JP2004299140A - Droplet discharge device and method for detecting and recovering from head abnormality of droplet discharge device - Google Patents

Abstract

Kind Code: A1 The present invention accurately detects ink thickening in an ink jet head when a cap is in close contact with a droplet discharge head, and when ink thickening is detected, performs an appropriate recovery process in accordance with the degree. Provided are a droplet discharge device and a head abnormality detection / recovery method that can be executed.
A droplet discharge device of the present invention drives a actuator by a drive circuit to change a pressure in a cavity filled with a liquid, thereby discharging a plurality of droplets of liquid from a nozzle communicating with the cavity. A droplet discharge head (head unit 35), a cap that covers the plurality of droplet discharge heads at rest, a timer 25 that measures the pause time of the plurality of droplet discharge heads, and a head abnormality of each droplet discharge head. The head abnormality detecting means 10 detects a head abnormality every time the pause time measured by the timer 25 reaches a predetermined time.
[Selection diagram] FIG.

Description

【００５７】
この式から得られた計算結果と、別途行ったインク吐出後の振動板１２１の残留振動の実験における実験結果とを比較する。図８は、振動板１２１の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフである。この図８に示すグラフからも分かるように、実験値と計算値の２つの波形は、概ね一致している。
さて、インクジェットヘッド１００では、前述したような吐出動作を行ったにもかかわらずノズル１１０からインク滴が正常に吐出されない現象、すなわち液滴の吐出異常現象が発生する場合がある。この吐出異常が発生する原因としては、後述するように、▲１▼キャビティ１４１内への気泡の混入、▲２▼ノズル１１０付近でのインクの乾燥・増粘（固着）、▲３▼ノズル１１０出口付近への紙粉付着、等が挙げられる。
【００５８】
この吐出異常が発生すると、その結果としては、典型的にはノズル１１０から液滴が吐出されないこと、すなわち液滴の不吐出現象が生じ、その場合、記録用紙Ｐに印刷（描画）した画像における画素のドット抜けを生じる。また、吐出異常の場合には、ノズル１１０から液滴が吐出されたとしても、液滴の量が過少であったり、その液滴の飛行方向（弾道）がずれたりして適正に着弾しないので、やはり画素のドット抜けとなって現れる。このようなことから、以下の説明では、液滴の吐出異常のことを単に「ドット抜け」という場合もある。
【００５９】
また、以下において、液滴吐出装置（インクジェットプリンタ１）のアクチュエータ（静電アクチュエータ１２０）が吐出駆動動作をしたにもかかわらずノズル１１０からインク滴が吐出しない状態を検出した場合、この異常を「吐出異常」といい、アクチュエータ（静電アクチュエータ１２０）が液滴を吐出しない程度の駆動をしたときに異常を検出した場合、上記「吐出異常」と合わせて、これらの異常を「ヘッド異常」というが、液滴を吐出しない程度の駆動によって検出した異常も単に「吐出異常」という場合もある。
【００６０】
以下において、図８に示す比較結果に基づいて、インクジェットヘッド１００のノズル１１０に発生する印刷処理時のドット抜け（吐出異常）現象（インク不吐出現象）の原因別に、振動板１２１の残留振動の計算値と実験値がマッチ（概ね一致）するように、音響抵抗ｒ及び／又はイナータンスｍの値を調整する。なお、ここでは、気泡混入、乾燥増粘及び紙粉付着の３種類について検討する。
【００６１】
まず、ドット抜けの１つの原因であるキャビティ１４１内への気泡の混入について検討する。図９は、図３のキャビティ１４１内に気泡Ｂが混入した場合のノズル１１０付近の概念図である。この図９に示すように、発生した気泡Ｂは、キャビティ１４１の壁面に発生付着しているものと想定される（図９では、気泡Ｂの付着位置の一例として、気泡Ｂがノズル１１０付近に付着している場合を示す）。
【００６２】
このように、キャビティ１４１内に気泡Ｂが混入した場合には、キャビティ１４１内を満たすインクの総重量が減り、イナータンスｍが低下するものと考えられる。また、気泡Ｂは、キャビティ１４１の壁面に付着しているので、その径の大きさだけノズル１１０の径が大きくなったような状態となり、音響抵抗ｒが低下するものと考えられる。
【００６３】
したがって、インクが正常に吐出された図８の場合に対して、音響抵抗ｒ、イナータンスｍを共に小さく設定して、気泡混入時の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図１０のような結果（グラフ）が得られた。図８及び図１０のグラフから分かるように、キャビティ１４１内に気泡が混入した場合には、正常吐出時に比べて周波数が高くなる特徴的な残留振動波形が得られる。なお、音響抵抗ｒの低下などにより、残留振動の振幅の減衰率も小さくなり、残留振動は、その振幅をゆっくりと下げていることも確認することができる。
【００６４】
次に、ドット抜けのもう１つの原因であるノズル１１０付近でのインクの乾燥（固着、増粘）について検討する。図１１は、図３のノズル１１０付近のインクが乾燥により固着した場合のノズル１１０付近の概念図である。この図１１に示すように、ノズル１１０付近のインクが乾燥して固着した場合、キャビティ１４１内のインクは、キャビティ１４１内に閉じこめられたような状況となる。このように、ノズル１１０付近のインクが乾燥、増粘した場合には、音響抵抗ｒが増加するものと考えられる。
【００６５】
したがって、インクが正常に吐出された図８の場合に対して、音響抵抗ｒを大きく設定して、ノズル１１０付近のインク乾燥固着（増粘）時の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図１２のような結果（グラフ）が得られた。なお、図１２に示す実験値は、数日間図示しないキャップ３１０（図３６参照）を装着しない状態でヘッドユニット３５を放置し、キャビティ１４１内のノズル１１０付近のインクが乾燥、増粘したことによりインクを吐出することができなくなった（インクが固着した）状態における振動板１２１の残留振動を測定したものである。図８及び図１２のグラフから分かるように、ノズル１１０付近のインクが乾燥により固着した場合には、正常吐出時に比べて周波数が極めて低くなるとともに、残留振動が過減衰となる特徴的な残留振動波形が得られる。これは、インク滴を吐出するために振動板１２１が図３中下方に引き寄せられることによって、キャビティ１４１内にリザーバ１４３からインクが流入した後に、振動板１２１が図３中上方に移動するときに、キャビティ１４１内のインクの逃げ道がないために、振動板１２１が急激に振動できなくなるため（過減衰となるため）である。
【００６６】
次に、ドット抜けのさらにもう１つの原因であるノズル１１０出口付近への紙粉付着について検討する。図１３は、図３のノズル１１０出口付近に紙粉が付着した場合のノズル１１０付近の概念図である。この図１３に示すように、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合、キャビティ１４１内から紙粉を介してインクが染み出してしまうとともに、ノズル１１０からインクを吐出することができなくなる。このように、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着し、ノズル１１０からインクが染み出している場合には、振動板１２１からみてキャビティ１４１内及び染み出し分のインクが正常時よりも増えることにより、イナータンスｍが増加するものと考えられる。また、ノズル１１０の出口付近に付着した紙粉の繊維によって音響抵抗ｒが増大するものと考えられる。
【００６７】
したがって、インクが正常に吐出された図８の場合に対して、イナータンスｍ、音響抵抗ｒを共に大きく設定して、ノズル１１０の出口付近への紙粉付着時の残留振動の実験値とマッチングすることにより、図１４のような結果（グラフ）が得られた。図８及び図１４のグラフから分かるように、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合には、正常吐出時に比べて周波数が低くなる特徴的な残留振動波形が得られる（ここで、紙粉付着の場合、インクの乾燥の場合よりは、残留振動の周波数が高いことも、図１２及び図１４のグラフから分かる。）。なお、図１５は、この紙粉付着前後におけるノズル１１０の状態を示す写真である。ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着すると、紙粉に沿ってインクがにじみ出している状態を、図１５（ｂ）から見出すことができる。
【００６８】
ここで、ノズル１１０付近のインクが乾燥して増粘した場合と、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合とでは、いずれも正常にインク滴が吐出された場合に比べて減衰振動の周波数が低くなっている。これら２つのドット抜け（インク不吐出：吐出異常）の原因を振動板１２１の残留振動の波形から特定するために、例えば、減衰振動の周波数や周期、位相において所定のしきい値を持って比較するか、あるいは、残留振動（減衰振動）の周期変化や振幅変化の減衰率から特定することができる。このようにして、各インクジェットヘッド１００におけるノズル１１０からのインク滴が吐出されたときの振動板１２１の残留振動の変化、特に、その周波数の変化によって、各インクジェットヘッド１００のヘッド異常を検出することができる。また、その場合の残留振動の周波数を正常吐出時の残留振動の周波数と比較することにより、ヘッド異常の原因を特定することもできる。
【００６９】
また、ヘッドドライバ３３の駆動回路１８によって、インク滴（液滴）を吐出しない程度の駆動信号（電圧信号）を入力した場合においても、振幅が小さくなるが、同様の振動板の残留振動波形が得られる。そのため、残留振動の振幅を示すグラフの縦軸方向を拡大することによって、それぞれのヘッド異常の原因に対応する図１０、図１２及び図１４のグラフと同様の計算値及び実験値が得られる。したがって、インク滴を吐出しない程度に静電アクチュエータ１２０を駆動して、そのときの振動板１２１の残留振動を検出することにより、インクジェットヘッド１００のヘッド異常を検出することもできる。以下、液滴を吐出せずに検出できるインクジェットヘッド１００の異常であるので、このように検出した場合の異常をヘッド異常と称する。
【００７０】
次に、本発明のヘッド異常検出手段１０について説明する。図１６は、図２に示すヘッド異常検出手段１０の概略的なブロック図である。この図１６に示すように、本発明のヘッド異常検出手段１０は、発振回路１１と、Ｆ／Ｖ変換回路１２と、波形整形回路１５とから構成される残留振動検出手段１６と、この残留振動検出手段１６によって検出された残留振動波形データから周期や振幅などを計測する計測手段１７と、この計測手段１７によって計測された周期などに基づいてインクジェットヘッド１００の吐出異常及びヘッド異常を判定する判定手段２０とを備えている。ヘッド異常検出手段１０では、残留振動検出手段１６は、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動に基づいて、発振回路１１が発振し、その発振周波数からＦ／Ｖ変換回路１２及び波形整形回路１５において振動波形を形成して、検出する。そして、計測手段１７は、検出された振動波形に基づいて残留振動の周期などを計測し、判定手段２０は、計測された残留振動の周期などに基づいて、ヘッドユニット３５内のそれぞれのインクジェットヘッド１００の吐出異常及びヘッド異常を検出、判定する。以下、ヘッド異常検出手段１０の各構成要素について説明する。
【００７１】
まず、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動の周波数（振動数）を検出するために、発振回路１１を用いる方法を説明する。図１７は、図３の静電アクチュエータ１２０を平行平板コンデンサとした場合の概念図であり、図１８は、図３の静電アクチュエータ１２０から構成されるコンデンサを含む発振回路１１の回路図である。なお、図１８に示す発振回路１１は、シュミットトリガのヒステリシス特性を利用するＣＲ発振回路であるが、本発明はこのようなＣＲ発振回路に限定されず、アクチュエータ（振動板を含む）の静電容量成分（コンデンサＣ）を用いる発振回路であればどのような発振回路でもよい。すなわち、発振回路１１は、例えば、ＬＣ発振回路を利用した構成としてもよい。また、本実施形態では、シュミットトリガインバータ１１１を用いた例を示して説明しているが、例えば、インバータを３段用いたＣＲ発振回路を構成してもよい。
【００７２】
図３に示すインクジェットヘッド１００では、上述のように、振動板１２１と非常にわずかな間隔（空隙）を隔てたセグメント電極１２２とが対向電極を形成する静電アクチュエータ１２０を構成している。この静電アクチュエータ１２０は、図１７に示すような平行平板コンデンサと考えることができる。このコンデンサの静電容量をＣ、振動板１２１及びセグメント電極１２２のそれぞれの表面積をＳ、２つの電極１２１、１２２の距離（ギャップ長）をｇ、両電極に挟まれた空間（空隙）の誘電率をε（真空の誘電率をε_０、空隙の比誘電率をε_ｒとすると、ε＝ε_０・ε_ｒ）とすると、図１７に示すコンデンサ（静電アクチュエータ１２０）の静電容量Ｃ（ｘ）は、次式で表される。
【００７３】
【数２】

なお、式（４）のｘは、図１７に示すように、振動板１２１の残留振動によって生じる振動板１２１の基準位置からの変位量を示している。
【００７４】
この式（４）から分かるように、ギャップ長ｇ（ギャップ長ｇ−変位量ｘ）が小さくなれば、静電容量Ｃ（ｘ）は大きくなり、逆にギャップ長ｇ（ギャップ長ｇ−変位量ｘ）が大きくなれば、静電容量Ｃ（ｘ）は小さくなる。このように、静電容量Ｃ（ｘ）は、（ギャップ長ｇ−変位量ｘ）（ｘが０の場合は、ギャップ長ｇ）に反比例している。なお、図３に示す静電アクチュエータ１２０では、空隙は空気で満たされているので、比誘電率ε_ｒ＝１である。
【００７５】
また、一般に、液滴吐出装置（本実施形態では、インクジェットプリンタ１）の解像度が高まるにつれて、吐出されるインク滴（インクドット）が微小化されるので、この静電アクチュエータ１２０は、高密度化、小型化される。それによって、インクジェットヘッド１００の振動板１２１の表面積Ｓが小さくなり、小さな静電アクチュエータ１２０が構成される。さらに、インク滴吐出による残留振動によって変化する静電アクチュエータ１２０のギャップ長ｇは、初期ギャップｇ_０の１割程度となるため、式（４）から分かるように、静電アクチュエータ１２０の静電容量の変化量は非常に小さな値となる。
【００７６】
この静電アクチュエータ１２０の静電容量の変化量（残留振動の振動パターンにより異なる）を検出するために、以下のような方法、すなわち、静電アクチュエータ１２０の静電容量に基づいた図１８のような発振回路を構成し、発振された信号に基づいて残留振動の周波数（周期）を解析する方法を用いる。図１８に示す発振回路１１は、静電アクチュエータ１２０から構成されるコンデンサ（Ｃ）と、シュミットトリガインバータ１１１と、抵抗素子（Ｒ）１１２とから構成される。
【００７７】
シュミットトリガインバータ１１１の出力信号がＨｉｇｈレベルの場合、抵抗素子１１２を介してコンデンサＣを充電する。コンデンサＣの充電電圧（振動板１２１とセグメント電極１２２との間の電位差）が、シュミットトリガインバータ１１１の入力スレッショルド電圧Ｖ_Ｔ＋に達すると、シュミットトリガインバータ１１１の出力信号がＬｏｗレベルに反転する。そして、シュミットトリガインバータ１１１の出力信号がＬｏｗレベルとなると、抵抗素子１１２を介してコンデンサＣに充電されていた電荷が放電される。この放電によりコンデンサＣの電圧がシュミットトリガインバータ１１１の入力スレッショルド電圧Ｖ_Ｔ−に達すると、シュミットトリガインバータ１１１の出力信号が再びＨｉｇｈレベルに反転する。以降、この発振動作が繰り返される。
【００７８】
ここで、上述のそれぞれの現象（気泡混入、乾燥、紙粉付着、及び正常吐出）におけるコンデンサＣの静電容量の時間変化を検出するためには、この発振回路１１による発振周波数は、残留振動の周波数が最も高い気泡混入時（図１０参照）の周波数を検出することができる発振周波数に設定される必要がある。そのため、発振回路１１の発振周波数は、例えば、検出する残留振動の周波数の数倍から数十倍以上、すなわち、気泡混入時の周波数よりおよそ１桁以上高い周波数となるようにしなければならない。この場合、好ましくは、気泡混入時の残留振動の周波数が正常吐出の場合と比較して高い周波数を示すため、気泡混入時の残留振動周波数が検知可能な発振周波数に設定するとよい。そうしなければ、吐出異常及びヘッド異常の現象に対して正確な残留振動の周波数を検出することができない。そのため、本実施形態では、発振周波数に応じて、発振回路１１のＣＲの時定数を設定している。このように、発振回路１１の発振周波数を高く設定することにより、この発振周波数の微小変化に基づいて、より正確な残留振動波形を検出することができる。
【００７９】
なお、発振回路１１から出力される発振信号の発振周波数の周期（パルス）毎に、測定用のカウントパルス（カウンタ）を用いてそのパルスをカウントし、初期ギャップｇ_０におけるコンデンサＣの静電容量で発振させた場合の発振周波数のパルスのカウント量を測定したカウント量から減算することにより、残留振動波形について発振周波数毎のデジタル情報が得られる。これらのデジタル情報に基づいて、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換を行うことにより、概略的な残留振動波形が生成され得る。このような方法を用いてもよいが、測定用のカウントパルス（カウンタ）には、発振周波数の微小変化を測定することができる高い周波数（高解像度）のものが必要となる。このようなカウントパルス（カウンタ）は、コストをアップさせるため、本発明のヘッド異常検出手段１０では、図１９に示すＦ／Ｖ変換回路１２を用いている。
【００８０】
図１９は、図１６に示すヘッド異常検出手段１０のＦ／Ｖ変換回路１２の回路図である。この図１９に示すように、Ｆ／Ｖ変換回路１２は、３つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３と、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２と、抵抗素子Ｒ１と、定電流Ｉｓを出力する定電流源１３と、バッファ１４とから構成される。このＦ／Ｖ変換回路１２の動作を図２０のタイミングチャート及び図２１のグラフを用いて説明する。
【００８１】
まず、図２０のタイミングチャートに示す充電信号、ホールド信号及びクリア信号の生成方法について説明する。充電信号は、発振回路１１の発振パルスの立ち上がりエッジから固定時間ｔｒを設定し、その固定時間ｔｒの間Ｈｉｇｈレベルとなるようにして生成される。ホールド信号は、充電信号の立ち上がりエッジに同期して立ち上がり、所定の固定時間だけＨｉｇｈレベルに保持され、Ｌｏｗレベルに立ち下がるようにして生成される。クリア信号は、ホールド信号の立ち下がりエッジに同期して立ち上がり、所定の固定時間だけＨｉｇｈレベルに保持され、Ｌｏｗレベルに立ち下がるようにして生成される。なお、後述するように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２への電荷の移動及びコンデンサＣ１の放電は瞬時に行われるので、ホールド信号及びクリア信号のパルスは、発振回路１１の出力信号の次の立ち上がりエッジまでにそれぞれ１つのパルスが含まれればよく、上記のような立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジに限定されない。
【００８２】
きれいな残留振動の波形（電圧波形）を得るために、図２１を参照して、固定時間ｔｒ及びｔ１の設定方法を説明する。固定時間ｔｒは、静電アクチュエータ１２０が初期ギャップ長ｇ_０のときにおける静電容量Ｃで発振した発振パルスの周期から調整され、充電時間ｔ１による充電電位がＣ１の充電範囲のおよそ１／２付近となるように設定される。また、ギャップ長ｇが最大（Ｍａｘ）の位置における充電時間ｔ２から最小（Ｍｉｎ）の位置における充電時間ｔ３の間で、コンデンサＣ１の充電範囲を超えないように充電電位の傾きが設定される。すなわち、充電電位の傾きは、ｄＶ／ｄｔ＝Ｉｓ／Ｃ１によって決定されるため、定電流源１３の出力定電流Ｉｓを適当な値に設定すればよい。この定電流源１３の出力定電流Ｉｓをその範囲内でできるだけ高く設定することによって、静電アクチュエータ１２０によって構成されるコンデンサの微小な静電容量の変化を高感度で検出することができ、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の微小な変化を検出することが可能となる。
【００８３】
次いで、図２２を参照して、図１６に示す波形整形回路１５の構成を説明する。図２２は、図１６の波形整形回路１５の回路構成を示す回路図である。この波形整形回路１５は、残留振動波形を矩形波として判定手段２０に出力するものである。この図２２に示すように、波形整形回路１５は、２つのコンデンサＣ３（ＤＣ成分除去手段）、Ｃ４と、２つの抵抗素子Ｒ２、Ｒ３と、２つの直流電圧源Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２と、増幅器（オペアンプ）１５１と、比較器（コンパレータ）１５２とから構成される。なお、残留振動波形の波形整形処理において、検出される波高値をそのまま出力して、残留振動波形の振幅を計測するように構成してもよい。
【００８４】
Ｆ／Ｖ変換回路１２のバッファ１４の出力には、静電アクチュエータ１２０の初期ギャップｇ_０に基づくＤＣ成分（直流成分）の静電容量成分が含まれている。この直流成分は各インクジェットヘッド１００によりばらつきがあるため、コンデンサＣ３は、この静電容量の直流成分を除去するものである。そして、コンデンサＣ３は、バッファ１４の出力信号におけるＤＣ成分を除去し、残留振動のＡＣ成分のみをオペアンプ１５１の反転入力端子に出力する。
【００８５】
オペアンプ１５１は、直流成分が除去されたＦ／Ｖ変換回路１２のバッファ１４の出力信号を反転増幅するとともに、その出力信号の高域を除去するためのローパスフィルタを構成している。なお、このオペアンプ１５１は、単電源回路を想定している。オペアンプ１５１は、２つの抵抗素子Ｒ２、Ｒ３による反転増幅器を構成し、入力された残留振動（交流成分）は、−Ｒ３／Ｒ２倍に振幅される。
【００８６】
また、オペアンプ１５１の単電源動作のために、その非反転入力端子に接続された直流電圧源Ｖｒｅｆ１によって設定された電位を中心に振動する、増幅された振動板１２１の残留振動波形が出力される。ここで、直流電圧源Ｖｒｅｆ１は、オペアンプ１５１が単電源で動作可能な電圧範囲の１／２程度に設定されている。さらに、このオペアンプ１５１は、２つのコンデンサＣ３、Ｃ４により、カットオフ周波数１／（２π×Ｃ４×Ｒ３）となるローパスフィルタを構成している。そして、直流成分を除去された後に増幅された振動板１２１の残留振動波形は、図２０のタイミングチャートに示すように、次段の比較器（コンパレータ）１５２でもう一つの直流電圧源Ｖｒｅｆ２の電位と比較され、その比較結果が矩形波として波形整形回路１５から出力される。なお、直流電圧源Ｖｒｅｆ２は、もう一つの直流電圧源Ｖｒｅｆ１を共用してもよい。
【００８７】
次に、図２０に示すタイミングチャートを参照して、図１９のＦ／Ｖ変換回路１２及び波形整形回路１５の動作を説明する。上述のように生成された充電信号、クリア信号及びホールド信号に基づいて、図１９に示すＦ／Ｖ変換回路１２は動作する。図２０のタイミングチャートにおいて、静電アクチュエータ１２０の駆動信号がヘッドドライバ３３を介してヘッドユニット３５のインクジェットヘッド１００に入力されると、図６（ｂ）に示すように、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１がセグメント電極１２２側に引きつけられ、この駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、図６中上方に向けて急激に収縮する（図６（ｃ）参照）。
【００８８】
なお、図２０のタイミングチャートにおける駆動信号には、液滴吐出異常を検出するためのインク滴吐出動作時の駆動信号（波線）と、ヘッド異常を検出するためのインク滴を吐出しない程度の駆動信号（実線）とが示される。いずれの駆動信号が静電アクチュエータ１２０に入力されたとしても、同様のタイミングチャートとなるため、以下では、インク滴吐出動作時の駆動信号（波線）に基づいて説明する。なお、図２０のタイミングチャート中１点鎖線は、静電アクチュエータ１２０の駆動限界を示す。このように、駆動回路１８は、駆動信号の出力をインク滴を吐出しない程度の低出力と吐出駆動のための高出力とに少なくとも設定することができる。
【００８９】
この駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、駆動回路１８とヘッド異常検出手段１０とを切り替える駆動／検出切替信号がＨｉｇｈレベルとなる。この駆動／検出切替信号は、対応するインクジェットヘッド１００の駆動休止期間中、Ｈｉｇｈレベルに保持され、次の駆動信号が入力される前に、Ｌｏｗレベルになる。この駆動／検出切替信号がＨｉｇｈレベルの間、図１８の発振回路１１は、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動に対応して発振周波数を変えながら発振している。
【００９０】
上述のように、駆動信号の立ち下がりエッジ、すなわち、発振回路１１の出力信号の立ち上がりエッジから、残留振動の波形がコンデンサＣ１に充電可能な範囲を超えないように予め設定された固定時間ｔｒだけ経過するまで、充電信号は、Ｈｉｇｈレベルに保持される。なお、充電信号がＨｉｇｈレベルである間、スイッチＳＷ１はオフの状態である。
【００９１】
固定時間ｔｒが経過し、充電信号がＬｏｗレベルになると、その充電信号の立ち下がりエッジに同期して、スイッチＳＷ１がオンされる（図１９参照）。そして、定電流源１３とコンデンサＣ１とが接続され、コンデンサＣ１は、上述のように、傾きＩｓ／Ｃ１で充電される。充電信号がＬｏｗレベルである期間、すなわち、発振回路１１の出力信号の次のパルスの立ち上がりエッジに同期してＨｉｇｈレベルになるまでの間、コンデンサＣ１は充電される。
【００９２】
充電信号がＨｉｇｈレベルになると、スイッチＳＷ１はオフ（オープン）となり、定電流源１３とコンデンサＣ１は切り離される。このとき、コンデンサＣ１には、充電信号がＬｏｗレベルの期間ｔ１の間に充電された電位（すなわち、理想的にはＩｓ×ｔ１／Ｃ１（Ｖ））が保存されている。この状態で、ホールド信号がＨｉｇｈレベルになると、スイッチＳＷ２がオンされ（図１９参照）、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２が、抵抗素子Ｒ１を介して接続される。スイッチＳＷ２の接続後、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の充電電位差によって互いに充放電が行われ、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の電位差が概ね等しくなるように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に電荷が移動する。
【００９３】
ここで、コンデンサＣ１の静電容量に対してコンデンサＣ２の静電容量は、約１／１０以下程度に設定されている。そのため、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２間の電位差によって生じる充放電で移動する（使用される）電荷量は、コンデンサＣ１に充電されている電荷の１／１０以下となる。したがって、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２へ電荷が移動した後においても、コンデンサＣ１の電位差は、それほど変化しない（それほど下がらない）。なお、図１９のＦ／Ｖ変換回路１２では、コンデンサＣ２に充電されるときＦ／Ｖ変換回路１２の配線のインダクタンス等により充電電位が急激に跳ね上がらないようにするために、抵抗素子Ｒ１とコンデンサＣ２により一次のローパスフィルタを構成している。
【００９４】
コンデンサＣ２にコンデンサＣ１の充電電位と概ね等しい充電電位が保持された後、ホールド信号がＬｏｗレベルとなり、コンデンサＣ１はコンデンサＣ２から切り離される。さらに、クリア信号がＨｉｇｈレベルとなり、スイッチＳＷ３がオンすることにより、コンデンサＣ１がグラウンドＧＮＤに接続され、コンデンサＣ１に充電されていた電荷が０となるように放電動作が行なわれる。コンデンサＣ１の放電後、クリア信号はＬｏｗレベルとなり、スイッチＳＷ３がオフすることにより、コンデンサＣ１の図１９中上部の電極がグラウンドＧＮＤから切り離され、次の充電信号が入力されるまで、すなわち、充電信号がＬｏｗレベルになるまで待機している。
【００９５】
コンデンサＣ２に保持されている電位は、充電信号の立ち上がりのタイミング毎、すなわち、コンデンサＣ２への充電完了のタイミング毎に更新され、バッファ１４を介して振動板１２１の残留振動波形として図２２の波形整形回路１５に出力される。したがって、発振回路１１の発振周波数が高くなるように静電アクチュエータ１２０の静電容量（この場合、残留振動による静電容量の変動幅も考慮しなければならない）と抵抗素子１１２の抵抗値を設定すれば、図２０のタイミングチャートに示すコンデンサＣ２の電位（バッファ１４の出力）の各ステップ（段差）がより詳細になるので、振動板１２１の残留振動による静電容量の時間的な変化をより詳細に検出することが可能となる。
【００９６】
以下同様に、充電信号がＬｏｗレベル→Ｈｉｇｈレベル→Ｌｏｗレベル・・・と繰り返し、上記所定のタイミングでコンデンサＣ２に保持されている電位がバッファ１４を介して波形整形回路１５に出力される。波形整形回路１５では、バッファ１４から入力された電圧信号（図２０のタイミングチャートにおいて、コンデンサＣ２の電位）の直流成分がコンデンサＣ３によって除去され、抵抗素子Ｒ２を介してオペアンプ１５１の反転入力端子に入力される。入力された残留振動の交流（ＡＣ）成分は、このオペアンプ１５１によって反転増幅され、コンパレータ１５２の一方の入力端子に出力される。コンパレータ１５２は、予め直流電圧源Ｖｒｅｆ２によって設定されている電位（基準電圧）と、残留振動波形（交流成分）の電位とを比較し、矩形波を出力する（図２０のタイミングチャートにおける比較回路の出力）。
【００９７】
次に、インクジェットヘッド１００のインク滴吐出動作（駆動）と吐出異常検出動作（駆動休止）との切り替えタイミングについて説明する。なお、インク滴を吐出しないでヘッド異常を検出する場合には、空駆動（インク滴を吐出しない程度の駆動）動作とヘッド異常検出動作との切替タイミングとなる。図２３は、駆動回路１８とヘッド異常検出手段１０との切替手段２３の概略を示すブロック図である。なお、この図２３では、図１６に示すヘッドドライバ３３内の駆動回路１８をインクジェットヘッド１００の駆動回路として説明する。
【００９８】
図２０のタイミングチャートでも示したように、本発明の吐出異常検出処理は、インクジェットヘッド１００の駆動信号と駆動信号の間、すなわち、駆動休止期間に実行されている。また、本発明のヘッド異常検出処理は、インク滴の吐出動作を行っていない非吐出動作時に実行される。この非吐出動作時には、例えば、液滴吐出装置への電源投入後の初期確認（イニシャライズ）時間、外部装置から吐出データを受信するまでの待機時間、吐出データを受信してから、実際に吐出動作（印刷処理）を開始するまでの待ち時間（データ処理時間）、吐出データを受信して、給紙装置（搬送手段）５により紙送りをしている時間、吐出データを受信して、キャリッジモータ４１によりキャリッジ３２が加速又は減速している時間、吐出データに応じて、各ノズル１１０がインク滴を吐出してから次のインク滴吐出動作までの時間、キャリッジ３２が主走査方向に移動して減速した後、休止装置５が紙送り動作をしている時間、キャリッジ３２の一方の主走査方向のみ記録ヘッドが記録動作をする場合には、キャリッジ３２が戻りの主走査方向に移動している時間、１ページ（１つのワーク）の印刷処理が終了し、次のページ（ワーク）の印刷処理までの時間、インクジェットプリンタ１（液滴吐出装置）のユーザの誤動作などにより印刷処理が中止した時間、給紙装置５が紙送りをミスフィードした時における回復のための時間、電源ＯＦＦする際に図示しないタイマにより液滴吐出装置の実際の電源ＯＦＦを遅らせた場合の所定の時間、インクカートリッジ３１を初期装着した後、インクカートリッジ３１を交換した後、インクジェットヘッド１００を交換する方式の場合には、インクジェットヘッド１００を初期装着した後、あるいは、インクジェットヘッド１００を交換した後などがある。
【００９９】
図２３において、静電アクチュエータ１２０を駆動するために、切替手段２３は、最初は駆動回路１８側に接続されている。上述のように、駆動回路１８から駆動信号（電圧信号）が振動板１２１に入力されると、静電アクチュエータ１２０が駆動し、振動板１２１は、セグメント電極１２２側に引きつけられ、印加電圧が０になるとセグメント電極１２２から離れる方向に急激に変位して振動（残留振動）を開始する。このとき、インクジェットヘッド１００のノズル１１０からインク滴が吐出される。
【０１００】
駆動信号のパルスが立ち下がると、その立ち下がりエッジに同期して駆動／検出切替信号（図２０のタイミングチャート参照）が切替手段２３に入力され、切替手段２３は、駆動回路１８からヘッド異常検出手段（検出回路）１０側に切り替えられ、静電アクチュエータ１２０（発振回路１１のコンデンサとして利用）はヘッド異常検出手段１０と接続される。
【０１０１】
そして、ヘッド異常検出手段１０は、上述のような吐出異常及びヘッド異常（ドット抜け）の検出処理を実行し、波形整形回路１５の比較器１５２から出力される振動板１２１の残留振動波形データ（矩形波データ）を計測手段１７によって残留振動波形の周期や振幅などに数値化する。本実施形態では、計測手段１７は、残留振動波形データから特定の振動周期を測定し、その計測結果（数値）を判定手段２０に出力する。
【０１０２】
具体的には、計測手段１７は、比較器１５２の出力信号の波形（矩形波）の最初の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間（残留振動の周期）を計測するために、図示しないカウンタを用いて基準信号（所定の周波数）のパルスをカウントし、そのカウント値から残留振動の周期（特定の振動周期）を計測する。なお、計測手段１７は、最初の立ち上がりエッジから次の立ち下がりエッジまでの時間を計測し、その計測された時間の２倍の時間を残留振動の周期として判定手段２０に出力してもよい。以下、このようにして得られた残留振動の周期をＴｗとする。
【０１０３】
判定手段２０は、計測手段１７によって計測された残留振動波形の特定の振動周期など（計測結果）に基づいて、ノズル１１０の吐出異常及びヘッド異常の有無、吐出異常及びヘッド異常の原因、比較偏差量などを判定し、その判定結果を制御部６に出力する。制御部６は、ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）６２の所定の格納領域にこの判定結果を保存する。そして、駆動回路１８からの次の駆動信号が入力されるタイミングで、駆動／検出切替信号が切替手段２３に再び入力され、駆動回路１８と静電アクチュエータ１２０とを接続する。駆動回路１８は、一旦駆動電圧を印加するとグラウンド（ＧＮＤ）レベルを維持するので、切替手段２３によって上記のような切り替えを行っている（図２０のタイミングチャート参照）。これにより、駆動回路１８からの外乱などに影響されることなく、静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動波形を正確に検出することができる。
【０１０４】
なお、本発明では、残留振動波形データは、比較器１５２により矩形波化したものに限定されない。例えば、オペアンプ１５１から出力された残留振動振幅データは、比較器１５２により比較処理を行うことなく、Ａ／Ｄ変換を行う計測手段１７によって随時数値化され、その数値化されたデータに基づいて、判定手段２０により吐出異常及びヘッド異常の有無などを判定し、この判定結果を記憶手段６２に記憶するように構成してもよい。
【０１０５】
また、ノズル１１０のメニスカス（ノズル１１０内インクが大気と接する面）は、振動板１２１の残留振動に同期して振動するため、インクジェットヘッド１００は、インク滴の吐出動作後、このメニスカスの残留振動が音響抵抗ｒによって概ね決まった時間で減衰するのを待ってから（所定の時間待機して）、次の吐出動作を行っている。静電アクチュエータ１２０の吐出動作後の吐出異常検出処理では、この待機時間を有効に利用して振動板１２１の残留振動を検出し、吐出しない程度の駆動後のヘッド異常検出処理では、上述のように非吐出動作時に振動板１２１の残留振動を検出しているので、インクジェットヘッド１００の駆動に影響しない吐出異常検出を行うことができる。すなわち、インクジェットプリンタ１（液滴吐出装置）のスループットを低下させることなく、インクジェットヘッド１００のノズル１１０の吐出異常及びヘッド異常検出処理を実行することができる。
【０１０６】
上述のように、インクジェットヘッド１００のキャビティ１４１内に気泡が混入した場合には、正常吐出時の振動板１２１の残留振動波形に比べて、周波数が高くなるので、その周期は逆に正常吐出時の残留振動の周期よりも短くなる。また、ノズル１１０付近のインクが乾燥により増粘、固着した場合には、残留振動が過減衰となり、正常吐出時の残留振動波形に比べて、周波数が相当低くなるので、その周期は正常吐出時の残留振動の周期よりもかなり長くなる。また、ノズル１１０の出口付近に紙粉が付着した場合には、残留振動の周波数は、正常吐出時の残留振動の周波数よりも低く、しかし、インクの乾燥時の残留振動の周波数よりも高くなるので、その周期は、正常吐出時の残留振動の周期よりも長く、インク乾燥時の残留振動の周期よりも短くなる。
【０１０７】
したがって、正常吐出時の残留振動の周期として、所定の範囲Ｔｒを設け、また、ノズル１１０出口に紙粉が付着した場合における残留振動の周期と、ノズル１１０の出口付近でインクが乾燥した場合における残留振動の周期とを区別するために、所定のしきい値（所定の閾値）Ｔ１を設定することにより、このようなインクジェットヘッド１００の吐出異常及びヘッド異常の原因を決定することができる。判定手段２０は、上記吐出異常及びヘッド異常検出処理によって検出された残留振動波形の周期Ｔｗが所定の範囲の周期であるか否か、また、所定のしきい値よりも長いか否かを判定し、それによって、吐出異常及びヘッド異常の原因を判定する。
【０１０８】
次に、本発明の液滴吐出装置の動作を、上述のインクジェットプリンタ１の構成に基づいて説明する。まず、１つのインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００のノズル１１０に対するヘッド異常検出処理（駆動／検出切替処理を含む）について説明する。図２４は、本発明のヘッド異常検出処理を示すフローチャートである。印刷される印字データ（フラッシング動作における吐出データ又は吐出しない程度の駆動時における吐出データでもよい）がホストコンピュータ８からインターフェース（ＩＦ）９を介して制御部６に入力されると、所定のタイミングでこのヘッド異常検出処理が実行される。なお、説明の都合上、この図２４に示すフローチャートでは、１つのインクジェットヘッド１００、すなわち、１つのノズル１１０の吐出動作に対応するヘッド異常検出処理を示す。
【０１０９】
まず、印字データ（吐出データ）に対応する駆動信号がヘッドドライバ３３の駆動回路１８から入力され、それにより、図２０のタイミングチャートに示すような駆動信号のタイミングに基づいて、静電アクチュエータ１２０の両電極間に駆動信号（電圧信号）が印加される（ステップＳ１０１）。そして、制御部６は、駆動／検出切替信号に基づいて、吐出したインクジェットヘッド１００が駆動休止期間であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、駆動／検出切替信号は、駆動信号の立ち下がりエッジに同期してＨｉｇｈレベルとなり（図２０参照）、制御部６から切替手段２３に入力される。
【０１１０】
駆動／検出切替信号が切替手段２３に入力されると、切替手段２３によって、静電アクチュエータ１２０、すなわち、発振回路１１を構成するコンデンサは、駆動回路１８から切り離され、ヘッド異常検出手段１０（検出回路）側、すなわち、残留振動検出手段１６の発振回路１１に接続される（ステップＳ１０３）。そして、後述する残留振動検出処理を実行し（ステップＳ１０４）、計測手段１７は、この残留振動検出処理において検出された残留振動波形データから所定の数値を計測する（ステップＳ１０５）。ここでは、上述のように、計測手段１７は、残留振動波形データからその残留振動の周期を計測する。
【０１１１】
次いで、判定手段２０によって、計測手段の計測結果に基づいて、後述する吐出異常判定処理（ヘッド異常も含む）が実行され（ステップＳ１０６）、その判定結果を制御部６のＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）６２の所定の格納領域に保存する。そして、ステップＳ１０８においてインクジェットヘッド１００が駆動期間であるか否かが判断される。すなわち、駆動休止期間が終了して、次の駆動信号が入力されたか否かが判断され、次の駆動信号が入力されるまで、このステップＳ１０８で待機している。
【０１１２】
次の駆動信号のパルスが入力されるタイミングで、駆動信号の立ち上がりエッジに同期して駆動／検出切替信号がＬｏｗレベルになると（ステップＳ１０８で「ｙｅｓ」）、切替手段２３は、静電アクチュエータ１２０との接続を、ヘッド異常検出手段（検出回路）１０から駆動回路１８に切り替えて（ステップＳ１０９）、このヘッド異常検出処理を終了する。
【０１１３】
なお、図２４に示すフローチャートでは、計測手段１７が残留振動検出処理（残留振動検出手段１６）によって検出された残留振動波形から周期を計測する場合について示したが、本発明はこのような場合に限定されず、例えば、計測手段１７は、残留振動検出処理において検出された残留振動波形データから、残留振動波形の位相差や振幅などの計測を行ってもよい。
【０１１４】
次に、図２４に示すフローチャートのステップＳ１０４における残留振動検出処理（サブルーチン）について説明する。図２５は、本発明の残留振動検出処理を示すフローチャートである。上述のように、切替手段２３によって、静電アクチュエータ１２０と発振回路１１とを接続すると（図２４のステップＳ１０３）、発振回路１１は、ＣＲ発振回路を構成し、静電アクチュエータ１２０の静電容量の変化（静電アクチュエータ１２０の振動板１２１の残留振動）に基づいて、発振する（ステップＳ２０１）。
【０１１５】
上述のタイミングチャートなどに示すように、発振回路１１の出力信号（パルス信号）に基づいて、Ｆ／Ｖ変換回路１２において、充電信号、ホールド信号及びクリア信号が生成され、これらの信号に基づいてＦ／Ｖ変換回路１２によって発振回路１１の出力信号の周波数から電圧に変換するＦ／Ｖ変換処理が行われ（ステップＳ２０２）、Ｆ／Ｖ変換回路１２から振動板１２１の残留振動波形データが出力される。Ｆ／Ｖ変換回路１２から出力された残留振動波形データは、波形整形回路１５のコンデンサＣ３により、ＤＣ成分（直流成分）が除去され（ステップＳ２０３）、オペアンプ１５１により、ＤＣ成分が除去された残留振動波形（ＡＣ成分）が増幅される（ステップＳ２０４）。
【０１１６】
増幅後の残留振動波形データは、所定の処理により波形整形され、パルス化される（ステップＳ２０５）。すなわち、本実施形態では、比較器１５２において、直流電圧源Ｖｒｅｆ２によって設定された電圧値（所定の電圧値）とオペアンプ１５１の出力電圧とが比較される。比較器１５２は、この比較結果に基づいて、２値化された波形（矩形波）を出力する。この比較器１５２の出力信号は、残留振動検出手段１６の出力信号であり、吐出異常及びヘッド異常判定処理を行うために、計測手段１７に出力され、この残留振動検出処理が終了する。
【０１１７】
次に、図２４に示すフローチャートのステップＳ１０６における吐出異常及びヘッド異常判定処理（サブルーチン）について説明する。図２６は、本発明の制御部６及び判定手段２０によって実行される吐出異常及びヘッド異常判定処理（以下、「吐出異常判定処理」と略す場合もある）を示すフローチャートである。判定手段２０は、上述の計測手段１７によって計測された周期などの計測データ（計測結果）に基づいて、該当するインクジェットヘッド１００からインク滴が正常に吐出したか否か（ヘッド異常が発生しているか否か）、正常に吐出していない場合（ヘッド異常が発生している場合）、すなわち、吐出異常又はヘッド異常の場合にはその原因が何かを判定する。
【０１１８】
まず、制御部６は、ＥＥＰＲＯＭ６２に保存されている残留振動の周期の所定の範囲Ｔｒ及び残留振動の周期の所定のしきい値Ｔ１を判定手段２０に出力する。残留振動の周期の所定の範囲Ｔｒは、正常吐出時の残留振動周期に対して、正常と判定できる許容範囲を持たせたものである。これらのデータは、判定手段２０の図示しないメモリに格納され、以下の処理が実行される。
図２４のステップＳ１０５において計測手段１７によって計測された計測結果が判定手段２０に入力される（ステップＳ３０１）。ここで、本実施形態では、計測結果は、振動板１２１の残留振動の周期Ｔｗである。
【０１１９】
ステップＳ３０２において、判定手段２０は、残留振動の周期Ｔｗが存在するか否か、すなわち、ヘッド異常検出手段１０によって残留振動波形データが得られなかったか否かを判定する。残留振動の周期Ｔｗが存在しないと判定された場合には、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０は吐出異常検出処理又はヘッド異常検出処理においてインク滴を吐出していない（駆動信号が入力されていない）未吐出ノズルであると判定する（ステップＳ３０６）。また、残留振動波形データが存在すると判定された場合には、続いて、ステップＳ３０３において、判定手段２０は、その周期Ｔｗが正常吐出時の周期と認められる所定の範囲Ｔｒ内にあるか否かを判定する。
【０１２０】
