WO2004076187A1 - Liquid drop ejector and method for detecting abnormal ejection of liquid drop ejection head - Google Patents

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

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WO2004076187A1
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Osamu Shinkawa
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    • B41J2002/14411Groove in the nozzle plate

Definitions

  • the present invention relates to a droplet discharge device and a method for detecting a discharge abnormality of a droplet discharge head.
  • An ink jet printer which is one of the droplet discharge devices, forms an image on a predetermined sheet by discharging ink droplets (droplets) from a plurality of nozzles.
  • Ink jet printing The printing head (inkjet head) has a large number of nozzles. However, the number of nozzles depends on factors such as the increase in ink viscosity, the inclusion of air bubbles, and the attachment of dust and paper dust. Some of the nozzles may be clogged and cannot eject ink droplets. If the nozzles are clogged, dots will be missing in the printed image, causing a deterioration in image quality.
  • ink missing a state in which ink droplets are not ejected from the nozzles of an inkjet head (ink droplet ejection abnormal state) is used.
  • a method for optically detecting each nozzle has been devised (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-30963). With this method, it is possible to identify the 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 droplet discharged from a nozzle of a droplet discharge head passes between a light source and an optical sensor, and blocks light between the light source and the optical sensor.
  • the light source and the optical sensor must be set (installed) with high precision (high precision).
  • such detectors are usually expensive and require There is also a problem that the manufacturing cost of the printer increases.
  • the ink mist from the nozzle and paper dust of printing paper may stain the output part of the light source and the detection part of the optical sensor, which may cause a problem in the reliability of the detector.
  • the above-described optical dot missing detection method can detect missing dots of nozzles, that is, abnormal ejection (non-ejection) of ink droplets.However, dot missing (ejection) is performed based on the detection result. There is also a problem in that the cause of the abnormality cannot be specified (determined), and it is impossible to select and execute an appropriate recovery process corresponding to the cause of the dropout.
  • the present invention provides a method for detecting a head discharge abnormality.
  • the droplet discharge device of the present invention in one embodiment, the droplet discharge device of the present invention
  • a diaphragm an actuator for displacing the diaphragm, a cavity filled with a liquid, and a cavity whose internal pressure is increased or decreased by the displacement of the diaphragm; communicating with the cavity;
  • a plurality of droplet ejection heads having nozzles for ejecting the liquid as droplets by increasing or decreasing pressure;
  • Pulse generation means for generating a reference pulse
  • Discharge abnormality detecting means for detecting Based on a count value for counting the reference pulse generated within a predetermined period and a count value of the count value within the predetermined period, a droplet ejection abnormality is determined.
  • Discharge abnormality detecting means for detecting Discharge abnormality detecting
  • a pulse generated within a predetermined period when an operation of discharging a liquid as a liquid droplet is performed by driving the actuator is counted, and based on the count value. It detects whether the droplet was ejected normally or not (abnormal ejection).
  • the droplet discharge device of the present invention does not require other components (for example, an optical detection device, etc.) as compared with the droplet discharge device provided with the conventional dot omission detection method.
  • Abnormal droplet ejection can be detected without increasing the size of the droplet, and the manufacturing cost can be kept low.
  • the abnormal discharge of the droplet is detected by using the residual vibration of the diaphragm after the droplet discharge operation, so that the abnormal discharge of the droplet is detected even during the printing operation. be able to.
  • the residual vibration of the vibrating plate means that the actuator performs a droplet discharge operation by a drive signal (voltage signal) of the drive circuit, and then receives a next drive signal and discharges the droplet again.
  • a drive signal voltage signal
  • a state in which the diaphragm continues to vibrate while being attenuated by the droplet discharging operation before the operation is performed.
  • the predetermined period may be a period until the diaphragm displaced by the actuation unit when a droplet is normally ejected generates residual vibration, and Or a period of the first cycle of the residual vibration.
  • the ejection abnormality detection means includes: a normal counting range of a reference pulse when a droplet is normally ejected by driving the actuator; and a counting time of the counting pulse within the predetermined period. The discharge abnormality is detected by comparing with the value.
  • the discharge abnormality detection means detects that air bubbles have entered the cavity, and the count value is smaller than the normal count range. If it is larger, it is detected that the liquid near the nozzle has thickened due to drying or that paper dust has adhered near the nozzle outlet.
  • the counter subtracts the number of reference pulses counted in the predetermined period from a predetermined reference value, and the discharge abnormality detection means detects the discharge abnormality based on the result of the subtraction. I do.
  • the discharge abnormality detecting means detects that the bubble force is mixed in the cavity as a cause of the discharge abnormality, and the subtraction result Is larger than the second threshold, it is detected that the liquid in the vicinity of the nozzle is thickened by drying as a cause of the discharge abnormality, and the subtraction result is smaller than the second threshold and smaller than the third threshold. If it is larger, it is detected that paper dust has adhered to the vicinity of the nozzle outlet as the cause of the discharge abnormality.
  • paper dust is not limited to paper dust generated 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 dust floating in air. Anything that adheres to the vicinity of the nozzle and hinders droplet ejection.
  • the droplet discharge device of the present invention may further include a storage unit that stores a detection result detected by the discharge abnormality detection unit.
  • the droplet discharge device of the present invention preferably further includes a switching unit that switches the actuator from the drive circuit to the discharge abnormality detection unit after the droplet discharge operation by the drive of the actuator. Prepare.
  • the discharge abnormality detecting means includes an oscillating circuit, and the oscillating circuit oscillates based on a capacitance component of the actuator that changes due to residual vibration of the vibrating plate. It may be configured.
  • the oscillation circuit constitutes a CR oscillation circuit including a capacitance component of the actuator and a resistance component of a resistance element connected to the actuator.
  • the discharge abnormality detection means includes an F / V conversion circuit that generates a voltage waveform of residual vibration of the diaphragm by a predetermined signal group generated based on a change in oscillation frequency in an output signal of the oscillation circuit. May be included.
  • the discharge abnormality detecting means includes a waveform shaping circuit for shaping a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm generated by the F / V conversion circuit into a predetermined waveform.
  • the waveform shaping circuit is generated by the FZV conversion circuit.
  • DC component removing means for removing a DC component from the voltage waveform of the residual vibration of the vibration plate, and a comparator for comparing the voltage waveform from which the DC component has been removed by the DC component removing means with a predetermined voltage value. The comparator generates and outputs a rectangular wave based on the voltage comparison.
  • the actuation may be an electrostatic actuation or a piezoelectric actuation utilizing a piezoelectric effect of a piezoelectric element.
  • the droplet discharge device of the present invention can use not only the electrostatic actuating device including the above-described capacitors but also the piezoelectric actuating device, the present invention is applied to most existing droplet discharging devices. can do. Further, preferably, the droplet discharge device of the present invention includes an ink jet printer.
  • a droplet discharge device of the present invention In another embodiment of the present invention, a droplet discharge device of the present invention
  • Pulse generation means for generating a reference pulse
  • a counter that counts the reference pulse generated within a predetermined period; a discharge abnormality detection unit that detects a droplet discharge abnormality based on a count value of the counter within the predetermined period;
  • the droplet discharge device of the present invention can employ the same configuration as described above by utilizing the piezoelectric actuator and the electromotive voltage.
  • the predetermined period is a period until a residual vibration of a voltage due to an electromotive voltage of the piezoelectric actuator after the droplet is normally discharged is generated.
  • the droplet discharge device of the present invention includes an ink jet printer.
  • a method for detecting a discharge abnormality of a droplet discharge head comprises the steps of: driving an actuator and vibrating a diaphragm to convert liquid in a cavity into droplets; After performing the operation of discharging from the nozzle, the reference pulse , A predetermined period is measured, a reference pulse generated within the measured predetermined period is counted, and a drop ejection abnormality is detected based on the count value. .
  • the number of reference pulses counted in the predetermined period is subtracted from a predetermined reference value, and the discharge abnormality is detected based on a result of the subtraction.
  • a method for detecting an abnormal discharge of a droplet discharge head includes the steps of: generating a reference pulse after driving a piezoelectric actuator to perform a droplet discharge operation;
  • the present invention is characterized in that a predetermined period is measured, a reference pulse generated within the measured predetermined period is counted, and a discharge abnormality of the droplet is detected based on the count value.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ink jet printer 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 cross-sectional view of the ink jet head shown in FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the configuration of the head unit corresponding to the one-color ink shown in FIG.
  • FIG. 5 is an example of a nozzle arrangement pattern of the nozzle plate of the head unit 1 using a four-color ink.
  • FIG. 6 is a state diagram showing each state at the time of input of a drive signal on the III-III section in FIG.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a simple vibration calculation model assuming residual vibration of the diaphragm of FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the experimental value and the calculated value of the residual vibration of the diaphragm shown in FIG.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when bubbles are mixed in the cavity of FIG.
  • FIG. 10 is a graph showing calculated values and experimental values 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 a calculated value and an experimental value of the 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 to the vicinity of the nozzle outlet of FIG.
  • FIG. 14 is a graph showing calculated values and experimental values of the residual vibration in a state where the 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 schematic block diagram of the discharge abnormality detecting means shown in FIG.
  • 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 oscillation circuit including a capacitor composed of the electrostatic actuator shown in FIG.
  • FIG. 19 is a circuit diagram of the FZV conversion circuit of the ejection abnormality detecting means shown in FIG.
  • FIG. 20 is a timing chart showing the timing of the output signal of each unit based on the oscillation frequency output from the oscillation circuit of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a method of setting the fixed times tr and t1.
  • FIG. 22 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the waveform shaping circuit of FIG.
  • FIG. 23 is a block diagram schematically showing switching means for switching between the drive circuit and the detection circuit.
  • FIG. 24 is a block diagram showing an example of the measuring means of the present invention.
  • FIG. 25 is a timing chart of the subtraction processing of the subtraction count shown in FIG.
  • FIG. 26 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a flowchart showing the residual vibration detection processing of the present invention.
  • FIG. 28 shows an example of the result of determining the cause of the discharge abnormality in the discharge abnormality detection process of the present invention.
  • FIG. 29 is a block diagram showing another example of the measuring means of the present invention.
  • FIG. 30 is a diagram showing residual vibration waveforms in a case where an ejection failure has occurred in the ink jet head and a case where normal ejection has occurred.
  • FIG. 31 is a timing chart (every half cycle) of the subtraction processing of the subtraction count shown in FIG. 29.
  • FIG. 32 is a flowchart 11 showing a discharge abnormality detection process according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 33 is a table showing the relationship between the time until the occurrence of residual vibration, the half cycle of residual vibration, and the cause of discharge abnormality.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the inkjet head according to the present invention.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head according to the present invention.
  • FIG. 36 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head according to the present invention.
  • 111 37 is a sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head in the present invention.
  • FIG. 38 is a block diagram showing an outline of a means for switching between a drive circuit and a detection circuit when a piezoelectric actuator is used.
  • 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 inkjet 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 the recording paper P is placed at the upper rear, a paper discharge roller 22 for discharging the recording paper P at the lower front, and an upper surface.
  • An operation panel 7 is provided.
  • the operation panel 7 includes, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, an LED lamp, and the like.
  • a printing device (printing device) 4 having a reciprocating printing means (moving body) 3 and a recording paper P are supplied to and discharged from the printing device 4 one by one inside the apparatus body 2. It has a paper feeding device (paper feeding means) 5 and a control unit (control means) 6 for controlling the printing device 4 and the paper feeding device 5.
  • 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 feeding 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 main scanning and sub-scanning in printing, and the ink jet method is used. The printing of the formula is performed.
  • the printing device 4 includes a printing unit 3, a carriage motor 41 serving as a drive source for moving the printing unit 3 in the main scanning direction, and a reciprocating movement that reciprocates the printing unit 3 in response to rotation of the carriage motor 41.
  • Mechanism 42 The printing device 4 includes a printing unit 3, a carriage motor 41 serving as a drive source for moving the printing unit 3 in the main scanning direction, and a reciprocating movement that reciprocates the printing unit 3 in response to rotation of the carriage motor 41.
  • the printing means 3 has 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 / C) for supplying ink to each head unit 35 at its lower part. ) 31 and a carriage 32 equipped with each head unit 35 and an ink cartridge 31.
  • each of the head units 35 includes one nozzle 110, a diaphragm 121, an electrostatic actuator 120, and a cavity 141, respectively.
  • a large number of ink jet recording heads (ink-jet heads or droplet discharge heads) 100 each including an ink supply port 144 are provided.
  • the head unit 35 includes a configuration including the ink cartridge 31 in FIG.
  • the ink cartridge 31 may be separately fixed and supplied to the head unit 35 by a tube or the like. Accordingly, in the following, apart from the printing means 3, one nozzle 110, a diaphragm 121, an electrostatic actuator 120, a cavity 144, and an ink supply port are respectively provided.
  • a unit provided with a plurality of ink jet heads 100 constituted by 14 2 and the like is referred to as a head unit 35.
  • full color printing can be performed by using an ink cartridge 31 filled with ink of four colors, yellow, cyan, magenta, and black (black).
  • the printing means 3 is provided with a head unit 35 corresponding to each color.
  • FIG. 1 shows four ink force cartridges 31 corresponding to four color inks, but the printing means 3 uses other colors, such as light cyan, light magenta, and dark yellow ink. It may be configured to further include the cartridge 31.
  • the reciprocating mechanism 42 includes a carriage guide shaft 42 supported at both ends by a frame (not shown), and a timer extending in parallel with the carriage guide shaft 42. Belt 4 4 1.
  • the carriage 32 is reciprocally supported by a carriage guide shaft 42 of the reciprocating mechanism 42 and is fixed to a part of the timing belt 42.
  • the printing means 3 is reciprocated by being guided by the carriage guide shaft 4 22. During this reciprocation, a plurality of ink jets in the head units 1 and 35 eject ink from the nozzles 110 of the heads 100 in accordance with the image data (print data) to be printed. Then, printing on recording paper P is performed.
  • the paper feeding device 5 has a paper feeding motor 51 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 across the feed path (recording paper P) of the recording paper P, and the drive roller 52b is a paper feed motor. 5 Connected to 1.
  • the paper feeder 52 can feed a large number of recording papers P set in the tray 21 one by one toward the printing device 4.
  • a configuration may be adopted in which a paper cassette that stores the recording paper P can be detachably mounted.
  • the control unit 6 controls the printing device 4 and the paper feeding device 5 on the basis of print data input from a host computer 8 such as a personal computer (PC) or a digital camera (DC). Print processing is performed on P.
  • the control unit 6 displays an error message or the like on the display unit of the operation panel 7 or turns on or blinks an LED lamp or the like, and responds based on push signals of various switches input from the operation unit. Is performed by each unit.
  • 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) 9 for receiving print data and the like input from a host computer 8, a control unit 6, Carriage motor 41 and A carriage motor driver 43 for driving and controlling the carriage motor 41, a paper supply motor 51, a paper supply driver 53 for driving and controlling the paper supply motor 51, a head unit 35, and a head unit.
  • a head driver 33 for controlling the drive of the motor 35 and a discharge abnormality detecting means 10 are provided. The details of the ejection abnormality detecting means 10 and the head driver 33 will be described later.
  • the control unit 6 includes a CPU (Central Processing Unit) 61 that executes various processes such as a printing process and a discharge abnormality detection process, and print data input from the host computer 8 via the IF 9.
  • CPU Central Processing Unit
  • storage means which is a type of nonvolatile semiconductor memory that stores data in a data storage area (not shown).
  • RAM Random Access Memory
  • PROM64 a type of non-volatile semiconductor memory that stores control programs that control each unit.
  • the components of the control unit 6 are electrically connected via a bus (not shown).
  • the printing means 3 is composed of a plurality of head units 35 corresponding to the respective color inks, and each head unit 35 corresponds to the plurality of nozzles 110 and the respective nozzles 110. Equipped with an electrostatic actuator 120 and (a plurality of inkjet heads 100). 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 includes a drive circuit 18 that drives the electrostatic actuator 120 of each inkjet head 100 to control the ink ejection timing, and a switching unit 23 ( See Figure 16). The configuration of the ink jet head 100 and the electrostatic actuator 120 will be described later.
  • control unit 6 can detect, for example, the amount of ink remaining in the ink cartridge 31, the position of the printing unit 3, the printing environment such as the temperature and humidity, and the like.
  • the seed sensors are each electrically connected.
  • control unit 6 When the control unit 6 receives the print data from the host computer 8 via the IF 9, the control unit 6 stores the print data in the EEPROM 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, 53, the electrostatic actuators corresponding to the plurality of inkjet heads 100 of the head unit 35, respectively, 1 2 0, the carriage motor 41 of the printing device 4 and the paper feeding device 5 operate. As a result, the printing process is performed on the recording paper P.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of one ink jet head 100 in the head unit 35 shown in FIG. 2 (including common parts such as the ink cartridge 31), and FIG. FIG. 5 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a head unit 35 corresponding to one color ink, and FIG. 5 is a nozzle of a head unit 35 to which a plurality of the inkjet heads 100 shown in FIG. 3 are applied. It is a top view showing an example of a surface. 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. .
  • the head unit 35 is connected to the ink cartridge 31 via the ink inlet 131, the damper chamber 130 and the ink supply tube 311.
  • the damper chamber 130 is provided with a damper 132 made of rubber. This damper chamber 130 absorbs the fluctuation of the ink and the fluctuation of the ink pressure when the carriage 32 reciprocates, whereby the ink jet heads of the head unit 35 can be absorbed. , A predetermined amount of ink can be supplied stably.
  • the head unit 35 has a silicon nozzle plate 150 on the upper side of the silicon substrate 140 and a borosilicate glass substrate (glass substrate) 1 on the lower side having a thermal expansion coefficient close to that of silicon. 3-layer structure in which 60 and each are stacked Has made.
  • the central silicon substrate 140 has a plurality of independent cavities (pressure chambers) 14 1 (seven cavities are shown in FIG. 4), and one reservoir (common ink chamber) 144 Grooves are formed to function as ink supply ports (orifices) 142 that connect the reservoirs 144 to 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, the silicon substrate 140, and the glass substrate 160 are joined in this order, and each cavity 144, reservoir 144, and each ink supply port 144 are partitioned and formed. ing.
  • Each of these cavities 14 1 is formed in a strip shape (a rectangular parallelepiped shape), and its volume is variable by the vibration (displacement) of a diaphragm 121 described later. It is configured to eject ink (liquid material) from 110.
  • nozzles 110 are formed at positions corresponding to the front end portions of the cavities 141, and these are communicated with the cavities 141, respectively.
  • an ink intake port 131 which communicates with the reservoir 134, is formed in a portion of the glass substrate 160 where the reservoir 144 is located.
  • the ink is supplied from the ink cartridge 31 through the ink supply tube 311 and the damper chamber 130 to the reservoir 144 through the ink intake port 131.
  • the ink supplied to the reservoir 144 is supplied to each of 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. (Elastic displacement) It is configured to function as a vibrating plate (diaphragm). 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).
  • the silicon substrate 14 A shallow concave portion 16 1 is formed at a position corresponding to each of the cavities 1 4 1 of 0. 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 concave portion 161 can be formed by, for example, etching.
  • the bottom wall (diaphragm) 1 2 1 of each of the cavities 1 4 1 is a common electrode 1 2 4 on the side of each of the cavities 1 4 1 for storing electric charges by a drive signal supplied from the head driver 3 3.
  • each of the diaphragms 121 of each of the cavities 14 1 also serves as one of the opposite electrodes (opposite electrodes of the capacitor) of the corresponding electrostatic actuator 120 described later.
  • the segment electrode is an electrode facing the common electrode 12 4 so as to face the bottom wall 12 1 of each cavity 14 1. 1 2 2 is formed. Further, as shown in FIG.
  • the bottom wall 1 2 1 of the surface of each wire carrier Sensitivity 1 4 1 is covered with oxide film (S i 0 2) Tona Ru insulating layer 1 2 3 silicon.
  • oxide film S i 0 2
  • the bottom wall 1 2 1 of each cavity 1 4 1, that is, the diaphragm 1 2 1 and the corresponding segment electrodes 1 2 2 are represented by the bottom wall 1 2 1 of the cavity 1 4 1 in FIG.
  • a counter electrode (counter electrode of the capacitor) is formed (configured) through the insulating layer 123 formed on the middle and lower surfaces and the gap in the recess 161. 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 in accordance with a print signal (print data) input from the control unit 6. The charge and discharge between these opposing 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 connected to the common electrode 124 formed on the silicon substrate 140. Connected to input terminal 1 2 4a.
  • the silicon substrate 1 4 0 Is supplied with a voltage from the input terminal 124 a of the common electrode 124 to the common electrode 124 of the bottom wall 121 because the impurity itself is conductive. be able to.
  • 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 a low electric resistance (efficiently).
  • This thin film may be formed by, for example, vapor deposition or sputtering.
  • a conductive film used as an electrode in the anodic bonding is formed on the silicon substrate 14. 0 is formed on the flow channel forming surface side (the upper side of the silicon substrate 140 shown in FIG. 3).
  • the head unit 35 includes a nozzle plate 150 on which a plurality of nozzles 110 corresponding to a plurality of inkjet heads 100 are formed, a plurality of cavities 141, and a plurality of inks.
  • the base 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 base 170.
  • the plurality of nozzles 110 formed in the nozzle plate 150 are linearly arranged substantially in parallel with the reservoirs 144 in FIG. 4 for simplicity in FIG.
  • the arrangement pattern of 0 is not limited to this configuration, and is usually arranged in a staggered manner, for example, as 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).
  • 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 input of the drive signal in the section III-III in FIG.
  • the diaphragm 1 2 1 of each cavity 1 4 1 is driven by this series of operations (ink ejection operation by the drive signal of the head driver 33) until the next drive signal (drive voltage) is input and ink droplets are ejected again. During the period, it is damping.
  • this damped vibration is also referred to as residual vibration.
  • the residual vibration of the diaphragm 1 21 includes the acoustic resistance r due to the shape of the nozzle 110 and the ink supply port 144 or the ink viscosity, the inertance due to the ink weight in the flow path, and the diaphragm 1 2 It is assumed that it has a natural vibration frequency determined by the compliance Cm of 1.
  • FIG. 7 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 represented by the sound pressure P, the inertance m, the compliance Cm, and the acoustic resistance r described above. 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. [Equation 1]
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the experimental value and the calculated value of the residual vibration of diaphragm 122. As can be seen from the graph shown in Fig. 8, the two waveforms, the experimental value and the calculated value, generally match.
  • the causes of this discharge abnormality are: 1 air bubbles entering the cavity 141, 2 drying of the ink near the nozzle 110 'thickening (sticking), 3 nozzle 110 Adhesion of paper powder near the exit.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when bubbles B are mixed into the cavity 141 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 14 1 (in FIG. 9, the bubble B Shows the case where it is attached near 10).
  • 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 inertance m decreases. Also, since the bubble B is attached to the wall surface of the cavity 141, it is considered that the diameter of the nozzle 110 becomes larger by the size of the diameter, and the acoustic resistance r decreases.
  • the acoustic resistance r and the inertance m are both set small compared to the case of Fig. 8 in which ink is normally ejected, and matched with the experimental value of the residual vibration when bubbles are mixed.
  • the following results (graphs) were obtained.
  • 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 is also reduced due to a decrease in the acoustic resistance r, and it can be confirmed that the amplitude of the residual vibration is slowly reduced.
  • 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 becomes as if it were trapped in the cavity 141. In this way, the ink near the nozzle 110 dried and thickened In some cases, the acoustic resistance] is considered to increase.
  • the acoustic resistance r was set to be large to match 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 experimental values shown in Fig. 12 are shown in Fig. 12.
  • the head unit 35 was left unattached without a cap (not shown), and the ink near the nozzle 110 in the captive 144 dried and thickened. This is a measurement of the residual vibration of the diaphragm 122 in a state where the ink cannot be discharged (the ink is fixed).
  • FIG. 13 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when paper dust adheres to the vicinity of the nozzle 110 exit of FIG.
  • a paper dust adheres to the vicinity of the outlet of nozzle 110 ink exudes from the inside of cavity 141 via the paper dust, and ink from nozzle 110 also becomes ink. Cannot be discharged.
  • the inside of the cavity 141 and the part of the seepage from the vibrating plate 121 appear. It is considered that 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. When paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, it can be seen from FIG. 15 (b) that the ink oozes along the paper dust.
  • the ink droplets are normally ejected.
  • the frequency of the damped vibration is lower than that.
  • a change in the residual vibration of the diaphragm 121 when an ink droplet is ejected from the nozzle 110 in each ink jet 100 causes a change in each ink jet.
  • An abnormal discharge of the head 100 can be detected. Further, by comparing the frequency of the residual vibration in that case with the frequency of the residual vibration during normal discharge, the cause of the discharge abnormality can be specified.
  • FIG. 16 is a schematic block diagram of the ejection abnormality detecting means 10 shown in FIG.
  • the discharge abnormality detecting means 10 of the present invention comprises a residual vibration detecting means 1 comprising an oscillation circuit 11, an FZV conversion circuit 12, and a waveform shaping circuit 15. 6, measuring means 17 for measuring the period and amplitude from the residual vibration waveform data detected by the residual vibration detecting means 16, and an ink jet based on the period and the like measured by the measuring means 17 Determining means 20 for determining the ejection abnormality of the head 100.
  • Discharge abnormality detection means 10 The oscillation circuit 11 oscillates based on the residual vibration of the vibration plate 12 1 of the electrostatic actuator 120 and the F / V conversion circuit 12 and the waveform shaping circuit 1 based on the oscillation frequency. In step 5, a vibration waveform is formed and detected. The measuring means 17 measures the cycle of the residual vibration based on the detected vibration waveform, and the judging means 20 determines the cycle of the residual vibration based on the measured vibration pattern of the residual vibration. The ejection abnormality of the ink jet 100 in the head unit 35 is detected and determined.
  • an oscillation circuit 1 is used to detect the frequency (frequency) of the residual vibration of the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram in the case where the electrostatic actuator 120 of FIG. 3 is a parallel plate capacitor.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram of the capacitor constituted of the electrostatic actuator 120 of FIG.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of an oscillation circuit 11 including a capacitor.
  • the oscillation circuit 11 shown in FIG. 18 is a CR oscillation circuit using the hysteresis characteristic of Schmitt trigger, but the present invention is not limited to such a CR oscillation circuit. Any oscillation circuit may be used as long as the oscillation circuit uses the capacitance component (capacitor C).
