(57)【要約】【課題】複数のノズルを備えるインクジェット方式の画像形成装置において、駆動波形信号の種類に応じた数の検査用半導体スイッチを不要にするとともに、１回の検査用駆動電圧（駆動波形信号）の出力で複数のノズルを検査する。【解決手段】ノズル１〜４に対応する圧電素子に、駆動タイミングの異なる検査用駆動電圧Ｖout1c〜Ｖout4cを供給し、圧電素子に流れる検査用駆動電流Ｉの波形を観察する。欠損のあるノズルに対応する圧電素子は、インピーダンスが高くなるため、検査用駆動電流Ｉのピーク値が低くなる。検査用駆動電流Ｉのピーク値の絶対値が閾値ａ/２未満でれば、そのノズルに欠損があることが分かる。【選択図】図６
2014162066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電素子、及び該圧電素子の駆動によりインク滴を吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、
前記複数の圧電素子に対し、１駆動周期内でタイミングの異なる検査用駆動電圧を生成して印加する検査用駆動電圧生成手段と、
該検査用駆動電圧の印加により圧電素子に供給された検査用駆動電流を検出する検査用駆動電流検出手段と、
該検査用駆動電流検出手段で検出された電流の波形に基づいて、欠損したノズルを特定する欠損ノズル特定手段と、
を有する画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載された画像形成装置において、
前記検査用駆動電圧生成手段は、それぞれが異なるサイズのインク滴をノズルから吐出させるための複数の階調制御信号を生成可能な階調制御信号生成手段と、該階調制御信号生成手段により生成された階調制御信号のタイミングを調整するタイミング調整手段とを有する画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載された画像形成装置において、
前記タイミング調整手段は、１つのサイズのインク滴に対応する階調制御信号を複数の異なる時間遅延させることで、複数の圧電素子に対してタイミングの異なる検査用駆動電圧を生成する画像形成装置。
【請求項４】
請求項２に記載された画像形成装置において、
前記タイミング調整手段は、複数のサイズのインク滴に対応する複数の階調制御信号を同じ時間遅延させることで、複数の圧電素子に対してタイミングの異なる検査用駆動電圧を生成する画像形成装置。
【請求項５】
請求項２に記載された画像形成装置において、
前記インク滴の最小サイズは０である画像形成装置。
【請求項６】
請求項２に記載された画像形成装置において、
前記欠損ノズル特定手段により欠損が特定されたノズルから最大サイズのインク滴を吐出させるための駆動電圧を該ノズルに対応する圧電素子に印加する手段を有する画像形成装置。
【請求項７】
請求項１に記載された画像形成装置において、
前記欠損ノズル特定手段は、前記電流の波形のピーク値と所定の閾値との大小関係に基づいてノズルの欠損の有無を判定する画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載された画像形成装置において、
前記記録ヘッドの温度を検出する温度検出手段を備え、該温度検出手段で検出された温度に応じて前記閾値を設定する画像形成装置。
【請求項９】
複数の圧電素子、及び該圧電素子の駆動によりインク滴を吐出する複数のノズルを備える画像形成装置のノズルの検査方法であって、
前記複数の圧電素子に対し、１駆動周期内でタイミングの異なる検査用駆動電圧を生成して印加する検査用駆動電圧生成工程と、
該検査用駆動電圧の印加により前記圧電素子に供給された検査用駆動電流を検出する検査用駆動電流検出工程と、
該検査用駆動電流検出工程で検出された電流の波形に基づいて、欠損したノズルを特定する欠損ノズル特定工程と、
を有する画像形成装置のノズルの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の駆動によりノズルからインク滴を吐出させ、印刷媒体上に画像を形成する画像形成装置、及びそのノズルの検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置として用いられるインクジェット方式の画像形成装置の記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク室と、このインク室を変形させてインクの体積を減少させる圧電素子を有している。そして、この圧電素子に、駆動電圧発生手段から記録画像に応じて発生したパルス状の駆動電圧を印加することによってインク室を変形させ、インク室内のインクをノズルから吐出させて印刷媒体上に記録ドットを形成して所望の画像を形成するようになっている。
