(57)【要約】【課題】駆動信号に影響を与えることなく、駆動電流の検出を可能とする電流検出センサ基板、容量性負荷駆動装置、液体吐出ヘッド駆動装置及び液体吐出装置を提供する。【解決手段】駆動信号を伝送する駆動信号線１３０の電流を検出する手段として電流検出部９２が設けられ、電流検出部９２は誘電体を介して駆動信号線１３０に近接配置された検出信号線１４７を含んでいる。駆動信号線１３０と検出信号線１４７は電磁界結合されているので、駆動信号線１３０に流れる電流の変化に対応して検出信号線１４７に誘導電流が誘起される。検出信号線１４７から取り出された検出信号は電圧変換部１５０によって電圧に変換され、さらに増幅部１５２によって増幅処理が施された後に判定部９６に送られる。判定部９６では検出信号に基づいて駆動信号線１３０の短絡及び開放の有無及び圧電素子５８の静電容量の変位の有無が判断される。【選択図】図８
2010076329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量性負荷を含む被駆動素子に駆動電流を供給する駆動回路の出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、
前記駆動信号線に誘電体を介して近接配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、
前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、
を備え、
前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする電流検出センサ基板。
【請求項２】
請求項１に記載の電流検出センサ基板において、
少なくとも３層の配線層を有するとともに各配線層の間に誘電体を含む絶縁層が設けられ、
前記駆動信号線が設けられる配線層は、前記絶縁層を介して前記検出信号線が設けられる配線層にはさまれる構造を有し、前記検出信号線は前記駆動信号線との電磁界結合の特性を得ることを特徴とする電流検出センサ基板。
【請求項３】
請求項２に記載の電流検出センサ基板において、
前記検出信号線は、所定の面積を有することを特徴とする電流検出センサ基板。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の電流検出センサ基板において、
前記駆動信号線は、異なる配線層間の絶縁層を貫通して異なる配線層に設けられた駆動信号線を電気接続させる駆動信号層間配線を含み、
前記検出信号線は、異なる配線層間の絶縁層を貫通して前記駆動信号層間配線を囲むように配設される検出信号層間配線を含むことを特徴とする電流検出センサ基板。
【請求項５】
容量性負荷に駆動電流を供給する駆動回路の出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、
絶縁体を介して前記駆動信号線の周囲を囲むように配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、
前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、
を備え、
前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする電流検出センサ基板。
【請求項６】
請求項５に記載の電流検出センサ基板において、
少なくとも２つの配線層を有し、
前記駆動信号線は、異なる配線層間の絶縁層を貫通して異なる配線層に設けられた駆動信号線を電気接続させる駆動信号層間配線を含み、
前記検出信号線は、異なる配線層間の絶縁層を貫通して前記駆動信号層間配線を囲むように配設される検出信号層間配線を含み、電磁界結合の特性を得ること特徴とする電流検出センサ基板。
【請求項７】
駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
容量性負荷を有する被駆動素子へ前記駆動信号生成部によって生成された駆動信号を供給する出力端と、
前記被駆動素子及び前記出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、
前記駆動信号線に誘電体を介して近接配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、
前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、
を備え、
前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載の容量性負荷駆動装置において、
前記基板は、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の電流検出センサ基板を含むことを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項９】
駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
容量性負荷を有する被駆動素子へ前記駆動信号生成部によって生成された駆動信号を供給する出力端と、
前記被駆動素子及び前記出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、
絶縁体を介して前記駆動信号線の周囲を囲むように配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、
前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、
を備え、
前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の容量性負荷駆動装置において、
前記基板は、請求項６に記載の電流検出センサ基板を含むことを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【請求項１１】
ノズルから吐出させる液体に吐出圧力を付与する圧電アクチュエータを具備する液体吐出ヘッドと、
前記圧電アクチュエータに供給される駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部の出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、
前記駆動信号線に誘電体を介して近接配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、
前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、
を備え、
前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする液体吐出ヘッド駆動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、
前記基板は、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の電流検出センサ基板を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動装置。
【請求項１３】
ノズルから液体を吐出させる液体吐出ヘッドに設けられる圧電アクチュエータに供給される駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部の出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、
絶縁体を介して前記駆動信号線の周囲を囲むように配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、
前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、
を備え、
前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする液体吐出ヘッド駆動装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、
前記基板は、請求項６に記載の電流検出センサ基板を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動装置。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、
前記検出信号線によって検出された駆動信号の電流に基づいて、前記圧電アクチュエータ及び前記駆動信号線の少なくともいずれかの異常の有無を判断する異常判断部を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、
前記異常判断部は、前記圧電アクチュエータにおける基準の静電容量に対する静電容量の変位量を判断する静電容量判断部、及び前記駆動信号線の短絡の有無を判断する短絡判断部、前記駆動信号線の開放の有無を判断する開放判断部のうち少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動装置。
【請求項１７】
請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、
前記異常判断部は、異常状態を所定の期間記憶しておく異常状態記憶部と、
前記圧電アクチュエータ及び前記駆動信号線の少なくともいずれかが異常である場合に、異常状態を報知する報知手段と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動装置。
【請求項１８】
請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、
前記駆動回路により生成される駆動信号よりも高いスリューレートを有する試験用駆動信号を生成する試験用駆動回路を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド駆動装置。
【請求項１９】
ノズルから液体を吐出させる液体吐出ヘッドと、
請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド駆動装置と、
を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電流検出センサ基板、容量性負荷駆動装置、液体吐出ヘッド駆動装置及び液体吐出装置に係り、特に圧電アクチュエータなどの容量性負荷を駆動する際の駆動電流の検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カラー画像を形成する汎用の画像形成装置として、インクジェット記録装置が広く用いられている。インクジェット記録装置は、例えば、Ｋ（黒）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）の各色に対応するインクジェットヘッドを備え、色ごとに設けられた各ヘッドからカラーインクを吐出して、記録媒体に所望のカラー画像を形成するように構成されている。
