JP5924136B2 - 検査装置、検査方法、及び、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、検査装置、検査方法、及び、プログラムに関する。

ノズルなどの噴射部からインクのような液体が噴射される液体噴射装置が開発されている。このような液体噴射装置では、適切に液体が噴射部から噴射されるか否かの検査が行われる。
特許文献１には、ノズル駆動用アクチュエーターをセンサとしても用い、波形の位相、周期、振幅から増粘及び気泡などのノズル状態を検出することが示されている。

特許第４１１４６３８号公報

上述のような噴射部の検査は、噴射部の振動周期等が所定の範囲にあるか否かに基づいて行われる。このような検査を行うためには、予め、基準となる範囲を適切に求めておく必要がある。すなわち、噴射異常を判定するための基準範囲を適切に求めることが望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、噴射異常を判定するための基準範囲を適切に求めることを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、
駆動素子を駆動させて液体を噴射させる複数の噴射部と、
前記駆動素子を駆動させて得られる検査値と、検査用の基準範囲と、を比較した結果に基づいて前記噴射部の検査を行う検査部と、
を備え、
前記検査値は、前記複数の噴射部の駆動素子が駆動されて、複数取得され、
前記検査用の基準範囲は、暫定的な基準範囲以上の領域における前記複数の検査値の出現頻度と前記暫定的な基準範囲以下の領域における前記複数の検査値の出現頻度とに基づいて求められる、検査装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本実施形態のプリンター１の全体構成のブロック図である。 図２Ａは、プリンター１の斜視図であり、図２Ｂは、プリンター１の横断面図である。 ヘッド４１の仮面（ノズル面）のノズル配置の一例を示す図である。 ヘッド４１のノズルの周辺の断面図である。 圧電式アクチュエーター４２２の他の例を示す図である。 振動板４２１の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す図である。 残留振動検出回路５５の構成の一例を示す回路図である。 残留振動検出回路５５の比較器５７の入力と出力の関係の一例を示す図である。 ノズルに関する振動周期の説明図である。 ヘッドユニット４０のヘッド制御部ＨＣの構成の一例の説明図である。 各信号のタイミングの説明図である。 ＡＳＩＣ６０に対する入力と出力を説明する図である。 本実施形態における検査用の基準範囲決定処理のフローチャートである。 検査用の基準範囲を決定する手法の説明図である。 仮の基準範囲のそれぞれの領域における確率変数の説明図である。 仮の基準範囲の移動の説明図である。 仮の基準範囲の変化の説明図である。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。すなわち、
駆動素子を駆動させて液体を噴射させる複数の噴射部と、
前記駆動素子を駆動させて得られる検査値と、検査用の基準範囲と、を比較した結果に基づいて前記噴射部の検査を行う検査部と、
を備え、
前記検査値は、前記複数の噴射部の駆動素子が駆動されて、複数取得され、
前記検査用の基準範囲は、暫定的な基準範囲以上の領域における前記複数の検査値の出現頻度と前記暫定的な基準範囲以下の領域における前記複数の検査値の出現頻度とに基づいて求められる、検査装置である。
このようにすることで、暫定的な基準範囲を用いて検査用の基準範囲を求めることができる。このとき、暫定的な基準範囲以上における検査値の出現頻度と、暫定的な基準範囲以下における検査値の出現頻度と、に基づいて統計的に検査用の基準範囲を得ることができる。そして、噴射異常を判定するための基準範囲を適切に求めることができる。

かかる検査装置であって、前記暫定的な基準範囲は、前記複数の検査値が、前記暫定的な基準範囲以上の領域と前記暫定的な基準範囲内の領域と前記暫定的な基準範囲以下の領域とのいずれの領域にも出現する範囲に、特定されることが望ましい。
このようにすることで、暫定的な基準半以上と暫定的な基準範囲以下のいずれの領域にも複数の噴射部における検査値が出現するので、これらの出現頻度に基づいて統計的に検査用の基準範囲を得ることができる。

また、前記暫定的な基準範囲は、前記複数の検査値のすべてが前記暫定的な基準範囲内の領域に出現する場合に狭められることが望ましい。
このようにすることで、暫定的な基準範囲内の検査値を暫定的な基準範囲以下及び暫定的な基準範囲以上の領域に出現させることができるので、これらの出現頻度に基づいて統計的に検査用の基準範囲を得ることができる。

また、前記検査値が入力されると、前記暫定的な基準範囲以上の領域と前記暫定的な基準範囲内の領域と前記暫定的な基準範囲以下の領域とのいずれの領域に分類されるかの情報を出力する演算部を備えることが望ましい。
このようにすることで、暫定的な基準範囲以上と暫定的な基準範囲内と暫定的な基準範囲以下の３状態の出現頻度という単純な情報のみが得られる状況下であっても、適切に検査用の基準範囲を得ることができる。

また、前記検査用の基準範囲は、前記複数の検査値の分布中心に基づいて特定されることが望ましい。
このようにすることで、統計的に検査用の基準範囲を得ることができる。

また、前記分布中心は、前記暫定的な基準範囲以上の領域における前記複数の検査値の出現頻度により求められた第１確率変数と、前記暫定的な基準範囲以下の領域における前記複数の検査値の出現頻度に求められた第２確率変数と、の比に基づいて求められることが望ましい。
このようにすることで、確率変数を用いて統計的に検査用の基準範囲を得ることができる。

