(57)【要約】【課題】従来技術のプリンタは通常、プリントヘッドが実際にクリーニングを必要としているかどうかを検出する機構がない。これは、インク滴検出器が高価なためである。【解決手段】プリントヘッドから出射される一連のインク滴におけるそれぞれのインク滴がぶつかったことを検知する検出器を、対向する２つの電極で構成し、前記電極の一方を固定し、他方を変位可能として、インク滴の衝突により電極の変位を得る構成として、安価なインク滴検出器の供給を可能とした。【選択図】　　　　図１
2004025826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリントヘッドから出射される一連のインク滴におけるそれぞれのインク滴がぶつかると電気刺激が与えられる感知要素であって、対向する２つの電極で構成し、前記電極の一方を固定し、他方を変位可能とした事を特徴とする、インク滴検出器。
【請求項２】
プリントヘッドからインク滴を出射する駆動信号とほぼ同期して、対向する２つの電極に電圧を印加する事を特徴とする、請求項１記載のインク滴検出器。
【請求項３】
プリントヘッドから出射される一連のインク滴におけるそれぞれのインク滴がぶつかると電気刺激が与えられる感知要素であって、対向する２つの電極で構成し、前記電極の一方を固定し、他方を変位可能とし、前記２つの電極間の電気容量変化を検知する事を特徴とする、インク滴検出器。
【請求項４】
対向する２つの電極間距離が５００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のインク滴検出器。
【請求項５】
前記プリントヘッドに備えられたノズルの間隔に基づいて前記感知要素を複数並べて形成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のインク滴検出器。
【請求項６】
前記ノズルのインク滴出射に同期して前記２つの電極に印加する電圧を変化させていくことを特徴とする請求項５記載のインク滴検出器。
【請求項７】
前記プリントヘッドに備えられたノズルの間隔に基づいて前記インク滴検出器を複数並べ、前記各インク滴検出器の前記２つの電極に異なる電圧を印加することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインク滴検出器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載したインク滴検出器を備えたことを特徴とするプリンタ。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載した前記プリントヘッドから出射される一連のインク滴の代わりに、前記感知要素に加圧できる物質を検出することを特徴とする物質検出器。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載したインク滴検出器に、さらに、
前記インク滴の出射に同期させ、前記電気容量変化によって生じる電流の最大値を抽出するピーク検出手段と、
該ピーク検出手段が検出した最大値を複数回分加算する加算手段と、
該加算手段が加算した結果に基づいてインク滴射出の有無を判定する判定手段と
を少なくとも備えたことを特徴とするインク滴検出装置。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれかに記載したインク滴検出器に、さらに、
前記インク滴の出射に同期させ、前記電気容量変化によって生じる電流変化に基づく積分値を算出する積分手段と、
該積分手段が積分した結果に基づいてインク滴射出の有無を判定する判定手段と
を少なくとも備えたことを特徴とするインク滴検出装置。
【請求項１２】
前記加算手段が加算した結果又は前記積分手段が積分した結果に基づいて、前記２つの電極に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１０又は１１記載のインク滴検出装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれかに記載したインク滴検出器を備えたことを特徴とするプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプリンタに用いられるインク滴その他の物質の有無を検出するものである。より詳細には、本発明は低コストのインク滴検出器、インク検出装置及びこれらを備えたプリンタ並びに物質検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
