專利名稱：液滴噴出裝置及液滴噴出頭的噴出異常檢測(cè)、判斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液滴噴出裝置及液滴噴出頭的噴出異常檢測(cè)、判斷方法。
背景技術(shù)：
作為液滴噴出裝置之一的噴墨打印機(jī)從多個(gè)噴嘴噴出墨滴(液滴)，在所定打印紙上進(jìn)行圖像形成。在噴墨打印機(jī)的打印頭(噴墨頭)中設(shè)置多個(gè)噴嘴，但由于墨水粘度的增加、或混入氣泡、附著灰塵或紙粉等原因，有時(shí)幾個(gè)噴嘴堵塞后，不能噴出墨滴。若噴嘴堵塞，則在打印的圖像內(nèi)產(chǎn)生漏點(diǎn)，導(dǎo)致畫質(zhì)惡化。
以前，作為檢測(cè)這種墨滴的噴出異常(下面也稱為漏點(diǎn))的方法，提議對(duì)每個(gè)噴墨頭的噴嘴光學(xué)檢測(cè)從噴墨頭的噴嘴不噴出墨滴的狀態(tài)(墨滴噴出異常狀態(tài))的方法(例如專利文獻(xiàn)1等)。通過(guò)該方法，可以確定發(fā)生漏點(diǎn)(噴出異常)的噴嘴。
但是，在上述光學(xué)式漏點(diǎn)(液滴噴出異常)檢測(cè)方法中，將包含光源及光學(xué)傳感器的檢測(cè)器安裝在液滴噴出裝置(例如噴墨打印機(jī))上。在該檢測(cè)方法中，通常為了使從液滴噴出頭(噴墨頭)的噴嘴噴出的液滴通過(guò)光源與光學(xué)傳感器之間，以切斷光源與光學(xué)傳感器之間的光，必須以精密精度(高精度)設(shè)定(設(shè)置)光源及光學(xué)傳感器。另外，這種檢測(cè)器通常價(jià)格高，還存在噴墨打印機(jī)的制造成本增大的問(wèn)題。并且，來(lái)自噴嘴的墨水霧或打印紙等的紙粉會(huì)污染光源的輸出部或光學(xué)傳感器的檢測(cè)部，有可以能使檢測(cè)器的可以靠性出現(xiàn)問(wèn)題。
另外，在上述光學(xué)式漏點(diǎn)檢測(cè)方法中，雖能檢測(cè)噴嘴的漏點(diǎn)、即墨滴的噴出異常(不噴出)，但不能根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定(判定)漏點(diǎn)(噴出異常)的原因，存在不能選擇并執(zhí)行對(duì)應(yīng)于漏點(diǎn)原因的適當(dāng)恢復(fù)處理的問(wèn)題。因此，例如盡管通過(guò)擦拭處理達(dá)到可以恢復(fù)狀態(tài)，但由于通過(guò)泵吸等從噴墨頭吸引墨水，來(lái)增加排墨(浪費(fèi)墨水)或由于不能進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕謴?fù)處理，所以實(shí)施多次恢復(fù)處理，從而使噴墨打印機(jī)(液滴噴出裝置)的生產(chǎn)率降低或惡化。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)平8-309963號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種液滴噴出裝置及液滴噴出頭的噴出異常檢測(cè)、判斷方法，根據(jù)液滴噴出動(dòng)作后的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的振動(dòng)板的靜電電容的變化，測(cè)定振動(dòng)板的殘留振動(dòng)周期，從而，可以以在檢測(cè)液滴噴出頭的噴出異常的同時(shí)，判斷該噴出異常的原因。
為了解決上述問(wèn)題，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，本發(fā)明的液滴噴出裝置的特征在于，具備液滴噴出頭，其具有振動(dòng)板、使所述振動(dòng)板位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、腔室，以在內(nèi)部填充液體，通過(guò)所述振動(dòng)板的位移來(lái)增減該內(nèi)部壓力、和噴嘴，以連通于所述腔室，通過(guò)所述腔室內(nèi)壓力的增減來(lái)噴出所述液體作為液滴；驅(qū)動(dòng)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電路；和噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其具有殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，以在由所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)后，檢測(cè)通過(guò)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)而位移的所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)，并根據(jù)所述殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)到的所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式，檢測(cè)所述液滴的噴出異常。
根據(jù)本發(fā)明的液滴噴出裝置，在通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行使液體作為液滴噴出的動(dòng)作時(shí)，檢測(cè)通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)而位移的振動(dòng)板的殘留振動(dòng)，根據(jù)該振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式，檢測(cè)液滴屬于正常噴出或未正常噴出(噴出異常)。
通過(guò)本發(fā)明的液滴噴出裝置，與現(xiàn)有的具有漏點(diǎn)檢測(cè)方法的液滴噴出裝置相比，因?yàn)椴恍枰渌考?例如光學(xué)式檢測(cè)裝置等)，所以不增大液滴噴出頭的尺寸，就可以檢測(cè)液滴的噴出異常，同時(shí)可以將制造成本抑制得低。另外，在本發(fā)明的液滴噴出頭中，因?yàn)槭褂靡旱螄姵鰟?dòng)作后的振動(dòng)板的殘留振動(dòng)來(lái)檢測(cè)液滴的噴出異常，所以即便在打印動(dòng)作途中也可以檢測(cè)液滴的噴出異常。
這里，所謂所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)是指所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)在根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(電壓信號(hào))進(jìn)行液滴噴出動(dòng)作后，在輸入下一驅(qū)動(dòng)信號(hào)后再次執(zhí)行液滴噴出動(dòng)作之前的期間中，通過(guò)該液滴噴出動(dòng)作，所述振動(dòng)板邊衰減邊繼續(xù)振動(dòng)的狀態(tài)。
另外，最好所述噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)包含判斷機(jī)構(gòu)，根據(jù)所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式，判斷有無(wú)所述液滴噴出頭的液滴噴出異常。并且，最好所述判斷機(jī)構(gòu)在判斷為所述液滴噴出頭的液滴噴出有異常時(shí)，判斷該噴出異常的原因。這里，所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式也可以包含所述殘留振動(dòng)的周期。由此，可以判定光學(xué)式檢測(cè)裝置等以往可以進(jìn)行漏點(diǎn)檢測(cè)的裝置所不能判定的液滴的噴出異常原因，由此必要時(shí)可以選擇并執(zhí)行針對(duì)該原因的適當(dāng)?shù)幕謴?fù)處理。
這里，最好所述判斷機(jī)構(gòu)在所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的周期比所定范圍的周期短時(shí)，判斷為所述腔室內(nèi)混入了氣泡，所述判斷機(jī)構(gòu)在所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的周期比所定閾值長(zhǎng)時(shí)，判斷為所述噴嘴附近的液體由于干燥而增粘。另外，最好所述判斷機(jī)構(gòu)在所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的周期比所述所定范圍的周期長(zhǎng)、但比所定閾值短時(shí)，判斷為所述噴嘴的出口附近附著紙粉。在本發(fā)明中，所謂“紙粉”不僅限于記錄用紙等發(fā)生的紙粉，例如也指包含在送紙輥(供紙輥)等的橡膠殘邊或空氣中浮游的灰塵等、附著在噴嘴附近妨礙液滴噴出的所有物質(zhì)。
另外，本發(fā)明的液滴噴出裝置最好還具備存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)由所述判斷機(jī)構(gòu)所判斷的判斷結(jié)果。由此，根據(jù)存儲(chǔ)的判斷結(jié)果，可以在例如打印動(dòng)作結(jié)束后等適當(dāng)?shù)臅r(shí)候執(zhí)行適當(dāng)?shù)幕謴?fù)處理。
另外，本發(fā)明的液滴噴出裝置最好還具備切換機(jī)構(gòu)，在通過(guò)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行所述液滴的噴出動(dòng)作后，將所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)從所述驅(qū)動(dòng)電路切換到所述殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)。這樣，在驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)后，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)從驅(qū)動(dòng)電路分離，檢測(cè)振動(dòng)板的殘留振動(dòng)，所以不會(huì)受到可以能從驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生的噴嘴等的影響，可以檢測(cè)液滴的噴出異常。
另外，最好所述殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)具備振蕩電路，根據(jù)隨所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)而變化的所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜電電容成分，該振蕩電路振蕩。并且，所述振蕩電路也可以以構(gòu)成由所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜電電容成分、和連接于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電阻元件的電阻成分形成的CR振蕩電路。這樣，本發(fā)明的液滴噴出裝置檢測(cè)振動(dòng)板的殘留振動(dòng)波形(殘留振動(dòng)的電壓波形)來(lái)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜電電容成分的時(shí)間序列的微小變化(振蕩周期的變化)，所以，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中使用壓電元件的情況下，可以不依賴于電動(dòng)勢(shì)(起電壓)的大小來(lái)正確檢測(cè)振動(dòng)板的殘留振動(dòng)波形。
這里，最好所述振蕩電路的振蕩頻率構(gòu)成為比所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)頻率高1位數(shù)以上的頻率。這樣，通過(guò)將振蕩電路的振蕩頻率設(shè)定為振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)頻率的數(shù)十倍左右的頻率，可以更正確地檢測(cè)該振動(dòng)板的殘留振動(dòng)，從而可以更正確地檢測(cè)液滴的噴出異常。
另外，最好所述殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)包含F(xiàn)/V變換電路，由根據(jù)所述振蕩電路的輸出信號(hào)中振蕩頻率的變化而生成的所定信號(hào)組，生成所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的電壓波形。這樣，通過(guò)使用F/V變換電路來(lái)生成電壓波形，不會(huì)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)造成影響，在檢測(cè)殘留振動(dòng)波形時(shí)，可以將檢測(cè)靈敏度設(shè)定得大。
并且，最好所述殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)包含波形整形電路，將由所述F/V變換電路生成的所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的電壓波形整形為所定波形。另外，最好該波形整形電路包含DC成分去除機(jī)構(gòu)，從由所述F/V變換電路生成的所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的電壓波形中去除直流成分；和比較器，將由該DC成分去除機(jī)構(gòu)去除了直流成分的電壓波形與所定電壓值相比較，該比較器根據(jù)該電壓比較，生成矩形波并輸出。
另外，最好所述噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)包含測(cè)量機(jī)構(gòu)，根據(jù)所述殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)生成的所述矩形波，測(cè)量所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的周期。并且，最好所述測(cè)量機(jī)構(gòu)具有計(jì)數(shù)器，通過(guò)該計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)基準(zhǔn)信號(hào)脈沖，也可以測(cè)量所述矩形波的上升沿之間或上升沿與下降沿之間的時(shí)間。通過(guò)這樣使用計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)量矩形波的周期，可以更簡(jiǎn)單并更正確地檢測(cè)振動(dòng)板的殘留振動(dòng)周期。
