JP6836135B2 - 液体噴射装置 - Google Patents

液体噴射装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6836135B2
JP6836135B2 JP2016219655A JP2016219655A JP6836135B2 JP 6836135 B2 JP6836135 B2 JP 6836135B2 JP 2016219655 A JP2016219655 A JP 2016219655A JP 2016219655 A JP2016219655 A JP 2016219655A JP 6836135 B2 JP6836135 B2 JP 6836135B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
vibration
drive signal
adjustment
period
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016219655A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018075789A (ja
Inventor
俊也 福田
俊也 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2016219655A priority Critical patent/JP6836135B2/ja
Priority to US15/804,332 priority patent/US10160214B2/en
Publication of JP2018075789A publication Critical patent/JP2018075789A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6836135B2 publication Critical patent/JP6836135B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/165Preventing or detecting of nozzle clogging, e.g. cleaning, capping or moistening for nozzles
    • B41J2/16579Detection means therefor, e.g. for nozzle clogging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/0451Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits for detecting failure, e.g. clogging, malfunctioning actuator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/02Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet
    • B41J2/025Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet by vibration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04553Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits detecting ambient temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04581Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04588Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits using a specific waveform
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/19Ink jet characterised by ink handling for removing air bubbles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/20Ink jet characterised by ink handling for preventing or detecting contamination of compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/21Ink jet for multi-colour printing
    • B41J2/2132Print quality control characterised by dot disposition, e.g. for reducing white stripes or banding
    • B41J2/2142Detection of malfunctioning nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J19/00Character- or line-spacing mechanisms
    • B41J19/18Character-spacing or back-spacing mechanisms; Carriage return or release devices therefor
    • B41J19/66Carriage-release mechanisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J19/00Character- or line-spacing mechanisms
    • B41J19/18Character-spacing or back-spacing mechanisms; Carriage return or release devices therefor
    • B41J19/68Carriage-return mechanisms, e.g. manually actuated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements

Description

本発明は、インクジェット式記録装置などの液体噴射装置に関し、特に、ノズルに連通する空部の一部を区画する振動部を変形させることで当該空部内の液体に圧力変動を生じさせることによりノズルから液体を噴射させる液体噴射装置に関するものである。
液体噴射装置は、液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドのノズルから各種の液体を噴射(吐出)する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、インクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッドという)を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクをインク滴として噴射させて記録を行うインクジェット式記録装置(プリンター)等の画像記録装置を挙げることができる。また、この他、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタに用いられる色材、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイに用いられる有機材料、電極形成に用いられる電極材等、様々な種類の液体の噴射に液体噴射装置が用いられている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではR(Red)・G(Green)・B(Blue)の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
例えば、上記の液体噴射装置では、液体の増粘による目詰まりや流路内に存在する異物や気泡等の要因により液体噴射ヘッドのノズルから液体が正常に噴射されない場合、つまり、ノズルから噴射される液体の量や速度が本来目標とする値から変わってしまったり、最悪の場合にはノズルから液体が全く噴射されなかったりする場合があるため、全てのノズルから液体が正常に噴射されるか否かを検査する技術が提案されている。例えば、特許文献1には、圧電素子を駆動したときのキャビティ(空部あるいは圧力室)内の液体の残留振動に基づいてインクの噴射異常を検査する技術が開示されている。
特開2014−177127号公報
上記液体噴射ヘッドでは、ノズルが形成された基板やキャビティが形成された基板等の複数の構成部材が接着剤等により接合されて構成されている。このため、製造ばらつきによりキャビティと圧電素子の位置関係や各部の寸法が目標値と異なったり、基板間を接合している接着剤がキャビティにはみ出して当該キャビティを区画する可撓面に付着したりすることにより、圧電素子およびこれに対応する可撓面からなる振動部の振動周期が、設計上の目標値(リファレンス値)と異なる場合があった。その結果、検査精度が低下するおそれがあった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電素子を駆動させることで生じる残留振動に基づいて噴射異常を検査する構成において噴射異常の検出精度を向上させることが可能な液体噴射装置を提供することにある。
本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、複数の空部が形成された基板と、前記基板における前記空部の一部を区画する可撓面と、前記空部に対応して前記可撓面を挟んで反対側に設けられた圧電素子と、を有する液体噴射ヘッドと、
前記圧電素子を駆動したときに生じる振動による当該圧電素子の起電力に基づいて前記空部に連通するノズルからの液体の噴射について検査を行う検査機構と、
を備える液体噴射装置であって、
複数の前記空部に対応した複数の圧電素子のうちの検査対象の第1圧電素子に印加する第1駆動信号と、前記第1圧電素子とは異なる第2圧電素子に印加する第2駆動信号を発生する信号発生回路を備え、
前記第2駆動信号は、少なくとも前記第1駆動信号により前記第1圧電素子およびこれに対応する前記可撓面からなる第1振動部が駆動されたときの振動に基づき前記検査機構により検査が行われる検出期間において、前記第2圧電素子およびこれに対応する前記可撓面からなる第2振動部を変形させた状態を維持することを特徴とする。
本発明によれば、検出期間において第2振動部を変形させた状態とすることにより第1振動部の可撓面に付与される張力を変化させることができるので、第1振動部の振動周期を変化させることができる。したがって、例えば製造ばらつき等により、第1振動部の固有の振動周期が設計上の目標値(リファレンス振動周期)から異なる場合に、目標値に近づくように第2振動部により調整(補正)することが可能となる。これにより、噴射異常の検出精度を向上させることが可能となる。
また、上記構成において、前記第2駆動信号は、前記検出期間において一定の調整電圧に維持される構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、検出期間において第1振動部が振動している期間において第2振動部は振動することなく一定の形状が維持されるので、第1振動部の振動に第2振動部の振動が重畳して悪影響を及ぼすことが抑制される。
また、上記構成において、前記液体噴射ヘッドの温度を検出する温度検出機構を備え、
前記温度検出機構により検出される温度に応じて前記調整電圧が変化する構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、温度の変化に応じて第1振動部の振動周期がリファレンス振動周期から変化する場合においても、リファレンス振動周期に近づくように第2振動部により調整することが可能となる。
さらに、上記構成において、前記第2駆動信号は、異なる複数の調整電圧を有する構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、より適した調整電圧を容易に選択することが可能となる。
また、上記構成において、前記第2駆動信号は、前記検出期間の前に前記第1駆動信号により前記第1振動部が振動される振動発生期間において前記第2振動部を振動させて前記第1振動部の振動を増幅させる波形要素を発生する構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、第1振動部の振動を増幅させることができるので、噴射異常の検出精度をより向上させることが可能となる。
そして、上記構成において、前記第1振動部と前記第2振動部とは、前記空部を区画する壁を1つ隔てて互いに隣接している構成を採用することが望ましい。
これによれば、第2振動部の変形による第1振動部の可撓面に付与される張力をより効率よく変化させることができる。
液体噴射装置の一形態であるプリンターの構成を説明する斜視図である。 液体噴射ヘッドの一形態である記録ヘッドの構成を説明する断面図である。 プリンターの電気的な構成の一例を示すブロック図である。 駆動信号の構成を説明する波形図である。 検査処理について説明する記録ヘッドの模式図である。 検査処理について説明する記録ヘッドの模式図である。 検査処理について説明する記録ヘッドの模式図である。 第2の実施形態における駆動信号の構成を説明する波形図である。 第3の実施形態における駆動信号の構成を説明する波形図である。 第4の実施形態における検査処理について説明する模式図である。 第5の実施形態における検査処理について説明する模式図である。 第6の実施形態における検査処理について説明する模式図である。
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット記録ヘッド(以下、記録ヘッド2)を搭載したインクジェット式記録装置(以下、プリンター1)を例に挙げて説明する。
図1はプリンター1の構成を示す斜視図である。このプリンター1は、記録ヘッド2を搭載すると共に、インク(液体の一種)を貯留した液体供給源の一種であるインクカートリッジ3が着脱可能に取り付けられるキャリッジ4と、記録動作時の記録ヘッド2の下方に配設されたプラテン5と、キャリッジ4を記録紙6(記録媒体あるいは液体着弾対象の一種)の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構7と、主走査方向に交差(直交)する副走査方向に記録紙6を搬送する紙送り機構8と、を備えている。
キャリッジ4は、主走査方向に沿って設けられたガイドロッド9に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構7の作動により、当該ガイドロッド9に沿って主走査方向に往復移動するように構成されている。そして、プリンター1は、キャリッジ4における移動範囲の一端側(図中右側)に設けられた記録ヘッド2の待機位置であるホームポジションから反対側の他端側へ向けてキャリッジ4が移動する往動時と、他端側からホームポジション側にキャリッジ4が戻る復動時との双方向で記録紙6上に文字や画像等を記録する所謂双方向記録が可能に構成されている。なお、インクカートリッジ3がキャリッジ4ではなくプリンター1の本体側に配置され、このインクカートリッジ3内のインクがインク供給チューブを通じて記録ヘッド2側に供給される構成を採用することもできる。