【０００３】
インクジェットヘッドには、多数のノズルに対応してそれぞれに圧電アクチュエータ（ピエゾアクチュエータ）などの吐出力発生素子が設けられ、それぞれに吐出力発生素子に対して所定の駆動信号を与えると、各ノズルから所定のタイミングで所定量のインクが吐出される。
【０００４】
なお、本明細書では、圧電体層の両面を電極によりはさんだ構造体を圧電素子やピエゾと呼び、圧電素子（ピエゾ）に変形板などの構造部材を接合させた構造体を圧電アクチュエータ（ピエゾアクチュエータ）と呼ぶ。
【０００５】
ここで、図１５を用いて、従来技術に係るピエゾアクチュエータ（圧電アクチュエータ）に与える駆動信号を生成する駆動回路について説明する。
【０００６】
同図に示すように、インクジェットヘッド３００には、多数のノズル（不図示）に対応してピエゾアクチュエータ３０２が設けられている。ピエゾアクチュエータ３０２には駆動信号が印加される電極（不図示）が設けられ、該電極はフレキシブルフラット基板３０４に形成された駆動信号線（及びリターン信号線）を含む配線パターンを介して駆動回路３２０の出力部３６６に接続されている。
【０００７】
駆動回路３２０を動作させて、所定の駆動波形を有する駆動信号が出力されると、該駆動信号はフレキシブルフラット基板３０４を介してピエゾアクチュエータ３０２に伝送される。
【０００８】
図１５に示す駆動回路３２０の動作を簡単に説明する。駆動波形を記憶した波形データ記憶部３２４からデジタルデータ列（波形データ列）３２６が順次読み出され、Ｄ／Ａコンバータ３２８でアナログ信号に変換されるとともに、該アナログ信号はオペアンプ３３０によって電圧増幅される。
【０００９】
オペアンプ３３０の出力には、所定の入力回路３３１を介してトランジスタ３３２，３３４がトーテムポール接続された構成を含むブースト回路３３５が接続され、ピエゾアクチュエータ３０２の駆動源である駆動用電源供給部（＋Ｖ２）からピエゾアクチュエータ３０２を駆動するための大きな出力電流を流せるようにしている。これは、ピエゾアクチュエータ３０２は電気的にコンデンサと等価であり、ピエゾアクチュエータ３０２に対して電圧パルス信号（駆動信号）を与えたときに、コンデンサと電気的に等価であるピエゾアクチュエータ３０２を充放電するための大きな電流を瞬間的に流す必要があるためである。なお、ピエゾアクチュエータ３０２の駆動電圧＋Ｖ２には、２０Ｖ〜３０Ｖの直流電圧が適用される。
【００１０】
また、駆動回路３２０はオペアンプ３３０及びブースト回路３３５を含む増幅回路のフィードバック回路を構成する抵抗器３３６，３３８を含み、さらに、ブースト回路３３５の入力回路は、一方の端子が低電圧源＋Ｖ１に接続されるとともに他方の端子がトランジスタ３３２のベース端子に接続される抵抗器３４２、一方の端子がマイナス電圧源−Ｖに接続されるとともに他方の端子がトランジスタ３３４のベース端子に接続される抵抗器３４４、一方の端子がトランジスタ３３２のベースに接続されるとともに他方の端子がオペアンプ３３０の出力に接続されるダイオード３４６、一方の端子がトランジスタ３３４のベースに接続されるとともに他方の端子がオペアンプ３３０の出力に接続されるダイオード３４８を含んで構成されている。
【００１１】
インクジェットヘッド３００内部には、各ノズル（不図示）に対応したピエゾアクチュエータ３０２が形成され、個々にアナログスイッチ３５０が接続されている。アナログスイッチ３５０の片側はいずれも駆動回路３２０の出力に接続されている。
【００１２】
さらに、インクジェットヘッド３００とのインターフェース（不図示）には画像データを通信するためのポート（不図示）があり、駆動回路３２０が駆動信号を生成するタイミングに同期して画像データ（アナログスイッチ３５０のオンオフを制御する制御信号）を通信し、画像データにしたがって各アナログスイッチ３５０をそれぞれオンオフしている。このような構成により、画像データに応じて各ピエゾアクチュエータ３０２を駆動又は非駆動を制御することで、インク吐出パターンを生成している。
【００１３】
言い換えると、駆動回路３２０の出力部３６６からは、複数のピエゾアクチュエータ３０２に共通の駆動信号が印加され、該駆動信号とは別に各ピエゾアクチュエータ３０２に接続されるアナログスイッチ３５０のオンオフを制御する制御信号が印加される。駆動信号の波形によってインク吐出量が決められ、制御信号によってインク吐出タイミングが決められている。
【００１４】
装置の小型化と高機能化にともない、ノズル数の増加並びにヘッド自体の小型化が進んでいる。このため、駆動回路３２０（駆動回路基板３２２）とインクジェットヘッド３００の接続には、狭ピッチ多ピンコネクタ３６０が好適に使われている。狭ピッチ多ピンコネクタ３６０は、１ピンあたりに流せる電流量が小さいために、ピエゾアクチュエータ３０２を駆動可能な大きな電流を流せるように駆動信号線３６２とリターン信号線３６４を複数のピンに割り当てることが多く、さらに、伝送路のインピーダンスを小さくするため、駆動信号線３６２とリターン信号線３６４を交互（互いに隣り合わせ）に配置することが行われている。
【００１５】
ところで、この狭ピッチ多ピンコネクタ３６０は、抜き差しに伴って誤ってオス・メス同士が互いに斜めに刺さったまま引っかかって固定されてしまうことがあり、狭ピッチ多ピンコネクタ３６０が斜め差しされると、駆動回路の出力部３６６が駆動信号線３６２及びリターン信号線３６４を介してグランド３６８に短絡されることになる。
【００１６】
通常、駆動回路３２０の起動時には、初期動作として駆動回路の出力部３６６を数ボルト程度にすることが多いが、もし駆動回路の出力部３６６がグランド３６８に短絡されたまま駆動回路３２０を起動すると、本来数ボルトとなるべき出力が常時０Ｖとなり、オペアンプ３３０の入力にフィードバックがかかり、オペアンプ３３０の出力が最大値まで上昇する。このとき、トランジスタ３３２のベース電位もオペアンプ３３０の出力の上昇に応じて上昇する。
【００１７】
これに対して、トランジスタ３３２のエミッタは出力部３６６を介して電位は０Ｖ（グランド）に短絡されているので、トランジスタ３３２のベース−エミッタ間に印加される電圧は最大で＋Ｖ１（５Ｖ〜１２Ｖ）となる。一般的にトランジスタ３３２のベース−エミッタ間電圧の最大定格は数Ｖ程度であり、トランジスタ３３２のベース−エミッタ間に印加される電圧が最大定格を超えてしまうと、トランジスタ３３２を破損してしまう。
【００１８】
このような駆動回路３２０の出力部３６６とグランド３６８の間の短絡の対策としては、図１６に示すように、トランジスタ３３２のベース入力回路に抵抗器３８０，３８２から構成される分圧回路を追加して、トランジスタ３３２のベース−エミッタ間に最大定格を超える電圧が印加されないように保護する方法が知られている。
【００１９】
また、インクジェットヘッドの駆動に関する問題として、ピエゾアクチュエータ３０２の静電容量の変位（バラツキ）がインク吐出状態に影響するという問題がある。上述したように、駆動信号はアナログスイッチ３５０を介してインクジェットヘッド３００に設けられたピエゾアクチュエータ３０２に伝送される。駆動信号は予め規定されたピエゾアクチュエータの静電容量を想定して設定されており、その静電容量の誤差は考慮されていない。
【００２０】
図１７には、ピエゾアクチュエータ３０２の駆動に用いられる代表的なインク吐出波形（駆動信号波形）を示す。インクの吐出状態（着弾状態）はインク、紙等のメディア、及び機械的な位置関係、構造が同一である場合、駆動信号波形により決定される。駆動信号波形における吐出状態の決定要素としては、波高値（Ｖ），立ち上がりのスリューレート及び立ち下がりのスリューレート（Ｖ／ｔ１）、波形幅（タイミング、ｔ２）などが挙げられる。
【００２１】
図１７に示すように、ピエゾアクチュエータ３０２の駆動に用いられる駆動信号は、波高値が３０Ｖ（２０Ｖ〜５０Ｖ）であり、立ち上がりのスリューレートと立ち下がりのスリューレートが同一となっている。
【００２２】
これらの決定要素は、インクの吐出速度、吐出液滴量、吐出タイミングなどにかかわり、ピエゾアクチュエータ３０２の静電容量のバラツキが許容範囲よりも大きい場合には、規定の静電容量を想定した駆動信号を用いて吐出動作を行うと、所望の安定したインク吐出状態が得られないという問題が存在している。
【００２３】
インクジェットヘッドの異常を検出する方法として、特許文献１には、圧電素子のショート又はレアショートを検出する技術が開示されている。すなわち、特許文献１に開示された技術は、圧電素子の異常電流抑制させるための駆動信号の中間電位等のバイアス電位を圧電素子のグランド側に印加する手段としてコンデンサを設け、異常電流がこのコンデンサによってさらに充電されると充電電圧が上昇し、上昇した充電電圧と基準電位との比較によって異常を検出するものである。
【００２４】
また、特許文献２には、駆動信号供給部とピエゾアクチュエータとの間の配線に駆動電流を検出する電流検出部としてホール素子を備えて容量性負荷の駆動電流を検出し、１駆動周期で検出電流値を積分し、過電流規定値を超えた場合には駆動回路部の定電流回路の電流を停止する手段により駆動信号供給を停止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２１１６６５号公報
【特許文献２】特開２００８−１１９９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかしながら、駆動信号の伝送線路上に電流検出用の素子或いは電圧検出用の素子（抵抗等）を接続させると、該抵抗器の抵抗値（インピーダンス）が影響して駆動波形のスリューレートが悪化し、ピエゾアクチュエータへの充放電速度を低下させてしまう。すなわち、検出素子のインピーダンスの影響を受けて駆動波形にひずみが生じ、ピエゾアクチュエータの発生圧力に影響を及ぼしてしまい、結果としてインクジェットヘッドのインク吸引及び吐出の特性を低下させてしまう。
【００２６】
さらに、特許文献１に記載された方法では、圧電素子の両端電圧が小さくなることによって吐出効率の低下が発生するという問題もある。
【００２７】
一方、特許文献２に開示されているように、駆動電流を検出する手段として駆動信号の伝送路と電気的に絶縁されたホール素子を用いると、駆動信号の波形ひずみによる吐出性能の低下という問題は発生しないものの、ホール素子は半導体であるがゆえに温度ドリフトの問題がある。
【００２８】
圧電素子のような容量性負荷の駆動回路及び駆動信号の伝送路は、高周波のパルス電流が伝送されるために発熱を伴い、周辺の温度はその放熱のため高温になりやすく、検出値に誤差を生じやすい。また、ホール素子の最大入力電圧及び検出可能な電流値は、インクジェットヘッドに適用される圧電素子の駆動信号の電圧及び電流よりも低いために、インクジェットヘッドに適用される圧電素子の駆動電流の検出には不向きである。
