JP2016124154A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メニスカスの振動によってノズルの吐出不良を検出する場合において、さらに、吐出不良の要因に適した回復動作を実行し、吐出不良を効果的に解消すること。【解決手段】発光部からノズルへ光が送られている状態で、制御装置は、ドライバＩＣを制御して、１つの圧電素子に、複数種類のメニスカス駆動信号の少なくとも１つを印加させ、その圧電素子に対応するノズルの吐出口においてインクのメニスカスを振動させる。そして、メニスカスの振動時における受光部での受光量に基づいて、複数種類の回復動作の中から１つの回復動作を決定する。【選択図】図１０

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出装置に関する。

ノズルから液体を吐出する液体吐出装置において、ノズル内の液体の、乾燥による粘度増加（以下、増粘という）や、液体流路内の気泡の混入等の要因によって、ノズルから正常に液体が吐出されない、吐出不良が生じることがある。従来から、上記のノズルの吐出不良を検査する様々な技術が知られているが、その中でも、特許文献１には、ノズルから液体を吐出させずに吐出不良を検査する技術が開示されている。

特許文献１には、液体吐出装置として、インクジェット記録装置の印字ヘッドが開示されている。この印字ヘッドは、複数のノズルが形成されたノズルプレートと、ノズルプレートにおいてノズル列方向に延びる導波路と、導波路に光を導入する光源と、導波路を伝播した光量を検出する受光部とを有する。ノズルの吐出不良を検査する際には、光源から導波路に沿って光が導入された状態で、ノズル内の液体に、吐出されない程度の圧力変化を与えて、ノズル内の液体のメニスカスを振動させる。

ノズルが正常な状態か、吐出不良が生じている状態かによって、ノズル内のメニスカスを振動させたときの挙動が異なる。正常なノズルでは、メニスカスを振動させたときに、メニスカスがノズルの奥側へ大きく引き込まれるため、導波路に導入された光は、各ノズルからほとんど漏れることなく導波路を進み、受光部で受光される。一方、ノズルに吐出不良が生じている場合には、メニスカスの引き込み量が小さいため、導波路に導入された光の一部がそのノズル内へ漏れるため、その分、受光部での受光量が減る。従って、受光部での受光量から、ノズルに吐出不良が生じているか否かを判定することが可能となる。

また、特許文献１では、ノズルに吐出不良が生じていると判定した場合には、所定の回復動作を行うことによって、吐出不良のノズルの吐出機能の回復を図る。その回復動作としては、メニスカス振動、予備吐出（フラッシング）、吸引クリーニング（吸引パージ）などが例示されている。

特開２００５−１７８２９０号公報

ところで、上述したノズルの吐出不良は、先にも挙げたノズル内の液体の増粘や気泡の混入の他、ノズルを含む流路内への異物の混入や、アクチュエータ素子の劣化など、様々な要因によって起こりえる。そして、吐出不良が生じている要因によって、その吐出不良を解消するのに適した回復動作は異なる。

例えば、液体の軽微な増粘によって吐出不良が生じている場合は、液体を吐出させずにノズルのメニスカスを振動させるだけで、ノズル内部の液体を撹拌して増粘状態を解消しうる。また、多少増粘の程度が進んでいたとしても、ノズルからの液体排出量が比較的少ないフラッシングで解消することが可能である。そのため、このような吐出不良を解消するために、大量のインクを排出するパージを行うのは、インクを無駄に廃棄することになり経済的でない。一方で、流路内に気泡や異物が混入している場合には、パージを行って、複数のノズルから、短い時間の間に大量の液体を排出し、この液体の排出とともに気泡を排出するのが効果的であるが、この場合に、上記のメニスカス振動やフラッシングを行っても吐出不良を解消することは困難である。また、効果の低いメニスカス振動やフラッシングを無駄に行うことになり、その時間が無駄になるし、フラッシングであれば無駄に液体を捨てることにもなる。

この点、上記特許文献１には、ノズルに吐出不良が生じていると判定した場合に、何らかの回復動作を行うことしか記載されていない。尚、回復動作としては、メニスカス振動、予備吐出、吸引クリーニングの３つが例示されているが、これら３つの回復動作を使い分けることについての開示はない。

本発明の目的は、メニスカスの振動によってノズルの吐出不良を検出する場合において、さらに、吐出不良の要因に適した回復動作を実行し、吐出不良を効果的に解消することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の液体吐出装置は、複数のノズルを含む液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体に設けられ、前記複数のノズルからそれぞれ液体を吐出させる複数の駆動素子と、各駆動素子に、対応する前記ノズルから液体を吐出させるための吐出駆動信号、及び、前記ノズルの吐出口における液体のメニスカスを振動させるための、互いに波形の異なる複数種類のメニスカス駆動信号を印加可能な駆動装置と、を有する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドの各ノズルへ向けて光を送る発光部と、前記発光部から各ノズルに光が送られたときに、各ノズルの前記メニスカスを通過し、又は、前記メニスカスで反射した光を受光する受光部と、少なくとも前記液体吐出ヘッドの前記駆動装置を制御して、前記ノズルからの液体排出量が異なる複数種類の回復動作を行わせる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記発光部から前記ノズルへ光が送られている状態で、前記駆動装置を制御して、１つの前記駆動素子に、前記複数種類のメニスカス駆動信号の少なくとも１つを印加させて、前記駆動素子に対応する前記ノズルの吐出口において液体のメニスカスを振動させ、前記検査処理の前記メニスカスの振動時における前記受光部での受光量に基づいて、前記複数種類の回復動作の中から１つの回復動作を決定する、決定処理を実行することを特徴とする液体吐出装置。

本発明では、駆動装置は、１つの駆動素子に対して、ノズルから液体を吐出させるための吐出駆動信号に加えて、吐出口において液体のメニスカスを振動させるための複数種類のメニスカス駆動信号を印加可能である。ノズルの吐出不良を検査する際には、まず、発光部から、各ノズルへ向けて光が送られる。この状態で、駆動装置から１つの駆動素子に対してメニスカス駆動信号を印加して各ノズル内のメニスカスを振動させる。このとき、吐出不良の状態にあるノズルでは、メニスカスを振動させたときの挙動が、正常なノズルとは異なるため、メニスカスを通過する光、又は、メニスカスで反射する光の進行方向、あるいは、光量が異なってくる。つまり、正常なノズルと吐出不良の生じているノズルとでは、受光部での受光量が異なることになる。これにより、各ノズルが正常か吐出不良の状態にあるかを検出することができる。

さらに、本発明では、駆動装置から１つの駆動素子に対して、複数種類のメニスカス駆動信号のうちの少なくとも１つのメニスカス駆動信号を印加させる。１つのノズルについて、ある要因で吐出不良が生じている場合に、複数種類のメニスカス駆動信号のうちの、上記要因に対応するメニスカス駆動信号を駆動素子に印加すると、メニスカスが大きく振動し、受光部での受光量も大きく変化する。従って、使用したメニスカス駆動信号の種類と受光量の変化とから、吐出不良の要因を判別し、その要因に適した回復動作を行うことが可能となる。

本実施形態に係るプリンタ１の概略的な上面図である。 プリンタ１の電気的構成を概略的に示すブロック図である。 インクジェットヘッド４の上面図である。 図３のＡ部拡大図である。 図４のV-V線断面図である。 ドライバＩＣが圧電素子に印加する駆動信号のパルス波形を示す図である。 図４のVII-VII線断面図である。 メニスカスの挙動と受光量の変化を示す図である。 吐出不良判定処理のフローチャートである。 吐出不良のノズル４４についての回復動作を決定する決定処理のフローチャートである。 印刷処理のフローチャートである。 波高値の異なる２種類の吐出駆動信号のパルス波形を示す図である。 変更形態の決定処理の一部のフローチャートである。 別の変更形態の駆動信号のパルス波形を示す図である。 図１４のメニスカス駆動信号を用いた決定処理の一部を示すフローチャートである。 図１４の吐出駆動信号を用いた印刷処理のフローチャートである。 別の変更形態の、図８相当の断面図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略的な上面図である。図２は、プリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。尚、尚、図１に示す走査方向をプリンタ１の左右方向と定義する。また、図１の搬送方向の上流側をプリンタ１の後方、下流側をプリンタ１の前方と定義する。さらに、走査方向及び搬送方向と直交する方向（図１の紙面に直交する方向）を、プリンタの上下方向と定義する。尚、図１の手前側が上方、図１の向こう側が下方である。以下では、前後左右上下の各方向語を適宜使用して説明する。

（プリンタの概略構成）
図１、図２に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、カートリッジホルダ５と、搬送機構６と、メンテナンス装置７と、制御装置８等を備えている。

プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙１００が載せられる。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１１，１２に沿って左右方向（走査方向）に往復移動可能に構成されている。キャリッジ３には無端ベルト１３が連結され、キャリッジ駆動モータ１４によって無端ベルト１３が駆動されることで、キャリッジ３は走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４はキャリッジ３に搭載されており、キャリッジ３とともに走査方向に移動可能である。インクジェットヘッド４は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に複数のノズル４４（図２〜図５参照）を備えている。

