(57)【要約】【課題】複数の各ノズルの液滴の吐出の有無を一度に検出するような場合に、各検出毎に必要な検出感度を維持可能である液滴検出装置の提供。【解決手段】ヘッドユニット２のノズルからインク滴を複数回吐出させると、インク滴はセンサ４０の電極４２、４３に着弾して付着する。このため、電極４２、４３間の静電容量は急激に増加する。その静電容量の変化をインク滴検出部６２が検出し、これに基づき、ＣＰＵ６８は、ノズルからのインク滴の吐出の有無を判定する。この判定に並行して、センサ４０の検出面に付着するインクを乾燥させるヒータ５０は、ヒータ駆動回路６９により駆動される。【選択図】  図１１
2005280190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有し、その一対の電極間に液滴吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴を付着させるセンサと、
前記センサの電極間に液滴が付着するときに一時的に変化する両電極間の静電容量を検出し、この一時的に検出される静電容量の変化に基づき、前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを検出する検出手段と、を備え、
前記センサは、その検出面に付着する液滴を乾燥させる熱源を含むことを特徴とする液滴検出装置。
【請求項２】
基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有し、その一対の電極間に液滴吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴を付着させるセンサと、
前記センサの電極間に液滴が付着するときに一時的に変化する両電極間の静電容量を使用して発振周波数を変化させ、この発振周波数の変化に基づき、前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを検出する検出手段と、を備え、
前記センサは、その検出面に付着する液滴を乾燥させる熱源を含むことを特徴とする液滴検出装置。
【請求項３】
前記熱源はヒータから構成され、前記ヒータは前記基板内であって、前記両電極間の下方の位置に主に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液滴検出装置。
【請求項４】
前記ヒータを駆動するヒータ駆動回路をさらに含み、
前記ヒータ駆動回路は、前記検出手段の次に検出開始時に、前記センサの両電極間の静電容量が所定値に回復するように、前記ヒータの駆動電流を制御するようになっていることを特徴とする請求項３に記載の液滴検出装置。
【請求項５】
前記ヒータを駆動するヒータ駆動回路をさらに含み、
前記ヒータ駆動回路による前記ヒータへの駆動電流は、前記検出手段の検出が終了した時点で、正常なノズル数と１ノズル当たりの液滴吐出数とから求めた液滴の総吐出数に基づいて決定し、この決定による場合の駆動時間は、前記センサの両電極間の静電容量値に基づいて決定することを特徴とする請求項３に記載の液滴検出装置。
【請求項６】
基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有し、その一対の電極間に液滴吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴を付着させるセンサと、
前記センサの電極間に液滴が付着するときに一時的に変化する両電極間の静電容量を検出し、この一時的に検出される静電容量の変化に基づき、前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを検出する検出手段と、
前記センサの電極を、前記センサの検出面に付着する液滴を乾燥させるヒータとして使用するための切り替えスイッチと、
を備えることを特徴とする液滴検出装置。
【請求項７】
基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有し、その一対の電極間に液滴吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴を付着させるセンサと、
前記センサの電極間に液滴が付着するときに一時的に変化する両電極間の静電容量を使用して発振周波数を変化させ、この発振周波数の変化に基づき、前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを検出する検出手段と、
前記センサの電極を、前記センサの検出面に付着する液滴を乾燥させるヒータとして使用するための切り替えスイッチと、
を備えることを特徴とする液滴検出装置。
【請求項８】
前記センサの電極を前記ヒータとして使用する場合に、前記電極に対して通電するためのヒータ駆動回路をさらに含み、
前記切り替えスイッチは、前記センサの電極を液滴検出のために使用する場合には、その電極間の静電容量を前記検出手段が検出できるようにし、他方、前記センサの電極を前記ヒータとして使用する場合には、前記電極に対して前記ヒータ駆動回路から通電できるようになっていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の液滴検出装置。
【請求項９】
前記検出手段は、
前記センサの両電極間で形成されるコンデンサを少なくとも含み、前記コンデンサの静電容量の変化に従って発振周波数が変化する発振器と、
前記発振器の発振周波数の変化を電圧変化に変換する周波数−電圧変換器と、
前記周波数−電圧変換器で変換された電圧変化を増幅する交流増幅器と、
を備えていることを特徴とする請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項７、または請求項８に記載の液滴検出装置。
【請求項１０】
前記センサの一対の電極は、微細な電極パターンからなり、前記電極パターンの長さ方向に電極パターンの厚みを利用して所定の深さの溝を形成し、前記ノズルから吐出されて着弾した液滴が前記溝に沿って移動できるようになっており、
かつ、センサの前記基板と前記両電極との各表面を保護膜で被覆するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちのいずれかに記載の液滴検出装置。
【請求項１１】
前記検出手段は、
前記交流増幅器の出力を所定値と比較し、この比較結果に基づいて前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを判定する判定部を、さらに含むことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の液滴検出装置。
【請求項１２】
前記センサは、インクジェットプリンタが備えるインク吐出ヘッドの印刷領域以外の移動可能部分に配置させ、前記電極間に前記インク吐出ヘッドのノズルから吐出されるインク滴を付着させるようにし、
前記検出手段は、前記インク吐出ヘッドのノズルからインク滴が吐出されたか否かを検出するようになっていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のうちのいずれかに記載の液滴検出装置。
【請求項１３】
液滴吐出ヘッドのノズルから液滴が吐出されたか否かを検出する液滴検出方法であって、
液滴吐出ヘッドと、基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有するセンサとを、前記液滴吐出ヘッドのノズル面と前記センサの電極面とが一定の関係で対向するようにセットし、
この状態で、前記ノズルから液滴を吐出させ、その液滴が前記センサの電極間に付着するときに一時的に変化する両電極間の静電容量を検出し、この一時的に検出される静電容量の変化に基づき、前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを検出し、
その検出に並行し、またはその検出の終了後に、前記センサの検出面に吐出された液滴を熱源を利用して乾燥するようにしたことを特徴とする液滴検出方法。
【請求項１４】
インクジェットプリンタのヘッドユニットのノズルからインク滴が吐出されたか否かを検出する液滴検出方法であって、
前記ヘッドユニットを、基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有するセンサの位置に移動させ、前記ヘッドユニットのノズル面と前記センサの検出面とが一定の関係になるように対向させる第１ステップと、
この対向した状態で、前記ノズルからインク滴を複数回吐出させ、そのインク滴を前記センサの電極間の一部に着弾させる第２ステップと、
前記インク滴の着弾時に一時的に変化する前記センサの両電極間の静電容量を使用して発振周波数を変化させ、この発振周波数の変化に基づき、前記ノズルからインク滴が吐出されたか否かを検出する第３ステップと、
前記第３ステップの検出処理に並行し、またはその検出処理の終了後に、前記センサの検出面に吐出された液滴を熱源を利用して乾燥する第４ステップと、
