JP2017024296A - Droplet discharge device, image forming apparatus, and abnormal discharge detection method of droplet discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴吐出装置、該液滴吐出装置を備える画像形成装置、及び該液滴吐出装置の吐出異常検知方法に関する。 The present invention relates to a droplet discharge device, an image forming apparatus including the droplet discharge device, and a discharge abnormality detection method for the droplet discharge device.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として、例えば、インクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、インク液滴を吐出するノズルと、ノズルに連通する圧力室と、圧力室内のインクを加圧する圧電素子、等を有するインクジェット記録ヘッドにより、記録媒体(紙、金属、木材、セラミックス、等)に、所望の文字、図形、等を形成する。 For example, an ink jet recording apparatus is known as an image recording apparatus or an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copying apparatus. An ink jet recording apparatus includes a recording medium (paper, metal, wood, ceramics) using an ink jet recording head including a nozzle that ejects ink droplets, a pressure chamber that communicates with the nozzle, and a piezoelectric element that pressurizes ink in the pressure chamber. , Etc.) to form desired characters, figures, etc.
インクジェットプリンタの記録ヘッドには、多数のノズルが設けられているが、インク粘度の増大、圧力室内への気泡の混入、ノズル表面への異物の付着等の原因によって、いくつかのノズルが目詰まりしてインク液滴を吐出できない場合、印刷画像にドット抜けが生じ、画質を劣化させる原因となる。 Inkjet printer recording heads have many nozzles, but some nozzles are clogged due to increased ink viscosity, air bubbles in the pressure chamber, foreign matter adhering to the nozzle surface, etc. If ink droplets cannot be ejected, dots are lost in the printed image, causing image quality to deteriorate.
そこで、ノズルの状態を検知するため、インク液滴の吐出状態によってインク液滴吐出後の圧電素子の残留振動パターンが変わることから、残留振動発生時のノズル内部に設けられた圧電素子の起電圧の振幅を検出し、吐出異常を検出する方法が知られている。 Therefore, in order to detect the state of the nozzle, the residual vibration pattern of the piezoelectric element after ink droplet ejection changes depending on the ejection state of the ink droplet, so the electromotive voltage of the piezoelectric element provided inside the nozzle when residual vibration occurs There is known a method for detecting the discharge amplitude by detecting the amplitude of the discharge.
一例として、簡易な構成で残留振動を検出するために、1個の検出回路で、複数の圧電素子からいずれかを選択して、残留振動を検出する方法がある(特許文献1)。 As an example, in order to detect residual vibration with a simple configuration, there is a method of detecting residual vibration by selecting one of a plurality of piezoelectric elements with one detection circuit (Patent Document 1).
また、残留振動を検出して検査する方法として、印刷データを基に、複数のノズルから同時にインク液滴を吐出させるときに、吐出回数が少ないノズルを選択して吐出状態を検査することで、検査機会が少ないノズルでも確実に検査する方法がある(特許文献2)。 Also, as a method of detecting and inspecting residual vibration, when discharging ink droplets simultaneously from a plurality of nozzles based on print data, by selecting a nozzle with a small number of discharges and inspecting the discharge state, There is a method of reliably inspecting even a nozzle with few inspection opportunities (Patent Document 2).
しかし、印刷装置において、実際に異常を起こすノズルは、吐出回数が多いノズルである可能性の方が高い。 However, in a printing apparatus, a nozzle that actually causes an abnormality is more likely to be a nozzle with a large number of ejections.
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、吐出異常及び異常画像の起こりやすさを考慮して、効率よくノズルの吐出状態を検知し、画質劣化を抑制することができる液滴吐出装置を目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention has an object of a droplet discharge device that can efficiently detect the discharge state of a nozzle and suppress deterioration in image quality in consideration of discharge abnormality and the likelihood of occurrence of an abnormal image. To do.
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、液滴吐出装置であって、複数のノズルと、前記複数のノズルに夫々連通し、液体を収容する複数の圧力室と、前記複数のノズルに夫々対応して設けられ、前記複数の圧力室を夫々加圧する複数の圧電素子と、前記圧電素子を駆動する駆動波形を生成する駆動波形生成部と、前記圧電素子を駆動後に前記圧力室内に発生する残留振動を検出する、前記複数のノズルに対して共通に設けられる残留振動検知部と、前記検出した残留振動に基づいてノズルの状態を判定し、吐出異常と判定する場合は前記ノズルの回復動作を指示する、状態判定手段と、吐出異常と判定し回復動作を指示したノズルを異常検知として、検知履歴を示すログ情報を記憶する記憶手段と、前記検知履歴を示すログ情報及び印字データを基に、残留振動を検知する優先度を、前記複数のノズルのノズル毎に設定する設定手段と、前記設定された優先度に応じて、前記複数のノズルから、残留振動を検知する対象となるノズルを選択する選択手段と、を備えており、
前記残留振動検知部は、前記優先度に基づいて選択された、前記複数のノズルの残留振動を検知する、液滴吐出装置を提供する。
In order to solve the above-described problem, an aspect of the present invention is a droplet discharge device that includes a plurality of nozzles, a plurality of pressure chambers that communicate with the plurality of nozzles and store liquid, and the plurality of nozzles. A plurality of piezoelectric elements that respectively pressurize the plurality of pressure chambers, a drive waveform generation unit that generates a drive waveform that drives the piezoelectric elements, and a drive waveform generator that drives the piezoelectric elements, A residual vibration detection unit that is provided in common for the plurality of nozzles for detecting residual vibration that occurs, and determines the state of the nozzle based on the detected residual vibration. State determining means for instructing the recovery operation, storage means for storing the log information indicating the detection history with the nozzle that has been determined to be abnormal in discharge and instructing the recovery operation as an abnormality detection, log information indicating the detection history, and the mark Setting means for setting the priority for detecting residual vibration for each nozzle of the plurality of nozzles based on the data, and target for detecting residual vibration from the plurality of nozzles according to the set priority Selecting means for selecting the nozzle to be,
The residual vibration detection unit provides a droplet discharge device that detects residual vibrations of the plurality of nozzles selected based on the priority.
本実施の形態によれば、液滴吐出装置において、吐出異常及び異常画像の起こりやすさを考慮して、効率よくノズルの吐出状態を検知し、画質劣化を抑制することができる。 According to the present embodiment, in the droplet discharge device, it is possible to efficiently detect the discharge state of the nozzles and suppress deterioration in image quality in consideration of discharge abnormalities and the likelihood of abnormal images.
以下、図面及び表を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings and tables. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
<インクジェット記録装置>
図1は、本実施の形態に係るオンデマンド方式におけるライン走査型のインクジェット記録装置の一例を示す概略構成図である。
<Inkjet recording apparatus>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a line scanning ink jet recording apparatus in an on-demand system according to the present embodiment.
図1に示すように、インクジェット記録装置100は、記録媒体供給部111と記録媒体回収部112との間に配置されている。連続する記録媒体(ロール紙、連続紙、等とも称される)113は、記録媒体供給部111から高速で繰り出され、記録媒体回収部112により巻き取り回収される。
As shown in FIG. 1, the
インクジェット記録装置100は、記録手段101、記録手段101に対向して設けられるプラテン102、乾燥手段103、維持・回復手段114、記録媒体搬送装置、等を含む。なお、インクジェット記録装置100の外側には、ユーザーが情報を入出力可能な、ユーザーインターフェース(操作部)として機能する、操作パネル121が設置されている。
The ink
記録媒体搬送装置は、規制ガイド104、インフィード部105、ダンサローラ106、EPC(Edge Position Control)107、蛇行量検出器108、アウトフィード部109、プラー110、等を含む。
The recording medium conveyance device includes a
規制ガイド104は、記録媒体供給部111から供給される記録媒体113の幅方向の位置決めを行う。インフィード部105は、従動ローラ及び駆動ローラで構成され、記録媒体113の張力を一定に保つ。ダンサローラ106は、記録媒体113の張力に応じて上下し、位置信号を出力する。EPC107は、記録媒体113の蛇行を制御する。蛇行量検出器108は、蛇行量のフィードバックに使用される。アウトフィード部109は、従動ローラ及び駆動ローラで構成され、記録媒体113を設定速度で搬送するために一定速度で回転する。プラー110は、従動ローラ及び駆動ローラで構成され、記録媒体113を装置外に排紙する。記録媒体搬送装置は、ダンサローラ106の位置検出を行い、インフィード部105の回転を制御することで、搬送中の記録媒体113の張力を一定に保つ、張力制御型の搬送装置である。
The
記録手段101は、ノズル(印字ノズル)が印刷幅全域に配置されるライン状のインクジェット記録ヘッドを有する。カラー印刷は、クロ、シアン、マゼンダ、イエローの各色のインクジェット記録ヘッドにより行われる。各インクジェット記録ヘッドのノズル面は、プラテン102上に、所定の隙間を保って支持されている。記録手段101は、記録媒体搬送装置の搬送速度に同期してインク液滴の吐出を行うことで、記録媒体113の印刷面に、カラー画像を形成する。
The recording means 101 has a line-shaped inkjet recording head in which nozzles (print nozzles) are arranged over the entire printing width. Color printing is performed by inkjet recording heads of each color of black, cyan, magenta, and yellow. The nozzle surface of each ink jet recording head is supported on the
維持・回復手段114は、インクジェット記録装置(画像形成装置)100に搭載されるインクジェット記録ヘッドモジュールに、適切な維持・回復動作を施し、インクジェット記録ヘッドの吐出性能を回復させる。 The maintenance / recovery means 114 performs an appropriate maintenance / recovery operation on the ink jet recording head module mounted on the ink jet recording apparatus (image forming apparatus) 100 to recover the ejection performance of the ink jet recording head.