【００２９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、駆動信号に影響を与えることなく、駆動電流の検出を可能とする電流検出センサ基板、容量性負荷駆動装置、液体吐出ヘッド駆動装置及び液体吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的を達成するために、本発明に係る電流検出センサ基板は、容量性負荷を含む被駆動素子に駆動電流を供給する駆動回路の出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、前記駆動信号線に誘電体を介して近接配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部とを備え、前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、駆動信号が伝送される駆動信号線に対して電気的に接続される検出素子を備えることなく、駆動信号線と電磁界結合された検出信号線に誘導電流を誘起して、該誘導電流を検出信号として取り出すので、波形なまりや発振、電圧降下などの駆動信号への影響を回避することができ、かつ、広い電流範囲にわたって駆動電流の検出が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３３】
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置１０の全体構成を示す概略図である。同図に示すように、インクジェット記録装置１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、ヘッドという。）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録媒体たる記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのノズル面に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２の印字結果を読み取る印字検出部２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
【００３４】
図１には図示しないが、印字部１２に含まれる各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのそれぞれの上面（記録紙１６と対向する面と反対側の面）には、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの駆動回路基板（図８に符号１０１で図示）が立てた状態で配置され、フレキシブルフラット基板（図８に符号１３４で図示）によってインクジェットヘッドと電気的な接続がなされている。
【００３５】
インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインク供給タンク（図１中不図示、図６に符号６０で図示）を有し、各色のインクは所要のインク流路を介してヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙと連通されている。
【００３６】
また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。詳細な図示は省略するが、本例のインクジェット記録装置１０は、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの上面にインク供給部を備え、インク貯蔵／装填部１４からインク供給部を介して各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにインクが供給されるように構成されている。
【００３７】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００３８】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００３９】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００４０】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００４１】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくともヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのノズル面（ノズル開口が形成されるインク吐出面）に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００４２】
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側においてヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのノズル面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１６がベルト３３上に吸着保持される。
【００４３】
ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図１中不図示、図７に符号８８で図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の左から右へと搬送される。
【００４４】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００４５】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が染み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００４６】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００４７】
印字部１２のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１０が対象とする記録紙１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。
【００４８】
ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、記録紙１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれのヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが記録紙１６の搬送方向（紙送り方向）延在するように固定設置される。
【００４９】
吸着ベルト搬送部２２により記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００５０】
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち、１回の副走査で）、記録紙１６の全面に画像を記録することができる。このようなシングルパス印字が可能な構成により、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００５１】
本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。更に、記録紙１６に処理液とインクとを付着させた後に、記録紙１６上でインク色材を凝集又は不溶化させて、記録紙１６上でインク溶媒とインク色材とを分離させる２液系のインクジェット記録装置では、処理液を記録紙１６に付着させる手段としてインクジェットヘッドを備えてもよい。
【００５２】
なお、ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、それぞれ複数のヘッドモジュールを記録紙１６の幅方向につなぎ合わせた構造を有していてもよいし、各ヘッドは一体に形成された構造を有していてもよい。
【００５３】
印字部１２の後段に設けられる印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他吐出異常をチェックする手段として機能する。
【００５４】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲ受光素子列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧ受光素子列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢ受光素子列と、から成る色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が２次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００５５】
印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドットの着弾位置の測定などで構成される。
【００５６】
印字検出部２４の後段には後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【００５７】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００５８】
加熱・加圧部４４によって記録紙１６を押圧すると、多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５９】
こうして生成されたプリント物は排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成される。
【００６０】
また、図１には示さないが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
【００６１】
〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。
【００６２】
図３(a)はヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３(b)はその一部の拡大図である。また、図３(c)はヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図、図４はヘッド５０の立体的構成を示す断面図（図３(a),(b)中の４−４線に沿う断面図）である。
【００６３】
記録紙１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３(a),(b)に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド５０の長手方向（紙送り方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【００６４】
記録紙１６の送り方向と略直交する主走査方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３(a)の構成に代えて、図３(c)に示すように、複数のノズル５１が２次元的に配列された短尺のヘッドユニット５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。また、図示は省略するが、短尺のヘッドユニットを一列に並べてラインヘッドを構成してもよい。
