JP3637246B2 - 容量性負荷駆動ユニット及びこのユニットの検査方法並びに検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷とこの容量性負荷を駆動する駆動回路とを一体化した容量性負荷駆動ユニット及びこのユニットの検査方向並びに検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、圧電部材の両面に電極を添設し、この各電極間に電圧を印加することで圧電部材に歪みを起してインク室内に圧力変化を与えインク室のインク吐出口からインク滴を吐出させるタイプのインジェットプリントヘッドが知られているが、この種のインクジェットプリントヘッドは等価回路で表わすと複数の容量性素子を接続した容量性負荷と見なすことができる。
【０００３】
例えば、図２１は１つの容量性素子に対する駆動回路の等価回路を示す例で、駆動電源と駆動回路グランドとの間に２つのトランジスタＴr1，Ｔr2との直列回路を接続し、その各トランジスタＴr1，Ｔr2の接続点を圧電素子からなる印字ヘッドＨを介してヘッドグランドに接続している。そして、各トランジスタＴr1，Ｔr2をレベル変換器Ｌからの電圧信号により交互にオン、オフ動作し、トランジスタＴr1がオン、トランジスタＴr2がオフのときには駆動電源からトランジスタＴr1を介して印字ヘッドＨに充電電流が流れてその印字ヘッドＨに電荷を充電し、逆にトランジスタＴr2がオン、トランジスタＴr1がオフのときには印字ヘッドＨの充電電荷がトランジスタＴr2、駆動回路グランド、ヘッドグランドを介して放電し、この動作により印字ヘッドＨの圧電素子が変形動作を行うことになる。
【０００４】
ところで、製造工程においてインクジェットプリントヘッドに駆動回路を接続しヘッドユニットとして一体化する場合に、ヘッドと駆動回路との接続状態等を検査してヘッドユニットの良品、不良品を判別する必要がある。しかし、ヘッドと駆動回路との間を接続する信号線の数は１００〜３０００本程度と多く、また、各信号線は極めて細く、しかも各信号線間のピッチが５０〜２００μｍ程度と極めて狭いため、例えば、各信号線に順次プローブを当てて電流や電圧の状態を検査することは不可能に近い。
【０００５】
このようなことから、特開平１０−８６３５８号公報に記載したものは、図２２に示すように、ユニットインターフェース１、駆動回路２及び印字ヘッド３で印字ヘッドユニット４を形成し、駆動回路２からの駆動回路グランド５と印字ヘッド３からのヘッドグランド６との間に溶解により両グランド５，６間を短絡するソルダーポイント７を設け、このソルダーポイント７を非接続状態として印字ヘッド３−ヘッドグランド６間の電流波形を電流プローブ８で検出し、この電流波形を電流−電圧変換器で電圧波形に変換し、さらに積分装置で積分して波形記録装置に供給し、この波形記録装置で波形を記録し、この記録した波形を正常時の波形と比較してヘッドユニット４の良否を判定している。そして、検査が終了するとソルダーポイント７を溶解して短絡し、印字ヘッド３の充放電電流がヘッドユニット外に流れないようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数の容量性素子を接続した容量性負荷である印字ヘッドとこれを駆動する駆動回路を一体化したヘッドユニットに対して電源を供給する場合、比較的長いケーブルを介して供給が行われるため、ケーブルのインダクタンス成分がヘッドユニットへの電源供給に大きな影響を及ぼす。すなわち、印字ヘッドを高速で駆動する場合には電源電流の高速な供給が要求されるが、ケーブルのインダクタンス成分による遅れが生じるため、電源電流の供給が追従できなくなる。このようなことから、駆動回路への電源の供給ラインにバイパス用のコンデンサを設け、印字ヘッドの高速駆動に対してこのコンデンサから駆動回路に瞬時に電流を供給する必要がある。しかも、このコンデンサはインダクタンス成分の影響をほとんど受けないようにするために駆動回路に近接して配置する必要がある。すなわち、コンデンサをヘッドユニット内に一体に組込む必要がある。
【０００７】
このように、ヘッドユニット内にコンデンサを組込んだ場合、前述した公報のように駆動回路からの駆動回路グランドと印字ヘッドからのヘッドグランドとの間を切離して印字ヘッド−ヘッドグランド間の電流波形を検出するものでは、コンデンサの影響を受けてしまい正しい電流波形の検出ができなくなり、結果としてヘッドユニットの良否判定を正確にできなくなるという問題があった。
【０００８】
そこで、請求項１乃至６記載の発明は、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサをユニットとして組込んだものにおいて、検査時にはコンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定が正確にでき、しかも、検査終了後にはコンデンサを瞬時電流の供給用として機能させることができる容量性負荷駆動ユニットを提供する。
【０００９】
また、請求項７乃至９記載の発明は、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサを組込んだ容量性負荷駆動ユニットに対して、コンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定の検査を正確にできる容量性負荷駆動ユニットの検査方法を提供する。
【００１０】
また、請求項１０乃至１５記載の発明は、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサを組込んだ容量性負荷駆動ユニットに対して、コンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定の検査を電流波形により正確かつ容易にできる容量性負荷駆動ユニットの検査装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷と、この容量性負荷を駆動する駆動回路と、この駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続した、容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサとこのコンデンサを駆動電源供給ライン間に接続するか否かを選択する選択手段との直列回路によって構成した容量性負荷駆動ユニットにある。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の容量性負荷駆動ユニットにおいて、選択手段を開閉スイッチで構成したものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の容量性負荷駆動ユニットにおいて、選択手段をオープン端子を備えたコネクタとこのコネクタのオープン端子を短絡するショートプラグで構成したものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の容量性負荷駆動ユニットにおいて、選択手段をハンダで短絡する回路パターンのオープン端子で構成したものである。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の容量性負荷駆動ユニットにおいて、選択手段をジャンパー素子で短絡する回路パターンのオープン端子で構成したものである。
【００１３】
請求項６記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷と、この容量性負荷を駆動する駆動回路と、容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサと、駆動回路を制御する制御回路をその駆動回路に接続するために使用するケーブルが接続される複数の接続端子を備えたコネクタとを備え、コネクタに接続するケーブルの種類によりコンデンサをコネクタの所定の接続端子を介して駆動回路の駆動電源供給ライン間に接続するか切り離すかを選択する容量性負荷駆動ユニットにある。
【００１４】
請求項７記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、コンデンサを駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で駆動回路により容量性負荷の各容量性素子を順次駆動するとともにその時の駆動電源供給ラインに流れる電源電流若しくは電圧変動を検出して容量性素子駆動ユニットの良否を判定する容量性負荷駆動ユニットの検査方法にある。
【００１５】
請求項８記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、コンデンサを駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で駆動回路により容量性負荷の各容量性素子を順次駆動するとともにその駆動タイミングに同期して駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形を重ねて記録し、この重ねて記録した電流波形若しくは電圧変動波形が予め定めた範囲内にあるか否かにより容量性素子駆動ユニットの良否を判定する容量性負荷駆動ユニットの検査方法にある。
【００１６】
請求項９記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、コンデンサを駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で駆動回路により容量性負荷の各容量性素子を順次駆動するとともにその駆動タイミングに同期して駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形をオシロスコープに重ねて表示し、この重ねて表示した電流波形若しくは電圧変動波形の表示残像が予め定めた範囲内にあるか否かにより容量性素子駆動ユニットの良否を判定する容量性負荷駆動ユニットの検査方法にある。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、コンデンサを駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で駆動回路に容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号を与える制御手段と、各容量性素子を順次駆動する時の駆動タイミングに同期して駆動電源の電流若しくは電圧変動を検出する検出手段と、この検出手段の検出波形を記録する波形記録手段とを備え、波形記録手段が記録した検出波形から容量性負荷駆動ユニットの良否検査を行う容量性負荷駆動ユニットの検査装置にある。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置において、波形記録手段をオシロスコープで構成し、各容量性素子の駆動開始に同期した信号をトリガ信号として取込み、このトリガ信号の入力を起点に検出手段が検出する検出波形を画面に表示するものである。
【００１９】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置において、制御手段は駆動回路に容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号を全容量性素子に対して繰返し与え、オシロスコープの画面に検出手段が検出する検出波形を重ねかつ繰返し表示するものである。
【００２０】
請求項１３記載の発明は、請求項１０記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置において、波形記録手段をデジタルストレージ式のオシロスコープで構成し、制御手段は駆動回路に容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号をそれぞれ１回ずつ与え、この信号供給が終了すると表示手段に検査終了表示を行わせ、オシロスコープは、画面に検出手段が検出する検出波形を重ねて表示するものである。
【００２１】
請求項１４記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、コンデンサを駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で駆動回路により容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号を与える手段と、各容量性素子の駆動タイミングに同期して駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形を重ねて記録する波形記録手段とを備え、波形記録手段が重ねて記録した電流波形若しくは電圧変動波形が予め定めた範囲内にあるか否かにより容量性素子駆動ユニットの良否を判定する容量性負荷駆動ユニットの検査装置にある。
