JP2004167773A - Recording head, recorder - Google Patents
Recording head, recorder Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004167773A JP2004167773A JP2002334726A JP2002334726A JP2004167773A JP 2004167773 A JP2004167773 A JP 2004167773A JP 2002334726 A JP2002334726 A JP 2002334726A JP 2002334726 A JP2002334726 A JP 2002334726A JP 2004167773 A JP2004167773 A JP 2004167773A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- recording head
- sound wave
- recording
- recording apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェット方式の記録ヘッド、及びインクジェット記録ヘッドを有する記録装置に関するものである。
【0002】
さらに詳しくは、インクノズルの不吐検知技術に関するものである。
【0003】
【従来の技術】
駆動パルスに応じた熱エネルギーをインクに供給して膜沸騰による気泡を形成し、気泡の形成に基づいてインクを記録ヘッドのノズルから記録媒体上に吐出して記録を行なうインクジェット記録装置で、記録速度向上の為記録ヘッドのノズルが通紙方向とは垂直に多数配列されたラインヘッドを固定し、記録媒体を一定速度で搬送、記録するインクジョットラインヘッド記録装置(インクジェットラインプリンタ)がよく知られている。
【0004】
また、インクジェット記録装置では、液体インクを使用して記録を行なうため長期の間使用されずに放置された場合には、インクの乾燥や増粘などにより記録ヘッドの不健全(不吐など)なノズルが発生するのを防ぐため、主として次のような対策が為されていた。
【0005】
記録ヘッドを保護するために、記録(印刷)していないときは、記録ヘッドにキャップを施してノズル部分の乾燥を防ぎ、また、長期にわたって使用されていない場合は記録ヘッドのノズルからインクを強制的に吸引したり、さらにまた、記録中には定期的に記録ヘッドのノズル近傍に溜まった気泡を吐き出すためにキャッピング機構に記録ヘッドを移動させ、記録動作とは異なった予備吐出と呼ぶ動作をキャップ内で行ない、記録動作の安定性を保っていた。
【0006】
しかしながら、定期的に回復動作を行なっても、必ずしも全てのノズルが健全な状態に回復できるとは限らない。また、逆に健全な状態にもかかわらず無駄に回復動作を行なってしまうこともあった。
【0007】
したがって、不吐出を検知する機構を設けた記録装置を提供する事が望ましい。
【0008】
しかし、ラインヘッド記録装置等、多数のインクノズルを持つ記録ヘッドの全てのノズルが健全か否かを正確に検知するのは物理的にも回路的にも複雑かつ大規模になり実現は困難であった。
【0009】
バースト的に噴出したインクのぶつかりを電気的な信号に変換する方法によるものがある。
(例えば特許文献1参照)。
【0010】
【特許文献1】
特開平11−170569(第1頁、図1)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法では吐出するインク滴がある一定以上の質量をもたないと測定が難しいという問題点と、外来ノイズの影響を受けやすい懸念がある。
【問題を解決する為の手段】
このため本発明では、複数のノズルをもつ記録ヘッドで前記複数のノズルから記録媒体にインク滴を吐出することによって記録するインクジェット記録装置において、インクの加熱、沸騰時起こるキャビテーション(Cavitation)現象による音を電気信号に変換する変換手段と、変換された電気信号からインクが正常に吐出されているか否かを駆動パルスに同期したタイミングで判定する判定手段を設けたことを特徴とする。
【0012】
又音波測定用のマイク素子を記録ヘッド内部に回路的に組み込み、更に密閉されたキャッピング機構内部で測定できるので、外来ノイズに対する信頼性が高いことを特徴とする。
一方、キャビテーション現象による音を電気信号に変換するマイク素子は、一定のノズル幅ごとに複数設けることができる。
【0013】
また、前記判定手段は不吐出が発生していると判定した場合、回復動作を行なう事ができる。
【0014】
【作用】
正確にインクの不吐出を検知する事により、記録安定性、及び記録品位の向上が図れる。
【0015】
又偶発的に不健全なノズルが発生したような場合でも、無駄な用紙を多量に発生させるのを防止できる。
【0016】
また、無駄な回復動作を防ぐ事ができる。
【0017】
とりわけ記録動作中記録ヘッドが静止するラインヘッドを使ったラインプリンタ等多数のノズルを持った記録ヘッドでも、簡単な構成でより正確に不吐出を検知することができる。
【0018】
【実施例】
<記録装置の説明>
図1は本発明を実施したインクジェット記録装置の例で、
図1aは待機中の状態を示し、カラー記録する複数の記録ヘッド(101K、C,LC,M,LM,101Y)はキャッピング機構(102)によりキャップ(密閉)されている。
【0019】
ここでK:ブラック、C:シアン、LC:淡シアン、M:マジェンタ、LM:淡マジェンタ、そしてY:イエローを示す。待機状態では全てのモータ、アクチュエータ類は停止している。
【0020】
