液滴喷出装置和液滴喷头的喷出异常判定方法

专利名称：液滴喷出装置和液滴喷头的喷出异常判定方法
技术领域：
本发明涉及液滴喷出装置和液滴喷头的喷出异常判定方法。
背景技术：
液滴喷出装置之一，即喷墨打印机通过从多个喷嘴喷出墨滴(液滴)来在规定的用纸上进行图像形成。尽管在喷墨打印机的打印喷头(喷墨头)上设置了很多喷嘴，但由于墨汁粘度的增加、气泡的混入、尘和纸粉的粘附等原因，存在因若干喷嘴被堵塞而不能喷出墨汁的情况。如果喷嘴堵塞，在被打印的图像内就会产生点遗漏，其成为画质劣化的原因。
现有技术中，作为用于检测这种墨滴喷出异常(以后也称为“点遗漏”)的方法，提出了这种方法对于喷墨头的每个喷嘴，光学地检测墨滴没有从喷墨头的喷嘴中喷出的状态(墨滴喷出异常状态)(例如，特开平8-309963号公报等)。通过该方法，能够确定发生点遗漏(喷出异常)的喷嘴。
但是，在上述光学式点遗漏(液滴喷出异常)检测方法中，包含光源和光学传感器的检测器被安装在液滴喷出装置(例如喷墨打印机)上。根据该检测方法，从液滴喷头(喷墨头)的喷嘴喷出的液滴一般要在光源和光学传感器之间穿过，为了遮断光源和光学传感器之间的光，存在必须以高精度设定(设置)光源和光学传感器之类的问题。由于这种检测器通常价格昂贵，因此还存在喷墨打印机制造成本增加之类的问题。而且，由于来自喷嘴的墨雾以及印刷用纸等的纸粉会污染光源输出部和光学传感器检测部，因此使得检测器的可靠性也可能变成问题。
在上述光学式点遗漏检测方法中，尽管能够检测喷嘴的点遗漏即墨滴喷出异常(不喷出)，但还存在基于该检测结果不能够确定(判定)点遗漏(喷出异常)的原因以及不能够选择和执行与点遗漏原因相对应的合适的恢复处理之类的问题。因此，例如，尽管为通过擦拭处理能够恢复的状态，但由于通过从喷墨头泵吸墨汁而使排墨(无用墨汁)增加以及实施不能进行合适恢复处理的多次恢复处理，因此会使喷墨打印机(液滴喷出装置)的喷出量(throughput)降低或者恶化。

发明内容
本发明的目的在于提供一种液滴喷出装置和液滴喷头的喷出异常判定方法，其从基准值减去液滴喷出动作之后因调节器静电电容的变化而产生的脉冲，并且基于该减法结果，能够判定液滴喷头的喷出异常及其原因。
为了解决上述课题，在本发明一实施方式中，本发明的液滴喷出装置，其特征在于，包括多个液滴喷头，其具有振动板、使所述振动板变位的调节器、内部填充液体并通过所述振动板的变位使其内部的压力增减的内腔、连通所述内腔并通过所述内腔内压力增减将所述液体作为液滴喷出的喷嘴；驱动电路，其用于驱动所述调节器；振荡装置，其在由所述驱动电路驱动所述调节器之后，基于由所述调节器被变位的所述振动板的残余振动进行振荡；减法装置，其从规定的基准值中减去所述振荡装置振荡的信号在规定期间的脉冲数；判定装置，其基于所述减法装置的减法结果，判定在所述液滴喷头上是否发生了喷出异常。
根据本发明的液滴喷出装置，在通过调节器的驱动进行将液体作为液滴喷出的动作时，基于由调节器变位的振动板的残余振动而使振荡电路振荡，从规定的基准值(正常计数值)减去振荡脉冲，并基于该减法结果，检测液滴为正常喷出或者为不喷出(喷出异常)。
与现有技术包括点遗漏检测方法的液滴喷出装置相比，由于根据本发明液滴喷出装置不需要其他部件(例如光学式检测装置等)，因此不用使液滴喷头的尺寸做大就能够检测液滴的喷出异常，同时，能够将制造成本抑制很低。在本发明的液滴喷头中，由于使用液滴喷出动作后振动板的残余振动来检测液滴的喷出异常，因此即使在印字动作途中也能够检测液滴的喷出异常。
这里，所谓所述振动板的残余振动，指在所述调节器通过所述驱动电路的驱动信号(电压信号)进行液滴喷出动作之后，在下一个驱动信号输入到再次进行液滴喷出动作之前的期间，因该液滴喷出动作使所述振动板衰减并且同时继续振动的状态。
优选，所述判定装置在判定发生了所述喷出异常时，判定该喷出异常的原因。并且优选，所述判定装置在所述减法结果比第一阈值小时判定气泡混入所述内腔内；在所述减法结果比第二阈值大时判定所述喷嘴附近的液体因干燥增粘；在所述减法结果比第二阈值小而比第三阈值大时判定纸粉附着在所述喷嘴出口附近。并且优选还包括记忆装置，其用于存储通过所述判定装置判定的判定结果。此外，在本发明中，所谓“纸粉”，不单是仅仅局限于由记录用纸等产生的纸粉，其可以为包含例如送纸滚轴(供纸滚轴)等的橡胶碎片以及空气中悬浮的灰尘等在喷嘴附近附着而妨碍液滴喷出的全部。
进一步优选，本发明的液滴喷出装置还包括切换装置，在由所述调节器的驱动引起所述液滴的喷出动作之后，用于将所述调节器从所述驱动电路切换到所述喷出异常检测装置。并且，所述振荡装置也可以通过所述调节器的静电电容成分和所述调节器上所连接的电阻元件的电阻成分而构成CR振荡电路。
在此，优选所述规定期间是当液滴从所述液滴喷头正常喷出时在所述振动板的残余振动波形中的一个或者多个位置的期间。并且所述规定期间可以是所述残余振动发生之前的期间，也可以是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的半周期之前的期间。进一步，所述规定期间可以是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的每个半周期的期间，可以是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的1/4周期之前的期间，也可以是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的每个1/4周期的期间。
再有，优选所述规定的基准值是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时在所述规定期间中由所述振荡装置振荡的脉冲数。在此，所述判定装置也可以构成为基于通过扫描所述多个液滴喷头由振荡装置振荡的、通过所述减法装置所得的减法结果，对各个液滴喷头判定是否发生喷出异常。
此外，所述调节器可以是静电式调节器，也可以是利用压电元件之压电效应的压电调节器。并且优选所述液滴喷出装置包括喷墨打印机。
在本发明的另一方式中，本发明的液滴喷头的喷出异常判定方法，其特征在于，在通过驱动调节器使振动板振动来进行将内腔内的液体作为液滴从喷嘴喷出的动作之后，从规定的基准值中减去基于所述振动板残余振动所振荡的、在该振荡信号的规定期间中的脉冲数，基于该减法结果，判定是否发生喷出异常。优选当判定所述喷出异常发生时，判定该喷出异常的原因。
在此，优选在所述减法结果比第一阈值小时判定气泡混入所述内腔内；在所述减法结果比第二阈值大时判定所述喷嘴附近的液体因干燥增粘；在所述减法结果比第二阈值小和比第三阈值大时判定纸粉附着在所述喷嘴出口附近。还优选将所述被判定的判定结果存储在记忆部中。
在此，优选在由所述调节器驱动引起所述液滴的喷出动作之后，将所述调节器从所述驱动电路切换到所述喷出异常检测装置。优选所述规定期间是下述期间中的任何一个当液滴从所述液滴喷头正常喷出时在所述振动板的残余振动波形中的一个或者多个位置的期间；在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的半周期之前的期间；在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的每个半周期的期间；在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的1/4周期之前的期间；在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的每个1/4周期的期间。
此外，优选所述规定的基准值是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时在所述规定期间中振荡的脉冲数。
本发明的上述及其他目的、特征和优点通过参考附图进而在本发明优选实施方式之下述详细说明中将变得更为清楚。


图1是表示本发明一种液滴喷出装置，即喷墨打印机结构的概略图。
图2是概略表示本发明喷墨打印机主要部分的框图。
图3是图1所示喷墨头的概略截面图。
图4是表示与图1所示单色墨汁相对应之喷头单元35结构的分解斜视图。
图5是使用四色墨汁之喷头单元的喷嘴板(plate)之喷嘴配置图案的一个例子。
图6是表示图3的III-III截面在驱动信号输入时的各个状态的状态图。
图7是表示假定图3振动板残余振动之单振动计算模型的电路图。
图8是表示图3振动板残余振动的实验值和计算值之间关系的曲线。
图9是当在图3内腔内混入气泡时喷嘴附近的概念图。
