WO2015041136A1 - 圧電素子の駆動回路及び状態検出方法、画像記録装置 - Google Patents

圧電素子の駆動回路及び状態検出方法、画像記録装置 Download PDF

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敦子 平川
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    • H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric element drive circuit, a state detection method, and an image recording apparatus, and more particularly to a technique for detecting the state of a negative voltage drive piezoelectric element.
  • the wiring of the droplet discharge element and the ink flow path are arranged close to each other, so that an electrode short-circuit due to ink leakage may occur.
  • Patent Document 1 in a recording head state detection device that discharges ink by applying electrical energy to an energy generating element, a driving circuit that drives the recording head, and a power input terminal that supplies power to the driving circuit Detecting the status of the recording head by observing the voltage of one switch connected to the power input terminal and the other connected to the power supply, one connected to the power input terminal and the other connected to the power supply, and the voltage of this resistor
  • a recording head state detection apparatus is provided that includes detection means for performing the above. According to this apparatus, the state of the recording head can be detected accurately and at high speed without damaging the drive system circuit.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and in a driving circuit for driving a negative voltage-driven large-capacity load at high speed, the state detection of the piezoelectric element is realized at low cost and with a reduced circuit scale.
  • An object of the present invention is to provide a piezoelectric element drive circuit, a state detection method, and an image recording apparatus.
  • a drive circuit for a piezoelectric element is a drive unit that feedback-amplifies a drive signal for driving a negative voltage-driven piezoelectric element and outputs the amplified signal to an individual electrode of the piezoelectric element,
  • a drive unit having an input amplification unit to which a drive signal is input and an output boost unit in which two complementary transistors having different polarities are push-pull connected, and a first negative potential supplied to the input amplification unit
  • the second switch to cut off and the individual electrode of the piezoelectric element to the first
  • a third switch connected to the fourth negative potential via the resistance element; an input unit to which a control signal for switching between a driving mode for driving the piezoelectric element and a state detection mode for detecting the state of the piezoelectric element is input;
  • the potential supplied to the input amplifying unit is the first negative potential
  • the second negative potential is supplied from the second power supply unit to the output boost unit
  • the individual electrodes of the piezoelectric elements are connected to the first electrode.
  • the potential supplied to the input amplifying unit is set to a third negative potential
  • the second power supply unit to the output boost unit is set to the second negative potential.
  • the supply of the negative potential is cut off, and the individual electrodes of the piezoelectric element are connected to the fourth negative potential via the first resistance element.
  • the potential supplied to the input amplification unit is the third negative potential
  • the supply of the second negative potential from the second power supply unit to the output boost unit is interrupted
  • the piezoelectric element Since the individual electrodes are connected to the fourth negative potential via the first resistance element, the state of the piezoelectric element can be detected at a low cost and with a reduced circuit scale.
  • the first power supply unit feedback-controls the output voltage generated from the positive voltage based on the voltage divided by resistance division to supply the first negative potential, and the first switch sets the resistance value of the resistance division. It is preferable to change and switch the first negative potential to the third negative potential. At this time, the first switch may change the resistance value by inserting a resistor in parallel with the resistive element of resistance division.
  • the potential difference between the ground potential and the third negative potential is preferably smaller than the maximum rating of the gate-source voltage of the transistor. Therefore, even when the piezoelectric element is short-circuited, the transistor can be prevented from being broken.
  • the input amplification unit may be composed of an operational amplifier that performs inverting amplification. As a result, the drive signal can be appropriately amplified.
  • an AD converter that outputs a digital signal corresponding to the potential of the individual electrode of the piezoelectric element. Furthermore, you may provide the table which calculates the load resistance of a piezoelectric element from the output digital signal. Thereby, the load resistance of the piezoelectric element can be calculated appropriately.
  • the fourth negative potential may be a second negative potential supplied by the second power supply unit.
  • the second switch and the third switch can be configured by one switching element.
  • one aspect of an image recording apparatus is a drive unit that feeds back and amplifies a drive signal for driving a negative voltage driven piezoelectric element and outputs the drive signal to an individual electrode of the piezoelectric element.
  • a second power supply unit that is different from the first power supply unit, the second power supply unit supplying a second negative potential to the output boost unit, and the potential supplied to the input amplifier unit to the first
  • the first switch for switching from the negative potential of the second power source to the third negative potential having an absolute value smaller than the first negative potential, and the supply of the second negative potential from the second power supply unit to the output boost unit
  • the second switch and the individual electrode of the piezoelectric element are connected to the first resistor.
  • a third switch to be connected to the fourth negative potential via the child, and an input unit to which a control signal for switching between a driving mode for driving the piezoelectric element and a state detection mode for detecting the state is input, and driving
  • the potential supplied to the input amplifying unit is set to the first negative potential
  • the second negative potential is supplied from the second power supply unit to the output boost unit
  • the individual electrodes of the piezoelectric element are connected via the first resistance element.
  • the state detection mode the potential supplied to the input amplification unit is set to the third negative potential
  • the second negative potential is supplied from the second power supply unit to the output boost unit.
  • a piezoelectric element drive circuit for connecting the individual electrodes of the piezoelectric element to a fourth negative potential via the first resistance element, a recording head having a negative voltage driven piezoelectric element, and a recording head Moving hand to move relative to recording medium
  • a recording control means for recording an image on a recording medium by controlling the recording head.
  • one aspect of a method for detecting the state of a piezoelectric element is a drive unit that feeds back and amplifies a drive signal for driving a piezoelectric element driven by a negative voltage and outputs it to an individual electrode of the piezoelectric element.
  • a driving unit having an input amplifying unit to which a driving signal is input and an output boosting unit in which two complementary transistors having different polarities are push-pull connected; and a first negative potential supplied to the input amplifying unit. 1 is a second power supply unit that is different from the first power supply unit, and a second power supply unit that supplies a second negative potential to the output boost unit.
  • the potential supplied to the input amplification unit is the third negative potential
  • the supply of the second negative potential from the second power supply unit to the output boost unit is interrupted
  • the individual electrodes of the piezoelectric elements are Since the load resistance of the piezoelectric element is detected while being connected to the fourth negative potential via the first resistance element, the state of the piezoelectric element can be detected at low cost and with a reduced circuit scale. it can.
  • the load state of the piezoelectric element can be detected at a low cost and with a reduced circuit scale.
  • FIG. 1A is a diagram illustrating an exemplary structure of an inkjet head.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating an exemplary structure of an inkjet head.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating another structural example of the inkjet head.
  • FIG. 2B is a diagram illustrating another structural example of the inkjet head.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a three-dimensional configuration of the droplet discharge element.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example (during driving) of the piezo actuator driving circuit.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a piezo actuator drive circuit (when a state is detected).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the load resistance and the output voltage at the time of state detection.
  • FIG. 7 is an overall configuration diagram illustrating a configuration example of the ink jet recording apparatus.
  • FIG. 8 is a principal block diagram showing the system configuration of the ink jet recording apparatus.
  • FIG. 1A is a perspective plan view showing a structural example of the inkjet head 10, and FIG. 1B is an enlarged view of a part thereof.
  • 2A and 2B are plan perspective views showing other structural examples of the inkjet head 10, and
  • FIG. 3 is a droplet discharge element for one channel serving as a recording element unit (an ink chamber unit corresponding to one nozzle 12).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line 3-3 in FIGS. 1A and 1B) showing the three-dimensional configuration of FIG.
  • the inkjet head 10 has a matrix of nozzles 12 serving as ink ejection openings and a plurality of ink chamber units (droplet ejection elements) 16 including pressure chambers 14 corresponding to the nozzles 12.
  • a substantial nozzle interval projection nozzle
  • the configuration in which the nozzle row having a length corresponding to the full width Wm of the drawing area of the recording medium M is configured in the direction (main scanning direction) substantially orthogonal to the feeding direction (sub-scanning direction) of the recording medium M is not limited to this example. .
  • a short head module 10A in which a plurality of nozzles 12 are two-dimensionally arranged is arranged in a staggered manner and joined together to achieve the full width of the recording medium M.
  • the pressure chamber 14 provided corresponding to each nozzle 12 has a substantially square planar shape (see FIG. 1A and FIG. 1B), and the outlet to the nozzle 12 at one of the diagonal corners.
  • the other side is provided with a supply ink inlet (supply port) 18.
  • the shape of the pressure chamber 14 is not limited to this example, and the planar shape may have various forms such as a quadrangle (rhombus, rectangle, etc.), a pentagon, a hexagon, other polygons, a circle, and an ellipse.