乾燥手段103は、記録媒体113に印刷されたインクが、他の部分へ付着することを防止するために、インクの乾燥・定着を行う。乾燥手段103としては、非接触式の乾燥装置を用いても良いし、接触式の乾燥装置を用いても良い。
The
<インクジェット記録ヘッドモジュール>
図2は、インクジェット記録装置100に搭載されるインクジェット記録ヘッドモジュールの一例を示す概略側面図である。
<Inkjet recording head module>
FIG. 2 is a schematic side view showing an example of an ink jet recording head module mounted on the ink
図2に示すように、インクジェット記録ヘッドモジュール(液滴吐出装置)200は、駆動制御基板210、インクジェット記録ヘッド220、ケーブル230、等を含む。
As shown in FIG. 2, the ink jet recording head module (droplet discharge device) 200 includes a
駆動制御基板210には、制御部211、ランク分け手段217、検知順割り当て手段218、駆動波形生成部(生成部)212、記憶手段213、214、215、216等が搭載される。インクジェット記録ヘッド220は、ヘッド基板221、残留振動検知基板222、ヘッド駆動IC基板223、インクタンク224、剛性プレート225、等を含む。ケーブル230は、駆動制御基板側コネクタ231及びヘッド側コネクタ232と接続され、駆動制御基板210とヘッド基板221との間のアナログ信号通信、デジタル信号通信を担う。
On the
ライン走査型のインクジェット記録装置100において、1又は複数のインクジェット記録ヘッド220は、記録媒体113の搬送方向に対して垂直な方向に配置される。ライン走査型のインクジェット記録ヘッド220から記録媒体113へとインク液滴を吐出させることで、高速な画像形成が可能となる。
In the line scanning ink
なお、本実施の形態に係る液滴吐出装置は、1又は複数のインクジェット記録ヘッドを、記録媒体113の搬送方向に対して垂直な方向へ移動させて画像を形成するシリアル走査型のインクジェット記録装置、等にも適用可能である。
Note that the droplet discharge apparatus according to the present embodiment is a serial scanning inkjet recording apparatus that forms an image by moving one or more inkjet recording heads in a direction perpendicular to the conveyance direction of the
図3は、インクジェット記録装置100に搭載される記録手段101におけるヘッド部の一例を示す拡大平面図である。
FIG. 3 is an enlarged plan view showing an example of a head portion in the recording means 101 mounted on the ink
記録手段101は、クロ用ヘッドアレー101K、シアン用ヘッドアレー101C、マゼンダ用ヘッドアレー101M、イエロー用ヘッドアレー101Yを含み、各色のヘッドアレーは、複数のインクジェット記録ヘッド220を含む。クロ用ヘッドアレー101Kは、クロのインク液滴を吐出し、シアン用ヘッドアレー101Cは、シアンのインク液滴を吐出し、マゼンダ用ヘッドアレー101Mは、マゼンダのインク液滴を吐出し、イエロー用ヘッドアレー101Yは、イエローのインク液滴を吐出する。
The recording means 101 includes a
各色のヘッドアレー(101K、101C、101M、101Y)は、記録媒体113の搬送方向に対して平行な方向に配置される。複数のインクジェット記録ヘッド220は、記録媒体113の搬送方向に対して垂直な方向に配置される。複数のインクジェット記録ヘッドをアレー化することにより、印刷領域の幅を広域化できる。
The head arrays (101K, 101C, 101M, 101Y) for each color are arranged in a direction parallel to the conveyance direction of the
図4は、ヘッド部におけるインクジェット記録ヘッド220の拡大底面図である。
FIG. 4 is an enlarged bottom view of the ink
インクジェット記録ヘッド220は、複数のノズル20を含み、複数のノズル20は、記録媒体113の搬送方向に対して垂直な方向に、千鳥状に配置される。複数のノズルを千鳥状に配置することにより、印刷領域を高解像度化できる。
The
なお、本実施の形態では、インクジェット記録ヘッド220を、1列につき4個配置し、ノズル20を、1列につき32個、且つ2列の千鳥状に配置する構成を一例として示すが、列の数、各列に配置される個数は、特に限定されるものではない。例えば、後述する図15では、ノズルが1200個配置される場合について説明する。
In this embodiment, a configuration in which four inkjet recording heads 220 are arranged in one row and
<インクジェット記録ヘッド>
図5は、インクジェット記録装置100に搭載されるインクジェット記録ヘッド220の一例を示す斜視図である。
<Inkjet recording head>
FIG. 5 is a perspective view showing an example of an ink
図5に示すように、インクジェット記録ヘッド220は、ノズルプレート21、圧力室プレート22、リストリクタプレート23、ダイアフラムプレート24、剛性プレート225、圧電素子群26、等を含む。圧電素子群26は、支持部材34、複数の圧電素子35、圧電素子接続基板36、圧電素子駆動IC37、電極パッド38等を含む。
As shown in FIG. 5, the
ノズルプレート21には、複数のノズル20が形成され、圧力室プレート22には、各ノズル20に対応する圧力室27が形成される。リストリクタプレート23には、圧力室27と共通インク流路28とを連通し、圧力室27へのインク流量を制御するリストリクタ29が形成され、ダイアフラムプレート24には、振動板(弾性壁)30及びフィルタ31が形成される。
A plurality of
これらのプレートが、順次重ねられ、位置決めされて接合されることにより流路板が形成される。流路板は、剛性プレート225と接合され、フィルタ31と共通インク流路28の開口部32とが対向し、圧電素子群26は、開口部32に挿入される。インク導入パイプ33の上側開口端は、共通インク流路28に接続され、インク導入パイプ33の下側開口端は、インクを充填したヘッドタンクに接続される。
These plates are sequentially stacked, positioned, and joined to form a flow path plate. The flow path plate is joined to the
支持部材34の表面には、複数の圧電素子35が形成され、圧電素子35の自由端は、振動板30に接着固定される。圧電素子接続基板36の表面には、圧電素子駆動IC37が形成され、圧電素子35と圧電素子接続基板36とは電気的に接続される。圧電素子35は、駆動波形生成部212により生成される駆動波形(例えば、駆動電圧波形)に基づいて、圧電素子駆動IC37により制御される。圧電素子駆動IC37は、上位コントローラから伝送される画像データ、制御部211から出力されるタイミング信号、等に基づいて、制御される。
A plurality of
なお、図5では、図面の簡略化のため、ノズル20、圧力室27、リストリクタ29、圧電素子35、等を実際より少ない個数で図示している。
In FIG. 5, the
<残留振動の検知>
図6乃至図7を用いて、本実施の形態に係る液滴吐出装置における残留振動検知の一例について説明する。
<Detection of residual vibration>
An example of residual vibration detection in the droplet discharge device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図6は、インクジェット記録ヘッド220における圧力室内のインクに発生する残留振動を示す動作概念図である。図6(A)はインク液滴吐出中、図6(B)はインク液滴吐出後であり、両図により圧力室内に発生する圧力変化が模式的に示されている。
FIG. 6 is an operation conceptual diagram showing residual vibration generated in the ink in the pressure chamber in the
図7は、駆動波形印加期間及び残留振動波形発生期間の一例を示す概略図である。横軸は時間[s]、縦軸は電圧[V]を示す。駆動波形印加期間は、図6(A)に対応し、残留振動波形発生期間は、図6(B)に対応する。 FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a drive waveform application period and a residual vibration waveform generation period. The horizontal axis represents time [s], and the vertical axis represents voltage [V]. The drive waveform application period corresponds to FIG. 6A, and the residual vibration waveform generation period corresponds to FIG.