【００６５】
各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５はインク供給源たるインク供給タンク（図３(a)〜(c)中不図示、図５に符号６０で図示）と連通しており、該インク供給タンクから供給されるインクは図４の共通流路５５を介して各圧力室５２に分配供給される。
【００６６】
圧力室５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板５６には個別電極５７を備えた圧電素子５８が接合されており、個別電極５７に駆動信号を印加することによって圧電素子５８が変形してノズル５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。
【００６７】
かかる構造を有するインク室ユニット５３を図５に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
【００６８】
即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【００６９】
なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、記録紙１６の幅方向（記録紙１６の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるラインまたは複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。
【００７０】
特に、図３(a),(b)に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。即ち、ノズル５１-11、５１-12、５１-13、５１-14、５１-15、５１-16を１つのブロックとし（他にはノズル５１-21、…、５１-26を１つのブロック、ノズル５１-31、…、５１-36を１つのブロック、…として）、記録紙１６の搬送速度に応じてノズル５１-11、５１-12、…、５１-16を順次駆動することで記録紙１６の幅方向に１ラインを印字する。
【００７１】
一方、上述したフルラインヘッドと記録紙１６とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるラインまたは複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。
【００７２】
そして、上述の主走査によって記録される１ライン（或いは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。即ち、本実施形態では、記録紙１６の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する記録紙１６の幅方向が主走査方向ということになる。なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。
【００７３】
〔インク供給系の構成〕
図６は、インクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インク供給タンク６０はヘッド５０にインクを供給する基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に含まれる。インク供給タンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。
【００７４】
図６に示すように、インク供給タンク６０とヘッド５０の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。
【００７５】
なお、図６には示さないが、ヘッド５０の近傍又はヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。
【００７６】
また、インクジェット記録装置１０には、ノズル５１の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４が設けられている。キャップ６４は、不図示の移動機構によってヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置からヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。
【００７７】
キャップ６４は、図示せぬ昇降機構によってヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面をキャップ６４で覆う。
【００７８】
印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、圧電素子５８が動作してもノズル５１からインクを吐出できなくなってしまう。
【００７９】
このような状態になる前に（圧電素子５８の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で）圧電素子５８を動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべくキャップ６４（インク受け）に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出）が行われる。
【００８０】
また、ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入した場合、圧電素子５８が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合にはヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。
【００８１】
この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。
【００８２】
〔制御系の説明〕
図７は、インクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、メモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。
【００８３】
通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦メモリ７４に記憶される。
【００８４】
メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【００８５】
システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。
【００８６】
メモリ７４には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、メモリ７４は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。
【００８７】
モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバである。図７では、装置内の各部に配置されるモータ（アクチュエータ）を代表して符号８８で図示している。例えば、図７に示すモータ８８には、図１のベルト３３の駆動ローラ３１（３２）を駆動するモータや、図６のキャップ６４を移動させる移動機構のモータなどが含まれている。
【００８８】
ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって、図１に示す加熱ファン４０の熱源たるヒータや、後乾燥部４２のヒータなどを含むヒータ８９を駆動するドライバである。
【００８９】
プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データ（ドットデータ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいて、ヘッドドライバ８４を介してヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【００９０】
プリント制御部８０にはメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータがメモリ８２に一時的に格納されるとともに、駆動信号の波形データ列が記憶されている。なお、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【００９１】
ヘッドドライバ８４は、プリント制御部８０から与えられる画像データに基づいてヘッド５０の圧電素子５８に印加される駆動信号を生成するとともに、該駆動信号を圧電素子５８に印加して圧電素子５８駆動する駆動回路を含んで構成される。なお、図７に示すヘッドドライバ８４には、ヘッド５０の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【００９２】
印字検出部２４は、図１で説明したようにラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。
【００９３】
プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られた情報に基づいてヘッド５０に対する各種補正やヘッド５０のメンテナンスを行うように各部を制御する。
【００９４】
印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、メモリ７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データがメモリ７４に記憶される。
【００９５】
メモリ７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、該プリント制御部８０においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部８０で生成されたドットデータは、メモリ８２に蓄えられる。
【００９６】
プログラム格納部９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。なお、プログラム格納部９０は動作パラメータ等の記録手段（不図示）と兼用してもよい。
【００９７】
図７に破線で図示した電流検出部９２は、該駆動信号線に流れる電流を検出するものであり、駆動信号線が設けられる基板（駆動回路基板、フレキシブルフラット基板、ヘッド）上に形成された配線パターンの構造を利用した電流センサである。
【００９８】
電流検出部９２の詳細な構成及び機能については後述するが、本例に示す電流検出部９２は駆動信号線と電気的に絶縁され、電磁界現象を利用して駆動信号の電流をモニタするものである。
【００９９】
電流検出部９２により得られた検出信号は、信号処理部９４に送られてノイズ除去や増幅などの所定の信号処理が施される。信号処理部９４によって所定の信号処理が施された検出信号は判定部９６に送られる。
