JP4862599B2 - 液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド検査装置に係り、特に、液体が収容された収容室に圧力波を発生させ、当該収容室に連通されたノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置、及び当該液滴吐出ヘッドの検査を行なう液滴吐出ヘッド検査装置に関する。

従来、記録媒体に対して液滴を吐出して画像を記録するインクジェットプリンタ等の液滴吐出装置が知られている。

この種の液滴吐出装置は、供給される駆動信号の波形に応じて、例えばピエゾ素子等の圧電素子を変形させて液体が収容された収容室に体積変化を発生させ、当該収容室に圧力波を発生させることにより、当該収容室に連通されたノズルから液滴を吐出しており、吐出した液滴が飛翔して記録媒体の着弾した位置に当該液滴によるドットが記録される。

ところで、この種の液滴吐出装置では、ノズルが設けられている表面であるノズル面に形成された撥水膜の一部が剥がれた場合や、ノズル面に汚れの付着した場合、ノズル面に傷が生じた場合などノズル面に不良が発生すると、ノズルから吐出される液滴の吐出方向にずれが発生する場合がある。液滴吐出装置では、このような吐出方向のずれが発生すると、液滴の着弾位置にずれが発生するため、記録される画像の品質が低下する。

従来よりノズル面の不良を検査する技術が各種提案されており、特許文献１には、インクに加える圧力を変化させながらノズルの液面（所謂、メニスカス）を顕微鏡等によって観察し、当該液面が崩れる圧力を測定することによりノズル面の不良を検査する技術が開示されている。

また、特許文献２には、ノズルから吐出される液滴の吐出方向を観察して吐出方向のずれなどの液滴の吐出不良を検出することにより、ノズル面の不良を検査する技術が開示されている。

さらに、この種の液滴吐出装置では、テストパターンを記録し、当該テストパターンを検査することによりノズル面の不良を検査する技術も知られている。
特開平０８−２４４２３２号公報 特開平０３−２５６号公報

しかしながら、上記技術を適用したとしても、ノズル面の不良を精度良く検出できない場合がある、という問題点があった。

すなわち、この種の液滴吐出装置では、通常、液滴を吐出させる際に圧電素子に供給される駆動信号の波形は、ノズルから吐出される液滴にノズル面の影響による吐出方向のずれなどの吐出不良が発生しずらいように設計されている。

このため、ノズルから吐出される液滴の吐出方向を観察したり、メニスカスの崩れる圧力などを基準にノズル面の検査を行っても、検査結果がノズル面の不良箇所と完全に一致するわけではなく、また、テストパターンを記録し、当該テストパターンを検査してもノズル面の不良を精度良く検出できない。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、ノズル面の不良を精度良く検出することができる液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、供給された駆動信号の波形に応じて液体が収容された収容室に圧力波を発生させる発生手段と、前記収容室に連通されて前記液体が供給され、当該収容室に発生した圧力波により当該液体による液滴を吐出するノズルと、前記ノズルが設けられている表面であるノズル面の検査を行なう際に、前記液滴を１回吐出させる１周期毎に、前記ノズルから前記液体を溢れさせて前記ノズル面に前記液体を付着させる第１波形と、前記ノズル面に前記液体が付着したタイミングで前記ノズルから液滴を吐出させる第２波形とを含んだ波形を駆動信号として生成する生成手段と、を備えている。

請求項１記載の発明は、供給された駆動信号の波形に応じて発生手段により、液体が収容された収容室に圧力波を発生させ、収容室に連通されて液体が供給されたノズルから、当該収容室に発生した圧力波により当該液体による液滴を吐出されるもとされており、生成手段により、ノズルが設けられている表面であるノズル面の検査を行なう際に、液滴を１回吐出させる１周期毎に、ノズルから液体を溢れさせてノズル面に液体を付着させた後に当該ノズルから液滴を吐出させる波形とされた駆動信号が発生手段に供給する駆動信号として生成される。

このように請求項１記載の発明によれば、液滴を１回吐出させる１周期毎に、ノズルの外部に液体を溢れさせてノズル面に液体を付着させた後に当該ノズルから液滴を吐出させるので、液滴の吐出方向を観察して吐出方向の不良の発生を検出することにより、ノズル面の不良を精度良く検出することができる。

なお、請求項１記載の発明は、請求項２記載のように、前記発生手段が、供給された前記駆動信号の波形の振幅に応じた変形量で変形して、前記収容室に体積変化を発生させることにより、当該収容室に圧力波を発生させる圧電素子であってもよい。

また、請求項２記載の発明は、請求項３記載のように、前記生成手段により生成される前記駆動信号の波形の振幅を制御することにより、前記ノズルから溢れる液量を制御する制御手段をさらに備えてもよい。

また、請求項３記載の制御手段は、請求項４記載のように、前記ノズルから液滴を吐出させて記録媒体に所定のテストパターンを記録させるように前記生成手段を制御してもよい。

また、請求項３記載の制御手段は、請求項５記載のように、前記駆動信号の波形の振幅を制御して前記ノズルから溢れる液量を複数段階に変えて、前記記録媒体に対してそれぞれ所定のテストパターンを記録させるように前記生成手段を制御してもよい。

