(57)【要約】【課題】  液滴吐出ヘッドにセンサなどを設けることなく、液滴吐出ヘッドのヘッド温度を適正に検出可能とする。【解決手段】  駆動制御部１４には、駆動回路１８の出力側にスイッチ３２が設けられ、このスイッチ３２を閉じると共に、充電選択信号ＳｍをＳＷＩＣ２４へ出力することにより、圧電素子２０を充電する。このとき、圧電素子の静電容量が温度によって変化することから、ヘッド温度に応じた電荷が蓄積される。また、スイッチを開放することにより、圧電素子に充電された電荷が、負帰還回路２２の抵抗Ｒｆ、Ｒｉを介して放電される。このときの端子電圧Ｖｘを、コントローラ１６が、Ａ／Ｄ変換器３４を介して検出し、ヘッド温度を判定し、このヘッド温度に基づいて、駆動波形信号によって圧電素子を駆動して、液滴を吐出するときの吐出滴量の調整を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子に印加する電圧によって発生する圧力によって液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのヘッド温度を検出するヘッド温度検出方法であって、前記圧電素子を所定の充電状態から自然放電させたときの前記圧電素子の端子電圧から、前記圧電素子が設けられている前記液滴吐出ヘッドのヘッド温度を判定することを特徴とするヘッド温度検出方法。
【請求項２】
印加される電圧に応じて発生する圧力によって液滴を吐出する圧電素子が設けられた液滴吐出ヘッドのヘッド温度を検出するヘッド温度検出装置であって、
前記圧電素子に電荷を蓄積する充電手段と、
前記圧電素子に蓄積された電荷を放電可能とする放電手段と、
前記放電手段によって前記電荷が放電されるときの前記圧電素子の端子電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出される前記端子電圧の変化から前記ヘッド温度を判定する温度判定手段と、
を含むことを特徴とするヘッド温度検出装置。
【請求項３】
所定の端子電圧まで前記圧電素子を充電した状態で放電されたときに、所定時間経過したときの前記圧電素子の端子電圧に基づいて前記ヘッド温度を判定することを特徴とする請求項２に記載のヘッド温度検出装置。
【請求項４】
所定の端子電圧まで前記圧電素子を充電した状態で放電し、前記圧電素子の端子電圧が所定値まで低下したときの放電時間に基づいて前記ヘッド温度を判定することを特徴とする請求項２に記載のヘッド温度検出装置。
【請求項５】
駆動波形に応じて所定の電圧が印加されることにより、印加電圧に応じて発生する圧力によって液滴を吐出する圧電素子が設けられた液滴吐出ヘッドと、前記駆動波形が入力されることにより、前記駆動波形に基づいて前記圧電素子を駆動する駆動手段と、前記駆動波形を発生して前記液滴吐出ヘッドから吐出する滴量を制御する駆動制御手段と、を含む液滴吐出装置であって、
前記圧電素子と前記駆動手段を切り離して前記圧電素子に蓄積された電荷を放電可能とする放電手段と、
前記放電手段によって前記電荷が放電されるときの前記圧電素子の端子電圧を検出する検出手段と、
前記駆動制御手段が前記圧電素子に電荷を蓄積する充電波形を前記駆動手段へ出力した時に、前記放電手段を制御して圧電素子に蓄積した電荷を放電しながら、前記検出手段によって前記端子電圧の変化を検出し、前記検出結果に基づいてヘッド温度を判定する温度判定手段と、
を含むことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
前記駆動手段に負帰還回路が設けられているときに、前記負帰還回路を介して前記圧電素子の放電を行うことを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記駆動制御手段に、前記検出手段の検出結果又は前記温度判定手段の判定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドから吐出する滴量を調整する調整手段を含むことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
前記調整手段が、前記駆動制御手段から出力する前記駆動波形を補正することにより吐出滴量を調整することを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出装置。
【請求項９】
前記調整手段が、前記駆動手段によって前記駆動波形に対する電力増幅を行うときの増幅率を制御して、吐出滴量を調整することを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出装置。
【請求項１０】
前記液滴吐出ヘッドを加熱する加熱手段を設け、前記調整手段が、前記加熱手段を制御して、吐出滴量を調整することを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出装置。
【請求項１１】
