JP3948939B2 - 印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置、印字ヘッドの温度検出装置及び画像形成装置 - Google Patents
印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置、印字ヘッドの温度検出装置及び画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電体部材を使用して形成され、圧電体部材に接着された電極に電圧が印加され圧電体部材が変形することにより、インクを吐出する複数のインク室を有する印字ヘッドの静電容量を検出する印字ヘッドの静電容量検出方法、この印字ヘッドの静電容量検出方法による印字ヘッドの温度検出方法、この印字ヘッドの静電容量検出方法を実施する印字ヘッドの静電容量検出装置、この印字ヘッドの静電容量検出装置を備える印字ヘッドの温度検出装置、この印字ヘッドの静電容量検出装置を備える画像形成装置、及びこの印字ヘッドの温度検出装置を備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
並列するインク吐出アクチュエータ（印字ヘッド）に画像信号を印加することにより、画像信号に応じて選択的にインクの吐出を行い、用紙等の画像形成媒体に画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置では、印字ヘッドから吐出されるインク滴の大きさは、インクの粘度に大きく左右され、インクの粘度はその温度に依存して変化する。
インク滴の大きさが不均一である場合、印字画像に濃度むら等が発生し、印字品位の低下及び画質の低下を招く。
【０００３】
従って、高品位な印字を行う為に、インク及び印字ヘッドの温度を検出し、印字ヘッドに印加する駆動波形を、検出した温度に応じて適宜変更することにより、印字ヘッドから吐出されるインク滴の大きさを均一にし、高品位な印字を維持することが、従来からなされている。
【０００４】
図１６は、従来の印字ヘッドの温度検出装置の構成例を示すブロック図である。この印字ヘッドの温度検出装置は、印字ヘッド７内のインク室の内部（図示せず）又は印字ヘッド７近傍に、１又は複数配置されたダイオード８（又はサーミスタ）と、ダイオード８に一定の順方向電圧を与える定電流回路９と、ダイオード８の順方向電圧を増幅する増幅器２と、増幅器２が増幅した順方向電圧をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器４と、プリンタ（画像形成装置）が印字する際に必要な図示しない機構部及び印字ヘッド７の駆動制御を行うＣＰＵ５（中央処理装置）とから構成されている。
【０００５】
ダイオード８は、一定の順方向電流が流れているとき、図１５の特性図に示すような温度Ｔ−順方向電圧Ｖｆ特性を示す。
但し、
順方向電圧Ｖｆ＝１．１５Ｖ±５０ｍＶ （１）
（順方向電流Ｉｆ＝２００μＡ、ダイオード８の温度Ｔ＝２５℃．）
温度変化量ΔＶｆ＝−４．５ｍＶ／℃． （２）
（順方向電流Ｉｆ＝２００μＡ）
である。
これにより、温度が高くなるに従って、順方向電圧Ｖｆが低下し、例えば、２５℃．のときの順方向電圧Ｖｆが１．１５Ｖであることが判る。
【０００６】
このような構成の印字ヘッドの温度検出装置では、プリンタの電源が投入されると、定電流回路９によりダイオード８にＩｆ＝２００μＡの順方向電流が供給される。この状態で、ダイオード８の順方向電圧Ｖｆは、増幅器２により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器４によりディジタル信号に変換され、ＣＰＵ５に取り込まれる。
ＣＰＵ５は、取り込んだ順方向電圧Ｖｆにより、図１５に示すような特性を有する内蔵するルックアップテーブルを参照することにより、印字ヘッド７の温度情報を得ることが出来る。
【０００７】
尚、このような印字ヘッドの温度検出装置を改良した提案が多数行われており、例えば、特開２００１−２０５８０３には、記録ヘッド内に有する複数のノズルに対応して設けられた駆動素子を駆動する為の原駆動信号を伝達する原駆動信号線に流れる駆動電流を検出し、検出した駆動電流から駆動素子の温度を決定する記録ヘッドの駆動制御装置が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の印字ヘッドの温度検出装置のように、ダイーオード又はサーミスタを印字ヘッド内部のインク室の内部又は印字ヘッドの近傍に配置し、これらの温度による特性変化量を検出する方法では、印字ヘッドの温度を局所的に検出する結果となり、ダイーオード又はサーミタの配置される位置に依存して、温度が検出されてしまう。
更には、ダイーオード又はサーミタの温度による特性変化量を検出する方法では、間接的に印字ヘッド内部のインク室の温度を検出しており、インク室そのものの温度を検出しているわけではないので、必ずしも正確な温度を検出していないという問題があった。
【０００９】
また、図５の印字ヘッドの断面図に示すような、複数のインク室１５を有し、インク室１５の側壁１３の少なくとも一部が、天壁１２及び底壁１７方向に分極された圧電体部材で形成され、圧電体部材の表面に設けられた電極１４に、同一周期の複数の駆動電圧から少なくとも第１駆動電圧及び第２駆動電圧を選択的に印加し、圧電体部材１３に剪断変形を生じさせ、インクを吐出する印字ヘッドについては、全てのインク室１５の温度情報を加味した温度情報を得ることは困難であった。
【００１０】
従来の温度検出方法では、全てのインク室１５の温度情報を加味した温度情報を得るには、厳密には全てのノズルに対応した全てのインク室１５の内部に、ダイーオード又はサーミタを配置しなければならず、構造が複雑になり製造コストが大きく上昇するという問題があった。その為、実際には、少数のインク室１５内部にダイーオード又はサーミタを配置することが多かった。
更には、直接、印字ヘッドの発熱に寄与する印字時のインク室のみの温度情報を得ることは、非常に困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの静電容量検出方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、安価な簡単な構成でインク室そのものの温度を知ることが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの静電容量検出装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの静電容量検出装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法は、圧電体部材を使用して形成され、該圧電体部材に接着された電極に電圧が印加され前記圧電体部材が変形することにより、インクを吐出する複数のインク室を有する印字ヘッドの静電容量を検出する印字ヘッドの静電容量検出方法であって、前記静電容量は、インクを吐出する為の駆動パルスが印加される圧電体の静電容量であり、かつ、前記圧電体部材に蓄積される電荷量の変化を検出し、検出した電荷量の変化を積分して電荷量を検出し、検出した電荷量に基づき検出する静電容量であり、前記インク室は、互いに隣接する方向の側壁が前記圧電体部材により形成され、該圧電体部材は、前記インク室の底壁及び天壁の方向に分極され、前記電極に同一周期の複数の駆動電圧を選択的に印加することにより、前記圧電体部材が剪断変形し、前記電荷量の変化は、前記複数の駆動電圧の内の第２駆動電圧及び第３駆動電圧のそれぞれの変化を、それぞれの所定の割合で加えたものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法は、前記電荷量は、前記電極に電圧が印加された際に蓄積されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法は、前記電荷量は、個別の前記インク室について検出することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法は、前記電荷量は、複数の前記インク室についてまとめて検出することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る印字ヘッドの温度検出方法は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法により検出された印字ヘッドの静電容量に基づき、該印字ヘッドの温度を検出することを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置は、圧電体部材を使用して形成され、該圧電体部材に接着された電極に電圧が印加され前記圧電体部材が変形することにより、インクを吐出する複数のインク室を有する印字ヘッドの静電容量を検出する印字ヘッドの静電容量検出装置であって、前記静電容量は、インクを吐出する為の駆動パルスが印加される圧電体の静電容量であり、前記圧電体部材に蓄積される電荷量の変化を検出する電荷量変化検出手段と、該電荷量変化検出手段が検出した電荷量の変化を積分する手段とを有し、該手段の積分結果を前記電荷量として検出する電荷量検出手段を備え、該電荷量検出手段が検出した電荷量に基づき前記静電容量を検出すべくなしてあり、前記インク室は、互いに隣接する方向の側壁が前記圧電体部材により形成され、該圧電体部材は、前記インク室の底壁及び天壁の方向に分極され、前記電極に同一周期の複数の駆動電圧を選択的に印加することにより、前記圧電体部材が剪断変形し、前記電荷量変化検出手段は、前記複数の駆動電圧の内の第２駆動電圧及び第３駆動電圧のそれぞれの変化を検出する手段と、該手段が検出したそれぞれの変化を所定の割合で加える手段とを有し、該手段が加えた結果を前記電荷量の変化とすべくなしてあることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置では、圧電体部材を使用して形成され、圧電体部材に接着された電極に電圧が印加され圧電体部材が変形することにより、インクを吐出する複数のインク室を有する印字ヘッドの静電容量を検出する。静電容量は、インクを吐出する為の駆動パルスが印加される圧電体の静電容量であり、電荷量検出手段が、圧電体部材に蓄積される電荷量を検出し、電荷量検出手段が検出した電荷量に基づき印字ヘッドの静電容量を検出する。
電荷量検出手段は、電荷量変化検出手段が、圧電体部材に蓄積される電荷量の変化を検出し、積分する手段が、電荷量変化検出手段が検出した電荷量の変化を積分し、その積分結果を圧電体部材に蓄積される電荷量とする。
インク室は、互いに隣接する方向の側壁が圧電体部材により形成され、圧電体部材は、インク室の底壁及び天壁の方向に分極され、電極に同一周期の複数の駆動電圧を選択的に印加することにより、圧電体部材が剪断変形する。電荷量変化検出手段は、変化を検出する手段が、複数の駆動電圧の内の第２駆動電圧及び第３駆動電圧のそれぞれの変化を検出し、加える手段が、その検出したそれぞれの変化を所定の割合で加え、その加えた結果を圧電体部材に蓄積される電荷量の変化とする。
これにより、電荷量変化検出手段に抵抗等の安価な部品を使用することが出来、僅かな回路を追加するのみで、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る。
また、インクを吐出させる為の共通の第２駆動電圧と、インクを吐出させない為の共通の第３駆動電圧（印字頻度の変化による印字ヘッドの発熱を一定化するための補正駆動電圧）との変化を検出して処理することで静電容量を検出するので、全体の１／３のインク室（隣接する３つの内、必ず１つが含まれる）の温度情報を加味した温度を知ることが、僅かな回路を追加するのみで可能となる。また、共通の第２駆動電圧と共通の第３駆動電圧とがそれぞれ印字ヘッドの発熱に寄与する割合を考慮した温度を知ることが、僅かな回路を追加するのみで可能となる。
【００２５】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置は、前記電荷量検出手段は、前記電極に電圧が印加された際に蓄積される電荷量を検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置では、電荷量検出手段は、電極に電圧が印加された際に蓄積される電荷量を検出するので、僅かな回路の変更により、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る。