白黒のプリンタおよびカラープリンタを含む従来のインクジェットプリンタは、一般に、インク滴が出射される多数のノズルを有し、インク滴を紙上に出射する１つ以上のプリントヘッドを有している。このようなプリントヘッドは通常、駆動信号に応答してインク滴を出射し、オンデマンド（ｄｒｏｐ　ｏｎ　ｄｅｍａｎｄ）型のプリントヘッドと呼ばれる。
オンデマンド型・プリントヘッドの一タイプは、駆動信号に応答してプリントヘッド内のノズルを通ってインク滴を押出す圧電性結晶（ｐｉｅｚｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｒｙｓｔａｌ）を用いるタイプがあり、オンデマンド型・プリントヘッドの他のタイプは、駆動信号に応答してプリントヘッド内のノズルを通ってインク滴を沸騰させて出射する加熱要素を用いるタイプがある。
【０００３】
前記２つのタイプのプリントヘッドでは、インク滴が出射されるノズルが、通常の使用中に紙の繊維や他のくずで詰まったり、長い休止期間中に乾いたインクで詰まったりすることがある。従来技術のプリンタは、一般に、プリントヘッドをクリーニングしてくずを除去する機構を有している。このような機構は、プリントヘッドを拭き、プリントヘッドに吸引力を印加して詰まったノズルの中をきれいにする機構を含んでいる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３２３９７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のプリンタは通常、プリントヘッドが実際にクリーニングを必要としているかどうかを検出する機構がない。このようなプリンタは通常、プリントヘッドがクリーニングを必要としているかどうかの検出に基づかないで、プリントヘッドにクリーニングを施しているため、クリーニングをしすぎてしまい、通常、全体としての印字処理能力が低速になる。
【０００６】
したがって、インク滴がプリントヘッドから出射されているかどうかを検出する機構を備えたプリンタを提供することが望ましい。そのような機構を用いれば、プリントヘッドが実際にクリーニングを必要としているかどうかを判断することができる。さらに、インク滴を検出する機構を用いて、例えば熱インクジェットのプリントヘッド内の加熱要素の故障によって起こる、個々のノズルの永久的な故障を検出することができる。
【０００７】
プリントヘッドからのインク滴の出射を検出する方法として可能性のあるものの１つは、圧電材料を用いたインク滴検出器とこの検出器にぶつかるインク滴の衝撃を検出する関連回路とをプリンタに備える、というものである。そのような圧電材料は比較的高価であり、プリンタの製造コストが増大してしまうという課題がある。さらに、そのような機構は通常、高解像度およびカラーのプリンタにおいて用いられているような極小のインク滴を検出することができないという課題がある。
【０００８】
さらに、圧電材料は通常、インクがその表面に蓄積するにつれて感度が悪くなり、それによってインク滴の衝撃を検出する能力が落ちるという課題がある。
プリントヘッドからのインク滴の出射を検出する方法として可能性のある他の方法は、光源および検出器を含む光学検出器をプリンタに備える、というものである。通常、インクジェットのノズルは、インク滴が光源と検出器の間を通って、光源と検出器の間を進む光線を遮断するように配置されるが、そのような光学検出器用の回路は通常高価であり、プリンタの製造コストが増大するという課題がある。
【０００９】
さらに、そのような技術では、テスト中のノズルに関する光学検出器の配置を非常に精密に制御する必要があり、高い固定精度が必要である。さらに、ノズルからのミストやしぶきによって光学検出器が汚れて、検出できなくなるという課題がある。
【００１０】
