(57)【要約】【課題】  液滴吐出ヘッドの液滴の吐出特性を低下させることなく、圧電素子の静電容量を精度よく検出する。【解決手段】  圧電素子４２と抵抗Ｒｄとが直列接続された第１の配線１５０、及び予め定められた静電容量の基準容量コンデンサ１１９と抵抗Ｒｄに等価な抵抗値とされた抵抗Ｒｄｄとが直列接続された第２の配線１５２、が並列接続され、第１の配線１５０における圧電素子４２と抵抗Ｒｄの第１の接続線、及び第２の配線１５２における基準容量コンデンサ１１９と抵抗Ｒｄｄの第２の接続線、の間の電位差を示す電圧を出力電圧とするブリッジ回路を備えており、ＣＰＵ４０は、ブリッジ回路からの出力電圧により示される前記第１の接続線と前記第２の接続線の間の電位差に基づき、基準容量コンデンサ１１９と圧電素子４２の静電容量の差を求め、当該差に基づく値を基準容量コンデンサ１１９の予め定められた静電容量に加算することにより圧電素子４２の静電容量を算出する。【選択図】        図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録する画像を示す画像データに基づいて圧電素子に所定電圧を印加し、当該圧電素子を振動させることにより圧力室内に振動波を発生させて前記圧力室に充填された液体をノズルから吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動回路であって、
前記圧電素子と第１の抵抗とが直列接続された第１の配線、及び予め定められた静電容量のコンデンサと前記第１の抵抗に等価な抵抗値とされた第２の抵抗とが直列接続された第２の配線、が並列接続され、前記第１の配線における前記圧電素子と前記第１の抵抗の第１の接続線、及び前記第２の配線における前記コンデンサと前記第２の抵抗の第２の接続線、の間の電位差を示す電圧を出力電圧とするブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路からの出力電圧により示される前記第１の接続線と前記第２の接続線の間の電位差に基づき、前記コンデンサと前記圧電素子の静電容量の差を求め、当該差に基づく値を前記コンデンサの予め定められた静電容量に加算することにより前記圧電素子の静電容量を算出する算出手段と、
を備えた液滴吐出ヘッドの駆動回路。
【請求項２】
前記画像データに基づいて前記圧電素子に前記所定電圧を印加するタイミングを示す駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
何れかのパルス変調がなされて各々互いに異なる変調状態とされた複数のパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、
前記圧電素子の静電容量に応じて前記複数のパルス信号から適用するパルス信号を定めた適用情報を予め記憶する記憶手段と、
前記算出手段により算出された前記圧電素子の静電容量に基づいて前記記憶手段に記憶された前記適用情報から適用するパルス信号を特定する特定手段と、
前記パルス信号出力手段より出力される前記複数のパスル信号から前記特定手段により特定されたパルス信号を選択的に出力する選択手段と、
前記選択手段により選択的に出力されたパルス信号と前記駆動信号生成手段により生成された前記駆動信号との論理積をとり、前記所定電圧を印加するタイミングを示す信号として出力するアンド回路と、
さらに備えた請求項１記載の液滴吐出ヘッドの駆動回路。
【請求項３】
前記パルス信号出力手段を、デューティ比が異なる複数のパルス幅変調信号を出力するものとする
請求項２記載の液滴吐出ヘッドの駆動回路。
【請求項４】
前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗の少なくとも一方を、前記圧電素子に対して前記所定電圧の印加・非印加を切替えるスイッチのオン抵抗とする
請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の液滴吐出ヘッドの駆動回路。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動回路
を備えた液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録する画像を示す画像データに基づいて圧電素子に所定電圧を印加し、当該圧電素子を振動させることにより圧力室内に振動波を発生させて前記圧力室に充填された液体をノズルから吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動回路及び当該液滴吐出ヘッドの駆動回路を備えた液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録ヘッドのノズルからインクを吐出する、インクジェット記録装置（所謂インクジェットプリンタ）は、小型で、安価である等の特徴から、多くの画像形成処理のエンジンとして用いられている。これらインクジェット記録装置の中でも、記録ヘッドのノズル毎に圧電素子を設け、各圧電素子の変形を利用して各ノズルからインクを吐出させるピエゾインクジェット方式等が高解像度、高速印字性などの観点から多く利用されている。
【０００３】
ピエゾ素子等の圧電素子の振動エネルギーを利用するインクジェット記録装置は、インク流路に設けられた圧電素子に画像データに応じて電圧を印加して振動させ、この圧電素子の歪みによってインク滴を形成する。
【０００４】
ところで、圧電素子は、電圧の印加により蓄えられた電荷量に応じて変形しており、印加した電圧と蓄積される電荷量から静電容量を求めることができる。しかし、記録ヘッドの製造工程において圧電素子の静電容量にばらつきが生じるため、同じ電圧を印加しても蓄えられる電荷量に差を生じて変形度合いに差が生じ、記録ヘッドの各インク吐出から吐出されるインク量にばらつきが生じてしまい、形成（印字）される画像の画質が低下する場合がある。