图10是表示在因气泡混入内腔引起墨滴不能喷出的状态下残余振动的计算值和实验值的曲线。
图11是当图3喷嘴附近的墨汁因干燥引起粘固时喷嘴附近的概念图。
图12是表示在喷嘴附近墨汁干燥增粘状态下残余振动的计算值和实验值的曲线。
图13是当在图3喷嘴出口附近附着纸粉时喷嘴附近的概念图。
图14是表示在喷嘴出口附着了纸粉的状态下残余振动的计算值和实验值的曲线。
图15是表示在喷嘴附近附着纸粉前后喷嘴状态的照片。
图16是概略表示图2所示喷出异常检测装置，同时又表示振荡电路(振荡装置)和驱动电路之间切换动作的框图。
图17是将图3静电调节器假设为平行平板电容器时的概念图。
图18是包含由图3静电调节器构成的电容器之振动电路的电路图。
图19是图16所示减法计数器之减法处理的时序20是表示在喷墨头的各个状态中残余振动波形的示意图。
图21是表示减法计数器的减法结果和基于该结果的判定装置之判定结果的一个例子的示意图。
图22是表示喷出异常的原因和各个基准值的输出之间关系的示意图。
图23是表示本发明一个实施方式中喷出异常检测处理的流程图。
图24是本发明其他实施方式中图2所示喷出异常检测装置的概略框图。
图25表示计数期间为正常喷出时之残余振动的半周期时的残余振动波形。
图26表示计数期间为正常喷出时之残余振动的1/4周期时的残余振动波形。
图27是图24所示减法计数器之减法处理的时序图(每半周期)。
图28是表示减法计数器的减法结果和基于该结果的判定装置之判定结果的一个例子(每半个周期和每个1/4周期)的示意图。
图29是表示喷出异常的原因和各个基准值的输出之间关系(每半个周期和每个1/4周期)的示意图。
图30是表示本发明其他实施方式之喷出异常检测处理的流程图。
图31是概略表示本发明喷墨头其他构成例的截面图。
图32是概略表示本发明喷墨头其他构成例的截面图。
图33是概略表示本发明喷墨头其他构成例的截面图。
图34是概略表示本发明喷墨头其他构成例的截面图。
具体实施例方式
下面，参考图1～图34详细说明本发明液滴喷出装置和液滴喷头喷出异常判定方法的优选实施方式。这些实施方式是作为例子举出的，不应该由此限定解释本发明的内容。而且，下面，在本实施方式中，作为本发明液滴喷出装置的一个例子，使用通过喷出墨汁(液态材料)而将图像打印在记录用纸上的喷墨打印机来进行说明。
<第一实施方式>
图1是表示本发明第一实施方式的一种液滴喷出装置即喷墨打印机1结构的概略图。根据下面的说明，图1中，上侧称为“上部”，下侧称为“下部”。首先，说明该喷墨打印机1的结构。
图1所示喷墨打印机1包括装置机体2，其在上部后侧设置了用于设置记录用纸P的托架21，在下部前侧设置了用于排出记录用纸P的出纸口22以及在上部面上设置了操作面板7。
操作面板7例如由液晶显示器、有机EL显示器、LED灯等构成，包括用于显示出错消息等的显示部(没有图示)以及由各种开关等构成的操作部(没有图示)。
在装置机体2的内部，主要具有印刷装置(印刷单元)4，其安装了往复运动的印字装置(移动体)3；供纸装置(供纸单元)5，其将记录用纸P每次1张送入印刷装置4；控制部(控制装置)6，其控制印刷装置4和供纸装置5。
通过控制部6的控制，供纸装置5每次1张间歇地传送记录用纸P。该记录用纸P通过印字装置3的下部附近。此时，印字装置3通过在与记录用纸P传送方向几乎正交的方向上往复移动来进行向记录用纸P的印刷。即，通过将印字装置3的往复运动和记录用纸P的间歇发送变成印刷中的主扫描和副扫描来实现喷墨方式的印刷。
印刷装置4包括印字装置3；滑架(carriage)电机41，其成为使印字装置3在主扫描方向移动的驱动源；往复运动机构42，其通过接受滑架电机41的旋转来使印字装置3往复运动。
印字装置3在其下部具有安装了多个喷嘴110并与墨汁种类相对应的多个喷头单元35；将墨汁供给各个喷头单元35的多个墨盒(I/C)31；安装了各个喷头单元35和墨盒31的滑架32。
如在后面对图3的描述，喷头单元35安装了多个分别由一个喷嘴110、振动板121、静电调节器120、内腔141、墨汁供给口142等构成的喷墨式记录喷头(喷墨头或者液滴喷头)100。而且，喷头单元35尽管示出了图1中的包含墨盒31的结构，但不局限于这种结构。例如，也可以做成另外固定墨盒31和通过管道等被供给到喷头单元35的结构。因此，在下面，除印字装置3之外，将设置了多个分别由一个喷嘴110、振动板121、静电调节器120、内腔141以及墨汁供给口142等构成的喷墨头100的构成称作为喷头单元35。
而且，作为墨盒31，通过使用填充了黄色、篮绿色、品红色、黑色等4色墨汁的墨盒，能够进行全色印刷。这种情况下，在印字装置3中设置了分别与各色对应的喷头单元35。这里，在图1中尽管示出了与4色墨汁对应的4个墨盒31，但印字装置3可以被构成为还包括其他颜色例如淡篮绿色、淡品红色、深黄色等颜色的墨盒31。
往复运动机构42具有使其两端支持在框架(frame)(没有图示)上的滑架引导轴422和与滑架引导轴422平行延伸的同步带421。
滑架32在被往复自由运动地支持在往复运动机构42的滑架引导轴422上的同时还被固定在同步带421的一部分上。
通过滑架电机41的动作，当通过介入滑轮(pulley)使同步带421正反向运行时，由滑架引导轴422引导使印字装置3往复运动。然后，在该往复运动时，与被印刷的图像数据(印刷数据)对应，从喷头单元35内多个喷墨头100的喷嘴110中喷出合适的墨汁来进行向记录用纸P的印刷。
供纸装置5具有构成其驱动源的供纸电机51；以及通过供纸电机51的动作而引起旋转的供纸滚轴(roller)52。
供纸滚轴52由夹着记录用纸P之传送通路(记录用纸P)并且上下相对的从动滚轴52a和驱动滚轴52b构成，驱动滚轴52b连接到供纸电机51。由此，供纸滚轴52将托架21上所设置的多张记录用纸P向着印刷装置4每次送入1张。而且，代替托架21，也可以是能够自由装卸安装用于容纳记录用纸P之供纸盒的结构。
控制部6通过基于例如从个人计算机(PC)和数字摄像机(DC)等的主计算机8中所输入的印刷数据来控制印刷装置4和供纸装置5等从而在记录用纸P上进行印刷处理。控制部6将出错消息等显示在操作面板7的显示部上或者点亮/熄灭LED灯等，同时，基于从操作部输入的各种开关按压信号来在各个部分上执行对应的处理。
图2是概略表示本发明喷墨打印机主要部分的框图。图2中，本发明的喷墨打印机1包括接口部(IFinterface)9，其接收从主计算机8所输入的印刷数据等；控制部6；滑架电机41；滑架电机驱动器43，用于驱动控制滑架电机41；供纸电机51；供纸电机驱动器53，用于驱动控制供纸电机51；喷头单元35；喷头驱动器33，用于驱动控制喷头单元35；喷出异常检测装置10。而且，喷出异常检测装置10在后面详细说明。
图2中，控制部6包括CPU(中央处理单元)61，其执行印刷处理和喷出异常检测处理等各种处理；EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)(存储装置)62，其是一种非易失性半导体存储器，其将通过介入IF9从主计算机8所输入的印刷数据存储于未图示的数据存储区域中；RAM(随机存取存储器)63，其在执行后述喷出异常检测处理等时临时存储各种数据或者临时展开印刷处理等的应用程序；PROM64，其是一种非易失性半导体存储器，存储用于控制各个部分的控制程序等。控制部6的各个构成元素通过未图示的总线电连接。
如上述，印字装置3由与各色墨汁相对应的多个喷头单元35构成，各个喷头单元35包括多个喷嘴110和与各个喷嘴110相对应的静电调节器120(多个喷墨头100)。即，喷头单元35成为这种结构，其多个安装了具有1组喷嘴110和静电调节器120所构成的喷墨头(液滴喷头)100。喷头驱动器33驱动各个喷墨头100的静电调节器120并且由用于控制墨汁喷出时刻的驱动电路18和切换装置23构成(参考图16)。对于喷墨头100和静电调节器120的构成将在后面说明。
在控制部6中，尽管没有图示，但分别电连接了能够检测例如墨盒31的墨剩余量、印字装置3的位置、温度、湿度等印刷环境的各种传感器。
当控制部6通过介入IF9从主计算机8取得印刷数据时，将该印刷数据存储在EEPROM62中。CPU61对该印刷数据实行规定的处理并基于该处理数据和来自各种传感器的输入数据将驱动信号输出到各个驱动器33，43，53。当通过介入各个驱动器33，43，53输入这些驱动信号时，与喷头单元35的多个喷墨头100相对应的静电调节器120、印刷装置4的滑架电机41以及供纸装置5分别动作。通过这，在记录用纸P上进行印刷处理。
