JP2012187810A - Detection method for ink deterioration in inkjet head - Google Patents

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晋 尾塩
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect ink deterioration based on the magnitude of a load current value in order to avoid damage of a circuit in a share mode type inkjet head in which ink directly comes in contact with electrodes of piezoelectric elements.SOLUTION: In the share mode type inkjet head 1, a predetermined inspection drive waveform is imparted from a driving source 7 to the electrodes 8 for each of nozzles 5, then, a current measuring device 10 converts the current value to a voltage value and measure the voltage value. A reference value obtained by measuring a reference ink is compared with a detection value obtained by measuring the ink being the detection object, and if the inspection value is beyond the extent of the reference value, it is determined as the ink deterioration, and purging, alarming or the like is performed for each of the nozzles.

Description

本発明は、圧電素子に分極方向と垂直な電場を加えてシェアモードの変位を生じさせることにより、インクをノズルから吐出させるシェアモードタイプのインクジェットヘッドにおいて、インクの変質を負荷電流の大きさから検出するインク変質検出方法に関するものである。   The present invention is a shear mode type inkjet head that discharges ink from a nozzle by applying an electric field perpendicular to the polarization direction to a piezoelectric element, thereby causing ink alteration from the magnitude of the load current. The present invention relates to an ink alteration detection method to be detected.

シェアモードタイプのインクジェットヘッドの一構造例を説明する。下記特許文献1に開示されている発明はその一例である。すなわち、板厚方向について互いに対向方向に分極した2枚の圧電素子を接着剤で貼り合わせ、2層構造の板部材を作る。この板部材の一方の板面から多数の溝を一定間隔で切削加工し、これらの溝が、当該圧電素子の接着面を通過するとともに、各溝の先端部が板材の前端で開口するようなくし歯状の構造を作る。そして、これら溝が開口した圧電素子の一方の面を別の板材で塞ぐ。各溝の後端部は共通インク室に連通させ、先端部の開口には各溝の位置にノズルを有するオリフィスプレートを設ける。インク室に連通しインクが充満する前記溝の内面には、駆動用の電極を設ける。   One structural example of the share mode type ink jet head will be described. The invention disclosed in Patent Document 1 below is an example. That is, two piezoelectric elements polarized in opposite directions in the plate thickness direction are bonded with an adhesive to form a two-layer plate member. A large number of grooves are cut from one plate surface of the plate member at regular intervals so that the grooves pass through the bonding surface of the piezoelectric element and the front ends of the grooves are not opened at the front end of the plate material. Create a tooth-like structure. Then, one surface of the piezoelectric element in which these grooves are opened is closed with another plate material. The rear end of each groove communicates with a common ink chamber, and an orifice plate having a nozzle at the position of each groove is provided at the opening of the front end. A driving electrode is provided on the inner surface of the groove communicating with the ink chamber and filled with ink.

上記構成において、前記電極に圧電素子に対して分極方向と垂直方向の電場を加えれば、圧電部材にはシェアモードの変位が生じ、この変位により当該溝内のインクが加圧され、当該溝に連通するノズルからインク滴が吐出される。   In the above configuration, if an electric field perpendicular to the polarization direction is applied to the electrode with respect to the piezoelectric element, a shear mode displacement is generated in the piezoelectric member, and the ink in the groove is pressurized by this displacement, and is applied to the groove. Ink droplets are ejected from the communicating nozzles.

そして、上記構成のインクジェットヘッドを用いた画像形成装置においては、一般にインクジェットヘッドを、複数のノズルが用紙の搬送方向と直交する方向に並ぶように所定位置に固定して設け、これに対して搬送機構で用紙を搬送し、用紙の搬送に同期して適当なタイミングでインクジェットヘッドを駆動することにより、吐出されたインク滴を用紙に付着させて所望の画像を形成している。   In an image forming apparatus using an inkjet head having the above-described configuration, generally, an inkjet head is provided at a predetermined position so that a plurality of nozzles are arranged in a direction orthogonal to the conveyance direction of the paper, and conveyed with respect thereto. The paper is transported by the mechanism, and the inkjet head is driven at an appropriate timing in synchronization with the transport of the paper, whereby the ejected ink droplets are attached to the paper to form a desired image.

前記シェアモードタイプのインクジェットヘッドでは、前述のように、圧電素子に作り込まれた溝の内面に電極が設けられているため、溝内に充填するインクは電極に直接触れることになる。従って、このようなシェアモードタイプのインクジェットヘッドでは、電極間のショートを避けるために、通常は、水系インクに比べて相対的に低い誘電率と高い抵抗値を有する油系インクが使用されるのが普通であり、また諸般の事情で電気的な抵抗値が低いインク(例えば水系インク)を使用せざるを得ない場合には、インクと接する溝内の電極に絶縁コートを施して使用しなけれなならない。   In the share mode type ink-jet head, as described above, since the electrode is provided on the inner surface of the groove formed in the piezoelectric element, the ink filling the groove directly touches the electrode. Therefore, in such a share mode type ink jet head, oil-based ink having a relatively low dielectric constant and a high resistance value is usually used in order to avoid short-circuit between electrodes. However, if it is necessary to use an ink with a low electrical resistance value (for example, water-based ink) for various reasons, an insulating coating must be applied to the electrode in the groove in contact with the ink. It must be.

