JP2013215992A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット式の画像形成装置におけるヘッド駆動回路の出力先である圧電素子に短絡が発生した場合に、より確実にヘッド駆動回路を保護すること。
【解決手段】圧電素子の破損等によりヘッド駆動回路の出力先に短絡が発生した場合、短絡検知回路が上記短絡を検知して、電流制限回路に電流制限信号を伝達する。そして、電流制限信号が電流制限回路に伝達されると直ちに、電流制限回路は電流増幅回路に流れる電流を制限する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、画像形成装置におけるヘッド駆動回路の保護に関する。

近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置は、撮像機能、画像形成機能及び通信機能等を備えることにより、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ、複写機として利用可能な複合機として構成されることが多い。

上述したプリンタや複写機においては、インクを記録媒体に噴射させるインクジェットプリンタが広く用いられている。このインクジェットプリンタは、キャリッジと、同キャリッジに搭載された記録ヘッドとを備え、同キャリッジを記録媒体に対して一定の方向に移動させながら、記録ヘッドに形成されたノズルからインク滴を吐出し、記録媒体上において主走査方向と垂直な方向に順に画像形成を行うことにより印刷が行われるようになっている。

このようなインクジェットプリンタは、その記録ヘッドのノズル毎に、インク滴を吐出するための運動エネルギーを発生させる圧電素子を備え、その圧電素子をアクチュエータとしているものがある。そして、このようなインクジェットプリンタは、画像形成を行う際にはその圧電素子に選択的に電圧を印加することによりその圧電素子を機械的に変形させて、各ノズルに通じる夫々のインク室に圧力を発生させ、各ノズルからインク滴を吐出するようになっている。ここで、各圧電素子にはドライバ回路により構成されるヘッド駆動回路が接続されており、そのヘッド駆動回路から駆動信号としての電圧が印加されることにより、各圧電素子が駆動するようになっている。

このような各圧電素子に駆動信号を供給することにより画像形成を行うインクジェットプリンタにおいては、圧電素子の破損等により、ヘッド駆動回路の出力先である圧電素子において電気的な短絡が発生することがある。そして、圧電素子は本来、電気的に容量として機能するため、このような短絡が発生すると上記ヘッド駆動回路には過大電流が流れ、ヘッド駆動回路が破壊されてしまうといった問題がある。

そこで、このような問題を解決するために、ヘッド駆動回路を保護するための保護回路を備えたインクジェットプリンタが既に知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載されているインクジェットプリンタは、各圧電素子のグランド側の電極にバイアス電圧を印加する充電手段の充電電圧が所定電圧以上である時とそうでない時とで異なる信号を出力する異常電圧検出回路を備えている。その上で、特許文献１に記載されているインクジェットプリンタにおいては、プリンタ本体の制御部が、上記信号のレベルに基づいて圧電素子に短絡が発生しているか否かを判断するようになっている。そして、特許文献１に記載されているインクジェットプリンタにおいては、プリンタ本体の制御部が圧電素子に短絡が発生していると判断した場合には、その制御部がヘッド駆動装置を制御することにより、印刷動作を一時停止させたり、印刷動作を強制終了させたりすることにより、過大電流によるヘッド駆動回路の破壊を防止することができるようになっている。

しかしながら、特許文献１に記載されているインクジェットプリンタにおいては、圧電素子に短絡が発生しているか否かの判断、及び、その後の過大電流の遮断制御（印刷動作の一時停止や強制終了）は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により構成されているプリンタ本体の制御部を介して行われるため、その過大電流が遮断されるまでに時間がかかってしまうといった問題がある。

従って、特許文献１に記載されているインクジェットプリンタにおいては、圧電素子に短絡が発生してから過大電流が遮断されるまでの間、その過大電流がヘッド駆動回路を流れることになり、過大電流によりヘッド駆動回路が破壊されてしまうといった問題が完全に解決されるには至っていない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、インクジェット式の画像形成装置におけるヘッド駆動回路の出力先である圧電素子に短絡が発生した場合に、より確実にヘッド駆動回路を保護することを目的とする。

上記課題を解決するために、インクを吐出するインクジェット記録ヘッドを含む画像形成装置であって、前記インクジェット記録ヘッドに配置されたノズルからインクを吐出させるためのアクチュエータである圧電素子に駆動電圧を印加するための電流を出力する出力素子を含むヘッド駆動回路と、電気的に容量として機能する前記圧電素子の高電位側の電位が所定値以下となった場合に、前記圧電素子に短絡が発生したことを検知する短絡検知回路と、前記圧電素子に短絡が発生したことが検知された場合に、前記出力素子を制御するための電流を制限する電流制限回路と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、インクジェット式の画像形成装置におけるヘッド駆動回路の出力先である圧電素子に短絡が発生した場合に、より確実にヘッド駆動回路を保護することができる。

