JP2015024530A - 液体吐出装置及び短絡検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２種類の電圧からそれらの中間電圧を生成して吐出駆動部に供給可能な給電部において、２つの電圧供給ラインの間の短絡の検出精度を向上させること。【解決手段】圧電アクチュエータに接続される給電部６１は、所定の第１電圧が印加される第１ライン６６ａと、第１電圧よりも低い所定の第２電圧が印加される第２ライン６６ｂと、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂにそれぞれ接続されて、第１電圧と第２電圧の間の第３電圧を生成する中間電圧生成回路６５と、を有する。さらに、給電部６１は、中間電圧生成回路６５を経由する導通経路６８に設けられて、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間の短絡を判定する際に導通経路６８を遮断可能な経路遮断スイッチＳＷａを有する。【選択図】図７

Description

本発明は、液体吐出装置、及び、この液体吐出装置の吐出駆動部に接続された給電部における短絡検出方法に関する。

特許文献１には、ノズルから液体を吐出させるための圧電素子を備えた液体吐出装置（インクジェットヘッド）が開示されている。この特許文献１のインクジェットヘッドは、圧電素子の２つの電極にそれぞれ電圧を印加して圧電素子を駆動する給電部（ヘッド駆動装置）を有する。給電部は、圧電素子の一方の電極には駆動信号を供給し、グランド側の他方の電極には一定電圧を印加する。

ところで、従来から、圧電素子の前記他方の電極がグランドに接続された構成がよく知られているが、特許文献１では、グランド側の前記他方の電極に、グランドよりも高いバイアス電圧が印加される構成が開示されている。即ち、特許文献１の給電部は、グランド側の前記他方の電極にバイアス電圧を印加するバイアス電源回路を備えている。

バイアス電源回路は、駆動信号を生成するためのヘッド駆動電源を利用して、バイアス電圧を生成する。詳細には、バイアス電源回路は、ヘッド駆動電源とグランド間との間に設けられたツェナーダイオードを有し、このツェナーダイオードによって、グランドよりもやや高いバイアス電圧（例えば、６Ｖ）を生成する。

特開２００３−７２０６９号公報（図１）

前記特許文献１の給電部（ヘッド駆動装置）において、圧電素子の一方の電極と電源とを接続する電源供給ラインと、圧電素子の他方の電極とグランドとを接続するグランドラインとの間に、万が一短絡が生じた場合、前記２つのラインの間に大きな漏れ電流が流れる虞があることから、その短絡を確実に検出することが望まれる。上記短絡を検出するには、例えば、短絡箇所における漏れ電流に起因する、電源供給ラインの電圧変動を監視することが考えられる。

しかしながら、特許文献１では、電源供給ラインとグランドラインとが、バイアス電源回路によって繋がった構成となっている。そして、バイアス電源回路のツェナーダイオードには圧電素子の駆動に関係なく、常に一定量の電流が流れる。そのため、短絡箇所を流れる漏れ電流が、ツェナーダイオードを流れる電流に対して小さいと、この漏れ電流に起因する電圧変化を検出することは難しい。従って、２つのラインの間の漏れ電流の検知精度が低くなり、かなり大きな漏れ電流が流れる状態となるまで短絡を検出できなくなる虞がある。

本発明の目的は、２種類の電圧からそれらの中間電圧を生成して吐出駆動部に供給可能な給電部において、２つの電圧供給ラインの間の短絡の検出精度を向上させることにある。

第１の発明の液体吐出装置は、ノズルを含む液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体に設けられて前記ノズルから液体を吐出させる吐出駆動部と、前記吐出駆動部に接続される給電部と、を備え、
前記給電部は、所定の第１電圧が印加される第１ラインと、前記第１電圧よりも低い所定の第２電圧が印加される第２ラインと、前記第１ラインと前記第２ラインにそれぞれ接続されて、前記吐出駆動部に供給するための、前記第１電圧と前記第２電圧の間の第３電圧を生成する、中間電圧生成部と、を有し、
前記第１ラインと前記第２ラインの間に短絡が生じているか否かを判定する判定部をさらに備え、
前記給電部は、前記第１ラインと前記第２ラインの間の、前記中間電圧生成部を経由する導通経路に設けられて、前記判定部が前記第１ラインと前記第２ラインとの間の短絡を判定する際に前記導通経路を遮断可能な経路遮断スイッチを有することを特徴とするものである。

本発明では、第１ラインと第２ラインとの間の、中間電圧生成部を経由する導通経路に、この導通経路を遮断可能な経路遮断スイッチが設けられている。第１ラインと第２ラインとの間に短絡が生じているか否かを検出する際に、経路遮断スイッチにより導通経路を遮断することで導通経路に電流が流れなくすることができる。これにより、導通経路を流れる電流の影響を排除することで、短絡箇所の漏れ電流が微小であっても把握しやすくなるため、短絡の検出精度が向上する。

第２の発明の液体吐出装置は、前記第１の発明において、前記第１ラインの電圧を検出する電圧検出部と、前記経路遮断スイッチの動作を制御する制御部と、を有し、
前記判定部は、前記制御部が前記経路遮断スイッチを制御して前記導通経路を遮断した後に、前記電圧検出部によって検出された前記第１ラインの電圧変化に基づいて、前記第１ラインと前記第２ラインの間の短絡の判定を行うことを特徴とするものである。

本発明では、経路遮断スイッチにより導通経路を遮断してから、第１ラインの電圧変化を検出することで、短絡がある場合の、その短絡箇所における漏れ電流に起因する第１ラインの電圧変化を検出しやすくなる。従って、短絡の検出精度が向上する。