  • the oscillation circuit 11 may have a configuration using, for example, an LC oscillation circuit. Further, in the present embodiment, an example using the Schmitt trigger inverter is described, but for example, a CR oscillation circuit using three stages of inverters may be configured.
  • the diaphragm 122 and the segment electrode 122 with a very small space (gap) form an opposing electrode. It is composed of one hundred and twenty one days.
  • 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 and 122 is g, and both electrodes are sandwiched.
  • indicates the displacement of the diaphragm 121 from the reference position caused by the residual vibration of the diaphragm 121, as shown in FIG.
  • a droplet discharge device in the present embodiment, an ink jet printer
  • the ink droplets (ink dots) to be ejected are miniaturized, so that the density of the electrostatic actuator 120 is increased and the size thereof is reduced.
  • the surface area S of the diaphragm 121 of the ink jet head 100 becomes small, and a small electrostatic actuator 120 is formed.
  • the gap length g of the electrostatic actuator 120 which changes due to the residual vibration caused by the ink droplet ejection, is the initial gap g. Therefore, as can be seen from Equation (4), the change in capacitance of the electrostatic factor 120 is very small.
  • the oscillation circuit 11 shown in Fig. 18 consists of an electrostatic actuator 120 It consists of a capacitor (C), a Schmitt trigger inverter, and a resistive element (R) 112.
  • the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 is The oscillation frequency must be set so that the frequency of the highest residual vibration can be detected when bubbles are mixed (see Fig. 10). Therefore, 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 one digit higher than the frequency when bubbles are mixed. .
  • the time constant of CR of the oscillation circuit 11 is set according to the oscillation frequency.
  • the pulse For each period (pulse) of the oscillation frequency of the oscillation signal output from the oscillation circuit 11, the pulse is counted using a count pulse (counter) for measurement. And the initial gap g. By subtracting the count value of the pulse of the oscillation frequency when oscillating with the capacitance of the capacitor C in the above from the measured count value, digital information of the residual vibration waveform for each oscillation frequency can be obtained. By performing digital / analog (D / A) conversion based on these digital information, a rough residual vibration waveform can be generated. Although such a method may be used, the count pulse (counter) for measurement needs to have a high frequency (high resolution) capable of measuring a small change in the oscillation frequency. In order to increase the cost of such a count pulse (counter pulse), the discharge abnormality detecting means 10 of the present invention uses the FZV conversion circuit 12 shown in FIG.
  • FIG. 19 is a circuit diagram of the FZV conversion circuit 12 of the ejection abnormality detecting means 10 shown in FIG.
  • the FZV conversion circuit 12 includes three switches SW1, SW2, and SW3, two capacitors C1 and C2, a resistance element R1, and a constant current It is composed of a constant current source 13 that outputs Is and a buffer 14. The operation of the FZV conversion circuit 12 will be described with reference to the timing chart of FIG. 20 and the graph of FIG.
  • the charging signal is generated by setting a fixed time tr from the rising edge of the oscillation pulse of the oscillation circuit 11 and keeping the signal at the High level during the fixed time tr.
  • the hold signal rises in synchronization with the rising edge of the charge signal, is held at the high level for a predetermined fixed time, and falls to the low level.
  • the clear signal rises in synchronization with the falling edge of the hold signal, is held at the high level for a predetermined fixed time, and is generated so as to fall to the low level.
  • the transfer of the charge from the capacitor C1 to the capacitor C2 and the discharge of the capacitor C1 are performed instantaneously, so that the pulses of the hold signal and the clear signal correspond to the output signal of the oscillator circuit 11. It is sufficient that one pulse is included before the next rising edge, and the pulse is not limited to the rising edge and the falling edge as described above.
  • a method for setting the fixed times tr and t1 will be described with reference to Fig. 21 in order to obtain a clean residual vibration waveform (voltage waveform).
  • the fixed time tr is 120, which is the initial gap length g.
  • the charging potential by the charging time t1 is set to be about 1 Z2 of the charging range of C1.
  • charging is performed so that the gap length g does not exceed the charging range of the capacitor C1 between the charging time t2 at the position of the maximum (Max) and the charging time t3 at the position of the minimum (Min).
  • FIG. 22 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the waveform shaping circuit 15 of FIG.
  • the waveform shaping circuit 15 outputs the residual vibration waveform to the determination means 20 as a rectangular wave.
  • the waveform shaping circuit 15 includes two capacitors C 3 (DC component removing means) and C 4, two resistance elements R 2 and R 3, and two DC voltage sources V ref 1, V ref 2, amplifier (op amp) 15 1, and comparator (comparator) 15 2.
  • the detected peak value may be output as it is to measure the amplitude of the residual vibration waveform.
  • F ZV output of the conversion circuit 1 2 buffer 1. 4 includes the capacitance component of the electrostatic Akuchiyue Isseki 1 2 0 initial gap g Q based on DC components of the (direct current component). Since the DC component varies depending on each ink jet head 100, the capacitor C3 removes the DC component of the capacitance. The capacitor C 3 removes the DC component in the output signal of the buffer 14 and outputs only the AC component of the residual vibration to the inverting input terminal of the operational amplifier 15 1. Power.
  • the operational amplifier 151 inverts and amplifies the output signal of the buffer 14 of the FZV conversion circuit 12 from which the DC component has been removed, and constitutes a low-pass filter for removing a high band of the output signal. It is assumed that the operational amplifier 15 1 is a single power supply circuit.
  • the operational amplifier 15 1 constitutes an inverting amplifier composed of two resistance elements R 2 and R 3, and the input residual vibration (AC component) is twice as large as R 3 ZR.
  • the operational amplifier 151 because of the single power supply operation of the operational amplifier 151, the amplified diaphragm 121 oscillating around the potential set by the DC voltage source Vref1 connected to its non-inverting input terminal A residual vibration waveform is output.
  • the DC voltage source Vref1 is set to about 1 Z2, which is a voltage range in which the operational amplifier 151 can operate with a single power supply.
  • the operational amplifier 15 1 forms a low-pass filter having a power-off frequency of 1 / (27TXC 4 XR 3) by the two capacitors C 3 and C 4. Then, as shown in the timing chart of FIG.
  • the residual vibration waveform of the diaphragm 121 amplified after the removal of the DC component is applied to another DC voltage source by the next-stage comparator 152. It is compared with the potential of Vref2, and the comparison result is output from the waveform shaping circuit 15 as a rectangular wave. It should be noted that the DC voltage source Vref1 may share another DC voltage source Vref1.
  • the F / V conversion circuit 12 shown in FIG. 19 operates based on the charging signal, the clear signal, and the hold signal generated as described above.
  • the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120 is attracted to the segment electrode 122 side, and rapidly contracts upward in FIG. 6 in synchronization with the falling edge of this drive signal ( (See Fig. 6 (c)).
  • drive circuit 18 The drive Z detection switching signal for switching the output means 10 is at the High level. This drive Z detection switching signal is held at the High level during the drive suspension period of the corresponding ink jet head 100, and goes to the Low level before the next drive signal is input. While this drive Z detection switching signal is at the Hig level, the oscillation circuit 11 of Fig. 18 oscillates while changing the oscillation frequency in response to the residual vibration of the diaphragm 1 21 of the electrostatic actuator 120. are doing.
  • the switch SW1 When the fixed time tr elapses and the charging signal goes to the Low level, the switch SW1 is turned on in synchronization with the falling edge of the charging signal (see Fig. 19). Then, the constant current source 13 is connected to the capacitor C1, and the capacitor C1 is charged with the gradient Is s / C1 as described above. The capacitor C1 is charged while the charge signal is at the Low level, that is, until the output signal of the oscillation circuit 11 goes to the High level in synchronization with the rising edge of the next pulse.
  • switch SW1 When the charge signal becomes High level, switch SW1 is turned off (open), and constant current source 13 and capacitor C1 are disconnected. At this time, the capacitor C1 stores the potential charged during the low-level period t1 of the charging signal (ie, ideally, Isxt1ZC1 (V)). In this state, when the hold signal becomes High level, the switch SW2 is turned on (see FIG. 19), and the capacitors C1 and C2 are connected via the resistance element R1. After the connection of switch SW2, charging and discharging are performed by the charging potential difference between the two capacitors C1 and C2, and from capacitor C1 so that the potential difference between the two capacitors C1 and C2 becomes approximately equal. Charge moves to capacitor C2.
  • the capacitance of the capacitor C 2 is the capacitance of the capacitor C 1 , About 1 Z 10 or less. Therefore, the amount of charge (used) that moves by charging / discharging generated by the potential difference between the two capacitors C 1 and C 2 is less than 1/10 of the charge charged in the capacitor C 1. Therefore, even after the electric charge is transferred from the capacitor C1 to the capacitor C2, the potential difference of the capacitor C1 does not change much (it does not decrease so much).
  • the primary low-pass filter is composed of the resistor R1 and the capacitor C2.
  • the hold signal becomes the low level, and the capacitor C1 is disconnected from the capacitor C2.
  • the clear signal becomes High level and switch SW3 is turned on, capacitor C1 is connected to ground GND, and discharging operation is performed so that the charge stored in capacitor C1 becomes 0. .
  • the clear signal goes to the low level, and when the switch SW3 is turned off, the upper electrode of the capacitor C1 in FIG. 19 is disconnected from the ground GND, and the next charge signal is input. , That is, wait until the charging signal becomes Low level.
  • the potential held in the capacitor C2 is updated at the time of the rising edge of the charge signal, that is, each time the charging of the capacitor C2 is completed. This is output to the waveform shaping circuit 15 in FIG. 22 as a vibration waveform. Therefore, the capacitance of the electrostatic actuator 120 (in this case, the fluctuation width of the capacitance due to residual vibration must be taken into consideration) and the resistance element so that the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 increases.
  • each step (step) of the potential of capacitor C2 (output of buffer 14) shown in the timing chart of Fig. 20 becomes more detailed. It is possible to detect in more detail the time-dependent change in the capacitance due to the residual vibration of.
  • the charging signal is changed from the low level to the high level to the low level.
  • the potential held in the capacitor C2 is output to the waveform shaping circuit 15 via the buffer 14 at the above predetermined timing.
  • the DC component of the voltage signal (potential of the capacitor C2 in the timing chart of FIG. 20) input from the buffer 14 is removed by the capacitor C3, and the resistance element R Input to the inverting input terminal of the operational amplifier 15 1 via 2.
  • the input alternating current (AC) component of the residual vibration is inverted and amplified by the operational amplifier 151, and is output to one input terminal of the comparator 152.
  • Comparator 15 2 compares the potential (reference voltage) preset by DC voltage source V ref 2 with the potential of the residual vibration waveform (AC component), and outputs a square wave (see the timing in FIG. 20). Output of the comparison circuit in the chart).
  • FIG. 23 is a block diagram schematically showing the switching means 23 for switching between the drive circuit 18 and the discharge abnormality detection means 10.
  • the drive circuit 18 in the head driver 33 shown in FIG. 16 will be described as a drive circuit of the inkjet head 100.
  • the discharge abnormality detection processing of the present invention is executed between the drive signals of the inkjet head 100, that is, during the drive suspension period.
  • the switching means 23 is initially connected to the drive circuit 18 in order to drive the electrostatic actuator 120.
  • a drive signal voltage signal
  • the electrostatic actuating unit 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 to vibrate (residual vibration).
  • ink droplets are ejected from the nozzle 110 of the inkjet head 100.
  • a drive / detection switching signal (see the timing chart in FIG. 20) is input to the switching means 23 in synchronization with the falling edge, and the switching means 23 is driven by the drive circuit 18 Is switched to the discharge abnormality detection means (detection circuit) 10 side, and the electrostatic actuating circuit 1 2 0 (condensation of oscillation circuit 11) Is connected to the discharge abnormality detecting means 10.
  • the discharge abnormality detection means 10 executes the above-described discharge abnormality (missing dot) detection processing, and outputs the residual vibration of the diaphragm 12 1 output from the comparator 15 2 of the waveform shaping circuit 15.
  • the waveform data (rectangular wave data) is digitized by the measuring means 17 into the period and amplitude of the residual vibration waveform.
  • the measuring means 17 measures a specific vibration cycle from the residual vibration waveform data, and outputs the measurement result (numerical value) to the judging means 20.
  • the measuring means 17 determines not only the period of the residual vibration but also a predetermined period of the residual vibration waveform, for example, from the fall of the drive signal (or the rise of the drive Z detection switching signal) to the occurrence of the residual vibration. , The first half cycle after the occurrence of the residual vibration (or every half cycle), the first one cycle after the occurrence of the residual vibration (or every one cycle), or the like may be measured. The measuring means 17 measures the time from the first rising edge to the next falling edge, and determines the time twice as long as the measured time (ie, half cycle) as the cycle of the residual vibration. 20 may be output.
  • FIG. 24 is a block diagram showing an example of the measuring means 17.
  • the measuring means 17 measures the period from the first rising edge of the waveform (rectangular wave) of the output signal of the comparator 152 and the time from the first rising edge to the next rising edge (residual oscillation period). To do this, the reference pulse is subtracted and counted using a subtraction counter 45, and a predetermined period of the residual vibration is measured from the result of the subtraction.
  • the measuring means 17 comprises an AND circuit AND, a subtraction counter 45, and a normal count value memory 46. Note that the reference pulse is generated by pulse generation means (not shown).
  • the AND circuit AND outputs the logical product of the drive / detection switching signal and the reference pulse to the subtraction counter 45. That is, when the drive Z detection switching signal is at the high level, the reference pulse is output to the subtraction counter 45.
  • the subtraction counter 45 holds it. Then, when the reference pulse is input, the subtraction counter 45 subtracts the number of reference pulses from the predetermined count value for a predetermined time.
  • the predetermined time is, for example, an inkjet head.
  • the predetermined count value stored in the normal count value memory 46 is the number of pulses counted by the reference pulse 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 timing of the input of the Load signal, and outputs a drive / detection switching signal. During the High level, open the gate and receive the reference pulse and subtract it from the normal count value. Then, the subtraction counter 45 outputs the result of the subtraction to the determination means 20.
  • the timing generation means 36 generates an Ls signal based on the residual vibration waveform input from the residual vibration detection means 16, and outputs the Ls signal to the storage means 62.
  • the Ls signal corresponding to each inkjet head 100 is synchronized with the rising edge or falling edge of the residual vibration waveform detected as needed after the ejection drive of the electrostatic actuator 120. An arbitrary period of this edge may be counted using a reference pulse, and the determination result may be stored as the timing of the Ls signal.
  • the judging 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 input timing of the L s signal at the high level (timing at which the L s signal becomes the high level), the determination result of the determination means 20 is held, and the determination result is output to the storage means 62. You. It should be noted that several reference values (thresholds) are provided as the predetermined reference values, and by comparing the determination result with each of these reference values, the above-described discharge abnormality (bubble mixing, paper dust adhesion and Dry thickening) can be detected and determined. Details will be described later.
  • 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.
  • a subtraction counting process is performed by the electrostatic printer of the inkjet printer. 0 is performed during a drive suspension period during which no drive is performed. This makes it possible to detect an ejection failure without lowering the throughput of the ink jet printer 1.
  • the determination means 20 determines the presence or absence of a nozzle discharge abnormality, the cause of the discharge abnormality, the amount of comparison deviation, and the like, based on a specific vibration cycle of the residual vibration waveform measured by the measurement means 17 (measurement result). Then, the determination result is output to the control unit 6.
  • the control unit 6 saves the determination result in a predetermined storage area of the EEPROM (storage means) 62. Then, at the time when the next drive signal from the drive circuit 18 is input, the drive Z detection switch signal is input again to the switching means 23, and the drive circuit 18 and the electrostatic actuator 120 are connected to each other. Connect.
  • the drive circuit 18 maintains the ground (GND) level once the drive voltage is applied, so that the above-described switching is performed by the switching means 23 (see the timing chart of FIG. 20).
  • the residual vibration waveform of the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120 can be accurately detected without being affected by disturbance from the drive circuit 18 or the like.
  • the residual vibration waveform data is not limited to the rectangular waveform generated by the comparator 152.
  • the residual vibration amplitude data output from the operational amplifier 15 1 is digitized as needed by the measurement unit 17 that performs AZD conversion without performing comparison processing by the comparator 15 2.
  • the determination means 20 may determine whether or not there is a discharge abnormality, and the determination result may be stored in the storage means 62.
  • the meniscus of the nozzle 110 (the surface where the ink inside the nozzle 110 contacts the atmosphere) vibrates in synchronization with the residual vibration of the diaphragm 121, so that the inkjet head 100 ejects ink droplets.
  • the next ejection operation is performed.
  • the residual vibration of the diaphragm 121 is detected by effectively utilizing the standby time, it is possible to detect a discharge abnormality that does not affect the driving of the ink jet head 100. That is, the throughput of the inkjet printer 1 (droplet ejection device) is reduced.
  • the cycle is shorter than the cycle of the residual vibration during normal ejection.
  • the ink near the nozzle 110 thickens and sticks due to drying, the residual vibration will be over-attenuated and the frequency will be considerably lower than the residual vibration waveform during normal ejection. Is much longer than the period of the residual vibration during normal ejection.
  • the frequency of the residual vibration is lower than the frequency of the residual vibration during normal ejection, but is lower than the frequency of the residual vibration during drying of the ink. Therefore, the cycle is longer than the cycle of the residual vibration during normal ejection and shorter than the cycle of the residual vibration during ink drying.
  • a predetermined range T r is provided as the period of the residual vibration during normal ejection, and the period of the residual vibration when paper dust adheres to the exit of the nozzle 110 and the ink near the exit of the nozzle 110
  • a predetermined threshold value (predetermined threshold value) T1 in order to distinguish the period of the residual vibration when the ink is dried
  • the determining means 20 determines whether the cycle T w of the residual vibration waveform detected by the above-described discharge abnormality detection processing is a cycle in a predetermined range, and whether the cycle is longer than a predetermined threshold value. Thus, the cause of the discharge abnormality is determined.
  • the Load signal is a signal that has a High level 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 predetermined time (stored in the storage means 62) in synchronization with the falling edge of the drive / detection switching signal input to the switching means 23 and the AND circuit AND. This is a signal that goes to the High level.
  • the CLR signal is a signal for clearing the subtraction result held in the subtraction counter 45 by the subtraction processing. The signal is inputted to the subtraction counter 45 at a predetermined timing until the oad signal is inputted.
  • the ejection abnormality detection 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 18, the normal count value from the normal count value memory 46 is transferred to the subtraction counter 45 at that timing. Entered and retained.
  • a drive / detection switching signal is input to the switching means 23 and the AND circuit AND in synchronization with the falling edge of the drive signal.
  • the switching means 23 switches the connection with the electrostatic actuator 120 from the drive circuit 18 to the oscillation circuit 11 (see FIG. 23).
  • 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 / detection switching signal. (Note that the reference pulse is output by the AND circuit AND unless the driving / detection switching signal is at the High level. , The gate may be left open), while the drive Z detection switching signal is at the High level (during T s), the number of reference pulses is subtracted from the normal count value. This T s is the time required for the diaphragm 121 to start residual vibration during normal ejection (until the residual vibration is generated). This is the time it takes for the actuator 120 to return to the position of the diaphragm 121 when not driven.
  • the discharge abnormality is determined based on the normal count value during the period from when the drive circuit 18 and the discharge abnormality detection means 10 are switched to when the residual vibration of the diaphragm occurs. Is determined. Therefore, the timing at which residual vibration occurs (timing at which diaphragm 121 returns to the initial position) As a result, the drive / detection switching signal falls to the Low level, and the Ls signal is generated.
  • the determination result obtained by the determination means 20 performing the predetermined determination is stored in the storage means. 6 Stored (saved) in 2.
  • the reference values N 1-. N 2 and P 1 in FIG. 25 are predetermined thresholds, as shown in Table 1 of FIG. 28, and the difference between these thresholds and the subtraction result (subtraction count value) The cause of the discharge abnormality is determined based on the magnitude.
  • FIG. 26 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process of a droplet discharge head according to an embodiment of the present invention.
  • print data to be printed (which may be ejection data in a flushing operation) is input from the host computer 8 to the control unit 6 via the interface (IF) 9, this ejection abnormality detection processing is executed at a predetermined timing. Is performed.
  • the flowchart shown in FIG. 24 shows a discharge abnormality detection process corresponding to the discharge operation of one ink jet head 100, that is, one nozzle 110.
  • the Load signal is input to the subtraction counter 45 at the timing immediately before the drive signal is input (this timing is not limited to this), and the normal count value is input (preset) from the normal count value memory 46 (step).
  • a drive signal corresponding to the print data is input from the drive circuit 18 of the head driver 33, and as a result, as shown in the timing chart of FIG. 20 or FIG.
  • a drive signal (voltage signal) is applied between both electrodes of the electrostatic actuator 120 based on the timing of the appropriate drive signal (step S102).
  • the controller 6 determines whether or not the input of the drive signal (voltage signal) to the electrostatic actuator 120 has been completed (step S103), and when the input of the drive signal has been completed, The 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 driven by the driving circuit 1 Disconnected from 8 and discharge abnormality detection means 1 0 (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, and the oscillation pulse is output from the oscillation circuit 11, whereby the residual vibration of the diaphragm 12 1 is detected.
  • a reference pulse is output (step S106) and input to the subtraction counter 45.
  • the subtraction counter 45 subtracts the reference pulse from the comparison reference value input from the comparison reference value memory 47 (step S107).
  • step S108 the control section 6 determines whether or not the Ls signal has been generated by the timing generation means 36, that is, whether or not the time has elapsed by Ts.
  • the subtraction counter 45 performs a subtraction process until an Ls signal is generated.
  • the subtraction result obtained by the subtraction process is output to the determination means 20.
  • the determination means 20 determines whether the result of the subtraction is within the normal range (step S.109).
  • the judging means 20 judges that the ink is ejected normally (step S110). Conversely, when the subtraction result is not within the normal range, the ink jet head 100 is determined. Is determined to be a discharge abnormality (defective nozzle 110) (step S111). The result of the determination by the determination means 20 is stored (held) in the storage means 62 (step S112), and the connection with the electrostatic actuator 120 is set to the oscillation circuit 1 based on the drive / detection switching signal. Switching from 1 to the drive circuit 18 stops the oscillation of the oscillation circuit 11 (step S113).
  • step S114 it is determined whether or not the ejection drive processing by the ink jet head 100 has been completed. If it is determined that the discharge drive processing has not been completed, the process is continued until the next drive signal is input. Waiting in step S114. If it is determined that the discharge has been completed, the generated reference pulse is stopped (step S115), and the discharge abnormality detection processing ends.
  • the reference pulse is subtracted from the comparison reference value, and the subtraction result is compared with the predetermined reference value. If there is a discharge abnormality and if there is a discharge abnormality Can be detected with a simple configuration.
  • FIG. 27 is a flowchart showing the residual vibration detection processing of the present invention.
  • the oscillation circuit 111 constitutes a CR oscillation circuit, and the electrostatic actuator 120 Oscillation is performed based on the change in the electrostatic capacity of the capacitor (residual vibration of the diaphragm 122 of the electrostatic actuator 120) (step S201).
  • the FZV conversion circuit 12 Based on the output signal (pulse signal) of the oscillation circuit 11, the FZV conversion circuit 12 generates the charge signal, the hold signal, and the clear signal. Signals are generated, and based on these signals, the FZV conversion circuit 12 performs an F / V conversion process of converting the frequency of the output signal of the oscillation circuit 11 into a voltage (step S202), and the FZV conversion circuit 1 From 2, residual vibration waveform data of the diaphragm 121 is output. From the residual vibration waveform data output from the FZV conversion circuit 12, the DC component (DC component) is removed by the capacitor C 3 of the waveform shaping circuit 15 (step S 203), and the DC voltage is output by the operational amplifier 15 1. The residual vibration waveform (AC component) from which the component has been removed is amplified (step S204).
  • the residual vibration waveform data after the amplification is shaped into a pulse by a predetermined process and turned into a pulse (step S205). That is, in the present embodiment, the voltage value (predetermined voltage value) set by the DC voltage source Vref2 is compared with the output voltage of the operational amplifier 151 in the comparator 152. The comparator 152 outputs a binarized waveform (rectangular wave) based on the comparison result. The output signal of the comparator 152 is an output signal of the residual vibration detecting means 16 and is output to the measuring means 17 for performing predetermined discharge abnormality determination processing, and the residual vibration detecting processing ends. .
  • FIG. 29 is a block diagram showing another example of the measuring means 17. Note that only the configuration different from that in FIG. Components having the same functions as those in the lock diagram are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the measuring means 17 includes an AND circuit AND, a subtraction counter 45, and a normal count value memory 46 having a plurality of normal count value memories 46a to 46n.
  • a first selector 48a for switching the normal count value memory
  • a first comparison reference value memory 47a for switching the normal count value memory
  • a first determination means 20a for determining whether the storage means 62 is a first or not.
  • a storage means 62 having ⁇ 6 2 n
  • a second selector 48b for switching the storage means 62
  • a second comparison reference value memory 47b for switching the storage means 62
  • a second determination means 20b includes a second determination means 20b.
  • the first selector 48a switches the normal count value input to the subtraction counter 45 based on a predetermined timing of the residual vibration during normal ejection.
  • the first determination means 20a (having the same configuration as the determination means 20 in the above example) corresponding to the normal count value memories 46a to 46n selected by the first selector 48a. This is to switch the storage means 62 for storing the judgment result of the above.
  • the second determination means 20 b is based on the determination results stored (saved) in the plurality of storage means 62 a to 62 n as shown in Table 2 of FIG. This is to finally determine the presence or absence of a discharge abnormality of 0 and the cause of the discharge abnormality. Note that a sequence as shown in Table 2 of FIG. 33 is stored in the second comparison reference value memory 47b, and these are output to the second determination means 20b at a predetermined timing.
  • FIG. 30 is a diagram showing residual vibration waveforms in a case where an ejection abnormality has occurred in the ink jet head 100 and a case where normal ejection is performed.
  • the period Ts until the occurrence of residual vibration in each state is shorter than that during normal ejection. Can be identified. Similar results are obtained when the first half cycle of the residual vibration is compared.
  • the determination result in the cycle of the residual vibration may be prioritized over the determination result in the time T s until the occurrence of the residual vibration. .
  • the operation of the ejection failure detection means 10 of the present embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. FIG.
  • FIG. 31 is a timing chart (every half cycle) of the subtraction processing of the subtraction counter 45 shown in FIG.
  • the count period instruction signal is 0, the first Load signal is input immediately before the drive signal, and the normal count value 1 is input to the subtraction count 45.
