JP5679825B2 - 液体吐出装置、および液体吐出ヘッドの異常検知方法 - Google Patents
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Description
本発明は、サーマルタイプのインクジェット記録装置、およびインクジェット記録ヘッドの異常検知方法に関する。
インクジェット記録装置には、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの技術を用いて製造されたインクジェット記録ヘッドがインクを加熱して吐出するサーマルタイプのインクジェット記録装置がある（特許文献１参照）。
図１１は、従来のサーマルタイプのインクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドの構造を示す断面図である。
図１１に示すインクジェット記録ヘッド５００には、基板５０１上に、蓄熱層５０２、下部保護膜５０３、発熱抵抗体５０４、配線５０５、上部保護膜５０６、ノズル部材５０７が積層して形成されている。また、インクジェット記録ヘッド５００には、インクが流入する供給口５０８が形成され、下部保護膜５０３および上部保護膜５０６は、供給口５０８と接している。
インクジェット記録ヘッド５００では、配線５０５を通じて発熱抵抗体５０４に電圧が印加されると、発熱抵抗体５０４が発熱し、供給口５０８より流入したインクが加熱される。そして、加熱で発生した気泡によりインクが、ノズル部材５０７に形成されている吐出口５０９から吐出される。インクジェット記録ヘッド５００では、上部保護膜５０６および下部保護膜５０３を形成することによって、発熱抵抗体５０４および配線５０５がインクから保護されている。
インクジェット記録ヘッド５００では、上部保護膜５０６、下部保護膜５０３が、一般的にシリコン化合物で形成されている。そのため、インクの種類によっては上部保護膜５０６、下部保護膜５０３が供給口５０８に接する部分から経時的に浸食されてしまう場合がある。
図１２は、図１１に示すインクジェット記録ヘッド５００がインクにより浸食された状態を示す断面図である。図１２に示すように、インクによる浸食で上部保護膜５０６、下部保護膜５０３の溶解領域（領域Ｃ参照）が拡大すると、配線５０５までインクが浸入する。すると、インクジェット記録ヘッド５００が正常に動作しなくなる恐れがある。
本発明は、インクジェット記録ヘッドの損傷を最小限に抑えることが可能なインクジェット記録装置、およびインクジェット記録ヘッドの異常検知方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明の第１の液体吐出装置は、液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置において、前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した情報に基づいて、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量のいずれかが所定値を下回る場合に、前記取得手段が取得した前記情報に基づき前記液体吐出ヘッドの吐出動作を抑制する抑制手段と、前記取得手段によって取得された情報に基づき、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均と以前に前記取得手段に取得された情報が示す前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均との差が規定値より大きい場合に、前記所定値を前記差に応じた分変更する変更手段と、を有する。上記目的を達成するため本発明の第２の液体吐出装置は、液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置において、前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記情報に基づいて、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量のいずれかが所定値を下回る場合に、前記液体吐出ヘッドの異常に関する報知を行う報知手段と、前記取得手段によって取得された情報に基づき、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均と以前に前記取得手段に取得された情報が示す前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均との差が規定値より大きい場合に、前記所定値を前記差に応じた分変更する変更手段と、を有する。また、上記目的を達成するため本発明の第３の液体吐出装置は、液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置において、前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した情報に基づいて、一つの前記吐出口に関しての前記エネルギー量が所定値を下回る場合に、前記取得手段が取得した前記情報に基づき前記液体吐出ヘッドの吐出動作を抑制する抑制手段と、を有し、前記取得手段は、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の初期値を取得した後に、所定のタイミングで前記複数の吐出口それぞれについて前記エネルギー量を示す経過値を取得し、前記抑制手段は、前記取得手段によって取得された前記複数の吐出口それぞれについての初期値および経過値に応じて、前記経過値の統計値と前記初期値の統計値との差が規定値よりも小さい場合には、前記初期値に対応して設定された第１の所定値を前記経過値と比較する所定値とし、前記差が前記規定値よりも大きい場合には、前記差に相当する分の変更を前記第１の所定値に加えた第２の所定値を前記経過値と比較する所定値とする。