JP2012250472A - インクジェット記録ヘッドの状態監視装置及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出エネルギ発生素子に印加される駆動電圧状態を精度よく、できるだけ高速かつ安価な構成で監視し、その結果、インクジェット記録ヘッドの状態を精度よく、できるだけ高速かつ安価な構成で監視することができるインクジェット記録ヘッドの状態監視回路、及びこれを用いるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられ、各ノズルからインク液滴を吐出する吐出エネルギ発生素子とを有するインクジェット記録ヘッドの状態を監視するために、吐出エネルギ発生素子に解像度単位でインク液滴を吐出させるための駆動波形電圧信号を印加する駆動回路と、吐出エネルギ発生素子と並列に接続され、吐出エネルギ発生素子に直接印加される駆動波形電圧信号を所定の基準電圧と比較する比較器と、を備え、比較器の比較結果に基づいてインクジェット記録ヘッド及び駆動回路の状態を監視することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッドの状態監視装置及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは記録媒体に画像を記録するインク液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの状態を監視することができるインクジェット記録ヘッドの状態監視装置及びこれを用いるインクジェット記録装置に関する。

従来より、記録用紙等の記録媒体に画像を記録するプリンタとして、インク液滴をインクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドともいう）の複数のノズルから吐出させて記録用紙に画像を形成するインクジェット記録装置が用いられている。
このような記録ヘッドの吐出エネルギ発生素子に電気的なエネルギを付与することによりインク液滴の吐出が可能になるが、記録ヘッドの吐出エネルギ発生素子を電気的に見た場合、圧電素子はコンデンサ、そしてヒータは抵抗と見做せる。また、インクを電気的にみた場合には、抵抗値の低い抵抗と見做すことができる。

このインクジェット記録装置には、インク液滴を吐出するための吐出エネルギ発生素子としてピエゾアクチュエータ（圧電素子）を用いたインクジェット式プリンタがある。
このインクジェット式プリンタにおいては、記録ヘッドに備わる複数のノズルに対応して設けられた複数個の圧電素子（ノズル圧電体）に対して圧電変位のON／OFF制御を行い画像を形成するノズル制御データを、外部からの画素単位吐出トリガーに従ってヘッド制御部に転送し、その後、駆動電圧を印加することで圧電素子を選択的に駆動して微細に変位させることにより、各ピエゾアクチュエータの動圧に基づいてノズルからインク液滴を記録用紙上に吐出させ、記録用紙上にドットを形成させることで、所望の解像度（例えば１２００ｄｐｉ）の印刷を行っている。

このようなピエゾアクチュエータを用いる記録ヘッドの構造を考えると、圧電素子とインクは当然ながら直近に位置することが効率的であり、実際に記録ヘッドの構造はそのように構成される。したがって、このような記録ヘッドの内部では、ピエゾアクチュエータの駆動構造からインク室と電気回路とが近接しており、記録ヘッドの製造、構造、材料等の不具合や、経年劣化、あるいはインク供給圧力による要因などにより、インクリーク（漏れ）が発生し、インクと圧電素子が直接接してしまうと、電気的に圧電素子が短絡（ショート）してしまい、記録ヘッド内の電気回路の配線を短絡させて、故障が発生してしまう場合がある。この短絡（電気ショート）は、液体であるインクそのものによって起こるため、電気回路における短絡箇所は複雑に発生する。

このため、特許文献１においては、図９に示す記録ヘッドの状態検出装置を備える記録ヘッド駆動制御部を提案している。この記録ヘッド駆動制御部は、エネルギ発生素子である圧電素子Ｃ７に電気的エネルギを付与してインクを吐出させるための記録ヘッドを駆動する駆動回路Ｃ１と、この駆動回路に電力を与える電源入力端子Ｃ１５と、一方が電源入力端子Ｃ１５にかつ他方が電源Ｃ１０に接続されたスイッチ部Ｃ１２と、一方が電源入力端子Ｃ１５にかつ他方が電源Ｃ１０に接続された抵抗Ｃ１６と、この抵抗Ｃ１６の電圧を観測することによって記録ヘッドの状態検出を行う検出手段であるコンパレータ（比較器）Ｃ９とを具備する。

なお、図中、Ｃ２は、トランジスタＣ１３及びＣ１４を備え、入力データＶＨｃｏｎｔによって記録ヘッドの記録動作と状態検出動作を切り換えるスイッチ部Ｃ１２と状態検出部Ｃ１７とからなる記録ヘッドの状態検出装置である。また、駆動回路Ｃ１は、低電圧電源Ｃ１１からの出力電圧ＶＬＰＳＵが供給され、入力データＷＡＶＥＤＡＴＡによって電圧信号を発生する信号発生器Ｃ３、電圧信号を増幅する増幅回路Ｃ４、プッシュプル回路Ｃ５、その出力電圧ＶＣＯＭで記録ヘッドの各圧電素子７のオンオフを制御するアナログスイッチＣ６を備えるアナログスイッチ制御部Ｃ８からなる。

特許文献１に開示の記録ヘッド駆動制御部では、圧電素子Ｃ７は高抵抗であり、検出モードにおいて、正常時には、状態検出装置の状態検出抵抗（３６０Ω）Ｃ１６に流れる電流（２．８５ｍＡ）は小さいので、コンパレータＣ９への電源入力端子Ｃ１５側の入力電圧ＶＨは、高電圧電源Ｃ１０からの出力電圧ＶＨＰＳＵ（３７Ｖ）から抵抗Ｃ１６による電圧降下分だけ低いだけの３６Ｖであるので、コンパレータＣ９への入力基準電圧Ｖｒｅｆ（３０Ｖ）より高く、コンパレータＣ９からの比較結果は、例えば、Ｌ（ロウ）レベルを出力し、ＶＨｃｏｎｔがＨ（ハイ）レベルとなり、通常の記録動作モードとなる。

一方、圧電素子Ｃ７にインクが付着すると、インクは、圧電素子Ｃ７に並列に付加された１０Ω程度の低抵抗素子とみなすことができるため、アナログスイッチＣ６のオン抵抗を加えても１００Ωであり、高電圧電源Ｃ１０から、状態検出抵抗Ｃ１６を通って流れる電流は、８０ｍＡ（＝３７×１０００／４６０）となるので、コンパレータＣ９への入力電圧ＶＨは、８Ｖとなり、基準電圧Ｖｒｅｆ（３０Ｖ）より低くなり、コンパレータＣ９からの比較結果は、例えば、Ｈレベルを出力し、ＶＨｃｏｎｔがＬレベルとなり、高電圧電源Ｃ１０をオフして記録ヘッドの駆動を停止させる。

なお、特許文献１では、記録ヘッドの状態検出装置において、コンパレータＣ９の代わりに、ＡＤコンバータを用いることも開示している。
こうして、特許文献１に開示の記録ヘッドの状態検出装置では、インクより高抵抗である状態検出抵抗Ｃ１６があり、駆動回路Ｃ１を過大な電流が流れることはないので、駆動系の回路を破損することなく、精度よくかつ高速に記録ヘッドの状態を検出することができるとしている。

特開２００８−２６０１６４号公報

ところで、上述したように、インクジェット記録装置の記録ヘッドのノズルに対応する圧電素子は、電気回路としてはコンデンサ成分とほぼ等価であり、駆動回路及び圧電素子（圧電体）が正常な場合には、ある範囲の電圧を印加することでインク吐出動作を発生させることができる。しかしながら、圧電体の物性異常、回路故障起因で、駆動電圧が一定範囲外となった場合、吐出動作は異常となる。例えば、上述のインクジェット式プリンタでは、印刷物に十分なインク滴を吐出できず、かすれ、濃度差といった重大な品質不良を発生する結果となり、大量印刷時には異常吐出の検知が遅れるほど、損紙が多くなってしまう。
このため、インクジェット式プリンタシステムにおいては、記録ヘッドの異常吐出状態を検知することが必須である。

