(57)【要約】【課題】圧電素子個々の温度を正確に検出し、しかも、小形化、低コスト化を図る。【解決手段】＋Ｖ端子と接地端子との間に、共通の駆動電源ライン１を経由して複数の駆動回路２１，２２，２３，…を接続する。各駆動回路は、その出力によって各ノズルの圧電素子３１，３２，３３，…を駆動する。各駆動回路を順次駆動し、駆動電源ラインに流れる電流値を電流値測定部４で測定する。電流値測定部は測定した電流値を温度変換部５に供給する。温度変換部は、圧電素子の温度−比誘電率特性に対応した温度特性データを別途入力し、電流値測定部からの電流値を、温度特性データを使用して温度データに変換して出力する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を駆動してインクを吐出するノズルを複数設け、この各ノズルの圧電素子に対して共通の駆動電源ラインから電流を供給するインクジェットヘッドにおいて、
前記圧電素子を個々に駆動して前記駆動電源ラインに流れる電流値をそれぞれ測定する電流値測定部と、この電流値測定部が測定した電流値を前記圧電素子の比誘電率温度特性を使用して温度データに変換する温度変換部とを設け、
前記温度変換部からの温度データにより前記各圧電素子の温度を検出することを特徴とするインクジェットヘッドの温度検出装置。
【請求項２】
圧電素子を駆動してインクを吐出するノズルを複数設け、この各ノズルの圧電素子に対して共通の駆動電源ラインから電流を供給するインクジェットヘッドにおいて、
前記圧電素子を複数駆動して前記駆動電源ラインに流れる電流値を測定し、この電流値から圧電素子１個当たりの電流値を測定する電流値測定部と、この電流値測定部が測定した電流値を前記圧電素子の比誘電率温度特性を使用して温度データに変換する温度変換部とを設け、
前記温度変換部からの温度データにより各圧電素子の温度を検出することを特徴とするインクジェットヘッドの温度検出装置。
【請求項３】
圧電素子を駆動してインクを吐出するノズルを複数設け、この各ノズルの圧電素子に対して共通の駆動電源ラインから電流を供給するインクジェットヘッドにおいて、
前記圧電素子を個々に駆動して前記駆動電源ラインに流れる電流値をそれぞれ測定する電流値測定部と、この電流値測定部が測定した電流値を前記圧電素子の比誘電率温度特性を使用して温度データに変換する温度変換部とを設け、
前記圧電素子毎に駆動開始時と駆動終了時の温度変化幅からインクの不吐出を検知することを特徴とするインクジェットヘッドのインク不吐出検出装置。
【請求項４】
圧電素子を駆動してインクを吐出するノズルを複数設け、この各ノズルの圧電素子に対して共通の駆動電源ラインから電流を供給するインクジェットヘッドにおいて、
前記圧電素子を個々に駆動して前記駆動電源ラインに流れる電流値をそれぞれ測定する電流値測定部と、この電流値測定部が測定した電流値を前記圧電素子の比誘電率温度特性を使用して温度データに変換する温度変換部とを設け、
前記圧電素子毎に駆動中の温度変化の傾きからインクの不吐出を検知することを特徴とするインクジェットヘッドのインク不吐出検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を使用したインクジェットヘッドの温度検出装置及びインク不吐出検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電素子を使用したインクジェットヘッドの温度検出装置は、サーミスタを使用してヘッド全体の温度を検出するものであり、各ノズルの圧電素子の温度を正確に検出することはできなかった。
【０００３】
このため、圧電素子の静電容量と抵抗とで構成される積分回路を通して出力される出力波形によって温度を検出する温度検出装置を圧電素子個々に対応して設けて圧電素子の温度を検出するか、任意の圧電素子の温度を、積分回路を使用して検出し、それを全てのノズルに対して温度補償するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０３−２１６３４０号公報（第３頁左上欄から右下欄）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、温度検出装置を圧電素子個々に対応して設けたのでは、ノズルの数だけ温度検出装置が必要となり、特に、ノズルを多数配置したラインヘッドの場合には、温度検出装置の数が膨大になり、装置の大形化やコスト高を招くことになる。