また、上記目的を達成するため本発明の第４の液体吐出装置は、液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドを有する液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した情報に基づいて、一つの前記吐出口に関しての前記エネルギー量が所定値を下回る場合に、前記液体吐出ヘッドの異常に関する報知を行う報知手段と、を有し、前記取得手段は、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の初期値を取得した後に、所定のタイミングで前記複数の吐出口それぞれについて前記エネルギー量を示す経過値を取得し、前記報知手段は、前記取得手段によって取得された前記複数の吐出口それぞれについての初期値および経過値に応じて、前記経過値の統計値と前記初期値の統計値との差が規定値よりも小さい場合には、前記初期値に対応して設定された第１の所定値を前記経過値と比較する所定値とし、前記差が前記規定値よりも大きい場合には、前記差に相当する分の変更を前記第１の所定値に加えた第２の所定値を前記経過値と比較する所定値とする。
また、上記目的を達成するため本発明の液体吐出ヘッドの異常検知方法は、液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドの異常検知方法において、前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得ステップと、前記取得ステップで取得した情報に基づいて、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量のいずれかが所定値を下回る場合に、前記取得ステップで取得した前記情報に基づき前記液体吐出ヘッドの吐出動作を抑制する抑制ステップと、前記取得ステップによって取得された情報に基づき、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均と以前に前記取得手段に取得された情報が示す前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均との差が規定値より大きい場合に、前記所定値を前記差に応じた分変更する変更ステップと、を有する。上記目的を達成するため本発明の他の液体吐出ヘッドの異常検知方法は、液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドの異常検知方法において、前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得ステップと、前記取得ステップによって取得された前記情報に基づいて、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量のいずれかが所定値を下回る場合に、前記液体吐出ヘッドの異常に関する報知を行う報知ステップと、前記取得ステップによって取得された情報に基づき、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均と以前に前記取得手段に取得された情報が示す前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均との差が規定値より大きい場合に、前記所定値を前記差に応じた分変更する変更ステップと、を有する。
以上の構成によれば、供給口より流入したインクで保護膜が溶解しても、そのときのエネルギー値の変化を検知できるのでインクジェット記録ヘッドの記録動作を直ちに停止できる。これにより、インクジェット記録ヘッドの損傷を最小限に抑えることが可能となる。
（第１の実施形態）
図１は、本発明のインクジェット記録装置の一実施形態を示す斜視図である。
図１は、本発明のインクジェット記録装置の一実施形態を示す斜視図である。
図１に示すインクジェット記録装置１００は、本体１０１と、本体１０１に載置されているキャリッジ１０２とを有する。本体１０１では、リードスクリュー１０６が、モータ１０３の回転に連動するギア１０４、１０５から回転力の伝達を受けて回転する。リードスクリュー１０６には螺旋溝１０７が設けられており、キヤリッジ１０２は、螺旋溝１０７に係合することによって、記録用紙Ｐの幅方向（矢印ａ，ｂ参照）に往復移動させられる。キヤリッジ１０２には、カートリッジ１０８が着脱可能に搭載されている。
図２は、図１に示すインクジェット記録装置のカートリッジの構成を示す斜視図である。
図２に示すカートリッジ１０８は、インクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）１０９と、インクジェット記録ヘッド１０９に着脱可能に取り付けられているインクタンク１１０とから構成されている。インクジェット記録ヘッド１０９は、インクタンク１１０から供給される液体（インクもしくは反応液）を、記録情報に応じて吐出する。インクタンク１１０は、図２に示すようにインクタンク１１０ａと、インクタンク１１０ｂと、インクタンク１１０ｃと、インクタンク１１０ｄとで構成されている。インクタンク１１０ａにはブラックのインクが収容され、インクタンク１１０ｂにはシアンのインクが収容されている。インクタンク１１０ｃにはマゼンタのインクが収容され、インクタンク１１０ｄにはイエローのインクが収容されている。インクタンク１１０ａ〜１１０ｄのそれぞれは、インクジェット記録ヘッド１０９に対して着脱可能であるので、各インクタンクの交換が可能となっている。そのため、インクジェット記録装置１００における印刷のランニングコストが低減される。
なお、本発明は、インク供給の形態について、インクタンク１１０がインクジェット記録ヘッド１０９に着脱可能に取り付けられている形態に限定されない。例えば、インクタンク１１０が本体１０１に装着され、チューブを介してインクジェット記録ヘッド１０９にインクが供給される形態でもよい。
