(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電アクチュエータのインピーダンスを測定する。【解決手段】印刷ヘッド１００であって、複数の圧電アクチュエータ１０８と、擬似アクチュエータ１１０と、駆動レール１１４と、複数の圧電アクチュエータの各々、擬似アクチュエータ、および駆動レールに接続された電子選択回路１０６であって、駆動レールに接続するために圧電アクチュエータまたは擬似アクチュエータの少なくとも一方を選択するように構成された電子選択回路と、駆動レールに結合されたコントローラ１１６であって、駆動レールを駆動する波形を生成し、圧電アクチュエータ、擬似アクチュエータに接続された駆動レール上の、または圧電アクチュエータも擬似アクチュエータもいずれも接続されていない駆動レール上の信号を測定し、結果として得られた測定値を使用して圧電アクチュエータのインピーダンスを計算するように構成されたコントローラと、を含む印刷ヘッド。【選択図】図１
2020026132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電アクチュエータと、
擬似アクチュエータと、
駆動レールと、
前記複数の圧電アクチュエータの各々、前記擬似アクチュエータ、および前記駆動レールに接続された電子選択回路であって、前記駆動レールに接続するために前記圧電アクチュエータまたは前記擬似アクチュエータのうちの少なくとも一方を選択するように構成された、電子選択回路と、
前記駆動レールに結合されたコントローラであって、前記駆動レールを駆動するために波形を生成し、圧電アクチュエータ、擬似アクチュエータに接続された前記駆動レール上の信号、または圧電アクチュエータも前記擬似アクチュエータもいずれも接続されていない前記駆動レール上の信号を測定し、前記測定された信号を用いて圧電アクチュエータのインピーダンスを計算するように構成された、コントローラと、を備える印刷ヘッド。
【請求項２】
前記コントローラに接続されたデジタルアナログ変換器をさらに備え、前記デジタルアナログ変換器が、前記駆動レールを駆動するための前記波形を表すデジタル信号を、前記駆動レールを駆動するためのアナログ信号に変換するように構成されている、請求項１に記載の印刷ヘッド。
【請求項３】
前記デジタルアナログ変換器に電気的に接続されたローパスフィルタをさらに備える、請求項２に記載の印刷ヘッド。
【請求項４】
前記駆動レールから信号を受信し、前記インピーダンスを決定するために、前記駆動レールからの前記信号を表すデジタル信号を出力するように構成されたアナログデジタル変換器をさらに備える、請求項１に記載の印刷ヘッド。
【請求項５】
前記アナログデジタル変換器によって変換される前に、前記駆動レールからの前記信号を増幅するように構成された増幅器をさらに備える、請求項４に記載の印刷ヘッド。
【請求項６】
前記コントローラからデジタル信号を受信し、アナログ信号を出力するように構成された、デジタルアナログ変換器と、
前記駆動レールからの前記信号と前記アナログデジタル変換器で受信される前記アナログ信号とを結合する結合器と、をさらに備える、請求項４に記載の印刷ヘッド。
【請求項７】
前記デジタルアナログ変換器に電気的に接続されたローパスフィルタをさらに備える、請求項６に記載の印刷ヘッド。
【請求項８】
印刷ヘッドの複数の圧電アクチュエータの各々のインピーダンスを測定するための方法であって、各圧電アクチュエータが、印刷動作中に前記圧電アクチュエータを駆動する前記印刷ヘッドの電子選択回路に接続されており、
前記印刷ヘッドの駆動レールを駆動するために、コントローラにおいてデジタル波形を生成することであって、前記駆動レールが前記印刷ヘッドの前記電子回路に接続されている、生成することと、
前記駆動レールを駆動するために、前記デジタル波形をアナログ波形に変換することと、
結果として生じる前記駆動レールの前記アナログ波形を決定することと、
前記電子選択回路を介して前記駆動レールに擬似アクチュエータを接続することと、
基準インピーダンスを決定するために、前記駆動レールの前記アナログ波形に基づいて前記擬似アクチュエータのインピーダンスを決定することと、
前記電子選択回路を介して前記圧電アクチュエータのうちの１つを前記駆動レールに接続することと、
前記基準インピーダンスに基づいて、前記圧電アクチュエータの各々のインピーダンスを決定することと、を含む方法。
【請求項９】
