(57)【要約】【課題】通常時と検査時で液滴の差異を減らし、検査精度を向上させることができる、液滴吐出ヘッド検査装置の提供。【解決手段】  液体Ｌを吐出するノズル４１と連通する圧力室４３及び該圧力室内の前記液体を加圧して吐出させる圧電素子４４を備える液滴吐出ヘッド４を検査する液滴ヘッド検査装置５００であって、前記ノズルから吐出された前記液体を受ける電極５と、前記ノズル表面付近にある前記液体を帯電させるように前記電極に電圧を印加して電界を形成する電圧印加手段６と、前記ノズルから帯電された状態で吐出された前記液体が前記電極に到達する際の電気的変化を検知する検知手段７と、検知した前記電気的変化に基づいて前記液体の液滴の飛翔速度を求める演算手段５２と、前記液滴吐出ヘッドを検査するとき、前記電極へ印加する印加電圧に基づいて、前記圧力室内の圧力を調整させる制御手段５１と、を備える。【選択図】図１
2017013446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するノズルと連通する圧力室及び該圧力室内の前記液体を加圧して吐出させる圧電素子を備える液滴吐出ヘッドから噴射される液滴の飛翔速度を測定する液滴ヘッド検査装置であって、
前記液滴吐出ヘッドの対向可能な領域に配置され、前記ノズルから吐出された液体を受ける電極と、
前記ノズル表面付近にある前記液体を帯電させるように、前記電極に電圧を印加して電界を形成する電圧印加手段と、
前記ノズルから帯電された状態で吐出された前記液体が、前記電極に到達する際の電気的変化を検知する検知手段と、
前記検知手段が検知した前記電気的変化に基づいて、前記液体の液滴の飛翔速度を求める演算手段と、
前記液滴吐出ヘッドの前記圧力室内の圧力を調整させる、制御手段と、を備えており、
前記液滴吐出ヘッドを検査するとき、前記制御手段は、前記電圧印加手段が前記電極へ印加する印加電圧に基づいて、前記圧力室内の圧力を調整させる、
液滴吐出ヘッド検査装置。
【請求項２】
当該液滴ヘッド検査装置は、前記液体が前記液滴吐出ヘッドから離れた直後に、前記電圧印加手段が前記電極へ印加する電圧を変更するように制御する印加電圧制御手段を備える、
請求項１に記載の液滴吐出ヘッド検査装置。
【請求項３】
前記印加電圧制御手段は、前記液体が前記液滴吐出ヘッドから離れた直後に、前記電圧印加手段での印加電圧をゼロにし、前記電極と前記液滴吐出ヘッドとの間の電界を消滅させる、
請求項２に記載の液滴吐出ヘッド検査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の前記液滴吐出ヘッド検査装置と、
前記液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドの前記圧力室内の圧力を調整する圧力調整手段と、を備える、画像形成装置。
【請求項５】
前記圧力調整手段は、前記液滴吐出ヘッドの前記圧力室と内部が連通する液体収容容器と、前記液体収容容器の負圧を調整する圧力調整ポンプと、前記液体収容容器の液体の圧力を測定する圧力検知手段とを備え、
前記液滴吐出ヘッドが液滴を吐出して画像を形成するときと、前記液滴吐出ヘッド検査装置が前記液滴吐出ヘッドを検査するときに、前記圧力調整手段は、前記電圧印加手段が前記電極へ印加する印加電圧に基づいて、前記液体収容容器の負圧を調整することで前記圧力室内の圧力を調整し、前記ノズルに対する前記液体の液面を調整する、
請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記液滴吐出ヘッドは、前記電圧印加手段から電圧が印加され、前記液体収容容器に収容された前記液体を帯電させるヘッド側電極を備え、
前記液滴吐出ヘッド検査装置は、前記液体が前記液滴吐出ヘッドから離れた直後に、前記電圧印加手段が前記電極及び前記ヘッド側電極へ印加する電圧を変更するように制御する、印加電圧制御手段を備える、
請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド検査装置によって実行する検査方法であって、
ノズル表面付近にある液体を帯電させるべく、前記液滴吐出ヘッドの対向可能な領域に配置され、前記ノズルから吐出された液体を受ける電極に印加し、電界を形成するための印加電圧を設定する印加電圧設定工程と、
設定された前記印加電圧に応じて前記液滴吐出ヘッド内の圧力を調整する圧力調整工程と、
前記電極に設定された電圧を印加して電界を形成し、前記ノズル表面付近にある液体を帯電させる、電圧印加工程と、
帯電された前記液体を吐出させる液滴吐出工程と、
前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴を前記電極が受けた電気的変化を検知する検知工程と、
前記検知工程により検知された電気的変化に基づいて、前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴の吐出速度を演算する演算工程と、を有する、
液滴吐出ヘッドの検査方法。
【請求項８】
前記液体が液体吐出ヘッドから離れた直後に前記電極へ印加する電圧値を制御する工程を有する、
請求項７に記載の液滴吐出ヘッドの検査方法。
【請求項９】
前記演算工程において、前記液滴吐出ヘッドを駆動してから前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴を受けて任意の電気的変化が発生するまでの時間を使用して、前記液滴の飛翔速度を演算する、
請求項７又は８に記載の液滴吐出ヘッドの検査方法。