  • the subtraction counter 45 opens the gate in synchronization with the falling edge of the drive signal and starts the subtraction process.
  • 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 second determination means 2 Ob receives the comparison reference value (see the table in FIG. 33) from the second comparison reference value 47 b and, based on the comparison reference value, determines the corresponding ink jet head 1. The presence / absence of a discharge abnormality of 00 and the cause of the discharge abnormality are finally determined.
  • FIG. 32 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process of a droplet discharge head according to another embodiment of the present invention. As in the flowchart of FIG. 26, the ejection failure detection process is executed at a predetermined timing such as when print data is input to the inkjet printer 1.
  • the load signal is input to the load-counting arithmetic counter 45, and the normal count value is input (preset) from the normal count value memory 46 (step). S301).
  • a drive signal corresponding to the print data is input from the drive circuit 18 of the head driver 33, and 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 electrostatic actuator 120 (step S302).
  • the control unit 6 inputs the drive signal (voltage signal) to the electrostatic actuator 120 It is determined whether or not the driving is completed (step S303).
  • the driving / 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 driven by the driving circuit 18. It is disconnected and connected to the discharge abnormality detection means 10 (detection circuit) side, that is, the oscillation circuit 11 (step S 304). Based on the capacitance of the electrostatic actuator 120, the oscillation circuit 1 1 and the oscillation pulse is output from the oscillation circuit 11 1. The residual vibration of the diaphragm 12 1 is detected (step S 305), and at the same time, the reference pulse is output (step S 306).
  • the subtraction counter 45 counts down the oscillation pulse from the first normal count value 1 (step S307). In the case of a preset counting period, in this case, the subtraction counting process is performed until the period from when the switching is performed by the switching means 23 to when the damping vibration occurs is completed. When the counting period is completed, the Ls signal is output. Occurs (step S 308), the process proceeds to the determination process.
  • step S309 the first determination means 20a determines whether or not the subtraction result of the subtraction counter 45 is within the range of the normal count number (that is, the reference value N1 to P1). If the count is within the normal count range, the first determination means 20a determines that the ink has been ejected normally (step S310). The head 100 determines that the ejection is abnormal (the defective nozzle is 110) (step S311). Then, the determination result by the first determination means 20a is stored (held) in the first storage means 62a (step S312), and the control unit 6 finishes the subtraction processing for all count periods. It is determined whether or not it is (step S313).
  • step S314 Since the subtraction process for each half cycle of the residual vibration has not been executed yet, the flow shifts to step S314 to increment the count period instruction signal by one (see the evening timing chart in FIG. 31).
  • the second storage means 62 b is selected by the second selector 48 b (step S 3 15), and the next normal count value memory 46 b is selected by the first selector 48 a, and the normal count value 2 is stored.
  • Subtraction Preset to the counter 45 step S 3 16). Then, the processing after step S307 is repeated.
  • step S313 If it is determined in step S313 that the subtraction processing (the first determination processing) has been completed for all the count periods, based on the drive Z detection switching signal, the electrostatic actuator 120 and Is switched from the oscillation circuit 11 to the drive circuit 18 to stop the oscillation of the oscillation circuit 11 (step S 3 17), and the second judgment means 20 b stores the plurality of storage means 6 2 a Based on the first determination result and the second comparison reference value stored in the corresponding .about.62n, a discharge abnormality determination process for the inkjet head 100 is executed (step S318). Then, in step S319, it is determined whether or not the ejection driving process by the inkjet head 100 has been completed.
  • step S320 the discharge abnormality detection processing ends. If it is determined that the processing has not been completed yet, the flow shifts to step S301 to repeat the same processing.
  • the reference pulse is subtracted from the normal count value at a plurality of times, and the subtraction result is compared with the predetermined reference value.
  • the droplet ejection apparatus and the droplet ejection head ejection detection process of the present invention can be performed with a simple configuration by determining whether or not there is an ejection abnormality of the ink jet head 100 and, if there is an ejection abnormality, with a simple configuration. Can be detected more accurately.
  • the droplet discharge device (inkjet printer 1) of the present invention includes a vibration plate 121, an electrostatic actuator 120 for displacing the vibration plate 121, and a liquid (ink) inside. Is filled, and the displacement of the diaphragm 1 2 1 causes the internal pressure to increase / decrease, and communicates with the cavities 1 4 1 and 1 4 1, and the liquid flows by increasing / decreasing the pressure inside the cavities 1 4 1
  • a discharge abnormality detecting means 10 for detecting a droplet discharge abnormality.
  • the droplet discharge head and the droplet discharge device provided with the conventional dot missing detection method (for example, the optical detection method, etc.) by the droplet discharge device and the droplet discharge head discharge abnormality detection method of the present invention.
  • no other components such as an optical dot missing detection device
  • the manufacturing cost of a droplet discharge device capable of detecting discharge abnormalities (missing dots) can be reduced.
  • 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 method for detecting a discharge abnormality of the droplet discharge head (discharge abnormality detection processing) of the present invention is performed during the printing operation, the throughput of the droplet discharge device does not decrease or deteriorate.
  • 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 capable of detecting missing dots, such as an optical detection device. Then, if necessary, an appropriate recovery process for the cause can be selected and executed.
  • the cause of the discharge abnormality is detected and specified based on the time until the occurrence of the residual vibration of the diaphragm and the cycle of the residual vibration.
  • the cause can be identified with higher accuracy.
  • FIGS. 34 to 37 are cross-sectional views each schematically showing another example of the configuration of the inkjet head 100.
  • the description will be made based on these drawings, but the description will be focused on the points different from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
  • the inkjet head 100A shown in FIG. 34 is used to drive the piezoelectric element 200.
  • the vibrating plate 212 vibrates further, and the ink (liquid) in the cavity 208 is ejected from the nozzle 203.
  • a stainless steel nozzle plate h202 formed with a nozzle (hole) 203 is connected to a stainless steel metal plate 204 via an adhesive film 205.
  • a metal plate 204 made of the same stainless steel is joined via an adhesive film 205 on the upper side.
  • the communication port forming plate 206 and the cavity plate 207 are sequentially bonded thereon.
  • the nozzle plate 200, the metal plate 204, the adhesive film 205, the communication port forming plate 206 and the cavity plate 207 each have a predetermined shape (shape such that a recess is formed). By molding and overlapping 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.
  • the reservoir 209 communicates with the ink intake port 211.
  • a diaphragm 2 12 is installed in the upper opening of the cavity plate 2 07, and a piezoelectric element 200 is joined to the diaphragm 2 12 via a lower electrode 2 13. Have been.
  • 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 that generates a drive voltage waveform, and applies (supplies) a 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 joined thereto vibrates.
  • the volume of the cavity 208 (pressure in the cavity) changes due to the vibration of the diaphragm 210, and the ink (liquid) filled in the cavity 208 is ejected as droplets from the nozzle 203. .
  • the amount of liquid reduced in the cavity 208 due to the ejection of the liquid droplets is supplied and supplied from the reservoir 209.
  • ink is supplied to the reservoir 209 from the ink intake port 211.
  • the ink jet 1 and the head 100B shown in FIG. 35 discharge ink (liquid) in the cavity 22 from the nozzles by driving the piezoelectric element 200.
  • This ink jet head 100 has a pair of opposing substrates 220, and a plurality of piezoelectric elements 200 are arranged at a predetermined interval between the substrates 220. It is installed intermittently.
  • a cavity 2 21 is formed between adjacent piezoelectric elements 200.
  • a plate (not shown) is installed at the front in FIG. 3 5 of the cavity 2 2 1, and a nozzle plate 2 2 2 is installed at the back, and a nozzle is installed at the position corresponding to each cavity 2 2 1 of the nozzle plate 2 2.
  • (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 joined to one piezoelectric element 200.
  • the piezoelectric element 200 undergoes shear mode deformation and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 35).
  • the volume of the cavity 222 pressure in the cavity
  • the ink (liquid) filled in the cavity 222 is ejected from the nozzle 222 as droplets. That is, in the inkjet head 100B, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
  • the ink jet head 100C shown in FIG. 36 discharges ink (liquid) in the cavity 2 33 from the nozzle 2 31 by driving the piezoelectric element 200.
  • the inkjet head 100C includes a nozzle plate 230 on which the nozzles 23 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 via a spacer 230, and the nozzle plate 230, the piezoelectric element 200, and the spacer 210 are arranged.
  • Cavity 2 3 3 is formed in the space surrounded by 3 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 second electrodes 235 are joined to both sides thereof.
  • the piezoelectric element 200 deforms in the shear mode and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 36). Due to this vibration, the volume of the cavity 23 3 (pressure in the cavity) changes, and the ink (liquid) filled in the cavity 2 33 becomes droplets from the nozzle 2 31. And discharge. That is, in the inkjet head 100 C, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
  • the ink (liquid) in the cavity 240 is ejected from the nozzle 241 by driving the piezoelectric element 200 in the same manner as described above.
  • This inkjet head 100D is formed by laminating a nozzle plate 240 on which a nozzle 24 is formed, a cavity plate 24, a vibration plate 24, and a plurality of piezoelectric elements 200. And a multi-layer piezoelectric element 201.
  • the captive plate 2442 is formed into a predetermined shape (shape such that a concave portion is formed), thereby forming the capitol 245 and the reservoir 246.
  • 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. 37 are joined 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 joined to the outer surface of the multilayer piezoelectric element 201, and between the piezoelectric elements 200 constituting the multilayer piezoelectric element 201 (or inside each piezoelectric element). Has an internal electrode 2 49. 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. Then, it vibrates (expanding and contracting in the vertical direction in Fig. 37), and the vibration vibrates the diaphragm 243. Due to the vibration of the diaphragm 243, the volume of the cavity 245 (pressure in the cavity) changes, and the ink (liquid) charged in the cavity 245 is discharged as droplets from the nozzle 241. I do.
  • the liquid amount reduced in the cavity 245 due to the ejection of the liquid droplets is supplied and supplied from the lizano 246.
  • Ink is supplied to the reservoir 2 46 from the ink cartridge 3 1 via the ink supply tube 3 1 1.
  • the ink jet heads 100 A to 100 D having the above-described piezoelectric elements as in the case of the above-described capacitive ink jet head 100, as a diaphragm or a diaphragm, Based on the residual vibration of the functioning piezoelectric element, it is possible to detect an abnormality in droplet ejection or to specify the cause of the abnormality.
  • a diaphragm (a diaphragm for detecting residual vibration) is provided as a sensor at a position facing the capty, and the residual vibration of the diaphragm is detected.
  • a diaphragm a diaphragm for detecting residual vibration
  • FIG. 38 is a block diagram schematically showing a switching means 23 for switching between a driving circuit 18 and a detection circuit 16 (here, a residual vibration detecting means) when a piezoelectric actuator (piezoelectric element 200) is used.
  • a piezoelectric actuator piezoelectric element 200
  • FIG. With such a configuration, the electromotive voltage after the ejection driving operation of the piezoelectric element 200 of the piezoelectric actuator is input to the waveform shaping circuit 15 via the buffer 54, and the waveform shaping circuit 1 The square wave can be shaped by 5. Therefore, by using the electromotive voltage of the piezoelectric element 200, it is possible to execute the same detection processing as in the first embodiment.
  • the droplet discharge device and the method for detecting a discharge abnormality of the droplet discharge head include the steps of: driving the electrostatic actuator or the piezoelectric actuator to discharge the liquid from the droplet discharge head; When performing the operation of discharging as droplets, the residual vibration of the diaphragm or the electromotive voltage of the piezoelectric element displaced by the actuator is detected, and based on the residual vibration of the diaphragm or the electromotive voltage of the piezoelectric element. Thus, it was determined whether the droplet was ejected normally or not (abnormal ejection).
  • the present invention provides a method for detecting abnormal discharge of droplets obtained in this manner based on a vibration pattern (for example, a period of a residual vibration waveform) of the residual vibration (including a voltage pattern of an electromotive voltage) of the diaphragm. The cause was determined.
  • a vibration pattern for example, a period of a residual vibration waveform
  • the residual vibration including a voltage pattern of an electromotive voltage
  • the present invention other components (for example, an optical dot missing detection device, etc.) are not required as compared with a droplet ejecting device provided with a conventional dot missing detecting method.
  • Abnormal droplet ejection can be detected without increasing the size of the droplet, and manufacturing costs can be kept low. You.
  • the abnormal discharge of the droplet is detected using the residual vibration of the diaphragm after the droplet discharge operation, so that the abnormal discharge of the droplet is detected even during the printing operation. can do.
  • 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. However, it is possible to select and execute an appropriate recovery process for the cause.
  • the droplet discharge device and the droplet discharge head discharge abnormality detection method of the present invention have been described based on the illustrated embodiments.
  • the present invention is not limited to this.
  • Each component constituting the droplet discharge 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.
  • the liquid to be discharged (droplets) discharged from the droplet discharge head (the ink jet head 100 in the above-described embodiment) of the droplet discharge device of the present invention is not particularly limited. (Including suspensions, dispersions of emulsions and the like). That is, an ink containing a color filter material, a light emitting material for forming an EL light emitting layer in an organic EL (Electro Luminescence) device, and a phosphor for forming a phosphor on an electrode in an electron emitting device.
  • the droplet receiver 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, or glass substrates. It may be a work such as a plate or various substrates such as a silicon substrate.

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Abstract

A liquid drop ejector in which abnormal ejection of a liquid drop ejection head can be detected by counting the number of reference pulses generated during a specified interval after liquid drop ejecting operation, and a method for detecting abnormal ejection of the liquid drop ejection head. The liquid drop ejector comprises a plurality of liquid drop ejection heads each consisting of a diaphragm and an actuator for displacing the diaphragm, a circuit for driving the actuator, a means for generating a reference pulse, a subtraction counter (45) for counting the reference pulses being generated during a specified interval, and a means for detecting abnormal ejection of liquid drop based on the count of the counter during the specified interval.

Description

明 細 書 液滴吐出装置及び液滴吐出へッドの吐出異常検出方法 技術分野  Description Droplet discharge device and method of detecting abnormal discharge of 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検出方法に関する  The present invention relates to a droplet discharge device and a method for detecting a discharge abnormality of a droplet discharge head.
背景技術 Background art
液滴吐出装置の一つであるインクジェットプリンタは、 複数のノズルから インク滴 (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 ジエツトプリン夕の印刷へッド (インクジェットヘッド) 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インク滴を吐出でき 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っている。  An ink jet printer, which is one of the droplet discharge devices, forms an image on a predetermined sheet by discharging ink droplets (droplets) from a plurality of nozzles. Ink jet printing The printing head (inkjet head) has a large number of nozzles. However, the number of nozzles depends on factors such as the increase in ink viscosity, the inclusion of air bubbles, and the attachment of dust and paper dust. Some of the nozzles may be clogged and cannot eject ink droplets. If the nozzles are clogged, dots will be missing in the printed image, causing a 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、 インクジェッ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) をインクジェットヘッドのノズル毎 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っている。  Conventionally, as a method of detecting such an ink droplet ejection abnormality (hereinafter also referred to as “dot missing”), a state in which ink droplets are not ejected from the nozzles of an inkjet head (ink droplet ejection abnormal state) is used. A method for optically detecting each nozzle has been devised (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-30963). With this method, it is possible to identify the 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、 インクジエツ 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、 液滴吐出へ ッド (インクジェットヘッド) 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、 インクジエツ卜 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 からのィ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。 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、 ドッ卜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、 ィンクジエツトへッドからィンクを ポンプ吸引などすることにより、 排インク (無駄なィンク) 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 つて、 インクジェットプリン夕 (液滴吐出装置) のスル一プットを低下ある いは悪化させてしまう。 発明の開示 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 droplet discharged from a nozzle of a droplet discharge head (inkjet head) passes between a light source and an optical sensor, and blocks light between the light source and the optical sensor. There is a problem that the light source and the optical sensor must be set (installed) with high precision (high precision). Also, such detectors are usually expensive and require There is also a problem that the manufacturing cost of the printer increases. In addition, the ink mist from the nozzle and paper dust of printing paper may stain the output part of the light source and the detection part of the optical sensor, which may cause a problem in the reliability of the detector. In addition, the above-described optical dot missing detection method can detect missing dots of nozzles, that is, abnormal ejection (non-ejection) of ink droplets.However, dot missing (ejection) is performed based on the detection result. There is also a problem in that the cause of the abnormality cannot be specified (determined), and it is impossible to select and execute an appropriate recovery process corresponding to the cause of the dropout. Therefore, for example, although ink can be recovered by the wiping process, the ink is discharged from the ink jet by pump suction, etc., thereby increasing the amount of waste ink (wasteful ink). By performing a plurality of recovery processes because they are not performed, the throughput of the ink jet printer (droplet discharge 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所定の期間に発生した基準パル スをカウントすることにより、 液滴吐出へッドの吐出異常を検出することが できる液滴吐出装置及び液滴吐出へッドの吐出異常検出方法'を提供すること にある。  SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a droplet discharge device and a droplet discharge device capable of detecting an abnormal discharge of a droplet discharge head by counting reference pulses generated during a predetermined period after a droplet discharge operation. The present invention provides a method for detecting a head discharge abnormality.
上記課題を解決するために、 本発明の一実施形態において、 本発明の液滴 吐出装置は、  In order to solve the above-mentioned problems, in one embodiment of the present invention, the droplet discharge device of the present invention
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、  A diaphragm, an actuator for displacing the diaphragm, a cavity filled with a liquid, and a cavity whose internal pressure is increased or decreased by the displacement of the diaphragm; communicating with the cavity; A plurality of droplet ejection heads having nozzles for ejecting the liquid as droplets by increasing or decreasing pressure;
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;
基準パルスを発生させるパルス生成手段と、  Pulse generation means for generating a reference pulse;
所定の期間内に発生する前記基準パルスをカウントするカウン夕と、 前記所定の期間内のカウン夕のカウント値に基づいて、 液滴の吐出異常を 検出する吐出異常検出手段と、 Based on a count value for counting the reference pulse generated within a predetermined period and a count value of the count value within the predetermined period, a droplet ejection abnormality is determined. Discharge abnormality detecting means for detecting,
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 所定の期間内に発生するパルスをカウ ントし、 そのカウント値に基づいて、 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) を検出している。  According to the droplet discharge device of the present invention, a pulse generated within a predetermined period when an operation of discharging a liquid as a liquid droplet is performed by driving the actuator is counted, and based on the count value. It detects whether the droplet was ejected normally or not (abnormal ejection).
したがって、 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。  Therefore, the droplet discharge device of the present invention does not require other components (for example, an optical detection device, etc.) as compared with the droplet discharge device provided with the conventional dot omission detection method. Abnormal droplet ejection can be detected without increasing the size of the droplet, and the manufacturing cost can be kept low. Further, in the droplet discharge head of the present invention, the abnormal discharge of the droplet is detected by using the residual vibration of the diaphragm after the droplet discharge operation, so that the abnormal discharge of the droplet is detected even during the printing operation. be able to.
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 the actuator performs a droplet discharge operation by a drive signal (voltage signal) of the drive circuit, and then receives a next drive signal and discharges the droplet again. A state in which the diaphragm continues to vibrate while being attenuated by the droplet discharging operation before the operation is performed.
また、 好ましくは、 前記所定の期間は、 液滴を正常に吐出した際に前記ァ クチユエ一夕により変位された前記振動板が残留振動を発生させるまでの期 間でもよく、 前記残留振動の最初の半周期の期間でもよく、 あるいは、 前記 残留振動の最初の 1周期の期間でもよい。 そして、 好ましくは、 前記吐出異 常検出手段は、 前記ァクチユエ一夕の駆動により液滴が正常に吐出されたと きの基準パルスの正常カウント範囲と、 前記所定の期間内における前記カウ ン夕のカウント値と比較することにより、 前記吐出異常を検出する。  Further, preferably, the predetermined period may be a period until the diaphragm displaced by the actuation unit when a droplet is normally ejected generates residual vibration, and Or a period of the first cycle of the residual vibration. Preferably, the ejection abnormality detection means includes: a normal counting range of a reference pulse when a droplet is normally ejected by driving the actuator; and a counting time of the counting pulse within the predetermined period. The discharge abnormality is detected by comparing with the value.
ここで、 好ましくは、 前記吐出異常検出手段は、 前記カウント値が前記正 常カウント範囲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 ものと検出し、 前記カウント値が前記正常カウント範囲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か、 あるいは、 前記ノズル 出口付近に紙粉が付着したものと検出する。 好ましくは、 前記カウン夕は、 所定の基準値から前記所定の期間において カウントされた基準パルスの数を減算力ゥントし、 前記吐出異常検出手段は 、 この減算結果に基づいて、 前記吐出異常を検出する。 この場合、 好ましく は、 前記吐出異常検出手段は、 前記減算結果が第 1の閾値よりも小さいとき には、 吐出異常の原因として前記キヤビティ内に気泡力 ^混入したものと検出 し、 前記減算結果が第 2の閾値よりも大きいときには、 吐出異常の原因とし て前記ノズル付近の液体が乾燥により増粘したものと検出し、 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、 吐出異常の 原因として前記ノズルの出口付近に紙粉が付着したものと検出する。 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 ベてのものをいう。 Here, preferably, when the count value is smaller than the normal count range, the discharge abnormality detection means detects that air bubbles have entered the cavity, and the count value is smaller than the normal count range. If it is larger, it is detected that the liquid near the nozzle has thickened due to drying or that paper dust has adhered near the nozzle outlet. Preferably, the counter subtracts the number of reference pulses counted in the predetermined period from a predetermined reference value, and the discharge abnormality detection means detects the discharge abnormality based on the result of the subtraction. I do. In this case, preferably, when the subtraction result is smaller than a first threshold value, the discharge abnormality detecting means detects that the bubble force is mixed in the cavity as a cause of the discharge abnormality, and the subtraction result Is larger than the second threshold, it is detected that the liquid in the vicinity of the nozzle is thickened by drying as a cause of the discharge abnormality, and the subtraction result is smaller than the second threshold and smaller than the third threshold. If it is larger, it is detected that paper dust has adhered to the vicinity of the nozzle outlet as the cause of the discharge abnormality. In the present invention, the term “paper dust” is not limited to paper dust generated 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 dust floating in air. Anything that adheres to the vicinity of the nozzle and hinders droplet ejection.
さらに、 好ましくは、 本発明の液滴吐出装置は、 前記吐出異常検出手段に よって検出された検出結果を記憶する記憶手段を更に備えてもよい。 また、 本発明の液滴吐出装置は、 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る切替手段を更に備える。  More preferably, the droplet discharge device of the present invention may further include a storage unit that stores a detection result detected by the discharge abnormality detection unit. In addition, the droplet discharge device of the present invention preferably further includes a switching unit that switches the actuator from the drive circuit to the discharge abnormality detection unit after the droplet discharge operation by the drive of the actuator. Prepare.
ここで、 好ましくは、 前記吐出異常検出手段は、 発振回路を備え、 前記振 動板の残留振動によって変化する前記ァクチユエ一夕の静電容量成分に基づ いて、 該発振回路が発振するように構成されてもよい。 ここで、 好ましくは 、 前記発振回路は、 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。 ま た、 前記吐出異常検出手段は、 前記発振回路の出力信号における発振周波数 の変化に基づいて生成される所定の信号群により、 前記振動板の残留振動の 電圧波形を生成する F / V変換回路を含んでもよい。 さらに、 好ましくは、 前記吐出異常検出手段は、 前記 F / V変換回路によって生成された前記振動 板の残留振動の電圧波形を所定の波形に整形する波形整形回路を含む。 この 場合、 好ましくは、 前記波形整形回路は、 前記 F Z V変換回路によって生成 された前記振動板の残留振動の電圧波形から直流成分を除去する D C成分除 去手段と、 この D C成分除去手段によって直流成分を除去された電圧波形と 所定の電圧値とを比較する比較器とを含み、 該比較器は、 該電圧比較に基づ いて、 矩形波を生成して出力する。 Here, preferably, the discharge abnormality detecting means includes an oscillating circuit, and the oscillating circuit oscillates based on a capacitance component of the actuator that changes due to residual vibration of the vibrating plate. It may be configured. Here, preferably, the oscillation circuit constitutes a CR oscillation circuit including a capacitance component of the actuator and a resistance component of a resistance element connected to the actuator. Further, the discharge abnormality detection means includes an F / V conversion circuit that generates a voltage waveform of residual vibration of the diaphragm by a predetermined signal group generated based on a change in oscillation frequency in an output signal of the oscillation circuit. May be included. More preferably, the discharge abnormality detecting means includes a waveform shaping circuit for shaping a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm generated by the F / V conversion circuit into a predetermined waveform. In this case, preferably, the waveform shaping circuit is generated by the FZV conversion circuit. DC component removing means for removing a DC component from the voltage waveform of the residual vibration of the vibration plate, and a comparator for comparing the voltage waveform from which the DC component has been removed by the DC component removing means with a predetermined voltage value. The comparator generates and outputs a rectangular wave based on the voltage comparison.
なお、 前記ァクチユエ一夕は、 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。 本発明 の液滴吐出装置は、 上記のようなコンデンサからなる静電ァクチユエ一夕の みならず、 圧電ァクチユエ一夕も用いることができるので、 既存のほとんど の液滴吐出装置に本発明を適用することができる。 また、 好ましくは、 本発 明の液滴吐出装置は、 ィンクジエツトプリンタを含む。  Incidentally, the actuation may be an electrostatic actuation or a piezoelectric actuation utilizing a piezoelectric effect of a piezoelectric element. Since the droplet discharge device of the present invention can use not only the electrostatic actuating device including the above-described capacitors but also the piezoelectric actuating device, the present invention is applied to most existing droplet discharging devices. can do. Further, preferably, the droplet discharge device of the present invention includes an ink jet printer.
また、 本発明の別の実施形態では、 本発明の液滴吐出装置は、  In another embodiment of the present invention, a droplet discharge device of the present invention
液体が充填されるキヤビティと、 前記キヤビティに連通するノズルと、 前 記キヤビティ内に充填された液体の圧力を変動し、 この圧力変動により液体 を液滴として前記ノズルから吐出させる圧電ァクチユエ一夕とを有する複数 の液滴吐出へッドと、  A cavity filled with a liquid, a nozzle communicating with the cavity, and a piezoelectric actuator for changing a pressure of the liquid filled in the cavity, and discharging the liquid as droplets from the nozzle by the pressure fluctuation. A plurality of droplet ejection heads having
前記圧電ァクチユエ一夕を駆動する駆動回路と、  A drive circuit for driving the piezoelectric actuator,
基準パルスを発生させるパルス生成手段と、  Pulse generation means for generating a reference pulse;
所定の期間内に発生する前記基準パルスをカウントするカウンタと、 前記所定の期間内のカウンタのカウント値に基づいて、 液滴の吐出異常を 検出する吐出異常検出手段と、  A counter that counts the reference pulse generated within a predetermined period; a discharge abnormality detection unit that detects a droplet discharge abnormality based on a count value of the counter within the predetermined period;
を備えることを特徴とする。  It is characterized by having.
