JP2007301975A - 吐出機能の自己診断ができる液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、吐出液体の事前観察無しに、吐出ヘッド駆動回路の状態の情報を取得することが可能な液体吐出装置を提供することである。
【解決手段】 本発明の吐出機能自己診断機能を備える液体吐出装置は、吐出ヘッドを装着するための装着部を有し、前記ヘッドを装置に組み込むことで前記吐出ヘッドを駆動する駆動回路が閉じられる液体吐出装置であって、前記駆動回路の状態の診断を行う診断回路を更に有することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの吐出アクチュエータを駆動するための駆動回路の吐出機能の診断機能を備える液体吐出装置、液体吐出装置の吐出機能の自己診断方法に関する。特に、薬剤、インクなどの液体を実際に吐出する前に駆動回路が吐出可能な正常状態であることを確認する機能の技術に関するものである。

従来、喉又は口を介して薬液を吸入する吸入装置において、薬液吸入前の準備として、例えば、次の様な操作が必要とされる場合があった。すなわち、液体タンクと液体吐出部が一体化した、吸入装置本体と着脱可能な交換式カートリッジ（ＣＲＧ）を、前記本体に装着した後、この装着が液体吐出可能な様に正常に行われたことを確認する操作である。更には、これと共に、前記本体側の吐出のための吐出用駆動回路が正常に機能することを確認することを必要とする場合もあった。こうした確認のために、吐出液体吸入前の準備として、吸入量の１／１０程度の量の液体を吐出させ、その噴霧状態を肉眼で確認する方法が考えられる。

この様な確認は、インクを吐出する印字装置などでも行なわれていて、電気的コンタクト部の接触状態のチェックにより印字ヘッドの装着、未装着を検出する機能を備える印字装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開平９−９０８７１号公報

しかしながら、薬液の噴霧状態を肉眼で確認する方式は、無駄に薬液を吐出してしまう。また、吐出ヘッドの未装着を電気的コンタクト部の接触状態で検知する方式は、単に吐出ヘッドが装着されているか否かを検知するのみであり、吐出ヘッド内のヒーター、圧電素子などの吐出アクチュエータ自体のチェックや駆動回路の状態の全体的なチェックなどはできない。

上記課題に鑑み、本発明の目的は、液体の消費量を抑制しつつ、吐出ヘッド駆動回路の全体的な状態チェックを行うことが可能な液体吐出装置を提供することである。

上記課題に鑑み、本発明の液体吐出装置は、
第１と第２の電気的コンタクト部を持つ吐出ヘッド装着部と、
電源と、
前記電源と、前記第１と第２の電気的コンタクト部との接続関係を制御するためのスイッチと、
前記スイッチを制御するための制御部と、
を有し、液体を吐出するための吐出ヘッドを前記装着部に取り付けることで吐出ヘッドを駆動する駆動回路が閉じられる液体吐出装置であって、
前記電源は、複数の電圧を選択的に出力することが可能であり、
前記制御部は、
前記スイッチを制御することで、前記吐出ヘッドの吐出用アクチュエータに液体の吐出を起こさせるに充分な電力を供給する吐出電力供給状態と、
前記スイッチを制御することで、吐出ヘッドの吐出用アクチュエータに液体の吐出を起こすい充分でない電力を供給する状態にしておいて、第１と第２のコンタクト部のうちの少なくとも一方の電圧を測定して、前記電源と前記吐出用アクチュエータと前記駆動回路の状態の情報を取得する診断状態と、
を選択的に行うことを特徴とする。

また、上記課題に鑑み、本発明の液体吐出装置の吐出機能自己診断方法は、
第１と第２の電気的コンタクト部を持つ吐出ヘッド装着部と、電源と、前記電源と前記第１と第２の電気的コンタクト部との接続関係を制御するためのスイッチと、前記スイッチを制御するための制御部とを有する液体吐出装置の吐出機能自己診断方法であって、
前記スイッチを制御することで、吐出ヘッドの吐出用アクチュエータに液体の吐出を起こすに充分でない電力を供給する状態にしておいて、第１と第２のコンタクト部のうちの少なくとも一方の電圧を測定して、前記電源と前記吐出用アクチュエータと前記吐出ヘッドの駆動回路の状態の情報を取得することを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、薬剤吸入装置、印字装置などの液体吐出装置において、吐出する薬液、インクなどの液体を無駄に消費することなく、事前観察すること無しに、装着された吐出ヘッドの吐出アクチュエータを含む駆動回路の状態の情報を取得することができる。駆動回路と一部を共有する診断回路で直接的に駆動回路の状態を診断するために、従来よりも正確に吐出機能の診断を行うことが可能となる。典型的には、スイッチを制御することで、液滴吐出電力未満の電力を吐出アクチュエータに供給する状態下で、電源と第１と第２の電気的コンタクト部との接続関係を変化させて、第１または第２のコンタクト部の電圧を測定する。こうした電圧測定値に基づいて、吐出ヘッド部を含む駆動回路が吐出可能な正常状態であるか否かを自己診断することができる。また、自己診断時に吐出アクチュエータにおいて発生する吐出用エネルギーが小さく、液体を吐出しなくて済む。

