液滴喷出装置及液滴喷出头的喷出异常检出方法

专利名称：液滴喷出装置及液滴喷出头的喷出异常检出方法
技术领域：
本发明涉及液滴喷出装置及液滴喷出头的喷出异常检出方法。
背景技术：
液滴喷出装置之一的喷墨打印机，从多个喷嘴喷出墨滴(液滴)后在所定的专用纸上形成图象。在喷墨打印机的打印头(喷墨头)中，设置着许多喷嘴。由于墨水粘度的增加、气泡的混入、灰尘及纸粉的附着等原因，往往使若干喷嘴被堵塞、不能喷出墨水。喷嘴被堵塞后，在打印出来的图象中，就产生圆点遗漏，成为导致图象质量劣化的原因。
在现有技术中，作为检出这种墨滴的喷出异常(下面，又称作“圆点遗漏”)的方法，想出了对喷墨头的每个喷嘴，光学性地检出不能从喷墨头的喷嘴喷出墨滴的状态(墨滴喷出异常状态)的方法(例如，特开平8-309963号公报等)。采用这种方法，可以特定发生圆点遗漏(喷出异常)的喷嘴。
可是，在上述的光学式的圆点遗漏(墨滴喷出异常)检出方法中，在液滴喷出装置(例如，喷墨打印机)上，安装着包含光源及光学传感器的检出器。在这种检出方法中，通常存在着下述问题必须以精密的精度(高精度地)设定(设置)光源及光学传感器，以便使从液滴喷出头(喷墨头)的喷嘴喷出的液滴，遮断光源和光学传感器之间的光。另外，这种检出器通常价格昂贵，从而还存在使喷墨打印机的制造成本增大的问题。还有，来自喷嘴的墨雾及打印专用纸等的纸粉等，还有可能污染光源的输出部及光学传感器的检出部，影响检出器的可靠性。
另外，上述的光学式的圆点遗漏检出方法，还存在下述问题虽然能够检出喷嘴的圆点遗漏即墨滴的喷出异常(不喷出)，但根据其检出结果，却无法特定(判定)圆点遗漏(喷出异常)的原因，不能选择、实施适当的与圆点遗漏的原因对应的恢复处理。因此，例如，尽管是采用清扫处理就可以恢复的状态，也要通过泵吸引等从喷墨头吸出墨水，从而增加排墨量(浪费墨水)，以及由于不能进行适当的恢复处理而要实施多次恢复处理，从而导致喷墨打印机(液滴喷出装置)的工作效率下降或恶化。

发明内容
本发明的目的在于，提供通过对在液滴喷出动作后的所定期间产生的基准脉冲进行计数，从而能够检出液滴喷出头的喷出异常的液滴喷出装置及液滴喷出头的喷出异常检出方法。
为了解决上述课题，在本发明的一种实施方式中，本发明的液滴喷出装置，其特征在于，包括具有振动板，使所述振动板位移的促动器，内部充填液体、根据所述振动板的位移增减其内部压力的内腔，与所述内腔连通、随着所述内腔内的压力的增减，将所述液体作为液滴喷出的喷嘴的多个液滴喷出头；驱动所述促动器的驱动电路；产生基准脉冲的脉冲生成单元；计数所定期间内产生的所述基准脉冲的计数器；根据所述所定期间内的计数器的计数值，检出液滴的喷出异常的检出单元。
采用本发明的液滴喷出装置后，在促动器的驱动下，进行将液体作为液滴喷出的动作之际，计数所定期间内产生的脉冲，根据其计数值，检出液滴是正常喷出还是没有喷出(喷出异常)。
所以，采用本发明的液滴喷出装置后，与现有技术的具备圆点遗漏检出方法的液滴喷出装置相比，因为不需要其它部件(例如光学式检出装置等)，所以能够在不扩大液滴喷出头的尺寸的情况下检出液滴的喷出异常，同时还能抑制制造成本的增大。另外，在本发明的液滴喷出头中，由于是利用液滴喷出动作后的振动板的残余振动检出液滴的喷出异常，所以即使在打印动作的中途，也能够检出液滴的喷出异常。
在这里，所谓“所述振动板的残余振动”，是指所述促动器在所述驱动电路的驱动信号(电压信号)的作用下进行液滴喷出动作之后，到输入下一个驱动信号而再次进行液滴喷出动作之前的期间，在该液滴喷出动作的作用下，所述振动板一边衰减一边继续振动的状态。
另外，所述所定的期间，既可以优选在正常喷出液滴之际在所述促动器的作用下位移的所述振动板产生残余振动为止的期间，也可以是所述残余振动的最初的半周期的期间，或者还可以是所述残余振动的最初的1周期的期间。而且，所述喷出异常检出单元，最好通过比较在所述促动器的驱动下正常喷出液滴时的基准脉冲的正常计数范围和在所述所定期间内所述计数器的计数值，从而检出所述喷出异常。
在这里，所述喷出异常检出单元，在所述计数值比所述正常计数范围小时，检出气泡混入所述内腔；在所述计数值比所述正常计数范围大时，检出所述喷嘴附近的液体由于干燥而增粘，或者在所述喷嘴出口附近附着纸粉。
所述计数器，最好从所定的基准值起，减法计数在所述所定的期间中计数的基准脉冲的数量；所述喷出异常检出单元，根据该减法结果，检出所述喷出异常。这时，所述喷出异常检出单元，最好在所述减法运算的结果小于第1临界值时，作为喷出异常的原因，检出气泡混入所述内腔；在所述减法运算的结果大于第2临界值时，作为喷出异常的原因，检出所述喷嘴附近的液体由于干燥而增粘，在所述减法运算的结果小于第2临界值、大于第3临界值时，作为喷出异常的原因，检出在所述喷嘴的出口附近附着纸粉。此外，在本发明中，所谓“纸粉”，不只局限于记录专用纸等产生的纸粉，还指附着在喷嘴附近，妨碍液滴喷出的所有物质，例如包含送纸滚轮(给纸滚轮)等的橡胶的碎末及空气中漂浮的粉尘等。
进而，本发明的液滴喷出装置，最好还可以具备存储所述喷出异常检出单元检出的检出结果的存储单元。另外，本发明的液滴喷出装置，最好再具备在所述促动器的驱动之下进行的所述液滴的喷出动作之后，将所述促动器从所述驱动电路，切换成所述喷出异常检出单元的切换单元。
在这里，所述喷出异常检出单元，最好具有振荡电路，该振荡电路，可以采用根据所述促动器的随着所述振动板的残余振动而变化的静电电容成分而振荡的结构。在这里，所述振荡电路，最好构成由所述促动器的静电电容成分和与所述促动器连接的电阻元件的电阻成分产生的CR振荡电路。另外，所述喷出异常检出单元，还可以包含在根据所述振荡电路的输出信号中的振荡频率的变化而生成的所定信号组的作用下，生成所述振动板的残余振动的电压波形的F/V变换电路。进而，所述喷出异常检出单元，最好包含将所述F/V变换电路生成的所述振动板的残余振动的电压波形整形成为所定波形的波形整形电路。这时，所述波形整形电路，最好包括从所述F/V变换电路生成的所述振动板的残余振动的电压波形中除去直流成分的DC成分除去单元，和比较由该DC成分除去单元除去直流成分后的电压波形和所定的电压值的比较器；该比较器，根据该电压比较，生成矩形波后输出。
此外，所述促动器，既可以是静电式促动器，也可以是利用压电元件的压电效应的压电促动器。本发明的液滴喷出装置，不仅可以使用如上所述的由电容器构成的静电促动器，还可以使用压电促动器，所以在现有的液滴喷出装置中几乎都能应用本发明。另外，本发明的液滴喷出装置，最好包括喷墨打印机。
另外，在本发明的其它实施方式中，本发明的液滴喷出装置，其特征在于，包括具有充填液体的内腔，与所述内腔连通的喷嘴，使所述内腔内充填的液体的压力变动、随着该压力变动将液体作为液滴从所述喷嘴喷出的压电促动器的多个液滴喷出头；驱动所述压电促动器的驱动电路；产生基准脉冲的脉冲生成单元；计数所定期间内产生的所述基准脉冲的计数器；根据所述所定期间内的计数器的计数值，检出液滴的喷出异常的检出单元。
这样，本发明的液滴喷出装置，能够利用压电促动器，在其起电压的作用下，采用和上述同样的结构。此外，所述所定的期间，最好是正常喷出液滴后在所述压电促动器的起电压的作用下产生的电压的残余振动的期间。此外，本发明的液滴喷出装置最好包括喷墨打印机。
另外，在本发明的其它方式中，本发明的液滴喷出头的喷出异常检出方法，其特征在于驱动促动器后振动振动板，从而进行将内腔中的液体作为液滴从喷嘴喷出的动作后，在产生基准脉冲的同时，计测所定的期间，计数该计测的所定的期间内产生的基准脉冲，根据其计数值，检出液滴的喷出异常。
在这里，最好从所定的基准值减去在所定的期间中计数的基准脉冲的数量，根据该减法运算的结果，检出所述喷出异常。
另外，在本发明的其它实施方式中，液滴喷出头的喷出异常检出方法，其特征在于驱动压电促动器进行喷出液滴的动作后，在产生基准脉冲的同时，计测所定的期间，计数该计测的所定的期间内产生的基准脉冲，根据其计数值，检出液滴的喷出异常。这样，即使在根据压电促动器的起电压的残余振动中，也同样能够检出喷出异常。
本发明的上述及其它目的、特征及优点，可以从以下的参照附图对本发明的适当的实施方式的详细讲述中得到进一步的阐述。


图1是表示本发明的液滴喷出装置之一的喷墨打印机的结构的简图。
图2是表示本发明的喷墨打印机的主要部件的简要方框图。
图3是图1所示的喷墨头的简要的剖面图。
图4是表示图1所示的与1种颜色的墨水对应的喷头组件的简要结构的分解立体图。
图5是表示使用4种颜色的墨水的喷头组件的喷嘴板的喷嘴配置图案的一个示例。
图6是表示图3的III-III剖面的输入驱动信号时的各状态的状态图。
图7是表示假设图3的振动板的残余振动的单振动的计算模式的电路图。
图8是表示图3的振动板的残余振动的试验值和计算值的关系的曲线图。
图9是气泡混入图3的内腔中时喷嘴附近的示意图。
图10是表示由于气泡混入内腔而成为不能喷出墨滴的状态中的残余振动的计算值及试验值的曲线图。
图11是图3的喷嘴附近的墨水由于干燥而粘合时的喷嘴附近的示意图。
图12是表示喷嘴附近的墨水在干燥增粘状态中的残余振动的计算值及试验值的曲线图。
图13是纸粉附着在图3的喷嘴出口附近时的喷嘴附近的示意图。
图14是表示纸粉附着在喷嘴出口的状态中的残余振动的计算值及试验值的曲线图。
图15是表示纸粉附着在喷嘴附近的前后的喷嘴的状态的照片。
图16是图3所示的喷出异常检出单元的简要的方框图。
图17是将图3的静电促动器作为平行平板电容器时的示意图。
图18是包含由图3的静电促动器构成的电容器的振荡电路的电路图。
图19是图16所示的喷出异常检出单元的F/V变换电路的电路图。
图20是表示根据本发明的振荡电路输出的振荡频率的各部的输出信号等的时刻的时序图。
图21是为了讲述固定时间tr及t1的设定方法而绘制的图形。
图22是表示图16的波形整形电路的电路结构的电路图。
图23是表示驱动电路和检出电路的切换单元23的简要结构的方框图。
图24是表示本发明的计测单元的一个示例的方框图。
图25是图24所示的减法计数器的减法处理的时序图。
图26是表示本发明的一种实施方式中的喷出异常检出处理的流程图。
图27是表示本发明的残余振动检出处理的流程图。
图28是表示本发明的喷出异常检出处理中的喷出异常的原因的判定结果的一个示例。
