(57)【要約】本発明の液滴吐出装置は、振動板と、振動板を変位させるアクチュエータと、振動板の変位により増減するキャビティ内の液体を液滴として吐出するノズルとを有する複数のインクジェットヘッド１００と、アクチュエータを駆動する駆動回路と、複数のインクジェットヘッド１００のいずれのノズルから液滴を吐出するかを選択する吐出選択手段１８２と、振動板の残留振動を検出し、検出された残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出する吐出異常検出手段１０と、アクチュエータの駆動による液滴の吐出動作後、アクチュエータとの接続を駆動回路から吐出異常検出手段１０に切り替える切替手段２３とを備える。
2004076180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、前記振動板を変位させるアクチュエータと、内部に液体が充填され、前記振動板の変位により、該内部の圧力が増減されるキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルとを有する複数の液滴吐出ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記複数の液滴吐出ヘッドのうちいずれの液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出するかを選択する吐出選択手段と、
前記振動板の残留振動を検出し、該検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出する吐出異常検出手段と、
前記アクチュエータの駆動による液滴の吐出動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記吐出異常検出手段に切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記複数の液滴吐出ヘッドに対して、順次、１つずつ前記液滴の吐出異常の検出を行なう請求の範囲第１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
振動板と、前記振動板を変位させるアクチュエータと、内部に液体が充填され、前記振動板の変位により、該内部の圧力が増減されるキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルとを有する複数の液滴吐出ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記複数の液滴吐出ヘッドのうちいずれの液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出するかを選択する吐出選択手段と、
前記吐出選択手段によって選択された前記液滴吐出ヘッドに対応して、前記振動板の残留振動を検出し、該検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出する複数の吐出異常検出手段と、
前記アクチュエータの駆動による液滴の吐出動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記複数の吐出異常検出手段のうち前記アクチュエータに対応する前記吐出異常検出手段にそれぞれ切り替える複数の切替手段と、
を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
前記複数の液滴吐出ヘッドに対して、略同時に前記液滴の吐出異常の検出を行なう請求の範囲第３項に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記切替手段は、所定の切替信号の入力に基づいて、切替動作を実行する請求の範囲第１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
前記吐出選択手段によって選択された液滴吐出ヘッドに対応する前記切替手段を切替動作するよう制御する切替制御手段を更に備える請求の範囲第５項に記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記切替制御手段は、前記複数の切替手段に対応して、前記吐出選択手段とそれぞれの切替手段との間に配置される複数の論理積回路から構成される請求の範囲第６項に記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
振動板と、前記振動板を変位させるアクチュエータと、内部に液体が充填され、前記振動板の変位により、該内部の圧力が増減されるキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルとを有する複数の液滴吐出ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記複数の液滴吐出ヘッドのうちいずれの液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出するかを選択する吐出選択手段と、
前記振動板の残留振動を検出し、該検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出する吐出異常検出手段と、
前記吐出異常検出手段が前記複数のノズルのいずれのノズルに対して液滴の吐出異常を検出するかを決定する検出決定手段と、
前記検出決定手段によって決定された前記液滴吐出ヘッドのノズルに対応する前記アクチュエータの駆動による液滴の吐出動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記吐出異常検出手段に切り替える、前記液滴吐出ヘッドにそれぞれ対応する複数の切替手段と、
を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
前記検出決定手段は、前記複数の液滴吐出ヘッドのいずれに対応する前記切替手段を切替動作するかを選択する切替選択手段と、前記切替選択手段及び前記吐出選択手段によって選択された液滴吐出ヘッドに対応する前記切替手段を切替動作するよう制御する切替制御手段とを含み、前記検出決定手段によって決定された液滴吐出ヘッドに対応する前記切替手段が前記切替制御手段によって切替動作されたとき、前記吐出異常検出手段が対応する液滴吐出ヘッドの吐出異常を検出する請求の範囲第８項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１０】
前記検出決定手段は、前記複数の液滴吐出ヘッドから、所定の順序で順次液滴吐出ヘッドを選択する選択動作を繰り返し巡回し、前記液滴の吐出動作の動作タイミングと、前記液滴吐出ヘッドの選択タイミングとが一致した時点で、該タイミングの一致した前記液滴吐出ヘッドを前記液滴の吐出異常を検出する液滴吐出ヘッドとして決定する請求の範囲第８項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１１】
前記吐出異常検出手段は、検出対象となる前記ノズルのフラッシング処理における液滴吐出動作時あるいは印字動作における液滴吐出動作時のいずれかのタイミングで液滴の吐出異常を検出する請求の範囲第１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１２】
前記吐出異常検出手段は、前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常の有無を判定する判定手段を含む請求の範囲第１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１３】
前記判定手段は、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常があると判定した際、その吐出異常の原因を判定する請求の範囲第１２項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１４】
前記振動板の残留振動の振動パターンは、前記残留振動の周期を含む請求の範囲第１３項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１５】
前記判定手段は、前記振動板の残留振動の周期が所定の範囲の周期よりも短いときには、前記キャビティ内に気泡が混入したものと判定し、前記振動板の残留振動の周期が所定の閾値よりも長いときには、前記ノズル付近の液体が乾燥により増粘したものと判定し、前記振動板の残留振動の周期が前記所定の範囲の周期よりも長く、前記所定の閾値よりも短いときには、前記ノズルの出口付近に紙粉が付着したものと判定する請求の範囲第１３項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１６】
前記判定手段によって判定された判定結果を記憶する記憶手段を更に備える請求の範囲第１２項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１７】
前記吐出異常検出手段は、発振回路を備え、前記振動板の残留振動によって変化する前記アクチュエータの静電容量成分に基づいて、該発振回路が発振する請求の範囲第１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１８】
前記発振回路は、前記アクチュエータの静電容量成分と、前記アクチュエータに接続される抵抗素子の抵抗成分とによるＣＲ発振回路を構成する請求の範囲第１７項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１９】
前記吐出異常検出手段は、前記発振回路の出力信号における発振周波数の変化に基づいて生成される所定の信号群により、前記振動板の残留振動の電圧波形を生成するＦ／Ｖ変換回路を含む請求の範囲第１７項に記載の液滴吐出装置。
【請求項２０】
前記吐出異常検出手段は、前記Ｆ／Ｖ変換回路によって生成された前記振動板の残留振動の電圧波形を所定の波形に整形する波形整形回路を含む請求の範囲第１９項に記載の液滴吐出装置。
【請求項２１】
前記波形整形回路は、前記Ｆ／Ｖ変換回路によって生成された前記振動板の残留振動の電圧波形から直流成分を除去するＤＣ成分除去手段と、このＤＣ成分除去手段によって直流成分を除去された電圧波形と所定の電圧値とを比較する比較器とを含み、該比較器は、該電圧比較に基づいて、矩形波を生成して出力する請求の範囲第２０項に記載の液滴吐出装置。
【請求項２２】
前記吐出異常検出手段は、前記波形整形回路によって生成された前記矩形波から前記振動板の残留振動の周期を計測する計測手段を含む請求の範囲第２１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項２３】
前記計測手段は、カウンタを有し、該カウンタが基準信号のパルスをカウントすることによって、前記矩形波の立ち上がりエッジ間あるいは立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの間の時間を計測する請求の範囲第２２項に記載の液滴吐出装置。
【請求項２４】
前記アクチュエータは、静電式アクチュエータである請求の範囲第１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項２５】
前記アクチュエータは、圧電素子のピエゾ効果を利用した圧電アクチュエータである請求の範囲第１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項２６】
前記液滴吐出装置は、インクジェットプリンタを含む請求の範囲第１項に記載の液滴吐出装置。
【請求項２７】
アクチュエータと、前記アクチュエータの駆動により変位する振動板とを有し、前記アクチュエータの駆動により、キャビティ内の液体をノズルから液滴として吐出する複数の液滴吐出ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記振動板の残留振動を検出し、該検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出する吐出異常検出手段と、
前記アクチュエータを駆動してノズルから前記液滴を予備的に吐出するフラッシング処理を実行するフラッシング手段を有し、前記液滴吐出ヘッドに対し、前記吐出異常の原因を解消させる回復処理を行う回復手段と、
を備える液滴吐出装置であって、
ｎ（但し、ｎは自然数）個の前記液滴吐出ヘッドを１ブロックとし、ｍ（但し、ｍは自然数）個の前記ブロックを有し、
前記吐出異常検出手段を前記ブロックと同数有し、それぞれの吐出異常検出手段が所定の前記ブロックに割り当てられており、
前記各液滴吐出ヘッドのノズルの状態を良好に維持するために、前記フラッシング手段を作動して、前記各液滴吐出ヘッドのノズルから液滴が着弾してもよい所定の領域へ液滴をｎ回吐出し、その際、前記各吐出異常検出手段が、それぞれ、割り当てられた前記ブロックにおいて、前記ｎ個の液滴吐出ヘッドに対し、順次、前記吐出異常の検出を行うことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２８】
前記アクチュエータの駆動による液滴の吐出動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記吐出異常検出手段に切り替える切替手段を有する請求の範囲第２７項に記載の液滴吐出装置。
【請求項２９】
前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常の有無を判定する判定手段を有する請求の範囲第２７項に記載の液滴吐出装置。
【請求項３０】
前記判定手段は、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常があると判定した際、その吐出異常の原因を判定する請求の範囲第２９項に記載の液滴吐出装置。
【請求項３１】
前記判定手段は、前記振動板の残留振動の周期が所定の範囲の周期よりも短いときには、前記キャビティ内に気泡が混入したものと判定し、前記振動板の残留振動の周期が所定の閾値よりも長いときには、前記ノズル付近の液体が乾燥により増粘したものと判定し、前記振動板の残留振動の周期が前記所定の範囲の周期よりも長く、前記所定の閾値よりも短いときには、前記ノズルの出口付近に紙粉が付着したものと判定する請求の範囲第３０項に記載の液滴吐出装置。
【請求項３２】
前記液滴をｎ回吐出して行う吐出異常の検出を定期的に行う請求の範囲第２７項に記載の液滴吐出装置。
【請求項３３】
前記液滴をｎ回吐出して行う吐出異常の検出を前記液滴吐出ヘッドが往復する毎に行う請求の範囲第２７項に記載の液滴吐出装置。
【請求項３４】
前記液滴をｎ回吐出して行う吐出異常の検出を当該液滴吐出装置の電源を投入した直後に行う請求の範囲第２７項に記載の液滴吐出装置。
【請求項３５】
前記液滴をｎ回吐出して行う吐出異常の検出を前記回復手段による回復処理の直後に行う請求の範囲第２７項に記載の液滴吐出装置。
【請求項３６】
振動板と、アクチュエータと、ノズルとを有する複数の液滴吐出ヘッドのうちいずれの液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出するかを選択し、選択された液滴吐出ヘッドのアクチュエータを駆動して前記振動板を振動することにより、前記ノズルから液滴を吐出する動作を行った後、前記アクチュエータを駆動する駆動回路から検出回路に切り替わり、この検出回路において、前記振動板の残留振動を検出し、検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出することを特徴とする液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法。
【請求項３７】
前記複数の液滴吐出ヘッドにそれぞれ対応して前記検出回路が複数備えられ、液滴の吐出動作後、前記アクチュエータの接続を前記駆動回路から該アクチュエータに対応する検出回路にそれぞれ切り替える請求の範囲第３６項に記載の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法。
【請求項３８】
前記選択された液滴吐出ヘッドに対してのみ前記駆動回路から前記検出回路への切替動作を実行する請求の範囲第３７項に記載の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法。
【請求項３９】
前記複数の液滴吐出ヘッドの任意の液滴吐出ヘッドを指定し、その指定された任意の液滴吐出ヘッドに対して前記切替動作を実行する請求の範囲第３７項に記載の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法。
【請求項４０】
検出対象となる前記ノズルのフラッシング処理における液滴吐出動作時あるいは印字動作における液滴吐出動作時のいずれかのタイミングで液滴の吐出異常を検出する請求の範囲第３６項に記載の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法。
【請求項４１】
前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常の有無を判定するとともに、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常があると判定された際、その吐出異常の原因を判定する請求の範囲第３６項に記載の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法。
【請求項４２】
前記残留振動の振動パターンは残留振動の周期であり、この検出された残留振動の周期が所定の範囲の周期よりも短いときには、前記吐出異常の原因として前記液滴吐出ヘッドのキャビティ内に気泡が混入したものと判定し、この検出された残留振動の周期が所定の閾値よりも長いときには、前記吐出異常の原因として前記液滴吐出ヘッドのノズル付近の液体が乾燥により増粘したものと判定し、この検出された残留振動の周期が前記所定の範囲の周期よりも長く、前記所定の閾値よりも短いときには、前記吐出異常の原因として前記液滴吐出ヘッドのノズルの出口付近に紙粉が付着したものと判定する請求の範囲第４１項に記載の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法。
【請求項４３】
前記判定において判定された判定結果を記憶部に記憶する請求の範囲第４１項に記載の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法に関する。
【背景技術】  液滴吐出装置の一つであるインクジェットプリンタは、複数のノズルからインク滴（液滴）を吐出して所定の用紙上に画像形成を行っている。インクジェットプリンタの印刷ヘッド（インクジェットヘッド）には、多数のノズルが設けられているが、インクの粘度の増加や、気泡の混入、塵や紙粉の付着等の原因によって、いくつかのノズルが目詰まりしてインク滴を吐出できない場合がある。ノズルが目詰まりするとプリントされた画像内にドット抜けが生じ、画質を劣化させる原因となっている。
従来、このようなインク滴の吐出異常（以下、「ドット抜け」ともいう）を検出する方法として、インクジェットヘッドのノズルからインク滴が吐出されない状態（インク滴吐出異常状態）をインクジェットヘッドのノズル毎に光学的に検出する方法が考案されている（例えば、特開平８−３０９９６３号公報など）。この方法により、ドット抜け（吐出異常）を発生しているノズルを特定することが可能となっている。
しかしながら、上述の光学式のドット抜け（液滴吐出異常）検出方法では、光源及び光学センサを含む検出器が液滴吐出装置（例えば、インクジェットプリンタ）に取付けられている。この検出方法では、一般に、液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）のノズルから吐出する液滴が光源と光学センサの間を通過し、光源と光学センサの間の光を遮断するように、光源及び光学センサを精密な精度で（高精度に）設定（設置）しなければならないという問題がある。また、このような検出器は通常高価であり、インクジェットプリンタの製造コストが増大してしまうという問題もある。さらに、ノズルからのインクミストや印刷用紙等の紙粉によって、光源の出力部や光学センサの検出部が汚れてしまい、検出器の信頼性が問題となる可能性もある。
また、上述の光学式のドット抜け検出方法では、ノズルのドット抜け、すなわち、インク滴の吐出異常（不吐出）を検出することはできるが、その検出結果に基づいてドット抜け（吐出異常）の原因を特定（判定）することができず、ドット抜けの原因に対応する適切な回復処理を選択し、実行することが不可能であるという問題もある。そのため、例えば、ワイピング処理で回復可能な状態であるにもかかわらず、インクジェットヘッドからインクをポンプ吸引などすることにより、排インク（無駄なインク）が増加することや、適切な回復処理が行われないために複数の回復処理を実施することによって、インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）のスループットを低下あるいは悪化させてしまう。
ところで、通常、液滴吐出装置（インクジェットヘッド）は、複数のノズル及びそれに対応するアクチュエータを有しているが、このような複数のノズルを有する液滴吐出装置で、装置のスループットを低下あるいは悪化させることなく、液滴（インク滴）の吐出異常（不吐出）、すなわち、印刷（記録）動作時のドット抜けを検出することは困難である。
【発明の開示】
本発明の目的は、複数のノズルを有する液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置において、スループットを低下あるいは悪化させることなく、液滴吐出後におけるアクチュエータの振動板の静電容量の変化により、振動板の残留振動の周期を特定し、それによって、液滴吐出ヘッドの液滴吐出異常を検出するとともに、そのドット抜けの原因を特定することができる液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態において、本発明の液滴吐出装置は、
振動板と、前記振動板を変位させるアクチュエータと、内部に液体が充填され、前記振動板の変位により、該内部の圧力が増減されるキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルとを有する複数の液滴吐出ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記複数の液滴吐出ヘッドのうちいずれの液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出するかを選択する吐出選択手段と、
前記振動板の残留振動を検出し、該検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出する吐出異常検出手段と、
前記アクチュエータの駆動による液滴の吐出動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記吐出異常検出手段に切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とする。
本発明の一実施形態における液滴吐出装置によって、複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドのそれぞれのノズルの吐出異常を検出・判定することができるとともに、そのような液滴吐出装置の回路構成をスケールダウンでき、その製造コストの増加を防止することができる。
ここで、本発明の液滴吐出装置では、好ましくは、前記複数の液滴吐出ヘッドに対して、順次、１つずつ前記液滴の吐出異常の検出を行なう。これにより、確実に、すべてのノズルの吐出異常を検出・判定することができる。
また、本発明の別の実施形態では、本発明の液滴吐出装置は、
振動板と、前記振動板を変位させるアクチュエータと、内部に液体が充填され、前記振動板の変位により、該内部の圧力が増減されるキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルとを有する複数の液滴吐出ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記複数の液滴吐出ヘッドのうちいずれの液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出するかを選択する吐出選択手段と、
前記吐出選択手段によって選択された前記液滴吐出ヘッドに対応して、前記振動板の残留振動を検出し、該検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出する複数の吐出異常検出手段と、
前記アクチュエータの駆動による液滴の吐出動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記複数の吐出異常検出手段のうち前記アクチュエータに対応する前記吐出異常検出手段にそれぞれ切り替える複数の切替手段と、
を備えることを特徴とする。
本発明の別の実施形態における液滴吐出装置によって、複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドのそれぞれのノズルに対する吐出異常の検出・判定処理を一度に実行することができるので、短時間にすべてあるいは任意のノズルに対する吐出異常の検出・判定を行うことができる。
ここで、本発明の液滴吐出装置では、好ましくは、前記複数の液滴吐出ヘッドに対して、略同時に前記液滴の吐出異常の検出を行なう。これにより、確実に、かつ短時間に、すべてのノズルの吐出異常を検出・判定することができる。
