JP2004276366A - Liquid droplet discharging device and bubble amount detection method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid droplet discharging device which can easily, surely and precisely detect a discharge abnormality because of mixture of bubbles into a cavity of a liquid droplet discharging head together with its degree, and to provide a bubble amount detection method. <P>SOLUTION: The liquid droplet discharging device has an actuator driven by a driving circuit, and a vibrating plate displaced by driving of the actuator. The liquid droplet discharging device is equipped with a plurality of liquid droplet discharging heads for discharging a liquid within the cavity as liquid droplets from a nozzle by driving the actuator by the driving circuit. The liquid droplet discharging device has a discharge abnormality detecting means 10 which detects residual vibration of the vibrating plate and detects the discharge abnormality because of the mixture of bubbles into the cavity of the liquid droplet discharging head together with its degree based on a vibration pattern of the detected residual vibration of the vibrating plate. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【００５３】
この式から得られた計算結果と、別途行ったインク滴の吐出後の振動板１２１の残留振動の実験における実験結果とを比較する。図８は、振動板１２１の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフである。この図８に示すグラフからも分かるように、実験値と計算値の２つの波形は、概ね一致している。
さて、ヘッドユニット３５の各インクジェットヘッド１００では、前述したような吐出動作を行ったにもかかわらずノズル１１０からインク滴が正常に吐出されない現象、すなわち液滴の吐出異常（ヘッド異常）が発生する場合がある。この吐出異常が発生する原因としては、後述するように、（１）キャビティ１４１内への気泡の混入、（２）ノズル１１０付近でのインクの乾燥・増粘（固着）、（３）ノズル１１０出口付近への紙粉付着、等が挙げられる。
【００５４】
この吐出異常が発生すると、その結果としては、典型的にはノズル１１０から液滴が吐出されないこと、すなわち液滴の不吐出現象が現れ、その場合、記録用紙Ｐに印刷（描画）した画像における画素のドット抜けを生じる。また、吐出異常の場合には、ノズル１１０から液滴が吐出されたとしても、液滴の量が過少であったり、その液滴の飛行方向（弾道）がずれたりして適正に着弾しないので、やはり画素のドット抜けとなって現れる。このようなことから、以下の説明では、液滴の吐出異常のことを単に「ドット抜け」と言う場合もある。
【００５５】
以下においては、図８に示す比較結果に基づいて、インクジェットヘッド１００のノズル１１０に発生する印刷処理時のドット抜け（吐出異常）現象（液滴不吐出現象）の原因別に、振動板１２１の残留振動の計算値と実験値がマッチ（概ね一致）するように、音響抵抗ｒ及び／またはイナータンスｍの値を調整する。
なお、ここでは、気泡混入、乾燥増粘及び紙粉付着の３種類について検討する。まず、ドット抜けの１つの原因であるキャビティ１４１内への気泡の混入について検討する。図９は、図３のキャビティ１４１内に気泡Ｂが混入した場合のノズル１１０付近の概念図である。この図９に示すように、発生した気泡Ｂは、キャビティ１４１の壁面に発生付着しているものと想定される（図９では、気泡Ｂの付着位置の一例として、気泡Ｂがノズル１１０付近に付着している場合を示す）。
【００５６】
このように、キャビティ１４１内に気泡Ｂが混入した場合には、キャビティ１４１内を満たすインクの総重量が減り、イナータンスｍが低下するものと考えられる。また、気泡Ｂは、キャビティ１４１の壁面に付着しているので、その径の大きさだけノズル１１０の径が大きくなったような状態となり、音響抵抗ｒが低下するものと考えられる。
【００５７】
したがって、インクが正常に吐出された図８の場合に対して、音響抵抗ｒ、イナータンスｍを共に小さく設定して、気泡混入時の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図１０のような結果（グラフ）が得られた。図８及び図１０のグラフから分かるように、キャビティ１４１内に気泡が混入した場合には、正常吐出時に比べて周波数が高くなる特徴的な残留振動波形が得られる。なお、音響抵抗ｒの低下などにより、残留振動の振幅の減衰率も小さくなり、残留振動は、その振幅をゆっくりと下げていることも確認することができる。
【００５８】
図４１は、キャビティ１４１内に気泡が混入した場合において、その気泡量が多い場合と、少ない場合との振動板１２１の残留振動（残留振動波形）を示すグラフである。
キャビティ１４１内の気泡量が増加すると、インクの総重量がさらに減少し、イナータンスｍが減少する。また、ノズル１１０の径がさらに大きくなった状態となり、音響抵抗ｒが減少する。この結果、図４１に示すように、キャビティ１４１内の気泡量の増加に伴い、振動板１２１の残留振動の周波数は増大する。
このキャビティ１４１内に混入した気泡の量（気泡量）と、振動板１２１の残留振動の周波数や周期（振動パターン）との関係を示す、例えば、テーブルや演算式等の検量線は、実験的に求めることができる。
【００５９】
次に、ドット抜けのもう１つの原因であるノズル１１０付近でのインクの乾燥（固着、増粘）について検討する。図１１は、図３のノズル１１０付近のインクが乾燥により固着した場合のノズル１１０付近の概念図である。この図１１に示すように、ノズル１１０付近のインクが乾燥して固着した場合、キャビティ１４１内のインクは、キャビティ１４１内に閉じこめられたような状況となる。このように、ノズル１１０付近のインクが乾燥、増粘した場合には、音響抵抗ｒが増加するものと考えられる。
【００６０】
したがって、インクが正常に吐出された図８の場合に対して、音響抵抗ｒを大きく設定して、ノズル１１０付近のインク乾燥固着（増粘）時の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図１２のような結果（グラフ）が得られた。なお、図１２に示す実験値は、数日間図示しないキャップを装着しない状態でヘッドユニット３５を放置し、キャビティ１４１内のノズル１１０付近のインクが乾燥、増粘したことによりインクを吐出することができなくなった（インクが固着した）状態における振動板１２１の残留振動を測定したものである。図８及び図１２のグラフから分かるように、ノズル１１０付近のインクが乾燥により固着した場合には、正常吐出時に比べて周波数が極めて低くなるとともに、残留振動が過減衰となる特徴的な残留振動波形が得られる。これは、インク滴を吐出するために振動板１２１が図３中下方に引き寄せられることによって、キャビティ１４１内にリザーバ１４３からインクが流入した後に、振動板１２１が図３中上方に移動するときに、キャビティ１４１内のインクの逃げ道がないために、振動板１２１が急激に振動できなくなるため（過減衰となるため）である。
【００６１】
次に、ドット抜けのさらにもう１つの原因であるノズル１１０出口付近への紙粉付着について検討する。ここで、本発明において、「紙粉」とは、単に記録用紙などから発生した紙粉のみに限らず、例えば、紙送りローラ（給紙ローラ）などのゴムの切れ端や、空気中に浮遊するごみなどを含むノズル１１０付近に付着してインク滴（液滴）吐出の妨げとなるすべてのものをいう。
【００６２】
図１３は、図３のノズル１１０出口付近に紙粉が付着した場合のノズル１１０付近の概念図である。この図１３に示すように、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合、キャビティ１４１内から紙粉を介してインクが染み出してしまうとともに、ノズル１１０からインクを吐出することができなくなる。このように、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着し、ノズル１１０からインクが染み出している場合には、振動板１２１からみてキャビティ１４１内及び染み出し分のインクが正常時よりも増えることにより、イナータンスｍが増加するものと考えられる。また、ノズル１１０の出口付近に付着した紙粉の繊維によって音響抵抗ｒが増大するものと考えられる。
【００６３】
したがって、インクが正常に吐出された図８の場合に対して、イナータンスｍ、音響抵抗ｒを共に大きく設定して、ノズル１１０の出口付近への紙粉付着時の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図１４のような結果（グラフ）が得られた。図８及び図１４のグラフから分かるように、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合には、正常吐出時に比べて周波数が低くなる特徴的な残留振動波形が得られる（ここで、紙粉付着の場合、インクの乾燥の場合よりは、残留振動の周波数が高いことも、図１２及び図１４のグラフから分かる。）。なお、図１５は、この紙粉付着前後におけるノズル１１０の状態を示す写真である。ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着すると、紙粉に沿ってインクがにじみ出している状態を、図１５（ｂ）から見出すことができる。
【００６４】
ここで、ノズル１１０付近のインクが乾燥して増粘した場合と、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合とでは、いずれも正常にインク滴が吐出された場合に比べて減衰振動の周波数が低くなっている。これら２つのドット抜け（インク不吐出：吐出異常）の原因を振動板１２１の残留振動の波形から特定するために、例えば、減衰振動の周波数や周期、位相において所定のしきい値を持って比較するか、あるいは、残留振動（減衰振動）の周期変化や振幅変化の減衰率から特定することができる。
【００６５】
このようにして、各インクジェットヘッド１００におけるノズル１１０からのインク滴が吐出されたときの振動板１２１の残留振動の変化（振動パターン）、特に、その周波数（振動パターン）の変化によって、各インクジェットヘッド１００の吐出異常（ヘッド異常）を検出することができる。また、その場合の残留振動の周波数を正常吐出時の残留振動の周波数と比較することにより、吐出異常（ヘッド異常）の原因を特定することもできる。
【００６６】
次に、吐出異常検出手段１０について説明する。図１６は、図３に示す吐出異常検出手段１０の概略的なブロック図である。この図１６に示すように、吐出異常検出手段１０は、発振回路１１と、Ｆ／Ｖ変換回路１２と、波形整形回路１５とから構成される残留振動検出手段１６と、この残留振動検出手段１６によって検出された残留振動波形データから周期や振幅などを計測する計測手段１７と、この計測手段１７によって計測された周期などに基づいてインクジェットヘッド１００の吐出異常（ヘッド異常）を判定する判定手段２０とを備えている。吐出異常検出手段１０では、残留振動検出手段１６は、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動に基づいて、発振回路１１が発振し、その発振周波数からＦ／Ｖ変換回路１２および波形整形回路１５において振動波形を形成して、検出する。そして、計測手段１７は、検出された振動波形に基づいて残留振動の周期などを計測し、判定手段２０は、計測された残留振動の周期などに基づいて、印字手段３内の各ヘッドユニット３５が備える各インクジェットヘッド１００の吐出異常を検出、判定する。以下、吐出異常検出手段１０の各構成要素について説明する。
【００６７】
まず、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動の周波数（振動数）を検出するために、発振回路１１を用いる方法を説明する。図１７は、図３の静電アクチュエータ１２０を平行平板コンデンサとした場合の概念図であり、図１８は、図３の静電アクチュエータ１２０から構成されるコンデンサを含む発振回路１１の回路図である。なお、図１８に示す発振回路１１は、シュミットトリガのヒステリシス特性を利用するＣＲ発振回路であるが、本発明はこのようなＣＲ発振回路に限定されず、アクチュエータ（振動板を含む）の静電容量成分（コンデンサＣ）を用いる発振回路であればどのような発振回路でもよい。発振回路１１は、例えば、ＬＣ発振回路を利用した構成としてもよい。また、本実施形態では、シュミットトリガインバータを用いた例を示して説明しているが、例えば、インバータを３段用いたＣＲ発振回路を構成してもよい。
【００６８】
図３に示すインクジェットヘッド１００では、上述のように、振動板１２１と非常にわずかな間隔（空隙）を隔てたセグメント電極１２２とが対向電極を形成する静電アクチュエータ１２０を構成している。この静電アクチュエータ１２０は、図１７に示すような平行平板コンデンサと考えることができる。このコンデンサの静電容量をＣ、振動板１２１およびセグメント電極１２２のそれぞれの表面積をＳ、２つの電極１２１、１２２の距離（ギャップ長）をｇ、両電極に挟まれた空間（空隙）の誘電率をε（真空の誘電率をε０、空隙の比誘電率をεｒとすると、ε＝ε０・εｒ）とすると、図１７に示すコンデンサ（静電アクチュエータ１２０）の静電容量Ｃ（ｘ）は、次式で表される。
【００６９】
【数２】

【００７０】
なお、式（４）のｘは、図１７に示すように、振動板１２１の残留振動によって生じる振動板１２１の基準位置からの変位量を示している。
この式（４）から分かるように、ギャップ長ｇ（ギャップ長ｇ−変位量ｘ）が小さくなれば、静電容量Ｃ（ｘ）は大きくなり、逆にギャップ長ｇ（ギャップ長ｇ−変位量ｘ）が大きくなれば、静電容量Ｃ（ｘ）は小さくなる。このように、静電容量Ｃ（ｘ）は、（ギャップ長ｇ−変位量ｘ）（ｘが０の場合は、ギャップ長ｇ）に反比例している。なお、図３に示す静電アクチュエータ１２０では、空隙は空気で満たされているので、比誘電率ε_ｒ＝１である。
【００７１】
また、一般に、液滴吐出装置（本実施形態では、インクジェットプリンタ１）の解像度が高まるにつれて、吐出されるインク滴（インクドット）が微小化されるので、この静電アクチュエータ１２０は、高密度化、小型化される。それによって、インクジェットヘッド１００の振動板１２１の表面積Ｓが小さくなり、小さな静電アクチュエータ１２０が構成される。さらに、インク滴吐出による残留振動によって変化する静電アクチュエータ１２０のギャップ長ｇは、初期ギャップｇ_０の１割程度となるため、式（４）から分かるように、静電アクチュエータ１２０の静電容量の変化量は非常に小さな値となる。
【００７２】
この静電アクチュエータ１２０の静電容量の変化量（残留振動の振動パターンにより異なる）を検出するために、以下のような方法、すなわち、静電アクチュエータ１２０の静電容量に基づいた図１８のような発振回路を構成し、発振された信号に基づいて残留振動の周波数（周期）を解析する方法を用いる。図１８に示す発振回路１１は、静電アクチュエータ１２０から構成されるコンデンサ（Ｃ）と、シュミットトリガインバータ１１１と、抵抗素子（Ｒ）１１２とから構成される。
【００７３】
シュミットトリガインバータ１１１の出力信号がＨｉｇｈレベルの場合、抵抗素子１１２を介してコンデンサＣを充電する。コンデンサＣの充電電圧（振動板１２１とセグメント電極１２２との間の電位差）が、シュミットトリガインバータ１１１の入力スレッショルド電圧Ｖ_Ｔ＋に達すると、シュミットトリガインバータ１１１の出力信号がＬｏｗレベルに反転する。そして、シュミットトリガインバータ１１１の出力信号がＬｏｗレベルとなると、抵抗素子１１２を介してコンデンサＣに充電されていた電荷が放電される。この放電によりコンデンサＣの電圧がシュミットトリガインバータ１１１の入力スレッショルド電圧Ｖ_Ｔ−に達すると、シュミットトリガインバータ１１１の出力信号が再びＨｉｇｈレベルに反転する。以降、この発振動作が繰り返される。
【００７４】
ここで、上述のそれぞれの現象（気泡混入、乾燥、紙粉付着、及び正常吐出）におけるコンデンサＣの静電容量の時間変化を検出するためには、この発振回路１１による発振周波数は、残留振動の周波数が最も高い気泡混入時（図１０参照）の周波数を検出することができる発振周波数に設定される必要がある。そのため、発振回路１１の発振周波数は、例えば、検出する残留振動の周波数の数倍から数十倍以上、すなわち、気泡混入時の周波数よりおよそ１桁以上高い周波数となるようにしなければならない。この場合、好ましくは、気泡混入時の残留振動の周波数が正常吐出の場合と比較して高い周波数を示すため、気泡混入時の残留振動周波数が検知可能な発振周波数に設定するとよい。そうしなければ、吐出異常の現象に対して正確な残留振動の周波数を検出することができない。そのため、本実施形態では、発振周波数に応じて、発振回路１１のＣＲの時定数を設定している。このように、発振回路１１の発振周波数を高く設定することにより、この発振周波数の微小変化に基づいて、より正確な残留振動波形を検出することができる。
【００７５】
なお、発振回路１１から出力される発振信号の発振周波数の周期（パルス）毎に、測定用のカウントパルス（カウンタ）を用いてそのパルスをカウントし、初期ギャップｇ_０におけるコンデンサＣの静電容量で発振させた場合の発振周波数のパルスのカウント量を測定したカウント量から減算することにより、残留振動波形について発振周波数毎のデジタル情報が得られる。これらのデジタル情報に基づいて、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換を行うことにより、概略的な残留振動波形が生成され得る。このような方法を用いてもよいが、測定用のカウントパルス（カウンタ）には、発振周波数の微小変化を測定することができる高い周波数（高解像度）のものが必要となる。このようなカウントパルス（カウンタ）は、コストをアップさせるため、吐出異常検出手段１０では、図１９に示すＦ／Ｖ変換回路１２を用いている。
【００７６】
図１９は、図１６に示す吐出異常検出手段１０のＦ／Ｖ変換回路１２の回路図である。この図１９に示すように、Ｆ／Ｖ変換回路１２は、３つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３と、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２と、抵抗素子Ｒ１と、定電流Ｉｓを出力する定電流源１３と、バッファ１４とから構成される。このＦ／Ｖ変換回路１２の動作を図２０のタイミングチャート及び図２１のグラフを用いて説明する。
【００７７】
まず、図２０のタイミングチャートに示す充電信号、ホールド信号及びクリア信号の生成方法について説明する。充電信号は、発振回路１１の発振パルスの立ち上がりエッジから固定時間ｔｒを設定し、その固定時間ｔｒの間Ｈｉｇｈレベルとなるようにして生成される。ホールド信号は、充電信号の立ち上がりエッジに同期して立ち上がり、所定の固定時間だけＨｉｇｈレベルに保持され、Ｌｏｗレベルに立ち下がるようにして生成される。クリア信号は、ホールド信号の立ち下がりエッジに同期して立ち上がり、所定の固定時間だけＨｉｇｈレベルに保持され、Ｌｏｗレベルに立ち下がるようにして生成される。なお、後述するように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２への電荷の移動及びコンデンサＣ１の放電は瞬時に行われるので、ホールド信号及びクリア信号のパルスは、発振回路１１の出力信号の次の立ち上がりエッジまでにそれぞれ１つのパルスが含まれればよく、上記のような立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジに限定されない。
【００７８】
きれいな残留振動の波形（電圧波形）を得るために、図２１を参照して、固定時間ｔｒ及びｔ１の設定方法を説明する。固定時間ｔｒは、静電アクチュエータ１２０が初期ギャップ長ｇ_０のときにおける静電容量Ｃで発振した発振パルスの周期から調整され、充電時間ｔ１による充電電位がＣ１の充電範囲のおよそ１／２付近となるように設定される。また、ギャップ長ｇが最大（Ｍａｘ）の位置における充電時間ｔ２から最小（Ｍｉｎ）の位置における充電時間ｔ３の間で、コンデンサＣ１の充電範囲を超えないように充電電位の傾きが設定される。すなわち、充電電位の傾きは、ｄＶ／ｄｔ＝Ｉｓ／Ｃ１によって決定されるため、定電流源１３の出力定電流Ｉｓを適当な値に設定すればよい。この定電流源１３の出力定電流Ｉｓをその範囲内でできるだけ高く設定することによって、静電アクチュエータ１２０によって構成されるコンデンサの微小な静電容量の変化を高感度で検出することができ、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の微小な変化を検出することが可能となる。
【００７９】
次いで、図２２を参照して、図１６に示す波形整形回路１５の構成を説明する。図２２は、図１６の波形整形回路１５の回路構成を示す回路図である。この波形整形回路１５は、残留振動波形を矩形波として判定手段２０に出力するものである。この図２２に示すように、波形整形回路１５は、２つのコンデンサＣ３（ＤＣ成分除去手段）、Ｃ４と、２つの抵抗素子Ｒ２、Ｒ３と、２つの直流電圧源Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２と、増幅器（オペアンプ）１５１と、比較器（コンパレータ）１５２とから構成される。なお、残留振動波形の波形整形処理において、検出される波高値をそのまま出力して、残留振動波形の振幅を計測するように構成してもよい。
【００８０】
Ｆ／Ｖ変換回路１２のバッファ１４の出力には、静電アクチュエータ１２０の初期ギャップｇ_０に基づくＤＣ成分（直流成分）の静電容量成分が含まれている。この直流成分は各インクジェットヘッド１００によりばらつきがあるため、コンデンサＣ３は、この静電容量の直流成分を除去するものである。そして、コンデンサＣ３は、バッファ１４の出力信号におけるＤＣ成分を除去し、残留振動のＡＣ成分のみをオペアンプ１５１の反転入力端子に出力する。
【００８１】
オペアンプ１５１は、直流成分が除去されたＦ／Ｖ変換回路１２のバッファ１４の出力信号を反転増幅するとともに、その出力信号の高域を除去するためのローパスフィルタを構成している。なお、このオペアンプ１５１は、単電源回路を想定している。オペアンプ１５１は、２つの抵抗素子Ｒ２、Ｒ３による反転増幅器を構成し、入力された残留振動（交流成分）は、−Ｒ３／Ｒ２倍に振幅される。
【００８２】
また、オペアンプ１５１の単電源動作のために、その非反転入力端子に接続された直流電圧源Ｖｒｅｆ１によって設定された電位を中心に振動する、増幅された振動板１２１の残留振動波形が出力される。ここで、直流電圧源Ｖｒｅｆ１は、オペアンプ１５１が単電源で動作可能な電圧範囲の１／２程度に設定されている。さらに、このオペアンプ１５１は、２つのコンデンサＣ３、Ｃ４により、カットオフ周波数１／（２π×Ｃ４×Ｒ３）となるローパスフィルタを構成している。そして、直流成分を除去された後に増幅された振動板１２１の残留振動波形は、図２０のタイミングチャートに示すように、次段の比較器（コンパレータ）１５２でもう一つの直流電圧源Ｖｒｅｆ２の電位と比較され、その比較結果が矩形波として波形整形回路１５から出力される。なお、直流電圧源Ｖｒｅｆ２は、もう一つの直流電圧源Ｖｒｅｆ１を共用してもよい。
【００８３】
次に、図２０に示すタイミングチャートを参照して、図１９のＦ／Ｖ変換回路１２及び波形整形回路１５の動作を説明する。上述のように生成された充電信号、クリア信号及びホールド信号に基づいて、図１９に示すＦ／Ｖ変換回路１２は動作する。図２０のタイミングチャートにおいて、静電アクチュエータ１２０の駆動信号がヘッドドライバ３３を介してインクジェットヘッド１００に入力されると、図６（ｂ）に示すように、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１がセグメント電極１２２側に引きつけられ、この駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、図６中上方に向けて急激に収縮する（図６（ｃ）参照）。
【００８４】
この駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、駆動回路１８と吐出異常検出手段１０とを切り替える駆動／検出切替信号がＨｉｇｈレベルとなる。この駆動／検出切替信号は、対応するインクジェットヘッド１００の駆動休止期間中、Ｈｉｇｈレベルに保持され、次の駆動信号が入力される前に、Ｌｏｗレベルになる。この駆動／検出切替信号がＨｉｇｈレベルの間、図１８の発振回路１１は、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動に対応して発振周波数を変えながら発振している。
【００８５】
上述のように、駆動信号の立ち下がりエッジ、すなわち、発振回路１１の出力信号の立ち上がりエッジから、残留振動の波形がコンデンサＣ１に充電可能な範囲を超えないように予め設定された固定時間ｔｒだけ経過するまで、充電信号は、Ｈｉｇｈレベルに保持される。なお、充電信号がＨｉｇｈレベルである間、スイッチＳＷ１はオフの状態である。
【００８６】
固定時間ｔｒが経過し、充電信号がＬｏｗレベルになると、その充電信号の立ち下がりエッジに同期して、スイッチＳＷ１がオンされる（図１９参照）。そして、定電流源１３とコンデンサＣ１とが接続され、コンデンサＣ１は、上述のように、傾きＩｓ／Ｃ１で充電される。充電信号がＬｏｗレベルである期間、すなわち、発振回路１１の出力信号の次のパルスの立ち上がりエッジに同期してＨｉｇｈレベルになるまでの間、コンデンサＣ１は充電される。
【００８７】
充電信号がＨｉｇｈレベルになると、スイッチＳＷ１はオフ（オープン）となり、定電流源１３とコンデンサＣ１は切り離される。このとき、コンデンサＣ１には、充電信号がＬｏｗレベルの期間ｔ１の間に充電された電位（すなわち、理想的にはＩｓ×ｔ１／Ｃ１（Ｖ））が保存されている。この状態で、ホールド信号がＨｉｇｈレベルになると、スイッチＳＷ２がオンされ（図１９参照）、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２が、抵抗素子Ｒ１を介して接続される。スイッチＳＷ２の接続後、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の充電電位差によって互いに充放電が行われ、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の電位差が概ね等しくなるように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に電荷が移動する。
【００８８】
ここで、コンデンサＣ１の静電容量に対してコンデンサＣ２の静電容量は、約１／１０以下程度に設定されている。そのため、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２間の電位差によって生じる充放電で移動する（使用される）電荷量は、コンデンサＣ１に充電されている電荷の１／１０以下となる。したがって、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２へ電荷が移動した後においても、コンデンサＣ１の電位差は、それほど変化しない（それほど下がらない）。なお、図１９のＦ／Ｖ変換回路１２では、コンデンサＣ２に充電されるときＦ／Ｖ変換回路１２の配線のインダクタンス等により充電電位が急激に跳ね上がらないようにするために、抵抗素子Ｒ１とコンデンサＣ２により一次のローパスフィルタを構成している。
【００８９】
コンデンサＣ２にコンデンサＣ１の充電電位と概ね等しい充電電位が保持された後、ホールド信号がＬｏｗレベルとなり、コンデンサＣ１はコンデンサＣ２から切り離される。さらに、クリア信号がＨｉｇｈレベルとなり、スイッチＳＷ３がオンすることにより、コンデンサＣ１がグラウンドＧＮＤに接続され、コンデンサＣ１に充電されていた電荷が０となるように放電動作が行なわれる。コンデンサＣ１の放電後、クリア信号はＬｏｗレベルとなり、スイッチＳＷ３がオフすることにより、コンデンサＣ１の図１９中上部の電極がグラウンドＧＮＤから切り離され、次の充電信号が入力されるまで、すなわち、充電信号がＬｏｗレベルになるまで待機している。
【００９０】
コンデンサＣ２に保持されている電位は、充電信号の立ち上がりのタイミング毎、すなわち、コンデンサＣ２への充電完了のタイミング毎に更新され、バッファ１４を介して振動板１２１の残留振動波形として図２２の波形整形回路１５に出力される。したがって、発振回路１１の発振周波数が高くなるように静電アクチュエータ１２０の静電容量（この場合、残留振動による静電容量の変動幅も考慮しなければならない）と抵抗素子１１２の抵抗値を設定すれば、図２０のタイミングチャートに示すコンデンサＣ２の電位（バッファ１４の出力）の各ステップ（段差）がより詳細になるので、振動板１２１の残留振動による静電容量の時間的な変化をより詳細に検出することが可能となる。
【００９１】
以下同様に、充電信号がＬｏｗレベル→Ｈｉｇｈレベル→Ｌｏｗレベル・・・と繰り返し、上記所定のタイミングでコンデンサＣ２に保持されている電位がバッファ１４を介して波形整形回路１５に出力される。波形整形回路１５では、バッファ１４から入力された電圧信号（図２０のタイミングチャートにおいて、コンデンサＣ２の電位）の直流成分がコンデンサＣ３によって除去され、抵抗素子Ｒ２を介してオペアンプ１５１の反転入力端子に入力される。入力された残留振動の交流（ＡＣ）成分は、このオペアンプ１５１によって反転増幅され、コンパレータ１５２の一方の入力端子に出力される。コンパレータ１５２は、予め直流電圧源Ｖｒｅｆ２によって設定されている電位（基準電圧）と、残留振動波形（交流成分）の電位とを比較し、矩形波を出力する（図２０のタイミングチャートにおける比較回路の出力）。
【００９２】
次に、インクジェットヘッド１００のインク滴吐出動作（駆動）と吐出異常検出動作（駆動休止）との切り替えタイミングについて説明する。図２３は、駆動回路１８と吐出異常検出手段１０との切替手段２３の概略を示すブロック図である。なお、この図２３では、図１６に示すヘッドドライバ３３内の駆動回路１８をインクジェットヘッド１００の駆動回路として説明する。図２０のタイミングチャートでも示したように、吐出異常検出処理は、インクジェットヘッド１００の駆動信号と駆動信号の間、すなわち、駆動休止期間に実行されている。
【００９３】
図２３において、静電アクチュエータ１２０を駆動するために、切替手段２３は、最初は駆動回路１８側に接続されている。上述のように、駆動回路１８から駆動信号（電圧信号）が振動板１２１に入力されると、静電アクチュエータ１２０が駆動し、振動板１２１は、セグメント電極１２２側に引きつけられ、印加電圧が０になるとセグメント電極１２２から離れる方向に急激に変位して振動（残留振動）を開始する。このとき、インクジェットヘッド１００のノズル１１０からインク滴が吐出される。
【００９４】
駆動信号のパルスが立ち下がると、その立ち下がりエッジに同期して駆動／検出切替信号（図２０のタイミングチャート参照）が切替手段２３に入力され、切替手段２３は、駆動回路１８から吐出異常検出手段（検出回路）１０側に切り替えられ、静電アクチュエータ１２０（発振回路１１のコンデンサとして利用）は吐出異常検出手段１０と接続される。
【００９５】
そして、吐出異常検出手段１０は、上述のような吐出異常（ドット抜け）の検出処理を実行し、波形整形回路１５の比較器１５２から出力される振動板１２１の残留振動波形データ（矩形波データ）を計測手段１７によって残留振動波形の周期や振幅などに数値化する。本実施形態では、計測手段１７は、残留振動波形データから特定の振動周期を測定し、その計測結果（数値）を判定手段２０に出力する。
【００９６】
具体的には、計測手段１７は、比較器１５２の出力信号の波形（矩形波）の最初の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間（残留振動の周期）を計測するために、図示しないカウンタを用いて基準信号（所定の周波数）のパルスをカウントし、そのカウント値から残留振動の周期（特定の振動周期）を計測する。なお、計測手段１７は、最初の立ち上がりエッジから次の立ち下がりエッジまでの時間を計測し、その計測された時間の２倍の時間を残留振動の周期として判定手段２０に出力してもよい。以下、このようにして得られた残留振動の周期をＴｗとする。
【００９７】
判定手段２０は、計測手段１７によって計測された残留振動波形の特定の振動周期など（計測結果）に基づいて、ノズルの吐出異常（ヘッド異常）の有無、吐出異常（ヘッド異常）の原因、比較偏差量などを判定し、その判定結果を制御部６に出力する。制御部６は、ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）６２の所定の格納領域にこの判定結果を保存する。そして、駆動回路１８からの次の駆動信号が入力されるタイミングで、駆動／検出切替信号が切替手段２３に再び入力され、駆動回路１８と静電アクチュエータ１２０とを接続する。駆動回路１８は、一旦駆動電圧を印加するとグラウンド（ＧＮＤ）レベルを維持するので、切替手段２３によって上記のような切り替えを行っている（図２０のタイミングチャート参照）。これにより、駆動回路１８からの外乱などに影響されることなく、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動波形を正確に検出することができる。
【００９８】
なお、本発明では、残留振動波形データは、比較器１５２により矩形波化したものに限定されない。例えば、オペアンプ１５１から出力された残留振動振幅データは、比較器１５２により比較処理を行うことなく、Ａ／Ｄ変換を行う計測手段１７によって随時数値化され、その数値化されたデータに基づいて、判定手段２０により吐出異常の有無などを判定し、この判定結果を記憶手段６２に記憶するように構成してもよい。
【００９９】
また、ノズル１１０のメニスカス（ノズル１１０内インクが大気と接する面）は、振動板１２１の残留振動に同期して振動するため、インクジェットヘッド１００は、インク滴の吐出動作後、このメニスカスの残留振動が音響抵抗ｒによって概ね決まった時間で減衰するのを待ってから（所定の時間待機して）、次の吐出動作を行っている。本発明では、この待機時間を有効に利用して振動板１２１の残留振動を検出しているので、インクジェットヘッド１００の駆動に影響しない吐出異常検出を行うことができる。すなわち、インクジェットプリンタ１（液滴吐出装置）のスループットを低下させることなく、インクジェットヘッド１００のノズル１１０の吐出異常検出処理を実行することができる。
【０１００】
上述のように、インクジェットヘッド１００のキャビティ１４１内に気泡が混入した場合には、正常吐出時の振動板１２１の残留振動波形に比べて、周波数が高くなるので、その周期は逆に正常吐出時の残留振動の周期よりも短くなる。また、ノズル１１０付近のインクが乾燥により増粘、固着した場合には、残留振動が過減衰となり、正常吐出時の残留振動波形に比べて、周波数が相当低くなるので、その周期は正常吐出時の残留振動の周期よりもかなり長くなる。また、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合には、残留振動の周波数は、正常吐出時の残留振動の周波数よりも低く、しかし、インクの乾燥時の残留振動の周波数よりも高くなるので、その周期は、正常吐出時の残留振動の周期よりも長く、インク乾燥時の残留振動の周期よりも短くなる。
【０１０１】
したがって、正常吐出時の残留振動の周期として、所定の範囲Ｔｒを設け、また、ノズル１１０出口に紙粉が付着した場合における残留振動の周期と、ノズル１１０の出口付近でインクが乾燥した場合における残留振動の周期とを区別するために、所定のしきい値（所定の閾値）Ｔ１を設定することにより、このようなインクジェットヘッド１００の吐出異常の原因を決定することができる。判定手段２０は、上記吐出異常検出処理によって検出された残留振動波形の周期Ｔｗが所定の範囲の周期であるか否か、また、所定のしきい値よりも長いか否かを判定し、それによって、吐出異常（ヘッド異常）の原因を判定する。
【０１０２】
また、上述のように、キャビティ１４１内の気泡量と、振動板１２１の残留振動の周波数や周期（振動パターン）との関係を示す、テーブルや演算式等の検量線は、実験的に求めることができ、このインクジェットプリンタ１では、前記気泡量と残留振動の周期（振動パターン）との関係を示すテーブル（検量線）を予め作成し、そのテーブルに基づいて、キャビティ１４１内への気泡混入による吐出異常（ヘッド異常）の程度、すなわち、キャビティ１４１内の気泡量を検出（推定）する。
【０１０３】
なお、前記テーブルを含め、例えば、後述する気泡量と回復処理の条件との関係を示すテーブル、気泡量と気泡量検出の検出間隔（時間間隔）との関係を示すテーブル等、必要な各テーブル（検量線）や各データは、それぞれ、予め、実験的に求め、ＥＥＰＥＯＭ６２に記憶しておき、必要に応じて、それを読み出して使用する。
【０１０４】
次に、本発明の液滴吐出装置の動作を、上述のインクジェットプリンタ１の構成に基づいて説明する。まず、１つのインクジェットヘッド１００のノズル１１０に対する吐出異常検出処理（駆動／検出切替処理を含む）について説明する。図２４は、吐出異常検出・判定処理を示すフローチャートである。印刷される印字データ（フラッシング動作における吐出データでもよい）がホストコンピュータ８からインターフェース（ＩＦ）９を介して制御部６に入力されると、所定のタイミングでこの吐出異常検出処理が実行される。なお、説明の都合上、この図２４に示すフローチャートでは、１つのインクジェットヘッド１００、すなわち、１つのノズル１１０の吐出動作に対応する吐出異常検出処理を示す。
【０１０５】
まず、印字データ（吐出データ）に対応する駆動信号がヘッドドライバ３３の駆動回路１８から入力され、それにより、図２０のタイミングチャートに示すような駆動信号のタイミングに基づいて、静電アクチュエータ１２０の両電極間に駆動信号（電圧信号）が印加される（ステップＳ１０１）。そして、制御手段６は、駆動／検出切替信号に基づいて、吐出したインクジェットヘッド１００が駆動休止期間であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、駆動／検出切替信号は、駆動信号の立ち下がりエッジに同期してＨｉｇｈレベルとなり（図２０参照）、制御手段６から切替手段２３に入力される。
【０１０６】
駆動／検出切替信号が切替手段２３に入力されると、切替手段２３によって、静電アクチュエータ１２０、すなわち、発振回路１１を構成するコンデンサは、駆動回路１８から切り離され、吐出異常検出手段１０（検出回路）側、すなわち、残留振動検出手段１６の発振回路１１に接続される（ステップＳ１０３）。そして、後述する残留振動検出処理を実行し（ステップＳ１０４）、計測手段１７は、この残留振動検出処理において検出された残留振動波形データから所定の数値を計測する（ステップＳ１０５）。ここでは、上述のように、計測手段１７は、残留振動波形データからその残留振動の周期を計測する。
【０１０７】
次いで、判定手段２０によって、計測手段の計測結果に基づいて、後述する吐出異常判定処理が実行され（ステップＳ１０６）、その判定結果を制御部６のＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）６２の所定の格納領域に保存する（ステップＳ１０７）。そして、ステップＳ１０８においてインクジェットヘッド１００が駆動期間であるか否かが判断される。すなわち、駆動休止期間が終了して、次の駆動信号が入力されたか否かが判断され、次の駆動信号が入力されるまで、このステップＳ１０８で待機している。
【０１０８】
次の駆動信号のパルスが入力されるタイミングで、駆動信号の立ち上がりエッジに同期して駆動／検出切替信号がＬｏｗレベルになると（ステップＳ１０８で「ｙｅｓ」）、切替手段２３は、静電アクチュエータ１２０との接続を、吐出異常検出手段（検出回路）１０から駆動回路１８に切り替えて（ステップＳ１０９）、この吐出異常検出処理を終了する。
【０１０９】
なお、図２４に示すフローチャートでは、計測手段１７が残留振動検出処理（残留振動検出手段１６）によって検出された残留振動波形から周期を計測する場合について示したが、本発明はこのような場合に限定されず、例えば、計測手段１７は、残留振動検出処理において検出された残留振動波形データから、残留振動波形の位相差や振幅などの計測を行ってもよい。
【０１１０】
次に、図２４に示すフローチャートのステップＳ１０４における残留振動検出処理（サブルーチン）について説明する。図２５は、残留振動検出処理を示すフローチャートである。上述のように、切替手段２３によって、静電アクチュエータ１２０と発振回路１１とを接続すると（図２４のステップＳ１０３）、発振回路１１は、ＣＲ発振回路を構成し、静電アクチュエータ１２０の静電容量の変化（静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動）に基づいて、発振する（ステップＳ２０１）。
【０１１１】
上述のタイミングチャートなどに示すように、発振回路１１の出力信号（パルス信号）に基づいて、Ｆ／Ｖ変換回路１２において、充電信号、ホールド信号及びクリア信号が生成され、これらの信号に基づいてＦ／Ｖ変換回路１２によって発振回路１１の出力信号の周波数から電圧に変換するＦ／Ｖ変換処理が行われ（ステップＳ２０２）、Ｆ／Ｖ変換回路１２から振動板１２１の残留振動波形データが出力される。Ｆ／Ｖ変換回路１２から出力された残留振動波形データは、波形整形回路１５のコンデンサＣ３により、ＤＣ成分（直流成分）が除去され（ステップＳ２０３）、オペアンプ１５１により、ＤＣ成分が除去された残留振動波形（ＡＣ成分）が増幅される（ステップＳ２０４）。
【０１１２】
増幅後の残留振動波形データは、所定の処理により波形整形され、パルス化される（ステップＳ２０５）。すなわち、本実施形態では、比較器１５２において、直流電圧源Ｖｒｅｆ２によって設定された電圧値（所定の電圧値）とオペアンプ１５１の出力電圧とが比較される。比較器１５２は、この比較結果に基づいて、２値化された波形（矩形波）を出力する。この比較器１５２の出力信号は、残留振動検出手段１６の出力信号であり、吐出異常判定処理を行うために、計測手段１７に出力され、この残留振動検出処理が終了する。
【０１１３】
次に、図２４に示すフローチャートのステップＳ１０６における吐出異常判定処理（サブルーチン）について説明する。図２６は、制御部６及び判定手段２０によって実行される吐出異常判定処理を示すフローチャートである。判定手段２０は、上述の計測手段１７によって計測された周期などの計測データ（計測結果）に基づいて、該当するインクジェットヘッド１００からインク滴が正常に吐出したか否か、正常に吐出していない場合、すなわち、吐出異常の場合にはその原因が何かを判定する。
【０１１４】
まず、制御部６は、ＥＥＰＲＯＭ６２に保存されている残留振動の周期の所定の範囲Ｔｒ及び残留振動の周期の所定のしきい値Ｔ１を判定手段２０に出力する。残留振動の周期の所定の範囲Ｔｒは、正常吐出時の残留振動周期に対して、正常と判定できる許容範囲を持たせたものである。これらのデータは、判定手段２０の図示しないメモリに格納され、以下の処理が実行される。
【０１１５】
図２４のステップＳ１０５において計測手段１７によって計測された計測結果が判定手段２０に入力される（ステップＳ３０１）。ここで、本実施形態では、計測結果は、振動板１２１の残留振動の周期Ｔｗである。
ステップＳ３０２において、判定手段２０は、残留振動の周期Ｔｗが存在するか否か、すなわち、吐出異常検出手段１０によって残留振動波形データが得られなかったか否かを判定する。残留振動の周期Ｔｗが存在しないと判定された場合には、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０は吐出異常検出処理においてインク滴を吐出していない未吐出ノズルであると判定する（ステップＳ３０６）。また、残留振動波形データが存在すると判定された場合には、続いて、ステップＳ３０３において、判定手段２０は、その周期Ｔｗが正常吐出時の周期と認められる所定の範囲Ｔｒ内にあるか否かを判定する。
【０１１６】
残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒ内にあると判定された場合には、対応するインクジェットヘッド１００からインク滴が正常に吐出されたことを意味し、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０は正常にインク滴と吐出した（正常吐出）と判定する（ステップＳ３０７）。また、残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒ内にないと判定された場合には、続いて、ステップＳ３０４において、判定手段２０は、残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒよりも短いか否かを判定する。
【０１１７】
残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒよりも短いと判定された場合には、残留振動の周波数が高いことを意味し、上述のように、インクジェットヘッド１００のキャビティ１４１内に気泡が混入しているものと考えられ、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のキャビティ１４１に気泡が混入しているもの（気泡混入）と判定する（ステップＳ３０８）。
【０１１８】
また、残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒよりも長いと判定された場合には、続いて、判定手段２０は、残留振動の周期Ｔｗが所定のしきい値Ｔ１よりも長いか否かを判定する（ステップＳ３０５）。残留振動の周期Ｔｗが所定のしきい値Ｔ１よりも長いと判定された場合には、残留振動が過減衰であると考えられ、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０付近のインクが乾燥により増粘しているもの（乾燥）と判定する（ステップＳ３０９）。
【０１１９】