第３の発明の液体吐出装置は、前記第２の発明において、前記第１電圧を生成する電圧生成部からの、前記第１ラインへの前記第１電圧の供給を遮断する供給遮断スイッチをさらに備え、前記制御部は、前記供給遮断スイッチの動作を制御し、前記判定部は、前記制御部が前記経路遮断スイッチを制御して前記導通経路を遮断し、次に、前記供給遮断スイッチを制御して前記電圧生成部からの電圧供給を遮断した後に、前記電圧検出部によって検出された前記第１ラインの電圧変化に基づいて、前記第１ラインと前記第２ラインの間の短絡の判定を行うことを特徴とするものである。

経路遮断スイッチによって導通経路を遮断し、その後、供給遮断スイッチにより電圧生成部から第１ラインへの電圧供給を遮断したときに、短絡の有無（漏れ電流の有無）によって第１ラインの電圧の下がり方が異なってくる。従って、供給遮断スイッチによって導通経路を遮断した後の第１ラインの電圧変化から、第１ラインと第２ラインとの間の短絡の有無を検出することができる。

第４の発明の液体吐出装置は、前記第３の発明において、前記給電部は、前記第１ラインと前記第２ラインとの間に、前記中間電圧生成部を経由する前記導通経路と並列的に設けられた、電圧安定化のためのコンデンサを有し、前記電圧検出部は、前記供給遮断スイッチにより前記第１ラインへの電圧供給が遮断されて、前記コンデンサが放電するときの、前記第１ラインの前記第１電圧からの電圧低下を検出することを特徴とするものである。

第１ラインと第２ラインとの間に設けられたコンデンサにより、圧電アクチュエータへ大きな電流が瞬間的に流れても、第１ライン及び第２ラインの電圧が変動することが抑制される。本発明では、この電圧安定化のためのコンデンサを、第１ラインと第２ラインとの間の短絡の判定に使用する。即ち、供給遮断スイッチにより電圧供給を遮断したときに、第１ラインの電圧は、コンデンサの放電に伴って徐々に低下する。そのため、短絡がある場合とない場合とで、電圧変化の違いを判別しやすくなり、第１ラインと第２ラインとの間の短絡の有無を容易に検出できる。

第５の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記吐出駆動部が前記ノズルから液体を吐出させないときに、前記経路遮断スイッチにより前記導通経路を遮断して、前記判定部による前記短絡の判定を行うことを特徴とするものである。

経路遮断スイッチにより導通経路を遮断すると、中間電圧生成部による第３電圧の生成ができなくなる。そこで、吐出駆動部がノズルから液体を吐出させないときに、短絡の検出を行う。

第６の発明の短絡検出方法は、前記第１の発明の液体吐出装置において、前記給電部の前記第１ラインと前記第２ラインの間の短絡を検出する方法であって、前記経路遮断スイッチにより前記導通経路を遮断した後の、前記第１ラインの電圧変化に基づいて、前記第１ラインと前記第２ラインの間に短絡が生じているか否かを判定することを特徴とするものである。

本発明では、経路遮断スイッチにより導通経路を遮断してから、第１ラインの電圧変化を検出することで、短絡箇所における漏れ電流に起因する電圧変化を検出しやすくなり、短絡の検出精度が向上する。

本発明によれば、第１ラインと第２ラインとの間に短絡が生じているか否かを検出する際に、経路遮断スイッチにより導通経路を遮断することで導通経路に電流が流れなくする。これにより、導通経路を流れる電流が及ぼす影響を排除し、短絡箇所の漏れ電流が微少である場合でも把握しやすくなるため、短絡の検出精度が向上する。

本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２のＡ部拡大図である。 図３のIV-IV線断面図である。 図３のV-V線断面図である。 制御装置、電源装置、及びインクジェットヘッドの電気的な構成を概略的に示す図である。 圧電アクチュエータ及び給電部の等価回路図である。 圧電アクチュエータの動作説明図である。 短絡検出時における圧電アクチュエータ及び給電部の等価回路図である。 短絡検出処理のフローチャートである。 電圧供給を遮断したときの第１ラインの電圧低下を示す図である。 変更形態の圧電アクチュエータの、図５相当の断面図である。 図１２の圧電アクチュエータ及びその給電部の等価回路図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。まず、図１を参照してインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。尚、以下では、図１の紙面手前側を上方、紙面向こう側を下方と定義して、適宜、「上」「下」の方向語を使用して説明する。

（プリンタの概略構成）
図１に示すように、インクジェットプリンタ１（本発明の液体吐出装置）は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、搬送機構５と、制御装置６等を備えている。

プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙１００が載置される。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１０，１１に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。キャリッジ３には無端ベルト１４が連結され、キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が駆動されることで、キャリッジ３は走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４は、キャリッジ３に取り付けられており、キャリッジ３とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド４は、プリンタ１に装着された４色（例えば、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクカートリッジ１７と、図示しないチューブによって接続されている。また、インクジェットヘッド４の下面（図１の紙面向こう側の面）には、複数のノズル２５が形成されている。そして、このインクジェットヘッド４は、インクカートリッジ１７から供給された４色のインクを、複数のノズル２５からプラテン２に載置された記録用紙１００に対して吐出する。

搬送機構５は、搬送方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８，１９を有する。搬送機構５は、２つの搬送ローラ１８，１９によって、プラテン２に載置された記録用紙１００を搬送方向に搬送する。

