WO2004076186A1 - Liquid drop ejector and method for judging abnormal ejection of liquid drop ejection head - Google Patents

Liquid drop ejector and method for judging abnormal ejection of liquid drop ejection head Download PDF

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residual vibration
head
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Osamu Shinkawa
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Seiko Epson Corporation
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    • B41J2002/14411Groove in the nozzle plate

Definitions

  • the present invention relates to a droplet discharge device and a method for determining a discharge abnormality of a droplet discharge head.
  • the present invention relates to a droplet discharge device and a method for determining a discharge abnormality of a droplet discharge head.
  • An ink jet printer which is one of the droplet discharge devices, discharges an ink droplet (droplet) from a plurality of nozzles to form an image on a predetermined sheet.
  • Inkjet printer print heads (inkjet heads) have a large number of nozzles. Some of the nozzles are used to increase the viscosity of the ink, mix air bubbles, and adhere to dust and paper dust. May be clogged and ink drops cannot be ejected. If the nozzles are clogged, missing dots will occur in the printed image, which may cause deterioration in image quality.
  • missing dot a state in which an ink droplet is not ejected from the nozzle of the ink jet head (an abnormal ink droplet ejection state) is detected.
  • a method of optically detecting each nozzle of the nozzle has been devised (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-30963). With this method, it is possible to identify a nozzle that has a missing dot (discharge abnormality).
  • a detector including a light source and an optical sensor is attached to a droplet ejection device (for example, an ink jet printer).
  • a light source and a light source are arranged so that a droplet ejected from a nozzle of a droplet ejection head (ink jet head) passes between the light source and the optical sensor and blocks light between the light source and the optical sensor.
  • the optical sensor must be set (installed) with high precision (high accuracy).
  • such a detector is usually expensive, and there is a problem that the manufacturing cost of the ink jet printer is increased.
  • light is generated by ink mist from the nozzles and paper dust such as printing paper.
  • the output section of the source and the detection section of the optical sensor may become dirty, and the reliability of the detector may become an issue.
  • optical dot missing detection method it is possible to detect missing dots of nozzles, that is, abnormal ejection (non-ejection) of ink droplets, but based on the detection result, missing dots (abnormal ejection).
  • missing dots abnormal ejection
  • the throughput of an inkjet printer (droplet ejection device) is reduced or worsened. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to subtract a pulse oscillating due to a change in capacitance over time after a droplet discharge operation from a reference value, and based on the subtraction result, determine whether a droplet discharge head has a discharge abnormality and its discharge abnormality. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge device and a method for determining a discharge abnormality of a droplet discharge head that can determine the cause.
  • a droplet discharge device includes a diaphragm, an actuator for displacing the diaphragm, and a liquid filled therein, and a displacement of the diaphragm.
  • a plurality of droplet ejection heads having a cavity in which the pressure inside the cavity is increased and decreased, and a nozzle communicating with the cavity and ejecting the liquid as droplets by increasing and decreasing the pressure in the cavity.
  • oscillating means oscillating; and in a predetermined period of a signal oscillated by the oscillating means, Subtraction means for subtracting the number of pulses from a predetermined reference value;
  • the droplet discharge apparatus of this invention when the operation which discharges a liquid as a droplet by drive of an actuator is performed, it is based on the residual vibration of the diaphragm displaced by the actuator.
  • the oscillation circuit oscillates and subtracts the oscillation pulse from a predetermined reference value (normal count value). Based on the result of the subtraction, it is determined whether the droplet has been ejected normally or not (abnormal ejection). To detect.
  • the droplet discharge device of the present invention does not require other components (for example, an optical detection device, etc.) as compared with a droplet discharge device provided with a conventional dot missing detection method. Abnormal droplet ejection can be detected without increasing the size of the device, and the manufacturing cost can be kept low. Further, in the droplet discharge head of the present invention, since the abnormal discharge of the droplet is detected using the residual vibration of the diaphragm after the droplet discharge operation, the abnormal discharge of the droplet is detected even during the printing operation. Can be detected.
  • the residual vibration of the vibrating plate means that after the actuator performs a droplet discharge operation by a drive signal (voltage signal) of the drive circuit, the next drive signal is input and the droplet discharge operation is performed again. This means a state in which the diaphragm continues to vibrate while being attenuated by the droplet discharging operation until the step is performed.
  • the determination unit determines a cause of the discharge abnormality.
  • the determining means determines that bubbles are mixed in the cavity when the subtraction result is smaller than a first threshold, and when the subtraction result is larger than a second threshold.
  • the droplet discharge device of the present invention may further include a storage unit that stores a determination result determined by the determination unit.
  • paper dust is not limited to paper dust generated simply from recording paper or the like, but may be, for example, a piece of rubber such as a paper feed roller (paper feed roller) or floating in the air. It refers to everything that adheres to the vicinity of the nozzle, including dust, and hinders droplet ejection.
  • the drive of the actuator may further include a switching unit that switches the actuator from the driving circuit to the ejection abnormality detection unit after the droplet ejection operation.
  • the oscillating means may constitute a CR oscillating circuit using a capacitance component of the actuator and a resistance component of a resistance element connected to the actuator.
  • the predetermined period is a period of one or a plurality of points in a residual vibration waveform of the diaphragm when a droplet is normally ejected from the droplet ejection head.
  • the predetermined period may be a period until the residual vibration occurs, and a half period of the residual vibration of the diaphragm when the droplet is normally discharged from the droplet discharge head.
  • the period up to may be used.
  • the predetermined period may be a period for every half cycle of the residual vibration of the diaphragm when a droplet is normally discharged from the droplet discharge head, and The period may be up to 1/4 cycle of the residual vibration of the diaphragm when the droplet is normally ejected from the nozzle, and when the droplet is normally ejected from the droplet ejection head.
  • the residual vibration of the diaphragm may be a period of every 1 Z 4 periods.
  • the predetermined reference value is the number of pulses oscillated by the oscillating means during the predetermined period when a droplet is normally ejected from the droplet ejection head.
  • the determination unit scans the plurality of droplet discharge heads and oscillates by the oscillating unit, and based on the subtraction result obtained by the subtraction unit, discharge abnormalities for each droplet discharge head. It may be configured to determine whether or not an error has occurred.
  • the actuator may be an electrostatic actuator or a piezoelectric actuator utilizing a piezoelectric effect of a piezoelectric element.
  • the droplet discharge device includes at least an inkjet printer.
  • a method for determining a discharge abnormality of a droplet discharge head according to the present invention includes:
  • the liquid in the cavity is discharged from the nozzle as droplets, and then oscillated based on the residual vibration of the diaphragm. It is characterized in that the number of pulses in a predetermined period is subtracted from a predetermined reference value, and based on the subtraction result, it is determined whether or not an ejection abnormality has occurred. Preferably, when it is determined that the ejection abnormality has occurred, The cause of the discharge abnormality is determined. Thereby, the same effect as that of the above-described droplet discharge device can be obtained.
  • the determination result determined in the determination is stored in the storage unit.
  • the driving of the actuator may be switched from the driving circuit to the discharge abnormality detecting means.
  • the predetermined period is one or a plurality of periods in a residual vibration waveform of the diaphragm when a droplet is normally discharged from the droplet discharge head, and the liquid is discharged from the droplet discharge head.
  • the droplet is normally ejected from the droplet ejection head during a period of up to 1/4 cycle of the residual vibration of the diaphragm when the droplet is normally ejected from the droplet ejection head. This is one of the periods of 1/4 cycle of the residual vibration of the diaphragm when the vibration is applied.
  • the predetermined reference value is the number of pulses oscillated in the predetermined period when a droplet is normally ejected from the droplet ejection head.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an ink jet printing apparatus which is a kind of the droplet discharge device of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing a main part of the ink jet printer of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the ink jet head shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the head unit 35 corresponding to the single color ink shown in FIG. It is an exploded perspective view.
  • FIG. 5 is an example of a nozzle arrangement pattern of a nozzle plate of a head unit using four-color ink.
  • FIG. 6 is a state diagram showing each state at the time of inputting a drive signal on the section 111-111 in FIG.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a simple vibration calculation model assuming residual vibration of the diaphragm shown in FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the experimental value and the calculated value of the residual vibration of the diaphragm in FIG. 3.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when bubbles are mixed in the cavity in FIG. 10 is a graph showing a calculated value and an experimental value of the residual vibration in a state where the ink droplets are not ejected due to air bubbles entering the cavity.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when the ink near the nozzle of FIG. 3 is fixed by drying.
  • FIG. 12 is a graph showing calculated values and experimental values of residual vibration in a state where the ink near the nozzle is in a dry and thickened state.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when paper dust adheres near the nozzle outlet of FIG.
  • FIG. 14 is a graph showing calculated values and experimental values of the residual vibration in a state where paper dust adheres to the nozzle outlet.
  • FIG. 15 is a photograph showing the state of the nozzle before and after the paper dust adheres to the vicinity of the nozzle.
  • FIG. 16 is a block diagram schematically showing the discharge abnormality detection means shown in FIG. 2 and showing a switching operation between an oscillation circuit (oscillation means) and a drive circuit.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram in the case where the electrostatic factor of FIG. 3 is a parallel plate capacitor.
  • FIG. 18 is a circuit diagram of an oscillator circuit including a capacitor composed of the electrostatic function shown in FIG.
  • FIG. 19 is a timing chart of the subtraction processing of the subtraction count shown in FIG.
  • FIG. 20 is a diagram showing a residual vibration waveform in each state of the ink jet head.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a subtraction result of the subtraction counter and a determination result of the determination unit based on the subtraction result.
  • FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the cause of the discharge abnormality and the output of each reference value.
  • FIG. 23 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a schematic block diagram of the discharge abnormality detecting means shown in FIG. 2 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 shows a residual vibration waveform when the count period is a half cycle of the residual vibration during normal ejection.
  • FIG. 26 shows a residual vibration waveform when the count period is 1/4 cycle of the residual vibration during normal ejection.
  • FIG. 27 is a timing chart (every half cycle) of the subtraction processing of the subtraction counter shown in FIG.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an example of a subtraction result of the subtraction counter and a determination result of the determination unit based on the result (every half cycle and every 1Z4 cycle).
  • FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the cause of the discharge abnormality and the output of each reference value (every half cycle and every 1Z4 cycle).
  • FIG. 30 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the inkjet head according to the present invention.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head according to the present invention.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head according to the present invention.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head according to the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ink jet printer 1 which is a kind of a droplet discharge device according to a first embodiment of the present invention.
  • the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper”, and the lower side is referred to as “lower”.
  • the configuration of the ink jet printer 1 will be described.
  • the ink jet printer 1 shown in FIG. 1 includes an apparatus main body 2, a tray 21 on which recording paper P is placed at the upper rear, and a paper discharge roller 22 for discharging the recording paper P at the lower front, and An operation panel 7 is provided on the upper surface.
  • the operation panel 7 includes, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, an LED lamp, and the like, and includes a display unit (not shown) for displaying an error message and the like, and an operation unit (not shown) including various switches. Zu).
  • a printing device (printing device) 4 having a printing means (moving body) 3 which reciprocates and a recording paper P are supplied to and discharged from the printing device 4 one by one.
  • the paper feeding device 5 intermittently feeds the recording paper P one by one.
  • This recording paper P passes near the lower part of the printing means 3.
  • the printing means 3 reciprocates in a direction substantially orthogonal to the feed direction of the recording paper P, and printing on the recording paper P is performed. That is, the reciprocating movement of the printing means 3 and the intermittent feeding of the recording paper P become the main scanning and the sub-scanning in the printing, and the ink jet printing is performed.
  • the printing device 4 receives the rotation of the printing means 3, the carriage motor 41 as a drive source for moving the printing means 3 in the main scanning direction, and the carriage motor 41, and reciprocates the printing means 3 in response to the rotation of the carriage means 4. Moving mechanism 42.
  • a plurality of head units 35 corresponding to the type of ink having a large number of nozzles 110, and a plurality of ink cartridges (I) for supplying ink to each head unit 35 are provided.
  • each of the head units 35 includes one nozzle 110, a vibration plate 121, an electrostatic actuator 120, a cavity 144, and ink. It has a large number of ink jet recording heads (ink-jet heads or droplet discharge heads) 100 constituted by supply ports 144 and the like.
  • the head unit 35 has a configuration including the ink cartridge 31 in FIG. 1, it is not limited to such a configuration.
  • the ink cartridge 31 may be separately fixed and supplied to the head unit 35 by a tube or the like. Therefore, in the following, apart from the printing means 3, one nozzle 110, one diaphragm 121, one electrostatic capacitor 120, one cavity 1401, and one ink supply are provided respectively.
  • a head provided with a plurality of ink jet heads 100 constituted by the mouths 142 and the like is referred to as a head unit 35.
  • the printing unit 3 is provided with a head unit 35 corresponding to each color.
  • the printing means 3 includes ink cartridges of other colors, such as light cyan, light magenta, and dark yellow. 31 may be further provided.
  • the reciprocating mechanism 42 has a carriage guide shaft 42 2 having both ends supported by a frame (not shown), and a timing belt 4 21 extending in parallel with the carriage guide shaft 4 22. are doing.
  • the carriage 32 can reciprocate on the carriage guide shaft 42 of the reciprocating mechanism 42. It is supported and fixed to a part of the timing belt 4 21.
  • the printing means 3 is reciprocated by being guided by the carriage guide shaft 422. During this reciprocating movement, ink is ejected from the nozzles 110 of the plurality of inkjet heads 100 in the head unit 35 in accordance with the image data (print data) to be printed, and recording is performed. Printing on paper P is performed.
  • the paper feeding device 5 has a paper feeding motor 51 serving as a driving source thereof, and a paper feeding roller 52 rotated by the operation of the paper feeding motor 51.
  • the paper feed roller 52 is composed of a driven roller 52a and a drive roller 52b, which are vertically opposed to each other with a feed path (recording paper P) of the recording paper P therebetween. Mo It is connected to 51 overnight. As a result, the lined paper rollers 52 can feed a large number of recording papers P set in the tray 21 one by one toward the printing device 4. Instead of the tray 21, a configuration in which a paper cassette for storing the recording paper P can be detachably mounted may be used.
  • the control unit 6 controls the printing device 4 and the paper feeding device 5 based on a print data input from a host computer 8 such as a personal computer (PC) or a digital camera (DC) to record. Print processing is performed on paper P.
  • the control unit 6 displays an error message or the like on the display unit of the operation panel 7 or lights / blinks an LED lamp or the like, and based on various switch press signals input from the operation unit. This causes each unit to execute a corresponding process.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing a main part of the ink jet printer of the present invention.
  • the inkjet printer 1 of the present invention includes an interface unit (IF: Interface) 9 for receiving print data and the like input from the host computer 8, a control unit 6, a carriage motor 41, A carriage motor driver 43 that drives and controls the carriage motor 41, a paper feed motor 51, a paper feed dryer 53 that drives and controls the paper feed motor 51, a head unit 35, and a head unit.
  • a head driver 33 for controlling the driving of the head 35 and a discharge abnormality detecting means 10 are provided. The ejection abnormality detecting means 10 will be described later in detail.
  • the control unit 6 performs various processes such as a printing process and a discharge abnormality detection process.
  • EE PROM Electrically Erasable
  • a type of non-volatile semiconductor memory that stores print data input via a CPU (Central Processing Unit) 61 and IF 9 from a host computer 8 via an IF 9 in a data storage area (not shown) (Programmable Read-Only Memory) 62 (storing means), and temporarily store various data when executing ejection abnormality detection processing, which will be described later, or temporarily deploy application programs such as printing processing.
  • a RAM (Random Access Memory) 63 and a PROM 64 which is a type of nonvolatile semiconductor memory for storing a control program for controlling each unit and the like are provided.
  • the components of the control section 6 are electrically connected via a bus (not shown).
  • the printing means 3 includes a plurality of head units 35 corresponding to the respective color inks, and each head unit 35 includes a plurality of nozzles 110 and an electrostatic actuator corresponding to each of the nozzles 110. Equipped with 120 overnight (100 multiple ink jet heads). That is, the head unit 35 is configured to include a plurality of ink jet heads (droplet discharge heads) 100 each having a set of nozzles 110 and an electrostatic actuator 120.
  • the head driver 33 is composed of a drive circuit 18 for driving the electrostatic function 120 of each ink jet head 100 to control the ink ejection timing, and the switching means 23 (see FIG. 16). See). The configuration of the ink jet head 100 and the electrostatic actuator 120 will be described later.
  • control unit 6 is electrically connected to various sensors that can detect a printing environment such as a remaining amount of ink in the ink cartridge 31, a position of the printing unit 3, temperature, humidity, and the like. ing.
  • the control unit 6 stores the print data in the EE PROM 62. Then, the CPU 61 executes a predetermined process on the print data, and outputs a drive signal to each of the drivers 33, 43, 53 based on the processed data and input data from various sensors. When these drive signals are input via the drivers 33, 43, and 53, the electrostatic actuator 120 corresponding to the plurality of ink heads 100 of the head unit 35, the carriage motor 41 of the printing device 4, and The paper feeder 5 operates. This allows The printing process is executed on the recording paper P.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view (including common parts such as the ink cartridge 31) of one inkjet head 100 in the head unit 35 shown in FIG. 2, and FIG.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a head unit 35 corresponding to FIG. 5, and FIG. 5 is an example of a nozzle surface of a head unit 35 to which a plurality of the ink jet heads 100 shown in FIG. 3 are applied.
  • FIG. 3 and 4 are shown upside down from the state of normal use, and FIG. 5 is a plan view of the inkjet head 100 shown in FIG. 3 when viewed from above in the figure. It is.
  • the head unit 35 is connected to the ink cartridge 31 via an ink inlet 131, a damper chamber 130, and an ink supply tube 311.
  • the damper chamber 130 is provided with a damper 132 made of rubber.
  • the damper chamber 130 absorbs the fluctuation of the ink and the fluctuation of the ink pressure when the carriage 32 reciprocates, thereby making it possible to absorb the ink heads 100 of the head unit 35. A predetermined amount of ink can be stably supplied.
  • the head unit 35 has a silicon nozzle 140 on the upper side with the silicon substrate 140 interposed therebetween, and a borosilicate glass substrate (glass substrate) on the lower side having a thermal expansion coefficient close to that of silicon.
  • the central silicon substrate 140 has a plurality of independent cavities (pressure chambers) 141 (in Fig. 4, seven cavities are shown) and one reservoir (common ink chamber) 144. Grooves are formed to function as ink supply ports (orifices) 142 for communicating the reservoirs 144 with the cavities 144, respectively. Each groove can be formed, for example, by performing an etching process from the surface of the silicon substrate 140.
  • the nozzle plate 150, silicon substrate 140, and glass substrate 160 are joined in this order, and each cavity 144, reservoir 144, and ink supply port 144 are partitioned. Is formed.
  • Each of these cavities 14 1 is formed in a rectangular shape (a rectangular parallelepiped shape), and its volume is variable by the vibration (displacement) of a diaphragm 121 described later, and the nozzle (ink nozzle) is changed by this volume change.
  • nozzles 110 are formed at positions corresponding to the distal end portions of the cavities 141, and these are communicated with the cavities 141, respectively.
  • an ink inlet 131 which communicates with the reservoir 144, is formed in a portion of the glass substrate 160 where the reservoir 144 is located.
  • Ink is supplied from the ink cartridge 31 to the reservoir 144 via the ink supply tube 3111, the damper chamber 130 and the ink intake port 131.
  • the ink supplied to the reservoirs 144 is supplied to the independent cavities 144 through the respective ink supply ports 142.
  • Each cavity 144 is defined by a nozzle plate 150, side walls (partition walls) 144, and a bottom wall 121.
  • Each of the independent cavities 1 4 1 has its bottom wall 1 2 1 formed to be thin, and its bottom wall 1 2 1 is elastically deformed in its out-of-plane direction (thickness direction), that is, in the vertical direction in FIG. It is configured to function as a diaphragm (diaphragm) that can be shaped (elastically displaced). Therefore, this portion of the bottom wall 121 may be referred to as a diaphragm 122 for convenience of the following description (that is, in the following, both the “bottom wall” and the “diaphragm”) will be described.
  • the sign 1 2 1 is used).
  • shallow concave portions 161 are formed at positions corresponding to the cavities 141 of the silicon substrate 140, respectively. Therefore, the bottom wall 121 of each cavity 141 faces the surface of the opposite wall 162 of the glass substrate 160 in which the concave portion 161 is formed, with a predetermined gap therebetween. That is, a gap having a predetermined thickness (for example, about 0.2 ⁇ m) exists between the bottom wall 121 of the cavity 144 and a segment electrode 122 described later.
  • the recess 161 can be formed by, for example, etching.
  • the bottom wall (diaphragm) 1 2 1 of each cavity 1 4 1 is a common electrode 1 2 4 on the side of each cavity 1 4 1 for storing electric charge by the drive signal supplied from the head driver 3 3.
  • the diaphragms 121 of the cavities 141 also serve as one of the counter electrodes (counter electrodes of the capacitors) of the corresponding electrostatic actuators 120 described later.
  • a segment electrode which is an electrode opposed to the common electrode 124 so as to face the bottom wall 121 of each cavity 141 is provided. 1 2 2 is formed. Also As shown in FIG.
  • the bottom wall 1 2 1 of the surface of each Kiyabiti 1 4 1 are covered with an insulating layer 1 2 3 made of an oxide film of silicon (S i 0 2).
  • the bottom wall 1 2 1 of each cavity 14 1 that is, the diaphragm 1 2 1 and the corresponding segment electrode 1 2 2 are formed by the bottom wall 1 2 1 of the cavity 1 4 1
  • a counter electrode (a counter electrode of a condenser) is formed (configured) through the insulating layer 123 formed on the lower surface in FIG. Therefore, the main part of the electrostatic actuator 120 is constituted by the diaphragm 121, the segment electrode 122, the insulating layer 123 and the gap therebetween.
  • a head driver 33 including a drive circuit 18 for applying a drive voltage between these counter electrodes is provided according to a print signal (print data) input from the control unit 6. Charge and discharge between these opposed electrodes is performed.
  • One output terminal of the head driver (voltage applying means) 33 is connected to each segment electrode 122, and the other output terminal is an input terminal of the common electrode 124 formed on the silicon substrate 140. Connected to 1 2 4a. Since the silicon substrate 140 has impurities implanted therein and has conductivity, the input terminal 124 a of the common electrode 124 is connected to the common electrode 122 of the bottom wall 122. 4 can supply voltage.
  • a thin film of a conductive material such as gold or copper may be formed on one surface of the silicon substrate 140.
  • a voltage (charge) can be supplied to the common electrode 124 with low electric resistance (efficiently).
  • This thin film may be formed by, for example, vapor deposition or sputtering.
  • the silicon substrate 140 and the glass substrate 160 are bonded (bonded) by positive electrode bonding, so that the conductive film used as an electrode in the anodic bonding is formed of the silicon substrate 140. It is formed on the flow channel forming surface side (the upper side of the silicon substrate 140 shown in FIG. 3). Then, this conductive film is used as it is as the input terminal 124 a of the common electrode 124.
  • the input terminal 124 a of the common electrode 124 may be omitted, and the bonding method between the silicon substrate 140 and the glass substrate 160 is limited to anodic bonding. Not done.
  • the head unit 35 includes a nozzle plate 150 on which a plurality of nozzles 110 corresponding to the plurality of inkjet heads 100 are formed, a plurality of cavities 141, and a plurality of nozzles.
  • Ink supply port 1 4 2 and one reservoir 1 4 3 It has a recon substrate (ink chamber substrate) 140 and an insulating layer 123, which are housed in a substrate 170 including a glass substrate 160.
  • the substrate 170 is made of, for example, various resin materials, various metal materials, and the like, and the silicon substrate 140 is fixed and supported on the substrate 170.
  • the plurality of nozzles 110 formed in the nozzle plate 150 are linearly arranged substantially parallel to the reservoirs 144 in FIG. 4 for simplicity in FIG.
  • the arrangement pattern is not limited to this configuration.
  • the pitch between the nozzles 110 can be appropriately set according to the printing resolution (dpi: dot per inch).
  • FIG. 5 shows an arrangement pattern of the nozzles 110 when four color inks (ink cartridges 31) are applied.
  • FIG. 6 shows each state at the time of inputting the drive signal in the section ⁇ —II I in FIG.
  • the diaphragm 1 2 1 of each cavity 1 4 1 receives the next drive signal (drive voltage) and discharges ink droplets again by this series of operations (ink discharge operation by the drive signal of the head dryer 33). Until then, it is damping.
  • this damped vibration is also referred to as residual vibration.
  • the residual vibration of the diaphragm 1 2 1 includes the acoustic resistance r due to the shape of the nozzle 1 10 and the ink supply port 1 4 or the ink viscosity, the inertance m due to the ink weight in the flow path, and the diaphragm It is assumed that it has a natural vibration frequency determined by the compliance Cm of 121.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a simple vibration calculation model assuming residual vibration of diaphragm 122;
  • the calculation model of the residual vibration of the diaphragm 122 can be expressed by the sound pressure P, the above-mentioned inertia m, the compliance Cm, and the acoustic resistance r. Then, when the step response when the sound pressure P is applied to the circuit in FIG. 7 is calculated for the volume velocity u, the following equation is obtained.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the experimental value and the calculated value of the residual vibration of diaphragm 121. As can be seen from the graph shown in Fig. 8, the two waveforms, the experimental value and the calculated value, generally agree.
  • the dot missing (discharge abnormality) phenomenon (abnormal discharge phenomenon) during the printing process that occurs in the nozzle 110 of the ink jet head 100 is classified according to the cause. Adjust the acoustic resistance r and / or the inertance m so that the calculated value of the residual vibration of the diaphragm 1 21 and the experimental value match (approximately match).
  • three types of air bubbles, dry thickening, and paper dust adhesion are examined.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when bubbles B are mixed in the cavity 14 1 of FIG. As shown in FIG. 9, it is assumed that the generated bubble B is generated and adhered to the wall surface of the cavity 144. (In FIG. 9, the bubble B This shows the case where it is attached near the nozzle 110).
  • the bubbles B are mixed in the cavity 141, it is considered that the total weight of the ink filling the cavity 141 decreases, and the inertia m decreases.
  • the bubble B is attached to the wall of the cavity 141, it is thought that the diameter of the nozzle 110 becomes larger by the size of the diameter, and the acoustic resistance r decreases.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when the ink near the nozzle 110 of FIG. 3 is fixed by drying.
  • the ink in the cavity 141 is in a state where it is trapped in the cavity 141.
  • the acoustic resistance r increases. Conceivable.
  • the acoustic resistance r was set to be large and matched with the experimental value of the residual vibration at the time of ink drying and sticking (thickening) near the nozzle 110.
  • the result (graph) shown in Fig. 12 was obtained.
  • the head unit 35 was left unattended for several days without a cap (not shown), and the ink near the nozzle 110 in the cavity 141 dried and thickened. This is a measurement of the residual vibration of the diaphragm 122 in a state where the ink can no longer be ejected (the ink is fixed).
  • FIG. 13 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when paper powder adheres to the vicinity of the nozzle 110 exit of FIG.
  • Fig. 13 if paper dust adheres to the vicinity of the outlet of nozzle 110, ink exudes from inside cavity 141 via the paper dust, and ink is discharged from nozzle 110. Discharge becomes impossible.
  • the ink m increases from the normal state, and the inertance m increases.
  • the acoustic resistance r increases due to the fibers of the paper powder attached near the outlet of the nozzle 110.
  • FIG. 15 is a photograph showing the state of the nozzle 110 before and after the adhesion of the paper powder.
  • the frequency of the damped vibration is low.
  • a predetermined threshold value is set in the frequency, cycle, and phase of the damped vibration. They can be compared with each other or can be specified from the decay rate of the period change or amplitude change of the residual vibration (damped vibration).
  • a change in the residual vibration of the diaphragm 121 when an ink droplet is ejected from the nozzle 110 in each ink jet head 100 causes a change in each ink jet head 1. It is possible to detect a discharge abnormality of 00. In addition, by comparing the frequency of the residual vibration in that case with the frequency of the residual vibration during normal ejection, the cause of the ejection abnormality can be specified.
  • FIG. 16 schematically shows the discharge abnormality detecting means 10 shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention, and shows a switching operation between an oscillation circuit (oscillation means) 11 and a drive circuit 18.
  • the discharge abnormality detecting means 10 of the present invention includes an oscillating means 11, a subtraction counter 45, a normal count value memory 46, a comparison reference value memory 47, 20.
  • the determination result of the determination unit 20 is stored in the storage unit 62 at a predetermined timing (timing of input of the Ls signal).
  • timing timing of input of the Ls signal
  • Oscillation means (oscillation circuit) 11 is an oscillation circuit that oscillates based on the residual vibration of the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120, and subtracts the oscillation signal (pulse signal). It is output at 45.
  • Fig. 17 is a conceptual diagram when the electrostatic actuator 120 of Fig. 3 is a parallel plate capacitor, and Fig. 18 includes the capacitor composed of the electrostatic actuator 120 of Fig. 3.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of an oscillation circuit 11;
  • the oscillation circuit 11 shown in FIG. 18 is a CR oscillation circuit that uses the hysteresis characteristic of the shunt trigger.
  • the present invention is not limited to such a CR oscillation circuit. Any oscillation circuit may be used as long as it uses the capacitance component (capacitor C).
  • the oscillation circuit 11 may be configured to use, for example, an LC oscillation circuit.
  • an example using the Schmitt trigger invertor 111 has been described.
  • a CR oscillation circuit using three stages of invertors may be configured.
  • the diaphragm 121 and the segment electrode 122 separated by a very small space (gap) form an opposing electrode. 1 2 0 is constituted.
  • This electrostatic actuator 120 can be considered as a parallel plate capacitor as shown in FIG.
  • the capacitance of this capacitor is C
  • the surface area of each of the diaphragm 121 and the segment electrode 122 is S
  • the distance (gap length) between the two electrodes 121, 122 is g
  • both electrodes are sandwiched.
  • X in Expression (4) indicates the displacement amount of the diaphragm 122 from the reference position caused by the residual vibration of the diaphragm 121, as shown in FIG.
