JP2007030343A - Head driving device of inkjet printer and head driving method - Google Patents

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JP2007030343A JP2005217054A JP2005217054A JP2007030343A JP 2007030343 A JP2007030343 A JP 2007030343A JP 2005217054 A JP2005217054 A JP 2005217054A JP 2005217054 A JP2005217054 A JP 2005217054A JP 2007030343 A JP2007030343 A JP 2007030343A
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residual vibration
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Osamu Shinkawa
修 新川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To exactly detect a state of nozzles by securing residual oscillation after driving of a piezoelectric actuator of an inkjet printer. <P>SOLUTION: When the piezoelectric actuator is driven by supplying a drive signal, the volume of a cavity is enlarged at a rise (first stage) of the drive signal to bring in ink. While the enlarged volume of the cavity is retained, the residual oscillation generated in the cavity is detected (second stage). The enlarged volume of the cavity is slowly reduced after the detection of the residual oscillation is completed (third stage). A meniscus is drawn in when the volume of the cavity is enlarged, so that the ink droplet is prevented from being ejected. The residual oscillation is enlarged by increasing an amount of the enlargement of the cavity volume or increasing its power enough. The residual oscillation can be made as large as possible by setting a rise time of the drive signal at the first stage so as to excite free oscillation of the cavity. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば複数色の液体インクの微小なインク滴を複数のノズルから吐出してその微粒子(インクドット)を印刷媒体上に形成することにより、所定の文字や画像を描画するようにしたインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及びヘッド駆動方法に関するものである。   In the present invention, for example, minute characters of liquid inks of a plurality of colors are ejected from a plurality of nozzles to form fine particles (ink dots) on a print medium, thereby drawing a predetermined character or image. The present invention relates to a head driving device and a head driving method for an ink jet printer.

このようなインクジェットプリンタは、一般に安価で且つ高品質のカラー印刷物が容易に得られることから、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなどの普及に伴い、オフィスのみならず一般ユーザにも広く普及してきている。
このようなインクジェットプリンタは、一般に、インクカートリッジと印字ヘッドとが一体的に備えられたキャリッジなどと称される移動体が印刷媒体上をその搬送方向と交差する方向に往復しながらその印字ヘッドのノズルから液体インク滴を吐出(噴射)して印刷媒体上に微小なインクドットを形成することで、当該印刷媒体上に所定の文字や画像を描画して所望の印刷物を作成するようになっている。そして、このキャリッジに黒色(ブラック)を含めた4色(イエロー、マゼンタ、シアン)のインクカートリッジと各色毎の印字ヘッドを備えることで、モノクロ印刷のみならず、各色を組み合わせたフルカラー印刷も容易に行えるようになっている(更に、これらの各色に、ライトシアンやライトマゼンタなどを加えた6色や7色、或いは8色のものも実用化されている)。
Such inkjet printers are generally inexpensive and can easily obtain high-quality color prints, and therefore have become widespread not only in offices but also in general users with the spread of personal computers and digital cameras.
In general, such an ink jet printer has a moving body called a carriage in which an ink cartridge and a print head are integrally provided, reciprocating on a print medium in a direction intersecting the transport direction. By ejecting (jetting) liquid ink droplets from the nozzles to form minute ink dots on the printing medium, a desired printed matter is created by drawing predetermined characters or images on the printing medium. Yes. The carriage is equipped with four color (yellow, magenta, cyan) ink cartridges including black (black) and a print head for each color, so that not only monochrome printing but also full-color printing combining each color is easy. (Furthermore, 6 colors, 7 colors, or 8 colors in which light cyan, light magenta, etc. are added to these colors are also put into practical use).

ところで、この種のインクジェットプリンタでは、印刷媒体上のインクのにじみを防止するために、乾燥し易いインク又はインク成分を採用している。その結果、印字していないときにはインクジェットヘッドのノズルからインクの溶媒成分(水、溶剤、油など)が蒸発してノズル部のインク粘度が上昇し、インク滴の吐出に支障を来すことがある。また、インクジェットヘッドのキャビティ(インク収容部)などに気泡が混入したり、ゴミや紙粉などがノズル面に付着したりした場合にも、インク滴の吐出に支障を来すことがある。このようにして、所謂ノズルが目詰まりしてインク滴を吐出できなくなると、印刷媒体上の画像に所謂ドット抜けが生じ、画質を劣化させる原因となる。   By the way, this type of ink jet printer employs ink or ink components that are easy to dry in order to prevent bleeding of ink on the print medium. As a result, when printing is not performed, the ink solvent component (water, solvent, oil, etc.) evaporates from the nozzles of the ink jet head and the ink viscosity at the nozzles increases, which may hinder the ejection of ink droplets. . In addition, ejection of ink droplets may be hindered when air bubbles are mixed into the cavity (ink storage portion) of the ink jet head or dust or paper dust adheres to the nozzle surface. In this way, when the so-called nozzles are clogged and ink droplets cannot be ejected, so-called dot omission occurs in the image on the print medium, causing deterioration in image quality.

そこで、以下の特許文献1では、アクチュエータである圧電素子を電気信号で駆動して圧力室からインク滴を吐出させる装置において、圧電素子を駆動して圧力室の容積を拡大し、その後、圧電素子を駆動して、インク滴が吐出しない程度に圧力室の容積を縮小し、そのとき発生する圧電素子の過剰電圧(起電圧)を検出し、その振動の状態からインクの乾燥、インク室内の気泡の有無、ノズル面へのゴミや紙粉の付着を検出してノズル不具合によるプリントミスなどの誤動作を防止している。
特開2004−284189号公報
Therefore, in Patent Document 1 below, in a device that ejects ink droplets from a pressure chamber by driving a piezoelectric element as an actuator with an electrical signal, the piezoelectric element is driven to expand the volume of the pressure chamber, and then the piezoelectric element The volume of the pressure chamber is reduced to such an extent that no ink droplets are ejected, the excess voltage (electromotive voltage) of the piezoelectric element generated at that time is detected, the ink is dried from the vibration state, and the bubbles in the ink chamber It detects the presence or absence of dust and adhesion of dust and paper dust to the nozzle surface to prevent malfunctions such as printing mistakes due to nozzle failures.
JP 2004-284189 A

ところで、印字速度の高速化の要求からノズル数を増やす、所謂多ノズル化やノズルヘッドの小型化が推進されており、これに伴って印字アクチュエータとしての圧電素子も小型化されていることから圧電素子の起電圧(起電力)が小さくなっている。そのため、前記圧電素子の負荷インピーダンス変化による振動分(以下、残留振動とも示す)の検出が困難となっている。この残留振動を用いたドット抜け検出は、光学式センサのように直接印刷媒体上のインクドットを検出するものではなく、残留振動によってノズルヘッド内のノズル流路や圧力室等の状態を推定するものであるため、残留振動の検出が困難になるとドット抜けの誤検出を招くという問題につながる。   By the way, in order to increase the number of nozzles in order to increase the printing speed, so-called multiple nozzles and the miniaturization of the nozzle head have been promoted. Accordingly, the piezoelectric element as a print actuator has also been miniaturized. The electromotive voltage (electromotive force) of the element is small. Therefore, it is difficult to detect a vibration component (hereinafter also referred to as residual vibration) due to a change in load impedance of the piezoelectric element. This missing dot detection using residual vibration does not directly detect ink dots on the print medium like an optical sensor, but estimates the state of the nozzle flow path and pressure chamber in the nozzle head based on the residual vibration. Therefore, if it is difficult to detect the residual vibration, it leads to a problem of erroneous detection of missing dots.

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、アクチュエータを構成する圧電素子を駆動したときの圧力室の残留振動を確実に検出することが可能なインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及びヘッド駆動方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made paying attention to the above problems, and is a head drive for an ink jet printer capable of reliably detecting residual vibration in a pressure chamber when a piezoelectric element constituting an actuator is driven. An object is to provide an apparatus and a head driving method.

[発明1]上記課題を解決するために、発明1のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に対応してインク滴を吐出するために設けられ且つ圧電素子で構成されるアクチュエータとを備えたインクジェットプリンタのノズルヘッドに対し、前記アクチュエータに駆動信号を出力する駆動手段と、前記駆動信号による圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を、前記アクチュエータを構成する圧電素子の起電力の変化として検出する残留振動検出手段とを備え、前記駆動手段は、前記駆動信号に、圧力室の容積を拡大してインクを引き込む第1段階と、前記第1段階に引き続いて圧力室の容積を保持する第2段階とを設け、前記残留振動検出手段は、前記駆動信号の第2段階で、前記圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を検出することを特徴とするものである。   [Invention 1] In order to solve the above problem, an ink jet printer head driving device according to Invention 1 corresponds to a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, a pressure chamber communicating with each nozzle, and each pressure chamber. Drive means for outputting a drive signal to the actuator for a nozzle head of an ink jet printer provided with an actuator configured to eject ink droplets and including a piezoelectric element, and pressure change in the pressure chamber by the drive signal Residual vibration detection means for detecting residual vibration after the occurrence as a change in electromotive force of a piezoelectric element constituting the actuator, and the drive means expands the volume of the pressure chamber in the drive signal to apply ink. A first stage for drawing in, and a second stage for maintaining the volume of the pressure chamber following the first stage, wherein the residual vibration detecting means is configured to In the second step of the signal, it is characterized in detecting the residual vibration after the pressure change generated in the pressure chamber.

この発明1に係るインクジェットプリンタのヘッド駆動装置によれば、アクチュエータに駆動信号を出力する駆動手段と、駆動信号による圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を、アクチュエータを構成する圧電素子の起電力の変化として検出する残留振動検出手段とを備え、駆動手段は、駆動信号に、圧力室の容積を拡大してインクを引き込む第1段階と、前記第1段階に引き続いて圧力室の容積を保持する第2段階とを設けるものとし、残留振動検出手段は、駆動信号の第2段階で、圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を検出する構成としたため、駆動信号の第1段階での圧力室の容積拡大の大きさや速さを大きくすることにより、インク滴を吐出することなく、圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を大きくすることが可能となり、その残留振動を確実に検出することができる。   According to the head drive device of the ink jet printer according to the first aspect of the present invention, the drive means for outputting a drive signal to the actuator, and the residual vibration after the pressure change is generated in the pressure chamber by the drive signal, the electromotive force of the piezoelectric element constituting the actuator And a residual vibration detecting means for detecting the change of the pressure chamber, wherein the driving means expands the volume of the pressure chamber and draws ink into the driving signal, and holds the volume of the pressure chamber following the first stage. And the residual vibration detecting means detects the residual vibration after the pressure change in the pressure chamber at the second stage of the drive signal, so that the pressure at the first stage of the drive signal is detected. By increasing the size and speed of the volume expansion of the chamber, it becomes possible to increase the residual vibration after the pressure change occurs in the pressure chamber without discharging ink droplets. It is possible to detect the residual vibration of certainty.

