JP6816396B2 - Droplet ejection device, image forming device, abnormal ejection detection method for droplet ejection head, and program - Google Patents

Droplet ejection device, image forming device, abnormal ejection detection method for droplet ejection head, and program Download PDF

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Description

本発明は、液滴吐出装置、画像形成装置、液滴吐出ヘッドの異常吐出検出方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a droplet ejection device, an image forming apparatus, an abnormal ejection detection method for a droplet ejection head, and a program.

インクジェットプリンタは、インク滴(液滴)を吐出するノズルと、ノズルに連通する圧力室と、圧力室内のインクを加圧する圧電素子等を有するインクジェット記録ヘッドにより、記録媒体(紙、金属、木材、セラミックス等)に所望の文字、図形、等を形成する。 An inkjet printer uses a recording medium (paper, metal, wood, etc.) with an inkjet recording head having a nozzle for ejecting ink droplets (droplets), a pressure chamber communicating with the nozzle, and a piezoelectric element for pressurizing ink in the pressure chamber. Form desired characters, figures, etc. on ceramics, etc.).

インクジェットプリンタの記録ヘッドには、多数のノズルが設けられているが、ノズルの乾燥や圧力室内のインクの増粘、圧力室内への気泡混入によって、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、印刷画像にドット抜けが生じ、画質を劣化させる原因となる。 The recording head of an inkjet printer is provided with a large number of nozzles, but some nozzles are clogged with ink droplets due to drying of the nozzles, thickening of ink in the pressure chamber, and mixing of air bubbles in the pressure chamber. If it cannot be ejected, dot omission occurs in the printed image, which causes deterioration of image quality.

特に駆動波形を連続して記録ヘッドに印加し、高速に画像形成できる大型の連帳インクジェットプリンタでは、ノズル詰まりによる画質劣化が発生し、印刷物が所望の印刷品質を満たさなくなると、再度の印刷が必要となり、生産性に大きな影響を及ぼす。 In particular, in a large continuous-type inkjet printer that can continuously apply drive waveforms to the recording head to form images at high speed, image quality deterioration occurs due to nozzle clogging, and if the printed matter does not meet the desired print quality, reprinting is performed. It will be necessary and will have a great impact on productivity.

ノズル詰まりを検知できる技術として残留振動検知技術が知られる。残留振動検知技術は、インク滴吐出後にノズル表面(以下、メニスカス)の振動が圧電素子へ伝搬し、発生する逆起電圧の振動パターンの変化によってノズル状態を検知する技術である。 Residual vibration detection technology is known as a technology that can detect nozzle clogging. The residual vibration detection technique is a technique for detecting the nozzle state by changing the vibration pattern of the counter electromotive force generated by the vibration of the nozzle surface (hereinafter, meniscus) propagating to the piezoelectric element after the ink droplets are ejected.

残留振動検知技術を利用する例として、残留振動波形の周期をパラメータとしてノズル詰まり状態を検出する方法が知られている(特許文献1参照)。 As an example of using the residual vibration detection technique, a method of detecting a nozzle clogging state using the period of the residual vibration waveform as a parameter is known (see Patent Document 1).

ここで、上記特許文献1では、残留振動波形の周期を算出するために、駆動波形よりも、波形長の長い専用の検査波形を用いている。 Here, in Patent Document 1, in order to calculate the period of the residual vibration waveform, a dedicated inspection waveform having a waveform length longer than that of the drive waveform is used.

しかし、記録ヘッドに印加する検査波形が長くなるほど、印刷の速度が低下するため、所定の速度以下で異常吐出を検査することになる。従って、印刷中に、長い検査波形を印加して異常吐出の検出を行うと、生産性が落ちてしまう。さらに、駆動波形が連続するような高速の印刷速度ではノズル詰まりを検出できなかった。 However, as the inspection waveform applied to the recording head becomes longer, the printing speed decreases, so that abnormal ejection is inspected at a predetermined speed or less. Therefore, if a long inspection waveform is applied to detect abnormal discharge during printing, productivity will drop. Furthermore, nozzle clogging could not be detected at a high printing speed such that the drive waveform is continuous.

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した、生産性を維持しながら異常吐出を検出する、液滴吐出装置の提供を目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a droplet ejection device that solves the above problems and detects abnormal ejection while maintaining productivity.

上記課題を解決するため、本発明の一態様では、ノズル、該ノズルに連通して液体を収容する圧力室、及び該圧力室と対向するように配置された圧電素子を備える、液滴吐出ヘッドと、前記圧電素子を駆動する、基準電位から電位が変化する駆動波形を生成する駆動波形生成部と、前記圧電素子の駆動後に前記圧力室内に発生する残留振動波形の電位と、前記駆動波形の前記基準電位より高い第1の閾値との大小関係を検出する検出部と、前記検出した大小関係に基づいて前記ノズルもしくは前記圧力室が異常状態かどうかを判定する状態判定部と、を備え、前記状態判定部は、前記圧電素子を圧縮または伸長させる駆動を行った後から、前記ノズルのメニスカス固有振動周期未満の期間後の検出時刻に、前記検出部が検出した前記残留振動波形の電位を読み込み、前記ノズルの状態を判定する、液滴吐出装置、を提供する。 In order to solve the above problems, in one aspect of the present invention, a droplet ejection head including a nozzle, a pressure chamber communicating with the nozzle and accommodating a liquid, and a piezoelectric element arranged so as to face the pressure chamber. A drive waveform generator that drives the piezoelectric element and generates a drive waveform whose potential changes from the reference potential, a potential of a residual vibration waveform generated in the pressure chamber after the piezoelectric element is driven, and the drive waveform. a detector for detecting a magnitude relation between the higher than the reference potential first threshold value, e Bei and a state determination unit determines whether the abnormal state of the nozzle or the pressure chamber on the basis of the detected magnitude relation The state determination unit detects the potential of the residual vibration waveform detected by the detection unit at the detection time after the drive for compressing or expanding the piezoelectric element and after a period of time less than the meniscus natural vibration cycle of the nozzle. Is provided, and a droplet ejection device for determining the state of the nozzle is provided.

一態様によれば、液滴吐出装置において、生産性を維持しながら異常吐出を検出することができる。 According to one aspect, in the droplet ejection device, abnormal ejection can be detected while maintaining productivity.

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the inkjet recording apparatus which concerns on embodiment of this invention. 実施形態に係る液滴吐出装置を例示する側面図である。It is a side view which illustrates the droplet ejection device which concerns on embodiment. 実施形態に係る記録ヘッドをラインヘッド構成で配置した一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example which arranged the recording head which concerns on embodiment in a line head configuration. 図3の記録ヘッドの拡大底面図である。It is an enlarged bottom view of the recording head of FIG. 実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the inkjet recording head which concerns on embodiment. 圧電素子に印加する駆動波形の一例である。This is an example of a drive waveform applied to the piezoelectric element. 圧力室におけるインク吐出及び残留振動を示す動作概念図である。It is an operation conceptual diagram which shows ink ejection and residual vibration in a pressure chamber. 図7の駆動波形印加期間及び残留振動波形発生期間を例示する図である。It is a figure which illustrates the drive waveform application period and the residual vibration waveform generation period of FIG. 第1の実施形態に係る、記録ヘッドと駆動制御基板とを含む液滴吐出装置を例示するブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a droplet ejection device including a recording head and a drive control board according to the first embodiment. 検出部の一の構成例について説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining one structural example of a detection part. 検出部の別の構成例について説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining another configuration example of a detection part. 記録ヘッドに設けられる検出部の検出方法に関する説明図である。It is explanatory drawing about the detection method of the detection part provided in the recording head. 本発明の一実施例で用いるノズル状態の判定図である。It is a judgment figure of the nozzle state used in one Example of this invention. ノズル状態毎に電位差が発生する原理を説明した図である。It is a figure explaining the principle that a potential difference is generated for each nozzle state. 専用波形を使用せず、生産性を落とすことなくノズル状態を検出できる理由を説明した図である。It is a figure explaining the reason why the nozzle state can be detected without reducing the productivity without using a dedicated waveform. 本発明の一実施例におけるインクジェット記録装置の全体制御を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the whole control of the inkjet recording apparatus in one Example of this invention.

以下、図面及び表を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings and tables. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.

<インクジェット記録装置>
図1は、本実施の形態に係るオンデマンド方式におけるライン走査型のインクジェット記録装置の一例を示す概略構成図である。図1において、印刷システム1000は、インクジェット記録装置1と、記録媒体供給部200と、記録媒体回収部300とを有する。
<Inkjet recording device>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a line scanning type inkjet recording device in the on-demand method according to the present embodiment. In FIG. 1, the printing system 1000 includes an inkjet recording device 1, a recording medium supply unit 200, and a recording medium collection unit 300.

インクジェット記録装置1は規制ガイド3、インフィード部4、ダンサローラ5、EPC6、蛇行量検出器7、インクジェット記録モジュール8、プラテン9、維持・回復モジュール2、乾燥モジュール10、アウトフィード部11、及びプラー12を有している。 The inkjet recording device 1 includes a regulation guide 3, an in-feed unit 4, a dancer roller 5, an EPC 6, a meandering amount detector 7, an inkjet recording module 8, a platen 9, a maintenance / recovery module 2, a drying module 10, an out-feed unit 11, and a puller. Has twelve.

規制ガイド3は記録媒体Sの幅方向の位置決めを行う。インフィード部4は記録媒体Sの張力を一定に保つ駆動ローラと従動ローラからなる。ダンサローラ5は記録媒体Sの張力に応じて上下し位置信号を出力する。EPC(Edge Position Controller)6は、記録媒体Sの端部の位置を制御する。プラテン9は、インクジェット記録モジュール8と対向して設けられている。アウトフィード部11は、記録媒体Sを設定された速度で駆動させる駆動ローラと従動ローラで構成される。プラー12は記録媒体Sを装置外に排紙する駆動ローラと従動ローラで構成される。 The regulation guide 3 positions the recording medium S in the width direction. The in-feed unit 4 includes a drive roller and a driven roller that keep the tension of the recording medium S constant. The dancer roller 5 moves up and down according to the tension of the recording medium S and outputs a position signal. The EPC (Edge Position Controller) 6 controls the position of the end portion of the recording medium S. The platen 9 is provided so as to face the inkjet recording module 8. The outfeed unit 11 includes a drive roller and a driven roller that drive the recording medium S at a set speed. The puller 12 includes a drive roller and a driven roller that discharge the recording medium S out of the apparatus.