複数の前記液滴吐出ヘッドを備えているときに、前記液滴吐出ヘッドごとに前記吐出滴量を調整することを特徴とする請求項５から請求項１０の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクなどの液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに係り、液滴吐出へっとの温度を検出するヘッド温度検出方法、ヘッド温度検出装置及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インク液滴を吐出して画像を形成するインクジェット記録装置においても、印刷速度の向上と共に、高画質化、印刷品質の向上が要求されており、これに伴って、使用するインクの多様化も進行し、染料性インクのみならず顔料性インクも用いられるようになっている。
【０００３】
一般に、インクジェット記録装置において、高品質の画像形成を行うためには、インク液滴の吐出量（吐出滴量）を制御することが好ましい。ここから、インクジェット記録装置では、波形発生回路と共に電力増幅回路を設けて、波形発生回路で生成した駆動波形に電力増幅を行って、圧電アクチュエータ（圧電素子）の印加電圧を制御することにより、インク吐出ヘッドのノズルから吐出するインク液滴の大きさを調整するようにしている。
【０００４】
このとき、圧電アクチュエータを、セラミックスを用いたピエゾ素子で構成していると静電容量が生じ、増幅回路と圧電アクチュエータを接続するケーブルの電気抵抗とによって低域通過フィルタが形成されてしまい、駆動電圧の波形になまりが生じてしまう。特に、圧電アクチュエータによってインク液滴の吐出を制御するときには、電圧の変化点が重要となり、この変化点近傍の波形になまりが生じると、吐出液量に変化が生じてしまう。
【０００５】
ここから、圧電アクチュエータの端子から負帰還をかけることにより、駆動電圧の波形のなまりを防止して、吐出液滴の適正な制御を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
一方、インクジェット記録装置では、液滴吐出ヘッドに多数のノズルを配置し、ノズルごとに圧電アクチュエータを設けてインク液滴の吐出を制御するようにしている。このとき、ノズル（圧電アクチュエータ）の間でインク液滴の吐出特性にバラツキ（機差）があると、高品質の画像形成が困難となる。
【０００７】
ここから、電源電圧のゲインを制御することにより、ノズルごとの補正データを用いて駆動波形を補正することなく、機差による吐出適量のバラツキを抑えるようにした提案がなされている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
ところで、一般に、顔料性インクは、染料性インクに比較してインク粘度が高く、染料性インクよりインク液滴の飛翔効率が悪い。また、顔料性インクは、染料性インクに比べて、吐出滴量が環境温度に依存する傾向が強く、このために、環境温度が印刷品質に影響を及ぼしてしまうことがある。
【０００９】
ここから、環境温度の変化によるインクの吐出滴量の変化を抑える方法として、環境温度を測定するセンサを設け、環境温度に基づいてヘッド駆動波形を制御する方法が考えられる。
【特許文献１】特開２００２−２１０９５８号公報
【特許文献２】特開２００４−６６６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、装置内部に設けた温度センサであっても、温度センサによって検出する環境温度と、実際の液滴吐出ヘッドの温度は、必ずしも一致するものではなく、時間的な遅れが生じることがある。このような時間的遅れを防止するためには、液滴吐出ヘッドの温度をじかに検出する方法が考えられるが、このためには、液滴吐出ヘッドにセンサなどの計測手段を新たに組み込む必要があると共に、センサに接続する配線及び配線の装置内部での引き回し処理が必要となり、部品数の増加と共に組み付け工数の増加が生じ、装置内部の複雑化と共にコストアップを招いてしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、温度検出用のセンサなどを特別に設けることなく、吐出液滴の適正な制御を可能とするヘッド温度検出方法、ヘッド温度検出装置及び液滴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】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明のヘッド温度検出方法は、圧電素子に印加する電圧によって発生する圧力によって液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのヘッド温度を検出するヘッド温度検出方法であって、前記圧電素子を所定の充電状態から自然放電させたときの前記圧電素子の端子電圧から、前記圧電素子が設けられている前記液滴吐出ヘッドのヘッド温度を判定することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、液滴吐出ヘッドに設けている圧電素子が、温度に応じて静電容量を変化させることから、静電容量に応じて変化する放電特性を用いて、圧電素子の温度を判定し、この判定結果から、液滴吐出ヘッドの温度を検出する。
【００１４】
放電抵抗の抵抗値が一定であれば、放電時の時定数は、圧電素子の静電容量によって定まる。ここから、圧電素子の放電時の端子電圧の変化を検出することにより、圧電素子の温度、すなわち、圧電素子が設けられている液滴吐出ヘッドの温度を得ることができる。
