JP2000318183A - プリンタの記録ヘッドの充填検知装置および充填検知方法 - Google Patents
プリンタの記録ヘッドの充填検知装置および充填検知方法Info
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Landscapes
- Ink Jet (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定的にインク滴を吐出させることができる
プリンタの記録ヘッドの充填検知装置および充填検知方
法を提供すること。 【解決手段】 プリンタ１０の記録ヘッド２０の充填検
知装置５４であって、圧電素子４８の共振点プロファイ
ルを得て、記録ヘッド２０内のインク４０の充填状態を
電気的に検知することを特徴とするプリンタの記録ヘッ
ドの気泡検知装置。
プリンタの記録ヘッドの充填検知装置および充填検知方
法を提供すること。 【解決手段】 プリンタ１０の記録ヘッド２０の充填検
知装置５４であって、圧電素子４８の共振点プロファイ
ルを得て、記録ヘッド２０内のインク４０の充填状態を
電気的に検知することを特徴とするプリンタの記録ヘッ
ドの気泡検知装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばインクジ
ェットプリンタのようなプリンタ記録ヘッドの充填検知
装置及び充填検知方法に関するものである。
ェットプリンタのようなプリンタ記録ヘッドの充填検知
装置及び充填検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、インクジェットプリンタの記録ヘ
ッドは、メンテナンスステーション（メンテナンス処理
段階）を有しており、ノズルからのインクの吐出の安定
化を図るために、メンテナンス動作の中では、ポンプに
よるインクの吸引動作、ゴム等によるノズルプレート面
のワイピング、全ノズルからのインク滴の吐出によるフ
ラッシング等の動作が行われる。電源投入時やインクカ
ートリッジ交換時には、必ず上述したポンプによる吸引
動作やゴム等によるノズルプレート面のワイピングの動
作が行われて、記録ヘッド内へのインクの充填が行われ
ていた。
ッドは、メンテナンスステーション（メンテナンス処理
段階）を有しており、ノズルからのインクの吐出の安定
化を図るために、メンテナンス動作の中では、ポンプに
よるインクの吸引動作、ゴム等によるノズルプレート面
のワイピング、全ノズルからのインク滴の吐出によるフ
ラッシング等の動作が行われる。電源投入時やインクカ
ートリッジ交換時には、必ず上述したポンプによる吸引
動作やゴム等によるノズルプレート面のワイピングの動
作が行われて、記録ヘッド内へのインクの充填が行われ
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メンテ
ナンス動作の終了後、印画したときにインク滴が吐出し
ていないノズルが存在することがあり、印画（印字）し
てみないと、その不吐出のノズルの存在に気が付かない
という問題があった。また、電源投入時においても、予
めメンテナンス動作をすることで、印画以外の部分で、
大量のインクを消費してしまうという問題もあった。こ
れら殆どの不吐出のノズルは、メンテナンス動作を繰り
返し行うことによって復帰して再度インクを吐出し始め
るが、実際に印画できる状態になるまでには、メンテナ
ンス動作後に印画をして確認するという作業を繰り返し
行う必要があった。このインク滴の不吐出理由の一つと
して、記録ヘッド内へのインク充填が不十分であったた
めに引き起こされる、インク流路内における気泡の混入
または、気泡の発生が挙げられる。そこで本発明は上記
課題を解消し、安定的にインク滴を吐出させることがで
きるプリンタの記録ヘッドの充填検知装置および充填検
知方法を提供することを目的としている。
ナンス動作の終了後、印画したときにインク滴が吐出し
ていないノズルが存在することがあり、印画（印字）し
てみないと、その不吐出のノズルの存在に気が付かない
という問題があった。また、電源投入時においても、予
めメンテナンス動作をすることで、印画以外の部分で、
大量のインクを消費してしまうという問題もあった。こ
れら殆どの不吐出のノズルは、メンテナンス動作を繰り
返し行うことによって復帰して再度インクを吐出し始め
るが、実際に印画できる状態になるまでには、メンテナ
ンス動作後に印画をして確認するという作業を繰り返し
行う必要があった。このインク滴の不吐出理由の一つと
して、記録ヘッド内へのインク充填が不十分であったた
めに引き起こされる、インク流路内における気泡の混入
または、気泡の発生が挙げられる。そこで本発明は上記
課題を解消し、安定的にインク滴を吐出させることがで
きるプリンタの記録ヘッドの充填検知装置および充填検
知方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、イン
ク滴を吐出するためのノズル開口部と、前記ノズル開口
部に前記インクを供給するインク室と、前記インク室に
前記インクを供給するインク供給路と、印加電圧に応じ
て前記インク室内の前記インクを前記ノズル開口部を通
じて吐出させる圧電素子と、を有するプリンタの記録ヘ
ッドにおける前記インクの充填状態を検知するためのプ
リンタの記録ヘッドの充填検知装置であって、前記圧電
素子の共振点プロファイルを得て、前記記録ヘッド内の
前記インクの充填状態を電気的に検知することを特徴と
するプリンタの記録ヘッドの気泡検知装置である。
ク滴を吐出するためのノズル開口部と、前記ノズル開口