本発明の吐出機能自己診断機能を備える液体吐出装置は、吐出ヘッドを装着するための装着部を有し、前記ヘッドを装置に組み込むことで前記吐出ヘッドを駆動する駆動回路が閉じられる液体吐出装置であって、前記駆動回路の状態の診断を行う診断回路を更に有することを特徴とする。診断回路とは、駆動回路、吐出用アクチュエータ、電源の状態を検出するための検出回路である。すなわち、本発明の液体吐出装置においては、駆動回路と一部を共有して診断回路を構成し、診断時に診断回路を用いて直接的に駆動回路の状態の診断を行う様に構成されている。

典型的には、液体吐出装置は、吐出ヘッドを装着するための装着部と、電源と、スイッチと、スイッチを制御するための制御部を有する。ここにおいて、装着部は第１と第２の電気的コンタクト部を持つ。電源は、複数の電圧を選択的に第１の電気的コンタクト部に印加可能である。スイッチは、電源と第１と第２の電気的コンタクト部との接続関係を制御する。吐出ヘッドを装着部にとりつけることで吐出ヘッドを駆動する駆動回路が閉じられる。

制御部は、吐出電力供給状態と診断状態を選択的に実現する。制御部は、吐出電力供給状態では、スイッチを制御することで、吐出アクチュエータに液体吐出を起こさせるに充分な電力を供給可能である。一方、制御部は、診断状態では、スイッチを制御することで、吐出アクチュエータに液体吐出を起こすに充分でない電力を供給する状態にしておく。そして、第１と第２のコンタクト部のうちの少なくとも一方の電圧を測定して、電源と吐出アクチュエータと前記駆動回路の状態の情報を取得する。

また、本発明の液体吐出装置の吐出機能自己診断方法は、上記の如き液体吐出装置の吐出機能自己診断方法である。この診断方法では、スイッチを制御して、液体吐出電力未満の電力を吐出アクチュエータに供給する状態にしておいて、少なくとも一方の電気的コンタクト部の電圧を測定して、電源と吐出アクチュエータと駆動回路の状態の情報を取得する。

以下、薬剤吸入装置として用いられる液体吐出装置を例にあげて説明する。

図１は、本発明の一実施形態である薬剤吸入装置の内部構成を示すブロック図である。図２は、吸入装置の一例の外観（ａ）とアクセスカバー３２を開いた状態（ｂ）を示す斜視図である。図３は、吸入装置の吐出用駆動回路の回路構成を示す図である。

図１に示す様に、本実施形態の吸入装置は、装置の全体的な動作を制御する制御部２を備える。制御部２には、電源部１、吐出制御部３、吐出起動スイッチ（タクトスイッチ）４、表示部５、ＣＲＧカバースイッチ１２などが電気的に繋がっている。電源部１は電源スイッチ（タクトスイッチ）９によりオン・オフ制御される。表示部５は、各種のエラーを報知する報知器として複数のＬＥＤを有しており、自己診断エラーを表示するためのＬＥＤ６、ＣＲＧ装着エラーを表示するためのＬＥＤ７、吐出完了を表示するためのＬＥＤ８を含む。吐出制御部３は、吐出ヘッド装着部である着脱機構１１を介して着脱可能に装着されるカートリッジ（ＣＲＧ）１０の薬液吐出制御を行う。

上記各部を内蔵する吸入装置の一例の外観を示す図２において、３１は吸入装置本体、３２はアクセスカバー、３３はフロントカバーで、これらによりハウジングを形成している。３５はロックレバーである。アクセスカバー３２が使用時に開かない様に、その先端にロックレバー３５と噛み合う突起部３２ａが形成されている。すなわち、突起部３２ａは、バネによって付勢されたロックレバー３５の先端に設けた爪形状部と引っ掛りを持つ様に、形成されている。ロックレバー３５を下方にスライドさせると、アクセスカバー３２を付勢している不図示のアクセスカバー戻しバネの力によりアクセスカバー３２が不図示のヒンジ軸を回転中心として開く。また、図２には、電源スイッチ９、表示部５のＬＥＤ、カートリッジ（ＣＲＧ）１０、空気取り入れ口４１を持つマウスピース３４、ＣＲＧガイド４０も示されている。

アクセスカバー３２が開いた状態を図示する図２（ｂ）に示す様に、アクセスカバー３２が開くと、ＣＲＧガイド４０に沿ってハウジング内に装着されたカートリッジ（ＣＲＧ）１０とマウスピース３４が見えてくる。マウスピース３４はカートリッジ（ＣＲＧ）１０の下にあり、これらは交差して装着されている。カートリッジ（ＣＲＧ）１０は、液剤を貯蔵するタンク、液剤を吐出する吐出ヘッド、吐出ヘッドの吐出用アクチュエータに吐出用エネルギー発生用の電力をバッテリから供給するための電極を有する部分（電気接続部）等を有する。ここでは、吐出用アクチュエータとして、電気熱変換素子を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電気機械変換素子などでもよい。