【００２７】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置は、前記電荷量検出手段は、個別の前記インク室について前記電荷量を検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置では、電荷量検出手段は、個別のインク室について圧電体部材に蓄積される電荷量を検出するので、インク室毎の温度のばらつき情報を得ることが出来、個別のインク室に対して個別の駆動条件を与えることが可能となる。
【００２９】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置は、前記電荷量検出手段は、複数の前記インク室についてまとめて前記電荷量を検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置では、電荷量検出手段は、複数のインク室についてまとめて圧電体部材に蓄積される電荷量を検出するので、複数のインク室の温度情報を加味した温度検出が、僅かな回路を追加することにより可能となる。
【００３６】
本発明に係る印字ヘッドの温度検出装置は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置を備え、該印字ヘッドの静電容量検出装置が検出した印字ヘッドの静電容量に基づき、該印字ヘッドの温度を検出することを特徴とする。
【００３７】
本発明に係る印字ヘッドの温度検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの温度検出装置では、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置を備え、印字ヘッドの静電容量検出装置が検出した印字ヘッドの静電容量に基づき、印字ヘッドの温度を検出する。
これにより、ダイオード又はサーミスタ等の特別な温度検出手段を追加することなく、インク室そのものの温度を検出することが可能であり、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出方法及び印字ヘッドの温度検出装置を実現することが出来る。
【００３８】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置を備え、該印字ヘッドの静電容量検出装置が検出した印字ヘッドの静電容量に基づき、該印字ヘッドが有するインク室からのインク吐出量を増減することにより、印字の品位を保つべくなしてあることを特徴とする。
【００３９】
この画像形成装置では、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置を備え、印字ヘッドの静電容量検出装置が検出した印字ヘッドの静電容量に基づき、印字ヘッドが有するインク室からのインク吐出量を増減することにより、印字の品位を保つように構成してあるので、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの静電容量検出装置を備えた画像形成装置を実現することが出来る。
【００４０】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る印字ヘッドの温度検出装置を備え、該印字ヘッドの温度検出装置が検出した印字ヘッドの温度に基づき、該印字ヘッドが有するインク室からのインク吐出量を増減することにより、印字の品位を保つべくなしてあることを特徴とする。
【００４１】
この画像形成装置では、本発明に係る印字ヘッドの温度検出装置を備え、印字ヘッドの温度検出装置が検出した印字ヘッドの温度に基づき、印字ヘッドが有するインク室からのインク吐出量を増減することにより、印字の品位を保つように構成あるので、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出装置を備えた画像形成装置を実現することが出来る。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置、印字ヘッドの温度検出装置及び画像形成装置の実施の形態であるインクジェットプリンタの構成を模式的に示した斜視図である。このインクジェットプリンタは、筐体（内部を示す為に外枠のみ図示）の背後から前方斜め下方に、給紙部２２が嵌入された状態で設けられている。給紙部２２に載置された用紙２３は、矢印Ｐに示すように、前方向に搬送される。
【００４３】
印字ヘッド７ａは、その上方にインクタンク２０が付設され、図示しない印字ヘッド駆動機構により、矢印Ｓに示すように往復運動する鋼帯２４に取り付けられ、搬送された用紙２３を横切る方向に架設されたレール２５に沿って、往復運動するように設けられている。印字ヘッド７ａは、レール２５に沿って、矢印Ｓに示す方向に往復運動しながら、その下方を搬送され、一旦停止した用紙２３にインクを吐出して印字する。用紙２３は、印字ヘッド７ａの１スキャン分の印字が終了すると、１スキャン分の幅に相当する距離だけ搬送される。
【００４４】
図２は、印字ヘッド７ａの外観を示す拡大斜視図である。印字ヘッド７ａは、チャネル形成部材１７中に多数のチャネル（インク室）により構成され、インクの吐出口であり、各チャネル（インク室）に対応するノズル２１が形成されたノズルプレート１８と、各チャネルを覆って各チャネルの天壁を形成する上蓋１２と、インクタンク２０（図１）が上方に設けられ、インクをろ過しながら各チャネルに供給するインクフィルタ１９と、印字する画像上方に応じて各チャネルの制御を行う駆動集積回路１０と、駆動集積回路１０からの情報を各チャネルに伝達するＦＰＣ１６（Frexible Printed Circuit board）とから構成されている。
【００４５】
図３は、印字ヘッド７ａを分解して示す分解図である。チャネル形成部材１７は、図５の正面断面図に示すように、各チャネル１５を離隔する側壁１３及び底壁を形成し、各チャネル１５の天壁は、上述したように、上蓋１２により形成されている。各チャネル１５の側壁１３には、図４の上蓋１２を省略した斜視図に示すように、電極１４が蒸着等で形成されている。各電極１４は、ＦＰＣ１６を介して駆動集積回路１０に接続されている。
【００４６】
チャネル形成部材１７は、圧電体部材であり、各側壁１３部分は、天壁及び底壁方向に分極されている。従って、電極１４により電圧を印加して、側壁１３に対して垂直方向に電界を形成すれば、側壁１３に剪断変形が生じ、形成する電界の向きに応じて、側壁１３が、インク室１５（チャネル）に対して凹面又は凸面に変形する。これにより、インク室内部に圧力波が生じ、インク室内を伝搬する。
ここで、インク室１５に対して凹面に変形した後に、凸面に変形すると、圧力が増大され、インク室１５の長手方向の端部に設けられたノズル２１から、Ｉ方向へインクが吐出される。
【００４７】
図６は、上述したインク室１５の側壁１３の変形状態を説明する為の正面断面図である。インク室１５のａ，ａ′について、電圧が印加されない状態（ａ）、電圧が印加され、インクを吸引するように変形した状態（ｂ）、電圧が印加され、インクを吐出するように変形した状態（ｃ）、インクを吐出した後の電圧が印加されない待機状態（ｄ）をそれぞれ示す。各電極１４には、同等に電圧を印加する為、対応する側壁１３の変形が問題なく行われる。
【００４８】
図６に示すように、本実施の形態では、各インク室１５をａ〜ｃ，ａ′〜ｃ′のように、３つのインク室１５を１グループとした所謂３分割駆動方式による。３分割駆動方式では、１印字サイクルにおいて、各グループ中の１つのインク室１５のみがインク吐出可能であり、１印字サイクルにおける各グループ中のインク吐出可能なインク室１５は周期的に可変であり、例えば、前周期でａ、今周期でｂ、次周期でｃのインク室１５より、インク吐出を可能とする。従って、印字ヘッド７ａによるインク吐出は、３チャネルおきにのみ可能であり、３相信号により周期的に制御されている。
【００４９】
上述したように作動する印字ヘッド７ａにおいて、インク室１５に対して側壁１３が凸面及び凹面に変形する圧電体部材は、電気的な容量負荷成分を有している。従って、電極１４を印加制御する駆動集積回路１０（図２）から見た場合、その負荷は容量性負荷ということになる。
【００５０】
図７は、電極１４を制御する為の印字制御回路１１及び駆動集積回路１０の構成を示すブロック図である。印字制御回路１１は、このインクジェットプリンタの図示しない制御部に含まれており、駆動集積回路１０の後述するアナログスイッチ群１０１に対して、印字ヘッド７ａにインクを吐出させる為の共通の駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃを出力する駆動電圧発生回路１１３と、駆動集積回路１０の後述するゲート回路１０２群をオン／オフ制御するイネーブル信号切換制御部１１２と、３分割駆動方式の３相信号ＰＨ０，ＰＨ１，ＰＨ２を出力する３相切換制御部１１１と、印字信号入力部ＳＩと、印字信号同期信号入力部ＣＬＫとから構成されている。
駆動電圧発生回路１１３は、全てのインク室１５に共通の駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃをそれぞれ独立して出力する駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃから構成されている。
【００５１】
駆動集積回路１０は、駆動電圧発生回路１１３からの共通の駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃの何れかを、後述するゲート回路群１０２の制御に基づき、対象となる電極１４への接続切換を行うアナログスイッチ群１０１と、イネーブル信号切換制御部１１２及び３相切換制御部１１１により制御され、各インク室に対応するアナログスイッチ１０３のオン／オフ制御、及び印字信号の要否の制御を行うゲート回路群１０２とから構成されている。
【００５２】
駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃ及び３相信号ＰＨ０，ＰＨ１，ＰＨ２は、図８のタイミングチャートに示すようなタイミングで出力される。
電極１４に印加される駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃは、インクを吐出する駆動パルスＡ、インクを吐出しない駆動パルスＢ（印字頻度の変化による印字ヘッドの発熱を一定化する為の補正パルス）、非選択の駆動パルスＣ（３相切換えによりインク吐出が行われる為）となっている。
【００５３】
上述したように、印字ヘッド７ａでは、インクの吐出が３チャネル（３インク室）おきにのみ可能な３相信号で周期的に制御されている。従って、印字又は非印字するインク室１５は、常に全体のインク室１５の１／３である。その為、駆動電圧発生回路１１３から見て、駆動電圧発生回路１１３Ｃが駆動するインク室の数は全体の２／３となり、駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１Ｂが駆動するインク室の合計数は全体の１／３となる。
【００５４】
図９は、駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃの共通の回路構成を示すブロック図である。駆動電圧発生回路１１３Ａ（１１３Ｂ，１１３Ｃ）は、印字タイミング信号を印字タイミング信号入力端子ＩＮ３から受信し、受信した印字タイミング信号に基づき各種パルスを発生させるパルス発生回路１を備えている。パルス発生回路１は、マルチバイブレータ等により構成され、充電信号出力端子ＩＮ１からは充電信号を出力し、放電信号出力端子ＩＮ２からは放電信号を出力する。
【００５５】
充電信号出力端子ＩＮ１は、抵抗Ｒ５によりプルアップされると共に、抵抗Ｒ７を通じて、レベル調整用のＮＰＮ型トランジスタＱ１のベースに接続されている。トランジスタＱ１のベース及びエミッタ間には抵抗Ｒ８が接続され、エミッタは接地され、コレクタは、抵抗Ｒ１２を通じて、定電流用のＰＮＰ型トランジスタＱ３のコレクタ及びスイッチング用のＰＮＰ型トランジスタＱ２のベースに接続されている。
【００５６】
トランジスタＱ３のエミッタは電源端子ＶＨに接続され、ベースは、抵抗Ｒ２を通じて、トランジスタＱ２のベースに接続されている。トランジスタＱ２のベースは、抵抗Ｒ９によりプルアップされ、エミッタは、抵抗Ｒ１を通じて、電源端子ＶＨに接続され、コレクタは、ＮＰＮ型トランジスタＱ６及びＰＮＰ型トランジスタＱ８の各ベースに共通接続されている。
トランジスタＱ６のコレクタは、ダーリントン接続されたＮＰＮ型トランジスタＱ７のコレクタと共に、電源端子ＶＨに接続され、トランジスタＱ８のコレクタは、ダーリントン接続されたＰＮＰ型トランジスタＱ９のコレクタと共に接地されている。