一方、任意の圧電素子の温度を、積分回路を使用して検出し、それを全てのノズルに対して温度補償するものでは、サーミスタを使用した場合と同様に圧電素子個々の温度を正確に検出することができなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、圧電素子を駆動してインクを吐出するノズルを複数設けたインクジェットヘッドにおける圧電素子個々の温度を正確に検出でき、しかも、小形化、低コスト化を図ることができるインクジェットヘッドの温度検出装置を提供する。
【０００７】
また、本発明は、圧電素子を駆動してインクを吐出するノズルを複数設けたインクジェットヘッドにおける各ノズルのインク不吐出を正確に検出できるインクジェットヘッドのインク不吐出検出装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧電素子を駆動してインクを吐出するノズルを複数設け、この各ノズルの圧電素子に対して共通の駆動電源ラインから電流を供給するインクジェットヘッドにおいて、圧電素子を個々に駆動して駆動電源ラインに流れる電流値をそれぞれ測定する電流値測定部と、この電流値測定部が測定した電流値を圧電素子の比誘電率温度特性を使用して温度データに変換する温度変換部とを設け、温度変換部からの温度データにより各圧電素子の温度を検出するインクジェットヘッドの温度検出装置にある。
【０００９】
また、本発明は、圧電素子を駆動してインクを吐出するノズルを複数設け、この各ノズルの圧電素子に対して共通の駆動電源ラインから電流を供給するインクジェットヘッドにおいて、圧電素子を個々に駆動して駆動電源ラインに流れる電流値をそれぞれ測定する電流値測定部と、この電流値測定部が測定した電流値を圧電素子の比誘電率温度特性を使用して温度データに変換する温度変換部とを設け、圧電素子毎に駆動開始時と駆動終了時の温度変化幅からインクの不吐出を検知するインクジェットヘッドのインク不吐出検出装置にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、例えば、圧電素子を駆動してインクを吐出するノズルをライン方向に複数配列したインクジェットヘッドの駆動部の構成を示すブロック図で、＋Ｖ端子と接地端子との間に、共通の駆動電源ライン１を経由して複数の駆動回路２１，２２，２３，…を接続している。
【００１１】
前記各駆動回路２１，２２，２３，…は、その出力によって各ノズルの圧電素子３１，３２，３３，…を駆動するようになっている。そして、前記駆動電源ライン１に流れる電流値を電流値測定部４で測定するようになっている。前記各駆動回路２１，２２，２３，…から各圧電素子３１，３２，３３，…に印加される駆動電圧波形及び各圧電素子３１，３２，３３，…に流れる駆動電流波形を示すと、図２に示すようになる。
【００１２】
すなわち、駆動電圧を＋Ｖ（一定）、駆動回路２１，２２，２３，…の内部抵抗をＲ、圧電素子３１，３２，３３，…の静電容量をＣとすると、圧電素子を駆動する時に流れる電流Ｉは、
Ｉ＝Ｖ／｛Ｒ・ｅ（−ｔ／ＣＲ）｝                          …（１）
となる。そして、完全に充電すると、Ｉ＝ＣＶとなる。
【００１３】
駆動電圧＋Ｖは一定なので、上記（１）式は圧電素子３１，３２，３３，…の静電容量Ｃが変化すると電流値も変化することを表わしている。また、圧電素子３１，３２，３３，…は、その温度−比誘電率特性が図３に示すようになっており、その静電容量Ｃは圧電素子の温度によって変化する。してみれば、電流値変化をモニタすれば、静電容量Ｃの変化が分かり、結局圧電素子の温度変化が分かることになる。
【００１４】
前記電流値測定部４は電流を測定し、その測定した電流値を温度変換部５に供給する。前記温度変換部５は、図３の温度−比誘電率特性に対応した圧電素子の温度特性データを別途入力し、電流値測定部４からの電流値を、温度特性データを使用して圧電素子の温度データに変換して出力するようになっている。
【００１５】
このような構成においては、先ず、駆動回路２１のみを動作して圧電素子３１を駆動する。このとき駆動電源ライン１に流れる電流値を電流値測定部４で測定し、その電流値を温度変換部５に供給する。温度変換部５は、取り込んだ電流値を圧電素子３１の温度データに変換して出力する。こうして、温度変換部５からの温度データにより圧電素子３１の温度検出ができる。