本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタを主走査方向から見たときの断面図である。 本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタをその上方から見たときの透過図である。 本発明の実施形態に係る記録ヘッドを駆動させるための電気的信号の流れを模式的に示すためのブロック図である。 本発明の実施形態に係る電流増幅回路、電流制限回路及び短絡検知回路を構成する回路図に、画像形成が正常に行われる場合の信号の出力及び各トランジスタとスイッチの状態を記した図である。 本発明の実施形態に係る電流増幅回路、電流制限回路及び短絡検知回路を構成する回路図に、画像形成時に短絡が発生した場合の信号の出力及び各トランジスタとスイッチの状態を記した図である。 本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタ１による画像形成時に圧電素子に短絡が発生した際の、ヘッド駆動波形の変化、短絡検知信号線における電圧波形の変化、電流制限信号伝達線における電圧波形の変化及びベース電流の変化を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、記録ヘッドに備えられている圧電素子に短絡が発生した場合に、その圧電素子に駆動電圧を出力するヘッド駆動回路に流れる過大電流を制限することが可能なインクジェットプリンタを例として説明する。また、本実施形態に係るインクジェットプリンタは、上記記録ヘッドを搭載したキャリッジを記録媒体に対して移動させながら、その記録ヘッドから記録液を吐出することにより上記記録媒体に対して印刷を行う。尚、本実施形態において、上記インクジェットプリンタは、入力された印刷データに基づいてＣＭＹＫ（Ｃｙａｎ Ｍｇｅｎｔａ Ｙｅｌｌｏｗ Ｋｅｙ Ｐｌａｔｅ）の描画情報を生成し、生成された描画情報に基づいて画像形成出力を実行する。

このようなインクジェットプリンタにおいて、本実施形態に係る要旨の一つは、圧電素子の破損等によりヘッド駆動回路の出力先に短絡が発生した場合に、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の制御用マイコンを介さずにその短絡を検知して、ヘッド駆動回路に流れる過大電流を瞬時に制限することにある。

従って、本実施形態に係るインクジェットプリンタによれば、ヘッド駆動回路の出力先に短絡が発生した場合であっても、ヘッド駆動回路に流れる過大電流を瞬時に制限することができるので、ヘッド駆動回路が破損してしまうといったことを防ぐことができる。以下、図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の内部構成及び機構部について説明する。図１は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１を用紙搬送方向に対する垂直方向から見たときの側面断面図である。尚、図１においては、図１に向かって左右方向が用紙搬送方向である。図２は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１をその上方から見たときの透過図である。尚、図１、図２において、お互いに同様の符号を付す構成については、同一または相当部を示すものとする。以下では、用紙搬送方向を副走査方向とし、その副走査方向に対して垂直であって用紙の紙面に対して水平な方向を主走査方向とする。

図１に示すように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、給紙トレイ２、排紙トレイ３、キャリッジ支持棒３１、キャリッジ３３、用紙積載部４１、用紙４２、給紙コロ４３、分離パッド４４、ガイド部材４５、カウンタローラ４６、搬送ガイド部材４７、押さえ部材４８、先端加圧コロ４９、搬送ベルト５１、搬送ローラ５２、テンションローラ５３、帯電ローラ５６、記録時ガイド部材５７、分離爪６１、排紙ローラ６２、排紙コロ６３、両面ユニット７１、手差しトレイ７２により構成されている。

また、図２に示すように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、カートリッジ装填部４、インクカートリッジ１０、フレーム２１、ワイヤハーネス２２、供給ポンプユニット２４、係止部材２５、インク供給チューブ３６、待機時維持回復機構８１、記録時維持回復機構８８により構成されている。

インクカートリッジ１０は、インクカートリッジ１０ｋ、インクカートリッジ１０ｃ、インクカートリッジ１０ｍ、インクカートリッジ１０ｙにより構成され、フレーム２１は、左フレーム２１Ａ、右フレーム２１Ｂ、背面フレーム２１Ｃにより構成され、キャリッジ３３は、記録ヘッド３４、サブタンク３５により構成され、待機時維持回復機構８１は、キャップ８２、ワイパーブレード８３、空吐出受け８４により構成されている。また、記録時維持回復機構８８は、空吐出受け８９を含む。

さらに、記録ヘッド３４は、液滴吐出３４ｋ、液滴吐出３４ｃ、液滴吐出３４ｍ、液滴吐出３４ｙにより構成され、サブタンク３５は、サブタンク３５ｋ、サブタンク３５ｃ、サブタンク３５ｍ、サブタンク３５ｙにより構成され、キャップ８２は、キャップ８２ｋ、キャップ８２ｃ、キャップ８２ｍ、キャップ８２ｙにより構成され、記録時維持回復機構８８は、空吐出受け８９ｋ、空吐出受け８９ｃ、空吐出受け８９ｍ、空吐出受け８９ｙにより構成されている。

以下では、図１及び図２を参照して、用紙に対する記録動作に関する部分と、用紙の搬送動作に関する部分とに分けて、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の内部構成及び機構部について説明する。

まず、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の用紙に対する記録動作に関する部分について説明する。カートリッジ装填部４には、イエローのインクカートリッジ１０ｙ、シアンのインクカートリッジ１０ｃ、マゼンタのインクカートリッジ１０ｍ、ブラックのインクカートリッジ１０ｋの４色のインクカートリッジが装着されており、各色のインクが補充供給される。

尚、カートリッジ装填部４には４色のインクカートリッジが装着されていることを説明したが、この他に、処理液用カートリッジが装着されることもある。ここで、処理液とは、記録媒体に対するインクの密着性や接着性、透明性、乾燥性、記録画像のにじみ抑制性、保存安定性を備えるインクジェット処理液であって、インク吐出直後に画像形成部に吐出されることにより上記性能を発揮する。