【００５７】
トランジスタＱ６，Ｑ８の各ベースは、時定数設定用のコンデンサＣ１を通じて接地されている。
トランジスタＱ７，Ｑ９の各エミッタは共通接続され、その接続節点は、駆動電圧発生回路１１３Ａの出力端子ＯＵＴとなっている。
トランジスタＱ６，Ｑ８，Ｑ７，Ｑ９は、コンデンサＣ１の充電時及び放電時の電流を増幅する電流バッファを構成しており、印字ヘッド７ａを駆動することが可能な電流容量を備えている。
【００５８】
放電信号出力端子ＩＮ２は、抵抗Ｒ６によりプルアップされると共に、スイッチング用のＮＰＮ型トランジスタＱ４のベース、及び定電流用のＮＰＮ型トランジスタＱ５のコレクタに接続されている。
トランジスタＱ５のエミッタは接地され、コレクタ及びエミッタ間には抵抗Ｒ１０が接続されている。
【００５９】
トランジスタＱ５のベースは、抵抗Ｒ１１を通じて、トランジスタＱ４のエミッタに接続され、このエミッタは、抵抗Ｒ３を通じて、接地されている。
トランジスタＱ４のコレクタは、トランジスタＱ６，Ｑ８の各ベースに接続されている。
電源端子ＶＨ及び接地端子間には、コンデンサＣ２が接続されている。
【００６０】
このような構成の駆動電圧発生回路１１３Ａ（１１３Ｂ，１１３Ｃ）では、パルス発生回路１は、図１０のタイミングチャートに示すように、印字タイミング信号が入力されると（ａ）、これに同期して充電時間に相当するように定められたパルス幅Ｔｃｍの充電信号を、充電信号出力端子ＩＮ１から出力する（ｂ）。充電信号が出力されると（ｂ）、レベル調整用のトランジスタＱ１がオンとなるから、トランジスタＱ２もオンとなる。これにより、電源電圧が、時定数設定用抵抗Ｒ１を介して、コンデンサＣ１に印加され、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１で定まる時定数により、コンデンサＣ１が充電される。
【００６１】
時定数設定用抵抗Ｒ１は、その両端に定電流用トランジスタＱ３が接続されており、その両端電圧は、トランジスタＱ３のエミッタ−ベース間電位に略等しい値に維持されるから、コンデンサＣ１に流れ込む電流は、時間的に変動せず一定値となる。この結果、コンデンサＣ１の端子電圧の立ち上がり勾配ｔ１は、抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ１、コンデンサＣ１の容量をＣ１、定電流トランジスタＱ３のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅ１とすると、
ｔ１＝ＡＢＳ（Ｖｂｅ１）／（Ｒ１×Ｃ１） （３）
となる。尚、ＡＢＳは絶対値であることを示している。
【００６２】
このようにして、充電信号のパルス幅Ｔｃｍに相当する時間が経過すると（図１０（ｂ））、コンデンサＣ１の端子電圧は、電圧ＶＭ迄上昇する（ｄ）。この時点で充電信号がＬレベルに切り換わり、レベルシフト用トランジスタＱ１がオフとなって、スイッチングトランジスタＱ２がオフとなる。この結果、コンデンサＣ１は、電圧ＶＭを維持する。
【００６３】
充電信号がＬレベルに切り換わって（図１０（ｂ））から所定時間Ｔｅｍが経過した時点で、放電信号出力端子ＩＮ２から、放電信号が出力される（図１０（ｃ））。この放電信号は、コンデンサＣ１の電荷を略ゼロ電位に迄放電させることが出来るパルス幅Ｔｄｍを有しており、スイッチングトランジスタＱ４をオンにする。この結果、コンデンサＣ１に蓄積された電荷は、時定数設定用抵抗Ｒ３を介して放電される。
同時に、定電流用トランジスタＱ5 がオンとなるので、上述した定電流用トランジスタＱ３の作用と同様の作用により、時定数設定用抵抗Ｒ３の端子電圧が、トランジスタＱ５のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ２となる。これにより、コンデンサＣ１の端子電圧は、一定の勾配で直線的に低下する（図１０（ｄ））。
【００６４】
即ち、立ち下がりの勾配ｔ２は、時定数設定用抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒ３、コンデンサＣ１の容量をＣ１、定電流トランジスタＱ５のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅ２とすると、
ｔ２＝ＡＢＳ（Ｖｂｅ２）／（Ｒ３×Ｃ１） （４）
となる。
時間Ｔｄｍが経過して、放電信号がＬレベルになると、スイッチングトランジスタＱ４がオフになり、コンデンサＣ１の端子電圧の変化が止まる。
【００６５】
このように、時定数設定用抵抗Ｒ１，Ｒ３及びコンデンサＣ１により、所定の立ち上がり速度及び立ち下がり速度で変化する電圧は、トランジスタＱ６，Ｑ８，Ｑ７，Ｑ９で構成される電流バッファにより増幅され、駆動集積回路１０を介して、印字ヘッド７ａの各電極１４に選択的に印加される。
つまり、駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃによりそれぞれ出力された駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃは、アナログスイッチ１０３（図７）が印字信号に応じてオン／オフすることにより、選択的に各電極１４に印加される。尚、充電信号のパルス幅Ｔｃｍ及び放電信号のパルス幅Ｔｄｍは、対象となる印字ヘッドの構造及びインクの物性等に依存して設定される。
【００６６】
図１１は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置及び印字ヘッドの温度検出装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。この印字ヘッドの静電容量検出装置（印字ヘッドの温度検出装置）は、上述した駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃの内、駆動電圧発生回路１１３Ｃ内のトランジスタＱ６，Ｑ７の各コレクタ間に、電荷量変化検出手段として抵抗Ｒ４を接続してあり、印字ヘッド７ａの静電容量に応じて、トランジスタＱ７のコレクタに流れる電流により、電源電圧より降下した電圧を、電荷量の変化として増幅する増幅器２ｃと、増幅器２ｃが増幅した電荷量の変化を積分する積分器３ｃと、積分器３ｃが積分した電荷量値Ｑをアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器４と、Ａ／Ｄ変換器４がディジタル化した電荷量Ｑが与えられるＣＰＵ５（中央処理装置）とを備えている。
【００６７】
ＣＰＵ５は、プリンタとして印字動作を行う際に必要な、図示しない機構部及び印字ヘッド７ａの駆動制御等を実行する。
抵抗Ｒ４は、共通の駆動パルスＣが立ち上がり勾配により発生させる電圧変化を電荷量変化として検出する。従って、共通の駆動パルスＣの立ち上がり勾配の期間にのみ着目して、電荷量変化を検出することになる。
抵抗Ｒ４が検出する電荷量変化は、共通の駆動パルスＣにより印字ヘッド７ａが充電される電荷量の変化を示している。印字ヘッド７ａに充電された電荷は、共通の駆動パルスＣの立ち下がり勾配の期間に、駆動電圧発生回路１１３Ｃ内のトランジスタＱ９を通じて放電される。
【００６８】
抵抗Ｒ４により検出された電荷量変化は、増幅器２ｃにより増幅される。増幅器２ｃの増幅率は、Ａ／Ｄ変換器４のダイナミックレンジを有効に使用できるように設定されている。
積分器３ｃは、増幅器２ｃにより増幅された電荷量変化を、所定の積分期間について積分して電荷量値Ｑを出力する。積分器３ｃの積分期間は、温度が一定のときに、電荷量値Ｑが時間によらず一定となるように設定されている。
【００６９】
図１３は、上述した各動作における電圧波形を示した波形図であり、駆動パルスＣ（ａ）、抵抗Ｒ４により検出された電荷量変化（ｂ）、及び積分器３ｃにより積分された電荷量値Ｑ（ｃ）を示している。
積分された電荷量値Ｑは、Ａ／Ｄ変換器４によりディジタル変換され、ＣＰＵ５に与えられる。
【００７０】
印字ヘッドの温度検出装置の場合、ＣＰＵ５では、内部の「電荷量値Ｑ対温度特性」を示すルックアップテーブルを参照することにより、印字ヘッド７ａの温度情報を算出する。
印字ヘッドの静電容量検出装置の場合、ＣＰＵ５では、内部の「電荷量値Ｑ対インク吐出量制御データ」を示すルックアップテーブルを参照することにより、印字ヘッド７ａのインク吐出量を決定する。
【００７１】
ここで、インク吐出量の制御は、例えば、駆動電圧発生回路１１３Ｃの充電信号のパルス幅Ｔｃｍ、放電信号のパルス幅Ｔｄｍ、充電信号と放電信号との間のタイミングＴｅｍ、及び駆動電圧の最大値ＶＨ等を調整することによって行われる。
「電荷量値Ｑ対インク吐出量制御データ」は、各温度に対応する最適なインク吐出量制御データの関係と「電荷量値Ｑ対温度特性」とから温度の項目を消去して作成する。
【００７２】
図１２は、チャネル形成部材１７の温度対比誘電率特性の一例を示す特性図である。この特性図によると、０℃．から２０℃．迄の比誘電率温度係数は３８７４ｐｐｍ／℃．であり、２０℃．から６０℃．迄の比誘電率温度係数は５６２７ｐｐｍ／℃．であることを示している。印字ヘッド７ａを容量性負荷と見做した場合の容量値をＣｒとすると、容量値Ｃｒは
Ｃｒ＝εｒ・Ｓ／ｄ （５）
で示される。ここで、εｒは圧電体部材の比誘電率、Ｓは容量性負荷を１つのコンデンサと見做したときの電極面積、ｄは容量性負荷を１つのコンデンサと見做したときの電極間距離である。
【００７３】
従って、印字ヘッド７ａを容量性負荷と見做した場合の容量値Ｃｒは、チャネル形成部材１７の比誘電率εｒに比例して変化し、０℃．から２０℃．迄の間では、３８７４ｐｐｍ／℃．の比率で変化し、２０℃．から６０℃．迄の間では、５６２７ｐｐｍ／℃．の比率で変化する。
【００７４】
印字ヘッド７ａを容量性負荷と見做した場合の蓄積される電荷量をＱ、印加される電圧をＶとすると、
Ｑ＝Ｃｒ・Ｖ （６）
の関係がある。（６）式を時間軸で微分すると、
ｄＱ／ｄｔ＝Ｃｒ・ｄＶ／ｄｔ （７）
となる。
【００７５】
ここで、駆動電圧発生回路１１３Ｃから出力される共通の駆動パルスＣは、図１３（ａ）に示す波形であるから、ｄＶ／ｄｔは、駆動パルスＣの立ち上がり勾配及び立ち下がり勾配のときに、それぞれ一定の値を取り、その他のときは０の値をとる。本実施の形態では、電荷量変化検出手段である抵抗Ｒ４によって、駆動パルスの立ち上がり勾配のときの電荷量変化のみを検出するので、駆動パルスＣの立ち上がり勾配の期間のみ、（７）式を考慮する。この期間において、ｄＶ／ｄｔは、ある一定の常数値となり、図１３（ｂ）に示す電荷量変化が、抵抗Ｒ４により検出される。
【００７６】
更に、（７）式を時間軸で積分することにより、抵抗Ｒ４により検出された検出量を積分した電荷量値について、次式が成立する。
Ｑ（Ｔ）∝Ｃｒ（Ｔ） （８）
故に、温度Ｔが一定であるならば、共通の駆動パルスＣが立ち上がり勾配のときに、抵抗Ｒ４の検出値は一定値を取る。更に、温度が一定であるならば、積分器３が出力する電荷量値は一定値を取る。
以上の温度検出原理に基づき、ＣＰＵ５内には、予め実験的に求められた「電荷量値Ｑ対温度特性」を示すルックアップテーブル、又はこの「電荷量値Ｑ対温度特性」に基づき作成された「電荷量値Ｑ対インク吐出量制御データ」を示すルックアップテーブルを格納しておく。
【００７７】
ここで、駆動パルスＣは非選択（３相切り換えによりインク吐出が行われる為）のパルスであるから、駆動電圧発生回路１１３Ｃが駆動するインク室１５の数は、常に全体のインク室１５数の２／３である。従って、算出された温度情報は、全体のインク室１５数の２／３のインク室１５（隣接する３つのインク室１５の内、必ず２つが含まれる）の温度情報を加味したものとなっている。
また、駆動集積回路１０のアナログスイッチ１０３を使用して、１つのインク室１５のみを駆動電圧発生回路１１３Ｃにより駆動させることも可能である。上述した温度検出方法は、１つのインク室１５のみを駆動した場合においても適用可能であるから、個別のインク室１５のみの温度検出が可能となる。
【００７８】
実施の形態２．
図１４は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置、印字ヘッドの温度検出装置及び画像形成装置の実施の形態であるインクジェットプリンタの印字ヘッドの静電容量検出装置及び印字ヘッドの温度検出装置の構成を示すブロック図である。この印字ヘッドの静電容量検出装置（印字ヘッドの温度検出装置）は、上述した駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃの内、駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ内のそれぞれのトランジスタＱ６，Ｑ７の各コレクタ間に、それぞれの電荷量変化検出手段として抵抗Ｒ４を接続してあり、印字ヘッド７ａの容量負荷に応じて、それぞれトランジスタＱ７のコレクタに流れる電流により、電源電圧より降下した電圧を、電荷量の変化として増幅する増幅器２ａ，２ｂとを備えている。
