JP2000318183A - Method and apparatus for detecting filling of recording head in printer - Google Patents

Method and apparatus for detecting filling of recording head in printer

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JP2000318183A
JP2000318183A JP12892599A JP12892599A JP2000318183A JP 2000318183 A JP2000318183 A JP 2000318183A JP 12892599 A JP12892599 A JP 12892599A JP 12892599 A JP12892599 A JP 12892599A JP 2000318183 A JP2000318183 A JP 2000318183A
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recording head
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piezoelectric element
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Shinji Sanada
Yuji Yakura
慎二 真田
雄次 矢倉
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Sony Corp
ソニー株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eject an ink drop stably by obtaining the resonance point profile of a piezoelectric element for ejecting ink in an ink chamber from a nozzle opening and detecting the ink filling state of a recording head thereby eliminating the problem that a bubble is mixed or generated in an ink channel.
SOLUTION: Each ink chamber 38 coupled with an ink supply passage 36 corresponding to each nozzle opening 22 is provided with a piezoelectric element 48 and, under fully replenished state with ink 40, the supply passage 36 and the supply path part 42 thereof, a buffer tank 44, the chamber 38, and the opening 22 are filled with the ink 40. The ink filling detector for a recording head 20 comprises the piezoelectric element 48 connected with a voltage supply section 50, a voltmeter and a reference resistor. Ink filling state of the head 20 is detected based on the fact that the peak value of resonance point profile depends on the ink run out state, stable ejection state or unstable ejection state of the head 20.
COPYRIGHT: (C)2000,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばインクジェットプリンタのようなプリンタ記録ヘッドの充填検知装置及び充填検知方法に関するものである。 The present invention relates to, for example relates to a printer filled sensing device and the filling detection method of the recording head such as an inkjet printer.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタの記録ヘッドは、メンテナンスステーション(メンテナンス処理段階)を有しており、ノズルからのインクの吐出の安定化を図るために、メンテナンス動作の中では、ポンプによるインクの吸引動作、ゴム等によるノズルプレート面のワイピング、全ノズルからのインク滴の吐出によるフラッシング等の動作が行われる。 Conventionally, the recording head of an ink jet printer has a maintenance station (maintenance process step), in order to stabilize the ejection of ink from the nozzle, in a maintenance operation, the ink by the pump suction operation, wiping of the nozzle plate surface of a rubber or the like, the operation of flushing due discharging ink droplets from all the nozzles is performed. 電源投入時やインクカートリッジ交換時には、必ず上述したポンプによる吸引動作やゴム等によるノズルプレート面のワイピングの動作が行われて、記録ヘッド内へのインクの充填が行われていた。 The power-on or when the ink cartridge replacement is performed the operation of wiping the nozzle plate surface by the suction operation or rubber by always pump described above, the filling of the ink into the recording head has been carried out.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メンテナンス動作の終了後、印画したときにインク滴が吐出していないノズルが存在することがあり、印画(印字)してみないと、その不吐出のノズルの存在に気が付かないという問題があった。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, after completion of the maintenance operation, there is the ink droplet is present nozzle does not discharge when printing, unless try printing (printing), the non-ejection there has been a problem that it is not aware of the presence of the nozzle. また、電源投入時においても、予めメンテナンス動作をすることで、印画以外の部分で、 Further, even when the power is turned on, by the pre-maintenance operation, in a portion other than the printing,
大量のインクを消費してしまうという問題もあった。 There is also a problem that consume a large amount of ink. これら殆どの不吐出のノズルは、メンテナンス動作を繰り返し行うことによって復帰して再度インクを吐出し始めるが、実際に印画できる状態になるまでには、メンテナンス動作後に印画をして確認するという作業を繰り返し行う必要があった。 Nozzles of most of the non-ejection is started ejected again ink was restored by repeating the maintenance operation, the until state can actually printed, the task of confirming to the printing after the maintenance operation there was a need to repeatedly do. このインク滴の不吐出理由の一つとして、記録ヘッド内へのインク充填が不十分であったために引き起こされる、インク流路内における気泡の混入または、気泡の発生が挙げられる。 The One ejection failure reasons ink droplets, the ink filling into the recording head is caused to be the insufficient mixing of air bubbles in the ink flow path or generation of bubbles and the like. そこで本発明は上記課題を解消し、安定的にインク滴を吐出させることができるプリンタの記録ヘッドの充填検知装置および充填検知方法を提供することを目的としている。 The present invention is intended to provide the above problems by eliminating, stable recording head of a printer capable of ejecting ink droplets filling detector and the filling detection method.

【0004】 [0004]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、インク滴を吐出するためのノズル開口部と、前記ノズル開口部に前記インクを供給するインク室と、前記インク室に前記インクを供給するインク供給路と、印加電圧に応じて前記インク室内の前記インクを前記ノズル開口部を通じて吐出させる圧電素子と、を有するプリンタの記録ヘッドにおける前記インクの充填状態を検知するためのプリンタの記録ヘッドの充填検知装置であって、前記圧電素子の共振点プロファイルを得て、前記記録ヘッド内の前記インクの充填状態を電気的に検知することを特徴とするプリンタの記録ヘッドの気泡検知装置である。 Means for Solving the Problems of claims 1 invention, supply and nozzle openings for ejecting ink droplets, an ink chamber for supplying the ink to the nozzle opening, the ink in the ink chamber an ink supply passage to the ink chamber of the ink into a recording head of the printer for detecting the filling state of the ink in the print head of a printer having a piezoelectric element for ejecting through the nozzle opening in response to the applied voltage a filling detection device, wherein to obtain the resonance point profile of a piezoelectric element, is a bubble detection device for a recording head of the printer, characterized by electrically detecting the filling state of the ink in said recording head .

