JP4860296B2 - Liquid ejection device and pressure detection method - Google Patents
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Description
本発明は、液体吐出装置及び圧力検出方法に係り、特にノズルから液体を吐出させてメディア上に画像等を形成する液体吐出装置における吐出検出に関する。 The present invention relates to a liquid ejection apparatus and a pressure detection method, and more particularly to ejection detection in a liquid ejection apparatus that forms an image or the like on a medium by ejecting liquid from a nozzle.
圧力室内のインクを加圧することによってインク液滴を吐出させるインクジェットシステムにおいて、圧力室の圧力を圧力センサによって検出し、インク液滴の吐出状態を把握する方法が提案されている。例えば、圧力センサから得られた検出信号に基づいて圧力室の圧力のピーク値や周波数(周期)を求め、これらの値からインクの物性の変化や圧力室内の気泡発生の有無を判断することができる。 In an inkjet system in which ink droplets are ejected by pressurizing ink in a pressure chamber, a method has been proposed in which the pressure in the pressure chamber is detected by a pressure sensor to grasp the ejection state of the ink droplets. For example, the peak value or frequency (period) of the pressure in the pressure chamber is obtained based on the detection signal obtained from the pressure sensor, and the change in physical properties of the ink or the presence or absence of bubbles in the pressure chamber can be determined from these values. it can.
特許文献1に記載された発明は、印字動作に先立って測定用パルスをピエゾ素子に印加し、圧力室内の圧力変動をピエゾ素子及び検出回路によって検出するとともに、その圧力変動に基づき、駆動波形を算出し、印字するときには算出された駆動波形に基づいて駆動電圧波形をピエゾ素子に印加するように構成されている。 The invention described in Patent Document 1 applies a measurement pulse to a piezo element prior to a printing operation, detects a pressure fluctuation in the pressure chamber by the piezo element and a detection circuit, and generates a drive waveform based on the pressure fluctuation. When calculating and printing, a drive voltage waveform is applied to the piezo element based on the calculated drive waveform.
特許文献2に記載された発明は、インク室内の容積を変化させる振動子の変位状態を検出し、振動子に与える電気信号に対する振動子の変位状態を検出するように構成されている。 The invention described in Patent Document 2 is configured to detect the displacement state of the vibrator that changes the volume in the ink chamber, and to detect the displacement state of the vibrator with respect to the electrical signal applied to the vibrator.
特許文献3に記載された発明には、ピエゾ素子を短時間に複数回変形させることにより、インク室内のインクを徐々に噴出させてそれらのインクで1つのインク液滴を形成するマルチパルス駆動法において、インク室内の圧力変動を検出し、検出結果に基づいて所定のパルスに後続パルスを発生させるように駆動手段を制御する技術が開示されている。
しかしながら、インクジェットヘッドを高密度に形成すると、圧力センサから得られた検出信号を伝送する配線と駆動信号や他のセンサから得られる検出信号を伝送する配線が近接配置され、当該配線間には配線容量が存在してしまう。このような配線容量の存在によって検出信号に他の信号の成分(ノイズ成分)が重畳されてしまい、精度のよい圧力検出を行うことが困難になる。特に、駆動と検出をほぼ同時に行うシステムでは、駆動信号の成分が検出信号に重畳されやすくなり、当該圧力検出の精度の低下が懸念される。 However, when the inkjet head is formed at a high density, a wiring for transmitting a detection signal obtained from the pressure sensor and a wiring for transmitting a detection signal obtained from a drive signal or another sensor are arranged close to each other, and there is a wiring between the wirings. Capacity will exist. Due to the presence of such wiring capacitance, other signal components (noise components) are superimposed on the detection signal, making it difficult to perform accurate pressure detection. In particular, in a system in which driving and detection are performed almost simultaneously, a component of the driving signal is easily superimposed on the detection signal, and there is a concern that the accuracy of pressure detection is reduced.
上記特許文献1〜3に記載の発明には、検出信号を伝送する配線と他の配線との間に存在する配線容量について考慮されておらず、また、このような配線容量の存在について記載されていない。 In the inventions described in Patent Documents 1 to 3, the wiring capacity existing between the wiring for transmitting the detection signal and the other wiring is not considered, and the existence of such wiring capacity is described. Not.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、検出信号と他の信号との配線間に存在する配線容量が考慮された好ましい圧力検出が行われる液体吐出装置及び圧力検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a liquid ejection apparatus and a pressure detection method in which preferable pressure detection is performed in consideration of a wiring capacity existing between wirings of a detection signal and other signals. The purpose is to do.
上記目的を達成するために、本発明に係る液体吐出装置は、ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室に収容される液体に吐出力を与える圧力発生素子と、前記圧力室の圧力に応じた検出信号を発生させる圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドと、前記圧力発生素子に与える駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号生成部から前記圧力発生素子へ駆動信号を伝送する駆動信号配線と、前記圧力検出素子から得られた前記検出信号に基づいて前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出素子から前記圧力検出部へ検出信号を伝送し、前記伝送される検出信号に前記駆動信号の変化によるノイズが重畳される位置に、少なくとも一部が配置される検出信号配線と、を備え、前記駆動信号配線及び前記検出信号配線間の配線容量の静電容量値Cと前記圧力検出部の前記検出信号が入力される入力部に設けられる入力抵抗の抵抗値Rとの積C×Rで表される前記検出信号に重畳されるノイズ成分の減衰時間が前記圧力室の共振周期よりも大きくなるように前記ノイズ成分の減衰時間が設定されることを特徴とする。 To achieve the above Symbol purpose, a liquid ejection apparatus according to the present invention comprises a pressure chamber for accommodating a liquid to be ejected from the nozzle, and a pressure generating element that gives an ejection force to the liquid contained in the pressure chamber, said pressure a pressure detecting element Ru generates a detection signal corresponding to the pressure chamber, and a liquid ejection head and a drive signal generator for generating a drive signal supplied to the pressure generating element, the pressure from the driving signal generating unit a drive signal line for transmitting a driving signal to the generating element, a pressure detection unit for detecting the pressure of the pressure chamber on the basis of the detection signal obtained from the previous SL pressure sensing element, said pressure detection portion from said pressure detection element transmitting a detection signal to a position where noise is superimposed due to the change of the drive signal to the detection signal the transmission, and a detection signal line at least partially disposed, the driving signal lines and before The detection signal the detection signal of the pressure detector and the electrostatic capacitance value C of the wiring capacitance between the detection signal lines is represented by the product C × R of the resistance value R of the input resistor provided in an input unit that is input The attenuation time of the noise component is set such that the attenuation time of the noise component superimposed on the pressure chamber is longer than the resonance period of the pressure chamber.
本発明によれば、検出信号に重畳されるノイズ成分の減衰時間が圧力室の共振周期よりも大きくなるように圧力検出部の入力抵抗の抵抗値Rを設定するので、例えば、駆動信号配線と検出信号配線との間の配線容量を介して駆動信号から検出信号に重畳されるノイズなどのノイズ成分の影響を受けずに好ましい圧力検出が行われる。 According to the present invention, the resistance value R of the input resistance of the pressure detection unit is set so that the decay time of the noise component superimposed on the detection signal is longer than the resonance period of the pressure chamber. A preferable pressure detection is performed without being affected by noise components such as noise superimposed on the detection signal from the drive signal via the wiring capacitance between the detection signal wiring and the detection signal wiring.
検出素子には、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)などのフッ化樹脂系圧電素子が好適に用いられる。また、PZTなどのセラミック系圧電素子を用いてもよい。 As the detection element, a fluororesin piezoelectric element such as PVDF (polyvinylidene fluoride) is preferably used. A ceramic piezoelectric element such as PZT may be used.
圧力発生素子には、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などのセラミック系圧電素子(圧電アクチュエータ)が好適に用いられる。また、圧力発生素子が検出素子を兼ねてもよい。 As the pressure generating element, a ceramic piezoelectric element (piezoelectric actuator) such as PZT (lead zirconate titanate) is preferably used. The pressure generating element may also serve as the detecting element.
検出素子及び圧力発生素子として複数の圧電素子を備える態様では、複数の圧力室に対して一体に圧電体を形成して圧力室に対応する部分に電極を設ける態様を適用してもよいし、各圧力室に対して圧電体を形成して各圧電体に電極を設ける態様を適用してもよい。 In the aspect including a plurality of piezoelectric elements as the detection element and the pressure generating element, an aspect in which a piezoelectric body is integrally formed with respect to the plurality of pressure chambers and electrodes are provided in portions corresponding to the pressure chambers may be applied. A mode in which a piezoelectric body is formed for each pressure chamber and an electrode is provided on each piezoelectric body may be applied.
圧力検出部には、検出素子から得られた検出信号に増幅やノイズ除去など所定の信号処理を施す信号処理手段を備えてもよい。 The pressure detection unit may include signal processing means for performing predetermined signal processing such as amplification and noise removal on the detection signal obtained from the detection element.
液体吐出ヘッドには、記録媒体の全幅(記録媒体の画像形成可能幅)に対応した長さの吐出孔列を有するライン型ヘッドや、記録媒体の全幅に満たない長さの吐出孔列を有する短尺ヘッドを記録媒体の幅の方向へ走査させるシリアル型ヘッドがある。 The liquid discharge head has a line-type head having an ejection hole array having a length corresponding to the entire width of the recording medium (image forming width of the recording medium) and an ejection hole array having a length less than the entire width of the recording medium. There is a serial type head that scans a short head in the width direction of the recording medium.