吐出制御部３、及びカートリッジ（ＣＲＧ）１０を含む吐出用駆動回路を示す図３において、１１ａと１１ｂは、着脱機構（吐出ヘッド装着部）１１の一対の電気的コンタクト部であり、カートリッジ（ＣＲＧ）１０の電気熱変換体（吐出用ヒーター１５）の複数の電極に夫々対応する。第１の電源であるＤＣ／ＤＣコンバータ２１、及び第２の電源であるＤＣ／ＤＣコンバータ１６（抵抗１７が直列に接続されている）は、複数の電圧を選択的に第１のコンタクト部１１ａに印加可能な電源を構成している。これら複数の電源からいずれかを選択して電源の一方の出力として該選択電源の第１のコンタクト部１１ａへの接続をオン・オフするための第１のスイッチ部は、図３に示す様に接続された２つのＡＮＤ１８、２０とインバータ１９を含む。電源の他方の出力として第２のコンタクト部１１ｂへの接続をオン・オフするための第２のスイッチ部は、ＦＥＴ２５から構成される。スイッチは、これら第１のスイッチ部と第２のスイッチ部を含む。

本実施形態においては、第１のコンタクト部１１ａに複数の電圧値の電圧を印加するために、１２Ｖを出力可能な第１の電源２１と、３．３Ｖを出力可能な第２の電源１６とによって、電源を構成している。しかし、本発明においては、この構成に限られることはなく、一つの電源において、任意の電圧を出力可能なものであっても良い。この場合は、該電源からは、図３に示されるような抵抗１７は設けない。吐出するために電源から高電圧を印加するときに、抵抗が存在すると吐出ヒーター１５で十分な発熱が得られないからである。

本実施形態において、抵抗１７は必須ではない。しかし、これを設けることによって、第２の電源を用いて吐出機能診断を行う場合に、吐出ヒーター１５での発熱をより抑えることができるので好ましい。その際は、抵抗１７の抵抗値を、吐出ヒーター１５の抵抗値よりも高くすることがより好ましい。

第２のコンタクト部１１ｂの電圧をデジタルデータに変換するＡＤコンバータ２２は、第１と第２のコンタクト部１１ａ、１１ｂの少なくとも一方の電圧を測定する電圧測定手段（図３の例では、第２のコンタクト部１１ｂの電圧を測定する）の一部を構成する。本発明においては、電源の一方の出力として前記第１又は第２の電源第１のコンタクト部１１ａへの接続はオンであるが液体吐出を起こすに充分な電力は吐出ヘッド１０に供給不可能な状態にしておいて、上記ＡＤコンバータ２２で電圧を測定する。この電圧測定値に基づいて、上記電源と吐出アクチュエータと吐出用駆動回路の状態の情報を取得する。

上記構成で説明した様に、電源は、液体吐出を起こすに充分な電力を供給できる第１の電圧（本一実施形態では１２Ｖ）を印加可能な第１の電源２１と、液体吐出を起こすに充分でない電力を供給する第２の電圧（本一実施形態では３．３Ｖ）を印加可能な第２の電源１６を含む。そして、第１のスイッチ部１８、１９、２０はこれらの電源を排他的に選択して第１のコンタクト部１１ａに接続する。

上記の如きスイッチ制御を含む装置全体の動作制御は、図１に示す制御部２の制御により実行される。そして、制御部２が、第１のスイッチ部で第１の電源２１の一方の出力を第１のコンタクト部１１ａに接続し且つ第２のスイッチ部のＦＥＴ２５で第１の電源２１の他方の出力を第２のコンタクト部１１ｂに接続したときに、液体吐出は行われる。吐出用ヒーター１５では１２Ｖの電圧降下が起きるからである。

本実施形態では、スイッチは、電源の他方の出力の第２のコンタクト部１１ｂへの抵抗２４を介する接続をオン・オフするためのＦＥＴ２３である第３のスイッチ部を更に含む。ただし、この第３のスイッチ部は省略することもできる。第１のスイッチ部により第１の電源２１の一方の出力を第１のコンタクト部１１ａに接続し、且つ第３のスイッチ部２３で第１の電源２１の他方の出力を第２のコンタクト部１１ｂに接続しても、吐出可能な電力を吐出アクチュエータには供給できない様になっている。勿論、第１のスイッチ部により第２の電源１６の一方の出力を第１のコンタクト部１１ａに接続し、且つ第３のスイッチ部２３で第２の電源１６の他方の出力を第２のコンタクト部１１ｂに接続しても、吐出可能な電力を吐出アクチュエータには供給できない。抵抗２４の抵抗値は特に限定されないが、吐出用ヒーターの抵抗値よりも大きいことが好ましい。そうすることにより、吐出機能診断時に吐出ヘッドにかかる電圧降下をより低くすることができるからである。図３においては、抵抗１４は６２Ωとしている。

