吐出検査装置及び印刷装置
【課題】小型化した検出用電極と判定部とからなるモジュールを提供すること。
【解決手段】ノズルから液体を吐出するヘッドと、前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、前記検出用電極を所定電位にする電源と、前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える吐出検査装置。
【解決手段】ノズルから液体を吐出するヘッドと、前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、前記検出用電極を所定電位にする電源と、前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える吐出検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出検査装置及び印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを吐出して画像を形成するプリンターにおいて、ノズルからインクが吐出されず、所望の画像が得られないことがある。このような不具合を検知するために、ノズルからインクが適切に吐出されているか否かを判定するためのセンサが開発されている。特許文献１には、プリント回路基板とインク滴感知要素とを一体に構成したセンサが公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５３９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクがノズルから吐出されているか否かを判定する手法として、ノズルと検出用電極に電位差を与え、ノズルからの液体の吐出による検出用電極の電位変化を検出する方法がある。
しかしながら、このような検出手法では、ノズルと検出用電極間の電位差を大きくしなければならないという問題があった。このように電位差を大きくする必要がある場合、その検出回路を含む判定部も大型化するなどの問題が生ずる。これらが大型化すると、これらを搭載するプリンター自体も大型化してしまう。よって、検出用電極と判定部を小型化することが望ましい。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、小型化した検出用電極と判定部とを含む吐出検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための主たる発明は、
ノズルから液体を吐出するヘッドと、
前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、
前記検出用電極を所定電位にする電源と、
前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、
非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える吐出検査装置である。
【０００７】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは、プリンター１とコンピューターＣＰとを有する印刷システムを説明するブロック図であり、図１Ｂは、プリンター１の斜視図である。
【図２】図２Ａは、ヘッド３１の断面図であり、図２Ｂは、ノズルプレート３３ｂに設けられたノズル（Ｎｚ）の配列を示す図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｃは、回復動作時のヘッド３１とキャップ機構６０との位置関係を示す図である。
【図４】キャップ６１を上方から見た図である。
【図５】図５Ａは、ドット抜け検出部５０を説明する図であり、図５Ｂは、検出制御部５７を説明するブロック図である。
【図６】図６Ａは、吐出検査時に用いる駆動信号ＣＯＭの一例を示す図であり、図６Ｂは、駆動信号ＣＯＭによってノズルからインクが吐出された場合に増幅器５５から出力される電圧信号ＳＧを説明する図であり、図６Ｃは、複数のノズル（＃１〜＃１０）の吐出検査結果である電圧信号ＳＧを示す図である。
【図７】本実施形態におけるキャップ６１の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
ノズルから液体を吐出するヘッドと、
前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、
前記検出用電極を所定電位にする電源と、
前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、
非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える吐出検査装置。
【００１１】
このように、判定部を絶縁体で封止するので、検査時に液体がキャップ内に吐出される状況下においても、判定部をキャップ部に収容することができる。そして、小型化した検出用電極と判定部とを含む吐出検査装置を提供することができる。さらに、キャップ部に収容されている検出用電極と判定部との距離を近づけることができるので、両者間に生ずるノイズを減らし、より正確にノズルの検査を行うことができるようになる。
【００１２】
かかる吐出検査装置であって、前記キャップ部において、前記判定部は内部に前記液体が到達しないように封止されることが望ましい。このようにすることによって、液体により判定部内部の回路が短絡しないので、判定部をキャップ部に容易に収容することができる。
【００１３】
また、前記検出用電極は、電極と液体吸収部材を含むことが望ましい。ヘッドは、非印刷時において液体を吐出してノズルつまりを防止するが、このようにすることで液体が液体吸収部材に吸収される。液体は導電性であるので、電極と液体吸収部材とで一体として検出用電極を構成することができる。
【００１４】
また、前記判定部は回路と基板が一体で形成された回路基板であり、前記回路基板は、前記基板側が前記ヘッドに対向する側になるように、前記キャップ部に収容されることが望ましい。このようにすることで、基板側に電極を設けて、電極と回路基板とからなる吐出検査モジュールをよりコンパクトに構成することができる。
【００１５】
また、前記ヘッドが対向する側から、前記液体吸収部材、前記電極、前記基板、前記回路の順に並ぶように、前記キャップ部に収容されることが望ましい。このようにすることによって、電極と回路基板とからなる吐出検査モジュールをよりコンパクトに構成することができる。
【００１６】
また、前記吐出しないノズルの判定は、静電容量の変化の信号に基づいて行われることが望ましい。このようにすることによって、ヘッドから液体が吐出されたときにおいて変化する静電容量に基づいて、液体を吐出しないノズルを判定することができる。
【００１７】
また、前記ヘッドは前記ノズルを複数含むノズルプレートを備え、該ノズルプレートはアース接続されていることが望ましい。ノズルプレートのノズルから液体が吐出されたときにおいて変化する静電容量に基づいて、液体を吐出しないノズルを判定することができる。
【００１８】
ノズルから液体を吐出するヘッドと、
前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、
前記検出用電極を所定電位にする電源と、
前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、
非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える印刷装置。
このようにすることで、小型化した検出用電極と判定部とを含む吐出検査装置を搭載した印刷装置を提供することができる。
【００１９】
＝＝＝インクジェットプリンターについて＝＝＝
印刷装置として、インクジェットプリンター（以下、プリンター１）を例に挙げて実施形態を説明する。
【００２０】
図１Ａは、プリンター１とコンピューターＣＰとを有する印刷システムを説明するブロック図であり、図１Ｂは、プリンター１の斜視図である。プリンター１は、用紙、布、フィルム等の媒体に向けて、液体の一種であるインクを吐出する。コンピューターＣＰは、プリンター１と通信可能に接続されている。プリンター１に画像を印刷させるため、コンピューターＣＰは、その画像に応じた印刷データをプリンター１に送信する。プリンター１は、用紙搬送機構１０、キャリッジ移動機構２０、ヘッドユニット３０、駆動信号生成回路４０、ドット抜け検出部５０、キャップ機構６０、検出器群７０、及び、コントローラー８０を有する。