このように、 本発明の液滴吐出装置は、 圧電ァクチユエ一夕を利用して、 その起電圧により、 上述と同様の構成を採用することができる。 なお、 好ま しくは、 前記所定の期間は、 液滴を正常に吐出した後の前記圧電ァクチユエ 一夕の起電圧による電圧の残留振動を発生させるまでの期間である。 なお、 好ましくは、 本発明の液滴吐出装置は、 インクジエツトプリンタを含む。 また、 本発明の別の態様において、 本発明の液滴吐出ヘッドの吐出異常検 出方法は ·, ァクチユエ一夕を駆動して振動板を振動することにより、 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、 基準パルス を発生させるとともに、 所定の期間を計測し、 その計測された所定の期間内 に発生した基準パルスをカウントし、 このカウント値に基づいて、 液滴の吐 出異常を検出することを特徴とする。 As described above, the droplet discharge device of the present invention can employ the same configuration as described above by utilizing the piezoelectric actuator and the electromotive voltage. Preferably, the predetermined period is a period until a residual vibration of a voltage due to an electromotive voltage of the piezoelectric actuator after the droplet is normally discharged is generated. Preferably, the droplet discharge device of the present invention includes an ink jet printer. In another aspect of the present invention, a method for detecting a discharge abnormality of a droplet discharge head according to the present invention comprises the steps of: driving an actuator and vibrating a diaphragm to convert liquid in a cavity into droplets; After performing the operation of discharging from the nozzle, the reference pulse , A predetermined period is measured, a reference pulse generated within the measured predetermined period is counted, and a drop ejection abnormality is detected based on the count value. .
ここで、 好ましくは、 所定の基準値から前記所定の期間においてカウント された基準パルスの数を減算し、 この減算結果に基づいて、 前記吐出異常を 検出する。  Here, preferably, the number of reference pulses counted in the predetermined period is subtracted from a predetermined reference value, and the discharge abnormality is detected based on a result of the subtraction.
また、 本発明の別の実施形態では、 液滴吐出へッドの吐出異常検出方法は 、 圧電ァクチユエ一夕を駆動して液滴を吐出する動作を行った後、 基準パル スを発生させるとともに、 所定の期間を計測し、 その計測された所定の期間 内に発生した基準パルスをカウントし、 このカウント値に基づいて、 液滴の 吐出異常を検出することを特徴とする。 これにより、 圧電ァクチユエ一夕の 起電圧に基づく残留振動においても同様に吐出異常を検出することができる  In another embodiment of the present invention, a method for detecting an abnormal discharge of a droplet discharge head includes the steps of: generating a reference pulse after driving a piezoelectric actuator to perform a droplet discharge operation; The present invention is characterized in that a predetermined period is measured, a reference pulse generated within the measured predetermined period is counted, and a discharge abnormality of the droplet is detected based on the count value. As a result, it is possible to detect a discharge abnormality similarly in the residual vibration based on the electromotive voltage of the piezoelectric actuator.
図面の簡単な説明 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。  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.
図 1は、 本発明の液滴吐出装置の一種であるィンクジエツトプリンタの構 成を示す概略図である。  FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ink jet printer 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に示すィンクジエツトへッドの概略的な断面図である。 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卜の構成を示す 分解斜視図である。  FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the ink jet head shown in FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view showing the configuration of the head unit corresponding to the one-color ink shown in FIG.
図 5は、 4色ィンクを用いるへッドュニッ 1、のノズルプレートのノズル配 置パターンの一例である。  FIG. 5 is an example of a nozzle arrangement pattern of the nozzle plate of the head unit 1 using a four-color ink.
図 6は、 図 3の I I I一 I I I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 input of a drive signal on the III-III section in FIG. FIG. 7 is a circuit diagram showing a simple vibration calculation model assuming residual vibration of the diaphragm of 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。  FIG. 8 is a graph showing the relationship between the experimental value and the calculated value of the residual vibration of the diaphragm shown in FIG.
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。  FIG. 9 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when bubbles are mixed in the cavity of FIG.
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. 10 is a graph showing calculated values and experimental values 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、 ノズル付近のイ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 a calculated value and an experimental value of the 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 to the vicinity of 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 the 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 3に示す吐出異常検出手段の概略的なブロック図である。 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. 16 is a schematic block diagram of the discharge abnormality detecting means shown in FIG. 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 oscillation circuit including a capacitor composed of the electrostatic actuator shown in FIG.
図 1 9は、 図 1 6に示す吐出異常検出手段の F ZV変換回路の回路図であ る。  FIG. 19 is a circuit diagram of the FZV conversion circuit of the ejection abnormality detecting means shown in FIG.
図 2 0は、 本発明の発振回路から出力する発振周波数に基づく各部の出力 信号などの夕イミングを示すタイミングチヤ一トである。  FIG. 20 is a timing chart showing the timing of the output signal of each unit based on the oscillation frequency output from the oscillation circuit of the present invention.
図 2 1は、 固定時間 t r及び t 1の設定方法を説明するための図である。 図 2 2は、 図 1 6の波形整形回路の回路構成を示す回路図である。 図 2 3は、 駆動回路と検出回路との切替手段の概略を示すブロック図であ る。 FIG. 21 is a diagram for explaining a method of setting the fixed times tr and t1. FIG. 22 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the waveform shaping circuit of FIG. FIG. 23 is a block diagram schematically showing switching means for switching between the drive circuit and the detection circuit.
図 2 4は、 本発明の計測手段の一例を示すブロック図である。  FIG. 24 is a block diagram showing an example of the measuring means of the present invention.
図 2 5は、 図 2 4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 める。  FIG. 25 is a timing chart of the subtraction processing of the subtraction count shown in FIG.
図 2 6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 ヤー卜である。  FIG. 26 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process according to an embodiment of the present invention.
図 2 7は、 本発明の残留振動検出処理を示すフローチャートである。  FIG. 27 is a flowchart showing the residual vibration detection processing of the present invention.
図 2 8は、 本発明の吐出異常検出処理における吐出異常の原因の判定結果 の一例である。  FIG. 28 shows an example of the result of determining the cause of the discharge abnormality in the discharge abnormality detection process of the present invention.
図 2 9は、 本発明の計測手段の他の例を示すブロック図である。  FIG. 29 is a block diagram showing another example of the measuring means of the present invention.
図 3 0は、 インクジエツトへッドに吐出異常が発生している場合と正常吐 出の場合における残留振動波形を示す図である。  FIG. 30 is a diagram showing residual vibration waveforms in a case where an ejection failure has occurred in the ink jet head and a case where normal ejection has occurred.
図 3 1は、 図 2 9に示す減算カウン夕の減算処理のタイミングチャート ( 半周期毎) である。  FIG. 31 is a timing chart (every half cycle) of the subtraction processing of the subtraction count shown in FIG. 29.
図 3 2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 1、である。  FIG. 32 is a flowchart 11 showing a discharge abnormality detection process according to another embodiment of the present invention.
図 3 3は、 残留振動発生までの時間及び残留振動の半周期と、 吐出異常の 原因との関係を示す表である。  Fig. 33 is a table showing the relationship between the time until the occurrence of residual vibration, the half cycle of residual vibration, and the cause of discharge abnormality.
図 3 4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. 34 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the inkjet head according to the present invention.
図 3 5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. 35 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head according to the present invention.
図 3 6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. 36 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head according to the present invention.
111 3 7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。  111 37 is a sectional view schematically showing another configuration example of the ink jet head in the present invention.
図 3 8は、 圧電ァクチユエ一タを用いる場合の駆動回路と検出回路との切 替手段の概略を示すブロック図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 38 is a block diagram showing an outline of a means for switching between a drive circuit and a detection circuit when a piezoelectric actuator is used. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 図 1〜図 3 8を参照して本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出へッド の吐出異常検出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解釈 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ィ ンクジエツトプリン夕を用いて説明する。 <第 1実施形態 >  Hereinafter, preferred embodiments of the droplet discharge device and the droplet discharge head discharge abnormality detection method of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 38. This embodiment is given as an example, and the content of the present invention should not be interpreted in a limited manner. Hereinafter, in the present embodiment, an ink jet printer that discharges ink (liquid material) and prints an image on recording paper will be described 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インク 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 プリンタ 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 inkjet printer 1 will be described.
図 1に示すインクジェットプリンタ 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 the recording paper P is placed at the upper rear, a paper discharge roller 22 for discharging the recording paper P at the lower front, and an upper surface. An operation panel 7 is provided.
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、 エラ一メッセージ等を表示する表示部 (図示せず ) と、 各種スィッチ等で構成される操作部 (図示せず) とを備えている。 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。  The operation panel 7 includes, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, an LED lamp, and the like. A display unit (not shown) for displaying an error message and the like, and an operation unit (not shown) including various switches and the like. ). In addition, a printing device (printing device) 4 having a reciprocating printing means (moving body) 3 and a recording paper P are supplied to and discharged from the printing device 4 one by one inside the apparatus body 2. It has a paper feeding device (paper feeding means) 5 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。 このとさ、 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、 インクジェット方 式の印刷が行なわれる。 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 feeding 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 main scanning and sub-scanning in printing, and the ink jet method is used. The printing of the formula is performed.
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 源となるキヤリッジモータ 4 1と、 キヤリッジモー夕 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。  The printing device 4 includes a printing unit 3, a carriage motor 41 serving as a drive source for moving the printing unit 3 in the main scanning direction, and a reciprocating movement that reciprocates the printing unit 3 in response to rotation of the carriage motor 41. 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カートリッジ ( I / C ) 3 1と、 各ヘッドユニット 3 5 及びインク力一トリッジ 3 1を搭載したキヤリッジ 3 2とを有している。 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、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0と、 キ ャビティ 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式記 録ヘッド (インクジェットヘ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、 ヘッドユニット 3 5は、 図 1ではインクカートリッジ 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、 ィ ンクカートリッジ 3 1を別に固定し、 チューブなどによってヘッドユニット 3 5に供給されるようなものでもよい。 したがって、 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 クチユエ一夕 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。  The printing means 3 has 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 / C) for supplying ink to each head unit 35 at its lower part. ) 31 and a carriage 32 equipped with each head unit 35 and an ink cartridge 31. As will be described later with reference to FIG. 3, each of the head units 35 includes one nozzle 110, a diaphragm 121, an electrostatic actuator 120, and a cavity 141, respectively. A large number of ink jet recording heads (ink-jet heads or droplet discharge heads) 100 each including an ink supply port 144 are provided. Although the head unit 35 includes 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. Accordingly, in the following, apart from the printing means 3, one nozzle 110, a diaphragm 121, an electrostatic actuator 120, a cavity 144, and an ink supply port are respectively provided. A unit provided with a plurality of ink jet heads 100 constituted by 14 2 and the like is referred to as a head unit 35.
なお、 インク力一トリッジ 3 1として、 イエロ一、 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色のィ ンクに対応した 4つのインク力一トリッジ 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、 ダークイェロー 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。 往復動機構 4 2は、 その両端をフレーム (図示せず) に支持されたキヤリ ッジガイド軸 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。 In addition, full color printing can be performed by using an ink cartridge 31 filled with ink of four colors, yellow, cyan, magenta, and black (black). In this case, the printing means 3 is provided with a head unit 35 corresponding to each color. Here, FIG. 1 shows four ink force cartridges 31 corresponding to four color inks, but the printing means 3 uses other colors, such as light cyan, light magenta, and dark yellow ink. It may be configured to further include the cartridge 31. The reciprocating mechanism 42 includes a carriage guide shaft 42 supported at both ends by a frame (not shown), and a timer extending in parallel with the carriage guide shaft 42. Belt 4 4 1.
キヤリッジ 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 is reciprocally supported by a carriage guide shaft 42 of the reciprocating mechanism 42 and is fixed to a part of the timing belt 42.
キャリッジモー夕 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、 へッドュニッ 1、 3 5内の複数のィンクジェット へッド 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 4 21 is caused to travel forward and reverse via the pulley by the operation of the carriage motor 41, the printing means 3 is reciprocated by being guided by the carriage guide shaft 4 22. During this reciprocation, a plurality of ink jets in the head units 1 and 35 eject ink from the nozzles 110 of the heads 100 in accordance with the image data (print data) to be printed. Then, printing on recording 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、 給紙モータ 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 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は給紙モータ 5 1に連結されている。 これにより、 給紙口一ラ 5 2は、 トレィ 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つている。 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。 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ータに基づいて 、 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 一ジ等を表示させ、 あるいは L E Dランプ等を点灯 Z点滅させるとともに、 操作部から入力された各種スィツ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 paper feed roller 52 is composed of a driven roller 52a and a drive roller 52b, which are vertically opposed to each other across the feed path (recording paper P) of the recording paper P, and the drive roller 52b is a paper feed motor. 5 Connected to 1. Thus, the paper feeder 52 can feed a large number of recording papers P set in the tray 21 one by one toward the printing device 4. Note that, instead of the tray 21, a configuration may be adopted in which a paper cassette that stores the recording paper P can be detachably mounted. The control unit 6 controls the printing device 4 and the paper feeding device 5 on the basis of print data input from a host computer 8 such as a personal computer (PC) or a digital camera (DC). Print processing is performed on P. In addition, the control unit 6 displays an error message or the like on the display unit of the operation panel 7 or turns on or blinks an LED lamp or the like, and responds based on push signals of various switches input from the operation unit. Is performed by each unit.
' 図 2は、 本発明のインクジェットプリン夕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 ストコンピュータ 8から入力された印刷データなどを受け取るイン夕一フエ —ス部 ( I F : In t er f ace) 9と、 制御部 6と、 キヤリッジモータ 4 1と、 キヤリッジモータ 41を駆動制御するキヤリッジモータドライバ 43と、 給 紙モ一夕 5 1と、 給紙モータ 5 1を駆動制御する給紙モ一夕ドライバ 53と 、 へッドュニット 3 5と、 へッドュニット 35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 及びへッドドライバ 33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) 9 for receiving print data and the like input from a host computer 8, a control unit 6, Carriage motor 41 and A carriage motor driver 43 for driving and controlling the carriage motor 41, a paper supply motor 51, a paper supply driver 53 for driving and controlling the paper supply motor 51, a head unit 35, and a head unit. A head driver 33 for controlling the drive of the motor 35 and a discharge abnormality detecting means 10 are provided. The details of the ejection abnormality detecting means 10 and the head driver 33 will be described later.
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、 ホストコンビ ユー夕 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 P ROM (Electric ally Erasable Programmable 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ダラムを一時的に展開する R AM (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 includes a CPU (Central Processing Unit) 61 that executes various processes such as a printing process and a discharge abnormality detection process, and print data input from the host computer 8 via the IF 9. (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) (storage means) 62, which is a type of nonvolatile semiconductor memory that stores data in a data storage area (not shown). A type of RAM (Random Access Memory) 63 that temporarily stores various data or temporarily develops application programs such as print processing, and a type of non-volatile semiconductor memory that stores control programs that control each unit. There is a PROM64. The components of the control unit 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ュニ ット 35から構成され、 この各ヘッドユニット 35は、 複数のノズル 1 1 0 と、 これらの各ノズル 1 10に対応する静電ァクチユエ一夕 1 20と (複数 のインクジェットヘッド 100) を備える。 すなわち、 ヘッドユニット 35 は、 1組のノズル 1 10及び静電ァクチユエ一夕 120を有してなるインク ジェットヘッド (液滴吐出ヘッド) 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 3 3は、 各インクジェットヘッド 1 00の静電ァ クチユエ一夕 1 20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 1 8と、 切替手段 23とから構成される (図 1 6参照) 。 なお、 インクジ エツトヘッド 1 00及び静電ァクチユエ一夕 1 20の構成については後述す る。  As described above, the printing means 3 is composed of a plurality of head units 35 corresponding to the respective color inks, and each head unit 35 corresponds to the plurality of nozzles 110 and the respective nozzles 110. Equipped with an electrostatic actuator 120 and (a plurality of inkjet heads 100). 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 includes a drive circuit 18 that drives the electrostatic actuator 120 of each inkjet head 100 to control the ink ejection timing, and a switching unit 23 ( See Figure 16). 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 3 1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 can detect, for example, the amount of ink remaining in the ink cartridge 31, the position of the printing unit 3, the printing environment such as the temperature and humidity, and the like. The seed sensors are each electrically connected.
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、 その印刷データを E E P R O M 6 2に格納する。 そして、 C P U 6 1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ータに基づいて、 各ドライバ 3 3、 4 3、 5 3に駆動信 号を出力する。 各ドライバ 3 3、 4 3、 5 3を介してこれらの駆動信号が入 力されると、 へッドュニット 3 5の複数のィンクジエツトヘッド 1 0 0に対 応する静電ァクチユエ一夕 1 2 0、 印刷装置 4のキヤリッジモータ 4 1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 the control unit 6 receives the print data from the host computer 8 via the IF 9, the control unit 6 stores the print data in the EEPROM 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, 53, the electrostatic actuators corresponding to the plurality of inkjet heads 100 of the head unit 35, respectively, 1 2 0, the carriage motor 41 of the printing device 4 and the paper feeding device 5 operate. As a result, the printing process is performed on the recording paper P.
次に、 各へッドュニット 3 5内の各イ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つのインクジエツ トへッド 1 0 0の概略的な断面図 (ィンクカートリッジ 3 1などの共通部分 を含む) であり、 図 4は、 1色のインクに対応するヘッドユニット 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に示すインクジェットへ ッド 1 0 0を複数適用したへッドュニット 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ヘッド 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 inkjet head 100 in each head unit 35 will be described. FIG. 3 is a schematic sectional view of one ink jet head 100 in the head unit 35 shown in FIG. 2 (including common parts such as the ink cartridge 31), and FIG. FIG. 5 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a head unit 35 corresponding to one color ink, and FIG. 5 is a nozzle of a head unit 35 to which a plurality of the inkjet heads 100 shown in FIG. 3 are applied. It is a top view showing an example of a surface. 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. .
図 3に示すように、 へッドュニット 3 5は、 ィンク取り入れ口 1 3 1、 ダ ンパ室 1 3 0及びインク供給チュ一ブ 3 1 1を介して、 インク力一トリッジ 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、 へッドュニット 3 5の各ィンクジエツトへッド 1 0 0に所定量のィンク を安定的に供給することができる。  As shown in FIG. 3, the head unit 35 is connected to the ink cartridge 31 via the ink inlet 131, the damper chamber 130 and the ink supply tube 311. . Here, the damper chamber 130 is provided with a damper 132 made of rubber. This damper chamber 130 absorbs the fluctuation of the ink and the fluctuation of the ink pressure when the carriage 32 reciprocates, whereby the ink jet heads of the head unit 35 can be absorbed. , A predetermined amount of ink can be supplied stably.
また、 へッドュニット 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つのリザ一 バ (共通インク室) 1 4 3と、 このリザーバ 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、 リザーバ 1 4 3、 各インク供給口 1 4 2が区画形成され ている。 The head unit 35 has a silicon nozzle plate 150 on the upper side of the silicon substrate 140 and a borosilicate glass substrate (glass substrate) 1 on the lower side having a thermal expansion coefficient close to that of silicon. 3-layer structure in which 60 and each are stacked Has made. The central silicon substrate 140 has a plurality of independent cavities (pressure chambers) 14 1 (seven cavities are shown in FIG. 4), and one reservoir (common ink chamber) 144 Grooves are formed to function as ink supply ports (orifices) 142 that connect the reservoirs 144 to 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, the silicon substrate 140, and the glass substrate 160 are joined in this order, and each cavity 144, reservoir 144, and each ink supply port 144 are partitioned and formed. ing.
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、 リザーバ 1 4 3が位置 しているガラス基板 1 6 0の部分には、 リザーノ 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、 インクカートリッジ 3 1からィ ンク供給チューブ 3 1 1、 ダンパ室 1 3 0を経てィンク取入れ口 1 3 1を通 り、 リザーバ 1 4 3に供給される。 リザ一バ 1 4 3に供給されたインクは、 各ィンク供給口 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 strip shape (a rectangular parallelepiped shape), and its volume is variable by the vibration (displacement) of a diaphragm 121 described later. It is configured to eject ink (liquid material) from 110. In the nozzle plate 150, nozzles 110 are formed at positions corresponding to the front end portions of the cavities 141, and these are communicated with the cavities 141, respectively. In addition, an ink intake port 131, which communicates with the reservoir 134, is formed in a portion of the glass substrate 160 where the reservoir 144 is located. The ink is supplied from the ink cartridge 31 through the ink supply tube 311 and the damper chamber 130 to the reservoir 144 through the ink intake port 131. The ink supplied to the reservoir 144 is supplied to each of 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. (Elastic displacement) It is configured to function as a vibrating plate (diaphragm). 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 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 silicon substrate 140 side, the silicon substrate 14 A shallow concave portion 16 1 is formed at a position corresponding to each of the cavities 1 4 1 of 0. 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 concave portion 161 can be formed by, for example, etching.
ここで、 各キヤピティ 1 4 1の底壁 (振動板) 1 2 1は、 へッドドライバ 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 0 2 ) 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 (コンデンサの対向 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、 静電ァクチュ エー夕 1 2 0の主要部が構成される。 Here, the bottom wall (diaphragm) 1 2 1 of each of the cavities 1 4 1 is a common electrode 1 2 4 on the side of each of the cavities 1 4 1 for storing electric charges by a drive signal supplied from the head driver 3 3. Constitutes a part of. In other words, each of the diaphragms 121 of each of the cavities 14 1 also serves as one of the opposite electrodes (opposite electrodes of the capacitor) of the corresponding electrostatic actuator 120 described later. Then, on the surface of the concave portion 16 1 of the glass substrate 16 0, the segment electrode is an electrode facing the common electrode 12 4 so as to face the bottom wall 12 1 of each cavity 14 1. 1 2 2 is formed. Further, as shown in FIG. 3, the bottom wall 1 2 1 of the surface of each wire carrier Sensitivity 1 4 1 is covered with oxide film (S i 0 2) Tona Ru insulating layer 1 2 3 silicon. Thus, the bottom wall 1 2 1 of each cavity 1 4 1, that is, the diaphragm 1 2 1 and the corresponding segment electrodes 1 2 2 are represented by the bottom wall 1 2 1 of the cavity 1 4 1 in FIG. A counter electrode (counter electrode of the capacitor) is formed (configured) through the insulating layer 123 formed on the middle and lower surfaces and the gap in the recess 161. 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 ィバ (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。 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 (ィンク室基板) 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. 3, a head driver 33 including a drive circuit 18 for applying a drive voltage between these counter electrodes is provided in accordance with a print signal (print data) input from the control unit 6. The charge and discharge between these opposing 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 connected to the common electrode 124 formed on the silicon substrate 140. Connected to input terminal 1 2 4a. The silicon substrate 1 4 0 Is supplied with a voltage from the input terminal 124 a of the common electrode 124 to the common electrode 124 of the bottom wall 121 because the impurity itself is conductive. be able to. 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 a low electric resistance (efficiently). This thin film may be formed by, for example, vapor deposition or sputtering. Here, in the present embodiment, for example, since the silicon substrate 140 and the glass substrate 160 are bonded (joined) by anodic bonding, a conductive film used as an electrode in the anodic bonding is formed on the silicon substrate 14. 0 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 may be anodic bonding. Not limited. As shown in FIG. 4, the head unit 35 includes a nozzle plate 150 on which a plurality of nozzles 110 corresponding to a plurality of inkjet heads 100 are formed, a plurality of cavities 141, and a plurality of inks. A silicon substrate (ink chamber substrate) 140 on which a supply port 14 2 and one reservoir 14 3 are formed, and an insulating layer 12 3, each of which includes a substrate 1 7 0 including a glass substrate 16 0 It is stored in. The base 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 base 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パ 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 ) に応じて適宜設定さ れ得るものである。 なお、 図 5では、 4色のィンク (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。 図 6は、 図 3の I I I一 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、 キヤビティ 1 4 1の容積が拡大する (図 6 ( b ) ) 。 この状態において、 へッドドライバ 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つ 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、 キヤビティ 1 4 1を満た すインク (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。 The plurality of nozzles 110 formed in the nozzle plate 150 are linearly arranged substantially in parallel with the reservoirs 144 in FIG. 4 for simplicity in FIG. The arrangement pattern of 0 is not limited to this configuration, and is usually arranged in a staggered manner, for example, as 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). 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 input of the drive signal in the section III-III in FIG. When a drive voltage is applied from the head driver 33 to the opposing electrode, the cooling Force is generated, the bottom wall (diaphragm) 1 2 1 deflects toward the segment electrode 1 2 2 side from the initial state (Fig. 6 (a)), and the capacity of the cavity 1 4 1 expands (Fig. 6 (b)). In this state, when the electric charge between the opposing electrodes is suddenly discharged under the control of the head driver 33, the diaphragm 121 recovers upward in the figure by its elastic restoring force, and the vibration in the initial state The plate moves to the top beyond the position of the plate 121, and the volume of the cavity 141 contracts rapidly (Fig. 6 (c)). At this time, due to the compression pressure generated in the cavity 141, a part of the ink (liquid material) that fills the cavity 141 is dropped from the nozzle 110 communicating with the cavity 141. Is discharged.
各キヤビティ 1 4 1の振動板 1 2 1は、 この一連の動作 (ヘッドドラィバ 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タンス と、 振動板 1 2 1のコンプ ライアンス C m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 is driven by this series of operations (ink ejection operation by the drive signal of the head driver 33) until the next drive signal (drive voltage) is input and ink droplets are ejected again. During the period, it is damping. Hereinafter, this damped vibration is also referred to as residual vibration. The residual vibration of the diaphragm 1 21 includes the acoustic resistance r due to the shape of the nozzle 110 and the ink supply port 144 or the ink viscosity, the inertance due to the ink weight in the flow path, and the diaphragm 1 2 It is assumed that it has a natural vibration frequency determined by the compliance Cm of 1.