次に、インクジェット記録ヘッドの構成について詳しく説明する。
図３は、図２に示すインクジェット記録ヘッドをインクの吐出方向から見た平面図である。図３に示すように、インクジェット記録ヘッド１０９には、複数の吐出口１１１が配列されている。本実施形態では、１列当たり６００ｄｐｉ（dot per inch）のピッチ（約４２μｍのピッチ）で吐出口１１１をインクジェット記録ヘッド１０９の副走査方向（矢印ｃ参照）に配列したものを吐出口列１１２としている。そして、供給口１列当たり２列の吐出口列１１２が、互いに副走査方向に約２１μｍずらした状態で、インクジェット記録ヘッド１０９の主走査方向（矢印ａ、ｂ参照）に互いに離れて配置されている。これにより、インクジェット記録ヘッド１０９は、１２００ｄｐｉの解像度を実現している。さらに、本実施形態では、インクジェット記録ヘッド１０９主走査方向の往方向（矢印ａ参照）、復方向（矢印ｂ参照）のどちらへ移動しても３色（イエロー、マゼンダ、シアン）の色順が同じになるように吐出口列１１２が配置されている。
図４は、図３に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面のうち領域Ｂを拡大して示す断面図である。
インクジェット記録ヘッド１０９では、厚さが６２５μｍのシリコンからなる基板１の上に、熱酸化膜からなり、厚さが６５００×１０-10ｍの蓄熱層２が形成される。蓄熱層２の上には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等からなり、厚さが５０００×１０-10ｍの層間絶縁膜４がＣＶＤ法などによって形成される。
層間絶縁膜４の上には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等からなり、厚さが１５０００×１０-10ｍの下部保護膜６がプラズマＣＶＤ法などによって形成される。続いて、フォトリソグラフィーなどを用いて下部保護膜６にスルーホール用パターンが形成され、ドライエッチングにより、スルーホール部（不図示）とワイヤーボンディング用パッド穴部（不図示）が形成される。次いで、ＴａＳｉＮからなる複数の発熱抵抗体７と、各発熱抵抗体７に接続され、Ａｌからなり厚さが５００×１０-10ｍの配線８とが反応性スパッタリングなどにより形成される。次に、フォトリソグラフィーなどを用いて配線パターンが形成され、リアクティブイオンエッチングなどで、Ａｌ，ＴａＮが連続的にエッチングされる。再びフォトリソグラフィーなどにより発熱部を露出させるために、ウェットエッチングによりＡｌを取り去る。この部分が発熱抵抗体７となる。各発熱抵抗体７は、配線８を通じて電圧が印加されると発熱することによって、液体を吐出させるために利用される熱エネルギーが発生する。
各発熱抵抗体７が形成された後、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなり厚さが３０００×１０-10ｍの上部保護膜９がプラズマＣＶＤ法によって形成される。続いて、Ｔａ膜からなり厚さが２３００×１０-10ｍの耐キャビテーション膜１０がスパッタリング法により形成される。
ここで、図４に示すように保護膜６９は、上部保護膜９および下部保護膜６を総括した保護膜を意味し、配線８を被覆している。上部保護膜９は、窒化シリコン（ＳｉＮ）などのシリコン（Ｓｉ）化合物からなり、下部保護膜６は、酸化シリコン（ＳｉＯ）などのシリコン化合物からなる。上部保護膜９は、主に層間絶縁膜としての役割を持ち、下部保護膜６は主に蓄熱層としての役割を持ち、膜厚は上部保護膜９が０．２〜０．８μｍ、下部保護膜６は０．６〜２μｍの範囲である。また、上部保護膜９および下部保護膜６は、図４に示すようにインクが流入する供給口１１と接している。
なお、インクジェット記録ヘッド１０９には、各発熱抵抗体７に対向して形成された複数の吐出口１１１を備え、供給口１１に流入したインクを各吐出口１１１へ導くための樹脂性のノズル部材１１３が形成される。また、本実施形態では、耐キャビテーション膜１０とノズル部材１１３の密着性を高めるための密着向上層１２が設けてある。この密着向上層１２は、耐キャビテーション膜１０とノズル部材１１３の密着性を確保するために、対インク溶解性の低い材料を用いるのが好ましい。
インクジェット記録ヘッド１０９では、供給口１１より流入したインクを各発熱抵抗体７で加熱して各吐出口１１１から吐出させる記録動作が行われる。ここで、この記録動作の制御構成について説明する。
図５は、本発明のインクジェット記録ヘッドの記録動作の制御構成を示すブロック図である。
図５に示すように、インクジェット記録装置１００は、センサ３と、制御部１３と、記憶部１４と、を有する。図６は、センサ３の構成を示す斜視図である。図６に示すように、センサ３は、吐出口１１１からのインクの吐出の有無を検知するために、各吐出口１１１から吐出されるインクの飛翔経路である吐出経路２２に隣接して位置する発光部３ａと、吐出経路２２を挟んで発光部３ａに対向する受光部３ｂとを有する。センサ３では、発光部３ａから受光部３ｂに向かって光２３が出射される。受光部３ｂは、発光部３ａから出射された光２３の受光状態を制御部１３に出力する。インクが吐出経路２２を通過したときにはこのインクにより光２３が遮られるので受光部３ｂの受光状態が変化する。この受光状態は、例えば、受光部３ｂで検出された光２３の強度で示され、受光部３ｂは、検出した光２３の強度を電気信号に変換して制御部１３に出力する。
制御部１３は、発熱抵抗体７に印加される電圧値または印加時間の少なくとも一方を段階的に変化させたときの受光部３ｂの受光状態に基づいて、発熱抵抗体７がインクを吐出口１１１から吐出させるのに最低限必要なエネルギー値Ｐｔｈを計測する。なお、本実施形態では、制御部１３は、電圧値を固定した上で印加時間（パルス幅）を段階的に変化させていき、発熱抵抗体７がインクを吐出させるのに最低限必要な印加時間をエネルギー値Ｐｔｈとしている。また、本実施形態では、制御部１３には、エネルギー値Ｐｔｈを定期的に計測するため、タイマー２３が設けられている。制御部１３は、エネルギー値Ｐｔｈを計測し、該エネルギー値Ｐｔｈを記憶部１４に格納されているデータと比較した結果に基づいてインクジェット記録ヘッド１０９の記録動作を制御する。