【０００５】
そこで、特許文献１には、圧電素子を駆動させる駆動回路に静電容量を測定する回路を設け、得られた静電容量に応じて印加電圧を変化させる技術が開示されている。特許文献１の技術によれば、圧電素子への給電線に直列に抵抗を挿入し、テスト信号を駆動回路に印加し、挿入した抵抗の両端の電位差を測定して流れる電流を求め、圧電素子の静電容量を測定している。
【特許文献１】特開平９−２０７３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、抵抗値の大きな抵抗を挿入しない限り、圧電素子の静電容量を低いＳＮ比でしか測定できず、圧電素子の静電容量を精度よく検出することはできず、また、抵抗値の大きな抵抗を挿入すると精度よく圧電素子の静電容量を検出できるが、電圧を印加した際に挿入した抵抗による電圧降下が大きくなり、結果として圧電素子への印加電圧が小さくなり、圧電素子を十分に変形させることができないため、インクの吐出特性が低下する、という問題点があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、液滴吐出ヘッドの液滴の吐出特性を低下させることなく、圧電素子の静電容量を精度よく検出することができる液滴吐出ヘッドの駆動回路及び当該液滴吐出ヘッドの駆動回路を備えた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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、記録する画像を示す画像データに基づいて圧電素子に所定電圧を印加し、当該圧電素子を振動させることにより圧力室内に振動波を発生させて前記圧力室に充填された液体をノズルから吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動回路であって、前記圧電素子と第１の抵抗とが直列接続された第１の配線、及び予め定められた静電容量のコンデンサと前記第１の抵抗に等価な抵抗値とされた第２の抵抗とが直列接続された第２の配線、が並列接続され、前記第１の配線における前記圧電素子と前記第１の抵抗の第１の接続線、及び前記第２の配線における前記コンデンサと前記第２の抵抗の第２の接続線、の間の電位差を示す電圧を出力電圧とするブリッジ回路と、前記ブリッジ回路からの出力電圧により示される前記第１の接続線と前記第２の接続線の間の電位差に基づき、前記コンデンサと前記圧電素子の静電容量の差を求め、当該差に基づく値を前記コンデンサの予め定められた静電容量に加算することにより前記圧電素子の静電容量を算出する算出手段と、を備えている。
【０００９】
請求項１記載の発明は、圧電素子と第１の抵抗とが直列接続された第１の配線、及び予め定められた静電容量のコンデンサと前記第１の抵抗に等価な抵抗値とされた第２の抵抗とが直列接続された第２の配線、が並列接続され、第１の配線における圧電素子と第１の抵抗の第１の接続線、及び第２の配線におけるコンデンサと第２の抵抗の第２の接続線、の間の電位差を示す電圧を出力電圧とするブリッジ回路を備えており、算出手段により、ブリッジ回路からの出力電圧により示される第１の接続線と第２の接続線の間の電位差に基づき、コンデンサと圧電素子の静電容量の差を求め、当該差に基づく値をコンデンサの予め定められた静電容量に加算することにより圧電素子の静電容量が算出される。
【００１０】
このように請求項１記載の発明によれば、圧電素子と第１の抵抗とが直列接続された第１の配線、及び予め定められた静電容量のコンデンサと前記第１の抵抗に等価な抵抗値とされた第２の抵抗とが直列接続された第２の配線、が並列接続され、第１の配線における圧電素子と第１の抵抗の第１の接続線、及び第２の配線におけるコンデンサと第２の抵抗の第２の接続線、の間の電位差を示す電圧を出力電圧とするブリッジ回路を備えており、出力電圧により示される第１の接続線と第２の接続線の間の電位差に基づき、コンデンサと圧電素子の静電容量の差を求め、当該差に基づく値をコンデンサの予め定められた静電容量に加算して圧電素子の静電容量を算出しているので、液滴吐出ヘッドの液滴の吐出特性を低下させることなく、圧電素子の静電容量を精度よく検出することができる。
【００１１】
なお、請求項１記載の発明は、請求項２記載の発明のように、前記画像データに基づいて前記圧電素子に前記所定電圧を印加するタイミングを示す駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、何れかのパルス変調がなされて各々互いに異なる変調状態とされた複数のパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、前記圧電素子の静電容量に応じて前記複数のパルス信号から適用するパルス信号を定めた適用情報を予め記憶する記憶手段と、前記算出手段により算出された前記圧電素子の静電容量に基づいて前記記憶手段に記憶された前記適用情報から適用するパルス信号を特定する特定手段と、前記パルス信号出力手段より出力される前記複数のパスル信号から前記特定手段により特定されたパルス信号を選択的に出力する選択手段と、前記選択手段により選択的に出力されたパルス信号と前記駆動信号生成手段により生成された前記駆動信号との論理積をとり、前記所定電圧を印加するタイミングを示す信号として出力するアンド回路と、さらに備えたものとしてもよい。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、請求項３記載の発明のように、パルス信号出力手段を、デューティ比が異なる複数のパルス幅変調信号を出力するものとするものとすることが好ましい。なお、このパルス信号出力手段は、パルス振幅変調(ＰＡＭ)、デルタ変調、シグマ デルタ変調等のいずれかのパルス変調されたパルス信号を出力するものであってもよい。