【００２２】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置において、波形記録手段をオシロスロープで構成し、このオシロスコープの画面上に駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形を重ねて表示し、この重ねて表示した電流波形若しくは電圧変動波形の表示残像が予め定めた範囲内にあるか否かにより容量性素子駆動ユニットの良否を判定することにある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１において、１１は、容量性負荷としての圧電部材を使用したインクジェットプリントヘッド１２、このプリントヘッド１２に接続した駆動回路１３及びこの駆動回路１３を介して前記プリントヘッド１２に瞬時電流を供給するためのコンデンサ１４とこのコンデンサ１４を駆動電源供給ラインＶcc、Ｖss間に選択的に接続する選択手段１５との直列回路を設けた容量性負荷ユニットとしてのヘッドユニットである。前記コンデンサ１４は駆動電源のバイパス用として機能するものである。
【００２４】
前記インクジェットプリントヘッド１２は、ライン方向に多数のインク室を並べたタイプのヘッドで、各インク室のインクを電圧印加による圧電部材の歪み変形動作によりインク室内に圧力変化を与えて吐出するようになっている。従って、各インク室を構成する圧電部材には電極が添設され、等価回路で見た場合、容量性素子として表わすことができる。
【００２５】
前記プリントヘッド１２と駆動回路１３との接続は、ＴＡＢやワイヤボンディング等で行われ、接続線数が１００〜３０００程度で、各線のピッチが５０〜２００μｍ程度になっている。前記ヘッドユニット１１にはコネクタ１６が設けられ、このコネクタ１６と前記駆動回路１３との間に前記駆動電源供給ラインＶcc、Ｖss、イネーブル、ラッチ、データ、シフトクロックの各信号ライン、５Ｖ電源供給ラインＶdd、Ｖssが配線されている。
【００２６】
前記ヘッドユニット１１はコネクタ１６により検査装置に対して着脱自在になっており、検査装置には、定電圧電源１７、制御回路１８及び５Ｖ電源１９が設けられている。そして前記定電圧電源１７に、前記コネクタ１６を介してヘッドユニット１１内の駆動電源供給ラインＶcc、Ｖssを接続し、前記制御回路１８に前記コネクタ１６を介してヘッドユニット１１内の各信号ラインを接続し、前記５Ｖ電源１９に前記コネクタ１６を介してヘッドユニット１１内の５Ｖ電源供給ラインＶdd、Ｖssを接続している。なお、前記５Ｖ電源１９には前記制御回路１８も接続している。そして、前記定電圧電源１７とコネクタ１６との間の駆動電源供給ラインＶcc、Ｖss間に前記コンデンサ１４と略同程度の容量を持つコンデンサ２０を接続している。
【００２７】
図２は前記駆動回路１３の構成を示す図で、バッファ１３１、ゲート回路１３２、ラッチ回路１３３、シフトレジスタ１３４からなり、前記シフトレジスタ１３４に対して前記制御回路１８からのデータをシフトクロックに同期して順次シフトしながら格納するようになっている。そして、前記シフトレジスタ１３４に対して前記プリントヘッド１２を駆動する一連のデータが格納されると、前記ラッチ回路１３３に制御回路１８からラッチ信号が入力してシフトレジスタ１３４のデータをラッチ回路１３３にラッチするようになっている。その後、制御回路１８からのイネーブルがアクティブになると前記ゲート回路１３２が動作しラッチ回路１３３がラッチしているデータが前記バッファ１３１に供給され、プリントヘッド１２の各インク室を構成している容量性素子にデータに基づいて駆動電圧が印加されるようになっている。
【００２８】
前記定電圧電源１７とコネクタ１６とに接続した駆動電源供給ラインＶccにおけるコンデンサ２０とコネクタ１６との間には電流波形記録手段としてのオシロスコープ２１の電流プローブ２１１が配置されている。また、前記オシロスコープ２１の電圧プローブ２１２をイネーブル信号ラインと５Ｖ電源供給ラインＶssとの間に接続している。これにより、前記オシロスコープ２１は、イネーブル信号をトリガーとして駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出し、その電流波形を表示画面上に表示するようになっている。
【００２９】
前記ヘッドユニット１１は駆動時に大きなパルス電流が流れるので、駆動回路１３の近傍にコンデンサ１４を接続する必要があり、このコンデンサ１４がなければ同時に複数の容量性素子が動作した時には駆動電源供給ラインＶcc、Ｖssのインピーダンスによって電圧降下が生じて動作に支障を来し、また、この急激な電圧降下により不要な高周波電波が発生するという問題が生じる。従って、前記ヘッドユニット１１をプリンタに組込んで実際に使用する場合には前記選択手段１５を閉成状態にする。
【００３０】
一方、ヘッドユニット１１の検査時において、前記オシロスコープ２１の電流プローブ２１１で駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出する場合は、コンデンサ１４が駆動電源供給ラインＶcc、Ｖss間に接続されていると、電流がこのコンデンサ１４によりほとんど吸収されて電流波形の検出が不可能となるため、検査時には選択手段１５を開放状態にしてコンデンサ１４を切離す。ここで、検査時においては容量性素子を順次駆動するため同時に複数の容量性素子を駆動することはなく、コンデンサ１４を切離しても支障はない。また、コンデンサ１４の代わりにヘッドユニット１１の外部にあるコンデンサ２０がある程度の機能を果たすことができる。
【００３１】
前記制御回路１８は、図３に示すように、クロック発生器１８１、第１、第２、第３のカウンタ１８２，１８３，１８４、レジスタ１８５、第１、第２、第３、第４の比較器１８６，１８７，１８８，１８９、第１、第２のフリップフロップ１９０，１９１、２入力オアゲート１９２，１９３、２入力アンドゲート１９４、２入力ナンドゲート１９５、電源の５Ｖ端子と接地間に接続した抵抗１９６と選択手段１９７との直列回路を設け、前記クロック発生器１８１からのクロックをシステムクロックＳＣとして、前記各カウンタ１８２，１８３，１８４、各フリップフロップ１９０，１９１及びナンドゲート１９５にそれぞれ供給している。
【００３２】
図４及び図５は前記制御回路１８の動作タイミングを示すタイミング図で、選択手段１９７がオフ状態のとき回路は初期化されており、この選択手段１９７がオン状態になると回路が動作を開始する。第１のカウンタ１８２はプリントヘッド１２の各容量性素子の駆動周期を決定する。この第１のカウンタ１８２の前半でデータのシフトを行い、後半でイネーブルがハイレベルとなってデータにより選択された容量性素子が駆動される。
【００３３】
前記第４の比較器１８９は、第１のカウンタ１８２の最初のカウントで第２のフリップフロップ１９１をセットする。第２のフリップフロップ１９１がセットすると、第２のカウンタ１８３がカウントを開始する。また、同時にナンドゲート１９５を介してシフトクロックが出力する。
【００３４】
前記レジスタ１８５には予め値「ｎ−１」を設定する。最初は、第２の比較器１８７は成立せず、第３のカウンタ１８４は動作しない。従って、この第３のカウンタ１８４の出力は「０」のままであり、第２のカウンタ１８３の初期値と一致するため、第１の比較器１８６から出力するデータは「１」である。そして、第２のカウンタ１８３の最初のカウントでこのカウンタ１８３の出力は「１」となる。しかし、第３のカウンタ１８４の出力は「０」のままであるので、第１の比較器１８６が不成立となり、出力するデータは「０」になる。
【００３５】
その後、第２のカウンタ１８３がクロック発生器１８１からのシステムクロックによりカウント動作を継続し、第２のカウンタ１８３のカウント値が「ｎ−１」に到達すると、第２の比較器１８７が成立し、第３のカウンタ１８４は１つカウントアップする。同時に第１のフリップフロップ１９０がセットし、このフリップフロップ１９０からラッチ信号が出力する。また、第２のフリップフロップ１９１がリセットし、第２のカウンタ１８３はクリアされるとともにナンドゲート１９５が不成立となってシフトクロックの出力が停止される。また、第３のカウンタ１８４の出力は「１」なので、第３の比較器１８８は成立せず、従って、アンドゲート１９４は成立しない。
【００３６】
次に、第１のカウンタ１８２のＱ出力の最上位ビットが「１」になって後半のカウントに入ると、イネーブル信号が出力される。そして、ｎ番目の容量性素子を駆動するヘッド駆動電圧波形が駆動回路１３から発生してプリントヘッド１２に供給される。
【００３７】
こうして、第１のカウンタ１８２のカウントが１周すると、回路の状態は最初に戻るが、このとき、第３のカウンタ１８４のみは１つカウントアップしたままクリアされることはないので、次の周期ではシフトクロックの２クロック目で第１の比較器１８６が成立し、この比較器１８６からデータ「１」が出力される。従って、次の周期で第１のカウンタ１８２が後半のカウントに入り、イネーブル信号が出力されると、ｎ−１番目の容量性素子を駆動するヘッド駆動電圧波形が駆動回路１３から発生してプリントヘッド１２に供給されることになる。
【００３８】
このようにして、駆動される容量性素子がｎ，ｎ−１，ｎ−２，…，３，２，１と順次変化し、常に１つの容量性素子だけが駆動されることになる。そして、１番目の容量性素子を駆動するためのデータをシフトしているとき、第３のカウンタ１８４の値は「ｎ−１」となっているので、第３の比較器１８８が成立している。この状態でデータ転送が終了し、第２の比較器１８７が成立すると、アンドゲート１９４が成立し、第３のカウンタ１８４がクリアされる。
【００３９】
こうして、１番目の容量性素子を駆動した後は、最初の状態に戻る。従って、この制御回路１８の動作を継続すれば、プリントヘッド１２の各容量性素子に対する駆動が、ｎ，ｎ−１，ｎ−２，…，３，２，１，ｎ，ｎ−１，ｎ−２，…と繰返されることになる。
【００４０】
従って、ヘッドユニット１１の選択手段１５を開放状態にして制御回路１８を駆動することによりプリントヘッド１２の各容量性素子を検査のために順次駆動することができる。そして、このような検査を行っている間、制御回路１８から出力するイネーブル信号をトリガとしてオシロスコープ２１を動作し電流プローブ２１１により駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出して観測すると、図６に示すような観測波形が得られる。
【００４１】
すなわち、全ての容量性素子が正常で等しい静電容量と等価直列抵抗を持っていて、プリントヘッド１２と駆動回路１３との接続も、また、駆動回路１３も正常であれば、１〜ｎ番目の容量性素子の駆動波形はオシロスコープ２１の画面上に１本の波形ｈ1として重なって表示されることになる。すなわち、図６の(a)に示すような表示になる。この波形は容量性素子への充電波形である。この波形にはバウンドがあるが、これは配線のインダクタンス分が容量性素子の静電容量と共振するために生じるバウンドである。
【００４２】
しかし、１〜ｎ番目の容量性素子において、オープン状態になっている容量性素子や容量性素子への接続部電極があったり、あるいは容量性素子に対して作動しない駆動回路部あると、オシロスコープ２１の画面に表示される観測波形は図６の(b)に示すようになる。すなわち、オープンしている容量性素子や接続部電極、あるいは容量性素子に対して作動しない駆動回路部があると、その部分に対するオシロスコープ２１の輝線はグランドラインｈ2となって他の正常な波形ｈ1と重なって表示される。
【００４３】
また、逆に１〜ｎ番目の容量性素子において、ショート状態になっている部分があると、オシロスコープ２１の画面に表示される観測波形は図６の(c)に示すようになる。すなわち、ショートしている部分に相当するオシロスコープ２１の輝線はステップ状ｈ3に変化し、これが他の正常な波形ｈ1と重なって表示される。さらに、オープン状態の部分とショート状態の部分が混在している時には図６の(d)に示す観測波形となる。
このような観測波形は、オシロスコープ２１の画面上で容易に判別できる。なお、これとは別に観測波形をデジタル化して自動的に判断することもできる。
【００４４】
このように、圧電部材を使用し、等価回路的に複数の容量性素子からなるインクジェットプリントヘッド１２、この駆動回路１３及び各容量性素子の駆動時に瞬時電流を供給するためのコンデンサ１４を組込んだヘッドユニット１１において、検査時には選択手段１５を開放状態とすることでコンデンサ１４の影響を受けずにオシロスコープ２１により駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出して観測することができ、ヘッドユニットの良否判定が正確にできる。そして、検査終了後には選択手段１５を閉成状態にすることでコンデンサ１４を瞬時電流の供給用として機能させることができ、ヘッドユニット１１を支障なく確実に動作させることができる。
