(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルと、
前記複数のノズルに夫々連通し、液体を収容する複数の圧力室と、
前記複数のノズルに夫々対応して設けられ、振動板を介して複数の圧力室とそれぞれ対向するよう配置される複数の圧電素子と、
前記圧力室内に残留振動を生じさせて前記ノズル又は前記圧力室内の前記液体の状態を検出するために、状態検出用波形データを基に状態検出用波形を生成し前記圧電素子へ印加する波形生成部と、
ノズル毎の固有値としてノズル毎のノズル径を記憶する記憶手段と、
前記ノズル毎のノズル径に応じて、検出用基準波形データを補正して、前記波形生成部で用いられる前記状態検出用波形データを生成する、制御部と、を備える、
液滴吐出装置。
【請求項２】
複数のノズルと、
前記複数のノズルに夫々連通し、液体を収容する複数の圧力室と、
前記複数のノズルに夫々対応して設けられ、振動板を介して複数の圧力室とそれぞれ対向するよう配置される複数の圧電素子と、
前記圧力室内に残留振動を生じさせて前記ノズル又は前記圧力室内の前記液体の状態を検出するために、状態検出用波形データを基に状態検出用波形を生成し前記圧電素子へ印加する波形生成部と、
ノズル毎の固有値として圧電素子毎の静電容量を記憶する記憶手段と、
それぞれのノズルに対応する前記圧電素子毎の静電容量に応じて、検出用基準波形データを補正して、前記波形生成部で用いられる前記状態検出用波形データを生成する、制御部と、を備える、
液滴吐出装置。
【請求項３】
複数のノズルと、
前記複数のノズルに夫々連通し、液体を収容する複数の圧力室と、
前記複数のノズルに夫々対応して設けられ、振動板を介して複数の圧力室とそれぞれ対向するよう配置される複数の圧電素子と、
前記圧力室内に残留振動を生じさせて前記ノズル又は前記圧力室内の前記液体の状態を検出するために、状態検出用波形データを基に状態検出用波形を生成し前記圧電素子へ印加する波形生成部と、
ノズル毎の固有値として、ノズル径及び圧電素子の静電容量を記憶する記憶手段と、
前記ノズル毎のノズル径、及びそれぞれのノズルに対応する前記圧電素子毎の静電容量に応じて、検出用基準波形データを補正して、前記波形生成部で用いられる前記状態検出用波形データを生成する、制御部と、を備える、
液滴吐出装置。
【請求項４】
複数のノズルと、
前記複数のノズルに夫々連通し、液体を収容する複数の圧力室と、
前記複数のノズルに夫々対応して設けられ、振動板を介して複数の圧力室とそれぞれ対向するよう配置される複数の圧電素子と、
前記圧力室内に残留振動を生じさせて前記ノズル又は前記圧力室内の前記液体の状態を検出するために、状態検出用波形データを基に状態検出用波形を生成し前記圧電素子へ印加する波形生成部と、
ノズル毎の固有値を記憶する記憶手段と、
前記ノズル毎の固有値に応じて、検出用基準波形データを補正して、前記波形生成部で用いられる前記状態検出用波形データを生成する、制御部と、
残留振動検知部と、
演算部と、を備え、
前記波形生成部は、ノズル正常状態において、所定の標準波形を前記圧電素子へ印加し、
前記残留振動検知部は、前記標準波形を前記圧電素子へ印加した後に前記圧力室内の液体に発生する前記残留振動を検知し、
前記演算部は、前記標準波形の印加後に発生した前記残留振動を基に、ノズル毎の固有値を算出し、
前記制御部は、算出された前記ノズル毎の固有値に応じて、前記検出用基準波形データを補正して前記状態検出用波形データを生成する、
液滴吐出装置。
【請求項５】
前記算出されたノズル毎の固有値は、前記標準波形の印加後に発生した前記残留振動の減衰比である、
請求項４に記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
前記算出されたノズル毎の固有値は、前記標準波形の印加後に発生した前記残留振動の周波数である、
請求項４に記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記圧力室内の液体に発生する前記残留振動を検知する残留振動検知部と、
前記検知した残留振動に基づいて、検出値を算出する演算部と、
前記状態検出用波形を前記圧電素子へ印加した後に発生する前記圧力室内の前記残留振動に基づいて算出した前記検出値に基づいて、前記ノズル又は前記圧力室内の液体に異常があるかどうか判断する判断部と、をさらに備える
請求項１乃至６の何れか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
前記判断部における判断に用いられる前記検出値は、前記状態検出用波形の印加後に発生した前記残留振動に基づいて前記演算部が算出した減衰比である、
請求項７に記載の液滴吐出装置。
【請求項９】
前記判断部における判断に用いられる前記検出値は、前記状態検出用波形の印加後に発生した前記残留振動に基づいて前記演算部が算出した周波数である、
請求項７に記載の液滴吐出装置。
【請求項１０】
前記記憶手段は、前記ノズル毎の固有値と前記状態検出用波形との相関テーブルを記憶し、
前記制御部は、前記相関テーブルに応じて、前記検出用基準波形データを補正して前記状態検出用波形データにする、
請求項１乃至９の何れか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の液滴吐出装置を備える、
画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の液滴吐出装置の制御方法であって、
検出用基準波形データを生成するステップと、
ノズル毎の固有値としてのノズル毎のノズル径に応じて、検出用基準波形データを補正して状態検出用波形データを生成するステップと、
前記状態検出用波形データを基に状態検出用波形を生成し前記圧電素子へ印加するステップと、
前記状態検出用波形によって、前記圧力室内の液体の残留振動を生じさせて状態を検出するステップと、備える、
液滴吐出装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の液滴吐出装置に実行させるプログラムであって、
検出用基準波形データを生成する処理と、
ノズル毎の固有値としてのノズル毎のノズル径に応じて、検出用基準波形データを補正して状態検出用波形データを生成する処理と、
前記状態検出用波形データを基に状態検出用波形を生成し前記圧電素子へ印加する処理と、
前記状態検出用波形によって、前記圧力室内の液体の残留振動を生じさせて状態を検出する処理と、有する、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置、画像形成装置、液滴吐出装置の制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として、例えば、インクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、インク液滴を吐出するノズルと、ノズルに連通する圧力室と、圧力室内のインクを加圧する圧電素子、等を有するインクジェット記録ヘッドにより、記録媒体（紙、金属、木材、セラミックス、等）に、所望の文字、図形、等を形成する。
【０００３】
アクチュエータである圧電素子を電気信号で駆動してインク室からインク滴を噴射させる装置において、圧電素子を駆動した後に圧電素子に発生する起電圧より残留振動の周期や振幅を検出し、インク室内の気泡の有無、インク未充填を判断し、ノズル不具合によるプリントミスなどの誤動作を防止できることが既に知られている（特許文献１）。
【０００４】
あるいは、特許文献２には、状態変化による残留振動を検出することが目的で、台形状のパルス駆動信号で圧電式アクチュエータを駆動し、発生する残留振動を検出して、その振動の状態からノズル状態を検出する場合、インク温度に応じて残留振動を検出するための検出用波形を設定することで、残留振動の振幅が一定となることが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ノズル径やピエゾの静電容量などノズル毎のばらつきがあるため、それぞれの固有振動数にばらつきが生じている。これにより、同じ検出用波形では、ノズル毎の状態を正確に検出できないおそれがあった。
【０００６】
そこで、上記事情に鑑み、本発明の一態様では、異常状態を高精度で検出することができる液滴吐出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】
【０００７】