【００１３】
また、本発明は、請求項４記載の発明のように、前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗の少なくとも一方を、前記圧電素子に対して前記所定電圧の印加・非印加を切替えるスイッチのオン抵抗とすることが好ましい。
【００１４】
一方、上記目的を達成するため、請求項５記載の液滴吐出装置は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えている。
【００１５】
よって、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の発明と同様に作用するので、液滴吐出ヘッドの液滴の吐出特性を低下させることなく、圧電素子の静電容量を精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、圧電素子と第１の抵抗とが直列接続された第１の配線、及び予め定められた静電容量のコンデンサと前記第１の抵抗に等価な抵抗値とされた第２の抵抗とが直列接続された第２の配線、が並列接続され、第１の配線における圧電素子と第１の抵抗の第１の接続線、及び第２の配線におけるコンデンサと第２の抵抗の第２の接続線、の間の電位差を示す電圧を出力電圧とするブリッジ回路を備えており、出力電圧により示される第１の接続線と第２の接続線の間の電位差に基づき、コンデンサと圧電素子の静電容量の差を求め、当該差に基づく値をコンデンサの予め定められた静電容量に加算して圧電素子の静電容量を算出しているので、液滴吐出ヘッドの液滴の吐出特性を低下させることなく、圧電素子の静電容量を精度よく検出することができる、という優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１には、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１０の概略構成が示されている。
【００１８】
なお、本実施の形態においては、記録媒体としての記録紙Ｐの搬送方向を副走査方向（図１の矢印Ｓ参照）、当該副走査方向と直交する方向を主走査方向（図１の矢印Ｍ参照）とする。
【００１９】
インクジェット記録装置１０は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各インクジェット記録ユニット１２を搭載するキャリッジ１４を備えている。
【００２０】
このキャリッジ１４の記録紙Ｐの搬送方向上流側には、一対のブラケット１６が突設されており、このブラケット１６には円形状の開口部１６Ａが穿設されている。この開口部１６Ａには、主走査方向に架設されたシャフト１８（図１参照）が挿通されている。
【００２１】
図１に示されるように、主走査方向の両端部には、主走査機構２０を構成する駆動プーリー２２と従動プーリー２４とがそれぞれ配設されている。この駆動プーリー２２と従動プーリー２４には、タイミングベルト２６が巻回されており、タイミングベルト２６の一部に前記キャリッジ１４が固定されている。これにより、キャリッジ１４は主走査方向に往復移動可能となる。
【００２２】
インクジェット記録装置１０には、搬送ローラ２８及び排出ローラ３０からなる副走査機構３２が設けられている。この副走査機構３２は、画像印刷（印字）前の記録紙Ｐを束にして収容する給紙トレイ３４から１枚ずつ給紙された記録紙Ｐを所定のピッチ或いは連続的に定速度で副走査方向へ搬送する。
【００２３】
また、シャフト１８の一端部には、キャリッジ１４の下面が対向するように、クリーニング装置３３が配設されており、このクリーング装置の直上にキャリッジ１４が位置決めされた場合に、インクジェット記録ユニット１２に対してキャッピングや吸引等のメンテナンスが行われるようになっている。例えば、図３に示すノズル４０からインクを吸引することが可能である。
【００２４】
図２に示されるように、各色のインクジェット記録ユニット１２は、記録ヘッド３６と、この記録ヘッド３６へインクを供給するインクカートリッジ３８とが一体に構成されたものであり、記録ヘッド３６の下面に形成された複数のノズル４０（図３参照）が、記録紙Ｐと対峙するようにキャリッジ１４上に搭載されている。
【００２５】
従って、記録ヘッド３６が主走査機構２０（図１参照）によって主走査方向に移動しながら、記録紙Ｐに対して、画像データに基づいて、ノズル４０から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域ＢＥに対して画像が形成（印字）される。
【００２６】
主走査方向の１回の移動が終了すると、記録紙Ｐは、副走査機構３２（図１参照）によって副走査方向へ所定ピッチ搬送され、再度インクジェット記録ユニット１２が主走査方向に移動しながら、次のバンド領域に対して画像を形成（印字）する。これを繰り返すことで、記録紙Ｐには画像データに基づく全体画像が形成されることになる。
【００２７】
図３に示されるように、記録ヘッド３６は、インクタンク４１、供給路４４、圧力室４６、ノズル４０、及び圧電素子４２を有している。
【００２８】
インクタンク４１には、前述のインクカートリッジ３８（図２参照）からのインクが蓄えられ、インクタンク４１は、供給路４４を介して圧力室４６と連通し、さらに圧力室４６はノズル４０を介して外部と連通している。
【００２９】