【００２１】
用紙搬送機構１０は、用紙を搬送方向に搬送させる。キャリッジ移動機構２０は、ヘッドユニット３０が取り付けられたキャリッジ２１を移動方向（搬送方向と交差する方向）に移動させる。
ヘッドユニット３０はヘッド３１とヘッド制御部ＨＣとを有する。ヘッド３１はインクを用紙に向けて吐出させる。ヘッド制御部ＨＣは、プリンター１のコントローラー８０からのヘッド制御信号に基づき、ヘッド３１を制御する。
【００２２】
図２Ａは、ヘッド３１の断面図である。ヘッド３１は、ケース３２と、流路ユニット３３と、ピエゾ素子ユニット３４とを有する。ケース３２は、ピエゾ素子ＰＺＴなどを収容して固定するための部材であり、例えばエポキシ樹脂等の非導電性の樹脂材によって作製される。
【００２３】
流路ユニット３３は、流路形成基板３３ａと、ノズルプレート３３ｂと、振動板３３ｃとを有する。流路形成基板３３ａにおける一方の表面にはノズルプレート３３ｂが接合され、他方の表面には振動板３３ｃが接合されている。流路形成基板３３ａには、圧力室３３１、インク供給路３３２、及び、共通インク室３３３となる空部や溝が形成されている。この流路形成基板３３ａは、例えばシリコン基板によって作製されている。ノズルプレート３３ｂには、複数のノズルＮｚからなるノズル群が設けられている。このノズルプレート３３ｂは、導電性を有する板状の部材、例えば薄手の金属板によって作製されている。また、ノズルプレート３３ｂは、グランド線に接続されてグランド電位になっている。振動板３３ｃにおける各圧力室３３１に対応する部分にはダイヤフラム部３３４が設けられている。このダイヤフラム部３３４はピエゾ素子ＰＺＴによって変形し、圧力室３３１の容積を変化させる。なお、振動板３３ｃや接着層等が介在していることで、ピエゾ素子ＰＺＴとノズルプレート３３ｂとは電気的に絶縁された状態になっている。
【００２４】
ピエゾ素子ユニット３４は、ピエゾ素子群３４１と、固定板３４２とを有する。ピエゾ素子群３４１は櫛歯状をしている。そして、櫛歯の１つ１つがピエゾ素子ＰＺＴである。各ピエゾ素子ＰＺＴの先端面は、対応するダイヤフラム部３３４が有する島部３３５に接着される。固定板３４２は、ピエゾ素子群３４１を支持するとともに、ケース３２に対する取り付け部となる。ピエゾ素子ＰＺＴは、電気機械変換素子の一種であり、駆動信号ＣＯＭが印加されると長手方向に伸縮し、圧力室３３１内の液体に圧力変化を与える。圧力室３３１内のインクには、圧力室３３１の容積の変化に起因して圧力変化が生じる。この圧力変化を利用して、ノズルＮｚからインク滴を吐出させることができる。
【００２５】
図２Ｂは、ノズルプレート３３ｂに設けられたノズル（Ｎｚ）の配列を示す図である。ノズルプレートには用紙の搬送方向に沿って１８０ｄｐｉの間隔で１８０個のノズル（＃１〜＃１８０）が並んだノズル列が複数設けられている。各ノズル列はそれぞれ異なる色のインクを吐出し、このノズルプレート３３ｂには４つのノズル列が設けられている。具体的には、ブラックインクノズル列Ｋ、シアンインクノズル列Ｃ、マゼンタインクノズル列Ｍ、イエローインクノズル列Ｙである。
【００２６】
駆動信号生成回路４０は、駆動信号ＣＯＭを生成する。駆動信号ＣＯＭがピエゾ素子ＰＺＴに印加されると、ピエゾ素子は伸縮し、各ノズルＮｚに対応する圧力室３３１の容積が変化する。そのため、駆動信号ＣＯＭは、印刷時やドット抜け検査時（後述）、ドット抜けするノズルＮｚの回復動作であるフラッシング時などに、ヘッド３１に印加される。
【００２７】
ドット抜け検出部５０は、各ノズルＮｚからインクが吐出されているか否かを検出する。キャップ機構６０は、ノズルＮｚからのインク溶媒の蒸発を抑制したり、ノズルＮｚの吐出能力を回復させるため、各ノズルＮｚからインクを吸引する吸引動作を行ったりする。検出器群７０はプリンター１の状況を監視する複数の検出器によって構成される。これらの検出器による検出結果は、コントローラー８０に出力される。
【００２８】
コントローラー８０はプリンター１における全体的な制御を行い、インターフェース部８０ａと、ＣＰＵ８０ｂと、メモリー８０ｃとを有する。インターフェース部８０ａは、コンピューターＣＰとの間でデータの受け渡しを行う。メモリー８０ｃは、コンピュータープログラムを格納する領域や作業領域等を確保する。ＣＰＵ８０ｂは、メモリー８０ｃに記憶されているコンピュータープログラムに従い、各制御対象部（用紙搬送機構１０、キャリッジ移動機構２０、ヘッドユニット３０、駆動信号生成回路４０、ドット抜け検出部５０、キャップ機構６０、検出器群７０）を制御する。
【００２９】
このようなプリンター１において、キャリッジの移動方向に沿って移動するヘッド３１からインクを断続的に吐出し、用紙上にドットを形成するドット形成処理と、用紙を搬送方向に搬送する搬送処理と、が繰り返される。その結果、先のドット形成処理により形成されたドットの位置とは異なる位置にドットが形成され、媒体上に２次元の画像が印刷される。
【００３０】
＝＝＝吐出検査と回復動作について＝＝＝
長時間ノズルからインク（液体）が吐出されなかったり、ノズルに紙粉などの異物が付着したりすると、ノズルが目詰まりすることがある。ノズルが目詰まりすると、ノズルからインクが吐出されるべき時にインクが吐出されず、ドットが形成されるべき所にドットが形成されない現象（ドット抜け）が発生する。「ドット抜け」が発生すると画質が劣化してしまう。そこで、本実施形態では、ドット抜け検出部５０により「吐出検査」を実施した結果、ドット抜けノズルが検出された場合には、「回復動作」を行うことによって、ドット抜けノズルから正常にインクが吐出されるようにする。
【００３１】
なお、ドット抜け検査は、プリンター１の電源がオンされた直後や、プリンター１がコンピューターＣＰから印刷データを受信して印刷を開始する時に、実施すると良い。また、長時間の印刷中に所定時間おきにドット抜け検査を行っても良い。以下、ドット抜けノズルの回復動作について説明した後に、吐出検査について説明する。
【００３２】
＜回復動作について＞
図３Ａから図３Ｃは、回復動作時のヘッド３１とキャップ機構６０との位置関係を示す図である。まず、キャップ機構６０について説明する。キャップ機構６０は、キャップ６１と、キャップ６１を支持するとともに斜め上下方向に移動可能なスライダ部材６２とを有する。キャップ６１は、長方形の底部（不図示）と底部の周縁から起立する側壁部６１１とを有し、ノズルプレート３３ｂと対向する上面が開放された薄手の箱状をしている。底部と側壁部６１１に囲まれた空間には、フェルトやスポンジ等の多孔質部材で作製されたシート状の保湿部材が配置されている。尚、キャップ６１の内部の構成については後述する。
【００３３】
図３Ａに示すように、キャリッジ２１がホームポジション（ここでは移動方向の右側）から外れた状態では、キャップ６１はノズルプレート３３ｂの表面（以下、ノズル面ともいう）よりも十分に低い位置に位置付けられる。そして、図３Ｂに示すように、キャリッジ２１がホームポジション側へ移動すると、スライダ部材６２に設けられた当接部６３にキャリッジ２１が当接し、当接部６３はキャリッジ２１と共にホームポジション側へ移動する。当接部６３がホームポジション側へ移動する際に案内用の長孔６４に沿ってスライダ部材６２が上昇し、それに伴ってキャップ６１も上昇する。最終的には、図３Ｃに示すように、キャリッジ２１がホームポジションに位置すると、キャップ６１の上部とノズルプレート３３ｂが密着する。そのため、電源オフ時や長期休止時にはキャリッジ２１をホームポジションに位置させることで、ノズルからのインク溶媒の蒸発を抑制できる。
【００３４】
次に回復動作について説明する。ドット抜けノズルの回復動作の１つとして「フラッシング動作」がある。フラッシング動作は、図３Ｂに示すように、ノズル面とキャップ６１の開口縁の間に若干の隙間が開いた状態で、各ノズルから強制的に連続してインク滴を吐出させて、ノズルの目詰まりを解消する動作である。
【００３５】