【００１６】
同様に、駆動回路２２のみを動作して圧電素子３２を駆動し、そのときの温度変換部５からの温度データを取得すれば、圧電素子３２の温度検出ができる。同じく、駆動回路２３のみを動作して圧電素子３３を駆動し、そのときの温度変換部５からの温度データを取得すれば、圧電素子３３の温度検出ができる。
【００１７】
このようにして、各駆動回路２１，２２，２３，…を順次駆動することで全ての圧電素子について個々の温度を正確に検出することができる。また、電流値測定部４及び温度変換部５は全ての圧電素子３１，３２，３３，…に対して共通に１個だけ使用すれば良く、従って、装置全体として小形化、低コスト化を図ることができる。
【００１８】
なお、ここでは各駆動回路２１，２２，２３，…を順次駆動して圧電素子個々の温度を検出する場合について述べたが圧電素子個々の温度を検出する方法としてはこれに限られるものではない。例えば、各駆動回路２１，２２，２３，…を複数個ずつ同時に駆動し、そのとき駆動電源ライン１に流れる電流値を電流値測定部４で測定する。そして測定した電流値を同時駆動する個数で除算して１個当たりの平均電流値を求め、この電流値を温度変換部５に供給するようにしてもよい。
【００１９】
また、温度変換部５からの温度データを利用して各ノズルの吐出、不吐出を検出することができる。すなわち、インクを吐出した場合はインクによる冷却効果が作用して圧電素子の温度は駆動開始時と駆動終了時とで余り上昇しないが、インク不吐出となった時には冷却効果が作用せず圧電素子の温度は駆動開始時と駆動終了時とで大きく上昇する。従って、温度変換部５からの温度データによりこの変化状態を検出することで各ノズルの吐出、不吐出を検出することができる。
【００２０】
先ず、駆動回路２１のみを動作して圧電素子３１を駆動する。このとき駆動電源ライン１に流れる電流値を電流値測定部４で測定し、その電流値を温度変換部５に供給して温度データに変換する。そして、駆動開始時の温度データと駆動終了時の温度データを取得し、両者の温度変化幅を検出する。そして、検出した温度変化幅を予め設定した不吐出検出のための基準温度変化幅と比較する。検出した温度変化幅が基準温度変化幅よりも小さければ該当するノズルはインクを吐出したと判断し、検出した温度変化幅が基準温度変化幅以上であれば該当するノズルはインク不吐出であると判断する。
【００２１】
これを全ての圧電素子３１，３２，３３，…に対して順次行うことで、もし、インク不吐出のノズルが有ればそれを確実に検出することができる。
【００２２】
また、圧電素子駆動中の温度変化の傾きからインクの不吐出を検知することもできる。すなわち、インクを吐出した場合はインクによる冷却効果が作用して圧電素子駆動中の温度変化の傾きは小さいが、インク不吐出となった時には冷却効果が作用せず圧電素子駆動中の温度変化の傾きは大きくなる。従って、温度変換部５からの温度データにより温度変化の傾きを検出することで各ノズルの吐出、不吐出を検出することができる。
【００２３】
先ず、駆動回路２１のみを動作して圧電素子３１を駆動する。このとき駆動電源ライン１に流れる電流値を電流値測定部４で測定して電流値を求め、その電流値を温度変換部５に供給して温度データに変換する。そして、駆動開始時から駆動終了時までの温度変化を取得し、その傾きを検出する。そして、検出した温度変化の傾きを予め設定した不吐出検出のための基準傾きと比較する。検出した温度変化の傾きが基準傾きよりも小さければ該当するノズルはインクを吐出したと判断し、検出した温度変化の傾きが基準傾き以上であれば該当するノズルはインク不吐出であると判断する。
【００２４】
これを全ての圧電素子３１，３２，３３，…に対して順次行うことで、もし、インク不吐出のノズルが有ればそれを確実に検出することができる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
図４に示すように駆動回路２１，２２，２３，…に代えて、アナログスイッチ６１，６２，６３，…を使用している。すなわち、共通の駆動電源ライン１を、それぞれアナログスイッチ６１，６２，６３，…を介して各ノズルの圧電素子３１，３２，３３，…の一端に接続している。なお、各圧電素子３１，３２，３３，…の他端は接地されている。そして、前記駆動電源ライン１に図５に示す台形状の駆動電圧波形を供給するようになっている。