另外，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)既可以以是靜電式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可以以是利用壓電元件的壓電效應(yīng)的壓電執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的液滴噴出裝置不僅可以使用由上述電容構(gòu)成的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可以使用壓電執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以本發(fā)明可以適用于現(xiàn)有的大部分液滴噴出裝置。
另外，在本發(fā)明的其它方式中，本發(fā)明的液滴噴出頭的噴出異常檢測(cè)、其特征在于通過(guò)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使振動(dòng)板振動(dòng)，在進(jìn)行把腔室內(nèi)的液體作為液滴從噴嘴中噴出的動(dòng)作之后，檢測(cè)所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)，并根據(jù)檢測(cè)到的所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式，檢測(cè)所述液滴的噴出異常并判斷其原因。


圖1是表示作為本發(fā)明液滴噴出裝置的一種的噴墨打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是示意表示本發(fā)明的噴墨打印機(jī)的主要部分的框圖。
圖3是圖1所示噴墨頭的示意截面圖。
圖4是表示圖1所示單色墨水所對(duì)應(yīng)的噴墨頭單元35的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖5是使用4色墨水的噴墨頭單元的噴嘴板的噴嘴配置模式的一例。
圖6是表示圖3的III-III截面的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入時(shí)各狀態(tài)的狀態(tài)圖。
圖7是表示假定圖3的振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的單振動(dòng)計(jì)算模式的電路圖。
圖8是表示圖3的振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的關(guān)系曲線。
圖9是在圖3的腔室中混入氣泡情況下的噴嘴附近的原理圖。
圖10是表示由于氣泡混入腔室中而未噴出墨滴狀態(tài)下的殘留振動(dòng)的計(jì)算值及實(shí)驗(yàn)值的曲線。
圖11是圖3的噴嘴附近的墨水因干燥而固定情況下的噴嘴附近的原理圖。
圖12是表示噴嘴附近的墨水干燥增粘狀態(tài)下殘留振動(dòng)的計(jì)算值及實(shí)驗(yàn)值的曲線。
圖13是在圖3的噴嘴出口附近附著紙粉情況下的噴嘴附近的原理圖。
圖14是表示在噴嘴出口上附著紙粉狀態(tài)下的殘留振動(dòng)的計(jì)算值及實(shí)驗(yàn)值的曲線。
圖15是表示在噴嘴附近附著紙粉前后的噴嘴狀態(tài)的照片。
圖16是圖3所示噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)的示意框圖。
圖17是將圖3的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)為平行平板電容情況下的原理圖。
圖18是包含由圖3的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成的電容的振蕩電路的電路圖。
圖19是圖16所示噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)的F/V變換電路的電路圖。
圖20是表示基于從本發(fā)明的振蕩電路輸出的振蕩頻率的各部輸出信號(hào)等定時(shí)的時(shí)間圖。
圖21是說(shuō)明固定時(shí)間tr及tl的設(shè)定方法的圖。
圖22是表示圖16的波形整形電路的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖23是表示驅(qū)動(dòng)電路與檢測(cè)電路的切換機(jī)構(gòu)示意的框圖。
圖24是表示本發(fā)明的噴出異常檢測(cè)、判斷處理的流程圖。
圖25是表示本發(fā)明的殘留振動(dòng)檢測(cè)處理的流程圖。
圖26是表示本發(fā)明的噴出異常判定處理的流程圖。
圖27是表示本發(fā)明的噴墨頭的其它結(jié)構(gòu)例示意的截面圖。
圖28是表示本發(fā)明的噴墨頭的其它結(jié)構(gòu)例示意的截面圖。
圖29是表示本發(fā)明的噴墨頭的其它結(jié)構(gòu)例示意的截面圖。
圖30是表示本發(fā)明的噴墨頭的其它結(jié)構(gòu)例示意的截面圖。
圖中，1-噴墨打印機(jī)，2-裝置主體，21-托盤，22-排紙口，3-打印裝置(移動(dòng)體)，31-墨盒，311-墨水供給管，32-滑架，33-噴墨頭驅(qū)動(dòng)器，35-噴墨頭單元，4-打印裝置，41-受滑架電機(jī)，42-往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，421-同步皮帶，422-滑架引導(dǎo)軸，43-滑架電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，5-供紙裝置，51-供紙電機(jī)，52-供紙輥，52a-從動(dòng)輥，52b-驅(qū)動(dòng)輥，53-供紙電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，6-控制部，61-CPU，62-EEPROM(存儲(chǔ)機(jī)構(gòu))，63-RAM，64-PROM，7-置操作面板，8-主機(jī)，9-IF，10-噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)，11-振蕩電路，111-觸發(fā)反相器，112-電阻元件，12-F/V變換電路，13-恒定電流源，14-，15-波形整形電流，151-放大器，152-比較器，16-殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，17-測(cè)量機(jī)構(gòu)，18-驅(qū)動(dòng)電路，20-判斷機(jī)構(gòu)，100、100A～100D-噴墨頭，110-噴嘴，120-靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)，121-振動(dòng)板(底壁)，122-段電極，123-絕緣層，124-共同電極，124a-輸入端子，130-阻尼器室，131-墨水取入口，132-阻尼器，140-硅基板，141-腔室，142-墨水供給口，143-儲(chǔ)存室，144-側(cè)壁，150-噴嘴板，160-玻璃基板，161-凹部，162-相對(duì)壁，170-基體，200-壓電元件，201-層疊壓電元件，202、222、230、240-噴嘴板，203。223。231、241-噴嘴，204-金屬板，205-粘接膜，206-連同口形成板，207、242-腔室板，208、221、233、245-腔室，209、246-儲(chǔ)存室，210、247-墨水供給口，211-墨水取入口，212、243-振動(dòng)板，213-下部電極，214-上部電極，215、249-噴墨頭驅(qū)動(dòng)器，220-基板，224-電極，232-隔板，234-第1電極，235-第2電極，248-外部電極，249-內(nèi)部電極，P-記錄用紙，S101～S109、S201～S205、S301～S310-步驟具體實(shí)施方式

下面，參照?qǐng)D1～圖30詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的液滴噴出裝置及液滴噴出頭的噴出異常檢測(cè)、判斷方法的最佳實(shí)施方式。另外，本實(shí)施方式作為示例舉出，因此，不應(yīng)限定地解釋本發(fā)明的內(nèi)容。另外，以下在本實(shí)施方式中，作為本發(fā)明的液滴噴出裝置的一例，用噴出墨水(液體材料)后在記錄用紙中打印圖像的噴墨打印機(jī)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施方式1圖1是表示作為本發(fā)明實(shí)施方式1的液滴噴出裝置的一種的噴墨打印機(jī)1的結(jié)構(gòu)示意圖。另外，在以下說(shuō)明中，圖1中上側(cè)指上部，下側(cè)指下部。首先，說(shuō)明該噴墨打印機(jī)1的結(jié)構(gòu)。
圖1所示噴墨打印機(jī)1具備裝置主體2，在上部后方設(shè)有用于設(shè)置記錄用紙P的托盤21、在下部前方設(shè)有用于排出記錄用紙P的排紙口22，在上部表面設(shè)置操作面板7。
操作面板7例如由液晶顯示器、有機(jī)EL顯示器、LED燈等構(gòu)成，具備顯示錯(cuò)誤信息等的顯示部(未圖示)、和由各種開(kāi)關(guān)等構(gòu)成的操作部(未圖示)。
另外，在裝置主體2的內(nèi)部主要具有配備有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的打字單元(移動(dòng)體)3的打印裝置(打印單元)4、將記錄用紙P逐頁(yè)送到打印裝置4的供紙裝置(供紙單元)5、和控制打印裝置4及供紙裝置5的控制部(控制單元)6。
通過(guò)控制部6的控制，供紙裝置5逐頁(yè)地間歇傳送記錄用紙P。該記錄用紙P通過(guò)打印單元3的下部附近。此時(shí)，打印單元3沿與記錄用紙P的傳送方向大致正交的方向往復(fù)移動(dòng)，對(duì)記錄用紙P進(jìn)行打印。即，打印單元3的往復(fù)移動(dòng)與記錄用紙P的間歇傳送成為打印時(shí)的主掃描及副掃描，進(jìn)行噴墨式打印。
打印裝置4具備打印單元3、成為使打印單元3沿主掃描方向移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源的滑架(carriage)電機(jī)41、和接受滑架電機(jī)41的旋轉(zhuǎn)并使打印單元3往復(fù)運(yùn)動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)42。
在打印單元3的下部具有具備多個(gè)噴嘴110的與墨水種類對(duì)應(yīng)的多個(gè)噴墨頭單元35、向各噴墨頭單元35提供墨水的多個(gè)墨水盒(cartridge)(I/C)31、和裝載各噴墨頭單元35及墨水盒31的滑架32。
另外，噴墨頭單元35如圖3中所述，具備多個(gè)噴墨式記錄頭(噴墨頭或液滴噴出頭)100，分別由1個(gè)噴嘴110、振動(dòng)板121、靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120、腔室141和墨水供給口142等構(gòu)成。另外，噴墨頭單元35在圖1中示出包含墨水盒31的結(jié)構(gòu)，但不限于這種結(jié)構(gòu)。例如，也可以將墨水盒31單獨(dú)固定，通過(guò)配管等來(lái)提供給噴墨頭單元35。因此，下面，除打印單元3外，將設(shè)置多個(gè)分別由1個(gè)噴嘴110、振動(dòng)板121、靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120、腔室141和墨水供給口142等構(gòu)成的噴墨頭100的單元稱為噴墨頭單元35。
作為墨水盒31，通過(guò)使用填充黃色、藍(lán)綠色、品紅、黑色(黑)等4色墨水的墨水盒，可以進(jìn)行全彩色打印。此時(shí)，在打印單元3中設(shè)置分別對(duì)應(yīng)于各顏色的噴墨頭單元35。這里，在圖1中，示出對(duì)應(yīng)于4色墨水的4個(gè)墨水盒31，但打印單元31也可以構(gòu)成為還具備其它顏色、例如淡藍(lán)綠色、淡品紅、暗黃色等墨水盒31。
往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)42具有兩端被支撐在框架(未圖示)上的滑架引導(dǎo)軸422和與滑架引導(dǎo)軸422平行延伸的同步皮帶421。
滑架32被往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)42的滑架引導(dǎo)軸422支撐著可以以往復(fù)自由移動(dòng)，同時(shí)被固定在同步皮帶421的局部位置上。
通過(guò)滑架電機(jī)41的動(dòng)作，經(jīng)過(guò)皮帶輪使同步皮帶421正反走帶行走，打印單元3被滑架引導(dǎo)軸422引導(dǎo)著往復(fù)運(yùn)動(dòng)。另外，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)于被打印的信息數(shù)據(jù)(打印數(shù)據(jù))，從噴墨頭單元35內(nèi)的多個(gè)噴墨頭100的噴嘴110噴出適量墨水，向記錄用紙P進(jìn)行打印。
供紙裝置5具有成為其驅(qū)動(dòng)源的供紙電機(jī)51和通過(guò)供紙電機(jī)51的動(dòng)作而旋轉(zhuǎn)的供紙輥52。
供紙輥52由夾持著記錄用紙P的傳送路徑(記錄用紙P)而上下相對(duì)的從動(dòng)輥52a和驅(qū)動(dòng)輥52b構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)輥52b連接著供紙電機(jī)51。由此，供紙輥52向打印裝置4逐頁(yè)送入設(shè)置在托盤21中的多張記錄用紙P。另外，也可以用可以自由裝卸地安裝容納記錄用紙P的供紙盒的結(jié)構(gòu)來(lái)代替托盤21。
控制部6例如根據(jù)從個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或數(shù)碼相機(jī)(DC)等的主機(jī)8輸入的打印數(shù)據(jù)，通過(guò)控制打印裝置4和供紙裝置5等，對(duì)記錄用紙P進(jìn)行打印處理。另外，控制部6把錯(cuò)誤信息等顯示在操作面板7的顯示部中，或使LED燈等點(diǎn)亮/熄滅，同時(shí)，根據(jù)從操作部輸入的各種開(kāi)關(guān)的按下信號(hào)，使各單元執(zhí)行對(duì)應(yīng)的處理。
