JP2009148974A - Discharge state detector, liquid-droplet discharger, and discharge state detection program - Google Patents

Discharge state detector, liquid-droplet discharger, and discharge state detection program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge state detector which can detect the state of a liquid-droplet discharge means from the current value of drive power without altering a circuit for driving the liquid-droplet discharge means, and to provide a liquid-droplet discharger and a discharge state detection program. <P>SOLUTION: When the state of a discharge nozzle for discharging a liquid-droplet from a discharge port communicating with a pressure chamber and the outside thereof is detected by varying the pressure in a pressure chamber for containing liquid by means of a piezoelectric element 62C, a substrate voltage VDD being applied to a CMOS inverter circuit 52 for switching a voltage being applied to the piezoelectric element 62C is switched to a voltage VDD2 which is lower than a substrate voltage VDD1 at the time of image recording to apply a detection waveform to a CMOS inverter circuit 52, and a physical quantity corresponding to the current value Is of power being supplied to the CMOS inverter circuit 52 at a drive voltage VH2 is detected to derive a variation period of the current value Is from the detection result, so that a determination is made that a liquid-droplet discharge means is not in a normal state if the variation period thus derived does not satisfy preset conditions. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、吐出状態検知装置、液滴吐出装置及び吐出状態検知プログラムに関する。   The present invention relates to a discharge state detection device, a droplet discharge device, and a discharge state detection program.

従来、液滴吐出装置として、例えば、画像記録装置に組み込まれるインクジェット記録ヘッドがある。インクジェット記録ヘッドには、インク滴を収容する圧力室を構成する壁の一部を変形可能な振動板として構成し、振動板を圧電素子によって変形させ、圧力室と外部とを連通するノズルから圧力室内部の液滴を吐出させるものがある。   Conventionally, as a droplet discharge device, for example, there is an ink jet recording head incorporated in an image recording device. In an inkjet recording head, a part of a wall constituting a pressure chamber for containing ink droplets is configured as a deformable diaphragm, and the diaphragm is deformed by a piezoelectric element, and pressure is applied from a nozzle communicating the pressure chamber and the outside. There is one that ejects liquid droplets in a room.

圧電素子の駆動は、駆動電圧の印加方法によって、アナログ波形駆動と、矩形波駆動と、に分類できる。アナログ波形駆動では、圧電素子に印加する電圧を自在に変化させることができるので、細やかな吐出制御が実行できる。一方、矩形波駆動では、回路の小型化が望めるため、近年、画像記録装置の小型化が進んでおり、矩形波駆動のインクジェット記録ヘッドが注目されている。   The driving of the piezoelectric element can be classified into an analog waveform driving and a rectangular wave driving depending on a driving voltage application method. In the analog waveform driving, the voltage applied to the piezoelectric element can be freely changed, so that fine discharge control can be executed. On the other hand, in the rectangular wave driving, since the circuit can be reduced in size, the image recording apparatus has been downsized in recent years, and the rectangular wave driving inkjet recording head has been attracting attention.

この種のインクジェット記録ヘッドでは、ノズルから圧力室内部に気泡が混入したり、ノズル表面に付着したインクの粘度が上昇したりする等のヘッドの状態変化により、正常に吐出を行えない状態(不吐出状態)が発生する。   In this type of ink jet recording head, ejection cannot be performed normally due to a change in the state of the head, such as air bubbles entering the pressure chamber from the nozzle or the viscosity of the ink adhering to the nozzle surface increasing. Discharge state) occurs.

従来、アナログ駆動の記録ヘッドにおいて、圧電素子の共振周波数の変化から不吐出状態を検出することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、共振周波数の変化を検出するために、入力電圧を正弦波とし、圧電素子の低電位側の出力電圧と比較することが提案されている。   Conventionally, it has been proposed to detect a non-ejection state from a change in the resonance frequency of a piezoelectric element in an analog-driven recording head (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, it is proposed that the input voltage is a sine wave and is compared with the output voltage on the low potential side of the piezoelectric element in order to detect a change in the resonance frequency.

また、矩形波駆動の場合、駆動回路が電圧をオン、オフするスイッチング回路により構成されている。このスイッチング回路は、ヘッドの吐出特性に応じて吐出が良好に実行できるように設計されるため、一般にオン抵抗が高い。   In the case of rectangular wave drive, the drive circuit is configured by a switching circuit that turns on and off the voltage. This switching circuit is generally designed to have a high on-resistance because it is designed so that ejection can be performed satisfactorily according to the ejection characteristics of the head.

従来、オン抵抗を制御する技術としては、定電流制御(カレントミラー)方式を用いてオン抵抗の変化に関係なく駆動するようにした技術 (例えば、特許文献2参照。)や抵抗切換方式を用いた技術(例えば、特許文献3〜特許文献5参照。)等が提案されている。
特開2005−355100公報 特開2002−316414公報 特開2002−178510公報 特開2003−276188公報 特開2002−094346公報
Conventionally, as a technique for controlling on-resistance, a technique that uses a constant current control (current mirror) system to drive regardless of a change in on-resistance (see, for example, Patent Document 2) or a resistance switching system is used. Have been proposed (for example, see Patent Documents 3 to 5).
JP 2005-355100 A JP 2002-316414 A JP 2002-178510 A JP 2003-276188 A JP 2002-094346 A

本発明は、液滴吐出手段を駆動するための駆動回路の構成を変更することなく駆動電力の電流値に基づき液滴吐出手段の状態を検知できる吐出状態検知装置、液滴吐出装置及び吐出状態検知プログラムを提供することが目的である。   The present invention relates to a discharge state detection device, a droplet discharge device, and a discharge state capable of detecting the state of a droplet discharge unit based on a current value of driving power without changing the configuration of a drive circuit for driving the droplet discharge unit The purpose is to provide a detection program.

請求項1の発明は、液体が収容される圧力室の内部の圧力を駆動素子により変化させることで前記圧力室と当該圧力室外部とに連通した吐出口から液滴を吐出させる液滴吐出手段の駆動素子に印加する電圧レベルを切り換える切換素子を有する駆動回路に基板電圧レベルの電力を供給する第1の電力供給手段と、前記駆動回路に前記基板電圧レベルよりも低い駆動電圧レベルの電力を供給する第2の電力供給手段と、前記第2の電力供給手段から前記駆動回路に供給される電力の電流値に応じた物理量を検出する検出手段と、前記切換素子に検知波形を印加して前記検出手段による検出結果に基づき電流値の変化周期を導出し、導出された変化周期が予め設定された条件を満たさない場合に前記液滴吐出手段が正常な状態でないと検知する状態検知手段と、前記第1の電力供給手段により前記駆動回路に供給する電力の電圧レベルを切り換える第1の切換手段と、前記状態検知手段により前記液滴吐出手段の状態を検知する際に、前記駆動回路に供給する電力の基板電圧レベルを前記液滴吐出手段を用いた液滴吐出を実行する場合に供給する基板電圧レベルよりも低い基板電圧レベルに切り換えるように前記第1の切換手段を制御する制御手段と、を備えている。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a droplet discharge means for discharging a droplet from a discharge port communicating with the pressure chamber and the outside of the pressure chamber by changing the pressure inside the pressure chamber in which the liquid is accommodated by a driving element. First power supply means for supplying power at a substrate voltage level to a drive circuit having a switching element for switching a voltage level applied to the drive element; and power at a drive voltage level lower than the substrate voltage level for the drive circuit. A second power supply means for supplying, a detection means for detecting a physical quantity according to a current value of power supplied from the second power supply means to the drive circuit, and a detection waveform applied to the switching element. A state in which a change period of the current value is derived based on a detection result by the detection unit, and when the derived change period does not satisfy a preset condition, it is detected that the droplet discharge unit is not in a normal state. When detecting the state of the droplet discharge means by the detection means, the first switching means for switching the voltage level of the power supplied to the drive circuit by the first power supply means, and the state detection means, The first switching means is controlled to switch the substrate voltage level of the power supplied to the drive circuit to a substrate voltage level lower than the substrate voltage level supplied when performing droplet ejection using the droplet ejection means. And a control means.

請求項2の発明は、請求項1記載の吐出状態検知装置において、前記切換素子は、一対のpMOSトランジスタ及びnMOSトランジスタにより構成されたCMOSインバータ回路であり、前記第1の電力供給手段は、pMOSトランジスタのバックゲートに電力を供給し、前記第2の電力供給手段は、pMOSトランジスタのソースに電力を供給する。   According to a second aspect of the present invention, in the ejection state detecting device according to the first aspect, the switching element is a CMOS inverter circuit configured by a pair of pMOS transistors and an nMOS transistor, and the first power supply means is a pMOS Power is supplied to the back gate of the transistor, and the second power supply means supplies power to the source of the pMOS transistor.

請求項3の発明は、請求項1又は請求項2記載の吐出状態検知装置において、前記第2の電力供給手段により前記駆動回路に供給する電力の電圧レベルを切り換える第2の切換手段を更に備え、前記制御手段は、前記基板電圧レベルと前記駆動電圧レベルとの差が所定の電位となるように、前記基板電圧レベルを低下させる際に、前記駆動電圧レベルも低下させるように前記第1の切換手段及び前記第2の切換手段を制御する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the discharge state detecting device according to the first or second aspect, further comprising second switching means for switching a voltage level of power supplied to the drive circuit by the second power supply means. The control means is configured to reduce the drive voltage level when the substrate voltage level is lowered so that the difference between the substrate voltage level and the drive voltage level becomes a predetermined potential. The switching means and the second switching means are controlled.

請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3の何れか1項記載の吐出状態検知装置において、前記駆動回路は、複数の前記液滴吐出手段の駆動素子をそれぞれ駆動する構成であり、前記制御手段は、前記状態検知手段により前記液滴吐出手段の状態を検知する際に、前記駆動回路により前記複数の液滴吐出手段の駆動素子を1つずつ順次駆動して、前記状態検知手段により各液滴吐出手段についての状態検知を順次実行するように制御する。   A fourth aspect of the present invention is the ejection state detection device according to any one of the first to third aspects, wherein the drive circuit drives each of the drive elements of the plurality of droplet ejection means, The control means sequentially drives the drive elements of the plurality of droplet discharge means one by one by the drive circuit when the state detection means detects the state of the droplet discharge means, and the state detection means Thus, the state detection for each droplet discharge means is controlled to be executed sequentially.