  • the angle of image of a droplet discharge device in the present embodiment, the ink jet printer 1
  • the size of the ejected ink droplets becomes smaller. 120 can be made denser and smaller.
  • the surface area S of the vibration plate 121 of the inkjet head 100 becomes small, and a small electrostatic actuator 120 is formed.
  • the gap length g of the electrostatic Akuchiyue Isseki 1 2 0 which varies Te cowpea the residual vibration caused by ink droplet ejection, since the approximately 10% of the initial gap g Q, as can be seen from equation (4), static The change in the capacitance of the electrical equipment overnight is a very small value.
  • the oscillation circuit 11 shown in Fig. 18 consists of a capacitor (C) composed of an electrostatic actuator 120, a Schmitt trigger inverter 111, and a resistance element (R) 112. Is done. When the output signal of Schmitt trigger inverter is at High level, capacitor C is charged via resistor element.
  • Charging voltage of the capacitor C (a potential difference between the diaphragm 1 2 1 and the segment electrode 1 2 2) reaches the input mosquito threshold voltage V T tens Gerhard Mitsuto trigger inverter Isseki 1 1 1, the Schmitt trigger inverter evening 1 1 1 Output signal is inverted to Low level. Then, when the output signal of the Schmitt trigger inverter 11 becomes the Low level, the electric charge that has been charged in the capacitor C via the resistive element 112 is discharged. When this discharge causes the voltage of the capacitor C to reach the input threshold voltage V T — of the Schmitt trigger, the output signal of the Schmitt trigger returns to the High level again. Thereafter, this oscillation operation is repeated.
  • the oscillation circuit 11 1 In order to detect the time change of the capacitance of the capacitor C due to each of the above phenomena (bubble mixing, drying, adhesion of paper powder, and normal ejection), the oscillation circuit 11 1 The oscillation frequency must be set to an oscillation frequency that can detect the frequency when bubbles are mixed with the highest residual vibration frequency (see Fig. 10). For this reason, the oscillation frequency of the oscillation circuit .11 must be, for example, several times to several tens times or more the frequency of the residual vibration to be detected, that is, a frequency that is at least about one digit higher than the frequency when bubbles are mixed. No.
  • the oscillation frequency at which the residual vibration frequency at the time of air bubble mixing can be detected because the frequency of the residual vibration at the time of air bubble mixing is higher than that at the time of normal ejection. ⁇ "If it does not, it is not possible to accurately detect the frequency of the residual vibration for the phenomenon of abnormal discharge. Therefore, in the present embodiment, the time constant of the CR of the oscillation circuit 11 according to the oscillation frequency By setting the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 high as described above, a more accurate residual oscillation waveform can be detected based on the minute change of the oscillation frequency.
  • the drive circuit 18 is a circuit that generates a drive waveform of the electrostatic actuator 120 as shown in a timing chart of FIG. 19 described later. Although not shown, the drive circuit 18 selects which of the plurality of ink jet heads 100 ejects ink droplets from the nozzles 110 of the ink jet head 100. Discharge selection means (selector) is provided.
  • the switching means 23 is a switch (switching circuit) for switching the connection with the electrostatic actuator 120 between the drive circuit 18 and the oscillation circuit 11.
  • the switching means 23 is connected to the drive circuit 18 for driving the electrostatic actuator 120.
  • a drive signal voltage signal
  • the electrostatic actuator 120 is driven, and the diaphragm 12 1
  • the applied voltage becomes 0, it is suddenly displaced away from the segment electrode 122 and starts vibrating (residual vibration).
  • ink droplets are ejected from the nozzles 110 of the inkjet head 100.
  • the drive Z detection switching signal (see the timing chart in FIG. 19) is input to the switching means 23 in synchronization with the falling edge, and the switching means 23 is driven by the drive circuit 1
  • the discharge abnormality detection means (detection circuit) 10 is switched to 10 from 8, and the electrostatic work 120 (used as a capacitor of the oscillation circuit 11) is connected to the discharge abnormality detection means 10.
  • the oscillation circuit 11 oscillates and the oscillation signal Output to the subtraction counter 45.
  • the subtraction counter 45 When a predetermined count value is input from the normal count value memory 46, the subtraction counter 45 holds it. When an oscillation signal (pulse signal) is input from the oscillation circuit 11, the subtraction counter 45 subtracts the number of pulses from the predetermined count value for a predetermined period (predetermined time).
  • the predetermined period is, for example, the time until the residual vibration of the diaphragm 121 occurs when the ink droplet is normally ejected from the inkjet head 100, and the residual vibration during normal ejection. For example, half cycle, 1/4 cycle of residual vibration during normal ejection.
  • the predetermined count value stored in the normal count value memory 46 is the number of pulses counted during the above-described predetermined time during normal ejection.
  • the decrement counter 45 acquires a predetermined count value (normal count value) from the normal count value memory 46 at the load signal input timing, and switches between drive / detection. While the signal is at the high level, open the gate and receive the oscillation pulse, which is the output signal of the oscillation circuit 11, and subtract it from the normal count value.
  • the judgment means 20 compares the subtraction result obtained by the subtraction processing of the subtraction counter 45 with a predetermined reference value input from the comparison reference value memory 47. Then, at the timing of input of the Ls signal, the determination result of the determination means 20 is held, and the determination result is output to the storage means 62.
  • the normal count and memory 46 and the comparison reference value memory 47 may be provided in the inkjet printer 1 as separate memories, respectively, or may be shared with the EEPROM (storage means) 62 of the control unit 6. Good. Such a subtraction counting process is performed during a drive suspension period in which the electrostatic work 120 of the ink jet printer 1 is not driven. This makes it possible to detect a discharge abnormality without reducing the throughput of the inkjet printer 1.
  • the Load signal is a signal that becomes High level only for a short time immediately before the rising edge of the drive signal output from the drive circuit 18, and the Ls signal is A signal that is at a high level for a predetermined time (sufficient time to store the judgment result in the storage means 62) in synchronization with the falling edge of the drive Z detection switching signal input to the switching means 23.
  • the CLR signal is a signal for clearing the subtraction result held in the subtraction counter 45 by the subtraction processing. It is input to the subtraction counter 45 at a predetermined timing until the oad signal is input.
  • the ejection abnormality detecting means 10 operates based on the signal group generated in this manner.
  • the Load signal is input to the subtraction counter 45 immediately before the rising edge of the drive signal output from the drive circuit 1 &, the normal count value is input from the normal count value memory 46 at that timing, Will be retained.
  • the input timing of the L ad signal is not limited to the above timing, and may be any timing after the input of the L s signal until the end of the driving period.
  • a drive / detection switching signal is input to the switching means 23 in synchronization with the falling edge of the drive signal. In response to the drive / detection switching signal, the switching means 23 switches the connection with the electrostatic actuator 120 from the drive circuit 18 to the oscillation circuit 11.
  • the capacitance component (C) of the oscillation circuit 11 changes due to the residual vibration of the diaphragm 121, and the oscillation circuit 11 starts oscillating based on the change.
  • the subtraction counter 45 opens the gate in synchronization with the rise of the drive Z detection switch signal, and subtracts the number of pulses from the normal count value while the drive Z detection switch signal is at the High level (during T s).
  • This T s is the time required for the diaphragm 121 to start the residual vibration during normal ejection (until the residual vibration occurs).
  • Actuy This is the time it takes to return to the position of diaphragm 1 21 when evening 120 is not driven.
  • the timing chart of FIG. 19 after switching between the drive circuit 18 and the discharge abnormality detecting means 10, the timing chart is based on the normal count value until the residual vibration of the diaphragm occurs. To determine the discharge abnormality. Therefore, when the residual vibration occurs
  • FIG. 20 shows that, after the drive signal is applied, the electrostatic means 120 and the oscillation circuit 11 are connected by the switching means 23, and the change in the oscillation frequency output from the oscillation circuit 11 is plotted on the vertical axis.
  • FIG. 5 is a diagram showing a time transition of the oscillation frequency by providing the elapsed time on the horizontal axis.
  • the change in the oscillation frequency over time indicates a residual vibration waveform in each state of the inkjet head.
  • the period of the residual vibration is shorter when air bubbles are mixed, and the period of the residual vibration is longer when paper dust adheres or thickens as compared with the normal ejection.
  • the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 changes depending on the state of each residual vibration.
  • Fig. 21 is a graph showing an example of the result of the subtraction of the subtraction counter 45 and the result of the determination by the determining means 20 based on the result.
  • the cycle of the residual vibration is shorter when air bubbles are mixed and longer when dry thickening or paper dust adheres, as compared with the case of normal ejection. Therefore, by setting at least two reference values as the reference values stored in the comparison reference value memory 47, it is possible to distinguish between normal ejection and abnormal ejection (in this case, the reference Only the values N 1 and P 1 Configuration) .
  • normal ejection and abnormal ejection in this case, the reference Only the values N 1 and P 1 Configuration
  • three or four reference values are provided, and the state of the above three types of discharge abnormalities is determined based on whether the subtraction result obtained by the subtraction processing is larger than these reference values. it can.
  • each reference value P2, Pl, Nl, and N2 are set as reference values for the subtraction result.
  • the reference value N1 and the reference value N2 are set as the first threshold, and the judging means 20 judges that the cause of the ejection abnormality is air bubble mixing when the subtraction result is smaller than the first threshold. I do. If the subtraction result is less than the reference value N1 and more than the reference value N2, it is determined that minute air bubbles are mixed.If it is smaller than the reference value N2, a large amount of It can be determined that air bubbles are mixed. In this case, an appropriate recovery process can be executed by changing the pump suction time or the pump suction pressure, for example, based on the size of the air bubbles.
  • the reference value P2 is set as the second threshold value, and the determination means 20 determines that the cause of the discharge abnormality is dry thickening when the subtraction result is larger than the second threshold value.
  • the reference value P1 is set as the third threshold value, and the determination means 20 determines the cause of the discharge abnormality if the subtraction result is larger than the third threshold value and smaller than the second threshold value.
  • FIG. 23 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process according to an embodiment of the present invention.
  • the print data to be printed (or the discharge data during the flushing operation) may be input from the host computer 8.
  • this discharge abnormality detection processing is executed at a predetermined timing.
  • the flowchart shown in FIG. 24 shows an ejection failure detection process corresponding to the ejection operation of one inkjet head 100, that is, one nozzle 110.
  • the Load signal is input to the subtraction force counter 45 at a timing immediately before the drive signal is input (this timing is not limited to this), and the normal force count value is input (preset) from the normal force value memory 46 (Ste S101). Then, a drive signal corresponding to the print data (discharge data) is input from the drive circuit 18 of the head dryer 33, and based on the drive signal timing as shown in the timing chart of FIG. A drive signal (voltage signal) is applied between both electrodes of the electrostatic actuator 120 (step S102). Then, the control unit 6 determines whether or not the input of the drive signal (voltage signal) to the electrostatic actuator 120 has been completed (step S103). The Z detection switching signal is input from the control unit 6 to the switching unit 23.
  • the switching means 23 disconnects the electrostatic actuator 120, that is, the capacitor forming the oscillation circuit 11 from the driving circuit 18, and discharge abnormality detection means 10 (Detection circuit) side, that is, connected to the oscillation circuit 11 (step S104).
  • the oscillation circuit 11 is configured based on the capacitance of the electrostatic actuator 120 (step S105), and an oscillation pulse is output from the oscillation circuit 11 (step S106). This oscillation pulse is input to the subtraction counter 45, and the subtraction counter 45 counts down the oscillation pulse from the normal count value (step S107).
  • the subtraction counting process is executed until the period from when the switching is performed by the switching means 23 to when the damping vibration occurs is completed, and when the counting period is completed (step S108), the determination is made. Move on to processing.
  • step S109 the determination means 20 determines whether or not the number of oscillation pulses is within the range of the normal count number (that is, the reference values N1 to P1) based on the subtraction result of the subtraction counter 45. If it is within the range of the normal count number, the determination means 20 determines that the ink is discharged normally (step S110), and conversely, the range is within the range of the normal count number. If not, it is determined that the ink jet head 100 has a discharge abnormality (a defective nozzle 110) (step S111).
  • step S112 the determination result by the determination means 20 is stored (held) in the storage means 62 (step S112), and the connection with the electrostatic actuator 120 is made based on the drive / detection switching signal. Is switched from the oscillation circuit 11 to the drive circuit 18, and the oscillation of the oscillation circuit 11 is stopped (step S113).
  • step S114 it is determined whether or not the ejection driving process by the inkjet head 100 has been completed. If it is determined that the ejection driving process has been completed, the ejection abnormality detection process ends. If it is determined that the processing has not been completed, the flow shifts to step S101, and the same processing is repeated.
  • the oscillation pulse is subtracted from the normal count value, and the result of the subtraction is compared with a predetermined reference value.
  • the presence / absence of a discharge abnormality of 100 and the presence of a discharge abnormality can be detected with a simple configuration.
  • FIG. 24 is a schematic block diagram of the discharge abnormality detecting means 10 shown in FIG. 2 according to another embodiment of the present invention. Only the configuration different from that in FIG. 16 will be described, and the components having the same functions as those in the block diagram in FIG. 16 will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the discharge abnormality detecting means 10 switches between the oscillation circuit 11, the subtraction counter 45, the normal value memory 46 having a plurality of normal value memories 46a to 46n, and the normal value memory.
  • the first selector 48 a switches the normal count value input to the subtraction counter 45 based on a predetermined timing of the residual vibration during normal ejection, and the second selector 48 b According to the normal count value memories 46a to 46n selected by the first selector 48a, the first determination means 20a (the same structure as the determination means 20 in the above example) is used.
  • the storage means 62 for storing the result of the determination is switched.
  • the second determination means 200b is configured to discharge the ink jet head 100 based on the determination results stored (saved) in the plurality of storage means 62a to 62n as shown in the graph of FIG. The presence or absence of an abnormality and the cause of the ejection abnormality are finally determined. Note that a sequence as shown in the table of FIG. 29 is stored in the second comparison reference value memory 47b.
  • Fig. 25 shows the residual vibration waveform when the count period is half the period of the residual vibration during normal discharge.
  • Fig. 26 shows the residual vibration waveform when the count period is one-fourth of the residual vibration during the normal discharge. Is shown.
  • the subtraction counter 45 performs a subtraction process in the first half cycle or 1Z4 cycle of the residual vibration during normal ejection, or every half cycle or every 1 to 4 cycles, and performs a plurality of subtractions. Abnormal discharge is detected and judged based on the results.
  • FIG. 27 is an evening timing chart (every half cycle) of the subtraction process of the subtraction counter 45 shown in FIG.
  • the first Load signal is input immediately before the drive signal, and the normal count value 1 is input to the subtraction counter 45.
  • the subtraction counter 45 opens the gate in synchronization with the falling edge of the drive signal, and starts the subtraction process.
  • a residual vibration that is, when the diaphragm 121 returns to the steady position for the first time
  • the Ls signal is input to the storage means 62, and the subtraction result up to that time is stored in the storage means 62a.
  • the CLR signal and the Load signal are input to the subtraction counter 45, and the result of the previous subtraction is cleared, and the next normal count value 2 is input.
  • the second determination means 20 b receives the comparison reference value (see the table in FIG. 29) from the second comparison reference value 47 b, and based on the comparison reference value, the corresponding inkjet head 10 0. The presence / absence of a discharge abnormality of 0 and the cause of the discharge abnormality are finally determined.
  • FIG. 28 is a diagram showing an example of the subtraction result of the subtraction count and the determination result of the determination means based thereon ((A) for each half cycle and (B) for each quarter cycle).
  • FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the cause of the discharge abnormality and the output of each reference value (each half cycle is shown in (A), and every 1 Z 4 cycles is shown in (B)).
  • the subtraction result of the period of multiple places By using this, it is possible to execute more accurate discharge abnormality determination processing.
  • FIG. 30 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process according to another embodiment of the present invention. As in the front chart of FIG. 23, the ejection abnormality detection process is executed at a predetermined timing such as when print data is input to the ink jet printer 1.
  • the Load signal is input to the subtraction power unit 45, and the normal power value is input from the normal power value memory 46 (preset).
  • Step S201 a drive signal corresponding to the print data (ejection data) is input from the drive circuit 18 of the head driver 33, and thereby, based on the timing of the drive signal as shown in the timing chart of FIG.
  • a drive signal (voltage signal) is applied between both electrodes of the electrical equipment 120 (step S202).
  • the control section 6 determines whether or not the input of the drive signal (voltage signal) to the electrostatic actuator 120 has been completed (step S203), and the input of the drive signal has been completed.
  • a drive / detection switching signal is input from the control unit 6 to the switching unit 23.
  • the switching means 23 causes the electrostatic actuator 120, that is, the capacitor constituting the oscillation circuit 11 to be disconnected from the drive circuit 18.
  • the discharge abnormality detecting means 10 detection circuit
  • the oscillation circuit 11 is configured (step S205), and an oscillation pulse is output from the oscillation circuit 11 (step S206). ).
  • This oscillation pulse is input to the subtraction counter 45, and the subtraction counter 45 counts down the oscillation pulse from the first normal count value 1 (step S207).
  • a preset counting period in this case, a subtraction counting process is performed until the period from the time when the switching is performed by the switching means 23 to the time when the damping oscillation occurs is completed, and when the counting period is completed (step S 208) Then, the processing shifts to the judgment processing.
  • step S209 the first determination means 20a sets the subtraction counter 45 Based on the result, it is determined whether or not the number of oscillation pulses is within the range of the normal count number (that is, the reference value Nl to PI). If the number is within the range of the normal count, the first determination means 20a determines that the ink has been discharged normally (step S210), and conversely, if the number is not within the range of the normal count. Determines that the inkjet head 100 has a discharge abnormality (is a defective nozzle 110) (step S211).
  • step S2122 the determination result by the first determination means 20a is stored (held) in the first storage means 62a (step S2122), and the control unit 6 performs the subtraction processing for all count periods. It is determined whether or not the processing has been completed (step S213). Since the subtraction process for every half cycle or quarter cycle of the residual vibration has not been executed yet, the process proceeds to step S2114, and the count period instruction signal is incremented by one (see the timing chart in FIG. 27).
  • the next selector means 48 b selects the next storage means 6 2 b (step S 2 15), and the first selector 48 a selects the next normal count value memory 46 b, The normal count value 2 is preset in the subtraction counter 45 (step S2 16). Then, the processing from step S207 is repeated.
  • step S213 If it is determined in step S213 that the subtraction processing (first determination processing) has been completed for all count periods, the electrostatic actuator 120 and the electrostatic actuator 120 are determined based on the drive Z detection switching signal. Is switched from the oscillation circuit 11 to the drive circuit 18 to stop the oscillation of the oscillation circuit 11 (step S 2 17), and the second determination means 2 Ob uses a plurality of storage means 6 2 a Based on the first determination result and the second comparison reference value stored in 62n, a determination process of the ejection abnormality of the inkjet head 100 is executed (step S218). Then, in step S219, it is determined whether or not the ejection driving process by the inkjet head 100 has been completed. If it is determined that the ejection driving process has been completed, the ejection abnormality detection process ends. I do. If it is determined that the processing has not been completed, the flow shifts to step S201 to repeat the same processing.
  • the oscillation pulse is subtracted from the normal force value at a plurality of timings, and the result of the subtraction is compared with a predetermined reference value. It is possible to more accurately detect the presence / absence of a discharge abnormality and the cause of the discharge abnormality with a simple configuration.
  • the droplet discharge device inkjet printer 1 and the discharge device
  • the electrostatic actuator 120 when the operation of discharging the liquid as droplets from the inkjet head 100 is performed by driving the electrostatic actuator 120, the electrostatic actuator 120
  • the oscillation circuit 11 oscillates based on the change in the capacitance, and the subtraction counter 45 subtracts this oscillation pulse from the normal force count value, which is the power count value during normal ejection, based on the result of the subtraction.
  • the determination means 20 determines whether the droplet has been discharged normally or not (discharge failure), and in the case of a discharge failure, what is the cause thereof.
  • a conventional dot missing detection method for example, an optical detection method or the like
  • other components for example, optical dot missing detection device
  • the circuit configuration is not complicated, the manufacturing cost of a droplet discharge device capable of detecting a discharge abnormality (missing dot) can be reduced.
  • the droplet discharge device of the present invention since the abnormal discharge of the droplet is detected using the residual vibration of the diaphragm after the droplet discharge operation, the abnormal discharge of the droplet is detected even during the printing operation. be able to. Therefore, even if the ejection abnormality determination method of the present invention is executed during the printing operation, the throughput of the droplet ejection device is not reduced or deteriorated.
  • the droplet discharge device of the present invention can determine the cause of a droplet discharge abnormality that cannot be determined by a conventional device that can detect missing dots, such as an optical detection device. Therefore, if necessary, an appropriate recovery process for the cause can be selected and executed.
  • FIG. 31 to FIG. 34 are cross-sectional views each schematically showing another example of the configuration of the ink jet head 100.
  • description will be made based on these drawings, but description will be made focusing on differences from the above-described embodiment, and description of the same matters will be omitted.
  • the ink jet head 100A shown in FIG. 31 is vibrated by driving the piezoelectric element 200.
  • the moving plate 212 vibrates, and the ink (liquid) in the cavity 208 is ejected from the nozzle 203.
  • the stainless steel nozzle plate 202 with the nozzle (hole) 203 formed thereon is joined with a stainless steel metal plate 204 via an adhesive film 205.
  • a metal plate 204 made of the same stainless steel is joined on the upper side via an adhesive film 205.
  • a communication port forming plate 206 and a cavity plate 207 are sequentially joined thereon.
  • the nozzle plate 202, the metal plate 204, the adhesive film 205, the communication port forming plate 206 and the cavity plate 200 each have a predetermined shape (shape such that a concave portion is formed).
  • a cavity 208 and a reservoir 209 are formed.
  • the cavity 208 and the reservoir 209 communicate with each other via an ink supply port 210. Further, the reservoir 209 communicates with the ink intake port 211.
  • a vibrating plate 212 is provided at an opening on the upper surface of the cavity plate 207, and a piezoelectric element (piezoelectric element) 200 is provided on the vibrating plate 212 via a lower electrode 21. Joined. An upper electrode 214 is joined to the piezoelectric element 200 on the side opposite to the lower electrode 211.
  • the head driver 210 includes a drive circuit for generating a drive voltage waveform, and applies (supplies) the drive voltage waveform between the upper electrode 214 and the lower electrode 213 to thereby generate the piezoelectric element 200. Vibrates, and the diaphragm 2 1 2 bonded thereto vibrates. The vibration of the diaphragm 212 changes the volume of the cavity 208 (pressure inside the cavity), and the ink (liquid) filled in the cavity 208 is ejected from the nozzle 203 as a liquid droplet. I do.
  • the amount of liquid reduced in the cavity 208 due to the ejection of the liquid droplets is supplied from the reservoir 209 by supplying ink. Further, ink is supplied to the reservoir 209 from the ink intake port 211.
  • the ink-jet head 100B shown in FIG. 32 discharges ink (liquid) in the cavity 22 from the nozzle by driving the piezoelectric element 200.
  • This ink jet head 100B has a pair of opposed substrates 220, and a plurality of piezoelectric elements 200 are intermittently arranged at a predetermined interval between the two substrates 220.
  • a cavity 2 21 is formed between adjacent piezoelectric elements 200.
  • a plate (not shown) is installed at the front in FIG. 3 2 of the cavity 2 22, and a nozzle plate 222 is installed at the rear, and a position corresponding to each cavity 2 21 of the nozzle plate 222 is provided at the position.
  • a nozzle (hole) 222 is formed.
  • a pair of electrodes 224 is provided on one surface and the other surface of each piezoelectric element 200, respectively. That is, four electrodes 224 are connected to one piezoelectric element 200.
  • the piezoelectric element 200 is deformed in shear mode and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 32). The vibration changes the volume of the cavity 222 (pressure inside the cavity), and the ink (liquid) filled in the cavity 222 is ejected from the nozzle 222 as a droplet. That is, in the ink jet head 100 B, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
  • the ink jet head 100C shown in FIG. 33 also discharges the ink (liquid) in the cavity 233 from the nozzle 231 by driving the piezoelectric element 200 in the same manner as described above.
  • the ink jet head 100C includes a nozzle plate 230 on which the nozzles 231 are formed, a spacer 232, and a piezoelectric element 200.
  • the piezoelectric element 200 is installed at a predetermined distance from the nozzle plate 230 through a spacer 23, and the nozzle plate 230, the piezoelectric element 200, and the spacer 23 A cavity 2 3 3 is formed in the space surrounded by 2.
  • a plurality of electrodes are joined to the upper surface of the piezoelectric element 200 in FIG. That is, a first electrode 234 is joined to a substantially central portion of the piezoelectric element 200, and a second electrode 235 is joined to both sides thereof.
  • a predetermined drive voltage waveform is applied between the first electrode 234 and the second electrode 235, the piezoelectric element 200 deforms in a shear mode and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 33).
  • the volume of the cavity 23 3 pressure in the cavity
  • the ink (liquid) filled in the cavity 23 3 is ejected from the nozzle 23 1 as droplets. That is, in the inkjet head 100 C, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
  • the ink jet head 100D shown in FIG. 34 discharges ink (liquid) in the cavity 245 from the nozzle 241 by driving the piezoelectric element 200. It is.
  • This inkjet head 100D is formed by laminating a nozzle plate 240 on which the nozzles 24 are formed, a cavity plate 24, a diaphragm 24, and a plurality of piezoelectric elements 200. And a multi-layer piezoelectric element 201.
  • the cavity plate 242 is formed in a predetermined shape (shape that forms a concave portion), and thereby, the cavity 245 and the reservoir 246 are formed.
  • the cavities 245 and the reservoirs 246 communicate with each other via the ink supply ports 247.
  • the reservoir 246 communicates with the ink cartridge 31 via the ink supply tube 311.
  • the middle and lower ends of the multilayer piezoelectric element 201 shown in FIG. 34 are connected to the diaphragm 243 via the intermediate layer 244.
  • a plurality of external electrodes 248 and internal electrodes 249 are joined to the laminated piezoelectric element 201. That is, an external electrode 248 is bonded to the outer surface of the multilayer piezoelectric element 201, and is provided between the piezoelectric elements 200 constituting the multilayer piezoelectric element 201 (or inside each piezoelectric element).
  • the internal electrode 249 is installed. In this case, the external electrodes 248 and a part of the internal electrodes 249 are alternately arranged so as to overlap in the thickness direction of the piezoelectric element 200.
  • the multilayer piezoelectric element 201 is deformed as shown by the arrow in FIG. Vibrating (expanding and contracting in the vertical direction in Fig. 34), and this vibration causes the vibration plate 243 to vibrate. Due to the vibration of the vibrating plate 243, the volume of the cavity 245 (pressure in the cavity) changes, and the ink (liquid) filled in the cavity 245 is discharged as droplets from the nozzle 241.
  • the amount of liquid reduced in the cavity 245 due to the ejection of the liquid droplets is supplied from the reservoir 246 by supplying ink.
  • ink is supplied from the ink cartridge 31 to the reservoir 246 via the ink supply tube 311.
  • the ink jet heads 100 A to 100 D having the above-described piezoelectric elements also function as diaphragms or diaphragms in the same manner as the above-described capacitive inkjet head 100. Based on the residual vibration of the piezoelectric element, it is possible to detect an abnormality in droplet ejection or to specify the cause of the abnormality.
  • a diaphragm as a sensor is provided at a position facing the cavity. It is also possible to provide a (vibration plate for detecting residual vibration) and detect the residual vibration of this diaphragm.
  • the droplet discharge device and the method for determining a discharge abnormality of the droplet discharge head include a method of driving a liquid droplet from a droplet discharge head by driving an electrostatic actuator or a piezoelectric actuator.
  • the ejection operation is performed, the residual vibration of the diaphragm displaced by the actuator is detected, and based on the residual vibration of the diaphragm, the droplet is ejected normally or ejected. (Discharge abnormality) was detected.
  • the cause of the abnormal discharge of the droplet thus obtained is determined based on the vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm (for example, the cycle of the residual vibration waveform). .
  • an optical dot missing detection device for example, an optical dot missing detection device, etc.
  • other components for example, an optical dot missing detection device, etc.
  • Abnormal droplet ejection can be detected without increasing the size, and the manufacturing cost can be kept low.
  • the abnormal ejection of the droplet is detected by using the residual vibration of the diaphragm after the droplet ejection operation. Can be detected.
  • the droplet discharge device and the method for determining the discharge abnormality of the droplet discharge head according to the present invention have been described based on the illustrated embodiments.
  • the present invention is not limited thereto.
  • Each component of the head or the droplet discharge device can be replaced with any component having the same function.
  • other arbitrary components may be added to the droplet discharge head or the droplet discharge device of the present invention.
  • the ejection target liquid (droplet) ejected from the droplet ejection head (the inkjet head 100 in the above embodiment) of the droplet ejection apparatus of the present invention is not particularly limited.
  • Liquid containing various materials (suspension, emulsion, etc.) (Including a dispersion). That is, an ink containing a filter material of a color filter, a light emitting material for forming an EL light emitting layer in an organic EL (Electro Luminescence) device, and a fluorescent material for forming a phosphor on an electrode in an electron emission device.
  • a fluorescent material for forming a phosphor in a PDP (Plasma Display Panel) device a material for forming a electrophoretic material in an electrophoretic display device, and a bank for forming a bank on the surface of a substrate W Materials, various coating materials, liquid electrode material for forming electrodes, particle material for forming a spacer for forming a small cell gap between two substrates, liquid metal for forming metal wiring Materials, lens materials for forming microlenses, resist materials, and light diffusion materials for forming light diffusers.
  • the droplet acceptor from which droplets are to be ejected is not limited to paper such as recording paper, but may be other media such as films, woven fabrics and non-woven fabrics, glass substrates, silicon substrates and the like. Work such as various substrates may be used.