記憶部１４は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）であり、制御部１３による制御に関する種々のデータを格納している。このデータには、複数の発熱抵抗体７の各々の最初のエネルギー値Ｐｔｈである初期値を示す初期値データなどが含まれている。
なお、本実施形態では、制御部１３は、本体１０１の構成要素とし、記憶部１４は、インクジェット記録ヘッド１０９の構成要素とする。しかし、本発明はこの形態に限定されるものではなく、制御部１３および記憶部１４は、本体１０１またはインクジェット記録ヘッド１０９の少なくともいずれか一方に備えていればよい。
次に、インクジェット記録ヘッド１０９の保護膜６９がインクにより溶解されているという異常状態を検知する一連の動作について説明する。
図７は、本実施形態のインクジェット記録装置で実行されるインクジェット記録ヘッドの異常検知動作の手順を示すフローチャートである。
まず、インクジェット記録ヘッド１０９が取り付けられた時に、制御部１３が各色に対応する全ての発熱抵抗体７のエネルギー値Ｐｔｈ、すなわち初期値と、初期値の統計値ＰｔｈＡ（例えば平均値、標準偏差、移動平均）とを計測する。そして、制御部１３は、初期値を初期値データとして記憶部１４に保存するとともに統計値ＰｔｈＡも記憶部１４に保存する（ステップＳ１）。
続いて、制御部１３は、初期値のいずれかが第１のしきい値を下回っているか否か判断する（ステップＳ２）。初期値のいずれかが第１のしきい値を下回っている場合には、制御部１３は、保護膜６９が製造不良により欠損していると判断し、インクジェット記録ヘッド１０９の記録動作（吐出動作）を停止させる（ステップＳ８）。保護膜６９が製造時に欠損していたりあるいはインクの浸食により溶解していたりする場合、供給口１１よりインクが流入したときにこのインクは保護膜６９内に浸入する（図１２参照）。これにより、発熱抵抗体７の下部において熱容量が急激に低減するので、インクは、正常時に比べ少ないエネルギーで吐出しやすくなる。すなわち、保護膜６９が欠損または溶解している発熱抵抗体７のエネルギー値Ｐｔｈは、保護膜６９が正常状態にあるエネルギー値Ｐｔｈよりも小さくなる。第１のしきい値は、保護膜６９が欠損あるいは溶解していないと判断できる許容値に基づいて初期値の計測時に予め設定されている。
全ての初期値が第１のしきい値を上回っていることを制御部１３が確認した後、タイマー２３が時間の測定を開始する。所定の時間が経過すると、制御部１３は、再度全ての発熱抵抗体７のエネルギー値Ｐｔｈと、該エネルギー値Ｐｔｈの統計値ＰｔｈＢとを計測する（ステップＳ３）。このとき、計測したエネルギー値Ｐｔｈを経過値と称する。経過値および統計値ＰｔｈＢは記憶部１４に格納される。
続いて、制御部１３は、統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差を算出し、この差が予め定められた規定値Ｃよりも小さいか否か判断する（ステップＳ４）。規定値Ｃは、経過値の変化が保護膜６９の溶解以外の原因により生じたか否か判断するための値である。統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差が規定値Ｃよりも小さい場合には、記憶部１４に格納されている各経過値の比較対象になるしきい値として第１のしきい値を設定する（ステップＳ５）。一方、統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差が規定値Ｃよりも大きい場合には、第２のしきい値を設定する（ステップＳ６）。第２のしきい値は、統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差を第１のしきい値に加えた値である。本発明では、統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差が規格値Ｃよりも大きい場合には第２のしきい値を設定している。これにより、経過値の変化が保護膜６９の溶解以外の原因により生じた場合に、この原因による経過値の変化が保護膜６９の溶解の判断に与える影響を少なくしているので、高精度に保護膜６９の溶解を検知することが可能となる。この溶解以外の原因としては、耐キャビテーション膜１０の表面にコゲが付着したり、耐キャビテーション膜１０自体の膜厚が薄くなることがあげられる。
しきい値が設定されると、制御部１３は、経過値のいずれかが設定されたしきい値を下回っているか否か判断する（ステップＳ７）。経過値のいずれかがしきい値を下回っている場合には、制御部１３は、保護膜６９がインクにより溶解していると判断し、インクジェット記録ヘッド１０９の記録動作を停止させる（ステップＳ８）。図８は、複数の発熱抵抗体７について、初期値と経過値の比較結果を示したグラフである。図８において、横軸は発熱抵抗体７の識別番号であり、縦軸は各発熱抵抗体７のエネルギー値Ｐｔｈの大きさを示すＰｔｈランクである。図８では、識別番号５の発熱抵抗体７は、経過値が初期値に比べ大きく減少している。この経過値が設定されたしきい値を下回っている場合に、制御部１３は、保護膜６９がインクにより溶解していると判断する。一方、経過値の全てがしきい値を上回っている場合には、制御部１３は、保護膜６９が溶解していないと判断し、タイマー２３をリセットしてステップＳ３の動作に戻る。このようにして、ステップＳ３からステップＳ７までの動作が定期的に実行される。
上述した動作手順を採用した場合、試用期間が約１０年間に相当し、保護膜６９の溶解が進行した状態になったインクジェット記録装置１００において、インクジェット記録ヘッド１０９の損傷が拡大する前に保護膜６９の溶解を検知できた。