【請求項１０】
前記演算工程において、前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴を前記電極が受けて任意の電気変化が発生した後で、飛翔液滴速度と相関のある電気的変化を使用して、液滴飛翔速度を演算する、
請求項７又は８に記載の液滴吐出ヘッドの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド検査装置、該液滴吐出ヘッド検査装置を搭載する画像形成装置、及び液滴吐出ヘッド検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、一般に、複数のノズルを有するヘッド部と、各色の各ノズルがそれぞれ連通する各色用のインク液室と、各色用のノズルに対応して配設されたアクチュエータとを有している。アクチュエータ（例えば、圧電素子）の変位や発熱等によってインク液室内のインクを加圧してノズルからインク液滴（インク滴）を噴射させて、用紙（印写媒体）へ記録を行っている。
【０００３】
ところが、インクジェットプリンタは、微細なノズルを通してインク滴を噴射するため、インク滴がノズルの先端に付着固化する等によってインクの噴射性能が悪化して、形成画像の画像品質が劣化することがある。
【０００４】
そこで、従来からインクジェットプリンタでは、ノズルの噴射口部分をクリーニング（ワイピング、吸引動作）して増粘したインクを除去するクリーニング機構部等を備えている。このクリーニング機構部においてインクのクリーニングを実施するかどうかの判断に用いるため、噴射されたインクのインク液滴の飛翔速度を検出する（測定する）検査装置を備える装置も提案されている。
【０００５】
このような検査装置において、全体のノズルのインク滴検出処理時間を短縮するために、検査対象のノズル毎に、インクを受け取る検知部材と、ノズルから噴射されるインク滴に順次逆極性に帯電させる技術がある（特許文献１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１の検査方法では、検査の際、印加電圧によるノズル表面付近に発生する電荷と、液滴吐出ヘッド−電極間の電界により、ノズル内の液体が電極側に動く力（静電力）が働くことで、ノズル内メニスカス位置が正常な位置からずれてしまうおそれがあった。
【０００７】
また、ヘッド−電極間電界により、帯電した状態で吐出した飛翔液滴が加速してしまう。これらにより、通常時と検査時で飛び方が一様ではなくなり、十分な検査精度が得られないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、通常時と検査時で液滴の差異を減らし、検査精度を向上させる、液滴吐出ヘッド検査装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、液体を吐出するノズルと連通する圧力室及び該圧力室内の前記液体を加圧して吐出させる圧電素子を備える液滴吐出ヘッドから噴射される液滴の飛翔速度を測定する液滴ヘッド検査装置であって、
前記液滴吐出ヘッドの対向可能な領域に配置され、前記ノズルから吐出された液体を受ける電極と、前記ノズル表面付近にある前記液体を帯電させるように、前記電極に電圧を印加して電界を形成する電圧印加手段と、前記ノズルから帯電された状態で吐出された前記液体が、前記電極に到達する際の電気的変化を検知する検知手段と、前記検知手段が検知した前記電気的変化に基づいて、前記液体の液滴の飛翔速度を求める演算手段と、前記液滴吐出ヘッドの前記圧力室内の圧力を調整させる、制御手段と、を備えており、
前記液滴吐出ヘッドを検査するとき、前記制御手段は、前記電圧印加手段が前記電極へ印加する印加電圧に基づいて、前記圧力室内の圧力を調整させる、
液滴吐出ヘッド検査装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、これらの問題を鑑み、通常時と検査時で液滴の差異を減らし、検査精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド検査装置の構成模式図。
【図２】液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド検査装置のブロック図。
【図３】液滴吐出ヘッド及びサブタンク説明図。
【図４】負圧を形成せずに、電圧を印加したときのメニスカス位置説明図。
【図５Ａ】検査の際、負圧形成時の電極及び液体が含まれる液滴吐出ヘッドの電圧の模式図。
【図５Ｂ】検査の際、液滴吐出直後の電極及び液滴吐出ヘッドの電圧の模式図。
【図５Ｃ】検査の際、印加電圧を０Ｖにした直後の電極及び液滴吐出ヘッドの電圧の模式図。
【図５Ｄ】検査の際、液滴飛翔途中の電極及び液滴吐出ヘッドの電圧の模式図。
【図６】吐出液滴の飛翔速度測定のフローチャート。
【図７】液滴吐出ヘッドの駆動波形と検知基板の出力波形。
【図８】検知基板の出力波形。
【図９】検知時間に対する液滴飛翔速度の回帰式のグラフ。
【図１０】インクジェットプリンタを説明する斜視図。
【図１１】インクジェットプリンタを説明する側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００１３】
＜液滴吐出装置・液滴吐出ヘッド検査装置＞
図１〜図２を参照して、本発明の一実施形態の液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド検出装置の装置構成を説明する。図１は液滴吐出装置４００及び液滴吐出ヘッド検査装置５００の構成模式図であり、図２は、液滴吐出装置４００及び液滴吐出ヘッド検査装置５００のブロック図である。
