JP2009190189A - インクジェットヘッドの温度検出装置、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置、およびインクジェットヘッドの温度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で速やかに圧電アクチュエータ内部のインクの温度を正確に検出することができるインクジェットヘッドの温度検出装置、インクジェット記録装置、およびインクジェットヘッドの温度検出方法を提供する。
【解決手段】 外部電圧の大きさを制御し、この電圧を駆動電圧として出力する電圧制御部７３と、駆動電圧をパルス状の電圧に変換し、このパルス状の駆動電圧のパルス幅を変更することでインク吐出用電圧、または温度検出用電圧の何れかに切替えると共に、インク吐出用電圧、または温度検出用電圧の何れかを所定の駆動電極部５０に印加する切替部７４と、温度検出用電圧を所定の駆動電極に印加することによって圧電アクチュエータに流れる電流値を検出する電流検出部７２とを備え、電圧制御部７３は、電流検出部７２によって検出された電流値に基づいて駆動電圧の大きさを決定し、切替部７４は、インク非吐出時に温度検出用電圧に切替える。
【選択図】 図５

Description

この発明は、ノズルよりインク滴を吐出して被記録媒体に画像や文字を記録するインクジェットヘッドの温度検出装置、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置、およびインクジェットヘッドの温度検出方法に関するものである。

従来から、インクを吐出して被記録媒体にインク滴を着弾させるインクジェット記録装置が利用されている。
これらインクジェット記録装置の中には、インクを吐出させるためのインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドを記録媒体の搬送方向と略直交する方向に沿って走査させるキャリッジとを備えているものがある。インクジェットヘッドとしては、複数のノズルを配列したノズルプレートと、インクが充填される複数の溝部が複数のノズルのそれぞれに対応するように並設されている圧電アクチュエータとを備えたものが知られている。
圧電アクチュエータには、溝部の両側壁に電極部が設けられている。この電極部に駆動電圧を印加すると溝部の容積が変化し、これにより、溝部に充填されたインクがノズルを介して吐出される。

ここで、溝部に充填されているインクの粘度は、インクの温度によって変化する。すなわち、インクの粘度はインクの温度が高ければ高いほど低下する特性を有している。このため、圧電アクチュエータの電極部に印加する駆動電圧をインクの温度に関わらず一定にしてしまうと、各温度によって、インクの吐出速度や吐出滴量（ドロップボリューム）が異なることになる。
そこで、圧電アクチュエータや圧電アクチュエータを駆動するための駆動回路にアルミなどで形成される放熱板を設けて熱の上昇を抑えると共に、放熱板にサーミスタなどの温度センサを設けて圧電アクチュエータの溝部に充填されているインクの温度を検出する技術が提案されている。そして、サーミスタによって検出された温度に基づいて駆動電圧を制御し、インクの吐出速度や吐出滴量を一定に保とうとしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２６８８９３号公報

しかしながら、上述の従来技術にあっては、圧電アクチュエータの周囲に放熱板やサーミスタを設置するスペースを確保する必要があるため、構造的に制約ができてしまうという課題がある。
また、圧電アクチュエータから放熱板に伝達された熱を検出するため、実際の圧電アクチュエータの温度を駆動電圧に反映させ難いと共に、圧電アクチュエータの温度を放熱板を介して検出するため、圧電アクチュエータの温度を検出するのに時間がかかるという課題がある。

さらに、圧電アクチュエータに直接サーミスタを取り付けることも考えられるが、結局圧電アクチュエータを介してこの内部に充填されているインクの温度を検出することになる。このため、正確なインクの温度を検出し難いと共に、インクの温度検出に時間がかかるばかりか、インクの温度により近い部分にサーミスタを設置しようとすると設置箇所が限られてしまい、設計の自由度が低下してしまうという課題がある。
そして、圧電アクチュエータに直接サーミスタを取り付ける場合にあっては、圧電アクチュエータ内部のインクが飛散してサーミスタに付着し、サーミスタが故障するおそれがある。このため、インクの温度を検出できなくなるおそれがあるという課題がある。
また、圧電アクチュエータの温度を検出することは、結果的に各溝部に充填されているインクの温度のそれぞれを平均化した値を検出することになるので、各溝部に充填されているインクの温度を個々に検出することが困難で、溝部毎に駆動電圧を制御し難いという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型で速やかに圧電アクチュエータ内部のインクの温度を検出することができるインクジェットヘッドの温度検出装置、インクジェット記録装置、およびインクジェットヘッドの温度検出方法を提供するものである。
また、設計の自由度を高めることができると共に、確実かつ正確にインクの温度を検出して高精度なインクの吐出速度や吐出滴量の制御を行うことができるインクジェットヘッドの温度検出装置、インクジェット記録装置、およびインクジェットヘッドの温度検出方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、インクが充填される複数の溝部を有する圧電アクチュエータと、前記複数の溝部のそれぞれに設けられ前記圧電アクチュエータを駆動させる複数の駆動電極とを備え、前記圧電アクチュエータを駆動させることで前記複数の溝部からノズルを介してインクの液滴を吐出させるインクジェットヘッドの温度検出装置であって、外部から入力される電圧の大きさを制御し、この電圧を駆動電圧として出力する電圧制御手段と、前記駆動電圧をパルス状の電圧に変換し、このパルス状の駆動電圧のパルス幅を変更することでインク吐出用電圧、または温度検出用電圧の何れかに切替えると共に、前記インク吐出用電圧、または前記温度検出用電圧の何れかを所定の駆動電極に印加する切替手段と、前記温度検出用電圧を前記所定の駆動電極に印加することによって前記圧電アクチュエータに流れる電流値を検出する駆動電流検出手段とを備え、前記電圧制御手段は、前記駆動電流検出手段によって検出された電流値に基づいて前記駆動電圧の大きさを決定し、前記切替手段は、インク非吐出時に前記温度検出用電圧に切替えることを特徴とする。
このように構成することで、圧電アクチュエータの複数の駆動電極に対応する部位に流れる電流から溝部に充填されているインクの温度を検出することができる。
また、圧電アクチュエータのインクに接している部位の温度を検出することから、インクの温度を何ら物体を介すことなく直接検出することができる。