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、 上述のイナ一タンス m、 コンプライアンス C m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。 【数 1】 A calculation model of the residual vibration of diaphragm 122 based on the above assumption will be described. FIG. 7 is a circuit diagram showing a simple vibration calculation model assuming residual vibration of diaphragm 122. As described above, the calculation model of the residual vibration of the diaphragm 122 can be represented by the sound pressure P, the inertance m, the compliance Cm, and the acoustic resistance r described above. 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. [Equation 1]
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
r  r
a (3)  a (3)
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 obtained in 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 122. As can be seen from the graph shown in Fig. 8, the two waveforms, the experimental value and the calculated value, generally match.
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 ink jet heads 100 of the head unit 35, the phenomenon that the ink droplets are not normally ejected from the nozzle 110 despite the above-described ejection operation, that is, the ejection abnormality of the droplets is caused. May occur. As described later, the causes of this discharge abnormality are: ① air bubbles entering the cavity 141, ② drying of the ink near the nozzle 110 'thickening (sticking), ③ nozzle 110 Adhesion of paper powder near the exit.
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 正に着弹しないので、 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 it does not arrive, it also appears as a missing pixel dot. For this reason, in the following description, the abnormal discharge of the droplet may be simply referred to as “missing dot”.
以下において、 図 8に示す比較結果に基づいて、 インクジェットヘッド 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 Z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, based on the comparison result shown in FIG. Adjust the values of acoustic resistance r and Z or inertance m so that the calculated value of the residual vibration of diaphragm 121 matches the experimental value (substantially the same) for each cause of droplet non-ejection phenomenon). Here, three types of air bubbles, dry thickening, and paper dust adhesion are examined.
まず、 ドッ卜抜けの 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 場合のノズル 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 mixing of air bubbles into the cavity 141, which is one of the causes of dropout. FIG. 9 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when bubbles B are mixed into the cavity 141 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 14 1 (in FIG. 9, the bubble B Shows the case where it is attached near 10).
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内を満たすインクの総重量が減り、 イナ一タンス 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 inertance m decreases. Also, since the bubble B is attached to the wall surface of the cavity 141, it is considered 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 、 イナ一タンス 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、 その振幅をゆっくりと下げていることも確認す ることができる。  Therefore, the acoustic resistance r and the inertance m are both set small compared to the case of Fig. 8 in which ink is normally ejected, and matched with the experimental value of the residual vibration when bubbles are mixed. The following results (graphs) were 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 is also reduced due to a decrease in the acoustic resistance r, and it can be confirmed that the amplitude of the residual vibration is slowly reduced.
次に、 ドッ卜抜けのもう 1つの原因であるノズル 1 1 0付近でのィンクの 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内のインクは、 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]:が増加するものと考えられる。 Next, the drying (inking and thickening) of the ink near the nozzle 110, which is another cause of dropout, is 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 becomes as if it were trapped in the cavity 141. In this way, the ink near the nozzle 110 dried and thickened In some cases, the acoustic resistance] is considered to increase.
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、 キヤピティ 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ィンクを吐出ずることができ 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内にリザーバ 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 to match 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. The experimental values shown in Fig. 12 are shown in Fig. 12. For several days, the head unit 35 was left unattached without a cap (not shown), and the ink near the nozzle 110 in the captive 144 dried and thickened. This is a measurement of the residual vibration of the diaphragm 122 in a state where the ink cannot be discharged (the ink is fixed). As can be seen from the graphs in Fig. 8 and Fig. 12, when the ink near the nozzle 110 is fixed by drying, the frequency becomes extremely lower than in normal ejection, and the residual vibration is overdamped. A good 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 has flowed into the cavity 1 4 1 from the reservoir 1 4 3, the diaphragm 1 2 1 (3) When moving upward in the middle, there is no escape route for the ink in the cavities 14 1, so that the diaphragm 1 21 cannot vibrate suddenly (because it becomes excessively damped).
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からィ 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 dust 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 the inside of cavity 141 via the paper dust, and ink from nozzle 110 also becomes ink. Cannot be discharged. As described above, when paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110 and ink seeps out of the nozzle 110, the inside of the cavity 141 and the part of the seepage from the vibrating plate 121 appear. 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111、 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、 ィ 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 in Fig. 8 where ink was ejected normally, the inertance 111 and the acoustic resistance r were both set to be large, and paper dust near the nozzle 110 exit was set. By matching with the experimental value of the residual vibration at the time of adhesion, the result (graph) as shown in Fig. 14 was obtained. As can be seen from the graphs of FIGS. 8 and 14, when paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, a characteristic residual vibration waveform whose frequency is lower than that during normal ejection is obtained. Here, it can also be seen from the graphs of FIGS. 12 and 14 that the frequency of the residual vibration is higher in the case of paper powder adhesion than in the case of ink drying.) 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, it can be seen from FIG. 15 (b) that the ink oozes along the paper dust.
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、 いずれも正常にインク滴が吐 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 (ィンク不吐出: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、 各ィ ンクジエツトへッド 1 0 0におけるノズル 1 1 0からのィンク滴が吐出され 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 、 各インクジェットヘッド 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, both when the ink near the nozzle 110 dries and thickens, and when paper dust adheres near the outlet of the nozzle 110, the ink droplets are normally ejected. The frequency of the damped vibration is lower than that. In order to identify the cause of these two missing dots (ink non-discharge: abnormal discharge) from the waveform of the residual vibration of the diaphragm 121, for example, it is necessary to specify the frequency, period, and phase of the damped vibration. It can be compared with a threshold value, 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 100, and particularly, a change in the frequency, causes a change in each ink jet. An abnormal discharge of the head 100 can be detected. Further, by comparing the frequency of the residual vibration in that case with the frequency of the residual vibration during normal discharge, the cause of the discharge abnormality can be specified.
次に、 本発明の吐出異常検出手段 1 0について説明する。 図 1 6は、 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。 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、 発振回路 1 1と、 F ZV変換 回路 1 2と、 波形整形回路 1 5とから構成される残留振動検出手段 1 6と、 この残留振動検出手段 1 6によって検出された残留振動波形データから周期 や振幅などを計測する計測手段 1 7と、 この計測手段 1 7によって計測され た周期などに基づいてィンクジエツトヘッド 1 0 0の吐出異常を判定する判 定手段 2 0とを備えている。 吐出異常検出手段 1 0では、 残留振動検出手段 1 6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、 発振回路 1 1が発振し、 その発振周波数から F /V変換回路 1 2及び波形整 形回路 1 5において振動波形を形成して、 検出する。 そして、 計測手段 1 7 は、 検出された振動波形に基づいて残留振動の周期などを計測し、 判定手段 2 0は、 計測された残留振動の周期など (残留振動の振動パターン) に基づ いて、 へッドュニット 3 5内のィンクジエツトへッド 1 0 0の吐出異常を検 出、 判定する。 以下、 吐出異常検出手段 1 0の各構成要素について説明する まず、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0の振動板 1 2 1の残留振動の周波数 (振 動数) を検出するために、 発振回路 1 1を用いる方法を説明する。 図 1 7は 、 図 3の静電ァクチユエ一夕 1 2 0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 2 0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、 シュミット卜リガのヒステリシス特性を利用する C R発振回路である が、 本発明はこのような C R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、 L C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、 シュミットトリガインバ一タ 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 C R 発振回路を構成してもよい。 Next, the discharge abnormality detecting means 10 of the present invention will be described. FIG. 16 is a schematic block diagram of the ejection abnormality detecting means 10 shown in FIG. As shown in FIG. 16, the discharge abnormality detecting means 10 of the present invention comprises a residual vibration detecting means 1 comprising an oscillation circuit 11, an FZV conversion circuit 12, and a waveform shaping circuit 15. 6, measuring means 17 for measuring the period and amplitude from the residual vibration waveform data detected by the residual vibration detecting means 16, and an ink jet based on the period and the like measured by the measuring means 17 Determining means 20 for determining the ejection abnormality of the head 100. Discharge abnormality detection means 10 The oscillation circuit 11 oscillates based on the residual vibration of the vibration plate 12 1 of the electrostatic actuator 120 and the F / V conversion circuit 12 and the waveform shaping circuit 1 based on the oscillation frequency. In step 5, a vibration waveform is formed and detected. The measuring means 17 measures the cycle of the residual vibration based on the detected vibration waveform, and the judging means 20 determines the cycle of the residual vibration based on the measured vibration pattern of the residual vibration. The ejection abnormality of the ink jet 100 in the head unit 35 is detected and determined. Hereinafter, each component of the discharge abnormality detection means 10 will be described. First, an oscillation circuit 1 is used to detect the frequency (frequency) of the residual vibration of the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120. The method using 1 will be described. FIG. 17 is a conceptual diagram in the case where the electrostatic actuator 120 of FIG. 3 is a parallel plate capacitor. FIG. 18 is a conceptual diagram of the capacitor constituted of the electrostatic actuator 120 of FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of an oscillation circuit 11 including a capacitor. The oscillation circuit 11 shown in FIG. 18 is a CR oscillation circuit using the hysteresis characteristic of Schmitt trigger, but the present invention is not limited to such a CR oscillation circuit. Any oscillation circuit may be used as long as the oscillation circuit uses the capacitance component (capacitor C). The oscillation circuit 11 may have a configuration using, for example, an LC oscillation circuit. Further, in the present embodiment, an example using the Schmitt trigger inverter is described, but for example, a CR oscillation circuit using three stages of inverters may be configured.
図 3に示すィンクジエツトヘッド 1 0 0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 2 2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。 この静電ァクチュ エー夕 1 2 0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 2 2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、 両電極に挾まれた空間 (空隙) の誘電率を ε (真空の誘電率を ε 0 、 空隙の比誘電率を ε r とすると、 ε = ε 0 · ε ,. ) 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 2 0 ) 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 122 and the segment electrode 122 with a very small space (gap) form an opposing electrode. It is composed of one hundred and twenty one days. 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 and 122 is g, and both electrodes are sandwiched. Assuming that the permittivity of the enclosed space (void) is ε (the permittivity of the vacuum is ε 0, and the relative permittivity of the void is ε r , ε = ε 0 · ε,.) The capacitance C (X) of the electrostatic actuator (120) is Is represented by
【数 2】  [Equation 2]
S S
C(x) (4)  C (x) (4)
g - X  g-X
なお、 式 (4 ) の χは、 図 1 7に示すように、 振動板 1 2 1の残留振動によ つて生じる振動板 1 2 1の基準位置からの変位量を示している。 In Equation (4), χ indicates the displacement of the diaphragm 121 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 ヤップ長 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に示す静電ァクチュ エー夕 1 2 0では、 空隙は空気で満たされているので、 比誘電率 = 1で める  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) As the quantity X) increases, the capacitance C (X) decreases. Thus, the capacitance C (x) is inversely proportional to (.gap length g—displacement X) (gap length g if X is 0). In the electrostatic actuator 120 shown in Fig. 3, since the air gap is filled with air, the relative permittivity is set to 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 In general, a droplet discharge device (in the present embodiment, an ink jet printer
1 ) の解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、 ィンクジエツトへッド 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夕 1 2 0が構成される。 さらに、 ィ ンク滴吐出による残留振動によって変化する静電ァクチユエ一夕 1 2 0のギ ヤップ長 gは、 初期ギャップ g。 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。 As the resolution of 1) is increased, the ink droplets (ink dots) to be ejected are miniaturized, so that the density of the electrostatic actuator 120 is increased and the size thereof is reduced. As a result, the surface area S of the diaphragm 121 of the ink jet head 100 becomes small, and a small electrostatic actuator 120 is formed. Furthermore, the gap length g of the electrostatic actuator 120, which changes due to the residual vibration caused by the ink droplet ejection, is the initial gap g. Therefore, as can be seen from Equation (4), the change in capacitance of the electrostatic factor 120 is very small.
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 —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、 静電ァクチユエ一夕 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。 In order to detect the amount of change in the capacitance of the electrostatic actuator 120 (depending on the vibration pattern of the residual vibration), the following method is used, that is, the electrostatic actuator 120 An oscillation circuit as shown in Fig. 18 is configured based on the capacitance, and a 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 an electrostatic actuator 120 It consists of a capacitor (C), a Schmitt trigger inverter, and a resistive element (R) 112.
シュミツトトリガインバ一夕 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) 力 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 V T +に達すると、 シユミ ットトリガインバ一夕 1 1 1の出力信号が L o wレベルに反転する。 そして 、 シュミツ 1、トリガインバ一夕 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一夕 1 1 1の 入カスレッショルド電圧 V T 一に達すると、 シュミットトリガインバータ 1 1 1の出力信号が再び H i g hレベルに反転する。 以降、 この発振動作が繰 り返される。 When the output signal of the Schmitt trigger inverter is at a high level, the capacitor C is charged via the resistive element 112. Charging voltage of capacitor C (potential difference between diaphragm 1 2 1 and segment electrode 1 2 2) Force Schmitt trigger Inverter 1 1 1 When input threshold voltage V T + is reached, Schmitt trigger invertor 1 1 1 Output signal is inverted to Low level. Then, when the output signal of Schmitt 1 and the trigger invertor 111 becomes low level, the electric charge charged in the capacitor C through the resistive element 112 is discharged. When the voltage of the capacitor C by the discharge reaches the borrowing threshold voltage V T one shoe Mitsuto trigger inverter Isseki 1 1 1, the output signal of the Schmitt trigger inverter 1 1 1 is inverted again H IgH level. 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。 そうしなければ、 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 化に基づいて、 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 in each of the above phenomena (bubble mixing, drying, adhesion of paper powder, and normal ejection), the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 is The oscillation frequency must be set so that the frequency of the highest residual vibration can be detected when bubbles are mixed (see Fig. 10). Therefore, 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 one digit higher than the frequency when bubbles are mixed. . 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, since the frequency of the residual vibration at the time of air bubble mixing is higher than that at the time of normal ejection. Otherwise, the frequency of the residual vibration cannot be detected accurately for the phenomenon of abnormal discharge. Therefore, in the present embodiment, the time constant of CR of the oscillation circuit 11 is set according to the oscillation frequency. By setting the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 high as described above, a more accurate residual vibration waveform can be detected based on the minute change in the oscillation frequency.
なお 発振回路 1 1から出力される発振信号の発振周波数の周期 (パルス ) 毎に、 測定用のカウントパルス (カウン夕) を用いてそのパルスをカウン 卜し、 初期ギャップ g。 におけるコンデンサ Cの静電容量で発振させた場合 の発振周波数のパルスのカウント量を測定したカウント量から減算すること により、 残留振動波形について発振周波数毎のデジタル情報が得られる。 こ れらのデジタル情報に基づいて、 デジタル/アナログ (D / A) 変換を行う ことにより、 概略的な残留振動波形が生成され得る。 このような方法を用い てもよいが、 測定用のカウントパルス (カウンタ) には、 発振周波数の微小 変化を測定することができる高い周波数 (高解像度) のものが必要となる。 このようなカウントパルス (カウン夕) は、 コス卜をアツプさせるため、 本 発明の吐出異常検出手段 1 0では、 図 1 9に示す F Z V変換回路 1 2を用い ている。 For each period (pulse) of the oscillation frequency of the oscillation signal output from the oscillation circuit 11, the pulse is counted using a count pulse (counter) for measurement. And the initial gap g. By subtracting the count value of the pulse of the oscillation frequency when oscillating with the capacitance of the capacitor C in the above from the measured count value, digital information of the residual vibration waveform for each oscillation frequency can be obtained. By performing digital / analog (D / A) conversion based on these digital information, a rough residual vibration waveform can be generated. Although such a method may be used, the count pulse (counter) for measurement needs to have a high frequency (high resolution) capable of measuring a small change in the oscillation frequency. In order to increase the cost of such a count pulse (counter pulse), the discharge abnormality detecting means 10 of the present invention uses the FZV conversion circuit 12 shown in FIG.
図 1 9は、 図.1 6に示す吐出異常検出手段 1 0の F ZV変換回路 1 2の回 路図である。 この図 1 9に示すように、 F ZV変換'回路 1 2は、 3つのスィ ツチ S W 1、 S W 2、 S W 3と、 2つのコンデンサ C l、 C 2と、 抵抗素子 R 1と、 定電流 I sを出力する定電流源 1 3と、 ノ、ッファ 1 4とから構成さ れる。 この F ZV変換回路 1 2の動作を図 2 0のタイミングチャート及び図 2 1のグラフを用いて説明する。  FIG. 19 is a circuit diagram of the FZV conversion circuit 12 of the ejection abnormality detecting means 10 shown in FIG. As shown in FIG. 19, the FZV conversion circuit 12 includes three switches SW1, SW2, and SW3, two capacitors C1 and C2, a resistance element R1, and a constant current It is composed of a constant current source 13 that outputs Is and a buffer 14. The operation of the FZV conversion circuit 12 will be described with reference to the timing chart of FIG. 20 and the graph of FIG.
まず、 図 2 0のタイミングチャートに示す充電信号、 ホールド信号及びク リア信号の生成方法について説明する。 充電信号は、 発振回路 1 1の発振パ ルスの立ち上がりエッジから固定時間 t rを設定し、 その固定時間 t rの間 H i g hレベルとなるようにして生成される。 ホールド信号は、 充電信号の 立ち上がりエッジに同期して立ち上がり、 所定の固定時間だけ H i g hレべ ルに保持され、 L o wレベルに立ち下がるようにして生成される。 クリア信 号は、 ホールド信号の立ち下がりエッジに同期して立ち上がり、 所定の固定 時間だけ H i g hレベルに保持され、 L o wレベルに立ち下がるようにして 生成される。 なお、 後述するように、 コンデンサ C 1からコンデンサ C 2へ の電荷の移動及びコンデンサ C 1の放電は瞬時に行われるので、 ホールド信 号及びクリア信号のパルスは、 発振回路 1 1の出力信号の次の立ち上がりェ ッジまでにそれぞれ 1つのパルスが含まれればよく、 上記のような立ち上が りエッジ、 立ち下がりエッジに限定されない。 きれいな残留振動の波形 (電圧波形) を得るために、 図 2 1を参照して、 固定時間 t r及び t 1の設定方法を説明する。 固定時間 t rは、 静電ァクチ ユエ一夕 1 2 0が初期ギャップ長 g。 のときにおける静電容量 Cで発振した 発振パルスの周期から調整され、 充電時間 t 1による充電電位が C 1の充電 範囲のおよそ 1 Z 2付近となるように設定される。 また、 ギャップ長 gが最 大 (M a x ) の位置における充電時間 t 2から最小 (M i n ) の位置におけ る充電時間 t 3の間で、 コンデンサ C 1の充電範囲を超えないように充電電 位の傾きが設定される。 すなわち、 充電電位の傾きは、 d V ,' cl t = I s Z C 1によって決定されるため、 定電流源 1 3の出力定電流 I sを適当な値に 設定すればよい。 この定電流源 1 3の出力定電流 I sをその範囲内でできる だけ高く設定することによって、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0によって構成さ れるコンデンザの微小な静電容量の変化を高感度で検出することができ、 静 電ァクチユエ一夕 1 2 0の振動板 1 2 1の微小な変化を検出することが可能 となる。 First, a method of generating the charge signal, the hold signal, and the clear signal shown in the timing chart of FIG. 20 will be described. The charging signal is generated by setting a fixed time tr from the rising edge of the oscillation pulse of the oscillation circuit 11 and keeping the signal at the High level during the fixed time tr. The hold signal rises in synchronization with the rising edge of the charge signal, is held at the high level for a predetermined fixed time, and falls to the low level. The clear signal rises in synchronization with the falling edge of the hold signal, is held at the high level for a predetermined fixed time, and is generated so as to fall to the low level. As will be described later, the transfer of the charge from the capacitor C1 to the capacitor C2 and the discharge of the capacitor C1 are performed instantaneously, so that the pulses of the hold signal and the clear signal correspond to the output signal of the oscillator circuit 11. It is sufficient that one pulse is included before the next rising edge, and the pulse is not limited to the rising edge and the falling edge as described above. A method for setting the fixed times tr and t1 will be described with reference to Fig. 21 in order to obtain a clean residual vibration waveform (voltage waveform). The fixed time tr is 120, which is the initial gap length g. It is adjusted from the cycle of the oscillation pulse oscillated by the capacitance C at the time of, and the charging potential by the charging time t1 is set to be about 1 Z2 of the charging range of C1. In addition, charging is performed so that the gap length g does not exceed the charging range of the capacitor C1 between the charging time t2 at the position of the maximum (Max) and the charging time t3 at the position of the minimum (Min). The potential gradient is set. That is, since the slope of the charging potential is determined by d V, 'cl t = Is ZC1, the output constant current Is of the constant current source 13 may be set to an appropriate value. By setting the output constant current Is of this constant current source 13 as high as possible within the range, it is possible to detect, with high sensitivity, minute changes in the capacitance of the capacitor formed by the electrostatic actuator 120. This makes it possible to detect a minute change in the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120.
次いで、 図 2 2を参照して、 図 1 6に示す波形整形回路 1 5の構成を説明 する。 図 2 2は、 図 1 6の波形整形回路 1 5の回路構成を示す回路図である 。 この波形整形回路 1 5は、 残留振動波形を矩形波として判定手段 2 0に出 力するものである。 この図 2 2に示すように、 波形整形回路 1 5は、 2つの コンデンサ C 3 ( D C成分除去手段) 、 C 4と、 2つの抵抗素子 R 2、 R 3 と、 2つの直流電圧源 V r e f 1、 V r e f 2と、 増幅器 (オペアンプ) 1 5 1と、 比較器 (コンパレータ) 1 5 2とから構成される。 なお、 残留振動 波形の波形整形処理において、 検出される波高値をそのまま出力して、 残留 振動波形の振幅を計測するように構成してもよい。  Next, the configuration of the waveform shaping circuit 15 shown in FIG. 16 will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the waveform shaping circuit 15 of FIG. The waveform shaping circuit 15 outputs the residual vibration waveform to the determination means 20 as a rectangular wave. As shown in FIG. 22, the waveform shaping circuit 15 includes two capacitors C 3 (DC component removing means) and C 4, two resistance elements R 2 and R 3, and two DC voltage sources V ref 1, V ref 2, amplifier (op amp) 15 1, and comparator (comparator) 15 2. In the waveform shaping process of the residual vibration waveform, the detected peak value may be output as it is to measure the amplitude of the residual vibration waveform.
F ZV変換回路 1 2のバッファ 1 4の出力には、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0の初期ギャップ g Q に基づく D C成分 (直流成分) の静電容量成分が含ま れている。 この直流成分は各ィンクジエツトへッド 1 0 0によりばらつきが あるため、 コンデンサ C 3は、 この静電容量の直流成分を除去するものであ る。 そして、 コンデンサ C 3は、 バッファ 1 4の出力信号における D C成分 を除去し、 残留振動の A C成分のみをオペアンプ 1 5 1の反転入力端子に出 力する。 F ZV output of the conversion circuit 1 2 buffer 1. 4 includes the capacitance component of the electrostatic Akuchiyue Isseki 1 2 0 initial gap g Q based on DC components of the (direct current component). Since the DC component varies depending on each ink jet head 100, the capacitor C3 removes the DC component of the capacitance. The capacitor C 3 removes the DC component in the output signal of the buffer 14 and outputs only the AC component of the residual vibration to the inverting input terminal of the operational amplifier 15 1. Power.
オペアンプ 1 51は、 直流成分が除去された FZV変換回路 12のバッフ ァ 14の出力信号を反転増幅するとともに、 その出力信号の高域を除去する ためのローパスフィルタを構成している。 なお、 このオペアンプ 1 5 1は、 単電源回路を想定している。 オペアンプ 1 5 1は、 2つの抵抗素子 R 2、 R 3による反転増幅器を構成し、 入力された残留振動 (交流成分) は、 一 R 3 ZR 2倍に振幅される。  The operational amplifier 151 inverts and amplifies the output signal of the buffer 14 of the FZV conversion circuit 12 from which the DC component has been removed, and constitutes a low-pass filter for removing a high band of the output signal. It is assumed that the operational amplifier 15 1 is a single power supply circuit. The operational amplifier 15 1 constitutes an inverting amplifier composed of two resistance elements R 2 and R 3, and the input residual vibration (AC component) is twice as large as R 3 ZR.
また、 オペアンプ 1 5 1の単電源動作のために、 その非反転入力端子に接 続された直流電圧源 V r e f 1によって設定された電位を中心に振動する、 増幅された振動板 1 2 1の残留振動波形が出力される。 ここで、 直流電圧源 V r e f 1は、 オペアンプ 1 5 1が単電源で動作可能な電圧範囲の 1 Z 2程 度に設定されている。 さらに、 このオペアンプ 1 5 1は、 2つのコンデンサ C 3、 C4により、 力ッ卜オフ周波数 1 / (27TXC 4 XR 3) となるロー パスフィルタを構成している。 そして、 直流成分を除去された後に増幅され た振動板 1 2 1の残留振動波形は、 図 20のタイミングチャートに示すよう に、 次段の比較器 (コンパレータ) 1 52でもう一つの直流電圧源 V r e f 2の電位と比較され、 その比較結果が矩形波として波形整形回路 1 5から出 力される。 なお、 直流電圧源 V r e f 2は、 もう一つの直流電圧源 V r e f 1を共用してもよい。  In addition, because of the single power supply operation of the operational amplifier 151, the amplified diaphragm 121 oscillating around the potential set by the DC voltage source Vref1 connected to its non-inverting input terminal A residual vibration waveform is output. Here, the DC voltage source Vref1 is set to about 1 Z2, which is a voltage range in which the operational amplifier 151 can operate with a single power supply. Further, the operational amplifier 15 1 forms a low-pass filter having a power-off frequency of 1 / (27TXC 4 XR 3) by the two capacitors C 3 and C 4. Then, as shown in the timing chart of FIG. 20, the residual vibration waveform of the diaphragm 121 amplified after the removal of the DC component is applied to another DC voltage source by the next-stage comparator 152. It is compared with the potential of Vref2, and the comparison result is output from the waveform shaping circuit 15 as a rectangular wave. It should be noted that the DC voltage source Vref1 may share another DC voltage source Vref1.