図6(A)に示すように、圧電素子35(具体的には、圧電素子接続基板36に配置された電極パッド38)に、駆動波形生成部212より生成される駆動波形が印加されると、圧電素子35は、伸縮する。圧電素子35から、振動板30を介して、圧力室27内のインクへと伸縮力が働き、圧力室27内に圧力変化が生じることで、ノズル20からインク液滴が吐出する。例えば、駆動波形の立ち下げ動作により、圧力室27内の圧力は低くなり、駆動波形の立ち上げ動作により、圧力室27内の圧力は高くなる(図7に示す駆動波形印加期間参照)。
As shown in FIG. 6A, when the drive waveform generated by the
図6(B)に示すように、圧電素子35に、駆動波形が印加された後(インク液滴吐出後)、圧力室27内のインクには、残留圧力振動が発生し、圧力室27内のインクから、振動板30を介して、圧電素子35へと残留圧力波が伝播する。残留圧力波の残留振動波形は、減衰振動波形となる(図7に示す残留振動波形発生期間参照)。この結果、圧電素子35(具体的には、圧電素子接続基板36の電極パッド)に、残留振動電圧が誘起される。
As shown in FIG. 6B, after a drive waveform is applied to the piezoelectric element 35 (after ink droplet ejection), residual pressure vibration occurs in the ink in the
残留振動検知部240(図10参照)は、残留振動電圧を検知し、検知結果(例えば、ピーク値で固定された残留振動波形の振幅値をAD変換したデジタル信号)を残留振動検知部240の出力として、制御部211(演算部211B)へと出力する。
The residual vibration detection unit 240 (see FIG. 10) detects the residual vibration voltage, and the detection result (for example, a digital signal obtained by AD-converting the amplitude value of the residual vibration waveform fixed at the peak value) is stored in the residual
なお、図7では、駆動波形が印加され、インク液滴が吐出された際の残留振動電圧について説明したが、残留振動は、駆動波形よりも小さい微駆動波形を印加し、インクが吐出しない程度にインクの表面(メニスカス)を振動させた場合でも発生する。後述する異常状態を検知するために、残留振動を発生させる波形(検出用波形)は、ランニングコストを考慮した微駆動波形であってもよいし、インクを確実に吐出させる液滴吐出用駆動波形であってもよい。 In FIG. 7, the residual vibration voltage when the drive waveform is applied and the ink droplet is ejected is described. However, the residual vibration is such that a fine drive waveform smaller than the drive waveform is applied and ink is not ejected. Even when the ink surface (meniscus) is vibrated. In order to detect an abnormal state to be described later, the waveform (detection waveform) that generates the residual vibration may be a fine drive waveform that considers running costs, or a droplet discharge drive waveform that reliably discharges ink. It may be.
このように、本実施の形態に係る液滴吐出装置において、残留振動検知部は、圧電素子の伸縮に基づいて残留振動を検知し、制御部は、残留振動検知部の出力に基づいて残留振動の減衰比を算出し、吐出異常を判定する。これにより、本実施の形態に係る液滴吐出装置は、簡易な回路で吐出異常を判定し、維持・回復手段により、維持・回復動作が必要とされる液滴吐出装置に対して、適切な維持・回復動作を施すことができる。 Thus, in the droplet discharge device according to the present embodiment, the residual vibration detection unit detects residual vibration based on the expansion and contraction of the piezoelectric element, and the control unit detects residual vibration based on the output of the residual vibration detection unit. The damping ratio is calculated to determine ejection abnormality. Thereby, the droplet discharge device according to the present embodiment is suitable for a droplet discharge device that determines discharge abnormality with a simple circuit and requires maintenance / recovery operation by the maintenance / recovery means. Maintenance and recovery operations can be performed.
次に、図8及び図9を用いて、残留振動波形の振幅値から減衰振動の減衰比を算出する過程と、吐出異常の有無を判定するための残留振動波形の振幅値について、説明する。 Next, the process of calculating the damping ratio of the damped vibration from the amplitude value of the residual vibration waveform and the amplitude value of the residual vibration waveform for determining the presence or absence of ejection abnormality will be described with reference to FIGS.
減衰振動の理論式は、xを時刻に対する減衰振動変位、x0を初期変位、ζを減衰比、ω0を固有振動周波数、ωdを減衰系の固有振動周波数、v0を初期変化量、tを時刻として、式(1)で表せる。 The theoretical expression of the damped vibration is as follows: x is the damped vibration displacement with respect to time, x 0 is the initial displacement, ζ is the damping ratio, ω 0 is the natural vibration frequency, ω d is the natural vibration frequency of the damping system, and v 0 is the initial change amount, Using t as time, it can be expressed by equation (1).
対数減衰率δは、振幅変化の割合を対数化し、mで除することにより、1周期分あたりで平均化した値であるため、減衰比ζは、対数減衰率δを用いて、式(4)で表せる。 Since the logarithmic attenuation rate δ is a value averaged for one period by logarithmizing the ratio of amplitude change and dividing by m, the attenuation ratio ζ is expressed by the equation (4) using the logarithmic attenuation rate δ. ).
従って、式(1)〜式(4)より、減衰振動の減衰比ζを算出するためには、対数減衰率δを求めれば良く、対数減衰率δを求めるためには、少なくとも2箇所の残留振動波形の振幅値を認識すれば足りることがわかる。 Therefore, in order to calculate the damping ratio ζ of the damped vibration from the equations (1) to (4), the logarithmic damping rate δ may be obtained, and in order to obtain the logarithmic damping rate δ, at least two residuals are obtained. It can be seen that it is sufficient to recognize the amplitude value of the vibration waveform.
図9に、残留振動実測波形とインク粘度との関係を示す。縦軸は電圧[V]、横軸は時間[s]、時間軸の0点は駆動波形印加期間から残留振動波形発生期間への切替タイミングを示す。各インク粘度の大小関係は、粘度A=1とした場合、粘度B=1.7、粘度C=3と表せる。 FIG. 9 shows the relationship between the residual vibration measured waveform and the ink viscosity. The vertical axis represents voltage [V], the horizontal axis represents time [s], and the zero point on the time axis represents the switching timing from the drive waveform application period to the residual vibration waveform generation period. The relationship of the viscosity of each ink can be expressed as viscosity B = 1.7 and viscosity C = 3 when the viscosity A = 1.
図9より、粘度A=1の残留振動実測波形における振幅値が最も大きく、粘度C=3の残留振動実測波形における振幅値が最も小さいことがわかる。即ち、インク粘度が低い程、減衰振動の振幅は大きく、又、減衰振動の減衰比は小さくなる、減衰振動とインクの増粘度に相関関係があることがわかる。 FIG. 9 shows that the amplitude value in the residual vibration actual measurement waveform with viscosity A = 1 is the largest and the amplitude value in the residual vibration actual measurement waveform with viscosity C = 3 is the smallest. That is, as the ink viscosity is lower, the amplitude of the damped vibration is larger and the damping ratio of the damped vibration is smaller. It can be seen that there is a correlation between the damped vibration and the increased viscosity of the ink.
図10は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドモジュールの一例を示すブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram showing an example of an ink jet recording head module mounted on the ink jet recording apparatus according to the present embodiment.
インクジェット記録ヘッドモジュール200は、駆動制御基板210、インクジェット記録ヘッド220、等を含む。駆動制御基板210は、上位コントローラ120(例えば、インクジェット記録装置100の制御部)と接続している。
The ink jet
駆動制御基板210には、制御部211、駆動波形生成部212、減衰比データ記憶手段213、検出結果記憶手段214、印字データ記憶手段215、ユーザー入力情報記憶手段216、ランク分け手段217、及び検知順割り当て手段218等が搭載される。
The
インクジェット記録ヘッド220は、制御部226が搭載されるヘッド基板221、残留振動検知部240が搭載される残留振動検知基板222、圧電素子駆動IC37が搭載される圧電素子接続基板36、圧電素子35(圧電素子35a〜35x)、サーミスタ227等を含む。残留振動検知基板222には、波形処理回路250、切替手段241、A/D変換器242、等が搭載される。波形処理回路250は、フィルタ回路251、増幅回路252、ピークホールド回路253、等を含む。
The ink
なお、駆動制御基板210に搭載される制御部211とヘッド基板221に搭載される制御部226とは、一部の機能、若しくは全ての機能を、いずれか一方に統一しても良い。また、残留振動検知基板222に搭載される一部の機能、若しくは全ての機能を、駆動制御基板210、又は、ヘッド基板221に統一しても良い。
The
駆動制御基板210において、制御部211は、駆動制御部211A、演算部211B、判定部211Cを含んで構成される。これらの機能に対応する個々の制御部を制御部211の中に設けた例を図10では示しているが、すべての機能を一つの回路で構成してもよい。
In the
制御部211の駆動制御部211Aは、上位コントローラ120から受信した画像データに基づいて、駆動波形データを生成し、駆動波形生成部212へと出力する。駆動制御部211Aは、シリアル通信により、タイミング制御信号(デジタル信号)を圧電素子駆動IC37及び切替手段241へと送信し、タイミング制御信号と同期させた切替信号を切替手段241へと送信する。駆動制御部211Aは、タイミング制御信号と切替信号とを同期させることで、圧電素子接続基板36の電極に誘起される残留振動電圧を、残留振動検知基板222へ取り込むタイミングを、制御することができる。
The
さらに、駆動制御部211Aは、残留検出の際に用いるための微駆動波形である検出用波形データも生成する。
Furthermore, the
制御部211の演算部211Bは、残留振動検知部240の出力(例えば、ピーク値で固定された残留振動波形の振幅値をAD変換したデジタル信号)から、少なくとも2つ以上のデジタル信号を選択し、式1〜式4を用いて減衰振動の減衰比を算出する。選択される振幅値の数が多い程、減衰比の算出精度は高まる。
The
制御部211の判定部211Cは、算出した減衰比と減衰比データ記憶手段213に記憶される減衰比データとを比較することで、インクジェット記録ヘッド220に吐出異常が発生しているか否か(吐出異常の有無)を正確に判定する。
The
そして制御部211(判定部211C)は、判定結果に基づき、維持・回復手段114を用いて、インクジェット記録ヘッドモジュール200に、適切な維持・回復動作(吸引動作、ワイピング動作、フラッシング動作等)を実施するように、上位コントローラ120へ指示してもよい。
Then, the control unit 211 (
駆動波形生成部212は、駆動波形データをD/A変換し、電圧増幅、電流増幅を行って、駆動波形を生成し、圧電素子駆動IC37へと出力する。
The drive
減衰比データ記憶手段213は、減衰比と粘度との相関関係を示すルックアップテーブルLT等の減衰比データを予め記憶する。 The attenuation ratio data storage means 213 stores attenuation ratio data such as a look-up table LT indicating the correlation between the attenuation ratio and the viscosity in advance.