特許文献１に開示された記録ヘッドの状態検出装置でも、検出モードにおいて、高電圧電源Ｃ１０から状態検出抵抗Ｃ１６を介した、記録ヘッドの駆動回路Ｃ１の電源入力端子１５側の点の電圧をコンパレータＣ９で検出して基準電圧と比較し、その比較結果に応じて記録ヘッドの状態を検出することができ、特に、検出電圧が基準電圧より低ければ異常を検知して、高電圧電源Ｃ１０をオフして記録ヘッドの駆動を停止させることができる。
しかしながら、特許文献１に開示された記録ヘッドの状態検出装置で異常を検出するために電圧を検出しているのは、圧電素子Ｃ７から離れた、電源Ｃ１０に接続された状態検出抵抗Ｃ１６の電圧であり、圧電素子Ｃ７に近いところで高速に検出された、直接圧電素子Ｃ７に印加された電圧でないという問題があった。

また、特許文献１の状態検出装置で異常を検出できるのは、検出モードであり、記録動作モードでは、異常吐出状態の検出ができないという問題があった。
また、特許文献１の記録ヘッドの状態検出装置では、その構成が複雑であるという問題もあった。
さらに、特許文献１の状態検出装置で、コンパレータＣ９の代わりに、ＡＤコンバータを用いるものでは、コスト高になるという問題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、安定した印刷のために不可欠であるインクジェット記録ヘッドの安定制御のため、記録ヘッドを構成する吐出エネルギ発生素子に印加される駆動電圧状態を精度よく、できるだけ高速かつ安価な構成で監視し、異常吐出状態を精度よく検知することができ、その結果、インクジェット記録ヘッドの状態を精度よく、できるだけ高速かつ安価な構成で監視することができるインクジェット記録ヘッドの状態監視回路を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、上記目的に加え、上記インクジェット記録ヘッドの状態監視回路を用いて、インクジェットプリンタシステムにおいて、インクジェット記録ヘッドの吐出制御信頼性や安定制御の向上を図ることができ、安定した印刷や画像記録を実現することができるインクジェット記録装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路は、複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられ、各ノズルからインク液滴を吐出する吐出エネルギ発生素子とを有するインクジェット記録ヘッドの状態を監視する状態監視回路であって、前記吐出エネルギ発生素子に、解像度単位で前記インク液滴を吐出させるための駆動波形電圧信号を印加する駆動回路と、前記吐出エネルギ発生素子と並列に接続され、前記吐出エネルギ発生素子に印加される前記駆動波形電圧信号を所定の基準電圧と比較する比較器と、を備え、該比較器の比較結果に基づいて前記インクジェット記録ヘッド及び前記駆動回路の状態を監視することを特徴とする。

ここで、前記比較器は、前記比較結果として、前記所定の基準電圧に対する前記駆動波形電圧信号の大小に応じて異なる電圧レベルのパルスを出力するものであり、前記状態監視回路は、さらに、前記駆動波形電圧信号が前記所定の基準電圧を超えて変化する変化回数として、前記比較器から出力される前記電圧レベルの変化回数をカウントするパルスカウンタを備え、該パルスカウンタによってカウントされた前記電圧レベルの前記変化回数に基づいて前記インクジェット記録ヘッド及び前記駆動回路の状態を監視することが好ましい。

また、前記比較器の前記比較結果は、前記電圧レベルが２値判断データとしてを出力されるものであることが好ましい。
また、前記比較器の前記比較結果の前記２値判断データは、前記駆動波形電圧信号が前記所定の基準電圧より大きい場合にデジタル値１を示し、前記駆動波形電圧信号が前記所定の基準電圧より小さい場合にデジタル値０を示し、前記パルスカウンタは、前記デジタル値１から前記デジタル値０に変化する回数及び前記デジタル値１から前記デジタル値０に変化する回数を前記変化回数としてカウントするものであることが好ましい。
また、前記２値判断データの前記電圧レベルは、ＴＴＬレベルであることが好ましい。

また、前記吐出エネルギ発生素子は、外部からの画素単位吐出トリガー信号によって前記インク液滴の吐出を開始するものであり、前記画素単位吐出トリガー信号間の１周期の前記駆動波形電圧信号の信号波形は、同じであり、前記画素単位吐出トリガー信号の入力タイミングで、前記パルスカウンタのカウント値を０にクリアし、次の前記画素単位吐出トリガー信号が入力されるまでの１周期における前記パルスカウンタのカウント値が所定の既定値に達しない場合にエラー信号を発生することが好ましい。
また、前記エラー信号は、前記インクジェット記録ヘッドの前記複数のノズルから前記インク液滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置に通知することが好ましい。

また、前記駆動回路は、駆動波形電圧データを記憶する波形データメモリと、該波形データメモリから出力される前記駆動波形電圧データをデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換するＤ／Ａコンバータと、該Ｄ／Ａコンバータから出力されるアナログ信号を増幅して前記駆動波形電圧信号を生成する増幅器とを備え、前記状態監視回路は、前記比較器の比較結果に基づいて、前記前記インクジェット記録ヘッドの前記ノズル及び前記吐出エネルギ発生素子、前記駆動回路、並びに前記駆動波形電圧データの異常を検出することが好ましい。

また、前記状態監視回路は、さらに、所定の基準電圧データを記憶する基準電圧データメモリと、該基準電圧データメモリから出力される前記所定の基準電圧データをデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換して前記所定の基準電圧を出力するＤ／Ａコンバータと、を備え、前記状態監視回路は、前記比較器の比較結果に基づいて、前記前記インクジェット記録ヘッドの前記ノズル及び吐出エネルギ発生素子、前記駆動回路、並びに前記駆動波形電圧データの異常を検出することが好ましい。
また、前記比較器は、前記駆動波形電圧信号における前記吐出エネルギ発生素子を駆動するために必要な電圧値に影響を及ぼさないほど、前記吐出エネルギ発生素子より高い抵抗値を持つものであることが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明のインクジェット記録装置は、複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられ、各ノズルからインク液滴を吐出する吐出エネルギ発生素子とを有するインクジェット記録ヘッドと、上記のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路と、画像データに基づいて前記吐出エネルギ発生素子の駆動／非駆動を選択的に制御する吐出制御部と、を備え、前記画像データに基づいて、前記インクジェット記録ヘッドの前記複数のノズルから前記インク液滴を吐出して記録媒体に画像を記録することを特徴とする。

また、前記インクジェット記録ヘッドは、前記複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられた前記吐出エネルギ発生素子とを有するヘッドモジュールを複数個配置してなるものであることが好ましい。
また、前記インクジェット記録ヘッドは、前記記録媒体の幅方向に複数個の前記ヘッドモジュールを配置して長尺化したライン型ヘッドであることが好ましい。
また、前記インクジェット記録ヘッドは、複数色毎に１個以上配置されることが好ましい。

本発明のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路によれば、上記構成により、インクジェットプリンタシステムにおいて、安定した印刷や画像記録を実現するために、インクジェット記録ヘッドの吐出制御信頼性や安定制御の向上のため、吐出エネルギ発生素子に印加される駆動電圧状態を精度よく、できるだけ高速かつ安価な構成で監視し、異常吐出状態を精度よく検知することができ、その結果、インクジェット記録ヘッドの状態を精度よく、できるだけ高速かつ安価な構成で監視することができる。
また、本発明のインクジェット記録装置によれば、上記インクジェット記録ヘッドの状態監視回路を用いて、インクジェットプリンタシステムにおいて、インクジェット記録ヘッドの吐出制御信頼性や安定制御の向上を図ることができ、安定した印刷や画像記録を実現することができる。

本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの状態監視回を備えるインクジェット記録装置のヘッド制御装置の一例の装置構成を示すブロック図である。 図１に示すインクジェット記録ヘッドの状態監視回路の概略構成のブロック図である。 （ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図２に示すインクジェット記録ヘッドの状態監視回路の各部の信号の一例のタイミングチャートである。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置の一例の装置構成を示す概略構成図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図４に示すインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドの一構造例を示す平面模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図４に示すインクジェット記録装置に用いられる複数のヘッドモジュールを配置して成るライン型ヘッドの一構造例を示す平面模式図である。 図５のＡ−Ａ線矢視図である。 図４に示すインクジェット記録装置の制御系の一構成例を示すブロック図である。 特許文献１に開示された記録ヘッドの状態検出装置を備える記録ヘッド駆動制御部の構成を示す回路図である。