カートリッジホルダ５には、４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクカートリッジ１５が、それぞれ取り外し可能に装着される。カートリッジホルダ５は、図示しないチューブによって、インクジェットヘッド４と接続されている。カートリッジホルダ５の４つのインクカートリッジ１５にそれぞれ貯留された４色のインクは、チューブを介してインクジェットヘッド４に供給される。インクジェットヘッド４は、走査方向に移動しつつ、その下面に形成された複数のノズル４４から、プラテン２に載置された記録用紙１００へ向けてインクを吐出する。尚、インクジェットヘッド４の詳細構成については後述する。

搬送機構６は、前後方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１６，１７を有する。２つの搬送ローラ１６，１７は、図２に示す搬送モータ１８によって互いに同期して駆動される。搬送機構６は、２つの搬送ローラ１６，１７によって、プラテン２に載置された記録用紙１００を前方（搬送方向）に搬送する。

メンテナンス装置７は、プラテン２の右側に配置されている。このメンテナンス装置７は、キャップ９と、キャップ９に接続された吸引ポンプ１０とを有する。キャップ９は、図示しないキャップ昇降機構によって上下方向に駆動される。インクジェットヘッド４がキャップ９と対向する位置にある状態で、キャップ９が上方に移動することにより、キャップ９は、インクジェットヘッド４の下面に密着して複数のノズル４４を覆う。この状態で、吸引ポンプ１０を駆動することにより、キャップ９内の圧力を低下させて、キャップ９に覆われた複数のノズル４４のそれぞれからインクを強制的に排出する。このインクの強制的な排出は、ノズル４４からのインクの吐出とは別のインク排出動作であり、以下、パージと称する。このパージを行うことにより、インクジェットヘッド４の、ノズル４４を含むインク流路に混入した気泡や塵等の異物を排出して、吐出不良が生じているノズル４４の吐出機能を回復させることが可能である。

尚、プラテン２の左側、即ち、プラテン２に対してメンテナンス装置７と反対側には、フラッシング用の受け部材１９が配置されている。この受け部材１９は、インクを吸収可能な吸収体を有する。各ノズル４４内のインクの増粘抑制のため、記録用紙１００への印刷前、あるいは、記録用紙１００への印刷中など、適宜のタイミングで、インクジェットヘッド４は、受け部材１９と対向する位置にある状態で、複数のノズル４４からそれぞれインクを吐出させる。この受け部材１９へ向けたインク吐出動作を、フラッシングと称する。フラッシングでノズル４４から吐出されたインクは、受け部材１９の吸収体に吸収される。

図２に示すように、制御装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０、ＲＯＭ（Read Only Memory）２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）２３等を備える。この制御装置８には、インクジェットヘッド４や、キャリッジ駆動モータ１４、搬送モータ１８等の各種モータ、メンテナンス装置７の吸引ポンプ１０、操作パネル２４等が電気的に接続されている。また、制御装置８は、通信部２５を介して、ＰＣ等の外部装置２６と電気的に接続されており、外部装置２６から印刷する画像のデータが入力されるようになっている。制御装置８は、ＲＯＭ２１に格納されたプログラムをＣＰＵ２０で実行することにより、ＡＳＩＣ２３に、記録用紙１００への印刷処理などの各種処理を実行させる。

（インクジェットヘッドの詳細構成）
次に、インクジェットヘッド４について詳細に説明する。図３は、インクジェットヘッド４の上面図である。図４は、図３のＡ部拡大図である。図５は、図４のV-V線断面図である。図３〜図５に示すように、インクジェットヘッド４は、流路ユニット２７と、圧電アクチュエータ２８とを備えている。尚、図５では、流路ユニット２７に形成されたインク流路内に、インク（符号Ｉで示す）が充填されている状態がハッチングで示されている。

まず、流路ユニット２７について説明する。図５に示すように、流路ユニット２７は、複数枚のプレート３１〜３９が積層された構造を有する。複数枚のプレート３１〜３９は、互いに積層された状態でそれぞれ接着剤によって接合されている。複数枚のプレート３１〜３９のうちの、最下層のプレート３９は、ポリイミド等の透光性の合成樹脂からなるノズルプレートである。このノズルプレート３９には、プレート３９を厚み方向に貫通する、先細りのテーパ形状の複数のノズル４４が形成されている。図３に示すように、複数のノズル４４は、搬送方向に配列されており、また、走査方向に並ぶ４列のノズル列を構成している。４列のノズル列は、４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクをそれぞれ吐出するものである。また、ノズルプレート３９の、複数のノズル４４の吐出口４４ａが配置された下面には、フッ素樹脂等の樹脂材料で形成された撥インク膜４６が形成されている。尚、透光性材料で形成されたノズルプレート３９に対して、撥インク膜４６を構成する樹脂材料は、遮光性の材料である。

流路ユニット２７を構成する、ノズルプレート３９以外の他のプレート３１〜３８は、ステンレス鋼などの金属材料からなるプレートである。これらのプレート３１〜３８には、複数のノズル４４に連通する、次述のマニホールド４１や圧力室４２等を含む、インク流路が形成されている。以下、これらの複数のプレート３１〜３８に形成されたインク流路の詳細について、以下説明する。

図３に示すように、流路ユニット２７のプレート３１〜３８のうちの最上層のプレート３１には、４つのインク供給孔４０が走査方向に並んで形成されている。４つのインク供給孔４０には、カートリッジホルダ５の４つのインクカートリッジ１５（図１参照）から４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクがそれぞれ供給される。また、図５において、上から４番目から７番目のプレート３４〜３７には、搬送方向に延在する４本のマニホールド４１が形成されている。１つのマニホールド４１は、上下に積層された４枚のプレート３４〜３７にわたって形成されている。４つのインク供給孔４０と４本のマニホールド４１は、プレート３２，３３に形成された連通孔（図示省略）によって、それぞれ接続されている。

また、流路ユニット２７のプレート３１には、複数のノズル４４にそれぞれ対応する複数の圧力室４２が形成されている。複数の圧力室４２は、４本のマニホールド４１に対応して４列に配列されている。複数の圧力室４２は、プレート３１の上面に接合された振動膜５０によって覆われている。図３〜図５に示すように、各圧力室４２は、走査方向に長い形状を有する。また、各圧力室４２は、上方から見て、その左端部がノズル４４と重なり、右端部はマニホールド４１と重なるように配置されている。

図４、図５に示すように、プレート３１のすぐ下に位置するプレート３２には、マニホールド４１と複数の圧力室４２を接続する、複数の絞り流路４３が形成されている。また、プレート３１とノズルプレート３９との間に位置する合計７枚のプレート３２〜３８には、圧力室４２とノズル４４とを接続する連通流路４５が形成されている。

以上説明したプレート３１〜３９が積層された状態で接合されることで、流路ユニット２７が構成されている。そして、流路ユニット２７内には、１つのマニホールド４１から分岐して、絞り流路４３、圧力室４２、及び、連通流路４５を経てノズル４４に至る個別流路４７が、複数形成されている。

尚、本実施形態のインクジェットプリンタ１は、後で説明するように、各ノズル４４の吐出不良を検出することが可能となっている。この吐出不良を検出するための構成の一部が、インクジェットヘッド４に設けられている。図３、図４に示すように、流路ユニット２７の前端部には開口部２７ａが形成されている。この開口部２７ａは、流路ユニット２７を構成する複数枚のプレート３１〜３９のうち、ノズルプレート３９を除く金属製のプレート３１〜３８を貫通するように形成されている（後述の図７参照）。この開口部２７ａの内部に、各ノズル４４の吐出不良を検査する際に使用する、発光部６０が収容されている。また、ノズルプレート３９を挟んで、発光部６０と対向する位置には、受光部６１も配置されている（図７参照）。

次に、圧電アクチュエータ２８について説明する。図３〜図５に示すように、圧電アクチュエータ２８は、圧電層５４，５５と、複数の個別電極５２と、共通電極５６を備えている。２枚の圧電層５４，５５は、流路ユニット２７の振動膜５０の上面に積層されている。複数の個別電極５２は、上層の圧電層５５の上面において、複数の圧力室４２とそれぞれ対向するように配置されている。共通電極５６は、２枚の圧電層５４，５５の間において、複数の圧力室４２に跨って配置されている。

複数の個別電極５２は、図示しない配線部材を介してドライバＩＣ５７とそれぞれ接続されている。一方、共通電極５６は常にグランド電位に保持されている。また、上層の圧電層５５の、個別電極５２と共通電極５６とに挟まれた部分（以下、活性部５５ａと称する）は、それぞれ、厚み方向に分極されている。尚、個別電極５２と、共通電極５６の、個別電極５２と対向する電極部分と、個別電極５２と共通電極５６との間の活性部５５ａによって、１つの圧力室４２に対応する１つの圧電素子５１が構成されている。

