(57)【要約】【課題】検出信号と他の信号との配線間に存在する配線容量が考慮された好ましい圧力検出が行われる液体吐出装置及び圧力検出方法を提供する。【解決手段】圧電アクチュエータ５８の駆動信号が伝送される駆動信号配線１４６と圧力センサ５９から得られる検出信号が伝送される検出信号配線との間に存在する配線容量１４８の静電容量と、圧力検出部８５の入力抵抗１５６の抵抗値と、の積で表され駆動信号から検出信号に重畳するノイズ成分の減衰時間が圧力室の共振周期よりも大きくなるように構成されるので、駆動信号から検出信号にノイズ成分が重畳されても、その影響が排除された好ましい圧力検出が実行される。【選択図】  図７
2007216581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、
前記圧力室に収容される液体に吐出力を与える圧力発生素子と、
前記圧力室の圧力に応じた検出信号を送出する圧力検出素子と、
を備えた液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生素子に与える駆動信号を伝送する駆動信号配線と、
前記圧力検出素子から得られた検出信号を伝送する検出信号配線と、
前記圧力検出素子から得られた前記検出信号に基づいて前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部と、
を備え、
前記駆動信号及び前記検出信号配線間の配線容量Ｃと前記圧力検出部の入力抵抗Ｒとの積Ｃ×Ｒで表される前記検出信号に重畳されるノイズ成分の減衰時間が前記圧力室の共振周期よりも大きくなるように前記ノイズ成分の減衰時間が設定されることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記圧力検出部は、前記検出信号の極大値及び極小値のうち少なくとも何れか一方を計測する極値計測部と、
前記検出信号の極大値或いは極小値の時間間隔から前記検出信号の周期を算出する周期算出部と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記検出信号の電圧しきい値を設定するしきい値設定部と、
前記検出信号が前記電圧しきい値と交差するタイミングより前記検出信号の周期を算出する周期算出部と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記検出信号に重畳されるノイズ成分を検出するノイズ成分検出部を備え、
前記しきい値設定部は、前記ノイズ成分検出部によって検出されたノイズ成分に基づいて前記電圧しきい値を設定することを特徴とする請求項３記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記しきい値設定部は、前記ノイズ成分検出部によって検出されたノイズ成分に基づいて前記電圧しきい値のシフト量を算出し、予め設定された電圧しきい値の初期値から前記シフト量だけシフトさせることを特徴とする請求項４記載の液体吐出装置。
【請求項６】
ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室に収容される液体に吐出力を与える圧力発生素子と、前記圧力室の圧力に応じた検出信号を送出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置の圧力検出方法であって、
前記圧力発生素子に与える駆動信号配線及び前記圧力検出素子から得られる検出信号配線間の配線容量Ｃと前記検出信号に基づいて前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部の入力抵抗Ｒとの積Ｃ×Ｒで表される前記検出信号に重畳されるノイズ成分の減衰時間が前記圧力室の共振周期よりも大きくなるように前記ノイズ成分の減衰時間が設定されることを特徴とする圧力検出方法。
【請求項７】
前記ノイズ成分を検出し、前記ノイズ成分を記憶し、前記ノイズ成分から前記検出信号の周期を求める際に用いるしきい値のシフト値を求め、前記シフト値だけシフトしたしきい値に基づいて前記検出信号の周期を求め、前記検出信号の周期に基づいて圧力室内の圧力異常を判断することを特徴とする請求項６記載の圧力検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置及び圧力検出方法に係り、特にノズルから液体を吐出させてメディア上に画像等を形成する液体吐出装置における吐出検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力室内のインクを加圧することによってインク液滴を吐出させるインクジェットシステムにおいて、圧力室の圧力を圧力センサによって検出し、インク液滴の吐出状態を把握する方法が提案されている。例えば、圧力センサから得られた検出信号に基づいて圧力室の圧力のピーク値や周波数（周期）を求め、これらの値からインクの物性の変化や圧力室内の気泡発生の有無を判断することができる。
【０００３】
特許文献１に記載された発明は、印字動作に先立って測定用パルスをピエゾ素子に印加し、圧力室内の圧力変動をピエゾ素子及び検出回路によって検出するとともに、その圧力変動に基づき、駆動波形を算出し、印字するときには算出された駆動波形に基づいて駆動電圧波形をピエゾ素子に印加するように構成されている。
【０００４】
特許文献２に記載された発明は、インク室内の容積を変化させる振動子の変位状態を検出し、振動子に与える電気信号に対する振動子の変位状態を検出するように構成されている。
【０００５】
特許文献３に記載された発明には、ピエゾ素子を短時間に複数回変形させることにより、インク室内のインクを徐々に噴出させてそれらのインクで１つのインク液滴を形成するマルチパルス駆動法において、インク室内の圧力変動を検出し、検出結果に基づいて所定のパルスに後続パルスを発生させるように駆動手段を制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１３２５９２号公報
【特許文献２】特開昭５５−１１８８７８号公報
【特許文献３】特開平６−１５５７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、インクジェットヘッドを高密度に形成すると、圧力センサから得られた検出信号を伝送する配線と駆動信号や他のセンサから得られる検出信号を伝送する配線が近接配置され、当該配線間には配線容量が存在してしまう。このような配線容量の存在によって検出信号に他の信号の成分（ノイズ成分）が重畳されてしまい、精度のよい圧力検出を行うことが困難になる。特に、駆動と検出をほぼ同時に行うシステムでは、駆動信号の成分が検出信号に重畳されやすくなり、当該圧力検出の精度の低下が懸念される。
【０００７】
上記特許文献１〜３に記載の発明には、検出信号を伝送する配線と他の配線との間に存在する配線容量について考慮されておらず、また、このような配線容量の存在について記載されていない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、検出信号と他の信号との配線間に存在する配線容量が考慮された好ましい圧力検出が行われる液体吐出装置及び圧力検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明に係る液体吐出装置は、ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室に収容される液体に吐出力を与える圧力発生素子と、前記圧力室の圧力に応じた検出信号を送出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドと、前記圧力発生素子に与える駆動信号を伝送する駆動信号配線と、前記圧力検出素子から得られた検出信号を伝送する検出信号配線と、前記圧力検出素子から得られた前記検出信号に基づいて前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部と、を備え、前記駆動信号及び前記検出信号配線間の配線容量Ｃと前記圧力検出部の入力抵抗Ｒとの積Ｃ×Ｒで表される前記検出信号に重畳されるノイズ成分の減衰時間が前記圧力室の共振周期よりも大きくなるように前記ノイズ成分の減衰時間が設定されることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、検出信号に重畳されるノイズ成分の減衰時間が圧力室の共振周期よりも大きくなるように圧力検出部の入力抵抗の抵抗値Ｒを設定するので、例えば、駆動信号配線と検出信号配線との間の配線容量を介して駆動信号から検出信号に重畳されるノイズなどのノイズ成分の影響を受けずに好ましい圧力検出が行われる。