【００１５】
これにより、液滴吐出ヘッドに、センサなどを特別に設けることなく、液滴吐出ヘッドの温度を適正に検出することができる。
【００１６】
このような本発明を適用するヘッド温度検出装置は、印加される電圧に応じて発生する圧力によって液滴を吐出する圧電素子が設けられた液滴吐出ヘッドのヘッド温度を検出するヘッド温度検出装置であって、前記圧電素子に電荷を蓄積する充電手段と、前記圧電素子に蓄積された電荷を放電可能とする放電手段と、前記放電手段によって前記電荷が放電されるときの前記圧電素子の端子電圧を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出される前記端子電圧の変化から前記ヘッド温度を判定する温度判定手段と、を含むものであれば良い。
【００１７】
また、ヘッド温度検出装置は、所定の端子電圧まで前記圧電素子を充電した状態で放電されたときに、所定時間経過したときの前記圧電素子の端子電圧に基づいて前記ヘッド温度を判定するものであっても良く、所定の端子電圧まで前記圧電素子を充電した状態で放電されたときに、前記圧電素子の端子電圧が所定値まで低下したときの放電時間に基づいて前記ヘッド温度を判定するものであっても良く、これにより、ヘッド温度の検出が容易となる。
【００１８】
すなわち、充電電圧及び充電電圧に対する基準放電電圧を設定し、充電電圧から放電基準電圧に達するまでの放電時間を計測するか、充電電圧と放電基準時間を設定し、放電基準時間に達したときの端子電圧を計測することにより、この計測結果から、ヘッド温度を得ることができる。
【００１９】
このとき、計測する放電時間に対する圧電素子の温度テーブル又は、計億する端子電圧に対する圧電素子の温度テーブルを持つことにより、簡単にヘッド温度を得ることができる。
【００２０】
このような本発明を適用する液滴吐出装置は、駆動波形に応じて所定の電圧が印加されることにより、印加電圧に応じて発生する圧力によって液滴を吐出する圧電素子が設けられた液滴吐出ヘッドと、前記駆動波形が入力されることにより、前記駆動波形に基づいて前記圧電素子を駆動する駆動手段と、前記駆動波形を発生して前記液滴吐出ヘッドから吐出する滴量を制御する駆動制御手段と、を含む液滴吐出装置であって、前記圧電素子と前記駆動手段を切り離して前記圧電素子に蓄積された電荷を放電可能とする放電手段と、前記放電手段によって前記電荷が放電されるときの前記圧電素子の端子電圧を検出する検出手段と、前記駆動制御手段が前記圧電素子に電荷を蓄積する充電波形を前記駆動手段へ出力した時に、前記放電手段を制御して圧電素子に蓄積した電荷を放電しながら、前記検出手段によって前記端子電圧の変化を検出し、前記検出結果に基づいてヘッド温度を判定する温度判定手段と、を含むものであれば良く、これにより、圧電素子に蓄積した電荷を放電する放電手段を設けるのみで、液滴吐出ヘッドのヘッド温度を得ることができる。
【００２１】
このような本発明では、前記駆動手段に負帰還回路が設けられているときに、前記負帰還回路を介して前記圧電素子の放電を行うことができ、これにより、吐出滴量を適正に制御するときに付加する部品数をより少なくすることができる。
【００２２】
また本発明の液滴吐出装置は、前記駆動制御手段に、前記検出手段の検出結果又は前記温度判定手段の判定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドから吐出する滴量を調整する調整手段を含むことが好ましく、これにより、ヘッド温度に応じた適正な吐出適量の制御を行うことができる。
【００２３】
このような本発明の液滴吐出装置においては、前記調整手段が、前記駆動制御手段から出力する前記駆動波形を補正することにより吐出滴量を調整するものであっても良く、前記調整手段が、前記駆動手段によって前記駆動波形に対する電力増幅を行うときの増幅率を制御して、吐出滴量を調整するものであっても良く、また、前記液滴吐出ヘッドを加熱する加熱手段を設け、前記調整手段が、前記加熱手段を制御して、吐出滴量を調整するものであっても良い。
【００２４】
さらに、本発明は、複数の前記液滴吐出ヘッドを備えているときに、前記液滴吐出ヘッドごとに前記吐出滴量を調整するものであってもよく、これにより、複数の液滴吐出ヘッドの間で温度差があっても、吐出滴量を的確に調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、液滴吐出ヘッドに設けられて、温度に応じて静電容量が変化する圧電素子を用いて、ヘッド温度を検出するので、液滴吐出ヘッドに、特別にセンサなどを設けることなく、的確なヘッド温度を検出することができるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する本実施の形態では、液滴吐出装置の一例としてインクジェット記録装置を適用して説明する。
【００２７】
インクジェット記録装置は、インク液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えており、この液滴吐出ヘッドから吐出するインク液滴によって、記録用紙に画像を形成する。すなわち、インクジェット記録装置では、インクジェット印字ヘッドとして液滴吐出ヘッドを用いている。