制御装置６は、後で説明する図６に示されるように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０、ＲＯＭ（Read Only Memory）７１、ＲＡＭ（Random Access Memory）７２、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）７３等を備える。また、制御装置６は、図示しないＰＣ等の外部装置とデータ通信可能に接続されている。

制御装置６は、ＲＯＭ７１に格納されたプログラムに従い、ＣＰＵ７０及びＡＳＩＣ７３により、記録用紙１００への印刷等の各種処理を実行する。例えば、印刷処理においては、制御装置６は、ＰＣ等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド４やキャリッジ駆動モータ１５等を制御して、記録用紙１００に画像等を印刷させる。具体的には、キャリッジ３とともにインクジェットヘッド４を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ１８，１９によって記録用紙１００を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。尚、上の説明では、制御装置６が、ＣＰＵ７０及びＡＳＩＣ７３によって各種の処理を行う例を挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、制御装置６はいかなるハードウェア構成で実現してもよい。例えば、ＣＰＵのみ又はＡＳＩＣのみで処理を行ってもよい。また、２以上のＣＰＵや、２以上のＡＳＩＣに機能を分担して実現してもよい。

（インクジェットヘッド）
次に、インクジェットヘッド４について説明する。図２は、インクジェットヘッドの平面図である。図３は、図２のＡ部拡大図である。図４は、図３のIV-IV線断面図である。図５は、図３のV-V線断面図である。尚、図２、図４では、圧電アクチュエータ２１に接続されるＣＯＦ６３を二点鎖線で概略的に示している。また、図５では、図４においては示されている、圧力室２６よりも下側の流路構造の図示が省略されている。図２〜図５に示すように、インクジェットヘッド４は、流路ユニット２０と圧電アクチュエータ２１を備えている。

（流路ユニットの構成）
図４に示すように、流路ユニット２０（本発明の流路構造体）は、それぞれ流路形成孔が形成された５枚のプレート３１〜３５が互いに積層されることによって形成されている。これら５枚のプレート３１〜３５が積層されたときにそれぞれの流路形成孔が連通することによって、流路ユニット２０には、以下に述べるようなインク流路が形成されている。

図２に示すように、流路ユニット２０の上面には、４つのインクカートリッジ１７（図１参照）と接続される４つのインク供給孔２３が形成されている。流路ユニット２０の内部には、４つのインク供給孔２３にそれぞれ接続された４本のマニホールド２４が形成されている。４本のマニホールド２４には、４つのインク供給孔２３を介して、４つのインクカートリッジ１７の４色のインクがそれぞれ供給される。また、４本のマニホールド２４は、それぞれ搬送方向に延在している。

また、流路ユニット２０は、最下層のプレート３５に形成された複数のノズル２５と、最上層のプレート３１に形成された複数の圧力室２６を有する。図２に示すように、流路ユニット２０の下面（図３の紙面向こう側の面）において、複数のノズル２５は搬送方向に沿って配列され、４本のマニホールド２４にそれぞれ対応した４列のノズル列を構成している。各圧力室２６は、走査方向に長い、略矩形の平面形状を有する孔である。

複数の圧力室２６は、流路ユニット２０の上面に沿って平面的に配置されている。流路ユニット２０の上面に接合される圧電アクチュエータ２１の圧電体４０によって、複数の圧力室２６は上方から覆われている。また、複数の圧力室２６は、４本のマニホールド２４、及び、４列のノズル列に対応して、４列に配列されている。各圧力室２６は、走査方向に長い、略楕円形の平面形状を有する。また、各圧力室２６の長手方向一端部は、マニホールド２４と連通し、長手方向他端部はノズル２５と連通している。これにより、図４に示すように、流路ユニット２０には、マニホールド２４から分岐して、圧力室２６を経てノズル２５に至る、個別インク流路が複数形成されている。

（圧電アクチュエータの構成）
圧電アクチュエータ２１（本発明の吐出駆動部）は、流路ユニット２０の上面に、複数の圧力室２６を覆うように接合されている。図２〜図５に示すように、圧電アクチュエータ２１は、インク封止膜４３と、２枚の圧電層４１〜４３からなる圧電体４０と、複数の個別電極４４、及び、共通電極４５とを備えている。

インク封止膜４３は、インク透過性の低い材料、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成された薄い膜である。インク封止膜４３は、複数の圧力室２６を覆うように、流路ユニット２０の上面に接合されている。

圧電体４０を構成する２枚の圧電層４１，４２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圧電材料からなる。圧電層４１，４２は互いに積層された状態で、インク封止膜４３の上面に配置されている。

複数の個別電極４４は、上層の圧電層４１の上面に配置されている。より詳細には、図２〜図５に示すように、各個別電極４４は、圧電層４１の上面の、圧力室２６の中央部と対向する領域に配置されている。複数の個別電極４４は、複数の圧力室２６に対応して搬送方向に沿って配列され、４列の個別電極列を構成している。各個別電極４４からは個別端子４９が引き出され、さらに、この個別端子４９の端部には、金などの導電性材料からなるバンプ５７が設けられている。図４に示すように、このバンプ５７には、配線部材であるＣＯＦ６３が押し付けられて接合される。これにより、個別端子４９は、バンプ５７を介して、ＣＯＦ６３に形成された配線と電気的に接続される。

共通電極４５は、２枚の圧電層４１，４２の間に配置されている。共通電極４５は、圧電層４１を挟んで、複数の個別電極４４と共通に対向している。図２に示すように、上層の圧電層４１の上面の、走査方向における両端部には２つの引出電極４７がそれぞれ設けられ、これら２つの引出電極４７は、圧電層４１に形成された複数のスルーホール（図示省略）を介して共通電極４５と導通している。また、引出電極４７には複数のバンプ５８が設けられている。２つの引出電極４７は、複数のバンプ５８を介してＣＯＦ６３に形成された配線と電気的に接続される。