また、キャップ６１の底面と側壁部６１１との空間には廃液チューブ６５が接続されており、廃液チューブ６５の途中には吸引ポンプ（不図示）が接続されている。他の回復動作の１つとして、図３Ｃに示すようにキャップ６１の開口縁がノズル面に当接した状態で、「ポンプ吸引」が行われる。キャップ６１の側壁部６１１とノズル面が密着した状態で吸引ポンプを動作させると、キャップ６１の空間を負圧にできる。これにより、ヘッド３１内のインクを、増粘したインクや紙粉と共に吸引することができ、ドット抜けノズルを回復することができる。
【００３６】
その他、キャップ機構６０を図３Ｂに示す位置に維持しつつ、キャリッジ２１を移動方向に移動させることによって、キャップ６１の側壁部６１１よりも上方に突出したワイパー６６により、ノズル面に付着したインク滴や異物を除去する。その結果、異物により目詰まりしていたノズルから正常にインクを吐出させることができる。
【００３７】
＜ドット抜け検出部５０について＞
図４は、キャップ６１を上方から見た図であり、図５Ａは、ドット抜け検出部５０を説明する図であり、図５Ｂは、検出制御部５７を説明するブロック図である。ドット抜け検出部５０は、各ノズルから実際にインクを吐出させ、正常にインクが吐出されたか否かによって、ドット抜けするノズルを検出する。まず、ドット抜け検出部５０の構成について説明する。図５Ａに示すように、ドット抜け検出部５０は、電源ユニット５１、第１制限抵抗５２、第２制限抵抗５３、検出用コンデンサー５４、増幅器５５、平滑コンデンサー５６、及び、検出制御部５７を有する。
【００３８】
キャップ６１の内部構造については後述するが、ドット抜け検出時には図３Ｂ及び図７に示すようにノズル面とキャップ６１の保湿部材６１２表面とが所定の間隔ｄを空けて対向する。キャップ６１の内部にはワイヤー状の電極６１３が設けられている。この電極６１３は、ドット抜け検出動作時には４２Ｖ程度の電位にされる。電極６１３は、キャップ６１内において、平面状に張り巡らされており、この構造によって、広い範囲に亘って一様に帯電されるようにしている。また、本実施形態のインク溶媒は導電性を有する液体（例えば水）であり、保湿部材６１２が湿った状態で電極６１３を高電位にすると、保湿部材６１２の表面も同じ電位になる。この点でも、ノズルからインクが吐出される領域は広い範囲に亘って一様に帯電されるようになる。
【００３９】
電源ユニット５１は、キャップ６１内の電極６１３を所定電位にする電源の一種である。本実施形態の電源ユニット５１は、４２Ｖ程度の直流電源によって構成され、検出制御部５７からの制御信号によって動作が制御される。
【００４０】
第１制限抵抗５２及び第２制限抵抗５３は、電源ユニット５１の出力端子と電極６１３との間に配置され、電源ユニット５１と電極６１３との間で流れる電流を制限する。本実施形態では、第１制限抵抗５２と第２制限抵抗５３は同じ抵抗値とし、第１制限抵抗５２と第２制限抵抗５３は直列に接続する。図示するように、第１制限抵抗５２の一端を電源ユニット５１の出力端子に接続し、他端を第２制限抵抗５３の一端と接続し、第２制限抵抗５３の他端を電極６１３に接続する。
【００４１】
検出用コンデンサー５４は、電極６１３の電位変化成分を抽出するための素子であり、一方の導体が電極６１３に接続され、他方の導体が増幅器５５に接続されている。この間に検出用コンデンサー５４を介在させることで、電極６１３のバイアス成分（直流成分）を除くことができ、信号の扱いを容易にすることができる。
【００４２】
増幅器５５は、検出用コンデンサー５４の他端に現れる信号（電位変化）を増幅して出力する。これにより、電位の変化成分を２〜３Ｖ程度の変化幅を持った電圧信号として取得できる。これらの検出用コンデンサー５４及び増幅器５５の組は検出部の一種に相当し、インク滴の吐出によって生じた電極６１３に生じた電気的な変化を検出する。
【００４３】
平滑コンデンサー５６は、電位の急激な変化を抑制する。本実施形態の平滑コンデンサー５６は一端が第１制限抵抗５２と第２制限抵抗５３とを接続する信号線に接続され、他端がグランドに接続されている。
【００４４】
検出制御部５７は、ドット抜け検出部５０の制御を行う部分である。図５Ｂに示すように、この検出制御部５７は、レジスタ群５７ａ、ＡＤ変換部５７ｂ、電圧比較部５７ｃ、及び、制御信号出力部５７ｄを有する。レジスタ群５７ａは、複数のレジスタによって構成されている。各レジスタには、ノズルＮｚ毎の判定結果や判定用の電圧閾値などが記憶される。ＡＤ変換部５７ｂは、増幅器５５から出力された増幅後の電圧信号（アナログ値）をデジタル値に変換する。電圧比較部５７ｃは、増幅後の電圧信号に基づく振幅値の大きさを電圧閾値と比較する。制御信号出力部５７ｄは、電源ユニット５１の動作を制御するための制御信号を出力する
＜吐出検査について＞
このプリンター１では、ノズルプレート３３ｂをグランドに接続してグランド電位にし、キャップ６１内に設けられた電極６１３を４２Ｖ程度の電位にしている。グランド電位のノズルプレートによって、ノズルから吐出されるインク滴はグランド電位になる。ノズルプレート３３ｂと電極６１３とを、所定間隔ｄ（図７を参照）を空けた状態で対向させて、検出対象のノズルからインク滴を吐出させる。そして、インク滴の吐出に起因して電極６１３側に生じた電気的な変化を検出用コンデンサー５４及び増幅器５５を介して検出制御部５７が電圧信号ＳＧとして取得する。検出制御部５７は、電圧信号ＳＧにおける振幅値（電位変化）に基づいて、検出対象のノズルからインク滴が正常に吐出されたか否かを判断する。
【００４５】
検出の原理は、ノズルプレート３３ｂと電極６１３とを所定間隔ｄを空けて配置したことにより、これらの部材が恰もコンデンサーの様に振る舞うことに基づく。図５Ａに示すように、グランドに接続されたノズルプレート３３ｂに接することで、ノズルＮｚから柱状に延びたインク（インク柱）もグランド電位になる。このインクの伸長が、コンデンサーにおける静電容量を変化させる。すなわち、ノズルからインクが吐出されることによって、グランド電位のインクと電極６１３とがコンデンサーを構成し、静電容量が変化する。
【００４６】
そして、静電容量が小さくなると、ノズルプレート３３ｂと電極６１３との間で蓄えることのできる電荷の量が減少する。このため、余剰の電荷が電極６１３から各制限抵抗５２，５３を通って電源ユニット５１側へ移動する。すなわち、電源ユニット５１へ向けて電流が流れる。一方、静電容量が増えたり、減少した静電容量が戻ったりすると、電荷が電源ユニット５１から各制限抵抗５２，５３を通って電極６１３側へ移動する。すなわち、電極６１３へ向けて電流が流れる。このような電流（便宜上、吐出検査用電流Ｉｆともいう）が流れると、電極６１３の電位が変化する。電極６１３の電位の変化は、検出用コンデンサー５４における他方の導体（増幅器５５側の導体）の電位変化としても現れる。従って、他方の導体の電位変化を監視することで、インク滴が吐出されたか否かを判定できる。
【００４７】
図６Ａは、吐出検査時に用いる駆動信号ＣＯＭの一例を示す図であり、図６Ｂは、図６Ａの駆動信号ＣＯＭによってノズルからインクが吐出された場合に増幅器５５から出力される電圧信号ＳＧを説明する図であり、図６Ｃは、複数のノズル（＃１〜＃１０）の吐出検査結果である電圧信号ＳＧを示す図である。駆動信号ＣＯＭは、繰り返し期間Ｔの前半期間ＴＡにノズルからインクを吐出するための複数の駆動波形Ｗ（例えば２４個）を有し、後半期間ＴＢでは中間電位で一定の電位が保たれる。駆動信号生成回路４０は複数の駆動波形Ｗ（２４個の駆動波形）を繰り返し期間Ｔ毎に繰り返し生成する。この繰り返し期間Ｔが１つのノズルの検査に要する時間に相当する。
【００４８】
まず、検査対象の中の或るノズルに対応するピエゾ素子に、繰り返し期間Ｔに亘って駆動信号ＣＯＭを印加する。そうすると、前半期間ＴＡにて吐出検査対象のノズルからインク滴が連続的に吐出される（例えば２４ショット打たれる）。これにより、電極６１３の電位が変化し、増幅器５５は、その電位変化を図６Ｂに示す電圧信号ＳＧ（サインカーブ）として検出制御部５７に出力する。なお、１ショット分のインク滴による電圧信号ＳＧの振幅が小さいため、ノズルからインク滴を連続的に吐出させることで、検査に十分な振幅である電圧信号ＳＧが得られるようにした。
【００４９】
検出制御部５７は、検査対象のノズルの検査期間（Ｔ）の電圧信号ＳＧから最大振幅Ｖｍａｘ（最高電圧ＶＨと最低電圧ＶＬの差）を算出し、最大振幅Ｖｍａｘと所定の閾値ＴＨとを比較する。駆動信号ＣＯＭに応じて検査対象のノズルからインクが吐出されれば、電極６１３の電位が変化し、電圧信号ＳＧの最大振幅Ｖｍａｘが閾値ＴＨよりも大きくなる。一方、目詰まり等により、検査対象のノズルからインクが吐出されなかったり、吐出されるインク量が少なかったりすると、電極６１３の電位が変化しなかったり、電位変化が小さかったりするため、電圧信号ＳＧの最大振幅Ｖｍａｘが閾値ＴＨ以下となる。