【００１４】
インクカートリッジ１に接続された液滴吐出装置４００は、キャリッジ９３とヘッド制御部２０とを備える。ヘッド制御部２０は、圧力調整コントローラ２１、記憶手段２２、及び駆動コントローラ２３を備えている。
【００１５】
キャリッジ９３には、チュービングポンプ２、サブタンク３、変位量測定センサ（検知センサ）３６、液滴吐出ヘッド（記録ヘッド）４、電極９、及びドライバＩＣ２４が設けられている。
【００１６】
液滴吐出ヘッド検査装置５００は、検査機構部１１８と制御部５０とを備えている。
【００１７】
制御部５０は、検査コントローラ（制御手段）５１と、演算手段５２と、記憶手段５３とを備える。
【００１８】
制御部５０に設けられた検査コントローラ５１は、圧力調整コントローラ２１に液滴吐出ヘッド４の液室４３内の圧力を調整させる制御手段として機能するとともに、印加電圧制御手段として機能する。検査コントローラ５１は、高速可変電源６に対して、電圧値を指示する。
【００１９】
検査機構部１１８は液滴吐出ヘッド４を備えるキャリッジ９３の主走査方向の移動範囲であって非画像形成領域に配置される（図１０参照）。
【００２０】
検査機構部１１８は、電源６、抵抗８、電極プレート（電極）５、検知基板７を備える。
【００２１】
電源６は、印加電圧源であり電圧の高速可変が可能な高速可変電源である。電源６及び保護抵抗８が、電圧印加手段として機能する。電源６のプラス側は、保護抵抗８を介して電極プレート５に接続され、電源６のマイナス側は、液滴吐出ヘッド４内のインク（液体）Ｌを帯電させるヘッド側電極９に接続されている。
【００２２】
電極プレート５は、金属等の導電性を有する板状形状である。
【００２３】
検知基板７は、電極プレート５に接続されている。検知基板７は、フィルター回路７１、増幅回路７２、及びＡ／Ｄ変換回路７３等を備える。これらの構成により、検知基板７は、検知した波形を処理する処理回路として機能し、波形処理回路に搭載される抵抗、コンデンサ等の受動素子定数は、可変制御されることが好ましい。波形処理回路はさらにピークホールド回路を備えてもよい。検知基板７は、電気的変化を検出する検知手段として機能する。
【００２４】
制御部５０において、演算手段５２は、データをストレージ可能で演算機能を備えるコントローラにより構成される。
【００２５】
このような構成において、少なくとも印刷動作の非駆動時に、液滴吐出ヘッド４を備えるキャリッジ９３を、液滴吐出ヘッド検査装置５００の検査機構部１１８に対向可能な領域に位置させて、液滴吐出ヘッド４の各ノズル４１のインク滴噴射性能を検出する。
【００２６】
＜＜画像形成動作＞＞
図２を参照して液滴吐出装置４００における画像形成動作について説明する。図２において、液滴吐出装置４００は、画像形成、液滴の検知の際に利用される。
【００２７】
液滴吐出装置４００が画像形成に利用されるとき、ヘッド制御部２０の駆動コントローラ２３は、液滴吐出ヘッド４に接続され、キャリッジ９３内に設けられたドライバＩＣ２４に、駆動波形と制御信号を与える。ドライバＩＣ２４へ駆動波形が供給されて、ドライバＩＣ２４から圧電素子（アクチュエータ）４４へ駆動波形が印加されると、圧電素子４４が伸縮して液室（圧力室）４３から液滴を吐出させる。
【００２８】
詳しくは、システムコントローラ７０からの画像データを基にして、駆動コントローラ２３は１又は複数の駆動パルスで構成される駆動信号をドライバＩＣ２４に対して出力する。
【００２９】
ドライバＩＣ２４は、キャリッジ９３内に設けられ、液滴吐出ヘッド４に設けられた圧電素子（アクチュエータ）４４へ電気的信号を印加する。詳しくは、ドライバＩＣ２４は、シリアルに入力される液滴吐出ヘッド４の１行分に相当する画像データに基づいて駆動コントローラ２３から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択して吐出パルスを生成する。
【００３０】
そして、ドライバＩＣ２４からエネルギーを発生する圧電素子４４へ吐出パルス（駆動信号）が印加されると圧電素子４４が伸縮して液室４３を加圧し、液滴吐出ヘッド４から液滴を吐出させる。このとき、駆動信号を構成する駆動パルスの一部又は全部、及び駆動パルスを形成する波形用要素の全部又は一部を使用することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
【００３１】
なお、上記のヘッド制御部２０及び検査に用いる制御部５０は後述するインクジェットプリンタ１０００等の画像形成装置の制御システム８００内の設けられてもよく、制御部２０、５０は、画像形成等を指示するシステムコントローラ７０と接続されている。
【００３２】
＜＜ヘッド検査動作＞＞
ヘッド検査の動作について説明する。
【００３３】
液滴吐出ヘッド４を検査する際、キャリッジ９３を、液滴吐出ヘッド検査装置５００の検査機構部１１８に対向可能な領域である検査位置に移動させる。検査位置において、液滴吐出ヘッド４と電極プレート５とは１０数ｍｍ以下の距離に近接して対向する。
【００３４】
電源６のプラス側は、保護抵抗８を介して電極プレート５に接続され、電源６のマイナス側は、液滴吐出ヘッド４のヘッド側電極９に接続されている。
【００３５】
キャリッジ９３が検査位置まで移動したら、検査コントローラ５１は電源６へ電圧値を指示する。電源６は、電極プレート５とキャリッジ９３の内部であって、サブタンク３に接して設けられたヘッド側電極９に電圧を印加する。