【００１１】
検出素子には、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などのフッ化樹脂系圧電素子が好適に用いられる。また、ＰＺＴなどのセラミック系圧電素子を用いてもよい。
【００１２】
圧力発生素子には、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などのセラミック系圧電素子（圧電アクチュエータ）が好適に用いられる。また、圧力発生素子が検出素子を兼ねてもよい。
【００１３】
検出素子及び圧力発生素子として複数の圧電素子を備える態様では、複数の圧力室に対して一体に圧電体を形成して圧力室に対応する部分に電極を設ける態様を適用してもよいし、各圧力室に対して圧電体を形成して各圧電体に電極を設ける態様を適用してもよい。
【００１４】
圧力検出部には、検出素子から得られた検出信号に増幅やノイズ除去など所定の信号処理を施す信号処理手段を備えてもよい。
【００１５】
液体吐出ヘッドには、記録媒体の全幅（記録媒体の画像形成可能幅）に対応した長さの吐出孔列を有するライン型ヘッドや、記録媒体の全幅に満たない長さの吐出孔列を有する短尺ヘッドを記録媒体の幅の方向へ走査させるシリアル型ヘッドがある。
【００１６】
ライン型の液体吐出ヘッドには、記録媒体の全幅に対応する長さに満たない短尺の吐出孔列を有する短尺ヘッドを直線状や千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、記録媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記圧力検出部は、前記検出信号の極大値及び極小値のうち少なくとも何れか一方を計測する極値計測部と、前記検出信号の極大値或いは極小値の時間間隔から前記検出信号の周期を算出する周期算出部と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、検出信号の周期から圧力室に発生する圧力波形の周期（周期変動）が正確に判断される。なお、検出信号の周波数を求めてもよい。
【００１９】
一般に、圧力波形の周期から圧力室内の気泡発生や圧力室内の液体の粘度変化などの圧力室の状態を把握することができる。例えば、所定の周波数（圧力室の共振周波数）で圧力室を加圧する場合、圧力室には該所定の周波数（周期）を持った圧力が発生する。圧力室内に気泡が発生したり、圧力室内の液体の物性（粘度、温度）が変化したりすると、この圧力波形の周期が変動するので、圧力波形の周期をモニタすることで圧力室の状態を判断することができる。
【００２０】
例えば、圧力波形の最初に現れる第１の極小値から次に現れる第２の極小値との時間間隔を求め、この時間間隔を圧力波形の周期とする態様がある。もちろん、該周期の逆数である圧力波形の周波数を求める態様も可能である。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記検出信号の電圧しきい値を設定するしきい値設定部と、前記検出信号が前記電圧しきい値と交差するタイミングより前記検出信号の周期を算出する周期算出部と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
検出信号の電圧しきい値は、最初に現れる極値（例えば、極小値）と次に現れる極値（最初に現れる極値が極小値の場合には極大値）との間に設定される。即ち、電圧しきい値は検出信号と交差するタイミングが３つ以上となるように決められる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記検出信号に重畳されるノイズ成分を検出するノイズ成分検出部を備え、前記しきい値設定部は、前記ノイズ成分検出部によって検出されたノイズ成分に基づいて前記電圧しきい値を設定することを特徴とする。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、検出信号に重畳されるノイズ成分の影響を排除することができ、好ましい圧力検出を行うことができる。
【００２５】
液体未充填状態の圧力室の圧力発生素子を駆動したときの検出信号を、圧力検出時に検出信号に重畳されるノイズ成分とする態様がある。検出されたノイズ成分を記憶する記憶手段を備える態様が好ましい。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記しきい値設定部は、前記ノイズ成分検出部によって検出されたノイズ成分に基づいて前記電圧しきい値のシフト量を算出し、予め設定された電圧しきい値の初期値から前記シフト量だけシフトさせることを特徴とする。
【００２７】
ノイズ成分検出部によって検出されたノイズ成分に基づいて電圧しきい値のシフト量が決められるので、更なる検出精度の向上が見込まれる。
【００２８】
また、上記目的を達成するために方法発明を提供する。即ち、請求項６に係る圧力検出方法は、ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室に収容される液体に吐出力を与える圧力発生素子と、前記圧力室の圧力に応じた検出信号を送出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置の圧力検出方法であって、前記圧力発生素子に与える駆動信号配線及び前記圧力検出素子から得られる検出信号配線間の配線容量Ｃと前記検出信号に基づいて前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部の入力抵抗Ｒとの積Ｃ×Ｒで表される前記検出信号に重畳されるノイズ成分の減衰時間が前記圧力室の共振周期よりも大きくなるように前記ノイズ成分の減衰時間が設定されることを特徴とする。
【００２９】
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の圧力検出方法の一態様に係り、前記ノイズ成分を検出し、前記ノイズ成分を記憶し、前記ノイズ成分から前記検出信号の周期を求める際に用いるしきい値のシフト値を求め、前記シフト値だけシフトしたしきい値に基づいて前記検出信号の周期を求め、前記検出信号の周期に基づいて圧力室内の圧力異常を判断することを特徴とする。
【００３０】
請求項７に記載の発明によれば、圧力室内に発生する気泡の有無や、該気泡のサイズを検出することができる。圧力検出結果に基づいて当該圧力室に連通するノズルに回復処理を施すように構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、検出信号の減衰時間が圧力室の共振周期よりも大きくなるように圧力検出部の入力抵抗の抵抗値Ｒを設定するので、駆動信号配線と検出信号配線との間の配線容量を介して駆動信号からノイズが検出信号に重畳されても、該ノイズの影響を受けずに好ましい圧力検出が行われる。また、圧力室に発生する圧力波の周期に基づいて圧力室の状態を判断するように構成されるので、圧力室内における気泡の発生を精度よく検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置（液体吐出装置）の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド、以下、ヘッドという。）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録媒体たる記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