図2は、記録ヘッド2の構成の一例を示す断面図である。なお、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。本実施形態における記録ヘッド2は、複数の基板、具体的には、ノズルプレート11、連通基板13、および、アクチュエーター基板12が、この順で積層されて互いに接着剤により接合されてユニット化されている。また、アクチュエーター基板12は、圧力室形成基板14(本発明における基板の一種)、振動板15、および圧電素子16等が積層されて構成されている。このアクチュエーター基板12に、圧電素子16を覆い保護する封止板17が積層され、これらの積層体がケース18に取り付けられて記録ヘッド2が構成されている。
ケース18は、合成樹脂製の箱体状部材である。このケース18の下面側には、当該下面からケース18の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空部19が形成されており、上記積層体の連通板13が下面に接合されると、当該積層体におけるアクチュエーター基板12(圧力室形成基板14、振動板15、圧電素子16、および封止板17)が、収容空部19内に収容される。また、ケース18には、インク導入路20が形成されている。上記インクカートリッジ3側からのインクは、インク導入路20を通じて後述する共通液室26に導入される。
本実施形態における圧力室形成基板14は、シリコン単結晶基板(以下、単にシリコン基板とも言う。)から作製されている。この圧力室形成基板14には、本発明における空部の一種である圧力室21となる圧力室空部が複数形成されている。この圧力室形成基板14における圧力室空部の一方(上面側)の開口部は、振動板15によって封止される。また、圧力室形成基板14における振動板15とは反対側の面には、連通基板13が接合され、当該連通基板13によって圧力室空部の他方の開口部が封止される。これにより、圧力室21が区画形成される。ここで、圧力室21の上部開口が振動板15により封止された部分は、圧電素子16(能動部)の駆動により変位する可撓面22である。なお、圧力室形成基板14と可撓面22が一体である構成を採用することもできる。すなわち、圧力室形成基板14の下面側からエッチング処理が施されて、上面側に板厚の薄い薄肉部分を残して圧力室空部が形成され、この薄肉部分が可撓面22として機能する構成を採用することもできる。
本実施形態における圧力室21は、ノズル24の並設方向、すなわちノズル列方向(第1の方向)に交差する方向(第2の方向)に長尺な空部である。この圧力室21の第2の方向の一端部は、連通基板13のノズル連通口23を介してノズル24と連通する。また、圧力室21の第2の方向の他端部は、連通基板13の個別連通口27を介して共通液室26と連通する。そして、圧力室21は、ノズル24毎に対応してノズル列方向(第1の方向)に沿って隔壁25(図5等参照)により隔てられて複数並設されている。
連通基板13は、圧力室形成基板14と同様にシリコン基板から作製された板材である。この連通基板13には、圧力室形成基板14の複数の圧力室21に共通に設けられる共通液室26(リザーバーあるいはマニホールドとも呼ばれる)となる空部が、異方性エッチングによって形成されている。この共通液室26は、各圧力室21の並設方向(即ち第1の方向)に沿って長尺な空部である。この共通液室26は、上述したように各圧力室21とそれぞれ個別連通口27を介して連通している。
ノズルプレート11は、複数のノズル24が列状に開設された板材である。本実施形態では、ドット形成密度に対応したピッチでノズル24が複数列設されてノズル列が構成されている。本実施形態におけるノズルプレート11は、シリコン基板から作製され、当該基板に対してドライエッチングにより円筒形状のノズル24が形成されている。そして、各ノズル24にそれぞれ対応して、上記の共通液室26から個別連通口27、圧力室21、およびノズル連通口23を通ってノズル24に至るまでのインク流路が形成されている。
圧力室21とは反対側となる振動板15の外側表面には、圧力室21毎に対応して圧電素子16が配設される。例示した圧電素子16は、所謂撓み振動モードの圧電素子であり、図示しない駆動電極と共通電極とによって圧電体層を挟んで構成されている。そして、圧電素子16の駆動電極に駆動信号(駆動パルス)が印加されると、駆動電極と共通電極との間には電圧差に応じた電場が発生する。この電場は圧電体層に付与され、圧電体層が付与された電場の強さに応じて変形する。即ち、駆動電極の電圧を高くする程、圧電体層の幅方向(ノズル列方向)の中央部が圧力室21の内側(ノズルプレート11に近づく側)に撓み、圧力室21の容積を減少させるように振動板15の可撓面22を変形させる。一方、駆動電極の電圧を低くする程(0に近づける程)、圧電体層の短尺方向の中央部がノズルプレート11から離れる側に撓み、圧力室21の容積を増加させるように振動板15を変形させる。
図3は、プリンター1の電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態におけるプリンター1は、プリンターコントローラー31とプリントエンジン32とを備えている。プリンターコントローラー31は、コンピューターや携帯電話機等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インタフェース(外部I/F)33と、各種制御のための制御プログラム等や各種データ等を記憶した記憶部34と、記憶部34に記憶されている制御プログラムに従って各部の統括的な制御を行うCPU35と、記録ヘッド2へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路36(本発明における信号発生回路の一種)と、を備えている。また、プリントエンジン32は、記録ヘッド2、キャリッジ移動機構7、紙送り機構8、振動検出回路38、および温度センサー40(本発明における温度検出機構に相当)等を有している。
駆動信号発生回路36は、圧電素子16の駆動電極に印加するための駆動信号COMを出力するとともに、圧電素子16の共通電極に印加するための共通直流電圧VBSを出力する。この駆動信号発生回路36は、圧電素子16毎に設けられたパルス選択スイッチ37を介して圧電素子16の駆動電極に電気的に接続されている。また、駆動信号発生回路36は、同一ノズル列に属する各圧電素子16に対して共通に設けられたスイッチ39および当該スイッチ39と並列に接続されている振動検出回路38を介して圧電素子16の共通電極に電気的に接続されている。
記録ヘッド2のヘッドコントローラー30は、プリンターコントローラー31から送られてくる階調データSIに基づいてインクの噴射制御を行う。本実施形態では、2ビットで構成された階調データSIがクロック信号に同期して送信され、ヘッドコントローラー30の図示しないシフトレジスターおよびラッチ回路に順次入力される。そして、ラッチされた階調データSIは図示しないデコーダーへ出力される。このデコーダーは、記録データの上位ビット群及び下位ビット群に基づいて、駆動信号COMに含まれる駆動パルスを選択するためのパルス階調データを生成する。
また、ヘッドコントローラー30には、駆動信号発生回路36からの駆動信号COMが供給される。この駆動信号COMは、ヘッドコントローラー30のパルス選択スイッチ37に入力される。このパルス選択スイッチ37の出力側には、圧電素子16の駆動電極が接続されている。そして、このパルス選択スイッチ37は、上記のパルス階調データに基づき駆動信号COMに含まれる駆動パルスを圧電素子16の駆動電極へ選択的に印加する。また、このパルス選択スイッチ37は、後述する検査処理を行う場合に、駆動信号発生回路36と圧電素子16との間の接続状態または切断状態を切り替える切替機構としても機能する。
圧電素子16の共通電極側には、スイッチ39と平行に接続された振動検出回路38が設けられている。スイッチ39は、CPU35から出力される切替信号CSに応じて切替制御され、後述する検出期間においてオフに切り替えられ、それ以外においてはオンとされる。振動検出回路38は、図示しない検出抵抗やA/D変換器等を備え、検査用駆動パルスPd(図4参照)によって圧電素子16が駆動されたときの圧力室内のインクに生じる振動(検出期間における残留振動)に基づく圧電素子16の起電力信号を検出信号としてプリンターコントローラー31側に出力するように構成されている。プリンターコントローラー31のCPU35は、振動検出回路38から出力される起電力信号に基づきノズル24からのインクの噴射について異常の有無を検査する。したがって、振動検出回路38およびCPU35は、本発明における検査機構として機能し、圧電素子16を振動センサーとして用いて圧力室内のインクの振動を検出することにより、ノズル24からのインクの噴射について検査を行う。
本発明に係るプリンター1は、インクの増粘による噴射異常等を検出するべく記録ヘッド2の検査処理を行うように構成されている。検査実行条件としては、プリンター1の使用時間(例えば、ノズル24からインクを噴射する動作をしている時間の積算値)、噴射回数(例えば、全ノズルの噴射回数の和あるは平均値の積算値)、または、記録媒体の総印刷枚数等が、予め定められた判定値を超えたことを条件とすることができる。また、プリンタードライバー等を通じてユーザーにより検査処理の実行が指示された場合を検査実行条件とすることもできる。検査実行条件が成立した場合、プリンターコントローラー31は、検査処理に移行し、記録ヘッド2の全ノズル24の中から検査対象ノズルを選択して、当該検査対象ノズルに対応する圧電素子16に対して例えば図4に示す検査用駆動パルスPdを印加したときに当該圧電素子16に生じる起電力に基づいて検査処理を行う。検査対象ノズルに関し、例えば、ノズル列の一方の端に位置するノズルから他方の端に向かって順次選択されてもよいし、例えば、増粘による噴射異常が疑われるノズル24をユーザーが指定することで選択されてもよい。
