JP2004009501A - Inkjet printer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電体素子に電気信号を印加して圧電体素子を変形し、発生する圧力によってインク滴を飛翔させ記録媒体にインク像を形成するインクジェット方式プリンタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、圧電体素子により圧力室を押圧し、ノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドが知られている。図1に、圧電体素子を用いたインクジェットヘッドの例を示す。圧電体素子の端面にセラミック部材を有し、前記圧電体素子の振動面をノズルの入口開口部に対向して配置し、ハウジングに接着して固定されたものである。
【0003】
インクジェットヘッドよりインク滴を吐出させるには、個別電極及び共通電極に外部駆動電源より電気信号を印加し圧電体素子を変形させる。この変形が振動板を介し圧力室の体積変化となり、圧力室内に満たされるインクへの圧力変化となる。この圧力変化により、インクはノズルからインク滴として吐出する。
【0004】
インクジェットヘッドは、印刷媒体の大判化や高速印刷化が進み、ノズル数が多くなる傾向にある。ノズル数が増える共にインクの不吐出を生じるノズルも増加する。不吐出が生じる原因として、大気中や記録媒体から剥離する異物がノズルに付着しノズルを塞ぐ場合や、インク自体が固形化しノズルが目詰まりを起こす場合、および、圧力室内に気泡が溜まり圧電体素子の変位が圧力室に伝わらない場合、さらに、圧電体素子自体の不良発生の場合が挙げられる。特に、インクカートリッジの交換時には、流路内に気泡が流入しやすく、流入した気泡が圧力室内に溜まり、不吐出ノズルが発生し易い。
【0005】
インクジェット印刷において、インクの不吐出は印刷品質を低下させるため、インクの不吐出を検知することが必要となる。特開平11−334102に開示されているように、圧電体素子のインピーダンスの周波数特性により、圧力室内に気泡が付着しているかを判別する方法が提案されている。
【0006】
不吐出が検出された場合、ノズル側からの吸引パージやインク供給側からの加圧パージ、およびノズル面をシリコンゴム等で清掃するなどの保全動作を行なう。保全動作により異物や目詰まり、気泡が取り除かれ不吐出を解消する。
【0007】
また、圧電体素子の不良に関しては、特開平11−64175や特開2000−138514に開示されているように、製造時に圧電体素子のインピーダンスの周波数特性を測定し、圧電体素子の不良検出を行なう方法が提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の圧電体素子のインピーダンス特性を測定する気泡の検出は、インピーダンスの測定中は、圧電体素子を駆動してインクの吐出をすることが出来ない。また、インピーダンスの測定には時間がかかるため、印刷開始前や印刷を中断して行う必要があった。
【0009】
また、保全動作を繰り返しても回復しない場合、圧電体素子に不良発生と推定することとなるが、前記気泡検出手段では、圧電体素子の不良の判定は行なわれていないため、最終的に圧電体素子の不良と判断するためには、インクジェットヘッドをプリンタから取り外して検査する必要があった。
【0010】
本発明は、このような問題点を解決するもので、その目的とするところは、印刷中における圧電体素子の不良発生や圧力室内の気泡によるインクの不吐出を検出する手段を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、インクを蓄える圧力室と、電気信号の印加により前記圧力室内に圧力変動を発生させる圧電体素子と、前記圧力室の壁面の少なくとも一部を形成して圧電体素子と弾性材料で連結されている振動板と、前記圧力室にインクを供給する流路であるリストリクタと、該リストリクタにインクを供給する共通インク通路を有するハウジングと、圧力室からのインクを吐出するノズルとを備えるインクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタにおいて、前記圧電体素子毎に共振周波数を測定する共振周波数測定手段と、基準となる共振周波数データ及び測定結果データを記憶する記憶手段と、前記共振周波数測定手段の測定結果と前記共振周波数データとを対比し、前記圧電体素子の不良発生や前記圧力室内の気泡発生の判定を行なう演算手段とを有することを特徴とする。このことにより、圧電体素子の共振周波数の変化を測定し、インク不吐出を検出することが可能となる。
【0012】
また、前記共振周波数測定手段は、前記インクジェットヘッドのインク吐出時において、前記圧電体素子の電流を測定する電流測定手段と、前記電流値を周波数分解し、ピークとなる周波数を選択する演算手段とを備えることを特徴とする。このことにより、インク吐出中に前記圧電体素子の共振周波数の測定ができる。
【0013】
また、前記圧力室がインク空の状態の時の前記圧電体素子の共振周波数をf1、ある許容値をもった基準となる値をf2とし、前記共振周波数測定手段により測定した前記圧電体素子の共振周波数をf3としたとき、f3<f2またはf1<f3の関係が成り立つ場合、前記圧電体素子の不良と判定することを特徴とする。このことにより、圧電体素子の不良発生を検出することができる。
【0014】