からなることを特徴とする液滴検出方法。
【請求項１５】
前記インクジェットプリンタのヘッドユニットが複数のノズルを有する場合には、
前記第２ステップ、前記第３ステップ、および前記第４ステップの各処理を繰り返すことにより、前記ヘッドユニットの各ノズルのインク滴の吐出の有無を検出するようにしたことを特徴とする請求項１４に記載の液滴検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタなどに適用され、インクジェットプリンタなどの液滴吐出ヘッドのノズルから吐出されるインク滴などの液滴の吐出の有無を検出する液滴検出装置、および液滴検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出装置の１つであるインクジェットプリンタのインクジェットヘッド（印刷ヘッド）のノズルが詰まったり、ノズルに紙粉や異物が付着したり、または気泡がインクジェットヘッドのキャビティ（インク室）などに入った場合には、本来インク滴が吐出されるべきときに吐出されないということがまれに発生していた。
このような不具合を解消するために、インク滴が吐出されたか否かを検出する各種の方法が提案されている。これらは、主に、インク滴を検出する各種のセンサを用いる方法である。
【０００３】
その中でも、光学式センサを用いてインク滴がノズルから吐出されたか否かを検出する方法は、インクの粒径と光ビームの径を適切に選び、かつ、精度良く位置合わせを行うことによって確実に検出できるため、多くの提案がなされている。
この光学式センサを用いる方法は、インクジェットプリンタのインク滴の吐出原理（ピエゾ方式、サーマルジェット方式、ソリッドインク方式など）が異なっていても適用できる点で優れている。また、インク滴が真っ直ぐに飛行せずに、曲がって飛行し記録紙上の着弾位置がずれる場合も、インク滴が検出領域を通過しないので、検出することが可能である。
【０００４】
図２１には、従来の光学式のインク滴の検出方法の原理が例示されている。この方法は、発光素子からの光が発光領域１０１を出て、受光素子が設置されている受光領域１０２に入るようになっている。この発光領域１０１と受光領域１０２の共通領域が検出領域になる。その検出領域に対して上方からインク滴ａが吐出されてくると、インク滴ａは染料や顔料などの色材を含んでいるため、光の透過率が低く光を遮ることになる。すると、フォトトランジスタなどの受光素子に入る光量が減少するため、電気信号に変化された時の電圧が小さくなり、インク滴が検出できる。検出領域と受光領域１０２が同じと仮定すると、その受光領域１０２の面積Ｓ２とインク滴ａの投影部１０３の面積Ｓ１から、Ｓ１／Ｓ２がその減少分に相当することになる。
【０００５】
図２２には、キャリッジ軸１０４上をヘッドユニット１０５が移動しつつインク滴ａをインク滴受け１０６に向けて吐出され、ちょうど受光領域１０２をインク滴ａが通過する様子を例示してある。インク滴ａが上方から速度Ｖ１で吐出され、ヘッドユニット１０５が速度Ｖ２で移動していると、インク滴ａはその合成速度（Ｖ１＋Ｖ２）となり、受光領域１０２へ確実に通過させるにはかなりの精度が要求される。検出感度を高めようとすると、Ｓ１／Ｓ２を大きくする、すなわち受光領域１０２の面積Ｓ２を小さくすれば良いが、そうすると、インク滴ａが受光領域１０２を通過する検出のタイミングを精度良くしなければならない。逆に、インク滴ａが受光領域１０２を通過する検出のタイミングを緩やかにすれば、検出感度が低下してしまう。
【０００６】
これらの不具合を解決するために、以下のような提案がされている。
すなわち、インクジェットヘッドのインク吐出口の並び方向に対して、インク吐出を検出するフォトセンサの発光素子と受光素子とで決定される検出光軸を相対的に所定角度なすように配置し、フォトセンサによる検出範囲を広くする発明が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、別な検出方法として、インクに対する撥水性の高い反射板と反射光量を検知するセンサを有し、インク滴を吐出させ、反射板からの反射光量をセンサで検出して吐出インク滴の状態を検出する発明が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
一方、上記のような光学式のインク滴の検出方法に対して、以下のような検出方法を採用するものが提案されている。
【０００８】
この検出方法は、プリントヘッドから出射される一連のインク滴を受け取る感知要素を備え、検出時に、プリントヘッドと感知要素との間に電界を形成させ、インク滴がその感知要素に接触する際に、感知要素上に電荷のスパイクまたはパルスを与えるようにし、これを検出することによりインク滴の吐出の有無を判定するものである（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平９−９４９４８号公報
【特許文献２】特開平８−３３２７３６号公報
【特許文献３】特開平１１−１７０５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に記載の発明では、感度を低下させずに受光領域を斜めにインク滴が透過する分だけ検出タイミングはその分緩やかになるが、依然としてその改善効果は比較的小さい。
また、特許文献２に記載の発明では、反射板に着弾したインク滴に浮遊する紙粉やゴミなどが付着すると、反射板の反射率が低下することもあり、長期間の信頼性という点では十分ではない。
【００１０】
さらに、特許文献３に記載の発明では、プリントヘッドと感知要素との間に電界を形成するために、感知要素に例えば１００Ｖというように比較的高い電圧を印加させる必要がある上に、その高圧を発生するための電源が必要となる。
そこで、かかる背景の下では、インク滴などの液滴を検出するセンサと液滴吐出ヘッドとの相対位置の精度が低くても検出が可能であり、高圧を必要とせずに低い電圧で検出できるようにした新規な液滴吐出装置の出現が望まれる。
【００１１】
しかし、その新規な液滴吐出装置が上記の条件を満たしたとしても、複数のノズルのインク滴の吐出の有無を一度にそれぞれ検出する場合に、その各ノズルの検出に伴って検出感度が低下するようでは実用価値がない。従って、複数のノズルのインク滴の吐出の有無を一度にそれぞれ検出するような場合には、各検出毎に必要な検出感度を維持できることが、さらに望まれる。
【００１２】
そこで、本発明の第１の目的は、上記の点に鑑み、インク滴などの液滴を検出するセンサと液滴吐出ヘッドとの相対位置の精度が低くても検出が可能であり、高圧を必要とせずに低い電圧で検出できる液滴検出装置および液滴検出方法を提供することにある。
また本発明の第２の目的は、上記の第１の目的に加えて、複数のノズルの液滴の吐出の有無を一度にそれぞれ検出するような場合に、各検出毎に必要な検出感度を維持可能である液滴検出装置および液滴検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のように構成するようにした
すなわち、第１の発明は、基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有し、その一対の電極間に液滴吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴を付着させるセンサと、前記センサの電極間に液滴が付着するときに一時的に変化する両電極間の静電容量を検出し、この一時的に検出される静電容量の変化に基づき、前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを検出する検出手段と、を備え、前記センサは、その検出面に付着する液滴を乾燥させる熱源を含むようにした。
【００１４】
第２の発明は、基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有し、その一対の電極間に液滴吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴を付着させるセンサと、前記センサの電極間に液滴が付着するときに一時的に変化する両電極間の静電容量を使用して発振周波数を変化させ、この発振周波数の変化に基づき、前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを検出する検出手段と、を備え、前記センサは、その検出面に付着する液滴を乾燥させる熱源を含むようにした。
【００１５】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記熱源はヒータから構成され、前記ヒータは前記基板内であって、前記両電極間の下方の位置に主に設けられている。
第４の発明は、第３の発明において、前記ヒータを駆動するヒータ駆動回路をさらに含み、前記ヒータ駆動回路は、前記検出手段の次に検出開始時に、前記センサの両電極間の静電容量が所定値に回復するように、前記ヒータの駆動電流を制御するようになっている。