【０００３】
インクジェット方式の画像形成装置では、ノズルからインクに気泡が混入することや、ゴミが付着したことなどによりノズルの欠損（詰まり）が発生し、インクが吐出されなくなること問題視されている。そこで、ノズルの状態を検査するための検査装置が提案されている。
【０００４】
即ち、特許文献１には、複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子に対して複数の異なる駆動波形信号を発生する駆動波形信号発生手段と、各圧電素子に対して駆動波形信号の種類に応じた数だけ接続された複数の半導体スイッチであって、オン又はオフに切り換えることによって、前記駆動波形信号発生手段により発生された各々の駆動波形信号のいずれかを前記接続された圧電素子に供給する複数の半導体スイッチと、前記複数の圧電素子にそれぞれ接続され、各圧電素子を流れる電流を計測する電流計測手段と、各圧電素子に接続された複数の半導体スイッチのいずれか１つに接続され、検知信号を発生する検知信号発生手段と、判定対象の圧電素子及び前記検知信号発生手段に接続された半導体スイッチをオンに設定し、前記判定対象と異なる圧電素子に接続された半導体スイッチをオンに設定すると共に接地する制御を行う制御手段と、前記電流計測手段により計測された電流を少なくとも用いて前記判定対象の前記圧電素子の駆動によって液滴を吐出させる液滴吐出手段のノズルでの液滴の吐出状態または前記圧電素子が寿命であるか否かを判定する状態判定手段と、を備えた圧電素子の状態判定装置が記載されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、各圧電素子に対して駆動波形信号の種類（大滴駆動波形信号、中滴駆動波形信号、小滴駆動波形信号）に応じた数の半導体スイッチ（検査用半導体スイッチ）が必要となるため、回路規模が大きくなるという問題がある。また、１回の駆動波形信号の出力で１つのノズルしか検査できないため、インクの使用量が多く、かつ検査効率が悪いという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、複数のノズルを備えるインクジェット方式の画像形成装置において、駆動波形信号の種類に応じた数の検査用半導体スイッチを不要にするとともに、１回の検査用駆動電圧（駆動波形信号）の出力で複数のノズルを検査できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る画像形成装置は、複数の圧電素子、及び該圧電素子の駆動によりインク滴を吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、前記複数の圧電素子に対し、１駆動周期内でタイミングの異なる検査用駆動電圧を生成して印加する検査用駆動電圧生成手段と、該検査用駆動電圧の印加により圧電素子に供給された検査用駆動電流を検出する検査用駆動電流検出手段と、該検査用駆動電流検出手段で検出された電流の波形に基づいて、欠損したノズルを特定する欠損ノズル特定手段と、を有する画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数のノズルを備えるインクジェット方式の画像形成装置において、駆動波形信号の種類に応じた数の検査用半導体スイッチを不要にするとともに、１回の検査用駆動電圧の出力で複数のノズルを検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が適用される画像形成装置としてのインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２におけるヘッド制御部及びキャリッジのブロック図である。
【図４】図３におけるヘッド制御部からヘッド駆動部へ出力される１駆動周期のデータ等の波形及びタイミングを示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置におけるヘッド制御部及びキャリッジのブロック図である。
【図６】図５におけるスイッチング回路から圧電素子に印加される検査用駆動電圧、及びその印加により圧電素子に供給された検査用駆動電流の波形及びタイミングの第１の例を示す図である。
【図７】図５におけるスイッチング回路から圧電素子に印加される検査用駆動電圧、及びその印加により圧電素子に供給された検査用駆動電流の波形及びタイミングの第２の例を示す図である。
【図８】欠損したノズルを特定する方法を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置におけるヘッド制御部及びキャリッジのブロック図である。