Abstract

A liquid drop ejector and a method for judging abnormal ejection of a liquid drop ejection head in which a pulse oscillating through variation in the capacitance of an actuator after liquid drop ejecting operation is subtracted from a reference value and abnormal ejection of a liquid drop ejection head and its cause can be judged based on the subtraction results. The liquid drop ejector comprises a plurality of liquid drop ejection heads each consisting of a diaphragm (121) and an electrostatic actuator (120) for displacing the diaphragm (121), a circuit (18) for driving the electrostatic actuator (120), a circuit (11) oscillating based on the residual oscillation of the diaphragm (121) after the electrostatic actuator (120) is driven through the driving circuit (18), a counter (45) for subtracting the number of pulses during a specified interval of a signal oscillated by the oscillation circuit (11) from a specified reference value, and a means (20) for making a decision as to whether abnormal ejection is occurring in the liquid drop ejection head or not based on the subtraction results of the subtraction counter (45).

Description

液滴吐出装置及び液滴吐出へッドの吐出異常判定方法 技術分野  TECHNICAL FIELD The present invention relates to a droplet discharge device and a method for determining a discharge abnormality of a droplet discharge head.
本発明は、 液滴吐出装置及び液滴吐出へッドの吐出異常判定方法に関する。 背景技術  The present invention relates to a droplet discharge device and a method for determining a discharge abnormality of a droplet discharge head. Background art
 Light
液滴吐出装置の一つであるィンクジエツトプリンタは、 複数のノズルからィンク 滴 (液滴) を吐出して所定の用紙上に画像形成を行っている。 インクジェットプリ ンタの印刷ヘッド (インクジェットヘッド) 書には、 多数のノズルが設けられている が、 インクの粘度の増加や、 気泡の混入、 塵や紙粉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ィンク滴を吐出できない場合がある。 ノズルが目詰ま りするとプリントされた画像内にドット抜けが生じ、 画質を劣化させる原因となつ ている。  2. Description of the Related Art An ink jet printer, which is one of the droplet discharge devices, discharges an ink droplet (droplet) from a plurality of nozzles to form an image on a predetermined sheet. Inkjet printer print heads (inkjet heads) have a large number of nozzles. Some of the nozzles are used to increase the viscosity of the ink, mix air bubbles, and adhere to dust and paper dust. May be clogged and ink drops cannot be ejected. If the nozzles are clogged, missing dots will occur in the printed image, which may cause deterioration in image quality.
従来、 このようなインク滴の吐出異常 (以下、 「ドット抜け」 ともいう) を検出 する方法として、 インクジエツトへッドのノズルからインク滴が吐出されない状態 (インク滴吐出異常状態) をインクジエツトへッドのノズル毎に光学的に検出する 方法が考案されている (例えば、 特開平 8 - 3 0 9 9 6 3号公報など) 。 この方法 により、 ドット抜け (吐出異常) を発生しているノズルを特定することが可能とな つている。  Conventionally, as a method of detecting such an ink droplet ejection abnormality (hereinafter also referred to as “missing dot”), a state in which an ink droplet is not ejected from the nozzle of the ink jet head (an abnormal ink droplet ejection state) is detected. A method of optically detecting each nozzle of the nozzle has been devised (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-30963). With this method, it is possible to identify a nozzle that has a missing dot (discharge abnormality).
しかしながら、 上述の光学式のドット抜け (液滴吐出異常) 検出方法では、 光源 及び光学センサを含む検出器が液滴吐出装置 (例えば、 インクジェットプリンタ) に取付けられている。 この検出方法では、 一般に、 液滴吐出ヘッド (インクジエツ トヘッド) のノズルから吐出する液滴が光源と光学センサの間を通過し、 光源と光 学センサの間の光を遮断するように、 光源及び光学センサを精密な精度で (高精度 に) 設定 (設置) しなければならないという問題がある。 また、 このような検出器 は通常高価であり、 インクジェットプリンタの製造コストが増大してしまうという 問題もある。 さらに、 ノズルからのインクミストや印刷用紙等の紙粉によって、 光 源の出力部や光学センサの検出部が汚れてしまい、 検出器の信頼性が問題となる可 能性もある。 However, in the above-described optical dot missing (droplet ejection abnormality) detection method, a detector including a light source and an optical sensor is attached to a droplet ejection device (for example, an ink jet printer). In this detection method, generally, a light source and a light source are arranged so that a droplet ejected from a nozzle of a droplet ejection head (ink jet head) passes between the light source and the optical sensor and blocks light between the light source and the optical sensor. There is a problem that the optical sensor must be set (installed) with high precision (high accuracy). Further, such a detector is usually expensive, and there is a problem that the manufacturing cost of the ink jet printer is increased. In addition, light is generated by ink mist from the nozzles and paper dust such as printing paper. The output section of the source and the detection section of the optical sensor may become dirty, and the reliability of the detector may become an issue.
また、 上述の光学式のドット抜け検出方法では、 ノズルのドット抜け、 すなわち 、 インク滴の吐出異常 (不吐出) を検出することはできるが、 その検出結果に基づ いてドット抜け (吐出異常) の原因を特定 (判定) することができず、 ドット抜け の原因に対応する適切な回復処理を選択し、 実行することが不可能であるという問 題もある。 そのため、 例えば、 ワイピング処理で回復可能な状態であるにもかかわ らず、 インクジェットヘッドからインクをポンプ吸引などすることにより、 排イン ク (無馬太なインク) が増加することや、 適切な回復処理が行われないために複数の 回復処理を実施することによって、 インクジェットプリンタ (液滴吐出装置) のス ループットを低下あるいは悪化させてしまう。 発明の開示  In the above-described optical dot missing detection method, it is possible to detect missing dots of nozzles, that is, abnormal ejection (non-ejection) of ink droplets, but based on the detection result, missing dots (abnormal ejection). There is also a problem in that it is not possible to identify (determine) the cause of the error, and it is impossible to select and execute an appropriate recovery process corresponding to the cause of the missing dot. Therefore, for example, even though the ink can be recovered by the wiping process, the ink discharged from the inkjet head is suctioned by a pump, etc. By performing multiple recovery processes because the process is not performed, the throughput of an inkjet printer (droplet ejection device) is reduced or worsened. Disclosure of the invention
本発明の目的は、 液滴吐出動作後におけるァクチユエ一夕の静電容量の変化によ り発振するパルスを基準値から減算し、 その減算結果に基づいて、 液滴吐出ヘッド の吐出異常とその原因を判定することができる液滴吐出装置及び液滴吐出へッドの 吐出異常判定方法を提供することにある。  An object of the present invention is to subtract a pulse oscillating due to a change in capacitance over time after a droplet discharge operation from a reference value, and based on the subtraction result, determine whether a droplet discharge head has a discharge abnormality and its discharge abnormality. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge device and a method for determining a discharge abnormality of a droplet discharge head that can determine the cause.
上記課題を解決するために、 本発明の一態様において、 本発明の液滴吐出装置は 振動板と、 前記振動板を変位させるァクチユエ一夕と、 内部に液体が充填され、 前記振動板の変位により、 該内部の圧力が増減されるキヤビティと、 前記キヤビテ ィに連通し、 前記キャビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出する ノズルとを有する複数の液滴吐出へッドと、  In order to solve the above problems, according to one embodiment of the present invention, a droplet discharge device according to the present invention includes a diaphragm, an actuator for displacing the diaphragm, and a liquid filled therein, and a displacement of the diaphragm. A plurality of droplet ejection heads having a cavity in which the pressure inside the cavity is increased and decreased, and a nozzle communicating with the cavity and ejecting the liquid as droplets by increasing and decreasing the pressure in the cavity.
前記ァクチユエ一夕を駆動する駆動回路と、  A drive circuit for driving the actuator;
前記駆動回路によって前記ァクチユエ一夕が駆動された後、 前記ァクチユエ一夕 により変位された前記振動板の残留振動に基づいて、 発振する発振手段と、 前記発振手段によって発振した信号の所定の期間におけるパルス数を所定の基準 値から減算する減算手段と、  After the actuator is driven by the drive circuit, based on the residual vibration of the diaphragm displaced by the actuator, oscillating means oscillating; and in a predetermined period of a signal oscillated by the oscillating means, Subtraction means for subtracting the number of pulses from a predetermined reference value;
前記減算手段の減算結果に基づいて、 前記液滴吐出へッドに吐出異常が発生して いるか否かを判定する判定手段と、 Based on the result of the subtraction by the subtraction means, an ejection failure occurs in the droplet ejection head. Determining means for determining whether or not
を備えることを特徴とする。  It is characterized by having.
本発明の液滴吐出装置によれば、 ァクチユエ一夕の駆動により、 液体を液滴とし て吐出する動作を行った際に、 ァクチユエ一夕によって変位させられた振動板の残 留振動に基づいて発振回路が発振し、 所定の基準値 (正常カウント値) から発振パ ルスを減算し、 その減算結果に基づいて、 液滴が正常に吐出されたか、 あるいは吐 出されなかったか (吐出異常) を検出する。  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the droplet discharge apparatus of this invention, when the operation which discharges a liquid as a droplet by drive of an actuator is performed, it is based on the residual vibration of the diaphragm displaced by the actuator. The oscillation circuit oscillates and subtracts the oscillation pulse from a predetermined reference value (normal count value). Based on the result of the subtraction, it is determined whether the droplet has been ejected normally or not (abnormal ejection). To detect.
本発明の液滴吐出装置によって、 従来のドット抜け検出方法を備える液滴吐出装 置に比べ、 他の部品 (例えば、 光学式検出装置など) を必要としないので、 液滴吐 出へッドのサイズを大きくすることなく液滴の吐出異常を検出することができると ともに、 製造コストを低く抑えることができる。 また、 本発明の液滴吐出ヘッドで は、 液滴吐出動作後の振動板の残留振動を用いて液滴の吐出異常を検出しているの で、 印字動作の途中でも液滴の吐出異常を検出することができる。  The droplet discharge device of the present invention does not require other components (for example, an optical detection device, etc.) as compared with a droplet discharge device provided with a conventional dot missing detection method. Abnormal droplet ejection can be detected without increasing the size of the device, and the manufacturing cost can be kept low. Further, in the droplet discharge head of the present invention, since the abnormal discharge of the droplet is detected using the residual vibration of the diaphragm after the droplet discharge operation, the abnormal discharge of the droplet is detected even during the printing operation. Can be detected.
ここで、 前記振動板の残留振動とは、 前記ァクチユエ一夕が前記駆動回路の駆動 信号 (電圧信号) により液滴吐出動作を行った後、 次の駆動信号が入力されて再び 液滴吐出動作を実行するまでの間に、 この液滴吐出動作により前記振動板が減衰し ながら振動を続けている状態をいう。  Here, the residual vibration of the vibrating plate means that after the actuator performs a droplet discharge operation by a drive signal (voltage signal) of the drive circuit, the next drive signal is input and the droplet discharge operation is performed again. This means a state in which the diaphragm continues to vibrate while being attenuated by the droplet discharging operation until the step is performed.
また、 好ましくは、 前記判定手段は、 前記吐出異常が発生していると判定した際 、 その吐出異常の原因を判定する。 そして、 前記判定手段は、 好ましくは、 前記減 算結果が第 1の閾値よりも小さいときには、 前記キヤビティ内に気泡が混入したも のと判定し、 前記減算結果が第 2の閾値よりも大きいときには、 前記ノズル付近の 液体が乾燥により増粘したものと判定し、 前記減算結果が第 2の閾値よりも小さく 、 第 3の閾値よりも大きいときには、 前記ノズルの出口付近に紙粉が付着したもの と判定する。 なお、 好ましくは、 本発明の液滴吐出装置は、 前記判定手段によって 判定された判定結果を記憶する記憶手段を更に備えてもよい。 なお、 本発明におい て、 「紙粉」 とは、 単に記録用紙などから発生した紙粉のみに限らず、 例えば、 紙 送りローラ (給紙ローラ) などのゴムの切れ端や、 空気中に浮遊するごみなどを含 むノズル付近に付着して液滴吐出の妨げとなるすべてのものをいう。  Preferably, when the determination unit determines that the discharge abnormality has occurred, the determination unit determines a cause of the discharge abnormality. Preferably, the determining means determines that bubbles are mixed in the cavity when the subtraction result is smaller than a first threshold, and when the subtraction result is larger than a second threshold. When it is determined that the liquid in the vicinity of the nozzle has increased in viscosity due to drying, and when the subtraction result is smaller than the second threshold and larger than the third threshold, paper powder is attached near the outlet of the nozzle. Is determined. Preferably, the droplet discharge device of the present invention may further include a storage unit that stores a determination result determined by the determination unit. In the present invention, the term “paper dust” is not limited to paper dust generated simply from recording paper or the like, but may be, for example, a piece of rubber such as a paper feed roller (paper feed roller) or floating in the air. It refers to everything that adheres to the vicinity of the nozzle, including dust, and hinders droplet ejection.
さらに、 好ましくは、 本発明の液滴吐出装置は、 前記ァクチユエ一夕の駆動によ る前記液滴の吐出動作後、 前記ァクチユエ一タを前記駆動回路から前記吐出異常検 出手段に切り替える切替手段を更に備えてもよい。 また、 前記発振手段は、 前記ァ クチユエ一夕の静電容量成分と、 前記ァクチユエ一夕に接続される抵抗素子の抵抗 成分とによる C R発振回路を構成してもよい。 Still preferably, in a droplet discharge device according to the present invention, the drive of the actuator The apparatus may further include a switching unit that switches the actuator from the driving circuit to the ejection abnormality detection unit after the droplet ejection operation. Further, the oscillating means may constitute a CR oscillating circuit using a capacitance component of the actuator and a resistance component of a resistance element connected to the actuator.
ここで、 好ましくは、 前記所定の期間は、 前記液滴吐出ヘッドから液滴が正常に 吐出された際の前記振動板の残留振動波形における 1又は複数箇所の期間である。 そして、 前記所定の期間は、 前記残留振動が発生するまでの期間であってもよく、 前記液滴吐出へッドから液滴が正常に吐出された際の前記振動板の残留振動の半周 期までの期間であってもよい。 さらに、 前記所定の期間は、 前記液滴吐出ヘッドか ら液滴が正常に吐出された際の前記振動板の残留振動の半周期毎の期間であっても よく、 前記液滴吐出へッドから液滴が正常に吐出された際の前記振動板の残留振動 の 1 / 4周期までの期間であってもよく、 前記液滴吐出へッドから液滴が正常に吐 出された際の前記振動板の残留振動の 1 Z 4周期毎の期間であってもよい。  Here, preferably, the predetermined period is a period of one or a plurality of points in a residual vibration waveform of the diaphragm when a droplet is normally ejected from the droplet ejection head. The predetermined period may be a period until the residual vibration occurs, and a half period of the residual vibration of the diaphragm when the droplet is normally discharged from the droplet discharge head. The period up to may be used. Further, the predetermined period may be a period for every half cycle of the residual vibration of the diaphragm when a droplet is normally discharged from the droplet discharge head, and The period may be up to 1/4 cycle of the residual vibration of the diaphragm when the droplet is normally ejected from the nozzle, and when the droplet is normally ejected from the droplet ejection head. The residual vibration of the diaphragm may be a period of every 1 Z 4 periods.
また、 好ましくは、 前記所定の基準値は、 前記液滴吐出ヘッドから液滴が正常に 吐出されたとき、 前記所定の期間における前記発振手段により発振されたパルス数 である。 ここで、 前記判定手段は、 前記複数の液滴吐出ヘッドを走査して発振手段 により発振させ、 前記減算手段により得られた減算結果に基づいて、 それぞれの液 滴吐出へッドに対し吐出異常が発生しているか否かを判定するよう構成されてもよ い。  Preferably, the predetermined reference value is the number of pulses oscillated by the oscillating means during the predetermined period when a droplet is normally ejected from the droplet ejection head. Here, the determination unit scans the plurality of droplet discharge heads and oscillates by the oscillating unit, and based on the subtraction result obtained by the subtraction unit, discharge abnormalities for each droplet discharge head. It may be configured to determine whether or not an error has occurred.
なお、 前記ァクチユエ一タは、 静電式ァクチユエ一夕であってもよく、 圧電素子 のピエゾ効果を利用した圧電ァクチユエ一夕であってもよい。 また、 好ましくは、 前記液滴吐出装置は、 少なくともインクジェットプリン夕を含む。  The actuator may be an electrostatic actuator or a piezoelectric actuator utilizing a piezoelectric effect of a piezoelectric element. Preferably, the droplet discharge device includes at least an inkjet printer.
また、 本発明の別の態様において、 本発明の液滴吐出へッドの吐出異常判定方法 は、  Further, in another aspect of the present invention, a method for determining a discharge abnormality of a droplet discharge head according to the present invention includes:
ァクチユエ一夕を駆動して振動板を振動させることにより、 キヤビティ内の液体 を液滴としてノズルから吐出する動作を行った後、 前記振動板の残留振動に基づい て発振させ、 この発振した信号の所定の期間におけるパルス数を所定の基準値から 減算し、 該減算結果に基づいて、 吐出異常が発生しているか否かを判定することを 特徴とする。 そして、 好ましくは、 前記吐出異常が発生していると判定した際、 そ の吐出異常の原因を判定する。 これにより、 上記液滴吐出装置における効果と同様 の効果を得ることができる。 By driving the actuator to vibrate the diaphragm, the liquid in the cavity is discharged from the nozzle as droplets, and then oscillated based on the residual vibration of the diaphragm. It is characterized in that the number of pulses in a predetermined period is subtracted from a predetermined reference value, and based on the subtraction result, it is determined whether or not an ejection abnormality has occurred. Preferably, when it is determined that the ejection abnormality has occurred, The cause of the discharge abnormality is determined. Thereby, the same effect as that of the above-described droplet discharge device can be obtained.
ここで、 好ましくは、 前記減算結果が第 1の閾値よりも小さいときには、 前記キ ャビティ内に気泡が混入したものと判定し、 前記減算結果が第 2の閾値よりも大き いときには、 前記ノズル付近の液体が乾燥により増粘したものと判定し、 前記減算 結果が第 2の閾値よりも小さく、 第 3の閾値よりも大きいときには、 前記ノズルの 出口付近に紙粉が付着したものと判定してもよい。 なお、 好ましくは、 前記判定に おいて判定された判定結果が記憶部に記憶される。  Here, preferably, when the subtraction result is smaller than a first threshold value, it is determined that air bubbles have entered the cavity, and when the subtraction result is larger than a second threshold value, the vicinity of the nozzle is determined. It is determined that the liquid has thickened due to drying, and when the subtraction result is smaller than the second threshold value and larger than the third threshold value, it is determined that paper dust has adhered near the outlet of the nozzle. Is also good. Preferably, the determination result determined in the determination is stored in the storage unit.
また、 好ましくは、 前記ァクチユエ一夕の駆動による前記液滴の吐出動作後、 前 記ァクチユエ一夕を前記駆動回路から前記吐出異常検出手段に切り替えてもよい。 ここで、 前記所定の期間は、 前記液滴吐出ヘッドから液滴が正常に吐出された際の 前記振動板の残留振動波形における 1又は複数箇所の期間、 前記液滴吐出へッドか ら液滴が正常に吐出された際の前記振動板の残留振動の半周期までの期間、 前記液 滴吐出へッドから液滴が正常に吐出された際の前記振動板の残留振動の半周期毎の 期間、 前記液滴吐出へッドから液滴が正常に吐出された際の前記振動板の残留振動 の 1 / 4周期までの期間、 前記液滴吐出へッドから液滴が正常に吐出された際の前 記振動板の残留振動の 1 / 4周期毎の期間のいずれかである。  Preferably, after the discharge operation of the droplet by the driving of the actuator, the driving of the actuator may be switched from the driving circuit to the discharge abnormality detecting means. Here, the predetermined period is one or a plurality of periods in a residual vibration waveform of the diaphragm when a droplet is normally discharged from the droplet discharge head, and the liquid is discharged from the droplet discharge head. A period up to a half cycle of the residual vibration of the diaphragm when the droplet is normally ejected, every half cycle of the residual vibration of the diaphragm when the droplet is normally ejected from the droplet ejection head. During the period, the droplet is normally ejected from the droplet ejection head during a period of up to 1/4 cycle of the residual vibration of the diaphragm when the droplet is normally ejected from the droplet ejection head. This is one of the periods of 1/4 cycle of the residual vibration of the diaphragm when the vibration is applied.
なお、 好ましくは、 前記所定の基準値は、 前記液滴吐出ヘッドから液滴が正常に 吐出されたとき、 前記所定の期間における発振されたパルス数である。 図面の簡単な説明  Preferably, the predetermined reference value is the number of pulses oscillated in the predetermined period when a droplet is normally ejected from the droplet ejection head. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
本発明の前述の並びに他の目的、 特徴及び利点は、 添付図面を参照して進められ る本発明の好適実施形態の以下の詳細な記述から一層容易に明確になるであろう。 図 1は、 本発明の液滴吐出装置の一種であるインクジエツトプリン夕の構成を示 す概略図である。  The foregoing and other objects, features and advantages of the invention will be more readily apparent from the following detailed description of a preferred embodiment of the invention which proceeds with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an ink jet printing apparatus which is a kind of the droplet discharge device of the present invention.
図 2は、 本発明のインクジエツトプリンタの主要部を概略的に示すブロック図で ある。  FIG. 2 is a block diagram schematically showing a main part of the ink jet printer of the present invention.
図 3は、 図 1に示すインクジエツトへッドの概略的な断面図である。  FIG. 3 is a schematic sectional view of the ink jet head shown in FIG.
図 4は、 図 1に示す 1色のィンクに対応するへッドュニット 3 5の構成を示す分 解斜視図である。 FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the head unit 35 corresponding to the single color ink shown in FIG. It is an exploded perspective view.
図 5は、 4色インクを用いるへッドュニットのノズルプレートのノズル配置パ夕 ーンの一例である。  FIG. 5 is an example of a nozzle arrangement pattern of a nozzle plate of a head unit using four-color ink.
図 6は、 図 3の 111一 111断面の駆動信号入力時の各状態を示す状態図である。 図 7は、 図 3の振動板の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す回路図で ある。  FIG. 6 is a state diagram showing each state at the time of inputting a drive signal on the section 111-111 in FIG. FIG. 7 is a circuit diagram showing a simple vibration calculation model assuming residual vibration of the diaphragm shown in FIG.
図 8は、 図 3の振動板の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフである 図 9は、 図 3のキヤビティ内に気泡が混入した場合のノズル付近の概念図である 図 1 0は、 キヤビティへの気泡混入によりインク滴が吐出しなくなった状態にお ける残留振動の計算値及び実験値を示すグラフである。  FIG. 8 is a graph showing the relationship between the experimental value and the calculated value of the residual vibration of the diaphragm in FIG. 3. FIG. 9 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when bubbles are mixed in the cavity in FIG. 10 is a graph showing a calculated value and an experimental value of the residual vibration in a state where the ink droplets are not ejected due to air bubbles entering the cavity.
図 1 1は 図 3のノズル付近のインクが乾燥により固着した場合のノズル付近の 概念図である。  FIG. 11 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when the ink near the nozzle of FIG. 3 is fixed by drying.
図 1 2は、 ノズル付近のィンクの乾燥増粘状態における残留振動の計算値及び実 験値を示すグラフである。  FIG. 12 is a graph showing calculated values and experimental values of residual vibration in a state where the ink near the nozzle is in a dry and thickened state.
図 1 3は、 図 3のノズル出口付近に紙粉が付着した場合のノズル付近の概念図で ある。  FIG. 13 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when paper dust adheres near the nozzle outlet of FIG.
図 1 4は、 ノズル出口に紙粉が付着した状態における残留振動の計算値及び実験 値を示すグラフである。  FIG. 14 is a graph showing calculated values and experimental values of the residual vibration in a state where paper dust adheres to the nozzle outlet.
図 1 5は、 ノズル付近に紙粉が付着した前後におけるノズルの状態を示す写真で ある。  FIG. 15 is a photograph showing the state of the nozzle before and after the paper dust adheres to the vicinity of the nozzle.
図 1 6は、 図 2に示す吐出異常検出手段を概略的に示すとともに、 発振回路 (発 振手段) と駆動回路との切替動作を示すブロック図である。  FIG. 16 is a block diagram schematically showing the discharge abnormality detection means shown in FIG. 2 and showing a switching operation between an oscillation circuit (oscillation means) and a drive circuit.
図 1 7は、 図 3の静電ァクチユエ一夕を平行平板コンデンサとした場合の概念図 である。  FIG. 17 is a conceptual diagram in the case where the electrostatic factor of FIG. 3 is a parallel plate capacitor.
図 1 8は、 図 3の静電ァクチユエ一夕から構成されるコンデンサを含む発振回路 の回路図である。  FIG. 18 is a circuit diagram of an oscillator circuit including a capacitor composed of the electrostatic function shown in FIG.
図 1 9は、 図 1 6に示す減算カウン夕の減算処理のタイミングチャートである。 図 2 0は、 ィンクジェットへッドのそれぞれの状態における残留振動波形を示す 図である。 FIG. 19 is a timing chart of the subtraction processing of the subtraction count shown in FIG. FIG. 20 is a diagram showing a residual vibration waveform in each state of the ink jet head.
図 2 1は、 減算カウンタの減算結果と、 それに基づく判定手段の判定結果の一例 を示す図である。  FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a subtraction result of the subtraction counter and a determination result of the determination unit based on the subtraction result.
図 2 2は、 吐出異常の原因と各基準値の出力との関係を示す図である。  FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the cause of the discharge abnormality and the output of each reference value.
図 2 3は、 本発明の一実施形態における吐出異常検出処理を示すフローチャート である。  FIG. 23 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process according to an embodiment of the present invention.
図 2 4は、 本発明の他の実施形態における図 2に示す吐出異常検出手段の概略的 なブロック図である。  FIG. 24 is a schematic block diagram of the discharge abnormality detecting means shown in FIG. 2 according to another embodiment of the present invention.
図 2 5は、 カウント期間が正常吐出時の残留振動の半周期の場合における残留振 動波形を示す。  FIG. 25 shows a residual vibration waveform when the count period is a half cycle of the residual vibration during normal ejection.
図 2 6は、 カウント期間が正常吐出時の残留振動の 1 / 4周期の場合における残 留振動波形を示す。  FIG. 26 shows a residual vibration waveform when the count period is 1/4 cycle of the residual vibration during normal ejection.
図 2 7は、 図 2 4に示す減算カウンタの減算処理のタイミングチャート (半周期 毎) である。  FIG. 27 is a timing chart (every half cycle) of the subtraction processing of the subtraction counter shown in FIG.
図 2 8は、 減算カウンタの減算結果と、 それに基づく判定手段の判定結果の一例 (半周期毎及び 1 Z 4周期毎) を示す図である。  FIG. 28 is a diagram illustrating an example of a subtraction result of the subtraction counter and a determination result of the determination unit based on the result (every half cycle and every 1Z4 cycle).
図 2 9は、 吐出異常の原因と各基準値の出力との関係 (半周期毎及び 1 Z 4周期 毎) を示す図である。  FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the cause of the discharge abnormality and the output of each reference value (every half cycle and every 1Z4 cycle).
図 3 0は、 本発明の他の実施形態における吐出異常検出処理を示すフローチヤ一 卜である。  FIG. 30 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process according to another embodiment of the present invention.
図 3 1は、 本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面 図である。  FIG. 31 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the inkjet head according to the present invention.
図 3 2は、 本発明におけるインクジエツトへッドの他の構成例の概略を示す断面 図である。  FIG. 32 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head according to the present invention.
図 3 3は、 本発明におけるインクジエツトへッドの他の構成例の概略を示す断面 図である。  FIG. 33 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head according to the present invention.
図 3 4は、 本発明におけるインクジエツトへッドの他の構成例の概略を示す断面 図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 34 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head according to the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 図 1〜図 3 4を参照して本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出へッドの吐出 異常判定方法の好適な実施形態を詳細に説明する。 なお、 この実施形態は例示とし て挙げるものであり、 これにより本発明の内容を限定的に角釈すべきではない。 な お、 以下、 本実施形態では、 本発明の液滴吐出装置の一例として、 インク (液状材 料) を吐出して記録用紙に画像をプリントするインクジエツトプリンタを用いて説 明する。 <第 1実施形態 >  Hereinafter, a preferred embodiment of a droplet discharge device and a method for determining a discharge abnormality of a droplet discharge head according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. This embodiment is given as an example, and the content of the present invention should not be limited to this. Hereinafter, the present embodiment will be described using an ink jet printer that discharges ink (liquid material) and prints an image on a recording sheet as an example of the droplet discharge device of the present invention. <First embodiment>
図 1は、 本発明の第 1実施形態における液滴吐出装置の一種であるィンクジェッ トプリンタ 1の構成を示す概略図である。 なお、 以下の説明では、 図 1中、 上側を 「上部」 、 下側を 「下部」 という。 まず、 このインクジェットプリン夕 1の構成に ついて説明する。  FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ink jet printer 1 which is a kind of a droplet discharge device according to a first embodiment of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper”, and the lower side is referred to as “lower”. First, the configuration of the ink jet printer 1 will be described.
図 1に示すィンクジェットプリン夕 1は、 装置本体 2を備えており、 上部後方に 記録用紙 Pを設置するトレイ 2 1と、 下部前方に記録用紙 Pを排出する排紙ロ 2 2 と、 上部面に操作パネル 7とが設けられている。  The ink jet printer 1 shown in FIG. 1 includes an apparatus main body 2, a tray 21 on which recording paper P is placed at the upper rear, and a paper discharge roller 22 for discharging the recording paper P at the lower front, and An operation panel 7 is provided on the upper surface.
操作パネル 7は、 例えば、 液晶ディスプレイ、 有機 E Lディスプレイ、 L E Dラ ンプ等で構成され、 エラーメッセージ等を表示する表示部 (図示せず) と、 各種ス イッチ等で構成される操作部 (図示せず) とを備えている。  The operation panel 7 includes, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, an LED lamp, and the like, and includes a display unit (not shown) for displaying an error message and the like, and an operation unit (not shown) including various switches. Zu).