前記圧電アクチュエータも前記擬似アクチュエータも接続されていないときに、前記駆動レールのインピーダンスを決定することをさらに含み、前記圧電アクチュエータの各々の前記インピーダンスを決定することが、前記圧電アクチュエータも前記擬似アクチュエータも接続されていないときの前記駆動レールの前記インピーダンスに基づいて、前記圧電アクチュエータの各々の前記インピーダンスを決定することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記圧電アクチュエータの各々の前記決定されたインピーダンスを前記基準インピーダンスと比較することによって、前記複数の圧電アクチュエータの各々の前記インピーダンスを決定することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記電子選択回路に接続されたすべての前記圧電アクチュエータおよび前記擬似アクチュエータから切断されたときの前記駆動レールのインピーダンスを決定することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記駆動レールに直流バイアス信号を印加することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
短絡した圧電アクチュエータを検出するために、前記駆動レールの前記アナログ波形の振幅を決定することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
後続のインピーダンス測定値から、検出された短絡した圧電アクチュエータを除去することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
物理的に隣接する圧電アクチュエータの対のインピーダンスを同時かつ別々に決定することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記アナログ波形が周期波形であり、圧電アクチュエータが接続されている間および圧電アクチュエータが接続されていないときに前記電子選択回路の駆動レールが測定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の圧電アクチュエータのインピーダンスを決定することが、２つの駆動電源レールへの接続部間で圧電アクチュエータをトグルすること、および前記２つの駆動レールのうちの少なくとも一方の前記信号の振幅および位相を測定することによって、前記インピーダンスを測定することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
２つの駆動電源レールへの接続部間で圧電アクチュエータをトグルすること、および前記２つの駆動電源レールのうちの少なくとも一方の電流を測定することによって、インピーダンスの大きさを決定することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１９】
前記圧電アクチュエータの各々の前記インピーダンスを決定する間、前記印刷ヘッド内の電界効果トランジスタの大部分を無効にすることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、印刷ヘッドを試験することに関し、特に、印刷ヘッドの圧電アクチュエータのインピーダンスを内部で測定することに関する。
【０００２】
圧電インクジェット印刷ヘッドは、周波数の掃引にわたって印刷ヘッドの圧電アクチュエータのインピーダンスを測定することによって特徴付けまたは診断され得る多くの特徴および故障メカニズムを有する。例えば、印刷ヘッドの圧電アクチュエータのインピーダンス測定は、個々のインクジェットの電気的接続性、機械的共振および流体的共振、ならびに印刷ヘッドの隣接するインクジェット間のクロストークに関する問題を示し得る。
【０００３】
従来、インクジェットインピーダンス掃引測定は、一度に１つのジェットに配線された市販のインピーダンス計を用いて行われ、インピーダンス計を各ジェットに絶えず再配線するという時間的制約のため、印刷ヘッドのすべてのインクジェットに対してインピーダンス掃引測定を実行することは実用的ではない。
【０００４】
本開示の実施形態は、従来技術におけるこれらおよび他の欠陥に対処する。
【０００５】
本明細書の本開示の一実施形態は、複数の圧電アクチュエータと、擬似アクチュエータと、駆動レールと、複数の圧電アクチュエータの各々、擬似アクチュエータ、および駆動レールに接続された電子選択回路であって、圧電アクチュエータまたは擬似アクチュエータの少なくとも一方を選択して駆動レールに接続するように構成された電子選択回路と、駆動レールに結合されたコントローラであって、駆動レールを駆動する波形を生成し、圧電アクチュエータ、擬似アクチュエータに接続された駆動レール上の、または圧電アクチュエータも擬似アクチュエータもいずれも接続されていない駆動レール上の信号を測定し、結果として得られた測定値を使用して圧電アクチュエータのインピーダンスを計算するように構成されたコントローラと、を含む印刷ヘッドを含む。