インクジェット記録ヘッド220に設けられたサーミスタ(温度検知手段)227は、インク温度を検知する。判定部211Cは、検知したインク温度(サーミスタ温度Txから算出)とルックアップテーブルTLとを参照して、インクの増粘度の判断材料にする。
A thermistor (temperature detection means) 227 provided in the
検出結果記憶手段214は、判定部211Cで異常と判断したノズルの検出ログを記憶する。
The detection
印字データ記憶手段215は、印字データをノズル列毎に印字データテーブルPTに変換して記憶する。 The print data storage means 215 converts the print data into a print data table PT for each nozzle row and stores it.
ランク分け手段217は、ノズルを検知する優先度を複数のノズルに対してノズル毎に設定する設定手段である。ランク分け手段217は、印字データ記憶手段215から送られた印字データテーブルPTに基づいて、ノズル毎に吐出異常を検知する優先度をランク分けする。
The
また、ランク分け手段217は、検出結果記憶手段214に記憶された過去に異常吐出を検知したノズルについての情報に基づいて、ノズル毎に吐出異常を検知する優先度をランク分けする。
Further, the
さらに、インクジェット記録装置100に設置されたユーザーインターフェースである操作パネル121で、ユーザーが画質異常を検出したい範囲を指定した場合に、該当する範囲を吐出するノズルについての情報がユーザー入力情報記憶手段216へ送られる。そして、ランク分け手段217は、ユーザー入力情報記憶手段216に記憶されたユーザーからの入力情報を基にノズル毎に吐出異常を検知する優先度をランク分けする。
Furthermore, when the user designates a range in which an image quality abnormality is desired to be detected on the
検知順割り当て手段218では、ランク分けしたノズルの検知順を決め、検知信号を受信すると、順次検知ノズルデータD、及び、イネーブル信号Eを出力し、選択したノズルを駆動している圧電素子35の電圧信号を残留振動検知基板240へ出力する。検知順割り当て手段218は、残留振動を検知する対象となるノズルを選択する選択手段として機能する。
The detection order allocating means 218 determines the detection order of the ranked nozzles and, when receiving the detection signal, outputs the detection nozzle data D and the enable signal E sequentially, and the
圧電素子駆動IC37は、タイミング制御信号に基づいて、ON/OFF制御され、例えば、ONの場合、駆動波形生成部212により生成される駆動波形を圧電素子35へ印加する(図7に示す駆動波形印加期間参照)。駆動波形の立ち下げ動作、立ち上げ動作に基づいて、圧電素子35は伸縮し、圧電素子35の駆動に応じて各ノズルからインク液滴が吐出する。あるいは検知のためにインクのメニスカスを振動させる。
The piezoelectric
波形処理回路250は、フィルタ回路251及び増幅回路252により、残留振動波形にフィルタ処理を施して増幅し、ピークホールド回路253により、残留振動波形の振幅値のピーク値(例えば、最大値)を認識・抽出してピーク値で固定する。
The
切替手段241は、後述する検知順割り当て手段からの218からの、順次検知ノズルデータD及びイネーブル信号Eに応じて、圧電素子35と波形処理回路250との接続/非接続を切り替える。例えば、圧電素子35と波形処理回路250とが、切替手段241により接続されると、圧電素子接続基板36の電極に誘起される残留振動電圧は、波形処理回路250に取り込まれる。
The
A/D変換器242は、波形処理回路250により固定された振幅値(アナログ信号)を、デジタル信号に変換し、制御部211へと出力する(フィードバック)。制御部211(又は、制御部226でも良い)は、フィードバックされた残留振動検知部240の出力に基づいて、減衰振動の減衰比を算出することができる。
The A /
なお、図10では、圧電素子35a〜35xの残留振動電圧を、1組の残留振動検知部(切替手段241、波形処理回路250、A/D変換器242)を用いて順次切り替えて検知する構成としているが、残留振動検知部の構成は、特に限定されるものではない。例えば、えば、圧電素子を、いくつかのグループに分け、グループ毎に残留振動検知部を形成し、グループ毎に順次切り替えて、減衰振動の減衰比を、検知する構成としても良い。グループ化することにより、回路規模の増大を抑えつつ、同時に検知できるノズルの個数を増やすことができる。
In FIG. 10, the residual vibration voltages of the
なお、駆動制御基板210に搭載される制御部211とヘッド基板221に搭載される制御部226とは、一部の機能、若しくは全ての機能を、いずれか一方に統一しても良い。又、残留振動検知基板222に搭載される一部の機能、若しくは全ての機能を、駆動制御基板210、又は、ヘッド基板221に統一しても良い。
The
図11は、本実施の形態に係る残留振動検知部の一例を示す回路図である。 FIG. 11 is a circuit diagram illustrating an example of a residual vibration detection unit according to the present embodiment.
圧電素子駆動IC37は、複数のスイッチング素子を含み、圧電素子駆動IC37のON/OFFは、各圧電素子に対応して形成されるスイッチング素子のON/OFFにより制御される。インク液滴吐出後(圧電素子駆動IC37がOFF)、切替手段241を介して、圧電素子35と波形処理回路250とが接続されることで、残留振動検知部240は、圧電素子35に誘起される残留振動電圧を検知し、残留振動波形の振幅値を認識できる。
The piezoelectric
波形処理回路250は、微小な残留振動波形を、高インピーダンスのバッファ部で受けることにより、検知回路が残留振動波形に及ぼす悪影響を抑制する。波形処理回路250に搭載される抵抗R1〜R5、コンデンサC1〜C3、等の受動素子定数は、インクジェット記録ヘッド220の特性に起因する固有振動周波数の違いに応じて、制御部211により可変制御されることが好ましい。これにより、選択的な状態検知が可能になる。又、波形処理回路250は、汎用オペアンプ、受動素子、及びスイッチという簡易な回路構成で、残留振動を検知できる。これにより、液滴吐出装置における回路規模の増大を抑制し、コストを抑えることができる。
The
フィルタ回路251は、残留振動波形にフィルタ処理を施す。フィルタ回路251は、固有振動周波数を中心周波数として、所定の通過帯域幅を有し、例えば、通過帯域幅の両端から、それぞれ−3dBとなる帯域幅が、通過帯域幅の3倍程度に設定されることが好ましい。これにより、インクジェット記録ヘッド220の製造バラツキが原因で生じる固有振動周波数のバラツキを吸収できると共に、高周波ノイズと低周波のノイズとを、効率良く除去することが可能になる。
The
増幅回路252は、フィルタ処理が施された残留振動波形を増幅する(図12に示す点線参照)。増幅回路252において、増幅率は、A/D変換器242の入力可能範囲内で波形が増幅されるように、設定されることが好ましい。
The
なお、フィルタ回路251及び増幅回路252は、バンドパスフィルタ増幅型(サレンキ型)で構成されることにより、効率的なノイズ成分の除去及び信号成分の抽出が可能になるが、該構成は、特に限定されるものではない。少なくとも、ハイパス特性及びローパス特性を有するフィルタと、非反転増幅部又は反転増幅部とを組み合わせた回路で構成されていれば良い。
Note that the
ピークホールド回路253は、残留振動波形の振幅値のピーク値を認識・抽出し、該ピーク値で固定する(図12に示す実線参照)。ピークホールド回路253において、抵抗R6及びコンデンサC3の放電時間は、残留振動周期の1/2以下となるように、設定されることが好ましい。ピークホールド回路253のリセットは、減衰振動波形の立ち上がりが基準電圧Vrefとクロスするタイミングで、制御部211がリセット信号を、スイッチング素子SW1へと出力することにより行われる。リセットタイミングは、ピークホールド回路253が、減衰振動波形の振幅値を認識できるタイミングであれば良く、リセットタイミングを、比較部(図示せず)により検出することも可能である。なお、ピークホールド回路253の構成は、図11に示す構成に限定されるものではなく、少なくとも、残留振動波形の振幅値のピーク値を固定可能な回路で構成されていれば良い。
The
本実施の形態に係る液滴吐出装置は、図11のように、汎用オペアンプ、受動素子、及びスイッチ等の簡易な回路(残留振動検知部)により、インク液滴吐出後の、圧力室内のインクに発生する残留振動を検知する。そして、該装置は、制御部により、残留振動の減衰比に基づいて、吐出異常が発生しているか否か(吐出異常の有無)を正確に判定する。即ち、該装置は、簡易な回路、簡易な制御で、吐出異常を判定することができるため、該装置が搭載されるインクジェット記録装置は、コストが抑えられる。 As shown in FIG. 11, the droplet discharge device according to the present embodiment uses a simple circuit (residual vibration detection unit) such as a general-purpose operational amplifier, a passive element, and a switch to discharge ink in the pressure chamber after ink droplet discharge. Detects residual vibration generated in In the apparatus, the control unit accurately determines whether or not a discharge abnormality has occurred (presence or absence of discharge abnormality) based on the damping ratio of the residual vibration. That is, since the apparatus can determine an ejection abnormality with a simple circuit and simple control, the cost of an inkjet recording apparatus equipped with the apparatus can be reduced.