インクジェット記録モジュール8はノズル16(印字ノズル、吐出口)(図4参照)を印刷幅全域に配置したラインヘッドを有している。カラー印刷はブラック、シアン、マゼンダ、イエローの各ラインヘッドにより行われる。印刷の際、各ラインヘッドのノズル面はプラテン9上に所定の隙間を保って支持されている。インクジェット記録モジュール8が記録媒体Sの搬送速度に応じてインクを吐出することで、記録媒体S上にカラー画像を形成する。 The inkjet recording module 8 has a line head in which nozzles 16 (print nozzles, ejection ports) (see FIG. 4) are arranged over the entire print width. Color printing is performed by black, cyan, magenta, and yellow line heads. At the time of printing, the nozzle surface of each line head is supported on the platen 9 with a predetermined gap. The inkjet recording module 8 ejects ink according to the transport speed of the recording medium S to form a color image on the recording medium S.

維持・回復モジュール(維持回復手段)2は、インクジェット記録装置(画像形成装置)1に搭載されるインクジェット記録モジュール8に、適切な維持・回復動作を施し、インクジェット記録ヘッドの吐出性能を回復させる。 The maintenance / recovery module (maintenance / recovery means) 2 performs an appropriate maintenance / recovery operation on the inkjet recording module 8 mounted on the inkjet recording device (image forming device) 1 to recover the ejection performance of the inkjet recording head.

なお、インクジェット記録装置1の筐体には、ユーザーが情報を入出力可能な、ユーザーインターフェース(操作部)として機能する、操作パネル91が設置されている。 An operation panel 91 that functions as a user interface (operation unit) that allows the user to input and output information is installed in the housing of the inkjet recording device 1.

尚、インクジェット記録装置1として、ライン走査型を用いることで高速な画像形成が可能となる。 By using the line scanning type as the inkjet recording device 1, high-speed image formation becomes possible.

<インクジェット記録モジュールの概要>
図2は、インクジェット記録モジュール8の構成を示す側面図である。図2に示すように、インクジェット記録モジュール8は、主に、駆動制御基板18と、インクジェット記録ヘッド15と、接続部50とを有している。
<Overview of Inkjet Recording Module>
FIG. 2 is a side view showing the configuration of the inkjet recording module 8. As shown in FIG. 2, the inkjet recording module 8 mainly includes a drive control substrate 18, an inkjet recording head 15, and a connection portion 50.

駆動制御基板18には、図9に示す制御部81、駆動波形生成部82、及び記憶手段83が搭載されている。 The drive control board 18 is equipped with a control unit 81, a drive waveform generation unit 82, and a storage means 83 shown in FIG.

接続部50において、ケーブル51は、駆動制御基板側コネクタ52と、ヘッド側コネクタ53が取り付けられており、駆動制御基板18と、記録ヘッド15に搭載されるヘッド基板60間のアナログ信号及びデジタル信号通信を担う。 In the connection portion 50, the cable 51 is attached with the drive control board side connector 52 and the head side connector 53, and is an analog signal and a digital signal between the drive control board 18 and the head board 60 mounted on the recording head 15. Take charge of communication.

記録ヘッド(インクジェット記録ヘッド部、圧電型液滴吐出ヘッドともいう)15は制御駆動部として、ヘッド基板60、状態検出基板40、及び圧電素子支持基板(ヘッド駆動IC基板)32を備えている。さらに、記録ヘッド15は、インク吐出を行う構成として、図5に示すように複数のプレートが積層されている。 The recording head (also referred to as an inkjet recording head unit or a piezoelectric droplet ejection head) 15 includes a head substrate 60, a state detection substrate 40, and a piezoelectric element support substrate (head drive IC substrate) 32 as control drive units. Further, as shown in FIG. 5, a plurality of plates are laminated on the recording head 15 so as to eject ink.

記録ヘッド15には、圧電素子31を収容する剛性プレート28と、ノズル16や圧力室(個別圧力室、液室)20(図5参照)が形成された流路板36とが設けられている。また、インクを収容しているインクタンク70は圧電素子支持基板32近傍であって記録ヘッド15内に設けられている。 The recording head 15 is provided with a rigid plate 28 for accommodating the piezoelectric element 31 and a flow path plate 36 in which a nozzle 16 and a pressure chamber (individual pressure chamber, liquid chamber) 20 (see FIG. 5) are formed. .. Further, the ink tank 70 containing the ink is provided in the recording head 15 in the vicinity of the piezoelectric element support substrate 32.

尚、ライン走査型インクジェット記録装置1では、記録ヘッド15が、記録媒体Sの搬送方向の垂直方向である図2の奥行き方向(若しくは、手前方向)に、記録ヘッド15を並べたラインヘッド構成である。 In the line scanning type inkjet recording device 1, the recording head 15 has a line head configuration in which the recording heads 15 are arranged in the depth direction (or the front direction) of FIG. 2, which is the direction perpendicular to the transport direction of the recording medium S. is there.

ただし本発明は、上記ライン走査型構成に限定しない。1つ若しくは複数の記録ヘッド15を、記録媒体Sの搬送方向の垂直方向である本紙面の奥行き方向(若しくは、手前方向)に移動しながら、記録媒体Sを搬送方向に搬送し、画像を形成するシリアル走査型プリンタや、その他の液滴吐出装置等を用いてもよい。 However, the present invention is not limited to the line scanning type configuration. While moving one or more recording heads 15 in the depth direction (or the front direction) of the paper surface, which is the direction perpendicular to the transport direction of the recording medium S, the recording medium S is transported in the transport direction to form an image. A serial scanning printer, another droplet ejection device, or the like may be used.

<インクジェット記録ヘッド>
図3は、記録ヘッド15をラインヘッド構成で配置した概略図である。図3に示した記録ヘッド15は、4つのヘッドアレイ14K、14C、14M、及び14Yの集合体により構成されている。ブラック用ヘッドアレイ14Kはブラックのインク滴を吐出し、シアン用ヘッドアレイ14Cはシアンのインク滴を吐出し、マゼンダ用ヘッドアレイ14Mはマゼンダのインク滴を吐出し、イエロー用ヘッドアレイ14Yはイエローのインク滴を吐出する。
<Inkjet recording head>
FIG. 3 is a schematic view in which the recording head 15 is arranged in a line head configuration. The recording head 15 shown in FIG. 3 is composed of an aggregate of four head arrays 14K, 14C, 14M, and 14Y. The black head array 14K ejects black ink droplets, the cyan head array 14C ejects cyan ink droplets, the magenta head array 14M ejects magenta ink droplets, and the yellow head array 14Y ejects yellow ink droplets. Ink droplets are ejected.

各ヘッドアレイ14K、14C、14M、及び14Yは、用紙等の記録媒体Sの搬送方向(矢印方向)と直交する方向に延びている。このようにヘッドをアレイ化することにより広域な印刷領域幅を確保している。 The head arrays 14K, 14C, 14M, and 14Y extend in a direction orthogonal to the transport direction (arrow direction) of the recording medium S such as paper. By arranging the heads in this way, a wide print area width is secured.

図4は、図3の記録ヘッド15の底面の拡大図である。記録ヘッド15のノズル面(底面)17には多数のノズル16が千鳥状に配列されており、本実施形態ではノズル16を2列各64個千鳥状に配列している。このように多数のノズル16を千鳥配列することで、高解像度に対応できる。 FIG. 4 is an enlarged view of the bottom surface of the recording head 15 of FIG. A large number of nozzles 16 are arranged in a staggered pattern on the nozzle surface (bottom surface) 17 of the recording head 15, and in this embodiment, 64 nozzles 16 are arranged in a staggered pattern in two rows. By arranging a large number of nozzles 16 in a staggered manner in this way, high resolution can be supported.

図5は、記録ヘッド15の構成斜視図である。記録ヘッド15は、ノズルプレート19、圧力室プレート21、リストリクタプレート23、ダイアフラムプレート26、剛性プレート28ならびに圧電素子群35を主に有している。 FIG. 5 is a configuration perspective view of the recording head 15. The recording head 15 mainly includes a nozzle plate 19, a pressure chamber plate 21, a restrictor plate 23, a diaphragm plate 26, a rigid plate 28, and a piezoelectric element group 35.

流路板36は、ノズルプレート19と、圧力室プレート21と、リストリクタプレート23と、ダイアフラムプレート26とを順次重ねて位置決めして接合することにより構成される。 The flow path plate 36 is formed by sequentially stacking, positioning and joining the nozzle plate 19, the pressure chamber plate 21, the restrictor plate 23, and the diaphragm plate 26.

ノズルプレート19には多数個のノズル16が千鳥状に配列、形成されている。圧力室プレート21には、各ノズル16に対応する圧力室20が形成されている。リストリクタプレート23には、共通インク流路27と(個別)圧力室20を連通して圧力室20へのインク流量を制御するリストリクタ22が形成されている。ダイアフラムプレート26には、振動板24とフィルタ25が設けられている。 A large number of nozzles 16 are arranged and formed in a staggered pattern on the nozzle plate 19. A pressure chamber 20 corresponding to each nozzle 16 is formed in the pressure chamber plate 21. The restrictor plate 23 is formed with a restrictor 22 that communicates the common ink flow path 27 with the (individual) pressure chamber 20 to control the ink flow rate to the pressure chamber 20. The diaphragm plate 26 is provided with a diaphragm 24 and a filter 25.

この流路板36を剛性プレート28に接合して、フィルタ25を共通インク流路27の開口部と対向させる。インク導入パイプ30の上側開口端は、剛性プレート28の共通インク流路27に接続され、インク導入パイプ30の下側開口端は、インクを充填したインクタンク70(図2参照)に接続される。 The flow path plate 36 is joined to the rigid plate 28 so that the filter 25 faces the opening of the common ink flow path 27. The upper opening end of the ink introduction pipe 30 is connected to the common ink flow path 27 of the rigid plate 28, and the lower opening end of the ink introduction pipe 30 is connected to the ink tank 70 (see FIG. 2) filled with ink. ..

圧電素子支持基板32は、圧電素子駆動IC(ヘッド駆動IC)33が搭載され、圧電素子31を支持している。圧電素子駆動IC33には電極パッド(圧電パッド)34が接続され、圧電素子駆動IC33が発生した駆動波形が、電極パッド34を介して圧電素子31へと印加される(図7)参照)。 The piezoelectric element support substrate 32 is mounted with a piezoelectric element drive IC (head drive IC) 33 and supports the piezoelectric element 31. An electrode pad (piezoelectric pad) 34 is connected to the piezoelectric element drive IC 33, and the drive waveform generated by the piezoelectric element drive IC 33 is applied to the piezoelectric element 31 via the electrode pad 34 (see FIG. 7).