また、本発明の液滴吐出装置では、好ましくは、前記切替手段は、所定の切替信号（例えば、駆動／検出切替信号）の入力に基づいて、切替動作を実行する。また、この場合、本発明の液滴吐出装置は、前記吐出選択手段によって選択された液滴吐出ヘッドに対応する前記切替手段を切替動作するよう制御する切替制御手段を更に備えてもよい。好ましくは、前記切替制御手段は、前記複数の切替手段に対応して、前記吐出選択手段とそれぞれの切替手段との間に配置される複数の論理積回路から構成される。これにより、切替信号の入力されない切替手段は切替動作を行わず、それによって、対応する吐出異常検出手段は検出・判定処理を実行しないので、無駄な吐出異常の検出・判定処理を回避することができる。
本発明のさらに別の実施形態では、本発明の液滴吐出装置は、
振動板と、前記振動板を変位させるアクチュエータと、内部に液体が充填され、前記振動板の変位により、該内部の圧力が増減されるキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルとを有する複数の液滴吐出ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記複数の液滴吐出ヘッドのうちいずれの液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出するかを選択する吐出選択手段と、
前記振動板の残留振動を検出し、該検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出する吐出異常検出手段と、
前記吐出異常検出手段が前記複数のノズルのいずれのノズルに対して液滴の吐出異常を検出するかを決定する検出決定手段と、
前記検出決定手段によって決定された前記液滴吐出ヘッドのノズルに対応する前記アクチュエータの駆動による液滴の吐出動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記吐出異常検出手段に切り替える、前記液滴吐出ヘッドにそれぞれ対応する複数の切替手段と、
を備える。
本実施形態における液滴吐出装置によって、上記他の実施形態における液滴吐出装置に対し、より効率的に吐出異常の検出・判定を行うことができる。また、複数の吐出異常検出手段を備える液滴吐出装置に対し、本実施形態の液滴吐出装置は、１つの吐出異常検出手段を備えていればよいので、その回路構成をスケールダウンすることができるとともに、その製造コストの増加を防止することができる。
ここで、本実施形態において、前記検出決定手段は、前記複数の液滴吐出ヘッドのいずれに対応する前記切替手段を切替動作するかを選択する切替選択手段と、前記切替選択手段及び前記吐出選択手段によって選択された液滴吐出ヘッドに対応する前記切替手段を切替動作するよう制御する切替制御手段とを含み、前記検出決定手段によって決定された液滴吐出ヘッドに対応する前記切替手段が前記切替制御手段によって切替動作されたとき、前記吐出異常検出手段が対応する液滴吐出ヘッドの吐出異常を検出してもよい。
また、前記検出決定手段は、前記複数の液滴吐出ヘッドから、所定の順序で順次液滴吐出ヘッドを選択する選択動作を繰り返し巡回し、前記液滴の吐出動作の動作タイミングと、前記液滴吐出ヘッドの選択タイミングとが一致した時点で、該タイミングの一致した前記液滴吐出ヘッドを前記液滴の吐出異常を検出する液滴吐出ヘッドとして決定するのが好ましい。これにより、１つの吐出異常検出手段を備えていればよいので、その回路構成をスケールダウンすることができるとともに、その製造コストの増加を防止することができる。
また、好ましくは、上記いずれの実施形態における液滴吐出装置においても、前記吐出異常検出手段は、検出対象となる前記ノズルのフラッシング処理における液滴吐出動作時あるいは印字動作における液滴吐出動作時のいずれかのタイミングで液滴の吐出の異常を検出する。このように、本発明の液滴吐出装置は、印刷（記録）動作、すなわち、印字動作における液滴吐出動作時にも液滴の吐出異常を検出することができるので、液滴吐出装置のスループットを低下あるいは悪化させることがない。
ここで、前記振動板の残留振動とは、前記アクチュエータが前記駆動回路の駆動信号（電圧信号）により液滴吐出動作を行った後、次の駆動信号が入力されて再び液滴吐出動作を実行するまでの間に、この液滴吐出動作により前記振動板が減衰しながら振動を続けている状態をいう。
また、好ましくは、前記吐出異常検出手段は、前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常の有無を判定する判定手段を含む。そして、好ましくは、前記判定手段は、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常があると判定した際、その吐出異常の原因を判定する。ここで、前記振動板の残留振動の振動パターンは、前記残留振動の周期を含んでもよい。これにより、光学式検出装置など従来のドット抜け検出を行うことができる装置では、判定不可能である液滴の吐出異常の原因を判定することができ、それによって、必要に応じ、その原因に対し適切な回復処理を選択し、実行することができる。
ここで、好ましくは、前記判定手段は、前記振動板の残留振動の周期が所定の範囲の周期よりも短いときには、前記キャビティ内に気泡が混入したものと判定し、前記振動板の残留振動の周期が所定の閾値よりも長いときには、前記ノズル付近の液滴が乾燥により増粘したものと判定する。また、好ましくは、前記判定手段は、前記振動板の残留振動の周期が前記所定の範囲の周期よりも長く、前記所定の閾値よりも短いときには、前記ノズルの出口付近に紙粉が付着したものと判定する。なお、本発明において、「紙粉」とは、単に記録用紙などから発生した紙粉のみに限らず、例えば、紙送りローラ（給紙ローラ）などのゴムの切れ端や、空気中に浮遊するごみなどを含むノズル付近に付着して液滴吐出の妨げとなるすべてのものをいう。
なお、本発明の液滴吐出装置は、前記判定手段によって判定された判定結果を記憶する記憶手段をさらに備えてもよい。これにより、記憶された判定結果に基づいて、例えば、印字動作の終了後など適切なときに適切な回復処理を実行することができる。
また、好ましくは、前記吐出異常検出手段は、発振回路を備え、前記振動板の残留振動によって変化する前記アクチュエータの静電容量成分に基づいて、該発振回路が発振する。そして、前記発振回路は、前記アクチュエータの静電容量成分と、前記アクチュエータに接続される抵抗素子の抵抗成分とによるＣＲ発振回路を構成してもよい。このように、本発明の液滴吐出装置は、振動板の残留振動波形（残留振動の電圧波形）をアクチュエータの静電容量成分の時系列的な微小変化（発振周期の変化）として検出しているので、アクチュエータに圧電素子を用いた場合には、その起電圧の大小に依存することなく、振動板の残留振動波形を正確に検出することができる。
ここで、好ましくは、前記発振回路の発振周波数は、前記振動板の残留振動の振動周波数よりもおよそ１桁以上高い周波数になるよう構成される。このように、発振回路の発振周波数を、振動板の残留振動の振動周波数の数十倍程度の周波数に設定することによって、この振動板の残留振動をより正確に検出することができ、それによって、液滴の吐出異常をより正確に検出することができる。
また、好ましくは、前記吐出異常検出手段は、前記発振回路の出力信号における発振周波数の変化に基づいて生成される所定の信号群により、前記振動板の残留振動の電圧波形を生成するＦ／Ｖ変換回路を含む。このように、Ｆ／Ｖ変換回路を用いて電圧波形を生成することにより、アクチュエータの駆動に影響を与えることなく、残留振動波形を検出する際、その検出感度を大きく設定することができる。
さらに、好ましくは、前記吐出異常検出手段は、前記Ｆ／Ｖ変換回路によって生成された前記振動板の残留振動の電圧波形を所定の波形に整形する波形整形回路を含む。そして、好ましくは、この波形整形回路は、前記Ｆ／Ｖ変換回路によって生成された前記振動板の残留振動の電圧波形から直流成分を除去するＤＣ成分除去手段と、このＤＣ成分除去手段によって直流成分を除去された電圧波形と所定の電圧値とを比較する比較器とを含み、該比較器は、該電圧比較に基づいて、矩形波を生成して出力する。
また、好ましくは、前記吐出異常検出手段は、前記波形整形回路によって生成された前記矩形波から前記振動板の残留振動の周期を計測する計測手段を含む。さらに、前記計測手段は、カウンタを有し、該カウンタが基準信号のパルスをカウントすることによって、前記矩形波の立ち上がりエッジ間あるいは立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの間の時間を計測してもよい。このようにカウンタを用いて矩形波の周期を計測することにより、振動板の残留振動の周期をより簡単に、そしてより正確に検出することができる。
なお、前記アクチュエータは、静電式アクチュエータであってもよく、圧電素子のピエゾ効果を利用した圧電アクチュエータであってもよい。本発明の液滴吐出装置は、上記のようなコンデンサからなる静電アクチュエータのみならず、圧電アクチュエータも用いることができるので、既存のほとんどの液滴吐出装置に本発明を適用することができる。また、好ましくは、本発明の液滴吐出装置は、インクジェットプリンタを含む。
また、本発明の液滴吐出装置は、
振動板と、前記振動板を変位させるアクチュエータと、内部に液体が充填され、前記振動板の変位により、該内部の圧力が増減されるキャビティと、前記キャビティに連通し、前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出するノズルとを複数有する液滴吐出ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記液滴吐出ヘッドのうちいずれのノズルから液滴を吐出するかを選択する吐出選択手段と、
前記振動板の残留振動を検出し、該検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出する吐出異常検出手段と、
前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路または前記吐出異常検出手段に切り替える切替手段と、
前記吐出選択手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
ここで、好ましくは、前記制御手段は、液滴吐出または液滴の吐出異常検出を行う前記液滴吐出ヘッドのノズルを選択するデータと、前記駆動回路の状態に応じて前記切替手段の切り替え動作を制御する駆動／検出切替信号とに基づいて、前記吐出選択手段を制御する。
また、好ましくは、前記制御手段は、吐出動作を行う場合は、前記アクチェータと前記駆動回路とを接続し、液滴の吐出異常を検出する場合は、前記駆動回路から出力される駆動信号により前記振動板に変位動作を発生させた後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記吐出異常検出手段に切り替える事を特徴とする。
好ましくは、前記切替手段が前記アクチェータを前記吐出異常検出手段に接続している期間は、前記駆動信号と前記駆動信号の間、すなわち、駆動休止期間内である。
また、好ましくは、前記吐出異常検出手段は、前記吐出選択手段によって選択されたノズルに対して前記吐出異常を検出する。この場合、前記吐出選択手段によって選択されるノズルは、液滴吐出ヘッドの１ノズル毎走査して液滴吐出ヘッドの前記吐出異常を検出してもよい。
ここで、本発明の液滴吐出装置は、複数のノズルにそれぞれ対応する前記吐出異常検出手段と、前記切替手段とが複数設けられていてもよい。この場合、好ましくは、前記吐出選択手段によって液滴吐出ヘッドのすべてのノズルを選択し、すべてのノズルに対して同時に前記吐出異常を検出する。その代わりに、本発明の液滴吐出装置は、前記吐出選択手段によって選択された複数のノズルに同期した複数の前記切替手段を選択し、前記駆動／検出切替信号を入力する切替制御手段を更に備え、前記吐出選択手段によって選択された複数のノズルに対して前記吐出異常を同時に検出するよう構成されてもよい。
また、好ましくは、複数のノズルにそれぞれ対応する複数の切替手段と、前記切替手段を任意に選択し、前記駆動／検出切替信号を入力する切替選択手段とを設けてもよい。
前記切替選択手段は、前記制御手段から出力される走査信号に基づいて、複数ある前記切替手段を巡回するように、前記切替手段を１素子ずつ選択するよう構成されてもよい。また、好ましくは、前記切替選択手段は、前記吐出選択手段によって選択されるノズルのタイミングに同期して実行される。
好ましくは、前記切替選択手段の出力を前記切替制御手段に入力し、前記切替選択手段の選択結果と前記切替制御手段の選択結果との論理積に基づいて、前記切替手段に前記駆動／検出切替信号を入力し、該切替手段に対応する前記吐出異常検出手段が前記吐出異常を検出するよう構成されてもよい。
さらに、好ましくは、前記吐出異常検出手段は、検出対象となる前記ノズルのフラッシング処理における液滴吐出動作時あるいは印字動作における液滴吐出動作時のいずれかのタイミングで前記吐出異常を検出するよう構成される。
また、本発明の別の実施形態では、本発明の液滴吐出装置は、
アクチュエータと、前記アクチュエータの駆動により変位する振動板とを有し、前記アクチュエータの駆動により、キャビティ内の液体をノズルから液滴として吐出する複数の液滴吐出ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記振動板の残留振動を検出し、該検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出する吐出異常検出手段と、
前記アクチュエータを駆動してノズルから前記液滴を予備的に吐出するフラッシング処理を実行するフラッシング手段を有し、前記液滴吐出ヘッドに対し、前記吐出異常の原因を解消させる回復処理を行う回復手段と、
を備える液滴吐出装置であって、
ｎ（但し、ｎは自然数）個の前記液滴吐出ヘッドを１ブロックとし、ｍ（但し、ｍは自然数）個の前記ブロックを有し、
前記吐出異常検出手段を前記ブロックと同数有し、それぞれの吐出異常検出手段が所定の前記ブロックに割り当てられており、
前記各液滴吐出ヘッドのノズルの状態を良好に維持するために、前記フラッシング手段を作動して、前記各液滴吐出ヘッドのノズルから液滴が着弾してもよい所定の領域へ液滴をｎ回吐出し、その際、前記各吐出異常検出手段が、それぞれ、割り当てられた前記ブロックにおいて、前記ｎ個の液滴吐出ヘッドに対し、順次、前記吐出異常の検出を行うことを特徴とする。
本発明の別の実施形態における液滴吐出装置によれば、フラッシング処理の際に吐出異常の検出・判定を行うので、その吐出異常の検出・判定のために特別に時間をとられず、効率的であるとともに、インク等の液体の消費量も最小限に抑えることができ、複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドのそれぞれのノズルの吐出異常を検出・判定することができる。
また、液滴を吐出する回数（ｎ回）と、１ブロック中の液滴吐出ヘッドの個数（ｎ個）とが一致しており、吐出異常検出手段がブロックと同数（ｍ個）設けられているので、液滴のｎ回の吐出で、順次、１つずつ、確実に、ノズルの吐出異常の検出・判定を行うことができ、また、吐出異常検出手段の個数を少なくすることができ、回路構成をスケールダウンすることができるとともに、製造コストの増加を防止することができる。
ここで、本発明の液滴吐出装置では、好ましくは、前記アクチュエータの駆動による液滴の吐出動作後、前記アクチュエータとの接続を前記駆動回路から前記吐出異常検出手段に切り替える切替手段を有する。
また、好ましくは、前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常の有無を判定する判定手段を有する。そして、好ましくは、前記判定手段は、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常があると判定した際、その吐出異常の原因を判定する。また、好ましくは、前記判定手段は、前記振動板の残留振動の周期が所定の範囲の周期よりも短いときには、前記キャビティ内に気泡が混入したものと判定し、前記振動板の残留振動の周期が所定の閾値よりも長いときには、前記ノズル付近の液体が乾燥により増粘したものと判定し、前記振動板の残留振動の周期が前記所定の範囲の周期よりも長く、前記所定の閾値よりも短いときには、前記ノズルの出口付近に紙粉が付着したものと判定する。これにより、光学式検出装置など従来のドット抜け検出を行うことができる装置では、判定不可能である液滴の吐出異常の原因を判定することができ、それによって、必要に応じ、その原因に対し適切な回復処理を選択し、実行することができる。
また、好ましくは、前記液滴をｎ回吐出して行う吐出異常の検出を定期的に行う。これにより、各液滴吐出ヘッドのノズルの状態を良好に維持することができるとともに、定期的に、各ノズルの吐出異常を検出・判定することができる。
また、好ましくは、前記液滴をｎ回吐出して行う吐出異常の検出を前記液滴吐出ヘッドが往復する毎に行う。これにより、各液滴吐出ヘッドのノズルの状態を良好に維持することができるとともに、液滴吐出ヘッドが往復する毎に、各ノズルの吐出異常を検出・判定することができる。
また、好ましくは、前記液滴をｎ回吐出して行う吐出異常の検出を当該液滴吐出装置の電源を投入した直後に行う。これにより、液滴吐出装置の電源が投入された場合、その直後に、確実に、各液滴吐出ヘッドのノズルを良好な状態にすることができるとともに、各ノズルの吐出異常を検出・判定することができる。
また、好ましくは、前記液滴をｎ回吐出して行う吐出異常の検出を前記回復手段による回復処理の直後に行う。これにより、回復処理が実行された場合、その直後に、確実に、各液滴吐出ヘッドのノズルを良好な状態にすることができるとともに、各ノズルの吐出異常を検出・判定することができる。
また、本発明の別の態様において、本発明の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法は、振動板と、アクチュエータと、ノズルとを有する複数の液滴吐出ヘッドのうちいずれの液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出するかを選択し、選択された液滴吐出ヘッドのアクチュエータを駆動して前記振動板を振動することにより、前記ノズルから液滴を吐出する動作を行った後、前記アクチュエータを駆動する駆動回路から検出回路に切り替わり、この検出回路において、前記振動板の残留振動を検出し、検出された前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、液滴の吐出異常を検出することを特徴とする。
ここで、好ましくは、前記複数の液滴吐出ヘッドにそれぞれ対応して前記検出回路が複数備えられ、液滴の吐出動作後、前記アクチュエータの接続を前記駆動回路から該アクチュエータに対応する検出回路にそれぞれ切り替える。この場合、前記選択された液滴吐出ヘッドに対してのみ前記駆動回路から前記検出回路への切替動作を実行してもよい。
また、好ましくは、前記複数の液滴吐出ヘッドの任意の液滴吐出ヘッドを指定し、その指定された任意の液滴吐出ヘッドに対して前記切替動作を実行する。そして、好ましくは、検出対象となる前記ノズルのフラッシング処理における液滴吐出動作時あるいは印字動作における液滴吐出動作時のいずれかのタイミングで液滴の吐出異常を検出する。
さらに、好ましくは、前記振動板の残留振動の振動パターンに基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常の有無を判定するとともに、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出異常があると判定された際、その吐出異常の原因を判定する。
ここで、好ましくは、前記残留振動の振動パターンは残留振動の周期であり、この検出された残留振動の周期が所定の範囲の周期よりも短いときには、前記吐出異常の原因として前記液滴吐出ヘッドのキャビティ内に気泡が混入したものと判定し、この検出された残留振動の周期が所定の閾値よりも長いときには、前記吐出異常の原因として前記液滴吐出ヘッドのノズル付近の液体が乾燥により増粘したものと判定し、この検出された残留振動の周期が前記所定の範囲の周期よりも長く、前記所定の閾値よりも短いときには、前記吐出異常の原因として前記液滴吐出ヘッドのノズルの出口付近に紙粉が付着したものと判定する。なお、好ましくは、前記判定において判定された判定結果を記憶部に記憶してもよい。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の液滴吐出装置の一種であるインクジェットプリンタの構成を示す概略図である。
図２は、本発明のインクジェットプリンタの主要部を概略的に示すブロック図である。
図３は、図２に示すヘッドユニット内の１つのインクジェットヘッドの概略的な断面図である。
図４は、図２のヘッドユニットの１色のインクに対応する概略的な構成を示す分解斜視図である。
図５は、４色インクを用いるヘッドユニットのノズルプレートのノズル配置パターンの一例である。
図６は、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ断面の駆動信号入力時の各状態を示す状態図である。
図７は、図３の振動板の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す回路図である。
図８は、図３の振動板の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフである。
図９は、図３のキャビティ内に気泡が混入した場合のノズル付近の概念図である。
図１０は、キャビティへの気泡混入によりインク滴が吐出しなくなった状態における残留振動の計算値及び実験値を示すグラフである。
図１１は、図３のノズル付近のインクが乾燥により固着した場合のノズル付近の概念図である。
図１２は、ノズル付近のインクの乾燥増粘状態における残留振動の計算値及び実験値を示すグラフである。
図１３は、図３のノズル出口付近に紙粉が付着した場合のノズル付近の概念図である。
図１４は、ノズル出口に紙粉が付着した状態における残留振動の計算値及び実験値を示すグラフである。
図１５は、ノズル付近に紙粉が付着した前後におけるノズルの状態を示す写真である。
図１６は、図３に示す吐出異常検出手段の概略的なブロック図である。
図１７は、図３の静電アクチュエータを平行平板コンデンサとした場合の概念図である。
図１８は、図３の静電アクチュエータから構成されるコンデンサを含む発振回路の回路図である。
図１９は、図１６に示す吐出異常検出手段のＦ／Ｖ変換回路の回路図である。
図２０は、本発明の発振回路から出力する発振周波数に基づく各部の出力信号などのタイミングを示すタイミングチャートである。
図２１は、固定時間ｔｒ及びｔ１の設定方法を説明するための図である。
図２２は、図１６の波形整形回路の回路構成を示す回路図である。
図２３は、駆動回路と検出回路との切替手段の概略を示すブロック図である。
図２４は、本発明の吐出異常検出・判定処理を示すフローチャートである。
図２５は、本発明の残留振動検出処理を示すフローチャートである。
図２６は、本発明の吐出異常判定処理を示すフローチャートである。
図２７は、複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段が１つの場合）である。
図２８は、複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段の数がインクジェットヘッドの数と同じ場合）である。
図２９は、複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段の数がインクジェットヘッドの数と同じであり、印字データがあるときに吐出異常検出を行う場合）である。
図３０は、複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段の数がインクジェットヘッドの数と同じであり、各インクジェットヘッドを巡回して吐出異常検出を行う場合）である。
図３１は、図２７に示すインクジェットプリンタのフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
図３２は、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタのフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
図３３は、図３０に示すインクジェットプリンタのフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
図３４は、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタの印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
図３５は、図３０に示すインクジェットプリンタの印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
図３６は、図１に示すインクジェットプリンタの上部から見た概略的な構造（一部省略）を示す図である。
図３７は、図３６に示すワイパとヘッドユニットとの位置関係を示す図である。
図３８は、ポンプ吸引処理時における、インクジェットヘッドと、キャップ及びポンプとの関係を示す図である。
図３９は、図３８に示すチューブポンプの構成を示す概略図である。
図４０は、本発明のインクジェットプリンタにおける吐出異常回復処理を示すフローチャートである。
図４１は、本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