[発明2]発明2のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、前記発明1のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置において、前記駆動手段は、前記第1段階で圧力室の固有振動を加振するように駆動信号を設定することを特徴とするものである。
この発明2に係るインクジェットプリンタのヘッド駆動装置によれば、駆動信号の第1段階で圧力室の固有振動が加振されるので、第2段階での圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を大きくすることが可能となり、その残留振動を確実に検出することができる。
[Invention 2] The head drive device for an ink jet printer according to Invention 2 is the head drive device for an ink jet printer according to Invention 1. The drive means drives the drive signal so as to excite the natural vibration of the pressure chamber in the first stage. Is set.
According to the head drive device of the ink jet printer according to the second aspect of the invention, since the natural vibration of the pressure chamber is vibrated at the first stage of the drive signal, the residual vibration after the pressure change in the pressure chamber at the second stage is generated. The residual vibration can be reliably detected.

[発明3]発明3のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、前記発明1又は2のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置において、前記駆動手段は、前記駆動信号の第2段階に引き続き、インク滴を吐出しないで圧力室の容積を縮小する第3段階を設定することを特徴とするものである。
この発明3に係るインクジェットプリンタのヘッド駆動装置によれば、第2段階に引き続いて、インク滴を吐出しないで圧力室の容積を縮小する第3段階を駆動信号に設定することにより、アクチュエータである圧電素子を緩やかに無負荷状態に復帰させることができる。
[Invention 3] The head drive device for an ink jet printer according to invention 3 is the head drive device for an ink jet printer according to invention 1 or 2, wherein the drive means does not eject ink droplets following the second stage of the drive signal. A third stage for reducing the volume of the pressure chamber is set.
According to the head driving device of the ink jet printer according to the third aspect of the present invention, following the second stage, the third stage for reducing the volume of the pressure chamber without ejecting ink droplets is set as the drive signal. The piezoelectric element can be gradually returned to the no-load state.

[発明4]発明4のインクジェットプリンタのヘッド駆動方法は、インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に対応してインク滴を吐出するために設けられ且つ圧電素子で構成されるアクチュエータとを備えたインクジェットプリンタのノズルヘッドに対し、前記アクチュエータに駆動信号を出力し、その駆動信号による圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を、前記アクチュエータを構成する圧電素子の起電力の変化として検出するにあたり、駆動信号の第1段階で圧力室の容積を拡大し、その第1段階に引き続く駆動信号の第2段階で圧力室の容積を保持し且つ圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を検出することを特徴とするものである。   [Invention 4] A head driving method for an ink jet printer according to Invention 4 is provided for ejecting ink droplets corresponding to each pressure chamber, a plurality of nozzles ejecting ink droplets, a pressure chamber communicating with each nozzle. The actuator is configured to output a drive signal to the nozzle head of an ink jet printer provided with an actuator composed of a piezoelectric element and to generate residual vibration after pressure change in the pressure chamber due to the drive signal. In detecting the change in the electromotive force of the piezoelectric element, the volume of the pressure chamber is expanded at the first stage of the drive signal, the volume of the pressure chamber is maintained at the second stage of the drive signal following the first stage, and the pressure is increased. It is characterized by detecting residual vibration after occurrence of a pressure change in the room.

この発明4に係るインクジェットプリンタのヘッド駆動方法によれば、インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に対応してインク滴を吐出するために設けられ且つ圧電素子で構成されるアクチュエータとを備えたインクジェットプリンタのノズルヘッドに対し、アクチュエータに駆動信号を出力し、その駆動信号による圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を、アクチュエータを構成する圧電素子の起電力の変化として検出するにあたり、駆動信号の第1段階で圧力室の容積を拡大し、その第1段階に引き続く駆動信号の第2段階で圧力室の容積を保持し且つ圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を検出することとしたため、駆動信号の第1段階での圧力室の容積拡大の大きさや速さを大きくすることにより、インク滴を吐出することなく、圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を大きくすることが可能となり、その残留振動を確実に検出することができる。   According to the head driving method of the ink jet printer according to the fourth aspect of the present invention, the plurality of nozzles for ejecting ink droplets, the pressure chambers communicating with the nozzles, and the ink droplets corresponding to the pressure chambers are provided. A drive signal is output to the actuator for the nozzle head of an ink jet printer provided with an actuator composed of a piezoelectric element, and the residual vibration after the pressure change in the pressure chamber is generated by the drive signal. In detecting the change in the electromotive force of the element, the volume of the pressure chamber is expanded in the first stage of the drive signal, the volume of the pressure chamber is maintained in the second stage of the drive signal following the first stage, and Since the residual vibration after the pressure change is detected, the size and speed of the volume expansion of the pressure chamber in the first stage of the drive signal is increased. Accordingly, without discharging ink droplets, it is possible to increase the residual vibration after the pressure change generated in the pressure chamber, it is possible to reliably detect the residual vibration.

次に、本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態のインクジェットプリンタ1の概略構成を示す平面図である。このインクジェットプリンタ1は、図1に示すように、ヘッドユニット2及びインクカートリッジ3を搭載したキャリッジ4を備え、このキャリッジ4は1組のキャリッジ軸5に案内されて主走査方向に移動できるようになっている。また、キャリッジ4の一部は歯付きベルト9に固定され、且つ歯付きベルト9は、モータ6の回転軸に固定された駆動プーリ7と従動プーリ8との間に掛け渡されている。
Next, an embodiment of a head driving device for an inkjet printer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the ink jet printer 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the ink jet printer 1 includes a carriage 4 on which a head unit 2 and an ink cartridge 3 are mounted. The carriage 4 is guided by a set of carriage shafts 5 and can move in the main scanning direction. It has become. A part of the carriage 4 is fixed to a toothed belt 9, and the toothed belt 9 is stretched between a driving pulley 7 and a driven pulley 8 fixed to a rotating shaft of the motor 6.

更にキャリッジ4にはエンコーダ10が取付けられ、キャリッジ4の移動方向に沿ってリニアスケール11が設けられている。これにより、エンコーダ10によりキャリッジ4上のヘッドユニット2の位置を検出するようになっている。なお、図1において、符号12はヘッドユニット2とシステムコントローラなどとを電気的に接続するケーブルであり、符号13は、後述するインクジェットヘッドの表面をクリーニングするワイパであり、符号14は、そのインクジェットヘッドのノズル基板(図3参照)のキャッピングを行うキャップである。   Further, an encoder 10 is attached to the carriage 4, and a linear scale 11 is provided along the moving direction of the carriage 4. Thereby, the position of the head unit 2 on the carriage 4 is detected by the encoder 10. In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a cable for electrically connecting the head unit 2 and the system controller, reference numeral 13 denotes a wiper for cleaning the surface of an ink jet head described later, and reference numeral 14 denotes the ink jet. It is a cap for capping the nozzle substrate (see FIG. 3) of the head.

このような構成からなるインクジェットプリンタ1では、エンコーダ10の検出信号がモータ制御回路(図示せず)に入力されると、そのモータ制御回路によりモータ6の回転動作が、加速、一定速度、減速、反転、加速、一定速度、減速、反転…といったように制御される。このようなモータ6の動作に伴って、キャリッジ4が主走査方向に往復移動を繰り返し、一定速度の区間が印刷領域に相当するので、その一定速度の際にキャリッジ4に搭載されるヘッドユニット2のノズルから印刷媒体a上にインク滴が吐出される。この結果、印刷媒体aには、そのインク滴からなるインクドットによって所定の文字や画像が記録(印字)される。   In the ink jet printer 1 having such a configuration, when the detection signal of the encoder 10 is input to a motor control circuit (not shown), the motor control circuit causes the rotational operation of the motor 6 to be accelerated, constant speed, decelerated, Inversion, acceleration, constant speed, deceleration, inversion, etc. are controlled. Along with the operation of the motor 6, the carriage 4 repeats reciprocating movement in the main scanning direction, and the constant speed section corresponds to the printing area. Therefore, the head unit 2 mounted on the carriage 4 at the constant speed. Ink droplets are ejected from the nozzles onto the print medium a. As a result, predetermined characters and images are recorded (printed) on the printing medium a by the ink dots formed by the ink droplets.

次に、図1に示すヘッドユニット2の具体的な構成について、図2a及び図3を参照して説明する。このヘッドユニット2は、図2aに示すようなインクジェットヘッド(ノズルヘッド)20を複数個備え、各インクジェットヘッド20は圧電式アクチュエータを用いたものである。インクジェットヘッド20は、図2aに示すように、振動板21と、この振動板21を変位させる圧電式アクチュエータ22と、内部に液体であるインクが充填され且つ振動板21の変位により内部の圧力が増減されるキャビティ(圧力室)23と、このキャビティ23に連通し且つ当該キャビティ23内の圧力の増減によりインクを液滴として吐出するノズル24とを少なくとも備えている。   Next, a specific configuration of the head unit 2 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2A and 3. The head unit 2 includes a plurality of inkjet heads (nozzle heads) 20 as shown in FIG. 2a, and each inkjet head 20 uses a piezoelectric actuator. As shown in FIG. 2 a, the inkjet head 20 includes a vibration plate 21, a piezoelectric actuator 22 that displaces the vibration plate 21, an ink that is liquid inside, and an internal pressure caused by the displacement of the vibration plate 21. A cavity (pressure chamber) 23 that is increased or decreased, and a nozzle 24 that communicates with the cavity 23 and ejects ink as droplets by increasing or decreasing the pressure in the cavity 23 are provided.