本発明は、低コストの検出器を提供し、ノズルが正常に動作しているかを判断することにより、プリントヘッドのクリーニングが必要なときにクリーニングを実施可能にすることを目的とする。また、その判断を高精度に、時間短縮できるようなインク滴検出器等を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明においては、プリントヘッドから出射される一連のインク滴におけるそれぞれのインク滴がぶつかったことを検知する検出器を、対向する２つの電極で構成し、前記電極の一方を固定し、他方を変位可能として、インク滴の衝突により電極の変位を得る。
また、対向する２つの電極に電圧を印加して、電極間の距離の変化を、電気容量変化として検知する。
【００１２】
さらに、対向する２つの電極間距離を５００ｎｍ以下として、広範囲な応用が可能なインク滴検出器を得た。
【００１３】
また、本発明に係るインク検出器は、プリントヘッドに備えられたノズルの間隔に基づいて感知要素を複数並べて形成するものである。
本発明においては、感知要素を複数並べたインク検出器を形成する。したがって、一度に複数のノズルについてインク滴がぶつかったかどうかを検知することができるので、時間の短縮を図ることができる。
【００１４】
また、本発明に係るインク検出器は、ノズルのインク滴出射に同期して２つの電極に印加する電圧を変化させていく。
本発明においては、２つの電極に印加する電圧を例えば低い電圧から高い電圧へと変化させていく。したがって、環境に応じた適正な電圧による精度の高いインク滴吐出の検出を行うことができる。
【００１５】
また、本発明に係るインク検出器は、プリントヘッドに備えられたノズルの間隔に基づいてインク滴検出器を複数並べ、各インク滴検出器の２つの電極に印加する電圧を異ならせる。
【００１６】
また、本発明に係るプリンタは、上記のインク滴検出器を備えたものである。本発明においては、上記のような１又は複数の感知要素を有するインク滴検出器を備える。したがって、インク滴吐出の検出を高精度、短時間で行うことができるプリンタを得ることができる。
【００１７】
また、本発明に係る物質検出器は、上述の検出器において、プリントヘッドから出射される一連のインク滴の代わりに、前記感知要素に加圧できる物質を検出するものである。
本発明においては、上記のような感知要素をインク滴の検出だけではなく、感知要素に衝突することにより加圧できる物質についても検出対象とする。したがって、物質の検出を効率よく低コストで行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係るインク検出装置は、上記のインク滴検出器に、さらに、インク滴の出射に同期させ、電気容量変化によって生じる電流の最大値を抽出するピーク検出手段と、ピーク検出手段が検出した最大値を複数回分加算する加算手段と、加算手段が加算した結果に基づいてインク滴射出の有無を判定する判定手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、ピーク検出手段が、インク滴がぶつかったことによりインク滴検出器の電気容量変化によって生じる電流の最大値を抽出し、加算手段がその最大値を複数回分加算し、それによって判定手段がインク滴射出の有無を判定する。したがって、例えばインク滴の衝撃が弱く、所望の電流値が得られなくても、微小の振動分の電流変化が複数回分積算されることで、吐出の有無を精度よく検出することができる。
【００１９】
また、本発明に係るインク検出装置は、上記のインク滴検出器に、さらに、インク滴の出射に同期させ、電気容量変化によって生じる電流変化に基づく積分値を算出する積分手段と、積分手段が積分した結果に基づいてインク滴射出の有無を判定する判定手段とを少なくとも備えたものである。
本発明においては、積分手段が、インク滴がぶつかったことによりインク滴検出器の電気容量変化によって生じる電流の積分値を算出し、それによって判定手段がインク滴射出の有無を判定する。したがって、例えばインク滴の衝撃が弱く、所望の電流値が得られなくても、微小の振動分の電流変化分が積分されることにより、判定できる程度の値となり、吐出の有無を精度よく検出することができる。
【００２０】
また、本発明に係るインク検出装置は、加算手段が加算した結果又は積分手段が積分した結果に基づいて、２つの電極に印加する電圧を制御する。