圧電素子31を多数個配列して構成した圧電素子群35が、剛性プレート28に装着される。剛性プレート28の開口部29へ圧電素子群35を挿入し、各圧電素子31の自由端を振動板24に接着固定することにより、記録ヘッド15が構成される。 A piezoelectric element group 35 formed by arranging a large number of piezoelectric elements 31 is mounted on the rigidity plate 28. The recording head 15 is configured by inserting the piezoelectric element group 35 into the opening 29 of the rigid plate 28 and adhesively fixing the free ends of the piezoelectric elements 31 to the diaphragm 24.

なお、図5では、図面の簡略化のため、ノズル16、圧力室20、リストリクタ22、圧電素子31、等を実際より少ない個数で図示している。 In FIG. 5, for simplification of the drawing, the nozzle 16, the pressure chamber 20, the restrictor 22, the piezoelectric element 31, and the like are shown in a smaller number than the actual number.

<残留振動の検知>
図6は圧電素子に印加する駆動波形図である。駆動波形は、所定の基準電位Vsを保持する第1の基準電位保持波形と、圧電素子を収縮するPULL波形と、収縮状態を保持するHOLD波形と、圧電素子を伸長するPUSH波形と、第2の基準電位保持波形とからなる。
<Detection of residual vibration>
FIG. 6 is a drive waveform diagram applied to the piezoelectric element. The drive waveforms include a first reference potential holding waveform that holds a predetermined reference potential Vs, a PULL waveform that contracts the piezoelectric element, a HOLD waveform that holds the contracted state, a PUSH waveform that extends the piezoelectric element, and a second. Consists of the reference potential holding waveform of.

図7は、圧力室におけるインク吐出及び残留振動を示す動作概念図である。図7(a)は圧力室膨張時(図6のE)、図7(b)は圧力室収縮時(図6のC)、図7(c)は、第2の基準電圧(電位)保持期間R2の後であって、インク吐出後の圧力室20内に発生する圧力変化を示す。 FIG. 7 is an operation conceptual diagram showing ink ejection and residual vibration in the pressure chamber. FIG. 7A shows the pressure chamber expanding (E in FIG. 6), FIG. 7B shows the pressure chamber contracting (C in FIG. 6), and FIG. 7C holds the second reference voltage (potential). It shows the pressure change generated in the pressure chamber 20 after the period R2 and after the ink is ejected.

図7(a)及び図7(b)に示すインク吐出時では、駆動制御基板18から伝送される画像データに応じて、前記圧電素子駆動IC33内のアナログSW(スイッチ)37をON/OFFし、図6の駆動波形が電極パッド34に印加される。 At the time of ink ejection shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the analog SW (switch) 37 in the piezoelectric element drive IC 33 is turned ON / OFF according to the image data transmitted from the drive control board 18. , The drive waveform of FIG. 6 is applied to the electrode pad 34.

駆動波形に基づいた圧電素子31の伸縮力が、圧力室20の弾性壁を形成する振動板24を介して圧力室20の体積が膨張、収縮し、圧力室20内の圧力を変化させることで、ノズル16方向の圧力を発生させ(加圧して)インク(液体L)を吐出させる。 The expansion and contraction force of the piezoelectric element 31 based on the drive waveform expands and contracts the volume of the pressure chamber 20 via the vibrating plate 24 forming the elastic wall of the pressure chamber 20, and changes the pressure in the pressure chamber 20. , A pressure is generated (pressurized) in the direction of the nozzle 16 to eject the ink (liquid L).

詳しくは、図6のPULL波形は基準電圧Vsから電圧を立ち下げる立ち下がり波形要素であり、立ち下がり波形要素を圧電素子31へ印加している期間、図7(a)のように圧電素子31を圧縮させ振動板24を介して圧力室20を膨張させて減圧する、圧力室膨張期間Eとなる。 Specifically, the PULL waveform of FIG. 6 is a falling waveform element that lowers the voltage from the reference voltage Vs, and the piezoelectric element 31 is as shown in FIG. 7A during the period in which the falling waveform element is applied to the piezoelectric element 31. The pressure chamber 20 is expanded and depressurized through the vibrating plate 24, which is the pressure chamber expansion period E.

図6のHOLD波形では、立ち下がった電位を保持する保持波形要素であり、保持波形要素を圧電素子31へ印加している期間、インクが供給路(インク導入パイプ)30から圧力室20内へ供給される。 The HOLD waveform of FIG. 6 is a holding waveform element that holds a falling potential, and ink flows from the supply path (ink introduction pipe) 30 into the pressure chamber 20 while the holding waveform element is applied to the piezoelectric element 31. Be supplied.

図6のPUSH波形は保持された電圧から基準電位Vsまで電圧を立ち上げる立ち上がり波形であり、立ち上がり波形要素を圧電素子31へ印加している期間、図7(b)のように圧電素子31を伸長させ振動板24を介して圧力室20を収縮させて加圧する、圧力室収縮期間Cとなる。 The PUSH waveform of FIG. 6 is a rising waveform that raises the voltage from the held voltage to the reference potential Vs, and during the period in which the rising waveform element is applied to the piezoelectric element 31, the piezoelectric element 31 is moved as shown in FIG. 7B. The pressure chamber contraction period C is set in which the pressure chamber 20 is expanded and contracted through the vibrating plate 24 to pressurize.

所定の基準電位(保持波形要素)Vsを保持する第1の基準電位保持波形、及び第2の基準電位保持波形を圧電素子31へ印加する(図6)と、基準電圧保持期間R1、R2では、電極パッド34から圧電素子31に対して基準電位が印加され、振動板24が略水平状態になる。 When the first reference potential holding waveform and the second reference potential holding waveform that hold a predetermined reference potential (holding waveform element) Vs are applied to the piezoelectric element 31 (FIG. 6), the reference voltage holding periods R1 and R2 , A reference potential is applied from the electrode pad 34 to the piezoelectric element 31, and the vibrating plate 24 is in a substantially horizontal state.

図7(c)のインク吐出後に、図6基準電圧保持期間R2の後で、後述するように圧電素子31への駆動波形を印加するアナログSW37がOFFされるため、圧電素子31、振動板24は駆動波形によって制御されなくなる。よって、インクを吐出した後にインクのメニスカス(表面)の残留振動が波として圧力室20内を伝搬し、振動板24を介して圧電素子31に伝わることで、残留振動電圧が電極パッド34に誘起される。 After the ink is ejected in FIG. 7C, after the reference voltage holding period R2 in FIG. 6, the analog SW37 that applies the drive waveform to the piezoelectric element 31 is turned off as described later, so that the piezoelectric element 31 and the diaphragm 24 are turned off. Is no longer controlled by the drive waveform. Therefore, after ejecting the ink, the residual vibration of the ink meniscus (surface) propagates in the pressure chamber 20 as a wave and is transmitted to the piezoelectric element 31 via the diaphragm 24, so that the residual vibration voltage is induced in the electrode pad 34. Will be done.

このように、電極パッド34に誘起された残留振動電圧変化(即ち、所定の検出時刻における電位)を検知することにて、ノズル状態(ノズル内のインクの状態)を把握することができる。 In this way, the nozzle state (the state of the ink in the nozzle) can be grasped by detecting the residual vibration voltage change (that is, the potential at a predetermined detection time) induced in the electrode pad 34.

図8は、図7の駆動波形印加期間及び残留振動波形発生期間を例示する図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating a drive waveform application period and a residual vibration waveform generation period of FIG. 7.

図8の駆動波形印加期間は、図7(a)の示すように駆動波形のPULL波形(立ち下がり波形要素)により圧電素子31を収縮した後、図7(b)に示すようにPUSH波形(立ち上がり波形要素)により伸長することで、インク滴を吐出する動作に対応する。 During the drive waveform application period of FIG. 8, the piezoelectric element 31 is contracted by the PULL waveform (falling waveform element) of the drive waveform as shown in FIG. 7 (a), and then the PUSH waveform (PUSH waveform) as shown in FIG. 7 (b). By extending by the rising waveform element), it corresponds to the operation of ejecting ink droplets.

図8の残留振動波形発生期間は、図7(c)の動作に対応する。残留振動波形は、アナログSW37(図10参照)をOFFした時刻に発生し、残留圧力波が振動板24を介して、圧電素子31に伝播する減衰振動波形となる。 The residual vibration waveform generation period of FIG. 8 corresponds to the operation of FIG. 7 (c). The residual vibration waveform is a damped vibration waveform that is generated at the time when the analog SW37 (see FIG. 10) is turned off, and the residual pressure wave propagates to the piezoelectric element 31 via the diaphragm 24.

<インクジェット記録モジュールの構成>
図9は、第1の実施形態に係る、記録ヘッド15と駆動制御基板18とを含む液滴吐出装置(インクジェット記録モジュール8)の駆動系を例示するブロック図である。
<Configuration of inkjet recording module>
FIG. 9 is a block diagram illustrating a drive system of a droplet ejection device (injection recording module 8) including a recording head 15 and a drive control substrate 18 according to the first embodiment.

駆動制御基板18は、制御部(駆動制御部)81と、駆動波形生成部82と、記憶手段83とを備える。記憶手段83は、装置全体の制御を司る主制御部90から送信された画像データを記憶する。制御部81は、画像データを元にタイミング制御信号と駆動波形データを生成する。駆動波形生成部82は、生成された駆動波形データをD/A変換し、電圧増幅、電流増幅して駆動波形を生成する。 The drive control board 18 includes a control unit (drive control unit) 81, a drive waveform generation unit 82, and a storage means 83. The storage means 83 stores image data transmitted from the main control unit 90 that controls the entire device. The control unit 81 generates a timing control signal and drive waveform data based on the image data. The drive waveform generation unit 82 D / A-converts the generated drive waveform data, amplifies the voltage, and amplifies the current to generate a drive waveform.

駆動制御基板18の制御部81で生成されたタイミング制御信号等のデジタル信号は、シリアル通信で記録ヘッド15に伝送し、ヘッド基板60上のヘッド制御部61(タイミング制御信号)によってデシリアライズされ、圧電素子駆動IC33に入力される。 Digital signals such as timing control signals generated by the control unit 81 of the drive control board 18 are transmitted to the recording head 15 by serial communication, deserialized by the head control unit 61 (timing control signal) on the head board 60, and deserialized. It is input to the piezoelectric element drive IC 33.

駆動波形生成部82によって生成された駆動波形は、圧電素子駆動IC33内のアナログSW37(図10参照)のON/OFFに基づいて、圧電素子31に入力される。 The drive waveform generated by the drive waveform generation unit 82 is input to the piezoelectric element 31 based on ON / OFF of the analog SW37 (see FIG. 10) in the piezoelectric element drive IC 33.

