ノズル状態検出装置および画像形成装置
【課題】ノズルの状態をより適切に検出する。
【解決手段】原信号生成回路５０とピエゾ素子４８（電極４８ｂ）との継断を行なうトランスミッションゲートＴＧＡを備えるマスク回路５２に組み込まれたトランスミッションゲートＴＧＢと、トランスミッションゲートＴＧＢを介してピエゾ素子４８の電極４８ｂに接続された電圧波形検出回路５４とを、各ピエゾ素子４８毎に専用に設け、各ノズル４１の吐出異常を検出する場合に、原信号生成回路５０からノズルからインクが吐出されない程度の検査用駆動信号を生成させ、全てのトランスミッションゲートＴＧＡを所定時間オンしてからオフすると共に全てのトランスミッションゲートＴＧＢをオンし、各ピエゾ素子４８毎に電圧波形検出回路５４により検出される電圧波形の振動周期に基づいて対応するノズル４１の吐出異常を判定する。
【解決手段】原信号生成回路５０とピエゾ素子４８（電極４８ｂ）との継断を行なうトランスミッションゲートＴＧＡを備えるマスク回路５２に組み込まれたトランスミッションゲートＴＧＢと、トランスミッションゲートＴＧＢを介してピエゾ素子４８の電極４８ｂに接続された電圧波形検出回路５４とを、各ピエゾ素子４８毎に専用に設け、各ノズル４１の吐出異常を検出する場合に、原信号生成回路５０からノズルからインクが吐出されない程度の検査用駆動信号を生成させ、全てのトランスミッションゲートＴＧＡを所定時間オンしてからオフすると共に全てのトランスミッションゲートＴＧＢをオンし、各ピエゾ素子４８毎に電圧波形検出回路５４により検出される電圧波形の振動周期に基づいて対応するノズル４１の吐出異常を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノズルと、該ノズルの数と同数の圧電素子とを備え、該圧電素子を駆動して対応するノズルから液体を吐出する吐出ヘッドにおける該ノズルの状態を検出するノズル状態検出装置および媒体に液体を吐出して画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のノズル状態検出装置としては、静電アクチュエーターにより振動板を振動させることでキャビティ（インク室）の容積を収縮させ、キャビティに連通するノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンターにおいて、静電アクチュエータを駆動した際の振動板の残留振動を検出することによりノズルの吐出異常（ドット抜け）を判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、ノズル付近のインクが乾燥により固着などして吐出異常が生じた場合には正常吐出時に比べて残留振動の周波数が低くなることから、残留振動の周期を検出し、検出した残留振動の周期と正常吐出時の残留振動の周期とを比較することにより、ノズルの吐出異常を精度良く検出することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０６５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにノズル状態の検出精度を高めたり、ノズル状態の検出を短時間で行なったりしてノズルの状態を適切に検出することは、画像を形成する際の品質を高めたり画像形成のスループットを高める上で、画像形成装置において重要な課題の一つとして考えることができる。
【０００５】
本発明のノズル状態検出装置および画像形成装置は、ノズルの状態をより適切に検出することを主目的とする。
【０００６】
本発明のノズル状態検出装置および画像形成装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のノズル状態検出装置は、
複数のノズルと、該複数のノズルに対応する複数の圧電素子とを備え、該圧電素子を駆動して対応するノズルから液体を吐出する吐出ヘッドにおける該ノズルの状態を検出するノズル状態検出装置であって、
前記複数の圧電素子を駆動するための電圧信号を出力する電圧信号出力手段と、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、入力端子が前記電圧信号出力手段に接続されると共に出力端子が対応する圧電素子の電極に接続されて入出力端子間の接続と遮断とを行なう第１のスイッチと、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、入力端子が対応する圧電素子の電極に接続されて入出力端子間の接続と遮断とを行なう第２のスイッチと、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、前記第２のスイッチの出力端子に接続されて対応する圧電素子の電圧波形を該第２のスイッチを介して検出する電圧波形検出手段と、
前記ノズル状態を検出する場合、前記複数の第１のスイッチをオンからオフすると共に前記複数の第２のスイッチがオンするようスイッチ制御し、該スイッチ制御により前記電圧波形検出手段により検出された電圧波形に基づいて対応するノズルの状態を判定するノズル状態判定手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明のノズル状態検出装置では、複数の圧電素子を駆動するための電圧信号を出力する電圧信号出力手段を設けると共に、入力端子が電圧信号出力手段に接続されると共に出力端子が対応する圧電素子の電極に接続された第１のスイッチと、入力端子が対応する圧電素子の電極に接続された第２のスイッチと、圧電素子の電圧波形を第２のスイッチを介して検出する電圧波形検出手段とを複数の圧電素子に対応して複数設け、ノズル状態を検出する場合、複数の第１のスイッチをオンからオフすると共に複数の第２のスイッチがオンするようスイッチ制御し、スイッチ制御により電圧波形検出手段により検出された電圧波形に基づいて対応するノズルの状態を判定する。これにより、複数のノズルに対して同時にノズル状態を検出することができるから、ノズル状態の検出を短時間で完了させることができ、ノズル状態に応じた対処を早期に実行することが可能となる。また、複数の圧電素子毎に専用の第２のスイッチと電圧波形検出手段とを設けているから、複数の圧電素子に対して一つの第２のスイッチと電圧波形検出手段を設けて駆動する圧電素子を切り替えながらその電圧波形を検出するものに比して、作動に伴う発熱を抑制することができる。これらの結果、ノズルの状態をより適切に検出することができる。
【０００９】
こうした本発明のノズル状態検出装置において、前記ノズル状態を検出する場合、前記ノズルから液体が吐出されない範囲内で電圧信号を生成する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
本発明の画像形成装置は、
媒体に液体を吐出して画像を形成する画像形成装置であって、
複数のノズルと、該ノズルの数と同数の圧電素子とを有し、該圧電素子を駆動して対応するノズルから液体を吐出する吐出ヘッドと、
本発明のノズル状態検出装置と、
を備えることを要旨とする。
【００１１】
この本発明の画像形成装置では、本発明のノズル状態検出装置を備えるから、本発明のノズル状態検出装置が奏する効果、例えば、複数のノズルに対して同時にノズル状態を検出することができるから、ノズル状態の検出を短時間で完了させることができる効果や、複数の圧電素子に対して一つの第２のスイッチと電圧波形検出手段を設けて駆動する圧電素子を切り替えながらその電圧波形を検出するものに比して、作動に伴う発熱を抑制することができる効果などを奏することができる。
【００１２】
こうした本発明の画像形成装置において、主走査方向に前記吐出ヘッドを搭載するキャリッジと、該キャリッジを移動させる移動手段とを備え、前記電圧波形検出手段は、前記キャリッジに搭載されてなるものとすることもできる。静電容量の変化を検出するタイプのノズル状態検出装置では、電圧波形が微小でノイズの影響を受けやすいが、電圧波形検出手段をキャリッジに搭載することにより、ノイズの影響を最小限に抑えることができ、検出精度を良好なものとすることができる。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置において、待機時に前記吐出ヘッドを密閉するキャッピング装置を備え、前記吐出ヘッドが密閉されている最中に前記ノズルの状態を検出するものとすることもできる。こうすれば、待機時間を有効に利用してノズル状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態であるインクジェットプリンター２０の概略構成図。