残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒ内にあると判定された場合には、対応するインクジェットヘッド１００からインク滴が正常に吐出されたこと又はインクジェットヘッド１００にヘッド異常が発生していないことを意味し、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０は正常にインク滴と吐出した（正常吐出）又はヘッド正常と判定する（ステップＳ３０７）。また、残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒ内にないと判定された場合には、続いて、ステップＳ３０４において、判定手段２０は、残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒよりも短いか否かを判定する。
【０１２１】
残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒよりも短いと判定された場合には、残留振動の周波数が高いことを意味し、上述のように、インクジェットヘッド１００のキャビティ１４１内に気泡が混入しているものと考えられ、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のキャビティ１４１に気泡が混入しているもの（気泡混入）と判定する（ステップＳ３０８）。
【０１２２】
また、残留振動の周期Ｔｗが所定の範囲Ｔｒよりも長いと判定された場合には、続いて、判定手段２０は、残留振動の周期Ｔｗが所定のしきい値Ｔ１よりも長いか否かを判定する（ステップＳ３０５）。残留振動の周期Ｔｗが所定のしきい値Ｔ１よりも長いと判定された場合には、残留振動が過減衰であると考えられ、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０付近のインクが乾燥により増粘しているもの（乾燥）と判定する（ステップＳ３０９）。
【０１２３】
そして、ステップＳ３０５において、残留振動の周期Ｔｗが所定のしきい値Ｔ１よりも短いと判定された場合には、この残留振動の周期Ｔｗは、Ｔｒ＜Ｔｗ＜Ｔ１を満たす範囲の値であり、上述のように、乾燥よりも周波数が高いノズル１１０の出口付近への紙粉付着であると考えられ、判定手段２０は、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０出口付近に紙粉が付着しているもの（紙粉付着）と判定する（ステップＳ３１０）。
このように、判定手段２０によって、対象となるインクジェットヘッド１００の正常吐出（ヘッド正常）あるいは吐出異常（ヘッド異常）の原因などが判定されると（ステップＳ３０６〜Ｓ３１０）、その判定結果は、制御部６に出力され、この吐出異常判定処理を終了する。
【０１２４】
次に、複数のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００、すなわち、複数のノズル１１０を有するヘッドユニット３５を備えるインクジェットプリンタ１を想定し（本実施形態では、ヘッドユニット３５は、５つのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅ（すなわち、５つのノズル１１０）を備えているが、印字手段３が備えるヘッドユニット３５の数量や、各ヘッドユニット３５が備えるインクジェットヘッド１００（ノズル１１０）の数量は、これに限定されず、いくつであってもよい）、そのインクジェットプリンタ１における各色のインクに対応する複数の吐出選択手段（ノズルセレクタ）１８２と、各インクジェットヘッド１００の吐出異常検出・判定のタイミングについて説明する。図２７〜図３０は、複数の吐出選択手段１８２を備えるインクジェットプリンタ１における吐出異常検出・判定タイミングのいくつかの例を示すブロック図である。以下、各図の構成例を順次説明する。
【０１２５】
図２７は、複数のインクジェットヘッド１００の吐出異常又はヘッド異常検出のタイミングの一例（ヘッド異常検出手段１０が１つの場合）である。この図２７に示すように、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅを有するインクジェットプリンタ１は、駆動波形を生成する駆動波形生成手段１８１と、いずれのノズル１１０からインク滴を吐出するかを選択することができる吐出選択手段１８２と、この吐出選択手段１８２によって選択され、駆動波形生成手段１８１によって駆動される複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅとを備えている。なお、図２７の構成では、上記以外の構成は図２、図１６及び図２３に示したものと同様であるため、その説明を省略する。
【０１２６】
なお、本実施形態では、駆動波形生成手段１８１及び吐出選択手段１８２は、ヘッドドライバ３３の駆動回路１８に含まれるものとして説明するが（図２７では、切替手段２３を介して２つのブロックとして示しているが、一般的には、いずれもヘッドドライバ３３内に構成される）、本発明はこの構成に限定されず、例えば、駆動波形生成手段１８１は、ヘッドドライバ３３とは独立した構成としてもよい。
【０１２７】
この図２７に示すように、吐出選択手段１８２は、シフトレジスタ１８２ａと、ラッチ回路１８２ｂと、ドライバ１８２ｃとを備えている。シフトレジスタ１８２ａには、図２に示すホストコンピュータ８から出力され、制御部６において所定の処理をされた印字データ（吐出データ）と、クロック信号（ＣＬＫ）が順次入力される。この印字データは、クロック信号（ＣＬＫ）の入力パルスに応じて（クロック信号の入力の度に）シフトレジスタ１８２ａの初段から順次後段側にシフトして入力され、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データとしてラッチ回路１８２ｂに出力される。なお、後述するヘッド異常検出処理では、印字データではなくフラッシング（予備吐出）時の吐出データが入力されるが、この吐出データとは、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対する印字データを意味している。なお、フラッシング時は、ラッチ回路１８２ｂのすべての出力が吐出となる値に設定されるようにハード的に処理をしてもよい。
【０１２８】
ラッチ回路１８２ｂは、ヘッドユニット３５のノズル１１０の数、すなわち、インクジェットヘッド１００の数に対応する印字データがシフトレジスタ１８２ａに格納された後、入力されるラッチ信号によってシフトレジスタ１８２ａの各出力信号をラッチする。ここで、ＣＬＥＡＲ信号が入力された場合には、ラッチ状態が解除され、ラッチされていたシフトレジスタ１８２ａの出力信号は０（ラッチの出力停止）となり、印字動作は停止される。ＣＬＥＡＲ信号が入力されていない場合には、ラッチされたシフトレジスタ１８２ａの印字データがドライバ１８２ｃに出力される。シフトレジスタ１８２ａから出力される印字データがラッチ回路１８２ｂによってラッチされた後、次の印字データをシフトレジスタ１８２ａに入力し、印字タイミングに合わせてラッチ回路１８２ｂのラッチ信号を順次更新している。
【０１２９】
ドライバ１８２ｃは、駆動波形生成手段１８１と各インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０とを接続するものであり、ラッチ回路１８２ｂから出力されるラッチ信号で指定（特定）された各静電アクチュエータ１２０（インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのいずれかあるいはすべての静電アクチュエータ１２０）に駆動波形生成手段１８１の出力信号（駆動信号）を入力し、それによって、その駆動信号（電圧信号）が静電アクチュエータ１２０の両電極間に印加される。
【０１３０】
この図２７に示すインクジェットプリンタ１は、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅを駆動する１つの駆動波形生成手段１８１と、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのいずれかのインクジェットヘッド１００に対して吐出異常（インク滴不吐出）又はヘッド異常を検出するヘッド異常検出手段１０と、このヘッド異常検出手段１０によって得られた吐出異常又はヘッド異常の原因などの判定結果を保存（格納）する記憶手段６２と、駆動波形生成手段１８１とヘッド異常検出手段１０とを切り替える１つの切替手段２３とを備えている。したがって、このインクジェットプリンタ１は、駆動波形生成手段１８１から入力される駆動信号に基づいて、ドライバ１８２ｃによって選択された１つ又は複数のインクジェットヘッド１００を駆動し、駆動／検出切替信号が吐出駆動動作後に切替手段２３に入力されることによって、切替手段２３が駆動波形生成手段１８１からヘッド異常検出手段１０にインクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０との接続を切り替えた後、振動板１２１の残留振動波形に基づいて、ヘッド異常検出手段１０によって、そのインクジェットヘッド１００のノズル１１０における吐出異常又はヘッド異常を検出し、吐出異常又はヘッド異常の場合にはその原因を判定するものである。
【０１３１】
そして、このインクジェットプリンタ１は、１つのインクジェットヘッド１００のノズル１１０について吐出異常又はヘッド異常を検出・判定すると、次に駆動波形生成手段１８１から入力される駆動信号に基づいて、次に指定されたインクジェットヘッド１００のノズル１１０について吐出異常又はヘッド異常を検出・判定し、以下同様に、駆動波形生成手段１８１の出力信号によって駆動されるインクジェットヘッド１００のノズル１１０についての吐出異常又はヘッド異常を順次検出・判定する。そして、上述のように、残留振動検出手段１６が振動板１２１の残留振動波形を検出すると、計測手段１７がその波形データに基づいて残留振動波形の周期などを計測し、判定手段２０が、計測手段１７の計測結果に基づいて、正常吐出か吐出異常（ヘッド異常）か、及び、吐出異常（ヘッド異常）の場合には吐出異常（ヘッド異常）の原因を判定して、記憶手段６２にその判定結果を出力する。
【０１３２】
このように、この図２７に示すインクジェットプリンタ１では、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０についてインク滴吐出駆動動作の際に順次吐出異常又はヘッド異常を検出・判定する構成としているので、ヘッド異常検出手段１０と切替手段２３とを１つずつ備えるだけでよく、吐出異常又はヘッド異常を検出・判定可能なインクジェットプリンタ１の回路構成をスケールダウンできるとともに、その製造コストの増加を防止することができる。
【０１３３】
図２８は、複数のインクジェットヘッド１００の吐出異常又はヘッド異常検出のタイミングの一例（ヘッド異常検出手段１０の数がインクジェットヘッド１００の数と同じ場合）である。この図２８に示すインクジェットプリンタ１は、１つの吐出選択手段１８２と、５つのヘッド異常検出手段１０ａ〜１０ｅと、５つの切替手段２３ａ〜２３ｅと、５つのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに共通の１つの駆動波形生成手段１８１と、１つの記憶手段６２とを備えている。なお、各構成要素は、図２７の説明において既に上述しているので、その説明を省略し、これらの接続について説明する。
【０１３４】
図２７に示す場合と同様に、吐出選択手段１８２は、ホストコンピュータ８から入力される印字データ（吐出データ）とクロック信号ＣＬＫに基づいて、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データをラッチ回路１８２ｂにラッチし、駆動波形生成手段１８１からドライバ１８２ｃに入力される駆動信号（電圧信号）に応じて、印字データに対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの静電アクチュエータ１２０を駆動させる。駆動／検出切替信号は、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する切替手段２３ａ〜２３ｅにそれぞれ入力され、切替手段２３ａ〜２３ｅは、対応する印字データ（吐出データ）の有無にかかわらず、駆動／検出切替信号に基づいて、インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０に駆動信号を入力後、駆動波形生成手段１８１からヘッド異常検出手段１０ａ〜１０ｅにインクジェットヘッド１００との接続を切り替える。
【０１３５】
すべてのヘッド異常検出手段１０ａ〜１０ｅにより、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの吐出異常又はヘッド異常を検出・判定した後、その検出処理で得られたすべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの判定結果が、記憶手段６２に出力され、記憶手段６２は、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの吐出異常又はヘッド異常の有無及び吐出異常又はヘッド異常の原因を所定の保存領域に格納する。
【０１３６】
このように、この図２８に示すインクジェットプリンタ１では、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０に対応して複数のヘッド異常検出手段１０ａ〜１０ｅを設け、それらに対応する複数の切替手段２３ａ〜２３ｅによって切替動作を行って、吐出異常又はヘッド異常検出及びその原因判定を行っているので、一度にすべてのノズル１１０について短時間に吐出異常又はヘッド異常検出及びその原因判定を行うことができる。
【０１３７】
図２９は、複数のインクジェットヘッド１００の吐出異常又はヘッド異常検出のタイミングの一例（ヘッド異常検出手段１０の数がインクジェットヘッド１００の数と同じであり、印字データがあるときに吐出異常検出を行う場合）である。この図２９に示すインクジェットプリンタ１は、図２８に示すインクジェットプリンタ１の構成に、切替制御手段１９を追加（付加）したものである。本実施形態では、この切替制御手段１９は、複数のＡＮＤ回路（論理積回路）ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅから構成され、各インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに入力される印字データと、駆動／検出切替信号とが入力されると、対応する切替手段２３ａ〜２３ｅにＨｉｇｈレベルの出力信号を出力するものである。なお、切替制御手段１９はＡＮＤ回路（論理積回路）に限定されず、駆動するインクジェットヘッド１００が選択されるラッチ回路１８２ｂの出力に一致した切替手段２３が選択されるように構成されればよい。
【０１３８】
各切替手段２３ａ〜２３ｅは、切替制御手段１９のそれぞれ対応するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅの出力信号に基づいて、駆動波形生成手段１８１からそれぞれ対応するヘッド異常検出手段１０ａ〜１０ｅへ、対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの静電アクチュエータ１２０との接続を切り替える。具体的には、対応するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅの出力信号がＨｉｇｈレベルであるとき、すなわち、駆動／検出切替信号がＨｉｇｈレベルの状態で対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに入力される印字データがラッチ回路１８２ｂからドライバ１８２ｃに出力されている場合には、そのＡＮＤ回路に対応する切替手段２３ａ〜２３ｅは、対応するインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅへの接続を、駆動波形生成手段１８１からヘッド異常検出手段１０ａ〜１０ｅに切り替える。
【０１３９】
印字データが入力されたインクジェットヘッド１００に対応するヘッド異常検出手段１０ａ〜１０ｅにより、インクジェットヘッド１００の吐出異常又はヘッド異常の有無及び吐出異常又はヘッド異常の場合にはその原因を検出した後、そのヘッド異常検出手段１０は、その検出処理で得られた判定結果を記憶手段６２に出力する。記憶手段６２は、このように入力された（得られた）１又は複数の判定結果を所定の保存領域に格納する。
【０１４０】
このように、この図２９に示すインクジェットプリンタ１では、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０に対応して複数のヘッド異常検出手段１０ａ〜１０ｅを設け、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データがホストコンピュータ８から制御部６を介して吐出選択手段１８２に入力されたときに、切替制御手段１９によって指定された切替手段２３ａ〜２３ｅのみが所定の切替動作を行って、インクジェットヘッド１００の吐出異常又はヘッド異常検出及びその原因判定を行っているので、吐出駆動動作をしていないインクジェットヘッド１００についてはこの検出処理を行わない。したがって、このインクジェットプリンタ１によって、無駄な検出及び判定処理を回避することができる。
【０１４１】
図３０は、複数のインクジェットヘッド１００の吐出異常又はヘッド異常検出のタイミングの一例（ヘッド異常検出手段１０の数がインクジェットヘッド１００の数と同じであり、各インクジェットヘッド１００を巡回して吐出異常検出を行う場合）である。この図３０に示すインクジェットプリンタ１は、図２９に示すインクジェットプリンタ１の構成においてヘッド異常検出手段１０を１つとし、駆動／検出切替信号を走査する（検出処理を実行するインクジェットヘッド１００を１つずつ特定する）切替選択手段１９ａを追加したものである。
【０１４２】
この切替選択手段１９ａは、図２９に示す切替制御手段１９に接続されるものであり、制御部６から入力される走査信号（選択信号）に基づいて、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅへの駆動／検出切替信号の入力を走査する（選択して切り替える）セレクタである。この切替選択手段１９ａの走査（選択）順は、シフトレジスタ１８２ａに入力される印字データの順、すなわち、複数のインクジェットヘッド１００の吐出順であってもよいが、単純に複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの順であってもよい。なお、図３０に示す構成では、この切替選択手段１９ａと切替制御手段１９とが、吐出異常検出手段１０が複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのノズル１１０のいずれのノズル１１０に対して吐出異常を検出するかを決定する検出決定手段を構成する。
【０１４３】
走査順がシフトレジスタ１８２ａに入力される印字データの順である場合、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに印字データが入力されると、その印字データはラッチ回路１８２ｂにラッチされ、ラッチ信号の入力によりドライバ１８２ｃに出力される。印字データのシフトレジスタ１８２ａへの入力、あるいはラッチ信号のラッチ回路１８２ｂへの入力に同期して、印字データに対応するインクジェットヘッド１００を特定するための走査信号が切替選択手段１９ａに入力され、対応するＡＮＤ回路に駆動／検出切替信号が出力される。なお、切替選択手段１９ａの出力端子は、非選択時にはＬｏｗレベルを出力する。
【０１４４】
その対応するＡＮＤ回路（切替制御手段１９）は、ラッチ回路１８２ｂから入力された印字データと、切替選択手段１９ａから入力された駆動／検出切替信号とを論理積演算することにより、Ｈｉｇｈレベルの出力信号を対応する切替手段２３に出力する。そして、切替制御手段１９からＨｉｇｈレベルの出力信号が入力された切替手段２３は、対応するインクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０への接続を、駆動波形生成手段１８１からヘッド異常検出手段１０に切り替える。
ヘッド異常検出手段１０は、印字データが入力されたインクジェットヘッド１００の吐出異常又はヘッド異常を検出し、吐出異常又はヘッド異常がある場合にはその原因を判定した後、その判定結果を記憶手段６２に出力する。そして、記憶手段６２は、このように入力された（得られた）判定結果を所定の保存領域に格納する。
【０１４５】
また、走査順が単純なインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの順である場合、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに印字データが入力されると、その印字データはラッチ回路１８２ｂにラッチされ、ラッチ信号の入力によりドライバ１８２ｃに出力される。印字データのシフトレジスタ１８２ａへの入力、あるいはラッチ信号のラッチ回路１８２ｂへの入力に同期して、印字データに対応するインクジェットヘッド１００を特定するための走査（選択）信号が切替選択手段１９ａに入力され、切替制御手段１９の対応するＡＮＤ回路に駆動／検出切替信号が出力される。
【０１４６】
ここで、切替選択手段１９ａに入力された走査信号により定められたインクジェットヘッド１００に対する印字データがシフトレジスタ１８２ａに入力されたときには、それに対応するＡＮＤ回路（切替制御手段１９）の出力信号がＨｉｇｈレベルとなり、切替手段２３は、対応するインクジェットヘッド１００への接続を、駆動波形生成手段１８１からヘッド異常検出手段１０に切り替える。しかしながら、上記印字データがシフトレジスタ１８２ａに入力されないときには、ＡＮＤ回路の出力信号はＬｏｗレベルであり、対応する切替手段２３は、所定の切替動作を実行しない。したがって、切替選択手段１９ａの選択結果と切替制御手段１９によって指定された結果との論理積に基づいて、インクジェットヘッド１００の吐出異常及びヘッド異常検出処理が行われる。
【０１４７】
切替手段２３によって切替動作が行われた場合には、上記と同様に、ヘッド異常検出手段１０は、印字データが入力されたインクジェットヘッド１００の吐出異常又はヘッド異常を検出し、吐出異常又はヘッド異常がある場合にはその原因を判定した後、その判定結果を記憶手段６２に出力する。そして、記憶手段６２は、このように入力された（得られた）判定結果を所定の保存領域に格納する。
【０１４８】
なお、切替選択手段１９ａで特定されたインクジェットヘッド１００に対する印字データがないときには、上述のように、対応する切替手段２３が切替動作を実行しないので、ヘッド異常検出手段１０によるヘッド異常検出処理を実行する必要はないが、そのような処理が実行されてもよい。切替動作が行われずにヘッド異常検出処理が実行された場合、ヘッド異常検出手段１０の判定手段２０は、図２６のフローチャートに示すように、対応するインクジェットヘッド１００のノズル１１０を未吐出ノズルであると判定し（ステップＳ３０６）、その判定結果を記憶手段６２の所定の保存領域に格納する。
【０１４９】
このように、この図３０に示すインクジェットプリンタ１では、図２８又は図２９に示すインクジェットプリンタ１とは異なり、複数のインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅの各ノズル１１０に対して１つのヘッド異常検出手段１０のみを設け、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する印字データがホストコンピュータ８から制御部６を介して吐出選択手段１８２に入力され、それと同時に走査（選択）信号により特定されて、その印字データに応じて吐出駆動動作をするインクジェットヘッド１００に対応する切替手段２３のみが切替動作を行って、対応するインクジェットヘッド１００の吐出異常又はヘッド異常検出及びその原因判定を行っているので、一度に大量の検出結果を処理することがなく制御部６のＣＰＵ６１への負担を軽減することができる。また、ヘッド異常検出手段１０が吐出動作とは別にノズルの状態を巡回しているため、駆動印字中でも１ノズル毎に吐出異常又はヘッド異常を把握することができ、ヘッドユニット３５全体のノズル１１０の状態を知ることができる。これにより、例えば、定期的に吐出異常又はヘッド異常の検出を行っているために、印刷停止中に１ノズル毎に吐出異常又はヘッド異常を検出する工程を少なくすることができる。以上から、効率的にインクジェットヘッド１００の吐出異常又はヘッド異常検出及びその原因判定を行うことができる。
【０１５０】
また、図２８又は図２９に示すインクジェットプリンタ１とは異なり、図３０に示すインクジェットプリンタ１は、ヘッド異常検出手段１０を１つのみ備えていればよいので、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１に比べ、インクジェットプリンタ１の回路構成をスケールダウンすることができるとともに、その製造コストの増加を防止することができる。
【０１５１】
次に、図２７〜図３０に示すプリンタ１の動作、すなわち、複数のインクジェットヘッド１００を備えるインクジェットプリンタ１におけるヘッド異常検出処理（主に、検出タイミング）について説明する。本発明の吐出異常又はヘッド異常検出処理（多ノズルにおける処理）は、各インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０がインク滴吐出動作を行ったときの振動板１２１の残留振動を検出し、その残留振動の周期に基づいて、該当するインクジェットヘッド１００に対し吐出異常（ドット抜け、インク滴不吐出）又はヘッド異常が生じているか否か、吐出異常又はヘッド異常が生じた場合には、その原因が何であるかを判定している。このように、本発明では、インクジェットヘッド１００によるインク滴（液滴）の吐出動作が行われれば、これらの検出処理を実行できるが、インクジェットヘッド１００がインク滴を吐出するのは、実際に記録用紙Ｐに印刷（プリント）している場合だけでなく、フラッシング動作（予備吐出あるいは予備的吐出）をしている場合もある。以下、この２つの場合について、本発明のヘッド異常検出処理（多ノズル）を説明する。
【０１５２】
ここで、フラッシング（予備吐出）処理とは、図１では図示していないキャップの装着時や、記録用紙Ｐ（メディア）にインク滴（液滴）がかからない場所において、ヘッドユニット３５のすべてのあるいは対象となるインクジェットヘッド１００のノズル１１０からインク滴を吐出するヘッドクリーニング動作である。このフラッシング処理（フラッシング動作）は、例えば、ノズル１１０内のインク粘度を適正範囲の値に保持するために、定期的にキャビティ１４１内のインクを排出する際に実施したり、あるいは、インク増粘時の回復動作としても実施したりされる。さらに、フラッシング処理は、インクカートリッジ３１を印字手段３に装着した後に、インクを各キャビティ１４１に初期充填する場合にも実施される。
【０１５３】
また、ノズルプレート（ノズル面）１５０をクリーニングするためにワイピング処理（ヘッドユニット３５のヘッド面に付着している付着物（紙粉やごみなど）を、図１では図示していないワイパで拭き取る処置）を行う場合があるが、このときノズル１１０内が負圧になって、他の色のインク（他の種類の液滴）を引込んでしまう可能性がある。そのため、ワイピング処理後に、ヘッドユニット３５のすべてのノズル１１０から一定量のインク滴を吐出させるためにもフラッシング処理が実施される。さらに、フラッシング処理は、ノズル１１０のメニスカスの状態を正常に保持して良好な印字を確保するためにも適時に実施され得る。
【０１５４】
まず、図３１〜図３３に示すフローチャートを参照して、フラッシング処理時における吐出異常及びヘッド異常検出処理（以下、「吐出異常検出処理」又は「ヘッド異常検出処理」と略す場合もある）について説明する。なお、これらのフローチャートは、図２７〜図３０のブロック図を参照しながら説明する（以下、印字動作時においても同様）。図３１は、図２７に示すインクジェットプリンタ１のフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【０１５５】
所定のタイミングにおいて、インクジェットプリンタ１のフラッシング処理が実行されるとき、この図３１に示す吐出異常検出処理が実行される。制御部６は、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに１ノズル分の吐出データを入力し（ステップＳ４０１）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ４０２）、この吐出データがラッチされる。そのとき、切替手段２３は、その吐出データの対象であるインクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０と駆動波形生成手段１８１とを接続する（ステップＳ４０３）。
【０１５６】
そして、ヘッド異常検出手段１０によって、インク吐出動作を行ったインクジェットヘッド１００に対して、図２４のフローチャートに示すヘッド異常検出処理が実行される（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０５において、制御部６は、吐出選択手段１８２に出力した吐出データに基づいて、図２７に示すインクジェットプリンタ１のすべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅのノズル１１０についてヘッド異常検出処理が終了したか否かを判断する。そして、すべてのノズル１１０についてこれらの処理が終わっていないと判断されるときには、制御部６は、シフトレジスタ１８２ａに次のインクジェットヘッド１００のノズル１１０に対応する吐出データを入力し（ステップＳ４０６）、ステップＳ４０２に移行して同様の処理を繰り返す。
【０１５７】
また、ステップＳ４０５において、すべてのノズル１１０について上述のヘッド異常検出及び判定処理が終わったと判断される場合には、制御部６は、ラッチ回路１８２ｂにＣＬＥＡＲ信号を入力し（ステップＳ４０７）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図２７に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出処理を終了する。
【０１５８】
上述のように、この図２７に示すインクジェットプリンタ１におけるヘッド異常検出処理では、１つのヘッド異常検出手段１０と１つの切替手段２３とから検出回路が構成されているので、ヘッド異常検出処理及び判定処理は、インクジェットヘッド１００の数だけ繰り返されるが、ヘッド異常検出手段１０を構成する回路はそれほど大きくならないという効果を有する。
【０１５９】
次いで、図３２は、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１のフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。図２８に示すインクジェットプリンタ１と図２９に示すインクジェットプリンタ１とは回路構成が若干異なるが、ヘッド異常検出手段１０及び切替手段２３の数が、インクジェットヘッド１００の数に対応する（同じである）点で一致している。そのため、フラッシング動作時における吐出異常検出処理は、同様のステップから構成される。
【０１６０】
所定のタイミングにおいて、インクジェットプリンタ１のフラッシング処理が実行されるとき、制御部６は、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに全ノズル分の吐出データを入力し（ステップＳ５０１）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ５０２）、この吐出データがラッチされる。そのとき、切替手段２３ａ〜２３ｅは、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅと駆動波形生成手段１８１とをそれぞれ接続する（ステップＳ５０３）。
【０１６１】
そして、それぞれのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応するヘッド異常検出手段１０ａ〜１０ｅによって、インク吐出動作を行ったすべてのインクジェットヘッド１００に対して、図２４のフローチャートに示すヘッド異常検出処理が並列的に実行される（ステップＳ５０４）。この場合、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される（図２４のステップＳ１０７）。
【０１６２】
そして、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ５０５）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１におけるヘッド異常検出処理及び判定処理を終了する。
【０１６３】
上述のように、この図２８及び図２９に示すプリンタ１における処理では、インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅに対応する複数（この実施形態では５つ）のヘッド異常検出手段１０と複数の切替手段２３とから検出及び判定回路が構成されているので、吐出異常検出処理は、一度にすべてのノズル１１０について短時間に実行され得るという効果を有する。
次いで、図３３は、図３０に示すインクジェットプリンタ１のフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。以下同様に、図３０に示すインクジェットプリンタ１の回路構成を用いて、フラッシング動作時におけるヘッド異常検出処理及び原因判定処理について説明する。
【０１６４】
所定のタイミングにおいて、インクジェットプリンタ１のフラッシング処理が実行されるとき、まず、制御部６は、走査信号を切替選択手段（セレクタ）１９ａに出力し、この切替選択手段１９ａ及び切替制御手段１９により、最初の切替手段２３ａ及びインクジェットヘッド１００ａを設定（特定）する（ステップＳ６０１）。そして、吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに全ノズル分の吐出データを入力し（ステップＳ６０２）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ６０３）、この吐出データがラッチされる。そのとき、切替手段２３ａは、インクジェットヘッド１００ａの静電アクチュエータ１２０と駆動波形生成手段１８１とを接続している（ステップＳ６０４）。
【０１６５】
そして、インク吐出動作を行ったインクジェットヘッド１００ａに対して、図２４のフローチャートに示すヘッド異常検出処理が実行される（ステップＳ６０５）。この場合、図２４のステップＳ１０３において切替選択手段１９ａの出力信号である駆動／検出切替信号と、ラッチ回路１８２ｂから出力された吐出データとがＡＮＤ回路ＡＮＤａに入力され、ＡＮＤ回路ＡＮＤａの出力信号がＨｉｇｈレベルとなることにより、切替手段２３ａは、インクジェットヘッド１００ａの静電アクチュエータ１２０とヘッド異常検出手段１０とを接続する。そして、図２４のステップＳ１０６において実行されるヘッド異常判定処理の判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００（ここでは、１００ａ）と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される（図２４のステップＳ１０７）。
【０１６６】
ステップＳ６０６において、制御部６は、ヘッド異常検出処理がすべてのノズル１１０に対して終了したか否かを判断する。そして、まだすべてのノズル１１０についてヘッド異常検出処理が終了していないと判断された場合には、制御部６は、走査信号を切替選択手段（セレクタ）１９ａに出力し、この切替選択手段１９ａ及び切替制御手段１９により、次の切替手段２３ｂ及びインクジェットヘッド１００ｂを設定（特定）し（ステップＳ６０７）、ステップＳ６０３に移行して、同様の処理を繰り返す。以下、すべてのインクジェットヘッド１００についてヘッド異常検出処理が終了するまでこのループを繰り返す。
【０１６７】
また、ステップＳ６０６において、すべてのノズル１１０についてヘッド異常検出処理及び判定処理が終了したと判断される場合には、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ６０８）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図３０に示すインクジェットプリンタ１におけるヘッド異常検出処理及び判定処理を終了する。
【０１６８】
上述のように、図３０に示すインクジェットプリンタ１における処理では、複数の切替手段２３と１つのヘッド異常検出手段１０から検出回路が構成され、切替選択手段（セレクタ）１９ａの走査信号により特定され、吐出データに応じて吐出駆動をするインクジェットヘッド１００に対応する切替手段２３のみが切替動作を行って、対応するインクジェットヘッド１００の吐出異常検出及び原因判定を行っているので、より効率的にインクジェットヘッド１００の吐出異常又はヘッド異常検出及び原因判定を行うことができる。
【０１６９】
なお、このフローチャートのステップＳ６０２では、シフトレジスタ１８２ａにすべてのノズル１１０に対応する吐出データを入力しているが、図３１に示すフローチャートのように、切替選択手段１９ａによるインクジェットヘッド１００の走査順に合わせて、シフトレジスタ１８２ａに入力する吐出データを対応する１つのインクジェットヘッド１００に入力し、１ノズル１１０ずつ吐出異常又はヘッド異常検出処理を行ってもよい。
【０１７０】
次に、図３４及び図３５に示すフローチャートを参照して、印字動作時におけるインクジェットプリンタ１の吐出異常検出処理について説明する。図２７に示すインクジェットプリンタ１においては、主に、フラッシング動作時におけるヘッド異常検出処理及び判定処理に適しているので、印字動作時のフローチャート及びその動作説明を省略するが、この図２７に示すインクジェットプリンタ１においても印字動作時に吐出異常検出処理が行われてもよい。
【０１７１】
図３４は、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１の印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。ホストコンピュータ８からの印刷（印字）指示により、このフローチャートの処理が実行（開始）される。制御部６を介してホストコンピュータ８から印字データが吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに入力されると（ステップＳ７０１）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ７０２）、その印字データがラッチされる。このとき、切替手段２３ａ〜２３ｅは、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅと駆動波形生成手段１８１とを接続している（ステップＳ７０３）。
【０１７２】
そして、インク吐出動作を行ったインクジェットヘッド１００に対応するヘッド異常検出手段１０は、図２４のフローチャートに示すヘッド異常検出処理を実行する（ステップＳ７０４）。この場合、各インクジェットヘッド１００に対応するそれぞれの判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される。
【０１７３】
ここで、図２８に示すインクジェットプリンタ１の場合には、切替手段２３ａ〜２３ｅは、制御部６から出力される駆動／検出切替信号に基づいて、インクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅをヘッド異常検出手段１０ａ〜１０ｅに接続する（図２４のステップＳ１０３）。そのため、印字データの存在しないインクジェットヘッド１００では、静電アクチュエータ１２０が駆動していないので、ヘッド異常検出手段１０の残留振動検出手段１６は、振動板１２１の残留振動波形を検出しない。一方、図２９に示すインクジェットプリンタ１の場合には、切替手段２３ａ〜２３ｅは、制御部６から出力される駆動／検出切替信号と、ラッチ回路１８２ｂから出力される印字データとが入力されるＡＮＤ回路の出力信号に基づいて、印字データの存在するインクジェットヘッド１００をヘッド異常検出手段１０に接続する（図２４のステップＳ１０３）。
【０１７４】
ステップＳ７０５において、制御部６は、インクジェットプリンタ１の印字動作が終了したか否かを判断する。そして、印字動作が終わっていないと判断されるときには、制御部６は、ステップＳ７０１に移行して、次の印字データをシフトレジスタ１８２ａに入力し、同様の処理を繰り返す。また、印字動作が終了したと判断されるときには、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ７０６）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１におけるヘッド異常検出処理及び判定処理を終了する。
【０１７５】
上述のように、図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタ１は、複数の切替手段２３ａ〜２３ｅと、複数のヘッド異常検出手段１０ａ〜１０ｅとを備え、一度にすべてのインクジェットヘッド１００に対して吐出異常検出処理を行っているので、これらの処理を短時間に行うことができる。また、図２９に示すインクジェットプリンタ１は、切替制御手段１９、すなわち、駆動／検出切替信号と印字データとを論理積演算するＡＮＤ回路ＡＮＤａ〜ＡＮＤｅをさらに備え、印字動作を行うインクジェットヘッド１００のみに対して切替手段２３による切替動作を行っているので、無駄な検出を行うことなく、ヘッド異常検出処理及び判定処理を行うことができる。
【０１７６】
次いで、図３５は、図３０に示すインクジェットプリンタ１の印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。ホストコンピュータ８からの印刷指示により、図３０に示すインクジェットプリンタ１においてこのフローチャートの処理が実行される。まず、切替選択手段１９ａは、最初の切替手段２３ａ及びインクジェットヘッド１００ａを予め設定（特定）しておく（ステップＳ８０１）。
【０１７７】
制御部６を介してホストコンピュータ８から印字データが吐出選択手段１８２のシフトレジスタ１８２ａに入力されると（ステップＳ８０２）、ラッチ回路１８２ｂにラッチ信号が入力されて（ステップＳ８０３）、その印字データがラッチされる。ここで、切替手段２３ａ〜２３ｅは、この段階では、すべてのインクジェットヘッド１００ａ〜１００ｅと駆動波形生成手段１８１（吐出選択手段１８２のドライバ１８２ｃ）とを接続している（ステップＳ８０４）。
【０１７８】
そして、制御部６は、インクジェットヘッド１００ａに印字データがある場合には、切替選択手段１９ａによって吐出動作後静電アクチュエータ１２０がヘッド異常検出手段１０に接続され（図２４のステップＳ１０３）、図２４（図２５）のフローチャートに示すヘッド異常検出処理を実行する（ステップＳ８０５）。そして、図２４のステップＳ１０６において実行される吐出異常判定処理の判定結果が、処理対象となるインクジェットヘッド１００（ここでは、１００ａ）と関連付けられて、記憶手段６２の所定の格納領域に保存される（図２４のステップＳ１０７）。
【０１７９】
ステップＳ８０６において、制御部６は、すべてのノズル１１０（すべてのインクジェットヘッド１００）について上述の吐出異常又はヘッド異常検出処理を終了したか否かを判断する。そして、すべてのノズル１１０について上記処理が終了したと判断される場合には、制御部６は、走査信号に基づいて、また最初のノズル１１０に対応する切替手段２３ａを設定し（ステップＳ８０８）、すべてのノズル１１０について上記処理が終了していないと判断される場合には、次のノズル１１０に対応する切替手段２３ｂを設定する（ステップＳ８０７）。
【０１８０】
ステップＳ８０９において、制御部６は、ホストコンピュータ８から指示された所定の印字動作が終了したか否かを判断する。そして、まだ印字動作が終了していないと判断された場合には、次の印字データがシフトレジスタ１８２ａに入力され（ステップＳ８０２）、同様の処理を繰り返す。印字動作が終了したと判断された場合には、吐出選択手段１８２のラッチ回路１８２ｂにラッチされている吐出データをクリアするために、制御部６は、ＣＬＥＡＲ信号をラッチ回路１８２ｂに入力して（ステップＳ８１０）、ラッチ回路１８２ｂのラッチ状態を解除して、図３０に示すインクジェットプリンタ１における吐出異常検出処理を終了する。
【０１８１】
以上のように、本発明の液滴吐出装置（インクジェットプリンタ１）は、振動板１２１と、振動板１２１を変位させる複数の静電アクチュエータ１２０と、内部に液体が充填され、振動板１２１の変位により、該内部の圧力が増減されるキャビティ１４１と、キャビティ１４１に連通し、キャビティ１４１内の圧力の増減により液体を液滴として吐出するノズル１１０とを有する複数のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００と、これらの静電アクチュエータ１２０を駆動する駆動波形生成手段１８１と、複数のノズル１１０のうちいずれのノズル１１０から液滴を吐出するかを選択する吐出選択手段１８２と、振動板１２１の残留振動を検出し、この検出された振動板１２１の残留振動に基づいて、液滴の吐出の異常を検出する１つ又は複数のヘッド異常検出手段１０と、静電アクチュエータ１２０の駆動による液滴の吐出動作後、駆動／検出切替信号や印字データ、あるいは走査信号に基づいて、静電アクチュエータ１２０を駆動波形生成手段１８１からヘッド異常検出手段１０に切り替える１つ又は複数の切替手段２３とを備え、一度（並列的）にあるいは順次に複数のノズル１１０の吐出異常又はヘッド異常を検出することとした。
【０１８２】
したがって、本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出装置のヘッド異常の検出・回復方法によって、ヘッド異常検出及びその原因判定を短時間に行うことができるとともに、ヘッド異常検出手段１０を含む検出回路の回路構成をスケールダウンすることができ、液滴吐出装置の製造コストの増加を防止することができる。また、静電アクチュエータ１２０の駆動後、ヘッド異常検出手段１０に切り替えてヘッド異常検出及び原因判定を行っているので、アクチュエータの駆動に影響を与えることがなく、それによって、本発明の液滴吐出装置のスループットを低下又は悪化させることがない。また、所定の構成要素を備えている既存の液滴吐出装置（インクジェットプリンタ）に、本発明のヘッド異常検出手段１０を装備することも可能である。
【０１８３】
また、本発明の液滴吐出装置は、上記構成と異なり、複数の切替手段２３と、切替制御手段１９と、１つあるいはノズル１１０の数量と対応する複数のヘッド異常検出手段１０とを備え、駆動／検出切替信号及び吐出データ（印字データ）、あるいは、走査信号、駆動／検出切替信号及び吐出データ（印字データ）に基づいて、対応する静電アクチュエータ１２０を駆動波形生成手段１８１又は吐出選択手段１８２からヘッド異常検出手段１０に切り替えて、ヘッド異常検出及び原因判定を行うこととした。
【０１８４】
したがって、本発明の液滴吐出装置によって、吐出データ（印字データ）が入力されていない、すなわち、吐出駆動動作をしていない静電アクチュエータ１２０に対応する切替手段は切替動作を行わないので、無駄な検出処理を回避することができる。また、切替選択手段１９ａを利用する場合には、液滴吐出装置は、１つのヘッド異常検出手段１０のみを備えていればよいので、液滴吐出装置の回路構成をスケールダウンすることができるとともに、液滴吐出装置の製造コストの増加を防止することができる。
【０１８５】