部に前記インクを供給するインク室と、前記インク室に
前記インクを供給するインク供給路と、印加電圧に応じ
て前記インク室内の前記インクを前記ノズル開口部を通
じて吐出させる圧電素子と、を有するプリンタの記録ヘ
ッドにおける前記インクの充填状態を検知するためのプ
リンタの記録ヘッドの充填検知装置であって、前記圧電
素子の共振点プロファイルを得て、前記記録ヘッド内の
前記インクの充填状態を電気的に検知することを特徴と
するプリンタの記録ヘッドの気泡検知装置である。
【０００５】請求項１では、プリンタの記録ヘッドにお
けるインクの充填状態を検知する際に、圧電素子の共振
点プロファイルを得て、記録ヘッド内のインクの充填状
態を電気的に検知する。これにより、記録ヘッド内にイ
ンクが充填されているかどうかを電気的に確実に検知す
ることができる。
けるインクの充填状態を検知する際に、圧電素子の共振
点プロファイルを得て、記録ヘッド内のインクの充填状
態を電気的に検知する。これにより、記録ヘッド内にイ
ンクが充填されているかどうかを電気的に確実に検知す
ることができる。
【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載のプリ
ンタの記録ヘッドの充填検知装置において、前記記録ヘ
ッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インク
が充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記
インクの充填が不十分な状態とにより前記圧電素子の共
振点プロファイルが異なる。請求項２では、記録ヘッド
のインク室とインク供給路内にインクが充填されている
充填状態と、記録ヘッド内のインクの充填が不十分な状
態とにより、圧電素子の共振点プロファイルが異なるこ
とを用いて、ヘッド内のインクの充填状態を電気的に検
知することができる。
ンタの記録ヘッドの充填検知装置において、前記記録ヘ
ッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インク
が充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記
インクの充填が不十分な状態とにより前記圧電素子の共
振点プロファイルが異なる。請求項２では、記録ヘッド
のインク室とインク供給路内にインクが充填されている
充填状態と、記録ヘッド内のインクの充填が不十分な状
態とにより、圧電素子の共振点プロファイルが異なるこ
とを用いて、ヘッド内のインクの充填状態を電気的に検
知することができる。
【０００７】請求項３の発明は、印加電圧に応じて圧電
素子が動作することで、インク室内のインクをノズル開
口部を通じて吐出させるプリンタの記録ヘッドにおける
前記インクの充填状態を検知するためのプリンタの記録
ヘッドの充填検知方法であって、前記圧電素子の共振点
プロファイルを得て、前記記録ヘッド内の前記インクの
充填状態を電気的に検知することを特徴とするプリンタ
の記録ヘッドの充填検知方法である。請求項３では、プ
リンタの記録ヘッドにおけるインクの充填状態を検知す
る際に、圧電素子の共振点プロファイルを得て、記録ヘ
ッド内のインクの充填状態を電気的に検知する。これに
より、記録ヘッドにインクが充填されているかどうかを
電気的に確実に検知することができる。
素子が動作することで、インク室内のインクをノズル開
口部を通じて吐出させるプリンタの記録ヘッドにおける
前記インクの充填状態を検知するためのプリンタの記録
ヘッドの充填検知方法であって、前記圧電素子の共振点
プロファイルを得て、前記記録ヘッド内の前記インクの
充填状態を電気的に検知することを特徴とするプリンタ
の記録ヘッドの充填検知方法である。請求項３では、プ
リンタの記録ヘッドにおけるインクの充填状態を検知す
る際に、圧電素子の共振点プロファイルを得て、記録ヘ
ッド内のインクの充填状態を電気的に検知する。これに
より、記録ヘッドにインクが充填されているかどうかを
電気的に確実に検知することができる。
【０００８】請求項４の発明は、請求項３に記載のプリ
ンタの記録ヘッドの充填検知方法において、前記記録ヘ
ッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インク
が充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記
インクの充填が不十分な状態とにより前記圧電素子の共
振点プロファイルが異なる。請求項４では、記録ヘッド
のインク室とインク供給路内にインクが充填されている
充填状態と、記録ヘッド内のインクの充填が不十分な状
態とにより、圧電素子の共振点プロファイルが異なるこ
とを利用して、記録ヘッド内のインクの充填状態を電気
的に確実に検知することができる。
ンタの記録ヘッドの充填検知方法において、前記記録ヘ
ッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インク
が充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記
インクの充填が不十分な状態とにより前記圧電素子の共
振点プロファイルが異なる。請求項４では、記録ヘッド
のインク室とインク供給路内にインクが充填されている
充填状態と、記録ヘッド内のインクの充填が不十分な状
態とにより、圧電素子の共振点プロファイルが異なるこ
とを利用して、記録ヘッド内のインクの充填状態を電気
的に確実に検知することができる。
【０００９】請求項５の発明は、請求項３に記載のプリ