以上の如き装置の全体的な動作の制御は、例えば、制御部２中に実装されるプログラムによる機能実行手段によりソフト的に行うことができる。

次に、図４乃至図７を用いて、本実施形態の吸入装置の動作を順次説明していく。図４は、本実施形態の吸入装置の吐出制御部３の自己診断処理のタイミングチャートである。図５は、本実施形態の吸入装置で使用されるカートリッジ装着検知動作のタイミングチャートである。図６は、本実施形態の吸入装置が薬液吐出する際の吐出動作タイミングチャートである。図７は、本実施形態の吸入装置の制御部２の動作を説明したフローチャートである。

図７のフローチャートに沿って説明していく。

まず、ステップＳ６０１（以下、Ｓ６０１などと記す）で、患者が電源スイッチ９を押すことで、当該吸入装置の電源部１がオンとなる。その後、Ｓ６０２（初期化処理）で制御部２は、自己診断エラーＬＥＤ６、ＣＲＧ装着エラーＬＥＤ７、吐出完了ＬＥＤ８を消灯する。また、制御部２は、図３の吐出制御部３に対しても、図４のタイミングチャートの左端の信号状態に初期化する。

次に、Ｓ６０３で制御部２は、ＣＲＧカバースイッチ（例えば、図２のアクセスカバー３２の状態を検知するスイッチ）が閉じているか否か（ＯＮ）を判断する。ＮＯならＳ６０３に戻り、ＹＥＳならＳ６０４に遷移する。

Ｓ６０４（自己診断処理）で、制御部２は、図４のタイミングチャートに示した通り、吐出制御部（図３参照）に対して３．３Ｖ＿ＥＮをＨｉｇｈとする。これにより、第２の電源１６からの３．３Ｖ出力が第１のコンタクト部１１ａに印加されることになる。制御部２は、このＨｉｇｈを出力して所定時間後（Ｖ＿Ｄｔｃｔのタイミング▽）に、ＶｈＬ電圧（第２のコンタクト部１１ｂの側の電圧）をＡＤコンバータ２２でデジタルデータに変換し読み取る。ここで、着脱機構１１の第１と第２のコンタクト部１１ａ、１１ｂにおけるカートリッジ（ＣＲＧ）１０装着（接触状態）の適否、及び第２の電源１７が３．３Ｖ出力を達成しているか否かがチェックされる。ＡＤコンバータ２２により３．３Ｖが測定されれば、カートリッジ（ＣＲＧ）１０の適正な装着、及び第２の電源１７が３．３Ｖを出力していることが確認される。

その後、３．３Ｖ＿ＥＮ出力をＬｏｗにし、１２Ｖ＿ＥＮとＯｎｅＳｉｄｅ＿ＥＮをＨｉｇｈ出力とする。これにより、第１の電源２１からの１２Ｖ出力が第１のコンタクト部１１ａに印加されることになる。前記２つの信号をＨｉｇｈ出力にした後、所定時間後（Ｖ＿Ｄｔｃｔのタイミング▽）にＶｈＬ電圧をＡＤコンバータ２２でデジタルデータに変換し読み取る。ここでは、着脱機構１１の第１と第２のコンタクト部１１ａ、１１ｂにおけるカートリッジ（ＣＲＧ）１０の装着の適否、及び第１の電源２１が１２Ｖ出力（カートリッジ（ＣＲＧ）１０で吐出を可能とする吐出電圧である）を達成しているか否かがチェックされる。ＡＤコンバータ２２により１２Ｖが測定されれば、これらが確認される。ここまでのことが正常であると確認されれば、ＡＮＤ１８、２０などから構成される第１のスイッチ部が正常に働いていることも確認できる。

その後、１２Ｖ＿ＥＮとＯｎｅＳｉｄｅ＿ＥＮをＬｏｗ出力とし、３．３Ｖ＿ＥＮとＦＥＴ２５のゲートへのＨｔ＿ＯｎをＨｉｇｈ出力にする。所定時間後（Ｖ＿Ｄｔｃｔのタイミング▽）にＶｈＬ電圧をＡＤコンバータ２２でデジタルデータに変換し読み取る。ここでは、第２のスイッチ部のＦＥＴ２５が正常に働いているか否かがチェックされる。ＡＤコンバータ２２により０Ｖが測定されれば、電源とカートリッジ（ＣＲＧ）１０の吐出用ヒーター１５を含む閉回路が確立していることが確認される。ここでは、図４の１番左側の３．３Ｖ出力診断処理での確認が前提となっている。ここまでの処理を行い、Ｓ６０４の自己診断処理を終了して吐出動作に移っても構わない。ここまでの診断によって、吐出ヘッドが正しく装着されていること、第１の電源２１及び第２の電源１６の出力電圧が正常であること、第２のスイッチ部のＦＥＴ２５が正常であることが確認されている。したがって、正常な吐出が可能である。