キャリッジ３３は、記録ヘッド３４、サブタンク３５により構成されている。さらに、記録ヘッド３４は、液滴吐出３４ｋ、液滴吐出３４ｃ、液滴吐出３４ｍ、液滴吐出３４ｙにより構成され、サブタンク３５は、サブタンク３５ｋ、サブタンク３５ｃ、サブタンク３５ｍ、サブタンク３５ｙにより構成されている。

キャリッジ支持棒３１は、左フレーム２１Ａと右フレーム２１Ｂに水平に横架したガイド部材であり、キャリッジ３３を図２に示す主走査方向に摺動自在に保持する。

キャリッジ３３は、キャリッジ支持棒３１とステー３２により図２に示す主走査方向に摺動自在に保持され、図示しない主走査モータにより図示しない主走査ベルトを介して移動走査する。また、キャリッジ３３は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための記録ヘッド３４を備えている。さらに、記録ヘッド３４は、各色独立に液滴吐出ヘッド３４ｙ、３４ｃ、３４ｍ、３４ｋの４個の液滴吐出ヘッドからなる。尚、記録ヘッド３４は、各色の液滴を吐出する４個のノズル列を有する１個の液滴吐出ヘッドを備えるように構成されていても良い。

これら４個の液滴吐出ヘッドは、それぞれ、図２に示す副走査方向に配置されている。また、これら４個の液滴吐出ヘッドは、図２に示す主走査方向に配列され、液滴吐出方向を記録媒体の記録面に向けてキャリッジ３３に装着されている。

本実施形態に係る記録ヘッド３４を構成する液滴吐出ヘッドはインクジェットヘッドであり、圧電素子等の圧電アクチュエータにより液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段を備えたものが使用される。

この記録ヘッド３４は、図示しないドライバＩＣを備え、図示しない制御部との間でワイヤハーネス２２を介して接続されている。また、キャリッジ３３は、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドにインクを供給するためのサブタンク３５を搭載している。尚、サブタンク３５は、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドの色に対応するように、サブタンク３５ｋ、サブタンク３５ｃ、サブタンク３５ｍ、サブタンク３５ｙの４個のサブタンクからなる。

各色のサブタンク３５には、インク供給チューブ３６を介して、カートリッジ装填部４に装着された各色のインクカートリッジ１０からインクが補充供給される。尚、このカートリッジ装填部４には、インクカートリッジ１０内のインクを、インク供給チューブ３６を介してサブタンク３５に送液するための供給ポンプユニット２４が設けられている。また、インク供給チューブ３６は、インクジェットプリンタ１の内部における這い回しの途中で、背面フレーム２１Ｃに固定されている係止部材２５にて保持されている。

待機時維持回復機構８１は、非記録中、若しくは待機中に、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドのノズルの状態を維持し、若しくは回復する。待機時維持回復機構８１は、本実施形態においては、図２に示すように向かって右側の非印字領域に備えられている。この待機時維持回復機構８１は、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドのノズル面をキャピングするためのキャップ８２と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード８３と、乾燥等により増粘した余計な記録液を排出するための空吐出受け８４とを備えている。

尚、キャップ８２は、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドに対応するように、キャップ８２ｃ、８２ｍ、８２ｙ、８２ｋの４個のキャップからなり、これら４個のキャップは、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドと同じ幅で同じ方向に配列されている。

また、待機時維持回復機構８１には、キャップ８２で記録ヘッド３４の各ノズル面をキャッピングした状態で、各ノズル内から増粘した記録液や気泡を吸い取るための図示しない吸引ポンプが備えられている。つまり、キャップ８２ｃ、８２ｍ、８２ｙ、８２ｋは、吸引キャップ又は保湿用キャップとして機能する。

記録時維持回復機構８８は、記録開始時や記録中に、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドのノズルの状態を維持し、若しくは回復する。記録時維持回復機構８８は、本実施形態においては、図２に示すように向かって左側の非印字領域に備えられている。この記録時維持回復機構８８は、乾燥等により増粘した余計な記録液を排出するための空吐出受け８９からなる。尚、空吐出受け８９は、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドに対応するように、空吐出受け８９ｃ、８９ｍ、８９ｙ、８９ｋの４個の空吐出受けからなり、これら４個の空吐出受けは、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドと同じ幅で同じ方向に配列されている。

このような構成とすることにより、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の記録開始時や記録中において、キャリッジ３３が記録時維持回復機構８８に適宜移動して、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドが空吐出受け８９に気泡や余計な記録液を排出することができる。従って、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１によれば、記録中においても、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドの安定した吐出性能を維持することができる。

次に、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の用紙の搬送動作に関する部分について説明する。給紙トレイ２は、インクジェットプリンタ１が記録対象とする用紙４２を用紙積載部４１の上に積載することにより格納する。

インクジェットプリンタ１は、用紙積載部４１に積載されている用紙４２から１枚ずつ用紙を分離して給紙するために、給紙コロ４３及び分離パッド４４から構成される図示しない給紙部を備える。そして、図１に示すように、給紙コロ４３は用紙積載部４１の略先端上部に配置され、分離パッド４４は給紙コロ４３に対向する位置に配置されている。尚、分離パッド４４は摩擦係数の大きな材質からなる。