また、 装置本体 2の内部には、 主に、 往復動する印字手段 (移動体) 3を備える 印刷装置 (印刷手段) 4と、 記録用紙 Pを 1枚ずつ印刷装置 4に対し供給 ·排出す る給紙装置 (給紙手段) 5と、 印刷装置 4及び給紙装置 5を制御する制御部 (制御 手段) 6とを有している。  Also, inside the main body 2, a printing device (printing device) 4 having a printing means (moving body) 3 which reciprocates and a recording paper P are supplied to and discharged from the printing device 4 one by one. And a control unit (control means) 6 for controlling the printing device 4 and the paper feeding device 5.
制御部 6の制御により、 給紙装置 5は、 記録用紙 Pを一枚ずつ間欠送りする。 こ の記録用紙 Pは、 印字手段 3の下部近傍を通過する。 このとき、 印字手段 3が記録 用紙 Pの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、 記録用紙 Pへの印刷が行な われる。 すなわち、 印字手段 3の往復動と記録用紙 Pの間欠送りとが、 印刷におけ る主走査及び副走査となって、 ィンクジェット方式の印刷が行なわれる。 印刷装置 4は、 印字手段 3と、 印字手段 3を主走査方向に移動させる駆動源とな るキャリッジモータ 4 1と、 キャリッジモー夕 4 1の回転を受けて、 印字手段 3を 往復動させる往復動機構 4 2とを備えている。 Under the control of the control unit 6, the paper feeding device 5 intermittently feeds the recording paper P one by one. This recording paper P passes near the lower part of the printing means 3. At this time, the printing means 3 reciprocates in a direction substantially orthogonal to the feed direction of the recording paper P, and printing on the recording paper P is performed. That is, the reciprocating movement of the printing means 3 and the intermittent feeding of the recording paper P become the main scanning and the sub-scanning in the printing, and the ink jet printing is performed. The printing device 4 receives the rotation of the printing means 3, the carriage motor 41 as a drive source for moving the printing means 3 in the main scanning direction, and the carriage motor 41, and reciprocates the printing means 3 in response to the rotation of the carriage means 4. Moving mechanism 42.
印字手段 3は、 その下部に、 多数のノズル 1 1 0を備えるインクの種類に対応し た複数のへッドュニット 3 5と、 各へッドュニット 3 5にィンクを供給する複数の インク力一トリッジ (I /C) 3 1と、 各ヘッドユニット 3 5及びインクカートリ ッジ 3 1を搭載したキヤリッジ 3 2とを有している。  Under the printing means 3, a plurality of head units 35 corresponding to the type of ink having a large number of nozzles 110, and a plurality of ink cartridges (I) for supplying ink to each head unit 35 are provided. / C) 31 and a carriage 32 on which each head unit 35 and an ink cartridge 31 are mounted.
また、 ヘッドユニット 3 5は、 図 3において後述するように、 それぞれ一つの、 ノズル 1 1 0と、 振動板 1 2 1と、 静電ァクチェ一タ 1 2 0と、 キヤビティ 1 4 1 と、 インク供給口 1 4 2等で構成されたインクジェット式記録ヘッド (インクジェ ットへッドあるいは液滴吐出へッド) 1 0 0を多数備えている。 なお、 へッドュニ ット 3 5は、 図 1ではィンクカートリッジ 3 1を含んだ構成を示しているが、 この ような構成に限定されない。 例えば、 インクカートリッジ 3 1を別に固定し、 チュ —ブなどによってへッドュニット 3 5に供給されるようなものでもよい。 したがつ て、 以下において、 印字手段 3とは別に、 それぞれ一つの、 ノズル 1 1 0と、 振動 板 1 2 1と、 静電ァクチェ一夕 1 2 0と、 キヤビティ 1 4 1と、 ィンク供給口 1 4 2等で構成されたィンクジエツトへッド 1 0 0を複数設けたものをへッドュニット 3 5と称するものとする。  As will be described later with reference to FIG. 3, each of the head units 35 includes one nozzle 110, a vibration plate 121, an electrostatic actuator 120, a cavity 144, and ink. It has a large number of ink jet recording heads (ink-jet heads or droplet discharge heads) 100 constituted by supply ports 144 and the like. Although the head unit 35 has a configuration including the ink cartridge 31 in FIG. 1, it is not limited to such a configuration. For example, the ink cartridge 31 may be separately fixed and supplied to the head unit 35 by a tube or the like. Therefore, in the following, apart from the printing means 3, one nozzle 110, one diaphragm 121, one electrostatic capacitor 120, one cavity 1401, and one ink supply are provided respectively. A head provided with a plurality of ink jet heads 100 constituted by the mouths 142 and the like is referred to as a head unit 35.
なお、 インクカートリッジ' 3 1として、 イェロー、 シアン、 マゼンタ、 ブラック (黒) の 4色のインクを充填したものを用いることにより、 フルカラ一印刷が可能 となる。 この場合、 印字手段 3には、 各色にそれぞれ対応したヘッドユニット 3 5 が設けられることになる。 ここで、 図 1では、 4色のインクに対応した 4つのイン クカートリッジ 3 1を示しているが、 印字手段 3は、 その他の色、 例えば、 ライト シアン、 ライトマゼンダ、 ダークイエロ一などのインクカートリッジ 3 1を更に備 えるように構成されてもよい。  By using the ink cartridge '31 filled with ink of four colors of yellow, cyan, magenta, and black (black), full color printing can be performed. In this case, the printing unit 3 is provided with a head unit 35 corresponding to each color. Here, in FIG. 1, four ink cartridges 31 corresponding to four color inks are shown, but the printing means 3 includes ink cartridges of other colors, such as light cyan, light magenta, and dark yellow. 31 may be further provided.
往復動機構 4 2は、 その両端をフレーム (図示せず) に支持されたキャリッジガ ィド軸 4 2 2と、 キヤリッジガイド軸 4 2 2と平行に延在するタイミングベルト 4 2 1とを有している。  The reciprocating mechanism 42 has a carriage guide shaft 42 2 having both ends supported by a frame (not shown), and a timing belt 4 21 extending in parallel with the carriage guide shaft 4 22. are doing.
キャリッジ 3 2は、 往復動機構 4 2のキヤリッジガイド軸 4 2 2に往復動自在に 支持されるとともに、 タイミングベルト 4 2 1の一部に固定されている。 The carriage 32 can reciprocate on the carriage guide shaft 42 of the reciprocating mechanism 42. It is supported and fixed to a part of the timing belt 4 21.
キヤリッジモ一夕 4 1の作動により、 プーリを介してタイミングベルト 4 2 1を 正逆走行させると、 キヤリッジガイド軸 4 2 2に案内されて、 印字手段 3が往復動 する。 そして、 この往復動の際に、 印刷されるイメージデータ (印刷データ) に対 応して、 ヘッドユニット 3 5内の複数のインクジェットヘッド 1 0 0のノズル 1 1 0から適宜ィンクが吐出され、 記録用紙 Pへの印刷が行われる。  When the timing belt 421 runs forward and backward through the pulleys by the operation of the carriage motor 41, the printing means 3 is reciprocated by being guided by the carriage guide shaft 422. During this reciprocating movement, ink is ejected from the nozzles 110 of the plurality of inkjet heads 100 in the head unit 35 in accordance with the image data (print data) to be printed, and recording is performed. Printing on paper P is performed.
給紙装置 5は、 その駆動源となる給紙モータ 5 1と、 給紙モ一夕 5 1の作動によ り回転する給紙ローラ 5 2とを有している。  The paper feeding device 5 has a paper feeding motor 51 serving as a driving source thereof, and a paper feeding roller 52 rotated by the operation of the paper feeding motor 51.
給紙ローラ 5 2は、 記録用紙 Pの送り経路 (記録用紙 P ) を挟んで上下に対向す る従動ローラ 5 2 aと駆動ローラ 5 2 bとで構成され、 駆動ローラ 5 2 bは給紙モ 一夕 5 1に連結されている。 これにより、 ,袷紙ローラ 5 2は、 トレイ 2 1に設置し た多数枚の記録用紙 Pを、 印刷装置 4に向かって 1枚ずつ送り込めるようになって レ ^る。 なお、 トレイ 2 1に代えて、 記録用紙 Pを収容する給紙カセットを着脱自在 に装着し得るような構成であってもよい。  The paper feed roller 52 is composed of a driven roller 52a and a drive roller 52b, which are vertically opposed to each other with a feed path (recording paper P) of the recording paper P therebetween. Mo It is connected to 51 overnight. As a result, the lined paper rollers 52 can feed a large number of recording papers P set in the tray 21 one by one toward the printing device 4. Instead of the tray 21, a configuration in which a paper cassette for storing the recording paper P can be detachably mounted may be used.
制御部 6は、 例えば、 パーソナルコンピュータ ( P C) やディジタルカメラ (D C) 等のホストコンピュータ 8から入力された印刷デ一夕に基づいて、 印刷装置 4 や給紙装置 5等を制御することにより記録用紙 Pに印刷処理を行うものである。 ま た、 制御部 6は、 操作パネル 7の表示部にエラーメッセージ等を表示させ、 あるい は L E Dランプ等を点灯/点滅させるとともに、 操作部から入力された各種スィッ チの押下信号に基づいて、 対応する処理を各部に実行させるものである。  The control unit 6 controls the printing device 4 and the paper feeding device 5 based on a print data input from a host computer 8 such as a personal computer (PC) or a digital camera (DC) to record. Print processing is performed on paper P. In addition, the control unit 6 displays an error message or the like on the display unit of the operation panel 7 or lights / blinks an LED lamp or the like, and based on various switch press signals input from the operation unit. This causes each unit to execute a corresponding process.
図 2は、 本発明のインクジエツトプリンタの主要部を概略的に示すブロック図で ある。 この図 2において、 本発明のインクジェットプリンタ 1は、 ホストコンピュ —夕 8から入力された印刷データなどを受け取るインターフェース部 (I F : Inte r f ace) 9と、 制御部 6と、 キャリッジモータ 4 1と、 キャリッジモータ 4 1を駆 動制御するキヤリッジモータドライバ 4 3と、 給紙モータ 5 1と、 給紙モータ 5 1 を駆動制御する給紙モー夕ドライノ 5 3と、 へッドュニット 3 5と、 へッドュニッ ト 3 5を駆動制御するへッドドライバ 3 3と、 吐出異常検出手段 1 0とを備える。 なお、 吐出異常検出手段 1 0については、 詳細を後述する。  FIG. 2 is a block diagram schematically showing a main part of the ink jet printer of the present invention. In FIG. 2, the inkjet printer 1 of the present invention includes an interface unit (IF: Interface) 9 for receiving print data and the like input from the host computer 8, a control unit 6, a carriage motor 41, A carriage motor driver 43 that drives and controls the carriage motor 41, a paper feed motor 51, a paper feed dryer 53 that drives and controls the paper feed motor 51, a head unit 35, and a head unit. A head driver 33 for controlling the driving of the head 35 and a discharge abnormality detecting means 10 are provided. The ejection abnormality detecting means 10 will be described later in detail.
この図 2において、 制御部 6は、 印刷処理や吐出異常検出処理などの各種処理を 実行する CPU (Central Processing Unit) 6 1と、 ホストコンピュータ 8から I F 9を介して入力される印刷データを図示しないデータ格納領域に格納する不揮 発性半導体メモリの一種である EE PROM (Electrically Erasable Programmab le Read-Only Memory) (記憶手段) 62と、 後述する吐出異常検出処理などを実 行する際に各種データを一時的に格納し、 あるいは印刷処理などのアプリケーショ ンプログラムを一時的に展開する RAM (Random Access Memory) 63と、 各部を 制御する制御プログラム等を格納する不揮発性半導体メモリの一種である P ROM 64とを備えている。 なお、 制御部 6の各構成要素は、 図示しないバスを介して電 気的に接続されている。 In FIG. 2, the control unit 6 performs various processes such as a printing process and a discharge abnormality detection process. EE PROM (Electrically Erasable), a type of non-volatile semiconductor memory that stores print data input via a CPU (Central Processing Unit) 61 and IF 9 from a host computer 8 via an IF 9 in a data storage area (not shown) (Programmable Read-Only Memory) 62 (storing means), and temporarily store various data when executing ejection abnormality detection processing, which will be described later, or temporarily deploy application programs such as printing processing. A RAM (Random Access Memory) 63 and a PROM 64 which is a type of nonvolatile semiconductor memory for storing a control program for controlling each unit and the like are provided. The components of the control section 6 are electrically connected via a bus (not shown).
上述のように、 印字手段 3は、 各色のインクに対応した複数のヘッドユニット 3 5から構成され、 この各ヘッドユニット 35は、 複数のノズル 110と、 これらの 各ノズル 110に対応する静電ァクチユエ一夕 120と (複数のインクジエツトへ ッド 100) を備える。 すなわち、 ヘッドユニット 35は、 1組のノズル 110及 び静電ァクチユエ一夕 120を有してなるインクジエツトへッド (液滴吐出へッド ) 100を複数個備えた構成になっている。 そして、 ヘッドドライバ 33は、 各ィ ンクジエツトへッド 100の静電ァクチユエ一夕 120を駆動して、 インクの吐出 タイミングを制御する駆動回路 18と、 切替手段 23とから構成される (図 16参 照) 。 なお、 インクジエツトへッド 100及び静電ァクチユエ一夕 120の構成に ついては後述する。  As described above, the printing means 3 includes a plurality of head units 35 corresponding to the respective color inks, and each head unit 35 includes a plurality of nozzles 110 and an electrostatic actuator corresponding to each of the nozzles 110. Equipped with 120 overnight (100 multiple ink jet heads). That is, the head unit 35 is configured to include a plurality of ink jet heads (droplet discharge heads) 100 each having a set of nozzles 110 and an electrostatic actuator 120. The head driver 33 is composed of a drive circuit 18 for driving the electrostatic function 120 of each ink jet head 100 to control the ink ejection timing, and the switching means 23 (see FIG. 16). See). The configuration of the ink jet head 100 and the electrostatic actuator 120 will be described later.
また、 制御部 6には、 図示しないが、 例えば、 インクカートリッジ 31のインク 残量、 印字手段 3の位置、 温度、 湿度等の印刷環境等を検出可能な各種センサが、 それぞれ電気的に接続されている。  Although not shown, the control unit 6 is electrically connected to various sensors that can detect a printing environment such as a remaining amount of ink in the ink cartridge 31, a position of the printing unit 3, temperature, humidity, and the like. ing.
制御部 6は、 I F 9を介して、 ホストコンピュータ 8から印刷データを入手する と、 その印刷デ一夕を EE PROM 62に格納する。 そして、 CPU61は、 この 印刷データに所定の処理を実行して、 この処理データ及び各種センサからの入力デ 一夕に基づいて、 各ドライバ 33、 43、 53に駆動信号を出力する。 各ドライバ 33、 43、 53を介してこれらの駆動信号が入力されると、 ヘッドユニット 35 の複数のィンクジエツトへッド 100に対応する静電ァクチユエ一夕 120、 印刷 装置 4のキヤリッジモータ 41及び給紙装置 5がそれぞれ作動する。 これにより、 記録用紙 Pに印刷処理が実行される。 When obtaining the print data from the host computer 8 via the IF 9, the control unit 6 stores the print data in the EE PROM 62. Then, the CPU 61 executes a predetermined process on the print data, and outputs a drive signal to each of the drivers 33, 43, 53 based on the processed data and input data from various sensors. When these drive signals are input via the drivers 33, 43, and 53, the electrostatic actuator 120 corresponding to the plurality of ink heads 100 of the head unit 35, the carriage motor 41 of the printing device 4, and The paper feeder 5 operates. This allows The printing process is executed on the recording paper P.
次に、 各へッドュニット 3 5内の各ィンクジエツトヘッド 1 0 0の構造を説明す る。 図 3は、 図 2に示すヘッドユニット 3 5内の 1つのインクジェットヘッド 1 0 0の概略的な断面図 (インクカートリッジ 3 1などの共通部分を含む) であり、 図 4は、 1色のィンクに対応するへッドュニット 3 5の概略的な構成を示す分解斜視 図であり、 図 5は、 図 3に示すィンクジェットヘッド 1 0 0を複数適用したへッド ユニット 3 5のノズル面の一例を示す平面図である。 なお、 図 3及び図 4は、 通常 使用される状態とは上下逆に示されており、 図 5は、 図 3に示すインクジェットへ ッド 1 0 0を図中上方から見たときの平面図である。  Next, the structure of each ink jet head 100 in each head unit 35 will be described. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view (including common parts such as the ink cartridge 31) of one inkjet head 100 in the head unit 35 shown in FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a head unit 35 corresponding to FIG. 5, and FIG. 5 is an example of a nozzle surface of a head unit 35 to which a plurality of the ink jet heads 100 shown in FIG. 3 are applied. FIG. 3 and 4 are shown upside down from the state of normal use, and FIG. 5 is a plan view of the inkjet head 100 shown in FIG. 3 when viewed from above in the figure. It is.
図 3に示すように、 ヘッドユニット 3 5は、 インク取り入れ口 1 3 1、 ダンパ室 1 3 0及びインク供給チューブ 3 1 1を介して、 インクカートリッジ 3 1に接続さ れている。 ここで、 ダンパ室 1 3 0は、 ゴムからなるダンバ 1 3 2を備えている。 このダンパ室 1 3 0により、 キャリッジ 3 2が往復走行する際のィンクの揺れ及び ィンク圧の変化を吸収することができ、 これにより、 ヘッドユニット 3 5の各イン クジエツトへッド 1 0 0に所定量のインクを安定的に供給することができる。 また、 ヘッドユニット 3 5は、 シリコン基板 1 4 0を挟んで、 上側に同じくシリ コン製のノズルプレート 1 5 0と、 下側にシリコンと熱膨張率が近いホウ珪酸ガラ ス基板 (ガラス基板) 1 6 0とがそれぞれ積層された 3層構造をなしている。 中央 のシリコン基板 1 4 0には、 独立した複数のキヤビティ (圧力室) 1 4 1 (図 4で は、 7つのキヤビティを示す) と、 1つのリザーバ (共通インク室) 1 4 3と、 こ のリザ一バ 1 4 3を各キヤビティ 1 4 1に連通させるインク供給口 (オリフィス) 1 4 2としてそれぞれ機能する溝が形成されている。 各溝は、 例えば、 シリコン基 板 1 4 0の表面からエッチング処理を施すことにより形成することができる。 この ノズルプレート 1 5 0と、 シリコン基板 1 4 0と、 ガラス基板 1 6 0とがこの順序 で接合され、 各キヤビティ 1 4 1、 リザ一バ 1 4 3、 各ィンク供給口 1 4 2が区画 形成されている。  As shown in FIG. 3, the head unit 35 is connected to the ink cartridge 31 via an ink inlet 131, a damper chamber 130, and an ink supply tube 311. Here, the damper chamber 130 is provided with a damper 132 made of rubber. The damper chamber 130 absorbs the fluctuation of the ink and the fluctuation of the ink pressure when the carriage 32 reciprocates, thereby making it possible to absorb the ink heads 100 of the head unit 35. A predetermined amount of ink can be stably supplied. In addition, the head unit 35 has a silicon nozzle 140 on the upper side with the silicon substrate 140 interposed therebetween, and a borosilicate glass substrate (glass substrate) on the lower side having a thermal expansion coefficient close to that of silicon. 16 have a three-layer structure in which they are stacked. The central silicon substrate 140 has a plurality of independent cavities (pressure chambers) 141 (in Fig. 4, seven cavities are shown) and one reservoir (common ink chamber) 144. Grooves are formed to function as ink supply ports (orifices) 142 for communicating the reservoirs 144 with the cavities 144, respectively. Each groove can be formed, for example, by performing an etching process from the surface of the silicon substrate 140. The nozzle plate 150, silicon substrate 140, and glass substrate 160 are joined in this order, and each cavity 144, reservoir 144, and ink supply port 144 are partitioned. Is formed.
これらのキヤビティ 1 4 1は、 それぞれ短冊状 (直方体状) に形成されており、 後述する振動板 1 2 1の振動 (変位) によりその容積が可変であり、 この容積変化 によりノズル (インクノズル) 1 1 0からインク (液状材料) を吐出するよう構成 されている。 ノズルプレート 1 5 0には、 各キヤビティ 1 4 1の先端側の部分に対 応する位置に、 ノズル 1 1 0が形成されており、 これらが各キヤビティ 1 4 1に連 通している。 また、 リザ一バ 1 4 3が位置しているガラス基板 1 6 0の部分には、 リザーバ 1 4 3に連通するインク取入れ口 1 3 1が形成されている。 インクは、 ィ ンクカートリッジ 3 1からインク供給チューブ 3 1 1、 ダンパ室 1 3 0を経てイン ク取入れ口 1 3 1を通り、 リザーバ 1 4 3に供給される。 リザーバ 1 4 3に供給さ れたインクは、 各インク供給口 1 4 2を通って、 独立した各キヤビティ 1 4 1に供 給される。 なお、 各キヤビティ 1 4 1は、 ノズルプレート 1 5 0と、 側壁 (隔壁) 1 4 4と、 底壁 1 2 1とによって、 区画形成されている。 Each of these cavities 14 1 is formed in a rectangular shape (a rectangular parallelepiped shape), and its volume is variable by the vibration (displacement) of a diaphragm 121 described later, and the nozzle (ink nozzle) is changed by this volume change. Configured to eject ink (liquid material) from 110 Have been. In the nozzle plate 150, nozzles 110 are formed at positions corresponding to the distal end portions of the cavities 141, and these are communicated with the cavities 141, respectively. Further, an ink inlet 131, which communicates with the reservoir 144, is formed in a portion of the glass substrate 160 where the reservoir 144 is located. Ink is supplied from the ink cartridge 31 to the reservoir 144 via the ink supply tube 3111, the damper chamber 130 and the ink intake port 131. The ink supplied to the reservoirs 144 is supplied to the independent cavities 144 through the respective ink supply ports 142. Each cavity 144 is defined by a nozzle plate 150, side walls (partition walls) 144, and a bottom wall 121.
独立した各キヤビティ 1 4 1は、 その底壁 1 2 1が薄肉に形成されており、 底壁 1 2 1は、 その面外方向 (厚さ方向) 、 すなわち、 図 3において上下方向に弾性変 形 (弾性変位) 可能な振動板 (ダイヤフラム) として機能するように構成されてい る。 したがって、 この底壁 1 2 1の部分を、 以後の説明の都合上、 振動板 1 2 1と 称して説明することもある (すなわち、 以下、 「底壁」 と 「振動板」 のいずれにも 符号 1 2 1を用いる) 。  Each of the independent cavities 1 4 1 has its bottom wall 1 2 1 formed to be thin, and its bottom wall 1 2 1 is elastically deformed in its out-of-plane direction (thickness direction), that is, in the vertical direction in FIG. It is configured to function as a diaphragm (diaphragm) that can be shaped (elastically displaced). Therefore, this portion of the bottom wall 121 may be referred to as a diaphragm 122 for convenience of the following description (that is, in the following, both the “bottom wall” and the “diaphragm”) will be described. The sign 1 2 1 is used).
ガラス基板 1 6 0のシリコン基板 1 4 0側の表面には、 シリコン基板 1 4 0の各 キヤビティ 1 4 1に対応した位置に、 それぞれ、 浅い凹部 1 6 1が形成されている 。 したがって、 各キヤビティ 1 4 1の底壁 1 2 1は、 凹部 1 6 1が形成されたガラ ス基板 1 6 0の対向壁 1 6 2の表面に、 所定の間隙を介して対峙している。 すなわ ち、 キヤビティ 1 4 1の底壁 1 2 1と後述するセグメント電極 1 2 2の間には、 所 定の厚さ (例えば、 0 . 2ミクロン程度) の空隙が存在する。 なお、 前記凹部 1 6 1は、 例えば、 エッチングなどで形成することができる。  On the surface of the glass substrate 160 on the side of the silicon substrate 140, shallow concave portions 161 are formed at positions corresponding to the cavities 141 of the silicon substrate 140, respectively. Therefore, the bottom wall 121 of each cavity 141 faces the surface of the opposite wall 162 of the glass substrate 160 in which the concave portion 161 is formed, with a predetermined gap therebetween. That is, a gap having a predetermined thickness (for example, about 0.2 μm) exists between the bottom wall 121 of the cavity 144 and a segment electrode 122 described later. The recess 161 can be formed by, for example, etching.
ここで、 各キヤビティ 1 4 1の底壁 (振動板) 1 2 1は、 ヘッドドライバ 3 3か ら供給される駆動信号によってそれぞれ電荷を蓄えるための各キヤビティ 1 4 1側 の共通電極 1 2 4の一部を構成している。 すなわち、 各キヤビティ 1 4 1の振動板 1 2 1は、 それぞれ、 後述する対応する静電ァクチユエ一夕 1 2 0の対向電極 (コ ンデンサの対向電極) の一方を兼ねている。 そして、 ガラス基板 1 6 0の凹部 1 6 1の表面には、 各キヤビティ 1 4 1の底壁 1 2 1に対峙するように、 それぞれ、 共 通電極 1 2 4に対向する電極であるセグメント電極 1 2 2が形成されている。 また 、 図 3に示すように、 各キヤビティ 1 4 1の底壁 1 2 1の表面は、 シリコンの酸化 膜 (S i 02 ) からなる絶縁層 1 2 3により覆われている。 このように、 各キヤビ ティ 1 4 1の底壁 1 2 1、 すなわち、 振動板 1 2 1と、 それに対応する各セグメン ト電極 1 2 2とは、 キヤビティ 1 4 1の底壁 1 2 1の図 3中下側の表面に形成され た絶縁層 1 2 3と凹部 1 6 1内の空隙とを介し、 対向電極 (コンデンザの対向電極 ) を形成 (構成) している。 したがって、 振動板 1 2 1と、 セグメント電極 1 2 2 と、 これらの間の絶縁層 1 2 3及び空隙とにより、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0の主 要部が構成される。 Here, the bottom wall (diaphragm) 1 2 1 of each cavity 1 4 1 is a common electrode 1 2 4 on the side of each cavity 1 4 1 for storing electric charge by the drive signal supplied from the head driver 3 3. Constitutes a part of. That is, the diaphragms 121 of the cavities 141 also serve as one of the counter electrodes (counter electrodes of the capacitors) of the corresponding electrostatic actuators 120 described later. Then, on the surface of the concave portion 16 1 of the glass substrate 160, a segment electrode which is an electrode opposed to the common electrode 124 so as to face the bottom wall 121 of each cavity 141 is provided. 1 2 2 is formed. Also As shown in FIG. 3, the bottom wall 1 2 1 of the surface of each Kiyabiti 1 4 1 are covered with an insulating layer 1 2 3 made of an oxide film of silicon (S i 0 2). Thus, the bottom wall 1 2 1 of each cavity 14 1, that is, the diaphragm 1 2 1 and the corresponding segment electrode 1 2 2 are formed by the bottom wall 1 2 1 of the cavity 1 4 1 A counter electrode (a counter electrode of a condenser) is formed (configured) through the insulating layer 123 formed on the lower surface in FIG. Therefore, the main part of the electrostatic actuator 120 is constituted by the diaphragm 121, the segment electrode 122, the insulating layer 123 and the gap therebetween.
図 3に示すように、 これらの対向電極の間に駆動電圧を印加するための駆動回路 1 8を含むへッドドライバ 3 3は、 制御部 6から入力される印字信号 (印字データ ) に応じて、 これらの対向電極間の充放電を行う。 ヘッドドライバ (電圧印加手段 ) 3 3の一方の出力端子は、 個々のセグメント電極 1 2 2に接続され、 他方の出力 端子は、 シリコン基板 1 4 0に形成された共通電極 1 2 4の入力端子 1 2 4 aに接 続されている。 なお、 シリコン基板 1 4 0には不純物が注入されており、 それ自体 が導電性をもっために、 この共通電極 1 2 4の入力端子 1 2 4 aから底壁 1 2 1の 共通電極 1 2 4に電圧を供給することができる。 また、 例えば、 シリコン基板 1 4 0の一方の面に金や銅などの導電性材料の薄膜を形成してもよい。 これにより、 低 い電気抵抗で (効率良く) 共通電極 1 2 4に電圧 (電荷) を供給することができる 。 この薄膜は、 例えば、 蒸着あるいはスパッタリング等によって形成すればよい。 ここで、 本実施形態では、 例えば、 シリコン基板 1 4 0とガラス基板 1 6 0とを陽 極接合によって結合 (接合) させるので、 その陽極結合において電極として用いる 導電膜をシリコン基板 1 4 0の流路形成面側 (図 3に示すシリコン基板 1 4 0の上 部側) に形成している。 そして、 この導電膜をそのまま共通電極 1 2 4の入力端子 1 2 4 aとして用いる。 なお、 本発明では、 例えば、 共通電極 1 2 4の入力端子 1 2 4 aを省略してもよく、 また、 シリコン基板 1 4 0とガラス基板 1 6 0との接合 方法は、 陽極接合に限定されない。  As shown in FIG. 3, a head driver 33 including a drive circuit 18 for applying a drive voltage between these counter electrodes is provided according to a print signal (print data) input from the control unit 6. Charge and discharge between these opposed electrodes is performed. One output terminal of the head driver (voltage applying means) 33 is connected to each segment electrode 122, and the other output terminal is an input terminal of the common electrode 124 formed on the silicon substrate 140. Connected to 1 2 4a. Since the silicon substrate 140 has impurities implanted therein and has conductivity, the input terminal 124 a of the common electrode 124 is connected to the common electrode 122 of the bottom wall 122. 4 can supply voltage. Further, for example, a thin film of a conductive material such as gold or copper may be formed on one surface of the silicon substrate 140. As a result, a voltage (charge) can be supplied to the common electrode 124 with low electric resistance (efficiently). This thin film may be formed by, for example, vapor deposition or sputtering. Here, in the present embodiment, for example, the silicon substrate 140 and the glass substrate 160 are bonded (bonded) by positive electrode bonding, so that the conductive film used as an electrode in the anodic bonding is formed of the silicon substrate 140. It is formed on the flow channel forming surface side (the upper side of the silicon substrate 140 shown in FIG. 3). Then, this conductive film is used as it is as the input terminal 124 a of the common electrode 124. In the present invention, for example, the input terminal 124 a of the common electrode 124 may be omitted, and the bonding method between the silicon substrate 140 and the glass substrate 160 is limited to anodic bonding. Not done.