請求項5の発明は、液体が収容される圧力室の内部の圧力を駆動素子により変化させることで前記圧力室と当該圧力室外部とに連通した吐出口から液滴を吐出させる液滴吐出手段と、前記駆動素子に印加する電圧レベルを切り換える切換素子を有する駆動回路と、前記駆動回路に基板電圧レベルの電力を供給する第1の電力供給手段と、前記駆動回路に前記基板電圧レベルよりも低い駆動電圧レベルの電力を供給する第2の電力供給手段と、前記第2の電力供給手段から前記駆動回路に供給される電力の電流値に応じた物理量を検出する検出手段と、前記切換素子に検知波形を印加して前記検出手段による検出結果に基づき電流値の変化周期を導出し、導出された変化周期が予め設定された正常な周期に含まれる場合に前記液滴吐出手段が正常な状態であると検知する状態検知手段と、前記第1の電力供給手段により前記駆動回路に供給する電力の電圧レベルを切り換える第1の切換手段と、前記状態検知手段により前記液滴吐出手段の状態を検知する際に、前記駆動回路に供給する電力の基板電圧レベルを前記液滴吐出手段を用いた液滴吐出を実行する場合に供給する基板電圧レベルよりも低い基板電圧レベルに切り換えるように前記第1の切換手段を制御する制御手段と、を備えている。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a droplet discharge means for discharging a droplet from a discharge port communicating with the pressure chamber and the outside of the pressure chamber by changing the pressure inside the pressure chamber in which the liquid is stored by a driving element. A drive circuit having a switching element for switching a voltage level applied to the drive element; first power supply means for supplying power at a substrate voltage level to the drive circuit; and Second power supply means for supplying power at a low drive voltage level, detection means for detecting a physical quantity corresponding to a current value of power supplied from the second power supply means to the drive circuit, and the switching element A change waveform of the current value is derived based on the detection result by the detection means by applying a detection waveform to the liquid crystal, and when the derived change period is included in a preset normal period, the droplet discharge means is correct. A state detecting means for detecting that the current is in a state, a first switching means for switching a voltage level of power supplied to the drive circuit by the first power supply means, and a droplet discharge means by the state detecting means. When detecting the state, the substrate voltage level of the electric power supplied to the drive circuit is switched to a substrate voltage level lower than the substrate voltage level supplied when the droplet discharge using the droplet discharge means is executed. Control means for controlling the first switching means.

請求項6の発明は、液体が収容される圧力室の内部の圧力を駆動素子により変化させることで前記圧力室と当該圧力室外部とに連通した吐出口から液滴を吐出させる液滴吐出手段の状態を検知する際に、コンピュータに、前記駆動素子に印加する電圧を切り換える切換素子に印加する基板電圧レベルを前記液滴吐出手段を用いた液滴吐出を実行する場合に供給する基板電圧レベルよりも低い電圧レベルに切り換える電圧切換ステップ、前記切換素子に検知波形を印加すると共に、前記基板電圧レベルよりも低い駆動電圧レベルで前記駆動回路に供給される電力の電流値に応じた物理量を検出する検出ステップ、検出結果に基づき電流値の変化周期を導出し、導出された変化周期が予め設定された条件を満たさない場合に前記液滴吐出手段が正常な状態でないと検知する状態検知ステップ、を実行させる。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a droplet discharge means for discharging a droplet from a discharge port communicating with the pressure chamber and the outside of the pressure chamber by changing the pressure inside the pressure chamber in which the liquid is accommodated by a driving element. When detecting the state of the substrate, the substrate voltage level supplied to the computer when the droplet discharge using the droplet discharge means is executed is applied to the switching element that switches the voltage applied to the drive element. A voltage switching step for switching to a lower voltage level, applying a detection waveform to the switching element, and detecting a physical quantity corresponding to a current value of power supplied to the drive circuit at a drive voltage level lower than the substrate voltage level A change period of the current value is derived based on the detection step and the detection result, and when the derived change period does not satisfy a preset condition, the droplet discharge means corrects. State detection step of detecting a non-state, thereby executing.

請求項1記載の発明によれば、を駆動するための駆動回路の構成を変更することなく駆動電力の電流値に基づき液滴吐出手段の状態を検知できる。   According to the first aspect of the present invention, the state of the droplet discharge means can be detected based on the current value of the drive power without changing the configuration of the drive circuit for driving the drive circuit.

請求項2記載の発明によれば、CMOSインバータ回路を用いた液滴吐出手段の駆動回路の構成を変更することなく駆動電力の電流値に基づき液滴吐出手段の状態を検知できる。   According to the second aspect of the present invention, the state of the droplet discharge means can be detected based on the current value of the drive power without changing the configuration of the drive circuit for the droplet discharge means using the CMOS inverter circuit.

請求項3記載の発明によれば、基板電圧レベルを変更しても液滴を吐出させないように状態検知を実行できる
請求項4記載の発明によれば、1の駆動回路で複数の液滴吐出手段を制御する場合にも、各吐出手段毎に状態検知を実行できる。
According to the invention described in claim 3, the state detection can be executed so that the droplets are not discharged even if the substrate voltage level is changed. According to the invention described in claim 4, a plurality of droplets are discharged by one drive circuit. Even when the means is controlled, the state detection can be executed for each discharge means.

請求項5記載の発明によれば、液滴吐出手段を駆動するための駆動回路の構成を変更することなく駆動電力の電流値に基づき液滴吐出手段の状態を検知できる。   According to the fifth aspect of the present invention, the state of the droplet discharge means can be detected based on the current value of the driving power without changing the configuration of the drive circuit for driving the droplet discharge means.

請求項6記載の発明によれば、液滴吐出手段を駆動するための駆動回路の構成を変更することなく駆動電力の電流値に基づき液滴吐出手段の状態を検知できる。   According to the sixth aspect of the invention, it is possible to detect the state of the droplet discharge means based on the current value of the drive power without changing the configuration of the drive circuit for driving the droplet discharge means.

以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1には、本第1の実施の形態に係る画像記録装置10の構成が概略的に示されている。同図に示されるように、画像記録装置10は、給紙トレイ20、排紙トレイ22複数のローラ24を含んで構成されている。   FIG. 1 schematically shows the configuration of an image recording apparatus 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the image recording apparatus 10 includes a paper feed tray 20 and a paper discharge tray 22 and a plurality of rollers 24.

給紙トレイ20内には、記録用紙Pが収容されており、画像記録時には給紙トレイ20内の記録用紙Pがローラ24により1枚ずつ持ち出されて画像記録装置10内を所定の搬送経路Fに沿って搬送され、排紙トレイ22に排紙される。   The recording paper P is accommodated in the paper feed tray 20, and when recording an image, the recording paper P in the paper feed tray 20 is taken out one by one by the roller 24 to pass through the image recording apparatus 10 in a predetermined transport path F. Are discharged to the discharge tray 22.

この記録用紙Pの搬送経路Fには、矢印E方向に回転駆動する駆動ロール11と当該駆動ロール11の回転駆動に伴って回転する従動ロール12とに張架された搬送ベルト14と、吸着器16と、が配設されている。吸着器16は、搬送経路F上を搬送されてきた記録用紙Pを搬送ベルト14に押圧すると共に記録用紙Pに電荷を与え、搬送ベルト14に静電吸着させる。   In the conveyance path F of the recording paper P, a conveyance belt 14 stretched between a drive roll 11 that rotates in the direction of arrow E and a driven roll 12 that rotates as the drive roll 11 rotates, and an adsorber 16 are disposed. The adsorber 16 presses the recording paper P conveyed on the conveying path F against the conveying belt 14, applies electric charges to the recording paper P, and electrostatically adsorbs the recording paper P to the conveying belt 14.

また、記録用紙Pの搬送経路Fの搬送ベルト14の上流側には、レジロール26が配設されている。レジロール26は、搬送経路Fに沿って搬送される記録用紙Pが搬送方向に対して歪んだ状態で搬送ベルト14に吸着されることを防止すべく、用紙スキュー補正を行う。   A registration roll 26 is disposed on the upstream side of the conveyance belt 14 in the conveyance path F of the recording paper P. The registration roll 26 performs paper skew correction to prevent the recording paper P transported along the transport path F from being attracted to the transport belt 14 in a distorted state in the transport direction.

また、記録用紙Pの搬送経路Fには、搬送ベルト14に静電吸着された記録用紙Pの記録面に対向する位置に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のインクを吐出させる4つの記録ヘッド18Y、18M、18C、18Kにより構成される記録ヘッドアレイ18が設けられている。   Further, in the conveyance path F of the recording paper P, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), black (black) at positions facing the recording surface of the recording paper P electrostatically attracted to the conveyance belt 14. A recording head array 18 including four recording heads 18Y, 18M, 18C, and 18K for ejecting ink of four colors K) is provided.

各色の記録ヘッド18Y、18M、18C、18Kは、それぞれ複数の吐出ノズル62(同図では図示省略、図3参照)を備えたヘッドユニットが上記搬送ベルト14の幅方向全域にわたって配列され、多数の吐出ノズル62により構成されているFWA(Full Width Array)型のものとされている。   Each of the recording heads 18Y, 18M, 18C, and 18K for each color has a plurality of head units each having a plurality of ejection nozzles 62 (not shown in the figure, see FIG. 3) arranged over the entire width direction of the conveying belt 14. The discharge nozzle 62 is of the FWA (Full Width Array) type.

なお、以下では、各色毎に設けられた部材については、符号の末尾に各々の色を示すアルファベット(Y/M/C/K)を付与して示すが、特に色を区別せずに説明する場合は、この符号末尾のアルファベットを省略して説明する。   In the following description, the members provided for each color are indicated by adding alphabets (Y / M / C / K) indicating the respective colors to the end of the reference numerals, but will be described without particularly distinguishing the colors. In this case, the explanation will be made by omitting the alphabet at the end of the code.

また、同図に示されるように、本実施の形態に係る画像記録装置10は、表裏反転用搬送経路Rを含んで構成されている。両面印刷する際には、片面に画像を形成した後に、記録用紙Pを搬送経路Rに沿って搬送することにより、画像が形成された面の裏面側が各記録ヘッド18Y、18M、18C、18Kに対向するように表裏反転を行う。   Also, as shown in the figure, the image recording apparatus 10 according to the present embodiment is configured to include a front / back reversing conveyance path R. When performing double-sided printing, after forming an image on one side, the recording paper P is transported along the transport path R so that the back side of the surface on which the image is formed is placed on each recording head 18Y, 18M, 18C, 18K. Turn the front and back so that they face each other.

また、搬送ベルト14と排紙トレイ22の間には、各色のインクをそれぞれ貯留するインクタンク19Y、19M、19C、19Kが設けられている。インクタンク19Y、19M、19C、19Kのインクは、図示しないインク供給配管を介して各記録ヘッド18Y、18M、18C、18Kに供給される。   In addition, ink tanks 19Y, 19M, 19C, and 19K are provided between the conveyor belt 14 and the paper discharge tray 22 to store the inks of the respective colors. The ink in the ink tanks 19Y, 19M, 19C, and 19K is supplied to the recording heads 18Y, 18M, 18C, and 18K via an ink supply pipe (not shown).