【００４５】
図７乃至図１１はヘッドユニット１１の具体的構成を示す図である。
図７はＩＣ化した駆動回路１３及びコネクタ１６をプリント基板２２の上の一端と他端に配置し、前記駆動回路１３の出力側をプリントヘッド１２の各リード電極に対してＴＡＢ又はワイヤボンディング等２３によって接続している。
【００４６】
また、前記プリント基板２２上に駆動電源供給ラインＶcc、Ｖssをパターン配置するとともにコンデンサ１４及び選択手段１５としてスライド式開閉スイッチ１５１を配置し、前記駆動電源供給ラインＶcc、Ｖssの一端を前記駆動回路１３の入力側に接続するとともに他端を前記コネクタ１６に接続している。そして、前記コンデンサ１４と開閉スイッチ１５１を回路パターンにより直列に接続し、その直列回路の一端を回路パターンにより前記駆動電源供給ラインＶccに接続するとともに他端を前記駆動電源供給ラインＶssに接続している。
【００４７】
なお、前記プリント基板２２上には、その他、イネーブル、ラッチ、データ、シフトクロックの各信号ライン及び５Ｖ電源供給ラインＶdd、Ｖssの回路パターンが配置され、それぞれ駆動回路１３の入力側とコネクタ１６に接続されている。
このように、選択手段１５としてスライド式の開閉スイッチ１５１を使用することにより、コンデンサ１４を接続したり、切離したりする切換え操作が容易になる。
【００４８】
図８は選択手段１５として、オープン端子を備えたコネクタ１５２ａと、このコネクタ１５２ａのオープン端子を短絡するショートプラグ１５２ｂとからなるものを使用している。なお、その他の構成は図７と同様である。
この場合は、検査時にはショートプラグ１５２ｂを外した状態にし、検査が終了するとショートプラグ１５２ｂをコネクタ１５２ａのオープン端子に差込んで短絡し、コンデンサ１４を接続する。
このようにすれば選択手段をより安価に構成でき、また、ショートプラグ１５２ｂの有無により検査が終了しているか否かを容易に判断できる。
【００４９】
図９は選択手段１５として、ハンダで短絡する回路パターンのオープン端子１５３を使用している。なお、その他の構成は図７と同様である。
この場合は、検査はヘッドユニット１１をそのまま使用して行い、検査が終了するとオープン端子１５３をハンダでブリッジ接続して短絡し、コンデンサ１４を接続する。
このようにすれば選択手段をさらに安価に構成でき、また、配置する面積を小さくできる。
【００５０】
図１０は選択手段１５として、抵抗が０Ωのチップジャンパー素子１５４ｂで短絡する回路パターンのオープン端子１５４ａを使用している。なお、その他の構成は図７と同様である。
この場合は、検査時にはチップジャンパー素子１５４ｂを外した状態にし、検査が終了するとこのチップジャンパー素子１５４ｂをオープン端子１５４ａにハンダ付けにより実装し、このオープン端子１５４ａを短絡してコンデンサ１４を接続する。
【００５１】
この構成においては、工程の歩留まりが向上し、検査が省略可能になった場合には、チップジャンパー素子１５４ｂを回路部の組立て時に他の実装部品と一緒に自動的に取付けることができる。また、何らかの原因で歩留まりが悪化した場合は、回路部の組立て時にチップジャンパー素子１５４ｂを実装しないで、検査終了後に実装すれば良い。このように、検査の実施、非実施に対して融通性がある。
【００５２】
図１１はコンデンサ１４の一端を駆動電源供給ラインＶssに接続するとともに他端をコネクタ１６の所定の接続端子、例えば、駆動電源供給ラインＶccが接続する左端の接続端子の隣りの接続端子に接続している。そして、このヘッドユニット１１のコネクタ１６に接続するのが検査装置の制御回路の場合には、図１２の(a)に示す検査用ケーブル３１又は図１２の(b)に示す検査用ケーブル３２を使用して制御回路とコネクタ１６を接続する。また、このヘッドユニット１１のコネクタ１６に接続するのが製品の制御回路の場合には、図１２の(c)に示す製品用ケーブル３３を使用して制御回路とコネクタ１６を接続する。
【００５３】
前記検査用ケーブル３１はコネクタ１６における駆動電源供給ラインＶccが接続する左端の接続端子の隣りの接続端子に接続するラインＬ1が途中でとぎれているので、この検査用ケーブル３１を使用した場合、コンデンサ１４の他端は駆動電源供給ラインＶccに接続することはない。そして、駆動電源供給ラインＶccが接続する左端の接続端子に接続するラインＬ2において電流測定を行うことで、コンデンサ１４の影響を受けずに駆動時の電流波形が検出できる。
【００５４】
また、前記検査用ケーブル３２はコネクタ１６における駆動電源供給ラインＶccが接続する左端の接続端子に接続するラインＬ3とこの接続端子の隣りの接続端子に接続するラインＬ4がコネクタ１６側から離れた位置で接続し、その接続点よりもコネクタ１６側に位置するラインＬ3において電流測定を行うようになっている。この検査用ケーブル３１を使用した場合、コンデンサ１４の他端は駆動電源供給ラインＶccに接続することになるが、その接続点が電流測定点よりも電源側になっているので、この場合もコンデンサ１４の影響を受けずに駆動時の電流波形が検出できる。
【００５５】
また、前記製品用ケーブル３３はコネクタ１６における駆動電源供給ラインＶccが接続する左端の接続端子に接続するラインＬ5とこの接続端子の隣りの接続端子に接続するラインＬ6がコネクタ１６の近傍で接続している。従って、検査が終了し、製品を組立てるときにこの製品用ケーブル３３を使用して制御回路とコネクタ１６を接続すればコンデンサ１４の他端は短い配線で駆動電源供給ラインＶccに接続することになり、ヘッドの駆動時に駆動回路１３に対して瞬時電流を供給することができる。
このように、ヘッドユニット１１のコネクタ１６に接続するケーブルの種類を検査用、製品用とで変えることでコンデンサ１４の機能を非可動状態、可動状態に自動的に切替えることができる。
【００５６】
図１３及び図１４はヘッドユニット１１におけるコンデンサ１４の実装位置にこのコンデンサ１４を接続するためのパッド３４を設けたもので、検査を図１３に示すようにコンデンサ１４が実装されていない状態で行い、検査が終了した後は図１４に示すようにコンデンサ１４をパッド３４の位置に実装してこのコンデンサ１４を駆動電源供給ラインＶcc、Ｖss間に接続する。
このようにすれば、検査後にコンデンサ１４を実装しなければならないので組立て工数が増すことになるが、特別な機構を設けることなく簡単に電流波形の検出ができる。従って、製造数量が少ない場合には有効である。
【００５７】
また、この実施の形態における検査方法は、駆動回路の電源電流を検出するので、駆動回路グランドとヘッドグランドの分離を必要とせず、従って、各種タイプのインクジェットプリントヘッドの駆動回路に適用できる。すなわち、図１５に示すものは、プリントヘッド１２として、駆動電源供給ラインＶccに各容量性素子１２ａに添設した電極の一方を共通に接続し、各容量性素子１２ａに添設した電極の他方を個々に駆動回路１３１の各出力部１３１ａに接続したものである。
【００５８】
また、図１６に示すものは、プリンタヘッド１２として、各容量性素子１２ａに対して、隣合う容量性素子間に共通電極を配置し、各電極が容量性素子を介して直列に接続するとともに各共通電極を駆動回路１３２の各出力部１３２ａに個々に接続したものである。
【００５９】
また、図１７に示すものは、プリントヘッド１２を構成する各容量性素子１２ａに添設した電極をマトリクス回路２４に接続し、このマトリクス回路２４の一方の信号制御ラインを駆動回路１３３の一方の出力回路１３３１の各出力部１３３１ａに個々に接続するとともにこのマトリクス回路２４の他方の信号制御ラインを駆動回路１３３の他方の出力回路１３３２の各出力部１３３２ａに個々に接続したものである。
【００６０】
このように図１５、図１６、図１７に示す各種タイプのインクジェットプリントヘッドの駆動回路１３１，１３２，１３３に対して、選択手段１５を開放してコンデンサ１４を切離し、各容量性素子１２ａを順次駆動して駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出し、その電流波形をオシロスコープ２１で観測することでヘッドユニットの良否判断ができる。
【００６１】
なお、この実施の形態においては、駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出して測定を行ったが、これは駆動電源供給ラインＶssに流れる電流波形を検出して測定を行っても同様である。
また、この実施の形態においては、駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を電流プローブ２１１で検出する場合について述べたが必ずしもこれに限定するものではなく、図１８に示すように、駆動電源供給ラインＶss中に動作上の影響を与えない程度に充分に小さい抵抗値の抵抗２５を直列に挿入し、この抵抗２５の両端の電圧降下を測定しても間接的に電流波形の検出ができるので、同様の結果が得られる。
【００６２】
なお、この実施の形態では直接的あるいは間接的に電流波形を検出して検査を行う場合について述べたが必ずしもこれに限定するものではなく、電圧変動波形を直接検出して検査を行ってもよい。例えば、定電圧電源１７の出力電圧が安定している場合には、図１９に示すように、駆動電源供給ラインＶccとＶssとの間の電源電圧を直接検出して電源電圧変動波形を測定してもよい。なお、この場合、抵抗２５を駆動電源供給ラインＶcc中に直列に挿入する。すなわち、検出する波形は良品と不良品の区別ができればよく、電流波形にこだわる必要はなく、また、抵抗２５の代わりにインダクタ、半導体等やこれらの組み合わせによる任意のインピーダンス回路を用いて検出感度を上げたり、検出波形を判別しやすい形に変形してもよい。
【００６３】
また、この実施の形態では、プリントヘッド１２における各容量性素子１２ａをｎ番目から１番目へと順次駆動し、最初に戻ると再度繰返す制御を行っているので、オシロスコープ２１として、例えば、非ストレージのアナログ式のオシロスコープを使用することが可能となる。アナログ式のオシロスコープはデジタル式のオシロスコープに比較して波形の繰返し表示周期が高速であるので、クロック発生器１８１からのクロックを高速にでき、検査に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００６４】
ところで、ヘッドユニット１１の検査では、容量性素子の駆動において不良として検出される箇所はごく僅かである。従って、アナログ式のオシロスコープで電流波形の観測を行った場合にほとんどが正常な波形の繰返し表示になるのに対し、異常を示す波形が表示される回数は極めて少なく、このため、正常部の表示波形は輝度が高く、異常部の表示波形は輝度が極めて低くなる。このようなことから、オシロスコープの観測者が不良波形を見落とすおそれもある。これを解決するには、アナログ式のオシロスコープでさらに残像式のものを使用すれば良い。
【００６５】
また、オシロスコープ２１として、デジタルストレージ式のオシロスコープを使用することも可能である。デジタルストレージ式のオシロスコープは一般に出現頻度に拘らず一定の輝度で表示されるため、出現頻度の少ない不良波形の輝度が低下するという問題は生じない。従って、不良波形の観測が確実にできるようになる。そして、デジタルストレージ式のオシロスコープではｎ個の容量性素子に対する駆動をそれぞれ１回行えば良い。
【００６６】
これを実行するには、図３に示す構成の制御回路１８において、ｎ個の容量性素子に対する駆動が一通り終えてアンドゲート１９４が成立したとき、回路の動作が繰返されずに停止するように変更すれば良い。そして、制御回路１８がｎ個の容量性素子に対する駆動を一通り終えて停止したとき、ＬＥＤなどの表示手段を使用してオペレータに知らせるようにすればオペレータは検査の終了を容易に知ることができる。
【００６７】
なお、デジタルストレージ式のオシロスコープは、波形の繰返し表示周期が遅いので、各容量性素子を順次駆動する時の時間間隔をこの周期に合わせて遅く設定する必要がある。また、デジタルストレージ式オシロスコープでは、取込んだ電流波形をデジタル処理することが可能であるため、人が表示内容を観測して判定するのではなく、取込んだ電流波形が正常波形の範囲であるか否かをデジタル処理によって自動的に判定することもできる。この場合、電流波形の画面表示は特に必要ではないので、電流波形記録手段としてオシロスコープを使用する必要はなく、電流波形の記録機能を有する単なるデジタルメモリであっても良い。
【００６８】
また、この実施の形態では、観測した各容量性素子の駆動波形をオシロスコープ２１の画面上に重ねて表示し、正常波形と異常波形との波形のずれを見てヘッドユニットの良否判定を行ったが必ずしもこれに限定するものではなく、オシロスコープ２１の画面上に正常波形の範囲をマーキングしておき、マーキングした範囲に波形が入っているか否かによってヘッドユニットの良否判定を行ってもよい。マーキングはオシロスコープのカーソル表示機能を利用して行うこともできるが、より簡単には画面上に例えばマーカペンなどで直接マーキングすれば良い。