【００１６】
第５の発明は、第３の発明において、前記ヒータを駆動するヒータ駆動回路をさらに含み、前記ヒータ駆動回路による前記ヒータへの駆動電流は、前記検出手段の検出が終了した時点で、正常なノズル数と１ノズル当たりの液滴吐出数とから求めた液滴の総吐出数に基づいて決定し、この決定による場合の駆動時間は、前記センサの両電極間の静電容量値に基づいて決定するようになっている。
【００１７】
第６の発明は、基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有し、その一対の電極間に液滴吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴を付着させるセンサと、前記センサの電極間に液滴が付着するときに一時的に変化する両電極間の静電容量を検出し、この一時的に検出される静電容量の変化に基づき、前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを検出する検出手段と、前記センサの電極を、前記センサの検出面に付着する液滴を乾燥させるヒータとして使用するための切り替えスイッチと、を備えている。
【００１８】
第７の発明は、基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有し、その一対の電極間に液滴吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴を付着させるセンサと、前記センサの電極間に液滴が付着するときに一時的に変化する両電極間の静電容量を使用して発振周波数を変化させ、この発振周波数の変化に基づき、前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを検出する検出手段と、前記センサの電極を、前記センサの検出面に付着する液滴を乾燥させるヒータとして使用するための切り替えスイッチと、を備えている。
【００１９】
第８の発明は、第６または第７の発明において、前記センサの電極を前記ヒータとして使用する場合に、前記電極に対して通電するためのヒータ駆動回路をさらに含み、前記切り替えスイッチは、前記センサの電極を液滴検出のために使用する場合には、その電極間の静電容量を前記検出手段が検出できるようにし、他方、前記センサの電極を前記ヒータとして使用する場合には、前記電極に対して前記ヒータ駆動回路から通電できるようになっている。
【００２０】
第９の発明は、第２、第３、第４、第５、第７、または第８の発明において、前記検出手段は、前記センサの両電極間で形成されるコンデンサを少なくとも含み、前記コンデンサの静電容量の変化に従って発振周波数が変化する発振器と、前記発振器の発振周波数の変化を電圧変化に変換する周波数−電圧変換器と、前記周波数−電圧変換器で変換された電圧変化を増幅する交流増幅器と、を備えている。
【００２１】
第１０の発明は、第１乃至第９のうちのいずれかの発明において、前記センサの一対の電極は、微細な電極パターンからなり、前記電極パターンの長さ方向に電極パターンの厚みを利用して所定の深さの溝を形成し、前記ノズルから吐出されて着弾した液滴が前記溝に沿って移動できるようになっており、かつ、センサの前記基板と前記両電極との各表面を保護膜で被覆するようにした。
【００２２】
第１１の発明は、第９または第１０の発明において、前記検出手段は、前記交流増幅器の出力を所定値と比較し、この比較結果に基づいて前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを判定する判定部を、さらに含んでいる。
第１２の発明は、第１乃至第１１のうちのいずれかの発明において、前記センサは、インクジェットプリンタが備えるインク吐出ヘッドの印刷領域以外の移動可能部分に配置させ、前記電極間に前記インク吐出ヘッドのノズルから吐出されるインク滴を付着させるようにし、前記検出手段は、前記インク吐出ヘッドのノズルからインク滴が吐出されたか否かを検出するようになっている。
【００２３】
第１３の発明は、液滴吐出ヘッドのノズルから液滴が吐出されたか否かを検出する液滴検出方法であって、液滴吐出ヘッドと、基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有するセンサとを、前記液滴吐出ヘッドのノズル面と前記センサの電極面とが一定の関係で対向するようにセットし、この状態で、前記ノズルから液滴を吐出させ、その液滴が前記センサの電極間に付着するときに一時的に変化する両電極間の静電容量を検出し、この一時的に検出される静電容量の変化に基づき、前記ノズルから液滴が吐出されたか否かを検出し、その検出に並行し、またはその検出の終了後に、前記センサの検出面に吐出された液滴を熱源を利用して乾燥するようにした。
【００２４】
第１４の発明は、インクジェットプリンタのヘッドユニットのノズルからインク滴が吐出されたか否かを検出する液滴検出方法であって、前記ヘッドユニットを、基板上に所定間隔をおいて配置させた一対の電極を有するセンサの位置に移動させ、前記ヘッドユニットのノズル面と前記センサの検出面とが一定の関係になるように対向させる第１ステップと、この対向した状態で、前記ノズルからインク滴を複数回吐出させ、そのインク滴を前記センサの電極間の一部に着弾させる第２ステップと、前記インク滴の着弾時に一時的に変化する前記センサの両電極間の静電容量を使用して発振周波数を変化させ、この発振周波数の変化に基づき、前記ノズルからインク滴が吐出されたか否かを検出する第３ステップと、前記第３ステップの検出処理に並行し、またはその検出処理の終了後に、前記センサの検出面に吐出された液滴を熱源を利用して乾燥する第４ステップと、からなる。
【００２５】
第１５の発明は、第１４の発明において、前記インクジェットプリンタのヘッドユニットが複数のノズルを有する場合には、前記第２ステップ、前記第３ステップ、および前記第４ステップの各処理を繰り返すことにより、前記ヘッドユニットの各ノズルのインク滴の吐出の有無を検出するようにした。
このような構成からなる本発明によれば、インク滴などの液滴を検出するセンサと液滴吐出ヘッドとの相対位置の精度が低くても検出が可能であり、かつ、高圧を必要とせずに低い電圧で検出可能である。
【００２６】
さらに、本発明では、センサが熱源を含むので、センサ面に着弾した液滴を蒸発させることができる。このため、複数の各ノズルの液滴の吐出の有無を一度にそれぞれ検出するような場合に、各検出毎に必要な検出感度を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の液滴検出装置、および液滴検出方法の実施形態について説明する。
図１は、本発明の液滴検出装置が適用されるインクジェットプリンタ１の概略構成を示す平面図である。
この液滴吐出装置の一種であるインクジェットプリンタ１は、図１に示すように、ヘッドユニット２およびインクカートリッジ３を搭載したキャリッジ４を備え、このキャリッジ４は１組のキャリッジ軸５に案内されて主走査方向に移動できるようになっている。また、キャリッジ４の一部は歯付きベルト９に固定され、かつ歯付きベルト９は、モータ６の回転軸に固定された駆動プーリ７と従動プーリ８との間に掛け渡されている。
【００２８】
また、キャリッジ４にはエンコーダ１０が取り付けられ、キャリッジ４の移動方向に沿ってリニアスケール１１が設けられている。これにより、エンコーダ１０はキャリッジ４上のヘッドユニット２の位置を検出するようになっている。
さらに、このインクジェットプリンタ１は、後述のようにヘッドユニット２のノズルの検査時に、そのノズルから液滴であるインク滴が吐出されたか否かを検出する本発明の液滴検出装置を備え、この液滴検出装置のセンサ４０が、図１に示すようにヘッドユニット２の印刷領域以外の移動可能な部分に配置されている。
【００２９】
なお、図１において、１２は、ヘッドユニット２とシステムコントローラなどと電気的な接続を行うケーブルである。１３は、後述のインクジェットヘッドの表面をクリーニングするワイパである。１４は、そのインクジェットヘッドのノズル基板（図３参照）のキャッピングを行うキャップである。
このような構成からなるインクジェットプリンタ１では、エンコーダ１０の検出信号がモータ制御回路（図示せず）に入力されると、そのモータ制御回路によりモータ６の回転動作が次のように制御される。すなわち、加速、一定速度、減速、反転、加速、一定速度、減速、反転・・・というように制御される。
【００３０】
このようなモータ６の動作に伴って、キャリッジ４が主走査方向に往復移動を繰り返し、一定速度の区間が印刷領域に相当するので、その一定速度の際にキャリッジ４に搭載されるヘッドユニット２のノズルから記録紙ｂ上にインク滴が吐出される。この結果、記録紙ｂには、そのインク滴により所定の文字や画像が記録される。
次に、図１に示すヘッドユニット２の具体的な構成について、図２および図３を参照して説明する。
【００３１】