また、請求項４又は請求項５の発明は、請求項６記載のように、前記記録媒体に記録された前記テストパターンの画質を評価した評価情報を取得する取得手段と、前記ノズル面の清掃を周期的に行なう清掃手段と、をさらに備え、前記制御手段が、前記取得手段により取得された評価情報に基づき、前記清掃手段により前記ノズル面の清掃を行なう周期を変更するように制御してもよい。

また、本発明の生成手段は、請求項７記載のように、前記ノズル面の検査時に前記ノズルより前記液滴を吐出させる周期を、前記ノズル面の非検査に前記ノズルより前記液滴を吐出させる周期よりも長くした駆動信号を生成することが好ましい。

一方、上記目的を達成するため、請求項８記載の発明は、供給された駆動信号の波形に応じて液体が収容された収容室に圧力波を発生させ、当該収容室に連通されて前記液体が供給されるノズルから当該液体による液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに対して、当該液滴吐出ヘッドの前記ノズルが設けられている表面であるノズル面の検査を行なう際に、前記液滴を１回吐出させる１周期毎に、前記ノズルから前記液体を溢れさせて前記ノズル面に前記液体を付着させる第１波形と、前記ノズル面に前記液体が付着したタイミングで前記ノズルから液滴を吐出させる第２波形とを含んだ波形を駆動信号として生成する生成手段、を備えている。

よって、請求項８に記載の発明は、液滴を１回吐出させる１周期毎に、ノズルの外部に液体を溢れさせてノズル面に液体を付着させた後に当該ノズルから液滴を吐出させるので、液滴の吐出方向を観察して吐出方向の不良の発生を検出することにより、ノズル面の不良を精度良く検出することができる。

以上説明したように、本発明によれば、液滴を１回吐出させる１周期毎に、ノズルの外部に液体を溢れさせてノズル面に液体を付着させた後に当該ノズルから液滴を吐出させるので、液滴の吐出方向を観察して吐出方向の不良の発生を検出することにより、ノズル面の不良を精度良く検出することができる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下では、本発明をインクジェットプリンタに適用した場合について説明する。

［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１には、本実施の形態に係るインクジェットプリンタ（以下「プリンタ」という。）１０の全体構成が示されている。

プリンタ１０は、液滴を吐出して画像を記録する記録ヘッドアレイ１２を備えている。記録ヘッドアレイ１２は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色に対応して４つの記録ヘッド１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋを備えている。なお、以下の説明では、各色を区別する場合に符号に各色に対応する頭文字を付加し、特に区別しない場合には各色に対応する頭文字を省略して説明する。

各記録ヘッド１４は、記録領域が記録用紙Ｐの幅以上ある長尺ヘッドとされ、多数のノズルが記録用紙Ｐの幅方向に沿って配置されている。記録ヘッド１４は、各ノズルからインク液による液滴を吐出することにより、記録用紙Ｐの全幅を一括して記録することができる。

プリンタ１０は、それぞれＣＭＹＫの各色のインク液を貯蔵したインクカートリッジ１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ、１６Ｋが装填されており、各インクカートリッジ１６に貯蔵されたインク液は、図示しない配管を通して各色に対応する記録ヘッド１４に供給される。

記録ヘッドアレイ１２の近傍には、各記録ヘッド１４のノズルが設けられている表面であるノズル面の清掃や、インクの詰まりが発生した際に吸引回復動作等をメンテナンスを行うメンテナンスユニット１５が、各記録ヘッド１４に対応して設けられている。

メンテナンスユニット１５は、画像記録時には、図１に示すように、記録ヘッドアレイ１２の両側に位置し、メンテナンス時には、図２に示すように、記録ヘッドアレイ１２の各ノズルに対向する位置に移動するように構成されている。なお、メンテナンスユニット１５の構成はこれに限るものではなく、メンテナンス時に、記録ヘッドアレイ１２の各ノズルに対向可能に配置できればよく、他の構成とすることもできる。

また、プリンタ１０は、記録用紙Ｐを格納する給紙トレイ１８を備えている。給紙トレイ１８から供給された記録用紙Ｐは、複数のローラ対２０によって搬送されて、記録ヘッドアレイ１２へ供給される。

記録ヘッドアレイ１２に対向する位置には、ローラ２２Ａ、２２Ｂ及びテンションローラ２３に巻き掛けられた無端状の搬送ベルト２４が設けられている。搬送ベルト２４は、表面が記録用紙Ｐの搬送方向に対する直交方向の幅より幅広とされ、テンションローラ２３によって下方方向に引っ張られることにより一定のテンションが与えられている。搬送ベルト２４は、ローラ２２Ａ、２２Ｂ及びテンションローラ２３の回転によって周回駆動する。

ローラ２２Ｂに対向する位置には帯電ロール２６が設けられており、当該帯電ロール２６には所定の電圧が印加されている。複数のローラ対２０によって搬送されてきた記録用紙Ｐは、帯電ロール２６と搬送ベルト２４とにより挟持されることにより帯電し、搬送ベルト２４の表面に吸着され、搬送ベルト２４の周回駆動に伴って記録ヘッドアレイ１２と対向する画像記録領域を通過する。