特開2000−135787号公報JP 2000-135787 A

このように、インクが圧電素子の電極に直接接触する前記シェアモードタイプのインクジェットヘッドでは、一般的には、低い誘電率と高い抵抗値を有する油系インクしか使用できなかった。しかし、油系インクを使用していても、インク経路内の結露やインクジェットヘッド内への水分の混入等により油系インクに水分が混入し、また油系インクに誤って水系インクが混入する等の原因により、油系インクに変質が生じて電気抵抗が下がり、インクジェットヘッドの駆動回路の負荷が増大して熱的な損傷が発生してしまう場合があった。   As described above, in the shear mode type ink jet head in which the ink is in direct contact with the electrode of the piezoelectric element, generally only oil-based ink having a low dielectric constant and a high resistance value can be used. However, even if oil-based ink is used, water is mixed into the oil-based ink due to condensation in the ink path or water mixing into the inkjet head, and water-based ink is mixed into the oil-based ink by mistake. For this reason, the quality of the oil-based ink is changed, the electric resistance is lowered, the load on the drive circuit of the inkjet head is increased, and thermal damage may occur.

また、特殊用途のために、エマルジョンインクのような特殊なインクを使用しなければならない場合には、その成分が分離して電気抵抗が下がり、同様な不都合を生じてしまう場合もあった。   In addition, when a special ink such as an emulsion ink has to be used for a special application, the components may be separated to lower the electrical resistance, resulting in the same inconvenience.

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、インクが圧電素子の電極に直接接触する前記シェアモードタイプのインクジェットヘッドにおいて、インクが変質した場合に電気抵抗が減少して駆動回路に電気的損傷を与える可能性のあるインクを使用する場合の問題を簡単な構成で回避できるようにすることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and in the share mode type ink jet head in which the ink is in direct contact with the electrode of the piezoelectric element, the electric resistance is reduced when the ink is deteriorated, and the driving circuit is formed. It is an object of the present invention to be able to avoid a problem when using ink that may cause electrical damage with a simple configuration.

請求項1に記載されたインクジェットヘッドのインク変質検出方法は、
インクの収納空間を構成する圧電素子に設けられた電極に通電し、圧電素子に分極方向と垂直方向の電場を加えてシェアモードの変位を生じさせ、該変位によりインクを加圧して収納空間に連通するノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドのインク変質検出方法において、
前記収納空間に基準物質がある状態で、前記電極に所定の検査駆動波形を与えて得られた電流値を基準電流値として記憶しておき、
前記収納空間にインクがある状態で、前記電極に所定の検査駆動波形を与えて得られた電流値を検査電流値として取得し、
前記基準電流値と前記検査電流値を比較し、前記検査電流値が前記基準電流値よりも所定の設定値よりも大きい場合に、前記インクが変質したと判断することを特徴としている。
An ink alteration detection method for an ink jet head according to claim 1,
Electricity is applied to the electrodes provided in the piezoelectric elements constituting the ink storage space, and an electric field perpendicular to the polarization direction is applied to the piezoelectric elements to cause shear mode displacement, and the ink is pressurized by the displacement to the storage space. In the ink alteration detection method of an ink jet head that discharges ink from a communicating nozzle,
In a state where there is a reference material in the storage space, a current value obtained by giving a predetermined inspection driving waveform to the electrode is stored as a reference current value,
In a state where there is ink in the storage space, a current value obtained by giving a predetermined inspection driving waveform to the electrode is acquired as an inspection current value,
The reference current value and the inspection current value are compared, and when the inspection current value is larger than a predetermined setting value than the reference current value, it is determined that the ink has deteriorated.

請求項2に記載されたインクジェットヘッドのインク変質検出方法は、請求項1に記載のインクジェットヘッドのインク変質検出方法において、
前記基準物質が、空気又は基準インクからなる群から選択された一の物質であることを特徴としている。
なお、ここで基準インクとは、製品として許容可能な範囲内の電気抵抗を有するインクの中で、特にその電気抵抗が前記許容範囲の中央値を含む所定の範囲内に入るようなインクを意味している。
An ink alteration detection method for an ink jet head according to claim 2, wherein the ink alteration detection method for an ink jet head according to claim 1,
The reference substance is one substance selected from the group consisting of air or reference ink.
Here, the reference ink means an ink having an electrical resistance within a range acceptable as a product, particularly an ink whose electrical resistance falls within a predetermined range including the median value of the allowable range. is doing.