【００６９】
オシロスコープ２１の画面上に正常波形の範囲をマーキングする例について述べると、例えば、図２０に斜線ａで示すようにマーキングする。このようなマーキングを行うことで、全ての容量性素子が正常で等しい静電容量と等価直列抵抗を持っていて、プリントヘッド１２と駆動回路１３との接続も、また、駆動回路１３も正常であれば、１〜ｎ番目の容量性素子の駆動波形は、図２０の(a)に示すように、オシロスコープ２１の画面上に１本の波形ｈ1として重なって表示され、しかもマーキングの範囲内に収まることになる。
【００７０】
しかし、１〜ｎ番目の容量性素子において、オープン状態になっている容量性素子や容量性素子への接続部電極があったり、あるいは容量性素子に対して作動しない駆動回路部あると、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(b)に示すように、正常な駆動波形ｈ1とグランドラインの波形ｈ2の輝線が重なって表示され、グランドラインの波形ｈ2が正常な駆動波形ｈ1のピークとなる位置でマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７１】
また、逆に１〜ｎ番目の容量性素子において、ショート状態になっている部分があると、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(c)に示すように、正常な駆動波形ｈ1とステップ状に立ち上がる波形ｈ3の輝線が重なって表示され、波形ｈ3がマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７２】
また、１〜ｎ番目の容量性素子において、オープン状態の部分とショート状態の部分が混在している場合には、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(d)に示すように、正常な駆動波形ｈ1とグランドラインの波形ｈ2とステップ状に立ち上がる波形ｈ3の３本の輝線が重なって表示され、波形ｈ2と波形ｈ3の両方がマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７３】
また、１〜ｎ番目の容量性素子において、静電容量が異常に小さい容量性素子があったり、容量性素子への接続部や駆動回路に回路抵抗が異常に大きいものがあると、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(e)に示すように、正常な駆動波形ｈ1と電流が小さい異常波形ｈ4が重なって表示され、異常波形ｈ4がマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７４】
また、１〜ｎ番目の容量性素子において、静電容量が異常に大きな容量性素子があると、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(f)に示すように、正常な駆動波形ｈ1と電流が大きい異常波形ｈ5が重なって表示され、異常波形ｈ5がマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７５】
さらに、駆動回路の遅れが異常に大きいものがあると、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(g)に示すように、正常な駆動波形ｈ1と時間的に遅れている異常波形ｈ6が重なって表示され、異常波形ｈ6がマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７６】
このように、オシロスコープ２１の画面上に付したマーキングを使用してもヘッドユニットの良否判定が正確にできる。
また、オシロスコープ２１の画面上に各容量性素子の駆動波形を重ねて表示することとオシロスコープ２１の画面上に正常範囲を示すマーキングを付すことを合せれば、駆動波形の異常状態を容易に見つけだすことができ、ヘッドユニットの良否判定がさらに正確にできる。なお、各容量性素子の駆動波形をオシロスコープ２１の画面上に重ねて表示することで図２０の(g)に示すような時間的変化の情報を含んだ動的な特性不良に対して的確に検出ができる。
【００７７】
さらに、図３の制御回路１８において、第３のカウンタ１８４をクリアする代わりにプリセットレジスタを設け、このプリセットレジスタによって第３のカウンタ１８４に値「ｎ−ｍ」をプリセットするようにし、第３の比較器１８８のレジスタ１８５に接続している比較入力を別のレジスタに接続し、このレジスタに値「ｎ−ｋ」を設定しておけば、ｋ〜ｍ番目（但し、ｎ≧ｍ≧ｋ≧１）の容量性素子のみを順次駆動させることができる。このような制御を行うことで、最初の検査で動作が不良となった容量性素子があった場合に、その容量性素子がどの位置にあるかを絞り込みによって特定する解析ができる。
【００７８】
なお、前述した実施の形態では、容量性負荷として圧電部材を使用したインクジェットプリントヘッドを使用し、このヘッドを駆動する場合について述べたが必ずしもこれに限定するものではなく、容量性負荷として圧電部材と同様に容量性素子である液晶素子を使用した装置やＥＬプリントヘッド等を使用し、これらを駆動する場合にも適用できるものである。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１乃至６記載の発明によれば、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサをユニットとして組込んだものにおいて、検査時にはコンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定が正確にでき、しかも、検査終了後にはコンデンサを瞬時電流の供給用として機能させることができる容量性負荷駆動ユニットを提供できる。
【００８０】
また、請求項７乃至９記載の発明によれば、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサを組込んだ容量性負荷駆動ユニットに対して、コンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定の検査を正確にできる容量性負荷駆動ユニットの検査方法を提供できる。
【００８１】
また、請求項１０乃至１５記載の発明によれば、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサを組込んだ容量性負荷駆動ユニットに対して、コンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定の検査を電流波形により正確かつ容易にできる容量性負荷駆動ユニットの検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図。
【図２】同実施の形態における駆動回路の構成を示すブロック図。
【図３】同実施の形態における制御回路の構成を示すブロック図。
【図４】同実施の形態における制御回路の各部の動作タイミングを示す部分タイミング図。
【図５】同実施の形態における制御回路の各部の動作タイミングを示す部分タイミング図。
【図６】同実施の形態におけるオシロスコープによる電流波形の表示例を示す図。
【図７】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図８】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図９】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図１０】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図１１】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図１２】図１１のヘッドユニットを使用した場合の検査時、製品作成時に使用するケーブル例を示す図。
【図１３】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図１４】図１３のヘッドユニットを使用した場合の製品時の状態を示す図。
【図１５】同実施の形態において検査可能なインクジェットプリントヘッドと駆動回路の例を等価回路で示した図。
【図１６】同実施の形態において検査可能なインクジェットプリントヘッドと駆動回路の例を等価回路で示した図。
【図１７】同実施の形態において検査可能なインクジェットプリントヘッドと駆動回路の例を等価回路で示した図。
【図１８】電流波形検出部の他の実施の形態を示すブロック図。
【図１９】電流波形検出部の他の実施の形態を示すブロック図。
【図２０】オシロスコープによる電流波形の他の表示例を示す図。
【図２１】圧電部材を使用したインクジェットプリントヘッドにおける１つの容量性素子に対する駆動回路の等価回路を示す回路図。
【図２２】従来例を示すブロック図。
【符号の説明】
１１…ヘッドユニット
１２…インクジェットプリントヘッド
１３…駆動回路
１４…コンデンサ
１５…選択手段
１８…制御回路
２１…オシロスコープ
２１１…電流プローブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷とこの容量性負荷を駆動する駆動回路とを一体化した容量性負荷駆動ユニット及びこのユニットの検査方向並びに検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、圧電部材の両面に電極を添設し、この各電極間に電圧を印加することで圧電部材に歪みを起してインク室内に圧力変化を与えインク室のインク吐出口からインク滴を吐出させるタイプのインジェットプリントヘッドが知られているが、この種のインクジェットプリントヘッドは等価回路で表わすと複数の容量性素子を接続した容量性負荷と見なすことができる。
【０００３】
例えば、図２１は１つの容量性素子に対する駆動回路の等価回路を示す例で、駆動電源と駆動回路グランドとの間に２つのトランジスタＴr1，Ｔr2との直列回路を接続し、その各トランジスタＴr1，Ｔr2の接続点を圧電素子からなる印字ヘッドＨを介してヘッドグランドに接続している。そして、各トランジスタＴr1，Ｔr2をレベル変換器Ｌからの電圧信号により交互にオン、オフ動作し、トランジスタＴr1がオン、トランジスタＴr2がオフのときには駆動電源からトランジスタＴr1を介して印字ヘッドＨに充電電流が流れてその印字ヘッドＨに電荷を充電し、逆にトランジスタＴr2がオン、トランジスタＴr1がオフのときには印字ヘッドＨの充電電荷がトランジスタＴr2、駆動回路グランド、ヘッドグランドを介して放電し、この動作により印字ヘッドＨの圧電素子が変形動作を行うことになる。
【０００４】
ところで、製造工程においてインクジェットプリントヘッドに駆動回路を接続しヘッドユニットとして一体化する場合に、ヘッドと駆動回路との接続状態等を検査してヘッドユニットの良品、不良品を判別する必要がある。しかし、ヘッドと駆動回路との間を接続する信号線の数は１００〜３０００本程度と多く、また、各信号線は極めて細く、しかも各信号線間のピッチが５０〜２００μｍ程度と極めて狭いため、例えば、各信号線に順次プローブを当てて電流や電圧の状態を検査することは不可能に近い。
【０００５】
このようなことから、特開平１０−８６３５８号公報に記載したものは、図２２に示すように、ユニットインターフェース１、駆動回路２及び印字ヘッド３で印字ヘッドユニット４を形成し、駆動回路２からの駆動回路グランド５と印字ヘッド３からのヘッドグランド６との間に溶解により両グランド５，６間を短絡するソルダーポイント７を設け、このソルダーポイント７を非接続状態として印字ヘッド３−ヘッドグランド６間の電流波形を電流プローブ８で検出し、この電流波形を電流−電圧変換器で電圧波形に変換し、さらに積分装置で積分して波形記録装置に供給し、この波形記録装置で波形を記録し、この記録した波形を正常時の波形と比較してヘッドユニット４の良否を判定している。そして、検査が終了するとソルダーポイント７を溶解して短絡し、印字ヘッド３の充放電電流がヘッドユニット外に流れないようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数の容量性素子を接続した容量性負荷である印字ヘッドとこれを駆動する駆動回路を一体化したヘッドユニットに対して電源を供給する場合、比較的長いケーブルを介して供給が行われるため、ケーブルのインダクタンス成分がヘッドユニットへの電源供給に大きな影響を及ぼす。すなわち、印字ヘッドを高速で駆動する場合には電源電流の高速な供給が要求されるが、ケーブルのインダクタンス成分による遅れが生じるため、電源電流の供給が追従できなくなる。このようなことから、駆動回路への電源の供給ラインにバイパス用のコンデンサを設け、印字ヘッドの高速駆動に対してこのコンデンサから駆動回路に瞬時に電流を供給する必要がある。しかも、このコンデンサはインダクタンス成分の影響をほとんど受けないようにするために駆動回路に近接して配置する必要がある。すなわち、コンデンサをヘッドユニット内に一体に組込む必要がある。