【００３６】
ヘッド側電極９に電圧が印加されることで、液滴吐出ヘッド４のノズル（ノズル開口部）４１付近にある記録液体であるインクＬが帯電する。なお、ヘッド側電極９は、接地端子へ接続されている。
【００３７】
電極プレート５は、液滴吐出ヘッド４のノズル４１から吐出された吐出液滴を受ける（液滴が着弾する）。
【００３８】
検知基板７は、回路構成の波形処理により、電極プレート５で取り込んだ波形にフィルターをかけて検出し、微分を２回実施し、信号をアナログ信号へ変換する。また、増幅前または増幅後に、検出したピーク値をホールドしてもよい。検知基板７が、このような処理により、飛翔するインクＬが電極プレート５に到達する際の電気的な変化を検出する。
【００３９】
制御部５０において、演算手段５２は、検出した電気的な変化を基に演算する。
【００４０】
＜＜圧力調整手段の構成＞＞
液滴吐出ヘッド（記録ヘッド）４内の液室４３の圧力を調整する圧力調整手段３０は、カートリッジ１と、チュービングポンプ（圧力調整ポンプ）２と、サブタンク３と、圧力調整コントローラ２１とを備えている。
【００４１】
カートリッジ１は、サブタンク３へ供給するインクＬを収容する。チュービングポンプ２は、サブタンク３へのインクＬの送液／吸引をする。圧力調整コントローラ２１は、サブタンク３内圧力に応じてチュービングポンプ２を制御する。サブタンク３は、液滴吐出ヘッド４内に送液(供給)されるインクＬを一時的に収容する。
【００４２】
図３は、サブタンク及び液滴吐出ヘッド４の一例の断面図である。
【００４３】
タンクケース３４及び可撓性フィルム３１等で囲まれるインクを収容する収容部３３内部には、可撓性フィルム３１を外方に付勢するための弾性部材であるバネ（圧縮スプリング）３２を配設している。
【００４４】
収容部３３の上方には、カートリッジ１との間を連通し、チュービングポンプ２によってインクＬを搬送するインク供給口となるインク供給チューブ３５を接続してもよい。
【００４５】
タンクケース３４の上璧部であって、インクを収容する収容部３３の上方にはヘッド側電極９が設けられている。
【００４６】
また、タンクケース３４の側面上部には収容部３３を大気に開放するための大気開放機構（不図示）を備えてもよい。
【００４７】
このサブタンク３では、インクＬが充填された収容部３３内の空気又はインクＬを排出することによって、収容部３３内の体積変化に応じて可撓性フィルム３１が凹み（変形し）、可撓性フィルム３１の凹みに応じて収容部３３内に設置されたバネ３２が縮むことにより負圧が発生する。
【００４８】
サブタンク３の収容部３３に多くのインクＬが収容されている場合、バネ３２により、収容部３３の内部から可撓性フィルム３１を外方へと付勢している。サブタンク３の収容部のインクＬを排出する際、可撓性フィルム３１は凹む。
【００４９】
このように、収容部３３に存在するインクＬの量に応じて、可撓性フィルム３１が変位する。変位量測定センサ３６は、測定した変位量（サブタンク３内圧力）を圧力調整コントローラ２１へ出力する。
【００５０】
圧力調整コントローラ２１は、画像形成の際、システムコントローラ７０から指示されることにより、サブタンク３内圧力に応じてチュービングポンプ２を制御する。また、圧力調整コントローラ２１は、ヘッド検査の際、検査コントローラ５１の指示に基づいて、（システムコントローラ７０を介して）指示されることにより、サブタンク３内圧力に応じてチュービングポンプ２を制御する。
【００５１】
図３の構成例では、サブタンク３と液滴吐出ヘッド４とは連通して、一体化したものである。なお、液滴吐出ヘッド４とサブタンク３とは、常時一体の構成に限られず、液滴吐出ヘッド４とサブタンク３が別体に構成され、使用時に連動するように構成してもよい。
【００５２】
なお、サブタンク３から液滴吐出ヘッド４に供給されるインクＬの流路において、搬送中のインクＬに含まれるゴミなどを除去するフィルターを設けてもよい。
【００５３】
液滴吐出ヘッド４は、液滴を吐出する開口部であるノズル４１が形成されたノズル板４２と、流路板やフレーム部材によって形成され、ノズル４１が連通する液室４３と、液室４３内のインクＬを加圧する圧電素子４４などとを備えている。
【００５４】
＜＜ヘッド内の圧力調整＞＞
液滴吐出ヘッド４内の圧力の負圧力調整について、図１〜図４に基づいて説明する。
【００５５】
上述のような、電気的に画像形成動作を実施しているとき、液滴吐出ヘッド４内圧力（液室４３の圧力）は下記のように制御されている。
【００５６】
圧力調整コントローラ２１は、変位量測定センサ３６により測定した可撓性フィルム３１の高さの測定結果から、現在のサブタンク３及びサブタンク３に連通した液滴吐出ヘッド４内の負圧力値へ換算をする。
【００５７】
この後、圧力調整コントローラ２１は、予め実験等で求めてある液滴吐出ヘッド４の種別毎に記憶手段２２に記憶された印加電圧値に応じた液滴吐出ヘッド４内の負圧力調整値と、換算した液滴吐出ヘッド４内の負圧力を比較する。
【００５８】
圧力調整コントローラ２１は、変位量測定センサ３６の測定結果から換算された高さ（圧力）測定と記憶された負圧力調整値との比較を連続して繰り返しながら、調整値の到達するまでサブタンク３及び液滴吐出ヘッド４内の負圧力を調整する。
【００５９】