【0005】請求項1では、プリンタの記録ヘッドにおけるインクの充填状態を検知する際に、圧電素子の共振点プロファイルを得て、記録ヘッド内のインクの充填状態を電気的に検知する。 [0005] According to claim 1, in detecting the filling state of the ink in the print head of the printer, with the resonance point profile of the piezoelectric element, electrically detecting the filling state of ink in the recording head. これにより、記録ヘッド内にインクが充填されているかどうかを電気的に確実に検知することができる。 Thus, the ink in the recording head can be electrically reliably detect whether it is filled.

【0006】請求項2の発明は、請求項1に記載のプリンタの記録ヘッドの充填検知装置において、前記記録ヘッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インクが充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記インクの充填が不十分な状態とにより前記圧電素子の共振点プロファイルが異なる。 [0006] According to a second aspect of the invention, in the filling detection device of the recording head of the printer according to claim 1, the filling state of the ink and the ink chamber of the recording head in the ink supply path is filled with , the resonance point profile of the piezoelectric element is different by the insufficient state filling of the ink in the recording head. 請求項2では、記録ヘッドのインク室とインク供給路内にインクが充填されている充填状態と、記録ヘッド内のインクの充填が不十分な状態とにより、圧電素子の共振点プロファイルが異なることを用いて、ヘッド内のインクの充填状態を電気的に検知することができる。 According to claim 2, the filling state of ink in the ink chamber and the ink supply path of the recording head is filled, by the insufficient state filling of the ink in the recording head, the resonance point profile of the piezoelectric elements are different with, it is possible to electrically detect the filling state of ink in the head.

【0007】請求項3の発明は、印加電圧に応じて圧電素子が動作することで、インク室内のインクをノズル開口部を通じて吐出させるプリンタの記録ヘッドにおける前記インクの充填状態を検知するためのプリンタの記録ヘッドの充填検知方法であって、前記圧電素子の共振点プロファイルを得て、前記記録ヘッド内の前記インクの充填状態を電気的に検知することを特徴とするプリンタの記録ヘッドの充填検知方法である。 [0007] The invention according to claim 3, since the piezoelectric element is operated in accordance with the applied voltage, a printer for detecting the filling state of the ink in the print head of the printer to eject ink in the ink chamber through the nozzle opening a filling detection method of the recording head, said to give a resonance point profile of the piezoelectric element, the filling detection of the recording head of the printer, characterized by electrically detecting the filling state of the ink in said recording head it is a method. 請求項3では、プリンタの記録ヘッドにおけるインクの充填状態を検知する際に、圧電素子の共振点プロファイルを得て、記録ヘッド内のインクの充填状態を電気的に検知する。 According to claim 3, in detecting the filling state of the ink in the print head of the printer, with the resonance point profile of the piezoelectric element, electrically detecting the filling state of ink in the recording head. これにより、記録ヘッドにインクが充填されているかどうかを電気的に確実に検知することができる。 Thus, the ink in the recording head can be electrically reliably detect whether it is filled.

【0008】請求項4の発明は、請求項3に記載のプリンタの記録ヘッドの充填検知方法において、前記記録ヘッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インクが充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記インクの充填が不十分な状態とにより前記圧電素子の共振点プロファイルが異なる。 [0008] A fourth aspect of the present invention, in the filling detection method of the recording head of the printer according to claim 3, the filling state of the ink and the ink chamber of the recording head in the ink supply path is filled with , the resonance point profile of the piezoelectric element is different by the insufficient state filling of the ink in the recording head. 請求項4では、記録ヘッドのインク室とインク供給路内にインクが充填されている充填状態と、記録ヘッド内のインクの充填が不十分な状態とにより、圧電素子の共振点プロファイルが異なることを利用して、記録ヘッド内のインクの充填状態を電気的に確実に検知することができる。 According to claim 4, the filling state of ink in the ink chamber and the ink supply path of the recording head is filled, by the insufficient state filling of the ink in the recording head, the resonance point profile of the piezoelectric elements are different by utilizing a filling state of ink in the recording head can be electrically detected reliably.

【0009】請求項5の発明は、請求項3に記載のプリンタの記録ヘッドの充填検知方法において、前記記録ヘッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インクが充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記インクの充填が不十分な状態と、前記記録ヘッド内に前記インクがない状態と、により前記圧電素子の共振点プロファイルが異なる。 [0009] A fifth aspect of the present invention, in the filling detection method of the recording head of the printer according to claim 3, the filling state of the ink and the ink chamber of the recording head in the ink supply path is filled with the a is unsatisfactory state filling of the ink in the recording head, and the absence of the ink in the recording head, the resonance point profile of the piezoelectric element by different. 請求項5では、記録ヘッドのインク室とインク供給路内にインクが充填されている充填状態と、記録ヘッド内のインクの充填が不十分な状態と、 According to claim 5, the filling state in which ink is filled into the ink chamber and the ink supply path of the recording head, and the unsatisfactory state filling of ink in the recording head,
記録ヘッド内にインクが無い状態とにより圧電素子の共振点プロファイルが異なることを利用して、記録ヘッド内のインクの充填状態を電気的に確実に検知することができる。 By utilizing the fact that the resonance point profile of the piezoelectric element is different by the ink absence in the recording head, the filling state of ink in the recording head can be electrically detected reliably. ここで、本発明における、圧電素子の共振点プロファイルとは、圧電素子自身が持っている固有振動周波数、及び記録ヘッド内にインクが充填されたことによる、圧電素子を含んだ振動系の固有振動周波数を含む、 Here, in the present invention, the resonance point profile of the piezoelectric element due to the fact that ink to the natural vibration frequency, and the recording head piezoelectric element itself has filled, the natural frequency of the vibration system including the piezoelectric element including the frequency,
周波数領域において、その周波数領域での正弦波の掃引によって得られる、圧電素子のゲイン特性、インピーダンス特性、及び位相変化等から固有振動周波数(共振点)を示したプロファイルのことである。 In the frequency domain, the obtained by sweeping a sine wave in the frequency domain, the gain characteristics of the piezoelectric element, the impedance characteristics, and that the profiles shown the natural frequency (resonance point) from the phase change and the like.