上記検査用駆動パルスとしては、圧力室21内のインクに圧力変化を与えることが可能なものであれば種々の波形のものを採用することができるが、本実施形態においては、図4に示す検査用駆動パルスPdが使用される。また、本実施形態においては、検査対象のノズル24に対応する検査対象の圧電素子16(本発明における第1圧電素子に相当)に検査用駆動信号COM1(本発明における第1駆動信号の一種)が供給されて当該圧電素子16により検査が行われる際に、当該検査対象の圧電素子16とは異なる他の圧電素子16(本発明における第2圧電素子に相当)に調整用駆動信号COM2(本発明における第2駆動信号の一種)が供給されることにより、検査対象の圧電素子16およびこれに対応する可撓面22(以下、検査対象振動部と称する)の振動周期を調整することができるように構成されている。
図4は、検査用駆動信号COM1および調整用駆動信号COM2の構成を説明する波形図であり、上段が検査用駆動信号COM1であり、下段が調整用駆動信号COM2である。本実施形態における検査用駆動信号COM1は、第1期間T1、第2期間T2、および第3期間T3の合計3つの期間に分けられており、第2期間T2に検査用駆動パルスPdを発生する。これらの期間T1〜T3のうち第1期間T1および第3期間T3においては、基準電圧VB(待機電圧)で一定となっている。第2期間T2における検査用駆動パルスPdの始端および終端は、この基準電圧VBに揃えられている。この基準電圧VBは、圧力室21の膨張もしくは収縮の起点となる容積に対応する電圧である。後述するように、この基準電圧VBが圧電素子16に印加されると、当該圧電素子16およびこれに対応する可撓面22は、圧力室21の内側(ノズルプレート11に近づく側)に撓んだ状態となる。第2期間T2は、圧力室21内のインクに圧力振動を生じさせる振動発生期間であり、第3期間T3は、第2期間T2で発生されたインクの圧力振動(残留振動)が振動検出回路38によって検出される検出期間である。第2期間T2で発生される検査用駆動パルスPdは、予備膨張要素p1と、膨張ホールド要素p2と、収縮要素p3と、収縮ホールド要素p4と、復帰要素p5と、からなる。予備膨張要素p1は、基準電圧VBから当該基準電位VBよりも低い膨張電圧VLまで電圧が接地電圧GND側に変化する波形要素である。膨張ホールド要素p2は、予備膨張要素p1の終端電圧である膨張電圧VLを一定時間維持する波形要素である。収縮要素p3は、膨張電圧VLから基準電圧VBを超えて収縮電圧VHまで電圧がプラス側に変化する波形要素である。収縮ホールド要素p4は、収縮電圧VHを所定時間維持する波形要素である。復帰要素p5は、収縮電圧VHから基準電圧VBまで電圧が復帰する波形要素である。この検査用駆動パルスPdの始端(予備膨張要素p1の始端)の電圧と終端(復帰要素p5の終端)の電圧は、ともに基準電圧VBに揃えられている。なお、検査用駆動パルスPdとしては、印刷用の駆動パルスを流用することもできるし、検査処理に専用のものを使用することもできる。
上記のように構成された検査用駆動パルスPdが検査対象振動部の圧電素子16に印加されると、まず、予備膨張要素p1によって検査対象振動部は、ノズルプレート11から離隔する側に撓み、これに伴って圧力室21が基準電圧VBに対応する基準容積から膨張電圧VLに対応する膨張容積まで膨張する。この圧力室21の膨張状態は、膨張ホールド要素p2によって一定時間維持される。膨張ホールド要素p2によるホールドの後、収縮要素p3により検査対象振動部が圧力室21の内側(ノズルプレート11に近接する側)に撓む。これに伴い、圧力室21は膨張容積から収縮電圧VHに対応する収縮容積まで急激に収縮される。これにより、圧力室21内のインクが加圧されて、当該インクに圧力振動が生じる。続いて、復帰要素p5が印加されることにより、検査対象振動部が基準電圧VBに対応する定常位置まで戻る。これに伴い、圧力室21は、収縮容積から基準電圧VBに対応する基準容積まで膨張して復帰する。なお、本実施形態における検査用駆動パルスPdによって検査対象振動部が駆動された際、ノズル24からインクが噴射されてもよいし、あるいは噴射されなくてもよい。
これに対し、調整用駆動信号COM2は、調整電圧Vadで一定な駆動信号である。すなわち、期間T1〜T3の全範囲に亘って調整電圧Vadで一定となっている。本実施形態において調整電圧Vadは、上記検査用駆動信号COM1の膨張電圧VLに揃えられているが、調整の度合に応じて膨張電圧VLとは異なる値を採ることもできる。この調整用駆動信号COM2は、少なくとも検査対象振動部の検出期間(期間T3)において一定の電圧(調整電圧Vad)を、後述する調整用振動部に継続して印加することにより当該調整用振動部を変形させた状態を一定に維持する信号である。なお、調整用駆動信号COM2は、調整電圧Vadのみから構成されるものには限られず、後述するように、電圧が変化する要素を有してもよい。
ここで、検査用駆動信号COM1の検査用駆動パルスPdによって期間T2において検査対象振動部が駆動された後、期間T3において当該検査対象振動部の圧電素子16には一定の基準電圧VBが継続して印加されるが、圧力室21内のインクに生じた圧力振動(残留振動)によって検査対象振動部が振動する。これにより、検査対象振動部の圧電素子16には当該振動に基づく起電力が生じる。振動検出回路38は、この圧電素子16の起電力信号Sc(検出信号)を得る。ノズル24からインクが噴射されない所謂ドット抜けの場合や、ノズル24からインクが噴射されるとしても正常なノズル24と比較してインクの量や飛翔速度が極端に低下している場合などの異常時には、上記の検出信号の周期成分や振幅成分が、予め取得されている正常時の振動周期(以下、リファレンス振動周期)や振幅と比較して異なる。この起電力信号Scに基づく噴射異常の検出は従来から周知であるため詳細な説明は省略するが、この検出方法によりインクの増粘や気泡による噴射異常を検出することが可能である。
ところで、上記リファレンス振動周期は、プリンター1の工場出荷前の検査の段階において所定の条件(温度や湿度等)の下で取得される値である。しかしながら、本実施形態における記録ヘッド2は、複数の基板が接着剤等により接合されて構成されているため、例えば、製造ばらつきや接着剤の流路(圧力室21)へのはみ出し等に起因して、ノズル24によっては対応する振動部の振動周期がリファレンス振動周期と異なり、その結果、各ノズル24の間で振動周期がばらつく場合がある。そこで、本発明に係るプリンター1では、検査対象振動部の圧電素子16を駆動する際に、調整用駆動信号COM2(第2駆動信号)により調整用振動部の変形度合(撓み量・撓みの大きさ)が調整されることにより、検査対象振動部の振動周期がリファレンス振動周期に合わせられた状態で検査が行われるように構成されている。なお、各圧電素子16のリファレンス振動周期からの差分は、工場出荷前の検査の段階において予め取得され、例えば、記憶部34に記憶されている。そして、検査対象振動部として駆動される際には、記憶部34に記憶されている差分に基づき、調整用駆動信号COM2の調整電圧Vadが設定される。
図5から図7は、検査処理について説明する記録ヘッド2の模式図であり、ノズル列方向の断面図である。ここで、各図において示されている隣接する3つの圧電素子16a〜16cのうち、中央に位置する圧電素子16aが、検査対象圧電素子(本発明における第1圧電素子に相当)であり、当該検査対象圧電素子とこれに対応する可撓面22が、検査対象振動部(本発明における第1振動部に相当)である。また、この圧電素子16aに対して両側の隔壁25を1枚挟んでそれぞれ隣り合う圧電素子16bおよび16cが、検査対象振動部の振動周期等を調整する調整用圧電素子(本発明における第2圧電素子に相当)であり、当該調整用圧電素子とこれに対応する可撓面22が、調整用振動部(本発明における第2振動部に相当)である。
図5に示されるように、上記第1期間T1では、検査対象振動部である圧電素子16aに検査用駆動信号COM1の基準電圧VBが印加され、圧電素子16b,16cには調整用駆動信号COM2の調整電圧Vadが印加される。この第1期間T1において検査対象振動部である圧電素子16aは、基準電圧VBに対応して圧力室21の内側(ノズルプレート11に近づく側)に撓んだ状態となっている。これに対し、調整電圧Vadが印加されている調整用振動部(圧電素子16b,16cおよびそれぞれの可撓面22)の幅方向中央部は、ノズルプレート11から離れる側に撓み(図6中、白抜きの矢印の方向)、圧力室21の上部開口面と平行に近い状態(平行よりもやや圧力室21の内側に撓んだ状態)となる。このように、調整用駆動信号COM2の調整電圧Vadが圧電素子16b,16cに継続的に印加されて、調整用振動部の撓み量が調整される。この調整用振動部が撓むことにより、検査対象振動部に対応する可撓面22が両側(両隣の圧力室21b,21c側)から引張され、当該可撓面22に対して張力(テンション)が付与される。これらの調整用振動部の撓み量が調整されることにより、テンションの大きさが変化する。