圧力室の４６の一部の壁面（図３の下面）は振動板４６Ａからなり、該振動板４６Ａに圧電素子４２が取り付けられており、圧電素子４２によって振動板４６Ａを振動させることで、圧力室４６内のインクに圧力波が発生する。すなわち、圧電素子４２の振動によって発生する圧力波によって、インクタンク４１に蓄えられたインクが供給路４４、圧力室４６を介してノズル４０から吐出されるようになっている。
【００３０】
図４には、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１０の電気系の概略構成が示されている。
【００３１】
インクジェット記録装置１０は、全体の動作を司るＣＰＵ（中央処理装置）５０と、装置全体を制御する制御プログラムや後述する印加パルス電圧設定処理プログラムを含む各種プログラムや各種パラメータ、各種テーブル等が予め記憶されたＲＯＭ５２と、図示しないネットワーク等の通信媒体を介して受信した画像データ等や各種データ等を一時的に記憶するＲＡＭ５４と、上述した駆動プーリー２２を回転させる図示しないモータの駆動を制御することによってキャリッジ１４の主走査方向への移動を制御すると共に、搬送ローラ２８及び排出ローラ３０の回転させる図示しない他のモータの駆動を制御することによって記録紙Ｐの副走査方向への搬送を制御する搬送制御部５６と、各ノズル４０に対応する圧電素子４２に対して使用するパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号という。）（詳細後述）を示す情報が記憶された使用信号記憶テーブル７０（図５参照）を記憶する不揮発性メモリ５８、搬送制御部５６の制御によるキャリッジ１４の移動に同期してＲＡＭ５４に記憶された画像データを読み込み、記録ヘッド３６の各圧電素子４２を各々振動させて各ノズル４０からインクを吐出させるヘッド駆動回路１００と、を備えている。
【００３２】
なお、ヘッド駆動回路１００は、静電容量検出回路１０１（詳細後述）を備えており、各ノズル４０に対応する各圧電素子４２の静電容量Ｃｄを検出可能となっている。
【００３３】
また、ＲＯＭ５２には、圧電素子４２の静電容量Ｃｄに応じて適用するＰＷＭ信号を定めた適用パルス信号設定テーブル８０（図６参照）が記憶されている。
【００３４】
図６に示すように、これらＣＰＵ５０、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５４、搬送制御部５６、
不揮発性メモリ５８、及びヘッド駆動回路１００は、システムバスＢＵＳを介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５４、不揮発性メモリ５８へのアクセスと、搬送制御部５６を制御しての記録紙Ｐの搬送及びキャリッジ１４の主走査方向への移動の制御と、ヘッド駆動回路１００を制御しての記録紙Ｐへの印刷処理の制御及び後述するパルス電圧選択信号、検出ノズル選択信号等の各種信号を出力して各圧電素子４２の静電容量Ｃｄの検出処理の制御と、を各々行うことができる。
【００３５】
本実施の形態に係るインクジェット記録装置１０では、後述する印加パルス電圧設定処理により、各ノズル４０に取り付けられた各圧電素子４２の静電容量Ｃｄを検出し、適用パルス信号設定テーブル８０（図６参照）に基づき、各圧電素子４２の静電容量Ｃｄの応じたＰＷＭ信号を特定し、特定したＰＷＭ信号を示す情報を、不揮発性メモリ５８に記憶されたノズル使用信号記憶テーブル７０（図５参照）の当該圧電素子４２が取り付けられたノズル４０の番号に記憶させている。
【００３６】
図７には、本実施の形態に係るヘッド駆動回路１００の詳細な構成が示されている。
【００３７】
このヘッド駆動回路１００には、記録ヘッド３６の各圧電素子４２を選択的に駆動させるという本来の機能に加え、上述したように各圧電素子４２の静電容量Ｃｄを測定する静電容量検出回路１０１が組み込まれている。
【００３８】
このヘッド駆動回路１００には、各圧電素子４２に対して１：１で電圧増幅回路１０２が設けられている。
【００３９】
一方、電圧増幅回路１０２の一方の入力端には、それぞれ専用のセレクタ１０４が接続されている。各セレクタ１０４には、各々デューティ比の異なるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を出力するｍ個のＰＷＭ（１）１０６〜ＰＷＭ（ｍ）１０６が接続されている。セレクタ１０４のセレクト端子は、ＣＰＵ５０よりパルス電圧選択信号を受信するようになっており、この電圧選択信号によって電圧増幅回路１０２へ出力するＰＷＭ信号を選択するものとなっている。
【００４０】
また、電圧増幅回路１０２の他方の入力端には、駆動信号生成部１０５が接続されている。駆動信号生成部１０５は、画像データに基づき、各圧電素子４２を駆動させる駆動信号を出力する。
【００４１】
さらに、電圧増幅回路１０２は、図示しない駆動電源に接続された電力線と接続されており、駆動電源より電力が供給されている。
【００４２】
図８には、電圧増幅回路１０２の詳細な構成が示されている。
【００４３】
電圧増幅回路１０２には、アンド回路１３０が設けられている。アンド回路１３０の一方の入力端には、セレクタ１０４から出力されたＰＷＭ信号が入力し、アンド回路１３０の他方の入力端には、駆動信号生成部１０５から出力された駆動信号が入力する。アンド回路１３０は、入力したＰＷＭ信号と駆動信号とが共にオンのタイミングで圧電素子４２を駆動させるタイミング信号を出力する。
【００４４】
アンド回路１３０の出力端はＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１３２のゲートに接続されている。このＭＯＳＦＥＴ１３２のドレインは、図示しない駆動電源と接続され、ＭＯＳＦＥＴ１３２のソースは、抵抗Ｒｄを介して圧電素子４２に接続されている。なお、本実施の形態では、この抵抗Ｒｄは、電圧増幅回路１０２自体の内部抵抗（オン抵抗）となっており、実際の回路に抵抗Ｒｄに対応する抵抗器を備えているものではない。圧電素子４２には、図９に示されるように、駆動信号及びＰＷＭ信号が共にオン場合に圧電素子４２に駆動電源から電圧が印加される。