【００２８】
このようなインクジェット記録装置の具体的構成の図示は省略するが、インクジェット記録装置は、液滴としてインク液滴を吐出可能とする液滴吐出ヘッドと共に、液滴吐出ヘッドに供給するインク液を貯留するインクタンクを含んでいる。また、インクジェット記録装置には、インクを用いて画像を形成する記録用紙の搬送路が形成されており、記録用紙が液滴吐出ヘッドに対向する位置を通過しながら搬送される。
【００２９】
本実施の形態では、一例として、液滴吐出ヘッドが、インクジェット記録装置で画像記録が可能な記録用紙の最大幅にほぼ等しい幅を有する長尺状のものとして、液滴吐出ヘッドを固定したまま記録用紙のみを搬送しながら記録を行う、いわゆるＦＷＡ（Full Width Array）方式として構成されているインクジェット記録装置を用いている。
【００３０】
このとき、液滴吐出ヘッドは、インクが充填される圧力発生室と、前記圧力発生室に連通しインクを吐出可能なインク吐出口と、前記圧力発生室の壁面の一部を構成し、振動することによって前記圧力発生室を膨張又は収縮させる振動板、及び記録すべき画像を示す画像データに応じて印加された電圧によって変形することにより前記振動板を振動させる圧電素子（ピエゾ素子）を備えたアクチュエータと、が長手方向に沿って多数設けられたものであり、また、複数の液滴吐出ヘッドを、前記長手方向に沿って配置している。
【００３１】
なお、本発明は、以上のようなＦＷＡ方式に対応し、かつ多数の圧電素子を用いたものに限定されず、例えば、記録用紙の搬送方向を副走査方向とし、液滴吐出ヘッドを副走査方向と直交する主走査方向へ移動させながら、記録用紙に画像を形成するものなど、外部からインクが供給されると共に、記録すべき画像を示す画像データに基づいて駆動されることによってインク液滴を吐出させるものであれば、任意の構成を適用することができる。
【００３２】
また、本実施の形態に係るインクジェット記録装置は、カラー画像の記録を行うものとして構成されており、液滴吐出ヘッド、インクタンクなどは、使用するインク色の種類数分（例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色分など）だけ設けられている。
【００３３】
このようなインクジェット記録装置は、公知の任意の構成を適用でき、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３４】
図１には、本実施の形態に適用したインクジェット記録装置１０の要部として、液滴吐出ヘッド１２及び、液滴吐出ヘッド１２を駆動する駆動制御部１４の概略構成を示している。
【００３５】
駆動制御部１４は、液滴の吐出を制御するコントローラ１６と共に、駆動回路１８が設けられている。コントローラ１６は、所定のプログラムに基づいて各種の処理を実行するマイクロコンピュータ及び、マイクロコンピュータの処理に基づいた各種の制御信号等を出力するインターフェイス等を含む一般的構成となっている。
【００３６】
なお、インクジェット記録装置１０では、各色の基本的構成が同じであり、図１では、前記した４色（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）の内の１色分を示している。また、液滴吐出ヘッド１２を記録用紙の搬送幅方向に沿って複数配置しているときには、液滴吐出ヘッド１２ごとに駆動回路１８を設け、コントローラ１６を共用するものであっても良い。
【００３７】
液滴吐出ヘッド１２には、液滴吐出用のノズル（図示省略）ごとに、ピエゾ素子を用いた圧電素子２０が設けられており、駆動回路１８の出力電力が、液滴吐出ヘッド１２内の各圧電素子２０に印加されるようになっている。
【００３８】
また、駆動制御部１４には、抵抗Ｒｆ、Ｒｉによって構成されている負帰還回路２２が設けられており、駆動回路１８は、抵抗Ｒｆ及び抵抗Ｒｉの抵抗値の比率に応じた増幅率で圧電素子２０を駆動できる電圧まで増幅して出力する。
【００３９】
すなわち、抵抗Ｒｆ、Ｒｉの抵抗値を抵抗値Ｒ1、Ｒ2としたときに、増幅率Ａｖは、Ａｖ＝（１＋Ｒ1／Ｒ2）となる。ここから、所定の増幅率Ａｖが得られるように抵抗Ｒｆ、Ｒｉの抵抗値Ｒ1、Ｒ2を設定している。
【００４０】
コントローラ１６は、圧電素子２０を駆動する駆動波形を生成しており、この駆動波形に応じた電圧信号（駆動波形信号）Ｄｓを駆動回路１８へ出力する。駆動回路１８は、駆動波形信号Ｄｓが入力されることにより、負帰還回路２２によって定まる増幅率で電力増幅を行い、圧電素子２０の駆動電力を出力する。
【００４１】
また、コントローラ１６には、記録用紙に印字する画像データが入力されるようになっており、コントローラ１６は、液滴吐出用のノズルごとに、画像データに応じてレベルを変化させた選択信号Ｓｓを出力する。
【００４２】
一方、駆動制御部１４には、トランスファーゲートを形成するスイッチＩＣ（ＳＷＩＣ）２４が設けられている。ＳＷＩＣ２４は、圧電素子２０ごとのゲートスイッチ２６を備えており、圧電素子２０は、ゲートスイッチ２６を介して駆動回路１８に接続している。
【００４３】