本発明に係るインクジェット記録ヘッドの状態監視回路、及びインクジェット記録装置を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態のインクジェット記録装置のヘッド制御装置の一例の装置構成を示すブロック図である。図２は、図１に示すヘッド制御装置のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路の概略構成のブロック図である。図３（ａ）〜（ｅ）は、図２に示すインクジェット記録ヘッドの状態監視回路の各部の信号の一例のタイミングチャートである。

図１に示すように、本実施の形態のインクジェット記録装置（以下、記録装置という）１０は、インクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）１２と、ヘッド制御装置１４と、装置制御部１６と、記録媒体搬送部１８とを備える。
記録ヘッド１２は、図示しないが、そのインク吐出面に複数のノズル（インク吐出口）が配置され、例えば高密度で二次元配置され、記録すべき画像の画像データに応じてインク液滴を記録媒体上に打滴するもので、ピエゾアクチュエータ２０と、スイッチ回路２２とを有する。

ピエゾアクチュエータ２０は、各ノズルに対応して設けられ、画像データに応じて駆動され、各ノズルからインク液滴を吐出するためのものであり、圧電素子（ピエゾ素子）からなる吐出エネルギ発生素子で構成される。
スイッチ回路２２は、各ノズルに対応して設けられた個々のピエゾアクチュエータ２０の駆動選択（ＯＮ／ＯＦＦの制御）を行うためのものである。

図１では、簡略化のために記録ヘッド１２内に、１つのピエゾアクチュエータ２０と、これに設けられた１つのスイッチ回路２２だけを記載したが、実際は複数のノズルにそれぞれ対応したピエゾアクチュエータ２０及びスイッチ回路２２が複数存在する。
また、記録ヘッド１２を複数個つなぎ合わせて１つのインクジェット記録ヘッドを構成することもできる。例えば、記録媒体（図示せず）の幅方向に対して、複数個の記録ヘッド１２を繋ぎ合わせることにより、紙幅方向の全記録可能範囲（描画可能幅の全域）について所定の記録解像度（例えば、１２００ｄｐｉ）で記録可能なノズル列を有する長尺のラインヘッド（シングルパス印字が可能なページワイドヘッド）を構成しても良い。

また、図１では、説明を簡単にするために、１つの記録ヘッド１２（１色分）のみを示している。モノクロ印刷の場合であれば、１つの記録ヘッド１２で良いが、本発明はこれに限定されず、カラー印刷の場合には、複数色のインクの各色に対応した複数本の（色別の）記録ヘッド１２を備える記録装置１０の場合、各色の記録ヘッド１２について個別に（ヘッド単位で）ヘッド制御装置１４が設けられる。例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の４色のインクに対応した色別の記録ヘッド１２を備える記録装置１０では、ＣＭＹＫ各色の記録ヘッド１２に対してそれぞれヘッド制御装置１４が設けられる。なお、これらの各色のヘッド制御装置１４は、１つの装置制御部１６によって管理される構成とするのが好ましい。

次に、ヘッド制御装置１４は、記録ヘッド１２に接続され、記録ヘッド１２の各ノズルに対応するピエゾアクチュエータ２０の駆動を制御し、ノズルからのインク吐出動作（吐出の有無、液滴吐出量）を制御するための制御手段として機能するものである。
ヘッド制御装置１４は、図１に示すように、画像データメモリ２４と、画像データ転送制御回路２６と、吐出タイミング制御部２８と、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの状態監視回路３０と、を有する。

画像データメモリ２４は、記録媒体に記録される画像の印刷用イメージデータ（ドットデータ）に展開された画像データを記憶させておくためのものである。
画像データメモリ２４に入力される画像データは、ヘッド制御装置１４より上位のデータ制御部である記録装置１０の装置制御部１６で管理される。

画像データ転送制御回路２６は、画像データメモリ２４に記憶された画像データに基づいて、各記録ヘッド１２のノズル制御データ（ここでは、記録解像度のドット配置に対応した画像データ）を各記録ヘッド１２のスイッチ回路２２に転送する制御を行うためのものである。ここで、ノズル制御データは、スイッチ回路２２によるノズルのＯＮ（吐出駆動）／ＯＦＦ（非駆動）を決定する画像データ（ドットデータ）である。画像データ転送制御回路２６は、このノズル制御データを各記録ヘッド１２のスイッチ回路２２に転送することで、ノズル毎のスイッチ回路２２の開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御する。
画像データ転送制御回路２６は、ＣＰＵ（central processing unit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）によって構成することができる。

画像データ転送制御回路２６から転送された画像データ信号（ノズル制御データ）は、記録ヘッド１２に設定されるために、画像データ転送制御回路２６から記録ヘッド１２に対して必要なタイミングで、例えば、後述する吐出タイミング信号に応じて送信される。記録ヘッド１２に一定量の画像データを送信した時点で、データラッチとよばれる信号（ラッチ信号）を記録ヘッド１２に送信する。このデータラッチ信号のタイミングで記録ヘッド１２におけるピエゾアクチュエータ２０（圧電素子）の変位のオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）のデータが確定される。その後、記録ヘッド１２に駆動電圧を印加することで、ＯＮ設定に係るピエゾアクチュエータ２０の圧電素子を微小変位させ、インク滴を吐出させる。こうして、吐出したインク滴を用紙に付着（着弾）させることで、所望の解像度（例えば、１２００ｄｐｉ）の印刷が行われる。なお、ＯＦＦ設定したピエゾアクチュエータ２０の圧電素子は、駆動電圧を印加しても、変位が起こらず、液滴が吐出されない。

吐出タイミング制御部２８は、記録（プリント）動作時に、記録装置１０の記録媒体を搬送する記録媒体搬送部１８からインク液滴吐出のトリガー信号を受信し、図３（ａ）に示すように、画像データ転送制御回路２６、後述する状態監視回路３０の駆動電圧制御回路３４及びパルスカウンタ３６に、吐出動作開始のスタートトリガーとなる吐出タイミング信号（画素単位吐出トリガーパルス）を出力するためのものである。
図示例の記録装置１０では、吐出タイミング制御部２８から吐出タイミング信号を受けて画像データ転送制御回路２６及び後述する駆動電圧制御回路３４から記録ヘッド１２に解像度単位に画像データ及び駆動電圧波形のデジタルデータの転送を行うことで、画像データに応じた選択的な吐出動作（オンデマンドの吐出駆動制御）を行い、１ページの印刷を実現することができる。

本発明の記録ヘッド１２の状態監視回路３０は、図１及び図２に示すように、波形データメモリ３２、駆動電圧制御回路３４、パルスカウンタ３６及び基準電圧データメモリ３８を備えるデータコントローラ４０と、Ｄ／Ａ変換器(コンバータ)４２及び４４と、アンプ回路４６と、比較器４８と、を有する。

波形データメモリ３２は、ピエゾアクチュエータ２０を駆動するための駆動電圧波形のデジタルデータ（以下、駆動電圧波形データともいう）を記憶させておくためのものである。ここで、駆動電圧波形は、例えば、図３（ｂ）に示すように、吐出タイミング制御部２８から吐出タイミング信号を受けて記録ヘッド１２のノズルのスイッチ回路２２がＯＮ（吐出駆動）の時に、吐出タイミング信号に合わせて各記録ヘッド１２のピエゾアクチュエータ２０を断続的に駆動して、ノズルから連続して複数のインク液滴を吐出させるためにピエゾアクチュエータ（圧電素子）２０に印加する駆動電圧のパルス波形である。
波形データメモリ３２に入力される駆動電圧波形データは、画像データメモリ２４に入力される画像データと同様に、上位の装置制御部１６で管理される。

駆動電圧制御回路３４は、波形データメモリ３２から、各記録ヘッド１２のピエゾアクチュエータ２０を駆動するための駆動電圧波形データを読み出し、吐出タイミング制御部２８からの吐出タイミング信号に合わせて、Ｄ／Ａ変換器４２に出力するためのものである。
Ｄ／Ａ変換器４２は、駆動電圧制御回路３４から出力された駆動電圧波形データを所定の電圧値、及び／又は電流値を持つアナログ駆動パルス、即ち所定の電流値を持つアナログ電圧波形（駆動電圧アナログパルス）に変換するためのものである。
アンプ回路４６は、Ｄ／Ａ変換器４２からの出力アナログ電圧波形を、最終的にピエゾアクチュエータ２０の駆動に適した所定の電流・電圧に増幅するための電力増幅回路である。アンプ回路４６によって、例えば、図３（ｂ）に示すように、ピエゾアクチュエータ２０を駆動可能な電流・電圧に増幅されたアナログ電圧波形は、記録ヘッド１２（ピエゾアクチュエータ２０）に供給される。