ンタの記録ヘッドの充填検知方法において、前記記録ヘ
ッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インク
が充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記
インクの充填が不十分な状態と、前記記録ヘッド内に前
記インクがない状態と、により前記圧電素子の共振点プ
ロファイルが異なる。請求項５では、記録ヘッドのイン
ク室とインク供給路内にインクが充填されている充填状
態と、記録ヘッド内のインクの充填が不十分な状態と、
記録ヘッド内にインクが無い状態とにより圧電素子の共
振点プロファイルが異なることを利用して、記録ヘッド
内のインクの充填状態を電気的に確実に検知することが
できる。ここで、本発明における、圧電素子の共振点プ
ロファイルとは、圧電素子自身が持っている固有振動周
波数、及び記録ヘッド内にインクが充填されたことによ
る、圧電素子を含んだ振動系の固有振動周波数を含む、
周波数領域において、その周波数領域での正弦波の掃引
によって得られる、圧電素子のゲイン特性、インピーダ
ンス特性、及び位相変化等から固有振動周波数（共振
点）を示したプロファイルのことである。
ンタの記録ヘッドの充填検知方法において、前記記録ヘ
ッドの前記インク室と前記インク供給路内に前記インク
が充填されている充填状態と、前記記録ヘッド内の前記
インクの充填が不十分な状態と、前記記録ヘッド内に前
記インクがない状態と、により前記圧電素子の共振点プ
ロファイルが異なる。請求項５では、記録ヘッドのイン
ク室とインク供給路内にインクが充填されている充填状
態と、記録ヘッド内のインクの充填が不十分な状態と、
記録ヘッド内にインクが無い状態とにより圧電素子の共
振点プロファイルが異なることを利用して、記録ヘッド
内のインクの充填状態を電気的に確実に検知することが
できる。ここで、本発明における、圧電素子の共振点プ
ロファイルとは、圧電素子自身が持っている固有振動周
波数、及び記録ヘッド内にインクが充填されたことによ
る、圧電素子を含んだ振動系の固有振動周波数を含む、
周波数領域において、その周波数領域での正弦波の掃引
によって得られる、圧電素子のゲイン特性、インピーダ
ンス特性、及び位相変化等から固有振動周波数（共振
点）を示したプロファイルのことである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施に形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。
【００１１】図１は、本発明のプリンタの記録ヘッドの
充填検知装置の好ましい実施の形態を備えるプリンタの
一例を示している。図１のプリンタは一例としてインク
ジェットプリンタである。インクジェットプリンタ１０
は、図１のような構造を有している。印字対象となる紙
１２は、ローラ１４によりＲ方向に送られるようになっ
ている。ローラ１４はベルト１５を介してモータ１７の
出力軸１７Ａに連結されている。モータ１７の出力軸１
７Ａが回転することにより、ローラ１４はＲ方向に所定
量ずつ回転する。記録ヘッド２０は、ヘッド保持部１８
に保持されている。ヘッド保持部１８はガイド１６に沿
ってＸ方向に移動し、かつ位置決め可能である。このよ
うなヘッド保持部１８のＸ方向の移動及び位置決めは、
モータ１９を作動することにより行う。記録ヘッド２０
は、インクを紙１２に対して吐き出すことにより印字も
しくは印画するインクジェット記録ヘッドである。
充填検知装置の好ましい実施の形態を備えるプリンタの
一例を示している。図１のプリンタは一例としてインク
ジェットプリンタである。インクジェットプリンタ１０
は、図１のような構造を有している。印字対象となる紙
１２は、ローラ１４によりＲ方向に送られるようになっ
ている。ローラ１４はベルト１５を介してモータ１７の
出力軸１７Ａに連結されている。モータ１７の出力軸１
７Ａが回転することにより、ローラ１４はＲ方向に所定
量ずつ回転する。記録ヘッド２０は、ヘッド保持部１８
に保持されている。ヘッド保持部１８はガイド１６に沿
ってＸ方向に移動し、かつ位置決め可能である。このよ
うなヘッド保持部１８のＸ方向の移動及び位置決めは、
モータ１９を作動することにより行う。記録ヘッド２０
は、インクを紙１２に対して吐き出すことにより印字も
しくは印画するインクジェット記録ヘッドである。
【００１２】図２は、図１の記録ヘッド２０の断面構造
例を示している。ノズルプレート２４は、複数のノズル
開口部２２を有している。これらのノズル開口部２２
は、単にノズルともいい、図２の紙面垂直方向に関し
て、所定間隔毎に配列されている。ノズルプレート２４
は、インナープレート２６、２８、プレート３０、プレ
ート３２、及び振動板３４に接合されている。これによ
り記録ヘッド２０は、インク供給路３６とインク室３８
を有している。インク供給路３６は、供給路部分４２と
バッファタンク４４を有している。バッファタンク４４
は、インク室３８に対して供給流路４６により接続され
ている。供給流路４６は、ノズルプレート２４とプレー
ト２８の間に形成されている。インク室３８は、振動板
３４とインナープレート２６、プレート２８、プレート
３２及びノズルプレート２４により形成されている。
例を示している。ノズルプレート２４は、複数のノズル
開口部２２を有している。これらのノズル開口部２２
は、単にノズルともいい、図２の紙面垂直方向に関し
て、所定間隔毎に配列されている。ノズルプレート２４
は、インナープレート２６、２８、プレート３０、プレ