【００７９】
この印字ヘッドの温度検出装置は、また、増幅器２ａ，２ｂがそれぞれ増幅した電荷量の変化を、それぞれ積分する積分器３ａ，３ｂと、積分器３ａ，３ｂがそれぞれ積分した電荷量値Ｑａ，Ｑｂを加算する加算器６（加える手段）と、加算器６が加算した電荷量値をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器４と、Ａ／Ｄ変換器４がディジタル化した電荷量値Ｑが与えられるＣＰＵ５（中央処理装置）とを備えている。
ＣＰＵ５は、プリンタとして印字動作を行う際に必要な、図示しない機構部及び印字ヘッド７ａの駆動制御等を実行する。その他のインクジェットプリンタとしての構成は、実施の形態１で説明した構成と同様であるので、同一部分には同一符号を付して、説明を省略する。
【００８０】
各抵抗Ｒ４は、共通の駆動パルスＡ，Ｂがそれぞれ立ち上がり勾配により発生させる電圧変化を電荷量変化としてそれぞれ検出する。従って、共通の駆動パルスＡ，Ｂの各立ち上がり勾配の期間にのみ着目して、電荷量変化を検出することになる。
各抵抗Ｒ４が検出する電荷量変化は、共通の駆動パルスＡ，Ｂにより印字ヘッド７ａがそれぞれ充電される電荷量の変化を示している。印字ヘッド７ａにそれぞれ充電された電荷は、共通の駆動パルスＡ，Ｂのそれぞれの立ち下がり勾配の期間に、駆動電圧発生回路１１３Ａ，Ｂ内の各トランジスタＱ９を通じて放電される。
【００８１】
各抵抗Ｒ４により検出された電荷量変化は、それぞれ増幅器２ａ，２ｂにより増幅される。増幅器２ａ，２ｂの各増幅率は、後述する観点を除けば基本的には、Ａ／Ｄ変換器４のダイナミックレンジを有効に使用できるように設定されている。
積分器３ａ，３ｂは、増幅器２ａ，２ｂによりそれぞれ増幅された電荷量変化を、それぞれ所定の積分期間について積分して電荷量値Ｑａ，Ｑｂを出力する。積分器３ａ，３ｂの各積分期間は、温度が一定のときに、それぞれの電荷量値Ｑａ，Ｑｂが時間によらず一定となるように設定されている。
【００８２】
積分された電荷量値Ｑａ，Ｑｂは、加算器６により加算され、その加算結果Ｑａ＋Ｑｂは、Ａ／Ｄ変換器４によりディジタル変換され、ＣＰＵ５に与えられる。ＣＰＵ５では、内部の「電荷量値（Ｑａ＋Ｑｂ）対温度特性」を示すルックアップテーブルを参照することにより、印字ヘッド７ａの温度情報を算出する。
【００８３】
ここで、インクを吐出する駆動パルスＡ、インクを吐出しない駆動パルスＢ（印字頻度の変化による印字ヘッドの発熱を一定化する為の補正パルス）、非選択の駆動パルスＣ（３相切換えによりインク吐出が行われる為）となっている。従って、印字ヘッド７ａの発熱に寄与するのは、共通の駆動パルスＣであるよりも、むしろ、共通の駆動パルスＡ，Ｂであるということが出来る。
上述したように、本実施の形態の印字ヘッド７ａでは、インクの吐出は、３チャネル（３インク室１５）おきにのみ可能な３相信号ＰＨ０，ＰＨ１，ＰＨ２により、周期的に制御されている。
【００８４】
従って、印字又は非印字するインク室１５は、常に全体のインク室１５の１／３である。その為、駆動電圧発生回路１１３から見て、駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂが駆動するインク室の合計数は全体の１／３となる（隣接する３つのインク室１５の内、必ず１つが含まれる）。
共通の駆動パルスＡはインク吐出を行うパルスであり、共通の駆動パルスＢはインク非吐出を行うパルス（印字頻度の変化による印字ヘッドの発熱を抑制する為の補正パルス）であるから、共通の駆動パルスＡ，Ｂが、それぞれインク室１５の発熱に寄与する度合いは異なっている。従って、増幅器２ａ，２ｂの各増幅率を、印字ヘッド７ａの発熱に寄与する度合いに応じて設定することにより、より正確な印字ヘッドの温度検出が可能となる。その他の動作は、実施の形態１で説明した動作と同様であるので、説明を省略する。
【００８５】
【発明の効果】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、僅かな回路を追加するのみで、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る。
【００８６】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、電荷量変化検出手段に抵抗等の安価な部品を使用することが出来、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る。
【００８７】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、僅かな回路の変更により、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る。
【００８８】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、インク室毎の温度のばらつき情報を得ることが出来、個別のインク室に対して個別の駆動条件を与えることが可能となる。
【００８９】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、複数のインク室の温度情報を加味した温度検出が、僅かな回路を追加することにより可能となる。
【００９０】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、非選択（３相切り替えによりインク室を選択駆動する）の駆動電圧である共通の第１駆動電圧の変化を検出して処理することで静電容量を検出するので、全体の２／３のインク室（隣接する３つの内、必ず２つが含まれる）の温度情報を加味した温度を知ることが、僅かな回路を追加するのみで可能となる。
【００９１】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、インクを吐出させる為の共通の第２駆動電圧と、インクを吐出させない為の共通の第３駆動電圧（印字頻度の変化による印字ヘッドの発熱を一定化するための補正駆動電圧）との変化を検出して処理することで静電容量を検出するので、全体の１／３のインク室（隣接する３つの内、必ず１つが含まれる）の温度情報を加味した温度を知ることが、僅かな回路を追加するのみで可能となる。また、共通の第２駆動電圧と共通の第３駆動電圧とがそれぞれ印字ヘッドの発熱に寄与する割合を考慮した温度を知ることが、僅かな回路を追加するのみで可能となる。
【００９２】
本発明に係る印字ヘッドの温度検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの温度検出装置によれば、ダイオード又はサーミスタ等の特別な温度検出手段を追加することなく、インク室そのものの温度を検出することが可能であり、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出方法及び印字ヘッドの温度検出装置を実現することが出来る。
【００９３】
本発明に係る画像形成装置によれば、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの静電容量検出装置を備えた画像形成装置を実現することが出来る。
【００９４】
本発明に係る画像形成装置によれば、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出装置を備えた画像形成装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置、印字ヘッドの温度検出装置及び画像形成装置の実施の形態であるインクジェットプリンタの構成を模式的に示した斜視図である。
【図２】印字ヘッドの外観を示す拡大斜視図である。
【図３】印字ヘッドを分解して示す分解図である。
【図４】印字ヘッドの外観を、上蓋を省略して示した斜視図である。
【図５】印字ヘッドの構成を示す正面断面図である。
【図６】インク室の側壁の変形状態を説明する為の正面断面図である。
【図７】電極を制御する為の印字制御回路及び駆動集積回路の構成を示すブロック図である。
【図８】駆動パルス及び３相信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】駆動電圧発生回路の共通の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】駆動電圧発生回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置及び印字ヘッドの温度検出装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１２】チャネル形成部材の温度対比誘電率特性の一例を示す特性図である。
【図１３】本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置（印字ヘッドの温度検出装置）の動作を示す波形図である。
【図１４】本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置及び印字ヘッドの温度検出装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１５】ダイオードの温度−順方向電圧特性を示す特性図である。
【図１６】従来の印字ヘッドの温度検出装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ パルス発生回路
２，２ａ，２ｂ，２ｃ 増幅器（電荷量検出手段）
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 積分器（積分する手段、電荷量検出手段）
５ ＣＰＵ
６ 加算器（加える手段）
７ａ 印字ヘッド
１０ 駆動集積回路
１１ 印字制御回路
１３ 側壁
１４ 電極
１５ インク室（チャネル）
１７ チャネル形成部材
１０１ アナログスイッチ群
１０２ ゲート回路群
１０３ アナログスイッチ
１１１ ３相切換制御部
１１２ イネーブル信号切換制御部
１１３，１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ 駆動電圧発生回路
Ａ，Ｂ，Ｃ 共通の駆動パルス（駆動電圧）
ＣＬＫ 印字信号同期信号入力部
ＰＨ０，ＰＨ１，ＰＨ２ ３相信号
ＳＩ 印字信号入力部
Ｑ１〜Ｑ９ トランジスタ
Ｒ１，Ｒ３ 抵抗
Ｒ４ 抵抗（電荷量変化検出手段、電荷量検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電体部材を使用して形成され、圧電体部材に接着された電極に電圧が印加され圧電体部材が変形することにより、インクを吐出する複数のインク室を有する印字ヘッドの静電容量を検出する印字ヘッドの静電容量検出方法、この印字ヘッドの静電容量検出方法による印字ヘッドの温度検出方法、この印字ヘッドの静電容量検出方法を実施する印字ヘッドの静電容量検出装置、この印字ヘッドの静電容量検出装置を備える印字ヘッドの温度検出装置、この印字ヘッドの静電容量検出装置を備える画像形成装置、及びこの印字ヘッドの温度検出装置を備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
並列するインク吐出アクチュエータ（印字ヘッド）に画像信号を印加することにより、画像信号に応じて選択的にインクの吐出を行い、用紙等の画像形成媒体に画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置では、印字ヘッドから吐出されるインク滴の大きさは、インクの粘度に大きく左右され、インクの粘度はその温度に依存して変化する。
インク滴の大きさが不均一である場合、印字画像に濃度むら等が発生し、印字品位の低下及び画質の低下を招く。
【０００３】
従って、高品位な印字を行う為に、インク及び印字ヘッドの温度を検出し、印字ヘッドに印加する駆動波形を、検出した温度に応じて適宜変更することにより、印字ヘッドから吐出されるインク滴の大きさを均一にし、高品位な印字を維持することが、従来からなされている。
【０００４】