状態検出基板40には、ノズル状態に応じて発生した残留振動波形の電位を検出し、閾値と比較する検出部41が搭載される。 The state detection substrate 40 is equipped with a detection unit 41 that detects the potential of the residual vibration waveform generated according to the nozzle state and compares it with the threshold value.

図9の例では状態判定部63が、インクジェット記録ヘッド15側のヘッド基板60のヘッド制御部61に搭載される例を示したが、状態判定部63は、駆動制御基板18側へ搭載されてもよい。 In the example of FIG. 9, the state determination unit 63 is mounted on the head control unit 61 of the head substrate 60 on the inkjet recording head 15 side, but the state determination unit 63 is mounted on the drive control board 18 side. May be good.

ヘッド制御部61又は制御部81に搭載される状態判定部63は、検出部41の検出結果(検出した大小関係)から、ノズル及び圧力室の状態(異常状態かどうか)を判定し、印刷を継続するか、或いは印刷を停止して回復手段へ移行するかを判断する。 The state determination unit 63 mounted on the head control unit 61 or the control unit 81 determines the state (whether or not it is an abnormal state) of the nozzle and the pressure chamber from the detection result (detected magnitude relationship) of the detection unit 41, and prints. Decide whether to continue or stop printing and move to recovery measures.

詳しくは、ノズルもしくは圧力室の異常状態は、乾燥・増粘状態(ノズルの乾燥状態もしくは圧力室内インクの増粘状態)と、圧力室内の気泡混入状態とを含む。 Specifically, the abnormal state of the nozzle or the pressure chamber includes a dry / thickening state (a dry state of the nozzle or a thickening state of the ink in the pressure chamber) and a state in which air bubbles are mixed in the pressure chamber.

乾燥・増粘状態とは、印刷を連続的に実施する際に圧力室内のインクの表面がノズルの開口部を介して外気に触れていることで、ノズルのインク表面が部分的に増粘し(部分的に固まっている状態を含む)乾燥状態と、連続駆動による周囲温湿度の変化により自己発熱等の影響で、圧力室内で溶媒が蒸発し圧力室内のインクの粘度が全体的に増大する増粘状態とを含む。 The dry / thickened state means that the surface of the ink in the pressure chamber is in contact with the outside air through the opening of the nozzle during continuous printing, so that the ink surface of the nozzle is partially thickened. The solvent evaporates in the pressure chamber due to the effects of self-heating due to changes in the ambient temperature and humidity due to the dry condition (including the partially solidified state) and continuous driving, and the viscosity of the ink in the pressure chamber increases overall. Including thickened state.

また、吐出動作において、インクのメニスカスがノズル内へ引き戻される際に気泡を巻き込むことで、圧力室内へ気泡が混入する気泡混入状態となる。 Further, in the ejection operation, when the meniscus of the ink is pulled back into the nozzle, air bubbles are entrained, so that the air bubbles are mixed into the pressure chamber.

異常状態になると、インクの吐出速度がノズル毎に変動し、濃度ムラやスジ、色変化といった異常画像を引き起こし、更には、インクの増粘が進むと、増粘インクがノズルに詰まり(吐出不良)、画像形成領域にドット抜け(画素の欠損)が生じてしまうおそれがある。従って、状態判定部63は、ノズル及び圧力室の状態を判定し、異常状態の場合は、ノズル及び圧力室に適切な維持・回復動作を施すように判断する。 When an abnormal state occurs, the ink ejection speed fluctuates for each nozzle, causing abnormal images such as uneven density, streaks, and color changes. Furthermore, as the thickening of the ink progresses, the thickened ink clogs the nozzles (missing failure). ), There is a possibility that missing dots (pixel loss) may occur in the image forming region. Therefore, the state determination unit 63 determines the state of the nozzle and the pressure chamber, and in the case of an abnormal state, determines to perform an appropriate maintenance / recovery operation on the nozzle and the pressure chamber.

なお、駆動制御基板18には制御の上位装置である主制御部90が接続されており、主制御部90には、操作パネル91や維持回復手段2が接続されている。 A main control unit 90, which is a higher-level device for control, is connected to the drive control board 18, and an operation panel 91 and maintenance / recovery means 2 are connected to the main control unit 90.

上記状態判定部63が判定した、印刷継続又は印刷停止、回復処理の実行等の情報は制御部81を介して主制御部90へ送られる。主制御部90は印刷継続又は印刷停止を実行し、主制御部90からの指示により、維持回復手段2による回復動作が実行される。 Information such as printing continuation or printing stop, execution of recovery processing, etc. determined by the state determination unit 63 is sent to the main control unit 90 via the control unit 81. The main control unit 90 executes printing continuation or printing stop, and a recovery operation by the maintenance / recovery means 2 is executed according to an instruction from the main control unit 90.

あるいは、状態判定部63が判定したノズルの状態もしくは圧力室の状態(正常状態、乾燥・増粘状態(ノズルの乾燥状態もしくは圧力室内インクの増粘状態)、圧力室の気泡混入状態)等の情報が制御部81を介して主制御部90へ送られた後、操作パネル91上に表示してユーザーに報告してもよい。この場合、ユーザーが印刷継続又は印刷停止を選択し、回復処理の実行有無を設定可能にする。 Alternatively, the state of the nozzle or the state of the pressure chamber determined by the state determination unit 63 (normal state, dry / thickened state (dry state of the nozzle or thickened state of ink in the pressure chamber), air bubble mixed state in the pressure chamber), etc. After the information is sent to the main control unit 90 via the control unit 81, it may be displayed on the operation panel 91 and reported to the user. In this case, the user can select to continue printing or stop printing and set whether or not to execute the recovery process.

ユーザーに問い合わせることで、異常画像を許容して印刷継続か,許容せずに停止するかのユーザーの意思を反映できる。なお、ユーザーの意思の反映させる媒体は、操作パネル91に限られず、主制御部90や主制御部90に接続される外部のコンピュータ等により、情報を入力してもよい。 By inquiring to the user, it is possible to reflect the user's intention to allow the abnormal image and continue printing or stop printing without allowing it. The medium for reflecting the user's intention is not limited to the operation panel 91, and information may be input by an external computer or the like connected to the main control unit 90 or the main control unit 90.

(検出部の構成例1)
図10は、検出部の一の構成例について説明する回路図である。検出部41は、1つの比較検出部42と、切替部45とで構成される。
(Configuration example 1 of detection unit)
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a configuration example of one of the detection units. The detection unit 41 includes one comparison detection unit 42 and a switching unit 45.

比較検出部42は、基準電位Vsより高い電位である第1の閾値Vth1を比較電位とする第1の比較手段43と、基準電位Vsより低い電位である第2の閾値Vth2を比較電位とする第2の比較手段44とを備えている。切替部45は、検知対象(検査対象)となる各圧電素子31を切り替える。 The comparison detection unit 42 uses the first comparison means 43 having a first threshold value Vth1 having a potential higher than the reference potential Vs as the comparison potential and the second threshold value Vth2 having a potential lower than the reference potential Vs as the comparison potential. It is provided with a second comparison means 44. The switching unit 45 switches each piezoelectric element 31 to be detected (inspected).

例えば、比較手段43,44はコンパレータ、切替部45はマルチプレクサによって構成される。 For example, the comparison means 43 and 44 are composed of a comparator, and the switching unit 45 is composed of a multiplexer.

図10、11のように、検出部に比較手段を2つ設ける場合、検出した電圧Vrsと第1の閾値Vth1との比較と、検出した電圧Vrsと第2の閾値Vth2との比較が実行でき、ノズルもしくは圧力室の異常状態を乾燥・増粘状態と、気泡混入状態とで切り分けることが可能になる。 When two comparison means are provided in the detection unit as shown in FIGS. 10 and 11, the detected voltage Vrs can be compared with the first threshold value Vth1 and the detected voltage Vrs can be compared with the second threshold value Vth2. , The abnormal state of the nozzle or pressure chamber can be separated into a dry / thickened state and a bubble mixed state.

ここで、アナログSW37をOFFした直後、及び、切り替えスイッチとして機能する切替部45の入力先を切り替えた直後は、スイッチングノイズが残留振動波形に重畳し、ノズル状態と電位差の相関がノイズの影響を受けやすい。よって、ノイズによる誤検出を防止し、より正確に電圧値を比較するために、所定時間を検出対象から除外すると好適である。 Here, immediately after turning off the analog SW37 and immediately after switching the input destination of the switching unit 45 that functions as a changeover switch, switching noise is superimposed on the residual vibration waveform, and the correlation between the nozzle state and the potential difference affects the noise. Easy to receive. Therefore, in order to prevent false detection due to noise and to compare voltage values more accurately, it is preferable to exclude a predetermined time from the detection target.

所定期間を検査対象外にするため、検出部41の後段の状態判定部63において、ヘッド制御部61のタイミング制御部(制御部)62からタイミングが制御されて、検出した比較結果の読み込みタイミングを制御することで電圧を所定期間マスクする。 In order to exclude the predetermined period from the inspection target, the timing is controlled by the timing control unit (control unit) 62 of the head control unit 61 in the state determination unit 63 in the subsequent stage of the detection unit 41, and the read timing of the detected comparison result is read. By controlling, the voltage is masked for a predetermined period.

あるいは、切替部45が、アナログSW37をOFFした後から検出時刻まで所定期間、比較検出部42を検出対象となる圧電素子31と接続しないことで切替部45が電圧をマスクしてもよい。 Alternatively, the switching unit 45 may mask the voltage by not connecting the comparison detection unit 42 to the piezoelectric element 31 to be detected for a predetermined period from the time when the analog SW 37 is turned off until the detection time.

更に、検出部41は比較手段43,44の代わりにADコンバータを用いて電位を変換する構成でも良い。 Further, the detection unit 41 may be configured to convert the potential by using an AD converter instead of the comparison means 43 and 44.

従って、本発明の検出部は、比較部のみ必要なので、ノイズ成分を除去する、ハイパスフィルタやローパスフィルタ、或いは振幅を調整する、負帰還型アンプ、ボルテージフォロワやカウンタによって構成される波形整形部が不要になる。 Therefore, since the detection unit of the present invention requires only the comparison unit, a waveform shaping unit composed of a high-pass filter or low-pass filter that removes noise components, a negative feedback amplifier that adjusts amplitude, a voltage follower, or a counter is provided. It becomes unnecessary.

よって、残留振動を検知とする検出部において、回路コストや、及び基板面積を抑制することが可能になる。 Therefore, it is possible to suppress the circuit cost and the substrate area in the detection unit that detects the residual vibration.