【００４５】
この圧電素子４２に対して印加される駆動電圧は、パルス信号に同期してオン、オフが繰り返されているが、圧電素子４２が静電容量Ｃｄを有しているので、当該圧電素子４２と抵抗Ｒｄとにより低域通過フィルタが構成されて電圧の波形が平滑化されるため、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて圧電素子４２に印加される電圧値が変化する。すなわち、図９に示されるように、ＰＷＭ信号のデューティ比が高い場合は、平滑化された結果の電圧値が高く、デューティ比が低い場合は平滑化された結果の電圧値が低くなる。
【００４６】
ここで、記録ヘッド３６は、製造工程において圧電素子４２の静電容量Ｃｄに設計値と、例えば、±１０％程度のばらつきが生じる場合がある。このため、ヘッド駆動回路１００のＰＷＭ（１）１０６〜ＰＷＭ（ｍ）は、設計値どおりの静電容量Ｃｄの圧電素子４２において適した電圧となるデューティ比を基準とした所定範囲内で各々が僅かに異なるデューティ比のＰＷＭ信号を出力するものとなっている。そこで、本実施の形態に係るヘッド駆動回路１００では、セレクタ１０４によってＰＷＭ（１）１０６〜ＰＷＭ（ｍ）から電圧増幅回路１０２へ出力するＰＷＡ信号を選択させることにより圧電素子４２に対して印加される電圧の電圧値を制御している。
【００４７】
一方、前記駆動信号生成部１０５とアンド回路１３０との間には、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ１３４のゲートがインバータ１３６を介して接続されている。このＭＯＳＦＥＴ１３４のドレインは、ＭＯＳＦＥＴ１３２のソースと抵抗Ｒｄとの間に接続され、ＭＯＳＦＥＴ１３４のソースは、アースされている。ＭＯＳＦＥＴ１３４には、インバータ１３６によりオン・オフが反転された信号が入力され、駆動信号がオフのタイミングでＭＯＳＦＥＴ１３４をオンなり、圧電素子４２に蓄積された電荷を開放している。
【００４８】
図７に示すように、前記抵抗Ｒｄと圧電素子４２との間には、それぞれスイッチ１１２の一端が接続されている。このスイッチ１１２の他端は、出力信号線１１４によって短絡され、この出力信号線１１４は、抵抗１１６を介して差動増幅器１１８のマイナス側入力端１１８Ａに接続されている。
【００４９】
一方、電圧増幅回路１０２の１つ（図７に配列された電圧増幅回路１０２の最下段）には、駆動信号生成部１０５からセレクタ１０４を介さないで直接、駆動信号が入力されている。この電圧増幅回路１０２では、静電容量検出用の抵抗Ｒｄｄ及び基準容量コンデンサ１１９を通電するためのものである。なお、この電圧増幅回路１０２は、ＰＷＭ信号が入力しないため、図８に示す、アンド回路１３０が設けられておらず、駆動信号が直接ＭＯＳＦＥＴ１３２に入力する構成となっている。
【００５０】
この抵抗Ｒｄｄと基準容量コンデンサ１１９の間に一端が接続された出力信号線１２２は、その他端が抵抗１２４を介して差動増幅器１１８のプラス側入力端１１８Ｂに接続されている。
【００５１】
抵抗Ｒｄｄは、前記スイッチング素子１０８の抵抗Ｒｄとほぼ同じ等価な抵抗値である。なお、抵抗Ｒｄと抵抗値がほぼ同じであれば、スイッチング素子１０８の内部抵抗（オン抵抗）を用いてもよい。また、基準容量コンデンサ１１９の静電容量Ｃｏは、圧電素子４２の設計値の静電容量であり、この基準容量コンデンサ１１９の静電容量Ｃｏを基準として圧電素子４２の静電容量Ｃｄが検出される。
【００５２】
上記構成により、通常の印字の際には、各セレクタ１０４は、パルス電圧選択信号に基づき、出力するＰＷＭ信号を選択し、検出ノズル選択信号によってスイッチ１１２は全てオフとされ、画像データに基づいて、駆動信号生成部１０５により駆動信号の出力を制御することによって、印字が実行される。
【００５３】
上記がヘッド駆動回路１００の本来の機能を示す基本回路系であり、本実施の形態では、この基本回路系に対して、以下のような静電容量検出回路１０１が組み込まれている。
【００５４】
すなわち、静電容量検出時には、検出対象の圧電素子４２に接続されたセレクタ１０４では、パルス電圧選択信号に基づき、所定のＰＷＭ信号を選択すると共に、駆動信号生成部１０５から静電容量テスト用の駆動信号が出力される。これにより、電圧増幅回路１０２は、ＰＷＭ信号と静電容量テスト用の駆動信号とが共にオンのタイミングで圧電素子４２に駆動電圧が印加され、またに、基準容量コンデンサ１１９にも静電容量テスト用の駆動信号がオンのタイミングで駆動電圧が印加される。
【００５５】
また、静電容量検出時には、検出ノズル選択信号によって検出対象とする圧電素子４２と接続されたスイッチ１１２のみがオンとされる。
【００５６】
これにより、差動増幅器１１８では、検出対象とする圧電素子４２の電圧と基準容量コンデンサ１１９の電圧との電位差を示す電圧が出力される。
【００５７】
この検出対象とする圧電素子４２に印加された電圧と基準容量コンデンサ１１９に各々印加された電圧との電位差は、基準容量コンデンサ１１９と検出対象の圧電素子４２と静電容量の差に相当している。
【００５８】
なお、出力信号線１１４、１２２とアースとの間には、それぞれ分圧して差動増幅器１１８に入力する電圧を調整するための抵抗１２６、１２８が介在されている。
【００５９】