图29是表示本发明的计测单元17的其它示例的方框图。
图30是表示喷墨头产生喷出异常时和正常喷出时的残余振动波形的图形。
图31是图29所示的减法计数器45的减法处理的时序图(每半周期)。
图32是表示本发明的其它实施方式中的喷出异常检出处理的流程图。
图33是表示直到产生残余振动为止的时间及残余振动的半周期与喷出异常的原因之间的关系的表。
图34是表示本发明中的喷墨头的其它结构示例的简要的剖面图。
图35是表示本发明中的喷墨头的其它结构示例的简要的剖面图。
图36是表示本发明中的喷墨头的其它结构示例的简要的剖面图。
图37是表示本发明中的喷墨头的其它结构示例的简要的剖面图。
图38是表示使用压电促动器时的驱动电路和检出电路的切换单元的简要结构的方框图。
具体实施例方式
下面，参照图1～图38，详细讲述本发明的液滴喷出装置及液滴喷出头的喷出异常检出方法的适当的实施方式。此外，该实施方式只是举例而已，并不因此限定本发明的内容。此外，以下在本实施方式中，作为本发明的液滴喷出装置的一个示例，对使用喷出墨水(液态材料)在记录专用纸上打印图象的喷墨打印机的情况进行讲述。
<第1实施方式>
图1是表示本发明的第1实施方式中的液滴喷出装置之一的喷墨打印机1的结构的简图。此外，在以下的讲述中，将图1的上侧，称作“上部”，下侧称作“下部”。首先，讲述该喷墨打印机1的结构。
图1所示的喷墨打印机1，具有装置本体2，在上部后方设置记录专用纸P的托盘21，在下部前方排出记录专用纸P的排纸口22，在上部面上设置着操作面板7。
操作面板7，例如用液晶显示器、有机EL显示器、LED灯等构成，具有显示失误消息等的显示部(未图示)，和用各种开关等构成的操作部(未图示)。
另外，在装置本体2的内部，主要有具备往复运动的印字单元(移动体)3的打印装置(打印单元)4，将记录专用纸P一枚一枚地供给打印装置4并从打印装置4中排出的给纸装置(给纸单元)5，控制打印装置4和给纸装置5的控制部(控制单元)6。
在控制部6的控制下，给纸装置5将记录专用纸P一枚一枚地间歇进给。该记录专用纸P，在印字单元3的下部附近通过。这时，印字单元3向与记录专用纸P的进给方向基本上正交的方向往复移动，在记录专用纸P上打印。就是说，印字单元3的往复运动和记录专用纸P的间歇进给，成为印刷过程中的主扫描及副扫描，进行喷墨方式的打印。
打印装置4具有印字单元3，成为使印字单元3向主扫描方向移动的驱动源的托架电动机41，在托架电动机41的作用下旋转、从而使印字单元3往复运动的往复运动机构42。
印字单元3具有在其下部具备多个喷嘴110、与墨水的种类对应的多个喷头组件35，将墨水供给各喷头组件35的多个墨盒(I/C)31；搭载喷头组件35和墨盒31的托架32。
另外，喷头组件35，在图3中，正如后文所述，具备多个分别由一个喷嘴110、振动板121、静电促动器120、内腔141、墨水供给口142等构成的喷墨式记录头(喷墨头或液滴喷出头)100。此外，喷头组件35，在图1中，示出包含墨盒31的结构，但并不局限于这种结构。例如，可以采用将墨盒31另行固定，通过管子等供给喷头组件35的结构。所以，在下文中，与印字单元3不同，将设置多个分别由一个喷嘴110、振动板121、静电促动器120、内腔141、墨水供给口142等构成的喷墨头100，称作喷头组件35。
此外，作为墨盒31，通过使用黄色、黑绿、洋红、黑色等4种颜色的墨水充填的墨盒，可以进行全彩色打印。这时，在印字单元3中，设置着分别与各色对应的喷头组件35。在这里，在图1中，示出与4种颜色的墨水对应的4个墨盒31，但还可以采用具备其它颜色，例如淡黑绿、淡洋红、黑黄等的墨盒31的结构。
往复运动机构42具有其两端被框架(未图示)支承的托架导向轴422，与托架导向轴422平行延伸的同步皮带421。
托架32，在被往复运动机构42的托架导向轴422自由往复运动地支承着的同时，还被同步皮带421的一部分固定。
在托架电动机41的动作的作用下，通过皮带轮做媒介，使同步皮带421正反行走后，在托架导向轴422的导引下，印字单元3往复运动。而且，在该往复运动之际，与打印的形象数据(打印数据)对应，墨水从喷头组件35内的多个喷墨头100的喷嘴110适当喷出，在记录专用纸P上进行打印。
给纸装置5，具有成为其驱动源的给纸电动机51，和在给纸电动机51的作用下旋转的给纸滚轮52。
给纸滚轮52，由夹着记录专用纸P的进给路径(记录专用纸P)上下相对的从动滚轮52a和驱动滚轮52b构成，驱动滚轮52b与给纸电动机51连结。这样，给纸滚轮52就能够将在托盘21中设置的许多记录专用纸P一枚一枚地向打印装置4送入。此外，代替托盘21，还可以采用能够装卸自如地安装收纳记录专用纸P的给纸盒的结构。
控制部6，例如，根据专用计算机(PC)及数码相机(DC)等主计算机8输入的印刷数据，控制打印装置4及给纸装置5等，对记录专用纸P进行印刷处理。另外，控制部6在使操作面板7的显示部显示失误消息等，或者使LED灯明·灭的同时，还根据操作部输入的各种开关的按下信号，使各部实施相应的处理。
图2是表示本发明的喷墨打印机的主要部件的简要方框图。在图2中，本发明的喷墨打印机1，接收主计算机8输入的印刷数据等的接口部(IFInterface)9、控制部6、托架电动机41、驱动控制托架电动机41的托架电动机驱动器43、给纸电动机51、驱动控制给纸电动机51的给纸电动机驱动器53、喷头组件35、驱动控制喷头组件35的喷头驱动器33、喷出异常检出单元10。此外，关于喷出异常检出单元10及喷头驱动器33，将在后文详述。
在图2中，控制部6，具有实施打印处理及喷出异常检出处理等各种处理的CPU(Central Processing Unit)61，在未图示的数据存放区存放通过IF9做媒介、由主计算机8输入的打印数据的非易失性半导体存储器之一的EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only)(存储单元)62，在实施后文讲述的喷出异常检出处理等之际暂时存放各种数据或暂时展开打印处理等的应用程序的RAM(Random Access Memory)63，存放控制各部的控制程序等的非易失性半导体存储器之一的PROM64。此外，控制部6的各构成要素，通过未图示的总线做媒介，电气性地连接。
如上所述，印字单元3由与各色的墨水对应的多个喷头组件35构成，各喷头组件35具有多个喷嘴110、与这些各喷嘴110对应的静电促动器120和(多个喷墨头100)。就是说，喷头组件35成为具备多个由1组喷嘴110及静电促动器120构成的喷墨头(液滴喷出头)100的结构。然后，喷头驱动器33由驱动各喷墨头100的静电促动器120、控制墨水的喷出时刻的驱动电路18和切换单元23构成(参照图16)。此外，关于喷墨头100及静电促动器120的结构，后文再述。
另外，控制部6，虽然图中没有示出，但分别与可以检出墨盒31的墨水剩余量、印字单元3的位置、温度、湿度等打印环境的各种传感器电气性地连接。
控制部6，通过IF9做媒介，从主计算机8处接收到打印数据后，将该打印数据存入EEPROM62中。然后，CPU61对该打印数据实施所定的处理，根据该处理数据及来自各传感器的输入数据，向各驱动器33、43、53输出驱动信号。通过各驱动器33、43、53做媒介，输入这些驱动信号后，与喷头组件35的多个喷墨头100对应的静电促动器120、打印装置4的托架电动机41及给纸装置5分别动作。这样，对记录专用纸P实施打印处理。
下面，讲述各喷头组件35内的各喷墨头100的结构。图3是图2所示的喷头组件35内的1个喷墨头100的简要的剖面图(包含墨盒31等共同部分)，图4是表示与1种颜色的墨水对应的喷头组件35的简要结构的分解立体图，图5是表示使用多个图3所示的喷墨头100的喷头组件35的喷嘴面的一个示例的平面图。此外，图3及图4，是和通常使用的状态上下颠倒地显示，图5是从图中的上方观察图3所示的喷墨头100时的平面图。
如图3所示，喷头组件35通过墨水入口131、阻尼腔130及墨水供给管311做媒介，与墨盒31连接。在这里，阻尼腔130具有由橡胶构成的阻尼器132。在该阻尼腔130的作用下，能够吸收托架32往复行走之际产生的墨水的摇晃及墨水压力的变化，这样就能够稳定地将所定量的墨水供给喷头组件35的各喷墨头100。
另外，喷头组件35夹着硅基板140，形成分别层叠上侧是用相同的硅制造的喷嘴板150、下侧是用热膨胀系数接近于硅的硼硅酸制造的玻璃基板(玻璃基板)160的3层结构。在中央的硅基板140中，形成分别作为多个独立的内腔(压力腔)141(在图4中，示出7个)、1个贮存器(共用墨水腔)143、将该贮存器143与各内腔141连通的墨水供给口(节流孔)142发挥作用的槽。各槽，例如可以通过对硅基板140的表面进行腐蚀处理后形成。该喷嘴板150、硅基板140和玻璃基板160，按照这种顺序接合，划分形成各内腔141、贮存器143、各墨水供给口142。
这些内腔141，分别形成长方体形，采用在后文讲述的振动板121的振动(位移)的作用下，其容积可变，随着该容积的变化，从喷嘴(喷墨嘴)110喷出墨水(液态材料)的结构。在喷嘴板150中，在与各内腔141的前端一侧的部分对应的位置上，形成喷嘴110，它们与各内腔141连通。另外，在贮存器143所在的玻璃基板160的部分，形成与贮存器143连通的墨水入口131。墨水从墨盒131经过墨水供给管311、阻尼腔130后，通过墨水入口131，供给贮存器143。供给贮存器143的墨水，通过各墨水供给口142，被供给相互独立的各内腔141。此外，各内腔141是被喷嘴板150、侧壁(隔壁)144和底壁121区划而成。
相互独立的各内腔141，形成壁厚很薄的底壁121，成为可以使底壁121作为向其面外方向(厚度方向)、即图3中的上下方向弹性变形(弹性位移)的振动板(隔膜)而发挥作用的结构。所以，在后的说明中，有时将该底壁121的部分，称作“振动板121”(即以下将“底壁”和“振动板”都使用符号121)。
在玻璃基板160的硅基板140一侧的表面，与硅基板140的各内腔141对应的位置上，分别形成浅浅的凹部161。这样，各内腔141的底壁121，就介有所定的间隙，与在形成凹部161的玻璃基板160的相对壁162的表面对峙着。即在内腔141的底壁121和后述的段电极122之间，存在所定厚度(例如0.2微米左右)的间隙。此外，所述凹部161，例如可以通过腐蚀等形成。