なお、本構成例において、複数のノズルに対応する圧電素子に対して、切替手段によって検出対象を切り替えながら、共通する検出部を用いて、残留振動を検出している。よって、液滴吐出装置において、回路数を削減できる。 In this configuration example, residual vibration is detected by using a common detection unit while switching the detection target by the switching means for the piezoelectric elements corresponding to the plurality of nozzles. Therefore, the number of circuits can be reduced in the droplet ejection device.

(検出部の構成例2)
図11は、検出部の別の構成例について説明する回路図である。
(Configuration example 2 of detection unit)
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating another configuration example of the detection unit.

上述の図10では検出部41は切替部45を含んでいる構成例を説明したが、切替部は検出部に含まれていなくてもよく、図11に示すように、各圧電素子31a〜31xそれぞれに対し、比較検出部42a〜42xを設ける構成でも構わない。 In FIG. 10 described above, a configuration example in which the detection unit 41 includes the switching unit 45 has been described, but the switching unit may not be included in the detection unit, and as shown in FIG. 11, the piezoelectric elements 31a to 31x A comparative detection unit 42a to 42x may be provided for each of them.

本構成例では、アナログSW37a〜37xのスイッチングノイズによる誤検出を防止するために、タイミング制御部62からタイミング制御される状態判定部63が、検出部41Aで検出した比較結果の電圧を所定期間マスクし、該所定期間を検査対象外にする。 In this configuration example, in order to prevent erroneous detection due to switching noise of analog SW37a to 37x, the state determination unit 63 whose timing is controlled by the timing control unit 62 masks the voltage of the comparison result detected by the detection unit 41A for a predetermined period. Then, the predetermined period is excluded from the inspection target.

本構成例では、検出部は、複数の圧電素子と、夫々対応するように同数設けられている。よって、複数の圧電素子の残留振動を同時に検出することができ、より高速で検出することが可能になる。 In this configuration example, the same number of detection units are provided so as to correspond to each of the plurality of piezoelectric elements. Therefore, the residual vibrations of the plurality of piezoelectric elements can be detected at the same time, and can be detected at a higher speed.

このように、検出部は、回路規模及び用途に応じて、構成(構成例1、構成例2)を適宜選択すると好適である。 As described above, it is preferable that the detection unit appropriately selects the configuration (configuration example 1, configuration example 2) according to the circuit scale and application.

<異常吐出の検出方法>
図12は、記録ヘッドに設けられる検出部の検出方法に関する説明図である。図12に示す測定結果によると、駆動波形を印加し、アナログSW37をOFFした後、検出するタイミングを適切に設定することで、ノズル及び圧力室の正常吐出状態、乾燥・増粘状態(ノズル表面の乾燥もしくは圧力室内の液体の増粘状態)、並びにノズルに連通する圧力室の気泡混入状態の3状態に於いて図12に示す電位差が生じる。
<Detection method for abnormal discharge>
FIG. 12 is an explanatory diagram relating to a detection method of a detection unit provided in the recording head. According to the measurement results shown in FIG. 12, the drive waveform is applied, the analog SW37 is turned off, and then the detection timing is appropriately set to allow the nozzle and pressure chamber to be in a normal discharge state and a dry / thickened state (nozzle surface). The potential difference shown in FIG. 12 occurs in the three states of drying or thickening of the liquid in the pressure chamber) and in the state of air bubbles in the pressure chamber communicating with the nozzle.

ここで、正常吐出状態における残留振動の周波数は、圧力室20の固有振動周波数fcと略等しい。メニスカス固有振動周期はノズル径、圧力室体積、圧力室構成部材等によって、ノズル毎に一意に決まる。 Here, the frequency of the residual vibration in the normal discharge state is substantially equal to the natural vibration frequency fc of the pressure chamber 20. The meniscus natural vibration cycle is uniquely determined for each nozzle by the nozzle diameter, pressure chamber volume, pressure chamber constituent members, and the like.

図12において、Vsは基準電位、Vth1は基準電位Vsよりも大きい電圧である第1の閾値、Vth2は基準電位Vsよりも小さい電圧である第2の閾値を示す。 In FIG. 12, Vs indicates a reference potential, Vth1 indicates a first threshold value which is a voltage larger than the reference potential Vs, and Vth2 indicates a second threshold value which is a voltage smaller than the reference potential Vs.

図13にノズル状態の判定図を示す。検出部41では、ノズル状態の判定に、図12に示す電位差を利用する。 FIG. 13 shows a determination diagram of the nozzle state. The detection unit 41 uses the potential difference shown in FIG. 12 to determine the nozzle state.

一例として、基準電位Vsより高い電位である第1の閾値Vth1と、基準電位Vsより低い電位である第2の閾値Vth2を設定しておく。アナログSW37をOFFした時刻から所定の期間をマスクした後の検出時刻に於いて、検出した残留振動波形の電位Vrsと、第1の閾値Vth1及び第2の閾値Vth2との大小関係の組み合わせから、ノズル状態を検出(判定)する。 As an example, a first threshold value Vth1 having a potential higher than the reference potential Vs and a second threshold value Vth2 having a potential lower than the reference potential Vs are set. From the combination of the magnitude relationship between the detected residual vibration waveform potential Vrs and the first threshold value Vth1 and the second threshold value Vth2 at the detection time after masking a predetermined period from the time when the analog SW37 is turned off, Detects (determines) the nozzle state.

ここで、アナログSW37をOFFした直後は、スイッチングノイズが残留振動波形に重畳し、ノズルの状態を示す電位差がノイズの影響を受けやすい。よって、ノイズによる誤検出を防止し、より正確に電圧値を比較するために、所定時間を検出対象から除外する(マスクする)。 Immediately after the analog SW37 is turned off, switching noise is superimposed on the residual vibration waveform, and the potential difference indicating the state of the nozzle is easily affected by the noise. Therefore, in order to prevent erroneous detection due to noise and to compare voltage values more accurately, a predetermined time is excluded (masked) from the detection target.

なお、マスクする期間は、ノズルのメニスカス固有振動周期Tc未満でよい。マスクする期間と、連続駆動との関係は図15を用いて後述する。 The masking period may be less than the meniscus natural vibration cycle Tc of the nozzle. The relationship between the masking period and continuous driving will be described later with reference to FIG.

ここで、図12の検出時刻に於ける残留振動波形の電位Vrsと残留振動の検出電圧VrsとVth1,Vth2との比較でノズル状態を判定している。 Here, the nozzle state is determined by comparing the potential Vrs of the residual vibration waveform at the detection time of FIG. 12, the detection voltage Vrs of the residual vibration, and Vth1 and Vth2.

つまり、検出電圧Vrsが第1の閾値Vthよりも大きいとき(Vth1<Vrs)は、ノズル及び圧力室は正常吐出状態である。検出電圧Vrsが第2の閾値Vth2よりも大きく第1の閾値Vth1以下であるとき(Vth2<Vrs≦Vth1)は、乾燥・増粘状態であって、ノズル表面は乾燥している(液体の表面が部分的に増粘又は固まっている)か、圧力室内の液体が全体的に増粘している。検出電圧Vrsが第2の閾値Vth2以下であるとき(Vrs≦Vth2)は、ノズルに連通している圧力室は気泡混入状態である。 That is, when the detected voltage Vrs is larger than the first threshold value Vth (Vth1 <Vrs), the nozzle and the pressure chamber are in the normal discharge state. When the detection voltage Vrs is larger than the second threshold value Vth2 and equal to or less than the first threshold value Vth1 (Vth2 <Vrs ≦ Vth1), the nozzle surface is dry (the surface of the liquid). Is partially thickened or solidified), or the liquid in the pressure chamber is totally thickened. When the detected voltage Vrs is equal to or less than the second threshold value Vth2 (Vrs ≦ Vth2), the pressure chamber communicating with the nozzle is in a state of air bubbles.

なお、ここで説明する所定の範囲における閾値の値を含む(以上、以下)、含まない(よりも大きい、よりも小さい)は一例であって、夫々の範囲における閾値の含有の有無は、適宜変更してもよい。 It should be noted that, including (or more or less) or not including (greater than or equal to or less than) the threshold value in the predetermined range described here is an example, and the presence or absence of the threshold value in each range is appropriate. You may change it.

上述のように第1の閾値Vth1及び第2の閾値Vth2の2つの閾値を用いて判定すると、異常状態を乾燥・増粘状態(ノズルの乾燥もしくは圧力室内インクの増粘状態)と圧力室の気泡混入状態とで切り分けることが可能になり、回復動作の種類が適切に選択できるという利点がある。 When the determination is made using the two thresholds of the first threshold value Vth1 and the second threshold value Vth2 as described above, the abnormal state is determined as a dry / thickening state (nozzle drying or thickening state of pressure chamber ink) and a pressure chamber. There is an advantage that it is possible to separate from the air bubble mixed state and the type of recovery operation can be appropriately selected.

一方、乾燥・増粘状態と気泡混入状態を、何らかの異常状態として同一に認識する場合、比較する閾値を第1の閾値Vth1のみとし、検出電圧Vrsと第1の閾値Vth1との比較によって、ノズル及び圧力室の正常吐出状態と異常状態を切り分ける判定方法でも構わない。 On the other hand, when the dry / thickened state and the bubble mixed state are recognized as some abnormal state, the threshold value to be compared is set to only the first threshold value Vth1, and the nozzle is compared by comparing the detected voltage Vrs and the first threshold value Vth1. And a determination method for separating the normal discharge state and the abnormal state of the pressure chamber may be used.

この場合、上述の検出部の図10、図11に備えられる検出部に設けられる比較部は1つで良く、あるいは切替部が不要となるため、更なる回路コスト増大、及び基板面積増大の抑制効果がある。 In this case, only one comparison unit may be provided in the detection unit provided in FIGS. 10 and 11 of the above-mentioned detection unit, or a switching unit is not required, so that further increase in circuit cost and increase in substrate area can be suppressed. effective.

よって、検出部は、回路規模及び用途に応じて、設定する閾値の数を適宜選択すると好適である。 Therefore, it is preferable that the detection unit appropriately selects the number of threshold values to be set according to the circuit scale and the application.

次に、図14を用いて、ノズル状態毎に電位差が発生する原理について説明する。図14(a)は正常吐出状態、図14(b)は乾燥・増粘状態、図14(c)は気泡混入状態の模式図である。 Next, the principle of generating a potential difference for each nozzle state will be described with reference to FIG. 14 (a) is a schematic diagram of a normal discharge state, FIG. 14 (b) is a dry / thickened state, and FIG. 14 (c) is a schematic diagram of a bubble mixed state.