なお、同図に示す画像記録装置10で使用可能なインクの種類としては、水性インク、油性インク、溶剤系インク等の公知の各種インクがあげられる。   In addition, examples of inks that can be used in the image recording apparatus 10 shown in FIG.

ここで、記録ヘッド18Y、18M、18C、18Kは、不図示の駆動機構により搬送ベルト14から離間移動可能に構成されている。   Here, the recording heads 18Y, 18M, 18C, and 18K are configured to be separated from the transport belt 14 by a drive mechanism (not shown).

さらに、当該記録ヘッド18Y、18M、18C、18Kの搬送経路Fの上流側及び下流側には、それぞれメンテナンス装置28A及び28Bが設けられている。メンテナンス装置28Aは、ブラック用、シアン用のメンテナンスユニット30K、30Cを、メンテナンス装置28Bは、マゼンタ用、イエロー用のメンテナンスユニット30M、30Yを、それぞれ含んで構成されている。各メンテナンス装置28A、28Bは、不図示の駆動機構により互いに接近する方向に移動可能に構成されている。   Furthermore, maintenance devices 28A and 28B are provided on the upstream side and the downstream side of the transport path F of the recording heads 18Y, 18M, 18C, and 18K, respectively. The maintenance device 28A includes maintenance units 30K and 30C for black and cyan, and the maintenance device 28B includes maintenance units 30M and 30Y for magenta and yellow. Each of the maintenance devices 28A and 28B is configured to be movable in a direction approaching each other by a drive mechanism (not shown).

図2に示されるように、メンテナンス時には、記録ヘッド18Y、18M、18C、18Kが搬送ベルト14から離間移動される。さらに、メンテナンス時には、メンテナンス装置28A、28Bが、記録ヘッド18Y、18M、18C、18Kの離間移動により生じた記録ヘッド18Y、18M、18C、18Kと搬送ベルト14との間の空間に移動される。   As shown in FIG. 2, the recording heads 18Y, 18M, 18C, and 18K are moved away from the conveying belt 14 during maintenance. Further, at the time of maintenance, the maintenance devices 28A, 28B are moved to the space between the recording heads 18Y, 18M, 18C, 18K generated by the separation movement of the recording heads 18Y, 18M, 18C, 18K and the conveying belt 14.

これにより、記録ヘッド18Y、18M、18C、18Kの4つの記録ヘッド18Y、18M、18C、18Kにそれぞれメンテナンス装置28A、28Bのメンテナンスユニット30Y、30M、30C、30Kが対向配置され、各メンテナンスユニット30によるメンテナンス処理が適宜実行される。   As a result, the maintenance units 30Y, 30M, 30C, and 30K of the maintenance devices 28A and 28B are opposed to the four recording heads 18Y, 18M, 18C, and 18K of the recording heads 18Y, 18M, 18C, and 18K, respectively. The maintenance process is executed as appropriate.

なお、メンテナンスユニット30により実行されるメンテナンス処理としては、吐出ノズル62内のインク液の吸引、吐出ノズル62の吐出口62Aに付着したインク滴のワイピング、吐出ノズル62内へのインク液の供給等の処理があげられる。   The maintenance process executed by the maintenance unit 30 includes suction of ink liquid in the discharge nozzle 62, wiping of ink droplets attached to the discharge port 62A of the discharge nozzle 62, supply of ink liquid into the discharge nozzle 62, and the like. Can be given.

図3には、本実施形態に係る記録ヘッド18の吐出ノズル62の断面図が示されている。同図に示されるように、吐出ノズル62は、吐出口62A、圧力室62B、圧電素子62C、圧力調整板62D及びインク供給路62Eを備えている。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the discharge nozzle 62 of the recording head 18 according to the present embodiment. As shown in the figure, the discharge nozzle 62 includes a discharge port 62A, a pressure chamber 62B, a piezoelectric element 62C, a pressure adjustment plate 62D, and an ink supply path 62E.

圧力室62Bには、インク供給路62Eを介して各々の記録ヘッド18が対応している色のインクタンク19から適量のインクが供給され、一時的に蓄えられる。圧力室62Bは吐出口62Aを介して外部と連通されている。   An appropriate amount of ink is supplied to the pressure chamber 62B from the ink tank 19 of the color corresponding to each recording head 18 via the ink supply path 62E, and is temporarily stored. The pressure chamber 62B communicates with the outside via the discharge port 62A.

また、圧力室62Bの壁面の一部は、押圧力や圧力が加えられることにより変形する圧力調整板62Dとして構成されており、当該圧力調整板62Dには圧電素子62Cが取り付けられている。   Further, a part of the wall surface of the pressure chamber 62B is configured as a pressure adjustment plate 62D that is deformed when a pressing force or pressure is applied, and a piezoelectric element 62C is attached to the pressure adjustment plate 62D.

圧電素子62Cは、電圧を印加することにより形状が変化する性質を有しており、この性質を利用して圧電素子62Cに電圧を印加して、圧力調整板62Dに対する押圧力を変化させることにより、圧力室62B内の容積を収縮又は膨張させる。   The piezoelectric element 62C has a property of changing its shape when a voltage is applied. By using this property, a voltage is applied to the piezoelectric element 62C to change the pressing force on the pressure adjusting plate 62D. The volume in the pressure chamber 62B is contracted or expanded.

このようにして圧力室62B内の容積を変化させることによりインクに振動波(圧力波)が発生する。この振動波によってインク吐出口62Aの液面が振動することにより、吐出口62Aからインク滴が吐出される。   By thus changing the volume in the pressure chamber 62B, a vibration wave (pressure wave) is generated in the ink. This vibration wave vibrates the liquid level of the ink discharge port 62A, thereby discharging an ink droplet from the discharge port 62A.

なお、画像記録装置10は、ローラ24や駆動ロール11、メンテナンス装置28等を駆動するための図示しないモータを含んで構成されている。これらのモータは、装置全体を制御する不図示の制御部により、記録用紙Pの搬送やメンテナンス動作を制御する不図示の搬送系駆動制御回路を介して駆動される。   The image recording apparatus 10 includes a motor (not shown) for driving the roller 24, the drive roll 11, the maintenance device 28, and the like. These motors are driven by a control unit (not shown) that controls the entire apparatus via a conveyance system drive control circuit (not shown) that controls the conveyance and maintenance operations of the recording paper P.

図4には、本実施の形態に係る画像記録装置10の記録ヘッド制御装置40の構成を概略的に示す機能ブロック図が示されている。なお、記録ヘッド制御装置40は、記録ヘッド制御装置40Y、40M、40C、40Kというように、記録ヘッド18の数だけ設けられているが、構成が共通であるので、ここではカラーを示す末尾の符号を省略して説明する。   FIG. 4 is a functional block diagram schematically showing the configuration of the recording head control device 40 of the image recording apparatus 10 according to the present embodiment. The recording head control device 40 is provided by the number of the recording heads 18 such as the recording head control devices 40Y, 40M, 40C, and 40K. Description will be made with the reference numerals omitted.

同図に示されるように、記録ヘッド制御装置40は、記録ヘッド18全体の動作を制御するCPU(中央処理装置)42、制御メモリ44を含んで構成されている。CPU42及び制御メモリ44は、それぞれバス41に接続されている。   As shown in the figure, the recording head control device 40 includes a CPU (central processing unit) 42 that controls the operation of the entire recording head 18 and a control memory 44. The CPU 42 and the control memory 44 are each connected to the bus 41.

制御メモリ44は、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を含んで構成されており、CPU42により実行される記録ヘッド制御装置40の各種制御プログラムやプログラムの実行に用いる各種パラメータ等が記憶されると共に、CPU42のワークエリアとして用いられる。   The control memory 44 includes a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The control memory 44 stores various control programs of the recording head control device 40 executed by the CPU 42 and various parameters used for executing the programs. It is stored and used as a work area for the CPU 42.

CPU42では、装置全体の動作を司る不図示の制御部からの指示に基づいて制御メモリ44に格納された各種プログラムを実行することで記録ヘッド18を駆動する。   The CPU 42 drives the recording head 18 by executing various programs stored in the control memory 44 based on instructions from a control unit (not shown) that controls the operation of the entire apparatus.

また、記録ヘッド制御装置40は、画像記録処理の対象となる画像データに基づいて生成された記録データを格納する画像メモリ46と、記録ヘッド18に設けられた各吐出ノズル62に設けられた圧電素子62Cを駆動する駆動回路50を用いて各圧電素子62Cを独立して制御するためのノズル選択回路48と、を含んで構成されている。これら画像メモリ46及びノズル選択回路48もバス41に接続されている。   In addition, the recording head control device 40 includes an image memory 46 that stores recording data generated based on image data to be subjected to image recording processing, and a piezoelectric element provided in each discharge nozzle 62 provided in the recording head 18. And a nozzle selection circuit 48 for independently controlling each piezoelectric element 62C using a drive circuit 50 for driving the element 62C. These image memory 46 and nozzle selection circuit 48 are also connected to the bus 41.

なお、本実施の形態では、FWA型の記録ヘッド18を用いているため、実際には記録ヘッド制御装置40には複数の駆動回路50が接続されているが、ここでは説明の錯綜を回避するため、1の駆動回路50を取り上げて説明する。   In this embodiment, since the FWA type recording head 18 is used, a plurality of drive circuits 50 are actually connected to the recording head control device 40, but here, the explanation is not complicated. Therefore, one drive circuit 50 will be taken up and described.

画像メモリ46には、不図示の全体制御部により制御される記録データ制御部により作成され、記録ヘッド制御装置40に入力される画像記録用の記録データが格納される。この記録データは、例えば、画像記録の対象となる多階調(例えば、256階調)の画像データが、色変換によりCMYK色毎の画像データに変換される。色変換により得られたCMYK色毎の画像データは、各色毎に画素単位で所定の値数(例えば、2値)のドットデータに変換(量子化)される。このとき、量子化に伴い発生する量子化誤差を周辺の画素に拡散させる誤差拡散法やディザ等の手法を適宜用いてもよい。また、量子化されたCMYK色毎のドットデータが記録ヘッド制御装置40において解読可能なデータ構造に変換されると共に、各記録ヘッド18C、18M、18Y、18Kの各吐出ノズル62の配列を考慮した記録順序(転送順序)にデータを並び替えられてCMYK色毎の記録データが作成される。記録データは、対応する色の記録ヘッド制御装置40に出力される。   The image memory 46 stores recording data for image recording that is created by a recording data control unit that is controlled by a general control unit (not shown) and that is input to the recording head control device 40. As this recording data, for example, multi-gradation (for example, 256 gradations) image data to be image-recorded is converted into image data for each CMYK color by color conversion. The image data for each CMYK color obtained by the color conversion is converted (quantized) into dot data of a predetermined value number (for example, binary) for each color for each pixel. At this time, a method such as an error diffusion method or a dither method for diffusing a quantization error caused by quantization to peripheral pixels may be used as appropriate. Further, the quantized dot data for each CMYK color is converted into a data structure that can be decoded by the recording head control device 40, and the arrangement of the ejection nozzles 62 of the recording heads 18C, 18M, 18Y, and 18K is considered. The data is rearranged in the recording order (transfer order) to create recording data for each CMYK color. The print data is output to the print head control device 40 of the corresponding color.