また、前記圧力室がインク空の状態の前記圧電体素子の共振周波数をf1、ある許容値をもった基準となる値をf2とし、前記共振周波数測定手段により測定した前記圧電体素子の共振周波数をf3としたとき、f2<f3≦f1の関係が成り立つ場合、前記圧力室に気泡があると判定することを特徴とする。このことにより、圧力室内の気泡の有無を判定できる。
【0015】
更に、前記基準となる値f2は、中央値に対し±3%の範囲にあることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【0017】
図1は、本発明のインクジェットヘッド10の主要部の構造説明斜視図である。複数のノズル1を形成したノズルプレート2において、ノズル1の開口形状の加工精度はインクジェットヘッド10のインク吐出特性に大きな影響を及ぼす。複数のノズル1間において、これらのノズル精度ばらつきを低く押さえるためにも、ノズルプレート2の製法は高い加工精度が要求される。この為、ノズルプレート2はステンレスの精密プレス法、レーザ加工法あるいはニッケルの電鋳加工等により形成される。
【0018】
このノズルプレート2に、圧力室3が形成されたチャンバプレート4、及び共通インク通路12と圧力室3とを連結し、圧力室3へのインク流入を制御するリストリクタ5を形成したリストリクタプレート6を位置決めして接合する。
【0019】
更に、ダイアフラムプレート9は、圧電体素子の圧力を効率よく圧力室3に伝えるための振動板7と、共通インク通路12からリストリクタ5へと流入するインク中のゴミ等を取り除くフィルタ部8とを有する。このダイアフラムプレート9と共通インク通路12を形成したハウジング11とを同じように位置決めして接合する。
【0020】
チャンバプレート4、リストリクタプレート6、ダイアフラムプレート9は、ステンレス材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法で作られる。ハウジング11はステンレス材の切削加工等で形成され、インクカートリッジ31からインクを共通インク通路12まで導くインク導入パイプ20が接合されている。
【0021】
最後に、複数の圧電体素子14と、それを固定する支持基板15からなる圧電アクチュエータ13を位置決めして接合する。圧電アクチュエータ13は複数の圧電体素子14からなり、各々の圧電体素子14は圧力室3の一つずつに対応するようになっている。更に、支持基板15には、それぞれの圧電体素子14に外部駆動回路21から独立した電気信号を送るための個別電極16が形成されている。外部駆動回路21から選択的な電気信号が圧電体素子14に印加されることにより、圧電体素子14はひずみを生じる。圧電体素子14は高剛性の支持基板15上に接合されているため、振動板7に優先的に変位を与え、圧力室3の圧力を高める。本実施例にて説明するインクジェットヘッド10は、こうした原理によってノズル1からインクを吐出して記録媒体36上にインク画像を形成する装置に用いられる。
【0022】
図2に、本発明を用いた例として、シリアル方式インクジェットプリンタを示す。
【0023】
インクジェットヘッド10とこのインクジェットヘッド10にインクを供給するインクカートリッジ31を搭載した記録ユニット32は、ガイドシャフト33に対して摺動自在に支持されると共に動力伝達部材34に連結されており、駆動源35によりガイドシャフト33に沿って往復運動する。一方、記録媒体36はインクジェットヘッド10のノズル面37と対向し、記録ユニット32の移動方向に直交する方向に搬送ロール38によって搬送される。記録媒体36にはインクジェットヘッド10のノズル1より記録信号に応じてインクが噴射され、画像が形成される。インクジェットヘッドを制御する制御基板22はケーブル23によってインクジェットヘッド10に接続されている。制御基板22内には、図3に示す外部駆動回路21やヘッド制御部55および共振周波数測定部52や演算部54など、インクジェットヘッド10の制御に関わる回路が配置されている。
【0024】
記録領域外に設けられたパージキャップ39は、ゴム等の弾性体からなる。非記録時に、記録ユニット32がパージキャップ39の上方まで移動し、パージキャップ39は、図示していない動力源によりノズル面37をキャッピングする。多くの場合、キャップ内にはインク吸引の際の吸引容易化、キャップ内雰囲気湿潤化等のため、インク吸収シート40が備えられている。また、パージキャップ39の底面にはチューブ41の一端が連結されており、チューブ41は吸引ポンプ42を介してキャップ内を負圧にすることが可能であり、インクジェットヘッド10より吸引されたインクは、チューブ41の他端側に設けられた排インク室43へ排出される。ワイパ44はゴムなどの弾性体からなり、記録ユニット32がワイパ44を通過する際に、ノズル面37と接触することでノズル面37に溜まったインクや異物を取り除く。
【0025】
なお、本例ではシリアル方式記録装置について記載しているが、印刷時にヘッドが定位置に保持される(静止する)ラインヘッド方式の記録装置であっても、ワイピング、キャッピング時に印刷時の定位置から一時退避することにより、シリアル方式と同様の方法でノズル保全が可能である。
【0026】
図3に、本発明の構成を示す。
【0027】