このヘッドユニット２は、図２に示すように、多数のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）２０を備え、各インクジェットヘッド２０は静電式アクチュエータを用いたものである。
インクジェットヘッド２０は、図２に示すように、振動板２１と、この振動板２１を含み振動板２１を変位させる静電式アクチュエータ２２と、内部に液体であるインクが充填され振動板２１の変位により内部の圧力が増減されるキャビティ（圧力室）２３と、このキャビティ２３に連通しキャビティ２３内の圧力の増減によりインクを液滴として吐出するノズル２４とを少なくとも備えている。
【００３２】
さらに詳述すると、ヘッドユニット２は、中央のシリコン基板２５を挟んで、上側にシリコン製のノズル基板２６と、下側にガラス基板２７とが積層された３層構造からなる。中央のシリコン基板２５と上側のノズル基板２６との間には、キャビティ２３と、これに連通するリザーバ２８とが区画形成されている。また、リザーバ２８は、ガラス基板２７に設けたインク取り入れ口２９と連通している。
【００３３】
さらに、中央のシリコン基板２５により形成されキャビティ２３の底板として機能する振動板２１と、ガラス基板２７上に設けた個別電極３０との間には、空隙３１が形成されている。そして、振動板２１は、共通電極３２に接続されている。
従って、静電式アクチュエータ２２は、その主要部が振動板２１と、個別電極３０と、これらの間に形成される空隙３１とにより形成され、個別電極３０と共通電極３２との間に印加される駆動信号により駆動されるようになっている。
【００３４】
なお、図２に示すノズル基板２６に形成されるインクジェットヘッド２０ごとのノズル２４は、例えば図３に示すように配列されている。この図３の例では、４色のインク（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に適用した場合のノズル２４の配列パターンを示している。
次に、このような構成からなるインクジェットプリンタにおいて、インク滴の不吐出の原因別に、その現象とその場合の回復動作についてそれぞれ説明する。
【００３５】
まず、インクジェットヘッド２０のノズル面に紙粉や浮遊するゴミなどが付着した場合には、インク滴を吐出してもその飛行経路が妨げられ不吐出になり、インク滴は紙粉などに衝突して浸透し、ノズル面に残留する。このまま回復動作をせずにインク滴が吐出されると、インク滴がノズル面に溜まってしまう。この場合には、ワイパ１３でノズル面を擦って原因となる紙粉などを除去することが有効な回復動作である。
【００３６】
カラーインクジェットプリンタの場合には、ワイパ１３による回復動作を行った後には、ノズル面の各色インクが混合状態になっている恐れがあるため、予備吐出を行い、ノズル面に余分な混合インクをいっしょに吐出することが行われる。ノズル面の残留インクが多い場合には、ノズル面に密着させたキャップ１４に連通されているポンプで吸引することもある。
【００３７】
ここで、予備吐出とは、記録紙に印刷するためではなく、キャップやインク吸収体など向かってインク滴を吐出することを意味する。因みに、インク滴を吐出しないのに、インクジェットヘッドのアクチュエータを駆動することを空駆動ということにし、ノズル孔部のインクのメニスカスを振動させる時に行うものである。
次に、インクジェットヘッドやプリンタ本体に衝撃などが加わり、キャビティ２３内に気泡が生じた時には、インク滴を吐出しようとしても気泡のため不吐出になってしまう。この場合には通常ポンプで吸引することが有効な回復動作となる。ノズル孔付近の小さな気泡の時には、予備吐出でも回復することがある。
【００３８】
さらに、インクジェットプリンタを長期間使用しない場合には、ノズル面にキャップを密着させていても、ノズル孔からインクの溶媒成分がわずかに蒸発して、インクの固形分の濃度が濃くなって目詰まりを起こすことがある。軽微な目詰まりの場合には、予備吐出することによって回復することもあるが、通常ポンプで吸引しノズル孔にインクを強制的に流入させて固形分の濃度を低下させて回復させる。
【００３９】
次に、図１に示すインクジェットプリンタに適用される本発明の液滴の検出原理について、図面を参照して説明する。
本発明の液滴の検出には、図４〜図７に示すようなセンサ４０を使用するので、まず、このセンサ４０の構成について説明する。
このセンサ４０の概要を図４を参照して説明する。センサ４０は、図４に示すように、センサ基板４１と、このセンサ基板４１上に配置される一対の電極４２、４３と、センサ４０の検出面に付着するインク滴のような液滴を乾燥させる熱源であるヒータ５０と、を備えている。
【００４０】
センサ基板４１は、図４に示すように、３枚の基板を積層して全体が３層からなり、２層目の基板と３層目の基板との間に、ヒータ５０が積層されている。従って、ヒータ５０は、センサ基板４１内に設けられている。センサ基板４１は、ガラスエポキシ基板、アルミ基板、ガラス基板などの積層基板からなる。
電極４２、４３は、図４に示すように、所定の厚みと幅とを有する微細な各電極パターンが交互に配列され、その電極パターンの各一端が電極４２、４３ごとに共通接続されている。さらに、その電極パターンの長さ方向に、各電極パターンで囲まれ所定幅と所定の深さの溝４７が形成されている。従って、各溝４７は、電極４２、４３の電極パターンの厚みを利用している。
電極４２、４３は、後述のマイグレーションを考慮して決定するのが好ましい。すなわち、マイグレーションは、一般にＡｇ＞Ｐｂ≧Ｃｕ＞Ｓｎ＞Ａｕの順で発生し易くＦｅ，Ｐｄ，Ｐｔでは起こりにくいとされている。従って、電極４２、４３の材料は、これらを考慮して、マイグレーションの発生しにくい金属や合金からなる導体を用いるのが好ましい。
【００４１】
さらに詳述すると、電極４２、４３は、上記の電極パターンが例えば図５に示すように微細な櫛歯状からなり、両電極４２、４３は図示のように対向して配置されている。
すなわち、電極４２は、所定の間隔をおいて配列される多数の電極指４２１を備え、その各電極指４２１の一端側が共通接続され、この共通接続部の一端に検出端子４２２を設けている。また、電極４３は、電極指４２１と同様に多数の電極指４３１を備え、その各電極指４３１の一端側が共通接続され、この共通接続部の一端に検出端子４３２を設けている。
【００４２】
電極４２と電極４３とは、センサ基板４１上に配置された際に、図５に示すように、電極４２側の電極指４２１と電極４３側の電極指４３１とが交互に配列されるようになっている。そして、電極指４２１と電極指４３１との間には、その長さ方向に向けて、電極指４２１、４３１の厚みを利用した溝４７が、それぞれ形成されるようになっている。溝４７の深さは、例えば１８〜３５〔μｍ〕程度である。
【００４３】
ヒータ５０は、図６に示すように所定の厚さと幅からなり、溝４７の底部のほぼ真下に溝４７の長さ方向に向けて配置されるとともに、その配置後には全体がジグザグ状になっている（図５参照）。このようにヒータ５０を、主に溝４７の底部のほぼ真下（下方）に、溝４７の長さ方向に向けて配置するのは、センサ４０の検出時に溝４７内に流れ込むインクなどの液体の成分中の水分を効果的に蒸発させるためである。ヒータ５０の両端は、センサ基板４１の表面にそれぞれ露出し、その露出部分にヒータ電極５２、５３が設けられている。
【００４４】
ここで、センサ基板４１の構成材料は上記のように積層基板であればいずれでも良いが、電極４２、４３間の絶縁材料における吸湿、水分の吸収に伴って、電極４２、４３を構成する金属が絶縁材料の表面あるいは内部に移行して絶縁不良を起こす現象、いわゆるマイグレーション現象の発生を防止するために、図７に示すように、センサ基板４１、電極４２、４３の各表面に、薄い保護膜４８Ａと４８Ｂとを塗布（コーティング）するのが好ましい。
なお、保護膜（アンダーコート）４８Ａはなくても良いが、耐マイグレーション効果をあげるために、必要に応じて設けるのが好ましい。
【００４５】
次に、このような構成からなるセンサ４０を使用し、インクジェットプリンタのヘッドユニット２の各ノズルのインク滴の吐出の有無を検出する基本的な原理について、図８〜図９を参照して説明する。
いま、センサ４０を構成するセンサ基板４１をガラスエポキシのプリント基板として考えると、図８に示すように、電極４２と電極４３との間の静電容量は、プリント基板内の静電容量Ｃｐと空気中の静電容量Ｃａとが並列接続された合成容量となっている。
【００４６】
プリント基板の比誘電率は、一般的なガラスエポキシ（Ｇ−１０）の場合では４．８程度である。また、インク滴の比誘電率は約８０程度であり、空気の誘電率は約１程度である。そこで、これらの比誘電率の関係は以下のようになる。
インク滴＞＞プリント基板＞空気
従って、インク滴が電極４２、４３間に着弾することにより、空気の比誘電率が急激に変化する。そこで、本発明では、この空気の比誘電率の変化の有無を検出してインク滴のような液滴の吐出状態を検出するようにした。
【００４７】