ート３２、及び振動板３４に接合されている。これによ
り記録ヘッド２０は、インク供給路３６とインク室３８
を有している。インク供給路３６は、供給路部分４２と
バッファタンク４４を有している。バッファタンク４４
は、インク室３８に対して供給流路４６により接続され
ている。供給流路４６は、ノズルプレート２４とプレー
ト２８の間に形成されている。インク室３８は、振動板
３４とインナープレート２６、プレート２８、プレート
３２及びノズルプレート２４により形成されている。
【００１３】振動板３４の上には積層型の圧電素子４８
が設定されている。この積層型の圧電素子４８は、電圧
供給部５０からの印加電圧（パルス電圧）が供給される
と、その印加電圧の大きさに応じて、振動板３４をＥ方
向に所定量変位するようになっている。つまり、積層型
の圧電素子４８は、電圧供給部５０からの印加電圧に応
じてインク室３８を膨張または収縮させるアクチュエー
タである。このようにインク室３８が膨張あるいは収縮
されることにより、インク室３８内のインク４０が、ノ
ズル開口部２２からそのインク室３８の膨張あるいは収
縮の程度に応じて、所定量のインク滴４０Ａを吐き出す
ようになっている。
が設定されている。この積層型の圧電素子４８は、電圧
供給部５０からの印加電圧（パルス電圧）が供給される
と、その印加電圧の大きさに応じて、振動板３４をＥ方
向に所定量変位するようになっている。つまり、積層型
の圧電素子４８は、電圧供給部５０からの印加電圧に応
じてインク室３８を膨張または収縮させるアクチュエー
タである。このようにインク室３８が膨張あるいは収縮
されることにより、インク室３８内のインク４０が、ノ
ズル開口部２２からそのインク室３８の膨張あるいは収
縮の程度に応じて、所定量のインク滴４０Ａを吐き出す
ようになっている。
【００１４】図２において、インク供給路３６に対し
て、複数のインク室３８が、それぞれ供給流路４６を介
して接続されている。各インク室３８は、対応する各ノ
ズル開口部２２に対応して設けられている。各インク室
３８には、それぞれ圧電素子４０が設けられている。イ
ンク４０が完全に充填されている状態では、インク４０
はインク供給路３６の供給路部分４２とバッファタンク
４４、そして供給流路４６とインク室３８及びノズル開
口部２２に満たされている。
て、複数のインク室３８が、それぞれ供給流路４６を介
して接続されている。各インク室３８は、対応する各ノ
ズル開口部２２に対応して設けられている。各インク室
３８には、それぞれ圧電素子４０が設けられている。イ
ンク４０が完全に充填されている状態では、インク４０
はインク供給路３６の供給路部分４２とバッファタンク
４４、そして供給流路４６とインク室３８及びノズル開
口部２２に満たされている。
【００１５】図３は、積層型の圧電素子４８の動作時に
おける共振点プロファイルを検出することにより、記録
ヘッドにおけるインクの充填検知を行う充填検知装置を
示している。図３の圧電素子４８は、共振点プロファイ
ルを検出する測定対象となるものであり、圧電素子４８
はピエゾ素子とも呼んでいる。この充填検知装置５４
は、圧電素子４８に対して、共振点プロファイル検出部
５６を接続することにより構成されている。共振点プロ
ファイル検出部５６は、基準抵抗Ｒｇと、電圧計５８及
び上述した電圧供給部５０を有している。電圧供給部５
０は、交流電圧を圧電素子４８に対して印加するもので
ある。
おける共振点プロファイルを検出することにより、記録
ヘッドにおけるインクの充填検知を行う充填検知装置を
示している。図３の圧電素子４８は、共振点プロファイ
ルを検出する測定対象となるものであり、圧電素子４８
はピエゾ素子とも呼んでいる。この充填検知装置５４
は、圧電素子４８に対して、共振点プロファイル検出部
５６を接続することにより構成されている。共振点プロ
ファイル検出部５６は、基準抵抗Ｒｇと、電圧計５８及
び上述した電圧供給部５０を有している。電圧供給部５
０は、交流電圧を圧電素子４８に対して印加するもので
ある。
【００１６】図４は、図３の充填検知装置５４をより詳
しく表しており、圧電素子４８の一端部に対して基準抵
抗Ｒｇ一端部が直列に接続されている。電圧計５８は、
ネットワークアナライザーもしくはサーボアナライザー
とも呼んでいる。基準抵抗Ｒｇの他端部と電圧計５８の
ＧＮＤは接地されている。基準抵抗Ｒｇと圧電素子４８
の接続点Ｍは、電圧計５８に接続されている。圧電素子
４８の他端部には電圧計５８から入力掃引波形Ｖｉを供
給することができる。そして圧電素子４８と基準抵抗Ｒ
ｇの接続点Ｍからは、圧電素子４８の出力応答波形Ｖｏ
が電圧計５８に入力される。電圧計５８におけるゲイン
特性は、２０ＬＯＧ（｜Ｖｏ｜／｜Ｖｉ｜）で得られ、
入力掃引波形Ｖｉと出力応答波形Ｖｏにおける位相特性
は、Ａｒｃｔａｎ（｜Ｖｏ｜／｜Ｖｉ｜）で表すことが
できる。
しく表しており、圧電素子４８の一端部に対して基準抵
抗Ｒｇ一端部が直列に接続されている。電圧計５８は、
ネットワークアナライザーもしくはサーボアナライザー
とも呼んでいる。基準抵抗Ｒｇの他端部と電圧計５８の
ＧＮＤは接地されている。基準抵抗Ｒｇと圧電素子４８
の接続点Ｍは、電圧計５８に接続されている。圧電素子
４８の他端部には電圧計５８から入力掃引波形Ｖｉを供
給することができる。そして圧電素子４８と基準抵抗Ｒ
ｇの接続点Ｍからは、圧電素子４８の出力応答波形Ｖｏ
が電圧計５８に入力される。電圧計５８におけるゲイン
特性は、２０ＬＯＧ（｜Ｖｏ｜／｜Ｖｉ｜）で得られ、
入力掃引波形Ｖｉと出力応答波形Ｖｏにおける位相特性
は、Ａｒｃｔａｎ（｜Ｖｏ｜／｜Ｖｉ｜）で表すことが
できる。