図1bは記録動作中の状態を示し、キャッピング機構(102)は左方向に移動し記録ヘッド(101)は上下方向に移動、記録位置迄移動後、静止状態を保つ。給紙部(107)から記録媒体(106)が1枚毎ピックされ本体(100)に給送される。
【0021】
記録装置本体(100)内では搬送部(104)の搬送ベルト(105)によって記録媒体(106)が一定速度で記録ヘッド(101K、C,LC,M,LM,101Y)下部を順次通過しカラー記録される。記録するためのインクは各記録ヘッドに対応する独立したインクカートリッジ(103)からチューブ(不図示)を介して記録ヘッド(101)に供給される。
【0022】
記録動作が完了すると再び図1aの待機状態に戻る。
本発明を実施した記録ヘッドの構造的な模式図を図2−1〜図2−3に示す。
【0023】
各ノズル(202)には、それぞれに対応した発熱体(ノズルヒータ)(204)が設けられており、ドライバ回路からノズルヒータ(204)に所定の駆動パルスを印加することによりノズル内のインクを急激に加熱、沸騰させ、その作用でノズル(202)から選択的にインク滴(203)を吐出する。
【0024】
急激な膜沸騰時のキャビテーション現象によりノズル内で僅かな低周波振動音が発生する。
ノズルヒータ(204)は例えばシリコン基板(205)上にパターニングされており、又ドライバ回路を含む制御回路の一部もシリコン基板(205)上の露光面(212)内にパターニングされる。
シリコン基板(205)はベースプレート(206)により構造的に支持される。
【0025】
各ノズル(202)はノズル隔壁(207)で仕切られ、インクは共通液室(208)から供給される。上部から天板(209)と呼ぶ部材を密着することにより記録ヘッド(101)が形成される。
【0026】
マイク素子(201)は図2−2に示す如く共通液室(208)に接する構造で形成され、シリコン基板(205)とはボンディングワイヤ(210)で電気的に接続された後絶縁部材(211)を注入、絶縁処理される。
マイク素子(201)は、キャビテーション現象による音を検知しやすくする為、ノズル(202)近傍に設置するのが好ましい。
又、変換素子を含む振動素子の一部はやはりシリコン基板(205)上の露光面(212)にパターニングする。
【0027】
ノズルヒータ(204)を加熱し、近傍のインクが瞬時沸騰〜気泡の成長(インク吐出)〜気泡収縮(インクリフィル)の正常な過程を辿れば、キャビテーション現象が発生、その出力は僅かであるが本発明によるマイク素子(201)はインクの共通液室内部に接しているの良好なS/N比が得られる。
電気信号に変換後、出力波形がある領域を超えていれば正常な吐出であると判断出来る。
【0028】
しかし出力が上記領域に達しなければ不吐、或いは、定量のインク滴吐出が為されていないと判断し回復動作の実行、場合によっては(ヒータ部断線による永久故障等)警報を送出する。
【0029】
回復動作はノズルからのインクの強制的な吸引、或いは比較的短時間にノズル当り数十から数百発のインク滴をバースト的に吐出させ、その後クリーニングブレード(不図示)でノズル付近をワイプ(拭き取り)動作する。
本実施例では記録ヘッド(101)は例えば2560本(#1〜#2560)のノズルを持ちノズル間ピッチは42.5[μm]、従って記録ヘッド(101)の分解能は600[dpi](dot/inch)、最大記録幅は約4.3[inch]である。
【0030】
次に、キャビテーション現象による振動音の電気的な変換方法、及び判定方法について説明する。
【0031】
図5はマイク(201)から出力される信号波形図を示す。
【0032】
出力波形から、ノズルから正常なインク滴が吐出されたかを判定する。ノズルヒータ(204)に駆動パルスhpを印加してからキャビテーション現象の発生〜マイク出力ピーク値迄の時間tはノズルヒータ(204)への印加エネルギ、及び該当ノズル〜マイク間距離等によって実験的に予測できるので、この時刻近傍の出力が予め設定した閾値eより、大きければ正常吐出、小さければ吐出不良と判定する。
【0033】
駆動パルスhp〜時間t経過時点の出力判定する事により、外来ノイズの影響を排除しやすい。又本実施例では密閉されたキャッピング機構内で測定するのでより正確な結果が得られる。
次にノズル#2の測定に進み、順次#2560まで実行し、全てのノズルの良否を判定する。
【0034】
さらにノイズの影響を避けるため、一定回数を繰り返し判定することにより信頼性の高い結果を得る方法も考えられる。
図4は本発明を実施した記録装置の電気的なブロック図を示す。
【0035】
ホストコンピュータ(300)は、記録に使用する記録データを記録装置のインタフェース部(302)に転送して記録開始を指示する
また、記録する記録媒体の枚数、及び記録媒体の種類やサイズ等を指示するコマンドをインタフェース部(302)に転送して指示できる。
【0036】
CPU(中央演算処理装置)(301)はプリンタの記録データの受信、記録動作、記録媒体のハンドリング等全般の制御を掌る演算処理装置でROM(303)に記憶された制御プログラムに基づいて制御を実行する。
CPU(301)は受信したコマンドを解析後、記録データの各色成分のイメージデータをイメージRAM(304)にビットマップ展開して描画する。
【0037】
記録前の動作処理としてCPU(301)はモータ駆動部(307)を介してキャッピングモ−タ(308)、及びヘッドモータ(310)を相互に駆動、記録ヘッド(101)をキャッピング位置から記録位置へ移動させる。
【0038】
ほぼ同時に記録媒体(106)を給紙するための給紙モータ(315)、そして搬送モータ(309)によって搬送部を駆動し記録媒体(106)を記録位置に搬送する。
【0039】