図４２は、本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
図４３は、本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
図４４は、本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
図４５は、本発明の液滴吐出装置の第３実施形態の主要部を示すブロック図である。
図４６は、図４５に示す液滴吐出装置の１つのブロックについてのブロック図である。
図４７は、本発明におけるヘッドユニットの他の構成例を示す斜視図である。
図４８は、図４７に示すヘッドユニットの概略的な断面図である。
図４９は、４色インクを用いるヘッドユニットのノズルプレートにおけるノズルの配置パターンの一例を示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図１〜図４９を参照して本発明の液滴吐出装置及び吐出異常検出・判定方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態は例示として挙げるものであり、これにより本発明の内容を限定的に解釈すべきではない。なお、以下、本実施形態では、本発明の液滴吐出装置の一例として、インク（液状材料）を吐出して記録用紙に画像をプリントするインクジェットプリンタを用いて説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態における液滴吐出装置の一種であるインクジェットプリンタ１の構成を示す概略図である。なお、以下の説明では、図１中、上側を「上部」、下側を「下部」という。まず、このインクジェットプリンタ１の構成について説明する。
図１に示すインクジェットプリンタ１は、装置本体２を備えており、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排紙口２２と、上部面に操作パネル７とが設けられている。
操作パネル７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
また、装置本体２の内部には、主に、往復動する印字手段（移動体）３を備える印刷装置（印刷手段）４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置４に送り込む給紙装置（給紙手段）５と、印刷装置４及び給紙装置５を制御する制御部（制御手段）６とを有している。
制御部６の制御により、給紙装置５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、印字手段３の下部近傍を通過する。このとき、印字手段３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、印字手段３の往復動と記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査及び副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
印刷装置４は、印字手段３と、印字手段３を主走査方向に移動させる駆動源となるキャリッジモータ４１と、キャリッジモータ４１の回転を受けて、印字手段３を往復動させる往復動機構４２とを備えている。
印字手段３は、その下部に、多数のノズル１１０を備えるインクの種類に対応した複数のヘッドユニット３５と、各ヘッドユニット３５にインクを供給する複数のインクカートリッジ（Ｉ／Ｃ）３１と、各ヘッドユニット３５及びインクカートリッジ３１を搭載したキャリッジ３２とを有している。
また、ヘッドユニット３５は、図３において後述するように、それぞれ一つの、ノズル１１０と、振動板１２１と、静電アクチェータ１２０と、キャビティ１４１と、インク供給口１４２等で構成されたインクジェット式記録ヘッド（インクジェットヘッドあるいは液滴吐出ヘッド）１００を多数備えている。なお、ヘッドユニット３５は、図１ではインクカートリッジ３１を含んだ構成を示しているが、このような構成に限定されない。例えば、インクカートリッジ３１を別に固定し、チューブなどによってヘッドユニット３５に供給されるようなものでもよい。したがって、以下において、印字手段３とは別に、それぞれ一つの、ノズル１１０と、振動板１２１と、静電アクチェータ１２０と、キャビティ１４１と、インク供給口１４２等で構成されたインクジェットヘッド１００を複数設けたものをヘッドユニット３５と称するものとする。
なお、インクカートリッジ３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。この場合、印字手段３には、各色にそれぞれ対応したヘッドユニット３５が設けられることになる。ここで、図１では、４色のインクに対応した４つのインクカートリッジ３１を示しているが、印字手段３は、その他の色、例えば、ライトシアン、ライトマゼンダ、ダークイエローなどのインクカートリッジ３１をさらに備えるように構成されてもよい。
往復動機構４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸４２２と、キャリッジガイド軸４２２と平行に延在するタイミングベルト４２１とを有している。
キャリッジ３２は、往復動機構４２のキャリッジガイド軸４２２に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト４２１の一部に固定されている。
キャリッジモータ４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト４２１を正逆走行させると、キャリッジガイド軸４２２に案内されて、印字手段３が往復動する。そして、この往復動の際に、印刷されるイメージデータ（印刷データ）に対応して、ヘッドユニット３５内の複数のインクジェットヘッド１００のノズル１１０から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
給紙装置５は、その駆動源となる給紙モータ５１と、給紙モータ５１の作動により回転する給紙ローラ５２とを有している。
給紙ローラ５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ５２ａと駆動ローラ５２ｂとで構成され、駆動ローラ５２ｂは給紙モータ５１に連結されている。これにより、給紙ローラ５２は、トレイ２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
制御部６は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）やディジタルカメラ（ＤＣ）等のホストコンピュータ８から入力された印刷データに基づいて、印刷装置４や給紙装置５等を制御することにより記録用紙Ｐに印刷処理を行うものである。また、制御部６は、操作パネル７の表示部にエラーメッセージ等を表示させ、あるいはＬＥＤランプ等を点灯／点滅させるとともに、操作部から入力された各種スイッチの押下信号に基づいて、対応する処理を各部に実行させるものである。
図２は、本発明のインクジェットプリンタの主要部を概略的に示すブロック図である。この図２において、本発明のインクジェットプリンタ１は、ホストコンピュータ８から入力された印刷データなどを受け取るインターフェース部（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）９と、制御部６と、キャリッジモータ４１と、キャリッジモータ４１を駆動制御するキャリッジモータドライバ４３と、給紙モータ５１と、給紙モータ５１を駆動制御する給紙モータドライバ５３と、ヘッドユニット３５と、ヘッドユニット３５を駆動制御するヘッドドライバ３３と、吐出異常検出手段１０とを備える。なお、吐出異常検出手段１０、回復手段２４及びヘッドドライバ３３については、詳細を後述する。
この図２において、制御部６は、印刷処理や吐出異常検出・判定処理などの各種処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６１と、ホストコンピュータ８からＩＦ９を介して入力される印刷データを図示しないデータ格納領域に格納する不揮発性半導体メモリの一種であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）（記憶手段）６２と、後述する吐出異常検出・判定処理などを実行する際に各種データを一時的に格納し、あるいは印刷処理などのアプリケーションプログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）６３と、各部を制御する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリの一種であるＰＲＯＭ６４とを備えている。なお、制御部６の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。
上述のように、印字手段３は、各色のインクに対応した複数のヘッドユニット３５から構成され、この各ヘッドユニット３５は、複数のノズル１１０と、これらの各ノズル１１０に対応する静電アクチュエータ１２０と（複数のインクジェットヘッド１００）を備える。すなわち、ヘッドユニット３５は、１組のノズル１１０及び静電アクチュエータ１２０を有してなるインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００を複数個備えた構成になっている。そして、ヘッドドライバ３３は、各インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する駆動回路１８と、切替手段２３とから構成される（図１６参照）。なお、インクジェットヘッド１００及び静電アクチュエータ１２０の構成については後述する。
また、制御部６には、図示しないが、例えば、インクカートリッジ３１のインク残量、印字手段３の位置、温度、湿度等の印刷環境等を検出可能な各種センサが、それぞれ電気的に接続されている。
制御部６は、ＩＦ９を介して、ホストコンピュータ８から印刷データを入手すると、その印刷データをＥＥＰＲＯＭ６２に格納する。そして、ＣＰＵ６１は、この印刷データに所定の処理を実行して、この処理データ及び各種センサからの入力データに基づいて、各ドライバ３３、４３、５３に駆動信号を出力する。各ドライバ３３、４３、５３を介してこれらの駆動信号が入力されると、ヘッドユニット３５の複数のインクジェットヘッド１００に対応する静電アクチュエータ１２０、印刷装置４のキャリッジモータ４１及び給紙装置５がそれぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷処理が実行される。
次に、各ヘッドユニット３５内の各インクジェットヘッド１００の構造を説明する。図３は、図２に示すヘッドユニット３５内の１つのインクジェットヘッド１００の概略的な断面図（インクカートリッジ３１などの共通部分を含む）であり、図４は、１色のインクに対応するヘッドユニット３５の概略的な構成を示す分解斜視図であり、図５は、図３に示すインクジェットヘッド１００を複数適用したヘッドユニット３５のノズル面の一例を示す平面図である。なお、図３及び図４は、通常使用される状態とは上下逆に示されており、図５は、図３に示すインクジェットヘッド１００を図中上方から見たときの平面図である。
図３に示すように、ヘッドユニット３５は、インク取り入れ口１３１、ダンパ室１３０及びインク供給チューブ３１１を介して、インクカートリッジ３１に接続されている。ここで、ダンパ室１３０は、ゴムからなるダンパ１３２を備えている。このダンパ室１３０により、キャリッジ３２が往復走行する際のインクの揺れ及びインク圧の変化を吸収することができ、これにより、ヘッドユニット３５の各インクジェットヘッド１００に所定量のインクを安定的に供給することができる。
また、ヘッドユニット３５は、シリコン基板１４０を挟んで、上側に同じくシリコン製のノズルプレート１５０と、下側にシリコンと熱膨張率が近いホウ珪酸ガラス基板（ガラス基板）１６０とがそれぞれ積層された３層構造をなしている。中央のシリコン基板１４０には、独立した複数のキャビティ（圧力室）１４１（図４では、７つのキャビティを示す）と、１つのリザーバ（共通インク室）１４３と、このリザーバ１４３を各キャビティ１４１に連通させるインク供給口（オリフィス）１４２としてそれぞれ機能する溝が形成されている。各溝は、例えば、シリコン基板１４０の表面からエッチング処理を施すことにより形成することができる。このノズルプレート１５０と、シリコン基板１４０と、ガラス基板１６０とがこの順序で接合され、各キャビティ１４１、リザーバ１４３、各インク供給口１４２が区画形成されている。
これらのキャビティ１４１は、それぞれ短冊状（直方体状）に形成されており、後述する振動板１２１の振動（変位）によりその容積が可変であり、この容積変化によりノズル（インクノズル）１１０からインク（液状材料）を吐出するよう構成されている。ノズルプレート１５０には、各キャビティ１４１の先端側の部分に対応する位置に、ノズル１１０が形成されており、これらが各キャビティ１４１に連通している。また、リザーバ１４３が位置しているガラス基板１６０の部分には、リザーバ１４３に連通するインク取入れ口１３１が形成されている。インクは、インクカートリッジ３１からインク供給チューブ３１１、ダンパ室１３０を経てインク取入れ口１３１を通り、リザーバ１４３に供給される。リザーバ１４３に供給されたインクは、各インク供給口１４２を通って、独立した各キャビティ１４１に供給される。なお、各キャビティ１４１は、ノズルプレート１５０と、側壁（隔壁）１４４と、底壁１２１とによって、区画形成されている。
独立した各キャビティ１４１は、その底壁１２１が薄肉に形成されており、底壁１２１は、その面外方向（厚さ方向）、すなわち、図３において上下方向に弾性変形（弾性変位）可能な振動板（ダイヤフラム）として機能するように構成されている。したがって、この底壁１２１の部分を、以後の説明の都合上、振動板１２１と称して説明することもある（すなわち、以下、「底壁」と「振動板」のいずれにも符号１２１を用いる）。
ガラス基板１６０のシリコン基板１４０側の表面には、シリコン基板１４０の各キャビティ１４１に対応した位置に、それぞれ、浅い凹部１６１が形成されている。したがって、各キャビティ１４１の底壁１２１は、凹部１６１が形成されたガラス基板１６０の対向壁１６２の表面に、所定の間隙を介して対峙している。すなわち、キャビティ１４１の底壁１２１と後述するセグメント電極１２２の間には、所定の厚さ（例えば、０．２ミクロン程度）の空隙が存在する。なお、前記凹部１６１は、例えば、エッチングなどで形成することができる。
ここで、各キャビティ１４１の底壁（振動板）１２１は、ヘッドドライバ３３から供給される駆動信号によってそれぞれ電荷を蓄えるための各キャビティ１４１側の共通電極１２４の一部を構成している。すなわち、各キャビティ１４１の振動板１２１は、それぞれ、後述する対応する静電アクチュエータ１２０の対向電極（コンデンサの対向電極）の一方を兼ねている。そして、ガラス基板１６０の凹部１６１の表面には、各キャビティ１４１の底壁１２１に対峙するように、それぞれ、共通電極１２４に対向する電極であるセグメント電極１２２が形成されている。また、図３に示すように、各キャビティ１４１の底壁１２１の表面は、シリコンの酸化膜（ＳｉＯ２）からなる絶縁層１２３により覆われている。このように、各キャビティ１４１の底壁１２１、すなわち、振動板１２１と、それに対応する各セグメント電極１２２とは、キャビティ１４１の底壁１２１の図３中下側の表面に形成された絶縁層１２３と凹部１６１内の空隙とを介し、対向電極（コンデンサの対向電極）を形成（構成）している。したがって、振動板１２１と、セグメント電極１２２と、これらの間の絶縁層１２３及び空隙とにより、静電アクチュエータ１２０の主要部が構成される。
図３に示すように、これらの対向電極の間に駆動電圧を印加するための駆動回路１８を含むヘッドドライバ３３は、制御部６から入力される印字信号（印字データ）に応じて、これらの対向電極間の充放電を行う。ヘッドドライバ（電圧印加手段）３３の一方の出力端子は、個々のセグメント電極１２２に接続され、他方の出力端子は、シリコン基板１４０に形成された共通電極１２４の入力端子１２４ａに接続されている。なお、シリコン基板１４０には不純物が注入されており、それ自体が導電性をもつために、この共通電極１２４の入力端子１２４ａから底壁１２１の共通電極１２４に電圧を供給することができる。また、例えば、シリコン基板１４０の一方の面に金や銅などの導電性材料の薄膜を形成してもよい。これにより、低い電気抵抗で（効率良く）共通電極１２４に電圧（電荷）を供給することができる。この薄膜は、例えば、蒸着あるいはスパッタリング等によって形成すればよい。ここで、本実施形態では、例えば、シリコン基板１４０とガラス基板１６０とを陽極接合によって結合（接合）させるので、その陽極結合において電極として用いる導電膜をシリコン基板１４０の流路形成面側（図３に示すシリコン基板１４０の上部側）に形成している。そして、この導電膜をそのまま共通電極１２４の入力端子１２４ａとして用いる。なお、本発明では、例えば、共通電極１２４の入力端子１２４ａを省略してもよく、また、シリコン基板１４０とガラス基板１６０との接合方法は、陽極接合に限定されない。
図４に示すように、ヘッドユニット３５は、複数のインクジェットヘッド１００に対応する複数のノズル１１０が形成されたノズルプレート１５０と、複数のキャビティ１４１、複数のインク供給口１４２、１つのリザーバ１４３が形成されたシリコン基板（インク室基板）１４０と、絶縁層１２３とを備え、これらがガラス基板１６０を含む基体１７０に収納されている。基体１７０は、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体１７０にシリコン基板１４０が固定、支持されている。
なお、ノズルプレート１５０に形成された複数のノズル１１０は、図４では簡潔に示すためにリザーバ１４３に対して略並行に直線的に配列されているが、ノズル１１０の配列パターンはこの構成に限らず、通常は、例えば、図５に示すノズル配置パターンのように、段をずらして配置される。また、このノズル１１０間のピッチは、印刷解像度（ｄｐｉ）に応じて適宜設定され得るものである。なお、図５では、４色のインク（インクカートリッジ３１）を適用した場合におけるノズル１１０の配置パターンを示している。
図６は、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ断面の駆動信号入力時の各状態を示す。ヘッドドライバ３３から対向電極間に駆動電圧が印加されると、対向電極間にクーロン力が発生し、底壁（振動板）１２１は、初期状態（図６（ａ））に対して、セグメント電極１２２側へ撓み、キャビティ１４１の容積が拡大する（図６（ｂ））。この状態において、ヘッドドライバ３３の制御により、対向電極間の電荷を急激に放電させると、振動板１２１は、その弾性復元力によって図中上方に復元し、初期状態における振動板１２１の位置を越えて上部に移動し、キャビティ１４１の容積が急激に収縮する（図６（ｃ））。このときキャビティ１４１内に発生する圧縮圧力により、キャビティ１４１を満たすインク（液状材料）の一部が、このキャビティ１４１に連通しているノズル１１０からインク滴として吐出される。
各キャビティ１４１の振動板１２１は、この一連の動作（ヘッドドライバ３３の駆動信号によるインク吐出動作）により、次の駆動信号（駆動電圧）が入力されて再びインク滴を吐出するまでの間、減衰振動をしている。以下、この減衰振動を残留振動とも称する。振動板１２１の残留振動は、ノズル１１０やインク供給口１４２の形状、あるいはインク粘度等による音響抵抗ｒと、流路内のインク重量によるイナータンスｍと、振動板１２１のコンプライアンスＣｍとによって決定される固有振動周波数を有するものと想定される。
上記想定に基づく振動板１２１の残留振動の計算モデルについて説明する。図７は、振動板１２１の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す回路図である。このように、振動板１２１の残留振動の計算モデルは、音圧Ｐと、上述のイナータンスｍ、コンプライアンスＣｍ及び音響抵抗ｒとで表せる。そして、図７の回路に音圧Ｐを与えた時のステップ応答を体積速度ｕについて計算すると、次式が得られる。
【数１】
2004076180.tif 000003
この式から得られた計算結果と、別途行ったインク吐出後の振動板１２１の残留振動の実験における実験結果とを比較する。図８は、振動板１２１の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフである。この図８に示すグラフからも分かるように、実験値と計算値の２つの波形は、概ね一致している。
さて、ヘッドユニット３５の各インクジェットヘッド１００では、前述したような吐出動作を行ったにもかかわらずノズル１１０からインク滴が正常に吐出されない現象、すなわち液滴の吐出異常が発生する場合がある。この吐出異常が発生する原因としては、後述するように、（１）キャビティ１４１内への気泡の混入、（２）ノズル１１０付近でのインクの乾燥・増粘（固着）、（３）ノズル１１０出口付近への紙粉付着、等が挙げられる。
この吐出異常が発生すると、その結果としては、典型的にはノズル１１０から液滴が吐出されないこと、すなわち液滴の不吐出現象が現れ、その場合、記録用紙Ｐに印刷（描画）した画像における画素のドット抜けを生じる。また、吐出異常の場合には、ノズル１１０から液滴が吐出されたとしても、液滴の量が過少であったり、その液滴の飛行方向（弾道）がずれたりして適正に着弾しないので、やはり画素のドット抜けとなって現れる。このようなことから、以下の説明では、液滴の吐出異常のことを単に「ドット抜け」という場合もある。
以下において、図８に示す比較結果に基づいて、インクジェットヘッド１００のノズル１１０に発生する印刷処理時のドット抜け（吐出異常）現象（液滴不吐出現象）の原因別に、振動板１２１の残留振動の計算値と実験値がマッチ（概ね一致）するように、音響抵抗ｒ及び／又はイナータンスｍの値を調整する。なお、ここでは、気泡混入、乾燥増粘及び紙粉付着の３種類について検討する。
まず、ドット抜けの１つの原因であるキャビティ１４１内への気泡の混入について検討する。図９は、図３のキャビティ１４１内に気泡Ｂが混入した場合のノズル１１０付近の概念図である。この図９に示すように、発生した気泡Ｂは、キャビティ１４１の壁面に発生付着しているものと想定される（図９では、気泡Ｂの付着位置の一例として、気泡Ｂがノズル１１０付近に付着している場合を示す）。
このように、キャビティ１４１内に気泡Ｂが混入した場合には、キャビティ１４１内を満たすインクの総重量が減り、イナータンスｍが低下するものと考えられる。また、気泡Ｂは、キャビティ１４１の壁面に付着しているので、その径の大きさだけノズル１１０の径が大きくなったような状態となり、音響抵抗ｒが低下するものと考えられる。
したがって、インクが正常に吐出された図８の場合に対して、音響抵抗ｒ、イナータンスｍを共に小さく設定して、気泡混入時の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図１０のような結果（グラフ）が得られた。図８及び図１０のグラフから分かるように、キャビティ１４１内に気泡が混入した場合には、正常吐出時に比べて周波数が高くなる特徴的な残留振動波形が得られる。なお、音響抵抗ｒの低下などにより、残留振動の振幅の減衰率も小さくなり、残留振動は、その振幅をゆっくりと下げていることも確認することができる。
次に、ドット抜けのもう１つの原因であるノズル１１０付近でのインクの乾燥（固着、増粘）について検討する。図１１は、図３のノズル１１０付近のインクが乾燥により固着した場合のノズル１１０付近の概念図である。この図１１に示すように、ノズル１１０付近のインクが乾燥して固着した場合、キャビティ１４１内のインクは、キャビティ１４１内に閉じこめられたような状況となる。このように、ノズル１１０付近のインクが乾燥、増粘した場合には、音響抵抗ｒが増加するものと考えられる。
したがって、インクが正常に吐出された図８の場合に対して、音響抵抗ｒを大きく設定して、ノズル１１０付近のインク乾燥固着（増粘）時の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図１２のような結果（グラフ）が得られた。なお、図１２に示す実験値は、数日間図示しないキャップを装着しない状態でヘッドユニット３５を放置し、キャビティ１４１内のノズル１１０付近のインクが乾燥、増粘したことによりインクを吐出することができなくなった（インクが固着した）状態における振動板１２１の残留振動を測定したものである。図８及び図１２のグラフから分かるように、ノズル１１０付近のインクが乾燥により固着した場合には、正常吐出時に比べて周波数が極めて低くなるとともに、残留振動が過減衰となる特徴的な残留振動波形が得られる。これは、インク滴を吐出するために振動板１２１が図３中下方に引き寄せられることによって、キャビティ１４１内にリザーバ１４３からインクが流入した後に、振動板１２１が図３中上方に移動するときに、キャビティ１４１内のインクの逃げ道がないために、振動板１２１が急激に振動できなくなるため（過減衰となるため）である。
次に、ドット抜けのさらにもう１つの原因であるノズル１１０出口付近への紙粉付着について検討する。図１３は、図３のノズル１１０出口付近に紙粉が付着した場合のノズル１１０付近の概念図である。この図１３に示すように、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合、キャビティ１４１内から紙粉を介してインクが染み出してしまうとともに、ノズル１１０からインクを吐出することができなくなる。このように、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着し、ノズル１１０からインクが染み出している場合には、振動板１２１からみてキャビティ１４１内及び染み出し分のインクが正常時よりも増えることにより、イナータンスｍが増加するものと考えられる。また、ノズル１１０の出口付近に付着した紙粉の繊維によって音響抵抗ｒが増大するものと考えられる。