ドライバＩＣ５７は、複数の圧力室４２にそれぞれ対応した複数の圧電素子５１の個別電極５２に対して、駆動信号を印加する。図６は、ドライバＩＣ５７が圧電素子５１に印加する駆動信号のパルス波形を示す図である。ドライバＩＣ５７は、各個別電極５２に対して、図６に示す５種類の駆動信号のうちの１つを選択して印加する。図６に示すように、５種類の駆動信号は、それぞれ１つのパルスを有するパルス信号であり、１回のパルスの印加により個別電極５２の電位を、高電位→低電位（グランド電位）→高電位の順に切り換える。但し、５種類の駆動信号の間で、パルス波形（パルス幅やパルスの波高値等）が互いに異なっている。５種類の駆動信号のうち、吐出駆動信号は、ノズル４４からインクを吐出させるための信号である。他の４種類の駆動信号は、吐出駆動信号よりも波高値（電位Ｖ）が低い信号であり、ノズル４４の吐出口におけるインクのメニスカスを振動させるためのメニスカス駆動信号（Ａ〜Ｄ）である。

ドライバＩＣ５７から、各圧電素子５１の個別電極５２に吐出駆動信号が印加されるときの、圧電素子５１の動作は以下の通りである。尚、本実施形態では、ドライバＩＣ５７は、いわゆる引き打ちの形式で、各圧電素子５１を駆動する。即ち、一旦、振動膜５０を引き上げて圧力室４２の容積を増加させてから、一定時間経過後に、振動膜５０を押し下げて圧力室４２の容積を減少させるという、２回の圧力変動を生じさせることによりインクに圧力を付与する。

吐出駆動信号が印加される前の状態では、個別電極５２の電位は、高電位（電位Ｖ１）である。このとき、個別電極５２とグランド電位に保持されている共通電極５６の間に電位差が生じ、活性部５５ａには厚み方向の電界が生じる。このときの電界は、活性部５５ａの分極方向と一致するため、活性部５５ａは、その分極方向である厚み方向に伸びて面方向に収縮し、この活性部５５ａの収縮に伴って、圧力室４２と対向する振動膜５０が圧力室４２側に凸となるように撓む。つまり、吐出駆動信号の印加前は、図５に二点鎖線で示すように、振動膜５０が圧力室４２側に撓むことによって圧力室４２の容積が小さくなった状態である。

次に、吐出駆動信号が印加されると、この吐出駆動信号のパルスの立ち下がりのタイミング（時間Ｔ１）で、個別電極５２の電位が、高電位から低電位（グランド電位）に切り換えられる。このとき、個別電極５２と共通電極５６の電位が等しくなり、活性部５５ａに電界が作用しなくなる。従って、活性部５５ａの収縮が解消されて、振動膜５０が平坦な状態となるため、圧力室４２の容積が増加する。これにより、圧力室４２内のインクに負の圧力波が発生する。

次に、吐出駆動信号のパルス幅ＴＷの時間が経過した後、吐出駆動信号のパルスの立ち上がりのタイミング（時間Ｔ２）で、個別電極５２の電位が、再び低電位から高電位に切り換えられる。これにより、活性部５５ａが再び収縮して、振動膜５０が圧力室４２側に凸となるように撓む。つまり、圧力室４２の容積が再び減少して、圧力室４２内のインクに正の圧力波が発生する。また、パルスの立ち下がり（時間Ｔ１）における圧力室４２の容積増加によって圧力室４２内に発生した負の圧力波は、パルス幅ＴＷの時間が経過する間に、個別流路４７の端位置（ノズル４４、及び、マニホールド４１との接続部）において反射して、正の圧力に反転して圧力室４２に戻ってくる。つまり、反転して戻ってきた圧力波に、圧力室４２の容積減少によって生じた圧力波が重ね合わされるため、圧力室４２内のインクには大きな圧力が発生する。このとき、圧力室４２に連通するノズル４４からインクが吐出される。

尚、上の説明からも理解されるように、インクに効率よく圧力を与えるためには、先の圧力室４２の容積増加によって発生した圧力波が、再び圧力室４２に戻ってくるタイミングで、圧力室４２の容積が減少することが好ましい。そこで、吐出駆動信号のパルス幅ＴＷは、圧力波の伝播速度と、圧力室４２からノズル４４（あるいは、マニホールドとの接続部）までの距離に応じて設定される。より具体的には、パルス幅ＴＷは、圧力室４２の容積を減少させたときに発生する負の圧力波が、正の圧力波に反転して圧力室４２に戻ってくるまでの時間に等しくなっている。

上記の吐出駆動信号は、ノズル４４からインクを吐出させるものであるのに対して、メニスカス駆動信号は、ノズル４４の吐出口４４ａのインクのメニスカスを振動させるものである。ドライバＩＣ５７から圧電素子５１の個別電極５２に、メニスカス駆動信号が印加されたときは、吐出駆動信号が印加された場合と同様に、個別電極５２の電位が、高電位→低電位（グランド電位）→高電位の順に切り換えられる。従って、振動膜５０も同様に変形する。但し、メニスカス駆動信号のパルスの波高値（電位Ｖの値）は、吐出駆動信号のパルスの波高値Ｖ１よりも低くなっている。そのため、メニスカス駆動信号が印加されたときに、圧力室４２内のインクに付与される圧力は、吐出駆動信号が印加されたときと比べて小さく、ノズル４４からインクが吐出されない。その代わり、ノズル４４の吐出口４４ａにおいて、インクのメニスカスが、上下方向（ノズル４４の軸線方向）に振動する。このメニスカス振動により、ノズル４４内のインクを撹拌して、乾燥によるインクの増粘の抑制や増粘の解消を行うことができる。また、本実施形態では、次に説明するように、各ノズル４４の吐出不良を検査する際にも、図６のメニスカス駆動信号を使用する。

（吐出不良検査と吐出機能の回復動作）
ところで、インクジェットヘッド４の各ノズル４４には、様々な要因によって吐出不良が生じることがある。例えば、ノズル４４内のインクが乾燥することによって増粘したり、圧力室４２を含む個別流路４７に気泡が混入したりすると、ノズル４４からインクが吐出されにくくなる。また、ノズル４４に紙粉などの異物が混入することによっても、ノズル４４からのインクの吐出が阻害される。そこで、本実施形態のプリンタ１は、インクジェットヘッド４の各ノズル４４について、吐出不良が生じているか否かを検査する機能を有する。

また、吐出不良のノズル４４が検出された場合には、そのノズル４４の吐出機能を回復させる回復動作を行う必要がある。本実施形態のプリンタ１は、ノズル４４の吐出機能の回復動作として、（１）圧電素子５１にメニスカス駆動信号を印加することによる、ノズル４４のメニスカス振動、（２）ノズル４４のフラッシング、（３）メンテナンス装置７によるパージ、の３つの回復動作を実行可能である。その上で、プリンタ１は、吐出不良の検査結果に応じて、吐出不良が生じている要因に適した回復動作を選択し、選択した回復動作を実行する。

まず、インクジェットヘッド４の各ノズル４４の吐出不良を検出するための構成について説明する。図７は、図４のVII-VII線断面図である。尚、図７は、図５に示されるインクジェットヘッド４のうちの、特に、ノズルプレート３９を含む３枚のプレート３７〜３９の断面図である。図２、図３、及び、図７に示すように、流路ユニット２７には、ノズルプレート３９以外のプレート３１〜３８を貫通する開口部２７ａが形成されている。この開口部２７ａの底部には、発光ダイオード等の発光素子からなる、下方へ光を発する発光部６０が配置されている。

開口部２７ａの下側を覆うノズルプレート３９は、透光性の合成樹脂で形成されている。そのため、発光部６０から発せられた光は、ノズルプレート３９内に導入される。また、ノズルプレート３９の上側に配置されている金属製のプレート３８は遮光性を有する。また、ノズルプレート３９の下面を覆う撥インク膜４６も遮光性材料である。従って、図７に示すように、発光部６０からノズルプレート３９の内部に導入された光は、それぞれ遮光性材料で形成された上側のプレート３８と下側の撥インク膜４６で反射されながら、ノズルプレート３９の内部をその面方向に沿って進む。そして、ノズル４４が形成されている箇所においてノズル４４内のインクへ透過し、さらに、ノズル４４の吐出口４４ａに形成されたメニスカスＭを通って外部へ漏れ出す。

一方、ノズルプレート３９の、ノズル４４の吐出口４４ａの直下の位置（ノズル４４の軸線方向Ｃにおける延長線上の位置）には、フォトダイオード等の受光素子からなる、受光部６１が配置されている。この受光部６１は、図示しない適宜の支持部によってインクジェットヘッド４に支持されている。受光部６１は、ノズル４４内のインクからメニスカスＭを通過して、ノズル４４の軸線方向Ｃに沿って進む光を受光する。