請求項２に記載した発明は、前記電圧制御手段は、前記駆動電流検出手段によって検出された電流値と前記圧電アクチュエータの温度との対応関係を示す温度テーブルを有し、前記圧電アクチュエータの温度を、前記駆動電流検出手段によって検出された前記電流値と前記温度テーブルとを参照して求め、これによって求められた前記圧電アクチュエータの温度に応じて前記駆動電圧の大きさを決定するように構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、圧電アクチュエータの温度を容易に求めることができ、この求めた温度から駆動電圧を容易に決定することができる。

請求項３に記載した発明は、前記電圧制御手段は、前記圧電アクチュエータの前記複数の駆動電極に対応する部位にそれぞれ流れる前記電流値を平均化し、この平均化された電流値に基づいて前記駆動電圧の大きさを決定していることを特徴とする。
このように構成することで、各溝部に設けられている駆動電極を個々に制御する必要がない場合にあっては、電圧制御手段の回路構成を簡略化することができる。

請求項４に記載した発明は、前記電圧制御手段は、前記圧電アクチュエータの駆動電極に対応する部位にそれぞれ流れる前記電流値に基づいて前記駆動電極毎の前記駆動電圧の大きさをそれぞれ決定していることを特徴とする。
このように構成することで、圧電アクチュエータに複数設けられている溝部毎に駆動電圧を制御することが可能になる。

請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の温度検出装置を搭載したインクジェットヘッドとした。

請求項６に記載した発明は、請求項１〜請求項４の何れかに記載のインクジェットヘッドと、被記録媒体を予め決められた方向に搬送する搬送手段と、前記被記録媒体の搬送方向に交差する方向に沿って前記インクジェットヘッドを往復移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置とした。
この場合、請求項７に記載した発明のように、前記インク非吐出時を、前記インクジェットヘッドが移動範囲のうちの両端に位置している時としてもよい。
このように構成することで、小型で速やかに圧電アクチュエータ内部のインクの温度を検出することができるインクジェット記録装置を提供することが可能になる。
また、設計の自由度を高めることができると共に、確実かつ正確にインクの温度を検出して高精度なインクの吐出速度や吐出滴量の制御を行うことができるンクジェット記録装置を提供することが可能になる。

請求項８に記載した発明は、請求項１〜請求項４の何れかに記載のインクジェットヘッドを移動不能に固定し、記録装置本体に、被記録媒体を前記インクジェットヘッドに対向した状態で予め定められた方向に搬送する搬送手段を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置とした。
この場合、請求項９に記載した発明のように、前記インク非吐出時を、前記インクジェットヘッドによって形成される画像と画像との間に設定してもよい。
このように、インクジェットヘッドが固定されている所謂ライン式のインクジェット記録装置にも好適である。

請求項１０に記載した発明は、インクが充填される複数の溝部を有する圧電アクチュエータと、前記複数の溝部のそれぞれに設けられ前記圧電アクチュエータを駆動させる複数の駆動電極とを備え、前記圧電アクチュエータを駆動させることで前記複数の溝部からノズルを介してインクの液滴を吐出させるインクジェットヘッドの温度検出方法であって、外部から入力される電圧の大きさを制御し、この電圧を駆動電圧として出力する電圧制御工程と、前記駆動電圧をパルス状の電圧に変換し、このパルス状の駆動電圧のパルス幅を変更することでインク吐出用電圧、または温度検出用電圧の何れかに切替えると共に、前記インク吐出用電圧、または前記温度検出用電圧の何れかを所定の駆動電極に印加する切替工程と、前記温度検出用電圧を前記所定の駆動電極に印加することによって前記圧電アクチュエータに流れる電流値を検出する駆動電流検出工程とを備え、前記電圧制御工程は、前記駆動電流検出工程によって検出された電流値に基づいて前記駆動電圧の大きさを決定し、前記切替工程は、インク非吐出時に前記温度検出用電圧に切替えることを特徴とする。
このような温度検出方法とすることで、圧電アクチュエータの溝部に充填されているインクの温度を確実、かつ正確に検出することができる。

請求項１１に記載した発明は、前記電圧制御工程は、前記圧電アクチュエータの前記複数の駆動電極に対応する部位にそれぞれ流れる前記電流値を平均化し、この平均化された電流値に基づいて前記駆動電圧の大きさを決定していることを特徴とする。
このような温度検出方法とすることで、温度検出を簡易化し、ユーザーの要望に応じたインクジェット記録装置を提供することが可能になる。

請求項１２に記載した発明は、前記電圧制御工程は、前記圧電アクチュエータの駆動電極に対応する部位にそれぞれ流れる前記電流値に基づいて前記駆動電極毎の前記駆動電圧の大きさをそれぞれ決定していることを特徴とする。
このような温度検出方法とすることで、高精度にインクの吐出速度や吐出滴量を制御できる。

請求項１に記載した発明によれば、圧電アクチュエータの複数の駆動電極に対応する部位に流れる電流から溝部に充填されているインクの温度を検出することができる。このため、従来のようにサーミスタなどの温度センサを圧電アクチュエータに設ける必要がなくなるので、インクジェットヘッドを小型化することができる。
また、圧電アクチュエータのインクに接している部位の温度を検出することから、インクの温度を何ら物体を介すことなく直接検出することができる。このため、溝部に充填されているインクの温度を正確かつ速やかに検出することが可能になる。

請求項２に記載した発明によれば、圧電アクチュエータの温度を容易に求めることができ、この求めた温度から駆動電圧を容易に決定することができる。このため、電圧制御手段の回路構成を簡略化することが可能になる。