ライン型の液体吐出ヘッドには、記録媒体の全幅に対応する長さに満たない短尺の吐出孔列を有する短尺ヘッドを直線状や千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、記録媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。 Line-type liquid ejection heads can be combined with short heads with short ejection hole arrays that are less than the length corresponding to the full width of the recording medium in a linear or zigzag pattern and connected to support the full width of the recording medium It may be the length to be.
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記圧力検出部は、前記検出信号の極大値及び極小値のうち少なくとも何れか一方を計測する極値計測部と、前記検出信号の極大値或いは極小値の時間間隔から前記検出信号の周期を算出する周期算出部と、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 2 relates to an aspect of the liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein the pressure detection unit measures at least one of a maximum value and a minimum value of the detection signal. And a period calculation unit that calculates the period of the detection signal from the time interval between the maximum value and the minimum value of the detection signal.
請求項2に係る発明によれば、検出信号の周期から圧力室に発生する圧力波形の周期(周期変動)が正確に判断される。なお、検出信号の周波数を求めてもよい。 According to the second aspect of the invention, the period (period fluctuation) of the pressure waveform generated in the pressure chamber is accurately determined from the period of the detection signal. Note that the frequency of the detection signal may be obtained.
一般に、圧力波形の周期から圧力室内の気泡発生や圧力室内の液体の粘度変化などの圧力室の状態を把握することができる。例えば、所定の周波数(圧力室の共振周波数)で圧力室を加圧する場合、圧力室には該所定の周波数(周期)を持った圧力が発生する。圧力室内に気泡が発生したり、圧力室内の液体の物性(粘度、温度)が変化したりすると、この圧力波形の周期が変動するので、圧力波形の周期をモニタすることで圧力室の状態を判断することができる。 In general, it is possible to grasp the state of the pressure chamber such as the generation of bubbles in the pressure chamber and the change in the viscosity of the liquid in the pressure chamber from the period of the pressure waveform. For example, when the pressure chamber is pressurized at a predetermined frequency (resonance frequency of the pressure chamber), a pressure having the predetermined frequency (cycle) is generated in the pressure chamber. If bubbles are generated in the pressure chamber or if the physical properties (viscosity, temperature) of the liquid in the pressure chamber change, the cycle of this pressure waveform will fluctuate. Judgment can be made.
例えば、圧力波形の最初に現れる第1の極小値から次に現れる第2の極小値との時間間隔を求め、この時間間隔を圧力波形の周期とする態様がある。もちろん、該周期の逆数である圧力波形の周波数を求める態様も可能である。 For example, there is a mode in which a time interval between the first minimum value appearing first in the pressure waveform and the second minimum value appearing next is obtained, and this time interval is set as the period of the pressure waveform. Of course, a mode in which the frequency of the pressure waveform that is the reciprocal of the period is obtained is also possible.
請求項3に記載の発明は、請求項1記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記検出信号の電圧しきい値を設定するしきい値設定部と、前記検出信号が前記電圧しきい値と交差するタイミングより前記検出信号の周期を算出する周期算出部と、を備えたことを特徴とする。 A third aspect of the present invention relates to the liquid ejection device according to the first aspect, wherein a threshold value setting unit that sets a voltage threshold value of the detection signal, and the detection signal is the voltage threshold value. And a cycle calculating unit that calculates the cycle of the detection signal from the timing of crossing with.
検出信号の電圧しきい値は、最初に現れる極値(例えば、極小値)と次に現れる極値(最初に現れる極値が極小値の場合には極大値)との間に設定される。即ち、電圧しきい値は検出信号と交差するタイミングが3つ以上となるように決められる。 The voltage threshold value of the detection signal is set between an extreme value that appears first (for example, a minimum value) and an extreme value that appears next (a maximum value when the first extreme value appears as a minimum value). That is, the voltage threshold value is determined so that there are three or more timings of crossing the detection signal.
請求項4に記載の発明は、請求項3記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記検出信号に重畳されるノイズ成分を検出するノイズ成分検出部を備え、前記しきい値設定部は、前記ノイズ成分検出部によって検出されたノイズ成分に基づいて前記電圧しきい値を設定することを特徴とする。 A fourth aspect of the invention relates to an aspect of the liquid ejecting apparatus according to the third aspect of the invention, further comprising a noise component detection unit that detects a noise component superimposed on the detection signal, and the threshold value setting unit includes: The voltage threshold is set based on a noise component detected by the noise component detector.
請求項4に記載の発明によれば、検出信号に重畳されるノイズ成分の影響を排除することができ、好ましい圧力検出を行うことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to eliminate the influence of the noise component superimposed on the detection signal, and to perform preferable pressure detection.
液体未充填状態の圧力室の圧力発生素子を駆動したときの検出信号を、圧力検出時に検出信号に重畳されるノイズ成分とする態様がある。検出されたノイズ成分を記憶する記憶手段を備える態様が好ましい。 There is a mode in which the detection signal when the pressure generating element in the pressure chamber in the liquid-unfilled state is driven is a noise component superimposed on the detection signal at the time of pressure detection. A mode provided with storage means for storing the detected noise component is preferable.
請求項5に記載の発明は、請求項4記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記しきい値設定部は、前記ノイズ成分検出部によって検出されたノイズ成分に基づいて前記電圧しきい値のシフト量を算出し、予め設定された電圧しきい値の初期値から前記シフト量だけシフトさせることを特徴とする。
The invention according to
ノイズ成分検出部によって検出されたノイズ成分に基づいて電圧しきい値のシフト量が決められるので、更なる検出精度の向上が見込まれる。 Since the shift amount of the voltage threshold is determined based on the noise component detected by the noise component detector, further improvement in detection accuracy is expected.
また、上記目的を達成するために方法発明を提供する。即ち、請求項6に係る圧力検出方法は、ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室に収容される液体に吐出力を与える圧力発生素子と、前記圧力室の圧力に応じた検出信号を送出する圧力検出素子と、を備えた液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置の圧力検出方法であって、前記圧力発生素子に与える駆動信号を生成する駆動信号生成部から前記圧力発生素子へ前記駆動信号を伝送する駆動信号配線、及び前記圧力検出素子から得られる検出信号を前記圧力検出素子から前記検出信号に基づいて前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部へ伝送し、前記伝送される検出信号に前記駆動信号の変化によるノイズが重畳される位置に、少なくとも一部が配置される検出信号配線間の配線容量の静電容量値Cと、前記圧力検出部の前記検出信号が入力される入力部に設けられる入力抵抗の抵抗値Rとの積C×Rで表される前記検出信号に重畳されるノイズ成分の減衰時間が前記圧力室の共振周期よりも大きくなるように前記ノイズ成分の減衰時間が設定されることを特徴とする。 A method invention is provided to achieve the above object. That is, the pressure detection method according to claim 6 is in accordance with the pressure chamber for storing the liquid to be discharged from the nozzle, the pressure generating element for applying a discharge force to the liquid stored in the pressure chamber, and the pressure in the pressure chamber. A pressure detection method for a liquid discharge apparatus having a liquid discharge head including a pressure detection element that sends a detection signal, from a drive signal generation unit that generates a drive signal applied to the pressure generation element to the pressure generation element drive signal line for transmitting the driving signal, and the transmit detect signal obtained from the pressure sensing element from the pressure sensing element to the pressure detection unit for detecting the pressure of the pressure chamber on the basis of the detection signal, the said transmission a position noise due to the change of the drive signal to the detection signal is superimposed that, the capacitance value C of the wiring capacitance between the detection signal lines at least partially disposed, prior to the pre Ki圧 force detector It is larger than the resonance period of the decay time of the noise component superimposed on the detection signal the detection signal is expressed by the product C × R of the resistance value R of the input resistor provided in an input unit to be inputted the pressure chamber Thus, the decay time of the noise component is set as described above.
請求項7に記載の発明は、請求項6記載の圧力検出方法の一態様に係り、前記ノイズ成分を検出し、前記ノイズ成分を記憶し、前記ノイズ成分から前記検出信号の周期を求める際に用いるしきい値のシフト値を求め、前記シフト値だけシフトしたしきい値に基づいて前記検出信号の周期を求め、前記検出信号の周期に基づいて圧力室内の圧力異常を判断することを特徴とする。 A seventh aspect of the invention relates to an aspect of the pressure detection method of the sixth aspect, wherein the noise component is detected, the noise component is stored, and the period of the detection signal is obtained from the noise component. Obtaining a shift value of a threshold value to be used, obtaining a period of the detection signal based on the threshold value shifted by the shift value, and determining a pressure abnormality in the pressure chamber based on the period of the detection signal. To do.
請求項7に記載の発明によれば、圧力室内に発生する気泡の有無や、該気泡のサイズを検出することができる。圧力検出結果に基づいて当該圧力室に連通するノズルに回復処理を施すように構成することが好ましい。 According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to detect the presence or absence of bubbles generated in the pressure chamber and the size of the bubbles. It is preferable to perform a recovery process on the nozzle communicating with the pressure chamber based on the pressure detection result.
本発明によれば、検出信号の減衰時間が圧力室の共振周期よりも大きくなるように圧力検出部の入力抵抗の抵抗値Rを設定するので、駆動信号配線と検出信号配線との間の配線容量を介して駆動信号からノイズが検出信号に重畳されても、該ノイズの影響を受けずに好ましい圧力検出が行われる。また、圧力室に発生する圧力波の周期に基づいて圧力室の状態を判断するように構成されるので、圧力室内における気泡の発生を精度よく検出することが可能になる。 According to the present invention, since the resistance value R of the input resistance of the pressure detection unit is set so that the decay time of the detection signal is longer than the resonance period of the pressure chamber, the wiring between the drive signal wiring and the detection signal wiring Even if noise is superimposed on the detection signal from the drive signal via the capacitor, preferable pressure detection is performed without being affected by the noise. In addition, since the state of the pressure chamber is determined based on the period of the pressure wave generated in the pressure chamber, it is possible to accurately detect the generation of bubbles in the pressure chamber.