ノズル４４の吐出不良の検査を行う際には、制御装置８は、発光部６０からノズル４４内のインクへ向けて光が送られている状態で、ドライバＩＣ５７を制御して圧電素子５１に対して、図７のメニスカス駆動信号を印加させる。これにより、その圧電素子５１に対応するノズル４４内のメニスカスＭを振動させる。図８はメニスカスの挙動と受光量の変化を示す図である。図８（ａ）に示すように、圧電素子５１にメニスカス駆動信号が印加される前の状態では、メニスカスＭは、ａの状態で静止している。このとき、ノズル４４からメニスカスＭを通過して漏れ出た光の一部が、ノズル４４の軸線方向Ｃに沿って進み、受光部６１で受光される。図８（ｄ）に示すように、このときの受光量をＩ１とする。

この状態から、図６のメニスカス駆動信号が圧電素子５１に印加され、パルスの立ち下がり（時間Ｔ１）によって、個別電極５２の電位がグランド電位に切り換えられたときに、圧力室４２内に負の圧力波が発生する。このとき、図８（ｂ）に示すように、ノズル４４内のインクのメニスカスＭは、aの状態よりもノズル４４の奥側に引き込まれて凹状となる（ｂの状態）。この状態では、ノズル４４からメニスカスＭを通過して外側に漏れる光は、広がるように屈曲するため、ノズル４４の軸線方向Ｃに沿って進む光量は減少する。従って、図８（ｄ）に示すように、受光部６１での受光量Ｉ２はＩ１よりも少なくなる。

メニスカス駆動信号のパルス幅ＴＷの時間が経過する間に、メニスカスＭは、凹状のｂの状態からａの状態へ戻るが、パルスの立ち上がり（時間Ｔ２）によって、個別電極５２の電位が再び高電位に戻り、圧力室４２内に大きな圧力（正圧）が発生する。これにより、図８（ｃ）に示すように、ノズル４４のメニスカスＭは、ａの状態よりもノズル４４の外側に突出して凸状となる（ｃの状態）。このとき、ノズル４４からメニスカスＭを通過して外側に漏れる光は、凸状のメニスカスによって内側に集まるように屈曲するため、ノズル４４の軸線方向に通過する光量は増加する。従って、図８（ｄ）に示すように、受光部６１での受光量Ｉ３は、Ｉ１よりも大きくなる。

ここで、吐出不良が生じているノズル４４においては、正常なノズル４４と比べて、メニスカスの振動が小さくなる。そのため、メニスカスが凸状になるときに、吐出不良のノズル４４においては、メニスカスの突出量が、正常なノズル４４と比べて小さくなる。そのため、パルスの立ち上がり時に、メニスカスが凸状となったときの凸面効果による集光の程度も小さくなり、受光部６１での受光量Ｉ３が小さくなる。この受光量のピーク値（Ｉ３）によって、各ノズル４４が正常か吐出不良が生じているかを検出することができる。

また、本実施形態では、図７に示すように、ドライバＩＣ５７から各圧電素子５１に対して、パルス波形の異なる４種類のメニスカス駆動信号を印加可能となっている。そこで、吐出不良が生じているノズル４４に対して、波形の異なる４種類のメニスカス駆動信号のうちの１つをさらに使用することにより、吐出不良が生じているノズル４４について、どのような要因で吐出不良が生じているのかを推測することができる。

以下、ノズル４４の吐出不良検査に関する一連の処理について説明する。図９は、吐出不良判定処理のフローチャートである。また、図１０は、吐出不良のノズル４４についての回復動作を決定する決定処理のフローチャートである。尚、図９、図１０において、Ｓｉ（ｉ＝１，２，３・・・）は各ステップの番号を示す。また、図９、図１０は、１つのノズル４４についての処理が示されている。複数のノズル４４について検査を行う場合は、図９，図１０の処理を、検査するノズル４４の数だけ繰り返す。尚、図９の吐出不良判定処理、及び、図１０の決定処理は、それぞれ、図２に示すＲＯＭ２１に格納されたプログラムを、ＣＰＵ２０が読み出して実行することによって行われる処理である。

ノズル４４の吐出不良の検査を行うタイミングは特に限定されない。例えば、記録用紙１００への印刷が行われていない待機状態にあるときに、所定の経過時間が経過するごとに行われてもよい。あるいは、記録用紙１００への印刷を行う直前、例えば、外部装置２６からプリンタ１へデータが送られてきたときに、各ノズル４４の吐出不良の検査が行われてもよい。また、プリンタ１の電源が投入された直後に、吐出不良の検査が行われてもよい。

（吐出不良判定処理）
吐出不良判定処理においては、発光部６０から各ノズル４４に対して光が送り込まれている状態で、図９に示すように、制御装置８は、ドライバＩＣ５７を制御して、検査対象のノズル４４に対応する圧電素子５１に、図６のメニスカス駆動信号を印加する。ここでは、インク増粘解消のためのメニスカス駆動信号Ａを圧電素子５１へ印加する（Ｓ１）。図６に示すように、メニスカス駆動信号Ａのパルス幅は、吐出駆動信号のパルス幅ＴＷと等しい（例えば、ＴＷ＝５μｓ）。また、メニスカス駆動信号Ａの波高値Ｖ２は、吐出駆動信号の波高値Ｖ１よりも小さい（例えば、Ｖ１＝２０Ｖ、Ｖ２＝１０Ｖ）。尚、メニスカス駆動信号Ａの印加回数は１回でもよいが、複数回行ってもよい。但し、メニスカス駆動信号Ａの印加回数が多すぎると、ノズル４４内でインクが撹拌されすぎて、エアが混入したりする虞がある。そこで、メニスカス駆動信号Ａの印加回数は、例えば、５回程度とすることが望ましい。

ノズル４４が正常な場合には、メニスカス駆動信号Ａが圧電素子５１に印加された場合に、ノズル４４のメニスカスが大きく振動し、メニスカスが凸となるときの突出量も大きくなる。従って、メニスカスが凸のときにノズル４４の軸線方向Ｃに進む光量も増加する。そこで、受光部６１の受光量のピーク（図８（ｄ）の受光量Ｉ３）が、予め定められた所定の受光量Ｉ０を超えている場合は（Ｓ２：Ｙｅｓ）、検査対象のノズル４４は正常であるとして処理を終了する。一方、受光部６１の受光量のピークが、所定の受光量Ｉ０以下である場合は（Ｓ２：Ｎｏ）、検査対象のノズル４４に吐出不良が生じているとして、その吐出不良を解消するための回復動作を決定する図１０の決定処理を、引き続いて実行する（Ｓ３）。尚、図８（ｄ）の受光部６１の出力電圧の具体的な値を以下に例示する。受光部６１の出力電圧は、受光部６１で受光した光を光電変換して得られた電圧値である。メニスカスがａの状態であるときの受光量Ｉ１に対応する出力電圧値が８Ｖ、メニスカスがｂの状態であるときの受光量Ｉ２に対応する出力電圧値が４Ｖ、メニスカスがｃの状態であるときの受光量Ｉ３に対応する出力電圧値が１２Ｖであるときに、前記所定の受光量Ｉ０に対応する電圧値を１０Ｖとする。

（決定処理）
図１０の決定処理では、検査処理で吐出不良が生じていると判定されたノズル４４に対して、その要因に応じた適切な回復動作を決定する。具体的には、吐出不良と判定されたノズル４４に対応する圧電素子５１に対して、図６の４種類のメニスカス駆動信号のうちの１つのメニスカス駆動信号を印加させる。１つのノズル４４に、ある要因によって吐出不良が生じている場合に、上記要因に対応するメニスカス駆動信号を圧電素子５１に印加すると、メニスカスが大きく振動し、受光部６１での受光量も大きく変化する。従って、使用したメニスカス駆動信号の種類と受光量の変化とから、吐出不良の要因を判別し、その要因に適した回復動作を選択することが可能となる。

尚、本実施形態では、まず、上記の吐出不良判定処理を行い、受光部６１の受光量が少なく、吐出不良が生じていると判定されたノズル４４についてのみ、回復動作を決定する決定処理を行う。このように、正常なノズル４４については決定処理を行わないようにすることで、吐出不良の検査に要する時間を短くすることができる。

（１）インクの増粘による吐出不良
決定処理では、まず、吐出不良の要因が、インクの増粘であるか否かを判別するための処理を行う。図１０に示すように、制御装置８は、ドライバＩＣ５７を制御し、吐出不良判定処理で吐出不良と判定されたノズル４４に対応する圧電素子５１に対して、まず、図６のメニスカス駆動信号Ａを印加する（Ｓ１０）。

先の吐出不良判定処理では、圧電素子５１にメニスカス駆動信号Ａが印加されたときの受光部６１での受光量が、所定値Ｉ０以下であると判定されている。そして、決定処理では、さらに続けて、圧電素子５１にメニスカス駆動信号Ａが印加される。ここで、吐出不良のノズル４４において、内部のインクが増粘していることによって吐出不良が生じている場合、元々のインクの増粘の程度が軽微であれば、先のＳ１におけるメニスカス駆動信号Ａの印加時のメニスカス振動によってノズル４４内のインクが撹拌されて、Ｓ１０の印加前には増粘が多少は解消されている可能性が高い。この場合には、Ｓ１０でメニスカス駆動信号Ａを印加したときに、Ｓ１のメニスカス駆動信号Ａの印加時よりもメニスカスが大きく振動するため、受光部６１での受光量が増加する。そこで、Ｓ１０でのメニスカス駆動信号Ａの印加時に、受光部６１での受光量が所定値Ｉ０を超えた場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、比較的軽い液体増粘による吐出不良であると判断できる。そこで、制御装置８は、このノズル４４の回復動作として、プリンタ１が実行できる回復動作のうちの最もインク排出量の少ない回復動作を選択する。本実施形態では、インクを吐出せずにノズル４４内のインクを撹拌する、メニスカス振動を選択する（Ｓ１２）。