  • the inkjet head 10 has a structure in which a nozzle plate 20 in which nozzles 12 are formed and a flow path plate 24 in which flow paths such as a pressure chamber 14 and a common flow path 22 are formed are laminated and joined. Consists of.
  • the flow path plate 24 constitutes a side wall portion of the pressure chamber 14 and a flow path that forms a supply port 18 as a narrowed portion (most narrowed portion) of an individual supply path that guides ink from the common flow path 22 to the pressure chamber 14. It is a forming member.
  • the flow path plate 24 has a structure in which one or a plurality of substrates are laminated.
  • the nozzle plate 20 and the flow path plate 24 can be processed into a required shape by a semiconductor manufacturing process using silicon as a material.
  • the common flow path 22 communicates with an ink tank (not shown) as an ink supply source, and ink supplied from the ink tank is supplied to each pressure chamber 14 via the common flow path 22.
  • a piezo actuator 30 (an example of a piezoelectric element) provided with individual electrodes 28 is joined to a diaphragm 26 constituting a part of the pressure chamber 14 (the top surface in FIG. 3).
  • the diaphragm 26 of this example functions as a common electrode 32 corresponding to the lower electrode of the piezo actuator 30.
  • the piezo actuator 30, and the common electrode 32 first, a lower electrode layer is formed as the common electrode 32, and a piezoelectric film serving as the piezo actuator 30 is formed on the lower electrode layer by sputtering, An upper electrode layer to be the individual electrode 28 is formed on the piezoelectric film.
  • the piezoelectric film generated by the sputtering method has spontaneous polarization from the lower electrode layer side toward the upper electrode layer side.
  • the piezo actuator 30 is used as a negative voltage drive piezoelectric element that is driven by applying a ground potential (GND (ground) potential) to the common electrode 32 and a negative potential to the individual electrode 28.
  • GND ground potential
  • the piezoelectric actuator 30 By applying a negative potential drive signal to the individual electrode 28, the piezoelectric actuator 30 is deformed and the volume of the pressure chamber 14 is changed, and ink is ejected from the nozzle 12 due to the pressure change accompanying this.
  • the ink chamber unit 16 having such a structure is latticed in a fixed arrangement pattern along a row direction along the main scanning direction and an oblique column direction having a constant angle ⁇ not orthogonal to the main scanning direction.
  • the high-density nozzle head of this example is realized by arranging a large number in the shape.
  • the arrangement form of the nozzles 12 is not limited to the illustrated example, and various nozzle arrangement structures can be applied.
  • a linear array of lines, a V-shaped nozzle array, a zigzag-shaped nozzle array (such as a W-shape) having a V-shaped array as a repeating unit, and the like are also possible.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a piezo actuator driving circuit 100 for driving one piezo actuator 30.
  • the piezo actuator drive circuit 100 includes input terminals Test_ctrl (TC), Vin, constant voltage sources PIC1, PIC2, amplifier AMP, transistors FET1, FET2, resistors R1 to R6, switches SW1, SW2, and the like. It is prepared for.
  • the input terminal TC is a state in which a driving mode (during driving) in which the piezo actuator 30 is driven to eject ink from the nozzle 12 (see FIGS. 1A and 1B) and a state in which the piezo actuator 30 is short-circuited are inspected.
  • This is a terminal to which a switching signal (an example of a control signal) for switching between detection modes (when a state is detected) is input.
  • FIG. 4 shows a state where the drive mode is set.
  • the input terminal Vin is a terminal to which a drive signal for driving the piezo actuator 30 is input.
  • a drive signal for driving the piezo actuator 30 for example, a voltage signal of 0 to 5 V that varies at several tens [kHz] is used.
  • the constant voltage source PIC1 (an example of a first power supply unit) is a power supply IC that supplies power to the amplification unit AMP.
  • the constant voltage source PIC1 generates a negative voltage V S_AMP that is an output voltage from the power source voltage 12V (an example of a positive voltage) supplied to the constant voltage source PIC1, and supplies the negative voltage V S_AMP to the negative power source terminal of the amplifying unit AMP. To do.
  • This output voltage is a voltage (an example of feedback control) corresponding to the voltage value input to the feedback terminal FB of the constant voltage source PIC1.
  • the output terminal of the constant voltage source PIC1 is connected to the feedback terminal FB via the resistor R2.
  • a switch SW1 and a resistor R1 connected in series are connected in parallel to the resistor R2.
  • the switch SW1 is a switch that is turned on (connected) / off (not connected) by an input signal from the TC terminal, and is turned off in the drive mode.
  • the feedback terminal FB is pulled up to a ground potential via a resistor R3.
  • the feedback terminal FB is supplied with a voltage obtained by dividing the output voltage V S_AMP of the constant voltage source PIC1 by the resistance R2 and the resistance R3 by resistance division. Therefore, the output voltage (potential of the negative power supply terminal of the amplifier AMP) V S_AMP of the constant voltage source PIC1 is expressed by the following equation from the input voltage V FB of the feedback terminal FB and the resistance values R 2 and R 3 of the resistors R2 and R3. Determined as 1.
  • V S_AMP (1 + R 2 / R 3 ) ⁇ V FB (Formula 1)
  • the constant voltage source PIC2 (an example of the second power supply unit) is a power supply IC similar to the constant voltage source PIC1.
  • the PIC 2 also outputs a voltage corresponding to the voltage value input to the feedback terminal FB, but the illustration of the feedback terminal FB and its connection is omitted here.
  • An amplifying unit AMP (an example of an input amplifying unit) uses an operational amplifier that performs inverting amplification.
  • V D_AMP 10 [V] is supplied to the positive power supply terminal of the amplifying unit AMP.
  • the non-inverting input terminal of the amplifying unit AMP is connected to the ground potential, and the inverting input terminal is connected to the input terminal Vin via the input resistor R4.
  • the output terminal of the amplifier AMP is connected to the gate terminals of the transistors FET1 and FET2.
  • the transistors FET1 and FET2 are two complementary transistors having different polarities, the transistor FET1 is a P-channel power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and the transistor FET2 is an N-channel power MOSFET.
  • the transistors FET1 and FET2 for example, FETs having a maximum gate-source voltage rating of 20 [V] are used.
  • the source terminals of the transistors FET1 and FET2 are connected to each other, the drain terminal of the transistor FET1 is connected to the ground potential, and the drain terminal of the transistor FET2 is connected to the switch SW2.
  • This switch SW2 (an example of the second switch) is a switch controlled by an input signal from the TC terminal. In the drive mode, the drain terminal of the transistor FET2 is connected to the V S_FET potential (the first output potential of the constant voltage source PIC2). 2 negative potential).
  • the source terminals of the transistors FET1 and FET2 are connected to the individual electrode 28 of the piezo actuator 30 and to the inverting input terminal of the amplifying unit AMP via the feedback resistor R5 (an example of feedback amplification).
  • the transistors FET1 and FET2 are push-pull connected and supplied with the negative voltage V S_FET to configure a push-pull boost unit BST (an example of an output boost unit).
  • the amplifying unit AMP and the boost unit BST constitute a drive unit that feedback-amplifies a drive signal for driving the negative voltage driven piezo actuator 30 and outputs it to the piezo actuator 30.
  • the power supply voltage (output potential of PIC2) V S_FET of the boost unit BST is set to ⁇ 36 [V].
  • the boost unit BST is a general constant voltage output circuit.
  • the output voltage VOUT of the boost unit BST is expressed by the following equation (2). A voltage output in the range of approximately 0 to ⁇ 36 [V] is possible.
  • V OUT ⁇ (R 5 / R 4 ) ⁇ V IN (Formula 2)
  • the piezo actuator drive circuit 100 generates an output signal of 0 to ⁇ 36 [V] based on the drive signal input from the input terminal Vin, and drives the piezo actuator 30.
  • the output part of the boost unit BST can be connected to the V S_FET potential (an example of the fourth negative potential) via the resistor R6 (an example of the first resistor element) and the switch SW2 (an example of the third switch). It is configured.
  • the piezo actuator drive circuit 100 detects the short-circuit state of the piezo actuator 30 in the state detection mode before driving the piezo actuator 30 in the drive mode.
  • FIG. 5 is a diagram showing the piezo actuator drive circuit 100 in the state detection mode. Compared with the drive mode shown in FIG. 4, the connection states of the switches SW1 and SW2 are different.
  • the switch SW1 is turned on, the resistor R1 is inserted in parallel with the resistor R2, and the resistance value for resistance division is changed.
