(57)【要約】【課題】圧電素子を用いて、インキ吐出後の振動を感知することによって、インクジェットプリンタヘッドの異常吐出の有無を検出することができるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置及びその異常検出方法を提供する。【解決手段】インキチャンバに圧力を加える圧電素子１２０とグラウンドとの間に接続され、該圧電素子１２０で発生する電圧を増幅する増幅部１３０と、該増幅部１３０によって増幅された電圧に基づいて、インキの正常吐出の有無を検出する検出部１５０とを含む。【選択図】図１
2012166542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インキチャンバに圧力を加える圧電素子とグラウンドとの間に接続され、該圧電素子で発生する電圧を増幅する増幅部と、
前記増幅部によって増幅された電圧に基づいて、インキの正常吐出の有無を検出する検出部
とを含むインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記増幅部によって増幅された電圧と予め格納された正常吐出時基準電圧とを比較する請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記比較結果に基づいて、前記増幅部によって増幅された電圧が前記正常吐出時基準電圧とが同じであると、該ノズルからインキが正常に吐出されていると判断する請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記比較結果に基づいて、前記増幅部によって増幅された電圧と前記正常吐出時基準電圧とが異なると、該ノズルからインキが異常に吐出されていると判断する請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項５】
前記検出部は、異常にインキが吐出された該ノズルの番号を格納する請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項６】
前記検出部は、所定の時間ごとに前記検出されたインキの正常吐出の有無に関連するデータを格納する請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項７】
複数のノズルを通じてインキが噴射されるように、該複数のノズルに対応する複数の駆動信号を生成する駆動部と、
前記駆動信号に応じて、インキチャンバに圧力を加える圧電素子と、
前記圧電素子で発生した電圧を増幅する増幅部と、
前記増幅部によって増幅された電圧に基づいて、インキの正常吐出の有無を検出する検出部と、
前記圧電素子で発生する電圧を前記増幅部に選択的に伝達するためにターンオンまたはターンオフ動作する切換え部
とを含むインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項８】
前記検出部は、前記増幅部によって増幅された電圧と予め格納された正常吐出時の前記増幅部の電圧とを比較し、インキの正常吐出の有無を検出する請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項９】
前記検出部は、前記比較結果に基づいて、前記増幅部によって増幅された電圧と正常吐出時の前記増幅部の電圧とが同じであると、該ノズルからインキが正常に吐出されていると判断する請求項８に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項１０】
前記検出部は、前記比較結果に基づいて、前記増幅部によって増幅された電圧と正常吐出時の前記増幅部の電圧とが異なると、該ノズルからインキが異常に吐出されていると判断する請求項８に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項１１】
前記検出部は、異常にインキが吐出された該ノズルの番号を格納する請求項９に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項１２】
前記検出部は、所定の時間ごとに前記検出されたインキの正常吐出の有無に関連するデータを格納する請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項１３】
前記検出部は、前記駆動信号に応じて前記圧電素子が駆動された後に、前記増幅部によって増幅された電圧に基づいて、インキの正常吐出の有無を検出する請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置。
【請求項１４】
インクジェットプリンタヘッドに設けられたノズルを通じてインキが噴射されるように、複数のノズルに対応する複数の駆動信号を生成して出力する駆動ステップと、
前記駆動信号に応じて圧電素子を駆動し、該圧電素子で発生した電圧を検出して格納する検出ステップと、
前記複数のノズルへの検出を完了したか否かを判断し、該検出動作が完了すると、前記格納された電圧と予め格納された基準電圧とを比較してインキの正常吐出の有無を判別する判別ステップ