一方、受光部６１での受光量が所定値Ｉ０以下の場合でも（Ｓ１１：Ｎｏ）、Ｓ１のメニスカス駆動信号Ａが印加されたときよりも受光量が増えている場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）は、Ｓ１０でメニスカス駆動信号Ａが続けて印加されることによって、インクの増粘が多少は解消されたと推測できる。つまり、この場合も、吐出不良の要因が、インクの増粘である可能性が高い。但し、この場合は、先の場合と比べると、インクの増粘が進行していると推測されるため、メニスカス振動よりもインク排出量の多い回復動作、即ち、フラッシングを選択する（Ｓ１４）。

尚、受光部６１での２回の受光量の大小を比較する際には、受光部６１の検出誤差の影響も考慮し、例えば１０％以上超えている場合に、受光量が大きいと判定することが望ましい。これは、以下の説明における他のステップについても同様である。また、本実施形態では、決定処理のＳ１０で印加するメニスカス駆動信号として、先の吐出不良判定処理のＳ１で印加するものと同じ、メニスカス駆動信号Ａを印加しているが、異なるメニスカス駆動信号を印加してもよい。

（２）気泡の混入による吐出不良
図９のＳ１と図１０のＳ１０の、２回のメニスカス駆動信号の印加によっても、受光量が増加しない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）には、インクの増粘以外の要因で吐出不良が生じていると推測される。そこで、次に、制御装置８は、吐出不良の要因が、圧力室４２を含む個別流路４７への気泡の混入であるか否かを判別するための処理を行う。

図６のメニスカス駆動信号Ａのパルス幅は、吐出駆動信号のパルス幅ＴＷと同じである。先にも述べたが、吐出駆動信号やメニスカス駆動信号のパルス幅ＴＷは、効率よくインクに圧力を付与することができるような値に設定されている。即ち、パルス幅ＴＷは、圧力室４２の容積を減少させたときに発生する負の圧力波が、正の圧力波に反転して圧力室４２に戻ってくるまでの時間に等しい。

これに対して、個別流路４７内に気泡が混入している場合には、圧力波が気泡を介して伝播するため、圧力室４２で発生した圧力波の、個別流路４７内での伝播速度が低下する。そのため、パルス幅ＴＷのメニスカス駆動信号Ａを印加した場合には、インクに十分な圧力が付与されず、吐出不良が生じる。逆に言えば、個別流路４７内に気泡が混入している場合には、圧力波の伝播速度の低下に応じて、パルス幅を大きくすれば、インクに付与される圧力を高めることができる。

そこで、制御装置８は、ドライバＩＣ５７を制御して、圧電素子５１に対して、メニスカス駆動信号Ａよりもパルス幅の大きい（パルス幅ＴＷｂ）、メニスカス駆動信号Ｂを印加させる（Ｓ１５）。個別流路４７内に気泡が混入している場合には、パルス幅の大きいメニスカス駆動信号Ｂが印加されたときには、メニスカス駆動信号Ａが印加されたときよりも、インクに付与される圧力が大きくなる。これにより、ノズル４４のメニスカスが大きく振動することになり、受光部６１での受光量が増加する。そこで、メニスカス駆動信号Ｂが印加されたときに、メニスカス駆動信号Ａが印加されたときよりも受光部６１での受光量が増加した場合には（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、個別流路４７内に気泡が混入していると推測できる。尚、メニスカス駆動信号Ｂのパルス幅ＴＷｂは、メニスカス駆動信号Ａのパルス幅ＴＷの、１．１倍〜１．５倍であることが好ましい。例えば、図６の吐出駆動信号、及び、メニスカス駆動信号Ａのパルス幅ＴＷが５μｓである場合に、メニスカス駆動信号Ｂのパルス幅ＴＷｂは、６μｓとする。

メニスカス駆動信号Ｂのパルス幅ＴＷｂを、メニスカス駆動信号Ａのパルス幅ＴＷの１．１倍以上とする理由は、検出誤差を考慮して、受光量が１０％以上超えているときに受光量が増加したと判定するためである。また、メニスカス駆動信号Ｂのパルス幅ＴＷｂを、メニスカス駆動信号Ａのパルス幅ＴＷの１．５倍以下とする理由は、想定される最大サイズの気泡が存在する場合の圧力波の伝播速度に対応したパルス幅は、メニスカス駆動信号Ａのパルス幅の１．５倍となるためである。

メニスカス振動、フラッシング、及び、パージの３つの回復動作のうち、気泡の排出に最も適しているのは、メンテナンス装置７によってノズル４４から強制的にインクを排出するパージである。そこで、制御装置８は、メニスカス駆動信号Ｂの印加によって受光部６１での受光量が増加した場合には、回復動作としてパージを選択する。

尚、個別流路４７内に気泡が混入していても、その気泡が小さい場合には、わざわざパージを行って気泡を排出しなくても、気泡がインクに溶け込んで自然に消滅する場合が多い。そこで、本実施形態では、メニスカス駆動信号Ｂの印加時に受光量が増加した場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）には、制御装置８は、ドライバＩＣ５７を制御して、さらに、メニスカス駆動信号Ｂよりもパルス幅の大きい（パルス幅ＴＷｃ）、メニスカス駆動信号Ｃを圧電素子５１に印加させる（Ｓ１７）。例えば、メニスカス駆動信号Ａのパルス幅ＴＷが５μｓ、メニスカス駆動信号Ｂのパルス幅ＴＷｂが６μｓである場合に、メニスカス駆動信号Ｃのパルス幅ＴＷｃは、７μｓとする。上記のメニスカス駆動信号Ｂのパルス幅ＴＷｂの数値（６μｓ）は、自然消滅するほど小さい気泡が個別流路４７内に存在する場合の、圧力波が発生してから戻ってくるまでの時間である。また、メニスカス駆動信号Ｃのパルス幅ＴＷｃの数値（７μｓ）は、自然消滅せず、ノズル４４からパージで排出する必要があるような、大きい気泡が個別流路４７内に存在する場合の、圧力波が発生してから戻ってくるまでの時間である。

気泡が大きいほど、圧力波の伝播速度の低下幅は大きい。そのため、メニスカス駆動信号Ｃの印加時に、メニスカス駆動信号Ｃの印加時よりも、受光量がさらに増加する場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）は、個別流路４７内に大きな気泡が存在すると推測されることから、パージを選択する（Ｓ１９）。一方、メニスカス駆動信号Ｃの印加時に受光量が増加しない場合は、個別流路４７内の気泡の大きさはそれほど大きくないと推測できる。従って、そのノズル４４については回復動作を行わず、放置する（Ｓ２０）。

（３）圧電素子５１の劣化、又は、異物の混入による吐出不良
Ｓ１６において受光量が増加しない場合は、インクが増粘しているわけでも、気泡が混入しているわけでもない、と考えられる。これら以外に吐出不良の要因として想定されるのは、圧電素子５１の劣化か、あるいは、ノズル４４を含む個別流路４７内への異物の混入がある。圧電素子５１の劣化とは、圧電素子５１の個別電極５２と共通電極５６の間に所定の電圧を印加したときに、活性部５５ａの圧電特性が劣化して、変形量が小さくなってしまうことである。この場合は、メニスカス駆動信号の波高値（電圧Ｖ）を大きくすることにより、インクへの付与圧力を大きくすることができる。一方、個別流路４７内に異物が混入している場合には、個別流路４７の一部が詰まってしまっている状態であり、この場合は、メニスカス駆動信号の波高値を大きくしても、インクへの付与圧力はあまり大きくならない。

そこで、制御装置８は、ドライバＩＣ５７を制御して、メニスカス駆動信号Ａよりも波高値（電位Ｖ）の高い、メニスカス駆動信号Ｄを圧電素子５１に印加させる（Ｓ２１）。メニスカス駆動信号Ｄの印加時に、メニスカス駆動信号Ａの印加時よりも受光量が増加したときには（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、圧電素子５１が劣化していると推測される。尚、メニスカス駆動信号Ｄの波高値Ｖ３は、吐出駆動信号の波高値Ｖ１よりも小さく、メニスカス駆動信号Ａの波高値Ｖ２の１．１倍以上であることが好ましい。例えば、Ｖ１＝２０Ｖ、Ｖ２＝１０Ｖの場合に、メニスカス駆動信号Ｄの波高値Ｖ３＝１２Ｖとする。尚、メニスカス駆動信号Ｄの波高値Ｖ３を、メニスカス駆動信号Ａの波高値Ｖ１の１．１倍以上とする理由は、検出誤差を考慮して、受光量が１０％以上超えているときに受光量が増えたと判定するためである。さらに、メニスカス駆動信号Ｄの印加によってノズル４４からインクが吐出されてしまうことがないように、メニスカス駆動信号Ｄの波高値Ｖ３は、インクが吐出される最小の波高値よりも小さいことが前提となる。