定速度で搬送される記録媒体(106)の記録タイミングを決定するために用紙検出手段(不図示)で用紙の先端位置を検出する。用紙搬送に同期して、CPU(301)はイメージRAM(304)から対応する色のイメージデータを順次読み出し、記録ヘッド駆動回路(311)を介して、対応する色のインクを吐出する記録ヘッド(101)にデータ転送し、カラー記録する。
【0040】
操作パネル(312)はインク無しなどの警告等の表示、また、リセット等の操作を行なう部分である。CPU(301)の動作はプログラムROM(303)に記憶された処理プログラムに基づき実行される。
【0041】
又作業用のメモリとしてワークRAM(305)を使用する。EEPROM(306)は不揮発性のメモリで、記録ヘッド相互の微小記録位置調整値等装置特有のパラメータを保存する。
マイク(201)の出力はノイズフィルタ、アンプ等で構成される信号変換回路(313)で変換後ADコンバータ(314)にてディジタル値に変換され、CPU(301)にてほぼリアルタイムに読み込み可能である。
【0042】
ノズルチェックに関わる以上の制御動作について図4のフローチャートを用いて説明する。
【0043】
先ず記録動作中であれば動作を停止し(S401)、その後、キャッピング機構に記録ヘッドを移動させ、#0001ノズルを選択し(S402)、吐出させる(S403)。
【0044】
このとき発生するキャビテーションの音響出力を伝播時間tnだけ待って(S405)、A/Dコンバータを介して読み出す(S405)。
S404で設定される待ち時間tnは測定するノズルとマイク間の距離に依存するのでマイク(201)がノズル列中央部にセットされた場合図8に示す様に両端のノズル部のtnが最も大きい値を示す。
これらは待ち時間テーブルとしてROM(303)のテーブル領域に予め記憶される。
マイク出力読み出しの結果正常に吐出されたと判断したなら(S406−Yes)ノズルNOをインクリメントし(S407)、全てのノズルの吐出チェックが済んでいなければ(S408−No)、S403に戻り次のノズルのチェックを開始する。
もしもマイク出力読み出しの結果正常に吐出されていないと判定した場合(S406−No)、最初に検出された不良であれば(S409−No)、記録ヘッドの回復動作を実行する(S410)。
回復動作が終了したならS402に戻りチェックを再開する。
S406にて不良判定が3回繰り返されると(S409−Yes)、ノズルの永久故障の可能性があるのでCPU(301)は動作を中断し、操作パネル(312)上の表示器(不図示)に警報を出力する。
図6は信号変換回路(313)の詳細例を示す。不吐が発生していなければ、駆動パルスに同期してt時間後に、マイク(201)から信号の最大値が出力される。
【0045】
この出力信号をアンプ(501)で増幅〜ノイズフィルタ(502)でノイズをカット〜ADコンバータ(314)でディジタル値に変換する。
【0046】
CPU(301)は、駆動パルスに同期した音響信号出力のピーク値を読み込む。
【0047】
ここで測定ノズルに対するアンプ(501)の電圧増幅率について説明する。音圧は測定ノズル〜マイク(201)距離の2乗に反比例して減衰するためマイク(201)を記録ヘッド中央部に配置した場合、図9に示す様に中央部ノズル#1280を測定する場合の利得を0[dB]とすると両端部(#0001、#2560)では30[dB]弱の利得を必要とする。
上記の補正は利得調整付きのアンプ(501)の制御端子をCPU(301)が不図示のD/Aコンバータを介して制御する。ノズルNoに対する電圧利得(図9)はテーブル形式でROM(303)のテーブル領域に予め記憶される。
【0048】
図7は、検知精度を高める為、記録ヘッド内部にマイク(201)を複数設けた他の実施例を示す。
【0049】
本例では、記録ヘッドが有する例えば2560本のノズルを、ノズル#1〜#640、#641〜#1280、#1281〜1920、#1921#2560にブロック分けし、各ブロックの中心部にマイク(201)を201a〜201dの4個設ける。
【0050】
ノズル#1〜#640の不吐の検知をマイク201aで、#641〜#1280を201b、#1281〜1920を201c、#1921〜#2560を201dで各々分担して行なう。
【0051】
この構成によれば、検知するノズルのより近傍にマイク(201)を設ける為、検知精度を高める事ができる。
【0052】
本実施例ではノズルヒータへの駆動パルス〜マイク出力読み出し迄のノズルNOに対応する待ち時間テーブルは図8のテーブル値とは異なるが作成方法は同様である。
又、ノズルNOに対応するアンプ(501)の電圧利得テーブルも図9のテーブル値とは異なるが作成に関する考え方は同じである。
【0053】
【発明の効果】
インク吐出時に発生するキャビテーションの音を電気信号に変換する変換手段と、変換された電気信号からインクが正常に吐出されているか否かを駆動パルスに同期したタイミングで判定する判定手段を設けることによって、多数のノズルを持つインクジェット記録ヘッドのノズル列に不吐が発生しているノズルが存在するか否かをより正確に判定することが可能となり、適切な回復動作を行なうことができる。
【0054】
とりわけ、記録ヘッドが静止状態で記録動作するインクジェットラインプリンタにおいては簡単な構成でより正確に不吐を検知することができる。
【0055】
本発明によればインクジェット記録方式の記録品位と動作信頼性の面で一層の向上を図れる。
【0056】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した記録装置の概略図である。
【図2】本発明を実施した記録装置の不吐を検知する概略イメージ図である。
【図3】本発明を実施したマイクの出力信号波形図である。
【図4】本発明を実施した記録装置の電気的なブロック図である。
【図5】本発明を実施した不吐検知に関する制御フローチャートである。