しかし、より確実な診断を行うには、以下の工程を続けることが好ましい。

その後、３．３Ｖ＿ＥＮとＨｔ＿ＯｎをＬｏｗ出力にする。そして、１２Ｖ＿ＥＮ、ＯｎｅＳｉｄｅ＿ＥＮと第３のスイッチ部のＦＥＴ２３のゲートへのＨｄＤｔｃｔ＿ＯＮをＨｉｇｈ出力とする。所定時間後（Ｖ＿Ｄｔｃｔのタイミング▽）にＶｈＬ電圧をＡＤコンバータ２２でデジタルデータに変換し読み取る。ここでは、第３のスイッチ部のＦＥＴ２３が正常に働いているか否かと共に、吐出用ヒーター１５の抵抗値がチェックされる。ＡＤコンバータ２２により、１２Ｖからの所定の電圧降下（本実施形態においては、１２−１０．３３≒１０／（１０＋６２）×１２）が測定されれば、吐出用ヒーター１５が所定の抵抗値（本実施形態においては１０Ω）を備えていることが確認される。ここでは、図４の左側から２番目の１２Ｖ出力診断処理での確認が前提となっている。

その後、１２Ｖ＿ＥＮとＯｎｅＳｉｄｅ＿ＥＮとＨｄＤｔｃｔ＿ＯＮをＬｏｗ出力とする。こうして、Ｓ６０５（自己診断動作の終了）に遷移し、自己診断結果が問題無いかどうかを判断する。図４のＶ＿Ｄｔｃｔの４回のタイミング▽の読み取り値（ＶｈＬ）が、実線の値（Ｖ）であれば上記のことが全て問題無いと判断される。ここで、ＮＯ（例えば、読み取り値（ＶｈＬ）が鎖線の様になっている）ならＳ６１３に遷移し、ＹＥＳならＳ６０６に遷移する。Ｓ６１３では、自己診断エラーが発生したと判断し、自己診断エラーＬＥＤ６を点灯してＳ６１１に遷移する。一方、Ｓ６０６では、カートリッジ装着検知処理を行う。

次に、Ｓ６０６で、図５のＣＲＧ装着検知動作タイミングチャートに示した通りに処理を行う。まず、３．３Ｖ＿ＥＮとＨｄＤｔｃｔ＿ＯＮをＨｉｇｈ出力とする。ここでは、既に、第２の電源１６とＦＥＴ２３が正常であることが確認されている。所定時間後（Ｖ＿Ｄｔｃｔのタイミング▽）にＶｈＬ電圧をＡＤコンバータ２２でデジタルデータに変換し読み取る。約１．５３Ｖが検出されれば吐出ヘッドが正しく装着されていることになる。すなわち、３．３×６２／１３４≒１．５３の計算より、カートリッジ（ＣＲＧ）装着とヒーター１５の抵抗値のチェックがより確実に行われる。本工程は、省略することが可能である。

その後、３．３Ｖ＿ＥＮとＨｄＤｔｃｔ＿ＯＮをＬｏｗ出力とし、Ｓ６０７に遷移する。Ｓ６０７では、カートリッジ（ＣＲＧ）装着は問題なしか否かを判断する。約１．５３Ｖが検出されていなければＮＯであり、Ｓ６１４に遷移してＣＲＧ装着エラーＬＥＤ７を点灯し、Ｓ６１１に遷移する。一方、約１．５３Ｖが検出されていればＹＥＳであり、Ｓ６０８に遷移する。Ｓ６０８では、吐出起動スイッチ４が押されたか？を判断する。ＮＯならＳ６０８に戻り、ＹＥＳならＳ６０９に遷移する。

Ｓ６０９では、図６に示したタイミングチャートで吐出の動作を実行する。まず、１２Ｖ＿ＥＮとＯｎｅＳｉｄｅ＿ＥＮをＨｉｇｈ出力とする。その後、Ｈｔ＿Ｏｎを所定時間ハイパルス出力する。そして、所定時間空け、再度Ｈｔ＿Ｏｎを所定時間ハイパルス出力する。このハイパルス出力を所定回数繰り返すことで、予め決められてあり制御部２に記憶されていた投薬量がカートリッジ（ＣＲＧ）１０から吐出される。

その後、１２Ｖ＿ＥＮとＯｎｅＳｉｄｅ＿ＥＮをＬｏｗ出力とし、Ｓ６１０に遷移する。Ｓ６１０では、薬液を所定量吐出したことで吐出完了と判断して吐出完了ＬＥＤ８を点灯し、Ｓ６１１に遷移する。Ｓ６１１では、ＬＥＤ６、７、８のうちの何れかのＬＥＤを点灯しながら３秒間ウエイトし、Ｓ６１２に遷移する。Ｓ６１２では電源部１の電源供給をオフし動作を終了する（ＥＮＤ）。