【００３３】
インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインク供給タンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００３４】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００３５】
複数種類の記録紙１６を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録紙１６の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００３６】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００３７】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００３８】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００３９】
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１６がベルト３３上に吸着保持される。
【００４０】
ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図５中符号８８）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の左から右へと搬送される。
【００４１】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００４２】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００４３】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００４４】
印字部１２の各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１０が対象とする記録紙１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。
【００４５】
ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、記録紙１６の送り方向（紙送り方向）に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれのヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが紙搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
【００４６】
吸着ベルト搬送部２２により記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００４７】
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち１回の副走査で）、記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００４８】
本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。
【００４９】
印字部１２の後段には後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【００５０】
多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５１】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００５２】
こうして生成されたプリント物は排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成される。
【００５３】
また、図１には示さないが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
【００５４】
〔液体吐出ヘッドの構成〕
次に、インクジェットヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。
【００５５】
図３(a) はヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３(b) はその一部の拡大図である。また、図３(c) はヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図、図４はインク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３(a),(b) 中の４−４線に沿う断面図である。
【００５６】
記録紙１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３(a)〜(c) に示したように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【００５７】
記録紙１６の送り方向と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３(a) の構成に代えて、図３(c) に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドブロック５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
【００５８】
なお、本例では圧力室５２の平面形状が略正方形である態様を示したが、圧力室５２の平面形状は略正方形に限定されず、略円形状、略だ円形状、略平行四辺形（ひし形）など様々な形状を適用することができる。また、ノズル５１や供給口５４の配置も図３に示す配置に限定されず、圧力室５２の略中央部にノズル５１を配置してもよいし、圧力室５２の側壁側に供給口５４を配置してもよい。
【００５９】
図３(b) に示すように、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
【００６０】
即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【００６１】
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。
【００６２】
図４は、インク室ユニット５３の立体的構成を示す断面図である。同図に示すように、圧力室５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板５６には個別電極５７を備えた圧電アクチュエータ５８（圧力発生素子）が接合されている。
【００６３】
また、圧力室５２の底面の圧力室５２の外部側には、取出電極（共通電極）１００を備えるとともに圧力室５２と反対側の面に取出電極（個別電極）１０２を備えた圧力センサ５９（検出素子）が接合され、更に、圧力センサ５９の圧力室５２と反対側には空間部１０４が形成され、圧力センサ５９が圧力を受けたときにその変形を妨げないように変形領域が確保されている。
【００６４】
図４に示す構成において、圧電アクチュエータ５８の個別電極５７に駆動電圧（駆動信号）を印加することによって圧電アクチュエータ５８が変形してノズル５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。
【００６５】
圧電アクチュエータ５８に印加される駆動信号は振動板５６の圧電アクチュエータ配設面に形成される水平配線１０５（駆動信号配線）を介して個別電極５７に伝送される。言い換えると、個別電極５７は振動板５６の圧電アクチュエータ５８配設面に形成される水平配線１０５と導通する配線構造を有している。なお、振動板５６の圧電アクチュエータ５８配設面のうち少なくとも水平配線１０５が形成される領域には絶縁処理が施され、振動板５６と水平配線１０５とは非導通となっている。