下面，说明各个喷头单元35内各个喷墨头100的结构。图3是图2所示喷头单元35内一个喷墨头100的概略截面图(包含墨盒31等的通用部分)，图4是表示与1色墨汁对应的喷头单元35的概略构成的分解斜视图，图5是表示多个应用图3所示喷墨头100之喷头单元35喷嘴面的一个例子的平面图。图3和图4是与通常使用状态上下相反表示的，图5是从图的上方观察图3所示喷墨头100时的平面图。
如图3所示，喷头单元35通过介入墨汁进入口131、减震器(damper)室130和墨汁供给管311被连接到墨盒31。这里，减震器室130安装了由橡胶(gom)构成的减震器132。通过该减震器室130，能够吸收滑架32往复运行时墨汁的摇摆和墨压的变化，通过这，能够将规定量的墨汁稳定地供给喷头单元35的各个喷墨头100。
喷头单元35形成夹有硅基板140、分别在上侧层叠相同的硅制造的喷嘴板150和在下侧层叠与硅的热膨胀率相近的硼硅酸玻璃基板(玻璃基板)160的3层结构。在中央的硅基板140上形成了分别用作为独立的多个内腔(压力室)141(图4中示出了7个内腔)、一个容器(通用墨室)143、使这些容器143被连通到各个内腔141的墨汁供给口(节流孔)142之功能的槽。各个槽例如能够通过从硅基板140的表面实施刻蚀处理形成。按该喷嘴板150、硅基板140以及玻璃基板160的顺序依次粘结，区分形成各个内腔141、容器143、各个墨汁供给口142。
这些内腔141分别被形成为长方形状(长方体状)，其被构成为通过后述振动板121的振动(变位)使其容积是可变的，通过该容积变化从喷嘴(墨汁喷嘴)110中喷出墨汁(液态材料)。在喷嘴板150上，在对应于各内腔141前端侧部分的位置上形成喷嘴110，其被连通到各内腔141。在容器143所处的玻璃基板160的部分上，形成了连通于容器143的墨汁进入口131。墨汁从墨盒31经墨汁供给管311、减震器室130和通过墨汁进入口131被供给到容器143。容器143所供给的墨汁通过各墨汁供给口142被供给独立的各内腔141。各内腔141由喷嘴板150、侧壁(隔壁)144和底壁121而区分形成。
对于独立的各内腔141，其底壁121被形成为薄壁，底壁121被构成为使得在其面外方向(厚度方向)即图3中的上下方向上起作为能够弹性变形(弹性变位)之振动板(diaphragm)的作用。因此，该底壁121的部分在以后的说明中也被称作为振动板121来进行说明(即，以后，“底壁”和“振动板”都使用标记121)。
在玻璃基板160之硅基板140侧的表面上，在与硅基板140各个内腔141对应的位置上分别形成浅的凹部161。因此，各内腔141的底壁121通过介入规定的间隙对着形成凹部161之玻璃基板160的对面壁162的表面。即，在内腔141的底壁121和后述段(segment)电极122之间存在规定厚度(例如0.2微米)的空隙。上述凹部161例如能够通过刻蚀等形成。
这里，各内腔141的底壁(振动板)121构成了用于通过从喷头驱动器33供给的驱动信号来分别存储电荷的各个内腔141侧之公共电极124的一部分。即，各内腔141的振动板121分别兼作后述所对应静电调节器120之对置电极(电容器的对置电极)的一个。在玻璃基板160凹部161的表面上形成分别与公共电极124相面对的电极即段电极122，使得对着各内腔141的底壁121。如图3所示，各内腔141底壁121的表面通过由氧化硅膜(SiO2)构成的绝缘膜123覆盖。这样，各内腔141的底壁121即振动板121和与其对应的各段电极122之间通过介入内腔141的底壁121在图3中下侧表面上所形成的绝缘层123和凹部161内的空隙而形成(构成)对置电极(电容器的对置电极)。因此，通过振动板121、段电极122和它们之间的绝缘层123及空隙，构成了静电调节器120的主要部分。
如图3所示，包含用于在这些对置电极之间施加驱动电压之驱动电路18的喷头驱动器33根据从控制部6输入的印字信号(印字数据)来进行这些对置电极之间的充放电。喷头驱动器(电压施加装置)33的一个输出端子被连接到各个段电极122，另一个输出端子被连接到硅基板140上所形成的公共电极124的输入端子124a。而且，由于在硅基板140上注入了杂质而使其自身具有导电性，因此能够从该公共电极124的输入端子124a将电压供给底壁121的公共电极124上。例如，在硅基板140的一个面上可以形成金或者铜等导电性材料的薄膜。通过这，能够将电压(电荷)以低电阻(高效率)供给公共电极124。该薄膜例如可以通过蒸镀或者溅射等形成。这里，在本实施方式中，例如，由于将硅基板140和玻璃基板160通过阳极粘结而粘结，因此能够将在该阳极粘结中用作为电极的导电膜形成在硅基板140的通路形成面侧(图3所示硅基板140的上部侧)上。然后，该导电膜直接用作为公共电极124的输入端子124a。而且，在本发明中，例如，可以省略公共电极124的输入端子124a，并且硅基板140和玻璃基板160之间的粘结方法不局限于阳极粘结。
如图4所示，喷头单元35包括喷嘴板150，其形成有与多个喷墨头100相对应的多个喷嘴110；硅基板(墨室基板)140，其形成有多个内腔141、多个墨汁供给口142和一个容器143；绝缘层123。这些都被容纳在包含玻璃基板160的基体170上。基体170例如由各种树脂材料、各种金属材料等构成，硅基板140被固定、支撑在该基体170上。
而且，喷嘴板150上所形成的多个喷嘴110尽管在图4中为了简洁所示而相对于容器143被大约平行直线地排列，但喷嘴110的排列图案不局限于该结构。通常例如被分段错开，配置成为图5所示那样的喷嘴配置图案。该喷嘴110之间的节距是根据印刷分辩度(dpi每英寸点数)而适当设定的。而且，在图5示出了当使用四色墨汁(墨盒31)时的喷嘴110的配置图案。
图6表示图3的III-III截面在驱动信号输入时的各个状态。当从喷头驱动器33向对置电极间施加驱动电压时，在对置电极间就产生库仑力，底壁(振动板)121相对于初始状态(图6(a))向段电极122侧弯曲，内腔141的容积增大(图6(b))。在该状态中，通过喷头驱动器33的控制，当使对置电极间的电荷急剧放电时，振动板121通过该弹性恢复力恢复到图中的上方，越过初始状态中振动板121的位置而移动到上部，内腔141的容积急剧收缩(图6(c))。通过此时在内腔141内产生的压缩压力，充满内腔141的墨汁(液态材料)的一部分从与该内腔141连通的喷嘴110作为墨滴喷出。
各内腔141的振动板121通过一系列动作(由喷头驱动器33的驱动信号引起的墨滴的喷出动作)在下一个驱动信号(驱动电压)输入后到再次喷出墨滴之间进行衰减振动。下面，也将该衰减振动称为残余振动。振动板121的残余振动被假定为具有由喷嘴110和墨汁供给口142的形状或者墨汁粘度等引起的声阻r、由通路内墨汁重量引起的惯量(inertance)m、以及由振动板121的柔量(compliance)Cm所决定的固有振动频率的振动。
基于上述假定说明振动板121的残余振动的计算模型。图7是表示假定振动板121的残余振动之单振动的计算模型的回路图。这样，振动板121的残余振动的计算模型就由声压P、上述惯量m、柔量Cm和声阻r表示。对于体积速度u，如果计算当将声压P施加到图7回路上时的阶跃响应，则得到下式[数学式1]u=Pω·me-ωt·sinωt···(1)]]>ω=1m·Cm-α2···(2)]]>α=r2m···(3)]]>将从该式所得的计算结果和用其他方法进行的墨滴喷出后振动板121的残余振动实验中的实验结果进行比较。图8是表示振动板121的残余振动的实验值和计算值之间关系的曲线。从该图8所示曲线可以知道，实验值和计算值的2个波形大概一致。
在喷头单元35的各个喷墨头100中，尽管如上述进行喷出动作，但也有发生不能从喷嘴110正常喷出墨滴的现象即发生液滴喷出异常的情况。作为发生该喷出异常的原因，如后述，可以举出(1)气泡混入内腔141内；(2)在喷嘴110附近墨汁干燥/增粘(粘固)；(3)纸粉附着到喷嘴110出口附近等。
当发生喷出异常时，作为其结果，典型地是从喷嘴110不喷出液滴，即出现液滴不喷出现象，这种情况下，在记录用纸P上所印刷(描画)的图像中将发生象素的点遗漏。当喷出异常时，即使从喷嘴110喷出液滴，由于液滴的量过少或者液滴飞行方向(轨道)偏离而不能合适地击中，仍然出现象素点遗漏。从这种情况可知，在下面的说明中，也有将液滴喷出异常的情况仅称为“点遗漏”的情况。