図１６は、従来の印字ヘッドの温度検出装置の構成例を示すブロック図である。この印字ヘッドの温度検出装置は、印字ヘッド７内のインク室の内部（図示せず）又は印字ヘッド７近傍に、１又は複数配置されたダイオード８（又はサーミスタ）と、ダイオード８に一定の順方向電圧を与える定電流回路９と、ダイオード８の順方向電圧を増幅する増幅器２と、増幅器２が増幅した順方向電圧をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器４と、プリンタ（画像形成装置）が印字する際に必要な図示しない機構部及び印字ヘッド７の駆動制御を行うＣＰＵ５（中央処理装置）とから構成されている。
【０００５】
ダイオード８は、一定の順方向電流が流れているとき、図１５の特性図に示すような温度Ｔ−順方向電圧Ｖｆ特性を示す。
但し、
順方向電圧Ｖｆ＝１．１５Ｖ±５０ｍＶ （１）
（順方向電流Ｉｆ＝２００μＡ、ダイオード８の温度Ｔ＝２５℃．）
温度変化量ΔＶｆ＝−４．５ｍＶ／℃． （２）
（順方向電流Ｉｆ＝２００μＡ）
である。
これにより、温度が高くなるに従って、順方向電圧Ｖｆが低下し、例えば、２５℃．のときの順方向電圧Ｖｆが１．１５Ｖであることが判る。
【０００６】
このような構成の印字ヘッドの温度検出装置では、プリンタの電源が投入されると、定電流回路９によりダイオード８にＩｆ＝２００μＡの順方向電流が供給される。この状態で、ダイオード８の順方向電圧Ｖｆは、増幅器２により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器４によりディジタル信号に変換され、ＣＰＵ５に取り込まれる。
ＣＰＵ５は、取り込んだ順方向電圧Ｖｆにより、図１５に示すような特性を有する内蔵するルックアップテーブルを参照することにより、印字ヘッド７の温度情報を得ることが出来る。
【０００７】
尚、このような印字ヘッドの温度検出装置を改良した提案が多数行われており、例えば、特開２００１−２０５８０３には、記録ヘッド内に有する複数のノズルに対応して設けられた駆動素子を駆動する為の原駆動信号を伝達する原駆動信号線に流れる駆動電流を検出し、検出した駆動電流から駆動素子の温度を決定する記録ヘッドの駆動制御装置が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の印字ヘッドの温度検出装置のように、ダイーオード又はサーミスタを印字ヘッド内部のインク室の内部又は印字ヘッドの近傍に配置し、これらの温度による特性変化量を検出する方法では、印字ヘッドの温度を局所的に検出する結果となり、ダイーオード又はサーミタの配置される位置に依存して、温度が検出されてしまう。
更には、ダイーオード又はサーミタの温度による特性変化量を検出する方法では、間接的に印字ヘッド内部のインク室の温度を検出しており、インク室そのものの温度を検出しているわけではないので、必ずしも正確な温度を検出していないという問題があった。
【０００９】
また、図５の印字ヘッドの断面図に示すような、複数のインク室１５を有し、インク室１５の側壁１３の少なくとも一部が、天壁１２及び底壁１７方向に分極された圧電体部材で形成され、圧電体部材の表面に設けられた電極１４に、同一周期の複数の駆動電圧から少なくとも第１駆動電圧及び第２駆動電圧を選択的に印加し、圧電体部材１３に剪断変形を生じさせ、インクを吐出する印字ヘッドについては、全てのインク室１５の温度情報を加味した温度情報を得ることは困難であった。
【００１０】
従来の温度検出方法では、全てのインク室１５の温度情報を加味した温度情報を得るには、厳密には全てのノズルに対応した全てのインク室１５の内部に、ダイーオード又はサーミタを配置しなければならず、構造が複雑になり製造コストが大きく上昇するという問題があった。その為、実際には、少数のインク室１５内部にダイーオード又はサーミタを配置することが多かった。
更には、直接、印字ヘッドの発熱に寄与する印字時のインク室のみの温度情報を得ることは、非常に困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの静電容量検出方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、安価な簡単な構成でインク室そのものの温度を知ることが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの静電容量検出装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの静電容量検出装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法は、圧電体部材を使用して形成され、該圧電体部材に接着された電極に電圧が印加され前記圧電体部材が変形することにより、インクを吐出する複数のインク室を有する印字ヘッドの静電容量を検出する印字ヘッドの静電容量検出方法であって、前記静電容量は、インクを吐出する為の駆動パルスが印加される圧電体の静電容量であり、かつ、前記圧電体部材に蓄積される電荷量の変化を検出し、検出した電荷量の変化を積分して電荷量を検出し、検出した電荷量に基づき検出する静電容量であり、前記インク室は、互いに隣接する方向の側壁が前記圧電体部材により形成され、該圧電体部材は、前記インク室の底壁及び天壁の方向に分極され、前記電極に同一周期の複数の駆動電圧を選択的に印加することにより、前記圧電体部材が剪断変形し、前記電荷量の変化は、前記複数の駆動電圧の内の第２駆動電圧及び第３駆動電圧のそれぞれの変化を、それぞれの所定の割合で加えたものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法は、前記電荷量は、前記電極に電圧が印加された際に蓄積されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法は、前記電荷量は、個別の前記インク室について検出することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法は、前記電荷量は、複数の前記インク室についてまとめて検出することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る印字ヘッドの温度検出方法は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法により検出された印字ヘッドの静電容量に基づき、該印字ヘッドの温度を検出することを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置は、圧電体部材を使用して形成され、該圧電体部材に接着された電極に電圧が印加され前記圧電体部材が変形することにより、インクを吐出する複数のインク室を有する印字ヘッドの静電容量を検出する印字ヘッドの静電容量検出装置であって、前記静電容量は、インクを吐出する為の駆動パルスが印加される圧電体の静電容量であり、前記圧電体部材に蓄積される電荷量の変化を検出する電荷量変化検出手段と、該電荷量変化検出手段が検出した電荷量の変化を積分する手段とを有し、該手段の積分結果を前記電荷量として検出する電荷量検出手段を備え、該電荷量検出手段が検出した電荷量に基づき前記静電容量を検出すべくなしてあり、前記インク室は、互いに隣接する方向の側壁が前記圧電体部材により形成され、該圧電体部材は、前記インク室の底壁及び天壁の方向に分極され、前記電極に同一周期の複数の駆動電圧を選択的に印加することにより、前記圧電体部材が剪断変形し、前記電荷量変化検出手段は、前記複数の駆動電圧の内の第２駆動電圧及び第３駆動電圧のそれぞれの変化を検出する手段と、該手段が検出したそれぞれの変化を所定の割合で加える手段とを有し、該手段が加えた結果を前記電荷量の変化とすべくなしてあることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置では、圧電体部材を使用して形成され、圧電体部材に接着された電極に電圧が印加され圧電体部材が変形することにより、インクを吐出する複数のインク室を有する印字ヘッドの静電容量を検出する。静電容量は、インクを吐出する為の駆動パルスが印加される圧電体の静電容量であり、電荷量検出手段が、圧電体部材に蓄積される電荷量を検出し、電荷量検出手段が検出した電荷量に基づき印字ヘッドの静電容量を検出する。
電荷量検出手段は、電荷量変化検出手段が、圧電体部材に蓄積される電荷量の変化を検出し、積分する手段が、電荷量変化検出手段が検出した電荷量の変化を積分し、その積分結果を圧電体部材に蓄積される電荷量とする。
インク室は、互いに隣接する方向の側壁が圧電体部材により形成され、圧電体部材は、インク室の底壁及び天壁の方向に分極され、電極に同一周期の複数の駆動電圧を選択的に印加することにより、圧電体部材が剪断変形する。電荷量変化検出手段は、変化を検出する手段が、複数の駆動電圧の内の第２駆動電圧及び第３駆動電圧のそれぞれの変化を検出し、加える手段が、その検出したそれぞれの変化を所定の割合で加え、その加えた結果を圧電体部材に蓄積される電荷量の変化とする。
これにより、電荷量変化検出手段に抵抗等の安価な部品を使用することが出来、僅かな回路を追加するのみで、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る。
また、インクを吐出させる為の共通の第２駆動電圧と、インクを吐出させない為の共通の第３駆動電圧（印字頻度の変化による印字ヘッドの発熱を一定化するための補正駆動電圧）との変化を検出して処理することで静電容量を検出するので、全体の１／３のインク室（隣接する３つの内、必ず１つが含まれる）の温度情報を加味した温度を知ることが、僅かな回路を追加するのみで可能となる。また、共通の第２駆動電圧と共通の第３駆動電圧とがそれぞれ印字ヘッドの発熱に寄与する割合を考慮した温度を知ることが、僅かな回路を追加するのみで可能となる。
【００２５】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置は、前記電荷量検出手段は、前記電極に電圧が印加された際に蓄積される電荷量を検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置では、電荷量検出手段は、電極に電圧が印加された際に蓄積される電荷量を検出するので、僅かな回路の変更により、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る。
【００２７】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置は、前記電荷量検出手段は、個別の前記インク室について前記電荷量を検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置では、電荷量検出手段は、個別のインク室について圧電体部材に蓄積される電荷量を検出するので、インク室毎の温度のばらつき情報を得ることが出来、個別のインク室に対して個別の駆動条件を与えることが可能となる。
【００２９】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置は、前記電荷量検出手段は、複数の前記インク室についてまとめて前記電荷量を検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置では、電荷量検出手段は、複数のインク室についてまとめて圧電体部材に蓄積される電荷量を検出するので、複数のインク室の温度情報を加味した温度検出が、僅かな回路を追加することにより可能となる。
【００３６】
本発明に係る印字ヘッドの温度検出装置は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置を備え、該印字ヘッドの静電容量検出装置が検出した印字ヘッドの静電容量に基づき、該印字ヘッドの温度を検出することを特徴とする。
【００３７】
本発明に係る印字ヘッドの温度検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの温度検出装置では、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置を備え、印字ヘッドの静電容量検出装置が検出した印字ヘッドの静電容量に基づき、印字ヘッドの温度を検出する。
これにより、ダイオード又はサーミスタ等の特別な温度検出手段を追加することなく、インク室そのものの温度を検出することが可能であり、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出方法及び印字ヘッドの温度検出装置を実現することが出来る。
【００３８】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置を備え、該印字ヘッドの静電容量検出装置が検出した印字ヘッドの静電容量に基づき、該印字ヘッドが有するインク室からのインク吐出量を増減することにより、印字の品位を保つべくなしてあることを特徴とする。