在这里，各内腔141的底壁(振动板)121，构成各内腔141侧的为了在喷头驱动器33供给的驱动信号的作用下分别积蓄电荷的共用电极124的一部分。就是说，各内腔141的振动板121分别兼作后述的对应的静电促动器120的对置电极(电容器的对置电极)中的一个。然后，在玻璃基板160的凹部161的表面，分别形成与共用电极124相对的电极——段电极122，以便与各内腔141的底壁121对峙。另外，如图3所示，各内腔141的底壁121的表面，被由硅的氧化膜(SiO2)构成的绝缘层123覆盖。这样，各内腔141的底壁121即振动板121和与之对应的各段电极122，就形成介有内腔141的底壁121在图3中的下侧的表面形成的绝缘层123和凹部161内的空隙，形成(构成)对置电极(电容器的对置电极)。所以，振动板121、段电极122、它们之间的绝缘层123及空隙，就构成静电促动器120的主要部分。
如图3所示，包含旨在给这些对置电极之间外加驱动电压的驱动电路18在内的喷头驱动器33，按照由控制部6输入的打印信号(打印数据)，在这些对置电极之间进行充电、放电。喷头驱动器(电压外加单元)33的一个输出端子，与各个段电极122连接；另一个输出端子，与硅基板140上形成的共用电极124的输入端子124a连接。此外，向硅基板140中注入了杂质，其本身具有导电性，所以能够从该共用电极124的输入端子124a向底壁121的共用电极124供给电压。另外，例如，还可以在硅基板140的一个面上形成金及铜等导电性材料的薄膜。这样，就能够用低电阻(效率良好地)向共用电极124供给电压(电荷)。该薄膜，例如可以采用蒸镀或溅射等方法形成。在这里，在本实施方式中，例如由于通过阳极接合使硅基板140和玻璃基板160结合(接合)，所以在该阳极结合中，在硅基板140的流动形成面一侧(图3所示的硅基板140的上部一侧)，形成作为电极使用的导电膜。然后，将该导电膜原封不动地作为共用电极124的输入端子124a使用。此外，在本发明中，例如，也可以省略共用电极124的输入端子124a，而且，硅基板140和玻璃基板160的接合方法，也不限于阳极接合。
如图4所示，喷头组件35包括形成与多个喷头100对应的多个喷嘴100的喷嘴板150、多个内腔141、多个墨水供给口142、一个贮存器143的硅基板(墨水腔基板)140和绝缘层123，它们都被收纳在包含玻璃基板160的基板170中。基板170，例如用各种树脂材料、各种金属材料等构成，硅基板140被基板170固定、支承着。
此外，在喷嘴板150上形成的多个喷嘴110，在图4中，为了简洁地表示而排列成与贮存器143大致平行的直线。但喷嘴110的排列图案，不局限于这种结构，通带例如象图5所示的喷嘴配置图案那样，互相错开配置。另外，该喷嘴110之间的间距，可以按照打印析象度(dpi)适当设定。此外，在图5中，示出使用4色的墨水(墨盒31)时的喷嘴110的配置图案。
图6示出图3的III-III剖面的输入驱动信号时的各状态。由喷头驱动器33向对置电极间外加驱动电压后，在对置电极间产生库仑力，底壁(振动板)121对初始状态而言，向段电极122一侧弯曲，内腔141的容积扩大(图6(b))。在这种状态下，受喷头驱动器33的控制，对置电极间的电荷被急剧放电后，振动板121在其弹性复原力的作用下，向图中上方复原，越过初始状态中的振动板121的位置，向上部移动，内腔141的容积急剧收缩(图6(c))。这时，在内腔141内产生的压缩压力的作用下，充满内腔141的一部分墨水(液态材料)就作为墨滴从与该内腔141连通的喷嘴110喷出。
各内腔141的振动板121，在这一系列的动作(喷头驱动器33的驱动信号引起的喷墨动作)的作用下，在直到输入下一个驱动信号(驱动电压)而再次喷出墨滴为止的期间，进行衰减振动。以下，将该衰减振动又称作“残余振动”。振动板121的衰减振动，被假设为具有固有振动频率的物理量，该固有振动频率取决于由喷嘴110及墨水供给142的形状或由墨水粘度等产生的声阻r、由流道内的墨水重量产生的惯性m、振动板121的动柔度(compliance)Cm。
下面，讲述根据上述假设的振动板121的残余振动的计算模式。图7是表示假设的振动板121的单振动的计算模式的电路图。这样，振动板121的残余振动的计算模式就用声压P、上述的惯性m、动柔度Cm及声阻r表示。然后，关于体积速度u计算给图7的电路施加声压P时的阶跃反应后，可以得出下列公式。
数学式1u=Pω·me-ωt·sinωt---(1)]]>ω=1m·Cm-α2---(2)]]>α=r2m---(3)]]>下面，比较由该式得到的计算结果，和另外进行的喷出墨滴后的振动板121的残余振动试验中得到的试验结果。图8是表示振动板121的残余振动的试验值和计算值的关系的曲线图。由该图8所示的曲线可知试验值和计算值的两个波形大体上一致。
在喷头组件35的各喷墨头100中，有时会出现尽管进行了上述的喷出动作，墨滴却不能从喷嘴100正常喷出的现象、即液滴喷出异常的现象。作为产生该喷出异常的原因，如后所述，可以列举(1)气泡混入内腔141中，(2)在喷嘴110附近的墨水干燥、增粘(粘合)，(3)纸粉附着在喷嘴110出口附近等。
发生这种喷出异常后，作为其结果，代表性的情况是液滴不能从喷嘴110喷出，即出现喷不出液滴的现象，这时，出现在记录专用纸P上打印(描绘)的图象中的象素的圆点遗漏。另外，在喷出异常时，即使液滴从喷嘴110喷出，但液滴的量却太少，或者其液滴的飞行方向(弹道)偏斜，不能落到适当的位置，所以还是出现象素的圆点遗漏的问题。因此，在以下的讲述中，有时将液滴的喷出异常，只称作“圆点遗漏”。
下面，根据图8所示的比较结果，按照喷墨头100的喷嘴110产生的打印处理时的圆点遗漏(喷出异常)现象(喷不出液滴的现象)的不同原因，调整声阻r及/或惯性m的值，以便使振动板121的残余振动的试验值与计算值相称(大体一致)。此外，在这里对气泡混入、干燥增粘及附着纸粉的三种情况进行研究分析。
首先，分析圆点遗漏的原因之一——气泡混入内腔的情况。图9是气泡B混入图3的内腔141时喷嘴110附近的示意图。如图3所示，假设发生的气泡B，在内腔141的壁面发生、附着(在图9中，作为气泡B的附着位置的一个示例，表示气泡B附着在喷嘴110附近的情况)。
这样，在气泡B混入内腔141时，充满内腔141的墨水的总重量就减少，惯性m下降。另外，由于气泡B附着在内腔141的壁面上，所以可以认为喷嘴110的直径成为相应增大的状态，声阻r降低。
这样，对于图8所示的墨水正常喷出情况而言，将声阻r和惯性m都设定成较小的值，从而与气泡混入时的残余振动的试验值一致后，就获得图10那样的结果(曲线图)。由图8及图10的曲线图可知在气泡混入内腔141中时，可以获得与正常喷出时相比频率变大这一特点的残余振动波形。此外，由于声阻r降低等，所以残余振动的振幅的衰减率也变小，还可以确认到残余振动的振幅缓慢下降的情形。
接着，分析圆点遗漏的另一个原因——在喷嘴110附近的墨水干燥(粘合、增粘)的情况。图11是图3的喷嘴110附近的墨水由于干燥而粘合时的喷嘴110附近的示意图。由图11可知喷嘴110附近的墨水由于干燥而粘合时，内腔141中的墨水，成为被封闭在内腔141中的状态。这样，在喷嘴110附近的墨水干燥、粘合时，被认为声阻r增加。
这样，对于图8所示的墨水正常喷出情况而言，将声阻r设定成较大的值，从而与喷嘴110附近的墨水干燥粘合(增粘)时的残余振动的试验值一致后，就获得图12那样的结果(曲线图)。此外，图12所示的试验值，是在将没有安装未图示的头罩的喷头组件放置数日后，由于内腔141中的喷嘴110附近的墨水干燥、增粘而不能喷出墨水(墨水粘合了)的状态下，测量振动板121的残余振动的结果。由图8及图12的曲线图可知喷嘴110附近的墨水由于干燥而粘合时，在与正常喷出时相比频率极低的同时，还可以获得残余振动成为过减衰这一特点的残余振动波形。这是由于为了喷出墨滴，振动板121向图3中的下方移动过去，墨水从贮存器143流入内腔141后，当振动板121向图3中的上方移动时，内腔141中的墨水没有退路，所以振动板急剧地成为不能振动的缘故(成为过衰减的缘故)。
接着，分析圆点遗漏的又一个原因——纸粉附着在喷嘴110出口附近的情况。图13是纸粉附着在图3的喷嘴110出口附近时的喷嘴110附近的示意图。正如图13所示，纸粉附着在喷嘴110的出口附近时，墨水在通过纸粉做媒介从内腔141中渗出来的同时，还不能从喷嘴110喷出。这样，在纸粉附着在喷嘴110的出口附近、墨水从喷嘴110中渗出来时，由于从振动板121处看，内腔141中及渗出的墨水比正常时增多，所以可以认为惯性m增加。另外，可以认为在附着在喷嘴110的出口附近的纸粉的纤维的作用下，声阻r也增大。
这样，对于图8所示的墨水正常喷出情况而言，将惯性m、声阻r都设定成较大的值，从而与纸粉附着在喷嘴110的出口附近时的残余振动的试验值一致后，就获得图14那样的结果(曲线图)。由图8及图14的曲线图可知纸粉附着在喷嘴110的出口附近时，可以获得与正常喷出时相比频率较低这一特点的残余振动波形。(在这里，由图12及图14的曲线图还可知附着纸粉时，残余振动的频率比墨水干燥时高)。此外，图15是表示附着纸粉前后的喷嘴110的状态的照片。从图15(b)上可以看到纸粉附着在喷嘴110的出口附近后，墨水就沿着纸粉渗出来的状态。
在这里，喷嘴110附近的墨水由于干燥而增粘时和纸粉附着在喷嘴110的出口附近时，与正常喷出墨水时相比，它们的衰减振动的频率都低。为了根据振动板121的残余振动的波形特定这两个圆点遗漏(喷不出墨水喷出异常)的原因，例如，可以用所定的临界值比较衰减振动的频率及周期、相位或根据残余振动(衰减振动)的周期变化及振幅变化的衰减率进行特定。这样，根据从各喷墨头100中的喷嘴110喷出墨滴时振动板121的残余振动的变化，特别是其频率的变化，能够检出各喷墨头100的喷出异常。另外，将这时的残余振动的频率，与正常喷出时的残余振动的频率进行比较，也能够特定喷出异常的原因。