とを含むインクジェットプリンタヘッドの異常検出方法。
【請求項１５】
前記判別ステップは、前記格納された電圧を増幅して、前記増幅された電圧と予め格納された正常吐出時基準電圧とを比較してインキの正常吐出の有無を判別する請求項１４に記載のインクジェットプリンタヘッドの異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタヘッドの異常検出装置及びその異常検出方法に関し、より詳しくは、インクジェットプリンタヘッドの異常吐出の有無を検出するインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置及びその異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、インクジェットプリンタヘッドのノズルを通じて小さなインキ液滴を紙に噴射して印刷する方式を用いており、圧力チャンバ、ノズル、流路及び駆動圧力を発生させる圧電アクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）によって構成される。
【０００３】
この中で圧電アクチュエータは、一般に、圧力チャンバの周囲に密接されており、電気信号を入力された圧電アクチュエータの変位の変化によって、該圧力チャンバから圧力が発生し、これによってノズルを通じて液滴が吐き出されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２６２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、インクジェットプリンタヘッドのノズルは、空気に露出しているため、インキと空気とが接触する面で空気がインクジェットプリンタヘッドの内部に流れ込みやすいという問題点があった。こうして流れ込まれた空気は、圧電アクチュエータによって発生する圧力を大きく落として、ノズルからの液滴の吐出を妨害することになる。
前述のように、インクジェットプリンタヘッドで異常吐出が発生する場合、印刷品質に好くない影響を及ぶ恐れがあるため、異常吐出の発生したノズルを速かに検出することが肝要である。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、その目的は、圧電素子を用いて、インキ吐出後の振動を感知することによって、インクジェットプリンタヘッドの異常吐出の有無を検出することができるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置及びその異常検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決するために、本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置は、インキチャンバに圧力を加える圧電素子とグラウンドとの間に接続され、該圧電素子で発生する電圧を増幅する増幅部と、該増幅部によって増幅された電圧に基づいて、インキの正常吐出の有無を検出する検出部とを含む。
【０００８】
前記検出部は、前記増幅部によって増幅された電圧と予め格納された正常吐出時基準電圧とを比較する。
前記検出部は、該比較結果に基づいて、前記増幅部によって増幅された電圧と前記正常吐出時基準電圧とが同じであると、該ノズルからインキが正常に吐出されていると判断する。
【０００９】
また、前記検出部は、前記比較結果に基づいて、前記増幅部によって増幅された電圧と前記正常吐出時基準電圧とが異なると、該ノズルからインキが異常に吐出されていると判断する。
【００１０】
また、前記検出部は、異常にインキが吐出された該ノズルの番号を格納する。
【００１１】
また、前記検出部は、所定の時間ごとに前記検出されたインキの正常吐出の有無に関連するデータを格納する。
【００１２】
また、本発明の他の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置は、複数のノズルを通じてインキが噴射されるように、該複数のノズルに対応する複数の駆動信号を生成する駆動部と、該駆動信号に応じてインキチャンバに圧力を加える圧電素子と、該圧電素子で発生した電圧を増幅する増幅部と、該増幅部によって増幅された電圧に基づいて、インキの正常吐出の有無を検出する検出部と、前記圧電素子で発生する電圧を前記増幅部に選択的に伝達するために、ターンオンまたはターンオフ動作する切換え部とを含む。
【００１３】
前記検出部は、前記増幅部によって増幅された電圧と予め格納された正常吐出時の前記増幅部の電圧とを比較して、インキの正常吐出の有無を検出する。
【００１４】
詳しくは、前記検出部は、前記比較結果に基づいて、前記増幅部によって増幅された電圧と正常吐出時の前記増幅部の電圧とが同じであると、該ノズルからインキが正常に吐出されていると判断する。
【００１５】
一方、前記検出部は、前記比較結果に基づいて前記増幅部によって増幅された電圧と正常吐出時の前記増幅部の電圧とが異なると、該ノズルからインキが異常に吐出されていると判断する。