請求項３に記載した発明によれば、各溝部に設けられている駆動電極を個々に制御する必要がない場合にあっては、電圧制御手段の回路構成を簡略化することができる。
また、請求項４に記載した発明によれば、圧電アクチュエータに複数設けられている溝部毎に駆動電圧を制御することが可能になるので、高精度なインクの吐出速度や吐出滴量の制御を行うことができる。
これらのことから、ユーザーの要望に応じてインクジェット記録装置の機種のバリエーションを増加することが可能になる。

請求項５に記載した発明によれば、小型で速やかに圧電アクチュエータ内部のインクの温度を検出することができるインクジェットヘッドを提供できる。
また、設計の自由度を高めることができると共に、確実かつ正確にインクの温度を検出して高精度なインクの吐出速度や吐出滴量の制御を行うことができるインクジェットヘッドを提供できる。

請求項６、および請求項７に記載した発明によれば、小型で速やかに圧電アクチュエータ内部のインクの温度を検出することができるインクジェット記録装置を提供することが可能になる。
また、設計の自由度を高めることができると共に、確実かつ正確にインクの温度を検出して高精度なインクの吐出速度や吐出滴量の制御を行うことができるンクジェット記録装置を提供することが可能になる。

請求項８、および請求項９に記載した発明によれば、インクジェットヘッドが固定されている所謂ライン式のインクジェット記録装置にも好適である。

請求項１０に記載した発明によれば、圧電アクチュエータの溝部に充填されているインクの温度を確実、かつ正確に検出することができる。このため、圧電アクチュエータの駆動制御を高精度に行うことが可能になる。

請求項１１に記載した発明によれば、温度検出を簡易化し、ユーザーの要望に応じたインクジェット記録装置を提供することが可能になる。

請求項１２に記載した発明によれば、高精度にインクの吐出速度や吐出滴量を制御できる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、インクジェット記録装置１はインクジェットヘッド３が主走査方向に移動する所謂シリアル型のインクジェット記録装置であって、本体としての装置本体部２と、色ごとに設けられた複数のインクジェットヘッド３とを備えている。
装置本体部２は、略直方体形状の筐体６を備えている。筐体６内には、この幅方向（長手方向）Ｗに延びる一対のガイドレール８が設けられている。これらガイドレール８には、複数のインクジェットヘッド３が固定されたキャリッジ７が設けられている。すなわち、キャリッジ７は、ガイドレール８によって幅方向Ｗに往復動可能に支持されている。

キャリッジ７は、平板状の基台７ａを備えている。基台７ａには、インクジェットヘッド３が固定されている。また、基台７ａには、この基台７ａから立ち上げられた立ち上がり壁部７ｂが設けられている。

また、筐体６内の幅方向Ｗの一端部には、モータ１１が設けられている。モータ１１の出力軸は、筐体６の奥行方向（短手方向）Ｄに向けられている。モータ１１の出力軸には、プーリ１２が設けられている。一方、筐体６内の幅方向の他端部にもプーリ１３が対向配置されている。そして、プーリ１２，１３にわたって、タイミングベルト１４が設けられている。タイミングベルト１４には、キャリッジ７が固定されている。
このような構成のもと、モータ１１を駆動すると、プーリ１２，１３およびタイミングベルト１４を介して、キャリッジ７が幅方向Ｗに往復動するようになっている。

また、筐体６内の他端部には、インクを供給するインクカートリッジ１７が設けられている。インクカートリッジ１７は、キャリッジ７に取り付けられたインクジェットヘッド３に、フレキシブルチューブからなるインク供給管１８を介して接続されている。そして、インクカートリッジ１７から、インク供給管１８を介して、インクジェットヘッド３に各種インクを供給するようになっている。

さらに、筐体６の一端部の前面および後背面には、互いに対向して配置された不図示の開口部が設けられている。筐体６内の一端部のうち、前面の開口部に対向する位置には、長手方向Ｗに延びる一対の搬出ローラ２２が設けられている。一方、後背面の開口部に対向する位置には、長手方向Ｗに延びる一対の搬入ローラ２１が設けられている。
このような構成のもと、後背面の開口部から用紙（被記録媒体）Ｓが挿入され、搬入ローラ２１および搬出ローラ２２を駆動することにより、用紙Ｓが前面の開口部から排出されるようになっている。

図２に示すように、インクジェットヘッド３は、長方形状の取付基盤２５を備えている。取付基盤２５は、キャリッジ７の基台７ａに不図示のネジを介して取り付けられている。取付基盤２５の上面には、後述するインクジェットヘッドチップ２６が取り付けられている。インクジェットヘッドチップ２６の上面には、その長手方向の全長にわたって延びる長方形状の流路部材２７が設けられている。流路部材２７の上面のうち、その長手方向の中央部には、連結部３０が設けられている。

また、取付基盤２５には、この取付基盤２５から立ち上げられた長方形状のベースプレート３１が設けられている。ベースプレート３１は、アルミニウムなどで形成されている。
ベースプレート３１の一方の主面（インクジェットヘッドチップ２６側に配された主面）には、配線基板３５が設けられている。配線基板３５には、インクジェットヘッドチップ２６の種々の制御を行う制御回路３２（図５参照）を構成する切替部７４が搭載されている。

また、ベースプレート３１の上端には、一方の主面側に延びる支持部３７が設けられている。支持部３７には、インクを貯留する貯留室を有する圧力緩衝器３８が設けられている。圧力緩衝器３８の下部には、貯留室と連通するインク連通管３９が設けられている。
インク連通管３９は、Ｏリングを介して、流路部材２７の連結部３０に連結されている。
一方、圧力緩衝器３８の上部には、貯留室と連通するインク取込口４２が設けられている。インク取込口４２には、インク供給管１８が取り付けられている。
このような構成のもと、インクカートリッジ１７からインク供給管１８を介して、インクが供給されると、このインクは、インク取込口４２を介して圧力緩衝器３８内の貯留室に取り込まれ、さらに、所定量のインクが、インク連通管３９および流路部材２７を介して、インクジェットヘッドチップ２６に供給されるようになっている。