  • the feedback terminal FB receives a voltage obtained by dividing the output voltage V S_AMP of the constant voltage source PIC1 by the resistors R1, R2, and R3 connected in parallel.
  • the combined resistance value R 1 / R 2 R 1 ⁇ R 2 / (R 1 + R 2 ) of the resistor R 1 and the resistor R 2 is smaller than the resistance value R 2 of the resistor R 2 .
  • the potential input to the feedback terminal FB changes in the driving mode, and the output voltage V S_AMP of the constant voltage source PIC1 is set to a voltage (absolute value) smaller than ⁇ 46 [V] at the time of piezo driving. Can do.
  • V D_AMP 10 [V] is supplied to the positive power supply terminal of the amplification unit AMP as in the drive mode.
  • the method for reducing the absolute value of the potential supplied to the negative power supply terminal of the amplifier AMP in the state detection mode is not limited to the above example.
  • the switch SW2 (an example of the second switch) opens the drain terminal of the transistor FET2 of the boost unit BST (open), and cuts off the supply of the V S_FET potential to the boost unit BST.
  • the drain terminal of the transistor FET2 may be connected to the ground potential.
  • the switch SW2 pulls down the output unit of the boost unit BST to the V S_FET potential via the resistor R6. Although the pull-down connection is made here to the V S_FET potential, the pull-down connection may be made to another negative potential.
  • the boost unit BST operates in the saturation region, and as a result, the output potential of the amplification unit AMP becomes close to the V S_AMP potential that is the potential of the negative power supply.
  • the output potential V OUT of the boost unit BST is determined by the pull-down voltage V S_FET , the resistance values of the load resistance RL, the resistance R 6, the input resistance R 4 and the feedback resistance R 5 of the piezo actuator 30, and the potential of the input terminal Vin. .
  • the resistance R6 is a resistance value of several [k ⁇ ] or more, even if the piezo actuator 30 is short-circuited, the current flowing into the power supply line is limited to a few [mA] or less, so that the piezo actuator is driven. It is possible to prevent the circuit 100 from being destroyed.
  • V S_AMP supplied to the amplification unit AMP by the switch SW1 is set to a voltage smaller than the maximum rating of the transistor FET1, and the supply of the V S_FET to the boost unit BST is cut off by the switch SW2.
  • the output potential VOUT of the boost unit BST is detected (an example of a state detection method).
  • FIG. 6 is a diagram showing a simulation result of a relationship between the resistance value R L of the load resistance RL of the piezoelectric actuator 30 and the output voltage V OUT at the time of state detection shown in FIG.
  • the piezo actuator 30 has an insulation resistance exceeding several [M ⁇ ], but it is possible to estimate an approximate value of a decrease in resistance value from the output voltage VOUT in the state detection mode.
  • This output voltage VOUT can be detected by, for example, an AD (Analog-Digital) converter provided around the drive circuit, and can be converted into a resistance value by a conversion formula or a table.
  • AD Analog-Digital
  • the circuit configuration is such that no current flows into the V S_FET potential (power source of the boost circuit BST) via the transistor FET2 of the boost unit BST. Further, the output voltage V OUT by a circuit that changes according to the resistance value R L of the load resistance RL of the piezoelectric actuator 30, can be detected safely and properly load conditions.
  • the potential (absolute value) of the negative power source of the amplifying unit AMP is lowered below the maximum rating of the transistors FET1 and FET2, so that the circuit connection in the irregular and saturated region of the piezo actuator 30 is short. Prevents circuit destruction.
  • the change with time of the piezo actuator 30 can be monitored by calculating the resistance value of the load resistance from the output voltage. This makes it possible to detect a change in state even before the piezo actuator 30 completely leaks. For example, when the resistance value R L of the load resistance RL of the piezoelectric actuator 30 becomes lower than a predetermined threshold, by issuing a warning to the user, it is possible to encourage early replacement of the ink jet head 10.
  • FIG. 7 is an overall configuration diagram illustrating a configuration example of an ink jet recording apparatus (an example of an image recording apparatus) to which the piezo actuator driving circuit 100 according to the present embodiment is applied.
  • the ink jet recording apparatus 110 mainly includes a paper feeding unit 112, a processing liquid application unit (pre-coating unit) 114, a drawing unit 116, a drying unit 118, a fixing unit 120, and a paper discharge unit 122. ing.
  • the ink jet recording apparatus 110 forms a desired color image by ejecting a plurality of colors of ink from the ink jet heads 172M, 172K, 172C, and 172Y onto the recording medium 124 held on the impression cylinder (drawing drum 170) of the drawing unit 116.
  • a single-pass ink jet recording apparatus that applies a processing liquid (here, aggregating processing liquid) onto the recording medium 124 before ink ejection, and causes the processing liquid and the ink liquid to react to form an image on the recording medium 124.
  • This is an on-demand type image forming apparatus to which a two-liquid reaction (aggregation) method for forming is applied.
  • a recording medium 124 that is a sheet is stacked on the paper feeding unit 112, and the recording medium 124 is fed one by one from the paper feeding tray 150 of the paper feeding unit 112 to the processing liquid application unit 114.
  • the recording medium 124 a plurality of types of recording media 124 having different paper types and sizes (paper sizes) can be used.
  • a mode is also possible in which a plurality of paper trays (not shown) for separately collecting various recording media are provided in the paper feeding unit 112 and the paper to be sent to the paper feeding tray 150 is automatically switched from among the plurality of paper trays.
  • a mode is also possible in which the operator selects or replaces the paper tray as necessary.
  • a sheet (cut paper) is used as the recording medium 124, but a configuration in which continuous paper (roll paper) is cut to a required size and fed is also possible.
  • the processing liquid application unit 114 is a mechanism that applies the processing liquid to the recording surface of the recording medium 124.
  • the treatment liquid contains a color material aggregating agent that agglomerates the color material (pigment in this example) in the ink applied by the drawing unit 116, and the ink comes into contact with the treatment liquid and the ink. And the solvent are promoted.
  • the processing liquid application unit 114 includes a paper feed cylinder 152, a processing liquid drum (also referred to as a “precoat cylinder”) 154, and a processing liquid coating device 156.
  • the treatment liquid drum 154 is a drum that holds and rotates the recording medium 124.
  • the processing liquid drum 154 includes a claw-shaped holding means (gripper) 155 on the outer peripheral surface thereof, and the recording medium 124 is sandwiched between the claw of the holding means 155 and the peripheral surface of the processing liquid drum 154.
  • the tip can be held.
  • the treatment liquid drum 154 may be provided with a suction hole on the outer peripheral surface thereof and connected to a suction unit that performs suction from the suction hole. As a result, the recording medium 124 can be held in close contact with the peripheral surface of the treatment liquid drum 154.
  • a processing liquid coating device 156 is provided outside the processing liquid drum 154 so as to face the peripheral surface thereof.
  • the processing liquid coating device 156 includes a processing liquid container in which the processing liquid is stored, an anix roller partially immersed in the processing liquid in the processing liquid container, and the recording medium 124 on the anix roller and the processing liquid drum 154. And a rubber roller that transfers the measured processing liquid to the recording medium 124. According to the processing liquid coating apparatus 156, the processing liquid can be applied to the recording medium 124 while being measured.
  • the configuration in which the application method using a roller is applied is exemplified, but the present invention is not limited to this.
  • various methods such as a spray method and an ink jet method can also be applied.
  • the recording medium 124 to which the processing liquid is applied by the processing liquid application unit 114 is transferred from the processing liquid drum 154 to the drawing drum 170 of the drawing unit 116 via the intermediate transport unit 126.
  • the drawing unit 116 includes a drawing drum 170 (an example of a moving unit), a paper holding roller 174, and ink jet heads 172M, 172K, 172C, and 172Y. Similar to the treatment liquid drum 154, the drawing drum 170 includes a claw-shaped holding means (gripper) 171 on the outer peripheral surface thereof.
  • the recording medium 124 fixed to the drawing drum 170 is conveyed with the recording surface facing outward (an example of relative movement), and ink is applied to the recording surface from the inkjet heads 172M, 172K, 172C, 172Y.
  • Each of the inkjet heads 172M, 172K, 172C, and 172Y is a full-line inkjet recording head having a length corresponding to the maximum width of the image forming area on the recording medium 124, and the inkjet head described with reference to FIG. 10 has the same configuration.