即ち、ヘッド制御装置１４では、外部の記録媒体搬送部１８から入力されたインク液滴吐出のトリガー信号を受信してタイミング制御部２８から出力される吐出タイミング信号に合わせて、駆動電圧制御回路３４からＤ／Ａ変換器４２へ駆動電圧波形データが出力されることにより、Ｄ／Ａ変換器４２にて駆動電圧波形データからアナログ電圧波形へと変換される。Ｄ／Ａ変換器４２の出力波形（アナログ電圧波形）は、アンプ回路（電力増幅回路）４６によって増幅された駆動電圧波形は、記録ヘッド１２のピエゾアクチュエータ（圧電素子）２０に印加され、印加された駆動電圧波形に応じて、対応するノズルからインク液滴が連続して吐出される。
ここで、図３（ｂ）に示すように、正常吐出であれば、インク液滴は、吐出タイミング信号に合わせて吐出されるが、吐出タイミング間の１周期当たりの駆動電圧波形は、常に同じである。

基準電圧データメモリ３８は、予め設定された所定の基準電圧のデジタルデータ（基準電圧データ）を記憶させておくためのものである。ここで、所定の基準電圧データは、インク液滴の吐出と非吐出との間の閾値のデジタル値として設定される。
Ｄ／Ａ変換器４４は、基準電圧データメモリ３８から出力される所定の基準電圧データを基準電圧（アナログ基準電圧値）Ｖｒｅｆに変換するためのものである。このように、比較器４８に入力される基準電圧を発生しているＤ／Ａ変換器４４としては、安価な低速Ｄ／Ａ変換器を用いることができ、例えば、ＣＰＵ等に内蔵されたＤ／Ａ変換器、即ち、ＣＰＵ等からなる上位のデータコントローラ４０に内蔵されたＤ／Ａ変換器を用いることができる。
なお、基準電圧データメモリ３８から出力される所定の基準電圧データを変化させることで、容易に、検出閾値となる、Ｄ／Ａ変換器４４から出力される基準電圧（アナログ基準電圧値）Ｖｒｅｆを変更することができる。

比較器４８は、アンプ回路４６で増幅され、直接ピエゾアクチュエータ２０に印加された駆動電圧波形（アナログ電圧波形）の駆動電圧（アナログ電圧）と、Ｄ／Ａ変換器４４から出力された基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して比較結果を出力するための電圧比較器である。即ち、比較器４８には、記録ヘッド１２に印加される駆動電圧が直接入力され、比較器４８で、予め設定された基準電圧と比較される。
なお、比較器４８の比較結果は、パルス上の電圧値、即ち検出電圧パルスとして検出されるので、上位のデータコントローラ４０のパルスカウンタ３６において、電圧パルスの変化点をカウント（計数）することが可能となる。

したがって、比較結果としては、パルスカウンタ３６でデジタル的にカウントできるように、比較器４８から２値判断可能な電圧値として出力されることが好ましく、例えば、図３（ｃ）に示すように、２値判断電圧値の検出パルス、例えばＴＴＬレベルの２値判断データ（デジタル値１：３．３Ｖ、及びデジタル値０：０Ｖ）として出力されるのが好ましい。ここで、例えば、駆動電圧＞Ｖｒｅｆの場合には、比較器４８の出力は３．３Ｖとなりデジタル値１を示し、駆動電圧＜Ｖｒｅｆの場合には、出力０Ｖとなりデジタル値０を示すようにするのが良い。

なお、比較器４８はピエゾアクチュエータ（圧電素子）２０と比較して非常に高い抵抗値を持ち、さらに、アンプ回路４６は電流容量に余裕をもつため、比較器４８には、ピエゾアクチュエータ２０の駆動に必要な電圧値に影響を及ぼすような電流は発生しない。
よって、比較器４８は、ピエゾアクチュエータ２０と並列に接続可能であり、ピエゾアクチュエータ２０に印加される電圧値を直接監視できるため、より高精度な電圧検出を可能としている。

パルスカウンタ３６は、図３（ｄ）に示すように、吐出タイミング制御部２８から図３（ａ）に示す吐出タイミング信号を受信してカウント値を０クリアし、次の吐出タイミング信号を受信するまで、比較器４８の出力がデジタル値１から０に変化する変化回数、及び／又はデジタル値０から１に変化する変化回数をカウントするものである。なお、パルスカウンタ３６は、前後の吐出タイミング信号間のパルスカウント値が予め設定されている規定回数、図３（ｄ）に示す例では、デジタル値１から０への変化及び０から１への変化の両方をカウントする場合の６回が得られない場合には、データコントローラ４０から図１に示すように、図３（ｅ）に示すようなエラー（ｆａｉｌ）信号を上位の装置制御部１６に送信する。

このように、データコントローラ４０は、比較器４８の電圧値の変化点、即ち駆動電圧波形が検出閾値となる基準電圧Ｖｒｅｆを横切る点を監視するものであり、比較器４８の出力データが１から０、０から１に変化する変化回数を内部のパルスカウンタ３６でカウントする。一方、上述したように、インク吐出は、画素単位吐出トリガー（吐出タイミング信号）により吐出されるので、1周期あたりの駆動電圧波形は常に同じである。したがって、比較器４８で検出閾値となる基準電圧Ｖｒｅｆをまたいで変化する回数は、常に一定値となる。このため、パルスカウンタ３６でカウントされた変化回数が、一定値に満たない場合にはなんらかの異常状態になったことが、データコントローラ４０において検出可能となり、図３（ｅ）に示すようなエラー（ｆａｉｌ）信号を出力することができる。
したがって、データコントローラ４０において、パルスカウンタ３６のカウントが、一定時間に所定のカウント値に到達した場合は正常状態とし、カウント値が到達しなかった場合は異常状態として、ユーザに異常を通知することができる。

本発明の記録ヘッド１２の状態監視回路３０においては、波形データメモリ３２、駆動電圧制御回路３４、パルスカウンタ３６及び基準電圧データメモリ３８は、データコントローラ４０として構成される。即ち、データコントローラ４０は、Ｄ／Ａ変換器４２に出力する駆動電圧波形データを記憶する波形データメモリ３２、吐出パルスの変化回数をカウントするパルスカウンタ３６、及び電圧比較器４８に入力される基準電圧を出力するＤ／Ａ変換器４４に出力する基準電圧データを記憶する基準電圧データメモリ３８の機能を有する。このデータコントローラ４０を、ＣＰＵ、又はＦＰＧＡと呼ばれるハードウェアによって構成することができる。なお、このデータコントローラ４０と上述した画像データ転送制御回路２６とを、記録ヘッド１２の駆動制御を行うコンロトーラとして、同じＣＰＵやＦＰＧＡによって構成しても良いし、データコントローラ４０が画像データ転送制御回路２６を含むように構成しても良い。

次に、装置制御部１６は、詳細は後述するが、ヘッド制御装置１４より上位である記録装置１０側のデジタルデータを制御する部分であって、例えば、パソコンやホストコンピュータで構成することができる。ヘッド制御装置１４は、上位の装置制御部１６からデータを受け取るためのデータ通信手段として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）その他の通信インターフェースを備えているのが好ましい。
ここで、システム起動時には、装置制御部１６から各色のヘッド制御装置１４に対して波形データや画像データが転送されるのが好ましい。なお、画像データについては、印刷（画像記録）実行時の記録媒体搬送と同期して、データ転送が行われる場合があっても良い。
また、記録媒体搬送部１８は、詳細は後述するが、記録ヘッド１２によって画像が記録されると共に、種々の処理が施こされる記録媒体を搬送するための各種の搬送ドラム（胴）や処理ドラムや、搬送ローラや搬送ベルト等の搬送手段で構成され、記録媒体の搬送に合わせて、吐出タイミング信号を得るためのインク液滴の吐出トリガー信号を取得して、出力することができるものである。