次に、 図 20に示すタイミングチャートを参照して、 図 1 9の FZV変換 回路 12及び波形整形回路 1 5の動作を説明する。 上述のように生成された 充電信号、 クリァ信号及びホールド信号に基づいて、 図 1 9に示す F/V変 換回路 12は動作する。 図 20のタイミングチャートにおいて、 静電ァクチ ユエ一夕 1 20の駆動信号がへッドドライバ 33を介してへッドュニット 3 5のィンクジェットヘッド 1 00に入力されると、 図 6 (b) に示すように 、 静電ァクチユエ一夕 1 20の振動板 12 1がセグメント電極 1 22側に引 きつけられ、 この駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、 図 6中上方に向 けて急激に収縮する (図 6 (c) 参照) 。  Next, the operation of the FZV conversion circuit 12 and the waveform shaping circuit 15 of FIG. 19 will be described with reference to the timing chart shown in FIG. The F / V conversion circuit 12 shown in FIG. 19 operates based on the charging signal, the clear signal, and the hold signal generated as described above. In the timing chart of FIG. 20, when the drive signal of the electrostatic actuator 120 is input to the ink jet head 100 of the head unit 35 via the head driver 33, as shown in FIG. Then, the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120 is attracted to the segment electrode 122 side, and rapidly contracts upward in FIG. 6 in synchronization with the falling edge of this drive signal ( (See Fig. 6 (c)).
この駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、 駆動回路 1 8と吐出異常検 出手段 10とを切り替える駆動 Z検出切替信号が H i g hレベルとなる。 こ の駆動 Z検出切替信号は、 対応するィンクジェットヘッド 1 00の駆動休止 期間中、 H i g hレベルに保持され、 次の駆動信号が入力される前に、 L o wレベルになる。 この駆動 Z検出切替信号が H i g レベルの間、 図 1 8の 発振回路 1 1は、 静電ァクチユエ一夕 1 20の振動板 1 2 1の残留振動に対 応して発振周波数を変えながら発振している。 In synchronization with the falling edge of this drive signal, drive circuit 18 The drive Z detection switching signal for switching the output means 10 is at the High level. This drive Z detection switching signal is held at the High level during the drive suspension period of the corresponding ink jet head 100, and goes to the Low level before the next drive signal is input. While this drive Z detection switching signal is at the Hig level, the oscillation circuit 11 of Fig. 18 oscillates while changing the oscillation frequency in response to the residual vibration of the diaphragm 1 21 of the electrostatic actuator 120. are doing.
上述のように、 駆動信号の立ち下がりエッジ、 すなわち、 発振回路 1 1の 出力信号の立ち上がりエツジから、 残留振動の波形がコンデンサ C 1に充電 可能な範囲を超えないように予め設定された固定時間 t rだけ経過するまで 、 充電信号は、 H i g hレベルに保持される。 なお、 充電信号が H i ghレ ベルである間、 スィツチ SW1はオフの状態である。  As described above, from the falling edge of the drive signal, that is, the rising edge of the output signal of the oscillation circuit 11, a fixed time set in advance so that the waveform of the residual vibration does not exceed the range where the capacitor C1 can be charged. Until tr elapses, the charging signal is held at the High level. Note that the switch SW1 is off while the charging signal is at the High level.
固定時間 t rが経過し、 充電信号が L owレベルになると、 その充電信号 の立ち下がりエッジに同期して、 スィッチ SW1がオンされる (図 1 9参照 ) 。 そして、 定電流源 1 3とコンデンサ C 1とが接続され、 コンデンサ C 1 は、 上述のように、 傾き I s/C lで充電される。 充電信号が L owレベル である期間、 すなわち、 発振回路 1 1の出力信号の次のパルスの立ち上がり エッジに同期して H i g レベルになるまでの間、 コンデンサ C 1は充電さ れる。  When the fixed time tr elapses and the charging signal goes to the Low level, the switch SW1 is turned on in synchronization with the falling edge of the charging signal (see Fig. 19). Then, the constant current source 13 is connected to the capacitor C1, and the capacitor C1 is charged with the gradient Is s / C1 as described above. The capacitor C1 is charged while the charge signal is at the Low level, that is, until the output signal of the oscillation circuit 11 goes to the High level in synchronization with the rising edge of the next pulse.
充電信号が H i g hレベルになると、 スィッチ SW1はオフ (オープン) となり、 定電流源 1 3とコンデンサ C 1は切り離される。 このとき、 コンデ ンサ C 1には、 充電信号が L owレベルの期間 t 1の間に充電された電位 ( すなわち、 理想的には I s X t 1ZC 1 (V) ) が保存されている。 この状 態で、 ホールド信号が H i g hレベルになると、 スィッチ SW2がオンされ (図 1 9参照) 、 コンデンサ C 1とコンデンサ C 2が、 抵抗素子 R 1を介し て接続される。 スィッチ SW 2の接続後、 2つのコンデンサ C 1、 C 2の充 電電位差によって互いに充放電が行われ、 2つのコンデンサ C 1、 C 2の電 位差が概ね等しくなるように、 コンデンサ C 1からコンデンサ C 2に電荷が 移動する。  When the charge signal becomes High level, switch SW1 is turned off (open), and constant current source 13 and capacitor C1 are disconnected. At this time, the capacitor C1 stores the potential charged during the low-level period t1 of the charging signal (ie, ideally, Isxt1ZC1 (V)). In this state, when the hold signal becomes High level, the switch SW2 is turned on (see FIG. 19), and the capacitors C1 and C2 are connected via the resistance element R1. After the connection of switch SW2, charging and discharging are performed by the charging potential difference between the two capacitors C1 and C2, and from capacitor C1 so that the potential difference between the two capacitors C1 and C2 becomes approximately equal. Charge moves to capacitor C2.
ここで、 コンデンサ C 1の静電容量に対してコンデンサ C 2の静電容量は 、 約 1 Z 1 0以下程度に設定されている。 そのため、 2つのコンデンサ C 1 、 C 2間の電位差によって生じる充放電で移動する (使用される) 電荷量は 、 コンデンサ C 1に充電されている電荷の 1 / 1 0以下となる。 したがって 、 コンデンサ C 1からコンデンサ C 2へ電荷が移動した後においても、 コン デンサ C 1の電位差は、 それほど変化しない (それほど下がらない) 。 なお 、 図 1 9の F ZV変換回路 1 2では、 コンデンサ C 2に充電されるとき F Z V変換回路 1 2の配線のィンダクタンス等により充電電位が急激に跳ね上が らないようにするために、 抵抗素子 R 1とコンデンサ C 2により一次のロー パスフィル夕を構成している。 Here, the capacitance of the capacitor C 2 is the capacitance of the capacitor C 1 , About 1 Z 10 or less. Therefore, the amount of charge (used) that moves by charging / discharging generated by the potential difference between the two capacitors C 1 and C 2 is less than 1/10 of the charge charged in the capacitor C 1. Therefore, even after the electric charge is transferred from the capacitor C1 to the capacitor C2, the potential difference of the capacitor C1 does not change much (it does not decrease so much). In addition, in the FZV conversion circuit 12 of FIG. 19, when the capacitor C2 is charged, in order to prevent the charging potential from jumping rapidly due to the inductance of the wiring of the FZV conversion circuit 12, etc. The primary low-pass filter is composed of the resistor R1 and the capacitor C2.
コンデンサ C 2にコンデンサ C 1の充電電位と概ね等しい充電電位が保持 された後、 ホ一ルド信号が L o wレベルとなり、 コンデンサ C 1はコンデン サ C 2から切り離される。 さらに、 クリア信号が H i g hレベルとなり、 ス イッチ S W 3がオンすることにより、 コンデンサ C 1がグラウンド G N Dに 接続され、 コンデンサ C 1に充電されていた電荷が 0となるように放電動作 が行なわれる。 コンデンサ C 1の放電後、 クリア信号は L o wレベルとなり 、 スィツチ S W 3がオフすることにより、 コンデンサ C 1の図 1 9中上部の 電極がグラウンド G N Dから切り離され、 次の充電信号が入力されるまで、 すなわち、 充電信号が L o wレベルになるまで待機している。  After the charged potential of the capacitor C2 is substantially equal to the charged potential of the capacitor C1, the hold signal becomes the low level, and the capacitor C1 is disconnected from the capacitor C2. In addition, when the clear signal becomes High level and switch SW3 is turned on, capacitor C1 is connected to ground GND, and discharging operation is performed so that the charge stored in capacitor C1 becomes 0. . After the discharge of the capacitor C1, the clear signal goes to the low level, and when the switch SW3 is turned off, the upper electrode of the capacitor C1 in FIG. 19 is disconnected from the ground GND, and the next charge signal is input. , That is, wait until the charging signal becomes Low level.
コンデンサ C 2に保持されている電位は、 充電信号の立ち上がりの夕イミ ング毎、 すなわち、 コンデンサ C 2への充電完了のタイミング毎に更新され 、 バッファ 1 4を介して振動板 1 2 1の残留振動波形として図 2 2の波形整 形回路 1 5に出力される。 したがって、 発振回路 1 1の発振周波数が高くな るように静電ァクチユエ一夕 1 2 0の静電容量 (この場合、 残留振動による 静電容量の変動幅も考慮しなければならない) と抵抗素子 1 1 2の抵抗値を 設定すれば、 図 2 0のタイミングチャートに示すコンデンサ C 2の電位 (バ ッファ 1 4の出力) の各ステップ (段差) がより詳細になるので、 振動板 1 2 1の残留振動による静電容量の時間的な変化をより詳細に検出することが 可能となる。  The potential held in the capacitor C2 is updated at the time of the rising edge of the charge signal, that is, each time the charging of the capacitor C2 is completed. This is output to the waveform shaping circuit 15 in FIG. 22 as a vibration waveform. Therefore, the capacitance of the electrostatic actuator 120 (in this case, the fluctuation width of the capacitance due to residual vibration must be taken into consideration) and the resistance element so that the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 increases. By setting the resistance value of 112, each step (step) of the potential of capacitor C2 (output of buffer 14) shown in the timing chart of Fig. 20 becomes more detailed. It is possible to detect in more detail the time-dependent change in the capacitance due to the residual vibration of.
以下同様に、 充電信号が L o wレベル— H i g hレベル→L o wレベル · . ' と繰り返し、 上記所定のタイミングでコンデンサ C 2に保持されている 電位がバッファ 1 4を介して波形整形回路 1 5に出力される。 波形整形回路 1 5では、 バッファ 1 4から入力された電圧信号 (図 2 0のタイミングチヤ 一卜において、 コンデンサ C 2の電位) の直流成分がコンデンサ C 3によつ て除去され、 抵抗素子 R 2を介してオペアンプ 1 5 1の反転入力端子に入力 される。 入力された残留振動の交流 ( A C ) 成分は、 このオペアンプ 1 5 1 によって反転増幅され、 コンパレータ 1 5 2の一方の入力端子に出力される 。 コンパレータ 1 5 2は、 予め直流電圧源 V r e f 2によって設定されてい る電位 (基準電圧) と、 残留振動波形 (交流成分) の電位とを比較し、 矩形 波を出力する (図 2 0のタイミングチャートにおける比較回路の出力) 。 次に、 インクジェットヘッド 1 0 0のインク滴吐出動作 (駆動) と吐出異 常検出動作 (駆動休止) との切り替えタイミングについて説明する。 図 2 3 は、 駆動回路 1 8と吐出異常検出手段 1 0との切替手段 2 3の概略を示すブ ロック図である。 なお、 この図 2 3では、 図 1 6に示すヘッドドライバ 3 3 内の駆動回路 1 8をインクジェットヘッド 1 0 0の駆動回路として説明する 。 図 2 0のタイミングチャートでも示したように、 本発明の吐出異常検出処 理は、 インクジェットヘッド 1 0 0の駆動信号と駆動信号の間、 すなわち、 駆動休止期間に実行されている。 Similarly, the charging signal is changed from the low level to the high level to the low level. The potential held in the capacitor C2 is output to the waveform shaping circuit 15 via the buffer 14 at the above predetermined timing. In the waveform shaping circuit 15, the DC component of the voltage signal (potential of the capacitor C2 in the timing chart of FIG. 20) input from the buffer 14 is removed by the capacitor C3, and the resistance element R Input to the inverting input terminal of the operational amplifier 15 1 via 2. The input alternating current (AC) component of the residual vibration is inverted and amplified by the operational amplifier 151, and is output to one input terminal of the comparator 152. Comparator 15 2 compares the potential (reference voltage) preset by DC voltage source V ref 2 with the potential of the residual vibration waveform (AC component), and outputs a square wave (see the timing in FIG. 20). Output of the comparison circuit in the chart). Next, the switching timing between the ink droplet ejection operation (drive) of the inkjet head 100 and the ejection abnormality detection operation (drive suspension) will be described. FIG. 23 is a block diagram schematically showing the switching means 23 for switching between the drive circuit 18 and the discharge abnormality detection means 10. In FIG. 23, the drive circuit 18 in the head driver 33 shown in FIG. 16 will be described as a drive circuit of the inkjet head 100. As also shown in the timing chart of FIG. 20, the discharge abnormality detection processing of the present invention is executed between the drive signals of the inkjet head 100, that is, during the drive suspension period.
図 2 3において、 静電ァクチユエ一夕 1 2 0を駆動するために、 切替手段 2 3は、 最初は駆動回路 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、 インクジェットへッ ド 1 0 0のノズル 1 1 0からインク滴が吐出される。  In FIG. 23, the switching means 23 is initially connected to the drive circuit 18 in order to drive 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 actuating unit 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 to vibrate (residual vibration). At this time, ink droplets are ejected from the nozzle 110 of the inkjet head 100.
駆動信号のパルスが立ち下がると、 その立ち下がりエツジに同期して駆動 /検出切替信号 (図 2 0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。 When the drive signal pulse falls, a drive / detection switching signal (see the timing chart in FIG. 20) is input to the switching means 23 in synchronization with the falling edge, and the switching means 23 is driven by the drive circuit 18 Is switched to the discharge abnormality detection means (detection circuit) 10 side, and the electrostatic actuating circuit 1 2 0 (condensation of oscillation circuit 11) Is connected to the discharge abnormality detecting means 10.
そして、 吐出異常検出手段 1 0は、 上述のような吐出異常 (ドット抜け) の検出処理を実行し、 波形整形回路 1 5の比較器 1 5 2から出力される振動 板 1 2 1の残留振動波形データ (矩形波データ) を計測手段 1 7によって残 留振動波形の周期や振幅などに数値化する。 本実施形態では、 計測手段 1 7 は、 残留振動波形データから特定の振動周期を測定し、 その計測結果 (数値 ) を判定手段 2 0に出力する。 なお、 計測手段 1 7は、 残留振動の周期だけ でなく、 残留振動波形の所定の期間、 例えば、 駆動信号の立ち下がり (ある いは駆動 Z検出切替信号の立ち上がり) から残留振動が発生するまでの期間 、 残留振動発生後の最初の半周期 (あるいは、 半周期毎) 、 残留振動発生後 の最初の 1周期 (あるいは、 1周期毎) などを計測してもよい。 また、 計測 手段 1 7は、 最初の立ち上がりエッジから次の立ち下がりエッジまでの時間 を計測し、 その計測された時間 (すなわち、 半周期) の 2倍の時間を残留振 動の周期として判定手段 2 0に出力してもよい。  Then, the discharge abnormality detection means 10 executes the above-described discharge abnormality (missing dot) detection processing, and outputs the residual vibration of the diaphragm 12 1 output from the comparator 15 2 of the waveform shaping circuit 15. The waveform data (rectangular wave data) is digitized by the measuring means 17 into the period and amplitude of the residual vibration waveform. In the present embodiment, the measuring means 17 measures a specific vibration cycle from the residual vibration waveform data, and outputs the measurement result (numerical value) to the judging means 20. The measuring means 17 determines not only the period of the residual vibration but also a predetermined period of the residual vibration waveform, for example, from the fall of the drive signal (or the rise of the drive Z detection switching signal) to the occurrence of the residual vibration. , The first half cycle after the occurrence of the residual vibration (or every half cycle), the first one cycle after the occurrence of the residual vibration (or every one cycle), or the like may be measured. The measuring means 17 measures the time from the first rising edge to the next falling edge, and determines the time twice as long as the measured time (ie, half cycle) as the cycle of the residual vibration. 20 may be output.
図 2 4は、 計測手段 1 7の一例を示すブロック図である。 計測手段 1 7は 、 比較器 1 5 2の出力信号の波形 (矩形波) の最初の立ち上がりエッジまで の期間や最初の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間 (残 留振動の周期) を計測するために、 減算カウンタ 4 5を用いて基準パルスを 減算カウントし、 その減算結果から残留振動の所定の期間を計測している。 この図 2 4において、 計測手段 1 7は、 論理積回路 A N Dと、 減算カウンタ 4 5と、 正常カウント値メモリ 4 6とから構成される。 なお、 基準パルスは 、 図示しないパルス生成手段により生成される。  FIG. 24 is a block diagram showing an example of the measuring means 17. The measuring means 17 measures the period from the first rising edge of the waveform (rectangular wave) of the output signal of the comparator 152 and the time from the first rising edge to the next rising edge (residual oscillation period). To do this, the reference pulse is subtracted and counted using a subtraction counter 45, and a predetermined period of the residual vibration is measured from the result of the subtraction. In FIG. 24, the measuring means 17 comprises an AND circuit AND, a subtraction counter 45, and a normal count value memory 46. Note that the reference pulse is generated by pulse generation means (not shown).
図 2 4に示すように、 論理積回路 A N Dは、 駆動/検出切替信号と基準パ ルスとの論理積を減算カウンタ 4 5に出力する。 すなわち、 駆動 Z検出切替 信号が H i g hレベルであるとき、 基準パルスが減算カウンタ 4 5に出力さ れる。 減算カウン夕 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、 基準パルスが入力されると、 減算カウンタ 4 5は、 所定の時間、 その所定のカウント値から基準パルスの パルス数を減算する。 なお、 所定の時間とは、 例えば、 インクジェットへッ ド 1 0 0から正常にイ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 所定のカウント値としては、 正常吐出時における上述の所定の時間に基準パ ルスでカウントされたパルス数である。 As shown in FIG. 24, the AND circuit AND outputs the logical product of the drive / detection switching signal and the reference pulse to the subtraction counter 45. That is, when the drive Z detection switching signal is at the high level, the reference pulse is output to the subtraction counter 45. When a predetermined count value is input from the normal count value memory 46, the subtraction counter 45 holds it. Then, when the reference pulse is input, the subtraction counter 45 subtracts the number of reference pulses from the predetermined count value for a predetermined time. The predetermined time is, for example, an inkjet head. Time until the residual vibration of diaphragm 121 occurs when ink droplets are ejected normally from 100, half a cycle of residual vibration during normal ejection, and one cycle of residual vibration during normal ejection And so on. Further, the predetermined count value stored in the normal count value memory 46 is the number of pulses counted by the reference pulse during the above-described predetermined time during normal ejection.
減算カウンタ 4 5は、 図 2 5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、 基準パルスを受け、 それを正常カウント値から減算する 。 そして、 減算カウンタ 4 5は、 その減算結果を判定手段 2 0に出力する。 タイミング生成手段 3 6は、 残留振動検出手段 1 6から入力される残留振 動波形に基づいて、 L s信号を生成し、 この L s信号を記憶手段 6 2に出力 する。 なお、 各インクジェットヘッド 1 0 0に対応する L s信号は、 静電ァ クチユエ一夕 1 2 0の吐出駆動後、 随時検出される残留振動波形の立ち上が りエッジ又は立ち下がりエッジに同期して生成されるものであり、 このエツ ジの任意の期間を基準パルスでカウントし、 判定結果を L s信号のタイミン グとして記憶するように構成してもよい。  As shown in the timing chart of FIG. 25, the decrement counter 45 acquires a predetermined count value (normal count value) from the normal count value memory 46 at the timing of the input of the Load signal, and outputs a drive / detection switching signal. During the High level, open the gate and receive the reference pulse and subtract it from the normal count value. Then, the subtraction counter 45 outputs the result of the subtraction to the determination means 20. The timing generation means 36 generates an Ls signal based on the residual vibration waveform input from the residual vibration detection means 16, and outputs the Ls signal to the storage means 62. Note that the Ls signal corresponding to each inkjet head 100 is synchronized with the rising edge or falling edge of the residual vibration waveform detected as needed after the ejection drive of the electrostatic actuator 120. An arbitrary period of this edge may be counted using a reference pulse, and the determination result may be stored as the timing of the Ls signal.
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、 H i g hレベルの L s信号の入力のタイミング ( L s信号が H i g hレベルに なるタイミング) 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。  The judging 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 input timing of the L s signal at the high level (timing at which the L s signal becomes the high level), the determination result of the determination means 20 is held, and the determination result is output to the storage means 62. You. It should be noted that several reference values (thresholds) are provided as the predetermined reference values, and by comparing the determination result with each of these reference values, the above-described discharge abnormality (bubble mixing, paper dust adhesion 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夕 1に設けられてもよく、 制御部 6の E E P R O M (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のスル一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. In addition, such a subtraction counting process is performed by the electrostatic printer of the inkjet printer. 0 is performed during a drive suspension period during which no drive is performed. This makes it possible to detect an ejection failure without lowering the throughput of the ink jet printer 1.
判定手段 2 0は、 計測手段 1 7によって計測された残留振動波形の特定の 振動周期など (計測結杲) に基づいて、 ノズルの吐出異常の有無、 吐出異常 の原因、 比較偏差量などを判定し、 その判定結果を制御部 6に出力する。 制 御部 6は、 E E P R O M (記憶手段) 6 2の所定の格納領域にこの判定結果 を保存する。 そして、 駆動回路 1 8からの次の駆動信号が入力される夕イミ ングで、 駆動 Z検出切替信号が切替手段 2 3に再び入力され、 駆動回路 1 8 と静電ァクチユエ一夕 1 2 0とを接続する。 駆動回路 1 8は、 一旦駆動電圧 を印加するとグラウンド (G N D ) レベルを維持するので、 切替手段 2 3に よって上記のような切り替えを行っている (図 2 0のタイミングチャート参 照) 。 これにより、 駆動回路 1 8からの外乱などに影響されることなく、 静 電ァクチユエ一夕 1 2 0の振動板 1 2 1の残留振動波形を正確に検出するこ とができる。  The determination means 20 determines the presence or absence of a nozzle discharge abnormality, the cause of the discharge abnormality, the amount of comparison deviation, and the like, based on a specific vibration cycle of the residual vibration waveform measured by the measurement means 17 (measurement result). Then, the determination result is output to the control unit 6. The control unit 6 saves the determination result in a predetermined storage area of the EEPROM (storage means) 62. Then, at the time when the next drive signal from the drive circuit 18 is input, the drive Z detection switch signal is input again to the switching means 23, and the drive circuit 18 and the electrostatic actuator 120 are connected to each other. Connect. The drive circuit 18 maintains the ground (GND) level once the drive voltage is applied, so that the above-described switching is performed by the switching means 23 (see the timing chart of FIG. 20). As a result, the residual vibration waveform of the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120 can be accurately detected without being affected by disturbance from the drive circuit 18 or the like.
なお、 本発明では、 残留振動波形データは、 比較器 1 5 2により矩形波化 したものに限定されない。 上述の図 2 4の構成のように、 オペアンプ 1 5 1 から出力された残留振動振幅データは、 比較器 1 5 2により比較処理を行う ことなく、 AZD変換を行う計測手段 1 7によって随時数値化され、 その数 値化されたデータに基づいて、 判定手段 2 0により吐出異常の有無などを判 定し、 この判定結果を記憶手段 6 2に記憶するように構成してもよい。 また、 ノズル 1 1 0のメニスカス (ノズル 1 1 0内ィンクが大気と接する 面) は、 振動板 1 2 1の残留振動に同期して振動するため、 インクジェット ヘッド 1 0 0は、 インク滴の吐出動作後、 このメニスカスの残留振動が音響 抵抗 rによって概ね決まった時間で減衰するのを待ってから (所定の時間待 機して) 、 次の吐出動作を行っている。 本発明では、 この待機時間を有効に 利用して振動板 1 2 1の残留振動を検出しているので、 インクジエツトへッ ド 1 0 0の駆動に影響しない吐出異常検出を行うことができる。 すなわち、 インクジェットプリンタ 1 (液滴吐出装置) のスループットを低下させるこ となく、 ィンクジエツトへッド 1 0 0のノズル 1 1 0の吐出異常検出処理を 実行することができる。 Note that, in the present invention, the residual vibration waveform data is not limited to the rectangular waveform generated by the comparator 152. As in the configuration in Fig. 24 above, the residual vibration amplitude data output from the operational amplifier 15 1 is digitized as needed by the measurement unit 17 that performs AZD conversion without performing comparison processing by the comparator 15 2. Then, based on the quantified data, the determination means 20 may determine whether or not there is a discharge abnormality, and the determination result may be stored in the storage means 62. In addition, the meniscus of the nozzle 110 (the surface where the ink inside the nozzle 110 contacts the atmosphere) vibrates in synchronization with the residual vibration of the diaphragm 121, so that the inkjet head 100 ejects ink droplets. After the operation, after waiting for the residual vibration of the meniscus to attenuate in a time substantially determined by the acoustic resistance r (waiting for a predetermined time), the next ejection operation is performed. In the present invention, since the residual vibration of the diaphragm 121 is detected by effectively utilizing the standby time, it is possible to detect a discharge abnormality that does not affect the driving of the ink jet head 100. That is, the throughput of the inkjet printer 1 (droplet ejection device) is reduced. In addition, it is possible to execute the ejection abnormality detection processing of the nozzle 110 of the ink jet head 100.
上述のように、 インクジエツトへッド 1 0 0のキヤビティ 1 4 1内に気泡 が混入した場合には、 正常吐出時の振動板 1 2 1の残留振動波形に比べて、 周波数が高くなるので、 その周期は逆に正常吐出時の残留振動の周期よりも 短くなる。 また、 ノズル 1 1 0付近のインクが乾燥により増粘、 固着した場 合には、 残留振動が過減衰となり、 正常吐出時の残留振動波形に比べて、 周 波数が相当低くなるので、 その周期は正常吐出時の残留振動の周期よりもか なり長くなる。 また、 ノズル 1 1 0の出口付近に紙粉が付着した場合には、 残留振動の周波数は、 正常吐出時の残留振動の周波数よりも低く、 しかし、 インクの乾燥時の残留振動の周波数よりも高くなるので、 その周期は、 正常 吐出時の残留振動の周期よりも長く、 ィンク乾燥時の残留振動の周期よりも 短くなる。  As described above, when air bubbles are mixed into the cavity 14 1 of the ink jet head 100, the frequency becomes higher than the residual vibration waveform of the diaphragm 12 1 during normal ejection. On the contrary, the cycle is shorter than the cycle of the residual vibration during normal ejection. Also, if the ink near the nozzle 110 thickens and sticks due to drying, the residual vibration will be over-attenuated and the frequency will be considerably lower than the residual vibration waveform during normal ejection. Is much longer than the period of the residual vibration during normal ejection. When paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, the frequency of the residual vibration is lower than the frequency of the residual vibration during normal ejection, but is lower than the frequency of the residual vibration during drying of the ink. Therefore, the cycle is longer than the cycle of the residual vibration during normal ejection and shorter than the cycle of the residual vibration during ink drying.