図12に、図11に示す回路を用いて、フィルタ処理が施され、増幅された波形(点線で示す)と、振幅値のピーク値で固定された波形(実線で示す)の一例を示す。 FIG. 12 shows an example of a waveform (shown by a dotted line) that has been filtered and amplified using the circuit shown in FIG. 11 and a waveform (shown by a solid line) that is fixed at the peak value of the amplitude value.
振幅値は、5箇所のピーク値で固定され、それぞれ、第1半波の振幅値を振幅値1、第2半波の振幅値を振幅値2、第3半波の振幅値を振幅値3、第4半波の振幅値を振幅値4、第5半波の振幅値を振幅値5とする。基準電圧Vrefより下側に見られる急峻な波形は、コンデンサC3を瞬時に放電したことによるアンダーシュートである。
The amplitude values are fixed at five peak values. The amplitude value of the first half wave is
減衰比ζは、振幅値1〜5の中で、少なくとも2つの振幅値を制御部211により選択し、式(3)及び式(4)を用いて、算出することができる。図12では、上下振幅の上側の振幅値1から振幅値5までを検知した場合の波形を示しているため、4周期分を平均化した減衰比ζを算出することができるが、上下振幅の下側の振幅値を検知して、減衰比ζを算出することも可能である。減衰比ζの算出に、上下振幅の上側の振幅値を利用する場合、波形処理回路250には、増幅回路を適用すれば良く、減衰比ζの算出に、上下振幅の上側の振幅値を利用する場合、波形処理回路250には、反転増幅回路を適用すれば良い。
The attenuation ratio ζ can be calculated using the equations (3) and (4) by selecting at least two amplitude values among the
なお、制御部211は、振幅値の選択を適切に行うことで、減衰比ζの算出精度を高めることが可能である。例えば、制御部211は、切替手段のバラつきの影響を受けやすい振幅値1を除いて、振幅値2、振幅値3、振幅値4、振幅値5の中から算出に用いる振幅値を選択しても良い。又、例えば、制御部211は、検知誤差が大きくなり易い最も小さな振幅値(例えば、振幅値5)を除いて、振幅値1、振幅値2、振幅値3、振幅値4の中から算出に用いる振幅値を選択しても良い。又、例えば、制御部211は、振幅値1及び振幅値5の両方を除いて、振幅値2、振幅値3、振幅値4の中から算出に用いる振幅値を選択しても良い。又、外乱影響やノイズが大きい半波を除いた周期分を平均化した減衰比ζを算出しても良い。
Note that the
図13は、減衰比ζと温度との相関図である。図13は減衰比ζと温度との相関図で、実験値から求まる。サーミスタ227(図10参照)等の温度センサを用いてヘッドの周囲温度を認識する。 FIG. 13 is a correlation diagram between the damping ratio ζ and the temperature. FIG. 13 is a correlation diagram between the damping ratio ζ and temperature, and is obtained from experimental values. The ambient temperature of the head is recognized using a temperature sensor such as a thermistor 227 (see FIG. 10).
制御部211が温度Tx(xは自然数)毎に設定された駆動波形データを駆動波形生成部212に出力する。
The
仮に、周囲温度Txに対応する駆動波形を印加した後に算出された減衰比をζdetとすると、図13のようにノズルの状態が正常ならば、理想的には、ζdet=ζxとなる。 If the attenuation ratio calculated after applying the drive waveform corresponding to the ambient temperature Tx is ζdet, if the nozzle state is normal as shown in FIG. 13, ideally ζdet = ζx.
また、正常にインクを吐出できる温度範囲は決まっており、正常にインクを吐出できる最小の温度をTmin、最大の温度をTmaxとした場合の減衰比はζmin、ζMaxとなる。 Further, the temperature range in which ink can be normally ejected is determined, and the attenuation ratio is ζmin and ζMax when the minimum temperature at which ink can be ejected normally is Tmin and the maximum temperature is Tmax.
ノズルの状態が正常で無いとき、すなわちノズルが異常状態のときは、算出された減衰比ζは、図13の減衰比と温度の相関図上である、ζminからζmaxの範囲内にない。 When the state of the nozzle is not normal, that is, when the nozzle is in an abnormal state, the calculated attenuation ratio ζ is not within the range of ζmin to ζmax on the correlation diagram of the attenuation ratio and temperature in FIG.
即ち、制御部211は、残留振動波形の減衰比が所定範囲より大きい場合、何らかの吐出異常が発生していると判定できる。従って、制御部211は、減衰振動の減衰比が所定範囲を満たすか否かに基づいて、インクジェット記録ヘッドに吐出異常が発生しているか否かを判定できるため、減衰振動の減衰比は、インクジェット記録ヘッドの吐出性能と相関関係にあることがわかる。
That is, the
本明細書において、「正常吐出状態」とは、ノズルからインク液滴が正常に吐出している状態を指し、「異常吐出状態」とは、ノズルからインク液滴が吐出していない(不吐出)状態、ノズルから適正量のインク液滴が吐出していない状態、インク液滴が適正な位置に着弾していない状態、等を指すものとする。 In this specification, “normal ejection state” refers to a state where ink droplets are ejected normally from nozzles, and “abnormal ejection state” refers to the case where ink droplets are not ejected from nozzles (non-ejection). ) State, a state where an appropriate amount of ink droplets are not ejected from the nozzles, a state where ink droplets are not landed at appropriate positions, and the like.
ここで、ヘッドの吐出異常について説明する。印刷中において、圧力室内のインクは、ノズルの開口部を介して外気に触れているため、周囲温湿度の変化、連続駆動による自己発熱、等の影響で、溶媒が蒸発し、粘度が増大してしまう。また、圧力室内へ気泡が混入する、ノズル表面へ紙粉が付着する、ノズル付近に液溜りが発生する、等の不具合が生じることがある。この結果、インクの吐出速度がノズル毎に変動し、濃度ムラやスジ、色変化といった異常画像を引き起こす問題がある。更には、インクの増粘が進むと、増粘インクがノズルに詰まり(吐出不良)、画像形成領域にドット抜け(画素の欠損)が生じてしまうという問題もある。従って、ヘッドの吐出異常を正確に検出し、液滴吐出装置に、適切な維持・回復動作を、施すことが必要になる。 Here, the ejection failure of the head will be described. During printing, since the ink in the pressure chamber is in contact with the outside air through the nozzle openings, the solvent evaporates and the viscosity increases due to the influence of changes in ambient temperature and humidity, self-heating due to continuous driving, etc. End up. In addition, there may be problems such as bubbles mixed into the pressure chamber, paper dust adhering to the nozzle surface, and liquid accumulation near the nozzle. As a result, there is a problem in that the ink ejection speed varies from nozzle to nozzle, causing abnormal images such as density unevenness, streaks, and color changes. Further, as the ink viscosity increases, there is a problem that the thick ink becomes clogged in the nozzles (ejection failure) and dot missing (pixel loss) occurs in the image forming area. Therefore, it is necessary to accurately detect the ejection failure of the head and perform an appropriate maintenance / recovery operation on the droplet ejection device.
図13の減衰比の範囲を利用して、ノズルの状態(吐出異常かどうか)を判定する場合について下記説明する。 A case where the state of the nozzle (whether ejection is abnormal) is determined using the range of the attenuation ratio in FIG. 13 will be described below.
<制御フローチャート>
図14は、本発明の第1の実施形態に於けるノズルの残留振動を判定して異常状態を回復する方法のフローチャートである。図14に示す制御フローチャートは、制御プログラムに従って、例えば、制御部211によって実行される。
<Control flow chart>
FIG. 14 is a flowchart of a method for determining the residual vibration of the nozzle and recovering the abnormal state according to the first embodiment of the present invention. The control flowchart shown in FIG. 14 is executed by the
ステップS1において、まず残留振動を検知するノズルの順番を決める。 In step S1, the order of nozzles for detecting residual vibration is first determined.
ステップS2において、制御部211は、印刷動作を開始する。
In step S2, the
ステップS3において、制御部211は、サーミスタ227で検知した周囲温度Tx(サーミスタ温度)に応じて駆動波形データを設定する。
In step S <b> 3, the
ステップS4において、制御部211は、サーミスタ温度Tx用の駆動波形(例えば、駆動電圧波形)を、インクジェット記録ヘッド220に印加する。
In step S <b> 4, the
ステップS5において、制御部211は、圧電素子駆動IC37を監視し、圧電素子駆動IC37がOFFしたか否かを判定する。圧電素子駆動IC37がOFFしたと判定される場合(Yes)、制御部211は、ステップS6の処理へ進む。圧電素子駆動IC37がOFFしていないと判定される場合(No)、制御部211は、圧電素子駆動IC37の監視を継続する(再びステップS5の処理を行う)。
In step S5, the
ステップS6において、制御部211(検知順割り当て手段218)からの駆動波形は、順次検知ノズルデータD、及び、イネーブル信号Eによって指定されたノズルついて、切替手段241を用いて、検出する圧電素子35と波形処理回路250とを接続する。
In step S6, the drive waveform from the control unit 211 (detection order assigning means 218) is detected using the switching means 241 for the nozzles designated by the sequential detection nozzle data D and the enable signal E. And the
ステップS7において、制御部211は、残留振動検知による検知結果(振幅値)から減衰比ζdetを算出する。
In step S7, the
ステップS8において、制御部211は、減衰比ζdetが、減衰比ζdetが、温度―減衰比ルックアップテーブルを参照して、ζmin≦ζdet≦ζmaxを満たすか否かを判定する。
In step S8, the
ここで、減衰比ζのζminとζMaxの範囲を定める温度TminとTMaxは固定温度ではなく、各状況に応じて可変できるものとするのが望ましい。 Here, it is desirable that the temperatures Tmin and TMax that define the range of the damping ratio ζmin and ζMax are not fixed temperatures but can be varied according to each situation.