【図6】不吐を検知する信号変換方式の説明図である。
【図7】他の実施例を示す概略図である。
【図8】ノズル駆動パルス〜マイク出力値読み出し迄の各ノズルに対する待ち時間を示す図である。
【図9】測定するノズルに対して設定されるアンプの電圧利得を示す図である。
【符号の説明】
100 記録装置
101 記録ヘッド
102 キャッピング機構
103 インクカートリッジ
104 搬送部
105 搬送ベルト
106 記録媒体
107 給紙部
201 マイク
202 ノズル
203 インク滴
204 発熱体(ノズルヒータ)
205 シリコン基板
208 共通液室
209 天板
210 ボンディングワイヤ
211 絶縁部材
300 ホストコンピュータ
301 CPU
302 インタフェース部
303 プログラムROM
304 イメージRAM
305 ワークRAM
306 EEPROM
307 モータ駆動部
308 キャッピングモータ
309 搬送モータ
310 ヘッドU/Dモータ
311 記録ヘッド駆動回路
312 操作パネル
313 信号変換回路
314 A/Dコンバータ
315 給紙モータ
501 アンプ
502 ノイズフィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head and a recording apparatus having the ink jet recording head.
[0002]
More specifically, the present invention relates to a technique for detecting non-discharge of an ink nozzle.
[0003]
[Prior art]
An ink jet recording apparatus that supplies heat energy according to a driving pulse to ink to form bubbles by film boiling, and discharges the ink from a nozzle of a recording head onto a recording medium based on the formation of the bubbles to perform recording. An ink jet line head recording device (inkjet line printer) for fixing a line head in which a number of nozzles of a recording head are arranged perpendicularly to a sheet passing direction to convey and record a recording medium at a constant speed in order to improve speed is well known. Has been.
[0004]
In addition, in an ink jet recording apparatus, when recording is performed using liquid ink, if the recording head is not used for a long period of time, the recording head may be unhealthy (discharge, etc.) due to drying or thickening of the ink. In order to prevent the nozzle from being generated, the following measures have been mainly taken.
[0005]
To protect the printhead, cap the printhead when it is not printing (printing) to prevent the nozzles from drying out, and forcibly eject ink from the printhead nozzles if they have not been used for a long time. In addition, during recording, the recording head is moved to the capping mechanism in order to periodically discharge bubbles collected near the nozzles of the recording head during recording. The recording operation was performed in the cap to maintain the stability of the recording operation.
[0006]
However, even if the recovery operation is performed periodically, not all nozzles can always be recovered to a healthy state. Conversely, the recovery operation may be uselessly performed in a healthy state.
[0007]
Therefore, it is desirable to provide a recording apparatus provided with a mechanism for detecting non-ejection.