尚、圧電層４１の、個別電極４４と共通電極４５に挟まれた部分を、特に、活性部５１と呼ぶ。図５に白抜き矢印ａで示すように、活性部５１は、厚み方向において下向き、即ち、個別電極４４から共通電極４５に向かう方向に分極されている。

（給電部の構成）
次に、圧電アクチュエータ２１の電極４４，４５にそれぞれ電圧を印加する給電部６１について説明する。図６は、制御装置、電源装置、及び、インクジェットヘッドの電気的な構成を概略的に示す図である。給電部６１は、ヘッド基板６２、及び、ドライバＩＣ６４等を有する。尚、図示は省略するが、給電部６１のヘッド基板６２は、電源装置５５及び制御装置６と、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）等の配線部材によって接続されている。

また、給電部６１は、ＦＦＣ等の配線部材に形成された、電源装置５５（本発明の電圧生成部）のＶＤＤ端子に接続された、第１ライン６６ａと、電源装置５５のＧＮＤ端子に接続された第２ライン６６ｂとを有する。第１ライン６６ａは電源電圧に維持され、第２ライン６６ｂはグランドに維持されている。以下の説明において、第１ライン６６ａに印加されている電源電圧を「第１電圧Ｖ１」、グランドを「第２電圧Ｖ２」とも呼ぶ。また、ここでの「電圧」とは、グランドに対する電位差を意味する。即ち、第２電圧Ｖ２＝０Ｖである。

さらに、給電部６１のヘッド基板６２は、制御装置６と、ＦＦＣ等の配線部材に形成された複数の信号配線６６ｃによって接続されている。制御装置６のＡＳＩＣ７３は、図示しないＰＣ等の外部装置から入力された印刷データに基づき、ドライバＩＣ６４を制御するための制御信号を生成する。このＡＳＩＣ７３で生成された制御信号は、複数の信号配線６６ｃを介してヘッド基板６２に送られる。

ヘッド基板６２は、図２、図４に示される、ドライバＩＣ６４が実装されたＣＯＦ６３によって圧電アクチュエータ２１と接続されている。図２、図４に示すように、ＣＯＦ６３は、圧電アクチュエータ２１の圧電体４０を上方から覆うように配置される。ＣＯＦ６３の裏面には複数の端子（図示省略）が設けられている。これらＣＯＦ６３の複数の端子は、圧電体４０の上面に形成された、複数の個別電極４４からそれぞれ引き出された複数の個別端子４９、及び、共通電極４５と導通する２つの引出電極４７と、バンプ５７，５８を介してそれぞれ電気的に接続される。

ドライバＩＣ６４は、制御装置６からヘッド基板６２を経て送信されてきた制御信号に基づき、個別電極４４に印加する電圧を、第１ライン６６ａに印加されている第１電圧Ｖ１（電源電圧）と、第２ライン６６ｂに印加されている第２電圧Ｖ２（グランド）との間で切り換える。図７は、圧電アクチュエータ及び給電部の等価回路図である。尚、強誘電体である圧電材料で形成された、圧電アクチュエータ２１の活性部５１は、この活性部５１を挟む電極４４，４５間に電位差が生じたときには電荷を蓄え（充電）、電位差が解消したときに蓄えた電荷を放出する（放電）。つまり、図７に示すように、活性部５１は、ある静電容量を有するコンデンサＣとみなすことができる。

図７に示すように、ドライバＩＣ６４は、トランジスタで構成された一種のスイッチング回路である。ドライバＩＣ６４は、制御装置６から送信された制御信号に基づいて、図７に示される２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることにより、図７におけるＡ点の電圧、即ち、個別電極４４に印加する電圧を、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との間で切り換える。

図６、図７に示すように、ヘッド基板６２には、コンデンサＣ０、電圧検出回路６７、供給遮断スイッチＳＷｂ、中間電圧生成回路６５等が組み込まれている。

コンデンサＣ０は、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間に設けられている。このコンデンサＣ０は、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂの電圧を安定化させるために設けられている。また、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂの間には、コンデンサＣ０に蓄えられた電荷を放電させる放電経路６９も設けられている。また、放電経路６９には、直列的に接続された抵抗Ｒｘ，Ｒｙが設けられている。抵抗Ｒｘの抵抗値は、例えば、数十ｋΩ、抵抗Ｒｙの抵抗値は、例えば、数ｋΩである。活性部５１の駆動時（コンデンサＣの充放電時）に、給電部６１に瞬間的に大きな電流が流れた場合でも、このコンデンサＣ０の充放電によって第１ライン６６ａ及び第２ライン６６ｂの電圧変動が抑えられる。

電圧検出回路６７（本発明の電圧検出部）は、第１ライン６６ａの電圧変動を検出し、その検出した信号を制御装置６に送る。本実施形態では、上記の放電経路６９に、電圧検出回路６７が接続されている。この電圧検出回路６７は、第１ライン６６ａの電圧を常時監視するために設けられているが、後述するように、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間の短絡を検出する場合にも用いられる。

供給遮断スイッチＳＷｂは、第１ライン６６ａの、電圧検出回路６７との接続点よりも上流側（電源装置５５側）に設けられている。供給遮断スイッチＳＷｂの開閉動作は、制御装置６のＡＳＩＣ７３からの制御信号によって制御され、電源装置５５から給電部６１（第１ライン６６ａ）への電圧供給を遮断可能である。