本発明においては、加算手段が加算した結果又は積分手段が積分した結果に基づいて、その値が低ければ、高くするために印加する電圧を制御する。したがって、インク滴検出に応じた電圧に自動的に制御され、吐出の有無を精度よく検出することができる。
【００２１】
また、本発明に係るプリンタは、上記の記載したインク滴検出装置を備えたものである。
本発明においては、プリンタにおいて上記のようなインク滴検出装置を備える。したがって、インク滴吐出の検出を高精度、短時間で行うことができるプリンタを得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の代表的な実施の形態に関して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態であるインク滴検出器の構造を示す。図１（ａ）において、固定電極板１は、固定電極端子３と可動電極端子５が表面にパターニングされている。本実施の形態においては、固定電極板１の材料はホウ珪酸系の硬質ガラスであるが、たとえばプラスチックのように、絶縁体であれば、他の材料も使用可能である。可動電極板２は固定電極板１に固着されるが、一部を可動電極部４として使用する。可動電極板２の材料は、本実施の形態においてはシリコンであるが、たとえば金属のように、導体であれば他の材料も使用可能である。
【００２３】
図１（ｂ）は固定電極板１を示している。固定電極板１はセンサ部８を成す溝が形成され、溝内にセンサ部８と固定電極端子３が形成される。
図１（ｃ）は本インク滴検出器の断面図である。本図に示すように、センサ部８において、固定電極部７と可動電極部４は対向する電極を成す。本発明においては、固定電極部７と可動電極部４の電極間距離が重要であり、高精度に溝を形成する必要がある。そのため、本実施の形態においては、溝をエッチングにより形成している。
【００２４】
同様に、固定電極部の電極材の厚さも前記電極間距離に対して重要である為、スパッタリングにより成膜したＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｃｉｄｅ）膜をエッチングによりパターニングして形成している。電極の材料は、ＩＴＯ以外に、例えば金等の導体材量が使用可能である。
【００２５】
封止材６は、センサ部８を外気から遮断して密閉する為に塗布されている。本実施の形態において封止材６は、エポキシ系接着剤を使用している。前記電極間距離に対する影響を考慮し、硬化時のガスの発生が少ない材料であれば、他の材料も使用可能である。固定電極板１と可動電極板２の固着は、接着剤による接着が容易であるが、前記電極間距離の精度を考慮し、本実施の形態においては、陽極接合を行い固着している。
【００２６】
図５（ａ）に可動電極部４の詳細な断面を示した。可動電極部４の固定電極部７と対向する面に、絶縁膜１３を形成し、可動電極部４と固定電極部７が接触しても導通することはない。
【００２７】
図２に従い、本実施の形態における動作を説明する。
図２は、センサ部８の断面と電極に接続する回路を示す機構動作説明図である。図２（ａ）において、固定電極部７と可動電極部４は電極間距離ｄだけ離れて対向している。電気回路的には、固定電極部７と可動電極部４は１つのコンデンサーと考えて良い。この時、スイッチ１０はＯＦＦ状態として、固定電極部７と可動電極部４を短絡しているため、固定電極部７と可動電極部４の間に電位差は無い。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示すように、スイッチ１０をＯＮ状態とすると、電源１１から固定電極部７と可動電極部４に電圧が印加され、電極間の充電が終了するまで電流検出器１２を通って電流が流れる。この時、固定電極部７と可動電極部４に充電された電荷によりクーロン力が発生し、可動電極部４は固定電極部７に引き寄せられて撓み、可動電極部４のバネ力とで釣り合った位置で停止する。
続いて、プリントヘッド（図示されていない）から吐出したインク滴９を、矢印の方向から可動電極部４に衝突させると、衝突のエネルギーにより可動電極部４の撓みが大きくなり、電極間距離ｄは小さくなる。
【００２９】
前記クーロン力は電極間距離ｄの２乗に反比例するため、少しの撓みの変化によってもクーロン力は急激に増加し、可動電極部４は固定電極部７に引き寄せられて、図２（ｃ）に示すように当接する。可動電極部４には、絶縁膜１３が形成されているため、可動電極部４と固定電極部７の電荷は維持され、当接状態で保持される。