下面，讲述本发明的喷出异常检出单元10。图16是图2所示的喷出异常检出单元10的简要的方框图。如图16所示，本发明的喷出异常检出单元10包括由振荡电路11、F/V变换电路12、波形整形电路15构成的残余振动检出单元16；根据该残余振动检出单元16检出的残余振动波形，及振幅等的计测单元17；根据该计测单元17计测的周期等，判定喷墨头100喷出异常的判定单元20。在喷出异常检出单元10中，残余振动检出单元16根据静电促动器120的振动板121的残余振动，使振荡电路11振荡，在F/V变换电路12及波形整形电路15中，由其振荡频率形成振动波形后检出。然后，计测单元17根据检出的振动波形，计测残余振动的周期等，根据计测的残余振动的周期等(残余振动的振动图案)，检出、判定喷头组件35内的喷墨头100的喷出异常。下面，讲述喷出异常检出单元10的各构成要素。
首先，讲述为了检出静电促动器120的振动板121的残余振动的频率(振动数)而使用振荡电路11的方法。图17是将图3的静电促动器120作为平行平板电容器时的示意图，图18是包含由图3的静电促动器120构成的电容器的振荡电路11的电路图。此外，图18所示的振荡电路11，是利用施密特触发器的磁滞特性的CR振荡电路。但本发明并不局限于这种CR振荡电路，只要是使用促动器(包括振动板)的静电电容成分(电容器C)的振荡电路，哪种振荡电路都行。振荡电路11，例如还可以采用利用LC振荡电路的结构。另外，在本实施方式中，以使用施密特触发变换器为例进行了讲述，但是例如还可以采用使用三级变换器的CR振荡电路。
在图3所示的喷墨头100中，如上所述，振动板121和隔着非常小的间隔(间隙)的段电极122，构成形成对置电极的静电促动器120。该静电促动器120，可以认为是图17所示的平行平板电容器。设该电容器的静电电容为C，振动板121及段电极122各自的表面积为S，2个电极121、122的距离(间隙长)为g，两电极之间形成的空间(空隙)的介电常数为ε(如果设真空的介电常数为ε0、空隙的介电常数为εr，那么ε＝ε0·εr)，图17所示的电容器(静电促动器120)的静电电容C(x)，就可用下式表示。
数学式2C(x)=ϵ0·ϵrSg-x(F)---(4)]]>此外，公式(4)中的x，如图17所示，表示振动板121的残余振动产生的到振幅板121的基准位置的变位量。
由公式(4)可知间隙长g(间隙长g-变位量x)越小，静电电容C(x)就越大；反之，间隙长g(间隙长g-变位量x)越大，静电电容C(x)就越小。这样，静电电容C(x)就与(间隙长g-变位量x)(x为0时，就是间隙长g)成反比。此外，在图3所示的静电促动器120中，由于间隙充满空气，所以介电常数εr＝1。
另外，一般来说，随着液滴喷出装置(在本实施方式中是喷墨打印机1)的析象度的增高，喷出的墨滴(墨水圆点)越来越微小，所以该静电促动器120日趋高密度化、小型化。这样，喷墨头100的振动板121的表面积S变小，构成很小的静电促动器120。进而，随着喷出墨滴所产生的残余振动而变化的静电促动器120的间隙长g，成为初始的间隙g0的十分之一左右，所以由公式(4)可知静电促动器120的静电电容的变化量，成为非常小的值。
为了检出这种静电促动器120的静电电容的变化量(因残余振动的振动图案而异)，使用下述方法，即使用构成图18所示的根据静电促动器120的静电电容的振荡电路，按照振荡的信号解析残余振动的频率(周期)的方法。图18所示的振荡电路11，由构成静电促动器120的电容器(C)和施密特触发变换器111、电阻元件(R)112构成。
施密特触发变换器111的输出信号为High电平时，通过电阻元件112做媒介，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)，达到施密特触发变换器111的输入门限电压VT+后，施密特触发变换器111的输出信号就反转成Low电平。然后，施密特触发变换器111的输出信号成为Low电平后，通过电阻元件112做媒介，将电容器C中充电的电荷放电。通过放电，电容器C的电压达到施密特触发变换器111的输入门限电压VT-后，施密特触发变换器111的输出信号就再反转成High电平。以后，反复进行该振荡动作。
在这里，为了检出上述各种现象(气泡混入、干燥、纸粉附着及正常喷出)中的电容器C的静电电容的时间变化，需要将由该振荡电路11产生的振荡频率设定成能够检出残余振动的频率最高的气泡混入时(参照图10)的频率。因此，振荡电路11的振荡频率，必须例如是检出的残余振动的频率的数倍～数+倍以上，即必须是比气泡混入时的频率大约高1位以上的频率。这时，由于与正常喷出时相比，气泡混入时的残余振动频率表现出较高的频率，所以最好设定成可以检知气泡混入时的残余振动频率的振荡频率。否则，对于喷出异常的现象，就不能检出正确的残余振动的频率。因此，在本实施方式中，按照振荡频率，设定振荡电路11的CR的时间常数。这样，通过将振荡电路11的振荡频率设定得很高，从而可以根据该振荡频率的微小变化检出更正确的残余振动波形。
此外，对振荡电路11输出的振荡信号的每个振荡频率的周期(脉冲)，使用测量用的计数脉冲(计数器)计数该脉冲，从测量的计数量，减去用初始间隙g0中的电容器C的静电电容振荡时的振荡频率的脉冲的计数量，从而可以获得有关残余振动波形的每个振荡频率的数字信息。根据这些数字信息，进行数字/模拟(D/A)变换，从而可以生成大概的残余振动波形。虽然可以使用这种方法，但在测量用的计数脉冲(计数器)中，需要能够测量振荡频率微小变化的高频(高析象度)的元件。由于这种计数脉冲(计数器)使成本增大，所以在本发明的喷出异常检出单元10中，使用图19所示的F/V变换电路12。
图19是图16所示的喷出异常检出单元10的F/V变换电路12的电路图。如图19所示，F/V变换电路12由3个开关SW1、SW2、SW3，2个电容器C1、C2，电阻元件R1，输出恒定电流的Is的恒定电流源13，缓冲器14构成。下面，使用图20的时序图及图21的曲线图讲述该F/V变换电路12的动作。
首先，讲述图20的时序图所示的充电信号、保持信号及清除信号的生成方法。充电信号是从振荡电路11的振荡脉冲的上升边缘起，设定固定时间tr，在该固定时间tr的期间成为High电平地生成。保持信号是与充电信号的上升边缘同步上升，只在所定的固定时间保持High电平，然后下降成Low电平地生成。清除信号是与保持信号的下降边缘同步上升，只在所定的固定时间保持High电平，然后下降成Low电平地生成。此外，正如后文所述，电荷从电容器C1到电容器C2的移动及电容器C1的放电，是瞬间进行的，所以保持信号及清除信号的脉冲，只要在振荡电路11的输出信号的下一个上升边缘之前，分别包含1个脉冲即可，并不局限于上述那种上升边缘、下降边缘。
为了获得整齐的残余振动的波形(电压波形)，参照图21，讲述固定时间tr及t1的设定方法。固定时间tr，根据静电促动器120在初始间隙长g0时用静电电容C振荡的振荡频率的周期调整，由充电时间t1产生的充电电位被设定成C1的充电范围的大约1/2左右。另外，设定充电电位的斜率，以便在从间隙长g为最大(Max)的位置中的充电时间t2到最小(Min)的位置中的充电时间t3之间，不超过电容器C1的充电范围。就是说，由于充电电位的斜率取决于dv/dt＝Is/C1，所以只要将恒电流源13的输出电流Is设定成适当的值即可。通过将该恒电流源13的输出电流Is在其范围内尽量设定成较大的值，就能以很高的灵敏度检出由静电促动器120构成的电容器的微小的静电电容量的变化，能够检出静电促动器120的振动板121的微小变化。
下面，参照图22，讲述图16所示的波形整形电路15的结构。图22是表示图16所示的波形整形电路15的电路结构的电路图。该波形整形电路15，将残余振动波形作为距形波，向判定单元20输出。如图22所示，波形整形电路15由2个电容器C3(DC成分除去单元)、C4，2个电阻元件R2、R3，2个直流电压源Vref1、Vref2、放大器151、比较器152构成。此外，还可以采用在残余振动波形的波形整理处理中，将检出的波高值，原封不动地输出，计测残余振动波形的振幅的结构。
在F/V变换电路12的缓冲器14的输出中，包含根据静电促动器120的初始间隙g0的DC成分(直流成分)的静电电容成分。该直流成分，在各喷墨头100中存在离差，所以电容器C3旨在除去该静电电容的直流成分。而且，电容器C3除去缓冲器14的输出信号中的DC成分，只将残余振动的AC成分向放大器151的反转输入端子输出。
放大器151在将直流成分被除去的F/V变换电路12的缓冲器14的输出信号反转放大的同时，还构成旨在除去该输出信号的高域的低通滤波器。此外，该放大器151，假设是单电源电路。放大器151构成由2个电阻元件R2、R3形成的反转放大器，输入的残余振动(交流成分)被振幅成-R3/R2倍。
另外，由于放大器151是单电源动作，所以输出以被与其非反转输入端子连接的直流电压源Vref1设定的电位为中心振动的、被放大的振动板121的残余振动波形。在这里，直流电压源Vref1被设定为放大器151在单电源中可以动作的电压范围的1/2左右。进而，该放大器151，由2个电容器C3、C4构成截止频率为1/(2π×C4×R3)的低通滤波器。而且，在除去直流成分后被放大的振动板121的残余振动波形，如图20的时序图所示，在下一级的比较器152中，与另一个直流电压源Vref2的电位比较，比较结果作为矩形波由波形整形电路15输出。此外，直流电压源Vref2还可以共用另一个的直流电压源Vref1。
下面，参照图20所示的时序图，讲述图19的F/V变换电路12及波形整形电路15的动作。图19所示的F/V变换电路12，根据上述那样生成的充电信号、清除信号及保持信号进行动作。在图20的时序图中，静电促动器120的驱动信号通过喷头驱动器33做媒介，输入给喷头组件35的喷墨头100后，如图6(b)所示，静电促动器120的振动板121，向段电极122一侧位移，与该驱动信号的下降边缘同步，向图6中的上方急剧收缩(参照图6(C))。
与该驱动信号的下降边缘同步，切换驱动电路18和喷出异常检出单元10的驱动/检出切换信号成为High电平。该驱动/检出切换信号，在对应的喷墨头100的停止驱动期间，保持High电平，在输入下一个驱动信号之前，成为Low电平。该驱动/检出切换信号成为High电平的期间，图18的振荡电路11与静电促动器120的振动板121的残余振动对应，一边改变振荡频率，一边振荡。