【０１００】
判定部９６は、駆動信号の電流検出信号に基づいて、各圧電素子の静電容量の変位、駆動信号線の短絡及びオープンの有無を判定する機能ブロックである。図７には、システムコントローラ７２が判定部９６の機能を有する態様を例示したが、システムコントローラ７２と独立に判定部９６を設けてもよい。
【０１０１】
判定部９６による判定結果は、判定結果表示部９８に表示される。判定結果表示部９８には、ＬＣＤモニタやＬＥＤディスプレイなどの表示装置に文字情報の判定結果を表示する態様や、判定結果を表すＬＥＤやランプを点灯（消灯）させる態様などを適用することができる。また、判定部９６による判定結果を所定のメモリに書き込む（記憶する）態様や、判定結果情報として通信インターフェースを介して外部へ出力する態様なども可能である。
【０１０２】
〔駆動回路及び電流検出の説明〕
次に、ヘッド５０の吐出力発生素子である圧電素子（図４参照）の駆動回路の構成、及び駆動信号の電流検出について詳細に説明する。
【０１０３】
本例に示すインクジェット記録装置１０には、各圧電素子５８に共通の駆動信号を印加し、各圧電素子５８の吐出タイミングに応じて各圧電素子５８の個別電極に接続されたスイッチ素子５９のオンオフを切り換えることで、各圧電素子５８に対応するノズルからインクを吐出させる駆動方式が適用される。
【０１０４】
図８は、駆動回路１００の構成図である。同図に示すように、駆動回路１００は、波形データ記憶部（図７のメモリ８２）から出力されたデジタル形式の波形データ列１０２をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ１０４と、アナログ信号に変換された波形データ（波形信号）を電圧増幅するオペアンプ１０６と、駆動用電源供給部＋Ｖ２から電気エネルギーの供給を受けて、オペアンプ１０６によって電圧増幅された波形信号を電流増幅するとともに、圧電素子５８の駆動に適した電圧に変換する駆動信号変換部１０８と、抵抗器１１０，１１２を含み、駆動信号変換部１０８の出力電圧をオペアンプ１０６の入力にフィードバックする帰還回路（フィードバックループ）１１４と、を備えている。
【０１０５】
駆動信号変換部１０８は、トーテムポール接続されたＮＰＮトランジスタ１１６及びＰＮＰトランジスタ１１８を含むプッシュプル回路を含み、トランジスタ１１６及びトランジスタ１１８のベースには、抵抗器１２０，１２２及びダイオード１２４，１２８により構成されたバイアス回路（入力回路）１１５が接続されている。バイアス回路１１５には、電源＋Ｖ１（５Ｖ〜１２Ｖ）及び−Ｖ（−５Ｖ〜−１２Ｖ）から電源が供給されている。
【０１０６】
駆動回路１００（駆動信号変換部１０８）の出力は、駆動回路基板１０１に形成される駆動信号線１３０、狭ピッチ多ピンコネクタ１３２のピン（端子）、フレキシブルフラット基板１３４に形成される駆動信号線１３６、ヘッド５０に形成される駆動信号線１３８、及びスイッチ素子５９を介して圧電素子５８（個別電極）のと電気接続がなされている。また、圧電素子５８の共通電極（図４参照）は、ヘッド５０に形成されるリターン信号線１４０、フレキシブルフラット基板１３４に形成されるリターン信号線１４２、及び駆動回路基板１０１に形成されるリターン信号線１４４を介して駆動回路１００のグランド１４６との電気接続がなされている。
【０１０７】
さらに、駆動回路基板１０１には、駆動信号線１３０（１３６，１３８）に流れる電流を検出し、ヘッド５０に搭載される圧電素子５８の状態や、駆動信号が伝送される駆動信号線１３０，１３６，１３８の状態、すなわち、駆動信号線１３０，１３６，１３８上の異常を表す信号を生成する機能ブロックが設けられている。
【０１０８】
なお、「圧電素子５８の状態」には、少なくとも圧電素子５８の静電容量の変位が含まれる。また、「駆動信号線１３０，１３６，１３８の状態」には、少なくとも駆動信号線１３０，１３６，１３８とリターン信号線１４０，１４２，１４４（グランド１４６）とのショートが含まれる。
【０１０９】
図８には、圧電素子５８の等価回路モデルとして、静電容量を表すコンデンサ５８Ｂに絶縁抵を表す抵抗器が並列接続された構成を図示した。
【０１１０】
すなわち、本例に示す駆動電流検出部は、駆動信号線１３０に流れる駆動電流によって誘起された誘導電流を電流検出信号として取り出す電流検出部９２を具備している。電流検出部９２は、誘電体を介して駆動信号線１３０に近接して設けられた複数の検出信号線１４７を含んで構成されている。
【０１１１】
図８には、３本の検出信号線１４７を駆動信号線１３０の周りに配設した態様を示している。検出信号線１４７の端部はまとめて短絡処理が施され、一方の端部から電流検出信号を取り出すように構成されている。
【０１１２】
すなわち、検出信号線１４７は駆動信号線１３０と電磁界結合（容量結合及び誘導結合）され、駆動信号線１３０に流れる電流が変化すると誘導電流が誘起される。検出信号線１４７は１本でもよく、駆動信号線１３０の両側に検出信号線１４７が設けられる態様が好ましい。検出感度を上げるという観点から、駆動信号線１３０と検出信号線１４７との距離は、駆動信号線１３０と検出信号線１４７との間の絶縁性能を確保できる範囲でより小さいことが好ましい。
【０１１３】
また、駆動電流検出部は、電流検出部９２によって得られた電流検出信号を電圧変換する電圧変換部１５０、及び電圧変換された電流検出信号を増幅する増幅部１５２と、該信号処理部によって所定の信号処理が施された電流検出信号に基づいて、ヘッド５０に設けられる圧電素子の静電容量の変位を判定するとともに、駆動信号線１３０，１３６，１３８にショートやオープンが発生しているか否かを判定する判定部９６と、判定部９６の判定結果を所定の期間保持する保持部１５４が設けられている。
【０１１４】
図７に図示した信号処理部９４は、図８の電圧変換部１５０及び増幅部１５２を含んで構成されている。なお、電流検出信号は高周波ノイズの影響を受けるために、一定期間内の信号を取得するか、高周波ノイズを除去するフィルタ回路を付加するなどの対策を行う態様が好ましい。
【０１１５】
判定部９６には、判定のしきい値となる判定信号が入力される。判定信号には、駆動信号線１３０，１３６，１３８の短絡を判定する短絡判定電圧１５５、駆動信号線１３０，１３６，１３８の開放を判定する開放判定電圧１５６、圧電素子５８の静電容量の変位量の判定に用いる容量規定値判定電圧１５７、容量変位クラス１判定電圧１５８、及び容量変位クラス２判定電圧１５９が含まれ、それぞれの判定電圧による判定結果は別々に保持部１５４へ送られる。
【０１１６】
容量規定値判定電圧１５７とは、圧電素子５８の仕様（規格）で規定された静電容量変位で許される下限値である。この上限値を超えていれば、圧電素子５８の静電容量の変位は素子固有のバラツキ範囲であり、許容できるということになる。一方、この下限値以下となった場合は異常レベルの初段階と判断する。
【０１１７】
容量変位クラス１判定電圧１５８とは、仕様で規定された正常範囲外の静電容量変位であって、第１段階の補正限度値のことをいう。静電容量の低下により圧電素子５８への充電電流が低下し、その結果、判定部９６に入力される電圧が容量規定値判定電圧１５７以下となった場合、規定の静電容量を想定した駆動信号波形を印加したとしても、吐出量の低下などの吐出性能の低下により所望の画像形成に影響を与えてしまう。そこで、静電容量の変位（低下）を駆動信号波形の補正（電圧増加）で補うことにより吐出性能の低下を補正し、所望の画像を形成させる。容量変位クラス１判定電圧１５８は、この第１段階の補正の下限を判定するものである、異常レベルの中段階と判断するしきい値である。
【０１１８】
容量変位クラス２判定電圧１５９とは、容量変位クラス１判定電圧１５８未満となった補正限界値のことをいう。容量変位クラス１判定電圧１５８未満であり容量変位クラス２判定電圧１５９以上の場合は、第２段階の補正による駆動信号波形が出力され（上述した第１段階の補正よりもさらに補正の程度を大きくしたもの）、静電容量の低下分を駆動信号波形の補正によって補償する。一方、容量変位クラス２判定電圧１５９未満の場合は、補正限界値を超える異常レベルの高段階であり、異常の圧電素子５８を含むヘッド５０の交換や、該当する圧電素子２８を未使用とするなどの処理を行う判断基準になる。
【０１１９】
保持部１５４に保持された判定結果は、図７に図示したシステムコントローラ７２やプリント制御部８０などの装置内の上位ブロックに通知され、状態に応じた処理が適宜行われる。また、判定部９６の判定結果は、図７に図示した判定結果表示部９８によって表示される。さらに、保持部１５４に保持されている情報はリセット信号(reset)によりリセットされる。リセット信号は、装置のリセット時や駆動信号のタイミングで入力される。
【０１２０】
判定結果を通知された処理の一例を挙げると、静電容量が所定の適正範囲外の圧電素子５８が発見された場合には、当該圧電素子５８に対応するノズルのＩＤ（識別番号）を記憶しておき、当該ノズルを使用しないように画像データが変更される。また、駆動信号線１３０，１３６，１３８にショート又はオープンがあると判断されると、その旨のエラーメッセージを判定結果表示部９８に表示させるとともに、駆動回路の動作を停止させるといった処理が挙げられる。
【０１２１】
また、本例に示す駆動回路基板１０１には、駆動信号線１３０，１３６，１３８上の異常を検査するための試験用駆動回路１６０が設けられている。試験用駆動回路１６０は、駆動回路１００によって生成される駆動信号よりも高いスリューレートを有する試験用駆動信号を生成する。
【０１２２】
試験用駆動回路１６０の構成は、駆動回路１００と共通しているので詳細な説明は省略するが、アナログ信号に変換された波形データを増幅するオペアンプ１６２と、電源＋Ｖ１及び−Ｖから電源供給を受けてバイアス信号を生成するバイアス回路１６３を構成する抵抗器１６４，１６６、ダイオード１６８，１７０と、バイアス回路１６３によって生成されたバイアス信号が入力されると、駆動用電源供給部＋Ｖ２から電気エネルギーの供給を受けて、オペアンプ１０６によって電圧増幅された波形データの信号を電流増幅するとともに、圧電素子５８の駆動に適した電圧に変換する駆動信号変換部１７２を構成するトランジスタ１７４，１７６と、駆動信号変換部１７２の出力電圧をオペアンプ１６２の入力にフィードバックする帰還回路を構成する抵抗器１７７，１７８と、を備えている。
【０１２３】
Ｄ／Ａコンバータ１０４の出力部にはスイッチ１８０が設けられるとともに、駆動回路１００の出力部及び試験用駆動回路１６０の出力部と駆動信号線１３０の接続部にはスイッチ１８２が設けられている。スイッチ１８０，１８２を切り換えることで、駆動回路１００を用いる通常動作モードと、試験用駆動回路１６０を用いる試験モードと、の切り換えが可能となっている。
【０１２４】
すなわち、装置の立ち上げ時や非常停止（一時休止）後の立ち上げ時、メンテナンス時などの非画像記録時には、試験用駆動回路１６０に切り換えて検査を実行し、通常の画像記録時には駆動回路１００に切り換えて画像記録と並行して検査が実行される。
【０１２５】