【図２】印刷ヘッド４０の概略構成図。
【図３】印刷ヘッド４０を駆動する駆動回路の概略構成図。
【図４】マスク回路５２の概略構成図。
【図５】ノズル状態検査ルーチンの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるインクジェットプリンター２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、印刷ヘッド４０の構成の概略を示す構成図であり、図３は、印刷ヘッド４０を駆動する駆動回路の構成の概略を示す構成図であり、図４は、マスク回路５２の構成の概略を示す構成図である。
【００１６】
本実施形態のインクジェットプリンター２０は、図１に示すように、用紙Ｐを副走査方向（図中奥から手前の方向）に搬送する紙送り機構６０と、紙送り機構６０によりプラテン２２上に搬送された用紙Ｐに対して主走査方向（図中左右の方向）の移動を伴って印刷ヘッド４０に形成されたノズルからインク滴を吐出して印刷を行なうプリンター機構３０と、装置全体をコントロールするコントローラー７０と、を備える。プラテン２２の主走査方向一端（図１中の右端）には、印刷ヘッド４０のノズル面を封止するキャッピング装置６８が設置されており、プラテン２２の主走査方向他端（図１中の左端）には、ノズルの目詰まりを防止するために定期的に印刷ヘッド４０のノズルからインク滴を吐出するフラッシングを行なうためのフラッシングエリア２４が設けられている。
【００１７】
プリンター機構３０は、図１に示すように、キャリッジガイド３４によりガイドされながら主走査方向に往復動可能なキャリッジ３１と、キャリッジガイド３４の一端側と他端側にそれぞれ設置されたキャリッジモーター３５および従動ローラー３６と、キャリッジモーター３５と従動ローラー３６とに掛け渡されると共にキャリッジ３１に取り付けられたキャリッジベルト３８と、キャリッジ３１に搭載されシアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の各色のインクを貯留するインクカートリッジ３２と、インクカートリッジ３２からそれぞれ供給された各インクに加圧してインク滴を吐出する複数のノズルが形成された印刷ヘッド４０と、を備える。キャリッジ３１は、キャリッジモーター３５によりキャリッジベルト３８を駆動することにより、主走査方向に往復動されるようになっている。なお、キャリッジ３１の背面側には、キャリッジ３１の主走査方向における位置を検出するキャリッジポジションセンサー３９が取り付けられている。このキャリッジポジションセンサー３９は、フレーム２６にキャリッジガイド３４に沿って配置されたリニア式の光学スケール３９ａと、光学スケール３９ａに対向するようキャリッジ３１の背面に取り付けられ光学スケール３９ａを光学的に読み取る光学センサー３９ｂとにより構成されている。
【００１８】
印刷ヘッド４０は、図２または図３に示すように、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）のノズル４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋが各色毎に複数個（本実施形態では、１８０個）ずつ列をなすよう配置された４列のノズル列４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｋが形成されたノズルプレート４４と、ノズル４１に連通するインク室４６を形成する側壁をなすキャビティープレート４７と、電極４８ａがグランドに接地され圧電体が２枚の電極４８ａ，４８ｂに挟まれて構成されたピエゾ素子（圧電素子）４８と、ピエゾ素子４８の電極４８ａとしてインク室４６の上壁をなし弾性変形が可能な振動板４９と、ピエゾ素子４８の電極４８ｂに駆動信号（電圧）を印加する駆動回路としてのマスク回路５２と、を備える。この印刷ヘッド４０は、マスク回路５２からピエゾ素子４８にパルス状の電圧を印加してインク室４６の上壁（振動板４９）を振動させることにより、インク室４６内の容積変化を生じさせ、インク室４６の容積が収縮する際の収縮圧力によりインクを加圧してインク室４６に連通するノズル４１からインク滴として吐出する。なお、ピエゾ素子４８は、圧電体が２枚の電極４８ａ，４８ｂにより挟まれて構成されていることから、コンデンサーとして考えることができる。ここで、ノズル４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのすべてをノズル４１と総称し、ノズル列４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｋのすべてをノズル列４２と総称する。以下、印刷ヘッド４０の駆動についてブラック（Ｋ）用のノズル４１Ｋを用いて説明する。
【００１９】
マスク回路５２は、図３に示すように、キャリッジ３１に搭載されており、原信号生成回路５０により生成された原信号ＯＤＲＶと印刷信号ＰＲＴｎとを入力すると共に入力した原信号ＯＤＲＶと印刷信号ＰＲＴｎとに基づいて駆動信号ＤＲＶｎを生成して対応するピエゾ素子４８に出力する。なお、印刷信号ＰＲＴｎの末尾のｎや駆動信号ＤＲＶｎの末尾のｎは、ノズル列に含まれるノズルを特定するための番号であり、本実施形態では、ノズル列は１８０個のノズルにより構成したから、ｎは１から１８０のいずれかの整数値となる。原信号生成回路５０は、原信号ＯＤＲＶとして１画素分の区間内（キャリッジ３１が１画素の区間を横切る時間内）において第１のパルスＰ１と第２のパルスＰ２と第３のパルスＰ３の３つのパルスを繰り返し単位とした信号をマスク回路５２に出力し、原信号ＯＤＲＶを入力したマスク回路５２は、別途入力した印刷信号ＰＲＴｎに基づいて原信号ＯＤＲＶに含まれる３つのパルスのうち不要なパルスをマスクすることにより必要なパルスのみを駆動信号ＤＲＶｎとしてノズル４１Ｋのピエゾ素子４８に出力する。このとき、駆動信号ＤＲＶｎとして第１パルスＰ１のみがピエゾ素子４８に出力されると、ノズル４１Ｋから１ショットのインク滴が吐出されて記録紙Ｐには小さいサイズのドット（小ドット）が形成され、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とがピエゾ素子４８に出力されると、ノズル４１Ｋから２ショットのインク滴が吐出されて記録紙Ｐには中サイズのドット（中ドット）が形成され、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２と第３パルスＰ３とがピエゾ素子４８に出力されると、ノズル４１Ｋから３ショットのインク滴が吐出されて記録紙Ｐには大きいサイズのドット（大ドット）が形成される。このように、インクジェットプリンター２０では、一画素区間において吐出されるインク量を調整することにより３種類のサイズのドットを形成することができる。なお、ブラック（Ｋ）以外の他の色のノズル４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙやノズル列４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙについても上記ノズル４１Ｋやノズル列４２Ｋと同様である。
【００２０】
マスク回路５２は、図４に示すように、二つのトランスミッションゲートＴＧＡ，ＴＧＢにより構成されている。トランスミッションゲートＴＧＡは、制御端子がコントローラー７０の出力ポートに、入力端子が原信号生成回路５０の出力端子に、出力端子がピエゾ素子４８の電極４８ｂにそれぞれ接続されている。このトランスミッションゲートＴＧＡは、コントローラー７０から制御端子にオン信号が入力されると、入出力端子間を導通して原信号生成回路５０からピエゾ素子４８の電極４８ｂへ駆動信号を伝達し、コントローラー７０から制御端子にオフ信号が入力されると、入出力端子間の導通を遮断して原信号生成回路５０からピエゾ素子４８への駆動信号の伝達を遮断する。また、トランスミッションゲートＴＧＢは、制御端子がコントローラー７０の出力ポートに接続され、入力端子がピエゾ素子４８の電極４８ｂに接続され、出力端子が電圧波形検出回路５４の入力端子に接続されている。このトランスミッションゲートＴＧＢは、コントローラー７０から制御端子にオン信号が入力されると、入出力端子間を導通してピエゾ素子４８の電極４８ｂから電圧波形検出回路５４へ電圧信号を伝達し、コントローラー７０から制御端子にオフ信号が入力されると、入出力端子間の導通を遮断してピエゾ素子４８の電極４８ｂから電圧波形検出回路５４への電圧信号の伝達を遮断する。