【0010】 [0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施に形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, will be described in detail with reference to the accompanying drawings form preferred embodiments of the present invention. なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、 Incidentally, the embodiments described below are preferred specific examples of the present invention,
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。 Although technically preferable various limitations are imposed, the scope of the present invention, unless there are descriptions specifically limiting the invention in the following description, the invention is not limited to these embodiments.

【0011】図1は、本発明のプリンタの記録ヘッドの充填検知装置の好ましい実施の形態を備えるプリンタの一例を示している。 [0011] Figure 1 shows an example of the printer with a preferred embodiment of a filling detection device of the recording head of the printer of the present invention. 図1のプリンタは一例としてインクジェットプリンタである。 The printer of FIG. 1 is an ink jet printer as an example. インクジェットプリンタ10 Inkjet printer 10
は、図1のような構造を有している。 Has a structure as shown in FIG. 印字対象となる紙12は、ローラ14によりR方向に送られるようになっている。 Paper 12 to be printed subject are sent to the R direction by the roller 14. ローラ14はベルト15を介してモータ17の出力軸17Aに連結されている。 Roller 14 is connected to the output shaft 17A of the motor 17 through the belt 15. モータ17の出力軸1 The output shaft of the motor 17 1
7Aが回転することにより、ローラ14はR方向に所定量ずつ回転する。 By 7A is rotated, the roller 14 is rotated by a predetermined amount in the R direction. 記録ヘッド20は、ヘッド保持部18 Recording head 20, the head holding portion 18
に保持されている。 It is held to. ヘッド保持部18はガイド16に沿ってX方向に移動し、かつ位置決め可能である。 Head holding unit 18 is moved in the X direction along the guide 16, and can be positioned. このようなヘッド保持部18のX方向の移動及び位置決めは、 Moving and positioning in the X direction of such a head holding portion 18,
モータ19を作動することにより行う。 It carried out by actuating the motor 19. 記録ヘッド20 The recording head 20
は、インクを紙12に対して吐き出すことにより印字もしくは印画するインクジェット記録ヘッドである。 Is an inkjet recording head for printing or printing by discharging the ink to the paper 12.

【0012】図2は、図1の記録ヘッド20の断面構造例を示している。 [0012] Figure 2 shows a cross-sectional structure example of the recording head 20 of FIG. ノズルプレート24は、複数のノズル開口部22を有している。 The nozzle plate 24 has a plurality of nozzle openings 22. これらのノズル開口部22 These nozzle openings 22
は、単にノズルともいい、図2の紙面垂直方向に関して、所定間隔毎に配列されている。 Is simply referred to as a nozzle, with respect to the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2, it is arranged at predetermined intervals. ノズルプレート24 Nozzle plate 24
は、インナープレート26、28、プレート30、プレート32、及び振動板34に接合されている。 The inner plates 26 and 28, plates 30 are joined plates 32 and the diaphragm 34. これにより記録ヘッド20は、インク供給路36とインク室38 Thus the recording head 20, the ink supply path 36 and the ink chamber 38
を有している。 have. インク供給路36は、供給路部分42とバッファタンク44を有している。 Ink supply path 36 has a supply path portion 42 and the buffer tank 44. バッファタンク44 Buffer tank 44
は、インク室38に対して供給流路46により接続されている。 It is connected by a supply passage 46 to the ink chamber 38. 供給流路46は、ノズルプレート24とプレート28の間に形成されている。 Supply passage 46 is formed between the nozzle plate 24 and the plate 28. インク室38は、振動板34とインナープレート26、プレート28、プレート32及びノズルプレート24により形成されている。 The ink chamber 38 is formed by the vibration plate 34 and the inner plate 26, plate 28, plate 32 and the nozzle plate 24.

【0013】振動板34の上には積層型の圧電素子48 [0013] The piezoelectric element 48 of the stacked on top of the vibrating plate 34
が設定されている。 There has been set. この積層型の圧電素子48は、電圧供給部50からの印加電圧(パルス電圧)が供給されると、その印加電圧の大きさに応じて、振動板34をE方向に所定量変位するようになっている。 The piezoelectric element 48 of the laminated type, the applied voltage from the voltage supply unit 50 (pulse voltage) is supplied, in accordance with the magnitude of the applied voltage, so that a predetermined amount displace the vibrating plate 34 in the direction E going on. つまり、積層型の圧電素子48は、電圧供給部50からの印加電圧に応じてインク室38を膨張または収縮させるアクチュエータである。 That is, the piezoelectric element 48 of multilayer is an actuator for expanding or contracting the ink chamber 38 in accordance with the voltage applied from the voltage supply unit 50. このようにインク室38が膨張あるいは収縮されることにより、インク室38内のインク40が、ノズル開口部22からそのインク室38の膨張あるいは収縮の程度に応じて、所定量のインク滴40Aを吐き出すようになっている。 By thus ink chamber 38 is expanded or contracted, the ink 40 in the ink chamber 38, depending on the degree of expansion or contraction of the ink chamber 38 through the nozzle orifice 22, a predetermined amount of ink droplets 40A so that the spit.

【0014】図2において、インク供給路36に対して、複数のインク室38が、それぞれ供給流路46を介して接続されている。 [0014] In FIG. 2, the ink supply path 36, a plurality of ink chambers 38 are respectively connected via the supply flow passage 46. 各インク室38は、対応する各ノズル開口部22に対応して設けられている。 Each ink chamber 38 is provided in correspondence with each corresponding nozzle opening 22. 各インク室38には、それぞれ圧電素子40が設けられている。 Each ink chamber 38, the piezoelectric element 40 are respectively provided. インク40が完全に充填されている状態では、インク40 In a state where the ink 40 is completely filled, the ink 40
はインク供給路36の供給路部分42とバッファタンク44、そして供給流路46とインク室38及びノズル開口部22に満たされている。 It is filled in the supply line portion 42 and the buffer tank 44 and the supply passage 46 and the ink chamber 38 and the nozzle opening 22, the ink supply path 36.

【0015】図3は、積層型の圧電素子48の動作時における共振点プロファイルを検出することにより、記録ヘッドにおけるインクの充填検知を行う充填検知装置を示している。 [0015] Figure 3, by detecting the resonance point profile during the operation of the stacked piezoelectric element 48, shows a filling detection device which performs the filling detection of the ink in the recording head. 図3の圧電素子48は、共振点プロファイルを検出する測定対象となるものであり、圧電素子48 The piezoelectric element 48 in FIG. 3 is one to be measured to detect the resonance point profile, the piezoelectric element 48
はピエゾ素子とも呼んでいる。 It is is also called a piezo element. この充填検知装置54 The filling detector 54
は、圧電素子48に対して、共振点プロファイル検出部56を接続することにより構成されている。 , To the piezoelectric element 48 is constituted by connecting a resonance point profile detection section 56. 共振点プロファイル検出部56は、基準抵抗Rgと、電圧計58及び上述した電圧供給部50を有している。 Resonance point profile detection section 56 includes a reference resistor Rg, the voltmeter 58 and the voltage supply unit 50 described above. 電圧供給部5 Voltage supply unit 5
0は、交流電圧を圧電素子48に対して印加するものである。 0 is to apply an AC voltage to the piezoelectric element 48.

【0016】図4は、図3の充填検知装置54をより詳しく表しており、圧電素子48の一端部に対して基準抵抗Rg一端部が直列に接続されている。 [0016] Figure 4 represents in more detail the filling detection device 54 in FIG. 3, the reference resistor Rg end against one end of the piezoelectric element 48 are connected in series. 電圧計58は、 Voltmeter 58,
ネットワークアナライザーもしくはサーボアナライザーとも呼んでいる。 It is also called network analyzer or servo analyzer. 基準抵抗Rgの他端部と電圧計58のGNDは接地されている。 The other end portion and GND voltmeter 58 of the reference resistor Rg is grounded. 基準抵抗Rgと圧電素子48 Reference resistor Rg and the piezoelectric element 48
の接続点Mは、電圧計58に接続されている。 The connection point M is connected to a voltmeter 58. 圧電素子48の他端部には電圧計58から入力掃引波形Viを供給することができる。 The other end of the piezoelectric element 48 can provide input sweep waveform Vi voltmeter 58. そして圧電素子48と基準抵抗R The piezoelectric element 48 and the reference resistor R
gの接続点Mからは、圧電素子48の出力応答波形Vo From g connection point M, the output response waveform Vo of the piezoelectric element 48
が電圧計58に入力される。 Is input to the voltmeter 58. 電圧計58におけるゲイン特性は、20LOG(|Vo|/|Vi|)で得られ、 Gain characteristic of the voltmeter 58, 20 log obtained, (| Vo | / | | Vi)
入力掃引波形Viと出力応答波形Voにおける位相特性は、Arctan(|Vo|/|Vi|)で表すことができる。 Phase characteristic of the output response waveform Vo and the input sweep waveform Vi is, Arctan can be expressed by (| Vo | / | | Vi).

【0017】図3と図4のような充填検知装置54は、 The filling detector 54 as shown in FIG. 3 and FIG. 4,
圧電素子48に対して入力掃引波形Viを与えて、出力応答波形Voを得ることにより、共振点プロファイルを検出する。 Giving input sweep waveform Vi to the piezoelectric element 48, by obtaining an output response waveform Vo, to detect the resonance point profile. ここで、この圧電素子48の共振点プロファイルとは、圧電素子自身が持っている固有振動周波数、 Here, the resonance point profile of the piezoelectric element 48, the natural vibration frequency of the piezoelectric element itself has,
及び記録ヘッド内にインクが充填されたことによる、圧電素子を含んだ振動系の固有振動周波数を含む、周波数領域において、その周波数領域での正弦波の掃引によって得られる、圧電素子のゲイン特性、インピーダンス特性、及び位相変化等から固有振動周波数(共振点)を示したプロファイルのことである。 And due to the fact that the ink is filled in the recording head, including the natural vibration frequency of the vibration system including the piezoelectric element, in the frequency domain, obtained by sweeping a sine wave at the frequency domain, the gain characteristics of the piezoelectric element, impedance characteristics, and that the profiles shown the natural frequency (resonance point) from the phase change and the like. このような共振点プロファイルを得るために、図5(A)に示すように入力掃引波形Viとして正弦波を掃引(スイープ)し、基準抵抗Rgに流れる電流値の変化を、基準抵抗Rgの間の電位差として測定することによって、圧電素子48の共振点プロファイルの観察が行える。 To obtain such a resonance point profile, a sine wave sweeping (sweep) as an input sweep waveform Vi as shown in FIG. 5 (A), the change in the current flowing through the reference resistor Rg, while the reference resistor Rg by measuring as potential, allows observation of the resonance point profile of the piezoelectric element 48. 図5(A)のように正弦波形の入力掃引波形Viが図4の電圧計58から圧電素子48に与えられると、図5(B)のような出力応答波形Voで示す正弦波形を得ることができる。 When the input swept waveform Vi sinusoidal waveform as shown in FIG. 5 (A) is applied to the piezoelectric element 48 from the voltmeter 58 in FIG. 4, to obtain a sinusoidal waveform shown by output response waveform Vo as shown in FIG. 5 (B) can.

【0018】次に、図2の記録ヘッド20における液体のインク40の充填状態について説明する。 Next, a description will be given filling state of the ink 40 in the liquid in the recording head 20 of FIG. 図6に示すように、記録ヘッド20内のインク供給路36、供給流路46、インク室38及びノズル開口部22内にインク40が充填されているかどうかにより、図6(A)インク無し状態、(B)安定吐出状態、及び(C)不吐出状態あるいは不安定吐出状態の3つに分けることができる。 As shown in FIG. 6, depending on whether the ink supply path 36 of the recording head 20, the supply passage 46, the ink 40 in the ink chamber 38 and the nozzle opening 22 is filled, FIG. 6 (A) is no ink state can be divided into three (B) a stable discharge state, and (C) non-ejection state or an unstable discharge state. 図6の(A)インク無し状態とは、図2の記録ヘッド20のインク供給路36、供給流路46、インク室3 The (A) no ink state of FIG. 6, the ink supply path 36 of the recording head 20 of FIG. 2, the supply passage 46, an ink chamber 3
8及びノズル開口部22の中に、インク40が全く無い場合をいう。 Some 8 and the nozzle opening 22 refers to the case where the ink 40 is completely free. 図6(B)の安定吐出状態とは、インク4 The stable discharge state in FIG. 6 (B), the ink 4
0がインク供給路36、供給流路46、インク室38及びノズル開口部22内に十分に充填されている状態をいう。 0 the ink supply path 36 refers to a state of being sufficiently filled in the supply flow path 46, the ink chamber 38 and the nozzle opening 22. そして、図6(C)の不吐出状態あるいは不安定吐出状態とは、図2のインク供給路36、インク供給流路46、インク室38及びノズル開口部22内にインク4 Then, FIG. 6 and the non-ejection state or an unstable discharge state of (C), the ink supply path 36 in FIG. 2, the ink supply flow passage 46, ink 4 in the ink chamber 38 and the nozzle opening 22
0が充填されてはいるものの、その充填が不十分であり、そのインク40の中に気泡が混入あるいは気泡が発生している状態をいう。 Although 0 is is filled, the filling is insufficient, refers to a state in which bubbles are entrained or bubble is generated in the ink 40.

【0019】図6に示す(A)インク無し状態、(B) [0019] shown in FIG. 6 (A) no ink state, (B)
の安定吐出状態、及び(C)不吐出状態あるいは不安定吐出状態では、圧電素子48の共振点プロファイルのピーク値(kHz)が異なる点に注目する。 Stable discharge state, and (C) in a non-discharge state or an unstable discharge state, the peak value of the resonance point profile of the piezoelectric element 48 (kHz) is focused at different points. すなわち図6 That is, FIG. 6
(A)、図6(B)及び図6(C)の各状態の違いによって、それぞれ圧電素子48の共振モードが異なるのである。 (A), the difference in the state shown in FIG. 6 (B) and FIG. 6 (C), the is different from the resonant modes of the piezoelectric element 48, respectively. このように共振点プロファイルのピーク値が異なる、すわなち共振モードが異なる理由としては、記録ヘッド20の流路、すなわちインク供給路36、供給流路46、インク室38及びノズル開口部22内におけるイナータンス(音響系の慣性を表す定数)の変化やインクによる流路抵抗の変化によるものと考えられる。 Thus the peak value of the resonance point profiles are different, as the reason for Suwa Nachi resonance mode are different, the flow path of the recording head 20, namely the ink supply path 36, the supply passage 46, the ink chamber 38 and the nozzle opening 22 believed to be due to changes in the channel resistance due inertance changes and ink (constant representing the inertia of the acoustic system) in. イナータンスは、流路を流れる流体系と、圧電素子や振動板のような振動部の機械系との連成問題を解くために、電気機械音響類似を用いて、それぞれの要素を等価電気回路素子に置き換え、全体を集中定数回路モデルで表現することができる。 Inertance, a fluid system flowing through the channel, in order to solve the Coupled problems with the mechanical system of the vibrating portion such as a piezoelectric element or a diaphragm, with electromechanical acoustic similarity, equivalent electric circuit elements each element replaced, it can be represented by lumped circuit model whole. イナータンスは、体積流の変化に抗するところの音響素子であり、イナータンスをM[g/cm Inertance is a sound element where against the change in volume flow, the inertance M [g / cm
4 ]、体積流の変化の割合をdU/dt[cm 3 /se 4], the rate of change of the volume flow dU / dt [cm 3 / se
2 ]、駆動圧力をp[dyne/cm 2 ]とすると、 p=M・dU/dt により決まる。 c 2], the driving pressure when the p [dyne / cm 2], determined by p = M · dU / dt.

【0020】図2の記録ヘッド20内におけるインクが十分に充填されている状態と、インクの充填が不十分な状態、そしてインクが充填されていない状態とでは、共振点プロファイルのピーク値において明らかに差があり、これにより図2のそれぞれのノズル開口部22におけるインクの状態がどのようになっているかを検知することができる。 [0020] and when the ink in the recording head 20 of FIG. 2 is sufficiently filled, a in the state in which ink filling is insufficient state, and the ink is not filled, evident in the peak value of the resonance point profile the there is a difference, thereby making it possible to detect whether the ink in the state in each of the nozzle opening 22 of FIG. 2 looks like. 共振点プロファイルのピーク値とは、圧電素子のゲイン特性、及びインピーダンス特性に現れるピーク値のことである。 The peak value of the resonance point profiles, is that the peak value appearing gain characteristics of the piezoelectric element, and the impedance characteristics. (位相変化でのピークの値は、 (The value of the peak of the phase change,
圧電素子のゲイン特性、及びインピーダンス特性に現れる値と若干異なる。 Gain characteristics of the piezoelectric element, and appear in the impedance characteristic values ​​differ slightly. ) 図6の例では、図6の(A)インク無し状態では、共振点プロファイルのピーク値は115(kHz)であり、 ) In the example of FIG. 6, (A) In the ink without the state of FIG. 6, the peak value of the resonance point profile is 115 (kHz),
図6(B)の安定吐出状態では共振点プロファイルのピーク値は73(kHz)と130(kHz)である。 The peak value of the resonance point profile is stable discharge state of FIG. 6 (B) is a 73 (kHz) and 130 (kHz). さらに図6(C)の不吐出状態あるいは不安定吐出状態では、共振点プロファイルのピーク値は107(kHz) In yet non-ejection state or an unstable discharge state of FIG. 6 (C), the peak value of the resonance point profile 107 (kHz)
である。 It is. このように、図6(A)、図6(B)及び図6 Thus, FIG. 6 (A), the FIG. 6 (B) and 6
(C)では、共振点プロファイルのピーク値は明らかに異なっている。 In (C), the peak value of the resonance point profiles are clearly different.

【0021】図7と図8は、図6(A)のインク無し状態における共振点プロファイルのゲイン特性;LOG [0021] Figures 7 and 8, the gain characteristics of the resonance point profile in the ink without the state of FIG. 6 (A); LOG
(|V|)及び位相特性の例を示している。 Shows an example of and phase characteristics (| | V). 図7と図8 Figures 7 and 8
におけるグラフでは、横軸は周波数(Hz)で示している。 In the graph in the horizontal axis represents the frequency (Hz). 図7の縦軸はゲイン(dB)を示し、図8の縦軸は位相(deg.)を示している。 7, the vertical axis indicates gain (dB), the vertical axis of FIG. 8 shows the phase (deg.). このように、図6 In this way, as shown in FIG. 6
(A)のインク無し状態では、共振点プロファイルのピーク値Pは115kHzである。 In no ink condition of (A), the peak value P of the resonance point profile is 115 kHz.

【0022】図9と図10は、図(B)の安定吐出状態における共振点プロファイルのゲイン特性;LOG(| [0022] FIGS. 9 and 10, the gain characteristics of the resonance point profile in the stable discharge state of FIG. (B); LOG (|
V|)及び位相特性の例を示している。 It shows an example of a) and phase characteristics | V. 図9と図10を参照すると、図6(B)の安定吐出状態では、共振点プロファイルのピーク値P1,P2は73kHzと130 Referring to FIGS. 9 and 10, in a stable discharge state of FIG. 6 (B), the peak value P1, P2 of the resonance point profile 73kHz and 130
kHzである。 It is kHz.

【0023】図11と図12は、図6(C)の不吐出状態における共振点プロファイルのゲイン特性;LOG [0023] FIGS. 11 and 12, the gain characteristics of the resonance point profile in the non-discharge state of FIG. 6 (C); LOG
(|V|)及び位相特性の例を示している。 Shows an example of and phase characteristics (| | V). 図11と1 11 1
2では、共振点プロファイルのピーク値P3は107k In 2, the peak value P3 of the resonance point profile 107k
Hzである。 Is Hz.

【0024】図13と図14は、図6(C)の不安定吐出状態における共振点プロファイルのゲイン特性;LO [0024] FIGS. 13 and 14, the gain characteristics of the resonance point profile in an unstable discharge state of FIG. 6 (C); LO
G(|V|)及び位相特性の例を示している。 Shows an example of and phase characteristics G (| | V). 図13と図14では、共振点プロファイルのピーク値P4は10 In Figure 13 and Figure 14, the peak value P4 of the resonance point profile 10
7kHzである。 It is 7kHz.