[0008]
However, accurately detecting whether all the nozzles of a recording head having a large number of ink nozzles, such as a line head recording device, are sound, is physically and circuitally complicated and large-scale, and is difficult to realize. there were.
[0009]
There is a method based on a method of converting a burst of ink ejected in a burst into an electrical signal.
(See, for example, Patent Document 1).
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-11-170569 (page 1, FIG. 1)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this method, there is a problem that the measurement is difficult unless the ejected ink droplet has a certain mass or more, and there is a concern that the method is easily affected by external noise.
[Means to solve the problem]
For this reason, according to the present invention, in an ink jet recording apparatus that performs recording by discharging ink droplets from a plurality of nozzles onto a recording medium using a recording head having a plurality of nozzles, a sound due to cavitation phenomenon that occurs when ink is heated and boils. Is converted into an electric signal, and a judging means for judging whether or not the ink is normally ejected from the converted electric signal at a timing synchronized with the drive pulse is provided.
[0012]
In addition, since a microphone element for sound wave measurement is incorporated in the recording head in a circuit manner and the measurement can be performed inside a sealed capping mechanism, reliability against external noise is high.
On the other hand, a plurality of microphone elements for converting sound due to the cavitation phenomenon into an electric signal can be provided for each fixed nozzle width.
[0013]
Further, when the determination means determines that non-ejection has occurred, a recovery operation can be performed.
[0014]
[Action]
By accurately detecting non-ejection of ink, recording stability and recording quality can be improved.
[0015]
Further, even when an unhealthy nozzle is accidentally generated, it is possible to prevent a large amount of useless paper from being generated.
[0016]
Further, useless recovery operation can be prevented.
[0017]
In particular, even with a recording head having many nozzles, such as a line printer using a line head in which the recording head is stationary during a recording operation, non-discharge can be detected more accurately with a simple configuration.
[0018]
【Example】
<Description of recording device>
FIG. 1 shows an example of an ink jet recording apparatus embodying the present invention.
FIG. 1A shows a standby state, in which a plurality of print heads (101K, C, LC, M, LM, 101Y) for color printing are capped (sealed) by a capping mechanism (102).
[0019]
Here, K: black, C: cyan, LC: light cyan, M: magenta, LM: light magenta, and Y: yellow. In the standby state, all motors and actuators are stopped.
[0020]
FIG. 1b shows a state during a recording operation, in which the capping mechanism (102) moves to the left, the recording head (101) moves in the vertical direction, and after moving to the recording position, keeps the stationary state. The recording medium (106) is picked one by one from the paper feeding unit (107) and fed to the main body (100).
[0021]
In the recording apparatus main body (100), the recording medium (106) sequentially passes under the recording heads (101K, C, LC, M, LM, and 101Y) at a constant speed by a transport belt (105) of a transport unit (104), and color printing is performed. Be recorded. Ink for recording is supplied from an independent ink cartridge (103) corresponding to each recording head to the recording head (101) via a tube (not shown).
[0022]
When the recording operation is completed, the operation returns to the standby state of FIG. 1A again.
FIGS. 2-1 to 2-3 show structural schematic diagrams of a recording head embodying the present invention.
[0023]
Each nozzle (202) is provided with a heating element (nozzle heater) (204) corresponding to the nozzle, and by applying a predetermined drive pulse to the nozzle heater (204) from a driver circuit, the ink in the nozzle is rapidly reduced. The ink (203) is selectively ejected from the nozzle (202) by the action of heating and boiling.
[0024]
A slight low-frequency vibration sound is generated in the nozzle due to the cavitation phenomenon at the time of rapid film boiling.
The nozzle heater (204) is patterned on, for example, a silicon substrate (205), and a part of a control circuit including a driver circuit is also patterned on an exposure surface (212) on the silicon substrate (205).
The silicon substrate (205) is structurally supported by the base plate (206).
[0025]
Each nozzle (202) is partitioned by a nozzle partition (207), and ink is supplied from a common liquid chamber (208). A recording head (101) is formed by closely contacting a member called a top plate (209) from above.
[0026]
The microphone element (201) is formed to have a structure in contact with the common liquid chamber (208) as shown in FIG. 2-2. The microphone element (201) is electrically connected to the silicon substrate (205) by bonding wires (210). ) Inject and insulate.
The microphone element (201) is preferably installed near the nozzle (202) in order to easily detect the sound due to the cavitation phenomenon.
A part of the vibration element including the conversion element is also patterned on the exposure surface (212) on the silicon substrate (205).
[0027]
When the nozzle heater (204) is heated and the ink in the vicinity follows a normal process of instantaneous boiling, growth of bubbles (ink ejection), and contraction of bubbles (ink refill), a cavitation phenomenon occurs. Since the microphone element (201) according to the present invention is in contact with the interior of the common liquid chamber of the ink, a good S / N ratio can be obtained.