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図1は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置(液体吐出装置)の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置10は、黒(K),シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y)の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド(液体吐出ヘッド、以下、ヘッドという。)12K,12C,12M,12Yを有する印字部12と、各ヘッド12K,12C,12M,12Yに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部14と、記録媒体たる記録紙16を供給する給紙部18と、記録紙16のカールを除去するデカール処理部20と、前記印字部12のノズル面(インク吐出面)に対向して配置され、記録紙16の平面性を保持しながら記録紙16を搬送する吸着ベルト搬送部22と、記録済みの記録紙(プリント物)を外部に排紙する排紙部26と、を備えている。
[Overall configuration of inkjet recording apparatus]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ink jet recording apparatus (liquid ejection apparatus) according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
インク貯蔵/装填部14は、各ヘッド12K,12C,12M,12Yに対応する色のインクを貯蔵するインク供給タンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド12K,12C,12M,12Yと連通されている。また、インク貯蔵/装填部14は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段(表示手段、警告音発生手段)を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
The ink storage /
図1では、給紙部18の一例としてロール紙(連続用紙)のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
In FIG. 1, a magazine for rolled paper (continuous paper) is shown as an example of the
複数種類の記録紙16を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録紙16の種類(メディア種)を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
When a plurality of types of
給紙部18から送り出される記録紙16はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部20においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム30で記録紙16に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
The
ロール紙を使用する装置構成の場合、図1のように、裁断用のカッター(第1のカッター)28が設けられており、該カッター28によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター28は、記録紙16の搬送路幅以上の長さを有する固定刃28Aと、該固定刃28Aに沿って移動する丸刃28Bとから構成されており、印字裏面側に固定刃28Aが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃28Bが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター28は不要である。
In the case of an apparatus configuration that uses roll paper, a cutter (first cutter) 28 is provided as shown in FIG. 1, and the roll paper is cut into a desired size by the
デカール処理後、カットされた記録紙16は、吸着ベルト搬送部22へと送られる。吸着ベルト搬送部22は、ローラ31、32間に無端状のベルト33が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部12のノズル面に対向する部分が水平面(フラット面)をなすように構成されている。
After the decurling process, the
ベルト33は、記録紙16の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴(不図示)が形成されている。図1に示したとおり、ローラ31、32間に掛け渡されたベルト33の内側において印字部12のノズル面に対向する位置には吸着チャンバ34が設けられており、この吸着チャンバ34をファン35で吸引して負圧にすることによって記録紙16がベルト33上に吸着保持される。
The
ベルト33が巻かれているローラ31、32の少なくとも一方にモータ(図5中符号88)の動力が伝達されることにより、ベルト33は図1上の時計回り方向に駆動され、ベルト33上に保持された記録紙16は図1の左から右へと搬送される。
The power of the motor (
縁無しプリント等を印字するとベルト33上にもインクが付着するので、ベルト33の外側の所定位置(印字領域以外の適当な位置)にベルト清掃部36が設けられている。ベルト清掃部36の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
Since ink adheres to the
なお、吸着ベルト搬送部22に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
Although a mode using a roller / nip conveyance mechanism instead of the suction
吸着ベルト搬送部22により形成される用紙搬送路上において印字部12の上流側には、加熱ファン40が設けられている。加熱ファン40は、印字前の記録紙16に加熱空気を吹き付け、記録紙16を加熱する。印字直前に記録紙16を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
A
印字部12の各ヘッド12K,12C,12M,12Yは、当該インクジェット記録装置10が対象とする記録紙16の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録紙16の少なくとも一辺を超える長さ(描画可能範囲の全幅)にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている(図2参照)。
Each of the
ヘッド12K,12C,12M,12Yは、記録紙16の送り方向(紙送り方向)に沿って上流側から黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の色順に配置され、それぞれのヘッド12K,12C,12M,12Yが紙搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
The
吸着ベルト搬送部22により記録紙16を搬送しつつ各ヘッド12K,12C,12M,12Yからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙16上にカラー画像を形成し得る。
A color image can be formed on the
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド12K,12C,12M,12Yを色別に設ける構成によれば、紙送り方向(副走査方向)について記録紙16と印字部12を相対的に移動させる動作を1回行うだけで(即ち1回の副走査で)、記録紙16の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
As described above, according to the configuration in which the full-line heads 12K, 12C, 12M, and 12Y having nozzle rows that cover the entire width of the paper are provided for each color, the
本例では、KCMYの標準色(4色)の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。 In this example, the configuration of KCMY standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink color and number of colors is not limited to this embodiment, and light ink, dark ink, and special color ink are used as necessary. May be added. For example, it is possible to add an ink jet head that discharges light ink such as light cyan and light magenta. Also, the arrangement order of the color heads is not particularly limited.
印字部12の後段には後乾燥部42が設けられている。後乾燥部42は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
A
多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。 When printing on porous paper with dye-based ink, the weather resistance of the image is improved by preventing contact with ozone or other things that cause dye molecules to break by pressurizing the paper holes with pressure. There is an effect to.
後乾燥部42の後段には、加熱・加圧部44が設けられている。加熱・加圧部44は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ45で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
A heating /
こうして生成されたプリント物は排紙部26から排出される。本来プリントすべき本画像(目的の画像を印刷したもの)とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置10では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部26A、26Bへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター(第2のカッター)48によってテスト印字の部分を切り離す。カッター48は、排紙部26の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター48の構造は前述した第1のカッター28と同様であり、固定刃48Aと丸刃48Bとから構成される。
The printed matter generated in this manner is outputted from the
また、図1には示さないが、本画像の排出部26Aには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。 Although not shown in FIG. 1, the paper output unit 26A for the target prints is provided with a sorter for collecting prints according to print orders.
〔液体吐出ヘッドの構成〕
次に、インクジェットヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド12K,12C,12M,12Yの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号50によってヘッドを示すものとする。
[Configuration of liquid discharge head]
Next, the structure of the inkjet head will be described. Since the structures of the
図3(a) はヘッド50の構造例を示す平面透視図であり、図3(b) はその一部の拡大図である。また、図3(c) はヘッド50の他の構造例を示す平面透視図、図4はインク室ユニットの立体的構成を示す断面図(図3(a),(b) 中の4−4線に沿う断面図である。
FIG. 3A is a plan perspective view showing an example of the structure of the
記録紙16上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド50におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド50は、図3(a)〜(c) に示したように、インク滴の吐出孔であるノズル51と、各ノズル51に対応する圧力室52等からなる複数のインク室ユニット53を千鳥でマトリクス状に(2次元的に)配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向(紙送り方向と直交する主走査方向)に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔(投影ノズルピッチ)の高密度化を達成している。
In order to increase the dot pitch printed on the
記録紙16の送り方向と略直交する方向に記録紙16の全幅に対応する長さにわたり1列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図3(a) の構成に代えて、図3(c) に示すように、複数のノズル51が2次元に配列された短尺のヘッドブロック50’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙16の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
The configuration in which one or more nozzle rows are configured over a length corresponding to the entire width of the
なお、本例では圧力室52の平面形状が略正方形である態様を示したが、圧力室52の平面形状は略正方形に限定されず、略円形状、略だ円形状、略平行四辺形(ひし形)など様々な形状を適用することができる。また、ノズル51や供給口54の配置も図3に示す配置に限定されず、圧力室52の略中央部にノズル51を配置してもよいし、圧力室52の側壁側に供給口54を配置してもよい。
In this example, the planar shape of the
図3(b) に示すように、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。 As shown in FIG. 3 (b), a large number of arrays are arranged in a lattice pattern with a constant array pattern along the row direction along the main scanning direction and the oblique column direction having a constant angle θ not orthogonal to the main scanning direction. By doing so, the high-density nozzle head of this example is realized.
即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット53を一定のピッチdで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチPはd× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル51が一定のピッチPで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が1インチ当たり2400個(2400ノズル/インチ)におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
That is, with a structure in which a plurality of
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に1列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。 In implementing the present invention, the nozzle arrangement structure is not limited to the illustrated example, and various nozzle arrangement structures such as an arrangement structure having one nozzle row in the sub-scanning direction can be applied.