現在の液滴吐出ヘッド４内の負圧力が、調整値に対して不足していたら、チュービングポンプ２を吸引方向へ回転させる。この吸引により、でサブタンク３内より、インク（記録液体）Ｌが吸引されサブタンク３内のインクＬが少なくなり、サブタンク３の可撓性フィルム３１を付勢するバネ３２が縮む。よって、可撓性フィルム３１をサブタンク３の内側へ付勢する力が強くなり、サブタンク３及びサブタンク３に連通する液滴吐出ヘッド４内の負圧力が高くなっていく。
【００６０】
画像形成中、負圧力が小さい場合は、変位量測定センサ３６の測定結果から換算した負圧力が調整値と同一になるまで、この負圧力調整動作を連続して実行させ、同一になったらチュービングポンプ２を停止させる。
【００６１】
逆に現在の液滴吐出ヘッド４内の負圧力が、調整値に対して大きい場合は、チュービングポンプ２をインクＬの送液(供給)方向へ回転させる。この供給により、サブタンク３内へ、インクＬが供給されサブタンク３内のインクＬが増していき、サブタンク３の可撓性フィルム３１を付勢するバネ３２が伸びる。よって、可撓性フィルム３１をサブタンク３の外へ付勢する力が弱くなり、サブタンク３及びサブタンク３に連通する液滴吐出ヘッド４内の負圧力が低くなっていく。
【００６２】
画像形成中、負圧力が大きい場合は、変位量測定センサ３６の測定結果から換算した負圧力が調整値と同一になるまで、この負圧力調整動作を連続して実行させ、同一になったらチュービングポンプ２を停止させる。
【００６３】
このようにして、サブタンク３内の圧力（負圧力）を調整することで、画像形成中、インクＬのメニスカス（液面）をノズルの内側で維持する。
【００６４】
なお、液滴吐出ヘッド４で収容するものは、インクに限られず液体であればよく、例えば輪転機で用いる前処理液、後処理液等、他の液体であってもよい。
【００６５】
また、本発明では上述の圧力調整動作を、ヘッド検査中でも実施する。
【００６６】
＜電界形成＞
電極プレート５と液滴吐出ヘッド４（ヘッド側電極９）間への電圧印加について説明する。図４は、負圧を調整しない状態で、電界を形成したときの図である。
【００６７】
電源６は、予め実験等で求めてある液滴吐出ヘッド４の種別毎に記憶された印加電圧値について、ヘッド側電極９をマイナス、保護抵抗８（電極プレート５）側をプラスに電圧印加する。
【００６８】
この電圧印加により、液滴吐出ヘッド４と電極プレート５間には、強い電界が形成される。同時に液滴吐出ヘッド４のノズル（開口部）４１付近のインクＬにマイナス電荷、電極プレート５にプラス電荷が発生する。このように、強い電界を形成することで、液滴吐出装置内でインクＬが空中に浮遊してミストとなって、装置内部に付着するのを抑制する効果がある。
【００６９】
図４は、負圧を調整しない状態で、電界を形成する場合の図である。負圧を調整せずに、液滴吐出ヘッド−電極間に電界を形成すると、印加電圧によるノズル４１の表面付近に発生する電荷と、ノズル４１内のインク（液体）Ｌがヘッド側電極９を帯電する静電力が働くことで、ノズル４１内のインクＬのメニスカス位置が正常な位置からずれてしまうおそれがあった。例えば、図４では、メニスカス（インクの液面表面）の位置が下方にずれている。
【００７０】
画像形成を行うときは、上述のようにサブタンク３等を含む圧力調整手段３０により負圧が調整されることで、インクＬのメニスカスがノズル４１の内側で保たれていた。
【００７１】
しかし、検査のとき圧力を調整しないと、通常時と検査時でインクＬのメニスカスの位置が異なる（ノズルの外側になる）ことにより、飛び方（吐出距離）が一様ではなくなり、十分な検査精度が得られない可能性がある。
【００７２】
さらに、図４に示すように、液滴吐出ヘッド−電極間の電界を形成したまま、帯電した状態で飛翔液滴を吐出させると、電界により液滴が加速してしまうおそれがある。
【００７３】
画像形成時は、帯電していない用紙（印字媒体）８３に向かってインクＬが飛翔するので、通常時と検査時で飛び方（吐出速度）が一様ではなくなり、十分な検査精度が得られない可能性がある。
【００７４】
そこで、本発明において液滴吐出ヘッド検出方法では、下記のように制御を実施する。図５Ａ〜図９を用いて、本願の液滴吐出ヘッドのための検査の制御動作について説明する。
【００７５】
＜＜着弾状態＞＞
まず、液滴の吐出から電極プレート５への着弾までの期間の電圧の制御について、図５Ａ〜５Ｄに基づいて説明する。図５Ａ〜図５Ｄを用いて、検査の際の電圧の状態を説明する。
【００７６】
検査を開始すると、まず上述のサブタンク３等を含む圧力調整手段３０によりインクＬのメニスカスの位置がノズル４１の内側に調整される。図５Ａは検査の際、負圧形成時の電極プレート５及び液体（インク）Ｌが含まれる液滴吐出ヘッド４の電圧の模式図である。
【００７７】
次に、液滴吐出ヘッド４内の圧電素子４４に駆動波形を印加し駆動することにより、液滴吐出ヘッド４はインクの液滴Ｌを吐出する。このとき、検知基板７の出力波形(測定波形)を制御部５０の記憶手段５３への記憶を開始する。図５Ｂは検査の際、液滴吐出直後の電極プレート５、液滴吐出ヘッド４、及び帯電したインクＬの電圧の模式図である。
【００７８】
ここで、駆動波形印加から、飛翔する液滴（インク）Ｌが吐出され液滴吐出ヘッド４と非接触の状態になるまでの時間を予め実験等で求めておく。駆動波形印加後、予め求められた所定期間が経過し、吐出された飛翔する液滴Ｌが液滴吐出ヘッド４と非接触状態になった直後に高速可変電源６の出力電圧を０Ｖにする。図５Ｃは検査の際、印加電圧を０Ｖにした直後の電極プレート５、液滴吐出ヘッド４、及び帯電したインクＬの電圧の模式図である。
【００７９】
ここで、高速可変電源６からヘッド側電極９へ印加する電圧を０にするため、高速可変電源６の出力電圧を０にする。