更に詳述すると、インクジェットヘッド20は、ノズル24が形成されたノズル基板25と、キャビティ基板26と、振動板21と、複数の圧電素子27を積層した積層型の圧電式アクチュエータ22とを備えている。キャビティ基板26は、図示のように所定形状に形成され、これにより、キャビティ23と、これに連通するリザーバ28とが形成されている。また、リザーバ28は、インク供給チューブ29を介してインクカートリッジ3に接続されている。圧電式アクチュエータ22は、対向して配置される櫛歯状の電極31、32と、その電極31、32の各櫛歯と交互に配置される圧電素子27とからなる。また、圧電式アクチュエータ22は、その一端側が図2aに示すように、中間層30を介して振動板21と接合されている。   More specifically, the inkjet head 20 includes a nozzle substrate 25 on which nozzles 24 are formed, a cavity substrate 26, a vibration plate 21, and a laminated piezoelectric actuator 22 in which a plurality of piezoelectric elements 27 are laminated. Yes. The cavity substrate 26 is formed in a predetermined shape as shown in the figure, whereby a cavity 23 and a reservoir 28 communicating with the cavity 23 are formed. The reservoir 28 is connected to the ink cartridge 3 via the ink supply tube 29. The piezoelectric actuator 22 includes comb-shaped electrodes 31 and 32 arranged opposite to each other, and piezoelectric elements 27 arranged alternately with the comb teeth of the electrodes 31 and 32. The piezoelectric actuator 22 is joined to the diaphragm 21 through an intermediate layer 30 at one end side thereof as shown in FIG.

このような構成からなる圧電式アクチュエータ22では、第1電極31と第2電極32との間に印可される駆動信号源からの駆動信号により、図2aに矢印で示すように上下方向に伸び縮みするモードを利用している。従って、圧電式アクチュエータ22では、例えば図2aに示すような駆動信号が印加されると、振動板21に変位が生じてキャビティ23内の圧力が変化し、ノズル24からインク滴が吐出されるようになっている。具体的には、後段に詳述するように、キャビティ23の容積を拡大してインクを引き込み、次いでキャビティ23の容積を縮小してインク滴を吐出する。なお、図2aに示すノズル基板26に形成されるインクジェットヘッド20毎のノズル24は、例えば図3に示すように配列されている。この図3の例では、4色のインク(Y:イエロー、M:マゼンダ、C:シアン、K:ブラック)に適用した場合のノズル24の配列パターンを示しており、これらの色の組合せにより所謂フルカラー印刷が可能となる。   In the piezoelectric actuator 22 having such a configuration, the drive signal from the drive signal source applied between the first electrode 31 and the second electrode 32 expands and contracts in the vertical direction as indicated by an arrow in FIG. The mode to use is used. Therefore, in the piezoelectric actuator 22, for example, when a drive signal as shown in FIG. 2A is applied, the vibration plate 21 is displaced, the pressure in the cavity 23 changes, and an ink droplet is ejected from the nozzle 24. It has become. Specifically, as will be described in detail later, the volume of the cavity 23 is enlarged to draw ink, and then the volume of the cavity 23 is reduced to eject ink droplets. The nozzles 24 for each inkjet head 20 formed on the nozzle substrate 26 shown in FIG. 2a are arranged as shown in FIG. 3, for example. The example of FIG. 3 shows an arrangement pattern of the nozzles 24 when applied to four colors of ink (Y: yellow, M: magenta, C: cyan, K: black). Full color printing is possible.

このようなインクジェットヘッド20を備えたインクジェットプリンタ1では、インク切れ、気泡の発生、目詰まり(乾燥)、紙粉付着などの原因によって、ノズル24からインク滴が吐出すべきときに吐出しないというインク滴の吐出異常(不吐出)、所謂ドット抜け現象を生じることがある。ここで、紙粉とは、木材パルプを原料とする印刷媒体が記録ローラなどと摩擦接触した際に発生し易く、印刷媒体の一部からなり、繊維状又はその集合体のものを意味する。   In the ink jet printer 1 provided with such an ink jet head 20, ink that does not eject ink droplets from the nozzle 24 due to causes such as out of ink, generation of bubbles, clogging (drying), paper dust adhesion, and the like. Drop ejection abnormality (non-ejection), so-called dot dropout phenomenon may occur. Here, the paper dust is easily generated when a printing medium made of wood pulp as a raw material is brought into frictional contact with a recording roller or the like, and is composed of a part of the printing medium and is fibrous or an aggregate thereof.

ここで、圧電式アクチュエータ22の他の例を図2bに示す。図中の符号は、図2aのものを流用している。この圧電式アクチュエータは、一般にユニモルフ型アクチュエータと呼ばれ、圧電素子27を二つの電極31、32で挟んだ簡単な構造であるが、駆動信号を印加することによって、図2aの積層型アクチュエータと同様に、図の上下方向に伸び縮みし、キャビティ23の容積を拡大してインクを引き込み、次いでキャビティ23の容積を縮小してノズル24からインク滴を吐出する。   Here, another example of the piezoelectric actuator 22 is shown in FIG. The reference numerals in the figure are the same as those in FIG. 2a. This piezoelectric actuator is generally called a unimorph actuator and has a simple structure in which the piezoelectric element 27 is sandwiched between two electrodes 31 and 32. By applying a drive signal, the piezoelectric actuator is similar to the stacked actuator of FIG. 2a. Then, the ink expands and contracts in the vertical direction in the figure, expands the volume of the cavity 23 and draws ink, and then reduces the volume of the cavity 23 and discharges ink droplets from the nozzles 24.

前記インクジェットプリンタ1内には、自身を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、例えば図4に示すように、例えばパーソナルコンピュータ、デジタルカメラ等のホストコンピュータ60から入力された印刷データに基づいて、印刷装置や給紙装置等を制御することにより印刷媒体に印刷処理を行うものである。そして、ホストコンピュータ60から入力された印刷データを受取る入力インタフェース部61と、この入力インタフェース部61から入力された印雑データに基づいて印刷処理を実行する例えばマイクロコンピュータで構成される制御部62と、キャリッジモータ41を駆動制御するキャリッジモータドライバ63と、給紙モータ51を駆動制御する給紙モータドライバ64と、インクジェットヘッド20を駆動制御するヘッドドライバ65と、各ドライバ63、64、65の出力信号を外部のキャリッジモータ41、給紙モータ51、インクジェットヘッド20で使用する制御信号に変換して出力すると共に、残留振動検出回路15で検出されたキャビティの残留振動を制御部62に入力する入出力インタフェース67とを備えて構成される。   The inkjet printer 1 is provided with a control device for controlling itself. For example, as shown in FIG. 4, the control device prints on a print medium by controlling a printing device, a paper feeding device, and the like based on print data input from a host computer 60 such as a personal computer or a digital camera. The processing is performed. An input interface unit 61 that receives print data input from the host computer 60, and a control unit 62 configured by, for example, a microcomputer that executes print processing based on the check data input from the input interface unit 61; The carriage motor driver 63 for driving and controlling the carriage motor 41, the paper feeding motor driver 64 for driving and controlling the paper feeding motor 51, the head driver 65 for driving and controlling the inkjet head 20, and the outputs of the drivers 63, 64 and 65 The signal is converted into a control signal used by the external carriage motor 41, paper feed motor 51, and inkjet head 20, and output, and the residual vibration of the cavity detected by the residual vibration detection circuit 15 is input to the control unit 62. And an output interface 67. That.

ここで、制御部62は、印刷処理等の各種処理を実行するCPU(Central Processing Unit)62aと、入力インタフェース61を介して入力された印刷データ或いは当該印刷データ印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納し、或いは印刷処理等のアプリケーションプログラムを一時的に展開するRAM(Random Access Memory)62cと、CPU62aで実行する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリで構成されるROM(Read-Only Memory)62dとを備えている。この制御部62は、入力インタフェース部61を介してホストコンピュータ60から印刷データを入手すると、CPU62aが、この印刷データに所定の処理を実行して、この処理データ及び各種センサからの入力データに基づいて、各ドライバ63〜65に制御信号を出力する。各ドライバ63〜65から制御信号が出力されると、これらが入出力インタフェース部67で駆動信号に変換されてインクジェットヘッド20の複数のノズル24に対応する圧電式アクチュエータ22、キャリッジモータ41、給紙モータ51が夫々作動して、印刷媒体に印刷処理が実行される。なお、制御部62内の各構成要素は、図示しないバスを介して電気的に接続されている。   Here, the control unit 62 executes various processing such as printing processing, a CPU (Central Processing Unit) 62a, and print data input via the input interface 61 or various types when executing the printing data printing processing. ROM (Random Access Memory) 62c that temporarily stores data or temporarily develops application programs such as print processing, and ROM (non-volatile semiconductor memory that stores control programs executed by the CPU 62a) Read-Only Memory) 62d. When the control unit 62 obtains print data from the host computer 60 via the input interface unit 61, the CPU 62a executes predetermined processing on the print data, and based on the processing data and input data from various sensors. Thus, a control signal is output to each of the drivers 63 to 65. When the control signals are output from the drivers 63 to 65, these are converted into drive signals by the input / output interface unit 67, and the piezoelectric actuators 22, carriage motors 41, paper feeds corresponding to the plurality of nozzles 24 of the inkjet head 20 are performed. Each of the motors 51 operates to execute a printing process on the print medium. Each component in the control unit 62 is electrically connected through a bus (not shown).

また、制御部62は、後述する駆動信号を形成するための波形形成用データDATAを後述する波形メモリ701に書込むために、書込みイネーブル信号DENと、書込みクロック信号WCLKと、書込みアドレスデータA0〜A3とを出力して、例えば16ビットの波形形成用データDATAを波形メモリ701に書込むと共に、この波形メモリ701に記憶された波形形成用データDATAを読出すための読出しアドレスデータA0〜A3、波形メモリ701から読出した波形形成用データDATAをラッチするタイミングを設定する第1のクロック信号ACLK、ラッチした波形データを加算するためのタイミングを設定する第2のクロック信号BCLK及びラッチデータをクリアするクリア信号CLERをヘッドドライバ65に出力する。   Further, the control unit 62 writes the write enable signal DEN, the write clock signal WCLK, and the write address data A0 to A0 in order to write the waveform forming data DATA for forming the drive signal described later into the waveform memory 701 described later. A3 is output to write, for example, 16-bit waveform forming data DATA into the waveform memory 701, and read address data A0 to A3 for reading out the waveform forming data DATA stored in the waveform memory 701. The first clock signal ACLK that sets the timing for latching the waveform forming data DATA read from the waveform memory 701, the second clock signal BCLK that sets the timing for adding the latched waveform data, and the latch data are cleared. Outputs clear signal CLER to head driver 65 That.