コンデンサＣ０よりも下流側（圧電アクチュエータ２１側）には、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとを繋ぐ導通経路６８が、コンデンサＣ０と並列的に設けられている。この導通経路６８には、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の間の、中間の第３電圧Ｖ３を生成する、中間電圧生成回路６５（本発明の中間電圧生成部）が設けられている。図７に示すように、中間電圧生成回路６５は、直列に接続された２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２を有する。抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値は、例えば、数ｋΩ程度である。第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間の電圧が２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧されることにより、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の中間の第３電圧Ｖ３が生成される。例えば、第１電圧Ｖ１＝２８Ｖ、第２電圧Ｖ２＝０Ｖである場合、５Ｖ程度の第３電圧Ｖ３を生成する。図７のＢ点には、中間電圧生成回路６５の出力が接続される。即ち、個別電極４４との間で活性部５１を挟む共通電極４５には、常時、中間電圧である第３電圧Ｖ３が印加されている。

また、中間電圧生成回路６５は、導通経路６８を遮断する経路遮断スイッチＳＷａを有する。図７では、経路遮断スイッチＳＷａは、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２の間に設けられている。後で説明するが、この経路遮断スイッチＳＷａは、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間の短絡を検出する際に、導通経路６８を遮断するものである。経路遮断スイッチＳＷａの開閉動作は、制御装置６のＡＳＩＣ７３からの制御信号によって制御され、経路遮断スイッチＳＷａにより導通経路６８の状態が導通状態と遮断状態の間で切り換えられる。尚、経路遮断スイッチＳＷａが設けられる位置は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の間には限られず、導通経路６８内のどの位置であってもよい。

尚、上記のコンデンサＣ０、電圧検出回路６７、供給遮断スイッチＳＷｂ、中間電圧生成回路６５は、全て、ヘッド基板６２に組み込まれている必要はなく、ＦＦＣ等の配線部材やドライバＩＣ等に設けられてもよい。例えば、コンデンサＣ０が、ヘッド基板６２と制御装置６とを接続する、ＦＦＣ等の配線部材に設けられてもよい。また、図６は、制御装置６と電源装置５５とが、別々に、インクジェットヘッド４のヘッド基板６２に接続された図となっているが、電源装置５５に接続された第１ライン６６ａ及び第２ライン６６ｂが、制御装置６を経由してヘッド基板６２に接続された構成も採用できる。その場合、電圧検出回路６７が、制御装置６のＡＳＩＣ７３に組み込まれてもよい。また、中間電圧生成回路６５が、制御装置６に設けられていてもよい。

（圧電アクチュエータの動作）
次に、給電部６１のドライバＩＣ６４によって個別電極４４の電圧が切り換えられたときの、圧電アクチュエータ２１の動作について説明する。図８は、圧電アクチュエータ２１の動作説明図である。尚、図８において、太線の縦向き矢印ｂは、活性部５１にそれぞれ作用する電界の方向を示し、塗りつぶした横向き矢印ｃは、活性部５１における面方向における変形方向（伸長又は収縮）を示す。

（ａ）第１電圧印加時
図８（ａ）は、個別電極４４に、電源電圧である第１電圧Ｖ１が印加された状態を示す。このとき、第１電圧Ｖ１が印加される個別電極４４と、第３電圧Ｖ３が印加される共通電極４５との間に電圧差が生じて、矢印ｂで示すように、活性部５１に、個別電極４４から共通電極４５に向かう下向きの電界が作用する。また、矢印ａで示すように、活性部５１の分極方向も下向きである。従って、活性部５１に作用する電界の方向が、分極方向と同じとなることから、矢印ｃで示すように、活性部５１は面方向に収縮する。圧力室２６の中央部と対向する活性部５１が面方向に収縮することで、圧電体４０は圧力室２６側（下側）に凸となるように撓み、その中央部が下方向に変位する。

ここで、共通電極４５に印加される第３電圧Ｖ３は、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の間の中間の電圧である。そのため、共通電極４５に第２電圧Ｖ１（グランド）がそのまま印加される場合と比べると、個別電極４４と共通電極４５の間の電位差が小さくなり、活性部５１に作用する電界の強度が下がる。これにより、活性部５１に、高い強度の電界が作用することによる絶縁破壊の発生が防止される。尚、上記のように、活性部５１に作用する電界が小さくなると、その分、活性部５１の圧電変形（収縮量）は当然小さくなり、圧電体４０の、圧力室２６の中央部と対向する部分の下向きの変位量も小さくなる。しかし、後で説明するように、上記の圧電体４０の変位量の減少分は、次述の個別電極４４への第２電圧Ｖ２の印加時に補われる。

（ｂ）第２電圧印加時
図８（ｂ）は、個別電極４４に、グランドである第２電圧Ｖ２が印加された状態を示す。この場合においても、第２電圧Ｖ２が印加された個別電極４４と第３電圧Ｖ３が印加されている共通電極４５との間に電圧差が生じる。但し、この場合は、共通電極４５の電圧が個別電極４４の電圧よりも高くなる。従って、矢印ｂで示すように、活性部５１には、図８（ａ）とは逆に、共通電極４５から個別電極４４に向かう、上向きの電界が作用する。この電界は、矢印ａで示される活性部５１の分極方向とは逆向きである。従って、矢印ｃで示すように、活性部５１は面方向に伸長する。このように、圧力室２６の中央部と対向する活性部５１が面方向に伸長することで、圧電体４０は、圧力室２６とは逆側（上側）に凸となるように撓み、その中央部が上方向に変位する。