After the conversion into an electric signal, if the output waveform exceeds a certain area, it can be determined that the ejection is normal.
[0028]
However, if the output does not reach the above range, it is determined that ejection has not been performed or that a fixed amount of ink droplets have not been ejected, and a recovery operation is executed.
[0029]
The recovery operation is performed by forcibly sucking ink from the nozzles, or by discharging tens to hundreds of ink droplets per nozzle in a relatively short time in a burst, and then wiping the vicinity of the nozzles with a cleaning blade (not shown). (Wiping) works.
In this embodiment, the recording head (101) has, for example, 2560 (# 1 to # 2560) nozzles and a nozzle pitch of 42.5 [μm], and therefore the resolution of the recording head (101) is 600 [dpi] (dot). / Inch), the maximum recording width is about 4.3 [inch].
[0030]
Next, a method of electrically converting vibration sound due to the cavitation phenomenon and a determination method will be described.
[0031]
FIG. 5 shows a signal waveform diagram output from the microphone (201).
[0032]
It is determined from the output waveform whether a normal ink droplet has been ejected from the nozzle. The time t from the application of the driving pulse hp to the nozzle heater (204) to the occurrence of the cavitation phenomenon to the peak value of the microphone output can be experimentally predicted by the energy applied to the nozzle heater (204), the distance between the nozzle and the microphone, and the like. Therefore, if the output near this time is larger than a preset threshold value e, it is determined that the ejection is normal, and if the output is smaller than the threshold e, it is determined that the ejection is defective.
[0033]
By judging the output from the drive pulse hp to the elapse of the time t, it is easy to eliminate the influence of external noise. Further, in the present embodiment, since the measurement is performed in the closed capping mechanism, more accurate results can be obtained.
Next, the process proceeds to measurement of the nozzle # 2, and the process is sequentially performed up to # 2560, and the quality of all nozzles is determined.
[0034]
Furthermore, in order to avoid the influence of noise, a method of obtaining a highly reliable result by repeatedly determining a certain number of times may be considered.
FIG. 4 is an electrical block diagram of a recording apparatus embodying the present invention.
[0035]
The host computer (300) transfers the recording data to be used for recording to the interface unit (302) of the recording apparatus and instructs the start of recording, and also instructs the number of recording media to be recorded and the type and size of the recording media. The command to be transferred can be transferred to the interface unit (302) and instructed.
[0036]
A CPU (Central Processing Unit) (301) is an arithmetic processing unit that performs overall control such as reception of print data of a printer, printing operation, and handling of a printing medium, and is controlled based on a control program stored in a ROM (303). Execute
After analyzing the received command, the CPU (301) develops bitmap image data of each color component of the print data in the image RAM (304) and draws the image data.
[0037]
As an operation process before recording, the CPU (301) mutually drives the capping motor (308) and the head motor (310) via the motor drive unit (307), and moves the recording head (101) from the capping position to the recording position. Move to
[0038]
Almost at the same time, the conveyance unit is driven by the paper feed motor (315) for feeding the recording medium (106) and the conveyance motor (309) to convey the recording medium (106) to the recording position.
[0039]
In order to determine the recording timing of the recording medium (106) conveyed at a constant speed, the leading edge position of the sheet is detected by sheet detecting means (not shown). In synchronization with the sheet conveyance, the CPU (301) sequentially reads out the image data of the corresponding color from the image RAM (304) and prints the corresponding color ink through the print head driving circuit (311). 101), and perform color recording.
[0040]
The operation panel (312) is a part for displaying a warning such as out-of-ink or the like and performing an operation such as reset. The operation of the CPU (301) is executed based on a processing program stored in the program ROM (303).
[0041]
A work RAM (305) is used as a work memory. An EEPROM (306) is a non-volatile memory for storing parameters unique to the apparatus, such as minute print position adjustment values between print heads.
The output of the microphone (201) is converted into a digital value by an AD converter (314) after being converted by a signal conversion circuit (313) composed of a noise filter, an amplifier, etc., and can be read almost in real time by a CPU (301). is there.
[0042]
The above control operation related to the nozzle check will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0043]
First, if the printing operation is being performed, the operation is stopped (S401), and thereafter, the printing head is moved to the capping mechanism, the # 0001 nozzle is selected (S402), and ejection is performed (S403).
[0044]
The acoustic output of the cavitation generated at this time is waited for the propagation time tn (S405), and read out via the A / D converter (S405).
Since the waiting time tn set in S404 depends on the distance between the nozzle to be measured and the microphone, when the microphone (201) is set at the center of the nozzle row, as shown in FIG. Indicates a value.
These are stored in the table area of the ROM (303) in advance as a waiting time table.