換言すると、本発明は、液滴であるインク滴が電極４２、４３間に着弾することによる、その両電極４２、４３間の静電容量の変化の有無を後述のように検出するようにし、これにより、インク滴の吐出の有無を検出するようにしたものである。
なお、図８において、図７に示すような保護膜４８については、説明を簡略化するために省略している。
【００４８】
次に、このような本発明の検出原理における電極４２、４３間の静電容量の変化について、図９に示す等価回路を参照して説明する。
図９（ａ）は、初期状態、すなわちセンサ４０の電極面（検出面）にインク滴が着弾する以前の電極４２、４３間の等価回路である。この初期状態では、電極４２、４３間の静電容量は、プリント基板の静電容量Ｃｐと空気中の静電容量Ｃａとが並列接続され、これらの合成値（Ｃｐ＋Ｃａ）となる。
【００４９】
図９（ｂ）は、インク滴が電極４２、４３間の一部に複数着弾し、その電極４２、４３間にインク滴が付着し（図９の状態Ａに対応）、この状態の等価回路である。この場合には、インク滴の付着により、その電極４２、４３間の電界が高い誘電率を有するインク間を通るため、図示のように電極４２、４３間に静電容量Ｃｉｎｋが追加された状態になる。このため、このときの電極４２、４３間の静電容量の合成値は、（Ｃｐ＋Ｃａ＋Ｃｉｎｋ）となり、初期状態に比べて大幅に増加する。
【００５０】
図９（ｃ）は、付着したインクが溝４７の毛管力により電極４２、４３の溝４７内に引き込まれ（図１０の状態Ｂに対応）、この状態の等価回路である。この場合には、電極４２、４３からインクを通過する電界が減少するので、電極４２、４３間の静電容量は初期状態に近くなる。
すなわち、このときには、溝４７内に流れ込んだインクの成分中の水分はヒータ５０により加熱されて短時間に蒸発され、インクの残留成分に起因して、僅かな静電容量Ｃｉｎｋ’が残り、これが新たに初期状態の静電容量に並列接続される。このため、このときの電極４２、４３間の静電容量の合成値は、（Ｃｐ＋Ｃａ＋Ｃｉｎｋ’）となり、初期状態に比べてわずかに増加する。
【００５１】
なお、溝４７内に引き込まれたインクの成分中の水分を、上記のようにヒータ５０で加熱して乾燥させない場合には、溝４７内に引き込まれたインクは固定され、そのまま放置しておくと、次回の検査によるインク滴も溝４７内に引き込まれるので、溝４７内は徐々にインクで満たされていまうという不具合が発生してしまう。
図９（ｄ）は、インク滴が電極４２、４３間の一部に再び着弾し、その電極４２、４３間にインク滴が再び付着した場合の等価回路である。この場合には、新たに大きな静電容量Ｃｉｎｋが追加された状態になる。
【００５２】
ここで、上記のように、前回のノズルの検出時に、そのノズルから吐出されて着弾したインク滴は状態Ｂのように溝４７内に流れ込むが、この溝４７内に流れ込んだインクはヒータ５０により短時間に蒸発される。このため、次のノズルの検査時に、インク滴が再び着弾するときには、電極４２、４３間の静電容量は初期状態に近い。このため、再度同じ着弾位置にインク滴が吐出されても、繰返し静電容量の変化を検出する事ができる。
【００５３】
すなわち、センサ４０がノズルからのインク滴の吐出を検出する場合には、その検出毎に、図９（ｄ）に示すように新たに大きな静電容量Ｃｉｎｋが追加された状態になる。このため、センサ４０は、複数のノズルのインク滴の吐出の有無を検出するような場合に、各検出毎に必要な検出感度を維持できる。
次に、このような検出原理に基づく本発明の液滴検出装置を、図１に示すインクジェットプリンタに適用した第１実施形態の構成について、図１１を参照して説明する。
【００５４】
この液滴検出装置の第１実施形態は、図１１に示すように、インクジェットプリンタ１のプリンタ部６１のヘッドユニット２のノズルからのインク滴ａの吐出の有無を検出するインク滴検出部６２と、センサ４０のヒータ５０を駆動するためのヒータ駆動部６３とをを備えている。
インク滴検出部６２は、図１１に示すように、センサ４０と、このセンサ４０を含む発振器６４と、周波数−電圧変換器（Ｆ／Ｖ変換器）６５と、交流増幅器６６と、を備えている。
【００５５】
センサ４０は、インクジェットプリンタ１のヘッドユニット２の印刷領域以外の移動可能な部分に配置されている（図１参照）。また、このセンサ４０は、上記のように、センサ基板４１上に配置された一対の電極４２、４３を有し、その一対の電極４２、４３間に、ヘッドユニット２のノズルから吐出される液滴であるインク滴を付着させて検出するようになっている。さらに、センサ４０は、ヒータ５０を含んでいる。
【００５６】
センサ４０の電極４２の検出端子４２２は接地され、その電極４３の検出端子４３２はシュミットトリガ・インバータ７２の入力側に接続されている。ヒータ５０は、その一方のヒータ端子５２がヒータ駆動回路６９に接続され、その他方のヒータ端子５３が接地されている。
発振器６４は、センサ４０の電極４２、４３により形成されるコンデンサと、抵抗６１と、シュミットトリガ・インバータ６２とから構成されるＣＲ発振器である。このため、この発振器６４は、後述のように電極４２、４３により形成されるコンデンサの静電容量値の変化に依存して、その発振周波数が変化するようになっている。
【００５７】
周波数−電圧変換器６５は、発振器６４の発振周波数の変化を電圧変化に変換するものであり、この変換された電圧変化は交流増幅器６６とＡ／Ｄ変換器６７Ａにそれぞれ出力するようになっている。
交流増幅器６６は、周波数−電圧変換器６５の出力から直流オフセットなどの直流成分をカットし、交流変化分のみを増幅するものであり、この増幅された交流変化分はＡ／Ｄ変換器６７Ｂに出力するようになっている。
【００５８】
次に、ヒータ駆動部６３の構成について説明する。このヒータ駆動部６３は、図１１に示すように、ヒータ５０を駆動するヒータ駆動回路６９を含んでいる。ヒータ駆動回路６９は、インク滴検出部６２の検出時に、ＣＰＵ６８により後述のように制御され、ヒータ５０の駆動制御を行うようになっている。
次に、プリンタ部６１の構成について説明する。このプリンタ部６１は、図１１に示すように、ヘッドユニット２の他に、上記のＡ／Ｄ変換器６７Ａと、Ａ／Ｄ変換器６７Ｂと、ＣＰＵ（中央処理装置）６８とを、少なくとも備えている。
【００５９】
Ａ／Ｄ変換器６７Ａは、周波数−電圧変換器６５の出力をアナログ−デジタル変換するものであり、その変換したデジタルデータはＣＰＵ６８に出力するようになっている。また、Ａ／Ｄ変換器６７Ｂは、交流増幅器６６の出力をアナログ−デジタル変換するものであり、その変換したデジタルデータはＣＰＵ６８に出力するようになっている。
ＣＰＵ６８は、インク滴検出部６２がヘッドユニット２のノズルからのインク滴ａの吐出の有無を検出するときに、ヘッドユニット２がセンサ４０の配置位置に移動する指示を行うようになっている。この指示による移動の結果、検出時には、ヘッドユニット２のノズル面がセンサ４０の電極面と対向するようになる（図１３参照）。
【００６０】
また、ＣＰＵ６８は、その検出のときに、検査するノズルと、そのノズルからのインク滴の吐出回数とをヘッドユニット２に対して指示するようになっている。この指示に基づき、ヘッドユニット２は、その指定されたノズルから指定された吐出回数のインク滴を吐出させる。この結果、検出時には、吐出されたインク滴は、センサ４０の電極４２、４３間に付着される。
【００６１】
さらに、ＣＰＵ６８は、その検出のときに、Ａ／Ｄ変換器６７の出力値を所定値と比較し、ノズルからのインク滴ａの吐出の有無を判定するようになっている。すなわち、ＣＰＵ６８は、ノズルからのインク滴ａの吐出の有無を判定する吐出判定部としての機能を含んでいる。
さらにまた、ＣＰＵ６８は、その検出のときに、センサ４０の溝４７内に流れ込んだインクを効果的に加熱して蒸発させるために、周波数−電圧変換器６５からの出力電圧に基づいてヒータ駆動回路６９を制御し、これによりヒータ５０の駆動制御を行うようになっている。
【００６２】
次に、図１１に示すヒータ駆動回路６９の具体的な回路構成の一例について、図１２を参照して説明する。
このヒータ駆動回路６９は、オペアンプ７４を使用した定電流電源回路からなる。すなわち、ヒータ駆動回路６９は、図１２に示すように、Ｄ／Ａ変換器７３と、オペアンプ７４と、ＰＮＰ型のトランジスタ７５と、抵抗７６とを備え、ヒータ５０がトランジスタ７５の負荷になるように構成されている。
【００６３】
さらに詳述すると、Ｄ／Ａ変換器７３は、ＣＰＵ６８からのヒータ制御信号をＤ／Ａ変換し、この変換されたアナログ制御信号がオペアンプ７４の＋入力端子に供給されるようになっている。オペアンプ７４の−入力端子には、トランジスタ７５のエミッタ電圧が供給されるようになっている。オペアンプ７４の出力電圧はトランジスタのベースに供給されるようになっている。また、トラジスタ７５のエミッタは、抵抗７６を介してヒータ駆動電圧Ｖｈが供給されるようになっている。さらに、トランジスタ７５のコレクタにはヒータ５０の一端が接続され、ヒータ５０の他端は接地されている。
【００６４】