プリンタ１０は、記録用紙Ｐが画像記録領域を通過する際に、画像データに基づいて各記録ヘッド１４の各ノズルから液滴を吐出させることにより、記録用紙Ｐにフルカラー画像が記録される。

搬送ベルト２４の記録用紙Ｐの搬送方向下流側には、複数の排出ローラ３０が設けられている。記録ヘッドアレイ１２によって画像が記録された記録用紙Ｐは、これら複数の排出ローラ３０により搬送され、排紙トレイ３２に排出される。

また、プリンタ１０は、両面記録用の反転パス３３を備えている。反転パス３３は、複数のローラ対３５で構成されており、記録ヘッドアレイ１２により片面に画像が記録された記録用紙Ｐが、反転パス３３で反転されて再び画像記録領域まで搬送される。これにより、記録用紙Ｐの両面に画像を記録することが可能とされている。

図３には第１の実施の形態に係る記録ヘッド１４の断面図が示されている。

同図に示されるように、記録ヘッド１４は、ノズル４０、インクタンク４１、供給路４４、圧力室４６及び圧電素子４８を備えている。

インクタンク４１には、各々の記録ヘッド１４が対応している色のインクカートリッジ１６から滴量のインク液が供給され、一時的に蓄えられる。また、インクタンク４１は、供給路４４を介して圧力室４６と連通されており、圧力室４６はノズル４０を介して外部と連通されている。

また、圧力室４６の壁面の一部は、圧力調整板４６Ａにより構成されており、当該圧力調整板４６Ａには圧電素子４８が取り付けられている。

さらに、ノズル４０が設けられたノズル面には、撥水膜４２が形成されている。

圧電素子４８は、後述するヘッド制御部６４（図４参照。）より供給される駆動信号の駆動波形に応じて変形して圧力調整板４６Ａに対する押圧力を変化させることにより、圧力室４６に体積変化（収縮又は膨張）を発生させる。すなわち、圧力室４６の体積変化により発生するインク液の圧力波（振動波）によってインクタンク４１内に蓄えられたインク液が供給路４４及び圧力室４６を介してノズル４０から吐出されるようになっている。

図４には、本実施の形態に係るプリンタ１０の電気系の構成が示されている。

プリンタ１０は、全体の動作を司るＣＰＵ（中央処理装置）５０と、装置全体を制御する制御プログラムを含む各種プログラムや各種パラメータ、各種テーブル等が予め記憶されたＲＯＭ５２と、各種データ等を一時的に記憶するＲＡＭ５４と、図示しないネットワークを介して外部端末と接続され、当該外部端末から記録用紙Ｐに記録する画像データを受信する通信インターフェース５６と、受信した画像データをＣＭＹＫ色の画像データに変換するデータ変換部５８と、データ変換部５８により変換されたＣＭＹＫ色の画像データに対してハーフトーン処理等の画像処理を行って画素を構成するドット毎に所定の階調数のドットデータを作成する画像処理部６０と、を備えている。

なお、データ変換部５８には、色補正用のＬＵＴ（ルックアップテーブル）が記憶されており、画像データをＣＭＹＫ色の画像データに変換すると共にインクの性質に応じた色補正や濃度補正などの色補正処理を行う。

また、画像処理部６０は、例えば、ディザ法や誤差拡散法等のハーフトーン処理の手法を用いて、例えば、２５６階調等の比較的高階調の画像データから、記録ヘッド１４で記録可能な階調数のドットデータを作成する。なお、一般的にインクジェットプリンタで記録可能な階調数は一般的に２〜８階調であるが、本実施形態に係るプリンタ１０では、ＹＭＣＫの各色共２階調、すなわち吐出する液滴の種類が１種類の場合を例として説明する。

一方、プリンタ１０は、画像処理部６０により作成されたドットデータを後述するヘッド制御部６４において解読可能なデータ構造に変換し、各記録ヘッド１４の各ノズル４０の配列を考慮した記録順序（転送順序）にデータを並び替えた記録データを作成する記録データ作成部６２と、作成された記録データに基づいて各記録ヘッド１４の駆動を制御するヘッド制御部６４と、各ローラ対２０や各排出ローラ３０、ローラ２２Ａ、２２Ｂ等を回転駆動させる図示しないモータを制御して記録用紙Ｐの搬送を制御する搬送制御部６６と、メンテナンスユニット１５による各記録ヘッド１４のメンテナンスを制御するメンテナンス制御部６８と、ユーザからの各種の操作指示が入力される操作パネル７０と、操作パネル７０に対するユーザによる操作を検出する操作入力検出部７２と、をさらに備えている。