【００１７】図３と図４のような充填検知装置５４は、
圧電素子４８に対して入力掃引波形Ｖｉを与えて、出力
応答波形Ｖｏを得ることにより、共振点プロファイルを
検出する。ここで、この圧電素子４８の共振点プロファ
イルとは、圧電素子自身が持っている固有振動周波数、
及び記録ヘッド内にインクが充填されたことによる、圧
電素子を含んだ振動系の固有振動周波数を含む、周波数
領域において、その周波数領域での正弦波の掃引によっ
て得られる、圧電素子のゲイン特性、インピーダンス特
性、及び位相変化等から固有振動周波数（共振点）を示
したプロファイルのことである。このような共振点プロ
ファイルを得るために、図５（Ａ）に示すように入力掃
引波形Ｖｉとして正弦波を掃引（スイープ）し、基準抵
抗Ｒｇに流れる電流値の変化を、基準抵抗Ｒｇの間の電
位差として測定することによって、圧電素子４８の共振
点プロファイルの観察が行える。図５（Ａ）のように正
弦波形の入力掃引波形Ｖｉが図４の電圧計５８から圧電
素子４８に与えられると、図５（Ｂ）のような出力応答
波形Ｖｏで示す正弦波形を得ることができる。
圧電素子４８に対して入力掃引波形Ｖｉを与えて、出力
応答波形Ｖｏを得ることにより、共振点プロファイルを
検出する。ここで、この圧電素子４８の共振点プロファ
イルとは、圧電素子自身が持っている固有振動周波数、
及び記録ヘッド内にインクが充填されたことによる、圧
電素子を含んだ振動系の固有振動周波数を含む、周波数
領域において、その周波数領域での正弦波の掃引によっ
て得られる、圧電素子のゲイン特性、インピーダンス特
性、及び位相変化等から固有振動周波数（共振点）を示
したプロファイルのことである。このような共振点プロ
ファイルを得るために、図５（Ａ）に示すように入力掃
引波形Ｖｉとして正弦波を掃引（スイープ）し、基準抵
抗Ｒｇに流れる電流値の変化を、基準抵抗Ｒｇの間の電
位差として測定することによって、圧電素子４８の共振
点プロファイルの観察が行える。図５（Ａ）のように正
弦波形の入力掃引波形Ｖｉが図４の電圧計５８から圧電
素子４８に与えられると、図５（Ｂ）のような出力応答
波形Ｖｏで示す正弦波形を得ることができる。
【００１８】次に、図２の記録ヘッド２０における液体
のインク４０の充填状態について説明する。図６に示す
ように、記録ヘッド２０内のインク供給路３６、供給流
路４６、インク室３８及びノズル開口部２２内にインク
４０が充填されているかどうかにより、図６（Ａ）イン
ク無し状態、（Ｂ）安定吐出状態、及び（Ｃ）不吐出状
態あるいは不安定吐出状態の３つに分けることができ
る。図６の（Ａ）インク無し状態とは、図２の記録ヘッ
ド２０のインク供給路３６、供給流路４６、インク室３
８及びノズル開口部２２の中に、インク４０が全く無い
場合をいう。図６（Ｂ）の安定吐出状態とは、インク４
０がインク供給路３６、供給流路４６、インク室３８及
びノズル開口部２２内に十分に充填されている状態をい
う。そして、図６（Ｃ）の不吐出状態あるいは不安定吐
出状態とは、図２のインク供給路３６、インク供給流路
４６、インク室３８及びノズル開口部２２内にインク４
０が充填されてはいるものの、その充填が不十分であ
り、そのインク４０の中に気泡が混入あるいは気泡が発
生している状態をいう。
のインク４０の充填状態について説明する。図６に示す
ように、記録ヘッド２０内のインク供給路３６、供給流
路４６、インク室３８及びノズル開口部２２内にインク
４０が充填されているかどうかにより、図６（Ａ）イン
ク無し状態、（Ｂ）安定吐出状態、及び（Ｃ）不吐出状
態あるいは不安定吐出状態の３つに分けることができ
る。図６の（Ａ）インク無し状態とは、図２の記録ヘッ
ド２０のインク供給路３６、供給流路４６、インク室３
８及びノズル開口部２２の中に、インク４０が全く無い
場合をいう。図６（Ｂ）の安定吐出状態とは、インク４
０がインク供給路３６、供給流路４６、インク室３８及
びノズル開口部２２内に十分に充填されている状態をい
う。そして、図６（Ｃ）の不吐出状態あるいは不安定吐
出状態とは、図２のインク供給路３６、インク供給流路
４６、インク室３８及びノズル開口部２２内にインク４
０が充填されてはいるものの、その充填が不十分であ
り、そのインク４０の中に気泡が混入あるいは気泡が発
生している状態をいう。
【００１９】図６に示す（Ａ）インク無し状態、（Ｂ）
の安定吐出状態、及び（Ｃ）不吐出状態あるいは不安定
吐出状態では、圧電素子４８の共振点プロファイルのピ
ーク値（ｋＨｚ）が異なる点に注目する。すなわち図６
（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）の各状態の違いによ
って、それぞれ圧電素子４８の共振モードが異なるので
ある。このように共振点プロファイルのピーク値が異な
る、すわなち共振モードが異なる理由としては、記録ヘ
ッド２０の流路、すなわちインク供給路３６、供給流路
４６、インク室３８及びノズル開口部２２内におけるイ
ナータンス（音響系の慣性を表す定数）の変化やインク
による流路抵抗の変化によるものと考えられる。イナー
タンスは、流路を流れる流体系と、圧電素子や振動板の
ような振動部の機械系との連成問題を解くために、電気
機械音響類似を用いて、それぞれの要素を等価電気回路
素子に置き換え、全体を集中定数回路モデルで表現する
ことができる。イナータンスは、体積流の変化に抗する
ところの音響素子であり、イナータンスをＭ［ｇ／ｃｍ
4 ］、体積流の変化の割合をｄＵ／ｄｔ［ｃｍ3 ／ｓｅ
ｃ2 ］、駆動圧力をｐ［ｄｙｎｅ／ｃｍ2 ］とすると、 ｐ＝Ｍ・ｄＵ／ｄｔ により決まる。