インクジェットプリンタ１は、分離された用紙４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８と、搬送ベルト５１とを図１に示す位置に備える。

搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて構成されている。搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータにより図示しない副走査ベルトを介して搬送ローラ５２が回転駆動することにより、図２に示す副走査方向に周回移動する。

そして、インクジェットプリンタ１は、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を図２に示す位置に備えている。帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。尚、搬送ローラ５２はアースの役割を果たすアースローラとしても機能し、搬送ベルト５１の裏層と接触するように配置されている。

このような構成により、インクジェットプリンタ１は、給紙部で分離された用紙４２を搬送ベルト５１に静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置まで搬送することができる。

また、図１に示すように、搬送ベルト５１の上部裏側には、記録ヘッド３４による記録領域に対応するように記録時ガイド部材５７が配置されている。この記録時ガイド部材５７は、記録ヘッド３４による記録面に対して平行に配置されており、さらに、搬送ベルト５１を支持する２つのローラ（搬送ローラ５２とテンションローラ５３）の接線よりも記録ヘッド３４側に突出するように配置されている。このような構成により、搬送ベルト５１は、記録ヘッド３４による記録領域に対応する領域において、高精度な平面性を維持するようになっている。

さらに、インクジェットプリンタ１は、記録ヘッド３４により記録された用紙４２を排紙するために、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２と、排紙コロ６３と、排紙トレイ３とからなる図示しない排紙部を備える。そして、インクジェットプリンタ１は、図１に示す位置に、分離爪６１、排紙ローラ６２、排紙コロ６３、排紙トレイ３が配置されている。また、排紙ローラ６２と排紙コロ６３との間から、排紙トレイ３までの高さは、排紙トレイ３にストックできる用紙の枚数を多くするためにある程度高くなっている。

両面ユニット７１は、インクジェットプリンタ１の背面部に脱着自在に装着されている。両面ユニット７１は、搬送ベルト５１の逆方向回転により用紙４２を取り込んで表裏を反転させて、再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。尚、本実施形態において、両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２として構成されている。

上記の内部構成及び機構部の他、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、インクジェットプリンタ１の状態を視覚的に表示する出力インタフェースや、ユーザがインクジェットプリンタ１を直接操作し、若しくはインクジェットプリンタ１に対して情報を入力する際の入力インタフェースを備える。

また、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリーカード等の外部記憶媒体から情報を受け取るためのインタフェースや、ホスト装置との間でデータを送受信するためのＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などの通信回路部、ネットワーク経由で外部から情報を受け取るためのネットワークインタフェースを備える。さらに、インクジェットプリンタ１の内部後方側にはインクジェットプリンタ１全体の制御を司る図示しないコントローラを構成する制御回路基板が設けられている。

このように構成されたインクジェットプリンタ１において、上記給紙部により給紙トレイ２から１枚ずつ分離された用紙４２は、ガイド４５により略鉛直上方に案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド部材４７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向が転換されて給紙される。

そして、インクジェットプリンタ１は、記録時ガイド部材５７が配置されている位置において、給紙された用紙４２を停止させ、描画情報に基づいてキャリッジ３３キャリッジ支持棒３１に沿って走査させながら記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドを駆動させることにより給紙された用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録する。インクジェットプリンタ１は、１行分の記録が終了したら、給紙された用紙４２を所定量搬送して、次の行の記録を行う。そして、インクジェットプリンタ１は、記録を終えたら用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。そして、インクジェットプリンタ１は、図示しないコントローラにおいて記録終了信号を受信するか、給紙された用紙４２の後端が記録領域を通過したことを知らせる信号を受信することにより、記録動作を終了して用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。

インクジェットプリンタ１が記録動作を終了すると、キャリッジ３３はホームポジションに移動する。そして、記録ヘッド３４の各液滴吐出ヘッドは、空吐出受け８４に余計な記録液を排出し、キャップ８２でキャッピングされ、キャッピングされた状態で吸引ポンプによって吸引されることにより、各液滴吐出ヘッドのノズル内から余計な記録液や気泡が排出される。

次に、本実施形態に係る記録ヘッド３４を駆動させるための電気的信号の流れについて図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る記録ヘッド３４を駆動させるための電気的信号の流れを模式的に示すためのブロック図である。図３に示すように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、デジタル信号生成部９０、制御用マイコン９１、ヘッド駆動回路１００、記録ヘッド３４を備えている。さらに、ヘッド駆動回路１００は、Ｄ／Ａ変換回路１０１、電圧増幅回路１０２、電流増幅回路１０３、電流制限回路１０４、短絡検知回路１０５から構成されている。また、本実施形態に係る記録ヘッド３４は、圧電素子選択回路１１１、圧電素子１１２、ノズル１１３を備えている。

尚、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、ノズル１１３毎に、インク滴を吐出するための運動エネルギーを発生させる圧電素子１１２を備えている。そして、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、画像形成を行う際にはその圧電素子１１２に電圧を印加することによりその圧電素子１１２を機械的に変形させて、各ノズル１１３に通じる夫々のインク室に圧力を発生させ、インク滴を吐出する。