本実施形態では、発熱抵抗体７が吐出口１１１から吐出させるのに最低限必要なエネルギー値Ｐｔｈが計測され、このエネルギー値Ｐｔｈがしきい値を下回る場合はインクジェット記録ヘッド１０９の記録動作が停止する。そのため、供給口１１から流入したインクにより保護膜６９が溶解しても、そのときのエネルギー値の変化（減少）が検知されるので、インクジェット記録ヘッド１０９の記録動作を直ちに停止できる。これにより、保護膜６９の溶解の影響が本体１０１にまで及ぶことを防止できるようになるので、インクジェット記録ヘッド１０９の損傷を最小限に抑え、製品の信頼性を高めることが可能となる。
なお、本実施形態では、制御部１３が、記録動作を停止させた後（ステップＳ８の後）にインクジェット記録ヘッド１０９の異常状態を検出した旨を示す情報を、インクジェット記録装置１００に接続されているコンピュータに出力してもよい。この場合、そのコンピュータがその情報を表示することによって、インクジェット記録ヘッド１０９の交換をユーザーに促すことが可能となる。
（第２の実施形態）
本実施形態のインクジェット記録装置について説明する。本実施形態のインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドの異常検知動作の内容が異なる点を除いて上述したインクジェット記録装置１００と同じである。そのため、第１の実施形態で説明した内容と同様なものについては詳細な説明を省略する。
本実施形態のインクジェット記録装置について説明する。本実施形態のインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドの異常検知動作の内容が異なる点を除いて上述したインクジェット記録装置１００と同じである。そのため、第１の実施形態で説明した内容と同様なものについては詳細な説明を省略する。
図９は、本実施形態のインクジェット記録装置で実行されるインクジェット記録ヘッドの異常検知動作の手順を示すフローチャートである。
まず、制御部１３が初期値と、統計値ＰｔｈＡとを計測し、これらを記憶部１４に格納する（ステップＳ１１）。続いて、制御部１３は、初期値のいずれかが第１のしきい値を下回っているか否か判断する（ステップＳ１２）。初期値のいずれかが第１のしきい値を下回っている場合には、制御部１３は、インクジェット記録ヘッド１０９の記録動作を停止させる（ステップＳ１８）。全ての初期値が第１のしきい値を上回っていることを制御部１３が確認した後、タイマー２３が時間の測定を開始する。所定の時間が経過すると、制御部１３は、再度全ての発熱抵抗体７のエネルギー値Ｐｔｈおよび該エネルギー値Ｐｔｈの統計値ＰｔｈＢを計測する（ステップＳ１３）。このとき、計測したエネルギー値Ｐｔｈを経過値と称する。ステップＳ１３では、制御部１３は、経過値および統計値ＰｔｈＢを記憶部１４に格納する。
続いて、制御部１３は、統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差を算出し、この差が予め定められた規定値Ｃよりも小さいか否か判断する（ステップＳ１４）。統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差が規定値Ｃよりも小さい場合には、第１のしきい値を設定する（ステップＳ１５）。一方、統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差が規定値Ｃよりも小さい場合には、第２のしきい値を設定する（ステップＳ１６）。第２のしきい値は、統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差を第１のしきい値に加えた値である。
しきい値が設定されると、制御部１３は、ステップＳ１３で計測した経過値の中で最小値から数えてＮ番目に小さな比較値が、設定されたしきい値を下回っているか否か判断する（ステップＳ１７）。なお、Ｎは自然数であり、上限値は経過値の計測数である。比較値がしきい値を下回っている場合には、制御部１３は、保護膜６９がインクにより溶解していると判断し、インクジェット記録ヘッド１０９の記録動作を停止させる（ステップＳ１８）。一方、比較値がしきい値を上回っている場合には、制御部１３は、保護膜６９が溶解していないと判断し、タイマー２３をリセットしてステップＳ１３の動作に戻る。このようにして、ステップＳ１３からステップＳ１７までの動作が定期的に行われる。
上述した動作手順を採用した場合、試用期間が約１０年間に相当し、保護膜６９の溶解が進行した状態になったインクジェット記録装置１００において、インクジェット記録ヘッド１０９の損傷が拡大する前に保護膜６９の溶解を検知できた。
本実施形態では、実施形態１と同様に初期値および経過値が計測され、経過値の中で最小値から数えてＮ番目に小さな値がしきい値を下回る場合はインクジェット記録ヘッド１０９の記録動作が停止する。そのため、供給口１１から流入したインクにより保護膜６９が溶解しても、そのときのエネルギー値の変化が検知されるので、インクジェット記録ヘッド１０９の記録動作を直ちに停止できる。これにより、保護膜６９の溶解の影響が本体１０１にまで及ぶことを防止できるようになるので、インクジェット記録ヘッド１０９の損傷を最小限に抑えることが可能となる。
さらに本実施形態では、保護膜６９の溶解を判断する際に、各経過値をしきい値と比較するのではなく、経過値の中で最小値から数えてＮ番目に小さな値としきい値を比較している。そのため、センサ３の誤検知により１箇所のみ異常に小さなエネルギー値Ｐｔｈが計測された場合においても、例えば、Ｎ＝３にしておくことで、センサ３の誤検知により制御部１３が保護膜６９の溶解を誤判断することを防止できる。
なお、本実施形態では、しきい値を設定した後（ステップＳ１７）の後、経過値の中で比較値のみを計測順に記憶部１４に格納する動作を行ってもよい。これによって、記憶部１４の容量を削減することが可能になる。