の安定吐出状態、及び（Ｃ）不吐出状態あるいは不安定
吐出状態では、圧電素子４８の共振点プロファイルのピ
ーク値（ｋＨｚ）が異なる点に注目する。すなわち図６
（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）の各状態の違いによ
って、それぞれ圧電素子４８の共振モードが異なるので
ある。このように共振点プロファイルのピーク値が異な
る、すわなち共振モードが異なる理由としては、記録ヘ
ッド２０の流路、すなわちインク供給路３６、供給流路
４６、インク室３８及びノズル開口部２２内におけるイ
ナータンス（音響系の慣性を表す定数）の変化やインク
による流路抵抗の変化によるものと考えられる。イナー
タンスは、流路を流れる流体系と、圧電素子や振動板の
ような振動部の機械系との連成問題を解くために、電気
機械音響類似を用いて、それぞれの要素を等価電気回路
素子に置き換え、全体を集中定数回路モデルで表現する
ことができる。イナータンスは、体積流の変化に抗する
ところの音響素子であり、イナータンスをＭ［ｇ／ｃｍ
4 ］、体積流の変化の割合をｄＵ／ｄｔ［ｃｍ3 ／ｓｅ
ｃ2 ］、駆動圧力をｐ［ｄｙｎｅ／ｃｍ2 ］とすると、 ｐ＝Ｍ・ｄＵ／ｄｔ により決まる。
【００２０】図２の記録ヘッド２０内におけるインクが
十分に充填されている状態と、インクの充填が不十分な
状態、そしてインクが充填されていない状態とでは、共
振点プロファイルのピーク値において明らかに差があ
り、これにより図２のそれぞれのノズル開口部２２にお
けるインクの状態がどのようになっているかを検知する
ことができる。共振点プロファイルのピーク値とは、圧
電素子のゲイン特性、及びインピーダンス特性に現れる
ピーク値のことである。（位相変化でのピークの値は、
圧電素子のゲイン特性、及びインピーダンス特性に現れ
る値と若干異なる。） 図６の例では、図６の（Ａ）インク無し状態では、共振
点プロファイルのピーク値は１１５（ｋＨｚ）であり、
図６（Ｂ）の安定吐出状態では共振点プロファイルのピ
ーク値は７３（ｋＨｚ）と１３０（ｋＨｚ）である。さ
らに図６（Ｃ）の不吐出状態あるいは不安定吐出状態で
は、共振点プロファイルのピーク値は１０７（ｋＨｚ）
である。このように、図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６
（Ｃ）では、共振点プロファイルのピーク値は明らかに
異なっている。
十分に充填されている状態と、インクの充填が不十分な
状態、そしてインクが充填されていない状態とでは、共
振点プロファイルのピーク値において明らかに差があ
り、これにより図２のそれぞれのノズル開口部２２にお
けるインクの状態がどのようになっているかを検知する
ことができる。共振点プロファイルのピーク値とは、圧
電素子のゲイン特性、及びインピーダンス特性に現れる
ピーク値のことである。（位相変化でのピークの値は、
圧電素子のゲイン特性、及びインピーダンス特性に現れ
る値と若干異なる。） 図６の例では、図６の（Ａ）インク無し状態では、共振
点プロファイルのピーク値は１１５（ｋＨｚ）であり、
図６（Ｂ）の安定吐出状態では共振点プロファイルのピ
ーク値は７３（ｋＨｚ）と１３０（ｋＨｚ）である。さ
らに図６（Ｃ）の不吐出状態あるいは不安定吐出状態で
は、共振点プロファイルのピーク値は１０７（ｋＨｚ）
である。このように、図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６
（Ｃ）では、共振点プロファイルのピーク値は明らかに
異なっている。
【００２１】図７と図８は、図６（Ａ）のインク無し状
態における共振点プロファイルのゲイン特性；ＬＯＧ
（｜Ｖ｜）及び位相特性の例を示している。図７と図８
におけるグラフでは、横軸は周波数（Ｈｚ）で示してい
る。図７の縦軸はゲイン（ｄＢ）を示し、図８の縦軸は
位相（ｄｅｇ．）を示している。このように、図６
（Ａ）のインク無し状態では、共振点プロファイルのピ
ーク値Ｐは１１５ｋＨｚである。
態における共振点プロファイルのゲイン特性；ＬＯＧ
（｜Ｖ｜）及び位相特性の例を示している。図７と図８
におけるグラフでは、横軸は周波数（Ｈｚ）で示してい
る。図７の縦軸はゲイン（ｄＢ）を示し、図８の縦軸は
位相（ｄｅｇ．）を示している。このように、図６
（Ａ）のインク無し状態では、共振点プロファイルのピ
ーク値Ｐは１１５ｋＨｚである。
【００２２】図９と図１０は、図（Ｂ）の安定吐出状態
における共振点プロファイルのゲイン特性；ＬＯＧ（｜
Ｖ｜）及び位相特性の例を示している。図９と図１０を
参照すると、図６（Ｂ）の安定吐出状態では、共振点プ
ロファイルのピーク値Ｐ１，Ｐ２は７３ｋＨｚと１３０
ｋＨｚである。
における共振点プロファイルのゲイン特性；ＬＯＧ（｜
Ｖ｜）及び位相特性の例を示している。図９と図１０を
参照すると、図６（Ｂ）の安定吐出状態では、共振点プ
ロファイルのピーク値Ｐ１，Ｐ２は７３ｋＨｚと１３０
ｋＨｚである。
【００２３】図１１と図１２は、図６（Ｃ）の不吐出状
態における共振点プロファイルのゲイン特性；ＬＯＧ
（｜Ｖ｜）及び位相特性の例を示している。図１１と１
２では、共振点プロファイルのピーク値Ｐ３は１０７ｋ
Ｈｚである。
態における共振点プロファイルのゲイン特性；ＬＯＧ
（｜Ｖ｜）及び位相特性の例を示している。図１１と１
２では、共振点プロファイルのピーク値Ｐ３は１０７ｋ
Ｈｚである。
【００２４】図１３と図１４は、図６（Ｃ）の不安定吐
出状態における共振点プロファイルのゲイン特性；ＬＯ
Ｇ（｜Ｖ｜）及び位相特性の例を示している。図１３と
図１４では、共振点プロファイルのピーク値Ｐ４は１０