ゲートスイッチ２６のそれぞれには、コントローラ１６から選択信号Ｓｓが入力されるようになっており、各ゲートスイッチ２６は、入力される選択信号Ｓｓに応じて開閉して、選択信号Ｓｓに応じた駆動電力を圧電素子２０へ印加する。圧電素子２０は、入力された駆動電力に応じてインク液滴を吐出する。
【００４４】
これにより、インクジェット記録装置１０では、画像データに応じて記録用紙にインク液滴を吐出し、記録用紙に、画像データに応じた画像を形成（印字）する。
【００４５】
ところで、インクジェット記録装置１０には、駆動制御部１４に、液滴吐出ヘッド１２の温度を検出するヘッド温度検出装置３０が形成されている。
【００４６】
駆動制御部１４には、このヘッド温度検出装置３０を形成するスイッチ３２が設けられ、このスイッチ３２の一方の接点端子が駆動回路１８の出力側に接続している。また、コントローラ１６には、このスイッチ３２の操作端子が接続しており、コントローラ１６は、スイッチ３２の開閉を制御している。
【００４７】
コントローラ１６は、通常、スイッチ３２の接点が閉じられるようにしており、これにより、画像データに応じた圧電素子２０の駆動制御が可能となるようにしている。
【００４８】
また、スイッチ３２の圧電素子２０側の接点端子には、Ａ／Ｄ変換器３４が接続されており、スイッチ３２の圧電素子２０側の電圧（以下、端子電圧Ｖｘとする）に応じたデジタル信号がコントローラ１６に入力されるようになっている。
【００４９】
これにより、コントローラ１６は、圧電素子２０の駆動回路１８側の端子電圧Ｖｘの検出が可能となっている。
【００５０】
コントローラ１６は、スイッチ３２の操作、選択信号Ｓｓ及び駆動信号Ｄｓを制御することにより、Ａ／Ｄ変換器３４によって検出される端子電圧Ｖｘの変化から、液滴吐出ヘッド１２の温度測定を行うようにしている。
【００５１】
コントローラ１６では、予め設定しているタイミングで、駆動回路１８から所定の電圧Ｖａが出力されるように所定の信号（充電波形信号Ｄｃ）を、駆動回路１８へ出力する。このときの、充電波形信号Ｄｃは、駆動回路１８から出力される電力によって圧電素子２０に印加される電圧Ｖａが、圧電素子２０からインク液滴が吐出されない範囲の電圧及び速度（波形周波数）であるように設定されている。
【００５２】
これと共に、コントローラ１６では、予め設定している圧電素子２０に接続しているゲートスイッチ２６へ選択信号Ｓｓを測定選択信号Ｓｍとして出力する。
【００５３】
また、コントローラ１６では、充電波形信号Ｄｃ及び測定選択信号Ｓｍを出力した後、所定時間後などのタイミングで、スイッチ３２の操作信号Ｓｏを出力して、スイッチ３２を開放するようにしている。
【００５４】
ピエゾ素子などの圧電素子２０には、静電容量がある。このために、電圧Ｖａが印加されると、図２に示すように、所定の充電プロファイルにしたがって充電され、端子電圧Ｖｘが電圧Ｖａに達する。
【００５５】
圧電素子２０が充電された状態で、スイッチ３２を開放すると、圧電素子２０に充電された電荷は、負帰還回路２２の抵抗Ｒｆ、Ｒｉを介して自然放電される。
【００５６】
このとき、圧電素子２０の静電容量を静電容量Ｃｘとすると、抵抗Ｒｆ、Ｒｉの抵抗値Ｒ1、Ｒ2から、放電時の時定数τは、τ＝（Ｒ1＋Ｒ2）・Ｃｘ  となる。
【００５７】
一方、圧電素子２０の静電容量Ｃｘは、圧電素子２０の温度に応じて変化し、温度が上昇すると静電容量Ｃｘが増加し、温度が低下すると静電容量Ｃｘが減少する。
【００５８】
これにより、圧電素子２０の温度に応じて時定数τも変化し、温度が低下すると、図２の点線で示すように放電時間が短くなり、温度が上昇すると、図２に破線で示すように、放電時間も長くなる。すなわち、圧電素子２０の温度に応じて、放電時間ｔｄが変化する。
【００５９】
したがって、電圧Ｖａに対して、基準放電電圧Ｖｓを設定すると、端子電圧Ｖｘが電圧Ｖａから基準放電電圧Ｖｓに達するまでの時間（放電時間ｔｄ）は、圧電素子２０の温度が低いと短くなり（例えば、図２の放電時間ｔ1）、圧電素子２０の温度が高いと長くなる（例えば、図２の放電時間ｔ2）。
【００６０】
また、圧電素子２０の温度は、液滴吐出ヘッド１２の温度となっており、ここから、電圧Ｖａに対する放電基準電圧Ｖｓを設定しておき、スイッチ３２を開放して、放電を開始してからの端子電圧Ｖｘが放電基準電圧Ｖｓに達するまでの放電時間ｔｄを計測し、温度に対する放電時間ｔｄのテーブルを作成して、このテーブルをコントローラ１６に記憶させている。
【００６１】
これにより、コントローラ１６では、圧電素子２０の温度に応じた静電容量Ｃｘの変化からから液滴吐出ヘッド１２の温度測定（ヘッド温度の測定）が可能となっている。
【００６２】
ここで、コントローラ１６でのヘッド温度の測定処理を説明する。図３には、温度測定処理の流れを示しており、このフローチャートは、インクジェット記録装置１０の電源がオンされた状態で、液滴吐出ヘッド１２の非動作中（非印刷中）の任意のタイミングで実行され、最初のステップ１００では、充電波形信号Ｄｃを駆動回路１８へ出力する。これにより、駆動回路１８から所定の電圧Ｖａが出力される。
【００６３】
これと共に、ステップ１０２では、液滴吐出ヘッド１２の予め設定している圧電素子２０へ、測定選択信号Ｓｍを出力する。