このように、個別電極４４に第２電圧Ｖ２が印加されたときには、先の第１電圧Ｖ１の印加時とは逆方向に圧電体４０が変形する。つまり、共通電極４５に、第２電圧Ｖ２よりも高い第３電圧Ｖ３が印加されることによって、先の、図８（ａ）の個別電極４４に第１電圧Ｖ１が印加されたときの圧電体４０の変位量は低下するが、その変位量の低下は、図８（ｂ）の個別電極４４に第２電圧Ｖ２が印加された場合に圧電体４０が逆方向に変位することによって補われる。

以上のように、個別電極４４の電圧が第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との間で切り換えられると、圧力室２６と対向する領域において圧電体４０が上下に変位するため圧力室２６の容積が変化する。この容積変化によって、圧力室２６内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与され、圧力室２６に連通するノズル２５からインクが吐出される。

（短絡検出）
次に、給電部６１の、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間における短絡の検出について説明する。図９は、短絡検出時における圧電アクチュエータ２１及び給電部６１の等価回路図である。図９に二点鎖線で示すように、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間に短絡が生じていると、その短絡箇所７５において大きな漏れ電流が流れる虞がある。尚、上記短絡は、例えば、静電気や雷等によってドライバＩＣ６４内の回路が破壊されることで、ドライバＩＣ６４内において発生しうる。また、ＦＦＣ、ＦＰＣ６３、ヘッド基板６２等に、導電性の異物が付着することによっても発生しうる。そこで、本実施形態のプリンタ１は、以下のようにして、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間の短絡を検出する。

図１０は、短絡検出処理のフローチャートである。尚、図１０において、Ｓｉ（ｉ＝１０，１１，１２，１３）はステップ番号を示す。図１０の短絡検出処理は、制御装置６のＣＰＵ７０及びＡＳＩＣ７３によって実行される。また、この短絡検出処理は、圧電アクチュエータ２１を駆動させないとき、即ち、ノズル２５からインクを吐出させない状態において、適宜のタイミングで実行される。例えば、前回の検出から一定時間が経過する毎に行ってもよいし、あるいは、外部から短絡検出を行わせる信号が入力されたときに行ってもよい。

図１０に示すように、まず、制御装置６は、経路遮断スイッチＳＷａを制御して、中間電圧生成回路６５が設けられた導通経路６８を遮断させる（Ｓ１０）。これにより、短絡検出の際に、導通経路６８に電流が流れないようにしておく。尚、導通経路６８が遮断されると、中間電圧生成回路６５にて第３電圧Ｖ３を生成することはできなくなる。しかし、上述したように、短絡検出処理は、圧電アクチュエータ２１を駆動させない場合に実行されることから、中間電圧生成回路６５で第３電圧Ｖ３を生成できなくても、特段問題は生じない。

次に、制御装置６は、供給遮断スイッチＳＷｂを制御して、電源装置５５から第１ライン６６ａへの電圧供給を遮断する（Ｓ１１）。つまり、電源装置５５から給電部６１への給電を遮断する。電源装置５５から第１ライン６６ａへ第１電圧Ｖ１が印加されている状態では、コンデンサＣ０は充電状態である。供給遮断スイッチＳＷｂによって電源装置５５からの電圧供給（給電）が遮断されると、コンデンサＣ０の放電が開始されて、放電経路６９を通って放電電流Ｉａが流れるとともに第１ライン６６ａの電圧が低下する。制御装置６は、供給遮断スイッチＳＷｂによって遮断した後に、電圧検出回路６７にて検出された第１ライン６６ａの電圧低下をチェックする（Ｓ１２）。

ここで、図９に二点鎖線で示すように、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間に短絡が生じている場合を考える。図１１は、電圧供給を遮断したときの第１ライン６６ａの電圧低下を示す図である。図１１は、時間ｔ１に、供給遮断スイッチＳＷｂにより電圧供給を遮断（ＯＦＦ）した場合の電圧変化を示しており、実線で示す曲線Ａは短絡がない場合の電圧変化、二点鎖線で示す曲線Ｂは短絡がある場合の電圧変化である。電圧供給を遮断すると、コンデンサＣ０の放電によって第１ライン６６ａの電圧が曲線的に低下する。さらに、短絡がある場合には、コンデンサＣ０の放電の際に、短絡箇所７５に漏れ電流Ｉｂが流れることとなるため、図１１に示すように、短絡がない場合と比べて電圧の下がり方（電圧低下速度）が大きくなる。

そこで、制御装置６は、第１ライン６６ａの電圧低下チェックの結果に基づいて、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間に短絡が生じているか否かを判定する（Ｓ１３）。尚、本実施形態においては、制御装置６が、スイッチＳＷａ，ＳＷｂを制御する本発明の「制御部」と、短絡の有無を判定する「判定部」を兼ねている。

以下、判定手法の例を挙げる。図１１の、短絡がない場合の電圧低下曲線Ａのデータが、制御装置６のＲＯＭ７１に予め記憶されているとする。その上で、電圧検出回路６７で実際に検出された電圧検出値を、電圧低下曲線Ａの値と比較し、その差が一定以上である場合には、短絡が存在すると判定する。尚、時間ｔ１後の所定時間内に、電圧検出回路６７で複数回電圧を検出し、それら複数回の電圧検出値を用いて、短絡の判定を行ってもよい。