【０００６】
本明細書の本開示の別の実施形態は、印刷ヘッドの複数の圧電アクチュエータの各々のインピーダンスを測定するための方法であって、各圧電アクチュエータは、印刷動作中に圧電アクチュエータを駆動する印刷ヘッドの電子選択回路に接続されており、印刷ヘッドの駆動レールを駆動するためにコントローラにおいてデジタル波形を生成することを含む方法を含む。駆動レールは印刷ヘッドの電子回路に接続されている。方法はまた、デジタル波形を駆動レールを駆動するアナログ波形に変換することと、電子選択回路を介して駆動レールに擬似アクチュエータを接続することと、基準インピーダンスを決定するために、駆動レールを駆動するアナログ波形に基づいて擬似アクチュエータのインピーダンスを決定することと、を含む。圧電アクチュエータのうちの１つが電子選択回路を介して駆動レールに接続され、圧電アクチュエータの各々のインピーダンスが基準インピーダンスに基づいて決定される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示のいくつかの実施形態による印刷ヘッドのブロック回路図を示す。
【図２】本開示の他の実施形態による印刷ヘッドのブロック回路図を示す。
【図３】図１または図２のいずれかの印刷ヘッドにおける個々のジェットのインピーダンスを測定するための方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
圧電インクジェット印刷ヘッドは、一般に、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの電子選択回路を介して、個々のインクジェットが接続される１つまたは２つの波形駆動レールを一般に使用して、インク滴を印刷媒体に向けて発射する。２レールの場合、波形の正の部分はＶＰＰ駆動レール上にあり、波形の負の部分はＶＳＳ駆動レール上にある。インクジェットが接続されていない駆動レールの各々のベース静電容量は、約５０ｎＦ〜７０ｎＦである。１つのインクジェットを駆動レールに接続すると、例えば５５ｐＦの付加静電容量、または静電容量のおおよそ０．１％の増加が追加され得る。
【０００９】
本明細書の実施形態の印刷ヘッドは、駆動レールに接続されたときの圧電アクチュエータの付加静電容量を測定し、および付加静電容量を基準静電容量と比較して個々のインクジェットの各々のインピーダンスおよび／または静電容量を決定することによって、個々のインクジェットの各々の圧電アクチュエータのインピーダンスを内部的に測定する。付加静電容量は、ＶＳＳ駆動レールまたはＶＰＰ駆動レールのいずれかで測定され得る。後述する実施形態では、測定にＶＰＰ駆動レールが使用されるが、当業者であれば、同様にＶＳＳ駆動レールで、あるいは１つの波形レールだけを実装した印刷ヘッドに対する単一の駆動レールで、このような測定を行うことができることを認識されよう。本明細書に記載の実施形態は、個々のインクジェットのインピーダンスを測定するための追加のケーブルも機器も何ら必要としないことによって有利であり、むしろ、測定はすべて印刷熱に対して内部的に行われ得る。
【００１０】
図１は、本開示のいくつかの実施形態による印刷ヘッド１００の例示的な回路ブロック図を示す。当業者に理解されるように、印刷ヘッドは、本明細書で詳細に説明しない追加の構成要素を含み得る。
【００１１】
印刷ヘッド１００は典型的には、信号源１０４に電子的に接続された印刷ヘッドインターフェース１０２などの外部電子機器に接続される。外部電子機器は、波形レールならびに関連するタイミング信号および制御信号と共に、画像データを印刷ヘッド１００に供給する。印刷ヘッド１００は、個々のインクジェット１０８の圧電アクチュエータまたは擬似アクチュエータ１１０を選択して、ＶＳＳ駆動レール１１２およびＶＰＰ駆動レール１１４に接続することができる電子選択回路１０６を含む。本明細書ではダミージェットとも呼ばれることがある擬似アクチュエータ１１０は、例えばキャパシタ１１６を含み得る。通常の印刷動作中、印刷ヘッドインターフェース１０２は、信号源１０４に、ＶＳＳ駆動レール１１２およびＶＰＰ駆動レール１１４に波形を供給して、様々な個々のインクジェット１０８の接続された圧電アクチュエータを駆動して印刷媒体に向けてインクを吐出するように命令し得る。