【図１０】図９におけるスイッチング回路から圧電素子に印加される検査用駆動電圧、及びその印加により圧電素子に供給された検査用駆動電流の波形及びタイミングの一例を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置におけるヘッド制御部及びキャリッジのブロック図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置における温度補正テーブルの一例を示す図である。
【図１３】ノズル欠損を解消させるための駆動電圧の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〈画像形成装置の概略構成〉
図１は、本発明が適用される画像形成装置としてのインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。
【００１１】
このインクジェット記録装置は、図示しない左右の側板に横架した主ガイドロッド１及び図示しない従ガイド部材でキャリッジ３を摺動自在に保持し、主走査モータ５によって、駆動プーリ６と従動プーリ７との間に渡したタイミングベルト８を介して主走査方向に移動走査する。
【００１２】
このキャリッジ３には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド４ａ、４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド４」と言う。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００１３】
記録ヘッド４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド４ａの一方のノズル列４ａ１はブラックのインク滴を、他方のノズル列４ａ２はシアンのインク滴を、記録ヘッド４ｂの一方のノズル列４ｂ１はマゼンタのインク滴を、他方のノズル列４ｂ２はイエローのインク滴を、それぞれ吐出する。記録ヘッド４はインク滴を吐出する圧電素子を備えている。
【００１４】
一方、用紙を搬送するために、用紙を静電吸着して記録ヘッド４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト１２を備えている。この搬送ベルト１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１３とテンションローラ１４との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成し、周回移動しながら図示しない帯電ローラによって帯電（電荷付与）される。
【００１５】
また、搬送ベルト１２は、副走査モータ１６によってタイミングベルト１７及びタイミングプーリ１８を介して搬送ローラ１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
【００１６】
さらに、キャリッジ３の主走査方向の両側には搬送ベルト１２の側方に記録ヘッド４の維持回復を行う維持回復機構２０が配置されている。維持回復機構２０は、例えば記録ヘッド４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材、ノズル面を払拭するワイパ部材、画像形成に寄与しないインク滴を吐出する空吐出受けなどで構成されている。
【００１７】
また、キャリッジ３の主走査方向に沿って両側板間に、所定のパターンを形成したエンコーダスケール２３を張装し、キャリッジ３にはエンコーダスケール２３のパターンを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ２４を設け、これらのエンコーダスケール２３とエンコーダセンサ２４によってキャリッジ３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）を構成している。
【００１８】
また、搬送ローラ１３の軸には高分解能のコードホイール２５を取り付け、このコードホイール２５に形成したパターンを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ２６を設けて、これらのコードホイール２５とエンコーダセンサ２６によって搬送ベルト１２の移動量及び移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）を構成している。
【００１９】