図３、図４に示すように、インクジェットヘッドチップ２６は、略長方形状の圧電アクチュエータ４４を備えている。圧電アクチュエータ４４は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）から成るものである。圧電アクチュエータ４４は、この上面に短手方向に延びる長溝４５を有している。長溝４５は、横断面が矩形状に形成されており、圧電アクチュエータ４４の長手方向の全長にわたって複数並設されている。すなわち、長溝４５は、側壁４６によってそれぞれ区分けされている。長溝４５の底面は、図４に示すように、圧電アクチュエータ４４の前方側から短手方向の略中央部まで延びる前方平坦面４４ａと、この前方平坦面４４ａの後部から後方側に向かって深さが漸次浅くなるような傾斜面４４ｂと、この傾斜面４４ｂの後部から後方側に向かって延びる後方平坦面４４ｃとで構成されている。なお、長溝４５の後端部は、不図示の封止部により封止されている。

長溝４５内には、板状に延びる駆動電極部５０が設けられている。すなわち、側壁４６の両主面の上端部寄りにそれぞれ駆動電極部５０が蒸着により設けられている。駆動電極部５０は、不図示のフレキシブル基板により制御回路３２に電気的に接続されている。
また、圧電アクチュエータ４４の前端面４４ｄには、ポリイミドからなるノズルプレート５１が設けられている。ノズルプレート５１の一方の主面は、圧電アクチュエータ４４への接合面とされ、他方の主面には、インクの付着等を防止するための撥水性や親水性を有する撥水膜が塗布されている。

また、ノズルプレート５１には、その長手方向に所定の間隔（長溝４５のピッチと同等の間隔）を空けて複数のノズル開口部５２が形成されている。ノズル開口部５２は、ポリイミドフィルムなどのノズルプレート５１に、例えば、エキシマレーザ装置を用いて形成される。これらノズル開口部５２は、それぞれ長溝４５に一致して配置されている。

さらに、圧電アクチュエータ４４の上面には、長方形状のカバープレート５５が設けられている。カバープレート５５の短手方向の長さ寸法は、圧電アクチュエータ４４の短手方向の長さ寸法よりも短く設定されている。そして、カバープレート５５の前端面５５ａと、圧電アクチュエータ４４の前端面４４ｄとは面一になっている。
カバープレート５５には、その長手方向に延びる矩形状の開口部５６が形成されている。この開口部５６は、圧電アクチュエータ４４の長手方向の全体の長溝４５にわたって延ばされている。すなわち、全ての長溝４５が開口部５６を介して外方に開放され、開口部５６によって各長溝４５がそれぞれ連通した状態になっている。また、圧電アクチュエータ４４とカバープレート５５を接合したものに、ノズルプレート５１が接合される。さらにノズルプレート５１を支持するノズル支持プレート５７が接合され、インクジェットヘッドチップ２６を構成している。

このような構成のもと、圧力緩衝器３８内の貯留室から、インク連通管３９及び連結部３０を介して所定量のインクが流路部材２７に供給される。また、流路部材２７はインクジェットヘッドチップ２６の開口部５６と連通しており、流路部材２７は連結部３０から開口部５６へインクを行き渡らせることができる図示しない構造となっている。この構造によって、インクは、開口部５６を介して、長溝４５内に送り込まれるようになっている。すなわち、長溝４５はインクが充填されるインク室として機能する一方、流路部材２７は各長溝４５をそれぞれ連通させる共通インク室として機能する。
そして、駆動電極部５０に駆動電圧を印加すると圧電厚み滑り効果により長溝４５の側壁４６が変形する。これにより、長溝４５の容積が減少して長溝４５内の圧力が増加するので、ノズルプレート５１のノズル開口部５２からインク滴が吐出される。

ここで、インク滴を吐出する際、駆動電極部５０に印加される駆動電圧（以下、インク吐出用電圧という）は、制御回路３２によって制御されている。制御回路３２は駆動電極部５０に流れる電流を検出し、この電流に基づいてインク吐出用電圧を決定するように構成されたものであって、装置本体部２内に設けられている。
より詳しく、図５〜図１０に基づいて説明する。図５に示すように、制御回路３２は、駆動電圧を出力するための電圧制御部７３と、圧電アクチュエータ４４に流れる電流を検出するための電流検出部７２と、電圧制御部７３から出力される駆動電圧をパルス状に変換し、このパルス状の駆動電圧を所定の駆動電極部５０に印加する切替部７４とを備えている。

電圧制御部７３は、不図示のパーソナルコンピュータ（パソコン）などからの印刷指示の信号に基づいて圧電アクチュエータ４４の駆動制御を行うものである。電圧制御部７３は、外部電圧を駆動電極部５０印加用の所望の大きさの電圧（以下、駆動電圧という）に変換して出力する電圧出力部７１と、駆動電圧の大きさを決定する電圧決定部７７と、温度テーブル７８とで構成されている。
電圧決定部７７には、電流検出部７２により検出された圧電アクチュエータ４４に流れる電流値（検出信号）が入力される。電圧決定部７７は、入力された電流値と温度テーブル７８とを参照して圧電アクチュエータ４４の駆動電極部５０に対応する部位、つまり、圧電アクチュエータ４４の側壁４６の温度を決定する。そして、この温度に基づいて駆動電圧の大きさを決定し、電圧出力部７１に出力電圧指令信号を出力している。