本発明のインク変質検出方法によれば、特殊用途の為に、変質により電気抵抗が低下する可能性のある特殊なインクを用いなければならない場合、インク経路内の結露によるIJヘッド内への水分の混入等、何らかの不具合でインクの電気抵抗が低下したことを、駆動回路の負荷電流の増加分として捉え、不具合の程度をノズル単位で検出することができる。そしてインクの変質による異常を検知した場合、不具合の程度に合わせてノズルを強制吐出したり、全ノズルについてパージ等の回復動作を行った後、駆動電流波形を再計測することで、インク変質の回復状態を確認できる。回復しない場合は不良の警告を行うこともできる。   According to the ink alteration detection method of the present invention, when special ink whose electrical resistance may decrease due to alteration is to be used for special applications, moisture in the IJ head due to condensation in the ink path. It is possible to detect that the electrical resistance of the ink has decreased due to some trouble such as contamination of the ink as an increase in the load current of the drive circuit, and to detect the degree of the trouble for each nozzle. If an abnormality due to ink deterioration is detected, the nozzles are forcibly ejected according to the degree of failure, or recovery operation such as purging is performed for all nozzles, and then the drive current waveform is re-measured to re-measure the ink deterioration. You can check the recovery status. If it does not recover, it can issue a warning of failure.

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド及びインクの等価回路図と駆動回路の回路図を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit schematic of the inkjet head and ink which concerns on embodiment of this invention, and the circuit diagram of a drive circuit. 本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド装置の構成概要図である。1 is a schematic configuration diagram of an inkjet head device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド装置における電圧検出部の回路図である。It is a circuit diagram of the voltage detection part in the inkjet head device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド装置の電流検出部で測定した検査駆動波形と、基準インクによる検出電流波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the inspection drive waveform measured by the current detection part of the ink jet head device concerning the embodiment of the present invention, and the detection current waveform by reference ink. 本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド装置の電流検出部で測定した検査駆動波形と、測定対象であるインクによる検出電流波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the test drive waveform measured by the current detection part of the ink jet head device concerning the embodiment of the present invention, and the detection current waveform by the ink which is the measuring object. 本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド装置における検査部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the inspection part in the ink jet head device concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド装置において検査部で行われるインク変質検出手順を示す流れ図である。4 is a flowchart showing an ink alteration detection procedure performed by an inspection unit in the inkjet head device according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド装置について、図1〜図7を参照して説明する。本実施形態のインクジェットヘッド装置は、圧電素子に分極方向と垂直な電場を加えてシェアモードの変位を生じさせることにより、インクをノズルから吐出させるシェアモードタイプのインクジェットヘッドにおいて、インクの変質を電気抵抗値の変化から検出する機能を付与したものである。   An inkjet head device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The ink jet head device according to the present embodiment applies an electric field perpendicular to the polarization direction to a piezoelectric element to generate a shear mode displacement, thereby electrically changing the ink in a shear mode type ink jet head that ejects ink from a nozzle. A function to detect from a change in resistance value is added.

図1には、圧電素子からなるシェアモードタイプのインクジェットヘッド1と、インクジェットヘッド1が有するインク2と、インクジェットヘッド1を駆動する駆動回路3が、それぞれ等価回路図で示されている。   FIG. 1 shows an equivalent circuit diagram of a share mode type inkjet head 1 composed of piezoelectric elements, an ink 2 included in the inkjet head 1, and a drive circuit 3 that drives the inkjet head 1.

図1の等価回路図に示すように、このシェアモードタイプのインクジェットヘッド1は、直列に接続された抵抗R、コイルL、キャパシタCと、他のキャパシタCとが並列に接続された等価回路で表される。また、この図1には表れないが、図2中に模式的な構造として示すように、このインクジェットヘッド1は、板厚方向について互いに対向方向に分極した2枚の圧電素子を有しており、当該圧電素子の接着面を通過するとともに前端で開口するように形成した溝の開口にノズル5が設けられている。そしてこの溝の内面には駆動用の電極8が設けられ、溝にはインク供給装置6からインクが供給されるようになっている。なお、図2の模式図では、ノズル5が1個しか示されていないが、実際には互いに対向方向に分極した2枚の圧電素子4,4に多数の溝及びノズルが列となって形成されており、各溝の内面にはそれぞれ電極8が設けられて、各ノズル5ごとに駆動できるようになっている。   As shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 1, the share mode type inkjet head 1 is an equivalent circuit in which a resistor R, a coil L, a capacitor C connected in series and another capacitor C are connected in parallel. expressed. Although not shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2 as a schematic structure, the inkjet head 1 has two piezoelectric elements polarized in opposite directions with respect to the plate thickness direction. The nozzle 5 is provided in the opening of the groove formed so as to pass through the bonding surface of the piezoelectric element and open at the front end. A driving electrode 8 is provided on the inner surface of the groove, and ink is supplied from the ink supply device 6 to the groove. In the schematic diagram of FIG. 2, only one nozzle 5 is shown, but in reality, a large number of grooves and nozzles are formed in a row in two piezoelectric elements 4 and 4 polarized in opposite directions. An electrode 8 is provided on the inner surface of each groove so that each nozzle 5 can be driven.