【００５０】
或るノズルに対応するピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭを印加した後は、次の検査対象ノズルに対応するピエゾ素子に繰り返し期間Ｔに亘って駆動信号ＣＯＭを印加するというように、検査対象の１ノズルごとに、繰り返し期間Ｔに亘って、そのノズルに対応するピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭを印加する。その結果、検出制御部５７は、図６Ｃに示すように、繰り返し期間Ｔごとに、サインカーブの電位変化が発生する電圧信号ＳＧを取得できる。
【００５１】
例えば、図６Ｃの結果では、ノズル＃５の検査期間に対応する電圧信号ＳＧの最大振幅Ｖｍａｘが閾値ＴＨよりも小さいため、検出制御部５７はノズル＃５がドット抜けノズルであると判断する。他のノズル（＃１〜＃４・＃６〜＃１０）の各検査期間に対応する電圧信号ＳＧの最大振幅Ｖｍａｘは閾値ＴＨ以上であるため、検出制御部５７は他のノズルは正常なノズルであると判断する。こうしてドット抜け検出部５０によりドット抜けノズルが検出された場合には、プリンター１のコントローラー８０はヘッド３１に対して回復動作を実施する。その結果、ドット抜けのない高画質な画像を印刷することができる。
【００５２】
＜本実施形態におけるキャップ６１の構成＞
図７は、本実施形態におけるキャップ６１の横断面図である。以下、本図を参照しつつ、キャップ６１の内部構造について説明する。
キャップ６１は、その内部に、電極６１３と、保湿部材６１２（液体吸収部材に相当）と、絶縁部材６１４と、ドット抜け検出部５０（判定部に相当）を備える。
【００５３】
ドット抜け検出部５０は、回路５０ａと基盤５０ｂを含む。そして、回路５０ａと基盤５０ｂは、絶縁部材６１４によって封止される。絶縁部材６１４は、例えばゴムなどのような部材である。このように、回路５０ａと基盤５０ｂが絶縁部材６１４によって絶縁されているのは、保湿部材６１２に吐出されるインクにより、回路が短絡することを防止するためである。電極６１３と回路５０ａとは、基板５０ｂ及び絶縁部材６１４とを貫く接続線６１５によって接続される。また、回路５０ａとコントローラー８０とは、絶縁部材６１４と保湿部材６１２と側壁部６１１を貫く接続線６１６によって接続される。電極６１３は、基盤５０ｂの背面側に設けられる。このようにすることで、より電極６１３とドット抜け検出部５０とからなるモジュールをよりコンパクトに作製することができる。
【００５４】
保湿部材６１２は、絶縁部材６１４を取り囲むようにキャップ６１内に設けられる。前述のように、回復動作の際、保湿部材６１２にはインクが吐出される。インクは導電性であるので、保湿部材６１２はインクを介して導電性となり、電極６１３と共に電極を構成することができる。つまり、保湿部材６１２もインクを介して電極の一部となることができる。
【００５５】
上述のような構成により、ヘッド２１側から、保湿部材６１２、電極６１３、基盤５０ｂ、回路５０ａの順に並ぶように、キャップ６１内に収容される。
【００５６】
従来は、ドット抜け検出部５０は、キャップ６１内に内蔵されることはなく、ドット抜け検出部５０は、キャップ６１の外部に設けられていた。この場合、検出部５０と電極６１３とをハーネスのような部材で接続することになるが、ハーネスの影響により信号が適切に得られないということがある。そのため、適切に電圧信号ＳＧを得るために、電極６１３に印加する電圧を６００〜１ｋＶ程度にしなければならず、電源ユニットが大型化し、プリンター１自体も大型化せざるを得ないという問題があった。
【００５７】
これに対し、本実施形態のキャップ６１の構成であると、電極６１３とドット抜け検出部５０とをキャップ６１の内部に収容し、両者の距離を近づけることができる。よって、ハーネスのような接続部材を必要としないので、電極６１３に印加する電圧がより低い電圧であっても適切にドット抜けを検出することができる。
【００５８】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上述の実施形態では、印刷装置としてプリンター１が説明されていたが、これに限られるものではなくインク以外の他の流体（液体や、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体）を噴射したり吐出したりする液体吐出装置に具現化することもできる。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、気体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の装置に、上述の実施形態と同様の技術を適用してもよい。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。
【００５９】
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
１ プリンター、１０ 用紙搬送機構、
２０ キャリッジ移動機構、２１ キャリッジ、
３０ ヘッドユニット、３１ ヘッド、ＨＣ ヘッド制御部、
３２ ケース、３３ 流路ユニット、
３３ａ 流路形成基板、３３ｂ ノズルプレート、３３ｃ 振動板、
３３１ 圧力室、３３２ インク供給路、３３３ 共通インク室、
３３４ ダイヤフラム部、３３５ 島部、３４ ピエゾ素子ユニット、
３４１ ピエゾ素子群、３４２ 固定板、
４０ 駆動信号生成回路、５０ ドット抜け検出部、
５１ 電源ユニット、５２ 第１制限抵抗、
５３ 第２制限抵抗、５４ 検出用コンデンサー、
５５ 増幅器、５６ 平滑コンデンサー、５７ 検出制御部、
５７ａ レジスタ群、５７ｂ ＡＤ変換部、
５７ｃ 電圧比較部、５７ｄ 制御信号出力部、
６０ キャップ機構、６１ キャップ、６１１ 側壁部、
６１２ 保湿部材、６１３ 電極、６１４ 絶縁部材、
６２ スライダ部材、６３ 当接部、６４ 長孔、
６５ 廃液チューブ、６６ ワイパー、
７０ 検出器群、８０ コントローラー、
８０ａ インターフェース部、８０ｂ ＣＰＵ、８０ｃ メモリー、
ＣＰ コンピューター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出検査装置及び印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを吐出して画像を形成するプリンターにおいて、ノズルからインクが吐出されず、所望の画像が得られないことがある。このような不具合を検知するために、ノズルからインクが適切に吐出されているか否かを判定するためのセンサが開発されている。特許文献１には、プリント回路基板とインク滴感知要素とを一体に構成したセンサが公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５３９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクがノズルから吐出されているか否かを判定する手法として、ノズルと検出用電極に電位差を与え、ノズルからの液体の吐出による検出用電極の電位変化を検出する方法がある。
しかしながら、このような検出手法では、ノズルと検出用電極間の電位差を大きくしなければならないという問題があった。このように電位差を大きくする必要がある場合、その検出回路を含む判定部も大型化するなどの問題が生ずる。これらが大型化すると、これらを搭載するプリンター自体も大型化してしまう。よって、検出用電極と判定部を小型化することが望ましい。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、小型化した検出用電極と判定部とを含む吐出検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための主たる発明は、
ノズルから液体を吐出するヘッドと、
前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、
前記検出用電極を所定電位にする電源と、