【００６４】
これにより、測定選択信号Ｓｍが入力されたゲートスイッチ２６が閉じられて、圧電素子２０へ電圧Ｖａの電力が供給され、電力が供給された圧電素子２０に、その時点の静電容量Ｃｘに応じて電荷が蓄積される。
【００６５】
この後、ステップ１０４では、計測開始タイミングに達したか否かを確認する。この計測開始タイミングとしては、Ａ／Ｄ変換器３４を介して検出する圧電素子２０の端子電圧Ｖｘであっても良い。このときには、端子電圧Ｖｘが電圧Ｖａに達したタイミング（Ｖｘ＝Ｖａ）を、測定開始タイミングとすれば良い。
【００６６】
また、測定開始タイミングとしては、圧電素子２０への充電を開始してからの経過時間を用いてもよく、ここでは、一例として、圧電素子２０の端子電圧Ｖｘが電圧Ｖａに達するように設定している圧電素子２０への充電を介してしてからの経過時間（時間ｔ0）としている（図２参照）。
【００６７】
ここで、圧電素子２０への充電を開始してからの経過時間が時間ｔ0に達し、計測開始タイミングに至ると、ステップ１０４で肯定判定してステップ１０６へ移行し、スイッチ３２を開放するとともに、ステップ１０８では、図示しないタイマーをリセット／スタートさせる。
【００６８】
この後、ステップ１１０では、Ａ／Ｄ変換器３４を介して入力される端子電圧Ｖｘを読み込み、ステップ１１２では、この端子電圧Ｖｘが放電基準電圧Ｖｓに達したか否かを確認する。
【００６９】
ここで、駆動制御部１４では、スイッチ３２が開放されると、圧電素子２０への電力供給が停止すると共に、圧電素子２０に蓄積されている電荷が、負帰還回路２２の抵抗Ｒｆ、Ｒｉを介して放電され、端子電圧Ｖｘが、徐々に低下する。
【００７０】
これにより、端子電圧Ｖｘが放電基準電圧Ｖｓ（Ｖｘ≦Ｖｓ）に達すると、ステップ１１２で肯定判定してステップ１１４へ移行する。このステップ１１４では、タイマーによって計測している放電時間ｔｄを読み込む。
【００７１】
この後、ステップ１１６では、読み込んだ放電時間ｔｄと、予め計測されて記憶されている放電時間に対する温度のテーブルから、液滴吐出ヘッド２０の温度を判定すると共に、ステップ１１８では、スイッチ３２を閉じると共に、測定選択信号Ｓｍ、充電波形信号Ｓｃの出力を停止し、液滴吐出ヘッド１２を用いた画像形成が可能な状態に復帰させて計測処理を終了する。
【００７２】
このように、インクジェット記録装置１０では、液滴吐出ヘッド１２を駆動する駆動制御部１４を用い、スイッチ３２やＡ／Ｄ変換器３４を追加するのみで、温度センサなどの計測手段を特別に設けることなく、液滴吐出ヘッド１２の温度を計測することができる。
【００７３】
また、このときの計測温度は、測定対象である液滴吐出ヘッド１２内に設けている圧電素子２０を用いているので、その時点での液滴吐出ヘッド１２の温度を適正に計測することができる。
【００７４】
すなわち、液滴吐出ヘッド１２と別にセンサなどの計測手段を設けると、計測手段による計測温度と、実際の液滴吐出ヘッド１２の温度に差が生じることがある。特に、液滴吐出ヘッド１２では、連続して圧電素子２０が駆動されてインク液滴を吐出すると、温度上昇が生じ易く、また、圧電素子２０の駆動間隔が開くと、温度低下などが生じ易く、このような温度変化を、液滴吐出ヘッド１２と別に設けている計測手段に的確に計測することは困難である。
【００７５】
これに対して、ヘッド温度測定装置３０は、液滴吐出ヘッド１２に設けている圧電素子２０を用いているので、液滴吐出ヘッド１２の温度変化を的確に検出することができる。
【００７６】
このようにして計測した液滴吐出ヘッド１２のヘッド温度を用いて、各圧電素子２０の駆動波形を制御することにより、吐出する液滴を画像データに応じて適正に調整して、記録用紙に高品質の画像を形成することができる。
【００７７】
一方、ここでは、圧電素子２０からの放電を開始してから、端子電圧Ｖｘが放電基準電圧Ｖｓに達するまでの時間を計測したが、これに限らず、放電を開始してから、所定時間が経過した時の端子電圧Ｖｘに基づいて、液滴吐出ヘッド１２のヘッド温度を判定するものであっても良い。
【００７８】
すなわち、図４に示すように、放電を介してしてから所定時間（例えば、放電基準時間ｔｓとする）経過したときに、圧電素子２０の温度が低下していると、図４の点線で示すように端子電圧Ｖｘが低くなっており（端子電圧Ｖ1）、温度が上昇していると、図４に破線で示すように、端子電圧Ｖｘが高くなっている（端子電圧Ｖ2）。
【００７９】
すなわち、圧電素子２０の温度に応じて、時定数τが変化して所定時間経過した時の端子電圧Ｖｘも異なる。
【００８０】
ここから、放電基準時間ｔｓを設定しておき、スイッチ３２を開放して、放電を開始し、放電基準時間ｔｓに達したときの端子電圧Ｖｘから、液滴吐出ヘッド１２の温度を判定することができる。
【００８１】
このようなヘッド温度検出装置３０を用いた液滴吐出ヘッド１２のヘッド温度の計測は、非印字中であれば、任意のタイミングで行うことができる。例えば、インクジェット記録装置１０の電源スイッチをオンした後、印字（画像形成）を開始するまでの間にヘッド温度の測定を行うことができ、これにより、高品質の画像形成が可能とな状態か否かの判定を行うことができる。
【００８２】