そして、ステップＳ３０５において、残留振動の周期Ｔｗが所定のしきい値Ｔ１よりも短いと判定された場合には、この残留振動の周期Ｔｗは、Ｔｒ＜Ｔｗ＜Ｔ１を満たす範囲の値であり、上述のように、乾燥よりも周波数が高いノズル１１０の出口付近への紙粉付着であると考えられ、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０出口付近に紙粉が付着しているもの（紙粉付着）と判定する（ステップＳ３１０）。
【０１２０】
また、前記ステップＳ３０８の後、下記表１に示す、キャビティ１４１内の気泡量Ｖと、振動板１２１の残留振動の周期Ｔｗとの関係を表すテーブルに基づいて、残留振動の周期Ｔｗに対応する気泡量Ｖを求め、その気泡量Ｖを読み込む（ステップＳ３１１）。
なお、下記表１中の中心値Ｔｒｃは、正常吐出時の残留振動の周期（所定の範囲）Ｔｒの中心値である。
【０１２１】
【表１】

【０１２２】
このように、判定手段２０によって、対象となるインクジェットヘッド１００の正常吐出あるいは吐出異常の原因などが判定されると（ステップＳ３０６〜Ｓ３１１）、その判定結果および吐出異常の原因が気泡混入の場合の気泡量は、制御部６に出力され、この吐出異常判定処理を終了する。
各インクジェットヘッド１００に対応する判定結果および吐出異常の原因が気泡混入の場合の気泡量は、それぞれ、後述する図２４のステップＳ１０７において、処理対象となるインクジェットヘッド１００と関連付けられて、制御部６のＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）６２の所定の格納領域に記憶される。
【０１２３】
なお、以下の説明では、前記判定結果および吐出異常の原因が気泡混入の場合の気泡量を、単に、「判定結果」と言うこともある。すなわち、判定結果には、吐出異常の原因の判定結果のみならず、吐出異常の原因が気泡混入の場合の気泡量が含まれる場合もある。また、気泡量の検出を含めて、吐出異常の検出・判定、吐出異常の原因の判定と言うこともある。
【０１２４】
次に、複数のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００、すなわち、複数のノズル１１０を備えるインクジェットプリンタ１を想定し、そのインクジェットプリンタ１におけるインクジェットヘッド１００に設けられた複数のノズル１１０を選択する吐出選択手段（ノズルセレクタ）１８２と、各インクジェットヘッド１００の吐出異常検出・判定のタイミングについて説明する。
【０１２５】
なお、以下では、説明を分かりやすくするため、印字手段３が備える複数のヘッドユニット３５のうちの１つのヘッドユニット３５について説明し、また、このヘッドユニット３５は、５つのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅを備える（すなわち、５つのノズル１１０を備える）ものとするが、本発明では、印字手段３が備えるヘッドユニット３５の数量や、各ヘッドユニット３５が備えるインクジェットヘッド１００（ノズル１１０）の数量は、それぞれ、いくつであってもよい。
【０１２６】
図２７〜図３０は、吐出選択手段１８２を備えるインクジェットプリンタ１における吐出異常検出・判定タイミングのいくつかの例を示すブロック図である。以下、各図の構成例を順次説明する。
図２７は、複数（５つ）のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段１０が１つの場合）である。この図２７に示すように、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅを有するインクジェットプリンタ１は、駆動波形を生成する駆動波形生成手段１８１と、いずれのノズル１１０からインク滴を吐出するかを選択することができる吐出選択手段１８２と、この吐出選択手段１８２によって選択され、駆動波形生成手段１８１によって駆動される複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅとを備えている。なお、図２７の構成では、上記以外の構成は図２、図１６および図２３に示したものと同様であるため、その説明を省略する。
【０１２７】
なお、本実施形態では、駆動波形生成手段１８１および吐出選択手段１８２は、ヘッドドライバ３３の駆動回路１８に含まれるものとして説明するが（図２７では、切替手段２３を介して２つのブロックとして示しているが、一般的には、いずれもヘッドドライバ３３内に構成される）、本発明はこの構成に限定されず、例えば、駆動波形生成手段１８１は、ヘッドドライバ３３とは独立した構成としてもよい。
【０１２８】
この図２７に示すように、吐出選択手段１８２は、シフトレジスタ１８２ａと、ラッチ回路１８２ｂと、ドライバ１８２ｃとを備えている。シフトレジスタ１８２ａには、図２に示すホストコンピュータ８から出力され、制御部６において所定の処理をされた印字データ（吐出データ）と、クロック信号（ＣＬＫ）が順次入力される。この印字データは、クロック信号（ＣＬＫ）の入力パルスに応じて（クロック信号の入力の度に）シフトレジスタ１８２ａの初段から順次後段側にシフトして入力され、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データとしてラッチ回路１８２ｂに出力される。なお、後述する吐出異常検出処理では、印字データではなくフラッシング（予備吐出）時の吐出データが入力されるが、この吐出データとは、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対する印字データを意味している。なお、フラッシング時は、ラッチ回路の出力が全て吐出となる値に設定されるようにハード的に処理をしても良い。
【０１２９】
ラッチ回路１８２ｂは、ヘッドユニット３５のノズル１１０の数、すなわち、インクジェットヘッド１００の数に対応する印字データがシフトレジスタ１８２ａに格納された後、入力されるラッチ信号によってシフトレジスタ１８２ａの各出力信号をラッチする。ここで、ＣＬＥＡＲ信号が入力された場合には、ラッチ状態が解除され、ラッチされていたシフトレジスタ１８２ａの出力信号は０（ラッチの出力停止）となり、印字動作は停止される。ＣＬＥＡＲ信号が入力されていない場合には、ラッチされたシフトレジスタ１８２ａの印字データがドライバ１８２ｃに出力される。シフトレジスタ１８２ａから出力される印字データがラッチ回路１８２ｂによってラッチされた後、次の印字データをシフトレジスタ１８２ａに入力し、印字タイミングに合わせてラッチ回路１８２ｂのラッチ信号を順次更新している。
【０１３０】
ドライバ１８２ｃは、駆動波形生成手段１８１と各インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０とを接続するものであり、ラッチ回路１８２ｂから出力されるラッチ信号で指定（特定）された各静電アクチュエータ１２０（インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのいずれかあるいはすべての静電アクチュエータ１２０）に駆動波形生成手段１８１の出力信号（駆動信号）を入力し、それによって、その駆動信号（電圧信号）が静電アクチュエータ１２０の両電極間に印加される。
【０１３１】
この図２７に示すインクジェットプリンタ１は、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅを駆動する１つの駆動波形生成手段１８１と、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのいずれかのインクジェットヘッド１００に対して吐出異常（インク滴不吐出）を検出する吐出異常検出手段１０と、この吐出異常検出手段１０によって得られた吐出異常の原因などの判定結果を保存（格納）する記憶手段６２と、駆動波形生成手段１８１と吐出異常検出手段１０とを切り替える１つの切替手段２３とを備えている。したがって、このインクジェットプリンタ１は、駆動波形生成手段１８１から入力される駆動信号に基づいて、ドライバ１８２ｃによって選択されたインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのうちの１つまたは複数を駆動し、駆動／検出切替信号が吐出駆動動作後に切替手段２３に入力されることによって、切替手段２３が駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０にインクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０との接続を切り替えた後、振動板１２１の残留振動波形に基づいて、吐出異常検出手段１０によって、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０における吐出異常（インク滴不吐出）を検出し、吐出異常の場合にはその原因を判定するものである。
【０１３２】
そして、このインクジェットプリンタ１は、１つのインクジェットヘッド１００のノズル１１０について吐出異常を検出・判定すると、次に駆動波形生成手段１８１から入力される駆動信号に基づいて、次に指定されたインクジェットヘッド１００のノズル１１０について吐出異常を検出・判定し、以下同様に、駆動波形生成手段１８１の出力信号によって駆動されるインクジェットヘッド１００のノズル１１０についての吐出異常を順次検出・判定する。そして、上述のように、残留振動検出手段１６が振動板１２１の残留振動波形を検出すると、計測手段１７がその波形データに基づいて残留振動波形の周期などを計測し、判定手段２０が、計測手段１７の計測結果に基づいて、正常吐出か吐出異常か、および、吐出異常（ヘッド異常）の場合には吐出異常の原因を判定して、記憶手段６２にその判定結果を出力する。
【０１３３】
このように、この図２７に示すインクジェットプリンタ１では、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０についてインク滴吐出駆動動作の際に順次吐出異常を検出・判定する構成としているので、吐出異常検出手段１０と切替手段２３とを１つずつ備えるだけでよく、吐出異常を検出・判定可能なインクジェットプリンタ１の回路構成をスケールダウンできるとともに、その製造コストの増加を防止することができる。
【０１３４】
図２８は、複数のインクジェットヘッド１００の吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段１０の数がインクジェットヘッド１００の数と同じ場合）である。この図２８に示すインクジェットプリンタ１は、１つの吐出選択手段１８２と、５つの吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅと、５つの切替手段２３ａ〜２３ｅと、５つのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに共通の１つの駆動波形生成手段１８１と、１つの記憶手段６２とを備えている。なお、各構成要素は、図２７の説明において既に上述しているので、その説明を省略し、これらの接続について説明する。
【０１３５】
図２７に示す場合と同様に、吐出選択手段１８２は、ホストコンピュータ８から入力される印字データ（吐出データ）とクロック信号ＣＬＫに基づいて、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データをラッチ回路１８２ｂにラッチし、駆動波形生成手段１８１からドライバ１８２ｃに入力される駆動信号（電圧信号）に応じて、印字データに対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの静電アクチュエータ１２０を駆動させる。駆動／検出切替信号は、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する切替手段２３ａ〜２３ｅにそれぞれ入力され、切替手段２３ａ〜２３ｅは、対応する印字データ（吐出データ）の有無にかかわらず、駆動／検出切替信号に基づいて、インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０に駆動信号を入力後、駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅにインクジェットヘッド１００との接続を切り替える。
【０１３６】
すべての吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅにより、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの吐出異常を検出・判定した後、その検出処理で得られたすべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの判定結果が、記憶手段６２に出力され、記憶手段６２は、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの吐出異常の有無および吐出異常の原因を所定の保存領域に格納する。
【０１３７】
このように、この図２８に示すインクジェットプリンタ１では、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０に対応して複数の吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅを設け、それらに対応する複数の切替手段２３ａ〜２３ｅによって切替動作を行って、吐出異常検出およびその原因判定を行っているので、一度にすべてのノズル１１０について短時間に吐出異常検出およびその原因判定を行うことができる。
【０１３８】
図２９は、複数のインクジェットヘッド１００の吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段１０の数がインクジェットヘッド１００の数と同じであり、印字データがあるときに吐出異常検出を行う場合）である。この図２９に示すインクジェットプリンタ１は、図２８に示すインクジェットプリンタ１の構成に、切替制御手段１９を追加（付加）したものである。本実施形態では、この切替制御手段１９は、複数のＡＮＤ回路（論理積回路）ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅから構成され、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに入力される印字データと、駆動／検出切替信号とが入力されると、対応する切替手段２３ａ〜２３ｅにＨｉｇｈレベルの出力信号を出力するものである。なお、切替制御手段はＡＮＤ回路（論理積回路）に限定されない。駆動するインクジェットヘッドが選択されるラッチ回路の出力に一致した切替手段が選択されていれば良い。
【０１３９】
各切替手段２３ａ〜２３ｅは、切替制御手段１９のそれぞれ対応するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅの出力信号に基づいて、駆動波形生成手段１８１からそれぞれ対応する吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅへ、対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの静電アクチュエータ１２０との接続を切り替える。具体的には、対応するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅの出力信号がＨｉｇｈレベルであるとき、すなわち、駆動／検出切替信号がＨｉｇｈレベルの状態で対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに入力される印字データがラッチ回路１８２ｂからドライバ１８２ｃに出力されている場合には、そのＡＮＤ回路に対応する切替手段２３ａ〜２３ｅは、対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅへの接続を、駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅに切り替える。
【０１４０】
印字データが入力されたインクジェットヘッド１００に対応する吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅにより、各インクジェットヘッド１００の吐出異常の有無および吐出異常の場合にはその原因を検出した後、その吐出異常検出手段１０は、その検出処理で得られた判定結果を記憶手段６２に出力する。記憶手段６２は、このように入力された（得られた）１または複数の判定結果を所定の保存領域に格納する。
【０１４１】
このように、この図２９に示すインクジェットプリンタ１では、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０に対応して複数の吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅを設け、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データがホストコンピュータ８から制御部６を介して吐出選択手段１８２に入力されたときに、切替制御手段１９によって指定された切替手段２３ａ〜２３ｅのみが所定の切替動作を行って、インクジェットヘッド１００の吐出異常検出およびその原因判定を行っているので、吐出駆動動作をしていないインクジェットヘッド１００についてはこの検出・判定処理を行わない。したがって、このインクジェットプリンタ１によって、無駄な検出および判定処理を回避することができる。
【０１４２】
図３０は、複数のインクジェットヘッド１００の吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段１０の数がインクジェットヘッド１００の数と同じであり、各インクジェットヘッド１００を巡回して吐出異常検出を行う場合）である。この図３０に示すインクジェットプリンタ１は、図２９に示すインクジェットプリンタ１の構成において吐出異常検出手段１０を１つとし、駆動／検出切替信号を走査する（検出・判定処理を実行するインクジェットヘッド１００を１つずつ特定する）切替選択手段１９ａを追加したものである。
【０１４３】
この切替選択手段１９ａは、図２９に示す切替制御手段１９に、制御部６から入力される走査信号（選択信号）に基づいて、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅへの駆動／検出切替信号の入力を走査する（選択して切り替える）セレクタ１９１を接続したものである。この切替制御手段１９の走査（選択）順は、シフトレジスタ１８２ａに入力される印字データの順、すなわち、複数のインクジェットヘッド１００の吐出順であってもよいが、単純に複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの順であってもよい。
【０１４４】
走査順がシフトレジスタ１８２ａに入力される印字データの順である場合、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに印字データが入力されると、その印字データはラッチ回路１８２ｂにラッチされ、ラッチ信号の入力によりドライバ１８２ｃに出力される。印字データのシフトレジスタ１８２ａへの入力、あるいはラッチ信号のラッチ回路１８２ｂへの入力に同期して、印字データに対応するインクジェットヘッド１００を特定するための走査信号が切替選択手段１９ａのセレクタ１９１に入力され、対応するＡＮＤ回路に駆動／検出切替信号が出力される。なお、セレクタ１９１の出力端子は、非選択時Ｌｏｗレベルを出力する。
【０１４５】
その対応するＡＮＤ回路は、ラッチ回路１８２ｂから入力された印字データと、セレクタ１９１から入力された駆動／検出切替信号とを論理積演算することにより、Ｈｉｇｈレベルの出力信号を対応する切替手段２３に出力する。そして、切替選択手段１９ａからＨｉｇｈレベルの出力信号が入力された切替手段２３は、対応するインクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０への接続を、駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０に切り替える。
吐出異常検出手段１０は、印字データが入力されたインクジェットヘッド１００の吐出異常を検出し、吐出異常がある場合にはその原因を判定した後、その判定結果を記憶手段６２に出力する。そして、記憶手段６２は、このように入力された（得られた）判定結果を所定の保存領域に格納する。
【０１４６】
また、走査順が単純なインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの順である場合、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに印字データが入力されると、その印字データはラッチ回路１８２ｂにラッチされ、ラッチ信号の入力によりドライバ１８２ｃに出力される。印字データのシフトレジスタ１８２ａへの入力、あるいはラッチ信号のラッチ回路１８２ｂへの入力に同期して、印字データに対応するインクジェットヘッド１００を特定するための走査（選択）信号が切替選択手段１９ａのセレクタ１９１に入力され、対応するＡＮＤ回路に駆動／検出切替信号が出力される。
【０１４７】
ここで、切替選択手段１９ａのセレクタ１９１に入力された走査信号により定められたインクジェットヘッド１００に対する印字データがシフトレジスタ１８２ａに入力されたときには、それに対応するＡＮＤ回路の出力信号がＨｉｇｈレベルとなり、切替手段２３は、対応するインクジェットヘッド１００への接続を、駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０に切り替える。しかしながら、上記印字データがシフトレジスタ１８２ａに入力されないときには、ＡＮＤ回路の出力信号はＬｏｗレベルであり、対応する切替手段２３は、所定の切替動作を実行しない。従って、切替選択手段１９ａのセレクタ１９１の選択結果と切替制御手段１９によって指定された結果との論理積に基づいてインクジェットヘッド１００への吐出異常検出が行われる。
【０１４８】
切替手段２３によって切替動作が行われた場合には、上記と同様に、吐出異常検出手段１０は、印字データが入力されたインクジェットヘッド１００の吐出異常を検出し、吐出異常がある場合にはその原因を判定した後、その判定結果を記憶手段６２に出力する。そして、記憶手段６２は、このように入力された（得られた）判定結果を所定の保存領域に格納する。
【０１４９】
なお、切替選択手段１９ａで特定されたインクジェットヘッド１００に対する印字データがないときには、上述のように、対応する切替手段２３が切替動作を実行しないので、吐出異常検出手段１０による吐出異常検出処理を実行する必要はないが、そのような処理が実行されてもよい。切替動作が行われずに吐出異常検出処理が実行された場合、吐出異常検出手段１０の判定手段２０は、図２６のフローチャートに示すように、対応するインクジェットヘッド１００のノズル１１０を未吐出ノズルであると判定し（ステップＳ３０６）、その判定結果を記憶手段６２の所定の保存領域に格納する。
【０１５０】
このように、この図３０に示すインクジェットプリンタ１では、図２８または図２９に示すインクジェットプリンタ１とは異なり、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０に対して１つの吐出異常検出手段１０のみを設け、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データがホストコンピュータ８から制御部６を介して吐出選択手段１８２に入力され、それと同時に走査（選択）信号により特定されて、その印字データに応じて吐出駆動動作をするインクジェットヘッド１００に対応する切替手段２３のみが切替動作を行って、対応するインクジェットヘッド１００の吐出異常検出およびその原因判定を行っているので、一度に大量の検出結果を処理する事がなく制御部６への負担を軽くする事ができる。また、吐出異常検出手段が吐出動作とは別にノズルの状態を巡回しているため、駆動印字中でも１ノズル毎に吐出の異常を把握しているのでヘッド全体のノズル状態を知る事ができる。例えば、これにより定期的に吐出異常検出のために印刷停止して１ノズル毎、吐出の異常を検出する工程を少なくする事ができる。以上から効率的にヘッドユニット３５の各インクジェットヘッド１００の吐出異常検出およびその原因判定を行うことができる。
【０１５１】
また、図２８または図２９に示すインクジェットプリンタ１とは異なり、図３０に示すインクジェットプリンタ１は、吐出異常検出手段１０を１つのみ備えていればよいので、図２８および図２９に示すインクジェットプリンタ１に比べ、インクジェットプリンタ１の回路構成をスケールダウンすることができるとともに、その製造コストの増加を防止することができる。
【０１５２】
次に、図２７〜図３０に示すプリンタ１の動作、すなわち、複数のインクジェットヘッド１００を備えるインクジェットプリンタ１における吐出異常検出処理（主に、検出タイミング）について説明する。吐出異常検出・判定処理（多ノズルにおける処理）は、各インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０がインク滴吐出動作を行ったときの振動板１２１の残留振動を検出し、その残留振動の周期に基づいて、該当するインクジェットヘッド１００に対し吐出異常（ドット抜け、インク滴不吐出）が生じているか否か、ドット抜け（インク滴不吐出）が生じた場合には、その原因が何であるかを判定している。このように、本発明では、インクジェットヘッド１００によるインク滴（液滴）の吐出動作が行われれば、これらの検出・判定処理を実行できるが、インクジェットヘッド１００がインク滴を吐出するのは、実際に記録用紙Ｐに印刷（プリント）している場合だけでなく、フラッシング動作（予備吐出あるいは予備的吐出）をしている場合もある。以下、この２つの場合について、吐出異常検出・判定処理（多ノズル）を説明する。
【０１５３】
ここで、フラッシング（予備吐出）処理とは、図１では図示していないキャップの装着時や、記録用紙Ｐ（メディア）にインク滴（液滴）がかからない場所において、ヘッドユニット３５のすべてのあるいは対象となるノズル１１０からインク滴を吐出するヘッドクリーニング動作である。このフラッシング処理（フラッシング動作）は、例えば、ノズル１１０内のインク粘度を適正範囲の値に保持するために、定期的にキャビティ１４１内のインクを排出する際に実施したり、あるいは、インク増粘時の回復動作としても実施したりされる。さらに、フラッシング処理は、インクカートリッジ３１を印字手段３に装着した後に、インクをキャビティ１４１に初期充填する場合にも実施される。
【０１５４】
また、ノズルプレート（ノズル面）１５０をクリーニングするためにワイピング処理（ヘッドユニット３５のヘッド面に付着している付着物（紙粉やごみなど）を、図１では図示していないワイパで拭き取る処置）を行う場合があるが、このときノズル１１０内が負圧になって、他の色のインク（他の種類の液滴）を引込んでしまう可能性がある。そのため、ワイピング処理後に、ヘッドユニット３５のすべてのノズル１１０から一定量のインク滴を吐出させるためにもフラッシング処理が実施される。さらに、フラッシング処理は、ノズル１１０のメニスカスの状態を正常に保持して良好な印字を確保するためにも適時に実施され得る。
【０１５５】
まず、図３１〜図３３に示すフローチャートを参照して、フラッシング処理時における吐出異常検出・判定処理について説明する。なお、これらのフローチャートは、図２７〜図３０のブロック図を参照しながら説明する（以下、印字動作時においても同様）。図３１は、図２７に示すインクジェットプリンタ１のフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【０１５６】
所定のタイミングにおいて、インクジェットプリンタ１のフラッシング処理が実行されるとき、この図３１に示す吐出異常検出・判定処理が実行される。制御部６は、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに１ノズル分の吐出データを入力し（ステップＳ４０１）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ４０２）、この吐出データがラッチされる。そのとき、切替手段２３は、その吐出データの対象であるインクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０と駆動波形生成手段１８１とを接続する（ステップＳ４０３）。
【０１５７】
そして、吐出異常検出手段１０によって、インク吐出動作を行ったインクジェットヘッド１００に対して、図２４のフローチャートに示す吐出異常検出・判定処理が実行される（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０５において、制御部６は、吐出選択手段１８２に出力した吐出データに基づいて、図２７に示すインクジェットプリンタ１のすべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのノズル１１０について吐出異常検出・判定処理が終了したか否かを判断する。そして、すべてのノズル１１０についてこれらの処理が終わっていないと判断されるときには、制御部６は、シフトレジスタ１８２ａに次のインクジェットヘッド１００のノズル１１０に対応する吐出データを入力し（ステップＳ４０６）、ステップＳ４０２に移行して同様の処理を繰り返す。
【０１５８】
また、ステップＳ４０５において、すべてのノズル１１０について上述の吐出異常検出および判定処理が終わったと判断される場合には、制御部６は、ラッチ回路１８２ｂにＣＬＥＡＲ信号を入力し、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図２７に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出・判定処理を終了する。
【０１５９】
上述のように、この図２７に示すプリンタ１における吐出異常検出・判定処理では、１つの吐出異常検出手段１０と１つの切替手段２３とから検出回路が構成されているので、吐出異常検出処理および判定処理は、インクジェットヘッド１００の数だけ繰り返されるが、吐出異常検出手段１０を構成する回路はそれほど大きくならないという効果を有する。
【０１６０】
次いで、図３２は、図２８および図２９に示すインクジェットプリンタ１のフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。図２８に示すインクジェットプリンタ１と図２９に示すインクジェットプリンタ１とは回路構成が若干異なるが、吐出異常検出手段１０および切替手段２３の数が、インクジェットヘッド１００の数に対応する（同じである）点で一致している。そのため、フラッシング動作時における吐出異常検出・判定処理は、同様のステップから構成される。
【０１６１】
所定のタイミングにおいて、インクジェットプリンタ１のフラッシング処理が実行されるとき、制御部６は、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに全ノズル分の吐出データを入力し（ステップＳ５０１）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ５０２）、この吐出データがラッチされる。そのとき、切替手段２３ａ〜２３ｅは、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅと駆動波形生成手段１８１とをそれぞれ接続する（ステップＳ５０３）。
【０１６２】
そして、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅによって、インク吐出動作を行ったすべてのインクジェットヘッド１００に対して、図２４のフローチャートに示す吐出異常検出・判定処理が並列的に実行される（ステップＳ５０４）。この場合、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される（図２４のステップＳ１０７）。
【０１６３】
そして、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ５０５）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図２８および図２９に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出処理および判定処理を終了する。
【０１６４】
上述のように、この図２８および図２９に示すプリンタ１における処理では、インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する複数（この実施形態では５つ）の吐出異常検出手段１０と複数の切替手段２３とから検出および判定回路が構成されているので、吐出異常検出・判定処理は、一度にすべてのノズル１１０について短時間に実行され得るという効果を有する。
【０１６５】
次いで、図３３は、図３０に示すインクジェットプリンタ１のフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。以下同様に、図３０に示すインクジェットプリンタ１の回路構成を用いて、フラッシング動作時における吐出異常検出処理および原因判定処理について説明する。
所定のタイミングにおいて、インクジェットプリンタ１のフラッシング処理が実行されるとき、まず、制御部６は、走査信号を切替選択手段１９ａのセレクタ１９１に出力し、この切替選択手段１９ａにより、最初の切替手段２３ａおよびインクジェットヘッド１００ａを設定（特定）する（ステップＳ６０１）。そして、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに全ノズル分の吐出データを入力し（ステップＳ６０２）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ６０３）、この吐出データがラッチされる。そのとき、切替手段２３ａは、インクジェットヘッド１００ａの静電アクチュエータ１２０と駆動波形生成手段１８１とを接続している（ステップＳ６０４）。
【０１６６】
そして、インク吐出動作を行ったインクジェットヘッド１００ａに対して、図２４のフローチャートに示す吐出異常検出・判定処理が実行される（ステップＳ６０５）。この場合、図２４のステップＳ１０３において、セレクタ１９１の出力信号である駆動／検出切替信号と、吐出データとがＡＮＤ回路ＡＮＤａに入力され、ＡＮＤ回路ＡＮＤａの出力信号がＨｉｇｈレベルとなることにより、切替手段２３ａは、インクジェットヘッド１００ａの静電アクチュエータ１２０と吐出異常検出手段１０とを接続する。そして、図２４のステップＳ１０６において実行される吐出異常判定処理の判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００（ここでは、１００ａ）と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される（図２４のステップＳ１０７）。
【０１６７】
ステップＳ６０６において、制御部６は、吐出異常検出・判定処理がすべてのノズルに対して終了したか否かを判断する。そして、まだすべてのノズルについて吐出異常検出・判定処理が終了していないと判断された場合には、制御部６は、走査信号を切替選択手段１９ａのセレクタ１９１に出力し、この切替選択手段１９ａにより、次の切替手段２３ｂおよびインクジェットヘッド１００ｂを設定（特定）し（ステップＳ６０７）、ステップＳ６０３に移行して、同様の処理を繰り返す。以下、すべてのインクジェットヘッド１００について吐出異常検出・判定処理が終了するまでこのループを繰り返す。
【０１６８】
また、ステップＳ６０６において、すべてのノズル１１０について吐出異常検出処理および判定処理が終了したと判断される場合には、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ６０９）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図３０に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出処理および判定処理を終了する。
【０１６９】
上述のように、図３０に示すインクジェットプリンタ１における処理では、複数の切替手段２３と１つの吐出異常検出手段１０から検出回路が構成され、切替選択手段１９ａのセレクタ１９１の走査信号により特定され、吐出データに応じて吐出駆動をするインクジェットヘッド１００に対応する切替手段２３のみが切替動作を行って、対応するインクジェットヘッド１００の吐出異常検出および原因判定を行っているので、より効率的に各インクジェットヘッド１００吐出異常検出および原因判定を行うことができる。
【０１７０】
なお、このフローチャートのステップＳ６０２では、シフトレジスタ１７１にすべてのノズル１１０に対応する吐出データを入力しているが、図３１に示すフローチャートのように、切替選択手段１９ａによるインクジェットヘッド１００の走査順に合わせて、シフトレジスタ１８２ａに入力する吐出データを対応する１つのインクジェットヘッド１００に入力し、１ノズル１１０ずつ吐出異常検出・判定処理を行ってもよい。
【０１７１】
次に、図３４および図３５に示すフローチャートを参照して、印字動作時におけるインクジェットプリンタ１の吐出異常検出・判定処理について説明する。図２７に示すインクジェットプリンタ１においては、主に、フラッシング動作時における吐出異常検出処理および判定処理に適しているので、印字動作時のフローチャートおよびその動作説明を省略するが、この図２７に示すインクジェットプリンタ１においても印字動作時に吐出異常検出・判定処理が行われてもよい。
【０１７２】
図３４は、図２８および図２９に示すインクジェットプリンタ１の印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。ホストコンピュータ８からの印刷（印字）指示により、このフローチャートの処理が実行（開始）される。制御部６を介してホストコンピュータ８から印字データが吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに入力されると（ステップＳ７０１）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ７０２）、その印字データがラッチされる。このとき、切替手段２３ａ〜２３ｅは、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅと駆動波形生成手段１８１とを接続している（ステップＳ７０３）。
【０１７３】
そして、インク吐出動作を行ったインクジェットヘッド１００に対応する吐出異常検出手段１０は、図２４のフローチャートに示す吐出異常検出・判定処理を実行する（ステップＳ７０４）。この場合、各インクジェットヘッド１００に対応するそれぞれの判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される。
【０１７４】
ここで、図２８に示すインクジェットプリンタ１の場合には、切替手段２３ａ〜２３ｅは、制御部６から出力される駆動／検出切替信号に基づいて、インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅを吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅに接続する（図２４のステップＳ１０３）。そのため、印字データの存在しないインクジェットヘッド１００では、静電アクチュエータ１２０が駆動していないので、吐出異常検出手段１０の残留振動検出手段１６は、振動板１２１の残留振動波形を検出しない。一方、図２９に示すインクジェットプリンタ１の場合には、切替手段２３ａ〜２３ｅは、制御部６から出力される駆動／検出切替信号と、ラッチ回路１８２ｂから出力される印字データとが入力されるＡＮＤ回路の出力信号に基づいて、印字データの存在するインクジェットヘッド１００を吐出異常検出手段１０に接続する（図２４のステップＳ１０３）。
【０１７５】
ステップＳ７０５において、制御部６は、インクジェットプリンタ１の印字動作が終了したか否かを判断する。そして、印字動作が終わっていないと判断されるときには、制御部６は、ステップＳ７０１に移行して、次の印字データをシフトレジスタ１８２ａに入力し、同様の処理を繰り返す。また、印字動作が終了したと判断されるときには、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ７０７）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図２８および図２９に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出処理および判定処理を終了する。
【０１７６】
上述のように、図２８および図２９に示すインクジェットプリンタ１は、複数の切替手段２３ａ〜２３ｅと、複数の吐出異常検出手段１０ａ〜１０ｅとを備え、一度にすべてのインクジェットヘッド１００に対して吐出異常検出・判定処理を行っているので、これらの処理を短時間に行うことができる。また、図２９に示すインクジェットプリンタ１は、切替制御手段１９、すなわち、駆動／検出切替信号と印字データとを加算演算するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅをさらに備え、印字動作を行うインクジェットヘッド１００のみに対して切替手段２３による切替動作を行っているので、無駄な検出を行うことなく、吐出異常検出処理および判定処理を行うことができる。
【０１７７】
次いで、図３５は、図３０に示すインクジェットプリンタ１の印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。ホストコンピュータ８からの印刷指示により、図３０に示すインクジェットプリンタ１においてこのフローチャートの処理が実行される。まず、切替選択手段１９ａは、最初の切替手段２３ａおよびインクジェットヘッド１００ａを予め設定（特定）しておく（ステップＳ８０１）。
【０１７８】
制御部６を介してホストコンピュータ８から印字データが吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに入力されると（ステップＳ８０２）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ８０３）、その印字データがラッチされる。ここで、切替手段２３ａ〜２３ｅは、この段階では、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅと駆動波形生成手段１８１（吐出選択手段１８２のドライバ１８２ｃ）とを接続している（ステップＳ８０４）。
【０１７９】
そして、制御部６は、インクジェットヘッド１００ａに印字データがある場合には、切替選択手段１９ａによって吐出動作後静電アクチュエータ１２０が吐出異常検出手段１０に接続され（図２４のステップＳ１０３）、図２４（図２５）のフローチャートに示す吐出異常検出・判定処理を実行する（ステップＳ８０５）。そして、図２４のステップＳ１０６において実行される吐出異常判定処理の判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００（ここでは、１００ａ）と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される（図２４のステップＳ１０７）。
【０１８０】
ステップＳ８０６において、制御手段６は、すべてのノズル１１０（すべてのインクジェットヘッド１００）について上述の吐出異常検出・判定処理を終了したか否かを判断する。そして、すべてのノズル１１０について上記処理が終了したと判断される場合には、制御部６は、走査信号に基づいて、また最初のノズル１１０に対応する切替手段２３ａを設定し（ステップＳ８０８）、すべてのノズル１１０について上記処理が終了していないと判断される場合には、次のノズル１１０に対応する切替手段２３ｂを設定する（ステップＳ８０７）。
【０１８１】
ステップＳ８０９において、制御手段６は、ホストコンピュータ８から指示された所定の印字動作が終了したか否かを判断する。そして、まだ印字動作が終了していないと判断された場合には、次の印字データがシフトレジスタ１８２ａに入力され（ステップＳ８０２）、同様の処理を繰り返す。印字動作が終了したと判断された場合には、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ８１１）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図３０に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出・判定処理を終了する。
【０１８２】
以上のように、本発明の液滴吐出装置（インクジェットプリンタ１）は、振動板１２１と、振動板１２１を変位させる静電アクチュエータ１２０と、内部に液体が充填され、振動板１２１の変位により、該内部の圧力が変化（増減）されるキャビティ１４１と、キャビティ１４１に連通し、キャビティ１４１内の圧力の変化（増減）により液体を液滴として吐出するノズル１１０とを有するインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００を複数個備え、さらに、これらの静電アクチュエータ１２０を駆動する駆動波形生成手段１８１と、複数のノズル１１０のうちいずれのノズル１１０から液滴を吐出するかを選択する吐出選択手段１８２と、振動板１２１の残留振動を検出し、この検出された振動板１２１の残留振動に基づいて、液滴の吐出の異常を検出する１つまたは複数の吐出異常検出手段１０と、静電アクチュエータ１２０の駆動による液滴の吐出動作後、駆動／検出切替信号や印字データ、あるいは走査信号に基づいて、静電アクチュエータ１２０を駆動波形生成手段１８１から吐出異常検出手段１０に切り替える１つまたは複数の切替手段２３とを備え、一度（並列的）にあるいは順次に複数のノズル１１０の吐出異常を検出することとした。
【０１８３】
したがって、本発明の液滴吐出装置および液滴吐出ヘッドの吐出異常検出・判定方法によって、吐出異常検出およびその原因判定を短時間に行うことができるとともに、吐出異常検出手段１０を含む検出回路の回路構成をスケールダウンすることができ、液滴吐出装置の製造コストの増加を防止することができる。また、静電アクチュエータ１２０の駆動後、吐出異常検出手段１０に切り替えて吐出異常検出および原因判定を行っているので、アクチュエータの駆動に影響を与えることがなく、それによって、本発明の液滴吐出装置のスループットを低下または悪化させることがない。また、所定の構成要素を備えている既存の液滴吐出装置（インクジェットプリンタ）に、吐出異常検出手段１０を装備することも可能である。
【０１８４】
また、本発明の液滴吐出装置は、上記構成と異なり、複数の切替手段２３と、切替制御手段１９と、１つあるいはノズル１１０の数量と対応する複数の吐出異常検出手段１０とを備え、駆動／検出切替信号および吐出データ（印字データ）、あるいは、走査信号、駆動／検出切替信号および吐出データ（印字データ）に基づいて、対応する静電アクチュエータ１２０を駆動波形生成手段１８１または吐出選択手段１８２から吐出異常検出手段１０に切り替えて、吐出異常検出および原因判定を行うこととした。
【０１８５】