図3において、圧電体素子14にはスイッチング部51を経由して外部駆動回路21および共振周波数測定部52が接続されている。共振周波数測定部52内では、電流計60が外部駆動回路21から圧電体素子14に流れる電流を測定する。FFT演算部61は電流計60からの電流値をフーリエ変換することにより周波数分解し、ピークとなる周波数を共振周波数として出力する。記憶部53には共振周波数の基準データが格納されている。演算部54には共振周波数測定部52および記憶部53が接続されており、測定された共振周波数データと基準データとを対比し、気泡の有無を判定する。上記各部はヘッド制御部55により制御される。メインコントローラ56は、搬送機構や保全機構など、図示されないプリンタ各部への指令を送る。
【0028】
圧電体素子14は一端を支持基板15に固定されており、先端が振動板7に接着されている。圧電体素子14の振動は固定板側が固定端となり、振動板7側はバネマス系における質量のついた自由端の振動として考えることができる。圧電体素子14の長さや剛性、質量により共振周波数は固有の値となる。この機械的な共振は、例えば、圧電体素子14の周波数−インピーダンス特性や、圧電体素子14駆動時における残留振動による電流の振動周期として電気的に測定することができる。
【0029】
圧電体素子14の共振周波数を測定するために、本発明においては、圧電体素子14駆動時の残留振動による電流の振動を測定する。
【0030】
図4に、インクを充填したときの圧電体素子14の電圧および電流の例を示す。
【0031】
共振周波数の周期の振動が圧電体素子14の残留振動として現れ、電気的には電流の振動となる。図では、圧電体素子14駆動後の電流の振動周期は約3.1μsであり,共振周波数は325kHzとなる。
【0032】
今回実施例として用いたインクジェットヘッドでは、共振周波数は200〜500kHz程度となり、フーリエ変換による周波数分解において共振周波数以外でピークとなる圧電体素子14の駆動周波数およびインクのヘルムホルツ周波数など、他の周波数は100kHz以下となり、共振周波数と容易に選別できる。従来のインピーダンスの周波数特性を測定して共振周波数を測定する手法に対する本例の利点は、インク吐出中にも共振周波数の測定が可能な点である。
【0033】
次に、本発明での、圧電アクチュエータ13の不良発生による不吐出検出の方法について説明する。
【0034】
インクジェットヘッド10における圧電アクチュエータ13の不良発生は、圧電体素子14−振動板7間の剥がれ、および圧電体素子14の折れ・クラック等による損傷の2つのパターンに大別できる。
【0035】
圧電体素子14が振動板7から剥がれた場合、圧電体素子14の自由端の質量が減少することになり、共振周波数の増大として検出できる。また、圧電体素子14が損傷した場合、共振周波数は異常な値を示し、圧電アクチュエータ13の不良が検出できる。
【0036】
本実施例の実験においては、正常時に平均325kHzの共振周波数を示す圧電体素子14に剥がれが生じた時、共振周波数は圧電体素子14を振動板7に接着する前の値である370kHz近くまで増大した。また、圧電体素子に損傷を生じた場合、電流が流れず、共振周波数を測定できなくなった。
【0037】
上記のような圧電アクチュエータ13の不良が発生した場合は、圧力室3がインク空の状態の圧電体素子14の共振周波数とインクが充填された状態の共振周波数の区間外となる。
【0038】
次に、本発明の圧力室3内の気泡による不吐出検出方法について説明する。共振周波数測定部52は、圧力室3内の気泡の発生を圧電体素子14の共振周波数の変化として検出するものである。
【0039】
この振動板7側の質量は、圧力室3内のインクおよび気泡の有無で増減し、これに伴い共振周波数も変動する。圧力室3に気泡がない場合は、圧電体素子14の自由端の質量が増加し、共振周波数が低下する。インクが完全に充填された状態では自由端の質量も一定となり、一定の共振周波数となる。しかし、気泡がある場合、圧電体素子14の自由端の質量が減少し、共振周波数が増加する。
【0040】
一例として、図5に圧力室3内に気泡がある場合と気泡がない場合の、圧電体素子14駆動時の残留振動による電流を示す。圧力室3に気泡がない場合は、電流の振動周波数は325kHzとなり、気泡がある場合は340kHzとなった。なお、記憶部53にはインクジェットヘッド10製造時に圧力室3が空の状態の共振周波数データおよび、インクが充填された状態の共振周波数データを格納しておく。格納する共振周波数データは、インクジェットヘッド10毎に製造時に測定する個別のデータでもよいし、計算値でも平均値でもよい。インクをヘッドに充填する場合やインクカートリッジ31を交換した場合などインクジェットヘッド10内に気泡の混入が見込まれる時や、印刷開始前、さらに印刷中において共振周波数を測定対比することで、圧電体素子14の不良や圧力室3内の気泡による不吐出を検出することが可能となる。
【0041】
前述のインクジェットプリンタにおける、一連の不吐出検査の処理について、図6に示すフローチャートに基づいて説明する。
【0042】
図6に示す不吐出検査の処理は、プリンタ電源投入時、インクカートリッジ31の交換後、印刷開始前、保全動作実施時および印刷動作中に行う。印刷動作中以外の前記各動作では、インクジェットヘッド10は、パージキャップ39によりキャップをした状態でインクを吐出して検査してもよい。
【0043】
記憶部53に記憶されている共振周波数データは、圧力室3がインク空の状態の共振周波数f1、および、正常にインクが充填された状態の共振周波数f2の2種類とする。ここで、インクが充填された状態の方が共振周波数は小さくなるので、f2<f1である。
【0044】