したがって、インクが正常に吐出された図８の場合に対して、イナータンスｍ、音響抵抗ｒを共に大きく設定して、ノズル１１０の出口付近への紙粉付着時の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図１４のような結果（グラフ）が得られた。図８及び図１４のグラフから分かるように、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合には、正常吐出時に比べて周波数が低くなる特徴的な残留振動波形が得られる（ここで、紙粉付着の場合、インクの乾燥の場合よりは、残留振動の周波数が高いことも、図１２及び図１４のグラフから分かる。）。なお、図１５は、この紙粉付着前後におけるノズル１１０の状態を示す写真である。ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着すると、紙粉に沿ってインクがにじみ出している状態を、図１５（ｂ）から見出すことができる。
ここで、ノズル１１０付近のインクが乾燥して増粘した場合と、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合とでは、いずれも正常にインク滴が吐出された場合に比べて減衰振動の周波数が低くなっている。これら２つのドット抜け（インク不吐出：吐出異常）の原因を振動板１２１の残留振動の波形から特定するために、例えば、減衰振動の周波数や周期、位相において所定のしきい値を持って比較するか、あるいは、残留振動（減衰振動）の周期変化や振幅変化の減衰率から特定することができる。このようにして、各インクジェットヘッド１００におけるノズル１１０からのインク滴が吐出されたときの振動板１２１の残留振動の変化、特に、その周波数の変化によって、各インクジェットヘッド１００の吐出異常を検出することができる。また、その場合の残留振動の周波数を正常吐出時の残留振動の周波数と比較することにより、吐出異常の原因を特定することもできる。
次に、吐出異常検出手段１０について説明する。図１６は、図２に示す吐出異常検出手段１０の概略的なブロック図である。この図１６に示すように、本発明の吐出異常検出手段１０は、発振回路１１と、Ｆ／Ｖ変換回路１２と、波形整形回路１５とから構成される残留振動検出手段１６と、この残留振動検出手段１６によって検出された残留振動波形データから周期や振幅などを計測する計測手段１７と、この計測手段１７によって計測された周期などに基づいてインクジェットヘッド１００の吐出異常を判定する判定手段２０とを備えている。吐出異常検出手段１０では、残留振動検出手段１６は、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動に基づいて、発振回路１１が発振し、その発振周波数からＦ／Ｖ変換回路１２及び波形整形回路１５において振動波形を形成して、検出する。そして、計測手段１７は、検出された振動波形に基づいて残留振動の周期などを計測し、判定手段２０は、計測された残留振動の周期などに基づいて、ヘッドユニット３５内のそれぞれのインクジェットヘッド１００の吐出異常を検出、判定する。以下、吐出異常検出手段１０の各構成要素について説明する。
まず、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動の周波数（振動数）を検出するために、発振回路１１を用いる方法を説明する。図１７は、図３の静電アクチュエータ１２０を平行平板コンデンサとした場合の概念図であり、図１８は、図３の静電アクチュエータ１２０から構成されるコンデンサを含む発振回路１１の回路図である。なお、図１８に示す発振回路１１は、シュミットトリガのヒステリシス特性を利用するＣＲ発振回路であるが、本発明はこのようなＣＲ発振回路に限定されず、アクチュエータ（振動板を含む）の静電容量成分（コンデンサＣ）を用いる発振回路であればどのような発振回路でもよい。発振回路１１は、例えば、ＬＣ発振回路を利用した構成としてもよい。また、本実施形態では、シュミットトリガインバータを用いた例を示して説明しているが、例えば、インバータを３段用いたＣＲ発振回路を構成してもよい。
図３に示すインクジェットヘッド１００では、上述のように、振動板１２１と非常にわずかな間隔（空隙）を隔てたセグメント電極１２２とが対向電極を形成する静電アクチュエータ１２０を構成している。この静電アクチュエータ１２０は、図１７に示すような平行平板コンデンサと考えることができる。このコンデンサの静電容量をＣ、振動板１２１及びセグメント電極１２２のそれぞれの表面積をＳ、２つの電極１２１、１２２の距離（ギャップ長）をｇ、両電極に挟まれた空間（空隙）の誘電率をε（真空の誘電率をε０、空隙の比誘電率をεｒとすると、ε＝ε０・εｒ）とすると、図１７に示すコンデンサ（静電アクチュエータ１２０）の静電容量Ｃ（ｘ）は、次式で表される。
【数２】
2004076180.tif 000004
なお、式（４）のｘは、図１７に示すように、振動板１２１の残留振動によって生じる振動板１２１の基準位置からの変位量を示している。
この式（４）から分かるように、ギャップ長ｇ（ギャップ長ｇ−変位量ｘ）が小さくなれば、静電容量Ｃ（ｘ）は大きくなり、逆にギャップ長ｇ（ギャップ長ｇ−変位量ｘ）が大きくなれば、静電容量Ｃ（ｘ）は小さくなる。このように、静電容量Ｃ（ｘ）は、（ギャップ長ｇ−変位量ｘ）（ｘが０の場合は、ギャップ長ｇ）に反比例している。なお、図３に示す静電アクチュエータ１２０では、空隙は空気で満たされているので、比誘電率εｒ＝１である。
また、一般に、液滴吐出装置（本実施形態では、インクジェットプリンタ１）の解像度が高まるにつれて、吐出されるインク滴（インクドット）が微小化されるので、この静電アクチュエータ１２０は、高密度化、小型化される。それによって、インクジェットヘッド１００の振動板１２１の表面積Ｓが小さくなり、小さな静電アクチュエータ１２０が構成される。さらに、インク滴吐出による残留振動によって変化する静電アクチュエータ１２０のギャップ長ｇは、初期ギャップｇ０の１割程度となるため、式（４）から分かるように、静電アクチュエータ１２０の静電容量の変化量は非常に小さな値となる。
この静電アクチュエータ１２０の静電容量の変化量（残留振動の振動パターンにより異なる）を検出するために、以下のような方法、すなわち、静電アクチュエータ１２０の静電容量に基づいた図１８のような発振回路を構成し、発振された信号に基づいて残留振動の周波数（周期）を解析する方法を用いる。図１８に示す発振回路１１は、静電アクチュエータ１２０から構成されるコンデンサ（Ｃ）と、シュミットトリガインバータ１１１と、抵抗素子（Ｒ）１１２とから構成される。
シュミットトリガインバータ１１１の出力信号がＨｉｇｈレベルの場合、抵抗素子１１２を介してコンデンサＣを充電する。コンデンサＣの充電電圧（振動板１２１とセグメント電極１２２との間の電位差）が、シュミットトリガインバータ１１１の入力スレッショルド電圧ＶＴ＋に達すると、シュミットトリガインバータ１１１の出力信号がＬｏｗレベルに反転する。そして、シュミットトリガインバータ１１１の出力信号がＬｏｗレベルとなると、抵抗素子１１２を介してコンデンサＣに充電されていた電荷が放電される。この放電によりコンデンサＣの電圧がシュミットトリガインバータ１１１の入力スレッショルド電圧ＶＴ−に達すると、シュミットトリガインバータ１１１の出力信号が再びＨｉｇｈレベルに反転する。以降、この発振動作が繰り返される。
ここで、上述のそれぞれの現象（気泡混入、乾燥、紙粉付着、及び正常吐出）におけるコンデンサＣの静電容量の時間変化を検出するためには、この発振回路１１による発振周波数は、残留振動の周波数が最も高い気泡混入時（図１０参照）の周波数を検出することができる発振周波数に設定される必要がある。そのため、発振回路１１の発振周波数は、例えば、検出する残留振動の周波数の数倍から数十倍以上、すなわち、気泡混入時の周波数よりおよそ１桁以上高い周波数となるようにしなければならない。この場合、好ましくは、気泡混入時の残留振動の周波数が正常吐出の場合と比較して高い周波数を示すため、気泡混入時の残留振動周波数が検知可能な発振周波数に設定するとよい。そうしなければ、吐出異常の現象に対して正確な残留振動の周波数を検出することができない。そのため、本実施形態では、発振周波数に応じて、発振回路１１のＣＲの時定数を設定している。このように、発振回路１１の発振周波数を高く設定することにより、この発振周波数の微小変化に基づいて、より正確な残留振動波形を検出することができる。
なお、発振回路１１から出力される発振信号の発振周波数の周期（パルス）毎に、測定用のカウントパルス（カウンタ）を用いてそのパルスをカウントし、初期ギャップｇ０におけるコンデンサＣの静電容量で発振させた場合の発振周波数のパルスのカウント量を測定したカウント量から減算することにより、残留振動波形について発振周波数毎のデジタル情報が得られる。これらのデジタル情報に基づいて、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換を行うことにより、概略的な残留振動波形が生成され得る。このような方法を用いてもよいが、測定用のカウントパルス（カウンタ）には、発振周波数の微小変化を測定することができる高い周波数（高解像度）のものが必要となる。このようなカウントパルス（カウンタ）は、コストをアップさせるため、本発明の吐出異常検出手段１０では、図１９に示すＦ／Ｖ変換回路１２を用いている。
図１９は、図１６に示す吐出異常検出手段１０のＦ／Ｖ変換回路１２の回路図である。この図１９に示すように、Ｆ／Ｖ変換回路１２は、３つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３と、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２と、抵抗素子Ｒ１と、定電流Ｉｓを出力する定電流源１３と、バッファ１４とから構成される。このＦ／Ｖ変換回路１２の動作を図２０のタイミングチャート及び図２１のグラフを用いて説明する。
まず、図２０のタイミングチャートに示す充電信号、ホールド信号及びクリア信号の生成方法について説明する。充電信号は、発振回路１１の発振パルスの立ち上がりエッジから固定時間ｔｒを設定し、その固定時間ｔｒの間Ｈｉｇｈレベルとなるようにして生成される。ホールド信号は、充電信号の立ち上がりエッジに同期して立ち上がり、所定の固定時間だけＨｉｇｈレベルに保持され、Ｌｏｗレベルに立ち下がるようにして生成される。クリア信号は、ホールド信号の立ち下がりエッジに同期して立ち上がり、所定の固定時間だけＨｉｇｈレベルに保持され、Ｌｏｗレベルに立ち下がるようにして生成される。なお、後述するように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２への電荷の移動及びコンデンサＣ１の放電は瞬時に行われるので、ホールド信号及びクリア信号のパルスは、発振回路１１の出力信号の次の立ち上がりエッジまでにそれぞれ１つのパルスが含まれればよく、上記のような立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジに限定されない。
きれいな残留振動の波形（電圧波形）を得るために、図２１を参照して、固定時間ｔｒ及びｔ１の設定方法を説明する。固定時間ｔｒは、静電アクチュエータ１２０が初期ギャップ長ｇ０のときにおける静電容量Ｃで発振した発振パルスの周期から調整され、充電時間ｔ１による充電電位がＣ１の充電範囲のおよそ１／２付近となるように設定される。また、ギャップ長ｇが最大（Ｍａｘ）の位置における充電時間ｔ２から最小（Ｍｉｎ）の位置における充電時間ｔ３の間で、コンデンサＣ１の充電範囲を超えないように充電電位の傾きが設定される。すなわち、充電電位の傾きは、ｄＶ／ｄｔ＝Ｉｓ／Ｃ１によって決定されるため、定電流源１３の出力定電流Ｉｓを適当な値に設定すればよい。この定電流源１３の出力定電流Ｉｓをその範囲内でできるだけ高く設定することによって、静電アクチュエータ１２０によって構成されるコンデンサの微小な静電容量の変化を高感度で検出することができ、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の微小な変化を検出することが可能となる。
次いで、図２２を参照して、図１６に示す波形整形回路１５の構成を説明する。図２２は、図１６の波形整形回路１５の回路構成を示す回路図である。この波形整形回路１５は、残留振動波形を矩形波として判定手段２０に出力するものである。この図２２に示すように、波形整形回路１５は、２つのコンデンサＣ３（ＤＣ成分除去手段）、Ｃ４と、２つの抵抗素子Ｒ２、Ｒ３と、２つの直流電圧源Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２と、増幅器（オペアンプ）１５１と、比較器（コンパレータ）１５２とから構成される。なお、残留振動波形の波形整形処理において、検出される波高値をそのまま出力して、残留振動波形の振幅を計測するように構成してもよい。
Ｆ／Ｖ変換回路１２のバッファ１４の出力には、静電アクチュエータ１２０の初期ギャップｇ０に基づくＤＣ成分（直流成分）の静電容量成分が含まれている。この直流成分は各インクジェットヘッド１００によりばらつきがあるため、コンデンサＣ３は、この静電容量の直流成分を除去するものである。そして、コンデンサＣ３は、バッファ１４の出力信号におけるＤＣ成分を除去し、残留振動のＡＣ成分のみをオペアンプ１５１の反転入力端子に出力する。
オペアンプ１５１は、直流成分が除去されたＦ／Ｖ変換回路１２のバッファ１４の出力信号を反転増幅するとともに、その出力信号の高域を除去するためのローパスフィルタを構成している。なお、このオペアンプ１５１は、単電源回路を想定している。オペアンプ１５１は、２つの抵抗素子Ｒ２、Ｒ３による反転増幅器を構成し、入力された残留振動（交流成分）は、−Ｒ３／Ｒ２倍に振幅される。
また、オペアンプ１５１の単電源動作のために、その非反転入力端子に接続された直流電圧源Ｖｒｅｆ１によって設定された電位を中心に振動する、増幅された振動板１２１の残留振動波形が出力される。ここで、直流電圧源Ｖｒｅｆ１は、オペアンプ１５１が単電源で動作可能な電圧範囲の１／２程度に設定されている。さらに、このオペアンプ１５１は、２つのコンデンサＣ３、Ｃ４により、カットオフ周波数１／（２π×Ｃ４×Ｒ３）となるローパスフィルタを構成している。そして、直流成分を除去された後に増幅された振動板１２１の残留振動波形は、図２０のタイミングチャートに示すように、次段の比較器（コンパレータ）１５２でもう一つの直流電圧源Ｖｒｅｆ２の電位と比較され、その比較結果が矩形波として波形整形回路１５から出力される。なお、直流電圧源Ｖｒｅｆ２は、もう一つの直流電圧源Ｖｒｅｆ１を共用してもよい。
次に、図２０に示すタイミングチャートを参照して、図１９のＦ／Ｖ変換回路１２及び波形整形回路１５の動作を説明する。上述のように生成された充電信号、クリア信号及びホールド信号に基づいて、図１９に示すＦ／Ｖ変換回路１２は動作する。図２０のタイミングチャートにおいて、静電アクチュエータ１２０の駆動信号がヘッドドライバ３３を介してヘッドユニット３５のインクジェットヘッド１００に入力されると、図６（ｂ）に示すように、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１がセグメント電極１２２側に引きつけられ、この駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、図６中上方に向けて急激に収縮する（図６（ｃ）参照）。
この駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、駆動回路１８と吐出異常検出手段１０とを切り替える駆動／検出切替信号がＨｉｇｈレベルとなる。この駆動／検出切替信号は、対応するインクジェットヘッド１００の駆動休止期間中、Ｈｉｇｈレベルに保持され、次の駆動信号が入力される前に、Ｌｏｗレベルになる。この駆動／検出切替信号がＨｉｇｈレベルの間、図１８の発振回路１１は、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動に対応して発振周波数を変えながら発振している。
上述のように、駆動信号の立ち下がりエッジ、すなわち、発振回路１１の出力信号の立ち上がりエッジから、残留振動の波形がコンデンサＣ１に充電可能な範囲を超えないように予め設定された固定時間ｔｒだけ経過するまで、充電信号は、Ｈｉｇｈレベルに保持される。なお、充電信号がＨｉｇｈレベルである間、スイッチＳＷ１はオフの状態である。
固定時間ｔｒが経過し、充電信号がＬｏｗレベルになると、その充電信号の立ち下がりエッジに同期して、スイッチＳＷ１がオンされる（図１９参照）。そして、定電流源１３とコンデンサＣ１とが接続され、コンデンサＣ１は、上述のように、傾きＩｓ／Ｃ１で充電される。充電信号がＬｏｗレベルである期間、すなわち、発振回路１１の出力信号の次のパルスの立ち上がりエッジに同期してＨｉｇｈレベルになるまでの間、コンデンサＣ１は充電される。
充電信号がＨｉｇｈレベルになると、スイッチＳＷ１はオフ（オープン）となり、定電流源１３とコンデンサＣ１は切り離される。このとき、コンデンサＣ１には、充電信号がＬｏｗレベルの期間ｔ１の間に充電された電位（すなわち、理想的にはＩｓ×ｔ１／Ｃ１（Ｖ））が保存されている。この状態で、ホールド信号がＨｉｇｈレベルになると、スイッチＳＷ２がオンされ（図１９参照）、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２が、抵抗素子Ｒ１を介して接続される。スイッチＳＷ２の接続後、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の充電電位差によって互いに充放電が行われ、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の電位差が概ね等しくなるように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に電荷が移動する。
ここで、コンデンサＣ１の静電容量に対してコンデンサＣ２の静電容量は、約１／１０以下程度に設定されている。そのため、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２間の電位差によって生じる充放電で移動する（使用される）電荷量は、コンデンサＣ１に充電されている電荷の１／１０以下となる。したがって、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２へ電荷が移動した後においても、コンデンサＣ１の電位差は、それほど変化しない（それほど下がらない）。なお、図１９のＦ／Ｖ変換回路１２では、コンデンサＣ２に充電されるときＦ／Ｖ変換回路１２の配線のインダクタンス等により充電電位が急激に跳ね上がらないようにするために、抵抗素子Ｒ１とコンデンサＣ２により一次のローパスフィルタを構成している。
コンデンサＣ２にコンデンサＣ１の充電電位と概ね等しい充電電位が保持された後、ホールド信号がＬｏｗレベルとなり、コンデンサＣ１はコンデンサＣ２から切り離される。さらに、クリア信号がＨｉｇｈレベルとなり、スイッチＳＷ３がオンすることにより、コンデンサＣ１がグラウンドＧＮＤに接続され、コンデンサＣ１に充電されていた電荷が０となるように放電動作が行なわれる。コンデンサＣ１の放電後、クリア信号はＬｏｗレベルとなり、スイッチＳＷ３がオフすることにより、コンデンサＣ１の図１９中上部の電極がグラウンドＧＮＤから切り離され、次の充電信号が入力されるまで、すなわち、充電信号がＬｏｗレベルになるまで待機している。
コンデンサＣ２に保持されている電位は、充電信号の立ち上がりのタイミング毎、すなわち、コンデンサＣ２への充電完了のタイミング毎に更新され、バッファ１４を介して振動板１２１の残留振動波形として図２２の波形整形回路１５に出力される。したがって、発振回路１１の発振周波数が高くなるように静電アクチュエータ１２０の静電容量（この場合、残留振動による静電容量の変動幅も考慮しなければならない）と抵抗素子１１２の抵抗値を設定すれば、図２０のタイミングチャートに示すコンデンサＣ２の電位（バッファ１４の出力）の各ステップ（段差）がより詳細になるので、振動板１２１の残留振動による静電容量の時間的な変化をより詳細に検出することが可能となる。
以下同様に、充電信号がＬｏｗレベル→Ｈｉｇｈレベル→Ｌｏｗレベル・・・と繰り返し、上記所定のタイミングでコンデンサＣ２に保持されている電位がバッファ１４を介して波形整形回路１５に出力される。波形整形回路１５では、バッファ１４から入力された電圧信号（図２０のタイミングチャートにおいて、コンデンサＣ２の電位）の直流成分がコンデンサＣ３によって除去され、抵抗素子Ｒ２を介してオペアンプ１５１の反転入力端子に入力される。入力された残留振動の交流（ＡＣ）成分は、このオペアンプ１５１によって反転増幅され、コンパレータ１５２の一方の入力端子に出力される。コンパレータ１５２は、予め直流電圧源Ｖｒｅｆ２によって設定されている電位（基準電圧）と、残留振動波形（交流成分）の電位とを比較し、矩形波を出力する（図２０のタイミングチャートにおける比較回路の出力）。
次に、インクジェットヘッド１００のインク滴吐出動作（駆動）と吐出異常検出動作（駆動休止）との切り替えタイミングについて説明する。図２３は、駆動回路１８と吐出異常検出手段１０との切替手段２３の概略を示すブロック図である。なお、この図２３では、図１６に示すヘッドドライバ３３内の駆動回路１８をインクジェットヘッド１００の駆動回路として説明する。図２０のタイミングチャートでも示したように、本発明の吐出異常検出・判定処理は、インクジェットヘッド１００の駆動信号と駆動信号の間、すなわち、駆動休止期間に実行されている。
図２３において、静電アクチュエータ１２０を駆動するために、切替手段２３は、最初は駆動回路１８側に接続されている。上述のように、駆動回路１８から駆動信号（電圧信号）が振動板１２１に入力されると、静電アクチュエータ１２０が駆動し、振動板１２１は、セグメント電極１２２側に引きつけられ、印加電圧が０になるとセグメント電極１２２から離れる方向に急激に変位して振動（残留振動）を開始する。このとき、インクジェットヘッド１００のノズル１１０からインク滴が吐出される。
駆動信号のパルスが立ち下がると、その立ち下がりエッジに同期して駆動／検出切替信号（図２０のタイミングチャート参照）が切替手段２３に入力され、切替手段２３は、駆動回路１８から吐出異常検出手段（検出回路）１０側に切り替えられ、静電アクチュエータ１２０（発振回路１１のコンデンサとして利用）は吐出異常検出手段１０と接続される。
そして、吐出異常検出手段１０は、上述のような吐出異常（ドット抜け）の検出・判定処理を実行し、波形整形回路１５の比較器１５２から出力される振動板１２１の残留振動波形データ（矩形波データ）を計測手段１７によって残留振動波形の周期や振幅などに数値化する。本実施形態では、計測手段１７は、残留振動波形データから特定の振動周期を測定し、その計測結果（数値）を判定手段２０に出力する。
具体的には、計測手段１７は、比較器１５２の出力信号の波形（矩形波）の最初の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間（残留振動の周期）を計測するために、図示しないカウンタを用いて基準信号（所定の周波数）のパルスをカウントし、そのカウント値から残留振動の周期（特定の振動周期）を計測する。なお、計測手段１７は、最初の立ち上がりエッジから次の立ち下がりエッジまでの時間を計測し、その計測された時間の２倍の時間を残留振動の周期として判定手段２０に出力してもよい。以下、このようにして得られた残留振動の周期をＴｗとする。
判定手段２０は、計測手段１７によって計測された残留振動波形の特定の振動周期など（計測結果）に基づいて、ノズルの吐出異常の有無、吐出異常の原因、比較偏差量などを判定し、その判定結果を制御部６に出力する。制御部６は、ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）６２の所定の格納領域にこの判定結果を保存する。そして、駆動回路１８からの次の駆動信号が入力されるタイミングで、駆動／検出切替信号が切替手段２３に再び入力され、駆動回路１８と静電アクチュエータ１２０とを接続する。駆動回路１８は、一旦駆動電圧を印加するとグラウンド（ＧＮＤ）レベルを維持するので、切替手段２３によって上記のような切り替えを行っている（図２０のタイミングチャート参照）。これにより、駆動回路１８からの外乱などに影響されることなく、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動波形を正確に検出することができる。
なお、本発明では、残留振動波形データは、比較器１５２により矩形波化したものに限定されない。例えば、オペアンプ１５１から出力された残留振動振幅データは、比較器１５２により比較処理を行うことなく、Ａ／Ｄ変換を行う計測手段１７によって随時数値化され、その数値化されたデータに基づいて、判定手段２０により吐出異常の有無などを判定し、この判定結果を記憶手段６２に記憶するように構成してもよい。
また、ノズル１１０のメニスカス（ノズル１１０内インクが大気と接する面）は、振動板１２１の残留振動に同期して振動するため、インクジェットヘッド１００は、インク滴の吐出動作後、このメニスカスの残留振動が音響抵抗ｒによって概ね決まった時間で減衰するのを待ってから（所定の時間待機して）、次の吐出動作を行っている。本発明では、この待機時間を有効に利用して振動板１２１の残留振動を検出しているので、インクジェットヘッド１００の駆動に影響しない吐出異常検出を行うことができる。すなわち、インクジェットプリンタ１（液滴吐出装置）のスループットを低下させることなく、インクジェットヘッド１００のノズル１１０の吐出異常検出・判定処理を実行することができる。
上述のように、インクジェットヘッド１００のキャビティ１４１内に気泡が混入した場合には、正常吐出時の振動板１２１の残留振動波形に比べて、周波数が高くなるので、その周期は逆に正常吐出時の残留振動の周期よりも短くなる。また、ノズル１１０付近のインクが乾燥により増粘、固着した場合には、残留振動が過減衰となり、正常吐出時の残留振動波形に比べて、周波数が相当低くなるので、その周期は正常吐出時の残留振動の周期よりもかなり長くなる。また、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合には、残留振動の周波数は、正常吐出時の残留振動の周波数よりも低く、しかし、インクの乾燥時の残留振動の周波数よりも高くなるので、その周期は、正常吐出時の残留振動の周期よりも長く、インク乾燥時の残留振動の周期よりも短くなる。
したがって、正常吐出時の残留振動の周期として、所定の範囲Ｔｒを設け、また、ノズル１１０出口に紙粉が付着した場合における残留振動の周期と、ノズル１１０の出口付近でインクが乾燥した場合における残留振動の周期とを区別するために、所定のしきい値（所定の閾値）Ｔ１を設定することにより、このようなインクジェットヘッド１００の吐出異常の原因を決定することができる。判定手段２０は、上記吐出異常検出・判定処理によって検出された残留振動波形の周期Ｔｗが所定の範囲の周期であるか否か、また、所定のしきい値よりも長いか否かを判定し、それによって、吐出異常の原因を判定する。
次に、本発明の液滴吐出装置の動作を、上述のインクジェットプリンタ１の構成に基づいて説明する。まず、１つのインクジェットヘッド１００のノズル１１０に対する吐出異常検出・判定処理（駆動／検出切替処理を含む）について説明する。図２４は、本発明の吐出異常検出・判定処理を示すフローチャートである。印刷される印字データ（フラッシング動作における吐出データでもよい）がホストコンピュータ８からインターフェース（ＩＦ）９を介して制御部６に入力されると、所定のタイミングでこの吐出異常検出・判定処理が実行される。なお、説明の都合上、この図２４に示すフローチャートでは、１つのインクジェットヘッド１００、すなわち、１つのノズル１１０の吐出動作に対応する吐出異常検出・判定処理を示す。
まず、印字データ（吐出データ）に対応する駆動信号がヘッドドライバ３３の駆動回路１８から入力され、それにより、図２０のタイミングチャートに示すような駆動信号のタイミングに基づいて、静電アクチュエータ１２０の両電極間に駆動信号（電圧信号）が印加される（ステップＳ１０１）。そして、制御部６は、駆動／検出切替信号に基づいて、吐出したインクジェットヘッド１００が駆動休止期間であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、駆動／検出切替信号は、駆動信号の立ち下がりエッジに同期してＨｉｇｈレベルとなり（図２０参照）、制御部６から切替手段２３に入力される。
駆動／検出切替信号が切替手段２３に入力されると、切替手段２３によって、静電アクチュエータ１２０、すなわち、発振回路１１を構成するコンデンサは、駆動回路１８から切り離され、吐出異常検出手段１０（検出回路）側、すなわち、残留振動検出手段１６の発振回路１１に接続される（ステップＳ１０３）。そして、後述する残留振動検出処理を実行し（ステップＳ１０４）、計測手段１７は、この残留振動検出処理において検出された残留振動波形データから所定の数値を計測する（ステップＳ１０５）。ここでは、上述のように、計測手段１７は、残留振動波形データからその残留振動の周期を計測する。
次いで、判定手段２０によって、計測手段の計測結果に基づいて、後述する吐出異常判定処理が実行され（ステップＳ１０６）、その判定結果を制御部６のＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）６２の所定の格納領域に保存する（ステップＳ１０７）。そして、ステップＳ１０８においてインクジェットヘッド１００が駆動期間であるか否かが判断される。すなわち、駆動休止期間が終了して、次の駆動信号が入力されたか否かが判断され、次の駆動信号が入力されるまで、このステップＳ１０８で待機している。
次の駆動信号のパルスが入力されるタイミングで、駆動信号の立ち上がりエッジに同期して駆動／検出切替信号がＬｏｗレベルになると（ステップＳ１０８で「ｙｅｓ」）、切替手段２３は、静電アクチュエータ１２０との接続を、吐出異常検出手段（検出回路）１０から駆動回路１８に切り替えて（ステップＳ１０９）、この吐出異常検出・判定処理を終了する。
なお、図２４に示すフローチャートでは、計測手段１７が残留振動検出処理（残留振動検出手段１６）によって検出された残留振動波形から周期を計測する場合について示したが、本発明はこのような場合に限定されず、例えば、計測手段１７は、残留振動検出処理において検出された残留振動波形データから、残留振動波形の位相差や振幅などの計測を行ってもよい。
次に、図２４に示すフローチャートのステップＳ１０４における残留振動検出処理（サブルーチン）について説明する。図２５は、本発明の残留振動検出処理を示すフローチャートである。上述のように、切替手段２３によって、静電アクチュエータ１２０と発振回路１１とを接続すると（図２４のステップＳ１０３）、発振回路１１は、ＣＲ発振回路を構成し、静電アクチュエータ１２０の静電容量の変化（静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動）に基づいて、発振する（ステップＳ２０１）。
上述のタイミングチャートなどに示すように、発振回路１１の出力信号（パルス信号）に基づいて、Ｆ／Ｖ変換回路１２において、充電信号、ホールド信号及びクリア信号が生成され、これらの信号に基づいてＦ／Ｖ変換回路１２によって発振回路１１の出力信号の周波数から電圧に変換するＦ／Ｖ変換処理が行われ（ステップＳ２０２）、Ｆ／Ｖ変換回路１２から振動板１２１の残留振動波形データが出力される。Ｆ／Ｖ変換回路１２から出力された残留振動波形データは、波形整形回路１５のコンデンサＣ３により、ＤＣ成分（直流成分）が除去され（ステップＳ２０３）、オペアンプ１５１により、ＤＣ成分が除去された残留振動波形（ＡＣ成分）が増幅される（ステップＳ２０４）。
増幅後の残留振動波形データは、所定の処理により波形整形され、パルス化される（ステップＳ２０５）。すなわち、本実施形態では、比較器１５２において、直流電圧源Ｖｒｅｆ２によって設定された電圧値（所定の電圧値）とオペアンプ１５１の出力電圧とが比較される。比較器１５２は、この比較結果に基づいて、２値化された波形（矩形波）を出力する。この比較器１５２の出力信号は、残留振動検出手段１６の出力信号であり、吐出異常判定処理を行うために、計測手段１７に出力され、この残留振動検出処理が終了する。
次に、図２４に示すフローチャートのステップＳ１０６における吐出異常判定処理（サブルーチン）について説明する。図２６は、本発明の制御部６及び判定手段２０によって実行される吐出異常判定処理を示すフローチャートである。判定手段２０は、上述の計測手段１７によって計測された周期などの計測データ（計測結果）に基づいて、該当するインクジェットヘッド１００からインク滴が正常に吐出したか否か、正常に吐出していない場合、すなわち、吐出異常の場合にはその原因が何かを判定する。
まず、制御部６は、ＥＥＰＲＯＭ６２に保存されている残留振動の周期の所定の範囲Ｔｒ及び残留振動の周期の所定のしきい値Ｔ１を判定手段２０に出力する。残留振動の周期の所定の範囲Ｔｒは、正常吐出時の残留振動周期に対して、正常と判定できる許容範囲を持たせたものである。これらのデータは、判定手段２０の図示しないメモリに格納され、以下の処理が実行される。
図２４のステップＳ１０５において計測手段１７によって計測された計測結果が判定手段２０に入力される（ステップＳ３０１）。ここで、本実施形態では、計測結果は、振動板１２１の残留振動の周期Ｔｗである。
ステップＳ３０２において、判定手段２０は、残留振動の周期Ｔｗが存在するか否か、すなわち、吐出異常検出手段１０によって残留振動波形データが得られなかったか否かを判定する。残留振動の周期Ｔｗが存在しないと判定された場合には、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０は吐出異常検出・判定処理においてインク滴を吐出していない未吐出ノズルであると判定する（ステップＳ３０６）。また、残留振動波形データが存在すると判定された場合には、続いて、ステップＳ３０３において、判定手段２０は、その周期Ｔｗが正常吐出時の周期と認められる所定の範囲Ｔｒ内にあるか否かを判定する。
残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒ内にあると判定された場合には、対応するインクジェットヘッド１００からインク滴が正常に吐出されたことを意味し、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０は正常にインク滴と吐出した（正常吐出）と判定する（ステップＳ３０７）。また、残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒ内にないと判定された場合には、続いて、ステップＳ３０４において、判定手段２０は、残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒよりも短いか否かを判定する。
残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒよりも短いと判定された場合には、残留振動の周波数が高いことを意味し、上述のように、インクジェットヘッド１００のキャビティ１４１内に気泡が混入しているものと考えられ、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のキャビティ１４１に気泡が混入しているもの（気泡混入）と判定する（ステップＳ３０８）。
また、残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒよりも長いと判定された場合には、続いて、判定手段２０は、残留振動の周期Ｔｗが所定のしきい値Ｔ１よりも長いか否かを判定する（ステップＳ３０５）。残留振動の周期Ｔｗが所定のしきい値Ｔ１よりも長いと判定された場合には、残留振動が過減衰であると考えられ、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０付近のインクが乾燥により増粘しているもの（乾燥）と判定する（ステップＳ３０９）。
そして、ステップＳ３０５において、残留振動の周期Ｔｗが所定のしきい値Ｔ１よりも短いと判定された場合には、この残留振動の周期Ｔｗは、Ｔｒ＜Ｔｗ＜Ｔ１を満たす範囲の値であり、上述のように、乾燥よりも周波数が高いノズル１１０の出口付近への紙粉付着であると考えられ、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０出口付近に紙粉が付着しているもの（紙粉付着）と判定する（ステップＳ３１０）。
このように、判定手段２０によって、対象となるインクジェットヘッド１００の正常吐出あるいは吐出異常の原因などが判定されると（ステップＳ３０６〜Ｓ３１０）、その判定結果は、制御部６に出力され、この吐出異常判定処理を終了する。
次に、複数のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００、すなわち、複数のノズル１１０を有するヘッドユニット３５を備えるインクジェットプリンタ１を想定し（本実施形態では、ヘッドユニット３５は、５つのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅ（すなわち、５つのノズル１１０）を備えているが、印字手段３が備えるヘッドユニット３５の数量や、各ヘッドユニット３５が備えるインクジェットヘッド１００（ノズル１１０）の数量は、これに限定されず、いくつであってもよい）、そのインクジェットプリンタ１における各色のインクに対応する複数の吐出選択手段（ノズルセレクタ）１８２と、各インクジェットヘッド１００の吐出異常検出・判定のタイミングについて説明する。図２７〜図３０は、複数の吐出選択手段１８２を備えるインクジェットプリンタ１における吐出異常検出・判定タイミングのいくつかの例を示すブロック図である。以下、各図の構成例を順次説明する。
図２７は、複数のインクジェットヘッド１００の吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段１０が１つの場合）である。この図２７に示すように、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅを有するインクジェットプリンタ１は、駆動波形を生成する駆動波形生成手段１８１と、いずれのノズル１１０からインク滴を吐出するかを選択することができる吐出選択手段１８２と、この吐出選択手段１８２によって選択され、駆動波形生成手段１８１によって駆動される複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅとを備えている。なお、図２７の構成では、上記以外の構成は図２、図１６及び図２３に示したものと同様であるため、その説明を省略する。
なお、本実施形態では、駆動波形生成手段１８１及び吐出選択手段１８２は、ヘッドドライバ３３の駆動回路１８に含まれるものとして説明するが（図２７では、切替手段２３を介して２つのブロックとして示しているが、一般的には、いずれもヘッドドライバ３３内に構成される）、本発明はこの構成に限定されず、例えば、駆動波形生成手段１８１は、ヘッドドライバ３３とは独立した構成としてもよい。
この図２７に示すように、吐出選択手段１８２は、シフトレジスタ１８２ａと、ラッチ回路１８２ｂと、ドライバ１８２ｃとを備えている。シフトレジスタ１８２ａには、図２に示すホストコンピュータ８から出力され、制御部６において所定の処理をされた印字データ（吐出データ）と、クロック信号（ＣＬＫ）が順次入力される。この印字データは、クロック信号（ＣＬＫ）の入力パルスに応じて（クロック信号の入力の度に）シフトレジスタ１８２ａの初段から順次後段側にシフトして入力され、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データとしてラッチ回路１８２ｂに出力される。なお、後述する吐出異常検出・判定処理では、印字データではなくフラッシング（予備吐出）時の吐出データが入力されるが、この吐出データとは、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対する印字データを意味している。なお、フラッシング時は、ラッチ回路１８２ｂのすべての出力が吐出となる値に設定されるようにハード的に処理をしてもよい。
ラッチ回路１８２ｂは、ヘッドユニット３５のノズル１１０の数、すなわち、インクジェットヘッド１００の数に対応する印字データがシフトレジスタ１８２ａに格納された後、入力されるラッチ信号によってシフトレジスタ１８２ａの各出力信号をラッチする。ここで、ＣＬＥＡＲ信号が入力された場合には、ラッチ状態が解除され、ラッチされていたシフトレジスタ１８２ａの出力信号は０（ラッチの出力停止）となり、印字動作は停止される。ＣＬＥＡＲ信号が入力されていない場合には、ラッチされたシフトレジスタ１８２ａの印字データがドライバ１８２ｃに出力される。シフトレジスタ１８２ａから出力される印字データがラッチ回路１８２ｂによってラッチされた後、次の印字データをシフトレジスタ１８２ａに入力し、印字タイミングに合わせてラッチ回路１８２ｂのラッチ信号を順次更新している。
ドライバ１８２ｃは、駆動波形生成手段１８１と各インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０とを接続するものであり、ラッチ回路１８２ｂから出力されるラッチ信号で指定（特定）された各静電アクチュエータ１２０（インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのいずれかあるいはすべての静電アクチュエータ１２０）に駆動波形生成手段１８１の出力信号（駆動信号）を入力し、それによって、その駆動信号（電圧信号）が静電アクチュエータ１２０の両電極間に印加される。
この図２７に示すインクジェットプリンタ１は、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅを駆動する１つの駆動波形生成手段１８１と、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのいずれかのインクジェットヘッド１００に対して吐出異常（インク滴不吐出）を検出する吐出異常検出手段１０と、この吐出異常検出手段１０によって得られた吐出異常の原因などの判定結果を保存（格納）する記憶手段６２と、駆動波形生成手段１８１と吐出異常検出手段１０とを切り替える１つの切替手段２３とを備えている。したがって、このインクジェットプリンタ１は、駆動波形生成手段１８１から入力される駆動信号に基づいて、ドライバ１８２ｃによって選択された１つ又は複数のインクジェットヘッド１００を駆動し、駆動／検出切替信号が吐出駆動動作後に切替手段２３に入力されることによって、切替手段２３が駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０にインクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０との接続を切り替えた後、振動板１２１の残留振動波形に基づいて、吐出異常検出手段１０によって、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０における吐出異常（インク滴不吐出）を検出し、吐出異常の場合にはその原因を判定するものである。
そして、このインクジェットプリンタ１は、１つのインクジェットヘッド１００のノズル１１０について吐出異常を検出・判定すると、次に駆動波形生成手段１８１から入力される駆動信号に基づいて、次に指定されたインクジェットヘッド１００のノズル１１０について吐出異常を検出・判定し、以下同様に、駆動波形生成手段１８１の出力信号によって駆動されるインクジェットヘッド１００のノズル１１０についての吐出異常を順次検出・判定する。そして、上述のように、残留振動検出手段１６が振動板１２１の残留振動波形を検出すると、計測手段１７がその波形データに基づいて残留振動波形の周期などを計測し、判定手段２０が、計測手段１７の計測結果に基づいて、正常吐出か吐出異常か、及び、吐出異常（ヘッド異常）の場合には吐出異常の原因を判定して、記憶手段６２にその判定結果を出力する。
このように、この図２７に示すインクジェットプリンタ１では、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０についてインク滴吐出駆動動作の際に順次吐出異常を検出・判定する構成としているので、吐出異常検出手段１０と切替手段２３とを１つずつ備えるだけでよく、吐出異常を検出・判定可能なインクジェットプリンタ１の回路構成をスケールダウンできるとともに、その製造コストの増加を防止することができる。
図２８は、複数のインクジェットヘッド１００の吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段１０の数がインクジェットヘッド１００の数と同じ場合）である。この図２８に示すインクジェットプリンタ１は、１つの吐出選択手段１８２と、５つの吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅと、５つの切替手段２３ａ〜２３ｅと、５つのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに共通の１つの駆動波形生成手段１８１と、１つの記憶手段６２とを備えている。なお、各構成要素は、図２７の説明において既に上述しているので、その説明を省略し、これらの接続について説明する。
図２７に示す場合と同様に、吐出選択手段１８２は、ホストコンピュータ８から入力される印字データ（吐出データ）とクロック信号ＣＬＫに基づいて、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データをラッチ回路１８２ｂにラッチし、駆動波形生成手段１８１からドライバ１８２ｃに入力される駆動信号（電圧信号）に応じて、印字データに対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの静電アクチュエータ１２０を駆動させる。駆動／検出切替信号は、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する切替手段２３ａ〜２３ｅにそれぞれ入力され、切替手段２３ａ〜２３ｅは、対応する印字データ（吐出データ）の有無にかかわらず、駆動／検出切替信号に基づいて、インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０に駆動信号を入力後、駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅにインクジェットヘッド１００との接続を切り替える。
すべての吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅにより、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの吐出異常を検出・判定した後、その吐出異常検出・判定処理で得られたすべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの判定結果が、記憶手段６２に出力され、記憶手段６２は、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの吐出異常の有無及び吐出異常の原因を所定の保存領域に格納する。
このように、この図２８に示すインクジェットプリンタ１では、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０に対応して複数の吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅを設け、それらに対応する複数の切替手段２３ａ〜２３ｅによって切替動作を行って、吐出異常検出及びその原因判定を行っているので、一度にすべてのノズル１１０について短時間に吐出異常検出及びその原因判定を行うことができる。
図２９は、複数のインクジェットヘッド１００の吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段１０の数がインクジェットヘッド１００の数と同じであり、印字データがあるときに吐出異常検出を行う場合）である。この図２９に示すインクジェットプリンタ１は、図２８に示すインクジェットプリンタ１の構成に、切替制御手段１９を追加（付加）したものである。本実施形態では、この切替制御手段１９は、複数のＡＮＤ回路（論理積回路）ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅから構成され、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに入力される印字データと、駆動／検出切替信号とが入力されると、対応する切替手段２３ａ〜２３ｅにＨｉｇｈレベルの出力信号を出力するものである。なお、切替制御手段１９はＡＮＤ回路（論理積回路）に限定されず、駆動するインクジェットヘッド１００が選択されるラッチ回路１８２ｂの出力に一致した切替手段２３が選択されるように構成されればよい。
各切替手段２３ａ〜２３ｅは、切替制御手段１９のそれぞれ対応するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅの出力信号に基づいて、駆動波形生成手段１８１からそれぞれ対応する吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅへ、対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの静電アクチュエータ１２０との接続を切り替える。具体的には、対応するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅの出力信号がＨｉｇｈレベルであるとき、すなわち、駆動／検出切替信号がＨｉｇｈレベルの状態で対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに入力される印字データがラッチ回路１８２ｂからドライバ１８２ｃに出力されている場合には、そのＡＮＤ回路に対応する切替手段２３ａ〜２３ｅは、対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅへの接続を、駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅに切り替える。
印字データが入力されたインクジェットヘッド１００に対応する吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅにより、インクジェットヘッド１００の吐出異常の有無及び吐出異常の場合にはその原因を検出した後、その吐出異常検出手段１０は、その吐出異常検出・判定処理で得られた判定結果を記憶手段６２に出力する。記憶手段６２は、このように入力された（得られた）１又は複数の判定結果を所定の保存領域に格納する。