圖2是表示本發(fā)明的噴墨打印機(jī)的主要部分的方框圖。圖2中，本發(fā)明的噴墨打印機(jī)1具備接收從主機(jī)8輸入的打印數(shù)據(jù)等的接口部(IFInterface)9、控制部6、滑架電機(jī)41、驅(qū)動(dòng)控制滑架電機(jī)41的滑架電機(jī)驅(qū)動(dòng)器43、供紙電機(jī)51、驅(qū)動(dòng)控制供紙電機(jī)51的供紙電機(jī)驅(qū)動(dòng)器53、噴墨頭單元35、驅(qū)動(dòng)控制噴墨頭單元35的噴墨頭驅(qū)動(dòng)器33、和噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10。另外，將在后面詳細(xì)描述噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10及噴墨頭驅(qū)動(dòng)器33。
圖2中，控制部6具備執(zhí)行打印處理和噴出異常檢測(cè)處理等各種處理的CPU(Central Processing Unit)61、將從主機(jī)8經(jīng)IF9輸入的打印數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在未圖示的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域中的一種非易失性存儲(chǔ)器EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)(存儲(chǔ)單元)62、在執(zhí)行后述的噴出異常檢測(cè)處理等時(shí)暫時(shí)存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)、或暫時(shí)打開(kāi)打印處理等應(yīng)用程序的RAM(Random Access Memory)63、和存儲(chǔ)用于控制各單元的控制程序等的一種非易失性存儲(chǔ)器PROM64。另外，控制部6的各構(gòu)成要素經(jīng)未圖示的總線電連接。
如上所述，打印單元3由對(duì)應(yīng)于各顏色的墨水的多個(gè)噴墨頭單元35構(gòu)成，各噴墨頭單元35具備多個(gè)噴嘴110、和對(duì)應(yīng)于這些噴嘴110的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120(多個(gè)噴墨頭100)。即，噴墨頭單元35具備多個(gè)由1組噴嘴110及靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120構(gòu)成的噴墨頭(液滴噴出頭)100。另外，噴墨頭驅(qū)動(dòng)器33由驅(qū)動(dòng)各噴墨頭100的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120、并控制墨水噴出時(shí)間的驅(qū)動(dòng)電路18和切換機(jī)構(gòu)23構(gòu)成(參照?qǐng)D16)。另外，關(guān)于噴墨頭100及靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的結(jié)構(gòu)，將在后面進(jìn)行敘述。
另外，在控制部6中，雖未圖示，但例如分別電連接可以檢測(cè)墨水盒31的墨水余量、打印單元3的位置、溫度、濕度等打印環(huán)境等的各種傳感器。
控制部6一旦經(jīng)IF9從主機(jī)8獲得打印數(shù)據(jù)，則將該打印數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在EEPROM 62中。另外，CPU 61對(duì)該打印數(shù)據(jù)執(zhí)行所定處理，根據(jù)該處理數(shù)據(jù)及來(lái)自各種傳感器的輸入數(shù)據(jù)，向各驅(qū)動(dòng)器33、43、53輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。若經(jīng)各驅(qū)動(dòng)器33、43、53輸入這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)，則對(duì)應(yīng)于噴墨頭單元35的多個(gè)噴墨頭110的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120、打印裝置4的滑架電機(jī)41及供紙裝置5分別動(dòng)作。從而，對(duì)記錄用紙P執(zhí)行打印處理。
下面，說(shuō)明各噴墨頭單元35內(nèi)的各噴墨頭100的結(jié)構(gòu)。圖3是圖2所示噴墨頭單元35內(nèi)的一個(gè)噴墨頭100的概略截面圖(包含墨水盒31等共同部分)，圖4是表示對(duì)應(yīng)單色墨水的噴墨頭單元35的概略結(jié)構(gòu)的分解立體圖，圖5是使用多個(gè)圖3所示噴墨頭100的噴墨頭單元35的噴嘴面一例的平面圖。另外，圖3及圖4所示與通常使用的狀態(tài)上下顛倒，圖5是從圖中上方看圖3所示噴墨頭100時(shí)的平面圖。
如圖3所示，噴墨頭單元35經(jīng)墨水取入口131、阻尼器室130及墨水供給管311連接于墨水盒31。這里，阻尼器室130具備由橡膠構(gòu)成的阻尼器132。通過(guò)該阻尼器室130，可以吸收滑架32往復(fù)行走時(shí)的墨水搖動(dòng)及墨水壓力的變化，由此，可以穩(wěn)定地向噴墨頭單元35的各噴墨頭100提供所定量的墨水。
另外，噴墨頭單元35形成夾著硅基板140、分別在上側(cè)層疊相同硅制噴嘴板150、在下側(cè)層疊熱膨脹系數(shù)與硅接近的硼硅酸玻璃基板(玻璃基板)160的3層結(jié)構(gòu)。在中央的硅基板140中，形成分別起到獨(dú)立的多個(gè)腔室(壓力室)141(圖4中示出7個(gè)腔室)、1個(gè)儲(chǔ)存室(共同墨水室)143、和使該儲(chǔ)存室143連通于各腔室141的墨水供給口(節(jié)流孔)作用的槽。例如可以通過(guò)從硅基板140的表面實(shí)施蝕刻處理而形成各槽。按順序接合噴嘴板150、硅基板140和玻璃基板160，區(qū)分形成各腔室141、儲(chǔ)存室143、各墨水供給口142。
這些腔室141分別形成長(zhǎng)方狀(長(zhǎng)方體狀)，其容積可以隨后述的振動(dòng)板121的振動(dòng)(位移)而變化，通過(guò)該容積變化，從噴嘴(墨水噴嘴)110中噴出墨水(液狀材料)。在噴嘴板150中，在對(duì)應(yīng)于各腔室141的前端部分的位置上，形成噴嘴110，噴嘴110連通于各腔室141。另外，在儲(chǔ)存室143所在的玻璃基板160的部分中，形成連通于儲(chǔ)存室143的墨水取入口131。墨水從墨水盒31、經(jīng)墨水供給管311、阻尼室130、通過(guò)墨水取入口131提供給儲(chǔ)存室143。提供給儲(chǔ)存室143的墨水通過(guò)各墨水供給口142提供給獨(dú)立的各腔室141。另外，各腔室141由噴嘴板150、側(cè)壁(隔壁)144、底壁121而區(qū)分形成。
獨(dú)立的各腔室141的底壁121形成薄壁，底壁121起到可以沿其面外方向(厚度方向)、即圖3中的上下方向進(jìn)行彈性變形(彈性位移)的振動(dòng)板(隔膜)的作用。因此，為了以后說(shuō)明方便，將該底壁121的部分稱為振動(dòng)板121來(lái)進(jìn)行說(shuō)明(即以后對(duì)底壁與振動(dòng)板都使用符號(hào)121)。
在玻璃基板160的硅基板140側(cè)的表面中，在對(duì)應(yīng)于硅基板140的各腔室141的位置上分別形成淺的凹部161。因此，各腔室141的底壁121與形成有凹部161的玻璃基板160的相對(duì)壁162的表面隔開(kāi)所定間隙相對(duì)。即，在腔室141的底壁121與后述的段(segment)電極122之間，存在所定厚度(例如0.2微米左右)的空隙。另外，上述凹部161例如通過(guò)蝕刻等形成。
這里，各腔室141的底壁(振動(dòng)板)121構(gòu)成分別根據(jù)從噴墨頭驅(qū)動(dòng)器33提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)存儲(chǔ)電荷的各腔室141側(cè)的共同電極124的一部分。即，各腔室141的振動(dòng)板121，分別兼做后述對(duì)應(yīng)的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的相對(duì)電極(電容的相對(duì)電極)之一。另外，在玻璃基板160的凹部161的表面上，與各腔室141的底壁121相對(duì)地分別形成作為與共同電極124相對(duì)的電極的段電極122。另外，如圖3所示，各腔室141的底壁121的表面被由硅的氧化膜(Si02)構(gòu)成的振動(dòng)板123覆蓋。這樣，各腔室141的底壁121、即振動(dòng)板121和與之對(duì)應(yīng)的各段電極122，通過(guò)形成于腔室141的底壁121的圖3中下側(cè)表面中的絕緣層123與凹部161內(nèi)的空隙，形成(構(gòu)成)相對(duì)電極(電容的相對(duì)電極)。因此，通過(guò)振動(dòng)板121、段電極122、和其間的絕緣層123及空隙，構(gòu)成靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的主要部分。
如圖3所示，包含向這些相對(duì)電極之間施加驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)電路18的噴墨頭驅(qū)動(dòng)器33，根據(jù)從控制部6輸入的打印信號(hào)(打印數(shù)據(jù))，進(jìn)行這些相對(duì)電極間的充放電。噴墨頭驅(qū)動(dòng)器(電壓施加單元)33的一個(gè)輸出端子連接于各段電極122，另一輸出端子連接形成于硅基板140上的共同電極124的輸入端子124a。另外，向硅基板140中注入雜質(zhì)，由于硅基板140本身具有導(dǎo)電性，所以可以從共同電極124的輸入端子124a向底壁121的共同電極124提供電壓。另外，例如也可以在硅基板140的一方的面上形成金或銅等導(dǎo)電性材料薄膜。由此，可以以低的電阻(高效地)向共同電極124提供電壓(電荷)。該薄膜例如也可以通過(guò)蒸鍍或?yàn)R射等形成。這里，在本實(shí)施方式中，例如通過(guò)陽(yáng)極接合使硅基板140與玻璃基板160結(jié)合(接合)，所以在硅基板140的流路形成面?zhèn)?圖3所示硅基板140的上部側(cè))形成在該陽(yáng)極結(jié)合中用作電極的導(dǎo)電膜。另外，將該導(dǎo)電膜直接用作共同電極1 24的輸入端子124a。另外，在本發(fā)明中，也可以省略共同電極124的輸入端子124a，另外，硅基板140與玻璃基板160的接合方法不限于陽(yáng)極接合。
如圖4所示，噴墨頭單元35具備形成有與多個(gè)噴墨頭100對(duì)應(yīng)的多個(gè)噴嘴110的噴嘴板150、多個(gè)腔室141、多個(gè)墨水供給口142、形成有1個(gè)儲(chǔ)存室143的硅基板(墨水室基板)140和絕緣層123，將它們?nèi)菁{在包含玻璃基板160的基體170中?；w170例如由各種樹(shù)脂材料、各種金屬材料等構(gòu)成，硅基板140固定、支撐在該基體170上。
另外，形成于噴嘴板150中的多個(gè)噴嘴110在圖4中為了簡(jiǎn)潔而相對(duì)儲(chǔ)存室143大致并行地排列成直線，但噴嘴110的排列模式不限于該結(jié)構(gòu)，通常，例如圖5所示噴嘴配置模式那樣，錯(cuò)開(kāi)層次來(lái)配置。另外，該噴嘴110之間的間距可以根據(jù)打印精度(dpi)來(lái)適當(dāng)設(shè)定。另外，圖5中，示出適用4色墨水(墨水盒31)時(shí)的噴嘴110的配置模式。
圖6表示圖3的III-III截面的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入時(shí)的各狀態(tài)。若從噴墨頭驅(qū)動(dòng)器33向相對(duì)電極之間施加驅(qū)動(dòng)電壓，則在相對(duì)電極之間發(fā)生庫(kù)侖力，底壁(振動(dòng)板)121相對(duì)于初始狀態(tài)(圖6(a))，向段電極122側(cè)彎曲，腔室141的容積擴(kuò)大(圖6(b))。在該狀態(tài)下，通過(guò)噴墨頭驅(qū)動(dòng)器33的控制，使相對(duì)向電極之間的電荷急劇放電，振動(dòng)板121通過(guò)其彈性復(fù)原力而復(fù)原到圖中上方，并越過(guò)初始狀態(tài)下的振動(dòng)板121的位置，向上部移動(dòng)，腔室141的容積急劇收縮(圖2(c))。此時(shí)由于腔室141內(nèi)產(chǎn)生的壓縮壓力，使充滿腔室141的墨水(液狀材料)的一部分從連通于該腔室141的墨水噴嘴110作為墨滴噴出。
各腔室141的振動(dòng)板121通過(guò)這一連串動(dòng)作(基于噴墨頭驅(qū)動(dòng)器33的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的墨水噴出動(dòng)作)，在輸入下一驅(qū)動(dòng)信號(hào)(驅(qū)動(dòng)電壓)并再次噴出墨滴之前的期間中，進(jìn)行衰減振動(dòng)。下面，將該衰減振動(dòng)也稱為殘留振動(dòng)。假定振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)具有由噴嘴110或墨水供給口142的形狀或基于墨水粘度等的聲阻r、基于流路內(nèi)的墨水重量的聲質(zhì)量(inertance)m、和振動(dòng)板121的柔量(compliance)Cm決定的固有振動(dòng)頻率。
說(shuō)明基于上述假定的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)的計(jì)算模型。圖7是表示假定振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)的單振動(dòng)計(jì)算模型的電路圖。這樣，振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)的計(jì)算模型由聲壓P、上述聲質(zhì)量m、柔量Cm和聲阻r來(lái)表示。另外，若對(duì)體積速度u計(jì)算向圖7的電路提供聲壓P時(shí)的階躍響應(yīng)，則得到下式。
公式1u=Pω·me-ωt·sinωt-----(1)]]>ω=1m·Cm-α2-----(2)]]>α=r2m---(3)]]>比較從該式得到的計(jì)算結(jié)果和另外進(jìn)行的墨水噴出后的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖8是表示振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的關(guān)系曲線。從圖8所示曲線還可知實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的兩個(gè)波形大致一致。