【００１６】
また、前記検出部は、異常にインキが吐出された該ノズルの番号を格納する。
【００１７】
また、前記検出部は、所定の時間ごとに前記検出されたインキの正常吐出の有無に関連するデータを格納する。
【００１８】
また、前記検出部は、前記駆動信号に応じて前記圧電素子が駆動された後に、前記増幅部によって増幅された電圧に基づいて、インキの正常吐出の有無を検出する。
【００１９】
また、本発明の他の好適な実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出方法は、インクジェットプリンタヘッドに設けられたノズルを通じてインキが噴射されるように、複数のノズルに対応する複数の駆動信号を生成して出力する駆動ステップと、該駆動信号に応じて圧電素子を駆動し、該圧電素子で発生した電圧を検出して格納する検出ステップと、前記複数のノズルへの検出動作が完了したか否かを判断し、前記検出動作が完了すると、前記格納された電圧と予め格納された基準電圧とを比較してインキの正常吐出の有無を判別する判別ステップとを含む。
【００２０】
前記判別ステップは、前記格納された電圧を増幅し、該増幅された電圧と予め格納された正常吐出時基準電圧とを比較して、インキの正常吐出の有無を判別する。
【発明の効果】
【００２１】
前述のように、本発明によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置及びその異常検出方法によれば、インキ吐出後の残り振動によって圧電素子が発生する出力を増幅して、ノズルからインキが正常に吐き出されるか否かを簡単に判断することができるという効果が奏する。
【００２２】
また、圧電素子が発生する出力を増幅する増幅部の二つの接点のうちのいずれか一つをグラウンドと接続することによって、ノズル当り感知すべきである接点の数を減らすことができるという効果が奏する。
【００２３】
これにより、インクジェットプリンタヘッドの回路構成が簡単になると共に、製造コストを節減することができるという効果が奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置の構成図である。
【図２ａ】正常吐出及び異常吐出の時、本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置の増幅部から出力される各信号を比較したグラフである。
【図２ｂ】正常吐出及び異常吐出の時、本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置の増幅部から出力される各信号を比較したグラフである。
【図３ａ】正常吐出及び異常吐出の時、本発明の他の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置の増幅部から出力される各信号を比較したグラフである。
【図３ｂ】正常吐出及び異常吐出の時、本発明の他の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置の増幅部から出力される各信号を比較したグラフである。
【図４】本発明の他の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置の構成図である。
【図５】本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常状態を検出する過程を示す動作流れ図である。
【図６】本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常状態を検出するための動作波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
【００２６】
本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び／又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び／又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置の構成図を示す。
【００２８】
図１に示すように、インクジェットプリンタヘッドの異常検出装置１００は、駆動部１１０、圧電素子１２０、増幅部１３０、抵抗１４０及び検出部１５０を含んで構成される。
【００２９】
駆動部１１０は、圧電素子１２０を駆動するために駆動信号を発生して出力する。
【００３０】
圧電素子１２０は、インクジェットプリンタヘッドのノズルごとに設けられ、駆動部１１０から入力された電気的な駆動信号を機械的なエネルギに変換して、各ノズルのインキチャンバで圧力を発生させて、該ノズルからインキが吐き出されるようにする。
【００３１】
また、圧電素子１２０は、インキ吐出時に前述のような電気的なエネルギ（すなわち、電気的な駆動信号）を機械的なエネルギに変換することと反対に、機械的なエネルギを電気的なエネルギに変換することができる。
【００３２】