【００１２】
印刷ヘッド１００はまた、印刷ヘッドインターフェース１０２から画像データおよびタイミング信号を受信し、電子選択回路１０６に電子的に接続された、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのコントローラ１１６を含む。後でより詳細に説明するように、コントローラ１１６は、印刷動作またはインピーダンス測定のいずれかのために、様々な個々のインクジェット１０８または擬似アクチュエータ１１０のいずれかを駆動レール１１２および１１４に接続するように電子選択回路１０６に命令することができる。
【００１３】
上述のように、印刷ヘッド１００は、個々のインクジェット１０８の各々の圧電アクチュエータの各々について、周波数の掃引にわたって内部的にインピーダンス測定を行い、ジェットを特徴付けるおよび／またはジェットに関する何らかの問題を診断することができる。インピーダンス測定中、コントローラ１１６は、インピーダンス測定を行うために、個々のジェット１０８の特定の圧電アクチュエータもしくは擬似アクチュエータ１１０を駆動レール１１２および１１６に接続するように、またはアクチュエータ（圧電または擬似）を駆動レール１１２および１１６に接続しないように、電子選択回路１０６に命令を送る。後述するように、擬似アクチュエータ１１０は、個々のジェット１０８の圧電アクチュエータの各々のインピーダンスを決定するための基準静電容量を供給し、ジェット１０８または擬似アクチュエータ１１０が接続されていないときはベースラインの読み取り値を供給する。
【００１４】
コントローラ１１６は、デジタル信号を特定の周波数の正弦波などのアナログ波形に変換するデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１１８にデジタル信号を出力する。ＤＡＣ１２０における正弦波がＤＡＣ１１８における正弦波と同じ周波数になるように、別のデジタル信号がＤＡＣ１２０に出力される。キャパシタＣ２  １３０および抵抗器Ｒ２  １３２は、ＤＡＣ１２０からの正弦波をＶＰＰ駆動レール１１４上の信号と組み合わせて、ＶＰＰ駆動レール１１４上のインピーダンスを測定するために使用されるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１２２への入力を形成するように機能する。個々のジェット１０８の圧電アクチュエータも擬似アクチュエータ１１０もいずれも駆動レール１１４に接続されていない場合、ＡＤＣ信号を最小化するように、ＤＡＣ１２０における正弦波の位相および振幅がシフトされる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、測定前にＡＤＣ１２２で受信された信号を増幅するために、ＡＤＣ１２２の前に任意の増幅器１２４が配置され得る。増幅器１２６はまた、ＤＡＣ１１８からのアナログ信号を増幅し得る。通常の印刷中、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｍ１は、信号源１０４からの外部ＶＰＰ波形レールをヘッドの内部ＶＰＰ波形レール１１４に接続する。インピーダンス試験中、コントローラ１１６はＦＥＴ  Ｍ１  １３４をオフにし、ＶＰＰ波形レール１１４を外部信号源から切断する。これにより、増幅器１２６を介してＤＡＣ１１８によってＶＰＰを駆動することが可能になる。当業者に理解されるように、印刷ヘッド１００はまた、ＶＰＰベース負荷１２８、様々な抵抗器およびキャパシタならびに図１に示されていない様々な他の構成要素など、本明細書でさらに詳細に説明しない様々な他の構成要素を含み得る。
【００１６】
図２は、個々のジェット１０８の圧電アクチュエータおよび擬似アクチュエータ１１０のインピーダンス測定を内部的に行う別の例示的な印刷ヘッド２００を示す。当業者に理解されるように、印刷ヘッド２００はいくつかのＦＥＴ、キャパシタ、および抵抗器を含み、このことは本明細書でさらに説明しない。印刷ヘッド２００の説明を容易にするために、いくつかのコントローラ１１６の入力および出力が分離して示されている。しかしながら、当業者に理解されるように、これらの入力および／または出力の各々は単一のコントローラ１１６上に配置されてもよい。
【００１７】