【００８０】
このように、印加電圧を０Ｖにした状態で、インクＬが飛翔して電極プレート５へ着弾する。図５Ｄは、液滴飛翔途中の電極プレート５、液滴吐出ヘッド４、及び帯電したインクＬの電圧の模式図である。
【００８１】
着弾後、所定時間経過後、検知基板７の出力波形(測定波形)の制御部５０の記憶手段５４への記録を停止する。
【００８２】
＜＜液滴の位置移動と制御＞＞
図６は、液滴吐出検査を実施する際の制御フローチャートである。図７は、液滴吐出ヘッド４の圧電素子４４の駆動波形と検知基板７で検知した出力波形である。
【００８３】
Ｓ１で、検査コントローラ５１は印加電圧を設定する（印加電圧設定工程）。
【００８４】
Ｓ２で、印加電圧に応じた、液滴吐出ヘッド４の液室４３の負圧を形成する。詳しくは、圧力調整手段３０が、設定された印加電圧に応じてヘッド４内の負圧調整をする（圧力調整工程）。これにより、印加電圧に関わらず、検査のときも、画像形成のときと同様にインクＬのメニスカス位置をノズル４１の内側にすることができる（図５Ａの状態）。
【００８５】
このように、画像形成の際と同様に、検査の際にも、印加電圧に応じてヘッド内の負圧調整をすることで、電圧印加しても、電圧印加のないときと同様のメニスカス位置にして、メニスカス位置のずれによる吐出速度の振れを防止する。このことで、飛翔速度の測定精度を向上させることができるという効果が得られる。
【００８６】
Ｓ３で、電源６は、電極プレート５及びヘッド側電極９へ電圧を印加する（電圧印加工程）。この電圧印加により、液滴吐出ヘッド４と電極プレート５との間に電界を形成する。
【００８７】
Ｓ４で、電極プレート５の出力値を、検知基板７を介して、制御部５０の演算手段５２への取り込みを開始する（図７、時刻ｔ０）。
【００８８】
Ｓ５で、ドライバＩＣ２４が圧電素子４４へ駆動電圧を印加して、ノズル開口部４１から液滴が吐出させる（時刻ｔ２）（液滴吐出工程）。詳しくは、立ち下がり波形により、圧電素子が収縮することで、サブタンク３から液室４３内へインクＬを取り込み、図５（ａ）に示すように、メニスカスを引き込む（期間Ｔ１ａ）。その後、立ち上がり波形により、圧電素子が膨張することで、液滴が吐出する（期間Ｔ１ｂ）。
【００８９】
Ｓ６で、図５Ｂに示すように、吐出液滴が液滴吐出ヘッドと非接触になった直後に、図５Ｃ）に示すように、高速可変電源６の出力電圧値を０Ｖにする（ｔ２）。詳しくは、ノズル開口部４１が液滴を吐出した後、電源６が、ヘッド側電極９及び電極プレート５への印加電圧をゼロに制御する（電圧値を制御する工程）。
【００９０】
この制御により、Ｓ３で形成された電界を消滅させ、飛翔中の液滴に静電力がかからないようになる。よって、静電力による液滴の加速を防止し、通常時と検査時での飛び方を一様にして、飛翔速度の測定精度を向上させることができるという効果が得られる。
【００９１】
そして、Ｓ７で、図５Ｄに示すように飛翔した液滴Ｌが電極プレート５に着弾すると、検知基板７の出力波形（検知波形）が変化する（ｔ３）（電気的変化検出工程）。
【００９２】
このように検知を行い、検知基板７の出力波形に変化が無くなったら（ステップＳ８、ｔＮＣ）、検知基板７を介する電極プレート５の出力値の制御部５０（の演算手段５２）へ取り込みを停止する（ｔＥＮＤ、Ｓ９）。
【００９３】
そして、Ｓ１０で検知基板７の出力波形の変化に基づいて、液滴飛翔速度を演算する（演算工程）。なお、図６では、制御部５０への取り込み終了後に液滴飛翔速度を演算する例を示しているが、検知波形が無くなることを待たずに、Ｓ７にて、出力波形の変化を検知した直後に演算を実施してもよい。
【００９４】
（（演算例１））
上記制御において、Ｓ１０における飛翔液滴速度を求める演算処理の一例について、図７を用いて説明する。本例の演算処理では、液滴吐出ヘッド４内の圧電素子を駆動してから任意の電気的変化が発生するまで時間を使用して、飛翔液滴速度を求める。
【００９５】
図７で示す検出した（記録した）電気的変化より、液滴吐出ヘッド４内にある圧電素子への駆動波形の印加直後（ｔ２）から電気的変化が始まる（ｔ３）までの時間期間Ｔｄｅｔ１と、液滴吐出ヘッド４と電極プレート５との間の距離Ｄとの下記の計算式に基づいて、液滴の飛翔速度を算出する。
速度＝距離Ｄ／時間Ｔｄｅｔ１・・・（１）
【００９６】
本演算例では、液滴吐出ヘッドを駆動してから飛翔液滴が電極プレートに着弾し電気的に変化するまでの時間と、液滴吐出ヘッド４と電極プレート５との間の距離から、吐出液滴の飛翔速度を求めることができる。
【００９７】
この演算例は、電圧が変化した瞬間の時間で演算を開始できるので、検査時間を短縮することができる。
【００９８】
（（演算例２））
上記制御において、Ｓ１０における飛翔液滴速度を求める演算処理の別の例について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、図７で示した検出波形の一部の拡大図である。図１０は、検知時間に対する液滴飛翔速度の相関関係を示すグラフである。本例の演算処理では、飛翔液滴速度と相関のある電気的変化を使用して、飛翔液滴速度を求める。
【００９９】
制御部５０の記憶手段５３に記録した検知基板の出力波形より、飛翔する液滴Ｌが電極プレート５に着弾する前(電気的変化が始まる前ｔ2)までの検知基板の出力波形の電位Ｖ１と、検知基板出力波形が最も低くなる電圧Ｖ４に到達する前に２カ所ある、傾斜が変化する変化点（Ｖ２、Ｖ３）の内、最初の変化点の電位Ｖ２との電位差を１００％としたときに、９０％〜１０％に落ちるまでの時間と飛翔液滴速度との間には、実験により図９に示すような負の相関があることがわかっている。図９のグラフより回帰式が次のように求めることができる。