ところで、上記自己診断において、どの程度の吐出機能自己診断を行うかによって図４の自己診断処理タイミングチャートの態様は変化する。すなわち、制御部によるスイッチの制御態様を変えることにより、電源とカートリッジ（ＣＲＧ）１０の吐出用ヒーター１５を含む閉回路における様々な組み合わせの部位のチェックを行うことができる。これは、要求に応じて決定すればよい。ただし、本発明の目的から見て、最低でも、吐出ヘッドの装着チェックと、吐出電圧供給用の電源の電圧チェックと、吐出実行用のスイッチのチェックとは含む必要がある。

例えば、カートリッジ（ＣＲＧ）１０のヒーター１５の抵抗値はチェックする必要がない様なときは、図４の左側の３つの診断処理でチェックを済ますこともできる。なぜなら、これらの診断処理で、電源とカートリッジ（ＣＲＧ）１０の吐出用ヒーター１５を含む閉回路における吐出電圧供給用の第１の電源２１のチェックと吐出実行用の第２のスイッチ部のＦＥＴ２５のチェックが実行されるからである。前者は図４の左から２番目の診断処理で行なわれ、後者は図４の左から１番目と３番目の診断処理で行なわれる。更には、これらの診断処理でカートリッジ（ＣＲＧ）１０の着脱機構１１への装着チェックも一応行われるので、図５のＣＲＧ装着検知動作を省略することもできる。また、図４の１番右側の診断処理は行なわないで、図５のＣＲＧ装着検知動作を行うことでカートリッジ（ＣＲＧ）装着とヒーター１５の抵抗値のチェックを、より確実に行なってもよい。図４の１番右側の診断処理に比べて、図５の診断処理では、吐出アクチュエータにおける液体吐出の危険性がより少ない状態下でカートリッジ（ＣＲＧ）装着とヒーター１５の抵抗値のチェックを実行できる。

また、上記一実施形態における電圧値、抵抗値の数字などは、あくまで例示であり、実際には他の値であることもある。

上記の一実施形態では、ＡＤコンバータ２２によって第２の電気的コンタクト部１１ｂの電圧を読み取ったが、本発明においては、第１の電気的コンタクト部１１ａの電圧を読み取っても構わない。以下に、そのような場合の自己診断手順を説明する。

まず第１ステップとして、制御部２は、ＯｎｅＳｉｄｅ＿ＥＮ＝Ｌｏｗ、３．３Ｖ＿ＥＮ＝Ｈｉｇｈ、ＨｔＯｎ＝Ｌｏｗとする。この処理によって、３．３Ｖ出力をオン、１２Ｖ出力をオフ、ＦＥＴ２５をオフに制御する。これにより、第２の電源１６からの３．３Ｖ出力が第１のコンタクト部１１ａに印加されることになる。制御部２は、前記設定を出力して所定時間後に、第１のコンタクト部１１ａ側の電圧をＡＤコンバータ２２でデジタルデータに変換し読み取る。ここで、第２の電源１６が３．３Ｖ出力を達成しているか否かがチェックされる。ＡＤコンバータ２２により３．３Ｖが測定されれば、第２の電源１６が３．３Ｖを正しく出力していることが確認できる。

第２のステップとして、制御部２は、ＯｎｅＳｉｄｅ＿ＥＮ＝Ｈｉｇｈ、１２Ｖ＿ＥＮ＝Ｈｉｇｈ、ＨｔＯｎ＝Ｌｏｗとする。この処理によって、３．３Ｖ出力をオフ、１２Ｖ出力をオン、ＦＥＴ２５をオフに制御する。これにより、第１の電源２１からの１２Ｖ出力が第１のコンタクト部１１ａに印加されることになる。制御部２は、前記制御後、所定時間後に、第１のコンタクト部１１ａ側の電圧をＡＤコンバータ２２でデジタルデータに変換し読み取る。ここで、第１の電源２１が１２Ｖ出力を達成しているか否かがチェックされる。ＡＤコンバータ２２により１２Ｖが測定されれば、第１の電源２１が１２Ｖを正しく出力していることが確認できる。この二つのステップを行うことにより、第１のスイッチが正常か否かが判別できる。

第３のステップとして、制御部２は、ＯｎｅＳｉｄｅ＿ＥＮ＝Ｌｏｗ、３．３Ｖ＿ＥＮ＝Ｈｉｇｈ、ＨｔＯｎ＝Ｈｉｇｈとする。この処理によって、３．３Ｖ出力をオン、１２Ｖ出力をオフ、ＦＥＴ２５をオンに制御する。これにより、第２の電源１６からの３．３Ｖ出力が第１のコンタクト部１１ａ、吐出用ヒーター、第２のコンタクト部１１ｂ、ＦＥＴ２５を介してＧＮＤに接続されることになる。制御部２は、前記制御後、所定時間後に、第１のコンタクト部１１ａ側の電圧をＡＤコンバータ２２でデジタルデータに変換し読み取る。