また、本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項も明らかとなる。すなわち、
噴射部の駆動素子を駆動させて検査値を取得する工程と、
前記検査値と検査用の基準範囲とを比較して前記噴射部の検査を行う工程と、
を含み、
前記検査値は、前記複数の噴射部の駆動素子が駆動されて、複数取得され、
前記検査用の基準範囲は、暫定的な基準範囲以上の領域における前記複数の検査値の出現頻度と前記暫定的な基準範囲以下の領域における前記複数の検査値の出現頻度とに基づいて求められる、検査方法である。
このようにすることで、暫定的な基準範囲を用いて検査用の基準範囲を求めることができる。このとき、暫定的な基準範囲以上における検査値の出現頻度と、暫定的な基準範囲以下における検査値の出現頻度と、に基づいて統計的に検査用の基準範囲を得ることができる。そして、噴射異常を判定するための基準範囲を適切に求めることができる。

また、本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項も明らかとなる。すなわち、
噴射部の駆動素子を駆動させて検査値を取得する工程と、
前記検査値と検査用の基準範囲とを比較して前記噴射部の検査を行う工程と、
を検査装置に行わせるプログラムであって、
前記検査値は、前記複数の噴射部の駆動素子が駆動されて、複数取得され、
前記検査用の基準範囲は、暫定的な基準範囲以上の領域における前記複数の検査値の出現頻度と前記暫定的な基準範囲以下の領域における前記複数の検査値の出現頻度とに基づいて求められる、プログラムである。
このようにすることで、暫定的な基準範囲を用いて検査用の基準範囲を求めることができる。このとき、暫定的な基準範囲以上における検査値の出現頻度と、暫定的な基準範囲以下における検査値の出現頻度と、に基づいて統計的に検査用の基準範囲を得ることができる。そして、噴射異常を判定するための基準範囲を適切に求めることができる。

＝＝＝実施形態＝＝＝
図１は、本実施形態のプリンター１の全体構成のブロック図である。また、図２Ａは、プリンター１の斜視図であり、図２Ｂは、プリンター１の横断面図である。以下、本実施形態のプリンター１の基本的な構成について説明する。

本実施形態のプリンター１は、搬送ユニット２０、キャリッジユニット３０、ヘッドユニット４０、検出器群５０、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）６０（検出器群の残留振動検出回路５５とＡＳＩＣ６０は、検査部に相当する）を有する。外部装置であるコンピューター１１０から印刷データを受信したプリンター１は、ＡＳＩＣ６０によって各ユニット（搬送ユニット２０、キャリッジユニット３０、ヘッドユニット４０）を制御する。ＡＳＩＣ６０は、コンピューター１１０から受信した印刷データに基づいて、各ユニットを制御し、紙に画像を印刷する。プリンター１内の状況は検出器群５０によって監視されており、検出器群５０は、検出結果をＡＳＩＣ６０に出力する。ＡＳＩＣ６０は、検出器群５０から出力された検出結果に基づいて、各ユニットを制御する。

搬送ユニット２０は、媒体（例えば、紙Ｓなど）を第１の方向（以下、搬送方向という）に搬送させるためのものである。この搬送ユニット２０は、給紙ローラー２１と、搬送モーター２２（ＰＦモーターとも言う）と、搬送ローラー２３と、プラテン２４と、排紙ローラー２５とを有する。給紙ローラー２１は、紙挿入口に挿入された紙Ｓをプリンター内に給紙するためのローラーである。搬送ローラー２３は、給紙ローラー２１によって給紙された紙Ｓを印刷可能な領域まで搬送するローラーであり、搬送モーター２２によって駆動される。プラテン２４は、印刷中の紙Ｓを支持する。排紙ローラー２５は、紙Ｓをプリンターの外部に排出するローラーであり、印刷可能な領域に対して搬送方向下流側に設けられている。

キャリッジユニット３０は、ヘッドを第２の方向（以下、移動方向という）に移動（「走査」とも呼ばれる）させるためのものである。キャリッジユニット３０は、キャリッジ３１と、キャリッジモーター３２（ＣＲモーターとも言う）とを有する。キャリッジ３１は、移動方向に往復移動可能であり、キャリッジモーター３２によって駆動される。また、キャリッジ３１は、インクを収容するインクカートリッジを着脱可能に保持している。

ヘッドユニット４０は、紙Ｓにインクを噴射するためのものである。ヘッドユニット４０は、複数のノズルを有するヘッド４１とヘッド制御部ＨＣを備えている。ヘッド４１はキャリッジ３１に設けられているため、キャリッジ３１が移動方向に移動すると、ヘッド４１も移動方向に移動する。そして、ヘッド４１が移動方向に移動中にインクを断続的に噴射することによって、移動方向に沿ったドットライン（ラスタライン）が紙Ｓに形成される。

ヘッド制御部ＨＣは、ヘッド４１の駆動等を制御するためのものである。ヘッド制御部ＨＣは、ＡＳＩＣ６０からのヘッド制御信号に応じて、ヘッド４１の各ノズルと対応する圧電式アクチュエーターを選択的に駆動させる。これによりヘッド４１のノズルからインクが噴射される。
なお、ヘッドユニット４０の詳細については後述する。

検出器群５０は、ノズルの噴射検査（以下、ノズル検査ともいう。噴射部の検査に相当する）を行うための残留振動検出回路５５を備えている。なお、残留振動検出回路５５の詳細については後述するが、噴射部の検査においてインク粘度の変動検出による検査も噴射部の検査に含まれるものとする。

ＡＳＩＣ６０は、プリンターの制御を行うための制御ユニットである。ＡＳＩＣ６０は、特定の機能を発揮するための回路の他、不図示のインターフェイスと、ＣＰＵと、メモリーと、駆動信号生成回路を有する。インターフェイス部は、外部装置であるコンピューター１１０とプリンター１との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵは、プリンター全体の制御を行うための演算処理装置であり、プログラムの実行も行う。メモリーは、ＣＰＵのプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶素子を有する。駆動信号生成回路は、ヘッド４１を駆動させる駆動信号ＣＯＭを生成する。