本発明の一態様の液滴吐出装置は、複数のノズルと、前記複数のノズルに夫々連通し、液体を収容する複数の圧力室と、前記複数のノズルに夫々対応して設けられ、振動板を介して複数の圧力室とそれぞれ対向するよう配置される複数の圧電素子と、前記圧力室内に残留振動を生じさせて前記ノズル又は前記圧力室内の前記液体の状態を検出するために、状態検出用波形を前記圧電素子へ印加する波形生成部と、ノズル毎の固有値としてノズル毎のノズル径を記憶する記憶手段と、前記ノズル毎のノズル径に応じて、検出用基準波形を補正して、前記波形生成部で用いられる前記状態検出用波形を生成する、制御部と、を備えることを要件とする。
【発明の効果】
【０００８】
本実施の形態によれば、液滴吐出装置において、異常状態を高精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置を例示する図である。
【図２】ラインヘッド構成のインクキャリッジ部の側面図及び斜視図である。
【図３】シリアルヘッド構成のインクキャリッジ部の概略図である。
【図４】ラインヘッド構成のインクジェット記録ヘッドアレイを例示する底面図である。
【図５】インクジェット記録ヘッドの一例を例示する斜視図である。
【図６】インクジェット記録ヘッドの構成を例示する斜視図である。
【図７】圧力室におけるインク吐出及び残留振動を示す動作概念図である。
【図８】図７の駆動波形印加期間及び残留振動波形発生期間を例示する図である。
【図９】減衰振動波形と減衰比との関係を示す図である。
【図１０】残留振動実測波形とインク粘度との関係を示す図である。
【図１１】減衰比ζとインク粘度μとの関係を示す図である。
【図１２】第１の実施形態に係る液滴吐出装置のブロック図である。
【図１３】本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの回路図である。
【図１４】残留振動波形と検出した振幅値とを示す図である。
【図１５】正常吐出のときの圧力室内のインク及び残留振動波形を例示ずる図である。
【図１６】ノズル表面が乾燥したときの圧力室内のインク及び残留振動波形を例示する図である。
【図１７】ノズル径がばらついたときの状態検出用波形の波形制御を例示する図である。
【図１８】圧電素子の静電容量がばらついたときの状態検出用波形の波形制御を例示する図である。
【図１９】ノズル径及び圧電素子の静電容量に応じた状態検出用波形の振幅と周波数の補正率を例示するテーブルである。
【図２０】図１９に示すテーブルを基に、状態検出用波形を補正した制御例を示す。
【図２１】本発明の第２の実施形態におけるノズル毎の固有値を取得するフローを説明する図である。
【図２２】固有値検出用波形の残留振動波形の周波数及び減衰比に応じた状態検出用波形の補正率を例示するテーブルである。
【図２３】固有値検出用波形の残留振動波形に応じた状態検出用波形の波形制御を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面及び表を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
本明細書において、「正常状態」とは、ノズルからインク液滴が正常に吐出している状態を指し、「異常状態」とは、ノズル又は圧力室内の液体に異常があることを示す。例えば、即ち、ノズルからインク液滴が吐出していない（不吐出）状態、ノズルから適正量のインク液滴が吐出していない状態、インク液滴が適正な位置に着弾していない状態、ノズルに何か付着している状態等を指すものとする。
【００１２】
本明細書において、圧力室内のインクを加圧する圧力発生素子として、圧電素子を用いる場合について説明する。
【００１３】
＜インクジェット記録装置＞
図１は、本実施の形態に係るオンデマンド方式におけるライン走査型のインクジェット記録装置の一例を示す概略構成図である。
【００１４】
図１に示すように、インクジェット記録装置１００は、記録媒体供給部１１１と記録媒体回収部１１２との間に配置され、記録手段１０１、記録手段１０１に対向して設けられるプラテン１０２、乾燥手段１０３、維持・回復手段１１４、記録媒体搬送装置、等を含む。
【００１５】
記録媒体搬送装置は、規制ガイド１０４、インフィード部１０５、ダンサローラ１０６、ＥＰＣ（Ｅｄｇｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）１０７、蛇行量検出器１０８、アウトフィード部１０９、プラー１１０、等を含む。
【００１６】
連続する記録媒体（ロール紙、連続紙、等とも称される）１１３は、記録媒体供給部１１１から高速で繰り出され、記録媒体回収部１１２により巻き取り回収される。
【００１７】
＜インクジェット記録ヘッドモジュール＞
図２は、インクジェット記録装置１００に搭載されるインクジェット記録ヘッドモジュールの一例を示す概略側面図である。図２は、ラインヘッド構成のインクキャリッジ部であって、図２（Ａ）は、側面図であり、図２（Ｂ）は、斜視図である。
【００１８】
図２に示すように、インクジェット記録ヘッドモジュール（液滴吐出装置）２００は、駆動制御基板２１０、インクジェット記録ヘッド２２０、ケーブル２３０、アジャストプレート２７０、等を含む。
【００１９】
駆動制御基板２１０は、インク粘度を取得する取得部（制御部）２１１、圧電素子に印加する駆動波形を生成する駆動波形生成部２１２、記憶手段２１３，２１４、インク粘度に基づいて、画像データを補正する画像処理部、等が搭載されるリジッド基板である。
【００２０】
インクジェット記録ヘッド２２０は、ヘッド基板２２１、残留振動検知基板２２２、ヘッド駆動ＩＣ基板２２３、インクタンク２２４、剛性プレート２２５、等を含む。インクジェット記録ヘッド２２０は、駆動波形生成部２１２により生成される駆動波形に基づいて、圧電素子を駆動させ、複数のノズルからインク滴を吐出させる。
【００２１】
ケーブル２３０は、駆動制御基板側コネクタ２３１及びヘッド側コネクタ２３２と電気的に接続され、駆動制御基板２１０とヘッド基板２２１との間のアナログ信号通信、デジタル信号通信を担う。
【００２２】
ライン走査型のインクジェット記録装置において、１又は複数のインクジェット記録ヘッド２２０は、記録媒体１１３の搬送方向に対して垂直な方向に並べて配置され、印字ノズルは、印刷幅全域に配置される（図２（Ｂ）参照）。アジャストプレート２７０により固定されるインクジェット記録ヘッド２２０から、インク滴を吐出させることで、記録媒体１１３への高速な画像形成が可能となる。ライン走査型のインクジェット記録装置に、本実施の形態に係る液滴吐出装置を適用する場合、後述する往路復路データ並び替え部を搭載する必要が無いため、回路規模を低減することができる。
【００２３】
なお、１又は複数のインクジェット記録ヘッドを、記録媒体１１３の搬送方向に対して垂直な方向へ移動させて画像を形成するシリアル走査型のインクジェット記録装置に、本実施の形態に係る液滴吐出装置を適用することも可能である。シリアル走査型のインクジェット記録装置に、本実施の形態に係る液滴吐出装置を適用する場合、２つ以上のインクジェット記録ヘッドを使用しなくて済む。
【００２４】
図３は、シリアルヘッド構成のインクキャリッジ部の概略図（上面図）である。図３では、シリアル走査型のインクジェット記録装置における内部の機械的構成を示す。
【００２５】
インクキャリッジ部３０１は、主走査方向（図中矢印Ａ方向）に往復移動し、副走査方向（図中矢印Ｂ方向）に間欠的に搬送される記録媒体３０９に対して、画像を形成する。インクキャリッジ部３０１は、主走査方向に沿って延設される主ガイドロッドにより支持される。又、インクキャリッジ部３０１には、連結片が設けられており、連結片は、主ガイドロッドと平行に設けられる副ガイド部材に係合して、インクキャリッジ部３０１の姿勢を安定化させる。
【００２６】
インクキャリッジ部３０１は、ギア３０４と加圧コロ３０５との間に張架されるタイミングベルト３０６に連結される。インクキャリッジ部３０１は、主走査モータ３０３の駆動力が、ギア３０４、加圧コロ３０５、タイミングベルト３０６、等を介して伝わることで、主走査方向に往復移動する。インクキャリッジ部３０１が、往復移動を開始すると、記録媒体３０９への記録が開始され、記録媒体３０９は、給紙部、搬送部、等を介して、プラテン３１０へと搬送される。加圧コロ３０５は、ギア３０４との間の距離を調整し、タイミングベルト３０６に対して所定のテンションを与える。
【００２７】
インクキャリッジ部３０１における主走査方向の移動は、主走査方向に沿ってインクキャリッジ部３０１に設けられるエンコーダセンサ３０７が、エンコーダシート３０８のマークを検知して得られるエンコーダ値に基づいて制御される。エンコーダセンサ３０７は、主走査方向に沿って備えられるエンコーダシート３０８を読み取ることで、インクキャリッジ部３０１の位置を検知する。
【００２８】