このように構成されたインクジェットプリンタ１は、画像形成を行う際には、デジタル信号生成部９０により生成されたデジタル信号がＤ／Ａ変換回路１０１に伝達されて、アナログ信号に変換されて電圧増幅回路１０２で電圧増幅される。そして、電圧増幅されたアナログ信号は電流増幅回路１０３で電流増幅されてヘッド駆動波形として圧電素子選択回路１１１に伝送される。このようにしてデジタル信号がアナログ信号に変換されて電圧増幅・電流増幅されて生成されたヘッド駆動波形は、圧電素子１１２を駆動するための駆動電圧であり、特定の駆動波形を有する。

そして、ヘッド駆動波形が圧電素子選択回路１１１に伝送されると、圧電素子選択回路１１１は、駆動させるべき圧電素子１１２を選択して、その圧電素子１１２にヘッド駆動波形を駆動電圧として印加する。そして、圧電素子１１２に駆動電圧（ヘッド駆動波形）が印加されると、各圧電素子１１２が印加された駆動電圧（ヘッド駆動波形）に応じて収縮動作することにより、その圧電素子１１２の夫々に対応するノズルからインク滴が吐出される。

短絡検知回路１０５は、圧電素子１１２の破損等によりヘッド駆動回路１００の出力先に短絡が発生した場合、その短絡を検知して、電流制限回路１０４に電流制限信号を伝達すると同時に、制御用マイコン９１に短絡検知信号を伝達する。電流制限回路１０４は、電流制限信号を検知すると電流増幅回路１０３の出力電流を制限する。制御用マイコン９１は、短絡検知信号を検知すると、短絡が発生したことを図示しない不揮発性の記録媒体へ記録し、図示しない操作パネルにエラー表示を行ったり、図示しないアプリケーションプログラムの画面上にエラー表示を行ったりする。

このように構成されたインクジェットプリンタ１において、本実施形態に係る要旨の一つは、圧電素子１１２の破損等によりヘッド駆動回路１００の出力先に短絡が発生した場合に、電流増幅回路１０３に流れる過大電流を瞬時に制限することにある。

即ち、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１においては、圧電素子１１２の破損等によりヘッド駆動回路１００の出力先に短絡が発生した場合、短絡検知回路１０５が上記短絡を検知して、電流制限回路１０４に電流制限信号を伝達する。そして、電流制限信号が電流制限回路１０４に伝達されると直ちに、電流制限回路１０４は電流増幅回路１０３に流れる電流を制限することになる。

従って、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１によれば、圧電素子１１２の破損等によりヘッド駆動回路１００の出力先に短絡が発生した場合であっても、短絡発生の検知や、電流増幅回路１０３に流れる電流の制限をＣＰＵ等の制御用マイコンを介さずに行うので、電流増幅回路１０３に流れる過大電流を瞬時に制限することができ、電流増幅回路１０３が破損してしまうといったことを防ぐことができる。

次に、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１が画像形成を行う際の、正常時における電圧信号の出力について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る電流増幅回路１０３、電流制限回路１０４及び短絡検知回路１０５を構成する回路図に、画像形成が正常に行われる場合の信号の出力及び各トランジスタとスイッチの状態を記した図である。尚、図４においては、Ｔｒはトランジスタを、Ｒは抵抗を、ＳＷはスイッチを表す。また、本実施形態においては、ＳＷをＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｏｒ：電解効果トランジスタ）として表しているが、機械接点リレー、アナログスイッチ等でも代用可能である。

また、図４では、電流増幅回路１０３において、圧電素子選択回路１１１に入力する信号を制御するためのトランジスタＴｒ３のベース電流を電流Ｉｂとし、電流増幅回路１０３から圧電素子選択回路１１１への出力電流を電流Ｉｃとする。

図４に示すように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１による画像形成が正常に行われる場合には、圧電素子に短絡が発生しておらず、圧電素子の高電位側から低電位側に電流は流れないため、電流増幅回路１０３から圧電素子の高電位側への出力、即ち、短絡検知回路１０５への出力はＨｉとなる。その結果、短絡検知回路１０５のトランジスタＴｒ５において、ベース−エミッタ間に電流が流れ、コレクタ−エミッタ間にも電流が流れる。即ち、トランジスタＴｒ５がＯＮとなり、トランジスタＴｒ５のコレクタと共通に接続された電流制限信号伝達線１０７が接地されるため、電流制限回路１０４に含まれる抵抗Ｒ７とスイッチＳＷ１との接続部分の電位がＬｏｗとなる。

その結果、電流制限回路１０４におけるスイッチＳＷ１のゲート電圧がＬｏｗとなってスイッチＳＷ１は導通状態、即ち、ＯＮとなり、スイッチＳＷ１と電流増幅回路における抵抗Ｒ３との接続が並列となる。従って、トランジスタＴｒ３のベース電流Ｉｂは、抵抗Ｒ３よりも電流制限回路１０４（スイッチＳＷ１）に優先的に流れることになる。尚、ベース電流Ｉｂの一部は抵抗Ｒ３に流れるが、その電流値は電流制限回路１０４へ流れる電流値に比べて無視できるほどに小さいため、説明を簡略化するために、図４においては電流制限回路１０４へ流れる電流をベース電流Ｉｂとしている。そして、電流増幅回路１０３は、トランジスタＴｒ３から圧電素子の高電位側へ、即ち、電流増幅回路１０３と圧電素子選択回路１１１との接続線と、短絡検知回路１０５の抵抗Ｒ８との接続部分へ出力電流Ｉｃを出力する。