図 4に示すように、 ヘッドユニット 3 5は、 複数のインクジェットヘッド 1 0 0 に対応する複数のノズル 1 1 0が形成されたノズルプレート 1 5 0と、 複数のキヤ ビティ 1 4 1、 複数のインク供給口 1 4 2、 1つのリザーバ 1 4 3が形成されたシ リコン基板 (インク室基板) 1 4 0と、 絶縁層 1 2 3とを備え、 これらがガラス基 板 1 6 0を含む基体 1 7 0に収納されている。 基体 1 7 0は、 例えば、 各種樹脂材 料、 各種金属材料等で構成されており、 この基体 1 7 0にシリコン基板 1 4 0が固 定、 支持されている。 As shown in FIG. 4, the head unit 35 includes a nozzle plate 150 on which a plurality of nozzles 110 corresponding to the plurality of inkjet heads 100 are formed, a plurality of cavities 141, and a plurality of nozzles. Ink supply port 1 4 2 and one reservoir 1 4 3 It has a recon substrate (ink chamber substrate) 140 and an insulating layer 123, which are housed in a substrate 170 including a glass substrate 160. The substrate 170 is made of, for example, various resin materials, various metal materials, and the like, and the silicon substrate 140 is fixed and supported on the substrate 170.
なお、 ノズルプレート 1 5 0に形成された複数のノズル 1 1 0は、 図 4では簡潔 に示すためにリザーバ 1 4 3に対して略並行に直線的に配列されているが、 ノズル 1 1 0の配列パターンはこの構成に限らず、 通常は、 例えば、 図 5に示すノズル配 置パターンのように、 段をずらして配置される。 また、 このノズル 1 1 0間のピッ チは、 印刷解像度 (d p i : dot per inch) に応じて適宜設定され得るものである 。 なお、 図 5では、 4色のインク (インクカートリッジ 3 1 ) を適用した場合にお けるノズル 1 1 0の配置パターンを示している。  The plurality of nozzles 110 formed in the nozzle plate 150 are linearly arranged substantially parallel to the reservoirs 144 in FIG. 4 for simplicity in FIG. The arrangement pattern is not limited to this configuration. Usually, for example, as shown in a nozzle arrangement pattern shown in FIG. Further, the pitch between the nozzles 110 can be appropriately set according to the printing resolution (dpi: dot per inch). FIG. 5 shows an arrangement pattern of the nozzles 110 when four color inks (ink cartridges 31) are applied.
図 6は、 図 3の Π Ι— I I I断面の駆動信号入力時の各状態を示す。 ヘッドドライバ 3 3から対向電極間に駆動電圧が印加されると、 対向電極間にクーロン力が発生し 、 底壁 (振動板) 1 2 1は、 初期状態 (図 6 ( a ) ) に対して、 セグメント電極.1 2 2側へ撓み、 キヤピティ 1 4 1の容積が拡大する (図 6 ( b ) ) 。 この状態にお いて、 ヘッドドライバ 3 3の制御により、 対向電極間の電荷を急激に放電させると 、 振動板 1 2 1は、 その弾性復元力によって図中上方に復元し、 初期状態における 振動板 1 2 1の位置を越えて上部に移動し、 キヤビティ 1 4 1の容積が急激に収縮 する (図 6 ( c ) ) このときキヤビティ 1 4 1内に発生する圧縮圧力により、 キ ャビティ 1 4 1を満たすィンク (液状材料) の一部が、 このキヤビティ 1 4 1に連 通しているノズル 1 1 0からインク滴として吐出される。  FIG. 6 shows each state at the time of inputting the drive signal in the section Π—II I in FIG. When a driving voltage is applied between the opposing electrodes from the head driver 33, a Coulomb force is generated between the opposing electrodes, and the bottom wall (diaphragm) 1 2 1 is moved with respect to the initial state (FIG. 6 (a)). The segment electrode is bent to the side of 122 and the capacity of the capacity 141 is increased (FIG. 6 (b)). In this state, when the electric charge between the opposing electrodes is rapidly discharged under the control of the head driver 33, the diaphragm 122 is restored upward in the figure by its elastic restoring force, and the diaphragm in the initial state is restored. It moves to the top beyond the position of 1 2 1, and the volume of the cavity 14 1 rapidly contracts (Fig. 6 (c)). At this time, the compression pressure generated in the cavity 1 41 causes the cavity 1 4 1 A part of the ink (liquid material) that satisfies is discharged from the nozzle 110 communicating with the cavity 141 as ink droplets.
各キヤビティ 1 4 1の振動板 1 2 1は、 この一連の動作 (へッドドライノ 3 3の 駆動信号によるインク吐出動作) により、 次の駆動信号 (駆動電圧) が入力されて 再びインク滴を吐出するまでの間、 減衰振動をしている。 以下、 この減衰振動を残 留振動とも称する。 振動板 1 2 1の残留振動は、 ノズル 1 1 0やインク供給口 1 4 2の形状、 あるいはインク粘度等による音響抵抗 rと、 流路内のインク重量による イナ一夕ンス mと、 振動板 1 2 1のコンプライアンス Cmとによって決定される固 有振動周波数を有するものと想定される。  The diaphragm 1 2 1 of each cavity 1 4 1 receives the next drive signal (drive voltage) and discharges ink droplets again by this series of operations (ink discharge operation by the drive signal of the head dryer 33). Until then, it is damping. Hereinafter, this damped vibration is also referred to as residual vibration. The residual vibration of the diaphragm 1 2 1 includes the acoustic resistance r due to the shape of the nozzle 1 10 and the ink supply port 1 4 or the ink viscosity, the inertance m due to the ink weight in the flow path, and the diaphragm It is assumed that it has a natural vibration frequency determined by the compliance Cm of 121.
上記想定に基づく振動板 1 2 1の残留振動の計算モデルについて説明する。 図 7 は、 振動板 1 2 1の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す回路図である。 このように、 振動板 1 2 1の残留振動の計算モデルは、 音圧 Pと、 上述のイナ一夕 ンス m、 コンプライアンス Cm及び音響抵抗 rとで表せる。 そして、 図 7の回路に 音圧 Pを与えた時のステップ応答を体積速度 uについて計算すると、 次式が得られ る。 A calculation model of the residual vibration of the diaphragm 122 based on the above assumption will be described. Fig. 7 FIG. 4 is a circuit diagram showing a simple vibration calculation model assuming residual vibration of diaphragm 122; Thus, the calculation model of the residual vibration of the diaphragm 122 can be expressed by the sound pressure P, the above-mentioned inertia m, the compliance Cm, and the acoustic resistance r. Then, when the step response when the sound pressure P is applied to the circuit in FIG. 7 is calculated for the volume velocity u, the following equation is obtained.
【数 1】 p  [Equation 1] p
u = e— ft' ' sm cot (ΐ) u = e— ft '' sm cot (ΐ)
ω *m o =^ cr (2)  ω * m o = ^ cr (2)
m M
2m この式から得られた計算結果と、 別途行ったインク滴の吐出後の振動板 1 2 1の 残留振動の実験における実験結果とを比較する。 図 8は、 振動板 1 2 1の残留振動 の実験値と計算値との関係を示すグラフである。 この図 8に示すグラフからも分か るように、 実験値と計算値の 2つの波形は、 概ね一致している。 2m The calculation result obtained from this equation is compared with the experimental result of the experiment on the residual vibration of the diaphragm 121 after the ink droplet is ejected separately. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the experimental value and the calculated value of the residual vibration of diaphragm 121. As can be seen from the graph shown in Fig. 8, the two waveforms, the experimental value and the calculated value, generally agree.
さて、 ヘッドユニット 3 5の各インクジェットヘッド 1 0 0では、 前述したよう な吐出動作を行ったにもかかわらずノズル 1 1 0からインク滴が正常に吐出されな い現象、 すなわち液滴の吐出異常が発生する場合がある。 この吐出異常が発生する 原因としては、 後述するように、 ①キヤビティ 1 4 1内への気泡の混入、 ②ノズル 1 1 0付近でのインクの乾燥 ·増粘 (固着) 、 ③ノズル 1 1 0出口付近への紙粉付 着、 等が挙げられる。  By the way, in each of the inkjet heads 100 of the head unit 35, a phenomenon in which ink droplets are not normally ejected from the nozzles 110 despite the above-described ejection operation, that is, abnormal ejection of droplets. May occur. As described later, the causes of this discharge abnormality are: ① air bubbles in the cavity 144, ② drying and thickening (sticking) of ink near the nozzle 110, and ③ nozzle 110 Paper dust near the exit, etc.
この吐出異常が発生すると、 その結果としては、 典型的にはノズル 1 1 0から液 滴が吐出されないこと、 すなわち液滴の不吐出現象が現れ、 その場合、 記録用紙 P に印刷 (描画) した画像における画素のドット抜けを生じる。 また、 吐出異常の場 合には、 ノズル 1 1 0から液滴が吐出されたとしても、 液滴の量が過少であったり 、 その液滴の飛行方向 (弾道) がずれたりして適正に着弾しないので、 やはり画素 のドット抜けとなって現れる。 このようなことから、 以下の説明では、 液滴の吐出 異常のことを単に 「ドット抜け」 という場合もある。 When this discharge abnormality occurs, as a result, typically, a droplet is not discharged from the nozzle 110, that is, a non-discharge phenomenon of the droplet appears. In this case, printing (drawing) is performed on the recording paper P. A dot dropout of a pixel in an image occurs. In addition, in the case of abnormal ejection, even if the droplet is ejected from the nozzle 110, the amount of the droplet is too small or the flight direction (trajectory) of the droplet is deviated. Since they do not land, they appear as missing pixels. For this reason, in the following description, droplet ejection Abnormalities are sometimes simply referred to as "missing dots."
以下において、 図 8に示す比較結果に基づいて、 ィンクジエツトへッド 1 0 0の ノズル 1 1 0に発生する印刷処理時のドット抜け (吐出異常) 現象 (液滴不吐出現 象) の原因別に、 振動板 1 2 1の残留振動の計算値と実験値がマッチ (概ね一致) するように、 音響抵抗 r及び/又はイナ一タンス mの値を調整する。 なお、 ここで は、 気泡混入、 乾燥増粘及び紙粉付着の 3種類について検討する。  In the following, based on the comparison result shown in FIG. 8, the dot missing (discharge abnormality) phenomenon (abnormal discharge phenomenon) during the printing process that occurs in the nozzle 110 of the ink jet head 100 is classified according to the cause. Adjust the acoustic resistance r and / or the inertance m so that the calculated value of the residual vibration of the diaphragm 1 21 and the experimental value match (approximately match). Here, three types of air bubbles, dry thickening, and paper dust adhesion are examined.
まず、 ドット抜けの 1つの原因であるキヤビティ 1 4 1内への気泡の混入につい て検討する。 図 9は、 図 3のキヤビティ 1 4 1内に気泡 Bが混入した場合のノズリレ 1 1 0付近の概念図である。 この図 9に示すように、 発生した気泡 Bは、 キヤビテ ィ 1 4 1の壁面に発生付着しているものと想定される (図 9では、 気泡 Bの付着位 置の一例として、 気泡 Bがノズル 1 1 0付近に付着している場合を示す) 。  First, let us consider the inclusion of bubbles in the cavity 141, which is one of the causes of missing dots. FIG. 9 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when bubbles B are mixed in the cavity 14 1 of FIG. As shown in FIG. 9, it is assumed that the generated bubble B is generated and adhered to the wall surface of the cavity 144. (In FIG. 9, the bubble B This shows the case where it is attached near the nozzle 110).
このように、 キヤビティ 1 4 1内に気泡 Bが混入した場合には、 キヤビティ 1 4 1内を満たすィンクの総重量が減り、 イナ一夕ンス mが低下するものと考えられる 。 また、 気泡 Bは、 キヤビティ 1 4 1の壁面に付着しているので、 その径の大きさ だけノズル 1 1 0の径が大きくなつたような状態となり、 音響抵抗 rが低下するも のと考えられる。  As described above, when the bubbles B are mixed in the cavity 141, it is considered that the total weight of the ink filling the cavity 141 decreases, and the inertia m decreases. In addition, since the bubble B is attached to the wall of the cavity 141, it is thought that the diameter of the nozzle 110 becomes larger by the size of the diameter, and the acoustic resistance r decreases. Can be
したがって、 インクが正常に吐出された図 8の場合に対して、 音響抵抗 r、 イナ 一夕ンス mを共に小さく設定して、 気泡混入時の残留振動の実験値とマッチングす ることにより、 図 1 0のような結果 (グラフ) が得られた。 図 8及び図 1 0のグラ フから分かるように、 キヤビティ 1 4 1内に気泡が混入した場合には、 正常吐出時 に比べて周波数が高くなる特徴的な残留振動波形が得られる。 なお、 音響抵抗 rの 低下などにより、 残留振動の振幅の減衰率も小さくなり、 残留振動は、 その振幅を ゆつくりと下げていることも確認することができる。  Therefore, compared to the case of Fig. 8 where ink was ejected normally, the acoustic resistance r and the inertia m were both set to be small and matched with the experimental values of the residual vibration when bubbles were mixed. The result (graph) like 10 was obtained. As can be seen from the graphs of FIG. 8 and FIG. 10, when bubbles are mixed in the cavity 141, a characteristic residual vibration waveform having a higher frequency than in normal ejection is obtained. It should be noted that the attenuation of the amplitude of the residual vibration decreases due to the decrease in the acoustic resistance r, and it can be confirmed that the amplitude of the residual vibration is reduced slowly.
次に、 ドット抜けのもう 1つの原因であるノズル 1 1 0付近でのインクの乾燥 ( 固着、 増粘) について検討する。 図 1 1は、 図 3のノズル 1 1 0付近のインクが乾 燥により固着した場合のノズル 1 1 0付近の概念図である。 この図 1 1に示すよう に、 ノズル 1 1 0付近のインクが乾燥して固着した場合、 キヤビティ 1 4 1内のィ ンクは、 キヤビティ 1 4 1内に閉じこめられたような状況となる。 このように、 ノ ズル 1 1 0付近のインクが乾燥、 増粘した場合には、 音響抵抗 rが増加するものと 考えられる。 Next, the drying (fixing, thickening) of the ink near the nozzle 110, which is another cause of missing dots, will be examined. FIG. 11 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when the ink near the nozzle 110 of FIG. 3 is fixed by drying. As shown in FIG. 11, when the ink near the nozzle 110 is dried and fixed, the ink in the cavity 141 is in a state where it is trapped in the cavity 141. Thus, when the ink near the nozzle 110 dries and thickens, the acoustic resistance r increases. Conceivable.
したがって、 インクが正常に吐出された図 8の場合に対して、 音響抵抗 rを大き く設定して、 ノズル 1 1 0付近のインク乾燥固着 (増粘) 時の残留振動の実験値と マッチングすることにより、 図 1 2のような結果 (グラフ) が得られた。 なお、 図 1 2に示す実験値は、 数日間図示しないキャップを装着しない状態でへッドュニッ ト 3 5を放置し、 キヤビティ 1 4 1内のノズル 1 1 0付近のインクが乾燥、 増粘し たことによりインクを吐出することができなくなった (インクが固着した) 状態に おける振動板 1 2 1の残留振動を測定したものである。 図 8及び図 1 2のグラフか ら分かるように、 ノズル 1 1 0付近のインクが乾燥により固着した場合には、 正常 吐出時に比べて周波数が極めて低くなるとともに、 残留振動が過減衰となる特徴的 な残留振動波形が得られる。 これは、 インク滴を吐出するために振動板 1 2 1が図 3中下方に引き寄せられることによって、 キヤビティ 1 4 1内にリザ一バ 1 4 3か らインクが流入した後に、 振動板 1 2 1が図 3中上方に移動するときに、 キヤビテ ィ 1 4 1内のインクの逃げ道がないために、 振動板 1 2 1が急激に振動できなくな るため (過減衰となるため) である。  Therefore, compared to the case of Fig. 8 where the ink was ejected normally, the acoustic resistance r was set to be large and matched with the experimental value of the residual vibration at the time of ink drying and sticking (thickening) near the nozzle 110. As a result, the result (graph) shown in Fig. 12 was obtained. In the experimental values shown in Fig. 12, the head unit 35 was left unattended for several days without a cap (not shown), and the ink near the nozzle 110 in the cavity 141 dried and thickened. This is a measurement of the residual vibration of the diaphragm 122 in a state where the ink can no longer be ejected (the ink is fixed). As can be seen from the graphs in Fig. 8 and Fig. 12, when the ink near the nozzle 110 adheres due to drying, the frequency becomes extremely lower than during normal ejection, and the residual vibration is overdamped. An appropriate residual vibration waveform is obtained. This is because the diaphragm 1 2 1 is drawn downward in FIG. 3 to eject ink droplets, and after the ink flows from the reservoir 1 4 3 into the cavity 1 41, the diaphragm 1 2 When 1 moves upward in FIG. 3, there is no escape route for the ink in the cavity 14 1, so that the diaphragm 1 2 1 cannot vibrate suddenly (because of excessive attenuation). .
次に、 ドット抜けのさらにもう 1つの原因であるノズル 1 1 0出口付近への紙粉 付着について検討する。 図 1 3は、 図 3のノズル 1 1 0出口付近に紙粉が付着した 場合のノズル 1 1 0付近の概念図である。 この図 1 3に示すように、 ノズル 1 1 0 の出口付近に紙粉が付着した場合、 キヤビティ 1 4 1内から紙粉を介してインクが 染み出してしまうとともに、 ノズル 1 1 0からインクを吐出することができなくな る。 このように、 ノズル 1 1 0の出口付近に紙粉が付着し、 ノズル 1 1 0からイン クが染み出している場合には、 振動板 1 2 1からみてキヤビティ 1 4 1内及び染み 出し分のインクが正常時よりも増えることにより、 イナ一タンス mが増加するもの と考えられる。 また、 ノズル 1 1 0の出口付近に付着した紙粉の繊維によって音響 抵抗 rが増大するものと考えられる。  Next, the paper dust adhering to the vicinity of the nozzle 110 outlet, which is still another cause of missing dots, will be examined. FIG. 13 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when paper powder adheres to the vicinity of the nozzle 110 exit of FIG. As shown in Fig. 13, if paper dust adheres to the vicinity of the outlet of nozzle 110, ink exudes from inside cavity 141 via the paper dust, and ink is discharged from nozzle 110. Discharge becomes impossible. In this way, when paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110 and ink is seeping out from the nozzle 110, the inside of the cavity 144 and the amount of seeping out are seen from the diaphragm 121. It is considered that the ink m increases from the normal state, and the inertance m increases. In addition, it is considered that the acoustic resistance r increases due to the fibers of the paper powder attached near the outlet of the nozzle 110.
したがって、 インクが正常に吐出された図 8の場合に対して、 イナ一タンス m、 音響抵抗 rを共に大きく設定して、 ノズル 1 1 0の出口付近への紙粉付着時の残留 振動の実験値とマッチングすることにより、 図 1 4のような結果 (グラフ) が得ら れた。 図 8及び図 1 4のグラフから分かるように、 ノズル 1 1 0の出口付近に紙粉 が付着した場合には、 正常吐出時に比べて周波数が低くなる特徴的な残留振動波形 が得られる (ここで、 紙粉付着の場合、 インクの乾燥の場合よりは、 残留振動の周 波数が高いことも、 図 1 2及び図 1 4のグラフから分かる。 ) 。 なお、 図 1 5は、 この紙粉付着前後におけるノズル 1 1 0の状態を示す写真である。 ノズル 1 1 0の 出口付近に紙粉が付着すると、 紙粉に沿ってインクがにじみ出している状態を、 図 1 5 ( b ) から見出すことができる。 Therefore, compared to the case of Fig. 8 in which ink was ejected normally, both the inertance m and the acoustic resistance r were set to be large, and an experiment on residual vibration when paper dust adhered near the exit of nozzle 110 was performed. By matching the values, the result (graph) shown in Fig. 14 was obtained. As can be seen from the graphs in Fig. 8 and Fig. 14, paper dust was found near the exit of nozzle 110. When the ink adheres, a characteristic residual vibration waveform whose frequency is lower than that during normal ejection is obtained. (Here, the frequency of the residual vibration is higher in the case of paper dust adhesion than in the case of ink drying.) This can also be seen from the graphs in FIGS. 12 and 14.) FIG. 15 is a photograph showing the state of the nozzle 110 before and after the adhesion of the paper powder. When paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, the state in which ink oozes along the paper dust can be seen from FIG. 15 (b).
ここで、 ノズル 1 1 0付近のインクが乾燥して増粘した場合と、 ノズル 1 1 0の 出口付近に紙粉が付着した場合とでは、 いずれも正常にィンク滴が吐出された場合 に比べて減衰振動の周波数が低くなつている。 これら 2つのドット抜け (インク不 吐出:吐出異常) の原因を振動板 1 2 1の残留振動の波形から特定するために、 例 えば、 減衰振動の周波数や周期、 位相において所定のしきい値を持って比較するか 、 あるいは、 残留振動 (減衰振動) の周期変化や振幅変化の減衰率から特定するこ とができる。 このようにして、 各インクジェットヘッド 1 0 0におけるノズル 1 1 0からのインク滴が吐出されたときの振動板 1 2 1の残留振動の変化、 特に、 その 周波数の変化によって、 各インクジエツトヘッド 1 0 0の吐出異常を検出すること ができる。 また、 その場合の残留振動の周波数を正常吐出時の残留振動の周波数と 比較することにより、 吐出異常の原因を特定することもできる。  Here, the case where the ink near the nozzle 110 dried and increased the viscosity and the case where paper dust adhered near the outlet of the nozzle 110 were both compared to the case where the ink droplet was normally ejected. Therefore, the frequency of the damped vibration is low. In order to identify the cause of these two missing dots (non-ejection of ink: abnormal ejection) from the waveform of the residual vibration of the diaphragm 121, for example, a predetermined threshold value is set in the frequency, cycle, and phase of the damped vibration. They can be compared with each other or can be specified from the decay rate of the period change or amplitude change of the residual vibration (damped vibration). In this manner, a change in the residual vibration of the diaphragm 121 when an ink droplet is ejected from the nozzle 110 in each ink jet head 100, in particular, a change in its frequency causes a change in each ink jet head 1. It is possible to detect a discharge abnormality of 00. In addition, by comparing the frequency of the residual vibration in that case with the frequency of the residual vibration during normal ejection, the cause of the ejection abnormality can be specified.
次に、 本発明の一実施形態における吐出異常検出手段 1 0について説明する。 こ こでは、 正常吐出時に振動板 1 2 1の減衰振動が発生するまでの期間に基づいて、 吐出異常を検出する場合について説明する。 図 1 6は、 本発明の一実施形態におけ る図 2に示す吐出異常検出手段 1 0を概略的に示すとともに、 発振回路 (発振手段 ) 1 1と駆動回路 1 8との切替動作を示すブロック図である。 この図 1 6に示すよ うに、 本発明の吐出異常検出手段 1 0は、 発振手段 1 1と、 減算カウン夕 4 5と、 正常カウント値メモリ 4 6と、 比較基準値メモリ 4 7と、 判定手段 2 0とから構成 される。 なお、 判定手段 2 0の判定結果は、 所定のタイミング (L s信号の入力の タイミング) で記憶手段 6 2に記憶される。 以下、 図 1 6に示す各構成要素を説明 する。  Next, the discharge abnormality detecting means 10 according to one embodiment of the present invention will be described. Here, a case will be described in which a discharge abnormality is detected based on a period until a damped vibration of the diaphragm 121 occurs during normal discharge. FIG. 16 schematically shows the discharge abnormality detecting means 10 shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention, and shows a switching operation between an oscillation circuit (oscillation means) 11 and a drive circuit 18. It is a block diagram. As shown in FIG. 16, the discharge abnormality detecting means 10 of the present invention includes an oscillating means 11, a subtraction counter 45, a normal count value memory 46, a comparison reference value memory 47, 20. The determination result of the determination unit 20 is stored in the storage unit 62 at a predetermined timing (timing of input of the Ls signal). Hereinafter, each component shown in FIG. 16 will be described.
発振手段 (発振回路) 1 1は、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0の振動板 1 2 1の残留 振動に基づいて発振する発振回路であり、 その発振信号 (パルス信号) を減算カウ ン夕 45に出力するものである。 まず、 発振手段 1 1の動作について説明する。 図 1 7は、 図 3の静電ァクチユエ一夕 1 20を平行平板コンデンサとした場合の概念 図であり、 図 1 8は、 図 3の静電ァクチユエ一夕 1 20から構成されるコンデンサ を含む発振回路 1 1の回路図である。 なお、 図 1 8に示す発振回路 1 1は、 シユミ ットトリガのヒステリシス特性を利用する CR発振回路であるが、 本発明はこのよ うな CR発振回路に限定されず、 ァクチユエ一夕 (振動板を含む) の静電容量成分 (コンデンサ C) を用いる発振回路であればどのような発振回路でもよい。 発振回 路 1 1は、 例えば、 LC発振回路を利用した構成としてもよい。 また、 本実施形態 では、 シュミツトトリガインバ一夕 1 1 1を用いた例を示して説明しているが、 例 えば、 インバー夕を 3段用いた CR発振回路を構成してもよい。 Oscillation means (oscillation circuit) 11 is an oscillation circuit that oscillates based on the residual vibration of the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120, and subtracts the oscillation signal (pulse signal). It is output at 45. First, the operation of the oscillating means 11 will be described. Fig. 17 is a conceptual diagram when the electrostatic actuator 120 of Fig. 3 is a parallel plate capacitor, and Fig. 18 includes the capacitor composed of the electrostatic actuator 120 of Fig. 3. FIG. 3 is a circuit diagram of an oscillation circuit 11; The oscillation circuit 11 shown in FIG. 18 is a CR oscillation circuit that uses the hysteresis characteristic of the shunt trigger. However, the present invention is not limited to such a CR oscillation circuit. Any oscillation circuit may be used as long as it uses the capacitance component (capacitor C). The oscillation circuit 11 may be configured to use, for example, an LC oscillation circuit. Further, in the present embodiment, an example using the Schmitt trigger invertor 111 has been described. However, for example, a CR oscillation circuit using three stages of invertors may be configured.
図 3に示すィンクジェットヘッド 1 00では、 上述のように、 振動板 1 2 1と非 常にわずかな間隔 (空隙) を隔てたセグメント電極 1 22とが対向電極を形成する 静電ァクチユエ一夕 1 2 0を構成している。 この静電ァクチユエ一夕 1 20は、 図 1 7に示すような平行平板コンデンサと考えることができる。 このコンデンサの静 電容量を C、 振動板 1 2 1及びセグメント電極 1 22のそれぞれの表面積を S、 2 つの電極 1 2 1、 1 2 2の距離 (ギャップ長) を g、 両電極に挟まれた空間 (空隙 ) の誘電率を ε (真空の誘電率を ε。 、 空隙の比誘電率を とすると、 ε = ε。 • ε r ) とすると、 図 1 7に示すコンデンサ (静電ァクチユエ一夕 1 20) の静電 容量 C (X) は、 次式で表される。 In the ink jet head 100 shown in FIG. 3, as described above, the diaphragm 121 and the segment electrode 122 separated by a very small space (gap) form an opposing electrode. 1 2 0 is constituted. This electrostatic actuator 120 can be considered as a parallel plate capacitor as shown in FIG. The capacitance of this capacitor is C, the surface area of each of the diaphragm 121 and the segment electrode 122 is S, the distance (gap length) between the two electrodes 121, 122 is g, and both electrodes are sandwiched. If the dielectric constant of the space (void) is ε (the dielectric constant of vacuum is ε. The relative dielectric constant of the void is ε = ε. • ε r ), the capacitor (electrostatic capacitor) shown in Fig. 17 is obtained. The capacitance C (X) at 120) is expressed by the following equation.
【数 2】  [Equation 2]
C(x) = sQ -Er ^ (F) (4) C (x) = s Q - Er ^ (F) (4)
g - X  g-X
なお、 式 (4) の Xは、 図 1 7に示すように、 振動板 1 2 1の残留振動によって生 じる振動板 1 2 1の基準位置からの変位量を示している。 Note that X in Expression (4) indicates the displacement amount of the diaphragm 122 from the reference position caused by the residual vibration of the diaphragm 121, as shown in FIG.
この式 (4) から分かるように、 ギャップ長 g (ギャップ長 g—変位量 X) が小 さくなれば、 静電容量 C (x) は大きくなり、 逆にギャップ長 g (ギャップ長 g— 変位量 X) が大きくなれば、 静電容量 C (X) は小さくなる。 このように、 静電容 量 C ( x ) は、 (ギャップ長 g—変位量 x ) ( Xが 0の場合は、 ギャップ長 g ) に 反比例している。 なお、 図 3に示す静電ァクチユエ一夕 1 2 0では、 空隙は空気で 満たされているので、 比誘電率 £ r = 1である。 As can be seen from this equation (4), when the gap length g (gap length g—displacement X) decreases, the capacitance C (x) increases, and conversely, the gap length g (gap length g—displacement X) As the quantity X) increases, the capacitance C (X) decreases. Thus, the capacitance The quantity C (x) is inversely proportional to (gap length g-displacement x) (gap length g if X is 0). In addition, in the electrostatic actuator 120 shown in FIG. 3, since the void is filled with air, the relative dielectric constant is £ r = 1.