図1の等価回路図に示すように、駆動回路3は3つのスイッチング素子S1,S2,S3(例えばトランジスタ)の一つをONとした場合に、その他の2つのスイッチング素子がOFFとなるように作動する構成となっている。そして駆動回路3は、図2に示すようにインクジェットヘッド1(IJ)駆動信号源7を有しており、ここから供給されるインクの吐出に必要な所定電流の駆動信号が、上記スイッチング素子S1,S2,S3を介してインクジェットヘッド1の各ノズル5の各電極8に与えられる。これにより、インクジェットヘッド1の各ノズル5の各電極8には、正(例えば+20V)、グラウンド(0V)、負(−20V)の各電位が選択的に付与され、ノズル5ごとに駆動を制御することができる。   As shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 1, the drive circuit 3 is configured so that when one of the three switching elements S1, S2, S3 (for example, a transistor) is turned on, the other two switching elements are turned off. It is configured to operate. The drive circuit 3 includes an inkjet head 1 (IJ) drive signal source 7 as shown in FIG. 2, and a drive signal having a predetermined current required for discharging ink supplied therefrom is supplied to the switching element S1. , S2 and S3 to the electrodes 8 of the nozzles 5 of the inkjet head 1. As a result, positive (for example, +20 V), ground (0 V), and negative (−20 V) potentials are selectively applied to the electrodes 8 of the nozzles 5 of the inkjet head 1, and driving is controlled for each nozzle 5. can do.

図1の等価回路図に示すように、このインクジェットヘッド1で使用されるインク2は、キャパシタCと抵抗Rが並列に接続された等価回路で表される。このインク2は、良好な環境下における好ましい状態では、抵抗Rの成分が限りなく∞に近いが、変質すると抵抗Rの成分が減少してキャパシタCと抵抗Rのインピダンスが接近した状態となる。
なお、一般に、インクジェットヘッドで使用されるインクには、製品ごとに許容可能な電気抵抗の範囲が定められており、インクはそのような基準を満たすように製造されているが、使用状態や保存状態によってはこの範囲から外れてしまう場合がありうる。このような電気抵抗の変化又はこれによる負荷電流の変化に表れるインクの品質の変化を検出するためには、電気抵抗又は負荷電流の比較基準を決めておく必要がある。本実施形態では、製品として許容可能な範囲内の電気抵抗を有するインクの中で、特にその電気抵抗が前記許容範囲の中央値を含む所定の範囲内に入るようなインクを基準インクと称し、これをインクの品質変化の比較基準として使用するものとする。具体的には、基準インクで満たされたインクジェットヘッド1を後述する所定の検査駆動波形で駆動回路3によって駆動した場合に流れる負荷電流の上限及び下限又は当該負荷電流から換算した電圧値の上限及び下限を基準値として使用する。なお、一般に、この基準値はインクの種類(例えばC、M、Y、K等の色別のインクの種類)によって異なる。
As shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 1, the ink 2 used in the inkjet head 1 is represented by an equivalent circuit in which a capacitor C and a resistor R are connected in parallel. In the ink 2 in a favorable state under a favorable environment, the component of the resistance R is as close to ∞ as possible, but when the quality is changed, the component of the resistance R decreases and the impedance of the capacitor C and the resistance R approaches.
In general, the ink used in an inkjet head has a range of acceptable electrical resistance for each product, and the ink is manufactured to meet such standards. Depending on the state, it may be out of this range. In order to detect such a change in ink quality or a change in ink quality that appears due to a change in load current, it is necessary to determine a reference for comparing the electrical resistance or load current. In the present embodiment, among the inks having an electrical resistance within a range acceptable as a product, an ink whose electrical resistance falls within a predetermined range including the median value of the allowable range is referred to as a reference ink, This is used as a reference for comparison of ink quality change. Specifically, the upper limit and lower limit of the load current that flows when the inkjet head 1 filled with the reference ink is driven by the drive circuit 3 with a predetermined inspection drive waveform to be described later, or the upper limit of the voltage value converted from the load current and Use the lower limit as the reference value. In general, the reference value varies depending on the type of ink (for example, the type of ink for each color such as C, M, Y, and K).