したがって、本発明の液滴吐出装置によって、吐出データ（印字データ）が入力されていない、すなわち、吐出駆動動作をしていない静電アクチュエータ１２０に対応する切替手段は切替動作を行わないので、無駄な検出・判定処理を回避することができる。また、切替選択手段１９ａを利用する場合には、液滴吐出装置は、１つの吐出異常検出手段１０のみを備えていればよいので、液滴吐出装置の回路構成をスケールダウンすることができるとともに、液滴吐出装置の製造コストの増加を防止することができる。
【０１８６】
次に、本発明の液滴吐出装置におけるインクジェットヘッド１００（ヘッドユニット３５）に対し、吐出異常（ヘッド異常）の原因を解消させる回復処理を実行する構成（回復手段２４）について説明する。図３６は、図１に示すインクジェットプリンタ１の上部から見た概略的な構造（一部省略）を示す図である。この図３６に示すインクジェットプリンタ１は、図１の斜視図で示した構成以外に、インク滴不吐出（ヘッド異常）の回復処理を実行するためのワイパ３００とキャップ３１０とを備える。
【０１８７】
回復手段２４が実行する回復処理としては、各インクジェットヘッド１００のノズル１１０から液滴を予備的に吐出するフラッシング処理と、後述するワイパ３００（図３７参照）によるワイピング処理と、後述するチューブポンプ３２０によるポンピング処理（ポンプ吸引処理）が含まれる。すなわち、回復手段２４は、チューブポンプ３２０およびそれを駆動するパルスモータと、ワイパ３００およびワイパ３００の上下動駆動機構と、キャップ３１０の上下動駆動機構（図示せず）とを備え、フラッシング処理においてはヘッドドライバ３３およびヘッドユニット３５などが、また、ワイピング処理においてはキャリッジモータ４１などが回復手段２４の一部として機能する。フラッシング処理については上述しているので、以降、ワイピング処理およびポンピング処理について説明する。
【０１８８】
ここで、ワイピング処理とは、ヘッドユニット３５のノズルプレート１５０（ノズル面）に付着した紙粉などの異物をワイパ３００により拭き取る処理のことをいう。また、ポンピング処理（ポンプ吸引処理）とは、後述するチューブポンプ３２０を駆動して、ヘッドユニット３５の各ノズル１１０から、キャビティ１４１内のインクを吸引して排出する処理をいう。このように、ワイピング処理は、上述のようなインクジェットヘッド１００の液滴の吐出異常の原因の１つである紙粉付着の状態における回復処理として適切な処理である。また、ポンプ吸引処理は、前述のフラッシング処理では取り除けないキャビティ１４１内の気泡を除去し、あるいは、ノズル１１０付近のインクが乾燥によりまたはキャビティ１４１内のインクが経年劣化により増粘した場合に、増粘したインクを除去する回復処理として適切な処理である。なお、それほど増粘が進んでおらず粘度がそれほど大きくない場合には、上述のフラッシング処理による回復処理も行われ得る。この場合、排出するインク量が少ないので、スループットやランニングコストを低下させずに適切な回復処理を行うことができる。
【０１８９】
複数のヘッドユニット３５を有する印字手段３は、キャリッジ３２に搭載され、２本のキャリッジガイド軸４２２にガイドされてキャリッジモータ４１により、図中その上端に備えられた連結部３４を介してタイミングベルト４２１に連結して移動する。キャリッジ３２に搭載された印字手段３は、キャリッジモータ４１の駆動により移動するタイミングベルト４２１を介して（タイミングベルト４２１に連動して）主走査方向に移動可能である。なお、キャリッジモータ４１は、タイミングベルト４２１を連続的に回転させるためのプーリの役割を果たし、他端側にも同様にプーリ４４が備えられている。
【０１９０】
また、キャップ３１０は、ヘッドユニット３５のノズルプレート１５０（図５参照）のキャッピングを行うためのものである。キャップ３１０には、その底部側面に孔が形成され、後述するように、チューブポンプ３２０の構成要素である可撓性のチューブ３２１が接続されている。なお、チューブポンプ３２０については、図３９において後述する。
【０１９１】
記録（印字）動作時には、所定のインクジェットヘッド１００（液滴吐出ヘッド）の静電アクチュエータ１２０を駆動しながら、ヘッドユニット３５（印字手段３）を主走査方向、すなわち、図３６中左右に移動し、また、記録用紙Ｐを副走査方向、すなわち、図３６中下方に移動することにより、インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）１は、ホストコンピュータ８から入力された印刷データ（印字データ）に基づいて所定の画像などを記録用紙Ｐに印刷（記録）する。
【０１９２】
図３７は、図３６に示すワイパ３００とヘッドユニット３５との位置関係を示す図である。この図３７において、ヘッドユニット３５とワイパ３００は、図３６に示すインクジェットプリンタ１の図中下側から上側を見た場合の側面図の一部として示される。ワイパ３００は、図３７（ａ）に示すように、ヘッドユニット３５のノズル面、すなわち、ヘッドユニット３５のノズルプレート１５０と当接可能なように、上下移動可能に配置される。
【０１９３】
ここで、ワイパ３００を利用する回復処理であるワイピング処理について説明する。ワイピング処理を行う際、図３７（ａ）に示すように、ノズル面（ノズルプレート１５０）よりもワイパ３００の先端が上側に位置するように図示しない駆動装置によってワイパ３００は上方に移動される。この場合において、キャリッジモータ４１を駆動して図中左方向（矢印の方向）にヘッドユニット３５を移動させると、ワイピング部材３０１がノズルプレート１５０（ノズル面）に当接することになる。
【０１９４】
なお、ワイピング部材３０１は可撓性のゴム部材等から構成されるので、図３７（ｂ）に示すように、ワイピング部材３０１のノズルプレート１５０と当接する先端部分は撓み、その先端部によってノズルプレート１５０（ノズル面）の表面をクリーニング（拭き掃除）する。これにより、ノズルプレート１５０（ノズル面）に付着した紙粉などの異物（例えば、紙粉、空気中に浮遊するごみ、ゴムの切れ端など）を除去することができる。また、このような異物の付着状態に応じて（異物が多く付着している場合には）、ヘッドユニット３５にワイパ３００の上方を往復移動させることによって、ワイピング処理を複数回実施することもできる。
【０１９５】
図３８は、ポンプ吸引処理時における、ヘッドユニット３５と、キャップ３１０およびポンプ３２０との関係を示す図である。チューブ３２１は、ポンピング処理（ポンプ吸引処理）におけるインク排出路を形成するものであり、その一端は、上述のように、キャップ３１０の底部に接続され、他端は、チューブポンプ３２０を介して排インクカートリッジ３４０に接続されている。
【０１９６】
キャップ３１０の内部底面には、インク吸収体３３０が配置されている。このインク吸収体３３０は、ポンプ吸引処理やフラッシング処理においてインクジェットヘッド１００のノズル１１０から吐出されるインクを吸収して、一時貯蔵する。なお、インク吸収体３３０によって、キャップ３１０内へのフラッシング動作時に、吐出された液滴が跳ね返ってノズルプレート１５０を汚すことを防止することができる。
【０１９７】
図３９は、図３８に示すチューブポンプ３２０の構成を示す概略図である。この図３９（Ｂ）に示すように、チューブポンプ３２０は、回転式ポンプであり、回転体３２２と、その回転体３２２の円周部に配置された４つのローラ３２３と、ガイド部材３５０とを備えている。なお、ローラ３２３は、回転体３２２により支持されており、ガイド部材３５０のガイド３５１に沿って円弧状に載置された可撓性のチューブ３２１を加圧するものである。
【０１９８】
このチューブポンプ３２０は、軸３２２ａを中心にして回転体３２２を図３９に示す矢印Ｘ方向に回転させることにより、チューブ３２１に当接している１つまたは２つのローラ３２３が、Ｙ方向に回転しながら、ガイド部材３５０の円弧状のガイド３５１に載置されたチューブ３２１を順次加圧する。これにより、チューブ３２１が変形し、このチューブ３２１内に発生した負圧により、各インクジェットヘッド１００のキャビティ１４１内のインク（液状材料）がキャップ３１０を介して吸引され、気泡が混入し、あるいは乾燥により増粘した不要なインクがノズル１１０を介して、インク吸収体３３０に排出され、このインク吸収体３３０に吸収された排インクがチューブポンプ３２０を介して排インクカートリッジ３４０（図３８参照）に排出される。
【０１９９】
なお、このチューブポンプ３２０は、図示しないパルスモータなどのモータにより駆動される。パルスモータは、制御部６により制御される。チューブポンプ３２０の回転制御に対する駆動情報、例えば、回転速度、回転数が記述されたルックアップテーブル、シーケンス制御が記述された制御プログラムなどは、制御部６のＰＲＯＭ６４などに格納されており、これらの駆動情報に基づいて、制御部６のＣＰＵ６１によってチューブポンプ３２０の制御が行われている。
【０２００】
次に、回復手段２４の動作（吐出異常回復処理）を説明する。図４０は、本発明のインクジェットプリンタ１（液滴吐出装置）における吐出異常回復処理を示すフローチャートである。上述の吐出異常検出・判定処理（図２４のフローチャート参照）において吐出異常のノズル１１０が検出され、その原因が判定されると、印刷動作（印字動作）などを行っていない所定のタイミングで、ヘッドユニット３５が所定の待機領域（例えば、図３６においてヘッドユニット３５のノズルプレート１５０をキャップ３１０で覆う位置、あるいは、ワイパ３００によるワイピング処理を実施可能な位置）まで移動されて、吐出異常回復処理が実行される。
【０２０１】
まず、制御部６は、図２４のステップＳ１０７において制御部６のＥＥＰＲＯＭ６２に保存された各ノズル１１０に対応する判定結果を読み出す（ステップＳ９０１）。ステップＳ９０２において、制御部６は、この読み出した判定結果に吐出異常のノズル１１０があるか否かを判定する。そして、吐出異常のノズル１１０がないと判定された場合、すなわち、すべてのノズル１１０から正常に液滴が吐出された場合には、そのまま、この吐出異常回復処理を終了する。
【０２０２】
一方、いずれかのノズル１１０が吐出異常であったと判定された場合には、ステップＳ９０３において、制御部６は、その吐出異常と判定されたノズル１１０が紙粉付着であるか否かを判定する。そして、そのノズル１１０の出口付近に紙粉が付着していないと判定された場合には、ステップＳ９０５に移行し、紙粉が付着していると判定された場合には、上述のワイパ３００によるノズルプレート１５０へのワイピング処理を実行する（ステップＳ９０４）。
【０２０３】
ステップＳ９０５において、続いて、制御部６は、上記吐出異常と判定されたノズル１１０が気泡混入であるか否かを判定する。そして、気泡混入でないと判定された場合には、制御部６は、上記計測手段１７によって計測された振動板１２１の残留振動の周期の長短に基づいて、チューブポンプ３２０によるポンプ吸引処理または吐出異常と判定されたノズル１１０のみもしくはすべてのノズル１１０に対するフラッシング処理を実行し（ステップＳ９０６）、この吐出異常回復処理を終了する。
【０２０４】
一方、気泡混入であると判定された場合には、制御部６は、気泡量Ｖが、０．６Ｖａ（閾値）より少ないか否かを判断し、気泡量Ｖが、０．６Ｖａ以上の場合は、下記ステップＳ９０９において、チューブポンプ３２０によるポンプ吸引処理を実行する。
この場合、まず、下記表２に示す、キャビティ１４１内の気泡量Ｖと、ポンプ吸引処理における吸引時間および吸引圧力（ポンプ吸引処理の条件）との関係を表すテーブルに基づいて、気泡量Ｖに対応する吸引時間および吸引圧力を求め、その吸引時間および吸引圧力を読み込む（ステップＳ９０８）。
【０２０５】
【表２】

【０２０６】
上記表２に示すように、気泡量Ｖが多い程、ポンプ吸引処理における吸引時間は、長く、また、吸引圧力は、高く設定されている。
次いで、チューブポンプ３２０によるポンプ吸引処理を実行し（ステップＳ９０９）、この吐出異常回復処理を終了する。このチューブポンプ３２０による吸引は、前記読み込んだ吸引圧力で前記読み込んだ吸引時間だけ行われる。
前記吸引圧力の設定は、例えば、チューブポンプ３２０の回転体３２２の回転速度（回転数）を所定値に調整することによりなされる。
【０２０７】
なお、チューブポンプ３２０に換えて、例えば、ピストン式吸引ポンプを用いる場合には、前記吸引圧力の設定は、例えば、そのピストンのストロークを所定値に調整することによりなされる。
また、気泡量Ｖが、０．６Ｖａより少ない場合は、下記ステップＳ９１１において、吐出異常と判定されたノズル１１０に対するフラッシング処理を実行する。
この場合、まず、上記表２に示す、キャビティ１４１内の気泡量Ｖと、フラッシング処理における液滴の吐出回数（フラッシング処理の条件）との関係を表すテーブルに基づいて、気泡量Ｖに対応する吐出回数（フラッシング回数）を求め、その吐出回数を読み込む（ステップＳ９１０）。
【０２０８】
上記表２に示すように、気泡量Ｖが多い程、フラッシング処理における液滴の吐出回数は、多く設定されている。
次いで、フラッシング処理を実行する（ステップＳ９１１）。このフラッシング処理における液滴の吐出は、前記読み込んだ吐出回数だけ行われる。
次いで、気泡混入による吐出異常（気泡）が解消したか否かを判別する（ステップＳ９１２）。
【０２０９】
このステップＳ９１２での判別は、前記ステップＳ９１１のフラッシング処理における振動板１２１の残留振動を利用して、前述した吐出異常検出・判定処理を実行して、行う。
なお、前記ステップＳ９１１のフラッシング処理とは別に、前述した吐出異常検出・判定処理を実行してもよい。
【０２１０】
気泡混入による吐出異常が解消した場合には、この吐出異常回復処理を終了する。
一方、気泡混入による吐出異常が解消しない場合には、チューブポンプ３２０によるポンプ吸引処理を実行し（ステップＳ９１３）、この吐出異常回復処理を終了する。このポンプ吸引処理の条件は、気泡量Ｖが１．０Ｖａの場合と同一とする。
【０２１１】
なお、図４０に示すフローチャートでは、気泡量Ｖが閾値と同一のとき、ポンプ吸引処理を実行するようになっているが、気泡量Ｖが閾値と同一のとき、フラッシング処理を実行するようにしてもよい。
また、前記ステップＳ９０９およびステップＳ９１３における気泡混入による吐出異常の場合のポンプ吸引処理では、図示しないが、例えば、キャップ３１０内が複数に区画（細分化）され、複数の単位キャップが形成されており、各単位キャップ毎に、吸引の有無や、ポンプ吸引処理の条件を設定（調整）し得るように構成されたポンプ吸引装置を用いてもよい。
この場合、例えば、全ノズル１１０（インクジェットヘッド１００）を、所定の複数のノズル１００毎にグループ分けし、各グループに、それぞれ、前記単位キャップが対応するように構成してもよい。これにより、各グループ毎に、吸引の有無や、ポンプ吸引処理の条件を任意に設定することができる。
【０２１２】
この場合、例えば、各色毎にグループ分けすると、各色のヘッドユニット３５に、それぞれ、前記単位キャップが対応する。これにより、各色のヘッドユニット３５毎に、吸引の有無や、ポンプ吸引処理の条件を任意に設定することができる。
また、例えば、各ノズル１１０（インクジェットヘッド１００）に、それぞれ、前記単位キャップが対応するように構成してもよい。これにより、各ノズル１１０毎に、吸引の有無や、ポンプ吸引処理の条件を任意に設定することができる。特に、吐出異常と判定されたノズル１１０のみに対し、ポンプ吸引処理を実行することができ、その吐出異常と判定されたノズル１１０に対し、それぞれ、ポンプ吸引処理の条件を任意に設定することができる。
【０２１３】
また、このインクジェットプリンタ１では、気泡量Ｖに応じて、前記吐出異常の検出を行う間隔（時間間隔）、特に、気泡量の検出を行う間隔を設定する。この場合、気泡量Ｖが多い程、前記検出間隔を短く設定する。
これにより、検出間隔を最適値に設定することができ、スループットが向上する。
【０２１４】
以下、代表的に、気泡量Ｖに応じて、気泡量の検出を行う間隔を設定する場合について説明する。
図４２は、気泡量の検出間隔を気泡量Ｖに応じて設定し、気泡量の検出を行う処理を示すフローチャートである。
電源が投入されると（電源がＯＮすると）、図４２に示す処理が実行され、まず、フラッシング処理を行って、前述したように、振動板１２１の残留振動の周期Ｔｗを測定する（ステップＳＴ１０１）。
【０２１５】
次いで、下記表３に示す、キャビティ１４１内の気泡量Ｖと、振動板１２１の残留振動の周期Ｔｗと、気泡量の検出間隔Ｔｄとの関係を表すテーブルに基づいて、残留振動の周期Ｔｗに対応する気泡量Ｖおよび検出間隔Ｔｄを求め、その気泡量Ｖおよび検出間隔Ｔｄを読み込む（ステップＳＴ１０２）。
なお、下記表３中の中心値Ｔｒｃは、正常吐出時の残留振動の周期（所定の範囲）Ｔｒの中心値である。
【０２１６】
【表３】

【０２１７】
次いで、経過時間が前記読み込まれた検出間隔Ｔｄを経過した（経過時間＞Ｔｄ）か否かを判断し（ステップＳＴ１０３）、経過時間が検出間隔Ｔｄを経過していない場合は、電源がＯＦＦしたか否かを判断し（ステップＳＴ１０４）、電源がＯＦＦしていなければ、ステップＳＴ１０３に戻り、再度、ステップＳＴ１０３以降を実行する。
【０２１８】
そして、経過時間が検出間隔Ｔｄを経過した場合は、ステップＳＴ１０１に戻り、再度、ステップＳＴ１０１以降を実行する。すなわち、フラッシング処理を行って、前述したように、残留振動の周期Ｔｗを測定し（ステップＳＴ１０１）、上記表３に示すテーブルに基づいて、残留振動の周期Ｔｗに対応する気泡量Ｖおよび検出間隔Ｔｄを求め、その気泡量Ｖおよび検出間隔Ｔｄを読み込み（ステップＳＴ１０２）、この後、ステップＳＴ１０３以降を実行する。
このように、検出された気泡量Ｖに基づいて、次回の気泡量の検出までの検出間隔が設定され、電源がＯＦＦすると、この処理を終了する。
【０２１９】
以上述べたように、このインクジェットプリンタ１によれば、キャビティ１４１内への気泡混入による吐出異常（ヘッド異常）の程度、すなわち、キャビティ１４１内の気泡量を精度良く検出（推定）することができる。
また、振動板１２１の残留振動の周期（振動パターン）に基づいて気泡量を検するので、構造が簡易であり、また、インクジェットプリンタ１の小型化を図ることができる。
【０２２０】
また、検出された気泡量に応じて、適切な回復処理を実行することができる。すなわち、フラッシング処理と、ポンプ吸引処理とを適切に選択して、回復処理を行うことができる。
また、フラッシング処理における吐出回数（フラッシング回数）を最適化でき、これにより、スループットが向上し、また、排インク量を減少させることができる。
【０２２１】
また、ポンプ吸引処理における吸引時間や、吸引圧力を最適化でき、これにより、スループットが向上し、また、排インク量を減少させることができる。
また、吐出異常の原因を判別することができ、その吐出異常の原因に対応する適切な回復処理（フラッシング処理、ポンプ吸引処理及びワイピング処理のいずれか又は２つ）を実行することができるので、従来の液滴吐出装置におけるシーケンシャルな回復処理とは異なり、回復処理を行った際に発生する無駄な排インクを減らすことができ、それによって、インクジェットプリンタ１全体のスループットの低下又は悪化を防止することができる。
【０２２２】
また、従来の吐出異常を検出可能な液滴吐出装置に比べ、他の部品（例えば、光学式のドット抜け検出装置など）を必要としないので、インクジェットヘッド１００（ヘッドユニット３５）、ひいては、インクジェットプリンタ１全体のサイズを大きくすることなく吐出異常を検出することができるとともに、吐出異常（ドット抜け）検出を行うことができるインクジェットプリンタ１の製造コストを低く抑えることができる。
【０２２３】
また、インク滴吐出動作後の振動板１２１の残留振動を用いて吐出異常を検出しているので、印字動作の途中でも吐出異常を検出することができる。
なお、本発明では、インク滴（液滴）を吐出しない程度に静電アクチュエータ（アクチュエータ）１２０を駆動して（空打ちをして）、吐出異常（ヘッド異常）、その原因、キャビティ１４１内への気泡混入による吐出異常の程度（キャビティ１４１内へ混入した気泡量）を検出してもよい。
【０２２４】
＜第２実施形態＞
次に、本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例について説明する。図４３〜図４６は、それぞれ、インクジェットヘッド（ヘッドユニット）の他の構成例の概略を示す断面図である。以下、これらの図に基づいて説明するが、前述した実施形態と相違する点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【０２２５】
図４３に示すインクジェットヘッド１００Ａは、圧電素子２００の駆動により振動板２１２が振動し、キャビティ２０８内のインク（液体）がノズル２０３から吐出するものである。ノズル（孔）２０３が形成されたステンレス鋼製のノズルプレート２０２には、ステンレス鋼製の金属プレート２０４が接着フィルム２０５を介して接合されており、さらにその上に同様のステンレス鋼製の金属プレート２０４が接着フィルム２０５を介して接合されている。そして、その上には、連通口形成プレート２０６およびキャビティプレート２０７が順次接合されている。
【０２２６】
ノズルプレート２０２、金属プレート２０４、接着フィルム２０５、連通口形成プレート２０６およびキャビティプレート２０７は、それぞれ所定の形状（凹部が形成されるような形状）に成形され、これらを重ねることにより、キャビティ２０８およびリザーバ２０９が形成される。キャビティ２０８とリザーバ２０９とは、インク供給口２１０を介して連通している。また、リザーバ２０９は、インク取り入れ口２１１に連通している。
【０２２７】
キャビティプレート２０７の上面開口部には、振動板２１２が設置され、この振動板２１２には、下部電極２１３を介して圧電素子（ピエゾ素子）２００が接合されている。また、圧電素子２００の下部電極２１３と反対側には、上部電極２１４が接合されている。ヘッドドライブ２１５は、駆動電圧波形を生成する駆動回路を備え、上部電極２１４と下部電極２１３との間に駆動電圧波形を印加（供給）することにより、圧電素子２００が振動し、それに接合された振動板２１２が振動する。この振動板２１２の振動によりキャビティ２０８の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２０８内に充填されたインク（液体）がノズル２０３より液滴として吐出する。
液滴の吐出によりキャビティ２０８内で減少した液量は、リザーバ２０９からインクが供給されて補給される。また、リザーバ２０９へは、インク取り入れ口２１１からインクが供給される。
【０２２８】
図４４に示すインクジェットヘッド１００Ｂも前記と同様に、圧電素子２００の駆動によりキャビティ２２１内のインク（液体）がノズルから吐出するものである。このインクジェットヘッド１００Ｂは、一対の対向する基板２２０を有し、両基板２２０間に、複数の圧電素子２００が所定間隔をおいて間欠的に設置されている。
【０２２９】
隣接する圧電素子２００同士の間には、キャビティ２２１が形成されている。キャビティ２２１の図４４中前方にはプレート（図示せず）、後方にはノズルプレート２２２が設置され、ノズルプレート２２２の各キャビティ２２１に対応する位置には、ノズル（孔）２２３が形成されている。
各圧電素子２００の一方の面および他方の面には、それぞれ、一対の電極２２４が設置されている。すなわち、１つの圧電素子２００に対し、４つの電極２２４が接合されている。これらの電極２２４のうち所定の電極間に所定の駆動電圧波形を印加することにより、圧電素子２００がシェアモード変形して振動し（図４４において矢印で示す）、この振動によりキャビティ２２１の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２２１内に充填されたインク（液体）がノズル２２３より液滴として吐出する。すなわち、インクジェットヘッド１００Ｂでは、圧電素子２００自体が振動板として機能する。
【０２３０】
図４５に示すインクジェットヘッド１００Ｃも前記と同様に、圧電素子２００の駆動によりキャビティ２３３内のインク（液体）がノズル２３１から吐出するものである。このインクジェットヘッド１００Ｃは、ノズル２３１が形成されたノズルプレート２３０と、スペーサ２３２と、圧電素子２００とを備えている。圧電素子２００は、ノズルプレート２３０に対しスペーサ２３２を介して所定距離離間して設置されており、ノズルプレート２３０と圧電素子２００とスペーサ２３２とで囲まれる空間にキャビティ２３３が形成されている。
【０２３１】
圧電素子２００の図４５中上面には、複数の電極が接合されている。すなわち、圧電素子２００のほぼ中央部には、第１電極２３４が接合され、その両側部には、それぞれ第２の電極２３５が接合されている。第１電極２３４と第２電極２３５との間に所定の駆動電圧波形を印加することにより、圧電素子２００がシェアモード変形して振動し（図４５において矢印で示す）、この振動によりキャビティ２３３の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２３３内に充填されたインク（液体）がノズル２３１より液滴として吐出する。すなわち、インクジェットヘッド１００Ｃでは、圧電素子２００自体が振動板として機能する。
【０２３２】
図４６に示すインクジェットヘッド１００Ｄも前記と同様に、圧電素子２００の駆動によりキャビティ２４５内のインク（液体）がノズル２４１から吐出するものである。このインクジェットヘッド１００Ｄは、ノズル２４１が形成されたノズルプレート２４０と、キャビティプレート２４２と、振動板２４３と、複数の圧電素子２００を積層してなる積層圧電素子２０１とを備えている。
【０２３３】
キャビティプレート２４２は、所定の形状（凹部が形成されるような形状）に成形され、これにより、キャビティ２４５およびリザーバ２４６が形成される。キャビティ２４５とリザーバ２４６とは、インク供給口２４７を介して連通している。また、リザーバ２４６は、インク供給チューブ３１１を介してインクカートリッジ３１と連通している。
【０２３４】
積層圧電素子２０１の図４６中下端は、中間層２４４を介して振動板２４３と接合されている。積層圧電素子２０１には、複数の外部電極２４８および内部電極２４９が接合されている。すなわち、積層圧電素子２０１の外表面には、外部電極２４８が接合され、積層圧電素子２０１を構成する各圧電素子２００同士の間（または各圧電素子の内部）には、内部電極２４９が設置されている。この場合、外部電極２４８と内部電極２４９の一部が、交互に、圧電素子２００の厚さ方向に重なるように配置される。
【０２３５】
そして、外部電極２４８と内部電極２４９との間にヘッドドライブ２４９より駆動電圧波形を印加することにより、積層圧電素子２０１が図４６中の矢印で示すように変形して（図４６中上下方向に伸縮して）振動し、この振動により振動板２４３が振動する。この振動板２４３の振動によりキャビティ２４５の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２４５内に充填されたインク（液体）がノズル２４１より液滴として吐出する。
液滴の吐出によりキャビティ２４５内で減少した液量は、リザーバ２４６からインクが供給されて補給される。また、リザーバ２４６へは、インクカートリッジ３１からインク供給チューブ３１１を介してインクが供給される。
【０２３６】
以上のような圧電素子を備えるインクジェットヘッド１００Ａ〜１００Ｄにおいても、前述した静電容量方式のインクジェットヘッド１００と同様にして、振動板または振動板として機能する圧電素子の残留振動に基づき、液滴吐出の異常を検出しあるいはその異常の原因を特定することができる。なお、インクジェットヘッド１００Ｂおよび１００Ｃにおいては、キャビティに面した位置にセンサとしての振動板（残留振動検出用の振動板）を設け、この振動板の残留振動を検出するような構成とすることもできる。
【０２３７】
＜第３実施形態＞
次に、本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例について説明する。図４７は、ヘッドユニット１００Ｈの構成を示す斜視図、図４８は、図４７に示すヘッドユニット１００Ｈの１色のインク（１つのキャビティ）に対応する概略的な断面図である。以下、これらの図に基づいて説明するが、前述した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【０２３８】
これらの図に示すヘッドユニット１００Ｈは、いわゆる膜沸騰インクジェット方式（サーマルジェット方式）によるもので、支持板４１０と、基板４２０と、外壁４３０および隔壁４３１と、天板４４０とが、図４７および図４８中下側からこの順に接合された構成のものである。
基板４２０と天板４４０とは、外壁４３０および等間隔で平行に配置された複数（図示の例では６枚）の隔壁４３１を介して所定の間隔をおいて設置されている。そして、基板４２０と天板４４０との間には、隔壁４３１によって区画された複数（図示の例では５個）のキャビティ（圧力室：インク室）４３２が形成されている。各キャビティ４３２は、短冊状（直方体状）をなしている。
【０２３９】
また、図４７および図４８に示すように、各キャビティ４３２の図４８中左側端部（図４７中上端）は、ノズルプレート（前板）４３３により覆われている。このノズルプレート４３３には、各キャビティ４３２に連通するノズル（孔）４３４が形成されており、このノズル４３４からインク（液状材料）が吐出する。
図４７では、ノズルプレート４３３に対しノズル４３４が直線的に、すなわち列状に配置されているが、ノズルの配置パターンはこれに限定されないことは言うまでもない。列状に配置されたこのノズル４３４のピッチは、印刷精度（ｄｐｉ）等に応じて適宜設定することができる。
【０２４０】
なお、ノズルプレート４３３を設けず、各キャビティ４３２の図４７中上端（図４８中左端）が開放しており、この開放した開口がノズルとなるような構成のものでもよい。
また、天板４４０には、インク取り入れ口４４１が形成され、該インク取り入れ口には、インク供給チューブ３１１を介して、インクカートリッジ３１に接続されている。なお、図示されていないが、インク取り入れ口４４１とインクカートリッジ３１との間に、ダンパ室（ゴムからなるダンパを備え、その変形により室内の容積が変化する）を設けることもできる。これにより、キャリッジ３２が往復走行する際のインクの揺れやインク圧の変化をダンパ室が吸収し、ヘッドユニット１００Ｈに所定量のインクを安定的に供給することができる。
【０２４１】
支持板４１０、外壁４３０、隔壁４３１、天板４４０およびノズルプレート４３３は、それぞれ、例えばステンレス鋼等の各種金属材料や各種樹脂材料、各種セラミックス等で構成されている。また、基板４２０は、例えば、シリコン等で構成されている。
基板４２０の各キャビティ４３２の各キャビティ４３２に対応する箇所には、それぞれ、発熱体４５０が設置（埋設）されている。各発熱体４５０は、ヘッドドライバ（通電手段）４５２により、それぞれ別個に通電され、発熱する。ヘッドドライバ４５２は、制御部６から入力される印字信号（印字データ）に応じ、発熱体４５０の駆動信号として例えばパルス状の信号を出力する。
【０２４２】
また、発熱体４５０のキャビティ４３２側の面は、保護膜（耐キャビテーション膜）４５１で覆われてる。この保護膜４５１は、発熱体４５０がキャビティ４３２内のインクと直接接触するのを防止するために設けられたものである。この保護膜４５１を設けることにより、発熱体４５０がインクと接触することによる変質、劣化等を防止することができる。
【０２４３】
基板４２０の各発熱体４５０の近傍であって、各キャビティ４３２に対応する箇所には、それぞれ、凹部４６０が形成されている。この凹部４６０は、例えばエッチング、打ち抜き等の方法により形成することができる。
凹部４６０のキャビティ４３２側を遮蔽するように振動板４６１が設置されている。この振動板４６１は、キャビティ４３２内の圧力（液圧）の変化に追従して図４８中の上下方向に弾性変形（弾性変位）する。
振動板４６１の構成材料や厚さは、特に限定されず、適宜設定される。
【０２４４】
一方、凹部４６０の他方の側は、支持板４１０により覆われており、該支持板４１０の図４８中上面の各振動板４６１に対応する箇所には、それぞれ、セグメント電極４６２が設置されている。
振動板４６１とセグメント電極４６２とは、所定の間隙距離をおいてほぼ平行に配置されている。振動板４６１とセグメント電極４６２との間の間隙距離（ギャップ長ｇ）は、特に限定されず、適宜設定される。わずかな間隔距離を隔てて振動板４６１とセグメント電極４６２とを配置することにより、平行平板コンデンサを形成することができる。そして、前述したように、振動板４６１がキャビティ４３２内の圧力に追従して図４８中の上下方向に弾性変形すると、それに応じて振動板４６１とセグメント電極４６２と間隙距離が変化し、前記平行平板コンデンサの静電容量Ｃが変化する。この静電容量Ｃの変化は、振動板４６１とセグメント電極４６２とにそれぞれ導通する共通電極４７０と外部セグメント電極４７１との電圧差の変化として現れるので、前述したように、これを検出することにより、振動板４６１の残留振動（減衰振動）を知ることができる。
【０２４５】
基板４２０のキャビティ４３２外には、共通電極４７０が形成されている。また、支持板４１０のキャビティ４３２外には、外部セグメント電極４７１が形成されている。
セグメント電極４６２、共通電極４７０および外部セグメント電極４７１の構成材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、金、胴、またはこれらを含む合金等が挙げられる。また、セグメント電極４６２、共通電極４７０および外部セグメント電極４７１は、それぞれ、例えば金属箔の接合、メッキ、蒸着、スパッタリング等の方法により形成することができる。
【０２４６】
各振動板４６１と共通電極４７０とは、導体４７５により電気的に接続され、各セグメント電極４６２と各外部セグメント電極４７１とは、導体４７６により電気的に接続されている。
導体４７５、４７６としては、それぞれ、▲１▼金属線等の導線を配設したもの、▲２▼基板４２０または支持板４１０の表面に例えば金、銅等の導電性材料よりなる薄膜を形成したもの、あるいは、▲３▼基板４２０等の導体形成部位にイオンドーピング等を施して導電性を付与したもの等が挙げられる。
【０２４７】
以上のようなヘッドユニット１００Ｈは、図４８中の上下方向に複数重ねて（他段に）配置することができる。図４９では、４色のインク（インクカートリッジ３１）を適用した場合におけるノズル４３４の配置の例を示すが、この場合、複数のヘッドユニット１００Ｈを例えば主走査方向に重ねて配置し、それらの前面に１枚のノズルプレート４３３を接合した構成とすることができる。
ノズルプレート４３３上におけるノズル４３４の配置パターンは、特に限定されないが、図４９に示すように、隣り合うノズル列において、ノズル４３４が半ピッチずれたように配置することができる。
【０２４８】
次に、ヘッドユニット１００Ｈの作用（作動原理）について説明する。
ヘッドドライバ３３から駆動信号（パルス信号）が出力されて発熱体４５０に通電されると、発熱体４５０は、瞬時に３００℃以上の温度に発熱する。これにより、保護膜４５１上に膜沸騰による気泡（後述する不吐出の原因となるキャビティ内に混入、発生する気泡とは異なる）４８０が発生し、該気泡４８０は瞬時に膨張する。これにより、キャビティ４３２内に満たされたインク（液状材料）の液圧が増大し、インクの一部がノズル４３４から液滴として吐出される。
【０２４９】
インクの液滴が吐出された直後、気泡４８０は急激に収縮し、元の状態に戻る。このときのキャビティ４３２内の圧力変化により振動板４６１が弾性変形して、次の駆動信号が入力され再びインク滴が吐出されるまでの間、減衰振動（残留振動）を生じる。
振動板４６１が減衰振動を生じると、それに応じて、振動板４６１と、これと対向するセグメント電極４６２との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化は、共通電極４７０と外部セグメント電極４７１との電圧差の変化として現れるが、これを読み取ることにより、インク滴の不吐出またはその原因を検出、特定することができる。すなわち、ノズル４３４からインク滴が正常に吐出されたときの共通電極４７０と外部セグメント電極４７１との電圧差の変化（静電容量の変化）の様子（パターン）と比較することにより、インク滴が正常に吐出されたか否かを判定することができ、また、インク滴の不吐出の原因毎の様子（パターン）とそれぞれ比較し、特定することにより、インク滴の不吐出の原因を判定することができる。
インク滴の吐出によりキャビティ４３２内で減少した液量は、インク取り入れ口４４１から新たなインクがキャビティ４３２内に供給されて補給される。このインクは、インクカートリッジ３１からインク供給チューブ３１１内を通って供給される。
【０２５０】
以上、本発明の液滴吐出装置及び気泡量検出方法を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、液滴吐出ヘッドあるいは液滴吐出装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、本発明の液滴吐出装置に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【０２５１】
なお、本発明の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド（上述の実施形態では、インクジェットヘッド１００）から吐出する吐出対象液（液滴）としては、特に限定されず、例えば以下のような各種の材料を含む液体（サスペンション、エマルション等の分散液を含む）とすることができる。すなわち、カラーフィルタのフィルタ材料を含むインク、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置におけるＥＬ発光層を形成するための発光材料、電子放出装置における電極上に蛍光体を形成するための蛍光材料、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）装置における蛍光体を形成するための蛍光材料、電気泳動表示装置における泳動体を形成する泳動体材料、基板Ｗの表面にバンクを形成するためのバンク材料、各種コーティング材料、電極を形成するための液状電極材料、２枚の基板間に微小なセルギャップを構成するためのスペーサを構成する粒子材料、金属配線を形成するための液状金属材料、マイクロレンズを形成するためのレンズ材料、レジスト材料、光拡散体を形成するための光拡散材料などである。
また、本発明は、振動板を有する複数の液滴吐出ヘッドを備える、あらゆる方式（形態）の液滴吐出装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液滴吐出装置の一種であるインクジェットプリンタの構成を示す概略図である。
【図２】本発明のインクジェットプリンタの主要部を概略的に示すブロック図である。
【図３】図１に示すヘッドユニット（インクジェットヘッド）の概略的な断面図である。
【図４】図１に示す１色のインクに対応するヘッドユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図５】４色インクを用いるヘッドユニットのノズルプレートのノズル配置パターンの一例である。
【図６】図３のＩＩＩ−ＩＩＩ断面の駆動信号入力時の各状態を示す状態図である。
【図７】図３の振動板の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す回路図である。
【図８】図３の振動板の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフである。
【図９】図３のキャビティ内に気泡が混入した場合のノズル付近の概念図である。
【図１０】キャビティへの気泡混入によりインク滴が吐出しなくなった状態における残留振動の計算値及び実験値を示すグラフである。
【図１１】図３のノズル付近のインクが乾燥により固着した場合のノズル付近の概念図である。
【図１２】ノズル付近のインクの乾燥増粘状態における残留振動の計算値及び実験値を示すグラフである。
【図１３】図３のノズル出口付近に紙粉が付着した場合のノズル付近の概念図である。
【図１４】ノズル出口に紙粉が付着した状態における残留振動の計算値及び実験値を示すグラフである。
【図１５】ノズル付近に紙粉が付着した前後におけるノズルの状態を示す写真である。
【図１６】図３に示す吐出異常検出手段の概略的なブロック図である。
【図１７】図３の静電アクチュエータを平行平板コンデンサとした場合の概念図である。
【図１８】図３の静電アクチュエータから構成されるコンデンサを含む発振回路の回路図である。
【図１９】図１６に示す吐出異常検出手段のＦ／Ｖ変換回路の回路図である。
【図２０】発振回路から出力する発振周波数に基づく各部の出力信号などのタイミングを示すタイミングチャートである。
【図２１】固定時間ｔｒ及びｔ１の設定方法を説明するための図である。
【図２２】図１６の波形整形回路の回路構成を示す回路図である。
【図２３】駆動回路と検出回路との切替手段の概略を示すブロック図である。
【図２４】吐出異常検出・判定処理を示すフローチャートである。
【図２５】残留振動検出処理を示すフローチャートである。
【図２６】吐出異常判定処理を示すフローチャートである。
【図２７】複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段が１つの場合）である。
【図２８】複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段の数がインクジェットヘッドの数と同じ場合）である。
【図２９】複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段の数がインクジェットヘッドの数と同じであり、印字データがあるときに吐出異常検出を行う場合）である。
【図３０】複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（吐出異常検出手段の数がインクジェットヘッドの数と同じであり、各インクジェットヘッドを巡回して吐出異常検出を行う場合）である。
【図３１】図２７に示すインクジェットプリンタのフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【図３２】図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタのフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【図３３】図３０に示すインクジェットプリンタのフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【図３４】図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタの印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【図３５】図３０に示すインクジェットプリンタの印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【図３６】図１に示すインクジェットプリンタの上部から見た概略的な構造（一部省略）を示す図である。
【図３７】図３６に示すワイパとヘッドユニットとの位置関係を示す図である。
【図３８】ポンプ吸引処理時における、ヘッドユニットと、キャップ及びポンプとの関係を示す図である。
【図３９】図３８に示すチューブポンプの構成を示す概略図である。
【図４０】本発明のインクジェットプリンタにおける吐出異常回復処理を示すフローチャートである。
【図４１】キャビティ内の気泡量が多い場合と、少ない場合との残留振動を示すグラフである。
【図４２】気泡量の検出間隔を気泡量Ｖに応じて設定し、気泡量の検出を行う処理を示すフローチャートである。
【図４３】本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
【図４４】本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
【図４５】本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
【図４６】本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
【図４７】本発明におけるヘッドユニットの他の構成例を示す斜視図である。
【図４８】図４７に示すヘッドユニットの概略的な断面図である。
【図４９】４色インクを用いるヘッドユニットのノズルプレートにおけるノズルの配置パターンの一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１……インクジェットプリンタ ２……装置本体 ２１……トレイ ２２……排紙口 ３……印字手段 ３１……インクカートリッジ ３１１……インク供給チューブ ３２……キャリッジ ３３……ヘッドドライバ ３４……連結部 ３５……ヘッドユニット ４……印刷装置 ４１……キャリッジモータ ４２……往復動機構 ４２１……タイミングベルト ４２２……キャリッジガイド軸 ４３……キャリッジモータドライバ ４４……プーリ ５……給紙装置 ５１……給紙モータ ５２……給紙ローラ ５２ａ……従動ローラ ５２ｂ……駆動ローラ ５３……給紙モータドライバ ６……制御部 ６１……ＣＰＵ ６２……ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段） ６３……ＲＡＭ ６４……ＰＲＯＭ ７……操作パネル ８……ホストコンピュータ ９……ＩＦ １０、１０ａ〜１０ｅ……吐出異常検出手段 １１……発振回路 １１１……シュミットトリガインバータ １１２……抵抗素子 １２……Ｆ／Ｖ変換回路 １３……定電流源 １４……バッファ １５……波形整形回路 １５１……増幅器（オペアンプ） １５２……比較器（コンパレータ） １６……残留振動検出手段 １７……計測手段 １８……駆動回路 １８１……駆動波形生成手段 １８２……吐出選択手段 １８２ａ……シフトレジスタ １８２ｂ……ラッチ回路 １８２ｃ……ドライバ １９……切替制御手段 １９ａ……切替選択手段 １９１……セレクタ ２０……判定手段 ２３、２３ａ〜２３ｅ……切替手段 ２４……回復手段 １００、１００Ａ〜１００Ｄ、１００ａ〜１００ｅ……インクジェットヘッド １００Ｈ……ヘッドユニット １１０‥‥ノズル １２０……静電アクチュエータ １２１……振動板（底壁） １２２……セグメント電極 １２３……絶縁層 １２４……共通電極 １２４ａ……入力端子 １３０……ダンパ室 １３１……インク取入れ口１３２……ダンパ １４０……シリコン基板 １４１……キャビティ １４２……インク供給口 １４３……リザーバ １４４……側壁 １５０……ノズルプレート １６０……ガラス基板 １６１……凹部 １６２……対向壁 １７０……基体 ２００……圧電素子 ２０１……積層圧電素子 ２０２、２２２、２３０、２４０……ノズルプレート ２０３、２２３、２３１、２４１……ノズル ２０４……金属プレート ２０５……接着フィルム ２０６……連通口形成プレート ２０７、２４２……キャビティプレート ２０８、２２１、２３３、２４５……キャビティ ２０９、２４６……リザーバ ２１０、２４７……インク供給口 ２１１……インク取り入れ口 ２１２、２４３……振動板 ２１３……下部電極 ２１４……上部電極 ２１５、２４９……ヘッドドライブ ２２０……基板 ２２４……電極 ２３２……スペーサ ２３４……第１電極 ２３５……第２電極 ２４４……中間層 ２４８……外部電極 ２４９……内部電極 ３００……ワイパ ３０１……ワイピング部材 ３１０……キャップ ３２０……チューブポンプ（回転式ポンプ） ３２１……（可撓性）チューブ ３２２……回転体 ３２２ａ……軸 ３２３……ローラ ３３０……インク吸収体 ３４０……排インクカートリッジ ３５０……ガイド部材 ３５１……ガイド ４１０……支持板 ４２０……基板 ４３０……外壁 ４３１……隔壁 ４３２……キャビティ ４３３……ノズルプレート（前板） ４３４……ノズル ４４０……天板 ４４１……インク取り入れ口 ４５０……発熱体 ４５１……保護膜（キャビテーション膜） ４５２……ヘッドドライバ ４６０……凹部 ４６１……振動板 ４６２……セグメント電極 ４７０……共通電極 ４７１……外部セグメント電極 ４７５……導体 ４７６……導体 ４８０……気泡 Ｐ……記録用紙Ｓ１０１〜Ｓ１０９、Ｓ２０１〜Ｓ２０５、Ｓ３０１〜Ｓ３１１、Ｓ４０１〜Ｓ４０７、Ｓ５０１〜Ｓ５０５、Ｓ６０１〜Ｓ６０８、Ｓ７０１〜Ｓ７０６、Ｓ８０１〜Ｓ８１０、Ｓ９０１〜Ｓ９１３、ＳＴ１０１〜ＳＴ１０４……ステップ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a droplet discharge device and a bubble amount detection method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An ink jet printer, which is one of the droplet discharge devices, forms an image on a predetermined sheet by discharging ink droplets (droplets) from a plurality of nozzles. The print head (ink-jet head) of an ink-jet printer has a large number of nozzles. However, some nozzles may not be visible due to an increase in the viscosity of the ink, the incorporation of air bubbles, or the adhesion of dust or paper dust. In some cases, the ink may not be ejected due to clogging. If the nozzles are clogged, missing dots occur in the printed image, which causes deterioration in image quality.