如上所述，从驱动信号的下降边缘即振荡电路11的输出信号的上升边缘起，到经过预先设定的、使残余振动的波形不超过电容器C1可以充电的范围的固定时间tr为止，充电信号始终保持High电平。此外，充电信号保持High电平期间，开关SW1是断开状态。
经过固定时间tr、充电信号成为Low电平后，与该充电信号的下降边缘同步，开关SW1被接通(参照图19)。然后，恒电流源13与电容器C1连接，如上所述，电容器C1以斜率Is/C1充电。在充电信号为Low电平的期间、即直到与振荡电路11的输出信号的下一个脉冲的上升边缘同步成为High电平为止的期间，电容器C1被充电。
充电信号成为High电平后，开关SW1就成为断开状态，恒电流源13和电容器C1被分开。这时，在电容器C1中，充电信号保持在Low电平的期间t1中被充电的电位(即理想的Is×t1×C1(v))。在该状态下，保持信号成为High电平后，开关SWI被接通(参照图19)，电容器C1和电容器C2通过电阻元件R1做媒介连接。开关SW2连接后，2个电容器C1、C2在充电电位差的作用下，互相充电、放电，电荷从电容器C1向电容器C2移动，从而使2个电容器C1、C2的电位差大致相等。
在这里，对于电容器C1的静电电容而言的电容器C2的静电电容，设定为约1/10以下的程度。因此，在2个电容器C1、C2之间的电位差的作用下产生的充电、放电中移动(被使用)的电荷量，成为被电容器C1充电的电荷的1/10以下。所以，即使电荷从电容器C1向电容器C2移动后，电容器C1的电位差也不怎么变化(不怎么下降)。此外，在图19的F/V变换电路12中，被电容器C2充电时，在F/V变换电路12的布线的阻抗等的作用下，充电电位不会急剧上升，所以由电阻元件R1和电容器C2构成一次的低通滤波器。
当电容器C2保持和电容器C1的充电电位大致相等的充电电位后，保持信号成为Low电平。电容器C1与电容器C2被分开。进而，清除信号成为High电平、开关SW3接通后，电容器C1与接地GND连接，进行放电动作，使被电容器C1充电的电荷成为0。电容器C1放电后，清除信号成为Low电平，开关SW3断开，从而使电容器C1的图19中上部的电极与接地GND分开，直到输入下一个充电信号之前，即直到充电信号成为Low电平之前，一直待机。
被电容C2保持的电位，在每个充电信号的上升时刻、即在每个向电容器C2充电完毕的时刻被更新，通过缓冲器14做媒介，作为振动板121的残余振动波形向图22的波形整形电路15输出。这样，如果将静电促动器120的静电电容(这时，还必须考虑残余振动引起的静电电容的变动宽度)和电阻元件的电阻值设定成使振荡电路11的振荡频率增高，那么由于图20的时序图所示的电容器C2的电位(缓冲器14的输出)的各阶跃(阶差)变得更精细，所以就能够更加详细地检出振动板121的残余振动引起的静电电容的时间变化。
以下同样，充电信号反复进行Low电平→High电平→Low电平…，以上述所定的时序，通过缓冲器14做媒介，将电容器C2保持的电位向波形整形电路15输出。在波形整形电路15中，由缓冲器14输入的电压信号(在图20的时序图中，是电容器C2的电位)的直流成分被电容器C3除去，通过电阻元件R2做媒介，输入放大器151的反转输入端子。输入的残余振动的交流(AC)成分，被该放大器151反转放大，向比较器152的一个输入端子输出，比较器152比较预先由直流电压源Vref2设定的电位(基准电压)和残余振动波形(交流成分)的电位，输出矩形波(图20的时序图中的比较电路的输出)。
接着，讲述喷墨头100的墨滴喷出动作(驱动)和喷出异常检出动作(停止驱动)的切换时序。图23是表示驱动电路18和喷出异常检出单元10的切换单元23的简要结构的方框图。此外，在图23中，将图16所示的喷头驱动器33内的驱动电路18作为喷墨头100的驱动电路进行讲述。正如在图20的时序图中也示出的那样，本发明的喷出异常检出处理，是在喷墨头100的驱动信号和驱动信号之间、即在停止驱动期间进行。
在图23中，为了驱动静电促动器120，切换单元23最初与驱动电路18一侧连接。如上所述，驱动信号(电压信号)由驱动电路18输入给振动板121后，驱动静电促动器120，振动板121向段电极122一侧位移，外加电压成为0后，就急剧地向离开段电极122的方向位移，开始振动(残余振动)。这时，从喷墨头100的喷嘴110喷出墨滴。
驱动信号的脉冲下降后，与其下降边缘同步，驱动/检出切换信号(参照图20的时序图)就被输入切换单元23，切换单元23从驱动电路18切换到喷出异常检出单元(检出电路)10的一侧；静电促动器120(作为振荡电路11的电容器使用)与喷出异常检出单元10连接。
然后，喷出异常检出单元10实施上述的喷出异常(圆点遗漏)的检出处理，波形整形电路15的比较器152输出的振动板121的残余振动波形数据(矩形波数据)，由计测单元17数值化为残余振动波形的周期及振幅等。在本实施方式中，计测单元17根据残余振动波形数据测量特定的振动周期，将其计测结果向判定单元20输出。此外，计测单元17不仅可以测量残余振动的周期，而且还可以测量残余振动波形的所定期间、例如从驱动信号的下降(或驱动/检出切换信号的下降)到产生残余振动为止的期间、发生残余振动后的最初的半个周期(或每半个周期)、发生残余振动后的最初的1个周期(或每1个周期)等。另外，计测单元17还可以计测从最初的上升边缘到下一个下降边缘的时间，将其计测的时间(即半个周期)的2倍的时间作残余振动的周期，向判定单元20输出。
图24是表示计测单元17一个示例的方框图。计测单元17为了计测直到比较器152的输出信号的波形(矩形波)的最初的上升边缘为止的期间及从最初的上升边缘到下一个上升边缘为止的时间(残余振动的周期)，使用减法计数器45，减法计数基准脉冲，根据减法计算的结果计测残余振动的所定期间。在图24中，计测单元17由逻辑积电路AND、减法计数器45和正常计数值存储器46构成。此外，基准脉冲由未图示的脉冲生成单元生成。
如图24所示，逻辑积电路AND将驱动/检出切换信号和基准脉冲的逻辑积向减法计数器45输出。就是说，驱动/检出切换信号是High电平时，基准脉冲被减法计数器45输出。减法计数器45由正常计数值存储器46输入所定的计数值后，就将其保持。然后，输入基准脉冲后，减法计数器45减法计数所定的期间，从该所定的计数值减去基准脉冲的脉冲数。此外，所谓“所定的期间”，例如是从喷墨头100正常喷出墨滴时到振动板121发生残余振动为止的时间、正常喷出墨滴时残余振动的半周期、正常喷出墨滴时残余振动的1周期等。另外，作为被正常计数值存储器46存储的计数值，是正常喷出时的上述的所定时间，用基准脉冲计数的脉冲数。
减法计数器45，如图25的时序图所示，在输入Load信号的时刻，从正常计数值存储器46取得所定的计数值(正常计数值)，在驱动/检出切换信号为High电平的期间，开启门电路，接收基准脉冲，从正常计数值减去它。然后，减法计数器45将该减法计算结果向判定单元20输出。
时序生成单元36，根据由残余振动检出单元16输入的残余振动波形，生成Ls信号，将该Ls信号向存储单元62输出。此外，与各喷墨头100对应的Ls信号，还可以采用在静电促动器120的喷出驱动后，和随时检出的残余振动波形的上升边缘或下降边缘同步生成，用基准脉冲计数该边缘的任意期间，将判定结果作为Ls信号的时刻存储的结构。
判定单元20对减法计数器45减法计算处理获得的减法计算结果和比较基准值存储器47输入的所定的基准值进行比较。然后，在输入High电平的Ls信号的时刻(Ls信号成为High电平的时刻)，保持判定单元20的判定结果，该判定结果被存储单元62输出。此外，作为所定的基准值，设置若干个基准值(临界值)，将判定结果分别与这些若干个基准值进行比较，从而可以检出、判定上述那些喷出异常(气泡混入、纸粉附着及干燥增粘)。详细情况后文再述。
此外，正常计数值存储器46及比较基准值存储器47，既可以作为自各独立的存储器在喷墨打印机1中设置，也可以和控制部6的EEPROM(存储单元)62共用。另外，这种减法计数处理，在喷墨打印机1的静电促动器120不驱动的停止驱动时间进行。这样，可以不降低喷墨打印机1的打印能力地进行喷出异常检查。
判定单元20根据计测单元17计测的残余振动波形的特定的振动周期等(计测结果)，判定喷嘴有无喷出异常、喷出异常的原因、比较偏差量等，将其判定结果向控制部6输出。控制部6在EEPROM(存储单元)62的所定的存放区域保存该判定结果。然后，在输入来自驱动电路18的下一个驱动信号的时刻，驱动/检出切换信号再次被切换单元23输入，将驱动电路18与静电促动器120连接。驱动电路18临时被外加驱动电压后，就维持接地(GND)电平，所以由切换单元23进行上述切换(参照图20的时序图)。这样，可以不受来自驱动电路18的干扰等的影响，正确地检出静电促动器120的振动板121的残余振动波形。
此外，在本发明中，残余振动波形数据并不局限于被比较器152矩形波化。还可以象上述图24的结构那样，采用由放大器151输出的残余振动波形数据，不经过比较器152进行比较处理地由进行A/D变换的计测单元17随时数值化，根据该数值化的数据，由判定单元20判定有无喷出异常，存储单元62存储该判定结果的结构。
另外，喷嘴110的弯液面(喷嘴110内的墨水与大气相接的面)，与振动板121的残余振动同步振动，所以喷墨头100进行喷出液滴的动作后，该弯液面的残余振动，在大致取决于声阻r的时间等待衰减后(所定的时间待机后)，进行下一个喷出动作。在本发明中，有效地利用这种待机时间检出振动板121的残余振动，所以能够在不影响喷墨头100的驱动的情况下进行喷出异常检出。就是说，能够不降低喷墨打印机1(液滴喷出装置)的打印效率地实施喷墨头100的喷嘴110的喷出异常检出处理。
如上所述，气泡混入喷墨头100的内腔141中时，与正常喷出时的振动板121的残余振动波形相比，频率增大，所以其周期反而比正常喷出时的残余振动的周期短。另外，喷嘴110附近的墨水由于干燥而增粘、粘合时，残余振动成为过衰减，与正常喷出时的残余振动波形相比，频率相当低，所以其周期比正常喷出时的残余振动的周期长得多。另外，喷嘴110的出口附近附着纸粉时，残余振动的频率，比正常喷出时的残余振动的频率低，但比墨水干燥时的残余振动的频率高，所以其周期比正常喷出时的残余振动的周期长，比墨水干燥时的残余振动的周期短。