減衰比ζdetが、ζmin≦ζdet≦ζmaxを満たすと判定される場合(Yes)、制御部211は、ステップS9の処理を行う。減衰比ζdetが、ζdet≦ζmaxを満たさないと判定される場合(No)、制御部211は、ステップS10の処理を行う。
When it is determined that the damping ratio ζdet satisfies ζmin ≦ ζdet ≦ ζmax (Yes), the
S8で減衰比ζdetが、ζmax以下であると判定される場合(Yes)、ステップS9において、制御部211は、正常吐出状態であると判定し、減衰比ζdetに対応するサーミスタ温度Tx用の駆動波形を、インクジェット記録ヘッド220に印加する(再びステップS3の処理を行う)。
When it is determined in S8 that the damping ratio ζdet is equal to or less than ζmax (Yes), in step S9, the
S8で減衰比ζdetが、ζmaxよりも大きいと判定される場合(No)、ステップS10において、制御部211は、異常状態であると判定する。
When it is determined in S8 that the damping ratio ζdet is larger than ζmax (No), in step S10, the
ステップS11において、そして、判定部211Cは、吐出異常をユーザーに通知して、印刷を継続するか否かをユーザーに確認し、印刷を継続するか否かを判定する(S16)。
In step S11, the
印刷を継続する場合(Yes、S16)、ステップS17において、判定部211Cは、吐出異常が発生していると判定されたページを記憶させる。
When printing is continued (Yes, S16), in step S17, the
そして、何らかの異常が発生したページから、減衰比ζdetに対応するサーミスタ温度Tx用の駆動波形を、インクジェット記録ヘッド220に印加し(再びステップS2の処理を行う)、印刷を再開する。これにより、例えば、全ての印刷が終了した後、吐出異常が発生していると判定されたページには、異常画像が印刷されている可能性があるとして、印刷完成物から省くことが可能になる。
Then, a drive waveform for the thermistor temperature Tx corresponding to the attenuation ratio ζdet is applied to the ink
印刷を継続しない場合(No、S11)、ステップS13において、制御部211は、印刷動作を停止する。
When printing is not continued (No, S11), in step S13, the
そして、ステップS19において、制御部211は、維持・回復手段(ノズル回復手段)114を必要に応じて用いて、維持回復動作を実施した後、印刷(制御フロー)を終了する(END)。
In step S19, the
なお、ここで実施する維持回復動作として、例えば、フラッシング動作、ワイピンク動作、吸引動作等を施す。 Note that, as the maintenance / recovery operation performed here, for example, a flushing operation, a wiped pink operation, a suction operation, or the like is performed.
例えば、フラッシング動作(空吐出動作)は、維持回復手段114を用いず、通常の駆動波形よりも大きい駆動波形を、インクジェット記録ヘッドモジュール200の圧電素子へ印加する。この動作により、粘度が増大したインクをノズル20から排出させることができる。
For example, the flushing operation (empty ejection operation) does not use the maintenance / recovery means 114, and applies a drive waveform larger than the normal drive waveform to the piezoelectric element of the inkjet
ワイピング動作は、維持回復手段114に設けられるワイパーにより、ノズル20表面に付着した異物(液溜り、紙粉等)を除去する動作である。この動作により、ノズル吸引動作は、維持回復手段114に設けられるノズルキャップ、チューブ、チューブポンプ、及び排インクカートリッジ等を用いることにより、圧力室内27のインクを、ノズルキャップを介して吸引し、チューブを介して排インクカートリッジへと排出する動作である。この動作により、圧力室27内に混入した気体を排出するとともに、粘度が増大したインクをノズル20から排出させることができる。
The wiping operation is an operation of removing foreign matters (liquid reservoir, paper dust, etc.) adhering to the surface of the
上述の制御により、制御部211は、吐出異常の有無を正確に判定し、ノズルの状態に応じて、液滴吐出装置に適切な維持・回復動作を施せる。又、制御部211は、減衰振動の減衰比ζdetに基づき吐出異常の有無を判定するという簡易な制御を行うため、複雑な制御に伴う煩雑な回路を必要としない。
With the above-described control, the
図15は、本発明の一実施形態に於ける、残留振動を検知するノズルの順番を決める方法を示した説明図である。ここで、図14の(S1)において、残留振動を検出するノズルの順番を決めるための条件、及び方法を以下に説明する。 FIG. 15 is an explanatory diagram showing a method for determining the order of nozzles for detecting residual vibration in an embodiment of the present invention. Here, the conditions and method for determining the order of nozzles for detecting residual vibration in (S1) of FIG. 14 will be described below.
図15(a)は1200個のノズルから構成されたヘッドを示したものであり、ノズルNOは、左下からA1、A2・・・、A600とし、左上からB1、B2・・・、B600とする。また、ドットを形成するノズルの並びは、A1、B1、A2、B2・・・、A600、B600とする。 FIG. 15A shows a head composed of 1200 nozzles, and the nozzles NO are A1, A2,..., A600 from the lower left and B1, B2,. . In addition, the arrangement of nozzles for forming dots is A1, B1, A2, B2,..., A600, B600.
本実施例では、1個の検知回路(残留振動検知部240)で1200個のノズルのうちいずれか1個のノズルを選択して、印刷ページ毎に非印刷領域を使って残留振動を検出する。検知するノズルの優先度を決めるためにランク分けをする。 In this embodiment, one of the 1200 nozzles is selected by one detection circuit (residual vibration detection unit 240), and residual vibration is detected using a non-printing area for each print page. . Rank is used to determine the priority of nozzles to be detected.
((ランク分け例1))
まず、ランク分け手段217は、ログ情報の中で過去に吐出異常が発生したノズル番号(No.)を記憶した検出記憶手段214(メモリエリア)にアクセスし、過去に異常があったノズルを抽出する。異常検知履歴のあるノズルは吐出異常が再発する可能性があるため、たとえば、図15(c)のようにノズルA1、A4がこれに該当する場合、最も優先度が高いランク1に設定する。
((Ranking example 1))
First, the
このように設定することで、吐出異常が起こりやすいノズルの優先度を高くすることができる。 By setting in this way, it is possible to increase the priority of nozzles that are likely to cause ejection abnormalities.
((ランク分け例2))
次に、操作パネル121上でユーザーが異常画像をチェックしたい範囲を設定した場合、その範囲を印字するノズルについても優先して検知する必要がある。例えば、図15(c)のようにノズルA8、B8、A9、B9をユーザーが優先と指定した場合、ユーザー入力情報記憶手段216に記憶されたユーザーが指定した検査範囲に応じて、ランク分け手段217は、次に優先度が高いランク2に設定する。
((Ranking example 2))
Next, when the user sets a range in which an abnormal image is to be checked on the
このように設定することで、ユーザーが画質を確認したい希望の検査範囲を反映してノズルの優先度を設定することができる。 By setting in this way, the priority of the nozzle can be set reflecting the desired inspection range where the user wants to check the image quality.
((ランク分け例3))
図15(b)に印字データを基に、ノズル毎に検知する順番をランク分けする方法例を示す。印字データには、吐出回数、ドットサイズを含む。
((Ranking example 3))
FIG. 15B shows an example of a method of ranking the detection order for each nozzle based on the print data. The print data includes the number of ejections and the dot size.
吐出回数が多いノズルの方が、吐出回数が少ないノズルよりも印刷品質への影響が大きい。よって、ランク分け手段217はまず、1ページでの吐出回数に閾値を設けて、閾値よりも吐出回数が多いノズルのみをランク分けする。
A nozzle with a large number of ejections has a greater effect on print quality than a nozzle with a small number of ejections. Therefore, the
また、ドットサイズが大きいほうが印刷品質への影響が大きい。そのため、例えば、ドットサイズ=大を印字する回数が閾値よりも小さいノズルB8は、優先度が低いランク6とし、ドットサイズ=大を印字する回数が閾値よりも多いノズルについて、さらに印刷データによりランク分けする。 Also, the larger the dot size, the greater the effect on print quality. Therefore, for example, the nozzle B8 in which the number of times that the dot size = large is printed is smaller than the threshold is set to rank 6 with a low priority, and the nozzle in which the number of times that the dot size = large is printed is greater than the threshold is further ranked by the print data. Divide.