【００２１】
ピエゾ素子４８（振動板４９）とマスク回路５２と電圧波形検出回路５４は、図２および図３に示すように、各ノズル４１毎に個別に設けられており、マスク回路５２でピエゾ素子４８（振動板４９）を駆動することにより、対応するノズル４１からインク滴を吐出し、電圧波形検出回路５４により対応するピエゾ素子４８の電極４８ｂに作用している電圧波形を検出する。
【００２２】
電圧波形検出回路５４は、ピエゾ素子４８（電極４８ｂ）の電圧波形を検出することで振動板４９の残留振動を検出するためのものであり、図示しないが、例えば、ピエゾ素子４８（コンデンサー）の静電容量をＣ成分として用いたＲＣ発振回路やＬＣ発振回路などの発振回路や、発振回路からの発振信号のパルスをカウントするカウンタなどにより構成することができる。ピエゾ素子４８を駆動すると、振動板４９は振動を開始し、その振動は減衰を伴って持続する（残留振動）。この際、ノズル４１付近のインクが乾燥して固着したり増粘したりしていると、振動板４９の減衰が速くなり（過減衰）、残留振動の周期は短くなる。したがって、振動板４９の残留振動の周期を検出することによりノズル４１の吐出異常を判定することができる。電圧波形検出回路５４は、本実施形態では、マスク回路５２と共にキャリッジ３１に搭載している。これは、回路内の他のピエゾ素子４８からの寄生容量により検出しようとするピエゾ素子４８（電極４８ｂ）の電圧レベルが小さくなったり、他のピエゾ素子４８の減衰振動の伝達を受けてノイズが重畳したりし、ノイズの影響を受けやすいことに基づいている。
【００２３】
紙送り機構６０は、図１に示すように、用紙Ｐをプラテン２２上に搬送させる搬送ローラー４２と、搬送ローラー４２を回転駆動する搬送モーター４４と、を備える。搬送モーター４４は、その回転軸に回転量を検出するロータリーエンコーダー６６が取り付けられており、ロータリーエンコーダー６６からの回転量に基づいて駆動制御されている。なお、ロータリーエンコーダー６６は、図示しないが、所定回転角間隔で目盛りが付されたロータリースケールと、ロータリースケールの目盛りを読み取るためのロータリースケールセンサーとにより構成されている。
【００２４】
キャッピング装置６８は、印刷ヘッド４０をキャッピング装置６８に対向する位置（いわゆるホームポジション）に移動させた状態でノズル面を封止することによりノズル内のインクの乾燥を防止したり、ノズル面を封止した状態でノズル内のインクを吸引することにより印刷ヘッド４０をクリーニングしたりする。キャッピング装置６８は、印刷ヘッド４０のノズル面を密閉するために上方が開口された略直方体のキャップ６９の他に、キャップ６９の底部に接続されたチューブ（図示せず）や、チューブに取り付けられた吸引ポンプ（図示せず）などを備えている。このキャッピング装置６８は、印刷ヘッド４０をクリーニングする場合には、キャップ６９により印刷ヘッド４０のノズル面を封止した状態で吸引ポンプを駆動することにより、印刷ヘッド４０のノズル面とキャップ６９とにより形成される内部空間を負圧とし、ノズル内のインクを強制的に吸引する。
【００２５】
コントローラー７０は、ＣＰＵ７１を中心とするマイクロプロセッサーとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ７２と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７３と、書き換え可能で電源を切ってもデータは保持されるフラッシュメモリー７４と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）７５と、を備える。このコントローラー７０には、キャリッジポジションセンサー３９からのキャリッジ３１の位置や、ロータリーエンコーダー６６からの搬送ローラー６２の回転量などがＩ／Ｆ７５を介して入力されており、コントローラー７０からは印刷ヘッド４０への駆動信号や搬送モーター６４への駆動信号，キャリッジモーター３５への駆動信号，吸引ポンプへの駆動信号などがＩ／Ｆ７５を介して出力されている。また、コントローラー７０は、図示しないユーザーコンピューター（ＰＣ）からの印刷指示や印刷データをＩ／Ｆ７５を介して受け付けたりする。なお、ＲＡＭ７３には、印刷バッファー領域が設けられており、ユーザーＰＣから印刷データが受け付けられると、受け付けた印刷データは印刷バッファー領域に記憶される。
【００２６】
次に、こうして構成された本実施形態のインクジェットプリンター２０の動作、特に、ノズル４１の吐出異常を検出する際の動作について説明する。図５は、コントローラー７０により実行されるノズル状態検査ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、例えば、電源オンされてキャッピング装置６８により印刷ヘッド４０が封止されている最中に実行される。
【００２７】
ノズル状態検査ルーチンが実行されると、コントローラー７０のＣＰＵ７１は、まず、原信号発生回路５０に対して検査用の駆動信号を生成するよう指示する（ステップＳ１００）。ここで、検査用の駆動信号は、本実施形態では、ノズル４１からインク滴が吐出されない範囲内でできる限り高い一定の電圧を駆動信号として生成するものとした。続いて、全てのマスク回路５２のトランスミッションゲートＴＧＡをオンして所定時間が経過するまで待機し（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）、所定時間が経過すると、全てのマスク回路５２のトランスミッションゲートＴＧＡをオフすると共に（ステップＳ１３０）、全てのマスク回路５２のトランスミッションゲートＴＧＢをオンする（ステップＳ１４０）。このトランスミッションゲートＴＧＡのオンオフにより、ピエゾ素子４８には立ち下がりが急峻なパルス電圧が作用し、振動板４９は減衰を伴って振動する。このとき、トランスミッションゲートＴＧＢをオンしているから、振動板４９の振動に伴ってピエゾ素子４８（コンデンサ）の電極４８ｂに生じる電圧の振動周期Ｆｎが各ピエゾ素子４８毎に対応する電圧波形検出回路５４により検出される。続いて、ノズル番号ｎを値０に初期化し（ステップＳ１５０）、ノズル番号ｎのノズル４１に対応するピエゾ素子４８（電極４８ｂ）に作用している電圧の振動周期Ｆｎを対応する電圧波形検出回路５４から入力し（ステップＳ１６０）、入力した振動周期Ｆｎと閾値Ｆｒｅｆとを比較する（ステップＳ１７０）。ここで、閾値Ｆｒｅｆは、ノズル４１から正常にインク滴が吐出されているか否かを判定するための閾値であり、予め実験などにより定めることができる。振動周期Ｆｎが閾値Ｆｒｅｆ以上の場合には、ｎ番ノズルに吐出異常は生じていないと判定し、振動周期Ｆｎが閾値Ｆｒｅｆ未満の場合には、ｎ番ノズルに吐出異常が生じていると判定する（ステップＳ１８０）。そして、全ノズルについて異常の判定が完了したか否か（本実施形態では各色毎に１８０個ずつのノズル４１を備えるため、ｎが１８０か否か）を判定し（ステップＳ１９０）、全ノズルについて異常の判定が完了していない場合には、ノズル番号ｎを値１だけインクリメントして（ステップＳ２００）、ステップＳ１６０に戻って次のノズル４１について吐出異常を判定するステップＳ１５０〜Ｓ２００の処理を繰り返し、全ノズルについて異常の判定が完了した場合には、全色について異常の判定が完了したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。全色について異常の判定が完了していない場合には、ステップＳ１５０に戻って次の色についてノズル４１の吐出異常を判定するステップＳ１５０〜Ｓ１９０の処理を繰り返し、全色について異常の判定が完了した場合には、これで本ルーチンを終了する。本実施形態では、マスク回路５２内のトランスミッションゲートＴＧＢと電圧波形検出回路５４とをノズル４１（ピエゾ素子４８）の数だけ設けているから、全ノズル４１の検査を同時に行なうことができ、ノズル検査を短時間で完了させることができる。
【００２８】