次に、このようの構成からなる第１実施形態で、ヘッドユニット２の全てのノズルのインク滴の吐出の有無を検出する場合の動作例について、図１１〜図１５を参照して説明する。
この検出の場合には、図１３に示すように、キャリッジ軸５にあるヘッドユニット２をセンサ４０の位置に移動させ、ヘッドユニット２のノズル面とセンサ４０の電極面とを概ね対向させる。この結果、ヘッドユニット２の各ノズル２４から吐出される各インク滴が、センサ４０の電極４２、４３の各着弾位置に着弾可能となる（図１４参照）。
【００６５】
次に、この状態で、ヘッドユニット２の予め定めた最初のノズル２４からインク滴を複数回（例えば、数１０回）吐出させる。この結果、その吐出されたインク滴ａは、図１０に示すように、ほぼ電極４２、４３との間の溝４７の部分に着弾して図１０のＡの状態となる。このため、電極４２、４３間の静電容量は、図９（ｂ）の状態となって急激に増加するので、発振器６４の発振周波数がインク滴ａの着弾前に比べて急激に変化する。
【００６６】
この発振器６４の発振周波数の急激な変化は、周波数−電圧変換器６５により電圧の変化に変換され、この電圧の変化が交流増幅器６６で増幅される。このため、交流増幅器６６の出力電圧は、例えば図１５に示すように、液滴吐出期間（インク滴吐出期間）に急激に上昇し、インク滴の吐出の終了により徐々に減少していく。
このような交流増幅器６６の出力電圧の変化は、センサ４０の電極４２、４３間の静電容量の変化であり、その静電容量がインク滴の着弾時に急激に上昇した後、徐々に低下していくことを示している。
【００６７】
すなわち、インク滴の電極４２、４３への着弾時には、着弾したインク滴が着弾部に累積してインク溜まりが発生し（図１０のＡの状態）、これにより交流増幅器６６の出力電圧（検出電圧）が最大となる。その後、インク溜まりは、電極４２、４３間の溝４７に発生する毛管力で吸引され、その溝４７内にインクが流れ込む。
このとき、溝４７内に流れ込んだインクの成分中の水分は、ヒータ駆動回路６９により駆動制御されるヒータ５０により比較的短時間に乾燥される。なお、ヒータ駆動回路６９のヒータ５０の駆動制御の詳細については後述する。
【００６８】
従って、インクの着弾時点では、インクの水分により急激に電極４２、４３間の静電容量が増加し、インク滴が吐出されたことを検出できる。その後、電極４２、４３間の溝４７の毛管力によってインクが吸引されて溝４７に流れ込むが、そのインクの成分中の水分がヒータ５０で乾燥されるため、センサ４０静電容量の値は低下し、ある程度のオフセット量を保った状態で安定する（図９（ｃ）参照）。
【００６９】
このように得られた交流増幅器６６の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器６７でアナログ−デジタル変換され、その変換されたデジタルデータはＣＰＵ６８に出力される。ＣＰＵ６８は、そのＡ／Ｄ変換器６７の出力値を所定値（例えば最大値：図１５参照）と比較し、ノズルからのインク滴ａの吐出の有無を判定する。
すなわち、ＣＰＵ６８は、Ａ／Ｄ変換器６７からの出力値が所定値以上の場合には、その検査対象の最初のノズルからインク滴が吐出されたものと判定し、その出力値が所定値以下の場合には、そのノズルからインク滴が吐出されなかったものと判定する。
【００７０】
このようにして最初のノズルからのインク滴の吐出の有無の検査が終了すると、ヘッドユニット２は固定されたままの状態で次のノズルからインク滴を複数回吐出させ、次のノズルからのインク滴の吐出の有無の検査を上記と同様に行う。
以上述べたように、ヘッドユニット２の各ノズルのインク滴の吐出の有無の検査は、その全てのノズルの検査が終了するまで、１ノズルづつ順次行う。
【００７１】
なお、図１１の例では、交流増幅器６６の出力をＡ／Ｄ変換器６７でＡ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ変換値をＣＰＵ６８に入力するようにした。しかし、交流増幅器６６の電圧変化出力をコンパレータなどの比較器によって所定の基準値と比較し、「Ｈレベル」または「Ｌレベル」に２値化し、これをＣＰＵ６８に入力してインク滴の吐出の有無の判定を行うようにしても良い。
【００７２】
次に、ヒータ駆動回路６９のヒータ５０の駆動制御の詳細については、図１１および図１２を参照して説明する。
図１２に示すように、ヒータ駆動回路６９は、ヒータ５０に流れるヒータ電流Ｉｉによる定電流抵抗７６の電圧降下V ｉと基準電圧ＶＲとを比較し、この両者が等しくなるようにオペアンプ７４の増幅率を変化させる。
【００７３】
基準電圧ＶＲは、プリンタ部６１のＣＰＵ６８から出力される電流指示値のデジタルデータをＤ/ Ａ変換器７３でＤ／Ａ変換された電圧値Ｖｉｎと、ヒータ駆動電圧Ｖｈとにより、次の（１）式のように設定される。
ＶＲ＝Ｖｈ−Ｖｉｎ・・・（１）
従って、ヒータ５０に流れる電流Ｉｉは、次の（２）式のように制御される。
【００７４】
Ｉｉ＝（Ｖｈ−Ｖｉｎ）/ Ｒｉ・・・（２）
また、電圧Ｖｉｎは、ＣＰＵ６８によって次のように決定される。
すなわち、センサ４０の検出面へのインク滴の着弾時に、センサ４０が最低限の検出感度が得られる静電容量となるように電極４２、４３間のインクを蒸発させるようにヒータ駆動回路６９がヒータ５０の駆動制御を行い、最終的に、インク滴が未着弾時の静電容量値に近い状態を保つようにヒータ５０が駆動制御される。
【００７５】
具体的には、インク滴の非吐出時の周波数−電圧変換器６５の出力値は、センサ４０の電極４２、４３間の静電容量の状態を表す。そこで、ＣＰＵ６８は、その出力値が、目標であるインク滴の未着弾時の静電容量に近くなるように電流指示値を出力する。
すなわち、周波数−電圧変換器６５のアナログ出力は、いったんＡ／Ｄ変換器６７Ａでデジタルデータに変換されてＣＰＵ６８に取り込まれる。ＣＰＵ６８は、そのデジタルデータを目標とするセンサ４０の静電容量値に相当する比較データ（基準データ）と比較し、この両者の偏差に応じたデータを図１２に示すＤ／Ａ変換器７３に出力する。
【００７６】
ここで、そのヒータ５０の電流値（駆動電流）を容易に設定する方法としては、ヘッドユニット２の全ノズルの検査が終了した時点で、正常のノズル数と１ノズル当たりのインク吐出回数から総吐出回数を求め、この求めた総吐出回数に基づいて設定するするようにしても良い。
ただし、ヒータ５０のヒータ駆動回路６９による駆動は、周波数−電圧変換器６５の周波数／電圧変換値のデータが、目標とする比較データに到達した時点で終了させる。
【００７７】
このようなヒータ５０の駆動制御により、センサ４０の着弾面（検出面）の電極４２、４３間の静電容量はほぼ一定に保持されるので、センサ４０により繰り返し感度の良い検出ができる。
次に、ヒータ５０の加熱による有効性を確認するために、センサ４０の検出面をヒータ５０で加熱した場合と加熱しない場合について、周波数−電圧変換器６５の出力の変化を測定し、図１６に示すような結果を得た。
【００７８】
この測定結果によれば、ヒータ５０で加熱しない場合には、インクの吐出回数が増加するたびに周波数−電圧変換器６５の出力（交流的な変化）は徐々に減少している（破線の部分参照）。すなわち、センサ４０の検出感度が徐々に減少している。
この理由は、センサ４０の検出面に吐出されたインク滴は、溝４７内に流れ込んで溝４７内に固定される（図１０の状態Ｂ参照）。このため、次々に吐出されるインク滴により溝４７内がインクで満たされてしまうと、電極全体がインクの誘電率に支配され、新たなインク滴が着弾しても検出感度が低下して感知できなくなるからである。従って、ヒータ５０で加熱しない場合には、センサ４０の検出に限界値がある。
【００７９】
これに対して、センサ４０の検出面をヒータ５０で加熱する場合には、インクの吐出回数が増加しても周波数−電圧変換器６５の出力（交流的な変化）は減少せず、一定に維持されている（実線の部分参照）。すなわち、センサ４０の検出感度を一定に維持されている。
この理由は、ヒータ５０の使用により、センサ４０の検出面に着弾したインク滴の水分を蒸発させることができるので、検出終了時の静電容量を低くすることができるからである。すなわち、ヒータ５０の加熱により、センサ４０静電容量は、インクの水分以外の成分が電極４２、４３間に残留するため、インク滴の未着弾時の静電容量値よりも少し大きめの値となるが、検出感度としては十分となるからである。
【００８０】
次に、ヒータ５０の加熱による有効性を確認するために、ヒータ５０の加熱によりセンサ４０のセンサ面を乾燥させてインク滴の検出を行った場合と、ヒータ５０で加熱しない場合とにおいて、交流増幅器６６の出力電圧（検出電圧）の測定を行った実験結果の一例を図１７に示す。
この実験は、センサ４０の微細な電極４２、４３の一部分に、インク滴を１００００ショット吐出させた後の検出電圧である。この実験結果によれば、ヒータ５０による加熱のないものは（ヒータ非加熱時）、ヒータ５０による加熱のあるもの（ヒータ加熱時）と比較し、検出電圧が１／２程度に低下している。換言すると、センサ４０の検出感度が１／２程度に低下していることがわかる。
【００８１】