図９(a)には、インクジェットヘッドに適用される圧電素子５８の駆動信号の波形例を図示する。図９(a)に示す駆動信号波形２００は、電圧値が５０Ｖであり、スリューレートが５０Ｖ／μｓｅｃである。一般的な駆動信号は、電圧値が数十Ｖ程度、スリューレートが数十Ｖ／μｓｅｃ程度である。
【０１２６】
また、本例に適用されるようなフルライン型のインクジェットヘッドは、ノズル数（圧電素子数）が数百〜数千個程度、圧電素子１素子あたりの静電容量は数百ｐＦ程度である。
【０１２７】
図９(b)には、駆動信号の電流波形を示す。同図に示すように、駆動信号の立ち上がりで圧電素子の容量成分を充電する充電電流が流れ、駆動信号の立ち下がりで圧電素子の容量成分を放電する放電電流が流れる。すなわち、駆動信号線（図８の符号１３０，１３６，１３８）には、高周波のパルス電流が流れる。
【０１２８】
駆動信号線に流れる駆動信号の電流値ｉは、次式（１）により算出される。
【０１２９】
ｉ＝Ｃ×（ｄｖ／ｄｔ）  …（１）
静電容量Ｃの変位を電流ｉで検知するために、駆動回路のスリューレート（ｄＶ／ｄｔ）を高くするとＣの変位量を識別しやすい。
【０１３０】
以下に、上記（１）式を用いた駆動電流値ｉの算出例を示す。算出条件は次のとおりである。
【０１３１】
（算出条件）
圧電素子１素子の静電容量：５００ｐＦ
圧電素子の絶縁抵抗      ：１ＧΩ(絶縁不良時：１０ｋΩ〜１００ｋΩ)
駆動信号のスリューレート：５０Ｖ／μｓｅｃ
駆動電圧                ：５０Ｖ（最大値）
インクジェットヘッドのノズル数(圧電素子素子数)：２５６個
１ノズル（圧電素子１素子）を駆動する場合の駆動電流ｉは、駆動電圧を最大値（５０Ｖ）とすると、
ｉ＝(５００×１０−１２)×(５０×１０６)＝２．５×１０−２［Ａ］
である。
【０１３２】
また、絶縁抵抗値が１ＧΩ（正常時）の場合の駆動電流ｉは、
ｉ＝Ｖ／Ｒ＝５０／（１×１０９）＝５×１０−８［Ａ］
となる。
【０１３３】
一方、絶縁抵抗値が１００ｋΩ（絶縁不良時）の場合の駆動電流ｉは、
ｉ＝Ｖ／Ｒ＝５０／１０５＝５×１０−４［Ａ］
であり、絶縁抵抗が１０ｋΩ（絶縁不良時）の場合の駆動電流ｉは、
ｉ＝Ｖ／Ｒ＝５０／１０４＝５×１０−３［Ａ］
である。
【０１３４】
２５６ノズル（圧電素子２５６素子）を駆動する場合の駆動電流ｉは、
ｉ＝(５００×１０−１２×２５６)×(５０×１０６)＝６．４［Ａ］
絶縁抵抗値が１ＧΩの場合の駆動電流ｉは、
ｉ＝Ｖ／Ｒ＝５０／（１０９／２５６）＝１．２８×１０−５［Ａ］
である。また、絶縁抵抗値が１００ｋΩ（絶縁不良時）のときの駆動電流ｉは、
ｉ＝Ｖ／Ｒ＝５０／（１０５／２５６）＝１．２８×１０−１［Ａ］
であり、絶縁抵抗値が１０ｋΩ（絶縁不良時）の場合の駆動電流ｉは、
ｉ＝Ｖ／Ｒ＝５０／（１０４／２５６）＝１．２８［Ａ］
である。
【０１３５】
上述したように、駆動回路からインクジェットヘッドをみた異常のケースとして、（１）短絡、（２）オープン又はコネクタはずれ、（３）静電容量の変位が考えられる。それぞれの異常時に応じた駆動信号の電流波形を図１０に図示する。
【０１３６】
図１０に符号２２０を付した曲線は、短絡時における充電時の駆動信号の電流波形である。また、符号２２２を付し破線で図示した曲線は、複数（本例では２５６個）の圧電素子を充電したときの正常時における駆動信号の電流波形であり、符号２２４を付した曲線は、１つの圧電素子を充電したときの正常時における駆動信号の電流波形であり、符号２２６を付した曲線は、１つの圧電素子を充電したときの静電容量変位時（静電容量低下時）における駆動信号の電流波形である。
【０１３７】
これら駆動電流波形の電流値の差異に着目して適切なしきい値を設定し、検出された電流値としきい値とを比較することによって上記（１）〜（３）の異常を検出することができる。
【０１３８】
図１０には、しきい値の設定例として、しきい値電流Ｉｐ０〜Ｉｐ４を示す。同図に示すしきい値電流Ｉｐ０〜Ｉｐ４は電圧値に変換され、図８の短絡判定電圧１５５、開放判定電圧１５６、容量規定値判定電圧１５７、容量変位クラス１判定電圧１５８、容量変位クラス２判定電圧１５９として、判定部９６に送られる。
【０１３９】
駆動回路から圧電素子までの伝送路（図８の駆動信号線１３０，１３６，１３８）上の短絡時、及び圧電素子自体の短絡時は大電流が流れるため、検出電圧は他の異常時に比べはるかに高いレベルを示す。図１０のＩｐ０は、図８の短絡判定電圧１５５に対応する電流値である。
【０１４０】
なお、圧電素子が多数接続されているため、これら多数の圧電素子を充電するための正常の電流も大きくなる。つまり充電電流と短絡電流の判別はかなり高い電流値が流れたところになる。よって短絡検出は、隣接する数個の圧電素子を１つの検出ブロックとして、ブロック単位あるいは圧電素子１素子単位で駆動し、低い電流値における早い段階で判別することが望ましい。ショート時は急激に大電流が流れるため、通常時とは明らかに違うレベルの電流を検出するので、駆動回路や圧電素子が故障するような危険な電流値まで到達する前に異常を早く検出することが可能である。
【０１４１】
駆動回路から圧電素子までの伝送路上の開放時、例えば、伝送路上のコネクタはずれや断線発生時は電流が流れないため、しきい値は他の異常時に比べはるかに低いレベルに設定できる。図１０のＩｐ４は、図８の開放判定電圧１５６に対応する電流値である。
【０１４２】
圧電アクチュエータの静電容量状態（容量の変位）時は、正常時の充放電電流値に応じた検出電圧からある一定の変位レベルと比較して異常信号を出力する。
【０１４３】
ヘッド５０をいくつかのブロックに分けて、ブロックごとに検査が行われる場合には、例えば、ノズル５１(圧電素子５８)を数個から数十個の集まりにて１ブロックとすると、１つのブロックあたりの総静電容量は１素子当りの静電容量×ブロック内の素子数となる。このようにブロック単位で検査を行うことで検出される電流値が大きくなり検出電圧も大きくなる。すなわち、圧電素子の正常時と異常時における検出電圧の差も大きくなることから、正常と異常を明確に切り分けられるメリットがある。
【０１４４】
また、ブロックごとの検査のため１素子ごとの検査に比べて検査時間が短縮される。異常と判断されたブロックでは、当該ブロックに含まれる圧電素子を１つずつ検査することで、異常となった圧電素子が特定される。
【０１４５】
ブロック及び圧電素子の選択は、上位装置（例えば、図７のシステムコントローラ７２及びプリント制御部８０）の指示により、図８に図示したスイッチ５９の切り換え制御によって可能である。
【０１４６】
図１０のＩｐ１は、ブロック単位で検出を行う場合の規定値判定電圧１５７（図８参照）に対応している。ブロック単位で検出を行う場合には、ブロックに含まれる圧電素子の合成静電容量を充電する充電電流が基準となる。また、Ｉｐ２は１素子ごとに検査を行う場合の規定値判定電圧１５７に対応している。
【０１４７】
Ｉｐ３は、容量変位クラス１判定電圧１５８、或いは容量変位クラス２判定電圧１５９に対応している。容量変位クラス１判定電圧１５８や容量変位クラス２判定電圧１５９による判定は１素子ごとに行われる。
【０１４８】
〔電流検出部の具体例〕
次に、図７及び図８に示す電流検出部９２の具体な構造例について説明する。先に説明したように、本例に適用される電流検出部９２は、駆動回路基板１０１の配線パターン構造によって構成され、駆動信号線１３０，１３６，１３８とは電気接続されずに、電磁界現象を利用して、駆動信号線１３０，１３６，１３８に流れる電流を検出するものである。
【０１４９】
図１１は、駆動回路基板１０１に４層基板を適用した場合の電流検出部９２の構造例を示す断面図である。なお、図１１中、図８と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１５０】
同図に示すように、図８の電流検出部９２は、駆動回路１００の出力部からインクジェットヘッドのコネクタ１３２の端子までの駆動信号線１３０（破線で図示）のパターン構造によって形成される。具体的には、駆動信号線１３０のパターン線を囲むようにして電流検出用の信号パターン線（検出信号線）１４７を配置する。駆動信号線１３０のパターンは駆動回路基板１０１の内層２４２を通る。その内層２４２に配置された駆動信号線１３０のパターンの直上層（表層）２４４及び直下層２４６に検出信号線１４７のパターンを配置する。
【０１５１】
この検出信号線１４７のパターンと駆動信号線１３０のパターンの間には、誘電体層（駆動回路基板１０１の配線層間の絶縁層）２４８，２５０を挟んでおり、駆動信号線１３０と検出信号線１４７は絶縁の関係にある。この構造は、駆動信号線１３０及び検出信号線１４７の相互のパターン間において電磁界結合を得るほか、駆動信号線１３０のパターンを流れる駆動信号の電流によって検出信号線１４７のパターンに誘導電流を誘起する。図１１の誘電体層２４８，２５０に図示したコンデンサのシンボルマークは、駆動信号線１３０と検出信号線１４７が容量結合されていることを表している。
【０１５２】
特に、駆動信号線１３０のパターンが内層２４２から表層２４４の駆動回路の出力端子（コネクタ１３２の端子）に接続する際のビア接続においては、そのビア１３０Ａを囲むように電流検出用のビア１４７Ａが配置される。すなわち、異なる配線層間の誘電体層（絶縁層）を貫通し、当該異なる配線層間に設けられる駆動信号線１３０と電気接続されるビア（垂直配線）１３０Ａの周囲を囲むように、異なる配線層間の誘電体層（絶縁層）を貫通し、当該異なる配線層間に設けられる検出信号線１４７に電気接続されるビア１４７Ａが配設されている。
【０１５３】
なお、上述した「ビア１３０Ａを囲むように電流検出用のビア１４７Ａが配置される」という形態には、「駆動信号線が閉曲線状の検出信号線を貫く」形態が含まれる。
【０１５４】
一般的なプリント配線基板を使用した場合の駆動信号線１３０と検出信号線１４７の距離は、基板の厚み１．６ｍｍ、内層導電体３５μｍとすると、図１１に示す３層基板では、｛１６００−（３５＋３５＋３５）｝／２（誘電体２層）＝７４７．５（μｍ）となる。すなわち、駆動信号線１３０と検出信号線１４７の距離は数十μｍ〜数百μｍ程度（１ｍｍ以下）となる。
【０１５５】
また、検出信号線１４７の面積は、駆動信号線１３０と検出信号線１４７の間の誘電体の誘電率（後述する式（２）のＣ）と誘導起電力（後述する式（３）のＶＮ）により求めることができる。なお、式（２）においてε０：８．８５４×１０−１２、εｒ＝４．７とすると、□１．１ｍｍである。
【０１５６】
図１２には、駆動回路基板１０１の表層２４４から見たビア１３０Ａ，１４７Ａの配置例を図示する。図１２に示す配置例では、駆動信号線１３０と電気接続される９本のビア１３０Ａの周りを囲むように、９本の検出信号線１４７のビア１４７Ａを配置している。ビア１３０Ａとビア１４７Ａは略平行に互いに交差しないように配置されるとともに、９本のビア１４７Ａはビア１３０Ａの周囲方向に等間隔に配置されている。
【０１５７】
なお、駆動信号線１３０と電気接続されるビア１３０Ａの周囲を囲むためには、検出信号線１４７のビア１４７Ａは３本以上であればよいが、電流検出感度を向上させるためには、検出信号線１４７のビア１４７Ａはできる限り高密度に配置することが好ましい。
【０１５８】
検出信号線１４７のビア１４７Ａは、検出信号線１４７のパターンよりもインダクタンス成分が高くなるためにインピーダンスが大きくなり、相対的に検出感度が高感度となるので、Ｓ／Ｎの低下を抑制することができる。