７ｋＨｚである。
出状態における共振点プロファイルのゲイン特性；ＬＯ
Ｇ（｜Ｖ｜）及び位相特性の例を示している。図１３と
図１４では、共振点プロファイルのピーク値Ｐ４は１０
７ｋＨｚである。
【００２５】以上の結果からわかるように、記録ヘッド
の流路内に液体であるインクが十分に充填されている状
態と、充填が不十分な状態があり、図６（Ａ）のインク
無し状態である場合と、図６（Ｂ）の安定吐出状態、そ
して図６（Ｃ）の不吐出状態あるいは不安定吐出状態で
ある場合とでは、共振点プロファイルのピーク値が異な
る。このような共振点プロファイルのピーク値差に注目
することにより、現時点の記録ヘッド２０内のインクの
充填状態を検知することができる。充填が不十分な状態
では、インクの流路内に充填されているインクの中に気
泡が混入していたり気泡が発生している場合がある。こ
のような気泡がインクに混入していたりインク内に気泡
が発生している場合と、インクが無い状態あるいはイン
クが十分に充填されている場合とを確実に区別すること
ができる。即ち充填検知装置５４は、インクに気泡が発
生しているあるいは気泡が混入している状態をも検知す
ることができ、気泡検知装置として用いることもでき、
これにより気泡検知方法を実施できる。
の流路内に液体であるインクが十分に充填されている状
態と、充填が不十分な状態があり、図６（Ａ）のインク
無し状態である場合と、図６（Ｂ）の安定吐出状態、そ
して図６（Ｃ）の不吐出状態あるいは不安定吐出状態で
ある場合とでは、共振点プロファイルのピーク値が異な
る。このような共振点プロファイルのピーク値差に注目
することにより、現時点の記録ヘッド２０内のインクの
充填状態を検知することができる。充填が不十分な状態
では、インクの流路内に充填されているインクの中に気
泡が混入していたり気泡が発生している場合がある。こ
のような気泡がインクに混入していたりインク内に気泡
が発生している場合と、インクが無い状態あるいはイン
クが十分に充填されている場合とを確実に区別すること
ができる。即ち充填検知装置５４は、インクに気泡が発
生しているあるいは気泡が混入している状態をも検知す
ることができ、気泡検知装置として用いることもでき、
これにより気泡検知方法を実施できる。
【００２６】以上のように、インクジェットの記録ヘッ
ドの振動部の共振点プロファイルを観察することで、ヘ
ッド流路内のインクの充填状態が分かるため、次のよう
な利点がある。印画をせずに、記録ヘッドにおける不吐
出または不安定吐出ノズルを検知することができる。そ
のため、インク充填が不良のときのみに、記録ヘッドの
メンテナンス動作をすれば良いことになる。また、電源
投入時のメンテナンス動作を簡略化し、インクの消費量
を抑えることができる。つまり、インクがきちんと充填
されているときは、ポンプによる吸引動作を省略でき
る。ここで本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はない。上述した実施の形態では、ノズル開口部がイン
ク滴を吐出するためにノズルプレートに設けられてい
る。しかしながら、ノズルプレートに対してインクを吐
き出すためのインクノズル開口部と、このインクを希釈
するための希釈液を吐き出す希釈液ノズル開口部が設け
られている、いわゆる二液混合型のインクジェットプリ
ンタに対しても、本発明は適用することができる。また
本発明のプリンタはインクジェット方式の記録ヘッドに
限らず圧電素子を用いるヘッドであれば本発明を適用で
きる。
ドの振動部の共振点プロファイルを観察することで、ヘ
ッド流路内のインクの充填状態が分かるため、次のよう
な利点がある。印画をせずに、記録ヘッドにおける不吐
出または不安定吐出ノズルを検知することができる。そ
のため、インク充填が不良のときのみに、記録ヘッドの
メンテナンス動作をすれば良いことになる。また、電源
投入時のメンテナンス動作を簡略化し、インクの消費量
を抑えることができる。つまり、インクがきちんと充填
されているときは、ポンプによる吸引動作を省略でき
る。ここで本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はない。上述した実施の形態では、ノズル開口部がイン
ク滴を吐出するためにノズルプレートに設けられてい
る。しかしながら、ノズルプレートに対してインクを吐
き出すためのインクノズル開口部と、このインクを希釈
するための希釈液を吐き出す希釈液ノズル開口部が設け
られている、いわゆる二液混合型のインクジェットプリ
ンタに対しても、本発明は適用することができる。また
本発明のプリンタはインクジェット方式の記録ヘッドに
限らず圧電素子を用いるヘッドであれば本発明を適用で
きる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクの充填状況を検知して、安定的にインク滴を吐出
させることができる。
インクの充填状況を検知して、安定的にインク滴を吐出
させることができる。
【図１】本発明のプリンタの一例としてインクジェット
プリンタを示す斜視図。
プリンタを示す斜視図。
【図２】図１のインクジェットプリンタの記録ヘッドの
構造例を示す断面図。
構造例を示す断面図。
【図３】インクの充填検知装置の一例を示す図。
【図４】図３の充填検知装置をより詳しく示す別の図。
【図５】充填検知装置において圧電素子に対して与える
入力掃引波形と出力応答波形の関係例を示すタイムチャ
ート。
入力掃引波形と出力応答波形の関係例を示すタイムチャ
ート。
【図６】インク無し状態、安定吐出状態及び不吐出状