[0003]
Conventionally, as a method of detecting such an ink droplet ejection abnormality (hereinafter, also referred to as "missing dot"), the idle time and the number of printings are counted, and the suction processing operation timing is determined based on either of them. A method has been proposed in which when the time comes, the print head is moved to a position facing the suction device, and the ink and air bubbles in the cavity are suctioned and discharged from the nozzle (for example, Patent Document 1).
[0004]
However, in the method disclosed in Patent Document 1, the processing time is determined only by the idle time and the number of times of printing, regardless of the difference in the amount of generated bubbles, and when the processing time comes, the suction processing operation is executed. Therefore, if the processing interval is too short, the number of times of suction is increased more than necessary, which causes a decrease in throughput and an increase in the amount of discharged ink. On the other hand, if the processing interval is too long, printing failure due to missing dots will occur.
Furthermore, since a certain amount of ink is sucked regardless of the amount of bubbles, there are problems that ink is sucked and consumed more than necessary, and that the amount of suction is too small to sufficiently remove bubbles.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-4-93260
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a droplet discharge device and a bubble amount detection method capable of easily, reliably and accurately detecting a discharge abnormality due to the incorporation of bubbles into a cavity of a droplet discharge head, together with the degree thereof. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present invention described below.
The droplet discharge device of the present invention includes an actuator driven by a drive circuit, and a diaphragm that is displaced by the drive of the actuator. The actuator is driven by the drive circuit, and the liquid in the cavity is dropped from the nozzle by the nozzle. A droplet discharge device including a plurality of droplet discharge heads discharging as
A discharge which detects residual vibration of the diaphragm and detects a discharge abnormality together with the degree of discharge abnormality caused by air bubble mixing into the cavity of the droplet discharge head based on the detected vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm. It is characterized by having abnormality detection means.
[0008]
In the droplet discharge apparatus according to the present invention, when the discharge abnormality detecting unit detects the discharge abnormality of the droplet discharge head, the droplet discharge head performs a recovery process for eliminating a cause of the discharge abnormality. It is preferred to have means.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, when the discharge abnormality detection unit detects the discharge abnormality of the droplet discharge head, the droplet discharge head determines the cause of the discharge abnormality according to the bubble amount. It is preferable to have a recovery means for performing a recovery process for eliminating.
[0009]
The droplet discharge device of the present invention includes an actuator driven by a drive circuit, and a diaphragm that is displaced by the drive of the actuator. The actuator is driven by the drive circuit, and the liquid in the cavity is dropped from the nozzle by the nozzle. A droplet discharge device including a plurality of droplet discharge heads discharging as
A discharge abnormality detecting unit that detects residual vibration of the diaphragm, and detects a discharge abnormality of the droplet discharge head together with its cause based on a vibration pattern of the detected residual vibration of the diaphragm,
The discharge abnormality detection means has a function of detecting the degree of discharge abnormality due to the bubble mixing based on the vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm when the cause of the discharge abnormality is the mixing of bubbles into the cavity. It is characterized by having.
[0010]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the degree of the discharge abnormality is detected by estimating the amount of the mixed bubbles.
In the droplet discharge device of the present invention, when the discharge abnormality detection unit detects the discharge abnormality of the droplet discharge head, the droplet discharge head is notified of the discharge abnormality according to the cause of the discharge abnormality. It is preferable to have recovery means for performing recovery processing for eliminating the cause.
[0011]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, when the cause of the discharge abnormality is the incorporation of air bubbles into the cavity, the recovery unit causes the droplet discharge head to detect the abnormal discharge in accordance with the amount of air bubbles. It is preferable to perform a recovery process to eliminate the cause.
In the droplet discharge apparatus according to the aspect of the invention, the recovery unit may include a wiping unit configured to perform a wiping process using a wiper on a nozzle surface on which the nozzles of the droplet discharge head are arranged, and a drive unit configured to drive the actuator to generate a droplet. It is preferable to include a flushing unit for performing a flushing process for preliminary discharging the droplets from the nozzle, and a pumping unit for performing a pump suction process by a pump connected to a cap covering a nozzle surface of the droplet discharge head.
[0012]
In the droplet discharge device of the present invention, when the discharge abnormality detection unit detects a discharge abnormality due to the incorporation of bubbles into the cavity of the droplet discharge head, the recovery unit performs a flushing process by the flushing unit. Alternatively, it is preferable to perform a pump suction process by the pumping means.
In the droplet discharge device of the present invention, when the discharge abnormality is detected by the discharge abnormality detection unit due to the incorporation of bubbles into the cavity of the droplet discharge head, the recovery unit sets the bubble amount to be smaller than a predetermined threshold. If the amount is small, it is preferable to perform a flushing process by the flushing means.
[0013]
In the droplet discharge apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the flushing condition be set in accordance with the bubble amount.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the flushing condition includes the number of times droplets are discharged.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the number of times of discharging the droplet in the flushing process is set to be larger as the bubble amount is larger.
[0014]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the recovery unit performs a pump suction process by the pumping unit when the ejection abnormality is not eliminated by the flushing process.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, when the discharge abnormality is detected by the discharge abnormality detection unit due to mixing of bubbles into the cavity of the droplet discharge head, the recovery unit sets the bubble amount to be smaller than a predetermined threshold. In many cases, it is preferable to perform a pump suction process by the pumping means.
[0015]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the conditions of the pump suction process be set according to the bubble amount.
In the droplet discharge device of the present invention, it is preferable that the conditions of the pump suction processing include a suction time and / or a suction pressure.
In the droplet discharge device of the present invention, it is preferable that the suction time in the pump suction process is set to be longer as the bubble amount is larger.
[0016]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the suction pressure in the pump suction process is set higher as the bubble amount increases.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that an interval at which the detection is performed by the discharge abnormality detection unit is set according to the bubble amount.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the interval be set shorter as the amount of the bubbles increases.
[0017]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the vibration pattern of the residual vibration of the vibration plate includes a cycle of the residual vibration.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, when the cycle of the residual vibration of the vibration plate is shorter than a cycle of a predetermined range, the discharge abnormality detection unit determines that air bubbles have entered the cavity, and When the period of the residual vibration of the plate is longer than a predetermined threshold, it is determined that the liquid near the nozzle has increased in viscosity due to drying, and the period of the residual vibration of the diaphragm is longer than the period of the predetermined range, When it is shorter than the predetermined threshold, it is preferable to determine that paper dust has adhered near the outlet of the nozzle.
[0018]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the discharge abnormality detection unit detects the bubble amount based on a cycle of residual vibration of the diaphragm.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the discharge abnormality detection unit includes an oscillation circuit, and the oscillation circuit oscillates based on a capacitance component that changes due to residual vibration of the diaphragm.
[0019]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the discharge abnormality detection unit includes an oscillation circuit, and the oscillation circuit oscillates based on a capacitance component of the actuator that changes due to residual vibration of the diaphragm. .
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the oscillation circuit forms a CR oscillation circuit including a capacitance component of the actuator and a resistance component of a resistance element connected to the actuator.
[0020]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, the discharge abnormality detection unit may generate a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm using a predetermined signal group generated based on a change in an oscillation frequency of an output signal of the oscillation circuit. It is preferable to include an F / V conversion circuit that performs the conversion.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the discharge abnormality detection unit includes a waveform shaping circuit that shapes a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm generated by the F / V conversion circuit into a predetermined waveform. .
[0021]
In the droplet discharge device of the present invention, the waveform shaping circuit removes a DC component from a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm generated by the F / V conversion circuit; It is preferable to include a comparator for comparing the voltage waveform from which the DC component has been removed by the means with a predetermined voltage value, and the comparator preferably generates and outputs a rectangular wave based on the voltage comparison.
[0022]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the discharge abnormality detection unit includes a measurement unit that measures a cycle of a residual vibration of the diaphragm from the rectangular wave generated by the waveform shaping circuit.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, the measuring unit includes a counter, and the counter counts a pulse of the reference signal, so that a time between a rising edge or a rising edge and a falling edge of the rectangular wave is obtained. Is preferably measured.
[0023]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the actuator is an electrostatic actuator.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the actuator is a piezoelectric actuator using a piezo effect of a piezoelectric element.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the actuator is a film boiling type actuator including a heating element that generates heat when energized.
[0024]
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the diaphragm elastically deforms following a change in pressure in the cavity.
The droplet discharge device of the present invention preferably includes a storage unit that stores the cause of the discharge abnormality detected by the discharge abnormality detection unit and / or the amount of bubbles in association with a droplet discharge head to be detected.
[0025]
In the droplet discharge device of the present invention, it is preferable that the droplet discharge device includes an ink jet printer.
A bubble amount detection method according to the present invention includes an actuator driven by a drive circuit, and a diaphragm that is displaced by the drive of the actuator. The actuator is driven by the drive circuit, and the liquid in the cavity is dropped from the nozzle by a liquid droplet. A bubble amount detection method for a droplet discharge device including a plurality of droplet discharge heads discharging as
A residual vibration of the diaphragm is detected, and an amount of bubbles in the cavity of the droplet discharge head is detected based on the detected vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the droplet discharge device and the bubble amount detection method of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. This embodiment is given as an example, and the content of the present invention should not be interpreted in a limited manner. Hereinafter, in the present embodiment, as an example of the droplet discharge device of the present invention, an ink jet printer that discharges ink (liquid material) to print an image on a recording sheet will be described.
[0027]
<First embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ink jet printer 1 which is a kind of a droplet discharge device according to a first embodiment of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper”, and the lower side is referred to as “lower”. First, the configuration of the inkjet printer 1 will be described.
[0028]
The ink jet printer 1 shown in FIG. 1 includes an apparatus main body 2, a tray 21 for placing a recording sheet P in an upper rear portion, a discharge port 22 for discharging the recording sheet P in a lower front portion, and an operation panel in an upper surface. 7 are provided.
The operation panel 7 includes, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, an LED lamp, and the like, and includes a display unit (display means) (not shown) for displaying an error message and the like, and an operation unit (not shown) including various switches. (Not shown)). The display unit of the operation panel 7 functions as a notification unit.
[0029]
Further, inside the apparatus main body 2, a printing apparatus (printing means) 4 mainly including a reciprocating printing means (moving body) 3 and a paper feeding apparatus for supplying and discharging the recording paper P to and from the printing apparatus 4 It has a (droplet transporting means) 5 and a control unit (control means) 6 for controlling the printing device 4 and the paper feeding device 5.
Under the control of the control unit 6, the sheet feeding device 5 intermittently feeds the recording sheets P one by one. This recording paper P passes near the lower part of the printing means 3. At this time, the printing means 3 reciprocates in a direction substantially perpendicular to the feeding direction of the recording paper P, and printing on the recording paper P is performed. That is, the reciprocating movement of the printing means 3 and the intermittent feeding of the recording paper P constitute the main scanning and the sub-scanning in the printing, and the ink jet printing is performed.
[0030]
The printing device 4 includes a printing unit 3, a carriage motor 41 serving as a driving source for moving (reciprocating) the printing unit 3 in the main scanning direction, and a reciprocating unit that reciprocates the printing unit 3 by receiving the rotation of the carriage motor 41. And a moving mechanism 42.
The printing unit 3 includes a plurality of head units 35 corresponding to the types of ink, a plurality of ink cartridges (I / C) 31 for supplying ink to each head unit 35, and each head unit 35 and the ink cartridge 31. And a carriage 32.
[0031]
Note that full-color printing can be performed by using an ink cartridge 31 filled with four color inks of yellow, cyan, magenta, and black (black). In this case, the printing unit 3 is provided with a head unit 35 corresponding to each color (the configuration will be described later in detail). Here, FIG. 1 shows four ink cartridges 31 corresponding to the four color inks. However, the printing unit 3 further includes other ink cartridges 31 such as light cyan, light magenta, and dark yellow. It may be configured to include.
The reciprocating mechanism 42 has a carriage guide shaft 422 whose both ends are supported by a frame (not shown), and a timing belt 421 extending in parallel with the carriage guide shaft 422.
[0032]
The carriage 32 is reciprocally supported by a carriage guide shaft 422 of the reciprocating mechanism 42 and is fixed to a part of the timing belt 421.
When the timing belt 421 runs forward and reverse via a pulley by the operation of the carriage motor 41, the printing means 3 is guided by the carriage guide shaft 422 to reciprocate. During the reciprocating movement, ink droplets are appropriately ejected from the nozzles 110 of the plurality of inkjet heads 100 in the head unit 35 in accordance with the image data (print data) to be printed, and printing on the recording paper P is performed. Is performed.
[0033]
The paper feeding device 5 has a paper feeding motor 51 as a driving source thereof, and a paper feeding roller 52 that is rotated by the operation of the paper feeding motor 51.
The paper feed roller 52 is composed of a driven roller 52 a and a drive roller 52 b that are vertically opposed to each other with a conveyance path (recording paper P) of the recording paper P therebetween. The drive roller 52 b is connected to the paper feed motor 51. Thus, the paper feed roller 52 can feed a large number of recording papers P set on the tray 21 one by one toward the printing apparatus 4. Note that, instead of the tray 21, a configuration in which a sheet cassette that stores the recording paper P may be detachably mounted may be used.
[0034]
The control unit 6 controls the printing device 4 and the paper feeding device 5 based on print data input from a host computer 8 such as a personal computer (PC) or a digital camera (DC), for example. Print processing. The control unit 6 displays an error message or the like on the display unit of the operation panel 7 or turns on / flashes an LED lamp or the like, and performs a corresponding process based on a pressing signal of various switches input from the operation unit. Is executed by each unit.
[0035]
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a main part of the ink jet printer of the present invention. 2, the inkjet printer 1 of the present invention drives an interface unit (IF: Interface) 9 for receiving print data and the like input from a host computer 8, a control unit 6, a carriage motor 41, and a carriage motor 41. A carriage motor driver 43 for controlling the sheet feeding motor 51; a sheet feeding motor driver 53 for driving and controlling the sheet feeding motor 51; a head unit 35; a head driver 33 for driving and controlling the head unit 35; 10 and recovery means 24. The details of the ejection abnormality detection unit 10, the recovery unit 24, and the head driver 33 will be described later.