また、本実施形態のＡＳＩＣ６０は、残留振動検出回路５５の検出結果に基づいて、各ノズルの正常、異常を判定する処理も行う。

図３はヘッド４１の下面（ノズル面）のノズル配置の一例を示す図である。
ヘッド４１には、図３に示すように複数のノズルが配列されている。この図３の例では、４色のインク（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンダ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）を用いる場合のノズルの配列パターンを示しており、これらの色の組合せによりフルカラー印刷が可能となる。

各色についてｎ個（例えば１８０個）のノズルが設けられている。図ではＹ（イエロー）のノズル列の各ノズルに番号（Ｙ（１）〜Ｙ（ｎ））を付している。

なお、本実施形態のヘッド４１では圧電式アクチュエーター（いわゆるピエゾ方式）を用いており、各ノズルに対応して圧電式アクチュエーターが備えられている。

図４は、ヘッド４１のノズルの周辺の断面図である。ヘッド４１は、図４に示すように、振動板４２１と、この振動板４２１を変位させる圧電式アクチュエーター４２２と、内部に液体であるインクが充填され且つ振動板４２１の変位により内部の圧力が増減されるキャビティ（圧力室）４２３と、このキャビティ４２３に連通し且つ当該キャビティ４２３内の圧力の増減によりインクを液滴として噴射するノズル４２４と、を少なくとも備えている。なお、圧電式アクチュエーター４２２、キャビティ４２３及びノズル４２４は噴射部に相当する。また、噴射部には、振動板４２１を含めることができる。また、後述のように、噴射部は、圧電素子４２７によりインク滴を噴射するものに限られず、発熱素子によりインク滴を噴射してもよく、圧電式アクチュエーター４２２を含んでいなくても、駆動素子を含んでいればよい。

更に詳述すると、ヘッド４１は、ノズル４２４が形成されたノズル基板４２５と、キャビティ基板４２６と、振動板４２１と、複数の圧電素子４２７を積層した積層型の圧電式アクチュエーター４２２とを備えている。キャビティ基板４２６は、図示のように所定形状に形成され、これにより、キャビティ４２３と、これに連通するリザーバ４２８とが形成されている。また、リザーバ４２８は、インク供給チューブ４２９を介してインクカートリッジＣＴに接続されている。圧電式アクチュエーター４２２は、対向して配置される櫛歯状の第１電極４３１、第２電極４３２と、その電極（第１電極４３１、第２電極４３２）の各櫛歯と交互に配置される圧電素子４２７とを有している。また、圧電式アクチュエーター４２２は、その一端側が図４に示すように、中間層４３０を介して振動板４２１と接合されている。

このような構成からなる圧電式アクチュエーター４２２では、第１電極４３１と第２電極４３２との間に駆動信号ＣＯＭが印加されることによって、図４の矢印で示すように上下方向に伸び縮みするモードを利用している。従って、この圧電式アクチュエーター４２２では、駆動信号ＣＯＭが印加されると、振動板４２１に圧電式アクチュエーター４２２の伸縮による変位が生じてキャビティ４２３内の圧力が変化し、ノズル４２４からインク滴が噴射されるようになっている。具体的には、後述するように、キャビティ４２３の容積を拡大してインクを引き込み、次いでキャビティ４２３の容積を縮小してインク滴を噴射する。

図５は、圧電式アクチュエーター４２２の他の例を示す図である。なお、図中の符号は、図４のものを流用している。この図５の圧電式アクチュエーターは、一般にユニモルフ型アクチュエーターと呼ばれ、圧電素子４２７を二つの電極（第１電極４３１、第２電極４３２）で挟んだ簡単な構造である。この図５の構成の場合では、駆動信号が印加されることによって圧電素子４２７が図の上下方向に撓む。これにより、図４の積層型アクチュエーターと同様に、振動板４２１に変位が生じて、インク滴を噴射する。この場合もキャビティ４２３の容積を拡大してインクを引き込み、次いでキャビティ４２３の容積を縮小してノズル４２４からインク滴を噴射する。

このようなヘッド４１を備えたプリンター１では、インク切れ、インクの増粘、気泡の発生、目詰まり（乾燥）などの原因によって、ノズル４２４からインク滴が噴射すべきときに噴射しない（不噴射）というインク滴の噴射異常（所謂ドット抜け現象）を生じることがある。このような異常を検出するため、ノズル検査を行なうことが必要になる。

＜ノズル検査について＞
各ノズル４２４に対応する圧電式アクチュエーター４２２に駆動信号ＣＯＭを印加すると、その際の圧力変動後、キャビティ４２３内に残留振動（正確には、図４の振動板４２１の自由振動）が発生する。この残留振動の状態から各ノズル４２４の状態（キャビティ４２３内の状態を含む）を検出することが可能である。

図６は、振動板４２１の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す図である。駆動信号生成回路６５から圧電式アクチュエーター４２２に駆動信号ＣＯＭ（駆動パルス）が印加されると、圧電式アクチュエーター４２２は駆動信号ＣＯＭの電圧に応じて伸縮する。振動板４２１は圧電式アクチュエーター４２２の伸縮に応じて撓み、これによりキャビティ４２３の容積は拡大した後収縮する。このとき、インク室内に発生する圧力により、キャビティ４２３を満たすインクの一部が、ノズル４２４からインク滴として噴射される。この一連の振動板４２１の動作の際に、インク供給口の形状やインク粘度等による流路抵抗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４２１のコンプライアンスｃによって決定される固有振動周波数で振動板４２１が自由振動を起こす（残留振動）。

この振動板４２１の残留振動の計算モデルは、圧力Ｐと、上述のイナータンスｍ、コンプライアンスＣおよび流路抵抗ｒとで表せる。図６の回路に圧力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。