このように構成した画像形成装置においては、図示しない給紙トレイから用紙が帯電された搬送ベルト１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト１２の周回移動によって用紙が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド４を駆動することにより、停止している用紙にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙を図示しない排紙トレイに排紙する。
【００２０】
〈制御部の概略構成〉
図２は、図１に示すインクジェット記録装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。
【００２１】
この制御部１００は、装置全体の制御を司る、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ヘッド制御部１０４、主走査制御部１０５、副走査制御部１０６、ホストＩ／Ｆ（インンタフェース）１０７などを備えている。
【００２２】
この装置のハードウェア制御を行うファームウエアはＲＯＭ１０２に格納されている。ＲＡＭ１０３は各種バッファ及びワークメモリ等として使用されて各種データが記憶される。ヘッド制御部１０４は、画像データ及び各種制御信号（詳細については後述）をキャリッジ３側に搭載されるヘッド駆動部１１１ａ〜１１１ｄ（区別しないときは「ヘッド駆動部１１１」と言う。）に送出する。
【００２３】
主走査制御部１０５は主走査エンコーダ１０８からの検出信号に基づいてキャリッジ３の主走査方向の位置を検出して、主走査モータ５を駆動制御することでキャリッジ３の停止位置制御を行う。副走査制御部１０６は副走査エンコーダ１０９からの検出信号に基づいて搬送ローラ１３の回転量及び回転位置を検出して、副走査モータ１６を駆動制御することで搬送ベルト１２の移動及び停止位置制御を行う。
【００２４】
制御部１００は、ホスト装置（パーソナルコンピュータなどの情報処理装置）１１０から転送される印刷ジョブ（画像データ）をホストＩ／Ｆ１０７を介して受信し、受信したビットマップの画像データを格納する。
【００２５】
そして、記録ヘッド４が搭載されたキャリッジ３を主走査制御部１０５によって用紙上の所要の位置に移動する。ヘッド制御部１０４は、主走査エンコーダ１０８から得られるキャリッジ３の位置情報に連動し、ＲＡＭ１０３に格納された画像データ、及び階調制御信号などの制御信号をヘッド駆動部１１１に転送する。ヘッド駆動部１１１は、ヘッド制御部１０４より転送されたデータをもとに、記録ヘッド４のアクチュエータ手段である圧電素子を駆動し、ノズルからインク滴を吐出させる。
【００２６】
〈ヘッド制御部及びキャリッジの構成〉
図３は、図２におけるヘッド制御部及びキャリッジのブロック図である。
【００２７】
ヘッド駆動部１１１は、シフトレジスタ１１２、画像ラッチ部１１３、階調デコーダ１１４、スイッチング回路１１５を備えている。記録ヘッド４は、それぞれがノズルを駆動するｎ個の圧電素子４１を備えている。
【００２８】
シフトレジスタ１１２には、ヘッド制御部１０４から、シリアルデータSD［1:0］（SD1,SD0）として印刷画像に応じた画像データが入力されるとともに、画像データ転送クロックSCKが入力される。
【００２９】
画像ラッチ部１１３には、ヘッド制御部１０４から、画像データラッチ信号SLnが入力されたとき、シフトレジスタ１１２に保持されている画像データをラッチする。階調デコーダ１１４には、ヘッド制御部１０４から、階調制御信号WD［3:0］（WD［3］〜WD［0］）が入力される。ここで、WD［3］、WD［2］、WD［1］は、それぞれ記録ヘッド４のノズルから、大滴、中滴、小滴のインクを吐出させるヘッド駆動波形であり、WD［0］はインクを吐出させない（サイズ０のインク滴を吐出させるとも言える。）微駆動波形である。つまり、ノズルから吐出されるインク滴の最大サイズは大滴のサイズであり、最小サイズは０であると言える。ヘッド制御部１０４は、複数（ここでは４個）の階調制御信号を生成可能であり、本発明に係る階調制御信号生成手段に対応する。
【００３０】
画像ラッチ部１１３にラッチされた画像データは、階調デコーダ１１４に入力された階調制御信号を基にデコードされ、スイッチング回路１１５により、各ノズルの駆動電圧（駆動波形信号）ＶoutN（Ｎ＝１〜ｎ）として、各圧電素子４１に供給される。
【００３１】
〈ヘッドの駆動タイミング〉
図４は、図３におけるヘッド制御部からヘッド駆動部へ出力される１駆動周期のデータ等の波形及びタイミングを示す図である。
【００３２】
ヘッド制御部１０４は、ヘッド駆動部１１１に対し記録ヘッド４のノズル数（＝圧電素子４１の数、ここではｎ個）分の画像のシリアルデータSDを画像データ転送クロックSCKによってシフトレジスタ１１２内に転送する（期間t1）。
【００３３】