这样，作为正常喷出时的残余振动的周期，设置所定的范围Tr，另外，为了区别喷嘴110的出口附近附着纸粉时的残余振动的周期和在喷嘴110的出口附近墨水干燥时的的残余振动的周期，还设置所定的临界值T1，从而可以决定这种喷头100的喷出异常的原因。判定单元20，判定上述喷出异常检出处理检出的残余振动波形的周期Tw是否是所定的范围的周期，还判定是否比所定的临界值长，从而判定喷出异常的原因。
下面，参照图25的时序图，讲述本发明的喷出异常检出单元10的动作。首先，讲述图24及图25所示的Load信号、Ls信号及CLR信号的生成方法。如图25的时序图所示，Load信号是驱动电路18输出的驱动信号在即将上升之前的短时间中成为High电平的信号；而Ls信号则是与切换单元23及逻辑积电路AND输入的驱动/检出切换信号的下降边缘同步，在所定时间(足够使存储单元62保存判定结果的时间)中成为High电平的信号。另外，虽然在图25的时序图中没有示出，但CLR信号是旨在通过减法处理清除减法计数器45保持的减法运算结果的信号，是输出Ls信号后，直到输入Load信号为止的期间，在所定的时刻被输入减法计数器45的信号。
根据如此生成的信号组，喷出异常检出单元10动作，由驱动电路18输出的驱动信号即将上升之前，Load信号被输入减法计数器45后，在该时刻，正常计数值被正常计数值存储器46输入减法计数器45，并被减法计数器45保持。喷墨头100的喷出驱动动作(驱动期间)一结束，与驱动信号的下降边缘同步，驱动/检出切换信号被输入切换单元23及逻辑积电路AND。然后，在该驱动/检出切换信号的作用下，切换单元23将与静电促动器120的连接从驱动电路18切换成振荡电路11(参照图23)。
在振动板121的残余振动的作用下，振荡电路11的静电电容成分(C)发生变化，根据该变化振荡电路11开始振荡。减法计数器45与驱动/检出切换信号的上升边缘同步，开启门电路(此外，在逻辑积电路AND的作用下，驱动/检出切换信号不是High电平时，基准脉冲不能输入减法计数器45，所以门电路可以一直开着)，驱动/检出切换信号是High电平的期间(Ts的期间)，从正常计数值减去基准脉冲的脉冲数。该Ts，是直到正常喷出时的振动板121开始残余振动为止(直到产生残余振动为止)的时间，是喷墨头100喷出墨滴的动作后，在静电促动器120未被驱动的状态中直到返回振动板121的位置为止的时间。
在该图25的时序图中，驱动电路18和喷出异常检出单元10切换后，根据直到产生振动板的残余振动为止的期间的正常的计数值，进行喷出异常的判定。所以，在产生残余振动的时刻(振动板121返回初始状态的位置的时刻)，在驱动/检出切换信号下降成Low电平的同时，还产生Ls信号，根据减法计数器45的减法结果，判定单元20进行所定的判定的判定结果，被存储单元62保持(保存)。此外，图25中的基准值N1、N2及P1，如图28的表1所示，是所定的临界值，根据这些临界值与减法计算结果(减法计数值)的大小，判定喷出异常的原因。
接着，讲述根据振动板121产生衰减振动为止的期间，检出喷出异常时的喷出异常检出处理。图26是表示本发明的一种实施方式中液滴喷出头的喷出异常检出处理的流程图。要被打印的打印数据(也可以是润湿动作中的喷出数据)，由主计算机8通过接口(IF)9做媒介，输入给控制部6后，在所定的时刻，实施该喷出异常检出处理。此外，为了便于讲述，在该图24所示的流程图中，表示与1个喷墨头100即1个喷嘴110的喷出动作对应的喷出异常检出处理。
首先，在即将输入驱动信号的时刻(不限于该时刻)，Load信号被输入减法计数器45，正常计数值由正常计数值存储器46输入(预置)(步骤S101)。然后，与打印数据(喷出数据)对应的驱动信号，由喷头驱动器33的驱动电路18输入，这样，根据图20或图25的时序图所示的驱动信号的时序，给静电促动器120的两电极间外加驱动信号(电压信号)(步骤S102)。然后，控制部6判断驱动信号(电压信号)向静电促动器120的输入是否结束(步骤S103)，驱动信号的输入结束后，驱动/检出切换信号就由控制部6输入切换单元23。
驱动/检出切换信号输入切换单元23后，在切换单元23的作用下，静电促动器120即构成振荡电路11的电容器与驱动电路18分开，与喷出异常检出单元10(检出电路)一侧、即与振荡电路11连接(步骤S104)。然后，根据静电促动器120的静电电容，构成振荡电路11，由振荡电路11输出振荡脉冲，从而检出振动板121的残余振动(步骤S105)。与此同时，输出基准脉冲(步骤S106)，输入减法计数器45。减法计数器45从比较基准值计数器47输入的比较基准值减法计数基准脉冲(步骤S107)。
然后，在步骤S108中，控制部6判断时刻生成单元36是否生成Ls信号、即时间是否只经过Ts。直到产生Ls信号为止，减法计数器45实施减法处理，产生Ls信号后，将通过减法处理获得的减法计算结果向判定单元20输出。判定单元20判断该减法计算结果是否在正常范围内(步骤S109)。
然后，减法计算结果在正常范围内时，判定单元20判定进行了正常喷出(步骤S110)，反之，不在正常范围内时，判定该喷墨头100喷出异常(是有问题的喷嘴110)(步骤S111)。然后，在存储单元62中存储(保持)该判定单元20作出的判断结果(步骤S112)，根据驱动/检出切换信号，将与静电促动器120的连接，从振荡电路11切换成驱动电路18，停止振荡电路11的振荡(步骤S113)。
在步骤S114中，判断该喷墨头100的喷出驱动处理是否结束，在判断没有结束时，在该步骤S114中待机，直到输入下一个驱动信号为止。另外，在判断结束时，停止产生基准脉冲步骤S115)，结束该喷出异常检出。
这样，在本发明的液滴喷出头的喷出异常检出处理中，从比较基准值减去基准脉冲，将该减法计算的结果与所定的基准值进行比较，从而判断喷墨头100的喷出有无异常，以及有喷出异常时，能够用简单的结构检出其原因。
下面，讲述本发明的残余振动检出处理。图27是表示本发明的残余振动检出处理的流程图。如上所述，在切换单元23的作用下，连接静电促动器120和振荡电路11后，振荡电路11就构成CR振荡电路，根据静电促动器120的静电电容的变化(静电促动器120的振动板121的残余振动)，进行振荡(步骤S201)。
如上述的时序图(参照图20或图25)等所示，根据振荡电路11的输出信号(脉冲信号)，在F/V变换电路12中，生成充电信号、保持信号及清除信号，根据这些信号，由F/V变换电路12进行从振荡电路11的输出信号的频率变换成电压的F/V变换处理(步骤S202)，振动板121的残余振动波形数据被F/V变换电路12输出。被F/V变换电路12输出的残余振动波形数据，被波形整形电路15的电容器C3除去DC成分(直流成分)(步骤S203)，放大器151将除去DC成分的残余振动波形(AC成分)放大(步骤S204)。
放大的后的残余振动波形数据，经过所定的处理后被波形整形、脉冲化(步骤S205)。就是说，在本实施方式中，在比较器152中，比较直流电压源Vref2设定的电压值(所定的电压值)和放大器151的输出电压。比较器152根据该比较结果，输出2值化的波形(矩形波)。该比较器152的输出信号，是残余振动检出单元16的输出信号，为了进行所定的喷出异常判定处理，由计测单元17输出，结束该残余振动检出处理。
下面，讲述本发明的又一个实施方式中的计测单元17。在这里，对按照正常喷出时各半周期的期间检出喷出异常的情况进行讲述。图29是表示计测单元17的其它示例的方框图。此外，只讲述与图24不同的结构，对和图24的方框图具有同样功能的构成要素，赋予同样的符号，并不再赘述。
该计测单元17由逻辑积电路AND、减法计数器45和具有多个正常计数值存储器46a～46n的正常计数值存储器46构成。此外，在图29中，还示出切换该正常计数值存储器的第1选择器48a、第1比较基准值存储器47a、第1判定单元20a、具有多个存储单元62a～62n的存储单元62、切换存储单元62的第2选择器48b、第2比较基准值存储器47b和第2判定单元20b。
第1选择器48a，是根据正常喷出时的残余振动的所定时刻，切换输入减法计数器45的正常计数值的元件；第2选择器48b，是与第1选择器48a选择的正常计数值存储器46a～46n对应，切换保存第1判定单元20a(和上述示例的判定单元20结构相同)的判定结果的存储单元62的元件。
第2判定单元20b，是根据图33的表2所示的那种被多个存储单元62a～62n存储(保存)的判定结果，最终判定喷墨头100有无喷出异常及喷出异常的原因的元件。此外，图33的表2所示的那种数列，被第2比较基准值存储器47b存放，在所定的时刻将它们向第2判定单元20b输出。
图30是表示喷墨头100产生喷出异常时和正常喷出时的残余振动波形的图形。正如图30所示，在各状态中直到产生残余振动为止的期间Ts，与正常喷出时相比，如果短，就可以特定喷出异常的原因是气泡混入；如果长，就可以特定喷出异常的原因是附着纸粉或干燥增粘。另外，即使比较残余振动的最初的半周期时，也能得到同样的结果。在本发明中，为了更正确地特定(检出)喷出异常的原因，可以使采用残余振动的周期进行的判定结果，优先于采用直到产生残余振动的期间Ts进行的判定结果。
接着，参照图31的时序图，讲述本实施方式的喷出异常检出单元10的动作。图31是图29所示的减法计数器45的减法处理的时序图(每半个周期)。计数期间指示信号为0时，在即将输入驱动信号之前，输入最初的Load信号，正常计数值1被输入减法计数器45。减法计数器45与驱动信号的下降边缘同步，开启门电路，开始减法处理。产生残余振动时(即振动板121最初返回正常位置时)，Ls信号被输入存储单元62，将至此为止的减法结果在存储单元62a中保存的同时，还将CLR信号及Load信号向减法计数器45输入，清除至此为止的减法结果，输入下一个正常计数值。
以下，同样反复进行减法处理，存储单元62存储来自各自的正常计数值的减法结果。比较基准值(参照图33的表)由第2比较基准值判定单元47b输入，第2判定单元20b根据该比较基准值，最终判定对应的喷墨头100有无喷出异常及喷出异常的原因。