【０００７】
このように、ヘッドユニット内にコンデンサを組込んだ場合、前述した公報のように駆動回路からの駆動回路グランドと印字ヘッドからのヘッドグランドとの間を切離して印字ヘッド−ヘッドグランド間の電流波形を検出するものでは、コンデンサの影響を受けてしまい正しい電流波形の検出ができなくなり、結果としてヘッドユニットの良否判定を正確にできなくなるという問題があった。
【０００８】
そこで、請求項１乃至６記載の発明は、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサをユニットとして組込んだものにおいて、検査時にはコンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定が正確にでき、しかも、検査終了後にはコンデンサを瞬時電流の供給用として機能させることができる容量性負荷駆動ユニットを提供する。
【０００９】
また、請求項７乃至９記載の発明は、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサを組込んだ容量性負荷駆動ユニットに対して、コンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定の検査を正確にできる容量性負荷駆動ユニットの検査方法を提供する。
【００１０】
また、請求項１０乃至１５記載の発明は、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサを組込んだ容量性負荷駆動ユニットに対して、コンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定の検査を電流波形により正確かつ容易にできる容量性負荷駆動ユニットの検査装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷と、この容量性負荷を駆動する駆動回路と、この駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続した、容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサとこのコンデンサを駆動電源供給ライン間に接続するか否かを選択する選択手段との直列回路によって構成した容量性負荷駆動ユニットにある。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の容量性負荷駆動ユニットにおいて、選択手段を開閉スイッチで構成したものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の容量性負荷駆動ユニットにおいて、選択手段をオープン端子を備えたコネクタとこのコネクタのオープン端子を短絡するショートプラグで構成したものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の容量性負荷駆動ユニットにおいて、選択手段をハンダで短絡する回路パターンのオープン端子で構成したものである。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の容量性負荷駆動ユニットにおいて、選択手段をジャンパー素子で短絡する回路パターンのオープン端子で構成したものである。
【００１３】
請求項６記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷と、この容量性負荷を駆動する駆動回路と、容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサと、駆動回路を制御する制御回路をその駆動回路に接続するために使用するケーブルが接続される複数の接続端子を備えたコネクタとを備え、コネクタに接続するケーブルの種類によりコンデンサをコネクタの所定の接続端子を介して駆動回路の駆動電源供給ライン間に接続するか切り離すかを選択する容量性負荷駆動ユニットにある。
【００１４】
請求項７記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、コンデンサを駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で駆動回路により容量性負荷の各容量性素子を順次駆動するとともにその時の駆動電源供給ラインに流れる電源電流若しくは電圧変動を検出して容量性素子駆動ユニットの良否を判定する容量性負荷駆動ユニットの検査方法にある。
【００１５】
請求項８記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、コンデンサを駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で駆動回路により容量性負荷の各容量性素子を順次駆動するとともにその駆動タイミングに同期して駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形を重ねて記録し、この重ねて記録した電流波形若しくは電圧変動波形が予め定めた範囲内にあるか否かにより容量性素子駆動ユニットの良否を判定する容量性負荷駆動ユニットの検査方法にある。
【００１６】
請求項９記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、コンデンサを駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で駆動回路により容量性負荷の各容量性素子を順次駆動するとともにその駆動タイミングに同期して駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形をオシロスコープに重ねて表示し、この重ねて表示した電流波形若しくは電圧変動波形の表示残像が予め定めた範囲内にあるか否かにより容量性素子駆動ユニットの良否を判定する容量性負荷駆動ユニットの検査方法にある。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、コンデンサを駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で駆動回路に容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号を与える制御手段と、各容量性素子を順次駆動する時の駆動タイミングに同期して駆動電源の電流若しくは電圧変動を検出する検出手段と、この検出手段の検出波形を記録する波形記録手段とを備え、波形記録手段が記録した検出波形から容量性負荷駆動ユニットの良否検査を行う容量性負荷駆動ユニットの検査装置にある。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置において、波形記録手段をオシロスコープで構成し、各容量性素子の駆動開始に同期した信号をトリガ信号として取込み、このトリガ信号の入力を起点に検出手段が検出する検出波形を画面に表示するものである。
【００１９】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置において、制御手段は駆動回路に容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号を全容量性素子に対して繰返し与え、オシロスコープの画面に検出手段が検出する検出波形を重ねかつ繰返し表示するものである。
【００２０】
請求項１３記載の発明は、請求項１０記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置において、波形記録手段をデジタルストレージ式のオシロスコープで構成し、制御手段は駆動回路に容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号をそれぞれ１回ずつ与え、この信号供給が終了すると表示手段に検査終了表示を行わせ、オシロスコープは、画面に検出手段が検出する検出波形を重ねて表示するものである。
【００２１】
請求項１４記載の発明は、複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、コンデンサを駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で駆動回路により容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号を与える手段と、各容量性素子の駆動タイミングに同期して駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形を重ねて記録する波形記録手段とを備え、波形記録手段が重ねて記録した電流波形若しくは電圧変動波形が予め定めた範囲内にあるか否かにより容量性素子駆動ユニットの良否を判定する容量性負荷駆動ユニットの検査装置にある。
【００２２】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置において、波形記録手段をオシロスロープで構成し、このオシロスコープの画面上に駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形を重ねて表示し、この重ねて表示した電流波形若しくは電圧変動波形の表示残像が予め定めた範囲内にあるか否かにより容量性素子駆動ユニットの良否を判定することにある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１において、１１は、容量性負荷としての圧電部材を使用したインクジェットプリントヘッド１２、このプリントヘッド１２に接続した駆動回路１３及びこの駆動回路１３を介して前記プリントヘッド１２に瞬時電流を供給するためのコンデンサ１４とこのコンデンサ１４を駆動電源供給ラインＶcc、Ｖss間に選択的に接続する選択手段１５との直列回路を設けた容量性負荷ユニットとしてのヘッドユニットである。前記コンデンサ１４は駆動電源のバイパス用として機能するものである。
【００２４】
前記インクジェットプリントヘッド１２は、ライン方向に多数のインク室を並べたタイプのヘッドで、各インク室のインクを電圧印加による圧電部材の歪み変形動作によりインク室内に圧力変化を与えて吐出するようになっている。従って、各インク室を構成する圧電部材には電極が添設され、等価回路で見た場合、容量性素子として表わすことができる。
【００２５】
前記プリントヘッド１２と駆動回路１３との接続は、ＴＡＢやワイヤボンディング等で行われ、接続線数が１００〜３０００程度で、各線のピッチが５０〜２００μｍ程度になっている。前記ヘッドユニット１１にはコネクタ１６が設けられ、このコネクタ１６と前記駆動回路１３との間に前記駆動電源供給ラインＶcc、Ｖss、イネーブル、ラッチ、データ、シフトクロックの各信号ライン、５Ｖ電源供給ラインＶdd、Ｖssが配線されている。
【００２６】
前記ヘッドユニット１１はコネクタ１６により検査装置に対して着脱自在になっており、検査装置には、定電圧電源１７、制御回路１８及び５Ｖ電源１９が設けられている。そして前記定電圧電源１７に、前記コネクタ１６を介してヘッドユニット１１内の駆動電源供給ラインＶcc、Ｖssを接続し、前記制御回路１８に前記コネクタ１６を介してヘッドユニット１１内の各信号ラインを接続し、前記５Ｖ電源１９に前記コネクタ１６を介してヘッドユニット１１内の５Ｖ電源供給ラインＶdd、Ｖssを接続している。なお、前記５Ｖ電源１９には前記制御回路１８も接続している。そして、前記定電圧電源１７とコネクタ１６との間の駆動電源供給ラインＶcc、Ｖss間に前記コンデンサ１４と略同程度の容量を持つコンデンサ２０を接続している。
【００２７】
図２は前記駆動回路１３の構成を示す図で、バッファ１３１、ゲート回路１３２、ラッチ回路１３３、シフトレジスタ１３４からなり、前記シフトレジスタ１３４に対して前記制御回路１８からのデータをシフトクロックに同期して順次シフトしながら格納するようになっている。そして、前記シフトレジスタ１３４に対して前記プリントヘッド１２を駆動する一連のデータが格納されると、前記ラッチ回路１３３に制御回路１８からラッチ信号が入力してシフトレジスタ１３４のデータをラッチ回路１３３にラッチするようになっている。その後、制御回路１８からのイネーブルがアクティブになると前記ゲート回路１３２が動作しラッチ回路１３３がラッチしているデータが前記バッファ１３１に供給され、プリントヘッド１２の各インク室を構成している容量性素子にデータに基づいて駆動電圧が印加されるようになっている。
【００２８】