飛翔速度＝−αＴｄｅｔ２＋β・・・（２）
ここで、α，βはインク成分、駆動波形、測定環境(温度・湿度)に寄与する任意の数とする。
【０１００】
上述の電圧の降下において、全降下分に対して、９０％（Ｖ２）から１０％（Ｖ３）に落ちるまでの時間期間Ｔｄｅｔ２と前記回帰式により、液滴飛翔速度を算出して求める。
【０１０１】
このように、本演算例において、検知基板出力波形の内、飛翔液滴速度と相関のある波形領域に要した時間から、吐出液滴の飛翔速度を求めることができる。また、演算に液滴吐出ヘッドと電極プレート間の距離を使用しないため、測定結果に液滴吐出ヘッド及び電極プレートの設置の距離ばらつきが入らず、測定精度を向上させることができる。
【０１０２】
＜＜画像形成装置＞＞
次に、液滴吐出ヘッド検査装置５００を搭載した画像形成装置の一例として、インクジェットプリンタについて図１０，１１に基づいて説明する。図１０はインクジェットプリンタ１０００の斜視説明図であり、図１１はインクジェットプリンタ１０００の機構部の側面説明図である。
【０１０３】
このインクジェットプリンタ１０００は、インクジェットプリンタ本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ９３を備える。キャリッジ９３は、本発明を実施したインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインク送液及び記録ヘッドからのインク吸引をするチュービングポンプ２やインクカートリッジ１（９５）等で構成される印字機構部８２等を収納する。
【０１０４】
そして、インクジェットプリンタ本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（あるいは給紙トレイでもよい）８４を抜き差し自在に装着することができる。
【０１０５】
また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができ、給紙カセット８４あるいは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ８６に排紙する。
【０１０６】
印字機構部８２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向に摺動自在に保持している。そして、このキャリッジ９３には各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド群９４を、複数のインク吐出口（ノズル４１）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【０１０７】
またキャリッジ９３にはヘッド群９４に各色のインクＬを供給するための各インクカートリッジ９５（１）を交換可能に装着している。インクカートリッジ９５（１）は上方に大気と連通する大気口、下方にはサブタンク３を介して液滴吐出ヘッド４へインクＬを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有している。
【０１０８】
そして、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド（記録ヘッド）４としてここでは各色のヘッド群９４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズル４１を有する１個のヘッドでもよい。
【０１０９】
ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定している。前記、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【０１１０】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド群９４の下方側に搬送するために、給紙ローラ１０１、フリクションパッド１０２、用紙８３を案内するガイド部材１０３、搬送ローラ１０４、搬送コロ１０５、先端コロ１０６の各部材が設けられている。
【０１１１】
ここで、給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２は用紙８３を分離給装し、副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される搬送ローラ１０４、及びその周面に押し付けられる搬送コロ１０５は、給紙された用紙８３を反転させて搬送する。また、先端コロ１０６は、搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する働きをする。
【０１１２】
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３をヘッド群９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材（プラー）１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設けている。そして、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５，１１６とを配設している。
【０１１３】