以上説明したように、第１実施形態によれば、上記のように構成したので、センサが簡単な構造で、微小なインク滴を直接検出できる。
また、第１実施形態では、センサ４０がヒータ５０を含み、インク滴の吐出検出時に、溝４７内に流れ込むインク滴の水分を蒸発するようにした。このため、センサ４０は、複数のノズルのインク滴の吐出の有無を検出する場合に、各検出毎に必要な検出感度を維持できる。
【００８２】
さらに、第１実施形態によれば、インク滴を検出するセンサ４０とヘッドユニット２との相対位置の精度が低くても検出が可能であり、かつ、高圧を必要とせずに低い電圧で検出できる。
また、第１実施形態によれば、ヘッドユニット２を停止した状態でノズルから吐出されるインク滴を検出できる。
【００８３】
次に、本発明の液滴検出装置を、図１に示すインクジェットプリンタに適用した場合の第２実施形態の構成について、図１８を参照して説明する。
この第２実施形態に係る液滴検出装置は、図１８に示すように、インクジェットプリンタ１のプリンタ部６１のヘッドユニット２のノズルからのインク滴ａの吐出の有無を検出するインク滴検出部６２Ａと、センサ４０Ａの電極４２Ａ、４３Ａをヒータとして駆動するときにそれを駆動するためのヒータ駆動部６３Ａとを備えている。
【００８４】
まず、インク滴検出部６２Ａの構成について説明する。インク滴検出部６２Ａは、図１８に示すように、センサ４０Ａと、このセンサ４０Ａを含む発振器６４と、周波数−電圧変換器（Ｆ／Ｖ変換器）６５と、交流増幅器６６と、を備えている。
センサ４０Ａは、第１実施形態のセンサ４０と同様に、インクジェットプリンタ１のヘッドユニット２の印刷領域以外の移動可能な部分に配置されている（図１参照）。センサ４０Ａは、図１９に示すように、センサ基板４１と、このセンサ基板４１上に配置された導体からなる一対の電極４２Ａ、４３Ａとを備え、インク滴ａを付着させるようになっている。
【００８５】
センサ４０Ａの電極４２Ａ、４３Ａは、図１８および図２０に示すように、検出端子４２２、４３２の他に、切り替え端子４２３、４３３を備えている。検出端子４２２、４３２は、電極４２Ａ、４３Ａをインク滴の検出のために使用する本来の端子である。切り替え端子４２３、４３３は、電極４２Ａ、４３Ａをインク滴の検出に使用する場合と、電極４２Ａ、４３Ａをセンサ４０Ａの検出面に吐出されるインク滴の水分を蒸発させるヒータとして使用する場合とで切り替えるために端子である。
【００８６】
電極４２Ａの検出端子４２２は接地され、その切り替え端子４２３はスイッチ８１の一端側に接続されている。電極４３Ａの検出端子４３２は切り替えスイッチ８２を介してシュミットトリガ・インバータ７２の入力側に接続されている。電極４３Ａの切り替え端子４３３はスイッチ８１の他端側に接続されている。
発振器６４は、センサ４０Ａの電極４２Ａ、４３Ａにより形成されるコンデンサと、抵抗７１と、シュミットトリガ・インバータ７２とから構成されるＣＲ発振器である。このため、この発振器６４は、電極４２Ａ、４３Ａにより形成されるコンデンサの静電容量値の変化に依存して、その発振周波数が変化するようになっている。
【００８７】
周波数−電圧変換器６５は、発振器６４の発振周波数の変化を電圧変化に変換するものであり、この変換された電圧変化は交流増幅器６６とＡ／Ｄ変換器６７Ａにそれぞれ出力するようになっている。
交流増幅器６６は、周波数−電圧変換器６５の出力から直流オフセットなどの直流成分をカットし、交流変化分のみを増幅するものであり、この増幅された交流変化分はＡ／Ｄ変換器６７Ｂに出力するようになっている。
【００８８】
次に、ヒータ駆動部６３Ａの構成について説明する。ヒータ駆動部６３Ａは、図１８に示すように、スイッチ８１と、切り替えスイッチ８２と、ヒータ駆動回路８３と、を備えている。
スイッチ８１は、電極４２Ａの切り替え端子４２３と、電極４３Ａの切り替え端子４３３とを接続（短絡）したり、あるいはその接続を解除するものであり、その制御はＣＰＵ６８からの制御信号により行うようになっている。
【００８９】
切り替えスイッチ８２は、電極４３Ａの検出端子４３２を、ヒータ駆動回路８３側またはシュミットトリガ・インバータ７２側に選択的に切り替えてそのいずれか一方に接続させるスイッチであり、その切り替え制御はＣＰＵ６８からの制御信号により行うようになっている。
ヒータ駆動回路８３は、インク滴検出部６２Ａの検出時に、ＣＰＵ６８により後述のように制御され、電極４２Ａ、４３Ａをヒータとして使用する場合に、その電極４２Ａ、４３Ａに流れる電流の制御を行うようになっている。このヒータ駆動回路８３は、例えば図１２に示すヒータ駆動回路６９と同様に構成される。
【００９０】
次に、プリンタ部６１の構成について説明する。プリンタ部６１は、図１８に示すように、ヘッドユニット２の他に、上記のＡ／Ｄ変換器６７Ａと、Ａ／Ｄ変換器６７Ｂと、ＣＰＵ（中央処理装置）６８とを、少なくとも備えている。
Ａ／Ｄ変換器６７Ａは、周波数−電圧変換器６５の出力をアナログ−デジタル変換するものであり、その変換したデジタルデータはＣＰＵ６８に出力するようになっている。また、Ａ／Ｄ変換器６７Ｂは、交流増幅器６６の出力をアナログ−デジタル変換するものであり、その変換したデジタルデータはＣＰＵ６８に出力するようになっている。
【００９１】
ＣＰＵ６８は、インク滴検出部６２がヘッドユニット２のノズルからのインク滴ａの吐出の有無を検出するときに、ヘッドユニット２がセンサ４０Ａの配置位置に移動する指示を行うようになっている。この指示による移動の結果、検出時には、ヘッドユニット２のノズル面がセンサ４０Ａの電極面と対向するようになる。
また、ＣＰＵ６８は、その検出のときに、検査するノズルと、そのノズルからのインク滴の吐出回数とをヘッドユニット２に対して指示するようになっている。この指示に基づき、ヘッドユニット２は、その指定されたノズルから指定された吐出回数のインク滴を吐出させる。この結果、検出時には、吐出されたインク滴は、センサ４０Ａの電極４２Ａ、４３Ａ間に付着される。
【００９２】
さらに、ＣＰＵ６８は、その検出のときに、Ａ／Ｄ変換器６７Ｂの出力値を所定値と比較し、ノズルからのインク滴ａの吐出の有無を判定するようになっている。すなわち、ＣＰＵ６８は、ノズルからのインク滴ａの吐出の有無を判定する吐出判定部としての機能を含んでいる。
さらにまた、ＣＰＵ６８は、センサ４０Ａの溝４７内に流れ込んだインクの成分中の水分を加熱して蒸発させるときに、スイッチ８１、８２を後述のように制御してセンサ４０Ａの電極４２Ａ、４３Ａをヒータとして使用可能に接続させ、これと同時に、周波数−電圧変換器６５からの出力電圧に基づいてヒータ駆動回路８３を制御し、これにより電極４２Ａ、４３Ａへの通電制御（駆動制御）を行うようになっている。
【００９３】
次に、センサ４０Ａの具体的な構成について、図１９および図２０を参照して説明する。
まず、センサ４０Ａの概要について説明すると、図１９に示すように、センサ基板４１と、このセンサ基板４１上に配置された導体からなる一対の電極４２Ａ、４３Ａとを備えている。センサ基板４１は、ガラスエポキシ基板、アルミ基板、ガラス基板などの積層基板からなる。
【００９４】
電極４２Ａ、４３Ａは、図１９に示すように所定の厚みと幅とを有する微細な各電極パターンが交互に配列され、その電極パターンの各一端が電極４２Ａ、４３Ａごとに共通接続されている。さらに、その電極パターンの長さ方向に、各電極パターンで囲まれ所定幅と所定の深さの溝４７が形成されている。従って、各溝４７は、電極４２Ａ、４３Ａの電極パターンの厚みを利用している。
【００９５】
ここで、電極４２Ａ、４３Ａの材料は、センサ４０の電極と４２、４３同様の材料が使用可能である。また、電極４２Ａ、４３Ａは、上記のように、電極の他にヒータとしても使用されるので、耐マイグレーションや導体の電導性を考慮して、発熱効率の良い金属を選択する。
さらに詳述すると、電極４２Ａ、４３Ａは、上記の電極パターンが例えば図２０に示すように微細な櫛歯状からなり、これらの電極４２Ａ、４３Ａは図示のように対向して配置されている。
【００９６】
すなわち、電極４２Ａは、所定の間隔をおいて配列される多数の電極指４２１を備え、その各電極指４２１の一端側が共通接続され、この共通接続部の一端側に検出端子４２２を設け、その他端側に切り替え端子４２３を設けている。また、電極４３は、電極指４２１と同様の多数の電極指４３１を備え、その各電極指４３１の一端側が共通接続され、この共通接続部の一端側に検出端子４３２を設け、その他端側に切り替え端子４３３を設けている。
【００９７】
電極４２Ａと電極４３Ａとは、センサ基板４１上に配置された際に、図２０に示すように、電極４２側の電極指４２１と電極４３側の電極指４３１とが交互に配列されるようになっている。そして、電極指４２１と電極指４３１との間には、その長さ方向に向けて、電極指４２１、４３１の厚みを利用した溝４７が、それぞれ形成されるようになっている。溝４７の深さは、例えば１８〜３５〔μｍ」程度である。
【００９８】