なお、この第１実施形態では、吐出異常検出のタイミングを説明するための図２７〜図３０に示すインクジェットプリンタ１は、説明の便宜上、ヘッドユニット３５に５つのインクジェットヘッド１００（ノズル１１０）を備える構成を示すとともに、その構成について説明していたが、本発明の液滴吐出装置では、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００の数量は５つに限らず、実際に搭載されている数量のノズル１１０を対象に吐出異常又はヘッド異常の検出・判定を行うことができる。例えば、図５に示すノズルプレート１５０の構成のように、各色（各種類）のインクに対して１４個のノズル１１０及び静電アクチュエータ１２０が搭載されているインクジェットプリンタ１（インクジェットヘッド１００）に、本発明のヘッド異常検出手段１０及び液滴吐出装置のヘッド異常の検出・回復方法を適用することができる。
【０１８６】
次に、本発明の液滴吐出装置におけるインクジェットヘッド１００のヘッド異常（吐出異常）の原因を解消させる回復処理を実行する構成（回復手段２４）について説明する。図３６は、図１に示すインクジェットプリンタ１の上部から見た概略的な構造（一部省略）を示す図である。この図３６に示すインクジェットプリンタ１は、図１の斜視図で示した構成以外に、本発明のインク滴不吐出（ヘッド異常）の回復処理を実行するためのワイパ３００とキャップ３１０とを備える。
【０１８７】
本発明の回復手段２４が実行する回復処理としては、各インクジェットヘッド１００のノズルから液滴を予備的に吐出するフラッシング処理と、後述するワイパ３００（図３７参照）によるワイピング処理と、後述するチューブポンプ３２０によるポンピング処理（ポンプ吸引処理）が含まれる。すなわち、回復手段２４は、チューブポンプ３２０及びそれを駆動するパルスモータと、ワイパ３００及びワイパ３００の上下動駆動機構と、キャップ３１０の上下動駆動機構（図示せず）とを備え、フラッシング処理においてはヘッドドライバ３３及びヘッドユニット３５などが、また、ワイピング処理においてはキャリッジモータ４１などが回復手段２４の一部として機能する。フラッシング処理については上述しているので、以降、ワイピング処理及びポンピング処理について説明する。
【０１８８】
ここで、ワイピング処理とは、インクジェットヘッド１００のノズルプレート１５０（ノズル面）に付着した紙粉などの異物をワイパ３００により拭き取る処理のことをいう。また、ポンピング処理（ポンプ吸引処理）とは、後述するチューブポンプ３２０を駆動して、インクジェットヘッド１００のノズル１１０から、キャビティ１４１内のインクを吸引して排出する処理をいう。このように、ワイピング処理は、上述のようなインクジェットヘッド１００の液滴の吐出異常の原因の１つである紙粉付着の状態における回復処理として適切な処理である。また、ポンプ吸引処理は、前述のフラッシング処理では取り除けないキャビティ１４１内の気泡を除去し、あるいは、ノズル１１０付近のインクが乾燥により又はキャビティ１４１内のインクが経年劣化により増粘した場合に、増粘したインクを除去する回復処理として適切な処理である。なお、それほど増粘が進んでおらず粘度がそれほど大きくない場合には、上述のフラッシング処理による回復処理も行われ得る。この場合、排出するインク量が少ないので、スループットやランニングコストを低下させずに適切な回復処理を行うことができる。
【０１８９】
複数のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００を備えるヘッドユニット３５は、キャリッジ３２に搭載され、２本のキャリッジガイド軸４２２にガイドされてキャリッジモータ４１により、図中その上端に備えられた連結部３４を介してタイミングベルト４２１に連結して移動する。キャリッジ３２に搭載されたヘッドユニット３５は、キャリッジモータ４１の駆動により移動するタイミングベルト４２１を介して（タイミングベルト４２１に連動して）主走査方向に移動可能である。なお、キャリッジモータ４１は、タイミングベルト４２１を連続的に回転させるためのプーリの役割を果たし、他端側にも同様にプーリ４４が備えられている。
【０１９０】
また、キャップ３１０は、インクジェットヘッド１００のノズルプレート１５０（図５参照）のキャッピングを行うためのものである。キャップ３１０には、その底部側面に孔が形成され、後述するように、チューブポンプ３２０の構成要素である可撓性のチューブ３２１が接続されている。なお、チューブポンプ３２０については、図３９において後述する。
【０１９１】
記録（印字）動作時には、所定のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００の静電アクチュエータ１２０を駆動しながら、記録用紙Ｐは副走査方向、すなわち、図３６中下方に移動し、印字手段３は、主走査方向、すわなち、図３６中左右に移動することにより、インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）１は、ホストコンピュータ８から入力された印刷データ（印字データ）に基づいて所定の画像などを記録用紙Ｐに印刷（記録）する。
【０１９２】
図３７は、図３６に示すワイパ３００とヘッドユニット３５との位置関係を示す図である。この図３７において、ヘッドユニット３５とワイパ３００は、図３６に示すインクジェットプリンタ１の図中下側から上側を見た場合の側面図の一部として示される。ワイパ３００は、図３７（ａ）に示すように、ヘッドユニット３５のノズル面、すなわち、インクジェットヘッド１００のノズルプレート１５０と当接可能なように、上下移動可能に配置される。
【０１９３】
ここで、ワイパ３００を利用する回復処理であるワイピング処理について説明する。ワイピング処理を行う際、図３７（ａ）に示すように、ノズル面（ノズルプレート１５０）よりもワイパ３００の先端が上側に位置するように図示しない駆動装置によってワイパ３００は上方に移動される。この場合において、キャリッジモータ４１を駆動して図中左方向（矢印の方向）にヘッドユニット３５を移動させると、ワイピング部材３０１がノズルプレート１５０（ノズル面）に当接することになる。
【０１９４】
なお、ワイピング部材３０１は可撓性のゴム部材等から構成されるので、図３７（ｂ）に示すように、ワイピング部材３０１のノズルプレート１５０と当接する先端部分は撓み、その先端部によってノズルプレート１５０（ノズル面）の表面をクリーニング（拭き掃除）する。これにより、ノズルプレート１５０（ノズル面）に付着した紙粉などの異物（例えば、紙粉、空気中に浮遊するごみ、ゴムの切れ端など）を除去することができる。また、このような異物の付着状態に応じて（異物が多く付着している場合には）、ヘッドユニット３５にワイパ３００の上方を往復移動させることによって、ワイピング処理を複数回実施することもできる。
【０１９５】
図３８は、ポンプ吸引処理時における、インクジェットヘッド１００と、キャップ３１０及びポンプ３２０との関係を示す図である。チューブ３２１は、ポンピング処理（ポンプ吸引処理）におけるインク排出路を形成するものであり、その一端は、上述のように、キャップ３１０の底部に接続され、他端は、チューブポンプ３２０を介して排インクカートリッジ３４０に接続されている。
【０１９６】
キャップ３１０の内部底面には、インク吸収体３３０が配置されている。このインク吸収体３３０は、ポンプ吸引処理やフラッシング処理においてインクジェットヘッド１００のノズル１１０から吐出されるインクを吸収して、一時貯蔵する。なお、インク吸収体３３０によって、キャップ３１０内へのフラッシング動作時に、吐出された液滴が跳ね返ってノズルプレート１５０を汚すことを防止することができる。
【０１９７】
図３９は、図３８に示すチューブポンプ３２０の構成を示す概略図である。この図３９（ｂ）に示すように、チューブポンプ３２０は、回転式ポンプであり、回転体３２２と、その回転体３２２の円周部に配置された４つのローラ３２３と、ガイド部材３５０とを備えている。なお、ローラ３２３は、回転体３２２により支持されており、ガイド部材３５０のガイド３５１に沿って円弧状に載置された可撓性のチューブ３２１を加圧するものである。
【０１９８】
このチューブポンプ３２０は、軸３２２ａを中心にして回転体３２２を図３９に示す矢印Ｘ方向に回転させることにより、チューブ３２１に当接している１つ又は２つのローラ３２３が、Ｙ方向に回転しながら、ガイド部材３５０の円弧状のガイド３５１に載置されたチューブ３２１を順次加圧する。これにより、チューブ３２１が変形し、このチューブ３２１内に発生した負圧により、各インクジェットヘッド１００のキャビティ１４１内のインク（液状材料）がキャップ３１０を介して吸引され、気泡が混入し、あるいは乾燥により増粘した不要なインクがノズル１１０を介して、インク吸収体３３０に排出され、このインク吸収体３３０に吸収された排インクがチューブポンプ３２０を介して排インクカートリッジ３４０（図３８参照）に排出される。
【０１９９】
なお、このチューブポンプ３２０は、図示しないパルスモータなどのモータにより駆動される。パルスモータは、制御部６により制御される。チューブポンプ３２０の回転制御に対する駆動情報、例えば、回転速度、回転数が記述されたルックアップテーブル、シーケンス制御が記述された制御プログラムなどは、制御部６のＰＲＯＭ６４などに格納されており、これらの駆動情報に基づいて、制御部６のＣＰＵ６１によってチューブポンプ３２０の制御が行われている。
【０２００】
次に、本発明の回復手段の動作（吐出異常回復処理）を説明する。図４０は、本発明のインクジェットプリンタ１（液滴吐出装置）における吐出異常回復処理を示すフローチャートである。上述の吐出異常検出処理（図２４のフローチャート参照）において吐出異常のインクジェットヘッド１００が検出され、その原因が判定されると、印刷動作（印字動作）などを行っていない所定のタイミングで、ヘッドユニット３５が所定の待機領域（例えば、図３６においてヘッドユニット３５のノズルプレート１５０をキャップ３１０で覆う位置、あるいは、ワイパ３００によるワイピング処理を実施可能な位置）まで移動されて、本発明の吐出異常回復処理が実行される。
【０２０１】
まず、制御部６は、図２４のステップＳ１０７において制御部６のＥＥＰＲＯＭ６２に保存された各ノズル１１０に対応する判定結果（ここで、この判定結果は、各ノズル１１０に限定した内容の判定結果ではなく、各インクジェットヘッド１００に対するものである。そのため、以下において、吐出異常のノズル１１０とは、吐出異常が発生したインクジェットヘッド１００をも意味する。）を読み出す（ステップＳ９０１）。ステップＳ９０２において、制御部６は、この読み出した判定結果に吐出異常のノズル１１０があるか否かを判定する。そして、吐出異常のノズル１１０がないと判定された場合、すなわち、すべてのノズル１１０から正常に液滴が吐出された場合には、そのまま、この吐出異常回復処理を終了する。
【０２０２】
一方、いずれかのノズル１１０が吐出異常であったと判定された場合には、ステップＳ９０３において、制御部６は、その吐出異常と判定されたノズル１１０が紙粉付着であるか否かを判定する。そして、そのノズル１１０の出口付近に紙粉が付着していないと判定された場合には、ステップＳ９０５に移行し、紙粉が付着していると判定された場合には、上述のワイパ３００によるノズルプレート１５０へのワイピング処理を実行する（ステップＳ９０４）。
【０２０３】
ステップＳ９０５において、続いて、制御部６は、上記吐出異常と判定されたノズル１１０が気泡混入であるか否かを判定する。そして、気泡混入であると判定された場合には、制御部６は、すべてのノズル１１０に対してチューブポンプ３２０によるポンプ吸引処理を実行し（ステップＳ９０６）、この吐出異常回復処理を終了する。一方、気泡混入でないと判定された場合には、制御部６は、上記計測手段１７によって計測された振動板１２１の残留振動の周期の長短に基づいて、チューブポンプ３２０によるポンプ吸引処理又は吐出異常と判定されたノズル１１０のみもしくはすべてのノズル１１０に対するフラッシング処理を実行し（ステップＳ９０７）、この吐出異常回復処理を終了する。
【０２０４】
以上のように、本発明の第１実施形態における液滴吐出装置（インクジェットプリンタ１）及び液滴吐出装置のヘッド異常の検出・回復方法では、複数の液滴吐出ヘッド（ヘッドユニット３５の複数のインクジェットヘッド１００）に対する吐出の異常及びその原因を検出するヘッド異常検出手段１０と、液滴吐出ヘッド１００のノズル１１０から液滴の吐出動作が行われた際に、このヘッド異常検出手段１０によりこのノズル１１０に対して吐出の異常が検出された場合には、その吐出異常の原因に応じて、回復処理を実行する回復手段（例えば、ポンプ吸引処理におけるチューブポンプ３２０、ワイピング処理におけるワイパ３００など）とを備えることとした。
【０２０５】
したがって、本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出装置のヘッド異常の検出・回復方法によって、吐出異常の原因に対応する適切な回復処理（フラッシング処理、ポンプ吸引処理及びワイピング処理のいずれか又は２つ）を実行することができるので、従来の液滴吐出装置におけるシーケンシャルな回復処理とは異なり、回復処理を行った際に発生する無駄な排インクを減らすことができ、それによって、液滴吐出装置全体のスループットの低下又は悪化を防止することができる。
【０２０６】
また、本発明の液滴吐出装置（インクジェットプリンタ１）は、液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド１００）に静電アクチュエータ１２０の駆動により変位される振動板１２１を設け、ヘッド異常検出手段１０は、液滴吐出動作時におけるこの振動板１２１の残留振動の振動パターン（例えば、残留振動の周期）に基づいて、液滴の吐出異常を検出する構成としている。
【０２０７】
したがって、本発明によって、従来の吐出異常を検出可能な液滴吐出装置に比べ、他の部品（例えば、光学式のドット抜け検出装置など）を必要としないので、液滴吐出ヘッドのサイズを大きくすることなく液滴の吐出異常を検出することができるとともに、吐出異常（ドット抜け）検出を行うことができる液滴吐出装置の製造コストを低く抑えることができる。また、本発明の液滴吐出装置では、液滴吐出動作後の振動板の残留振動を用いて液滴の吐出異常を検出しているので、印字動作の途中でも液滴の吐出異常を検出することができる。
【０２０８】
なお、本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出装置のヘッド異常の検出・回復方法では、吐出異常とその原因を検出する手段及び方法は、上述のような振動板１２１の残留振動の振動パターンを検出して解析する方法に限定されず、どのような検出方法を用いたとしても、吐出異常の原因が特定されていれば、適切な回復処理を選択することができる。吐出異常（ドット抜け）の検出方法としては、例えば、レーザ等の光学センサを直接ノズル内のインクメニスカスに照射反射させ受光素子によってメニスカスの振動状態を検知し、振動状態から目詰まりの原因を特定する方法や、一般的な光学式のドット抜け検出装置（飛翔液滴がセンサの検知範囲に入ったか否かを検出する）と、吐出動作後の時間経過の計測結果から、液滴の有無を検出すると共にドット抜けが生じた場合のインクジェットヘッドの時間経過データを基に乾燥時間内で発生した現象については乾燥と推定し、乾燥時間外に発生した現象については紙粉、あるいは気泡と推定する方法や、上記の構成に振動センサを追加し、ドット抜けが発生する前に気泡が混入し得る振動が加わったかどうかを判定し、加わっていた場合は気泡混入と推定する方法（この場合、ドット抜けの検出手段は光学式に限定される必要はなく、例えば、インク吐出を受けて熱感知部の温度変化を検知する熱感知式や、インク滴を帯電させて吐出し着弾した検出電極の電荷量の変化を検出する方法や、インク滴が電極間を通過する事によって変化する静電容量式の検出を用いてもよい）や、紙粉付着の検出方法として、ヘッド面の状態をカメラ等により画像情報として検出、あるいはレーザ等の光学センサをヘッド面付近で走査し紙粉付着の有無を検出する方法などが考えられる。
【０２０９】
また、回復手段２４が実行する回復処理の一つであるポンプ吸引回復処理は、乾燥などにより増粘が進んだ場合と気泡混入の場合に対して有効な処理であり、いずれの原因においても同様の回復処理が取られ得るため、ヘッドユニット３５内にポンプ吸引処理が必要な気泡混入と乾燥増粘のインクジェットヘッド１００を検出した場合には、図４０のフローチャートのステップＳ９０５〜Ｓ９０７のように個別に処理を決定せず、気泡混入のインクジェットヘッド１００と乾燥増粘のインクジェットヘッド１００に対して一度にポンプ吸引処理を実行してもよい。すなわち、ノズル１１０付近に紙粉が付着しているか否かを判断した後は、気泡混入か乾燥増粘かの判断をせず、ポンプ吸引処理を実行してもよい。また、ポンプ吸引処理は、吐出異常が発生したインクジェットヘッド１００を含む所定の領域に対して行ってもよく、吐出異常が発生したインクジェットヘッド１００を含むヘッドユニット３５すべて又はインクの種類別に対して行ってもよい。
【０２１０】
次に、本発明の液滴吐出装置のキャップ３１０装着時におけるヘッド異常（インク増粘）の検出・回復方法について説明する。なお、インクジェットヘッド１００（ヘッドユニット３５）にキャップ３１０を装着するタイミングとしては、通常、インクジェットプリンタ１（液滴吐出装置）の印刷処理が終了してから一定時間が経過したときや、インクジェットプリンタ１の電源がオフされたときなどが考えられる。このように、ヘッドユニット３５をキャッピングする場合、図３６に示すキャップ３１０の位置にヘッドユニット３５を移動するが、その際にワイパ３００によるワイピング処理を実行してもよい。図４１のフローチャートでは、ワイピング処理をする場合を示す。図４１は、ヘッド異常の検出・回復処理を示すフローチャートである。
【０２１１】
上述のように、印刷処理を終了してから一定時間が経過したとき、あるいは、インクジェットプリンタ１の主電源がオフされたとき、このヘッド異常の検出・回復処理が実行される。まず、キャリッジ３２に搭載されたヘッドユニット３５は、キャップ３１０を装着するために、キャリッジモータ４１により主走査方向に移動される。そして、その途中において、ヘッドユニット３５のノズル面に当接するように上方に移動されたワイパ３００によってワイピング処理が実行される（ステップＳ１００１）。
【０２１２】
ヘッドユニット３５がキャップ３１０の上方に位置すると、キャップ３１０が上昇し、ヘッドユニット３５にキャップ３１０が密着する（ヘッドユニット３５がキャップ３１０によってキャッピングされる）（ステップＳ１００２）。そして、インクジェットプリンタ１の主電源がオフされてもこの処理が実行可能なように、予備電源２６をいつでもオン（電源投入）できるように準備しておく（ステップＳ１００３）。なお、主電源がオフした場合には、この処理の途中であっても、予備電源２６がオンするステップが割り込み処理され得る。
【０２１３】
次いで、計時手段２５（タイマ）の計測時間が初期化される（ステップＳ１００４）。すなわち、計時手段２５（タイマ）をＴ＝０とし、時間の計測を開始する。計時手段２５によって計測された時間が、制御部６に予め設定されている所定時間を経過すると（ステップＳ１００５）、ヘッドユニット３５の各インクジェットヘッド１００（ノズル１１０）に対して、図２４〜図２６のフローチャートに示すヘッド異常検出処理を実行する（ステップＳ１００６）。
【０２１４】
ここで、ヘッドユニット３５にキャップ３１０が装着されているときは、各インクジェットヘッド１００の静電アクチュエータ１２０の駆動をしていない駆動休止期間であるので、図２４のステップＳ１０２とＳ１０８の判断をする必要はない。また、キャップ３１０を装着する前にワイピング処理を実行しているので、通常、ヘッドユニット３５のノズル面に紙粉などが付着することは考えられない。そのため、図２６のステップＳ３０５の判断は不要であり、検出された残留振動の周期Ｔｗが正常吐出と考えられる範囲Ｔｒよりも長い場合には、すべて乾燥による増粘（すなわち、ステップＳ３０４でＮＯの場合、ステップＳ３０９に移行する）と判断してもよい。
【０２１５】
ステップＳ１００７において、このようにヘッド異常（吐出異常）の検出処理を実行した後、制御部６は、図２４のステップＳ１０７において記憶手段６２に保存された判定結果に基づいて、いずれかのインクジェットヘッド１００にヘッド異常が検出されたか否かを判断する。そして、ヘッド異常が検出されたと判断された場合には、回復処理を実行し（ステップＳ１００８）、ステップＳ１００４に移行して、計時手段２５を初期化した後、同様の処理を繰り返す。また、ヘッド異常が検出されなかったと判断された場合には、そのままステップＳ１００４に移行して、計時手段２５を初期化した後、同様の処理を繰り返す。
【０２１６】
なお、ステップＳ１００８の回復処理としては、図４０のフローチャートのステップＳ９０５以降を実施し、キャビティ１４１内に気泡が混入していると判定されている場合には、チューブポンプ３２０によるポンプ吸引処理が実行され、キャビティ１４１内のインクの乾燥増粘と判定されている場合には、増粘の程度に応じて、フラッシング処理かポンプ吸引処理が実行される。
また、制御部６に設定されている所定の時間は、通常、フラッシング処理によってインクの増粘が回復できるような時間とされるのが望ましく、例えば、１５時間程度である。この所定時間毎にヘッド異常の検出処理が実行されるのが望ましい。
【０２１７】
なお、このヘッド異常の検出・回復処理では、インクを無駄に吐出する必要もないので、上述のように、駆動回路１８によりインク滴を吐出しない程度に静電アクチュエータ１２０を駆動して、残留振動検出手段１６によりこのときの振動板１２１の残留振動を検出し、計測手段１７によりこのように検出された残留振動の波形から周期又は振幅などを計測して、ヘッド異常の有無及びその原因を検出するが、ヘッドユニット３５のノズル面はキャップ３１０に密着しているので、インク吐出動作をして検出してもよい。
【０２１８】
以上のように、本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出装置のヘッド異常の検出・回復方法では、駆動回路１８により静電アクチュエータ１２０を駆動してキャビティ１４１内の圧力を変化させることによりキャビティ１４１に連通するノズル１１０からインクをインク滴として吐出する複数のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）１００と、静電アクチュエータ１２０の休止時（すなわち、印刷処理をしていないとき）に複数のインクジェットヘッド１００（ヘッドユニット３５）を覆うキャップ３１０と、複数のインクジェットヘッド１００の休止時間を計測する計時手段（タイマ）２５と、各インクジェットヘッド１００のヘッド異常を検出するヘッド異常検出手段１０とを備え、ヘッド異常検出手段１０は、計時手段２５によって計測された休止時間が制御部６によって予め設定されている所定の時間になる毎に各インクジェットヘッド１００のヘッド異常を検出することとした。
【０２１９】
したがって、本発明によって、複数のインクジェットヘッド１００（ヘッドユニット３５）にキャップ３１０が密着しているときのインクジェットヘッド１００内のインク増粘や気泡混入などのヘッド異常を精度良く検出し、ヘッド異常が検出された場合には、その原因及び程度に応じて適切な（必要最低限の）回復処理を実行することができる。それにより、必要以上にインク（液状材料）を吐出又は吸引することもなく、インクジェットプリンタ１（液滴吐出装置）のスループットを低下あるいは悪化させることがない。
【０２２０】
また、本発明の液滴吐出装置では、このようなヘッド異常を検出するための特別のセンサ（例えば、光学センサ）などを必要としないので、液滴吐出装置（インクジェットプリンタ１）の製造コストの増加を防止することができるとともに、センサの設置スペースが不要であるので、ヘッドユニット３５が大きくなってしまうことも防止することができる。また、このようなセンサに対する紙粉やゴミの付着による外乱などの影響を受けることがないので、信頼性が高いヘッド異常の検出を実行することができる。
【０２２１】
また、本発明の液滴吐出装置は、切替手段２３により吐出動作から検出動作へ切り替えてヘッド異常を検出しているので、駆動回路１８などの外乱の影響を受けることなく、適当なタイミングで、一度にすべてのインクジェットヘッド１００のノズル１１０に対してヘッド異常の検出・判定を行うことができる。
なお、本発明では、判定手段２０の判定結果に基づいて、フラッシング手段によるフラッシング処理の液滴の吐出回数を決定する吐出回数決定手段（図示せず）を更に備えてもよい。また、ヘッド異常検出手段１０は、判定手段２０による判定結果に基づいて、フラッシング手段によるフラッシング処理において液滴を吐出しているとき、その静電アクチュエータ１２０の吐出駆動に基づいて、再度ヘッド異常を検出してもよい。
【０２２２】
また、ヘッド異常検出手段１０は、複数のインクジェットヘッド１００のうち代表となる所定数のノズルに対するヘッド異常を検出し、この検出処理をしたインクジェットヘッド１００のいずれかにヘッド異常が検出された場合には、回復手段２４は、検出されたヘッド異常の原因に基づいて、すべてのインクジェットヘッド１００のノズル１１０に対して、上述の回復処理を実行するように構成されてもよい。さらに、ヘッド異常検出手段１０は、複数のインクジェットヘッド１００のキャビティ１４１内に充填された液体（液状材料）、すなわち、本実施形態ではインクの種類に応じて、制御部６によって予め設定されている所定の時間を変更して、ヘッド異常を検出するように構成されてもよい。なぜならば、インク（液状材料）の組成により、インク増粘の起こり易さが異なるからである。
【０２２３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明におけるインクジェットヘッド（ヘッドユニット）の他の構成例について説明する。図４２〜図４５は、それぞれ、インクジェットヘッド１００の他の構成例の概略を示す断面図である。以下、これらの図に基づいて説明するが、前述した実施形態と相違する点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【０２２４】
図４２に示すインクジェットヘッド１００Ａは、圧電素子２００の駆動により振動板２１２が振動し、キャビティ２０８内のインク（液体）がノズル２０３から吐出するものである。ノズル（孔）２０３が形成されたステンレス鋼製のノズルプレート２０２には、ステンレス鋼製の金属プレート２０４が接着フィルム２０５を介して接合されており、さらにその上に同様のステンレス鋼製の金属プレート２０４が接着フィルム２０５を介して接合されている。そして、その上には、連通口形成プレート２０６及びキャビティプレート２０７が順次接合されている。
【０２２５】
ノズルプレート２０２、金属プレート２０４、接着フィルム２０５、連通口形成プレート２０６及びキャビティプレート２０７は、それぞれ所定の形状（凹部が形成されるような形状）に成形され、これらを重ねることにより、キャビティ２０８及びリザーバ２０９が形成される。キャビティ２０８とリザーバ２０９とは、インク供給口２１０を介して連通している。また、リザーバ２０９は、インク取り入れ口２１１に連通している。
【０２２６】
キャビティプレート２０７の上面開口部には、振動板２１２が設置され、この振動板２１２には、下部電極２１３を介して圧電素子（ピエゾ素子）２００が接合されている。また、圧電素子２００の下部電極２１３と反対側には、上部電極２１４が接合されている。ヘッドドライバ２１５は、駆動電圧波形を生成する駆動回路を備え、上部電極２１４と下部電極２１３との間に駆動電圧波形を印加（供給）することにより、圧電素子２００が振動し、それに接合された振動板２１２が振動する。この振動板２１２の振動によりキャビティ２０８の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２０８内に充填されたインク（液体）がノズル２０３より液滴として吐出する。
【０２２７】
液滴の吐出によりキャビティ２０８内で減少した液量は、リザーバ２０９からインクが供給されて補給される。また、リザーバ２０９へは、インク取り入れ口２１１からインクが供給される。
図４３に示すインクジェットヘッド１００Ｂも前記と同様に、圧電素子２００の駆動によりキャビティ２２１内のインク（液体）がノズルから吐出するものである。このインクジェットヘッド１００Ｂは、一対の対向する基板２２０を有し、両基板２２０間に、複数の圧電素子２００が所定間隔をおいて間欠的に設置されている。
【０２２８】
隣接する圧電素子２００同士の間には、キャビティ２２１が形成されている。キャビティ２２１の図４３中前方にはプレート（図示せず）、後方にはノズルプレート２２２が設置され、ノズルプレート２２２の各キャビティ２２１に対応する位置には、ノズル（孔）２２３が形成されている。
各圧電素子２００の一方の面及び他方の面には、それぞれ、一対の電極２２４が設置されている。すなわち、１つの圧電素子２００に対し、４つの電極２２４が接合されている。これらの電極２２４のうち所定の電極間に所定の駆動電圧波形を印加することにより、圧電素子２００がシェアモード変形して振動し（図４３において矢印で示す）、この振動によりキャビティ２２１の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２２１内に充填されたインク（液体）がノズル２２３より液滴として吐出する。すなわち、インクジェットヘッド１００Ｂでは、圧電素子２００自体が振動板として機能する。
【０２２９】
図４４に示すインクジェットヘッド１００Ｃも前記と同様に、圧電素子２００の駆動によりキャビティ２３３内のインク（液体）がノズル２３１から吐出するものである。このインクジェットヘッド１００Ｃは、ノズル２３１が形成されたノズルプレート２３０と、スペーサ２３２と、圧電素子２００とを備えている。圧電素子２００は、ノズルプレート２３０に対しスペーサ２３２を介して所定距離離間して設置されており、ノズルプレート２３０と圧電素子２００とスペーサ２３２とで囲まれる空間にキャビティ２３３が形成されている。
【０２３０】
圧電素子２００の図４４中上面には、複数の電極が接合されている。すなわち、圧電素子２００のほぼ中央部には、第１電極２３４が接合され、その両側部には、それぞれ第２の電極２３５が接合されている。第１電極２３４と第２電極２３５との間に所定の駆動電圧波形を印加することにより、圧電素子２００がシェアモード変形して振動し（図４４において矢印で示す）、この振動によりキャビティ２３３の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２３３内に充填されたインク（液体）がノズル２３１より液滴として吐出する。すなわち、インクジェットヘッド１００Ｃでは、圧電素子２００自体が振動板として機能する。
【０２３１】
図４５に示すインクジェットヘッド１００Ｄも前記と同様に、圧電素子２００の駆動によりキャビティ２４５内のインク（液体）がノズル２４１から吐出するものである。このインクジェットヘッド１００Ｄは、ノズル２４１が形成されたノズルプレート２４０と、キャビティプレート２４２と、振動板２４３と、複数の圧電素子２００を積層してなる積層圧電素子２０１とを備えている。
【０２３２】
キャビティプレート２４２は、所定の形状（凹部が形成されるような形状）に成形され、これにより、キャビティ２４５及びリザーバ２４６が形成される。キャビティ２４５とリザーバ２４６とは、インク供給口２４７を介して連通している。また、リザーバ２４６は、インク供給チューブ３１１を介してインクカートリッジ３１と連通している。
【０２３３】
積層圧電素子２０１の図４５中下端は、中間層２４４を介して振動板２４３と接合されている。積層圧電素子２０１には、複数の外部電極２４８及び内部電極２４９が接合されている。すなわち、積層圧電素子２０１の外表面には、外部電極２４８が接合され、積層圧電素子２０１を構成する各圧電素子２００同士の間（又は各圧電素子の内部）には、内部電極２４９が設置されている。この場合、外部電極２４８と内部電極２４９の一部が、交互に、圧電素子２００の厚さ方向に重なるように配置される。
【０２３４】
そして、外部電極２４８と内部電極２４９との間にヘッドドライバ３３より駆動電圧波形を印加することにより、積層圧電素子２０１が図４５中の矢印で示すように変形して（図４５中上下方向に伸縮して）振動し、この振動により振動板２４３が振動する。この振動板２４３の振動によりキャビティ２４５の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、キャビティ２４５内に充填されたインク（液体）がノズル２４１より液滴として吐出する。
【０２３５】
液滴の吐出によりキャビティ２４５内で減少した液量は、リザーバ２４６からインクが供給されて補給される。また、リザーバ２４６へは、インクカートリッジ３１からインク供給チューブ３１１を介してインクが供給される。
以上のような圧電素子を備えるインクジェットヘッド１００Ａ〜１００Ｄにおいても、前述した静電容量方式のインクジェットヘッド１００と同様にして、振動板又は振動板として機能する圧電素子の残留振動に基づき、液滴吐出の異常を検出しあるいはその異常の原因を特定することができる。なお、インクジェットヘッド１００Ｂ及び１００Ｃにおいては、キャビティに面した位置にセンサとしての振動板（残留振動検出用の振動板）を設け、この振動板の残留振動を検出するような構成とすることもできる。
【０２３６】
以上、本発明の液滴吐出装置及び液滴吐出装置のヘッド異常の検出・回復方法を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、液滴吐出ヘッドあるいは液滴吐出装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、本発明の液滴吐出ヘッドあるいは液滴吐出装置に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【０２３７】
なお、本発明の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド（上述の実施形態では、インクジェットヘッド１００）から吐出する吐出対象液（液状材料）としては、特に限定されず、例えば以下のような各種の材料を含む液体（サスペンション、エマルション等の分散液を含む）とすることができる。すなわち、カラーフィルタのフィルタ材料を含むインク、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置におけるＥＬ発光層を形成するための発光材料、電子放出装置における電極上に蛍光体を形成するための蛍光材料、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）装置における蛍光体を形成するための蛍光材料、電気泳動表示装置における泳動体を形成する泳動体材料、基板の表面にバンクを形成するためのバンク材料、各種コーティング材料、電極を形成するための液状電極材料、２枚の基板間に微小なセルギャップを構成するためのスペーサを構成する粒子材料、金属配線を形成するための液状金属材料、マイクロレンズを形成するためのレンズ材料、レジスト材料、光拡散体を形成するための光拡散材料などである。
【０２３８】
また、本発明では、液滴を吐出する対象となる液滴受容物は、記録用紙のような紙に限らず、フィルム、織布、不織布等の他のメディアや、ガラス基板、シリコン基板等の各種基板のようなワークであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液滴吐出装置の一種であるインクジェットプリンタの構成を示す概略図である。
【図２】本発明のインクジェットプリンタの主要部を概略的に示すブロック図である。
【図３】図２に示すヘッドユニット内の１つのインクジェットヘッドの概略的な断面図である。
【図４】１色のインクに対応するヘッドユニットの概略的な構成を示す分解斜視図である。
【図５】４色インクを用いるヘッドユニットのノズルプレートのノズル配置パターンの一例である。
【図６】図３のＩＩＩ−ＩＩＩ断面の駆動信号入力時の各状態を示す状態図である。
【図７】図３の振動板の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す回路図である。
【図８】図３の振動板の残留振動の実験値と計算値との関係を示すグラフである。
【図９】図３のキャビティ内に気泡が混入した場合のノズル付近の概念図である。
【図１０】キャビティへの気泡混入によりインク滴が吐出しなくなった状態における残留振動の計算値及び実験値を示すグラフである。
【図１１】図３のノズル付近のインクが乾燥により固着した場合のノズル付近の概念図である。
【図１２】ノズル付近のインクの乾燥増粘状態における残留振動の計算値及び実験値を示すグラフである。
【図１３】図３のノズル出口付近に紙粉が付着した場合のノズル付近の概念図である。
【図１４】ノズル出口に紙粉が付着した状態における残留振動の計算値及び実験値を示すグラフである。
【図１５】ノズル付近に紙粉が付着した前後におけるノズルの状態を示す写真である。
【図１６】図２に示すヘッド異常検出手段の概略的なブロック図である。
【図１７】図３の静電アクチュエータを平行平板コンデンサとした場合の概念図である。
【図１８】図３の静電アクチュエータから構成されるコンデンサを含む発振回路の回路図である。
【図１９】図１６に示すヘッド異常検出手段のＦ／Ｖ変換回路の回路図である。
【図２０】図１８の発振回路から出力する発振周波数に基づく各部の出力信号などのタイミングを示すタイミングチャートである。
【図２１】固定時間ｔｒ及びｔ１の設定方法を説明するための図である。
【図２２】図１６の波形整形回路の回路構成を示す回路図である。
【図２３】駆動回路と検出回路との切替手段の概略を示すブロック図である。
【図２４】本発明のヘッド異常検出処理を示すフローチャートである。
【図２５】本発明の残留振動検出処理を示すフローチャートである。
【図２６】本発明のヘッド異常判定処理を示すフローチャートである。
【図２７】複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（ヘッド異常検出手段が１つの場合）である。
【図２８】複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（ヘッド異常検出手段の数がインクジェットヘッドの数と同じ場合）である。
【図２９】複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（ヘッド異常検出手段の数がインクジェットヘッドの数と同じであり、印字データがあるときに吐出異常検出を行う場合）である。
【図３０】複数のインクジェットヘッドの吐出異常検出のタイミングの一例（ヘッド異常検出手段の数がインクジェットヘッドの数と同じであり、各インクジェットヘッドを巡回して吐出異常検出を行う場合）である。
【図３１】図２７に示すインクジェットプリンタのフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【図３２】図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタのフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【図３３】図３０に示すインクジェットプリンタのフラッシング動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【図３４】図２８及び図２９に示すインクジェットプリンタの印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【図３５】図３０に示すインクジェットプリンタの印字動作時における吐出異常検出のタイミングを示すフローチャートである。
【図３６】図１に示すインクジェットプリンタの上部から見た概略的な構造（一部省略）を示す図である。
【図３７】図３６に示すワイパとヘッドユニットとの位置関係を示す図である。
【図３８】ポンプ吸引処理時における、インクジェットヘッドと、キャップ及びポンプとの関係を示す図である。
【図３９】図３８に示すチューブポンプの構成を示す概略図である。
【図４０】本発明のインクジェットプリンタにおける吐出異常回復処理を示すフローチャートである。
【図４１】ヘッド異常の検出・回復処理を示すフローチャートである。
【図４２】本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
【図４３】本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
【図４４】本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
【図４５】本発明におけるインクジェットヘッドの他の構成例の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１……インクジェットプリンタ ２……装置本体 ２１……トレイ ２２……排紙口 ３……印字手段（移動体） ３１……インクカートリッジ ３１１……インク供給チューブ ３２……キャリッジ ３３……ヘッドドライバ ３４……連結部 ３５……ヘッドユニット ４……印刷装置 ４１……キャリッジモータ４２……往復動機構 ４２１……タイミングベルト ４２２……キャリッジガイド軸 ４３……キャリッジモータドライバ ４４……プーリ ５……給紙装置５１……給紙モータ ５２……給紙ローラ ５２ａ……従動ローラ ５２ｂ……駆動ローラ ５３……給紙モータドライバ ６……制御部 ６１……ＣＰＵ ６２……ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段） ６３……ＲＡＭ ６４……ＰＲＯＭ ７……操作パネル ８……ホストコンピュータ ９……ＩＦ １０、１０ａ〜１０ｅ……ヘッド異常検出手段 １１……発振回路 １１１……シュミットトリガインバータ １１２……抵抗素子 １２……Ｆ／Ｖ変換回路 １３……定電流源 １４……バッファ １５……波形整形回路 １５１……増幅器（オペアンプ） １５２……比較器（コンパレータ） １６……残留振動検出手段 １７……計測手段 １８……駆動回路 １８１……駆動波形生成手段 １８２……吐出選択手段１８２ａ……シフトレジスタ １８２ｂ……ラッチ回路 １８２ｃ……ドライバ １９……切替制御手段 １９ａ……切替選択手段（セレクタ） ２０……判定手段 ２３、２３ａ〜２３ｅ……切替手段 ２４……回復手段 ２５……計時手段 ２６……予備電源 １００……インクジェットヘッド １００ａ〜１００ｅ……インクジェットヘッド １１０……ノズル １２０……静電アクチュエータ １２１……振動板（底壁） １２２……セグメント電極 １２３……絶縁層１２４……共通電極 １２４ａ……入力端子 １３０……ダンパ室 １３１……インク取入れ口 １３２……ダンパ １４０……シリコン基板 １４１……キャビティ １４２……インク供給口 １４３……リザーバ １４４……側壁 １５０……ノズルプレート １６０……ガラス基板 １６１……凹部 １６２……対向壁 １７０……基体 ２００……圧電素子 ２０１……積層圧電素子 ２０２、２２２、２３０、２４０……ノズルプレート ２０３、２２３、２３１、２４１……ノズル ２０４……金属プレート ２０５……接着フィルム ２０６……連通口形成プレート ２０７、２４２……キャビティプレート ２０８、２２１、２３３、２４５……キャビティ ２０９、２４６……リザーバ ２１０、２４７……インク供給口 ２１１……インク取り入れ口 ２１２、２４３……振動板 ２１３……下部電極 ２１４……上部電極 ２１５……ヘッドドライバ ２２０……基板 ２２４……電極 ２３２……スペーサ ２３４……第１電極 ２３５……第２電極 ２４４……中間層 ２４８……外部電極 ２４９……内部電極 ３００……ワイパ ３０１……ワイピング部材 ３１０……キャップ ３２０……チューブポンプ（回転式ポンプ） ３２１……（可撓性）チューブ ３２２……回転体 ３２２ａ……軸 ３２３……ローラ ３３０……インク吸収体 ３４０……排インクカートリッジ ３５０……ガイド部材 ３５１……ガイド Ｐ……記録用紙 Ｓ１０１〜Ｓ１０９、Ｓ２０１〜Ｓ２０５、Ｓ３０１〜Ｓ３１０、Ｓ４０１〜Ｓ４０７、Ｓ５０１〜Ｓ５０５、Ｓ６０１〜Ｓ６０８、Ｓ７０１〜Ｓ７０６、Ｓ８０１〜Ｓ８１０、Ｓ９０１〜Ｓ９０７、Ｓ１００１〜Ｓ１００８……ステップ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a droplet discharge device and a method for detecting and recovering a head abnormality of the droplet discharge device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An ink jet printer, which is one of the droplet discharge devices, forms an image on a predetermined sheet by discharging ink droplets (droplets) from a plurality of nozzles. The print head (ink-jet head) of an ink-jet printer has a large number of nozzles. However, some nozzles may not be visible due to an increase in the viscosity of the ink, the incorporation of air bubbles, or the adhesion of dust or paper dust. In some cases, the ink may not be ejected due to clogging. If the nozzles are clogged, missing dots occur in the printed image, which causes deterioration in image quality.
[0003]
Conventionally, when the viscosity of the ink in the inkjet head increases due to evaporation of a solvent (for example, water in the case of a water-soluble ink) of the ink (liquid material), the ink having the increased viscosity (hereinafter, referred to as “viscosity increasing”) In order to remove the “ink”, an appropriate recovery operation (performed by the recovery unit) is performed. Here, the recovery operation (recovery process) includes flushing that ejects the thickened ink from the nozzle to remove it, and pumping (pump suction process) that sucks and removes the thickened ink from the nozzle by a pump.
[0004]