ノズル選択回路48は、画像メモリ44から記録データを読み出して、不図示の吐出タイミング生成部から入力される液滴のトリガ信号に応じたタイミングで液滴を吐出する吐出ノズル62に対応する圧電素子62Cを選択的に駆動させる。なお、本実施形態では、ノズル選択回路48は、吐出ノズル62に設けられた圧電素子62Cを駆動するための駆動回路50に含まれた構成とされている。   The nozzle selection circuit 48 reads out the recording data from the image memory 44, and the piezoelectric element corresponding to the ejection nozzle 62 that ejects droplets at a timing according to a droplet trigger signal input from an unillustrated ejection timing generation unit. 62C is selectively driven. In the present embodiment, the nozzle selection circuit 48 is included in the drive circuit 50 for driving the piezoelectric element 62 </ b> C provided in the discharge nozzle 62.

駆動回路50は、複数の吐出ノズル62に対応する圧電素子62Cに駆動波形を印加するための複数のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)インバータ回路52が実装された集積回路として構成されている。   The drive circuit 50 is configured as an integrated circuit on which a plurality of CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) inverter circuits 52 for applying a drive waveform to the piezoelectric elements 62C corresponding to the plurality of ejection nozzles 62 are mounted.

また、記録ヘッド制御装置40には、駆動回路50に駆動電力を供給する基板電源供給回路70及び駆動電源供給回路72を含んで構成されている。基板電源供給回路70は、定電圧制御により基板電圧VDDの電力を出力し、駆動電源供給回路72は、定電圧制御により駆動電圧VHの電力を出力する。   The recording head control device 40 includes a substrate power supply circuit 70 and a drive power supply circuit 72 that supply drive power to the drive circuit 50. The substrate power supply circuit 70 outputs the power of the substrate voltage VDD by constant voltage control, and the drive power supply circuit 72 outputs the power of the drive voltage VH by constant voltage control.

ここで、図5(A)には、駆動回路50の構成のうち、1つの吐出ノズル62分を抜き出して示す。同図に示されるように、CMOSインバータ回路52は、一対のpMOSFET(pチャネル型Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)52A及びnMOSFET(nチャネル型Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)52Bにより構成されており、pMOSFET52AのゲートはnMOSFET52Bのゲートと接続されており、ノズル選択回路48から駆動波形が入力される。   Here, FIG. 5A shows one ejection nozzle 62 extracted from the configuration of the drive circuit 50. As shown in the figure, the CMOS inverter circuit 52 includes a pair of pMOSFETs (p-channel metal oxide semiconductor field effect transistors) 52A and nMOSFETs (n-channel metal oxide semiconductor field effect transistors) 52B. Are connected to the gate of the nMOSFET 52B, and a drive waveform is inputted from the nozzle selection circuit 48.

また、pMOSFET52Aのソースは、上述した駆動電源供給回路72の出力端と接続されており、駆動電圧VHが印加される。さらに、pMOSFET52Aのバックゲートには、上述した基板電源供給回路70の出力端と接続されており、基板電圧VDDが印加される。一方、nMOSFET52Bのソース及びバックゲートは、それぞれ接地されている。さらに、pMOSFET52AのドレインとnMOSFET52Bのドレインとが接続されると共に、圧電素子62Cの高電位側に接続されている。   The source of the pMOSFET 52A is connected to the output terminal of the drive power supply circuit 72 described above, and the drive voltage VH is applied. Further, the back gate of the pMOSFET 52A is connected to the output terminal of the substrate power supply circuit 70 described above, and the substrate voltage VDD is applied. On the other hand, the source and back gate of the nMOSFET 52B are grounded. Further, the drain of the pMOSFET 52A and the drain of the nMOSFET 52B are connected, and are connected to the high potential side of the piezoelectric element 62C.

この構成により、ノズル選択回路48から駆動波形が入力された場合に、駆動波形がLOWである場合にはpMOSFET52AがON、nMOSFET52BがOFFとなり、駆動電圧VHが圧電素子62Cに印加され、圧電素子62Cに電荷が充電される。一方、駆動波形がHIGHである場合にはnMOSFET62BがON、pMOSFET52BがOFFとなり、圧電素子62Cに充電された電荷が放電される。   With this configuration, when a drive waveform is input from the nozzle selection circuit 48, if the drive waveform is LOW, the pMOSFET 52A is turned on, the nMOSFET 52B is turned off, the drive voltage VH is applied to the piezoelectric element 62C, and the piezoelectric element 62C. Is charged. On the other hand, when the drive waveform is HIGH, the nMOSFET 62B is turned on and the pMOSFET 52B is turned off, and the charge charged in the piezoelectric element 62C is discharged.

ここで、同図(B)には、同図(A)においてpMOSFET52AがON、nMOSFET52BがOFFである場合の等価回路が示されている。同図に示されるように、CMOSインバータ回路52は、pMOSFET52Aのオン抵抗Rdで表すことができる。なお、オン抵抗Rdは、基板電圧VDD、駆動電圧VH、及び、基板電圧VDDと駆動電圧VHとの電位差等に基づく抵抗値である。   Here, FIG. 5B shows an equivalent circuit when the pMOSFET 52A is ON and the nMOSFET 52B is OFF in FIG. As shown in the figure, the CMOS inverter circuit 52 can be represented by the on-resistance Rd of the pMOSFET 52A. The on-resistance Rd is a resistance value based on the substrate voltage VDD, the drive voltage VH, the potential difference between the substrate voltage VDD and the drive voltage VH, and the like.

また、同図に示されるように、圧電素子62Cは、一般に、等価インダクタンスL0,等価容量C0,共振抵抗R0の直列回路と、制動容量Cdと、の並列回路と等価であり、L0,C0,R0に基づいて導出される共振周波数frの共振回路とみなすことができる。また、同図に示すインピーダンスZは、圧電素子62Cと相互作用する吐出ノズル62の吐出口62A、圧力室62B、圧力調整板62D及びインク供給路62E等の状態によって変動する。このインピーダンスZが変動することにより等価回路の共振周波数frも変動する。   As shown in the figure, the piezoelectric element 62C is generally equivalent to a parallel circuit of a series circuit of an equivalent inductance L0, an equivalent capacity C0, a resonance resistance R0, and a braking capacity Cd, and L0, C0, It can be regarded as a resonance circuit having a resonance frequency fr derived based on R0. Further, the impedance Z shown in the figure varies depending on the state of the discharge port 62A, the pressure chamber 62B, the pressure adjusting plate 62D, the ink supply path 62E, and the like of the discharge nozzle 62 that interacts with the piezoelectric element 62C. As the impedance Z changes, the resonance frequency fr of the equivalent circuit also changes.

したがって、共振周波数frが変動した場合に、吐出ノズル62の状態が変化したと判断してもよいことになる。共振周波数frの変動は、駆動電源供給回路72から駆動回路50に供給される電力の電流値Isに基づいて検出することができる。   Therefore, when the resonance frequency fr varies, it may be determined that the state of the discharge nozzle 62 has changed. The fluctuation of the resonance frequency fr can be detected based on the current value Is of the power supplied from the drive power supply circuit 72 to the drive circuit 50.

なお、吐出ノズル62の状態が変化する要因としては、圧力室62B内への気泡の発生、吐出口62Aの詰まり、インクの粘性の増加等があげられる。   The factors that change the state of the discharge nozzle 62 include generation of bubbles in the pressure chamber 62B, clogging of the discharge port 62A, increase in ink viscosity, and the like.

図6には、図5(B)に示す等価回路の電流値Is及び圧電素子62Cに係る電圧Vsに基づくアドミッタンスY=Is/Vsの周波数特性が示されている。なお、同図において、細線で示す特性はオン抵抗Rd=300Ωの場合、太線で示す特性はオン抵抗R=1000Ωの場合、をそれぞれ示している。また、実線で示す特性は吐出を正常に行なえる状態である場合を、破線で示す特性は吐出を正常に行なえない(不吐出の)可能性がある状態である場合を、それぞれ示している。   FIG. 6 shows frequency characteristics of admittance Y = Is / Vs based on the current value Is of the equivalent circuit shown in FIG. 5B and the voltage Vs applied to the piezoelectric element 62C. In the figure, the characteristic indicated by the thin line indicates the case where the on-resistance Rd = 300Ω, and the characteristic indicated by the thick line indicates the case where the on-resistance R = 1000Ω. In addition, the characteristic indicated by the solid line indicates a state where the ejection can be performed normally, and the characteristic indicated by the broken line indicates a case where there is a possibility that the ejection cannot be performed normally (non-ejection).

また、同図に示す各特性がピークとなる周波数が共振周波数frであり、同図に示されるように、オン抵抗Rdが大きい場合は、オン抵抗Rdが小さい場合と比較して共振位置が分かり難く、また、SN比(Signal to Noise Ratio)が小さい(悪い)ため共振位置も正確に把握できない場合がある。したがって、吐出ノズル62の状態を検知するために電流値Isを検出する場合には、オン抵抗Rdを小さくすることが好ましい。   In addition, the frequency at which each characteristic shown in the figure has a peak is the resonance frequency fr. As shown in the figure, when the on-resistance Rd is large, the resonance position can be understood as compared with the case where the on-resistance Rd is small. In addition, since the SNR (Signal to Noise Ratio) is small (bad), the resonance position may not be accurately grasped. Therefore, when detecting the current value Is in order to detect the state of the discharge nozzle 62, it is preferable to reduce the on-resistance Rd.

図7(A)には、基板電圧VDDを変化させたときのオン抵抗Rdの変化が、図7(B)には駆動電圧VHを変化させたときのオン抵抗Rdの変化が、それぞれ示されている。同図に示されるように、基板電圧VDDが低いほどオン抵抗Rdは小さくなり、駆動電圧VHが大きいほどオン抵抗Rdは小さくなる。   FIG. 7A shows a change in on-resistance Rd when the substrate voltage VDD is changed, and FIG. 7B shows a change in on-resistance Rd when the drive voltage VH is changed. ing. As shown in the figure, the lower the substrate voltage VDD, the smaller the on-resistance Rd, and the higher the driving voltage VH, the smaller the on-resistance Rd.

