ１〜ｗ５が出力される時刻（位相）は一定であり、特に微振動波形ｗ５はラッチ周期と同一の長さの出力周期（微振動周期）で出力されることとなる。

微振動波形ｗ５を吐出検査対象でないノズル２３に対応する多数のピエゾ素子２１に対して一様に出力すると、微振動波形ｗ５の出力周期に対応して検出電圧Ｖ₂にノイズ成分が重畳されることとなる。印刷ヘッド２０内から微振動波形ｗ５に起因するノイズ電磁波が発生し、ノズルプレート２２を透過して信号生成基板５０へと放射されるからである。図９Ａに示した検出電圧Ｖ₂においては、ラッチ周期と同一の長さの周期で微振動波形ｗ５に対応する微振動ノイズ成分が重畳され、その振幅は電荷変化量ΔＱの応答波の振幅に近い大きさとなっている。なお、微振動ノイズ成分は電荷変化量ΔＱの応答波の周波数と近い周波数（１／１２）を有するため、微振動ノイズ成分を除去するようにローパスフィルター回路５３を構成すると、電荷変化量ΔＱの応答波までもが抑圧されてしまう。また、クランプ回路５５によるクランプによっては電荷変化量ΔＱの応答波よりも高周波の微振動ノイズ成分は除去できない。そこで、本実施形態においては、微振動周期で生じる微振動ノイズ成分の出現時刻のうち、電荷変化量ΔＱの応答波が極大となる吐出期間ｐ_aの終了時刻に最も近い２つの時刻ｔ _n1，ｔ _n2の平均時刻ｔ_sを中心とした期間をサンプリング期間ｐ_sとする。具体的に、サンプリング期間ｐ_sは、平均時刻ｔ_sの前後所定期間（ラッチ周期の半分よりも短い）以内の期間とされる。以上のサンプリング期間ｐ_sにおける検出電圧Ｖ₂の電圧値に基づいてインク滴が正常に吐出されたか否かを判定することにより、微振動ノイズ成分の影響を抑制し、信頼度の高い吐出異常判定が実現できる。

図９Ｃは、サンプリング期間ｐ_sにのみ検出電圧Ｖ₂の電圧値を取得する回路を示すブロック図である。検出電圧Ｖ₂を吐出検査制御部６１のＡ／Ｄコンバーター６１ａに出力する場合、サンプリング期間ｐ_sにおいてのみ１となるサンプリング信号Ｓ_sをアナログスイッチであるゲート回路５９ａに出力してもよい。また、検出電圧Ｖ₂が閾値より大きいか否かによって２値化した２値化信号を吐出検査制御部６１に出力してもよい。これにより、吐出検査制御部６１は、検出電圧Ｖ₂を２値化した信号に基づいてインク滴が正常に吐出されたか否かが判定できる。

図９Ｄは、検出電圧Ｖ₂を２値化する場合に、サンプリング期間ｐ_sにのみ２値化信号を吐出検査制御部６１に出力する回路を示すブロック図である。第２増幅回路５６からの検出電圧Ｖ₂は、コンパレーター５９ｂによって閾値電圧と比較され、検出電圧Ｖ₂が閾値電圧よりも大きい場合にはコンパレーター５９ｂの出力端子における信号レベルが１となる。コンパレーター５９ｂの出力端子は、アンドゲート５９ｃに接続され、サンプリング信号Ｓ_sが１である場合に限り、コンパレーター５９ｂの出力信号が吐出検査制御部６１に入力される。なお、閾値電圧は、第１実施形態の閾値に対応する電圧である。

なお、前記実施形態において検出電極３１はノズルキャップ３０に備えられたが、検出電極３１は独立して備えられてもよい。また、検出電極３１とノズルプレート２２との間に静電容量を寄生させればよく、検出電極３１を接地し、ノズルプレート２２側に高電圧を出力してもよい。さらに、検出電極３１はインク滴が着弾するように構成されなくてもよく、例えば互いに平行に対面する検出電極３１と対向電極との間において、検出電極３１と対向電極とに対して平行にインク滴を吐出させてもよい。また、検出電極３１はコンデンサを構成しなくてもよく、帯電したインク滴の接近により誘導電流が流れるように構成されてもよい。さらに、インク滴の吐出に起因した物理量変化の応答波を得るように構成されていればよく、例えば吐出されたインク滴により干渉される可視光等の電磁波の受信強度を検出信号として検出してもよい。これらのいずれの方式により検出信号を検出した場合であっても、低周波のノイズ成分は検出信号に重畳され得るため、クランプ回路５５にて応答速度を低下させることなく、低周波のノイズ成分を除去するのが望ましい。むろん、ノズル２３はインク滴を吐出するように構成されていればよく、サーマルインクジェット方式によってインク滴が吐出されてもよい。むろん、色の再現を主目的としたインク滴に限らず、吐出されることにより何らかの物理量が変化する液滴であれば本発明の吐出検査手法が適用できる。