ヘッドドライバ65は、駆動信号COMを形成する駆動信号発生回路70と、クロック信号SCKを出力する発振回路71とを備えている。駆動信号発生回路70は、図5に示すように、制御部62から入力される駆動信号生成のための波形形成用データDATAを所定のアドレスに対応する記憶素子に記憶する波形メモリ701と、この波形メモリ701から読出された波形形成用データDATAを前述した第1のクロック信号ACLKによってラッチするラッチ回路702と、ラッチ回路702の出力と後述するラッチ回路704から出力される波形生成データWDATAとを加算する加算器703と、この加算器703の加算出力を前述した第2のクロック信号BCLKによってラッチするラッチ回路704と、このラッチ回路704から出力される波形生成データWDATAをアナログ信号に変換するD/A変換器705と、このD/A変換器705から出力されるアナログ信号を電圧増幅する電圧増幅部706と、この電圧増幅部706の出力信号を電流増幅して駆動信号COMを出力する電流増幅部707とを備えている。ここで、ラッチ回路702、704には制御部62から出力されるクリア信号CLERが入力され、このクリア信号CLERがオフ状態となったときに、ラッチデータがクリアされる。   The head driver 65 includes a drive signal generation circuit 70 that generates a drive signal COM and an oscillation circuit 71 that outputs a clock signal SCK. As shown in FIG. 5, the drive signal generation circuit 70 includes a waveform memory 701 for storing waveform formation data DATA for generating a drive signal input from the control unit 62 in a storage element corresponding to a predetermined address, A latch circuit 702 that latches the waveform forming data DATA read from the waveform memory 701 by the first clock signal ACLK described above, an output of the latch circuit 702, and waveform generation data WDATA output from a latch circuit 704 described later. An adder 703 for adding, a latch circuit 704 for latching the addition output of the adder 703 by the above-described second clock signal BCLK, and D for converting the waveform generation data WDATA output from the latch circuit 704 into an analog signal / A converter 705 and the analog output from this D / A converter 705 A voltage amplifier 706 amplifies the voltage signal, and a current amplifier 707 for outputting a drive signal COM output signal of the voltage amplifier 706 current amplification to. Here, the clear signal CLER output from the control unit 62 is input to the latch circuits 702 and 704, and the latch data is cleared when the clear signal CLER is turned off.

波形メモリ701は、図6に示すように、指示したアドレスに夫々数ビットずつのメモリ素子が配列され、アドレスA0〜A3と共に波形データDATAが記憶される。具体的には、制御部62から指示したアドレスA0〜A3に対して、クロック信号WCLKと共に波形データDATAが入力され、書込みイネーブル信号DENの入力のよってメモリ素子に波形データDATAが記憶される。   As shown in FIG. 6, in the waveform memory 701, memory elements each having several bits are arranged at the designated address, and waveform data DATA is stored together with the addresses A0 to A3. Specifically, the waveform data DATA is input together with the clock signal WCLK to the addresses A0 to A3 instructed from the control unit 62, and the waveform data DATA is stored in the memory element by the input of the write enable signal DEN.

インクジェットヘッド20には、入出力インタフェース部67を介して、駆動信号発生回路70で生成された駆動信号COM、印刷データに基づいて吐出するノズルを選択するデータ信号SI、全ノズルにノズル選択データが入力された後、これらのデータにより駆動信号COMとインクジェットヘッド20の圧電式アクチュエータ22とを接続させるラッチ信号LAT、これらの選択データ信号SIをシリアル信号としてインクジェットヘッド20に送信するためのクロック信号SCKが入力されている。   The inkjet head 20 has a drive signal COM generated by the drive signal generation circuit 70, a data signal SI for selecting nozzles to be ejected based on print data, and nozzle selection data for all nozzles via the input / output interface 67. After the input, a latch signal LAT for connecting the drive signal COM and the piezoelectric actuator 22 of the inkjet head 20 by these data, and a clock signal SCK for transmitting these selection data signals SI to the inkjet head 20 as serial signals. Is entered.

次に、前記駆動信号発生回路70から出力される駆動信号COMと圧電式アクチュエータ22とを接続する構成について説明する。図7は、駆動信号COMと圧電式アクチュエータ22とを接続する選択部のブロック図である。この選択部は、インク滴を吐出させるべきノズルに対応した圧電式アクチュエータ22を指定するデータを保存するシフトレジスタ211と、シフトレジスタ211のデータを一時的に保存するラッチ回路212と、ラッチ回路212の出力をレベル変換するレベルシフタ213と、レベルシフタの出力に応じて駆動信号COMを圧電式アクチュエータ22に接続する選択スイッチ201によって構成されている。   Next, a configuration for connecting the drive signal COM output from the drive signal generation circuit 70 and the piezoelectric actuator 22 will be described. FIG. 7 is a block diagram of a selection unit that connects the drive signal COM and the piezoelectric actuator 22. The selection unit includes a shift register 211 that stores data specifying the piezoelectric actuator 22 corresponding to the nozzle that should eject ink droplets, a latch circuit 212 that temporarily stores data in the shift register 211, and a latch circuit 212. The level shifter 213 converts the level of the output of the output signal and the selection switch 201 connects the drive signal COM to the piezoelectric actuator 22 in accordance with the level shifter output.

シフトレジスタ211には、印刷データとしてデータ信号SIが順次入力されると共に、クロック信号CLKの入力パルスに応じて記憶領域が初段から順次後段にシフトする。ラッチ回路212は、ノズル数分の印字データがシフトレジスタ211に格納された後、入力されるラッチ信号LATによってシフトレジスタ211の各出力信号をラッチする。ラッチ回路212に保存された信号は、レベルシフタ213によって次段の選択スイッチ201をオンオフできる電圧レベルに変換される。これは、駆動信号COMが、ラッチ回路212の出力電圧に比べて高い電圧であるため、選択スイッチ201の動作電圧範囲も高く設定されているためである。選択スイッチ201は、PチャンネルFETとNチャンネルFETとを組合せたトランスミッションゲートによるアナログスイッチで構成されており、このアナログスイッチを十分に動作させるためにゲート電圧を高い値にレベル変換している。そして、レベルシフタ213によって選択スイッチ201のゲート電圧が印加されたノズルの圧電式アクチュエータ22は駆動信号COMに接続される。また、シフトレジスタ211の印刷データ信号SIがラッチ回路212に保存された後、次の印字情報をシフトレジスタ211に入力し、インク滴の吐出タイミングに合わせてラッチ回路212の保存データを順次更新する。なお、図中の符号HGNDは、圧電式アクチュエータ22のグランド端である。   A data signal SI is sequentially input to the shift register 211 as print data, and the storage area is sequentially shifted from the first stage to the subsequent stage in response to an input pulse of the clock signal CLK. The latch circuit 212 latches each output signal of the shift register 211 by the input latch signal LAT after print data for the number of nozzles is stored in the shift register 211. The signal stored in the latch circuit 212 is converted by the level shifter 213 to a voltage level at which the selection switch 201 at the next stage can be turned on / off. This is because the drive signal COM is higher than the output voltage of the latch circuit 212, so that the operating voltage range of the selection switch 201 is also set high. The selection switch 201 is composed of an analog switch having a transmission gate in which a P-channel FET and an N-channel FET are combined, and the gate voltage is level-converted to a high value in order to sufficiently operate the analog switch. The piezoelectric actuator 22 of the nozzle to which the gate voltage of the selection switch 201 is applied by the level shifter 213 is connected to the drive signal COM. Further, after the print data signal SI of the shift register 211 is stored in the latch circuit 212, the next print information is input to the shift register 211, and the stored data of the latch circuit 212 is sequentially updated in accordance with the ink droplet ejection timing. . Reference numeral HGND in the figure is the ground end of the piezoelectric actuator 22.

次に、駆動信号生成の原理について説明する。まず、前述したアドレスA0には単位時間当たりの電圧変化量として0となる波形データが書込まれている。同様に、アドレスA1には+ΔV1、アドレスA2には−ΔV2、アドレスA3には+ΔV3の波形データが」書込まれている。また、クリア信号CLERによってラッチ回路702、704の保存データがクリアされる。また、駆動信号COMは、所望の波形データによって中間電位(オフセット)まで立上げられている。   Next, the principle of drive signal generation will be described. First, waveform data that is 0 as a voltage change amount per unit time is written in the address A0. Similarly, waveform data of + ΔV1 is written in the address A1, −ΔV2 is written in the address A2, and + ΔV3 is written in the address A3. In addition, the data stored in the latch circuits 702 and 704 is cleared by the clear signal CLER. The drive signal COM is raised to an intermediate potential (offset) according to desired waveform data.

この状態から、例えば図8に示すようにアドレスA1の波形データが読込まれ且つ第1クロック信号ACLKが入力されるとラッチ回路702に+ΔV1のデジタルデータが保存される。保存された+ΔV1のデジタルデータは加算器703を経てラッチ回路704に入力され、このラッチ回路704では、第2クロック信号BCLKの立上がりに同期して加算器703の出力を保存する。加算器703には、ラッチ回路704の出力も入力されるので、ラッチ回路704の出力(COM)は、第2クロック信号BCLKの立上がりのタイミングで+ΔV1ずつ加算される。この例では、時間幅T1の間、アドレスA1の波形データが読込まれ、その結果、+ΔV1のデジタルデータが3倍になるまで加算されている。   From this state, for example, as shown in FIG. 8, when the waveform data at the address A1 is read and the first clock signal ACLK is input, the digital data of + ΔV1 is stored in the latch circuit 702. The stored digital data of + ΔV1 is input to the latch circuit 704 via the adder 703, and the latch circuit 704 stores the output of the adder 703 in synchronization with the rise of the second clock signal BCLK. Since the output of the latch circuit 704 is also input to the adder 703, the output (COM) of the latch circuit 704 is added by + ΔV1 at the rising timing of the second clock signal BCLK. In this example, the waveform data at the address A1 is read during the time width T1, and as a result, the digital data of + ΔV1 is added until it is tripled.

次いで、アドレスA0の波形データが読込まれ且つ第1クロック信号ACLKが入力されるとラッチ回路702に保存されるデジタルデータは0に切替わる。この0のデジタルデータは、前述と同様に、加算器703を経て、第2クロック信号BCLKの立上がりのタイミングで加算されるが、デジタルデータが0であるので、実質的には、それ以前の値が保持される。この例では、時間幅T0の間、駆動信号COMが一定値に保持されている。   Next, when the waveform data at the address A0 is read and the first clock signal ACLK is input, the digital data stored in the latch circuit 702 is switched to zero. The digital data of 0 is added at the rising timing of the second clock signal BCLK through the adder 703 as described above, but since the digital data is 0, the value before that is substantially the same. Is retained. In this example, the drive signal COM is held at a constant value during the time width T0.