図2に示すインクジェットヘッド駆動信号源7は、インクジェットヘッド1を駆動する駆動回路3(図1)に備えられており、インク2の抵抗を測定する検査時又はその準備時にも駆動され、その際にはインク2が吐出しない程度の低い負荷電流の検査駆動波形を、駆動回路3(図1)の上記スイッチング素子S1,S2,S3を介してインクジェットヘッド1の電極8に与える。これにより、インクジェットヘッド1の各ノズル5の各電極8には、図4及び図5の各上段に示すように、正、グラウンド、負の3段階(又はH、0、Lの3段階)の検査駆動波形が与えられる。   The ink jet head drive signal source 7 shown in FIG. 2 is provided in the drive circuit 3 (FIG. 1) for driving the ink jet head 1 and is driven at the time of inspection for measuring the resistance of the ink 2 or at the time of preparation. A test drive waveform with a load current that is low enough not to eject ink 2 is applied to the electrode 8 of the inkjet head 1 via the switching elements S1, S2, S3 of the drive circuit 3 (FIG. 1). As a result, each electrode 8 of each nozzle 5 of the ink jet head 1 has three stages of positive, ground, and negative (or three stages of H, 0, and L) as shown in each upper stage of FIGS. A test drive waveform is provided.

図2に示すように、駆動回路3(図1)が有するインクジェットヘッド駆動信号源7とインクジェットヘッド1の電極8の間には、電流検出部10が設けられている。図3は、この電流検出部10の構造を示す回路図であり、抵抗11の両端における電圧の差をオペアンプ12で増幅した後にA/D変換装置13でA/Dし、負荷電流を電圧値に変換した値である検出値を出力する。   As shown in FIG. 2, a current detection unit 10 is provided between the inkjet head drive signal source 7 included in the drive circuit 3 (FIG. 1) and the electrode 8 of the inkjet head 1. FIG. 3 is a circuit diagram showing the structure of the current detection unit 10. The voltage difference between both ends of the resistor 11 is amplified by the operational amplifier 12 and then A / D converted by the A / D converter 13, and the load current is converted into a voltage value. The detection value that is the value converted to is output.

図6は、図3に示した電流検出部10が出力する検出値を利用し、インクの変質を負荷電流の変化に対応する電圧値の変化から検出する検査部20の機能ブロック図である。図示はしないが、本実施形態のインクジェットヘッド装置は装置全体を統括して駆動制御する制御手段を備えており、図6に示す検査部20はその一部として構成されているものであってもよいし、当該制御部とは別体として構成されているものであってもよい。検査部20は、電流検出部10からの検出値を一時的に記憶する一次記憶部21と、前述した基準インクの基準値(上限値及び下限値)を格納する基準値格納メモリ22を有している。また検査部20は、一次記憶部21に記憶された検出値と、基準値格納メモリ22に記憶された基準値を比較する比較部23と、比較部23の比較結果に基づいて検査対象であるインクが正常か異常かを判定する正常/異常判定部24を有している。すなわち、通電されているインクが変質して電気抵抗が減少した場合、その負荷電流は増大するが、増大の程度がインクの変質に該当するか否かを正常/異常判定部において判定するために、判定対象である被検査インクの負荷電流に相当する電圧値である検出値(一次記憶部21のデータ)と、同条件で基準インクの場合に得られた負荷電流に相当する電圧値である基準値(基準値格納メモリ22のデータ)とを比較部23で比較し、検出値が基準値の上限値と下限値の間に入っていれば正常と判定し、入っていなければ異常と判定する。正常/異常判定部24は、判定の結果(テスト結果)を本体制御手段へ送信することができる。また検査部20はテスト信号発生部25を有している。このテスト信号発生部25は、本体制御手段の入力手段等から入力された検査指示を受けて、インクジェットヘッド1(IJ)駆動信号源7に所定の電流値の検査駆動波形を駆動回路3に出力させる検査駆動波形出力指示信号を出力するとともに、所定のタイミングで電流検出部10に電圧測定の開始を指示するトリガー信号であるスタート信号を出力し、さらに所定のタイミングで前記正常/異常判定部24に判定動作指示信号を出力することができる。   FIG. 6 is a functional block diagram of the inspection unit 20 that uses the detection value output from the current detection unit 10 shown in FIG. 3 to detect ink alteration from a change in voltage value corresponding to a change in load current. Although not shown, the inkjet head device of the present embodiment includes a control unit that controls and controls the entire device, and the inspection unit 20 shown in FIG. 6 may be configured as a part thereof. Alternatively, the controller may be configured as a separate body. The inspection unit 20 includes a primary storage unit 21 that temporarily stores a detection value from the current detection unit 10 and a reference value storage memory 22 that stores the reference value (upper limit value and lower limit value) of the reference ink described above. ing. The inspection unit 20 is an inspection target based on the comparison value of the comparison unit 23 that compares the detection value stored in the primary storage unit 21 with the reference value stored in the reference value storage memory 22 and the comparison unit 23. A normal / abnormal determination unit 24 that determines whether the ink is normal or abnormal is provided. That is, when the energized ink changes in quality and the electrical resistance decreases, the load current increases, but the normal / abnormal determination unit determines whether or not the increase corresponds to the ink deterioration. , A detection value (data in the primary storage unit 21) that is a voltage value corresponding to the load current of the ink to be inspected as a determination target, and a voltage value corresponding to the load current obtained in the case of the reference ink under the same conditions. The reference value (data in the reference value storage memory 22) is compared by the comparison unit 23. If the detected value is between the upper limit value and the lower limit value of the reference value, it is determined to be normal, and if not, it is determined to be abnormal. To do. The normal / abnormal determination unit 24 can transmit the determination result (test result) to the main body control means. The inspection unit 20 has a test signal generation unit 25. The test signal generator 25 outputs an inspection drive waveform having a predetermined current value to the inkjet head 1 (IJ) drive signal source 7 to the drive circuit 3 in response to an inspection instruction input from the input means of the main body control means. A test drive waveform output instruction signal to be output is output, a start signal that is a trigger signal for instructing the current detection unit 10 to start voltage measurement is output at a predetermined timing, and the normal / abnormality determination unit 24 is further output at a predetermined timing. It is possible to output a determination operation instruction signal.