温度テーブル７８は、圧電アクチュエータ４４に流れる電流値から求めた温度、つまり、電流値をＡ／Ｄ変換した値と、駆動電圧（インク吐出用電圧）とを対応付けたテーブルであって、電圧決定部７７に接続されている。
より詳しく図６〜図８に基づいて説明する。図６は、縦軸を圧電アクチュエータ４４の静電容量（Ｃ）とし、横軸を圧電アクチュエータ４４の温度（ｔ）とした場合の圧電アクチュエータ４４の静電容量の変化を示すグラフである。図７は、縦軸を圧電アクチュエータ４４に流れる電流値（Ｉ）とし、横軸を圧電アクチュエータ４４の温度（ｔ）とした場合の圧電アクチュエータ４４に流れる電流の変化を示すグラフである。図８は、縦軸をインク吐出用電圧とし、横軸を温度とした場合の温度テーブル７８を示す。

図６に示すように、圧電アクチュエータ４４は、温度が上昇すればするほど静電容量が増加する特性を有している。このことから、図７に示すように、圧電アクチュエータ４４の温度が上昇すればするほど圧電アクチュエータ４４に流れる電流も増加する。
ここで、インクの粘度はインクの温度が高ければ高いほど低下する特性を有している。したがって、図８に示すように、温度テーブル７８は、圧電アクチュエータ４４の温度、つまり、インクの温度が高ければ高いほど、電圧決定部７７によって決定される駆動電圧が小さくなるように設定されている。この駆動電圧が小さくなると圧電アクチュエータ４４の長溝４５の容積変化量も小さくなる。すなわち、インクの粘度が低いときには長溝４５の容積変化量が小さくなる一方、インクの粘度が高いときには長溝４５の容積変化量が大きくなる。このように制御することによって、インクの吐出速度や吐出滴量を一定に保つことが可能になる。

図５に示すように、電流検出部７２は、駆動電流検出回路７５と、Ａ／Ｄ変換回路７６とで構成されている。
駆動電流検出回路７５は、駆動電極部５０に駆動電圧を印加することによって圧電アクチュエータ４４に流れる電流を検出する。そして、Ａ／Ｄ変換回路７６を介して電圧制御部７３に検出信号（電流値）を出力する。Ａ／Ｄ変換回路７６は、コンバータやコンパレータなどが用いられ、駆動電流検出回路７５から出力されたアナログ信号をデジタル信号化するためのものである。

切替部７４は、電圧制御部７３から出力される駆動電圧をパルス状の電圧に変換し、このパルス状の駆動電圧のパルス幅を変更することによってインク吐出用電圧、または、圧電アクチュエータ４４に流れる電流を検出するための駆動電圧（以下、温度検出用電圧という）の何れかに切替えている。そして、切替部７４は、インク吐出用電圧、または温度検出用電圧の何れかを複数の駆動電極部５０のうちの所定の駆動電極部５０に選択的に印加している。切替部７４は、切替回路７９とメモリ８０とで構成されている。

メモリ８０には、予めインク吐出用電圧のパルス幅と温度検出用電圧のパルス幅が記憶されている。切替回路７９は、メモリ８０に記憶されている各パルス幅と電圧制御部７３から出力される駆動電圧とに基づいてパルス状のインク吐出用電圧、および温度検出用電圧を生成する。なお、メモリ８０に予めインク吐出用電圧のパルス幅のみを記憶し、温度検出用電圧のパルス波形は、温度検出の都度、メモリ８０にパルス波形データを転送し、これに基づいて切替回路７９で温度検出用電圧を生成するようにしてもよい。

図９はインク吐出用電圧のパルス波形を示すグラフであり、図１０は温度検出用電圧のパルス波形を示すグラフである。
図９、図１０に示すように、切替部７４は、圧電アクチュエータ４４の長溝４５内の容積を増大させる電圧（Ａｃｔｉｖｅ Ｏｎ）、インク滴を吐出させない長溝４５の駆動電極部５０に印加させるための電圧（Ａｃｔｉｖｅ Ｏｆｆ）、および圧電アクチュエータ４４の長溝４５の容積を減少させる電圧（Ｉｎ Ａｃｔｉｖｅ）をそれぞれ所定の周期（パルス）で駆動電極部５０に出力する。

温度検出用電圧（図１０参照）の「Ａｃｔｉｖｅ Ｏｎ」のパルス幅は、例えば、インク吐出用電圧（図９参照）の「Ａｃｔｉｖｅ Ｏｎ」のパルス幅の約半分に設定されている。すなわち、インク吐出用電圧の「Ａｃｔｉｖｅ Ｏｎ」のパルス幅は、圧電アクチュエータ４４の長溝４５内の圧力をインク滴が吐出可能に変化するように設定されている。
ここで、インク吐出用電圧の「Ａｃｔｉｖｅ Ｏｎ」は、長溝４５内の容積を増加させ、この容積の増加により長溝４５内を負圧状態にさせてインクを長溝４５内に引き込むようになっている。そして、このインクが引き込まれることによって一時長溝４５内が正圧状態となる。このとき、「Ｉｎ Ａｃｔｉｖｅ」で長溝４５の容積を小さくする、つまり、圧電アクチュエータ４４の側壁４６がインクを押し出すことによってインク滴が吐出される。

これに対し、温度検出用電圧の「Ａｃｔｉｖｅ Ｏｎ」のパルス幅は、圧電アクチュエータ４４の長溝４５内の圧力をインク滴が吐出しない程度に変化するように設定されている。すなわち、温度検出用電圧の「Ａｃｔｉｖｅ Ｏｎ」のパルス幅は、長溝４５内に十分にインクを引き込むことができず、長溝４５内の圧力をインク吐出可能な圧力にできない。このため、インクジェットヘッドチップ２６は、駆動電極部５０に温度検出用電圧が印加されてもインク滴が吐出されることがない。