転送が完了すると、画像データラッチ信号SLnによりノズル毎の画像ラッチ部１１３に記憶させる（期間t2）。画像データのラッチ後、ヘッド制御部１０４から各階調値のインク滴をノズルから吐出させるための階調制御信号WD[3:0]がヘッド制御部１０４から出力される（期間t3）。ここで、期間t3は記録ヘッド４の１回の駆動期間である。
【００３４】
ここで、階調制御信号WD[3:0]は、パルス幅と電圧振幅のみを設計パラメータとするデジタル駆動波形である。デジタル駆動波形の場合、駆動波形を多種多様にできることから、駆動波形の出力タイミングを各インク吐出ノズルの吐出曲がりの特性に合わせて補正することで高画質化できる、というメリットがある。
【００３５】
前述のように、WD［3］、WD［2］、WD［1］は、それぞれ記録ヘッドのノズルから、大滴、中滴、小滴のインクを吐出させる駆動波形であり、WD［0］はインクを吐出させない微駆動波形である。WD［3］、WD［2］、WD［1］は、それぞれ期間t3内で３回、２回、１回、一定期間アクティブ（ローレベル）となり、WD［0］は、期間t3内で１回、WD［1］がアクティブになる期間より短い期間アクティブとなる。
【００３６】
階調デコーダ１１４では、ラッチされた画像データで階調制御信号WD[3:0]を選択し、スイッチング回路１１５を介して、記録ヘッド４内のノズルＮ（Ｎ＝１〜ｎ）の圧電素子４１を駆動する駆動電圧ＶoutNとなり、画像データに基づくインク吐出が行われる。
【００３７】
〈第１の実施形態に係る画像形成装置におけるヘッド制御部及びキャリッジの構成〉
図５は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置におけるヘッド制御部及びキャリッジのブロック図である。この図において、図３と同一の部分又は対応する部分には図３と同じ参照符号が付されている。
【００３８】
本実施形態において、ヘッド制御部１０４は、図３におけるヘッド制御部１０４に対し、欠損ノズル特定手段としての波形解析部１２０を付加したものである。また、ヘッド駆動部１１１は、図３におけるヘッド駆動部１１１に対しメモリ１１６、タイミング調整手段としてのタイミング調整部１１７、及び検査用駆動電流検出手段としての波形観測部１１８を付加したものである。
【００３９】
メモリ１１６には、ヘッド制御部１０４から、ノズル毎の圧電素子４１に対応する階調制御信号の立ち下がり及び立ち上がりのタイミングを分散させるための補正値PNDが書き込まれる。
【００４０】
タイミング調整部１１７は、入力された階調制御信号WD[3:0]の立ち下がり及び立ち上がりのタイミングをメモリ１１６に格納された補正値に基づいて調整し、ノズル検査用の階調制御信号（以下、検査用階調制御信号）として階調デコーダ１１４へ出力する。タイミング調整部１１７は、ヘッド制御部１０４と協働して、検査用駆動電圧生成手段を構成する。
【００４１】
検査用階調制御信号の全てのアクティブ期間は、階調デコーダ１１４において、画像ラッチ部１１３にラッチされている検査用画像データにより選択され、スイッチング回路１１５から圧電素子４１へ入力される。
【００４２】
波形観測部１１８は、ノズルＮの圧電素子４１に検査用駆動電圧VoutNcが印加された時に圧電素子４１に供給された（流れた）電流(検査用駆動電流)の波形を観測し、波形データPWDを波形解析部１２０へ転送する。波形解析部１２０は、入力された波形データPWDを解析することで、欠損したノズルを特定する。
【００４３】
〈検査用駆動電圧及び検査用駆動電流の第１の例〉
図６は、図５におけるスイッチング回路から圧電素子に印加される検査用駆動電圧、及びその印加により圧電素子に供給された検査用駆動電流の波形及びタイミングの第１の例を示す図である。ここには、ノズル１〜４からなる４個のノズルに対応する圧電素子の検査用駆動電圧であるＶout1c〜Ｖout4c、及び検査用駆動電流Ｉを示している。
【００４４】
ここで、「WD0の中滴」（Ｖout1c）は中滴（WD[2]）をタイミング調整部１１７で遅延させずに階調デコーダ１１４へ出力したときの駆動電圧であり、「WD1の中滴」（Ｖout2c）は中滴（WD[2]）をタイミング調整部１１７で一定時間t4遅延させて階調デコーダ１１４へ出力したときの駆動電圧である。
【００４５】
また、「WD0の小滴」（Ｖout3c）は小滴（WD[1]）をタイミング調整部１１７で遅延させずに階調デコーダ１１４へ出力したときの駆動電圧であり、「WD1の小滴」（Ｖout4c）は小滴（WD[1]）をタイミング調整部１１７で一定時間t4遅延させて階調デコーダ１１４へ出力したときの駆動電圧である。
【００４６】