前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、
非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える吐出検査装置である。
【０００７】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは、プリンター１とコンピューターＣＰとを有する印刷システムを説明するブロック図であり、図１Ｂは、プリンター１の斜視図である。
【図２】図２Ａは、ヘッド３１の断面図であり、図２Ｂは、ノズルプレート３３ｂに設けられたノズル（Ｎｚ）の配列を示す図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｃは、回復動作時のヘッド３１とキャップ機構６０との位置関係を示す図である。
【図４】キャップ６１を上方から見た図である。
【図５】図５Ａは、ドット抜け検出部５０を説明する図であり、図５Ｂは、検出制御部５７を説明するブロック図である。
【図６】図６Ａは、吐出検査時に用いる駆動信号ＣＯＭの一例を示す図であり、図６Ｂは、駆動信号ＣＯＭによってノズルからインクが吐出された場合に増幅器５５から出力される電圧信号ＳＧを説明する図であり、図６Ｃは、複数のノズル（＃１〜＃１０）の吐出検査結果である電圧信号ＳＧを示す図である。
【図７】本実施形態におけるキャップ６１の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
ノズルから液体を吐出するヘッドと、
前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、
前記検出用電極を所定電位にする電源と、
前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、
非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える吐出検査装置。
【００１１】
このように、判定部を絶縁体で封止するので、検査時に液体がキャップ内に吐出される状況下においても、判定部をキャップ部に収容することができる。そして、小型化した検出用電極と判定部とを含む吐出検査装置を提供することができる。さらに、キャップ部に収容されている検出用電極と判定部との距離を近づけることができるので、両者間に生ずるノイズを減らし、より正確にノズルの検査を行うことができるようになる。
【００１２】
かかる吐出検査装置であって、前記キャップ部において、前記判定部は内部に前記液体が到達しないように封止されることが望ましい。このようにすることによって、液体により判定部内部の回路が短絡しないので、判定部をキャップ部に容易に収容することができる。
【００１３】
また、前記検出用電極は、電極と液体吸収部材を含むことが望ましい。ヘッドは、非印刷時において液体を吐出してノズルつまりを防止するが、このようにすることで液体が液体吸収部材に吸収される。液体は導電性であるので、電極と液体吸収部材とで一体として検出用電極を構成することができる。
【００１４】
また、前記判定部は回路と基板が一体で形成された回路基板であり、前記回路基板は、前記基板側が前記ヘッドに対向する側になるように、前記キャップ部に収容されることが望ましい。このようにすることで、基板側に電極を設けて、電極と回路基板とからなる吐出検査モジュールをよりコンパクトに構成することができる。
【００１５】
また、前記ヘッドが対向する側から、前記液体吸収部材、前記電極、前記基板、前記回路の順に並ぶように、前記キャップ部に収容されることが望ましい。このようにすることによって、電極と回路基板とからなる吐出検査モジュールをよりコンパクトに構成することができる。
【００１６】
また、前記吐出しないノズルの判定は、静電容量の変化の信号に基づいて行われることが望ましい。このようにすることによって、ヘッドから液体が吐出されたときにおいて変化する静電容量に基づいて、液体を吐出しないノズルを判定することができる。
【００１７】
また、前記ヘッドは前記ノズルを複数含むノズルプレートを備え、該ノズルプレートはアース接続されていることが望ましい。ノズルプレートのノズルから液体が吐出されたときにおいて変化する静電容量に基づいて、液体を吐出しないノズルを判定することができる。
【００１８】
ノズルから液体を吐出するヘッドと、
前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、
前記検出用電極を所定電位にする電源と、
前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、
非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える印刷装置。
このようにすることで、小型化した検出用電極と判定部とを含む吐出検査装置を搭載した印刷装置を提供することができる。
【００１９】
＝＝＝インクジェットプリンターについて＝＝＝
印刷装置として、インクジェットプリンター（以下、プリンター１）を例に挙げて実施形態を説明する。
【００２０】
図１Ａは、プリンター１とコンピューターＣＰとを有する印刷システムを説明するブロック図であり、図１Ｂは、プリンター１の斜視図である。プリンター１は、用紙、布、フィルム等の媒体に向けて、液体の一種であるインクを吐出する。コンピューターＣＰは、プリンター１と通信可能に接続されている。プリンター１に画像を印刷させるため、コンピューターＣＰは、その画像に応じた印刷データをプリンター１に送信する。プリンター１は、用紙搬送機構１０、キャリッジ移動機構２０、ヘッドユニット３０、駆動信号生成回路４０、ドット抜け検出部５０、キャップ機構６０、検出器群７０、及び、コントローラー８０を有する。
【００２１】
用紙搬送機構１０は、用紙を搬送方向に搬送させる。キャリッジ移動機構２０は、ヘッドユニット３０が取り付けられたキャリッジ２１を移動方向（搬送方向と交差する方向）に移動させる。
ヘッドユニット３０はヘッド３１とヘッド制御部ＨＣとを有する。ヘッド３１はインクを用紙に向けて吐出させる。ヘッド制御部ＨＣは、プリンター１のコントローラー８０からのヘッド制御信号に基づき、ヘッド３１を制御する。
【００２２】
図２Ａは、ヘッド３１の断面図である。ヘッド３１は、ケース３２と、流路ユニット３３と、ピエゾ素子ユニット３４とを有する。ケース３２は、ピエゾ素子ＰＺＴなどを収容して固定するための部材であり、例えばエポキシ樹脂等の非導電性の樹脂材によって作製される。
【００２３】
流路ユニット３３は、流路形成基板３３ａと、ノズルプレート３３ｂと、振動板３３ｃとを有する。流路形成基板３３ａにおける一方の表面にはノズルプレート３３ｂが接合され、他方の表面には振動板３３ｃが接合されている。流路形成基板３３ａには、圧力室３３１、インク供給路３３２、及び、共通インク室３３３となる空部や溝が形成されている。この流路形成基板３３ａは、例えばシリコン基板によって作製されている。ノズルプレート３３ｂには、複数のノズルＮｚからなるノズル群が設けられている。このノズルプレート３３ｂは、導電性を有する板状の部材、例えば薄手の金属板によって作製されている。また、ノズルプレート３３ｂは、グランド線に接続されてグランド電位になっている。振動板３３ｃにおける各圧力室３３１に対応する部分にはダイヤフラム部３３４が設けられている。このダイヤフラム部３３４はピエゾ素子ＰＺＴによって変形し、圧力室３３１の容積を変化させる。なお、振動板３３ｃや接着層等が介在していることで、ピエゾ素子ＰＺＴとノズルプレート３３ｂとは電気的に絶縁された状態になっている。
【００２４】
ピエゾ素子ユニット３４は、ピエゾ素子群３４１と、固定板３４２とを有する。ピエゾ素子群３４１は櫛歯状をしている。そして、櫛歯の１つ１つがピエゾ素子ＰＺＴである。各ピエゾ素子ＰＺＴの先端面は、対応するダイヤフラム部３３４が有する島部３３５に接着される。固定板３４２は、ピエゾ素子群３４１を支持するとともに、ケース３２に対する取り付け部となる。ピエゾ素子ＰＺＴは、電気機械変換素子の一種であり、駆動信号ＣＯＭが印加されると長手方向に伸縮し、圧力室３３１内の液体に圧力変化を与える。圧力室３３１内のインクには、圧力室３３１の容積の変化に起因して圧力変化が生じる。この圧力変化を利用して、ノズルＮｚからインク滴を吐出させることができる。