下面，基于图8所示比较结果，除了喷墨头100的喷嘴110上所发生的在印刷处理时的点遗漏(喷出异常)现象(液滴不喷出现象)的原因之外，调整声阻r和/或者惯量m的值，使得振动板121的残余振动的计算值和实验值匹配(大概一致)。这里，讨论气泡混入、干燥增粘以及纸粉附着3种情况。
首先，讨论点遗漏的一个原因即气泡混入内腔141内。图9是当气泡B混入图3内腔141内时喷嘴110附近的概念图。如图9所示，假定所产生的气泡B产生附着在内腔141的壁面上(图9中，作为气泡B附着位置的一个例子，示出了气泡B附着在喷嘴110附近的情况)。
这样，当气泡B混入内腔141内时，可以认为充满内腔141内的墨汁总重量减少，惯量m降低。气泡B由于附着在内腔141的壁面上，因此成为喷嘴110的直径仅仅增大了气泡B的直径大小的状态，可以认为是声阻r降低的情况。
因此，对于墨汁正常喷出的图8的情况，通过将声阻r、惯量m都设定变小，与气泡混入时残余振动的实验值匹配，获得图10那样的结果(曲线)。从图8和图10的曲线可知，当内腔141内混入气泡时，与正常喷出时相比，获得了频率变高的特征的残余振动波形。而且，通过声阻r的降低等，残余振动的振幅衰减率也变小，还能够确认残余振动其振幅缓慢地下降。
接着，讨论点遗漏的又一个原因即在喷嘴110附近墨汁的干燥(粘合，增粘)。图11是当图3喷嘴110附近的墨汁因干燥粘合时喷嘴110附近的概念图。如图11所示，当喷嘴110附近的墨汁干燥粘合时，内腔141内的墨汁成为被关闭在内腔141内的状态。这样，当喷嘴110附近的墨汁干燥、增粘时，可以认为是声阻r增加的情况。
因此，对于墨汁正常喷出的图8的情况，通过将声阻r设定变大，与喷嘴110附近墨汁干燥粘合(增粘)时残余振动的实验值匹配，获得图12那样的结果(曲线)。图12所示的实验值是在数日内没有安装未图示的盖的状态下放置喷头单元35，因内腔141内喷嘴110附近的墨汁干燥、增粘导致不能够喷出墨汁(墨汁粘合)的状态下测量振动板121的残余振动的值。从图8和图12的曲线可知，当喷嘴110附近的墨汁因干燥粘合时，与正常喷出时相比，获得了频率极其变低的同时残余振动变成过衰减的特征的残余振动波形。这是因为，在通过用于喷出墨滴的振动板121被拉到图3中下方使墨汁从容器143流入内腔141内之后，当振动板121移动到图3中上方时，由于内腔141内没有墨汁退路，因此振动板121变成不能急剧振动(变为过衰减)。
下面，说明点遗漏的又一个原因即纸粉附着到喷嘴110出口附近。图13是当纸粉附着在图3喷嘴110出口附近时喷嘴110附近的概念图。如图13所示，当纸粉附着在喷嘴110的出口附近时，通过介入纸粉，墨汁从内腔141内渗出，同时，墨汁不能够从喷嘴110喷出。这样，当纸粉附着在喷嘴110出口附近以及墨汁从喷嘴110中渗出时，从振动板121来看，由于内腔141内以及渗出部分的墨汁比正常时增加，因此可以认为是惯量m增加的情况。而且还可以认为因在喷嘴110出口附近所附着纸粉的纤维引起声阻r增大。
因此，对于墨汁正常喷出的图8的情况，通过将惯量m、声阻r都设定变大，与纸粉向喷嘴110出口附近附着时残余振动的实验值匹配，获得图14那样的结果(曲线)。从图8和图14的曲线可知，当纸粉附着到喷嘴110出口附近时，与正常喷出时相比，获得了频率变低的特征的残余振动波形(这里，纸粉附着时比墨汁干燥时其残余振动的频率高的情况也可从图12和图14的曲线看出)。而且，图15是表示纸粉附着前后喷嘴110状态的照片。当纸粉附着在喷嘴110出口附近时，能够从图15(b)发现墨汁沿着纸粉渗出的状态。
这里，在喷嘴110附近的墨汁干燥增粘时以及纸粉附着在喷嘴110出口附近时，与墨滴正常喷出时相比，它们的衰减振动频率都变低。为了从振动板121的残余振动的波形中确定出这两个点遗漏(不喷出墨汁喷出异常)的原因，例如，能够在衰减振动的频率或者周期、相位中通过保持规定的阈值来进行比较，或者能够从残余振动(衰减振动)的周期变化或者振幅变化的衰减率中确定。这样，通过在各个喷墨头100中当墨滴从喷嘴110喷出时振动板121的残余振动的变化特别是其频率的变化，能够检测出各个喷墨头100的喷出异常。通过将此时残余振动的频率与正常喷出时残余振动的频率比较，也能够确定出喷出异常的原因。
下面，说明本发明第一实施方式的喷出异常检测装置10。这里，说明基于正常喷出时在振动板121的衰减振动发生之前的期间来检测喷出异常的情况。图16是概略表示本发明第一实施方式中图2所示喷出异常检测装置10以及表示振荡电路(振荡装置)11和驱动电路18之间的切换动作的框图。如图16所示，本发明的喷出异常检测装置10由振荡电路11、减法计数器45、正常计数值存储器46、比较基准值存储器47、判定装置20构成。判定装置20的判定结果在规定的时刻(Ls信号的输入时刻)被存储到记忆装置62。下面，说明图16所示各个构成部件。
振荡装置(振荡电路)11是基于静电调节器120之振动板121的残余振动而进行振荡的振荡电路，其将振荡信号(脉冲信号)输出到减法计数器45。首先，说明振荡装置11的动作。图17是将图3的静电调节器120假设为平行平板电容器时的概念图，图18是包含由图3的静电调节器120构成的电容器之振荡电路11的电路图。尽管图18所示的振荡电路11是利用施密特触发器之迟滞特性的CR振荡电路，但本发明不限定于这种CR振荡电路，只要是使用调节器(包含振动板)之静电电容成分(电容器C)的振荡电路，可以任何振荡电路。振荡电路11例如可以假设是利用LC振荡电路的结构。在本实施方式中，尽管示出使用施密特触发反相器(inverter)的例子进行说明，但例如也可以构成使用3级反相器的CR振荡电路。
在图3所示喷墨头100中，如上述，构成静电调节器120，其中振动板121和与其隔着非常微小间隔(空隙)的段电极122形成对置电极。静电调节器120可以认为是图17所示那样的平行平板电容器。假设该电容器的静电电容为C、振动板121和段电极122的各自表面积为S、2个电极121，122的距离(间隙长度)为g、两电极所夹空间(空隙)的介电常数为ε(假设真空介电常数为ε0，空隙的相对介电常数为εr，则ε＝εr·ε0)，则图17所示电容器(静电调节器120)的静电电容C(x)由下式表示。
C(x)=ϵ0·ϵrSg-x(F)···(4)]]>如图17所示，式(4)的x表示由振动板121的残余振动产生的距振动板121基准位置的位移量。
从式(4)可知，如果间隙长度g(间隙长度g-位移量x)变小，则静电电容C(x)变大，相反，如果间隙长度g(间隙长度g-位移量x)变大，则静电电容C(x)变小。这样，静电电容C(x)与(间隙长度g-位移量x)(x为0时为间隙长度g)成反比。在图3所示静电调节器120中，由于空隙由空气填充，因此相对介电常数εr＝1。
通常，随着液滴喷出装置(本实施方式为喷墨打印机1)的分辩度增加，由于所喷出墨滴(墨点)微小化，因此静电调节器120被高密度化和小型化。由此，使喷墨头100的振动板121的表面积S变小，并构成小的静电调节器120。而且，由于因墨滴喷出导致通过残余振动所改变的静电调节器120的间隙长度g变成初始间隙长度g0的百分之十，因此从式(4)可知，静电调节器120的静电电容的变化量变成非常小的值。
为了检测静电调节器120之静电电容的变化量(因残余振动的振动模式导致不同)，使用如下的方法，即，构成基于静电调节器120之静电电容的如图18的振荡电路以及基于所振荡的信号分析残余振动的频率(周期)的方法。图18所示振荡电路11由电容器(C)、施密特触发反相器111和电阻元件(R)112构成，电容器(C)由静电调节器120构成。
当施密特触发反相器111的输出信号为高电平时，通过介入电阻元件112给电容器C充电。电容器C的充电电压(振动板121和段电极122之间的电位差)如果达到施密特触发反相器111的输入门限电压VT+，则施密特触发反相器111的输出信号翻转为低电平。当施密特触发反相器111的输出信号变为低电平时，通过介入电阻元件112，电容器C上所充电的电荷放电。通过该放电，如果电容器C的电压达到施密特触发反相器111的输入门限电压VT-，则施密特触发反相器111的输出信号再次翻转到高电平。以后，重复这个振荡动作。
这里，为了在上述各个现象(气泡混入、干燥、纸粉附着、以及正常喷出)中检测电容器C之静电电容的时间变化，由该振荡电路11产生的振荡频率有必要被设定成能够检测残余振动频率为最高的气泡混入时(参考图10)之频率的振荡频率。为此，振荡电路11的振荡频率为例如所检测残余振动频率的数倍到数十倍以上，即必须变成比气泡混入时频率大约高出1个数量级以上的频率。这种情况下，优选地，为了表示出气泡混入时残余振动的频率与正常喷出时相比较为高的频率，可以将气泡混入时残余振动频率设定成能够检测的振荡频率。如果不这样的话，对于喷出异常现象，就不能检测出正确的残余振动频率。因此，在本实施方式中，根据振荡频率，设定振荡电路11的CR时间常数。这样，通过高设定振荡电路11的振荡频率，基于该振荡频率的微小变化，能够检测出比较正确的残余振动波形。