次に、本実施形態のインクジェットヘッド装置において、インクの変質を負荷電流の変化乃至これから換算される電圧値の変化から検出する方法に関して制御手段及び駆動回路3等の動作を中心に説明する。
まず、検出値の比較対象となる基準値をとるための作業を行なう。すなわち、インクジェットヘッド装置に、基準物質として基準インクが充填されている状態において、図4の上段に示すような所定の検査駆動波形を駆動回路3を介して各ノズル5の各電極に与える。このとき、インクには図4の下段に示すような波形の検出電流値が流れる。ここで、検出電流値のうち、ピーク値を検出電流値I1pと称し、平均値を検出電流値I1aと称する。電流検出部10では、これらの電流値を電圧値に変換して検出値として出力する。具体的には、ピーク値である検出電流値I1pから換算した電圧値を検出値の上限値とし、平均値である検出電流値I1aから換算した電圧値を検出値の下限値として、前記検出部の基準値格納メモリに記憶させる。
Next, in the ink jet head device of the present embodiment, a method for detecting ink alteration from a change in load current or a change in voltage value converted therefrom will be described focusing on the operation of the control means and the drive circuit 3.
First, an operation for taking a reference value to be compared with a detected value is performed. That is, in a state where the ink jet head device is filled with reference ink as a reference material, a predetermined inspection drive waveform as shown in the upper part of FIG. 4 is applied to each electrode of each nozzle 5 via the drive circuit 3. At this time, a detected current value having a waveform as shown in the lower part of FIG. Here, among the detected current values, the peak value is referred to as a detected current value I1p, and the average value is referred to as a detected current value I1a. The current detection unit 10 converts these current values into voltage values and outputs them as detection values. Specifically, a voltage value converted from the detected current value I1p that is a peak value is used as an upper limit value of the detected value, and a voltage value converted from the detected current value I1a that is an average value is used as the lower limit value of the detected value. Are stored in the reference value storage memory.

次に、本実施形態のインクジェットヘッド装置におけるインク変質検出の制御手順について、制御手順の流れ図(図7)及び機能ブロック図(図6)を参照して説明する。
インクジェットヘッド装置の電源をONにすると(S1)、検査部20は、所定のインク検査間隔ごと(S2)に検査プログラム(S4)に従ってインク変質検出の動作を行なう。検査プログラム(S4)は、このように所定時間間隔で自動的に実行する他、装置の使用者が目視により画像形成結果を不良と判断した場合(S3)にも実行を開始することができる。
Next, the control procedure of the ink alteration detection in the inkjet head device of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of the control procedure (FIG. 7) and the functional block diagram (FIG. 6).
When the power of the ink jet head device is turned on (S1), the inspection unit 20 performs an ink alteration detection operation according to an inspection program (S4) at every predetermined ink inspection interval (S2). The inspection program (S4) is automatically executed at predetermined time intervals as described above, and can also be started when the user of the apparatus determines that the image formation result is defective (S3).