画像形成時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じてヘッド群９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクＬを吐出して１行分を記録し、用紙８３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙８３を排紙する。
【０１１４】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド群９４のヘッド４の吐出不良を回復するための回復装置１１７とヘッド群９４の液滴飛翔速度や吐出不良を検査するための液滴吐出ヘッド検査装置５００の検査機構部１１８を配置している。
【０１１５】
回復装置１１７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド群９４の各ヘッド４はキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【０１１６】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド群９４の吐出口（ノズル）４１を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良を回復する。吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（図示せず）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【０１１７】
検査機構部１１８は、上述の図２の構成のうち、電極プレート５と電極プレート５に接続される保護抵抗８と、この保護抵抗８を介して高速可変電源６のプラス側が接続され、マイナス側はヘッド群９４に接続される。
【０１１８】
また、電極プレート５と検知基板７、検知基板７と制御部５０とが接続される。検査時には、液滴吐出ヘッド４内負圧力を調整した後、ヘッド群９４と電極プレート５間に電圧印加し液滴吐出ヘッド４の圧電素子４４を駆動させて加圧により液滴を吐出させる。
【０１１９】
この後、吐出した液滴が液滴吐出ヘッド４（ヘッド群９４）から離れた直後に印加電圧を０Ｖにする。液滴吐出ヘッド４内の圧電素子４４の駆動から電極プレート５に液滴が着弾完了し、電気的変化がなくなるまでの電極プレート５に現れる電気的波形を使用して液滴飛翔速度を算出する。飛翔速度に異常があった場合、吐出不良として前述の回復動作をする。
【０１２０】
このような画像形成装置において、上述のように液滴吐出ヘッド検査方法が実施できる液滴吐出装置４００及び液滴吐出ヘッド検査装置５００により、液滴の飛翔速度を計算することで、飛翔速度に異常があった場合を的確に検知し、吐出不良の場合は前述の回復動作を適切に実行することができる。
【０１２１】
本発明は、上述の実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲により規定される。従って、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で、当該技術分野の通常の知識を有している者には様々な形態の置換、変形及び変更が可能で、これらもまた本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【０１２２】
１  インクカートリッジ
２  チュービングポンプ（圧力調整ポンプ）
３  サブタンク（液体収容容器）
４  液滴吐出ヘッド
５  電極プレート（電極）
６  高速可変電源（電圧印加手段）
７  検知基板（検知手段）
８  保護抵抗（電圧印加手段）
９  ヘッド側電極
２０  ヘッド制御部
２１  圧力調整コントローラ
３０  圧力調整手段
３１  可撓性フィルム
３２  バネ
３３  収容部
３６  変位量検知センサ（圧力検知手段）
４１  ノズル
４３  液室（圧力室）
４４  圧電素子（アクチュエータ）
５０  コントローラ
５１  検査コントロ−ラ（制御手段）
５２  演算手段
５３  記憶手段
７１  フィルター回路
７２  増幅回路
７３  ＡＤ変換回路
４００  液滴吐出装置
５００  液滴吐出ヘッド検査装置
１００  画像形成装置
７０  システムコントローラ
８３  用紙（印写媒体）
９３  キャリッジ
９４  ヘッド群
１１７  回復装置
１１８  検査機構部
１０００  画像形成装置
Ｌ  インク（液体）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２３】
【特許文献１】特開２００５−２３１２５９号公報
【図１】
2017013446.tif 000003
【図２】
2017013446.tif 000004
【図３】
2017013446.tif 000005
【図４】
2017013446.tif 000006
【図５Ａ】
2017013446.tif 000007
【図５Ｂ】
2017013446.tif 000008
【図５Ｃ】
2017013446.tif 000009
【図５Ｄ】
2017013446.tif 000010
【図６】
2017013446.tif 000011
【図７】
2017013446.tif 000012
【図８】
2017013446.tif 000013
【図９】
2017013446.tif 000014
【図１０】
2017013446.tif 000015
【図１１】
2017013446.tif 000016