如后述图19时序图中所示，驱动电路18是生成静电调节器120驱动波形的电路。尽管没有图示出，但该驱动电路18包括喷出选择装置(选择器)，其用于选择从多个喷墨头100之哪一个喷墨头100的喷嘴110中喷出墨滴。
切换装置23是将与静电调节器120的连接在驱动电路18和振荡电路11上进行切换的开关(开关电路)。切换装置23为了驱动静电调节器120而被连接到驱动电路18侧。如上述，当驱动信号(电压信号)从驱动电路18被输入到振动板121时，驱动静电调节器120，振动板121被拉到段电极122侧，如果施加电压变为0则在离开段电极122的方向上急剧变位而开始振动(残余振动)。此时，墨滴从喷墨头100的喷嘴110喷出。
当驱动信号脉冲下降时，与该下降沿同步，驱动/检测切换信号(参考图19时序图)被输入到切换装置23，切换装置23从驱动电路18被切换到喷出异常检测装置(检测电路)10侧，使静电调节器120(作为振荡电路11的电容器使用)与喷出异常检测装置10连接。由此，振荡电路11振荡，其振荡信号被输出到减法计数器45。
减法计数器45在从正常计数值存储器46输入了规定的计数值时就保持它。当振荡信号(脉冲信号)从振荡电路11中输入时，减法计数器45在规定期间(规定时间)上从所规定的计数值中减去脉冲数。而且，所谓规定时间例如是当从喷墨头100进行墨汁正常喷出时在振动板121的残余振动发生之前的时间、正常喷出时残余振动的半周期、正常喷出时残余振动的1/4周期等。作为正常计数值存储器46所记忆的规定计数值，是在正常喷出时在上述规定时间上所计数的脉冲数。
如图19时序图所示，减法计数器45在装载信号输入时刻从正常计数值存储器46中取得规定的计数值(正常计数值)，在驱动/检测切换信号为高电平期间打开门，接收振荡电路11输出信号即振荡脉冲，并从正常计数值中进行相减。
判定装置20将由减法计数器45的减法处理所获得的减法结果与从比较基准值存储器47所输入的规定的基准值进行比较。然后，在Ls信号输入时刻，保持判定装置20的判定结果并将该判定结果输出到记忆装置62。而且，作为规定的计数基准值，设置若干基准值(阈值)，通过将判定结果与这若干基准值分别进行比较，能够检测和判定上述喷出异常(气泡混入、纸粉附着和干燥增粘)。细节将在后面说明。
而且，正常计数值存储器46和比较基准值存储器47作为各自的存储器可以分别被设置到喷墨打印机1中，可以与控制部6的EEPROM(记忆装置)62共用。这种减法计数处理在喷墨打印机1的静电调节器120没有被驱动的驱动暂停期间进行。通过这，不会使喷墨打印机1的喷吐量降低而能够进行喷出异常检测。
下面，参考图19时序图，说明本发明喷出异常检测装置10的动作。首先，说明图16和图19所示的装载信号、Ls信号和CLR信号的生成方法。如图19的时序图所示，装载信号是仅仅在从驱动电路18所输出的驱动信号的上升沿之前的短时间上变为高电平的信号，Ls信号是通过与切换装置23所输入的驱动/检测切换信号的下降沿同步而在规定时间(用于将判定结果保存于记忆装置62中的足够时间)上变为高电平的信号。尽管在图19时序图中没有示出，CLR信号是用于清零由减法处理产生的在减法计数器45所保持的减法结果的信号，其是在Ls信号输出之后在装载信号被输入之前的规定时刻上被输入到减法计数器45中的信号。
基于这样生成的信号群，喷出异常检测装置10动作。当在驱动电路18所输出的驱动信号的上升沿之前装载信号被输入到减法计数器45中时，正常计数值在该时刻从正常计数值存储器46被输入和保持。装载信号的输入时刻不局限于上述时刻，可以是从在Ls信号输入后开始到驱动期间结束为止的任何一个时刻。当喷墨头100的喷出驱动动作结束时，与驱动信号的下降沿同步，驱动/检测切换信号被输入到切换装置中。然后，通过该驱动/检测切换信号，切换装置23将与静电调节器120的连接从驱动电路18切换到振荡电路11。
因振动板121的残余振动导致振荡电路11的静电电容成分(C)变化，基于这，振荡电路11开始振荡。减法计数器45与驱动/检测切换信号的上升同步而打开门(gate)，在驱动/检测切换信号为高电平时间(Ts时间)，进行从正常计数值减去脉冲数的处理。该Ts是正常喷出时振动板121开始残余振动之前(残余振动产生之前)的时间，是在喷墨头100喷出墨滴之后返回到静电调节器120没有被驱动状态之振动板21位置之前的时间。
在图19的时序图中，当切换了驱动电路18和喷出异常检测装置10之后，基于振动板残余振动发生之前期间的正常计数值，进行喷出异常的判定。因此，在残余振动发生的时刻(振动板121返回到初始状态位置的时刻)，驱动/检测切换信号下降到低电平，同时，Ls信号产生，并且基于减法计数器45的减法结果，判定装置20进行规定的判定，判定结果被保持(保存)于记忆装置62中。而且，对于基准值N1，N2，P1和P2将在后面说明。
图20是在施加了驱动信号后通过切换装置23将静电调节器120和振荡电路11连接并且通过将振荡电路11输出的振荡频率的变化设置为纵轴、将其经过时间设置为横轴来表示振荡频率时间推移的示意图。由该振动频率时间推移引起的变化变成表示喷墨头各个状态中的残余振动波形。如图20所示，与正常喷出时相比，获得了在气泡混入时残余振动的周期变短、在纸粉附着或者干燥增粘时残余振动的周期变长的结果。这里，施加驱动信号后，振荡电路11的振荡频率根据各个残余振动的状态而变化。在正常喷出时，如果比较在振动板121返回到静电调节器120没有被驱动状态(初始状态)下振动板121的位置(初始位置)之前之时间Ts为止的状态，则在气泡混入的情况下，残余振动波形在变为Ts之前上升，输出比振荡电路11振荡频率在正常喷出时更高的振荡脉冲。与此相对，在干燥(增粘)的情况下，由于残余振动波形在变为Ts之前没有上升，其意味着输出比振荡电路11振荡频率在正常喷出时更低的振荡脉冲。因此，由于根据该残余振动的周期差即残余振动的频率差使振荡电路11的振荡脉冲数变化，因此基于减法计数器45的减法结果，能够进行通过判定装置20的喷出异常判定处理。
下面，表示减法计数器45减法结果的一个例子。图21是表示减法计数器的减法结果和基于该结果的判定装置20之判定结果的一个例子的曲线。如上述，残余振动的周期与正常喷出时的情况相比，在气泡混入时短，在干燥增粘或者纸粉附着时长。因此，作为比较基准值存储器47所存储的基准值，通过至少设定两个基准值，能够区别正常喷出时和喷出异常时(这种情况仅仅设定基准值N1和P1)。但是，更优选地，基于设置3个或者4个基准值以及判断被减法处理的减法结果是否比这些基准值大，能够判定上述3中喷出异常的状态。
在图21的图表中，作为对于减法结果的基准值，设定了4个基准值P2，P1，N1和N2。设定基准值N1和基准值N2作为第一阈值，当减法结果比第一阈值小时，判定装置20将喷出异常的原因判定为气泡混入。当出现在基准值N1以下且基准值N2以上的减法结果时，判定为微小的气泡混入，当比基准值N2大时，能够判定为大量的气泡混入。这种情况下，基于气泡混入的大小，通过例如变更泵吸时间或者变更泵吸压力，能够进行合适的恢复处理。当这种判断特别不需要时，可以仅仅通过基准值N1判断气泡混入。将基准值P2设定作为第二阈值，判定装置20在减法结果比该第二阈值还大时，将喷出异常的原因判定为干燥增粘。将基准值P1设定作为第三阈值，判定装置20在减法结果比第三阈值大和比第二阈值小时，将喷出异常的原因判定为纸粉附着。
作为这些基准值，图21中，假设P1＝+3，P2＝+10，N1＝-3，P2＝-10。作为从判定装置20输出的判定结果，当减法结果的绝对值超过各个基准值时输出“1”。图22示出了喷出异常的原因和各个基准值的输出之间的关系。判定装置20能够通过各个基准值的值来判定喷出异常的有无和其原因。
这些基准值可以通过预先实验求得。其原因是因为当墨滴从喷墨头100喷出时振动板121的残余振动的周期是由喷墨头100的结构即内腔141的结构等确定的。
下面，基于振动板121的衰减振动发生之前的期间，说明在检测喷出异常情况下的喷出异常检测处理。图23是表示本发明第一实施方式中喷出异常检测处理的流程图。当被印刷的印字数据(可以是冲洗动作中的喷出数据)通过介入接口(IF)9从主计算机8被输入到控制部6时，在规定的时刻进行该喷出异常检测处理。而且，为了说明方便，在图24所示流程图中，表示出与一个喷墨头100即一个喷嘴110的喷出动作相对应的喷出异常检测处理。