なお、印刷ヘッド４０に形成されたノズル４１のいずれかが吐出異常と判定されると、本実施形態では、印刷ヘッド４０のノズル面がフラッシングエリア２４に対向する位置まで印刷ヘッド４０が移動するようキャリッジモーター３５を駆動制御し、フラッシングエリア２４に向けて吐出異常と判定されたノズル４１からインク滴を吐出するフラッシングが行なわれる。フラッシングが行なわれると、再度、図５のノズル４１の吐出異常の検査が行なわれる。この再検査の結果、ノズル４１が正常な状態に回復した場合には、これで検査を終了し、ノズル４１が正常な状態に回復しなかった場合には、印刷ヘッド４０をキャッピング装置６８で密閉し、図示しないポンプを駆動し密閉内部を負圧としてノズル４１のインクを強制的に吸引するクリーニング処理が行なわれる。
【００２９】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の印刷ヘッド４０が「吐出ヘッド」に相当し、ピエゾ素子４８が「圧電素子」に相当し、原信号発生回路５０が「電圧信号出力手段」に相当し、トランスミッションゲートＴＧＡが「第１のスイッチ」に相当し、トランスミッションゲートＴＧＢが「第２のスイッチ」に相当し、電圧波形検出回路５４が「電圧波形検出手段」に相当し、コントローラー７０が「ノズル状態判定手段」に相当する。また、キャリッジ３１が「キャリッジ」に相当し、キャリッジガイド３４やキャリッジモーター３５，従動ローラー３６，キャリッジベルト３８が「移動手段」に相当する。
【００３０】
以上説明した本実施形態のインクジェットプリンター２０によれば、原信号生成回路５０からピエゾ素子４８（電極４８ｂ）への電圧信号の伝達と遮断とを行なうトランスミッションゲートＴＧＡを備えるマスク回路５２に組み込まれたトランスミッションゲートＴＧＢと、トランスミッションゲートＴＧＢを介してピエゾ素子４８の電極４８ｂに接続された電圧波形検出回路５４とを、各ピエゾ素子４８毎に専用に設け、各ノズル４１の吐出異常を検出する場合に、原信号生成回路５０から検査用の駆動信号を生成させ、全てのトランスミッションゲートＴＧＡを所定時間オンしてからオフすると共に全てのトランスミッションゲートＴＧＢをオンすることにより、振動板４９の減衰振動（残留振動）によって生じる電圧波形の周期を電圧波形検出回路５４により検出して対応するノズル４１の吐出異常を判定するから、全ノズル４１に対して同時に吐出異常の検出を行なうことができ、短時間で検査を完了させることができる。したがって、フラッシングやクリーニングなどの吐出異常に対する処理を迅速に行なうことができる。しかも、ノズル４１の吐出異常の検査を、印刷ヘッド４０がキャッピング装置６８により封止されている最中に行なうから、待機時間を有効に利用することができ、印刷中に検査を行なうものに比して、印刷スループットを向上させることができる。また、各ピエゾ素子４８毎に専用のトランスミッションゲートＴＧＢと電圧波形検出回路５４とを設けているから、全ピエゾ素子４８に対して一つだけトランスミッションゲートと電圧波形検出回路とを設けて駆動するピエゾ素子を切り替えながらその電圧波形を電圧波形検出回路で検出するものに比して、素子のサイズを小さくでき、発熱を抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態のインクジェットプリンター２０によれば、電圧波形検出回路５４を、マスク回路５２と共にキャリッジ３１に搭載しているから、振動板４９の減衰振動（残留振動）によって生じる電圧波形が微弱でノイズの影響を受けやすい場合でも、精度良く検出することができる。
【００３２】
本実施形態のインクジェットプリンター２０では、電圧波形検出回路５４をキャリッジ３１に搭載するものとしたが、ノイズの影響を受けやすくなるものの、キャリッジ３１に搭載せずにフレーム２６側に取り付けるものとしても差し支えない。
【００３３】
本実施形態のインクジェットプリンター２０では、ノズル４１の吐出異常の検査を、電源オンされたときに印刷ヘッド４０がキャッピング装置６８で封止されている最中に実行するものとしたが、これに限られず、印刷指令を受け付けたときにノズル４１の吐出異常を検査してから印刷を開始するものとしてもよいし、印刷中にノズル４１の吐出異常を検査するものとしてもよい。後者の場合、印刷信号ＰＲＴｎに基づいてパルス信号（駆動信号ＤＲＶ）がピエゾ素子４８に印加されてからそのピエゾ素子４８に次のパルス信号が印加されるまでの間に亘ってトランスミッションゲートＴＧＢをオンとし、その間の振動板４９の残留振動を電圧波形検出回路５４で検出するものとすればよい。
【００３４】
本実施形態では、本発明の画像形成装置をインクジェットプリンター２０に適用するものとしたが、プリンターの他にスキャナーなども搭載するマルチファンクションプリンターに適用したり、ＦＡＸ装置に適用するなど、画像を媒体に形成できるものであれば、如何なる画像形成装置に適用するものとしてもよいし。また、ノズルの状態を検出するノズル状態検出装置の形態とするものとしてもよい。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３６】
２０ インクジェットプリンター、２２ プラテン、２４ フラッシングエリア、２６フレーム、３０ プリンター機構、３１ キャリッジ、３２ インクカートリッジ、３４ キャリッジガイド、３５ キャリッジモーター、３６ 従動ローラー、３８ キャリッジベルト、３９ キャリッジポジションセンサー、３９ａ 光学スケール、３９ｂ 光学センサー、４０ 印刷ヘッド、４１，４１Ｋ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ ノズル、４２，４２Ｋ，４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ ノズル列、４４ ノズルプレート、４６ インク室、４７ キャビティープレート、４８ ピエゾ素子、４９ 振動板、５０ 原信号発生回路、５２ マスク回路、５４ 電圧波形検出回路、６０ 紙送り機構、６２ 搬送ローラー、６４ 搬送モーター、６６ ロータリーエンコーダー、６８ キャッピング装置、６９ キャップ、７０ コントローラー、７１ ＣＰＵ、７２ ＲＯＭ、７３ ＲＡＭ、７４ フラッシュメモリー、７５ インターフェース（Ｉ／Ｆ）、ＴＧＡ，ＴＧＢ トランスミッションゲート、Ｐ 用紙。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノズルと、該ノズルの数と同数の圧電素子とを備え、該圧電素子を駆動して対応するノズルから液体を吐出する吐出ヘッドにおける該ノズルの状態を検出するノズル状態検出装置および媒体に液体を吐出して画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のノズル状態検出装置としては、静電アクチュエーターにより振動板を振動させることでキャビティ（インク室）の容積を収縮させ、キャビティに連通するノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンターにおいて、静電アクチュエータを駆動した際の振動板の残留振動を検出することによりノズルの吐出異常（ドット抜け）を判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、ノズル付近のインクが乾燥により固着などして吐出異常が生じた場合には正常吐出時に比べて残留振動の周波数が低くなることから、残留振動の周期を検出し、検出した残留振動の周期と正常吐出時の残留振動の周期とを比較することにより、ノズルの吐出異常を精度良く検出することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０６５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにノズル状態の検出精度を高めたり、ノズル状態の検出を短時間で行なったりしてノズルの状態を適切に検出することは、画像を形成する際の品質を高めたり画像形成のスループットを高める上で、画像形成装置において重要な課題の一つとして考えることができる。
【０００５】
本発明のノズル状態検出装置および画像形成装置は、ノズルの状態をより適切に検出することを主目的とする。
【０００６】
本発明のノズル状態検出装置および画像形成装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のノズル状態検出装置は、