In general, the ink jet printer is configured such that, after a lapse of a predetermined time from the end of the printing process, the nozzle surface of the ink jet head is brought into close contact with the cap to prevent evaporation of the solvent from the nozzle. However, even if the ink-jet head is in close contact with the cap, the solvent in the ink evaporates little by little over a long period of time without performing a new printing process (without using an ink-jet printer). Therefore, there is a problem that the viscosity of the ink cannot be avoided. In order to solve this problem, in a conventional ink jet printer (droplet discharge device), for example, a recovery process is performed at predetermined time intervals when the operation of the print head is stopped based on clock means (for example, see Patent Document 1) ), An ink dissolution liquid that calculates the evaporation speed and amount of the ink solvent using a humidity sensor or a temperature sensor, performs a recovery process at a predetermined timing (for example, Patent Document 2), or dissolves a thickened ink. (For example, Patent Document 3 etc.) has been proposed.
[0005]
However, in the above-described method for removing the thickened ink, when the clock means is used, the influence of the environment is not taken into consideration at all, and therefore, it is set to execute more flushing processing (more flushing amount) for safety. There is a problem that it is uneconomical to discharge the ink more than necessary. Further, when measuring the evaporation rate of the solvent, there is an advantage that unnecessary ink ejection can be reduced. However, there is a problem that a sensor is required and the manufacturing cost of the ink jet printer is increased. Further, when the ink solution is supplied, a supply device for supplying the ink solution is required, which complicates the device configuration and increases the manufacturing cost of the ink jet printer.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-6-8470
[Patent Document 2]
JP-A-10-146993
[Patent Document 3]
JP 2002-234174 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to accurately detect a head abnormality such as thickening of ink in an ink jet head or the incorporation of air bubbles when a cap is in close contact with a droplet discharge head. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge device and a head abnormality detection / recovery method of the droplet discharge device capable of executing an appropriate (minimum necessary) recovery process according to a cause and a degree.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, in one embodiment of the present invention, the droplet discharge device of the present invention includes:
A plurality of droplet discharge heads that discharge the liquid as droplets from nozzles communicating with the cavity by driving an actuator by a drive circuit to change the pressure in the cavity filled with the liquid,
A cap that covers the plurality of droplet discharge heads at rest,
Time-measuring means for measuring the idle time of the plurality of droplet discharge heads,
A head abnormality detecting means for detecting a head abnormality of each of the droplet discharge heads,
The head abnormality detecting means detects the head abnormality each time the pause time measured by the timing means reaches a predetermined time.
[0009]
According to the present invention, the pause time of the actuator, in particular, the time period during which the droplet discharge head is covered with the cap is measured, and the head abnormality is detected every predetermined time, so that the head abnormality is accurately detected. be able to.
Here, preferably, the droplet discharge device of the present invention further includes a recovery unit that executes a recovery process for eliminating the detected head abnormality when the head abnormality detection unit detects a head abnormality. Thus, the recovery process is executed only when a head abnormality is detected, so that liquid (liquid material) is not wasted.
[0010]
Here, preferably, the droplet discharge head has a diaphragm that is displaced by driving the actuator, and the head abnormality detecting means drives the actuator to such an extent that the drive circuit does not discharge droplets. The head abnormality is detected based on the vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm. Preferably, the head abnormality detection unit includes a determination unit that determines the presence or absence of the head abnormality and, when it is determined that the droplet discharge head has a head abnormality, determines the cause of the head abnormality. Preferably, the droplet discharge device of the present invention further includes a recovery unit that executes a recovery process for eliminating the cause of the head abnormality according to the cause of the head abnormality determined by the determination unit. As a result, the cause of the head abnormality can be specified, and appropriate recovery processing can be executed according to the cause, so that the liquid material (liquid) is not discharged or sucked more than necessary, and the droplet discharge is performed. The throughput of the device is not reduced or deteriorated.
[0011]
Preferably, the vibration pattern of the residual vibration of the vibrating plate includes a period of the residual vibration, and the determining unit includes: when the period of the residual vibration of the vibrating plate is shorter than a predetermined range, When it is determined that bubbles are mixed and the cycle of the residual vibration of the diaphragm is longer than a predetermined threshold, it is determined that the liquid near the nozzle has increased in viscosity due to drying. In the present invention, since the plurality of ink jet heads are covered by the cap, paper powder and the like are unlikely to adhere.
[0012]
Here, preferably, the recovery means includes a flushing means for performing a flushing process of driving the actuator to preliminary discharge the droplets from a nozzle, and the cap covering a nozzle surface of the droplet discharge head. Pumping means for performing a pump suction process by a connected pump, wherein when the cause of the head abnormality determined by the determination means is air bubbles, the pump suction processing is performed by the pumping means, and in the case of drying and thickening, May be configured to execute a flushing process by the flushing unit or a pump suction process by the pumping unit.
[0013]
In addition, the droplet discharge device of the present invention may further include a discharge number determination unit that determines the discharge number of droplets of the flushing process by the flushing unit based on the determination result by the determination unit. The head abnormality detection unit may be configured to detect a head abnormality again when discharging a droplet in the flushing process by the flushing unit based on a result of the determination by the determination unit.
[0014]
Further, the head abnormality detecting means detects a head abnormality for a predetermined number of nozzles among the plurality of droplet discharge heads, and when any one of the droplet discharge heads detects a head abnormality, the recovery is performed. The means may be configured to execute the recovery process for all nozzles of the droplet discharge head. Further, the head abnormality detecting means is configured to detect the head abnormality by changing the predetermined time according to the type of the liquid filled in the cavities of the plurality of droplet discharge heads. You may.
[0015]
In one embodiment of the present invention, the head abnormality detection means includes an oscillation circuit, and the oscillation circuit is configured to oscillate based on a capacitance component of the actuator that changes due to residual vibration of the diaphragm. You may. In this case, preferably, the oscillation circuit forms a CR oscillation circuit including a capacitance component of the actuator and a resistance component of a resistance element connected to the actuator. As described above, the droplet discharge device of the present invention detects the residual vibration waveform of the diaphragm as a time-series minute change (change in oscillation cycle) of the capacitance component of the actuator. Is used, the residual vibration waveform of the diaphragm can be accurately detected without depending on the magnitude of the back electromotive voltage.
[0016]
Here, preferably, the oscillation frequency of the oscillation circuit is configured to be higher by at least one order of magnitude than the oscillation frequency of the residual oscillation of the diaphragm. In this way, by setting the oscillation frequency of the oscillation circuit to a frequency approximately several tens of times the oscillation frequency of the residual vibration of the diaphragm, the residual vibration of the diaphragm can be detected more accurately. Thus, head abnormalities can be detected more accurately.
[0017]
Preferably, the head abnormality detecting means generates a voltage waveform of a residual vibration of the diaphragm using a predetermined signal group generated based on a change in an oscillation frequency of an output signal of the oscillation circuit. Including a conversion circuit. As described above, by generating the voltage waveform using the F / V conversion circuit, the detection sensitivity can be set to be large when detecting the residual vibration waveform without affecting the driving of the actuator. In addition, preferably, the head abnormality detecting means may include a waveform shaping circuit for shaping a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm generated by the F / V conversion circuit into a predetermined waveform.
[0018]
Preferably, the waveform shaping circuit includes a DC component removing unit that removes a DC component from a voltage waveform of a residual vibration of the diaphragm generated by the F / V conversion circuit, and a DC component that is removed by the DC component removing unit. A comparator for comparing the voltage waveform from which the component has been removed with a predetermined voltage value may be included, and the comparator may be configured to generate and output a rectangular wave based on the voltage comparison. In this case, more preferably, the head abnormality detecting means includes a measuring means for measuring a period of the residual vibration of the diaphragm from the rectangular wave generated by the waveform shaping circuit. Preferably, the measuring means has a counter, and the counter counts a pulse of the reference signal to measure a time between rising edges or between rising edges and falling edges of the rectangular wave. Thereby, the cycle of the residual vibration may be measured. By measuring the period of the rectangular wave using the counter in this way, the period of the residual vibration of the diaphragm can be detected more easily and more accurately.
[0019]
In addition, the droplet discharge device of the present invention preferably includes a switching unit that switches a connection with the actuator from the drive circuit to the head abnormality detection unit after a driving operation that does not discharge a droplet by driving the actuator. Further provision. Preferably, the droplet discharging apparatus includes a plurality of the head abnormality detecting means and the plurality of switching means, and the switching means corresponding to the droplet discharging head which has performed a driving operation not to discharge droplets is provided. The connection with the actuator may be switched from the drive circuit to the corresponding head abnormality detection unit, and the switched head abnormality detection unit may be configured to detect a head abnormality of the corresponding droplet discharge head. . Differently from the above, preferably, the droplet discharge device of the present invention includes: a plurality of switching units respectively corresponding to the plurality of droplet discharge heads; and the head abnormality detecting unit includes any one of the nozzles of the plurality of droplet discharge heads. Detection determination means for determining whether or not to detect the head abnormality with respect to the liquid droplet ejection head determined by the detection determination means so as not to eject droplets by driving the actuator corresponding to the nozzles of the droplet ejection head. After the driving operation, the corresponding switching means may be configured to switch the connection with the actuator from the driving circuit to the head abnormality detecting means.
[0020]
Further, the actuator may be an electrostatic actuator or a piezoelectric actuator utilizing a piezo effect of a piezoelectric element. Preferably, the droplet discharge apparatus of the present invention may further include a storage unit that stores a cause of the head abnormality of the droplet detected by the head abnormality detection unit in association with a nozzle to be detected. Preferably, the droplet discharge device includes an ink jet printer.
[0021]
Preferably, the droplet discharge device according to the present invention is configured such that when a main power supply of the droplet discharge device is turned off, at least a backup power supply for supplying power to the timing unit, the head abnormality detection unit, and the recovery unit is provided. A power supply may be further provided. Thus, even when the main power supply of the droplet discharge device is turned off, it is possible to detect a head abnormality at predetermined time intervals, and to execute an appropriate recovery process when a head abnormality is detected. Can be.
[0022]
In another aspect of the present invention, a method for detecting and recovering a head abnormality of a droplet discharge device according to the present invention includes changing a pressure in a cavity filled with liquid by driving an actuator by a drive circuit. Head abnormality detection / recovery method for a droplet discharge device having a plurality of droplet discharge heads that discharge the liquid as droplets from nozzles communicating with the cavity, and a cap that covers the plurality of droplet discharge heads at rest And
A pause time of the plurality of droplet discharge heads is measured, and a head abnormality of each of the droplet discharge heads is detected each time the pause time reaches a predetermined time.
[0023]
Here, preferably, when the head abnormality is detected, a corresponding recovery process is executed.
Preferably, the droplet discharge head has a diaphragm that is displaced by driving the actuator, and in the head abnormality detection step, the actuator is driven to such an extent that the drive circuit does not discharge droplets. The head abnormality is detected based on a vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm when driven.
[0024]
Preferably, in the head abnormality detecting step, the presence or absence of a head abnormality of the droplet discharge head is detected, and when it is detected that there is a head abnormality of the droplet discharge head, the cause of the head abnormality is determined. Then, preferably, when the head abnormality is detected, a recovery process is executed according to the determined cause of the head abnormality.
[0025]
Further, preferably, the vibration pattern of the residual vibration is a period of the residual vibration, and when the detected period of the residual vibration is shorter than a period of a predetermined range, the droplet discharge head may be regarded as a cause of the head abnormality. When it is determined that air bubbles have entered the cavity, and the period of the detected residual vibration is longer than a predetermined threshold, the liquid near the nozzle of the droplet discharge head is thickened by drying as a cause of the head abnormality. It may be determined that it has been performed.
Here, preferably, the recovery process includes a flushing process of driving the actuator to preliminarily discharge the droplet from the nozzle, and a pump connected to a cap that covers a nozzle surface of the droplet discharge head. And a suction process. If the determined cause of the head abnormality is air bubble mixing, the pump suction process is executed. If the cause of the head abnormality is dry thickening, the flushing process or the pump suction process is executed.
[0026]
Note that the number of ejections of the droplets by the flushing process may be determined based on the determination result. When the flushing process is performed based on the determination result, the droplets are ejected in the flushing process. When it is, the head abnormality may be detected again. Further, a head abnormality is detected for a predetermined number of nozzles among the plurality of droplet discharge heads, and if a head abnormality is detected for any of the droplet discharge heads, the nozzles of all the droplet discharge heads are detected. The recovery processing may be configured to execute the recovery processing.
Preferably, the head abnormality is detected by changing the predetermined time according to the type of the liquid filled in the cavities of the plurality of droplet discharge heads. Here, preferably, the determined cause of the head abnormality may be stored in association with a nozzle to be detected.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a droplet discharge device and a method for detecting and recovering a head abnormality of the droplet discharge device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. This embodiment is given as an example, and the content of the present invention should not be interpreted in a limited manner. Hereinafter, in the present embodiment, as an example of the droplet discharge device of the present invention, an ink jet printer that discharges ink (liquid, liquid material) and prints an image on a recording paper (droplet receptor) will be described. I do.
[0028]
<First embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ink jet printer 1 which is a kind of a droplet discharge device according to a first embodiment of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper”, and the lower side is referred to as “lower”. First, the configuration of the inkjet printer 1 will be described.
The ink jet printer 1 shown in FIG. 1 includes an apparatus main body 2, a tray 21 for placing a recording sheet P in an upper rear portion, a discharge port 22 for discharging the recording sheet P in a lower front portion, and an operation panel in an upper surface. 7 are provided.
[0029]
The operation panel 7 includes, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, an LED lamp, and the like, and includes a display unit (not shown) for displaying an error message and the like, and an operation unit (not shown) including various switches. And The display section of the operation panel 7 also functions as a notifying means for notifying when a head abnormality is detected in a head abnormality detection process described later.
Further, inside the apparatus main body 2, a printing device (printing device) 4 having a printing device (moving body) 3 that reciprocates and a feeding device for feeding and discharging recording paper P one by one to the printing device 4 are mainly provided. It has a paper device (conveying means) 5 and a control unit (control means) 6 for controlling the printing device 4 and the paper feeding device 5.
[0030]
Under the control of the control unit 6, the sheet feeding device 5 intermittently feeds the recording sheets P one by one. This recording paper P passes near the lower part of the printing means 3. At this time, the printing unit 3 reciprocates in a direction (main scanning direction) substantially perpendicular to the feeding direction of the recording paper P, and printing on the recording paper P is performed. That is, the reciprocating movement of the printing means 3 and the intermittent feeding of the recording paper P constitute the main scanning and the sub-scanning in the printing, and the ink jet printing is performed.
[0031]
The printing device 4 includes a printing unit 3, a carriage motor 41 serving as a driving source for moving the printing unit 3 in the main scanning direction, a reciprocating mechanism 42 for receiving the rotation of the carriage motor 41 and reciprocating the printing unit 3. It has. The carriage motor 41 and the reciprocating mechanism 42 constitute a head moving unit.
The printing unit 3 includes a plurality of head units 35 provided with a large number of nozzles 110, a plurality of ink cartridges (I / C) 31 for supplying ink to each head unit 35, a head unit 35, and an ink cartridge. And a carriage 32 on which the carriage 31 is mounted.
[0032]
Note that full-color printing can be performed by using an ink cartridge 31 filled with four color inks of yellow, cyan, magenta, and black (black). In this case, the printing unit 3 is provided with a head unit 35 corresponding to each color. Here, FIG. 1 shows four ink cartridges 31 corresponding to the four color inks. However, the printing unit 3 further includes other ink cartridges 31 such as light cyan, light magenta, and dark yellow. It may be configured to include.
[0033]
The reciprocating mechanism 42 has a carriage guide shaft 422 whose both ends are supported by a frame (not shown), and a timing belt 421 extending in parallel with the carriage guide shaft 422.