首先，在驱动信号即将输入之前的时刻(不局限于该时刻)将装载信号输入到减法计数器45，正常计数值从正常计数值存储器46中输入(预置)(步骤S101)。然后，与印字数据(喷出数据)相对应的驱动信号从喷头驱动器33的驱动电路18中输入，由此，基于图19时序图所示那样的驱动信号的时序，驱动信号(电压信号)被施加到静电调节器120的两电极之间(步骤S102)。控制部6判断驱动信号(电压信号)向静电调节器120的输入是否结束(步骤S103)，当驱动信号的输入结束时，驱动/检测切换信号从控制部6被输入到切换装置23。
当驱动/检测切换信号被输入到切换装置23时，通过切换装置23，静电调节器120即构成振荡电路11的电容器从驱动电路18断开，而被连接到喷出异常检测装置10(检测电路)侧，即振荡电路11上(步骤S104)。然后，基于静电调节器120的静电电容，构成振荡电路11(步骤S105)，从振荡电路11输出振荡脉冲(步骤S106)。该振荡脉冲被输入到减法计数器45，减法计数器45从正常计数值减法计数振荡脉冲(步骤S107)。在预先设定的计数期间，这种情况下，当从通过切换装置23切换开始到衰减振动发生为止的期间结束之前，进行减法计数处理，当计数期间结束时(步骤S108)，转移到判定处理。
在步骤S109，判定装置20基于减法计数器45的减法结果判定振荡脉冲的数目是否在正常计数数目的范围内(即基准值N1～P1)。当在正常计数数目的范围内时，判定装置20判定为正常喷出(步骤S110)，相反，当不在正常计数数目的范围内时，判定该喷墨头100为喷出异常(为不合格喷嘴110)(步骤S111)。
然后，将通过该判定装置20所得的判定结果记忆(保持)在记忆装置62中(步骤S112)，基于驱动/检测切换信号，将与静电调节器120的连接从振荡电路11切换到驱动电路18上，停止振荡电路11的振荡(步骤S113)。在步骤S114，判断通过喷墨头100的喷出驱动处理是否结束，当判断结束时，结束该喷出异常检测处理。当判断还没有结束时，转移到步骤S101，重复同样的处理。
这样，在本发明的喷出异常检测处理中，通过从正常计数值中减去振荡脉冲以及将该减法结果与规定的基准值进行比较，能够用简单的构成来检测喷墨头100有无喷出异常以及在有喷出异常时检测其原因。
下面，说明本发明又一个实施方式中的喷出异常检测装置10。这里，基于正常喷出时的每个半周期或者每个1/4周期的期间，说明用于检测喷出异常的情况。图24是本发明其他实施方式中图2所示喷出异常检测装置10的概略框图。而且，仅仅说明与图16不同的构成，与图16框图具有同样功能的构成部件给出了相同的标记，省略其说明。
该喷出异常检测装置10由振荡电路11、减法计数器45、具有多个正常值存储器46a～46n的正常值存储器46、用于切换正常值存储器的第一选择器48a、第一比较基准值存储器47a、第一判定装置20a、具有多个记忆装置62a～62n的记忆装置62、用于切换记忆装置62的第二选择器48b、第二比较基准值存储器47b以及第二判定装置20b构成。
第一选择器48a基于正常喷出时残余振动的规定时序来切换输入到减法计数器45的正常计数值，第二选择器48b与通过第一选择器48a所选择的正常计数值存储器46a～46n对应来切换用于保存第一判定装置20a(为与上述例子判定装置20相同的构成)之判定结果的记忆装置62。
第二判定装置20b基于如图29的图表所示那样的多个记忆装置62a～62n所记忆(保存)的判定结果来最终判定喷墨头100有无喷出异常和喷出异常的原因。而且，使图29的表中所示的数列存储在第一比较基准值存储器47b中。
图25表示当计数期间为正常喷出时残余振动的半周期的情况下之残余振动波形，图26表示当计数期间为正常喷出时残余振动的1/4周期的情况下之残余振动波形。根据该实施方式，在正常喷出时残余振动的最初半周期或者1/4周期，或者在其每个半周期或者每个1/4周期，减法计数器45进行减法处理，并基于该多个减法结果进行喷出异常检测、判定。
下面，参考图27的时序图，说明本实施方式喷出异常检测装置10的动作。图27是图24所示减法计数器45减法处理的时序图(每个半周期)。在驱动信号之前输入最初的装载信号，将正常计数值1输入到减法计数器45。减法计数器45与驱动信号的下降沿同步而打开门(gate)，开始减法处理。在残余振动发生时(即振动板121返回到最初的稳定位置时)，Ls信号被输入到记忆装置62中，在将此前的减法结果保存到记忆装置62a的同时，使CLR信号和装载信号输入到减法计数器45，通过清零当前之前的减法结果后，输入下一个正常计数值2。
以下同样重复减法处理，将来自各个正常计数值的减法结果存储在记忆装置62中。第二判定装置20b输入来自第二比较基准值47b的比较基准值(参考图29的表)，基于该比较基准值，最终判定对应的喷墨头100有无喷出异常和喷出异常的原因。
而且，图28是表示减法计数器的减法结果和基于此之判定装置的判定结果一个例子(每个半周期在(A)中表示，每个1/4周期在(B)中表示)的示意图，图29是表示喷出异常的原因和各个基准值的输出之间关系(每个半周期在(A)中表示，每个1/4周期在(B)中表示)的示意图。这样，通过使用多个位置之期间的减法结果来进行判定，能够进行更正确的喷出异常的判定处理。
下面，基于正常喷出时残余振动的每个半周期或者每个1/4周期的期间，说明检测喷出异常时的喷出异常检测处理。图30是用于表示本发明其他实施方式中的喷出异常检测处理的流程图。与图23的流程图相同，在印字数据被输入到喷墨打印机1时在规定的时序下执行喷出异常检测处理。
首先，在驱动信号即将输入之前的时刻(不局限于该时刻)将装载信号输入到减法计数器45，正常计数值从正常计数值存储器46中输入(预置)(步骤S201)。然后，与印字数据(喷出数据)相对应的驱动信号从喷头驱动器33的驱动电路18中输入，由此，基于图27时序图所示那样的驱动信号的时序，驱动信号(电压信号)被施加到静电调节器120的两电极之间(步骤S202)。控制部6判断驱动信号(电压信号)向静电调节器120的输入是否结束(步骤S203)，当驱动信号的输入结束时，驱动/检测切换信号从控制部6被输入到切换装置23。
当驱动/检测切换信号被输入到切换装置23时，通过切换装置23，静电调节器120即构成振荡电路11的电容器从驱动电路18断开，而被连接到喷出异常检测装置10(检测电路)侧，即振荡电路11上(步骤S204)。然后，基于静电调节器120的静电电容，构成振荡电路11(步骤S205)，以及从振荡电路11输出振荡脉冲(步骤S206)。该振荡脉冲被输入到减法计数器45，减法计数器45从第一正常计数值1减法计数振荡脉冲(步骤S207)。在预先设定的计数期间，这种情况下，当从通过切换装置23切换开始到衰减振动发生为止的期间结束之前，进行减法计数处理，当计数期间结束时(步骤S208)，转移到判定处理。
在步骤S209，第一判定装置20a基于减法计数器45的减法结果判定振荡脉冲的数目是否在正常计数数目的范围内(即基准值N1～P1)。当在正常计数数目的范围内时，第一判定装置20a判定为正常喷出(步骤S210)，相反，当不在正常计数数目的范围内时，判定该喷墨头100为喷出异常(为不合格喷嘴110)(步骤S211)。
然后，将通过该第一判定装置20a所得的判定结果记忆(保持)在第一记忆装置62a中(步骤S212)，控制部6判断对于整个计数期间减法处理是否结束(步骤S213)。由于不进行残余振动每个半周期或者每个1/4周期的减法处理，移动到步骤S214并增加一个计数期间指示信号(参考图27的时序图)，在通过第二选择器48b选择下一个记忆装置62b的同时(步骤S215)，通过由第一选择器48a选择下一个正常计数值存储器46来将该正常计数值2预置在减法计数器45中(步骤S216)。然后，重复步骤S207以后的处理。
当在步骤S213判断对于整个计数期间减法处理(第一判定处理)结束时，基于驱动/检测切换信号，将与静电调节器120的连接从振荡电路11切换到驱动电路18上，停止振荡电路11的振荡(步骤S217)，第二判定装置20b基于在多个记忆装置62a～62n中记忆的第一判定结果和第二比较基准值来进行该喷墨头100的喷出异常判定处理(步骤S218)。然后，在步骤S219，判断通过喷墨头100的喷出驱动处理是否结束，当判断结束时，结束该喷出异常检测处理。当判断还没有结束时，转移到步骤S201，重复同样的处理。