ここで、前述したように、本実施形態では、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂの間の、中間電圧生成回路６５を経由する導通経路６８に、この導通経路６８を遮断可能な経路遮断スイッチＳＷａが設けられている。そして、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間の短絡検出を行う際に、経路遮断スイッチＳＷａにより導通経路６８を遮断することで導通経路６８に電流が流れなくしている。これにより、導通経路６８を流れる電流の影響を排除でき、短絡箇所７５を流れる漏れ電流Ｉｂが微小であっても、Ｓ１３の短絡判定において、その漏れ電流Ｉｂによる影響（具体的には、漏れ電流Ｉｂに起因する電圧低下）を把握しやすくなる。従って、短絡の検出精度が向上する。

また、本実施形態では、供給遮断スイッチＳＷｂによって、第１ライン６６ａの電圧供給を遮断した後の、第１ライン６６ａの電圧低下に基づいて、短絡の有無を検出している。さらに、本実施形態では、電圧安定化のためのコンデンサＣ０を、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間の短絡の判定に使用する。即ち、供給遮断スイッチＳＷｂにより電圧供給を遮断したときに、第１ライン６６ａの電圧は、コンデンサＣ０の放電に伴って徐々に低下する。そのため、短絡がある場合とない場合とで、電圧変化の違いを判別しやすくなり、短絡の有無を容易に検出できる。

Ｓ１３において、制御装置６が、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂの間に短絡が存在すると判定した場合は、その旨をユーザに通知するために、制御装置６は、例えば、以下のような処理を行う。即ち、制御装置６は、プリンタ１の表示装置（図示省略）にその旨を表示させる。あるいは、ＰＣ等の外部装置に、異常発生を示す信号を送信する。

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］中間電圧生成回路６５の回路構成は、前記実施形態の図７の構成には限られない。例えば、図７の抵抗Ｒ２の代わりに、ツェナーダイオードを用いて第３電圧を生成してもよい。

２］前記実施形態では、電源装置５５からの電圧供給が遮断されたときの、第１ライン６６ａの電圧変化に基づいて、短絡の有無を検出していた。これに対して、電源装置５５からの電圧供給が遮断されたときの、電流変化に基づいて短絡の有無を検出することも可能である。例えば、図９において、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間に短絡がある場合は、その短絡箇所７５を漏れ電流Ｉｂが流れるために、その分、コンデンサＣ０からの放電電流Ｉａが多くなる。そこで、この放電電流Ｉａの電流値を検出し、その時間変化に基づいて短絡を判定してもよい。

３］前記実施形態では、短絡検出の際に、供給遮断スイッチＳＷｂにより、電源装置５５から第１ライン６６ａへの電圧供給を遮断しているが（図１０のＳ１１）、電圧供給を遮断せずとも短絡検出は可能である。例えば、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間の短絡がある場合とない場合とで、第１ライン６６ａを流れる電流が異なる。そこで、第１ライン６６ａに、ホール素子や、抵抗及び増幅回路を用いた電流検出回路が設けられた上で、この電流検出回路にて第１ライン６６ａを流れる電流を監視することにより、短絡の有無を検出することもできる。

４］圧電アクチュエータ２１及び給電部６１の構成は、前記実施形態のものには限られない。即ち、圧電アクチュエータ２１に、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との中間の電圧が供給される構成であれば、本発明を適用しうる。

（ａ）例えば、中間電圧生成回路から圧電アクチュエータに、２種類以上の中間電圧が供給される構成であってもよい。図１２に示す圧電アクチュエータ２１Ａは、３枚の圧電層４１Ａ，４２Ａ，４３Ａからなる圧電体４０Ａと、個別電極４４Ａ、第１共通電極４５Ａ、及び、第２共通電極４６Ａを有する。個別電極４４Ａは最上層の圧電層４１Ａの上面に配置されている。第１共通電極４５Ａは、最上層の圧電層４１Ａと中間層の圧電層４２Ａの間に配置されている。第２共通電極４６Ａは、中間層の圧電層４２Ａと最下層の圧電層４３Ａとの間に配置されている。個別電極４４Ａと第１共通電極４５Ａは圧電層４１Ａ（第１活性部５１Ａ）を挟んで対向している。また、個別電極４４Ａと第２共通電極４６Ａは２枚の圧電層４１Ａ，４２Ａ（第２活性部５２Ａ）を挟んで対向している。個別電極４４Ａの電圧は、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の間で切り換えられる。また、第１共通電極４５Ａと第２共通電極４６Ａには、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の間の中間電圧である、第３電圧Ｖ３と第４電圧Ｖ４がそれぞれ印加される（電圧の大小関係：Ｖ１＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ２）。

図１３は、図１２の圧電アクチュエータ２１Ａ及びその給電部６１Ａの等価回路図である。第１活性部５１Ａと第２活性部５２Ａは、それぞれ、コンデンサＣ１，Ｃ２と等価である。中間電圧生成回路６５Ａは、直列的に接続された３つの抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを有し、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの間の電圧を分圧し、第３電圧Ｖ３と第４電圧Ｖ４を生成する。尚、抵抗Ｒｂと抵抗Ｒｃとの間には、導通経路６８Ａを遮断可能な経路遮断スイッチＳＷａが設けられている。図１３のＣ点電圧、即ち、個別電極４４Ａの電圧は、ドライバＩＣ６４ＡのスイッチＳＷ１，ＳＷ２によって、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との間で切り換えられる。図１３のＤ点、即ち、第１共通電極４５Ａには、中間電圧生成回路６５Ａで生成された第３電圧Ｖ３が印加される。図１３のＥ点、即ち、第２共通電極４６Ａには、中間電圧生成回路６５Ａで生成された第４電圧Ｖ４が印加される。