この読み取り値が、０．４１Ｖ〜０．５１Ｖの範囲内かを検出する。前記範囲内で測定されれば、３．３Ｖ出力電圧を６２Ω（１７）と１０Ω（吐出用ヒータ１５）で分圧した電圧であるということが言えるため、３．３Ｖ出力（第２の電源１６）、６２Ω抵抗（１７）、吐出用ヒーター（１５）、ＦＥＴ２５、ＧＮＤが正しく接続され、正しく機能していると判断できる。すなわち、第１の電気的コンタクト部の電圧を読み取る場合には、第３のスイッチ部であるＦＥＴ２３と抵抗２４を設けることなく、吐出ヒータ１５が所定の抵抗値を備えているかまで診断することができる。

なお、図３においては、カートリッジ１０における吐出ヒータ１５を一つの抵抗として簡略化して示したが、実際の吐出ヘッドは複数のノズルが配列した形態となっている。すなわち、複数の吐出ヒータが並列に接続されることになる。例えば、図８に示した様に吐出用ヒーター１５の値１０Ωは、吐出用ヒーター１００Ω１０個を並列に接続することで、１０Ωとし、１０個のノズルを持つ吐出アクチュエータとして構成することができる。

複数の吐出ヒーターを有する吐出ヘッドを吐出ヘッド装着部に装着した場合に接続関係を図９に例示する。図９は、上記１０個並列のノズル構成が、２列あるブロック構成の場合である。第２の電気的コンタクト部１１ｂを２ブロックの吐出ノズル群（１０個）の共通ヒーター端子とする。また、第１の電気的コンタクト部１１ａを各ブロック別々に時分割で吐出ヒーターを加熱駆動できるように２つ設け、１１ａ１、１１ａ２とする。そして、制御部２がＶｈＨ信号をコンタクト部１１ａ１又は１１ａ２に選択的に接続出来るように構成し、制御することで、複数ブロック構成のノズルにも対応することができる。

本発明は、抵抗体、圧電素子などの吐出用アクチュエータによって液体を吐出する着脱可能な吐出ヘッドを採用する液体吐出装置（薬剤吐出装置、印字装置など）における吐出機能自己診断機能及び方法の実現のために、広く利用することができる。したがって、本実施形態では薬剤吸入装置を例に説明したが、これに限られることはない。しかし、薬剤吸入装置としてより好ましく用いられる。この場合は、液状の薬剤や薬剤溶液を分散させた液体など、薬剤成分を含む液体を吐出させることが好ましい。また、吐出される液体は、液滴として吐出されるものであっても、吐出後に液滴となっても良い。薬剤は高価なので、その不要な消費を抑えることはより重要である。

本発明の一実施形態による吸入装置の内部構成図である。 本発明の一実施形態による吸入装置の外観図である。 本発明の一実施形態による吐出制御部の回路構成図である。 本発明の一実施形態による吐出制御部を自己診断する処理のタイミングチャートである。 本発明の一実施形態によるカートリッジ装着検知動作のタイミングチャートである。 本発明の一実施形態における吐出動作タイミングチャートである。 本発明の一実施形態による吸入装置の制御部の動作を説明したフローチャートである。 本発明に用いられる吐出アクチュエータの回路図である。 本発明の別の実施形態による吐出制御部の回路構成図である。

符号の説明

１ 電源
２ 制御部
３ 吐出制御部
１０ 吐出ヘッド（吐出ヘッド部と薬剤タンクが一体構造のカートリッジ（ＣＲＧ））
１１ 吐出ヘッド装着部（着脱機構）
１１ａ 第１の電気的コンタクト部
１１ｂ 第２の電気的コンタクト部
１６ 第１の電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
１８、１９、２０、２３、２５ スイッチ
１８、１９、２０ 第１のスイッチ部
２１ 第２の電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
２２ 電圧測定手段（ＡＤコンバータ）
２３ 第３のスイッチ部
２５ 第２のスイッチ部

Claims (10)