図4は、インク室ユニット53の立体的構成を示す断面図である。同図に示すように、圧力室52の天面を構成し共通電極と兼用される振動板56には個別電極57を備えた圧電アクチュエータ58(圧力発生素子)が接合されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a three-dimensional configuration of the
また、圧力室52の底面の圧力室52の外部側には、取出電極(共通電極)100を備えるとともに圧力室52と反対側の面に取出電極(個別電極)102を備えた圧力センサ59(検出素子)が接合され、更に、圧力センサ59の圧力室52と反対側には空間部104が形成され、圧力センサ59が圧力を受けたときにその変形を妨げないように変形領域が確保されている。
Further, a pressure sensor 59 (provided with an extraction electrode (common electrode) 100 on the outside of the
図4に示す構成において、圧電アクチュエータ58の個別電極57に駆動電圧(駆動信号)を印加することによって圧電アクチュエータ58が変形してノズル51からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路55から供給口54を通って新しいインクが圧力室52に供給される。
In the configuration shown in FIG. 4, when a drive voltage (drive signal) is applied to the
圧電アクチュエータ58に印加される駆動信号は振動板56の圧電アクチュエータ配設面に形成される水平配線105(駆動信号配線)を介して個別電極57に伝送される。言い換えると、個別電極57は振動板56の圧電アクチュエータ58配設面に形成される水平配線105と導通する配線構造を有している。なお、振動板56の圧電アクチュエータ58配設面のうち少なくとも水平配線105が形成される領域には絶縁処理が施され、振動板56と水平配線105とは非導通となっている。
The drive signal applied to the
駆動信号を生成するブロック(ヘッドドライバ84、図5参照)がヘッド50の外部に設けられる態様では、該水平配線105は不図示のフレキシブル基板を介してヘッド50の外部に引き出される。
In a mode in which a block (
また、インクの吐出やリフィルなどによって圧力室52に圧力(圧力変動)が発生すると、圧力センサ59にはこの圧力に応じた歪み(応力)が生じ、圧力センサ59の取出電極102からこの歪みに応じた検出信号を得ることができる。即ち、圧力センサ59によって圧力室52に生じる圧力に応じた検出信号(波形)を得ることができる。
Further, when pressure (pressure fluctuation) is generated in the
詳細は後述するが、本インクジェット記録装置10では、圧力センサ59から得られる検出信号に基づいて圧力室52の圧力を検出し、吐出の様子(吐出異常の有無)や、圧力室52内部の様子、メニスカスの様子などを検知する。
Although details will be described later, in the
図4に示すように、本例に示すヘッド50は複数のキャビティプレートを積層した積層構造を有している。即ち、ヘッド50は、ノズル51が形成されるノズルプレート110と、ノズル51と圧力室52とを連通させる吐出側流路112の一部が形成される流路プレート114と、圧力室52と吐出側流路112の一部が形成される圧力室プレート116と、吐出側流路112の一部及び供給口54の一部が形成される流路プレート118と、吐出側流路112の一部、供給口54の一部及び空間部104が形成される流路プレート120と、圧力室52の底面を構成し圧力センサ59が接合される流路プレート122と、圧力室52が形成される圧力室プレート124と、圧力室52の天面を形成し、圧電アクチュエータ58が接合される振動板56と、を順に積層した構造を有している。
As shown in FIG. 4, the
この積層構造を構成する各プレート間の接合には、当該プレートの材質や形状に応じた接合方法が適宜用いられる。この接合方法には、接合部材による接合、加圧による接合、加熱による接合及びこれらを組み合わせた接合がある。 For joining between the plates constituting the laminated structure, a joining method according to the material and shape of the plate is appropriately used. This joining method includes joining by a joining member, joining by pressurization, joining by heating, and joining combining these.
圧力センサ59の流路プレート122側(圧力室52側)の取出電極100は、各圧力センサ59に共通の共通電極であり、流路プレート118側(圧力室と反対側)の取出電極102は各圧力センサ59に個別の個別電極となっている。
The
各センサに共通の取出電極100は、圧力センサ59が配設される面(センサ配設面)で導通するように形成される。例えば、取出電極100は流路プレート122のセンサ配設面に一体に形成される態様がある。
The
取出電極(個別電極)102は、該センサ配設面に引き出され、該流路プレート118のセンサ配設面に形成される水平配線130と導通する。この水平配線130は、流路プレート122及び圧力室プレート124を貫通するように形成される垂直配線132と導通し、更に、圧力室プレート124の振動板56側に形成される水平配線134と導通する配線構造となっている。なお、振動板56と水平配線134との間には絶縁処理が施され、流路プレート122のセンサ配設面に一体に取出電極100が形成される態様では、該取出電極100と水平配線130との間には所定の絶縁処理が施される。
The extraction electrode (individual electrode) 102 is drawn out to the sensor arrangement surface and is electrically connected to the
検出信号の処理ブロック(圧力検出部85、図5参照)がヘッド50の外部に設けられる態様では、水平配線134は不図示のフレキシブル基板に形成された配線パターンと接合され、フレキシブル基板を介してヘッド50の外部に引き出される。なお、振動板56を貫通するように垂直配線132を形成し、水平配線134を振動板56の圧電アクチュエータ配設面に形成してもよい。上述した配線構造は一例であり、各プレートに水平配線130,134及び垂直配線132が適宜設けられ、これらの配線を介して圧力センサ59から得られる検出信号はヘッド50の外部へ引き出される。
In the aspect in which the detection signal processing block (
なお、取出電極100及び取出電極102とも各センサ個別に設け、取出電極100から得られる検出信号と、取出電極102から得られる該検出信号を反転した反転信号と、を出力するフローティング出力型のセンサを圧力センサ59に適用してもよい。
The
図4には図示しないが、圧電アクチュエータ58の振動板56と反対側に駆動信号や検出信号を伝送する配線パターン(不図示)が形成された配線部材(例えば、フレキシブル基板)を配設する態様がある。
Although not shown in FIG. 4, a mode in which a wiring member (for example, a flexible substrate) in which a wiring pattern (not shown) for transmitting a drive signal and a detection signal is formed on the opposite side of the
上述した態様では、フレキシブル基板と振動板56との間には、圧電アクチュエータ58の変形を妨げないように空間部が設けられ、該フレキシブル基板を下側(振動板56側)から支持する支持部材が設けられる。
In the above-described aspect, a space is provided between the flexible substrate and the
ここでいうフレキシブル基板は、エポキシやポリイミドなどの樹脂部材から成る支持層(絶縁層)に銅などの導電体層が形成された構造を有している。ヘッド50に多数の圧電アクチュエータ58及び圧力センサ59を備える態様では、3層以上の導電体層と複数の支持層とを交互に積層した多層構造を有するフレキシブル基板が好適に用いられる。
The flexible substrate here has a structure in which a conductor layer such as copper is formed on a support layer (insulating layer) made of a resin member such as epoxy or polyimide. In an aspect in which the
図4に示す圧電アクチュエータ58にはPZT(Pb(Zr・Ti)O3 、チタン酸ジルコン酸鉛)などのセラミック材料を用いた圧電素子が好適に用いられ、圧力センサ59には、PVDF(Polyvinylidene fluoride 、ポリフッ化ビニリデン)やPVDF−TrFE(ポリフッ化ビニリデン3フッ化エチレン共重合体)などのフッ化樹脂材料を用いた圧電素子が好適に用いられる。もちろん、圧電アクチュエータ58にフッ化樹脂系圧電素子を適用してもよいし、圧力センサ59にPZTなどのセラミック系圧電素子を適用してもよい。
A piezoelectric element using a ceramic material such as PZT (Pb (Zr · Ti) O 3 , lead zirconate titanate) is preferably used for the
一般に、圧力を発生させるアクチュエータには等価圧電定数(d定数、電気機械変換定数、圧電歪定数)の絶対値が大きく駆動特性に優れた圧電素子が好ましく、圧力を検出するセンサには圧電出力係数(g定数、機械電気変換定数、圧電応力定数)が大きく検出特性に優れた圧電素子が好ましい。即ち、駆動特性に優れた圧電素子にはPZTなどのセラミック系材料が好適であり、一方、検出特性に優れた圧電素子にはPVDFやPVDF−TrFEなどのフッ化樹脂系材料が好適である。セラミック系材料にはチタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr・Ti)O3 )があり、強誘電体のチタン酸鉛(PbTiO3 )と反強誘電体のジルコン酸鉛(PbZrO3 )を基本組成とし、この2成分の混合比を変えることによって圧電、誘電、弾性などの諸特性をコントロールできる。 In general, a piezoelectric element having a large absolute value of an equivalent piezoelectric constant (d constant, electromechanical conversion constant, piezoelectric strain constant) and excellent driving characteristics is preferable for an actuator that generates pressure, and a piezoelectric output coefficient for a sensor that detects pressure. A piezoelectric element having a large (g constant, electromechanical conversion constant, piezoelectric stress constant) and excellent detection characteristics is preferable. That is, a ceramic material such as PZT is suitable for a piezoelectric element having excellent driving characteristics, and a fluorinated resin material such as PVDF or PVDF-TrFE is suitable for a piezoelectric element having excellent detection characteristics. Ceramic materials include lead zirconate titanate (Pb (Zr · Ti) O 3 ), and the basic composition is ferroelectric lead titanate (PbTiO 3 ) and antiferroelectric lead zirconate (PbZrO 3 ). By changing the mixing ratio of these two components, various characteristics such as piezoelectricity, dielectricity, and elasticity can be controlled.