インクキャリッジ部３０１には、イエロー（Ｙ）インクを吐出するインクジェット記録ヘッド３０２ｙ、マゼンタ（Ｍ）インクを吐出するインクジェット記録ヘッド３０２ｍ、シアン（Ｃ）インクを吐出するインクジェット記録ヘッド３０２ｃ、クロ（Ｋ）インクを吐出するインクジェット記録ヘッド３０２ｋが搭載される。記録手段３０２（３０２ｙ，３０２ｍ，３０２ｃ，３０２ｋ）は、吐出面が、記録媒体３０９側へ向くように設置される。各インクジェット記録ヘッドは、複数のノズルを備えており、搬送される記録媒体３０９にノズル列からインク滴を吐出させることで、記録媒体３０９に対して、画像を形成する。
【００２９】
記録手段３０２にインクを供給するインク供給体であるカートリッジは、インクジェット記録装置内の所定位置に配置される。記録手段３０２とカートリッジとは、パイプで連結され、パイプを介して、カートリッジから記録手段３０２へとインクが供給される。
【００３０】
インクジェット記録ヘッドの吐出面と対向する位置には、プラテン３１０が設けられる。プラテン３１０は、記録手段３０２から記録媒体３０９へとインクを吐出する際に、記録媒体３０９を支持する。図３に示すインクジェット記録装置は、インクキャリッジ部３０１における主走査方向の移動距離が長い広幅機であり、プラテン３１０は、複数の板状部材が、主走査方向に繋がって構成される。
【００３１】
記録媒体３０９は、搬送ローラにより挟持され、副走査方向に搬送される。又、記録媒体３０９は、副走査方向への搬送が停止されている間は、プラテン３１０の裏面（記録媒体が載置される面とは逆の面）側に設けられる吸引ファンにより吸引され、プラテン３１０の表面に保持される。記録媒体３０９として、はがき等の厚手の用紙、コート紙等のカールの強い用紙、マットフィルムのような表面にざらつきのある用紙、等を用いる場合は、記録媒体３０９とインクキャリッジ部３０１との間の距離を大きくすることが好ましい。
【００３２】
なお、シリアル走査型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信頼性を維持するための維持機構を備えていても良い。維持機構は、例えば、インクジェット記録ヘッドにおける吐出面の清掃やキャッピング、インクジェット記録ヘッドからの不要なインクの排出、等を行うことができる。又、駆動制御基板としては、ライン走査型のインクジェット記録装置に搭載される基板と、同様の構成・機能を有する基板を適用できる。
【００３３】
詳細は後述するが、本実施の形態に係る液滴吐出装置は、ノズル又は前記圧力室内の液体に異常があるかを発見するために、残留振動を発生させる際に、印加する残留振動を検知するための波形（検出用基準波形）をノズルの固有値に応じて補正して、状態検出用波形を生成する。このため、液滴吐出装置において、ノズル毎のインクの状態（異常状態）をより正確に検出することができる。
【００３４】
＜インクジェット記録ヘッド＞
図５は、インクジェット記録装置１００に搭載されるインクジェット記録ヘッド２２０の一例を示す斜視図である。
【００３５】
図５に示すように、インクジェット記録ヘッド２２０は、ノズルプレート２１、圧力室プレート２２、リストリクタプレート２３、ダイアフラムプレート２４、剛性プレート２２５、圧電素子群２６、等を含む。圧電素子群２６は、支持部材３４、複数の圧電素子３５、圧電素子接続基板３６、圧電素子駆動ＩＣ３７、電極パッド３８等を含む。
【００３６】
ノズルプレート２１には、複数のノズル２０が形成され、圧力室プレート２２には、各ノズル２０に対応する圧力室２７が形成される。リストリクタプレート２３には、圧力室２７と共通インク流路２８とを連通し、圧力室２７へのインク流量を制御するリストリクタ２９が形成され、ダイアフラムプレート２４には、振動板（弾性壁）３０及びフィルタ３１が形成される。これらのプレートが、順次重ねられ、位置決めされて接合されることにより流路板が形成される。流路板は、剛性プレート２２５と接合され、フィルタ３１と共通インク流路２８の開口部３２とが対向し、圧電素子群２６は、開口部３２に挿入される。インク導入パイプ３３の上側開口端は、共通インク流路２８に接続され、インク導入パイプ３３の下側開口端は、インクを充填したヘッドタンクに接続される。
【００３７】
ここで、一例として、ノズルプレート２１においてヘッドのインク吐出部であるノズル面には、吐出安定性、ワイピング性向上のため、Ｎｉ／ＰＴＦＥ共析、シリコーン樹脂、フッ素系撥水付与剤により形成された層が設けられている。ノズル面の表面エネルギーもノズル孔内壁のそれと合わせるとより効果的となる。従って、ノズル孔内壁も必要に応じてノズル表面と同様な処理が行なわれることがある。シリコーン層を形成する際、電着法以外ではノズル板裏面などシリコーン層を形成しない部分はフォトレジスト、水溶性樹脂等でマスキングし、シリコーン層形成後、レジストを剥離除去することによる。
【００３８】
このようにノズル孔の内壁に塗布処理がされるため、ノズル２０のノズル径は、塗布の状態により若干ばらつくことがあった。
【００３９】
支持部材３４の表面には、複数の圧電素子３５が形成され、圧電素子３５の自由端は、振動板３０に接着固定される。ここで、本発明の実施形態で利用される圧電素子はピエゾ型の電気−機械変換素子であり、圧電素子３５は、下部電極（第１の電極）と、電気機械変換層と、上部電極（第２の電極）とが積層した構成からなる。各インク吐出の圧力を発生させるために、ノズル２０に対応する各圧力室２７に対して個別の圧電素子３５が配置されることになる。
【００４０】
電気機械変換層は一例として、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックスなどが用いられ、これらは複数の金属酸化物を主成分として、積層して製造される金属複合酸化物として形成される。
【００４１】
電気機械変換層は積層後に切断されて形成されるため、製造工程において、僅かに膜厚にばらつきが生じることがあった。電気機械変換層の膜厚が薄くなると、静電容量が増加し、膜厚が厚くなると、静電容量が低下するというばらつきが生じる。
【００４２】
圧電素子接続基板３６の表面には、圧電素子駆動ＩＣ３７が形成され、圧電素子３５と圧電素子接続基板３６とは電気的に接続される。圧電素子３５は、駆動波形生成部により生成される駆動波形（例えば、駆動電圧波形、状態検出用波形、標準波形）に基づいて、圧電素子駆動ＩＣ３７により制御される。圧電素子駆動ＩＣ３７は、上位コントローラから伝送される画像データ、制御部２１１から出力されるタイミング信号、等に基づいて、制御される。
【００４３】
なお、図５では、図面の簡略化のため、ノズル２０、圧力室２７、リストリクタ２９、圧電素子３５、等を実際より少ない個数で図示している。
【００４４】
図６は、ヘッド部におけるインクジェット記録ヘッド２２０の拡大底面図である。
【００４５】
インクジェット記録ヘッド２２０は、複数のノズル２０を含み、複数のノズル２０は、記録媒体１１３の搬送方向に対して垂直な方向に、千鳥状に配置される。複数のノズルを千鳥状に配置することにより、印刷領域を高解像度化できる。
【００４６】
なお、図６で示すように、インクジェット記録ヘッド２２０のヘッド部に配置されるノズル（穴）２０の直径がノズル径Ｄであり、ノズル２０の数が図２０のフローで用いるＮ個に対応する。
【００４７】
なお、本実施の形態では、１列につき４個配置し、ノズル２０を、１列につき３２個、且つ２列の千鳥状に配置する構成を一例として示すが、列の数、各列に配置される個数は、特に限定されるものではない。
【００４８】
＜残留振動の検知＞
図７乃至図１４を用いて、本実施の形態に係る液滴吐出装置における残留振動検知の一例について説明する。
【００４９】
図７は、インクジェット記録ヘッド２２０における圧力室内のインクに発生する残留振動を示す動作概念図である。図７（Ａ）はインク液滴吐出中、図７（Ｂ）はインク液滴吐出後であり、両図により圧力室内に発生する圧力変化が模式的に示されている。
【００５０】
図８は、駆動波形印加期間及び残留振動波形発生期間の一例を示す概略図である。横軸は時間［ｓ］、縦軸は電圧［Ｖ］を示す。駆動波形印加期間は、図７（Ａ）に対応し、残留振動波形発生期間は、図７（Ｂ）に対応する。
【００５１】
図７（Ａ）に示すように、圧電素子３５（具体的には、圧電素子接続基板３６の電極パッド３８）に、駆動波形生成部２１２より生成される駆動波形が印加されると、圧電素子３５は、伸縮する。圧電素子３５から、振動板３０を介して、圧力室２７内のインクへと伸縮力が働き、圧力室２７内に圧力変化が生じることで、ノズル２０からインク液滴が吐出する。例えば、駆動波形の立ち下げ動作により、圧力室２７内の圧力は低くなり、駆動波形の立ち上げ動作により、圧力室２７内の圧力は高くなる（図８に示す駆動波形印加期間参照）。
【００５２】