＜残留振動検出回路について＞
図７は、残留振動検出回路５５の構成の一例を示す回路図である。なお、本実施形態の残留振動検出回路５５は、ヘッド４１の各ノズルに対して共通に設けられている。

本実施形態の残留振動検出回路５５は、キャビティ４２３内の圧力変化が圧電式アクチュエーター４２２に伝達されることを利用して検出するものであり、具体的には圧電式アクチュエーター４２２の機械的変位によって発生する起電力（起電圧）の変化を検出するものである。この残留振動検出回路５５は、圧電式アクチュエーター４２２のグランド端（ＨＧＮＤ印加側）を接地又は開放するスイッチ（トランジスタＱ）と、圧電式アクチュエーター４２２に駆動信号ＣＯＭのパルスを印加した後にグランド端を開放することで発生する残留振動の交流成分を増幅する交流増幅器５６と、増幅された残留振動ＶａＯＵＴと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する比較器（コンパレータ）５７とを有して構成されている。このうち、交流増幅器５６は、直流成分を除去するコンデンサＣと、基準電圧Ｖｒｅｆの電位を基準として抵抗Ｒ１、Ｒ２で決まる増幅率で反転増幅する演算器ＡＭＰとで構成されている。また、抵抗Ｒ３は、トランジスタＱのオンオフの切り替わり時における急激な電圧変化を抑制するために設けられている。

以上の構成により、残留振動検出回路５５中のトランジスタＱのゲート電圧（ゲート信号ＤＳＥＬ）がハイレベル（以下、Ｈレベルともいう）になるとトランジスタＱがオンし、圧電式アクチュエーター４２２のグランド端が接地された状態になり、駆動信号ＣＯＭが圧電式アクチュエーター４２２に供給される。逆に、各残留振動検出回路５５中のトランジスタＱのゲート電圧（ゲート信号ＤＳＥＬ）がローレベル（以下、Ｌレベルともいう）になるとトランジスタＱがオフし、圧電式アクチュエーター４２２の起電力が残留振動検出回路５５で取出される。そして、残留振動検出回路５５によって残留振動の検出が行われ、その検出結果がパルスＰＯＵＴとして出力される。なお、図中の符号ＨＧＮＤは、圧電式アクチュエーター４２２のグランド端への信号線（接地ライン）である。

なお、ここでは圧電式アクチュエーター４２２を介してキャビティ内の圧力変化を検出することとしたが、別途、振動を検出する素子をヘッド４１のノズルごとに設けることとしてもよい。この場合、振動を検出する素子とＡＳＩＣ６０が検査部に相当することになる。

図８は、残留振動検出回路５５の比較器５７の入力と出力の関係の一例を示す図である。比較器５７の非反転入力端子（＋端子）には基準電圧Ｖｒｅｆが印加され、反転入力端子（−端子）には残留振動ＶａＯＵＴが印加される。比較器５７は、＋端子の電圧（Ｖｒｅｆ）が−端子の電圧（ＶａＯＵＴ）よりも大きければＨレベルを出力し、＋端子の電圧（Ｖｒｅｆ）が−端子の電圧（ＶａＯＵＴ）よりも小さければＬレベルを出力する。よって、図に示すように残留振動ＶａＯＵＴの振動に応じたパルス（ＣＯＭＰ出力）が出力される。本実施形態では、このパルス出力（ＣＯＭＰ出力）のパルス周期（振動周期Ｔｔ）に基づいて、ノズル４２４の検査を行う。

図９は、ノズルに関する振動周期の説明図である。図９には、圧電式アクチュエーター４２２を駆動した後のその振動周期が示されている。横軸は時間であり、縦軸は振幅である。

図９には、正常なノズルにおける圧電式アクチュエーター４２２の振動周期Ｔｔが実線で示されている。これに対し、キャビティ４２３に気泡が入り込んだときの振動周期Ｔｔが一点鎖線で示されている。キャビティ４２３に気泡が入り込んだときの振動周期Ｔｔは、正常なものに比較して短い。キャビティ４２３内のインクに気泡が発生すると、キャビティ４２３内のインクが少なくなるため、主にイナータンスｍが減少する。イナータンスｍが減少すると、前述の数式に示すように、角速度ωが大きくなる。そのため、図９に示すように、振動周期Ｔｔは短くなる。

また、図９には、インクが増粘したときの振動周期Ｔｔが破線で示されている。キャビティ４２３内のインクが増粘すると流路抵抗ｒが増加する。流路抵抗ｒが増加すると、前述の数式に示すように、角速度ωが小さくなる。そのため、図９に示すように、振動周期Ｔｔは長くなる。

よって、振動周期Ｔｔについて所定の振動周期の範囲内であるノズルについては正常なノズルと考えることができる。一方、所定の振動周期の範囲以下であるノズルについては、気泡が入り正常に噴射しないノズルと考えることができ、所定の振動周期の範囲以上であるノズルについては、増粘により正常に噴射しないノズルと考えることができる。

＜ヘッド制御部の構成について＞
図１０は、ヘッドユニット４０のヘッド制御部ＨＣの構成の一例の説明図であり、図１１は、各信号のタイミングの説明図である。

図１０に示すヘッド制御部ＨＣは、第１シフトレジスタ８１Ａと、第２シフトレジスタ８１Ｂと、第１ラッチ回路８２Ａと、第２ラッチ回路８２Ｂと、デコーダー８３と、制御ロジック８４と、スイッチ８６（第１スイッチに相当する）を備えている。なお、制御ロジック８４を除いた各部（すなわち、第１シフトレジスタ８１Ａ、第２シフトレジスタ８１Ｂ、第１ラッチ回路８２Ａ、第２ラッチ回路８２Ｂ、デコーダー８３、スイッチ８６）は、それぞれ圧電式アクチュエーター４２２毎（ノズル４２４毎）に設けられている。