複数のノズルと、該複数のノズルに対応する複数の圧電素子とを備え、該圧電素子を駆動して対応するノズルから液体を吐出する吐出ヘッドにおける該ノズルの状態を検出するノズル状態検出装置であって、
前記複数の圧電素子を駆動するための電圧信号を出力する電圧信号出力手段と、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、入力端子が前記電圧信号出力手段に接続されると共に出力端子が対応する圧電素子の電極に接続されて入出力端子間の接続と遮断とを行なう第１のスイッチと、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、入力端子が対応する圧電素子の電極に接続されて入出力端子間の接続と遮断とを行なう第２のスイッチと、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、前記第２のスイッチの出力端子に接続されて対応する圧電素子の電圧波形を該第２のスイッチを介して検出する電圧波形検出手段と、
前記ノズル状態を検出する場合、前記複数の第１のスイッチをオンからオフすると共に前記複数の第２のスイッチがオンするようスイッチ制御し、該スイッチ制御により前記電圧波形検出手段により検出された電圧波形に基づいて対応するノズルの状態を判定するノズル状態判定手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明のノズル状態検出装置では、複数の圧電素子を駆動するための電圧信号を出力する電圧信号出力手段を設けると共に、入力端子が電圧信号出力手段に接続されると共に出力端子が対応する圧電素子の電極に接続された第１のスイッチと、入力端子が対応する圧電素子の電極に接続された第２のスイッチと、圧電素子の電圧波形を第２のスイッチを介して検出する電圧波形検出手段とを複数の圧電素子に対応して複数設け、ノズル状態を検出する場合、複数の第１のスイッチをオンからオフすると共に複数の第２のスイッチがオンするようスイッチ制御し、スイッチ制御により電圧波形検出手段により検出された電圧波形に基づいて対応するノズルの状態を判定する。これにより、複数のノズルに対して同時にノズル状態を検出することができるから、ノズル状態の検出を短時間で完了させることができ、ノズル状態に応じた対処を早期に実行することが可能となる。また、複数の圧電素子毎に専用の第２のスイッチと電圧波形検出手段とを設けているから、複数の圧電素子に対して一つの第２のスイッチと電圧波形検出手段を設けて駆動する圧電素子を切り替えながらその電圧波形を検出するものに比して、作動に伴う発熱を抑制することができる。これらの結果、ノズルの状態をより適切に検出することができる。
【０００９】
こうした本発明のノズル状態検出装置において、前記ノズル状態を検出する場合、前記ノズルから液体が吐出されない範囲内で電圧信号を生成する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
本発明の画像形成装置は、
媒体に液体を吐出して画像を形成する画像形成装置であって、
複数のノズルと、該ノズルの数と同数の圧電素子とを有し、該圧電素子を駆動して対応するノズルから液体を吐出する吐出ヘッドと、
本発明のノズル状態検出装置と、
を備えることを要旨とする。
【００１１】
この本発明の画像形成装置では、本発明のノズル状態検出装置を備えるから、本発明のノズル状態検出装置が奏する効果、例えば、複数のノズルに対して同時にノズル状態を検出することができるから、ノズル状態の検出を短時間で完了させることができる効果や、複数の圧電素子に対して一つの第２のスイッチと電圧波形検出手段を設けて駆動する圧電素子を切り替えながらその電圧波形を検出するものに比して、作動に伴う発熱を抑制することができる効果などを奏することができる。
【００１２】
こうした本発明の画像形成装置において、主走査方向に前記吐出ヘッドを搭載するキャリッジと、該キャリッジを移動させる移動手段とを備え、前記電圧波形検出手段は、前記キャリッジに搭載されてなるものとすることもできる。静電容量の変化を検出するタイプのノズル状態検出装置では、電圧波形が微小でノイズの影響を受けやすいが、電圧波形検出手段をキャリッジに搭載することにより、ノイズの影響を最小限に抑えることができ、検出精度を良好なものとすることができる。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置において、待機時に前記吐出ヘッドを密閉するキャッピング装置を備え、前記吐出ヘッドが密閉されている最中に前記ノズルの状態を検出するものとすることもできる。こうすれば、待機時間を有効に利用してノズル状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態であるインクジェットプリンター２０の概略構成図。
【図２】印刷ヘッド４０の概略構成図。
【図３】印刷ヘッド４０を駆動する駆動回路の概略構成図。
【図４】マスク回路５２の概略構成図。
【図５】ノズル状態検査ルーチンの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるインクジェットプリンター２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、印刷ヘッド４０の構成の概略を示す構成図であり、図３は、印刷ヘッド４０を駆動する駆動回路の構成の概略を示す構成図であり、図４は、マスク回路５２の構成の概略を示す構成図である。
【００１６】
本実施形態のインクジェットプリンター２０は、図１に示すように、用紙Ｐを副走査方向（図中奥から手前の方向）に搬送する紙送り機構６０と、紙送り機構６０によりプラテン２２上に搬送された用紙Ｐに対して主走査方向（図中左右の方向）の移動を伴って印刷ヘッド４０に形成されたノズルからインク滴を吐出して印刷を行なうプリンター機構３０と、装置全体をコントロールするコントローラー７０と、を備える。プラテン２２の主走査方向一端（図１中の右端）には、印刷ヘッド４０のノズル面を封止するキャッピング装置６８が設置されており、プラテン２２の主走査方向他端（図１中の左端）には、ノズルの目詰まりを防止するために定期的に印刷ヘッド４０のノズルからインク滴を吐出するフラッシングを行なうためのフラッシングエリア２４が設けられている。
【００１７】
プリンター機構３０は、図１に示すように、キャリッジガイド３４によりガイドされながら主走査方向に往復動可能なキャリッジ３１と、キャリッジガイド３４の一端側と他端側にそれぞれ設置されたキャリッジモーター３５および従動ローラー３６と、キャリッジモーター３５と従動ローラー３６とに掛け渡されると共にキャリッジ３１に取り付けられたキャリッジベルト３８と、キャリッジ３１に搭載されシアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の各色のインクを貯留するインクカートリッジ３２と、インクカートリッジ３２からそれぞれ供給された各インクに加圧してインク滴を吐出する複数のノズルが形成された印刷ヘッド４０と、を備える。キャリッジ３１は、キャリッジモーター３５によりキャリッジベルト３８を駆動することにより、主走査方向に往復動されるようになっている。なお、キャリッジ３１の背面側には、キャリッジ３１の主走査方向における位置を検出するキャリッジポジションセンサー３９が取り付けられている。このキャリッジポジションセンサー３９は、フレーム２６にキャリッジガイド３４に沿って配置されたリニア式の光学スケール３９ａと、光学スケール３９ａに対向するようキャリッジ３１の背面に取り付けられ光学スケール３９ａを光学的に読み取る光学センサー３９ｂとにより構成されている。
【００１８】