検査プログラム(S4)においては、まずインク劣化検査を行なう(S5)。まずテスト信号発生部25が、制御手段からの検査指示を受けてテスト信号を発生する。ここでテスト信号とは、図6に示すように検査駆動波形出力指示信号と、スタート信号と、判定動作指示信号からなる。これにより、インクジェットヘッド1(IJ)駆動信号源7が検査駆動波形を駆動回路3に出力し、電流検出部10が所定のタイミングで負荷電流値を電圧値に換算した電圧測定を行い、さらに後述するように所定のタイミングで前記正常/異常判定部24に判定動作を実行させる。   In the inspection program (S4), an ink deterioration inspection is first performed (S5). First, the test signal generator 25 generates a test signal in response to an inspection instruction from the control means. Here, the test signal includes a test drive waveform output instruction signal, a start signal, and a determination operation instruction signal as shown in FIG. As a result, the inkjet head 1 (IJ) drive signal source 7 outputs an inspection drive waveform to the drive circuit 3, and the current detection unit 10 performs voltage measurement by converting the load current value into a voltage value at a predetermined timing. The normal / abnormal determination unit 24 is caused to execute a determination operation at a predetermined timing.

電流検出部10は、上述したように負荷電流値を電圧値に換算した検出値の信号検出を行う(S52)。この検出値は検査部20の一次記憶部21に記憶される。比較部23は、基準値格納メモリ22内の基準値と一次記憶部21の検出値を比較し(S53、S55)、正常/異常判定部24は、比較結果からインクの正常又は異常を判定する(S54、S56、S57)。すなわち、まず比較部23は基準値の上限値(例えば中央値から見て+20%)と検出値を比較し(S53)、検出値が上限値を越えている場合には(S53、以上)、正常/異常判定部24がインク不良と判定する(S54)。検出値が上限値を越えていない場合には(S53、以下)、正常/異常判定部24は上限については範囲内と判定し、次に下限値についての判定を行なう。比較部23が基準値の下限値(例えば中央値から見て−20%)と検出値を比較し(S55)、検出値が下限値を下回っている場合には(S55、以下)、正常/異常判定部24がインク不良と判定する(S56)。検出値が下限値を上回っている場合には(S55、以上)、正常/異常判定部24は上限だけでなく下限についても範囲内と判定し、インクは正常であると最終的な判定を行なう(S54)。   The current detection unit 10 performs signal detection of a detection value obtained by converting the load current value into a voltage value as described above (S52). This detected value is stored in the primary storage unit 21 of the inspection unit 20. The comparison unit 23 compares the reference value in the reference value storage memory 22 with the detection value of the primary storage unit 21 (S53, S55), and the normal / abnormality determination unit 24 determines whether the ink is normal or abnormal from the comparison result. (S54, S56, S57). That is, the comparison unit 23 first compares the detected value with the upper limit value of the reference value (for example, + 20% when viewed from the median value) (S53), and if the detected value exceeds the upper limit value (S53, or higher), The normal / abnormal determination unit 24 determines that the ink is defective (S54). If the detected value does not exceed the upper limit value (S53, hereinafter), the normal / abnormality determination unit 24 determines that the upper limit is within the range, and then determines the lower limit value. The comparison unit 23 compares the lower limit value of the reference value (for example, −20% as viewed from the median value) with the detected value (S55), and when the detected value is lower than the lower limit value (S55, below), normal / The abnormality determination unit 24 determines that the ink is defective (S56). If the detected value exceeds the lower limit value (S55, or higher), the normal / abnormality determination unit 24 determines that the lower limit as well as the upper limit is within the range, and finally determines that the ink is normal. (S54).

以上の検査部20による検査は、ノズル単位で行なう。図4乃至図5に示すように、本実施形態では基準電流値よりも被検査インクの検査電流値の方が電流値が高くなっており、インクの電気抵抗値が小さくなったことを示している。これは、例えばインク中に分散している水分が凝集して大きな粒子になり、これが繋がることによって絶縁が破られるようになり、結果として絶縁状態から導通状態に移行する過程で負荷電流が増大していることを示していると考えられる。原因はその他にも考えられるが、負荷電流の増大の程度から、インクが看過できない変質状態にあるか否かを前述した手順によりノズル単位で判断できる。   The above inspection by the inspection unit 20 is performed in units of nozzles. As shown in FIGS. 4 to 5, in this embodiment, the test current value of the ink to be inspected is higher than the reference current value, and the electric resistance value of the ink is reduced. Yes. This is because, for example, the water dispersed in the ink aggregates into large particles, which are connected to each other to break the insulation. As a result, the load current increases in the process of transition from the insulated state to the conductive state. It is thought that it is showing. Other causes may be considered, but from the degree of increase in the load current, whether or not the ink is in a denatured state that cannot be overlooked can be determined for each nozzle by the procedure described above.