前記定電圧電源１７とコネクタ１６とに接続した駆動電源供給ラインＶccにおけるコンデンサ２０とコネクタ１６との間には電流波形記録手段としてのオシロスコープ２１の電流プローブ２１１が配置されている。また、前記オシロスコープ２１の電圧プローブ２１２をイネーブル信号ラインと５Ｖ電源供給ラインＶssとの間に接続している。これにより、前記オシロスコープ２１は、イネーブル信号をトリガーとして駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出し、その電流波形を表示画面上に表示するようになっている。
【００２９】
前記ヘッドユニット１１は駆動時に大きなパルス電流が流れるので、駆動回路１３の近傍にコンデンサ１４を接続する必要があり、このコンデンサ１４がなければ同時に複数の容量性素子が動作した時には駆動電源供給ラインＶcc、Ｖssのインピーダンスによって電圧降下が生じて動作に支障を来し、また、この急激な電圧降下により不要な高周波電波が発生するという問題が生じる。従って、前記ヘッドユニット１１をプリンタに組込んで実際に使用する場合には前記選択手段１５を閉成状態にする。
【００３０】
一方、ヘッドユニット１１の検査時において、前記オシロスコープ２１の電流プローブ２１１で駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出する場合は、コンデンサ１４が駆動電源供給ラインＶcc、Ｖss間に接続されていると、電流がこのコンデンサ１４によりほとんど吸収されて電流波形の検出が不可能となるため、検査時には選択手段１５を開放状態にしてコンデンサ１４を切離す。ここで、検査時においては容量性素子を順次駆動するため同時に複数の容量性素子を駆動することはなく、コンデンサ１４を切離しても支障はない。また、コンデンサ１４の代わりにヘッドユニット１１の外部にあるコンデンサ２０がある程度の機能を果たすことができる。
【００３１】
前記制御回路１８は、図３に示すように、クロック発生器１８１、第１、第２、第３のカウンタ１８２，１８３，１８４、レジスタ１８５、第１、第２、第３、第４の比較器１８６，１８７，１８８，１８９、第１、第２のフリップフロップ１９０，１９１、２入力オアゲート１９２，１９３、２入力アンドゲート１９４、２入力ナンドゲート１９５、電源の５Ｖ端子と接地間に接続した抵抗１９６と選択手段１９７との直列回路を設け、前記クロック発生器１８１からのクロックをシステムクロックＳＣとして、前記各カウンタ１８２，１８３，１８４、各フリップフロップ１９０，１９１及びナンドゲート１９５にそれぞれ供給している。
【００３２】
図４及び図５は前記制御回路１８の動作タイミングを示すタイミング図で、選択手段１９７がオフ状態のとき回路は初期化されており、この選択手段１９７がオン状態になると回路が動作を開始する。第１のカウンタ１８２はプリントヘッド１２の各容量性素子の駆動周期を決定する。この第１のカウンタ１８２の前半でデータのシフトを行い、後半でイネーブルがハイレベルとなってデータにより選択された容量性素子が駆動される。
【００３３】
前記第４の比較器１８９は、第１のカウンタ１８２の最初のカウントで第２のフリップフロップ１９１をセットする。第２のフリップフロップ１９１がセットすると、第２のカウンタ１８３がカウントを開始する。また、同時にナンドゲート１９５を介してシフトクロックが出力する。
【００３４】
前記レジスタ１８５には予め値「ｎ−１」を設定する。最初は、第２の比較器１８７は成立せず、第３のカウンタ１８４は動作しない。従って、この第３のカウンタ１８４の出力は「０」のままであり、第２のカウンタ１８３の初期値と一致するため、第１の比較器１８６から出力するデータは「１」である。そして、第２のカウンタ１８３の最初のカウントでこのカウンタ１８３の出力は「１」となる。しかし、第３のカウンタ１８４の出力は「０」のままであるので、第１の比較器１８６が不成立となり、出力するデータは「０」になる。
【００３５】
その後、第２のカウンタ１８３がクロック発生器１８１からのシステムクロックによりカウント動作を継続し、第２のカウンタ１８３のカウント値が「ｎ−１」に到達すると、第２の比較器１８７が成立し、第３のカウンタ１８４は１つカウントアップする。同時に第１のフリップフロップ１９０がセットし、このフリップフロップ１９０からラッチ信号が出力する。また、第２のフリップフロップ１９１がリセットし、第２のカウンタ１８３はクリアされるとともにナンドゲート１９５が不成立となってシフトクロックの出力が停止される。また、第３のカウンタ１８４の出力は「１」なので、第３の比較器１８８は成立せず、従って、アンドゲート１９４は成立しない。
【００３６】
次に、第１のカウンタ１８２のＱ出力の最上位ビットが「１」になって後半のカウントに入ると、イネーブル信号が出力される。そして、ｎ番目の容量性素子を駆動するヘッド駆動電圧波形が駆動回路１３から発生してプリントヘッド１２に供給される。
【００３７】
こうして、第１のカウンタ１８２のカウントが１周すると、回路の状態は最初に戻るが、このとき、第３のカウンタ１８４のみは１つカウントアップしたままクリアされることはないので、次の周期ではシフトクロックの２クロック目で第１の比較器１８６が成立し、この比較器１８６からデータ「１」が出力される。従って、次の周期で第１のカウンタ１８２が後半のカウントに入り、イネーブル信号が出力されると、ｎ−１番目の容量性素子を駆動するヘッド駆動電圧波形が駆動回路１３から発生してプリントヘッド１２に供給されることになる。
【００３８】
このようにして、駆動される容量性素子がｎ，ｎ−１，ｎ−２，…，３，２，１と順次変化し、常に１つの容量性素子だけが駆動されることになる。そして、１番目の容量性素子を駆動するためのデータをシフトしているとき、第３のカウンタ１８４の値は「ｎ−１」となっているので、第３の比較器１８８が成立している。この状態でデータ転送が終了し、第２の比較器１８７が成立すると、アンドゲート１９４が成立し、第３のカウンタ１８４がクリアされる。
【００３９】
こうして、１番目の容量性素子を駆動した後は、最初の状態に戻る。従って、この制御回路１８の動作を継続すれば、プリントヘッド１２の各容量性素子に対する駆動が、ｎ，ｎ−１，ｎ−２，…，３，２，１，ｎ，ｎ−１，ｎ−２，…と繰返されることになる。
【００４０】
従って、ヘッドユニット１１の選択手段１５を開放状態にして制御回路１８を駆動することによりプリントヘッド１２の各容量性素子を検査のために順次駆動することができる。そして、このような検査を行っている間、制御回路１８から出力するイネーブル信号をトリガとしてオシロスコープ２１を動作し電流プローブ２１１により駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出して観測すると、図６に示すような観測波形が得られる。
【００４１】
すなわち、全ての容量性素子が正常で等しい静電容量と等価直列抵抗を持っていて、プリントヘッド１２と駆動回路１３との接続も、また、駆動回路１３も正常であれば、１〜ｎ番目の容量性素子の駆動波形はオシロスコープ２１の画面上に１本の波形ｈ1として重なって表示されることになる。すなわち、図６の(a)に示すような表示になる。この波形は容量性素子への充電波形である。この波形にはバウンドがあるが、これは配線のインダクタンス分が容量性素子の静電容量と共振するために生じるバウンドである。
【００４２】
しかし、１〜ｎ番目の容量性素子において、オープン状態になっている容量性素子や容量性素子への接続部電極があったり、あるいは容量性素子に対して作動しない駆動回路部あると、オシロスコープ２１の画面に表示される観測波形は図６の(b)に示すようになる。すなわち、オープンしている容量性素子や接続部電極、あるいは容量性素子に対して作動しない駆動回路部があると、その部分に対するオシロスコープ２１の輝線はグランドラインｈ2となって他の正常な波形ｈ1と重なって表示される。
【００４３】
また、逆に１〜ｎ番目の容量性素子において、ショート状態になっている部分があると、オシロスコープ２１の画面に表示される観測波形は図６の(c)に示すようになる。すなわち、ショートしている部分に相当するオシロスコープ２１の輝線はステップ状ｈ3に変化し、これが他の正常な波形ｈ1と重なって表示される。さらに、オープン状態の部分とショート状態の部分が混在している時には図６の(d)に示す観測波形となる。
このような観測波形は、オシロスコープ２１の画面上で容易に判別できる。なお、これとは別に観測波形をデジタル化して自動的に判断することもできる。
【００４４】
このように、圧電部材を使用し、等価回路的に複数の容量性素子からなるインクジェットプリントヘッド１２、この駆動回路１３及び各容量性素子の駆動時に瞬時電流を供給するためのコンデンサ１４を組込んだヘッドユニット１１において、検査時には選択手段１５を開放状態とすることでコンデンサ１４の影響を受けずにオシロスコープ２１により駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出して観測することができ、ヘッドユニットの良否判定が正確にできる。そして、検査終了後には選択手段１５を閉成状態にすることでコンデンサ１４を瞬時電流の供給用として機能させることができ、ヘッドユニット１１を支障なく確実に動作させることができる。
【００４５】
図７乃至図１１はヘッドユニット１１の具体的構成を示す図である。
図７はＩＣ化した駆動回路１３及びコネクタ１６をプリント基板２２の上の一端と他端に配置し、前記駆動回路１３の出力側をプリントヘッド１２の各リード電極に対してＴＡＢ又はワイヤボンディング等２３によって接続している。
【００４６】
また、前記プリント基板２２上に駆動電源供給ラインＶcc、Ｖssをパターン配置するとともにコンデンサ１４及び選択手段１５としてスライド式開閉スイッチ１５１を配置し、前記駆動電源供給ラインＶcc、Ｖssの一端を前記駆動回路１３の入力側に接続するとともに他端を前記コネクタ１６に接続している。そして、前記コンデンサ１４と開閉スイッチ１５１を回路パターンにより直列に接続し、その直列回路の一端を回路パターンにより前記駆動電源供給ラインＶccに接続するとともに他端を前記駆動電源供給ラインＶssに接続している。
【００４７】
なお、前記プリント基板２２上には、その他、イネーブル、ラッチ、データ、シフトクロックの各信号ライン及び５Ｖ電源供給ラインＶdd、Ｖssの回路パターンが配置され、それぞれ駆動回路１３の入力側とコネクタ１６に接続されている。
このように、選択手段１５としてスライド式の開閉スイッチ１５１を使用することにより、コンデンサ１４を接続したり、切離したりする切換え操作が容易になる。
【００４８】
図８は選択手段１５として、オープン端子を備えたコネクタ１５２ａと、このコネクタ１５２ａのオープン端子を短絡するショートプラグ１５２ｂとからなるものを使用している。なお、その他の構成は図７と同様である。
この場合は、検査時にはショートプラグ１５２ｂを外した状態にし、検査が終了するとショートプラグ１５２ｂをコネクタ１５２ａのオープン端子に差込んで短絡し、コンデンサ１４を接続する。
このようにすれば選択手段をより安価に構成でき、また、ショートプラグ１５２ｂの有無により検査が終了しているか否かを容易に判断できる。
【００４９】
図９は選択手段１５として、ハンダで短絡する回路パターンのオープン端子１５３を使用している。なお、その他の構成は図７と同様である。
この場合は、検査はヘッドユニット１１をそのまま使用して行い、検査が終了するとオープン端子１５３をハンダでブリッジ接続して短絡し、コンデンサ１４を接続する。
このようにすれば選択手段をさらに安価に構成でき、また、配置する面積を小さくできる。
【００５０】
図１０は選択手段１５として、抵抗が０Ωのチップジャンパー素子１５４ｂで短絡する回路パターンのオープン端子１５４ａを使用している。なお、その他の構成は図７と同様である。
この場合は、検査時にはチップジャンパー素子１５４ｂを外した状態にし、検査が終了するとこのチップジャンパー素子１５４ｂをオープン端子１５４ａにハンダ付けにより実装し、このオープン端子１５４ａを短絡してコンデンサ１４を接続する。
【００５１】
この構成においては、工程の歩留まりが向上し、検査が省略可能になった場合には、チップジャンパー素子１５４ｂを回路部の組立て時に他の実装部品と一緒に自動的に取付けることができる。また、何らかの原因で歩留まりが悪化した場合は、回路部の組立て時にチップジャンパー素子１５４ｂを実装しないで、検査終了後に実装すれば良い。このように、検査の実施、非実施に対して融通性がある。
【００５２】
図１１はコンデンサ１４の一端を駆動電源供給ラインＶssに接続するとともに他端をコネクタ１６の所定の接続端子、例えば、駆動電源供給ラインＶccが接続する左端の接続端子の隣りの接続端子に接続している。そして、このヘッドユニット１１のコネクタ１６に接続するのが検査装置の制御回路の場合には、図１２の(a)に示す検査用ケーブル３１又は図１２の(b)に示す検査用ケーブル３２を使用して制御回路とコネクタ１６を接続する。また、このヘッドユニット１１のコネクタ１６に接続するのが製品の制御回路の場合には、図１２の(c)に示す製品用ケーブル３３を使用して制御回路とコネクタ１６を接続する。