尚、図４に示すトランジスタＴｒ３をバイポーラトランジスタとして構成した場合、その増幅率をｈｆｅとすると、電流増幅回路１０３は、トランジスタＴｒ３から出力電流Ｉｃ＝Ｉｂ×ｈｆｅを出力することになる。また、このとき、上述したように、トランジスタＴｒ５において、コレクタ−エミッタ間に電流が流れているため、トランジスタＴｒ６において、ベース−エミッタ間には電流が流れず、コレクタ−エミッタ間にも電流が流れない。即ち、このとき、トランジスタＴｒ６がＯＦＦとなり、トランジスタＴｒ６のコレクタと共通に接続された短絡検知信号伝達線１０６と抵抗Ｒ１０との接続部分の電位がＨｉとなる。

次に、本実施形態に係る短絡検知回路１０５が短絡を検知した際に、電流制限回路１０４が電流増幅回路１０３に流れる電流を制限する仕組みについて図５を参照して説明する。図５は、本実施形態に係る電流増幅回路１０３、電流制限回路１０４及び短絡検知回路１０５を構成する回路図に、画像形成時に短絡が発生した場合の信号の出力及び各トランジスタとスイッチの状態を記した図である。尚、図４と同様の符号を付す構成については、同一または相当部を示すものとする。

図５に示すように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１による画像形成時にヘッド駆動回路１００の出力先（圧電素子１１２）に短絡が発生した場合には、圧電素子の高電位側から低電位側に電流が流れる、即ち、電流増幅回路１０３と圧電素子選択回路１１１との接続線が接地される。そのため、電流増幅回路１０３から圧電素子の高電位側への出力、即ち、短絡検知回路１０５への出力はＬｏｗとなる。その結果、短絡検知回路１０５のトランジスタＴｒ５において、ベース−エミッタ間に電流が流れず、コレクタ−エミッタ間にも電流が流れない。即ち、トランジスタＴｒ５がＯＦＦとなり、トランジスタＴｒ５のコレクタと共通に接続された電流制限信号伝達線１０７は、接地されていた状態が解除されるため、定電圧電源ＶＣＣ＿Ａから供給される電圧により、電流制限回路１０４に含まれる抵抗Ｒ７とスイッチＳＷ１との接続部分の電位がＨｉとなる。

その結果、電流制限回路１０４におけるスイッチＳＷ１のゲート電圧がＨｉとなってスイッチＳＷ１は非導通状態、即ち、ＯＦＦとなる。従って、トランジスタＴｒ３のベース電流Ｉｂは、抵抗Ｒ３を流れることになる。尚、スイッチＳＷ１が理想スイッチであれば、ＯＦＦ状態においてトランジスタＴｒ３のベース電流は抵抗Ｒ３のみを流れるが、実際には、漏れ電流により、スイッチＳＷ１にもわずかに電流が流れる。しかしながら、その電流値は、スイッチＳＷ１の導通状態に比べて無視できるほどに小さいため、説明を簡略化するために、図５においては抵抗Ｒ３を流れる電流をベース電流Ｉｂとしている。そして、電流増幅回路１０３は、トランジスタＴｒ３から圧電素子選択回路１１１へ出力電流Ｉｃを出力する。

尚、図５に示すトランジスタＴｒ３をバイポーラトランジスタとして構成した場合、その増幅率をｈｆｅとすると、電流増幅回路１０３は、トランジスタＴｒ３から出力電流Ｉｃ＝Ｉｂ×ｈｆｅを出力することになる。ここで、ベース電流Ｉｂは、上述したように、抵抗Ｒ３を流れる電流であり、その値は、スイッチＳＷ１の導通状態においてスイッチＳＷ１を流れる電流よりもはるかに小さい。そのため、出力電流Ｉｃは、スイッチＳＷ１の導通状態に比べて、はるかに小さくなる。

尚、上述したように、スイッチＳＷ１のＯＦＦ状態においても、スイッチＳＷ１にわずかな漏れ電流が流れる場合がある。しかしながら、この電流値は、上述したように、スイッチＳＷ１の導通状態においてスイッチＳＷ１を流れる電流値よりもはるかに小さい。仮に、この漏れ電流を抵抗Ｒ３を流れる電流Ｉｂと同程度の値としても、出力電流Ｉｃは、２×Ｉｂ×ｈｆｅであり、スイッチＳＷ１の導通状態よりもはるかに小さい値であることに変わりはない。

また、このとき、上述したように、トランジスタＴｒ５において、コレクタ−エミッタ間に電流が流れないため、Ｈｉとなった電流制限信号伝達線１０７の電圧が、トランジスタＴｒ６のベースに印加される。その結果、トランジスタＴｒ６において、ベース−エミッタ間に電流が流れ、コレクタ−エミッタ間にも電流が流れる。即ち、このとき、トランジスタＴｒ６がＯＮとなり、トランジスタＴｒ６のコレクタと共通に接続された短絡検知信号伝達線１０６が接地されるため、抵抗Ｒ１０とトランジスタＴｒ６のコレクタとの接続部分の電位がＬｏｗとなる。