差動増幅器１１８の出力端は、ローパスフィルタ１２０を介して同期整流部１２２と接続されている。差動増幅器１１８から出力される電圧には、ノイズの原因となりやすい高周波成分が含まれている場合があるため、ローパスフィルタ１２０によって電圧変動の高周波成分を遮断して低周波成分のみを同期整流部１２２へ出力している。
【００６０】
一方、同期整流部１２２は、駆動信号生成部１０５と電圧増幅回路１０２の間から分岐した配線とも接続されており、ローパスフィルタ１２０から出力された電圧に対して駆動信号がオンのときはそのまま出力し、オフのときは電圧値を反転させる整流を行ってＡＤ変換部１２４へ出力する。ＡＤ変換部１２４では、入力した電圧に対してデジタル変換を行い、デジタルの電圧信号をＣＰＵ５０へ出力する。
【００６１】
ＣＰＵ５０は、電圧信号に基づき、圧電素子４２の静電容量Ｃｄを算出し、ＲＯＭ５２に記憶された適用パルス信号設定テーブル８０（図６参照）に基づいて圧電素子４２の静電容量Ｃｄに応じて適用するＰＷＭ信号を特定し、特定したＰＷＭ信号を示す情報をノズル使用信号記憶テーブル７０（図５参照）に圧電素子４２に対応するノズル番号に記憶させている。
【００６２】
次に、図１０を参照しつつ、ノズル４０毎の圧電素子４２の静電容量Ｃｄを測定する際のインクジェット記録装置１０の作用を説明する。なお、図１０は、この際にＣＰＵ５０によって実行される印加パルス電圧設定処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムは、ＲＯＭ５２の所定の領域に予め記憶されている。
【００６３】
同図のステップ２００では、記録ヘッド３６に設けられた複数のノズル４０の各圧電素子４２のうちの何れか１つを検出対象の圧電素子４２とし、検出対象の圧電素子４２に接続されたスイッチ１１２のみオン、その他のスイッチ１１２をオフとするように、ヘッド駆動回路１００の各スイッチ１１２に対して検出ノズル選択信号を出力する。
【００６４】
これにより、図１１に示すように、検出対象の圧電素子４２とスイッチング素子１０８（図４参照）の抵抗Ｒｄとを直列に接続した第１の配線１５０と、基準容量コンデンサ１１９と前記抵抗Ｒｄと同等の抵抗値を持つ抵抗Ｒｄｄとを直列に接続した第２の配線１５２と、によってブリッジ回路が構成されている。なお、圧電素子４２及び基準容量コンデンサ１１９の他端は共にアースされているため、図１１では、圧電素子４２及び基準容量コンデンサ１１９の他端を短絡してアースしたものとしている。
【００６５】
次のステップ２０２では、処理対象の圧電素子４２に接続されたセレクタ１０４に対してパルス電圧選択信号を出力して所定のＰＷＭ信号を電圧増幅回路１０２へ出力させる。なお、本実施の形態では、セレクタ１０４でＰＷＭ信号（１）１０６を選択するものとする。
【００６６】
次のステップ２０４では、駆動信号生成部１０５を制御して検出対象の圧電素子４２と接続された電圧増幅回路１０２に対してテスト用の矩形波の駆動信号を出力させる。
【００６７】
これにより、圧電素子４２には、ＰＷＭ信号と駆動信号とが共にオンのタイミングで駆動電圧が印加される。なお、上述したように、圧電素子４２と抵抗Ｒｄとにより低域通過フィルタが構成されて平滑化されるため、圧電素子４２には、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧値の電圧が印加される。また、基準容量コンデンサ１１９には、駆動信号がオンのタイミングで駆動電圧が印加される。
【００６８】
これにより、差動増幅器１１８では、検出対象とする圧電素子４２の電圧と基準容量コンデンサ１１９の電圧との電位差を示す電圧が出力される。
【００６９】
図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）には、差動増幅器１１８の出力端における電圧が示されている。この電圧の波形の振幅は、検出対象の圧電素子４２に静電容量Ｃｄと基準容量コンデンサ１１９の静電容量Ｃｏとが近いほど小さくなり、また、Ｃｄ＞Ｃｏの場合（図１２（Ａ）参照）は電圧が正の値となり、Ｃｄ＜Ｃｏの場合（図１３（Ａ）参照）は電圧が負の値となる。なお、図１２、図１３では、Ｃｄ＝５７５［ｐＦ］として、Ｃｏが変化した場合の電圧の波形が示されている。
【００７０】
差動増幅器１１８から出力された電圧は、ローパスフィルタ１２０により高周波成分が遮断され、同期整流部１２２により駆動信号のオン・オフに応じて整流が行われ、ＡＤ変換部１２４によりデジタル変換された電圧信号がＣＰＵ５０へ出力される。
【００７１】
図１２（Ｂ）には、図１２（Ａ）に示される電圧の波形が同期整流部１２２により整流され結果が示されており、図１３（Ｂ）には、図１３（Ａ）に示される電圧の波形が同期整流部１２２により整流された結果が示されている。
【００７２】
同期整流部１２２では、入力した電圧に対して駆動信号がオンの期間はそのまま出力し、オフの期間はプラスとマイナスを反転させるため、図１２（Ｂ）では波形がプラス側となり、図１３（Ｂ）では、波形がマイナス側となっている。
【００７３】
次のステップ２０６では、ＣＰＵ５０では、電圧信号として示される差動増幅器１１８のマイナス側入力端１１８Ａとプラス側入力端１１８Ｂとの電位差の波形を所定期間検出し、波形がプラス側である場合はプラス側のピーク（最大値）の電位差Ｖ０を測定し、波形がマイナス側である場合はマイナス側のピーク（最小値）の電位差Ｖ０を測定する。
【００７４】
次のステップ２０８では、測定した電位差Ｖ０に基づき、検出対象の圧電素子４２の静電容量Ｃｄを算出する。
【００７５】
すなわち、図１１に示すような回路構成において、抵抗Ｒｄ間の電位を差動増幅器１１８のマイナス側入力端１１８Ａに入力し（入力電圧Ｖ１）、抵抗Ｒｄｄ間の電位を差動増幅器１１８のプラス側入力端１１８Ｂに入力（入力電圧Ｖ２）するように配線すると、差動増幅器１１８から出力される電位差Ｖ０は、Ｖ１−Ｖ２と表すことができる。この電位差Ｖ０は、以下の（１）式に示すように検出対象の圧電素子４２の静電容量Ｃｄから基準容量コンデンサ１１９の静電容量Ｃｏをマイナスした値に比例することとなる。