ところで、圧電素子５１の劣化によって吐出不良が生じている場合には、メニスカス振動、フラッシング、パージの何れの回復動作を行っても、ノズル４４の吐出機能を回復させることはできない。そこで、Ｓ２２で受光量が増加したときには（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、そのノズル４４については回復動作を行わずに放置する（Ｓ２３）。また、このノズル４４について、圧電素子５１の劣化が生じていることを示すフラグＦ１を１にする。このノズル４４の吐出機能を回復することはできないが、回復動作を行っても吐出機能が回復する見込みがない場合に、無駄に回復動作を行ってインクを消費してしまうことを防止できる。

一方、メニスカス駆動信号Ｄの印加時に受光量が増加しないときには（Ｓ２２：Ｎｏ）、圧電素子５１の劣化以外の要因で吐出不良が生じていると推測されるため、何らかの回復動作を選択する。この段階では、インクの増粘と気泡の混入については既に判定し終わっていることから、吐出不良の要因は、個別流路４７への異物の混入であると推測される。また、ノズル４４を含む個別流路４７内に混入した異物を確実に排出するためには、各ノズル４４から強制的にインクを排出させるパージが最適である。そこで、制御装置８は、回復動作としてパージを選択する（Ｓ２４）。

このようにして、各ノズル４４についての吐出不良の判定と、吐出不良のノズル４４に対して行う回復動作の決定とが行われる。これらの一連の処理を、インクジェットヘッド４の複数のノズル４４のそれぞれについて繰り返し行う。尚、インクジェットヘッド４の全てのノズル４４について吐出不良の検査を行ってもよいし、一部のノズル４４についてのみ検査を行ってもよい。例えば、４色のインクのうちの、特定色のインクを吐出するノズル４４についてのみ検査を行ってもよい。

尚、ノズル４４の吐出不良の原因の発生頻度は、インク増粘→気泡混入→圧電素子５１の劣化、となる。そのため、本実施形態で説明したように、上記の順番で判定を行うことは、検査時間短縮等の観点から好適である。但し、吐出不良の原因の判定は、上記の順番で行うものには限られない。

（回復動作実行）
各ノズル４４について回復動作が決定されたら、図１のフローに戻り、制御装置８は、ドライバＩＣ５７、又は、メンテナンス装置７を制御して、選択した回復動作を実行させる（Ｓ４）。但し、メンテナンス装置７のキャップ９は、インクジェットヘッド４の全てのノズル４４を覆うため、全てのノズル４４について、必然的にパージが行われてしまう。そこで、検査を行った複数のノズル４４のうち、少なくとも１つのノズル４４の回復動作としてパージが選択された場合には、他のノズル４４の回復動作に関わらず、全てのノズル４４についてパージを実行する。何れのノズル４４にもパージが選択されていない場合には、各ノズル４４に対して、個別に選択された回復動作、即ち、メニスカス振動、又は、フラッシングを行わせる。

尚、決定処理で決定された回復処理を、プリンタ１が自動的に実行するのではなく、決定された回復動作をユーザーに提示し、ユーザーが最終的に判断して手動で処理を実行させてもよい。例えば、制御装置８は、決定処理で決定された回復動作を、操作パネル２４（図２参照）のディスプレイに表示させたり、あるいは、ＰＣ等の外部装置２６に情報を送ってディスプレイ等に表示させたりして、ユーザーに最終的な判断を行わせるようにしてもよい。

また、図１０の決定処理のＳ２２で受光量が増加して（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、圧電素子５１が劣化していると推測される場合は、制御装置８は、記録用紙１００への印刷時に、ドライバＩＣ５７からその圧電素子５１へ印加する吐出駆動信号の波高値を高くすることが好ましい。図１１は印刷処理のフローチャートである。図１２は、波高値の異なる２種類の吐出駆動信号のパルス波形を示す図である。印刷処理は、外部装置２６から印刷指令が入力されたときに実行される。制御装置８は、フラグＦ１が０、即ち、劣化していない圧電素子５１に対しては（Ｓ３０：Ｎｏ）、図１２（ａ）の吐出駆動信号ａを選択する（Ｓ３１）。また、フラグＦ１が１、即ち、劣化している圧電素子５１に対しては（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、図１２（ｂ）の、波高値がＶ１（例えば２０Ｖ）よりも大きいＶ４（例えば２４Ｖ）の吐出駆動信号ｂを選択する（Ｓ３２）。そして、制御装置８は、ドライバＩＣ５７を制御して、各圧電素子５１に選択した吐出駆動信号を印加することにより、インクジェットヘッド４に印刷を行わせる（Ｓ３３）。これにより、圧電素子５１の劣化によって低下したノズル４４の吐出機能を、波高値を高くした吐出駆動信号によって高めることができる。尚、図１１の印刷処理は、図２に示すＲＯＭ２１に格納されたプログラムを、ＣＰＵ２０が読み出して実行することによって行われる処理である。

尚、吐出駆動信号ｂの波高値Ｖ４は、詳細には、以下のように決定することができる。即ち、メニスカス駆動信号Ｄを印加したときの受光部６１の受光量をＩｄとしたときに、この受光量Ｉｄと、吐出不良の判定閾値である上記の受光量Ｉ０との比に基づいて（Ｖ１：Ｖ４＝Ｉｄ：Ｉ０）、Ｖ４≧Ｖ１×Ｉ０／Ｉｄを満たすようにＶ４を決定する。

以上説明した実施形態において、プリンタ１が、本発明の「液体吐出装置」に相当する。インクジェットヘッド４が、本発明の「液体吐出ヘッド」に相当する。流路ユニットが、本発明の「流路構造体」に相当する。ドライバＩＣ５７が、本発明の「駆動装置」に相当する。制御装置８が、本発明の「制御部」に相当する。図９のＳ１で印加するメニスカス駆動信号Ａが、本発明の「第１のメニスカス駆動信号」に相当する。図１０のＳ１０で印加するメニスカス駆動信号Ａが、本発明の「第２のメニスカス駆動信号」に相当する。メニスカス駆動信号Ｂが、本発明の「第３のメニスカス駆動信号」に相当する。メニスカス駆動信号Ｃが、本発明の「第４のメニスカス駆動信号」に相当する。メニスカス駆動信号Ｄが、本発明の「第５のメニスカス駆動信号」に相当する。図１０のＳ１２で選択するメニスカス振動が、本発明の「第１回復動作」に相当する。図１０のＳ１４で選択するフラッシングが、本発明の「第２回復動作」に相当する。図１０のＳ１９で選択するパージが、本発明の「第３回復動作」に相当する。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態の図１０において、インクの増粘の程度を判断する処理（Ｓ１３）は、以下のように変更することも可能である。図１３は、変更形態の決定処理の一部を示すフローチャートである。制御装置８は、ドライバＩＣ５７を制御して、図１３に示すように、圧電素子５１にメニスカス駆動信号Ａを複数回続けて印加させ、メニスカスを複数回振動させる（Ｓ４０）。この場合に、受光部６１での受光量が所定値Ｉ０を超えたときには（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、回復動作としてメニスカス振動を選択する点は（Ｓ４２）、先の実施形態と同じである。

一方、受光部６１での受光量が所定値Ｉ０以下である場合でも（Ｓ４１：Ｎｏ）、メニスカス駆動信号Ａが複数回続けて印加されるにつれて、受光部６１での受光量が増加している場合は、複数回のメニスカス振動によってインクが撹拌され、インクの増粘が多少は解消されたと推測できる。そこで、メニスカス駆動信号Ａが印加されるにつれて受光量が増加している場合には（Ｓ４３：Ｙｅｓ）、比較的増粘が進行した状態であるとして、回復動作としてフラッシングを選択する（Ｓ４４）。尚、複数回のメニスカス駆動信号が印加されるにつれて、受光量が増加するとは、個々のメニスカス駆動信号の印加によって生じる受光量のピーク（図８（ｄ）の受光量Ｉ３）が、徐々に大きくなっていく、ということである。

２］前記実施形態では、比較的軽微なインク増粘に対する第１回復動作として、メニスカス振動を選択し、それよりもインク増粘が進行した場合の第２回復動作として、フラッシングを選択している。しかし、第１回復動作と第２回復動作の組み合わせは、上記の組み合わせには限られず、インク排出量の量が異なる２つの回復動作であれば、どのような組み合わせを採用することも可能である。

例えば、第１回復動作がメニスカス振動、第２回復動作がパージであってもよい。また、第１回復動作がフラッシング、第２回復動作がパージであってもよい。さらに、フラッシング、あるいは、パージの中でも、ドライバＩＣ５７やメンテナンス装置７の制御によって、強さ（インク排出量）の異なる複数種類の動作を行うことができる場合がある。その場合には、第１回復動作が強フラッシング、第２回復動作が弱フラッシングであってもよい。あるいは、第１回復動作が弱パージ、第２回復動作が強パージであってもよい。