この構成において、第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂとの短絡を検出する際には、経路遮断スイッチＳＷａによって、中間電圧生成回路６５Ａを経由する導通経路６８Ａを遮断する。これにより、導通経路６８Ａに電流を流れないようにして、短絡検出に及ぼす影響を排除する。

（ｂ）また、前記実施形態では、第１電圧Ｖ１が電源装置５５の電源電圧であり、第２電圧Ｖ２がグランドであったが、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２が、電源電圧やグランド以外の電圧であってもよい。

（ｃ）また、インクジェットヘッド４のノズル２５からインクを吐出させる吐出駆動部としては、圧電アクチュエータには限られない。例えば、発熱素子によってインクを加熱して、インクに吐出エネルギーを与える方式のものにも、本発明を適用することができる。

５］前記実施形態では、経路遮断スイッチＳＷａの制御を行う制御装置６のＡＳＩＣ７３が、短絡の有無の判定も行う構成である。即ち、制御装置６が、本発明の「制御部」と「判定部」とを兼ねている。これに対して、短絡を判定する判定部が、制御部とは別に設けられていてもよい。例えば、経路遮断スイッチＳＷａのスイッチ制御回路が実装された回路基板とは別に、短絡を判定する判定回路が実装された回路基板が設けられてもよい。

６］短絡の判定が、プリンタ内で行われる形態には限られない。例えば、前記実施形態において、電圧検出回路６７で検出された第１ライン６６ａの電圧変化の情報が、ＰＣ等の外部装置に送られ、この情報に基づいて、前記外部装置が第１ライン６６ａと第２ライン６６ｂの間の短絡の有無を判定してもよい。この場合は、短絡判定用の回路等がプリンタ内に設けられる必要がない。この形態は、特に、プリンタの出荷前検査において、プリンタを、短絡判定プログラムがインストールされたＰＣ等に接続して短絡判定を行う場合に好適である。

以上、説明した前記実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を噴射して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。

１ インクジェットプリンタ
４ インクジェットヘッド
６ 制御装置
２０ 流路ユニット
２１，２１Ａ 圧電アクチュエータ
２５ ノズル
５５ 電源装置
６１，６１Ａ 給電部
６５，６５Ａ 中間電圧生成回路
６６ａ 第１ライン
６６ｂ 第２ライン
６７ 電圧検出回路
６８，６８Ａ 導通経路
Ｃ０ コンデンサ
ＳＷａ 経路遮断スイッチ
ＳＷｂ 供給遮断スイッチ

Claims (6)

1. ノズルを含む液体流路が形成された流路構造体と、
   前記流路構造体に設けられて前記ノズルから液体を吐出させる吐出駆動部と、
   前記吐出駆動部に接続される給電部と、を備え、
   前記給電部は、
   所定の第１電圧が印加される第１ラインと、
   前記第１電圧よりも低い所定の第２電圧が印加される第２ラインと、
   前記第１ラインと前記第２ラインにそれぞれ接続されて、前記吐出駆動部に供給するための、前記第１電圧と前記第２電圧の間の第３電圧を生成する、中間電圧生成部と、を有し、
   前記第１ラインと前記第２ラインの間に短絡が生じているか否かを判定する判定部をさらに備え、
   前記給電部は、
   前記第１ラインと前記第２ラインの間の、前記中間電圧生成部を経由する導通経路に設けられて、前記判定部が前記第１ラインと前記第２ラインとの間の短絡を判定する際に前記導通経路を遮断可能な経路遮断スイッチを有することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記第１ラインの電圧を検出する電圧検出部と、
   前記経路遮断スイッチの動作を制御する制御部と、を有し、
   前記判定部は、前記制御部が前記経路遮断スイッチを制御して前記導通経路を遮断した後、前記電圧検出部によって検出された前記第１ラインの電圧変化に基づいて、前記第１ラインと前記第２ラインの間の短絡の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記第１電圧を生成する電圧生成部からの、前記第１ラインへの前記第１電圧の供給を遮断する供給遮断スイッチをさらに備え、
   前記制御部は、前記供給遮断スイッチの動作を制御し、
   前記判定部は、
   前記制御部が前記経路遮断スイッチを制御して前記導通経路を遮断し、次に、前記供給遮断スイッチを制御して前記電圧生成部からの電圧供給を遮断した後に、前記電圧検出部によって検出された前記第１ラインの電圧変化に基づいて、前記第１ラインと前記第２ラインの間の短絡の判定を行うことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記給電部は、前記第１ラインと前記第２ラインとの間に、前記中間電圧生成部を経由する前記導通経路と並列的に設けられた、電圧安定化のためのコンデンサを有し、
   前記電圧検出部は、前記供給遮断スイッチにより前記第１ラインへの電圧供給が遮断されて、前記コンデンサが放電するときの、前記第１ラインの前記第１電圧からの電圧低下を検出することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記吐出駆動部が前記ノズルから液体を吐出させないときに、前記経路遮断スイッチにより前記導通経路を遮断して、前記判定部による前記短絡の判定を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体吐出装置。
6. 請求項１に記載の液体吐出装置において、前記給電部の前記第１ラインと前記第２ラインの間の短絡を検出する方法であって、
   前記経路遮断スイッチにより前記導通経路を遮断した後の、前記第１ラインの電圧変化に基づいて、前記第１ラインと前記第２ラインの間に短絡が生じているか否かを判定することを特徴とする短絡検出方法。
   

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