本発明の記録ヘッド１２の状態監視回路３０においては、波形データメモリ３２から出力された駆動電圧波形データは、Ｄ／Ａ変換器４２にて一定電圧、または電流値に変換され、最終的にアンプ回路４６によって所定のピエゾアクチュエータ（ピエゾ素子）２０の駆動電圧まで増幅される。こうして増幅された駆動電圧は、インク吐出のためピエゾアクチュエータ２０ピエゾ素子に印加され、さらに、電圧検出のために、ピエゾアクチュエータ２０と並列に接続された比較器４８に入力される。吐出動作中、比較器４８には駆動電圧が入力され、同時に入力される基準電圧（Ｖｒｅｆ）と電圧比較処理を行う。
このため、ヘッドを駆動する駆動回路と、この駆動回路に電力を与える電源入力端子とに並列に比較器を入力している特許文献１に対して、本発明では、ピエゾアクチュエータ（ピエゾ素子）２０と並列に電圧検出用の比較器４８を接続し、ピエゾアクチュエータ２０に入力される電圧値を比較しているので、ピエゾアクチュエータ２０に印加される電圧値そのものを監視することができる。

また、本発明の記録ヘッド１２の状態監視回路３０においては、比較器４８による比較結果を、比較器４８からの電圧値をＴＴＬレベルの２値判断データ（０：１）としてパルスカウンタ３６に入力し、パルスカウンタ３６で、１から０データ、及び／又は０から１データの変化回数をカウントし、カウント値が所定の規定値であるか否かによって記録ヘッド１２が正常状態にあるか、異常状態にあるかを判断する。
このため、コンパレータ（比較器）出力自体を監視する特許文献１に対して、本発明では、コンパレータ出力の変化点数をカウントするので、ピエゾ素子、駆動回路、及び駆動メモリデータのいずれかが異常な場合でも精度良く、高速にかつ安価に検出することができる。

また、図示例の記録ヘッド１２の状態監視回路３０においても、比較器４８を用いず、比較器４８に入力駆動電圧波形から検出される電圧値をＡ／Ｄ変換器にてデジタル値に変換することも可能であり、本発明の記録ヘッド１２の状態監視回路３０においては、そうすればより精度の高い異常検出が可能であるが、高速、高分解能（数十ＭＨｚ、８ｂｉｔ）のＡ／Ｄ変換素子は非常に高額であり、機器コストをアップさせてしまう要因となり望ましくない。
これに対して、本発明の状態監視回路においては、その検出回路構成を、比較器という非常に安価な素子で実現できるため、機器開発にとっては有効である。
また、本発明の状態監視回路においては、検出電流が微弱で良いため、圧電素子からなる記録ヘッドが印字動作中であっても、待機中であっても、いかなる動作状態でもリアルタイムに監視可能である。

図４は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置の一構成例を示す全体構成図である。
同図に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置（以下、記録装置という）１００は、給紙部１１２と、処理液付与部（プレコート部）１１４と、描画部１１６と、乾燥部１１８と、定着部１２０と、排紙部１２２とを有する。
本実施形態の記録装置１００は、描画部１１６の圧胴（描画ドラム）１７０に保持された記録媒体（以下、記録用紙、又は用紙ともいう）１２４にインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成するシングルパス方式の記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体１２４上に処理液（ここでは凝集処理液）を付与し、処理液とインク液とを反応させて、記録媒体１２４上に画像形成を行う２液反応（凝集）方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。

以下、各処理部について説明する。
（給紙部）
給紙部１１２には、枚葉紙である記録媒体１２４が積層されており、給紙部１１２の給紙トレイ１５０から記録媒体１２４が一枚ずつ処理液付与部１１４に給紙される。本例では、記録媒体１２４として、枚葉紙（カット紙）を用いるが、連続用紙（ロール紙）から必要なサイズに切断して給紙する構成も可能である。

（処理液付与部）
処理液付与部１１４は、記録媒体１２４の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部１１６で付与されるインク中の色材（本例では顔料）を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。

処理液付与部１１４は、給紙胴１５２と、処理液ドラム（「プレコート胴」とも言う）１５４と、処理液塗布装置１５６とを備えている。処理液ドラム１５４は、記録媒体１２４を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム１５４は、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパ）１５５を備え、この保持手段１５５の爪と処理液ドラム１５４の周面との間に記録媒体１２４を挟み込むことによって、記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。処理液ドラム１５４は、その外周面に吸引孔を設けるとともに、吸引孔から吸引を行う吸引手段を接続してもよい。これにより記録媒体１２４を処理液ドラム１５４の周面に密着保持することができる。

処理液ドラム１５４の外側には、その周面に対向して処理液塗布装置１５６が設けられる。処理液塗布装置１５６は、処理液が貯留された処理液容器と、この処理液容器の処理液に一部が浸漬されたアニックスローラ（計量ローラ）と、このアニックスローラと処理液ドラム１５４上の記録媒体１２４とに圧接されて、計量後の処理液を記録媒体１２４に転移するゴムローラとで構成される。この処理液塗布装置１５６によれば、処理液を計量しながら、記録媒体１２４に塗布することができる。

本実施形態では、ローラによる塗布方式を適用した構成を例示したが、これに限定されず、例えば、スプレー方式、インクジェット方式などの各種方式を適用することも可能である。

処理液付与部１１４で処理液が付与された記録媒体１２４は、処理液ドラム１５４から中間搬送部１２６を介して描画部１１６の描画ドラム１７０へ受け渡される。

（描画部）
描画部１１６は、描画ドラム（「描画胴」或いは「ジェッティング胴」とも言う）１７０と、用紙抑えローラ１７４と、記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙとを備えている。各色の記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙ、及びその制御装置として、それぞれ図１〜３で説明した記録ヘッド１２の構成、及びヘッド制御装置１４の構成が採用されている。

描画ドラム１７０は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７１を備える。描画ドラム１７０に固定された記録媒体１２４は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙからインクが付与される。

記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙは、それぞれ、記録媒体１２４における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッドであり、そのインク吐出面には、画像形成領域の全幅に亘ってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列（２次元配列ノズル）が形成されている。各記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙは、記録媒体１２４の搬送方向（描画ドラム１７０の回転方向）と直交する方向に延在するように設置される。

各記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙには、対応する色のインクカセットが取り付けられる。記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙから、描画ドラム１７０の外周面に保持された記録媒体１２４の記録面に向かってインク滴が吐出される。

これにより、予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する色材（顔料）が凝集され、色材凝集体が形成される。インクと処理液の反応の一例として、本実施形態では、処理液に酸を含有させＰＨダウンにより顔料分散を破壊し凝集するメカニズムを用い、色材滲み、各色のインク間の混色、インク滴の着弾時の液合一による打滴干渉を回避する。こうして、記録媒体１２４上での色材流れなどが防止され、記録媒体１２４の記録面に画像が形成される。

各記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの打滴タイミングは、描画ドラム１７０に配置された回転速度を検出するエンコーダ（図４中には図示せず、図８の符号２９４）に同期させる。このエンコーダの検出信号に基づいてインク液滴の吐出トリガー信号（画素トリガー）が発せられる。これにより、高精度に着弾位置を決定することができる。また、予め描画ドラム１７０のフレなどによる速度変動を学習し、エンコーダで得られた打滴タイミングを補正して、描画ドラム１７０のフレ、回転軸の精度、描画ドラム１７０の外周面の速度に依存せずに打滴ムラを低減させることができる。なお、エンコーダ（２９４：図８参照）が設けられた描画ドラム１７０が、図１で説明した記録媒体搬送部１８にに相当する。

さらに、各記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙのノズル面の清掃、増粘インク排出などのメンテナンス動作は、ヘッドユニットを描画ドラム１７０から退避させて実施するとよい。

本例では、ＣＭＹＫ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記録ヘッドを追加する構成も可能であり、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

描画部１１６で画像が形成された記録媒体１２４は、描画ドラム１７０から中間搬送部１２８を介して乾燥部１１８の乾燥ドラム１７６へ受け渡される。

（乾燥部）
乾燥部１１８は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図４に示すように、乾燥ドラム（「乾燥胴」とも言う）１７６と、溶媒乾燥装置１７８とを備えている。乾燥ドラム１７６は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７７を備え、この保持手段１７７によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。