【００３０】
続いて、スイッチ１０をＯＦＦ状態とすると、前記電荷が放電されるので、可動電極部４と固定電極部７の間に作用していたクーロン力を失い、可動電極部４のバネ力により両電極は離れて、図２（ａ）の状態に戻る。
【００３１】
図２（ｂ）と図２（ｃ）に示した動作において、電流検出器１２により検出する電流を図３に示した。インク滴９の衝突により、電極間距離ｄが小さくなり当接するまで、可動電極部４と固定電極部７の成すコンデンサーの静電容量は増大し、同時に電流も流れる。当接以降は電極間距離ｄの変化が停止する為、充電の終了と共に電流は流れなくなる。
【００３２】
インク滴９の吐出が起こらなければ、前記電流の変化は起こらないので、例えば図３に示した判定値より高い電流が流れれば、インク滴の吐出有りと判定できる。
【００３３】
次に、動作原理及び諸元について図４に示した動作原理図に基づき、説明する。図４（ａ）は概念図であり、Ｆａは静電吸引力、ｄは電極間距離、Ｖは電極間電圧、Ｓは対向する電極の面積である。空気の誘電率を１とすれば、Ｆａは以下の式で表される。
Ｆａ＝（Ｖ／ｄ）２　Ｓ／２　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
【００３４】
一方、可動電極は模式的に剛体の電極とバネに分解して表しており、Ｆｂを可動電極の撓みによるバネ力、Ｘをバネの変位、ｋをバネ定数とすると、Ｆｂは以下の式で表される。
Ｆｂ＝ｋＸ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
【００３５】
電極間電圧Ｖが印加されない状態では、Ｆａ＝０であり、可動電極は変位しないが、電極間電圧Ｖが印加されると、静電吸引力が発生して、Ｆａ＝Ｆｂとなる変位で釣り合い、停止する。
【００３６】
図４（ｂ）は、力の釣り合い関係の説明図である。横軸に電極間距離の初期状態ｄ０　からの変化量Δｄ（即ち、ｄ＝ｄ０　−Δｄである。）とバネの変位Ｘをとり、縦軸にＦａとＦｂをとって、グラフで表している。Ｆａは、電極間電圧Ｖ毎に異なる２次曲線（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の３本を図示している。）となり、Ｆｂは電極間電圧に無関係な直線となる。図示した電極間電圧Ｖの関係は、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３である。
【００３７】
電極間電圧Ｖ３の時のＦａとＦｂを比較すると、Ｘの全域でＦａ＞Ｆｂであるため、可動電極は、固定電極に当接するまで変位する。
次に、ＦａとＦｂが点Ｐ２で接するような電極間電圧Ｖ２を考えると、可動電極と固定電極に電極間電圧Ｖ２を印可すると、静電吸引力とバネ力はＰ２において釣り合い、停止することがわかる。このＰ２の状態から、外力によってバネの変位Ｘを大きくすると、Ｆａ＞Ｆｂとなり、可動電極は固定電極に当接するまで変位する。
【００３８】
理想的にはＰ２の状態で可動電極の変位と電極間電圧が維持できれば、非常に高感度なインク滴検出器となるが、バラツキや環境の変化等により、Ｐ２の状態を維持することは困難である。
【００３９】
実際は、図中のＶ１で示したように、Ｐ１とＰ３の２点でＦｂと交わるように設定するが、電極間電圧Ｖ１印可後の釣り合い点Ｐ１で停止している状態から、外力によるバネの変位により当接に至るには、Ｐ３を超えるバネの変位を与えれば良い。
【００４０】
図５は本実施の形態のインク滴検出器の詳細断面図である。本発明に係る計算及び実験により、回路上経済的な１００Ｖ以下の電極間電圧で、プリントヘッドからの吐出インク滴を検出するには、電極間距離ｄを５００ｎｍ以下に維持することが望ましいという知見を得た。
とりわけ、固定電極部面形状を概ね□１００μｍ、可動電極部厚さを約２μｍ、電極間距離を約１５０ｎｍとした場合、電極間電圧を約１０Ｖに設定できる。
【００４１】
実施の形態２．
図６は本発明における第２の実施の形態に係るインク滴検出器の詳細断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態と比べて、構造と製造方法が異なり、以下に説明する。