なお、本実施形態の残留振動検出回路５５は各ノズル４２４に対して共通に設けられており、残留振動検出回路５５には、各圧電式アクチュエーター４２２のグランド端側への信号線（接地ラインＨＧＮＤ）が入力されている。

本実施形態の場合、フレキシブルケーブル７１中の伝送線には、駆動信号ＣＯＭ、ラッチ信号ＬＡＴ、チャンネル信号ＣＨ、画素データＳＩ、転送用クロックＳＣＫ、及び接地ラインＨＧＮＤの各伝送線がある。そして、ヘッド制御部ＨＣには、ＡＳＩＣ６０からフレキシブルケーブル７１の各伝送線を介して、駆動信号ＣＯＭ、ラッチ信号ＬＡＴ、チャンネル信号ＣＨ、画素データＳＩ、転送用クロックＳＣＫが送信される。以下、これらの信号について説明する。

ラッチ信号ＬＡＴは、繰り返し周期Ｔ（１画素の区間をヘッド４１が移動する期間）を示す信号である。ラッチ信号ＬＡＴは、リニア式エンコーダー５１の信号に基づいて、ＡＳＩＣ６０によって生成され、制御ロジック８４とラッチ回路（第１ラッチ回路８２Ａ、第２ラッチ回路８２Ｂ）に入力される。

チャンネル信号ＣＨは、駆動信号ＣＯＭに含まれる駆動パルスを圧電式アクチュエーター４２２に印加する区間を示す信号である。チャンネル信号ＣＨは、リニア式エンコーダー５１の信号に基づいてＡＳＩＣ６０によって生成され、制御ロジック８４に入力される。

画素データＳＩは、各画素にドットを形成するか否か（すなわちノズル４２４からインクを噴射するか否か）を示す信号である。また、本実施形態では画素データＳＩはノズル４２４の検査期間も示す。この画素データは、１個のノズル４２４に対して２ビットずつで構成されている。例えば、ノズル数が６４個の場合、２ビット×６４の画素データＳＩが繰り返し周期Ｔ毎にＡＳＩＣ６０から送られてくることになる。なお、画素データＳＩは、転送用クロックＳＣＫに同期して、第１シフトレジスタ８１Ａ及び第２シフトレジスタ８１Ｂに入力される。

転送用クロックＳＣＫは、ＡＳＩＣ６０から送られる画素データＳＩやチャンネル信号ＣＨを、制御ロジック８４や各シフトレジスタ（第１シフトレジスタ８１Ａ、第２シフトレジスタ８１Ｂ）にセットする際に用いられる信号である。

本実施形態の駆動信号ＣＯＭは、図１１に示すように、繰り返し周期Ｔの間に駆動期間１、検査期間１、駆動期間２、及び検査期間２の４つの期間が設けられている。このうち、駆動期間１には、インク滴は噴射しないがヘッド４１の圧力室４２３内のインクに微振動を与える波形１（以下、微振動用波形ともいう）が含まれる。また、駆動期間２には、ドットの形成時（インク噴射時）に圧電式アクチュエーター４２２に印加される波形２（以下、噴射用波形ともいう）が含まれる。また、検査期間１及び検査期間２は、ノズル検査を行う期間を示すものであり、それぞれ、駆動期間１、駆動期間２の直後に設けられている。なお、各検査期間では駆動信号ＣＯＭは一定である。

駆動信号ＣＯＭは、圧電式アクチュエーター４２２毎に設けられたスイッチ８６にそれぞれ入力されている。スイッチ８６は、画素データＳＩに基づいて、駆動信号ＣＯＭを圧電式アクチュエーター４２２に印加するか否かのオン／オフ制御を行う。このオン／オフ制御により、駆動信号ＣＯＭの一部分を、選択的に圧電式アクチュエーター４２２へ印加させることができる。

次に、ヘッド制御部ＨＣで生成される信号について説明する。ヘッド制御部ＨＣでは、選択信号ｑ０〜ｑ３、スイッチ制御信号ＳＷ、印加信号が生成される。選択信号ｑ０〜ｑ３は、ラッチ信号ＬＡＴとチャンネル信号ＣＨに基づいて、制御ロジック６４で生成される。そして生成された選択信号ｑ０〜ｑ３は、圧電式アクチュエーター４２２毎に設けられたデコーダー８３にそれぞれ入力される。

スイッチ制御信号ＳＷは、各ラッチ回路（第１ラッチ回路８２Ａ、第２ラッチ回路８２Ｂ）にラッチされた画素データ（２ビット）に基づいて、選択信号ｑ０〜ｑ３の何れかがデコーダー８３によって選択されたものである。各デコーダー８３で生成されたスイッチ制御信号ＳＷは、対応するスイッチ８６にそれぞれ入力される。印加信号は、駆動信号ＣＯＭとスイッチ制御信号ＳＷに基づいてスイッチ８６から出力される。この印加信号は、各スイッチ８６と対応する圧電式アクチュエーター４２２にそれぞれ印加される。

＜ヘッド制御部ＨＣの動作について＞
ヘッド制御部ＨＣは、ＡＳＩＣ６０からの画素データＳＩに基づき、インクを噴射させるための制御を行う。すなわち、ヘッド制御部ＨＣは、印刷データに基づいてスイッチ８６のオン／オフを制御し、駆動信号ＣＯＭの必要な部分（期間）を選択的に圧電式アクチュエーター４２２へ印加させている。言い換えると、ヘッド制御部ＨＣは、各圧電式アクチュエーター４２２の駆動を制御している。本実施形態では、画素データＳＩが２ビットで構成されている。そして、転送用クロックＳＣＫに同期して、この画素データＳＩがヘッド４１へ送られてくる。さらに、画素データＳＩの上位ビット群が各第１シフトレジスタ８１Ａにセットされ、下位ビット群が各第２シフトレジスタ８１Ｂにセットされる。第１シフトレジスタ８１Ａには第１ラッチ回路８２Ａが電気的に接続され、第２シフトレジスタ８１Ｂには第２ラッチ回路８２Ｂが電気的に接続されている。