【００３９】
この画像形成装置では、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置を備え、印字ヘッドの静電容量検出装置が検出した印字ヘッドの静電容量に基づき、印字ヘッドが有するインク室からのインク吐出量を増減することにより、印字の品位を保つように構成してあるので、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの静電容量検出装置を備えた画像形成装置を実現することが出来る。
【００４０】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る印字ヘッドの温度検出装置を備え、該印字ヘッドの温度検出装置が検出した印字ヘッドの温度に基づき、該印字ヘッドが有するインク室からのインク吐出量を増減することにより、印字の品位を保つべくなしてあることを特徴とする。
【００４１】
この画像形成装置では、本発明に係る印字ヘッドの温度検出装置を備え、印字ヘッドの温度検出装置が検出した印字ヘッドの温度に基づき、印字ヘッドが有するインク室からのインク吐出量を増減することにより、印字の品位を保つように構成あるので、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出装置を備えた画像形成装置を実現することが出来る。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置、印字ヘッドの温度検出装置及び画像形成装置の実施の形態であるインクジェットプリンタの構成を模式的に示した斜視図である。このインクジェットプリンタは、筐体（内部を示す為に外枠のみ図示）の背後から前方斜め下方に、給紙部２２が嵌入された状態で設けられている。給紙部２２に載置された用紙２３は、矢印Ｐに示すように、前方向に搬送される。
【００４３】
印字ヘッド７ａは、その上方にインクタンク２０が付設され、図示しない印字ヘッド駆動機構により、矢印Ｓに示すように往復運動する鋼帯２４に取り付けられ、搬送された用紙２３を横切る方向に架設されたレール２５に沿って、往復運動するように設けられている。印字ヘッド７ａは、レール２５に沿って、矢印Ｓに示す方向に往復運動しながら、その下方を搬送され、一旦停止した用紙２３にインクを吐出して印字する。用紙２３は、印字ヘッド７ａの１スキャン分の印字が終了すると、１スキャン分の幅に相当する距離だけ搬送される。
【００４４】
図２は、印字ヘッド７ａの外観を示す拡大斜視図である。印字ヘッド７ａは、チャネル形成部材１７中に多数のチャネル（インク室）により構成され、インクの吐出口であり、各チャネル（インク室）に対応するノズル２１が形成されたノズルプレート１８と、各チャネルを覆って各チャネルの天壁を形成する上蓋１２と、インクタンク２０（図１）が上方に設けられ、インクをろ過しながら各チャネルに供給するインクフィルタ１９と、印字する画像上方に応じて各チャネルの制御を行う駆動集積回路１０と、駆動集積回路１０からの情報を各チャネルに伝達するＦＰＣ１６（Frexible Printed Circuit board）とから構成されている。
【００４５】
図３は、印字ヘッド７ａを分解して示す分解図である。チャネル形成部材１７は、図５の正面断面図に示すように、各チャネル１５を離隔する側壁１３及び底壁を形成し、各チャネル１５の天壁は、上述したように、上蓋１２により形成されている。各チャネル１５の側壁１３には、図４の上蓋１２を省略した斜視図に示すように、電極１４が蒸着等で形成されている。各電極１４は、ＦＰＣ１６を介して駆動集積回路１０に接続されている。
【００４６】
チャネル形成部材１７は、圧電体部材であり、各側壁１３部分は、天壁及び底壁方向に分極されている。従って、電極１４により電圧を印加して、側壁１３に対して垂直方向に電界を形成すれば、側壁１３に剪断変形が生じ、形成する電界の向きに応じて、側壁１３が、インク室１５（チャネル）に対して凹面又は凸面に変形する。これにより、インク室内部に圧力波が生じ、インク室内を伝搬する。
ここで、インク室１５に対して凹面に変形した後に、凸面に変形すると、圧力が増大され、インク室１５の長手方向の端部に設けられたノズル２１から、Ｉ方向へインクが吐出される。
【００４７】
図６は、上述したインク室１５の側壁１３の変形状態を説明する為の正面断面図である。インク室１５のａ，ａ′について、電圧が印加されない状態（ａ）、電圧が印加され、インクを吸引するように変形した状態（ｂ）、電圧が印加され、インクを吐出するように変形した状態（ｃ）、インクを吐出した後の電圧が印加されない待機状態（ｄ）をそれぞれ示す。各電極１４には、同等に電圧を印加する為、対応する側壁１３の変形が問題なく行われる。
【００４８】
図６に示すように、本実施の形態では、各インク室１５をａ〜ｃ，ａ′〜ｃ′のように、３つのインク室１５を１グループとした所謂３分割駆動方式による。３分割駆動方式では、１印字サイクルにおいて、各グループ中の１つのインク室１５のみがインク吐出可能であり、１印字サイクルにおける各グループ中のインク吐出可能なインク室１５は周期的に可変であり、例えば、前周期でａ、今周期でｂ、次周期でｃのインク室１５より、インク吐出を可能とする。従って、印字ヘッド７ａによるインク吐出は、３チャネルおきにのみ可能であり、３相信号により周期的に制御されている。
【００４９】
上述したように作動する印字ヘッド７ａにおいて、インク室１５に対して側壁１３が凸面及び凹面に変形する圧電体部材は、電気的な容量負荷成分を有している。従って、電極１４を印加制御する駆動集積回路１０（図２）から見た場合、その負荷は容量性負荷ということになる。
【００５０】
図７は、電極１４を制御する為の印字制御回路１１及び駆動集積回路１０の構成を示すブロック図である。印字制御回路１１は、このインクジェットプリンタの図示しない制御部に含まれており、駆動集積回路１０の後述するアナログスイッチ群１０１に対して、印字ヘッド７ａにインクを吐出させる為の共通の駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃを出力する駆動電圧発生回路１１３と、駆動集積回路１０の後述するゲート回路１０２群をオン／オフ制御するイネーブル信号切換制御部１１２と、３分割駆動方式の３相信号ＰＨ０，ＰＨ１，ＰＨ２を出力する３相切換制御部１１１と、印字信号入力部ＳＩと、印字信号同期信号入力部ＣＬＫとから構成されている。
駆動電圧発生回路１１３は、全てのインク室１５に共通の駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃをそれぞれ独立して出力する駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃから構成されている。
【００５１】
駆動集積回路１０は、駆動電圧発生回路１１３からの共通の駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃの何れかを、後述するゲート回路群１０２の制御に基づき、対象となる電極１４への接続切換を行うアナログスイッチ群１０１と、イネーブル信号切換制御部１１２及び３相切換制御部１１１により制御され、各インク室に対応するアナログスイッチ１０３のオン／オフ制御、及び印字信号の要否の制御を行うゲート回路群１０２とから構成されている。
【００５２】
駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃ及び３相信号ＰＨ０，ＰＨ１，ＰＨ２は、図８のタイミングチャートに示すようなタイミングで出力される。
電極１４に印加される駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃは、インクを吐出する駆動パルスＡ、インクを吐出しない駆動パルスＢ（印字頻度の変化による印字ヘッドの発熱を一定化する為の補正パルス）、非選択の駆動パルスＣ（３相切換えによりインク吐出が行われる為）となっている。
【００５３】
上述したように、印字ヘッド７ａでは、インクの吐出が３チャネル（３インク室）おきにのみ可能な３相信号で周期的に制御されている。従って、印字又は非印字するインク室１５は、常に全体のインク室１５の１／３である。その為、駆動電圧発生回路１１３から見て、駆動電圧発生回路１１３Ｃが駆動するインク室の数は全体の２／３となり、駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１Ｂが駆動するインク室の合計数は全体の１／３となる。
【００５４】
図９は、駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃの共通の回路構成を示すブロック図である。駆動電圧発生回路１１３Ａ（１１３Ｂ，１１３Ｃ）は、印字タイミング信号を印字タイミング信号入力端子ＩＮ３から受信し、受信した印字タイミング信号に基づき各種パルスを発生させるパルス発生回路１を備えている。パルス発生回路１は、マルチバイブレータ等により構成され、充電信号出力端子ＩＮ１からは充電信号を出力し、放電信号出力端子ＩＮ２からは放電信号を出力する。
【００５５】
充電信号出力端子ＩＮ１は、抵抗Ｒ５によりプルアップされると共に、抵抗Ｒ７を通じて、レベル調整用のＮＰＮ型トランジスタＱ１のベースに接続されている。トランジスタＱ１のベース及びエミッタ間には抵抗Ｒ８が接続され、エミッタは接地され、コレクタは、抵抗Ｒ１２を通じて、定電流用のＰＮＰ型トランジスタＱ３のコレクタ及びスイッチング用のＰＮＰ型トランジスタＱ２のベースに接続されている。
【００５６】
トランジスタＱ３のエミッタは電源端子ＶＨに接続され、ベースは、抵抗Ｒ２を通じて、トランジスタＱ２のベースに接続されている。トランジスタＱ２のベースは、抵抗Ｒ９によりプルアップされ、エミッタは、抵抗Ｒ１を通じて、電源端子ＶＨに接続され、コレクタは、ＮＰＮ型トランジスタＱ６及びＰＮＰ型トランジスタＱ８の各ベースに共通接続されている。
トランジスタＱ６のコレクタは、ダーリントン接続されたＮＰＮ型トランジスタＱ７のコレクタと共に、電源端子ＶＨに接続され、トランジスタＱ８のコレクタは、ダーリントン接続されたＰＮＰ型トランジスタＱ９のコレクタと共に接地されている。
【００５７】
トランジスタＱ６，Ｑ８の各ベースは、時定数設定用のコンデンサＣ１を通じて接地されている。
トランジスタＱ７，Ｑ９の各エミッタは共通接続され、その接続節点は、駆動電圧発生回路１１３Ａの出力端子ＯＵＴとなっている。
トランジスタＱ６，Ｑ８，Ｑ７，Ｑ９は、コンデンサＣ１の充電時及び放電時の電流を増幅する電流バッファを構成しており、印字ヘッド７ａを駆動することが可能な電流容量を備えている。
【００５８】
放電信号出力端子ＩＮ２は、抵抗Ｒ６によりプルアップされると共に、スイッチング用のＮＰＮ型トランジスタＱ４のベース、及び定電流用のＮＰＮ型トランジスタＱ５のコレクタに接続されている。
トランジスタＱ５のエミッタは接地され、コレクタ及びエミッタ間には抵抗Ｒ１０が接続されている。
【００５９】
トランジスタＱ５のベースは、抵抗Ｒ１１を通じて、トランジスタＱ４のエミッタに接続され、このエミッタは、抵抗Ｒ３を通じて、接地されている。
トランジスタＱ４のコレクタは、トランジスタＱ６，Ｑ８の各ベースに接続されている。
電源端子ＶＨ及び接地端子間には、コンデンサＣ２が接続されている。
【００６０】
このような構成の駆動電圧発生回路１１３Ａ（１１３Ｂ，１１３Ｃ）では、パルス発生回路１は、図１０のタイミングチャートに示すように、印字タイミング信号が入力されると（ａ）、これに同期して充電時間に相当するように定められたパルス幅Ｔｃｍの充電信号を、充電信号出力端子ＩＮ１から出力する（ｂ）。充電信号が出力されると（ｂ）、レベル調整用のトランジスタＱ１がオンとなるから、トランジスタＱ２もオンとなる。これにより、電源電圧が、時定数設定用抵抗Ｒ１を介して、コンデンサＣ１に印加され、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１で定まる時定数により、コンデンサＣ１が充電される。
【００６１】
時定数設定用抵抗Ｒ１は、その両端に定電流用トランジスタＱ３が接続されており、その両端電圧は、トランジスタＱ３のエミッタ−ベース間電位に略等しい値に維持されるから、コンデンサＣ１に流れ込む電流は、時間的に変動せず一定値となる。この結果、コンデンサＣ１の端子電圧の立ち上がり勾配ｔ１は、抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ１、コンデンサＣ１の容量をＣ１、定電流トランジスタＱ３のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅ１とすると、