在噴墨頭單元35的各噴墨頭100中，有時(shí)會(huì)發(fā)生上述那種盡管進(jìn)行了噴出動(dòng)作但不能從噴嘴110正常噴出墨滴的現(xiàn)象、即液滴的噴出異常。作為發(fā)生該噴出異常的原因，如后所述，例如(1)氣泡混入腔室141內(nèi)、(2)在噴嘴110附近墨水干燥、增粘(固定)、(3)紙粉附著在噴嘴110出口附近等。
若發(fā)生該噴出異常，則作為結(jié)果，其典型是從噴嘴110不噴出液滴、即液滴不噴出現(xiàn)象，此時(shí)，在打印(描繪)到記錄用紙P上的圖像中產(chǎn)生象素漏點(diǎn)。另外，在噴出異常的情況下，即便從噴嘴110噴出液滴，液滴量也過(guò)少，或液滴的飛出方向(彈道)錯(cuò)位不能正確噴著，所以仍然出現(xiàn)象素漏點(diǎn)。因此，在以下說(shuō)明中，有時(shí)將液滴的噴出異常簡(jiǎn)稱為漏點(diǎn)。
以下，根據(jù)圖8所示比較結(jié)果，除噴墨頭100的噴嘴110中發(fā)生的打印處理時(shí)的漏點(diǎn)(噴出異常)現(xiàn)象(墨水不噴出現(xiàn)象)的原因外，調(diào)整聲阻r和/或聲質(zhì)量m的值，使振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值匹配(大致一致)。這里，研究氣泡混入、干燥增粘及附著紙粉等3種。
首先，研究作為漏點(diǎn)原因之一的氣泡混入腔室141內(nèi)。圖9是在圖3的腔室141中混入氣泡B情況下的噴嘴110附近的原理圖。如圖9所示，假定發(fā)生的氣泡B發(fā)生附著在腔室141的壁面上(圖9中，作為氣泡B的附著位置的一例，示出氣泡B附著在噴嘴110附近的情況)。
這樣，在氣泡B混入腔室141內(nèi)的情況下，認(rèn)為充滿腔室141內(nèi)的墨水總重量減少，聲質(zhì)量m降低。另外，由于氣泡B附著在腔室141的壁面上，所以噴嘴110的直徑變?yōu)樵龃罅藲馀軧直徑大小的狀態(tài)，認(rèn)為聲阻r降低。
因此，與正常噴出墨水的圖8的情況相比，將聲阻r、聲質(zhì)量m都設(shè)定得小，通過(guò)與氣泡混入時(shí)的殘留振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)值相匹配，得到如圖10的結(jié)果(曲線)。從圖8及圖10的曲線可知，在腔室141內(nèi)混入氣泡的情況下，得到呈現(xiàn)頻率比正常噴出時(shí)高的特征的殘留振動(dòng)波形。另外，還可以確認(rèn)通過(guò)聲阻r的降低等，殘留振動(dòng)的振幅衰減率也變小，殘留振動(dòng)的振幅慢慢下降。
下面，研究作為漏點(diǎn)的另一原因的墨水在噴嘴110附近干燥(固定、增粘)。圖11是圖3的噴嘴110附近的墨水因干燥而固定情況下的噴嘴110附近的原理圖。如圖11所示，在噴嘴110附近的墨水干燥并固定的情況下，腔室141內(nèi)的墨水變?yōu)榉忾]在腔室141內(nèi)的狀況。這樣，在噴嘴110附近的墨水干燥、增粘的情況下，認(rèn)為聲阻r增加。
因此，相對(duì)正常噴出墨水的圖8的情況，將聲阻r設(shè)定得大，通過(guò)與噴嘴110附近的墨水干燥固定(增粘)時(shí)的殘留振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)值相匹配，得到圖12的結(jié)果(曲線)。另外，圖12所示實(shí)驗(yàn)值是在未安裝未圖示的蓋的狀態(tài)下將噴墨頭單元35放置數(shù)天，并測(cè)定由于腔室141內(nèi)的噴嘴110附近的墨水干燥、增粘而不能噴出墨水(墨水固定)狀態(tài)下振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)得到的值。從圖8及圖12的曲線可知，在噴嘴110附近的墨水由于干燥而固定的情況下，得到與正常噴出時(shí)相比，呈現(xiàn)頻率變得很低，同時(shí)，殘留振動(dòng)變?yōu)檫^(guò)衰減的特征的殘留振動(dòng)波形。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)為了噴出墨滴而向圖3中下方拉靠振動(dòng)板121，墨水從儲(chǔ)存室143流入腔室141內(nèi)后，當(dāng)振動(dòng)板121向圖3中上方移動(dòng)時(shí)，由于腔室141內(nèi)的墨水沒(méi)有釋放通道，所以振動(dòng)板121不能急劇振動(dòng)(過(guò)衰減)。
下面，研究作為漏點(diǎn)的又一原因的紙粉附著在噴嘴110出口附近的情況。圖13是在圖3的噴嘴110出口附近附著紙粉情況下的噴嘴110附近的原理圖。如圖13所示，在紙粉附著在噴嘴110出口附近的情況下，墨水從腔室141內(nèi)經(jīng)紙粉滲出，同時(shí)，不能從噴嘴110噴出墨水。這樣，在紙粉附著在噴嘴110出口附近，且墨水從噴嘴110滲出的情況下，從振動(dòng)板121看，由于腔室141內(nèi)及滲出的墨水比正常時(shí)增多，認(rèn)為聲質(zhì)量m增加。另外，認(rèn)為聲阻r隨著附著在噴嘴110出口附近的紙粉的纖維而增大。
因此，相對(duì)墨水正常噴出的圖8的情況，將聲質(zhì)量m、聲阻r都設(shè)定得大，通過(guò)與紙粉附著在噴嘴110出口附近時(shí)的殘留振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)值相匹配，得到如圖14的結(jié)果(曲線)。從圖8及圖14的曲線可知，在噴嘴110出口附近附著紙粉的情況下，得到呈現(xiàn)頻率比正常噴出時(shí)低的特征的殘留振動(dòng)波形(這里，從圖12及圖14的曲線也可知道附著紙粉的情況下的殘留振動(dòng)的頻率比墨水干燥情況下高。)。另外，圖15是表示附著紙粉前后的噴嘴110狀態(tài)的照片。若在噴嘴110出口附近附著紙粉，則可以從圖15(b)看出墨水沿紙粉滲出的狀態(tài)。
這里，在噴嘴110附近的墨水干燥并增粘的情況和紙粉附著在噴嘴110出口附近的情況下，與正常噴出墨滴的情況相比，衰減振動(dòng)的頻率都變低。為了根據(jù)振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)的波形來(lái)確定這兩種漏點(diǎn)(墨水不噴出噴出異常)的原因，例如在衰減振動(dòng)的頻率或周期、相位，利用所定閾值進(jìn)行比較，或根據(jù)殘留振動(dòng)(衰減振動(dòng))的周期變化或振幅變化的衰減率來(lái)進(jìn)行確定。這樣，根據(jù)從各噴墨頭100的噴嘴110噴出墨滴時(shí)的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)的變化、尤其是其頻率變化，可以檢測(cè)各噴墨頭100的噴出異常。另外，通過(guò)將此時(shí)的殘留振動(dòng)的頻率與正常噴出時(shí)的殘留振動(dòng)的頻率相比較，也可以確定噴出異常的原因。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10。圖16是圖2所示噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10的概略方框圖。如圖16所示，本發(fā)明的噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10具備由振蕩電路11、F/V變換電路12和波形整形電路15構(gòu)成的殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)16、根據(jù)由該殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)16檢測(cè)出的殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量周期和振幅等的測(cè)量機(jī)構(gòu)17、和根據(jù)由測(cè)量機(jī)構(gòu)17測(cè)量的周期等來(lái)判斷噴墨頭100的噴出異常的判斷機(jī)構(gòu)20。在噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10中，殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)16，根據(jù)靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)，振蕩電路11振蕩，由該振蕩頻率，在F/V變換電路12及波形整形電路15中形成振動(dòng)波形后進(jìn)行檢測(cè)。另外，測(cè)量機(jī)構(gòu)17根據(jù)檢測(cè)出的振動(dòng)波形，測(cè)量殘留振動(dòng)的周期等，而判斷機(jī)構(gòu)20，根據(jù)測(cè)量的殘留振動(dòng)的周期等(殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式)，檢測(cè)、判斷噴墨頭單元35內(nèi)的噴墨頭100的噴出異常。下面，說(shuō)明噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10的各構(gòu)成要素。
首先，為了檢測(cè)靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)的頻率(振動(dòng)數(shù))，說(shuō)明使用振蕩電路11的方法。圖17是將圖3的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120設(shè)為平行平板電容情況下的原理圖，圖18是包含由圖3的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120構(gòu)成的電容的振蕩電路11的電路圖。另外，圖18所示振蕩電路11是利用施密特觸發(fā)器的滯后特性的CR振蕩電路，但本發(fā)明不限于這種CR振蕩電路，只要是使用執(zhí)行機(jī)構(gòu)(包含振動(dòng)板)的靜電電容成分(電容C)的振蕩電路，也可以是任何振蕩電路。振蕩電路11例如也可以構(gòu)成為利用LC振蕩電路。另外，在本實(shí)施方式中，示出并說(shuō)明了使用施密特觸發(fā)反相器的實(shí)例，但例如也可以構(gòu)成使用3級(jí)反相器的CR振蕩電路。
在圖3所示噴墨頭100中，如上所述，構(gòu)成振動(dòng)板121與隔開(kāi)非常小的間隔(空隙)的段電極122形成相對(duì)電極的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120?？梢詫⒃撿o電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120認(rèn)為是圖17所示平行平板電容。將電容的靜電容量設(shè)為C，將振動(dòng)板121及段電極122各自的表面積設(shè)為S，將兩個(gè)電極121、122的距離(間隙長(zhǎng)度)設(shè)為g，將夾在兩電極中的空間(空隙)的介電常數(shù)設(shè)為ε(若設(shè)真空的介電常數(shù)為ε0、空隙的比介電常數(shù)為εr，則ε＝ε0·εr)，則圖17所示電容器(靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120)的靜電電容C(x)由下式表示。
公式2C(x)=ϵ0·ϵrSg-x(F)----(4)]]>另外，式(4)的x如圖17所示，表示由振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)板121距基準(zhǔn)位置的位移量。
如從該式(4)可知，若間隙長(zhǎng)度g(間隙長(zhǎng)度g-位移量x)小，則靜電電容C(x)變大，相反，若間隙長(zhǎng)度g(間隙長(zhǎng)度g-位移量x)大，則靜電電容C(x)變小。這樣，靜電電容C(x)與(間隙長(zhǎng)度g-位移量x)(x為0的情況下，為間隙長(zhǎng)度g)成反比。另外，在圖3所示靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120中，因?yàn)榭臻g中充滿空氣，所以比介電常數(shù)εr＝1。
另外，通常隨著液滴噴出裝置(在本實(shí)施方式中為噴墨打印機(jī)1)的分辨率的增高，所噴出的墨滴(墨點(diǎn))變微小化，所以靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120高密度化、小型化。由此，噴墨頭100的振動(dòng)板121的表面積S變小，構(gòu)成小的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120。并且，由墨滴噴出產(chǎn)生的殘留振動(dòng)而變化的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的間隙長(zhǎng)度g為初始間隙g0的1成左右，所以從式(4)可知，靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的靜電電容的變化量變?yōu)榉浅Ｐ〉闹怠?br> 為了檢測(cè)靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的靜電電容的變化量(因殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式而不同)，使用如下方法，即構(gòu)成基于靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的靜電電容的圖18的振蕩電路，根據(jù)振蕩的信號(hào)，分析殘留振動(dòng)的頻率(周期)。圖18所示振蕩電路11包含由靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120構(gòu)成的電容(C)、施密特觸發(fā)反相器111和電阻元件(R)112。
在施密特觸發(fā)反相器111的輸出信號(hào)為高電平的情況下，經(jīng)電阻元件112使電容C充電。電容C的充電電壓(振動(dòng)板121與段電極122之間的電位差)達(dá)到施密特觸發(fā)反相器111的輸入閾值電壓VT+時(shí)，施密特觸發(fā)反相器111的輸出信號(hào)反轉(zhuǎn)為低電平。另外，當(dāng)施密特觸發(fā)反相器111的輸出信號(hào)為低電平時(shí)，經(jīng)電阻元件112放電充電到電容C中的電荷。當(dāng)通過(guò)該放電，電容C的電壓達(dá)到施密特觸發(fā)反相器111的輸入閾值電壓VT-時(shí)，施密特觸發(fā)反相器111的輸出信號(hào)再次反轉(zhuǎn)為高電平。以后重復(fù)該振蕩動(dòng)作。