これによって、圧電素子１２０は、インキの吐出後に残り振動が圧電素子１２０に加えられる場合、これを電気的な信号として出力するため、ピエゾアクチュエータとして使われる圧電素子１２０を、インキ吐出後の振動を感知して異常吐出の有無を判別するセンサーとしても使うことができる。
【００３３】
そして、圧電素子１２０は、回路で構成する場合その電気的な特性が容量素子と類似なので、図１では、キャパシタ(ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＣＰＺＴ）として示した。
【００３４】
増幅部１３０は、反転入力端（−入力端）が圧電素子１２０に接続され、非反転入力端（＋入力端）がグラウンド(ＧＮＤ)に接続される。そして、圧電素子１２０と該グラウンドとの間には、電流感知のための抵抗１４０が接続される。
【００３５】
一方、本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置は、増幅部１３０の反転入力端に接続される抵抗素子（図示せず）をさらに備えることができる。該増幅部１３０の非反転入力端に接続される抵抗１４０と反転入力端に接続される抵抗素子（図示せず）との両抵抗値は互いに同じく設定するのが望ましい。
【００３６】
そして、増幅部１３０は、圧電素子１２０で発生する電圧を増幅して検出部１５０へ伝達する。このように圧電素子１２０で発生した電圧を増幅する理由は、インキ吐出後の残り振動によって圧電素子１２０で発生される電気的信号が、駆動部１１０から出力される電気的な信号に比べて非常に小さいからである。
【００３７】
検出部１５０は、増幅部１３０で増幅された圧電素子１２０の発生電圧を分析して、ノズルからインキが正常に吐き出されるか、または異常に吐き出されるかを検出する。
【００３８】
より詳しくは、検出部１５０は、増幅部１３０で増幅された圧電素子１２０の発生電圧である出力信号を供給され、予め格納された正常吐出時の基準出力信号と比較する。該比較結果に基づいて、両出力信号が一致しないと、該当ノズルを異常吐出が発生したノズルと判別する。そして、該比較結果に基づいて、両出力信号が一致すると、該当ノズルを正常吐出が発生したノズルと判別する。
【００３９】
また、検出部１５０は、所定の時間ごとにインキの正常吐出の有無に関連するデータを格納するように構成される。前述のように、所定の時間ごとにインキの正常吐出の有無に関連するデータを格納することによって、所定の画面表示手段を通じてインキの正常吐出の有無結果が表示されるように制御する。
【００４０】
図２ａ及び図２ｂは各々、正常吐出及び異常吐出の時、本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置の増幅部から出力される信号を比較したグラフである。図３ａ及び図３ｂは各々、正常吐出及び異常吐出の時、本発明の他の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置の増幅部から出力される信号を比較したグラフを示す。
【００４１】
詳しくは、図２ａ中の実線は、正常吐出の場合の出力を示し、破線は異常吐出の場合の出力を示す。図２ｂは、図２ａに示された二つの出力の差を示している。
【００４２】
検出部１５０は、さらに正確な判断のために、正常吐出の場合の基準出力信号から、増幅部１３０から入力された出力信号を引いた信号が図２ｂに示された信号と一致する場合、該当ノズルを異常吐出が発生したノズルと判断する。ここで、検出部１５０には、図２ｂのグラフの信号が予め格納されてもよい。
【００４３】
同様に、図３ａ中の実線は、正常吐出の場合の出力を示し、破線は異常吐出の場合の出力を示している。図３ｂは、図３ａに示された二つの出力の差を示している。
【００４４】
図２ａ及び図２ｂは、ノズル部位の空気とインキとが接触する面で空気が流れ込まれることによって異常吐出が発生する場合であり、図３ａ及び図３ｂは、インキ及び異物がノズル面を塞ぐことによって異常吐出が発生する場合である。
【００４５】
図４は、本発明の他の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常検出装置の構成図を示す。
【００４６】
同図のように、インクジェットプリンタヘッドの異常検出装置１００は、複数のノズルが設けられたインクジェットプリンタヘッドに適用するために、駆動部１１０、圧電素子１２０、増幅部１３０、抵抗１４０、検出部１５０、切換え部１６０及び駆動スイッチ１７０を含んで構成される。
【００４７】
駆動部１１０は、複数のノズル、すなわち、複数の圧電素子１２０を駆動するために複数の駆動信号を発生して出力する。
【００４８】
圧電素子１２０は、インクジェットプリンタヘッドのノズルごとに設けられ、駆動部１１０から入力された電気的な駆動信号を機械的なエネルギに変換して、各ノズルのインキチャンバで圧力を発生させ、該ノズルからインキが吐き出されるようにする。
【００４９】
増幅部１３０は、反転入力端（−入力端）が圧電素子１２０と抵抗１４０との間に接続され、非反転入力端（＋入力端）がグラウンドに接続される。そして、圧電素子１２０とグラウンドとの間には、電流感知のための抵抗１４０が接続される。
【００５０】