また、ヘッド温度の測定タイミングとしては、印字開始直前やインターバル中であっても良く、また、１枚の記録用紙に印字中であっても、行間などの任意のタイミングで行うことができる。
【００８３】
例えば、インターバル中としては、複数の文書を連続して印字するときなどにおいて、前の文書と次の文書の間で行うことができ、また、一つの文書中であっても、前のページ（記録用紙）と次のページ（記録用紙）の間で行うことができる。
【００８４】
また、１枚の記録用紙上に文字や画像を形成するときにも、行間などで記録用紙を搬送中には、液滴吐出ヘッド１２が非動作中となり、記録用紙の幅方向（副走査方向）に複数の液滴吐出ヘッド１２を配置しているときには、対応する画像がなく、液滴の吐出を停止している液滴吐出ヘッド１２が存在することがある。
【００８５】
通常、このような液滴吐出ヘッド１２に対して、液滴が吐出されない程度に圧電素子２０を駆動するために、予備波形が設定され、この予備波形に応じた電圧（電力）を圧電素子２０へ印加することがある。
【００８６】
このような予備波形の一部を用いて、液滴吐出ヘッド１２のヘッド温度を測定することができる。
【００８７】
すなわち、液滴を吐出するときは、駆動波形の電圧・速度（変化速度）を制御した吐出波形を加え吐出制御するようにしているが、予備波形では、インク液滴を吐出させない程度の電圧・速度で制御された予備波形を加えているため、予備波形の立下りタイミングでスイッチ３２を開放することにより、自然放電によって圧電素子２０の端子電圧を降下させるようにすることにより、ヘッド温度の測定が可能となる。
【００８８】
このようなタイミングでヘッド温度の測定を行うことにより、測定結果に基づいて吐出適量の制御や調整を行うことにより、より高品質の画像形成（印字）が可能となる。
【００８９】
このようにして測定した液滴吐出ヘッド１２のヘッド温度を用いて、コントローラ１６では、圧電素子２０の駆動波形信号Ｄｓを制御する。これにより、液滴吐出ヘッド１２のヘッド温度が、記録用紙に形成する画像の仕上がりに影響を与えてしまうのを防止し、記録用紙に高品質の画像形成が可能となる。
【００９０】
なお、ここでは、端子電圧Ｖｘが予め設定している電圧Ｖａとなっているときに、ヘッド温度の計測を開始するようにしているが、これに限らず、計測開始時の端子電圧Ｖｘと、所定時間経過した時の端子電圧Ｖｘの差と、このときの時間に基づいて、ヘッド温度を判定するようにしても良く、また、測定開始時の端子電圧Ｖｘから所定温度降下するまでの時間を用いてヘッド温度を判定するものであっても良い。
【００９１】
一方、液滴吐出ヘッド１２のヘッド温度に基づいた吐出適量の調整は、駆動波形を調整するものでなく、液滴吐出ヘッド１２のヘッド温度の制御を行うものであっても良い。
【００９２】
図５には、ヘッド温度の制御を行う一例とする駆動制御部１４Ａ及び液滴吐出ヘッド１２Ａの概略構成を示している。
【００９３】
この液滴吐出ヘッド１２Ａは、前記した液滴吐出ヘッド１２に、ヘッドヒータ４０が設けられており、このヘッドヒータ４０によって、圧電素子２０等の加熱（加温）が可能となっている。
【００９４】
また、駆動制御部１４Ａには、ヘッドヒータ４０を作動するヒータ駆動回路４２が設けられ、コントローラ１６は、このヒータ駆動回路４２の作動を制御することにより、液滴吐出ヘッド１２Ａの加熱制御が可能となっている。
【００９５】
このように構成している駆動制御部１４Ａのコントローラ１６は、所定のタイミングで液滴吐出ヘッド１２Ａのヘッド温度の測定を行い、測定結果に基づいてヘッドヒータ４０の作動を制御することにより、液滴吐出ヘッド１２Ａのヘッド温度を一定に保ち、ヘッド温度に応じた駆動波形Ｄｓの補正や調整を行うことなく、一定品質の画像形成が可能となるようにしている。
【００９６】
すなわち、ヘッド温度を設定温度Ｔｓに維持するときに、計測温度Ｔｘが設定温度Ｔｓよりも低くなったときに（Ｔｘ＜Ｔｓ）、ヘッドヒータ４０をオンする。このとき、設定温度Ｔｓと計測温度Ｔｘの温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｓ−Ｔｘ）に応じて、ヘッドヒータ４０の発熱量を制御しても良い。
【００９７】
また、コントローラ１６は、計測温度Ｔｘが設定温度Ｔｓを越える（Ｔｘ≧Ｔｓ）と、ヘッドヒータ４０をオフする。
【００９８】
これにより、環境温度にかかわらず、一定の駆動波形で圧電素子２０を駆動することができるので、圧電素子の駆動制御が容易となる。なお、計測したヘッド温度を用いた液滴吐出ヘッド１２Ａの温度制御は、これに限らず、ヘッド温度を予め設定した温度又は予め設定した温度範囲に保つものであれば任意の制御方法を適用することができる。
【００９９】
一方、液滴吐出ヘッド１２のヘッド温度ではなく、駆動回路１８の増幅率Ａｖを制御するようにしてもよい。
【０１００】
図６には、そのときの一例とする駆動制御部１４Ｂの概略構成を示している。この駆動制御部１４Ｂでは、負帰還回路２２の抵抗Ｒｉに換えて、可変抵抗ＶＲを用いた負帰還回路２２Ａを設けている。
【０１０１】
また、駆動制御部１４Ｂのコントローラ１６は、可変抵抗ＶＲの抵抗値ｒを制御するようになっている。なお、コントローラ１６による可変抵抗ＶＲの制御は、可変抵抗ＶＲの回転角に対する抵抗値ｒのテーブルを作成しておき、このテーブルに基づいて回転角を制御するなど、抵抗値ｒを把握しながら可変制御可能であれば任意の構成を適用することができる。