つまり、タイミング調整部１１７は、メモリ１１６から２個の補正値として、０及びt4を選択して読み出し、入力された階調制御信号WD[2]、WD[1]の調整に用いており、WD0、WD1は、それぞれ遅延時間０、t4に対応している。ここでは、WD0の遅延時間を０としたが、０より大きくt4より小さな値でもよい。また、Ｖout1cとＶout2cのアクティブ期間同士の時間差、Ｖout3cとＶout4cのアクティブ期間同士の時間差を同じt4としたが異なる時間差にしてもよい。
【００４７】
また、期間t3内に３個のノズルを検査するのであれば、タイミング調整部１１７にて階調制御信号WD[3]、WD[2]、WD[1]を同じ時間遅延させる（遅延時間０を含む）ことで、タイミングの異なる３個の検査用階調制御信号を生成することができる。
【００４８】
ノズル１〜４に、それぞれＶout1c〜Ｖout4cが印加されたとき、波形観測部１１８により検出される検査用駆動電流Ｉの波形はＶout1c〜Ｖout4cを微分（立ち下がり及び立ち上がりを検出）し、合成したものとなる。
【００４９】
即ち、スイッチング回路１１５から各圧電素子４１には検査用駆動電圧Ｖout1c〜Ｖout4cが個別に印加され、検査用駆動電圧Ｖout1c〜Ｖout4cが各圧電素子４１に印加されたときに各圧電素子４１を通ってグランド（GND）に流れる検査用駆動電流Ｉは波形観測部１１８に共通に入力される。
【００５０】
ここで、検査用駆動電圧Ｖout2cが印加されたときの検査用駆動電流Ｉのピーク値が検査用駆動電圧Ｖout1c、Ｖout3c、Ｖout4cが印加されたときの検査用駆動電流Ｉのピーク値より小さくなっている理由は、ノズル２に対応する圧電素子４１のインピーダンスがノズル欠損により高くなっていることに起因して、検査用駆動電流の立ち下がり及び立ち上がりの傾斜が緩くなるからである。従って、波形解析部１２０で±ａ/２を閾値とした場合、この閾値と検査用駆動電流Ｉのピーク値との大小関係を比較して、検査用駆動電流Ｉが閾値より小さければ、WD1の中滴に欠損がある、即ちノズル２に欠損があることが分かる。
【００５１】
〈検査用駆動電圧及び検査用駆動電流の第２の例〉
図７は、図５におけるスイッチング回路から圧電素子に印加される検査用駆動電圧、及びその印加により圧電素子に供給された検査用駆動電流の波形及びタイミングの第２の例を示す図である。ここでも図６と同様、ノズル１〜４からなる４個のノズルに対応する圧電素子の検査用駆動電圧であるＶout1c〜Ｖout4c、及び検査用駆動電流Ｉを示している。
【００５２】
ここで、「WD0の大滴」（Ｖout1c）は大滴（WD[3]）をタイミング調整部１１７で遅延させずに階調デコーダ１１４へ出力したときの駆動電圧であり、「WD1の中滴」（Ｖout2c）は中滴（WD[2]）をタイミング調整部１１７で一定時間t4（図示省略）遅延させて階調デコーダ１１４へ出力したときの駆動電圧である。
【００５３】
また、「WD0の小滴」（Ｖout3c）は小滴（WD[1]）をタイミング調整部１１７で遅延させずに階調デコーダ１１４へ出力したときの駆動電圧であり、「WD1の微駆動」（Ｖout4c）は微駆動（WD[0]）をタイミング調整部１１７で一定時間t4（図示省略）遅延させて階調デコーダ１１４へ出力したときの駆動電圧である。
【００５４】
ノズル１〜４に、それぞれＶout1c〜Ｖout4cが印加されたとき、波形観測部１１８により、Ｖout1c〜Ｖout4cを微分（立ち下がり及び立ち上がりを検出）し、合成した波形の検査用駆動電流Ｉが観測される。
【００５５】
ここでは、図６に示す検査用駆動電流とは異なり、検査用駆動電圧Ｖout1c〜Ｖout4cの全ての立ち下がり及び立ち上がりに対応する検査用駆動電流Ｉのピーク値が同じになっているため、各ノズルに対応する圧電素子４１のインピーダンスは変わらない。従って、波形解析部１２０で±ａ/２を閾値とした場合、ノズル１〜４には欠損が無いと判定される。
【００５６】
このように、記録ヘッド４のノズル数（＝圧電素子４１の数）が４個の場合は、検査用駆動電圧Ｖout1c〜Ｖout4cの立ち下がり及び立ち上がりのタイミングがずれるように、階調制御信号WD［3:0］の４つの階調値から２つ以上を選択し、メモリ１１６に２つの遅延時間(0、t4)設定することで、記録ヘッド４の１回の駆動で欠損したノズルを特定することができる。
【００５７】
しかし、記録ヘッド４に多数（例えば２４個）のノズルが設けられている場合、記録ヘッド４の１回の駆動で欠損したノズルを特定するためには、多数の遅延時間をメモリ１１６に設定することが必要となり、タイミング調整部１１７における処理も複雑になる。
【００５８】
そこで、記録ヘッド４が多数のノズルを備えている場合、記録ヘッド４の複数回の駆動で欠損したノズルを特定する。図８は、多数のノズルの内、４個のノズルＡ〜Ｄの欠損を３回の駆動の結果に基づいて特定する方法を説明するための図である。
【００５９】