また、 一般に、 液滴吐出装置 (本実施形態では、 インクジェットプリンタ 1 ) の 角军像度が高まるにつれて、 吐出されるインク滴 (インクドット) が微小化されるの で、 この静電ァクチユエ一夕 1 2 0は、 高密度化、 小型化される。 それによつて、 インクジェットヘッド 1 0 0の振動板 1 2 1の表面積 Sが小さくなり、 小さな静電 ァクチユエ一タ 1 2 0が構成される。 さらに、 インク滴吐出による残留振動によつ て変化する静電ァクチユエ一夕 1 2 0のギャップ長 gは、 初期ギャップ g Q の 1割 程度となるため、 式 (4 ) から分かるように、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0の静電容 量の変化量は非常に小さな値となる。 In general, as the angle of image of a droplet discharge device (in the present embodiment, the ink jet printer 1) increases, the size of the ejected ink droplets (ink dots) becomes smaller. 120 can be made denser and smaller. As a result, the surface area S of the vibration plate 121 of the inkjet head 100 becomes small, and a small electrostatic actuator 120 is formed. Further, the gap length g of the electrostatic Akuchiyue Isseki 1 2 0 which varies Te cowpea the residual vibration caused by ink droplet ejection, since the approximately 10% of the initial gap g Q, as can be seen from equation (4), static The change in the capacitance of the electrical equipment overnight is a very small value.
この静電ァクチユエ一夕 1 2 0の静電容量の変化量 (残留振動の振動パターンに より異なる) を検出するために、 以下のような方法、 すなわち、 静電ァクチユエ一 夕 1 2 0の静電容量に基づいた図 1 8のような発振回路を構成し、 発振された信号 に基づいて残留振動の周波数 (周期) を解析する方法を用いる。 図 1 8に示す発振 回路 1 1は、 静電ァクチユエ一タ 1 2 0から構成されるコンデンサ (C) と、 シュ ミットトリガインバー夕 1 1 1と、 抵抗素子 (R) 1 1 2とから構成される。 シュミツトトリガインバー夕 1 1 1の出力信号が H i g hレベルの場合、 抵抗素 子 1 1 2を介してコンデンサ Cを充電する。 コンデンサ Cの充電電圧 (振動板 1 2 1とセグメント電極 1 2 2との間の電位差) が、 シュミツトトリガインバ一夕 1 1 1の入カスレッショルド電圧 VT 十に達すると、 シュミットトリガインバー夕 1 1 1の出力信号が L o wレベルに反転する。 そして、 シュミットトリガインバー夕 1 1 1の出力信号が L o wレベルとなると、 抵抗素子 1 1 2を介してコンデンサ Cに 充電されていた電荷が放電される。 この放電によりコンデンサ Cの電圧がシュミツ トトリガインバー夕 1 1 1の入カスレッショルド電圧 VT —に達すると、 シユミ.ッ トトリガインパ一夕 1 1 1の出力信号が再び H i g レベルに反転する。 以降、 こ の発振動作が繰り返される。 In order to detect the amount of change in the capacitance of the electrostatic actuator 120 (which differs depending on the vibration pattern of the residual vibration), the following method is used, that is, the static capacitance of the electrostatic actuator 120 is measured. An oscillation circuit as shown in Fig. 18 is configured based on the capacitance, and the method of analyzing the frequency (period) of the residual vibration based on the oscillated signal is used. The oscillation circuit 11 shown in Fig. 18 consists of a capacitor (C) composed of an electrostatic actuator 120, a Schmitt trigger inverter 111, and a resistance element (R) 112. Is done. When the output signal of Schmitt trigger inverter is at High level, capacitor C is charged via resistor element. Charging voltage of the capacitor C (a potential difference between the diaphragm 1 2 1 and the segment electrode 1 2 2) reaches the input mosquito threshold voltage V T tens Gerhard Mitsuto trigger inverter Isseki 1 1 1, the Schmitt trigger inverter evening 1 1 1 Output signal is inverted to Low level. Then, when the output signal of the Schmitt trigger inverter 11 becomes the Low level, the electric charge that has been charged in the capacitor C via the resistive element 112 is discharged. When this discharge causes the voltage of the capacitor C to reach the input threshold voltage V T — of the Schmitt trigger, the output signal of the Schmitt trigger returns to the High level again. Thereafter, this oscillation operation is repeated.
ここで、 上述のそれぞれの現象 (気泡混入、 乾燥、 紙粉付着、 及び正常吐出) に おけるコンデンサ Cの静電容量の時間変化を検出するためには、 この発振回路 1 1 による発振周波数は、 残留振動の周波数が最も高い気泡混入時 (図 1 0参照) の周 波数を検出することができる発振周波数に設定される必要がある。 そのため、 発振 回路.1 1の発振周波数は、 例えば、 検出する残留振動の周波数の数倍から数十倍以 上、 すなわち、 気泡混入時の周波数よりおよそ 1桁以上高い周波数となるようにし なければならない。 この場合、 好ましくは、 気泡混入時の残留振動の周波数が正常 吐出の場合と比較して高い周波数を示すため、 気泡混入時の残留振動周波数が検知 可能な発振周波数に設定するとよい。 ^"うしなければ、 吐出異常の現象に対して正 確な残留振動の周波数を検出することができない。 そのため、 本実施形態では、 発 振周波数に応じて、 発振回路 1 1の C Rの時定数を設定している。 このように、 発 振回路 1 1の発振周波数を高く設定することにより、 この発振周波数の微小変ィ匕に 基づいて、 より正確な残留振動波形を検出することができる。 Here, in order to detect the time change of the capacitance of the capacitor C due to each of the above phenomena (bubble mixing, drying, adhesion of paper powder, and normal ejection), the oscillation circuit 11 1 The oscillation frequency must be set to an oscillation frequency that can detect the frequency when bubbles are mixed with the highest residual vibration frequency (see Fig. 10). For this reason, the oscillation frequency of the oscillation circuit .11 must be, for example, several times to several tens times or more the frequency of the residual vibration to be detected, that is, a frequency that is at least about one digit higher than the frequency when bubbles are mixed. No. In this case, it is preferable to set the oscillation frequency at which the residual vibration frequency at the time of air bubble mixing can be detected because the frequency of the residual vibration at the time of air bubble mixing is higher than that at the time of normal ejection. ^ "If it does not, it is not possible to accurately detect the frequency of the residual vibration for the phenomenon of abnormal discharge. Therefore, in the present embodiment, the time constant of the CR of the oscillation circuit 11 according to the oscillation frequency By setting the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 high as described above, a more accurate residual oscillation waveform can be detected based on the minute change of the oscillation frequency.
駆動回路 1 8は、 後述する図 1 9のタイミングチヤ一卜において示すように、 静 電ァクチユエ一夕 1 2 0の駆動波形を生成する回路である。 なお、 図示していない が、 この駆動回路 1 8は、 複数あるィンクジエツトへッド 1 0 0のいずれのィンク ジエツトへッド 1 0 0のノズル 1 1 0からインク滴を吐出するかを選択する吐出選 択手段 (セレクタ) を備えている。  The drive circuit 18 is a circuit that generates a drive waveform of the electrostatic actuator 120 as shown in a timing chart of FIG. 19 described later. Although not shown, the drive circuit 18 selects which of the plurality of ink jet heads 100 ejects ink droplets from the nozzles 110 of the ink jet head 100. Discharge selection means (selector) is provided.
切替手段 2 3は、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0との接続を、 駆動回路 1 8と発振回 路 1 1とで切り替えるスィッチ (スイッチング回路) である。 切替手段 2 3は、 静 電ァクチユエ一夕 1 2 0を駆動するために、 駆動回路 1 8側に接続されている。 上 述のように、 駆動回路 1 8から駆動信号 (電圧信号) が振動板 1 2 1に入力される と、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0が駆動し、 振動板 1 2 1は、 セグメント電極 1 2 2 側に引きつけられ、 印加電圧が 0になるとセグメント電極 1 2 2から離れる方向に 急激に変位して振動 (残留振動) を開始する。 このとき、 インクジェットヘッド 1 0 0のノズル 1 1 0からインク滴が吐出される。  The switching means 23 is a switch (switching circuit) for switching the connection with the electrostatic actuator 120 between the drive circuit 18 and the oscillation circuit 11. The switching means 23 is connected to the drive circuit 18 for driving the electrostatic actuator 120. As described above, when a drive signal (voltage signal) is input to the diaphragm 12 1 from the drive circuit 18, the electrostatic actuator 120 is driven, and the diaphragm 12 1 When the applied voltage becomes 0, it is suddenly displaced away from the segment electrode 122 and starts vibrating (residual vibration). At this time, ink droplets are ejected from the nozzles 110 of the inkjet head 100.
駆動信号のパルスが立ち下がると、 その立ち下がりエッジに同期して駆動 Z検出 切替信号 (図 1 9のタイミングチャート参照) が切替手段 2 3に入力され、 切替手 段 2 3は、 駆動回路 1 8から吐出異常検出手段 (検出回路) 1 0側に切り替えられ 、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0 (発振回路 1 1のコンデンサとして利用) は吐出異常 検出手段 1 0と接続される。 これにより、 発振回路 1 1が発振し、 その発振信号が 減算カウンタ 4 5に出力される。 When the pulse of the drive signal falls, the drive Z detection switching signal (see the timing chart in FIG. 19) is input to the switching means 23 in synchronization with the falling edge, and the switching means 23 is driven by the drive circuit 1 The discharge abnormality detection means (detection circuit) 10 is switched to 10 from 8, and the electrostatic work 120 (used as a capacitor of the oscillation circuit 11) is connected to the discharge abnormality detection means 10. As a result, the oscillation circuit 11 oscillates and the oscillation signal Output to the subtraction counter 45.
減算カウンタ 4 5は、 正常カウント値メモリ 4 6から所定のカウント値を入力さ れると、 それを保持する。 そして、 発振回路 1 1から発振信号 (パルス信号) が入 力されると、 減算カウンタ 4 5は、 所定の期間 (所定の時間) 、 その所定のカウン ト値からパルス数を減算する。 なお、 所定の期間とは、 例えば、 インクジェットへ ッド 1 0 0から正常にィンク滴が吐出された場合に振動板 1 2 1の残留振動が発生 するまでの時間、 正常吐出時の残留振動の半周期、 正常吐出時の残留振動の 1 / 4 周期などである。 また、 正常カウント値メモリ 4 6に記憶されている所定のカウン 卜値としては、 正常吐出時における上述の所定の時間にカウントされたパルス数で ある。  When a predetermined count value is input from the normal count value memory 46, the subtraction counter 45 holds it. When an oscillation signal (pulse signal) is input from the oscillation circuit 11, the subtraction counter 45 subtracts the number of pulses from the predetermined count value for a predetermined period (predetermined time). Note that the predetermined period is, for example, the time until the residual vibration of the diaphragm 121 occurs when the ink droplet is normally ejected from the inkjet head 100, and the residual vibration during normal ejection. For example, half cycle, 1/4 cycle of residual vibration during normal ejection. The predetermined count value stored in the normal count value memory 46 is the number of pulses counted during the above-described predetermined time during normal ejection.
減算カウンタ 4 5は、 図 1 9のタイミングチャートに示すように、 L o a d信号 の入力のタイミングで正常カウント値メモリ 4 6から所定のカウント値 (正常カウ ント値) を取得し、 駆動/検出切替信号が H i g hレベルの間、 ゲートを開いて、 発振回路 1 1の出力信号である発振パルスを受け、 正常カウント値から減算する。 判定手段 2 0は、 減算カウンタ 4 5の減算処理により得られた減算結果を比較基 準値メモリ 4 7から入力される所定の基準値と比較する。 そして、 L s信号の入力 のタイミングで、 判定手段 2 0の判定結果が保持され、 その判定結果は、 記憶手段 6 2に出力される。 なお、 所定の基準値としては、 いくつかの基準値 (閾値) が設 けられ、 判定結果をこのいくつかの基準値とそれぞれ比較することにより、 上述し た吐出異常 (気泡混入、 紙粉付着及び乾燥増粘) を検出し、 判定することができる 。 詳細については後述する。  As shown in the timing chart of Fig. 19, the decrement counter 45 acquires a predetermined count value (normal count value) from the normal count value memory 46 at the load signal input timing, and switches between drive / detection. While the signal is at the high level, open the gate and receive the oscillation pulse, which is the output signal of the oscillation circuit 11, and subtract it from the normal count value. The judgment means 20 compares the subtraction result obtained by the subtraction processing of the subtraction counter 45 with a predetermined reference value input from the comparison reference value memory 47. Then, at the timing of input of the Ls signal, the determination result of the determination means 20 is held, and the determination result is output to the storage means 62. Note that several reference values (thresholds) are set as the predetermined reference values, and by comparing the judgment result with each of these several reference values, the above-mentioned discharge abnormality (bubble contamination, paper dust adhesion) can be obtained. And dry thickening) can be detected and determined. Details will be described later.
なお、 正常カウントとメモリ 4 6及び比較基準値メモリ 4 7は、 それぞれ別々の メモリとしてインクジエツトプリンタ 1に設けられてもよく、 制御部 6の E E P R OM (記憶手段) 6 2と共用されてもよい。 また、 このような減算カウント処理は 、 ィンクジエツトプリン夕 1の静電ァクチユエ一夕 1 2 0が駆動していない駆動休 止期間に行われる。 これにより、 インクジェットプリンタ 1のスループットを低下 させることなく、 吐出異常の検出を行うことができる。  The normal count and memory 46 and the comparison reference value memory 47 may be provided in the inkjet printer 1 as separate memories, respectively, or may be shared with the EEPROM (storage means) 62 of the control unit 6. Good. Such a subtraction counting process is performed during a drive suspension period in which the electrostatic work 120 of the ink jet printer 1 is not driven. This makes it possible to detect a discharge abnormality without reducing the throughput of the inkjet printer 1.
次に、 図 1 9のタイミングチャートを参照して、 本発明の吐出異常検出手段 1 0 の動作について説明する。 まず、 図 1 6及び図 1 9に示す L o a d信号、 L s信号 及び C L R信号の生成方法について説明する。 図 1 9のタイミングチャートに示す ように、 L o a d信号は、 駆動回路 1 8から出力される駆動信号の立ち上がりエツ ジの直前に短時間だけ H i g hレベルとなる信号であり、 L s信号は、 切替手段 2 3に入力される駆動 Z検出切替信号の立ち下がりエッジに同期して所定の時間 (記 憶手段 6 2に判定結果を保存するのに十分な時間) H i g hレベルになる信号であ る。 また、 図 1 9のタイミングチャートでは示していないが、 C L R信号は、 減算 処理により減算カウン夕 4 5に保持されている減算結果をクリアするための信号で あり、 L s信号の出力後、 L o a d信号の入力されるまでの間の所定のタイミング で減算カウン夕 4 5に入力されるものである。 Next, the operation of the ejection abnormality detecting means 10 of the present invention will be described with reference to the timing chart of FIG. First, the Load signal and Ls signal shown in Fig. 16 and Fig. 19 And a method of generating a CLR signal will be described. As shown in the timing chart of FIG. 19, the Load signal is a signal that becomes High level only for a short time immediately before the rising edge of the drive signal output from the drive circuit 18, and the Ls signal is A signal that is at a high level for a predetermined time (sufficient time to store the judgment result in the storage means 62) in synchronization with the falling edge of the drive Z detection switching signal input to the switching means 23. You. Although not shown in the timing chart of FIG. 19, the CLR signal is a signal for clearing the subtraction result held in the subtraction counter 45 by the subtraction processing. It is input to the subtraction counter 45 at a predetermined timing until the oad signal is input.
このように生成された信号群に基づいて、 吐出異常検出手段 1 0は動作する。 駆 動回路 1 &から出力される駆動信号の立ち上がりエツジの直前に L o a d信号が減 算カウン夕 4 5に入力されると、 そのタイミングで正常カウント値メモリ 4 6から 正常カウント値が入力され、 保持される。 なお、 L o a d信号の入力タイミングは 、 上記タイミングに限定されるものではなく、 L s信号入力後から駆動期間が終了 するまでのいずれのタイミングであってもよい。 ィンクジェッ卜ヘッド 1 0 0の吐 出駆動動作が終了すると、 駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、 駆動/検出切 替信号が切替手段 2 3に入力される。 そして、 この駆動/検出切替信号により、 切 替手段 2 3は、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0との接続を駆動回路 1 8から発振回路 1 1に切り替える。  The ejection abnormality detecting means 10 operates based on the signal group generated in this manner. When the Load signal is input to the subtraction counter 45 immediately before the rising edge of the drive signal output from the drive circuit 1 &, the normal count value is input from the normal count value memory 46 at that timing, Will be retained. The input timing of the L ad signal is not limited to the above timing, and may be any timing after the input of the L s signal until the end of the driving period. When the ejection drive operation of the ink jet head 100 ends, a drive / detection switching signal is input to the switching means 23 in synchronization with the falling edge of the drive signal. In response to the drive / detection switching signal, the switching means 23 switches the connection with the electrostatic actuator 120 from the drive circuit 18 to the oscillation circuit 11.
振動板 1 2 1の残留振動により発振回路 1 1の静電容量成分 (C) が変化し、 そ れに基づいて、 発振回路 1 1が発振を開始する。 減算カウンタ 4 5は、 駆動 Z検出 切替信号の立ち上がりに同期してゲートを開き、 駆動 Z検出切替信号が H i g hレ ベルの間 (T sの間) 正常カウント値からパルス数を減算処理する。 この T sは、 正常吐出時の振動板 1 2 1が残留振動を開始するまで (残留振動が発生するまで) の時間であり、 インクジエツトへッド 1 0 0がインク滴を吐出後、 静電ァクチユエ —夕 1 2 0が駆動されていない状態における振動板 1 2 1の位置に戻ってくるまで の時間である。  The capacitance component (C) of the oscillation circuit 11 changes due to the residual vibration of the diaphragm 121, and the oscillation circuit 11 starts oscillating based on the change. The subtraction counter 45 opens the gate in synchronization with the rise of the drive Z detection switch signal, and subtracts the number of pulses from the normal count value while the drive Z detection switch signal is at the High level (during T s). This T s is the time required for the diaphragm 121 to start the residual vibration during normal ejection (until the residual vibration occurs). After the ink jet 100 ejects the ink droplet, Actuy — This is the time it takes to return to the position of diaphragm 1 21 when evening 120 is not driven.
この図 1 9のタイミングチャートでは、 駆動回路 1 8と吐出異常検出手段 1 0と を切り替えた後、 振動板の残留振動が発生するまでの期間の正常カウント値に基づ いて、 吐出異常の判定を行っている。 したがって、 残留振動が発生するタイミングIn the timing chart of FIG. 19, after switching between the drive circuit 18 and the discharge abnormality detecting means 10, the timing chart is based on the normal count value until the residual vibration of the diaphragm occurs. To determine the discharge abnormality. Therefore, when the residual vibration occurs
(振動板 1 2 1が初期状態の位置に戻ったタイミング) で駆動 Z検出切替信号が L owレベルに立ち下がるとともに、 L s信号が発生し、 減算カウンタ 4 5の減算結 果に基づいて、 判定手段 2 0が所定の判定を行った判定結果が記憶手段 6 2に保持 (保存) される。 なお、 基準値 N l、 N 2、 P 1及び P 2については後述する。 図 2 0は、 駆動信号が印加された後、 切替手段 2 3によって静電ァクチユエ一夕 1 2 0と発振回路 1 1が接続され、 発振回路 1 1から出力される発振周波数の変化 を縦軸に、 その経過時間を横軸に設けることにより、 発振周波数の時間推移を示し た図である。 この発振周波数の時間推移による変化は、 インクジェットヘッドのそ れぞれの状態における残留振動波形を示すことになる。 この図 2 0に示すように、 正常吐出時に比べ、 気泡混入時には残留振動の周期が短くなり、 紙粉付着又は乾燥 増粘時には残留振動の周期が長くなる結果が得られている。 ここで、 駆動信号の印 加後、 発振回路 1 1の発振周波数は、 各残留振動の状態によって変化している。 正 常吐出時において、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0が駆動されていない状態 (初期状態 ) における振動板 1 2 1の位置 (初期位置) に振動板 1 2 1が戻ってくるまでの時 間 T sまでの状態を比較すると、 気泡混入の場合には、 残留振動波形が T sになる までに立ち上がり、 発振回路 1 1の発振周波数が主に正常吐出時よりも高い発振パ ルスが出力されている。 これに対して、 乾燥 (増粘) の場合には、 残留振動波形が T sになるまで立ち上がらないため、 発振回路 1 1の発振周波数が主に正常吐出時 よりも低い発振パルスが出力されていることを意味する。 したがって、 この残留振 動の周期の違い、 すなわち、 残留振動の周波数の違いに応じて、 発振回路 1 1の発 振パルスの数が変化するため、 減算カウン夕 4 5の減算結果に基づいて、 判定手段 2 0による吐出異常判定処理を行うことができる。 (The timing at which the diaphragm 1 2 1 returns to the initial position) The drive Z detection switching signal falls to the Low level, the Ls signal is generated, and based on the subtraction result of the subtraction counter 45, The determination result obtained by the determination means 20 making a predetermined determination is held (saved) in the storage means 62. The reference values Nl, N2, P1, and P2 will be described later. FIG. 20 shows that, after the drive signal is applied, the electrostatic means 120 and the oscillation circuit 11 are connected by the switching means 23, and the change in the oscillation frequency output from the oscillation circuit 11 is plotted on the vertical axis. FIG. 5 is a diagram showing a time transition of the oscillation frequency by providing the elapsed time on the horizontal axis. The change in the oscillation frequency over time indicates a residual vibration waveform in each state of the inkjet head. As shown in FIG. 20, the period of the residual vibration is shorter when air bubbles are mixed, and the period of the residual vibration is longer when paper dust adheres or thickens as compared with the normal ejection. Here, after the application of the drive signal, the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 changes depending on the state of each residual vibration. During normal discharge, the time until the diaphragm 121 returns to the position (initial position) of the diaphragm 121 when the electrostatic actuator 120 is not driven (initial state). Comparing the conditions up to T s, when bubbles are mixed, the residual vibration waveform rises until it reaches T s, and an oscillation pulse with an oscillation frequency of the oscillation circuit 11 higher than that during normal ejection is output. ing. On the other hand, in the case of drying (thickening), since the residual oscillation waveform does not rise until T s, the oscillation pulse of the oscillation circuit 11 is mainly output lower than that in normal ejection. Means that Therefore, since the number of oscillation pulses of the oscillation circuit 11 changes according to the difference in the period of the residual vibration, that is, the difference in the frequency of the residual vibration, based on the subtraction result of the subtraction counter 45, Discharge abnormality determination processing by the determination means 20 can be performed.
次に、 減算カウン夕 4 5の減算結果の一例を示す。 図.2 1は、 減算カウンタ 4 5 の減算結果と、 それに基づく判定手段 2 0の判定結果の一例を示すグラフである。 上述のように、 残留振動の周期は、 正常吐出時の場合と比べ、 気泡混入時には短く 、 乾燥増粘又は紙粉付着時には長い。 したがって、 比較基準値メモリ 4 7に記憶し ておく基準値として、 少なくとも 2つの基準値を設定しておくことにより、 正常吐 出時と吐出異常時を区別することができる (この場合は、 基準値 N 1と P 1のみを 設定) 。 しかしながら、 より好ましくは、 3又は 4つの基準値を設け、 減算処理さ れた減算結果がこれらの基準値よりも大きいか否かに基づいて、 上記 3種類の吐出 異常の状態を判定することができる。 Next, an example of the result of the subtraction count 45 will be shown. Fig. 21 is a graph showing an example of the result of the subtraction of the subtraction counter 45 and the result of the determination by the determining means 20 based on the result. As described above, the cycle of the residual vibration is shorter when air bubbles are mixed and longer when dry thickening or paper dust adheres, as compared with the case of normal ejection. Therefore, by setting at least two reference values as the reference values stored in the comparison reference value memory 47, it is possible to distinguish between normal ejection and abnormal ejection (in this case, the reference Only the values N 1 and P 1 Configuration) . However, more preferably, three or four reference values are provided, and the state of the above three types of discharge abnormalities is determined based on whether the subtraction result obtained by the subtraction processing is larger than these reference values. it can.
図 2 1のグラフでは、 減算結果に対する基準値として、 基準値 P 2、 P l、 N l 及び N 2の 4つを設定している。 第 1の閾値として基準値 N 1及び基準値 N 2を設 定し、 判定手段 2 0は、 減算結果がこの第 1の閾値よりも小さい場合には、 吐出異 常の原因を気泡混入と判定する。 なお、 基準値 N 1以下でかつ基準値 N 2以上の減 算結果が出た場合は、 微小な気泡が混入していると判断し、 基準値 N 2よりも小さ い場合には、 大量の気泡が混入していると判断することができる。 この場合、 気泡 混入の大小に基づいて、 例えば、 ポンプ吸引時間を変更し、 あるいは、 ポンプ吸引 圧を変更することにより、 適切な回復処理を実行することができる。 このような判 断を特に必要としない場合は、 基準値 N 1だけにより気泡混入を判断してもよい。 第 2の閾値として基準値 P 2を設定し、 判定手段 2 0は、 減算結果がこの第 2の閾 値よりも大きい場合には、 吐出異常の原因を乾燥増粘と判定する。 また、 第 3の閾 値として基準値 P 1を設定し、 判定手段 2 0は、 減算結果が第 3の閾値よりも大き く、 第 2の閾値よりも小さい場合には、 吐出異常の原因を紙粉付着と判定する。 なお、 これらの基準値として、 図 2 1では、 P l = + 3、 P 2 = + 1 0、 N l = 一 3、 P 2 =— 1 0としている。 判定手段 2 0から出力される判定結果としては、 減算結果の絶対値が各基準値を超えた場合に " 1 " を出力するものとする。 吐出異 常の原因と各基準値の出力との関係を図 2 2に示す。 判定手段 2 0は、 各基準値の 値により、 吐出異常の有無及びその原因を判定することができる。  In the graph of FIG. 21, four reference values P2, Pl, Nl, and N2 are set as reference values for the subtraction result. The reference value N1 and the reference value N2 are set as the first threshold, and the judging means 20 judges that the cause of the ejection abnormality is air bubble mixing when the subtraction result is smaller than the first threshold. I do. If the subtraction result is less than the reference value N1 and more than the reference value N2, it is determined that minute air bubbles are mixed.If it is smaller than the reference value N2, a large amount of It can be determined that air bubbles are mixed. In this case, an appropriate recovery process can be executed by changing the pump suction time or the pump suction pressure, for example, based on the size of the air bubbles. If such a judgment is not particularly necessary, it may be possible to judge whether or not air bubbles are mixed based only on the reference value N1. The reference value P2 is set as the second threshold value, and the determination means 20 determines that the cause of the discharge abnormality is dry thickening when the subtraction result is larger than the second threshold value. In addition, the reference value P1 is set as the third threshold value, and the determination means 20 determines the cause of the discharge abnormality if the subtraction result is larger than the third threshold value and smaller than the second threshold value. Judge as paper dust adhesion. Note that, in FIG. 21, P 1 = + 3, P 2 = + 10, N 1 = 13, and P 2 = −10 in FIG. 21 as these reference values. As the judgment result output from the judging means 20, "1" is output when the absolute value of the subtraction result exceeds each reference value. Figure 22 shows the relationship between the cause of the discharge abnormality and the output of each reference value. The determining means 20 can determine the presence or absence of the discharge abnormality and the cause thereof based on the value of each reference value.
また、 これらの基準値は、 予め実験により求めておく方がよい。 なぜならば、 ィ ンクジエツトへッド 1 0 0からインク滴を吐出したときの振動板 1 2 1の残留振動 の周期は、 ィンクジエツトへッド 1 0 0の構造、 すなわち、 キヤビティ 1 4 1の構 造などにより決定されるからである。  It is better to obtain these reference values in advance by experiments. This is because the period of the residual vibration of the diaphragm 121 when an ink droplet is ejected from the ink head 100 is based on the structure of the ink head 100, that is, the structure of the cavity 141. This is because it is determined by the above.
次に、 振動板 1 2 1の減衰振動が発生するまでの期間に基づいて、 吐出異常を検 出する場合における吐出異常検出処理を説明する。 図 2 3は、 本発明の一実施形態 における吐出異常検出処理を示すフローチャートである。 印刷される印字データ ( フラッシング動作における吐出デ一夕でもよい) がホストコンピュータ 8からイン ターフェース (I F) 9を介して制御部 6に入力されると、 所定のタイミングでこ の吐出異常検出処理が実行される。 なお、 説明の都合上、 この図 24に示すフロー チヤ一トでは、 1つのインクジェットヘッド 100、 すなわち、 1つのノズル 11 0の吐出動作に対応する吐出異常検出処理を示す。 Next, a discharge abnormality detection process in the case of detecting a discharge abnormality based on a period until the damping vibration of the diaphragm 122 occurs will be described. FIG. 23 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process according to an embodiment of the present invention. The print data to be printed (or the discharge data during the flushing operation) may be input from the host computer 8. When input to the control unit 6 via the interface (IF) 9, this discharge abnormality detection processing is executed at a predetermined timing. For convenience of explanation, the flowchart shown in FIG. 24 shows an ejection failure detection process corresponding to the ejection operation of one inkjet head 100, that is, one nozzle 110.
まず、 駆動信号の入力直前のタイミング (このタイミングに限らない) で Lo a d信号が減算力ゥンタ 45に入力され、 正常力ゥント値メモリ 46から正常力ゥン ト値が入力 (プリセット) される (ステップ S 101) 。 そして、 印字デ一夕 (吐 出デ一夕) に対応する駆動信号がへッドドライノ 33の駆動回路 18から入力され 、 それにより、 図 19のタイミングチャートに示すような駆動信号のタイミングに 基づいて、 静電ァクチユエ一夕 120の両電極間に駆動信号 (電圧信号) が印加さ れる (ステップ S 102) 。 そして、 制御部 6は、 駆動信号 (電圧信号) の静電ァ クチユエ一夕 120への入力が終了したか否かを判断し (ステップ S 103) 、 駆 動信号の入力が終了するど、 駆動 Z検出切替信号が、 制御部 6から切替手段 23に 入力される。  First, the Load signal is input to the subtraction force counter 45 at a timing immediately before the drive signal is input (this timing is not limited to this), and the normal force count value is input (preset) from the normal force value memory 46 ( Step S101). Then, a drive signal corresponding to the print data (discharge data) is input from the drive circuit 18 of the head dryer 33, and based on the drive signal timing as shown in the timing chart of FIG. A drive signal (voltage signal) is applied between both electrodes of the electrostatic actuator 120 (step S102). Then, the control unit 6 determines whether or not the input of the drive signal (voltage signal) to the electrostatic actuator 120 has been completed (step S103). The Z detection switching signal is input from the control unit 6 to the switching unit 23.