【００６６】
駆動信号を生成するブロック（ヘッドドライバ８４、図５参照）がヘッド５０の外部に設けられる態様では、該水平配線１０５は不図示のフレキシブル基板を介してヘッド５０の外部に引き出される。
【００６７】
また、インクの吐出やリフィルなどによって圧力室５２に圧力（圧力変動）が発生すると、圧力センサ５９にはこの圧力に応じた歪み（応力）が生じ、圧力センサ５９の取出電極１０２からこの歪みに応じた検出信号を得ることができる。即ち、圧力センサ５９によって圧力室５２に生じる圧力に応じた検出信号（波形）を得ることができる。
【００６８】
詳細は後述するが、本インクジェット記録装置１０では、圧力センサ５９から得られる検出信号に基づいて圧力室５２の圧力を検出し、吐出の様子（吐出異常の有無）や、圧力室５２内部の様子、メニスカスの様子などを検知する。
【００６９】
図４に示すように、本例に示すヘッド５０は複数のキャビティプレートを積層した積層構造を有している。即ち、ヘッド５０は、ノズル５１が形成されるノズルプレート１１０と、ノズル５１と圧力室５２とを連通させる吐出側流路１１２の一部が形成される流路プレート１１４と、圧力室５２と吐出側流路１１２の一部が形成される圧力室プレート１１６と、吐出側流路１１２の一部及び供給口５４の一部が形成される流路プレート１１８と、吐出側流路１１２の一部、供給口５４の一部及び空間部１０４が形成される流路プレート１２０と、圧力室５２の底面を構成し圧力センサ５９が接合される流路プレート１２２と、圧力室５２が形成される圧力室プレート１２４と、圧力室５２の天面を形成し、圧電アクチュエータ５８が接合される振動板５６と、を順に積層した構造を有している。
【００７０】
この積層構造を構成する各プレート間の接合には、当該プレートの材質や形状に応じた接合方法が適宜用いられる。この接合方法には、接合部材による接合、加圧による接合、加熱による接合及びこれらを組み合わせた接合がある。
【００７１】
圧力センサ５９の流路プレート１２２側（圧力室５２側）の取出電極１００は、各圧力センサ５９に共通の共通電極であり、流路プレート１１８側（圧力室と反対側）の取出電極１０２は各圧力センサ５９に個別の個別電極となっている。
【００７２】
各センサに共通の取出電極１００は、圧力センサ５９が配設される面（センサ配設面）で導通するように形成される。例えば、取出電極１００は流路プレート１２２のセンサ配設面に一体に形成される態様がある。
【００７３】
取出電極（個別電極）１０２は、該センサ配設面に引き出され、該流路プレート１１８のセンサ配設面に形成される水平配線１３０と導通する。この水平配線１３０は、流路プレート１２２及び圧力室プレート１２４を貫通するように形成される垂直配線１３２と導通し、更に、圧力室プレート１２４の振動板５６側に形成される水平配線１３４と導通する配線構造となっている。なお、振動板５６と水平配線１３４との間には絶縁処理が施され、流路プレート１２２のセンサ配設面に一体に取出電極１００が形成される態様では、該取出電極１００と水平配線１３０との間には所定の絶縁処理が施される。
【００７４】
検出信号の処理ブロック（圧力検出部８５、図５参照）がヘッド５０の外部に設けられる態様では、水平配線１３４は不図示フレキシブル基板に形成された配線パターンと接合され、フレキシブル基板を介してヘッド５０の外部に引き出される。なお、振動板５６を貫通するように垂直配線１３２を形成し、水平配線１３４を振動板５６の圧電アクチュエータ配設面に形成してもよい。上述した配線構造は一例であり、各プレートに水平配線１３０，１３４及び垂直配線１３２が適宜設けられ、これらの配線を介して圧力センサ５９から得られる検出信号はヘッド５０の外部へ引き出される。
【００７５】
なお、取出電極１００及び取出電極１０２とも各センサ個別に設け、取出電極１００から得られる検出信号と、取出電極１０２から得られる該検出信号を反転した反転信号と、を出力するフローティング出力型のセンサを圧力センサ５９に適用してもよい。
【００７６】
図４には図示しないが、圧電アクチュエータ５８の振動板５６と反対側に駆動信号や検出信号を伝送する配線パターン（不図示）が形成された配線部材（例えば、フレキシブル基板）を配設する態様がある。
【００７７】
上述した態様では、フレキシブル基板と振動板５６との間には、圧電アクチュエータ５８の変形を妨げないように空間部が設けられ、該フレキシブル基板を下側（振動板５６側）から支持する支持部材が設けられる。
【００７８】
ここでいうフレキシブル基板は、エポキシやポリイミドなどの樹脂部材から成る支持層（絶縁層）に銅などの導電体層が形成された構造を有している。ヘッド５０に多数の圧電アクチュエータ５８及び圧力センサ５９を備える態様では、３層以上の導電体層と複数の支持層とを交互に積層した多層構造を有するフレキシブル基板が好適に用いられる。
【００７９】
図４に示す圧電アクチュエータ５８にはＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ3 、チタン酸ジルコン酸鉛）などのセラミック材料を用いた圧電素子が好適に用いられ、圧力センサ５９には、ＰＶＤＦ（Polyvinylidene fluoride 、ポリフッ化ビニリデン）やＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ（ポリフッ化ビニリデン３フッ化エチレン共重合体）などのフッ化樹脂材料を用いた圧電素子が好適に用いられる。もちろん、圧電アクチュエータ５８にフッ化樹脂系圧電素子を適用してもよいし、圧力センサ５９にＰＺＴなどのセラミック系圧電素子を適用してもよい。
【００８０】
一般に、圧力を発生させるアクチュエータには等価圧電定数（ｄ定数、電気機械変換定数、圧電歪定数）の絶対値が大きく駆動特性に優れた圧電素子が好ましく、圧力を検出するセンサには圧電出力係数（ｇ定数、機械電気変換定数、圧電応力定数）が大きく検出特性に優れた圧電素子が好ましい。即ち、駆動特性に優れた圧電素子にはＰＺＴなどのセラミック系材料が好適であり、一方、検出特性に優れた圧電素子にはＰＶＤＦやＰＶＤＦ−ＴｒＦＥなどのフッ化樹脂系材料が好適である。セラミック系材料にはチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ3 ）があり、強誘電体のチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）と反強誘電体のジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ3 ）を基本組成とし、この２成分の混合比を変えることによって圧電、誘電、弾性などの諸特性をコントロールできる。
【００８１】
なお、圧力室５２内のインクに吐出力を与える圧電アクチュエータ５８及び圧力室５２の圧力を検出する圧力センサ５９との配置は図４に示す配置に限定されず、それぞれを圧力室５２の同一壁面に備えてもよいし、異なる壁面に備えてもよい。また、圧電アクチュエータ５８及び圧力センサ５９を圧力室５２の内部に備える態様も可能である。圧電アクチュエータ５８及び圧力センサ５９を圧力室５２の内部に備える態様では、圧電アクチュエータ５８及び圧力センサ５９のインクと接触する部分には所定の耐インク処理（絶縁処理）が施される。
【００８２】
また、圧電アクチュエータ５８と圧力センサ５９とを同一素子が兼用し、圧電アクチュエータ５８を駆動した後に該圧電アクチュエータ５８を圧力センサ５９として使用することも可能である。例えば、圧電アクチュエータ５８の個別電極５７と導通する配線にスイッチ素子などの信号切替手段を備え、圧電アクチュエータとして使用するタイミングでは駆動信号が伝送される配線と導通し、圧力センサとして使用するタイミングでは検出信号が伝送される配線と導通するように構成してもよい。
【００８３】