If it is determined that the ejection has been normally performed as a result of the microphone output reading (S406-Yes), the nozzle NO is incremented (S407). If the ejection check of all the nozzles has not been completed (S408-No), the process returns to S403 and returns to S403. Start checking the nozzle.
If it is determined that the ejection is not performed normally as a result of the microphone output readout (S406-No), and if the defect is detected first (S409-No), the recovery operation of the recording head is executed (S410).
When the recovery operation is completed, the process returns to S402 to restart the check.
When the failure determination is repeated three times in S406 (S409-Yes), the CPU (301) suspends the operation because there is a possibility of permanent failure of the nozzle, and a display (not shown) on the operation panel (312). Outputs an alarm to
FIG. 6 shows a detailed example of the signal conversion circuit (313). If no discharge has occurred, the maximum value of the signal is output from the microphone (201) after time t in synchronization with the drive pulse.
[0045]
The output signal is amplified by an amplifier (501) to cut noise by a noise filter (502) and converted to a digital value by an AD converter (314).
[0046]
The CPU (301) reads the peak value of the acoustic signal output synchronized with the drive pulse.
[0047]
Here, the voltage amplification factor of the amplifier (501) with respect to the measurement nozzle will be described. Since the sound pressure attenuates in inverse proportion to the square of the distance from the measurement nozzle to the microphone (201), when the microphone (201) is arranged at the center of the recording head, when the
In the above correction, the CPU (301) controls the control terminal of the amplifier (501) with gain adjustment via a D / A converter (not shown). The voltage gain for the nozzle No (FIG. 9) is stored in a table format in the table area of the ROM (303) in advance.
[0048]
FIG. 7 shows another embodiment in which a plurality of microphones (201) are provided inside the recording head in order to increase the detection accuracy.
[0049]
In this example, for example, 2560 nozzles of the recording head are divided into nozzles # 1 to # 640, # 641 to # 1280, # 1281 to 1920, and # 1921 # 2560, and a microphone ( 201) are provided as four of 201a to 201d.
[0050]
Detection of non-discharge of the nozzles # 1 to # 640 is performed by the
[0051]
According to this configuration, since the microphone (201) is provided closer to the nozzle to be detected, detection accuracy can be improved.
[0052]
In this embodiment, the waiting time table corresponding to the nozzle number from the driving pulse to the nozzle heater to the reading of the microphone output is different from the table value in FIG. 8, but the creation method is the same.
Further, the voltage gain table of the amplifier (501) corresponding to the nozzle NO is also different from the table value of FIG. 9, but the concept regarding the creation is the same.
[0053]
【The invention's effect】
By providing conversion means for converting the sound of cavitation generated at the time of ink ejection into an electric signal, and determination means for judging whether or not ink is normally ejected from the converted electric signal at a timing synchronized with a drive pulse. In addition, it is possible to more accurately determine whether or not there is a nozzle in which a discharge failure occurs in a nozzle row of an inkjet recording head having a large number of nozzles, and it is possible to perform an appropriate recovery operation.
[0054]
In particular, in an ink jet line printer in which the recording head performs a recording operation in a stationary state, discharge failure can be detected more accurately with a simple configuration.
[0055]
According to the present invention, it is possible to further improve the recording quality and operation reliability of the ink jet recording system.
[0056]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a recording apparatus embodying the present invention.
FIG. 2 is a schematic image diagram of detecting a discharge failure of a printing apparatus embodying the present invention.
FIG. 3 is an output signal waveform diagram of a microphone embodying the present invention.
FIG. 4 is an electrical block diagram of a recording apparatus embodying the present invention.
FIG. 5 is a control flowchart relating to ejection failure detection embodying the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a signal conversion method for detecting discharge failure.
FIG. 7 is a schematic view showing another embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a waiting time for each nozzle from a nozzle driving pulse to reading of a microphone output value.
FIG. 9 is a diagram showing a voltage gain of an amplifier set for a nozzle to be measured.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
205
302 Interface section 303 Program ROM
304 Image RAM
305 Work RAM
306 EEPROM
307
Claims (18)
前記複数のノズルヒータを駆動するドライバと、
前記ドライバを制御する制御回路とを有する記録ヘッドにおいて、前記制御回路の近傍に組み込み可能な音波検出素子を備えたことを特徴とする記録ヘッド。A plurality of nozzle heaters for heating ink to eject ink from a plurality of nozzles;
A driver for driving the plurality of nozzle heaters;
A recording head having a control circuit for controlling the driver, further comprising a sound wave detecting element that can be incorporated near the control circuit.
請求項1に記載の記録ヘッド。The recording head according to claim 1, wherein a part of the sound wave detecting element is patterned together with the driver and the control circuit.
請求項1及び2に記載の記録ヘッド。A part of the sound wave detecting element is arranged so as to be in contact with a liquid chamber of a recording head,
The recording head according to claim 1.