そして、増幅部１３０は、圧電素子１２０で発生する電圧を増幅して検出部１５０へ伝達する。このように圧電素子１２０で発生した電圧を増幅することは、インキ吐出後の残り振動によって圧電素子１２０で発生される電気的信号が、駆動部１１０から出力される電気的な信号に比べて非常に小さいからである。
【００５１】
検出部１５０は、増幅部１３０で増幅された圧電素子１２０の発生電圧を分析して、ノズルからインキが正常に吐き出されるか、または異常に吐き出されるかを判別する。
【００５２】
より詳しくは、検出部１５０は、増幅部１３０で増幅された圧電素子１２０の発生電圧である出力信号を供給され、予め格納された正常吐出時の基準出力信号と比較する。該比較結果に基づいて、両出力信号が一致すると、該当ノズルを異常吐出が発生したノズルと判別する。そして、検出部１５０は、異常吐出が発生したノズルの番号を格納した後、他のノズルに対する出力をスキャンして異常吐出が発生したかを検出する。前述のようなステップを繰り返して、複数のノズルに対する異常吐出の検出が完了すると、異常吐出が発生したノズルの番号が所定の画面表示手段上に表示されるように制御する。
【００５３】
切換え部１６０は、圧電素子１２０で発生する電圧を増幅部１３０に選択的に伝達するために、ターンオンまたはターンオフされる。
【００５４】
すなわち、切換え部１６０を用いて、圧電素子１２０で発生する電圧を増幅部１３０の反転入力端（−入力端）に切り換えることによって複数のノズルに対して出力を順にスキャンして、どのノズルで異常吐出が発生したのかを順に検出することができるようになる。
【００５５】
駆動スイッチ１７０は、駆動部１１０から出力される駆動信号に対応してターンオンまたはターンオフ動作して圧電素子１２０の駆動を制御する。すなわち、駆動スイッチ１７０がターンオンされると、圧電素子１２０もターンオン動作し、駆動スイッチ１７０がターンオフされると、圧電素子１２０もターンオフ動作することになる。
【００５６】
図５は、本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常状態を検出する過程を示す動作流れ図である。図６は、本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタヘッドの異常状態を検出するための動作波形を示すグラフである。
【００５７】
図５及び図６を参照して、インクジェットプリンタヘッドに設けられたノズルを通じてインキが噴射されるように、複数のノズルに対応する複数の駆動信号を生成して出力する（Ｓ５００）。
【００５８】
すると、駆動信号に応じて圧電素子１２０を駆動し、圧電素子１２０で発生した電圧を検出して格納する（Ｓ５１０、Ｓ５２０）。
【００５９】
図６に示すように、駆動部１１０からの駆動電圧波形（駆動信号）が圧電素子１２０に供給されると、圧電素子１２０には、図６のような電流が流れて、圧電素子１２０から出力される電圧波形を増幅して出力信号を検出することができる。この時、圧電素子１２０から出力される電圧波形は、比較のために所定時間ごとに格納されてもよい。
【００６０】
そして、現ノズルが最後のノズルなのかを確認し（Ｓ５３０）、前述の動作を最後のノズルまで繰り返して行う。
【００６１】
最後のノズルまで測定された出力信号を格納した後（すなわち、複数のノズルに対して圧電素子１２０で発生した出力信号を検出する動作を完了したかを判断し（Ｓ５３０）、該検出動作が完了すると（Ｓ５３０で「はい」）、検出部１５０は、格納された出力信号と予め格納された正常吐出時の基準出力信号とを比較して（Ｓ５４０）、ノズルの正常吐出の有無を検出する。
【００６２】
もし、検出部１５０は、格納された出力信号と予め格納された正常吐出時の基準出力信号とが同じであると（Ｓ５４０で「はい」）、該ノズルからインキが正常に吐出されていると判断する（Ｓ５５０）。
【００６３】
一方、検出部１５０は、格納された出力信号と予め格納された正常吐出時の基準出力信号とが同じではないと（Ｓ５４０の「いいえ」）、該ノズルからインキが異常に吐出されていると判断する（Ｓ５６０）。
【００６４】
続いて、検出部１５０は、異常に検出されたノズルの番号を格納した後、該ノズルの番号が所定の画面表示手段上に表示されるように制御する（Ｓ５７０）。
【００６５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６６】
１００  インクジェットプリンタヘッドの異常検出装置
１１０  駆動部
１２０  圧電素子
１３０  増幅部
１４０  抵抗
１５０  検出部
１６０  切換え部
１７０  駆動スイッチ
【図１】
2012166542.tif 000003
【図２ａ】
2012166542.tif 000004
【図２ｂ】
2012166542.tif 000005
【図３ａ】
2012166542.tif 000006
【図３ｂ】
2012166542.tif 000007
【図４】
2012166542.tif 000008
【図５】
2012166542.tif 000009
【図６】
2012166542.tif 000010