印刷ヘッド１００と同様に、印刷ヘッド２００は、特定の圧電アクチュエータ１０８もしくは擬似アクチュエータ１１０を駆動レール２０２に接続する、またはアクチュエータ（圧電または擬似）を駆動レール２０２に接続しない電子選択回路１０６（図２には示さず）を含み得る。印刷ヘッド２００は、キャパシタＣ９を介して駆動レール２０２に結合された別の駆動レール２０３も含み得る。ＡＣベースの測定では、レールは等価である。しかしながら、駆動レール２０２および２０３はそれらの間にＤＣオフセットバイアスを有する。この実施形態では、コントローラ１１６内に単純なシグマデルタＤＡＣ２０６および２０８が配置され得、当業者に理解されるように、ＤＡＣ２０６および２０８の出力をフィルタリングするために抵抗器およびキャパシタからなるローパスフィルタ２１０が使用され得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、ＤＡＣ２０６および２０８は、コントローラ１１６から分離して配置されてもよく、ローパスフィルタ２１０を含んでもよい。
【００１８】
印刷ヘッド１００と同様に、ＤＡＣ２０６は、特定の周波数の、正弦波などの波形を駆動レール２０２に出力する。ＤＡＣ２０８からは、ＤＡＣ２０６からの波形と同じ周波数であるが、振幅および位相がシフトされて駆動レール２０２からシグマデルタＡＤＣ２１２への信号に合計された波形が出力される。図２には示さないが、シグマデルタＡＤＣ２１２は、入信信号をフィルタリングするローパスフィルタも含み得る。シグマデルタＡＤＣ２１２は、圧電アクチュエータ１０８の各々のインピーダンスを決定するためのデジタル信号をコントローラ１１６に出力する。
【００１９】
印刷ヘッド２００では、図２に示すＦＥＴのすべてがインピーダンス測定期間中無効にされ、その後、各測定間で、Ｍ１とＭ１２以外のすべてが有効にされるＦＥＴの通常の静止状態に戻される。
【００２０】
いくつかの実施形態において、ＡＤＣ２１２への信号の同期整流が実装され得る。このような実施形態では、２つの同期整流器が使用され、各々がＶＰＰ駆動レール１１４または２０２に送信される周波数で駆動され、一方は９０度位相シフトされる。その場合に、各整流器に対して１つずつ、２つのＡＤＣ２１０が使用され得る。これにより、シグマデルタＡＤＣを使用するときのノイズレベルが低下し得、これにより、シグマデルタＡＤＣは、図１に示すような大型の印刷ヘッドに対してであっても機能することが可能になり得る。
【００２１】
図３は、印刷ヘッド１００および２００のいずれか一方の典型的なインピーダンス測定試験のためのフローチャートを示す。インピーダンス測定試験は、印刷ヘッド１００または２００に何らかの問題が存在するかどうかを判定するために、電流などの複数の他のタイプの読み取り値を含み得る。以下はインピーダンス試験と呼ばれるが、当業者であれば、１つの特定の問題が試験されている場合、個々の測定が残りの測定を行うことなく行われてもよいことを認識するであろう。
【００２２】
最初に、動作３００において、印刷ヘッド１００または２００が電源投入される。測定が昇温下におけるものである場合、印刷ヘッド１００または２００はウォームアップされ、初期印刷ヘッド温度が記録される。
【００２３】
動作３０２では、次の段落で説明するように、擬似アクチュエータ１１０を実際のジェット１０８と同じ方法で短絡についてチェックすることができる。短絡したダミージェット１１０があれば、それ以降のすべての動作においてマスクされる。
【００２４】
動作３０４において、実際のジェット１０８は、低振幅波形でＤＡＣ１１８または２１０を駆動することによって短絡についてチェックされ得る。波形振幅は、ジェットが短絡することが起こった場合に、ジェット選択回路１０６へのいかなる損傷を回避するにも十分に小さい。波形レール信号振幅は、ＡＤＣ１２２または２１２によって測定される。短絡したジェットが選択されると、振幅は大幅に減少する。短絡した実際のジェット１０８はいずれも、その後のすべての動作においてマスクされる。
【００２５】
動作３０６において、実際のジェット１０８は、ブザーコマンドが指定されている場合に、５秒などの所定の時間のパルス波形を使用して、ＶＳＳ駆動レール１１２およびＶＰＰ駆動レール１１４または２０２上の−４０Ｖおよび＋２０などのパルスを使用して「ブザー報知」され得る。ブザー報知は、印刷ヘッド１００または２００内のナノメートルギャップキャップ開口部を手当てするのに役立つ。
【００２６】
動作３０８において、電子選択回路１０６の出力切り替えが試験される。電子選択回路１０６の出力は、ＶＳＳ駆動レール１１２上の−１０ＶおよびＶＰＰ駆動レール１１４または２０２上の０Ｖを用いて、一度に一回、例えば２．０７８ＭＨｚなどの所定の周波数でＶＰＰとＶＳＳとの間で切り替えられ得る。ＶＰＰ駆動レール１１４または２０２における信号は、電子選択回路１０６の出力切り替え電流に由来し、ＡＤＣ１２２または２１２によって測定され得る。これは通常のインピーダンス測定よりも精度が低いため、主に電子選択回路１０６の動作検証に使用される。動作３０８はまた、印刷ヘッド１００または２００内のナノメートルギャップキャップ開口部を手当てするのに役立ち得る。