The carriage 32 is reciprocally supported by a carriage guide shaft 422 of the reciprocating mechanism 42 and is fixed to a part of the timing belt 421.
[0034]
When the timing belt 421 runs forward and reverse via a pulley by the operation of the carriage motor 41, the printing means 3 is guided by the carriage guide shaft 422 to reciprocate. During the reciprocating movement, ink is appropriately ejected from the nozzles 110 of the plurality of inkjet heads 100 in the head unit 35 in accordance with the image data (print data) to be printed, and printing on the recording paper P is performed. Done.
The paper feeding device (transporting means) 5 has a paper feeding motor 51 as a driving source thereof, and a paper feeding roller 52 rotated by the operation of the paper feeding motor 51.
[0035]
The paper feed roller 52 is composed of a driven roller 52 a and a drive roller 52 b that are vertically opposed to each other with a conveyance path (recording paper P) of the recording paper P therebetween. The drive roller 52 b is connected to the paper feed motor 51. Thereby, the paper feed roller 52 conveys a large number of recording papers P set in the tray 21 one by one toward the printing device 4 and discharges one by one from the printing device 4. Note that, instead of the tray 21, a configuration in which a sheet cassette that stores the recording paper P may be detachably mounted may be used.
[0036]
The control unit 6 controls the printing device 4 and the paper feeding device 5 based on print data input from a host computer 8 such as a personal computer (PC) or a digital camera (DC), for example. Print processing (drawing processing). The control unit 6 displays an error message or the like on the display unit of the operation panel 7 or turns on / flashes an LED lamp or the like, and performs a corresponding process based on a pressing signal of various switches input from the operation unit. Is executed by each unit.
[0037]
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a main part of the ink jet printer of the present invention. 2, the inkjet printer 1 of the present invention drives an interface unit (IF: Interface) 9 for receiving print data and the like input from a host computer 8, a control unit 6, a carriage motor 41, and a carriage motor 41. A carriage motor driver 43 for controlling the sheet feeding motor 51; a sheet feeding motor driver 53 for controlling the drive of the sheet feeding motor 51; a head unit 35; a head driver 33 for controlling the drive of the head unit 35; 10, a recovery unit 24, a clock unit 25, and a standby power supply 26. The details of the head abnormality detection unit 10, the recovery unit 24, and the head driver 33 will be described later.
[0038]
In FIG. 2, a control unit 6 receives a CPU (Central Processing Unit) 61 that executes various processes such as a print process and a head abnormality detection process (including a head abnormality detection process), and an input from the host computer 8 via the IF 9. (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) (storage means) 62, which is a type of nonvolatile semiconductor memory for storing print data to be stored in a data storage area (not shown), and a head abnormality detection process described later. A RAM (Random Access Memory) 63 for temporarily storing various data or temporarily expanding an application program for a printing process and the like, and a control program for controlling each unit are not stored. And a PROM64 and is a kind of nonvolatile semiconductor memory. The components of the control unit 6 are electrically connected via a bus (not shown).
[0039]
As described above, the printing unit 3 includes the plurality of head units 35 corresponding to the respective color inks. Each of the head units 35 includes the plurality of nozzles 110 and the electrostatic actuator 120 corresponding to each of the nozzles 110. And (a plurality of inkjet heads 100). That is, the head unit 35 is configured to include a plurality of inkjet heads (droplet ejection heads) 100 each including one set of nozzles 110 and the electrostatic actuator 120. The head driver 33 includes the drive circuit 18 that drives the electrostatic actuator 120 of each inkjet head to control the ink ejection timing, and the switching unit 23 (see FIG. 16). The configurations of the inkjet head 100 and the electrostatic actuator 120 will be described later.
[0040]
Although not shown, various sensors capable of detecting a printing environment such as a remaining amount of ink in the ink cartridge 31, a position of the printing unit 3, temperature, humidity, etc. are electrically connected to the control unit 6, respectively. ing.
When obtaining the print data from the host computer 8 via the IF 9, the control unit 6 stores the print data in the EEPROM 62. Then, the CPU 61 executes a predetermined process on the print data, and outputs a drive signal to each of the drivers 33, 43, 53 based on the process data and input data from various sensors. When these drive signals are input via the drivers 33, 43, and 53, the electrostatic actuator 120 corresponding to the plurality of inkjet heads 100 of the head unit 35, the carriage motor 41 of the printing device 4, and the paper feed device 5 are driven. Each works. Thus, the printing process is performed on the recording paper P.
[0041]
The timer 25 is for measuring the idle time of the ink jet head 100, and includes, for example, a timer. The timing unit 25 measures the time during which the cap is attached to the head unit 35, in particular. The time data measured by the time measuring means 25 is output to the control unit 6, and when executing a head abnormality detection / recovery process, which will be described later, the control unit 6 performs a predetermined process based on the output time data. The timing at which time elapses is detected.
[0042]
When the main power supply of the inkjet printer 1 is turned off, the standby power supply 26 includes at least a head driver 33 and a head unit 35, a head abnormality detection unit 10, and a tube pump corresponding to a pumping unit described later among the recovery unit 24. And the clocking means 25. Even after the main power supply is turned off by the backup power supply 26, the head unit 35 (the plurality of ink-jet heads 100) can detect head abnormalities (particularly ink thickening) and perform recovery processing with the caps attached. Can be performed. Although FIG. 2 shows that the standby power supply 26 is connected to the control unit 6, power from the standby power supply 26 can be supplied to at least the above-described components via the control unit 6. .
[0043]
Next, the structure of each inkjet head 100 in each head unit 35 will be described. FIG. 3 is a schematic sectional view of one inkjet head 100 in the head unit 35 shown in FIG. 2, and FIG. 4 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the head unit 35 corresponding to one color ink. FIG. 5 is a plan view illustrating an example of a nozzle surface of a head unit 35 to which a plurality of the inkjet heads 100 illustrated in FIG. 3 are applied. 3 and 4 are shown upside down from the state of normal use, and FIG. 5 is a plan view when the ink jet head 100 shown in FIG. 3 is viewed from above in the figure.
[0044]
As shown in FIG. 3, the head unit 35 is connected to the ink cartridge 31 via the ink inlet 131, the damper chamber 130, and the ink supply tube 311. Here, the damper chamber 130 includes a damper 132 made of rubber. The damper chamber 130 can absorb the fluctuation of the ink and the change in the ink pressure when the carriage 32 reciprocates, thereby stably supplying a predetermined amount of the ink to each ink jet head 100 of the head unit 35. can do.
[0045]
In the head unit 35, a silicon nozzle plate 150, which is also made of silicon, and a borosilicate glass substrate (glass substrate) 160, whose thermal expansion coefficient is close to that of silicon, are laminated on the upper side with the silicon substrate 140 interposed therebetween. It has a three-layer structure. In the central silicon substrate 140, a plurality of independent cavities (pressure chambers) 141 (seven cavities are shown in FIG. 4), one reservoir (common ink chamber) 143, and this reservoir 143 are provided in each cavity 141. Grooves each functioning as an ink supply port (orifice) 142 for communication are formed. Each groove can be formed, for example, by performing an etching process from the surface of the silicon substrate 140. The nozzle plate 150, the silicon substrate 140, and the glass substrate 160 are joined in this order, and each cavity 141, the reservoir 143, and each ink supply port 142 are defined.
[0046]
Each of these cavities 141 is formed in a strip shape (a rectangular parallelepiped shape), and its volume is variable by vibration (displacement) of a diaphragm 121 described later. Liquid material) as ink droplets (droplets). The nozzle 110 is formed in the nozzle plate 150 at a position corresponding to a portion on the tip end side of each cavity 141, and these are communicated with each cavity 141. In addition, an ink inlet 131 communicating with the reservoir 143 is formed in a portion of the glass substrate 160 where the reservoir 143 is located. The ink is supplied from the ink cartridge 31 to the reservoir 143 through the ink supply tube 311, the damper chamber 130, the ink inlet 131, and the like. The ink supplied to the reservoir 143 is supplied to each independent cavity 141 through each ink supply port 142. Each cavity 141 is defined by a nozzle plate 150, side walls (partition walls) 144, and a bottom wall 121.
[0047]
Each of the independent cavities 141 has a thin bottom wall 121, and the bottom wall 121 can be elastically deformed (elastically displaced) in its out-of-plane direction (thickness direction), that is, in the vertical direction in FIG. It is configured to function as a diaphragm (diaphragm). Therefore, the bottom wall 121 may be referred to as a diaphragm 121 for convenience of the following description (that is, hereinafter, the reference numeral 121 is used for both the “bottom wall” and the “diaphragm”). ).
[0048]
On the surface of the glass substrate 160 on the silicon substrate 140 side, shallow concave portions 161 are formed at positions corresponding to the cavities 141 of the silicon substrate 140, respectively. Therefore, the bottom wall 121 of each cavity 141 faces the surface of the opposing wall 162 of the glass substrate 160 in which the concave portion 161 is formed, with a predetermined gap therebetween. That is, a gap having a predetermined thickness (for example, about 0.2 μm) exists between the bottom wall 121 of the cavity 141 and a segment electrode 122 described later. The recess 161 can be formed by, for example, etching.
[0049]
Here, the bottom wall (diaphragm) 121 of each cavity 141 forms a part of the common electrode 124 on each cavity 141 side for accumulating electric charges by a drive signal supplied from the head driver 33. That is, the diaphragm 121 of each cavity 141 also serves as one of the opposing electrodes (opposite electrodes of the capacitor) of the corresponding electrostatic actuator 120 described later. On the surface of the concave portion 161 of the glass substrate 160, a segment electrode 122, which is an electrode facing the common electrode 124, is formed so as to face the bottom wall 121 of each cavity 141. As shown in FIG. 3, the surface of the bottom wall 121 of each cavity 141 has a silicon oxide film (SiO.sub.2). ₂ ) Is covered with the insulating layer 123. As described above, the bottom wall 121 of each cavity 141, that is, the diaphragm 121 and the corresponding segment electrode 122 are formed by the insulating layer 123 formed on the lower surface of the bottom wall 121 of the cavity 141 in FIG. A counter electrode (a counter electrode of a capacitor) is formed through the gap and the gap in the recess 161.
(Composition). Therefore, a main part of the electrostatic actuator 120 is constituted by the diaphragm 121, the segment electrode 122, the insulating layer 123 and the gap therebetween.
[0050]
As shown in FIG. 3, a head driver 33 including a drive circuit 18 for applying a drive voltage between these counter electrodes is provided in accordance with a print signal (print data) input from the control unit 6. Charge and discharge between the opposing electrodes is performed. One output terminal of the head driver (voltage applying means) 33 is connected to each segment electrode 122, and the other output terminal is connected to an input terminal 124 a of a common electrode 124 formed on the silicon substrate 140. Since impurities are implanted into the silicon substrate 140 and the silicon substrate 140 itself has conductivity, a voltage can be supplied from the input terminal 124 a of the common electrode 124 to the common electrode 124 on the bottom wall 121. Further, for example, a thin film of a conductive material such as gold or copper may be formed on one surface of the silicon substrate 140. Thus, a voltage (charge) can be supplied to the common electrode 124 with low electric resistance (efficiently). This thin film may be formed, for example, by vapor deposition or sputtering. Here, in the present embodiment, for example, since the silicon substrate 140 and the glass substrate 160 are bonded (joined) by anodic bonding, a conductive film used as an electrode in the anodic bonding is formed on the flow channel forming surface side of the silicon substrate 140 (FIG. 3) (on the upper side of the silicon substrate 140 shown in FIG. 3). This conductive film is used as it is as the input terminal 124a of the common electrode 124. In the present invention, for example, the input terminal 124a of the common electrode 124 may be omitted, and the method for bonding the silicon substrate 140 and the glass substrate 160 is not limited to anodic bonding.
[0051]
As shown in FIG. 4, the head unit 35 includes a nozzle plate 150 in which a plurality of nozzles 110 corresponding to a plurality of inkjet heads 100 are formed, a plurality of cavities 141, a plurality of ink supply ports 142, and one reservoir 143. It has a formed silicon substrate (ink chamber substrate) 140 and an insulating layer 123, which are housed in a base 170 including a glass substrate 160. The base 170 is made of, for example, various resin materials, various metal materials, and the like, and the silicon substrate 140 is fixed and supported on the base 170.
[0052]
The plurality of nozzles 110 formed on the nozzle plate 150 are linearly arranged substantially in parallel to the reservoir 143 for simplicity in FIG. 4, but the arrangement pattern of the nozzles 110 is not limited to this configuration. However, normally, for example, as shown in a nozzle arrangement pattern shown in FIG. The pitch between the nozzles 110 can be set as appropriate according to the printing accuracy (dpi). FIG. 5 shows an arrangement pattern of the nozzles 110 when four colors of ink (ink cartridge 31) are applied.
[0053]
FIG. 6 shows each state at the time of inputting the drive signal in the section taken along the line III-III of FIG. When a driving voltage is applied between the opposing electrodes from the head driver 33, a Coulomb force is generated between the opposing electrodes, and the bottom wall (diaphragm) 121 moves from the initial state (FIG. 6A) to the segment electrode. As a result, the volume of the cavity 141 expands (FIG. 6B). In this state, when the electric charge between the opposing electrodes is suddenly discharged under the control of the head driver 33, the diaphragm 121 is restored upward in the drawing by its elastic restoring force, and exceeds the position of the diaphragm 121 in the initial state. Then, the volume of the cavity 141 contracts rapidly (FIG. 6C). At this time, a part of the ink (liquid material) filling the cavity 141 is ejected as ink droplets from the ink nozzle 110 communicating with the cavity 141 due to the compression pressure generated in the cavity 141.
[0054]
The diaphragm 121 of each cavity 141 is attenuated by this series of operations (ink ejection operation by the drive signal of the head driver 33) until the next drive signal (drive voltage) is input and ink droplets are ejected again. Vibrating. Hereinafter, this damped vibration is also referred to as residual vibration. The residual vibration of the diaphragm 121 is determined by the shape of the nozzle 110 and the ink supply port 142 or the acoustic resistance r due to the ink viscosity, the inertance m due to the ink weight in the flow path, and the compliance Cm of the diaphragm 121. It is assumed to have a natural vibration frequency.
[0055]
A calculation model of the residual vibration of the diaphragm 121 based on the above assumption will be described. FIG. 7 is a circuit diagram showing a calculation model of simple vibration assuming residual vibration of diaphragm 121. As described above, the calculation model of the residual vibration of the diaphragm 121 can be expressed by the sound pressure P, the inertance m, the compliance Cm, and the acoustic resistance r. When the step response when the sound pressure P is applied to the circuit of FIG. 7 is calculated for the volume velocity u, the following equation is obtained.
[0056]
(Equation 1)

[0057]
A calculation result obtained from this equation is compared with an experimental result obtained in an experiment on a residual vibration of the vibration plate 121 after ink ejection performed separately. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the experimental value and the calculated value of the residual vibration of the diaphragm 121. As can be seen from the graph shown in FIG. 8, the two waveforms of the experimental value and the calculated value substantially match.
In the ink jet head 100, a phenomenon in which ink droplets are not normally ejected from the nozzles 110 even when the above-described ejection operation is performed, that is, a droplet ejection abnormal phenomenon may occur. As described below, the causes of the discharge abnormality include: (1) mixing of air bubbles into the cavity 141, (2) drying and thickening (fixing) of ink near the nozzle 110, and (3) nozzle 110. Adhesion of paper powder near the outlet, and the like.
[0058]
When this ejection abnormality occurs, as a result, typically, a droplet is not ejected from the nozzle 110, that is, a non-ejection phenomenon of the droplet occurs. In this case, in the image printed (drawn) on the recording paper P, Pixel dropout occurs. Further, in the case of a discharge abnormality, even if a droplet is discharged from the nozzle 110, the droplet does not land properly because the amount of the droplet is too small or the flight direction (trajectory) of the droplet is shifted. Also appear as missing pixels in pixels. For this reason, in the following description, the abnormal discharge of the droplet may be simply referred to as “missing dot”.
[0059]
Further, in the following, when it is detected that the ink droplet is not ejected from the nozzle 110 despite the fact that the actuator (electrostatic actuator 120) of the droplet ejection device (inkjet printer 1) performs the ejection driving operation, this abnormality is regarded as " If an abnormality is detected when the actuator (electrostatic actuator 120) is driven so as not to eject droplets, these abnormalities are referred to as "head abnormalities" together with the above "discharge abnormalities". However, an abnormality detected by driving such that the droplet is not discharged may be simply referred to as “discharge abnormality”.
[0060]
In the following, based on the comparison result shown in FIG. 8, the residual vibration of the vibration plate 121 will be classified according to the cause of the dot missing (discharge abnormality) phenomenon (ink non-discharge phenomenon) during the printing process that occurs in the nozzle 110 of the inkjet head 100. The acoustic resistance r and / or the inertance m are adjusted so that the calculated value and the experimental value match (approximately match). Here, three types of mixing of air bubbles, drying and thickening, and adhesion of paper powder are examined.
[0061]
First, the incorporation of air bubbles into the cavity 141, which is one cause of missing dots, will be discussed. FIG. 9 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when bubbles B are mixed in the cavity 141 of FIG. As shown in FIG. 9, the generated bubble B is assumed to be generated and attached to the wall surface of the cavity 141 (in FIG. 9, as an example of the attachment position of the bubble B, the bubble B is located near the nozzle 110. Indicates the case where it is attached).
[0062]
As described above, when the bubble B is mixed into the cavity 141, it is considered that the total weight of the ink filling the cavity 141 is reduced, and the inertance m is reduced. Further, since the bubble B is attached to the wall surface of the cavity 141, it is considered that the diameter of the nozzle 110 is increased by the size of the diameter, and the acoustic resistance r is reduced.
[0063]
Therefore, the acoustic resistance r and the inertance m are both set to be smaller than those in the case of FIG. 8 where the ink is normally ejected, and are matched with the experimental values of the residual vibration when bubbles are mixed, as shown in FIG. The result (graph) was obtained. As can be seen from the graphs of FIG. 8 and FIG. 10, when air bubbles enter the cavity 141, a characteristic residual vibration waveform having a higher frequency than in normal ejection is obtained. In addition, it can be confirmed that the attenuation rate of the amplitude of the residual vibration is also reduced due to a decrease in the acoustic resistance r, and the amplitude of the residual vibration is slowly reduced.
[0064]
Next, the drying (fixing, thickening) of the ink near the nozzle 110, which is another cause of the missing dots, will be examined. FIG. 11 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when the ink near the nozzle 110 of FIG. 3 is fixed by drying. As shown in FIG. 11, when the ink in the vicinity of the nozzle 110 is dried and fixed, the ink in the cavity 141 is confined in the cavity 141. Thus, when the ink near the nozzle 110 dries and thickens, it is considered that the acoustic resistance r increases.
[0065]
Therefore, as compared with the case of FIG. 8 in which the ink is normally ejected, the acoustic resistance r is set to be large and is matched with the experimental value of the residual vibration at the time of ink drying and fixing (thickening) near the nozzle 110, The result (graph) as shown in FIG. 12 was obtained. The experimental values shown in FIG. 12 are based on the fact that the head unit 35 was left unattached for several days without the cap 310 (not shown) (see FIG. 36), and the ink near the nozzle 110 in the cavity 141 was dried and thickened. This is a measurement of the residual vibration of the diaphragm 121 in a state where the ink cannot be discharged (the ink is fixed). As can be seen from the graphs of FIGS. 8 and 12, when the ink in the vicinity of the nozzle 110 is fixed by drying, the frequency becomes extremely low as compared with the time of normal ejection, and the residual vibration is excessively damped. A waveform is obtained. This is because when the diaphragm 121 moves upward in FIG. 3 after ink has flowed from the reservoir 143 into the cavity 141 due to the diaphragm 121 being pulled downward in FIG. This is because the diaphragm 121 cannot vibrate suddenly (excessive attenuation) because there is no escape route for the ink in the cavity 141.
[0066]
Next, the paper dust adhering to the vicinity of the exit of the nozzle 110, which is still another cause of missing dots, will be examined. FIG. 13 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle 110 when paper dust adheres near the exit of the nozzle 110 of FIG. As shown in FIG. 13, when paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, the ink exudes from the inside of the cavity 141 via the paper dust, and the ink cannot be ejected from the nozzle 110. As described above, when the paper powder adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110 and the ink is seeping out from the nozzle 110, the ink inside the cavity 141 and the seeping out from the vibrating plate 121 increases more than normal. Is considered to increase the inertance m. Also, it is considered that the acoustic resistance r increases due to the fibers of the paper powder attached near the outlet of the nozzle 110.
[0067]
Therefore, both the inertance m and the acoustic resistance r are set to be larger than those in the case of FIG. 8 in which the ink is normally ejected, so as to match the experimental value of the residual vibration at the time of paper dust adhesion near the outlet of the nozzle 110. As a result, a result (graph) as shown in FIG. 14 was obtained. As can be seen from the graphs of FIG. 8 and FIG. 14, when paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, a characteristic residual vibration waveform whose frequency is lower than that at the time of normal ejection is obtained (here, paper It can also be seen from the graphs of FIGS. 12 and 14 that the frequency of residual vibration is higher in the case of powder adhesion than in the case of ink drying.) FIG. 15 is a photograph showing the state of the nozzle 110 before and after the adhesion of the paper powder. When the paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, a state in which the ink oozes along the paper dust can be seen from FIG.
[0068]
Here, when the ink near the nozzle 110 dries and thickens, and when paper dust adheres near the outlet of the nozzle 110, the damping vibration is smaller than when the ink droplet is normally ejected. Frequency is low. In order to identify the cause of these two missing dots (non-ejection of ink: abnormal ejection) from the waveform of the residual vibration of the diaphragm 121, for example, a comparison is made with a predetermined threshold value in the frequency, cycle, and phase of the damped vibration. Alternatively, it can be specified from the decay rate of the period change or amplitude change of the residual vibration (damped vibration). In this manner, a change in the residual vibration of the vibration plate 121 when an ink droplet is ejected from the nozzle 110 in each of the ink jet heads 100, in particular, a head abnormality of each of the ink jet heads 100 can be detected by a change in the frequency. Can be. In addition, by comparing the frequency of the residual vibration in that case with the frequency of the residual vibration during normal ejection, it is possible to identify the cause of the head abnormality.
[0069]
Further, even when a drive signal (voltage signal) that does not eject ink droplets (droplets) is input by the drive circuit 18 of the head driver 33, the amplitude becomes small, but a similar residual vibration waveform of the diaphragm is generated. can get. Therefore, by enlarging the vertical axis direction of the graph showing the amplitude of the residual vibration, the same calculated values and experimental values as those in the graphs of FIGS. 10, 12, and 14 corresponding to the respective causes of the head abnormality can be obtained. Therefore, by driving the electrostatic actuator 120 to the extent that ink droplets are not ejected and detecting the residual vibration of the diaphragm 121 at that time, it is also possible to detect a head abnormality of the inkjet head 100. Hereinafter, since the abnormality of the inkjet head 100 can be detected without discharging the droplet, the abnormality detected in this manner is referred to as a head abnormality.
[0070]
Next, the head abnormality detecting means 10 of the present invention will be described. FIG. 16 is a schematic block diagram of the head abnormality detecting means 10 shown in FIG. As shown in FIG. 16, the head abnormality detecting means 10 of the present invention includes a residual vibration detecting means 16 comprising an oscillation circuit 11, an F / V conversion circuit 12, and a waveform shaping circuit 15, Measuring means 17 for measuring the cycle, amplitude, and the like from the residual vibration waveform data detected by the detecting means 16, and determination for determining the ejection abnormality and head abnormality of the inkjet head 100 based on the cycle measured by the measuring means 17. Means 20. In the head abnormality detecting means 10, the residual vibration detecting means 16 uses the oscillation circuit 11 to oscillate based on the residual vibration of the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120, and from the oscillation frequency, the F / V conversion circuit 12 and the waveform shaping circuit. At 15, a vibration waveform is formed and detected. Then, the measuring unit 17 measures the period of the residual vibration based on the detected vibration waveform, and the determining unit 20 determines each of the inkjet heads in the head unit 35 based on the measured period of the residual vibration. 100 ejection abnormality and head abnormality are detected and determined. Hereinafter, each component of the head abnormality detecting means 10 will be described.
[0071]
First, a method of using the oscillation circuit 11 to detect the frequency (frequency) of the residual vibration of the vibration plate 121 of the electrostatic actuator 120 will be described. FIG. 17 is a conceptual diagram when the electrostatic actuator 120 of FIG. 3 is a parallel plate capacitor, and FIG. 18 is a circuit diagram of the oscillation circuit 11 including a capacitor constituted by the electrostatic actuator 120 of FIG. . Although the oscillation circuit 11 shown in FIG. 18 is a CR oscillation circuit that uses the hysteresis characteristic of the Schmitt trigger, the present invention is not limited to such a CR oscillation circuit, and the electrostatic oscillation of an actuator (including a diaphragm) is not limited thereto. Any oscillation circuit using a capacitance component (capacitor C) may be used. That is, the oscillation circuit 11 may be configured to use, for example, an LC oscillation circuit. In the present embodiment, an example using the Schmitt trigger inverter 111 has been described. However, for example, a CR oscillation circuit using three inverters may be configured.
[0072]
In the inkjet head 100 shown in FIG. 3, as described above, the diaphragm 121 and the segment electrode 122 separated by a very small space (gap) constitute the electrostatic actuator 120 in which the counter electrode is formed. This electrostatic actuator 120 can be considered as a parallel plate capacitor as shown in FIG. The capacitance of this capacitor is C, the surface area of each of the diaphragm 121 and the segment electrode 122 is S, the distance (gap length) between the two electrodes 121 and 122 is g, and the dielectric of a space (gap) sandwiched between both electrodes. Rate ε (vacuum permittivity ε ₀ , The relative permittivity of the air gap is ε _r Then ε = ε ₀ ・ Ε _r ), The capacitance C (x) of the capacitor (electrostatic actuator 120) shown in FIG. 17 is expressed by the following equation.
[0073]
(Equation 2)

Note that x in Expression (4) indicates a displacement amount of the diaphragm 121 from a reference position caused by residual vibration of the diaphragm 121, as shown in FIG.
[0074]
As can be seen from the equation (4), when the gap length g (gap length g−displacement amount x) decreases, the capacitance C (x) increases, and conversely, the gap length g (gap length g−displacement amount x) increases. As x) increases, the capacitance C (x) decreases. As described above, the capacitance C (x) is inversely proportional to (gap length g−displacement amount x) (gap length g when x is 0). In the electrostatic actuator 120 shown in FIG. 3, since the gap is filled with air, the relative dielectric constant ε _r = 1.
[0075]
In general, as the resolution of the droplet discharge device (in the present embodiment, the ink jet printer 1) increases, the discharged ink droplets (ink dots) are miniaturized. , And downsized. Thereby, the surface area S of the diaphragm 121 of the inkjet head 100 is reduced, and the small electrostatic actuator 120 is configured. Further, the gap length g of the electrostatic actuator 120, which is changed by the residual vibration caused by ink droplet ejection, is equal to the initial gap g. ₀ Therefore, as can be seen from Equation (4), the amount of change in the capacitance of the electrostatic actuator 120 is a very small value.
[0076]
In order to detect the amount of change in the capacitance of the electrostatic actuator 120 (depending on the vibration pattern of the residual vibration), the following method is used, that is, as shown in FIG. 18 based on the capacitance of the electrostatic actuator 120. A method of configuring a simple oscillation circuit and analyzing the frequency (period) of the residual vibration based on the oscillated signal is used. The oscillation circuit 11 illustrated in FIG. 18 includes a capacitor (C) including an electrostatic actuator 120, a Schmitt trigger inverter 111, and a resistance element (R) 112.
[0077]
When the output signal of the Schmitt trigger inverter 111 is at a high level, the capacitor C is charged via the resistance element 112. The charging voltage of the capacitor C (the potential difference between the diaphragm 121 and the segment electrode 122) is equal to the input threshold voltage V of the Schmitt trigger inverter 111. _T When it reaches +, the output signal of the Schmitt trigger inverter 111 is inverted to Low level. Then, when the output signal of the Schmitt trigger inverter 111 becomes Low level, the charge that has been charged in the capacitor C via the resistance element 112 is discharged. Due to this discharge, the voltage of the capacitor C changes to the input threshold voltage V of the Schmitt trigger inverter 111. _T When the signal reaches-, the output signal of the Schmitt trigger inverter 111 is again inverted to the high level. Thereafter, this oscillation operation is repeated.
[0078]
Here, in order to detect the time change of the capacitance of the capacitor C in each of the above-mentioned phenomena (bubble mixing, drying, adhesion of paper dust, and normal ejection), the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 is determined by the residual oscillation. Needs to be set to an oscillation frequency capable of detecting the frequency when bubbles are mixed (see FIG. 10), which is the highest frequency. For this reason, the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 must be, for example, several times to several tens times or more the frequency of the residual vibration to be detected, that is, a frequency that is approximately one digit higher than the frequency when bubbles are mixed. In this case, it is preferable to set the oscillation frequency at which the residual vibration frequency at the time of air bubble mixing can be detected since the frequency of the residual vibration at the time of air bubble mixing is higher than that at the time of normal ejection. Otherwise, it is not possible to accurately detect the frequency of the residual vibration with respect to the ejection abnormality and the head abnormality. Therefore, in the present embodiment, the CR time constant of the oscillation circuit 11 is set according to the oscillation frequency. By setting the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 high as described above, a more accurate residual vibration waveform can be detected based on a minute change in the oscillation frequency.
[0079]
In addition, for each cycle (pulse) of the oscillation frequency of the oscillation signal output from the oscillation circuit 11, the pulse is counted using a count pulse (counter) for measurement, and the initial gap g ₀ By subtracting the count amount of the pulse of the oscillation frequency in the case of oscillating with the capacitance of the capacitor C from the measured count amount, digital information of the residual vibration waveform for each oscillation frequency can be obtained. By performing digital / analog (D / A) conversion based on these digital information, a rough residual vibration waveform can be generated. Although such a method may be used, a high-frequency (high-resolution) pulse capable of measuring a small change in the oscillation frequency is required for the measurement count pulse (counter). Such a count pulse (counter) uses the F / V conversion circuit 12 shown in FIG. 19 in the head abnormality detecting means 10 of the present invention in order to increase the cost.
[0080]
FIG. 19 is a circuit diagram of the F / V conversion circuit 12 of the head abnormality detection means 10 shown in FIG. As shown in FIG. 19, the F / V conversion circuit 12 includes three switches SW1, SW2, and SW3, two capacitors C1 and C2, a resistance element R1, and a constant current source 13 that outputs a constant current Is. , A buffer 14. The operation of the F / V conversion circuit 12 will be described with reference to the timing chart of FIG. 20 and the graph of FIG.
[0081]
First, a method of generating the charge signal, the hold signal, and the clear signal shown in the timing chart of FIG. 20 will be described. The charging signal is generated such that a fixed time tr is set from the rising edge of the oscillation pulse of the oscillation circuit 11 and the charge signal is at a high level during the fixed time tr. The hold signal rises in synchronization with the rising edge of the charging signal, is held at a high level for a predetermined fixed time, and is generated so as to fall to a low level. The clear signal rises in synchronization with the falling edge of the hold signal, is held at a high level for a predetermined fixed time, and is generated so as to fall to a low level. As will be described later, since the transfer of the charge from the capacitor C1 to the capacitor C2 and the discharge of the capacitor C1 are performed instantaneously, the pulses of the hold signal and the clear signal are output until the next rising edge of the output signal of the oscillation circuit 11. Only one pulse may be included in each case, and is not limited to the rising edge and the falling edge as described above.
[0082]
A method for setting the fixed times tr and t1 in order to obtain a clean residual vibration waveform (voltage waveform) will be described with reference to FIG. The fixed time tr is determined by the initial gap length g ₀ Is adjusted based on the cycle of the oscillation pulse oscillated by the capacitance C at the time of (1), and the charging potential by the charging time t1 is set to be about 1/2 of the charging range of C1. Further, the gradient of the charging potential is set so as not to exceed the charging range of the capacitor C1 between the charging time t2 at the position where the gap length g is the maximum (Max) and the charging time t3 at the position where the gap length g is the minimum (Min). That is, since the slope of the charging potential is determined by dV / dt = Is / C1, the output constant current Is of the constant current source 13 may be set to an appropriate value. By setting the output constant current Is of the constant current source 13 as high as possible within the range, a minute change in the capacitance of the capacitor formed by the electrostatic actuator 120 can be detected with high sensitivity. It is possible to detect a minute change of the diaphragm 121 of the electric actuator 120.
[0083]
Next, the configuration of the waveform shaping circuit 15 shown in FIG. 16 will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the waveform shaping circuit 15 of FIG. The waveform shaping circuit 15 outputs the residual vibration waveform to the determination means 20 as a rectangular wave. As shown in FIG. 22, the waveform shaping circuit 15 includes two capacitors C3 (DC component removing means) and C4, two resistance elements R2 and R3, two DC voltage sources Vref1 and Vref2, and an amplifier (op-amp). ) 151 and a comparator (comparator) 152. In the waveform shaping process of the residual vibration waveform, the amplitude of the residual vibration waveform may be measured by directly outputting the detected peak value.
[0084]
The output of the buffer 14 of the F / V conversion circuit 12 includes the initial gap g of the electrostatic actuator 120. ₀ , A DC component (direct current component) of the capacitance is included. Since the DC component varies depending on each inkjet head 100, the capacitor C3 removes the DC component of the capacitance. Then, the capacitor C3 removes the DC component in the output signal of the buffer 14, and outputs only the AC component of the residual vibration to the inverting input terminal of the operational amplifier 151.
[0085]
The operational amplifier 151 constitutes a low-pass filter for inverting and amplifying the output signal of the buffer 14 of the F / V conversion circuit 12 from which the DC component has been removed, and for removing a high band of the output signal. The operational amplifier 151 is assumed to be a single power supply circuit. The operational amplifier 151 forms an inverting amplifier including two resistance elements R2 and R3, and the input residual vibration (AC component) is amplified by -R3 / R2 times.
[0086]
Further, for the single power supply operation of the operational amplifier 151, an amplified residual vibration waveform of the diaphragm 121 that vibrates around a potential set by the DC voltage source Vref1 connected to the non-inverting input terminal is output. . Here, the DC voltage source Vref1 is set to about の of a voltage range in which the operational amplifier 151 can operate with a single power supply. Further, the operational amplifier 151 forms a low-pass filter having a cutoff frequency of 1 / (2π × C4 × R3) by the two capacitors C3 and C4. Then, as shown in the timing chart of FIG. 20, the residual vibration waveform of the diaphragm 121 amplified after the DC component is removed is compared with the potential of another DC voltage source Vref2 by the next comparator (comparator) 152. And the result of the comparison is output from the waveform shaping circuit 15 as a rectangular wave. Note that the DC voltage source Vref2 may share another DC voltage source Vref1.
[0087]
Next, operations of the F / V conversion circuit 12 and the waveform shaping circuit 15 of FIG. 19 will be described with reference to a timing chart shown in FIG. The F / V conversion circuit 12 shown in FIG. 19 operates based on the charge signal, the clear signal, and the hold signal generated as described above. In the timing chart of FIG. 20, when a drive signal of the electrostatic actuator 120 is input to the ink jet head 100 of the head unit 35 via the head driver 33, as shown in FIG. The plate 121 is attracted to the segment electrode 122 side, and rapidly contracts upward in FIG. 6 in synchronization with the falling edge of the drive signal (see FIG. 6C).