しかし、基板電圧VDD及び駆動電圧VHは、吐出ノズル62の吐出特性に応じて設定されるため、吐出制御時のオン抵抗Rdを変更することは容易にはできない。また、CMOSインバータ回路52のラッチアップを防止すべく、駆動電圧VHと基板電圧VDDとの関係をVH<VDDとなるように設定することが必要である。   However, since the substrate voltage VDD and the drive voltage VH are set according to the ejection characteristics of the ejection nozzle 62, it is not easy to change the on-resistance Rd during ejection control. In order to prevent latch-up of the CMOS inverter circuit 52, it is necessary to set the relationship between the drive voltage VH and the substrate voltage VDD so that VH <VDD.

そこで、図4に示されるように、記録ヘッド制御装置40は、基板電圧切換回路74及び駆動電圧切換回路76を含んで構成されており、基板電圧切換回路74は基板電源供給回路70に、駆動電圧切換回路76は駆動電源供給回路72に、それぞれ接続されている。また、基板電圧切換回路74及び駆動電圧切換回路76は、それぞれバス41に接続されており、CPU42により制御される。   Therefore, as shown in FIG. 4, the recording head controller 40 includes a substrate voltage switching circuit 74 and a drive voltage switching circuit 76, and the substrate voltage switching circuit 74 is connected to the substrate power supply circuit 70. The voltage switching circuit 76 is connected to the driving power supply circuit 72, respectively. The substrate voltage switching circuit 74 and the drive voltage switching circuit 76 are each connected to the bus 41 and controlled by the CPU 42.

基板電圧切換回路74は、基板電源供給回路70により駆動回路50に供給する電力の電圧レベルを、画像記録用の基板電圧VDD1と、状態検知用の基板電圧VDD2と、に切り換える。また、駆動電圧切換回路76は、駆動電源供給回路72により駆動回路50に供給する電力の電圧レベルを、画像記録用の駆動電圧VH1と、状態検知用の駆動電圧VH2と、に切り換える。   The substrate voltage switching circuit 74 switches the voltage level of the power supplied to the drive circuit 50 by the substrate power supply circuit 70 between the substrate voltage VDD1 for image recording and the substrate voltage VDD2 for state detection. The drive voltage switching circuit 76 switches the voltage level of the power supplied to the drive circuit 50 by the drive power supply circuit 72 between the image recording drive voltage VH1 and the state detection drive voltage VH2.

また、駆動電源供給回路72の出力端には、検知切換スイッチ80と電流検出回路82とが並列に接続されている。これにより、駆動電源供給回路72から出力される電力は、検知切換スイッチ80がONの場合は検知切換スイッチ80を介して駆動回路50に供給され、検知切換スイッチ80がOFFの場合は電流検出回路82を介して駆動回路50に供給される。なお、検知切換スイッチ80には、出力ポート78を介してCPU42による制御信号が出力されるようになっており、検知切換スイッチ80は、当該制御信号に基づいてON/OFF動作を行う。   A detection changeover switch 80 and a current detection circuit 82 are connected in parallel to the output terminal of the drive power supply circuit 72. Thus, the power output from the drive power supply circuit 72 is supplied to the drive circuit 50 via the detection changeover switch 80 when the detection changeover switch 80 is ON, and the current detection circuit when the detection changeover switch 80 is OFF. It is supplied to the drive circuit 50 via 82. A control signal from the CPU 42 is output to the detection switch 80 via the output port 78, and the detection switch 80 performs an ON / OFF operation based on the control signal.

また、電流検出回路82によって検出された電流値Isは、帯域通過フィルタ84及びデジタルアナログ(A/D)変換器86を介してデジタルデータに変換される。デジタルデータに変換された電流値Isは、バス41に接続された入力ポート88を介して制御メモリ44の所定の領域にバッファリングされる。   Further, the current value Is detected by the current detection circuit 82 is converted into digital data via the band-pass filter 84 and the digital analog (A / D) converter 86. The current value Is converted into digital data is buffered in a predetermined area of the control memory 44 via the input port 88 connected to the bus 41.

また、CPU42では、吐出状態の検知を実行する際に、基板電圧切換回路74及び駆動電圧切換回路76を介して基板電圧VDD及び駆動電圧VHをそれぞれ基板電圧VDD2及び駆動電圧VH2に変更する。また、検知切換スイッチ80をオフ状態とするように制御信号を出力すると共に、ノズル選択回路48に、1ノズルずつ検知波形を印加する検知動作を実行するように制御信号を出力する。また、CPU42では、制御メモリ44に格納された電流値Isに基づいて共振周波数を特定し、各吐出ノズル62の状態検知を行う。また、状態検知の結果(正常状態又は不吐出状態)は、各吐出ノズル62毎の状態を示すステータス情報として制御メモリ44に格納される。   Further, when detecting the ejection state, the CPU 42 changes the substrate voltage VDD and the drive voltage VH to the substrate voltage VDD2 and the drive voltage VH2 via the substrate voltage switching circuit 74 and the drive voltage switching circuit 76, respectively. In addition, a control signal is output so that the detection changeover switch 80 is turned off, and a control signal is output so as to execute a detection operation for applying a detection waveform to the nozzle selection circuit 48 one by one. Further, the CPU 42 identifies the resonance frequency based on the current value Is stored in the control memory 44 and detects the state of each discharge nozzle 62. Further, the result of the state detection (normal state or non-discharge state) is stored in the control memory 44 as status information indicating the state of each discharge nozzle 62.

なお、記録ヘッド制御装置40に駆動回路50が複数接続されている場合には、基板電源供給回路70及び駆動電源供給回路72を各駆動回路50で共通としてもよいが、検知切換スイッチ80、電流検出回路82は各駆動回路50毎に設ける。また、各駆動回路50に対する状態検知処理を並行して実行する場合は、帯域通過フィルタ84、A/D変換器86、制御メモリ44へのバッファ領域についても各駆動回路50毎に設ける。   When a plurality of drive circuits 50 are connected to the recording head controller 40, the substrate power supply circuit 70 and the drive power supply circuit 72 may be shared by the drive circuits 50, but the detection changeover switch 80, current The detection circuit 82 is provided for each drive circuit 50. Further, when the state detection process for each drive circuit 50 is executed in parallel, a buffer region for the band pass filter 84, the A / D converter 86, and the control memory 44 is also provided for each drive circuit 50.

以下に、本実施の形態の作用を説明する。   The operation of the present embodiment will be described below.

画像記録装置10では、画像記録指示と共に画像データが入力されると、画像記録を実行する。画像記録時には、まず、入力された画像データに基づいて記録データを生成し、生成した記録データに基づいて記録ヘッド18に設けられた各吐出ノズル62に対応する圧電素子62Cを駆動する。   The image recording apparatus 10 executes image recording when image data is input together with an image recording instruction. At the time of image recording, first, recording data is generated based on the input image data, and the piezoelectric elements 62C corresponding to the respective ejection nozzles 62 provided in the recording head 18 are driven based on the generated recording data.

ここで、画像記録装置10では、非画像記録時に、記録ヘッド制御装置40により、吐出ノズル62の状態検知処理を実行する。   Here, in the image recording apparatus 10, the state detection process of the ejection nozzle 62 is executed by the recording head control apparatus 40 during non-image recording.

図8は、記録ヘッド制御装置40のCPU42により実行される状態検知処理の流れを示すフローチャートである。以下、同図を参照して、本実施の形態に係る状態検知処理について説明する。   FIG. 8 is a flowchart showing a flow of state detection processing executed by the CPU 42 of the recording head control device 40. Hereinafter, the state detection process according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、ステップ100では、基板電圧切換回路74及び駆動電圧切換回路76を介して、基板電源供給回路70により駆動回路50に供給する電力の電圧レベル(基板電圧VDD)及び駆動電源供給回路72により駆動回路50に供給する電力の電圧レベル(駆動電圧VH)をそれぞれVDD2、VH2に切り換え、その後にステップ102に移行して、出力ポート78を介して検知切換スイッチ80をオフに切り換える制御信号を出力する。   First, in step 100, the voltage level of the power supplied to the drive circuit 50 by the substrate power supply circuit 70 (substrate voltage VDD) and the drive power supply circuit 72 are driven via the substrate voltage switch circuit 74 and the drive voltage switch circuit 76. The voltage level (drive voltage VH) of the power supplied to the circuit 50 is switched to VDD2 and VH2, respectively, and then the process proceeds to step 102 to output a control signal for switching off the detection selector switch 80 via the output port 78. .

なお、上記基板電圧VDD2及び駆動電圧VHは、VH<VDDの関係を満たすように設定することが必要である。さらに、本実施形態では、圧力室62Bに収容されたインク液の増粘を防止する目的で非画像記録時に圧電素子62Cに印加する、インク滴を吐出させない程度にインク液に圧力波を与えるための予備波形を印加した場合でも、インク滴が吐出口62Aから吐出しないように、VDD2及びVH2を設定している。   The substrate voltage VDD2 and the drive voltage VH need to be set so as to satisfy the relationship VH <VDD. Further, in this embodiment, in order to prevent the ink liquid stored in the pressure chamber 62B from being thickened, the pressure wave is applied to the ink liquid to the extent that the ink droplets applied to the piezoelectric element 62C during non-image recording are not ejected. Even when the preliminary waveform is applied, VDD2 and VH2 are set so that ink droplets are not ejected from the ejection port 62A.

次のステップ104では、ノズル選択回路48に対して、検知波形印加処理の実行指示を出力し、その後にステップ106に移行して、変数nに1をセットした後に、ステップ108に移行する。これにより、ノズル選択回路48では、トリガ信号がHIGHとなる毎に順次各吐出ノズル62に検知波形が印加される。なお、本実施の形態では、検知波形として、予備波形を用いることで、圧電素子62Cに印加する波形の種類を少なくしている。   In the next step 104, an instruction to execute the detection waveform application process is output to the nozzle selection circuit 48, and then the process proceeds to step 106, 1 is set in the variable n, and then the process proceeds to step 108. Thereby, in the nozzle selection circuit 48, a detection waveform is sequentially applied to each discharge nozzle 62 every time the trigger signal becomes HIGH. In the present embodiment, the number of types of waveforms applied to the piezoelectric element 62C is reduced by using a preliminary waveform as the detection waveform.