このように、この図２９に示すインクジェットプリンタ１では、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０に対応して複数の吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅを設け、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データがホストコンピュータ８から制御部６を介して吐出選択手段１８２に入力されたときに、切替制御手段１９によって指定された切替手段２３ａ〜２３ｅのみが所定の切替動作を行って、インクジェットヘッド１００の吐出異常検出及びその原因判定を行っているので、吐出駆動動作をしていないインクジェットヘッド１００についてはこの検出・判定処理を行わない。したがって、このインクジェットプリンタ１によって、無駄な検出及び判定処理を回避することができる。
図３０は、複数のインクジェットヘッド１００の吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段１０の数がインクジェットヘッド１００の数と同じであり、各インクジェットヘッド１００を巡回して吐出異常検出を行う場合）である。この図３０に示すインクジェットプリンタ１は、図２９に示すインクジェットプリンタ１の構成において吐出異常検出手段１０を１つとし、駆動／検出切替信号を走査する（検出・判定処理を実行するインクジェットヘッド１００を１つずつ特定する）切替選択手段１９ａを追加したものである。
このインクジェットプリンタ１では、検出決定手段により、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅから、所定の順序で順次インクジェットヘッドを選択する選択動作を繰り返し巡回し、インク滴の吐出動作の動作タイミングと、前記インクジェットヘッドの選択タイミングとが一致した時点で、そのタイミングの一致した前記インクジェットヘッドを吐出異常を検出・判定するインクジェットヘッドとして決定するよう構成されている。以下、詳細に説明する。
切替選択手段１９ａは、図２９に示す切替制御手段１９に接続されるものであり、制御部６から入力される走査信号（選択信号）に基づいて、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅへの駆動／検出切替信号の入力を走査する（選択して切り替える）セレクタである。この切替選択手段１９ａの走査（選択）順は、シフトレジスタ１８２ａに入力される印字データの順、すなわち、複数のインクジェットヘッド１００の吐出順であってもよいが、単純に複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの順であってもよい。なお、図３０に示す構成では、この切替選択手段１９ａと切替制御手段１９とが、吐出異常検出手段１０が複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのノズル１１０のいずれのノズル１１０に対して吐出異常を検出するかを決定する検出決定手段を構成する。
走査順がシフトレジスタ１８２ａに入力される印字データの順である場合、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに印字データが入力されると、その印字データはラッチ回路１８２ｂにラッチされ、ラッチ信号の入力によりドライバ１８２ｃに出力される。印字データのシフトレジスタ１８２ａへの入力、あるいはラッチ信号のラッチ回路１８２ｂへの入力に同期して、印字データに対応するインクジェットヘッド１００を特定するための走査信号が切替選択手段１９ａに入力され、対応するＡＮＤ回路に駆動／検出切替信号が出力される。なお、切替選択手段１９ａの出力端子は、非選択時にはＬｏｗレベルを出力する。
その対応するＡＮＤ回路（切替制御手段１９）は、ラッチ回路１８２ｂから入力された印字データと、切替選択手段１９ａから入力された駆動／検出切替信号とを論理積演算することにより、Ｈｉｇｈレベルの出力信号を対応する切替手段２３に出力する。そして、切替制御手段１９からＨｉｇｈレベルの出力信号が入力された切替手段２３は、対応するインクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０への接続を、駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０に切り替える。
吐出異常検出手段１０は、印字データが入力されたインクジェットヘッド１００の吐出異常を検出し、吐出異常がある場合にはその原因を判定した後、その判定結果を記憶手段６２に出力する。そして、記憶手段６２は、このように入力された（得られた）判定結果を所定の保存領域に格納する。
また、走査順が単純なインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの順である場合、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに印字データが入力されると、その印字データはラッチ回路１８２ｂにラッチされ、ラッチ信号の入力によりドライバ１８２ｃに出力される。印字データのシフトレジスタ１８２ａへの入力、あるいはラッチ信号のラッチ回路１８２ｂへの入力に同期して、印字データに対応するインクジェットヘッド１００を特定するための走査（選択）信号が切替選択手段１９ａに入力され、切替制御手段１９の対応するＡＮＤ回路に駆動／検出切替信号が出力される。
ここで、切替選択手段１９ａに入力された走査信号により定められたインクジェットヘッド１００に対する印字データがシフトレジスタ１８２ａに入力されたときには、それに対応するＡＮＤ回路（切替制御手段１９）の出力信号がＨｉｇｈレベルとなり、切替手段２３は、対応するインクジェットヘッド１００への接続を、駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０に切り替える。しかしながら、上記印字データがシフトレジスタ１８２ａに入力されないときには、ＡＮＤ回路の出力信号はＬｏｗレベルであり、対応する切替手段２３は、所定の切替動作を実行しない。したがって、切替選択手段１９ａの選択結果と切替制御手段１９によって指定された結果との論理積に基づいて、インクジェットヘッド１００の吐出異常検出・判定処理が行われる。
切替手段２３によって切替動作が行われた場合には、上記と同様に、吐出異常検出手段１０は、印字データが入力されたインクジェットヘッド１００の吐出異常を検出し、吐出異常がある場合にはその原因を判定した後、その判定結果を記憶手段６２に出力する。そして、記憶手段６２は、このように入力された（得られた）判定結果を所定の保存領域に格納する。
なお、切替選択手段１９ａで特定されたインクジェットヘッド１００に対する印字データがないときには、上述のように、対応する切替手段２３が切替動作を実行しないので、吐出異常検出手段１０による吐出異常検出・判定処理を実行する必要はないが、そのような処理が実行されてもよい。切替動作が行われずに吐出異常検出・判定処理が実行された場合、吐出異常検出手段１０の判定手段２０は、図２６のフローチャートに示すように、対応するインクジェットヘッド１００のノズル１１０を未吐出ノズルであると判定し（ステップＳ３０６）、その判定結果を記憶手段６２の所定の保存領域に格納する。
このように、この図３０に示すインクジェットプリンタ１では、図２８又は図２９に示すインクジェットプリンタ１とは異なり、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０に対して１つの吐出異常検出手段１０のみを設け、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データがホストコンピュータ８から制御部６を介して吐出選択手段１８２に入力され、それと同時に走査（選択）信号により特定されて、その印字データに応じて吐出駆動動作をするインクジェットヘッド１００に対応する切替手段２３のみが切替動作を行って、対応するインクジェットヘッド１００の吐出異常検出及びその原因判定を行っているので、一度に大量の検出結果を処理することがなく制御部６のＣＰＵ６１への負担を軽減することができる。また、吐出異常検出手段１０が吐出動作とは別にノズルの状態を巡回しているため、駆動印字中でも１ノズル毎に吐出の異常を把握することができ、ヘッドユニット３５全体のノズル１１０の状態を知ることができる。これにより、例えば、定期的に吐出異常の検出を行っているために、印刷停止中に１ノズル毎に吐出の異常を検出する工程を少なくすることができる。以上から、効率的にインクジェットヘッド１００の吐出異常検出及びその原因判定を行うことができる。
また、図２８又は図２９に示すインクジェットプリンタ１とは異なり、図３０に示すインクジェットプリンタ１は、吐出異常検出手段１０を１つのみ備えていればよいので、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１に比べ、インクジェットプリンタ１の回路構成をスケールダウンすることができるとともに、その製造コストの増加を防止することができる。
次に、図２７〜図３０に示すプリンタ１の動作、すなわち、複数のインクジェットヘッド１００を備えるインクジェットプリンタ１における吐出異常検出・判定処理（主に、検出タイミング）について説明する。本発明の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定処理（多ノズルにおける処理）は、各インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０がインク滴吐出動作を行ったときの振動板１２１の残留振動を検出し、その残留振動の周期に基づいて、該当するインクジェットヘッド１００に対し吐出異常（ドット抜け、インク滴不吐出）が生じているか否か、ドット抜け（インク滴不吐出）が生じた場合には、その原因が何であるかを判定している。このように、本発明では、インクジェットヘッド１００によるインク滴（液滴）の吐出動作が行われれば、これらの検出・判定処理を実行できるが、インクジェットヘッド１００がインク滴を吐出するのは、実際に記録用紙Ｐに印刷（プリント）している場合だけでなく、フラッシング動作（予備吐出あるいは予備的吐出）をしている場合もある。以下、この２つの場合について、本発明の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定処理（多ノズル）を説明する。
ここで、フラッシング（予備吐出）処理とは、図１では図示していないキャップの装着時や、記録用紙Ｐ（メディア）にインク滴（液滴）がかからない場所（クリーニング位置）において、すなわち非記録領域（液滴が着弾してもよい所定の領域）へ、ヘッドユニット３５のすべてのあるいは対象となるインクジェットヘッド１００のノズル１１０からインク滴を吐出するヘッドクリーニング動作である。このフラッシング処理（フラッシング動作）は、例えば、ノズル１１０内のインク粘度を適正範囲の値に保持するために、定期的にキャビティ１４１内のインクを排出する際に実施したり、あるいは、インク増粘時の回復動作としても実施したりされる。さらに、フラッシング処理は、インクカートリッジ３１を印字手段３に装着した後に、インクを各キャビティ１４１に初期充填する場合にも実施される。
また、ノズルプレート（ノズル面）１５０をクリーニングするためにワイピング処理（ヘッドユニット３５のヘッド面に付着している付着物（紙粉やごみなど）を、図１では図示していないワイパで拭き取る処置）を行う場合があるが、このときノズル１１０内が負圧になって、他の色のインク（他の種類の液滴）を引込んでしまう可能性がある。そのため、ワイピング処理後に、ヘッドユニット３５のすべてのノズル１１０から一定量のインク滴を吐出させるためにもフラッシング処理が実施される。さらに、フラッシング処理は、ノズル１１０のメニスカスの状態を正常に保持して良好な印字を確保するためにも適時に実施され得る。
まず、図３１〜図３３に示すフローチャートを参照して、フラッシング処理時における吐出異常検出・判定処理について説明する。なお、これらのフローチャートは、図２７〜図３０のブロック図を参照しながら説明する（以下、印字動作時においても同様）。図３１は、図２７に示すインクジェットプリンタ１のフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
所定のタイミングにおいて、インクジェットプリンタ１のフラッシング処理が実行されるとき、この図３１に示す吐出異常検出・判定処理が実行される。制御部６は、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに１ノズル分の吐出データを入力し（ステップＳ４０１）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ４０２）、この吐出データがラッチされる。そのとき、切替手段２３は、その吐出データの対象であるインクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０と駆動波形生成手段１８１とを接続する（ステップＳ４０３）。
そして、吐出異常検出手段１０によって、インク吐出動作を行ったインクジェットヘッド１００に対して、図２４のフローチャートに示す吐出異常検出・判定処理が実行される（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０５において、制御部６は、吐出選択手段１８２に出力した吐出データに基づいて、図２７に示すインクジェットプリンタ１のすべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのノズル１１０について吐出異常検出・判定処理が終了したか否かを判断する。そして、すべてのノズル１１０についてこれらの処理が終わっていないと判断されるときには、制御部６は、シフトレジスタ１８２ａに次のインクジェットヘッド１００のノズル１１０に対応する吐出データを入力し（ステップＳ４０６）、ステップＳ４０２に移行して同様の処理を繰り返す。
また、ステップＳ４０５において、すべてのノズル１１０について上述の吐出異常検出及び判定処理が終わったと判断される場合には、制御部６は、ラッチ回路１８２ｂにＣＬＥＡＲ信号を入力し（ステップＳ４０７）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図２７に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出・判定処理を終了する。
上述のように、この図２７に示すプリンタ１における吐出異常検出・判定処理では、１つの吐出異常検出手段１０と１つの切替手段２３とから検出回路が構成されているので、吐出異常検出・判定処理は、インクジェットヘッド１００の数だけ繰り返されるが、吐出異常検出手段１０を構成する回路はそれほど大きくならないという効果を有する。
次いで、図３２は、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１のフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。図２８に示すインクジェットプリンタ１と図２９に示すインクジェットプリンタ１とは回路構成が若干異なるが、吐出異常検出手段１０及び切替手段２３の数が、インクジェットヘッド１００の数に対応する（同じである）点で一致している。そのため、フラッシング動作時における吐出異常検出・判定処理は、同様のステップから構成される。
所定のタイミングにおいて、インクジェットプリンタ１のフラッシング処理が実行されるとき、制御部６は、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに全ノズル分の吐出データを入力し（ステップＳ５０１）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ５０２）、この吐出データがラッチされる。そのとき、切替手段２３ａ〜２３ｅは、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅと駆動波形生成手段１８１とをそれぞれ接続する（ステップＳ５０３）。
そして、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅによって、インク吐出動作を行ったすべてのインクジェットヘッド１００に対して、図２４のフローチャートに示す吐出異常検出・判定処理が並列的に実行される（ステップＳ５０４）。この場合、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される（図２４のステップＳ１０７）。
そして、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ５０５）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出・判定処理を終了する。
上述のように、この図２８及び図２９に示すプリンタ１における処理では、インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する複数（この実施形態では５つ）の吐出異常検出手段１０と複数の切替手段２３とから検出及び判定回路が構成されているので、吐出異常検出・判定処理は、一度にすべてのノズル１１０について短時間に実行され得るという効果を有する。
次いで、図３３は、図３０に示すインクジェットプリンタ１のフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。以下同様に、図３０に示すインクジェットプリンタ１の回路構成を用いて、フラッシング動作時における吐出異常検出・判定処理について説明する。
所定のタイミングにおいて、インクジェットプリンタ１のフラッシング処理が実行されるとき、まず、制御部６は、走査信号を切替選択手段（セレクタ）１９ａに出力し、この切替選択手段１９ａ及び切替制御手段１９により、最初の切替手段２３ａ及びインクジェットヘッド１００ａを設定（特定）する（ステップＳ６０１）。そして、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに全ノズル分の吐出データを入力し（ステップＳ６０２）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ６０３）、この吐出データがラッチされる。そのとき、切替手段２３ａは、インクジェットヘッド１００ａの静電アクチュエータ１２０と駆動波形生成手段１８１とを接続している（ステップＳ６０４）。
そして、インク吐出動作を行ったインクジェットヘッド１００ａに対して、図２４のフローチャートに示す吐出異常検出・判定処理が実行される（ステップＳ６０５）。この場合、図２４のステップＳ１０３において、切替選択手段１９ａの出力信号である駆動／検出切替信号と、ラッチ回路１８２ｂから出力された吐出データとがＡＮＤ回路ＡＮＤａに入力され、ＡＮＤ回路ＡＮＤａの出力信号がＨｉｇｈレベルとなることにより、切替手段２３ａは、インクジェットヘッド１００ａの静電アクチュエータ１２０と吐出異常検出手段１０とを接続する。そして、図２４のステップＳ１０６において実行される吐出異常判定処理の判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００（ここでは、１００ａ）と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される（図２４のステップＳ１０７）。
ステップＳ６０６において、制御部６は、吐出異常検出・判定処理がすべてのノズルに対して終了したか否かを判断する。そして、まだすべてのノズル１１０について吐出異常検出・判定処理が終了していないと判断された場合には、制御部６は、走査信号を切替選択手段（セレクタ）１９ａに出力し、この切替選択手段１９ａ及び切替制御手段１９により、次の切替手段２３ｂ及びインクジェットヘッド１００ｂを設定（特定）し（ステップＳ６０７）、ステップＳ６０３に移行して、同様の処理を繰り返す。以下、すべてのインクジェットヘッド１００について吐出異常検出・判定処理が終了するまでこのループを繰り返す。
また、ステップＳ６０６において、すべてのノズル１１０について吐出異常検出・判定処理が終了したと判断される場合には、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ６０９）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図３０に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出・判定処理を終了する。
上述のように、図３０に示すインクジェットプリンタ１における処理では、複数の切替手段２３と１つの吐出異常検出手段１０から検出回路が構成され、切替選択手段（セレクタ）１９ａの走査信号により特定され、吐出データに応じて吐出駆動をするインクジェットヘッド１００に対応する切替手段２３のみが切替動作を行って、対応するインクジェットヘッド１００の吐出異常検出及び原因判定を行っているので、より効率的にインクジェットヘッド１００の吐出異常検出及び原因判定を行うことができる。
なお、このフローチャートのステップＳ６０２では、シフトレジスタ１８２ａにすべてのノズル１１０に対応する吐出データを入力しているが、図３１に示すフローチャートのように、切替選択手段１９ａによるインクジェットヘッド１００の走査順に合わせて、シフトレジスタ１８２ａに入力する吐出データを対応する１つのインクジェットヘッド１００に入力し、１ノズル１１０ずつ吐出異常検出・判定処理を行ってもよい。
次に、図３４及び図３５に示すフローチャートを参照して、印字動作時におけるインクジェットプリンタ１の吐出異常検出・判定処理について説明する。図２７に示すインクジェットプリンタ１においては、主に、フラッシング動作時における吐出異常検出・判定処理に適しているので、印字動作時のフローチャート及びその動作説明を省略するが、この図２７に示すインクジェットプリンタ１においても印字動作時に吐出異常検出・判定処理が行われてもよい。
図３４は、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１の印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。ホストコンピュータ８からの印刷（印字）指示により、このフローチャートの処理が実行（開始）される。制御部６を介してホストコンピュータ８から印字データが吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに入力されると（ステップＳ７０１）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ７０２）、その印字データがラッチされる。このとき、切替手段２３ａ〜２３ｅは、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅと駆動波形生成手段１８１とを接続している（ステップＳ７０３）。
そして、インク吐出動作を行ったインクジェットヘッド１００に対応する吐出異常検出手段１０は、図２４のフローチャートに示す吐出異常検出・判定処理を実行する（ステップＳ７０４）。この場合、各インクジェットヘッド１００に対応するそれぞれの判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される。
ここで、図２８に示すインクジェットプリンタ１の場合には、切替手段２３ａ〜２３ｅは、制御部６から出力される駆動／検出切替信号に基づいて、インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅを吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅに接続する（図２４のステップＳ１０３）。そのため、印字データの存在しないインクジェットヘッド１００では、静電アクチュエータ１２０が駆動していないので、吐出異常検出手段１０の残留振動検出手段１６は、振動板１２１の残留振動波形を検出しない。一方、図２９に示すインクジェットプリンタ１の場合には、切替手段２３ａ〜２３ｅは、制御部６から出力される駆動／検出切替信号と、ラッチ回路１８２ｂから出力される印字データとが入力されるＡＮＤ回路の出力信号に基づいて、印字データの存在するインクジェットヘッド１００を吐出異常検出手段１０に接続する（図２４のステップＳ１０３）。
ステップＳ７０５において、制御部６は、インクジェットプリンタ１の印字動作が終了したか否かを判断する。そして、印字動作が終わっていないと判断されるときには、制御部６は、ステップＳ７０１に移行して、次の印字データをシフトレジスタ１８２ａに入力し、同様の処理を繰り返す。また、印字動作が終了したと判断されるときには、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ７０６）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出・判定処理を終了する。