次いで、アドレスA2の波形データが読込まれ且つ第1クロック信号ACLKが入力されるとラッチ回路702に保存されるデジタルデータは−ΔV2に切替わる。この−ΔV2のデジタルデータは、前述と同様に、加算器703を経て、第2クロック信号BCLKの立上がりのタイミングで加算されるが、デジタルデータが−ΔV2であるので、実質的には第2クロック信号に合わせて駆動信号COMは−ΔV2ずつ減算される。この例では、時間幅T2の間、駆動信号COMは、−ΔV2のデジタルデータが6倍になるまで減算されている。   Next, when the waveform data at the address A2 is read and the first clock signal ACLK is input, the digital data stored in the latch circuit 702 is switched to -ΔV2. The digital data of −ΔV2 passes through the adder 703 and is added at the rising timing of the second clock signal BCLK as described above. However, since the digital data is −ΔV2, the second clock is practically set. The drive signal COM is subtracted by −ΔV2 in accordance with the signal. In this example, during the time width T2, the drive signal COM is subtracted until the digital data of −ΔV2 becomes six times.

このようにして生成されアナログ変換・電圧電流増幅されて出力された駆動信号COMが、前述した図2aに示すような波形信号になる。このうち駆動信号COMの立上がり部分がキャビティ23の容積を拡大してインクを引き込む(インクの吐出面を考えればメニスカスを引き込むとも言える)段階であり、駆動信号COMの立下がり部分がキャビティ23の容積を縮小してインク滴を吐出する(インクの吐出面を考えればメニスカスを押出すとも言える)段階である。ちなみに、駆動信号の波形は、前述からも容易に推察されるように、アドレスA0〜A3に書込まれる波形データ0、+ΔV1、−ΔV2、+ΔV3、第1クロック信号ACLK、第2クロック信号BCLKによって調整可能である。   The drive signal COM thus generated and output after being subjected to analog conversion and voltage-current amplification is a waveform signal as shown in FIG. Of these, the rising portion of the drive signal COM is a stage in which the volume of the cavity 23 is enlarged and ink is drawn in (it can be said that the meniscus is drawn in consideration of the ink discharge surface), and the falling portion of the drive signal COM is the volume of the cavity 23. Is reduced and the ink droplets are ejected (it can be said that the meniscus is extruded if the ink ejection surface is considered). Incidentally, the waveform of the drive signal depends on the waveform data 0, + ΔV1, −ΔV2, + ΔV3, the first clock signal ACLK, and the second clock signal BCLK written to the addresses A0 to A3, as can be easily guessed from the above. It can be adjusted.

さて、このようにして各ノズル24に対応する圧電式アクチュエータ22に駆動信号COMを印加すると、その際の圧力変動後、キャビティ23内に残留振動(正確には、図2の振動板21の自由振動)が発生する。この残留振動の状態から各ノズル24の状態(キャビティ23内の状態を含む)を検出することが可能である。例えば図9に示すように、ノズル正常時に比べて、気泡がインクの流路やノズル先端に混入した場合(図の「気泡混入」に該当)には、気泡が混入した分だけインク重量(=イナータンス)が減少すると共に、気泡によりノズル径が大きくなった状態と等価となって音響抵抗が減少し、振動周波数が高くなる特徴がある。また、ノズル部のインクが乾燥した場合(図の「乾燥」に該当)には、インクの粘性が増加することによって音響抵抗が増大し、過減衰になるという特徴がある。また、紙粉やゴミがノズル面に付着した場合(図の「紙粉」に該当)には、紙粉によりノズルからインクが染み出すことによって、振動板から見たインク重量が増加してイナータンスが増加し、またノズルに付着した紙粉の繊維によって音響抵抗が増大し、周期が大きくなる(周波数が低くなる)という特徴がある。   Now, when the drive signal COM is applied to the piezoelectric actuators 22 corresponding to the nozzles 24 in this way, after the pressure fluctuation at that time, residual vibrations (to be precise, free vibration of the diaphragm 21 in FIG. 2). Vibration). The state of each nozzle 24 (including the state in the cavity 23) can be detected from this residual vibration state. For example, as shown in FIG. 9, compared to when the nozzle is normal, when bubbles are mixed into the ink flow path or the nozzle tip (corresponding to “bubble mixing” in the figure), the ink weight (= Inertance is reduced, and it is equivalent to a state in which the nozzle diameter is increased by bubbles, resulting in a reduction in acoustic resistance and an increase in vibration frequency. In addition, when the ink in the nozzle portion is dried (corresponding to “drying” in the figure), the acoustic resistance increases due to the increase in the viscosity of the ink, resulting in overdamping. Also, when paper dust or dust adheres to the nozzle surface (corresponding to “paper dust” in the figure), the ink oozes from the nozzle with paper dust, increasing the ink weight viewed from the diaphragm and causing inertance. And the acoustic resistance is increased by the paper dust fibers adhering to the nozzle, and the period is increased (frequency is decreased).

そこで、このような残留振動を検出するための残留振動検出回路15として、例えば図10に示す回路が設けられている。この残留振動検出回路15は、キャビティ23内の圧力変化が圧電式アクチュエータ22に伝達されることを利用して検出するものであり、具体的には圧電式アクチュエータ22の機械的変位によって発生する起電力(起電圧)の変化を検出するものである。この残留振動検出回路15は、圧電式アクチュエータ22のグランド端HGNDを接地又は開放するスイッチ(トランジスタQ)と、圧電式アクチュエータ22に駆動信号COMを印可した後にグランド端HGNDを接地又は開放することで発生する残留振動の交流成分を増幅する交流増幅器16と、増幅された残留振動VaOUTを基準電圧Vref1でパルスPOUTに変換する比較器17と、比較器17のパルスPOUT及びトランジスタQのゲート信号DSELが入力される論理和回路ORとで構成されている。このうち、交流増幅器16は、直流成分を除去するコンデンサCと、基準電圧Vref1の電位を基準として抵抗R1、R2で決まる増幅率で反転増幅する演算器AMPとで構成されている。   Therefore, for example, a circuit shown in FIG. 10 is provided as the residual vibration detection circuit 15 for detecting such residual vibration. The residual vibration detection circuit 15 detects the change in pressure in the cavity 23 by being transmitted to the piezoelectric actuator 22. Specifically, the residual vibration detection circuit 15 is caused by mechanical displacement of the piezoelectric actuator 22. A change in electric power (electromotive voltage) is detected. The residual vibration detection circuit 15 includes a switch (transistor Q) that grounds or opens the ground end HGND of the piezoelectric actuator 22 and a ground signal HGND that is grounded or opened after the drive signal COM is applied to the piezoelectric actuator 22. An AC amplifier 16 that amplifies the AC component of the generated residual vibration, a comparator 17 that converts the amplified residual vibration VaOUT into a pulse POUT with a reference voltage Vref1, a pulse POUT of the comparator 17 and a gate signal DSEL of the transistor Q are And an input OR circuit OR. Among these, the AC amplifier 16 includes a capacitor C that removes a DC component, and an arithmetic unit AMP that inverts and amplifies at a gain determined by the resistors R1 and R2 with reference to the potential of the reference voltage Vref1.

次に、前述した図2a、bの各インクジェットヘッド20について考察する。図11は、インクジェットヘッド、特に残留振動の発生部分の等価回路である。図中の符号は以下の通りである。
Ca:アクチュエータのコンプライアンス(単位圧力あたりの容積変化)
Ma:アクチュエータのイナータンス(質量)
Cn:メニスカスの表面張力によるコンプライアンス
Mn:ノズル流路のイナータンス
Rn:ノズル流路の抵抗
Ms:インク供給路のイナータンス
Rs:インク供給路の抵抗
Cc:インク室のコンプライアンス=Ci+Cv
Ci:インクの圧縮性によるコンプライアンス
Cv:振動板のコンプライアンス
キャビティ(圧力室)の振動モードは下記1式及び2式で表れる。
Next, the inkjet heads 20 shown in FIGS. 2a and 2b will be considered. FIG. 11 is an equivalent circuit of an inkjet head, particularly a portion where residual vibration occurs. The symbols in the figure are as follows.
Ca: Actuator compliance (volume change per unit pressure)
Ma: Inertance of actuator (mass)
Cn: Compliance due to meniscus surface tension Mn: Inertance of nozzle flow path Rn: Resistance of nozzle flow path Ms: Inertance of ink supply path Rs: Resistance of ink supply path Cc: Compliance of ink chamber = Ci + Cv
Ci: Compliance due to compressibility of ink Cv: Compliance of diaphragm The vibration mode of the cavity (pressure chamber) is expressed by the following formulas 1 and 2.

Tc=2π√(M×Cc) ……… (1)
fc=1/(2π√(M×Cc)) ……… (2)
Tc = 2π√ (M × Cc) (1)
fc = 1 / (2π√ (M × Cc)) (2)

Tcはキャビティ(インク充満状態)の固有振動周期であり、fcはキャビティの固有振動数(周波数)である。Mは、キャビティからみたインク流路のイナータンスであり、ノズル流路のイナータンスMnとインク供給路のイナータンスMsの並列合成イナータンスとなり、下記3式で表れる。
M=Mn×Ms/(Mn+Ms) ……… (3)
Tc is the natural frequency of the cavity (ink-filled state), and fc is the natural frequency (frequency) of the cavity. M is the inertance of the ink flow path as viewed from the cavity, and is a parallel synthesis inertance of the inertance Mn of the nozzle flow path and the inertance Ms of the ink supply path, and is expressed by the following three equations.
M = Mn × Ms / (Mn + Ms) (3)

一方、アクチュエータの固有振動周期fa及びアクチュエータの固有振動数(周波数)は、キャビティのそれらと同様に、夫々、下記4式及び5式で表れる。
Ta=2π√(Ma×Ca) ……… (4)
fa=1/(2π√(Ma×Ca)) ……… (5)
On the other hand, the natural vibration period fa of the actuator and the natural frequency (frequency) of the actuator are expressed by the following equations 4 and 5, respectively, similarly to those of the cavity.
Ta = 2π√ (Ma × Ca) (4)
fa = 1 / (2π√ (Ma × Ca)) (5)

例えば図2aに示す積層型圧電式アクチュエータ22の場合には、厚さの薄い圧電素子27を積層し、縦振動モードで使用しているため、圧電式アクチュエータ22のコンプライアンスは振動板21のコンプライアンスに比べて小さい値(硬い)となる。また、圧電式アクチュエータ22の縦寸法が大きく、イナータンスMaを無視することができないため、圧電式アクチュエータ22の固有振動モードとして、固有振動周期Taで振動する成分が存在し、それはキャビティ23のインクの有無に関係なく圧電式アクチュエータ22の動作によって発生する。キャビティの固有振動周期Tcはアクチュエータの固有振動周期Taより大きく設定されている。一方、図2bのユニモルフ型圧電式アクチュエータ22の場合には、圧電素子27が薄く小さいため、圧電式アクチュエータ22のイナータンスMaを無視することができ、圧電式アクチュエータ22の固有振動周期Taは凡そインク充満状態でのキャビティ23の固有振動周期Tcと考えることができる。   For example, in the case of the laminated piezoelectric actuator 22 shown in FIG. 2 a, the piezoelectric element 27 having a small thickness is laminated and used in the longitudinal vibration mode, so that the compliance of the piezoelectric actuator 22 is the compliance of the diaphragm 21. Compared to a smaller value (hard). In addition, since the vertical dimension of the piezoelectric actuator 22 is large and the inertance Ma cannot be ignored, a component that vibrates at the natural vibration period Ta exists as a natural vibration mode of the piezoelectric actuator 22, which is the ink of the cavity 23. It is generated by the operation of the piezoelectric actuator 22 regardless of the presence or absence. The natural vibration period Tc of the cavity is set larger than the natural vibration period Ta of the actuator. On the other hand, in the case of the unimorph type piezoelectric actuator 22 of FIG. 2b, since the piezoelectric element 27 is thin and small, the inertance Ma of the piezoelectric actuator 22 can be ignored, and the natural vibration period Ta of the piezoelectric actuator 22 is approximately the ink. It can be considered as the natural vibration period Tc of the cavity 23 in the full state.