すなわち、検査対象振動部の可撓面22に付与されるテンションが大きくなることにより、検査対象振動部の可撓面22の硬さ(コンプライアンスC〔mm/N〕)が、単独で駆動された場合の検査対象振動部の可撓面22の本来の硬さよりも硬くなる。逆に、検査対象振動部の可撓面22に付与されるテンションが小さくなることにより、検査対象振動部の可撓面22の硬さが、単独で駆動された場合の検査対象振動部の可撓面22の本来の硬さよりも柔らかくなる。検査対象振動部の振動周期は、コンプライアンスCに応じて変化する。つまり、検査対象振動部の可撓面22の硬さの変化により、検査対象振動部の振動周期が変化する。例えば、調整用振動部の圧電素子16に印加される調整電圧Vadが接地電圧(GND)であるときに検査対象振動部の可撓面22に付与されるテンションが最も小さくなると仮定した場合、調整電圧Vadをより高くするほど、可撓面22に付与されるテンションが大きくなってコンプライアンスCが小さくなるので、検査対象振動部の振動周期がより短くなる。また、調整用駆動信号COM2の調整電圧Vadを接地電圧(GND)により近づけるほど、可撓面22に付与されるテンションが小さくなってコンプライアンスCが大きくなるので、検査対象振動部の振動周期がより長くなる。したがって、製造ばらつき等により、各圧電素子16およびそれぞれ対応する可撓面22からなる振動部が持つ固有の振動周期が、上記リファレンス振動周期から異なる場合に、当該リファレンス振動周期に近づくように調整用振動部により調整(補正)することが可能となる。本実施形態においては、検査対象振動部と調整用振動部とは、隔壁25を1つ隔てて互いに隣接しているので、調整用振動部の変形による検査対象振動部の可撓面22に付与される張力をより効率よく調整することができる。
図6に示されるように、振動発生期間である第2期間T2においては、検査対象振動部の圧電素子16aに検査用駆動信号COM1の検査用駆動パルスPdが印加され、調整用振動部の圧電素子16b,16cには調整用駆動信号COM2の調整電圧Vadが引き続き印加される。そして、検査用駆動パルスPdに応じて検査対象振動部が振動することにより、当該検査対象振動部に対応する圧力室21a内のインクに圧力振動が生じる。次に、検出期間である第3期間T3において、検査対象振動部の圧電素子16aには一定の基準電圧VBが継続して印加され、調整用振動部の圧電素子16b,16cには一定の調整電圧Vadが継続的に印加される。そして、図7に示されるように、検査対象振動部に対応する圧力室21a内のインクに生じた圧力振動(残留振動)によって検査対象振動部が自由振動する。これにより、検査対象振動部の圧電素子16には当該振動に基づく起電力が生じる。この第3期間T3において、振動検出回路38は、この検査対象振動部の圧電素子16aの起電力信号Sc(検出信号)を得る。そして、CPU35は、振動検出回路38からの起電力信号Scとリファレンス振動周期との間で周期成分、振幅成分等を比較することにより、検査対象のノズル24における噴射の異常の有無を判定する。このように、本発明に係るプリンター1においては、検査対象振動部の振動周期が上記リファレンス振動周期に揃えられた状態で検査が行われるので、検査精度を向上させることが可能となる。また、本実施形態においては、検出期間において検査対象振動部が振動している期間において調整用振動部は振動することなく一定の形状が維持されるので、検査対象振動部の振動に調整用振動部の振動が重畳して悪影響を及ぼすことが抑制される。
ところで、環境温度(プリンター1の周辺(内部)の温度、特に、ノズル24近傍の温度)が変動するとインクの粘度が変化するが、このインク粘度に応じて検査時のインクの振動周期も変動するため、温度センサー40により検出される環境温度に応じて検査用駆動信号COM1が補正される。より具体的には、リファレンス振動周期が取得されたときの温度(例えば、25℃)を基準温度として、この基準温度のときに検査用駆動信号COM1について基準電圧VBが設定される構成において、基準温度よりも高い温度(例えば、40℃)となったときには、図4に示されるように、基準電圧VBよりも低い基準電圧VB1に補正される。また、基準温度よりも低い温度(例えば、15℃)となったときには、基準温度のときの基準電圧VBよりも高い基準電圧VB2に補正される。このように温度に応じて検査用駆動パルスPdの始端および終端の電圧である基準電圧VBの値が変化すると、検査対象振動部の変形の度合(特に検査期間である第3期間T3における変形の度合)も変化するため、基準温度において当該検査対象振動部の振動周期がリファレンス振動周期に揃っていたとしても、温度の変化によってリファレンス振動周期から変わってしまう。このため、各圧電素子16のリファレンス振動周期からの差分が温度毎に取得されて記憶部34に記憶され、検査対象振動部として駆動される際には、温度センサー40により温度が取得されて当該温度に対応した記憶部34に記憶されている差分に基づき、調整用駆動信号COM2の調整電圧Vadが設定される。これにより、環境温度が変化した場合においても、検査対象振動部の固有の振動周期が、上記リファレンス振動周期に揃えられた状態で検査が行われるので、検査精度を向上させることが可能となる。
本実施形態においては、基準電圧VBよりも調整電圧Vadが低く設定されることで検査対象振動部に付与されるテンションが調整される構成を例示したが、これには限られず、基準電圧VBよりも調整電圧Vadを高くすることで検査対象振動部に付与されるテンションを調整する構成を採用することも可能である。すなわち、この場合、調整電圧Vadをより高くするほど、調整用振動部の幅方向中央部が圧力室21の内側(ノズルプレート11に近づく側)により大きく撓む。これにより、検査対象振動部により大きいテンションが付与される。
また、調整用振動部に関し、必ずしもインクの噴射に用いられる構成でなくてもよい。すなわち、少なくとも圧電素子16、可撓面22、および圧力室21を備えていればよく、圧力室21がノズル24と連通していない所謂ダミー圧力室でもよい。また、ダミー圧力室の寸法は、インクの噴射に用いられる圧力室21の寸法と同じでなくてもよい。さらに、ダミー圧力室内はインクで満たされていなくてもよく空気が入っていてもよい。また、上記第1の実施形態では、ノズル24が列状に配置され、これに応じて圧力室21も列状に並設された構成を例示したが、これには限られず、例えば、圧力室およびこれに対応する振動部がマトリクス状に配置された構成においても本発明を適用することができる。そして、このように配置された振動部のうち、検査対象振動部に対してテンションを付与することが可能な位置関係にある振動部であれば、調整用振動部として機能することができる。
図8は、第2の実施形態における検査用駆動信号COM1aおよび調整用駆動信号COM2a〜2cの構成を説明する波形図である。同図において最上段に示される検査用駆動信号COM1aは、第1期間T1、第2期間T2、第3期間T3、および第4期間の合計4つの期間に分けられており、第2期間T2に検査用駆動パルスPd′を発生する。第1期間T1、第3期間T3、および第4期間T4においては、基準電圧VBで一定となっている。これらの期間T1〜T4のうち、第2期間T2が、圧力室21内のインクに圧力振動を生じさせる振動発生期間であり、第4期間T4は、第2期間T2で発生されたインクの圧力振動を検出する検出期間である。第2期間T2で発生される検査用駆動パルスPd′は、基準電圧VBから当該基準電圧VBよりも低い膨張電圧VLまで変化した後、基準電圧VBまで戻る逆台形波である。
調整用駆動信号COM2aは、第1期間T1において基準電圧VBからこの基準電圧VBよりも低い調整電圧Vad(本実施形態においては膨張電圧VL)まで変化し、第2期間T2から第4期間T4までに亘って当該調整電圧Vadを維持した後、調整電圧Vadから基準電圧VBまで変化する逆台形波の調整パルスPa1を有する駆動信号である。すなわち、上記第1の実施形態における調整電圧Vadで一定な調整用駆動信号COM2と比較して、電圧が変化する要素を有している点で異なっている。なお、基準電圧VBから調整電圧Vadまで変化する波形要素については、例示したタイミングで発生されるものには限られず、例えば、破線で示されるように、検出期間である第4期間T4よりも前に発生される構成であればよい。そして、検査用駆動信号COM1aにより検査対象振動部が駆動される際に、検出期間である第4期間T4において調整用振動部の圧電素子16には一定の調整電圧Vadが継続的に印加される。この構成においても、上記第1の実施形態と同様に、検査対象振動部の固有の振動周期を調整することが可能となる。なお、調整電位Vadは、膨張電圧VLと異なっていてもよい。
調整用駆動信号COM2bは、第2期間T2に基準電圧VBから調整電圧Vad(膨張電圧VL)まで変化した後、調整電圧Vadから基準電圧VBまで戻る検査用駆動パルスPd′と同一形状の前段パルスPa2aと、第3期間T3において基準電圧VBから調整電圧Vadまで再度変化し、第4期間T4において調整電圧Vadを一定に維持した後、調整電圧Vadから基準電圧VBまで戻る逆台形波の後段パルスPa2bと、を有する駆動信号である。この調整用駆動信号COM2bは、検査対象振動部に検査用駆動信号COM1の検査用駆動パルスPd′が印加されるタイミングで当該検査用駆動パルスPd′と同一波形の前段パルスPa2aが調整用振動部に印加されることで、検査対象振動部の振動の振幅を増幅させることもできる。つまり、検査対象振動部と調整用振動部とが同じように駆動されてそれぞれの振動が共振することにより検査対象振動部における振動の振幅が増幅される。これにより、検知精度をより向上させることもできる。この際、同時に駆動される振動部の数が多いほど、検査対象振動部の振動時に当該検査対象振動部に対応する圧力室21を区画している隔壁25が撓みにくくなるので、検査対象振動部の振動をより増幅させることができる。また、検出期間である第4期間T4においては、調整用振動部の圧電素子16には一定の調整電圧Vadが継続的に印加される。この構成においても、上記第1の実施形態と同様に、検査対象振動部の振動周期が上記リファレンス振動周期に揃うように調整することができる。