ステップ108では、トリガ信号がHIGHとなったか否かを判定し、当該判定が肯定判定となるのを待つ。当該判定が肯定判定となると次のステップ110に移行して、電流検出回路82により検出され、帯域通過フィルタ84及びA/D変換器86を介してデジタルデータとして入力される電流値Isの制御メモリ44へのバッファリングを開始する。   In step 108, it is determined whether or not the trigger signal becomes HIGH, and the process waits for the determination to be affirmative. If the determination is affirmative, the process proceeds to the next step 110, where the current detection circuit 82 detects the current value Is detected by the current detection circuit 82 and input as digital data via the band pass filter 84 and the A / D converter 86. Start buffering to 44.

次のステップ112では、トリガ信号が再びHIGHとなるのを待ち、その後にステップ114に移行する。ステップ114では、バッファリングされた吐出ノズル62nに検知波形を印加した場合の電流値Isに基づいて圧電素子62Cnの共振周波数frnを導出し、その後にステップ116に移行して、共振周波数frnが正常に吐出可能な共振周波数の範囲内にあるか否かを判定する。なお、正常に吐出可能な共振周波数の範囲は、実機を用いた実験や、実機の仕様に基づくコンピュータシミュレーション等の結果に基づいて、適宜設定することができる。   In the next step 112, the process waits for the trigger signal to become HIGH again, and then proceeds to step 114. In step 114, the resonance frequency frn of the piezoelectric element 62Cn is derived based on the current value Is when the detection waveform is applied to the buffered discharge nozzle 62n, and then the process proceeds to step 116 where the resonance frequency frn is normal. It is determined whether or not the resonance frequency is within the range of the dischargeable frequency. In addition, the range of the resonance frequency that can be normally discharged can be set as appropriate based on the result of an experiment using an actual machine or a computer simulation based on the specifications of the actual machine.

ステップ116で否定判定となった場合はステップ118に移行して、制御メモリ44に格納された吐出ノズル62nの状態を示すステータス情報を不吐出状態に変更し、その後にステップ120に移行する。   If a negative determination is made in step 116, the process proceeds to step 118 where the status information indicating the state of the discharge nozzle 62 n stored in the control memory 44 is changed to the non-discharge state, and then the process proceeds to step 120.

また、ステップ116で肯定判定となった場合は、不吐出が発生する状態ではないと判断し、ここではステップ118の処理を実行することなくステップ120に移行する。   If the determination in step 116 is affirmative, it is determined that no discharge has occurred, and the process proceeds to step 120 without executing the process in step 118.

ステップ120では、変数nが駆動回路50に設けられたノズル数以上であるか否かを判定し、当該判定が否定判定となった場合はステップ122に移行する。ステップ122では、変数nをインクリメント(変数nに「1」を加算)し、その後再びステップ112の処理に戻る。   In step 120, it is determined whether or not the variable n is equal to or greater than the number of nozzles provided in the drive circuit 50. If the determination is negative, the process proceeds to step 122. In step 122, the variable n is incremented ("1" is added to the variable n), and then the process returns to step 112 again.

一方、ステップ120で肯定判定となった場合はステップ124に移行して、検知切換スイッチ80をON状態に切り換え、その後にステップ126に移行して、基板電圧VDD及び駆動電圧VHを画像記録用の基板電圧VDD1及び駆動電圧VH1に切り換え、その後に本状態検知処理を終了する。   On the other hand, if an affirmative determination is made in step 120, the process proceeds to step 124, the detection changeover switch 80 is switched to the ON state, and then the process proceeds to step 126 to set the substrate voltage VDD and the drive voltage VH for image recording. Switching to the substrate voltage VDD1 and the drive voltage VH1, and then this state detection process is terminated.

なお、この状態検知処理により変更されるステータス情報は、その後のメンテナンス処理や、画像記録時に参照されて利用される。   The status information changed by this state detection process is referred to and used in subsequent maintenance processes and image recording.

図9には、図8のステップ104の処理により出力された検知波形印加処理の実行指示に基づいてノズル選択回路48により実行される検知波形印加処理の流れが示されている。以下、同図を参照して、本実施の形態に係る検知波形印加処理について説明する。   FIG. 9 shows the flow of the detection waveform application process executed by the nozzle selection circuit 48 based on the execution instruction of the detection waveform application process output by the process of step 104 in FIG. Hereinafter, the detection waveform application processing according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、ステップ140では、変数nに1をセットし、その後にステップ142に移行して、トリガ信号がHIGHとなったか否かを判定する。当該判定が肯定判定となると次のステップ144に移行し、吐出ノズル62nの圧電素子62Cnに検知波形(本実施形態では、予備波形)を印加し、その後にステップ146に移行する。   First, in step 140, 1 is set in the variable n, and thereafter, the process proceeds to step 142 to determine whether or not the trigger signal becomes HIGH. If the determination is affirmative, the process proceeds to the next step 144, where the detection waveform (preliminary waveform in the present embodiment) is applied to the piezoelectric element 62Cn of the discharge nozzle 62n, and then the process proceeds to step 146.

ステップ146では、変数nが駆動回路50に設けられたノズル数以上であるか否かを判定し、当該判定が否定判定となった場合はステップ148に移行する。ステップ148では、変数nをインクリメント(変数nに「1」を加算)し、その後再びステップ142の処理に戻る。一方、ステップ146で肯定判定となった場合は本検知波形印加処理を終了する。   In step 146, it is determined whether or not the variable n is equal to or greater than the number of nozzles provided in the drive circuit 50. If the determination is negative, the process proceeds to step 148. In step 148, the variable n is incremented ("1" is added to the variable n), and then the process returns to step 142 again. On the other hand, if the determination in step 146 is affirmative, the detection waveform application process is terminated.

このようにして、駆動回路50により駆動される全ての圧電素子62Cに検知波形を印加し、電流検出回路82により電流値Isが順次検出する。   In this way, the detection waveform is applied to all the piezoelectric elements 62 </ b> C driven by the drive circuit 50, and the current value Is is sequentially detected by the current detection circuit 82.

図10には、本実施の形態に係る画像記録装置10の供給電力電圧、圧電素子62Cへの印加電圧、検知切換スイッチ80の動作及び電流検出回路82により検出される電流値Isがタイミングチャートとして示されている。   In FIG. 10, the supply power voltage of the image recording apparatus 10 according to the present embodiment, the voltage applied to the piezoelectric element 62C, the operation of the detection changeover switch 80, and the current value Is detected by the current detection circuit 82 are shown as a timing chart. It is shown.

同図に示されるように、画像記録装置10による画像記録動作の停止時には、駆動回路50への電源電力の供給は停止した状態であり、画像記録を開始する際には、基板電圧VDD1及び駆動電圧VH1の電力の駆動回路50への供給をそれぞれ開始する。また、ノズル選択回路48を介して記録データに基づく吐出波形の印加を開始する。なお、この吐出波形の印加は、不図示のトリガ信号に基づくタイミングで行う。   As shown in the figure, when the image recording operation by the image recording apparatus 10 is stopped, the supply of power to the drive circuit 50 is stopped, and when the image recording is started, the substrate voltage VDD1 and the drive are stopped. Supply of the power of the voltage VH1 to the drive circuit 50 is started. In addition, application of the ejection waveform based on the recording data is started via the nozzle selection circuit 48. The ejection waveform is applied at a timing based on a trigger signal (not shown).

また、1ページ分の画像記録が終了すると、駆動回路50に供給する電力の電圧レベルを基板電圧VDD2、駆動電圧VH2に切り換えると共に、検知切換スイッチ80をオフにして、状態検知処理を開始する。   When the image recording for one page is completed, the voltage level of the power supplied to the drive circuit 50 is switched to the substrate voltage VDD2 and the drive voltage VH2, and the detection switch 80 is turned off to start the state detection process.

その後、状態検知処理が終了すると、駆動回路50に供給する電力の電圧レベルを基板電圧VDD1、駆動電圧VH1に切り換えると共に、検知切換スイッチ80をオンにして、次の1ページの画像記録を開始する。   Thereafter, when the state detection processing is completed, the voltage level of the power supplied to the drive circuit 50 is switched to the substrate voltage VDD1 and the drive voltage VH1, and the detection changeover switch 80 is turned on to start image recording for the next page. .

図11には、状態検知処理時の各処理の実行タイミングが示されている。同図に示されるように、トリガ信号がHIGHとなるタイミングでノズル選択回路48により吐出ノズル62が1つずつ選択され、検知波形が順次印加される。これに伴い、電流検出回路82により検出される電流値Isは、それぞれノズル選択回路48により選択された吐出ノズル62の圧電素子62CのCMOSインバータ回路52に流れる電流値となる。   FIG. 11 shows the execution timing of each process during the state detection process. As shown in the figure, the discharge nozzles 62 are selected one by one by the nozzle selection circuit 48 at the timing when the trigger signal becomes HIGH, and the detection waveforms are sequentially applied. Accordingly, the current value Is detected by the current detection circuit 82 becomes a current value flowing through the CMOS inverter circuit 52 of the piezoelectric element 62C of the ejection nozzle 62 selected by the nozzle selection circuit 48.

一方、電流値Isに基づく状態検知については、検出した電流値Isをバッファリングしてから処理するために、処理のタイミングが検知波形の印加タイミングとはトリガ信号1つ分遅れることになる。   On the other hand, the state detection based on the current value Is is processed after the detected current value Is is buffered, so that the processing timing is delayed by one trigger signal from the detection waveform application timing.

図12には、状態検知時の圧電素子62Cへの印加電圧及び電流値Isの検出値を拡大して示す。同図に示されるように、電流値Isは、圧電素子62Cに電圧の印加が開始するタイミング及び終了するタイミングで大きく変化する。すなわち、電圧の印加を開始すると圧電素子62Cへの電荷の蓄積(充電)が始まり、充電が完了すると電流値Isは安定する。一方で、電圧の印加を終了すると、圧電素子62Cに充電された電荷が放電され、電荷が放電されると電流値Isは安定する。   FIG. 12 shows an enlarged view of the applied voltage to the piezoelectric element 62C and the detected value of the current value Is during state detection. As shown in the figure, the current value Is greatly changes at the timing when the application of voltage to the piezoelectric element 62C starts and ends. That is, accumulation of electric charge (charging) in the piezoelectric element 62C starts when voltage application is started, and the current value Is stabilizes when charging is completed. On the other hand, when the application of the voltage is finished, the electric charge charged in the piezoelectric element 62C is discharged, and when the electric charge is discharged, the current value Is is stabilized.