[0036]
In FIG. 2, a control unit 6 includes a CPU (Central Processing Unit) 61 that executes various processes such as a printing process and a discharge abnormality detection process, and print data (not shown) input from the host computer 8 via the IF 9. An EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) (storage means) 62 which is a kind of a nonvolatile semiconductor memory stored in the storage area, and temporarily stores various data when performing a discharge abnormality detection process described later. Or a random access memory (RAM) 63 for temporarily expanding an application program such as a printing process, and a P which is a type of non-volatile semiconductor memory for storing a control program for controlling each unit. And a OM64. The components of the control unit 6 are electrically connected via a bus (not shown).
[0037]
As described above, the printing unit 3 includes the plurality of head units 35 corresponding to each color ink. Further, each head unit 35 includes a plurality of nozzles 110 and an electrostatic actuator 120 corresponding to each of the nozzles 110. That is, the head unit 35 is configured to include a plurality of inkjet heads 100 (droplet ejection heads) each having one set of nozzles 110 and the electrostatic actuator 120. The head driver 33 includes the drive circuit 18 that drives the electrostatic actuator 120 of each ink jet head 100 to control the ink ejection timing, and the switching unit 23 (see FIG. 16). The configurations of the inkjet head 100 and the electrostatic actuator 120 will be described later.
[0038]
Although not shown, various sensors capable of detecting a printing environment such as a remaining amount of ink in the ink cartridge 31, a position of the printing unit 3, temperature, humidity, etc. are electrically connected to the control unit 6, respectively. ing.
When obtaining the print data from the host computer 8 via the IF 9, the control unit 6 stores the print data in the EEPROM 62. Then, the CPU 61 executes a predetermined process on the print data, and outputs a drive signal to each of the drivers 33, 43, 53 based on the process data and input data from various sensors. When these drive signals are input via the drivers 33, 43, and 53, the electrostatic actuator 120 corresponding to the plurality of inkjet heads 100 of the head unit 35, the carriage motor 41 of the printing device 4, and the paper feed device 5 are driven. Each works. Thus, the printing process is performed on the recording paper P.
[0039]
Next, the structure of each inkjet head 100 in each head unit 35 will be described. FIG. 3 is a schematic sectional view of one inkjet head 100 in the head unit 35 shown in FIG. 1, and FIG. 4 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the head unit 35 corresponding to one color ink. FIG. 5 is a plan view illustrating an example of a nozzle surface of a head unit 35 to which a plurality of the inkjet heads 100 illustrated in FIG. 3 are applied. 3 and 4 are shown upside down from the state of normal use, and FIG. 5 is a plan view when the ink jet head 100 shown in FIG. 3 is viewed from above in the figure.
[0040]
As shown in FIG. 3, the head unit 35 is connected to the ink cartridge 31 via an ink intake 131, a damper chamber 130, and an ink supply tube 311. Here, the damper chamber 130 includes a damper 132 made of rubber. The damper chamber 130 can absorb the fluctuation of the ink and the change in the ink pressure when the carriage 32 reciprocates, thereby stably supplying a predetermined amount of ink to each inkjet head 100 of the head unit 35. can do.
[0041]
In the head unit 35, a silicon nozzle plate 150, which is also made of silicon, and a borosilicate glass substrate (glass substrate) 160, whose thermal expansion coefficient is close to that of silicon, are laminated on the upper side with the silicon substrate 140 interposed therebetween. It has a three-layer structure. In the central silicon substrate 140, a plurality of independent cavities (pressure chambers) 141 (seven cavities are shown in FIG. 4), one reservoir (common ink chamber) 143, and this reservoir 143 are provided in each cavity 141. Grooves each functioning as an ink supply port (orifice) 142 for communication are formed. Each groove can be formed, for example, by performing an etching process from the surface of the silicon substrate 140. The nozzle plate 150, the silicon substrate 140, and the glass substrate 160 are joined in this order, and each cavity 141, the reservoir 143, and each ink supply port 142 are defined.
[0042]
Each of these cavities 141 is formed in a strip shape (a rectangular parallelepiped shape), and its volume is variable by the vibration (displacement) of the diaphragm 121 described later, and ink (liquid material) is discharged from the nozzle 110 by this volume change. It is configured to discharge. The nozzle 110 is formed in the nozzle plate 150 at a position corresponding to a portion on the tip end side of each cavity 141, and these are communicated with each cavity 141. In addition, an ink inlet 131 communicating with the reservoir 143 is formed in a portion of the glass substrate 160 where the reservoir 143 is located. The ink is supplied from the ink cartridge 31 to the reservoir 143 through the ink supply tube 311, the damper chamber 130, the ink inlet 131, and the like. The ink supplied to the reservoir 143 is supplied to each independent cavity 141 through each ink supply port 142. Each cavity 141 is defined by a nozzle plate 150, side walls (partition walls) 144, and a bottom wall 121.
[0043]
Each of the independent cavities 141 has a thin bottom wall 121, and the bottom wall 121 can be elastically deformed (elastically displaced) in its out-of-plane direction (thickness direction), that is, in the vertical direction in FIG. It is configured to function as a diaphragm (diaphragm). Therefore, the bottom wall 121 may be referred to as a diaphragm 121 for convenience of the following description (that is, hereinafter, the reference numeral 121 is used for both the “bottom wall” and the “diaphragm”). ).
[0044]
On the surface of the glass substrate 160 on the silicon substrate 140 side, shallow concave portions 161 are formed at positions corresponding to the cavities 141 of the silicon substrate 140, respectively. Therefore, the bottom wall 121 of each cavity 141 faces the surface of the opposing wall 162 of the glass substrate 160 in which the concave portion 161 is formed, with a predetermined gap therebetween. That is, a gap having a predetermined thickness (for example, about 0.2 μm) exists between the bottom wall 121 of the cavity 141 and a segment electrode 122 described later. The recess 161 can be formed by, for example, etching.
[0045]
Here, the bottom wall (diaphragm) 121 of each cavity 141 forms a part of the common electrode 124 on each cavity 141 side for accumulating electric charges by a drive signal supplied from the head driver 33. That is, the diaphragm 121 of each cavity 141 also serves as one of the opposing electrodes (opposite electrodes of the capacitor) of the corresponding electrostatic actuator 120 described later. On the surface of the concave portion 161 of the glass substrate 160, a segment electrode 122, which is an electrode facing the common electrode 124, is formed so as to face the bottom wall 121 of each cavity 141. As shown in FIG. 3, the surface of the bottom wall 121 of each cavity 141 has a silicon oxide film (SiO.sub.2). ₂ ) Is covered with the insulating layer 123. As described above, the bottom wall 121 of each cavity 141, that is, the diaphragm 121 and the corresponding segment electrode 122 are formed by the insulating layer 123 formed on the lower surface of the bottom wall 121 of the cavity 141 in FIG. A counter electrode (a counter electrode of a capacitor) is formed through the gap and the gap in the recess 161.
(Composition). Therefore, a main part of the electrostatic actuator 120 is constituted by the diaphragm 121, the segment electrode 122, the insulating layer 123 and the gap therebetween.
[0046]
As shown in FIG. 3, a head driver 33 including a drive circuit 18 for applying a drive voltage between these counter electrodes is provided in accordance with a print signal (print data) input from the control unit 6. Charge and discharge between the opposing electrodes is performed. One output terminal of the head driver (voltage applying means) 33 is connected to each segment electrode 122, and the other output terminal is connected to an input terminal 124 a of a common electrode 124 formed on the silicon substrate 140. Since impurities are implanted into the silicon substrate 140 and the silicon substrate 140 itself has conductivity, a voltage can be supplied from the input terminal 124 a of the common electrode 124 to the common electrode 124 on the bottom wall 121. Further, for example, a thin film of a conductive material such as gold or copper may be formed on one surface of the silicon substrate 140. Thus, a voltage (charge) can be supplied to the common electrode 124 with low electric resistance (efficiently). This thin film may be formed, for example, by vapor deposition or sputtering. Here, in the present embodiment, for example, since the silicon substrate 140 and the glass substrate 160 are bonded (joined) by anodic bonding, a conductive film used as an electrode in the anodic bonding is formed on the flow channel forming surface side of the silicon substrate 140 (FIG. 3) (on the upper side of the silicon substrate 140 shown in FIG. 3). Then, this conductive film is used as it is as the input terminal 124a of the common electrode 124. In the present invention, for example, the input terminal 124a of the common electrode 124 may be omitted, and the method for bonding the silicon substrate 140 and the glass substrate 160 is not limited to anodic bonding.
[0047]
As shown in FIG. 4, the head unit 35 includes a nozzle plate 150 in which a plurality of nozzles 110 corresponding to a plurality of inkjet heads 100 are formed, a plurality of cavities 141, a plurality of ink supply ports 142, and one reservoir 143. It has a formed silicon substrate (ink chamber substrate) 140 and an insulating layer 123, which are housed in a base 170 including a glass substrate 160. The base 170 is made of, for example, various resin materials, various metal materials, and the like, and the silicon substrate 140 is fixed and supported on the base 170.
[0048]
The plurality of nozzles 110 formed on the nozzle plate 150 are linearly arranged substantially in parallel to the reservoir 143 for simplicity in FIG. 4, but the arrangement pattern of the nozzles 110 is not limited to this configuration. However, normally, for example, as shown in a nozzle arrangement pattern shown in FIG. The pitch between the nozzles 110 can be set as appropriate according to the printing accuracy (dpi). FIG. 5 shows an arrangement pattern of the nozzles 110 when four colors of ink (ink cartridge 31) are applied.
[0049]
FIG. 6 shows each state at the time of inputting the drive signal in the section taken along the line III-III of FIG. When a driving voltage is applied between the opposing electrodes from the head driver 33, a Coulomb force is generated between the opposing electrodes, and the bottom wall (diaphragm) 121 moves from the initial state (FIG. 6A) to the segment electrode. As a result, the volume of the cavity 141 expands (FIG. 6B). In this state, when the electric charge between the opposing electrodes is rapidly discharged under the control of the head driver 33, the diaphragm 121 is restored upward in the figure by its elastic restoring force, and exceeds the position of the diaphragm 121 in the initial state. Then, the volume of the cavity 141 contracts rapidly (FIG. 2C). At this time, a part of the ink (liquid material) filling the cavity 141 is ejected as an ink droplet from the nozzle 110 communicating with the cavity 141 due to the compression pressure generated in the cavity 141.
[0050]
The diaphragm 121 of each cavity 141 is attenuated by this series of operations (ink ejection operation by the drive signal of the head driver 33) until the next drive signal (drive voltage) is input and ink droplets are ejected again. Vibrating. Hereinafter, this damped vibration is also referred to as residual vibration. The residual vibration of the diaphragm 121 is determined by the shape of the nozzle 110 and the ink supply port 142 or the acoustic resistance r due to the ink viscosity, the inertance m due to the ink weight in the flow path, and the compliance Cm of the diaphragm 121. It is assumed to have a natural vibration frequency.
[0051]
A calculation model of the residual vibration of the diaphragm 121 based on the above assumption will be described. FIG. 7 is a circuit diagram showing a calculation model of simple vibration assuming residual vibration of diaphragm 121. As described above, the calculation model of the residual vibration of the diaphragm 121 can be expressed by the sound pressure P, the inertance m, the compliance Cm, and the acoustic resistance r. When the step response when the sound pressure P is applied to the circuit of FIG. 7 is calculated for the volume velocity u, the following equation is obtained.
[0052]
(Equation 1)

[0053]
A calculation result obtained from this equation is compared with a result of an experiment on a residual vibration of the vibration plate 121 after the ink droplet is ejected separately. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the experimental value and the calculated value of the residual vibration of the diaphragm 121. As can be seen from the graph shown in FIG. 8, the two waveforms of the experimental value and the calculated value substantially match.
In each of the inkjet heads 100 of the head unit 35, a phenomenon in which ink droplets are not normally ejected from the nozzles 110 despite performing the above-described ejection operation, that is, a droplet ejection abnormality (head abnormality) occurs. There are cases. The causes of the discharge abnormality include (1) mixing of air bubbles into the cavity 141, (2) drying and thickening (fixing) of ink near the nozzle 110, and (3) nozzle 110, as described later. Adhesion of paper powder near the outlet, and the like.
[0054]
When this ejection abnormality occurs, as a result, typically, a droplet is not ejected from the nozzle 110, that is, a non-ejection phenomenon of the droplet appears. In this case, in the image printed (drawn) on the recording paper P, Pixel dropout occurs. Further, in the case of a discharge abnormality, even if a droplet is discharged from the nozzle 110, the droplet does not land properly because the amount of the droplet is too small or the flight direction (trajectory) of the droplet is shifted. Also appear as missing pixels in pixels. For this reason, in the following description, the abnormal discharge of the droplet may be simply referred to as “missing dot”.
[0055]
In the following, based on the comparison result shown in FIG. 8, the remaining of the vibration plate 121 will be classified according to the cause of the dot missing (discharge abnormality) phenomenon (droplet non-discharge phenomenon) at the time of the printing process generated in the nozzle 110 of the inkjet head 100. The value of the acoustic resistance r and / or the inertance m is adjusted so that the calculated value of the vibration and the experimental value match (substantially match).
Here, three types of mixing of air bubbles, drying and thickening, and adhesion of paper powder are examined. First, the incorporation of air bubbles into the cavity 141, which is one cause of missing dots, will be discussed. FIG. 9 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when bubbles B are mixed in the cavity 141 of FIG. As shown in FIG. 9, the generated bubble B is assumed to be generated and attached to the wall surface of the cavity 141 (in FIG. 9, as an example of the attachment position of the bubble B, the bubble B is located near the nozzle 110. Indicates the case where it is attached).
[0056]
As described above, when the bubble B is mixed into the cavity 141, it is considered that the total weight of the ink filling the cavity 141 is reduced, and the inertance m is reduced. Further, since the bubble B is attached to the wall surface of the cavity 141, it is considered that the diameter of the nozzle 110 is increased by the size of the diameter, and the acoustic resistance r is reduced.
[0057]
Therefore, the acoustic resistance r and the inertance m are both set to be smaller than those in the case of FIG. 8 where the ink is normally ejected, and are matched with the experimental values of the residual vibration when bubbles are mixed, as shown in FIG. The result (graph) was obtained. As can be seen from the graphs of FIG. 8 and FIG. 10, when air bubbles enter the cavity 141, a characteristic residual vibration waveform having a higher frequency than in normal ejection is obtained. In addition, it can be confirmed that the attenuation rate of the amplitude of the residual vibration is also reduced due to a decrease in the acoustic resistance r, and the amplitude of the residual vibration is slowly reduced.
[0058]
FIG. 41 is a graph showing residual vibration (residual vibration waveform) of the diaphragm 121 when the amount of bubbles is large and small when bubbles are mixed in the cavity 141.
When the amount of bubbles in the cavity 141 increases, the total weight of the ink further decreases, and the inertance m decreases. In addition, the diameter of the nozzle 110 is further increased, and the acoustic resistance r decreases. As a result, as shown in FIG. 41, the frequency of the residual vibration of the diaphragm 121 increases as the amount of bubbles in the cavity 141 increases.
For example, a calibration curve such as a table or an arithmetic expression, which indicates a relationship between the amount of bubbles mixed into the cavity 141 (bubble amount) and the frequency or cycle (vibration pattern) of the residual vibration of the diaphragm 121, is an experimental curve. Can be sought.
[0059]
Next, the drying (fixing, thickening) of the ink near the nozzle 110, which is another cause of the missing dots, will be examined. FIG. 11 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when the ink near the nozzle 110 of FIG. 3 is fixed by drying. As shown in FIG. 11, when the ink in the vicinity of the nozzle 110 is dried and fixed, the ink in the cavity 141 is confined in the cavity 141. Thus, when the ink near the nozzle 110 dries and thickens, it is considered that the acoustic resistance r increases.
[0060]
Therefore, as compared with the case of FIG. 8 in which the ink is normally ejected, the acoustic resistance r is set to be large and is matched with the experimental value of the residual vibration at the time of ink drying and fixing (thickening) near the nozzle 110, The result (graph) as shown in FIG. 12 was obtained. Note that the experimental values shown in FIG. 12 indicate that the head unit 35 was left unattached for several days without a cap (not shown), and the ink near the nozzle 110 in the cavity 141 was dried and thickened, thereby discharging the ink. This is a result of measuring the residual vibration of the diaphragm 121 in a state where it is no longer possible (the ink is fixed). As can be seen from the graphs of FIGS. 8 and 12, when the ink in the vicinity of the nozzle 110 is fixed by drying, the frequency becomes extremely low as compared with the time of normal ejection, and the residual vibration is excessively damped. A waveform is obtained. This is because when the diaphragm 121 moves upward in FIG. 3 after ink has flowed from the reservoir 143 into the cavity 141 due to the diaphragm 121 being pulled downward in FIG. This is because the diaphragm 121 cannot vibrate suddenly (excessive attenuation) because there is no escape route for the ink in the cavity 141.
[0061]
Next, the paper dust adhering to the vicinity of the exit of the nozzle 110, which is still another cause of missing dots, will be examined. Here, in the present invention, “paper dust” is not limited to paper dust generated simply from recording paper or the like, but is, for example, a piece of rubber such as a paper feed roller (feed roller) or floating in the air. It refers to everything that adheres to the vicinity of the nozzle 110 including dust and hinders the ejection of ink droplets (droplets).
[0062]
FIG. 13 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when paper dust adheres near the exit of the nozzle 110 of FIG. As shown in FIG. 13, when paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, the ink exudes from the inside of the cavity 141 via the paper dust, and the ink cannot be ejected from the nozzle 110. As described above, when the paper powder adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110 and the ink is seeping out from the nozzle 110, the ink inside the cavity 141 and the seeping out from the vibrating plate 121 increases more than normal. Is considered to increase the inertance m. Also, it is considered that the acoustic resistance r increases due to the fibers of the paper powder attached near the outlet of the nozzle 110.
[0063]
Therefore, both the inertance m and the acoustic resistance r are set to be larger than those in the case of FIG. 8 in which the ink is normally ejected, so as to match the experimental value of the residual vibration at the time of paper dust adhesion near the outlet of the nozzle 110. As a result, a result (graph) as shown in FIG. 14 was obtained. As can be seen from the graphs of FIG. 8 and FIG. 14, when paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, a characteristic residual vibration waveform whose frequency is lower than that at the time of normal ejection is obtained (here, paper It can also be seen from the graphs of FIGS. 12 and 14 that the frequency of residual vibration is higher in the case of powder adhesion than in the case of ink drying.) FIG. 15 is a photograph showing the state of the nozzle 110 before and after the adhesion of the paper powder. When the paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, a state in which the ink oozes along the paper dust can be seen from FIG.
[0064]
Here, when the ink near the nozzle 110 dries and thickens, and when paper dust adheres near the outlet of the nozzle 110, the damping vibration is smaller than when the ink droplet is normally ejected. Frequency is low. In order to identify the cause of these two missing dots (non-ejection of ink: abnormal ejection) from the waveform of the residual vibration of the diaphragm 121, for example, a comparison is made with a predetermined threshold value in the frequency, cycle, and phase of the damped vibration. Alternatively, it can be specified from the decay rate of the period change or amplitude change of the residual vibration (damped vibration).
[0065]
In this manner, the change of the residual vibration (vibration pattern) of the vibration plate 121 when the ink droplet is ejected from the nozzle 110 in each of the ink jet heads 100, in particular, the change of the frequency (vibration pattern) of each of the ink jet heads 100 100 ejection abnormalities (head abnormalities) can be detected. In addition, by comparing the frequency of the residual vibration in that case with the frequency of the residual vibration during normal ejection, the cause of the ejection abnormality (head abnormality) can be specified.
[0066]
Next, the discharge abnormality detecting means 10 will be described. FIG. 16 is a schematic block diagram of the ejection abnormality detecting means 10 shown in FIG. As shown in FIG. 16, the discharge abnormality detecting means 10 includes a residual vibration detecting means 16 including an oscillation circuit 11, an F / V conversion circuit 12, and a waveform shaping circuit 15. Measuring means 17 for measuring the cycle, amplitude, and the like from the residual vibration waveform data detected by the measuring means 17 and determining means 20 for judging a discharge abnormality (head abnormality) of the inkjet head 100 based on the cycle measured by the measuring means 17 and the like. And In the ejection abnormality detecting means 10, the oscillation circuit 11 oscillates based on the residual vibration of the vibration plate 121 of the electrostatic actuator 120, and the F / V conversion circuit 12 and the waveform shaping circuit At 15, a vibration waveform is formed and detected. Then, the measuring unit 17 measures the period of the residual vibration based on the detected vibration waveform, and the determining unit 20 determines each of the head units 35 in the printing unit 3 based on the measured period of the residual vibration. The ejection abnormality of each ink jet head 100 provided in is detected and determined. Hereinafter, each component of the ejection abnormality detecting means 10 will be described.
[0067]
First, a method of using the oscillation circuit 11 to detect the frequency (frequency) of the residual vibration of the vibration plate 121 of the electrostatic actuator 120 will be described. FIG. 17 is a conceptual diagram when the electrostatic actuator 120 of FIG. 3 is a parallel plate capacitor, and FIG. 18 is a circuit diagram of the oscillation circuit 11 including a capacitor constituted by the electrostatic actuator 120 of FIG. . Although the oscillation circuit 11 shown in FIG. 18 is a CR oscillation circuit that uses the hysteresis characteristic of the Schmitt trigger, the present invention is not limited to such a CR oscillation circuit, and the electrostatic oscillation of an actuator (including a diaphragm) is not limited thereto. Any oscillation circuit using a capacitance component (capacitor C) may be used. The oscillation circuit 11 may be configured to use, for example, an LC oscillation circuit. Further, in the present embodiment, an example using the Schmitt trigger inverter is described, but for example, a CR oscillation circuit using three stages of inverters may be configured.
[0068]
In the inkjet head 100 shown in FIG. 3, as described above, the diaphragm 121 and the segment electrode 122 separated by a very small space (gap) constitute the electrostatic actuator 120 in which the counter electrode is formed. This electrostatic actuator 120 can be considered as a parallel plate capacitor as shown in FIG. The capacitance of this capacitor is C, the surface area of each of the diaphragm 121 and the segment electrode 122 is S, the distance (gap length) between the two electrodes 121 and 122 is g, and the dielectric (space) between the two electrodes 121 and 122 is Assuming that the ratio is ε (ε is the dielectric constant of the vacuum and εr is the relative dielectric constant of the air gap), the capacitance C (x) of the capacitor (electrostatic actuator 120) shown in FIG. Is represented by the following equation.
[0069]
(Equation 2)

[0070]
Note that x in Expression (4) indicates a displacement amount of the diaphragm 121 from a reference position caused by residual vibration of the diaphragm 121, as shown in FIG.
As can be seen from the equation (4), when the gap length g (gap length g−displacement amount x) decreases, the capacitance C (x) increases, and conversely, the gap length g (gap length g−displacement amount x) increases. As x) increases, the capacitance C (x) decreases. As described above, the capacitance C (x) is inversely proportional to (gap length g−displacement amount x) (gap length g when x is 0). In the electrostatic actuator 120 shown in FIG. 3, since the gap is filled with air, the relative dielectric constant ε _r = 1.
[0071]
In general, as the resolution of the droplet discharge device (in the present embodiment, the ink jet printer 1) increases, the discharged ink droplets (ink dots) are miniaturized. , And downsized. Thereby, the surface area S of the diaphragm 121 of the inkjet head 100 is reduced, and the small electrostatic actuator 120 is configured. Further, the gap length g of the electrostatic actuator 120, which is changed by the residual vibration caused by ink droplet ejection, is equal to the initial gap g. ₀ Therefore, as can be seen from Equation (4), the amount of change in the capacitance of the electrostatic actuator 120 is a very small value.
[0072]
In order to detect the amount of change in the capacitance of the electrostatic actuator 120 (depending on the vibration pattern of the residual vibration), the following method is used, that is, as shown in FIG. 18 based on the capacitance of the electrostatic actuator 120. A method of configuring a simple oscillation circuit and analyzing the frequency (period) of the residual vibration based on the oscillated signal is used. The oscillation circuit 11 illustrated in FIG. 18 includes a capacitor (C) including an electrostatic actuator 120, a Schmitt trigger inverter 111, and a resistance element (R) 112.
[0073]
When the output signal of the Schmitt trigger inverter 111 is at a high level, the capacitor C is charged via the resistance element 112. The charging voltage of the capacitor C (the potential difference between the diaphragm 121 and the segment electrode 122) is equal to the input threshold voltage V of the Schmitt trigger inverter 111. _T When it reaches +, the output signal of the Schmitt trigger inverter 111 is inverted to Low level. Then, when the output signal of the Schmitt trigger inverter 111 becomes Low level, the charge that has been charged in the capacitor C via the resistance element 112 is discharged. Due to this discharge, the voltage of the capacitor C changes to the input threshold voltage V of the Schmitt trigger inverter 111. _T When the signal reaches-, the output signal of the Schmitt trigger inverter 111 is again inverted to the high level. Thereafter, this oscillation operation is repeated.
[0074]
Here, in order to detect the time change of the capacitance of the capacitor C in each of the above-mentioned phenomena (bubble mixing, drying, adhesion of paper dust, and normal ejection), the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 is determined by the residual oscillation. Needs to be set to an oscillation frequency capable of detecting the frequency when bubbles are mixed (see FIG. 10), which is the highest frequency. For this reason, the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 must be, for example, several times to several tens times or more the frequency of the residual vibration to be detected, that is, a frequency that is approximately one digit higher than the frequency when bubbles are mixed. In this case, it is preferable to set the oscillation frequency at which the residual vibration frequency at the time of air bubble mixing can be detected since the frequency of the residual vibration at the time of air bubble mixing is higher than that at the time of normal ejection. Otherwise, the frequency of the residual vibration cannot be accurately detected with respect to the ejection failure phenomenon. Therefore, in the present embodiment, the CR time constant of the oscillation circuit 11 is set according to the oscillation frequency. By setting the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 high as described above, a more accurate residual vibration waveform can be detected based on a minute change in the oscillation frequency.
[0075]
In addition, for each cycle (pulse) of the oscillation frequency of the oscillation signal output from the oscillation circuit 11, the pulse is counted using a count pulse (counter) for measurement, and the initial gap g ₀ By subtracting the count amount of the pulse of the oscillation frequency in the case of oscillating with the capacitance of the capacitor C from the measured count amount, digital information of the residual vibration waveform for each oscillation frequency can be obtained. By performing digital / analog (D / A) conversion based on these digital information, a rough residual vibration waveform can be generated. Although such a method may be used, a high-frequency (high-resolution) pulse capable of measuring a small change in the oscillation frequency is required for the measurement count pulse (counter). Such a count pulse (counter) uses the F / V conversion circuit 12 shown in FIG.
[0076]
FIG. 19 is a circuit diagram of the F / V conversion circuit 12 of the ejection abnormality detecting means 10 shown in FIG. As shown in FIG. 19, the F / V conversion circuit 12 includes three switches SW1, SW2, and SW3, two capacitors C1 and C2, a resistance element R1, and a constant current source 13 that outputs a constant current Is. , A buffer 14. The operation of the F / V conversion circuit 12 will be described with reference to the timing chart of FIG. 20 and the graph of FIG.
[0077]
First, a method of generating the charge signal, the hold signal, and the clear signal shown in the timing chart of FIG. 20 will be described. The charging signal is generated such that a fixed time tr is set from the rising edge of the oscillation pulse of the oscillation circuit 11 and the charge signal is at a high level during the fixed time tr. The hold signal rises in synchronization with the rising edge of the charging signal, is held at a high level for a predetermined fixed time, and is generated so as to fall to a low level. The clear signal rises in synchronization with the falling edge of the hold signal, is held at a high level for a predetermined fixed time, and is generated so as to fall to a low level. As will be described later, since the transfer of the charge from the capacitor C1 to the capacitor C2 and the discharge of the capacitor C1 are performed instantaneously, the pulses of the hold signal and the clear signal are output until the next rising edge of the output signal of the oscillation circuit 11. Only one pulse may be included in each case, and is not limited to the rising edge and the falling edge as described above.
[0078]
A method for setting the fixed times tr and t1 in order to obtain a clean residual vibration waveform (voltage waveform) will be described with reference to FIG. The fixed time tr is determined by the initial gap length g ₀ Is adjusted based on the cycle of the oscillation pulse oscillated by the capacitance C at the time of (1), and the charging potential by the charging time t1 is set to be about 1/2 of the charging range of C1. Further, the gradient of the charging potential is set so as not to exceed the charging range of the capacitor C1 between the charging time t2 at the position where the gap length g is the maximum (Max) and the charging time t3 at the position where the gap length g is the minimum (Min). That is, since the slope of the charging potential is determined by dV / dt = Is / C1, the output constant current Is of the constant current source 13 may be set to an appropriate value. By setting the output constant current Is of the constant current source 13 as high as possible within the range, a minute change in the capacitance of the capacitor formed by the electrostatic actuator 120 can be detected with high sensitivity. It is possible to detect a minute change of the diaphragm 121 of the electric actuator 120.
[0079]
Next, the configuration of the waveform shaping circuit 15 shown in FIG. 16 will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the waveform shaping circuit 15 of FIG. The waveform shaping circuit 15 outputs the residual vibration waveform to the determination means 20 as a rectangular wave. As shown in FIG. 22, the waveform shaping circuit 15 includes two capacitors C3 (DC component removing means) and C4, two resistance elements R2 and R3, two DC voltage sources Vref1 and Vref2, and an amplifier (op-amp). ) 151 and a comparator (comparator) 152. In the waveform shaping process of the residual vibration waveform, the amplitude of the residual vibration waveform may be measured by directly outputting the detected peak value.
[0080]
The output of the buffer 14 of the F / V conversion circuit 12 includes the initial gap g of the electrostatic actuator 120. ₀ , A DC component (direct current component) of the capacitance is included. Since the DC component varies depending on each inkjet head 100, the capacitor C3 removes the DC component of the capacitance. Then, the capacitor C3 removes the DC component in the output signal of the buffer 14, and outputs only the AC component of the residual vibration to the inverting input terminal of the operational amplifier 151.
[0081]
The operational amplifier 151 constitutes a low-pass filter for inverting and amplifying the output signal of the buffer 14 of the F / V conversion circuit 12 from which the DC component has been removed, and for removing a high band of the output signal. The operational amplifier 151 is assumed to be a single power supply circuit. The operational amplifier 151 forms an inverting amplifier including two resistance elements R2 and R3, and the input residual vibration (AC component) is amplified by -R3 / R2 times.
[0082]
Further, for the single power supply operation of the operational amplifier 151, an amplified residual vibration waveform of the diaphragm 121 that vibrates around a potential set by the DC voltage source Vref1 connected to the non-inverting input terminal is output. . Here, the DC voltage source Vref1 is set to about の of a voltage range in which the operational amplifier 151 can operate with a single power supply. Further, the operational amplifier 151 forms a low-pass filter having a cutoff frequency of 1 / (2π × C4 × R3) by the two capacitors C3 and C4. Then, as shown in the timing chart of FIG. 20, the residual vibration waveform of the diaphragm 121 amplified after the DC component is removed is compared with the potential of another DC voltage source Vref2 by the next comparator (comparator) 152. And the result of the comparison is output from the waveform shaping circuit 15 as a rectangular wave. Note that the DC voltage source Vref2 may share another DC voltage source Vref1.
[0083]
Next, operations of the F / V conversion circuit 12 and the waveform shaping circuit 15 of FIG. 19 will be described with reference to a timing chart shown in FIG. The F / V conversion circuit 12 shown in FIG. 19 operates based on the charge signal, the clear signal, and the hold signal generated as described above. In the timing chart of FIG. 20, when a drive signal of the electrostatic actuator 120 is input to the inkjet head 100 via the head driver 33, as shown in FIG. It is attracted to the electrode 122 side, and rapidly contracts upward in FIG. 6 in synchronization with the falling edge of this drive signal (see FIG. 6C).
[0084]
In synchronization with the falling edge of the drive signal, the drive / detection switch signal for switching between the drive circuit 18 and the ejection abnormality detection means 10 becomes High level. The drive / detection switching signal is held at the High level during the drive suspension period of the corresponding inkjet head 100, and goes to the Low level before the next drive signal is input. While the drive / detection switching signal is at the high level, the oscillation circuit 11 in FIG. 18 oscillates while changing the oscillation frequency in accordance with the residual vibration of the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120.
[0085]
As described above, from the falling edge of the drive signal, that is, from the rising edge of the output signal of the oscillation circuit 11, only the fixed time tr set in advance so that the waveform of the residual oscillation does not exceed the range in which the capacitor C1 can be charged. Until the elapse, the charging signal is held at the high level. Note that while the charge signal is at the high level, the switch SW1 is off.
[0086]
When the fixed time tr elapses and the charging signal goes low, the switch SW1 is turned on in synchronization with the falling edge of the charging signal (see FIG. 19). Then, the constant current source 13 and the capacitor C1 are connected, and the capacitor C1 is charged with the slope Is / C1, as described above. The capacitor C1 is charged while the charging signal is at the Low level, that is, until the output signal of the oscillation circuit 11 goes to the High level in synchronization with the rising edge of the next pulse.
[0087]
When the charging signal goes high, the switch SW1 is turned off (open), and the constant current source 13 and the capacitor C1 are disconnected. At this time, the potential (that is, Is × t1 / C1 (V) ideally) charged during the low-level period t1 of the charging signal is stored in the capacitor C1. In this state, when the hold signal goes high, the switch SW2 is turned on (see FIG. 19), and the capacitors C1 and C2 are connected via the resistor R1. After the connection of the switch SW2, the two capacitors C1 and C2 are charged and discharged with each other by the charged potential difference, and the electric charge moves from the capacitor C1 to the capacitor C2 such that the potential difference between the two capacitors C1 and C2 becomes substantially equal.
[0088]
Here, the capacitance of the capacitor C2 is set to about 1/10 or less of the capacitance of the capacitor C1. Therefore, the amount of charge that moves (is used) due to charge and discharge generated by the potential difference between the two capacitors C1 and C2 is 1/10 or less of the charge charged in the capacitor C1. Therefore, even after the charge moves from the capacitor C1 to the capacitor C2, the potential difference of the capacitor C1 does not change so much (does not decrease so much). In the F / V conversion circuit 12 shown in FIG. 19, when the capacitor C2 is charged, the resistance element R1 and the capacitor R1 are connected in order to prevent the charged potential from jumping rapidly due to the inductance of the wiring of the F / V conversion circuit 12. C2 forms a first-order low-pass filter.
[0089]
After the charged potential of the capacitor C2 is substantially equal to the charged potential of the capacitor C1, the hold signal goes low, and the capacitor C1 is disconnected from the capacitor C2. Further, when the clear signal becomes High level and the switch SW3 is turned on, the capacitor C1 is connected to the ground GND, and the discharging operation is performed so that the electric charge charged in the capacitor C1 becomes 0. After the discharge of the capacitor C1, the clear signal goes to the low level, and the switch SW3 is turned off, thereby disconnecting the upper electrode of the capacitor C1 in FIG. 19 from the ground GND, and until the next charge signal is input, that is, charging. It waits until the signal goes low.