【０１５９】
駆動回路基板１０１の配線層間の浮遊容量は、次式（２）で表すことができる。
【０１６０】
Ｃ＝ε0×εｒ×Ｓ／ｄ  …（２）
上記（２）式におけるεは配線層間の絶縁材料（基板の基材）誘電率、Ｓは配線パターンの面積（複数のパターンを用いる場合には合計の面積）、ｄは配線層の間隔である。
【０１６１】
（１）式によれば検出感度を向上させるに浮遊容量Ｃを大きくするとよい。（２）式によれば、配線層間の浮遊容量Ｃは配線層間の間隔ｄ（駆動信号線と検出信号線との間隔）に反比例するので、配線層間の距離ｄをより小さくすることで浮遊容量Ｃをより大きくすることができる。
【０１６２】
なお、基板全体の厚みが１ｍｍ程度の４層基板の場合には、配線層間の間隔ｄは１００μｍ程度であり、ｄの値は所定の絶縁性能を確保するという観点から決められており、ｄの値を小さくするには基板の構造上の限界がある。多層基板の構造を用いる場合には、配線層間の絶縁層の材料に誘電率の大きな材料を用いて浮遊容量Ｃをより大きくするとよい。
【０１６３】
上述した検出の構造は、一般的に公知とされている伝送線路のクロストーク等価回路をモデルとしている。クロストークモデル（隣接ノイズ結合モデル）は、容量性と誘導性の両方の電気的な結合を伴う。
【０１６４】
図１３(a),(b)は、導体１及び導体２間の浮遊容量Ｃ１２による導体間の容量結合を示す。図１３(a)は、物理的に表現したものであり、図１３(b)は、等価回路で表現したものである。負荷抵抗Ｒ（Ｒ<<１／［ｊ×ω×（Ｃ１２＋Ｃ２Ｇ）］）の結合電圧ＶＮは、次式（３）で近似することができる。
【０１６５】
ＶＮ＝ｊ×ω×Ｒ×Ｃ１２×Ｖ１  …（３）
図１３におけるＣ１２は導体１と導体２の導体間の浮遊容量であり、導体１に流れる信号の電圧が時間的に変化すればＣ１２の両端には時間的に変化する電位差が生じ、その電位差を起電力としてで導体２には変位電流が流れる。すなわち、導体１の電圧Ｖ1の変化が導体間容量Ｃ１２の存在により導体２に変位電流が流れ、負荷抵抗Ｒによって誘起電圧ＶＮが誘起される。
【０１６６】
すなわち、図１３(a),(b)の導体１は、駆動信号線１３０，１３６，１３８に対応し、導体２は検出信号線１４７に対応している。負荷抵抗Ｒの両端に発生する誘起電圧ＶＮにより導体２（検出信号線１４７）に誘導電流が誘起される。
【０１６７】
図１４(a),(b)は導体の誘導結合を示す。図１４(a)は、物理的に表現したものであり、図１４(b)は、等価回路で表現したものである。結合電圧ＶＮは、次式（４）で近似することができる。
【０１６８】
ＶＮ＝ｊ×ω×Ｍ×Ｉ＝Ｍ×（ｄＩ／ｄｔ）  …（４）
ここで、図１４(c)を用いて、電磁誘導について簡単に解説する。図１４(c)に示す回路２７０に流れる電流Ｉによって発生する磁束Φが、回路２７２の閉回路に鎖交した場合、回路２７０に流れる電流Ｉと回路２７２の磁束Φ１２を結びつける比例定数は相互インダクタンスＭである。磁束Φ１２は、相互インダクタンスＭと電流Ｉを用いて、次式（５）のように表される。
【０１６９】
Φ１２=Ｍ×Ｉ  …（５）
電流Ｉが時間的に変化すると磁束ΦとΦ１２が変化し、Φ１２の時間的変化を打ち消す方向の起電圧ＶＮが発生する。図１４(b)に示す等価回路モデルにおいて、この起電圧ＶＮとＲ２により誘導電流が誘起される。
【０１７０】
すなわち、図１４(c)の回路２７０は図１２のビア１３０Ａに対応し、図１４(c)の回路２７２は図１２のビア１４７Ａに対応している。
【０１７１】
上記の如く構成されたインクジェットヘッドを駆動する駆動信号の電流検出によれば、駆動信号線により伝送される駆動信号の電流を、駆動信号と電気的に絶縁された検出信号線に発生する誘導電流によって検出するので、駆動信号の波形なまり、電圧降下、スリューレートの低下などが発生せず、駆動信号の電流検出に起因するインクジェットヘッドの吐出性能の低下を防止することができる。
【０１７２】
また、電球検出部に基板の配線パターンを利用することで、ホール素子のような電流範囲及び電圧範囲の制限がなく、インクジェットヘッドに設けられた圧電素子のように数十ボルト、数アンペアの駆動信号を検出することが可能である。さらに、配線パターンの間隔、面積等を工夫することで、検出特性を自由に設計することができる。
【０１７３】
本実施形態では、電流検出センサとして機能する電流検出部９２を駆動回路基板１０１に形成する態様を例示したが、電流検出部９２は駆動信号線１３０，１３６，１３８が形成される基板であればよく、フレキシブルフラット基板１３４や、ヘッド５０の駆動信号線が配設される領域にも形成可能である。もちろん、電流検出部９２のみを１つの基板内に構成してもよい。また、駆動信号線１３０，１３６，１３８と検出信号線１４７を同一の面内（配線層内）に形成してもよい。
【０１７４】
また、本実施形態では、インクジェットヘッドの吐出力発生素子として用いられる圧電素子を駆動する駆動信号の電流検出を例示したが、他の用途に用いられる圧電素子など、容量性負荷を含む被駆動素子の駆動信号の電流検出にも適用可能である。
【０１７５】
本実施形態では、本発明が適用される装置例として記録媒体上にカラー画像を形成するインクジェット記録装置を示したが、本発明は吐出ヘッドから媒体上に液体を吐出する液体吐出装置（ディスペンサーなど）など、圧電アクチュエータを吐出力発生素子に適用した構成に広く適用可能である。
【０１７６】
本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【０１７７】
＜付記＞
上記に詳述した発明の実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書は少なくとも以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
【０１７８】
（発明１）：容量性負荷を含む被駆動素子に駆動電流を供給する駆動回路の出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、前記駆動信号線に誘電体を介して近接配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、を備え、前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする電流検出センサ基板。
【０１７９】
本発明によれば、駆動信号が伝送される駆動信号線に対して電気的に接続される検出素子を備えることなく、駆動信号線と電磁界結合された検出信号線に誘導電流を誘起して、該誘導電流を検出信号として取り出すので、波形なまりや発振、電圧降下などの駆動信号への影響を回避することができ、かつ、広い電流範囲にわたって駆動電流の検出が可能である。
【０１８０】
すなわち、誘電体をはさんで駆動信号線と検出信号線を数十μｍから数百μｍ程度に近接配置して電磁界結合させ、この構造を電流検出センサとしている。かかる構造によれば、駆動信号線とは電気的に絶縁されている電流センサを用いて、駆動信号線に流れる電流の変化に応じて検出信号線に誘導電流を励起させ、該誘導電流を検出信号として取り出すことで、駆動信号線に流れる電流に応じた検出信号を得ることができる。
【０１８１】
このような構造を有する電流検出センサは、基板の配線構造を利用した簡単な構造であって故障する可能性が極めて低く、かつ、経時変化もなく、好ましい。
【０１８２】
駆動信号発生部は、波形データを所定のアナログ信号に変換する低電圧回路（小信号を取り扱う回路）と、アナログ信号に変換された波形データを入力信号として圧電アクチュエータの駆動に必要な電流及び電圧を有する駆動信号に変換するパワー回路（高電圧、大電流を取り扱う回路）と、を含む概念である。
【０１８３】
電気配線には、駆動信号が伝送される駆動信号線とリターン信号（グランド電位の信号）が伝送されるリターン信号線を含む態様がある。
【０１８４】
容量性負荷を有する被駆動素子には、圧電アクチュエータが含まれる。圧電アクチュエータとは、電極となる金属膜の間に圧電材料がはさみ込まれた構造を有する圧電素子を含んでいる。また、圧電素子の変形に応じて動作する部材を含んでいてもよい。
【０１８５】
（発明２）：発明１に記載の電流検出センサ基板において、少なくとも３層の配線層を有するとともに各配線層の間に誘電体を含む絶縁層が設けられ、前記駆動信号線が設けられる配線層は、前記絶縁層を介して前記検出信号線が設けられる配線層にはさまれる構造を有し、前記検出信号線は前記駆動信号線との電磁界結合の特性を得ることを特徴とする。
【０１８６】
かかる態様によれば、基板の多層配線構造を用いることで、駆動信号線及び検出信号線の配線の自由度が高くなるとともに、構造が簡素化される。
【０１８７】
検出感度を上げるために、絶縁層には誘電率が高い材料を適用する態様が好ましい。
【０１８８】
（発明３）：発明２に記載の電流検出センサ基板において、前記検出信号線は、所定の面積を有することを特徴とする。
【０１８９】
かかる態様において、検出信号線の面積は、駆動信号線と検出信号線の間の静電容量と検出信号線に誘起される誘導起電力から求めることが可能である。
【０１９０】
（発明４）：発明２又は３に記載の電流検出センサ基板において、前記駆動信号線は、異なる配線層間の絶縁層を貫通して異なる配線層に設けられた駆動信号線を電気接続させる駆動信号層間配線を含み、前記検出信号線は、異なる配線層間の絶縁層を貫通して前記駆動信号層間配線を囲むように配設される検出信号層間配線を含むことを特徴とする。
【０１９１】
かかる態様によれば、層間配線は配線層に形成される面の配線パターンよりもインピーダンスを下げることができ、検出感度の向上に寄与する。
【０１９２】
（発明５）：容量性負荷に駆動電流を供給する駆動回路の出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、絶縁体を介して前記駆動信号線の周囲を囲むように配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、を備え、前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする電流検出センサ基板。
【０１９３】
本発明によれば、絶縁体を介して駆動信号線の周囲に検出信号線を近接配置して誘導結合させ、この構造を電流検出センサとして用い、駆動信号線とは電気的に絶縁されている電流センサを用いて、駆動信号線に流れる電流の変化に応じて検出信号線に誘導電流を励起させ、該誘導電流を検出信号として取り出すことで、駆動信号線に流れる電流に応じた検出信号を得ることができる。
【０１９４】
（発明６）：発明５に記載の電流検出センサ基板において、少なくとも２つの配線層を有し、前記駆動信号線は、異なる配線層間の絶縁層を貫通して異なる配線層に設けられた駆動信号線を電気接続させる駆動信号層間配線を含み、前記検出信号線は、異なる配線層間の絶縁層を貫通して前記駆動信号層間配線を囲むように配設される検出信号層間配線を含み、電磁界結合の特性を得ること特徴とする。
【０１９５】
かかる態様における駆動信号層間配線及び検出信号層間配線には、積層構造を有する配線層間を電気接続させるビアが含まれる。