【００７６】
Ｖ０  ＝  Ｖ１−Ｖ２  ∝  Ｃｄ−Ｃｏ  ・・・（１）
このＶ０とＣｄ−Ｃｏとの比例定数Ｋは、ヘッド駆動回路１００の回路構成に応じて予め定めることができるため、検出対象の圧電素子４２の静電容量Ｃｄを以下の（２）式から求めることができる。
【００７７】
Ｃｄ＝Ｃｏ＋Ｖ０／Ｋ  ・・・（２）
次のステップ２１０では、ＲＯＭ５２に記憶された適用パルス信号設定テーブル８０（図６参照）に基づき、算出した検出対象の圧電素子４２の静電容量Ｃｄに応じたＰＷＭ信号を特定する。
【００７８】
次のステップ２１２では、不揮発性メモリ５８に記憶されたノズル使用信号記憶テーブル７０（図５参照）の検出対象の圧電素子４２に対応するノズル番号に、ステップ２１０において特定したＰＷＭ信号を示す情報を記憶させる。
【００７９】
次のステップ２１４では、全ての圧電素子４２を処理対象として設定処理が完了したか否かを判定し、肯定判定である場合は処理終了となり、否定判定である場合は、処理対象となっていない圧電素子４２を検出対象の圧電素子４２として再度ステップ２００へ移行する。
【００８０】
このように、印加パルス電圧設定処理によれば、各ノズル４０の圧電素子４２毎に静電容量Ｃｄに応じて使用するＰＷＭ信号を示す情報が使用信号記憶テーブル７０（図５参照）に記憶される。
【００８１】
本実施の形態に係るインクジェット記録装置１０では、記録紙Ｐに印字を行う際に、各ノズル４０に取り付けられた圧電素子４２と接続されたセレクタ１０４に対し、使用信号記憶テーブル７０のノズル番号毎に記憶された情報に基づいてパルス電圧選択信号を出力し、セレクタ１０４でＰＷＭ信号を選択させる。これにより、各圧電素子４２と接続された電圧増幅回路１０２に各圧電素子４２の静電容量に応じたＰＷＭ信号が入力し、駆動信号とＰＷＭ信号とが共にオン場合に各圧電素子４２に駆動電源からの電圧が印加される。
【００８２】
すなわち、圧電素子４２の静電容量に応じてＰＷＭ信号をデューティ比を変えることにより、圧電素子４２に対して印加する電圧の電圧値を制御している。これにより、各圧電素子４２の静電容量にばらつきがあっても、蓄えられる電荷量を略同一にすることができる。これにより、各圧電素子４２の変形度合いがほぼ一致するため、記録ヘッド３６の各ノズル４０から吐出されるインク量にばらつきが小さくなり、記録紙Ｐに形成（印字）される画像の画質の低下を抑えることができる。
【００８３】
本実施の形態では、上述したように、差動増幅器１１８の出力電圧Ｖ０を用いることで、ＳＮ比の高い信号を得ることができる。すなわち、図１０に示されるように、記録ヘッド３６の機械系のアドミッタンスを高いＳＮ比で検出することができる。従って、図１０に示す正常吐出時の周波数と不吐出時の周波数の変動から不吐出ノズルを検出することが可能となる。
【００８４】
以上説明したように本実施の形態によれば、圧電素子と第１の抵抗（ここでは、抵抗Ｒｄ）とが直列接続された第１の配線、及び予め定められた静電容量のコンデンサ（ここでは、基準容量コンデンサ１１９）と前記第１の抵抗に等価な抵抗値とされた第２の抵抗（ここでは、抵抗Ｒｄｄ）とが直列接続された第２の配線、が並列接続され、前記第１の配線における前記圧電素子と前記第１の抵抗の第１の接続線、及び前記第２の配線における前記コンデンサと前記第２の抵抗の第２の接続線、の間の電位差を示す電圧を出力電圧とするブリッジ回路を備えており、算出手段（ここでは、ＣＰＵ４０）は、前記ブリッジ回路からの出力電圧により示される前記第１の接続線と前記第２の接続線の間の電位差に基づき、前記コンデンサと前記圧電素子の静電容量の差を求め、当該差に基づく値を前記コンデンサの予め定められた静電容量に加算することにより前記圧電素子の静電容量を算出しているので、液滴吐出ヘッドの液滴の吐出特性を低下させることなく、圧電素子の静電容量を精度よく検出することができる。
【００８５】
また、画像データに基づいて前記圧電素子に前記所定電圧を印加するタイミングを示す駆動信号を生成する駆動信号生成手段（ここでは、駆動信号生成部１０５）と、何れかのパルス変調がなされて各々互いに異なる変調状態とされた複数のパルス信号を出力するパルス信号出力手段（ここでは、ＰＷＭ（１）１０６〜ＰＷＭ（ｍ）１０６）と、前記圧電素子の静電容量に応じて前記複数のパルス信号から適用するパルス信号を定めた適用情報（ここでは、適用パルス信号設定テーブル８０）を予め記憶する記憶手段と、を備え、特定手段（ここでは、ＣＰＵ４０）は、算出手段により算出された前記圧電素子の静電容量に基づいて前記記憶手段に記憶された前記適用情報から適用するパルス信号を特定し、選択手段（ここでは、セレクタ１０４）は、前記パルス信号出力手段より出力される前記複数のパスル信号から前記特定手段により特定されたパルス信号を選択的に出力し、アンド回路は、前記選択手段により選択的に出力されたパルス信号と前記駆動信号生成手段により生成された前記駆動信号との論理積をとり、前記所定電圧を印加するタイミングを示す信号として出力しているので、液滴吐出ヘッドの各ノズルから吐出される液滴量にばらつきを小さくし、形成される画像の画質の低下を抑制することができる。
【００８６】
また、前記パルス信号出力手段を、デューティ比が異なる複数のパルス幅変調信号を出力するものとしているので、圧電素子に印加する電圧値をパルス信号のデューティ比を変えることで容易に調整することができる。
【００８７】