[0090]
The potential held in the capacitor C2 is updated at each rising timing of the charge signal, that is, at each timing of completing the charging of the capacitor C2, and the waveform of FIG. It is output to the shaping circuit 15. Therefore, the capacitance of the electrostatic actuator 120 (in this case, the fluctuation width of the capacitance due to the residual vibration must be considered) and the resistance value of the resistance element 112 are set so that the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 is increased. Then, each step (step) of the potential of the capacitor C2 (output of the buffer 14) shown in the timing chart of FIG. 20 becomes more detailed, so that the change with time of the capacitance due to the residual vibration of the diaphragm 121 can be further reduced. It is possible to detect in detail.
[0091]
Similarly, the charging signal repeats from Low level to High level to Low level..., And the potential held in the capacitor C2 is output to the waveform shaping circuit 15 via the buffer 14 at the predetermined timing. In the waveform shaping circuit 15, the DC component of the voltage signal (potential of the capacitor C2 in the timing chart of FIG. 20) input from the buffer 14 is removed by the capacitor C3, and the DC component is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 151 via the resistor R2. Is entered. The input alternating current (AC) component of the residual vibration is inverted and amplified by the operational amplifier 151, and output to one input terminal of the comparator 152. The comparator 152 compares a potential (reference voltage) preset by the DC voltage source Vref2 with a potential of a residual vibration waveform (AC component) and outputs a rectangular wave (see the comparison circuit in the timing chart of FIG. 20). output).
[0092]
Next, the switching timing between the ink droplet ejection operation (drive) of the inkjet head 100 and the ejection abnormality detection operation (drive suspension) will be described. FIG. 23 is a block diagram schematically showing the switching means 23 for switching between the drive circuit 18 and the ejection abnormality detection means 10. In FIG. 23, the drive circuit 18 in the head driver 33 shown in FIG. As shown in the timing chart of FIG. 20, the ejection abnormality detection process is executed between the driving signals of the inkjet head 100, that is, during the driving suspension period.
[0093]
In FIG. 23, in order to drive the electrostatic actuator 120, the switching means 23 is first connected to the drive circuit 18 side. As described above, when a driving signal (voltage signal) is input from the driving circuit 18 to the diaphragm 121, the electrostatic actuator 120 is driven, the diaphragm 121 is attracted to the segment electrode 122 side, and the applied voltage becomes zero. , The vibration is suddenly displaced in a direction away from the segment electrode 122 to start vibration (residual vibration). At this time, ink droplets are ejected from the nozzles 110 of the inkjet head 100.
[0094]
When the pulse of the drive signal falls, a drive / detection switching signal (see the timing chart of FIG. 20) is input to the switching unit 23 in synchronization with the falling edge thereof. The electrostatic actuator 120 (used as a capacitor of the oscillating circuit 11) is connected to the ejection abnormality detecting means 10.
[0095]
Then, the ejection abnormality detection means 10 executes the above-described ejection abnormality (missing dot) detection processing, and outputs the residual vibration waveform data (rectangular wave data) of the diaphragm 121 output from the comparator 152 of the waveform shaping circuit 15. ) Is digitized by the measuring means 17 into the period and amplitude of the residual vibration waveform. In the present embodiment, the measuring unit 17 measures a specific vibration period from the residual vibration waveform data, and outputs the measurement result (numerical value) to the determining unit 20.
[0096]
Specifically, the measuring unit 17 measures a time (remaining vibration period) from the first rising edge to the next rising edge of the waveform (rectangular wave) of the output signal of the comparator 152 by using a counter (not shown). Is used to count the pulses of the reference signal (predetermined frequency), and the period of the residual vibration (specific vibration period) is measured from the count value. The measuring means 17 may measure the time from the first rising edge to the next falling edge, and output a time twice as long as the measured time to the determining means 20 as the cycle of the residual vibration. Hereinafter, the cycle of the residual vibration obtained in this manner is referred to as Tw.
[0097]
The determination unit 20 determines whether or not there is a nozzle ejection abnormality (head abnormality), causes the ejection abnormality (head abnormality), and compares it based on a specific vibration cycle or the like (result of measurement) of the residual vibration waveform measured by the measurement unit 17. The deviation amount and the like are determined, and the determination result is output to the control unit 6. The control unit 6 stores this determination result in a predetermined storage area of the EEPROM (storage means) 62. Then, at the timing when the next drive signal is inputted from the drive circuit 18, the drive / detection switching signal is inputted again to the switching means 23, and the drive circuit 18 and the electrostatic actuator 120 are connected. The drive circuit 18 maintains the ground (GND) level once the drive voltage is applied, so that the switching means 23 performs the above-described switching (see the timing chart of FIG. 20). Thus, the residual vibration waveform of the vibration plate 121 of the electrostatic actuator 120 can be accurately detected without being affected by disturbance from the drive circuit 18 or the like.
[0098]
Note that, in the present invention, the residual vibration waveform data is not limited to the rectangular waveform generated by the comparator 152. For example, the residual vibration amplitude data output from the operational amplifier 151 is digitized at any time by the measuring unit 17 that performs A / D conversion without performing a comparison process by the comparator 152, and based on the digitized data, The determination unit 20 may determine whether or not there is a discharge abnormality, and the determination result may be stored in the storage unit 62.
[0099]
In addition, since the meniscus of the nozzle 110 (the surface where the ink in the nozzle 110 contacts the atmosphere) vibrates in synchronization with the residual vibration of the diaphragm 121, the ink jet head 100 performs the residual vibration of the meniscus after the ink droplet ejection operation. After waiting for the sound to attenuate in a time substantially determined by the acoustic resistance r (waiting for a predetermined time), the next ejection operation is performed. In the present invention, since the residual vibration of the diaphragm 121 is detected by effectively utilizing the standby time, it is possible to detect an ejection abnormality that does not affect the driving of the inkjet head 100. That is, it is possible to execute the ejection abnormality detection processing of the nozzle 110 of the inkjet head 100 without lowering the throughput of the inkjet printer 1 (droplet ejection device).
[0100]
As described above, when air bubbles enter the cavity 141 of the inkjet head 100, the frequency becomes higher than the residual vibration waveform of the diaphragm 121 during normal ejection, and the cycle is conversely changed during normal ejection. Is shorter than the period of the residual vibration of Further, when the ink near the nozzle 110 thickens and sticks due to drying, the residual vibration is excessively attenuated and the frequency becomes considerably lower than the residual vibration waveform at the time of normal ejection. Is much longer than the period of the residual vibration of When paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, the frequency of the residual vibration is lower than the frequency of the residual vibration during normal ejection, but is higher than the frequency of the residual vibration during drying of the ink. Therefore, the period is longer than the period of the residual vibration at the time of normal ejection, and shorter than the period of the residual vibration at the time of ink drying.
[0101]
Therefore, a predetermined range Tr is provided as a cycle of the residual vibration during normal ejection, and a cycle of the residual vibration when paper dust adheres to the outlet of the nozzle 110 and a case where the ink dries near the outlet of the nozzle 110. By setting a predetermined threshold value (predetermined threshold value) T1 to distinguish the period of the residual vibration, the cause of such an ejection failure of the inkjet head 100 can be determined. The determination means 20 determines whether or not the cycle Tw of the residual vibration waveform detected by the above-described discharge abnormality detection processing is a cycle in a predetermined range, and is longer than a predetermined threshold. Thus, the cause of the ejection abnormality (head abnormality) is determined.
[0102]
In addition, as described above, a calibration curve such as a table or an arithmetic expression indicating the relationship between the amount of bubbles in the cavity 141 and the frequency and cycle (vibration pattern) of the residual vibration of the diaphragm 121 is obtained experimentally. In the ink jet printer 1, a table (calibration curve) indicating the relationship between the bubble amount and the cycle (vibration pattern) of the residual vibration is created in advance, and based on the table, air bubbles are introduced into the cavity 141. The degree of ejection abnormality (head abnormality), that is, the amount of bubbles in the cavity 141 is detected (estimated).
[0103]
In addition to the above tables, necessary tables such as a table showing the relationship between the bubble amount to be described later and the conditions of the recovery processing, a table showing the relationship between the bubble amount and the detection interval (time interval) of the bubble amount detection, etc. The (calibration curve) and each data are obtained experimentally in advance, stored in the EEPEOM 62, and read out and used as needed.
[0104]
Next, the operation of the droplet discharge device of the present invention will be described based on the configuration of the inkjet printer 1 described above. First, the discharge abnormality detection process (including the drive / detection switching process) for the nozzle 110 of one inkjet head 100 will be described. FIG. 24 is a flowchart showing the discharge abnormality detection / determination processing. When print data to be printed (or ejection data in a flushing operation) is input from the host computer 8 to the control unit 6 via the interface (IF) 9, the ejection abnormality detection processing is executed at a predetermined timing. Note that, for convenience of explanation, the flowchart shown in FIG. 24 shows a discharge abnormality detection process corresponding to a discharge operation of one inkjet head 100, that is, one nozzle 110.
[0105]
First, a drive signal corresponding to print data (ejection data) is input from the drive circuit 18 of the head driver 33, and based on the drive signal timing shown in the timing chart of FIG. A drive signal (voltage signal) is applied between both electrodes (step S101). Then, the control unit 6 determines whether or not the ejected inkjet head 100 is in the drive suspension period based on the drive / detection switching signal (step S102). Here, the drive / detection switching signal becomes High level in synchronization with the falling edge of the drive signal (see FIG. 20), and is input from the control means 6 to the switching means 23.
[0106]
When the drive / detection switching signal is input to the switching unit 23, the switching unit 23 separates the electrostatic actuator 120, that is, the capacitor forming the oscillation circuit 11 from the driving circuit 18, and causes the ejection abnormality detection unit 10 (detection). Circuit), that is, connected to the oscillation circuit 11 of the residual vibration detecting means 16 (step S103). Then, a residual vibration detection process described later is executed (step S104), and the measuring unit 17 measures a predetermined numerical value from the residual vibration waveform data detected in the residual vibration detection process (step S105). Here, as described above, the measuring unit 17 measures the cycle of the residual vibration from the residual vibration waveform data.
[0107]
Next, the determination means 20 executes a discharge abnormality determination process described later based on the measurement result of the measurement means (step S106), and stores the determination result in a predetermined storage area of an EEPROM (storage means) 62 of the control unit 6. It is stored (step S107). Then, in step S108, it is determined whether the inkjet head 100 is in the driving period. That is, it is determined whether or not the next drive signal has been input after the drive suspension period ends, and the process stands by at step S108 until the next drive signal is input.
[0108]
When the driving / detection switching signal goes low in synchronization with the rising edge of the driving signal at the timing when the pulse of the next driving signal is input (“yes” in step S108), the switching unit 23 sets the electrostatic actuator 120 Is switched from the discharge abnormality detection means (detection circuit) 10 to the drive circuit 18 (step S109), and the discharge abnormality detection processing ends.
[0109]
In the flowchart shown in FIG. 24, the case where the measurement unit 17 measures the period from the residual vibration waveform detected by the residual vibration detection process (the residual vibration detection unit 16) has been described, but the present invention is applicable to such a case. The present invention is not limited to this. For example, the measuring unit 17 may measure the phase difference and the amplitude of the residual vibration waveform from the residual vibration waveform data detected in the residual vibration detection processing.
[0110]
Next, the residual vibration detection processing (subroutine) in step S104 of the flowchart shown in FIG. 24 will be described. FIG. 25 is a flowchart illustrating the residual vibration detection processing. As described above, when the electrostatic actuator 120 and the oscillation circuit 11 are connected by the switching unit 23 (Step S103 in FIG. 24), the oscillation circuit 11 forms a CR oscillation circuit, and the capacitance of the electrostatic actuator 120 Oscillation (residual vibration of the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120) (step S201).
[0111]
As shown in the above-described timing chart and the like, a charge signal, a hold signal, and a clear signal are generated in the F / V conversion circuit 12 based on the output signal (pulse signal) of the oscillation circuit 11, and based on these signals. The F / V conversion circuit 12 performs an F / V conversion process of converting the frequency of the output signal of the oscillation circuit 11 into a voltage (Step S202), and outputs the residual vibration waveform data of the diaphragm 121 from the F / V conversion circuit 12. Is done. From the residual vibration waveform data output from the F / V conversion circuit 12, the DC component (DC component) is removed by the capacitor C3 of the waveform shaping circuit 15 (step S203), and the residual component from which the DC component is removed by the operational amplifier 151. The vibration waveform (AC component) is amplified (step S204).
[0112]
The post-amplification residual vibration waveform data is shaped into a pulse by a predetermined process and is pulsed (step S205). That is, in this embodiment, the comparator 152 compares the voltage value (predetermined voltage value) set by the DC voltage source Vref2 with the output voltage of the operational amplifier 151. The comparator 152 outputs a binarized waveform (rectangular wave) based on the comparison result. The output signal of the comparator 152 is an output signal of the residual vibration detecting means 16 and is output to the measuring means 17 for performing the discharge abnormality determination processing, and the residual vibration detecting processing ends.
[0113]
Next, the ejection abnormality determination process (subroutine) in step S106 of the flowchart shown in FIG. 24 will be described. FIG. 26 is a flowchart showing a discharge abnormality determination process performed by the control unit 6 and the determination unit 20. Based on the measurement data (measurement result) such as the cycle measured by the measurement unit 17, the determination unit 20 determines whether or not the ink droplet has been normally discharged from the corresponding inkjet head 100, and whether or not the ink droplet has been normally discharged. In this case, that is, in the case of a discharge abnormality, the cause is determined.
[0114]
First, the control unit 6 outputs the predetermined range Tr of the cycle of the residual vibration and the predetermined threshold T1 of the cycle of the residual vibration stored in the EEPROM 62 to the determination unit 20. The predetermined range Tr of the cycle of the residual vibration has an allowable range that can be determined as normal with respect to the cycle of the residual vibration during normal ejection. These data are stored in a memory (not shown) of the determination means 20, and the following processing is executed.
[0115]
The measurement result measured by the measurement unit 17 in step S105 of FIG. 24 is input to the determination unit 20 (step S301). Here, in the present embodiment, the measurement result is the cycle Tw of the residual vibration of the diaphragm 121.
In step S302, the determination unit 20 determines whether or not the period Tw of the residual vibration exists, that is, whether or not the discharge abnormality detection unit 10 has not obtained the residual vibration waveform data. When it is determined that the cycle Tw of the residual vibration does not exist, the determination unit 20 determines that the nozzle 110 of the inkjet head 100 is a non-ejection nozzle that has not ejected an ink droplet in the ejection abnormality detection process ( Step S306). When it is determined that the residual vibration waveform data exists, subsequently, in step S303, the determination unit 20 determines whether or not the cycle Tw is within a predetermined range Tr that is recognized as a cycle during normal ejection. Is determined.
[0116]
When it is determined that the cycle Tw of the residual vibration is within the predetermined range Tr, it means that the ink droplet has been normally ejected from the corresponding inkjet head 100, and the determination unit 20 determines that the inkjet head 100 It is determined that the nozzle 110 has normally ejected an ink droplet (normal ejection) (step S307). When it is determined that the period Tw of the residual vibration is not within the predetermined range Tr, subsequently, in step S304, the determination unit 20 determines whether the period Tw of the residual vibration is shorter than the predetermined range Tr. Is determined.
[0117]
When it is determined that the cycle Tw of the residual vibration is shorter than the predetermined range Tr, it means that the frequency of the residual vibration is high, and as described above, air bubbles are mixed in the cavity 141 of the inkjet head 100. Therefore, the determination unit 20 determines that air bubbles are mixed in the cavity 141 of the inkjet head 100 (bubble mixing) (step S308).
[0118]
When it is determined that the cycle Tw of the residual vibration is longer than the predetermined range Tr, the determination unit 20 subsequently determines whether the cycle Tw of the residual vibration is longer than the predetermined threshold T1. A determination is made (step S305). When it is determined that the cycle Tw of the residual vibration is longer than the predetermined threshold T1, it is considered that the residual vibration is excessively damped, and the determination unit 20 determines that the ink near the nozzle 110 of the inkjet head 100 has It is determined that the viscosity is increased by drying (drying) (step S309).
[0119]
If it is determined in step S305 that the cycle Tw of the residual vibration is shorter than the predetermined threshold T1, the cycle Tw of the residual vibration is a value satisfying Tr <Tw <T1, As described above, it is considered that paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110 whose frequency is higher than that of the drying, and the determination unit 20 determines that the paper powder adheres to the vicinity of the nozzle 110 of the inkjet head 100. (Paper powder adhesion) is determined (step S310).
[0120]
Further, after step S308, based on the table shown in Table 1 below, which represents the relationship between the amount V of bubbles in the cavity 141 and the period Tw of the residual vibration of the diaphragm 121, it corresponds to the period Tw of the residual vibration. The bubble amount V is obtained, and the bubble amount V is read (step S311).
The center value Trc in Table 1 below is the center value of the cycle (predetermined range) Tr of the residual vibration during normal ejection.
[0121]
[Table 1]

[0122]
As described above, when the determination unit 20 determines the normal ejection or the cause of the ejection failure of the target inkjet head 100 (steps S306 to S311), the determination result and the case where the cause of the ejection failure is air bubble mixing are determined. The bubble amount is output to the control unit 6, and the discharge abnormality determination processing ends.
The determination result corresponding to each ink jet head 100 and the amount of bubbles when the cause of the ejection abnormality is air bubble incorporation are associated with the ink jet head 100 to be processed in step S107 in FIG. Is stored in a predetermined storage area of an EEPROM (storage means) 62.
[0123]
In the following description, the above-described determination result and the bubble amount when the cause of the ejection abnormality is bubble mixing may be simply referred to as “determination result”. In other words, the determination result may include not only the determination result of the cause of the discharge abnormality, but also the amount of bubbles when the cause of the discharge abnormality is air bubble mixing. In addition, it may be referred to as detection / determination of discharge abnormality, including determination of the amount of bubbles, and determination of the cause of discharge abnormality.
[0124]
Next, assuming a plurality of inkjet heads (droplet ejection heads) 100, that is, an inkjet printer 1 having a plurality of nozzles 110, an ejection for selecting a plurality of nozzles 110 provided in the inkjet head 100 in the inkjet printer 1 is performed. The selection means (nozzle selector) 182 and the timing of detection and determination of ejection abnormality of each inkjet head 100 will be described.
[0125]
In the following, for ease of explanation, one of the plurality of head units 35 provided in the printing unit 3 will be described, and this head unit 35 will include five inkjet heads 100a to 100e. However, in the present invention, the number of the head units 35 provided in the printing unit 3 and the number of the ink jet heads 100 (nozzles 110) provided in each head unit 35 are respectively specified in the present invention. , Any number.
[0126]
FIGS. 27 to 30 are block diagrams showing some examples of ejection abnormality detection / determination timing in the ink jet printer 1 including the ejection selection unit 182. FIG. Hereinafter, a configuration example of each drawing will be sequentially described.
FIG. 27 shows an example of the timing of detecting the ejection abnormality of a plurality (five) of the inkjet heads 100a to 100e (in the case of one ejection abnormality detection unit 10). As shown in FIG. 27, the ink jet printer 1 having a plurality of ink jet heads 100a to 100e can select a driving waveform generating unit 181 for generating a driving waveform and select which nozzle 110 to discharge an ink droplet from. And a plurality of ink jet heads 100 a to 100 e selected by the ejection selection unit 182 and driven by the drive waveform generation unit 181. In the configuration of FIG. 27, the configuration other than the above is the same as that shown in FIG. 2, FIG. 16, and FIG.
[0127]
In the present embodiment, the drive waveform generation unit 181 and the ejection selection unit 182 are described as being included in the drive circuit 18 of the head driver 33 (in FIG. 27, two blocks are shown via the switching unit 23). However, in general, both are configured in the head driver 33), but the present invention is not limited to this configuration. For example, the drive waveform generation unit 181 may be configured to be independent of the head driver 33. Good.
[0128]
As shown in FIG. 27, the ejection selection means 182 includes a shift register 182a, a latch circuit 182b, and a driver 182c. To the shift register 182a, print data (ejection data) output from the host computer 8 shown in FIG. 2 and subjected to predetermined processing by the control unit 6, and a clock signal (CLK) are sequentially input. The print data is sequentially shifted from the initial stage to the subsequent stage of the shift register 182a in accordance with the input pulse of the clock signal (CLK) (every time the clock signal is input), and is input, corresponding to each of the inkjet heads 100a to 100e. The print data is output to the latch circuit 182b. In the ejection abnormality detection process described later, not ejection data but ejection data at the time of flushing (preliminary ejection) is input, but this ejection data means print data for all the ink jet heads 100a to 100e. . At the time of flushing, hardware processing may be performed so that all outputs of the latch circuit are set to values that cause ejection.
[0129]
After the print data corresponding to the number of nozzles 110 of the head unit 35, that is, the number of the inkjet heads 100, is stored in the shift register 182a, the latch circuit 182b outputs each output signal of the shift register 182a according to the input latch signal. Latch. Here, when the CLEAR signal is input, the latched state is released, the output signal of the latched shift register 182a becomes 0 (latch output is stopped), and the printing operation is stopped. When the CLEAR signal is not input, the print data of the latched shift register 182a is output to the driver 182c. After the print data output from the shift register 182a is latched by the latch circuit 182b, the next print data is input to the shift register 182a, and the latch signal of the latch circuit 182b is sequentially updated in accordance with the print timing.
[0130]
The driver 182c connects the drive waveform generation unit 181 to the electrostatic actuator 120 of each inkjet head 100, and each of the electrostatic actuators 120 (inkjet) designated (specified) by a latch signal output from the latch circuit 182b. An output signal (drive signal) of the drive waveform generation unit 181 is input to any or all of the electrostatic actuators 120 of the heads 100a to 100e, whereby the drive signal (voltage signal) is applied to both electrodes of the electrostatic actuator 120. Is applied in between.
[0131]
In the inkjet printer 1 shown in FIG. 27, one drive waveform generating unit 181 that drives a plurality of inkjet heads 100a to 100e, and an ejection failure (ink drop) to any one of the inkjet heads 100a to 100e. Ejection failure detection means 10 for detecting non-discharge), storage means 62 for storing (storing) the results of the determination of the cause of the ejection failure obtained by the ejection failure detection means 10, drive waveform generation means 181 and ejection failure One switching unit 23 that switches between the detection unit 10 and the detection unit 10 is provided. Therefore, the inkjet printer 1 drives one or more of the inkjet heads 100a to 100e selected by the driver 182c based on the drive signal input from the drive waveform generation unit 181, and outputs a drive / detection switching signal. Is input to the switching unit 23 after the ejection driving operation, the switching unit 23 switches the connection between the drive waveform generation unit 181 and the ejection abnormality detection unit 10 with the electrostatic actuator 120 of the inkjet head 100, and then the diaphragm 121 The ejection abnormality detection means 10 detects an ejection abnormality (non-ejection of ink droplets) in the nozzle 110 of the inkjet head 100 based on the residual vibration waveform, and determines the cause of the ejection abnormality in the case of the ejection abnormality.
[0132]
When the inkjet printer 1 detects and determines an ejection abnormality for the nozzle 110 of one inkjet head 100, the next designated inkjet head 100 is determined based on the drive signal input from the drive waveform generator 181. The ejection abnormality is detected and determined for the nozzles 110 of the inkjet head 100, and similarly, the ejection abnormality is sequentially determined and determined for the nozzles 110 of the inkjet head 100 driven by the output signal of the drive waveform generation unit 181. As described above, when the residual vibration detecting means 16 detects the residual vibration waveform of the diaphragm 121, the measuring means 17 measures the period of the residual vibration waveform based on the waveform data, and the determining means 20 determines Based on the measurement result of the means 17, it is determined whether the discharge is normal or abnormal, and in the case of abnormal discharge (head abnormality), the cause of the abnormal discharge is determined, and the determination result is output to the storage means 62.
[0133]
As described above, the ink jet printer 1 shown in FIG. 27 is configured to sequentially detect and determine the discharge abnormality in each nozzle 110 of the plurality of ink jet heads 100a to 100e during the ink droplet discharge driving operation. It is only necessary to provide one means 10 and one switching means 23, so that the circuit configuration of the ink jet printer 1 capable of detecting and judging the discharge abnormality can be scaled down, and the manufacturing cost can be prevented from increasing.
[0134]
FIG. 28 shows an example of the timing of detecting the ejection failure of the plurality of inkjet heads 100 (when the number of ejection failure detection units 10 is the same as the number of the inkjet heads 100). The ink jet printer 1 shown in FIG. 28 has one ejection selecting unit 182, five ejection abnormality detecting units 10a to 10e, five switching units 23a to 23e, and one common to the five inkjet heads 100a to 100e. A drive waveform generation unit 181 and one storage unit 62 are provided. Since each component has already been described in the description of FIG. 27, the description thereof will be omitted, and the connection thereof will be described.
[0135]
As in the case shown in FIG. 27, the ejection selecting means 182 latches the print data corresponding to each of the inkjet heads 100a to 100e based on the print data (ejection data) input from the host computer 8 and the clock signal CLK. 182b, and drives the electrostatic actuator 120 of the inkjet heads 100a to 100e corresponding to the print data in accordance with the drive signal (voltage signal) input from the drive waveform generation unit 181 to the driver 182c. The drive / detection switching signal is input to the switching units 23a to 23e corresponding to all the ink jet heads 100a to 100e, respectively, and the switching units 23a to 23e output the drive / detection signals regardless of the presence or absence of the corresponding print data (ejection data). After a drive signal is input to the electrostatic actuator 120 of the inkjet head 100 based on the detection switching signal, the connection with the inkjet head 100 is switched from the drive waveform generation unit 181 to the ejection abnormality detection units 10a to 10e.
[0136]
After all the ejection abnormality detection units 10a to 10e detect and determine the ejection abnormality of each of the inkjet heads 100a to 100e, the determination results of all the inkjet heads 100a to 100e obtained in the detection processing are stored in the storage unit 62. The storage unit 62 stores the presence / absence of a discharge abnormality of each of the inkjet heads 100a to 100e and the cause of the discharge abnormality in a predetermined storage area.
[0137]
As described above, in the ink jet printer 1 shown in FIG. 28, a plurality of ejection abnormality detecting means 10a to 10e are provided corresponding to each nozzle 110 of the plurality of ink jet heads 100a to 100e, and a plurality of switching means 23a corresponding thereto are provided. Since the switching operation is performed by に よ っ て 23e to detect the discharge abnormality and determine the cause thereof, it is possible to perform the discharge abnormality detection and the cause determination of all the nozzles 110 in a short time at once.
[0138]
FIG. 29 shows an example of the timing of detecting the ejection failure of the plurality of inkjet heads 100 (when the number of ejection failure detection means 10 is the same as the number of inkjet heads 100 and the ejection failure is detected when there is print data). is there. The ink jet printer 1 shown in FIG. 29 is obtained by adding (adding) a switching control unit 19 to the configuration of the ink jet printer 1 shown in FIG. In the present embodiment, the switching control means 19 includes a plurality of AND circuits (logical product circuits) ANDa to ANDe, and receives print data input to each of the inkjet heads 100a to 100e and a drive / detection switching signal. Then, a high level output signal is output to the corresponding switching means 23a to 23e. The switching control means is not limited to an AND circuit (logical product circuit). It suffices that a switching unit that matches the output of the latch circuit from which the inkjet head to be driven is selected is selected.
[0139]
Each of the switching units 23a to 23e is configured to output a corresponding one of the inkjet heads from the drive waveform generation unit 181 to the corresponding ejection abnormality detection unit 10a to 10e based on the output signal of the corresponding AND circuit ANDa to ANDe of the switching control unit 19. The connection between the electrostatic actuators 120a to 100e is switched. Specifically, when output signals of the corresponding AND circuits ANDa to ANDe are at a high level, that is, when the drive / detection switching signal is at a high level, print data input to the corresponding inkjet heads 100a to 100e is latched. When the output is output from the circuit 182b to the driver 182c, the switching units 23a to 23e corresponding to the AND circuit switch the connection to the corresponding inkjet heads 100a to 100e from the drive waveform generation unit 181 to the ejection abnormality detection unit 10a. To 10e.
[0140]
The ejection abnormality detecting means 10a to 10e corresponding to the ink jet head 100 to which the print data is input detect the presence or absence of the ejection abnormality of each ink jet head 100 and, in the case of the ejection abnormality, the cause thereof. Outputs the determination result obtained in the detection processing to the storage means 62. The storage unit 62 stores one or a plurality of determination results input (obtained) in this manner in a predetermined storage area.
[0141]
As described above, in the ink jet printer 1 shown in FIG. 29, a plurality of ejection abnormality detecting means 10a to 10e are provided corresponding to the respective nozzles 110 of the plurality of ink jet heads 100a to 100e. When the print data to be input is input from the host computer 8 to the ejection selection unit 182 via the control unit 6, only the switching units 23a to 23e specified by the switching control unit 19 perform a predetermined switching operation, and Since the ejection failure detection and the cause determination of the ejection failure 100 are performed, the detection / determination processing is not performed for the inkjet head 100 that is not performing the ejection driving operation. Therefore, this inkjet printer 1 can avoid unnecessary detection and determination processing.
[0142]
FIG. 30 shows an example of the timing of detecting abnormal ejection of the plurality of inkjet heads 100 (when the number of the abnormal ejection detecting means 10 is the same as the number of the inkjet heads 100 and the abnormal ejection is detected by circulating through each inkjet head 100). ). The ink jet printer 1 shown in FIG. 30 has one ejection abnormality detecting means 10 in the configuration of the ink jet printer 1 shown in FIG. 29, and scans a drive / detection switching signal (the ink jet head 100 which executes a detection / determination process is used). (A one-by-one specification) switch selection means 19a is added.
[0143]
The switching selection unit 19a sends the switching control unit 19 shown in FIG. 29 to the AND circuits ANDa to ANDe corresponding to the plurality of inkjet heads 100a to 100e based on the scanning signal (selection signal) input from the control unit 6. Connected to a selector 191 that scans (selects and switches) the input of the drive / detection switching signal. The scanning (selection) order of the switching control means 19 may be the order of print data input to the shift register 182a, that is, the order of ejection of the plurality of inkjet heads 100, but may be simply the order of ejection of the inkjet heads 100a to 100a. The order may be 100e.
[0144]
When the scan order is the order of the print data input to the shift register 182a, and when the print data is input to the shift register 182a of the ejection selection means 182, the print data is latched by the latch circuit 182b and the latch signal is input. Is output to the driver 182c. In synchronization with the input of the print data to the shift register 182a or the input of the latch signal to the latch circuit 182b, a scanning signal for specifying the ink jet head 100 corresponding to the print data is input to the selector 191 of the switching selecting means 19a. Then, a drive / detection switching signal is output to the corresponding AND circuit. The output terminal of the selector 191 outputs a low level when not selected.
[0145]
The corresponding AND circuit performs a logical AND operation on the print data input from the latch circuit 182b and the drive / detection switching signal input from the selector 191 to output a high-level output signal to the corresponding switching unit 23. Output. Then, the switching unit 23 to which the high-level output signal is input from the switching selection unit 19a switches the connection of the corresponding inkjet head 100 to the electrostatic actuator 120 from the drive waveform generation unit 181 to the ejection abnormality detection unit 10.
The ejection abnormality detection unit 10 detects an ejection abnormality of the inkjet head 100 to which the print data has been input, and if there is an ejection abnormality, determines the cause thereof, and outputs the determination result to the storage unit 62. Then, the storage unit 62 stores the thus input (obtained) determination result in a predetermined storage area.
[0146]
In the case where the scanning order is the simple inkjet heads 100a to 100e, when print data is input to the shift register 182a of the ejection selection means 182, the print data is latched by the latch circuit 182b, and the input of the latch signal is performed. Is output to the driver 182c. In synchronization with the input of the print data to the shift register 182a or the input of the latch signal to the latch circuit 182b, a scanning (selection) signal for specifying the ink jet head 100 corresponding to the print data is supplied to the selector of the switching selection means 19a. 191 and the drive / detection switching signal is output to the corresponding AND circuit.
[0147]
Here, when print data for the inkjet head 100 determined by the scanning signal input to the selector 191 of the switching selection means 19a is input to the shift register 182a, the output signal of the corresponding AND circuit becomes High level, and the switching is performed. The unit 23 switches the connection to the corresponding inkjet head 100 from the drive waveform generation unit 181 to the ejection abnormality detection unit 10. However, when the print data is not input to the shift register 182a, the output signal of the AND circuit is at the low level, and the corresponding switching means 23 does not execute a predetermined switching operation. Therefore, ejection abnormality detection for the inkjet head 100 is performed based on the logical product of the selection result of the selector 191 of the switching selection unit 19a and the result specified by the switching control unit 19.
[0148]
When the switching operation is performed by the switching unit 23, similarly to the above, the ejection abnormality detection unit 10 detects the ejection abnormality of the inkjet head 100 to which the print data is input, and when there is an ejection abnormality, After determining the cause, the result of the determination is output to the storage means 62. Then, the storage unit 62 stores the thus input (obtained) determination result in a predetermined storage area.
[0149]
When there is no print data for the ink jet head 100 specified by the switching selecting unit 19a, the corresponding switching unit 23 does not execute the switching operation as described above, so that the ejection abnormality detecting process by the ejection abnormality detecting unit 10 is executed. However, such processing may be performed. When the ejection abnormality detection processing is performed without performing the switching operation, the determination unit 20 of the ejection abnormality detection unit 10 determines that the corresponding nozzle 110 of the inkjet head 100 is a non-ejection nozzle, as shown in the flowchart of FIG. Is determined (step S306), and the determination result is stored in a predetermined storage area of the storage unit 62.
[0150]
Thus, in the ink jet printer 1 shown in FIG. 30, unlike the ink jet printer 1 shown in FIG. 28 or 29, only one ejection abnormality detecting means 10 is provided for each nozzle 110 of the plurality of ink jet heads 100a to 100e. And print data corresponding to each of the ink jet heads 100a to 100e is input from the host computer 8 to the ejection selection means 182 via the control unit 6, and at the same time, specified by a scanning (selection) signal, and Only the switching unit 23 corresponding to the inkjet head 100 that performs the ejection driving operation in response to the switching operation performs the ejection abnormality detection of the corresponding inkjet head 100 and the cause determination thereof. No processing required, lightening the load on the control unit 6 It is possible that. In addition, since the ejection abnormality detecting means circulates the nozzle state separately from the ejection operation, the ejection abnormality is grasped for each nozzle even during driving printing, so that the nozzle state of the entire head can be known. For example, this makes it possible to reduce the number of steps for periodically stopping printing for detecting an abnormal discharge and detecting abnormal discharge for each nozzle. As described above, it is possible to efficiently detect the discharge abnormality of each inkjet head 100 of the head unit 35 and determine the cause thereof.