这样，在本发明的喷出异常检测处理中，通过在多个时刻从正常计数值中减去振荡脉冲以及将这些减法结果与规定的基准值进行比较，能够用简单的构成来更正确地检测喷墨头100有无喷出异常以及在有喷出异常时检测其原因。
如上述，在本发明的液滴喷出装置(喷墨打印机1)和喷出异常判定方法中，当通过静电调节器120的驱动来进行将液体从喷墨头100作为液滴喷出时，基于该静电调节器120的静电电容的变化使振荡电路11振荡，减法计数器45从正常喷出时的计数值即正常计数值中减去该振荡脉冲，基于该减法结果，判定装置20判定液滴为正常喷出或者为不喷出(喷出异常)，当为喷出异常时，判断其原因是什么。
因此，与现有技术包括点遗漏检测方法(例如光学检测方法等)的液滴喷头、液滴喷出装置相比，根据本发明的液滴喷出装置和液滴喷头的喷出异常判定方法，由于不需要其他部件(例如光学式点遗漏检测装置等)，因此不用使液滴喷头的尺寸做大就能够正确检测液滴的喷出异常，同时，由于电路构成不复杂，能够进行喷出异常(点遗漏)检测并能够将液滴喷出装置的制造成本抑制很低。在本发明的液滴喷出装置中，由于使用液滴喷出动作后振动板的残余振动来检测液滴的喷出异常，因此即使在印字动作途中也能够检测液滴的喷出异常。因此，即使在印字动作中进行本发明的喷出异常判定方法，也不会使液滴喷出装置的喷出量降低或者恶化。
通过本发明的液滴喷出装置，能够判定在能够进行现有技术点遗漏检测的装置例如光学式检测装置等中作为不可能判定的液滴喷出异常的原因，因此，根据需要，能够根据其原因选择和执行合适的恢复处理。
<第二实施方式>
下面，说明本发明中喷墨头的其他构成例。图31～图34是分别概略表示喷墨头100其他构成例的截面图。下面尽管基于这些图进行说明，但以与上述实施方式不同的点为中心进行说明，而对于相同的事项省略其说明。
图31所示喷墨头100A通过压电元件200的驱动来使振动板212振动，内腔208内的墨汁(液体)从喷嘴203喷出。在形成了喷嘴(孔)203的不锈钢制的喷嘴板202上，通过介入粘结膜205粘接了不锈钢制的金属板204，而且在其上通过介入粘接膜205粘接了同样的不锈钢制的金属板204。而且在其上，顺次粘接连通口形成板206和内腔板207。
喷嘴板202、金属板204、粘接膜205、连通口形成板206和内腔板207被分别成形为规定的形状(形成凹部那样的形状)，通过将它们重叠，形成内腔208和容器209。内腔208和容器209通过介入墨汁供给口210连通。容器209连通到墨汁输入口211。
在内腔板207的上面开口部上设置振动板212，通过介入下部电极213，压电元件200被粘接到该振动板212上。在与压电元件200下部电极213的相对侧上粘接了上部电极214。喷头驱动器215包括用于生成驱动电压波形的驱动电路，通过在上部电极214和下部电极213之间施加(供给)驱动电压波形，压电元件200振动，其上所粘接的振动板212振动。通过该振动板212的振动，使该内腔208的容积(内腔内的压力)变化，内腔208内填充的墨汁(液体)从喷嘴203作为液滴喷出。
因液滴喷出引起内腔208内所减少的液体量通过从容器209供给墨汁而补给。墨汁从墨汁输入口211供给到容器209。
图32所示喷墨头100B也与上述相同，通过压电元件200的驱动使内腔221内的墨汁(液体)从喷嘴中喷出。该喷墨头100B具有一对的对置基板220，在两基板220之间，多个压电元件200以给定的规定间隔相间设置。
在邻接的压电元件200之间形成内腔221。在内腔211之图32中前方设置板(没有图示)，在后方设置喷嘴板222，在与喷嘴板222的各个内腔221相对应的位置上形成了喷嘴(孔)223。
在各个压电元件200的一个面和另一个面上分别设置一对电极224。即，对于一个压电元件200，粘接4个电极224。通过在这些电极224当中将规定的驱动电压波形施加到规定的电极之间，压电元件200通过共享模式(share mode)变形而振动(图32中的箭头所示)，通过该振动使内腔221的容积(内腔内的压力)变化，内腔221内填充的墨汁(液体)从喷嘴223作为液滴喷出。即，在喷墨头100B中，压电元件200自身作为振动板发挥功能。
图33所示喷墨头100C也与上述相同，通过压电元件200的驱动从喷嘴231中喷出内腔233内的墨汁(液体)。该喷墨头100C包括形成了喷嘴231的喷嘴板230；隔离柱(spacer)232；压电元件200。压电元件200通过介入隔离柱232相对喷嘴板230被设置为相隔规定距离，由喷嘴板230、压电元件200和隔离柱232包围的空间形成了内腔233。
多个电极粘接到压电元件200在图33中的上面。即，第一电极234粘接在压电元件200的几乎中央部位上，第二电极235分别粘接到其两侧部位上。通过在第一电极234和第二电极235之间施加规定的驱动电压波形，压电元件200通过共享模式变形而振动(图33中的箭头所示)，通过该振动使内腔233的容积(内腔内的压力)变化，内腔233内填充的墨汁(液体)从喷嘴231作为液滴喷出。即，在喷墨头100C中，压电元件200自身作为振动板发挥功能。
图34所示喷墨头100D也与上述相同，通过压电元件200的驱动从喷嘴241中喷出内腔245内的墨汁(液体)。该喷墨头100D包括形成了喷嘴241的喷嘴板240；内腔板242；振动板243；通过层叠多个压电元件200而构成的层叠压电元件201。
内腔板242被形成为规定的形状(形成了凹部那样的形状)，由此，形成内腔245和容器246。内腔245和容器246通过介入墨汁供给口247连通。容器246通过介入墨汁供给管311而与墨盒31连通。
层叠压电元件201在图34中的下端通过介入中间层244而与振动板243粘接。在层叠压电元件201上粘接了多个外部电极248和内部电极249。即，在层叠压电元件201的外表面上粘接了外部电极248，在构成层叠压电元件201的各个压电元件200之间(或者在各个压电元件的内部)设置了内部电极249。这种情况下，外部电极248和内部电极249的一部分被配置为使得在压电元件200的厚度方向上交互重叠。
通过在外部电极248和内部电极249之间从喷头驱动器33施加驱动电压波形，层叠压电元件201按图34中箭头所示变形(在图34中的上下方向上伸缩)振动，通过该振动使振动板243振动。通过该振动板243的振动使内腔245的容积(内腔内的压力)变化，内腔245内填充的墨汁(液体)从喷嘴241作为液滴喷出。
因液滴喷出引起内腔245内减少的液体量通过从容器246中供给墨汁而补给。通过介入墨汁供给管311，墨汁从墨盒31被供给到容器246。
如上述，即使在包括压电元件200的喷墨头100A～100D中，与上述静电电容方式喷墨头100相同，基于振动板或者起振动板作用的压电元件的残余振动，也能够检测液滴喷出异常或者确定其异常的原因。而且，在喷墨头100B和100C中，也能够构成为在面对内腔的位置上设置作为传感器的振动板(用于检测残余振动的振动板)，检测该振动板的残余振动。
如上述，本发明的液滴喷出装置和液滴喷头的喷出异常判定方法在通过静电调节器或者压电调节器的驱动来进行将液体从液滴喷头作为液滴喷出的动作时，检测由该调节器被变位的振动板的残余振动，基于该振动板的残余振动，判定液滴为正常喷出或者为不喷出(喷出异常)。
本发明基于上述振动板残余振动的振动模式(例如残余振动波形的周期等)来判定如此所获得的液滴喷出异常的原因。
因此，根据本发明，与现有技术包括点遗漏检测方法的液滴喷出装置相比，由于不需要其他部件(例如光学式点遗漏检测装置等)，因此在不用使液滴喷头的尺寸做大就能够检测液滴的喷出异常的同时，还能够将制造成本抑制很低。在本发明液滴喷头中，由于通过使用液滴喷出动作后之振动板的残余振动来检测液滴的喷出异常，因此即使在印字动作途中也能够检测液滴的喷出异常。
根据本发明，能够判定在能够进行现有技术点遗漏检测的装置例如光学式检测装置等中作为不可能判定的液滴喷出异常的原因，因此，根据需要，能够根据其原因选择和执行合适的恢复处理。
上面尽管基于图示的各个实施方式说明了本发明的液滴喷出装置和液滴喷头的喷出异常判定方法，但本发明不局限于此，构成液滴喷头或者液滴喷出装置的各个部件能够与可以发挥同样功能的任意构成部件进行置换。而且，在本发明液滴喷头或者液滴喷出装置中可以附加其他任意的构成部件。