印刷ヘッド４０は、図２または図３に示すように、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）のノズル４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋが各色毎に複数個（本実施形態では、１８０個）ずつ列をなすよう配置された４列のノズル列４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｋが形成されたノズルプレート４４と、ノズル４１に連通するインク室４６を形成する側壁をなすキャビティープレート４７と、電極４８ａがグランドに接地され圧電体が２枚の電極４８ａ，４８ｂに挟まれて構成されたピエゾ素子（圧電素子）４８と、ピエゾ素子４８の電極４８ａとしてインク室４６の上壁をなし弾性変形が可能な振動板４９と、ピエゾ素子４８の電極４８ｂに駆動信号（電圧）を印加する駆動回路としてのマスク回路５２と、を備える。この印刷ヘッド４０は、マスク回路５２からピエゾ素子４８にパルス状の電圧を印加してインク室４６の上壁（振動板４９）を振動させることにより、インク室４６内の容積変化を生じさせ、インク室４６の容積が収縮する際の収縮圧力によりインクを加圧してインク室４６に連通するノズル４１からインク滴として吐出する。なお、ピエゾ素子４８は、圧電体が２枚の電極４８ａ，４８ｂにより挟まれて構成されていることから、コンデンサーとして考えることができる。ここで、ノズル４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋのすべてをノズル４１と総称し、ノズル列４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｋのすべてをノズル列４２と総称する。以下、印刷ヘッド４０の駆動についてブラック（Ｋ）用のノズル４１Ｋを用いて説明する。
【００１９】
マスク回路５２は、図３に示すように、キャリッジ３１に搭載されており、原信号生成回路５０により生成された原信号ＯＤＲＶと印刷信号ＰＲＴｎとを入力すると共に入力した原信号ＯＤＲＶと印刷信号ＰＲＴｎとに基づいて駆動信号ＤＲＶｎを生成して対応するピエゾ素子４８に出力する。なお、印刷信号ＰＲＴｎの末尾のｎや駆動信号ＤＲＶｎの末尾のｎは、ノズル列に含まれるノズルを特定するための番号であり、本実施形態では、ノズル列は１８０個のノズルにより構成したから、ｎは１から１８０のいずれかの整数値となる。原信号生成回路５０は、原信号ＯＤＲＶとして１画素分の区間内（キャリッジ３１が１画素の区間を横切る時間内）において第１のパルスＰ１と第２のパルスＰ２と第３のパルスＰ３の３つのパルスを繰り返し単位とした信号をマスク回路５２に出力し、原信号ＯＤＲＶを入力したマスク回路５２は、別途入力した印刷信号ＰＲＴｎに基づいて原信号ＯＤＲＶに含まれる３つのパルスのうち不要なパルスをマスクすることにより必要なパルスのみを駆動信号ＤＲＶｎとしてノズル４１Ｋのピエゾ素子４８に出力する。このとき、駆動信号ＤＲＶｎとして第１パルスＰ１のみがピエゾ素子４８に出力されると、ノズル４１Ｋから１ショットのインク滴が吐出されて記録紙Ｐには小さいサイズのドット（小ドット）が形成され、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とがピエゾ素子４８に出力されると、ノズル４１Ｋから２ショットのインク滴が吐出されて記録紙Ｐには中サイズのドット（中ドット）が形成され、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２と第３パルスＰ３とがピエゾ素子４８に出力されると、ノズル４１Ｋから３ショットのインク滴が吐出されて記録紙Ｐには大きいサイズのドット（大ドット）が形成される。このように、インクジェットプリンター２０では、一画素区間において吐出されるインク量を調整することにより３種類のサイズのドットを形成することができる。なお、ブラック（Ｋ）以外の他の色のノズル４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙやノズル列４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙについても上記ノズル４１Ｋやノズル列４２Ｋと同様である。
【００２０】
マスク回路５２は、図４に示すように、二つのトランスミッションゲートＴＧＡ，ＴＧＢにより構成されている。トランスミッションゲートＴＧＡは、制御端子がコントローラー７０の出力ポートに、入力端子が原信号生成回路５０の出力端子に、出力端子がピエゾ素子４８の電極４８ｂにそれぞれ接続されている。このトランスミッションゲートＴＧＡは、コントローラー７０から制御端子にオン信号が入力されると、入出力端子間を導通して原信号生成回路５０からピエゾ素子４８の電極４８ｂへ駆動信号を伝達し、コントローラー７０から制御端子にオフ信号が入力されると、入出力端子間の導通を遮断して原信号生成回路５０からピエゾ素子４８への駆動信号の伝達を遮断する。また、トランスミッションゲートＴＧＢは、制御端子がコントローラー７０の出力ポートに接続され、入力端子がピエゾ素子４８の電極４８ｂに接続され、出力端子が電圧波形検出回路５４の入力端子に接続されている。このトランスミッションゲートＴＧＢは、コントローラー７０から制御端子にオン信号が入力されると、入出力端子間を導通してピエゾ素子４８の電極４８ｂから電圧波形検出回路５４へ電圧信号を伝達し、コントローラー７０から制御端子にオフ信号が入力されると、入出力端子間の導通を遮断してピエゾ素子４８の電極４８ｂから電圧波形検出回路５４への電圧信号の伝達を遮断する。
【００２１】
ピエゾ素子４８（振動板４９）とマスク回路５２と電圧波形検出回路５４は、図２および図３に示すように、各ノズル４１毎に個別に設けられており、マスク回路５２でピエゾ素子４８（振動板４９）を駆動することにより、対応するノズル４１からインク滴を吐出し、電圧波形検出回路５４により対応するピエゾ素子４８の電極４８ｂに作用している電圧波形を検出する。
【００２２】
電圧波形検出回路５４は、ピエゾ素子４８（電極４８ｂ）の電圧波形を検出することで振動板４９の残留振動を検出するためのものであり、図示しないが、例えば、ピエゾ素子４８（コンデンサー）の静電容量をＣ成分として用いたＲＣ発振回路やＬＣ発振回路などの発振回路や、発振回路からの発振信号のパルスをカウントするカウンタなどにより構成することができる。ピエゾ素子４８を駆動すると、振動板４９は振動を開始し、その振動は減衰を伴って持続する（残留振動）。この際、ノズル４１付近のインクが乾燥して固着したり増粘したりしていると、振動板４９の減衰が速くなり（過減衰）、残留振動の周期は短くなる。したがって、振動板４９の残留振動の周期を検出することによりノズル４１の吐出異常を判定することができる。電圧波形検出回路５４は、本実施形態では、マスク回路５２と共にキャリッジ３１に搭載している。これは、回路内の他のピエゾ素子４８からの寄生容量により検出しようとするピエゾ素子４８（電極４８ｂ）の電圧レベルが小さくなったり、他のピエゾ素子４８の減衰振動の伝達を受けてノイズが重畳したりし、ノイズの影響を受けやすいことに基づいている。
【００２３】
紙送り機構６０は、図１に示すように、用紙Ｐをプラテン２２上に搬送させる搬送ローラー４２と、搬送ローラー４２を回転駆動する搬送モーター４４と、を備える。搬送モーター４４は、その回転軸に回転量を検出するロータリーエンコーダー６６が取り付けられており、ロータリーエンコーダー６６からの回転量に基づいて駆動制御されている。なお、ロータリーエンコーダー６６は、図示しないが、所定回転角間隔で目盛りが付されたロータリースケールと、ロータリースケールの目盛りを読み取るためのロータリースケールセンサーとにより構成されている。
【００２４】
キャッピング装置６８は、印刷ヘッド４０をキャッピング装置６８に対向する位置（いわゆるホームポジション）に移動させた状態でノズル面を封止することによりノズル内のインクの乾燥を防止したり、ノズル面を封止した状態でノズル内のインクを吸引することにより印刷ヘッド４０をクリーニングしたりする。キャッピング装置６８は、印刷ヘッド４０のノズル面を密閉するために上方が開口された略直方体のキャップ６９の他に、キャップ６９の底部に接続されたチューブ（図示せず）や、チューブに取り付けられた吸引ポンプ（図示せず）などを備えている。このキャッピング装置６８は、印刷ヘッド４０をクリーニングする場合には、キャップ６９により印刷ヘッド４０のノズル面を封止した状態で吸引ポンプを駆動することにより、印刷ヘッド４０のノズル面とキャップ６９とにより形成される内部空間を負圧とし、ノズル内のインクを強制的に吸引する。
【００２５】