また、圧電素子62Cによる圧力波は、一定の周期で減衰しながら伝搬するため(残響振動)、充電と放電の間の期間Aも、電流値Isは振幅が減衰しながらも周期的に変動する。   In addition, since the pressure wave generated by the piezoelectric element 62C propagates while being attenuated at a constant period (reverberation vibration), the current value Is also varies periodically while the amplitude is attenuated during the period A between charging and discharging. .

図13には、期間Aにおける電流値Isを拡大して示す。同図に示されるように、正常時の変動周期(残響振動周期)TAと不吐出時の変動周期TBとでは、不吐出状態では共振周期が長くなる。そこで、本実施の形態に係る状態検知処理では、各吐出ノズル62nの圧電素子62Cnに対する検知波形の印加により得られた検出値Isの変動周期Tnを導出し、正常時の変動周期TAとの差が一定期間を超えるものを不吐出状態と判定している(図8のステップ114、ステップ116)。   FIG. 13 shows the current value Is in the period A in an enlarged manner. As shown in the figure, the resonance period becomes longer in the non-ejection state between the normal fluctuation period (reverberation vibration period) TA and the non-ejection fluctuation period TB. Therefore, in the state detection process according to the present embodiment, the fluctuation period Tn of the detection value Is obtained by applying the detection waveform to the piezoelectric element 62Cn of each discharge nozzle 62n is derived, and the difference from the fluctuation period TA at normal time is derived. Is determined as a non-ejection state (step 114 and step 116 in FIG. 8).

なお、本実施形態では、残響振動周期を比較する方法について説明したが、CPU42により制御メモリ44に組み込まれたソフトウェア(プログラム)を用いて電流値Isに基づく高速フーリエ変換によるスペクトル検出を行って共振周波数Frnを求めてもよい。   In the present embodiment, the method of comparing the reverberation vibration periods has been described. However, the resonance is detected by performing the spectrum detection by the fast Fourier transform based on the current value Is using the software (program) incorporated in the control memory 44 by the CPU 42. The frequency Frn may be obtained.

なお、上記各実施の形態に係る画像記録装置10の構成は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   The configuration of the image recording apparatus 10 according to each of the above embodiments is an example, and can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.

また、上記各実施の形態に係る処理の流れ等も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはいうまでもない。   Further, the flow of processing according to each of the above embodiments is an example, and it is needless to say that the flow can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記各実施の形態では、ノズルが記録媒体の搬送方向と異なる記録媒体の幅方向全域に設けられたFWA型の記録ヘッドを用いる形態について説明したが、本発明は、記録媒体の搬送方向と異なる幅方向の一部に対向するように配列されたノズルを備えた記録ヘッドを記録媒体の搬送方向と異なる記録媒体の幅方向に走査移動させて画像を形成するPWA(Partial Width Array)型の記録ヘッドにも適用することができる。   For example, in each of the above-described embodiments, the description has been given of the embodiment using the FWA type recording head in which the nozzles are provided in the entire width direction of the recording medium different from the conveying direction of the recording medium. A PWA (Partial Width Array) type in which an image is formed by scanning and moving a recording head having nozzles arranged so as to face a part in the width direction different from the recording medium width direction of the recording medium. The present invention can also be applied to the recording head.

また、本実施形態では、用紙間(ページ間)に予備波形を用いて状態検知処理を実行する形態について説明したが、非画像形成時であれば、電源投入時など、どのタイミングで実行してもよい。例えば、PWA型の記録ヘッドに適用する場合は、改行間に状態検知処理を実行することも可能である。   In this embodiment, the state detection process is executed using a preliminary waveform between sheets (between pages). However, when non-image formation is performed, at what timing such as when the power is turned on. Also good. For example, when applied to a PWA type recording head, it is also possible to execute a state detection process between line breaks.

また、上記各実施形態では、記録ヘッド18により表現可能な階調を2階調として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、3階調以上に量子化する場合であっても適用することができる。   In each of the above embodiments, the gradation that can be expressed by the recording head 18 has been described as two gradations, but the present invention is not limited to this, and is a case where quantization is performed to three gradations or more. Can also be applied.

図14は、本発明の画像記録装置で実行される各種処理の機能をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体とコンピュータの一例の説明図である。図中、550はプログラム、552はコンピュータ、554は光磁気ディスク、556は光ディスク、558は磁気ディスク、560はメモリ、562は内部メモリ、566は読取部、570はハードディスク、568、574はインタフェース、572は通信部である。   FIG. 14 is an explanatory diagram of an example of a computer program, a storage medium storing the computer program, and an example of a computer when various processing functions executed by the image recording apparatus of the present invention are realized by the computer program. In the figure, 550 is a program, 552 is a computer, 554 is a magneto-optical disk, 556 is an optical disk, 558 is a magnetic disk, 560 is a memory, 562 is an internal memory, 566 is a reading unit, 570 is a hard disk, 568 and 574 are interfaces, Reference numeral 572 denotes a communication unit.

上述の各実施の形態で説明した本発明の画像記録装置の各部の機能の一部または全部を、コンピュータにより実行可能なプログラム550によって実現することが可能である。その場合、そのプログラム550及びそのプログラムが用いるデータなどは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することも可能である。記憶媒体としては、コンピュータのハードウエア資源に備えられている読取部566に対して、プログラムの記述内容に応じて、磁気、光、電気等のエネルギーの変化状態を引き起こして、それに対応する信号の形式で、読取部566にプログラムの記述内容を伝達できるものである。例えば、光磁気ディスク554、光ディスク556(CDやDVDなどを含む)、磁気ディスク558、メモリ560(ICカード、メモリカードなどを含む)等である。もちろんこれらの記憶媒体は、可搬型に限られるものではない。   Part or all of the functions of the respective units of the image recording apparatus of the present invention described in the above embodiments can be realized by a program 550 that can be executed by a computer. In that case, the program 550, data used by the program, and the like can be stored in a computer-readable storage medium. As a storage medium, the reading unit 566 provided in the hardware resource of the computer causes a change state of energy such as magnetism, light, electricity, etc. according to the description content of the program, and a signal corresponding thereto is generated. In this format, the description content of the program can be transmitted to the reading unit 566. For example, a magneto-optical disk 554, an optical disk 556 (including a CD and a DVD), a magnetic disk 558, a memory 560 (including an IC card and a memory card), and the like. Of course, these storage media are not limited to portable types.

これらの記憶媒体にプログラム550を格納しておき、例えばコンピュータ552の読取部566あるいはインタフェース574にこれらの記憶媒体を装着することによって、コンピュータからプログラム550を読み出し、内部メモリ562またはハードディスク570に記憶し、CPU564によってプログラム550を実行することによって、本発明の画像処理装置の機能を実現することができる。あるいは、ネットワークなどを介してプログラム550をコンピュータ552に転送し、コンピュータ552では通信部572でプログラム550を受信して内部メモリ562またはハードディスク570に記憶し、CPU564によってプログラム550を実行することによって、本発明の画像処理装置の機能を実現してもよい。なお、コンピュータ552には、このほかインタフェース568を介して様々な装置と接続することができ、例えば情報を表示する表示装置やユーザが情報を入力する入力装置等も接続されている。   The program 550 is stored in these storage media, and the program 550 is read from the computer by, for example, mounting these storage media on the reading unit 566 or the interface 574 of the computer 552, and stored in the internal memory 562 or the hard disk 570. The function of the image processing apparatus of the present invention can be realized by executing the program 550 by the CPU 564. Alternatively, the program 550 is transferred to the computer 552 via a network or the like, and the computer 552 receives the program 550 by the communication unit 572, stores the program 550 in the internal memory 562 or the hard disk 570, and executes the program 550 by the CPU 564. You may implement | achieve the function of the image processing apparatus of invention. In addition, the computer 552 can be connected to various devices via an interface 568. For example, a display device for displaying information and an input device for inputting information by a user are also connected.

もちろん、一部の機能についてハードウエアによって構成することもできるし、すべてをハードウエア構成としてもよい。あるいは、他の構成とともに本発明も含めたプログラムとして構成することも可能である。   Of course, some functions may be configured by hardware, or all may be configured by hardware. Alternatively, it can be configured as a program including the present invention together with other configurations.

なお、本実施の形態では、インクジェット画像記録装置を例にとって本発明を説明したが、本発明は、インクジェット画像記録装置に限らず、高分子フィルム上に着色インクを吐出して行なうディスプレイ用のカラーフィルタの作製、有機EL溶液を基板上に吐出させて行なうELディスプレイパネルの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴吐出装置一般に対して、適用可能である。   In the present embodiment, the present invention has been described by taking an ink jet image recording apparatus as an example. However, the present invention is not limited to an ink jet image recording apparatus, and the present invention is not limited to an ink jet image recording apparatus. The present invention can be applied to general droplet discharge devices for various industrial uses such as production of a filter and formation of an EL display panel by discharging an organic EL solution onto a substrate.

また、画像記録装置10において画像記録の対象となる記録用紙Pには、液滴吐出ヘッドが液滴を吐出する対象物であれば、記録用紙やOHPシートなどはもちろんであるが、これら以外にも、例えば、高分子フィルムなどが広く含まれる。   Further, the recording paper P that is the target of image recording in the image recording apparatus 10 is not limited to a recording paper or an OHP sheet, as long as the droplet discharge head is a target for discharging droplets. In addition, for example, polymer films are widely included.

実施の形態に係る画像記録装置の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image recording apparatus according to an embodiment. 画像記録装置のメンテナンス時の記録ヘッド、メンテナンス装置及び搬送ベルトの位置関係を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a positional relationship among a recording head, a maintenance device, and a conveyor belt during maintenance of the image recording apparatus. 記録ヘッドの吐出ノズルの構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a discharge nozzle of a recording head. 実施の形態に係る画像記録装置の記録ヘッド制御装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a recording head control device of an image recording apparatus according to an embodiment. (A)は吐出ノズル1つ分の駆動回路の構成を示す回路図であり、(B)は圧電素子に電圧が印加される場合の等価回路を示す回路図である。(A) is a circuit diagram showing a configuration of a drive circuit for one ejection nozzle, and (B) is a circuit diagram showing an equivalent circuit when a voltage is applied to a piezoelectric element. 駆動回路のアドミッタンスの周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the admittance of a drive circuit. (A)は基板電圧と駆動回路のオン抵抗との関係を示すグラフであり、(B)は駆動電圧と駆動回路のオン抵抗との関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the substrate voltage and the on-resistance of the drive circuit, and (B) is a graph showing the relationship between the drive voltage and the on-resistance of the drive circuit. 実施の形態に係る状態検知処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the state detection process which concerns on embodiment. 実施の形態に係る検知波形印加処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the detection waveform application process which concerns on embodiment. 実施の形態に係る画像記録装置の動作パターンの一例を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing an example of an operation pattern of the image recording apparatus according to the embodiment. 状態検知時の各部位の処理タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the processing timing of each part at the time of state detection. 電流値Isの経時的変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of electric current value Is. 図12を期間Aについて拡大したグラフである。13 is a graph obtained by enlarging FIG. 各種処理の機能をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体とコンピュータの一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of a computer program in the case of implement | achieving the function of various processes with a computer program, the storage medium which stored the computer program, and a computer.