図７（Ｂ）に示すように、圧電素子３５に、駆動波形が印加された後（インク液滴吐出後）、圧力室２７内のインクには、残留圧力振動が発生し、圧力室２７内のインクから、振動板３０を介して、圧電素子３５へと残留圧力波が伝播する。残留圧力波の残留振動波形は、減衰振動波形となる（図７に示す残留振動波形発生期間参照）。この結果、圧電素子３５（具体的には、圧電素子接続基板３６の電極パッド３８）に、残留振動電圧が誘起される。残留振動検知部は、残留振動電圧を検知し、検知結果を残留振動検知部の出力として、制御部２１１へと出力する。
【００５３】
このように、本実施の形態に係る液滴吐出装置において、残留振動検知部は、誘起された残留振動電圧を検知し、制御部は、残留振動検知部の出力に基づいて残留振動の減衰比又は周波数を算出し、吐出異常を判定することができる。
【００５４】
なお、図７では、駆動波形が印加され、インク液滴が吐出された際の残留振動電圧について説明したが、残留振動は、駆動波形よりも小さい微駆動波形を印加し、インクが吐出しない程度にインクの表面（メニスカス）を振動させた場合でも発生する。後述する異常状態を検知するために、残留振動を発生させる波形（状態検出用波形、及び所定の標準波形）は、ランニングコストを考慮する場合、液滴を吐出しない、微駆動波形であると好ましい。
【００５５】
なお、状態検出用波形のピーク幅ｔｐを長くし過ぎると、インクの振動速度が液吐出速度に到達し、液滴が吐出してしまう。そのため、例えば、ノズル２０に連通する圧力室２７の固有振動周期数をｆｃとし、（１／ｆｃ）で求められる固有振動周期をＴｃとすると、状態検出信用波形のＴｐを（１／３）Ｔｃ以下に設定すると好ましい。
【００５６】
次に、図９を用いて、残留振動波形の振幅値から減衰振動の減衰比を算出する過程と、吐出異常の有無を判定するための残留振動波形の振幅値について、説明する。
【００５７】
減衰振動の理論式は、ｘを時刻に対する減衰振動変位、ｘ０を初期変位、ζを減衰比、ω０を固有振動周波数、ωｄを減衰系の固有振動周波数、ｖ０を初期変化量、ｔを時刻として、数１で表せる。
【００５８】
【数１】
0006561645.tif 000002
減衰系の固有振動周波数ωｄは、数２で表せる。
【００５９】
【数２】
0006561645.tif 000003
対数減衰率δは、ａｎをｎ番目の振幅値、ａｎ＋ｍをｎ＋ｍ番目の振幅値として、数３で表せる。対数減衰率δは、減衰比ζを算出する為に必要なパラメータである。
【００６０】
【数３】
0006561645.tif 000004
図９において、Ｔは１周期、ｍＴはｍ周期、ａｎはｎ番目の振幅値、ａｎ＋１はｎ＋１番目の振幅値、ａｎ＋２はｎ＋２番目の振幅値、ａｎ＋ｍはｎ＋ｍ番目の振幅値である（但し、ｎ、ｍは自然数）。
【００６１】
対数減衰率δは、振幅変化の割合を対数化し、ｍで除することにより、１周期分あたりで平均化した値であるため、減衰比ζは、対数減衰率δを用いて、数４で表せる。
【００６２】
【数４】
0006561645.tif 000005
減衰比ζは、複数周期分の振幅値の減衰率を、１周期分で平均化した情報を有する。
【００６３】
従って、数１〜数４より、減衰振動の減衰比ζを算出する為には、対数減衰率δを求めれば良く、対数減衰率δを求める為には、少なくとも２箇所の残留振動波形の振幅値を認識すれば足りることがわかる。
【００６４】
図１０に、残留振動実測波形とインク粘度との関係を示す。縦軸は電圧［Ｖ］、横軸は時間［ｓ］、時間軸の０点は駆動波形印加期間から残留振動波形発生期間への切替タイミングを示す。各インク粘度の大小関係は、粘度Ａ＝１とした場合、粘度Ｂ＝１．７、粘度Ｃ＝３と表せる。
【００６５】
図１０より、粘度Ａ＝１の残留振動実測波形における振幅値が最も大きく、粘度Ｃ＝３の残留振動実測波形における振幅値が最も小さいことがわかる。即ち、インク粘度が低い程、減衰振動の振幅は大きく、又、減衰振動の減衰比は小さくなることがわかる。
【００６６】
また、実測波形にはノイズが重畳されていること、第一半波のバラツキが大きく、各インク粘度の大小関係に対する振幅値の相関関係が見られないことが図１０からわかる。例えば、第一半波の振幅値の大小を用いてインク粘度変化を検出しようとすると、図１０の粘度Ｂと粘度Ｃを切り分けられない。
【００６７】
そこで本発明の実施形態では、高周波／低周波ノイズ成分をカットするバンドバスフィルタで構成されるとともに、第一半波のバラツキを抑制できる減衰比を用いたインク粘度検出方法を適用しているため、粘度を適切に検出することができる。
【００６８】
なお減衰比を使わなくても、インク粘度は求められるが、減衰比を使えば、より精度良く検知が可能となる。
【００６９】
図１１に、残留振動実測波形に基づいて算出される減衰比とインク粘度との関係を示す。図１１より、インク粘度μが、μＡ、μＢ、μＣ、と大きくなる程、減衰比ζも、μＡ、μＢ、μＣ、と大きくなることがわかる。
【００７０】
液滴吐出装置２００は、図１１に示すように、各インク粘度に対応する駆動波形（例えば、μＡ用駆動波形、μＢ用駆動波形、μＣ用駆動波形）を生成し、各圧電素子に印加する。又、液滴吐出装置２００は、実際のインクの状態（例えば、気泡混入、インク増粘）を考慮して画像データを補正する。
【００７１】
これにより、液滴吐出装置２００は、吐出速度及び吐出量の変動を抑制し、各ノズルからインク滴を安定して吐出させることができる。更に、液滴吐出装置２００は、ノズル詰まりを予防し、不吐出ノズルに対する補間を適宜行うこともできる。
【００７２】
なお、臨界減衰（減衰比ζ＝１）の場合、液滴吐出装置２００は、ノズルが完全に詰まっていると判断する。しかし、臨界減衰でない場合（減衰比ζ＜１）であっても、ノズル径、ノズル形状、インクの構成成分、等に依存して、インク粘度が極端に大きくなることで、ノズル詰まりが発生することがある。この場合、液滴吐出装置２００は、減衰比ζが１に近い程、ノズル詰まり等の異常状態が発生し、インクが不吐出になっている確率が高いと判断する。
【００７３】
＜液滴吐出装置の駆動＞
図１２は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドモジュールの一例を示すブロック図である。
【００７４】
インクジェット記録ヘッドモジュール２００は、駆動制御基板２１０、インクジェット記録ヘッド２２０、等を含む。駆動制御基板２１０には、制御部２１１、駆動波形生成部２１２、ノズル毎固有値記憶手段２１３、減衰比データ記憶手段２１４等が搭載される。
【００７５】
インクジェット記録ヘッド２２０は、制御部２２６が搭載されるヘッド基板２２１、残留振動検知部２４０が搭載される残留振動検知基板２２２、圧電素子駆動ＩＣ３７が搭載される圧電素子接続基板３６、圧電素子３５（圧電素子３５ａ〜３５ｘ）、等を含む。
【００７６】
残留振動検知基板２２２には、波形処理回路２５０、切替手段２４１、Ａ／Ｄ変換器２４２、比較器２４３等が搭載される。波形処理回路２５０は、フィルタ回路２５１、増幅回路２５２、ピークホールド回路２５３、等を含む。
【００７７】
なお、駆動制御基板２１０に搭載される制御部２１１とヘッド基板２２１に搭載される制御部２２６とは、一部の機能、若しくは全ての機能を、いずれか一方に統一しても良い。また、残留振動検知基板２２２に搭載される一部の機能、若しくは全ての機能を、駆動制御基板２１０、又は、ヘッド基板２２１に統一しても良い。
【００７８】
制御部２１１は、駆動制御部２１５、検出用波形制御部２１６、演算部２１７、判定部２１８を含んで構成される。これらの機能に対応する個々の制御部を制御部２１１の中に設けた例を図１２では示しているが、すべての機能を一つの回路で構成してもよい。
【００７９】
制御部２１１の駆動制御部２１５は、上位コントローラ１２０（＝インクジェット記録装置１００の制御部）から受信した画像データに基づいて、駆動波形データを生成し、駆動波形生成部２１２へと出力する。駆動制御部２１５は、シリアル通信により、タイミング制御信号（デジタル信号）を圧電素子駆動ＩＣ３７及び切替手段２４１へと送信し、タイミング制御信号と同期させた切替信号を切替手段２４１へと送信する。駆動制御部２１５は、タイミング制御信号と切替信号とを同期させることで、圧電素子接続基板３６の電極に誘起される残留振動電圧を、残留振動検知基板２２２へ取り込むタイミングを、制御することができる。
【００８０】
制御部２１１の検出用波形制御部（波形制御部）２１６は、ノズル毎固有値記憶手段２１３に記憶された、ノズル毎の固有値に応じて、検出用基準波形データを補正して、前記波形生成部で用いられる前記状態検出用波形データを生成する。補正の詳細については、図１７〜図２２を用いて後述する。
【００８１】