そして、ＡＳＩＣ６０からのラッチ信号ＬＡＴがＨレベルになると、各第１ラッチ回路８２Ａは対応する画素データＳＩの上位ビット（ＳＩＨ）をラッチし、各第２ラッチ回路８２Ｂは画素データＳＩの下位ビット（ＳＩＬ）をラッチする。第１ラッチ回路８２Ａ及び第２ラッチ回路８２Ｂでラッチされた画素データＳＩ（上位ビットと下位ビットの組）はそれぞれ、デコーダー８３に入力される。デコーダー８３は、第１ラッチ回路８２Ａ及び第２ラッチ回路８２Ｂにラッチされた画素データＳＩに応じて、制御ロジック８４から出力される選択信号ｑ０〜ｑ３のうちの一つの選択信号（例えば選択信号ｑ１）を選択し、選択された選択信号をスイッチ制御信号ＳＷとして出力する。各スイッチ８６は、スイッチ制御信号ＳＷに応じてオン／オフされて、駆動信号ＣＯＭの必要な部分（期間）を選択的に圧電式アクチュエーター４２２へ印加する。

図１２は、ＡＳＩＣ６０に対する入力と出力を説明する図である。前述の図１に示されるように、検出器群５０の残留振動検出回路５５はＡＳＩＣ６０に接続されている。ＡＳＩＣ６０は、接続される様々なユニットを制御するが、残留振動検出回路５５に対しては、残留振動検出回路５５から入力される振動周期Ｔｔに対してその振動周期が、（１）基準範囲内、（２）基準範囲以下、（３）基準範囲以上のいずれであるかを出力する機能を有している。よって、ＡＳＩＣ６０は、演算部に相当する。

ＡＳＩＣ６０が残留振動検出回路５５の入力に対して上記３通りのいずれであるかを出力するのは、入力される振動周期Ｔｔに対してその振動周期のノズルが、（１）異常なし、（２）キャビティに気泡が混入、（３）キャビティ内のインクが増粘、のいずれの状態であるかを判定する機能を有しているためである。

そのために、ＡＳＩＣ６０には、基準範囲の上限及び下限を設定することができるようになっている。そして、これら上限及び下限は書き換えが可能となっている。本実施形態は、このようにＡＳＩＣ６０が振動周期に関する基準範囲に基づいて上記３状態を判定できるという単純な構成下であっても実現できるものである。

ところで、このようなＡＳＩＣ６０を用いてノズルの噴射異常を検出するにあたり、噴射異常の検査用の基準範囲を適切に決定する必要がある。また、インクを噴射するヘッド４１は製造誤差を有するため、個体毎に基準範囲も異なることになる。よって、それぞれのヘッド（又はノズル列毎）に応じて適切な基準範囲を決定する必要があるのである。

図１３は、本実施形態における検査用の基準範囲決定処理のフローチャートである。ここでは、ノズル列毎に検査用の基準範囲決定処理が行われるものとする。そして、ノズル列毎に正常又は異常なノズルが判別されるものとする。

まず、残留振動検出回路５５からあるノズル列について各ノズルの振動周期Ｔｔを取得する（Ｓ１０２）。振動周期Ｔｔの取得方法は、図７及び図８を用いて説明した前述の手法による。よって、説明は省略する。

次に、仮の基準範囲内、仮の基準範囲以下、仮の基準範囲以上のそれぞれの振動周期Ｔｔの出現頻度が求められる（Ｓ１０４）。仮の基準範囲（暫定的な基準範囲に相当）は、検査用の基準範囲を求める前段階で暫定的に求められた基準範囲である。仮の基準範囲の上限値及び下限値は、予めＡＳＩＣに任意の値として設定されている。なお、仮に、予め設定された下限値及び上限値が適切ではなかった場合の処理については、後述する（図１６、図１７）。

出現頻度の算出では、各ノズルの振動周期ＴｔがＡＳＩＣ６０に入力される。そして、各ノズルの振動周期Ｔｔが、仮の基準範囲内の領域、仮の基準範囲以下の領域、仮の基準範囲以上の領域のいずれに該当するかが求められる。そして、それぞれの領域に該当するノズルの個数をカウントすることにより、あるノズル列についての振動周期の、仮の基準範囲内の領域、仮の基準範囲以下の領域、及び、仮の基準範囲以上の領域の出現頻度が求められることになる。

図１４は、検査用の基準範囲を決定する手法の説明図である。図１４には、横軸に振動周期、縦軸にその出現頻度数（図では「度数」で表示）を表したグラフが示されている。そして、あるノズル列についての振動周期Ｔｔの出現頻度が正規分布のグラフとして示されている。なお、ここでは、ノズル数が十分多いものとして正規分布のグラフが示されているが、必ずしもこのような出現頻度になるとは限らない。

また、図１４には、仮の基準範囲が示されている。すなわち、仮の基準範囲を規定する仮の下限値Ｌｔｍと仮の上限値Ｈｔｍが示されている。そして、これらの中心として、仮の中央値Ｃｔｍが示されている。よって、仮の下限値Ｌｔｍからの仮の中央値Ｃｔｍまでの幅と、仮の中央値Ｃｔｍから仮の上限値Ｈｔｍまでの幅は同じである。