【００２５】
図２Ｂは、ノズルプレート３３ｂに設けられたノズル（Ｎｚ）の配列を示す図である。ノズルプレートには用紙の搬送方向に沿って１８０ｄｐｉの間隔で１８０個のノズル（＃１〜＃１８０）が並んだノズル列が複数設けられている。各ノズル列はそれぞれ異なる色のインクを吐出し、このノズルプレート３３ｂには４つのノズル列が設けられている。具体的には、ブラックインクノズル列Ｋ、シアンインクノズル列Ｃ、マゼンタインクノズル列Ｍ、イエローインクノズル列Ｙである。
【００２６】
駆動信号生成回路４０は、駆動信号ＣＯＭを生成する。駆動信号ＣＯＭがピエゾ素子ＰＺＴに印加されると、ピエゾ素子は伸縮し、各ノズルＮｚに対応する圧力室３３１の容積が変化する。そのため、駆動信号ＣＯＭは、印刷時やドット抜け検査時（後述）、ドット抜けするノズルＮｚの回復動作であるフラッシング時などに、ヘッド３１に印加される。
【００２７】
ドット抜け検出部５０は、各ノズルＮｚからインクが吐出されているか否かを検出する。キャップ機構６０は、ノズルＮｚからのインク溶媒の蒸発を抑制したり、ノズルＮｚの吐出能力を回復させるため、各ノズルＮｚからインクを吸引する吸引動作を行ったりする。検出器群７０はプリンター１の状況を監視する複数の検出器によって構成される。これらの検出器による検出結果は、コントローラー８０に出力される。
【００２８】
コントローラー８０はプリンター１における全体的な制御を行い、インターフェース部８０ａと、ＣＰＵ８０ｂと、メモリー８０ｃとを有する。インターフェース部８０ａは、コンピューターＣＰとの間でデータの受け渡しを行う。メモリー８０ｃは、コンピュータープログラムを格納する領域や作業領域等を確保する。ＣＰＵ８０ｂは、メモリー８０ｃに記憶されているコンピュータープログラムに従い、各制御対象部（用紙搬送機構１０、キャリッジ移動機構２０、ヘッドユニット３０、駆動信号生成回路４０、ドット抜け検出部５０、キャップ機構６０、検出器群７０）を制御する。
【００２９】
このようなプリンター１において、キャリッジの移動方向に沿って移動するヘッド３１からインクを断続的に吐出し、用紙上にドットを形成するドット形成処理と、用紙を搬送方向に搬送する搬送処理と、が繰り返される。その結果、先のドット形成処理により形成されたドットの位置とは異なる位置にドットが形成され、媒体上に２次元の画像が印刷される。
【００３０】
＝＝＝吐出検査と回復動作について＝＝＝
長時間ノズルからインク（液体）が吐出されなかったり、ノズルに紙粉などの異物が付着したりすると、ノズルが目詰まりすることがある。ノズルが目詰まりすると、ノズルからインクが吐出されるべき時にインクが吐出されず、ドットが形成されるべき所にドットが形成されない現象（ドット抜け）が発生する。「ドット抜け」が発生すると画質が劣化してしまう。そこで、本実施形態では、ドット抜け検出部５０により「吐出検査」を実施した結果、ドット抜けノズルが検出された場合には、「回復動作」を行うことによって、ドット抜けノズルから正常にインクが吐出されるようにする。
【００３１】
なお、ドット抜け検査は、プリンター１の電源がオンされた直後や、プリンター１がコンピューターＣＰから印刷データを受信して印刷を開始する時に、実施すると良い。また、長時間の印刷中に所定時間おきにドット抜け検査を行っても良い。以下、ドット抜けノズルの回復動作について説明した後に、吐出検査について説明する。
【００３２】
＜回復動作について＞
図３Ａから図３Ｃは、回復動作時のヘッド３１とキャップ機構６０との位置関係を示す図である。まず、キャップ機構６０について説明する。キャップ機構６０は、キャップ６１と、キャップ６１を支持するとともに斜め上下方向に移動可能なスライダ部材６２とを有する。キャップ６１は、長方形の底部（不図示）と底部の周縁から起立する側壁部６１１とを有し、ノズルプレート３３ｂと対向する上面が開放された薄手の箱状をしている。底部と側壁部６１１に囲まれた空間には、フェルトやスポンジ等の多孔質部材で作製されたシート状の保湿部材が配置されている。尚、キャップ６１の内部の構成については後述する。
【００３３】
図３Ａに示すように、キャリッジ２１がホームポジション（ここでは移動方向の右側）から外れた状態では、キャップ６１はノズルプレート３３ｂの表面（以下、ノズル面ともいう）よりも十分に低い位置に位置付けられる。そして、図３Ｂに示すように、キャリッジ２１がホームポジション側へ移動すると、スライダ部材６２に設けられた当接部６３にキャリッジ２１が当接し、当接部６３はキャリッジ２１と共にホームポジション側へ移動する。当接部６３がホームポジション側へ移動する際に案内用の長孔６４に沿ってスライダ部材６２が上昇し、それに伴ってキャップ６１も上昇する。最終的には、図３Ｃに示すように、キャリッジ２１がホームポジションに位置すると、キャップ６１の上部とノズルプレート３３ｂが密着する。そのため、電源オフ時や長期休止時にはキャリッジ２１をホームポジションに位置させることで、ノズルからのインク溶媒の蒸発を抑制できる。
【００３４】
次に回復動作について説明する。ドット抜けノズルの回復動作の１つとして「フラッシング動作」がある。フラッシング動作は、図３Ｂに示すように、ノズル面とキャップ６１の開口縁の間に若干の隙間が開いた状態で、各ノズルから強制的に連続してインク滴を吐出させて、ノズルの目詰まりを解消する動作である。
【００３５】
また、キャップ６１の底面と側壁部６１１との空間には廃液チューブ６５が接続されており、廃液チューブ６５の途中には吸引ポンプ（不図示）が接続されている。他の回復動作の１つとして、図３Ｃに示すようにキャップ６１の開口縁がノズル面に当接した状態で、「ポンプ吸引」が行われる。キャップ６１の側壁部６１１とノズル面が密着した状態で吸引ポンプを動作させると、キャップ６１の空間を負圧にできる。これにより、ヘッド３１内のインクを、増粘したインクや紙粉と共に吸引することができ、ドット抜けノズルを回復することができる。
【００３６】
その他、キャップ機構６０を図３Ｂに示す位置に維持しつつ、キャリッジ２１を移動方向に移動させることによって、キャップ６１の側壁部６１１よりも上方に突出したワイパー６６により、ノズル面に付着したインク滴や異物を除去する。その結果、異物により目詰まりしていたノズルから正常にインクを吐出させることができる。
【００３７】
＜ドット抜け検出部５０について＞
図４は、キャップ６１を上方から見た図であり、図５Ａは、ドット抜け検出部５０を説明する図であり、図５Ｂは、検出制御部５７を説明するブロック図である。ドット抜け検出部５０は、各ノズルから実際にインクを吐出させ、正常にインクが吐出されたか否かによって、ドット抜けするノズルを検出する。まず、ドット抜け検出部５０の構成について説明する。図５Ａに示すように、ドット抜け検出部５０は、電源ユニット５１、第１制限抵抗５２、第２制限抵抗５３、検出用コンデンサー５４、増幅器５５、平滑コンデンサー５６、及び、検出制御部５７を有する。
【００３８】
キャップ６１の内部構造については後述するが、ドット抜け検出時には図３Ｂ及び図７に示すようにノズル面とキャップ６１の保湿部材６１２表面とが所定の間隔ｄを空けて対向する。キャップ６１の内部にはワイヤー状の電極６１３が設けられている。この電極６１３は、ドット抜け検出動作時には４２Ｖ程度の電位にされる。電極６１３は、キャップ６１内において、平面状に張り巡らされており、この構造によって、広い範囲に亘って一様に帯電されるようにしている。また、本実施形態のインク溶媒は導電性を有する液体（例えば水）であり、保湿部材６１２が湿った状態で電極６１３を高電位にすると、保湿部材６１２の表面も同じ電位になる。この点でも、ノズルからインクが吐出される領域は広い範囲に亘って一様に帯電されるようになる。
【００３９】
電源ユニット５１は、キャップ６１内の電極６１３を所定電位にする電源の一種である。本実施形態の電源ユニット５１は、４２Ｖ程度の直流電源によって構成され、検出制御部５７からの制御信号によって動作が制御される。
【００４０】
第１制限抵抗５２及び第２制限抵抗５３は、電源ユニット５１の出力端子と電極６１３との間に配置され、電源ユニット５１と電極６１３との間で流れる電流を制限する。本実施形態では、第１制限抵抗５２と第２制限抵抗５３は同じ抵抗値とし、第１制限抵抗５２と第２制限抵抗５３は直列に接続する。図示するように、第１制限抵抗５２の一端を電源ユニット５１の出力端子に接続し、他端を第２制限抵抗５３の一端と接続し、第２制限抵抗５３の他端を電極６１３に接続する。