這里，為了檢測(cè)上述各現(xiàn)象(混入氣泡、干燥、附著紙粉及正常噴出)中電容C的靜電電容的時(shí)間變化，必需將振蕩電路11的振動(dòng)頻率設(shè)定成可以檢測(cè)殘留振動(dòng)的頻率最高的氣泡混入時(shí)(參照?qǐng)D10)的頻率的振蕩頻率。因此，振蕩電路11的振蕩頻率例如必需為檢測(cè)的殘留振動(dòng)頻率的數(shù)倍到數(shù)十倍以上，即比混入氣泡時(shí)的頻率還高1位數(shù)以上的頻率。此時(shí)，因?yàn)榛烊霘馀輹r(shí)的殘留振動(dòng)的頻率顯示出比正常噴出時(shí)高的頻率，所以最好將混入氣泡時(shí)的殘留振動(dòng)頻率設(shè)定為可以檢測(cè)的振蕩頻率。否則，不能對(duì)噴出異?，F(xiàn)象檢測(cè)正確的殘留振動(dòng)的頻率。因此，在本實(shí)施方式中，根據(jù)振蕩頻率來(lái)設(shè)定振蕩電路11的CR的時(shí)間常數(shù)。這樣，通過(guò)將振蕩電路11的振蕩頻率設(shè)定得高，可以根據(jù)該振蕩頻率的微小變化來(lái)檢測(cè)更正確的殘留振動(dòng)波形。
另外，對(duì)從振蕩電路11輸出的振蕩信號(hào)的振蕩頻率的每個(gè)周期(脈沖)，使用測(cè)定用計(jì)數(shù)脈沖(計(jì)數(shù)器)來(lái)計(jì)數(shù)該脈沖，并從測(cè)定的計(jì)數(shù)量中減去在初始間隙g0下通過(guò)電容C的靜電電容而振蕩時(shí)的振蕩頻率的脈沖的計(jì)數(shù)量，由此得到殘留振動(dòng)波形中每個(gè)振蕩頻率的數(shù)字信息。根據(jù)這些數(shù)字信息，通過(guò)進(jìn)行數(shù)/模(D/A)變換，可以生成概略的殘留振動(dòng)波形。雖可以使用這種方法，但測(cè)定用計(jì)數(shù)脈沖(計(jì)數(shù)器)必需是能測(cè)定振蕩頻率的微小變化的高頻率(高分辨率)的脈沖。因?yàn)檫@種計(jì)數(shù)脈沖(計(jì)數(shù)器)使成本上升，所以本發(fā)明的噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10中使用圖19所示的F/V變換電路12。
圖19是圖16所示噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10的F/V變換電路12的電路圖。如圖19所示，F(xiàn)/V變換電路12由3個(gè)開(kāi)關(guān)SW1、SW2、SW3、兩個(gè)電容C1、C2、電阻元件R1、輸出恒定電流Is的恒定電流源13和緩沖器14構(gòu)成。用圖20的時(shí)間圖及圖21的曲線來(lái)說(shuō)明該F/V變換電路12的動(dòng)作。
首先，說(shuō)明圖20的時(shí)間圖中所示充電信號(hào)、保持信號(hào)及清除信號(hào)的生成方法。生成充電信號(hào)，以根據(jù)振蕩電路11的振蕩脈沖的上升沿來(lái)設(shè)定固定時(shí)間tr，并使該固定時(shí)間tr期間變?yōu)楦唠娖?。生成保持信?hào)，使其與充電信號(hào)的上升沿同步上升，并僅在所定的固定時(shí)間保持為高電平，此外下降為低電平。生成清除信號(hào)，使其與保持信號(hào)的下降沿同步上升，并僅在所定的固定時(shí)間保持為高電平，此外下降為低電平。另外，如后所述，因?yàn)殡姾蓮碾娙軨1移動(dòng)到電容C2及電容C1的放電是在瞬時(shí)進(jìn)行，所以保持信號(hào)及清除信號(hào)的脈沖只要在振蕩電路11的輸出信號(hào)的下一上升沿之前各包含1個(gè)脈沖即可以，不限于上述上升沿、下降沿。
為了得到好的殘留振動(dòng)的波形(電壓波形)，參照?qǐng)D21來(lái)說(shuō)明固定時(shí)間tr及tl的設(shè)定方法。固定時(shí)間tr根據(jù)靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120以初始間隙長(zhǎng)度g0時(shí)通過(guò)靜電電容C而振蕩的振蕩脈沖的周期進(jìn)行調(diào)整，設(shè)定得使充電時(shí)間tl的充電電位為C1的充電范圍的大致1/2附近。另外，設(shè)定充電電位的斜率，使在間隙長(zhǎng)度g從最大(Max)位置下的充電時(shí)間t2到最小(Min)位置下的充電時(shí)間t3期間，不超過(guò)電容C1的充電范圍。即，因?yàn)橛蒬V/dt＝Is/C1來(lái)決定充電電位的斜率，所以將恒定電流源13的輸出恒定電流Is設(shè)定為適當(dāng)值即可以。通過(guò)在該范圍內(nèi)將恒定電流源13的輸出恒定電流Is設(shè)定得盡可以能高，可以以高靈敏度地檢測(cè)由靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120構(gòu)成的電容的微小靜電電容的變化，可以檢測(cè)靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的振動(dòng)板121的微小變化。
下面，參照?qǐng)D22說(shuō)明圖16所示波形整形電路15的結(jié)構(gòu)。圖22是表示圖16的波形整形電路15的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。該波形整形電路15將殘留振動(dòng)波形作為矩形波輸出到判斷機(jī)構(gòu)20。如圖22所示，波形整形電路15由兩個(gè)電容C3(DC成分去除機(jī)構(gòu))、C4、兩個(gè)電阻元件R2、R3、兩個(gè)直流電壓源Vref1、Vref2、放大器(運(yùn)算放大器)151、比較器152構(gòu)成。另外，在殘留振動(dòng)波形的波形整形處理中，也可以直接輸出檢測(cè)的波峰值，測(cè)量殘留振動(dòng)波形的振幅。
F/V變換電路12的緩沖器14的輸出中包含基于靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的初始間隙g0的DC成分(直流成分)的靜電電容成分。該直流成分因各噴墨頭100而有偏差，所以電容C3去除該靜電電容的直流成分。另外，電容C3去除緩沖器14的輸出信號(hào)中的DC成分，僅將殘留振動(dòng)的AC成分輸出到運(yùn)算放大器151的反相輸入端子。
運(yùn)算放大器151在反相放大去除了直流成分的F/V變換電路12的緩沖器14的輸出信號(hào)的同時(shí)，構(gòu)成用于去除輸出信號(hào)的高頻帶的低通濾波器。另外，運(yùn)算放大器151假定為單電源電路。運(yùn)算放大器151構(gòu)成基于兩個(gè)電阻元件R2、R3的反相放大器，并將輸入的殘留振動(dòng)(交流成分)放大到-R3/R2倍。
另外，因?yàn)檫\(yùn)算放大器151的單電源動(dòng)作，所以輸出由連接于其非反相輸入端子上的直流電壓源Vref1所設(shè)定的電位為中心振動(dòng)的、放大后的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)波形。這里，將直流電壓源Vref1設(shè)定為運(yùn)算放大器151可以以單電源動(dòng)作的電壓范圍的1/2左右。并且，運(yùn)算放大器151通過(guò)兩個(gè)電容C3、C4來(lái)構(gòu)成形成截止頻率1/(2π×C4×R3)的低通濾波器。另外，去除直流成分后被放大的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)波形如圖20的時(shí)間圖所示，由下一級(jí)的比較器152與另一個(gè)直流電壓源Vref2的電位相比較，將比較結(jié)果作為矩形波從波形整形電路15輸出。另外，直流電壓源Vref2也可以共用另一個(gè)直流電壓源Vref1。
下面，參照?qǐng)D20所示時(shí)間圖，說(shuō)明圖19的F/V變換電路12及波形整形電路22的動(dòng)作。根據(jù)上述生成的充電信號(hào)、清除信號(hào)及保持信號(hào)，圖19所示的F/V變換電路12動(dòng)作。在圖20的時(shí)間圖中，若經(jīng)噴墨頭驅(qū)動(dòng)器33將靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入到噴墨頭單元35的噴墨頭100，則如圖6(b)所示，靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的振動(dòng)板121被拉到段電極122側(cè)，與該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的下降沿同步，向圖6中上方急劇收縮(參照?qǐng)D6(c))。
與該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的下降沿同步，切換驅(qū)動(dòng)電路18與噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10的驅(qū)動(dòng)/檢測(cè)切換信號(hào)變?yōu)楦唠娖健Ｔ擈?qū)動(dòng)/檢測(cè)切換信號(hào)在對(duì)應(yīng)的噴墨頭100的驅(qū)動(dòng)停止期間中被保持在高電平，在輸入下一驅(qū)動(dòng)信號(hào)之前，變?yōu)榈碗娖?。在該?qū)動(dòng)/檢測(cè)切換信號(hào)為高電平期間，圖18的振蕩電路11對(duì)應(yīng)于靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)，邊改變振蕩頻率邊振蕩。
如上所述，在從驅(qū)動(dòng)信號(hào)的下降沿、即振蕩電路11的輸出信號(hào)的上升沿開(kāi)始、經(jīng)過(guò)預(yù)定為殘留振動(dòng)的波形不超過(guò)可以向電容C1充電的范圍的固定時(shí)間tr之前，充電信號(hào)被保持在高電平。另外，在充電信號(hào)為高電平期間，開(kāi)關(guān)SW1為斷開(kāi)狀態(tài)。
若經(jīng)過(guò)固定時(shí)間tr且充電信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑瑒t與該充電信號(hào)的下降沿同步，接通開(kāi)關(guān)SW1(參照?qǐng)D19)。之后，連接恒定電流源13與電容C1，電容C1如上所述，以斜率Is/C1充電。在充電信號(hào)為低電平期間、即與振蕩電路11的輸出信號(hào)的下一脈沖上升沿同步變?yōu)楦唠娖街暗钠陂g，充電電容C1。
若充電信號(hào)變?yōu)楦唠娖剑瑒t開(kāi)關(guān)SW1斷開(kāi)(開(kāi)路)，分離恒定電流源13與電容C1。此時(shí)，在電容C1中保存在充電信號(hào)為低電平期間tl時(shí)間內(nèi)充電的電位(即理想上為Is×tl/C1(V))。在該狀態(tài)下，若保持信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，則開(kāi)關(guān)SW2接通(參照?qǐng)D19)，電容C1與電容C2經(jīng)電阻元件R1而連接。在開(kāi)關(guān)SW2連接后，電荷從電容C1移動(dòng)到電容C2，以通過(guò)兩個(gè)電容C1、C2的充電電位差來(lái)交替進(jìn)行充放電，使兩個(gè)電容C1、C2的電位差大致相等。
這里，將電容C2的靜電電容設(shè)定為電容C1的靜電電容的約1/10以下程度。因此，在因兩個(gè)電容C1、C2間的電位差所產(chǎn)生的充放電中移動(dòng)(使用)的電荷量變?yōu)槌潆姷诫娙軨1的電荷的1/10以下。因此，即使在電荷從電容C1移動(dòng)到電容C2之后，電容C1的電位差也基本不變化(基本不下降)。另外，在圖19的F/V變換電路12中，為了使向電容C2充電時(shí)充電電位不會(huì)因F/V變換電路12的布線電感等急劇上升，由電阻元件R1與電容C2來(lái)構(gòu)成輸入端的低通濾波器。
在電容C2中保持與電容C1的充電電位大致相等的充電電位后，保持信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，將電容C1從電容C2上分離。并且，清除信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，開(kāi)關(guān)SW3接通，從而電容C1接地GND，進(jìn)行放電動(dòng)作，使充電到電容C1中的電荷變?yōu)?。電容C1放電后，清除信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，開(kāi)關(guān)SW3斷開(kāi)，從而將電容C1的圖19中上部的電極從地GND分離，然后待機(jī)直到輸入下一充電信號(hào)為止，即充電信號(hào)變?yōu)榈碗娖綖橹埂?br> 電容C2中保持的電位在充電信號(hào)的每個(gè)上升時(shí)間、即每個(gè)向電容C2充電完成時(shí)間被更新，經(jīng)緩沖器14，作為振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)波形輸出到圖22的波形整形電路15。因此，若設(shè)定靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的靜電電容(此時(shí)必需還考慮殘留振動(dòng)引起的靜電電容的變動(dòng)幅度)與電阻元件112的電阻值，使振蕩電路11的振蕩頻率變高，則圖20的時(shí)間圖中所示電容C2的電位(緩沖器14的輸出)的各階段(級(jí)差)變得更詳細(xì)，所以可以更詳細(xì)地檢測(cè)振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)引起的靜電電容的時(shí)間變化。
下面，同樣充電信號(hào)重復(fù)低電平→高電平→低電平…，將在上述所定時(shí)間保持在電容C2中的電位經(jīng)緩沖器14輸出到波形整形電路15。波形整形電路15中，從緩沖器14輸入的電壓信號(hào)(在圖20的時(shí)間圖中為電容C2的電位)的直流成分被電容C3去除，經(jīng)電阻元件R2輸入到運(yùn)算放大器151的反相輸入端子上。輸入的殘留振動(dòng)的交流(AC)成分由運(yùn)算放大器151反相放大，輸出到比較器152的一個(gè)輸入端子。比較器152將事先由直流電壓源Vref2設(shè)定的電位(基準(zhǔn)電壓)與殘留振動(dòng)波形(交流成分)的電位相比較，輸出矩形波(圖20的時(shí)間圖中的比較電路的輸出)。
接著，說(shuō)明噴墨頭100的墨滴噴出動(dòng)作(驅(qū)動(dòng))與噴出異常檢測(cè)動(dòng)作(驅(qū)動(dòng)停止)的切換時(shí)間。圖23是表示驅(qū)動(dòng)電路18與噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10的切換機(jī)構(gòu)23的概略方框圖。另外，圖23中，將圖16所示噴墨頭驅(qū)動(dòng)器33內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路18作為噴墨頭100的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行說(shuō)明。如圖20的時(shí)間圖所示，本發(fā)明的噴出異常檢測(cè)處理在噴墨頭100的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間、即驅(qū)動(dòng)停止期間執(zhí)行。