[0088]
Note that the drive signal in the timing chart of FIG. 20 includes a drive signal (dashed line) at the time of an ink droplet discharge operation for detecting a droplet discharge abnormality and a drive signal that does not discharge an ink droplet for detecting a head abnormality. A signal (solid line) is shown. Regardless of which drive signal is input to the electrostatic actuator 120, the same timing chart is used. Therefore, the following description will be made based on the drive signal (dashed line) during the ink droplet ejection operation. Note that the one-dot chain line in the timing chart of FIG. 20 indicates the drive limit of the electrostatic actuator 120. In this way, the drive circuit 18 can set the output of the drive signal to at least a low output that does not eject ink droplets and a high output for ejection drive.
[0089]
In synchronization with the falling edge of the drive signal, the drive / detection switch signal for switching between the drive circuit 18 and the head abnormality detection unit 10 becomes High level. The drive / detection switching signal is held at the High level during the drive suspension period of the corresponding inkjet head 100, and goes to the Low level before the next drive signal is input. While the drive / detection switching signal is at the high level, the oscillation circuit 11 in FIG. 18 oscillates while changing the oscillation frequency in accordance with the residual vibration of the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120.
[0090]
As described above, from the falling edge of the drive signal, that is, from the rising edge of the output signal of the oscillation circuit 11, only the fixed time tr set in advance so that the waveform of the residual oscillation does not exceed the range in which the capacitor C1 can be charged. Until the elapse, the charging signal is held at the high level. Note that while the charge signal is at the high level, the switch SW1 is off.
[0091]
When the fixed time tr elapses and the charging signal goes low, the switch SW1 is turned on in synchronization with the falling edge of the charging signal (see FIG. 19). Then, the constant current source 13 and the capacitor C1 are connected, and the capacitor C1 is charged with the slope Is / C1, as described above. The capacitor C1 is charged while the charging signal is at the Low level, that is, until the output signal of the oscillation circuit 11 goes to the High level in synchronization with the rising edge of the next pulse.
[0092]
When the charging signal goes high, the switch SW1 is turned off (open), and the constant current source 13 and the capacitor C1 are disconnected. At this time, the potential (that is, Is × t1 / C1 (V) ideally) charged during the low-level period t1 of the charging signal is stored in the capacitor C1. In this state, when the hold signal goes high, the switch SW2 is turned on (see FIG. 19), and the capacitors C1 and C2 are connected via the resistor R1. After the connection of the switch SW2, the two capacitors C1 and C2 are charged and discharged with each other by the charged potential difference, and the electric charge moves from the capacitor C1 to the capacitor C2 such that the potential difference between the two capacitors C1 and C2 becomes substantially equal.
[0093]
Here, the capacitance of the capacitor C2 is set to about 1/10 or less of the capacitance of the capacitor C1. Therefore, the amount of charge that moves (is used) due to charge and discharge generated by the potential difference between the two capacitors C1 and C2 is 1/10 or less of the charge charged in the capacitor C1. Therefore, even after the charge moves from the capacitor C1 to the capacitor C2, the potential difference of the capacitor C1 does not change so much (does not decrease so much). In the F / V conversion circuit 12 shown in FIG. 19, when the capacitor C2 is charged, the resistance element R1 and the capacitor R1 are connected in order to prevent the charged potential from jumping rapidly due to the inductance of the wiring of the F / V conversion circuit 12. C2 forms a first-order low-pass filter.
[0094]
After the charged potential of the capacitor C2 is substantially equal to the charged potential of the capacitor C1, the hold signal goes low, and the capacitor C1 is disconnected from the capacitor C2. Further, when the clear signal becomes High level and the switch SW3 is turned on, the capacitor C1 is connected to the ground GND, and the discharging operation is performed so that the electric charge charged in the capacitor C1 becomes 0. After the discharge of the capacitor C1, the clear signal goes to the low level, and the switch SW3 is turned off, thereby disconnecting the upper electrode of the capacitor C1 in FIG. 19 from the ground GND, and until the next charge signal is input, that is, charging. It waits until the signal goes low.
[0095]
The potential held in the capacitor C2 is updated at each rising timing of the charge signal, that is, at each timing of completing the charging of the capacitor C2, and the waveform of FIG. It is output to the shaping circuit 15. Therefore, the capacitance of the electrostatic actuator 120 (in this case, the fluctuation width of the capacitance due to the residual vibration must be considered) and the resistance value of the resistance element 112 are set so that the oscillation frequency of the oscillation circuit 11 is increased. Then, each step (step) of the potential of the capacitor C2 (output of the buffer 14) shown in the timing chart of FIG. 20 becomes more detailed, so that the change with time of the capacitance due to the residual vibration of the diaphragm 121 can be further reduced. It is possible to detect in detail.
[0096]
Similarly, the charging signal repeats from Low level to High level to Low level..., And the potential held in the capacitor C2 is output to the waveform shaping circuit 15 via the buffer 14 at the predetermined timing. In the waveform shaping circuit 15, the DC component of the voltage signal (potential of the capacitor C2 in the timing chart of FIG. 20) input from the buffer 14 is removed by the capacitor C3, and the DC component is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 151 via the resistor R2. Is entered. The input alternating current (AC) component of the residual vibration is inverted and amplified by the operational amplifier 151, and output to one input terminal of the comparator 152. The comparator 152 compares a potential (reference voltage) preset by the DC voltage source Vref2 with a potential of a residual vibration waveform (AC component) and outputs a rectangular wave (see the comparison circuit in the timing chart of FIG. 20). output).
[0097]
Next, the switching timing between the ink droplet ejection operation (drive) of the inkjet head 100 and the ejection abnormality detection operation (drive suspension) will be described. When the head abnormality is detected without ejecting the ink droplet, the timing of switching between the idle driving (driving to the extent that the ink droplet is not ejected) operation and the head abnormality detecting operation is reached. FIG. 23 is a block diagram schematically showing the switching means 23 for switching between the drive circuit 18 and the head abnormality detecting means 10. In FIG. 23, the drive circuit 18 in the head driver 33 shown in FIG.
[0098]
As shown in the timing chart of FIG. 20, the ejection abnormality detection processing of the present invention is executed between the drive signals of the inkjet head 100, that is, during the drive suspension period. Further, the head abnormality detection processing of the present invention is executed during a non-ejection operation in which an ink droplet ejection operation is not performed. In the non-ejection operation, for example, an initial confirmation (initialization) time after the power supply to the droplet ejection device is turned on, a waiting time until ejection data is received from an external device, and an actual ejection operation after the ejection data is received. Waiting time (data processing time) before starting (printing process), receiving the ejection data, the time during which the paper is fed by the paper feeding device (transporting means) 5, receiving the ejection data, 41, the time during which the carriage 32 is accelerating or decelerating, and the time during which each of the nozzles 110 ejects an ink droplet until the next ink droplet ejection operation, according to the ejection data, the carriage 32 moves in the main scanning direction. After the deceleration, if the recording head performs the recording operation only in one main scanning direction of the carriage 32 during the time when the pausing device 5 performs the paper feeding operation, the carriage 32 is returned. Time during moving in the scanning direction, time until printing processing of one page (one work) is completed and printing processing of the next page (work), malfunction of user of inkjet printer 1 (droplet discharge device), etc. The time when the printing process is stopped, the time for recovery when the paper feeding device 5 misfeeds the paper, and the case where the actual power-off of the droplet discharge device is delayed by a timer (not shown) when the power is turned off. For a predetermined time, after the ink cartridge 31 is initially mounted, the ink cartridge 31 is replaced, and in the case of replacing the inkjet head 100, in the case of the method of replacing the inkjet head 100, the inkjet head 100 is replaced after the initial mounting. There are later.
[0099]
In FIG. 23, in order to drive the electrostatic actuator 120, the switching means 23 is first connected to the drive circuit 18 side. As described above, when a driving signal (voltage signal) is input from the driving circuit 18 to the diaphragm 121, the electrostatic actuator 120 is driven, the diaphragm 121 is attracted to the segment electrode 122 side, and the applied voltage becomes zero. , The vibration is suddenly displaced in a direction away from the segment electrode 122 to start vibration (residual vibration). At this time, ink droplets are ejected from the nozzles 110 of the inkjet head 100.
[0100]
When the pulse of the drive signal falls, a drive / detection switching signal (see the timing chart of FIG. 20) is input to the switching unit 23 in synchronization with the falling edge, and the switching unit 23 detects a head abnormality from the drive circuit 18. The switch is switched to the means (detection circuit) 10 side, and the electrostatic actuator 120 (used as a capacitor of the oscillation circuit 11) is connected to the head abnormality detection means 10.
[0101]
Then, the head abnormality detection unit 10 performs the above-described detection processing of the ejection abnormality and the head abnormality (missing dot), and outputs the residual vibration waveform data (the residual vibration waveform data of the diaphragm 121 output from the comparator 152 of the waveform shaping circuit 15). The rectangular wave data) is digitized by the measuring means 17 into the period, amplitude, and the like of the residual vibration waveform. In the present embodiment, the measuring unit 17 measures a specific vibration period from the residual vibration waveform data, and outputs the measurement result (numerical value) to the determining unit 20.
[0102]
Specifically, the measuring unit 17 measures a time (remaining vibration period) from the first rising edge to the next rising edge of the waveform (rectangular wave) of the output signal of the comparator 152 by using a counter (not shown). Is used to count the pulses of the reference signal (predetermined frequency), and the period of the residual vibration (specific vibration period) is measured from the count value. The measuring means 17 may measure the time from the first rising edge to the next falling edge, and output a time twice as long as the measured time to the determining means 20 as the cycle of the residual vibration. Hereinafter, the cycle of the residual vibration obtained in this manner is referred to as Tw.
[0103]
The determination unit 20 determines whether or not the nozzle 110 has a discharge abnormality and a head abnormality, the cause of the discharge abnormality and the head abnormality, a comparison deviation, based on a specific vibration cycle of the residual vibration waveform measured by the measurement unit 17 (measurement result). The amount is determined, and the determination result is output to the control unit 6. The control unit 6 stores this determination result in a predetermined storage area of the EEPROM (storage means) 62. Then, at the timing when the next drive signal is inputted from the drive circuit 18, the drive / detection switching signal is inputted again to the switching means 23, and the drive circuit 18 and the electrostatic actuator 120 are connected. The drive circuit 18 maintains the ground (GND) level once the drive voltage is applied, so that the switching means 23 performs the above-described switching (see the timing chart of FIG. 20). Thus, the residual vibration waveform of the vibration plate 121 of the electrostatic actuator 120 can be accurately detected without being affected by disturbance from the drive circuit 18 or the like.
[0104]
Note that, in the present invention, the residual vibration waveform data is not limited to the rectangular waveform generated by the comparator 152. For example, the residual vibration amplitude data output from the operational amplifier 151 is digitized at any time by the measuring unit 17 that performs A / D conversion without performing a comparison process by the comparator 152, and based on the digitized data, The determination unit 20 may determine whether there is a discharge abnormality and a head abnormality, and store the determination result in the storage unit 62.
[0105]
In addition, since the meniscus of the nozzle 110 (the surface where the ink in the nozzle 110 contacts the atmosphere) vibrates in synchronization with the residual vibration of the diaphragm 121, the ink jet head 100 performs the residual vibration of the meniscus after the ink droplet ejection operation. After waiting for the sound to attenuate in a time substantially determined by the acoustic resistance r (waiting for a predetermined time), the next ejection operation is performed. In the discharge abnormality detection process after the discharge operation of the electrostatic actuator 120, the residual vibration of the diaphragm 121 is detected by effectively utilizing the standby time, and in the head abnormality detection process after the drive to the extent that the discharge is not performed, as described above. Since the residual vibration of the diaphragm 121 is detected during the non-ejection operation, ejection abnormality that does not affect the driving of the inkjet head 100 can be detected. That is, it is possible to execute the processing for detecting the ejection abnormality and the head abnormality of the nozzle 110 of the inkjet head 100 without lowering the throughput of the inkjet printer 1 (droplet ejection device).
[0106]
As described above, when air bubbles enter the cavity 141 of the inkjet head 100, the frequency becomes higher than the residual vibration waveform of the diaphragm 121 during normal ejection, and the cycle is conversely changed during normal ejection. Is shorter than the period of the residual vibration of Further, when the ink near the nozzle 110 thickens and sticks due to drying, the residual vibration is excessively attenuated and the frequency becomes considerably lower than the residual vibration waveform at the time of normal ejection. Is much longer than the period of the residual vibration of When paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110, the frequency of the residual vibration is lower than the frequency of the residual vibration during normal ejection, but is higher than the frequency of the residual vibration during drying of the ink. Therefore, the period is longer than the period of the residual vibration at the time of normal ejection, and shorter than the period of the residual vibration at the time of ink drying.
[0107]
Therefore, a predetermined range Tr is provided as a cycle of the residual vibration during normal ejection, and a cycle of the residual vibration when paper dust adheres to the outlet of the nozzle 110 and a case where the ink dries near the outlet of the nozzle 110. By setting a predetermined threshold value (predetermined threshold value) T1 in order to distinguish the cycle of the residual vibration, it is possible to determine the cause of the ejection abnormality and the head abnormality of the inkjet head 100. The determination means 20 determines whether the cycle Tw of the residual vibration waveform detected by the above-described ejection abnormality and head abnormality detection processing is a cycle in a predetermined range, and is longer than a predetermined threshold value. Then, the cause of the ejection abnormality and the head abnormality is determined.
[0108]
Next, the operation of the droplet discharge device of the present invention will be described based on the configuration of the inkjet printer 1 described above. First, a head abnormality detection process (including a drive / detection switching process) for the nozzle 110 of one inkjet head (droplet ejection head) 100 will be described. FIG. 24 is a flowchart showing the head abnormality detection processing of the present invention. When print data to be printed (either ejection data in a flushing operation or ejection data at the time of driving to the extent that ejection is not performed) is input from the host computer 8 to the control unit 6 via the interface (IF) 9, at a predetermined timing. This head abnormality detection processing is executed. For convenience of explanation, the flowchart shown in FIG. 24 shows a head abnormality detection process corresponding to the ejection operation of one inkjet head 100, that is, one nozzle 110.
[0109]
First, a drive signal corresponding to print data (ejection data) is input from the drive circuit 18 of the head driver 33, and based on the drive signal timing shown in the timing chart of FIG. A drive signal (voltage signal) is applied between both electrodes (step S101). Then, the control unit 6 determines whether or not the ejected inkjet head 100 is in the drive suspension period based on the drive / detection switching signal (Step S102). Here, the drive / detection switching signal becomes High level in synchronization with the falling edge of the drive signal (see FIG. 20), and is input from the control unit 6 to the switching unit 23.
[0110]
When the drive / detection switching signal is input to the switching unit 23, the switching unit 23 disconnects the electrostatic actuator 120, that is, the capacitor forming the oscillation circuit 11 from the driving circuit 18 and the head abnormality detection unit 10 (detection). Circuit), that is, connected to the oscillation circuit 11 of the residual vibration detecting means 16 (step S103). Then, a residual vibration detection process described later is executed (step S104), and the measuring unit 17 measures a predetermined numerical value from the residual vibration waveform data detected in the residual vibration detection process (step S105). Here, as described above, the measuring unit 17 measures the cycle of the residual vibration from the residual vibration waveform data.
[0111]
Next, based on the measurement result of the measurement unit, the ejection abnormality determination process (including a head abnormality) described below is performed by the determination unit 20 (step S106), and the determination result is stored in the EEPROM (storage unit) 62 of the control unit 6. In a predetermined storage area. Then, in step S108, it is determined whether the inkjet head 100 is in the driving period. That is, it is determined whether or not the next drive signal has been input after the drive suspension period ends, and the process stands by at step S108 until the next drive signal is input.
[0112]
When the driving / detection switching signal goes low in synchronization with the rising edge of the driving signal at the timing when the pulse of the next driving signal is input (“yes” in step S108), the switching unit 23 sets the electrostatic actuator 120 Is switched from the head abnormality detection means (detection circuit) 10 to the drive circuit 18 (step S109), and the head abnormality detection processing is terminated.
[0113]
In the flowchart shown in FIG. 24, the case where the measurement unit 17 measures the period from the residual vibration waveform detected by the residual vibration detection process (the residual vibration detection unit 16) has been described, but the present invention is applicable to such a case. The present invention is not limited to this. For example, the measuring unit 17 may measure the phase difference and the amplitude of the residual vibration waveform from the residual vibration waveform data detected in the residual vibration detection processing.
[0114]
Next, the residual vibration detection processing (subroutine) in step S104 of the flowchart shown in FIG. 24 will be described. FIG. 25 is a flowchart showing the residual vibration detection processing of the present invention. As described above, when the electrostatic actuator 120 and the oscillation circuit 11 are connected by the switching unit 23 (Step S103 in FIG. 24), the oscillation circuit 11 forms a CR oscillation circuit, and the capacitance of the electrostatic actuator 120 Oscillation (residual vibration of the diaphragm 121 of the electrostatic actuator 120) (step S201).
[0115]
As shown in the above-described timing chart and the like, a charge signal, a hold signal, and a clear signal are generated in the F / V conversion circuit 12 based on the output signal (pulse signal) of the oscillation circuit 11, and based on these signals. The F / V conversion circuit 12 performs an F / V conversion process of converting the frequency of the output signal of the oscillation circuit 11 into a voltage (Step S202), and outputs the residual vibration waveform data of the diaphragm 121 from the F / V conversion circuit 12. Is done. From the residual vibration waveform data output from the F / V conversion circuit 12, the DC component (DC component) is removed by the capacitor C3 of the waveform shaping circuit 15 (step S203), and the residual component from which the DC component is removed by the operational amplifier 151. The vibration waveform (AC component) is amplified (step S204).
[0116]
The post-amplification residual vibration waveform data is shaped into a pulse by a predetermined process and is pulsed (step S205). That is, in this embodiment, the comparator 152 compares the voltage value (predetermined voltage value) set by the DC voltage source Vref2 with the output voltage of the operational amplifier 151. The comparator 152 outputs a binarized waveform (rectangular wave) based on the comparison result. The output signal of the comparator 152 is an output signal of the residual vibration detecting means 16 and is output to the measuring means 17 for performing the ejection abnormality and head abnormality determination processing, and the residual vibration detection processing ends.
[0117]
Next, the ejection abnormality and head abnormality determination processing (subroutine) in step S106 of the flowchart shown in FIG. 24 will be described. FIG. 26 is a flowchart showing a discharge abnormality and head abnormality determination process (hereinafter, may be abbreviated as “discharge abnormality determination process”) performed by the control unit 6 and the determination unit 20 of the present invention. The determination unit 20 determines whether or not the ink droplet has been normally ejected from the corresponding inkjet head 100 based on the measurement data (measurement result) such as the cycle measured by the above-described measurement unit 17 (when a head abnormality has occurred. Or not), when the ejection is not performed normally (when the head is abnormal), that is, when the ejection is abnormal or the head is abnormal, the cause is determined.
[0118]
First, the control unit 6 outputs the predetermined range Tr of the cycle of the residual vibration and the predetermined threshold T1 of the cycle of the residual vibration stored in the EEPROM 62 to the determination unit 20. The predetermined range Tr of the cycle of the residual vibration has an allowable range that can be determined as normal with respect to the cycle of the residual vibration during normal ejection. These data are stored in a memory (not shown) of the determination means 20, and the following processing is executed.
The measurement result measured by the measurement unit 17 in step S105 of FIG. 24 is input to the determination unit 20 (step S301). Here, in the present embodiment, the measurement result is the cycle Tw of the residual vibration of the diaphragm 121.
[0119]
In step S302, the determination unit 20 determines whether or not the period Tw of the residual vibration exists, that is, whether or not the residual vibration waveform data has not been obtained by the head abnormality detection unit 10. When it is determined that the cycle Tw of the residual vibration does not exist, the determination unit 20 determines that the nozzle 110 of the inkjet head 100 has not ejected an ink droplet in the ejection abnormality detection processing or the head abnormality detection processing (the drive signal is not detected). It is determined that the nozzle is not ejected (not input) (step S306). When it is determined that the residual vibration waveform data exists, subsequently, in step S303, the determination unit 20 determines whether or not the cycle Tw is within a predetermined range Tr that is recognized as a cycle during normal ejection. Is determined.
[0120]
When it is determined that the cycle Tw of the residual vibration is within the predetermined range Tr, it is determined that the ink droplet is normally ejected from the corresponding inkjet head 100 or that no head abnormality has occurred in the inkjet head 100. In other words, the determination unit 20 determines that the nozzle 110 of the inkjet head 100 has normally ejected an ink droplet (normal ejection) or that the head is normal (step S307). When it is determined that the period Tw of the residual vibration is not within the predetermined range Tr, subsequently, in step S304, the determination unit 20 determines whether the period Tw of the residual vibration is shorter than the predetermined range Tr. Is determined.
[0121]
When it is determined that the cycle Tw of the residual vibration is shorter than the predetermined range Tr, it means that the frequency of the residual vibration is high, and as described above, air bubbles are mixed in the cavity 141 of the inkjet head 100. Therefore, the determination unit 20 determines that air bubbles are mixed in the cavity 141 of the inkjet head 100 (bubble mixing) (step S308).
[0122]
When it is determined that the cycle Tw of the residual vibration is longer than the predetermined range Tr, the determination unit 20 subsequently determines whether the cycle Tw of the residual vibration is longer than the predetermined threshold T1. A determination is made (step S305). When it is determined that the cycle Tw of the residual vibration is longer than the predetermined threshold T1, it is considered that the residual vibration is excessively damped, and the determination unit 20 determines that the ink near the nozzle 110 of the inkjet head 100 has It is determined that the viscosity is increased by drying (drying) (step S309).
[0123]
If it is determined in step S305 that the cycle Tw of the residual vibration is shorter than the predetermined threshold T1, the cycle Tw of the residual vibration is a value satisfying Tr <Tw <T1, As described above, it is considered that paper dust adheres to the vicinity of the outlet of the nozzle 110 whose frequency is higher than that of the drying, and the determination unit 20 determines that the paper powder adheres to the vicinity of the nozzle 110 of the inkjet head 100. (Paper powder adhesion) is determined (step S310).
As described above, when the determination unit 20 determines the cause of normal ejection (head normal) or abnormal ejection (head abnormality) of the target inkjet head 100 (steps S306 to S310), the result of the determination is controlled. The output is output to the unit 6 and the discharge abnormality determination processing ends.
[0124]
Next, it is assumed that the inkjet printer 1 includes a plurality of inkjet heads (droplet ejection heads) 100, that is, a head unit 35 having a plurality of nozzles 110 (in the present embodiment, the head unit 35 includes five inkjet heads 100a). To 100e (that is, five nozzles 110), but the number of head units 35 included in the printing unit 3 and the number of inkjet heads 100 (nozzles 110) included in each head unit 35 are not limited thereto. A plurality of ejection selecting means (nozzle selectors) 182 corresponding to each color ink in the ink jet printer 1 and timings of detecting and judging the ejection failure of each ink jet head 100 will be described. FIGS. 27 to 30 are block diagrams showing some examples of ejection abnormality detection / determination timing in the inkjet printer 1 including the plurality of ejection selection units 182. FIG. Hereinafter, a configuration example of each drawing will be sequentially described.
[0125]
FIG. 27 is an example of the timing of detecting ejection abnormalities or head abnormalities of a plurality of inkjet heads 100 (when there is one head abnormality detecting unit 10). As shown in FIG. 27, the ink jet printer 1 having a plurality of ink jet heads 100a to 100e can select a driving waveform generating unit 181 for generating a driving waveform and select which nozzle 110 to discharge an ink droplet from. And a plurality of ink jet heads 100 a to 100 e selected by the ejection selection unit 182 and driven by the drive waveform generation unit 181. In the configuration of FIG. 27, the configuration other than the above is the same as that shown in FIG. 2, FIG. 16, and FIG.
[0126]
In the present embodiment, the drive waveform generation unit 181 and the ejection selection unit 182 will be described as being included in the drive circuit 18 of the head driver 33 (in FIG. 27, the drive waveform generation unit 181 and the ejection selection unit 182 are shown as two blocks via the switching unit 23). However, in general, both are configured in the head driver 33), but the present invention is not limited to this configuration. For example, the drive waveform generation unit 181 may be configured to be independent of the head driver 33. Good.
[0127]
As shown in FIG. 27, the ejection selection means 182 includes a shift register 182a, a latch circuit 182b, and a driver 182c. To the shift register 182a, print data (ejection data) output from the host computer 8 shown in FIG. 2 and subjected to predetermined processing by the control unit 6, and a clock signal (CLK) are sequentially input. The print data is sequentially shifted from the initial stage to the subsequent stage of the shift register 182a in accordance with the input pulse of the clock signal (CLK) (every time the clock signal is input), and is input, corresponding to each of the inkjet heads 100a to 100e. The print data is output to the latch circuit 182b. In the head abnormality detection process described later, ejection data at the time of flushing (preliminary ejection) is input instead of print data. The ejection data means print data for all the inkjet heads 100a to 100e. . At the time of flushing, hardware processing may be performed so that all outputs of the latch circuit 182b are set to values that cause ejection.
[0128]
After the print data corresponding to the number of nozzles 110 of the head unit 35, that is, the number of the inkjet heads 100, is stored in the shift register 182a, the latch circuit 182b outputs each output signal of the shift register 182a according to the input latch signal. Latch. Here, when the CLEAR signal is input, the latched state is released, the output signal of the latched shift register 182a becomes 0 (latch output is stopped), and the printing operation is stopped. When the CLEAR signal is not input, the print data of the latched shift register 182a is output to the driver 182c. After the print data output from the shift register 182a is latched by the latch circuit 182b, the next print data is input to the shift register 182a, and the latch signal of the latch circuit 182b is sequentially updated in accordance with the print timing.
[0129]
The driver 182c connects the drive waveform generation unit 181 to the electrostatic actuator 120 of each inkjet head 100, and each of the electrostatic actuators 120 (inkjet) designated (specified) by a latch signal output from the latch circuit 182b. An output signal (drive signal) of the drive waveform generation unit 181 is input to any or all of the electrostatic actuators 120 of the heads 100a to 100e, whereby the drive signal (voltage signal) is applied to both electrodes of the electrostatic actuator 120. Is applied in between.
[0130]
In the inkjet printer 1 shown in FIG. 27, one drive waveform generating unit 181 that drives a plurality of inkjet heads 100a to 100e, and an ejection failure (ink drop) to any one of the inkjet heads 100a to 100e. Head abnormality detecting means 10 for detecting non-ejection) or head abnormality, storage means 62 for storing (storing) a result of determination of the cause of ejection abnormality or head abnormality obtained by the head abnormality detecting means 10, and drive waveform One switching unit 23 that switches between the generation unit 181 and the head abnormality detection unit 10 is provided. Therefore, the inkjet printer 1 drives one or a plurality of inkjet heads 100 selected by the driver 182c based on the drive signal input from the drive waveform generation unit 181, and the drive / detection switching signal outputs the ejection drive operation. After being input to the switching unit 23, the switching unit 23 switches the connection between the drive waveform generation unit 181 and the head abnormality detection unit 10 to the electrostatic actuator 120 of the inkjet head 100, and then the residual vibration waveform of the diaphragm 121. The ejection abnormality or head abnormality in the nozzle 110 of the inkjet head 100 is detected by the head abnormality detection means 10 based on the above, and in the case of the ejection abnormality or the head abnormality, the cause is determined.
[0131]
When the inkjet printer 1 detects and determines an ejection abnormality or a head abnormality with respect to the nozzle 110 of one inkjet head 100, the next designated printer is designated based on a drive signal input from the drive waveform generator 181 next. A discharge abnormality or a head abnormality is detected and determined for the nozzle 110 of the inkjet head 100, and similarly, a discharge abnormality or a head abnormality is sequentially detected for the nozzle 110 of the inkjet head 100 driven by the output signal of the drive waveform generation unit 181. ·judge. As described above, when the residual vibration detecting means 16 detects the residual vibration waveform of the diaphragm 121, the measuring means 17 measures the period of the residual vibration waveform based on the waveform data, and the determining means 20 determines Based on the measurement result of the means 17, whether the ejection is normal or abnormal (head abnormality), and in the case of abnormal ejection (head abnormality), the cause of the abnormal ejection (head abnormality) is determined. Output the judgment result.
[0132]
As described above, the ink jet printer 1 shown in FIG. 27 is configured to sequentially detect and determine an ejection abnormality or a head abnormality in each of the nozzles 110 of the plurality of inkjet heads 100a to 100e during the ink droplet ejection driving operation. It is sufficient to provide only one head abnormality detecting unit 10 and one switching unit 23, and the circuit configuration of the inkjet printer 1 capable of detecting and determining an ejection abnormality or a head abnormality can be scaled down, and an increase in the manufacturing cost thereof can be prevented. be able to.
[0133]
FIG. 28 shows an example of the timing of detecting ejection abnormalities or head abnormalities of a plurality of inkjet heads 100 (when the number of head abnormality detecting means 10 is the same as the number of inkjet heads 100). The ink jet printer 1 shown in FIG. 28 has one ejection selecting means 182, five head abnormality detecting means 10a to 10e, five switching means 23a to 23e, and one common to the five ink jet heads 100a to 100e. A drive waveform generation unit 181 and one storage unit 62 are provided. Since each component has already been described in the description of FIG. 27, the description thereof will be omitted, and the connection thereof will be described.
[0134]
As in the case shown in FIG. 27, the ejection selecting means 182 latches the print data corresponding to each of the inkjet heads 100a to 100e based on the print data (ejection data) input from the host computer 8 and the clock signal CLK. 182b, and drives the electrostatic actuator 120 of the inkjet heads 100a to 100e corresponding to the print data in accordance with the drive signal (voltage signal) input from the drive waveform generation unit 181 to the driver 182c. The drive / detection switching signal is input to the switching units 23a to 23e corresponding to all the ink jet heads 100a to 100e, respectively, and the switching units 23a to 23e output the drive / detection signals regardless of the presence or absence of the corresponding print data (ejection data). After a drive signal is input to the electrostatic actuator 120 of the inkjet head 100 based on the detection switching signal, the connection with the inkjet head 100 is switched from the drive waveform generation unit 181 to the head abnormality detection units 10a to 10e.
[0135]
After detecting and determining the ejection abnormality or head abnormality of each of the inkjet heads 100a to 100e by all the head abnormality detection units 10a to 10e, the determination results of all the inkjet heads 100a to 100e obtained in the detection processing are: The information is output to the storage unit 62, and the storage unit 62 stores the ejection abnormality or the presence or absence of the head abnormality of each of the inkjet heads 100 a to 100 e and the cause of the ejection abnormality or the head abnormality in a predetermined storage area.
[0136]
As described above, in the ink jet printer 1 shown in FIG. 28, a plurality of head abnormality detecting means 10a to 10e are provided corresponding to each nozzle 110 of the plurality of ink jet heads 100a to 100e, and a plurality of switching means 23a corresponding thereto are provided. Since the switching operation is performed according to 23e to detect the ejection abnormality or the head abnormality and determine the cause thereof, it is possible to perform the ejection abnormality or the head abnormality detection and the cause determination of all the nozzles 110 in a short time at once. .
[0137]
FIG. 29 shows an example of the timing of detecting abnormal ejection or head abnormalities of a plurality of inkjet heads 100 (the number of head abnormality detecting means 10 is the same as the number of inkjet heads 100, and the abnormal ejection detection is performed when print data exists. Case). The ink jet printer 1 shown in FIG. 29 is obtained by adding (adding) a switching control unit 19 to the configuration of the ink jet printer 1 shown in FIG. In the present embodiment, the switching control means 19 includes a plurality of AND circuits (logical product circuits) ANDa to ANDe, and receives print data input to each of the inkjet heads 100a to 100e and a drive / detection switching signal. Then, a high level output signal is output to the corresponding switching means 23a to 23e. The switching control unit 19 is not limited to an AND circuit (logical product circuit), and may be configured so that the switching unit 23 that matches the output of the latch circuit 182b that selects the inkjet head 100 to be driven is selected. .
[0138]
Each of the switching units 23a to 23e is configured to output a corresponding one of the inkjet heads from the drive waveform generation unit 181 to the corresponding head abnormality detection unit 10a to 10e based on the output signal of the corresponding AND circuit ANDa to ANDe of the switching control unit 19. The connection between the electrostatic actuators 120a to 100e is switched. Specifically, when output signals of the corresponding AND circuits ANDa to ANDe are at a high level, that is, when the drive / detection switching signal is at a high level, print data input to the corresponding inkjet heads 100a to 100e is latched. When the output is output from the circuit 182b to the driver 182c, the switching units 23a to 23e corresponding to the AND circuit switch the connection to the corresponding inkjet heads 100a to 100e from the driving waveform generation unit 181 to the head abnormality detection unit 10a. To 10e.
[0139]
The head abnormality detecting means 10a to 10e corresponding to the inkjet head 100 to which the print data is input, after detecting the ejection abnormality of the inkjet head 100 or the presence or absence of the head abnormality, and in the case of the ejection abnormality or the head abnormality, detecting the cause thereof. The head abnormality detection means 10 outputs the determination result obtained in the detection processing to the storage means 62. The storage unit 62 stores one or a plurality of determination results input (obtained) in this manner in a predetermined storage area.
[0140]
As described above, in the ink jet printer 1 shown in FIG. 29, a plurality of head abnormality detecting means 10a to 10e are provided corresponding to each nozzle 110 of the plurality of ink jet heads 100a to 100e. When the print data to be input is input from the host computer 8 to the ejection selection unit 182 via the control unit 6, only the switching units 23a to 23e specified by the switching control unit 19 perform a predetermined switching operation, and Since the ejection abnormality or head abnormality of 100 is detected and its cause is determined, this detection process is not performed for the inkjet head 100 that is not performing the ejection driving operation. Therefore, useless detection and determination processing can be avoided by the inkjet printer 1.
[0141]
FIG. 30 is a diagram showing an example of the timing of the ejection abnormality or the head abnormality detection of the plurality of inkjet heads 100 (the number of head abnormality detection means 10 is the same as the number of the inkjet heads 100, Is performed). The inkjet printer 1 shown in FIG. 30 has one head abnormality detecting unit 10 in the configuration of the inkjet printer 1 shown in FIG. 29 and scans a drive / detection switching signal (one inkjet head 100 that executes a detection process). (Specified each time). A switching selecting means 19a is added.
[0142]
The switching selection unit 19a is connected to the switching control unit 19 shown in FIG. 29, and corresponds to the plurality of inkjet heads 100a to 100e based on a scanning signal (selection signal) input from the control unit 6. The selector scans (selects and switches) the input of the drive / detection switching signal to the AND circuits ANDa to ANDe. The scan (selection) order of the switching selection unit 19a may be the order of print data input to the shift register 182a, that is, the order of ejection of the plurality of inkjet heads 100, but may be simply the order of ejection of the inkjet heads 100a to 100a. The order may be 100e. In the configuration shown in FIG. 30, the switching selection unit 19a and the switching control unit 19 allow the ejection abnormality detecting unit 10 to detect an ejection abnormality with respect to any one of the nozzles 110 of the plurality of inkjet heads 100a to 100e. And a detection determining means for determining whether to perform the determination.
[0143]
When the scan order is the order of the print data input to the shift register 182a, and when the print data is input to the shift register 182a of the ejection selection means 182, the print data is latched by the latch circuit 182b and the latch signal is input. Is output to the driver 182c. In synchronization with the input of the print data to the shift register 182a or the input of the latch signal to the latch circuit 182b, a scanning signal for specifying the ink jet head 100 corresponding to the print data is input to the switching selecting means 19a. A drive / detection switching signal is output to the AND circuit that performs the operation. The output terminal of the switching selecting means 19a outputs a low level when not selected.