溶媒乾燥装置１７８は、乾燥ドラム１７６の外周面に対向する位置に配置され、複数のハロゲンヒータ１８０と、各ハロゲンヒータ１８０の間にそれぞれ配置された温風噴出しノズル１８２とで構成される。各温風噴出しノズル１８２から記録媒体１２４に向けて吹き付けられる温風の温度及び風量と、各ハロゲンヒータ１８０の温度とを適宜調節することにより、様々な乾燥条件を実現することができる。

乾燥ドラム１７６の外周面に、記録媒体１２４の記録面が外側を向くように（即ち、記録媒体１２４の記録面が凸側となるように湾曲させた状態で）記録媒体１２４を保持し、回転搬送しながら乾燥することで、記録媒体１２４のシワや浮きの発生を防止でき、これらに起因する乾燥ムラを確実に防止することができる。

乾燥部１１８で乾燥処理が行われた記録媒体１２４は、乾燥ドラム１７６から中間搬送部１３０を介して定着部１２０の定着ドラム１８４へ受け渡される。

（定着部）
定着部１２０は、定着ドラム（「定着胴」とも言う）１８４と、ハロゲンヒータ１８６と、定着ローラ１８８と、インラインセンサ１９０と、で構成される。定着ドラム１８４は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１８５を備え、この保持手段１８５によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。

定着ドラム１８４の回転により、記録媒体１２４は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して、ハロゲンヒータ１８６による予備加熱と、定着ローラ１８８による定着処理と、インラインセンサ１９０による検査とが行われる。

ハロゲンヒータ１８６は、所定の温度（例えば、１８０°Ｃ）に制御される。これにより、記録媒体１２４の予備加熱が行われる。

定着ローラ１８８は、乾燥させたインクを加熱加圧することによってインク中の自己分散性ポリマー微粒子を溶着し、インクを被膜化させるためのローラ部材であり、記録媒体１２４を加熱加圧するように構成される。具体的には、定着ローラ１８８は、定着ドラム１８４に対して圧接するように配置されており、定着ドラム１８４との間でニップローラを構成するようになっている。これにより、記録媒体１２４は、定着ローラ１８８と定着ドラム１８４との間に挟まれ、所定のニップ圧（例えば、０．１５ＭＰａ）でニップされて定着処理が行われる。

また、定着ローラ１８８は、熱伝導性の良いアルミ等の金属パイプ内にハロゲンランプを組み込んだ加熱ローラによって構成され、所定の温度（例えば６０〜８０°Ｃ）に制御される。この加熱ローラで記録媒体１２４を加熱することによって、インクに含まれるラテックスのＴｇ温度（ガラス転移点温度）以上の熱エネルギが付与され、ラテックス粒子が溶融される。これにより、記録媒体１２４の凹凸に押し込み定着が行われると共に、画像表面の凹凸がレベリングされ、光沢性が得られる。

なお、図４に示す実施形態では、定着ローラ１８８を１つだけ設けた構成となっているが、画像層厚みやラテックス粒子のＴｇ特性に応じて、複数段設けた構成でもよい。

一方、インラインセンサ１９０は、記録媒体１２４に記録された画像（テストパターン等も含む）について、吐出不良チェックパターンや画像の濃度、画像の欠陥などを計測するための読取手段であり、ＣＣＤラインセンサなどが適用される。

上記の如く構成された定着部１２０によれば、乾燥部１１８で形成された薄層の画像層内のラテックス粒子が定着ローラ１８８によって加熱加圧されて溶融されるので、記録媒体１２４に固定定着させることができる。

なお、高沸点溶媒及びポリマー微粒子（熱可塑性樹脂粒子）を含んだインクに代えて、紫外線（ＵＶ）露光にて重合硬化可能なモノマー成分を含有していてもよい。この場合、記録装置１００は、ヒートローラによる熱圧定着部（定着ローラ１８８）の代わりに、記録媒体１２４上のインクにＵＶ光を露光するＵＶ露光部を備える。このように、ＵＶ硬化性樹脂などの活性光線硬化性樹脂を含んだインクを用いる場合には、加熱定着の定着ローラ１８８に代えて、ＵＶランプや紫外線ＬＤ（レーザダイオード）アレイなど、活性光線を照射する手段が設けられる。

（排紙部）
図４に示すように、定着部１２０に続いて排紙部１２２が設けられている。排紙部１２２は、排出トレイ１９２を備えており、この排出トレイ１９２と定着部１２０の定着ドラム１８４との間に、これらに対接するように、渡し胴１９４と、搬送ベルト１９６と、張架ローラ１９８とが設けられている。記録媒体１２４は、渡し胴１９４により搬送ベルト１９６に送られ、排出トレイ１９２に排出される。搬送ベルト１９６による用紙搬送機構の詳細は図示しないが、印刷後の記録媒体１２４は無端状の搬送ベルト１９６間に渡されたバー（図示せず）のグリッパーによって用紙先端部が保持され、搬送ベルト１９６の回転によって排出トレイ１９２の上方に運ばれてくる。

また、図４には示されていないが、本実施形態の記録装置１００には、上記構成の他、各記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙにインクを供給するインク貯蔵／装填部、処理液付与部１１４に対して処理液を供給する手段を備えるとともに、各記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙのクリーニング（ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等）を行うヘッドメンテナンス部、用紙搬送路上における記録媒体１２４の位置を検出する位置検出センサ、及び装置各部の温度を検出する温度センサ等を備えていても良い。

＜記録ヘッドの構成例＞
次に、記録ヘッドの構造について説明する。各色に対応する記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの構造は、共通しているので、以下、これらを代表して参照符号２５０によって記録ヘッドを示すものとする。

図５(ａ)は、ヘッド２５０の構造例を示す平面透視図であり、図５(ｂ)は、その一部の拡大図である。図６は、ヘッド２５０を構成する複数のヘッドモジュールの配置例を示す図である。また、図７は、記録素子単位（吐出素子単位）となる１チャンネル分の液滴吐出素子（１つのノズル２５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図５中のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。

図５に示すように、本例のヘッド２５０は、インク吐出口であるノズル２５１と、各ノズル２５１に対応する圧力室２５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）２５３をマトリクス状に二次元配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影（正射影）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。

記録媒体１２４の送り方向（矢印Ｓ方向；「第１方向」に相当）と略直交する方向（矢印Ｍ方向；「第２方向」に相当）に記録媒体１２４の描画領域の全幅Ｗmに対応する長さ以上のノズル列を構成するために、例えば、図６（ａ）に示すように、複数のノズル２５１が二次元に配列された短尺のヘッドモジュール２５０’を千鳥状に配置して、長尺のライン型ヘッドを構成する。或いはまた、図６（ｂ）に示すように、ヘッドモジュール２５０”を一列に並べて繋ぎ合わせる態様も可能である。図６に示した各ヘッドモジュール２５０’又は２５０”が図１等で説明したヘッドモジュール１２ａ、１２ｂに該当する。

なお、シングルパス印字用のフルライン型プリントヘッドは、記録媒体１２４の全面を描画範囲とする場合に限らず、記録媒体１２４の面上の一部が描画領域となっている場合（例えば、用紙の周囲に非描画領域（余白部）を設ける場合等）には、所定の描画領域内の描画に必要なノズル列が形成されていればよい。

各ノズル２５１に対応して設けられている圧力室２５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図５(ａ)、(ｂ)参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル２５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給口）２５４が設けられている。なお、圧力室２５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形、その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。

図７に示すように、ヘッド２５０（ヘッドモジュール２５０’、２５０”）は、ノズル２５１が形成されたノズルプレート２５１Ａと、圧力室２５２や共通流路２５５等の流路が形成された流路板２５２Ｐ等とを積層接合した構造から成る。ノズルプレート２５１Ａは、ヘッド２５０のノズル面（インク吐出面）２５０Ａを構成し、各圧力室２５２にそれぞれ連通する複数のノズル２５１が二次元的に形成されている。

流路板２５２Ｐは、圧力室２５２の側壁部を構成するとともに、共通流路２５５から圧力室２５２にインクを導く個別供給路の絞り部（最狭窄部）としての供給口２５４を形成する流路形成部材である。なお、説明の便宜上、図７では簡略的に図示しているが、流路板２５２Ｐは一枚又は複数の基板を積層した構造である。