上述のように、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１は、複数の切替手段２３ａ〜２３ｅと、複数の吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅとを備え、一度にすべてのインクジェットヘッド１００に対して吐出異常検出・判定処理を行っているので、これらの処理を短時間に行うことができる。また、図２９に示すインクジェットプリンタ１は、切替制御手段１９、すなわち、駆動／検出切替信号と印字データとを論理積演算するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅをさらに備え、印字動作を行うインクジェットヘッド１００のみに対して切替手段２３による切替動作を行っているので、無駄な検出を行うことなく、吐出異常検出・判定処理を行うことができる。
次いで、図３５は、図３０に示すインクジェットプリンタ１の印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。ホストコンピュータ８からの印刷指示により、図３０に示すインクジェットプリンタ１においてこのフローチャートの処理が実行される。まず、切替選択手段１９ａは、最初の切替手段２３ａ及びインクジェットヘッド１００ａを予め設定（特定）しておく（ステップＳ８０１）。
制御部６を介してホストコンピュータ８から印字データが吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに入力されると（ステップＳ８０２）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ８０３）、その印字データがラッチされる。ここで、切替手段２３ａ〜２３ｅは、この段階では、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅと駆動波形生成手段１８１（吐出選択手段１８２のドライバ１８２ｃ）とを接続している（ステップＳ８０４）。
そして、制御部６は、インクジェットヘッド１００ａに印字データがある場合には、切替選択手段１９ａによって吐出動作後静電アクチュエータ１２０が吐出異常検出手段１０に接続され（図２４のステップＳ１０３）、図２４（図２５）のフローチャートに示す吐出異常検出・判定処理を実行する（ステップＳ８０５）。そして、図２４のステップＳ１０６において実行される吐出異常判定処理の判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００（ここでは、１００ａ）と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される（図２４のステップＳ１０７）。
ステップＳ８０６において、制御部６は、すべてのノズル１１０（すべてのインクジェットヘッド１００）について上述の吐出異常検出・判定処理を終了したか否かを判断する。そして、すべてのノズル１１０について上記処理が終了したと判断される場合には、制御部６は、走査信号に基づいて、また最初のノズル１１０に対応する切替手段２３ａを設定し（ステップＳ８０８）、すべてのノズル１１０について上記処理が終了していないと判断される場合には、次のノズル１１０に対応する切替手段２３ｂを設定する（ステップＳ８０７）。
ステップＳ８０９において、制御部６は、ホストコンピュータ８から指示された所定の印字動作が終了したか否かを判断する。そして、まだ印字動作が終了していないと判断された場合には、次の印字データがシフトレジスタ１８２ａに入力され（ステップＳ８０２）、同様の処理を繰り返す。印字動作が終了したと判断された場合には、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ８１０）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図３０に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出・判定処理を終了する。
以上のように、本発明の液滴吐出装置（インクジェットプリンタ１）は、振動板１２１と、振動板１２１を変位させる複数の静電アクチュエータ１２０と、内部に液体が充填され、振動板１２１の変位により、該内部の圧力が変化（増減）されるキャビティ１４１と、キャビティ１４１に連通し、キャビティ１４１内の圧力の変化（増減）により液体を液滴として吐出するノズル１１０とを有するインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００を複数個備え、これらの静電アクチュエータ１２０を駆動する駆動波形生成手段１８１と、複数のノズル１１０のうちいずれのノズル１１０から液滴を吐出するかを選択する吐出選択手段１８２と、振動板１２１の残留振動を検出し、この検出された振動板１２１の残留振動に基づいて、液滴の吐出の異常を検出する１つ又は複数の吐出異常検出手段１０と、静電アクチュエータ１２０の駆動による液滴の吐出動作後、駆動／検出切替信号や印字データ、あるいは走査信号に基づいて、静電アクチュエータ１２０を駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０に切り替える１つ又は複数の切替手段２３とを備え、一度（並列的）にあるいは順次に複数のノズル１１０の吐出異常を検出することとした。
したがって、本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法によって、吐出異常検出及びその原因判定を短時間に行うことができるとともに、吐出異常検出手段１０を含む検出回路の回路構成をスケールダウンすることができ、液滴吐出装置の製造コストの増加を防止することができる。また、静電アクチュエータ１２０の駆動後、吐出異常検出手段１０に切り替えて吐出異常検出及び原因判定を行っているので、アクチュエータの駆動に影響を与えることがなく、それによって、本発明の液滴吐出装置のスループットを低下又は悪化させることがない。また、所定の構成要素を備えている既存の液滴吐出装置（インクジェットプリンタ）に、本発明の吐出異常検出手段１０を装備することも可能である。
また、本発明の液滴吐出装置は、上記構成と異なり、複数の切替手段２３と、切替制御手段１９と、１つあるいはノズル１１０の数量と対応する複数の吐出異常検出手段１０とを備え、駆動／検出切替信号及び吐出データ（印字データ）、あるいは、走査信号、駆動／検出切替信号及び吐出データ（印字データ）に基づいて、対応する静電アクチュエータ１２０を駆動波形生成手段１８１又は吐出選択手段１８２から吐出異常検出手段１０に切り替えて、吐出異常検出及び原因判定を行うこととした。
したがって、本発明の液滴吐出装置によって、吐出データ（印字データ）が入力されていない、すなわち、吐出駆動動作をしていない静電アクチュエータ１２０に対応する切替手段は切替動作を行わないので、無駄な検出・判定処理を回避することができる。また、切替選択手段１９ａを利用する場合には、液滴吐出装置は、１つの吐出異常検出手段１０のみを備えていればよいので、液滴吐出装置の回路構成をスケールダウンすることができるとともに、液滴吐出装置の製造コストの増加を防止することができる。
なお、この第１実施形態では、吐出異常検出のタイミングを説明するための図２７〜図３０に示すインクジェットプリンタ１は、説明の便宜上、ヘッドユニット３５に５つのインクジェットヘッド１００（ノズル１１０）を備える構成を示すとともに、その構成について説明していたが、本発明の液滴吐出装置では、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００の数量は５つに限らず、実際に搭載されている数量のノズル１１０を対象に吐出異常の検出・判定を行うことができる。
次に、本発明の液滴吐出装置におけるインクジェットヘッド１００のヘッド異常（吐出異常）の原因を解消させる回復処理を実行する構成（回復手段２４）について説明する。図３６は、図１に示すインクジェットプリンタ１の上部から見た概略的な構造（一部省略）を示す図である。この図３６に示すインクジェットプリンタ１は、図１の斜視図で示した構成以外に、本発明のインク滴不吐出（ヘッド異常）の回復処理を実行するためのワイパ３００とキャップ３１０とを備える。
本発明の回復手段２４が実行する回復処理としては、各インクジェットヘッド１００のノズルから液滴を予備的に吐出するフラッシング処理と、後述するワイパ３００（図３７参照）によるワイピング処理と、後述するチューブポンプ３２０によるポンピング処理（ポンプ吸引処理）が含まれる。すなわち、回復手段２４は、チューブポンプ３２０及びそれを駆動するパルスモータと、ワイパ３００及びワイパ３００の上下動駆動機構と、キャップ３１０の上下動駆動機構（図示せず）とを備え、フラッシング処理においてはヘッドドライバ３３及びヘッドユニット３５などが、また、ワイピング処理においてはキャリッジモータ４１などが回復手段２４の一部として機能する。フラッシング処理については上述しているので、以降、ワイピング処理及びポンピング処理について説明する。
ここで、ワイピング処理とは、インクジェットヘッド１００のノズルプレート１５０（ノズル面）に付着した紙粉などの異物をワイパ３００により拭き取る処理のことをいう。また、ポンピング処理（ポンプ吸引処理）とは、後述するチューブポンプ３２０を駆動して、インクジェットヘッド１００のノズル１１０から、キャビティ１４１内のインクを吸引して排出する処理をいう。このように、ワイピング処理は、上述のようなインクジェットヘッド１００の液滴の吐出異常の原因の１つである紙粉付着の状態における回復処理として適切な処理である。また、ポンプ吸引処理は、前述のフラッシング処理では取り除けないキャビティ１４１内の気泡を除去し、あるいは、ノズル１１０付近のインクが乾燥により又はキャビティ１４１内のインクが経年劣化により増粘した場合に、増粘したインクを除去する回復処理として適切な処理である。なお、それほど増粘が進んでおらず粘度がそれほど大きくない場合には、上述のフラッシング処理による回復処理も行われ得る。この場合、排出するインク量が少ないので、スループットやランニングコストを低下させずに適切な回復処理を行うことができる。
複数のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００を備えるヘッドユニット３５は、キャリッジ３２に搭載され、２本のキャリッジガイド軸４２２にガイドされてキャリッジモータ４１により、図中その上端に備えられた連結部３４を介してタイミングベルト４２１に連結して移動する。キャリッジ３２に搭載されたヘッドユニット３５は、キャリッジモータ４１の駆動により移動するタイミングベルト４２１を介して（タイミングベルト４２１に連動して）主走査方向に移動可能である。なお、キャリッジモータ４１は、タイミングベルト４２１を連続的に回転させるためのプーリの役割を果たし、他端側にも同様にプーリ４４が備えられている。
また、キャップ３１０は、インクジェットヘッド１００のノズルプレート１５０（図５参照）のキャッピングを行うためのものである。キャップ３１０には、その底部側面に孔が形成され、後述するように、チューブポンプ３２０の構成要素である可撓性のチューブ３２１が接続されている。なお、チューブポンプ３２０については、図３９において後述する。
記録（印字）動作時には、所定のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００の静電アクチュエータ１２０を駆動しながら、記録用紙Ｐは副走査方向、すなわち、図３６中下方に移動し、印字手段３は、主走査方向、すなわち、図３６中左右に移動することにより、インクジェットヘッド（液滴吐出装置）１は、ホストコンピュータ８から入力された印刷データ（印字データ）に基づいて所定の画像などを記録用紙Ｐに印刷（記録）する。
図３７は、図３６に示すワイパ３００とヘッドユニット３５との位置関係を示す図である。この図３７において、ヘッドユニット３５とワイパ３００は、図３６に示すインクジェットプリンタ１の図中下側から上側を見た場合の側面図の一部として示される。ワイパ３００は、図３７（ａ）に示すように、ヘッドユニット３５のノズル面、すなわち、インクジェットヘッド１００のノズルプレート１５０と当接可能なように、上下移動可能に配置される。
ここで、ワイパ３００を利用する回復処理であるワイピング処理について説明する。ワイピング処理を行う際、図３７（ａ）に示すように、ノズル面（ノズルプレート１５０）よりもワイパ３００の先端が上側に位置するように図示しない駆動装置によってワイパ３００は上方に移動される。この場合において、キャリッジモータ４１を駆動して図中左方向（矢印の方向）にヘッドユニット３５を移動させると、ワイピング部材３０１がノズルプレート１５０（ノズル面）に当接することになる。
なお、ワイピング部材３０１は可撓性のゴム部材等から構成されるので、図３７（ｂ）に示すように、ワイピング部材３０１のノズルプレート１５０と当接する先端部分は撓み、その先端部によってノズルプレート１５０（ノズル面）の表面をクリーニング（拭き掃除）する。これにより、ノズルプレート１５０（ノズル面）に付着した紙粉などの異物（例えば、紙粉、空気中に浮遊するごみ、ゴムの切れ端など）を除去することができる。また、このような異物の付着状態に応じて（異物が多く付着している場合には）、ヘッドユニット３５にワイパ３００の上方を往復移動させることによって、ワイピング処理を複数回実施することもできる。
図３８は、ポンプ吸引処理時における、インクジェットヘッド１００と、キャップ３１０及びポンプ３２０との関係を示す図である。チューブ３２１は、ポンピング処理（ポンプ吸引処理）におけるインク排出路を形成するものであり、その一端は、上述のように、キャップ３１０の底部に接続され、他端は、チューブポンプ３２０を介して排インクカートリッジ３４０に接続されている。
キャップ３１０の内部底面には、インク吸収体３３０が配置されている。このインク吸収体３３０は、ポンプ吸引処理やフラッシング処理においてインクジェットヘッド１００のノズル１１０から吐出されるインクを吸収して、一時貯蔵する。なお、インク吸収体３３０によって、キャップ３１０内へのフラッシング動作時に、吐出された液滴が跳ね返ってノズルプレート１５０を汚すことを防止することができる。
図３９は、図３８に示すチューブポンプ３２０の構成を示す概略図である。この図３９（Ｂ）に示すように、チューブポンプ３２０は、回転式ポンプであり、回転体３２２と、その回転体３２２の円周部に配置された４つのローラ３２３と、ガイド部材３５０とを備えている。なお、ローラ３２３は、回転体３２２により支持されており、ガイド部材３５０のガイド３５１に沿って円弧状に載置された可撓性のチューブ３２１を加圧するものである。
このチューブポンプ３２０は、軸３２２ａを中心にして回転体３２２を図３９に示す矢印Ｘ方向に回転させることにより、チューブ３２１に当接している１つ又は２つのローラ３２３が、Ｙ方向に回転しながら、ガイド部材３５０の円弧状のガイド３５１に載置されたチューブ３２１を順次加圧する。これにより、チューブ３２１が変形し、このチューブ３２１内に発生した負圧により、各インクジェットヘッド１００のキャビティ１４１内のインク（液状材料）がキャップ３１０を介して吸引され、気泡が混入し、あるいは乾燥により増粘した不要なインクがノズル１１０を介して、インク吸収体３３０に排出され、このインク吸収体３３０に吸収された排インクがチューブポンプ３２０を介して排インクカートリッジ３４０（図３８参照）に排出される。
なお、このチューブポンプ３２０は、図示しないパルスモータなどのモータにより駆動される。パルスモータは、制御部６により制御される。チューブポンプ３２０の回転制御に対する駆動情報、例えば、回転速度、回転数が記述されたルックアップテーブル、シーケンス制御が記述された制御プログラムなどは、制御部６のＰＲＯＭ６４などに格納されており、これらの駆動情報に基づいて、制御部６のＣＰＵ６１によってチューブポンプ３２０の制御が行われている。
次に、本発明の回復手段の動作（吐出異常回復処理）を説明する。図４０は、本発明のインクジェットプリンタ１（液滴吐出装置）における吐出異常回復処理を示すフローチャートである。上述の吐出異常検出・判定処理（図２４のフローチャート参照）において吐出異常のインクジェットヘッド１００が検出され、その原因が判定されると、印刷動作（印字動作）などを行っていない所定のタイミングで、ヘッドユニット３５が所定の待機領域（例えば、図３６においてヘッドユニット３５のノズルプレート１５０をキャップ３１０で覆う位置、あるいは、ワイパ３００によるワイピング処理を実施可能な位置）まで移動されて、本発明の吐出異常回復処理が実行される。
まず、制御部６は、図２４のステップＳ１０７において制御部６のＥＥＰＲＯＭ６２に保存された各ノズル１１０に対応する判定結果（ここで、この判定結果は、各ノズル１１０に限定した内容の判定結果ではなく、各インクジェットヘッド１００に対するものである。そのため、以下において、吐出異常のノズル１１０とは、吐出異常が発生したインクジェットヘッド１００をも意味する。）を読み出す（ステップＳ９０１）。ステップＳ９０２において、制御部６は、この読み出した判定結果に吐出異常のノズル１１０があるか否かを判定する。そして、吐出異常のノズル１１０がないと判定された場合、すなわち、すべてのノズル１１０から正常に液滴が吐出された場合には、そのまま、この吐出異常回復処理を終了する。
一方、いずれかのノズル１１０が吐出異常であったと判定された場合には、ステップＳ９０３において、制御部６は、その吐出異常と判定されたノズル１１０が紙粉付着であるか否かを判定する。そして、そのノズル１１０の出口付近に紙粉が付着していないと判定された場合には、ステップＳ９０５に移行し、紙粉が付着していると判定された場合には、上述のワイパ３００によるノズルプレート１５０へのワイピング処理を実行する（ステップＳ９０４）。
ステップＳ９０５において、続いて、制御部６は、上記吐出異常と判定されたノズル１１０が気泡混入であるか否かを判定する。そして、気泡混入であると判定された場合には、制御部６は、すべてのノズル１１０に対してチューブポンプ３２０によるポンプ吸引処理を実行し（ステップＳ９０６）、この吐出異常回復処理を終了する。一方、気泡混入でないと判定された場合には、制御部６は、上記計測手段１７によって計測された振動板１２１の残留振動の周期の長短に基づいて、チューブポンプ３２０によるポンプ吸引処理又は吐出異常と判定されたノズル１１０のみもしくはすべてのノズル１１０に対するフラッシング処理を実行し（ステップＳ９０７）、この吐出異常回復処理を終了する。
以上のように、本発明の第１実施形態における液滴吐出装置（インクジェットプリンタ１）及び液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド１００）の吐出異常回復方法では、複数の液滴吐出ヘッド（ヘッドユニット３５の複数のインクジェットヘッド１００）に対する吐出の異常及びその原因を検出する吐出異常検出手段１０と、液滴吐出ヘッド１００のノズル１１０から液滴の吐出動作が行われた際に、この吐出異常検出手段１０によりこのノズル１１０に対して吐出の異常が検出された場合には、その吐出異常の原因に応じて、回復処理を実行する回復手段（例えば、ポンプ吸引処理におけるチューブポンプ３２０、ワイピング処理におけるワイパ３００など）とを備えることとした。
したがって、本発明の液滴吐出装置及び吐出異常回復方法によって、吐出異常の原因に対応する適切な回復処理（フラッシング処理、ポンプ吸引処理及びワイピング処理のいずれか又は２つ）を実行することができるので、従来の液滴吐出装置におけるシーケンシャルな回復処理とは異なり、回復処理を行った際に発生する無駄な排インクを減らすことができ、それによって、液滴吐出装置全体のスループットの低下又は悪化を防止することができる。
また、本発明の液滴吐出装置（インクジェットプリンタ１）は、液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド１００）に静電アクチュエータ１２０の駆動により変位される振動板１２１を設け、吐出異常検出手段１０は、液滴吐出動作時におけるこの振動板１２１の残留振動の振動パターン（例えば、残留振動の周期）に基づいて、液滴の吐出異常を検出する構成としている。
したがって、本発明によって、従来の吐出異常を検出可能な液滴吐出装置に比べ、他の部品（例えば、光学式のドット抜け検出装置など）を必要としないので、液滴吐出ヘッドのサイズを大きくすることなく液滴の吐出異常を検出することができるとともに、吐出異常（ドット抜け）検出を行うことができる液滴吐出装置の製造コストを低く抑えることができる。また、本発明の液滴吐出装置では、液滴吐出動作後の振動板の残留振動を用いて液滴の吐出異常を検出しているので、印字動作の途中でも液滴の吐出異常を検出することができる。
また、回復手段２４が実行する回復処理の一つであるポンプ吸引回復処理は、乾燥などにより増粘が進んだ場合と気泡混入の場合に対して有効な処理であり、いずれの原因においても同様の回復処理が取られ得るため、ヘッドユニット３５内にポンプ吸引処理が必要な気泡混入と乾燥増粘のインクジェットヘッド１００を検出した場合には、図４０のフローチャートのステップＳ９０５〜Ｓ９０７のように個別に処理を決定せず、気泡混入のインクジェットヘッド１００と乾燥増粘のインクジェットヘッド１００に対して一度にポンプ吸引処理を実行してもよい。すなわち、ノズル１１０付近に紙粉が付着しているか否かを判断した後は、気泡混入か乾燥増粘かの判断をせず、ポンプ吸引処理を実行してもよい。また、ポンプ吸引処理は、吐出異常が発生したインクジェットヘッド１００を含む所定の領域に対して行ってもよく、吐出異常が発生したインクジェットヘッド１００を含むヘッドユニット３５のすべて又はインクの種類別に対して行ってもよい。
＜第２実施形態＞
次に、本発明におけるインクジェットヘッド（ヘッドユニット）の他の構成例について説明する。図４１〜図４４は、それぞれ、インクジェットヘッド１００の他の構成例の概略を示す断面図である。以下、これらの図に基づいて説明するが、前述した実施形態と相違する点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図４１に示すインクジェットヘッド１００Ａは、圧電素子２００の駆動により振動板２１２が振動し、キャビティ２０８内のインク（液体）がノズル２０３から吐出するものである。ノズル（孔）２０３が形成されたステンレス鋼製のノズルプレート２０２には、ステンレス鋼製の金属プレート２０４が接着フィルム２０５を介して接合されており、さらにその上に同様のステンレス鋼製の金属プレート２０４が接着フィルム２０５を介して接合されている。そして、その上には、連通口形成プレート２０６及びキャビティプレート２０７が順次接合されている。
ノズルプレート２０２、金属プレート２０４、接着フィルム２０５、連通口形成プレート２０６及びキャビティプレート２０７は、それぞれ所定の形状（凹部が形成されるような形状）に成形され、これらを重ねることにより、キャビティ２０８及びリザーバ２０９が形成される。キャビティ２０８とリザーバ２０９とは、インク供給口２１０を介して連通している。また、リザーバ２０９は、インク取り入れ口２１１に連通している。
キャビティプレート２０７の上面開口部には、振動板２１２が設置され、この振動板２１２には、下部電極２１３を介して圧電素子（ピエゾ素子）２００が接合されている。また、圧電素子２００の下部電極２１３と反対側には、上部電極２１４が接合されている。ヘッドドライバ２１５は、駆動電圧波形を生成する駆動回路を備え、上部電極２１４と下部電極２１３との間に駆動電圧波形を印加（供給）することにより、圧電素子２００が振動し、それに接合された振動板２１２が振動する。この振動板２１２の振動によりキャビティ２０８の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２０８内に充填されたインク（液体）がノズル２０３より液滴として吐出する。
液滴の吐出によりキャビティ２０８内で減少した液量は、リザーバ２０９からインクが供給されて補給される。また、リザーバ２０９へは、インク取り入れ口２１１からインクが供給される。
図４２に示すインクジェットヘッド１００Ｂも前記と同様に、圧電素子２００の駆動によりキャビティ２２１内のインク（液体）がノズルから吐出するものである。このインクジェットヘッド１００Ｂは、一対の対向する基板２２０を有し、両基板２２０間に、複数の圧電素子２００が所定間隔をおいて間欠的に設置されている。
隣接する圧電素子２００同士の間には、キャビティ２２１が形成されている。キャビティ２２１の図４２中前方にはプレート（図示せず）、後方にはノズルプレート２２２が設置され、ノズルプレート２２２の各キャビティ２２１に対応する位置には、ノズル（孔）２２３が形成されている。
各圧電素子２００の一方の面及び他方の面には、それぞれ、一対の電極２２４が設置されている。すなわち、１つの圧電素子２００に対し、４つの電極２２４が接合されている。これらの電極２２４のうち所定の電極間に所定の駆動電圧波形を印加することにより、圧電素子２００がシェアモード変形して振動し（図４２において矢印で示す）、この振動によりキャビティ２２１の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２２１内に充填されたインク（液体）がノズル２２３より液滴として吐出する。すなわち、インクジェットヘッド１００Ｂでは、圧電素子２００自体が振動板として機能する。
図４３に示すインクジェットヘッド１００Ｃも前記と同様に、圧電素子２００の駆動によりキャビティ２３３内のインク（液体）がノズル２３１から吐出するものである。このインクジェットヘッド１００Ｃは、ノズル２３１が形成されたノズルプレート２３０と、スペーサ２３２と、圧電素子２００とを備えている。圧電素子２００は、ノズルプレート２３０に対しスペーサ２３２を介して所定距離離間して設置されており、ノズルプレート２３０と圧電素子２００とスペーサ２３２とで囲まれる空間にキャビティ２３３が形成されている。