なお、ヘッド制御部６４は、各記録ヘッド１４に設けられた各圧電素子４８とそれぞれ配線によって個別に電気的に接続されており、それぞれの配線毎に通電のオン／オフを個別に制御するスイッチ回路を内蔵している。また、ヘッド制御部６４は、ゲイン量を調整可能なアンプを内蔵しており、図示しない電源から供給される電圧をアンプによって増幅している。ヘッド制御部６４は、アンプによって増幅された電圧を用いて、スイッチ回路によって通電のオン／オフを制御することにより、所定の駆動波形の駆動信号を生成して圧電素子４８に供給しており、内蔵されたアンプのゲイン量が変更されることにより、供給する駆動信号の駆動波形の振幅を調整可能とされている。

これらＣＰＵ５０、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５４、通信インターフェース５６、データ変換部５８、画像処理部６０、記録データ作成部６２、ヘッド制御部６４、搬送制御部６６、メンテナンス制御部６８及び操作入力検出部７２は、システムバスＢＵＳを介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５２及びＲＡＭ５４へのアクセスと、通信インターフェース５６を制御しての外部端末とのデータの送受信の制御と、データ変換部５８、画像処理部６０及び記録データ作成部６２によるデータ処理の制御と、ヘッド制御部６４に内蔵されたアンプのゲイン量を制御することにより駆動信号の駆動波形の振幅の制御と、搬送制御部６６を制御しての記録用紙Ｐの搬送の制御と、メンテナンス制御部６８を介したメンテナンスユニット１５による各記録ヘッド１４のメンテナンスの制御と、を各々行うことができる。また、ＣＰＵ５０は、操作入力検出部７２により検出された操作情報に基づき、操作パネル７０に対する操作内容を把握することができる。

本実施の形態に係るプリンタ１０は、各記録ヘッド１４の各ノズル４０から液滴を吐出させ、検査員が液滴の吐出方向を検査することにより、ノズル面の状態の検査するものとされている。

次に、駆動信号の駆動波形とノズル４０の液面の動きについて説明する。

ヘッド制御部６４より、例えば、図５に示されるような駆動波形の駆動信号が記録ヘッド１４に供給された場合、記録ヘッド１４では、駆動信号の駆動波形に応じて圧電素子４８が変形して圧力室４６を収縮させるため、図６に示されるようにノズル４０の液面が外部に***する。

図７には、図５に示される駆動信号の駆動波形の電位差を変化させた際のノズル４０の液面の***量を測定した結果が示されている。

同図に示すように、駆動波形の電位差を１５Ｖ、２０Ｖ、２５Ｖと変化させた場合、電位差が大きいほど液面の***量が増大している。このため、駆動波形の電位差が大きくなるほどノズル４０の外部に溢れるインク液の液量が多くなる。

ところで、記録ヘッド１４は、ノズル面に形成された撥水膜４２の一部が剥がれた場合や、ノズル面への乾燥したインクなどの汚れが付着した場合、ノズル面に傷が生じた場合などノズル面に不良が発生すると、ノズル４０から溢れてノズル面に付着した液体のノズル面上での分布が不均一になる。このため、ノズル面に不良がある記録ヘッド１４では、ノズル４０の外部に液体を溢れさせてノズル面に液体を付着させた後に当該ノズル４０から液滴を吐出させると、溢れた液体の分布が不均一であることの影響により、ノズル４０から吐出される液滴の吐出方向にずれが発生する。

本実施の形態に係るプリンタ１０では、ノズル面の検査を行なう際、ヘッド制御部６４により、液滴を１回吐出させる１周期毎に、ノズル４０の外部に液体を溢れさせてノズル面に液体を付着させた後に当該ノズル４０から液滴を吐出させるようなノズル面検査用の駆動信号を生成して圧電素子４８に供給することにより、ノズル４０から液滴を吐出させる。

次に、第１の実施の形態に係るノズル面検査用の駆動信号の駆動波形について説明する。

本実施の形態に係るノズル面検査用の駆動信号の駆動波形は、図８（Ａ）に示すように、液体をノズル４０の外部に溢れさせるメニスカス***部（ＡＢＣ）、ノズル４０から液滴を吐出させる液滴吐出部（ＣＤＥＦＧＨ）、駆動波形の開始電圧と終了電圧とをそろえるための電圧調整部（ＨＩＪ）を含んで構成されている。本実施の形態に係るノズル面検査用の駆動信号は、通常の印字で使用する吐出波形（＝液滴吐出部）にメニスカス***部を付加した波形であり、図８（Ｂ）に示すように、メニスカス***部によってノズル４０の液面が最も***するタイミング（節Ｃの時点）で液滴吐出部（ＣＤＥＦＧＨ）が発生するように設計されている。

このように、ノズル４０の液面が最も***するタイミングで液滴吐出部（ＣＤＥＦＧＨ）を発生させて液滴を吐出させることにより、液滴の吐出方向がノズル面の影響を最も受けやすくなる。

ところで、本実施の形態に係るノズル面検査用の駆動信号の駆動波形は、メニスカス***量が変動している最中に液滴吐出波部が印加されるため、ノズル４０内に気泡を巻き込んでしまう危険性がある。記録ヘッド１４は、ノズル４０内（圧力室４６）に気泡が入ると、当該気泡によって圧力波が吸収されてしまうため、当該ノズル４０が液滴を吐出しない不吐出ノズルとなる。このため、本実施の形態に係るプリンタ１０では、ノズル面の検査を行なう際の液滴を吐出させる吐出周波数を、記録用紙Ｐに対して画像を記録する際の通常の吐出周波数よりも低く設定している。本実施の形態では、ノズル面の検査を行なう際の吐出周波数を、通常の吐出周波数の半分以下としている。