【0025】以上の結果からわかるように、記録ヘッドの流路内に液体であるインクが十分に充填されている状態と、充填が不十分な状態があり、図6(A)のインク無し状態である場合と、図6(B)の安定吐出状態、そして図6(C)の不吐出状態あるいは不安定吐出状態である場合とでは、共振点プロファイルのピーク値が異なる。 [0025] As can be seen from the above results, the state of the flow path of the recording head ink which is a liquid is sufficiently filled, the filling is there insufficient state, no ink state shown in FIG. 6 (A) and if it is, in the case of the stable discharge state and non-discharge state or an unstable discharge state in FIG. 6 (C), in FIG. 6 (B), the peak value of the resonance point profiles are different. このような共振点プロファイルのピーク値差に注目することにより、現時点の記録ヘッド20内のインクの充填状態を検知することができる。 By noting the peak value difference between such resonant point profile, it is possible to detect the filling state of the ink inside the recording head 20 at the present time. 充填が不十分な状態では、インクの流路内に充填されているインクの中に気泡が混入していたり気泡が発生している場合がある。 Filling the unsatisfactory state, there is a case where air bubbles or not air bubbles are mixed into the ink filled in the flow path of the ink has occurred. このような気泡がインクに混入していたりインク内に気泡が発生している場合と、インクが無い状態あるいはインクが十分に充填されている場合とを確実に区別することができる。 And if such bubbles bubbles in the ink or are mixed into the ink occurs, and when the ink is no state or ink is sufficiently filled can be reliably distinguished. 即ち充填検知装置54は、インクに気泡が発生しているあるいは気泡が混入している状態をも検知することができ、気泡検知装置として用いることもでき、 That filled sensing device 54, ink can also be detected state bubbles which may or bubbles are generated are mixed in, it can also be used as the bubble detecting device,
これにより気泡検知方法を実施できる。 Thereby implementing the bubble detection method.

【0026】以上のように、インクジェットの記録ヘッドの振動部の共振点プロファイルを観察することで、ヘッド流路内のインクの充填状態が分かるため、次のような利点がある。 [0026] As described above, by observing the resonance point profile of the vibration part of the ink jet recording head, the filling state of ink in the head flow path is known, has the following advantages. 印画をせずに、記録ヘッドにおける不吐出または不安定吐出ノズルを検知することができる。 Without printing, it is possible to detect the discharge failure or unstable ejection nozzles in the print head. そのため、インク充填が不良のときのみに、記録ヘッドのメンテナンス動作をすれば良いことになる。 Therefore, only when the ink filling is defective, it is sufficient to maintain operation of the recording head. また、電源投入時のメンテナンス動作を簡略化し、インクの消費量を抑えることができる。 Also, to simplify the maintenance operation when the power supply is turned on, it is possible to suppress the consumption of the ink. つまり、インクがきちんと充填されているときは、ポンプによる吸引動作を省略できる。 That is, when the ink is filled properly can omit the suction operation by the pump. ここで本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。 Here in the present invention is not intended to be limited to the above embodiment. 上述した実施の形態では、ノズル開口部がインク滴を吐出するためにノズルプレートに設けられている。 In the embodiment described above, it is provided in the nozzle plate to the nozzle openings for ejecting ink droplets. しかしながら、ノズルプレートに対してインクを吐き出すためのインクノズル開口部と、このインクを希釈するための希釈液を吐き出す希釈液ノズル開口部が設けられている、いわゆる二液混合型のインクジェットプリンタに対しても、本発明は適用することができる。 However, the ink nozzle opening for discharging the ink to the nozzle plate, the ink diluent nozzle opening for discharging a diluent for diluting is provided a relative jet printer of the so-called two-liquid mixing type also, the present invention can be applied. また本発明のプリンタはインクジェット方式の記録ヘッドに限らず圧電素子を用いるヘッドであれば本発明を適用できる。 The printer of the present invention can be applied to the present invention as long as the head using a piezoelectric element is not limited to the inkjet recording head.

【0027】 [0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 As described in the foregoing, according to the present invention,
インクの充填状況を検知して、安定的にインク滴を吐出させることができる。 Detects the filling status of the ink, it is possible to stably eject ink droplets.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明のプリンタの一例としてインクジェットプリンタを示す斜視図。 Perspective view showing an inkjet printer as an example of the printer of the present invention; FIG.

【図2】図1のインクジェットプリンタの記録ヘッドの構造例を示す断面図。 2 is a cross-sectional view showing a structural example of a recording head of an ink jet printer in FIG.

【図3】インクの充填検知装置の一例を示す図。 Figure 3 is a diagram showing an example of a filling detection device of the ink.

【図4】図3の充填検知装置をより詳しく示す別の図。 [4] another diagram showing in greater detail a filling detection device of FIG.

【図5】充填検知装置において圧電素子に対して与える入力掃引波形と出力応答波形の関係例を示すタイムチャート。 Figure 5 is a time chart illustrating an example of a relationship between the input swept waveform and an output response waveform given to the piezoelectric element in the filling detection device.

【図6】インク無し状態、安定吐出状態及び不吐出状態、不安定吐出状態における共振点プロファイルのピーク値の例を示す図。 [6] no ink state, stable discharge state and the non-ejection state, shows an example of a peak value of the resonance point profile in an unstable discharge state.

【図7】インク無し状態における共振点プロファイルのゲイン特性の例を示す図。 7 is a diagram showing an example of a gain characteristic of the resonance point profile in the ink without condition.