制御部２１１の演算部２１７は、残留振動検知部２４０の出力（例えば、ピーク値で固定された残留振動波形の振幅値をＡＤ変換したデジタル信号）から、少なくとも２つ以上のデジタル信号を選択し、式１〜式４を用いて減衰振動の減衰比を算出する。選択される振幅値の数が多い程、減衰比の算出精度は高まる。
【００８２】
制御部２１１の判定部２１８は、算出した減衰比と減衰比データ記憶手段２１４に記憶される減衰比データとを比較することで、インクジェット記録ヘッド２２０に吐出異常が発生しているか否か（吐出異常の有無）を正確に判定する。そして制御部２１１は、判定結果に基づき、維持・回復手段１１４を用いて、インクジェット記録ヘッドモジュール２００に、適切な維持・回復動作（吸引動作、ワイピング動作、フラッシング動作等）を実施するように指示してもよい。
【００８３】
駆動波形生成部２１２は、駆動波形データをＤ／Ａ変換し、電圧増幅、電流増幅を行って、駆動波形を生成し、圧電素子駆動ＩＣ３７へと出力する。
【００８４】
ノズル毎固有値記憶手段２１３は、基準となる減衰比データとノズル毎のばらつきの相関について記憶する。
【００８５】
例えば、ノズル毎固有値記憶手段２１３は、第１の実施形態では、図１９に示すようなノズル毎の固有値と状態検出用波形との相関テーブルを記憶する。この場合、波形制御部２１６は、ノズル毎固有値記憶手段２１３に記憶された相関テーブルに応じて、検出用基準波形データを補正して状態検出用波形データに変換する。
【００８６】
ここで、ノズル毎の固有値は、製造時に発生したノズル毎のノズル径Ｄ（μｍ）及び/又はノズル毎の（ノズルに対向する）圧電素子３５ａ〜３５ｘの静電容量Ｃ（ｐＦ）である。これらのノズル径Ｄ及び/又ノズル毎の圧電素子３５ａ〜３５ｘの静電容量Ｃのばらつきは製造時に発生するため、予めノズル毎固有値記憶手段２１３に保存させておく。
【００８７】
あるいは、後述する第２の実施形態では、波形生成部２１２は、ノズル正常状態において、所定の標準波形を圧電素子３５へ印加し、残留振動検知部２４０は、標準波形を前記圧電素子へ印加した後に圧力室２７内の液体に発生する残留振動を検知する。そして、演算部３７は、前記標準波形の印加後に発生した前記残留振動を基に、ノズル毎の固有値を算出する。
【００８８】
この場合、波形制御部２１６は、算出されたノズル毎の固有値に応じて、検出用基準波形データを補正して状態検出用波形データに変換する。算出されたノズル毎の固有値は、標準波形の印加後に発生した残留振動の減衰比および/または該残留振動の周波数である。
【００８９】
減衰比データ記憶手段２１４は、減衰比と粘度との相関関係を示すルックアップテーブルＬＴ等の減衰比データを予め記憶する。減衰比データは、制御部２１１の判定部２１８で、状態を判定する際に利用される。
【００９０】
制御部２２６は、タイミング制御信号をデシリアライズし、圧電素子駆動ＩＣ３７へと送信する。
【００９１】
圧電素子駆動ＩＣ３７は、タイミング制御信号に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ制御され、例えば、ＯＮ（ＯＦＦ）の場合、駆動波形生成部２１２により生成される駆動波形を圧電素子３５へ印加（非印加）する（図８に示す駆動波形印加期間参照）。駆動波形の立ち下げ動作、立ち上げ動作に基づいて、圧電素子３５は伸縮し、圧電素子３５の駆動に応じて各ノズルからインク液滴が吐出する。
【００９２】
波形処理回路２５０は、フィルタ回路２５１及び増幅回路２５２により、残留振動波形にフィルタ処理を施して増幅し、ピークホールド回路２５３により、残留振動波形の振幅値のピーク値（例えば、最大値）を認識・抽出してピーク値で固定する。
【００９３】
切替手段２４１は、圧電素子３５と波形処理回路２５０との接続／非接続を切り替える。例えば、圧電素子３５と波形処理回路２５０とが、切替手段２４１により接続されると、圧電素子接続基板３６の電極に誘起される残留振動電圧は、波形処理回路２５０に取り込まれる。
【００９４】
Ａ／Ｄ変換器２４２は、波形処理回路２５０により固定された振幅値（アナログ信号）を、デジタル信号に変換し、制御部２１１へと出力する（フィードバック）。制御部２１１（又は、制御部２２６でも良い）は、フィードバックされた残留振動検知部２４０の出力に基づいて、減衰振動の減衰比を算出することができる。
【００９５】
比較器２４３は、また、増幅回路２５２の出力が比較器２４３に入力され、比較器２４３から出力された波形を制御部２１１にフィードバックする。制御部２１１（又は、制御部２２６でも良い）は、フィードバックされた残留振動検知部２４０の出力に基づいて、減衰振動の周波数を算出することができる。
【００９６】
なお、図１２では、圧電素子３５ａ〜３５ｘの残留振動電圧を、１組の残留振動検知部（切替手段２４１、波形処理回路２５０、Ａ／Ｄ変換器２４２、比較器２４３）を用いて順次切り替えて検知する構成としているが、残留振動検知部の構成は、特に限定されるものではない。例えば、全ての圧電素子に対応して、それぞれ、残留振動検知部を形成し、減衰振動の減衰比を、同時に検知する構成としても良い。又、例えば、圧電素子を、いくつかのグループに分け、グループ毎に残留振動検知部を形成し、グループ毎に順次切り替えて、減衰振動の減衰比を、検知する構成としても良い。グループ化することにより、回路規模の増大を抑えつつ、同時に検知できるノズルの個数を増やすことができる。
【００９７】
図１３は、本実施の形態に係る残留振動検知部の一例を示す回路図である。
【００９８】
圧電素子駆動ＩＣ３７は、複数のスイッチング素子を含み、圧電素子駆動ＩＣ３７のＯＮ／ＯＦＦは、各圧電素子に対応して形成されるスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦにより制御される。インク液滴吐出後（圧電素子駆動ＩＣ３７がＯＦＦ）、切替手段２４１を介して、圧電素子３５と波形処理回路２５０とが接続されることで、残留振動検知部２４０は、圧電素子３５に誘起される残留振動電圧を検知し、残留振動波形の振幅値を認識できる。
【００９９】
波形処理回路２５０は、微小な残留振動波形を、高インピーダンスのバッファ部で受けることにより、検知回路が残留振動波形に及ぼす悪影響を抑制する。波形処理回路２５０に搭載される抵抗Ｒ１〜Ｒ５、コンデンサＣ１〜Ｃ３、等の受動素子定数は、インクジェット記録ヘッド２２０の特性に起因する固有振動周波数の違いに応じて、制御部２１１により可変制御されることが好ましい。これにより、選択的な状態検知が可能になる。又、波形処理回路２５０は、汎用オペアンプ、受動素子、及びスイッチという簡易な回路構成で、残留振動を検知できる。これにより、液滴吐出装置における回路規模の増大を抑制し、コストを抑えることができる。
【０１００】
フィルタ回路２５１は、残留振動波形にフィルタ処理を施す。フィルタ回路２５１は、固有振動周波数を中心周波数として、所定の通過帯域幅を有し、例えば、通過帯域幅の両端から、それぞれ−３ｄＢとなる帯域幅が、通過帯域幅の３倍程度に設定されることが好ましい。
【０１０１】
これにより、インクジェット記録ヘッド２２０の製造バラツキが原因で生じる固有振動周波数のバラツキをある程度吸収できると共に、高周波ノイズと低周波のノイズとを、効率良く除去することが可能になる。
【０１０２】
増幅回路２５２は、フィルタ処理が施された残留振動波形を増幅する（図１４に示す点線参照）。増幅回路２５２において、増幅率は、Ａ／Ｄ変換器２４２の入力可能範囲内で波形が増幅されるように、設定されることが好ましい。
【０１０３】
なお、フィルタ回路２５１及び増幅回路２５２は、バンドパスフィルタ増幅型（サレンキ型）で構成されることにより、効率的なノイズ成分の除去及び信号成分の抽出が可能になるが、該構成は、特に限定されるものではない。少なくとも、ハイパス特性及びローパス特性を有するフィルタと、非反転増幅部又は反転増幅部とを組み合わせた回路で構成されていれば良い。
【０１０４】
ピークホールド回路２５３は、残留振動波形の振幅値のピーク値を認識・抽出し、該ピーク値で固定する（図１４に示す実線参照）。ピークホールド回路２５３において、抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ３の放電時間は、残留振動周期の１／２以下となるように、設定されることが好ましい。
【０１０５】
比較器２４３は入力される減衰振動波形が基準電圧Ｖｒｅｆ以上となるとＨｉｇｈ出力となる。比較器２４３の出力が制御部２１１（演算部２１７）に入力される。制御部２１１で立ち上がり周期または立下り周期（周期Ｔｄ）から周波数を検出する（図２３、（ｂ）参照）。
【０１０６】
ピークホールド回路２５３のリセットは、比較器２４３が検出した減衰振動波形の立ち上がりが基準電圧Ｖｒｅｆとクロスするタイミングで、制御部２１１がリセット信号を、スイッチング素子ＳＷ１へと出力することにより行われる。