（第３の実施形態）
本実施形態のインクジェット記録装置について説明する。本実施形態のインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドの異常検知動作の内容が異なる点を除いて上述したインクジェット記録装置１００と同じである。そのため、第１の実施形態で説明した内容と同様なものについては詳細な説明を省略する。
本実施形態のインクジェット記録装置について説明する。本実施形態のインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドの異常検知動作の内容が異なる点を除いて上述したインクジェット記録装置１００と同じである。そのため、第１の実施形態で説明した内容と同様なものについては詳細な説明を省略する。
図１０は、本実施形態のインクジェット記録装置で実行されるインクジェット記録ヘッドの異常検知動作の手順を示すフローチャートである。
まず、制御部１３が初期値および統計値ＰｔｈＡを計測し、統計値ＰｔｈＡのみを記憶部１４に格納する（ステップＳ２１）。続いて、制御部１３は、統計値ＰｔｈＡが第１のしきい値を下回っているか否か判断する（ステップＳ２２）。統計値ＰｔｈＡが第１のしきい値を下回っている場合には、制御部１３は、インクジェット記録ヘッド１０９の記録動作を停止させる（ステップＳ２８）。統計値ＰｔｈＡが第１のしきい値を上回っていることを制御部１３が確認した後、タイマー２３が時間の測定を開始する。所定の時間が経過すると、制御部１３は、再度全ての発熱抵抗体７のエネルギー値Ｐｔｈと、該エネルギー値Ｐｔｈの統計値ＰｔｈＢを計測する（ステップＳ２３）。このとき、計測したエネルギー値Ｐｔｈを経過値と称する。ステップＳ２３では、制御部１３は、統計値ＰｔｈＢのみを記憶部１４に格納する。
続いて、制御部１３は、統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差を算出し、この差が予め定められた規定値Ｃよりも小さいか否か判断する（ステップＳ２４）。統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差が規定値Ｃよりも小さい場合には、第１のしきい値を設定する（ステップＳ２５）。一方、統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差が規定値Ｃよりも大きい場合には、経過値と比較するしきい値を第１のしきい値に設定する（ステップＳ２６）。第２のしきい値は、統計値ＰｔｈＢと統計値ＰｔｈＡの差を第１のしきい値に加えた値である。
しきい値が設定されると、制御部１３は、記憶部１４に格納されている統計値ＰｔｈＢがしきい値を下回っているか否か判断する（ステップＳ２７）。統計値ＰｔｈＢがしきい値を下回っている場合には、制御部１３は、保護膜６９がインクにより溶解していると判断し、インクジェット記録ヘッド１０９の記録動作を停止させる（ステップＳ２８）。一方、統計値ＰｔｈＢがしきい値を上回っている場合には、制御部１３は、保護膜６９が溶解していないと判断し、タイマー２３をリセットしてステップＳ２３の動作に戻る。このようにして、ステップＳ２３からステップＳ２７までの動作が定期的に行われる。
上述した動作手順を採用した場合、試用期間が約１０年間に相当し、保護膜６９の溶解が進行した状態になったインクジェット記録装置１００において、インクジェット記録ヘッド１０９の損傷が拡大する前に保護膜６９の溶解を検知できた。
本実施形態では、実施形態１と同様に経過値と統計値とが計測され、経過値の統計値がしきい値を下回る場合はインクジェット記録ヘッド１０９の記録動作が停止する。そのため、供給口１１から流入したインクにより保護膜６９が溶解しても、そのときのエネルギー値の変化が検知されるので、インクジェット記録ヘッド１０９の記録動作を直ちに停止できる。これにより、保護膜６９の溶解の影響が本体１０１にまで及ぶことを防止できるようになるので、インクジェット記録ヘッド１０９の損傷を最小限に抑えることが可能となる。
さらに本実施形態では、全ての発熱抵抗体７のエネルギー値Ｐｔｈを計測するが、記憶部１４にはその統計値のみが格納される。また、保護膜６９の溶解を判断する際に、各経過値をしきい値と比較するのではなく、経過値の統計値としきい値を比較している。これによって、記憶部１４の容量をより削減するとともに、保護膜６９の溶解の判断に要する時間を短縮することが可能となる。
７ 発熱抵抗体
８ 配線
１１ 供給口
１３ 制御部
６９ 保護膜
１０９ インクジェット記録ヘッド
１１１ 吐出口
８ 配線
１１ 供給口
１３ 制御部
６９ 保護膜
１０９ インクジェット記録ヘッド
１１１ 吐出口
Claims (24)
- 液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置において、
前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した情報に基づいて、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量のいずれかが所定値を下回る場合に、前記取得手段が取得した前記情報に基づき前記液体吐出ヘッドの吐出動作を抑制する抑制手段と、
前記取得手段によって取得された情報に基づき、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均と以前に前記取得手段に取得された情報が示す前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均との差が規定値より大きい場合に、前記所定値を前記差に応じた分変更する変更手段と、を有することを特徴とする液体吐出装置。 - 液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置において、