駆動 Z検出切替信号が切替手段 23に入力されると、 切替手段 23によって、 静 電ァクチユエ一夕 120、 すなわち、 発振回路 11を構成するコンデンサは、 駆動 回路 18から切り離され、 吐出異常検出手段 10 (検出回路) 側、 すなわち、 発振 回路 11に接続される (ステップ S 104) 。 そして、 静電ァクチユエ一夕 120 の静電容量に基づいて、 発振回路 11を構成し (ステップ S 105) 、 発振回路 1 1から発振パルスが出力される (ステップ S 106) 。 この発振パルスは減算カウ ン夕 45に入力され、 減算カウンタ 45は、 正常カウント値から発振パルスを減算 カウントする (ステップ S 107) 。 予め設定されたカウント期間、 この場合、 切 替手段 23によって切り替えられてから減衰振動が発生するまでの期間が終了する まで減算カウント処理を実行し、 カウント期間が終了すると (ステップ S 108) 、 判定処理に移行する。  When the drive Z detection switching signal is input to the switching means 23, the switching means 23 disconnects the electrostatic actuator 120, that is, the capacitor forming the oscillation circuit 11 from the driving circuit 18, and discharge abnormality detection means 10 (Detection circuit) side, that is, connected to the oscillation circuit 11 (step S104). The oscillation circuit 11 is configured based on the capacitance of the electrostatic actuator 120 (step S105), and an oscillation pulse is output from the oscillation circuit 11 (step S106). This oscillation pulse is input to the subtraction counter 45, and the subtraction counter 45 counts down the oscillation pulse from the normal count value (step S107). In the preset counting period, in this case, the subtraction counting process is executed until the period from when the switching is performed by the switching means 23 to when the damping vibration occurs is completed, and when the counting period is completed (step S108), the determination is made. Move on to processing.
ステップ S 109において、 判定手段 20は、 減算カウンタ 45の減算結果に基 づいて、 発振パルスの数が正常カウント数の範囲 (すなわち、 基準値 N1〜P 1) にあるか否かを判定する。 正常カウント数の範囲内にある場合、 判定手段 20は、 正常に吐出されたと判定し (ステップ S 110) 、 逆に、 正常カウント数の範囲内 にない場合には、 そのインクジエツ卜ヘッド 1 0 0は吐出異常である (不具合ノズ ル 1 1 0である) と判定する (ステップ S 1 1 1 ) 。 In step S109, the determination means 20 determines whether or not the number of oscillation pulses is within the range of the normal count number (that is, the reference values N1 to P1) based on the subtraction result of the subtraction counter 45. If it is within the range of the normal count number, the determination means 20 determines that the ink is discharged normally (step S110), and conversely, the range is within the range of the normal count number. If not, it is determined that the ink jet head 100 has a discharge abnormality (a defective nozzle 110) (step S111).
そして、 この判定手段 2 0による判定結果を記憶手段 6 2に記憶 (保持) し (ス テツプ S 1 1 2 ) 、 駆動/検出切替信号に基づいて、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0と の接続を発振回路 1 1から駆動回路 1 8に切り替えて、 発振回路 1 1の発振を停止 する (ステップ S 1 1 3 ) 。 ステップ S 1 1 4において、 そのインクジェットへッ ド 1 0 0による吐出駆動処理が終了したか否かが判断され、 終了していると判断さ れた場合にはこの吐出異常検出処理を終了する。 また、 まだ終了していないと判断 された場合にはステップ S 1 0 1に移行して、 同様の処理を繰り返す。  Then, the determination result by the determination means 20 is stored (held) in the storage means 62 (step S112), and the connection with the electrostatic actuator 120 is made based on the drive / detection switching signal. Is switched from the oscillation circuit 11 to the drive circuit 18, and the oscillation of the oscillation circuit 11 is stopped (step S113). In step S114, it is determined whether or not the ejection driving process by the inkjet head 100 has been completed. If it is determined that the ejection driving process has been completed, the ejection abnormality detection process ends. If it is determined that the processing has not been completed, the flow shifts to step S101, and the same processing is repeated.
このように、 本発明の吐出異常検出処理では、 正常カウント値から発振パルスを 減算し、 その減算結果を所定の基準値と比較することより、 インクジェットヘッド As described above, in the ejection abnormality detection process of the present invention, the oscillation pulse is subtracted from the normal count value, and the result of the subtraction is compared with a predetermined reference value.
1 0 0の吐出異常の有無及び吐出異常がある場合にはその原因を簡単な構成で検出 することができる。 The presence / absence of a discharge abnormality of 100 and the presence of a discharge abnormality can be detected with a simple configuration.
次に、 本発明のもう一つの実施形態における吐出異常検出手段 1 0について説明 する。 ここでは、 正常吐出時の半周期毎又は 1 / 4周期毎の期間に基づいて、 吐出 異常を検出する場合について説明する。 図 2 4は、 本発明の他の実施形態における 図 2に示す吐出異常検出手段 1 0の概略的なブロック図である。 なお、 図 1 6と異 なる構成のみを説明することとし、 図 1 6のブロック図と同様の機能を有する構成 要素については同一の符号を付し、 その説明を省略する。  Next, a description will be given of a discharge abnormality detection unit 10 according to another embodiment of the present invention. Here, a case will be described in which a discharge abnormality is detected based on a period of a half cycle or a quarter cycle during normal discharge. FIG. 24 is a schematic block diagram of the discharge abnormality detecting means 10 shown in FIG. 2 according to another embodiment of the present invention. Only the configuration different from that in FIG. 16 will be described, and the components having the same functions as those in the block diagram in FIG. 16 will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
この吐出異常検出手段 1 0は、 発振回路 1 1と、 減算カウンタ 4 5と、 複数の正 常値メモリ 4 6 a〜4 6 nを有する正常値メモリ 4 6と、 この正常値メモリを切り 替える第 1のセレクタ 4 8 aと、 第 1比較基準値メモリ 4 7 aと、 第 1判定手段 2 0 aと、 複数の記憶手段 6 2 a〜 6 2 nを有する記憶手段 6 2と、 記憶手段 6 2を 切り替える第 2のセレクタ 4 8 bと、 第 2比較基準値メモリ 4 7 bと、 第 2判定手 段 2 0' bとから構成される。  The discharge abnormality detecting means 10 switches between the oscillation circuit 11, the subtraction counter 45, the normal value memory 46 having a plurality of normal value memories 46a to 46n, and the normal value memory. A first selector 48a, a first comparison reference value memory 47a, a first determination means 20a, a storage means 62 having a plurality of storage means 62 to 62n, and a storage means It is composed of a second selector 48b for switching between 6 and 2, a second comparison reference value memory 47b, and a second determination means 20'b.
第 1のセレクタ 4 8 aは、 正常吐出時の残留振動の所定のタイミングに基づいて 、 減算カウン夕 4 5に入力する正常カウント値を切り替えるものであり、 第 2のセ レクタ 4 8 bは、 第 1のセレクタ 4 8 aによって選択された正常カウント値メモリ 4 6 a〜 4 6 nに対応して、 第 1判定手段 2 0 a (上記例の判定手段 2 0と同じ構 成である) の判定結果を保存する記憶手段 6 2を切り替えるものである。 The first selector 48 a switches the normal count value input to the subtraction counter 45 based on a predetermined timing of the residual vibration during normal ejection, and the second selector 48 b According to the normal count value memories 46a to 46n selected by the first selector 48a, the first determination means 20a (the same structure as the determination means 20 in the above example) is used. The storage means 62 for storing the result of the determination is switched.
第 2判定手段 2 0 bは、 図 2 9のグラフに示すような複数の記憶手段 6 2 a〜 6 2 nに記憶 (保存) されている判定結果に基づいて、 インクジェットヘッド 1 0 0 の吐出異常の有無及び吐出異常の原因を最終的に判定するものである。 なお、 図 2 9の表に示すような数列が第 2比較基準値メモリ 4 7 bに格納されている。  The second determination means 200b is configured to discharge the ink jet head 100 based on the determination results stored (saved) in the plurality of storage means 62a to 62n as shown in the graph of FIG. The presence or absence of an abnormality and the cause of the ejection abnormality are finally determined. Note that a sequence as shown in the table of FIG. 29 is stored in the second comparison reference value memory 47b.
図 2 5にカウント期間が正常吐出時の残留振動の半周期の場合における残留振動 波形を示し、 図 2 6にカウント期間が正常吐出時の残留振動の 1 / 4周期の場合に おける残留振動波形を示す。 この実施形態では、 正常吐出時の残留振動の最初の半 周期もしくは 1 Z 4周期、 又はその半周期毎もしくは 1ノ4周期毎に、 減算カウン 夕 4 5が減算処理をし、 その複数の減算結果に基づいて吐出異常の検出、 判定を行 つている。  Fig. 25 shows the residual vibration waveform when the count period is half the period of the residual vibration during normal discharge. Fig. 26 shows the residual vibration waveform when the count period is one-fourth of the residual vibration during the normal discharge. Is shown. In this embodiment, the subtraction counter 45 performs a subtraction process in the first half cycle or 1Z4 cycle of the residual vibration during normal ejection, or every half cycle or every 1 to 4 cycles, and performs a plurality of subtractions. Abnormal discharge is detected and judged based on the results.
次に、 図 2 7のタイミングチャートを参照して、 本実施形態の吐出異常検出手段 1 0の動作を説明する。 図 2 7は、 図 2 4に示す減算カウンタ 4 5の減算処理の夕 イミングチャート (半周期毎) である。 駆動信号の直前に最初の L o a d信号が入 力され、 正常カウント値 1が減算カウン夕 4 5に入力される。 減算カウンタ 4 5は 、 駆動信号の立ち下がりエッジに同期してゲートを開き、 減算処理を開始する。 残 留振動の発生時 (すなわち、 振動板 1 2 1が最初に定常位置に戻ったとき) に、 L s信号が記憶手段 6 2に入力され、 それまでの減算結果を記憶手段 6 2 aに保存す るとともに、 C L R信号及び L o a d信号が減算カウンタ 4 5に入力され、 今まで の減算結果をクリアして、 次の正常カウント値 2を入力する。  Next, with reference to the timing chart of FIG. 27, the operation of the discharge abnormality detecting means 10 of the present embodiment will be described. FIG. 27 is an evening timing chart (every half cycle) of the subtraction process of the subtraction counter 45 shown in FIG. The first Load signal is input immediately before the drive signal, and the normal count value 1 is input to the subtraction counter 45. The subtraction counter 45 opens the gate in synchronization with the falling edge of the drive signal, and starts the subtraction process. When a residual vibration occurs (that is, when the diaphragm 121 returns to the steady position for the first time), the Ls signal is input to the storage means 62, and the subtraction result up to that time is stored in the storage means 62a. At the same time, the CLR signal and the Load signal are input to the subtraction counter 45, and the result of the previous subtraction is cleared, and the next normal count value 2 is input.
以下同様に、 減算処理を繰り返し、 それぞれの正常カウント値からの減算結果を 記憶手段 6 2に記憶する。 第 2判定手段 2 0 bは、 第 2比較基準値 4 7 bから比較 基準値 (図 2 9の表参照) を入力され、 その比較基準値に基づいて、 対応するイン クジエツトへッド 1 0 0の吐出異常の有無及び吐出異常の原因を最終的に判定する 。  Hereinafter, similarly, the subtraction processing is repeated, and the subtraction result from each normal count value is stored in the storage means 62. The second determination means 20 b receives the comparison reference value (see the table in FIG. 29) from the second comparison reference value 47 b, and based on the comparison reference value, the corresponding inkjet head 10 0. The presence / absence of a discharge abnormality of 0 and the cause of the discharge abnormality are finally determined.
なお、 図 2 8は、 減算カウン夕の減算結果と、 それに基づく判定手段の判定結果 の一例 (半周期毎を (A) に、 1 / 4周期毎を (B) に示す) を示す図であり、 図 2 9は、 吐出異常の原因と各基準値の出力との関係 (半周期毎を (A) に、 1 Z 4 周期毎を (B ) に示す) を示す図である。 このように、 複数箇所の期間の減算結果 を用いて判定することにより、 より正確な吐出異常の判定処理を実行することがで さる。 FIG. 28 is a diagram showing an example of the subtraction result of the subtraction count and the determination result of the determination means based thereon ((A) for each half cycle and (B) for each quarter cycle). FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the cause of the discharge abnormality and the output of each reference value (each half cycle is shown in (A), and every 1 Z 4 cycles is shown in (B)). Thus, the subtraction result of the period of multiple places By using this, it is possible to execute more accurate discharge abnormality determination processing.
次に、 正常吐出時の残留振動の半周期毎又は 1 4周期毎の期間に基づいて、 吐 出異常を検出する場合における吐出異常検出処理を説明する。 図 3 0は、 本発明の 他の実施形態における吐出異常検出処理を示すフローチャートである。 図 2 3のフ 口一チャートと同様に、 印字データがインクジエツトプリン夕 1に入力されたとき などの所定のタイミングで吐出異常検出処理が実行される。  Next, a description will be given of a discharge abnormality detection process in the case where a discharge abnormality is detected based on a period of every half cycle or every 14 cycles of the residual vibration during normal discharge. FIG. 30 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process according to another embodiment of the present invention. As in the front chart of FIG. 23, the ejection abnormality detection process is executed at a predetermined timing such as when print data is input to the ink jet printer 1.
まず、 駆動信号の入力直前のタイミング (このタイミングに限らない) で L o a d信号が減算力ゥン夕 4 5に入力され、 正常力ゥント値メモリ 4 6から正常力ゥン ト値が入力 (プリセット) される (ステップ S 2 0 1 ) 。 そして、 印字データ (吐 出データ) に対応する駆動信号がへッドドライバ 3 3の駆動回路 1 8から入力され 、 それにより、 図 2 7のタイミングチャートに示すような駆動信号のタイミングに 基づいて、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0の両電極間に駆動信号 (電圧信号) が印加さ れる (ステップ S 2 0 2 ) 。 そして、 制御部 6は、 駆動信号 (電圧信号) の静電ァ クチユエ一夕 1 2 0への入力が終了したか否かを判断し (ステップ S 2 0 3 ) 、 駆 動信号の入力が終了すると、 駆動/検出切替信号が、 制御部 6から切替手段 2 3に 入力される。  First, at the timing immediately before the drive signal input (not limited to this timing), the Load signal is input to the subtraction power unit 45, and the normal power value is input from the normal power value memory 46 (preset). (Step S201). Then, a drive signal corresponding to the print data (ejection data) is input from the drive circuit 18 of the head driver 33, and thereby, based on the timing of the drive signal as shown in the timing chart of FIG. A drive signal (voltage signal) is applied between both electrodes of the electrical equipment 120 (step S202). Then, the control section 6 determines whether or not the input of the drive signal (voltage signal) to the electrostatic actuator 120 has been completed (step S203), and the input of the drive signal has been completed. Then, a drive / detection switching signal is input from the control unit 6 to the switching unit 23.
駆動ノ検出切替信号が切替手段 2 3に入力されると、 切替手段 2 3によって、 静 電ァクチユエ一夕 1 2 0、 すなわち、 発振回路 1 1を構成するコンデンサは、 駆動 回路 1 8から切り離され、 吐出異常検出手段 1 0 (検出回路) 鉱 すなわち、 発振 回路 1 1に接続される (ステップ S 2 0 4 ) 。 そして、 静電ァクチユエ一タ 1 2 0 の静電容量に基づいて、 発振回路 1 1を構成し (ステップ S 2 0 5 ) 、 発振回路 1 1から発振パルスが出力される (ステップ S 2 0 6 ) 。 この発振パルスは減算カウ ン夕 4 5に入力され、 減算カウンタ 4 5は、 第 1の正常カウント値 1から発振パル スを減算カウントする (ステップ S 2 0 7 ) 。 予め設定されたカウント期間、 この 場合、 切替手段 2 3によって切り替えられてから減衰振動が発生するまでの期間が 終了するまで減算カウント処理を実行し、 カウント期間が終了すると (ステップ S 2 0 8 ) 、 判定処理に移行する。  When the drive detection switch signal is input to the switching means 23, the switching means 23 causes the electrostatic actuator 120, that is, the capacitor constituting the oscillation circuit 11 to be disconnected from the drive circuit 18. The discharge abnormality detecting means 10 (detection circuit) is connected to the oscillation circuit 11 (step S204). Then, based on the capacitance of the electrostatic actuator 120, the oscillation circuit 11 is configured (step S205), and an oscillation pulse is output from the oscillation circuit 11 (step S206). ). This oscillation pulse is input to the subtraction counter 45, and the subtraction counter 45 counts down the oscillation pulse from the first normal count value 1 (step S207). A preset counting period, in this case, a subtraction counting process is performed until the period from the time when the switching is performed by the switching means 23 to the time when the damping oscillation occurs is completed, and when the counting period is completed (step S 208) Then, the processing shifts to the judgment processing.
ステップ S 2 0 9において、 第 1判定手段 2 0 aは、 減算カウンタ 4 5の減算結 果に基づいて、 発振パルスの数が正常カウント数の範囲 (すなわち、 基準値 N l〜 P I ) にあるか否かを判定する。 正常カウン卜数の範囲内にある場合、 第 1判定手 段 2 0 aは、 正常に吐出されたと判定し (ステップ S 2 1 0 ) 、 逆に、 正常カウン ト数の範囲内にない場合には、 そのインクジエツトへッド 1 0 0は吐出異常である (不具合ノズル 1 1 0である) と判定する (ステップ S 2 1 1 ) 。 In step S209, the first determination means 20a sets the subtraction counter 45 Based on the result, it is determined whether or not the number of oscillation pulses is within the range of the normal count number (that is, the reference value Nl to PI). If the number is within the range of the normal count, the first determination means 20a determines that the ink has been discharged normally (step S210), and conversely, if the number is not within the range of the normal count. Determines that the inkjet head 100 has a discharge abnormality (is a defective nozzle 110) (step S211).
そして、 この第 1判定手段 2 0 aによる判定結果を第 1の記憶手段 6 2 aに記憶 (保持) し (ステップ S 2 1 2 ) 、 制御部 6は、 すべてのカウント期間について減 算処理が終了したか否かを判断する (ステップ S 2 1 3 ) 。 まだ残留振動の半周期 又は 1 /4周期毎の減算処理が実行されていないので、 ステップ S 2 1 4に移行し て、 カウント期間指示信号を 1つインクリメントし (図 2 7のタイミングチャート 参照) 、 第 2のセレクタ 4 8 bによって次の記憶手段 6 2 bを選択するとともに ( ステップ S 2 1 5 ) 、 第 1のセレクタ 4 8 aにより次の正常カウント値メモリ 4 6 bを選択して、 その正常カウント値 2を減算カウンタ 4 5にプリセットする (ステ ップ S 2 1 6 ) 。 そして、 ステップ S 2 0 7以降の処理を繰り返す。  Then, the determination result by the first determination means 20a is stored (held) in the first storage means 62a (step S2122), and the control unit 6 performs the subtraction processing for all count periods. It is determined whether or not the processing has been completed (step S213). Since the subtraction process for every half cycle or quarter cycle of the residual vibration has not been executed yet, the process proceeds to step S2114, and the count period instruction signal is incremented by one (see the timing chart in FIG. 27). The next selector means 48 b selects the next storage means 6 2 b (step S 2 15), and the first selector 48 a selects the next normal count value memory 46 b, The normal count value 2 is preset in the subtraction counter 45 (step S2 16). Then, the processing from step S207 is repeated.
ステップ S 2 1 3においてすべてのカウント期間について減算処理 (第 1の判定 処理) が終了したと判断された場合には、 駆動 Z検出切替信号に基づいて、 静電ァ クチユエ一夕 1 2 0との接続を発振回路 1 1から駆動回路 1 8に切り替えて、 発振 回路 1 1の発振を停止し (ステップ S 2 1 7 ) 、 第 2判定手段 2 O bは、 複数の記 憶手段 6 2 a〜6 2 nに記憶されている第 1判定結果と第 2比較基準値とに基づい て、 そのインクジエツトへッド 1 0 0の吐出異常の判定処理を実行する (ステップ S 2 1 8 ) 。 そして、 ステップ S 2 1 9において、 そのインクジエツトへッド 1 0 0による吐出駆動処理が終了したか否かが判断され、 終了していると判断された場 合にはこの吐出異常検出処理を終了する。 また、 まだ終了していないと判断された 場合にはステップ S 2 0 1に移行して、 同様の処理を繰り返す。  If it is determined in step S213 that the subtraction processing (first determination processing) has been completed for all count periods, the electrostatic actuator 120 and the electrostatic actuator 120 are determined based on the drive Z detection switching signal. Is switched from the oscillation circuit 11 to the drive circuit 18 to stop the oscillation of the oscillation circuit 11 (step S 2 17), and the second determination means 2 Ob uses a plurality of storage means 6 2 a Based on the first determination result and the second comparison reference value stored in 62n, a determination process of the ejection abnormality of the inkjet head 100 is executed (step S218). Then, in step S219, it is determined whether or not the ejection driving process by the inkjet head 100 has been completed. If it is determined that the ejection driving process has been completed, the ejection abnormality detection process ends. I do. If it is determined that the processing has not been completed, the flow shifts to step S201 to repeat the same processing.
このように、 本発明の吐出異常検出処理では、 複数のタイミングにおいて正常力 ゥン卜値から発振パルスを減算し、 それらの減算結果を所定の基準値と比較するこ とより、 インクジェットヘッド 1 0 0の吐出異常の有無及び吐出異常がある場合に はその原因を簡単な構成で、 より正確に検出することができる。  As described above, in the ejection failure detection processing of the present invention, the oscillation pulse is subtracted from the normal force value at a plurality of timings, and the result of the subtraction is compared with a predetermined reference value. It is possible to more accurately detect the presence / absence of a discharge abnormality and the cause of the discharge abnormality with a simple configuration.
以上のように、 本実施形態の液滴吐出装置 (インクジェットプリンタ 1 ) 及び吐 出異常判定方法では、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0の駆動により、 インクジェットへ ッド 1 0 0から液体を液滴として吐出する動作を行った際に、 その静電ァクチユエ 一夕 1 2 0の静電容量の変化に基づいて発振回路 1 1が発振し、 減算カウン夕 4 5 は、 正常吐出時の力ゥント値である正常力ゥント値からこの発振パルスを減算し、 その減算結果に基づいて、 判定手段 2 0は、 液滴が正常に吐出されたか、 あるいは 吐出されなかったか (吐出異常) 、 吐出異常の場合には、 その原因が何であるかを 判定することとした。 As described above, the droplet discharge device (inkjet printer 1) and the discharge device In the output abnormality determination method, when the operation of discharging the liquid as droplets from the inkjet head 100 is performed by driving the electrostatic actuator 120, the electrostatic actuator 120 The oscillation circuit 11 oscillates based on the change in the capacitance, and the subtraction counter 45 subtracts this oscillation pulse from the normal force count value, which is the power count value during normal ejection, based on the result of the subtraction. The determination means 20 determines whether the droplet has been discharged normally or not (discharge failure), and in the case of a discharge failure, what is the cause thereof.
したがって、 本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出へッドの吐出異常判定方法によ つて、 従来のドット抜け検出方法 (例えば、 光学式検出方法など) を備える ί夜滴吐 出ヘッド、 液滴吐出装置に比べ、 他の部品 (例えば、 光学式のドット抜け検出装置 など) を必要としないので、 液滴吐出ヘッドのサイズを大きくすることなく液滴の 吐出異常を正確に検出することができるとともに、 回路構成が複雑でないので、 吐 出異常 (ドット抜け) 検出を行うことができる液滴吐出装置の製造コストを低く抑 えることができる。 また、 本発明の液滴吐出装置では、 液滴吐出動作後の振動板の 残留振動を用いて液滴の吐出異常を検出しているので、 印字動作の途中でも液滴の 吐出異常を検出することができる。 したがって、 印字動作中に本発明の吐出異常判 定方法を実行しても、 液滴吐出装置のスループットを低下又は悪ィヒさせることはな い。  Therefore, according to the droplet discharge device and the droplet discharge head discharge abnormality determination method of the present invention, a conventional dot missing detection method (for example, an optical detection method or the like) is provided. Compared with the droplet ejection device, other components (for example, optical dot missing detection device) are not required, so it is possible to accurately detect abnormal droplet ejection without increasing the size of the droplet ejection head. In addition, since the circuit configuration is not complicated, the manufacturing cost of a droplet discharge device capable of detecting a discharge abnormality (missing dot) can be reduced. Further, in the droplet discharge device of the present invention, since the abnormal discharge of the droplet is detected using the residual vibration of the diaphragm after the droplet discharge operation, the abnormal discharge of the droplet is detected even during the printing operation. be able to. Therefore, even if the ejection abnormality determination method of the present invention is executed during the printing operation, the throughput of the droplet ejection device is not reduced or deteriorated.
また、 本発明の液滴吐出装置によって、 光学式検出装置など従来のドット抜け検 出を行うことができる装置では判定不可能である液滴の吐出異常の原因を判定する ことができ、 それによつて、 必要に応じ、 その原因に対し適切な回復処理を選択し 、 実行することができる。  Further, the droplet discharge device of the present invention can determine the cause of a droplet discharge abnormality that cannot be determined by a conventional device that can detect missing dots, such as an optical detection device. Therefore, if necessary, an appropriate recovery process for the cause can be selected and executed.
<第 2実施形態 > <Second embodiment>
次に、 本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例について説明する。 図 3 1〜図 3 4は、 それぞれ、 ィンクジェットヘッド 1 0 0の他の構成例の概略を示 す断面図である。 以下、 これらの図に基づいて説明するが、 前述した実施形態と相 違する点を中心に説明し、 同様の事項についてはその説明を省略する。  Next, another configuration example of the inkjet head according to the present invention will be described. FIG. 31 to FIG. 34 are cross-sectional views each schematically showing another example of the configuration of the ink jet head 100. Hereinafter, description will be made based on these drawings, but description will be made focusing on differences from the above-described embodiment, and description of the same matters will be omitted.
図 3 1に示すインクジエツトヘッド 1 0 O Aは、 圧電素子 2 0 0の駆動により振 動板 2 1 2が振動し、 キヤビティ 2 0 8内のインク (液体) がノズル 2 0 3から吐 出するものである。 ノズル (孔) 2 0 3が形成されたステンレス鋼製のノズルプレ ート 2 0 2には、 ステンレス鋼製の金属プレート 2 0 4が接着フィルム 2 0 5を介 して接合されており、 さらにその上に同様のステンレス鋼製の金属プレート 2 0 4 が接着フィルム 2 0 5を介して接合されている。 そして、 その上には、 連通口形成 プレート 2 0 6及びキヤビティプレート 2 0 7が順次接合されている。 The ink jet head 100A shown in FIG. 31 is vibrated by driving the piezoelectric element 200. The moving plate 212 vibrates, and the ink (liquid) in the cavity 208 is ejected from the nozzle 203. The stainless steel nozzle plate 202 with the nozzle (hole) 203 formed thereon is joined with a stainless steel metal plate 204 via an adhesive film 205. A metal plate 204 made of the same stainless steel is joined on the upper side via an adhesive film 205. Then, a communication port forming plate 206 and a cavity plate 207 are sequentially joined thereon.
ノズルプレート 2 0 2、 金属プレート 2 0 4、 接着フィルム 2 0 5、 連通口形成 プレート 2 0 6及びキヤビティプレート 2 0 7は、 それぞれ所定の形状 (凹部が形 成されるような形状) に成形され、 これらを重ねることにより、 キヤビティ 2 0 8 及びリザーバ 2 0 9が形成される。 キヤビティ 2 0 8とリザーバ 2 0 9とは、 イン ク供給口 2 1 0を介して連通している。 また、 リザーバ 2 0 9は、 インク取り入れ 口 2 1 1に連通している。  The nozzle plate 202, the metal plate 204, the adhesive film 205, the communication port forming plate 206 and the cavity plate 200 each have a predetermined shape (shape such that a concave portion is formed). By molding and stacking these, a cavity 208 and a reservoir 209 are formed. The cavity 208 and the reservoir 209 communicate with each other via an ink supply port 210. Further, the reservoir 209 communicates with the ink intake port 211.
キヤビティプレート 2 0 7の上面開口部には、 振動板 2 1 2が設置され、 この振 動板 2 1 2には、 下部電極 2 1 3を介して圧電素子 (ピエゾ素子) 2 0 0が接合さ れている。 また、 圧電素子 2 0 0の下部電極 2 1 3と反対側には、 上部電極 2 1 4 が接合されている。 へッドドライバ 2 1 5は、 駆動電圧波形を生成する駆動回路を 備え、 上部電極 2 1 4と下部電極 2 1 3との間に駆動電圧波形を印加 (供給) する ことにより、 圧電素子 2 0 0が振動し、 それに接合された振動板 2 1 2が振動する 。 この振動板 2 1 2の振動によりキヤビティ 2 0 8の容積 (キヤビティ内の圧力) が変ィ匕し、 キヤビティ 2 0 8内に充填されたインク (液体) がノズル 2 0 3より液 滴として吐出する。  A vibrating plate 212 is provided at an opening on the upper surface of the cavity plate 207, and a piezoelectric element (piezoelectric element) 200 is provided on the vibrating plate 212 via a lower electrode 21. Joined. An upper electrode 214 is joined to the piezoelectric element 200 on the side opposite to the lower electrode 211. The head driver 210 includes a drive circuit for generating a drive voltage waveform, and applies (supplies) the drive voltage waveform between the upper electrode 214 and the lower electrode 213 to thereby generate the piezoelectric element 200. Vibrates, and the diaphragm 2 1 2 bonded thereto vibrates. The vibration of the diaphragm 212 changes the volume of the cavity 208 (pressure inside the cavity), and the ink (liquid) filled in the cavity 208 is ejected from the nozzle 203 as a liquid droplet. I do.