1. 第１と第２の電気的コンタクト部を持つ吐出ヘッド装着部と、
   電源と、
   前記電源と、前記第１と第２の電気的コンタクト部との接続関係を制御するためのスイッチと、
   前記スイッチを制御するための制御部と、
   を有し、液体を吐出するための吐出ヘッドを前記装着部に取り付けることで吐出ヘッドを駆動する駆動回路が閉じられる液体吐出装置であって、
   前記電源は、複数の電圧を選択的に出力することが可能であり、
   前記制御部は、
   前記スイッチを制御することで、前記吐出ヘッドの吐出用アクチュエータに液体の吐出を起こさせるに充分な電力を供給する吐出電力供給状態と、
   前記スイッチを制御することで、吐出ヘッドの吐出用アクチュエータに液体の吐出を起こすい充分でない電力を供給する状態にしておいて、第１と第２のコンタクト部のうちの少なくとも一方の電圧を測定して、前記電源と前記吐出用アクチュエータと前記駆動回路の状態の情報を取得する診断状態と、
   を選択的に行うことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記電源は、液体の吐出を起こすに充分な電力を前記吐出ヘッドの吐出用アクチュエータに供給可能な第１の電圧を出力する第１の電源と、液体の吐出を起こすに充分でない電力を供給する第２の電圧を出力する第２の電源を含み、
   前記スイッチは、第１の電源と第２の電源のいずれかを選択して電源の一方の出力として該選択電源の第１の電気的コンタクト部への接続をオン・オフするための第１のスイッチ部と、電源の他方の出力として第２の電気的コンタクト部への接続をオン・オフするための第２のスイッチ部を含み、
   前記制御部は、
   前記スイッチを制御することで、電源の一方の出力として第１の電源の第１のコンタクト部への接続をオンとすると共に、電源の他方の出力として第２の電気的コンタクト部への接続をオンとして吐出電力供給状態を実現し、前記吐出ヘッドに液体の吐出を起こさせる吐出機能と、
   前記スイッチを制御することで、電源の一方の出力として前記第１又は第２の電源の第１の電気的コンタクト部への接続はオンであるが、液体の吐出を起こすに充分でない電力を前記吐出用アクチュエータに供給する状態にしておいて、第１と第２の電気的コンタクト部のうちの少なくとも一方の電圧を測定して、前記電源と前記吐出用アクチュエータと前記駆動回路の状態の情報を取得する診断機能を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
3. 前記スイッチは、抵抗を介する、電源の他方の出力として第２の電気的コンタクト部への接続をオン・オフするための第３のスイッチ部を更に含み、
   前記制御部は、
   前記スイッチを制御することで、電源の一方の出力として前記第１又は第２の電源の第１の電気的コンタクト部への接続がオンであると共に第３のスイッチ部による電源の他方の出力としての第２の電気的コンタクト部への接続がオンであることにより、液体の吐出を起こすに充分でない電力を前記吐出用アクチュエータに供給する状態にしておいて、第１と第２の電気的コンタクト部のうちの少なくとも一方の電圧を測定して、前記電源と前記吐出用アクチュエータと前記駆動回路の状態の情報を取得する診断機能をも有する、
   ことを特徴とする請求項２記載の液体吐出装置。
4. 前記第３のスイッチ部による電源の他方の出力としての第２の電気的コンタクト部への接続をオンとする際に介される前記抵抗の抵抗値が、前記吐出ヘッドの示す抵抗値よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記吐出ヘッドの吐出用アクチュエータは、電気熱変換素子、または電気機械変換素子である請求項１に記載の液体吐出装置。
6. 第１と第２の電気的コンタクト部を持つ吐出ヘッド装着部と、電源と、前記電源と前記第１と第２の電気的コンタクト部との接続関係を制御するためのスイッチと、前記スイッチを制御するための制御部とを有する液体吐出装置の吐出機能自己診断方法であって、
   前記スイッチを制御することで、吐出ヘッドの吐出用アクチュエータに液体の吐出を起こすに充分でない電力を供給する状態にしておいて、第１と第２のコンタクト部のうちの少なくとも一方の電圧を測定して、前記電源と前記吐出用アクチュエータと前記吐出ヘッドの駆動回路の状態の情報を取得することを特徴とする液体吐出装置の吐出機能自己診断方法。
7. 前記スイッチを制御することで、前記電源と前記第１と第２の電気的コンタクト部との接続関係を変化させて、前記吐出ヘッドの駆動回路における、吐出ヘッドと、第１と第２の電気的コンタクト部の接触状態と、電源の一方の出力として第１の電気的コンタクト部に印加される電圧の値と、電源の他方の出力として第２の電気的コンタクト部に接続するスイッチの機能との情報を取得することを特徴とする請求項６記載の液体吐出装置の吐出機能自己診断方法。
8. スイッチを制御することで、前記電源と前記第１と第２の電気的コンタクト部との接続関係を変化させて、前記吐出ヘッドの駆動回路において吐出用アクチュエータが示す抵抗値の情報を更に取得することを特徴とする請求項７記載の液体吐出装置の吐出機能自己診断方法。
9. 薬剤成分を含む液体を吐出するための吐出ヘッドの吐出用アクチュエータに電力を供給するための電源と、
   前記吐出用アクチュエータに前記電源から電力を供給して、該吐出用アクチュエータを駆動するための駆動回路と、
   前記駆動回路、前記吐出用アクチュエータ、及び前記電源の状態を検出するための検出回路と、
   前記電源から、前記吐出用アクチュエータに液体の吐出を起こすに充分でない電力を供給する状態で、前記検出回路を動作させる制御部と、
   を有する薬剤吐出装置。
10. 前記吐出ヘッドは、前記薬剤吸入装置の吐出ヘッド装着部に着脱可能に装着され、装着された状態で前記吐出用アクチュエータと前記駆動回路とが電気的に接続される請求項９に記載の薬剤吐出装置。

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