ノズルプレート２５１Ａ及び流路板２５２Ｐは、シリコンを材料として半導体製造プロセスによって所要の形状に加工することが可能である。

共通流路２５５は、インク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは、共通流路２５５を介して各圧力室２５２に供給される。

圧力室２５２の一部の面（図７において天面）を構成する振動板２５６には、個別電極２５７を備えたピエゾアクチュエータ（圧電素子）２５８が接合されている。本実施形態の振動板２５６は、ピエゾアクチュエータ２５８の下部電極に相当する共通電極２５９として機能するニッケル（Ｎｉ）導電層付きのシリコン（Ｓｉ）から成り、各圧力室２５２に対応して配置されるピエゾアクチュエータ２５８の共通電極を兼ねる。なお、樹脂などの非導電性材料によって振動板を形成する態様も可能であり、この場合は、振動板部材の表面に金属などの導電材料による共通電極層が形成される。また、ステンレス鋼（ＳＵＳ）など、金属（導電性材料）によって共通電極を兼ねる振動板を構成してもよい。

個別電極２５７に駆動電圧を印加することによって、ピエゾアクチュエータ２５８が変形して圧力室２５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル２５１からインクが吐出される。インク吐出後、ピエゾアクチュエータ２５８が元の状態に戻る際、共通流路２５５から供給口２５４を通って新しいインクが圧力室２５２に再充填される。

かかる構造を有するインク室ユニット２５３を図５（ｂ）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、本実施の形態の高密度ノズルヘッドが実現されている。かかるマトリクス配列において、副走査方向の隣接ノズル間隔をＬｓとするとき、主走査方向については実質的に各ノズル２５１が一定のピッチＰ＝Ｌｓ／ｔａｎθ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。

また、本発明の実施に際して、ヘッド２５０におけるノズル２５１の配列形態は図示例に限定されず、様々なノズル配置構造を適用できる。例えば、図５で説明したマトリクス配列に代えて、Ｖ字状のノズル配列、Ｖ字状配列を繰り返し単位とするジグザク状（Ｗ字状など）のような折れ線状のノズル配列なども可能である。

なお、記録ヘッドにおける各ノズルから液滴を吐出させるための吐出用の圧力（吐出エネルギ）を発生させる手段は、ピエゾアクチュエータ（圧電素子）に限らず、サーマル方式（ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させる方式）におけるヒータ（加熱素子）や他の方式による各種アクチュエータなど様々な圧力発生素子（吐出エネルギー発生素子）を適用し得る。ヘッドの吐出方式に応じて、相応のエネルギー発生素子が流路構造体に設けられる。

＜制御系の説明＞
図８は、記録装置１００のシステム構成を示す要部ブロック図である。
同図に示す記録装置１００は、通信インターフェース２７０と、システムコントローラ２７２と、プリント制御部２７４と、画像バッファメモリ２７６と、ヘッドドライバ２７８と、モータドライバ２８０と、ヒータドライバ２８２と、処理液付与制御部２８４と、乾燥制御部２８６と、定着制御部２８８と、メモリ２９０と、ＲＯＭ２９２と、エンコーダ２９４等とを備えている。

通信インターフェース２７０は、ホストコンピュータ３５０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２７０には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワーク等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（図示せず）を搭載してもよい。ホストコンピュータ３５０から送出された画像データは、通信インターフェース２７０を介して記録装置１００に取り込まれ、一旦メモリ２９０に記憶される。

メモリ２９０は、通信インターフェース２７０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２７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ２９０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。

システムコントローラ２７２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記録装置１００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２７２は、通信インターフェース２７０と、プリント制御部２７４と、モータドライバ２８０と、ヒータドライバ２８２と、処理液付与制御部２８４等との各部を制御し、ホストコンピュータ３５０との間の通信制御、メモリ２９０の読み書き制御等を行うと共に、搬送系のモータ２９６やヒータ２９８を制御する制御信号を生成する。

ＲＯＭ２９２には、システムコントローラ２７２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。ＲＯＭ２９２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２９０は、画像データの一時記憶領域として利用されると共に、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。

モータドライバ２８０は、システムコントローラ２７２からの指示にしたがってモータ２９６を駆動するドライバである。図８では、装置内の各部に配置される様々なモータを代表して符号２９６で図示している。例えば、図８に示すモータ２９６には、図４の給紙胴１５２、処理液ドラム１５４、描画ドラム１７０、乾燥ドラム１７６、定着ドラム１８４、及び渡し胴１９４などの回転を駆動するモータ、描画ドラム１７０の吸引孔から負圧吸引するためのポンプの駆動モータ、記録ヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙのヘッドユニットを、描画ドラム１７０外のメンテナンスエリアに移動させる退避機構のモータ等が含まれている。

ヒータドライバ２８２は、システムコントローラ２７２からの指示に従って、ヒータ２９８を駆動するドライバである。図８では、装置内の各部に配置される様々なヒータを代表して符号２９８で図示している。例えば、図８に示すヒータ２９８には、給紙部１１２において記録媒体１２４を予め適温に加熱しておくための不図示のプレヒータ等が含まれている。

プリント制御部２７４は、システムコントローラ２７２の制御に従い、メモリ２９０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２７８に供給する制御部である。

ドットデータは、一般に多階調の画像データに対して色変換処理、ハーフトーン処理を行って生成される。色変換処理は、ｓＲＧＢなどで表現された画像データ（たとえば、ＲＧＢ各色について８ビットの画像データ）を記録装置１００で使用するインクの各色の色データ（本例では、ＫＣＭＹの色データ）に変換する処理である。

ハーフトーン処理は、色変換処理により生成された各色の色データに対して誤差拡散法や閾値マトリクス等の処理で各色のドットデータ（本例では、ＫＣＭＹのドットデータ）に変換する処理である。

プリント制御部２７４において、所要の信号処理が施され、得られたドットデータに基づいて、ヘッドドライバ２７８を介してヘッド２５０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。ここでいうドットデータは、「ノズル制御データ」に相当している。

プリント制御部２７４には画像バッファメモリ（不図示）が備えられており、プリント制御部２７４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画像バッファメモリに一時的に格納される。また、プリント制御部２７４とシステムコントローラ２７２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。

画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース２７０を介して外部から入力され、メモリ２９０に蓄えられる。この段階では、例えば、ＲＧＢの画像データがメモリ２９０に記憶される。記録装置１００では、インク（色材)による微細なドットの打滴密度や、ドットサイズを変えることによって、人の目に疑似的な連続階調の画像を形成するため、入力されたデジタル画像の階調（画像の濃淡）をできるだけ忠実に再現するようなドットパターンに変換する必要がある。そのため、メモリ２９０に蓄えられた元画像（ＲＧＢ）のデータは、システムコントローラ２７２を介してプリント制御部２７４に送られ、このプリント制御部２７４において閾値マトリクスや誤差拡散法などを用いたハーフトーニング処理によっ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２７４は、入力されたＲＧＢ画像データをＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部２７４で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ（図示せず）に蓄えられる。

ヘッドドライバ２７８は、プリント制御部２７４から与えられる印字データ（即ち、画像バッファメモリ２７６に記憶されたドットデータ）に基づき、ヘッド２５０の各ノズルに対応するアクチュエータを駆動するための駆動信号を出力する。ヘッドドライバ２７８にはヘッド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。

ヘッドドライバ２７８から出力された駆動信号がヘッド２５０に加えられることによって、該当するノズルからインクが吐出される。記録媒体１２４を所定の速度で搬送しながらヘッド２５０からのインク吐出を制御することにより、記録媒体１２４上に画像が形成される。なお、本実施の形態に示す記録装置１００は、ヘッド２５０（ヘッドモジュール）の各ピエゾアクチュエータ２５８に対して、モジュール単位で共通の駆動電力波形信号を印加し、各ピエゾアクチュエータ２５８の吐出タイミングに応じて各ピエゾアクチュエータ２５８の個別電極に接続されたスイッチ素子（図示せず）のオンオフを切り換えることで、各ピエゾアクチュエータ２５８に対応するノズル２５１からインクを吐出させる駆動方式が採用されている。

このヘッドドライバ２７８、プリント制御部２７４（画像バッファメモリ内蔵）の部分が、図１で説明したヘッド制御装置１４に相当する。また、図８のシステムコントローラ２７２が、図１で説明した装置制御部１６に相当する。