以上、図５において説明したように、電流増幅回路１０３から短絡検知回路１０５への出力がＨｉからＬｏｗへと切り替わることにより、短絡検知部１０５は、圧電素子１１２に短絡が発生したことを検知することができる。また、短絡検知部１０５が圧電素子１１２に短絡が発生したことを検知すると直ちに、電流制限信号伝達線１０７の電位がＬｏｗからＨｉへと切り替わるので、電流制限回路１０４はベース電流Ｉｂを制限させるための電流制限信号を瞬時に伝達することができる。

即ち、トランジスタＴｒ３のベース電流Ｉｂは、正常時には電流制限回路１０４（スイッチＳＷ１）を経由して流れるが、圧電素子１１２に短絡が発生すると、スイッチＳＷ１はＯＦＦとなるので、そのベース電流Ｉｂは瞬時に電流増幅回路１０３の抵抗Ｒ３を流れることになる。その結果、圧電素子１１２に短絡が発生すると、ベース電流Ｉｂの大きさは、正常に画像形成が行われているときよりも、抵抗Ｒ３を流れる分小さくなるので、出力電流Ｉｃの大きさは制限されることになる。このような構成が本実施形態に係る要旨の一つである。

従って、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、画像形成時に圧電素子１１２に短絡が発生した場合であっても、トランジスタＴｒ３から出力される過大電流を瞬時に制限することができる。

また、図５においては、短絡検知信号伝達線１０６の電位がＨｉからＬｏｗへと切り替わることにより、短絡検知回路１０５は制御用マイコン９１へ圧電素子１１２に短絡が発生したことを通知するための短絡検知信号を伝達することができる。従って、制御用マイコン９１は、上記短絡検知信号を検知することにより、圧電素子１１２に短絡が発生したことを検知することができる。

尚、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、制御用マイコン９１が短絡検知信号を検知すると、短絡が発生したことを図示しない不揮発性の記録媒体へ記録し、図示しない操作パネルにエラー表示を行ったり、図示しないアプリケーションプログラムの画面上にエラー表示を行ったりする。

次に、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１が上記のように構成された結果、画像形成時に圧電素子１１２に短絡が発生した際、ヘッド駆動波形、短絡検知信号線１０６における電圧波形、電流制限信号伝達線１０７における電圧波形、ベース電流Ｉｂの電流がどのように変化するかを、図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照して説明する。図６（ａ）〜図６（ｄ）はそれぞれ、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１による画像形成時に圧電素子１１２に短絡が発生した際の、ヘッド駆動波形の変化、短絡検知信号線１０６における電圧波形の変化、電流制限信号伝達線１０７における電圧波形の変化、ベース電流Ｉｂの変化を示す図である。

ヘッド駆動波形は、図６（ａ）に示すように、正常に画像形成が行なわれている時には、オフセット電圧Ｖｏｆ（Ｖ）と電流増幅回路１０３における定電圧電源からの出力電圧ＶＣＣ＿Ａ（Ｖ）との間で振幅しているが、圧電素子１１２に短絡が発生すると、０（Ｖ）と検知電圧Ｖｔｈ（Ｖ）との間で振幅することになる。尚、検知電圧Ｖｔｈ（Ｖ）は、オフセット電圧Ｖｏｆ（Ｖ）を超えないように設定されている。また、検知電圧Ｖｔｈ（Ｖ）は、図４、図５に示すＲ８又はＲ９の抵抗値により設定される。即ち、検知電圧Ｖｔｈ（Ｖ）は、図４、図５に示すＲ８又はＲ９の抵抗値を調整することによりそれらの分圧として任意に設定される。

短絡検知信号線１０６における電圧波形は、図６（ｂ）に示すように、正常に画像形成を行なわれている時には、短絡検知回路１０５における定電圧電源からの出力電圧ＶＣＣ＿Ｂ（Ｖ）に近い電圧値において恒常的に推移しているが、圧電素子１１２に短絡が発生すると、０（Ｖ）に近い電圧値へと変化する。即ち、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１による画像形成時に圧電素子１１２に短絡が発生すると、短絡検知信号伝達１０６線における電位はＨｉからＬｏｗへと切り替わる。このように、短絡検知信号伝達線１０６における電圧波形が変化することにより、短絡検知回路１０５は、短絡検知信号伝達線１０６を介して制御用マイコン９１へ圧電素子に短絡が発生したことを伝達することができる。尚、制御用マイコン９１には短絡検知回路１０５における定電圧電源から最大でＶＣＣ＿Ｂ（Ｖ）の電圧が出力されることになるが、その定電圧電源の出力電圧ＶＣＣ＿Ｂ（Ｖ）を調整することにより、制御用マイコン９１の規格に適した電圧を出力することができる。

電流制限信号伝達線１０７における電圧波形は、図６（ｃ）に示すように、正常に画像形成が行なわれている時には、０（Ｖ）に近い電圧値において恒常的に推移しているが、短絡が発生すると、電流制限回路１０４における定電圧電源からの出力電圧ＶＣＣ＿Ａ（Ｖ）に近い電圧値へと変化する。即ち、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１による画像形成時に圧電素子１１２に短絡が発生すると、電流制限信号伝達線１０７の電位はＬｏｗからＨｉへと切り替わる。このように、電流制限信号伝達線１０７における電圧波形が変化することにより、短絡検知回路１０５は、電流制限信号伝達線１０７を介して電流制限回路１０４に電流を制限させることができる。