なお、圧力室52内のインクに吐出力を与える圧電アクチュエータ58及び圧力室52の圧力を検出する圧力センサ59との配置は図4に示す配置に限定されず、それぞれを圧力室52の同一壁面に備えてもよいし、異なる壁面に備えてもよい。また、圧電アクチュエータ58及び圧力センサ59を圧力室52の内部に備える態様も可能である。圧電アクチュエータ58及び圧力センサ59を圧力室52の内部に備える態様では、圧電アクチュエータ58及び圧力センサ59のインクと接触する部分には所定の耐インク処理(絶縁処理)が施される。
The arrangement of the
また、圧電アクチュエータ58と圧力センサ59とを同一素子が兼用し、圧電アクチュエータ58を駆動した後に該圧電アクチュエータ58を圧力センサ59として使用することも可能である。例えば、圧電アクチュエータ58の個別電極57と導通する配線にスイッチ素子などの信号切替手段を備え、圧電アクチュエータとして使用するタイミングでは駆動信号が伝送される配線と導通し、圧力センサとして使用するタイミングでは検出信号が伝送される配線と導通するように構成してもよい。
It is also possible to use the
また、図示は省略するが、ヘッド50には以下に説明するような構造も適用可能である。振動板56の各圧力室52反対側に各圧力室52に共通の共通流路(共通液室)55を備え、振動板56に形成された供給口54を介して圧力室52と共通流路55と連通させる。また、共通流路55の少なくとも一部を貫通するように、振動板56の圧電アクチュエータ配設面から垂直方向に立ち上がるように垂直配線部材が形成され、該垂直配線部材を介して個別電極57及び圧力センサ59の取出電極102は共通流路55の上面(振動板56と反対側)に設けられるフレキシブル基板の配線パターンと導通するように構成される。
Although not shown, the
このような構造を適用することで、インク室ユニット53の配置を高密度化しても、図4に示す構造に比べて共通流路55の体積を大きくすることができるとともに、供給口54を含む供給側の流路抵抗を低減することができ、リフィル特性の向上が見込まれる。なお、圧電アクチュエータ58には共通流路55内のインクと接触しないようにカバーが設けられ、共通流路55内に配設される垂直配線部材のインクと接触する面には所定の耐インク処理(絶縁処理)が施される。
By applying such a structure, even if the arrangement of the
〔メンテナンスユニットの説明〕
インクジェット記録装置10には、ノズル51の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ(不図示)やノズル面の清掃手段としてのクリーニングブレード(不図示)などのメンテナンスユニット(不図示)が設けられている。
[Description of maintenance unit]
The
これらキャップ及びクリーニングブレード等を含むメンテナンスユニットは、移動機構(不図示)によってヘッド50に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置からヘッド50下方のメンテナンス位置に移動される。
The maintenance unit including the cap, the cleaning blade, and the like can be moved relative to the
キャップは、昇降機構によってヘッド50に対して相対的に昇降変位される。電源OFF時や印刷待機時にキャップを所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド50に密着させることにより、ノズル面をキャップで覆う。
The cap is displaced up and down relatively with respect to the
印字中又は待機中において、特定のノズル51の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、圧電アクチュエータ58が動作してもノズル51からインクを吐出できなくなってしまう。
During printing or standby, if the frequency of use of a
このような状態になる前に(圧電アクチュエータ58の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で)圧電アクチュエータ58を動作させ、その劣化インク(粘度が上昇したノズル近傍のインク)を排出すべくキャップ(インク受け)に向かって予備吐出(パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出)が行われる。
Before such a state is reached (within the range of viscosity that can be discharged by the operation of the piezoelectric actuator 58), the
また、ヘッド50内のインク(圧力室52内)に気泡が混入した場合、圧電アクチュエータ58が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合にはヘッド50にキャップを当て、吸引ポンプ等の吸引装置で圧力室52内のインク(気泡が混入したインク)を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンクへ送液する。
In addition, when bubbles are mixed in the ink in the head 50 (in the pressure chamber 52), the ink cannot be ejected from the nozzle even if the
この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇(固化)した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室52内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。
In this suction operation, the deteriorated ink with increased viscosity (solidified) is sucked out when the ink is initially loaded into the head or when the ink is used after being stopped for a long time. Since the suction operation is performed on the entire ink in the
本例に示すインクジェット記録装置10は、圧力室52に気泡が発生していると判断されると、上述した吸引などのメンテナンス処理(回復処理)が実行される。本例では、気泡除去処理の一例としてキャップをヘッド50に密着させて各ノズルからヘッド50内のインクを吸引する態様を示したが、もちろん、吸引以外の処理によって圧力室52内の気泡を除去してもよい。
In the
クリーニングブレードは、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構(ワイパー)によりヘッド50のインク吐出面(ノズル板表面)に摺動可能である。ノズル板にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレードをノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。なお、該ブレード機構によりインク吐出面の汚れを清掃した際に、該ブレードによってノズル51内に異物が混入することを防止するために予備吐出が行われる。
The cleaning blade is made of an elastic member such as rubber, and can slide on the ink discharge surface (nozzle plate surface) of the
〔制御系の説明〕
図5はインクジェット記録装置10のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置10は、通信インターフェース70、システムコントローラ72、メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78、プリント制御部80、画像バッファメモリ82、ヘッドドライバ84、圧力検出部85等を備えている。
[Explanation of control system]
FIG. 5 is a principal block diagram showing the system configuration of the
通信インターフェース70は、ホストコンピュータ86から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース70にはUSB(Universal serial bus)、IEEE1394、イーサネット(商標)、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ(不図示)を搭載してもよい。ホストコンピュータ86から送出された画像データは通信インターフェース70を介してインクジェット記録装置10に取り込まれ、一旦メモリ74に記憶される。
The communication interface 70 is an interface unit that receives image data sent from the host computer 86. For the communication interface 70, a serial interface such as USB (Universal serial bus), IEEE 1394, Ethernet (trademark), a wireless network, or a parallel interface such as Centronics can be applied. In this part, a buffer memory (not shown) for speeding up communication may be mounted. The image data sent from the host computer 86 is taken into the
メモリ74は、通信インターフェース70を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ72を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ74は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
The
システムコントローラ72は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置10の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ72は、通信インターフェース70、メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78等の各部を制御し、ホストコンピュータ86との間の通信制御、メモリ74の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータなどのモータ88や後乾燥部42のヒータ等のヒータ89を制御する制御信号を生成する。
The
メモリ74には、システムコントローラ72のCPUが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、メモリ74は、書換不能な記憶手段であってもよいし、EEPROMのような書換可能な記憶手段であってもよい。メモリ74は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びCPUの演算作業領域としても利用される。
The
モータドライバ76は、システムコントローラ72からの指示にしたがってモータ88を駆動するドライバ(駆動回路)である。また、ヒータドライバ78は、システムコントローラ72からの指示にしたがって後乾燥部42やインクジェット記録装置10内、ヘッド50内の温度調整用ヒータなどのヒータ89を駆動するドライバである。
The
プリント制御部80は、システムコントローラ72の制御に従い、メモリ74内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成された印字データ(ドットデータ)をヘッドドライバ84に供給する制御部である。プリント制御部80において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ84を介してヘッド50のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
The
プリント制御部80には画像バッファメモリ82が備えられており、プリント制御部80における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ82に一時的に格納される。また、プリント制御部80とシステムコントローラ72とを統合して1つのプロセッサで構成する態様も可能である。
The
ヘッドドライバ84はプリント制御部80から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド50の圧電アクチュエータ58を駆動する。即ち、ヘッドドライバ84では、プリント制御80から得られたドットデータに基づいて圧電アクチュエータ58へ供給される駆動信号が生成され、該駆動信号は、所定の回路及び配線等を介して各圧電アクチュエータ58へ供給される。なお、ヘッドドライバ84にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
The
即ち、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース70を介して外部から入力され、メモリ74に蓄えられる。この段階では、RGBの画像データがメモリ74に記憶される。
That is, image data to be printed is input from the outside via the communication interface 70 and stored in the
メモリ74に蓄えられた画像データは、システムコントローラ72を介してプリント制御部80に送られ、該プリント制御部80においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部80は、入力されたRGB画像データをKCMYの4色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部80で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ82に蓄えられる。