  • the ejection timings of the inkjet heads 172M, 172K, 172C, and 172Y are synchronized with an encoder (not shown) that detects the rotation speed disposed on the drawing drum 170. Thereby, the landing position can be determined with high accuracy.
  • the droplets of the corresponding color ink are ejected from the inkjet heads 172M, 172K, 172C, and 172Y toward the recording surface of the recording medium 124 held in close contact with the drawing drum 170, whereby the processing liquid application unit 114 performs the processing.
  • the ink comes into contact with the treatment liquid previously applied to the recording surface, and the color material (pigment) dispersed in the ink is aggregated to form a color material aggregate. Thereby, the color material flow on the recording medium 124 is prevented, and an image is formed on the recording surface of the recording medium 124.
  • the configuration of the standard colors (4 colors) of MKCY is exemplified, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink, dark ink, and special colors are used as necessary. Ink may be added.
  • an inkjet head that discharges light-colored ink such as light cyan and light magenta, and the arrangement order of the color heads is not particularly limited.
  • the recording medium 124 on which an image is formed by the drawing unit 116 is transferred from the drawing drum 170 to the drying drum 176 of the drying unit 118 via the intermediate conveyance unit 128.
  • the drying unit 118 is a mechanism for drying moisture contained in the solvent separated by the color material aggregating action. As shown in FIG. 7, the drying unit 118 includes a drying drum (also referred to as “drying cylinder”) 176 and a solvent drying device 178. I have. Similar to the processing liquid drum 154, the drying drum 176 includes a claw-shaped holding unit (gripper) 177 on the outer peripheral surface thereof, and the holding unit 177 can hold the leading end of the recording medium 124.
  • a drying drum also referred to as “drying cylinder”
  • solvent drying device 178 Similar to the processing liquid drum 154, the drying drum 176 includes a claw-shaped holding unit (gripper) 177 on the outer peripheral surface thereof, and the holding unit 177 can hold the leading end of the recording medium 124.
  • the solvent drying device 178 is disposed at a position facing the outer peripheral surface of the drying drum 176, and includes a plurality of halogen heaters 180 and hot air jet nozzles 182 respectively disposed between the halogen heaters 180.
  • the surface temperature of the drying drum 176 is set to 50 ° C. or higher. Drying is accelerated by heating from the back surface of the recording medium 124, and image destruction during fixing can be prevented.
  • the upper limit of the surface temperature of the drying drum 176 is not particularly limited, but from the viewpoint of safety of maintenance work such as cleaning ink adhering to the surface of the drying drum 176 (preventing burns due to high temperatures). It is preferably set to 75 degrees or less (more preferably 60 degrees C or less).
  • the recording medium 124 is held on the outer peripheral surface of the drying drum 176 so that the recording surface of the recording medium 124 faces outward (that is, in a state where the recording surface of the recording medium 124 is curved so as to be convex), and is rotated.
  • the recording medium 124 can be prevented from wrinkling and floating, and drying unevenness caused by these can be surely prevented.
  • the recording medium 124 that has been dried by the drying unit 118 is transferred from the drying drum 176 to the fixing drum 184 of the fixing unit 120 via the intermediate conveyance unit 130.
  • the fixing unit 120 includes a fixing drum (also referred to as “fixing cylinder”) 184, a halogen heater 186, a fixing roller 188, and an in-line sensor 190.
  • the fixing drum 184 includes a claw-shaped holding unit (gripper) 185 on the outer peripheral surface, and the leading end of the recording medium 124 can be held by the holding unit 185.
  • the recording medium 124 With the rotation of the fixing drum 184, the recording medium 124 is conveyed with the recording surface facing outward.
  • the recording surface is preheated by the halogen heater 186, fixing processing by the fixing roller 188, and by the inline sensor 190. Inspection is performed.
  • the halogen heater 186 is controlled to a predetermined temperature (for example, 180 ° C.). Thereby, preheating of the recording medium 124 is performed.
  • the fixing roller 188 is a roller member that heats and pressurizes the dried ink to weld the self-dispersing polymer fine particles in the ink to form a film of the ink, and is configured to heat and press the recording medium 124.
  • the Specifically, the fixing roller 188 is disposed so as to be in pressure contact with the fixing drum 184 and constitutes a nip roller with the fixing drum 184.
  • the recording medium 124 is sandwiched between the fixing roller 188 and the fixing drum 184 and nipped at a predetermined nip pressure (for example, 0.15 MPa), and the fixing process is performed.
  • the fixing roller 188 is configured by a heating roller in which a halogen lamp is incorporated in a metal pipe such as aluminum having good thermal conductivity, and is controlled to a predetermined temperature (for example, 60 to 80 ° C.).
  • a predetermined temperature for example, 60 to 80 ° C.
  • the in-line sensor 190 is a measuring unit for measuring an ejection failure check pattern, a moisture amount, a surface temperature, a glossiness, and the like for an image (including a test pattern) recorded on the recording medium 124.
  • Charge (Coupled Device) line sensors are applied.
  • the latex particles in the thin image layer formed by the drying unit 118 are heated and pressurized by the fixing roller 188 and are melted.
  • the surface temperature of the fixing drum 184 is set to 50 ° C. or higher.
  • the recording medium 124 held on the outer peripheral surface of the fixing drum 184 is heated from the back surface to accelerate drying, thereby preventing image destruction at the time of fixing and increasing the image strength by the effect of increasing the image temperature. Can do.
  • the inkjet recording apparatus 110 includes a UV exposure unit that exposes the ink on the recording medium 124 to UV light instead of the heat-pressure fixing unit (fixing roller 188) using a heat roller.
  • a UV exposure unit that exposes the ink on the recording medium 124 to UV light instead of the heat-pressure fixing unit (fixing roller 188) using a heat roller.
  • an actinic ray such as a UV lamp or an ultraviolet LD (laser diode) array is used instead of the fixing roller 188 for heat fixing.
  • Means for irradiating are provided.
  • a paper discharge unit 122 is provided following the fixing unit 120.
  • the paper discharge unit 122 includes a discharge tray 192. Between the discharge tray 192 and the fixing drum 184 of the fixing unit 120, a transfer drum 194, a conveyance belt 196, and a stretching roller 198 are in contact with each other. Is provided.
  • the recording medium 124 is sent to the conveyor belt 196 by the transfer drum 194 and discharged to the discharge tray 192.
  • the details of the paper transport mechanism by the transport belt 196 are not shown, the recording medium 124 after printing is held at the front end of the paper by a gripper (not shown) gripped between the endless transport belt 196, and the transport belt 196. Is carried above the discharge tray 192.
  • the ink jet recording apparatus 110 of this example includes an ink storage / loading unit that supplies ink to each of the ink jet heads 172M, 172K, 172C, and 172Y, and a processing liquid.
  • a means for supplying a processing liquid to the applying unit 114 and a head maintenance unit for cleaning each ink jet head 172M, 172K, 172C, 172Y (nozzle surface wiping, purging, nozzle suction, etc.) are provided with a position detection sensor for detecting the position of the recording medium 124 and a temperature sensor for detecting the temperature of each part of the apparatus.
  • FIG. 8 is a principal block diagram showing the system configuration of the inkjet recording apparatus 110.
  • the ink jet recording apparatus 110 includes a state detection unit 200, a communication interface 270, a system controller 272, a memory 274, a motor driver 276, a heater driver 278, a print control unit 280, an image buffer memory 282, a head driver 284, and the like.
  • the communication interface 270 is an interface unit that receives image data sent from the host computer 286.
  • the communication interface 270 is a wired interface such as USB (Universal Serial Bus), IEEE 1394, Ethernet (registered trademark), or a wireless interface such as IEEE 802.11 wireless LAN (Local Area Network) or Bluetooth (registered trademark). Can be applied.
  • the communication interface 270 may be equipped with a buffer memory (not shown) for speeding up communication.
  • the image data sent from the host computer 286 is taken into the inkjet recording apparatus 110 via the communication interface 270 and temporarily stored in the memory 274.
  • the memory 274 is storage means for temporarily storing an image input via the communication interface 270, and data is read and written through the system controller 272.
  • the memory 274 is not limited to a memory made of a semiconductor element, and a magnetic medium such as a hard disk may be used.
  • the system controller 272 includes a central processing unit (CPU) and its peripheral circuits, and functions as a control device that controls the entire inkjet recording apparatus 110 according to a predetermined program, and also functions as an arithmetic device that performs various calculations. . That is, the system controller 272 controls the communication interface 270, the memory 274, the motor driver 276, the heater driver 278, and the like, performs communication control with the host computer 286, read / write control of the memory 274, and the like. Control signals for controlling the motor 288 and the heater 289 are generated.