【０１０７】
リセットタイミングは、ピークホールド回路２５３が、減衰振動波形の振幅値を認識できるタイミングであれば、上述の限りではない。なお、ピークホールド回路２５３の構成は、図１３に示す構成に限定されるものではなく、少なくとも、残留振動波形の振幅値のピーク値を固定可能な回路で構成されていれば良い。
【０１０８】
図１４に、図１３に示す回路を用いて、フィルタ処理が施され、増幅された波形（点線で示す）と、振幅値のピーク値で固定された波形（実線で示す）の一例を示す。
【０１０９】
振幅値は、５箇所のピーク値で固定され、それぞれ、第１半波の振幅値を振幅値１、第２半波の振幅値を振幅値２、第３半波の振幅値を振幅値３、第４半波の振幅値を振幅値４、第５半波の振幅値を振幅値５とする。基準電圧Ｖｒｅｆより下側に見られる急峻な波形は、コンデンサＣ３を瞬時に放電したことによるアンダーシュートである。
【０１１０】
減衰比ζは、振幅値１〜５の中で、少なくとも２つ、好ましくは３つ以上の振幅値、を制御部２１１により選択し、数３及び数４を用いて、算出することができる。図１５では、上下振幅の上側の振幅値１から振幅値５までを検知した場合の波形を示しているため、４周期分を平均化した減衰比ζを算出することができるが、上下振幅の下側の振幅値を検知して、減衰比ζを算出することも可能である。
【０１１１】
ここで、図１５及び図１６を用いて、正常吐出状態における減衰振動の残留振動波形と、異常吐出状態における減衰振動の残留振動波形について説明する。
【０１１２】
液滴吐出装置において、吐出動作を行ってもノズル２０からインクが正常に吐出されない現象、すなわちインク滴の吐出異常が発生する場合がある。吐出異常の原因としては、長時間吐出が少ないノズルの表面が乾燥することによるインク粘度の増粘、圧力室２７内への気泡の混入、ノズル２０付近での液溜りや紙粉付着などがある。この吐出異常が発生すると、ノズル２０からインクが吐出されなかったり（不吐出）、インクが適正な適量を吐出できなかったり、インクが適正な位置に着弾しなかったりする。
【０１１３】
図１５は、圧力室２７内のインクが正常な場合、図１６は、長時間吐出の少ないノズル２０が乾燥することにより圧力室２７内のインクの粘度が増大した場合を示す。
【０１１４】
図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）は、圧力室２７内のインクの様子を示す模式図である。図１５（Ｂ）乃至図１６（Ｂ）は、駆動波形印加期間及び残留振動波形発生期間の一例を示す概略図である。横軸は時間［ｓ］、縦軸は電圧［Ｖ］を示す。図１６（Ｂ）及び図１６（Ｂ）において、駆動波形印加期間は、図７（Ａ）に対応し、残留振動波形発生期間は、図７（Ｂ）に対応する。
【０１１５】
図１５（Ａ）の場合、圧力室２７内は正常であり、図１６（Ｂ）で残留振動波形も正常であるため、制御部２１１は、残留振動波形の減衰比は所定範囲を満たしており、「異常（インクだけで満たされ、ノズルに何も付着していない状態である）が発生していない」と判定する。
【０１１６】
図１５（Ａ）の場合、圧力室２７内のインクの粘度が増大し、図１６（Ｂ）で第１半波の振幅値は、正常吐出状態の場合と略変わらないが、第２半波以降の振幅値（第２半波の振幅値、第３半波の振幅値）は、正常吐出状態の場合と比較して小さくなる。即ち、図１６（Ｂ）の場合における残留振動の減衰比は、図１５（Ｂ）の場合における残留振動の減衰比と比較して、大きくなる波形形状となる。
【０１１７】
従って、図１６（Ｂ）の場合、制御部２１１は、残留振動波形の減衰比は所定範囲を満たしておらず、異常吐出状態である（吐出異常が有る）と判定する。
【０１１８】
また、液室内の気泡混入、ノズル面付近での液溜りや紙粉付着においても、正常状態と比較し残留振動の減衰比が大きくなる。よって。残留振動の減衰比が所定値より大きくなった場合、ノズルが異常状態であると判断できる。
【０１１９】
しかし、この残留振動はノズル径やピエゾの静電容量により変化するため、ノズル毎のばらつきにより同じ残留振動波形では正確に検知することができない。
【０１２０】
＜異常検出動作＞
本発明の実施形態では、ノズル内のインクの不具合（異常状態）を発見するために、印刷時以外のときに、残留振動を発生させる。このとき、残留振動した状態を検知するための駆動信号（状態検出信号）をノズルの固有値に応じて補正するように制御することを下記説明する。
【０１２１】
＜＜第１の実施形態＞＞
（（ノズル径による補正））
下記、図１７Ａ〜１９を用いて、本発明の第１の実施形態おける、残留振動のばらつきとばらつきへの対策について説明する。
【０１２２】
図１７（Ａ）、（Ｂ）は、ノズル条件（温度、インク粘度等）が一定の場合の、ノズル径がばらついたときの状態検出用波形の波形制御を例示する図である。
図１７において、（Ａ）は正常吐出状態において、ノズル径がばらついたときの残留振動波形を示し、（Ｂ）ははノズル径に応じて補正した状態検出用波形を印加したときの残留振動波形を示す。
【０１２３】
図１７（Ａ）において、波形ｂ２をノズル径Ｄが所定値（標準値）であるときの残留振動波形とする。この場合、波形ｂ１はノズル径Ｄが標準値より小さい場合の残留振動波形を示し、波形ｂ３はノズル径Ｄが所定値より大きい場合での残留振動波形を示す。
【０１２４】
図１７Ａに示すように、ノズル径にばらつきが発生すると、残留振動における周波数が変動する。詳しくは、発生する残留振動の周波数は、各ノズル２０に連通する圧力室２７の容積によって決まるため、圧力室２７の固有振動周波数ｆｃと略等しい。よって発生する残留振動の振動周期は、（１／ｆｃ）で求められる固有振動周期をＴｃとすると、発生する残留振動の振動周期もＴｃと略等しくなる。さらに、同じ検出用波形を印加した場合、周波数が高くなると振幅Ａｍも大きくなる。例えば、図１７（ａ）において、第一半波の振幅は、（Ａｍ１−１）＞（Ａｍ１−２）＞（Ａｍ１−３）となっている。
【０１２５】
よって、連通する圧力室２７の容積を決めるノズル径が異なると、同じ駆動波形（検出用駆動波形）を印加したとしても、ノズル毎に固有値（ノズル径Ｄ）のばらつきによって残留振動が変動し、残留振動から検知する減衰比に差が生じてしまう。
【０１２６】
図１７（Ａ）からわかるように、波形ｂ３のようにノズル径が大きくなるほど周波数が低くなり振幅が小さくなり（Ａｍ１−３）、波形ｂ１のようにノズル径が小さくなるほど周波数が高くなり振幅が大きくなる（Ａｍ１−１）。
【０１２７】
そこで、本発明の実施形態では、ノズル内のインクの不具合を発見するために残留振動を発生させる際に、印加する状態検出用波形をノズルのノズル径に応じて補正することで、より正確にノズル毎のインクの状態を検知する。
【０１２８】
ここで、異常状態の検出するための状態検出用波形の形状と発生する残留振動との関係について説明する。一例として、状態検出用波形に台形状波形を用いた場合の補正方法を以下に説明する。台形状波形の周波数（ピーク幅（パルス幅）ｔｐ）、残留振動の速度と比例関係にあることが分かっている。
【０１２９】
図１７において（Ｂ）は、ノズル径に応じて補正した状態検出用波形を印加したときの残留振動波形を示す。
【０１３０】
台形波において、立ち下がり波形により、圧電素子が収縮することで、メニスカスを内側へ引き込む。その後、立ち上がり波形により、圧電素子が膨張することで、液滴が吐出する、あるいは、メニスカスを外方向へ押し出す。
【０１３１】
上述のように、ノズル径で決まる、圧力室２７の固有振動周期を夫々、Ｔｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ３とすると、発生する残留振動の振幅を等しくするには、周期Ｔｃに対するパルス幅ｔｐの割合が夫々等しくなるように、
ｔｐ１／Ｔｃ１＝ｔｐ２／Ｔｃ２＝ｔｐ３／Ｔｃ３  ・・・（５）
が成立するように設定すればよい。
【０１３２】
よって、立ち上がり波形のタイミングが同じであるとすると、より早いタイミングで立ち下がるほど、ピーク幅ｔｐが長くなる（ｔｐ１＜ｔｐ２＜ｔｐ３）ため、ピーク幅ｔｐを長くするためには、周波数を遅くする。
【０１３３】
具体的には、図１７の（Ａ）の波形ｂ１のように周波数が高く周期が短くなるノズル径Ｄが小さいノズルに対して、（Ｂ）のピーク幅ｔｐ１が短くなるように、周期が短く周波数が高い、状態検出用波形ｄ１を印加する。
【０１３４】
反対に、図１７の（Ａ）の波形ｂ３のように周波数が低く周期が長くなるノズル径Ｄが大きいノズルに対して、ピーク幅ｔｐ３が長くなるように、周期が長く周波数が低い、状態検出用波形ｄ３を印加する。
【０１３５】
