JP2010076312A

JP2010076312A - 液体吐出ヘッド駆動回路及び液体吐出ヘッド駆動回路の保護方法

Info

Publication number: JP2010076312A
Application number: JP2008248489A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kato; 昌法加藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: US20100079553A1; JP5159540B2

Abstract

【課題】絶縁抵抗値の低下による駆動回路等の故障を回避し、絶縁異常の判断を継続することができる液体吐出ヘッド駆動回路及び液体吐出ヘッド駆動回の保護方法を提供する。
【解決手段】コモン線１１６とグランド間に設けられたモニタ抵抗器１５６によって、コモン線１１６に流れるコモン電流Ｉ_Ｒがモニタされる。圧電素子５８の絶縁抵抗５８Ｂが低下するとコモン電流Ｉ_Ｒが増加し、基準値を超えるとコモン電流制限部１５２が動作してコモン電流Ｉ_Ｒを制限する。コモン電流Ｉ_Ｒの制限範囲は圧電素子５８の絶縁異常を判断できる範囲であり、モニタ抵抗器１５６や駆動回路１００が過負荷にならない範囲である。圧電素子５８の絶縁抵抗５８Ｂが正常範囲で低下したときに絶縁異常の判断を継続しつつモニタ抵抗器１５６や駆動回路１００の過負荷による破損を回避する。
【選択図】図８

Description

本発明は液体吐出ヘッド駆動回路及び液体吐出ヘッド駆動回路の保護方法に係り、特に圧電素子を備えた液体吐出ヘッドの駆動回路の保護技術に関する。

一般に、カラー画像を形成する汎用の画像形成装置として、インクジェット記録装置が広く用いられている。インクジェット記録装置は、例えば、Ｋ（黒）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）の各色に対応するインクジェットヘッドを備え、色ごとに設けられた各ヘッドからカラーインクを吐出して、記録媒体に所望のカラー画像を形成するように構成されている。

インクジェットヘッドには、多数のノズルに対応してそれぞれに圧電アクチュエータ（ピエゾアクチュエータ）などの吐出力発生素子が設けられ、それぞれの吐出力発生素子に対して所定の駆動電圧を与えると、各ノズルから所定のタイミングで所定量のインクが吐出される。

インクジェットヘッドに用いられる圧電アクチュエータは、圧電材料から成る圧電体を２枚の電極ではさんだ構造を有しており、電気的にはコンデンサと等価である。また、正常な状態の圧電アクチュエータにおける電極間は所定の絶縁性能を持ち、一般に、その抵抗値は数ＭΩから数百ＭΩ程度である。しかし、何らかの異常により電極間の抵抗値が数百ｋΩ以下に低下してしまうことがある。このような絶縁性能の低下の原因として、以下の（１）〜（３）のようなケースが考えられる。

（１）製造上の不具合によって電極同士が短絡する。

（２）初期は正常であっても、長期にわたる動作に伴い、電極に使用されている金属材料が圧電体内に浸透（マイグレーション）し、やがて短絡に至る。

（３）インクと活電部との間の絶縁構造が破壊されインクが活電部に染み出し、インクを通して電極間に電流が流れる。

上記（３）はインクジェットヘッドに特有の原因である。絶縁異常に対しては何らかの対策が必要である。

特許文献１には、複数の圧電素子を取り囲むようにインク漏れ検出用の一対の電極を設け、両電極間の電位差に所定のしきい値を超えたことが検出された場合に所定の警告を行うように構成されたインク漏れ検出方法が記載されている。

一方、圧電アクチュエータの絶縁性能の低下の有無を判断する方法として、圧電アクチュエータの電極間の抵抗値をモニタし、モニタの結果に基づいて圧電アクチュエータの絶縁性能の合否を判断する方法が知られている。

この方法では、インクジェットヘッドに対して直列に抵抗器（モニタ抵抗器）を接続し、インクジェットヘッドに直流電圧を加えたときのモニタ抵抗器の両端に発生する電圧を調べている。

図１２に、モニタ抵抗器を用いた構成例を図示する。同図に示すインクジェットヘッド２００は、吐出力発生素子として機能する複数の圧電素子２０２と、圧電素子２０２のオンオフを切り換えるスイッチ素子２０４が設けられ、スイッチ素子２０４のオンに応じて各圧電素子２０２には駆動電圧線２０６及びスイッチ素子２０４を介して共通の駆動電圧が供給される。圧電素子２０２のスイッチ素子２０４が接続される電極と反対側の電極はコモン電圧線２０８に接続されている。

図１２に示すように、圧電素子２０２は電気的な等価回路で表すとコンデンサ成分２０２Ａと抵抗成分２０２Ｂが並列接続された構造を有しており、この抵抗成分Ｂが圧電素子２０２の絶縁抵抗である。

インクジェットヘッド２００は、駆動電圧の伝送路となる駆動電圧パターン２２０及びコモン電圧パターン２２２が形成されるフレキシブルフラットケーブル２２３を介して、駆動電圧を生成する駆動回路２４０が実装される駆動回路基板２４２と接続される。

駆動電圧を生成する駆動回路２４０は、デジタル形式の波形データ列２４４をアナログ形式の信号に変換するＤ／Ａコンバータ２４６と、該アナログ信号を増幅して駆動電圧を出力する増幅部２５０と、フレキシブルフラットケーブル２２３のコモン電圧パターン２２２を介してインクジェットヘッド２００のコモン電圧線２０８と電気接続されるコモン線２５２と、コモン線２５２に接続されるモニタ抵抗器２５４と、モニタ抵抗器２５４と並列接続されるコンデンサ（デカップリングコンデンサ）２５６と、を含んでいる。

また、図示は省略するが、駆動回路基板２４２の端部には駆動電圧線に接合されるピン（電極）及びコモン線に接合されるピン（電極）を有し、フレキシブルフラットケーブル２２３の端部に接合されるコネクタ（プラグ）と嵌号する形状を有するコネクタ（レセプタクル）が設けられている。

モニタ抵抗器２５４には、コモン線２５２に流れるコモン電流Ｉ_Ｒに比例した電位が現れるので、モニタ抵抗器２５４の両端に現れるモニタ電圧を監視することによってコモン電流Ｉ_Ｒの増減を把握することができる。図１２に示す構成では、モニタ電圧を増幅器２５６によって増幅した後に、合否判定部２５８によって圧電素子２０２の絶縁異常の有無を判断している。

例えば、圧電素子２０２の絶縁抵抗（抵抗成分２０２Ｂの抵抗値）が経時変化などにより小さくなると、駆動回路２４０、絶縁抵抗（抵抗成分２０２Ｂ）、モニタ抵抗器２５４を流れるコモン電流Ｉ_Ｒ（コモン電流Ｉ_Ｒの経路を矢印線により図示）が大きくなるので、モニタ抵抗器２５４の両端に現れるモニタ電圧が高くなる。したがって、モニタ抵抗器２５４の両端電圧（図１２中Ｂ点の電位）と、駆動電圧（ＤＣ電圧、図１２中Ａ点における電位）と、モニタ抵抗器２５４の抵抗値から、圧電素子２０２の絶縁抵抗の値を求めることができる。

一方、インクジェットヘッド２００からインク吐出を行う際は、時間変化する（高周波のＡＣ成分を有する）駆動電圧が圧電素子２０２に印加される。すなわち、電圧が変化するたびに、圧電素子２０２のコンデンサ成分２０２Ａには、充放電のための電流が流れる。この充放電電流がモニタ抵抗器２５４に流れるとＢ点の電位が変動するので、圧電アクチュエータの両電極間に印加される電圧（Ａ点の電位−Ｂ点の電位）も変動してしまう。

図１２に図示した構成では、モニタ抵抗器２５４と並列にコンデンサ２６０を接続して時間変化する電流に対するインピーダンスを下げ、Ｂ点の電位（モニタ電圧）の変動を抑制している。
特開２００４−５８６３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたインク漏れ検出方法では、インク漏れ検出用電極や高感度化のためのスリットを設けるための空間をインクジェットヘッドに設ける必要があり、インクジェットヘッドの小型化の妨げとなる。また、インク漏れ検出用電極に電圧を印加するための回路が必須であり、さらに、電圧印加および検出用の信号線が必要である。そのために、駆動回路、インターフェース、インクジェットヘッドの大型化が避けられない。

これに対して、図１２を用いて説明した方法では、ヘッドに特別な電極を設ける必要がなく、駆動回路側にインク漏れ検出のための電圧を印加する回路を設ける必要や、専用の信号線を設ける必要もない。

ところで、図１２に図示した構成において、モニタ抵抗器２５４の抵抗値を大きくすると、相対的に大きな検出電圧が得られるので検出感度が高くなるといえる。しかし、この電圧の増加分だけ圧電素子２０２に印加される電圧は減少するので、インクジェットヘッドの吐出効率が低下してしまうという問題がある。したがって、インクジェットヘッドの本来のインク吐出機能を損なうことになるので、モニタ抵抗器２５４の抵抗値を大きくすることは、必ずしも好ましいとはいえない。

一方、モニタ抵抗器２５４の抵抗値を小さくすると、圧電素子２０２の絶縁抵抗２０２Ｂが小さくなったときに、モニタ抵抗器２５４を流れる電流（図１２のコモン電流Ｉ_Ｒ）が大きくなる。このコモン電流Ｉ_Ｒが大きくなると、モニタ抵抗器２５４や駆動回路２４０で消費する電力が大きくなり、モニタ抵抗器２５４や駆動回路２４０の出力段のパワートランジスタ（不図示）は熱による破壊に至るおそれがある。この現象は圧電素子２０２の絶縁抵抗２０２Ｂの低下が正常範囲の場合にも起こり得る。

一般に、インクジェットヘッド２００に適用される圧電アクチュエータの駆動電圧は２０Ｖから３０Ｖ程度と大きな値であり、絶縁抵抗２０２Ｂの低下によるモニタ抵抗や駆動回路２４０に流れる電流（発熱）の増加は大きなものになることが予想される。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、液体吐出ヘッドに設けられた圧電素子の絶縁異常を判断する際に、絶縁抵抗値の低下による駆動回路等の故障を回避し、絶縁異常の判断を継続することができる液体吐出ヘッド駆動回路及び液体吐出ヘッド駆動回路の保護方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る液体吐出ヘッド駆動回路は、液体吐出ヘッドに設けられた圧電素子の駆動電極とコモン電極の間に駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段と、前記コモン電極に電気接続されるコモン線に流れる電流を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記圧電素子の絶縁異常の有無を判断する絶縁異常判断手段と、前記コモン線に流れる電流が前記検出手段及び前記駆動電圧印加手段の少なくともいずれか一方が過負荷にならないように決められた基準値を超えたときに、前記絶縁異常判断手段において絶縁異常の有無を判断することができる所定の範囲内に前記コモン線に流れる電流を制限する電流制限手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、圧電素子を備えた液体吐出ヘッドに所定の駆動電圧を供給する駆動回路において、圧電素子のコモン電極と電気接続されるコモン線に流れるコモン電流に基づいて圧電素子の絶縁異常の有無を判断する際に、コモン電流が所定の値を超えたときにはコモン電流を制限するので、過負荷による検知手段や駆動回路の構成素子の破損が回避される。また、圧電素子の絶縁異常の有無を判断できる範囲でコモン電流が制限されるので、コモン電流が制限された状態でも圧電素子の絶縁異常の有無を判断することができる。

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置１０の全体構成を示す概略図である。同図に示すように、インクジェット記録装置１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、ヘッドという。）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録媒体たる記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのノズル面に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２の印字結果を読み取る印字検出部２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

図１には図示しないが、印字部１２に含まれる各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのそれぞれの上面（記録紙１６と対向する面と反対側の面）には、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの駆動回路基板（図８に符号１１０で図示）が立てた状態で配置される。

インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインク供給タンク（図１中不図示、図６に符号６０で図示）を有し、各色のインクは所要のインク流路を介してヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙと連通されている。

また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。詳細な図示は省略するが、本例のインクジェット記録装置１０は、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの上面にインク供給部を備え、インク貯蔵／装填部１４からインク供給部を介して各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにインクが供給されるように構成されている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくともヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのノズル面（ノズル開口が形成されるインク吐出面）に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側においてヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのノズル面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１６がベルト３３上に吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図１中不図示、図７に符号８８で図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が染み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１０が対象とする記録紙１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、記録紙１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれのヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが記録紙１６の搬送方向（紙送り方向）延在するように固定設置される。

吸着ベルト搬送部２２により記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち、１回の副走査で）、記録紙１６の全面に画像を記録することができる。このようなシングルパス印字が可能な構成により、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。更に、記録紙１６に処理液とインクとを付着させた後に、記録紙１６上でインク色材を凝集又は不溶化させて、記録紙１６上でインク溶媒とインク色材とを分離させる２液系のインクジェット記録装置では、処理液を記録紙１６に付着させる手段としてインクジェットヘッドを備えてもよい。

なお、ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、それぞれ複数のヘッドモジュールを記録紙１６の幅方向につなぎ合わせた構造を有していてもよいし、各ヘッドは一体に形成された構造を有していてもよい。

印字部１２の後段に設けられる印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他吐出異常をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲ受光素子列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧ受光素子列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢ受光素子列と、から成る色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が２次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドットの着弾位置の測定などで構成される。

印字検出部２４の後段には後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

加熱・加圧部４４によって記録紙１６を押圧すると、多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

こうして生成されたプリント物は排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成される。

また、図１には示さないが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。

〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。

図３(a)はヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３(b)はその一部の拡大図である。また、図３(c)はヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図、図４はヘッド５０の立体的構成を示す断面図（図３(a),(b)中のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。

記録紙１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３(a),(b)に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド５０の長手方向（紙送り方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

記録紙１６の送り方向と略直交する主走査方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３(a)の構成に代えて、図３(c)に示すように、複数のノズル５１が２次元的に配列された短尺のヘッドユニット５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。また、図示は省略するが、短尺のヘッドユニットを一列に並べてラインヘッドを構成してもよい。

各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５はインク供給源たるインク供給タンク（図３(a)〜(c)中不図示、図６に符号６０で図示）と連通しており、該インク供給タンクから供給されるインクは図４の共通流路５５を介して各圧力室５２に分配供給される。

圧力室５２の天面を構成し共通電極（コモン電極）と兼用される振動板５６には個別電極５７を備えた圧電素子５８が接合されており、個別電極（駆動電極）５７に駆動電圧を印加することによって圧電素子５８が変形してノズル５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

かかる構造を有するインク室ユニット５３を図５に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、記録紙１６の幅方向（記録紙１６の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるラインまたは複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図３(a),(b)に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。即ち、ノズル５１-11、５１-12、５１-13、５１-14、５１-15、５１-16を１つのブロックとし（他にはノズル５１-21、…、５１-26を１つのブロック、ノズル５１-31、…、５１-36を１つのブロック、…として）、記録紙１６の搬送速度に応じてノズル５１-11、５１-12、…、５１-16を順次駆動することで記録紙１６の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙１６とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるラインまたは複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。

そして、上述の主走査によって記録される１ライン（或いは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。即ち、本実施形態では、記録紙１６の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する記録紙１６の幅方向が主走査方向ということになる。なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。

〔インク供給系の構成〕
図６は、インクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インク供給タンク６０はヘッド５０にインクを供給する基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に含まれる。インク供給タンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。

図６に示すように、インク供給タンク６０とヘッド５０の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。

なお、図６には示さないが、ヘッド５０の近傍又はヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１０には、ノズル５１の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４が設けられている。キャップ６４は、不図示の移動機構によってヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置からヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ６４は、図示せぬ昇降機構によってヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面をキャップ６４で覆う。

印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、圧電素子５８が動作してもノズル５１からインクを吐出できなくなってしまう。

このような状態になる前に（圧電素子５８の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で）圧電素子５８を動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべくキャップ６４（インク受け）に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出）が行われる。

また、ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入した場合、圧電素子５８が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合にはヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。

この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。

〔制御系の説明〕
図７は、インクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦メモリ７４に記憶される。

メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

メモリ７４には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、メモリ７４は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバである。図７では、装置内の各部に配置されるモータ（アクチュエータ）を代表して符号８８で図示している。例えば、図７に示すモータ８８には、図１のベルト３３の駆動ローラ３１（３２）を駆動するモータや、図６のキャップ６４を移動させる移動機構のモータなどが含まれている。

ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって、図１に示す加熱ファン４０の熱源たるヒータや、後乾燥部４２のヒータなどを含むヒータ８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データ（ドットデータ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいて、ヘッドドライバ８４を介してヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４は、プリント制御部８０から与えられる画像データに基づいてヘッド５０の圧電素子５８に印加される駆動電圧を生成するとともに、該駆動電圧を圧電素子５８に印加して圧電素子５８駆動する駆動回路（図８に符号１００を付して図示）を含んで構成される。なお、図７に示すヘッドドライバ８４には、ヘッド５０の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

本例に示すインクジェット記録装置１０は、各圧電素子５８に共通の駆動波形を有する駆動電圧を印加し、各圧電素子５８の吐出タイミングに応じて各圧電素子５８の個別電極に接続されたスイッチ素子（図８に符号１２８を付して図示）のオンオフを切り換えることで、各圧電素子５８に対応するノズルからインクを吐出させる圧電素子５８の駆動方式が適用される。

印字検出部２４は、図１で説明したようにラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。

プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られた情報に基づいてヘッド５０に対する各種補正やヘッド５０のメンテナンスを行うように各部を制御する。

印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、メモリ７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データがメモリ７４に記憶される。

メモリ７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、該プリント制御部８０においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。

プログラム格納部９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。なお、プログラム格納部９０は動作パラメータ等の記録手段（不図示）と兼用してもよい。

〔ヘッドの駆動回路の詳細な説明〕
次に、図７に示すヘッドドライバ８４に含まれるヘッド５０の駆動回路（ヘッド５０に設けられる圧電素子（圧電アクチュエータ）の駆動回路）の構成及び機能について詳細に説明する。

図８には、ヘッド５０の駆動回路１００の概略構成を示す。同図に示すように、駆動回路１００は、ヘッド５０からインクを吐出させる際に、吐出圧力を発生させる圧電素子５８を動作させるための電気的エネルギー（電圧及び電流）を有する駆動電圧を生成する機能を有し、ヘッド５０と所定の配線パターン１０２，１０４が形成されたフレキシブルフラットケーブル１０６を介して接続される駆動回路基板１１０に実装される。

駆動回路１００により生成された駆動信号は、フレキシブルフラットケーブル１０６の駆動配線パターン１０２及びヘッド５０の駆動電圧配線１１０を介して圧電素子５８の駆動電極５７に伝送される。また、圧電素子５８のコモン電極５６はヘッド５０のコモン電圧配線１１４、フレキシブルフラットケーブル１０６のコモン配線パターン１０４を介して駆動回路１００のコモン線１１６に電気接続される。

図８に示す駆動回路１００は、デジタル形式の波形データ列１２０をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ１２２と、Ｄ／Ａコンバータ１２２によって変換された波形データ列のアナログ信号を増幅する増幅部１２４と、を備えている。増幅部１２４の出力端１２４Ａは、駆動回路基板１１０の端部に実装されたコネクタ１２６のピン（不図示）と電気接続される。

増幅部１２４は、Ｄ／Ａコンバータ１２２によって変換されたアナログ信号を増幅するアンプ１２８と、アンプ１２８のフィードバック回路を構成する抵抗器１３０，１３２と、抵抗器１３４，１３６、ダイオード１３８，１４０により構成され、電源電圧＋Ｖ_１及び−Ｖにより動作するバイアス回路１４２と、トーテムポール接続されたトランジスタ１４４，１４６により構成され、アンプ１２８により増幅されたアナログ信号を駆動電圧に変換する変換部１４８と、を含んで構成されている。なお、図８に図示した増幅部１２４の構成は一例であり、適宜変更が可能である。

本例に示す駆動回路１００には、圧電素子５８の絶縁異常の有無を判断する絶縁異常判断部１５０と、モニタ抵抗器１５６や駆動回路１００を構成する素子が過負荷のときにモニタ抵抗器１５６に流れる電流（コモン電流Ｉ_Ｒ）を制限するコモン電流制限部１５２が設けられている。

絶縁異常判断部１５０は、コモン線１１６とグランド１５４の間に設けられるモニタ抵抗器１５６によってコモン電流Ｉ_Ｒがモニタされ、モニタ抵抗器１５６の両端に発生したモニタ電圧は増幅処理部１５８によって増幅処理が施され、合否判定部１６０により増幅処理後のモニタ電圧に基づき絶縁異常の有無が判断される。また、モニタ抵抗器１５６の前段側（圧電素子５８のコモン電極５６とモニタ抵抗器１５６の間）には、パルス電流に対してコモン線１１６のインピーダンスを下げるためのコンデンサ１６２がコモン線１１６とグランド１５４の間に設けられている。

圧電素子５８の中で絶縁抵抗５８Ｂの抵抗値が低下すると、その絶縁抵抗５８Ｂを流れる電流が増加しコモン電流Ｉ_Ｒが増加する。コモン電流Ｉ_Ｒの増加はモニタ電圧の増加として表れるので、モニタ電圧に所定のしきい値を設定し、モニタ電圧がしきい値を超えた場合には圧電素子５８の絶縁異常が発生していると判断することができる。

なお、製造上の不具合による絶縁異常やマイグレーションによる絶縁異常は、複数の圧電素子の中の１つにおいて起こるものであり、活電部へのインクの染み出しによる絶縁異常は複数の圧電素子において一様に起こるものである。

本例に示す絶縁異常判断部１５０は、複数の圧電素子５８に対して駆動電圧を同時に印加し、当該複数の圧電素子５８の絶縁異常の有無を判断することで、複数の圧電素子５８のうち、少なくともいずれか１つが絶縁異常になっていても絶縁異常と判断される。

すなわち、複数の絶縁抵抗を流れる総電流をまとめて検出し、絶縁抵抗５８Ｂが低下している圧電素子５８が１つでも存在している場合、及び複数の圧電素子５８の一部又は全部において絶縁抵抗５８Ｂの低下が一様に起こっている場合のいずれの場合でも、絶縁異常が発生していると判断される。絶縁抵抗５８Ｂが低下している圧電素子５８を特定するには、各圧電素子５８に対して１つずつ順に直流電流を印加して、個別に調べればよい。

また、コモン線１１６に設けられたコンデンサ１６２の機能により、圧電素子５８を動作させたときにパルス電流が流れても、パルス電流に対するコモン線１１６のインピーダンスはほぼゼロとなり、モニタ抵抗器１５６の両端にはモニタ電圧が現れる。したがって、圧電素子５８を動作させているときでも、モニタ抵抗器１５６に流れる電流に基づき圧電素子５８の絶縁異常の有無を判断することが可能である。

先に述べたように、圧電素子５８は絶縁異常とならない範囲で絶縁抵抗５８Ｂの抵抗値が低下することがあり、絶縁抵抗５８Ｂが正常範囲であるものの低下している状態から絶縁異常に至るまでの間は、絶縁抵抗５８Ｂの低下による駆動回路１００の過負荷（消費電流の増加）による駆動回路１００の破損を回避しつつ、絶縁異常の判断を継続する必要がある。

図８に示すコモン電流制限部１５２は、モニタ抵抗器１５６に流れる電流（すなわち、コモン電流Ｉ_Ｒ）を検知して、モニタ抵抗器１５６や駆動回路１００を構成する各素子（例えば、増幅部１２４のトランジスタ１４４，１４６）の過負荷の状態を検知するとともに、過負荷の状態が検知された場合には、コモン電流Ｉ_Ｒを制限して、過負荷の状態を解消するように構成されている。

また、コモン電流制限部１５２は、コモン電流Ｉ_Ｒを遮断してしまうのでなく、絶縁異常判断部１５０によって絶縁異常の有無を判断できる範囲にコモン電流Ｉ_Ｒを制限するので、コモン電流Ｉ_Ｒが制限されている状態においても絶縁異常判断部１５０による絶縁異常の判断が可能となっている。

モニタ抵抗器１５６の過負荷の状態は、例えば、モニタ抵抗器１５６の定格電力の１／２から定格電力を超えない範囲の所定の値に設定することができる。具体的には、モニタ抵抗器１５６の定格電力が１Ｗの場合には、モニタ抵抗器１５６の消費電力が０．５Ｗ（定格電力の１／２）や０．７５Ｗ（定格電力の３／４）を超えたときに過負荷の状態と判断されることになる。このように過負荷の状態を決めることで、最悪のケースでもモニタ抵抗器１５６の定格電力を超えることがない。

この消費電力の判断基準とモニタ抵抗器１５６の抵抗値からモニタ抵抗器１５６の過負荷の状態を判断する電流の判断基準を決めることが可能である。

また、絶縁異常判断部１５０が異常と判断するためのしきい値は、出力端１２４Ａの電圧とコモン線１１６の電圧の比から決められる。例えば、（コモン線１１６の電圧）／（出力端１２４Ａの電圧）＝０．０３（３％）程度をしきい値に設定することが考えられる。

〔コモン電流制限部の構成例〕
次に、図９〜図１１を用いてコモン電流制限部１５２の具体的な構成例を示す。なお、図９〜図１１には、コモン電流制限部１５２及びその周辺の構成のみを図示し、駆動回路１００の全体構成の図示は省略する。また、図９〜図１１において他の図面と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図９には、コモン電流制限部１５２として、ヒューズ１７０と所定の抵抗値を有する抵抗器１７２を並列接続した構成例を示す。同図に示す構成例では、一般にヒューズ１７０の抵抗値はモニタ抵抗器１５６や並列接続された抵抗器１７２よりも十分小さいので、通常状態ではコモン電流Ｉ_Ｒはヒューズ１７０を流れて、モニタ抵抗器１５６により圧電素子５８の絶縁抵抗５８Ｂが正確にモニタされる。

一方、圧電素子５８の絶縁抵抗５８Ｂが小さくなって、コモン電流Ｉ_Ｒがヒューズ１７０の溶断電流よりも大きくなるとヒューズ１７０が溶断する。ヒューズ１７０の溶断後は抵抗器１７２を経由してコモン電流Ｉ_Ｒがモニタ抵抗器１５６に流れるので、圧電素子５８の絶縁異常の有無を判断することができる。さらに、抵抗器１７２の抵抗値はコモン電流Ｉ_Ｒの制限範囲に対応するように決められているので、コモン電流Ｉ_Ｒは適正範囲内に制限されるので、モニタ抵抗器１５６及び駆動回路１００の過負荷による破損の回避が回避される。

なお、図９に示す態様において、ヒューズ１７０に代わりヒューズ抵抗器を適用してもよいし、サーミスタなど自己復帰型の電流遮断素子を適用してもよい。ヒューズやヒューズ抵抗を用いた場合には一旦断線すると部品を交換する必要があるが、サーミスタ（正特性サーミスタ）を用いた場合には、部品の交換が不要であり、復帰後（冷却後）に当該回路を再使用することができる。

図９に示す態様によれば、簡単な構成でコモン電流Ｉ_Ｒの制限を実現することができる。また、部品点数が少なく、使用される部品も汎用部品であり、駆動回路基板１１０の大型化を招くこともなく、コスト面でも有利である。

図１０には、コモン電流制限部１５２としてトランジスタなどのスイッチング素子を用いた構成例を示す。同図に示す構成例では、コモン線１１６（コンデンサ１６２とモニタ抵抗器１５６の間）にＦＥＴ１８０を挿入する。ＦＥＴ１８０のＤ（ドレイン）端子はコンデンサ１６２に接続され、Ｓ（ソース）端子はモニタ抵抗器１５６に接続される。また、Ｇ（ゲート）端子には、ＮＰＮ型トランジスタ１８２のコレクタ端子と、抵抗器１８４の一方の端子が接続され、抵抗器１８４の他方の端子は電源（＋Ｖ）に接続される。

トランジスタ１８２のベース端子は、ＦＥＴ１８０のＳ端子（モニタ抵抗器１５６）に接続され、エミッタ端子はグランドに接続される。

ここで、図１０に示すコモン電流制限部１５２の動作を簡単に説明する。圧電素子５８の絶縁抵抗５８Ｂが正常範囲であり、コモン電流Ｉ_Ｒが正常範囲（所定の基準値以下）の場合にはトランジスタ１８２がオフになるようにトランジスタ１８２のバイアス回路が決められている。すなわち、モニタ抵抗器１５６の両端電圧であるモニタ電圧が所定の基準値よりも小さい場合にはトランジスタ１８２はオフとなる。

このときに、ＦＥＴ１８０のＧ端子には＋Ｖの電圧が印加され、ゲートソース間電圧（Ｖ_ＧＳ）は＋Ｖからモニタ電圧を減算した電圧（おおよそ＋Ｖ）となり、このときにＦＥＴ１８０はオンとなる。ＦＥＴ１８０がオンになると、コモン電流Ｉ_ＲはＦＥＴ１８０のＤ−Ｓ間を経由してモニタ抵抗器１５６へ流れる。

一方、圧電素子５８の絶縁抵抗５８Ｂが小さくなり、ＦＥＴ１８０を経由して流れるコモン電流Ｉ_Ｒが増加すると、モニタ電圧が大きくなり、やがてトランジスタ１８２がオンとなる。ここで、トランジスタ１８２がオンになるまでは、ＦＥＴ１８０のＶＧＳはモニタ電圧であるＳ端子の電位が上昇する分だけ小さくなる。具体的には＋Ｖから０．７Ｖ（トランジスタ１８２のベース−エミッタ間電圧）程度小さくなる。

ＦＥＴ１８０は、トランジスタ１８２がオンになるまではＶ_ＧＳが小さくなってもオン状態を維持するような特性でなければならない。トランジスタ１８２がオンになると、ＦＥＴ１８０のＧ端子の電位はトランジスタ１８２のコレクタ−エミッタ間飽和電圧（通常は０．２Ｖ程度）となる。

トランジスタ１８２がオンになると、ＦＥＴ１８０のＳ端子の電位はトランジスタ１８２のベース−エミッタ間電圧となり、略０．７Ｖとなる。したがって、Ｖ_ＧＳ＜０ボルトとなりＦＥＴ１８０がオフになる。ＦＥＴ１８０がオフになると、ＦＥＴ１８０のＤ端子からＳ端子を経由してモニタ抵抗器１５６に流れるコモン電流Ｉ_Ｒが遮断される。

なお、ＦＥＴ１８０がオフになると、モニタ抵抗器１５６にコモン電流Ｉ_Ｒが流れなくなるのでモニタ電圧が降下し、モニタ電圧が所定の基準値以下まで下降するとトランジスタ１８２がオンになる。トランジスタ１８２がオンになると、ＦＥＴ１８０がオンになるのでＦＥＴ１８０のＤ端子からＳ端子向かうドレイン電流（コモン電流Ｉ_Ｒ）が流れ、モニタ抵抗器１５６にもコモン電流Ｉ_Ｒが流れる。

ＦＥＴ１８０がオンになるとモニタ電圧が大きくなるので、トランジスタ１８２が再びオンになり、ＦＥＴ１８０がオフになる。このようにＦＥＴ１８０のオンオフを繰り返すことで最終的には平衡状態となる。当該平衡状態におけるモニタ電圧は０．７Ｖ程度である。

すなわち、モニタ電圧に基づきトランジスタ１８２によりＦＥＴ１８０のオンオフ（オンデューティ）を制御し、ＦＥＴ１８０のＤ端子からＳ端子に流れるドレイン電流（コモン電流Ｉ_Ｒ）が所定の範囲内になるように制限している。

図１０に示す態様によれば、図９に示すようにヒューズやサーミスタを使う場合に比べて、コモン電流制限部１５２が機能し始める電流を低く抑えることができる。一般的なヒューズやサーミスタの動作電流は比較的大きいが、図１０に示す構成では、モニタ電圧がトランジスタ１８２をオンさせる電圧（約０．７Ｖ）になったときに、コモン電流制限部１５２が動作を開始するので、適当なモニタ抵抗器１５６の抵抗値を選ぶことにより、コモン電流Ｉ_Ｒの制限開始電流や、コモン電流Ｉ_Ｒの制限範囲を自由に設定できる。

図１１には、駆動回路１００の出力電圧がマイナス電圧の場合におけるコモン電流制限部１５２の構成例を図示する。図１１に示す構成例では、ＦＥＴ１８０にはＰチャネル型ＦＥＴが適用され、トランジスタ１８２には、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタが適用される。また、ＦＥＴ１８０のＧ端子には、抵抗器１８４を介して負極性の−Ｖが印加される。なお、動作原理は図１０に示す構成例と共通しているので、説明は省略する。

図８は正極性の駆動電圧を発生する駆動回路の例であるが、圧電素子５８は、コモン電極５６に対して駆動電極５７に正極性の駆動電圧を印加してもよいし、コモン電極５６に対して駆動電極５７に負極性の駆動電圧を印加してもよく、駆動電圧の極性はヘッドの設計によって決められる。

コモン電極５６に対して駆動電極５７に負極性の駆動電圧を印加して圧電素子５８を動作させる場合には、図１１に図示した構成例が適用される。

上記の如く構成された駆動回路によれば、圧電素子の絶縁異常を検知するためのモニタ抵抗器に流れる電流（コモン電流）を検知することで、モニタ抵抗器及び駆動回路の過負荷状態を検知することができ、モニタ抵抗器及び駆動回路が過負荷の状態であればモニタ抵抗器に流れる電流を制限するので、モニタ抵抗器及び駆動回路が過負荷になることが回避される。

また、モニタ抵抗器に流れる電流は、圧電素子の絶縁異常を判断できる範囲に制限されるので、モニタ抵抗器に流れる電流が制限されている場合にも、圧電素子の絶縁異常の判断が可能である。

本実施形態では、本発明の適用例としてインクジェット方式の液体吐出ヘッドの駆動回路を例示したが、本発明は圧電素子などの圧電アクチュエータを駆動するための駆動信号を生成する駆動回路にも適用可能である。

また、本発明が適用される装置例として記録媒体上にカラー画像を形成するインクジェット記録装置を示したが、本発明は液体吐出ヘッドから媒体上に液体を吐出する液体吐出装置（ディスペンサーなど）など、圧電アクチュエータを吐出力発生素子に適用した構成に広く適用可能である。

本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

＜付記＞
上記に詳述した発明の実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書は少なくとも以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。

（発明１）：液体吐出ヘッドに設けられた圧電素子の駆動電極とコモン電極の間に駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段と、前記コモン電極に電気接続されるコモン線に流れる電流を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記圧電素子の絶縁異常の有無を判断する絶縁異常判断手段と、前記コモン線に流れる電流が前記検出手段及び前記駆動電圧印加手段の少なくともいずれか一方が過負荷にならないように決められた基準値を超えたときには、前記絶縁異常判断手段において絶縁異常の有無を判断することができる所定の範囲内に前記コモン線に流れる電流を制限する電流制限手段と、を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動回路。

本発明によれば、圧電素子の絶縁異常の判断規準となるコモン線に流れる電流が検出手段や駆動電圧印加手段が過負荷にならないように決められた基準値を超えたときには、コモン線に流れる電流が制限されるので、過負荷による検出手段や駆動電圧印加手段の破損を回避することができる。また、圧電素子の絶縁異常の有無を判断できる範囲でコモン線に流れる電流が制限されるので、コモン線に流れる電流が制限された状態でも圧電素子の絶縁異常の有無を判断することができる。

駆動電圧印加部は、波形データを所定のアナログ信号に変換する低電圧回路（小信号を取り扱う回路）と、アナログ信号を圧電アクチュエータの駆動に必要な電流及び電圧に変換するパワー回路（高電圧、大電流を取り扱う回路）と、を含む概念である。

「圧電素子の絶縁異常」とは、圧電素子絶縁性能が低下した状態を意味し、圧電素子の絶縁抵抗値が低下した状態を含んでいる。

（発明２）：発明１に記載の液体吐出ヘッド駆動回路において、前記電流制限手段は、前記基準値を超えたときに前記コモン線に流れる電流を遮断する電流遮断素子と、前記電流遮断素子に並列接続される抵抗器と、を含むことを特徴とする。

かかる態様によれば、簡単な構成で所定の基準値に基づいてコモン電流を制限することができ、駆動回路の大型化や複雑化が回避される。

電流遮断素子は、ヒューズなどの電流溶断型素子を用いてもよいし、サーミスタなどの熱溶断型素子を用いてもよい。

（発明３）：発明１又は２に記載の液体吐出ヘッド駆動回路において、前記検出手段は、前記コモン線とグランドとの間に設けられたモニタ抵抗器を含むことを特徴とする。

かかる態様において、モニタ抵抗器の両端にはコモン線に流れる電流に比例したモニタ電圧が表れる。

（発明４）：発明３に記載の液体吐出ヘッド駆動回路において、前記電流制限手段は、前記コモン線に設けられる第１のスイッチ素子と、前記モニタ抵抗器の両端に発生するモニタ電圧が前記基準値に対応する電圧を超えたときに前記コモン線に流れる電流を前記所定の範囲に制限するように前記第１のスイッチ素子を制御する電流制限制御手段と、を備えたことを特徴とする。

かかる態様において、第１のスイッチ素子にはバイポーラトランジスタやＦＥＴが好適に用いられる。

（発明５）：発明４に記載の液体吐出ヘッド駆動回路において、前記第１のスイッチ素子は、前記コモン電極に電気接続される第１の端子及び前記モニタ抵抗器に電気接続される第２の端子を有し、前記電流制限制御手段は、前記モニタ抵抗器の両端電圧に応じて前記第１のスイッチ素子のオンオフを切り換える第２のスイッチ素子を含むことを特徴とする。

かかる態様において、第１のスイッチ素子にＦＥＴを適用すると、第１の端子はドレイン端子であり、第２の端子はソース端子である。また、第２のスイッチ素子はゲート端子に接続される。