前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記情報に基づいて、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量のいずれかが所定値を下回る場合に、前記液体吐出ヘッドの異常に関する報知を行う報知手段と、
前記取得手段によって取得された情報に基づき、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均と以前に前記取得手段に取得された情報が示す前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均との差が規定値より大きい場合に、前記所定値を前記差に応じた分変更する変更手段と、を有することを特徴とする液体吐出装置。 - 一つの前記吐出口に関しての前記エネルギー量が前記所定値を下回る場合に前記液体吐出ヘッドの異常に関する情報の報知を行う報知手段をさらに有する請求項１に記載の液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドの異常に関する情報は、前記液体吐出ヘッドの交換を促す情報である請求項３に記載の液体吐出装置。
- 一つの前記吐出口に関しての前記エネルギー量が前記所定値を下回る場合に、前記抑制手段が前記液体吐出ヘッドの異常に関する情報を表示装置に表示させる表示制御手段をさらに有する請求項３または４に記載の液体吐出装置。
- 前記保護膜はシリコンの化合物によって形成されたものである請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
- 前記抑制手段は、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量のいずれもが前記所定値を上回る場合には、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を抑制しないことを特徴とする請求項１、３、または５に記載の液体吐出装置。
- 前記液体は色材を含むインクである請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドから吐出される液体の飛翔経路に隣接して位置する発光部と、前記飛翔経路を挟んで前記発光部に対向し、前記発光部から出射された光の受光状態を前記取得手段に出力する受光部と、を備えるセンサを有し、
前記取得手段は、前記発熱抵抗体に印加される電圧値または印加時間の少なくとも一方を変化させて前記受光部の前記受光状態の変化を検知することによって前記エネルギー量を計測することによって前記エネルギー量に関する情報を取得することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出装置。 - 前記抑制手段は、前記液体吐出ヘッドが前記液体吐出装置に装着されてから前記取得手段によって最初に計測された、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量を示す初期値それぞれが前記所定値を上回ることを確認した後、前記初期値を計測した後の前記複数の吐出口それぞれについてのエネルギー量を示す経過値を取得し、前記経過値のいずれかが前記所定値を下回る場合に前記液体吐出ヘッドの前記吐出動作を抑制する、請求項１、３、４、５または７に記載の液体吐出装置。
- 前記抑制手段は、前記液体吐出ヘッドが前記液体吐出装置に装着されてから最初に前記取得手段によって計測された、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量を示す初期値が前記所定値を上回ることを確認した後、前記初期値を計測した後の前記複数の吐出口それぞれについてのエネルギー量を示す経過値を取得し、複数の前記経過値の中で最小値から数えてＮ（Ｎは自然数）番目に小さな値が前記所定値を下回る場合に前記液体吐出ヘッドの前記吐出動作を抑制する、請求項１、３、４、５または７に記載の液体吐出装置。
- 前記初期値を格納する記憶部をさらに有し、
前記取得手段は、前記所定値を設定した後、前記最小値から数えてＮ番目に小さな値を前記記憶部に格納する、請求項１１に記載の液体吐出装置。 - 前記変更手段は、前記取得手段が前記経過値を計測した後に前記複数の吐出口それぞれについての前記経過値の平均と前記初期値の平均との差を求め、前記差が前記規定値よりも小さい場合には、前記初期値の計測時に設定されている第１の所定値を前記経過値と比較する所定値として設定し、前記差が前記規定値よりも大きい場合には、前記差を前記第１の所定値に加えた第２の所定値を前記経過値と比較する所定値として設定する、請求項１０から請求項１２までのいずれか１項に記載の液体吐出装置。
- 液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置において、
前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した情報に基づいて、一つの前記吐出口に関しての前記エネルギー量が所定値を下回る場合に、前記取得手段が取得した前記情報に基づき前記液体吐出ヘッドの吐出動作を抑制する抑制手段と、を有し、
前記取得手段は、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の初期値を取得した後に、所定のタイミングで前記複数の吐出口それぞれについて前記エネルギー量を示す経過値を取得し、