接着，讲述根据正常喷出的残余振动的每半周期的期间，检出喷出异常时的喷出异常检出处理。图32是表示本发明的其它实施方式中的液滴喷出头的喷出异常检出处理的流程图。和图26的流程图一样，在打印数据输入喷墨打印机1时等所定的时刻实施喷出异常检出处理。
首先，在即将输入驱动信号之前的时刻(不局限于该时刻)，将Load信号输入减法计数器45，由正常计数值存储器46输入(预置)正常计数值(步骤S301)。然后，与打印数据(喷出数据)对应的驱动信号，由喷头驱动器33的驱动电路18输入，这样，按照图31所示的时序图的驱动信号的时序，向静电促动器120的两电极间外加驱动信号(电压信号)(步骤S302)。然后，控制部6判断驱动信号(电压信号)向静电促动器120的输入是否结束(步骤S303)，驱动信号的输入结束后，驱动/检出切换信号就由控制部6输入切换单元23。
驱动/检出切换信号输入切换单元23后，在切换单元23的作用下，静电促动器120即构成振荡电路11的电容器，与驱动电路18分开，与喷出异常检出单元10(检出电路)一侧、即振荡电路11连接(步骤S304)。然后，根据静电促动器120的静电电容，构成振荡电路11，由振荡电路11输出振荡脉冲，从而检出振荡板121的残余振动(步骤S305)。与此同时，输出基准脉冲(步骤S306)，输入减法计数器45。减法计数器45从第1正常计数值1减法计数振荡脉冲(步骤S307)。在预定的计数期间，这时，直到被切换单元23切换后到产生衰减振动的期间结束为止，实施减法计数处理，计数期间结束后，即产生Ls信号后(步骤S308)，转移到判定处理。
在步骤S309中，第1判定单元20a判定减法计数器45的减法结果是否在正常的计数数的范围(即基准值N1～P1)内。在正常的计数数的范围内时，判定正常喷出(步骤S310)，反之，不在正常的计数数的范围内时，判定该喷墨头100喷出异常(喷嘴110有问题)(步骤S311)。
然后，第1存储单元62a存储(保持)该第1判定单元20a的判定结果(步骤S312)，控制部6判断所有的计数期间减法处理是否结束(步骤S313)。因为还没有实施残余振动的每半周期的减法处理，所以转移到步骤S314，将计数期间指示信号增加1个(参照图31的时序图)，在由第2选择器48b选择下一个存储单元62b的同时(步骤S315)，由第1选择器48a选择下一个正常计数值存储器46b，在减法计数器45中预置该正常计数值2(步骤S316)。然后，反复进行步骤S307以后的处理。
在步骤S313中，判断所有的计数期间减法处理(第1判定处理)都结束时，根据驱动/检出切换信号，将与静电促动器120的连接，由振荡电路11切换成驱动电路18，停止振荡电路11的振荡(步骤S317)，第2判定单元20b，根据多个存储单元62a～62n存储的第1判定结果和第2比较基准值，实施该喷墨头100的喷出异常的判定处理(步骤S318)。然后，在步骤S319中，判定该喷墨头100进行的喷出驱动处理是否结束，判断结束时，停止发生的基准脉冲(步骤S320)，结束该喷出异常检出处理。另外，判断还没有结束时，转移到步骤S301，反复进行同样的处理。
这样，在本发明的液滴喷出头的喷出异常检出处理中，由于在多个时刻中从正常计数值减去基准脉冲，将这些减法计算结果与所定的基准值比较，所以本发明的液滴喷出装置及液滴喷出头的喷出异常检出处理，可以在喷墨头100有无喷出异常及有喷出异常时，用简单的结构，更加正确地检出其原因。
综上所述，本发明的液滴喷出装置(喷墨打印机1)，包括具有振动板121，使振动机121位移的静电促动器120，内部充填液体(墨水)、在振动机121位移的作用下，其内部的压力增减的内腔141，与内腔141连通、在内腔141内部的压力增减的作用下、将液体作为液滴喷出的喷嘴110的多个液滴喷出头(喷墨头100)；驱动静电促动器120的驱动电路18；产生基准脉冲的脉冲生成单元；计数所定期间内发生的基准脉冲的计数器(减法计数器45)；根据所定期间内的计数器45的计数值，检出液滴的喷出异常的喷出异常检出单元10。
所以，采用本发明的液滴喷出装置及液滴喷出头的喷出异常检出方法后，与现有技术的具备圆点遗漏检出方法(例如光学检出方法等)的液滴喷出头、液滴喷出装置相比，由于不必为了检出喷出异常而安装其它部件(例如，光学式的圆点遗漏检出装置等)，所以能够在不加大液滴喷出头的尺寸的情况下检出喷出异常(圆点遗漏)，同时还能够降低可以检出喷出异常(圆点遗漏)的液滴喷出装置的制造成本。另外，在本发明的液滴喷出装置中，由于使用液滴喷出动作后的振动板的残余振动检出液滴的喷出异常，所以在打印动作的中途也能够检出液滴的喷出异常。这样，即使在打印动作的过程中实施本发明的液滴喷出头的喷出异常检出方法(喷出异常检出处理)，也不会降低液滴喷出装置的生产能力或使其恶化。
另外，采用本发明的液滴喷出装置后，能够判定在光学式检出装置等现有技术的可以进行圆点遗漏检出的装置中所不能判定的液滴喷出异常的原因，这样，就可以按照需要，选择、实施针对其原因的适当的恢复处理。
进而，在本发明的液滴喷出装置中，根据直到振动板产生残余振动为止的时间和该残余振动的周期，检出、特定喷出异常的原因，所以能够使精度更高地特定其喷出异常的原因。
<第2实施方式>
下面，讲述本发明中的喷墨头的其它结构示例。图34～图37是分别示出喷墨头100的其它结构示例的简要的剖面图。下面，根据这些图形，进行讲述。但以与上述实施方式的不同点为中心进行讲述，对同样的事项则不再赘述。
图34所示的喷墨头100A，是振动板212在压电元件200的驱动下振动，使内腔208内的墨水(液体)从喷嘴203喷出的元件。不锈钢制的金属板204，通过粘接薄膜205做媒介，与形成喷嘴(孔)203的不锈钢制的喷嘴板202粘接，再在其上通过粘接薄膜205做媒介，与同样的不锈钢制的金属板204粘接。然后，再在其上依次粘接连通口形成板206及内腔板207。
喷嘴板202、金属板204、粘接薄膜205、连通口形成板206及内腔板207，分别形成所定的形状(形成凹部之类的形状)，将它们重叠后，就形成内腔208及贮存器209。内腔208和贮存器209，通过墨水供给口210做媒介，相互连通。另外，贮存器209与墨水入口211连通。
在内腔板207的上面开口部，设置振动板211，通过下部电极213做媒介，压电元件200与该振动板212接合。另外，在与压电元件200的下部电极213相反的一侧，与上部电极214接合。喷头驱动器215，具有生成驱动电压波形的驱动电路，将驱动电压外加(供给)上部电极214和下部电极213之间后，压电元件200振动，与之接合的振动板212也振动。在该振动板212的振动的作用小，内腔208的容积(内腔中的压力)变化，内腔208中填充的墨水(液体)作为液滴，从喷嘴203喷出。
喷出液滴后，内腔208中减少的液量，由贮存器209供给、补充墨水。另外，从墨水入口211向贮存器209供给墨水。
图35所示的喷墨头100B也和上述一样，是在压电元件200的驱动下内腔221内的墨水(液体)从喷嘴喷出的元件。该喷墨头100B，具有一对对置的基板220，在两基板220之间，多个压电元件200按照所定的间隔间断设置。
在相邻的压电元件200彼此之间，形成内腔221。在内腔221的图35的前方，设置板(未图示)，在后方设置喷嘴板222，在喷嘴板222与各内腔221对应的位置，形成喷嘴(孔)223。
在各压电元件200的一个面及另一个面上，分别设置一对电极224。就是说，对一个压电元件200而言，接合四个电极224。给这些电极224中所定的电极之间外加所定的驱动电压波形后，压电元件200共用模式变形振动(在图35中用箭头表示)，在该振动的作用下，内腔221的容积(内腔221中的压力)变化，内腔221中填充的墨水(液体)，作为液滴从喷嘴223喷出。就是说，在喷墨头100B中，压电元件200本身作为振动板发挥作用。
图36所示的喷墨头100C也和上述一样，是在压电元件200的驱动下内腔233内的墨水(液体)从喷嘴231喷出的元件。该喷墨头100B，具备形成喷嘴231的喷嘴板230、隔板232、压电元件200。压电元件200通过隔板232做媒介，与喷嘴230以所定距离离开设置。由喷嘴板230、压电元件200和隔板232围成的空间，形成内腔233。
在压电元件200的图36中的上面，接合多个电极。就是说，在压电元件200的大致中央部位，接合第1电极234，在其两侧的部位，分别接合第2电极235。在第1电极234和第2电极235之间，外加所定的驱动电压波形后，压电元件200共用模式变形振动(在图36中用箭头表示)，在该振动的作用下，内腔233的容积(内腔中的压力)变化，内腔233中填充的墨水(液体)，作为液滴从喷嘴231喷出。就是说，在喷墨头100C中，压电元件200本身作为振动板发挥作用。
图37所示的喷墨头100D也和上述一样，是在压电元件200的驱动下内腔245内的墨水(液体)从喷嘴241喷出的元件。该喷墨头100D，具备形成喷嘴241的喷嘴板240、内腔242、振动板243和层叠多个压电元件200而成的层叠压电元件201。
内腔板242，形成所定的形状(形成凹部之类的形状)，从而形成内腔245及贮存器246。内腔245和贮存器246，通过墨水供给口247做媒介，相互连通。另外，贮存器246通过墨水供给管311做媒介，与墨盒31连通。
层叠压电元件201的图37中的下端，通过中间层244做媒介，与振动板243接合。在层叠压电元件201上，接合多个外部电极248及内部电极249。就是说，在层叠压电元件201的外表面，接合外部电极248；在构成层叠压电元件201的各压电元件200彼此之间(或各压电元件的内部)，设置内部电极249。这时，外部电极248和内部电极249的一部分，与压电元件200的厚度方向重叠地交替配置。
然后，在外部电极248和内部电极249之间，通过喷头驱动器215外加驱动电压波形后，层叠压电元件201如图37中的箭头所示地变形(在图37中向上下方向伸缩)后振动，在该振动的作用下，振动板243振动。在该振动板243的振动的作用小，内腔245的容积(内腔中的压力)变化，内腔245中填充的墨水(液体)作为液滴，从喷嘴241喷出。
喷出液滴后，内腔245中减少的液量，由贮存器246供给、补充墨水。另外，通过墨水供给管311做媒介，由墨盒31供给墨水。