ベース電流Ｉｂの電流は、図６（ｄ）に示すように、正常に画像形成が行なわれている時には、恒常的に電流制限値（Ａ）より高い電流値となっているが、圧電素子１１２に短絡が発生すると、電流制限値（Ａ）よりも小さい値に変化する。尚、ここで、電流制限値とは、ベース電流Ｉｂが図５に示す抵抗Ｒ３を流れるときの電流値のことである。即ち、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１による画像形成時に圧電素子１１２に短絡が発生すると、図５に示すスイッチＳＷ１がＯＮからＯＦＦへと切り替わるので、電流増幅回路１０３から電流制限回路１０４へ流れていたベース電流Ｉｂは、電流増幅回路１０３における抵抗Ｒ３を流れることになる。その結果、圧電素子１１２に短絡が発生すると、ベース電流Ｉｂの大きさは、正常に画像形成が行われているときよりも、抵抗Ｒ３を流れる分小さくなるので、出力電流Ｉｃの大きさは制限されることになる。

以上、説明したように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１においては、画像形成時に圧電素子１１２に短絡が発生した場合、短絡検知回路１０５が圧電素子１１２に短絡が発生したことを検知して、電流制限回路１０４に電流制限信号を伝達する。そして、電流制限信号が電流制限回路１０４に伝達されると直ちに、電流制限回路１０４のＳＷ１がＯＮからＯＦＦへと切り替えられることにより、電流増幅回路１０３に流れる電流が瞬時に制限されることになる。

即ち、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１においては、画像形成時に短絡が発生した場合であっても、短絡発生後直ちにベース電流Ｉｂは制限されることになるため、その結果、出力電流Ｉｃも同時に制限されることになるので、電流増幅回路１０３に流れる過大電流が瞬時に制限されることになる。

従って、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１によれば、画像形成時に短絡が発生した場合であっても、電流増幅回路１０３に流れる電流の制限をＣＰＵ等の制御用マイコンを介さずに行うので、電流増幅回路１０３に流れる過大電流を瞬時に制限することができ、電流増幅回路１０３が破損してしまうといったことを防ぐことができる。

尚、上記で説明したように、本実施形態においては、インクジェットプリンタについて説明しているが、特にこれに限られることは無く、インクジェット式のコピーやファクシミリ、スキャナ、複写機として利用可能なＭＦＰ（ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ：複合機）であっても適用可能である。

１ インクジェットプリンタ
２ 給紙トレイ
３ 排紙トレイ
４ カートリッジ装填部
１０ インクカートリッジ
２１ フレーム
２２ ハーネス
２４ 供給ポンプユニット
２５ 係止部材
３１ キャリッジ支持棒
３３ キャリッジ
３４ 記録ヘッド
３５ サブタンク
３６ インク供給チューブ
４１ 用紙積載部
４２ 用紙
４３ 給紙コロ
４４ 分離パッド
４５ ガイド部材
４６ カウンタローラ
４７ 搬送ガイド部材
４８ 押さえ部材
４９ 加圧コロ
５１ 搬送ベルト
５２ 搬送ローラ
５３ テンションローラ
５７ 記録時ガイド部材
６１ 分離爪
６２ 排紙ローラ
６３ 排紙コロ
７１ 両面ユニット
７２ 手差しトレイ
８１ 待機時維持回復機構
８２ キャップ
８３ ワイパーブレード
８４ 空吐出受け
８８ 記録時回復機構
８９ 空吐出受け
９０ デジタル信号生成部
９１ 制御用マイコン
１００ ヘッド駆動回路
１０１ Ｄ／Ａ変換回路
１０２ 電圧増幅回路
１０３ 電流増幅回路
１０４ 電流制限回路
１０５ 短絡検知回路
１０６ 短絡検知信号伝達線
１０７ 電流制限信号伝達線
１１１ 圧電素子選択回路
１１２ 圧電素子
１１３ ノズル

特開２００３−２１１６６５号公報

Claims (4)

1. インクを吐出するインクジェット記録ヘッドを含む画像形成装置であって、
   前記インクジェット記録ヘッドに配置されたノズルからインクを吐出させるためのアクチュエータである圧電素子に駆動電圧を印加するための電流を出力する出力素子を含むヘッド駆動回路と、
   電気的に容量として機能する前記圧電素子の高電位側の電位が所定値以下となった場合に、前記圧電素子に短絡が発生したことを検知する短絡検知回路と、
   前記圧電素子に短絡が発生したことが検知された場合に、前記出力素子を制御するための電流を制限する電流制限回路と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電流制限回路は、導通状態を切り換え可能な導通回路を含み、
   前記圧電素子に短絡が発生したことが検知されていない場合には、導通状態となった前記導通回路を介して前記出力素子を制御するための電流が流れ、
   前記圧電素子に短絡が発生したことが検知された場合には、前記導通回路の導通状態が変化することによって前記出力素子を制御するための電流が制限されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ヘッド駆動回路は、前記出力素子を制御するための電流の経路に接続された抵抗を含み、
   前記導通回路が、前記抵抗と並列に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記短絡検知回路は、前記圧電素子の高電位側の電位に基づいて、前記導通回路の導通状態を切り替える切り替え回路を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。

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