  • CPU central processing unit
  • a ROM (Read Only Memory) 290 stores various control programs, various parameters, and the like, and the control program is read and executed in accordance with a command from the system controller 272.
  • the memory 274 is used as a temporary storage area for image data, and is also used as a program development area and a calculation work area for the CPU.
  • the motor driver 276 is a driver that drives the motor 288 in accordance with an instruction from the system controller 272.
  • various motors arranged in the respective units in the apparatus are represented by reference numeral 288 as a representative.
  • the heater driver 278 is a driver that drives the heater 289 in accordance with an instruction from the system controller 272.
  • various heaters arranged in each unit in the apparatus are represented by reference numeral 289.
  • the print control unit 280 (an example of a recording control unit) has a signal processing function for performing various processes such as various processes and corrections for generating a print control signal from image data in the memory 274 according to the control of the system controller 272. And a control unit that supplies the generated print data (dot image data) to the head driver 284.
  • the dot image data is generally generated by performing color conversion processing and halftone processing on multi-tone image data.
  • image data expressed in sRGB or the like for example, 8-bit image data for each RGB color
  • sRGB or the like for example, 8-bit image data for each RGB color
  • color data for MKCY color data for MKCY
  • the halftone process is a process of converting the color data of each color generated by the color conversion process into dot data of each color (in this example, MKCY dot data) by a process such as an error diffusion method or a threshold matrix.
  • the required signal processing is performed in the print control unit 280, and the ejection amount and ejection timing of the ink droplets of the inkjet heads 172M, 172K, 172C, 172Y are controlled via the head driver 284 based on the obtained dot data. Done. Thereby, a desired dot size and dot arrangement are realized.
  • the print control unit 280 is provided with an image buffer memory 282, and image data, parameters, and other data are temporarily stored in the image buffer memory 282 when image data is processed in the print control unit 280. Also possible is an aspect in which the print control unit 280 and the system controller 272 are integrated to form a single processor.
  • the head driver 284 includes the piezo actuator drive circuit 100 (see FIGS. 4 and 5).
  • the head driver 284 may include a feedback control system for keeping the driving conditions of the inkjet heads 172M, 172K, 172C, and 172Y constant.
  • the ink jet recording apparatus 110 shown in this example applies a common drive waveform signal to each piezoelectric actuator 30 of the ink jet heads 172M, 172K, 172C, and 172Y, and each piezoelectric actuator according to the ejection timing of each piezoelectric actuator 30.
  • a drive system is employed in which ink is ejected from the nozzles 12 corresponding to each piezo actuator 30 by switching on and off switch elements (not shown) connected to the 30 individual electrodes.
  • the state detection unit 200 detects the output potential V OUT of the boost unit BST output from each piezo actuator drive circuit 100 of the head driver 284, so that the piezo actuator of each nozzle 12 of the inkjet heads 172M, 172K, 172C, 172Y. 30 short-circuit states are detected, and the detection result is output to the system controller 272.
  • the output potential of the boost portion BST input analog multiplexer for selectively outputting the output voltage V OUT of the desired boost portion BST from (individual potential of the electrode 28) V OUT (not shown), selects the output table 204 for calculating an AD converter 202, the resistance value R L of the load resistance RL of the piezoelectric actuator 30 based on the output digital signal to output a digital signal corresponding to the output potential V OUT boost portion BST which is It is comprised including.
  • the print detection unit 224 is a functional block that reads images recorded on the recording medium 124 in the inkjet heads 172M, 172K, 172C, and 172Y, processes read data, and the like, and provides predetermined information to the system controller 272.
  • the print detection unit 224 includes the inline sensor 190 illustrated in FIG.
  • the encoder 277 detects the rotation speed of the drawing drum 170, and for example, a photoelectric rotary encoder is used.