The image data stored in the
ヘッドドライバ84は、画像バッファメモリ82に記憶されたドットデータに基づき、ヘッド50の駆動制御信号を生成する。ヘッドドライバ84で生成された駆動制御信号がヘッド50に加えられることによって、ヘッド50からインクが吐出される。記録紙16の搬送速度に同期してヘッド50からのインク吐出を制御することにより、記録紙16上に画像が形成される。
The
圧力検出部85は、図4に示した圧力センサ59から得られる検出信号に所定の信号処理を施し、圧力室52に発生する圧力を検出してその圧力情報をプリント制御部80へ送出する。プリント制御部80では、該圧力情報に基づいて各ノズル51及び圧力室52(インク室ユニット53)内に気泡が発生しているか否かを判断し、気泡が発生していると判断されたノズル51及び圧力室52に対して所定の回復処理を実行するようにシステムコントローラ72等の各部に制御信号を送出する。
The
例えば、気泡が発生しているノズル51及び圧力室52が存在すると、プリント制御部80はその情報(信号)をシステムコントローラ72に送り、上述したキャップをヘッド50のノズル形成面に密着させるようにキャップ移動機構を動作させ、吸引ポンプを動作させてノズル51側からヘッド50(ノズル51及び圧力室52)内の気泡除去処理を実行する。なお、圧力検出部85の構成及び圧力検出制御の詳細は後述する。
For example, when the
図5のプログラム格納部90には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ72の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部90はROMやEEPROMなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやPCカードを用いてもよい。もちろん、これらの記憶媒体のうち、複数種類の記憶媒体を備えてもよい。なお、プログラム格納部90は動作パラメータ等の記憶手段(不図示)と兼用してもよい。
Various control programs are stored in the
なお、本例では、機能ブロックとしてシステムコントローラ72やメモリ74、プリント制御部80などを個別のブロックとして図示したが、これらを集積化して1つのプロセッサとして構成してもよい。また、システムコントローラ72の一部の機能と、プリント制御部80の一部の機能と、を1つのプロセッサとして実現することも可能である。
In this example, the
〔圧力検出部の説明〕
次に、図5に示す圧力検出部85の詳細について説明する。図6は、圧力検出部85及びその周辺の概略構成を示すブロック図である。
[Description of pressure detector]
Next, details of the
図6に示すように、圧力検出部85は、圧力センサ59から得られた検出信号の電圧を計測する電圧計測部140と、該検出信号の周波数(周期)を計測する周波数演算部142と含んで構成されている。なお、図6には図示しないが、圧力検出部85に、検出信号を増幅する増幅回路などの回路ブロックを備える態様がある。
As shown in FIG. 6, the
図6には、圧力センサ59を1つだけ図示したが、圧力センサ59はヘッド50に備えられるインク室ユニット53の数と同じ数だけ設けられている。例えば、N個の圧力センサ59を備える態様では、各圧力センサ59のそれぞれに対応するN個のスイッチ素子を有するスイッチアレイ(マルチプレクサ回路)によって、検出信号を取得する圧力センサ59を選択的に切り替えるように構成すると、検出信号に所定の信号処理を施す回路ブロックを共通化することができ、圧力検出部85の構成を簡素化することが可能である。
Although only one
図6に図示する符号144は、図4に図示する水平配線130、垂直配線132及び水平配線134を含む圧力センサ59から圧力検出部85への検出信号配線を示す。この検出信号配線144には、フレキシブル基板内に形成される検出信号を伝送する配線パターンも含まれる。また、符号146は、図4に図示する水平配線105を含むヘッドドライバ(駆動回路)84から圧電アクチュエータ58への駆動信号配線を示す。この駆動信号配線146も検出信号配線144と同様に、フレキシブル基板に形成される駆動信号を伝送する配線パターン等を含んでいる。
Reference numeral 144 illustrated in FIG. 6 indicates detection signal wiring from the
上述した検出信号配線144及び駆動信号配線146間には、図6に符号148で図示する配線容量(浮遊容量)が存在する。図6には模式的に配線容量148を1つ図示したが、実際には検出信号配線144及び駆動信号配線146が配設される全領域にわたって配線容量148が存在することになる。
Between the detection signal wiring 144 and the
例えば、図4において、振動板56をはさんで水平配線134(検出信号配線144)と水平配線105(駆動信号配線146)が形成される部分にも配線容量148が存在することになる。
For example, in FIG. 4, the
図7には、圧力センサ59及び検出信号配線144を含む検出信号系180と、圧電アクチュエータ58及び駆動信号配線146を含む駆動信号系182の概略等価回路図を示す。
FIG. 7 shows a schematic equivalent circuit diagram of the
図7に示すように、検出信号を伝送する検出信号配線144には、符号150,152,154で示す配線抵抗が存在する。この配線抵抗150,152,154の抵抗値はそれぞれ数Ω〜100Ω程度である。
As shown in FIG. 7, wiring resistances indicated by
また、圧力検出部85の電圧計測部140は、入力抵抗156を有し、該入力抵抗156を介して圧力センサ59から伝送される検出信号が取得される。なお、圧力センサ59は図7に示す等価回路ではコンデンサとして表される。
The
また、駆動信号を伝送する駆動信号配線146にも符号160,162,164で図示する配線抵抗が存在し、その抵抗値はそれぞれ数Ω〜100Ω程度である。また、圧電アクチュエータ58は図7の等価回路では並列接続されたコンデンサと抵抗で表される。
In addition, wiring resistances indicated by
なお、図7に示す等価回路では、ヘッドドライバ(駆動回路)84は模式的に交流電圧源166と内部抵抗168で表され、図6に示す配線容量148は検出配線144と駆動信号配線146を結合するコンデンサとして表される。
In the equivalent circuit shown in FIG. 7, the head driver (drive circuit) 84 is schematically represented by an AC voltage source 166 and an
〔圧力検出の説明〕
次に、インクジェット記録装置10における圧力室52(インク室ユニット53)の圧力検出について説明する。
[Explanation of pressure detection]
Next, pressure detection of the pressure chamber 52 (ink chamber unit 53) in the
図8は、圧電アクチュエータ58を動作させてノズル51からインクを吐出させたときに圧力室52に発生する圧力(圧力センサ59から得られる検出信号)の波形を示す。図8の横軸は時間を示し、たて軸は圧力室52の圧力を示している。
FIG. 8 shows a waveform of a pressure (a detection signal obtained from the pressure sensor 59) generated in the
図8に実線で図示する圧力波形200は正常吐出状態の圧力波形であり、破線で図示する圧力波形202及び圧力波形204はそれぞれ吐出異常状態の圧力波形である。正常吐出状態では、圧力室52の圧力波形は圧力室52の共振周期Tと略同一周波数を有し、静定状態の圧力に収束する減衰振動波形である。
A
一方、吐出異常状態では、圧力波形は圧力室52の共振周期Tと異なる周期を有する減衰振動波形となる。図8では、圧力波形202の周期はT’であり、圧力波形204の周期はT”である。
On the other hand, in the abnormal discharge state, the pressure waveform is a damped oscillation waveform having a period different from the resonance period T of the
なお、図8に示す吐出異常状態の圧力波形202,204は正常吐出状態の圧力波形と略同一のピーク値Ppを有しているが、吐出異常状態では圧力波形のピーク値が正常状態の圧力波形のピーク値と異なることがある。
The
図8に示す圧力波形202は、正常吐出時の圧力波形200よりも周期小さくなっており(T’<T)、このような圧力波形が得られる場合には圧力室52内に大きなサイズの気泡が発生していると判断することができる。
The
また、圧力波形204は、正常吐出時の圧力波形200よりも周期が大きくなっており(T”>T)、このような圧力波形が得られる場合には、圧力室52内に小さな気泡が発生していると判断することができる。
The
即ち、圧力室52の圧力波形の周期T1(周波数f1=1/T1)を検出し、検出された圧力波形の周期T1と圧力室52の共振周期Tとを比較して、圧力室52内の気泡発生の有無及び該気泡のサイズを判断することができる。
That is, the period T 1 (frequency f 1 = 1 / T 1 ) of the pressure waveform in the
図9(a)には、圧電アクチュエータ58をステップ応答させるときの駆動信号220を示し、図9(b)は圧電アクチュエータ58をステップ応答させたときに圧力センサ59から得られる検出信号222を示す。駆動信号220は略10Vの電圧を有し、検出信号222は5V〜10Vの電圧を有している。検出信号222の電圧は図5に示す圧力検出部85において所定のゲインにより増幅可能である。
FIG. 9A shows a
この検出信号222は、理想的な状態(例えば、圧力室52に気泡が発生していない状態)における圧力室52に発生する圧力波形と相似の関係を有し、検出信号222は、圧力室52の共振周期Tと同じ周期(共振周波数fと同じ周波数)を有している。なお、検出信号222の周期は、最初の極小値となるタイミングtp1から、次の極小値となるタイミングtp2までの時間間隔を検出信号222の周期T1としている。
The
なお、検出信号の周期T1に代わり検出信号の周波数f1を求めてもよい。検出信号の周波数f1は上記検出信号の周期T1の逆数(f1=1/(tp2−tp1))として求めることができる。 Note that the frequency f 1 of the detection signal may be obtained instead of the cycle T 1 of the detection signal. The frequency f 1 of the detection signal can be obtained as the reciprocal of the period T 1 of the detection signal (f 1 = 1 / (t p2 −t p1 )).
なお、所定の電圧しきい値Vth(図9(d)参照)を用いて検出信号222の周期T1を算出する方法を適用してもよい。なお、上述した電圧しきい値Vthは、検出信号の最初から少なくとも2波目までが(少なくとも1周期分の波形が)当該しきい値と交差するように、検出信号と電圧しきい値Vthが交差するタイミングが3つ以上存在するように決められる。
A method of calculating the period T 1 of the
電圧しきい値Vthを用いて検出信号222の周期T1を求める場合、図6に示す圧力検出部85には該電圧しきい値を設定する電圧しきい値設定部や該電圧しきい値を記憶する記憶部(メモリ)が備えられる。
When the period T 1 of the
図9(c)には、駆動信号220によって圧電アクチュエータ58をステップ応答させたときに、図6に示す配線容量148を介して検出配線144に混入する(検出信号222に重畳される)ノイズ成分224を示す。このノイズ成分224は。駆動信号220の立ち下がりエッジ(リーディングエッジ)に同期したパルス状の波形を有し、タイミングtp1’(≠tp1)においてそのピーク値が|Vp’|(>|Vp|)となっている。
FIG. 9C shows a noise component mixed in the detection wiring 144 (superimposed on the detection signal 222) via the
図9(d)には、図9(c)に示すノイズ成分224が重畳された検出信号226を示す。実際に得られる検出信号には、図9(c)に示すノイズ成分224以外にも様々なノイズ成分が重畳されるが、ここでは、図9(c)に示すノイズ成分224が重畳された検出信号226について説明する。
FIG. 9D shows a
該検出信号226は、タイミングtp1’(≠tp1)においてそのピーク値が|Vp’|(>|Vp|)となる。このようなノイズ成分が重畳された検出信号226の周期T2を算出すると、そのピーク値を用いる方法では、最初の極小値となるタイミングがtp1からtp1’にずれてしまい、図9(b)に示す検出信号222の周期T1とは異なるT2(図9(d)に示す例ではT2>T1)となってしまう。
The peak value of the
また、電圧しきい値Vthを用いて検出信号226の周期(T2’)を算出しても、検出信号226が最初に電圧しきい値Vthと交差するタイミングtth1’と、検出信号222が最初に電圧しきい値Vthと交差するタイミングtth1が異なるために、検出信号T2の周期が正確に検出できないといった問題が発生してしまう。
Further, 'be calculated, timing t th1
本例では、図10(a)に示すように、検出信号に重畳される駆動信号のノイズ成分224’の減衰時間(電圧ピーク値となるタイミングから電圧ピーク値の70%の電圧となるまでの時定数)T3を圧力室の共振周期Tよりも長くすることで(即ち、T3>Tとなるように)、検出信号における駆動信号のノイズの影響を排除して、正確に検出信号の周期T1を算出することが可能になる。これにより、圧力室52の状態(気泡の存在、圧力室52内のインクの粘度変化、温度変化など)を正確に検出することができる。更に、吐出異常(不吐出など)の発生を検知または未然に検知することができ、印字品質を向上することができる。