ｔ１＝ＡＢＳ（Ｖｂｅ１）／（Ｒ１×Ｃ１） （３）
となる。尚、ＡＢＳは絶対値であることを示している。
【００６２】
このようにして、充電信号のパルス幅Ｔｃｍに相当する時間が経過すると（図１０（ｂ））、コンデンサＣ１の端子電圧は、電圧ＶＭ迄上昇する（ｄ）。この時点で充電信号がＬレベルに切り換わり、レベルシフト用トランジスタＱ１がオフとなって、スイッチングトランジスタＱ２がオフとなる。この結果、コンデンサＣ１は、電圧ＶＭを維持する。
【００６３】
充電信号がＬレベルに切り換わって（図１０（ｂ））から所定時間Ｔｅｍが経過した時点で、放電信号出力端子ＩＮ２から、放電信号が出力される（図１０（ｃ））。この放電信号は、コンデンサＣ１の電荷を略ゼロ電位に迄放電させることが出来るパルス幅Ｔｄｍを有しており、スイッチングトランジスタＱ４をオンにする。この結果、コンデンサＣ１に蓄積された電荷は、時定数設定用抵抗Ｒ３を介して放電される。
同時に、定電流用トランジスタＱ5 がオンとなるので、上述した定電流用トランジスタＱ３の作用と同様の作用により、時定数設定用抵抗Ｒ３の端子電圧が、トランジスタＱ５のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ２となる。これにより、コンデンサＣ１の端子電圧は、一定の勾配で直線的に低下する（図１０（ｄ））。
【００６４】
即ち、立ち下がりの勾配ｔ２は、時定数設定用抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒ３、コンデンサＣ１の容量をＣ１、定電流トランジスタＱ５のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅ２とすると、
ｔ２＝ＡＢＳ（Ｖｂｅ２）／（Ｒ３×Ｃ１） （４）
となる。
時間Ｔｄｍが経過して、放電信号がＬレベルになると、スイッチングトランジスタＱ４がオフになり、コンデンサＣ１の端子電圧の変化が止まる。
【００６５】
このように、時定数設定用抵抗Ｒ１，Ｒ３及びコンデンサＣ１により、所定の立ち上がり速度及び立ち下がり速度で変化する電圧は、トランジスタＱ６，Ｑ８，Ｑ７，Ｑ９で構成される電流バッファにより増幅され、駆動集積回路１０を介して、印字ヘッド７ａの各電極１４に選択的に印加される。
つまり、駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃによりそれぞれ出力された駆動パルスＡ，Ｂ，Ｃは、アナログスイッチ１０３（図７）が印字信号に応じてオン／オフすることにより、選択的に各電極１４に印加される。尚、充電信号のパルス幅Ｔｃｍ及び放電信号のパルス幅Ｔｄｍは、対象となる印字ヘッドの構造及びインクの物性等に依存して設定される。
【００６６】
図１１は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置及び印字ヘッドの温度検出装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。この印字ヘッドの静電容量検出装置（印字ヘッドの温度検出装置）は、上述した駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃの内、駆動電圧発生回路１１３Ｃ内のトランジスタＱ６，Ｑ７の各コレクタ間に、電荷量変化検出手段として抵抗Ｒ４を接続してあり、印字ヘッド７ａの静電容量に応じて、トランジスタＱ７のコレクタに流れる電流により、電源電圧より降下した電圧を、電荷量の変化として増幅する増幅器２ｃと、増幅器２ｃが増幅した電荷量の変化を積分する積分器３ｃと、積分器３ｃが積分した電荷量値Ｑをアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器４と、Ａ／Ｄ変換器４がディジタル化した電荷量Ｑが与えられるＣＰＵ５（中央処理装置）とを備えている。
【００６７】
ＣＰＵ５は、プリンタとして印字動作を行う際に必要な、図示しない機構部及び印字ヘッド７ａの駆動制御等を実行する。
抵抗Ｒ４は、共通の駆動パルスＣが立ち上がり勾配により発生させる電圧変化を電荷量変化として検出する。従って、共通の駆動パルスＣの立ち上がり勾配の期間にのみ着目して、電荷量変化を検出することになる。
抵抗Ｒ４が検出する電荷量変化は、共通の駆動パルスＣにより印字ヘッド７ａが充電される電荷量の変化を示している。印字ヘッド７ａに充電された電荷は、共通の駆動パルスＣの立ち下がり勾配の期間に、駆動電圧発生回路１１３Ｃ内のトランジスタＱ９を通じて放電される。
【００６８】
抵抗Ｒ４により検出された電荷量変化は、増幅器２ｃにより増幅される。増幅器２ｃの増幅率は、Ａ／Ｄ変換器４のダイナミックレンジを有効に使用できるように設定されている。
積分器３ｃは、増幅器２ｃにより増幅された電荷量変化を、所定の積分期間について積分して電荷量値Ｑを出力する。積分器３ｃの積分期間は、温度が一定のときに、電荷量値Ｑが時間によらず一定となるように設定されている。
【００６９】
図１３は、上述した各動作における電圧波形を示した波形図であり、駆動パルスＣ（ａ）、抵抗Ｒ４により検出された電荷量変化（ｂ）、及び積分器３ｃにより積分された電荷量値Ｑ（ｃ）を示している。
積分された電荷量値Ｑは、Ａ／Ｄ変換器４によりディジタル変換され、ＣＰＵ５に与えられる。
【００７０】
印字ヘッドの温度検出装置の場合、ＣＰＵ５では、内部の「電荷量値Ｑ対温度特性」を示すルックアップテーブルを参照することにより、印字ヘッド７ａの温度情報を算出する。
印字ヘッドの静電容量検出装置の場合、ＣＰＵ５では、内部の「電荷量値Ｑ対インク吐出量制御データ」を示すルックアップテーブルを参照することにより、印字ヘッド７ａのインク吐出量を決定する。
【００７１】
ここで、インク吐出量の制御は、例えば、駆動電圧発生回路１１３Ｃの充電信号のパルス幅Ｔｃｍ、放電信号のパルス幅Ｔｄｍ、充電信号と放電信号との間のタイミングＴｅｍ、及び駆動電圧の最大値ＶＨ等を調整することによって行われる。
「電荷量値Ｑ対インク吐出量制御データ」は、各温度に対応する最適なインク吐出量制御データの関係と「電荷量値Ｑ対温度特性」とから温度の項目を消去して作成する。
【００７２】
図１２は、チャネル形成部材１７の温度対比誘電率特性の一例を示す特性図である。この特性図によると、０℃．から２０℃．迄の比誘電率温度係数は３８７４ｐｐｍ／℃．であり、２０℃．から６０℃．迄の比誘電率温度係数は５６２７ｐｐｍ／℃．であることを示している。印字ヘッド７ａを容量性負荷と見做した場合の容量値をＣｒとすると、容量値Ｃｒは
Ｃｒ＝εｒ・Ｓ／ｄ （５）
で示される。ここで、εｒは圧電体部材の比誘電率、Ｓは容量性負荷を１つのコンデンサと見做したときの電極面積、ｄは容量性負荷を１つのコンデンサと見做したときの電極間距離である。
【００７３】
従って、印字ヘッド７ａを容量性負荷と見做した場合の容量値Ｃｒは、チャネル形成部材１７の比誘電率εｒに比例して変化し、０℃．から２０℃．迄の間では、３８７４ｐｐｍ／℃．の比率で変化し、２０℃．から６０℃．迄の間では、５６２７ｐｐｍ／℃．の比率で変化する。
【００７４】
印字ヘッド７ａを容量性負荷と見做した場合の蓄積される電荷量をＱ、印加される電圧をＶとすると、
Ｑ＝Ｃｒ・Ｖ （６）
の関係がある。（６）式を時間軸で微分すると、
ｄＱ／ｄｔ＝Ｃｒ・ｄＶ／ｄｔ （７）
となる。
【００７５】
ここで、駆動電圧発生回路１１３Ｃから出力される共通の駆動パルスＣは、図１３（ａ）に示す波形であるから、ｄＶ／ｄｔは、駆動パルスＣの立ち上がり勾配及び立ち下がり勾配のときに、それぞれ一定の値を取り、その他のときは０の値をとる。本実施の形態では、電荷量変化検出手段である抵抗Ｒ４によって、駆動パルスの立ち上がり勾配のときの電荷量変化のみを検出するので、駆動パルスＣの立ち上がり勾配の期間のみ、（７）式を考慮する。この期間において、ｄＶ／ｄｔは、ある一定の常数値となり、図１３（ｂ）に示す電荷量変化が、抵抗Ｒ４により検出される。
【００７６】
更に、（７）式を時間軸で積分することにより、抵抗Ｒ４により検出された検出量を積分した電荷量値について、次式が成立する。
Ｑ（Ｔ）∝Ｃｒ（Ｔ） （８）
故に、温度Ｔが一定であるならば、共通の駆動パルスＣが立ち上がり勾配のときに、抵抗Ｒ４の検出値は一定値を取る。更に、温度が一定であるならば、積分器３が出力する電荷量値は一定値を取る。
以上の温度検出原理に基づき、ＣＰＵ５内には、予め実験的に求められた「電荷量値Ｑ対温度特性」を示すルックアップテーブル、又はこの「電荷量値Ｑ対温度特性」に基づき作成された「電荷量値Ｑ対インク吐出量制御データ」を示すルックアップテーブルを格納しておく。
【００７７】
ここで、駆動パルスＣは非選択（３相切り換えによりインク吐出が行われる為）のパルスであるから、駆動電圧発生回路１１３Ｃが駆動するインク室１５の数は、常に全体のインク室１５数の２／３である。従って、算出された温度情報は、全体のインク室１５数の２／３のインク室１５（隣接する３つのインク室１５の内、必ず２つが含まれる）の温度情報を加味したものとなっている。
また、駆動集積回路１０のアナログスイッチ１０３を使用して、１つのインク室１５のみを駆動電圧発生回路１１３Ｃにより駆動させることも可能である。上述した温度検出方法は、１つのインク室１５のみを駆動した場合においても適用可能であるから、個別のインク室１５のみの温度検出が可能となる。
【００７８】
実施の形態２．
図１４は、本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置、印字ヘッドの温度検出装置及び画像形成装置の実施の形態であるインクジェットプリンタの印字ヘッドの静電容量検出装置及び印字ヘッドの温度検出装置の構成を示すブロック図である。この印字ヘッドの静電容量検出装置（印字ヘッドの温度検出装置）は、上述した駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃの内、駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂ内のそれぞれのトランジスタＱ６，Ｑ７の各コレクタ間に、それぞれの電荷量変化検出手段として抵抗Ｒ４を接続してあり、印字ヘッド７ａの容量負荷に応じて、それぞれトランジスタＱ７のコレクタに流れる電流により、電源電圧より降下した電圧を、電荷量の変化として増幅する増幅器２ａ，２ｂとを備えている。
【００７９】
この印字ヘッドの温度検出装置は、また、増幅器２ａ，２ｂがそれぞれ増幅した電荷量の変化を、それぞれ積分する積分器３ａ，３ｂと、積分器３ａ，３ｂがそれぞれ積分した電荷量値Ｑａ，Ｑｂを加算する加算器６（加える手段）と、加算器６が加算した電荷量値をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器４と、Ａ／Ｄ変換器４がディジタル化した電荷量値Ｑが与えられるＣＰＵ５（中央処理装置）とを備えている。
ＣＰＵ５は、プリンタとして印字動作を行う際に必要な、図示しない機構部及び印字ヘッド７ａの駆動制御等を実行する。その他のインクジェットプリンタとしての構成は、実施の形態１で説明した構成と同様であるので、同一部分には同一符号を付して、説明を省略する。
【００８０】
各抵抗Ｒ４は、共通の駆動パルスＡ，Ｂがそれぞれ立ち上がり勾配により発生させる電圧変化を電荷量変化としてそれぞれ検出する。従って、共通の駆動パルスＡ，Ｂの各立ち上がり勾配の期間にのみ着目して、電荷量変化を検出することになる。
各抵抗Ｒ４が検出する電荷量変化は、共通の駆動パルスＡ，Ｂにより印字ヘッド７ａがそれぞれ充電される電荷量の変化を示している。印字ヘッド７ａにそれぞれ充電された電荷は、共通の駆動パルスＡ，Ｂのそれぞれの立ち下がり勾配の期間に、駆動電圧発生回路１１３Ａ，Ｂ内の各トランジスタＱ９を通じて放電される。
【００８１】
各抵抗Ｒ４により検出された電荷量変化は、それぞれ増幅器２ａ，２ｂにより増幅される。増幅器２ａ，２ｂの各増幅率は、後述する観点を除けば基本的には、Ａ／Ｄ変換器４のダイナミックレンジを有効に使用できるように設定されている。
積分器３ａ，３ｂは、増幅器２ａ，２ｂによりそれぞれ増幅された電荷量変化を、それぞれ所定の積分期間について積分して電荷量値Ｑａ，Ｑｂを出力する。積分器３ａ，３ｂの各積分期間は、温度が一定のときに、それぞれの電荷量値Ｑａ，Ｑｂが時間によらず一定となるように設定されている。
【００８２】