例えば、ノズルB7とノズルA8のように、隣接ドットを吐出する場合は、いずれか一方のノズルが吐出しなくなっても、他のノズルが印字できれば印刷品質への影響は現れにくい。そのため、次に優先度が低いランク5とする。
For example, in the case of ejecting adjacent dots like the nozzle B7 and the nozzle A8, even if any one of the nozzles does not eject, if the other nozzles can perform printing, the influence on the print quality hardly appears. Therefore,
また、ノズルA4、ノズルA5、ノズルA6のように、隣接ノズルを吐出する場合も、いずれかのノズルが吐出しなくなっても、印刷品質への影響は現れにくいため、ノズルB7、ノズルA8の次に優先度が低いランク4とする。
In addition, when adjacent nozzles are discharged, such as nozzle A4, nozzle A5, and nozzle A6, even if one of the nozzles is not discharged, the influence on the print quality is unlikely to appear.
ノズルA2のように1ノズルのみ単独でドットを形成するノズルは、隣接するドット、および隣接するノズルを吐出する場合に比べて吐出異常時に印刷品質への影響が大きい。そのため、ノズルA4、ノズルA5、ノズルA6よりも優先度が高いランク3にランク分けする。
A nozzle that forms dots by only one nozzle, such as nozzle A2, has a greater influence on print quality when there is a discharge abnormality than when discharging adjacent dots and adjacent nozzles. For this reason,
このように設定することで、印刷品質に影響があるノズルの吐出状態を優先して検知できる。 By setting in this way, it is possible to preferentially detect the ejection state of nozzles that have an influence on print quality.
((順序設定例))
図15(c)に、ノズル毎に点数を付けて検知する順番を決める方法例を示す。
本実施例では、ランク1に該当する場合は200点、ランク2に該当する場合は100点、ランク3に該当する場合は、該当するページ数×5点、ランク4に該当する場合は、該当するページ数×3点、ランク5に該当する場合は、該当するページ数×2点、ランク6に該当する場合は、該当するページ数×1点としているが、配点方法はこの限りではない。
((Order setting example))
FIG. 15C shows an example of a method for determining the order of detection by assigning a score to each nozzle.
In this embodiment, 200 points are applicable to rank 1, 100 points are applicable to rank 2, 5 pages are applicable to rank 3, and 5 items are applicable to rank 4. The number of pages to be multiplied by 3 points, when the rank is 5, the corresponding number of pages is 2 points, and when the rank is 6, the number of corresponding pages is 1 point, but the scoring method is not limited to this.
このようにしてノズル毎に1ジョブの合計点数を算出し、合計点数が高いノズルから検知する順番を決める。図15(c)の場合、最も点数が高いノズルA4の検出順を1番目とし、次に点数が高いノズルA1の検出順を2番目とする。 In this way, the total score of one job is calculated for each nozzle, and the order of detection from the nozzle having the highest total score is determined. In the case of FIG. 15C, the detection order of the nozzle A4 with the highest score is the first, and the detection order of the nozzle A1 with the next highest score is the second.
ここでは、過去に検知したノズルNOの順は、A1が最も旧く、次いでB1→A2→B2・・・A600→B600の順に検知したものとする。図15(c)の場合、ノズルA9とB9は同じ点数であるため、過去の検知履歴が旧いノズルA9の検出順を先にする。 Here, in the order of the nozzle numbers detected in the past, A1 is the oldest, and then B1 → A2 → B2... A600 → B600. In the case of FIG. 15C, since the nozzles A9 and B9 have the same score, the detection order of the nozzle A9 having the oldest detection history is first.
このようにして、ノズル毎に異常を検知する優先度を、優先条件(検査履歴ログ情報、印字データ、ユーザー指定の検出範囲)毎に点数を付け、点数が高いノズルから順に検知する。よって、吐出異常があった場合に異常画像となりやすいノズルを特定し、優先して検知することが可能である。 In this way, the priority for detecting an abnormality for each nozzle is assigned a score for each priority condition (inspection history log information, print data, user-specified detection range), and the nozzles are detected in order from the nozzle with the highest score. Therefore, it is possible to identify and preferentially detect a nozzle that is likely to become an abnormal image when there is a discharge abnormality.
なお、上記点数付け方法は一例を示したものであり、ランク毎の配点ウェィトは任意に設定可能である。 Note that the scoring method is an example, and the score weight for each rank can be set arbitrarily.
また、1ページ毎に合計点数を算出して、合計点数が最も高いノズルを検知することや、合計点数によって検知する頻度を変えることによっても同様に吐出異常があった場合に異常画像となりやすいノズルを特定し、優先して検知することが可能である。 In addition, by calculating the total score for each page and detecting the nozzle with the highest total score, or by changing the detection frequency according to the total score, nozzles that are likely to become abnormal images in the same way It is possible to identify and prioritize detection.
図16は、図15(a)〜(c)に示す制御例を用いた、残留振動を検知するノズルの順番を決める方法を示したフローチャートである。 FIG. 16 is a flowchart showing a method for determining the order of nozzles for detecting residual vibration, using the control examples shown in FIGS.
図14の(S1)において、残留振動を検出するノズルの順番を決めるためのフローチャートを以下に説明する。 A flowchart for determining the order of nozzles for detecting residual vibration in (S1) of FIG. 14 will be described below.
まず、ログ情報の中で過去に吐出異常が発生したノズル番号を記憶した検出記憶手段214(メモリエリア)にアクセスする(S101)。 First, access is made to the detection storage means 214 (memory area) in which the nozzle number in which discharge abnormality has occurred in the past in the log information is stored (S101).
そして、過去に異常を検知したノズルがあるかどうか判定する(S102)。異常検知履歴のあるノズルは吐出異常が再発する可能性があるため、たとえば、図15(c)のようにノズルA1、A4がこれに該当する場合、最も優先度が高いランク1に設定する(S103)。 Then, it is determined whether there is a nozzle that has detected an abnormality in the past (S102). Since a nozzle having an abnormality detection history may cause a discharge abnormality to reoccur, for example, when nozzles A1 and A4 correspond to this as shown in FIG. 15C, the highest priority is set to rank 1 ( S103).
この設定により、吐出異常をおこす可能性が高いノズルを優先して残留振動を検知することで、効率よくノズルの吐出状態を検知し、異常回復処理を実施できるため、画質劣化を抑制することができる。 With this setting, priority is given to nozzles that are likely to cause ejection abnormalities, and residual vibration is detected, so that the nozzle ejection state can be detected efficiently and abnormality recovery processing can be performed. it can.
次に、ユーザーが指定したノズルの検査範囲を記憶したユーザー入力情報記憶手段216からの情報を取り込む(S104)。
Next, the information from the user input
ユーザーが異常をチェックするために指定した検査範囲で、印字するノズルがあるかどうか判定する(S105)。 It is determined whether or not there is a nozzle for printing within the inspection range designated by the user to check for anomalies (S105).
例えば、図15(c)のようにノズルA8、B8、A9がこれに該当する場合、次に優先度が高いランク2に設定する(S106)。
For example, when nozzles A8, B8, and A9 correspond to this as shown in FIG. 15C,
これらの処理が終わると、次に印刷データを取り込み(S107)、1ページ目から印字データ処理を開始する(S108)。 When these processes are completed, the print data is then fetched (S107), and the print data process is started from the first page (S108).
まず、印字データ処理において、吐出回数が閾値よりも多いノズルがあるかどうか判定する(S109)。 First, in the print data processing, it is determined whether there is a nozzle whose number of ejections is greater than a threshold value (S109).
該当ノズルがある場合は、次にドットサイズ=大を吐出する回数が閾値よりも多いかどうか判定する(S110)。 If there is a corresponding nozzle, it is determined whether or not the number of times that the next dot size = large is ejected is greater than the threshold (S110).
ドットサイズ=大を吐出する回数が閾値よりも小さい場合は、該当ノズルをランク6に設定する(S111)。 If the number of times that the dot size = large is ejected is smaller than the threshold, the corresponding nozzle is set to rank 6 (S111).
ドットサイズ=大を吐出する回数が閾値よりも多いノズルについて、隣接ドットを吐出しないかどうか判定する(S112)。 It is determined whether or not adjacent dots are not ejected for nozzles whose dot size = large is ejected more than a threshold value (S112).
隣接ドットを吐出する場合は、該当ノズルをランク5に設定する(S113)。 When ejecting adjacent dots, the corresponding nozzle is set to rank 5 (S113).
隣接ドットを吐出しない場合は、次に隣接ノズルを吐出しないかどうか判定する(S114)。 If the adjacent dots are not ejected, it is next determined whether or not the adjacent nozzles are not ejected (S114).
隣接ノズルを吐出する場合は、該当ノズルをランク4に設定する(S115)。 When the adjacent nozzle is discharged, the corresponding nozzle is set to rank 4 (S115).
隣接ノズルを吐出しない場合は、該当ノズルをランク3に設定する(S116)。 When the adjacent nozzle is not discharged, the corresponding nozzle is set to rank 3 (S116).
このように設定することで、吐出異常を起こしたときに異常画像になりやすいノズルを優先して残留振動を検知することで、効率よくノズルの吐出状態を検知し、異常検知時に異常回復処理を実行できるため、画質劣化を抑制することができる。 By setting in this way, priority is given to nozzles that tend to be abnormal images when a discharge abnormality occurs, and residual vibration is detected, so that the nozzle discharge state is efficiently detected, and abnormality recovery processing is performed when an abnormality is detected. Since it can be executed, image quality degradation can be suppressed.