[0144]
The corresponding AND circuit (switching control unit 19) performs a logical AND operation on the print data input from the latch circuit 182b and the drive / detection switching signal input from the switching selection unit 19a to output a High level signal. The signal is output to the corresponding switching means 23. Then, the switching unit 23 to which the high-level output signal has been input from the switching control unit 19 switches the connection of the corresponding inkjet head 100 to the electrostatic actuator 120 from the drive waveform generation unit 181 to the head abnormality detection unit 10.
The head abnormality detecting unit 10 detects an ejection abnormality or a head abnormality of the ink jet head 100 to which the print data is input, determines a cause of the ejection abnormality or the head abnormality, if any, and stores the determination result in the storage unit 62. Output to Then, the storage unit 62 stores the thus input (obtained) determination result in a predetermined storage area.
[0145]
In the case where the scanning order is the simple inkjet heads 100a to 100e, when print data is input to the shift register 182a of the ejection selection means 182, the print data is latched by the latch circuit 182b, and the input of the latch signal is performed. Is output to the driver 182c. In synchronization with the input of the print data to the shift register 182a or the input of the latch signal to the latch circuit 182b, a scan (selection) signal for specifying the ink jet head 100 corresponding to the print data is input to the switching selection means 19a. Then, a drive / detection switching signal is output to the corresponding AND circuit of the switching control means 19.
[0146]
Here, when print data for the ink jet head 100 determined by the scanning signal input to the switching selection unit 19a is input to the shift register 182a, the output signal of the corresponding AND circuit (switching control unit 19) is set to the high level. Then, the switching unit 23 switches the connection to the corresponding inkjet head 100 from the drive waveform generation unit 181 to the head abnormality detection unit 10. However, when the print data is not input to the shift register 182a, the output signal of the AND circuit is at the low level, and the corresponding switching means 23 does not execute a predetermined switching operation. Therefore, based on the logical product of the selection result of the switching selection unit 19a and the result specified by the switching control unit 19, the ejection abnormality and head abnormality detection processing of the inkjet head 100 is performed.
[0147]
When the switching operation is performed by the switching unit 23, similarly to the above, the head abnormality detecting unit 10 detects the ejection abnormality or the head abnormality of the inkjet head 100 to which the print data is input, and detects the ejection abnormality or the head abnormality. If there is, after determining the cause, the result of the determination is output to the storage means 62. Then, the storage unit 62 stores the thus input (obtained) determination result in a predetermined storage area.
[0148]
When there is no print data for the ink jet head 100 specified by the switching selecting unit 19a, the corresponding switching unit 23 does not execute the switching operation as described above, so that the head abnormality detecting unit 10 executes the head abnormality detecting process. However, such processing may be performed. When the head abnormality detection processing is performed without performing the switching operation, the determination unit 20 of the head abnormality detection unit 10 determines that the corresponding nozzle 110 of the inkjet head 100 is a non-ejection nozzle as shown in the flowchart of FIG. Is determined (step S306), and the determination result is stored in a predetermined storage area of the storage unit 62.
[0149]
Thus, in the ink jet printer 1 shown in FIG. 30, unlike the ink jet printer 1 shown in FIG. 28 or 29, only one head abnormality detecting means 10 is provided for each nozzle 110 of the plurality of ink jet heads 100a to 100e. And print data corresponding to each of the ink jet heads 100a to 100e is input from the host computer 8 to the ejection selection means 182 via the control unit 6, and at the same time, specified by a scan (selection) signal, and Only the switching unit 23 corresponding to the inkjet head 100 that performs the ejection driving operation in response to the switching operation performs the ejection abnormality or the head abnormality of the corresponding inkjet head 100 and determines the cause thereof. Control unit 6 without processing the detection result It is possible to reduce the burden on the CPU61. Further, since the head abnormality detecting means 10 circulates the state of the nozzles separately from the ejection operation, the ejection abnormality or the head abnormality can be grasped for each nozzle even during the drive printing, and the nozzle 110 of the entire head unit 35 can be detected. You can know the status. Thus, for example, since the ejection abnormality or the head abnormality is periodically detected, the number of steps for detecting the ejection abnormality or the head abnormality for each nozzle while printing is stopped can be reduced. As described above, it is possible to efficiently detect the ejection abnormality or the head abnormality of the inkjet head 100 and determine the cause thereof.
[0150]
Also, unlike the ink jet printer 1 shown in FIG. 28 or FIG. 29, the ink jet printer 1 shown in FIG. 30 only needs to have one head abnormality detecting means 10, so that the ink jet printer shown in FIG. 1, the circuit configuration of the ink jet printer 1 can be scaled down, and the manufacturing cost can be prevented from increasing.
[0151]
Next, an operation of the printer 1 shown in FIGS. 27 to 30, that is, a head abnormality detection process (mainly detection timing) in the inkjet printer 1 including the plurality of inkjet heads 100 will be described. The ejection abnormality or head abnormality detection processing (processing in multiple nozzles) of the present invention detects residual vibration of the diaphragm 121 when the electrostatic actuator 120 of each inkjet head 100 performs an ink droplet ejection operation, and detects the residual vibration. Based on the cycle, whether or not a discharge abnormality (dot missing, ink droplet non-discharge) or a head abnormality has occurred in the corresponding inkjet head 100, and if an ejection abnormality or a head abnormality has occurred, what is the cause thereof? It is determined whether there is. As described above, according to the present invention, these detection processes can be performed if the inkjet head 100 performs an ejection operation of ink droplets (droplets). However, the inkjet head 100 actually ejects ink droplets only when recording. In addition to printing (printing) on the paper P, a flushing operation (preliminary ejection or preliminary ejection) may be performed. Hereinafter, the head abnormality detection processing (multiple nozzles) of the present invention will be described for these two cases.
[0152]
Here, the flushing (preliminary ejection) processing refers to all or all of the head unit 35 when a cap (not shown in FIG. 1) is attached or at a place where ink droplets (droplets) do not fall on the recording paper P (media). This is a head cleaning operation for discharging ink droplets from the nozzles 110 of the target inkjet head 100. This flushing process (flushing operation) is performed, for example, when the ink in the cavity 141 is periodically discharged to maintain the ink viscosity in the nozzle 110 within a proper range, or the ink is thickened. It is also performed as a recovery operation at the time. Further, the flushing process is also performed when the ink is initially filled into the cavities 141 after the ink cartridge 31 is mounted on the printing unit 3.
[0153]
Further, a wiping process for cleaning the nozzle plate (nozzle surface) 150 (a process of wiping off the attached matter (paper dust, dust, etc.) adhering to the head surface of the head unit 35 with a wiper not shown in FIG. 1). ) May be performed, but at this time, the inside of the nozzle 110 becomes negative pressure, and there is a possibility that ink of another color (droplets of another type) is drawn. Therefore, after the wiping process, the flushing process is also performed to discharge a fixed amount of ink droplets from all the nozzles 110 of the head unit 35. Further, the flushing process can be performed in a timely manner in order to maintain the state of the meniscus of the nozzle 110 normally and to ensure good printing.
[0154]
First, with reference to the flowcharts shown in FIG. 31 to FIG. 33, a description will be given of a discharge abnormality and a head abnormality detection process (hereinafter, may be abbreviated as “discharge abnormality detection process” or “head abnormality detection process”) during the flushing process. I do. These flowcharts will be described with reference to the block diagrams of FIGS. 27 to 30 (the same applies to a printing operation). FIG. 31 is a flowchart showing the timing of detecting an ejection failure during the flushing operation of the inkjet printer 1 shown in FIG.
[0155]
When the flushing process of the inkjet printer 1 is executed at a predetermined timing, the ejection abnormality detection process shown in FIG. 31 is executed. The control unit 6 inputs ejection data for one nozzle to the shift register 182a of the ejection selection means 182 (step S401), and inputs a latch signal to the latch circuit 182b (step S402), and the ejection data is latched. . At that time, the switching unit 23 connects the electrostatic actuator 120 of the inkjet head 100, which is the target of the ejection data, to the drive waveform generation unit 181 (Step S403).
[0156]
Then, the head abnormality detection unit 10 performs a head abnormality detection process illustrated in the flowchart of FIG. 24 on the inkjet head 100 that has performed the ink ejection operation (step S404). In step S405, the control unit 6 determines whether the head abnormality detection processing has been completed for all the nozzles 110 of the inkjet heads 100a to 100e of the inkjet printer 1 illustrated in FIG. 27 based on the ejection data output to the ejection selection unit 182. Judge. When it is determined that these processes have not been completed for all the nozzles 110, the control unit 6 inputs ejection data corresponding to the nozzle 110 of the next inkjet head 100 to the shift register 182a (Step S406). The process moves to step S402 and the same processing is repeated.
[0157]
If it is determined in step S405 that the above-described head abnormality detection and determination processing has been completed for all the nozzles 110, the control unit 6 inputs a CLEAR signal to the latch circuit 182b (step S407). The latch state of 182b is released, and the ejection failure detection process in the inkjet printer 1 shown in FIG. 27 ends.
[0158]
As described above, in the head abnormality detection processing in the ink jet printer 1 shown in FIG. 27, since the detection circuit is constituted by one head abnormality detection means 10 and one switching means 23, the head abnormality detection processing and determination The process is repeated by the number of the ink jet heads 100, but has an effect that the circuit constituting the head abnormality detecting means 10 does not become so large.
[0159]
Next, FIG. 32 is a flowchart showing the timing of detecting an ejection abnormality during the flushing operation of the inkjet printer 1 shown in FIGS. 28 and 29. The ink jet printer 1 shown in FIG. 28 and the ink jet printer 1 shown in FIG. 29 have slightly different circuit configurations, but the numbers of the head abnormality detecting means 10 and the switching means 23 correspond to the number of the ink jet heads 100 (the same). Coincide in points. Therefore, the ejection abnormality detection process during the flushing operation includes the same steps.
[0160]
When the flushing process of the inkjet printer 1 is executed at a predetermined timing, the control unit 6 inputs ejection data for all nozzles to the shift register 182a of the ejection selection unit 182 (step S501), and latches the ejection data for the latch circuit 182b. A signal is input (step S502), and the ejection data is latched. At this time, the switching units 23a to 23e connect all the inkjet heads 100a to 100e and the drive waveform generation unit 181 respectively (Step S503).
[0161]
Then, the head abnormality detection processing shown in the flowchart of FIG. 24 is performed in parallel by the head abnormality detection means 10a to 10e corresponding to the respective inkjet heads 100a to 100e on all the inkjet heads 100 that have performed the ink ejection operation. The process is executed (Step S504). In this case, the determination results corresponding to all the inkjet heads 100a to 100e are stored in a predetermined storage area of the storage unit 62 in association with the inkjet head 100 to be processed (Step S107 in FIG. 24).
[0162]
Then, in order to clear the ejection data latched by the latch circuit 182b of the ejection selection unit 182, the control unit 6 inputs a CLEAR signal to the latch circuit 182b (step S505), and changes the latch state of the latch circuit 182b. Then, the head abnormality detection processing and the determination processing in the inkjet printer 1 shown in FIGS. 28 and 29 are ended.
[0163]
As described above, in the processing in the printer 1 shown in FIGS. 28 and 29, the plurality of (five in this embodiment) head abnormality detecting units 10 and the plurality of switching units 23 corresponding to the inkjet heads 100a to 100e are used. Since the detection and determination circuit is configured, the discharge abnormality detection processing has an effect that it can be executed in a short time for all the nozzles 110 at once.
Next, FIG. 33 is a flowchart showing the timing of detecting an ejection abnormality during the flushing operation of the inkjet printer 1 shown in FIG. Hereinafter, similarly, the head abnormality detection processing and the cause determination processing during the flushing operation will be described using the circuit configuration of the ink jet printer 1 shown in FIG.
[0164]
When the flushing process of the inkjet printer 1 is performed at a predetermined timing, first, the control unit 6 outputs a scanning signal to the switching selection unit (selector) 19a, and the switching selection unit 19a and the switching control unit 19 The first switching unit 23a and the inkjet head 100a are set (specified) (step S601). Then, ejection data for all nozzles is input to the shift register 182a of the ejection selection means 182 (step S602), and a latch signal is input to the latch circuit 182b (step S603), and the ejection data is latched. At this time, the switching unit 23a connects the electrostatic actuator 120 of the inkjet head 100a and the drive waveform generation unit 181 (Step S604).
[0165]
Then, a head abnormality detection process illustrated in the flowchart of FIG. 24 is performed on the inkjet head 100a that has performed the ink ejection operation (step S605). In this case, in step S103 of FIG. 24, the drive / detection switching signal, which is the output signal of the switching selection unit 19a, and the ejection data output from the latch circuit 182b are input to the AND circuit ANDa, and the output signal of the AND circuit ANDa is output. When the level becomes High, the switching unit 23a connects the electrostatic actuator 120 of the inkjet head 100a to the head abnormality detection unit 10. Then, the determination result of the head abnormality determination process executed in step S106 of FIG. 24 is stored in a predetermined storage area of the storage unit 62 in association with the inkjet head 100 (here, 100a) to be processed. (Step S107 in FIG. 24).
[0166]
In step S606, the control unit 6 determines whether the head abnormality detection processing has been completed for all the nozzles 110. If it is determined that the head abnormality detection processing has not been completed for all the nozzles 110, the control unit 6 outputs a scanning signal to the switching selection unit (selector) 19a, and the switching selection unit 19a The switching control unit 19 sets (specifies) the next switching unit 23b and the inkjet head 100b (step S607), and proceeds to step S603 to repeat the same processing. Hereinafter, this loop is repeated until the head abnormality detection processing is completed for all the inkjet heads 100.
[0167]
If it is determined in step S606 that the head abnormality detection processing and the determination processing have been completed for all the nozzles 110, the ejection data latched by the latch circuit 182b of the ejection selection unit 182 is cleared. The control unit 6 inputs the CLEAR signal to the latch circuit 182b (step S608), releases the latch state of the latch circuit 182b, and ends the head abnormality detection processing and the determination processing in the inkjet printer 1 shown in FIG.
[0168]
As described above, in the processing in the inkjet printer 1 shown in FIG. 30, a detection circuit is constituted by the plurality of switching units 23 and one head abnormality detection unit 10, and is specified by the scanning signal of the switching selection unit (selector) 19a. Only the switching unit 23 corresponding to the inkjet head 100 that performs ejection driving according to the ejection data performs the switching operation to detect the ejection abnormality and determine the cause of the corresponding inkjet head 100, so that the inkjet head is more efficiently used. 100 ejection abnormality or head abnormality detection and cause determination can be performed.
[0169]
In step S602 of this flowchart, the ejection data corresponding to all the nozzles 110 is input to the shift register 182a. However, as shown in the flowchart of FIG. Then, the ejection data input to the shift register 182a may be input to the corresponding one inkjet head 100, and the ejection abnormality or head abnormality detection processing may be performed for each nozzle 110.
[0170]
Next, with reference to the flowcharts shown in FIGS. 34 and 35, a description will be given of a discharge abnormality detection process of the inkjet printer 1 during a printing operation. The inkjet printer 1 shown in FIG. 27 is mainly suitable for head abnormality detection processing and determination processing at the time of a flushing operation. In the printer 1, the ejection abnormality detection process may be performed during the printing operation.
[0171]
FIG. 34 is a flowchart showing the timing of detecting an ejection abnormality during the printing operation of the ink jet printer 1 shown in FIGS. 28 and 29. The process of this flowchart is executed (started) by a print (print) instruction from the host computer 8. When print data is input from the host computer 8 to the shift register 182a of the ejection selection unit 182 via the control unit 6 (step S701), a latch signal is input to the latch circuit 182b (step S702). Latched. At this time, the switching units 23a to 23e connect all the inkjet heads 100a to 100e and the drive waveform generation unit 181 (Step S703).
[0172]
Then, the head abnormality detection unit 10 corresponding to the inkjet head 100 that has performed the ink ejection operation performs a head abnormality detection process shown in the flowchart of FIG. 24 (Step S704). In this case, the respective determination results corresponding to the respective inkjet heads 100 are stored in a predetermined storage area of the storage unit 62 in association with the inkjet heads 100 to be processed.
[0173]
Here, in the case of the inkjet printer 1 shown in FIG. 28, the switching units 23a to 23e switch the inkjet heads 100a to 100e based on the drive / detection switching signal output from the control unit 6 to the head abnormality detection units 10a to 10e. 10e (step S103 in FIG. 24). Therefore, in the inkjet head 100 having no print data, since the electrostatic actuator 120 is not driven, the residual vibration detecting unit 16 of the head abnormality detecting unit 10 does not detect the residual vibration waveform of the diaphragm 121. On the other hand, in the case of the ink-jet printer 1 shown in FIG. 29, the switching means 23a to 23e are provided with the drive / detection switching signal output from the control unit 6 and the print data output from the latch circuit 182b. Based on the output signal of the circuit, the inkjet head 100 having the print data is connected to the head abnormality detecting means 10 (Step S103 in FIG. 24).
[0174]
In step S705, the control unit 6 determines whether the printing operation of the inkjet printer 1 has been completed. If it is determined that the printing operation has not been completed, the control unit 6 proceeds to step S701, inputs the next print data to the shift register 182a, and repeats the same processing. When it is determined that the printing operation has been completed, the control unit 6 inputs a CLEAR signal to the latch circuit 182b in order to clear the ejection data latched by the latch circuit 182b of the ejection selection unit 182 ( Step S706), the latch state of the latch circuit 182b is released, and the head abnormality detection processing and the determination processing in the inkjet printer 1 shown in FIGS. 28 and 29 are ended.
[0175]
As described above, the inkjet printer 1 illustrated in FIGS. 28 and 29 includes the plurality of switching units 23a to 23e and the plurality of head abnormality detection units 10a to 10e, and discharges ink to all the inkjet heads 100 at once. Since the abnormality detection processing is performed, these processings can be performed in a short time. Further, the ink jet printer 1 shown in FIG. 29 further includes the switching control means 19, that is, AND circuits ANDa to ANDe that perform a logical product operation of the drive / detection switching signal and the print data, and is provided only in the ink jet head 100 performing the printing operation. On the other hand, since the switching operation is performed by the switching unit 23, the head abnormality detection processing and the determination processing can be performed without performing useless detection.
[0176]
Next, FIG. 35 is a flowchart showing the timing of detecting an ejection failure during the printing operation of the inkjet printer 1 shown in FIG. In response to a print instruction from the host computer 8, the process of this flowchart is executed in the inkjet printer 1 shown in FIG. First, the switching selection unit 19a sets (specifies) the first switching unit 23a and the inkjet head 100a in advance (step S801).
[0177]
When print data is input from the host computer 8 to the shift register 182a of the ejection selection unit 182 via the control unit 6 (step S802), a latch signal is input to the latch circuit 182b (step S803). Latched. Here, at this stage, the switching units 23a to 23e have connected all the inkjet heads 100a to 100e and the drive waveform generation unit 181 (the driver 182c of the ejection selection unit 182) (step S804).
[0178]
Then, when there is print data in the inkjet head 100a, the control unit 6 connects the electrostatic actuator 120 after the ejection operation to the head abnormality detection unit 10 by the switching selection unit 19a (Step S103 in FIG. 24), and FIG. The head abnormality detection processing shown in the flowchart of FIG. 25 is executed (step S805). Then, the determination result of the ejection abnormality determination process executed in step S106 of FIG. 24 is stored in a predetermined storage area of the storage unit 62 in association with the inkjet head 100 (here, 100a) to be processed. (Step S107 in FIG. 24).
[0179]
In step S806, the control unit 6 determines whether the above-described ejection abnormality or head abnormality detection processing has been completed for all the nozzles 110 (all the inkjet heads 100). If it is determined that the above process has been completed for all the nozzles 110, the control unit 6 sets the switching unit 23a corresponding to the first nozzle 110 based on the scanning signal (step S808), If it is determined that the above process has not been completed for all the nozzles 110, the switching unit 23b corresponding to the next nozzle 110 is set (step S807).
[0180]
In step S809, the control unit 6 determines whether the predetermined printing operation instructed by the host computer 8 has been completed. If it is determined that the printing operation has not been completed, the next print data is input to the shift register 182a (step S802), and the same processing is repeated. When it is determined that the printing operation has been completed, the control unit 6 inputs a CLEAR signal to the latch circuit 182b in order to clear the ejection data latched in the latch circuit 182b of the ejection selection unit 182 ( Step S810), the latch state of the latch circuit 182b is released, and the ejection abnormality detection process in the inkjet printer 1 shown in FIG. 30 ends.
[0181]
As described above, the droplet discharge device (inkjet printer 1) of the present invention includes the diaphragm 121, the plurality of electrostatic actuators 120 for displacing the diaphragm 121, the liquid being filled therein, and the displacement of the diaphragm 121. A plurality of ink-jet heads (droplet discharge heads) each having a cavity 141 whose internal pressure is increased or decreased, and a nozzle 110 that communicates with the cavity 141 and discharges liquid as liquid droplets by increasing or decreasing the pressure in the cavity 141. 100, a drive waveform generation unit 181 that drives these electrostatic actuators 120, an ejection selection unit 182 that selects one of the plurality of nozzles 110 to eject droplets, Detecting a vibration, and detecting an abnormal discharge of the droplet based on the detected residual vibration of the diaphragm 121; Alternatively, after the plurality of head abnormality detecting means 10 and the droplet ejection operation by the driving of the electrostatic actuator 120, the electrostatic actuator 120 is driven by the drive waveform generating means 181 based on the drive / detection switching signal, the print data, or the scanning signal. And one or a plurality of switching means 23 for switching to the head abnormality detecting means 10 for detecting the ejection abnormality or the head abnormality of the plurality of nozzles 110 once (in parallel) or sequentially.
[0182]
Therefore, according to the droplet discharge device and the method for detecting and recovering the head failure of the droplet discharge device of the present invention, the detection of the head failure and the determination of the cause thereof can be performed in a short time, and the detection circuit including the head failure detection means 10 Can be scaled down, and an increase in the manufacturing cost of the droplet discharge device can be prevented. Also, after the electrostatic actuator 120 is driven, the head abnormality is detected and the cause is determined by switching to the head abnormality detecting means 10, so that the driving of the actuator is not affected. It does not reduce or degrade the throughput of the device. Further, it is also possible to equip the existing droplet discharge device (inkjet printer) having predetermined components with the head abnormality detecting means 10 of the present invention.
[0183]
Further, unlike the above configuration, the droplet discharge device of the present invention includes a plurality of switching units 23, a switching control unit 19, and a plurality of head abnormality detecting units 10 corresponding to one or the number of nozzles 110, Based on the drive / detection switching signal and the ejection data (print data) or the scanning signal, the drive / detection switching signal and the ejection data (print data), the corresponding electrostatic actuator 120 is driven by the drive waveform generation unit 181 or the ejection selection unit. By switching from 182 to the head abnormality detecting means 10, head abnormality detection and cause determination are performed.
[0184]
Therefore, according to the droplet discharge device of the present invention, the switching means corresponding to the electrostatic actuator 120 not receiving the ejection data (print data), ie, not performing the ejection driving operation, does not perform the switching operation. Detection processing can be avoided. When the switching selection unit 19a is used, since the droplet discharge device only needs to include one head abnormality detection unit 10, the circuit configuration of the droplet discharge device can be scaled down. In addition, it is possible to prevent an increase in the manufacturing cost of the droplet discharge device.
[0185]
In the first embodiment, the ink jet printer 1 shown in FIGS. 27 to 30 for explaining the timing of detecting the ejection failure is provided with five ink jet heads 100 (nozzles 110) in the head unit 35 for convenience of explanation. Although the configuration has been shown and the configuration has been described, in the droplet discharge apparatus of the present invention, the number of the inkjet heads (droplet discharge heads) 100 is not limited to five, and the number of nozzles actually mounted is It is possible to perform detection / determination of a discharge abnormality or a head abnormality for the target 110. For example, like the configuration of the nozzle plate 150 shown in FIG. 5, the inkjet printer 1 (inkjet head 100) in which 14 nozzles 110 and the electrostatic actuator 120 are mounted for each color (each type) of ink, The head abnormality detecting means 10 and the head abnormality detection / recovery method of the droplet discharge device of the present invention can be applied.
[0186]
Next, a configuration (recovery means 24) for executing a recovery process for eliminating the cause of a head abnormality (discharge abnormality) of the inkjet head 100 in the droplet discharge apparatus of the present invention will be described. FIG. 36 is a diagram showing a schematic structure (partially omitted) as viewed from above the ink jet printer 1 shown in FIG. The ink jet printer 1 shown in FIG. 36 includes a wiper 300 and a cap 310 for executing the ink droplet non-ejection (head abnormality) recovery process of the present invention, in addition to the configuration shown in the perspective view of FIG.
[0187]
The recovery process performed by the recovery unit 24 of the present invention includes a flushing process for preliminary discharging droplets from the nozzles of each inkjet head 100, a wiping process using a wiper 300 (see FIG. 37) described later, and a tube described later. A pumping process (pump suction process) by the pump 320 is included. That is, the recovery unit 24 includes the tube pump 320 and a pulse motor for driving the same, the wiper 300, a vertical drive mechanism for the wiper 300, and a vertical drive mechanism (not shown) for the cap 310. The head driver 33 and the head unit 35 function as a part of the recovery means 24 in the wiping process. Since the flushing process has been described above, the wiping process and the pumping process will be described below.
[0188]
Here, the wiping process refers to a process of wiping foreign matter such as paper dust attached to the nozzle plate 150 (nozzle surface) of the inkjet head 100 with the wiper 300. Further, the pumping process (pump suction process) refers to a process of driving a tube pump 320, which will be described later, to suck and discharge the ink in the cavity 141 from the nozzle 110 of the inkjet head 100. As described above, the wiping process is an appropriate process as a recovery process in the state of paper dust adhesion, which is one of the causes of the above-described abnormal ejection of the droplets of the inkjet head 100. The pump suction process removes air bubbles in the cavity 141 that cannot be removed by the above-described flushing process, or increases the viscosity of the ink in the vicinity of the nozzle 110 due to drying or the ink in the cavity 141 due to aging. This is an appropriate process as a recovery process for removing viscous ink. When the viscosity has not increased so much and the viscosity is not so large, the above-described recovery process by the flushing process may be performed. In this case, since the amount of ink to be discharged is small, an appropriate recovery process can be performed without reducing the throughput and the running cost.
[0189]
A head unit 35 including a plurality of ink jet heads (droplet ejection heads) 100 is mounted on the carriage 32, guided by two carriage guide shafts 422, and driven by the carriage motor 41 to provide a connecting portion provided at the upper end in the drawing. 34 and move to the timing belt 421. The head unit 35 mounted on the carriage 32 is movable in the main scanning direction via the timing belt 421 that moves by driving the carriage motor 41 (in conjunction with the timing belt 421). The carriage motor 41 plays a role of a pulley for continuously rotating the timing belt 421, and a pulley 44 is similarly provided on the other end side.
[0190]
The cap 310 is for capping the nozzle plate 150 (see FIG. 5) of the inkjet head 100. A hole is formed in the bottom surface of the cap 310, and a flexible tube 321 which is a component of the tube pump 320 is connected to the cap 310 as described later. The tube pump 320 will be described later with reference to FIG.
[0191]
During the recording (printing) operation, the recording paper P moves in the sub-scanning direction, that is, downward in FIG. 36 while driving the electrostatic actuator 120 of the predetermined inkjet head (droplet ejection head) 100, and the printing unit 3 By moving in the main scanning direction, that is, right and left in FIG. 36, the ink-jet printer (droplet ejection device) 1 can perform a predetermined image or the like based on print data (print data) input from the host computer 8. Is printed (recorded) on the recording paper P.
[0192]
FIG. 37 is a diagram showing a positional relationship between the wiper 300 and the head unit 35 shown in FIG. In FIG. 37, the head unit 35 and the wiper 300 are shown as a part of a side view of the ink jet printer 1 shown in FIG. As shown in FIG. 37A, the wiper 300 is vertically movable so as to be able to contact the nozzle surface of the head unit 35, that is, the nozzle plate 150 of the inkjet head 100.
[0193]
Here, the wiping process which is the recovery process using the wiper 300 will be described. When performing the wiping process, as shown in FIG. 37A, the wiper 300 is moved upward by a driving device (not shown) such that the tip of the wiper 300 is located above the nozzle surface (nozzle plate 150). In this case, when the carriage motor 41 is driven to move the head unit 35 to the left (in the direction of the arrow) in the figure, the wiping member 301 comes into contact with the nozzle plate 150 (nozzle surface).
[0194]
Since the wiping member 301 is made of a flexible rubber member or the like, as shown in FIG. 37 (b), a tip portion of the wiping member 301 that contacts the nozzle plate 150 is bent, and the tip portion of the wiping member 301 is bent. The surface of 150 (nozzle surface) is cleaned (wiped). This makes it possible to remove foreign matter (for example, paper dust, dust floating in the air, scraps of rubber, etc.) such as paper dust attached to the nozzle plate 150 (nozzle surface). In addition, according to the state of such foreign matter attachment (when a large amount of foreign matter is attached), the head unit 35 can reciprocate above the wiper 300 to perform the wiping process a plurality of times. .
[0195]
FIG. 38 is a diagram illustrating a relationship between the inkjet head 100, the cap 310, and the pump 320 during the pump suction process. The tube 321 forms an ink discharge path in a pumping process (pump suction process). One end of the tube 321 is connected to the bottom of the cap 310 as described above, and the other end is discharged via the tube pump 320. It is connected to the ink cartridge 340.
[0196]
An ink absorber 330 is arranged on the inner bottom surface of the cap 310. The ink absorber 330 absorbs ink ejected from the nozzles 110 of the inkjet head 100 during a pump suction process or a flushing process, and temporarily stores the ink. Note that the ink absorber 330 can prevent the ejected droplets from splashing and soiling the nozzle plate 150 during the flushing operation into the cap 310.
[0197]
FIG. 39 is a schematic view showing the configuration of the tube pump 320 shown in FIG. As shown in FIG. 39 (b), the tube pump 320 is a rotary pump, and includes a rotating body 322, four rollers 323 arranged on the circumference of the rotating body 322, and a guide member 350. Have. The roller 323 is supported by the rotating body 322, and presses the flexible tube 321 placed in an arc shape along the guide 351 of the guide member 350.
[0198]
The tube pump 320 rotates one or two rollers 323 in contact with the tube 321 in the Y direction by rotating the rotating body 322 about the shaft 322a in the arrow X direction shown in FIG. The tubes 321 placed on the arc-shaped guide 351 of the guide member 350 are sequentially pressed. As a result, the tube 321 is deformed, and the ink (liquid material) in the cavity 141 of each inkjet head 100 is sucked through the cap 310 due to the negative pressure generated in the tube 321, and bubbles are mixed in or dried. Unnecessary ink having increased viscosity is discharged to the ink absorber 330 via the nozzle 110, and the discharged ink absorbed by the ink absorber 330 is transferred to the discharged ink cartridge 340 (see FIG. 38) via the tube pump 320. Is discharged.
[0199]
The tube pump 320 is driven by a motor such as a pulse motor (not shown). The pulse motor is controlled by the control unit 6. Driving information for the rotation control of the tube pump 320, for example, a look-up table in which the rotation speed and the number of rotations are described, a control program in which the sequence control is described, and the like are stored in the PROM 64 of the control unit 6, and the like. The tube pump 320 is controlled by the CPU 61 of the control unit 6 based on the drive information.
[0200]
Next, the operation of the recovery means (discharge abnormality recovery processing) of the present invention will be described. FIG. 40 is a flowchart showing the ejection failure recovery process in the inkjet printer 1 (droplet ejection device) of the present invention. In the above-described ejection abnormality detection process (see the flowchart in FIG. 24), if the inkjet head 100 having the ejection abnormality is detected and its cause is determined, the head unit is moved at a predetermined timing when the printing operation (printing operation) is not performed. The nozzle 35 is moved to a predetermined standby area (for example, a position where the nozzle plate 150 of the head unit 35 is covered with the cap 310 in FIG. 36, or a position where the wiping process can be performed by the wiper 300) to recover the ejection abnormality according to the present invention. Processing is executed.
[0201]
First, the control unit 6 determines the determination result corresponding to each nozzle 110 stored in the EEPROM 62 of the control unit 6 in step S107 in FIG. 24 (here, this determination result is a determination result limited to each nozzle 110). Instead, it is for each ink jet head 100. Therefore, in the following, the nozzles 110 having abnormal discharge also mean the inkjet head 100 having abnormal discharge.) (Step S901). In step S902, the control unit 6 determines whether or not the read determination result includes a nozzle 110 having an abnormal discharge. If it is determined that there is no abnormally ejected nozzle 110, that is, if the droplets are normally ejected from all the nozzles 110, the ejection abnormality recovery process ends as it is.
[0202]
On the other hand, if it is determined that any of the nozzles 110 has an abnormal discharge, in step S903, the control unit 6 determines whether or not the nozzle 110 determined to have the abnormal discharge has paper dust. . If it is determined that paper dust is not attached near the outlet of the nozzle 110, the process proceeds to step S905. If it is determined that paper dust is attached, the above-described wiper 300 is used. The wiping process for the nozzle plate 150 is performed (step S904).
[0203]
Next, in step S905, the control unit 6 determines whether or not the nozzle 110 determined to have the above-described ejection abnormality contains air bubbles. Then, when it is determined that air bubbles are mixed, the control unit 6 executes a pump suction process by the tube pump 320 for all the nozzles 110 (step S906), and ends the discharge abnormality recovery process. On the other hand, when it is determined that no air bubbles are mixed, the control unit 6 performs the pump suction process or the discharge abnormality by the tube pump 320 based on the length of the cycle of the residual vibration of the diaphragm 121 measured by the measuring unit 17. The flushing process is performed on only the nozzles 110 or all the nozzles 110 determined to be (step S907), and the ejection abnormality recovery process ends.
[0204]
As described above, in the droplet discharge device (inkjet printer 1) and the head abnormality detection / recovery method of the droplet discharge device according to the first embodiment of the present invention, the plurality of droplet discharge heads (the plurality of head units 35) The head abnormality detecting unit 10 detects an abnormality of the ejection of the ink jet head 100) and its cause, and the head abnormality detecting unit 10 performs the ejection operation of the droplet from the nozzle 110 of the droplet ejection head 100. When an abnormal discharge is detected with respect to the nozzle 110, a recovery unit that executes a recovery process according to the cause of the discharge abnormality (for example, a tube pump 320 in a pump suction process, a wiper 300 in a wiping process, and the like). It was decided to have.
[0205]
Therefore, according to the droplet discharge apparatus and the head abnormality detection / recovery method of the droplet discharge apparatus of the present invention, an appropriate recovery processing (one of flushing processing, pump suction processing, and wiping processing) corresponding to the cause of the discharge abnormality is performed. Is different from the sequential recovery processing in the conventional droplet discharge apparatus, it is possible to reduce wasteful waste ink generated at the time of performing the recovery processing. It is possible to prevent a decrease or deterioration in the throughput of the entire apparatus.
[0206]
Further, the droplet discharge device (inkjet printer 1) of the present invention is provided with a diaphragm 121 displaced by driving an electrostatic actuator 120 on a droplet discharge head (inkjet head 100). In this configuration, a droplet ejection abnormality is detected based on a vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm 121 during the droplet discharge operation (for example, the period of the residual vibration).