本実施例のインクジェットヘッドの例では、インク室空の状態の共振周波数f1が350kHz、インクが充填された状態の共振周波数が325kHzであった。
(ステップS1)
インクの吐出周期に同期して、スイッチング部51を切り替え、共振周波数を測定するノズル1を選択する。選択するノズル1は、圧電体素子14の駆動を行うノズル1である。
(ステップS2)
共振周波数測定を行う。ステップS1で選択した圧電体素子14の共振周波数を共振周波数測定部52で測定する。得られる測定結果をf3として、記憶部53に記憶する。
(ステップS3)
記憶部53に格納されたインクが完全に充填された状態のデータf2と比較する。
|f2−f3|<δ
であれば、圧電体素子14は正常で、圧力室3内にも気泡が無く吐出可能と判定し、ステップS7へ進む。基準外となった場合、ステップS4に進む。
【0045】
本実施例の実験では、圧力室3が、インク空の時の共振周波数f1=平均350kHzの時、インク充填後の共振周波数が325kHz前後となれば、正常の吐出が得られた。また、δ=10kHz、つまり、f2の3%のばらつきの範囲であれば正常な吐出が得られた。
(ステップS4)
ステップS3で基準外となった原因が、圧電体素子14の不良発生か圧力室3の気泡発生かの判断を行う。
f3<f2 または f1<f3
となった場合、圧電体素子14の不良と判定し、ステップS5に進む。また、
f2<f3≦f1
であれば、圧力室3の気泡発生と判定し、ステップS6に進む。
(ステップS5)
圧電体素子14の不良すなわち、インクジェットヘッド10の異常として、エラーの表示を行ない終了する。印刷動作中の場合、印刷動作を停止する。
(ステップS6)
圧力室3内の気泡を排出するための保全動作を行う。印刷動作中の場合、印刷を一旦停止する。保全動作はノズル1側からの吸引やインクカートリッジ31側から加圧して、パージキャップ39によりインクと気泡を強制的に排出する。インクジェットヘッド10全体にパージを行ってもよいし、気泡を検出したノズル1に対し実施してもよい。保全動作を行なった後、再度ステップS1にて、該当圧電体素子14の共振周波数の測定を行ない、気泡の排出を確認する。
(ステップS7)
ステップS3で吐出可能と判定された場合、ステップS7で測定が終了したか判定する。測定が終了していない場合、ステップS1に戻る。測定を終了するのは、全てのノズルの測定が一巡した時でもよいし、印刷動作が終了した時でもよい。
【0046】
上記検査は、印刷動作時以外の検査の場合は、全てのノズル1について少なくとも一回は測定を実施すればよい。印刷動作時の検査では、測定するノズル1を変えながら印刷動作が終了するまで、複数回測定を行ってもよい。
【0047】
なお、圧電体素子14の共振周波数は、長さや質量等、圧電体素子14の仕様によって変わる値であり、本発明における判定基準の値や範囲は、具体例として挙げた圧電体素子14の共振周波数の値に限定されるものではない。実際に用いる判定基準の値は、上記のような実験により決定される値である。
【0048】
【発明の効果】
本発明は、印刷開始前や印刷動作中に、圧電体素子の共振周波数の変化から圧電体素子の不良の発生および圧力室内の気泡発生による不吐出を検出可能とする。これにより、印刷中にインク不吐出が発生して印刷品質が低下することを防止可能である。
【0049】
また、圧力室内の気泡の除去を確認できるため、最低限の保全動作で済ますことが可能である。
【0050】
さらに、圧電体素子の不良発生が分かるため、圧電体素子不良発生時には無駄な保全動作を繰り返す必要がなくなり、時間とインクを節約することができ、インクジェットヘッドの交換をする必要性を知ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】インクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図2】インクジェットプリンタの一実施の形態を示す概略図である。
【図3】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図4】駆動電圧と駆動電流を示すグラフである。
【図5】気泡の有無により駆動電流の違いを示すグラフである。
【図6】本発明の実施の形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1はノズル、2はノズルプレート、3は圧力室、5はリストリクタ、7は振動板、9はダイアフラムプレート、10はインクジェットヘッド、11はハウジング、13は圧電アクチュエータ、14は圧電体素子、15は支持基板、21は外部駆動回路、22は制御基板、39はパージキャップ、44はワイパ、51はスイッチング部、52は共振周波数測定部、53は記憶部、54演算部、55はヘッド制御部、56はメインコントローラ、60は電流計、61はFFT演算部を示す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet printer that deforms a piezoelectric element by applying an electric signal to the piezoelectric element and causes ink droplets to fly by a generated pressure to form an ink image on a recording medium.