切替回路７９によるインク吐出用電圧と温度検出用電圧との切替タイミングは、不図示のパソコンなどからの印刷指示により用紙Ｓにインク滴を吐出させる場合、インク用吐出電圧に切替える。一方、インク非吐出時、つまり、印刷指示などの出力信号に基づいてキャリッジ７が移動を開始する直前、または、キャリッジ７が主走査方向に移動してガイドレール８の端部に位置している時、温度検出用電圧に切替える。

ここで、電流検出部７２は、温度検出用電圧を駆動電極部５０に印加したときに検出される電流値のみを電圧制御部７３に出力するように設定されている。
すなわち、電流検出部７２では、駆動電極部５０にインク吐出用電圧が印加された場合と、温度検出用電圧が印加された場合の何れも圧電アクチュエータ４４に流れる電流が検出されるが、電流検出部７２では、駆動電極部５０にインク吐出用電圧が印加された場合の電流値は電圧制御部７３には出力されない。これに対し、温度検出用電圧が印加された場合の電流値は電圧制御部７３に出力される。

このように構成することで、吐出中に急に電圧が変化することがなく、印刷結果に濃度差が生じてしまうことを防止することができる。さらに、インク吐出時の電流変化、つまり、圧電アクチュエータ４４を駆動させることで変化する電流値を圧電アクチュエータ４４の温度判定のための要素（パラメータ）から除外することができる。このため、正確な温度測定を実現することが可能になる。
なお、切替部７４によって温度検出用電圧を駆動電極部５０に印加する場合、全ての駆動電極部５０に温度検出用電圧を印加するように設定してもよいし、予め温度を検出する部位を設定しておき、これに対応する駆動電極部５０のみに温度検出用電圧を印加するようにしてもよい。

また、電圧制御部７３においては、電流検出部７２で検出した各電流値を平均化し、この平均化された電流値に基づいて駆動電圧の大きさを決定してもよいし、各駆動電極部５０に対応する各電流値に基づいて駆動電極部５０毎に駆動電圧の大きさを決定してもよい。
さらに、印刷開始時の初期駆動電圧の大きさを予め電圧決定部７７に設定しておいてもよいし、前回の印刷終了時における駆動電圧を初期駆動電圧としてもよい。

次に、図５、図１１に基づいてインクジェットヘッド３の動作、および圧電アクチュエータ４４の温度検出の手順について説明する。
まず、不図示のパソコンなどから印刷指示の信号が出力されたか否かを判断する（ＳＴ１）。
印刷指示の信号が出力されていない場合、つまり、ＳＴ１における判断が「Ｎｏ」である場合、再びＳＴ１の判断を行う。
一方、印刷指示の信号が出力された場合、つまり、ＳＴ１における判断が「Ｙｅｓ」である場合、電圧制御部７３によって外部電圧を制御し、電圧出力部７１から駆動電圧を出力する（ＳＴ２、電圧制御工程）。

次に、キャリッジ７が移動端であるガイドレール８の端部に位置しているか否かを判断する（ＳＴ３）。
キャリッジ７が移動端に位置している場合、つまり、ＳＴ２における判断が「Ｙｅｓ」である場合、切替部７４によって駆動電圧をパルス状の温度検出用電圧に変換する（ＳＴ４、切替工程）。

次に、切替部７４によって温度検出用電圧を印加する駆動電極部５０を選択する（ＳＴ５）。
そして、選択された駆動電極部５０に切替部７４から順次温度検出用電圧を印加する（ＳＴ６、切替工程）。
ここで、温度検出対象となる駆動電極部５０を予め全ての駆動電極部５０に設定してある場合、ＳＴ５動作を行わずにＳＴ４からＳＴ６へと進む。

次に、駆動電極部５０に温度検出用電圧を印加することによって圧電アクチュエータ４４に流れる電流を電流検出部７２で検出する（ＳＴ７、駆動電流検出工程）。
続いて、電流検出部７２で検出された電流値（検出信号）を電圧制御部７３の電圧決定部７７に出力する。電圧決定部７７では電流値の入力に伴って温度テーブル７８を読み込む（ＳＴ８）。

そして、電圧決定部７７で圧電アクチュエータ４４に流れる電流値から求めた温度と温度テーブル７８とを参照して駆動電圧の大きさを決定する。この駆動電圧を次回のインク吐出時の印加電圧として電圧出力部７１に出力電圧指令信号を出力する。そして、この指令信号に基づいて電圧出力部７１から駆動電圧を出力する（ＳＴ９）。
次に、切替部７４によって駆動電圧をパルス状のインク吐出用電圧に変換する（ＳＴ１０）。そして、このインク吐出用電圧を切替部７４によって選択的に駆動電極部５０に印加し、用紙Ｓにインク滴を着弾させる（ＳＴ１１）。

一方、印刷を開始することによってキャリッジ７が移動を開始し、キャリッジ７が移動端に位置しない状態である場合、つまり、ＳＴ３における判断が「Ｎｏ」である場合にあっては、切替部７４でインク吐出用電圧が設定されたままの状態となり、ＳＴ１０へと進む（切替工程）。すなわち、圧電アクチュエータ４４の温度検出動作は、キャリッジ７が移動端にある場合にのみ実行される。これらの動作を順次行うことによって用紙Ｓに印刷を行う。

したがって、上述の実施形態によれば、圧電アクチュエータ４４に温度検出用電圧を印加することによって、圧電アクチュエータ４４の複数の駆動電極部５０に対応する部位、つまり、圧電アクチュエータ４４の側壁４６の温度を検出し、これを長溝４５に充填されているインクの温度とすることができる。このため、従来のようにサーミスタなどの温度センサを圧電アクチュエータ４４に設ける必要がなくなるので、インクジェットヘッド３を小型化することができると共に、設計の自由度を高めることが可能になる。