請求項1から3に記載の記録ヘッド。It is characterized by having a plurality of the sound wave detection element,
The recording head according to claim 1.
前記ノズル近傍に配置された音波検出素子を含む記録ヘッドと、
前記ノズルを駆動するドライブパルスに同期して前記音波検出素子の出力を読み出す読み出し手段とを備えたことを特徴とする記録装置。A plurality of nozzles for discharging ink,
A recording head including a sound wave detection element arranged near the nozzle,
A reading unit for reading an output of the sound wave detecting element in synchronization with a drive pulse for driving the nozzle.
前記ノズル近傍に配置された音波検出素子を含む記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの前記複数のノズルと前記音波検出素子をキャップするキャッピング機構と、
前記ノズルを駆動するドライブパルスに同期して前記音波検出素子の出力を読み出す読み出し手段とを備えたことを特徴とする記録装置。A plurality of nozzles for discharging ink,
A recording head including a sound wave detection element arranged near the nozzle,
A capping mechanism that caps the plurality of nozzles of the recording head and the sound wave detection element,
A reading unit for reading an output of the sound wave detecting element in synchronization with a drive pulse for driving the nozzle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002334726A JP4188667B2 (en) | 2002-11-19 | 2002-11-19 | Recording head, recording device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002334726A JP4188667B2 (en) | 2002-11-19 | 2002-11-19 | Recording head, recording device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004167773A true JP2004167773A (en) | 2004-06-17 |
JP4188667B2 JP4188667B2 (en) | 2008-11-26 |
Family
ID=32699033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002334726A Expired - Fee Related JP4188667B2 (en) | 2002-11-19 | 2002-11-19 | Recording head, recording device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4188667B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006107008A1 (en) | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid medicine ejection device |
JP2013146983A (en) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Seiko Epson Corp | Inspection apparatus of droplet ejection apparatus |
JP2020028987A (en) * | 2018-08-20 | 2020-02-27 | キヤノン株式会社 | Element substrate liquid ejection device |
-
2002
- 2002-11-19 JP JP2002334726A patent/JP4188667B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006107008A1 (en) | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid medicine ejection device |
JP2013146983A (en) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Seiko Epson Corp | Inspection apparatus of droplet ejection apparatus |
JP2020028987A (en) * | 2018-08-20 | 2020-02-27 | キヤノン株式会社 | Element substrate liquid ejection device |
JP7066571B2 (en) | 2018-08-20 | 2022-05-13 | キヤノン株式会社 | Element substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4188667B2 (en) | 2008-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5319389A (en) | Method of abnormal state detection for ink jet recording apparatus | |
JP4538789B2 (en) | Liquid discharge device and discharge abnormality detection method | |
JP5017931B2 (en) | Image forming apparatus, print head inspection method and program thereof | |
JP4793004B2 (en) | Ink jet recording apparatus, nozzle inspection method and program thereof | |
JPH03227636A (en) | Liquid jet recorder | |
JP2007130853A (en) | Liquid ejector and method for extracting cause of abnormal ejection | |
JP4862547B2 (en) | Nozzle inspection apparatus, inkjet printer, nozzle inspection method, and nozzle inspection program | |
JP7442282B2 (en) | Recording device and its control method | |
JP2007253363A (en) | Pressure detection method and liquid jet device | |
JP2002264357A (en) | Ink jet printer and method for detecting discharge absence of printing head for the apparatus | |
JP4188667B2 (en) | Recording head, recording device | |
JP2004195760A (en) | Recorder | |
JP2007076265A (en) | Liquid droplet discharging device, liquid droplet discharging system, method for detecting liquid droplet discharging state and program for detecting liquid droplet discharging state | |
JP3530843B2 (en) | INK JET PRINTING APPARATUS, METHOD OF DETECTING TEMPERATURE CHARACTERISTICS OF INK JET PRINT HEAD, AND METHOD OF JUDGING DISCHARGE STATE OF INK JET PRINT HEAD | |
JP7600635B2 (en) | Printing device and printing method | |
JP5271014B2 (en) | Ink jet recording apparatus and control method of ink jet recording apparatus | |
JP2012091526A (en) | Nozzle inspection apparatus, nozzle inspection method, and inspection program | |
JP2007090654A (en) | Liquid delivery apparatus and method for judging bubble | |
JP4962642B2 (en) | Nozzle inspection device, nozzle inspection method, and inspection program | |
JP7625947B2 (en) | Liquid ejection device | |
JPH10138513A (en) | Ink jet recording device | |
JP2003182115A (en) | Recorder | |
JPH11334109A (en) | Ink-jet recording apparatus | |
JP2007216581A (en) | Liquid ejector and pressure detection method | |
JP7316299B2 (en) | High-speed nozzle failure detection method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050920 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080529 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080610 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080807 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080902 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080911 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |