JP2010099967A

JP2010099967A - 記録装置

Info

Publication number: JP2010099967A
Application number: JP2008274572A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Hiwada; 周平鶸田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2028-10-24
Also published as: JP4968237B2

Abstract

【課題】電源装置から記録素子に連なる電力供給系統において発生した異常を、速やかに検出することが可能な記録装置を提供すること。
【解決手段】インクジェットプリンタは、電源５０から、インクジェットヘッド３の圧電アクチュエータ３２に駆動電力を供給する電力供給系統５５の電圧が、所定電圧以上か否かを検出する電圧検出回路６２を備えている。そのため、制御回路５２は、電圧検出回路６２の検出結果から、電力供給系統５５の異常を速やかに把握することができるようになる。
【選択図】図６

Description

本発明は、被記録媒体に画像等を記録する記録装置に関する。

記録用紙などの被記録媒体に画像等を記録する記録装置は、一般的に、記録素子を備えた記録ヘッドと、この記録ヘッドに駆動用電力を供給する電源装置と、記録ヘッドを制御する制御回路とを備えている。

例えば、特許文献１には、記録装置の一例として、インクジェット式の記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタが開示されている。このインクジェットプリンタの記録ヘッドは、複数のノズルと、これら複数のノズルから液滴を噴射させるためのアクチュエータユニットを備えており、アクチュエータユニットにはフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）が接続されている。また、ＦＰＣ上には記録ヘッドのアクチュエータユニットを駆動するドライバＩＣが実装され、このドライバＩＣは、ＦＰＣに接続されたフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）を介して中継基板に接続されている。そして、ドライバＩＣに、ＦＦＣ及びＦＰＣを介して、中継基板上の制御回路から制御信号が入力されるとともに、電源装置から中継基板を経由して電力が供給されることで、ドライバＩＣは記録ヘッドを駆動するための駆動信号を生成し、生成した駆動信号を記録ヘッドのアクチュエータユニットへ出力する。

特開２００５−２８８９５７号公報（図２）

ところで、電源装置から記録ヘッドへの電力供給系統には、様々な要因によって異常が生じることがある。例えば、上述した特許文献１の記録装置においては、記録ヘッドのアクチュエータユニットは、ドライバＩＣが実装されたＦＰＣや、このＦＰＣと接合されたＦＦＣといった、フレキシブルな配線基板を介して電源装置に接続されている。そのため、ＦＰＣやＦＦＣに破断等が生じて、それらの配線部材上の電力供給線が断線すると、記録ヘッドへの電力供給が停止することになる。また、記録ヘッドのアクチュエータユニットにおける短絡等が生じたときに、記録ヘッドへ過大な電流が供給されてしまう虞もある。

しかし、従来の記録装置においては、配線基板の破断による電力供給停止や記録ヘッドへの過電流等、電源装置から記録ヘッドに至る電力供給系統における異常を、制御回路が直接検知できるようには構成されていない。そのため、制御回路は、上述したような電力供給異常を速やかに認識できず、重大な故障に繋がる前に、電源停止等の適切な対応を取ることができない。

本発明の目的は、電源装置から記録素子に連なる電力供給系統において発生した異常を速やかに検出することが可能な記録装置を提供することである。

第１の発明の記録装置は、被記録媒体に対して記録を行う記録素子と、前記記録素子に駆動電力を供給する電源装置と、前記電源装置及び前記記録素子の動作を制御する制御手段と、前記電源装置から前記記録素子に連なる電力供給系統の電圧が、所定電圧以上か否かを検出する電圧検出手段とを備えていることを特徴とするものである。

本発明の記録装置は、電源装置から記録素子に連なる電力供給系統の電圧が所定電圧以上確保されているか否かを検出する電圧検出手段を備えているため、この電圧検出手段により、電力供給系統の断線に起因する電圧低下や、過電流に起因する電力供給系統の電圧低下等、異常発生時に電力供給系統において生じる電圧低下を検出できる。従って、この電圧検出手段の検出結果から、制御手段は電力供給系統の異常を速やかに把握することができる。

第２の発明の記録装置は、前記第１の発明において、前記制御手段は、前記電圧検出手段により、前記電力供給系統の電圧が前記所定電圧を下回っていることが検出されたときに、前記電源装置に前記記録素子への電力供給を停止させることを特徴とするものである。

この構成によれば、電圧検出手段により、電力供給系統の電圧が低下していることが検出されたときに、制御手段は、電源装置から記録素子への電力供給を停止させるため、電力供給系統に異常がある状態で記録素子が動作するのを防止できる。

第３の発明の記録装置は、前記第１又は第２の発明において、前記電源装置は、可撓性を有する配線部材を介して前記記録素子に接続されていることを特徴とするものである。

電源装置と記録素子とが可撓性を有する配線部材によって接続されている場合には、装置使用中に配線部材が破断して断線が生じることもあり得るが、本発明においては、電圧検出手段の検出結果に基づいて、制御手段は、配線部材の破断による電力供給異常を速やかに把握することが可能となる。

第４の発明の記録装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記制御手段からの信号を受けて制御信号を生成するロジック回路と、前記電源装置から供給された電力によって前記ロジック回路で生成された前記制御信号を増幅し、前記記録素子を駆動する駆動信号を生成する増幅回路とを有する、ドライバＩＣを備え、前記電圧検出手段は、前記ドライバＩＣ内に組み込まれて、このドライバＩＣ内において前記電力供給系統の電圧が前記所定電圧以上か否かを検出することを特徴とするものである。

本発明においては、記録素子を駆動する駆動信号を生成するドライバＩＣ内に電圧検出手段が設けられて、このドライバＩＣ内において電圧検出手段が電力供給系統の電圧検出を行う。このように、電圧検出手段がドライバＩＣ内に組み込まれていると、ドライバＩＣとは別の箇所に設けられる場合と比較して、構成が簡素化される。

第５の発明の記録装置は、前記第４の発明において、前記電源装置から前記記録素子へ電力を供給する前記電力供給系統は、前記ドライバＩＣを経由して、このドライバＩＣから前記記録素子へ前記駆動信号を供給する第１供給系統と、前記ドライバＩＣを経由せず、前記電源装置から前記記録素子へ一定電圧の信号を直接供給する第２供給系統とを含むことを特徴とするものである。

本発明においては、ドライバＩＣ内に電圧検出手段が設けられていることから、ドライバＩＣを経由する第１供給系統で過電流が生じたときの電力供給系統の異常な電圧低下は、当然ながら電圧検出手段で検出できる。また、ドライバＩＣを経由しない第２供給系統で過電流が生じたときでも、その過電流による異常な電圧低下は、電源装置が第２供給系統と共通する第１供給系統にも及ぶため、第２供給系統で発生した過電流に起因する電力供給系統全体の電圧低下をも、電圧検出手段により検出できる。

第６の発明の記録装置は、前記第１〜第５の何れかの発明において、前記記録素子の周囲温度に応じてグランドよりも高い電圧信号を制御手段に出力するサーミスタを備え、前記電圧検出手段は、前記サーミスタから前記制御手段への信号出力線に接続され、前記電力供給系統の電圧が前記所定電圧を下回っているときには、グランドレベルの信号を前記信号出力線から前記制御手段に出力することを特徴とするものである。

電力供給系統の電圧が所定電圧以上である正常な状態では、サーミスタから、記録素子の周囲温度（環境温度）に応じたグランドよりも高い電圧信号が制御手段に出力される。一方、電力供給系統の電圧が所定電圧未満となった異常な状態では、電圧検出手段から、サーミスタの信号出力線にグランドレベルの信号が出力される。このように、１本の信号出力線から制御手段に入力される信号の電圧レベルの違いにより、入力されたのが温度信号なのか、電圧が異常低下した状態を示す信号なのかを、制御手段が判別することが可能となる。

第７の発明の記録装置は、前記第６の発明において、前記電圧検出手段は、前記電力供給系統の電圧を前記所定電圧と比較する比較器と、前記比較器の出力信号に基づいて、前記サーミスタの信号出力線をグランドに短絡させるスイッチとを備えていることを特徴とするものである。

電力供給系統の電圧が所定電圧よりも高い場合には、スイッチはサーミスタの信号出力線をグランドに短絡させないため、サーミスタから周囲温度に応じた電圧信号が制御手段に出力される。一方、電力供給系統の電圧が異常に低下して所定電圧よりも低くなった場合には、比較器からの出力信号を受けて、スイッチはサーミスタの信号出力線をグランドに短絡させる。すると、グランドレベルの信号が、サーミスタの信号出力線から制御手段へ出力されることになる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態では、記録用紙（被記録媒体）にインクの液滴を噴射して画像等を記録するインクジェットプリンタに、本発明を適用した一例である。

図１は、本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１（以下、単にプリンタ１ともいう）は、図１の左右方向に移動可能なキャリッジ２と、このキャリッジ２に設けられ、記録用紙Ｐに対してインクを噴射するシリアル型のインクジェットヘッド３と、記録用紙Ｐを図１の前方へ搬送する搬送ローラ４を備えている。

インクジェットヘッド３は、キャリッジ２と一体的に図１の左右方向へ移動しつつ、図示しないインクカートリッジから供給されたインクを、その下面に配置されたノズル１５（図２〜図５参照）から記録用紙Ｐに対してインクを噴射する。また、搬送ローラ４は、記録用紙Ｐを図１の前方へ搬送する。そして、インクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド３のノズル１５から記録用紙Ｐへインクを噴射させながら、搬送ローラ４により記録用紙Ｐを前方へ搬送させることで、記録用紙Ｐに所望の画像や文字等を記録するように構成されている。

次に、インクジェットヘッド３について詳細に説明する。図２は図１のインクジェットヘッド３の平面図、図３は図２の部分拡大図、図４は図３のIV-IV線断面図、図５は図３のV-V線断面図である。なお、図２、図３では、図面を分かりやすくするため、点線で描くべき後述する中間電極４５を一点鎖線によって描いている。

図２〜図５に示すように、インクジェットヘッド３は、後述する圧力室１０などのインク流路が形成された流路ユニット３１と、圧力室１０内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ３２とを備えている。

まず、流路ユニット３１について説明する。流路ユニット３１は、キャビティプレート２１、ベースプレート２２、マニホールドプレート２３及びノズルプレート２４が互いに積層されることによって構成されている。これら４枚のプレート２１〜２４のうち、キャビティプレート２１、ベースプレート２２及びマニホールドプレート２３の３枚のプレートは、ステンレスなどの金属材料で形成されている。また、ノズルプレート２４は、ポリイミド等の合成樹脂材料で形成されている。あるいは、ノズルプレート２４もプレート２１〜２３と同様、金属材料によって構成されていてもよい。

キャビティプレート２１には、複数の圧力室１０となる貫通孔が形成されており、キャビティプレート２１のこの貫通孔を取り囲む部分が、圧力室１０の側壁となっている。圧力室１０は、走査方向（図２の左右方向）を長手方向とする略楕円の平面形状を有している。そして、複数の圧力室１０は、紙送り方向（図２の上下方向）に配列されることにより圧力室列を形成しているとともに、このような圧力室列が走査方向に２列に配列されている。

ベースプレート２２には、平面視で圧力室１０の長手方向の両端部と重なる部分に、それぞれ、貫通孔１２、１３が形成されている。マニホールドプレート２３には、マニホールド流路１１が形成されている。マニホールド流路１１は、図２の右側に配列された圧力室１０の略右半分、及び、図２の左側に配列された圧力室１０の略左半分と重なるように紙送り方向に２列に延びているとともに、図２における下端部においてこれら２列に延びた部分が互いに接続されている。マニホールド流路１１には、その図２における下端部に形成されたインク供給流路９からインクが供給される。また、マニホールドプレート２３には平面視で貫通孔１３と重なる部分に貫通孔１４が形成されている。

ノズルプレート２４には、平面視で貫通孔１４と重なる部分にノズル１５が形成されている。そして、流路ユニット３１においては、マニホールド流路１１が貫通孔１２を介して圧力室１０に連通しており、圧力室１０が貫通孔１３、１４を介してノズル１５に連通している。すなわち、流路ユニット３１には、マニホールド流路１１の出口から圧力室１０を経てノズル１５に至る複数の個別インク流路が形成されている。

次に、圧電アクチュエータ３２について説明する。圧電アクチュエータ３２は、３枚の圧電シート４１、４２、４３、下部電極４４、中間電極４５及び複数の上部電極４６を有する。

３枚の圧電シート４１〜４３は、それぞれ、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする強誘電性の圧電材料によって形成されており、互いに積層された状態で、複数の圧力室１０を覆うようにキャビティプレート２１の上面に配置されている。

下部電極４４は、最下層の圧電シート４１と中間層の圧電シート４２との間のほぼ全域に連続的に形成されている。また、圧電シート４２、４３の端部領域（図２における上側の領域）には貫通孔（スルーホール）が形成され、この貫通孔内に充填された導電性材料を介して、下部電極４４は、最上層の圧電シート４３の上面に形成された接続端子４４ａに接続されている。接続端子４４ａは、最上層の圧電シート４３の上面に対向して配置される、図示しないフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）上に実装されたドライバＩＣ４７（図６参照）と接続される。尚、下部電極４４は、ドライバＩＣ４７により、常にグランドに保持されている。

中間電極４５は、中間層の圧電シート４２と最上層の圧電シート４３との間に形成されている。また、この中間電極４５は、複数の対向部４５ａ及び接続部４５ｂを有する。複数の対向部４５ａは、走査方向を長手方向とする略長方形状を有し、平面視で複数の圧力室１０の紙送り方向の略中央部にそれぞれ配置されている。接続部４５ｂは、図２に示すように、平面視で２列の圧力室列の間と重なる領域において紙送り方向に延びており、その両側にそれぞれ千鳥状に配置された複数の対向部４５ａのノズル１５側の端部同士を接続している。

また、最上層の圧電シート４３の端部領域（図２における上側の領域）には貫通孔（スルーホール）が形成され、この貫通孔内に充填された導電性材料を介して、中間電極４５の接続部４５ｂは、圧電シート４３の上面に形成された接続端子４５ｃに接続されている。接続端子４５ｃは、最上層の圧電シート４３の上面に対向して配置される、図示しないフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）上に実装されたドライバＩＣ４７と接続される。尚、中間電極４５には、ドライバＩＣ４７により、常に所定の駆動電圧（例えば２０Ｖ程度）が印加されている。

複数の上部電極４６は、圧力室１０と同様の略楕円の平面形状を有し、圧電シート４３の上面において、平面視で複数の圧力室１０の全域とそれぞれ重なるように配置されている。つまり、上部電極４６は、圧力室１０の紙送り方向に関する略中央部（圧力室１０の、図３における上下方向中央領域）と重なる部分において中間電極４５（対向部４５ａ）と対向しているとともに、圧力室１０の紙送り方向に関する両端部（圧力室１０の、図３における上側と下側の縁部近傍）と重なる部分において、中間電極４５を挟むことなく下部電極４４と対向している。

また、上部電極４６は、走査方向に関するノズル１５と反対側の端部が、圧力室１０と対向しない部分まで延びており、その先端部が接続端子４６ａとなっている。そして、複数の接続端子４６ａには、最上層の圧電シート４３の上面に対向して配置される、図示しないフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）上に実装されたドライバＩＣ４７と接続される。尚、複数の上部電極４６のそれぞれに対して、ドライバＩＣ４７により、グランドと所定の駆動電圧が選択的に印加される。

尚、２枚の圧電シート４２、４３の下部電極４４と上部電極４６とに挟まれた部分（図５における圧力室１０の左右両端部と対向する部分）は、鉛直方向下向きに分極されており、圧電シート４３の中間電極４５と上部電極４６とに挟まれた部分（図５における圧力室１０の中央部と対向する部分）は、鉛直方向上向きに分極されている。

以上説明した圧電アクチュエータ３２の、ノズル１５から液滴を噴射させる際の動作について述べる。まず、前述したように、ドライバＩＣ４７によって、下部電極４４は常時グランドに保持されており、一方、中間電極４５は、常時所定の駆動電圧が印加された状態となっている。また、液滴を噴射しない待機状態においては、複数の上部電極４６は全てグランドに保持されている。

この状態では、中間電極４５と上部電極４６との間の電位差により、最上層の圧電シート４３の、電極４５，４６に挟まれた部分（図５における圧力室１０の中央部と対向する部分）に鉛直方向上向きの電界が生じている。この電界の向きは、圧電シート４３のこの部分の分極方向と一致しているので、圧電シート４３は、電極４５，４６と挟まれた部分において電界方向と直交する水平方向に収縮する。これにともなって、圧電シート４１〜４３の圧力室１０と対向する部分は、圧力室１０側（図４、図５における下側）に凸となるように変形（いわゆるユニモルフ変形）する。これにより、圧力室１０は、圧電シート４１〜４３が変形していない状態と比較して、その容積が小さくなっている。

この状態から、ドライバＩＣ４７によって、あるノズル１５に対応する上部電極４６に駆動電圧が印加されると、中間電極４５と上部電極４６とに挟まれた圧電シート４３の部分に電界が作用しなくなるため、上記部分の変形が元に戻る。これと同時に、下部電極４４と上部電極４６との間に電位差が生じて、圧電シート４２、４３の電極４４，４６に挟まれた部分（図５における圧力室１０の左右両端部と対向する部分）には、鉛直方向下向きの電界が発生する。この電界の方向は、圧電シート４２、４３のこの部分の分極方向と一致しているため、圧電シート４２、４３のこの部分は、分極方向と直交する水平方向に収縮する。これにより、圧電シート４１〜４３の圧力室１０の略中央部と重なる部分が上方に引っ張られることとなり、圧電シート４１〜４３の圧力室１０と対向する部分は全体として圧力室１０と反対側（図４、図５における上側）に凸となるように変形して、圧力室１０の容積が増加する。

その後、ドライバＩＣ４７によって上部電極４６が再びグランドに戻されると、圧電シート４２、４３の下部電極４４と上部電極４６とに挟まれた部分に電界が作用しなくなる一方で、圧電シート４３の中間電極４５と上部電極４６とに挟まれた部分に鉛直方向上向きの電界が生じるため、待機状態、即ち、圧電シート４１〜４３の圧力室１０と対向する部分が全体として圧力室１０側に凸となるように変形した状態に戻る。このときに、圧力室１０の容積が大きく減少するため、圧力室１０内のインクの圧力が増加して、圧力室１０に連通するノズル１５からインクが噴射される。

尚、上述したインクジェットヘッド３における、ノズル１５や圧力室１０を含む個別インク流路と、圧力室１０内にインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ３２とが、被記録媒体（記録用紙Ｐ）に対して記録を行う、本発明の記録素子に相当する。

次に、インクジェットヘッド３の制御系及び電力供給系について、図６のブロック図を参照して説明する。図６に示すように、プリンタ１は、インクジェットヘッド３を含むプリンタ１の各部に駆動電力を供給する高圧系（例えば、２４Ｖ）の電源５０（本発明の電源装置に相当）と、制御用電力を供給する低圧系（例えば、３．３Ｖ）の電源５１と、ＰＣ等の外部装置から入力された記録画像に関するデータに基づいて、インクジェットヘッド３や上記電源を含むプリンタ１の各部を制御する制御回路５２（本発明の制御手段に相当）を備えている。

また、インクジェットヘッド３は、前述した圧電アクチュエータ３２を駆動するドライバＩＣ４７を備えている。このドライバＩＣ４７は、ロジック回路６０と増幅回路６１を有する。ロジック回路６０は、低圧系の電源５１から電力供給を受けており、記録画像データに基づいた制御回路５２からの信号を受けて制御信号を生成し、生成した制御信号を増幅回路６１に送る。増幅回路６１は、高圧系の電源５０から電力供給を受け、ロジック回路６０で生成された制御信号を増幅して圧電アクチュエータ３２を駆動する駆動信号を生成する（図６の経路（１））。より具体的には、この駆動信号は、上述した圧電アクチュエータ３２において、各ノズル１５（各圧力室１０）に対応する上部電極４６に駆動電圧を印加するか、上部電極４６をグランドに保持するかを切り替えるパルス信号である。さらに、ドライバＩＣ４７内には、高圧系の電源５０からの電力供給系統５５における電圧を検出する、本願特有の電圧検出回路６２（電圧検出手段）が組み込まれている。これについては後ほど詳しく説明する。

また、図６に示すように、高圧系の電源５０からドライバＩＣ４７への電力供給配線５６の途中に分岐が存在し、この分岐した配線５７は、ドライバＩＣ４７を経由することなく、圧電アクチュエータ３２の中間電極４５の接続端子４５ｃ（図２参照）に接続されている（図６の経路（２））。つまり、電源５０から圧電アクチュエータ３２に電力を供給する電力供給系統５５は、ドライバＩＣ４７を経由して、このドライバＩＣ４７の増幅回路６１から圧電アクチュエータ３２の上部電極４６へ、パルス状の駆動信号という形で電力を供給する第１供給系統５５ａと、ドライバＩＣ４７を経由せず、圧電アクチュエータ３２の中間電極４５へ、一定電圧の信号という形で電力を直接供給する第２供給系統５５ｂの、２つの系統を含んでいる。尚、圧電アクチュエータ３２の下部電極４４は、ドライバＩＣ４７のグランド配線に接続されることによって、常時グランドに保持されている（図６の経路（３））。

また、インクジェットヘッド３は、その周囲の温度（環境温度）を検出するためのサーミスタ５３を備えている。このサーミスタ５３は、インクジェットヘッド３の周囲温度に応じてグランドよりも高い電圧信号を制御回路５２に出力する。このサーミスタ５３からの信号を受けて、制御回路５２は、環境温度に応じてインクジェットヘッド３を適切に動作させることが可能となる。例えば、インクの温度が変化すると粘度等のインク特性が変化し、記録画像の色合い等が変化してしまうことがあるが、環境温度に応じて駆動信号の波形や駆動電圧を変更することで補正することが可能となる。

尚、以上説明した、電源５０，５１及び制御回路５２と、インクジェットヘッド３（ドライバＩＣ４７、圧電アクチュエータ３２、及び、サーミスタ５３）との間の電気的接続は、インクジェットヘッド３に接合された、可撓性を有するＦＰＣ（配線部材）によって行われる。

ところで、上述した構成を有するプリンタ１において、高圧系の電源５０からインクジェットヘッド３への電力供給系統５５に異常が生じる場合がある。例えば、本実施形態では、電源５０とインクジェットヘッド３は、可撓性を有するＦＰＣによって接続されている。そのため、このＦＰＣが何らかの原因によって破断して配線５６に断線が生じることも考えられ、その場合には、電源５０からドライバＩＣ４７及び圧電アクチュエータ３２への電力供給が停止してしまう。また、圧電アクチュエータ３２の３種類の電極（下部電極４４、中間電極４５、上部電極４６）の間で、短絡が生じた場合などには、電力供給系統５５を流れる電流が過大になり、ＩＣの異常発熱や故障等の要因となる。しかしながら、従来では、電力供給系統５５に上述したような断線や過電流の異常が発生しても、このような異常を制御回路５２が把握することは困難であった。

例えば、制御回路５２からドライバＩＣ４７に液滴を噴射させる信号が送られても、ＦＰＣの断線によって圧電アクチュエータ３２への電力供給が停止していると、圧電アクチュエータ３２が正常に動作せず、ノズル１５から液滴が噴射されないことになるが、電力供給停止に関する信号は制御回路５２に送られるようにはなっていないため、断線による電力供給停止の異常を制御回路５２が検出することはできない。

また、過電流については、それによるドライバＩＣ４７の温度の上昇によって検知できる可能性は多少はある。一般的に、駆動用のＩＣには、異常発熱防止の観点から温度検出用の回路が内蔵されていることが多く、この場合には、ＩＣの異常発熱を検出することによって、ＩＣ内の過電流を把握することはある程度可能である。しかし、このようなＩＣの温度上昇によって、電力供給系統５５の過電流を間接的に検知する手法では、過電流を速やかに検知することは難しい。そのため、電源停止等の対応を瞬時にとることができず、致命的な故障につながる虞がある。また、ＩＣ内の温度検出回路が故障した場合には、過電流を検知することが事実上不可能となり、ＩＣ自体の故障など、過電流に起因する重大な故障を未然に防ぐことができなくなる。

さらに、特に本実施形態においては、第１供給系統５５ａにおいて電源５０からドライバＩＣ４７を経由して圧電アクチュエータ３２に駆動信号が供給されるとともに、第２供給系統５５ｂにおいて電源５０からドライバＩＣ４７を経由せずに一定電圧の信号が供給される。このような構成では、ドライバＩＣ４７を経由する第１供給系統５５ａの過電流はドライバＩＣ４７内の温度検出回路で検出できても、ドライバＩＣ４７を経由しない第２供給系統５５ｂの過電流は検出できない。また、一定電圧の信号が圧電アクチュエータ３２の中間電極４５へ常時印加される第２供給系統５５ｂでは、パルス状の駆動信号によって上部電極４６への電圧印加が断続的にＯＮ／ＯＦＦされる第１供給系統５５ａと異なり、一旦過電流が発生すると、電力供給を停止するまで過電流の状態が継続することとなるため、第２供給系統５５ｂにおける過電流の検出ができないことは致命的である。

そこで、本実施形態においては、ドライバＩＣ４７内に、電源５０から圧電アクチュエータ３２に至る電力供給系統５５の電圧が異常に低下したことを検出して、その異常検出信号を制御回路５２に出力する、電圧検出回路６２が組み込まれている。この電圧検出回路６２により、ＦＰＣの断線による電力供給停止と、過電流発生という、電力供給系統５５における２つの大きな異常をそれぞれ検出できるようになる。尚、電圧検出回路６２は、電力供給系統５５のどの位置に設けられてもよく、ドライバＩＣ４７とは別の位置に設けられてもよいのであるが、電圧検出回路６２がドライバＩＣ４７に組み込まれていると、構成を簡素化できるというメリットがある。

（断線検知）
ＦＰＣが破断して、電源５０とインクジェットヘッド３のドライバＩＣ４７とを接続する配線５６に断線が生じると、その断線位置から下流側における電力供給系統５５の電圧が低下してほぼ０となる。このとき、ドライバＩＣ４７内に組み込まれた電圧検出回路６２により、ドライバＩＣ４７内の電力供給系統５５の電圧が所定電圧を下回ったことが検出され、その検出結果が制御回路５２に送られる。従って、ＦＰＣの断線を制御回路５２が把握できるようになる。

（過電流検知）
図７は、一般的な電源の出力電圧と出力電流との関係を示す図である。この図７に示すように、電源５０からの出力電流がＩａ以下の比較的低い値である場合には、出力電圧は、ほぼ定格電圧Ｖａ（例えば、２４Ｖ）となる。しかし、電力供給系統５５で過電流が発生し、電源５０からの出力電流が大きくなると（Ｉｂ）、電源５０の出力電圧が定格電圧から低下してＶｂ（例えば、１６Ｖ程度）となる。さらに、電力供給系統５５を流れる電流が大きくなるほど、この電力供給系統５５を構成する配線や回路素子等における電圧低下が大きくなり、下流側の電圧が低くなる。

このとき、電圧検出回路６２により、ドライバＩＣ４７内において電力供給系統５５の電圧が所定電圧を下回ったことが検出され、その検出結果が制御回路５２に送られる。これにより、電力供給系統５５における過電流を制御回路５２が把握できるようになる。また、ドライバＩＣ４７を経由しない第２供給系統５５ｂで過電流が生じたときであっても、その過電流は、第１供給系統５５ａと共通の電源５０の出力電圧低下を引き起こし、その結果、第１供給系統５５ａの電圧も低下するため、第１供給系統５５ａのドライバＩＣ４７内にある電圧検出回路６２によって、第２供給系統５５ｂで生じている過電流をも検出できることになる。

このように、電圧検出回路６２により電力供給系統５５の電圧が所定電圧を下回っていることが検出されて、電圧検出回路６２からその検出信号が制御回路５２に出力されると、制御回路５２は、電力供給系統５５に異常が生じていると判断して、電源５０にインクジェットヘッド３への電力供給を停止させる。これにより、電力供給系統５５に異常がある状態でインクジェットヘッド３の液滴噴射動作が行われてしまうのを防止できる。