また、圧電アクチュエータ４４の側壁４６の温度を検出することは、すなわち、圧電アクチュエータ４４のインクに接している部位の温度を検出することになる。このことから、インクの温度を何ら物体を介すことなく直接検出することができるので、長溝４５に充填されているインクの温度を正確かつ速やかに検出することが可能になる。

さらに、電圧制御部７３に、圧電アクチュエータ４４に流れる電流値から求めた温度、つまり、電流値をＡ／Ｄ変換した値と、駆動電圧（インク吐出用電圧）とを対応付けた温度テーブル７８を設けることによって、駆動電圧を容易に決定することができるので、電圧制御部７３の回路構成を簡略化することが可能になる。

そして、圧電アクチュエータ４４の温度を検出するにあたって、複数の長溝４５にそれぞれ設けられている駆動電極部５０の全てに温度検出用電圧を印加するか、予め定めた所定の駆動電極部５０に温度検出用電圧を印加するかを選択することができる。
これに加え、電圧制御部７３においては、電流検出部７２で検出した各電流値を平均化し、この平均化された電流値に基づいて駆動電圧の大きさを決定できたり、各駆動電極部５０に対応する各電流値に基づいて駆動電極部５０毎に駆動電圧の大きさを決定できる。
このため、駆動電極部５０を個々に制御する必要がない場合にあっては、制御回路３２の回路構成を簡略することができる。一方、駆動電極部５０を個々に制御する場合にはより高精度なインクの吐出速度や吐出滴量の制御を行うことができる。よって、ユーザーの要望に応じてインクジェット記録装置１の機種のバリエーションを増加させることが可能になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、温度検出用電圧の「Ａｃｔｉｖｅ Ｏｎ」のパルス幅を、例えば、インク吐出用電圧の「Ａｃｔｉｖｅ Ｏｎ」のパルス幅の約半分に設定する場合について説明した（図９、図１０参照）。しかしながら、これに限られるものではなく、温度検出用電圧の「Ａｃｔｉｖｅ Ｏｆｆ」のパルス幅を、例えば、インク吐出用電圧の「Ａｃｔｉｖｅ Ｏｆｆ」のパルス幅の約半分に設定してもよい。すなわち、温度検出用電圧を長溝４５内の圧力をインク滴が吐出しない程度に変化するように設定すればよい。

さらに、上述の実施形態では、圧電アクチュエータ４４に流れる電流値から求めた温度に基づいてインク吐出用の駆動電圧を決定する手段として電圧制御部７３に温度テーブル７８を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、温度テーブル７８に代わって温度から駆動電圧を算出するための演算式を用いてもよい。

そして、上述の実施形態では、インクジェット記録装置１は、キャリッジ７にインクジェットヘッド３を固定し、インクジェットヘッド３が主走査方向に移動する、所謂シリアル型のインクジェット記録装置である場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、インクジェットヘッドが移動不能に固定されている、所謂ライン式のインクジェット記録装置であってもよい。

図１２にライン式のインクジェット記録装置９０の一例を示す。
同図に示すように、ライン式のインクジェット記録装置９０は、色ごとに設けられた複数のインクジェットヘッド９１と、インクジェットヘッド９１の吐出プレート９１ａと対向するように設けられた搬送部９２と、用紙Ｓをストックしておく給紙トレイ９３とを備えている。
複数のインクジェットヘッド９１は、互いにヘッド取付け板９４に一体的に固定され、移動不能になっている。搬送部９２は、搬送ベルト９５ａ，９５ｂと複数の搬送ローラ９６とで構成されており、これら搬送ベルト９５ａ，９５ｂが移動することによって（図１２においては矢印方向に搬送ベルト９５が移動している）用紙Ｓが給紙トレイ９３から搬送されるようになっている。

搬送ベルト９５ａのインクジェットヘッド９１とは反対側には、各インクジェットヘッド９１の吐出プレート９１ａの清掃を行う清掃装置９７が設けられている。この清掃装置９７は、ワイパーブレード、インクフラッシング時の吐出インクの受部及びインクの乾燥を防止する動作を行うキャッピングユニットなどで構成されている。
このように構成されているライン式のインクジェット記録装置９０にあっては、インクジェットヘッド９１が移動せずに、用紙Ｓのみが移動する。そして、用紙Ｓがインクジェットヘッド９１に対向する位置に移動したとき、インク吐出用電圧がインクジェットヘッド９１の圧電アクチュエータ（図１２においては不図示）に印加され、用紙Ｓにインク滴が着弾される。

一方、用紙Ｓがインクジェットヘッド９１に対向する位置に存在しないとき、インクジェットヘッド９１の圧電アクチュエータには温度検出用電圧が印加され、圧電アクチュエータの温度を検出するようになっている。
すなわち、ライン式のインクジェット記録装置９０にあっては、温度検出用電圧の印加タイミングは画像と画像との間のタイミングに設定されている。このように構成することで、キャリッジ７が移動する、所謂シリアル型のインクジェット記録装置１と同様の効果を奏することができる。なお、ライン式のインクジェット記録装置９０において、用紙Ｓが連続的に搬送される場合であっても、画像と画像との間のタイミングで不図示の圧電アクチュエータに温度検出用電圧を印加するように設定すればよい。

本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の斜視図である。 本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドの斜視図である。 本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドチップの分解斜視図である。 本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドチップの一部を拡大した分解斜視図である。 本発明の実施形態における制御回路のブロック図である。 本発明の実施形態における圧電アクチュエータの静電容量の変化を示すグラフである。 本発明の実施形態における圧電アクチュエータに流れる電流の変化を示すグラフである。 本発明の実施形態におけるインク吐出用電圧の変化を示すグラフである。 本発明の実施形態におけるインク吐出用電圧の出力波形を示すグラフである。 本発明の実施形態における温度検出用電圧の出力波形を示すグラフである。 本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドの動作、および圧電アクチュエータの温度検出の手順を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態のインクジェット記録装置の構成図である。