調整用駆動信号COM2cは、第1期間T1で基準電圧VBから第1調整電圧Vad1まで変化した後、第2期間T2で第1調整電圧Vad1を維持し、第3期間で第1調整電圧Vad1から当該第1調整電圧Vad1よりも少し高い第2調整電圧Vad2(Vad1<Vad2<VB)まで変化し、第4期間で第2調整電圧Vad2を維持した後、第2調整電圧Vad2から基準電圧VBまで戻る調整パルスPa3を有する駆動信号である。すなわち、この調整用駆動信号COM2cは、異なる2つの調整電圧Vad1,Vad2を有している点で、他の調整用駆動信号と異なっている。この調整用駆動信号COM2cでは、パルス選択スイッチ37によって、第4期間T4において調整用振動部に印加する調整電圧を第1調整電圧Vad1または第2調整電圧Vad2の何れかを選択することができる。すなわち、例えば、第4期間T4において調整用振動部に印加する調整電圧を第1調整電圧Vad1に設定する場合、第1期間T1および第2期間T2においてはパルス選択スイッチ37が接続状態とされて、調整用駆動信号COM2cが調整用振動部に印加され、第2期間T2と第3期間T3との境においてパルス選択スイッチ37が切断状態とされる。圧電素子16は、コンデンサーのように振る舞うので、圧電素子16の電圧は、パルス選択スイッチ37が切断される直前の電圧である第1調整電圧Vad1に維持される。また、例えば、第4期間T4において調整用振動部に印加する調整電圧を第2調整電圧Vad2に設定する場合、期間T1〜T4において調整用駆動信号COM2cのパルスPa3全体が調整用振動部に印加されるようにパルス選択スイッチ37が接続状態とされる。あるいは期間T1〜T3においてはパルス選択スイッチ37が切断状態とされ、第4期間T4においてパルス選択スイッチ37が接続状態に切り替えられる。このように、調整用駆動信号COM2cに複数の調整電圧が含まれることにより、リファレンス振動周期からの差分のデータに応じてよりより適した調整電圧を容易に選択することが可能となる。
図9は、第3の実施形態における駆動信号COMsの構成を説明する波形図である。図9における上段は、駆動信号COMsの原波形を示し、中段は駆動信号COMsの中から検査対象振動部の圧電素子16に印加される波形パターンを示し、下段は駆動信号COMsの中から調整用振動部の圧電素子16に印加される波形パターンを示している。上記各実施形態においては、検査用駆動信号と調整用駆動信号とがそれぞれ異なる駆動信号である構成であったのに対し、本実施形態においては、1つの駆動信号が検査用駆動信号(第1駆動信号)と調整用駆動信(第2駆動信号)とを兼ねる構成となっている点が上記各実施形態と異なっている。なお、駆動信号COMsに対応させてパルス選択スイッチ37の制御信号であるCH信号が図示されている。駆動信号COMsは、検査対象振動部の圧電素子16と調整用振動部の圧電素子16とに共通に供給され、パルス選択スイッチ37の切り替えにより、駆動信号COMsの中から所定の波形要素が印加される。
同図において上段に示される駆動信号COMsは、第1期間T1、第2期間T2、第3期間T3、および第4期間の合計4つの期間に分けられている。第1期間T1においては基準電圧VBでもある第1調整電圧Vad1から当該第1調整電圧Vad1よりも高い第2調整電圧Vad2(圧力室21を収縮させる収縮電圧)まで変化する。また、第2期間T2において第2調整電圧Vad2から当該第2調整電圧Vad2と第1調整電圧Vad1との間の第3調整電圧Vad3(圧力室21を膨張させる膨張電圧)まで変化し、当該第3調整電圧Vad3から第2調整電圧Vad2まで戻る逆台形波の検査用駆動パルスPd″が発生される。そして、第3期間T3において第2調整電圧Vad2から第1調整電圧Vad1まで変化した後、第4期間T4では第1調整電圧Vad1(基準電圧VB)で一定となっている。これらの期間T1〜T4のうち、第2期間T2が、圧力室21内のインクに圧力振動を生じさせる振動発生期間であり、第4期間T4は、第2期間T2で発生されたインクの圧力振動を検出する検出期間である。
図9の中段に示されるように、検査対象振動部の圧電素子16に対しては調整用駆動信号COM2sの中から第1期間T1における第2調整電圧Vad2で一定の成分と、第2期間T2における検査用駆動パルスPd″と、第3期間T3における第2調整電圧Vad2で一定の成分とが、パルス選択スイッチ37によって選択的に印加される。また、図9の下段に示されるように、調整用振動部の圧電素子16に対しては、第1期間T1および第4期間T4における第1調整電圧Vad1で一定の成分がパルス選択スイッチ37によって選択的に印加されることで、期間T1〜T4に亘って第1調整電圧Vad1(図9中実線)で維持することができる。また、第1期間T1および第3期間T3における第2調整電圧Vad2で一定の成分がパルス選択スイッチ37によって調整用振動部の圧電素子16に選択的に印加されることで、期間T1〜T4に亘って第2調整電圧Vad2(図9中破線)で維持することができる。さらに、第2期間T2における第3調整電圧Vad3で一定の成分がパルス選択スイッチ37によって調整用振動部の圧電素子16に選択的に印加されることで、期間T1〜T4に亘って第3調整電圧Vad3(図9中一点鎖線)で維持することができる。このように、検査用振動部と調整用振動部とで共通の駆動信号COMsを用いる場合においてもその中の波形成分を選択的に印加することにより、検査用振動部においては検査用駆動パルスPd″により検査を行うことができ、また、調整用振動部においてはリファレンス振動周期からの差分のデータに応じてよりより適した調整電圧を容易に選択することが可能となる。
なお、駆動信号の構成は、各実施形態において例示したものには限られるものではなく、種々の波形のものを採用することができる。要するに、検査処理において検査対象振動部を駆動して圧力室21内のインクに圧力振動を生じさせ、また、少なくとも検出期間において調整用振動部に一定の調整電圧を印加して当該調整用振動部を変形させた状態を維持させることで、検査対象振動部の振動周期を調整し得るものであればよい。
図10から図12は本発明における他の実施形態について説明する図である。
上記第1の実施形態においては、検知用振動部である圧電素子16aに対して隔壁25を1つ挟んで隣り合う圧電素子16b,16cが調整用振動部として機能する構成を例示したが、これには限られず、例えば、図10に示される第4の実施形態のように、検知用振動部(圧電素子16a)と調整用振動部(圧電素子16d,16e)との間に検知および調整に係らない別の圧電素子16(圧電素子16b,16c)が配置されていてもよい。要するに、調整用振動部として駆動したときに検知用振動部にテンションが作用するような位置関係にある圧電素子16およびこれに対応する可撓面であれば、調整用振動部として機能させることが可能である。
また、図11に示される第5の実施形態のように、1つの検知用振動部に対して3つ以上(3列以上)の圧電素子16b〜16eが調整用振動部として機能する構成を採用することもできる。このように、より多くの調整用振動部が駆動することにより検知用振動部により大きなテンション変化を作用させることができる。これにより、検知用振動部の振動周期等の調整幅(特に、テンションを高める側)をより大きく確保することが可能となる。
さらに、図12に示される第6の実施形態における圧電素子41は、圧電体層と電極層(何れも図示せず)とを交互に積層した圧電板を櫛歯状に切り分けることで作製された積層型であって、積層方向(電界方向)に直交する方向に伸縮する電界横効果型の所謂縦振動モードの圧電素子である。そして、例えば、検知用振動部としての圧電素子41aの振動期間において、圧電素子41b,41cおよび対応する可撓面22が調整用振動部として機能し、検知用振動部の振動周期を調整することができる。この例においては、調整用振動部に印加する調整信号の電圧を低くするほど当該調整用振動部が伸張し、これに応じて可撓面22が、圧力室21の内側に変位する。これにより、検知用振動部の可撓面22が両側から引張され、当該可撓面22に対してテンションが付与される。このような構成においても、上記各実施形態と同様に、検知用振動部の振動周期等を調整することが可能である。
そして、本発明は、圧電素子を駆動させることで圧力室内の液体に生じる圧力振動によりノズルから液体を噴射させる構成を有する液体噴射装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体噴射装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。
1...プリンター,2...記録ヘッド,3...インクカートリッジ,4...キャリッジ,5...プラテン,6...記録紙,7...キャリッジ移動機構,8...紙送り機構,9...ガイドロッド,11...ノズルプレート,12...アクチュエーター基板,13...連通基板,14...圧力室形成基板,15...振動板,16...圧電素子,17...封止板,18...ケース,19...収容空部,20...インク導入路,21...圧力室,22...可撓面,23...ノズル連通口,24...ノズル,25...隔壁,26...共通液室,27...個別連通口,30...ヘッドコントローラー,31...プリンターコントローラー,32...プリントエンジン,33...外部インタフェース,34...記憶部,35...CPU,36...駆動信号発生回路,37...パルス選択スイッチ,38...振動検出回路,39...スイッチ,40...温度センサー,41...圧電素子