在具备上述压电元件的喷墨头100A～100D中，也和前文所述的静电电容方式的喷墨头100一样，能够根据振动板或作为振动板发挥作用的压电元件的残余振动，检出液滴喷出异常或特定其异常的原因。此外，在喷墨头100B及100C中，还可以采用在面向内腔的位置上，设置作为传感器的振动板(残余振动检出用的振动板)，检出该振动板的残余振动的结构。
图38是表示使用压电促动器(压电元件200)时的驱动电路18和检出电路16(在这里是残余振动检出单元)的切换单元23的简要结构的方框图。采用这种结构后，通过缓冲器54做媒介，向波形整形电路15输入压电促动器的压电元件200的喷出驱动动作后的起电压，可以利用波形整形电路15对矩形波进行整形。所以，利用压电元件200的起电压后，可以实施和上述第1实施方式同样的检出处理。
综上所述，本发明的液滴喷出装置及液滴喷出头的喷出异常检出方法，在静电促动器或压电促动器的驱动下进行将液体作为液滴从液滴喷出头喷出的动作之际，检出在该促动器的作用下位移的振动板的残余振动或压电元件的起电压，根据该振动板的残余振动或压电元件的起电压，检出液滴是正常喷出还是没有喷出(喷出异常)。
另外，本发明根据上述振动板的残余振动(包括起电压的电压图案)的振动图案(例如残余振动波形的周期等)，判定如此得到的液滴的喷出异常的原因。
所以，采用本发明后，与现有技术的具备圆点遗漏检出方法的液滴喷出装置相比，由于不需要安装其它部件(例如，光学式的圆点遗漏检出装置等)，所以能够在不加大液滴喷出头的尺寸的情况下检出喷出异常(圆点遗漏)，同时还能够降低制造成本。另外，在本发明的液滴喷出头中，由于使用液滴喷出动作后的振动板的残余振动检出液滴的喷出异常，所以在打印动作的中途也能够检出液滴的喷出异常。
另外，采用本发明后，能够判定在光学式检出装置等现有技术的可以进行圆点遗漏检出的装置中所不能判定的液滴喷出异常的原因，这样，就可以按照需要，选择、实施针对其原因的适当的恢复处理。
以上，根据图示的各实施方式，讲述了本发明的液滴喷出装置及液滴喷出头的喷出异常检出方法。但是，本发明并不局限于此，构成液滴喷出头或液滴喷出装置的各部，可以和能够发挥同样功能的任意结构的部件置换。另外，在本发明的液滴喷出头或液滴喷出装置中，还可以附加其他任意的构成物。
此外，作为从本发明的液滴喷出装置的从液滴喷出头(在上述实施方式中，是喷墨头100)喷出的喷出对象液(液滴)，没有特别的限定，例如可以使用包含以下各种材料的液体(包含悬浮液、浮化液等的分散液)。即包含彩色滤波的滤波材料的墨水、有机El(ELectro Luminescence)装置中形成EL发光层的发光材料、电子释放装置中在电极上形成荧光体的荧光材料、PDP(Plasma Display Panel)装置中形成荧光体的荧光材料、电泳显示装置中形成泳动体的泳动体材料、在基板W的表面形成坡度的坡度材料、各种涂料、形成电极的液态电极材料、在两枚基板之间构成旨在形成微小的单元间隙的隔板的粒子材料、旨在形成金属部线的液态金属材料、旨在形成显微透镜的透镜材料、寄存器材料、旨在形成光扩散体的光扩散材料等。
另外，在本发明中，成为喷出液滴对象的液滴受体，并不限于记录专用纸之类的纸，还可以是薄膜、织布、非织布等其它介质及玻璃基板、硅基板等各种基板之类的工件。
权利要求
1.一种液滴喷出装置，其特征在于，包括具有振动板、使所述振动板位移的促动器、内部充填液体且根据所述振动板的位移增减其内部压力的内腔、以及与所述内腔连通且随着所述内腔内的压力的增减而将所述液体作为液滴喷出的喷嘴的多个液滴喷出头；驱动所述促动器的驱动电路；产生基准脉冲的脉冲生成单元；对所定期间内产生的所述基准脉冲进行计数的计数器；以及根据所述所定期间内的计数器的计数值，检出液滴的喷出异常的检出单元。
2.如权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于所述所定的期间，是直到在正常喷出液滴之际在所述促动器的作用下位移后的所述振动板产生残余振动为止的期间。
3.如权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于所述所定的期间，是所述残余振动的最初的半周期的期间。
4.如权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于所述所定的期间，是所述残余振动的最初的1周期的期间。
5.如权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于所述喷出异常检出单元，通过对在所述促动器的驱动下正常喷出液滴时的基准脉冲的正常计数范围、与在所述所定期间内所述计数器的计数值进行比较，从而检出所述喷出异常。
6.如权利要求5所述的液滴喷出装置，其特征在于所述喷出异常检出单元，在所述计数值比所述正常计数范围小时，做出气泡混入所述内腔的判断。
7.如权利要求5所述的液滴喷出装置，其特征在于所述喷出异常检出单元，在所述计数值比所述正常计数范围大时，做出所述喷嘴附近的液体由于干燥而增粘，或者在所述喷嘴出口附近附着有纸粉的判断。
8.如权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于所述计数器，从所定的基准值起，减法计数在所述所定的期间中所计数的基准脉冲的数量；所述喷出异常检出单元，根据该减算结果，检出所述喷出异常。
9.如权利要求8所述的液滴喷出装置，其特征在于所述喷出异常检出单元，在所述减法运算的结果小于第1临界值时，将喷出异常的原因，判断为气泡混入所述内腔。
10.如权利要求8所述的液滴喷出装置，其特征在于所述喷出异常检出单元，在所述减法运算的结果大于第2临界值时，将喷出异常的原因，判断为所述喷嘴附近的液体由于干燥而增粘。
11.如权利要求8所述的液滴喷出装置，其特征在于所述喷出异常检出单元，在所述减法运算的结果小于第2临界值且大于第3临界值时，将喷出异常的原因，判断为在所述喷嘴的出口附近附着有纸粉。
12.如权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于还具备存储所述喷出异常检出单元检出的检出结果的存储单元。
13.如权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于还具备在所述促动器的驱动之下进行的所述液滴的喷出动作之后，将所述促动器从所述驱动电路，切换到所述喷出异常检出单元的切换单元。
14.如权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于所述喷出异常检出单元，具有振荡电路，该振荡电路，根据所述促动器的随着所述振动板的残余振动而变化的静电电容成分而振荡。
15.如权利要求14所述的液滴喷出装置，其特征在于所述振荡电路，构成由所述促动器的静电电容成分和与所述促动器连接的电阻元件的电阻成分构成的CR振荡电路。
16.如权利要求14或15所述的液滴喷出装置，其特征在于所述喷出异常检出单元，包含F/V变换电路，所述F/V变换电路在根据所述振荡电路的输出信号中的振荡频率的变化而生成的所定信号组的作用下，生成所述振动板的残余振动的电压波形。
17.如权利要求16所述的液滴喷出装置，其特征在于所述喷出异常检出单元，包含波形整形电路，所述波形整形电路将所述F/V变换电路生成的所述振动板的残余振动的电压波形整形成为所定波形。
18.如权利要求17所述的液滴喷出装置，其特征在于所述波形整形电路，包括从由所述F/V变换电路生成的所述振动板的残余振动的电压波形中除去直流成分的DC成分除去单元，和对由该DC成分除去单元而除去直流成分后的电压波形与所定的电压值进行比较的比较器；该比较器，根据该电压比较，生成矩形波后输出。
19.如权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于所述促动器，是静电式促动器。
20.如权利要求1所述的液滴喷出装置，其特征在于所述促动器，是利用压电元件的压电效应的压电促动器。
21.如权利要求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。
22.一种液滴喷出装置，其特征在于，包括具有充填液体的内腔、与所述内腔连通的喷嘴、以及使所述内腔内充填的液体的压力变动并随着该压力变动将液体作为液滴从所述喷嘴喷出的压电促动器的多个液滴喷出头；驱动所述压电促动器的驱动电路；产生基准脉冲的脉冲生成单元；对所定期间内产生的所述基准脉冲进行计数的计数器；以及根据所述所定期间内的计数器的计数值，检出液滴的喷出异常的检出单元。
23.如权利要求22所述的液滴喷出装置，其特征在于所述所定的期间，是至正常喷出液滴后在所述压电促动器的起电压的作用下产生的电压的残余振动为止的期间。
24.如权利要求22所述的液滴喷出装置，其特征在于所述的液滴喷出装置包括喷墨打印机。
25.一种液滴喷出头的喷出异常检出方法，其特征在于在驱动促动器后振动振动板，从而进行将内腔中的液体作为液滴从喷嘴喷出的动作后，在产生基准脉冲的同时，计测所定的期间，计数该计测的所定的期间内产生的基准脉冲，根据其计数值，检出液滴的喷出异常。
26.如权利要求25所述的液滴喷出头的喷出异常检出方法，其特征在于从所定的基准值减去在所定的期间中计数的基准脉冲的数量，根据该减法运算的结果，检出所述喷出异常。
27.一种液滴喷出头的喷出异常检出方法，其特征在于在驱动压电促动器进行喷出液滴的动作后，在产生基准脉冲的同时，计测所定的期间，计数该计测的所定的期间内产生的基准脉冲，根据其计数值，检出液滴的喷出异常。
全文摘要
本发明旨在提供通过计数液滴喷出动作后的所定期间产生的基准脉冲，从而能够检出液滴喷出头的喷出异常的液滴喷出装置及液滴喷出头的喷出异常检出方法。本发明的液滴喷出装置包括具有振动板和使振动板位移的促动器的多个液滴喷出头；驱动促动器的驱动电路；产生基准脉冲的脉冲生成单元；计数所定期间内产生的基准脉冲的减法计数器(45)；根据所定期间内的计数器的计数值，检出液滴的喷出异常的喷出异常检出单元。
文档编号B41J2/125GK1753787SQ200480005310
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