【００４２】
固定電極板１９は、絶縁体（たとえばホウ珪酸系の硬質ガラス）であるが、導体に絶縁性皮膜を施してもよい。固定電極板１９の片面に導体薄膜を成膜し、フォトリソグラフィーおよびウエットエッチングによりパターニングを行って、固定電極１８を形成する。前記導体薄膜は、ＩＴＯ膜をスパッタリングにより成膜することが望ましいが、導体材料であれば、他の材料及び他の成膜方法でもよい。
【００４３】
次に、絶縁膜１７を成膜し、絶縁膜１７上に電極間距離とほぼ同等の厚さで、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成する。
次に、可動電極１６となる導体材料の薄膜を成膜する。材料は金属またはポリシリコンのような半導体であってもよい。成膜方法は、スパッタリングまたはＣＶＤが望ましい。さらに、可動電極１６上に保護膜１５を成膜する。保護膜１５は、本実施の形態ではＳｉＯ２　をスパッタリングにより成膜したが、絶縁性の薄膜であれば、他の材料、他の成膜方法でもよい。
【００４４】
前記成膜後、前記レジストパターンを溶かし出す、所謂犠牲層エッチングを行い、絶縁膜１７と可動電極１６の間に、空隙を形成する。
本実施の形態によれば、固定電極板１９の材料選定範囲が広くなる為、他の回路要素や機能要素との集積化が容易で有る利点がある。
【００４５】
実施の形態３．
図７は本発明の第３の実施の形態に係るインク滴検出装置の構造を示す図である。図７のインク滴検出器は、プリントヘッドが備えるノズルの間隔に合わせて上述したインク滴検出器１２を５つ並べ、それぞれを検出部２０Ａ〜２０Ｅとして構成したものである。図６では５つ並べているので、５つのノズルについて移動を伴わずに一度にインク滴吐出の有無を検出することができる。なお、並べる数は５つに限定されるものではない。共通電極２１は検出部２０Ａ〜２０Ｅの可動電極部４と接続されている。これにより検出部２０Ａ〜２０Ｅには共通して同じ電圧が印加される。一方、個別電極２２Ａ〜２２Ｅは、それぞれ検出部３０Ａ〜３０Ｅの固定電極部７と接続されている。個別に電極を設けているが、実際にはそれぞれ同じ電圧が印加される。
【００４６】
図８は検出部２０Ａ〜２０Ｅに印加する電圧を表す図である。本実施の形態においては、あるノズルが６回分の吐出を行い、その吐出タイミングに同期させて検出部２０Ａ〜２０Ｅに印加する電圧を６段階に変化させる。そして、一度でもインク滴が吐出されたものと判定すると、そのノズルはインク滴の吐出が正常に行われているものとする。
【００４７】
インク滴吐出の有無を判定するには、インク滴衝突によって図３のように当接する（可動電極部４と固定電極部７との間隔が０になる）ようにすればよい。当接させるためには、インク滴衝突による衝撃によって、図４（ｂ）のようにＦａ＞Ｆｂとなるような間隔を作り出すことが必要である。
【００４８】
ここで、印加する電圧が低ければ、インク滴が衝突してもＦａ＞Ｆｂとならず、当接しない場合がある。また、印加する電圧が高ければ、常にＦａ＞Ｆｂとなり、インク滴が衝突しなくても当接してしまうので判定できない。一方、小さな衝撃でもＦａ＞Ｆｂとなるようにするには、図４（ｂ）のように、できるだけ印加する電圧をＶ２に近づけ、Ｐ１とＰ３との間隔を狭めればよい。ただ、間隔を狭め、感度をよくしすぎると、プリンタ本体の振動等、インク滴衝撃以外の原因によって当接してしまうことがある。また、外部環境によってＶ２となる電圧も異なることがある。
【００４９】
このような条件を考慮し、本実施の形態では、例えば適当な期間（例えばプリンタ電源投入時）等に、あらかじめ図４（ｂ）のＶ２又はその近傍の電圧を求めておき、振動等による影響を受けないと考えられるだけのマージンをとった上で、その電圧を最大の電圧として複数段（本実施の形態では６段階）に分けるようにする。通常、問題なくインク滴が吐出されていれば、最大の電圧を印加しなくても、その前の段階でインク滴吐出の衝撃によりＦａ＞Ｆｂとなり当接する。Ｖ２又はその近傍の電圧の求め方としては、例えば、印加する電圧を段階的に上げていき、例えばインク滴の吐出なしで当接してしまう電圧を検出する等の方法がある。
【００５０】