したがって、 正常吐出時の残留振動の周期として、 所定の範囲 T rを設け 、 また、 ノズル 1 1 0出口に紙粉が付着した場合における残留振動の周期と 、 ノズル 1 1 0の出口付近でインクが乾燥した場合における残留振動の周期 とを区別するために、 所定のしきい値 (所定の閾値) T 1を設定することに より、 このようなインクジエツトへッド 1 0 0の吐出異常の原因を決定する ことができる。 判定手段 2 0は、 上記吐出異常検出処理によって検出された 残留振動波形の周期 T wが所定の範囲の周期であるか否か、 また、 所定のし きい値よりも長いか否かを判定し、 それによつて、 吐出異常の原因を判定し ている。  Therefore, a predetermined range T r is provided as the period of the residual vibration during normal ejection, and the period of the residual vibration when paper dust adheres to the exit of the nozzle 110 and the ink near the exit of the nozzle 110 By setting a predetermined threshold value (predetermined threshold value) T1 in order to distinguish the period of the residual vibration when the ink is dried, the cause of such abnormal discharge of the ink jet 100 is set. Can be determined. The determining means 20 determines whether the cycle T w of the residual vibration waveform detected by the above-described discharge abnormality detection processing is a cycle in a predetermined range, and whether the cycle is longer than a predetermined threshold value. Thus, the cause of the discharge abnormality is determined.
次に、 図 2 5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 2 4及び図 2 5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 2 5の夕イミ 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ッジの直前に短時間だけ H i g liレベルとなる信号 であり、 L s信号は、 切替手段 2 3及び論理積回路 A N Dに入力される駆動 /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 2 5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タ 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タ 4 5に入力されるものである。 Next, the operation of the ejection abnormality detection means 10 of the present invention will be described with reference to the timing chart of FIG. First, a method of generating the Load signal, the Ls signal, and the CLR signal shown in FIGS. 24 and 25 will be described. As shown in the evening timing chart of FIG. 25, the Load signal is a signal that has a High level 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 predetermined time (stored in the storage means 62) in synchronization with the falling edge of the drive / detection switching signal input to the switching means 23 and the AND circuit AND. This is a signal that goes to the High level. Although not shown in the timing chart of FIG. 25, the CLR signal is a signal for clearing the subtraction result held in the subtraction counter 45 by the subtraction processing. The signal is inputted to the subtraction counter 45 at a predetermined timing until the oad signal is inputted.
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 8から出力される駆動信号の立ち上がりエッジの直前に L o a d信号が減算カウンタ 4 5に入力されると、 そのタイミングで正常カウン 卜値メモリ 4 6から正常カウント値が減算カウンタ 4 5に入力され、 保持さ れる。 インクジェットヘッド 1 0 0の吐出駆動動作 (駆動期間) 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及び論理積回路 A N Dに入力される。 そして、 この駆動 Z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 (図 2 3参照) 。  The ejection abnormality detection 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 18, the normal count value from the normal count value memory 46 is transferred to the subtraction counter 45 at that timing. Entered and retained. When the ejection drive operation (drive period) of the inkjet head 100 ends, a drive / detection switching signal is input to the switching means 23 and the AND circuit AND in synchronization with the falling edge of the drive signal. In response to this drive Z 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 (see FIG. 23).
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/検出切替信号の立ち上がりに同期してゲートを開き (なお、 論理積 回路 A N Dにより駆動/検出切替信号が H i g hレベルのときでなければ基 準パルスが減算カウンタ 4 5には入力されないので、 ゲートは開いたままで もよい) 、 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 ント値から基準パルスの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、 インクジェットヘッド 1 0 0がインク滴を吐出動作後、 静電ァク チユエ一夕 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 つ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 / detection switching signal. (Note that the reference pulse is output by the AND circuit AND unless the driving / detection switching signal is at the High level. , The gate may be left open), while the drive Z detection switching signal is at the High level (during T s), the number of reference pulses is subtracted from the normal count value. This T s is the time required for the diaphragm 121 to start residual vibration during normal ejection (until the residual vibration is generated). This is the time it takes for the actuator 120 to return to the position of the diaphragm 121 when not driven.
この図 2 5のタイミングチヤ一トでは、 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 (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/検出切替信号が L o w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、 この図 2 5 における基準値 N 1 -. N 2及び P 1は、 図 2 8の表 1に示すように、 所定の 閾値であり、 これらの閾値と減算結果 (減算カウント値) との大小に基づい て、 吐出異常の原因が判定される。 In the timing chart of FIG. 25, the discharge abnormality is determined based on the normal count value during the period from when the drive circuit 18 and the discharge abnormality detection means 10 are switched to when the residual vibration of the diaphragm occurs. Is determined. Therefore, the timing at which residual vibration occurs (timing at which diaphragm 121 returns to the initial position) As a result, the drive / detection switching signal falls to the Low level, and the Ls signal is generated. Based on the subtraction result of the subtraction counter 45, the determination result obtained by the determination means 20 performing the predetermined determination is stored in the storage means. 6 Stored (saved) in 2. The reference values N 1-. N 2 and P 1 in FIG. 25 are predetermined thresholds, as shown in Table 1 of FIG. 28, and the difference between these thresholds and the subtraction result (subtraction count value) The cause of the discharge abnormality is determined based on the magnitude.
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 6は、 本発明 の一実施形態における液滴吐出へッドの吐出異常検出処理を示すフローチヤ 一トである。 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ー夕 でもよい) がホストコンピュータ 8からインタ一フェース ( 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 2 4に示すフローチャートでは、 1 つのィンクジエツトへッド 1 0 0、 すなわち、 1つのノズル 1 1 0の吐出動 作に対応する吐出異常検出処理を示す。  Next, a description will be given of 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. FIG. 26 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process of a droplet discharge head according to an embodiment of the present invention. When print data to be printed (which may be ejection data in a flushing operation) is input from the host computer 8 to the control unit 6 via the interface (IF) 9, this ejection abnormality detection processing is executed at a predetermined timing. Is performed. For convenience of explanation, the flowchart shown in FIG. 24 shows a discharge abnormality detection process corresponding to the discharge operation of one ink jet 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 L o a d信号が減算カウンタ 4 5に入力され、 正常カウント値メモリ 4 6か ら正常カウント値が入力 (プリセッ卜) される (ステップ S 1 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ヘッドドライバ 3 3の 駆動回路 1 8から入力され、 それにより、 図 2 0又は図 2 5のタイミングチ ヤ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 1 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 1 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, the Load signal is input to the subtraction counter 45 at the timing immediately before the drive signal is input (this timing is not limited to this), and the normal count value is input (preset) from the normal count value memory 46 (step). S 101) Then, a drive signal corresponding to the print data (ejection data) is input from the drive circuit 18 of the head driver 33, and as a result, as shown in the timing chart of FIG. 20 or FIG. A drive signal (voltage signal) is applied between both electrodes of the electrostatic actuator 120 based on the timing of the appropriate drive signal (step S102). Then, the controller 6 determines whether or not the input of the drive signal (voltage signal) to the electrostatic actuator 120 has been completed (step S103), and when the input of the drive signal has been completed, The drive / 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 2 3に入力されると、 切替手段 2 3によつ て、 静電ァクチユエ一タ 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) 側、 すなわち、 発振回路 1 1に接続される (ステップ S 104) 。 そして、 静電ァクチユエ一夕 1 20の静電容量に基づいて、 発振回路 1 1を構成し、 発振回路 1 1から発振パルスが出力されることにより、 振動板 1 2 1の残留 振動が検出される (ステップ S 1 0 5) 。 それとともに、 基準パルスが出力 され (ステップ S 1 06) 、 減算カウンタ 45に入力される。 減算カウンタ 45は、 減算カウンタ 45は、 比較基準値メモリ 47から入力された比較基 準値から基準パルスを減算力ゥントする (ステップ S 1 07) 。 When the drive Z detection switching 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 driven by the driving circuit 1 Disconnected from 8 and discharge abnormality detection means 1 0 (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, and the oscillation pulse is output from the oscillation circuit 11, whereby the residual vibration of the diaphragm 12 1 is detected. (Step S105). At the same time, a reference pulse is output (step S106) and input to the subtraction counter 45. The subtraction counter 45 subtracts the reference pulse from the comparison reference value input from the comparison reference value memory 47 (step S107).
そして、 ステップ S 1 08において、 制御部 6は、 タイミング生成手段 3 6によって L s信号が生成されたか否か、 すなわち、 時間が T sだけ経過し たか否かを判断する。 減算カウン夕 45は、 L s信号が発生するまで減算処 理を実行し、 L s信号が発生すると、 その減算処理により得られた減算結果 は、 判定手段 20に出力される。 判定手段 20は、 その減算結果が正常範囲 であるか否かを判断する (ステップ S.1 09) 。  Then, in step S108, the control section 6 determines whether or not the Ls signal has been generated by the timing generation means 36, that is, whether or not the time has elapsed by Ts. The subtraction counter 45 performs a subtraction process until an Ls signal is generated. When the Ls signal is generated, the subtraction result obtained by the subtraction process is output to the determination means 20. The determination means 20 determines whether the result of the subtraction is within the normal range (step S.109).
そして、 減算結果が正常範囲内にある場合、 判定手段 20は、 正常に吐出 されたと判定し (ステップ S 1 10) 、 逆に、 正常範囲内にない場合には、 そのインクジエツトへッド 1 00は吐出異常である (不具合ノズル 1 10で ある) と判定する (ステップ S 1 1 1) 。 そして、 この判定手段 20による 判定結果を記憶手段 62に記憶 (保持) し (ステップ S 1 12) 、 駆動/検 出切替信号に基づいて、 静電ァクチユエ一夕 1 20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) 。  Then, when the subtraction result is within the normal range, the judging means 20 judges that the ink is ejected normally (step S110). Conversely, when the subtraction result is not within the normal range, the ink jet head 100 is determined. Is determined to be a discharge abnormality (defective nozzle 110) (step S111). The result of the determination by the determination means 20 is stored (held) in the storage means 62 (step S112), and the connection with the electrostatic actuator 120 is set to the oscillation circuit 1 based on the drive / detection switching signal. Switching from 1 to the drive circuit 18 stops the oscillation of the oscillation circuit 11 (step S113).
ステップ S 1 14において、 そのィンクジエツトへッド 1 00による吐出 駆動処理が終了したか否かが判断され、 終了していないと判断された場合に は、 次の駆動信号が入力されるまで、 このステップ S 1 14で待機している 。 また、 終了したと判断された場合には、 発生していた基準パルスを停止し て (ステップ S 1 1 5) 、 この吐出異常検出処理を終了する。  In step S114, it is determined whether or not the ejection drive processing by the ink jet head 100 has been completed. If it is determined that the discharge drive processing has not been completed, the process is continued until the next drive signal is input. Waiting in step S114. If it is determined that the discharge has been completed, the generated reference pulse is stopped (step S115), and the discharge abnormality detection processing ends.
このように、 本発明の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出処理では、 比較基準 値から基準パルスを減算し、 その減算結果を所定の基準値と比較することよ り、 ィンクジエツトへッド 1 00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。 As described above, in the ejection failure detection processing of the droplet ejection head according to the present invention, the reference pulse is subtracted from the comparison reference value, and the subtraction result is compared with the predetermined reference value. If there is a discharge abnormality and if there is a discharge abnormality Can be detected with a simple configuration.
次に、 本発明の残留振動検出処理について説明する。 図 27は、 本発明の 残留振動検出処理を示すフローチャートである。 上述のように、 切替手段 2 3によって.. 静電ァクチユエ一夕 1 20と発振回路 1 1とを接続すると、 発 振回路 1 1は、 CR発振回路を構成し、 静電ァクチユエ一夕 1 20の静電容 量の変化 (静電ァクチユエ一夕 1 20の振動板 1 2 1の残留振動) に基づい て、 発振する (ステップ S 201) 。  Next, the residual vibration detection processing of the present invention will be described. FIG. 27 is a flowchart showing the residual vibration detection processing of the present invention. As described above, by the switching means 23. When the electrostatic actuator 120 and the oscillation circuit 111 are connected, the oscillation circuit 111 constitutes a CR oscillation circuit, and the electrostatic actuator 120 Oscillation is performed based on the change in the electrostatic capacity of the capacitor (residual vibration of the diaphragm 122 of the electrostatic actuator 120) (step S201).
上述のタイミングチャート (図 20又は図 2 5参照) などに示すように、 発振回路 1 1の出力信号 (パルス信号) に基づいて、 FZV変換回路 1 2に おいて、 充電信号、 ホールド信号及びクリア信号が生成され、 これらの信号 に基づいて FZV変換回路 12によって発振回路 1 1の出力信号の周波数か ら電圧に変換する F/V変換処理が行われ (ステップ S 202) 、 FZV変 換回路 1 2から振動板 12 1の残留振動波形データが出力される。 FZV変 換回路 1 2から出力された残留振動波形データは、 波形整形回路 1 5のコン デンサ C 3により、 DC成分 (直流成分) が除去され (ステップ S 203) 、 オペアンプ 1 5 1により、 DC成分が除去された残留振動波形 (AC成分 ) が増幅される (ステップ S 204) 。  As shown in the above timing chart (see FIG. 20 or FIG. 25), based on the output signal (pulse signal) of the oscillation circuit 11, the FZV conversion circuit 12 generates the charge signal, the hold signal, and the clear signal. Signals are generated, and based on these signals, the FZV conversion circuit 12 performs an F / V conversion process of converting the frequency of the output signal of the oscillation circuit 11 into a voltage (step S202), and the FZV conversion circuit 1 From 2, residual vibration waveform data of the diaphragm 121 is output. From the residual vibration waveform data output from the FZV conversion circuit 12, the DC component (DC component) is removed by the capacitor C 3 of the waveform shaping circuit 15 (step S 203), and the DC voltage is output by the operational amplifier 15 1. The residual vibration waveform (AC component) from which the component has been removed is amplified (step S204).
増幅後の残留振動波形データは、 所定の処理により波形整形され、 パルス 化される (ステップ S 205 ) 。 すなわち、 本実施形態では、 比較器 1 52 において、 直流電圧源 V r e f 2によって設定された電圧値 (所定の電圧値 ) とオペアンプ 1 5 1の出力電圧とが比較される。 比較器 1 52は、 この比 較結果に基づいて、 2値化された波形 (矩形波) を出力する。 この比較器 1 52の出力信号は、 残留振動検出手段 1 6の出力信号であり、 所定の吐出異 常判定処理を行うために、 計測手段 1 7に出力され、 この残留振動検出処理 が終了する。  The residual vibration waveform data after the amplification is shaped into a pulse by a predetermined process and turned into a pulse (step S205). That is, in the present embodiment, the voltage value (predetermined voltage value) set by the DC voltage source Vref2 is compared with the output voltage of the operational amplifier 151 in the comparator 152. The comparator 152 outputs a binarized waveform (rectangular wave) based on the comparison result. The output signal of the comparator 152 is an output signal of the residual vibration detecting means 16 and is output to the measuring means 17 for performing predetermined discharge abnormality determination processing, and the residual vibration detecting processing ends. .
次に、 本発明のもう一つの実施形態における計測手段 1 7について説明す る。 ここでは、 正常吐出時の半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 29は、 計測手段 1 7の他の例を示すプロック 図である。 なお、 図 24と異なる構成のみを説明することとし、 図 24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, the measuring means 17 according to another 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 of each half cycle during normal discharge. FIG. 29 is a block diagram showing another example of the measuring means 17. Note that only the configuration different from that in FIG. Components having the same functions as those in the lock diagram are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
この計測手段 1 7は、 論理積回路 A N Dと、 減算カウンタ 4 5と、 複数の 正常カウント値メモリ 4 6 a〜4 6 nを有する正常カウント値メモリ 4 6と から構成される。 なお、 図 2 9では この正常カウント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とについても示している。  The measuring means 17 includes an AND circuit AND, a subtraction counter 45, and a normal count value memory 46 having a plurality of normal count value memories 46a to 46n. In FIG. 29, a first selector 48a for switching the normal count value memory, a first comparison reference value memory 47a, a first determination means 20a, and a plurality of storage means 6 2a Also shown are a storage means 62 having 〜6 2 n, a second selector 48b for switching the storage means 62, a second comparison reference value memory 47b, and a second determination means 20b. ing.
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、 減算カウンタ 4 5に入力する正常カウン卜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 48a switches the normal count value input to the subtraction counter 45 based on a predetermined timing of the residual vibration during normal ejection. The first determination means 20a (having the same configuration as the determination means 20 in the above example) corresponding to the normal count value memories 46a to 46n selected by the first selector 48a. This is to switch the storage means 62 for storing the judgment result of the above.
第 2判定手段 2 0 bは、 図 3 3の表 2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もので ある。 なお、 図 3 3の表 2に示すような数列が第 2比較基準値メモリ 4 7 b に格納されており、 それらは所定のタイミングで第 2判定手段 2 0 bに出力 される。  The second determination means 20 b is based on the determination results stored (saved) in the plurality of storage means 62 a to 62 n as shown in Table 2 of FIG. This is to finally determine the presence or absence of a discharge abnormality of 0 and the cause of the discharge abnormality. Note that a sequence as shown in Table 2 of FIG. 33 is stored in the second comparison reference value memory 47b, and these are output to the second determination means 20b at a predetermined timing.
図 3 0は、 インクジエツトへッド 1 0 0に吐出異常が発生している場合と 正常吐出の場合における残留振動波形を示す図である。 この図 3 0に示すよ うに、 各状態において残留振動が発生するまでの期間 T sが正常吐出時に比 ベて、 短ければ気泡混入、 長ければ紙粉付着又は乾燥増粘と吐出異常の原因 を特定することができる。 また、 残留振動の最初の半周期を比べた場合にお いても、 同様の結果が得られる。 本発明では、 より正確に吐出異常の原因を 特定 (検出) するために、 残留振動の発生までの時間 T sでの判定結果より も、 残留振動の周期での判定結果を優先させてもよい。 次に、 図 3 1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 3 1は、 図 2 9に示す減算カウンタ 4 5の 減算処理のタイミングチャート (半周期毎) である。 カウント期間指示信号 が 0のとき、 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、 じ 尺信号及び 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。 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 O bは、 第 2比較基準値 4 7 bから比較基準値 (図 3 3の表参照) を入力され、 その比較基準値に基づ いて、 対応するィンクジエツ卜へッド 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。 FIG. 30 is a diagram showing residual vibration waveforms in a case where an ejection abnormality has occurred in the ink jet head 100 and a case where normal ejection is performed. As shown in Fig. 30, the period Ts until the occurrence of residual vibration in each state is shorter than that during normal ejection. Can be identified. Similar results are obtained when the first half cycle of the residual vibration is compared. In the present invention, in order to more accurately identify (detect) the cause of the discharge abnormality, the determination result in the cycle of the residual vibration may be prioritized over the determination result in the time T s until the occurrence of the residual vibration. . Next, the operation of the ejection failure detection means 10 of the present embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. FIG. 31 is a timing chart (every half cycle) of the subtraction processing of the subtraction counter 45 shown in FIG. When the count period instruction signal is 0, the first Load signal is input immediately before the drive signal, and the normal count value 1 is input to the subtraction count 45. The subtraction counter 45 opens the gate in synchronization with the falling edge of the drive signal and starts the subtraction process. When 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 linear signal and the oad 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. 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 2 Ob receives the comparison reference value (see the table in FIG. 33) from the second comparison reference value 47 b and, based on the comparison reference value, determines the corresponding ink jet head 1. The presence / absence of a discharge abnormality of 00 and the cause of the discharge abnormality are finally determined.
次に、 正常吐出時の残留振動の半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 2は、 本発明の他の 実施形態における液滴吐出へッドの吐出異常検出処理を示すフローチャート である。 図 2 6のフローチャートと同様に、 印字データがインクジェットプ 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 a case where a discharge abnormality is detected based on a period of each half cycle of the residual vibration during normal discharge. FIG. 32 is a flowchart showing a discharge abnormality detection process of a droplet discharge head according to another embodiment of the present invention. As in the flowchart of FIG. 26, the ejection failure detection process is executed at a predetermined timing such as when print data is input to the inkjet 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信号雅言算カウンタ 4 5に入力され、 正常カウント値メモリ 4 6か ら正常カウント値が入力 (プリセット) される (ステップ S 3 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ヘッドドライバ 3 3の 駆動回路 1 8から入力され、 それにより、 図 3 1のタイミングチャートに示 すような駆動信号の夕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 3 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 30 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 23に入力される。 駆動/検出切替信号が切替手段 2 3に入力されると、 切替手段 23によつ て、 静電ァクチユエ一夕 1 20、 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) 側、 すなわち、 発振回路 1 1に接続される (ステップ S 304) そして、 静電ァクチユエ一夕 1 20の静電容量に基づいて、 発振回路 1 1を構成し、 発振回路 1 1から発振パルスが出力されることにより . 振動板 1 2 1の残留 振動が検出される (ステップ S 30 5 ) それとともに、 基準パルスが出力 され (ステップ S 306 ) 、 減算カウン夕 45に入力される。 減算カウンタ 45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 307) 。 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、 すなわち、 L s信号 が発生すると (ステップ S 308) 、 判定処理に移行する。 First, at the timing immediately before the input of the drive signal (not limited to this timing), the load signal is input to the load-counting arithmetic counter 45, and the normal count value is input (preset) from the normal count value memory 46 (step). S301). Then, a drive signal corresponding to the print data (ejection data) is input from the drive circuit 18 of the head driver 33, and 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 electrostatic actuator 120 (step S302). Then, the control unit 6 inputs the drive signal (voltage signal) to the electrostatic actuator 120 It is determined whether or not the driving is completed (step S303). When the input of the driving signal is completed, the driving / detection switching signal is input from the control unit 6 to the switching unit 23. When the drive / detection switching 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 driven by the driving circuit 18. It is disconnected and connected to the discharge abnormality detection means 10 (detection circuit) side, that is, the oscillation circuit 11 (step S 304). Based on the capacitance of the electrostatic actuator 120, the oscillation circuit 1 1 and the oscillation pulse is output from the oscillation circuit 11 1. The residual vibration of the diaphragm 12 1 is detected (step S 305), and at the same time, the reference pulse is output (step S 306). , Is entered into the subtraction count 45. The subtraction counter 45 counts down the oscillation pulse from the first normal count value 1 (step S307). In the case of a preset counting period, in this case, the subtraction counting process is performed until the period from when the switching is performed by the switching means 23 to when the damping vibration occurs is completed. When the counting period is completed, the Ls signal is output. Occurs (step S 308), the process proceeds to the determination process.
ステップ S 309において、 第 1判定手段 20 aは、 減算カウンタ 45の 減算結果が正常カウント数の範囲 (すなわち、 基準値 N 1〜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、 第 1判定手段 20 a は、 正常に吐出されたと判定し (ステップ S 3 1 0) 、 逆に、 正常カウント 数の範囲内にない場合には、 そのインクジェットヘッド 100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 3 1 1) 。 そして、 この第 1判定手段 20 aによる判定結果を第 1の記憶手段 62 a に記憶 (保持) し (ステップ S 3 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 3 1 3) 。 ま だ残留振動の半周期毎の減算処理が実行されていないので、 ステップ S 3 1 4に移行して、 カウン卜期間指示信号を 1つインクリメントし (図 3 1の夕 イミングチャート参照) 、 第 2のセレクタ 48 bによって次の記憶手段 62 bを選択するとともに (ステップ S 3 1 5) 、 第 1のセレクタ 48 aにより 次の正常カウント値メモリ 46 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 3 1 6 ) 。 そして、 ステップ S 3 0 7以降の処理を繰り返す。 In step S309, the first determination means 20a determines whether or not the subtraction result of the subtraction counter 45 is within the range of the normal count number (that is, the reference value N1 to P1). If the count is within the normal count range, the first determination means 20a determines that the ink has been ejected normally (step S310). The head 100 determines that the ejection is abnormal (the defective nozzle is 110) (step S311). Then, the determination result by the first determination means 20a is stored (held) in the first storage means 62a (step S312), and the control unit 6 finishes the subtraction processing for all count periods. It is determined whether or not it is (step S313). Since the subtraction process for each half cycle of the residual vibration has not been executed yet, the flow shifts to step S314 to increment the count period instruction signal by one (see the evening timing chart in FIG. 31). The second storage means 62 b is selected by the second selector 48 b (step S 3 15), and the next normal count value memory 46 b is selected by the first selector 48 a, and the normal count value 2 is stored. Subtraction Preset to the counter 45 (step S 3 16). Then, the processing after step S307 is repeated.
ステップ S 3 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 3 1 7 ) 、 第 2判 定手段 2 0 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、 そのィ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 3 1 8 ) 。 そして、 ステップ S 3 1 9において、 そのインクジェットヘッド 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、 発生していた 基準パルスを停止して (ステップ S 3 2 0 ) 、 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 3 0 1に 移行して、 同様の処理を繰り返す。  If it is determined in step S313 that the subtraction processing (the first determination processing) has been completed for all the count periods, based on the drive Z detection switching signal, the electrostatic actuator 120 and Is switched from the oscillation circuit 11 to the drive circuit 18 to stop the oscillation of the oscillation circuit 11 (step S 3 17), and the second judgment means 20 b stores the plurality of storage means 6 2 a Based on the first determination result and the second comparison reference value stored in the corresponding .about.62n, a discharge abnormality determination process for the inkjet head 100 is executed (step S318). Then, in step S319, 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 generated reference pulse is stopped. Then (step S320), the discharge abnormality detection processing ends. If it is determined that the processing has not been completed yet, the flow shifts to step S301 to repeat the same processing.
このように、 本発明の液滴吐出ヘッドの吐出異常検出処理では、 複数の夕 イミングにおいて正常カウント値から基準パルスを減算し、 それらの減算結 果を所定の基準値と比較しているので、 本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出 へッドの吐出異常検出処理は、 ィンクジエツトヘッド 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 droplet ejection head of the present invention, the reference pulse is subtracted from the normal count value at a plurality of times, and the subtraction result is compared with the predetermined reference value. The droplet ejection apparatus and the droplet ejection head ejection detection process of the present invention can be performed with a simple configuration by determining whether or not there is an ejection abnormality of the ink jet head 100 and, if there is an ejection abnormality, with a simple configuration. Can be detected more accurately.