圖23中，為了驅(qū)動(dòng)靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120，切換機(jī)構(gòu)23最初被連接于驅(qū)動(dòng)電路18側(cè)。如上所述，若從驅(qū)動(dòng)電路18向振動(dòng)板121輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)(電壓信號(hào))，則靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120驅(qū)動(dòng)，將振動(dòng)板121拉到段電極122側(cè)，若施加電壓變?yōu)?，則向離開(kāi)段電極122的方向急劇位移，開(kāi)始振動(dòng)(殘留振動(dòng))。此時(shí)，從噴墨頭100的噴嘴110中噴出墨滴。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖下降時(shí)，與下降沿同步，將驅(qū)動(dòng)/檢測(cè)切換信號(hào)(參照?qǐng)D20的時(shí)間圖)輸入到切換機(jī)構(gòu)23，將切換機(jī)構(gòu)23從驅(qū)動(dòng)電路18切換到噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)(檢測(cè)電路)10側(cè)，將靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120(用作振蕩電路11的電容)與噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10連接。
另外，噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10執(zhí)行上述噴出異常(漏點(diǎn))的檢測(cè)處理，由測(cè)量機(jī)構(gòu)17，將從波形整形電路15的比較器152輸出的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)(矩形波數(shù)據(jù))數(shù)值化為殘留振動(dòng)波形的周期或振幅等。在本實(shí)施方式中，測(cè)量機(jī)構(gòu)17，根據(jù)殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)定特定的振動(dòng)周期，將測(cè)量結(jié)果(數(shù)佰)輸出到判斷機(jī)構(gòu)20。
具體而言，測(cè)量機(jī)構(gòu)17，為了測(cè)量從比較器152的輸出信號(hào)波形(矩形波)的最初上升沿到下一上升沿的時(shí)間(殘留振動(dòng)的周期)，使用未圖示的計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)數(shù)基準(zhǔn)信號(hào)(所定頻率)的脈沖，并根據(jù)計(jì)數(shù)值來(lái)測(cè)量殘留振動(dòng)的周期(特定的振動(dòng)周期)。另外，測(cè)量機(jī)構(gòu)17也可以以檢測(cè)從最初上升沿到下一下降沿的時(shí)間，將測(cè)量的時(shí)間(即半周期)的兩倍時(shí)間作為殘留振動(dòng)的周期，輸出到判斷機(jī)構(gòu)20。下面，將這樣得到的殘留振動(dòng)的周期設(shè)為Tw。
判斷機(jī)構(gòu)20，根據(jù)測(cè)量機(jī)構(gòu)17測(cè)量到的殘留振動(dòng)波形的特定振動(dòng)周期等(測(cè)量結(jié)果)，判斷噴嘴有無(wú)噴出異常、噴出異常的原因、比較偏差量等，并將判斷結(jié)果輸出到控制部6?？刂撇?將該判斷結(jié)果保存在EEPROM(存儲(chǔ)單元)62的所定存儲(chǔ)區(qū)域中。之后，在從驅(qū)動(dòng)電路18輸入下一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)，再次將驅(qū)動(dòng)/檢測(cè)切換信號(hào)輸入切換機(jī)構(gòu)23，連接驅(qū)動(dòng)電路18與靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120。驅(qū)動(dòng)電路18一旦施加驅(qū)動(dòng)電壓則維持地(GND)電平，所以由切換機(jī)構(gòu)23進(jìn)行上述切換(參照?qǐng)D20的時(shí)間圖)。由此，可以不受來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路18的干擾等影響，正確檢測(cè)靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)波形。
另外，在本發(fā)明中，殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)不限于被比較器152變?yōu)榫匦尾ǖ臄?shù)據(jù)。例如，從運(yùn)算放大器151輸出的殘留振動(dòng)振幅數(shù)據(jù)也可以不被比較器152進(jìn)行比較處理，而由進(jìn)行A/D變換的測(cè)量機(jī)構(gòu)17隨時(shí)數(shù)值化，根據(jù)數(shù)值化后的數(shù)據(jù)，由判斷機(jī)構(gòu)20來(lái)判斷有無(wú)噴出異常等，將該判斷結(jié)果存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元62中。
另外，噴嘴110的彎月面(噴嘴110內(nèi)墨水與大氣接觸的面)與振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)同步振動(dòng)，所以噴墨頭100在進(jìn)行墨滴噴出動(dòng)作后，等待該彎月面的殘留振動(dòng)以由聲阻r大致決定的時(shí)間衰減(待機(jī)所定時(shí)間)，之后進(jìn)行下一噴出動(dòng)作。在本發(fā)明中，有效利用該待機(jī)時(shí)間來(lái)檢測(cè)振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)，所以可以不影響噴墨頭100的驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行噴出異常檢測(cè)。即，可以在不降低噴墨打印機(jī)1(液滴噴出裝置)的生產(chǎn)率的情況下，執(zhí)行噴墨頭100的噴嘴110的噴出異常檢測(cè)處理。
如上所述，在噴墨頭100的腔室141內(nèi)混入氣泡的情況下，與正常噴出時(shí)的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)波形相比，頻率變高，所以其周期相反比正常噴出時(shí)的殘留振動(dòng)的周期短。另外，在噴嘴110附近的墨水因干燥而增粘、固定的情況下，殘留振動(dòng)形成過(guò)衰減，與正常噴出時(shí)的殘留振動(dòng)波形相比，頻率變得相當(dāng)?shù)?，所以其周期比正常噴出時(shí)的殘留振動(dòng)的周期長(zhǎng)很多。另外，在紙粉附著在噴嘴110出口附近的情況下，殘留振動(dòng)的頻率比正常噴出時(shí)的殘留振動(dòng)的頻率低，但是，比墨水干燥時(shí)的殘留振動(dòng)的頻率高，所以其周期比正常噴出時(shí)的殘留振動(dòng)的周期長(zhǎng)，比墨水干燥時(shí)的殘留振動(dòng)的周期短。
因此，設(shè)置所定范圍Tr作為正常噴出時(shí)的殘留振動(dòng)的周期，另外，為了區(qū)別紙粉附著在噴嘴110出口時(shí)的殘留振動(dòng)的周期與墨水在噴嘴110出口附近干燥時(shí)的殘留振動(dòng)的周期，通過(guò)設(shè)定所定閾值Tl，可以決定這種噴墨頭100的噴出異常的原因。判斷機(jī)構(gòu)20判斷上述噴出異常檢測(cè)處理檢測(cè)到的殘留振動(dòng)波形的周期Tw是否是所定范圍的周期，并判斷是否比所定的閾值長(zhǎng)，由此來(lái)判斷噴出異常的原因。
下面，根據(jù)上述噴墨打印機(jī)1的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的液滴噴出裝置的動(dòng)作。首先，說(shuō)明對(duì)1個(gè)噴墨頭100的噴嘴110的噴出異常檢測(cè)處理(包含驅(qū)動(dòng)/檢測(cè)切換處理)。圖24是表示本發(fā)明的噴出異常檢測(cè)、判斷處理的流程圖。若將打印的打印數(shù)據(jù)(也可以是注入(flushing)動(dòng)作中的噴出數(shù)據(jù))從主機(jī)8經(jīng)接口(IF)9輸入控制部6時(shí)，在所定時(shí)間執(zhí)行該噴出異常檢測(cè)處理。另外，為了說(shuō)明方便，在圖24所示流程圖中，示出對(duì)應(yīng)于1個(gè)噴墨頭100、即1個(gè)噴嘴110的噴出動(dòng)作的噴出異常檢測(cè)處理。
首先，從噴墨頭驅(qū)動(dòng)器33的驅(qū)動(dòng)電路18輸入對(duì)應(yīng)于打印數(shù)據(jù)(噴出數(shù)據(jù))的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由此，根據(jù)圖20的時(shí)間圖中所示驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)間，在靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的兩電極間施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)(電壓信號(hào))(步驟S101)。之后，根據(jù)驅(qū)動(dòng)/檢測(cè)切換信號(hào)，控制部6判斷噴出后的噴墨頭100是否是驅(qū)動(dòng)停止期間(步驟S102)。這里，驅(qū)動(dòng)/檢測(cè)切換信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的下降沿同步變?yōu)楦唠娖?參照?qǐng)D20)，從控制部6輸入切換機(jī)構(gòu)23。
若將驅(qū)動(dòng)/檢測(cè)切換信號(hào)輸入切換機(jī)構(gòu)23，則通過(guò)切換機(jī)構(gòu)23將構(gòu)成靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120、即振蕩電路11的電容從驅(qū)動(dòng)電路18上分離，并連接于噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10(檢測(cè)電路)側(cè)、即殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)16的振蕩電路11上(步驟S103)。之后，執(zhí)行后述的殘留振動(dòng)檢測(cè)處理(步驟S104)，測(cè)量機(jī)構(gòu)17，根據(jù)該殘留振動(dòng)檢測(cè)處理中檢測(cè)到的殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量所定數(shù)值(步驟S105)。這里，如上所述，測(cè)量機(jī)構(gòu)17，根據(jù)殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量殘留振動(dòng)的周期。
接著，通過(guò)判斷機(jī)構(gòu)20，根據(jù)測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量結(jié)果，執(zhí)行后述的噴出異常判斷處理(步驟S106)，將判斷結(jié)果保存在控制部6的EEPROM(存儲(chǔ)單元)62的所定存儲(chǔ)區(qū)域中(步驟S107)。之后，在步驟S108中，判斷噴墨頭100是否在驅(qū)動(dòng)期間。即，判斷驅(qū)動(dòng)停止期間結(jié)束，是否輸入了下一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在步驟S108待機(jī)，直到輸入下一驅(qū)動(dòng)信號(hào)為止。
在輸入下一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖的時(shí)間，驅(qū)動(dòng)/檢測(cè)切換信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升沿同步變?yōu)榈碗娖?步驟S108為是)時(shí)，切換機(jī)構(gòu)23將與靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的連接從噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)(檢測(cè)電路)10切換到驅(qū)動(dòng)電路18(步驟S109)，結(jié)束該噴出異常檢測(cè)處理。
另外，圖24所示流程圖中示出測(cè)量機(jī)構(gòu)17根據(jù)由殘留振動(dòng)檢測(cè)處理(殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)16)檢測(cè)到的殘留振動(dòng)波形來(lái)測(cè)量周期的情況，但本發(fā)明不限于這種情況，例如，測(cè)量機(jī)構(gòu)17也可以根據(jù)殘留振動(dòng)檢測(cè)處理中檢測(cè)到的殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量殘留振動(dòng)波形的相位差或振幅等。
下面，說(shuō)明圖24所示流程圖的步驟S104中的殘留振動(dòng)檢測(cè)處理(子程序)。圖25是表示本發(fā)明的殘留振動(dòng)檢測(cè)處理的流程圖。如上所述，通過(guò)切換機(jī)構(gòu)23來(lái)連接靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120與振蕩電路11時(shí)(圖24的步驟S103)，則振蕩電路11構(gòu)成CR振蕩電路，根據(jù)靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的靜電電容的變化(靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng))來(lái)振蕩(步驟S201)。