即ち、図2aの積層型圧電式アクチュエータ22の場合は、キャビティ23の固有振動モードの他に圧電式アクチュエータ22の固有振動モードが含まれており、この圧電式アクチュエータ22の固有振動モードは、キャビティ23の残留振動を検出する際には不要な振動であるため、圧電式アクチュエータ22の固有振動が可及的に表れず且つ安定した残留振動を確保可能な駆動信号COMの設定が必要となる。一方、図2bのユニモルフ型圧電式アクチュエータ22の場合は、圧電式アクチュエータ22の固有振動モードを無視できるため、安定した残留振動を確保可能な駆動振動COMの設定を行う。   2a includes the natural vibration mode of the piezoelectric actuator 22 in addition to the natural vibration mode of the cavity 23. The natural vibration mode of the piezoelectric actuator 22 is the cavity vibration mode. Since the vibration is unnecessary when detecting the residual vibration 23, it is necessary to set the drive signal COM that does not cause the natural vibration of the piezoelectric actuator 22 as much as possible and can ensure stable residual vibration. On the other hand, in the case of the unimorph type piezoelectric actuator 22 shown in FIG. 2B, the natural vibration mode of the piezoelectric actuator 22 can be ignored, so that the drive vibration COM that can secure stable residual vibration is set.

図12は、本実施形態の残留振動検出のための演算処理を示すフローチャートである。残留振動は、ノズルのインク滴吐出不良を検出するためのものであるので、例えば所定時間毎、或いは電源オン時、或いは電源オフ時などに行われる。この演算処理では、まずステップS1で、残留振動検出回路15のトランジスタQのゲート電圧DSELをハイレベルにして圧電式アクチュエータ22を駆動信号発生回路70に接続する。   FIG. 12 is a flowchart showing a calculation process for residual vibration detection according to the present embodiment. Since the residual vibration is for detecting an ink droplet ejection defect of the nozzle, it is performed, for example, every predetermined time, at power-on, or at power-off. In this arithmetic processing, first, in step S 1, the gate voltage DSEL of the transistor Q of the residual vibration detection circuit 15 is set to a high level, and the piezoelectric actuator 22 is connected to the drive signal generation circuit 70.

次にステップS2に移行して、キャビティ23の容積を拡大するためのキャビティ容積拡大駆動信号COMpullを出力する。
次にステップS3に移行して、ステップS2で出力されているキャビティ容積拡大駆動信号COMpullの出力が完了したか否かを判定し、キャビティ容積拡大駆動信号COMpullの出力が完了した場合にはステップS4に移行して、そうでない場合にはステップS2に移行する。
Next, the process proceeds to step S2, and a cavity volume expansion drive signal COMpull for expanding the volume of the cavity 23 is output.
Next, the process proceeds to step S3, where it is determined whether or not the output of the cavity volume expansion drive signal COMpull output in step S2 is completed. If the output of the cavity volume expansion drive signal COMpull is completed, step S4 is performed. If not, the process proceeds to step S2.

ステップS4では、残留振動検出回路15のトランジスタQのゲート電圧DSELをローレベルにして圧電式アクチュエータ22を残留振動検出回路15に接続する。
次にステップS5に移行して、ステップS2によって拡大されたキャビティの容積を保持しながら、残留振動検出回路15による残留振動検出処理を行う。
次にステップS6に移行して、ステップS5で行われている残留振動検出処理が終了したか否かを判定し、残留振動検出処理が終了した場合にはステップS7に移行し、そうでない場合にはステップS4に移行する。
In step S 4, the gate voltage DSEL of the transistor Q of the residual vibration detection circuit 15 is set to a low level, and the piezoelectric actuator 22 is connected to the residual vibration detection circuit 15.
Next, the process proceeds to step S5, and residual vibration detection processing by the residual vibration detection circuit 15 is performed while maintaining the volume of the cavity expanded in step S2.
Next, the process proceeds to step S6, where it is determined whether or not the residual vibration detection process performed in step S5 is completed. If the residual vibration detection process is completed, the process proceeds to step S7. Goes to step S4.

ステップS7では、残留振動検出回路15のトランジスタQのゲート電圧DSELをハイレベルにして圧電式アクチュエータ22を駆動信号発生回路70に接続する。
次にステップS8に移行して、キャビティ23の容積を縮小するためのキャビティ容積縮小駆動信号COMpushを出力する。
次にステップS9に移行して、ステップS8で出力されているキャビティ容積縮小駆動信号COMpushの出力が完了したか否かを判定し、キャビティ容積縮小駆動信号COMpushの出力が完了した場合にはメインプログラムに復帰し、そうでない場合にはステップS8に移行する。
In step S 7, the gate voltage DSEL of the transistor Q of the residual vibration detection circuit 15 is set to a high level, and the piezoelectric actuator 22 is connected to the drive signal generation circuit 70.
In step S8, a cavity volume reduction drive signal COMpush for reducing the volume of the cavity 23 is output.
Next, the process proceeds to step S9, where it is determined whether or not the output of the cavity volume reduction drive signal COMpush output in step S8 has been completed, and when the output of the cavity volume reduction drive signal COMpush is completed, the main program If not, the process proceeds to step S8.

この演算処理によれば、例えば図13に示すように、残留振動検出回路15のトランジスタQのゲート電圧DSELをハイレベルにして圧電式アクチュエータ22を駆動信号発生回路70に接続した状態で、駆動信号COMの電圧を増大するキャビティ容積拡大駆動信号COMpullを出力する。この状態を、例えば所定時間T01保持して駆動信号の電圧が所定電位VHまで増大したら、キャビティ23の容積が拡大されて圧力変動が発生しているので、残留振動検出回路15のトランジスタQのゲート電圧DSELをローレベルにして圧電式アクチュエータ22を残留振動検出回路15に接続し、その状態、つまり拡大されたキャビティ23の容積を保持してキャビティ23、即ち圧電式アクチュエータ22に発生する圧力変動発生後の残留振動を検出する。検出された残留振動は残留振動検出回路15の交流増幅器16で増幅された残留振動VaOUTとなり、比較器17からパルスPOUTが出力されるので、このパルスPOUTを、前述したように、予め記憶しておいた基準値と比較してノズルの状態を検出する。この残留振動検出は、所定時間T02で終了するので、残留振動検出が終了したら、再び残留振動検出回路15のトランジスタQのゲート電圧DSELをハイレベルにして圧電式アクチュエータ22を駆動信号発生回路70に接続し、例えば所定時間T03後から駆動信号COMの電圧を徐々に減少するキャビティ容積縮小駆動信号COMpushを出力する。この場合は、比較的長い所定時間T04をかけてゆっくり駆動信号COMを減少することで、インク滴がノズルから吐出されないようにすることができる。そして、所定時間T04後、駆動信号COMの電位が初期状態になったら残留振動検出のための演算処理が完了する。なお、残留振動検出中に駆動信号発生回路70を圧電式アクチュエータ22から切り離すのは、駆動信号発生回路70のフィードバック機能によってキャビティ23内の残留振動が打ち消されてしまうのを回避するためである。   According to this calculation process, for example, as shown in FIG. 13, the drive signal is generated in a state where the gate voltage DSEL of the transistor Q of the residual vibration detection circuit 15 is set to the high level and the piezoelectric actuator 22 is connected to the drive signal generation circuit 70. A cavity volume expansion drive signal COMpull that increases the voltage of COM is output. If this state is maintained for a predetermined time T01 and the voltage of the drive signal increases to the predetermined potential VH, for example, the volume of the cavity 23 is expanded and pressure fluctuation occurs, so that the gate of the transistor Q of the residual vibration detection circuit 15 The voltage DSEL is set to a low level, the piezoelectric actuator 22 is connected to the residual vibration detection circuit 15, and the state, that is, the volume of the enlarged cavity 23 is maintained and the pressure fluctuation generated in the cavity 23, that is, the piezoelectric actuator 22 is generated. The remaining residual vibration is detected. The detected residual vibration becomes the residual vibration VaOUT amplified by the AC amplifier 16 of the residual vibration detection circuit 15, and the pulse POUT is output from the comparator 17. Therefore, as described above, the pulse POUT is stored in advance. The state of the nozzle is detected by comparison with the set reference value. Since this residual vibration detection ends at a predetermined time T02, when the residual vibration detection ends, the gate voltage DSEL of the transistor Q of the residual vibration detection circuit 15 is set to the high level again, and the piezoelectric actuator 22 is set to the drive signal generation circuit 70. For example, a cavity volume reduction drive signal COMpush that gradually decreases the voltage of the drive signal COM after a predetermined time T03 is output. In this case, it is possible to prevent ink droplets from being ejected from the nozzles by slowly decreasing the drive signal COM over a relatively long predetermined time T04. Then, after the predetermined time T04, when the potential of the drive signal COM becomes the initial state, the calculation process for residual vibration detection is completed. The reason why the drive signal generation circuit 70 is disconnected from the piezoelectric actuator 22 during the residual vibration detection is to prevent the residual vibration in the cavity 23 from being canceled by the feedback function of the drive signal generation circuit 70.