【００５３】
前記検査用ケーブル３１はコネクタ１６における駆動電源供給ラインＶccが接続する左端の接続端子の隣りの接続端子に接続するラインＬ1が途中でとぎれているので、この検査用ケーブル３１を使用した場合、コンデンサ１４の他端は駆動電源供給ラインＶccに接続することはない。そして、駆動電源供給ラインＶccが接続する左端の接続端子に接続するラインＬ2において電流測定を行うことで、コンデンサ１４の影響を受けずに駆動時の電流波形が検出できる。
【００５４】
また、前記検査用ケーブル３２はコネクタ１６における駆動電源供給ラインＶccが接続する左端の接続端子に接続するラインＬ3とこの接続端子の隣りの接続端子に接続するラインＬ4がコネクタ１６側から離れた位置で接続し、その接続点よりもコネクタ１６側に位置するラインＬ3において電流測定を行うようになっている。この検査用ケーブル３１を使用した場合、コンデンサ１４の他端は駆動電源供給ラインＶccに接続することになるが、その接続点が電流測定点よりも電源側になっているので、この場合もコンデンサ１４の影響を受けずに駆動時の電流波形が検出できる。
【００５５】
また、前記製品用ケーブル３３はコネクタ１６における駆動電源供給ラインＶccが接続する左端の接続端子に接続するラインＬ5とこの接続端子の隣りの接続端子に接続するラインＬ6がコネクタ１６の近傍で接続している。従って、検査が終了し、製品を組立てるときにこの製品用ケーブル３３を使用して制御回路とコネクタ１６を接続すればコンデンサ１４の他端は短い配線で駆動電源供給ラインＶccに接続することになり、ヘッドの駆動時に駆動回路１３に対して瞬時電流を供給することができる。
このように、ヘッドユニット１１のコネクタ１６に接続するケーブルの種類を検査用、製品用とで変えることでコンデンサ１４の機能を非可動状態、可動状態に自動的に切替えることができる。
【００５６】
図１３及び図１４はヘッドユニット１１におけるコンデンサ１４の実装位置にこのコンデンサ１４を接続するためのパッド３４を設けたもので、検査を図１３に示すようにコンデンサ１４が実装されていない状態で行い、検査が終了した後は図１４に示すようにコンデンサ１４をパッド３４の位置に実装してこのコンデンサ１４を駆動電源供給ラインＶcc、Ｖss間に接続する。
このようにすれば、検査後にコンデンサ１４を実装しなければならないので組立て工数が増すことになるが、特別な機構を設けることなく簡単に電流波形の検出ができる。従って、製造数量が少ない場合には有効である。
【００５７】
また、この実施の形態における検査方法は、駆動回路の電源電流を検出するので、駆動回路グランドとヘッドグランドの分離を必要とせず、従って、各種タイプのインクジェットプリントヘッドの駆動回路に適用できる。すなわち、図１５に示すものは、プリントヘッド１２として、駆動電源供給ラインＶccに各容量性素子１２ａに添設した電極の一方を共通に接続し、各容量性素子１２ａに添設した電極の他方を個々に駆動回路１３１の各出力部１３１ａに接続したものである。
【００５８】
また、図１６に示すものは、プリンタヘッド１２として、各容量性素子１２ａに対して、隣合う容量性素子間に共通電極を配置し、各電極が容量性素子を介して直列に接続するとともに各共通電極を駆動回路１３２の各出力部１３２ａに個々に接続したものである。
【００５９】
また、図１７に示すものは、プリントヘッド１２を構成する各容量性素子１２ａに添設した電極をマトリクス回路２４に接続し、このマトリクス回路２４の一方の信号制御ラインを駆動回路１３３の一方の出力回路１３３１の各出力部１３３１ａに個々に接続するとともにこのマトリクス回路２４の他方の信号制御ラインを駆動回路１３３の他方の出力回路１３３２の各出力部１３３２ａに個々に接続したものである。
【００６０】
このように図１５、図１６、図１７に示す各種タイプのインクジェットプリントヘッドの駆動回路１３１，１３２，１３３に対して、選択手段１５を開放してコンデンサ１４を切離し、各容量性素子１２ａを順次駆動して駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出し、その電流波形をオシロスコープ２１で観測することでヘッドユニットの良否判断ができる。
【００６１】
なお、この実施の形態においては、駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を検出して測定を行ったが、これは駆動電源供給ラインＶssに流れる電流波形を検出して測定を行っても同様である。
また、この実施の形態においては、駆動電源供給ラインＶccに流れる電流波形を電流プローブ２１１で検出する場合について述べたが必ずしもこれに限定するものではなく、図１８に示すように、駆動電源供給ラインＶss中に動作上の影響を与えない程度に充分に小さい抵抗値の抵抗２５を直列に挿入し、この抵抗２５の両端の電圧降下を測定しても間接的に電流波形の検出ができるので、同様の結果が得られる。
【００６２】
なお、この実施の形態では直接的あるいは間接的に電流波形を検出して検査を行う場合について述べたが必ずしもこれに限定するものではなく、電圧変動波形を直接検出して検査を行ってもよい。例えば、定電圧電源１７の出力電圧が安定している場合には、図１９に示すように、駆動電源供給ラインＶccとＶssとの間の電源電圧を直接検出して電源電圧変動波形を測定してもよい。なお、この場合、抵抗２５を駆動電源供給ラインＶcc中に直列に挿入する。すなわち、検出する波形は良品と不良品の区別ができればよく、電流波形にこだわる必要はなく、また、抵抗２５の代わりにインダクタ、半導体等やこれらの組み合わせによる任意のインピーダンス回路を用いて検出感度を上げたり、検出波形を判別しやすい形に変形してもよい。
【００６３】
また、この実施の形態では、プリントヘッド１２における各容量性素子１２ａをｎ番目から１番目へと順次駆動し、最初に戻ると再度繰返す制御を行っているので、オシロスコープ２１として、例えば、非ストレージのアナログ式のオシロスコープを使用することが可能となる。アナログ式のオシロスコープはデジタル式のオシロスコープに比較して波形の繰返し表示周期が高速であるので、クロック発生器１８１からのクロックを高速にでき、検査に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００６４】
ところで、ヘッドユニット１１の検査では、容量性素子の駆動において不良として検出される箇所はごく僅かである。従って、アナログ式のオシロスコープで電流波形の観測を行った場合にほとんどが正常な波形の繰返し表示になるのに対し、異常を示す波形が表示される回数は極めて少なく、このため、正常部の表示波形は輝度が高く、異常部の表示波形は輝度が極めて低くなる。このようなことから、オシロスコープの観測者が不良波形を見落とすおそれもある。これを解決するには、アナログ式のオシロスコープでさらに残像式のものを使用すれば良い。
【００６５】
また、オシロスコープ２１として、デジタルストレージ式のオシロスコープを使用することも可能である。デジタルストレージ式のオシロスコープは一般に出現頻度に拘らず一定の輝度で表示されるため、出現頻度の少ない不良波形の輝度が低下するという問題は生じない。従って、不良波形の観測が確実にできるようになる。そして、デジタルストレージ式のオシロスコープではｎ個の容量性素子に対する駆動をそれぞれ１回行えば良い。
【００６６】
これを実行するには、図３に示す構成の制御回路１８において、ｎ個の容量性素子に対する駆動が一通り終えてアンドゲート１９４が成立したとき、回路の動作が繰返されずに停止するように変更すれば良い。そして、制御回路１８がｎ個の容量性素子に対する駆動を一通り終えて停止したとき、ＬＥＤなどの表示手段を使用してオペレータに知らせるようにすればオペレータは検査の終了を容易に知ることができる。
【００６７】
なお、デジタルストレージ式のオシロスコープは、波形の繰返し表示周期が遅いので、各容量性素子を順次駆動する時の時間間隔をこの周期に合わせて遅く設定する必要がある。また、デジタルストレージ式オシロスコープでは、取込んだ電流波形をデジタル処理することが可能であるため、人が表示内容を観測して判定するのではなく、取込んだ電流波形が正常波形の範囲であるか否かをデジタル処理によって自動的に判定することもできる。この場合、電流波形の画面表示は特に必要ではないので、電流波形記録手段としてオシロスコープを使用する必要はなく、電流波形の記録機能を有する単なるデジタルメモリであっても良い。
【００６８】
また、この実施の形態では、観測した各容量性素子の駆動波形をオシロスコープ２１の画面上に重ねて表示し、正常波形と異常波形との波形のずれを見てヘッドユニットの良否判定を行ったが必ずしもこれに限定するものではなく、オシロスコープ２１の画面上に正常波形の範囲をマーキングしておき、マーキングした範囲に波形が入っているか否かによってヘッドユニットの良否判定を行ってもよい。マーキングはオシロスコープのカーソル表示機能を利用して行うこともできるが、より簡単には画面上に例えばマーカペンなどで直接マーキングすれば良い。
【００６９】
オシロスコープ２１の画面上に正常波形の範囲をマーキングする例について述べると、例えば、図２０に斜線ａで示すようにマーキングする。このようなマーキングを行うことで、全ての容量性素子が正常で等しい静電容量と等価直列抵抗を持っていて、プリントヘッド１２と駆動回路１３との接続も、また、駆動回路１３も正常であれば、１〜ｎ番目の容量性素子の駆動波形は、図２０の(a)に示すように、オシロスコープ２１の画面上に１本の波形ｈ1として重なって表示され、しかもマーキングの範囲内に収まることになる。
【００７０】
しかし、１〜ｎ番目の容量性素子において、オープン状態になっている容量性素子や容量性素子への接続部電極があったり、あるいは容量性素子に対して作動しない駆動回路部あると、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(b)に示すように、正常な駆動波形ｈ1とグランドラインの波形ｈ2の輝線が重なって表示され、グランドラインの波形ｈ2が正常な駆動波形ｈ1のピークとなる位置でマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７１】
また、逆に１〜ｎ番目の容量性素子において、ショート状態になっている部分があると、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(c)に示すように、正常な駆動波形ｈ1とステップ状に立ち上がる波形ｈ3の輝線が重なって表示され、波形ｈ3がマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７２】
また、１〜ｎ番目の容量性素子において、オープン状態の部分とショート状態の部分が混在している場合には、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(d)に示すように、正常な駆動波形ｈ1とグランドラインの波形ｈ2とステップ状に立ち上がる波形ｈ3の３本の輝線が重なって表示され、波形ｈ2と波形ｈ3の両方がマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７３】
また、１〜ｎ番目の容量性素子において、静電容量が異常に小さい容量性素子があったり、容量性素子への接続部や駆動回路に回路抵抗が異常に大きいものがあると、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(e)に示すように、正常な駆動波形ｈ1と電流が小さい異常波形ｈ4が重なって表示され、異常波形ｈ4がマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７４】
また、１〜ｎ番目の容量性素子において、静電容量が異常に大きな容量性素子があると、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(f)に示すように、正常な駆動波形ｈ1と電流が大きい異常波形ｈ5が重なって表示され、異常波形ｈ5がマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７５】
さらに、駆動回路の遅れが異常に大きいものがあると、オシロスコープ２１の画面上には、図２０の(g)に示すように、正常な駆動波形ｈ1と時間的に遅れている異常波形ｈ6が重なって表示され、異常波形ｈ6がマーキングの範囲から逸脱することになる。
【００７６】
このように、オシロスコープ２１の画面上に付したマーキングを使用してもヘッドユニットの良否判定が正確にできる。