次に、本実施の形態に係るプリンタ１０の作用を説明する。

プリンタ１０は、ノズル面の検査を行なう所定の操作が行なわれると、ヘッド制御部６４により図８（Ａ）に示すようなノズル面検査用の駆動信号を生成し、各記録ヘッド１４の各圧電素子４８に順次供給して各ノズル４０から液滴を吐出させる。

図９（Ａ）に示されるように、ノズル面に不良がない場合、ノズル４０の外部に溢れたインク液が略均一に分布するため、図９（Ｂ）に示されるように、ノズル４０から吐出される液滴は垂直方向に吐出される。

一方、例えば、図１０（Ａ）に示されるように、ノズル面に形成された撥水膜４２の一部が剥がれた箇所がある場合、ノズル４０の外部に溢れたインク液が不均一に分布するため、図１０（Ｂ）に示されるように、ノズル４０から吐出される液滴は垂直方向に飛翔せず、吐出方向のずれが発生する。

上述したように、本実施の形態に係るノズル面検査用の駆動信号の駆動波形は、ノズル面不良の影響を受けやすい波形である。このため、検査者が、例えば、レーザーやカメラ等を用いて、液滴の吐出方向を観察して吐出方向の不良の発生を検出することにより、ノズル面の異常を高精度に検出することができる。

また、記録ヘッド１４では、供給されるノズル面検査用の駆動信号の駆動波形の電位差が大きくするほどノズル４０から溢れる液量が多くなり、ノズル面の不良の影響を受けやすくなる。このため、駆動波形の電位差を変えながら吐出方向を検査することで、記録ヘッド１４のノズル面の不良のランク付けを行うこともできる。

以上のように第１の実施の形態によれば、液滴を１回吐出させる１周期毎に、ノズル４０の外部に液体を溢れさせてノズル面に液体を付着させた後に当該ノズル４０から液滴を吐出させるので、液滴の吐出方向を観察して吐出方向の不良の発生を検出することにより、ノズル面の不良を精度良く検出することができる。

また、第１の実施の形態によれば、ノズル面検査用の駆動信号の駆動波形の振幅を制御してノズル４０の外部に溢れる液量を制御することにより、記録ヘッド１４のノズル面の不良を段階的に評価することができる。また、液滴の吐出方向の不良がノズル面の不良によって発生している場合は、ノズル４０の外部に溢れる液量を多くするほど吐出方向のずれが大きくなるが、液滴の吐出方向の不良がノズル４０の内部に異物が入ったために発生している場合は、ノズル４０の外部に溢れる液量を多くしても吐出方向のずれが一定のままである。このため、ノズル４０の外部に溢れる液量を変えて液滴の吐出方向を観察することにより、吐出方向の不良の発生原因を判別することもできる。

［第２の実施の形態］
本第２の実施の形態では、記録用紙Ｐにテストパターンを記録することによりノズル面の不良を検査する形態例について説明する。

第２の実施の形態に係るプリンタ１０及び記録ヘッド１４の構成は、図１、図２及び図３と同一であり、プリンタ１０の電気系の構成は、図４と同一であるので、ここでの説明は省略する。

図１１（Ａ）には、第２の実施の形態に係るノズル面検査用の駆動信号の駆動波形が示されている。

同図に示されるように、本実施の形態に係るノズル面検査用の駆動信号の駆動波形は、メニスカス***部（ＡＢ）、保持部（ＢＣ）、液滴吐出部（ＣＤＥＦＧＨ）、電圧調整部（ＨＩＪ）を含んで構成されている。本実施の形態に係るノズル面検査用の駆動信号は、通常の印字で使用する吐出波形（＝液滴吐出部）にメニスカス***部と保持部を付加した波形であり、図１１（Ｂ）に示すように、メニスカス***部によってノズル４０の液面が***させ、保持部により一定時間保持したタイミング（節Ｃの時点）で液滴を吐出させるための液滴吐出部（ＣＤＥＦＧＨ）が発生するように設計されている。

このように、本実施の形態に係るノズル面検査用の駆動信号の駆動波形は、ノズル４０の液面が***が安定したタイミングで液滴を吐出させることにより、気泡を巻き込みを少なくすることができる。また、ノズル４０の液面の***量は最大時にくらべて小さいものの、メニスカス***部の電位差を大きく取ることで十分に検査波形としての機能を果たすことができる。

本実施の形態に係るプリンタ１０では、図１２（Ａ）に示すような通常の印字で使用する駆動波形の駆動信号と、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すような電位差を３段階に変えたノズル面検査用の駆動信号を用いて、各記録ヘッド１４により記録用紙Ｐに対して所定のテストパターンを記録する。

そして、本実施の形態に係るプリンタ１０は、検査員が記録用紙Ｐに記録されたテストパターンを評価した評価情報を操作パネル７０から取得し、当該評価情報に応じてメンテナンスユニット１５により各記録ヘッド１４のメンテナンスを行なう周期を変更する。