そして、1ジョブの印字データ処理が終了しランク分けが完了したかどうかを判定する(S117)。終了していない場合は、次のページに進み(S118)、印字データ処理開始処理(S108)に戻る。 Then, it is determined whether the print data processing for one job is completed and the ranking is completed (S117). If not completed, the process proceeds to the next page (S118) and returns to the print data process start process (S108).
1ジョブの印字データ処理が終了すると、ランク毎に配点を決め、各ノズルを点数付ける(S119)。このように点数付けを行うことで、優先度のウエイトを任意に変更することができる。 When the print data processing for one job is completed, a score is determined for each rank, and each nozzle is scored (S119). By performing scoring in this way, the priority weight can be arbitrarily changed.
S119で点数付けされた点数の高いノズルから検知する順番を決める(S120)。また、同じランクのノズルが複数あるかどうか判定する(S121)。 The order in which detection is performed from the nozzle with the high score assigned in S119 is determined (S120). Further, it is determined whether there are a plurality of nozzles of the same rank (S121).
同じランクのノズルが複数ある場合は、検知履歴が最も古いノズルのランクが上になるように順番を決める(S122)。 If there are a plurality of nozzles of the same rank, the order is determined so that the rank of the nozzle with the oldest detection history is higher (S122).
さらに、どのランクにも該当しないノズルがあるかどうかを判定する(S123)。たとえば、図15(c)のノズルB1やB2のように、どのランクにも該当しないノズルがある場合には、任意の周期で検知履歴からが最も古い(履歴から時間が経過している)ノズルB1、B2の順に検知する(S124)。 Further, it is determined whether there is a nozzle that does not correspond to any rank (S123). For example, when there is a nozzle that does not correspond to any rank, such as the nozzles B1 and B2 in FIG. 15C, the nozzle that is the oldest from the detection history (the time has elapsed from the history) in any cycle. Detection is performed in the order of B1 and B2 (S124).
こうして、すべてのノズルについて検知する順番決めが完了すると、図14の印刷開始処理(S2)に進み、印刷動作、及び、残留振動検知動作を行う。 Thus, when the order of detection for all the nozzles is completed, the process proceeds to the printing start process (S2) in FIG. 14, and the printing operation and the residual vibration detection operation are performed.
この処理により、吐出異常及び異常画像の起こりやすさを考慮して、ノズルの優先度を設定することができるため、効率よくノズルの吐出状態を検知することが可能になる。したがって、効率よく異常検知時の異常回復処理を実行し、画質劣化を抑制することができる。 With this process, the priority of the nozzles can be set in consideration of the likelihood of ejection abnormalities and abnormal images, so that the ejection state of the nozzles can be detected efficiently. Therefore, it is possible to efficiently execute the abnormality recovery process at the time of abnormality detection and suppress deterioration in image quality.
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the specific embodiment, and within the scope of the gist of the embodiment of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible.
20 ノズル
27 圧力室
30 振動板(振動板)
35 圧電素子
100 インクジェット記録装置(画像形成装置)
120 上位コントローラ(制御部)
121 操作パネル(ユーザーインターフェース)
114 維持回復手段(ノズル回復手段)
200 インクジェット記録ヘッドモジュール(液滴吐出装置)
211 制御部
211A 駆動制御部
211B 演算部
211C 判定部(状態判定手段)
212 駆動波形生成部(生成部)
213 減衰比データ記憶手段
214 検出結果記憶手段
215 印字データ記憶手段
216 ユーザー入力情報記憶手段
217 ランク分け手段(設定手段)
218 検知順割り当て手段(選択手段)
227 温度検知手段
240 残留振動検知部
20
35
120 Host controller (control unit)
121 Operation panel (user interface)
114 Maintenance recovery means (nozzle recovery means)
200 Inkjet recording head module (droplet ejection device)
211
212 Drive waveform generator (generator)
213 Attenuation ratio data storage means 214 Detection result storage means 215 Print data storage means 216 User input information storage means 217 Ranking means (setting means)
218 Detection order assignment means (selection means)
227
Claims (10)
前記複数のノズルに夫々連通し、液体を収容する複数の圧力室と、
前記複数のノズルに夫々対応して設けられ、前記複数の圧力室を夫々加圧する複数の圧電素子と、
前記圧電素子を駆動する駆動波形を生成する駆動波形生成部と、
前記圧電素子を駆動後に前記圧力室内に発生する残留振動を検出する、前記複数のノズルに対して共通に設けられる残留振動検知部と、
前記検出した残留振動に基づいてノズルの状態を判定し、吐出異常と判定する場合は前記ノズルの回復動作を指示する、状態判定手段と、
吐出異常と判定し回復動作を指示したノズルを異常検知として、検知履歴を示すログ情報を記憶する記憶手段と、
前記検知履歴を示すログ情報及び印字データを基に、残留振動を検知する優先度を、前記複数のノズルのノズル毎に設定する設定手段と、
前記設定された優先度に応じて、前記複数のノズルから、残留振動を検知する対象となるノズルを選択する選択手段と、を備えており、
前記残留振動検知部は、前記優先度に基づいて選択された、前記複数のノズルの残留振動を検知する、
液滴吐出装置。 Multiple nozzles,
A plurality of pressure chambers respectively communicating with the plurality of nozzles and containing a liquid;
A plurality of piezoelectric elements provided corresponding to the plurality of nozzles, respectively, for pressurizing the plurality of pressure chambers;
A drive waveform generator for generating a drive waveform for driving the piezoelectric element;
A residual vibration detection unit provided in common to the plurality of nozzles for detecting residual vibration generated in the pressure chamber after driving the piezoelectric element;
A state determination unit that determines a state of the nozzle based on the detected residual vibration, and instructs a recovery operation of the nozzle when determining a discharge abnormality;
Storage means for storing log information indicating a detection history as an abnormality detection for a nozzle that has been determined to be an abnormal discharge and instructed a recovery operation;
Setting means for setting a priority for detecting residual vibration for each nozzle of the plurality of nozzles based on log information indicating the detection history and print data;
Selecting means for selecting, from the plurality of nozzles, nozzles to be subjected to residual vibration according to the set priority,
The residual vibration detection unit detects residual vibrations of the plurality of nozzles selected based on the priority;
Droplet discharge device.
請求項1項に記載の液滴吐出装置。 The setting means, based on the log information of the detection history, to increase the priority of the nozzle having an abnormality detection history that has detected a discharge abnormality,
The droplet discharge device according to claim 1.
請求項1又2に記載の液滴吐出装置。 The setting means sets a high priority for nozzles having a number of ejections per page greater than a threshold based on the print data;
The droplet discharge device according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。 The setting means sets a high priority for nozzles having a large number of ejections of droplets having a large dot size, based on the print data;
The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から3のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。 The setting means sets a high priority for nozzles that do not eject dots from adjacent nozzles based on the print data.
The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から5のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。 The inspection range can be designated from the outside, and the setting means receives information on the designated inspection range, and sets a high priority for the nozzle corresponding to the designated inspection range.
The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 5.
前記残留振動検知部は、合計点数が高いノズルから順に残留振動の検知を実行する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。 The setting means gives a score for each priority condition to be detected,
The residual vibration detection unit detects residual vibration in order from the nozzle having the highest total score.
The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 6.
残留振動を検知した結果が異常である場合に、該当するノズルを回復する回復手段と、を備えている、
画像形成装置。 The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 7,
A recovery means for recovering the corresponding nozzle when the result of detecting the residual vibration is abnormal,
Image forming apparatus.
前記液滴吐出装置の前記設定手段は、前記操作部から指定された前記検査範囲を受け取り、前記検査範囲に対応するノズルの優先度を高く設定する、
請求項8項に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus includes an operation unit that can specify an inspection range,
The setting unit of the droplet discharge device receives the inspection range designated from the operation unit, and sets a high priority of nozzles corresponding to the inspection range;
The image forming apparatus according to claim 8.
検出した残留振動に基づいてノズルの状態を判定するステップと、
吐出異常と判定し回復動作を指示したノズルを異常検知として検知履歴を示すログ情報を記憶するステップと、
前記検知履歴を示すログ情報及び印字データを基に、残留振動を検知する優先度を、前記複数のノズルのノズル毎に設定するステップと、
前記設定された優先度に応じて、前記複数のノズルから、残留振動を検知する対象となるノズルを選択するステップと、
前記優先度に基づいて選択された、前記複数のノズルの残留振動を検知するステップと、を有する、
液滴吐出装置の吐出異常検知方法。 A discharge abnormality detection method for a droplet discharge device according to any one of claims 1 to 7,
Determining the state of the nozzle based on the detected residual vibration;
A step of storing log information indicating a detection history as an abnormality detection for a nozzle that has been determined to be abnormal for discharge and instructed a recovery operation;
Setting priority for detecting residual vibration for each nozzle of the plurality of nozzles based on log information indicating the detection history and print data;
Selecting a nozzle to be a target for detecting residual vibration from the plurality of nozzles according to the set priority;
Detecting residual vibrations of the plurality of nozzles selected based on the priority,
Discharge abnormality detection method for a droplet discharge device.
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