このように、図１７の（Ａ）のようにノズル径のばらつきに応じて残留振動もばらつくと想定される場合は、ノズル径（圧力室の固有振動周波数）によるばらつきを予め把握して、（Ｂ）に示すように周波数を調整することで台形波のピーク幅ｔｐを調整すればよい。
【０１３６】
予めノズル毎のノズル径をノズル固有値記憶手段２１３へ記憶させ、制御部２１１の波形制御部２１６により検出用波形（検出用基準波形（データ））を補正して、波形生成部２１２で作成させて圧電素子３５へ印加させる状態検出用波形を作成する。
【０１３７】
あるいは、ピーク幅ｔｐの異なる状態検出用波形を予め用意し、対応するノズル径毎に状態検出用波形を選択して状態検出用波形を調整してもよい。
【０１３８】
図１７のように（Ｂ）に示すように、ノズル径に応じて、ピーク幅を補正した状態検出用波形を印加すると、残留振動の第１半波、第２半波、第３半波の各振幅値（Ａｍ１'，Ａｍ２'，Ａｍ３'）はノズル径が異なる波形間でばらつかなくなる。
【０１３９】
なお、残留振動の周波数は上述のようにノズル径で決まる圧力室２７の固有振動周波数Ｔｃであるため、周波数は異なったままでよい。周波数が異なっても、振幅が揃うと減衰比を算出することができる。よって、上述のノズル径に応じて、周波数を変更することで、印加する波形（検出用基準波形）のピーク幅ｔｐを調整（補正）することにより、ノズル状態を正確に検出することが可能である。
【０１４０】
（（静電容量による補正））
図１８は、ノズル条件（温度、インク粘度等）が一定の場合の、圧電素子の静電容量がばらついたときの状態検出用波形の波形制御を例示する図である。
【０１４１】
図１８の（Ａ）は圧電素子の静電容量がばらついたときの残留振動波形を示し、（Ｂ）は圧電素子の静電容量に応じて補正した状態検出用波形を印加したときの残留振動波形を示す。
【０１４２】
図１８の（Ａ）において、波形ａ２を圧電素子の静電容量Ｃが所定値（標準値）であるときの残留振動波形とする。この場合、波形ａ１は圧電素子の静電容量Ｃが所定値より小さい場合の残留振動波形を示し、波形ａ３は圧電素子の静電容量Ｃが所定値より大きい場合での残留振動波形を示す。
【０１４３】
（Ａ）に示すように、圧電素子の静電容量Ｃにばらつきが発生すると、残留振動における振幅値が変動する。詳しくは、圧電素子は、静電容量を備えるコンデンサとしての機能を備えるため、静電容量をＣ、電圧（振幅Ｖｐｐ）が等しい駆動波形を印加した場合、角速度をωとして、圧電素子３５で発生する残留振動の振幅Ａｍｐは、
Ａｍｐ＝ωＣＶｐｐ  ・・・（６）
で設定されうる。
【０１４４】
よって上記式（６）と図１８（Ａ）からわかるように、圧電素子の静電容量Ｃが大きくなるほど、発生する残留振動の振幅値が大きくなり（波形ａ３）、静電容量Ｃが小さくなるほど、残留振動の振幅が小さくなる（波形ａ１）。
【０１４５】
そこで、本発明の実施形態では、ノズル内のインクの不具合を発見するために残留振動を発生させる際に、印加する状態検出用波形をノズル毎に、ノズルに対向して配置される圧電素子３５ａ〜３５ｘの静電容量に応じて、検出用基準波形から補正することで、より正確にノズル毎のインクの状態を検知する。
【０１４６】
ここで、残留振動の検出に用いる状態検出用波形の形状と発生する残留振動との関係について説明する。一例として、状態検出用波形に台形状波形を用いた場合の補正方法を以下に説明する。台形状波形の振幅Ｖｐｐは、残留振動の強度と比例関係にあることが分かっている。
【０１４７】
図１８（Ｂ）は、補正した波形を適切な圧電素子の静電容量を備えるノズルへ適用した制御例に示す。
【０１４８】
印加する状態検出用波形の台形状波形の電圧振幅Ｖｐｐが大きい（Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ２＜Ｖｐｐ３）ほど、圧電素子の収縮・膨張動作が大きくなるため、発生する残留振動の振幅も大きくなる。
【０１４９】
従って、発生する残留振動の振幅を等しくするには、同じ電圧をかけた際に、静電容量Ｃの大小と比例する残留振動の振幅（Ａｍｐ）の大小と状態検出用波形の台形状波形における振幅Ｖｐｐの大小を反対にするように設定すればよい。
【０１５０】
具体的には、図１８の（Ａ）で示す波形ａ１のように圧電素子の静電容量Ｃが小さく振幅（Ａｍｐ−１）が小さいノズルに対して、（Ｂ）の台形状波形の振幅Ｖｐｐ１が大きい状態検出用波形ｃ１を印加する。
【０１５１】
反対に、図１８の（Ａ）で示す波形ａ３のように圧電素子の静電容量Ｃが大きく振幅（Ａｍｐ−３）が大きいノズルに対して、（Ｂ）の台形状波形の振幅Ｖｐｐ３が小さい状態検出用波形ｃ３を印加する。
【０１５２】
図１８の（Ａ）のように圧電素子の静電容量のばらつきに応じて残留振動もばらつくと想定される場合は、圧電素子の静電容量Ｃのばらつきを予め把握して（Ｂ）に示すように台形波の振幅Ｖｐｐを調整すればよい。予めノズル毎の圧電素子の静電容量をノズル固有値記憶手段２１３へ記憶させ、制御部２１１の波形制御部２１６により波形（検出用基準波形）を補正する。
【０１５３】
このように、圧電素子の静電容量に応じて、印加する状態検出用波形を印加すると、発生する残留振動波形はばらつかなくなる。これにより、ノズル状態を正確に検出することが可能である。
【０１５４】
なお、あるいは、図１８（Ｂ）で示すように、振幅Ｖｐｐの異なる検出用波形を用意し、対応するノズル径毎に検出波形を選択して検出用波形を調整してもよい。
【０１５５】
図１７、及び図１８の例では、ノズル径又は圧電素子の静電容量のどちらか一方がばらつく例を説明したが、実際は、ノズル径及び圧電素子の静電容量の両方がばらつくことがあり得る。よって、状態検出用波形となる台形状波形の周波数（ピーク幅）及び振幅Ｖｐｐの両方を調整することが好適となる。
【０１５６】
ここで、補正の一例として、ノズル径とピエゾの静電容量から状態検出用波形を記憶した、テーブルを基に算出する方法を説明する。
【０１５７】
図１９は、ノズル径及び圧電素子の静電容量に応じた状態検出用波形の振幅と周波数の補正率を例示するテーブルである。テーブルの縦が圧電素子の静電容量Ｃで、横がノズル径Ｄとなっている。
【０１５８】
これらの固有値により導き出された結果において、上のマスは状態検出用波形での振幅Ｖｐｐに対して、下のマスは周波数ｆに対する補正率を示す。この表より残留振動を検出する状態検出用波形における周波数と振幅の補正率を導きだすことができる。
【０１５９】
検出用基準波形データを構成する平均値は表におけるノズル径がＤ４、静電容量がＣ４とする。このとき補正率は１である。この表を使用した補正率導出の例として、ノズル径がＤ５、静電容量がＣ２である場合、状態検出用波形データでの周波数の補正率は０．９、振幅の補正率は１．４５となる。同様に、ノズル径がＤ２、静電容量がＣ５である場合、状態検出用波形での周波数の補正率は１．２、振幅の補正率は０．７５となる。
【０１６０】
このようにテーブルを用いて制御することで、ノズル径や静電容量などから振動周波数や振幅を把握し、この振動周波数より求めたノズル毎の状態検出用波形を用いることで、残留振動によりノズル毎の異常状態を高精度で検出することが可能となる。
【０１６１】
図２０は、図１９に示すテーブルに基づいて補正した、状態検出用波形を印加したときの残留振動波形の例である。
【０１６２】
例えば、図１９において、ほほ中央部に示すようにノズル径＝Ｄ４、静電容量＝Ｃ４であるとき、｛周波数１ｆ，台形状波形の振幅１Ｖｐｐ｝である検出用基準波形を印加する。
【０１６３】
図１９の左上に示すようにノズル径＝Ｄ２、静電容量＝Ｃ２であるときノズル径が小さいため周波数が高く、静電容量が小さいため振幅が小さくなる。よって、図２０に示すように、検出用基準波形を補正した｛周波数１．２ｆ，台形状波形の振幅１．４５Ｖｐｐ｝の状態検出用波形を印加する。
【０１６４】
例えば、図１９において、右下に示すようにノズル径＝Ｄ５、静電容量＝Ｃ５であるときノズル径が大きいため周波数が低く、静電容量が大きいため振幅が大きくなる。よって、図２０に示すように、検出用基準波形を補正した｛周波数１．２ｆ，台形状波形の振幅１．４５Ｖｐｐ｝の状態検出用波形を印加する。
【０１６５】
＜第２の実施形態＞
本実施形態では、第１の実施形態とは異なり、ノズル固有値記憶手段２１３（図１２参照）は、予めではなく、標準波形（固有値検出用波形）印加後に検知された残留振動波形を基に算出されたノズル固有値を記憶している。
【０１６６】
詳しくは、波形生成部２１２は、状態に異常が起こる前に、ノズル正常状態において、所定の標準波形を圧電素子３５へ印加し、残留振動検知部２４０は、標準波形を前記圧電素子へ印加した後に圧力室２７内の液体に発生する残留振動を検知する。そして、演算部３７は、前記標準波形の印加後に発生した前記残留振動を基に、ノズル毎の固有値を算出する。
【０１６７】
この場合、算出されたノズル毎の固有値は、標準波形の印加後に発生した残留振動の減衰比および/または該残留振動の周波数である。