次に、本実施の形態に係るプリンタ１０の作用を説明する。

プリンタ１０では、ネットワークを介して、あるいは操作パネル７０等からテストパターンの記録が指示されると、ＣＰＵ５０によりテストパターン記録処理プログラムが実行される。

図１３には、テストパターンの記録が指示された際にＣＰＵ５０によって実行されるテストパターン記録処理プログラムの流れを示すフローチャートである。当該プログラムはＲＯＭ５２の所定の領域に予め記憶されている。

同図のステップ１００では、記録データ作成部６２に対してテストパターン用のデータの作成を指示する。

記録データ作成部６２は、図１４（Ａ）に示すように、記録用紙Ｐの幅方向に沿って配置された記録ヘッド１４の各ノズル４０を一定の個数間隔毎（例えば４個間隔）の組に分け、組単位でそれぞれのノズル４０から所定個ずつ液滴を吐出させてドットを記録させるようなテストパターン用の画像データを作成する。

次のステップ１０２では、上記ステップ１００において作成されたテストパターン用の画像データに基づき、記録ヘッド１４毎に、ヘッド制御部６４から上述した図１２（Ａ）〜（Ｄ）の各駆動波形の駆動信号を順次供給して各ノズル４０から液滴を吐出させ、各駆動波形の駆動信号でそれぞれテストパターンの記録を行う。

なお、本実施の形態に係るヘッド制御部６４は、図１２（Ａ）に示される通常の印字で使用する駆動信号を通常の吐出周波数（ここでは、１８ｋＨｚ）で生成し、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）に示されるノズル面検査用の駆動信号を通常の印字で使用する吐出周波数よりも低い周波数（ここでは、１ｋＨｚ）で生成して記録ヘッド１４に供給する。

なお、吐出周波数を通常の印字で使用する吐出周波数よりも低くする場合は、搬送制御部６６を制御しての記録用紙Ｐの搬送速度を遅くしてもよく、図１４（Ｂ）に示すようにテストパターンを間引くようにしてもよい。本実施の形態では、記録用紙Ｐの搬送速度を遅くすることで吐出周波数を低くしている。

図１５（Ａ）〜（Ｄ）、図１６（Ａ）〜（Ｄ）には、上述した図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すような各駆動波形の駆動信号を用いて各々異なる記憶ヘッド１４により、記録されたテストパターンの一例が示されている。

図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）では各ノズル４０で液滴の吐出方向の不良が発生していないため、テストパターンが正常に記録されているが、図１５（Ｄ）では一部のノズル４０で液滴の吐出方向の不良が発生してテストパターンに乱れが発生している。このようなテストパターンとなってしまう記憶ヘッド１４は、環境温度の変動や背圧の変動などノズル面不良の影響を受けやすい条件が揃った場合でも、正常に印字が行なうことができることが本発明者らによる実験等に基づく鋭意検討の結果、判明した。また、このようなテストパターンとなってしまう記憶ヘッド１４は、通常の使用におけるノズル面の経時劣化が発生しても、正常な印字が行なうことができることが実験等で分かった。

図１６（Ａ）では各ノズル４０で液滴の吐出方向の不良が発生していないため、正常にテストパターンが記録されているが、図１６（Ｂ）では一部のノズル４０で液滴の吐出方向の不良が発生してテストパターンに乱れが発生しており、さらに、図１６（Ｃ）、（Ｄ）では大半のノズル４０で液滴の吐出方向の不良が発生してテストパターンに乱れが発生している。このようなテストパターンとなってしまう記憶ヘッド１４は、環境温度の変動や背圧の変動などノズル面不良の影響を受けやすい条件で印字を行うと、吐出方向不良が発生し、記録される画像の品質が低下することが本発明者らによる実験等に基づく鋭意検討の結果、判明した。また、このようなテストパターンとなってしまう記憶ヘッド１４は、通常の使用におけるノズル面の経時劣化により、設定した装置の寿命に満たない状況で吐出方向不良が発生し、十分な画像の品質を得られなくなることが実験等で分かった。

このように、通常の印字で使用する駆動信号を用いて記録されたテストパターンは、図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）のような状態であるため、ノズル面の不良を検出することが困難であるが、本実施の形態に係るノズル面検査用の駆動信号を用いて記録されたテストパターンは、図１５（Ｂ）〜（Ｄ）及び図１６（Ｂ）〜（Ｄ）のような状態であるため、ノズル面の不良を検出することができる。

検査員は、記録用紙Ｐに記録されたテストパターンを評価し、評価した評価情報を操作パネル７０から入力する。例えば、本実施の形態に係るプリンタ１０の場合、通常の印字で使用する駆動波形の駆動信号、及び電位差を３段階に変えたノズル面検査用の駆動信号を用いて記録された各テストパターンに乱れが発生しているかを評価（例えば、「×（乱れあり）」「○（乱れなし）」）し、評価結果を操作パネル７０から入力する。