符号の説明Explanation of symbols

10 画像記録装置
11 駆動ロール
12 従動ロール
14 搬送ベルト
18 記録ヘッドアレイ
20 用紙トレイ
22 排紙トレイ
24 ロール
40 記録ヘッド制御装置
42 CPU(状態検知手段、制御手段)
44 制御メモリ
46 画像メモリ
48 ノズル選択回路
50 駆動回路
52 CMOSインバータ回路(切換素子)
70 基板電源供給回路(第1の電力供給手段)
72 駆動電源供給回路(第2の電力供給手段)
74 基板電圧切換回路
76 駆動電圧切換回路
80 検知切換スイッチ
82 電流検出回路(検出手段)
84 帯域通過フィルタ
86 A/D変換器
62 吐出ノズル(液滴吐出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image recording apparatus 11 Drive roll 12 Driven roll 14 Conveyor belt 18 Recording head array 20 Paper tray 22 Paper discharge tray 24 Roll 40 Recording head control apparatus 42 CPU (state detection means, control means)
44 Control memory 46 Image memory 48 Nozzle selection circuit 50 Drive circuit 52 CMOS inverter circuit (switching element)
70 Substrate power supply circuit (first power supply means)
72 Drive power supply circuit (second power supply means)
74 Substrate voltage switching circuit 76 Drive voltage switching circuit 80 Detection switching switch 82 Current detection circuit (detection means)
84 Band pass filter 86 A / D converter 62 Discharge nozzle (droplet discharge means)

Claims (6)

液体が収容される圧力室の内部の圧力を駆動素子により変化させることで前記圧力室と当該圧力室外部とに連通した吐出口から液滴を吐出させる液滴吐出手段の駆動素子に印加する電圧レベルを切り換える切換素子を有する駆動回路に基板電圧レベルの電力を供給する第1の電力供給手段と、
前記駆動回路に前記基板電圧レベルよりも低い駆動電圧レベルの電力を供給する第2の電力供給手段と、
前記第2の電力供給手段から前記駆動回路に供給される電力の電流値に応じた物理量を検出する検出手段と、
前記切換素子に検知波形を印加して前記検出手段による検出結果に基づき電流値の変化周期を導出し、導出された変化周期が予め設定された条件を満たさない場合に前記液滴吐出手段が正常な状態でないと検知する状態検知手段と、
前記第1の電力供給手段により前記駆動回路に供給する電力の電圧レベルを切り換える第1の切換手段と、
前記状態検知手段により前記液滴吐出手段の状態を検知する際に、前記駆動回路に供給する電力の基板電圧レベルを前記液滴吐出手段を用いた液滴吐出を実行する場合に供給する基板電圧レベルよりも低い基板電圧レベルに切り換えるように前記第1の切換手段を制御する制御手段と、
を備えた吐出状態検知装置。
The voltage applied to the drive element of the droplet discharge means for discharging the droplet from the discharge port communicating with the pressure chamber and the outside of the pressure chamber by changing the pressure inside the pressure chamber containing the liquid by the drive element First power supply means for supplying power at a substrate voltage level to a drive circuit having a switching element for switching levels;
Second power supply means for supplying power to the drive circuit at a drive voltage level lower than the substrate voltage level;
Detection means for detecting a physical quantity according to a current value of power supplied from the second power supply means to the drive circuit;
A detection waveform is applied to the switching element to derive a change period of the current value based on a detection result by the detection means, and the droplet discharge means is normal when the derived change period does not satisfy a preset condition. State detection means for detecting that the state is not correct,
First switching means for switching a voltage level of power supplied to the drive circuit by the first power supply means;
When detecting the state of the droplet discharge unit by the state detection unit, the substrate voltage level of the power supplied to the drive circuit is the substrate voltage supplied when performing droplet discharge using the droplet discharge unit Control means for controlling the first switching means to switch to a substrate voltage level lower than the level;
A discharge state detection device.
前記切換素子は、一対のpMOSトランジスタ及びnMOSトランジスタにより構成されたCMOSインバータ回路であり、
前記第1の電力供給手段は、pMOSトランジスタのバックゲートに電力を供給し、
前記第2の電力供給手段は、pMOSトランジスタのソースに電力を供給する
請求項1記載の吐出状態検知装置。
The switching element is a CMOS inverter circuit composed of a pair of pMOS transistors and nMOS transistors,
The first power supply means supplies power to the back gate of the pMOS transistor,
The ejection state detection device according to claim 1, wherein the second power supply unit supplies power to a source of the pMOS transistor.
前記第2の電力供給手段により前記駆動回路に供給する電力の電圧レベルを切り換える第2の切換手段を更に備え、
前記制御手段は、前記基板電圧レベルと前記駆動電圧レベルとの差が所定の電位となるように、前記基板電圧レベルを低下させる際に、前記駆動電圧レベルも低下させるように前記第1の切換手段及び前記第2の切換手段を制御する請求項1又は請求項2記載の吐出状態検知装置。
A second switching means for switching a voltage level of power supplied to the drive circuit by the second power supply means;
The control means is configured to reduce the drive voltage level when the substrate voltage level is lowered so that a difference between the substrate voltage level and the drive voltage level becomes a predetermined potential. 3. The discharge state detection device according to claim 1, wherein the discharge state detection device controls the first switching unit and the second switching unit.
前記駆動回路は、複数の前記液滴吐出手段の駆動素子をそれぞれ駆動する構成であり、
前記制御手段は、前記状態検知手段により前記液滴吐出手段の状態を検知する際に、前記駆動回路により前記複数の液滴吐出手段の駆動素子を1つずつ順次駆動して、前記状態検知手段により各液滴吐出手段についての状態検知を順次実行するように制御する請求項1乃至請求項3の何れか1項記載の吐出状態検知装置。
The drive circuit is configured to respectively drive a plurality of drive elements of the droplet discharge means,
The control means sequentially drives the drive elements of the plurality of droplet discharge means one by one by the drive circuit when the state detection means detects the state of the droplet discharge means, and the state detection means The discharge state detection apparatus according to claim 1, wherein control is performed so that state detection for each droplet discharge unit is sequentially executed by the control.
液体が収容される圧力室の内部の圧力を駆動素子により変化させることで前記圧力室と当該圧力室外部とに連通した吐出口から液滴を吐出させる液滴吐出手段と、
前記駆動素子に印加する電圧レベルを切り換える切換素子を有する駆動回路と、
前記駆動回路に基板電圧レベルの電力を供給する第1の電力供給手段と、
前記駆動回路に前記基板電圧レベルよりも低い駆動電圧レベルの電力を供給する第2の電力供給手段と、
前記第2の電力供給手段から前記駆動回路に供給される電力の電流値に応じた物理量を検出する検出手段と、
前記切換素子に検知波形を印加して前記検出手段による検出結果に基づき電流値の変化周期を導出し、導出された変化周期が予め設定された正常な周期に含まれる場合に前記液滴吐出手段が正常な状態であると検知する状態検知手段と、
前記第1の電力供給手段により前記駆動回路に供給する電力の電圧レベルを切り換える第1の切換手段と、
前記状態検知手段により前記液滴吐出手段の状態を検知する際に、前記駆動回路に供給する電力の基板電圧レベルを前記液滴吐出手段を用いた液滴吐出を実行する場合に供給する基板電圧レベルよりも低い基板電圧レベルに切り換えるように前記第1の切換手段を制御する制御手段と、
を備えた液滴吐出装置。
Droplet discharge means for discharging droplets from the discharge port communicating with the pressure chamber and the outside of the pressure chamber by changing the pressure inside the pressure chamber in which the liquid is stored by a driving element;
A drive circuit having a switching element for switching a voltage level applied to the drive element;
First power supply means for supplying power at a substrate voltage level to the drive circuit;
Second power supply means for supplying power to the drive circuit at a drive voltage level lower than the substrate voltage level;
Detection means for detecting a physical quantity according to a current value of power supplied from the second power supply means to the drive circuit;
Applying a detection waveform to the switching element to derive a change period of the current value based on a detection result by the detection means, and the droplet discharge means when the derived change period is included in a preset normal period A state detection means for detecting that is in a normal state;
First switching means for switching a voltage level of power supplied to the drive circuit by the first power supply means;
When detecting the state of the droplet discharge unit by the state detection unit, the substrate voltage level of the power supplied to the drive circuit is the substrate voltage supplied when performing droplet discharge using the droplet discharge unit Control means for controlling the first switching means to switch to a substrate voltage level lower than the level;
A droplet discharge device comprising:
液体が収容される圧力室の内部の圧力を駆動素子により変化させることで前記圧力室と当該圧力室外部とに連通した吐出口から液滴を吐出させる液滴吐出手段の状態を検知する際に、
コンピュータに、
前記駆動素子に印加する電圧を切り換える切換素子に印加する基板電圧レベルを前記液滴吐出手段を用いた液滴吐出を実行する場合に供給する基板電圧レベルよりも低い電圧レベルに切り換える電圧切換ステップ、
前記切換素子に検知波形を印加すると共に、前記基板電圧レベルよりも低い駆動電圧レベルで前記駆動回路に供給される電力の電流値に応じた物理量を検出する検出ステップ、
検出結果に基づき電流値の変化周期を導出し、導出された変化周期が予め設定された条件を満たさない場合に前記液滴吐出手段が正常な状態でないと検知する状態検知ステップ、
を実行させる吐出状態検知プログラム。
When detecting the state of the droplet discharge means for discharging droplets from the discharge port communicating with the pressure chamber and the outside of the pressure chamber by changing the pressure inside the pressure chamber containing the liquid by the driving element ,
On the computer,
A voltage switching step of switching the substrate voltage level applied to the switching element for switching the voltage applied to the driving element to a voltage level lower than the substrate voltage level supplied when performing droplet ejection using the droplet ejection means;
A detection step of applying a detection waveform to the switching element and detecting a physical quantity corresponding to a current value of power supplied to the drive circuit at a drive voltage level lower than the substrate voltage level;
A state detection step of deriving a change period of the current value based on the detection result and detecting that the droplet discharge means is not in a normal state when the derived change period does not satisfy a preset condition;
A discharge state detection program for executing
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014091317A (en) * 2012-11-07 2014-05-19 Seiko Epson Corp Liquid jet apparatus and method for controlling liquid jet apparatus

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