【００２６】
従って、駆動電源ライン１から電流値測定部４を介し、さらに各アナログスイッチ６１，６２，６３，…を介して各圧電素子３１，３２，３３，…に台形状の駆動電圧波形が印加されることになる。また、各圧電素子３１，３２，３３，…に流れる駆動電流波形を示すと、図５に示すようになる。
【００２７】
駆動電圧の立ち上がりに要する時間ｔを一定とすると、この駆動電圧の立ち上がり部では、Ｖ＝Ｉ／Ｃ×ｔという関係式が成り立つ。この式は、圧電素子３１，３２，３３，…の静電容量Ｃが変化すると電流値も変化することを表わしている。従って、この実施の形態においても電流値変化をモニタすれば、静電容量Ｃの変化が分かり、結局圧電素子の温度変化が分かることになる。
【００２８】
この実施の形態においては、先ず、アナログスイッチ６１のみを動作して圧電素子３１に台形状の駆動電圧波形を印加して駆動する。そして、駆動電圧波形の立ち上がりにおいて駆動電源ライン１に流れる電流値を電流値測定部４で測定し、その電流値を温度変換部５に供給する。温度変換部５は、取り込んだ電流値を圧電素子３１の温度データに変換して出力する。こうして、温度変換部５からの温度データにより圧電素子３１の温度検出ができる。
【００２９】
同様に、アナログスイッチ６２のみを動作して圧電素子３２を駆動し、そのときの温度変換部５からの温度データを取得すれば、圧電素子３２の温度検出ができる。同じく、アナログスイッチ６３のみを動作して圧電素子３３を駆動し、そのときの温度変換部５からの温度データを取得すれば、圧電素子３３の温度検出ができる。
【００３０】
このようにして、各アナログスイッチ６１，６２，６３，…を順次駆動することで全ての圧電素子について個々の温度を正確に検出することができる。また、この実施の形態においても電流値測定部４及び温度変換部５は共通に１個だけ使用しているので、装置全体として小形化、低コスト化を図ることができる。
【００３１】
なお、ここでは各アナログスイッチ６１，６２，６３，…を順次駆動して圧電素子個々の温度を検出する場合について述べたが圧電素子個々の温度を検出する方法としてはこれに限られるものではない。例えば、各アナログスイッチ６１，６２，６３，…を複数個ずつ同時に駆動し、そのとき駆動電源ライン１に流れる電流値を電流値測定部４で測定する。そして測定した電流値を同時駆動する個数で除算して１個当たりの平均電流値を求め、この電流値を温度変換部５に供給するようにしてもよい。
【００３２】
なお、この実施の形態においても、前述した実施の形態と同様、温度変換部５からの温度データを利用して各ノズルの吐出、不吐出を検出することができるのは勿論である。また、圧電素子駆動中の温度変化の傾きからインクの不吐出を検知できることも同様である。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、圧電素子を駆動してインクを吐出するノズルを複数設けたインクジェットヘッドにおける圧電素子個々の温度を正確に検出でき、しかも、小形化、低コスト化を図ることができるインクジェットヘッドの温度検出装置を提供できる。
また、本発明によれば、圧電素子を駆動してインクを吐出するノズルを複数設けたインクジェットヘッドにおける各ノズルのインク不吐出を正確に検出できるインクジェットヘッドのインク不吐出検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す要部ブロック図。
【図２】同実施の形態における圧電素子駆動時の電圧波形及び電流波形を示す図。
【図３】圧電素子の温度−比誘電率特性の例を示すグラフ。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す要部ブロック図。
【図５】同実施の形態における圧電素子駆動時の電圧波形及び電流波形を示す図。
【符号の説明】
１…駆動電源ライン、２１，２２，２３…駆動回路、３１，３２，３３…圧電素子、４…電流値測定部、５…温度変換部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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