図14(a)に示す正常吐出状態では、インク滴(液滴)を吐出した後であるため、メニスカスの残留振動は大きい。また、圧力室20内は吐出前より吐出した液滴分だけ体積が小さいため、圧電素子31はノズル16方向に伸長した状態となる。 In the normal ejection state shown in FIG. 14A, the residual vibration of the meniscus is large because the ink droplets (droplets) have been ejected. Further, since the volume of the pressure chamber 20 is smaller by the amount of the droplets ejected than before the ejection, the piezoelectric element 31 is in a state of extending in the nozzle 16 direction.

つまり、駆動波形の基準電位Vsより高い電位を振動中心とした、振幅の大きい残留振動波形が電極パッド34で観測される。 That is, a residual vibration waveform having a large amplitude is observed on the electrode pad 34 with a potential higher than the reference potential Vs of the drive waveform as the vibration center.

インク吐出後、圧力室20にはインクが供給されるが、残留振動周期より十分に長い時間をかけて供給されるため、検出時刻に於いては、まだ圧力室20内のインクが少ないため、残留振動波形の振動中心は基準電位Vsより高い電位を保持する。 After the ink is ejected, the ink is supplied to the pressure chamber 20, but since it is supplied over a time sufficiently longer than the residual vibration cycle, the amount of ink in the pressure chamber 20 is still small at the detection time. The vibration center of the residual vibration waveform holds a potential higher than the reference potential Vs.

図14(b)に示すように、ノズル16の表面が乾燥している(インクの表面が部分的に増粘している又は固まっている)、または圧力室20内のインクが全体的に増粘していると、メニスカスの残留振動は小さい。このとき、インクは吐出されていないので、圧力室20の体積は変わらない。つまり、乾燥・増粘状態では、基準電位Vsを振動中心とした、振幅の小さい残留振動波形が電極パッド34で観測される。 As shown in FIG. 14B, the surface of the nozzle 16 is dry (the surface of the ink is partially thickened or solidified), or the ink in the pressure chamber 20 is totally increased. If it is sticky, the residual vibration of the meniscus is small. At this time, since the ink is not discharged, the volume of the pressure chamber 20 does not change. That is, in the dry / thickened state, a residual vibration waveform having a small amplitude centered on the reference potential Vs is observed on the electrode pad 34.

図14(c)は圧力室20内に気泡が混入しているため、気泡体積分だけ、圧力室20内の体積が大きくなり、圧電素子31がノズル16とは逆方向に収縮した状態となる。つまり、気泡混入状態では、基準電位Vsより低い電位を振動中心とした残留振動波形が電極パッド34で観測される。 In FIG. 14C, since air bubbles are mixed in the pressure chamber 20, the volume in the pressure chamber 20 increases by the volume integral, and the piezoelectric element 31 contracts in the direction opposite to the nozzle 16. .. That is, in the bubble mixed state, the residual vibration waveform centered on the potential lower than the reference potential Vs is observed on the electrode pad 34.

なお、図14(b)、14(c)のように異常状態であると判定されるとき、維持回復動作として、例えば、フラッシング動作、吸引動作等を施す。 When it is determined that the state is abnormal as shown in FIGS. 14 (b) and 14 (c), for example, a flushing operation, a suction operation, or the like is performed as the maintenance / recovery operation.

例えば、フラッシング動作(空吐出動作)は、維持回復手段2を用いず、通常の駆動波形よりも大きい駆動波形(回復波形)を、インクジェット記録モジュール8の圧電素子へ印加する。この動作により、図14(b)のように乾燥した(粘度が増大した)インクをノズル16から排出させることができる。この回復動作は、印刷中においてもすぐに実施できる。 For example, in the flushing operation (empty discharge operation), a drive waveform (recovery waveform) larger than the normal drive waveform is applied to the piezoelectric element of the inkjet recording module 8 without using the maintenance / recovery means 2. By this operation, the dried (increased viscosity) ink can be discharged from the nozzle 16 as shown in FIG. 14 (b). This recovery operation can be performed immediately even during printing.

吸引動作は、維持回復手段(吸引回復手段)2に設けられるノズルキャップ、チューブ、チューブポンプ、及び排インクカートリッジ等を用いることにより、圧力室20内のインクを、ノズルキャップを介して吸引し、チューブを介して排インクカートリッジへと排出する動作である。この動作により、図14(c)のように圧力室20内に混入した気泡(気体)を排出するとともに、図14(b)のように粘度が増大した(増粘)インクをノズル16から排出させることができる。この吸引動作による回復は、印刷動作を一時停止して実施する。 In the suction operation, the ink in the pressure chamber 20 is sucked through the nozzle cap by using the nozzle cap, tube, tube pump, drain ink cartridge and the like provided in the maintenance recovery means (suction recovery means) 2. This is an operation of discharging the ink to the discharge ink cartridge via the tube. By this operation, bubbles (gas) mixed in the pressure chamber 20 are discharged as shown in FIG. 14 (c), and ink having increased viscosity (thickening) is discharged from the nozzle 16 as shown in FIG. 14 (b). Can be made to. The recovery by the suction operation is performed by suspending the printing operation.

ここで、本発明に於いて、専用波形を使用しなくても、高い生産性を維持しながらノズル状態を検出できる理由について説明する。図15は、専用波形を使用せず、生産性を落とすことなくノズル及び圧力室の状態を検出できる理由を説明した図である。 Here, in the present invention, the reason why the nozzle state can be detected while maintaining high productivity without using a dedicated waveform will be described. FIG. 15 is a diagram illustrating the reason why the state of the nozzle and the pressure chamber can be detected without reducing the productivity without using the dedicated waveform.

駆動波形の印加単位は図6に示す、第1の基準電位保持波形と、PULL波形と、HOLD波形と、PUSH波形と、第2の基準電位保持波形とで構成される。 The application unit of the drive waveform is composed of the first reference potential holding waveform, the PULL waveform, the HOLD waveform, the PUSH waveform, and the second reference potential holding waveform shown in FIG.

また、一般的に第1、第2の基準電位保持波形の時間R1,R2はそれぞれ、メニスカス固有振動周期の1周期分より長く設定される。 Further, in general, the times R1 and R2 of the first and second reference potential holding waveforms are set longer than one cycle of the meniscus natural vibration cycle, respectively.

本発明では、例えば連続する駆動波形をそれぞれ第1の駆動波形と第2の駆動波形とした時にノズル及び圧力室の状態を検出する時刻は、マスク後となる。マスク期間は、第1の駆動波形の第2の基準電位保持波形印加中にアナログSW37をOFFした時刻から、メニスカス固有振動周期の1周期未満である。 In the present invention, for example, when the continuous drive waveforms are the first drive waveform and the second drive waveform, respectively, the time for detecting the state of the nozzle and the pressure chamber is after the mask. The mask period is less than one cycle of the meniscus natural vibration cycle from the time when the analog SW37 is turned off while the second reference potential holding waveform of the first drive waveform is applied.

ここで、メニスカス固有振動周期はノズル毎に一意的に決まるため、ヘッド内の複数のノズルでメニスカス固有振動周期が最短のものを想定して、マスク期間をその最短の周期よりも短く設定する。 Here, since the meniscus natural vibration cycle is uniquely determined for each nozzle, it is assumed that the meniscus natural vibration cycle is the shortest among a plurality of nozzles in the head, and the mask period is set shorter than the shortest cycle.

また、ノズル及び圧力室の状態の判定のための残留振動の検出は、上記の検出時刻における電位の比較により瞬時に実施できる。例えば、残留振動の周期や複数の振幅からの減衰比を算出などのために用いられる所定期間の継続的な残留振動電圧の変化の検出が、本発明の検出では不要になる。よって、同じノズルに対して、検出時刻における電位の検出後に速やかに、次の駆動波形の印加へ移行することが可能となる。 Further, the detection of the residual vibration for determining the state of the nozzle and the pressure chamber can be carried out instantly by comparing the potentials at the above detection times. For example, the detection of the present invention makes it unnecessary to detect a continuous change in the residual vibration voltage for a predetermined period used for calculating a period of residual vibration or a damping ratio from a plurality of amplitudes. Therefore, it is possible to immediately shift to the application of the next drive waveform to the same nozzle after the potential is detected at the detection time.

従って、マスク期間後(終了後)、瞬時に電位の測定により残留振動の検出を完了することによって、第2の駆動波形のアナログSW37のON時刻より早い時刻に検出できるため、第1の駆動波形印加後の残留振動の検出は、第2の駆動波形の印加に影響を与えない。 Therefore, after the mask period (after the end), by instantly completing the detection of the residual vibration by measuring the potential, it can be detected earlier than the ON time of the analog SW37 of the second drive waveform, so that the first drive waveform can be detected. The detection of residual vibration after application does not affect the application of the second drive waveform.

以上より、専用波形を使用せず、駆動波形が連続する印刷速度で、瞬時にノズル及び圧力室の状態を検出できる。即ち、生産性を落とすことなく高生産で異常吐出を検出できる。 From the above, it is possible to instantly detect the state of the nozzle and the pressure chamber at a printing speed in which the drive waveform is continuous without using the dedicated waveform. That is, abnormal discharge can be detected with high production without reducing productivity.

<全体制御>
図16は、本発明の一実施例におけるインクジェット記録装置の全体制御(印刷制御、異常吐出検出方法)を示したフローチャートである。このような印刷フローは主制御部90や他のコンピュータ等のプログラムに記憶されて、実行されてもよい。
<Overall control>
FIG. 16 is a flowchart showing overall control (printing control, abnormality ejection detection method) of the inkjet recording apparatus according to the embodiment of the present invention. Such a print flow may be stored in a program such as the main control unit 90 or another computer and executed.

まず、印刷開始フローとして、START(S201)後、初期化し(S202)、画像や解像度、搬送速度、その他補正値等を設定する印刷設定(S203)をすることによって、印刷を開始する(S204)。 First, as a print start flow, after START (S201), initialization (S202) is performed, and printing is started by setting print settings (S203) for setting an image, resolution, transport speed, other correction values, and the like (S204). ..

印刷中、ノズル及び圧力室の状態の判断のため、駆動波形生成部82は駆動波形(吐出用の駆動パルス)を印加する(S205)。 During printing, the drive waveform generation unit 82 applies a drive waveform (drive pulse for discharge) to determine the state of the nozzle and the pressure chamber (S205).

S205で駆動波形を印加した後に発生した残留振動の検出電圧Vrsが第1の閾値Vthよりも大きい(Vth1<Vrs)かどうかを、検出する。詳しくは電圧の比較により検出部41で大小関係を検出する。 It is detected whether or not the detection voltage Vrs of the residual vibration generated after applying the drive waveform in S205 is larger than the first threshold value Vth (Vth1 <Vrs). More specifically, the detection unit 41 detects the magnitude relationship by comparing the voltages.