検査部20の正常/異常判定部24は、検査結果を制御手段へ送信するので、制御手段はノズル5ごとの検査結果を基として、インクジェットヘッド装置に対してノズル5ごとに種々の制御動作を行なうことができる。例えば、不良と判断されたノズル5を強制吐出したり、不良と判断されたノズル5だけでなく、全ノズル5についてパージ等の回復動作を行ったりすることができる。そして、そのような回復動作を行なった場合は、その後で駆動電流波形を再計測することにより、インク変質の回復状態をノズル5ごとに確認できる。また最初に不良が検出された段階で不良の警告を行なっても良いし、回復動作を行なって回復しない場合に再度不良の警告を行なっても良い。また基準値を複数段階で用意しておき、インクの抵抗の減少の程度を複数段階で評価し、その不良状態の程度に応じてパージ力の強さを調整してもよい。   Since the normality / abnormality determination unit 24 of the inspection unit 20 transmits the inspection result to the control unit, the control unit performs various control operations for each nozzle 5 on the inkjet head device based on the inspection result for each nozzle 5. Can be done. For example, the nozzle 5 determined to be defective can be forcibly ejected, or the recovery operation such as purging can be performed not only for the nozzle 5 determined to be defective, but also for all the nozzles 5. When such a recovery operation is performed, the recovery state of the ink alteration can be confirmed for each nozzle 5 by re-measurement of the drive current waveform thereafter. Further, a defect warning may be issued when a defect is first detected, or a defect warning may be issued again when recovery is not performed and recovery is performed. Alternatively, the reference value may be prepared in a plurality of stages, the degree of decrease in the ink resistance may be evaluated in a plurality of stages, and the strength of the purge force may be adjusted according to the degree of the defective state.

上述した実施形態では、適正に製造され、保管状態も良好で所定の電気抵抗を有する新品のインクを基準インクとしており、これをチャージした時点で最初の計測を行なって、インクの電気抵抗変化を検出する基準となる基準値を得ていたが、インクジェットヘッド1内にインクがなく、電極8,8間には空気しかない状態で最初の計測を行なって基準値を得るようにしてもよい。 In the above-described embodiment, a new ink that is properly manufactured, has a good storage condition, and has a predetermined electric resistance is used as a reference ink. When the ink is charged, the first measurement is performed to determine the change in the electric resistance of the ink. had obtained a reference value as a detection criteria, no ink jet head 1, may be obtained a reference value between the electrodes 8, 8 perform the first measured while only air.

1…インクジェットヘッド
2…インク
3…駆動回路
4…圧電素子
5…ノズル
6…インク供給装置
7…インクジェットヘッド(IJ)駆動信号源
8…電極
10…電流検出部
20…検査部
21…一次記憶部
22…基準値格納メモリ
23…比較部
24…正常/異常判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inkjet head 2 ... Ink 3 ... Drive circuit 4 ... Piezoelectric element 5 ... Nozzle 6 ... Ink supply device 7 ... Inkjet head (IJ) drive signal source 8 ... Electrode 10 ... Current detection part 20 ... Inspection part 21 ... Primary storage part 22 ... Reference value storage memory 23 ... Comparison unit 24 ... Normal / abnormal judgment unit

Claims (2)

インクの収納空間を構成する圧電素子に設けられた電極に通電し、圧電素子に分極方向と垂直方向の電場を加えてシェアモードの変位を生じさせ、該変位によりインクを加圧して収納空間に連通するノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドのインク変質検出方法において、
前記収納空間に基準物質がある状態で、前記電極に所定の検査駆動波形を与えて得られた電流値を基準電流値として記憶しておき、
前記収納空間にインクがある状態で、前記電極に所定の検査駆動波形を与えて得られた電流値を検査電流値として取得し、
前記基準電流値と前記検査電流値を比較し、前記検査電流値が前記基準電流値よりも所定の設定値よりも大きい場合に、前記インクが変質したと判断することを特徴とするインクジェットヘッドのインク変質検出方法。
Electricity is applied to the electrodes provided in the piezoelectric elements constituting the ink storage space, and an electric field perpendicular to the polarization direction is applied to the piezoelectric elements to cause shear mode displacement, and the ink is pressurized by the displacement to the storage space. In the ink alteration detection method of an ink jet head that discharges ink from a communicating nozzle,
In a state where there is a reference material in the storage space, a current value obtained by giving a predetermined inspection driving waveform to the electrode is stored as a reference current value,
In a state where there is ink in the storage space, a current value obtained by giving a predetermined inspection driving waveform to the electrode is acquired as an inspection current value,
The reference current value and the inspection current value are compared, and when the inspection current value is larger than a predetermined set value than the reference current value, it is determined that the ink has deteriorated. Ink alteration detection method.
前記基準物質が、空気又は基準インクからなる群から選択された一の物質であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッドのインク変質検出方法。 2. The ink alteration detection method for an ink jet head according to claim 1, wherein the reference substance is one substance selected from the group consisting of air and reference ink.
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