【０１９６】
（発明７）：駆動信号を生成する駆動信号生成部と、容量性負荷を有する被駆動素子へ前記駆動信号生成部によって生成された駆動信号を供給する出力端と、前記被駆動素子及び前記出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、前記駆動信号線に誘電体を介して近接配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、を備え、前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【０１９７】
本発明によれば、駆動信号が伝送される駆動信号線に対して電気的に接続される検出素子を備えることなく、駆動信号線と電磁界結合された検出信号線に誘導電流を誘起して、該誘導電流を検出信号として取り出すので、波形なまりや発振、電圧降下などの駆動信号への影響を回避することができ、かつ、広い電流範囲にわたって駆動電流の検出が可能である。
【０１９８】
（発明８）：発明７に記載の容量性負荷駆動装置において、前記基板は、発明２乃至４のいずれかに記載の電流検出センサ基板を含むことを特徴とする。
【０１９９】
（発明９）：駆動信号を生成する駆動信号生成部と、容量性負荷を有する被駆動素子へ前記駆動信号生成部によって生成された駆動信号を供給する出力端と、前記被駆動素子及び前記出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、絶縁体を介して前記駆動信号線の周囲を囲むように配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、を備え、前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする容量性負荷駆動装置。
【０２００】
本発明によれば、絶縁体を介して駆動信号線の周囲に検出信号線を近接配置して電磁界結合させ、この構造を電流検出センサとして用い、駆動信号線とは電気的に絶縁されている電流センサを用いて、駆動信号線に流れる電流の変化に応じて検出信号線に誘導電流を励起させ、該誘導電流を検出信号として取り出すことで、駆動信号線に流れる電流に応じた検出信号を得ることができる。
【０２０１】
（発明１０）：発明９に記載の容量性負荷駆動装置において、前記基板は、発明６に記載の電流検出センサ基板を含むことを特徴とする。
【０２０２】
（発明１１）：ノズルから吐出させる液体に吐出圧力を付与する圧電アクチュエータを具備する液体吐出ヘッドと、前記圧電アクチュエータに供給される駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号生成部の出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、前記駆動信号線に誘電体を介して近接配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、を備え、前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする液体吐出ヘッド駆動装置。
【０２０３】
本発明によれば、駆動信号が伝送される駆動信号線に対して電気的に接続される検出素子を備えることなく、駆動信号線と電磁界結合された検出信号線に誘導電流を誘起して、該誘導電流を検出信号として取り出すので、波形なまりや発振、電圧降下などの駆動信号への影響を回避することができ、かつ、広い電流範囲にわたって駆動電流の検出が可能である。
【０２０４】
液体吐出ヘッドには、圧電アクチュエータなどの容量性負荷を有する吐出力発生素子から付与された吐出圧力を利用して、ノズルから液体を吐出するインクジェット方式の吐出ヘッドが含まれる。
【０２０５】
（発明１２）：発明１１に記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、前記基板は、発明２乃至４のいずれか１項に記載の電流検出センサ基板を含むことを特徴とする。
【０２０６】
（発明１３）：ノズルから液体を吐出させる液体吐出ヘッドに設けられる圧電アクチュエータに供給される駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号生成部の出力端と電気接続され、前記駆動信号が伝送される駆動信号線と、絶縁体を介して前記駆動信号線の周囲を囲むように配設され、前記駆動信号線により伝送される駆動信号の電流によって誘導電流が誘起される検出信号線と、前記検出信号線に誘起される誘導電流を検出信号として取り出す検出信号取出部と、を備え、前記駆動信号線及び前記検出信号線が配線パターンとして形成されるとともに、前記駆動信号線及び前記検出信号線、前記検出信号取出部が同一の基板内に形成されることを特徴とする液体吐出ヘッド駆動装置。
【０２０７】
本発明によれば、絶縁体を介して駆動信号線の周囲に検出信号線を近接配置して電磁界結合させ、この構造を電流検出センサとして用い、駆動信号線とは電気的に絶縁されている電流センサを用いて、駆動信号線に流れる電流の変化に応じて検出信号線に誘導電流を励起させ、該誘導電流を検出信号として取り出すことで、駆動信号線に流れる電流に応じた検出信号を得ることができる。
【０２０８】
（発明１４）：発明１３に記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、前記基板は、発明６に記載の電流検出センサ基板を含むことを特徴とする。
【０２０９】
（発明１５）：発明１１乃至１４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、前記検出信号線によって検出された駆動信号の電流に基づいて、前記圧電アクチュエータ及び前記駆動信号線の少なくともいずれかの異常の有無を判断する異常判断部を備えたことを特徴とする。
【０２１０】
かかる態様によれば、駆動信号の電流値を用いて、圧電アクチュエータ、駆動信号線の異常を検出することで、液体吐出ヘッドの吐出性能を低下させる原因を発見することが可能となる。
【０２１１】
（発明１６）：発明１５に記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、前記異常判断部は、前記圧電アクチュエータにおける基準の静電容量に対する静電容量の変位量を判断する静電容量判断部、及び前記駆動信号線の短絡の有無を判断する短絡判断部、前記駆動信号線の開放の有無を判断する開放判断部のうち少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする。
【０２１２】
かかる態様によれば、圧電アクチュエータの静電容量の変位、駆動信号線の短絡の有無、前記駆動信号線の開放の有無を判断することで、液体吐出ヘッドの吐出性能を低下させる原因を発見することが可能となる。
【０２１３】
駆動信号線の短絡とは、駆動信号線とリターン信号が伝送されるリターン信号線（基準電位）との間の抵抗値がほぼ０Ωとなって接続される状態や、ある抵抗値（数Ω〜数百Ω程度の抵抗値）を持って接続される状態のいずれも含んでいる。
【０２１４】
（発明１７）：発明１１乃至１６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、前記異常判断部は、異常状態を所定の期間記憶しておく異常状態記憶部と、前記圧電アクチュエータ及び前記駆動信号線の少なくともいずれかが異常である場合に、異常状態を報知する報知手段と、を含むことを特徴とする。
【０２１５】
かかる態様によれば、異常であると判断されたときには、異常状態を報知するので、異常の原因を取り除くことができ、液体吐出ヘッドの吐出性能の低下を未然に防ぐことが可能である。
【０２１６】
（発明１８）：発明１１乃至１７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド駆動装置において、前記駆動回路により生成される駆動信号よりも高いスリューレートを有する試験用駆動信号を生成する試験用駆動回路を備えたことを特徴とする。
【０２１７】
かかる態様によれば、高いスリューレートを有する試験用駆動信号を生成する試験用駆動回路を用いることで、駆動電流の検出感度を向上させることが可能となる。
【０２１８】
かかる態様において、通常の駆動回路と試験用駆動回路とを切り換える切り換え手段を備える態様が好ましい。
【０２１９】
（発明１９）：ノズルから液体を吐出させる液体吐出ヘッドと、発明１１乃至１８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド駆動装置と、を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
【０２２０】
液体吐出装置には、ノズルからカラーインクを吐出させて、記録媒体上に所望の画像を形成するインクジェット記録装置が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０２２１】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図
【図３】ヘッドの構造例を示す平面透視図
【図４】図３中４−４線に沿う断面図
【図５】図３に示すヘッドのノズル配置を示す拡大図
【図６】図１に示すインクジェット記録装置のインク供給系の構成を示す概要図
【図７】図１に示すインクジェット記録装置の制御系の構成を示す概要図
【図８】インクジェットヘッドの駆動回路の構成を示すブロック図
【図９】駆動信号の一例を説明する図
【図１０】駆動信号の電流を説明する図
【図１１】本発明の実施形態に係る電流検出センサ基板の構造を示す断面図
【図１２】図１１に示す電流検出センサ基板の配線パターンの構造を説明する図
【図１３】容量性結合の等価回路モデル
【図１４】誘導性結合の等価回路モデル
【図１５】従来技術に係る圧電素子の駆動回路を説明する図
【図１６】従来技術に係る圧電素子の駆動回路の変形例を説明する図
【図１７】駆動信号の一例を説明する図
【符号の説明】
【０２２２】
１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，５０…ヘッド、５８…圧電素子、８４…ヘッドドライバ、９２…電流検出部、９６…判定部、９８…表示部、１００…駆動回路、１０１…駆動回路基板、１３０…駆動信号線、１３０Ａ，１４７Ａ…ビア、１４７…検出信号線、１６０…試験用駆動回路
【図１】
2010076329.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010076329.tif 000013
【図１２】
2010076329.tif 000014
【図１３】
2010076329.tif 000015
【図１４】
2010076329.tif 000016
【図１５】
2010076329.tif 000017
【図１６】
2010076329.tif 000018
【図１７】
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