また、図示は省略するが、ヘッド５０には以下に説明するような構造も適用可能である。振動板５６の各圧力室５２反対側に各圧力室５２に共通の共通流路（共通液室）５５を備え、振動板５６に形成された供給口５４を介して圧力室５２と共通流路５５と連通させる。また、共通流路５５の少なくとも一部を貫通するように、振動板５６の圧電アクチュエータ配設面から垂直方向に立ち上がるように垂直配線部材が形成され、該垂直配線部材を介して個別電極５７及び圧力センサ５９の取出電極１０２は共通流路５５の上面（振動板５６と反対側）に設けられるフレキシブル基板の配線パターンと導通するように構成される。
【００８４】
このような構造を適用することで、インク室ユニット５３の配置を高密度化しても、図４に示す構造に比べて共通流路５５の体積を大きくすることができるとともに、供給口５４を含む供給側の流路抵抗を低減することができ、リフィル特性の向上が見込まれる。なお、圧電アクチュエータ５８には共通流路５５内のインクと接触しないようにカバーが設けられ、共通流路５５内に配設される垂直配線部材のインクと接触する面には所定の耐インク処理（絶縁処理）が施される。
【００８５】
〔メンテナンスユニットの説明〕
インクジェット記録装置１０には、ノズル５１の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ（不図示）やノズル面の清掃手段としてのクリーニングブレード（不図示）などのメンテナンスユニット（不図示）が設けられている。
【００８６】
これらキャップ及びクリーニングブレード等を含むメンテナンスユニットは、移動機構（不図示）によってヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置からヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。
【００８７】
キャップは、昇降機構によってヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップを所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面をキャップで覆う。
【００８８】
印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、圧電アクチュエータ５８が動作してもノズル５１からインクを吐出できなくなってしまう。
【００８９】
このような状態になる前に（圧電アクチュエータ５８の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で）圧電アクチュエータ５８を動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべくキャップ（インク受け）に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出）が行われる。
【００９０】
また、ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入した場合、圧電アクチュエータ５８が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合にはヘッド５０にキャップを当て、吸引ポンプ等の吸引装置で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンクへ送液する。
【００９１】
この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。
【００９２】
本例に示すインクジェット記録装置１０は、圧力室５２に気泡が発生していると判断されると、上述した吸引などのメンテナンス処理（回復処理）が実行される。本例では、気泡除去処理の一例としてキャップをヘッド５０に密着させて各ノズルからヘッド５０内のインクを吸引する態様を示したが、もちろん、吸引以外の処理によって圧力室５２内の気泡を除去してもよい。
【００９３】
クリーニングブレードは、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構（ワイパー）によりヘッド５０のインク吐出面（ノズル板表面）に摺動可能である。ノズル板にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレードをノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。なお、該ブレード機構によりインク吐出面の汚れを清掃した際に、該ブレードによってノズル５１内に異物が混入することを防止するために予備吐出が行われる。
【００９４】
〔制御系の説明〕
図５はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４、圧力検出部８５等を備えている。
【００９５】
通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ（Universal serial bus)、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦メモリ７４に記憶される。
【００９６】
メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【００９７】
システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータなどのモータ８８や後乾燥部４２のヒータ等のヒータ８９を制御する制御信号を生成する。
【００９８】
メモリ７４には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、メモリ７４は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。
【００９９】
モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。また、ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２やインクジェット記録装置１０内、ヘッド５０内の温度調整用ヒータなどのヒータ８９を駆動するドライバである。
【０１００】
プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成された印字データ（ドットデータ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介してヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【０１０１】
プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【０１０２】
ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド５０の圧電アクチュエータ５８を駆動する。即ち、ヘッドドライバ８４では、プリント制御８０から得られたドットデータに基づいて圧電アクチュエータ５８へ供給される駆動信号が生成され、該駆動信号は、所定の回路及び配線等を介して各圧電アクチュエータ５８へ供給される。なお、ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０１０３】
即ち、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、メモリ７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データがメモリ７４に記憶される。
【０１０４】
メモリ７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、該プリント制御部８０においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。
【０１０５】
ヘッドドライバ８４は、画像バッファメモリ８２に記憶されたドットデータに基づき、ヘッド５０の駆動制御信号を生成する。ヘッドドライバ８４で生成された駆動制御信号がヘッド５０に加えられることによって、ヘッド５０からインクが吐出される。記録紙１６の搬送速度に同期してヘッド５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１６上に画像が形成される。