３］前記実施形態の図６の複数種類の駆動信号は、それぞれ、立ち上がり時間、及び、立ち下がり時間がほとんどない、矩形パルス信号であるが、駆動信号が、立ち上がり時間Ｔａ、及び、立ち下がり時間Ｔｂを有するパルス信号であってもよい。

この場合において、前記実施形態の図１０の、圧電素子５１の劣化を判定する処理（Ｓ２１）を、以下のように変更することも可能である。

図１４は、別の変更形態の駆動信号のパルス波形を示す図である。前記実施形態の図１０の圧電素子５１の劣化を判断するための処理（Ｓ２１）において、メニスカス駆動信号Ａよりも立ち上がり時間Ｔａと立ち下がり時間Ｔｂが短い、メニスカス駆動信号Ｅを圧電素子５１に印加してもよい。例えば、メニスカス駆動信号Ａの立ち上がり時間Ｔａ及び立ち下がり時間Ｔｂがそれぞれ２μｓであるときに、メニスカス駆動信号Ｅの立ち上がり時間Ｔａと立ち下がり時間Ｔｂは、１μｓとする。

パルス信号の立ち上がり時間Ｔａと立ち下がり時間Ｔｂが短いと、圧電素子５１への印加電圧が急激に変化するため、圧力室４２内のインクに大きな圧力を与えることができる。つまり、立ち上がり時間Ｔａと立ち下がり時間Ｔｂが短いメニスカス駆動信号Ｅを圧電素子５１に印加したときに、受光部６１での受光量が増加する場合には、圧電素子５１に劣化が生じていると推測できる。

図１５は、図１４のメニスカス駆動信号Ｅを用いた、変更形態の決定処理の一部（素子劣化判定）のフローチャートである。図１０のＳ１６までのステップにより、インク増粘でも気泡混入でもないと判定された場合に、図１５に示すように、制御装置８は、ドライバＩＣ５７を制御して、圧電素子５１に、メニスカス駆動信号Ａよりも立ち上がり時間Ｔａと立ち下がり時間Ｔｂが短い、図１４のメニスカス駆動信号Ｅを印加する（Ｓ６０）。受光部６１での受光量が増加した場合には（Ｓ６１：Ｙｅｓ）、圧電素子５１に劣化が生じているとして、放置する（Ｓ６２）。また、圧電素子５１に劣化が生じていることを示すフラグＦ２を１にする。一方、メニスカス駆動信号Ｅを印加しても、受光部６１での受光量が増加しない場合には（Ｓ６１：Ｎｏ）、他の要因によって吐出不良が生じているとして、パージを選択する（Ｓ６３）。

尚、メニスカス駆動信号Ｅの立ち上がり時間Ｔａと立ち下がり時間Ｔｂのうちの一方のみがメニスカス駆動信号Ａよりも短く、他方については、メニスカス駆動信号Ａと同じであってもよい。尚、上記のメニスカス駆動信号Ｅが、本発明における「第６のメニスカス駆動信号」に相当する。

また、前記実施形態と同様に、圧電素子５１が劣化していると推測される場合は、制御装置８は、記録用紙１００への印刷時に、ドライバＩＣ５７からその圧電素子５１へ印加する吐出駆動信号の、立ち上がり時間Ｔａと立ち下がり時間Ｔｂのうちの少なくとも一方を短くすることが好ましい。

図１６は、図１４の吐出駆動信号を用いた、変更形態の印刷処理を示すフローチャートである。制御装置８は、図１５の決定処理において設定されるフラグＦ２が０、即ち、劣化していない圧電素子５１に対しては（Ｓ７０：Ｎｏ）、図１２（ａ）の吐出駆動信号ｃを選択する（Ｓ７１）。また、フラグＦ１が１、即ち、劣化している圧電素子５１に対しては（Ｓ７０：Ｙｅｓ）、吐出駆動信号ｃよりも、立ち上がり時間Ｔａと立ち下がり時間Ｔｂが共に短い吐出駆動信号ｄを選択する（Ｓ７２）。吐出駆動信号の立ち上がり時間Ｔａ及び立ち下がり時間Ｔｂの具体例として、吐出駆動信号ｃについてはＴａ＝Ｔｂ＝４μｓ、吐出駆動信号ｄについてはＴａ＝Ｔｂ＝２μｓとすることができる。そして、制御装置８は、ドライバＩＣ５７を制御して、各圧電素子５１に選択した吐出駆動信号を印加することにより、インクジェットヘッド４に印刷を行わせる（Ｓ７３）。これにより、圧電素子５１の劣化によって低下したノズル４４の吐出機能を、Ｔａ及びＴｂが短い吐出駆動信号ｄによって高めることができる。

尚、吐出駆動信号ｄの立ち上がり時間Ｔａｄ（又は立ち下がり時間）は、詳細には、以下のように決定することができる。即ち、吐出駆動信号ｃの立ち上がり時間Ｔａｃ、メニスカス駆動信号Ｅを印加したときの受光部６１の受光量をＩｅとしたときに、この受光量Ｉｅと、吐出不良の判定閾値である上記の受光量Ｉ０との比に基づいて（Ｔａｃ：Ｔａｄ＝１／Ｉｅ：１／Ｉ０）、Ｔａｄ≦Ｔａｃ×Ｉｅ／Ｉ０を満たすように、吐出駆動信号ｄの立ち上がり時間Ｔａｄを決定する。

４］前記実施形態では、図１０の決定処理において、インク増粘判定→気泡混入判定→圧電素子５１の劣化判定、又は、異物の混入判定、の順で、吐出不良要因を推定して、それぞれの要因に最適な回復動作を選んでいるが、処理の手順は上記の順番には限られない。例えば、最初に、気泡の混入の有無を判定するために、メニスカス駆動信号Ｂを圧電素子５１に印加してもよい。また、決定処理において、インク増粘判定、気泡混入判定、圧電素子５１の劣化判定、又は、異物の混入判定の、全ての処理を行う必要は必ずしもない。例えば、インク増粘を判定するための処理と、気泡混入を判定するための処理のみを行ってもよい。

５］前記実施形態では、まず、検査対象のノズル４４について吐出不良判定処理（図９）を行い、受光量が少ないノズル４４についてのみ、決定処理（図１０）を行っている。これに対して、検査対象のノズル４４について、吐出不良判定処理を行なわないことも可能である。即ち、吐出不良が生じているかを判定することなく、最初から、特定の吐出不良の要因を検出するためのメニスカス駆動信号を圧電素子５１に印加してもよい。例えば、検査対象となるノズル４４に対応する圧電素子５１に対して、パルス幅の大きいメニスカス駆動信号Ｂを印加し、気泡の混入の有無、ひいては、パージの必要性の判定を最初に行ってもよい。

６］前記実施形態では、インクジェットヘッド４のノズル４４の各々について、吐出不良の検査（回復動作の決定を含む）を行った後に、各ノズル４４の回復動作を実行している。これに対して、一部のノズル４４の吐出不良の検査を行った後、それ以外のノズル４４の検査を行う前に、検査が終わったノズル４４の回復動作を先に行ってもよい。

７］前記実施形態では、発光部６０からの光をノズル４４内に送り込んで、ノズル４４の内側からメニスカスを通過して外側へ放出される光を受光部６１で検出しているが、本発明はこれ以外の構成のものに対しても適用可能である。

例えば、図１７では、発光部８０は、ノズル４４の外側から、ノズル４４のメニスカスＭに向けて光を照射する。受光部８１は、ノズル４４のメニスカスＭで反射された光のうち、方向Ａに進む光を受光する位置に配置されている。図１７（ａ）に示すように、メニスカスＭがノズル４４の奥側に引き込まれて凹状になっている状態では、発光部８０から照射された光は、凹状のメニスカスＭで反射した光の多くが方向Ａとは異なる方向に進むため、受光部８１の受光量は少なくなる。一方、図１７（ｂ）に示すように、メニスカスＭが凸状になっている状態では、光がメニスカスＭで反射したときに方向Ａに進む光が多くなるため、受光部８１での受光量が増える。また、ノズル４４に吐出不良が生じている場合には、凸状のメニスカスＭの突出量が小さくなるため、方向Ａに進む光量が少なくなり、受光部８１での受光量が減る。尚、図１７の発光部８０と受光部８１の配置位置は特に限定されないが、プラテン２（図１参照）の右側に、メンテナンス装置７とともに発光部８０と受光部８１とが配置されていると、吐出不良をパージで解消する場合に便利である。

８］前記実施形態では、ドライバＩＣ５７は、圧電素子５１を引き打ちの形式で駆動している。即ち、一旦、圧力室４２の容積を増加させて負の圧力波を生じさせ、この負の圧力波が反転してくるタイミングで、振動膜５０を押し下げて圧力室４２の容積を減少させ、圧力波を重ね合わせている。これに対して、待機状態から、圧力室４２の容積を減少させて正の圧力波を発生させるだけでインクを吐出させる、いわゆる、押し打ちの形式で駆動してもよい。