In this example, as shown in FIG. 10A, the decay time of the
図10(b)には、図10(a)に波形を示す駆動信号によるノイズ成分224’が重畳された検出信号226’ を示す。なお、図10(b)に破線で示す波形は、ノイズが重畳されていない検出信号222(図9(b)参照)である。
FIG. 10B shows a
図10(b)に示すように、検出信号226’では、極大値及び極小値が検出信号222と異なるが、極大値及び極小値となるタイミングが検出信号222と略同一となるので、検出信号226’の周期T4は、図9(b)に示す検出信号222の周期T1と略同一(即ち、T4=T1)となる。なお、電圧しきい値Vthを用いて検出信号226’の周波数を算出しても、検出信号226’の周期T4は検出信号222の周期T1と略同一となる。
As shown in FIG. 10 (b), in the
図10(a)に示すノイズ成分224’の減衰時間T3は、図8に示す配線容量148の静電容量Cと、電圧計測部140の入力抵抗156の抵抗値Rと、を用いて、T3=C×Rと表すことができる。即ち、配線容量148の静電容量Cと圧力室52の共振周期Tを予め求めておき、T3>Tとなる入力抵抗156の抵抗値Rを求めればよい。
10 decay time T 3 of the noise component 224 'shown in (a), using the capacitance C of the
配線容量148の静電容量Cは、LCRメータなどの計測器を用いて測定した系全体(または、系の一部)の測定値から解析して算出することが可能である。また、圧力室52の共振周波数f1は、材料やサイズなどの設計条件から求められる。
The capacitance C of the
配線容量148の静電容量C、入力抵抗156の抵抗値Rの一例を挙げると、C=1pF、R=100kΩ〜5MΩであり、このときのノイズ成分224’の減衰時間T3は0.1μsec〜1μsecとなる。例えば、圧力室52の共振周期Tが200kHzの場合には、入力抵抗156の抵抗値Rは5MΩ以上となる。また、圧電アクチュエータ58の静電容量は略5pFであり、圧力センサ59の静電容量は略0.2pFである。
Capacitance C of the
本例の圧力室52の圧力検出のフローチャートを図11に示す。本例の圧力検出は、吐出動作に対してリアルタイムに行われる。即ち、圧電アクチュエータ58の駆動ごとに圧力センサ59から検出信号を取得して、圧力室52に発生する圧力の検出が行われる。
FIG. 11 shows a flowchart of pressure detection in the
図11に示すように、圧電アクチュエータ58がインク吐出のために動作すると(スタート、ステップS10)、図5に示す圧力検出部85は圧力センサ59から検出信号を取得する(ステップS12)。圧力検出部85では、図6に示す電圧計測部140で、検出信号の電圧が計測され、所定のメモリ(例えば、図5に示す画像バッファメモリ82)に記憶される(ステップS14)。また、周波数演算部142によって検出信号の周期(検出周期、例えば、図10(b)のT4)が求められ、所定のメモリに記憶される(ステップS16)。
As shown in FIG. 11, when the
上記検出周期T4が圧力室52の共振周期Tと比較され(ステップS18)、検出周期T4が圧力室52の共振周期Tよりも小さい場合には(YES判定)、大サイズの気泡が圧力室52内に発生していると判断され(ステップ26)、当該圧力室52(ノズル51)に回復処理が施される(ステップ28)。ステップS28における回復処理が終了すると、ステップS12に戻る。 The detection period T 4 is compared with the resonance cycle T of the pressure chamber 52 (step S18), and detected when the period T 4 is lower than the resonance cycle T of the pressure chamber 52 (YES judgment), the bubbles of a large size pressure It is determined that the pressure is generated in the chamber 52 (step 26), and the pressure chamber 52 (nozzle 51) is subjected to a recovery process (step 28). When the recovery process in step S28 ends, the process returns to step S12.
一方、ステップS18において検出周期T4が圧力室52の共振周期Tよりも大きい場合には(NO判定),ステップS20に進み、検出周期T4が圧力室52の共振周期Tよりも大きいか否かが判断される。検出周期T4が圧力室52の共振周期Tよりも大きい場合には(YES判定)、小サイズ気泡が圧力室52に発生してと判断され、ステップS28に進み当該圧力室52(ノズル51)に回復処理が施される。
On the other hand, (NO determination) when the detected period T 4 in step S18 is greater than the resonant period T of the
ステップS28に示す回復処理の一例を挙げると、大サイズの気泡に対応する回復処理及び中サイズの気泡に対応する回復処理では、気泡のサイズに応じてパージ時間が設定される。具体的には、大サイズの気泡除去を行う場合には、中サイズの気泡除去に比べてパージ時間が長く設定される。このように、気泡のサイズに応じて回復処理時間を変える制御によれば、従来の単なる時間管理や印字間隔に応じて行われる回復制御に比べて、回復処理時間の短縮が見込まれる。 As an example of the recovery process shown in step S28, in the recovery process corresponding to large-sized bubbles and the recovery process corresponding to medium-sized bubbles, the purge time is set according to the size of the bubbles. Specifically, when removing large-sized bubbles, the purge time is set longer than that for removing medium-sized bubbles. As described above, according to the control for changing the recovery processing time according to the bubble size, the recovery processing time can be shortened as compared with the conventional recovery control performed according to simple time management or printing interval.
また、ステップS20において検出周期T4が圧力室52の共振周期Tと略同一の場合には(NO判定)、圧力室52に気泡が発生していないと判断され(ステップS22)、ステップS12に戻る。
Further, the (NO judgment) when the detected period T 4 in step S20 is substantially the same as the resonance period T of the
上記の如く構成されたインクジェット記録装置10では、圧力検出部85(電圧計測部140)の入力抵抗156の抵抗値R及び配線容量148の静電容量Cによって決まる検出信号に重畳されるノイズの減衰時間T3と圧力室52の共振周期Tとの関係が、T3>Tの関係を満たすように構成されるので、圧力室52に発生する圧力を正確に検知することができ、吐出への影響を正確に捉えることができる。
In the
〔応用例〕
次に、本発明の実施形態に係る応用例について説明する。本応用例では、電圧しきい値Vthを用いて検出信号の周波数を求める態様において、液体未充填時における検出信号(即ち、検出信号の駆動信号によるノイズ成分)に基づいて、電圧しきい値Vthのシフト値ΔVthを算出して記憶しておき、検出信号の周波数を算出する際にはこのシフト値ΔVthだけシフトした補正電圧しきい値Vth’(=Vth−ΔVth)が用いられる。このシフト値ΔVth及び補正電圧しきい値Vth’は所定のメモリ(例えば、図5の画像バッファメモリ82や不図示のメモリ)に記憶される。
[Application example]
Next, an application example according to the embodiment of the present invention will be described. In this application example, in the aspect in which the frequency of the detection signal is obtained using the voltage threshold V th , the voltage threshold is based on the detection signal when the liquid is not filled (that is, the noise component due to the drive signal of the detection signal). calculating a shift value [Delta] V th of V th and stores the correction voltage threshold V th shifted by the shift value [Delta] V th when calculating the frequency of the detection signal '(= V th -ΔV th) Is used. The shift value ΔV th and the correction voltage threshold value V th ′ are stored in a predetermined memory (for example, the
図12(a)には、圧電アクチュエータ58を引き押し駆動する際に印加される駆動信号300を示し、図12(b)には、図12(a)に示す駆動信号300を印加して圧電アクチュエータ58を駆動して得られたインク未充填時の圧力室52の圧力を検出した駆動信号によるノイズ成分302を示す。
FIG. 12A shows a
図12(a)に示すように、駆動信号300は、圧電アクチュエータ58の引き動作に対応する第1の駆動要素300Aと、圧電アクチュエータ58の変形量を所定の期間一定に維持する第2の駆動要素300Bと、圧電アクチュエータ58の押し動作に対応する第3の駆動要素300C、とを有して構成される。
As shown in FIG. 12 (a), the
即ち、駆動信号300は、タイミングt1からt2までの期間は第1駆動要素であり、タイミングt2からタイミングt3までの期間は第2の駆動要素であり、タイミングt3からタイミングt4までの期間は第3の駆動要素となっている。
That is, the
図12(b)に示すノイズ成分302の平均値(タイミングt2からタイミングt3までの期間のノイズ波形の底辺部302Aの平均電圧)がシフト値ΔVthとなり、このシフト値ΔVthが所定のメモリに記憶される。図12(d)に示すノイズ成分302’(減衰時間が比較的短い場合)では、ノイズ成分302’の波形の底辺部302A’が一定電圧にならないので、タイミングt2からタイミングt3までの期間の平均電圧をシフト値ΔVthとして所定のメモリに記憶する。このタイミングt2は駆動信号300の第1の駆動要素302Aのピークタイミングであり、タイミングt3は第3の駆動要素300Cの開始タイミングである。
12 the average value of the
図12(c)に示すように、このようにして得られたシフト値ΔVthだけ電圧しきい値Vthをシフトさせることで、駆動信号によるノイズ成分の影響を排除して、正確に検出信号の周期(周波数)を得ることができる。図12(c)に示す符号304は、駆動信号300によるノイズが重畳された検出信号を示し、符号306は、該ノイズ成分が重畳されていない検出信号を示す。
As shown in FIG. 12 (c), by causing this way the shift value [Delta] V th shifted the voltage threshold V th obtained, by eliminating the influence of the noise component due to the driving signals, accurate detection signal Period (frequency) can be obtained. A
図13は、インクジェット記録装置10の印字制御の概略を示すフローチャートである。図13に示すように、印字制御の開始時または、電源オン時や省電力モードからの復帰時に(ステップS100)、検出周波数の算出に用いられるしきい値が設定される(ステップS102)。
FIG. 13 is a flowchart showing an outline of print control of the
しきい値設定の流れを図14に示す。図14に示すしきい値設定では(ステップS102)、駆動信号による検出信号のノイズ成分が測定され(ステップS120)、該ノイズ成分の平均値が算出され(ステップS122)、該ノイズ成分の平均値は所定の記憶素子に記憶される(ステップS124)。 FIG. 14 shows the flow of threshold setting. In the threshold setting shown in FIG. 14 (step S102), the noise component of the detection signal by the drive signal is measured (step S120), the average value of the noise component is calculated (step S122), and the average value of the noise component is calculated. Is stored in a predetermined storage element (step S124).