  • the system controller 272 calculates the rotation speed of the drawing drum 170 based on the signal from the encoder 277, and generates the ejection timing signal of the nozzles 12 of the ink jet heads 172M, 172K, 172C, 172Y of each color based on the calculated rotation speed. Then, it is supplied to the print control unit 280.
  • the short state of each nozzle 12 of the ink jet heads 172M, 172K, 172C, and 172Y can be inspected by setting the state detection mode.

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

　負電圧駆動の大容量負荷を高速に駆動するための駆動回路において、圧電素子の状態検出を安価に、かつ回路規模を抑えて実現する圧電素子の駆動回路及び状態検出方法、画像記録装置を提供する。ＳＷ１により増幅部ＡＭＰに供給されるＶＳ＿ＡＭＰをトランジスタＦＥＴ１の最大定格よりも小さい電圧とし、ＳＷ２によりブースト部ＢＳＴへのＶＳ＿ＦＥＴの供給を遮断するとともに、ピエゾアクチュエータ３０の個別電極２８を抵抗Ｒ６を介してＶＳ＿ＦＥＴにプルダウンした状態で、ブースト部ＢＳＴの出力電位ＶＯＵＴを検出する。

Description

圧電素子の駆動回路及び状態検出方法、画像記録装置
　本発明は、圧電素子の駆動回路及び状態検出方法、画像記録装置に関し、特に負電圧駆動の圧電素子の状態を検出する技術に関する。
　液滴を吐出する液滴吐出素子として圧電素子が用いられたインクジェットプリンタが知られている。圧電素子の駆動回路には、高速、高電圧、大電流のスイッチングが要求される。
　一方、インクジェットプリンタは、液滴吐出素子の配線とインク流路とが至近に配置されることから、インクリークによる電極のショートが発生し得る。
　電極がショートした状態で高電圧駆動が行われると、過剰な電流が電源ラインを流れるため、駆動回路の出力段のパワーＦＥＴ（Field Effect Transistor）の破損や、保護素子のヒューズ溶断が発生し、駆動回路が正常に動作しなくなってしまう。したがって、圧電素子にショートが発生している場合は、駆動回路は然るべきエラー処理に従って動作する必要がある。そのために、従来から、駆動回路に負荷の状態判別のためのテスト回路を付加し、通常動作に先立ち圧電素子の状態判別を行う方法が採用されてきた。
　例えば、特許文献１には、エネルギー発生素子に電気的エネルギーを付与してインクを吐出させる記録ヘッドの状態検出装置において、記録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、一方が電源入力端子にかつ他方が電源に接続されたスイッチと、一方が電源入力端子にかつ他方が電源に接続された抵抗と、この抵抗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とを具備する記録ヘッドの状態検出装置が記載されている。この装置によれば、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。
特開２００８－２６０１６４号公報
　しかしながら、特許文献１の状態判別回路は、状態検出抵抗を電源ラインに挿入していることから、アンプと出力ブースト回路の電源が共通にならざるを得ない。これにより、当該回路を高速、大容量負荷の回路に採用する場合、プッシュプル回路の性能が十分に発揮されず、高速、大振幅駆動が制限されるという欠点がある。さらに、大電流の回りこみにより、電源ラインが不安定になるという問題点があった。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、負電圧駆動の大容量負荷を高速に駆動するための駆動回路において、圧電素子の状態検出を安価に、かつ回路規模を抑えて実現する圧電素子の駆動回路及び状態検出方法、画像記録装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために圧電素子の駆動回路の一の態様は、負電圧駆動の圧電素子を駆動するための駆動信号を帰還増幅して圧電素子の個別電極に出力する駆動部であって、駆動信号が入力される入力増幅部と互いに極性の異なる相補型の２つのトランジスタがプッシュプル接続された出力ブースト部とを有する駆動部と、入力増幅部に第１の負電位を供給する第１の電源部と、第１の電源部とは異なる第２の電源部であって、出力ブースト部に第２の負電位を供給する第２の電源部と、入力増幅部に供給される電位を第１の負電位から該第１の負電位よりも絶対値の小さい第３の負電位に切り替える第１のスイッチと、第２の電源部から出力ブースト部への第２の負電位の供給を遮断する第２のスイッチと、圧電素子の個別電極を第１の抵抗素子を介して第４の負電位に接続させる第３のスイッチと、圧電素子の駆動を行う駆動モードと圧電素子の状態検出を行う状態検出モードとを切り替える制御信号が入力される入力部とを備え、駆動モードでは入力増幅部に供給される電位を第１の負電位とし、第２の電源部から出力ブースト部へ第２の負電位を供給させ、圧電素子の個別電極を第１の抵抗素子を介して第４の負電位に接続させない状態とし、状態検出モードでは入力増幅部に供給される電位を第３の負電位とし、第２の電源部から出力ブースト部への第２の負電位の供給を遮断し、圧電素子の個別電極を第１の抵抗素子を介して第４の負電位に接続した状態とする。
　本態様によれば、状態検出モードでは入力増幅部に供給される電位を第３の負電位とし、第２の電源部から出力ブースト部への第２の負電位の供給を遮断し、圧電素子の個別電極を第１の抵抗素子を介して第４の負電位に接続した状態とするようにしたので、安価に、かつ回路規模を抑えて圧電素子の状態を検出することができる。
　第１の電源部は、正電圧から生成した出力電圧を抵抗分割により分圧した電圧に基づいてフィードバック制御して第１の負電位を供給し、第１のスイッチは、抵抗分割の抵抗値を変更して第１の負電位を第３の負電位に切り替えることが好ましい。このとき、第１のスイッチは、抵抗分割の抵抗素子に並列に抵抗を挿入することで抵抗値を変更してもよい。
　第１の電源部として、正電圧から生成した出力電圧を抵抗分割により分圧した電圧に基づいてフィードバック制御して第１の負電位を供給する電源ＩＣ（Integrated Circuit）を用いた場合であっても、適切に状態検出時の電圧を下げることができる。
　接地電位と第３の負電位との電位差はトランジスタのゲート・ソース間電圧の最大定格より小さいことが好ましい。これにより、圧電素子にショートが発生している場合であっても、トランジスタの破壊を防止することができる。
　入力増幅部を反転増幅するオペアンプで構成してもよい。これにより、適切に駆動信号を増幅することができる。
　圧電素子の個別電極の電位に応じたデジタル信号を出力するＡＤコンバータを備えることが好ましい。さらに、出力したデジタル信号から圧電素子の負荷抵抗を算出するテーブルを備えてもよい。これにより、適切に圧電素子の負荷抵抗を算出することができる。
　第４の負電位は第２の電源部が供給する第２の負電位であってもよい。これにより、第２のスイッチと第３のスイッチとを１つのスイッチング素子で構成することができる。
　上記目的を達成するために画像記録装置の一の態様は、負電圧駆動の圧電素子を駆動するための駆動信号を帰還増幅して圧電素子の個別電極に出力する駆動部であって、駆動信号が入力される入力増幅部と互いに極性の異なる相補型の２つのトランジスタがプッシュプル接続された出力ブースト部とを有する駆動部と、入力増幅部に第１の負電位を供給する第１の電源部と、第１の電源部とは異なる第２の電源部であって、出力ブースト部に第２の負電位を供給する第２の電源部と、入力増幅部に供給される電位を第１の負電位から該第１の負電位よりも絶対値の小さい第３の負電位に切り替える第１のスイッチと、第２の電源部から出力ブースト部への第２の負電位の供給を遮断する第２のスイッチと、圧電素子の個別電極を第１の抵抗素子を介して第４の負電位に接続させる第３のスイッチと、圧電素子の駆動を行う駆動モードと状態検出を行う状態検出モードとを切り替える制御信号が入力される入力部とを備え、駆動モードでは入力増幅部に供給される電位を第１の負電位とし、第２の電源部から出力ブースト部へ第２の負電位を供給させ、圧電素子の個別電極を第１の抵抗素子を介して第４の負電位に接続させない状態とし、状態検出モードでは入力増幅部に供給される電位を第３の負電位とし、第２の電源部から出力ブースト部への第２の負電位の供給を遮断し、圧電素子の個別電極を第１の抵抗素子を介して第４の負電位に接続した状態とする圧電素子の駆動回路と、負電圧駆動の圧電素子を有する記録ヘッドと、記録ヘッドと記録媒体とを相対移動させる移動手段と、記録ヘッドを制御して記録媒体に画像を記録する記録制御手段と、を備えた。
　本態様によれば、記録媒体に画像を記録する画像記録装置の記録ヘッドが備える圧電素子の状態を適切に検出することができる。
　上記目的を達成するために圧電素子の状態検出方法の一の態様は、負電圧駆動の圧電素子を駆動するための駆動信号を帰還増幅して圧電素子の個別電極に出力する駆動部であって、駆動信号が入力される入力増幅部と互いに極性の異なる相補型の２つのトランジスタがプッシュプル接続された出力ブースト部とを有する駆動部と、入力増幅部に第１の負電位を供給する第１の電源部と、第１の電源部とは異なる第２の電源部であって、出力ブースト部に第２の負電位を供給する第２の電源部と、を備えた圧電素子の駆動回路における圧電素子の状態検出方法であって、入力増幅部に供給される電位を第１の負電位から該第１の負電位よりも絶対値の小さい第３の負電位に切り替える工程と、第２の電源部から出力ブースト部への第２の負電位の供給を遮断する工程と、第１の抵抗素子で圧電素子の個別電極を第４の負電位にプルダウンさせる工程と、入力増幅部に供給される電位を第３の負電位とし、第２の電源部から出力ブースト部への第２の負電位の供給を遮断し、第１の抵抗素子で圧電素子の個別電極を第４の負電位にプルダウンした状態で、圧電素子の状態を検出する工程とを備えた。
　本態様によれば、入力増幅部に供給される電位を第３の負電位とし、第２の電源部から出力ブースト部への第２の負電位の供給を遮断し、圧電素子の個別電極を第１の抵抗素子を介して第４の負電位に接続した状態で、圧電素子の負荷抵抗を検出するようにしたので、安価に、かつ回路規模を抑えて圧電素子の状態を検出することができる。