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an ink jet head in which a pressure chamber is pressed by a piezoelectric element to discharge ink from a nozzle. FIG. 1 shows an example of an ink jet head using a piezoelectric element. The piezoelectric element has a ceramic member on an end face, the vibrating surface of the piezoelectric element is arranged so as to face the inlet opening of the nozzle, and is adhered and fixed to the housing.
[0003]
In order to eject ink droplets from the inkjet head, an electric signal is applied to the individual electrodes and the common electrode from an external drive power supply to deform the piezoelectric element. This deformation changes the volume of the pressure chamber via the vibration plate, and changes the pressure of the ink filled in the pressure chamber. This pressure change causes the ink to be ejected from the nozzles as ink droplets.
[0004]
In the ink jet head, the size of the print medium and the speed of printing have been increased, and the number of nozzles tends to increase. As the number of nozzles increases, the number of nozzles that cause non-ejection of ink also increases. Causes of non-ejection include foreign matter that separates from the atmosphere or the recording medium adheres to the nozzle and blocks the nozzle, solidifies the ink itself and causes the nozzle to be clogged, A case where the displacement of the element is not transmitted to the pressure chamber, and a case where a failure of the piezoelectric element itself occurs. In particular, when the ink cartridge is replaced, air bubbles easily flow into the flow path, and the flowed air bubbles are accumulated in the pressure chamber, and a non-discharge nozzle is easily generated.
[0005]
In inkjet printing, non-ejection of ink degrades print quality, so it is necessary to detect non-ejection of ink. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-334102, there has been proposed a method of determining whether air bubbles are attached to a pressure chamber based on the frequency characteristics of the impedance of a piezoelectric element.
[0006]
When non-ejection is detected, maintenance operations such as suction purge from the nozzle side, pressure purge from the ink supply side, and cleaning of the nozzle surface with silicon rubber or the like are performed. Foreign matter, clogging, and bubbles are removed by the maintenance operation, and non-discharge is eliminated.