このように第３の実施の形態によれば、検出部２０Ａ〜２０Ｅのように、プリントヘッド又は装置の移動を伴わなくても一度に検出を行えるノズル数が多くなるので、検出時間の短縮を図ることができる。また、環境に応じた印加電圧を設定しつつ、検出を行えるので、より精度の高い検出を行うことができる。
【００５１】
実施の形態４．
図９は検出部２０Ａ〜２０Ｅのそれぞれに印加する電圧を表す図である。上述の第４の実施の形態では、吐出タイミングに同期させて検出部２０Ａ〜２０Ｅに印加する電圧を異ならせていったが、個別電極２２Ａ〜２２Ｅに分けられていることから、本実施の形態では検出部２０Ａ〜２０Ｅにそれぞれ異なる電圧を印加するようにする。そして、プリンタヘッドとインク滴検出装置とを相対的に移動させ、全てのノズルが検出部２０Ａ〜２０Ｅのそれぞれに吐出するようにする。
【００５２】
そして、あるノズルについて、検出部２０Ａ〜２０Ｅのどこかで吐出と判定した場合には、そのノズルはインク滴の吐出が正常に行われているものとする。プリントヘッドとインク滴検出装置を相対的に移動させながら上記の動作を繰り返し、全てのノズルについてインク滴を吐出していると判定した場合には、例えば印刷実行等、次の処理に移行する。このように、第４の実施の形態と同様に、検出時間の短縮を図ることができ、より精度の高い検出を行うことができる。
【００５３】
実施の形態５．
図１０は本発明の第５の実施の形態であるインク滴検出装置の構造を示す図である。図１１において、スイッチ手段１０Ａは、可動電極部４と固定電極部７との間に電圧を印加する、しない（ＯＮ又はＯＦＦ）の切り替えを行う。スイッチ手段１０Ａは、プリンタ本体の制御処理手段（図示せず）により、インク滴を吐出しようとするタイミング（以下、吐出タイミングという）に応じて切替制御される。電源１１Ａは、可動電極部４と固定電極部７との間に電圧を印加するために設けられている。電流検出器１２Ａは、インク滴が可動電極部７に衝突し、可動電極部４と固定電極部７との間隔が変位することによって生じる電流変位を検出し、信号として送信するために設けられている。
【００５４】
処理手段３０は、電流検出器１２から送信される信号に基づいてインク滴が吐出されているかどうかを判定するものである。処理手段３０は、さらにピークホールド手段３０Ａ、加算手段３０Ｂ及び判定手段３０Ｃで構成される。ピークホールド手段は３０Ａは、吐出タイミングに流れる電流のピーク値をデータとして抽出する。加算手段３０Ｂはピーク値のデータに基づいて加算（積算）処理し、加算値のデータとする。そして、判定手段３０Ｃにより、ある閾値のデータとその加算値のデータとに基づいてインク滴吐出の有無を判定する。
【００５５】
次に本実施の形態におけるインク滴検出器の動作について説明する。ここではインクジェットヘッドのあるノズルに対してインク滴が吐出されているかどうかの判定を行うものとする。スイッチ手段１０Ａを切り替え、吐出タイミングに応じて電圧を印加する。電圧が印加されると、前述したように可動電極部４と固定電極部７とは一定の間隔で釣り合い、静止する。その後、プリントヘッドからインク滴が吐出される。
【００５６】
前述したように、通常、インク滴が可動電極部７に衝突すると、その衝撃によって、可動電極部４と固定電極部７とがある間隔よりも狭くなる。そして、クーロン力の方が大きくなり、力のバランスが崩れる。そのため、可動電極部７と固定電極部８とが引き付け合って当接する。
【００５７】
一方、印加電圧が適切でない、インク滴による衝撃が小さい等の理由により、吐出が行われていたとしても当接に至らない場合がある。この場合でもインク滴吐出による衝撃により、可動電極部７は振動し、収束し、静止する。そしてこの振動により、電流に変化が生じる。ピークホールド手段３０Ａは、その電流変化における電流のピーク値を抽出し、ピーク値のデータを含む信号を加算手段３０Ｂに送信する。その信号を受信した加算手段３０Ｂは、ピーク値のデータに基づいて加算する。当接に至らないような微小な電流でも、ピーク値が加算されていき、インク滴吐出の有無を判定できるようにすることで、インク滴吐出の有無について、より精度の高い判定を行うことができる。
【００５８】