第２のスイッチ素子にトランジスタを適用すると、エミッタ端子はグランドに接続され、ベース端子はモニタ抵抗器に接続される。また、コレクタ端子は抵抗器を介して第１のスイッチ素子のバイアス電源に接続される。

（発明６）：発明１乃至５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド駆動回路において、前記コモン電極と前記電流制限手段の間において、前記コモン線とグランドとの間にコンデンサが設けられることを特徴とする。

かかる態様によれば、コモン線に流れる電流がパルス電流の場合にも、コモン線のインピーダンスを下げることができるので、検出手段はコモン電流の検出を行うことができる。

かかる態様において、コンデンサは、コモン電極と電流制限手段の間に設けられる態様が好ましく、電流制限手段の直近に設けられる態様がより好ましい。

（発明７）：液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドを駆動する駆動回路と、を備え、前記駆動回路は、少なくとも発明１乃至６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド駆動回路を含むことを特徴とする液体吐出装置。

（発明８）：液体吐出ヘッドに設けられた圧電素子の駆動電極とコモン電極の間に駆動電圧を印加する駆動電圧印加工程と、前記コモン電極に電気接続されるコモン線に流れる電流を検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果に基づいて、前記圧電素子の絶縁異常の有無を判断する絶縁異常判断工程と、前記コモン線に流れる電流が前記検出工程及び前記駆動電圧印加工程の少なくともいずれか一方が過負荷にならないように決められた基準値を超えたときには、前記絶縁異常判断工程において絶縁異常の有無を判断することができる所定の範囲内に前記コモン線に流れる電流を制限する電流制限工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動回路の保護方法。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図図１に示すインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図ヘッドの構造例を示す平面透視図図３中Ａ−Ａ線に沿う断面図図３に示すヘッドのノズル配置を示す拡大図図１に示すインクジェット記録装置のインク供給系の構成を示す概要図図１に示すインクジェット記録装置の制御系の構成を示す概要図図７に示すヘッドドライバに含まれる駆動回路の構成を示すブロック図図８に示すコモン電流制限部の構成例を示すブロック図図９に示すコモン電流制限部の他の構成例を示すブロック図図１０に示す駆動回路にマイナス電圧を用いた場合のコモン電流制限部の構成例を示すブロック図従来技術に係る液体吐出ヘッドの駆動回路を説明する図

符号の説明

１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，５０…ヘッド、５６…コモン電極（振動板）、５７…駆動電極、５８…圧電素子、５８Ｂ…絶縁抵抗、１００…駆動回路、１１６…コモン線、１５０…絶縁異常判断部、１５２…コモン電流制限部、１５６…モニタ抵抗器、１６２…コンデンサ、１７０…ヒューズ、１７２…抵抗器、１８０…ＦＥＴ、１８２…トランジスタ

Claims

液体吐出ヘッドに設けられた圧電素子の駆動電極とコモン電極の間に駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段と、
前記コモン電極に電気接続されるコモン線に流れる電流を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記圧電素子の絶縁異常の有無を判断する絶縁異常判断手段と、
前記コモン線に流れる電流が前記検出手段及び前記駆動電圧印加手段の少なくともいずれか一方が過負荷にならないように決められた基準値を超えたときに、前記絶縁異常判断手段において絶縁異常の有無を判断することができる所定の範囲内に前記コモン線に流れる電流を制限する電流制限手段と、
を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動回路。
請求項１に記載の液体吐出ヘッド駆動回路において、
前記電流制限手段は、前記基準値を超えたときに前記コモン線に流れる電流を遮断する電流遮断素子と、
前記電流遮断素子に並列接続される抵抗器と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動回路。
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド駆動回路において、
前記検出手段は、前記コモン線とグランドとの間に設けられたモニタ抵抗器を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動回路。
請求項３に記載の液体吐出ヘッド駆動回路において、
前記電流制限手段は、前記コモン線に設けられる第１のスイッチ素子と、
前記モニタ抵抗器の両端に発生するモニタ電圧が前記基準値に対応する電圧を超えたときに前記コモン線に流れる電流を前記所定の範囲に制限するように前記第１のスイッチ素子を制御する電流制限制御手段と、
を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動回路。
請求項４に記載の液体吐出ヘッド駆動回路において、
前記第１のスイッチ素子は、前記コモン電極に電気接続される第１の端子及び前記モニタ抵抗器に電気接続される第２の端子を有し、
前記電流制限制御手段は、前記モニタ抵抗器の両端電圧に応じて前記第１のスイッチ素子のオンオフを切り換える第２のスイッチ素子を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動回路。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド駆動回路において、
前記コモン線とグランドとの間にコンデンサが設けられることを特徴とする液体吐出ヘッド駆動回路。
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドを駆動する駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路は、少なくとも請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド駆動回路を含むことを特徴とする液体吐出装置。
液体吐出ヘッドに設けられた圧電素子の駆動電極とコモン電極の間に駆動電圧を印加する駆動電圧印加工程と、
前記コモン電極に電気接続されるコモン線に流れる電流を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づいて、前記圧電素子の絶縁異常の有無を判断する絶縁異常判断工程と、
前記コモン線に流れる電流が前記検出工程及び前記駆動電圧印加工程の少なくともいずれか一方が過負荷にならないように決められた基準値を超えたときに、前記絶縁異常判断工程において絶縁異常の有無を判断することができる所定の範囲内に前記コモン線に流れる電流を制限する電流制限工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動回路の保護方法。