[0207]
Therefore, according to the present invention, other components (for example, an optical dot missing detection device or the like) are not required as compared with the conventional droplet discharge apparatus capable of detecting a discharge abnormality, so that the size of the droplet discharge head is increased. It is possible to detect the abnormal discharge of the liquid droplet without performing the above operation, and it is possible to suppress the manufacturing cost of the liquid droplet discharge device capable of detecting the abnormal discharge (missing dot). Further, in the droplet discharge device of the present invention, since the abnormal discharge of the droplet is detected by using the residual vibration of the diaphragm after the droplet discharge operation, the abnormal discharge of the droplet is detected even during the printing operation. be able to.
[0208]
In the droplet ejection apparatus and the head abnormality detection / recovery method for the droplet ejection apparatus according to the present invention, the means and method for detecting the ejection abnormality and its cause include the vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm 121 as described above. The method is not limited to the method of detecting and analyzing the error, and no matter what detection method is used, an appropriate recovery process can be selected as long as the cause of the ejection abnormality is specified. As a method of detecting abnormal discharge (dot missing), for example, an optical sensor such as a laser is directly radiated and reflected on the ink meniscus in the nozzle, the light receiving element detects the vibration state of the meniscus, and the cause of clogging is identified from the vibration state And a general optical dot missing detection device (detects whether the flying droplet has entered the detection range of the sensor) and the measurement result of the time lapse after the ejection operation, the presence or absence of the droplet Based on the time lapse data of the inkjet head when the dot is detected and dot missing occurs, it is estimated that the phenomenon that occurred within the drying time is drying, and the phenomenon that occurred outside the drying time is paper dust or bubbles. A method and a vibration sensor are added to the above-described configuration, and it is determined whether or not vibration that can introduce air bubbles has been applied before the occurrence of missing dots. A method for estimating the presence of bubbles (in this case, the detection means for detecting missing dots need not be limited to an optical method. A method of detecting a change in the amount of charge of a detection electrode that has been charged, ejected, and landed, or a capacitance type detection method that changes when an ink droplet passes between electrodes may be used) As a detection method, a method of detecting the state of the head surface as image information using a camera or the like, or scanning an optical sensor such as a laser near the head surface to detect the presence or absence of paper dust can be considered.
[0209]
Further, the pump suction recovery process, which is one of the recovery processes performed by the recovery unit 24, is an effective process for the case where the viscosity has increased due to drying or the like and for the case where air bubbles are mixed. When the inkjet head 100 having the air bubbles and the dry thickening that requires the pump suction process in the head unit 35 is detected in the head unit 35, the individual processes are performed as in steps S905 to S907 in the flowchart of FIG. The pump suction process may be performed on the ink jet head 100 containing air bubbles and the ink jet head 100 drying and thickening at a time without determining the process. That is, after determining whether or not paper powder is attached near the nozzle 110, the pump suction process may be performed without determining whether air bubbles are mixed or the viscosity is increased. Further, the pump suction process may be performed on a predetermined region including the inkjet head 100 in which the discharge abnormality has occurred, and may be performed on all the head units 35 including the inkjet head 100 in which the discharge abnormality has occurred, or on each type of ink. You may.
[0210]
Next, a method of detecting and recovering from a head abnormality (ink thickening) when the cap 310 of the droplet discharge device of the present invention is mounted will be described. Note that the cap 310 is usually attached to the inkjet head 100 (head unit 35) when a certain period of time has elapsed after the printing process of the inkjet printer 1 (droplet ejection device) is completed, or when the inkjet printer 1 For example, when the power supply is turned off. As described above, when capping the head unit 35, the head unit 35 is moved to the position of the cap 310 shown in FIG. 36. At that time, the wiping process by the wiper 300 may be executed. The flowchart of FIG. 41 illustrates a case where the wiping process is performed. FIG. 41 is a flowchart showing a head abnormality detection / recovery process.
[0211]
As described above, the head abnormality detection / recovery process is executed when a predetermined time has elapsed after the printing process is completed or when the main power supply of the inkjet printer 1 is turned off. First, the head unit 35 mounted on the carriage 32 is moved in the main scanning direction by the carriage motor 41 to mount the cap 310. Then, on the way, the wiping process is executed by the wiper 300 moved upward so as to contact the nozzle surface of the head unit 35 (step S1001).
[0212]
When the head unit 35 is positioned above the cap 310, the cap 310 moves up, and the cap 310 comes into close contact with the head unit 35 (the head unit 35 is capped by the cap 310) (step S1002). Then, the standby power supply 26 is prepared so that it can be turned on (power on) at any time so that this process can be executed even if the main power supply of the inkjet printer 1 is turned off (step S1003). When the main power supply is turned off, a step of turning on the standby power supply 26 may be interrupted even during this processing.
[0213]
Next, the measurement time of the clock means 25 (timer) is initialized (step S1004). That is, the timer 25 (timer) is set to T = 0, and time measurement is started. When the time measured by the timer 25 elapses a predetermined time set in the control unit 6 (step S1005), each of the inkjet heads 100 (nozzles 110) of the head unit 35 is subjected to FIGS. Is executed (step S1006).
[0214]
Here, when the cap 310 is attached to the head unit 35, it is a drive suspension period during which the electrostatic actuator 120 of each ink jet head 100 is not driven, and thus the determinations in steps S102 and S108 in FIG. 24 are performed. No need. In addition, since the wiping process is performed before the cap 310 is attached, it is generally unlikely that paper dust or the like adheres to the nozzle surface of the head unit 35. Therefore, the determination in step S305 in FIG. 26 is unnecessary, and when the detected residual vibration period Tw is longer than the range Tr considered to be normal ejection, the viscosity increases due to all the drying (that is, NO in step S304). In this case, the process proceeds to step S309).
[0215]
After executing the head abnormality (ejection abnormality) detection processing in step S1007 in this manner, the control unit 6 determines whether any one of the inkjet heads is based on the determination result stored in the storage unit 62 in step S107 in FIG. It is determined whether a head abnormality has been detected in 100. If it is determined that a head abnormality has been detected, a recovery process is executed (step S1008), and the process proceeds to step S1004 to initialize the timer 25 and repeat the same process. If it is determined that no head abnormality has been detected, the process directly proceeds to step S1004 to initialize the timer 25 and repeat the same processing.
[0216]
In addition, as the recovery processing in step S1008, steps S905 and subsequent steps in the flowchart in FIG. 40 are performed, and when it is determined that air bubbles are mixed in the cavity 141, the pump suction processing by the tube pump 320 is executed. If it is determined that the ink in the cavity 141 is dried and thickened, a flushing process or a pump suction process is executed according to the degree of the thickening.
In addition, the predetermined time set in the control unit 6 is generally desirably set to a time at which the thickening of the ink can be recovered by the flushing process, for example, about 15 hours. It is desirable that the head abnormality detection process be executed at every predetermined time.
[0219]
In the head abnormality detection / recovery process, there is no need to uselessly eject ink. Therefore, as described above, the driving circuit 18 drives the electrostatic actuator 120 to such an extent that ink droplets are not ejected, thereby causing the residual vibration. The detecting means 16 detects the residual vibration of the diaphragm 121 at this time, and the measuring means 17 measures the period or amplitude from the waveform of the residual vibration detected in this way to detect the presence or absence of a head abnormality and its cause. However, since the nozzle surface of the head unit 35 is in close contact with the cap 310, the detection may be performed by performing an ink discharging operation.
[0218]
As described above, in the droplet discharge device and the head abnormality detection / recovery method of the droplet discharge device according to the present invention, the drive circuit 18 drives the electrostatic actuator 120 to change the pressure in the cavity 141 so as to change the cavity. A plurality of inkjet heads (droplet ejection heads) 100 for ejecting ink as ink droplets from nozzles 110 communicating with 141, and a plurality of inkjet heads when the electrostatic actuator 120 is stopped (that is, when printing is not performed). 100 (head unit 35), a time counting means (timer) 25 for measuring the idle time of the plurality of inkjet heads 100, and a head abnormality detecting means 10 for detecting a head abnormality of each inkjet head 100; The head abnormality detecting means 10 is It was to detect the head abnormality of the ink jet heads 100 each time has been quiescent time is a predetermined time set in advance by the control unit 6.
[0219]
Therefore, according to the present invention, when the cap 310 is in close contact with the plurality of ink-jet heads 100 (head unit 35), head abnormalities such as thickening of ink in the ink-jet heads 100 and the incorporation of air bubbles are accurately detected. If detected, appropriate (minimum necessary) recovery processing can be executed according to the cause and degree of the detection. Thereby, the ink (liquid material) is not discharged or sucked more than necessary, and the throughput of the inkjet printer 1 (droplet discharge device) is not reduced or deteriorated.
[0220]
In addition, the droplet discharge device of the present invention does not require a special sensor (for example, an optical sensor) for detecting such a head abnormality, so that the manufacturing cost of the droplet discharge device (inkjet printer 1) is reduced. The increase can be prevented, and the installation space of the sensor is unnecessary, so that the head unit 35 can be prevented from becoming large. In addition, since the sensor is not affected by disturbance due to the adhesion of paper dust or dust to the sensor, highly reliable head abnormality detection can be performed.
[0221]
Further, the droplet discharge device of the present invention switches the discharge operation from the discharge operation to the detection operation by the switching means 23 to detect the head abnormality. The head abnormality can be detected and determined for all the nozzles 110 of the inkjet heads 100 at one time.
The present invention may further include an ejection frequency determination unit (not shown) that determines the number of ejections of the droplets in the flushing process by the flushing unit based on the determination result of the determination unit 20. Further, based on the determination result by the determination unit 20, the head abnormality detection unit 10 detects a head abnormality again based on the ejection drive of the electrostatic actuator 120 when the droplet is being ejected in the flushing process by the flushing unit. It may be detected.
[0222]
Further, the head abnormality detecting means 10 detects a head abnormality for a predetermined number of nozzles representative of the plurality of inkjet heads 100, and when any of the inkjet heads 100 that have performed this detection process detects a head abnormality, In other words, the recovery unit 24 may be configured to execute the above-described recovery process on all the nozzles 110 of the inkjet head 100 based on the detected cause of the head abnormality. Further, the head abnormality detecting unit 10 is preset by the control unit 6 in accordance with the liquid (liquid material) filled in the cavities 141 of the plurality of inkjet heads 100, that is, in this embodiment, the type of ink. The predetermined time may be changed to detect a head abnormality. This is because the likelihood of ink thickening varies depending on the composition of the ink (liquid material).
[0223]
<Second embodiment>
Next, another configuration example of the inkjet head (head unit) according to the present invention will be described. 42 to 45 are cross-sectional views each schematically showing another configuration example of the inkjet head 100. FIG. Hereinafter, description will be made based on these drawings, but the description will be focused on the points different from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
[0224]
In the ink jet head 100A shown in FIG. 42, the vibration plate 212 vibrates by driving the piezoelectric element 200, and the ink (liquid) in the cavity 208 is ejected from the nozzle 203. A stainless steel nozzle plate 202 having a nozzle (hole) 203 formed thereon is joined to a stainless steel nozzle plate 202 via an adhesive film 205, and a similar stainless steel metal plate is further placed thereon. 204 are joined via an adhesive film 205. The communication port forming plate 206 and the cavity plate 207 are sequentially bonded thereon.
[0225]
The nozzle plate 202, the metal plate 204, the adhesive film 205, the communication port forming plate 206, and the cavity plate 207 are each formed into a predetermined shape (a shape in which a concave portion is formed). A reservoir 209 is formed. The cavity 208 and the reservoir 209 communicate with each other via an ink supply port 210. The reservoir 209 communicates with the ink inlet 211.
[0226]
A vibration plate 212 is provided at an opening on the upper surface of the cavity plate 207, and a piezoelectric element (piezo element) 200 is joined to the vibration plate 212 via a lower electrode 213. Further, an upper electrode 214 is joined to the opposite side of the piezoelectric element 200 from the lower electrode 213. The head driver 215 includes a drive circuit that generates a drive voltage waveform, and applies (supplies) a drive voltage waveform between the upper electrode 214 and the lower electrode 213, so that the piezoelectric element 200 vibrates and is joined thereto. The diaphragm 212 vibrates. The vibration of the vibration plate 212 changes the volume of the cavity 208 (pressure in the cavity), and the ink (liquid) filled in the cavity 208 is ejected from the nozzle 203 as droplets.
[0227]
The amount of liquid reduced in the cavity 208 due to the ejection of the liquid droplets is supplied from the reservoir 209 to supply ink. Further, ink is supplied to the reservoir 209 from the ink intake port 211.
43, the ink (liquid) in the cavity 221 is ejected from the nozzle by driving the piezoelectric element 200 in the same manner as described above. The inkjet head 100B has a pair of opposed substrates 220, and a plurality of piezoelectric elements 200 are intermittently provided between the two substrates 220 at predetermined intervals.
[0228]
A cavity 221 is formed between adjacent piezoelectric elements 200. 43, a plate (not shown) is provided in front of the cavity 221 and a nozzle plate 222 is provided behind the cavity 221. A nozzle (hole) 223 is formed at a position corresponding to each cavity 221 of the nozzle plate 222. .
A pair of electrodes 224 is provided on one surface and the other surface of each piezoelectric element 200, respectively. That is, four electrodes 224 are joined to one piezoelectric element 200. When a predetermined driving voltage waveform is applied between predetermined electrodes among these electrodes 224, the piezoelectric element 200 deforms in a shear mode and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 43). The pressure in the cavity changes, and the ink (liquid) filled in the cavity 221 is ejected from the nozzle 223 as droplets. That is, in the inkjet head 100B, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
[0229]
The ink jet head 100C shown in FIG. 44 also discharges the ink (liquid) in the cavity 233 from the nozzle 231 by driving the piezoelectric element 200 in the same manner as described above. The inkjet head 100C includes a nozzle plate 230 in which the nozzles 231 are formed, a spacer 232, and the piezoelectric element 200. The piezoelectric element 200 is installed at a predetermined distance from the nozzle plate 230 via a spacer 232, and a cavity 233 is formed in a space surrounded by the nozzle plate 230, the piezoelectric element 200, and the spacer 232.
[0230]
A plurality of electrodes are joined to the upper surface of the piezoelectric element 200 in FIG. That is, the first electrode 234 is joined to almost the center of the piezoelectric element 200, and the second electrodes 235 are joined to both sides thereof. By applying a predetermined drive voltage waveform between the first electrode 234 and the second electrode 235, the piezoelectric element 200 deforms in a shear mode and vibrates (indicated by an arrow in FIG. 44). The volume (pressure in the cavity) changes, and the ink (liquid) filled in the cavity 233 is ejected from the nozzle 231 as droplets. That is, in the inkjet head 100C, the piezoelectric element 200 itself functions as a diaphragm.
[0231]
In the ink jet head 100D shown in FIG. 45, ink (liquid) in the cavity 245 is ejected from the nozzle 241 by driving the piezoelectric element 200 in the same manner as described above. The inkjet head 100D includes a nozzle plate 240 in which nozzles 241 are formed, a cavity plate 242, a vibration plate 243, and a laminated piezoelectric element 201 formed by laminating a plurality of piezoelectric elements 200.
[0232]
The cavity plate 242 is formed into a predetermined shape (a shape that forms a concave portion), whereby the cavity 245 and the reservoir 246 are formed. The cavity 245 and the reservoir 246 communicate with each other via an ink supply port 247. The reservoir 246 is in communication with the ink cartridge 31 via the ink supply tube 311.
[0233]
The lower end in FIG. 45 of the laminated piezoelectric element 201 is joined to the diaphragm 243 via the intermediate layer 244. A plurality of external electrodes 248 and internal electrodes 249 are joined to the laminated piezoelectric element 201. That is, an external electrode 248 is bonded to the outer surface of the laminated piezoelectric element 201, and an internal electrode 249 is provided between the piezoelectric elements 200 constituting the laminated piezoelectric element 201 (or inside each piezoelectric element). ing. In this case, the external electrodes 248 and part of the internal electrodes 249 are alternately arranged so as to overlap in the thickness direction of the piezoelectric element 200.
[0234]
Then, by applying a drive voltage waveform from the head driver 33 between the external electrode 248 and the internal electrode 249, the laminated piezoelectric element 201 is deformed as shown by the arrow in FIG. 45 (in the vertical direction in FIG. 45). The vibration plate 243 vibrates. Due to the vibration of the vibration plate 243, the volume (pressure in the cavity) of the cavity 245 changes, and the ink (liquid) filled in the cavity 245 is ejected from the nozzle 241 as droplets.
[0235]
The amount of liquid reduced in the cavity 245 due to the ejection of the liquid droplets is supplied by supplying ink from the reservoir 246. Further, ink is supplied to the reservoir 246 from the ink cartridge 31 via the ink supply tube 311.
In the ink jet heads 100A to 100D having the above-described piezoelectric elements, droplet ejection is performed based on the residual vibration of the diaphragm or the piezoelectric element functioning as the diaphragm in the same manner as in the above-described capacitance type inkjet head 100. Can be detected or the cause of the abnormality can be specified. In addition, in the ink jet heads 100B and 100C, a vibration plate (a vibration plate for detecting residual vibration) may be provided at a position facing the cavity to detect the residual vibration of the vibration plate. .
[0236]
As described above, the droplet discharge device and the method for detecting and recovering the head abnormality of the droplet discharge device of the present invention have been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to this. Each component constituting the ejection head or the droplet ejection device can be replaced with an arbitrary component having the same function. Further, other arbitrary components may be added to the droplet discharge head or the droplet discharge device of the present invention.
[0237]
The ejection target liquid (liquid material) ejected from the droplet ejection head (the inkjet head 100 in the above-described embodiment) of the droplet ejection device of the present invention is not particularly limited. It can be a liquid containing a material (including a dispersion such as a suspension or an emulsion). That is, an ink containing a filter material of a color filter, a light emitting material for forming an EL light emitting layer in an organic EL (Electro Luminescence) device, a fluorescent material for forming a phosphor on an electrode in an electron emission device, a PDP (Plasma). A fluorescent material for forming a phosphor in a display panel device, a migrating material for forming a migrating body in an electrophoretic display device, a bank material for forming a bank on a surface of a substrate, various coating materials, and electrodes. Electrode material for forming, a particle material forming a spacer for forming a minute cell gap between two substrates, a liquid metal material for forming a metal wiring, a lens material for forming a microlens, a resist Materials, light diffusion materials to form light diffusers, etc. That.
[0238]
Further, in the present invention, the droplet receiver from which droplets are to be discharged is not limited to paper such as recording paper, but other media such as films, woven fabrics, and nonwoven fabrics, glass substrates, silicon substrates, and the like. Work such as various substrates may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ink jet printer which is a kind of a droplet discharge device of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a main part of the ink jet printer of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view of one ink jet head in the head unit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a head unit corresponding to one color ink.
FIG. 5 is an example of a nozzle arrangement pattern of a nozzle plate of a head unit using four color inks.
6 is a state diagram showing each state at the time of inputting a drive signal in a section taken along line III-III of FIG. 3;
FIG. 7 is a circuit diagram showing a simple vibration calculation model assuming residual vibration of the diaphragm shown in FIG. 3;
8 is a graph showing a relationship between an experimental value and a calculated value of the residual vibration of the diaphragm shown in FIG.
9 is a conceptual diagram of the vicinity of a nozzle when air bubbles are mixed in the cavity of FIG.
FIG. 10 is a graph showing calculated values and experimental values of residual vibration in a state in which ink droplets are not ejected due to air bubbles entering a cavity.
11 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when ink near the nozzle of FIG. 3 is fixed by drying.
FIG. 12 is a graph showing calculated values and experimental values of residual vibration in a state where ink near the nozzles is in a dry and thickened state.
FIG. 13 is a conceptual diagram of the vicinity of the nozzle when paper dust adheres near the nozzle outlet of FIG.
FIG. 14 is a graph showing calculated values and experimental values of residual vibration in a state where paper dust adheres to a nozzle outlet.
FIG. 15 is a photograph showing the state of the nozzle before and after the paper dust adheres to the vicinity of the nozzle.
FIG. 16 is a schematic block diagram of a head abnormality detecting unit shown in FIG. 2;
FIG. 17 is a conceptual diagram when the electrostatic actuator of FIG. 3 is a parallel plate capacitor.
18 is a circuit diagram of an oscillation circuit including a capacitor constituted by the electrostatic actuator of FIG.
FIG. 19 is a circuit diagram of an F / V conversion circuit of the head abnormality detection means shown in FIG.
20 is a timing chart showing timings of output signals of respective units based on an oscillation frequency output from the oscillation circuit of FIG. 18;
FIG. 21 is a diagram for explaining a method of setting fixed times tr and t1.
FIG. 22 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the waveform shaping circuit of FIG.
FIG. 23 is a block diagram schematically showing switching means for switching between a drive circuit and a detection circuit.
FIG. 24 is a flowchart illustrating a head abnormality detection process according to the present invention.
FIG. 25 is a flowchart illustrating a residual vibration detection process according to the present invention.
FIG. 26 is a flowchart illustrating a head abnormality determination process according to the present invention.
FIG. 27 is an example of a timing of detecting abnormal ejection of a plurality of inkjet heads (when there is one head abnormality detecting unit).
FIG. 28 is an example of the timing of detecting abnormal ejection of a plurality of inkjet heads (when the number of head abnormality detecting means is the same as the number of inkjet heads).
FIG. 29 is an example of the timing of detecting ejection failures of a plurality of inkjet heads (when the number of head failure detection units is the same as the number of inkjet heads and ejection failure detection is performed when print data is present).
FIG. 30 shows an example of the timing of detecting abnormal discharge of a plurality of inkjet heads (when the number of head abnormality detecting means is the same as the number of inkjet heads and the abnormal discharge is detected by circulating through each inkjet head).
FIG. 31 is a flowchart showing a timing of detecting a discharge abnormality during a flushing operation of the ink jet printer shown in FIG. 27;
32 is a flowchart showing the timing of detecting an ejection failure during a flushing operation of the ink jet printer shown in FIGS. 28 and 29.
FIG. 33 is a flowchart showing the timing of detecting a discharge abnormality during the flushing operation of the ink jet printer shown in FIG. 30.
FIG. 34 is a flowchart showing the timing of ejection failure detection during the printing operation of the ink jet printer shown in FIGS. 28 and 29.
FIG. 35 is a flowchart showing a timing of detecting a discharge abnormality during a printing operation of the ink jet printer shown in FIG. 30.
36 is a diagram showing a schematic structure (partially omitted) as viewed from above the ink jet printer shown in FIG. 1;
FIG. 37 is a diagram showing a positional relationship between the wiper and the head unit shown in FIG. 36.
FIG. 38 is a diagram illustrating a relationship between an ink jet head, a cap, and a pump during a pump suction process.
FIG. 39 is a schematic view showing the configuration of the tube pump shown in FIG. 38.
FIG. 40 is a flowchart showing ejection failure recovery processing in the ink jet printer of the present invention.
FIG. 41 is a flowchart showing a head abnormality detection / recovery process.
FIG. 42 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the inkjet head according to the invention.
FIG. 43 is a cross-sectional view schematically illustrating another configuration example of the inkjet head according to the invention.
FIG. 44 is a cross-sectional view schematically illustrating another configuration example of the inkjet head according to the invention.
FIG. 45 is a cross-sectional view schematically showing another configuration example of the inkjet head according to the invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inkjet printer 2 ... Device main body 21 ... Tray 22 ... Discharge port 3 ... Printing means (moving body) 31 ... Ink cartridge 311 ... Ink supply tube 32 ... Carriage 33 ... Head driver 34 ... Connecting portion 35... Head unit 4... Printing device 41... Carriage motor 42... Reciprocating mechanism 421... Timing belt 422. Paper device 51 Feed motor 52 Feed roller 52a Follower roller 52b Drive roller 53 Feed motor driver 6 Control unit 61 CPU 62 EEPROM (storage means) 63 … RAM 64… PROM 7… Operation panel 8… Host computer 9… IF 10, 10a 10e Head abnormality detection means 11 Oscillation circuit 111 Schmitt trigger inverter 112 Resistive element 12 F / V conversion circuit 13 Constant current source 14 Buffer 15 Waveform shaping circuit 151 Amplifier (operational amplifier) 152 Comparator (Comparator) 16 Residual vibration detection means 17 Measurement means 18 Drive circuit 181 Drive waveform generation means 182 Discharge selection means 182a Shift register 182b Latch circuit 182c Driver 19 Switching control means 19a Switching selection means (selector) 20 Determination means 23, 23a to 23e Switching means 24 Recovery means 25 Clocking means 26 Stand-by power supply 100 inkjet heads 100a to 100e inkjet head 110 nozzle 1 0 ... Electrostatic actuator 121 ... Diaphragm (bottom wall) 122 ... Segment electrode 123 ... Insulating layer 124 ... Common electrode 124a ... Input terminal 130 ... Damper chamber 131 ... Ink inlet 132 ... Damper 140 silicon substrate 141 cavity 142 ink supply port 143 reservoir 144 side wall 150 nozzle plate 160 glass substrate 161 recess 162 opposed wall 170 base 200 piezoelectric Element 201 ... Laminated piezoelectric element 202,222,230,240 ... Nozzle plate 203,223,231,241 ... Nozzle 204 ... Metal plate 205 ... Adhesive film 206 ... Communication port forming plate 207,242 ... Cavity plate 208, 221, 233, 245 ... cavity 209, 246 reservoir 210, 247 ink supply port 211 ink intake port 212, 243 diaphragm 213 lower electrode 214 upper electrode 215 head driver 220 substrate 224 electrode 232 spacer 234 first electrode 235 second electrode 244 intermediate layer 248 external electrode 249 internal electrode 300 wiper 301 wiping member 310 cap 320 tube pump ( (Rotary pump) 321 (flexible) tube 322 rotator 322a shaft 323 roller 330 ink absorber 340 discharge ink cartridge 350 guide member 351 guide P Recording paper S101 to S109, S201 to S205, S301 to S310, S401 to S4 07, S501 to S505, S601 to S608, S701 to S706, S801 to S810, S901 to S907, S1001 to S1008 ... step

Claims (39)

A plurality of droplet discharge heads that discharge the liquid as droplets from nozzles communicating with the cavity by driving an actuator by a drive circuit to change the pressure in the cavity filled with the liquid,
A cap that covers the plurality of droplet discharge heads at rest,
Time-measuring means for measuring the idle time of the plurality of droplet discharge heads,
A head abnormality detecting means for detecting a head abnormality of each of the droplet discharge heads,
The droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the head abnormality detection unit detects the head abnormality each time the pause time measured by the clock unit reaches a predetermined time. 2. The droplet discharge device according to claim 1, further comprising a recovery unit that executes a recovery process for eliminating the detected head abnormality when the head abnormality is detected by the head abnormality detection unit. The droplet discharge head has a diaphragm that is displaced by driving the actuator,
3. The head abnormality detection unit according to claim 1, wherein the head abnormality detection unit detects the head abnormality based on a vibration pattern of residual vibration of the diaphragm when the actuator is driven to such an extent that droplets are not ejected by the drive circuit. 4. Droplet ejection device. The method according to claim 3, wherein the head abnormality detection unit includes a determination unit configured to determine the presence or absence of the head abnormality and determine a cause of the head abnormality when the droplet discharge head determines that there is a head abnormality. 5. Droplet ejection device. The droplet discharge device according to claim 4, further comprising a recovery unit that executes recovery processing for eliminating the cause of the head abnormality according to the cause of the head abnormality determined by the determination unit. The droplet discharge device according to claim 4, wherein the vibration pattern of the residual vibration of the diaphragm includes a cycle of the residual vibration. When the cycle of the residual vibration of the diaphragm is shorter than a cycle of a predetermined range, the determining means determines that bubbles are mixed in the cavity, and the cycle of the residual vibration of the diaphragm is smaller than a predetermined threshold. 7. The droplet discharge device according to claim 6, wherein when the length of the liquid is too long, it is determined that the liquid near the nozzle has increased in viscosity due to drying. The recovery means includes a flushing means for performing a flushing process of driving the actuator to preliminary discharge the droplets from a nozzle, and a pump suction by a pump connected to the cap covering a nozzle surface of the droplet discharge head. Pumping means for processing;
When the cause of the head abnormality determined by the determination means is air bubble mixing, the pump suction processing is performed by the pumping means, and when the head is abnormal, the flushing processing by the flushing means or the pump suction processing by the pumping means is performed. The droplet discharge device according to claim 7, which performs the following. 9. The droplet discharge apparatus according to claim 8, further comprising: a discharge number determination unit configured to determine a discharge number of droplets of the flushing process by the flushing unit based on a determination result by the determination unit. 10. The droplet ejection according to claim 8, wherein the head abnormality detection unit detects a head abnormality again when ejecting a droplet in the flushing process by the flushing unit based on a determination result by the determination unit. apparatus. The head abnormality detection unit detects a head abnormality for a predetermined number of nozzles of the plurality of droplet ejection heads, and when a head abnormality is detected in any of the droplet ejection heads, the recovery unit 11. The droplet discharge device according to claim 2, wherein the recovery process is performed on all nozzles of the droplet discharge head. 12. The head abnormality detection unit according to claim 1, wherein the head abnormality detection unit detects the head abnormality by changing the predetermined time according to a type of the liquid filled in the cavities of the plurality of droplet discharge heads. The droplet discharge device according to any one of the above. The liquid according to any one of claims 3 to 11, wherein the head abnormality detection unit includes an oscillation circuit, and the oscillation circuit oscillates based on a capacitance component of the actuator that changes due to residual vibration of the diaphragm. Drop ejection device. 14. The droplet discharge device according to claim 13, wherein the oscillation circuit forms a CR oscillation circuit using a capacitance component of the actuator and a resistance component of a resistance element connected to the actuator. The head abnormality detection means includes an F / V conversion circuit that generates a voltage waveform of residual vibration of the diaphragm by a predetermined signal group generated based on a change in an oscillation frequency of an output signal of the oscillation circuit. Item 15. The droplet discharge device according to Item 13 or 14. 16. The droplet discharge device according to claim 15, wherein the head abnormality detection unit includes a waveform shaping circuit that shapes a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm generated by the F / V conversion circuit into a predetermined waveform. The waveform shaping circuit includes a DC component removing unit that removes a DC component from a voltage waveform of the residual vibration of the diaphragm generated by the F / V conversion circuit, and a voltage from which the DC component is removed by the DC component removing unit. 17. The droplet discharge device according to claim 16, further comprising a comparator for comparing the waveform with a predetermined voltage value, wherein the comparator generates and outputs a rectangular wave based on the voltage comparison. 18. The droplet ejection apparatus according to claim 17, wherein the head abnormality detection unit includes a measurement unit that measures a cycle of a residual vibration of the diaphragm from the rectangular wave generated by the waveform shaping circuit. 19. The method according to claim 18, wherein the measuring unit has a counter, and the counter counts a pulse of the reference signal to measure a time between rising edges or between a rising edge and a falling edge of the rectangular wave. Droplet ejection device. 20. The liquid according to claim 1, further comprising a switching unit that switches a connection with the actuator from the driving circuit to the head abnormality detection unit after a driving operation that does not discharge a droplet by driving the actuator. Drop ejection device. The droplet discharge device includes a plurality of the head abnormality detection unit and the switching unit, respectively.
The switching unit corresponding to the droplet discharge head that has performed a driving operation that does not discharge droplets switches the connection with the actuator from the drive circuit to the corresponding head abnormality detection unit, and the switched head abnormality 21. The droplet discharge device according to claim 20, wherein the detection unit detects a head abnormality of the corresponding droplet discharge head. A plurality of switching means respectively corresponding to the plurality of droplet discharge heads,
The head abnormality detection unit further includes a detection determination unit that determines which nozzle of the plurality of droplet discharge heads detects the head abnormality.
After a driving operation that does not discharge a droplet by driving the actuator corresponding to the nozzle of the droplet discharge head determined by the detection determining unit, the corresponding switching unit connects the actuator to the driving circuit. 20. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the apparatus is switched to a head abnormality detection unit. 23. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the actuator is an electrostatic actuator. 23. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the actuator is a piezoelectric actuator using a piezo effect of a piezoelectric element. 25. The droplet discharge device according to claim 1, further comprising a storage unit configured to store a cause of the head abnormality detected by the head abnormality detection unit in association with a nozzle to be detected. 26. The apparatus according to claim 2, further comprising: a standby power supply for supplying power to at least the timing unit, the head abnormality detection unit, and the recovery unit when the main power supply of the droplet discharge device is off. Droplet ejection device. 27. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the droplet discharge device includes an ink jet printer. A plurality of droplet discharge heads for discharging the liquid as droplets from nozzles communicating with the cavity by driving an actuator by a drive circuit to change the pressure in the cavity filled with the liquid, A method for detecting and recovering a head abnormality of a droplet discharge device having a cap that covers the droplet discharge head,
Measuring a pause time of the plurality of droplet discharge heads, and detecting a head abnormality of each of the droplet discharge heads every time the pause time reaches a predetermined time; Detection and recovery method. 29. The method according to claim 28, wherein when the head abnormality is detected, a corresponding recovery process is performed. The droplet discharge head has a diaphragm that is displaced by driving the actuator,
30. The head abnormality detecting step includes detecting the head abnormality based on a vibration pattern of residual vibration of the diaphragm when the actuator is driven to such an extent that the drive circuit does not discharge droplets. 4. A method for detecting and recovering a head abnormality of a droplet discharge device according to claim 1. 31. The head abnormality detecting step according to claim 30, wherein presence or absence of a head abnormality of the droplet discharge head is detected, and when it is detected that there is a head abnormality of the droplet discharge head, a cause of the head abnormality is determined. A method for detecting and recovering a head abnormality of the droplet discharge device described in the above. 32. The method according to claim 31, wherein when the head abnormality is detected, a recovery process is performed according to the determined cause of the head abnormality. The vibration pattern of the residual vibration is a period of the residual vibration, and when the detected period of the residual vibration is shorter than a period in a predetermined range, bubbles are generated in the cavity of the droplet discharge head as a cause of the head abnormality. When the period of the detected residual vibration is longer than a predetermined threshold value, it is determined that the liquid in the vicinity of the nozzle of the droplet discharge head is thickened by drying as a cause of the head abnormality. A method for detecting and recovering a head abnormality of the droplet discharge device according to claim 30. The recovery process includes a flushing process of driving the actuator to preliminary discharge the droplets from the nozzles, and a pump suction process using a pump connected to a cap that covers the nozzle surface of the droplet discharge head,
34. The droplet discharge according to claim 33, wherein the pump suction process is performed when the cause of the determined head abnormality is air bubble mixing, and the flushing process or the pump suction process is performed when the thickened dryness occurs. A method for detecting and recovering from head abnormalities in the device. 35. The method according to claim 34, wherein the number of times of ejection of the droplet by the flushing process is determined based on the determination result. The head abnormality of the droplet discharge device according to claim 34 or 35, wherein when performing the flushing process based on the determination result, the head abnormality is detected again when the droplet is ejected in the flushing process. Detection and recovery methods. A head abnormality is detected for a predetermined number of nozzles among the plurality of droplet discharge heads, and when a head abnormality is detected for any of the droplet discharge heads, the head failure is detected for all of the droplet discharge heads. 37. The method according to claim 29, wherein the recovery process is performed. 38. The droplet according to claim 28, wherein the predetermined time is changed according to the type of the liquid filled in the cavities of the plurality of droplet discharge heads to detect the head abnormality. A method for detecting and recovering from a head abnormality in a discharge device. 39. The method according to claim 28, wherein the determined cause of the head abnormality is stored in association with a nozzle to be detected.

Images