この残留振動検出時のノズル内のインクのメニスカス(meniscus:液面)の状態を図14に示す。初期状態を示す図14aでは、インクのメニスカスはノズル面25より少し後退した位置(図の上方)にある。この状態からキャビティ容積拡大駆動信号COMpullが出力されてキャビティ23の容積が拡大すると、図14bのようにメニスカスはノズル24内に引き込まれ、同時にキャビティ23内に負圧側の圧力変動が発生する。この圧力変動が十分に発生したら拡大されたキャビティ23の容積を保持し、そのときに発生する図14cのようなメニスカスの振動、即ちキャビティ23の振動を圧電式アクチュエータ22の残留振動として検出する。この残留振動検出は、メニスカスを引き込んで検出するので、そのときにノズルからインク滴が吐出する恐れはない。従って、キャビティ23の容積拡大には、原則的に限界がなく、発生する残留振動を大きくすることができ、確実に残留振動を検出することができる。   FIG. 14 shows the state of the meniscus of the ink in the nozzle when this residual vibration is detected. In FIG. 14 a showing the initial state, the ink meniscus is at a position slightly retracted from the nozzle surface 25 (upper side in the figure). When the cavity volume expansion drive signal COMpull is output from this state and the volume of the cavity 23 is increased, the meniscus is drawn into the nozzle 24 as shown in FIG. 14B, and at the same time, a pressure fluctuation on the negative pressure side is generated in the cavity 23. When the pressure fluctuation is sufficiently generated, the volume of the enlarged cavity 23 is maintained, and the vibration of the meniscus as shown in FIG. 14c, that is, the vibration of the cavity 23 is detected as the residual vibration of the piezoelectric actuator 22. This residual vibration detection detects the meniscus by drawing it in, so there is no risk of ink droplets being ejected from the nozzles at that time. Therefore, in principle, there is no limit to the volume expansion of the cavity 23, the generated residual vibration can be increased, and the residual vibration can be reliably detected.

これに対し、前記従来の残留振動検出は、図15aに示す初期状態から、本実施形態と同様、図15bに示すように、一旦、キャビティ23の容積を拡大してメニスカスを引き込み、次いで図15cに示すようにキャビティ23の容積を縮小してメニスカスを押し出し、その状態で、図15dに示すようなメニスカスの振動、即ちキャビティ23の振動を圧電式アクチュエータ22の残留振動として検出する。従って、メニスカスを押出す量や勢いを大きくしすぎるとインク滴が吐出してしまうので、キャビティ23の容積縮小に限界があり、検出される残留振動が小さくなるという問題がある。   On the other hand, in the conventional residual vibration detection, from the initial state shown in FIG. 15a, as in this embodiment, as shown in FIG. 15b, the volume of the cavity 23 is once expanded to draw the meniscus, and then FIG. 15c. As shown in FIG. 15, the volume of the cavity 23 is reduced to push out the meniscus, and in this state, the vibration of the meniscus as shown in FIG. 15d, that is, the vibration of the cavity 23 is detected as the residual vibration of the piezoelectric actuator 22. Therefore, if the amount and momentum of pushing out the meniscus are increased too much, ink droplets are ejected, so that there is a limit to the volume reduction of the cavity 23 and there is a problem that the residual vibration to be detected is reduced.

図16aのキャビティ容積縮小駆動信号COMpush−pは、キャビティ容積拡大駆動信号COMpull1に引き続き、キャビティ23の容積を縮小してメニスカスを押し出し、その状態で残留振動を検出する従来の残留振動検出方法であり、これに続く検出期間(所定時間)T02で残留振動を検出した。一方、キャビティ容積縮小駆動信号COMpush1は、キャビティ容積拡大駆動信号COMpull1でキャビティ23の容積を拡大してメニスカスを引き込み、その状態で残留振動を検出する本実施形態の残留振動検出方法の一例であり、検出期間T02で残留振動を検出した後、キャビティ23の容積を初期状態までゆっくり縮小した。また、キャビティ容積拡大駆動信号COMpull2は、キャビティ容積拡大駆動信号COMpull1と同じ時間(所定時間T01)で駆動信号COMの電圧をキャビティ容積拡大駆動信号COMpull1の2倍の電位まで増大し、検出期間T02で残留振動を検出した後、キャビティ23の容積を初期状態までゆっくり縮小した。夫々の残留振動検出方法をCOMpush−p、COMpull1、COMpull2として、検出された残留振動の振幅の比を、従来の残留振動検出方法COMpush−pを1としたときの比で図16bに表した。キャビティ容積縮小駆動信号COMpush−pでキャビティ23の振動を加振できる従来の残留振動検出方法に比べて、キャビティ容積拡大駆動信号COMpull1による本実施形態の残留振動検出方法は、検出された残留振動の振幅比が若干小さい。しかしながら、前述したようにインク滴を吐出する恐れがない本実施形態の残留振動検出方法では、キャビティ容積拡大駆動信号COMpull2のように駆動信号COMの電圧を大きくすることができ、これにより例えばキャビティ23の残留振動の振幅比を従来の1.7倍まで増幅することができる。従って、本実施形態の残留振動検出方法では、キャビティ23の残留振動を確実に検出することができ、これによりノズルの状態を確実に検出することが可能となる。   The cavity volume reduction drive signal COMpush-p in FIG. 16a is a conventional residual vibration detection method in which the volume of the cavity 23 is reduced to push out the meniscus and the residual vibration is detected in this state following the cavity volume enlargement drive signal COMpull1. Residual vibration was detected in the subsequent detection period (predetermined time) T02. On the other hand, the cavity volume reduction drive signal COMpush1 is an example of the residual vibration detection method of the present embodiment in which the volume of the cavity 23 is enlarged by the cavity volume enlargement drive signal COMpull1 to draw the meniscus and the residual vibration is detected in this state. After residual vibration was detected in the detection period T02, the volume of the cavity 23 was slowly reduced to the initial state. The cavity volume expansion drive signal COMpull2 increases the voltage of the drive signal COM to a potential twice that of the cavity volume expansion drive signal COMpull1 at the same time (predetermined time T01) as the cavity volume expansion drive signal COMpull1, and in the detection period T02. After detecting the residual vibration, the volume of the cavity 23 was slowly reduced to the initial state. The respective residual vibration detection methods are shown as COM push-p, COM pull 1 and COM pull 2, and the ratio of the amplitudes of the detected residual vibrations is shown in FIG. 16b as a ratio when the conventional residual vibration detection method COM push-p is 1. Compared to the conventional residual vibration detection method that can vibrate the vibration of the cavity 23 by the cavity volume reduction drive signal COMpush-p, the residual vibration detection method of the present embodiment by the cavity volume expansion drive signal COMpull1 The amplitude ratio is slightly small. However, as described above, in the residual vibration detection method of the present embodiment that does not cause the ink droplets to be ejected, the voltage of the drive signal COM can be increased like the cavity volume expansion drive signal COMpull2, and thus, for example, the cavity 23 Can be amplified up to 1.7 times the conventional amplitude ratio. Therefore, in the residual vibration detection method of the present embodiment, the residual vibration of the cavity 23 can be reliably detected, and thereby the state of the nozzle can be reliably detected.

また、キャビティ23の残留振動を可及的に増大するためには、キャビティ容積拡大駆動信号COMpullでキャビティ23の固有振動周期Tcを加振すればよい。しかしながら、前述したように、図2aの積層型圧電式アクチュエータ22の場合は、キャビティ23の固有振動モードの他に圧電式アクチュエータ22の固有振動モードが含まれており、この圧電式アクチュエータ22の固有振動モードは、キャビティ23の残留振動を検出する際には不要な振動であるため、例えば図17に示すように、圧電式アクチュエータ22の固有振動が可及的に表れず且つキャビティ23の固有振動周期Tcのみが安定して得られる残留振動を確保可能な駆動信号COMの設定が必要となる。   Further, in order to increase the residual vibration of the cavity 23 as much as possible, the natural vibration period Tc of the cavity 23 may be excited by the cavity volume expansion drive signal COMpull. However, as described above, in the case of the stacked piezoelectric actuator 22 of FIG. 2 a, the natural vibration mode of the piezoelectric actuator 22 is included in addition to the natural vibration mode of the cavity 23. Since the vibration mode is unnecessary when detecting the residual vibration of the cavity 23, for example, as shown in FIG. 17, the natural vibration of the piezoelectric actuator 22 does not appear as much as possible, and the natural vibration of the cavity 23. It is necessary to set the drive signal COM that can secure the residual vibration that can be stably obtained only by the period Tc.

この積層型圧電式アクチュエータ22を用い、キャビティ容積拡大駆動信号COMpullの電位(波高値)を一定にして立上がり時間(所定時間)T01を可変したときの残留振動波形を高速フーリエ変換してキャビティ固有振動周波数fc及びアクチュエータ固有振動周波数faのパワースペクトルを測定した。測定結果を図18に示す。この積層型圧電式アクチュエータ22のアクチュエータ固有振動周期Taはキャビティ23のキャビティ固有振動周期Tcの約0.4倍になっている。そして、キャビティ容積拡大駆動信号COMpullの立上がり時間T01をキャビティ固有振動周期Tcの0.4倍に設定したとき、キャビティ固有振動周波数fcが増大し且つアクチュエータ固有振動周波数faが抑制されている。これは、この立上がり時間T01でキャビティ容積拡大駆動信号COMpullを停止することによりキャビティ23が固有振動で加振されると共に、そのときまでに発生している振動とその後に発生するアクチュエータ固有振動とが互いに半周期ずれた状態で干渉して打ち消しあうためである。従って、この実施形態では、キャビティ容積拡大駆動信号COMpullの立上がり時間T01をキャビティ固有振動周期Tcの0.4倍にすることでキャビティ23の固有振動が加振され且つアクチュエータ固有振動を打ち消すことができる。   Using this stacked piezoelectric actuator 22, the residual vibration waveform when the rise time (predetermined time) T01 is varied while the potential (crest value) of the cavity volume expansion drive signal COMpull is constant is subjected to fast Fourier transform and the cavity natural vibration is obtained. The power spectrum of the frequency fc and the actuator natural vibration frequency fa was measured. The measurement results are shown in FIG. The actuator natural vibration period Ta of the multilayer piezoelectric actuator 22 is about 0.4 times the cavity natural vibration period Tc of the cavity 23. When the rising time T01 of the cavity volume expansion drive signal COMpull is set to 0.4 times the cavity natural vibration period Tc, the cavity natural vibration frequency fc increases and the actuator natural vibration frequency fa is suppressed. This is because the cavity 23 is vibrated by natural vibration by stopping the cavity volume expansion drive signal COMpull at the rising time T01, and vibration generated up to that time and actuator natural vibration generated thereafter are generated. This is because they cancel each other by interfering in a state shifted from each other by a half cycle. Therefore, in this embodiment, by setting the rise time T01 of the cavity volume expansion drive signal COMpul to 0.4 times the cavity natural vibration period Tc, the natural vibration of the cavity 23 can be excited and the actuator natural vibration can be canceled out. .