而且，作为从本发明液滴喷出装置之液滴喷头(在上述实施方式中为喷墨头100)喷出的喷出对象液(液滴)没有特别的限定，例如，能够假设为如下述包含各种材料的液体(包含悬浮液、乳浊液等的分散液)。即为包含彩色滤光器之滤光材料的墨汁、有机EL(电致发光)装置中用于形成EL发光层的发光材料、电子发射装置中用于在电极上形成荧光体的荧光材料、PDP(等离子体显示板)装置中用于形成荧光体的荧光材料、电泳动显示装置中用于形成泳动体的泳动体材料、用于在基板W的表面上形成围堰的围堰材料、各种涂覆材料、用于形成电极的液态电极材料、构成隔离柱的颗粒材料，该隔离柱用于在2个基板之间构成微小单元间隙、用于形成金属配线的液态金属材料、用于形成微透镜的透镜材料、抗蚀剂材料、用于形成光散射体的光散射材料等。
根据本发明，构成喷出液滴之对象的液滴接收物不局限于记录用纸那样的纸，可以是胶片(film)、纺布、无纺布等其他介质，或者是玻璃基板、硅基板等各种基板那样的工件。
权利要求
1.一种液滴喷出装置，其特征在于，包括多个液滴喷头，其具有振动板、使所述振动板变位的调节器、内部填充液体并通过所述振动板的变位使其内部的压力增减的内腔、连通所述内腔并通过所述内腔内压力增减将所述液体作为液滴喷出的喷嘴；驱动电路，其用于驱动所述调节器；振荡装置，其在由所述驱动电路驱动所述调节器之后，基于由所述调节器被变位的所述振动板的残余振动进行振荡；减法装置，其从规定的基准值中减去所述振荡装置振荡的信号在规定期间的脉冲数；判定装置，其基于所述减法装置的减法结果，判定在所述液滴喷头上是否发生了喷出异常。
2.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述判定装置在判定发生了所述喷出异常时，判定该喷出异常的原因。
3.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述判定装置在所述减法结果比第一阈值小时，判定气泡混入所述内腔内。
4.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述判定装置在所述减法结果比第二阈值大时，判定所述喷嘴附近的液体因干燥增粘。
5.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述判定装置在所述减法结果比第二阈值小而比第三阈值大时，判定纸粉附着在所述喷嘴出口附近。
6.根据权利要求2所述的液滴喷出装置，其特征在于，还包括记忆装置，其用于存储通过所述判定装置判定的判定结果。
7.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，还包括切换装置，在由所述调节器的驱动引起所述液滴的喷出动作之后，用于将所述调节器从所述驱动电路切换到所述喷出异常检测装置。
8.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述振荡装置通过所述调节器的静电电容成分和所述调节器上所连接的电阻元件的电阻成分而构成CR振荡电路。
9.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述规定期间是当液滴从所述液滴喷头正常喷出时在所述振动板的残余振动波形中的一个或者多个位置的期间。
10.根据权利要求9所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述规定期间是在液滴从所述液滴喷头正常喷出之后所述残余振动发生之前的期间。
11.根据权利要求9所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述规定期间是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的半周期之前的期间。
12.根据权利要求9所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述规定期间是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的每个半周期的期间。
13.根据权利要求9所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述规定期间是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的1/4周期之前的期间。
14.根据权利要求9所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述规定期间是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的每个1/4周期的期间。
15.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述规定的基准值是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时在所述规定期间中由所述振荡装置振荡的脉冲数。
16.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述判定装置，基于通过扫描所述多个液滴喷头由振荡装置振荡的、通过所述减法装置所得的减法结果，对各个液滴喷头判定是否发生喷出异常。
17.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述调节器是静电式调节器。
18.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述调节器是利用压电元件之压电效应的压电调节器。
19.根据权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于，所述液滴喷出装置包括喷墨打印机。
20.一种液滴喷头的喷出异常判定方法，其特征在于，在通过驱动调节器使振动板振动来进行将内腔内的液体作为液滴从喷嘴喷出的动作之后，从规定的基准值中减去基于所述振动板残余振动所振荡的、在该振荡信号的规定期间中的脉冲数，基于该减法结果，判定是否发生喷出异常。
21.根据权利要求20所述的液滴喷头的喷出异常判定方法，其特征在于，当判定所述喷出异常发生时，判定该喷出异常的原因。
22.根据权利要求21所述的液滴喷头的喷出异常判定方法，其特征在于，在所述减法结果比第一阈值小时判定气泡混入所述内腔内；在所述减法结果比第二阈值大时判定所述喷嘴附近的液体因干燥增粘；在所述减法结果比第二阈值小和比第三阈值大时判定纸粉附着在所述喷嘴出口附近。
23.根据权利要求21所述的液滴喷头的喷出异常判定方法，其特征在于，将所述被判定的判定结果存储在记忆部中。
24.根据权利要求20所述的液滴喷头的喷出异常判定方法，其特征在于，在由所述调节器驱动引起所述液滴的喷出动作之后，将所述调节器从所述驱动电路切换到所述喷出异常检测装置。
25.根据权利要求20所述的液滴喷头的喷出异常判定方法，其特征在于，所述规定期间是下述期间中的任何一个当液滴从所述液滴喷头正常喷出时在所述振动板的残余振动波形中的一个或者多个位置的期间；在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的半周期之前的期间；在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的每个半周期的期间；在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的1/4周期之前的期间；在液滴从所述液滴喷头正常喷出时所述振动板之残余振动的每个1/4周期的期间。
26.根据权利要求20所述的液滴喷头的喷出异常判定方法，其特征在于，所述规定的基准值是在液滴从所述液滴喷头正常喷出时在所述规定期间中振荡的脉冲数。
全文摘要
本发明提供一种液滴喷出装置和液滴喷头之喷出异常判定方法，能从基准值中减去液滴喷出动作后由调节器静电电容的变化所引起振荡的脉冲，并基于该减法结果判定液滴喷头的喷出异常及其原因。该液滴喷出装置包括多个液滴喷头，具有振动板(121)和使振动板(121)变位的静电调节器(120)；驱动静电调节器(120)的驱动电路(18)；振荡电路(11)，在由驱动电路(18)驱动静电调节器(120)之后基于振动板(121)的残余振动进行振荡；减法计数器(45)，从规定的基准值中减去振荡电路(11)振荡的信号在规定期间的脉冲数；判定装置(20)，基于减法计数器(45)的减法结果判定液滴喷头是否发生了喷出异常。
文档编号B41J2/125GK1753786SQ200480005309
公开日2006年3月29日 申请日期2004年2月27日 优先权日2003年2月28日
发明者新川修 申请人:精工爱普生株式会社