[0007]
Regarding the failure of the piezoelectric element, as disclosed in JP-A-11-64175 and JP-A-2000-138514, the frequency characteristic of the impedance of the piezoelectric element is measured at the time of manufacturing, and the failure of the piezoelectric element is detected. A method of doing so has been proposed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional bubble detection for measuring the impedance characteristics of the piezoelectric element, it is not possible to drive the piezoelectric element to eject ink during the measurement of the impedance. Further, since it takes time to measure the impedance, it has been necessary to perform the measurement before starting the printing or by interrupting the printing.
[0009]
Further, if the recovery is not performed even after the maintenance operation is repeated, it is estimated that a defect has occurred in the piezoelectric element. However, since the bubble detecting means does not judge the failure of the piezoelectric element, the piezoelectric element is finally determined. In order to determine that the body element is defective, it was necessary to remove the ink jet head from the printer and perform an inspection.
[0010]
The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a means for detecting occurrence of a failure of a piezoelectric element during printing or non-ejection of ink due to bubbles in a pressure chamber. is there.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, a pressure chamber for storing ink, a piezoelectric element for generating pressure fluctuation in the pressure chamber by application of an electric signal, and at least a part of a wall surface of the pressure chamber are formed. A diaphragm connected to the piezoelectric element by an elastic material, a restrictor serving as a flow path for supplying ink to the pressure chamber, a housing having a common ink passage for supplying ink to the restrictor, and a pressure chamber. Inkjet printer having an inkjet head having nozzles for ejecting ink from the apparatus, a resonance frequency measuring means for measuring a resonance frequency for each of the piezoelectric elements, and a storage means for storing reference resonance frequency data and reference result data And, comparing the measurement result of the resonance frequency measurement means and the resonance frequency data, the occurrence of failure of the piezoelectric element and the And having a computation means for determining the power chamber of the bubble generating. This makes it possible to measure a change in the resonance frequency of the piezoelectric element and detect ink non-ejection.
[0012]
Further, the resonance frequency measuring means, when discharging ink from the inkjet head, a current measuring means for measuring the current of the piezoelectric element, and a calculating means for frequency-decomposing the current value and selecting a peak frequency. It is characterized by having. Thus, the resonance frequency of the piezoelectric element can be measured during ink ejection.
[0013]
The resonance frequency of the piezoelectric element when the pressure chamber is empty of ink is f1, the reference value having a certain allowable value is f2, and the resonance frequency of the piezoelectric element measured by the resonance frequency measuring means is f2. When the resonance frequency is f3 and the relationship of f3 <f2 or f1 <f3 is satisfied, it is determined that the piezoelectric element is defective. This makes it possible to detect the occurrence of a defect in the piezoelectric element.
[0014]
The resonance frequency of the piezoelectric element in a state where the pressure chamber is empty of ink is f1, the reference value having a certain tolerance is f2, and the resonance frequency of the piezoelectric element measured by the resonance frequency measuring unit is f1. When f3 <f3 ≦ f1 holds, it is determined that bubbles exist in the pressure chamber. Thus, the presence or absence of bubbles in the pressure chamber can be determined.
[0015]
Further, the reference value f2 is in a range of ± 3% of the median value.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a perspective view illustrating the structure of a main part of an
[0018]
The
[0019]
Further, the
[0020]
The
[0021]
Finally, a plurality of
[0022]
FIG. 2 shows a serial inkjet printer as an example using the present invention.
[0023]
A
[0024]
The
[0025]
In this example, a serial type recording apparatus is described. However, even in a line head type recording apparatus in which the head is held at a fixed position (stops) at the time of printing, a fixed position at the time of printing at the time of wiping and capping. , The nozzle can be maintained in the same manner as in the serial method.
[0026]
FIG. 3 shows the configuration of the present invention.
[0027]
In FIG. 3, an
[0028]
One end of the
[0029]
In order to measure the resonance frequency of the
[0030]
FIG. 4 shows an example of the voltage and current of the
[0031]
The vibration of the cycle of the resonance frequency appears as the residual vibration of the
[0032]
In the ink jet head used as the present embodiment, the resonance frequency is about 200 to 500 kHz, and other frequencies such as the driving frequency of the
[0033]
Next, a method of detecting non-ejection due to occurrence of a defect in the piezoelectric actuator 13 according to the present invention will be described.