また、オシロスコープ２１の画面上に各容量性素子の駆動波形を重ねて表示することとオシロスコープ２１の画面上に正常範囲を示すマーキングを付すことを合せれば、駆動波形の異常状態を容易に見つけだすことができ、ヘッドユニットの良否判定がさらに正確にできる。なお、各容量性素子の駆動波形をオシロスコープ２１の画面上に重ねて表示することで図２０の(g)に示すような時間的変化の情報を含んだ動的な特性不良に対して的確に検出ができる。
【００７７】
さらに、図３の制御回路１８において、第３のカウンタ１８４をクリアする代わりにプリセットレジスタを設け、このプリセットレジスタによって第３のカウンタ１８４に値「ｎ−ｍ」をプリセットするようにし、第３の比較器１８８のレジスタ１８５に接続している比較入力を別のレジスタに接続し、このレジスタに値「ｎ−ｋ」を設定しておけば、ｋ〜ｍ番目（但し、ｎ≧ｍ≧ｋ≧１）の容量性素子のみを順次駆動させることができる。このような制御を行うことで、最初の検査で動作が不良となった容量性素子があった場合に、その容量性素子がどの位置にあるかを絞り込みによって特定する解析ができる。
【００７８】
なお、前述した実施の形態では、容量性負荷として圧電部材を使用したインクジェットプリントヘッドを使用し、このヘッドを駆動する場合について述べたが必ずしもこれに限定するものではなく、容量性負荷として圧電部材と同様に容量性素子である液晶素子を使用した装置やＥＬプリントヘッド等を使用し、これらを駆動する場合にも適用できるものである。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１乃至６記載の発明によれば、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサをユニットとして組込んだものにおいて、検査時にはコンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定が正確にでき、しかも、検査終了後にはコンデンサを瞬時電流の供給用として機能させることができる容量性負荷駆動ユニットを提供できる。
【００８０】
また、請求項７乃至９記載の発明によれば、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサを組込んだ容量性負荷駆動ユニットに対して、コンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定の検査を正確にできる容量性負荷駆動ユニットの検査方法を提供できる。
【００８１】
また、請求項１０乃至１５記載の発明によれば、容量性負荷とこの駆動回路及び容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサを組込んだ容量性負荷駆動ユニットに対して、コンデンサの影響を受けずにユニットの良否判定の検査を電流波形により正確かつ容易にできる容量性負荷駆動ユニットの検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図。
【図２】同実施の形態における駆動回路の構成を示すブロック図。
【図３】同実施の形態における制御回路の構成を示すブロック図。
【図４】同実施の形態における制御回路の各部の動作タイミングを示す部分タイミング図。
【図５】同実施の形態における制御回路の各部の動作タイミングを示す部分タイミング図。
【図６】同実施の形態におけるオシロスコープによる電流波形の表示例を示す図。
【図７】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図８】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図９】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図１０】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図１１】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図１２】図１１のヘッドユニットを使用した場合の検査時、製品作成時に使用するケーブル例を示す図。
【図１３】同実施の形態におけるヘッドユニットの具体的構成例を示す図。
【図１４】図１３のヘッドユニットを使用した場合の製品時の状態を示す図。
【図１５】同実施の形態において検査可能なインクジェットプリントヘッドと駆動回路の例を等価回路で示した図。
【図１６】同実施の形態において検査可能なインクジェットプリントヘッドと駆動回路の例を等価回路で示した図。
【図１７】同実施の形態において検査可能なインクジェットプリントヘッドと駆動回路の例を等価回路で示した図。
【図１８】電流波形検出部の他の実施の形態を示すブロック図。
【図１９】電流波形検出部の他の実施の形態を示すブロック図。
【図２０】オシロスコープによる電流波形の他の表示例を示す図。
【図２１】圧電部材を使用したインクジェットプリントヘッドにおける１つの容量性素子に対する駆動回路の等価回路を示す回路図。
【図２２】従来例を示すブロック図。
【符号の説明】
１１…ヘッドユニット
１２…インクジェットプリントヘッド
１３…駆動回路
１４…コンデンサ
１５…選択手段
１８…制御回路
２１…オシロスコープ
２１１…電流プローブ
Claims (15)
- 複数の容量性素子から成る容量性負荷と、この容量性負荷を駆動する駆動回路と、この駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続した、前記容量性負荷に瞬時電流を供給するためのコンデンサとこのコンデンサを前記駆動電源供給ライン間に接続するか否かを選択する選択手段との直列回路によって構成したことを特徴とする容量性負荷駆動ユニット。
- 選択手段は、開閉スイッチであることを特徴とする請求項１記載の容量性負荷駆動ユニット。
- 選択手段は、オープン端子を備えたコネクタとこのコネクタのオープン端子を短絡するショートプラグからなることを特徴とする請求項１記載の容量性負荷駆動ユニット。
- 選択手段は、ハンダで短絡する回路パターンのオープン端子からなることを特徴とする請求項１記載の容量性負荷駆動ユニット。
- 選択手段は、ジャンパー素子で短絡する回路パターンのオープン端子からなることを特徴とする請求項１記載の容量性負荷駆動ユニット。
- 複数の容量性素子から成る容量性負荷と、この容量性負荷を駆動する駆動回路と、この駆動回路の駆動電源供給ライン間に接続して前記容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサと、前記駆動回路を制御する制御回路をその駆動回路に接続するために使用するケーブルが接続される複数の接続端子を備えたコネクタとを備え、前記コネクタに接続するケーブルの種類により前記コンデンサを前記コネクタの所定の接続端子を介して前記駆動回路の駆動電源供給ライン間に接続するか切り離すかを選択することを特徴とする容量性負荷駆動ユニット。
- 複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して前記容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、
前記コンデンサを前記駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で前記駆動回路により前記容量性負荷の各容量性素子を順次駆動するとともにその時の前記駆動電源供給ラインに流れる電源電流若しくは電圧変動を検出して前記容量性素子駆動ユニットの良否を判定することを特徴とする容量性負荷駆動ユニットの検査方法。 - 複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して前記容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、
前記コンデンサを前記駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で前記駆動回路により前記容量性負荷の各容量性素子を順次駆動するとともにその駆動タイミングに同期して駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形を重ねて記録し、この重ねて記録した電流波形若しくは電圧変動波形が予め定めた範囲内にあるか否かにより前記容量性素子駆動ユニットの良否を判定することを特徴とする容量性負荷駆動ユニットの検査方法。 - 複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して前記容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、
前記コンデンサを前記駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で前記駆動回路により前記容量性負荷の各容量性素子を順次駆動するとともにその駆動タイミングに同期して駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形をオシロスコープに重ねて表示し、この重ねて表示した電流波形若しくは電圧変動波形の表示残像が予め定めた範囲内にあるか否かにより前記容量性素子駆動ユニットの良否を判定することを特徴とする容量性負荷駆動ユニットの検査方法。 - 複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して前記容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、
前記コンデンサを前記駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で前記駆動回路に前記容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号を与える制御手段と、前記各容量性素子を順次駆動する時の駆動タイミングに同期して駆動電源の電流若しくは電圧変動を検出する検出手段と、この検出手段の検出波形を記録する波形記録手段とを備え、前記波形記録手段が記録した検出波形から前記容量性負荷駆動ユニットの良否検査を行うことを特徴とする容量性負荷駆動ユニットの検査装置。 - 波形記録手段は、オシロスコープからなり、各容量性素子の駆動開始に同期した信号をトリガ信号として取込み、このトリガ信号の入力を起点に検出手段が検出する検出波形を画面に表示することを特徴とする請求項１０記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置。
- 制御手段は、駆動回路に容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号を全容量性素子に対して繰返し与え、オシロスコープの画面に検出手段が検出する検出波形を重ねかつ繰返し表示することを特徴とする請求項１１記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置。
- 波形記録手段は、デジタルストレージ式のオシロスコープからなり、制御手段は、駆動回路に容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号をそれぞれ１回ずつ与え、この信号供給が終了すると表示手段に検査終了表示を行わせ、前記オシロスコープは、画面に検出手段が検出する検出波形を重ねて表示することを特徴とする請求項１０記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置。
- 複数の容量性素子から成る容量性負荷、この容量性負荷を駆動する駆動回路、及びこの駆動回路への駆動電源供給ライン間に接続して前記容量性負荷に瞬時電流を供給するコンデンサによって構成した容量性負荷駆動ユニットに対し、
前記コンデンサを前記駆動電源供給ライン間に非接続状態にした状態で前記駆動回路により前記容量性負荷の各容量性素子を順次駆動する信号を与える手段と、前記各容量性素子の駆動タイミングに同期して駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形を重ねて記録する波形記録手段とを備え、前記波形記録手段が重ねて記録した電流波形若しくは電圧変動波形が予め定めた範囲内にあるか否かにより前記容量性素子駆動ユニットの良否を判定することを特徴とする容量性負荷駆動ユニットの検査装置。 - 波形記録手段は、オシロスロープからなり、このオシロスコープの画面上に駆動電源の電流波形若しくは電圧変動波形を重ねて表示し、この重ねて表示した電流波形若しくは電圧変動波形の表示残像が予め定めた範囲内にあるか否かにより前記容量性素子駆動ユニットの良否を判定することを特徴とする請求項１４記載の容量性負荷駆動ユニットの検査装置。
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