状態判定部63は、検出電圧Vrsが第1の閾値Vthよりも大きいとき(S206,Yes)、ノズル及び圧力室は正常吐出状態である(S207)と判定する。 When the detection voltage Vrs is larger than the first threshold value Vth (S206, Yes), the state determination unit 63 determines that the nozzle and the pressure chamber are in the normal discharge state (S207).

制御部81は印刷終了(S208)かどうかを判断し、"No"の場合は、印刷が継続されているため、S205へ戻って、再び、駆動波形生成部82から駆動波形を圧電素子31へ印加させる(S205)。 The control unit 81 determines whether or not the printing is completed (S208), and if "No", the printing is continued, so the process returns to S205, and the drive waveform is transmitted from the drive waveform generation unit 82 to the piezoelectric element 31 again. Apply (S205).

そして、再び、S205で駆動波形を印加した後に発生した、残留振動の検出電圧Vrsが第1の閾値Vthよりも大きいか(Vth1<Vrs)どうかを検出部41が検出し(S206)、ノズルもしくは圧力室が異常状態かどうかを判定する。 Then, again, the detection unit 41 detects whether the detection voltage Vrs of the residual vibration generated after applying the drive waveform in S205 is larger than the first threshold value Vth (Vth1 <Vrs) (S206), and the nozzle or Determine if the pressure chamber is in an abnormal state.

このように、正常吐出状態(S206でYes)が続く場合は、印刷中、異常吐出を検査するノズルの検査対象を変えながら、S205〜S208を繰り返し、印刷終了(S208,Yes)とともに終了する(END,S209)。 In this way, when the normal ejection state (Yes in S206) continues, S205 to S208 are repeated while changing the inspection target of the nozzle for inspecting abnormal ejection during printing, and the printing ends (S208, Yes). END, S209).

S206に於いて、検出電圧Vrsが第1の閾値Vth以下(Vth1≧Vrs)であれば(No)、ステップS210へ移行する。 In S206, if the detected voltage Vrs is equal to or less than the first threshold value Vth (Vth1 ≧ Vrs) (No), the process proceeds to step S210.

ステップS210で、検出電圧Vrsが第2の閾値Vth2よりも大きく第1の閾値Vth1以下であるか(Vth2<Vrs≦Vth1)どうかを、検出部41が検出する。 In step S210, the detection unit 41 detects whether the detection voltage Vrs is larger than the second threshold value Vth2 and equal to or less than the first threshold value Vth1 (Vth2 <Vrs ≦ Vth1).

状態判定部63は、検出電圧Vrsが第2の閾値Vth2よりも大きく第1の閾値Vth1以下であるとき(Vth2<Vrs≦Vth1)(S210で、Yes)、ノズル16もしくは圧力室20が乾燥・増粘状態であると判定する(S211)。 When the detection voltage Vrs is larger than the second threshold value Vth2 and equal to or less than the first threshold value Vth1 (Vth2 <Vrs ≦ Vth1) (Yes in S210), the state determination unit 63 dries the nozzle 16 or the pressure chamber 20. It is determined that the thickening state is present (S211).

乾燥・増粘状態であるとき、回復の1動作として非印字エリアであるページ間のタイミングで回復波形を印加して空吐出を実施し、乾燥インク(局所的に増粘した(固まった)インク)、又は全体的に増粘した増粘インクを吐き出すことでノズル16をリフレッシュする(S212)。 When the ink is in a dry / thickened state, a recovery waveform is applied at the timing between pages, which is a non-printing area, to perform empty ejection as one recovery operation, and dry ink (locally thickened (solidified) ink). ), Or the nozzle 16 is refreshed by ejecting the thickened ink that is thickened as a whole (S212).

ここで、回復波形とは、駆動波形よりも電圧振幅差が大きい波形であり、圧力室20内に急激な圧力変化を与えることで、ノズルもしくは圧力室内において、一部又は全体の粘度が増大することで移動しづらく吐出しにくくなった乾燥インク又は増粘インクを吐き出す(空吐出させる)作用を持つ。 Here, the recovery waveform is a waveform having a voltage amplitude difference larger than that of the drive waveform, and by giving a sudden pressure change in the pressure chamber 20, the viscosity of a part or the whole increases in the nozzle or the pressure chamber. As a result, it has the effect of ejecting (empty ejection) dry ink or thickening ink that is difficult to move and eject.

このような空吐出動作による回復(S212)は、印刷中でもすぐに実施できるため、空吐出動作の実施後は、次の駆動波形を印加する(S205に戻る)。 Since the recovery (S212) by such an empty discharge operation can be performed immediately even during printing, the next drive waveform is applied (returns to S205) after the empty discharge operation is performed.

一方、S210でVth2<Vrs≦Vth1と判断されないとき(No)、検出電圧Vrsが第2の閾値Vth2よりも小さい(Vrs<Vth2)ことになり、状態判定部63は、ノズル16に連通する圧力室20は気泡混入状態であると判定する(S213)。 On the other hand, when it is not determined in S210 that Vth2 <Vrs ≦ Vth1 (No), the detection voltage Vrs is smaller than the second threshold value Vth2 (Vrs <Vth2), and the state determination unit 63 communicates with the nozzle 16. It is determined that the chamber 20 is in a state where air bubbles are mixed (S213).

このとき、印刷を停止し(S214)、回復の1動作として各ノズルからインクを吸い出す吸引回復動作(S215)を実施する。吸引回復動作とは、ノズル面17に吸引器を取り付け、圧力室20内の乾燥インク、増粘インク、或いは気泡を吸い出す作用を持つ。 At this time, printing is stopped (S214), and a suction recovery operation (S215) for sucking ink from each nozzle is performed as one recovery operation. The suction recovery operation has a function of attaching a suction device to the nozzle surface 17 and sucking out dry ink, thickening ink, or air bubbles in the pressure chamber 20.

このような吸引動作による回復(S215)は、印刷動作を一時停止して実施するため、吸引動作の実施後は、印刷設定(S203)に戻る。 Since the recovery by such a suction operation (S215) is performed by pausing the printing operation, the process returns to the print setting (S203) after the suction operation is performed.

また、ノズル及び圧力室が正常吐出状態か異常状態かの2つの状態のみを検出する場合は、S210を省略し、S206が"No"であれば、何らかの回復処理へ移行してもよい。 Further, when detecting only two states, that is, the nozzle and the pressure chamber are in a normal discharge state or an abnormal state, S210 may be omitted, and if S206 is "No", some recovery processing may be performed.

さらに、異常状態を検出した場合は、ユーザーにより回復処理(回復をするか否か、回復処理の種類等)を選択可能となるように問合せを行ってもよい。 Further, when an abnormal state is detected, an inquiry may be made so that the user can select the recovery process (whether or not to recover, the type of recovery process, etc.).

又、S214とS215を省略し、気泡混入状態検出後も印刷を停止せず、印刷動作を継続した状態でS203に於いて気泡が混入した圧力室20に連通するノズル16をユーザーに報告し、ユーザーが印刷継続又は印刷停止を選択し、回復処理の実行有無を設定可能にしてもよい。 Further, S214 and S215 are omitted, and the nozzle 16 communicating with the pressure chamber 20 in which air bubbles are mixed is reported to the user in S203 in a state where printing is not stopped even after the bubble mixing state is detected and the printing operation is continued. The user may select to continue printing or stop printing, and it may be possible to set whether or not to execute the recovery process.

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and is within the scope of the gist of the embodiment of the present invention described in the claims. Various modifications and changes are possible.

1 インクジェット記録装置(画像形成装置)
8 インクジェット記録モジュール(液滴吐出装置)
15 記録ヘッド(インクジェット記録ヘッド部、液滴吐出ヘッド)
16 ノズル(印字ノズル、吐出口)
18 駆動制御基板
20 圧力室(個別圧力発生室、個別液室)
31 圧電素子
32 圧電素子支持基板
33 圧電素子駆動IC(ヘッド駆動IC)
34 電極パッド
40 状態検出基板
41,41A 検出部
42,42a〜42x 比較検出部
43 第1の比較手段
44 第2の比較手段
45 切替手段
50 接続部
60 ヘッド基板
61 ヘッド制御部
62 タイミング制御部(制御部)
63 状態判定部
81 制御部
82 駆動波形生成部
83 記憶手段
S 記録媒体
L インク(液体)
E 圧力室膨張期間(立ち下がり波形、PULL)
C 圧力室収縮期間(立ち上がり波形、PUSH)
H 立ち下がり電圧保持期間(HOLD)
R1 第1の基準電圧保持期間
R2 第2の基準電圧保持期間
Vs 基準電位
Vth1 第1の閾値
Vth2 第2の閾値
1 Inkjet recording device (image forming device)
8 Inkjet recording module (droplet ejection device)
15 Recording head (invertical recording head, droplet ejection head)
16 nozzles (print nozzle, discharge port)
18 Drive control board 20 Pressure chamber (individual pressure generation chamber, individual liquid chamber)
31 Piezoelectric element 32 Piezoelectric element support substrate 33 Piezoelectric element drive IC (head drive IC)
34 Electrode pad 40 State detection board 41, 41A Detection unit 42, 42a to 42x Comparison detection unit 43 First comparison means 44 Second comparison means 45 Switching means 50 Connection unit 60 Head board 61 Head control unit 62 Timing control unit ( Control unit)
63 Status determination unit 81 Control unit 82 Drive waveform generation unit 83 Storage means S Recording medium L Ink (liquid)
E Pressure chamber expansion period (falling waveform, PULL)
C Pressure chamber contraction period (rising waveform, PUSH)
H Fall voltage retention period (HOLD)
R1 First reference voltage holding period R2 Second reference voltage holding period Vs Reference potential Vth1 First threshold value Vth2 Second threshold value

特開2015−47803号公報JP-A-2015-47803

Claims (16)