[0151]
Also, unlike the ink jet printer 1 shown in FIG. 28 or FIG. 29, the ink jet printer 1 shown in FIG. 1, the circuit configuration of the ink jet printer 1 can be scaled down, and the manufacturing cost can be prevented from increasing.
[0152]
Next, an operation of the printer 1 shown in FIGS. 27 to 30, that is, an ejection abnormality detection process (mainly, detection timing) in the inkjet printer 1 including the plurality of inkjet heads 100 will be described. The discharge abnormality detection / determination processing (processing in multiple nozzles) detects residual vibration of the diaphragm 121 when the electrostatic actuator 120 of each inkjet head 100 performs an ink droplet discharge operation, and based on the period of the residual vibration. Then, it is determined whether or not a discharge abnormality (dot missing, ink droplet non-discharge) has occurred in the corresponding inkjet head 100, and if a dot missing (ink droplet non-discharge) has occurred, what is the cause thereof. are doing. As described above, according to the present invention, these detection / determination processes can be performed if the ink jet head 100 performs an ink droplet (droplet) discharging operation. However, the ink jet head 100 actually discharges an ink droplet. In addition to printing (printing) on the recording paper P, a flushing operation (preliminary ejection or preliminary ejection) may be performed. Hereinafter, the discharge abnormality detection / determination processing (multiple nozzles) will be described for these two cases.
[0153]
Here, the flushing (preliminary ejection) processing refers to all or all of the head unit 35 when a cap (not shown in FIG. 1) is attached or at a place where ink droplets (droplets) do not fall on the recording paper P (media). This is a head cleaning operation for ejecting ink droplets from the target nozzle 110. This flushing process (flushing operation) is performed, for example, when the ink in the cavity 141 is periodically discharged to maintain the ink viscosity in the nozzle 110 within a proper range, or the ink is thickened. It is also performed as a recovery operation at the time. Further, the flushing process is also performed when the ink is initially filled into the cavity 141 after the ink cartridge 31 is mounted on the printing unit 3.
[0154]
Further, a wiping process for cleaning the nozzle plate (nozzle surface) 150 (a process of wiping off the attached matter (paper dust, dust, etc.) adhering to the head surface of the head unit 35 with a wiper not shown in FIG. 1). ) May be performed, but at this time, the inside of the nozzle 110 becomes negative pressure, and there is a possibility that ink of another color (droplets of another type) is drawn. Therefore, after the wiping process, the flushing process is also performed to discharge a fixed amount of ink droplets from all the nozzles 110 of the head unit 35. Further, the flushing process can be performed in a timely manner in order to maintain the state of the meniscus of the nozzle 110 normally and to ensure good printing.
[0155]
First, the ejection abnormality detection / determination process during the flushing process will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. These flowcharts will be described with reference to the block diagrams of FIGS. 27 to 30 (the same applies to a printing operation). FIG. 31 is a flowchart showing the timing of detecting an ejection failure during the flushing operation of the inkjet printer 1 shown in FIG.
[0156]
When the flushing process of the inkjet printer 1 is executed at a predetermined timing, the ejection abnormality detection / determination process shown in FIG. 31 is executed. The control unit 6 inputs ejection data for one nozzle to the shift register 182a of the ejection selection means 182 (step S401), and inputs a latch signal to the latch circuit 182b (step S402), and the ejection data is latched. . At that time, the switching unit 23 connects the electrostatic actuator 120 of the inkjet head 100, which is the target of the ejection data, to the drive waveform generation unit 181 (Step S403).
[0157]
Then, the ejection abnormality detection / determination processing shown in the flowchart of FIG. 24 is performed on the inkjet head 100 that has performed the ink ejection operation by the ejection abnormality detection unit 10 (step S404). In step S405, the control unit 6 completes the ejection abnormality detection / determination process for all the nozzles 110 of the inkjet heads 100a to 100e of the inkjet printer 1 shown in FIG. 27 based on the ejection data output to the ejection selection unit 182. It is determined whether or not. When it is determined that these processes have not been completed for all the nozzles 110, the control unit 6 inputs ejection data corresponding to the nozzle 110 of the next inkjet head 100 to the shift register 182a (Step S406). The process moves to step S402 and the same processing is repeated.
[0158]
If it is determined in step S405 that the above-described ejection abnormality detection and determination processing has been completed for all the nozzles 110, the control unit 6 inputs a CLEAR signal to the latch circuit 182b, and the latch state of the latch circuit 182b is determined. Are released, and the discharge abnormality detection / determination process in the inkjet printer 1 shown in FIG. 27 is terminated.
[0159]
As described above, in the ejection abnormality detection / determination processing in the printer 1 shown in FIG. 27, since the detection circuit is constituted by one ejection abnormality detection means 10 and one switching means 23, the ejection abnormality detection processing and the The determination process is repeated as many times as the number of the ink jet heads 100, but has an effect that the circuit constituting the ejection abnormality detecting means 10 does not become so large.
[0160]
Next, FIG. 32 is a flowchart showing the timing of detecting an ejection failure during the flushing operation of the ink jet printer 1 shown in FIGS. 28 and 29. The ink jet printer 1 shown in FIG. 28 and the ink jet printer 1 shown in FIG. 29 have slightly different circuit configurations, but the number of the ejection abnormality detecting means 10 and the number of the switching means 23 correspond to the number of the ink jet heads 100 (the same). Coincide in points. Therefore, the discharge abnormality detection / determination process during the flushing operation includes the same steps.
[0161]
When the flushing process of the inkjet printer 1 is executed at a predetermined timing, the control unit 6 inputs ejection data for all nozzles to the shift register 182a of the ejection selection unit 182 (step S501), and latches the ejection data for the latch circuit 182b. A signal is input (step S502), and the ejection data is latched. At this time, the switching units 23a to 23e connect all the inkjet heads 100a to 100e and the drive waveform generation unit 181 respectively (Step S503).
[0162]
Then, the ejection abnormality detection / determination processing shown in the flowchart of FIG. 24 is performed in parallel for all the inkjet heads 100 that have performed the ink ejection operation by the ejection abnormality detection means 10a to 10e corresponding to the respective inkjet heads 100a to 100e. (Step S504). In this case, the determination results corresponding to all the inkjet heads 100a to 100e are stored in a predetermined storage area of the storage unit 62 in association with the inkjet head 100 to be processed (Step S107 in FIG. 24).
[0163]
Then, in order to clear the ejection data latched by the latch circuit 182b of the ejection selection unit 182, the control unit 6 inputs a CLEAR signal to the latch circuit 182b (step S505), and changes the latch state of the latch circuit 182b. Then, the ejection abnormality detection process and the determination process in the inkjet printer 1 shown in FIGS. 28 and 29 are ended.
[0164]
As described above, in the processing in the printer 1 shown in FIGS. 28 and 29, the plurality of (five in this embodiment) ejection abnormality detection units 10 and the plurality of switching units 23 corresponding to the ink jet heads 100a to 100e are used. Since the detection and determination circuit is configured, the discharge abnormality detection / determination process can be performed in a short time for all the nozzles 110 at once.
[0165]
Next, FIG. 33 is a flowchart showing the timing of detecting an ejection abnormality during the flushing operation of the inkjet printer 1 shown in FIG. Similarly, the discharge abnormality detection process and the cause determination process during the flushing operation will be described using the circuit configuration of the inkjet printer 1 shown in FIG.
When the flushing process of the inkjet printer 1 is performed at a predetermined timing, first, the control unit 6 outputs a scanning signal to the selector 191 of the switching selecting unit 19a, and the switching selecting unit 19a causes the first switching unit 23a Then, the inkjet head 100a is set (specified) (step S601). Then, ejection data for all nozzles is input to the shift register 182a of the ejection selection means 182 (step S602), and a latch signal is input to the latch circuit 182b (step S603), and the ejection data is latched. At this time, the switching unit 23a connects the electrostatic actuator 120 of the inkjet head 100a and the drive waveform generation unit 181 (Step S604).
[0166]
Then, the ejection failure detection / determination process shown in the flowchart of FIG. 24 is performed on the inkjet head 100a that has performed the ink ejection operation (step S605). In this case, in step S103 of FIG. 24, the drive / detection switching signal, which is the output signal of the selector 191, and the ejection data are input to the AND circuit ANDa, and the output signal of the AND circuit ANDa becomes High level, so that the switching is performed. The means 23a connects the electrostatic actuator 120 of the inkjet head 100a and the ejection abnormality detection means 10. Then, the determination result of the ejection abnormality determination process executed in step S106 of FIG. 24 is stored in a predetermined storage area of the storage unit 62 in association with the inkjet head 100 (here, 100a) to be processed. (Step S107 in FIG. 24).
[0167]
In step S606, the control unit 6 determines whether or not the ejection abnormality detection / determination process has been completed for all nozzles. Then, when it is determined that the ejection abnormality detection / determination processing has not been completed for all the nozzles, the control unit 6 outputs the scanning signal to the selector 191 of the switching selection unit 19a, and the switching selection unit 19a Then, the next switching means 23b and the ink jet head 100b are set (specified) (step S607), and the process proceeds to step S603 to repeat the same processing. Hereinafter, this loop is repeated until the ejection abnormality detection / determination processing is completed for all the ink jet heads 100.
[0168]
If it is determined in step S606 that the ejection abnormality detection process and the determination process have been completed for all the nozzles 110, the ejection data latched by the latch circuit 182b of the ejection selection unit 182 is cleared. The control unit 6 inputs the CLEAR signal to the latch circuit 182b (step S609), releases the latch state of the latch circuit 182b, and ends the ejection failure detection process and the determination process in the inkjet printer 1 shown in FIG.
[0169]
As described above, in the processing in the inkjet printer 1 shown in FIG. 30, a detection circuit is configured by the plurality of switching units 23 and one ejection abnormality detection unit 10, and is specified by the scanning signal of the selector 191 of the switching selection unit 19a, Only the switching unit 23 corresponding to the inkjet head 100 that performs ejection driving according to the ejection data performs the switching operation to detect the ejection abnormality of the corresponding inkjet head 100 and determine the cause thereof, so that each inkjet device is more efficiently used. It is possible to detect the ejection abnormality of the head 100 and determine the cause.
[0170]
In step S602 of this flowchart, the ejection data corresponding to all the nozzles 110 is input to the shift register 171. However, as shown in the flowchart of FIG. Then, the ejection data inputted to the shift register 182a may be inputted to the corresponding one ink jet head 100, and the ejection abnormality detection / determination processing may be performed for each nozzle 110.
[0171]
Next, with reference to the flowcharts shown in FIGS. 34 and 35, a description will be given of a discharge abnormality detection / determination process of the inkjet printer 1 during a printing operation. The inkjet printer 1 shown in FIG. 27 is mainly suitable for the ejection abnormality detection process and the determination process during the flushing operation, and therefore, a flowchart during the printing operation and the description of the operation are omitted. In the printer 1, the ejection abnormality detection / determination process may be performed during the printing operation.
[0172]
FIG. 34 is a flowchart showing the timing of ejection failure detection during the printing operation of the inkjet printer 1 shown in FIGS. 28 and 29. The process of this flowchart is executed (started) by a print (print) instruction from the host computer 8. When print data is input from the host computer 8 to the shift register 182a of the ejection selection unit 182 via the control unit 6 (step S701), a latch signal is input to the latch circuit 182b (step S702). Latched. At this time, the switching units 23a to 23e connect all the inkjet heads 100a to 100e and the drive waveform generation unit 181 (Step S703).
[0173]
Then, the ejection abnormality detection unit 10 corresponding to the inkjet head 100 that has performed the ink ejection operation executes the ejection abnormality detection / determination process shown in the flowchart of FIG. 24 (Step S704). In this case, the respective determination results corresponding to the respective inkjet heads 100 are stored in a predetermined storage area of the storage unit 62 in association with the inkjet heads 100 to be processed.
[0174]
Here, in the case of the inkjet printer 1 shown in FIG. 28, the switching units 23a to 23e switch the inkjet heads 100a to 100e based on the drive / detection switching signal output from the control unit 6 to the ejection abnormality detection units 10a to 10e. 10e (step S103 in FIG. 24). Therefore, in the inkjet head 100 having no print data, since the electrostatic actuator 120 is not driven, the residual vibration detecting unit 16 of the ejection abnormality detecting unit 10 does not detect the residual vibration waveform of the diaphragm 121. On the other hand, in the case of the ink-jet printer 1 shown in FIG. 29, the switching means 23a to 23e are provided with the drive / detection switching signal output from the control unit 6 and the print data output from the latch circuit 182b. Based on the output signal of the circuit, the inkjet head 100 having the print data is connected to the ejection abnormality detecting means 10 (Step S103 in FIG. 24).
[0175]
In step S705, the control unit 6 determines whether the printing operation of the inkjet printer 1 has been completed. If it is determined that the printing operation has not been completed, the control unit 6 proceeds to step S701, inputs the next print data to the shift register 182a, and repeats the same processing. When it is determined that the printing operation has been completed, the control unit 6 inputs a CLEAR signal to the latch circuit 182b in order to clear the ejection data latched by the latch circuit 182b of the ejection selection unit 182 ( Step S707), the latch state of the latch circuit 182b is released, and the ejection abnormality detection processing and the determination processing in the inkjet printer 1 shown in FIGS. 28 and 29 are ended.
[0176]
As described above, the inkjet printer 1 shown in FIGS. 28 and 29 includes the plurality of switching units 23a to 23e and the plurality of ejection abnormality detection units 10a to 10e, and ejects ink to all the inkjet heads 100 at once. Since the abnormality detection / determination processing is performed, these processings can be performed in a short time. Further, the ink jet printer 1 shown in FIG. 29 further includes switching control means 19, that is, AND circuits ANDa to ANDe that perform an addition operation of a drive / detection switching signal and print data, and only the ink jet head 100 performing a printing operation is provided. Since the switching operation is performed by the switching unit 23, the ejection abnormality detection process and the determination process can be performed without performing useless detection.
[0177]
Next, FIG. 35 is a flowchart showing the timing of detecting an ejection failure during the printing operation of the inkjet printer 1 shown in FIG. In response to a print instruction from the host computer 8, the process of this flowchart is executed in the inkjet printer 1 shown in FIG. First, the switching selection unit 19a sets (specifies) the first switching unit 23a and the inkjet head 100a in advance (step S801).
[0178]
When print data is input from the host computer 8 to the shift register 182a of the ejection selection unit 182 via the control unit 6 (step S802), a latch signal is input to the latch circuit 182b (step S803). Latched. Here, at this stage, the switching units 23a to 23e have connected all the inkjet heads 100a to 100e and the drive waveform generation unit 181 (the driver 182c of the ejection selection unit 182) (step S804).
[0179]
Then, when there is print data in the inkjet head 100a, the control unit 6 connects the electrostatic actuator 120 after the ejection operation to the ejection abnormality detection unit 10 by the switching selection unit 19a (Step S103 in FIG. 24), and FIG. The ejection abnormality detection / determination process shown in the flowchart of FIG. 25 is executed (step S805). Then, the determination result of the ejection abnormality determination process executed in step S106 of FIG. 24 is stored in a predetermined storage area of the storage unit 62 in association with the inkjet head 100 (here, 100a) to be processed. (Step S107 in FIG. 24).
[0180]
In step S806, the control unit 6 determines whether the above-described ejection abnormality detection / determination processing has been completed for all the nozzles 110 (all the inkjet heads 100). If it is determined that the above process has been completed for all the nozzles 110, the control unit 6 sets the switching unit 23a corresponding to the first nozzle 110 based on the scanning signal (step S808), If it is determined that the above process has not been completed for all the nozzles 110, the switching unit 23b corresponding to the next nozzle 110 is set (step S807).
[0181]
In step S809, the control unit 6 determines whether the predetermined printing operation instructed from the host computer 8 has been completed. If it is determined that the printing operation has not been completed, the next print data is input to the shift register 182a (step S802), and the same processing is repeated. When it is determined that the printing operation has been completed, the control unit 6 inputs a CLEAR signal to the latch circuit 182b in order to clear the ejection data latched in the latch circuit 182b of the ejection selection unit 182 ( In step S811), the latch state of the latch circuit 182b is released, and the discharge abnormality detection / determination process in the inkjet printer 1 shown in FIG. 30 ends.
[0182]
As described above, the droplet discharge device (inkjet printer 1) of the present invention includes the vibration plate 121, the electrostatic actuator 120 for displacing the vibration plate 121, and the inside filled with the liquid. An ink jet head (droplet ejection) having a cavity 141 in which the pressure inside the cavity 141 changes (increase / decrease), and a nozzle 110 communicating with the cavity 141 and ejecting a liquid as a droplet by a change (increase / decrease) in the pressure inside the cavity 141. A plurality of heads 100; a driving waveform generating unit 181 for driving the electrostatic actuators 120; and an ejection selecting unit 182 for selecting which of the plurality of nozzles 110 should eject a droplet. And the residual vibration of the diaphragm 121 is detected, and based on the detected residual vibration of the diaphragm 121, After one or a plurality of ejection abnormality detecting means 10 for detecting abnormality of ejection, and a droplet ejection operation by driving of the electrostatic actuator 120, electrostatic discharge is performed based on a drive / detection switching signal, print data, or a scanning signal. One or a plurality of switching means 23 for switching the actuator 120 from the driving waveform generating means 181 to the ejection abnormality detecting means 10 are provided, and the ejection abnormality of the plurality of nozzles 110 is detected once (in parallel) or sequentially. .
[0183]
Therefore, according to the droplet ejection apparatus and the ejection failure detection / determination method of the droplet ejection head of the present invention, the ejection failure detection and the cause determination can be performed in a short time, and the detection circuit including the ejection failure detection means 10 The circuit configuration can be scaled down, and an increase in the manufacturing cost of the droplet discharge device can be prevented. In addition, after the electrostatic actuator 120 is driven, the discharge abnormality is detected and the cause is determined by switching to the discharge abnormality detecting means 10, so that the drive of the actuator is not affected, and the droplet discharge of the present invention is thereby prevented. It does not reduce or degrade the throughput of the device. In addition, it is also possible to equip the existing droplet discharge device (inkjet printer) having predetermined components with the discharge abnormality detection means 10.
[0184]
Further, unlike the above configuration, the droplet discharge device of the present invention includes a plurality of switching units 23, a switching control unit 19, and a plurality of one or more ejection abnormality detecting units 10 corresponding to the number of nozzles 110, Based on the drive / detection switching signal and the ejection data (print data) or the scanning signal, the drive / detection switching signal and the ejection data (print data), the corresponding electrostatic actuator 120 is driven by the drive waveform generation unit 181 or the ejection selection unit. Switching from 182 to the discharge abnormality detection means 10 is performed to perform discharge abnormality detection and cause determination.
[0185]
Therefore, according to the droplet discharge device of the present invention, the switching means corresponding to the electrostatic actuator 120 not receiving the ejection data (print data), ie, not performing the ejection driving operation, does not perform the switching operation. It is possible to avoid complicated detection / determination processing. When the switching selection unit 19a is used, the droplet discharge device only needs to include one discharge abnormality detection unit 10, so that the circuit configuration of the droplet discharge device can be scaled down. In addition, it is possible to prevent an increase in the manufacturing cost of the droplet discharge device.
[0186]
Next, a configuration (recovery means 24) for executing a recovery process for eliminating the cause of the discharge abnormality (head abnormality) for the inkjet head 100 (head unit 35) in the droplet discharge apparatus of the present invention will be described. FIG. 36 is a diagram showing a schematic structure (partially omitted) as viewed from above the ink jet printer 1 shown in FIG. The ink jet printer 1 shown in FIG. 36 includes a wiper 300 and a cap 310 for executing a recovery process for ink droplet non-ejection (head abnormality) in addition to the configuration shown in the perspective view of FIG.
[0187]
The recovery process performed by the recovery unit 24 includes a flushing process of preliminary discharging droplets from the nozzles 110 of each inkjet head 100, a wiping process by a wiper 300 described later (see FIG. 37), and a tube pump 320 described later. Pumping process (pump suction process). That is, the recovery unit 24 includes the tube pump 320 and a pulse motor for driving the same, a wiper 300, a vertical drive mechanism for the wiper 300, and a vertical drive mechanism (not shown) for the cap 310. The head driver 33 and the head unit 35 function as a part of the recovery unit 24 in the wiping process. Since the flushing process has been described above, the wiping process and the pumping process will be described below.
[0188]
Here, the wiping process refers to a process of wiping foreign matter such as paper dust adhered to the nozzle plate 150 (nozzle surface) of the head unit 35 with the wiper 300. Further, the pumping process (pump suction process) refers to a process of driving a tube pump 320, which will be described later, to suck and discharge ink in the cavity 141 from each nozzle 110 of the head unit 35. As described above, the wiping process is an appropriate process as a recovery process in the state of paper dust adhesion, which is one of the causes of the above-described abnormal ejection of the droplets of the inkjet head 100. Further, the pump suction process removes air bubbles in the cavity 141 that cannot be removed by the above-described flushing process, or increases the viscosity of the ink in the vicinity of the nozzle 110 due to drying or the ink in the cavity 141 due to aging. This is an appropriate process as a recovery process for removing viscous ink. When the viscosity has not increased so much and the viscosity is not so large, the above-described recovery process by the flushing process may be performed. In this case, since the amount of ink to be discharged is small, an appropriate recovery process can be performed without reducing the throughput and the running cost.
[0189]
The printing means 3 having a plurality of head units 35 is mounted on the carriage 32, guided by two carriage guide shafts 422, and driven by the carriage motor 41 via the connecting portion 34 provided at the upper end thereof in the drawing. 421 and move. The printing unit 3 mounted on the carriage 32 is movable in the main scanning direction via the timing belt 421 (moved in conjunction with the timing belt 421) which is moved by driving the carriage motor 41. The carriage motor 41 plays a role of a pulley for continuously rotating the timing belt 421, and a pulley 44 is similarly provided on the other end side.
[0190]
The cap 310 is for capping the nozzle plate 150 (see FIG. 5) of the head unit 35. A hole is formed in the bottom surface of the cap 310, and a flexible tube 321 which is a component of the tube pump 320 is connected to the cap 310 as described later. The tube pump 320 will be described later with reference to FIG.
[0191]
During the recording (printing) operation, the head unit 35 (printing means 3) is moved in the main scanning direction, that is, left and right in FIG. 36, while driving the electrostatic actuator 120 of the predetermined inkjet head 100 (droplet ejection head). In addition, by moving the recording paper P in the sub-scanning direction, that is, in the downward direction in FIG. 36, the ink jet printer (droplet ejection device) 1 is based on print data (print data) input from the host computer 8. A predetermined image or the like is printed (recorded) on the recording paper P.
[0192]
FIG. 37 is a diagram showing a positional relationship between the wiper 300 and the head unit 35 shown in FIG. In FIG. 37, the head unit 35 and the wiper 300 are shown as a part of a side view of the ink jet printer 1 shown in FIG. As shown in FIG. 37A, the wiper 300 is vertically movably disposed so as to be able to contact the nozzle surface of the head unit 35, that is, the nozzle plate 150 of the head unit 35.
[0193]
Here, the wiping process which is the recovery process using the wiper 300 will be described. When performing the wiping process, as shown in FIG. 37A, the wiper 300 is moved upward by a driving device (not shown) such that the tip of the wiper 300 is located above the nozzle surface (nozzle plate 150). In this case, when the carriage motor 41 is driven to move the head unit 35 to the left (in the direction of the arrow) in the figure, the wiping member 301 comes into contact with the nozzle plate 150 (nozzle surface).
[0194]
Since the wiping member 301 is made of a flexible rubber member or the like, as shown in FIG. 37 (b), a tip portion of the wiping member 301 that contacts the nozzle plate 150 is bent, and the tip portion of the wiping member 301 is bent. The surface of 150 (nozzle surface) is cleaned (wiped). This makes it possible to remove foreign matter (for example, paper dust, dust floating in the air, scraps of rubber, etc.) such as paper dust attached to the nozzle plate 150 (nozzle surface). In addition, according to the state of such foreign matter attachment (when a large amount of foreign matter is attached), the head unit 35 can reciprocate above the wiper 300 to perform the wiping process a plurality of times. .
[0195]
FIG. 38 is a diagram illustrating the relationship between the head unit 35, the cap 310, and the pump 320 during the pump suction process. The tube 321 forms an ink discharge path in a pumping process (pump suction process). One end of the tube 321 is connected to the bottom of the cap 310 as described above, and the other end is discharged via the tube pump 320. It is connected to the ink cartridge 340.
[0196]
An ink absorber 330 is arranged on the inner bottom surface of the cap 310. The ink absorber 330 absorbs ink ejected from the nozzles 110 of the inkjet head 100 during a pump suction process or a flushing process, and temporarily stores the ink. Note that the ink absorber 330 can prevent the ejected droplets from splashing and soiling the nozzle plate 150 during the flushing operation into the cap 310.
[0197]
FIG. 39 is a schematic view showing the configuration of the tube pump 320 shown in FIG. As shown in FIG. 39 (B), the tube pump 320 is a rotary pump, and includes a rotating body 322, four rollers 323 arranged on the circumference of the rotating body 322, and a guide member 350. Have. The roller 323 is supported by the rotating body 322, and presses the flexible tube 321 placed in an arc shape along the guide 351 of the guide member 350.
[0198]
The tube pump 320 rotates one or two rollers 323 in contact with the tube 321 in the Y direction by rotating the rotating body 322 in the arrow X direction shown in FIG. 39 around the shaft 322a. The tubes 321 placed on the arc-shaped guide 351 of the guide member 350 are sequentially pressed. As a result, the tube 321 is deformed, and the ink (liquid material) in the cavity 141 of each inkjet head 100 is sucked through the cap 310 due to the negative pressure generated in the tube 321, and bubbles are mixed in or dried. Unnecessary ink having increased viscosity is discharged to the ink absorber 330 via the nozzle 110, and the discharged ink absorbed by the ink absorber 330 is transferred to the discharged ink cartridge 340 (see FIG. 38) via the tube pump 320. Is discharged.
[0199]
The tube pump 320 is driven by a motor such as a pulse motor (not shown). The pulse motor is controlled by the control unit 6. Driving information for the rotation control of the tube pump 320, for example, a look-up table in which the rotation speed and the number of rotations are described, a control program in which the sequence control is described, and the like are stored in the PROM 64 of the control unit 6, and the like. The tube pump 320 is controlled by the CPU 61 of the control unit 6 based on the drive information.
[0200]
Next, the operation of the recovery unit 24 (discharge abnormality recovery processing) will be described. FIG. 40 is a flowchart showing the ejection failure recovery process in the inkjet printer 1 (droplet ejection device) of the present invention. In the above-described ejection abnormality detection / determination processing (see the flowchart of FIG. 24), the nozzle 110 having the ejection abnormality is detected, and if the cause is determined, the head is set at a predetermined timing when the printing operation (printing operation) is not performed. The unit 35 is moved to a predetermined standby area (for example, a position where the nozzle plate 150 of the head unit 35 is covered with the cap 310 in FIG. 36, or a position where the wiping process can be performed by the wiper 300), and the ejection abnormality recovery process is performed. Be executed.
[0201]
First, the control unit 6 reads the determination result corresponding to each nozzle 110 stored in the EEPROM 62 of the control unit 6 in Step S107 of FIG. 24 (Step S901). In step S902, the control unit 6 determines whether or not the read determination result includes a nozzle 110 having an abnormal discharge. If it is determined that there is no abnormally ejected nozzle 110, that is, if the droplets are normally ejected from all the nozzles 110, the ejection abnormality recovery process ends as it is.
[0202]
On the other hand, if it is determined that any of the nozzles 110 has an abnormal discharge, in step S903, the control unit 6 determines whether or not the nozzle 110 determined to have the abnormal discharge has paper dust. . If it is determined that paper dust is not attached near the outlet of the nozzle 110, the process proceeds to step S905. If it is determined that paper dust is attached, the above-described wiper 300 is used. The wiping process for the nozzle plate 150 is performed (step S904).
[0203]
Next, in step S905, the control unit 6 determines whether or not the nozzle 110 determined to have the above-described ejection abnormality contains air bubbles. If it is determined that no bubble is mixed, the control unit 6 performs a pump suction process by the tube pump 320 or a discharge abnormality based on the length of the cycle of the residual vibration of the diaphragm 121 measured by the measuring unit 17. The flushing process is performed on only the nozzles 110 or all the nozzles 110 that have been determined to be (step S906), and the ejection abnormality recovery process ends.
[0204]
On the other hand, when it is determined that bubbles are mixed, the control unit 6 determines whether or not the bubble amount V is smaller than 0.6 Va (threshold). Executes a pump suction process by the tube pump 320 in step S909 described below.
In this case, first, based on a table shown in Table 2 below, which represents the relationship between the bubble amount V in the cavity 141 and the suction time and suction pressure (conditions of the pump suction process) in the pump suction process, the bubble amount V is determined. The corresponding suction time and suction pressure are obtained, and the suction time and suction pressure are read (step S908).
[0205]
[Table 2]

[0206]
As shown in Table 2, the larger the bubble amount V, the longer the suction time in the pump suction process and the higher the suction pressure.
Next, a pump suction process is performed by the tube pump 320 (step S909), and the discharge abnormality recovery process ends. The suction by the tube pump 320 is performed at the read suction pressure for the read suction time.
The setting of the suction pressure is performed, for example, by adjusting the rotation speed (the number of rotations) of the rotating body 322 of the tube pump 320 to a predetermined value.
[0207]
In the case where, for example, a piston-type suction pump is used instead of the tube pump 320, the suction pressure is set, for example, by adjusting the stroke of the piston to a predetermined value.
If the bubble amount V is smaller than 0.6 Va, a flushing process is performed on the nozzle 110 that has been determined to be ejection abnormal in step S911 described below.
In this case, first, based on the table showing the relationship between the bubble amount V in the cavity 141 and the number of times of ejection of the droplet in the flushing process (the condition of the flushing process), the table corresponds to the bubble amount V, as shown in Table 2 above. The number of times of ejection (the number of times of flushing) is obtained, and the number of times of ejection is read (step S910).
[0208]
As shown in Table 2 above, the greater the bubble amount V, the greater the number of droplet ejections in the flushing process.
Next, a flushing process is performed (step S911). The ejection of the droplets in the flushing process is performed by the number of times of the ejection that is read.
Next, it is determined whether or not the ejection abnormality (bubble) due to the bubble mixing has been eliminated (step S912).
[0209]
The determination in step S912 is performed by executing the above-described ejection abnormality detection / determination processing using the residual vibration of the diaphragm 121 in the flushing processing in step S911.
Note that the above-described ejection abnormality detection / determination processing may be executed separately from the flushing processing in step S911.
[0210]
When the discharge abnormality due to the bubble mixing is eliminated, the discharge abnormality recovery processing ends.
On the other hand, if the discharge abnormality due to the bubble incorporation is not resolved, the pump suction processing by the tube pump 320 is executed (step S913), and the discharge abnormality recovery processing ends. The conditions of the pump suction process are the same as those when the bubble amount V is 1.0 Va.
[0211]
In the flowchart shown in FIG. 40, the pump suction process is performed when the bubble amount V is equal to the threshold value. However, when the bubble amount V is equal to the threshold value, the flushing process is performed. Is also good.
Further, in the pump suction process in the case of a discharge abnormality due to air bubble mixing in the steps S909 and S913, although not shown, for example, the inside of the cap 310 is divided into a plurality (segmentation), and a plurality of unit caps are formed. Alternatively, a pump suction device configured to be able to set (adjust) the presence or absence of suction and the conditions of the pump suction process for each unit cap may be used.
In this case, for example, all the nozzles 110 (inkjet heads 100) may be grouped for each of a plurality of predetermined nozzles 100, and the unit cap may correspond to each group. This makes it possible to arbitrarily set the presence or absence of suction and the conditions of the pump suction process for each group.
[0212]
In this case, for example, when grouping is performed for each color, the unit caps correspond to the head units 35 for each color. This makes it possible to arbitrarily set the presence or absence of suction and the conditions of the pump suction process for each head unit 35 of each color.
Further, for example, the unit cap may correspond to each nozzle 110 (inkjet head 100). This makes it possible to arbitrarily set the presence or absence of suction and the conditions of the pump suction process for each nozzle 110. In particular, it is possible to perform the pump suction process only on the nozzles 110 that have been determined to be abnormally discharged, and it is possible to arbitrarily set the conditions of the pump suction process for each of the nozzles 110 that have been determined to be abnormally discharged. it can.
[0213]
Further, in the inkjet printer 1, an interval (time interval) for detecting the discharge abnormality, particularly an interval for detecting the bubble amount, is set according to the bubble amount V. In this case, the larger the bubble amount V, the shorter the detection interval is set.
Thereby, the detection interval can be set to an optimum value, and the throughput is improved.
[0214]
Hereinafter, typically, a case where the interval for detecting the bubble amount is set according to the bubble amount V will be described.
FIG. 42 is a flowchart illustrating a process of setting the detection interval of the bubble amount according to the bubble amount V and detecting the bubble amount.
When the power is turned on (when the power is turned on), the processing shown in FIG. 42 is executed. First, the flushing processing is performed to measure the cycle Tw of the residual vibration of the diaphragm 121 as described above (step ST101). ).
[0215]
Next, based on the table shown in Table 3 below, which represents the relationship between the bubble amount V in the cavity 141, the period Tw of the residual vibration of the diaphragm 121, and the detection interval Td of the bubble amount, the period Tw of the residual vibration is determined. The corresponding bubble amount V and detection interval Td are obtained, and the bubble amount V and the detection interval Td are read (step ST102).
The center value Trc in Table 3 below is the center value of the cycle (predetermined range) Tr of the residual vibration during normal ejection.
[0216]
[Table 3]

[0219]
Next, it is determined whether or not the elapsed time has passed the read detection interval Td (elapsed time> Td) (step ST103). If the elapsed time has not passed the detection interval Td, the power is turned off. It is determined whether or not the power supply has been turned off (step ST104). If the power has not been turned off, the process returns to step ST103, and step ST103 and subsequent steps are executed again.
[0218]
Then, when the elapsed time has passed the detection interval Td, the process returns to step ST101, and the processes after step ST101 are executed again. That is, a flushing process is performed to measure the period Tw of the residual vibration as described above (step ST101). Based on the table shown in Table 3, the bubble amount V and the detection interval corresponding to the period Tw of the residual vibration are calculated. Td is obtained, the bubble amount V and the detection interval Td are read (step ST102), and thereafter, step ST103 and subsequent steps are executed.
As described above, the detection interval until the next detection of the bubble amount is set based on the detected bubble amount V, and when the power is turned off, this processing ends.