【０１０６】
圧力検出部８５は、図４に示した圧力センサ５９から得られる検出信号に所定の信号処理を施し、圧力室５２に発生する圧力を検出してその圧力情報をプリント制御部８０へ送出する。プリント制御部８０では、該圧力情報に基づいて各ノズル５１及び圧力室５２（インク室ユニット５３）内に気泡が発生しているか否かを判断し、気泡が発生していると判断されたノズル５１及び圧力室５２に対して所定の回復処理を実行するようにシステムコントローラ７２等の各部に制御信号を送出する。
【０１０７】
例えば、気泡が発生しているノズル５１及び圧力室５２が存在すると、プリント制御部８０はその情報（信号）をシステムコントローラ７２に送り、上述したキャップをヘッド５０のノズル形成面に密着させるようにキャップ移動機構を動作させ、吸引ポンプを動作させてノズル５１側からヘッド５０（ノズル５１及び圧力室５２）内の気泡除去処理を実行する。なお、圧力検出部８５の構成及び圧力検出制御の詳細は後述する。
【０１０８】
図５のプログラム格納部９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記憶媒体のうち、複数種類の記憶媒体を備えてもよい。なお、プログラム格納部９０は動作パラメータ等の記憶手段（不図示）と兼用してもよい。
【０１０９】
なお、本例では、機能ブロックとしてシステムコントローラ７２やメモリ７４、プリント制御部８０などを個別のブロックとして図示したが、これらを集積化して１つのプロセッサとして構成してもよい。また、システムコントローラ７２の一部の機能と、プリント制御部８０の一部の機能と、を1つのプロセッサとして実現することも可能である。
【０１１０】
〔圧力検出部の説明〕
次に、図５に示す圧力検出部８５の詳細について説明する。図６は、圧力検出部８５及びその周辺の概略構成を示すブロック図である。
【０１１１】
図６に示すように、圧力検出部８５は、圧力センサ５９から得られた検出信号の電圧を計測する電圧計測部１４０と、該検出信号の周波数（周期）を計測する周波数演算部１４２と含んで構成されている。なお、図６には図示しないが、圧力検出部８５に、検出信号を増幅する増幅回路などの回路ブロックを備える態様がある。
【０１１２】
図６には、圧力センサ５９を１つだけ図示したが、圧力センサ５９はヘッド５０に備えられるインク室ユニット５３の数と同じ数だけ設けられている。例えば、Ｎ個の圧力センサ５９を備える態様では、各圧力センサ５９のそれぞれに対応するＮ個のスイッチ素子を有するスイッチアレイ（マルチプレクサ回路）によって、検出信号を取得する圧力センサ５９を選択的に切り替えるように構成すると、検出信号に所定の信号処理を施す回路ブロックを共通化することができ、圧力検出部８５の構成を簡素化することが可能である。
【０１１３】
図６に図示する符号１４４は、図４に図示する水平配線１３０、垂直配線１３２及び水平配線１３４を含む圧力センサ５９から圧力検出部８５への検出信号配線を示す。この検出信号配線１４４には、フレキシブル基板内に形成される検出信号を伝送する配線パターンも含まれる。また、符号１４８は、図４に図示する水平配線１０５を含むヘッドドライバ（駆動回路）８４から圧電アクチュエータ５８への駆動配線を示す。この駆動信号配線１４６も検出信号配線１４４と同様に、フレキシブル基板に形成される駆動信号を伝送する配線パターン等を含んでいる。
【０１１４】
上述した検出信号配線１４４及び駆動信号配線１４６間には、図６に符号１４８で図示する配線容量（浮遊容量）が存在する。図６には模式的に配線容量１４８を１つ図示したが、実際には検出信号配線１４４及び駆動信号配線１４６が配設される全領域にわたって配線容量１４８が存在することになる。
【０１１５】
例えば、図４において、振動板５６をはさんで水平配線１３４（検出信号配線１４４）と水平配線１０５（駆動信号配線１４６）が形成される部分にも配線容量１４８が存在することになる。
【０１１６】
図７には、圧力センサ５９及び検出信号配線１４４を含む検出信号系１８０と、圧電アクチュエータ５８及び駆動信号配線１４６を含む駆動信号系１８２の概略等価回路図を示す。
【０１１７】
図７に示すように、検出信号を伝送する検出信号配線１４４には、符号１５０，１５２，１５４で示す配線抵抗が存在する。この配線抵抗１５０，１５２，１５４の抵抗値はそれぞれ数Ω〜１００Ω程度である。
【０１１８】
また、圧力検出部８５の電圧計測部１４０は、入力抵抗１５６を有し、該入力抵抗１５６を介して圧力センサ５９から伝送される検出信号が取得される。なお、圧力センサ５９は図７に示す等価回路ではコンデンサとして表される。
【０１１９】
また、駆動信号を伝送する駆動信号配線１４６にも符号１６０，１６２，１６４で図示する配線抵抗が存在し、その抵抗値はそれぞれ数Ω〜１００Ω程度である。また、圧電アクチュエータ５８は図７の等価回路では並列接続されたコンデンサと抵抗で表される。
【０１２０】
なお、図７に示す等価回路では、ヘッドドライバ（駆動回路）８４は模式的に交流電圧源１６６と内部抵抗１６８で表され、図６に示す配線容量１４８は検出配線１４４と駆動信号配線１４６を結合するコンデンサとして表される。
【０１２１】
〔圧力検出の説明〕
次に、インクジェット記録装置１０における圧力室５２（インク室ユニット５３）の圧力検出について説明する。
【０１２２】
図８は、圧電アクチュエータ５８を動作させてノズル５１からインクを吐出させたときに圧力室５２に発生する圧力（圧力センサ５９から得られる検出信号）の波形を示す。図８の横軸は時間を示し、たて軸は圧力室５２の圧力を示している。
【０１２３】
図８に実線で図示する圧力波形２００は正常吐出状態の圧力波形であり、破線で図示する圧力波形２０２及び圧力波形２０４はそれぞれ吐出異常状態の圧力波形である。正常吐出状態では、圧力室５２の圧力波形は圧力室５２の共振周期Ｔと略同一周波数を有し、静定状態の圧力に収束する減衰振動波形である。
【０１２４】
一方、吐出異常状態では、圧力波形は圧力室５２の共振周期Ｔと異なる周期を有する減衰振動波形となる。図８では、圧力波形２０２の周期はＴ’であり、圧力波形２０４の周期はＴ”である。
【０１２５】
なお、図８に示す吐出異常状態の圧力波形２０２，２０４は正常吐出状態の圧力波形と略同一のピーク値Ｐｐを有しているが、吐出異常状態では圧力波形のピーク値が正常状態の圧力波形のピーク値と異なることがある。
【０１２６】
図８に示す圧力波形２０２は、正常吐出時の圧力波形２００よりも周期小さくなっており（Ｔ’＜Ｔ）、このような圧力波形が得られる場合には圧力室５２内に大きなサイズの気泡が発生していると判断することができる。
【０１２７】
また、圧力波形２０４は、正常吐出時の圧力波形２００よりも周期が大きくなっており（Ｔ”＞Ｔ）、このような圧力波形が得られる場合には、圧力室５２内に小さな気泡が発生していると判断することができる。
【０１２８】
即ち、圧力室５２の圧力波形の周期Ｔ１（周波数ｆ１＝１／Ｔ１）を検出し、検出された圧力波形の周期Ｔ１と圧力室５２の共振周期Ｔとを比較して、圧力室５２内の気泡発生の有無及び該気泡のサイズを判断することができる。
【０１２９】
図９(a)には、圧電アクチュエータ５８をステップ応答させるときの駆動信号２２０を示し、図９(b)は圧電アクチュエータ５８をステップ応答させたときに圧力センサ５９から得られる検出信号２２２を示す。駆動信号２２０は略１０Ｖの電圧を有し、検出信号２２２は５Ｖ〜１０Ｖの電圧を有している。検出信号２２２の電圧は図５に示す圧力検出部８５において所定のゲインにより増幅可能である。
【０１３０】
この検出信号２２２は、理想的な状態（例えば、圧力室５２に気泡が発生していない状態）における圧力室５２に発生する圧力波形と相似の関係を有し、検出信号２２２は、圧力室５２の共振周期Ｔと同じ周期（共振周波数ｆと同じ周波数）を有している。なお、検出信号２２２の周期は、最初の極小値となるタイミングｔｐ１から、次の極小値となるタイミングｔｐ２までの時間間隔を検出信号２２２の周期Ｔ１としている。