積分された電荷量値Ｑａ，Ｑｂは、加算器６により加算され、その加算結果Ｑａ＋Ｑｂは、Ａ／Ｄ変換器４によりディジタル変換され、ＣＰＵ５に与えられる。ＣＰＵ５では、内部の「電荷量値（Ｑａ＋Ｑｂ）対温度特性」を示すルックアップテーブルを参照することにより、印字ヘッド７ａの温度情報を算出する。
【００８３】
ここで、インクを吐出する駆動パルスＡ、インクを吐出しない駆動パルスＢ（印字頻度の変化による印字ヘッドの発熱を一定化する為の補正パルス）、非選択の駆動パルスＣ（３相切換えによりインク吐出が行われる為）となっている。従って、印字ヘッド７ａの発熱に寄与するのは、共通の駆動パルスＣであるよりも、むしろ、共通の駆動パルスＡ，Ｂであるということが出来る。
上述したように、本実施の形態の印字ヘッド７ａでは、インクの吐出は、３チャネル（３インク室１５）おきにのみ可能な３相信号ＰＨ０，ＰＨ１，ＰＨ２により、周期的に制御されている。
【００８４】
従って、印字又は非印字するインク室１５は、常に全体のインク室１５の１／３である。その為、駆動電圧発生回路１１３から見て、駆動電圧発生回路１１３Ａ，１１３Ｂが駆動するインク室の合計数は全体の１／３となる（隣接する３つのインク室１５の内、必ず１つが含まれる）。
共通の駆動パルスＡはインク吐出を行うパルスであり、共通の駆動パルスＢはインク非吐出を行うパルス（印字頻度の変化による印字ヘッドの発熱を抑制する為の補正パルス）であるから、共通の駆動パルスＡ，Ｂが、それぞれインク室１５の発熱に寄与する度合いは異なっている。従って、増幅器２ａ，２ｂの各増幅率を、印字ヘッド７ａの発熱に寄与する度合いに応じて設定することにより、より正確な印字ヘッドの温度検出が可能となる。その他の動作は、実施の形態１で説明した動作と同様であるので、説明を省略する。
【００８５】
【発明の効果】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、僅かな回路を追加するのみで、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る。
【００８６】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、電荷量変化検出手段に抵抗等の安価な部品を使用することが出来、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る。
【００８７】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、僅かな回路の変更により、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る。
【００８８】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、インク室毎の温度のばらつき情報を得ることが出来、個別のインク室に対して個別の駆動条件を与えることが可能となる。
【００８９】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、複数のインク室の温度情報を加味した温度検出が、僅かな回路を追加することにより可能となる。
【００９０】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、非選択（３相切り替えによりインク室を選択駆動する）の駆動電圧である共通の第１駆動電圧の変化を検出して処理することで静電容量を検出するので、全体の２／３のインク室（隣接する３つの内、必ず２つが含まれる）の温度情報を加味した温度を知ることが、僅かな回路を追加するのみで可能となる。
【００９１】
本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置によれば、インクを吐出させる為の共通の第２駆動電圧と、インクを吐出させない為の共通の第３駆動電圧（印字頻度の変化による印字ヘッドの発熱を一定化するための補正駆動電圧）との変化を検出して処理することで静電容量を検出するので、全体の１／３のインク室（隣接する３つの内、必ず１つが含まれる）の温度情報を加味した温度を知ることが、僅かな回路を追加するのみで可能となる。また、共通の第２駆動電圧と共通の第３駆動電圧とがそれぞれ印字ヘッドの発熱に寄与する割合を考慮した温度を知ることが、僅かな回路を追加するのみで可能となる。
【００９２】
本発明に係る印字ヘッドの温度検出方法及び本発明に係る印字ヘッドの温度検出装置によれば、ダイオード又はサーミスタ等の特別な温度検出手段を追加することなく、インク室そのものの温度を検出することが可能であり、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出方法及び印字ヘッドの温度検出装置を実現することが出来る。
【００９３】
本発明に係る画像形成装置によれば、インク室そのものの温度を知ることが出来る印字ヘッドの静電容量を、安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの静電容量検出装置を備えた画像形成装置を実現することが出来る。
【００９４】
本発明に係る画像形成装置によれば、インク室そのものの温度を安価な簡単な構成で検出することが出来、全てのインク室の温度情報を加味した温度情報を得ることが出来る印字ヘッドの温度検出装置を備えた画像形成装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置、印字ヘッドの温度検出装置及び画像形成装置の実施の形態であるインクジェットプリンタの構成を模式的に示した斜視図である。
【図２】印字ヘッドの外観を示す拡大斜視図である。
【図３】印字ヘッドを分解して示す分解図である。
【図４】印字ヘッドの外観を、上蓋を省略して示した斜視図である。
【図５】印字ヘッドの構成を示す正面断面図である。
【図６】インク室の側壁の変形状態を説明する為の正面断面図である。
【図７】電極を制御する為の印字制御回路及び駆動集積回路の構成を示すブロック図である。
【図８】駆動パルス及び３相信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】駆動電圧発生回路の共通の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】駆動電圧発生回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置及び印字ヘッドの温度検出装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１２】チャネル形成部材の温度対比誘電率特性の一例を示す特性図である。
【図１３】本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出装置（印字ヘッドの温度検出装置）の動作を示す波形図である。
【図１４】本発明に係る印字ヘッドの静電容量検出方法、印字ヘッドの温度検出方法、印字ヘッドの静電容量検出装置及び印字ヘッドの温度検出装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１５】ダイオードの温度−順方向電圧特性を示す特性図である。
【図１６】従来の印字ヘッドの温度検出装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ パルス発生回路
２，２ａ，２ｂ，２ｃ 増幅器（電荷量検出手段）
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 積分器（積分する手段、電荷量検出手段）
５ ＣＰＵ
６ 加算器（加える手段）
７ａ 印字ヘッド
１０ 駆動集積回路
１１ 印字制御回路
１３ 側壁
１４ 電極
１５ インク室（チャネル）
１７ チャネル形成部材
１０１ アナログスイッチ群
１０２ ゲート回路群
１０３ アナログスイッチ
１１１ ３相切換制御部
１１２ イネーブル信号切換制御部
１１３，１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ 駆動電圧発生回路
Ａ，Ｂ，Ｃ 共通の駆動パルス（駆動電圧）
ＣＬＫ 印字信号同期信号入力部
ＰＨ０，ＰＨ１，ＰＨ２ ３相信号
ＳＩ 印字信号入力部
Ｑ１〜Ｑ９ トランジスタ
Ｒ１，Ｒ３ 抵抗
Ｒ４ 抵抗（電荷量変化検出手段、電荷量検出手段）
Claims (12)
- 圧電体部材を使用して形成され、該圧電体部材に接着された電極に電圧が印加され前記圧電体部材が変形することにより、インクを吐出する複数のインク室を有する印字ヘッドの静電容量を検出する印字ヘッドの静電容量検出方法であって、
前記静電容量は、インクを吐出する為の駆動パルスが印加される圧電体の静電容量であり、かつ、前記圧電体部材に蓄積される電荷量の変化を検出し、検出した電荷量の変化を積分して電荷量を検出し、検出した電荷量に基づき検出する静電容量であり、前記インク室は、互いに隣接する方向の側壁が前記圧電体部材により形成され、該圧電体部材は、前記インク室の底壁及び天壁の方向に分極され、前記電極に同一周期の複数の駆動電圧を選択的に印加することにより、前記圧電体部材が剪断変形し、前記電荷量の変化は、前記複数の駆動電圧の内の第２駆動電圧及び第３駆動電圧のそれぞれの変化を、それぞれの所定の割合で加えたものであることを特徴とする印字ヘッドの静電容量検出方法。 - 前記電荷量は、前記電極に電圧が印加された際に蓄積される請求項１記載の印字ヘッドの静電容量検出方法。
- 前記電荷量は、個別の前記インク室について検出する請求項１又は２記載の印字ヘッドの静電容量検出方法。
- 前記電荷量は、複数の前記インク室についてまとめて検出する請求項１又は２記載の印字ヘッドの静電容量検出方法。
- 請求項１乃至４の何れか１つに記載された印字ヘッドの静電容量検出方法により検出された印字ヘッドの静電容量に基づき、該印字ヘッドの温度を検出することを特徴とする印字ヘッドの温度検出方法。
- 圧電体部材を使用して形成され、該圧電体部材に接着された電極に電圧が印加され前記圧電体部材が変形することにより、インクを吐出する複数のインク室を有する印字ヘッドの静電容量を検出する印字ヘッドの静電容量検出装置であって、
前記静電容量は、インクを吐出する為の駆動パルスが印加される圧電体の静電容量であり、前記圧電体部材に蓄積される電荷量の変化を検出する電荷量変化検出手段と、該電荷量変化検出手段が検出した電荷量の変化を積分する手段とを有し、該手段の積分結果を前記電荷量として検出する電荷量検出手段を備え、該電荷量検出手段が検出した電荷量に基づき前記静電容量を検出すべくなしてあり、前記インク室は、互いに隣接する方向の側壁が前記圧電体部材により形成され、該圧電体部材は、前記インク室の底壁及び天壁の方向に分極され、前記電極に同一周期の複数の駆動電圧を選択的に印加することにより、前記圧電体部材が剪断変形し、前記電荷量変化検出手段は、前記複数の駆動電圧の内の第２駆動電圧及び第３駆動電圧のそれぞれの変化を検出する手段と、該手段が検出したそれぞれの変化を所定の割合で加える手段とを有し、該手段が加えた結果を前記電荷量の変化とすべくなしてあることを特徴とする印字ヘッドの静電容量検出装置。 - 前記電荷量検出手段は、前記電極に電圧が印加された際に蓄積される電荷量を検出すべくなしてある請求項６記載の印字ヘッドの静電容量検出装置。
- 前記電荷量検出手段は、個別の前記インク室について前記電荷量を検出すべくなしてある請求項６又は７記載の印字ヘッドの静電容量検出装置。
- 前記電荷量検出手段は、複数の前記インク室についてまとめて前記電荷量を検出すべくなしてある請求項６又は７記載の印字ヘッドの静電容量検出装置。
- 請求項６乃至９の何れか１つに記載された印字ヘッドの静電容量検出装置を備え、該印字ヘッドの静電容量検出装置が検出した印字ヘッドの静電容量に基づき、該印字ヘッドの温度を検出することを特徴とする印字ヘッドの温度検出装置。
- 請求項６乃至９の何れか１つに記載された印字ヘッドの静電容量検出装置を備え、該印字ヘッドの静電容量検出装置が検出した印字ヘッドの静電容量に基づき、該印字ヘッドが有するインク室からのインク吐出量を増減することにより、印字の品位を保つべくなしてあることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項１０に記載された印字ヘッドの温度検出装置を備え、該印字ヘッドの温度検出装置が検出した印字ヘッドの温度に基づき、該印字ヘッドが有するインク室からのインク吐出量を増減することにより、印字の品位を保つべくなしてあることを特徴とする画像形成装置。
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