ここで、センサ４０Ａは、図７に示すセンサ４０と同様に、いわゆるマイグレーション現象の発生を防止するために、センサ基板４１、電極４２Ａ、４３Ａの各表面に、薄い保護膜を塗布（コーティング）するのが好ましい。
次に、このようの構成からなる第２実施形態で、ヘッドユニット２の全てのノズルのインク滴の吐出の有無を検出する場合の動作例について、図１８〜図２０を参照して説明する。
【００９９】
この検出の場合には、ヘッドユニット２をセンサ４０Ａの位置に移動させ、ヘッドユニット２のノズル面とセンサ４０Ａの電極面とを概ね対向させる。この結果、ヘッドユニット２の各ノズル２４から吐出される各インク滴が、センサ４０Ａの電極４２Ａ、４３Ａの各着弾位置に着弾可能となる。
次に、この状態で、ヘッドユニット２の予め定めた最初のノズル２４からインク滴を複数回吐出させる。この結果、その吐出されたインク滴ａは、ほぼ電極４２Ａ、４３Ａとの間の溝４７の部分に着弾する（図１９および図２０参照）。
【０１００】
このとき、ＣＰＵ６８からの制御信号に制御されるスイッチ８１はオフの状態にあり、センサ４０Ａの電極４２Ａ、４Ａはそのインク滴ａの吐出を検出可能である。また、ＣＰＵ６８からの制御信号に制御される切り替えスイッチ８２は、その切り替え接点が図１８の位置とは反対の位置にあり、発振器６４が発振状態にある。
このため、電極４２Ａ、４３間の静電容量は急激に増加するので、発振器６４の発振周波数がインク滴ａの着弾前に比べて急激に変化する。
【０１０１】
この発振器６４の発振周波数の急激な変化は、周波数−電圧変換器６５により電圧の変化に変換され、この電圧の変化が交流増幅器６６で増幅される。このため、交流増幅器６６の出力電圧は、インク滴吐出期間に急激に上昇し、インク滴の吐出の終了により徐々に減少していく（図１５参照）。
このような交流増幅器６６の出力電圧の変化は、センサ４０Ａの電極４２Ａ、４３Ａ間の静電容量の変化であり、その静電容量がインク滴の着弾時に急激に上昇した後、徐々に低下していくことを示している。
【０１０２】
すなわち、インク滴の電極４２Ａ、４３Ａへの着弾時には、着弾したインク滴が着弾部に累積してインク溜まりが発生し、これにより交流増幅器６６の出力電圧が最大となる。その後、インク溜まりは、電極４２Ａ、４３Ａ間の溝４７に発生する毛管力で吸引され、その溝４７内にインクが固定される。
従って、インクの着弾時点では、インクの水分により急激に電極４２Ａ、４３Ａ間の静電容量が増加し、インク滴が吐出されたことを検出できる。その後、電極４２Ａ、４３Ａ間の溝４７の毛管力によってインクが吸引されて溝４７内に固定されるため、センサ４０Ａ静電容量の値は低下し、ある程度のオフセット量を保った状態で安定する。
【０１０３】
このように得られた交流増幅器６６の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器６７Ｂでアナログ−デジタル変換され、その変換されたデジタルデータはＣＰＵ６８に出力される。ＣＰＵ６８は、そのＡ／Ｄ変換器６７Ｂの出力値を所定値と比較し、ノズルからのインク滴ａの吐出の有無を判定する。
すなわち、ＣＰＵ６８は、Ａ／Ｄ変換器６７Ｂからの出力値が所定値以上の場合には、その検査対象の最初のノズルからインク滴が吐出されたものと判定し、その出力値が所定値以下の場合には、そのノズルからインク滴が吐出されなかったものと判定する。
【０１０４】
このようにして最初のノズルからのインク滴の吐出の有無の検査が終了すると、ヘッドユニット２は固定されたままの状態で次のノズルからインク滴を複数回吐出させ、次のノズルからのインク滴の吐出の有無の検査を上記と同様に行う。
以上述べたように、ヘッドユニット２の各ノズルのインク滴の吐出の有無の検査は、その全てのノズルの検査が終了するまで、１ノズルづつ順次行う。
【０１０５】
このように、ヘッドユニット２の全ノズルについてインク滴に吐出の有無の検査が終了すると、ＣＰＵ６８からの制御信号に基づき、スイッチ８１はオフからオンに切り替わり、かつ、切り替えスイッチ８２はその切り替え接点が図１８の位置とは反対側に切り替わる。
このため、センサ４０Ａの電極４２Ａ、４３Ａは、その切り替え端子４２３、４３３が短絡されてヒータとして機能するようになる。換言すると、このときには、電極４２Ａと電極４３Ａとが直列接続されて大きな抵抗からなるヒータを形成する。そして、そのヒータは、ヒータ駆動回路８３により駆動制御される。この結果、センサ４０Ａの検出面に残留するインクの水分を比較的短時間に確実に蒸発させることができる。
【０１０６】
以上説明したように、この第２実施形態によれば、基本的に第１実施形態と同様な効果を実現することが可能である。
また、第２実施形態では、センサ４０Ａの電極４２Ａ、４３Ａを、センサ４０Ａの検出面に吐出されるインク滴を乾燥させる熱源であるヒータとして兼用するようにしたので、ヒータを別途に持つ必要がなく、センサ４０Ａの構成が簡易となる。
【０１０７】
なお、上記のインクジェットプリンタの説明では、ヘッドユニット２を構成するインクジェットヘッド２０のインク滴の吐出の方式として、静電方式の場合について説明した。しかし、そのインクジェットヘッド２０のインク滴の吐出方式としては、上記の静電方式の他に、ピエゾ素子を使用した各種のピエゾ方式、膜沸騰インクジェット方式などの各種の方式が適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の液滴検出装置が適用されるインクジェットプリンタの概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すインクジェットプリンタのヘッドユニットの構成を示す断面図である。
【図３】図２に示すヘッドユニットのノズル基板の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の液滴検出装置に使用されるセンサの一例の構成の概要を示す斜視図である。
【図５】そのセンサの電極パターンの詳細な一例を示す平面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線の断面の一部を示す断面図である。
【図７】そのセンサに保護膜をコーティングした場合の部分的な断面図である。
【図８】本発明の検出原理を説明するためのセンサの断面図である。
【図９】本発明の検出原理を説明するためのセンサの静電容量の変化状態を説明する説明図である。
【図１０】センサに対してインク滴が吐出された場合であって、インク滴の着弾時と、着弾後との各状態を説明する図である。
【図１１】本発明の液滴検出装置を、図１に示すインクジェットプリンタに適用した場合の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１２】センサ駆動回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図１３】ノズルの検査時におけるヘッドユニットとセンサとの位置関係を説明する説明図である。
【図１４】ノズルの検査時において、ヘッドユニットの各ノズルからの吐出されるインク滴と、その各インク滴のセンサの電極面上の各着弾位置との関係を説明する説明図である。
【図１５】ノズルの検査時における交流増幅器の出力電圧（検出電圧）の測定結果を示す図である。
【図１６】センサの検出面をヒータで加熱した場合と加熱しない場合について、周波数−電圧変換器の出力の経時変化の一例を示す図である。
【図１７】ヒータの加熱によりセンサの検出面を乾燥させてインク滴の検出を行った場合と、ヒータで加熱しない場合とにおいて、交流増幅器の出力電圧の測定を行った実験結果の一例を示す図である。
【図１８】本発明の液滴検出装置を、図１に示すインクジェットプリンタに適用した場合の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１９】その第２実施形態に使用されるセンサの一例の構成の概要を示す斜視図である。
【図２０】そのセンサの電極パターンの詳細な一例を示す平面図である。
【図２１】従来の光学式のインク滴の検出方法の原理を説明する図である。
【図２２】その検出方法の不具合を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０９】
ａ・・・インク滴（液滴）、１・・・インクジェットプリンタ、２・・・ヘッドユニット、２０・・・インクジェットヘッド、２２・・・静電式アクチュエータ、４０、４０Ａ・・・センサ、４２、４３、４２Ａ、４３Ａ・・・電極、４７・・・溝、４８・・・保護膜、６１・・・プリンタ部、６２，６２Ａ・・・インク滴検出部、６３、６３Ａ・・・ヒータ駆動部、６４・・・発振器、６５・・・周波数−電圧変換器、６６・・・交流増幅器、６７Ａ、６７Ａ・・・Ａ／Ｄ変換器、６８・・・ＣＰＵ、６９、８３・・・ヒータ駆動回路、８１・・・スイッチ、８３・・・切り替えスイッチ。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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