【００４１】
検出用コンデンサー５４は、電極６１３の電位変化成分を抽出するための素子であり、一方の導体が電極６１３に接続され、他方の導体が増幅器５５に接続されている。この間に検出用コンデンサー５４を介在させることで、電極６１３のバイアス成分（直流成分）を除くことができ、信号の扱いを容易にすることができる。
【００４２】
増幅器５５は、検出用コンデンサー５４の他端に現れる信号（電位変化）を増幅して出力する。これにより、電位の変化成分を２〜３Ｖ程度の変化幅を持った電圧信号として取得できる。これらの検出用コンデンサー５４及び増幅器５５の組は検出部の一種に相当し、インク滴の吐出によって生じた電極６１３に生じた電気的な変化を検出する。
【００４３】
平滑コンデンサー５６は、電位の急激な変化を抑制する。本実施形態の平滑コンデンサー５６は一端が第１制限抵抗５２と第２制限抵抗５３とを接続する信号線に接続され、他端がグランドに接続されている。
【００４４】
検出制御部５７は、ドット抜け検出部５０の制御を行う部分である。図５Ｂに示すように、この検出制御部５７は、レジスタ群５７ａ、ＡＤ変換部５７ｂ、電圧比較部５７ｃ、及び、制御信号出力部５７ｄを有する。レジスタ群５７ａは、複数のレジスタによって構成されている。各レジスタには、ノズルＮｚ毎の判定結果や判定用の電圧閾値などが記憶される。ＡＤ変換部５７ｂは、増幅器５５から出力された増幅後の電圧信号（アナログ値）をデジタル値に変換する。電圧比較部５７ｃは、増幅後の電圧信号に基づく振幅値の大きさを電圧閾値と比較する。制御信号出力部５７ｄは、電源ユニット５１の動作を制御するための制御信号を出力する
＜吐出検査について＞
このプリンター１では、ノズルプレート３３ｂをグランドに接続してグランド電位にし、キャップ６１内に設けられた電極６１３を４２Ｖ程度の電位にしている。グランド電位のノズルプレートによって、ノズルから吐出されるインク滴はグランド電位になる。ノズルプレート３３ｂと電極６１３とを、所定間隔ｄ（図７を参照）を空けた状態で対向させて、検出対象のノズルからインク滴を吐出させる。そして、インク滴の吐出に起因して電極６１３側に生じた電気的な変化を検出用コンデンサー５４及び増幅器５５を介して検出制御部５７が電圧信号ＳＧとして取得する。検出制御部５７は、電圧信号ＳＧにおける振幅値（電位変化）に基づいて、検出対象のノズルからインク滴が正常に吐出されたか否かを判断する。
【００４５】
検出の原理は、ノズルプレート３３ｂと電極６１３とを所定間隔ｄを空けて配置したことにより、これらの部材が恰もコンデンサーの様に振る舞うことに基づく。図５Ａに示すように、グランドに接続されたノズルプレート３３ｂに接することで、ノズルＮｚから柱状に延びたインク（インク柱）もグランド電位になる。このインクの伸長が、コンデンサーにおける静電容量を変化させる。すなわち、ノズルからインクが吐出されることによって、グランド電位のインクと電極６１３とがコンデンサーを構成し、静電容量が変化する。
【００４６】
そして、静電容量が小さくなると、ノズルプレート３３ｂと電極６１３との間で蓄えることのできる電荷の量が減少する。このため、余剰の電荷が電極６１３から各制限抵抗５２，５３を通って電源ユニット５１側へ移動する。すなわち、電源ユニット５１へ向けて電流が流れる。一方、静電容量が増えたり、減少した静電容量が戻ったりすると、電荷が電源ユニット５１から各制限抵抗５２，５３を通って電極６１３側へ移動する。すなわち、電極６１３へ向けて電流が流れる。このような電流（便宜上、吐出検査用電流Ｉｆともいう）が流れると、電極６１３の電位が変化する。電極６１３の電位の変化は、検出用コンデンサー５４における他方の導体（増幅器５５側の導体）の電位変化としても現れる。従って、他方の導体の電位変化を監視することで、インク滴が吐出されたか否かを判定できる。
【００４７】
図６Ａは、吐出検査時に用いる駆動信号ＣＯＭの一例を示す図であり、図６Ｂは、図６Ａの駆動信号ＣＯＭによってノズルからインクが吐出された場合に増幅器５５から出力される電圧信号ＳＧを説明する図であり、図６Ｃは、複数のノズル（＃１〜＃１０）の吐出検査結果である電圧信号ＳＧを示す図である。駆動信号ＣＯＭは、繰り返し期間Ｔの前半期間ＴＡにノズルからインクを吐出するための複数の駆動波形Ｗ（例えば２４個）を有し、後半期間ＴＢでは中間電位で一定の電位が保たれる。駆動信号生成回路４０は複数の駆動波形Ｗ（２４個の駆動波形）を繰り返し期間Ｔ毎に繰り返し生成する。この繰り返し期間Ｔが１つのノズルの検査に要する時間に相当する。
【００４８】
まず、検査対象の中の或るノズルに対応するピエゾ素子に、繰り返し期間Ｔに亘って駆動信号ＣＯＭを印加する。そうすると、前半期間ＴＡにて吐出検査対象のノズルからインク滴が連続的に吐出される（例えば２４ショット打たれる）。これにより、電極６１３の電位が変化し、増幅器５５は、その電位変化を図６Ｂに示す電圧信号ＳＧ（サインカーブ）として検出制御部５７に出力する。なお、１ショット分のインク滴による電圧信号ＳＧの振幅が小さいため、ノズルからインク滴を連続的に吐出させることで、検査に十分な振幅である電圧信号ＳＧが得られるようにした。
【００４９】
検出制御部５７は、検査対象のノズルの検査期間（Ｔ）の電圧信号ＳＧから最大振幅Ｖｍａｘ（最高電圧ＶＨと最低電圧ＶＬの差）を算出し、最大振幅Ｖｍａｘと所定の閾値ＴＨとを比較する。駆動信号ＣＯＭに応じて検査対象のノズルからインクが吐出されれば、電極６１３の電位が変化し、電圧信号ＳＧの最大振幅Ｖｍａｘが閾値ＴＨよりも大きくなる。一方、目詰まり等により、検査対象のノズルからインクが吐出されなかったり、吐出されるインク量が少なかったりすると、電極６１３の電位が変化しなかったり、電位変化が小さかったりするため、電圧信号ＳＧの最大振幅Ｖｍａｘが閾値ＴＨ以下となる。
【００５０】
或るノズルに対応するピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭを印加した後は、次の検査対象ノズルに対応するピエゾ素子に繰り返し期間Ｔに亘って駆動信号ＣＯＭを印加するというように、検査対象の１ノズルごとに、繰り返し期間Ｔに亘って、そのノズルに対応するピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭを印加する。その結果、検出制御部５７は、図６Ｃに示すように、繰り返し期間Ｔごとに、サインカーブの電位変化が発生する電圧信号ＳＧを取得できる。
【００５１】
例えば、図６Ｃの結果では、ノズル＃５の検査期間に対応する電圧信号ＳＧの最大振幅Ｖｍａｘが閾値ＴＨよりも小さいため、検出制御部５７はノズル＃５がドット抜けノズルであると判断する。他のノズル（＃１〜＃４・＃６〜＃１０）の各検査期間に対応する電圧信号ＳＧの最大振幅Ｖｍａｘは閾値ＴＨ以上であるため、検出制御部５７は他のノズルは正常なノズルであると判断する。こうしてドット抜け検出部５０によりドット抜けノズルが検出された場合には、プリンター１のコントローラー８０はヘッド３１に対して回復動作を実施する。その結果、ドット抜けのない高画質な画像を印刷することができる。
【００５２】
＜本実施形態におけるキャップ６１の構成＞
図７は、本実施形態におけるキャップ６１の横断面図である。以下、本図を参照しつつ、キャップ６１の内部構造について説明する。
キャップ６１は、その内部に、電極６１３と、保湿部材６１２（液体吸収部材に相当）と、絶縁部材６１４と、ドット抜け検出部５０（判定部に相当）を備える。
【００５３】
ドット抜け検出部５０は、回路５０ａと基盤５０ｂを含む。そして、回路５０ａと基盤５０ｂは、絶縁部材６１４によって封止される。絶縁部材６１４は、例えばゴムなどのような部材である。このように、回路５０ａと基盤５０ｂが絶縁部材６１４によって絶縁されているのは、保湿部材６１２に吐出されるインクにより、回路が短絡することを防止するためである。電極６１３と回路５０ａとは、基板５０ｂ及び絶縁部材６１４とを貫く接続線６１５によって接続される。また、回路５０ａとコントローラー８０とは、絶縁部材６１４と保湿部材６１２と側壁部６１１を貫く接続線６１６によって接続される。電極６１３は、基盤５０ｂの背面側に設けられる。このようにすることで、より電極６１３とドット抜け検出部５０とからなるモジュールをよりコンパクトに作製することができる。
【００５４】