態、不安定吐出状態における共振点プロファイルのピー
ク値の例を示す図。
態、不安定吐出状態における共振点プロファイルのピー
ク値の例を示す図。
【図７】インク無し状態における共振点プロファイルの
ゲイン特性の例を示す図。
ゲイン特性の例を示す図。
【図８】インク無し状態における共振点プロファイルの
位相特性の例を示す図。
位相特性の例を示す図。
【図９】安定吐出状態における共振点プロファイルのゲ
イン特性の例を示す図。
イン特性の例を示す図。
【図１０】安定吐出状態における共振点プロファイルの
位相特性の例を示す図。
位相特性の例を示す図。
【図１１】不吐出状態における共振点プロファイルのゲ
イン特性の例を示す図。
イン特性の例を示す図。
【図１２】不吐出状態における共振点プロファイルの位
相特性の例を示す図。
相特性の例を示す図。
【図１３】不安定吐出状態における共振点プロファイル
のゲイン特性の例を示す図。
のゲイン特性の例を示す図。
【図１４】不安定吐出状態における共振点プロファイル
の位相特性の例を示す図。
の位相特性の例を示す図。
１０・・・インクジェットプリンタ（プリンタ）、２０
・・・記録ヘッド、２２・・・ノズル開口部、３６・・
・インク供給路、３８・・・インク室、４０・・・イン
ク、４８・・・圧電素子、５４・・・充填検知装置
・・・記録ヘッド、２２・・・ノズル開口部、３６・・
・インク供給路、３８・・・インク室、４０・・・イン
ク、４８・・・圧電素子、５４・・・充填検知装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C056 EB08 EB33 EB40 EC07 EC53 EC62 FA04 FA10 2C057 AF72 AF76 AG44 AL17 AL18 AM31 BA04 BA14
Claims (5)
- 【請求項１】 インク滴を吐出するためのノズル開口部
と、 前記ノズル開口部に前記インクを供給するインク室と、 前記インク室に前記インクを供給するインク供給路と、 印加電圧に応じて前記インク室内の前記インクを前記ノ
ズル開口部を通じて吐出させる圧電素子と、を有するプ
リンタの記録ヘッドにおける前記インクの充填状態を検
知するためのプリンタの記録ヘッドの充填検知装置であ
って、 前記圧電素子の共振点プロファイルを得て、前記記録ヘ
ッド内の前記インクの充填状態を電気的に検知すること
を特徴とするプリンタの記録ヘッドの気泡検知装置。 - 【請求項２】 前記記録ヘッドの前記インク室と前記イ
ンク供給路内に前記インクが充填されている充填状態
と、前記記録ヘッド内の前記インクの充填が不十分な状
態とにより前記圧電素子の共振点プロファイルが異なる
請求項１に記載のプリンタの記録ヘッドの充填検知装
置。 - 【請求項３】 印加電圧に応じて圧電素子が動作するこ
とで、インク室内のインクをノズル開口部を通じて吐出
させるプリンタの記録ヘッドにおける前記インクの充填
状態を検知するためのプリンタの記録ヘッドの充填検知
方法であって、 前記圧電素子の共振点プロファイルを得て、前記記録ヘ
ッド内の前記インクの充填状態を電気的に検知すること
を特徴とするプリンタの記録ヘッドの充填検知方法。 - 【請求項４】 前記記録ヘッドの前記インク室と前記イ
ンク供給路内に前記インクが充填されている充填状態
と、前記記録ヘッド内の前記インクの充填が不十分な状
態とにより前記圧電素子の共振点プロファイルが異なる
請求項３に記載のプリンタの記録ヘッドの充填検知方
法。 - 【請求項５】 前記記録ヘッドの前記インク室と前記イ
ンク供給路内に前記インクが充填されている充填状態
と、前記記録ヘッド内の前記インクの充填が不十分な状
態と、前記記録ヘッド内に前記インクがない状態と、に
より前記圧電素子の共振点プロファイルが異なる請求項
３に記載のプリンタの記録ヘッドの充填検知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12892599A JP2000318183A (ja) | 1999-05-10 | 1999-05-10 | プリンタの記録ヘッドの充填検知装置および充填検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12892599A JP2000318183A (ja) | 1999-05-10 | 1999-05-10 | プリンタの記録ヘッドの充填検知装置および充填検知方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000318183A true JP2000318183A (ja) | 2000-11-21 |
Family
ID=14996788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12892599A Pending JP2000318183A (ja) | 1999-05-10 | 1999-05-10 | プリンタの記録ヘッドの充填検知装置および充填検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000318183A (ja) |
Cited By (15)
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-
1999
- 1999-05-10 JP JP12892599A patent/JP2000318183A/ja active Pending
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