Claims (5)

  1. 複数の空部が形成された基板と、前記基板における前記空部の一部を区画する可撓面と、前記空部に対応して前記可撓面を挟んで反対側に設けられた圧電素子と、を有する液体噴射ヘッドと、
    前記圧電素子を駆動したときに生じる振動による当該圧電素子の起電力に基づいて前記空部に連通するノズルからの液体の噴射について検査を行う検査機構と、
    を備える液体噴射装置であって、
    複数の前記空部に対応した複数の圧電素子のうちの検査対象の第1圧電素子に印加する第1駆動信号と、前記第1圧電素子とは異なる第2圧電素子に印加する第2駆動信号を発生する信号発生回路を備え、
    前記第2駆動信号は、少なくとも前記第1駆動信号により前記第1圧電素子およびこれに対応する前記可撓面からなる第1振動部が駆動されたときの振動に基づき前記検査機構により検査が行われる検出期間において、前記第2圧電素子およびこれに対応する前記可撓面からなる第2振動部を変形させた状態を維持し、
    前記第2駆動信号は、前記検出期間において一定の調整電圧に維持し、
    前記液体噴射ヘッドの温度を検出する温度検出機構を備え、
    前記温度検出機構により検出される温度に応じて前記調整電圧が変化することを特徴とする液体噴射装置。
  2. 前記第2駆動信号は、異なる複数の前記調整電圧を有することを特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。
  3. 複数の空部が形成された基板と、前記基板における前記空部の一部を区画する可撓面と、前記空部に対応して前記可撓面を挟んで反対側に設けられた圧電素子と、を有する液体噴射ヘッドと、
    前記圧電素子を駆動したときに生じる振動による当該圧電素子の起電力に基づいて前記空部に連通するノズルからの液体の噴射について検査を行う検査機構と、
    を備える液体噴射装置であって、
    複数の前記空部に対応した複数の圧電素子のうちの検査対象の第1圧電素子に印加する第1駆動信号と、前記第1圧電素子とは異なる第2圧電素子に印加する第2駆動信号を発生する信号発生回路を備え、
    前記第2駆動信号は、少なくとも前記第1駆動信号により前記第1圧電素子およびこれに対応する前記可撓面からなる第1振動部が駆動されたときの振動に基づき前記検査機構により検査が行われる検出期間において、前記第2圧電素子およびこれに対応する前記可撓面からなる第2振動部を変形させた状態を維持し、
    前記第2駆動信号は、前記検出期間の前に前記第1駆動信号により前記第1振動部が振動される振動発生期間において前記第2振動部を振動させて前記第1振動部の振動を増幅させる波形要素を発生することを特徴とする液体噴射装置。
  4. 前記第2駆動信号は、前記検出期間において一定の調整電圧に維持されることを特徴と
    する請求項3に記載の液体噴射装置。
  5. 前記第1振動部と前記第2振動部とは、前記空部を区画する壁を1つ隔てて互いに隣接していることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の液体噴射装置。
JP2016219655A 2016-11-10 2016-11-10 液体噴射装置 Active JP6836135B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016219655A JP6836135B2 (ja) 2016-11-10 2016-11-10 液体噴射装置
US15/804,332 US10160214B2 (en) 2016-11-10 2017-11-06 Liquid ejecting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016219655A JP6836135B2 (ja) 2016-11-10 2016-11-10 液体噴射装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018075789A JP2018075789A (ja) 2018-05-17
JP6836135B2 true JP6836135B2 (ja) 2021-02-24