液滴の吐出によりキヤビティ 2 0 8内で減少した液量は、 リザーバ 2 0 9からィ ンクが供給されて補給される。 また、 リザーバ 2 0 9へは、 インク取り入れ口 2 1 1からインクが供給される。  The amount of liquid reduced in the cavity 208 due to the ejection of the liquid droplets is supplied from the reservoir 209 by supplying ink. Further, ink is supplied to the reservoir 209 from the ink intake port 211.
図 3 2に示すインクジェットヘッド 1 0 0 Bも前記と同様に、 圧電素子 2 0 0の 駆動によりキヤビティ 2 2 1内のインク (液体) がノズルから吐出するものである 。 このインクジェットヘッド 1 0 0 Bは、 一対の対向する基板 2 2 0を有し、 両基 板 2 2 0間に、 複数の圧電素子 2 0 0が所定間隔をおいて間欠的に設置されている 隣接する圧電素子 2 0 0同士の間には、 キヤビティ 2 2 1が形成されている。 キ ャビティ 2 2 1の図 3 2中前方にはプレート (図示せず) 、 後方にはノズルプレー ト 2 2 2が設置され、 ノズルプレート 2 2 2の各キヤビティ 2 2 1に対応する位置 には、 ノズル (孔) 2 2 3が形成されている。 Similarly to the above, the ink-jet head 100B shown in FIG. 32 discharges ink (liquid) in the cavity 22 from the nozzle by driving the piezoelectric element 200. This ink jet head 100B has a pair of opposed substrates 220, and a plurality of piezoelectric elements 200 are intermittently arranged at a predetermined interval between the two substrates 220. A cavity 2 21 is formed between adjacent piezoelectric elements 200. A plate (not shown) is installed at the front in FIG. 3 2 of the cavity 2 22, and a nozzle plate 222 is installed at the rear, and a position corresponding to each cavity 2 21 of the nozzle plate 222 is provided at the position. A nozzle (hole) 222 is formed.
各圧電素子 2 0 0の一方の面及び他方の面には、 それぞれ、 一対の電極 2 2 4が 設置されている。 すなわち、 1つの圧電素子 2 0 0に対し、 4つの電極 2 2 4が接 合されている。 これらの電極 2 2 4のうち所定の電極間に所定の駆動電圧波形を印 加することにより、 圧電素子 2 0 0がシェアモード変形して振動し (図 3 2におい て矢印で示す) 、 この振動によりキヤビティ 2 2 1の容積 (キヤビティ内の圧力) が変化し、 キヤビティ 2 2 1内に充填されたインク (液体) がノズル 2 2 3より液 滴として吐出する。 すなわち、 インクジエツトへッド 1 0 0 Bでは、 圧電素子 2 0 0自体が振動板として機能する。  A pair of electrodes 224 is provided on one surface and the other surface of each piezoelectric element 200, respectively. That is, four electrodes 224 are connected to one piezoelectric element 200. By applying a predetermined drive voltage waveform between predetermined electrodes of these electrodes 222, the piezoelectric element 200 is deformed in shear mode and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 32). The vibration changes the volume of the cavity 222 (pressure inside the cavity), and the ink (liquid) filled in the cavity 222 is ejected from the nozzle 222 as a droplet. That is, in the ink jet head 100 B, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
図 3 3に示すインクジエツトヘッド 1 0 0 Cも前記と同様に、 圧電素子 2 0 0の 駆動によりキヤビティ 2 3 3内のインク (液体) がノズル 2 3 1から吐出するもの である。 このインクジエツトへッド 1 0 0 Cは、 ノズル 2 3 1が形成されたノズル プレート 2 3 0と、 スぺーサ 2 3 2と、 圧電素子 2 0 0とを備えている。 圧電素子 2 0 0は、 ノズルプレート 2 3 0に対しスぺーサ 2 3 2を介して所定距離離間して 設置されており、 ノズルプレート 2 3 0と圧電素子 2 0 0とスぺーサ 2 3 2とで囲 まれる空間にキヤビティ 2 3 3が形成されている。  The ink jet head 100C shown in FIG. 33 also discharges the ink (liquid) in the cavity 233 from the nozzle 231 by driving the piezoelectric element 200 in the same manner as described above. The ink jet head 100C includes a nozzle plate 230 on which the nozzles 231 are formed, a spacer 232, and a piezoelectric element 200. The piezoelectric element 200 is installed at a predetermined distance from the nozzle plate 230 through a spacer 23, and the nozzle plate 230, the piezoelectric element 200, and the spacer 23 A cavity 2 3 3 is formed in the space surrounded by 2.
圧電素子 2 0 0の図 3 3中上面には、 複数の電極が接合されている。 すなわち、 圧電素子 2 0 0のほぼ中央部には、 第 1電極 2 3 4が接合され、 その両側部には、 それぞれ第 2の電極 2 3 5が接合されている。 第 1電極 2 3 4と第 2電極 2 3 5と の間に所定の駆動電圧波形を印加することにより、 圧電素子 2 0 0がシェアモ一ド 変形して振動し (図 3 3において矢印で示す) 、 この振動によりキヤビティ 2 3 3 の容積 (キヤビティ内の圧力) が変化し、 キヤビティ 2 3 3内に充填されたインク (液体) がノズル 2 3 1より液滴として吐出する。 すなわち、 インクジェットへッ ド 1 0 0 Cでは、 圧電素子 2 0 0自体が振動板として機能する。  A plurality of electrodes are joined to the upper surface of the piezoelectric element 200 in FIG. That is, a first electrode 234 is joined to a substantially central portion of the piezoelectric element 200, and a second electrode 235 is joined to both sides thereof. When a predetermined drive voltage waveform is applied between the first electrode 234 and the second electrode 235, the piezoelectric element 200 deforms in a shear mode and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 33). However, the volume of the cavity 23 3 (pressure in the cavity) changes due to this vibration, and the ink (liquid) filled in the cavity 23 3 is ejected from the nozzle 23 1 as droplets. That is, in the inkjet head 100 C, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
図 3 4に示すインクジエツトへッド 1 0 0 Dも前記と同様に、 圧電素子 2 0 0の 駆動によりキヤビティ 2 4 5内のインク (液体) がノズル 2 4 1から吐出するもの である。 このインクジェットヘッド 1 0 0 Dは、 ノズル 2 4 1が形成されたノズル プレート 2 4 0と、 キヤビティプレート 2 4 2と、 振動板 2 4 3と、 複数の圧電素 子 2 0 0を積層してなる積層圧電素子 2 0 1とを備えている。 In the same manner as described above, the ink jet head 100D shown in FIG. 34 discharges ink (liquid) in the cavity 245 from the nozzle 241 by driving the piezoelectric element 200. It is. This inkjet head 100D is formed by laminating a nozzle plate 240 on which the nozzles 24 are formed, a cavity plate 24, a diaphragm 24, and a plurality of piezoelectric elements 200. And a multi-layer piezoelectric element 201.
キヤビティプレート 2 4 2は、 所定の形状 (凹部が形成されるような形状) に成 形され、 これにより、 キヤビティ 2 4 5及びリザーバ 2 4 6が形成される。 キヤビ ティ 2 4 5とリザーバ 2 4 6とは、 インク供給口 2 4 7を介して連通している。 ま た、 リザ一バ 2 4 6は、 インク供給チューブ 3 1 1を介してインクカートリッジ 3 1と連通している。  The cavity plate 242 is formed in a predetermined shape (shape that forms a concave portion), and thereby, the cavity 245 and the reservoir 246 are formed. The cavities 245 and the reservoirs 246 communicate with each other via the ink supply ports 247. The reservoir 246 communicates with the ink cartridge 31 via the ink supply tube 311.
積層圧電素子 2 0 1の図 3 4中下端は、 中間層 2 4 4を介して振動板 2 4 3と接 合されている。 積層圧電素子 2 0 1には、 複数の外部電極 2 4 8及び内部電極 2 4 9が接合されている。 すなわち、 積層圧電素子 2 0 1の外表面には、 外部電極 2 4 8が接合され、 積層圧電素子 2 0 1を構成する各圧電素子 2 0 0同士の間 (又は各 圧電素子の内部) には、 内部電極 2 4 9が設置されている。 この場合、 外部電極 2 4 8と内部電極 2 4 9の一部が、 交互に、 圧電素子 2 0 0の厚さ方向に重なるよう に配置される。  The middle and lower ends of the multilayer piezoelectric element 201 shown in FIG. 34 are connected to the diaphragm 243 via the intermediate layer 244. A plurality of external electrodes 248 and internal electrodes 249 are joined to the laminated piezoelectric element 201. That is, an external electrode 248 is bonded to the outer surface of the multilayer piezoelectric element 201, and is provided between the piezoelectric elements 200 constituting the multilayer piezoelectric element 201 (or inside each piezoelectric element). The internal electrode 249 is installed. In this case, the external electrodes 248 and a part of the internal electrodes 249 are alternately arranged so as to overlap in the thickness direction of the piezoelectric element 200.
そして、 外部電極 2 4 8と内部電極 2 4 9との間にへッドドライバ 3 3より駆動 電圧波形を印加することにより、 積層圧電素子 2 0 1が図 3 4中の矢印で示すよう に変形して (図 3 4中上下方向に伸縮して) 振動し、 この振動により振動板 2 4 3 が振動する。 この振動板 2 4 3の振動によりキヤビティ 2 4 5の容積 (キヤビティ 内の圧力) が変化し、 キヤピティ 2 4 5内に充填されたィンク (液体) がノズル 2 4 1より液滴として吐出する。  Then, by applying a drive voltage waveform from the head driver 33 between the external electrode 248 and the internal electrode 249, the multilayer piezoelectric element 201 is deformed as shown by the arrow in FIG. Vibrating (expanding and contracting in the vertical direction in Fig. 34), and this vibration causes the vibration plate 243 to vibrate. Due to the vibration of the vibrating plate 243, the volume of the cavity 245 (pressure in the cavity) changes, and the ink (liquid) filled in the cavity 245 is discharged as droplets from the nozzle 241.
液滴の吐出によりキヤビティ 2 4 5内で減少した液量は、 リザ一バ 2 4 6からィ ンクが供給されて補給される。 また、 リザ一バ 2 4 6へは、 インクカートリッジ 3 1からインク供給チューブ 3 1 1を介してインクが供給される。  The amount of liquid reduced in the cavity 245 due to the ejection of the liquid droplets is supplied from the reservoir 246 by supplying ink. In addition, ink is supplied from the ink cartridge 31 to the reservoir 246 via the ink supply tube 311.
以上のような圧電素子を備えるインクジエツトへッド 1 0 0 A〜l 0 0 Dにおい ても、 前述した静電容量方式のインクジェットヘッド 1 0 0と同様にして、 振動板 又は振動板として機能する圧電素子の残留振動に基づき、 液滴吐出の異常を検出し あるいはその異常の原因を特定することができる。 なお、 インクジエツトへッド 1 0 0 B及び 1 0 0 Cにおいては、 キヤビティに面した位置にセンサとしての振動板 (残留振動検出用の振動板) を設け、 この振動板の残留振動を検出するような構成 とすることもできる。 The ink jet heads 100 A to 100 D having the above-described piezoelectric elements also function as diaphragms or diaphragms in the same manner as the above-described capacitive inkjet head 100. Based on the residual vibration of the piezoelectric element, it is possible to detect an abnormality in droplet ejection or to specify the cause of the abnormality. In the ink jet heads 100 B and 100 C, a diaphragm as a sensor is provided at a position facing the cavity. It is also possible to provide a (vibration plate for detecting residual vibration) and detect the residual vibration of this diaphragm.
以上のように、 本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出へッドの吐出異常判定方法は 、 静電ァクチユエ一夕又は圧電ァクチユエ一夕の駆動により、 液滴吐出ヘッドから 液体を液滴として吐出する動作を行った際に、 このァクチユエ一夕によって変位さ せられた振動板の残留振動を検出し、 その振動板の残留振動に基づいて、 液滴が正 常に吐出されたか、 あるいは吐出されなかったか (吐出異常) を検出することとし た。  As described above, the droplet discharge device and the method for determining a discharge abnormality of the droplet discharge head according to the present invention include a method of driving a liquid droplet from a droplet discharge head by driving an electrostatic actuator or a piezoelectric actuator. When the ejection operation is performed, the residual vibration of the diaphragm displaced by the actuator is detected, and based on the residual vibration of the diaphragm, the droplet is ejected normally or ejected. (Discharge abnormality) was detected.
また、 本発明は、 上記振動板の残留振動の振動パターン (例えば、 残留振動波形 の周期など) に基づいて、 このようにして得られた液滴の吐出異常の原因を判定す ることとした。  Further, in the present invention, the cause of the abnormal discharge of the droplet thus obtained is determined based on the vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm (for example, the cycle of the residual vibration waveform). .
したがって、 本発明によって、 従来のドット抜け検出方法を備える液滴吐出装置 に比べ、 他の部品 (例えば、 光学式のドット抜け検出装置など) を必要としないの で、 液滴吐出へッドのサイズを大きくすることなく液滴の吐出異常を検出すること ができるとともに、 製造コストを低く抑えることができる。 また、 本発明の液滴吐 出へッドでは、 液滴吐出動作後の振動板の残留振動を用いて液滴の吐出異常を検出 しているので、 印字動作の途中でも液滴の吐出異常を検出することができる。 また、 本発明によって、 光学式検出装置など従来のドット抜け検出を行うことが できる装置では判定不可能である液滴の吐出異常の原因を判定することができ、 そ れによって、 必要に応じ、 その原因に対し適切な回復処理を選択し、 実行すること ができる。  Therefore, according to the present invention, other components (for example, an optical dot missing detection device, etc.) are not required as compared with a conventional droplet ejecting device equipped with a dot missing detecting method. Abnormal droplet ejection can be detected without increasing the size, and the manufacturing cost can be kept low. Further, in the droplet ejection head of the present invention, the abnormal ejection of the droplet is detected by using the residual vibration of the diaphragm after the droplet ejection operation. Can be detected. Further, according to the present invention, it is possible to determine the cause of a droplet ejection abnormality that cannot be determined by a conventional device capable of detecting missing dots, such as an optical detection device. An appropriate recovery process can be selected and executed for the cause.
以上、 本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出へッドの吐出異常判定方法を図示の各 実施形態に基づいて説明したが、 本発明は、 これに限定されるものではなく、 液滴 吐出へッドあるいは液滴吐出装置を構成する各部は、 同様の機能を発揮し得る任意 の構成のものと置換することができる。 また、 本発明の液滴吐出ヘッドあるいは液 滴吐出装置に、 他の任意の構成物が付加されていてもよい。  As described above, the droplet discharge device and the method for determining the discharge abnormality of the droplet discharge head according to the present invention have been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited thereto. Each component of the head or the droplet discharge device can be replaced with any component having the same function. Further, other arbitrary components may be added to the droplet discharge head or the droplet discharge device of the present invention.
なお、 本発明の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド (上述の実施形態では、 インクジ エツトヘッド 1 0 0 ) から吐出する吐出対象液 (液滴) としては、 特に限定されず 、 例えば以下のような各種の材料を含む液体 (サスペンション、 エマルシヨン等の 分散液を含む) とすることができる。 すなわち、 カラ一フィルタのフィル夕材料を 含むインク、 有機 E L (Electro Luminescence) 装置における E L発光層を形成す るための発光材料、 電子放出装置における電極上に蛍光体を形成するための蛍光材 料、 P D P (P l asma Di splay Panel) 装置における蛍光体を形成するための蛍光材 料、 電気泳動表示装置における泳動体を形成する泳動体材料、 基板 Wの表面にバン クを形成するためのバンク材料、 各種コーティング材料、 電極を形成するための液 状電極材料、 2枚の基板間に微小なセルギャップを構成するためのスぺーサを構成 する粒子材料、 金属配線を形成するための液状金属材料、 マイクロレンズを形成す るためのレンズ材料、 レジスト材料、 光拡散体を形成するための光拡散材料などで ある。 The ejection target liquid (droplet) ejected from the droplet ejection head (the inkjet head 100 in the above embodiment) of the droplet ejection apparatus of the present invention is not particularly limited. Liquid containing various materials (suspension, emulsion, etc.) (Including a dispersion). That is, an ink containing a filter material of a color filter, a light emitting material for forming an EL light emitting layer in an organic EL (Electro Luminescence) device, and a fluorescent material for forming a phosphor on an electrode in an electron emission device. , A fluorescent material for forming a phosphor in a PDP (Plasma Display Panel) device, a material for forming a electrophoretic material in an electrophoretic display device, and a bank for forming a bank on the surface of a substrate W Materials, various coating materials, liquid electrode material for forming electrodes, particle material for forming a spacer for forming a small cell gap between two substrates, liquid metal for forming metal wiring Materials, lens materials for forming microlenses, resist materials, and light diffusion materials for forming light diffusers.
また、 本発明では、 液滴を吐出する対象となる液滴受容物は、 記録用紙のような 紙に限らず、 フィルム、 織布、 不織布等の他のメディアや、 ガラス基板、 シリコン 基板等の各種基板のようなワークであってもよい。  Further, in the present invention, the droplet acceptor from which droplets are to be ejected is not limited to paper such as recording paper, but may be other media such as films, woven fabrics and non-woven fabrics, glass substrates, silicon substrates and the like. Work such as various substrates may be used.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1 . 振動板と、 前記振動板を変位させるァクチユエ一夕と、 内部に液体が充填さ れ、 前記振動板の変位により、 該内部の圧力が増減されるキヤビティと、 前記キヤ ビティに連通し、 前記キヤビティ内の圧力の増減により前記液体を液滴として吐出 するノズルとを有する複数の液滴吐出へッドと、 1. a diaphragm, an actuator for displacing the diaphragm, a cavity in which liquid is filled, and a displacement in which the internal pressure is increased or decreased by the displacement of the diaphragm, and a communication with the cavity, A plurality of droplet ejection heads having nozzles for ejecting the liquid as droplets by increasing or decreasing the pressure in the cavity;
前記ァクチユエ一夕を駆動する駆動回路と、  A drive circuit for driving the actuator;
前記駆動回路によって前記ァクチユエ一夕が駆動された後、 前記ァクチユエ一夕 により変位された前記振動板の残留振動に基づいて、 発振する発振手段と、 前記発振手段によって発振した信号の所定の期間におけるパルス数を所定の基準 値から減算する減算手段と、  After the actuator is driven by the drive circuit, based on the residual vibration of the diaphragm displaced by the actuator, oscillating means oscillating; and in a predetermined period of a signal oscillated by the oscillating means, Subtraction means for subtracting the number of pulses from a predetermined reference value;
前記減算手段の減算結果に基づいて、 前記液滴吐出へッドに吐出異常が発生して レ ^るか否かを判定する判定手段と、  Determining means for determining whether or not an abnormal discharge has occurred in the droplet discharge head based on a subtraction result of the subtracting means;
を備えることを特徴とする液滴吐出装置。  A droplet discharge device comprising:
2 . 前記判定手段は、 前記吐出異常が発生していると判定した際、 その吐出異常 の原因を判定する請求の範囲第 1項に記載の液滴吐出装置。 2. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the determination unit determines a cause of the discharge abnormality when determining that the discharge abnormality has occurred.
3 . 前記判定手段は、 前記減算結果が第 1の閾値よりも小さいときには、 前記キ ャビティ内に気泡が混入したものと判定する請求の範囲第 1項に記載の液滴吐出装 3. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the determination unit determines that bubbles have entered the cavity when the subtraction result is smaller than a first threshold value.
4. 前記判定手段は、 前記減算結果が第 2の閾値よりも大きいときには、 前記ノ ズル付近の液体が乾燥により増粘したものと判定する請求の範囲第 1項に記載の液 滴吐出装置。 4. The liquid drop ejection device according to claim 1, wherein the determination unit determines that the liquid near the nozzle has increased in viscosity due to drying when the subtraction result is larger than a second threshold value.
5 . 前記判定手段は、 前記減算結果が第 2の閾値よりも小さく、 第 3の閾値より も大きいときには、 前記ノズルの出口付近に紙粉が付着したものと判定する請求の 範囲第 1項に記載の液滴吐出装置。 5. The method according to claim 1, wherein the determining unit determines that paper dust has adhered near the outlet of the nozzle when the subtraction result is smaller than a second threshold value and larger than a third threshold value. The droplet discharge device according to the above.
6 . 前記判定手段によって判定された判定結果を記憶する記憶手段を更に備える 請求の範囲第 2項に記載の液滴吐出装置。 6. The droplet discharge device according to claim 2, further comprising a storage unit configured to store a determination result determined by the determination unit.
7 . 前記ァクチユエ一夕の駆動による前記液滴の吐出動作後、 前記ァクチユエ一 夕を前記駆動回路から前記吐出異常検出手段 ίこ切り替える切替手段を更に備える請 求の範囲第 1項に記載の液滴吐出装置。 7. The liquid according to claim 1, further comprising a switching means for switching the actuator from the drive circuit to the discharge abnormality detecting means after the discharge operation of the droplet by the driving of the actuator. Drop ejection device.
8 . 前記発振手段は、 前記ァクチユエ一夕の静電容量成分と、 前記ァクチユエ一 夕に接続される抵抗素子の抵抗成分とによる C R発振回路を構成する請求の範囲第 1項に記載の液滴吐出装置。 8. The droplet according to claim 1, wherein the oscillating means constitutes a CR oscillation circuit that includes a capacitance component of the actuator and a resistance component of a resistance element connected to the actuator. Discharge device.
9 . 前記所定の期間は、 前記液滴吐出へッドから?夜滴が正常に吐出された際の前 記振動板の残留振動波形における 1又は複数箇所の期間である請求の範囲第 1項に 記載の液滴吐出装置。 9. The predetermined period is one or a plurality of periods in a residual vibration waveform of the diaphragm when a night drop is normally discharged from the droplet discharge head. 3. The droplet discharge device according to claim 1.
1 0 . 前記所定の期間は、 前記液滴吐出へッドから液滴が正常に呔出された後、 前記残留振動が発生するまでの期間である請求の範囲第 9項に記載の液滴吐出装置 10. The droplet according to claim 9, wherein the predetermined period is a period from when the droplet is normally ejected from the droplet discharge head to when the residual vibration occurs. Discharge device
1 1 . 前記所定の期間は、 前記液滴吐出ヘッドから液滴が正常に吐出された際の 前記振動板の残留振動の半周期までの期間である請求の範囲第 9項に記載の液滴吐 出装置。 11. The droplet according to claim 9, wherein the predetermined period is a period up to a half cycle of residual vibration of the diaphragm when a droplet is normally ejected from the droplet ejection head. Discharge device.
1 2 . 前記所定の期間は、 前記液滴吐出ヘッドから液滴が正常に吐出された際の 前記振動板の残留振動の半周期毎の期間である請求の範囲第 9項に記載の液滴吐出 装置。 12. The droplet according to claim 9, wherein the predetermined period is a period for every half cycle of the residual vibration of the diaphragm when the droplet is normally ejected from the droplet ejection head. Discharge device.
1 3 . 前記所定の期間は、 前記液滴吐出ヘッドから液滴が正常に吐出された際の 前記振動板の残留振動の 1 / 4周期までの期間である請求の範囲第 9項に記載の液 滴吐出装置。 1 3. During the predetermined period, when a droplet is normally discharged from the droplet discharge head, 10. The liquid drop ejection device according to claim 9, wherein the period is up to 1/4 cycle of the residual vibration of the diaphragm.
1 4. 前記所定の期間は、 前記液滴吐出へッドから液滴が正常に吐出された際の 前記振動板の残留振動の 1 / 4周期毎の期間である請求の範囲第 9項に記載の液滴 吐出装置。 14. The method according to claim 9, wherein the predetermined period is a period of every 1/4 cycle of residual vibration of the diaphragm when a droplet is normally ejected from the droplet ejection head. The droplet discharge device described in the above.
1 5 . 前記所定の基準値は、 前記液滴吐出へッドから液滴が正常に吐出されたと き、 前記所定の期間における前記発振手段により発振されたパルス数である請求の 範囲第 1項に記載の液滴吐出装置。 15. The predetermined reference value is the number of pulses oscillated by the oscillating means during the predetermined period when a droplet is normally ejected from the droplet ejection head. 5. The droplet discharge device according to 4.
1 6 . 前記判定手段は、 前記複数の液滴吐出ヘッドを走査して ¾振手段により発 振させ、 前記減算手段により得られた減算結果に基づいて、 それぞれの液滴吐出へ ッドに対し吐出異常が発生しているか否かを判定する請求の範囲第 1項に記載の液 滴吐出装置。 16. The determination means scans the plurality of droplet discharge heads and causes the vibration means to oscillate, and based on the subtraction result obtained by the subtraction means, applies the respective droplet discharge heads to the plurality of droplet discharge heads. 2. The liquid droplet ejection device according to claim 1, wherein it is determined whether or not an ejection abnormality has occurred.
1 7 . 前記ァクチユエ一夕は、 静電式ァクチユエ一夕である請求の範囲第 1項に 記載の液滴吐出装置。 17. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the actuating unit is an electrostatic actuating unit.
1 8 . 前記ァクチユエ一夕は、 圧電素子のピエゾ効果を利用した圧電ァクチユエ 一夕である請求の範囲第 1項に記載の液滴吐出装置。 18. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the actuator is a piezoelectric actuator using a piezo effect of a piezoelectric element.
1 9 . 前記液滴吐出装置は、 インクジェットプリン夕を含む請求の範囲第 1項に 記載の液滴吐出装置。 19. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the droplet discharge device includes an inkjet printer.
2 0 . ァクチユエ一夕を駆動して振動板を振動させることにより、 キヤビティ内 の液体を液滴としてノズルから吐出する動作を行った後、 前記振動板の残留振動に 基づいて発振させ、 この発振した信号の所定の期間におけるパルス数を所定の基準 値から減算し、 該減算結果に基づいて、 吐出異常が発生しているか否かを判定する ことを特徴とする液滴吐出へッドの吐出異常判定方法。 20. By driving the actuator and vibrating the diaphragm, the liquid in the cavity is ejected from the nozzle as liquid droplets, and then oscillated based on the residual vibration of the diaphragm. Subtracts the number of pulses of the obtained signal in a predetermined period from a predetermined reference value, and determines whether or not a discharge abnormality has occurred based on the result of the subtraction. A method for judging a discharge abnormality of a droplet discharge head.
2 1 . 前記吐出異常が発生していると判定した際、 その吐出異常の原因を判定す る請求の範囲第 2 0項に記載の液滴吐出へッドの吐出異常判定方法。 21. The method according to claim 20, wherein when it is determined that the discharge abnormality has occurred, the cause of the discharge abnormality is determined.
2 2 . 前記減算結果が第 1の閾値よりも小さいときには、 前記キヤビティ内に気 泡が混入したものと判定し、 前記減算結果が第 2の閾値よりも大きいときには、 前 記ノズル付近の液体が乾燥により増粘したものと判定し、 前記減算結果が第 2の閾 値よりも小さく、 第 3の閾値よりも大きいときには、 前記ノズルの出口付近に紙粉 が付着したものと判定する請求の範囲第 2 1項に記載の液滴吐出へッドの吐出異常 判定方法。 22. When the subtraction result is smaller than the first threshold value, it is determined that bubbles are mixed in the cavity. When the subtraction result is larger than the second threshold value, the liquid near the nozzle is discharged. Claims wherein it is determined that viscosity has increased due to drying, and when the subtraction result is smaller than a second threshold value and larger than a third threshold value, it is determined that paper dust has adhered near the outlet of the nozzle. Item 21. The method for judging a discharge abnormality of a droplet discharge head according to Item 21.
2 3 . 前記判定された判定結果を記憶部に記憶する請求の範囲第 2 1項に記載の 液滴吐出へッドの吐出異常判定方法。 23. The method according to claim 21, wherein the determination result is stored in a storage unit.
2 4. 前記ァクチユエ一夕の駆動による前記液滴の吐出動作後、 前記ァクチユエ 一夕を前記駆動回路から前記吐出異常検出手段に切り替える請求の範囲第 2 0項に 記載の液滴吐出へッドの吐出異常判定方法。 20. The droplet discharge head according to claim 20, wherein after the discharge operation of the droplet by the drive of the actuator, the actuator is switched from the drive circuit to the discharge abnormality detecting means. For determining abnormal discharge.
2 5 . 前記所定の期間は、 前記液滴吐出ヘッドから液滴が正常に吐出された際の 前記振動板の残留振動波形における 1又は複数箇所の期間、 前記液滴吐出へッドか ら液滴が正常に吐出された際の前記振動板の残留振動の半周期までの期間、 前記液 滴吐出へッドから液滴が正常に吐出された際の前記振動板の残留振動の半周期毎の 期間、 前記液滴吐出へッドから液滴が正常に吐出された際の前記振動板の残留振動 の 1 Z 4周期までの期間、 前記液滴吐出へッドから液滴が正常に吐出された際の前 記振動板の残留振動の 1 Z 4周期毎の期間のいずれかである請求の範囲第 2 0項に 記載の液滴吐出へッドの吐出異常判定方法。 25. The predetermined period is one or more periods in the residual vibration waveform of the diaphragm when the droplet is normally discharged from the droplet discharge head, and the liquid is discharged from the droplet discharge head. A period up to a half cycle of the residual vibration of the diaphragm when the droplet is normally ejected, every half cycle of the residual vibration of the diaphragm when the droplet is normally ejected from the droplet ejection head. During the period, the droplets are normally ejected from the droplet ejection head during a period of up to 1 Z 4 cycles of the residual vibration of the diaphragm when the droplets are normally ejected from the droplet ejection head. 20. The method for judging an abnormal discharge of a droplet discharge head according to claim 20, wherein the residual vibration of the diaphragm at the time of being performed is any one of periods of every 1 Z 4 cycles.
2 6 . 前記所定の基準値は、 前記液滴吐出へッドから液滴が正常に吐出されたと き、 前記所定の期間における発振されたパルス数である請求の範囲第 2 0項に記載 の液滴吐出へッドの吐出異常判定方法。 26. The predetermined reference value is that a droplet is normally ejected from the droplet ejection head. 20. The method according to claim 20, wherein the number is the number of pulses oscillated in the predetermined period.
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