[0034]
The occurrence of failure of the piezoelectric actuator 13 in the
[0035]
When the
[0036]
In the experiment of the present embodiment, when the
[0037]
When the above-described failure of the piezoelectric actuator 13 occurs, the resonance frequency is outside the interval between the resonance frequency of the
[0038]
Next, a method of detecting non-ejection due to bubbles in the
[0039]
The mass on the
[0040]
As an example, FIG. 5 shows a current caused by residual vibration when the
[0041]
A series of non-ejection inspection processes in the above-described inkjet printer will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0042]
The non-discharge inspection process shown in FIG. 6 is performed when the power of the printer is turned on, after the ink cartridge 31 is replaced, before printing is started, during the maintenance operation, and during the printing operation. In each of the above operations other than the printing operation, the
[0043]
There are two types of resonance frequency data stored in the storage unit 53, a resonance frequency f1 when the
[0044]
In the example of the ink jet head of this embodiment, the resonance frequency f1 when the ink chamber is empty is 350 kHz, and the resonance frequency when the ink is filled is 325 kHz.
(Step S1)
The switching unit 51 is switched in synchronization with the ink ejection cycle, and the
(Step S2)
Perform resonance frequency measurement. The resonance frequency of the
(Step S3)
This is compared with the data f2 stored in the storage unit 53 and in a state where the ink is completely filled.
| F2-f3 | <δ
If so, it is determined that the
[0045]
In the experiment of the present embodiment, when the resonance frequency f1 when the
(Step S4)
It is determined whether the cause of the out-of-criterion in step S3 is the occurrence of a defect in the
f3 <f2 or f1 <f3
When it becomes, it is determined that the
f2 <f3 ≦ f1
If so, it is determined that bubbles have occurred in the
(Step S5)
An error is displayed as a defect of the
(Step S6)
A maintenance operation for discharging bubbles in the
(Step S7)
If it is determined in step S3 that ejection is possible, it is determined in step S7 whether the measurement has been completed. If the measurement has not been completed, the process returns to step S1. The measurement may be completed when all the nozzles have completed one round or when the printing operation has been completed.
[0046]
In the case of the inspection other than the time of the printing operation, the inspection may be performed at least once for all the
[0047]
The resonance frequency of the
[0048]
【The invention's effect】
The present invention makes it possible to detect the occurrence of a defect in a piezoelectric element and the non-ejection due to the generation of bubbles in a pressure chamber from a change in the resonance frequency of the piezoelectric element before printing or during a printing operation. Thus, it is possible to prevent the occurrence of non-ejection of ink during printing and a decrease in print quality.
[0049]
Further, since the removal of air bubbles in the pressure chamber can be confirmed, it is possible to perform the minimum maintenance operation.
[0050]
Further, since the occurrence of a failure of the piezoelectric element can be known, it is not necessary to repeat unnecessary maintenance operations when the failure of the piezoelectric element occurs. This saves time and ink, and the need to replace the ink jet head can be known. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an ink jet head.
FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of an ink jet printer.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a driving voltage and a driving current.
FIG. 5 is a graph showing a difference in drive current depending on the presence or absence of bubbles.
FIG. 6 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 is a nozzle, 2 is a nozzle plate, 3 is a pressure chamber, 5 is a restrictor, 7 is a diaphragm, 9 is a diaphragm plate, 10 is an ink jet head, 11 is a housing, 13 is a piezoelectric actuator, 14 is a piezoelectric element, 15 Is a support substrate, 21 is an external drive circuit, 22 is a control substrate, 39 is a purge cap, 44 is a wiper, 51 is a switching unit, 52 is a resonance frequency measuring unit, 53 is a storage unit, 54 arithmetic unit, and 55 is a head control unit. , 56 are a main controller, 60 is an ammeter, and 61 is an FFT operation unit.
Claims (5)
前記圧電体素子毎に共振周波数を測定する共振周波数測定手段と、基準となる共振周波数データ及び測定結果データを記憶する記憶手段と、前記共振周波数測定手段の測定結果と前記共振周波数データとを対比し、前記圧電体素子の不良発生や前記圧力室内の気泡発生の判定を行なう演算手段とを有することを特徴とするインクジェットプリンタ。A pressure chamber for storing ink, a piezoelectric element for generating pressure fluctuation in the pressure chamber by application of an electric signal, and at least a part of a wall surface of the pressure chamber is formed and connected to the piezoelectric element by an elastic material. An ink jet head including a vibration plate, a restrictor serving as a flow path for supplying ink to the pressure chamber, a housing having a common ink path for supplying ink to the restrictor, and a nozzle for discharging ink from the pressure chamber In an inkjet printer having
Resonance frequency measurement means for measuring a resonance frequency for each piezoelectric element, storage means for storing reference resonance frequency data and measurement result data, and comparing the measurement result of the resonance frequency measurement means with the resonance frequency data And an arithmetic means for determining occurrence of a defect in the piezoelectric element or occurrence of bubbles in the pressure chamber.
f3<f2 または f1<f3
の関係が成り立つ場合、前記圧電体素子の不良と判定することを特徴とする請求項1および2記載のインクジェットプリンタ。The resonance frequency of the piezoelectric element when the pressure chamber is empty of ink is f1, the reference value having a certain allowable value is f2, and the resonance frequency of the piezoelectric element measured by the resonance frequency measuring means. Is f3,
f3 <f2 or f1 <f3
The ink jet printer according to claim 1, wherein when the relationship is satisfied, it is determined that the piezoelectric element is defective.
f2<f3≦f1
の関係が成り立つ場合、前記圧力室に気泡があると判定することを特徴とする請求項1乃至3記載のインクジェットプリンタ。The resonance frequency of the piezoelectric element when the pressure chamber is empty of ink is f1, the reference value having a certain tolerance is f2, and the resonance frequency of the piezoelectric element measured by the resonance frequency measuring means is f3. And when
f2 <f3 ≦ f1
4. The ink jet printer according to claim 1, wherein when the following relationship is satisfied, it is determined that air bubbles are present in the pressure chamber.
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005271555A (en) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Seiko Epson Corp | Liquid droplet discharge device and discharge abnormality detection method |
KR100647301B1 (en) * | 2004-12-15 | 2006-11-23 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for detecting whether or not defect of a printer head |
US7237865B2 (en) | 2004-09-24 | 2007-07-03 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Inkjet head inspection device |
US7267420B2 (en) | 2004-09-22 | 2007-09-11 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Liquid ejection head inspection method and printer device |
JP2008080532A (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Kyocera Corp | Inspection method and manufacturing method of liquid ejector, and ink jet printer |
JP2009212379A (en) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Fuji Xerox Co Ltd | Drive circuit of piezoelectric element, droplet discharging head and droplet discharging device |
KR101004934B1 (en) | 2008-07-28 | 2010-12-28 | 삼성전기주식회사 | Apparatus and method for detecting defect of a printer head |
JP2014034134A (en) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Brother Ind Ltd | Droplet discharge device and characteristic change inspection method |
US9375231B2 (en) | 2010-03-01 | 2016-06-28 | Seiko Epson Corporation | Excision device and air-bubble detecting method |
JP2020151912A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | Liquid jet head and liquid jet recording device |
GB2590516A (en) * | 2020-01-17 | 2021-06-30 | Meteor Inkjet Ltd | Determining the operational status of a printhead |
-
2002
- 2002-06-06 JP JP2002165583A patent/JP2004009501A/en active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005271555A (en) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Seiko Epson Corp | Liquid droplet discharge device and discharge abnormality detection method |
JP4561144B2 (en) * | 2004-03-26 | 2010-10-13 | セイコーエプソン株式会社 | Droplet discharge device and discharge abnormality detection method thereof |
US7267420B2 (en) | 2004-09-22 | 2007-09-11 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Liquid ejection head inspection method and printer device |
US7237865B2 (en) | 2004-09-24 | 2007-07-03 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Inkjet head inspection device |
KR100647301B1 (en) * | 2004-12-15 | 2006-11-23 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for detecting whether or not defect of a printer head |
JP2008080532A (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Kyocera Corp | Inspection method and manufacturing method of liquid ejector, and ink jet printer |
JP2009212379A (en) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Fuji Xerox Co Ltd | Drive circuit of piezoelectric element, droplet discharging head and droplet discharging device |
KR101004934B1 (en) | 2008-07-28 | 2010-12-28 | 삼성전기주식회사 | Apparatus and method for detecting defect of a printer head |
US9375231B2 (en) | 2010-03-01 | 2016-06-28 | Seiko Epson Corporation | Excision device and air-bubble detecting method |
JP2014034134A (en) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Brother Ind Ltd | Droplet discharge device and characteristic change inspection method |
JP2020151912A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | Liquid jet head and liquid jet recording device |
JP7246216B2 (en) | 2019-03-19 | 2023-03-27 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | LIQUID JET HEAD AND LIQUID JET RECORDING APPARATUS |
GB2590516A (en) * | 2020-01-17 | 2021-06-30 | Meteor Inkjet Ltd | Determining the operational status of a printhead |
GB2590516B (en) * | 2020-01-17 | 2023-02-08 | Meteor Inkjet Ltd | Determining the operational status of a printhead |
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