また、前記実施形態のように信号生成基板５０において２組の信号生成回路Ｇ１，Ｇ２が備えられる必要はなく、３組以上または１組のみの信号生成回路が備えられてもよい。また、前記実施形態の信号生成回路Ｇ１，Ｇ２は、インク滴に応答して検出電圧Ｖ₂が上側に凸となるように信号生成を行ったが、検出電圧Ｖ₂が下側に凸となってもよい。この場合、検出電圧Ｖ₂が所定の閾値以下であること、すなわちクランプ期間ｐ_cからサンプリング期間ｐ_sまでの間において検出電圧Ｖ₂が所定以上減少したことをもって、インク滴が正常に吐出されたと判定できる。なお、第２実施形態のように２次クランプ期間ｐ_c２と２次サンプリング期間ｐ_s２とを設ける場合、２次クランプ期間ｐ_c２から２次サンプリング期間ｐ_s２までの間において検出電圧Ｖ₂が所定以上増加したことをもって、インク滴が正常に吐出されたと判定すればよい。さらに、吐出検査制御部６１は、サブ基板６０に備えられなくてもよく、例えばメイン基板１０に備えられてもよいし、メイン制御部１１に組み込まれてもよい。

１…印刷装置、１０…メイン基板、１１…メイン制御部、１２…吐出制御部、２０…印刷ヘッド、２１…ピエゾ素子、２２…ノズルプレート、２３…ノズル、３０…ノズルキャップ、３１…検出電極、４０…シールド構造、５０…信号生成基板、５１…高電圧モジュール、５２…高電圧遮断コンデンサ、５３…ローパスフィルター回路、５４…第１増幅回路、５５…クランプ回路、５６…第２増幅回路、５７…ゲート回路、５８…高電圧診断回路、６０…サブ基板、６１…吐出検査制御部、６１ａ…Ａ／Ｄコンバーター、Ｉ…微少電流、ｐ_c…クランプ期間、ｐ_s…サンプリング期間、Ｓ_c…クランプ信号、Ｓ_s…サンプリング信号、Ｓ_h…高電圧診断信号。

Claims (5)

1. ノズルから液滴を吐出させる吐出期間と前記ノズルから液滴を吐出させない非吐出期間とを含む吐出検査周期が繰り返されるように前記ノズルから液滴を吐出させる吐出制御手段と、
   前記吐出期間にて前記ノズルから吐出された液滴に応答して信号強度が変化する検出信号を取得する検出信号取得手段と、
   前記検出信号から高周波成分を除去するローパスフィルター手段と、
   前記検出信号を増幅して第１増幅信号を生成する第１増幅手段と、
   前記吐出検査周期に含まれる拘束期間において前記第１増幅信号の信号強度を所定強度に拘束する拘束手段と、
   前記第１増幅信号を増幅して第２増幅信号を生成する第２増幅手段と、
   前記拘束期間から所定期間経過後のサンプリング期間における前記第２増幅信号の信号強度に基づいて前記ノズルから正常に液滴が吐出されたか否かを判定する判定手段と、
   を備える吐出検査装置。
2. 前記第１増幅手段は、前記吐出期間にて前記ノズルから吐出された液滴に応答して変化する電圧を示す前記第１増幅信号を第１増幅回路にて生成し、
   前記第２増幅手段は、第２増幅回路にて前記第１増幅信号を増幅するとともに、
   前記拘束手段は、
   前記第１増幅回路の出力端子と前記第２増幅回路の入力端子との間に介在する結合コンデンサと、
   前記結合コンデンサと前記第２増幅回路の入力端子との間に設けられた拘束点と、
   前記所定強度としての所定電位の電源を生成する電源回路と、
   前記拘束期間において前記電源を前記拘束点に入力させるスイッチと、を備える、
   請求項１に記載の吐出検査装置。
3. 前記吐出検査周期における前記サンプリング期間よりも後の２次拘束期間において前記第１増幅信号の信号強度を所定強度に拘束する２次拘束手段を備え、
   前記判定手段は、前記２次拘束期間から所定期間経過後の２次サンプリング期間における前記第２増幅信号の信号強度と、前記サンプリング期間における前記第２増幅信号の信号強度との組み合わせに基づいて、前記ノズルから正常に液滴が吐出されたか否かを判定する、
   請求項１または請求項２のいずれかに記載の吐出検査装置。
4. 前記所定強度を複数の強度のいずれかに切り替えるスイッチをさらに備える、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の吐出検査装置。
5. 前記検出信号取得手段と前記ローパスフィルター手段と前記第１増幅手段と前記拘束手段と前記第２増幅手段とを含む複数の信号生成手段が備えられ、
   前記複数の信号生成手段が備える前記検出信号取得手段のそれぞれは、互いに異なる前記ノズルから吐出された液滴に応答して信号強度が変化する検出信号を取得する、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の吐出検査装置。
   
   
   

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