【０１３１】
なお、検出信号の周期Ｔ１に代わり検出信号の周波数ｆ１を求めてもよい。検出信号の周波数ｆ１は上記検出信号の周期Ｔ１の逆数（ｆ１＝１／（ｔｐ２−ｔｐ１））として求めることができる。
【０１３２】
なお、所定の電圧しきい値Ｖｔｈ（図９(d)参照）を用いて検出信号２２２の周期Ｔ１を算出する方法を適用してもよい。なお、上述した電圧しきい値Ｖｔｈは、検出信号の最初から少なくとも２波目までが（少なくとも１周期分の波形が）当該しきい値と交差するように、検出信号と電圧しきい値Ｖｔｈが交差するタイミングが３つ以上存在するように決められる。
【０１３３】
電圧しきい値Ｖｔｈを用いて検出信号２２２の周期Ｔ１を求める場合、図６に示す圧力検出部８５には該電圧しきい値を設定する電圧しきい値設定部や該電圧しきい値を記憶する記憶部（メモリ）が備えられる。
【０１３４】
図９(c)には、駆動信号２２０によって圧電アクチュエータ５８をステップ応答させたときに、図６に示す配線容量１４８を介して検出配線１４４に混入する（検出信号２２２に重畳される）ノイズ成分２２４を示す。このノイズ成分２２４は。駆動信号２２０の立ち下がりエッジ（リーディングエッジ）に同期したパルス状の波形を有し、タイミングｔｐ１’（≠ｔｐ１）においてそのピーク値が｜Ｖｐ’｜（＞｜Ｖｐ｜）となっている。
【０１３５】
図９(d)には、図９(c)に示すノイズ成分２２４が重畳された検出信号２２６を示す。実際に得られる検出信号には、図９(c)に示すノイズ成分２２４以外にも様々なノイズ成分が重畳されるが、ここでは、図９(c)に示すノイズ成分２２４が重畳された検出信号２２６について説明する。
【０１３６】
該検出信号２２６は、タイミングｔｐ１’（≠ｔｐ１）においてそのピーク値が｜Ｖｐ’｜（＞｜Ｖｐ｜）となる。このようなノイズ成分が重畳された検出信号２２６の周期Ｔ２を算出すると、そのピーク値を用いる方法では、最初の極小値となるタイミングがｔｐ１からｔｐ１’にずれてしまい、図９(b)に示す検出信号２２２の周期Ｔ１とは異なるＴ２（図９(d)に示す例ではＴ２＞Ｔ１）となってしまう。
【０１３７】
また、電圧しきい値Ｖｔｈを用いて検出信号２２６の周期（Ｔ２’）を算出しても、検出信号２２６が最初に電圧しきい値Ｖｔｈと交差するタイミングｔｔｈ１’と、検出信号２２２が最初に電圧しきい値Ｖｔｈと交差するタイミングｔｔｈ１が異なるために、検出信号Ｔ２の周期が正確に検出できないといった問題が発生してしまう。
【０１３８】
本例では、図１０(a)に示すように、検出信号に重畳される駆動信号のノイズ成分２２４’の減衰時間（電圧ピーク値となるタイミングから電圧ピーク値の７０％の電圧となるまでの時定数）Ｔ３を圧力室の共振周期Ｔよりも長くすることで（即ち、Ｔ３＞Ｔとなるように）、検出信号における駆動信号のノイズの影響を排除して、正確に検出信号の周期Ｔ１を算出することが可能になる。これにより、圧力室５２の状態（気泡の存在、圧力室５２内のインクの粘度変化、温度変化など）を正確に検出することができる。更に、吐出異常（不吐出など）の発生を検知または未然に検知することができ、印字品質を向上することができる。
【０１３９】
図１０(b)には、図１０(a)に波形を示す駆動信号のノイズ成分２２４’が重畳された検出信号２２６’ を示す。なお、図１０(b)に破線で示す波形は、ノイズが重畳されていない検出信号２２２（図９(b)参照）である。
【０１４０】
図１０(b)に示すように、検出信号２２６’では、極大値及び極小値が検出信号２２２と異なるが、極大値及び極小値となるタイミングが検出信号２２２と略同一となるので、検出信号２２６’の周期Ｔ４は、図９(b)に示す検出信号２２２の周期Ｔ１と略同一（即ち、Ｔ４＝Ｔ１）となる。なお、電圧しきい値Ｖｔｈを用いて検出信号２２６’の周波数を算出しても、検出信号２２６’の周期Ｔ４は検出信号２２２の周期Ｔ１と略同一となる。
【０１４１】
図１０(a)に示すノイズ成分２２４’の減衰時間Ｔ３は、図８に示す配線容量１４８の静電容量Ｃと、電圧計測部１４０の入力抵抗１５６の抵抗値Ｒと、を用いて、Ｔ３＝Ｃ×Ｒと表すことができる。即ち、配線容量１４８の静電容量Ｃと圧力室５２の共振周期Ｔを予め求めておき、Ｔ３＞Ｔとなる入力抵抗１５６の抵抗値Ｒを求めればよい。
【０１４２】
配線容量１４８の静電容量Ｃは、ＬＣＲメータなどの計測器を用いて測定した系全体（または、系の一部）の測定値から解析して算出することが可能である。また、圧力室５２の共振周波数ｆ１は、材料やサイズかなどの設計条件から求められる。
【０１４３】
配線容量１４８の静電容量Ｃ、入力抵抗１５６の抵抗値Ｒの一例を挙げると、Ｃ＝１ｐＦ、Ｒ＝１００ｋΩ〜５ＭΩであり、このときのノイズ成分２２４’の減衰時間Ｔ３は０．１μｓｅｃ〜１μｓｅｃとなる。例えば、圧力室５２の共振周期Ｔが２００ｋＨｚの場合には、入力抵抗１５６の抵抗値Ｒは５ＭΩ以上となる。また、圧電アクチュエータ５８の静電容量は略５ｐＦであり、圧力センサ５９の静電容量は略０．２ｐＦである。
【０１４４】
本例の圧力室５２の圧力検出のフローチャートを図１１に示す。本例の圧力検出は、吐出動作に対してリアルタイムに行われる。即ち、圧電アクチュエータ５８の駆動ごとに圧力センサ５９から検出信号を取得して、圧力室５２に発生する圧力の検出が行われる。
【０１４５】
図１１に示すように、圧電アクチュエータ５８がインク吐出のために動作すると（スタート、ステップＳ１０）、図５に示す圧力検出部８５は圧力センサ５９から検出信号を取得する（ステップＳ１２）。圧力検出部８５では、図６に示す電圧計測部１４０で、検出信号の電圧が計測され、所定のメモリ（例えば、図５に示す画像バッファメモリ８２）に記憶される（ステップＳ１４）。また、周波数演算部１４２によって検出信号の周期（検出周期、例えば、図１０(b)のＴ４）が求められ、所定のメモリに記憶される（ステップＳ１６）。
【０１４６】
上記検出周期Ｔ４が圧力室５２の共振周期Ｔと比較され（ステップＳ１８）、検出周期Ｔ４が圧力室５２の共振周期Ｔよりも小さい場合には（ＹＥＳ判定）、大サイズの気泡が圧力室５２内に発生していると判断され（ステップ２６）、当該圧力室５２（ノズル５１）に回復処理が施される（ステップ２８）。ステップＳ２８における回復処理が終了すると、ステップＳ１２に戻る。
【０１４７】
一方、ステップＳ１８において検出周期Ｔ４が圧力室５２の共振周期Ｔよりも大きい場合には（ＮＯ判定），ステップＳ２０に進み、検出周期Ｔ４が圧力室５２の共振周期Ｔよりも大きいか否かが判断される。検出周期Ｔ４が圧力室５２の共振周期Ｔよりも大きい場合には（ＹＥＳ判定）、小サイズ気泡が圧力室５２に発生してと判断され、ステップＳ２８に進み当該圧力室５２（ノズル５１）に回復処理が施される。
【０１４８】
ステップＳ２８に示す回復処理の一例を挙げると、大サイズの気泡に対応する回復処理及び中サイズの気泡に対応する回復処理では、気泡のサイズに応じてパージ時間が設定される。具体的には、大サイズの気泡除去を行う場合には、中サイズの気泡除去に比べてパージ時間が長く設定される。このように、気泡のサイズに応じて回復処理時間を変える制御によれば、従来の単なる時間管理や印字間隔に応じて行われる回復制御に比べて、回復処理時間の短縮が見込まれる。
【０１４９】
また、ステップＳ２０において検出周期Ｔ４が圧力室５２の共振周期Ｔと略同一の場合には（ＮＯ判定）、圧力室５２に気泡が発生していないと判断され（ステップＳ２２）、ステップＳ１２に戻る。
【０１５０】
上記の如く構成されたインクジェット記録装置１０では、圧力検出部８５（電圧計測部１４０）の入力抵抗１５６の抵抗値Ｒ及び配線容量１４８の静電容量Ｃによって決まる検出信号に重畳されるノイズの減衰時間Ｔ３と圧力室５２の共振周期Ｔとの関係が、Ｔ３＞Ｔの関係を満たすように構成されるので、圧力室５２に発生する圧力を正確に検知することができ、吐出への影響を正確に捉えることができる。
【０１５１】
〔応用例〕