【０１０２】
このように構成している駆動制御部１４Ｂでは、計測したヘッド温度が設定温度よりも低いときには、可変抵抗ＶＲの抵抗値ｒを下げる。これにより、増幅率Ｖａを大きくすることにより、圧電素子２０の駆動電力を増加させて、インク液の粘性が高くとも、所定の吐出滴量が得られるようにする。
【０１０３】
また、駆動制御部１４Ｂでは、計測したヘッド温度が設定温度により高くなっているときには、可変抵抗ＶＲの抵抗値ｒを大きくして、増幅率Ａｖを下げる。これにより、インク液の粘性が低いために吐出滴量が増加してしまうのを抑えることができる。
【０１０４】
さらに、液滴吐出ヘッド１２のヘッド温度を測定するときには、可変抵抗ＶＲを制御し、抵抗値ｒが予め設定している抵抗値（例えば抵抗値Ｒ2）に設定し、この状態で、温度計測を実行する。また、温度計測後は、計測前の抵抗値ｒに戻すようにすれば良い。
【０１０５】
なお、計測した放電時間ｔｄ又は端子電圧Ｖｘに対する可変抵抗ＶＲの抵抗値ｒとヘッド温度のテーブルを作成しておき、計測した放電時間ｔｄ又は端子電圧Ｖｘと可変抵抗ＶＲの抵抗値ｒからヘッド温度を判定するようにしても良く、これにより、ヘッド温度の測定時に可変抵抗ＶＲの抵抗値ｒを設定値に戻す操作を不要とすることができる。
【０１０６】
また、抵抗値が既知の抵抗（例えば抵抗Ｒ2）を、可変抵抗ＶＲと並列に配置し、スイッチによって抵抗Ｒと可変抵抗ＶＲを切換えるようにしても良く、これにより、ヘッド温度の測定をより簡略にしながら、ヘッド温度の測定結果に基づいて、駆動回路１８の増幅率Ａｖを変更することができる。
【０１０７】
一方、インクジェット記録装置１０には、記録用紙の搬送幅方向に沿って複数の液滴吐出ヘッド１２を設けて、液滴吐出ヘッド１２を主走査方向に沿って移動することなく、印字（画像形成）が可能となっている。
【０１０８】
このとき、複数の液滴吐出ヘッド１２のそれぞれで、ヘッド温度を検出して、検出結果に基づいて液滴吐出量を調整する。
【０１０９】
これにより、複数の液滴吐出ヘッド１２の間で温度差が生じていても、温度差による吐出滴量のバラツキが生じることがない。また、液滴吐出ヘッド１２ごとに吐出滴量を調整するので、液滴吐出ヘッド１２ごとの圧電素子２０の間の温度特性や、液滴吐出ヘッド１２の間で吐出能力に差（機差）があっても、これらの機差を解消して、適正な液滴吐出を行うことができる。
【０１１０】
なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の構成を限定するものではない。例えば、本実施の形態では、液滴吐出装置として、液滴吐出記録装置の一種であるインクジェット記録装置１０を例に説明したが、本発明は、インクジェット記録装置１０に限らず、任意の構成のインクジェット記録装置に適用することができる。また、本発明は、インクジェット記録装置に限らず、液滴を吐出して記録媒体に画像を形成する任意の構成の液滴吐出記録装置に適用することができる。
【０１１１】
さらに、本発明は、液滴吐出記録装置に限らず、例えば、液滴を吐出して半導体パターンなどを形成する液滴吐出装置など、温度変化に応じて静電容量が変化する圧電素子を用いて液滴を吐出する任意の構成の液滴吐出装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本実施の形態に適用したインクジェット記録装置の要部の概略構成図である。
【図２】時間経過に応じた圧電素子の端子電圧の変化の概略を示す線図であり、放電基準電圧に対する放電時間の差を示している。
【図３】ヘッド温度測定処理の一例を示す流れ図である。
【図４】時間経過に応じた圧電素子の端子電圧の変化の概略を示す線図であり、放電基準時間に対する端子電圧の差を示している。
【図５】ヘッド温度に応じて液滴吐出ヘッドを加熱する駆動制御部の一例を示す概略構成図である。
【図６】ヘッド温度に応じて増幅率を可変する駆動制御部の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０    インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
１２    液滴吐出ヘッド
１４、１４Ａ、１４Ｂ    駆動制御部
１６    コントローラ（充電手段、放電手段、検出手段、温度判定手段、駆動制御手段、調整手段）
１８    駆動回路
２０    圧電素子
２２    負帰還回路（放電手段）
２２Ａ    負帰還回路（放電手段、調整手段）
３０    ヘッド温度検出装置
３２    スイッチ（充電手段、放電手段）
３４    Ａ／Ｄ変換器（検出手段）
４０    ヘッドヒータ（調整手段、加熱手段）
４２    ヒータ駆動回路（調整手段、加熱手段）
【図１】
2006255975.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006255975.tif 000007
【図６】
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