【図8】インク無し状態における共振点プロファイルの位相特性の例を示す図。 8 is a diagram showing an example of the phase characteristics of the resonance point profile in the ink without condition.

【図9】安定吐出状態における共振点プロファイルのゲイン特性の例を示す図。 9 is a diagram showing an example of a gain characteristic of the resonance point profile in a stable ejection state.

【図10】安定吐出状態における共振点プロファイルの位相特性の例を示す図。 10 is a view showing an example of the phase characteristics of the resonance point profile in a stable ejection state.

【図11】不吐出状態における共振点プロファイルのゲイン特性の例を示す図。 11 is a diagram showing an example of a gain characteristic of the resonance point profile in the non-ejection state.

【図12】不吐出状態における共振点プロファイルの位相特性の例を示す図。 12 is a diagram showing an example of the phase characteristics of the resonance point profile in the non-ejection state.

【図13】不安定吐出状態における共振点プロファイルのゲイン特性の例を示す図。 13 is a diagram showing an example of a gain characteristic of the resonance point profile in an unstable discharge state.

【図14】不安定吐出状態における共振点プロファイルの位相特性の例を示す図。 14 illustrates an example of the phase characteristics of the resonance point profile in an unstable discharge state.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10・・・インクジェットプリンタ(プリンタ)、20 10 ... inkjet printer (printer), 20
・・・記録ヘッド、22・・・ノズル開口部、36・・ ... recording head, 22 ... nozzle opening, 36 ...
・インク供給路、38・・・インク室、40・・・インク、48・・・圧電素子、54・・・充填検知装置 Ink supply passage, 38 ... ink chamber 40 ... ink, 48 ... piezoelectric element, 54 ... filling detection device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C056 EB08 EB33 EB40 EC07 EC53 EC62 FA04 FA10 2C057 AF72 AF76 AG44 AL17 AL18 AM31 BA04 BA14 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of continued F-term (reference) 2C056 EB08 EB33 EB40 EC07 EC53 EC62 FA04 FA10 2C057 AF72 AF76 AG44 AL17 AL18 AM31 BA04 BA14

Claims (5)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 インク滴を吐出するためのノズル開口部と、 前記ノズル開口部に前記インクを供給するインク室と、 前記インク室に前記インクを供給するインク供給路と、 印加電圧に応じて前記インク室内の前記インクを前記ノズル開口部を通じて吐出させる圧電素子と、を有するプリンタの記録ヘッドにおける前記インクの充填状態を検知するためのプリンタの記録ヘッドの充填検知装置であって、 前記圧電素子の共振点プロファイルを得て、前記記録ヘッド内の前記インクの充填状態を電気的に検知することを特徴とするプリンタの記録ヘッドの気泡検知装置。 And 1. A nozzle openings for ejecting ink droplets, an ink chamber for supplying the ink to the nozzle opening, an ink supply path for supplying the ink to the ink chamber, according to the applied voltage a filling detection device of the recording head of the printer for detecting the filling state of the ink in the print head of a printer having a piezoelectric element for ejecting the ink in the ink chamber through the nozzle opening, said piezoelectric element obtaining a resonance point profile, the bubble detecting device for a recording head of the printer, characterized in that the filling state of the ink in the recording head to electrically detect a.
  2. 【請求項2】 前記記録ヘッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インクが充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記インクの充填が不十分な状態とにより前記圧電素子の共振点プロファイルが異なる請求項1に記載のプリンタの記録ヘッドの充填検知装置。 2. A filling state where the ink in the ink chamber and the ink supply path of the recording head is filled, by the insufficient state filling of the ink in the recording head of the piezoelectric element filling detection device for a recording head of the printer according to claim 1, the resonance point profile is different.
  3. 【請求項3】 印加電圧に応じて圧電素子が動作することで、インク室内のインクをノズル開口部を通じて吐出させるプリンタの記録ヘッドにおける前記インクの充填状態を検知するためのプリンタの記録ヘッドの充填検知方法であって、 前記圧電素子の共振点プロファイルを得て、前記記録ヘッド内の前記インクの充填状態を電気的に検知することを特徴とするプリンタの記録ヘッドの充填検知方法。 3. By operating the piezoelectric element in response to an applied voltage, the filling of the recording head of the printer for detecting the filling state of the ink in the print head of the printer to eject ink in the ink chamber through the nozzle opening a detection method, wherein the obtaining the resonance point profile of the piezoelectric element, the filling detection method of the recording head of the printer, characterized by electrically detecting the filling state of the ink in the recording head.
  4. 【請求項4】 前記記録ヘッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インクが充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記インクの充填が不十分な状態とにより前記圧電素子の共振点プロファイルが異なる請求項3に記載のプリンタの記録ヘッドの充填検知方法。 Wherein said ink chamber of the recording head and the filled state the ink in the ink supply path is filled by the insufficient state filling of the ink in the recording head of the piezoelectric element filling detection method of the recording head of the printer according to claim 3, a resonance point profile is different.
  5. 【請求項5】 前記記録ヘッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インクが充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記インクの充填が不十分な状態と、前記記録ヘッド内に前記インクがない状態と、により前記圧電素子の共振点プロファイルが異なる請求項3に記載のプリンタの記録ヘッドの充填検知方法。 Wherein said ink chamber of the recording head and the filled state the ink in the ink supply path is filled, and the unsatisfactory state filling of the ink in the recording head, in the recording head Juten detection method of the recording head of the printer according to the resonance point profile different claims 3 of the piezoelectric element wherein the state the ink is not, by the.
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