また、図１４には、これから求めようとする検査用の基準範囲も示されている。すなわち、検査用の基準範囲を規定する検査用の下限値Ｌｔｓと検査用の上限値Ｈｔｓが示されている。そして、これらの中心として、検査用の中央値Ｃｔｓが示されている。よって、検査用の下限値Ｌｔｓからの検査用の中央値Ｃｔｓまでの幅Ｗｔと、検査用の中央値Ｃｔｓから検査用の上限値Ｈｔｓまでの幅Ｗｔは同じである。

ステップＳ１０４において、仮の下限値Ｌｔｍ以下（すなわち、仮の基準範囲以下）の出現個数と、仮の上限値Ｈｔｍ以下（すなわち、仮の基準範囲以上）の出現個数が求められたことになる。これらの個数を全ノズルの個数で除すると、合計値を「１」とする確率変数で表すことができる。

図１５は、仮の基準範囲のそれぞれの領域における確率変数の説明図である。上述のようにして求められた確率変数は、仮の下限値Ｌｔｍ以下でＺ１となり、仮の上限値Ｈｔｍ以上でＺ２となる。仮の基準範囲内の確率変数は、１−（Ｚ１＋Ｚ２）となる。

次に、このようにして求められた各領域の確率変数（出現頻度）に基づいて、分布中心を算出する（Ｓ１０６）。この分布中心は、検査用の基準範囲の中央値Ｃｔｓとなる。
分布中心の算出は、確率変数の比で仮の基準範囲を分割することにより求められる。つまり、検査用の基準範囲の中央値Ｃｔｓは、

Ｃｔｓ＝Ｌｔｍ＋（Ｈｔｍ−Ｌｔｍ）×Ｚ２／（Ｚ１＋Ｚ２）

となる。
このようにすることで、分布中心、すなわち検査用の基準範囲の中央値Ｃｔｓが求められる。

次に、検査用の基準範囲Ｌｔｓ〜Ｈｔｓが求められる（Ｓ１０８）。検査用の基準範囲は、求められた基準範囲の中央値Ｃｔｓに±Ｗｔを適用することにより求められる。すなわち、検査用の基準範囲の下限値Ｌｔｓは、（Ｃｔｓ−Ｗｔ）である。検査用の基準範囲の上限値Ｈｔｓは、（Ｃｔｓ＋Ｗｔ）である。

このようにして、検査用の基準範囲Ｌｔｓ〜Ｈｔｓを求めることができる。このようにして求められた検査用の基準範囲の下限値Ｌｔｓ及び上限値Ｈｔｓは、前述の図１２に示したＡＳＩＣ６０に設定される。これにより、振動周期Ｔｔが残留振動検出回路５５からＡＳＩＣ６０に入力されると、検査用の基準範囲Ｌｔｓ〜Ｈｔｓの領域に入っているノズルは適正にインクを噴射するノズルであると判定することができるようになる。また、基準範囲の下限値Ｌｔｓ以下のノズルについては、気泡が混入し適切に噴射できないノズルであると判定することができる。また、基準範囲の上限値Ｈｔｓ以上のノズルについては、インクが増粘し適切に噴射できないノズルであると判定することができる。

なお、ここでは、図１３のステップＳ１０２〜Ｓ１０８を１回実行するのみで検査用の基準範囲を求めたが、ステップＳ１０８が完了した後に、ステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０８を複数回繰り返すこととしてもよい。このとき、ステップＳ１０８で決定された検査用の基準範囲は、ステップＳ１０４において仮の基準範囲として用いられる。

また、ステップＳ１０２にいて各ノズルについての振動周期Ｔｔは一度だけ取得され、これらの振動周期をＡＳＩＣ６０内のメモリー等に記憶しておくことができる。このようにすることで、再び、ピエゾ素子を駆動して振動周期を取得しなおす必要がないので、検査速度を向上させることができる。一方、これらの振動周期をメモリー等に記憶せず、ノズルを実際に検査するときに、再度、振動周期を取得することとしてもよい。この場合、メモリーを振動周期のデータで占有しないこととすることができる。

図１６は、仮の基準範囲の移動の説明図である。ところで、前述の図１３のステップＳ１０４において、仮の基準範囲と取得される振動周期Ｔｔとが全く異なる値である場合、取得される振動周期Ｔｔが上記の３つの領域、すなわち、基準範囲内、基準範囲以下、及び、基準範囲以上のすべての領域に入らない場合があり得る。このような場合には、前述の分布中心の算出を行うことができない。

たとえば、図１６に示されるように、仮の基準範囲が得られる振動周期群よりも低すぎる場合などがある。このような場合、仮の基準範囲の上限以上に全ての振動周期が入ることになる。このような、場合には、仮の基準範囲を少しずつ振動周期が高くなる側に移動させ（ＡＳＩＣ６０に設定される下限値Ｌｔｍ及び上限値Ｈｔｍを共に少しだけ大きく設定しなおす）、再度、ＡＳＩＣ６０に振動周期Ｔｔを入力して出力を得る。このような動作を繰り返すことで、仮の基準範囲内、基準範囲以下、基準範囲以上のいずれの領域にも振動周期が入るような仮の基準範囲の下限値及び上限値を見つけることができる。

図１７は、仮の基準範囲の変化の説明図である。前述の図１６のように、基準範囲を移動させた場合であっても、基準範囲が広すぎると、得られた振動周期群が全て基準範囲内に入ってしまう場合がある。このような場合にも、前述の分布中心の算出を行うことができない。