処理液付与制御部２８４は、システムコントローラ２７２からの指示にしたがい、処理液塗布装置１５６（図４参照）の動作を制御する。乾燥制御部２８６は、システムコントローラ２７２からの指示に従い、溶媒乾燥装置１７８（図４参照）の動作を制御する。

定着制御部２８８は、システムコントローラ２７２からの指示にしたがい、定着部１２０のハロゲンヒータ１８６や定着ローラ１８８（図４参照）から成る定着加圧部２９９の動作を制御する。

インラインセンサ１９０は、図４で説明したように、イメージセンサを含むブロックであり、記録媒体１２４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、光学濃度など）を検出し、その検出結果をシステムコントローラ２７２及びプリント制御部２７４に提供する。

プリント制御部２７４は、インラインセンサ１９０から得られる情報に基づいてヘッド２５０に対する各種補正（不吐出補正や濃度補正など）を行うとともに、必要に応じて予備吐出や吸引、ワイピング等のクリーニング動作（ノズル回復動作）を実施する制御を行う。

上記実施の形態では、記録媒体１２４に直接インク滴を打滴して画像を形成する方式（直接記録方式）のインクジェット記録装置を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、一旦、中間転写体上に画像（一次画像）を形成し、その画像を転写部において記録紙に対して転写することで最終的な画像形成を行う中間転写型の画像形成装置についても本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を有するページワイドのフルライン型ヘッドを用いたインクジェット記録装置（１回の副走査によって画像を完成させるシングルパス方式の画像形成装置）を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、シリアル型（シャトルスキャン型）ヘッドなど、短尺の記録ヘッドを移動させながら、複数回のヘッド走査により画像記録を行うインクジェット記録装置についても本発明を適用できる。

上述の実施形態では、停止したヘッドに対して記録媒体を搬送する構成を例示したが、本発明の実施に際しては、停止した記録媒体（被描画媒体）に対してヘッドを移動させる構成も可能である。

上記の実施の形態では、グラフィック印刷用のインクジェット記録装置への適用を代表例として説明したが、本発明の適用範囲はこの例に限定されない。例えば、電子回路の配線パターンを描画する配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、カラーフィルター製造装置、マテリアルデポジション用の材料を用いて微細構造物を形成する微細構造物形成装置など、液状機能性材料を用いて様々な形状やパターンを描画するインクジェットシステムに広く適用できる。

以上、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの状態監視回路及びこれを用いるインクジェット記録装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。

１０、１００ インクジェット記録装置（記録装置）
１２、２５０ インクジェット記録ヘッド（記録ヘッド）
１４ ヘッド制御装置
１６ 装置制御部
１８ 記録媒体搬送部
２０ ピエゾアクチュエータ（圧電素子）
２２ スイッチ回路
２４ 画像データメモリ
２６ 画像データ転送制御回路
２８ 吐出タイミング制御部
３０インクジェット記録ヘッドの状態監視回路（状態監視回路）
３２ 波形データメモリ
３４ 駆動電圧制御回路
３６ パルスカウンタ
３８ 基準電圧データメモリ
４０ データ処理部
４２，４４ Ｄ／Ａ変換器
４６ アンプ
４８ 比較器
１００ インクジェット記録装置
１２４ 記録媒体
１７０ 描画ドラム
１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙ インクジェットヘッド
１９０ インラインセンサ
２５１ ノズル
２７２ システムコントローラ
２７４ プリント制御部
２９４ エンコーダ

Claims (14)

1. 複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられ、各ノズルからインク液滴を吐出する吐出エネルギ発生素子とを有するインクジェット記録ヘッドの状態を監視する状態監視回路であって、
   前記吐出エネルギ発生素子に、解像度単位で前記インク液滴を吐出させるための駆動波形電圧信号を印加する駆動回路と、
   前記吐出エネルギ発生素子と並列に接続され、前記吐出エネルギ発生素子に直接印加される前記駆動波形電圧信号を所定の基準電圧と比較する比較器と、を備え、
   該比較器の比較結果に基づいて前記インクジェット記録ヘッド及び前記駆動回路の状態を監視することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。
2. 前記比較器は、前記比較結果として、前記所定の基準電圧に対する前記駆動波形電圧信号の大小に応じて異なる電圧レベルのパルスを出力するものであり、
   前記状態監視回路は、さらに、前記駆動波形電圧信号が前記所定の基準電圧を超えて変化する変化回数として、前記比較器から出力される前記電圧レベルの変化回数をカウントするパルスカウンタを備え、
   該パルスカウンタによってカウントされた前記電圧レベルの変化回数に基づいて前記インクジェット記録ヘッド及び前記駆動回路の状態を監視する請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。
3. 前記比較器の前記比較結果は、前記電圧レベルが２値判断データとしてを出力されるものである請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。
4. 前記比較器の前記比較結果の前記２値判断データは、前記駆動波形電圧信号が前記所定の基準電圧より大きい場合にデジタル値１を示し、前記駆動波形電圧信号が前記所定の基準電圧より小さい場合にデジタル値０を示し、
   前記パルスカウンタは、前記デジタル値１から前記デジタル値０に変化する回数及び前記デジタル値１から前記デジタル値０に変化する回数を前記変化回数としてカウントするものである請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。
5. 前記２値判断データの前記電圧レベルは、ＴＴＬレベルである請求項３又は４に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。
6. 前記吐出エネルギ発生素子は、外部からの画素単位吐出トリガー信号によって前記インク液滴の吐出を開始するものであり、
   前記画素単位吐出トリガー信号間の１周期の前記駆動波形電圧信号の信号波形は、同じであり、
   前記画素単位吐出トリガー信号の入力タイミングで、前記パルスカウンタのカウント値を０にクリアし、次の前記画素単位吐出トリガー信号が入力されるまでの１周期における前記パルスカウンタのカウント値が所定の既定値に達しない場合にエラー信号を発生する請求項２〜５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。
7. 前記エラー信号は、前記インクジェット記録ヘッドの前記複数のノズルから前記インク液滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置に通知する請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。
8. 前記駆動回路は、駆動波形電圧データを記憶する波形データメモリと、該波形データメモリから出力される前記駆動波形電圧データをデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換するＤ／Ａコンバータと、該Ｄ／Ａコンバータから出力されるアナログ信号を増幅して前記駆動波形電圧信号を生成する増幅器とを備え、
   前記状態監視回路は、前記比較器の比較結果に基づいて、前記インクジェット記録ヘッドの前記ノズル及び前記吐出エネルギ発生素子、前記駆動回路、並びに前記駆動波形電圧データの異常を検出する請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。
9. 前記状態監視回路は、さらに、所定の基準電圧データを記憶する基準電圧データメモリと、該基準電圧データメモリから出力される前記所定の基準電圧データをデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換して前記所定の基準電圧を出力するＤ／Ａコンバータと、を備え、
   前記状態監視回路は、前記比較器の比較結果に基づいて、前記インクジェット記録ヘッドの前記ノズル及び吐出エネルギ発生素子、前記駆動回路、並びに前記駆動波形電圧データの異常を検出する請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。
10. 前記比較器は、前記駆動波形電圧信号における前記吐出エネルギ発生素子を駆動するために必要な電圧値に影響を及ぼさないほど、前記吐出エネルギ発生素子より高い抵抗値を持つものである請求項１〜９のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。
11. 複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられ、各ノズルからインク液滴を吐出する吐出エネルギ発生素子とを有するインクジェット記録ヘッドと、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路と、
    画像データに基づいて前記吐出エネルギ発生素子の駆動／非駆動を選択的に制御する吐出制御部と、を備え
    前記画像データに基づいて、前記インクジェット記録ヘッドの前記複数のノズルから前記インク液滴を吐出して記録媒体に画像を記録することを特徴とするインクジェット記録装置。
12. 前記インクジェット記録ヘッドは、前記複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられた前記吐出エネルギ発生素子とを有するヘッドモジュールを複数個配置してなるものである請求項１１に記載のインクジェット記録装置。
13. 前記インクジェット記録ヘッドは、前記記録媒体の幅方向に複数個の前記ヘッドモジュールを配置して長尺化したライン型ヘッドである請求項１２に記載のインクジェット記録装置。
14. 前記インクジェット記録ヘッドは、複数色毎に１個以上配置される請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

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