圧電素子２００の図４３中上面には、複数の電極が接合されている。すなわち、圧電素子２００のほぼ中央部には、第１電極２３４が接合され、その両側部には、それぞれ第２の電極２３５が接合されている。第１電極２３４と第２電極２３５との間に所定の駆動電圧波形を印加することにより、圧電素子２００がシェアモード変形して振動し（図４３において矢印で示す）、この振動によりキャビティ２３３の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２３３内に充填されたインク（液体）がノズル２３１より液滴として吐出する。すなわち、インクジェットヘッド１００Ｃでは、圧電素子２００自体が振動板として機能する。
図４４に示すインクジェットヘッド１００Ｄも前記と同様に、圧電素子２００の駆動によりキャビティ２４５内のインク（液体）がノズル２４１から吐出するものである。このインクジェットヘッド１００Ｄは、ノズル２４１が形成されたノズルプレート２４０と、キャビティプレート２４２と、振動板２４３と、複数の圧電素子２００を積層してなる積層圧電素子２０１とを備えている。
キャビティプレート２４２は、所定の形状（凹部が形成されるような形状）に成形され、これにより、キャビティ２４５及びリザーバ２４６が形成される。キャビティ２４５とリザーバ２４６とは、インク供給口２４７を介して連通している。また、リザーバ２４６は、インク供給チューブ３１１を介してインクカートリッジ３１と連通している。
積層圧電素子２０１の図４４中下端は、中間層２４４を介して振動板２４３と接合されている。積層圧電素子２０１には、複数の外部電極２４８及び内部電極２４９が接合されている。すなわち、積層圧電素子２０１の外表面には、外部電極２４８が接合され、積層圧電素子２０１を構成する各圧電素子２００同士の間（又は各圧電素子の内部）には、内部電極２４９が設置されている。この場合、外部電極２４８と内部電極２４９の一部が、交互に、圧電素子２００の厚さ方向に重なるように配置される。
そして、外部電極２４８と内部電極２４９との間にヘッドドライバ３３より駆動電圧波形を印加することにより、積層圧電素子２０１が図４４中の矢印で示すように変形して（図４４中上下方向に伸縮して）振動し、この振動により振動板２４３が振動する。この振動板２４３の振動によりキャビティ２４５の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２４５内に充填されたインク（液体）がノズル２４１より液滴として吐出する。
液滴の吐出によりキャビティ２４５内で減少した液量は、リザーバ２４６からインクが供給されて補給される。また、リザーバ２４６へは、インクカートリッジ３１からインク供給チューブ３１１を介してインクが供給される。
以上のような圧電素子を備えるインクジェットヘッド１００Ａ〜１００Ｄにおいても、前述した静電容量方式のインクジェットヘッド１００と同様にして、振動板又は振動板として機能する圧電素子の残留振動に基づき、液滴吐出の異常を検出しあるいはその異常の原因を特定することができる。なお、インクジェットヘッド１００Ｂ及び１００Ｃにおいては、キャビティに面した位置にセンサとしての振動板（残留振動検出用の振動板）を設け、この振動板の残留振動を検出するような構成とすることもできる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図４５は、本発明の液滴吐出装置の第３実施形態の主要部を示すブロック図、図４６は、図４５に示す液滴吐出装置の１つのブロックについてのブロック図である。
以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第３実施形態のインクジェットプリンタ（液滴吐出装置）１では、ｎ（但し、ｎは自然数）個のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００を１ブロックとし、ｍ（但し、ｍは自然数）個の前記ブロック（ヘッドブロック）５０が設けられており、吐出異常検出手段１０を前記ブロック５０と同数（ｍ個）有し、それぞれの吐出異常検出手段１０が所定のブロック１０に割り当てられている。そして、各インクジェットヘッド１００のノズル１１０の状態を良好に維持するために、フラッシング手段を作動して（フラッシング処理を行なって）、各インクジェットヘッド１００のノズル１１０から非記録領域（インク滴（液滴）が着弾してもよい所定の領域）へインク滴をｎ回吐出し、その際、各吐出異常検出手段１０が、それぞれ、割り当てられたブロック５０において、ｎ個のインクジェットヘッド１００ヘッドに対し、順次、吐出異常の検出・判定を行うようになっている。
以下、図示例に基づいて、詳細に説明する。
図４５に示すように、印字手段３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインク用の４個のブロック（ヘッドブロック）５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを有している。各ブロック５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄには、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のインク用のインクジェットヘッド１００（ノズル１１０）がｎ個配列されている。なお、図中および以下の説明では、イエローを「Ｙ」、マゼンタを「Ｍ」、シアンを「Ｃ」、ブラックを「Ｋ」と記載する。
各ブロック５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄには、それぞれ、吐出異常検出手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが割り当てられている。また、判定手段２０は、吐出異常検出手段１０、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとは、別個に、１つ設けられている。
なお、判定手段２０は、複数、例えば、吐出異常検出手段の個数と同数設けられていてもよく、また、判定手段２０は、吐出異常検出手段に含まれていてもよい。
図４６には、Ｙのブロック５０ａが示されており、同図に示すように、ｎ個のＹのインクジェットヘッド１００は、それぞれ、開閉スイッチ５０１および切替手段２３を介して、吐出異常検出手段１０ａおよび駆動波形生成手段１８１に接続されている。各開閉スイッチ５０１および切替手段２３は、それぞれ、制御部６により制御される。図示しないが、この他のＭのブロック５０ｂ、Ｃのブロック５０ｃ、Ｋのブロック５０ｄについても同様である。
前述したように、ホストコンピュータ８から入力された印刷データ（印字データ）は、シフトレジスタ１８２ｃからラッチ回路１８２ｂへ渡り、複数のインクジェットヘッド１００のうちからインク滴を吐出するインクジェットヘッド１００が選択される。そして、ドライバ１８２ｃを介して、駆動回路１８の駆動波形生成手段１８１からの駆動波形が、所定のインクジェットヘッド１００のへ送られる。これにより、所定のインクジェットヘッド１００のノズル１１０からインク滴が吐出され、記録用紙Ｐ上にそのインク滴が着弾して記録がなされる。
ここで、記録する画像や文字などによって、頻繁にインク滴を吐出するノズル１１０もあるが、ほとんどインク滴を吐出しないノズル１１０もある。後者のノズル１１０については、フラッシング処理を行なわないと、乾燥が進行してインク滴の吐出安定性が劣った状態になってしまう。シリアル方式のプリンタの場合には、印字手段３が非記録領域であるクリーニング位置にいる時に、定期的にフラッシング処理を行いノズル１１０の乾燥防止をして、良好な状態を維持している。このフラッシング処理におけるインク滴の吐出回数は、例えば周囲の温度やフラッシング処理の時間間隔によって、何通りか設定されており、概ね数１０回〜数千回程度である。本実施形態では、このフラッシング処理の際に、吐出異常の検出・判定を行なう。これにより、吐出異常の検出・判定のために特別に時間をとられず、効率的であるとともに、インクの消費量も最小限に抑えることができる。
次に、前記フラッシング処理の際に吐出異常の検出・判定を行なうときの動作を、代表的に、Ｙのブロック５０ａについて説明する。なお、図中および以下の説明では、ｎ個の開閉スイッチ５０１およびｎ個のインクジェットヘッド１００から所定のものを特定するため、それぞれ、括弧書きで、１〜ｎの番号を記載する。
図４６に示すように、フラッシング処理の際は、先ず、切替手段２３を駆動波形生成手段１８１側に切り替え（駆動波形生成手段１８１とインクジェットヘッド１００とが接続されるように替手段２３を切り替え）、開閉スイッチ５０１（１）〜５０１（ｎ）をすべてＯＮにし、すべてのインクジェットヘッド１００のノズル１１０からインク滴を吐出する（１回目のインク滴の吐出を行なう）。そして、この直後に、切替手段２３を吐出異常検出手段１０ａ側に切り替え（吐出異常検出手段１０ａとインクジェットヘッド１００とが接続されるように替手段２３を切り替え）、開閉スイッチ５０１（１）を除き、開閉スイッチ５０１（２）〜５０１（ｎ）をＯＦＦにする。これにより、インクジェットヘッド１００（１）のみが吐出異常検出手段１０ａと接続され、前述したように、そのインクジェットヘッド１００（１）について、吐出異常の検出・判定がなされる。
次に、再度、切替手段２３を駆動波形生成手段１８１側に切り替え、開閉スイッチ５０１（１）〜５０１（ｎ）をすべてＯＮにし、すべてのインクジェットヘッド１００のノズル１１０からインク滴を吐出する（２回目のインク滴の吐出を行なう）。そして、この直後に、切替手段２３を吐出異常検出手段１０ａ側に切り替え、開閉スイッチ５０１（２）を除き、残りの開閉スイッチ５０１をＯＦＦにする。これにより、インクジェットヘッド１００（２）のみが吐出異常検出手段１０ａと接続され、前述したように、そのインクジェットヘッド１００（２）について、吐出異常の検出・判定がなされる。
以降、同様にして、インクジェットヘッド１００（３）〜１００（ｎ）に対し、順次、１つずつ、吐出異常の検出・判定を行なっていく。
なお、この他のＭのブロック５０ｂ、Ｃのブロック５０ｃ、Ｋのブロック５０ｄについては、前記Ｙのブロック５０ａの場合と同様であるので、その説明は省略する。
このように、１つの吐出異常検出手段１０が受け持つブロック５０のインクジェットヘッド１００の数と、フラッシング処理におけるインク滴の吐出回数とを一致させておくと、１回のフラッシング処理で、すべてのインクジェットヘッド１００に対し、それぞれ１回ずつ、吐出異常の検出・判定を行うことができる。
また、本実施形態では、ブロック５０の数とインクの色の数とが一致している例を示しているが、一致している必要はなく、例えば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のインクジェットヘッド１００が、それぞれ、複数のブロックに分けられていてもよい。
次に、前記インク滴をｎ回吐出して行う（フラッシング処理とともに行なう）吐出異常の検出・判定を実行するタイミング（時期）等について説明する。
前記フラッシング処理とともに行なう吐出異常の検出・判定を実行するタイミングとしては、例えば、下記（１）〜（４）が挙げられ、これらのうちから、１つのみを選択してもよく、また、任意の２つ以上を選択することもできる（任意の２つ以上を組み合わせてもよい）。
（１）定期的に（所定の一定の時間間隔で）行う。
これにより、各インクジェットヘッド１００のノズル１１０の状態を良好に維持することができるとともに、定期的に、各ノズル１１０の吐出異常を検出・判定することができる。
（２）シリアル型のインクジェットプリンタの場合にインクジェットヘッド１００（印字手段３）が往復する毎に行う。
これにより、各インクジェットヘッド１００のノズル１１０の状態を良好に維持することができるとともに、インクジェットヘッド１００（印字手段３）が往復する毎に、各ノズル１１０の吐出異常を検出・判定することができる。
（３）インクジェットプリンタ１の電源を投入した直後に行う。
これにより、インクジェットプリンタ１の電源が投入された場合、その直後に、確実に、各インクジェットヘッド１００のノズル１１０を良好な状態にすることができるとともに、各ノズル１１０の吐出異常を検出・判定することができる。
（４）回復手段２４による回復処理の直後に行う。
これにより、回復処理が実行された場合、その直後に、確実に、各インクジェットヘッド１００のノズル１１０を良好な状態にすることができるとともに、各ノズル１１０の吐出異常を検出・判定することができる。
以上のように、本発明の第３実施形態によれば、フラッシング処理の際に吐出異常の検出・判定を行うので、その吐出異常の検出・判定のために特別に時間をとられず、効率的であるとともに、インクの消費量も最小限に抑えることができ、各インクジェットヘッド１００のノズル１１０の吐出異常を検出・判定することができる。
また、インク滴を吐出する回数（ｎ回）と、１ブロック中のインクジェットヘッド１００の個数（ｎ個）とが一致しており、吐出異常検出手段１０がブロックと同数（ｍ個）設けられているので、インク滴のｎ回の吐出で、順次、１つずつ、確実に、吐出異常の検出・判定を行うことができ、また、吐出異常検出手段１０の個数を少なくすることができ、回路構成をスケールダウンすることができるとともに、製造コストの増加を防止することができる。
なお、この第３実施形態は、前述した第２実施形態および後述する第４実施形態にも適用することができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明におけるインクジェットヘッド（ヘッドユニット）の他の構成例について説明する。図４７は、ヘッドユニット１００Ｈの構成を示す斜視図、図４８は、図４７に示すヘッドユニット１００Ｈの１色のインク（１つのキャビティ）に対応する概略的な断面図である。以下、これらの図に基づいて説明するが、前述した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
これらの図に示すヘッドユニット１００Ｈは、いわゆる膜沸騰インクジェット方式（サーマルジェット方式）によるもので、支持板４１０と、基板４２０と、外壁４３０および隔壁４３１と、天板４４０とが、図４７および図４８中下側からこの順に接合された構成のものである。
基板４２０と天板４４０とは、外壁４３０および等間隔で平行に配置された複数（図示の例では６枚）の隔壁４３１を介して所定の間隔をおいて設置されている。そして、基板４２０と天板４４０との間には、隔壁４３１によって区画された複数（図示の例では５個）のキャビティ（圧力室：インク室）４３２が形成されている。各キャビティ４３２は、短冊状（直方体状）をなしている。
また、図４７および図４８に示すように、各キャビティ４３２の図４８中左側端部（図４７中上端）は、ノズルプレート（前板）４３３により覆われている。このノズルプレート４３３には、各キャビティ４３２に連通するノズル（孔）４３４が形成されており、このノズル４３４からインク（液状材料）が吐出する。
図４７では、ノズルプレート４３３に対しノズル４３４が直線的に、すなわち列状に配置されているが、ノズル１１０の配置パターンはこれに限定されないことは言うまでもない。列状に配置されたこのノズル４３４のピッチは、印刷解像度（ｄｐｉ）等に応じて適宜設定することができる。
なお、ノズルプレート４３３を設けず、各キャビティ４３２の図４７中上端（図４８中左端）が開放しており、この開放した開口がノズルとなるような構成のものでもよい。
また、天板４４０には、インク取り入れ口４４１が形成され、該インク取り入れ口には、インク供給チューブ３１１を介して、インクカートリッジ３１に接続されている。なお、図示されていないが、インク取り入れ口４４１とインクカートリッジ３１との間に、ダンパ室（ゴムからなるダンパを備え、その変形により室内の容積が変化する）を設けることもできる。これにより、キャリッジ３２が往復走行する際のインクの揺れやインク圧の変化をダンパ室が吸収し、ヘッドユニット１００Ｈに所定量のインクを安定的に供給することができる。
支持板４１０、外壁４３０、隔壁４３１、天板４４０およびノズルプレート４３３は、それぞれ、例えばステンレス鋼等の各種金属材料や各種樹脂材料、各種セラミックス等で構成されている。また、基板４２０は、例えば、シリコン等で構成されている。
基板４２０の各キャビティ４３２の各キャビティ４３２に対応する箇所には、それぞれ、発熱体４５０が設置（埋設）されている。各発熱体４５０は、ヘッドドライバ（通電手段）４５２により、それぞれ別個に通電され、発熱する。ヘッドドライバ４５２は、制御部６から入力される印字信号（印字データ）に応じ、発熱体４５０の駆動信号として例えばパルス状の信号を出力する。
また、発熱体４５０のキャビティ４３２側の面は、保護膜（耐キャビテーション膜）４５１で覆われてる。この保護膜４５１は、発熱体４５０がキャビティ４３２内のインクと直接接触するのを防止するために設けられたものである。この保護膜４５１を設けることにより、発熱体４５０がインクと接触することによる変質、劣化等を防止することができる。
基板４２０の各発熱体４５０の近傍であって、各キャビティ４３２に対応する箇所には、それぞれ、凹部４６０が形成されている。この凹部４６０は、例えばエッチング、打ち抜き等の方法により形成することができる。
凹部４６０のキャビティ４３２側を遮蔽するように振動板４６１が設置されている。この振動板４６１は、キャビティ４３２内の圧力（液圧）の変化に追従して図４８中の上下方向に弾性変形（弾性変位）する。
振動板４６１の構成材料や厚さは、特に限定されず、適宜設定される。
一方、凹部４６０の他方の側は、支持板４１０により覆われており、該支持板４１０の図４８中上面の各振動板４６１に対応する箇所には、それぞれ、セグメント電極４６２が設置されている。
振動板４６１とセグメント電極４６２とは、所定の間隙距離をおいてほぼ平行に配置されている。振動板４６１とセグメント電極４６２との間の間隙距離（ギャップ長ｇ）は、特に限定されず、適宜設定される。わずかな間隔距離を隔てて振動板４６１とセグメント電極４６２とを配置することにより、平行平板コンデンサを形成することができる。そして、前述したように、振動板４６１がキャビティ４３２内の圧力に追従して図４８中の上下方向に弾性変形すると、それに応じて振動板４６１とセグメント電極４６２と間隙距離が変化し、前記平行平板コンデンサの静電容量Ｃが変化する。この静電容量Ｃの変化は、ＣＲ発振回路で発振させ周波数の情報に変換すると周波数変化として現れるので、前述したように、これを検出することにより、振動板４６１の残留振動（減衰振動）を知ることができる。
基板４２０のキャビティ４３２外には、共通電極４７０が形成されている。また、支持板４１０のキャビティ４３２外には、外部セグメント電極４７１が形成されている。
セグメント電極４６２、共通電極４７０および外部セグメント電極４７１の構成材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、金、銅、またはこれらを含む合金等が挙げられる。また、セグメント電極４６２、共通電極４７０および外部セグメント電極４７１は、それぞれ、例えば金属箔の接合、メッキ、蒸着、スパッタリング等の方法により形成することができる。
各振動板４６１と共通電極４７０とは、導体４７５により電気的に接続され、各セグメント電極４６２と各外部セグメント電極４７１とは、導体４７６により電気的に接続されている。
導体４７５、４７６としては、それぞれ、（１）金属線等の導線を配設したもの、（２）基板４２０または支持板４１０の表面に例えば金、銅等の導電性材料よりなる薄膜を形成したもの、あるいは、（３）基板４２０等の導体形成部位にイオンドーピング等を施して導電性を付与したもの等が挙げられる。
以上のようなヘッドユニット１００Ｈは、図４８中の上下方向に複数重ねて（他段に）配置することができる。図４９では、４色のインク（インクカートリッジ３１）を適用した場合におけるノズル４３４の配置の例を示すが、この場合、複数のヘッドユニット１００Ｈを例えば主走査方向に重ねて配置し、それらの前面に１枚のノズルプレート４３３を接合した構成とすることができる。
ノズルプレート４３３上におけるノズル４３４の配置パターンは、特に限定されないが、図４９に示すように、隣り合うノズル列において、ノズル４３４が半ピッチずれたように配置することができる。
次に、ヘッドユニット１００Ｈの作用（作動原理）について説明する。
ヘッドドライバ３３から駆動信号（パルス信号）が出力されて発熱体４５０に通電されると、発熱体４５０は、瞬時に３００℃以上の温度に発熱する。これにより、保護膜４５１上に膜沸騰による気泡（後述する不吐出の原因となるキャビティ内に混入、発生する気泡とは異なる）４８０が発生し、該気泡４８０は瞬時に膨張する。これにより、キャビティ４３２内に満たされたインク（液状材料）の液圧が増大し、インクの一部がノズル４３４から液滴として吐出される。
インクの液滴が吐出された直後、気泡４８０は急激に収縮し、元の状態に戻る。このときのキャビティ４３２内の圧力変化により振動板４６１が弾性変形して、次の駆動信号が入力され再びインク滴が吐出されるまでの間、減衰振動（残留振動）を生じる。
振動板４６１が減衰振動を生じると、それに応じて、振動板４６１と、これと対向するセグメント電極４６２との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化は、共通電極４７０と外部セグメント電極４７１との電圧差の変化として現れるが、これを読み取ることにより、インク滴の不吐出またはその原因を検出、特定することができる。すなわち、ノズル４３４からインク滴が正常に吐出されたときの共通電極４７０と外部セグメント電極４７１との電圧差の変化（静電容量の変化）の様子（パターン）と比較することにより、インク滴が正常に吐出されたか否かを判定することができ、また、インク滴の不吐出の原因毎の様子（パターン）とそれぞれ比較し、特定することにより、インク滴の不吐出の原因を判定することができる。
インク滴の吐出によりキャビティ４３２内で減少した液量は、インク取り入れ口４４１から新たなインクがキャビティ４３２内に供給されて補給される。このインクは、インクカートリッジ３１からインク供給チューブ３１１内を通って供給される。
以上のように、本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法は、キャビティ、振動板、アクチュエータ及びノズルを備える複数の液滴吐出ヘッドと、これらのアクチュエータを駆動する駆動回路と、印字データなどに基づいて液滴吐出ヘッドのノズルを選択する吐出選択手段と、振動板の残留振動から液滴の吐出異常を検出する１又は複数の吐出異常検出手段と、駆動回路と吐出異常検出手段とを切り替える１又は複数の切替手段とを備え、フラッシング動作や印字動作における液滴吐出動作後の振動板の残留振動を検出して、それに基づいて、吐出異常を検出・判定することとした。
したがって、本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法によって、他の検出装置を液滴吐出ヘッドに設けることなく、多ノズルの液滴吐出ヘッドのそれぞれのノズルについて吐出異常を検出・判定することができるので、液滴吐出ヘッドのサイズを大きくしなくてもよいとともに、吐出異常を検出可能な液滴吐出装置の製造コストの増加を防止することができる。
以上、本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、液滴吐出ヘッドあるいは液滴吐出装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、本発明の液滴吐出ヘッドあるいは液滴吐出装置に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
なお、本発明の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド（上述の実施形態では、インクジェットヘッド１００）から吐出する吐出対象液（液滴）としては、特に限定されず、例えば以下のような各種の材料を含む液体（サスペンション、エマルション等の分散液を含む）とすることができる。すなわち、カラーフィルタのフィルタ材料を含むインク、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置におけるＥＬ発光層を形成するための発光材料、電子放出装置における電極上に蛍光体を形成するための蛍光材料、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）装置における蛍光体を形成するための蛍光材料、電気泳動表示装置における泳動体を形成する泳動体材料、基板Ｗの表面にバンクを形成するためのバンク材料、各種コーティング材料、電極を形成するための液状電極材料、２枚の基板間に微小なセルギャップを構成するためのスペーサを構成する粒子材料、金属配線を形成するための液状金属材料、マイクロレンズを形成するためのレンズ材料、レジスト材料、光拡散体を形成するための光拡散材料などである。
また、本発明では、液滴を吐出する対象となる液滴受容物は、記録用紙のような紙に限らず、フィルム、織布、不織布等の他のメディアや、ガラス基板、シリコン基板等の各種基板のようなワークであってもよい。
【産業上の利用可能性】  以上説明したように、本発明によれば、複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドのそれぞれのノズルの吐出異常を検出・判定することができるとともに、そのような液滴吐出装置の回路構成をスケールダウンでき、その製造コストの増加を防止することができる。
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【国際調査報告】
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