図示のように、１回目の駆動時、ノズルＡ〜ＤにWD1の中滴に対応する検査用駆動電圧（図６のＶout2cと同じ）が供給され、検査用駆動電流Ｉの波形の閾値を解析した結果、WD1の中滴が吐出されるはずのノズルが欠損していることが検知される。しかし、ノズルＡ〜Ｄの全てが、中滴が吐出されるはずのノズルであるため、この段階ではノズルＡ〜Ｄの全てに欠損している可能性があり、特定できない。
【００６０】
２回目の駆動時は、ノズルＢ及びＤの検査用駆動電圧は１回目と同じにし、ノズルＡ及びＣの検査用駆動電圧をWD0の中滴に対応する検査用駆動電圧（図６のＶout1cと同じ）に変更した。検査用駆動電流Ｉの波形の閾値を解析した結果、WD1の中滴が吐出されるはずのノズルが欠損していることが検知される。この結果、欠損しているノズルはノズルＢ、Ｄの少なくとも一方であることが分かる。
【００６１】
３回目の駆動時は、ノズルＡ及びＤの検査用駆動電圧をWD0の大滴に対応する検査用駆動電圧（図７のＶout1cと同じ）にし、ノズルＢ及びＣの検査用駆動電圧をWD1の小滴に対応する検査用駆動電圧（図６のＶout4cと同じ）にした。検査用駆動電流Ｉの波形の閾値を解析した結果、WD1の小滴が吐出されるはずのノズルが欠損していることが検知される。この結果、欠損しているノズルはノズルＢ、Ｃの少なくとも一方であることが分かる。従って、これら３回の結果を総合することで、ノズルＢのみが欠損していることが分かる。
【００６２】
〈第２の実施形態に係る画像形成装置におけるヘッド制御部及びキャリッジの構成〉
図９は、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置におけるヘッド制御部及びキャリッジのブロック図である。この図において、図５と同一の部分又は対応する部分には図５と同じ参照符号が付されている。
【００６３】
本実施形態におけるヘッド制御部１０４及びキャリッジ３のハードウェアブロックは図５（第１の実施形態）と同じである。ただし、ヘッド制御部１０４がタイミング調整部１１７へ出力する階調制御信号の内容、ヘッド制御部１０４がメモリ１１６へ書き込む補正値の内容、及びタイミング調整部１１７が階調デコーダ１１４へ出力する検査用階調制御信号の内容が異なる。
【００６４】
即ち、ヘッド制御部１０４は、階調制御信号WD［3:0］として、１つの階調値のみの階調制御信号（ここではWD［0］）をタイミング調整部１１７へ出力する。また、ヘッド制御部１０４はノズルの数と同じｎ個の補正値PNDをメモリ１１６に書き込む。また、タイミング調整部１１７は、ノズルの数と同じｎ個の異なるタイミングの検査用階調制御信号WD0［3:0］〜WDn［3:0］を階調デコーダ１１４へ出力する。
【００６５】
〈検査用駆動電圧及び検査用駆動電流〉
図１０は、図９におけるスイッチング回路から圧電素子に印加される検査用駆動電圧、及びその印加により圧電素子に供給された検査用駆動電流の波形及びタイミングの一例を示す図である。ここには、記録ヘッド４に搭載されているｎ個のノズルの内の４個のノズルであるノズル１〜４に対応する圧電素子４１の検査用駆動電圧であるＶout1c〜Ｖout4cを示している。
【００６６】
ここで、「WD1の微駆動」（Ｖout1c）は微駆動（WD[0]）をタイミング調整部１１７で一定時間t4（図示省略）遅延させて階調デコーダ１１４へ出力したときの検査用駆動電圧である（図7のＶout4cと同じ）。また、「WD2の微駆動」（Ｖout2c）、「WD3の微駆動」（Ｖout3c）、「WD4の微駆動」（Ｖout4c）は、それぞれ微駆動（WD[0]）をタイミング調整部１１７でt5、t6、t7（図示省略）遅延させて階調デコーダ１１４へ出力したときの駆動電圧である。
【００６７】
ここで、Ｖout1cとＶout2cのアクティブ期間同士の時間差、Ｖout2cとＶout3cのアクティブ期間同士の時間差、Ｖout3cとＶout4cのアクティブ期間同士の時間差を全て同じ（t5−t4＝t6−t5＝t7−t6）にしてもよいし、異なる値にしてもよい。
【００６８】
ノズル１〜４に、それぞれＶout1c〜Ｖout4cが印加されたとき、波形観測部１１８により、Ｖout1c〜Ｖout4cを微分（立ち下がり及び立ち上がりを検出）し、合成した波形の検査用駆動電流Ｉが観測される。
【００６９】
ここでは、検査用駆動電圧Ｖout1c〜Ｖout4cの全ての立ち下がり及び立ち上がりに対応する検査用駆動電流Ｉのピーク値が同じになっているため、各ノズルに対応する圧電素子４１のインピーダンスは変わらない。従って、波形解析部１２０で±ａ/２を閾値とした場合、ノズル１〜４には欠損が無いと判定される。
【００７０】
他のノズルについても同様に処理する。即ち、一般にノズルＮ（Ｎ＝１〜ｎ）について、WD[0]）を異なる時間遅延させて階調デコーダ１１４へ出力し、検査用駆動電圧ＶoutNcを各圧電素子４１に印加し、検査用駆動電流Ｉを波形観測部１１８で観測し、その波形を波形解析部１２０で解析することで、ノズルＮ（Ｎ＝１〜ｎ）の欠損の有無を判定することができる。