以上のように、 本発明の液滴吐出装置 (インクジェットプリンタ 1 ) は、 振動板 1 2 1と、 振動板 1 2 1を変位させる静電ァクチユエ一夕 1 2 0と、 内部に液体 (インク) が充填され、 振動板 1 2 1の変位により、 該内部の圧 力が増減されるキヤビティ 1 4 1と、 キヤビティ 1 4 1に連通し、 キヤビテ ィ 1 4 1内の圧力の増減により液体を液滴として吐出するノズル 1 1 0とを 有する複数の液滴吐出へッド (ィンクジエツトへッド 1 0 0 ) と、 静電ァク チユエ一夕 1 2 0を駆動する駆動回路 1 8と、 基準パルスを発生させるパル ス生成手段と、 所定の期間内に発生する基準パルスを力ゥントするカウンタ (減算カウンタ 4 5 ) と、 所定の期間内のカウンタ 4 5のカウント値に基づ いて、 液滴の吐出異常を検出する吐出異常検出手段 1 0とを備えることとし た。 As described above, the droplet discharge device (inkjet printer 1) of the present invention includes a vibration plate 121, an electrostatic actuator 120 for displacing the vibration plate 121, and a liquid (ink) inside. Is filled, and the displacement of the diaphragm 1 2 1 causes the internal pressure to increase / decrease, and communicates with the cavities 1 4 1 and 1 4 1, and the liquid flows by increasing / decreasing the pressure inside the cavities 1 4 1 A plurality of droplet discharge heads (ink jet heads 100) having nozzles 110 discharging as droplets, a drive circuit 18 for driving the electrostatic actuator 120, and a reference A pulse generating means for generating a pulse, a counter (subtraction counter 45) for counting a reference pulse generated within a predetermined period, and a count value of the counter 45 within a predetermined period. And a discharge abnormality detecting means 10 for detecting a droplet discharge abnormality.
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検出方 法によって、 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 備える液滴吐出ヘッド、 液滴吐出装置に比べ、 吐出異常を検出するために他 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、 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液滴吐出ヘッドの吐出異常検出方法 (吐出異常検出処理) を実行しても、 液滴吐出装置のスループットを低下又 は悪化させることはない。  Therefore, the droplet discharge head and the droplet discharge device provided with the conventional dot missing detection method (for example, the optical detection method, etc.) by the droplet discharge device and the droplet discharge head discharge abnormality detection method of the present invention. In comparison with the above, no other components (such as an optical dot missing detection device) are required to detect an abnormal discharge, so that abnormal discharge of the droplet can be detected without increasing the size of the droplet discharge head. In addition to this, the manufacturing cost of a droplet discharge device capable of detecting discharge abnormalities (missing dots) 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 method for detecting a discharge abnormality of the droplet discharge head (discharge abnormality detection processing) of the present invention is performed during the printing operation, the throughput of the droplet discharge device does not decrease or deteriorate.
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 capable of detecting missing dots, such as an optical detection device. Then, if necessary, an appropriate recovery process for the cause can be selected and executed.
さらに、 本発明の液滴吐出装置では、 振動板の残留振動の発生までの時間 と、 その残留振動の周期とに基づいて、 吐出異常の原因を検出、 特定してい るので、 この吐出異常の原因の特定をより精度良く行うことができる。  Furthermore, in the droplet discharge device of the present invention, the cause of the discharge abnormality is detected and specified based on the time until the occurrence of the residual vibration of the diaphragm and the cycle of the residual vibration. The cause can be identified with higher accuracy.
<第 2実施形態 > <Second embodiment>
次に、 本発明におけるインクジエツトへッドの他の構成例について説明す る。 図 3 4〜図 3 7は、 それぞれ、 イ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 ink jet head according to the present invention will be described. FIGS. 34 to 37 are cross-sectional views each schematically showing another example of the configuration of the inkjet head 100. Hereinafter, the description will be made based on these drawings, but the description will be focused on the points different from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
図 3 4に示すインクジエツトへッド 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 h 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 inkjet head 100A shown in FIG. 34 is used to drive the piezoelectric element 200. The vibrating plate 212 vibrates further, and the ink (liquid) in the cavity 208 is ejected from the nozzle 203. A stainless steel nozzle plate h202 formed with a nozzle (hole) 203 is connected to a stainless steel metal plate 204 via an adhesive film 205. A metal plate 204 made of the same stainless steel is joined via an adhesive film 205 on the upper side. The communication port forming plate 206 and the cavity plate 207 are sequentially bonded 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及びキヤビテイプレート 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 200, the metal plate 204, the adhesive film 205, the communication port forming plate 206 and the cavity plate 207 each have a predetermined shape (shape such that a recess is formed). By molding and overlapping 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. In addition, 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。 ヘッドドライバ 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 ャビティ 2 0 8の容積 (キヤビティ内の圧力) が変化し、 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。 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、 リザ一バ 2 0 9 からインクが供給されて補給される。 また、 リザ一バ 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。  A diaphragm 2 12 is installed in the upper opening of the cavity plate 2 07, and a piezoelectric element 200 is joined to the diaphragm 2 12 via a lower electrode 2 13. Have been. 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 that generates a drive voltage waveform, and applies (supplies) a 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 joined thereto vibrates. The volume of the cavity 208 (pressure in the cavity) changes due to the vibration of the diaphragm 210, and the ink (liquid) filled in the cavity 208 is ejected as droplets from the nozzle 203. . The amount of liquid reduced in the cavity 208 due to the ejection of the liquid droplets is supplied and supplied from the reservoir 209. In addition, ink is supplied to the reservoir 209 from the ink intake port 211.
図 3 5に示すィンクジエツ 1、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。 このインクジエツトへッド 1 0 0 Β·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。 Similarly, the ink jet 1 and the head 100B shown in FIG. 35 discharge ink (liquid) in the cavity 22 from the nozzles by driving the piezoelectric element 200. This ink jet head 100 has a pair of opposing substrates 220, and a plurality of piezoelectric elements 200 are arranged at a predetermined interval between the substrates 220. It is installed intermittently.
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。 キヤビティ 2 2 1の図 3 5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。  A cavity 2 21 is formed between adjacent piezoelectric elements 200. A plate (not shown) is installed at the front in FIG. 3 5 of the cavity 2 2 1, and a nozzle plate 2 2 2 is installed at the back, and a nozzle is installed at the position corresponding to each cavity 2 2 1 of the nozzle plate 2 2. (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がシェアモ一ド変形 して振動し (図 3 5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 クジエツトヘッド 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 joined to one piezoelectric element 200. By applying a predetermined driving voltage waveform between predetermined electrodes of these electrodes 224, the piezoelectric element 200 undergoes shear mode deformation and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 35). As a result, the volume of the cavity 222 (pressure in the cavity) changes, and the ink (liquid) filled in the cavity 222 is ejected from the nozzle 222 as droplets. That is, in the inkjet head 100B, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
図 3 6に示すインクジェットヘッド 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。 このインクジェットヘッド 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に対しスぺ一サ 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。  In the same manner as described above, the ink jet head 100C shown in FIG. 36 discharges ink (liquid) in the cavity 2 33 from the nozzle 2 31 by driving the piezoelectric element 200. The inkjet head 100C includes a nozzle plate 230 on which the nozzles 23 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 via a spacer 230, and the nozzle plate 230, the piezoelectric element 200, and the spacer 210 are arranged. Cavity 2 3 3 is formed in the space surrounded by 3 2.
圧電素子 2 0 0の図 3 6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がシェアモード変形して振動し (図 3 6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、 インクジェットヘッド 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 second electrodes 235 are joined to both sides thereof. By applying a predetermined drive voltage waveform between the first electrode 234 and the second electrode 235, the piezoelectric element 200 deforms in the shear mode and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 36). Due to this vibration, the volume of the cavity 23 3 (pressure in the cavity) changes, and the ink (liquid) filled in the cavity 2 33 becomes droplets from the nozzle 2 31. And discharge. That is, in the inkjet head 100 C, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
図 3 7に示すインクジエツトヘッド 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内のィンク (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 ink jet head 100D shown in FIG. 37 as well, the ink (liquid) in the cavity 240 is ejected from the nozzle 241 by driving the piezoelectric element 200 in the same manner as described above. This inkjet head 100D is formed by laminating a nozzle plate 240 on which a nozzle 24 is formed, a cavity plate 24, a vibration plate 24, and a plurality of piezoelectric elements 200. And a multi-layer piezoelectric element 201.
キヤピティプレー卜 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、 キヤピティ 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、 リザーバ 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 captive plate 2442 is formed into a predetermined shape (shape such that a concave portion is formed), thereby forming the capitol 245 and the reservoir 246. 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 7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. 37 are joined 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 joined to the outer surface of the multilayer piezoelectric element 201, and between the piezoelectric elements 200 constituting the multilayer piezoelectric element 201 (or inside each piezoelectric element). Has an internal electrode 2 49. 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 2 1 5 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 7中の 矢印で示すように変形して (図 3 7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、 キヤビティ 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 between the external electrode 248 and the internal electrode 249 from the head driver 215, the multilayer piezoelectric element 201 is deformed as shown by the arrow in FIG. Then, it vibrates (expanding and contracting in the vertical direction in Fig. 37), and the vibration vibrates the diaphragm 243. Due to the vibration of the diaphragm 243, the volume of the cavity 245 (pressure in the cavity) changes, and the ink (liquid) charged in the cavity 245 is discharged as droplets from the nozzle 241. I do.
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、 リザーノ 2 4 6 からインクが供給されて補給される。 また、 リザーバ 2 4 6へは、 インク力 ートリッジ 3 1からィンク供給チューブ 3 1 1を介してィンクが供給される 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〜 1 0 0 D においても、 前述した静電容量方式のィンクジエツトへッド 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、 キヤピティに面 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 liquid amount reduced in the cavity 245 due to the ejection of the liquid droplets is supplied and supplied from the lizano 246. Ink is supplied to the reservoir 2 46 from the ink cartridge 3 1 via the ink supply tube 3 1 1. In the ink jet heads 100 A to 100 D having the above-described piezoelectric elements, as in the case of the above-described capacitive ink jet head 100, as a diaphragm or a diaphragm, Based on the residual vibration of the functioning 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 100B and 100C, a diaphragm (a diaphragm for detecting residual vibration) is provided as a sensor at a position facing the capty, and the residual vibration of the diaphragm is detected. Such a configuration can also be adopted.
図 3 8は、 圧電ァクチユエ一夕 (圧電素子 2 0 0 ) を用いる場合の駆動回 路 1 8と検出回路 1 6 (ここでは、 残留振動検出手段) との切替手段 2 3の 概略を示すブロック図である。 このような構成にすることにより、 圧電ァク チユエ一夕の圧電素子 2 0 0の吐出駆動動作後の起電圧を、 バッファ 5 4を 介して波形整形回路 1 5に入力し、 波形整形回路 1 5によって矩形波を整形 することができる。 したがって、 圧電素子 2 0 0の起電圧を利用することに よって、 上記第 1実施形態と同様の検出処理を実行することができる。 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検出 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 出へ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又は圧電素子の起電圧を検出 し、 その振動板の残留振動又は圧電素子の起電圧に基づいて、 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。  FIG. 38 is a block diagram schematically showing a switching means 23 for switching between a driving circuit 18 and a detection circuit 16 (here, a residual vibration detecting means) when a piezoelectric actuator (piezoelectric element 200) is used. FIG. With such a configuration, the electromotive voltage after the ejection driving operation of the piezoelectric element 200 of the piezoelectric actuator is input to the waveform shaping circuit 15 via the buffer 54, and the waveform shaping circuit 1 The square wave can be shaped by 5. Therefore, by using the electromotive voltage of the piezoelectric element 200, it is possible to execute the same detection processing as in the first embodiment. As described above, the droplet discharge device and the method for detecting a discharge abnormality of the droplet discharge head according to the present invention include the steps of: driving the electrostatic actuator or the piezoelectric actuator to discharge the liquid from the droplet discharge head; When performing the operation of discharging as droplets, the residual vibration of the diaphragm or the electromotive voltage of the piezoelectric element displaced by the actuator is detected, and based on the residual vibration of the diaphragm or the electromotive voltage of the piezoelectric element. Thus, it was determined whether the droplet was ejected normally or not (abnormal ejection).
また、 本発明は、 上記振動板の残留振動 (起電圧の電圧パターンを含む) 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, the present invention provides a method for detecting abnormal discharge of droplets obtained in this manner based on a vibration pattern (for example, a period of a residual vibration waveform) of the residual vibration (including a voltage pattern of an electromotive voltage) of the diaphragm. The cause was determined.
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。 Therefore, according to the present invention, other components (for example, an optical dot missing detection device, etc.) are not required as compared with a droplet ejecting device provided with a conventional dot missing detecting method. Abnormal droplet ejection can be detected without increasing the size of the droplet, and manufacturing costs can be kept low. You. In addition, in the droplet discharge head of the present invention, the abnormal discharge of the droplet is detected using the residual vibration of the diaphragm after the droplet discharge operation, so that the abnormal discharge of the droplet is detected even during the printing operation. can do.
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, 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. However, it is possible to select and execute an appropriate recovery process 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検出方法を図 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、 液滴吐出ヘ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 液滴吐出へ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 droplet discharge head discharge abnormality detection method of the present invention have been described based on the illustrated embodiments. The present invention is not limited to this. Each component constituting the droplet discharge 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、 ィ ンクジェットヘッド 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 フィル夕のフィル夕材料を含むィンク、 有機 E L (E l ec t ro 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 spl ay Pane l ) 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パ ンク材料、 各種コ一ティング材料、 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 liquid to be discharged (droplets) discharged from the droplet discharge head (the ink jet head 100 in the above-described embodiment) of the droplet discharge device of the present invention is not particularly limited. (Including suspensions, dispersions of emulsions and the like). That is, an ink containing a color filter material, a light emitting material for forming an EL light emitting layer in an organic EL (Electro Luminescence) device, and a phosphor for forming a phosphor on an electrode in an electron emitting device. Fluorescent material for forming a fluorescent substance in a PDP (Plasma Dispray Panel) device, a migrating material for forming a migrating body in an electrophoretic display device, and a bank on the surface of the substrate W. Punk materials for forming, various coating materials, liquid electrode materials for forming electrodes, particle materials forming spacers for forming a small cell gap between two substrates, metal wiring A liquid metal material for forming microlenses, a lens material for forming microlenses, a resist material, and a light diffusion material for forming a light diffuser.
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 receiver 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, or glass substrates. It may be a work such as a plate or various substrates such as a silicon substrate.

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ヘッドと、 前記ァクチユエ一夕を駆動する駆動回路と、 1. a diaphragm, an actuator for displacing the diaphragm, a cavity filled with a liquid, a cavity for increasing or decreasing the internal pressure by the displacement of the diaphragm, and a cavity communicating with the cavity. A plurality of droplet discharge heads each having a nozzle that discharges the liquid as droplets by increasing or decreasing the internal pressure, a driving circuit that drives the actuator, and
基準パルスを発生させるパルス生成手段と、  Pulse generation means for generating a reference pulse;
所定の期間内に発生する前記基準パルスをカウントするカウン夕と、 前記所定の期間内のカウンタのカウント値に基づいて、 液滴の吐出異常を 検出する吐出異常検出手段と、  A counter for counting the reference pulse generated within a predetermined period, and a discharge abnormality detection unit for detecting a discharge abnormality of a droplet based on a count value of a counter within the predetermined period,
を備えることを特徴とする液滴吐出装置。  A droplet discharge device comprising:
2 . 前記所定の期間は、 液滴を正常に吐出した際に前記ァクチユエ一夕に より変位された前記振動板が残留振動を発生させるまでの期間である請求の 範囲第 1項に記載の液滴吐出装置。 2. The liquid according to claim 1, wherein the predetermined period is a period until the diaphragm displaced by the actuator generates a residual vibration when a droplet is normally ejected. Drop ejection device.
3 . 前記所定の期間は、 前記残留振動の最初の半周期の期間である請求の 範囲第 1項に記載の液滴吐出装置。 3. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the predetermined period is a period of a first half cycle of the residual vibration.
4 . 前記所定の期間は、 前記残留振動の最初の 1周期の期間である請求の 範囲第 1項に記載の液滴吐出装置。 4. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the predetermined period is a period of a first cycle of the residual vibration.
5 . 前記吐出異常検出手段は、 前記ァクチユエ一夕の駆動により液滴が正 常に吐出されたときの基準パルスの正常カウント範囲と、 前記所定の期間内 における前記カウンタのカウント値と比較することにより、 前記吐出異常を 検出する請求の範囲第 1項に記載の液滴吐出装置。 5. The ejection abnormality detecting means compares the normal count range of the reference pulse when the droplet is ejected normally by the drive of the actuator with the count value of the counter within the predetermined period. 2. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the discharge abnormality is detected.
6 . 前記吐出異常検出手段は、 前記カウント値が前記正常カウント範囲よ 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検出する請 求の範囲第 5項に記載の液滴吐出装置。 6. The discharge abnormality detecting means sets the count value within the normal count range. 6. The droplet discharge device according to claim 5, wherein a request for detecting that air bubbles have entered the cavity when the diameter is smaller is provided.
7 . 前記吐出異常検出手段は、 前記カウント値が前記正常カウント範囲よ 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か、 ある いは、 前記ノズル出口付近に紙粉が付着したものと検出する請求の範囲第 5 項に記載の液滴吐出装置。 7. When the count value is larger than the normal count range, the discharge abnormality detecting means may cause the liquid near the nozzle to thicken due to drying, or may cause paper dust to adhere near the nozzle outlet. 6. The droplet discharge device according to claim 5, wherein the droplet discharge device detects the droplet.
8 . 前記カウンタは、 所定の基準値から前記所定の期間においてカウント された基準パルスの数を減算カウントし、 前記吐出異常検出手段は、 この減 算結果に基づいて、 前記吐出異常を検出する請求の範囲第 1項に記載の液滴 吐出装置。 8. The counter subtracts the number of reference pulses counted in the predetermined period from a predetermined reference value, and the discharge abnormality detection means detects the discharge abnormality based on the result of the subtraction. 2. The droplet discharge device according to item 1, wherein
9 . 前記吐出異常検出手段は、 前記減算結果が第 1の閾値よりも小さいと きには、 吐出異常の原因として前記キヤビティ内に気泡が混入したものと検 出する請求の範囲第 8項に記載の液滴吐出装置。 9. The discharge abnormality detecting means according to claim 8, wherein the discharge abnormality detection means detects that air bubbles have entered the cavity as a cause of the discharge abnormality when the subtraction result is smaller than a first threshold value. The droplet discharge device according to the above.
1 0 . 前記吐出異常検出手段は、 前記減算結果が第 2の閾値よりも大きい ときには、 吐出異常の原因として前記ノズル付近の液体が乾燥により増粘し たものと検出する請求の範囲第 8項に記載の液滴吐出装置。 10. The discharge abnormality detecting means according to claim 8, wherein the discharge abnormality detection means detects that the liquid near the nozzle has increased in viscosity due to drying as a cause of the discharge abnormality when the subtraction result is larger than a second threshold value. 5. The droplet discharge device according to 4.
1 1 . 前記吐出異常検出手段は、 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、 吐出異常の原因として前記ノズルの出 口付近に紙粉が付着したものと検出する請求の範囲第 8項に記載の液滴吐出 装置。 11. The discharge abnormality detecting means determines that paper dust has adhered to the vicinity of the outlet of the nozzle as a cause of the discharge abnormality when the subtraction result is smaller than a second threshold value and larger than a third threshold value. 9. The droplet discharge device according to claim 8, which detects.
1 2 . 前記吐出異常検出手段によって検出された検出結果を記憶する記憶 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。 12. The droplet discharge device according to claim 1, further comprising storage means for storing a detection result detected by the discharge abnormality detection means.
1 3. 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。 13. The switching device according to claim 1, further comprising: a switching unit configured to switch the actuator from the driving circuit to the ejection abnormality detecting unit after the droplet is ejected by driving the actuator. Droplet ejection device.
14. 前記吐出異常検出手段は、 発振回路を備え、 前記振動板の残留振動 によって変化する前記ァクチユエ一夕の静電容量成分に基づいて、 該発振回 路が発振する請求の範囲第 1項に記載の液滴吐出装置。 14. The method according to claim 1, wherein the discharge abnormality detecting means includes an oscillation circuit, and the oscillation circuit oscillates based on a capacitance component of the actuator that changes due to residual vibration of the diaphragm. The droplet discharge device according to the above.
1 5. 前記発振回路は、 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 CR発振回路を構成す る請求の範囲第 14項に記載の液滴吐出装置。 15. The oscillation circuit according to claim 14, wherein the oscillation circuit forms a CR oscillation circuit including a capacitance component of the actuator and a resistance component of a resistance element connected to the actuator. The droplet discharge device according to the above.
1 6. 前記吐出異常検出手段は、 前記発振回路の出力信号における発振周 波数の変化に基づいて生成される所定の信号群により、 前記振動板の残留振 動の電圧波形を生成する FZV変換回路を含む請求の範囲第 14又は 1 5項 に記載の液滴吐出装置。 1 6. The discharge abnormality detecting means includes an FZV conversion circuit that generates a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm by a predetermined signal group generated based on a change in the oscillation frequency of the output signal of the oscillation circuit. The droplet discharge device according to claim 14 or 15, further comprising:
1 7. 前記吐出異常検出手段は、 前記 FZV変換回路によって生成された 前記振動板の残留振動の電圧波形を所定の波形に整形する波形整形回路を含 む請求の範囲第 1 6項に記載の液滴吐出装置。 17. The discharge abnormality detection unit according to claim 16, wherein the discharge abnormality detection unit includes a waveform shaping circuit that shapes a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm generated by the FZV conversion circuit into a predetermined waveform. Droplet ejection device.
1 8. 前記波形整形回路は、 前記 F/V変換回路によって生成された前記 振動板の残留振動の電圧波形から直流成分を除去する DC成分除去手段と、 この DC成分除去手段によって直流成分を除去された電圧波形と所定の電圧 値とを比較する比較器とを含み、 該比較器は、 該電圧比較に基づいて、 矩形 波を生成して出力する請求の範囲第 1 7項に記載の液滴吐出装置。 1 8. The waveform shaping circuit removes a DC component from a voltage waveform of a residual vibration of the diaphragm generated by the F / V conversion circuit, and a DC component removing unit that removes a DC component by the DC component removing unit. The comparator according to claim 17, further comprising a comparator for comparing the obtained voltage waveform with a predetermined voltage value, wherein the comparator generates and outputs a rectangular wave based on the voltage comparison. Drop ejection device.
1 9. 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。 1 9. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the actuating unit is an electrostatic actuating unit.
2 0 . 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。 20. The droplet discharge apparatus according to claim 1, wherein the actuator is a piezoelectric actuator utilizing a piezo effect of a piezoelectric element.
2 1 . 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。 21. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the droplet discharge device includes an ink jet printer.
2 2 . 液体が充填されるキヤビティと、 前記キヤピティに連通するノズル と、 前記キヤビティ内に充填された液体の圧力を変動し、 この圧力変動によ り液体を液滴として前記ノズルから吐出させる圧電ァクチユエ一夕とを有す る複数の液滴吐出へッドと、 22. A cavity filled with a liquid, a nozzle communicating with the cavity, and a pressure that changes the pressure of the liquid filled in the cavity, and the pressure fluctuation causes the liquid to be ejected as droplets from the nozzle. A plurality of droplet ejection heads having an
前記圧電ァクチユエ一夕を駆動する駆動回路と、  A drive circuit for driving the piezoelectric actuator,
基準パルスを発生させるパルス生成手段と、  Pulse generation means for generating a reference pulse;
所定の期間内に発生する前記基準パルスをカウントするカウンタと、 前記所定の期間内のカウン夕のカウント値に基づいて、 液滴の吐出異常を 検出する吐出異常検出手段と、  A counter that counts the reference pulse generated within a predetermined period; and a discharge abnormality detection unit that detects a discharge abnormality of the droplet based on a count value of the count within the predetermined period.
を備えることを特徴とする液滴吐出装置。  A droplet discharge device comprising:
2 3 . 前記所定の期間は、 液滴を正常に吐出した後の前記圧電ァクチユエ 一夕の起電圧による電圧の残留振動を発生させるまでの期間である請求の範 囲第 2 2項に記載の液滴吐出装置。 23. The method according to claim 22, wherein the predetermined period is a period from a time when the droplet is normally ejected to a time when a residual vibration of a voltage due to an electromotive voltage of the piezoelectric actuator is generated. Droplet ejection device.
2 4 . 前記液滴吐出装置は、 インクジェットプリンタを含む請求の範囲第 2 2に記載の液滴吐出装置。 24. The droplet discharge device according to claim 22, wherein the droplet discharge device includes an inkjet printer.
2 5 . ァクチユエ一タを駆動して振動板を振動することにより、 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つた後、 基準パルスを 発生させるとともに、 所定の期間を計測し、 その計測された所定の期間内に 発生した基準パルスをカウントし、 このカウント値に基づいて、 液滴の吐出 異常を検出することを特徴とする液滴吐出へッドの吐出異常検出方法。 25. By driving the actuator and vibrating the diaphragm, the liquid in the cavity is ejected from the nozzle as droplets, and then a reference pulse is generated and a predetermined period is measured. The reference pulse generated within the measured predetermined period is counted, and the droplet is discharged based on the counted value. A method for detecting an abnormal discharge of a droplet discharge head, comprising detecting an abnormality.
2 6 . 所定の基準値から前記所定の期間においてカウントされた基準パル スの数を減算し、 この減算結果に基づいて、 前記吐出異常を検出する請求の 範囲第 2 5項に記載の液滴吐出へッドの吐出異常検出方法。 26. The droplet according to claim 25, wherein the number of reference pulses counted in the predetermined period is subtracted from a predetermined reference value, and the discharge abnormality is detected based on a result of the subtraction. Discharge head discharge abnormality detection method.
2 7 . 圧電ァクチユエ一夕を駆動して液滴を吐出する動作を行った後、 基 準パルスを発生させるとともに、 所定の期間を計測し、 その計測された所定 の期間内に発生した基準パルスをカウントし、 このカウント値に基づいて、 液滴の吐出異常を検出することを特徴とする液滴吐出へッドの吐出異常検出 27. After performing the operation of driving the piezoelectric actuator to discharge liquid droplets, generate a reference pulse, measure a predetermined period, and generate a reference pulse within the measured predetermined period. Detecting abnormal discharge of a droplet based on the count value.
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