コントローラー７０は、ＣＰＵ７１を中心とするマイクロプロセッサーとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ７２と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７３と、書き換え可能で電源を切ってもデータは保持されるフラッシュメモリー７４と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）７５と、を備える。このコントローラー７０には、キャリッジポジションセンサー３９からのキャリッジ３１の位置や、ロータリーエンコーダー６６からの搬送ローラー６２の回転量などがＩ／Ｆ７５を介して入力されており、コントローラー７０からは印刷ヘッド４０への駆動信号や搬送モーター６４への駆動信号，キャリッジモーター３５への駆動信号，吸引ポンプへの駆動信号などがＩ／Ｆ７５を介して出力されている。また、コントローラー７０は、図示しないユーザーコンピューター（ＰＣ）からの印刷指示や印刷データをＩ／Ｆ７５を介して受け付けたりする。なお、ＲＡＭ７３には、印刷バッファー領域が設けられており、ユーザーＰＣから印刷データが受け付けられると、受け付けた印刷データは印刷バッファー領域に記憶される。
【００２６】
次に、こうして構成された本実施形態のインクジェットプリンター２０の動作、特に、ノズル４１の吐出異常を検出する際の動作について説明する。図５は、コントローラー７０により実行されるノズル状態検査ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、例えば、電源オンされてキャッピング装置６８により印刷ヘッド４０が封止されている最中に実行される。
【００２７】
ノズル状態検査ルーチンが実行されると、コントローラー７０のＣＰＵ７１は、まず、原信号発生回路５０に対して検査用の駆動信号を生成するよう指示する（ステップＳ１００）。ここで、検査用の駆動信号は、本実施形態では、ノズル４１からインク滴が吐出されない範囲内でできる限り高い一定の電圧を駆動信号として生成するものとした。続いて、全てのマスク回路５２のトランスミッションゲートＴＧＡをオンして所定時間が経過するまで待機し（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）、所定時間が経過すると、全てのマスク回路５２のトランスミッションゲートＴＧＡをオフすると共に（ステップＳ１３０）、全てのマスク回路５２のトランスミッションゲートＴＧＢをオンする（ステップＳ１４０）。このトランスミッションゲートＴＧＡのオンオフにより、ピエゾ素子４８には立ち下がりが急峻なパルス電圧が作用し、振動板４９は減衰を伴って振動する。このとき、トランスミッションゲートＴＧＢをオンしているから、振動板４９の振動に伴ってピエゾ素子４８（コンデンサ）の電極４８ｂに生じる電圧の振動周期Ｆｎが各ピエゾ素子４８毎に対応する電圧波形検出回路５４により検出される。続いて、ノズル番号ｎを値０に初期化し（ステップＳ１５０）、ノズル番号ｎのノズル４１に対応するピエゾ素子４８（電極４８ｂ）に作用している電圧の振動周期Ｆｎを対応する電圧波形検出回路５４から入力し（ステップＳ１６０）、入力した振動周期Ｆｎと閾値Ｆｒｅｆとを比較する（ステップＳ１７０）。ここで、閾値Ｆｒｅｆは、ノズル４１から正常にインク滴が吐出されているか否かを判定するための閾値であり、予め実験などにより定めることができる。振動周期Ｆｎが閾値Ｆｒｅｆ以上の場合には、ｎ番ノズルに吐出異常は生じていないと判定し、振動周期Ｆｎが閾値Ｆｒｅｆ未満の場合には、ｎ番ノズルに吐出異常が生じていると判定する（ステップＳ１８０）。そして、全ノズルについて異常の判定が完了したか否か（本実施形態では各色毎に１８０個ずつのノズル４１を備えるため、ｎが１８０か否か）を判定し（ステップＳ１９０）、全ノズルについて異常の判定が完了していない場合には、ノズル番号ｎを値１だけインクリメントして（ステップＳ２００）、ステップＳ１６０に戻って次のノズル４１について吐出異常を判定するステップＳ１５０〜Ｓ２００の処理を繰り返し、全ノズルについて異常の判定が完了した場合には、全色について異常の判定が完了したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。全色について異常の判定が完了していない場合には、ステップＳ１５０に戻って次の色についてノズル４１の吐出異常を判定するステップＳ１５０〜Ｓ１９０の処理を繰り返し、全色について異常の判定が完了した場合には、これで本ルーチンを終了する。本実施形態では、マスク回路５２内のトランスミッションゲートＴＧＢと電圧波形検出回路５４とをノズル４１（ピエゾ素子４８）の数だけ設けているから、全ノズル４１の検査を同時に行なうことができ、ノズル検査を短時間で完了させることができる。
【００２８】
なお、印刷ヘッド４０に形成されたノズル４１のいずれかが吐出異常と判定されると、本実施形態では、印刷ヘッド４０のノズル面がフラッシングエリア２４に対向する位置まで印刷ヘッド４０が移動するようキャリッジモーター３５を駆動制御し、フラッシングエリア２４に向けて吐出異常と判定されたノズル４１からインク滴を吐出するフラッシングが行なわれる。フラッシングが行なわれると、再度、図５のノズル４１の吐出異常の検査が行なわれる。この再検査の結果、ノズル４１が正常な状態に回復した場合には、これで検査を終了し、ノズル４１が正常な状態に回復しなかった場合には、印刷ヘッド４０をキャッピング装置６８で密閉し、図示しないポンプを駆動し密閉内部を負圧としてノズル４１のインクを強制的に吸引するクリーニング処理が行なわれる。
【００２９】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の印刷ヘッド４０が「吐出ヘッド」に相当し、ピエゾ素子４８が「圧電素子」に相当し、原信号発生回路５０が「電圧信号出力手段」に相当し、トランスミッションゲートＴＧＡが「第１のスイッチ」に相当し、トランスミッションゲートＴＧＢが「第２のスイッチ」に相当し、電圧波形検出回路５４が「電圧波形検出手段」に相当し、コントローラー７０が「ノズル状態判定手段」に相当する。また、キャリッジ３１が「キャリッジ」に相当し、キャリッジガイド３４やキャリッジモーター３５，従動ローラー３６，キャリッジベルト３８が「移動手段」に相当する。
【００３０】
以上説明した本実施形態のインクジェットプリンター２０によれば、原信号生成回路５０からピエゾ素子４８（電極４８ｂ）への電圧信号の伝達と遮断とを行なうトランスミッションゲートＴＧＡを備えるマスク回路５２に組み込まれたトランスミッションゲートＴＧＢと、トランスミッションゲートＴＧＢを介してピエゾ素子４８の電極４８ｂに接続された電圧波形検出回路５４とを、各ピエゾ素子４８毎に専用に設け、各ノズル４１の吐出異常を検出する場合に、原信号生成回路５０から検査用の駆動信号を生成させ、全てのトランスミッションゲートＴＧＡを所定時間オンしてからオフすると共に全てのトランスミッションゲートＴＧＢをオンすることにより、振動板４９の減衰振動（残留振動）によって生じる電圧波形の周期を電圧波形検出回路５４により検出して対応するノズル４１の吐出異常を判定するから、全ノズル４１に対して同時に吐出異常の検出を行なうことができ、短時間で検査を完了させることができる。したがって、フラッシングやクリーニングなどの吐出異常に対する処理を迅速に行なうことができる。しかも、ノズル４１の吐出異常の検査を、印刷ヘッド４０がキャッピング装置６８により封止されている最中に行なうから、待機時間を有効に利用することができ、印刷中に検査を行なうものに比して、印刷スループットを向上させることができる。また、各ピエゾ素子４８毎に専用のトランスミッションゲートＴＧＢと電圧波形検出回路５４とを設けているから、全ピエゾ素子４８に対して一つだけトランスミッションゲートと電圧波形検出回路とを設けて駆動するピエゾ素子を切り替えながらその電圧波形を電圧波形検出回路で検出するものに比して、素子のサイズを小さくでき、発熱を抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態のインクジェットプリンター２０によれば、電圧波形検出回路５４を、マスク回路５２と共にキャリッジ３１に搭載しているから、振動板４９の減衰振動（残留振動）によって生じる電圧波形が微弱でノイズの影響を受けやすい場合でも、精度良く検出することができる。
【００３２】