【００７１】
本実施形態によれば、微駆動の階調制御信号WD[0]を用いることにより、インクを吐出させることなく、ノズルの欠損を検知することができる。また、ノズルの数と同数の補正値を用いることにより、１回の駆動で全ノズルを検査することができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、メモリ１１６に格納する補正値の数をノズルの数（ｎ）と同数にしたが、補正値の数はｎ個未満、２個以上であればよい。補正値の数が多い程、少ない駆動回数で全てのノズルの欠損の有無を判定することができる。また、WD［0］以外の階調制御信号を用いることもできる。
【００７３】
〈第３の実施形態に係る画像形成装置におけるヘッド制御部及びキャリッジの構成〉
図１１は、第３の実施形態に係る画像形成装置におけるヘッド制御部及びキャリッジのブロック図である。この図において、図９と同一の部分又は対応する部分には図９と同じ参照符号が付されている。
【００７４】
本実施形態は、第２の実施形態におけるキャリッジ３に、記録ヘッド４の温度測定手段としての温度測定部１１９を付加し、その測定値TDをヘッド制御部１０４へ送り、ヘッド制御部１０４は接続されているＲＯＭ（図２のＲＯＭ１０２）に格納されている温度補正テーブルにより、その測定値TDに応じて検査用駆動電流Ｉの閾値を補正する（可変設定する）ように構成したものである。
【００７５】
図１２に温度補正テーブルの一例を示す。この温度補正テーブルは、事前評価で取得した記録ヘッド４の温度と、検査用駆動電流Ｉの閾値との関係に基づいて作成し、ＲＯＭに格納したものである。
【００７６】
図示のように、温度がｋ℃のとき（ｋは０以上の整数）、閾値を「ａ/２＋ｂ＊ｋ」とした。ここで、ａはノズル欠損のない検査用駆動電流のピーク値の絶対値であり、ｂは事前評価で取得した重みである。
【００７７】
〈ノズル欠損の解消〉
図１３は、ノズル欠損を解消させるための駆動電圧の一例を示す図である。ここでは、欠損のあったノズルであるノズル１には、大滴、即ち最大サイズのインク滴を吐出させる階調駆動信号WD［3］に基づいて駆動電圧Ｖout1を供給している。また、欠損のないノズルであるノズル２には、インク滴を吐出させない（最小サイズであるサイズ０のインク滴を吐出させるとも言える。）微駆動の階調駆動信号WD［0］に基づいて駆動電圧Ｖout2を供給している。
【００７８】
これにより、ノズルの欠損を空吐出により解消させる（リフレッシュする）とともに、欠損のないノズルからの無駄なインクの吐出を防止することができる。
【００７９】
以上、詳細に説明したように、本発明の実施形態に係る画像形成装置は下記（１）〜（５）の特徴を備えている。
（１）１駆動周期内に複数のノズルに印加する検査用駆動電圧のアクティブのタイミングを分散させるので、駆動波形信号の種類に応じた数の検査用半導体スイッチが不要になる。また、１回の検査用駆動電圧（駆動波形信号）の出力で複数のノズルを検査することができる。
（２）微駆動の階調制御信号WD[0]を用いることにより、インクを吐出させることなく、ノズルを検査することができる。
（３）ノズルの数と同数の補正値を用いることにより、１回の駆動で全ノズルを検査することができる。
（４）ノズル欠損の有無を判定するための検査用駆動電流の閾値を記録ヘッド４の温度に応じて補正することにより、記録ヘッド４の温度にかかわらず、ノズル欠損の有無を正確に判定することができる。
（５）欠損のあったノズルから大滴を吐出させ、欠損のないノズルからインク滴を吐出させないように階調制御信号を選択することにより、ノズルの欠損を空吐出により解消させるとともに、欠損のないノズルからの無駄なインクの吐出を防止することができる。
【符号の説明】
【００８０】
３…キャリッジ、４，４ａ，４ｂ…記録ヘッド、４１…圧電素子、１０４…ヘッド制御部、１１１，１１１ａ〜１１１ｄ…ヘッド駆動部、１１２…シフトレジスタ、１１３…画像ラッチ部、１１４…階調デコーダ、１１５…スイッチング回路、１１７…タイミング調整部、１１８…波形観測部、１２０…波形解析部、Ｖout1〜Ｖout4，ＶoutN…駆動電圧、Ｖout1c〜Ｖout4c，ＶoutNc…検査用駆動電圧。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特許第４９３５１５５号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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