[0219]
As described above, according to the inkjet printer 1, the degree of the ejection abnormality (head abnormality) due to the incorporation of bubbles into the cavity 141, that is, the amount of bubbles in the cavity 141 can be accurately detected (estimated). .
Further, since the amount of bubbles is detected based on the cycle (vibration pattern) of the residual vibration of the diaphragm 121, the structure is simple and the size of the ink jet printer 1 can be reduced.
[0220]
Further, an appropriate recovery process can be executed according to the detected amount of bubbles. That is, the recovery process can be performed by appropriately selecting the flushing process and the pump suction process.
Further, the number of times of ejection (the number of times of flushing) in the flushing process can be optimized, whereby the throughput can be improved and the amount of discharged ink can be reduced.
[0221]
Further, the suction time and the suction pressure in the pump suction process can be optimized, whereby the throughput can be improved and the amount of discharged ink can be reduced.
Further, the cause of the discharge abnormality can be determined, and appropriate recovery processing (one or two of the flushing processing, the pump suction processing, and the wiping processing) corresponding to the cause of the discharge abnormality can be performed. Unlike the sequential recovery process in the conventional droplet discharge device, it is possible to reduce wasteful waste ink generated when performing the recovery process, thereby preventing a decrease or deterioration of the overall throughput of the inkjet printer 1. be able to.
[0222]
Further, compared with a conventional droplet discharge device capable of detecting a discharge abnormality, other components (for example, an optical missing dot detection device or the like) are not required, so that the inkjet head 100 (head unit 35), and eventually the inkjet An ejection failure can be detected without increasing the overall size of the printer 1, and the manufacturing cost of the inkjet printer 1 capable of detecting a discharge failure (missing dot) can be reduced.
[0223]
Further, since the discharge abnormality is detected using the residual vibration of the diaphragm 121 after the ink droplet discharge operation, the discharge abnormality can be detected even during the printing operation.
Note that, in the present invention, the electrostatic actuator (actuator) 120 is driven to the extent that ink droplets (droplets) are not ejected (due to idling), and ejection abnormalities (head abnormalities) are caused. (The amount of air bubbles mixed into the cavity 141) may be detected.
[0224]
<Second embodiment>
Next, another configuration example of the inkjet head according to the present invention will be described. FIGS. 43 to 46 are cross-sectional views each schematically showing another configuration example of the ink jet head (head unit). Hereinafter, description will be made based on these drawings, but the description will be focused on the points different from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
[0225]
In the ink jet head 100A shown in FIG. 43, the vibration plate 212 vibrates by driving the piezoelectric element 200, and the ink (liquid) in the cavity 208 is discharged from the nozzle 203. A stainless steel nozzle plate 202 having a nozzle (hole) 203 formed thereon is joined to a stainless steel nozzle plate 202 via an adhesive film 205, and a similar stainless steel metal plate is further placed thereon. 204 are joined via an adhesive film 205. The communication port forming plate 206 and the cavity plate 207 are sequentially bonded thereon.
[0226]
The nozzle plate 202, the metal plate 204, the adhesive film 205, the communication port forming plate 206, and the cavity plate 207 are each formed into a predetermined shape (a shape in which a concave portion is formed). A reservoir 209 is formed. The cavity 208 and the reservoir 209 communicate with each other via an ink supply port 210. The reservoir 209 communicates with the ink inlet 211.
[0227]
A vibration plate 212 is provided at an opening on the upper surface of the cavity plate 207, and a piezoelectric element (piezo element) 200 is joined to the vibration plate 212 via a lower electrode 213. Further, an upper electrode 214 is joined to the opposite side of the piezoelectric element 200 from the lower electrode 213. The head drive 215 includes a drive circuit that generates a drive voltage waveform, and applies (supplies) a drive voltage waveform between the upper electrode 214 and the lower electrode 213, so that the piezoelectric element 200 vibrates and is joined thereto. The diaphragm 212 vibrates. The vibration of the vibration plate 212 changes the volume of the cavity 208 (pressure in the cavity), and the ink (liquid) filled in the cavity 208 is ejected from the nozzle 203 as droplets.
The amount of liquid reduced in the cavity 208 due to the ejection of the liquid droplets is supplied from the reservoir 209 to supply ink. Further, ink is supplied to the reservoir 209 from the ink intake port 211.
[0228]
Similarly to the above, the ink jet head 100B shown in FIG. 44 discharges ink (liquid) in the cavity 221 from the nozzle by driving the piezoelectric element 200. The inkjet head 100B has a pair of opposed substrates 220, and a plurality of piezoelectric elements 200 are intermittently provided between the two substrates 220 at predetermined intervals.
[0229]
A cavity 221 is formed between adjacent piezoelectric elements 200. A plate (not shown) is provided in front of the cavity 221 in FIG. 44, and a nozzle plate 222 is provided behind the cavity 221. A nozzle (hole) 223 is formed at a position corresponding to each cavity 221 of the nozzle plate 222. .
A pair of electrodes 224 is provided on one surface and the other surface of each piezoelectric element 200, respectively. That is, four electrodes 224 are joined to one piezoelectric element 200. By applying a predetermined driving voltage waveform between predetermined electrodes among these electrodes 224, the piezoelectric element 200 is deformed in a shear mode and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 44), and the volume of the cavity 221 is increased by this vibration (indicated by an arrow in FIG. The pressure (the pressure in the cavity) changes, and the ink (liquid) filled in the cavity 221 is ejected from the nozzle 223 as droplets. That is, in the inkjet head 100B, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
[0230]
Similarly to the above, the ink jet head 100C shown in FIG. 45 discharges ink (liquid) in the cavity 233 from the nozzle 231 by driving the piezoelectric element 200. The inkjet head 100C includes a nozzle plate 230 in which the nozzles 231 are formed, a spacer 232, and the piezoelectric element 200. The piezoelectric element 200 is installed at a predetermined distance from the nozzle plate 230 via a spacer 232, and a cavity 233 is formed in a space surrounded by the nozzle plate 230, the piezoelectric element 200, and the spacer 232.
[0231]
A plurality of electrodes are joined to the upper surface of the piezoelectric element 200 in FIG. That is, the first electrode 234 is joined to almost the center of the piezoelectric element 200, and the second electrodes 235 are joined to both sides thereof. By applying a predetermined drive voltage waveform between the first electrode 234 and the second electrode 235, the piezoelectric element 200 deforms in a shear mode and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 45). The volume (pressure in the cavity) changes, and the ink (liquid) filled in the cavity 233 is ejected from the nozzle 231 as droplets. That is, in the inkjet head 100C, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
[0232]
The ink jet head 100D shown in FIG. 46 also discharges ink (liquid) in the cavity 245 from the nozzle 241 by driving the piezoelectric element 200 in the same manner as described above. The inkjet head 100D includes a nozzle plate 240 in which nozzles 241 are formed, a cavity plate 242, a vibration plate 243, and a laminated piezoelectric element 201 formed by laminating a plurality of piezoelectric elements 200.
[0233]
The cavity plate 242 is formed into a predetermined shape (a shape that forms a concave portion), whereby the cavity 245 and the reservoir 246 are formed. The cavity 245 and the reservoir 246 communicate with each other via an ink supply port 247. The reservoir 246 is in communication with the ink cartridge 31 via the ink supply tube 311.
[0234]
The lower end in FIG. 46 of the laminated piezoelectric element 201 is joined to the diaphragm 243 via the intermediate layer 244. A plurality of external electrodes 248 and internal electrodes 249 are joined to the laminated piezoelectric element 201. That is, an external electrode 248 is bonded to the outer surface of the laminated piezoelectric element 201, and an internal electrode 249 is provided between the piezoelectric elements 200 constituting the laminated piezoelectric element 201 (or inside each piezoelectric element). ing. In this case, the external electrodes 248 and part of the internal electrodes 249 are alternately arranged so as to overlap in the thickness direction of the piezoelectric element 200.
[0235]
Then, by applying a drive voltage waveform from the head drive 249 between the external electrode 248 and the internal electrode 249, the laminated piezoelectric element 201 is deformed as shown by the arrow in FIG. 46 (in the vertical direction in FIG. 46). The vibration plate 243 vibrates. Due to the vibration of the vibration plate 243, the volume (pressure in the cavity) of the cavity 245 changes, and the ink (liquid) filled in the cavity 245 is ejected from the nozzle 241 as droplets.
The amount of liquid reduced in the cavity 245 due to the ejection of the liquid droplets is supplied by supplying ink from the reservoir 246. Further, ink is supplied to the reservoir 246 from the ink cartridge 31 via the ink supply tube 311.
[0236]
In the ink jet heads 100A to 100D having the above-described piezoelectric elements, droplet ejection is performed based on the residual vibration of the diaphragm or the piezoelectric element functioning as the diaphragm in the same manner as in the above-described capacitance type inkjet head 100. Can be detected or the cause of the abnormality can be specified. In the ink jet heads 100B and 100C, a diaphragm (a diaphragm for detecting residual vibration) may be provided at a position facing the cavity to detect residual vibration of the diaphragm. .
[0237]
<Third embodiment>
Next, another configuration example of the inkjet head according to the present invention will be described. FIG. 47 is a perspective view showing the configuration of the head unit 100H, and FIG. 48 is a schematic sectional view corresponding to one color ink (one cavity) of the head unit 100H shown in FIG. Hereinafter, description will be made based on these drawings, but the description will be focused on the points different from the above-described first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
[0238]
The head unit 100H shown in these figures is based on a so-called film-boiling ink jet system (thermal jet system), and the support plate 410, the substrate 420, the outer wall 430 and the partition 431, and the top plate 440 are composed of FIG. 48 are joined in this order from the lower side.
The substrate 420 and the top plate 440 are installed at predetermined intervals via an outer wall 430 and a plurality (six in the illustrated example) of partition walls 431 arranged in parallel at equal intervals. A plurality of (five in the illustrated example) cavities (pressure chambers: ink chambers) 432 partitioned by partition walls 431 are formed between the substrate 420 and the top plate 440. Each cavity 432 has a strip shape (a rectangular parallelepiped shape).
[0239]
As shown in FIGS. 47 and 48, the left end (upper end in FIG. 47) of each cavity 432 in FIG. 48 is covered with a nozzle plate (front plate) 433. In the nozzle plate 433, nozzles (holes) 434 communicating with the cavities 432 are formed, and ink (liquid material) is discharged from the nozzles 434.
In FIG. 47, the nozzles 434 are arranged linearly, that is, in a row with respect to the nozzle plate 433, but it goes without saying that the arrangement pattern of the nozzles is not limited to this. The pitch of the nozzles 434 arranged in a row can be appropriately set according to the printing accuracy (dpi) and the like.
[0240]
The nozzle plate 433 may not be provided, and the upper end of each cavity 432 in FIG. 47 (the left end in FIG. 48) may be open, and the opening may serve as a nozzle.
In addition, an ink inlet 441 is formed in the top plate 440, and the ink inlet is connected to the ink cartridge 31 via an ink supply tube 311. Although not shown, a damper chamber (having a damper made of rubber and changing its volume due to its deformation) may be provided between the ink intake port 441 and the ink cartridge 31. This allows the damper chamber to absorb ink fluctuations and changes in ink pressure when the carriage 32 reciprocates, and to stably supply a predetermined amount of ink to the head unit 100H.
[0241]
The support plate 410, the outer wall 430, the partition 431, the top plate 440, and the nozzle plate 433 are respectively made of various metal materials such as stainless steel, various resin materials, various ceramics, and the like. The substrate 420 is made of, for example, silicon or the like.
A heating element 450 is installed (buried) in each of the cavities 432 of the substrate 420 corresponding to each of the cavities 432. Each heating element 450 is separately energized by a head driver (current applying means) 452 to generate heat. The head driver 452 outputs, for example, a pulse signal as a drive signal of the heating element 450 in accordance with a print signal (print data) input from the control unit 6.
[0242]
The surface of the heating element 450 on the cavity 432 side is covered with a protective film (anti-cavitation film) 451. This protective film 451 is provided to prevent the heating element 450 from directly contacting the ink in the cavity 432. By providing the protective film 451, it is possible to prevent the heating element 450 from being deteriorated or deteriorated due to contact with the ink.
[0243]
Concave portions 460 are formed in the vicinity of each heating element 450 of the substrate 420 and at positions corresponding to each cavity 432. The recess 460 can be formed by, for example, a method such as etching and punching.
The vibration plate 461 is installed so as to shield the cavity 432 side of the concave portion 460. The vibration plate 461 is elastically deformed (elastically displaced) in the vertical direction in FIG. 48 following a change in the pressure (fluid pressure) in the cavity 432.
The constituent material and thickness of the diaphragm 461 are not particularly limited, and are appropriately set.
[0244]
On the other hand, the other side of the concave portion 460 is covered with a support plate 410, and a segment electrode 462 is provided at a position corresponding to each vibration plate 461 on the upper surface of the support plate 410 in FIG. .
The vibration plate 461 and the segment electrode 462 are arranged substantially in parallel with a predetermined gap distance. The gap distance (gap length g) between the diaphragm 461 and the segment electrode 462 is not particularly limited, and is set as appropriate. By arranging the diaphragm 461 and the segment electrodes 462 at a slight distance, a parallel plate capacitor can be formed. As described above, when the diaphragm 461 elastically deforms in the vertical direction in FIG. 48 following the pressure in the cavity 432, the gap distance between the diaphragm 461 and the segment electrode 462 changes accordingly, and The capacitance C of the plate capacitor changes. This change in the capacitance C appears as a change in the voltage difference between the common electrode 470 and the external segment electrode 471 that are electrically connected to the vibration plate 461 and the segment electrode 462, respectively. Thus, the residual vibration (damped vibration) of the vibration plate 461 can be known.
[0245]
A common electrode 470 is formed outside the cavity 432 of the substrate 420. Outside the cavity 432 of the support plate 410, an external segment electrode 471 is formed.
As a constituent material of the segment electrode 462, the common electrode 470, and the external segment electrode 471, for example, stainless steel, aluminum, gold, a body, an alloy containing these, or the like can be given. In addition, the segment electrode 462, the common electrode 470, and the external segment electrode 471 can be formed by, for example, a method such as bonding of metal foil, plating, vapor deposition, and sputtering.
[0246]
Each vibration plate 461 and the common electrode 470 are electrically connected by a conductor 475, and each segment electrode 462 and each external segment electrode 471 are electrically connected by a conductor 476.
As the conductors 475 and 476, (1) a conductor such as a metal wire is disposed, and (2) a thin film made of a conductive material such as gold or copper is formed on the surface of the substrate 420 or the support plate 410. And (3) a conductive material provided on a conductor forming portion of the substrate 420 or the like by ion doping or the like.
[0247]
A plurality of head units 100H as described above can be arranged in a vertical direction in FIG. 48 (at another stage). FIG. 49 shows an example of the arrangement of the nozzles 434 when four color inks (ink cartridges 31) are applied. In this case, a plurality of head units 100H are arranged, for example, in the main scanning direction, and their front surfaces are arranged. And one nozzle plate 433 can be joined.
The arrangement pattern of the nozzles 434 on the nozzle plate 433 is not particularly limited. However, as shown in FIG. 49, the nozzles 434 can be arranged so as to be shifted by a half pitch in the adjacent nozzle rows.
[0248]
Next, the operation (operation principle) of the head unit 100H will be described.
When a drive signal (pulse signal) is output from the head driver 33 and the heating element 450 is energized, the heating element 450 instantaneously generates heat to a temperature of 300 ° C. or higher. As a result, bubbles 480 are generated on the protective film 451 due to film boiling (different from bubbles generated and mixed in a cavity that causes non-discharge, which will be described later), and the bubbles 480 expand instantaneously. As a result, the liquid pressure of the ink (liquid material) filled in the cavity 432 increases, and a part of the ink is ejected from the nozzle 434 as droplets.
[0249]
Immediately after the ink droplet is ejected, the bubble 480 contracts rapidly and returns to the original state. At this time, the diaphragm 461 is elastically deformed by the pressure change in the cavity 432, and damping vibration (residual vibration) is generated until the next drive signal is input and the ink droplet is ejected again.
When the vibration plate 461 generates damped vibration, the capacitance between the vibration plate 461 and the segment electrode 462 opposed thereto changes accordingly. The change in the capacitance appears as a change in the voltage difference between the common electrode 470 and the external segment electrode 471. By reading the change, the non-ejection of the ink droplet or its cause can be detected and specified. That is, by comparing the state (pattern) of the change in the voltage difference (change in the capacitance) between the common electrode 470 and the external segment electrode 471 when the ink droplet is normally ejected from the nozzle 434, the ink droplet is formed. It is possible to determine whether or not the ink droplet has been ejected normally, and to determine the cause of the non-ejection of the ink droplet by comparing and identifying the state (pattern) for each cause of the non-ejection of the ink droplet. Can be.
The amount of liquid reduced in the cavity 432 due to the ejection of the ink droplets is replenished by supplying new ink from the ink intake port 441 into the cavity 432. This ink is supplied from the ink cartridge 31 through the ink supply tube 311.
[0250]
As described above, the droplet discharge device and the bubble amount detection method of the present invention have been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to this. Each of the constituent parts can be replaced with an arbitrary constituent part that can exhibit the same function. Further, other arbitrary components may be added to the droplet discharge device of the present invention.
[0251]
The liquid (droplet) to be discharged from the droplet discharge head (the inkjet head 100 in the above-described embodiment) of the droplet discharge device of the present invention is not particularly limited. It can be a liquid containing a material (including a dispersion such as a suspension or an emulsion). That is, an ink containing a filter material of a color filter, a light emitting material for forming an EL light emitting layer in an organic EL (Electro Luminescence) device, a fluorescent material for forming a phosphor on an electrode in an electron emission device, a PDP (Plasma). A fluorescent material for forming a phosphor in a display panel device, a migrating material for forming a migrating body in an electrophoretic display device, a bank material for forming a bank on the surface of the substrate W, various coating materials, and forming electrodes A liquid electrode material, a particle material forming a spacer for forming a fine cell gap between two substrates, a liquid metal material for forming a metal wiring, a lens material for forming a microlens, Resist materials, light diffusion materials for forming light diffusers, etc. A.
Further, the present invention can be applied to any type (form) of a droplet discharge device including a plurality of droplet discharge heads having a diaphragm.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ink jet printer which is a kind of a droplet discharge device of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a main part of the ink jet printer of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the head unit (inkjet head) shown in FIG.
4 is an exploded perspective view showing a configuration of a head unit corresponding to one color ink shown in FIG.
FIG. 5 is an example of a nozzle arrangement pattern of a nozzle plate of a head unit using four color inks.
6 is a state diagram showing each state at the time of inputting a drive signal in a section taken along line III-III of FIG. 3;
FIG. 7 is a circuit diagram showing a simple vibration calculation model assuming residual vibration of the diaphragm shown in FIG. 3;
8 is a graph showing a relationship between an experimental value and a calculated value of the residual vibration of the diaphragm shown in FIG.
9 is a conceptual diagram of the vicinity of a nozzle when air bubbles are mixed in the cavity of FIG.
FIG. 10 is a graph showing calculated values and experimental values of residual vibration in a state in which ink droplets are not ejected due to air bubbles entering a cavity.
11 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when ink near the nozzle of FIG. 3 is fixed by drying.
FIG. 12 is a graph showing calculated values and experimental values of residual vibration in a state where ink near the nozzles is in a dry and thickened state.
FIG. 13 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when paper dust adheres near the nozzle outlet of FIG.
FIG. 14 is a graph showing calculated values and experimental values of residual vibration in a state where paper dust adheres to a nozzle outlet.
FIG. 15 is a photograph showing the state of the nozzle before and after the paper dust adheres to the vicinity of the nozzle.
FIG. 16 is a schematic block diagram of a discharge abnormality detection unit shown in FIG. 3;
FIG. 17 is a conceptual diagram when the electrostatic actuator of FIG. 3 is a parallel plate capacitor.
18 is a circuit diagram of an oscillation circuit including a capacitor constituted by the electrostatic actuator of FIG.
FIG. 19 is a circuit diagram of an F / V conversion circuit of the discharge abnormality detection means shown in FIG.
FIG. 20 is a timing chart illustrating timings of output signals of each unit based on an oscillation frequency output from an oscillation circuit.
FIG. 21 is a diagram for explaining a method of setting fixed times tr and t1.
FIG. 22 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the waveform shaping circuit of FIG.
FIG. 23 is a block diagram schematically showing switching means for switching between a drive circuit and a detection circuit.
FIG. 24 is a flowchart showing a discharge abnormality detection / determination process.
FIG. 25 is a flowchart illustrating a residual vibration detection process.
FIG. 26 is a flowchart illustrating a discharge abnormality determination process.
FIG. 27 is an example of a timing of detecting abnormal ejection of a plurality of inkjet heads (in the case of one ejection abnormality detecting unit).
FIG. 28 is an example of the timing of detecting abnormal ejection of a plurality of inkjet heads (when the number of abnormal ejection detecting means is the same as the number of inkjet heads).
FIG. 29 shows an example of the timing of detecting abnormal ejection of a plurality of inkjet heads (in the case where the number of abnormal ejection detecting means is the same as the number of inkjet heads and the abnormal ejection is detected when there is print data).
FIG. 30 is an example of the timing of detecting abnormal ejection of a plurality of inkjet heads (when the number of abnormal ejection detecting means is the same as the number of inkjet heads and the abnormal ejection is detected by circulating through each inkjet head).
FIG. 31 is a flowchart showing a timing of detecting a discharge abnormality during a flushing operation of the ink jet printer shown in FIG. 27;
32 is a flowchart showing the timing of detecting an ejection failure during a flushing operation of the ink jet printer shown in FIGS. 28 and 29.
FIG. 33 is a flowchart showing the timing of detecting a discharge abnormality during the flushing operation of the ink jet printer shown in FIG. 30.
FIG. 34 is a flowchart showing the timing of ejection failure detection during the printing operation of the ink jet printer shown in FIGS. 28 and 29.
FIG. 35 is a flowchart showing a timing of detecting a discharge abnormality during a printing operation of the ink jet printer shown in FIG. 30.
36 is a diagram showing a schematic structure (partially omitted) as viewed from above the ink jet printer shown in FIG. 1;
FIG. 37 is a diagram showing a positional relationship between the wiper and the head unit shown in FIG. 36.
FIG. 38 is a diagram illustrating a relationship between a head unit, a cap, and a pump during a pump suction process.
FIG. 39 is a schematic view showing the configuration of the tube pump shown in FIG. 38.
FIG. 40 is a flowchart showing ejection failure recovery processing in the ink jet printer of the present invention.
FIG. 41 is a graph showing residual vibrations when the amount of bubbles in the cavity is large and small.
FIG. 42 is a flowchart showing a process of setting the detection interval of the bubble amount in accordance with the bubble amount V and detecting the bubble amount.
FIG. 43 is a cross-sectional view schematically illustrating another configuration example of the inkjet head according to the invention.
FIG. 44 is a cross-sectional view schematically illustrating another configuration example of the inkjet head according to the invention.
FIG. 45 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the inkjet head according to the invention.
FIG. 46 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the inkjet head according to the present invention.
FIG. 47 is a perspective view showing another configuration example of the head unit in the present invention.
FIG. 48 is a schematic sectional view of the head unit shown in FIG. 47;
FIG. 49 is a plan view showing an example of an arrangement pattern of nozzles in a nozzle plate of a head unit using four-color inks.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ink jet printer 2 ... Device main body 21 ... Tray 22 ... Discharge port 3 ... Printing means 31 ... Ink cartridge 311 ... Ink supply tube 32 ... Carriage 33 ... Head driver 34 ... Connection part 35 Head unit 4 Printing device 41 Carriage motor 42 Reciprocating mechanism 421 Timing belt 422 Carriage guide shaft 43 Carriage motor driver 44 Pulley 5 Paper feeder 51 ... Paper feeding motor 52 ... Paper feeding roller 52a ... Driving roller 52b ... Drive roller 53 ... Paper feeding motor driver 6 ... Control unit 61 ... CPU 62 ... EEPROM (storage means) 63 ... RAM 64 ... ... PROM 7 ... Operation panel 8 ... Host computer 9 ... IF 10, 10a-10e ... discharge abnormality detecting means 11 ... oscillation circuit 111 ... Schmitt trigger inverter 112 ... resistive element 12 ... F / V conversion circuit 13 ... constant current source 14 ... buffer 15 ... waveform shaping circuit 151 ... amplifier ( Operational amplifier) 152 comparator 16 residual vibration detecting means 17 measuring means 18 driving circuit 181 driving waveform generating means 182 discharge selecting means 182a shift register 182b latch circuit 182c Driver 19 Switching control means 19a Switching selection means 191 Selector 20 Determination means 23, 23a to 23e Switching means 24 Recovery means 100, 100A to 100D, 100a to 100e Inkjet head 100H ... Head unit 110 ° nozzle 120 ... Electrostatic Actuator 121 ... Vibration plate (bottom wall) 122 ... Segment electrode 123 ... Insulating layer 124 ... Common electrode 124a ... Input terminal 130 ... Damper chamber 131 ... Ink inlet 132 ... Damper 140 ... Silicon substrate 141 Cavity 142 Ink supply port 143 Reservoir 144 Side wall 150 Nozzle plate 160 Glass substrate 161 Concave section 162 Opposing wall 170 Base 200 Piezoelectric element 201 Lamination Piezoelectric elements 202, 222, 230, 240... Nozzle plates 203, 223, 231, 241... Nozzles 204... Metal plates 205. 233 245 cavities 209 24 ... Reservoirs 210, 247 ink supply port 211 ink intake ports 212, 243 diaphragm 213 lower electrode 214 upper electrode 215, 249 head drive 220 substrate 224 electrode 232 ...... spacer 234 first electrode 235 second electrode 244 intermediate layer 248 external electrode 249 internal electrode 300 wiper 301 wiping member 310 cap 320 tube pump (rotating) 321 (flexible) tube 322 rotator 322a shaft 323 roller 330 ink absorber 340 discharged ink cartridge 350 guide member 351 guide 410 support Plate 420: Substrate 430: Outer wall 431: Partition wall 432: Cavity 433: No Slip plate (front plate) 434 Nozzle 440 Top plate 441 Ink inlet 450 Heating element 451 Protective film (cavitation film) 452 Head driver 460 Recess 461 Vibrating plate 462 ... Segment electrode 470... Common electrode 471... External segment electrode 475... Conductor 476... S505, S601 to S608, S701 to S706, S801 to S810, S901 to S913, ST101 to ST104 ... steps

Claims (40)

A plurality of droplet discharge heads each including an actuator driven by a drive circuit, and a diaphragm that is displaced by the drive of the actuator, drives the actuator by the drive circuit, and discharges the liquid in the cavity from the nozzle as droplets. A droplet discharge device comprising:
A discharge detecting means for detecting a residual vibration of the vibration plate and detecting a discharge abnormality together with the degree of discharge abnormality due to air bubble mixing into the cavity of the droplet discharge head based on the detected vibration pattern of the residual vibration of the vibration plate; A droplet discharge device comprising an abnormality detection unit. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the degree of the discharge abnormality is detected by estimating a mixed bubble amount. 3. The liquid ejection head according to claim 1, further comprising a recovery unit configured to perform a recovery process for eliminating a cause of the discharge abnormality when the discharge abnormality of the droplet discharge head is detected by the discharge abnormality detection unit. 4. The droplet discharge device according to the above. When the ejection abnormality detection unit detects ejection failure of the droplet ejection head, a recovery unit that performs a recovery process for eliminating the cause of the ejection abnormality with respect to the droplet ejection head according to the bubble amount. The droplet discharge device according to claim 1 or 2, further comprising: A plurality of droplet discharge heads each including an actuator driven by a drive circuit, and a diaphragm that is displaced by the drive of the actuator, drives the actuator by the drive circuit, and discharges the liquid in the cavity from the nozzle as droplets. A droplet discharge device comprising:
A discharge abnormality detecting unit that detects residual vibration of the diaphragm, and detects a discharge abnormality of the droplet discharge head together with its cause based on a vibration pattern of the detected residual vibration of the diaphragm,
The discharge abnormality detecting means has a function of detecting the degree of discharge abnormality due to the bubble mixing based on the vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm when the cause of the discharge abnormality is the mixing of bubbles into the cavity. A droplet discharge device comprising: 6. The droplet discharge device according to claim 5, wherein the degree of the discharge abnormality is detected by estimating a mixed bubble amount. When the ejection abnormality detection unit detects ejection abnormality of the droplet ejection head, the droplet ejection head performs a recovery process for eliminating the cause of the ejection abnormality in accordance with the cause of the ejection abnormality. The droplet discharging device according to claim 5 or 6, further comprising means. The recovery means, when the cause of the discharge abnormality is the incorporation of bubbles into the cavity, performs a recovery process for the droplet discharge head to eliminate the cause of the discharge abnormality in accordance with the amount of bubbles. Item 8. A droplet discharge device according to Item 7. The recovery unit includes a wiping unit that performs a wiping process on a nozzle surface on which nozzles of the droplet discharge head are arranged by a wiper, and drives the actuator to preliminarily remove the droplet from the nozzle of the droplet discharge head. 9. The liquid ejecting apparatus according to claim 3, further comprising: a flushing unit for performing a flushing process for discharging, and a pumping unit for performing a pump suction process by a pump connected to a cap that covers a nozzle surface of the droplet discharge head. Droplet ejection device. When the ejection abnormality detecting means detects an ejection abnormality due to the incorporation of bubbles into the cavity of the droplet ejection head, the recovery means performs a flushing process by the flushing means, or a pump by the pumping means. The droplet discharge device according to claim 9, which performs a suction process. When the ejection abnormality detection unit detects ejection abnormality due to the incorporation of bubbles into the cavity of the droplet ejection head, the recovery unit performs flushing processing by the flushing unit when the bubble amount is smaller than a predetermined threshold. The droplet discharge device according to claim 9, wherein the droplet ejection is performed. 12. The droplet discharge device according to claim 11, wherein a condition of the flushing process is set according to the amount of the bubble. 13. The droplet discharging apparatus according to claim 12, wherein the condition of the flushing processing includes the number of times of discharging the droplet. 14. The droplet discharge device according to claim 13, wherein the larger the bubble amount, the larger the number of times the droplet is discharged in the flushing process. 15. The droplet discharge apparatus according to claim 11, wherein the recovery unit performs a pump suction process by the pumping unit when the ejection abnormality is not eliminated by the flushing process. When the ejection abnormality detecting means detects an ejection abnormality due to the incorporation of bubbles into the cavity of the droplet ejection head, if the amount of bubbles is larger than a predetermined threshold, the recovery means performs pump suction by the pumping means. The droplet discharge device according to claim 9, which performs a process. 17. The droplet discharge device according to claim 16, wherein conditions for the pump suction process are set according to the amount of the bubbles. 18. The droplet discharge device according to claim 17, wherein the conditions of the pump suction processing include a suction time and / or a suction pressure. 19. The droplet discharging apparatus according to claim 18, wherein the suction time in the pump suction processing is set longer as the bubble amount increases. 20. The droplet discharge device according to claim 18, wherein the suction pressure in the pump suction process is set higher as the bubble amount increases. The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 20, wherein an interval at which the detection is performed by the discharge abnormality detection unit is set according to the bubble amount. 22. The droplet discharge device according to claim 21, wherein the interval is set to be shorter as the bubble amount is larger. 23. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm includes a period of the residual vibration. When the cycle of the residual vibration of the diaphragm is shorter than a cycle of a predetermined range, the discharge abnormality detecting means determines that bubbles are mixed in the cavity, and the cycle of the residual vibration of the diaphragm is a predetermined cycle. When longer than the threshold, it is determined that the liquid in the vicinity of the nozzle has increased in viscosity due to drying, the cycle of the residual vibration of the diaphragm is longer than the cycle of the predetermined range, and shorter than the predetermined threshold, 24. The droplet discharge device according to claim 23, wherein it is determined that paper powder has adhered near the outlet of the nozzle. 25. The droplet discharge device according to claim 23, wherein the discharge abnormality detection unit detects the bubble amount based on a cycle of a residual vibration of the diaphragm. 26. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the discharge abnormality detection unit includes an oscillation circuit, and the oscillation circuit oscillates based on a capacitance component that changes due to residual vibration of the diaphragm. . The liquid according to any one of claims 1 to 25, wherein the discharge abnormality detection unit includes an oscillation circuit, and the oscillation circuit oscillates based on a capacitance component of the actuator that changes due to residual vibration of the diaphragm. Drop ejection device. 28. The droplet discharge device according to claim 27, wherein the oscillation circuit forms a CR oscillation circuit using a capacitance component of the actuator and a resistance component of a resistance element connected to the actuator. The discharge abnormality detection means includes an F / V conversion circuit that generates a voltage waveform of residual vibration of the diaphragm by a predetermined signal group generated based on a change in oscillation frequency of an output signal of the oscillation circuit. Item 30. The droplet discharging device according to Item 27 or 28. 30. The droplet ejection apparatus according to claim 29, wherein the ejection abnormality detection unit includes a waveform shaping circuit that shapes a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm generated by the F / V conversion circuit into a predetermined waveform. The waveform shaping circuit includes a DC component removing unit that removes a DC component from a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm generated by the F / V conversion circuit, and a voltage from which the DC component has been removed by the DC component removing unit. 31. The droplet discharge device according to claim 30, further comprising a comparator for comparing a waveform with a predetermined voltage value, wherein the comparator generates and outputs a rectangular wave based on the voltage comparison. 32. The droplet ejection apparatus according to claim 31, wherein the ejection abnormality detection unit includes a measurement unit that measures a cycle of a residual vibration of the diaphragm from the rectangular wave generated by the waveform shaping circuit. 33. The measurement unit according to claim 32, wherein the measurement unit has a counter, and the counter counts a pulse of the reference signal to measure a time between rising edges or between a rising edge and a falling edge of the rectangular wave. Droplet ejection device. The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 33, wherein the actuator is an electrostatic actuator. The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 33, wherein the actuator is a piezoelectric actuator using a piezo effect of a piezoelectric element. 27. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the actuator is a film boiling type actuator including a heating element that generates heat when energized. 37. The droplet discharge device according to claim 36, wherein the diaphragm elastically deforms following a change in pressure in the cavity. The droplet according to any one of claims 1 to 37, further comprising a storage unit configured to store a cause of the ejection abnormality detected by the ejection abnormality detection unit and / or the amount of bubbles in association with a droplet ejection head to be detected. Discharge device. The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 38, wherein the droplet discharge device includes an inkjet printer. A plurality of droplet discharge heads each including an actuator driven by a drive circuit, and a diaphragm that is displaced by the drive of the actuator, drives the actuator by the drive circuit, and discharges the liquid in the cavity from the nozzle as droplets. A method for detecting the amount of bubbles in a droplet discharge device comprising:
Detecting a residual vibration of the diaphragm, and detecting an amount of bubbles in the cavity of the droplet discharge head based on a detected vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm. Method.

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