次に、本発明の実施形態に係る応用例について説明する。本応用例では、電圧しきい値Ｖｔｈを用いて検出信号の周波数を求める態様において、液体未充填時における検出信号（即ち、検出信号の駆動信号によるノイズ成分）に基づいて、電圧しきい値Ｖｔｈのシフト値ΔＶｔｈを算出して記憶しておき、検出信号の周波数を算出する際にはこのシフト値ΔＶｔｈだけシフトした補正電圧しきい値Ｖｔｈ’（＝Ｖｔｈ−ΔＶｔｈ）が用いられる。このシフト値ΔＶｔｈ及び補正電圧しきい値Ｖｔｈ’は所定のメモリ（例えば、図５の画像バッファメモリ８２や不図示のメモリ）に記憶される。
【０１５２】
図１２(a)には、圧電アクチュエータ５８を引き押し駆動する際に印加される駆動信号３００を示し、図１２(b)には、図１２(a)に示す駆動信号３００を印加して圧電アクチュエータ５８を駆動して得られたインク未充填時の圧力室５２の圧力を検出した駆動信号によるノイズ成分３０２を示す。
【０１５３】
図１２(a)に示すように、駆動信号３００は、圧電アクチュエータ５８の引き動作に対応する第１の駆動要素３００Ａと、圧電アクチュエータ５８の変形量を所定の期間一定に維持する第２の駆動要素３００Ｂと、圧電アクチュエータ５８の押し動作に対応する第３の駆動要素３００Ｃ、とを有して構成される。
【０１５４】
即ち、駆動信号３００は、タイミングｔ１からｔ２までの期間は第１駆動要素であり、タイミングｔ２からタイミングｔ３までの期間は第２の駆動要素であり、タイミングｔ３からタイミングｔ４までの期間は第３の駆動要素となっている。
【０１５５】
図１２(b)に示すノイズ成分３０２の平均値（タイミングｔ２からタイミングｔ３までの期間のノイズ波形の底辺部３０２Ａの平均電圧）がシフト値ΔＶｔｈとなり、このシフト値ΔＶｔｈが所定のメモリに記憶される。図１２(d)に示すノイズ成分３０２’（減衰時間が比較的短い場合）では、ノイズ成分３０２’の波形の底辺部３０２Ａ’が一定電圧にならないので、タイミングｔ２からタイミングｔ３までの期間の平均電圧をシフト値ΔＶｔｈとして所定のメモリに記憶する。このタイミングｔ２は駆動信号３００の第１の駆動要素３０２Ａのピークタイミングであり、タイミングｔ３は第３の駆動要素３００Ｃの開始タイミングである。
【０１５６】
図１２(c)に示すように、このようにして得られたシフト値ΔＶｔｈだけ電圧しきい値Ｖｔｈをシフトさせることで、駆動信号によるノイズ成分の影響を排除して、正確に検出信号の周期（周波数）を得ることができる。図１２(c)に示す符号３０４は、駆動信号３００によるノイズが重畳された検出信号を示し、符号３０６は、該ノイズ成分が重畳されていない検出信号を示す。
【０１５７】
図１３は、インクジェット記録装置１０の印字制御の概略を示すフローチャートである。図１３に示すように、印字制御の開始時または、電源オン時や省電力モードからの復帰時に（ステップＳ１００）、検出周波数の算出に用いられるしきい値が設定される（ステップＳ１０２）。
【０１５８】
しきい値設定の流れを図１４に示す。図１４に示すしきい値設定では（ステップＳ１０２）、駆動信号による検出信号のノイズ成分が測定され（ステップＳ１２０）、該ノイズ成分の平均値が算出され（ステップＳ１２２）、該ノイズ成分の平均値は所定の記憶素子に記憶される（ステップＳ１２４）。
【０１５９】
ステップＳ１２４で記憶されたノイズ成分のしきい値がデフォルト電圧しきい値に加算され（ステップＳ１２６）、電圧しきい値が更新され（ステップＳ１２８）、しきい値設定は終了する（ステップＳ１３０）。
【０１６０】
図１４に示すしきい値設定では、予め決められたデフォルトの電圧しきい値（例えば、図１２(b)に示す電圧しきい値Ｖｔｈ）に対するシフト値（例えば、図１２(b)に示すシフト値ΔＶｔｈ）を算出する態様を示したが、デフォルトの電圧しきい値を持たずに駆動信号のノイズ成分を電圧しきい値として用いてもよい。
【０１６１】
図１３のステップＳ１０２において、検出周期を算出するための電圧しきい値が設定されると、所定の印字データに基づいて印字（画像記録）が実行されるとともに、リアルタイムに圧力室５２の圧力検出が行われる（ステップＳ１０４）。
【０１６２】
所定の印字が終了すると（ステップ１０６）、次の印字データがあるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。
【０１６３】
次の印字データがある場合には（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１０４に進み、当該印字データに基づく印字が実行され、次の印字データがない場合には（ＮＯ判定）、当該印字制御は終了される。なお、印字データがない場合には、省電力モード（待機モード）に移行してもよい。
【０１６４】
本応用例によれば、検出信号に重畳される駆動信号によるノイズ成分を測定して、このノイズ成分に基づいて検出信号の周期（検出周期）を算出する際に用いるしきい値Ｖｔｈをシフトさせるので、圧力室５２の圧力の周波数変動を正確に検知し、吐出への影響を正確に捉えることができる。
【０１６５】
上記実施形態では、記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するページワイドのフルライン型ヘッドを用いたインクジェット記録装置を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、短尺の記録ヘッドを往復移動させながら画像記録を行うシャトルヘッドを用いるインクジェット記録装置についても本発明を適用可能である。
【０１６６】
上記実施形態ではヘッドに備えられるノズルからインクを吐出させて、記録紙１６上に画像を形成するインクジェット記録装置を示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、レジストなどインク以外の液体で画像（立体形状）を形成する画像形成装置や、ノズル（吐出孔）から薬液、水などを吐出されるディスペンサ等の液体吐出装置などにも広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の全体構成図
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図
【図３】ヘッドの構造例を示す平面透視図
【図４】ヘッドの立体構造を示す断面図
【図５】図１に示したインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図
【図６】図５に示す圧力検出部の詳細構成を示すブロック図
【図７】駆動信号系と検出信号系の等価回路図
【図８】検出信号の周波数を説明する図
【図９】圧力センサから得られた検出信号を説明する図
【図１０】駆動信号によるノイズ成分の減水時間を説明する図
【図１１】本発明の圧力検出制御の流れを示すフローチャート
【図１２】本発明に係る応用例を説明する図
【図１３】印字制御の流れの概略を示すフローチャート
【図１４】しきい値設定のフローチャート
【符号の説明】
【０１６８】
１０…インクジェット記録装置、１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５８…圧電アクチュエータ、５９…圧力センサ、８０…プリント制御部、８５…圧力検出部、１４０…電圧計測部、１４２…周波数ステップＳ演算部、１０５，１４６…駆動信号配線、１３０，１３２，１３４，１４４…検出信号配線、１４８…配線容量、１５６…入力抵抗
【図１】
2007216581.tif 000003
【図２】
2007216581.tif 000004
【図３】
2007216581.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007216581.tif 000009
【図８】
2007216581.tif 000010
【図９】
2007216581.tif 000011
【図１０】
2007216581.tif 000012
【図１１】
2007216581.tif 000013
【図１２】
2007216581.tif 000014
【図１３】
2007216581.tif 000015
【図１４】
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