【００２７】
動作３１０において、各圧電アクチュエータ１０８について、特定の周波数掃引の各周波数におけるインピーダンスが測定される。上述のように、印刷ヘッド１００または２００上の擬似アクチュエータ１１０のキャパシタは、特定の周波数掃引にわたる各周波数について各圧電アクチュエータ１０８のインピーダンスを決定するためのインピーダンス測定用の基準キャパシタとして使用される。この測定は、周波数掃引の各周波数点について５５００個の圧電アクチュエータ１０８を含む典型的な印刷ヘッドのすべての圧電アクチュエータ１０８を測定するのに、例えば２．８秒かかり得る。すなわち、第１の波形が第１の周波数で生成され、電子選択回路１０６は様々な圧電アクチュエータ１０８のうちの１つに切り替えて、その周波数でその圧電アクチュエータ１０８の読み取り値を集める。短い整定時間の後、ＡＤＣ１２２または２１２からの読み取り値が、例えば２５０μｓなどの所定の測定積分間隔について収集される。
【００２８】
これが、各圧電アクチュエータ１０８、各擬似アクチュエータ１１０について繰り返され、ジェットが接続されていない状態での読み取り値を伴って散在する。圧電アクチュエータ１０８も擬似アクチュエータ１１０も接続されていない状態でインピーダンス測定を行うことにより、ベースラインの読み取り値が与えられる。次いで、第２の波形が第２の周波数で生成され、このプロセスが繰り返される。これは、所望の周波数掃引範囲全体が測定されるまで行われ得る。
【００２９】
圧電アクチュエータ１０８の静電容量は通常、プロット全体にわたって桁違いには変化しないので、静電容量対周波数のプロットは大抵見やすくなり、情報を拾い集めるのが速くなる。したがって、行われる測定はインピーダンス測定であるが、キャパシタのインピーダンスは周波数によって増減するため、コントローラ１１６は、各圧電アクチュエータ１０８についてのインピーダンス測定値自体の代わりに、またはそれに加えて、測定インピーダンスを生成するために必要な静電容量を報告し得る。いくつかの実施形態では、コントローラ１１６は、印刷ヘッド１００または２００の内部または外部のいずれかに配置された別のコントローラまたはプロセッサにＡＤＣ１２２または２１２の読み取り値を報告して、何らかの必要な計算を行い得る。
【００３０】
動作３１２において、圧電アクチュエータ１０８間のジェットクロストークが測定され得る。個々の圧電アクチュエータ１０８の静電容量は、２５６ＫＨｚなどの特定の周波数で測定され、その後、静電容量は再び対で、すなわち２つの物理的に隣接する圧電アクチュエータ１０８が接続されたときに、再測定される。クロストークは、２つの個別の読み取り値の合計と一対の圧電アクチュエータ１０８を合わせた読み取り値との差分である。圧電アクチュエータ１０８間のベース電気結合、すなわちトレース間の静電容量は、有意な機械的または流体的クロストーク測定値を供給するために、これらの読み取り値から減算されなければならない。
【００３１】
動作３１４において、終了ヘッド温度が記録され、印刷ヘッド１００または２００が電源遮断される。当業者に理解されるように、上述の特徴は特定の順序および流れで示されているが、測定は、図３に示され上述されたものとは異なる順序で行われてもよい。すなわち、上記の動作は、図３に示される特定の順序に限定されない。
【００３２】
これらの測定のいずれにおいても、印刷ヘッド１００または２００は、圧電アクチュエータ１０８も擬似アクチュエータ１１０もいずれもＶＰＰレール１１４または２０２に接続されることなく周期的な測定を行い得る。これにより、印刷ヘッド１００または２００がゼロドリフトを補償することが可能になる。
【００３３】
動作３１０に戻ると、インピーダンス掃引は、インクジェットの電気的動作および機械的動作の両方を確認することができる。例えば、典型的には、圧電アクチュエータ１０８と、その下のダイアフラム層またはその上のチップオンフレックス（ＣＯＦ）接点と、の間の接続不良も、インピーダンス掃引を使用して特定され得る。このような接続不良は、実数の静電容量が低周波数で低く始まり約９ＭＨｚでほぼゼロに低下することをもたらす。損失、または虚数の静電容量は、高く始まり、ピークに達し、その後、高周波数で実数の容量とともに低下する。並列導通は、静電容量が低周波数でより高い方から始まってより高周波数で通常値に低下する一方、損失が高く始まってより高周波数でゼロに向かって低下する場合に、特定され得る。並列導通は、典型的には、インクが圧電領域内に漏れることによって引き起こされる。