加算値のデータを含む信号が入力されると、判定手段３０Ｃはある閾値のデータとその加算値のデータとに基づいてインク滴が吐出されているかどうかを判定する。処理手段３０では、上記の動作をあるノズルに対して一定回数行う。その間に判定手段３０Ｃがインク滴が吐出されていると判定した場合には、次のノズルに対してインク滴が吐出されているかどうかを判定する。これを全てのノズルに対して行い、全てのノズルがインク滴の吐出を行っているものと判定すると、例えば印刷実行等の次の処理に移行する。
【００５９】
一方、プリントヘッドからインク滴が吐出されない又は吐出されたとしても衝突が弱い場合には、一定回数分の動作を行っても判定手段３０Ｃはインク滴が吐出されていると判定しない。その場合には、例えば、プリンタ本体の制御処理手段がプリントヘッドのノズルをクリーニング機構（図示せず）にクリーニングさせる処理を行わせる。この場合、１つのノズルでも吐出が行われていないと判定した場合には、ノズル全体のクリーニングをすることになる。
【００６０】
図１１は電源１１Ａが印加する電圧を制御するインク滴検出装置の構造を示す図である。上述したように、印加する電圧又はインク滴吐出による衝撃の度合いによっては、例えば、インク滴が衝突していても当接まで至らない場合がある。このような場合、当接した場合に比べ、電流変化が微小であるため、加算手段は３０Ｂは、当接しているかどうかを判断することが可能である。そこで、加算手段３０Ｂは、加算ポジティブフィードバックにより電源１１Ａを制御するようにしてもよい。そして、ピーク値のデータ又は加算値のデータに基づいて、インク滴が吐出されていれば可動電極部４と固定電極部７とが当接するような電圧を電源１１Ａが印加するように制御するようにする。このように電源１１Ａが印加する電圧を調整し、インク滴検出器の感度を調整することで、より検出の精度を高めることができる。
【００６１】
ここで、上述した例では、ピークホールド手段３０Ａ、加算手段３０Ｂを用いてピーク値を加算したデータを作成したが、このデータの代わりに、吐出タイミングに基づいて電流の変化分を積分し、その積分値をデータとして含む信号を判定手段３０Ｃに送信し、判定手段３０Ｃはその積分値に基づいてインク滴吐出の有無を判定するようにしてもよい。
【００６２】
実施の形態６．
また、上述した実施の形態は、全てインクジェットタイプのプリンタに搭載するためのインク滴検出装置について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、液体、固体等、物体の有無を判断する装置等、他の用途に用いることもできる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、インク滴検出器を固定電極板と可動電極板の２部品で構成でるきることと、半導体製造プロセスのようにウエハ上に集積して大量生産が可能であることから、安価なインク滴検出器の供給が可能である。
また、電極間電圧を低く出来ることと、電流検出でのインク滴判定であることから、周辺回路を安価に構成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】インク滴検出器の構造図
【図２】インク滴検出器の機構動作説明図
【図３】インク滴検出器の検出動作説明図
【図４】インク滴検出器の動作原理図
【図５】インク滴検出器の詳細断面図
【図６】第２の実施の形態に係るインク滴検出器の詳細断面図
【図７】インク滴検出装置の構造図
【図８】検出部２０Ａ〜２０Ｅに印加する電圧を表す図
【図９】検出部２０Ａ〜２０Ｅのそれぞれに印加する電圧を表す図
【図１０】インク滴検出装置の構造図
【図１１】印加する電圧を制御したインク滴検出装置の構造図
【符号の説明】
１　固定電極板、２　可動電極板、３　固定電極端子、４　可動電極部、５　可動電極端子、６　封止材、７　固定電極部、８　センサ部、９　インク滴、１０、１０Ａ　スイッチ、１１、１１Ａ　電源、１２、１２Ａ　電流検出器、１３絶縁膜、１４　保護膜、１５　保護膜、１６　可動電極、１７　絶縁膜、１８固定電極、１９　固定電極板、２０Ａ〜２０Ｅ　検出部、２１　共通電極、２２Ａ〜２２Ｅ　個別電極、３０　処理手段、３０Ａ　ピークホールド手段、３０Ｂ加算手段、３０Ｃ　判定手段
【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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