保湿部材６１２は、絶縁部材６１４を取り囲むようにキャップ６１内に設けられる。前述のように、回復動作の際、保湿部材６１２にはインクが吐出される。インクは導電性であるので、保湿部材６１２はインクを介して導電性となり、電極６１３と共に電極を構成することができる。つまり、保湿部材６１２もインクを介して電極の一部となることができる。
【００５５】
上述のような構成により、ヘッド２１側から、保湿部材６１２、電極６１３、基盤５０ｂ、回路５０ａの順に並ぶように、キャップ６１内に収容される。
【００５６】
従来は、ドット抜け検出部５０は、キャップ６１内に内蔵されることはなく、ドット抜け検出部５０は、キャップ６１の外部に設けられていた。この場合、検出部５０と電極６１３とをハーネスのような部材で接続することになるが、ハーネスの影響により信号が適切に得られないということがある。そのため、適切に電圧信号ＳＧを得るために、電極６１３に印加する電圧を６００〜１ｋＶ程度にしなければならず、電源ユニットが大型化し、プリンター１自体も大型化せざるを得ないという問題があった。
【００５７】
これに対し、本実施形態のキャップ６１の構成であると、電極６１３とドット抜け検出部５０とをキャップ６１の内部に収容し、両者の距離を近づけることができる。よって、ハーネスのような接続部材を必要としないので、電極６１３に印加する電圧がより低い電圧であっても適切にドット抜けを検出することができる。
【００５８】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上述の実施形態では、印刷装置としてプリンター１が説明されていたが、これに限られるものではなくインク以外の他の流体（液体や、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体）を噴射したり吐出したりする液体吐出装置に具現化することもできる。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、気体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の装置に、上述の実施形態と同様の技術を適用してもよい。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。
【００５９】
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
１ プリンター、１０ 用紙搬送機構、
２０ キャリッジ移動機構、２１ キャリッジ、
３０ ヘッドユニット、３１ ヘッド、ＨＣ ヘッド制御部、
３２ ケース、３３ 流路ユニット、
３３ａ 流路形成基板、３３ｂ ノズルプレート、３３ｃ 振動板、
３３１ 圧力室、３３２ インク供給路、３３３ 共通インク室、
３３４ ダイヤフラム部、３３５ 島部、３４ ピエゾ素子ユニット、
３４１ ピエゾ素子群、３４２ 固定板、
４０ 駆動信号生成回路、５０ ドット抜け検出部、
５１ 電源ユニット、５２ 第１制限抵抗、
５３ 第２制限抵抗、５４ 検出用コンデンサー、
５５ 増幅器、５６ 平滑コンデンサー、５７ 検出制御部、
５７ａ レジスタ群、５７ｂ ＡＤ変換部、
５７ｃ 電圧比較部、５７ｄ 制御信号出力部、
６０ キャップ機構、６１ キャップ、６１１ 側壁部、
６１２ 保湿部材、６１３ 電極、６１４ 絶縁部材、
６２ スライダ部材、６３ 当接部、６４ 長孔、
６５ 廃液チューブ、６６ ワイパー、
７０ 検出器群、８０ コントローラー、
８０ａ インターフェース部、８０ｂ ＣＰＵ、８０ｃ メモリー、
ＣＰ コンピューター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから液体を吐出するヘッドと、
前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、
前記検出用電極を所定電位にする電源と、
前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、
非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える吐出検査装置。
【請求項２】
前記キャップ部において、前記判定部は内部に前記液体が到達しないように封止される、請求項１に記載の吐出検査装置。
【請求項３】
前記検出用電極は、電極と液体吸収部材を含む、請求項１又は２に記載の吐出検査装置。
【請求項４】
前記判定部は回路と基板が一体で形成された回路基板であり、
前記回路基板は、前記基板側が前記ヘッドに対向する側になるように、前記キャップ部に収容される、請求項３に記載の吐出検査装置。
【請求項５】
前記ヘッドが対向する側から、前記液体吸収部材、前記電極、前記基板、前記回路の順に並ぶように、前記キャップ部に収容される、請求項４に記載の吐出検査装置。
【請求項６】
前記吐出しないノズルの判定は、静電容量の変化の信号に基づいて行われる、請求項１〜５のいずれかに記載の吐出検査装置。
【請求項７】
前記ヘッドは前記ノズルを複数含むノズルプレートを備え、該ノズルプレートはアース接続されている、請求項１〜６のいずれかに記載の吐出検査装置。
【請求項８】
ノズルから液体を吐出するヘッドと、
前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、
前記検出用電極を所定電位にする電源と、
前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、
非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える印刷装置。
【請求項１】
ノズルから液体を吐出するヘッドと、
前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、
前記検出用電極を所定電位にする電源と、
前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、
非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える吐出検査装置。
【請求項２】
前記キャップ部において、前記判定部は内部に前記液体が到達しないように封止される、請求項１に記載の吐出検査装置。
【請求項３】
前記検出用電極は、電極と液体吸収部材を含む、請求項１又は２に記載の吐出検査装置。
【請求項４】
前記判定部は回路と基板が一体で形成された回路基板であり、
前記回路基板は、前記基板側が前記ヘッドに対向する側になるように、前記キャップ部に収容される、請求項３に記載の吐出検査装置。
【請求項５】
前記ヘッドが対向する側から、前記液体吸収部材、前記電極、前記基板、前記回路の順に並ぶように、前記キャップ部に収容される、請求項４に記載の吐出検査装置。
【請求項６】
前記吐出しないノズルの判定は、静電容量の変化の信号に基づいて行われる、請求項１〜５のいずれかに記載の吐出検査装置。
【請求項７】
前記ヘッドは前記ノズルを複数含むノズルプレートを備え、該ノズルプレートはアース接続されている、請求項１〜６のいずれかに記載の吐出検査装置。
【請求項８】
ノズルから液体を吐出するヘッドと、
前記ノズルと所定間隔をあけて対向する検出用電極と、
前記検出用電極を所定電位にする電源と、
前記ノズルからの液体の吐出によって生じた前記検出用電極の電位変化を検出し、前記検出用電極の電位変化に基づき、前記ヘッドにおいて前記液体を吐出しないノズルを判定する判定部と、
非印刷時に前記ヘッドに当接するキャップ部であって、前記検出用電極と、絶縁体で封止された前記判定部と、を収容するキャップ部と、
を備える印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−８３９３７（Ｐ２０１１−８３９３７Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３７５３５（Ｐ２００９−２３７５３５）
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【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２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]