プリンタ１０は、操作パネル７０から入力されることにより取得した評価情報に応じて、メンテナンスユニット１５により各記録ヘッド１４のノズル面の清掃を行なう周期の変更を行ない、メンテナンスを行う頻度をノズル面のランクにより最適化する。例えば、本実施の形態の場合、電位差の小さいノズル面検査用の駆動信号を用いて記録されたテストパターンに乱れが発生しているほどメンテナンスユニット１５により清掃を行なう周期を短くし、通常の印字で使用する駆動波形の駆動信号を用いて記録されたテストパターンに乱れが発生している場合、メンテナンスユニット１５により清掃を行なう周期を最も短くしたり、あるいは、記録ヘッド１４の交換を促す警告を行なう。

すなわち、ノズル面の状態がよい記録ヘッド１４の場合、メンテナンスの頻度を少なくすることが可能であり、逆にノズル面の状態があまりよくない記録ヘッド１４の場合はメンテナンスの頻度を多くする。これにより、プリンタ１０により画像を記録する際の生産性の低下を抑えつつ記録される画像の品質の低下を抑えることができる。

また、定期的もしくはユーザの要求により、本実施の形態に係るノズル面検査用波形を用いてノズル面の検査を行うことにより、ノズル面の状態を把握し、現時点での吐出状態を把握するだけでなく、近い将来に不良になるであろうノズル４０を予測することが可能となる。

また、メンテナンスユニット１５によるメンテナンスの後に検査を行うことで、メンテナンスにより記録ヘッド１４のノズル面が正常にクリーニングできているか否かを判断することができる。また、例えば記録用紙Ｐがジャムした場合など、記録ヘッド１４のノズル面が傷ついた恐れがある場合、本実施の形態に係るノズル面検査用波形を用いて検査を行うことで、記録ヘッド１４を交換する必要があるか否かなどを判定することも可能となる。

以上のように第２の実施の形態によれば、ノズル４０から液滴を吐出させて記録用紙Ｐにテストパターンを記録させているので、記録されたテストパターンを評価することにより、ノズル面の不良を精度良く検出することができる。

また、第２の実施の形態によれば、駆動信号の駆動波形の振幅を制御してノズル４０の外部に溢れる液量を複数段階に変えて、記録用紙Ｐに対してそれぞれテストパターンを記録させているので、記録ヘッド１４のノズル面の不良のランク付けを行うこともできる。

なお、第１及び第２の実施の形態では、圧電素子４８を変形させて液体（インク液）が収容された収容室（圧力室４６）に体積変化を発生させることにより収容室に圧力波を発生させてノズル４０から液滴させる圧電方式のプリンタ１０に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、発熱素子を発熱させてインク液が収容された収容室の液体に気泡を発生させることにより収容室に圧力波を発生させてノズル４０から液滴を吐出させるサーマル方式のプリンタ１０に適用してもよい。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。

また、第１の実施の形態では、本発明をプリンタ１０に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、記録ヘッド１４を製造する工場等で記録ヘッド１４の検査を行なう記録ヘッド検査装置に適用してもよい。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。

また、第１及び第２の実施の形態では、記録ヘッド１４を記録用紙の幅より幅広とした長尺ヘッドとした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、記録ヘッド１４を主走査方向に往復移動させながら、記録用紙に対して画像を記録するプリンタ１０に適用してもよい。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。

また、第１の実施の形態では、検査者が液滴の吐出方向を観察することにより吐出方向の不良の発生を検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、記録ヘッド１４の近傍にレーザー装置やカメラ等を配置して、各ノズル４０から吐出される液滴の吐出方向を検出することにより、ノズル面の異常を高精度に検出する構成としてもよい。

また、第２の実施の形態では、操作パネル７０から検査員が記録用紙Ｐに記録されたテストパターンを評価した評価情報を入力することにより、評価情報を取得する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、記録ヘッド１４よりもに記録用紙Ｐの搬送方向下流側に、ラインＣＣＤセンサを配置し、記録用紙Ｐに記録されたテストパターンを読み取り、読み取ったテストパターンの画像とテストパターン用の画像データにより示される画像を比較することにより、評価情報を取得するものとしてもよい。

その他、本実施の形態で説明したプリンタ１０の構成（図１、図２参照。）及び記録ヘッド１４の構成（図３参照。）、プリンタ１０の電気系の構成（図４参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

また、第１及び第２の実施の形態で説明した駆動信号の駆動波形（図８（Ａ）、図１１（Ａ）、図１２（Ａ）〜（Ｄ）参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

また、第１及び第２の実施の形態で説明したテストパターン（図１４（Ａ）（Ｂ）参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

さらに、第２の実施の形態で説明したテストパターン記録処理プログラム（図１３参照。）の処理の流れは一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

また、本実施形態で説明したプリンタ１０は、記録媒体上へ画像（文字を含む）を記録するものであったが、本発明のプリンタ１０は、これに限定されるものではない。すなわち、記録媒体は記録用紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインク液に限定されるものではない。例えば半導体や液晶表示器等のパターン形成のためにシート状の基板に液滴を吐出するパターン形成装置等の他の液滴吐出記録装置にも適用することができる。