如上述時(shí)間圖等所示，根據(jù)振蕩電路11的輸出信號(hào)(脈沖信號(hào))，F(xiàn)/V變換電路12生成充電信號(hào)、保持信號(hào)及清除信號(hào)，根據(jù)這些信號(hào)，通過(guò)F/V變換電路12進(jìn)行從振蕩電路11的輸出信號(hào)的頻率變換為電壓的F/V變換處理(步驟S202)，從F/V變換電路12輸出振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)。從F/V變換電路12輸出的殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)由波形整形電路15的電容C3去除DC成分(直流成分)(步驟S203)，由運(yùn)算放大器15來(lái)放大去除DC成分后的殘留振動(dòng)波形(AC成分)(步驟S204)。
放大后的殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)通過(guò)所定處理進(jìn)行波形整形，進(jìn)行脈沖化(步驟S205)。即，在本實(shí)施方式中，比較器152比較由直流電壓源Vref2設(shè)定的電壓值(所定電壓值)與運(yùn)算放大器151的輸出電壓。比較器152根據(jù)比較結(jié)果，輸出2進(jìn)制的波形(矩形波)。該比較器152的輸出信號(hào)是殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)16的輸出信號(hào)，為了進(jìn)行噴出異常判斷處理，輸出到測(cè)量機(jī)構(gòu)17，該殘留振動(dòng)檢測(cè)處理結(jié)束。
下面，說(shuō)明圖24所示流程圖的步驟S106中的噴出異常判斷處理(子程序)。圖26是表示本發(fā)明的由控制部6及判斷機(jī)構(gòu)20執(zhí)行的噴出異常判定處理的流程圖。判斷機(jī)構(gòu)20根據(jù)由上述測(cè)量機(jī)構(gòu)17測(cè)量的周期等測(cè)量數(shù)據(jù)(測(cè)量結(jié)果)，判斷是否從對(duì)應(yīng)的噴墨頭100中正常噴出墨滴，或在未正常噴出的情況下、即噴出異常的情況下，判斷是何原因。
首先，控制部6將EEPROM62中保存的殘留振動(dòng)的周期的所定范圍Tr及殘留振動(dòng)的周期的所定閾值Tl輸出到判斷機(jī)構(gòu)20。殘留振動(dòng)的周期的所定范圍Tr是使正常噴出時(shí)的殘留振動(dòng)周期具有可以判斷為正常的允許范圍。這些數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在判斷機(jī)構(gòu)20的未圖示的存儲(chǔ)器中，執(zhí)行以下處理。
將圖24的步驟S105中由測(cè)量機(jī)構(gòu)17測(cè)量到的測(cè)量結(jié)果輸入判斷機(jī)構(gòu)20(步驟S301)。這里，在本實(shí)施方式中，測(cè)量結(jié)果是振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)的周期Tw。
在步驟S202中，判斷機(jī)構(gòu)20判斷是否存在殘留振動(dòng)的周期Tw、即噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)10是否得到殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)。在判斷為不存在殘留振動(dòng)周期Tw的情況下，判斷機(jī)構(gòu)20判斷該噴墨頭100的噴嘴110是在噴出異常檢測(cè)處理中未噴出墨滴的未噴出噴嘴(步驟S306)。另外，在判斷為存在殘留振動(dòng)波形數(shù)據(jù)的情況下，接著在步驟S303中，判斷機(jī)構(gòu)20判斷該周期Tw是否位于認(rèn)為是正常噴出時(shí)的周期的所定范圍Tr內(nèi)。
在判斷為振動(dòng)殘留周期Tw位于所定范圍Tr內(nèi)的情況下，意味著從對(duì)應(yīng)的噴墨頭100正常噴出墨滴，判斷機(jī)構(gòu)20判斷為該噴墨頭100的噴嘴110正常噴出墨滴(正常噴出)(步驟S307)。另外，在判斷為殘留振動(dòng)的周期Tw不在所定范圍Tr內(nèi)的情況下，接著，在步驟S304中，判斷機(jī)構(gòu)20判斷振動(dòng)殘留周期Tw是否比所定范圍Tr短。
在判斷為殘留振動(dòng)的周期Tw比所定范圍Tr短的情況下，意味著殘留振動(dòng)的頻率高，如上所述，認(rèn)為噴墨頭100的腔室141內(nèi)混入氣泡，判斷機(jī)構(gòu)20判斷為該噴墨頭100的腔室141中混入氣泡(混入氣泡)(步驟S308)。
另外，在判斷為殘留振動(dòng)的周期Tw比所定范圍Tr長(zhǎng)的情況下，接著，判斷機(jī)構(gòu)20判斷殘留振動(dòng)的周期Tw是否比所定閾值Tl長(zhǎng)(步驟S305)。在判斷為殘留振動(dòng)的周期Tw比所定閾值Tl長(zhǎng)的情況下，認(rèn)為殘留振動(dòng)過(guò)衰減，判斷機(jī)構(gòu)20判斷為該噴墨頭100的噴嘴110附近的墨水因干燥而增粘(干燥)(步驟S309)。
之后，在步驟S305中，在判斷為殘留振動(dòng)的周期Tw比所定閾值Tl短的情況下，該殘留振動(dòng)的周期Tw是滿足Tr＜Tw＜Tl的范圍的值，如上所述，與干燥的情況相比，應(yīng)該認(rèn)為是紙粉附著在頻率高的噴嘴110出口附近，判斷機(jī)構(gòu)20判斷為紙粉附著在該噴墨頭100的噴嘴110出口附近(附著紙粉)(步驟S310)。
這樣，通過(guò)判斷機(jī)構(gòu)20來(lái)判斷作為對(duì)象的噴墨頭100的正常噴出或噴出異常的原因等(步驟S306～S310)，其判斷結(jié)果被輸出到控制部6，結(jié)束該噴出異常判斷處理。
如上所述，在本實(shí)施方式的液滴噴出裝置(噴墨打印機(jī)1)及液滴噴出頭的噴出異常檢測(cè)、判斷方法中，當(dāng)通過(guò)靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行從液滴噴出頭100噴出液體作為液滴的動(dòng)作時(shí)，殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)16檢測(cè)因該靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120而位移的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)，測(cè)量機(jī)構(gòu)17根據(jù)由殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)16檢測(cè)到的殘留振動(dòng)，測(cè)量振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式(例如殘留振動(dòng)波形的周期或振幅等)，根據(jù)其測(cè)量結(jié)果，判斷機(jī)構(gòu)20判斷液滴是否正常噴出，或未噴出(噴出異常)，在噴出異常的情況下，判斷是何原因。
因此，根據(jù)本發(fā)明的液滴噴出裝置及液滴噴出頭的噴出異常檢測(cè)、判斷方法，與現(xiàn)有的具備漏點(diǎn)檢測(cè)方法(例如光學(xué)式檢測(cè)方法等)的液滴噴出頭、液滴噴出裝置相比，由于不需要其它部件(例如光學(xué)式的漏點(diǎn)檢測(cè)裝置等)，所以能夠在不增大液滴噴出頭的大小的狀態(tài)下檢測(cè)液滴的噴出異常，同時(shí)，將可以進(jìn)行噴出異常(漏點(diǎn))檢測(cè)的液滴噴出裝置的制造成本抑制得低。另外，在本發(fā)明的液滴噴出裝置中，因?yàn)槭褂靡旱螄姵鰟?dòng)作后的振動(dòng)板的殘留振動(dòng)來(lái)檢測(cè)液滴的噴出異常，所以即便在打印動(dòng)作途中也可以檢測(cè)液滴的噴出異常。因此，即便在打印動(dòng)作中執(zhí)行本發(fā)明的噴出異常檢測(cè)、判斷方法，也不會(huì)降低或惡化液滴噴出裝置的生產(chǎn)率。
另外，可以由本發(fā)明的液滴噴出裝置來(lái)判斷光學(xué)式檢測(cè)裝置等，現(xiàn)有可以進(jìn)行漏點(diǎn)檢測(cè)的裝置所不能判斷的液滴的噴出異常原因，由此，可以在必要時(shí)選擇并執(zhí)行針對(duì)該原因的適當(dāng)恢復(fù)處理。
實(shí)施方式2下面，說(shuō)明本發(fā)明的噴墨頭的其它構(gòu)成例。
圖27～圖30分別是表示噴墨頭100的其它結(jié)構(gòu)例的概略截面圖。下面，根據(jù)這些圖來(lái)說(shuō)明，但主要說(shuō)明與上述實(shí)施方式的不同點(diǎn)，對(duì)相同的事項(xiàng)省略其說(shuō)明。
圖27所示的噴墨頭100A中，振動(dòng)板212由于壓電元件200的驅(qū)動(dòng)而振動(dòng)，腔室208內(nèi)的墨水(液體)從噴嘴203噴出。在形成噴嘴(孔)203的不銹鋼制噴嘴板202上，通過(guò)粘接膜205接合不銹鋼制的金屬板204，并在其上通過(guò)粘接膜205接合同樣不銹鋼制的金屬板204。另外，在其上依次接合連通口形成板206及腔室板207。
噴嘴板202、金屬板204、粘接膜205、連通口形成板206及腔室板207分別成形為所定形狀(如形成凹部的形狀)，通過(guò)將它們重疊，形成腔室208及儲(chǔ)存室209。腔室208及儲(chǔ)存室209經(jīng)墨水提供口210連通。另外，儲(chǔ)存室209連通于墨水取入口211。
在腔室板207的上面開(kāi)口部中設(shè)置振動(dòng)板212，在該振動(dòng)板212上通過(guò)下部電極213接合壓電元件200。另外，在與壓電元件200的下部電極213的相反側(cè)接合上部電極214。噴墨頭驅(qū)動(dòng)器215具備生成驅(qū)動(dòng)電壓波形的驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)向上部電極214與下部電極213之間施加(提供)驅(qū)動(dòng)電壓波形，壓電元件200振動(dòng)，與其接合的振動(dòng)板212振動(dòng)。腔室208的容積(腔室內(nèi)壓力)隨著該振動(dòng)板212的振動(dòng)而變化，填充在腔室208內(nèi)的墨水(液體)作為液滴從噴嘴203噴出。
腔室208內(nèi)因液滴噴出而減少的液量通過(guò)從儲(chǔ)存室209提供墨水來(lái)補(bǔ)償。另外，從墨水取入口211向儲(chǔ)存室209提供墨水。
圖28所示的噴墨頭100B也與上述一樣，通過(guò)壓電元件200的驅(qū)動(dòng)來(lái)從噴嘴中噴出腔室221內(nèi)的墨水(液體)。該噴墨頭100B具有一對(duì)相對(duì)基板220，在兩基板220之間，隔開(kāi)所定間隔間歇設(shè)置多個(gè)壓電元件200。
在相鄰的壓電元件200彼此之間形成腔室221。在腔室221的圖28中前方設(shè)置板(未圖示)，在后方設(shè)置噴嘴板222，在噴嘴板222的各腔室221所對(duì)應(yīng)的位置上形成噴嘴(孔)223。
在各壓電元件200的一方的面及另一方的面中分別設(shè)置一對(duì)電極224。即，向一個(gè)壓電元件200接合4個(gè)電極224。通過(guò)向這些電極224中所定電極間施加所定的驅(qū)動(dòng)電壓波形，使壓電元件200進(jìn)行共用模式變形并振動(dòng)(圖28中箭頭所示)，腔室221的容積(腔室內(nèi)壓力)隨該振動(dòng)而變化，填充在腔室221內(nèi)的墨水(液體)從噴嘴223作為液滴噴出。即，在噴墨頭100B中，壓電元件200自身起到振動(dòng)板的作用。
圖29所示的噴墨頭100C也與上述一樣，通過(guò)壓電元件200的驅(qū)動(dòng)來(lái)從噴嘴231中噴出腔室233內(nèi)的墨水(液體)。該噴墨頭100C具有形成有噴嘴231的噴嘴板230、隔板232和壓電元件200。
壓電元件200相對(duì)噴嘴板230，通過(guò)隔板232間隔所定距離設(shè)置，在由噴嘴板230、壓電元件200與隔板232包圍的空間中形成腔室233。
在壓電元件200的圖29中上面接合多個(gè)電極。即，在壓電元件200的大致中央部接合第1電極234，在其兩側(cè)部分別接合第2電極235。通過(guò)向第1電極234與第2電極235之間施加所定的驅(qū)動(dòng)電壓波形，壓電元件200進(jìn)行共用模式變形并振動(dòng)(圖29中箭頭所示)，腔室233的容積(腔室內(nèi)壓力)隨該振動(dòng)而變化，填充在腔室233內(nèi)的墨水(液體)從噴嘴231作為液滴噴出。即，在噴墨頭100C中，壓電元件200自身起到振動(dòng)板的作用。
圖30所示的噴墨頭100D也與上述一樣，通過(guò)壓電元件200的驅(qū)動(dòng)來(lái)從噴嘴241中噴出腔室245內(nèi)的墨水(液體)。該噴墨頭100D具有形成有噴嘴241的噴嘴板240、腔室板242、振動(dòng)板243和層疊多個(gè)壓電元件200而形成的層疊壓電元件201。
將腔室板242成形為所定形狀(如形成為凹部的形狀)，由此，形成腔室245及儲(chǔ)存室246。腔室245及儲(chǔ)存室246經(jīng)墨水提供口247連通。另外，儲(chǔ)存室246經(jīng)墨水提供管311與墨水盒31連通。
層疊壓電元件201的圖30中下端通過(guò)中間層244與振動(dòng)板243接合。在層疊壓電元件201上接合多個(gè)外部電極248及內(nèi)部電極249。即，在層疊壓電元件201的外表面接合外部電極248，在構(gòu)成層疊壓電元件201的各壓電元件200彼此之間(或各壓電元件的內(nèi)部)設(shè)置內(nèi)部電極249。此時(shí)，外部電極248與內(nèi)部電極249的一部分在壓電元件200的厚度方向上交互重疊配置。
另外，通過(guò)從噴墨頭驅(qū)動(dòng)器249向外部電極248與內(nèi)部電極249之間施加驅(qū)動(dòng)電壓波形，層疊壓電元件201如圖30中箭頭所示變形(沿圖30中上下方向伸縮)振動(dòng)，振動(dòng)板243隨著該振動(dòng)而振動(dòng)。腔室245的容積(腔室內(nèi)壓力)隨該振動(dòng)板243的振動(dòng)而變化，填充在腔室245內(nèi)的墨水(液體)從噴嘴241作為液滴噴出。
腔室245內(nèi)因液滴噴出而減少的液量，通過(guò)從儲(chǔ)存室246提供墨水來(lái)補(bǔ)償。另外，從墨水盒31經(jīng)墨水提供管311向儲(chǔ)存室246提供墨水。