よって、図１７に示すように、得られた振動周期Ｔｔの全てが基準範囲内に入ってしまった場合には、仮の基準範囲を少しずつ狭めるように移動させ（ＡＳＩＣ６０に設定される下限値Ｌｔｍを大きく設定しなおし、上限値Ｈｔｍを小さく設定しなおす）、再度、ＡＳＩＣ６０に振動周期Ｔｔを入力して出力を得る。このような動作を繰り返すことで、仮の基準範囲内、基準範囲以下、基準範囲以上のいずれの領域にも振動周期が入るような仮の基準範囲の下限値及び上限値を見つけることができる。

一般的に複数のノズルのうち正常にインクを噴射できるノズルが大多数であると考えられる。よって、振動周期は正常にインクを噴射できるノズルの振動周期の出現頻度が最も高くなり、正常にインクを噴射できないノズルの振動周期の出現頻度が低い。そのため、前述のような手法で、振動周期群の中央を探索し、その中央値から所定範囲内の振動周期のノズルが正常にインクを噴射できるノズルであると判定することで、適切に正常なノズルと異常なノズルを判別することができる。

なお、上記実施形態では、ヘッドが用紙Ｓの搬送方向と交差する方向に移動しながらインクを吐出する所謂シリアル型のプリンターを例に説明したが、用紙Ｓの紙幅方向に長いヘッドがプリンターに固定され、搬送される用紙Ｓにインクを噴射して画像を形成する所謂ラインヘッド型のプリンターであっても上記手法を行うことができるは言うまでもない。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上述の実施形態では、検査装置を含むプリンター１が説明されていたが、これに限られるものではなくインク以外の他の流体（液体や、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体）を噴射したり吐出したりする液体吐出装置に具現化することもできる。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、気体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の装置に、上述の実施形態と同様の技術を適用してもよい。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

＜ヘッドについて＞
前述の実施形態では、圧電素子を用いてインクを噴射していた。しかし、液体を噴射する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。

この場合、発熱素子を発熱させて発生した気泡によりインクを吐出するプリンターにおいて、上述のように圧力変動を検出してもよいし、あるいは、ノズル内のインクが吐出されず、温度と共に発熱素子の抵抗値が上昇することを利用して、駆動電圧が変化するか否かにより、検査を行ってもよい。

１ プリンター、
２０ 搬送ユニット、２１ 給紙ローラー、２２ 搬送モーター、
２３ 搬送ローラー、２４ プラテン、２５ 排紙ローラー、
３０ キャリッジユニット、３１ キャリッジ、
４０ ヘッドユニット、
５０ 検出器群、５５ 残留振動検出回路、
６０ ＡＳＩＣ、
８１Ａ 第１シフトレジスタ、８１Ｂ 第２シフトレジスタ、
８２Ａ 第１ラッチ回路、８２Ｂ 第２ラッチ回路、
８３ デコーダー、８４ 制御ロジック、８６ スイッチ、
４２１ 振動板、４２２ 圧電式アクチュエーター、４２３ キャビティ、
４２４ ノズル、４２５ ノズル基板、４２６ キャビティ基板、
４２７ 圧電素子、４２８ リザーバ、４２９ インク供給チューブ、
４３０ 中間層、４３１ 第１電極、４３２ 第２電極

Claims (8)

1. 駆動素子を駆動させて液体を噴射させる複数の噴射部と、
   前記駆動素子を駆動させて得られる検査値と、検査用の基準範囲と、を比較した結果に基づいて前記噴射部の検査を行う検査部と、
   を備え、
   前記検査値は、前記複数の噴射部の駆動素子が駆動されて、複数取得され、
   前記検査用の基準範囲は、暫定的な基準範囲以上の領域における前記複数の検査値の出現頻度と前記暫定的な基準範囲以下の領域における前記複数の検査値の出現頻度とに基づいて求められる、検査装置。
2. 前記暫定的な基準範囲は、前記複数の検査値が、前記暫定的な基準範囲以上の領域と前記暫定的な基準範囲内の領域と前記暫定的な基準範囲以下の領域とのいずれの領域にも出現する範囲に、特定される、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記暫定的な基準範囲は、前記複数の検査値のすべてが前記暫定的な基準範囲内の領域に出現する場合に狭められる、請求項２に記載の検査装置。
4. 前記検査値が入力されると、前記暫定的な基準範囲以上の領域と前記暫定的な基準範囲内の領域と前記暫定的な基準範囲以下の領域とのいずれの領域に分類されるかの情報を出力する演算部を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の検査装置。
5. 前記検査用の基準範囲は、前記複数の検査値の分布中心に基づいて特定される、請求項１〜４のいずれかに記載の検査装置。
6. 前記分布中心は、前記暫定的な基準範囲以上の領域における前記複数の検査値の出現頻度により求められた第１確率変数と、前記暫定的な基準範囲以下の領域における前記複数の検査値の出現頻度に求められた第２確率変数と、の比に基づいて求められる、請求項５に記載の検査装置。
7. 噴射部の駆動素子を駆動させて検査値を取得する工程と、
   前記検査値と検査用の基準範囲とを比較して前記噴射部の検査を行う工程と、
   を含み、
   前記検査値は、前記複数の噴射部の駆動素子が駆動されて、複数取得され、
   前記検査用の基準範囲は、暫定的な基準範囲以上の領域における前記複数の検査値の出現頻度と前記暫定的な基準範囲以下の領域における前記複数の検査値の出現頻度とに基づいて求められる、検査方法。
8. 噴射部の駆動素子を駆動させて検査値を取得する工程と、
   前記検査値と検査用の基準範囲とを比較して前記噴射部の検査を行う工程と、
   を検査装置に行わせるプログラムであって、
   前記検査値は、前記複数の噴射部の駆動素子が駆動されて、複数取得され、
   前記検査用の基準範囲は、暫定的な基準範囲以上の領域における前記複数の検査値の出現頻度と前記暫定的な基準範囲以下の領域における前記複数の検査値の出現頻度とに基づいて求められる、プログラム。

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