９］前記実施形態では、ノズルからインクを吐出させる駆動素子として、圧電素子が用いられているが、圧電素子以外の駆動素子が採用された構成に対しても本発明を適用できる。例えば、例えば、駆動素子として、インクに熱エネルギーを付与する発熱体を有し、インクの膜沸騰を利用してノズルからインクを吐出させる構成の装置に対しても、本発明を適用することが可能である。

１０］複数のノズルのパージを行うメンテナンス装置は、前記実施形態の、キャップを用いた吸引パージを行うものには限られない。即ち、インクジェットヘッドのインク供給側からインクを加圧する加圧ポンプを備え、加圧ポンプによって複数のノズルからそれぞれインクを強制的に押し出す構成のものであってもよい。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットプリンタに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を吐出して、基板表面に導電パターンを形成する、産業用の液体吐出装置などにも、本発明を適用することは可能である。

１ プリンタ
４ インクジェットヘッド
７ メンテナンス装置
８ 制御装置
２７ 流路ユニット
４２ 圧力室
４４ ノズル
４４ａ 吐出口
４７ 個別流路
５０ 振動膜
５１ 圧電素子
５７ ドライバＩＣ
６０ 発光部
６１ 受光部
８０ 発光部
８１ 受光部
Ｍ メニスカス

Claims (13)

1. 複数のノズルを含む液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体に設けられ、前記複数のノズルからそれぞれ液体を吐出させる複数の駆動素子と、各駆動素子に、対応する前記ノズルから液体を吐出させるための吐出駆動信号、及び、前記ノズルの吐出口における液体のメニスカスを振動させるための、互いに波形の異なる複数種類のメニスカス駆動信号を印加可能な駆動装置と、を有する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドの各ノズルへ向けて光を送る発光部と、
   前記発光部から各ノズルに光が送られたときに、各ノズルの前記メニスカスを通過し、又は、前記メニスカスで反射する光を受光する受光部と、
   少なくとも前記液体吐出ヘッドの前記駆動装置を制御して、前記ノズルからの液体排出量が異なる複数種類の回復動作を行わせる制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記発光部から前記ノズルへ光が送られている状態で、前記駆動装置を制御して、１つの前記駆動素子に、前記複数種類のメニスカス駆動信号の少なくとも１つを印加させて、前記駆動素子に対応する前記ノズルの吐出口において液体のメニスカスを振動させ、
   前記メニスカスの振動時における前記受光部での受光量に基づいて、前記複数種類の回復動作の中から１つの回復動作を決定する、決定処理を実行することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記ノズル内の液体のメニスカスが振動して前記ノズルの外側へ凸となるときに、前記メニスカスを通過し、又は、前記メニスカスで反射した光のうちの、所定方向に進む光量が増加し、
   前記受光部は、前記所定方向に進む光を受光するように配置され、
   前記制御部は、
   前記発光部から前記ノズルへ光が送られている状態で、前記駆動装置を制御して、１つの前記駆動素子に、前記複数種類のメニスカス駆動信号に含まれる第１のメニスカス駆動信号を印加させて、前記圧電素子に対応する前記ノズルの吐出口において液体のメニスカスを振動させ、
   前記駆動素子に前記第１のメニスカス駆動信号が印加されたときの、前記受光部での受光量が所定値以下である場合に、前記決定処理をさらに行うことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記制御部は、
   前記駆動素子に前記第１のメニスカス駆動信号が印加されたときの、前記受光部での受光量が所定値以下である場合に、前記決定処理において、前記駆動装置を制御して、前記駆動素子に対して、前記複数種類のメニスカス駆動信号に含まれる第２のメニスカス駆動信号を印加させ、
   前記駆動素子に前記第２のメニスカス駆動信号が印加されたときに、前記受光部での受光量が前記所定値を超えた場合に、前記決定処理において、前記複数種類の回復動作のうちの最も液体排出量の少ない第１回復動作を選択することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記制御部は、
   前記決定処理において前記駆動素子に前記第２のメニスカス駆動信号が印加されたときの前記受光部での受光量が、前記所定値以下であるが、前記第１のメニスカス駆動信号が印加されたときの前記受光量よりも多いときには、前記決定処理において、前記第１回復動作よりも液体排出量の多い第２回復動作を選択することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記制御部は、
   前記決定処理において、前記駆動装置を制御して、前記駆動素子に、前記第２のメニスカス駆動信号を複数回印加させて、前記メニスカスを複数回振動させ、
   前記駆動素子に前記第２のメニスカス駆動信号が複数回印加されたときの前記受光部での受光量が、前記所定値以下であるが、前記第２のメニスカス駆動信号が印加されるにつれて前記受光量が増加する場合には、前記決定処理において前記第１回復動作よりも液体排出量の多い第２回復動作を選択することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
6. 前記駆動装置によって駆動される前記駆動素子による前記ノズルからの液体の吐出とは別に、前記ノズルの前記吐出口から液体を排出させる第３回復動作を行うメンテナンス装置をさらに備え、
   前記複数の回復動作には、前記メンテナンス装置による前記第３回復動作が含まれ、
   前記流路構造体は、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室を覆うように配置された振動膜を有し、
   各駆動素子は、各圧力室に対応して設けられ、前記振動膜を変形させて前記圧力室内の液体に圧力を付与する圧電素子であり、
   前記駆動装置が前記圧電素子に印加する前記複数種類のメニスカス駆動信号が、それぞれパルス信号であり、
   前記制御部は、
   前記決定処理において、前記駆動装置を制御して、前記圧電素子に、前記複数種類のメニスカス駆動信号に含まれ、且つ、前記第１のメニスカス駆動信号よりもパルス幅が大きい、第３のメニスカス駆動信号を印加させ、
   前記圧電素子に前記第３のメニスカス駆動信号が印加されたときの前記受光部での受光量が、前記第１のメニスカス駆動信号が印加されたときよりも増加したときには、前記決定処理において、前記第３回復動作を選択することを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の液体吐出装置。
7. 前記第３のメニスカス駆動信号のパルス幅は、前記第１のメニスカス駆動信号のパルス幅の、１．１倍〜１．５倍であることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 前記制御部は、
   前記圧電素子に前記第３のメニスカス駆動信号が印加されたときの前記受光部での受光量が、前記第１のメニスカス駆動信号が印加されたときよりも増加したときに、前記駆動装置を制御して、前記圧電素子に対して、前記第３のメニスカス駆動信号よりもさらにパルス幅が大きい、第４のメニスカス駆動信号を印加し、
   前記圧電素子に前記第４のメニスカス駆動信号が印加されたときの前記受光部での受光量が、前記第３のメニスカス駆動信号が印加されたときよりもさらに増加したときに、前記決定処理において前記第３回復動作を選択することを特徴とする請求項６又は７に記載の液体吐出装置。
9. 前記制御部は、
   前記決定処理において、前記駆動装置を制御して、前記駆動素子に対して、前記第１のメニスカス駆動信号よりも波高値の大きい第５のメニスカス駆動信号を印加させ、
   前記駆動素子に前記第５のメニスカス駆動信号が印加されたときの前記受光部での受光量が、前記第１のメニスカス駆動信号が印加されたときよりも増加していない場合に、前記複数種類の回復動作の中から１つの回復動作を決定することを特徴とする請求項２〜８の何れかに記載の液体吐出装置。
10. 前記第５のメニスカス駆動信号の波高値は、前記第１のメニスカス駆動信号の波高値の１．１倍以上で、且つ、前記吐出駆動信号の波高値よりも小さいことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置。
11. 前記制御部は、
    前記駆動素子に前記第５のメニスカス駆動信号が印加されたときの前記受光部での受光量が、前記第１のメニスカス駆動信号が印加されたときよりも増加した場合には、前記吐出駆動信号の波高値を高くすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の液体吐出装置。
12. 前記複数種類のメニスカス駆動信号が、それぞれパルス信号であり、
    前記制御部は、
    前記決定処理において、前記駆動装置を制御して、前記駆動素子に対して、パルス波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間の少なくとも一方が、前記第１のメニスカス駆動信号よりも短く、他方が、前記第１のメニスカス駆動信号と同じか短い、第６のメニスカス駆動信号を印加させ、
    前記駆動素子に前記第６のメニスカス駆動信号が印加されたときの前記受光部での受光量が、前記第１のメニスカス駆動信号が印加されたときよりも増加していない場合に、前記複数種類の回復動作の中から１つの回復動作を決定することを特徴とする請求項２〜１１の何れかに記載の液体吐出装置。
13. 前記制御部は、
    前記駆動素子に前記第６のメニスカス駆動信号が印加されたときの前記受光部での受光量が、前記第１のメニスカス駆動信号が印加されたときよりも増加した場合には、前記吐出駆動信号のパルス波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間の、少なくとも一方を短くすることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出装置。

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