ノズル、該ノズルに連通して液体を収容する圧力室、及び該圧力室と対向するように配置された圧電素子を備える、液滴吐出ヘッドと、
前記圧電素子を駆動する、基準電位から電位が変化する駆動波形を生成する駆動波形生成部と、
前記圧電素子の駆動後に前記圧力室内に発生する残留振動波形の電位と、前記駆動波形の前記基準電位より高い第1の閾値との大小関係を検出する検出部と、
前記検出した大小関係に基づいて前記ノズルもしくは前記圧力室が異常状態かどうかを判定する状態判定部と、を備え、
前記状態判定部は、前記圧電素子を圧縮または伸長させる駆動を行った後から、前記ノズルのメニスカス固有振動周期未満の期間後の検出時刻に、前記検出部が検出した前記残留振動波形の電位を読み込み、前記ノズルの状態を判定する
液滴吐出装置。
A droplet ejection head comprising a nozzle, a pressure chamber communicating with the nozzle and accommodating a liquid, and a piezoelectric element arranged so as to face the pressure chamber.
A drive waveform generator that drives the piezoelectric element and generates a drive waveform whose potential changes from the reference potential,
A detection unit that detects the magnitude relationship between the potential of the residual vibration waveform generated in the pressure chamber after driving the piezoelectric element and the first threshold value higher than the reference potential of the driving waveform.
E Bei and a state determination unit determines whether the abnormal state of the nozzle or the pressure chamber on the basis of the detected magnitude relation,
The state determination unit determines the potential of the residual vibration waveform detected by the detection unit at the detection time after the drive for compressing or expanding the piezoelectric element and after a period of time less than the meniscus natural vibration cycle of the nozzle. A droplet ejection device that reads and determines the state of the nozzle .
前記駆動波形は、少なくとも前記圧電素子を圧縮させ前記圧力室を膨張させるように前記基準電位から電圧を立ち下げる立ち下がり波形要素、前記立ち下がった電圧を保持する保持波形要素、前記圧電素子を伸長させ前記圧力室を収縮させるように前記保持された電位から前記基準電位まで電圧を立ち上げる立ち上がり波形要素を含む、
請求項1に記載の液滴吐出装置。
The drive waveform includes at least a falling waveform element that lowers the voltage from the reference potential so as to compress the piezoelectric element and expand the pressure chamber, a holding waveform element that holds the falling voltage, and extends the piezoelectric element. A rising waveform element that raises a voltage from the held potential to the reference potential so as to cause the pressure chamber to contract.
The droplet ejection device according to claim 1.
前記状態判定部は、前記駆動波形の前記立ち上がり波形要素が前記基準電位へ立ち上がった後から、前記ノズルのメニスカス固有振動周期未満の所定期間マスクし、マスク期間後の前記検出時刻に、前記検出部が検出した前記残留振動波形の電位を読み込み、
前記状態判定部は、前記マスク期間後の前記検出時刻において、前記ノズルの状態を判定する、
請求項2に記載の液滴吐出装置。
The state determination unit from after the rising waveform element of the drive waveform has risen to the reference potential, and a predetermined period mask below the meniscus natural vibration period of the nozzle, to the detection time of the post-mask period, the detector Reads the potential of the residual vibration waveform detected by
The state determination unit determines the state of the nozzle at the detection time after the mask period.
The droplet ejection device according to claim 2.
前記液滴吐出装置には複数のノズルが備えられ、
前記状態判定部が設定する前記マスク期間は、前記液滴吐出ヘッドに設けられた前記複数のノズルのメニスカス固有振動周期の最短の周期未満である、
請求項3に記載の液滴吐出装置。
The droplet ejection device is provided with a plurality of nozzles.
The mask period set by the state determination unit is less than the shortest period of the meniscus natural vibration cycle of the plurality of nozzles provided in the droplet ejection head.
The droplet ejection device according to claim 3.
前記状態判定部は、前記検出部が検出した前記残留振動波形の電位が前記第1の閾値よりも高いときは前記ノズルもしくは圧力室が正常状態であると判定し、前記残留振動波形の電位が前記第1の閾値以下であるときは前記ノズルもしくは圧力室が異常状態であると判定する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
When the potential of the residual vibration waveform detected by the detection unit is higher than the first threshold value, the state determination unit determines that the nozzle or the pressure chamber is in a normal state, and the potential of the residual vibration waveform becomes When it is equal to or less than the first threshold value, it is determined that the nozzle or the pressure chamber is in an abnormal state.
The droplet ejection device according to any one of claims 1 to 4.
前記検出部は、前記圧電素子の駆動後に前記圧力室内に発生する残留振動波形の電位と、前記第1の閾値とを比較する第1の比較手段を備える、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
The detection unit includes a first comparison means for comparing the potential of the residual vibration waveform generated in the pressure chamber after driving the piezoelectric element with the first threshold value.
The droplet ejection device according to any one of claims 1 to 5.
前記液滴吐出装置には、複数のノズル、該複数のノズルに夫々連通して液体を収容する複数の圧力室、及び該圧力室と対向するように配置された複数の圧電素子が設けられ、
前記検出部は、検知される各圧電素子をそれぞれ選択可能な切替部を含む、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
The droplet ejection device is provided with a plurality of nozzles, a plurality of pressure chambers communicating with each of the plurality of nozzles to store a liquid, and a plurality of piezoelectric elements arranged so as to face the pressure chambers.
The detection unit includes a switching unit that can select each piezoelectric element to be detected.
The droplet ejection device according to any one of claims 1 to 6.
前記液滴吐出装置には、複数のノズル、該複数のノズルに夫々連通して液体を収容する複数の圧力室、及び該圧力室と対向するように配置された複数の圧電素子が設けられ、
前記検出部は、前記複数の圧電素子と、夫々対応するように同数設けられている、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
The droplet ejection device is provided with a plurality of nozzles, a plurality of pressure chambers communicating with each of the plurality of nozzles to store a liquid, and a plurality of piezoelectric elements arranged so as to face the pressure chambers.
The same number of detection units are provided so as to correspond to the plurality of piezoelectric elements.
The droplet ejection device according to any one of claims 1 to 6.
前記検出部は、前記第1の閾値と前記検出した電位との大小関係、及び前記基準電位よりも低い電位である第2の閾値との前記検出した電位との大小関係を検出し、
前記状態判定部は、前記検出部が検出した前記残留振動波形の電位が前記第1の閾値よりも高いときは前記ノズルが正常状態であると判定し、前記残留振動波形の電位が前記第1の閾値以下であり前記第2の閾値よりも高いときは、前記ノズルが乾燥しているもしくは前記圧力室内の液体が増粘している乾燥・増粘状態であると判定し、前記残留振動波形の電位が前記第2の閾値以下であるときは前記圧力室が気泡混入状態であると判定する、
請求項1〜4、6〜8のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
The detection unit detects the magnitude relationship between the first threshold value and the detected potential, and the magnitude relationship between the second threshold value, which is a potential lower than the reference potential, and the detected potential.
When the potential of the residual vibration waveform detected by the detection unit is higher than the first threshold value, the state determination unit determines that the nozzle is in a normal state, and the potential of the residual vibration waveform is the first. When it is equal to or lower than the threshold value of and higher than the second threshold value, it is determined that the nozzle is dry or the liquid in the pressure chamber is thickened, and the residual vibration waveform is determined. When the potential of the pressure chamber is equal to or less than the second threshold value, it is determined that the pressure chamber is in a bubble-mixed state.
The droplet ejection device according to any one of claims 1 to 4, 6 to 8.
前記検出部は、前記圧電素子の駆動後に前記圧力室内に発生する残留振動波形の電位と、前記第2の閾値とを比較する第2の比較手段を備える、
請求項9に記載の液滴吐出装置。
The detection unit includes a second comparison means for comparing the potential of the residual vibration waveform generated in the pressure chamber after driving the piezoelectric element with the second threshold value.
The droplet ejection device according to claim 9.
請求項1〜10のいずれか一項に記載の液滴吐出装置を備える画像形成装置であって、
前記状態判定部で判定したノズルの状態に応じて、回復処理を実行して前記ノズルもしくは前記圧力室の液体の状態を回復させる、
画像形成装置。
An image forming apparatus including the droplet ejection device according to any one of claims 1 to 10.
A recovery process is executed to recover the state of the liquid in the nozzle or the pressure chamber according to the state of the nozzle determined by the state determination unit.
Image forming device.
前記回復処理は、印刷中に、前記駆動波形よりも振幅の大きい回復波形を前記圧電素子へ印加し、前記ノズルから増粘した液滴を排出させて前記ノズルもしくは前記圧力室内の液体の状態を回復させる動作である、
請求項11に記載の画像形成装置。
In the recovery process, during printing, a recovery waveform having a larger amplitude than the drive waveform is applied to the piezoelectric element, and thickened droplets are discharged from the nozzle to change the state of the liquid in the nozzle or the pressure chamber. It is an action to recover,
The image forming apparatus according to claim 11.
当該画像形成装置は、吸引回復手段を備えており、
前記回復処理は、前記吸引回復手段が、印刷を停止して吸引回復動作を実行することで前記ノズルもしくは前記圧力室の状態を回復させる動作である、
請求項11に記載の画像形成装置。
The image forming apparatus is provided with suction recovery means.
The recovery process is an operation in which the suction recovery means recovers the state of the nozzle or the pressure chamber by stopping printing and executing a suction recovery operation.
The image forming apparatus according to claim 11.
前記回復処理の動作が選択可能である、
請求項11〜13のいずれか一項に記載の画像形成装置。
The operation of the recovery process can be selected.
The image forming apparatus according to any one of claims 11 to 13.
ノズル、該ノズルに連通して液体を収容する圧力室、及び該圧力室と対向するように配置された圧電素子を備える、液滴吐出ヘッドの異常吐出検出方法であって、
前記圧電素子を駆動する、基準電位から電位が変化する駆動波形を生成する駆動波形生成ステップと、
前記圧電素子の駆動後に前記圧力室内に発生する残留振動波形の電位と、駆動波形の前記基準電位より高い閾値との大小関係を検出する検出ステップと、
前記検出した大小関係に基づいて前記ノズルもしくは前記圧力室が異常状態かどうかを判定する状態判定ステップと、を有
前記状態判定ステップでは、前記圧電素子を圧縮または伸長させる駆動を行った後から、前記ノズルのメニスカス固有振動周期未満の期間後の検出時刻に、前記検出ステップで検出した前記残留振動波形の電位を読み込み、前記ノズルの状態を判定する
液滴吐出ヘッドの異常吐出検出方法。
A method for detecting abnormal discharge of a droplet discharge head, comprising a nozzle, a pressure chamber communicating with the nozzle and accommodating a liquid, and a piezoelectric element arranged so as to face the pressure chamber.
A drive waveform generation step for generating a drive waveform in which the potential changes from the reference potential, which drives the piezoelectric element,
A detection step for detecting the magnitude relationship between the potential of the residual vibration waveform generated in the pressure chamber after driving the piezoelectric element and the threshold value higher than the reference potential of the driving waveform.
Have a, a state determination step determines whether the abnormal state of the nozzle or the pressure chamber on the basis of the detected magnitude relation,
In the state determination step, the potential of the residual vibration waveform detected in the detection step is set at the detection time after the drive for compressing or expanding the piezoelectric element and after a period less than the meniscus natural vibration cycle of the nozzle. A method for detecting abnormal discharge of a droplet discharge head that reads and determines the state of the nozzle .
請求項15に記載の異常吐出検出方法を、コンピュータに実行させる、
プログラム。
A computer is made to execute the abnormal discharge detection method according to claim 15.
program.
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