ステップS124で記憶されたノイズ成分のしきい値がデフォルト電圧しきい値に加算され(ステップS126)、電圧しきい値が更新され(ステップS128)、しきい値設定は終了する(ステップS130)。 The threshold value of the noise component stored in step S124 is added to the default voltage threshold value (step S126), the voltage threshold value is updated (step S128), and the threshold value setting ends (step S130).
図14に示すしきい値設定では、予め決められたデフォルトの電圧しきい値(例えば、図12(b)に示す電圧しきい値Vth)に対するシフト値(例えば、図12(b)に示すシフト値ΔVth)を算出する態様を示したが、デフォルトの電圧しきい値を持たずに駆動信号のノイズ成分を電圧しきい値として用いてもよい。 In the threshold setting shown in FIG. 14, a shift value (for example, shown in FIG. 12B) with respect to a predetermined default voltage threshold (for example, the voltage threshold V th shown in FIG. 12B). Although the mode of calculating the shift value ΔV th ) has been shown, the noise component of the drive signal may be used as the voltage threshold without having the default voltage threshold.
図13のステップS102において、検出周期を算出するための電圧しきい値が設定されると、所定の印字データに基づいて印字(画像記録)が実行されるとともに、リアルタイムに圧力室52の圧力検出が行われる(ステップS104)。
In step S102 of FIG. 13, when a voltage threshold value for calculating a detection cycle is set, printing (image recording) is executed based on predetermined print data, and the pressure of the
所定の印字が終了すると(ステップ106)、次の印字データがあるか否かを判断する(ステップS108)。 When the predetermined printing is completed (step 106), it is determined whether there is next print data (step S108).
次の印字データがある場合には(YES判定)、ステップS104に進み、当該印字データに基づく印字が実行され、次の印字データがない場合には(NO判定)、当該印字制御は終了される。なお、印字データがない場合には、省電力モード(待機モード)に移行してもよい。 If there is next print data (YES determination), the process proceeds to step S104, and printing based on the print data is executed. If there is no next print data (NO determination), the print control is ended. . If there is no print data, the power saving mode (standby mode) may be entered.
本応用例によれば、検出信号に重畳される駆動信号によるノイズ成分を測定して、このノイズ成分に基づいて検出信号の周期(検出周期)を算出する際に用いるしきい値Vthをシフトさせるので、圧力室52の圧力の周波数変動を正確に検知し、吐出への影響を正確に捉えることができる。
According to this application example, the noise component due to the drive signal superimposed on the detection signal is measured, and the threshold value Vth used when calculating the period of the detection signal (detection period) based on the noise component is shifted. Therefore, it is possible to accurately detect the frequency variation of the pressure in the
上記実施形態では、記録紙16の全幅に対応する長さのノズル列を有するページワイドのフルライン型ヘッドを用いたインクジェット記録装置を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、短尺の記録ヘッドを往復移動させながら画像記録を行うシャトルヘッドを用いるインクジェット記録装置についても本発明を適用可能である。
In the above embodiment, an inkjet recording apparatus using a page-wide full-line head having a nozzle row having a length corresponding to the entire width of the
上記実施形態ではヘッドに備えられるノズルからインクを吐出させて、記録紙16上に画像を形成するインクジェット記録装置を示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、レジストなどインク以外の液体で画像(立体形状)を形成する画像形成装置や、ノズル(吐出孔)から薬液、水などを吐出されるディスペンサ等の液体吐出装置などにも広く適用可能である。
In the above embodiment, an ink jet recording apparatus that forms an image on the
10…インクジェット記録装置、12K,12C,12M,12Y,50…ヘッド、51…ノズル、52…圧力室、58…圧電アクチュエータ、59…圧力センサ、80…プリント制御部、85…圧力検出部、140…電圧計測部、142…周波数ステップS演算部、105,146…駆動信号配線、130,132,134,144…検出信号配線、148…配線容量、156…入力抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記圧力室に収容される液体に吐出力を与える圧力発生素子と、
前記圧力室の圧力に応じた検出信号を発生させる圧力検出素子と、
を備えた液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生素子に与える駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部から前記圧力発生素子へ駆動信号を伝送する駆動信号配線と、
前記圧力検出素子から得られた前記検出信号に基づいて前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出素子から前記圧力検出部へ検出信号を伝送し、前記伝送される検出信号に前記駆動信号の変化によるノイズが重畳される位置に、少なくとも一部が配置される検出信号配線と、
を備え、
前記駆動信号配線及び前記検出信号配線間の配線容量の静電容量値Cと前記圧力検出部の前記検出信号が入力される入力部に設けられる入力抵抗の抵抗値Rとの積C×Rで表される前記検出信号に重畳されるノイズ成分の減衰時間が前記圧力室の共振周期よりも大きくなるように前記ノイズ成分の減衰時間が設定されることを特徴とする液体吐出装置。 A pressure chamber containing liquid to be discharged from the nozzle;
A pressure generating element that applies a discharge force to the liquid contained in the pressure chamber;
A pressure detecting element Ru generates a detection signal according to the pressure of the pressure chamber,
A liquid ejection head comprising:
A drive signal generator for generating a drive signal to be applied to the pressure generating element;
A drive signal line for transmitting a driving signal from the driving signal generating unit to the pressure generating element,
A pressure detecting unit for detecting the pressure of the pressure chamber on the basis of the detection signal obtained from the previous SL pressure sensing element,
A detection signal wiring that transmits a detection signal from the pressure detection element to the pressure detection unit, and at least a part thereof is arranged at a position where noise due to a change in the drive signal is superimposed on the transmitted detection signal;
With
A product C × R of a capacitance value C of a wiring capacitance between the drive signal wiring and the detection signal wiring and a resistance value R of an input resistance provided in an input unit to which the detection signal of the pressure detection unit is input. The liquid ejection apparatus, wherein the decay time of the noise component is set so that the decay time of the noise component superimposed on the detection signal represented is greater than the resonance period of the pressure chamber.
前記検出信号の極大値或いは極小値の時間間隔から前記検出信号の周期を算出する周期算出部と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の液体吐出装置。 The pressure detection unit is an extreme value measurement unit that measures at least one of a maximum value and a minimum value of the detection signal;
A period calculation unit for calculating a period of the detection signal from a time interval of the maximum value or the minimum value of the detection signal;
The liquid ejection apparatus according to claim 1, further comprising:
前記検出信号が前記電圧しきい値と交差するタイミングより前記検出信号の周期を算出する周期算出部と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の液体吐出装置。 A threshold value setting unit for setting a voltage threshold value of the detection signal;
A period calculation unit that calculates a period of the detection signal from a timing at which the detection signal crosses the voltage threshold;
The liquid ejection apparatus according to claim 1, further comprising:
前記しきい値設定部は、前記ノイズ成分検出部によって検出されたノイズ成分に基づいて前記電圧しきい値を設定することを特徴とする請求項3記載の液体吐出装置。 A noise component detection unit for detecting a noise component superimposed on the detection signal;
The liquid ejection apparatus according to claim 3, wherein the threshold value setting unit sets the voltage threshold value based on a noise component detected by the noise component detection unit.
前記圧力発生素子に与える駆動信号を生成する駆動信号生成部から前記圧力発生素子へ前記駆動信号を伝送する駆動信号配線、及び前記圧力検出素子から得られる検出信号を前記圧力検出素子から前記検出信号に基づいて前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部へ伝送し、前記伝送される検出信号に前記駆動信号の変化によるノイズが重畳される位置に、少なくとも一部が配置される検出信号配線間の配線容量の静電容量値Cと、前記圧力検出部の前記検出信号が入力される入力部に設けられる入力抵抗の抵抗値Rとの積C×Rで表される前記検出信号に重畳されるノイズ成分の減衰時間が前記圧力室の共振周期よりも大きくなるように前記ノイズ成分の減衰時間が設定されることを特徴とする圧力検出方法。 A pressure chamber for storing a liquid to be discharged from a nozzle, a pressure generating element for applying a discharging force to the liquid stored in the pressure chamber, and a pressure detecting element for sending a detection signal corresponding to the pressure in the pressure chamber. A pressure detection method for a liquid discharge apparatus having a liquid discharge head comprising:
A drive signal wiring for transmitting the drive signal from a drive signal generating unit for generating a drive signal to be applied to the pressure generating element to the pressure generating element ; and a detection signal obtained from the pressure detecting element from the pressure detecting element. Between the detection signal wirings that are at least partially disposed at a position where noise due to a change in the drive signal is superimposed on the transmitted detection signal. of the capacitance value C of the wiring capacitance, the detection signal the detection signal before Ki圧 force detector is represented by the product C × R of the resistance value R of the input resistor provided in an input unit that is input A pressure detection method, wherein the decay time of the noise component is set so that the decay time of the superimposed noise component is longer than a resonance period of the pressure chamber.
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