このように、本実施形態のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置及びヘッド駆動方法によれば、インク滴を吐出する複数のノズル24と、各ノズル24に夫々連通するキャビティ23と、各キャビティ23に対応してインク滴を吐出するために設けられ且つ圧電素子27で構成される圧電式アクチュエータ22とを備えたインクジェットプリンタのインクジェットヘッド20に対し、圧電式アクチュエータ22に駆動信号COMを出力し、その駆動信号COMによるキャビティ23内の圧力変化発生後の残留振動を、圧電式アクチュエータ22を構成する圧電素子27の起電力の変化として検出するにあたり、駆動信号COMの第1段階、即ちキャビティ容積拡大駆動信号COMpullでキャビティ23の容積を拡大し、その第1段階に引き続く駆動信号COMの第2段階でキャビティ23の容積を保持し且つキャビティ23内の圧力変化発生後の残留振動を検出することとしたため、駆動信号COMの第1段階、即ちキャビティ容積拡大駆動信号COMpullでのキャビティ23の容積拡大の大きさや速さを大きくすることにより、インク滴を吐出することなく、キャビティ23内の圧力変化発生後の残留振動を大きくすることが可能となり、その残留振動を確実に検出することができる。   As described above, according to the head driving device and the head driving method of the ink jet printer of the present embodiment, the plurality of nozzles 24 that eject ink droplets, the cavities 23 that communicate with the nozzles 24, and the cavities 23 correspond to each other. A drive signal COM is output to the piezoelectric actuator 22 to the inkjet head 20 of the inkjet printer provided with the piezoelectric actuator 22 configured to eject ink droplets and configured by the piezoelectric element 27. In detecting the residual vibration after the pressure change in the cavity 23 due to COM as the change in electromotive force of the piezoelectric element 27 constituting the piezoelectric actuator 22, the first stage of the drive signal COM, that is, the cavity volume expansion drive signal COMpull. To increase the volume of the cavity 23, the first stage Since the volume of the cavity 23 is maintained in the second stage of the subsequent drive signal COM and the residual vibration after the pressure change in the cavity 23 is detected, the first stage of the drive signal COM, that is, the cavity volume expansion drive signal COMpull. By increasing the size and speed of the volume expansion of the cavity 23, the residual vibration after the pressure change in the cavity 23 can be increased without ejecting ink droplets. Can be detected.

また、駆動信号COMの第1段階、即ちキャビティ容積拡大駆動信号COMpullでキャビティ23の固有振動を加振することにより、第2段階でのキャビティ23内の圧力変化発生後の残留振動を大きくすることが可能となり、その残留振動を確実に検出することができる。
また、第2段階に引き続いて、インク滴を吐出しないでキャビティ23の容積を縮小する第3段階、即ちキャビティ容積縮小駆動信号COMpushを駆動信号COMに設定することにより、圧電式アクチュエータ22である圧電素子27を緩やかに無負荷状態に復帰させることができる。
Further, the residual vibration after the pressure change in the cavity 23 in the second stage is increased by exciting the natural vibration of the cavity 23 by the first stage of the drive signal COM, that is, the cavity volume expansion drive signal COMpull. And the residual vibration can be reliably detected.
In addition, following the second stage, the piezoelectric actuator 22 is a piezoelectric actuator 22 by setting the third stage in which the volume of the cavity 23 is reduced without ejecting ink drops, that is, by setting the cavity volume reduction drive signal COMpush as the drive signal COM. The element 27 can be gradually returned to the no-load state.

なお、前記各実施形態では、所謂マルチパス型インクジェットプリンタを対象として本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置を適用した例についてのみ詳述したが、本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置は、ラインヘッド型プリンタを始めとして、あらゆるタイプのインクジェットプリンタを対象として適用可能である。   In each of the above-described embodiments, only the example in which the head driving device of the ink jet printer of the present invention is applied to a so-called multi-pass ink jet printer is described in detail. However, the head driving device of the ink jet printer of the present invention is a line head. The present invention can be applied to any type of ink jet printer including a type printer.

本発明のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置の一実施形態を示すインクジェットプリンタの平面図である。1 is a plan view of an ink jet printer showing an embodiment of a head driving device of an ink jet printer of the present invention. 図1のインクジェットプリンタのインクジェットヘッドの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the inkjet head of the inkjet printer of FIG. 図2のインクジェットヘッドのノズルの説明図である。It is explanatory drawing of the nozzle of the inkjet head of FIG. 図1のインクジェットプリンタに設けられた制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control apparatus provided in the inkjet printer of FIG. 図4の駆動信号発生回路のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of the drive signal generation circuit of FIG. 4. 図5の波形メモリの説明図である。It is explanatory drawing of the waveform memory of FIG. 駆動信号を圧電式アクチュエータに接続する選択部のブロック図である。It is a block diagram of the selection part which connects a drive signal to a piezoelectric actuator. 駆動信号生成の説明図である。It is explanatory drawing of drive signal generation. 残留振動の説明図である。It is explanatory drawing of a residual vibration. 残留振動検出回路のブロック図である。It is a block diagram of a residual vibration detection circuit. インクジェットヘッドの等価回路である。It is an equivalent circuit of an inkjet head. 残留振動検出のための演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the arithmetic processing for a residual vibration detection. 残留振動検出のための駆動信号の説明図である。It is explanatory drawing of the drive signal for a residual vibration detection. 図12の演算処理によるメニスカスの説明図である。It is explanatory drawing of the meniscus by the arithmetic processing of FIG. 従来の残留振動検出におけるメニスカスの説明図である。It is explanatory drawing of the meniscus in the conventional residual vibration detection. 残留振動検出のための駆動信号と検出された残留振動の振幅比の説明図である。It is explanatory drawing of the amplitude ratio of the drive signal for residual vibration detection, and the detected residual vibration. 残留振動の説明図である。It is explanatory drawing of a residual vibration. 圧力室を拡大する駆動信号の立上がり時間を変更したときの圧力室固有振動及びアクチュエータ固有振動のパワースペクトルの説明図である。It is explanatory drawing of the power spectrum of a pressure chamber natural vibration and an actuator natural vibration when the rise time of the drive signal which expands a pressure chamber is changed.

符号の説明Explanation of symbols

1はインクジェットプリンタ、15は残留振動検出回路、16は交流増幅器、17は比較器、20はインクジェットヘッド、21は振動板、22は圧電式アクチュエータ、23はキャビティ、24はノズル、62は制御部、70は駆動信号発生回路、aは印刷媒体   1 is an inkjet printer, 15 is a residual vibration detection circuit, 16 is an AC amplifier, 17 is a comparator, 20 is an inkjet head, 21 is a diaphragm, 22 is a piezoelectric actuator, 23 is a cavity, 24 is a nozzle, 62 is a control unit , 70 is a drive signal generation circuit, a is a print medium

Claims (4)

インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に対応してインク滴を吐出するために設けられ且つ圧電素子で構成されるアクチュエータとを備えたインクジェットプリンタのノズルヘッドに対し、前記アクチュエータに駆動信号を出力する駆動手段と、前記駆動信号による圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を、前記アクチュエータを構成する圧電素子の起電力の変化として検出する残留振動検出手段とを備え、前記駆動手段は、前記駆動信号に、圧力室の容積を拡大してインクを引き込む第1段階と、前記第1段階に引き続いて圧力室の容積を保持する第2段階とを設け、前記残留振動検出手段は、前記駆動信号の第2段階で、前記圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を検出することを特徴とするインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。   Inkjet printer comprising a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, a pressure chamber communicating with each nozzle, and an actuator configured to eject ink droplets corresponding to each pressure chamber and configured with a piezoelectric element Drive means for outputting a drive signal to the actuator, and residual vibration after pressure change in the pressure chamber caused by the drive signal is detected as a change in electromotive force of the piezoelectric element constituting the actuator. Vibration detection means, and the drive means expands the volume of the pressure chamber and draws ink into the drive signal, and the second stage holds the volume of the pressure chamber following the first stage. The residual vibration detecting means detects the residual vibration after occurrence of a pressure change in the pressure chamber in the second stage of the drive signal. Head driving device of click-jet printer. 前記駆動手段は、前記第1段階で圧力室の固有振動を加振するように駆動信号を設定することを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。   2. The head driving device of an ink jet printer according to claim 1, wherein the driving unit sets a driving signal so as to excite the natural vibration of the pressure chamber in the first stage. 前記駆動手段は、前記駆動信号の第2段階に引き続き、インク滴を吐出しないで圧力室の容積を縮小する第3段階を設定することを特徴とする請求項1又は2に記載のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。   3. The inkjet printer according to claim 1, wherein the driving unit sets a third stage in which the volume of the pressure chamber is reduced without ejecting ink droplets, following the second stage of the driving signal. Head drive device. インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに夫々連通する圧力室と、各圧力室に対応してインク滴を吐出するために設けられ且つ圧電素子で構成されるアクチュエータとを備えたインクジェットプリンタのノズルヘッドに対し、前記アクチュエータに駆動信号を出力し、その駆動信号による圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を、前記アクチュエータを構成する圧電素子の起電力の変化として検出するにあたり、駆動信号の第1段階で圧力室の容積を拡大し、その第1段階に引き続く駆動信号の第2段階で圧力室の容積を保持し且つ圧力室内の圧力変化発生後の残留振動を検出することを特徴とするインクジェットプリンタのヘッド駆動方法。
Inkjet printer comprising a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, a pressure chamber communicating with each nozzle, and an actuator configured to eject ink droplets corresponding to each pressure chamber and configured with a piezoelectric element When a drive signal is output to the nozzle head and a residual vibration after a pressure change in the pressure chamber due to the drive signal is detected as a change in electromotive force of a piezoelectric element constituting the actuator, the drive signal The volume of the pressure chamber is enlarged in the first stage of the first, the volume of the pressure chamber is held in the second stage of the drive signal following the first stage, and the residual vibration after the occurrence of the pressure change in the pressure chamber is detected. A head driving method for an inkjet printer.
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