在如上具備壓電元件的噴墨頭100A-100D中，與上述靜電電容方式的噴墨頭100一樣，根據(jù)振動(dòng)板或用作振動(dòng)板的壓電元件的殘留振動(dòng)，可以檢測(cè)液滴的噴出異常或確定該異常的原因。另外，在噴墨頭100B及100C中，也可以形成在面向腔室的位置上設(shè)置作為傳感器的振動(dòng)板(殘留振動(dòng)檢測(cè)用振動(dòng)板)，檢測(cè)該振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
如上所述，本發(fā)明的液滴噴出裝置及液滴噴出頭的噴出異常檢測(cè)、判斷方法，通過(guò)驅(qū)動(dòng)靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)或壓電執(zhí)行機(jī)構(gòu)，進(jìn)行從液滴噴出頭噴出液體作為液滴的動(dòng)作時(shí)，檢測(cè)通過(guò)該執(zhí)行機(jī)構(gòu)而位移后的振動(dòng)板的殘留振動(dòng)，并根據(jù)該振動(dòng)板的殘留振動(dòng)，檢測(cè)液滴是否正常噴出或未噴出(噴出異常)。
另外，本發(fā)明根據(jù)上述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式(例如殘留振動(dòng)波形的周期等)，判斷如此得到的液滴的噴出異常的原因。
因此，本發(fā)明與現(xiàn)有的具備漏點(diǎn)檢測(cè)方法的液滴噴出裝置相比，不需要其它部件(例如光學(xué)式漏點(diǎn)檢測(cè)裝置等)，所以在不增大液滴噴出頭的大小就可以檢測(cè)液滴噴出異常的同時(shí)，可以將制造成本抑制得低。另外，在本發(fā)明的液滴噴出頭中，因?yàn)槭褂靡旱螄姵鰟?dòng)作后的振動(dòng)板的殘留振動(dòng)來(lái)檢測(cè)液滴的噴出異常，所以即使在打印動(dòng)作途中也可以檢測(cè)液滴的噴出異常。
另外，可以由本發(fā)明來(lái)判斷光學(xué)式檢測(cè)裝置等現(xiàn)有可以進(jìn)行漏點(diǎn)檢測(cè)的裝置所不能判斷的液滴的噴出異常原因，由此，可以在必要時(shí)選擇并執(zhí)行針對(duì)該原因的適當(dāng)恢復(fù)處理。
以上，根據(jù)圖示的各實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明了本發(fā)明的液滴噴出裝置及液滴噴出頭的噴出異常檢測(cè)、判斷方法，但本發(fā)明不限于此，構(gòu)成液滴噴出頭或液滴噴出裝置的各單元可以置換為能發(fā)揮同樣功能的任意結(jié)構(gòu)。另外，也可以向本發(fā)明的液滴噴出頭或液滴噴出裝置附加其它任意結(jié)構(gòu)部件。
另外，不特別限定從本發(fā)明的液滴噴出裝置的液滴噴出頭(在上述實(shí)施方式中為噴墨頭100)噴出的噴出對(duì)象液(液滴)，例如可以以是包含以下各種材料的液體(包含懸浮液、乳濁液等分散液)。即，包含彩色濾光器的濾光材料的墨水、形成有機(jī)EL(Electro Luminescence)裝置中的EL發(fā)光層的發(fā)光材料、在電子發(fā)射裝置中的電極上形成熒光體的熒光材料、形成PDP(Plasma Display Panel)裝置中的熒光體的熒光材料、形成電泳顯示裝置中的泳動(dòng)體的泳動(dòng)體材料、在基板W的表面形成貯存格(bank)用的貯存格(觸排)材料、各種涂布材料、形成電極的液狀電極材料、構(gòu)成用于在兩個(gè)基板間構(gòu)成微小單元間隙的隔板的粒子材料、形成金屬配線的液狀金屬材料、形成微透鏡的透鏡材料、抗蝕劑材料、形成光擴(kuò)散體的光擴(kuò)散材料等。
另外，在本發(fā)明中，作為噴出液滴對(duì)象的液滴接納物不限于記錄用紙等紙，也可以是薄膜、織布、無(wú)紡布等其它介質(zhì)或玻璃基板、硅基板等各種基板等工件。
權(quán)利要求
1.一種液滴噴出裝置，其特征在于，具備液滴噴出頭，其具有振動(dòng)板、使所述振動(dòng)板位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、腔室，在內(nèi)部填充液體，通過(guò)所述振動(dòng)板的位移來(lái)增減該內(nèi)部壓力、和噴嘴，連通于所述腔室，通過(guò)所述腔室內(nèi)壓力的增減來(lái)噴出所述液體作為液滴；驅(qū)動(dòng)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電路；和噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其具有殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，在由所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)后，檢測(cè)通過(guò)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)而位移的所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)，并根據(jù)所述殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)到的所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式，檢測(cè)所述液滴的噴出異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)包含判斷機(jī)構(gòu)，根據(jù)所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式，判斷有無(wú)所述液滴噴出頭的液滴噴出異常。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述判斷機(jī)構(gòu)在判斷為所述液滴噴出頭的液滴噴出有異常時(shí)，判斷該噴出異常的原因。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式包含所述殘留振動(dòng)的周期。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述判斷機(jī)構(gòu)在所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的周期比所定范圍的周期短時(shí)，判斷為所述腔室內(nèi)混入了氣泡。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述判斷機(jī)構(gòu)在所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的周期比所定閾值長(zhǎng)時(shí)，判斷為所述噴嘴附近的液體由于干燥而增粘。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述判斷機(jī)構(gòu)在所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的周期比所定范圍的周期長(zhǎng)、但比所定閾值短時(shí)，判斷為所述噴嘴的出口附近附著紙粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求2～7中的任一1項(xiàng)所述的液滴噴出裝置，其特征在于還具備存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，存儲(chǔ)由所述判斷機(jī)構(gòu)所判斷的判斷結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中的任一1項(xiàng)所述的液滴噴出裝置，其特征在于還具備切換機(jī)構(gòu)，以在通過(guò)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行所述液滴的噴出動(dòng)作后，將所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)從所述驅(qū)動(dòng)電路切換到所述噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中的任一1項(xiàng)所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)具備振蕩電路，根據(jù)隨所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)而變化的所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜電電容成分，該振蕩電路振蕩。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述振蕩電路構(gòu)成由所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜電電容成分、和連接于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電阻元件的電阻成分而形成的CR振蕩電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述振蕩電路的振蕩頻率為比所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)頻率高1位數(shù)以上的頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求10～12中的任一1項(xiàng)所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)包含F(xiàn)/V變換電路，由根據(jù)所述振蕩電路的輸出信號(hào)中振蕩頻率的變化而生成的所定信號(hào)組，生成所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的電壓波形。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)包含波形整形電路，以將由所述F/V變換電路生成的所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的電壓波形整形為所定波形。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述波形整形電路包含DC成分去除機(jī)構(gòu)，以從由所述F/V變換電路生成的所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的電壓波形中去除直流成分；和比較器，以將由該DC成分去除機(jī)構(gòu)去除了直流成分的電壓波形與所定電壓值相比較，該比較器根據(jù)該電壓比較，生成矩形波并輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)包含測(cè)量機(jī)構(gòu)，根據(jù)由所述殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)生成的所述矩形波，測(cè)量所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的周期。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述測(cè)量機(jī)構(gòu)具有計(jì)數(shù)器，通過(guò)該計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)基準(zhǔn)信號(hào)脈沖，測(cè)量所述矩形波的上升沿之間或上升沿與下降沿之間的時(shí)間。
18.根據(jù)權(quán)利要求1～17中的任一1項(xiàng)所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)是靜電式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1～17中的任一1項(xiàng)所述的液滴噴出裝置，其特征在于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)是利用壓電元件的壓電效應(yīng)的壓電執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
20.一種液滴噴出頭的噴出異常檢測(cè)、判斷方法，其特征在于通過(guò)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)使振動(dòng)板振動(dòng)，在進(jìn)行把腔室內(nèi)的液體作為液滴從噴嘴中噴出的動(dòng)作之后，檢測(cè)所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)，并根據(jù)檢測(cè)到的所述振動(dòng)板的殘留振動(dòng)的振動(dòng)模式，檢測(cè)所述液滴的噴出異常并判斷其原因。
全文摘要
提供一種液滴噴出裝置及噴出異常檢測(cè)、判斷方法，通過(guò)液滴噴出動(dòng)作后的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜電電容變化，測(cè)定振動(dòng)板的殘留振動(dòng)周期，從而，可以檢測(cè)噴出異常及判斷其原因。本發(fā)明的液滴噴出裝置具備液滴噴出頭100；驅(qū)動(dòng)靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120的驅(qū)動(dòng)電路；檢測(cè)振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)的殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)；和噴出異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)，根據(jù)殘留振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)到的振動(dòng)板121的殘留振動(dòng)，檢測(cè)液滴的噴出異常，其中，液滴噴出頭100具有振動(dòng)板121；使振動(dòng)板121位移的靜電執(zhí)行機(jī)構(gòu)120；腔室141，在內(nèi)部填充液體，通過(guò)振動(dòng)板121的位移來(lái)增減該內(nèi)部壓力；和噴嘴110，連通于腔室141，通過(guò)腔室141內(nèi)壓力的增減來(lái)噴出液體作為液滴。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1524694SQ20041000669
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者新川修, 坂上裕介, 介 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社