符号の説明

１，９０ インクジェット記録装置
２ 装置本体部
３，９１ インクジェットヘッド
７ キャリッジ（移動手段）
８ ガイドレール（移動手段）
１１ モータ（移動手段）
１２，１３ プーリ（移動手段）
１４ タイミングベルト（移動手段）
２１ 搬入ローラ（搬送手段）
２２ 搬出ローラ（搬送手段）
３２ 制御回路（温度検出装置）
２６ インクジェットヘッドチップ
４４ 圧電アクチュエータ
４５ 長溝（溝部）
５０ 駆動電極部
５１ ノズルプレート
５２ ノズル開口部（ノズル）
７１ 電圧出力部
７２ 電流検出部（駆動電流検出手段）
７３ 電圧制御部（電圧制御手段）
７４ 切替部（切替手段）
７５ 駆動電流検出回路
７６ Ａ／Ｄ変換回路
７７ 電圧決定部
７８ 温度テーブル
７９ 切替回路
８０ メモリ
９５ａ，９５ｂ 搬送ベルト（搬送手段）
９６ 搬送ローラ（搬送手段）
Ｓ 用紙（被記録媒体）

Claims (12)

1. インクが充填される複数の溝部を有する圧電アクチュエータと、
   前記複数の溝部のそれぞれに設けられ前記圧電アクチュエータを駆動させる複数の駆動電極とを備え、
   前記圧電アクチュエータを駆動させることで前記複数の溝部からノズルを介してインクの液滴を吐出させるインクジェットヘッドの温度検出装置であって、
   外部から入力される電圧の大きさを制御し、この電圧を駆動電圧として出力する電圧制御手段と、
   前記駆動電圧をパルス状の電圧に変換し、このパルス状の駆動電圧のパルス幅を変更することでインク吐出用電圧、または温度検出用電圧の何れかに切替えると共に、前記インク吐出用電圧、または前記温度検出用電圧の何れかを所定の駆動電極に印加する切替手段と、
   前記温度検出用電圧を前記所定の駆動電極に印加することによって前記圧電アクチュエータに流れる電流値を検出する駆動電流検出手段とを備え、
   前記電圧制御手段は、前記駆動電流検出手段によって検出された電流値に基づいて前記駆動電圧の大きさを決定し、
   前記切替手段は、インク非吐出時に前記温度検出用電圧に切替えることを特徴とするインクジェットヘッドの温度検出装置。
2. 前記電圧制御手段は、前記駆動電流検出手段によって検出された電流値と前記圧電アクチュエータの温度との対応関係を示す温度テーブルを有し、
   前記圧電アクチュエータの温度を、前記駆動電流検出手段によって検出された前記電流値と前記温度テーブルとを参照して求め、これによって求められた前記圧電アクチュエータの温度に応じて前記駆動電圧の大きさを決定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの温度検出装置。
3. 前記電圧制御手段は、前記圧電アクチュエータの前記複数の駆動電極に対応する部位にそれぞれ流れる前記電流値を平均化し、この平均化された電流値に基づいて前記駆動電圧の大きさを決定していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッドの温度検出装置。
4. 前記電圧制御手段は、前記圧電アクチュエータの駆動電極に対応する部位にそれぞれ流れる前記電流値に基づいて前記駆動電極毎の前記駆動電圧の大きさをそれぞれ決定していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッドの温度検出装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れかに記載の温度検出装置を搭載したインクジェットヘッド。
6. 請求項５に記載のインクジェットヘッドと、
   被記録媒体を予め決められた方向に搬送する搬送手段と、
   前記被記録媒体の搬送方向に交差する方向に沿って前記インクジェットヘッドを往復移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
7. 前記インク非吐出時を、前記インクジェットヘッドが移動範囲のうちの両端に位置している時としたことを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 請求項５に記載のインクジェットヘッドを移動不能に固定し、
   記録装置本体に、被記録媒体を前記インクジェットヘッドに対向した状態で予め定められた方向に搬送する搬送手段を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
9. 前記インク非吐出時を、前記インクジェットヘッドによって形成される画像と画像との間に設定したことを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。
10. インクが充填される複数の溝部を有する圧電アクチュエータと、
    前記複数の溝部のそれぞれに設けられ前記圧電アクチュエータを駆動させる複数の駆動電極とを備え、
    前記圧電アクチュエータを駆動させることで前記複数の溝部からノズルを介してインクの液滴を吐出させるインクジェットヘッドの温度検出方法であって、
    外部から入力される電圧の大きさを制御し、この電圧を駆動電圧として出力する電圧制御工程と、
    前記駆動電圧をパルス状の電圧に変換し、このパルス状の駆動電圧のパルス幅を変更することでインク吐出用電圧、または温度検出用電圧の何れかに切替えると共に、前記インク吐出用電圧、または前記温度検出用電圧の何れかを所定の駆動電極に印加する切替工程と、
    前記温度検出用電圧を前記所定の駆動電極に印加することによって前記圧電アクチュエータに流れる電流値を検出する駆動電流検出工程とを備え、
    前記電圧制御工程は、前記駆動電流検出工程によって検出された電流値に基づいて前記駆動電圧の大きさを決定し、
    前記切替工程は、インク非吐出時に前記温度検出用電圧に切替えることを特徴とするインクジェットヘッドの温度検出方法。
11. 前記電圧制御工程は、前記圧電アクチュエータの前記複数の駆動電極に対応する部位にそれぞれ流れる前記電流値を平均化し、この平均化された電流値に基づいて前記駆動電圧の大きさを決定していることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッドの温度検出方法。
12. 前記電圧制御工程は、前記圧電アクチュエータの駆動電極に対応する部位にそれぞれ流れる前記電流値に基づいて前記駆動電極毎の前記駆動電圧の大きさをそれぞれ決定していることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッドの温度検出方法。
    

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