実施の形態に係るプリンタの構成を示す構成図である。 実施の形態に係るプリンタのメンテナンス時の配置構成を示す構成図である。 実施の形態に係る記録ヘッドの詳細な構成を示す断面図である。 実施の形態に係るプリンタの電気系の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る駆動信号の駆動波形の一例を示す波形図である。 図５に示す駆動信号が供給された際のノズルの液面の変化を示す拡大図である。 図５に示す駆動信号が供給された際のノズルの液面の***量を示すグラフである。 （Ａ）は第１の実施の形態に係る駆動信号の駆動波形の一例を示す波形図であり、（Ｂ）は第１の実施の形態に係る駆動信号の液滴吐出部によるノズルの液面の***量を示すグラフである。 （Ａ）（Ｂ）はノズル面が正常な記録ヘッドのノズルから液滴を吐出する際のノズルの液面の変化を示す拡大図である。 （Ａ）（Ｂ）はノズル面に不良が発生している記録ヘッドのノズルから液滴を吐出する際のノズルの液面の変化を示す拡大図である。 （Ａ）は第２の実施の形態に係る駆動信号の駆動波形の一例を示す波形図であり、（Ｂ）は第２の実施の形態に係る駆動信号の液滴吐出部によるノズルの液面の***量を示すグラフである。 （Ａ）〜（Ｄ）はテストパターンを記録する際に用いる駆動信号の駆動波形の一例を示す波形図である。 第２の実施の形態に係るテストパターン記録処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 （Ａ）（Ｂ）は第２の実施の形態に係るテストパターンの一例を示す図である。 図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示す各駆動信号を用いて記録されたテストパターンを示す図である。 図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示す各駆動信号を用いて記録されたテストパターンを示す図である。

符号の説明

１０ プリンタ（液滴吐出装置）
１４ 記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１５ メンテナンスユニット（清掃手段）
４０ ノズル
４６ 圧力室（収容室）
４８ 圧電素子（発生手段）
５０ ＣＰＵ（制御手段）
６４ ヘッド制御部（生成手段）
７０ 操作パネル（取得手段）
Ｐ 記録用紙（記録媒体）

Claims (8)

1. 供給された駆動信号の波形に応じて液体が収容された収容室に圧力波を発生させる発生手段と、
   前記収容室に連通されて前記液体が供給され、当該収容室に発生した圧力波により当該液体による液滴を吐出するノズルと、
   前記ノズルが設けられている表面であるノズル面の検査を行なう際に、前記液滴を１回吐出させる１周期毎に、前記ノズルから前記液体を溢れさせて前記ノズル面に前記液体を付着させる第１波形と、前記ノズル面に前記液体が付着したタイミングで前記ノズルから液滴を吐出させる第２波形とを含んだ波形を駆動信号として生成する生成手段と、
   を備えた液滴吐出装置。
2. 前記発生手段は、供給された前記駆動信号の波形の振幅に応じた変形量で変形して、前記収容室に体積変化を発生させることにより、当該収容室に圧力波を発生させる圧電素子である請求項１記載の液滴吐出装置。
3. 前記生成手段により生成される前記駆動信号の波形の振幅を制御することにより、前記ノズルから溢れる液量を制御する制御手段をさらに備えた請求項２記載の液滴吐出装置。
4. 前記制御手段は、前記ノズルから液滴を吐出させて記録媒体に所定のテストパターンを記録させるように前記生成手段を制御する
   請求項３記載の液滴吐出装置。
5. 前記制御手段は、前記駆動信号の波形の振幅を制御して前記ノズルから溢れる液量を複数段階に変えて、前記記録媒体に対してそれぞれ所定のテストパターンを記録させるように前記生成手段を制御する
   請求項３記載の液滴吐出装置。
6. 前記記録媒体に記録された前記テストパターンの画質を評価した評価情報を取得する取得手段と、
   前記ノズル面の清掃を周期的に行なう清掃手段と、をさらに備え、
   前記制御手段は、前記取得手段により取得された評価情報に基づき、前記清掃手段により前記ノズル面の清掃を行なう周期を変更するように制御する
   請求項４又は請求項５記載の液滴吐出装置。
7. 前記生成手段は、前記ノズル面の検査時に前記ノズルより前記液滴を吐出させる周期を、前記ノズル面の非検査に前記ノズルより前記液滴を吐出させる周期よりも長くした駆動信号を生成する
   請求項１乃至請求項６の何れか１項記載の液滴吐出装置。
8. 供給された駆動信号の波形に応じて液体が収容された収容室に圧力波を発生させ、当該収容室に連通されて前記液体が供給されるノズルから当該液体による液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに対して、当該液滴吐出ヘッドの前記ノズルが設けられている表面であるノズル面の検査を行なう際に、前記液滴を１回吐出させる１周期毎に、前記ノズルから前記液体を溢れさせて前記ノズル面に前記液体を付着させる第１波形と、前記ノズル面に前記液体が付着したタイミングで前記ノズルから液滴を吐出させる第２波形とを含んだ波形を駆動信号として生成する生成手段、
   を備えた液滴吐出ヘッド検査装置。