【０１６８】
例えば、上述のように、第１の実施形態のように、製造時のノズルの固有値を予め記憶する場合は、例えば標準温度で測定したものを記憶している。しかし、外気の変化により、インクの温度が変化すると、同じインクでも残留振動の挙動が異なる。このような場合、状態検出振動を印加することにより、残留振動波形の検知を行う前に、標準波形を印加して残留振動を検出し、ノズル毎の固有値を再設定するとさらに好ましい。
【０１６９】
そして、波形制御部２１６は、算出されたノズル毎の固有値に応じて、検出用基準波形データを補正して状態検出用波形データを生成する。そして波形生成部２１２が、状態検出用波形データを基に、状態検出用波形が生成して圧電素子３５へ印加する。
【０１７０】
図２１は、本発明の第２の実施形態におけるノズル毎の固有値を取得するフローを説明するフローチャートである。
【０１７１】
まず、制御部２１１（駆動制御部２１５）１つ目のノズルを指定する（Ｓ１）。
【０１７２】
指定されたノズル（に対応する圧電素子３５ｘ）に、波形生成部２１２は所定の標準波形を印加して、残留振動検知部２４０が残留振動を検出する（Ｓ２）。
【０１７３】
次に、制御部２１１の演算部２１７が該標準波形印加後に発生した残留振動波形の減衰比と周波数を算出して求め、固有値としてノズル固有値記憶部２１３へ記憶する（Ｓ３）。
【０１７４】
そして、すべてのノズル（α個分）におけるノズル毎の固有値を取得するまでこれを繰り返す（Ｓ４、Ｓ５）。
【０１７５】
このようにノズル毎の固有値を算出して求めることで、製造後に発生したインクジェット記録ヘッドのノズルの形状や圧電素子の静電容量の経年変化（劣化）や温度の変化も考慮して。状態異常の判定ができる。そのため、より高精度な異常の判定が可能となる。
【０１７６】
ここで、一例として、予め検出した残留振動の周波数と振幅から状態検出用波形を補正する方法を、テーブルを用いて示す。図２２は、固有値検出用波形の残留振動波形の周波数及び減衰比に応じた状態検出用波形の補正率を例示するテーブルである。
【０１７７】
図２２において、テーブルの縦が検出した残留振動の減衰比で、横が検出した残留振動の周波数となっている。これらの固有値により導き出された結果において、上のマスは状態検出用波形での振幅に対して、下のマスは周波数に対する補正率である。この表より印加する状態検出用波形における周波数と振幅の補正率を導きだすことができる。
【０１７８】
上記平均値は表における、検出した残留振動における周期Ｔ４、残留振動における減衰比ζ４とする。このとき補正率は１である。
【０１７９】
この表を使用した補正率導出の例として、固有値検出用波形（標準波形）の残留振動波形の検出した周期ＴｄがＴ２、減衰比がζ５であった場合、状態検出用波形での周波数ｆの補正率は１．２、振幅の補正率は０．７５となる。
【０１８０】
同様に、固有値検出用波形の残留振動波形の周期ＴｄがＴ５、減衰比がζ２であった場合、状態検出用波形での周波数ｆの補正率は０．９、振幅Ｖｐｐの補正率は０．７５となる。
【０１８１】
図２３は、固有値検出用波形の残留振動波形に応じた状態検出用波形の波形制御を例示する図である。（Ａ）は同じ状態検出用波形（標準波形）を複数のノズルに印加したときの残留振動波形を示す。（Ｂ）は（Ａ）の波形を取得時の比較器からの出力波形（二山目の立ち上がりから三山目の立ち上がりまで）、（Ｃ）は（Ａ）での残留振動で検出した波形より補正した状態検出用波形を印加したときの残留振動波形である。
【０１８２】
図２３の（Ａ）での波形ｅ２は目標値としたノズルでの残留振動波形、波形ｅ１と波形ｅ３はばらつきが大きいノズルでの残留振動波形である。図２３（Ａ）では残留振動波形の振幅がばらついていることがわかる。図２３（Ａ）の波形の振幅から算出する減衰比は、ｅ１の減衰率が大きく、ｅ３の減衰比率が小さい。例えば、図２３（Ａ）の波形について、図２２の相関テーブルを参照すると、波形ｅ１は、減衰率ζ５（大）であり、波形ｅ２は、減衰率ζ４（標準）であり、波形ｅ３は、減衰率ζ２（小）である。
【０１８３】
さらに、図２２（Ｂ）では比較器２４３（図１２、図１３参照）により、周期Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３を検出した結果を示している。検出した周期はＴｄ１（波形ｅ１）＜Ｔｄ２（波形ｅ２）＜Ｔｄ３（波形ｅ３）であるため、残留振動波形の周波数はｆ（波形ｅ１）＞ｆ２（波形ｅ２）＞ｆ１（波形ｅ３）であることがわかる。例えば、図２３（Ｂ）の波形について、図２２の相関テーブルを参照すると、波形ｅ１は、周期Ｔｄ１＝Ｔ２（短）であり、波形ｅ２は、周期Ｔｄ２＝Ｔ４（標準）であり、波形ｅ３は、周期Ｔｄ３＝Ｔ５（長）である。
【０１８４】
この波形ｅ１と波形ｅ３を検出したノズルにおいて、検出波形を波形ｅ２と等しくするために、残留振動で検出した波形をノズル毎固有値記憶手段２１３に記録し、駆動波形生成部２１２にて補正した状態検出用波形である波形ｅ'１と波形ｅ'３を印加することでノズル状態を正確に検出することが可能である。
【０１８５】
図２３（Ｃ）は、図２３（Ａ）の波形を、図２２に示すテーブルに基づいて補正した、状態検出用波形を印加したときの残留振動波形の例である。
【０１８６】
例えば、図２２（Ａ）に示す波形ｅ２は、図２２において、ほほ中央部に示すように検出した残留振動の周期＝Ｔ４、減衰比＝ζ４であるため、｛周波数１ｆ，台形状波形の振幅１Ｖｐｐ｝である検出用基準波形（ｅ２'）を状態検出用波形として印加する。
【０１８７】
図２３（Ａ）の波形ｅ１の波形は、残留振動の周期は短くＴ２、減衰比が大きくζ５である。よって、図２３（Ｃ）に示すように、検出用基準波形を補正した｛周波数１．２ｆ，台形状波形の振幅０．７５Ｖｐｐ｝の状態検出用波形（ｅ１'）を印加する。
【０１８８】
また、図２３（Ａ）の波形ｅ１の波形は、残留振動の周期は長く短くＴ５、減衰比が大小さくζ２である。よって、図２３（Ｃ）に示すように、検出用基準波形を補正した｛周波数０．９ｆ，台形状波形の振幅１．４５Ｖｐｐ｝の状態検出用波形（ｅ３'）を印加する。
【０１８９】
このようにノズル毎の固有値を状態検出波形とは別に残留振動を発生させて算出値を、テーブルを用いて求めることで、製造後に発生したインクジェット記録ヘッドのノズルの形状や圧電素子の静電容量の経年変化（劣化）や温度も考慮して、状態異常の判定ができる。そのため、より高精度な異常の判定が可能となる。
【０１９０】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【０１９１】
２０  ノズル
２７  圧力室
３０  振動板（振動板）
３５  圧電素子
２００  インクジェット記録ヘッドモジュール（液滴吐出装置）
２１１  制御部
２１２  駆動波形生成部（波形生成部）
２１３  ノズル毎固有値記憶手段（記憶手段）
２１４  減衰比データ記憶手段
２１５  駆動制御部
２１６  波形制御部（検出用波形制御部）
２１７  演算部
２１８  判定部
２４０  残留振動検知部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１９２】
【特許文献１】特開平１０−１１４０６８号公報
【特許文献２】特開２００７―００１０２８号公報
【図１】
0006561645.tif 000006
【図２】
0006561645.tif 000007
【図３】
0006561645.tif 000008
【図４】
0006561645.tif 000009
【図５】
0006561645.tif 000010
【図６】
0006561645.tif 000011
【図７】
0006561645.tif 000012
【図８】
0006561645.tif 000013
【図９】
0006561645.tif 000014
【図１０】
0006561645.tif 000015
【図１１】
0006561645.tif 000016
【図１２】
0006561645.tif 000017
【図１３】
0006561645.tif 000018
【図１４】
0006561645.tif 000019
【図１５】
0006561645.tif 000020
【図１６】
0006561645.tif 000021
【図１７】
0006561645.tif 000022
【図１８】
0006561645.tif 000023
【図１９】
0006561645.tif 000024
【図２０】
0006561645.tif 000025
【図２１】
0006561645.tif 000026
【図２２】
0006561645.tif 000027
【図２３】
0006561645.tif 000028