Family

ID=62065254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016219655A Active JP6836135B2 (ja) 2016-11-10 2016-11-10 液体噴射装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10160214B2 (ja)
JP (1) JP6836135B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7047386B2 (ja) * 2018-01-10 2022-04-05 セイコーエプソン株式会社 異常を警告する方法および異常警告システム
JP7293646B2 (ja) * 2018-12-21 2023-06-20 セイコーエプソン株式会社 液滴吐出ヘッド
JP2021115727A (ja) * 2020-01-23 2021-08-10 セイコーエプソン株式会社 液体吐出方法、駆動パルス決定プログラム、および、液体吐出装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3867792B2 (ja) * 2003-03-27 2007-01-10 セイコーエプソン株式会社 液滴吐出装置及びインクジェットプリンタ
JP3867794B2 (ja) * 2003-04-16 2007-01-10 セイコーエプソン株式会社 液滴吐出装置、インクジェットプリンタ及びヘッド異常検出・判定方法
KR101407583B1 (ko) * 2007-12-27 2014-06-13 삼성디스플레이 주식회사 헤드고장 판별장치 및 방법
JP5533238B2 (ja) 2010-05-18 2014-06-25 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置
JP5978744B2 (ja) * 2012-05-02 2016-08-24 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置、検査方法、及び、プログラム
JP6065524B2 (ja) * 2012-11-06 2017-01-25 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法
JP5794346B2 (ja) 2014-04-24 2015-10-14 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置
JP6613840B2 (ja) * 2015-01-19 2019-12-04 セイコーエプソン株式会社 液体吐出ヘッドの検査方法、および液体吐出装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10160214B2 (en) 2018-12-25
JP2018075789A (ja) 2018-05-17
US20180126738A1 (en) 2018-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5742368B2 (ja) 液体噴射装置
US9039116B2 (en) Liquid ejecting apparatus
US8991957B2 (en) Liquid ejecting apparatus
JP6264830B2 (ja) 液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法
JP6836135B2 (ja) 液体噴射装置
JP2012081624A (ja) 液体噴射装置、および、その制御方法
JP2012171308A (ja) 液体噴射装置およびその駆動方法
JP5605185B2 (ja) 液体噴射装置、および、その制御方法
JP6063108B2 (ja) 液体噴射装置、および、その制御方法
US8567888B2 (en) Liquid ejecting apparatus and method of controlling the same
JP5003495B2 (ja) 液体吐出装置、及び、その制御方法
JP6206046B2 (ja) 液体吐出装置
JP6471797B2 (ja) 液体噴射装置
JP2007152665A (ja) 液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置
JP7095482B2 (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドのバイアス電位の設定方法
JP2011235594A (ja) 液体噴射装置のパルス設定方法
JP2009160827A (ja) 微振動パルス設定方法、及び、液体吐出装置
JP6044755B2 (ja) 圧電素子の駆動方法および液体噴射装置の駆動方法並びに液体噴射装置
JP2014172303A (ja) 液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法
JP2010228195A (ja) 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法
JP2018202640A (ja) 液体吐出装置および液体吐出装置の制御方法
JP2013018225A (ja) 液体噴射装置および液体噴射装置の制御方法
JP2013151073A (ja) 液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法
JP2020066129A (ja) 液体噴射装置の制御方法、液体噴射装置、および、コンピュータープログラム
JP2007136956A (ja) 液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20180226

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20190410

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190805

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200630

RD07 Notification of extinguishment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427

Effective date: 20200803

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200908

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200915

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200923

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20201006

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201130

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20201130

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20201207

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20201208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210119

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6836135

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150