前記抑制手段は、前記取得手段によって取得された前記複数の吐出口それぞれについての初期値および経過値に応じて、前記経過値の統計値と前記初期値の統計値との差が規定値よりも小さい場合には、前記初期値に対応して設定された第１の所定値を前記経過値と比較する所定値とし、前記差が前記規定値よりも大きい場合には、前記差に相当する分の変更を前記第１の所定値に加えた第２の所定値を前記経過値と比較する所定値とすることを特徴とする液体吐出装置。 - 液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した情報に基づいて、一つの前記吐出口に関しての前記エネルギー量が所定値を下回る場合に、前記液体吐出ヘッドの異常に関する報知を行う報知手段と、を有し、
前記取得手段は、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の初期値を取得した後に、所定のタイミングで前記複数の吐出口それぞれについて前記エネルギー量を示す経過値を取得し、
前記報知手段は、前記取得手段によって取得された前記複数の吐出口それぞれについての初期値および経過値に応じて、前記経過値の統計値と前記初期値の統計値との差が規定値よりも小さい場合には、前記初期値に対応して設定された第１の所定値を前記経過値と比較する所定値とし、前記差が前記規定値よりも大きい場合には、前記差に相当する分の変更を前記第１の所定値に加えた第２の所定値を前記経過値と比較する所定値とすることを特徴とする液体吐出装置。 - 液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドの異常検知方法において、
前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した情報に基づいて、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量のいずれかが所定値を下回る場合に、前記取得ステップで取得した前記情報に基づき前記液体吐出ヘッドの吐出動作を抑制する抑制ステップと、
前記取得ステップによって取得された情報に基づき、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均と以前に前記取得手段に取得された情報が示す前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均との差が規定値より大きい場合に、前記所定値を前記差に応じた分変更する変更ステップと、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの異常検知方法。 - 液体を吐出するための複数の吐出口と、エネルギーの供給により前記吐出口から液体を吐出するために利用される熱を発生し、前記複数の吐出口それぞれに対応するように設けられた複数の発熱抵抗体と、前記複数の発熱抵抗体を保護するための保護膜とを備える液体吐出ヘッドの異常検知方法において、
前記複数の吐出口それぞれについての液体を前記吐出口から吐出させるために前記発熱抵抗体に供給する必要があるエネルギー量に関する情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップによって取得された前記情報に基づいて、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量のいずれかが所定値を下回る場合に、前記液体吐出ヘッドの異常に関する報知を行う報知ステップと、
前記取得ステップによって取得された情報に基づき、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均と以前に前記取得手段に取得された情報が示す前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量の平均との差が規定値より大きい場合に、前記所定値を前記差に応じた分変更する変更ステップと、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの異常検知方法。 - 一つの前記吐出口に関しての前記エネルギー量が前記所定値を下回る場合に前記液体吐出ヘッドの異常に関する情報の報知を行う報知ステップをさらに有する請求項１６に記載の液体吐出ヘッドの異常検知方法。
- 前記液体吐出ヘッドの異常に関する情報は、前記液体吐出ヘッドの交換を促す情報である請求項１８に記載の液体吐出ヘッドの異常検知方法。
- 前記報知ステップでは、一つの前記吐出口に関しての前記エネルギー量が前記所定値を下回る場合に、前記液体吐出ヘッドの異常に関する情報を表示装置に表示させる請求項１８または１９に記載の液体吐出ヘッドの異常検知方法。
- 前記保護膜がシリコンの化合物によって形成されたものである請求項１６から２０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの異常検知方法。
- 前記抑制ステップにおいて、前記複数の吐出口それぞれについての前記エネルギー量のいずれもが前記所定値を上回る場合には、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を抑制しないことを特徴とする請求項１６、１８、または２０に記載の液体吐出ヘッドの異常検知方法。
- 前記液体が色材を含むインクである請求項１６から２２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの異常検知方法。
- 前記液体吐出ヘッドから吐出される液体の飛翔経路に隣接して位置する発光部から出射された光を、前記飛翔経路を挟んで前記発光部に対向する受光部が受光する受光ステップをさらに有し、
前記取得ステップでは、前記発熱抵抗体に印加される電圧値または印加時間の少なくとも一方を変化させて前記受光ステップにおける前記受光部の前記受光状態の変化を検知することによって前記エネルギー量を計測することによって前記エネルギー量に関する情報を取得する請求項１６から２３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの異常検知方法。
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