特に、電源５０が、その最大出力電流値Ｉａ（定格電圧Ｖａを維持できる電流値）とインクジェットヘッド３における最大消費電流との差が小さい、余裕の小さい電源である場合には、何らかの異常により前記最大消費電流を超える過電流が流れたときに、すぐに、電源５０の出力電圧が定格電圧Ｖａを下回ることになるため、電圧検出回路６２により過電流を早期に検出することができる。

さらに、電圧検出回路６２の具体的な回路構成について説明する。図８は、電圧検出回路６２の回路図である。図８に示すように、電圧検出回路６２は、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２と、比較器７０と、比較器７０の出力に接続されたスイッチＳＷとを備えている。

抵抗Ｒ１，Ｒ２は電源５０とグランドとの間に直列に配置されており、電源電圧（例えば、２４Ｖ）を分圧するものである。比較器７０は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２によって分圧された電圧を、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと比較する。尚、低圧電源５１（図６参照）の出力を比較器７０に入力すれば、この低圧電源５１の電圧（例えば、３．３Ｖ）を基準電圧Ｖ_ＲＥＦとすることができる。

スイッチＳＷは、比較器７０の出力信号に基づいて、電圧検出回路６２の出力線７１をグランドに短絡させる。より具体的には、電源５０に連なる電力供給系統５５の、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧された後の電圧値が、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを下回ったときに、電圧検出回路６２の制御回路５２への出力線７１をグランドに短絡させる。つまり、電圧検出回路６２からグランドレベルの信号が制御回路５２に出力されたときに、制御回路５２は、電力供給系統５５の電圧が所定値を下回るまでに低下したことを認識する。

さらに、図６、図８に示すように、電圧検出回路６２の出力線７１は、サーミスタ５３の信号出力線と共通である。言い換えれば、電圧検出回路６２の出力が、サーミスタ５３の信号出力線７１に接続されている。従って、電圧検出回路６２は、サーミスタ５３の信号出力線７１を経由して制御回路５２にグランドレベルの信号を出力する。このように、サーミスタ５３と電圧検出回路６２の制御回路５２への出力線が共通であっても、以下の理由から、制御回路５２は、両者の信号を識別することが可能である。

サーミスタ５３は、温度が変化したときの電気抵抗の変化を利用して、温度に応じた電圧信号を出力する温度検出素子である。図９は、サーミスタ５３の温度と出力電圧との関係を概略的に示す図である。図９に示すように、サーミスタ５３の周囲温度（環境温度）が比較的低い温度（Ｔ１）である場合には、サーミスタ５３から出力される電圧は高い値（Ｖ１）を示す。一方、サーミスタ５３の周囲温度が高くなると（Ｔ２）、サーミスタ５３から出力される電圧は低くなる（Ｖ２）。但し、温度がかなり高くなった場合（例えば、１００℃以上）であっても、サーミスタ５３の出力信号の電圧が０（グランド）まで落ちることはなく、サーミスタ５３は、常にグランドよりも十分に高い電圧信号を出力する。

つまり、前述した電圧検出回路６２から出力される異常検出信号として、サーミスタ５３からは通常出力されない、グランドレベルの信号を使用することで、サーミスタ５３と電圧検出回路６２からそれぞれ出力される信号を識別できるようになっている。

電力供給系統５５の電圧が所定電圧以上である正常な状態では、電圧検出回路６２のスイッチＳＷが作動しておらず、信号出力線７１はグランドに短絡されない（電圧検出回路６２からグランドレベルの信号が出力されない）。そのため、この状態では、サーミスタ５３から、環境温度に応じた、グランドよりも高い電圧信号が信号出力線７１から制御回路５２に出力される。一方、電力供給系統５５の電圧が所定電圧を下回った異常状態では、電圧検出回路６２のスイッチＳＷが作動して、信号出力線７１がグランドに短絡される。つまり、電圧検出回路６２からグランドレベルの信号が、信号出力線７１を経由して制御回路５２に出力される。

このように、１本の信号出力線７１から制御回路５２に入力される信号の電圧レベルの違いにより、制御回路５２は、入力された信号が、サーミスタ５３からの温度検出信号なのか、電圧検出回路６２からの異常検出信号を示す信号なのかを判別する。これによれば、制御回路５２の入力を減らすことができることから、コスト低減に非常に有効である。

以上の本実施形態のプリンタ１によれば、電圧検出回路６２により、電力供給系統５５の断線に起因する電圧低下や、過電流に起因する電力供給系統５５の電圧低下等、異常発生時に電力供給系統５５において生じる電圧低下を検出できる。従って、この電圧検出回路６２の検出結果から、制御回路５２が電力供給系統５５の異常を速やかに把握することができる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態においては、電源５０からインクジェットヘッド３の圧電アクチュエータ３２に電力を供給する電力供給系統５５は、図６に示すように、ドライバＩＣ４７を経由して駆動信号を供給する第１供給系統５５ａと、ドライバＩＣ４７を経由せずに直接圧電アクチュエータ３２に一定電圧の信号を供給する第２供給系統５５ｂとを含んでいる。しかし、本発明の適用対象はこのような構成の電力供給系統５５を有するプリンタに限られるものではなく、例えば、ドライバＩＣ４７を経由しない第２供給系統５５ｂの存在しない構成に対しても本発明を適用することは可能である。

例えば、圧電アクチュエータとして、図１０に示すように、振動板８０（圧電変形しない非活性層）と、この振動板８０上に配置された１枚の圧電層８１（圧電変形可能な活性層）と、圧電層８１を挟む２種類の電極（共通電極８２及び個別電極８３）のみで構成された、ユニモルフ式アクチュエータが知られている。この圧電アクチュエータにおいては、共通電極８２は常にグランドに保持され、一方、個別電極８３にはドライバＩＣから駆動信号が供給されて、駆動電圧の印加が間欠的に行われる。このような圧電アクチュエータにおいては、前記実施形態の圧電アクチュエータ３２と違って、電源５０から常時一定電圧の信号が印加される電極（前記実施形態の中間電極４５：図２〜図５参照）がなく、圧電アクチュエータへの電力供給は全てドライバＩＣを経由して駆動信号という形で行われる。

２］電圧検出回路は、高圧系の電源から圧電アクチュエータに至る電力供給系統の電圧を検出できる位置であれば、特にその位置は限定されない。従って、圧電アクチュエータを駆動するドライバＩＣ内に組み込まれている必要は必ずしもなく、ドライバＩＣとは別の位置に設けられてもよい。

３］本発明の適用対象は、圧電駆動式のインクジェット記録装置に限られない。例えば、圧電式以外のアクチュエータによってインクの液滴噴射が行われるインクジェット記録装置であってもよい。あるいは、サーマルプリンタなどのインクジェット式以外の記録装置に本発明を適用することも可能である。

本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。インクジェットヘッドの平面図である。図２の部分拡大図である。図３のIV-IV線断面図である。図３のV-V線断面図である。インクジェットヘッドの制御系及び電力供給系を示すブロック図である。電源の出力電圧と出力電流との関係を示す図である。電圧検出回路の回路図である。サーミスタの温度と出力電圧との関係を概略的に示す図である。変更形態のインクジェットヘッドの図４相当の断面図である。

符号の説明

１インクジェットプリンタ
３インクジェットヘッド
１５ノズル
３２圧電アクチュエータ
４７ドライバＩＣ
５０電源
５２制御回路
５３サーミスタ
５５電力供給系統
５５ａ第１供給系統
５５ｂ第２供給系統
６０ロジック回路
６１増幅回路
６２電圧検出回路
７０比較器
７１信号出力線
Ｐ記録用紙
ＳＷスイッチ

Claims

被記録媒体に対して記録を行う記録素子と、
前記記録素子に駆動電力を供給する電源装置と、
前記電源装置及び前記記録素子の動作を制御する制御手段と、
前記電源装置から前記記録素子に連なる電力供給系統の電圧が、所定電圧以上か否かを検出する電圧検出手段とを備えていることを特徴とする記録装置。
前記制御手段は、
前記電圧検出手段により、前記電力供給系統の電圧が前記所定電圧を下回っていることが検出されたときに、前記電源装置に前記記録素子への電力供給を停止させることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記電源装置は、可撓性を有する配線部材を介して前記記録素子に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の記録装置。
前記制御手段からの信号を受けて制御信号を生成するロジック回路と、前記電源装置から供給された電力によって前記ロジック回路で生成された前記制御信号を増幅し、前記記録素子を駆動する駆動信号を生成する増幅回路とを有する、ドライバＩＣを備え、
前記電圧検出手段は、前記ドライバＩＣ内に組み込まれて、このドライバＩＣ内において前記電力供給系統の電圧が前記所定電圧以上か否かを検出することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の記録装置。
前記電源装置から前記記録素子へ電力を供給する前記電力供給系統は、
前記ドライバＩＣを経由して、このドライバＩＣから前記記録素子へ前記駆動信号を供給する第１供給系統と、
前記ドライバＩＣを経由せず、前記電源装置から前記記録素子へ一定電圧の信号を直接供給する第２供給系統とを含むことを特徴とする請求項４に記載の記録装置。
前記記録素子の周囲温度に応じてグランドよりも高い電圧信号を制御手段に出力するサーミスタを備え、
前記電圧検出手段は、前記サーミスタから前記制御手段への信号出力線に接続され、前記電力供給系統の電圧が前記所定電圧を下回っているときには、グランドレベルの信号を前記信号出力線から前記制御手段に出力することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の記録装置。
前記電圧検出手段は、
前記電力供給系統の電圧を前記所定電圧と比較する比較器と、
前記比較器の出力信号に基づいて、前記サーミスタの信号出力線をグランドに短絡させるスイッチとを備えていることを特徴とする請求項６に記載の記録装置。