【００３４】
機械的接続部に目を向けると、通常の形状の静電容量掃引は、縮小されているが、接続されていない、亀裂のある圧電素子があることを示し得る。さらに、当該周波数範囲にわたって高静電容量を有するインピーダンス掃引は、亀裂のあるまたは剥離した圧電素子を示し得る。亀裂のあるまたは剥離した圧電素子の場合、非効率的な電気−機械結合のために、機械的共振の振幅は低くなる。高静電容量として現れないより小さな圧電亀裂は、それでもダイアフラム共振と圧電素子のラジアル共振との変化によって検出され得る。
【００３５】
機械的共振および流体的共振は、損失（虚数）静電容量対周波数プロットのピークとして現れる。乾いた、インク充填済みのインピーダンス掃引は、２つの一次共振を示す。第１の一次共振はダイアフラムドラムヘッド共振であり、これは例えば９００ＫＨｚ付近であり得る。ダイアフラムのドラムヘッド運動は、インクを吐出するために使用される噴射、すなわち、印刷ヘッドの本体チャンバの外側および内側にダイアフラムを曲げることに使用される運動に近似する。ダイアフラム共振の周波数、幅、および／または振幅の変化は、噴射性能の変化、すなわち液滴を吐出するのに必要な駆動電圧の変化と相関することが多い。
【００３６】
第２の一次共振は、ダイアフラムによってではなく圧電素子自体によって制御される。圧電素子がそれほど拘束されていないために圧電素子がダイアフラムから剥離している場合、共振振幅は一般に高くなる。この共振では、残りの圧電片がこの第２の一次共振で共振するのに十分な大きさの寸法を持たない場合には、亀裂、特に垂直方向および水平方向の亀裂の組み合わせが最もよく現れ得る。二次の一次共振は、第１の一次共振とは異なり、インク充填によってほとんど影響されないままである。
【００３７】
流体的共振は、充填された印刷ヘッド１００または２００上に存在する。インクを使用すると、ダイアフラム共振がなくなる。ヘルムホルツ共振と呼ばれる、低振幅だが重要な低周波共振がある。ヘルムホルツ共振は、オリフィス後方からのシングルジェット流路全体に感応する。例えば、５５０ＫＨｚ付近に別の共振があり、シングルジェット内の気泡は、一般に、この共振の周波数を泡のサイズおよび位置に応じて高低にシフトさせる。この周波数シフトによって泡を検出することは、印刷ヘッド１００または２００におけるインピーダンス測定の主な用途となるだろう。
【００３８】
本開示の態様は、特に作成されたハードウェア、ファームウェア、デジタル信号プロセッサ、またはプログラムされた命令に従って動作するプロセッサを含む特別にプログラムされたコンピュータ上で動作し得る。本明細書で使用されるコントローラまたはプロセッサという用語は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および専用ハードウェアコントローラを含むことを意図している。本開示の１つ以上の態様は、１つ以上のコンピュータ（監視モジュールを含む）または他の装置によって実行される１つ以上のプログラムモジュールなどのコンピュータ使用可能データおよびコンピュータ実行可能命令で具現化されてもよい。一般に、プログラムモジュールは、コンピュータまたは他の装置内のプロセッサによって実行されると、特定のタスクを行うかまたは特定の抽象データ型を実装する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。コンピュータ実行可能命令は、ハードディスク、光ディスク、リムーバブル記憶媒体、ソリッドステートメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。当業者に理解されるように、プログラムモジュールの機能性は、様々な態様において必要に応じて組み合わせられるかまたは分散されてもよい。加えて、機能性は、全体的にまたは部分的に、例えば集積回路、ＦＰＧＡなどのファームウェアまたはハードウェア等価物で具現化されてもよい。本開示の１つ以上の態様をより効果的に実装するために特定のデータ構造が使用されてもよく、そのようなデータ構造は、本明細書に記載のコンピュータ実行可能命令およびコンピュータ使用可能データの範囲内で企図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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