さらに、前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗の少なくとも一方を、前記圧電素子に対して前記所定電圧の印加・非印加を切替えるスイッチ（ここでは、電圧増幅回路１０２）のオン抵抗としているので、圧電素子と接続された配線に上に抵抗器を追加する必要がないため、液滴吐出ヘッドの液滴の吐出特性を低下しない。
【００８８】
なお、本実施の形態では、ノズル使用信号記憶テーブル７０（図５参照）にノズル４０毎に使用するＰＷＭ信号を示す情報を記憶させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ノズル使用信号記憶テーブル７０にノズル番号に対応する圧電素子４２の静電容量を記憶させ、画像を形成する際に、ノズル使用信号記憶テーブル７０に記憶したノズル毎の静電容量に応じて適用パルス信号設定テーブル８０から適用するＰＷＭ信号を特定する構成としてもよい。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８９】
また、本実施の形態では、記録ヘッド３６（図１参照）を主走査機構２０によって主走査方向に往復移動させながら、記録紙Ｐに対して、画像を形成するインクジェット記録装置１０の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、記録ヘッドを記録紙Ｐの幅より幅広とした長尺ヘッドとして、多数のノズルが記録用紙Ｐの幅方向に沿って配置されたものと、記録紙Ｐを、副走査方向へ相対的に移動させなが、当該記録ヘッドの各ノズルからインクを吐出することにより記録紙Ｐの全幅を一括で記録するインクジェット記録装置１０に本発明を適用してもよい。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００９０】
その他、本実施の形態で説明したインクジェット記録装置１０の構成（図１〜図４、
図７、図８参照。）、及び印加パルス電圧設定処理（図１０参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００９１】
また、ノズル使用信号記憶テーブル（図５）及び適用パルス信号設定テーブル（図６）のデータ構造も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００９２】
さらに、本実施形態で説明したインクジェット記録装置１０は、記録媒体上へ画像（文字を含む）を形成するものであったが、本発明のインクジェット記録装置１０は、これに限定されるものではない。すなわち、記録媒体は記録用紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば半導体や液晶表示器等のパターン形成のためにシート状の基板に液滴を吐出するパターン形成装置等の他の液滴吐出記録装置にも適用することができる
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本実施の形態に係るインクジェット記録装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態に係るインクジェット記録装置に設けられたキャリッジの斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る記録ヘッドの内部構造を示す断面図である。
【図４】実施の形態に係るインクジェット記録装置の電気系の構成を示すブロック図である。
【図５】不揮発性メモリに記憶されたノズル使用信号記憶テーブルのデータ構造の一例を示す模式図である。
【図６】ＲＯＭに記憶された適用パルス信号設定テーブルのデータ構造の一例を示す模式図である。
【図７】本実施の形態に係るヘッド駆動回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図８】本実施の形態に係る電圧増幅回路の詳細な構成が示す回路図である。
【図９】本実施の形態に係る各種信号の波形を示す波形図である。
【図１０】本実施の形態に係る印加パルス電圧設定処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本実施の形態に係る検出対象の圧電素子の静電容量を検出するときの等価回路図である。
【図１２】本実施の形態に係るＣｄ＞Ｃｏの場合の差動増幅器の出力端における電圧の波形を示す波形図である。
【図１３】本実施の形態に係るＣｄ＜Ｃｏの場合の差動増幅器の出力端におけるで電圧の波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０  インクジェット記録装置
４０  ＣＰＵ
５２  ＲＯＭ
８０  適用パルス信号設定テーブル
１００  ヘッド駆動回路
１０２  電圧増幅回路
１０４  セレクタ
１０５  駆動信号生成部
１０６  ＰＷＭ（１）〜ＰＷＭ（ｍ）
１３０  アンド回路
１５０  第１の配線
１５２  第２の配線
Ｒｄ  抵抗
Ｒｄｄ  抵抗
【図１】
2006341391.tif 000003
【図２】
2006341391.tif 000004
【図３】
2006341391.tif 000005
【図４】
2006341391.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006341391.tif 000009
【図８】
2006341391.tif 000010
【図９】
2006341391.tif 000011
【図１０】
2006341391.tif 000012
【図１１】
2006341391.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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