本実施形態のインクジェットプリンター２０では、電圧波形検出回路５４をキャリッジ３１に搭載するものとしたが、ノイズの影響を受けやすくなるものの、キャリッジ３１に搭載せずにフレーム２６側に取り付けるものとしても差し支えない。
【００３３】
本実施形態のインクジェットプリンター２０では、ノズル４１の吐出異常の検査を、電源オンされたときに印刷ヘッド４０がキャッピング装置６８で封止されている最中に実行するものとしたが、これに限られず、印刷指令を受け付けたときにノズル４１の吐出異常を検査してから印刷を開始するものとしてもよいし、印刷中にノズル４１の吐出異常を検査するものとしてもよい。後者の場合、印刷信号ＰＲＴｎに基づいてパルス信号（駆動信号ＤＲＶ）がピエゾ素子４８に印加されてからそのピエゾ素子４８に次のパルス信号が印加されるまでの間に亘ってトランスミッションゲートＴＧＢをオンとし、その間の振動板４９の残留振動を電圧波形検出回路５４で検出するものとすればよい。
【００３４】
本実施形態では、本発明の画像形成装置をインクジェットプリンター２０に適用するものとしたが、プリンターの他にスキャナーなども搭載するマルチファンクションプリンターに適用したり、ＦＡＸ装置に適用するなど、画像を媒体に形成できるものであれば、如何なる画像形成装置に適用するものとしてもよいし。また、ノズルの状態を検出するノズル状態検出装置の形態とするものとしてもよい。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３６】
２０ インクジェットプリンター、２２ プラテン、２４ フラッシングエリア、２６フレーム、３０ プリンター機構、３１ キャリッジ、３２ インクカートリッジ、３４ キャリッジガイド、３５ キャリッジモーター、３６ 従動ローラー、３８ キャリッジベルト、３９ キャリッジポジションセンサー、３９ａ 光学スケール、３９ｂ 光学センサー、４０ 印刷ヘッド、４１，４１Ｋ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ ノズル、４２，４２Ｋ，４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ ノズル列、４４ ノズルプレート、４６ インク室、４７ キャビティープレート、４８ ピエゾ素子、４９ 振動板、５０ 原信号発生回路、５２ マスク回路、５４ 電圧波形検出回路、６０ 紙送り機構、６２ 搬送ローラー、６４ 搬送モーター、６６ ロータリーエンコーダー、６８ キャッピング装置、６９ キャップ、７０ コントローラー、７１ ＣＰＵ、７２ ＲＯＭ、７３ ＲＡＭ、７４ フラッシュメモリー、７５ インターフェース（Ｉ／Ｆ）、ＴＧＡ，ＴＧＢ トランスミッションゲート、Ｐ 用紙。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルと、該複数のノズルに対応する複数の圧電素子とを備え、該圧電素子を駆動して対応するノズルから液体を吐出する吐出ヘッドにおける該ノズルの状態を検出するノズル状態検出装置であって、
前記複数の圧電素子を駆動するための電圧信号を出力する電圧信号出力手段と、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、入力端子が前記電圧信号出力手段に接続されると共に出力端子が対応する圧電素子の電極に接続されて入出力端子間の接続と遮断とを行なう第１のスイッチと、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、入力端子が対応する圧電素子の電極に接続されて入出力端子間の接続と遮断とを行なう第２のスイッチと、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、前記第２のスイッチの出力端子に接続されて対応する圧電素子の電圧波形を該第２のスイッチを介して検出する電圧波形検出手段と、
前記ノズル状態を検出する場合、前記複数の第１のスイッチをオンからオフすると共に前記複数の第２のスイッチがオンするようスイッチ制御し、該スイッチ制御により前記電圧波形検出手段により検出された電圧波形に基づいて対応するノズルの状態を判定するノズル状態判定手段と、
を備えるノズル状態検出装置。
【請求項２】
前記電圧信号出力手段は、前記ノズル状態を検出する場合、前記ノズルから液体が吐出されない範囲内で電圧信号を生成する手段である請求項１記載のノズル状態検出装置。
【請求項３】
媒体に液体を吐出して画像を形成する画像形成装置であって、
複数のノズルと、該複数のノズルに対応する複数の圧電素子とを有し、該圧電素子を駆動して対応するノズルから液体を吐出する吐出ヘッドと、
請求項１または２記載のノズル状態検出装置と、
を備える画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置であって、
主走査方向に前記吐出ヘッドを搭載するキャリッジと、
該キャリッジを移動させる移動手段と
を備え、
前記第２のスイッチと前記電圧波形検出手段は、前記キャリッジに搭載されてなる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の画像形成装置であって、
待機時に前記吐出ヘッドを密閉するキャッピング装置を備え、
前記吐出ヘッドが密閉されている最中に前記ノズルの状態を検出する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
複数のノズルと、該複数のノズルに対応する複数の圧電素子とを備え、該圧電素子を駆動して対応するノズルから液体を吐出する吐出ヘッドにおける該ノズルの状態を検出するノズル状態検出装置であって、
前記複数の圧電素子を駆動するための電圧信号を出力する電圧信号出力手段と、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、入力端子が前記電圧信号出力手段に接続されると共に出力端子が対応する圧電素子の電極に接続されて入出力端子間の接続と遮断とを行なう第１のスイッチと、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、入力端子が対応する圧電素子の電極に接続されて入出力端子間の接続と遮断とを行なう第２のスイッチと、
前記複数の圧電素子と対応して複数設けられ、前記第２のスイッチの出力端子に接続されて対応する圧電素子の電圧波形を該第２のスイッチを介して検出する電圧波形検出手段と、
前記ノズル状態を検出する場合、前記複数の第１のスイッチをオンからオフすると共に前記複数の第２のスイッチがオンするようスイッチ制御し、該スイッチ制御により前記電圧波形検出手段により検出された電圧波形に基づいて対応するノズルの状態を判定するノズル状態判定手段と、
を備えるノズル状態検出装置。
【請求項２】
前記電圧信号出力手段は、前記ノズル状態を検出する場合、前記ノズルから液体が吐出されない範囲内で電圧信号を生成する手段である請求項１記載のノズル状態検出装置。
【請求項３】
媒体に液体を吐出して画像を形成する画像形成装置であって、
複数のノズルと、該複数のノズルに対応する複数の圧電素子とを有し、該圧電素子を駆動して対応するノズルから液体を吐出する吐出ヘッドと、
請求項１または２記載のノズル状態検出装置と、
を備える画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置であって、
主走査方向に前記吐出ヘッドを搭載するキャリッジと、
該キャリッジを移動させる移動手段と
を備え、
前記第２のスイッチと前記電圧波形検出手段は、前記キャリッジに搭載されてなる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の画像形成装置であって、
待機時に前記吐出ヘッドを密閉するキャッピング装置を備え、
前記吐出ヘッドが密閉されている最中に前記ノズルの状態を検出する
ことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１７１２０９（Ｐ２０１２−１７１２０９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３５４０５（Ｐ２０１１−３５４０５）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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