　本発明によれば、安価に、かつ回路規模を抑えて圧電素子の負荷状態を検出することができる。
図１Ａは、インクジェットヘッドの構造例を示す図である。 図１Ｂは、インクジェットヘッドの構造例を示す図である。 図２Ａは、インクジェットヘッドの他の構造例を示す図である。 図２Ｂは、インクジェットヘッドの他の構造例を示す図である。 図３は、液滴吐出素子の立体的構成を示す断面図である。 図４は、ピエゾアクチュエータ駆動回路の一例（駆動時）を示す図である。 図５は、ピエゾアクチュエータ駆動回路の一例（状態検出時）を示す図である。 図６は、状態検出時における負荷抵抗と出力電圧との関係を示す図である。 図７は、インクジェット記録装置の構成例を示す全体構成図である。 図８は、インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。
　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。
　〔インクジェットヘッドの構造〕
　最初に、本実施形態に係るインクジェットヘッドの構造について説明する。図１Ａはインクジェットヘッド１０の構造例を示す平面透視図であり、図１Ｂはその一部の拡大図である。また、図２Ａ及び図２Ｂはインクジェットヘッド１０の他の構造例を示す平面透視図、図３は記録素子単位となる１チャンネル分の液滴吐出素子（１つのノズル１２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１Ａ及び図１Ｂ中の３－３線に沿う断面図）である。
　図１Ａに示したように、インクジェットヘッド１０は、インク吐出口であるノズル１２と、各ノズル１２に対応する圧力室１４等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）１６と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、インクジェットヘッド１０の長手方向（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Ｍの送り方向（副走査方向）と略直交する方向（主走査方向）に記録媒体Ｍ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形態は本例に限定されない。例えば、図１Ａの構成に代えて、図２Ａに示すように、複数のノズル１２が二次元に配列された短尺のヘッドモジュール１０Ａを千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体Ｍ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する態様や、図２Ｂに示すように、ヘッドモジュール１０Ｂを一列に並べて繋ぎ合わせる態様もある。
　各ノズル１２に対応して設けられている圧力室１４は、その平面形状が概略正方形となっており（図１Ａ及び図１Ｂ参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル１２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）１８が設けられている。なお、圧力室１４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３に示すように、インクジェットヘッド１０は、ノズル１２が形成されたノズルプレート２０と、圧力室１４や共通流路２２等の流路が形成された流路板２４等とを積層接合した構造から成る。
　流路板２４は、圧力室１４の側壁部を構成するとともに、共通流路２２から圧力室１４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１８を形成する流路形成部材である。なお、説明の便宜上、図３では簡略的に図示しているが、流路板２４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２０及び流路板２４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２２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２２を介して各圧力室１４に供給される。
　圧力室１４の一部の面（図３において天面）を構成する振動板２６には、個別電極２８を備えたピエゾアクチュエータ３０（圧電素子の一例）が接合されている。本例の振動板２６は、ピエゾアクチュエータ３０の下部電極に相当する共通電極３２として機能する。
　この個別電極２８、ピエゾアクチュエータ３０及び、共通電極３２に関しては、まず共通電極３２として下部電極層を形成し、この下部電極層上にスパッタリング法によりピエゾアクチュエータ３０となる圧電体膜を成膜し、圧電体膜上に個別電極２８となる上部電極層を形成する。このようにスパッタリング法で生成した圧電体膜は、下部電極層側から上部電極層側に向かう自発分極を有している。本実施形態では、ピエゾアクチュエータ３０を、共通電極３２に接地電位（ＧＮＤ（グラウンド）電位）、個別電極２８に負電位を印加して駆動する負電圧駆動の圧電素子として用いている。
　個別電極２８に負電位の駆動信号を印加することによって、ピエゾアクチュエータ３０が変形して圧力室１４の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル１２からインクが吐出される。
　かかる構造を有するインク室ユニット１６を図１Ｂ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。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１２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。
　ノズル１２の配列形態は図示の例に限定されず、様々なノズル配置構造を適用できる。例えば、一列の直線配列、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。
　〔ピエゾアクチュエータの駆動回路・駆動時〕
　図４は、１つのピエゾアクチュエータ３０を駆動するためのピエゾアクチュエータ駆動回路１００の一例を示す図である。同図に示すように、ピエゾアクチュエータ駆動回路１００は、入力端子Ｔｅｓｔ＿ｃｔｒｌ（ＴＣ），Ｖｉｎ、定電圧源ＰＩＣ１，ＰＩＣ２、増幅部ＡＭＰ、トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２、抵抗Ｒ１～Ｒ６、スイッチＳＷ１，ＳＷ２等を備えて構成される。
　入力端子ＴＣ（入力部）は、ピエゾアクチュエータ３０を駆動してノズル１２（図１Ａ及び図１Ｂ参照）からインクを吐出させる駆動モード（駆動時）と、ピエゾアクチュエータ３０のショートの状態を検査する状態検出モード（状態検出時）とを切り替えるための切り替え信号（制御信号の一例）が入力される端子である。図４は、駆動モードに設定された状態を示している。
　入力端子Ｖｉｎは、ピエゾアクチュエータ３０を駆動するための駆動信号が入力される端子である。入力される駆動信号として、例えば数１０［ｋＨｚ］で変動する０～５Ｖの電圧信号が用いられる。
　定電圧源ＰＩＣ１（第１の電源部の一例）は、増幅部ＡＭＰに電源を供給する電源ＩＣである。定電圧源ＰＩＣ１は、定電圧源ＰＩＣ１に供給された電源電圧１２Ｖ（正電圧の一例）から出力電圧である負電圧ＶＳ＿ＡＭＰを生成し、負電圧ＶＳ＿ＡＭＰを増幅部ＡＭＰのマイナス電源端子に供給する。この出力電圧は、定電圧源ＰＩＣ１のフィードバック端子ＦＢに入力された電圧値に応じた電圧（フィードバック制御の一例）となる。
　ここで、定電圧源ＰＩＣ１の出力端子は、抵抗Ｒ２を介してフィードバック端子ＦＢに接続されている。また、この抵抗Ｒ２には、直列に接続されたスイッチＳＷ１及び抵抗Ｒ１が、並列に接続されている。スイッチＳＷ１（第１のスイッチの一例）は、ＴＣ端子からの入力信号によりオン（接続）／オフ（非接続）が制御されるスイッチであり、駆動モードではオフされている。
　さらに、このフィードバック端子ＦＢは、抵抗Ｒ３を介して接地電位にプルアップ接続されている。
　このように、フィードバック端子ＦＢには、定電圧源ＰＩＣ１の出力電圧ＶＳ＿ＡＭＰを抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とで抵抗分割により分圧した電圧が入力される。したがって、定電圧源ＰＩＣ１の出力電圧（増幅部ＡＭＰのマイナス電源端子の電位）ＶＳ＿ＡＭＰは、フィードバック端子ＦＢの入力電圧ＶＦＢ、抵抗Ｒ２，Ｒ３の抵抗値Ｒ２，Ｒ３より、下記の式１のように決まる。
　ＶＳ＿ＡＭＰ＝（１＋Ｒ２／Ｒ３）×ＶＦＢ　…（式１）
　本実施形態では、例えばＶＳ＿ＡＭＰ＝－４６［Ｖ］（第１の負電位の一例）となるように、抵抗Ｒ２，Ｒ３の抵抗値Ｒ２，Ｒ３を決定する。
　定電圧源ＰＩＣ２（第２の電源部の一例）は、定電圧源ＰＩＣ１と同様の電源ＩＣである。ＰＩＣ２についても、フィードバック端子ＦＢに入力された電圧値に応じた電圧を出力するが、ここではフィードバック端子ＦＢとその接続については図示を省略している。
　増幅部ＡＭＰ（入力増幅部の一例）は、反転増幅するオペアンプが用いられている。増幅部ＡＭＰのプラス電源端子には、ＶＤ＿ＡＭＰ＝１０［Ｖ］が供給されている。また、増幅部ＡＭＰの非反転入力端子は、接地電位に接続されており、反転入力端子は、入力抵抗Ｒ４を介して入力端子Ｖｉｎが接続されている。
　また、増幅部ＡＭＰの出力端子は、トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のゲート端子に接続されている。トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２は、互いに極性の異なる相補型の２つのトランジスタであり、トランジスタＦＥＴ１はＰチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、トランジスタＦＥＴ２はＮチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴである。トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２として、例えばゲート・ソース間電圧の最大定格が２０［Ｖ］のＦＥＴが用いられる。
　トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２は、それぞれのソース端子が互いに接続されるとともに、トランジスタＦＥＴ１のドレイン端子は接地電位に接続され、トランジスタＦＥＴ２のドレイン端子はスイッチＳＷ２に接続されている。このスイッチＳＷ２（第２のスイッチの一例）は、ＴＣ端子からの入力信号により制御されるスイッチであり、駆動モードではトランジスタＦＥＴ２のドレイン端子を定電圧源ＰＩＣ２の出力電位であるＶＳ＿ＦＥＴ電位（第２の負電位の一例）に接続している。
　トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のソース端子は、ピエゾアクチュエータ３０の個別電極２８と接続されるとともに、フィードバック抵抗Ｒ５を介して増幅部ＡＭＰの反転入力端子と接続されている（帰還増幅の一例）。
　このように、トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２は、プッシュプル接続されるとともに負電圧ＶＳ＿ＦＥＴが供給され、プッシュプル型のブースト部ＢＳＴ（出力ブースト部の一例）を構成している。また、増幅部ＡＭＰとブースト部ＢＳＴとにより、負電圧駆動のピエゾアクチュエータ３０を駆動するための駆動信号を帰還増幅してピエゾアクチュエータ３０に出力する駆動部を構成している。
　ここではブースト部ＢＳＴの電源電圧（ＰＩＣ２の出力電位）ＶＳ＿ＦＥＴは、－３６［Ｖ］とする。このような接続において、ブースト部ＢＳＴは一般的な定電圧出力回路であり、入力端子Ｖｉｎの入力電圧をＶＩＮとすると、ブースト部ＢＳＴの出力電圧ＶＯＵＴは下記の式２のようになり、おおよそ０～－３６［Ｖ］の範囲の電圧出力が可能である。
　ＶＯＵＴ＝－（Ｒ５／Ｒ４）×ＶＩＮ　…（式２）
　このように、ピエゾアクチュエータ駆動回路１００は、入力端子Ｖｉｎから入力された駆動信号に基づいて０～－３６［Ｖ］の出力信号を生成し、ピエゾアクチュエータ３０を駆動する。
　また、ブースト部ＢＳＴの出力部は、抵抗Ｒ６（第１の抵抗素子の一例）及びスイッチＳＷ２（第３のスイッチの一例）を介してＶＳ＿ＦＥＴ電位（第４の負電位の一例）に接続可能に構成されている。
　ここで、ピエゾアクチュエータ３０がショート（個別電極２８と共通電極３２とがショート）した場合であっても、入力端子Ｖｉｎの入力電圧ＶＩＮが０Ｖ（接地電位）であれば、ブースト部ＢＳＴの出力電位は０Ｖとなり、電源ラインに電流が流れ込むことはない。しかしながら、ピエゾアクチュエータ３０がショートした状態で入力端子Ｖｉｎから正電位の信号が入力されると、接地電位となった個別電極２８からブースト部ＢＳＴのトランジスタＦＥＴ２を介して定電圧源ＰＩＣ２（ＶＳ＿ＦＥＴ電位）に電流が流れ込んでしまう。
　したがって、ピエゾアクチュエータ駆動回路１００は、駆動モードでピエゾアクチュエータ３０を駆動する前に、状態検出モードにおいてピエゾアクチュエータ３０のショートの状態を検出する。
　〔ピエゾアクチュエータの駆動回路・状態検出時〕
　図５は、状態検出モードにおけるピエゾアクチュエータ駆動回路１００を示した図であり、図４に示した駆動モードと比較すると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の接続状態が異なっている。
　状態検出モードでは、スイッチＳＷ１をオンし、抵抗Ｒ２に並列に抵抗Ｒ１を挿入し、抵抗分割する抵抗値を変更する。その結果、フィードバック端子ＦＢには、定電圧源ＰＩＣ１の出力電圧ＶＳ＿ＡＭＰを並列接続された抵抗Ｒ１・抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とで抵抗分割した電圧が入力される。このとき、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の合成抵抗値Ｒ１／／Ｒ２＝Ｒ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）は、抵抗Ｒ２の抵抗値Ｒ２よりも小さい。したがって、駆動モードの場合とはフィードバック端子ＦＢに入力される電位が変化し、定電圧源ＰＩＣ１の出力電圧ＶＳ＿ＡＭＰをピエゾ駆動時の－４６［Ｖ］よりも小さい電圧（絶対値）とすることができる。
　状態検出モードでの増幅部ＡＭＰのマイナス電源端子に供給する電位、即ち定電圧源ＰＩＣ１の出力電圧ＶＳ＿ＡＭＰは、トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のゲート・ソース間電圧の最大定格よりも小さい電圧とする。本実施形態では、ＶＳ＿ＡＭＰ＝－１０［Ｖ］（第３の負電位の一例）となるように、抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ１を決定する。
　なお、増幅部ＡＭＰのプラス電源端子には、駆動モードと同様にＶＤ＿ＡＭＰ＝１０［Ｖ］が供給される。
　状態検出モードにおいて増幅部ＡＭＰのマイナス電源端子に供給する電位の絶対値を下げる方法は、上記の例に限定されない。例えば、ＶＳ＿ＡＭＰ電位とフィードバック端子との間の抵抗Ｒ２に直列に挿入しておいた抵抗をショートする態様や、フィードバック端子ＦＢと接地電位との間の抵抗Ｒ３に直列に抵抗を挿入する態様も可能である。
　また、状態検出モードでは、スイッチＳＷ２（第２のスイッチの一例）は、ブースト部ＢＳＴのトランジスタＦＥＴ２のドレイン端子を開放状態（オープン）とし、ブースト部ＢＳＴへのＶＳ＿ＦＥＴ電位の供給を遮断する。トランジスタＦＥＴ２のドレイン端子は、接地電位に接続してもよい。
　さらに、スイッチＳＷ２は、ブースト部ＢＳＴの出力部を、抵抗Ｒ６を介してＶＳ＿ＦＥＴ電位にプルダウン接続する。ここでは、ＶＳ＿ＦＥＴ電位にプルダウン接続しているが、他の負電位にプルダウン接続してもよい。
　このように、ＦＥＴ２の電源ラインを切断することにより、ブースト部ＢＳＴが飽和領域で動作することになり、その結果、増幅部ＡＭＰの出力電位はマイナス電源の電位であるＶＳ＿ＡＭＰ電位近傍となる。
　このとき、ブースト部ＢＳＴの出力電位ＶＯＵＴは、プルダウン電圧ＶＳ＿ＦＥＴ、ピエゾアクチュエータ３０の負荷抵抗ＲＬ、抵抗Ｒ６、入力抵抗Ｒ４、フィードバック抵抗Ｒ５のそれぞれの抵抗値、及び入力端子Ｖｉｎの電位によって決まる。
　したがって、ブースト部ＢＳＴの出力電位ＶＯＵＴをモニタすることで、ピエゾアクチュエータ３０のショートの状態を検出することができる。
　ここで、抵抗Ｒ６を数［ｋΩ］以上の抵抗値とすれば、ピエゾアクチュエータ３０がショートした場合であっても、電源ラインに流れ込む電流は数［ｍＡ］以下に制限されるため、ピエゾアクチュエータ駆動回路１００が破壊することを防止することができる。
　このように、本実施形態では、スイッチＳＷ１により増幅部ＡＭＰに供給されるＶＳ＿ＡＭＰをトランジスタＦＥＴ１の最大定格よりも小さい電圧とし、スイッチＳＷ２によりブースト部ＢＳＴへのＶＳ＿ＦＥＴの供給を遮断するとともに、ピエゾアクチュエータ３０の個別電極２８を抵抗Ｒ６を介してＶＳ＿ＦＥＴにプルダウンした状態で、ブースト部ＢＳＴの出力電位ＶＯＵＴを検出する（状態検出方法の一例）。
　図６は、図５に示す状態検出時におけるピエゾアクチュエータ３０の負荷抵抗ＲＬの抵抗値ＲＬと出力電圧ＶＯＵＴとの関係のシミュレーション結果を示す図である。通常ピエゾアクチュエータ３０は、数［ＭΩ］を超える絶縁抵抗を有するが、状態検出モードにおける出力電圧ＶＯＵＴから、抵抗値低下のおおよその値を見積もることが可能である。この出力電圧ＶＯＵＴは、例えば駆動回路周辺に設けたＡＤ（Analog-Digital）コンバータにより検出することができ、換算式やテーブルにより抵抗値に換算することができる。図６に示すように、出力電圧ＶＯＵＴが－１０Ｖよりも絶対値が小さい場合には、ピエゾアクチュエータ３０の負荷抵抗ＲＬの抵抗値ＲＬが大きく低下していることがわかる。
　このように、本実施形態では、負電圧駆動のピエゾアクチュエータ３０について、切り替えスイッチ回路（スイッチＳＷ１，ＳＷ２）及び抵抗（抵抗Ｒ１，Ｒ６）を追加することにより、駆動時と状態検出時の機能の切り替えを安価かつ小さな回路規模で実現している。
　この状態検出時は、ピエゾアクチュエータ３０がショートした場合であっても、ブースト部ＢＳＴのトランジスタＦＥＴ２を介してＶＳ＿ＦＥＴ電位（ブースト回路ＢＳＴの電源）に電流が流れ込まない回路構成としている。また、出力電圧ＶＯＵＴがピエゾアクチュエータ３０の負荷抵抗ＲＬの抵抗値ＲＬに応じて変化する回路とすることで、安全にかつ適切に負荷状態を検出することができる。
　また、状態検出時には、増幅部ＡＭＰのマイナス電源の電位（の絶対値）をトランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の最大定格よりも下げることで、ピエゾアクチュエータ３０のショート状態というイレギュラーかつ飽和領域での回路接続において、回路の破壊を防止している。
　さらに、出力電圧から負荷抵抗の抵抗値を算出することで、ピエゾアクチュエータ３０の経時変化を監視することができる。これにより、ピエゾアクチュエータ３０が完全にリークする前であっても、状態の変化を検出することが可能となる。例えば、ピエゾアクチュエータ３０の負荷抵抗ＲＬの抵抗値ＲＬが予め定めた閾値よりも低下した場合には、ユーザに警告を出すことで、インクジェットヘッド１０の早めの交換を促すことも可能となる。
　〔インクジェット記録装置の構成例〕
　図７は、本実施形態に係るピエゾアクチュエータ駆動回路１００を適用したインクジェット記録装置（画像記録装置の一例）の構成例を示す全体構成図である。同図に示すように、インクジェット記録装置１１０は、主として、給紙部１１２、処理液付与部（プレコート部）１１４、描画部１１６、乾燥部１１８、定着部１２０、及び排紙部１２２から構成されている。
　インクジェット記録装置１１０は、描画部１１６の圧胴（描画ドラム１７０）に保持された記録媒体１２４にインクジェットヘッド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インクジェット記録装置であり、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。
　（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。記録媒体１２４として、紙種や大きさ（用紙サイズ）の異なる複数種類の記録媒体１２４を使用することができる。給紙部１１２において各種の記録媒体をそれぞれ区別して集積する複数の用紙トレイ（不図示）を備え、これら複数の用紙トレイの中から給紙トレイ１５０に送る用紙を自動で切り換える態様も可能であるし、必要に応じてオペレータが用紙トレイを選択し、若しくは交換する態様も可能である。なお、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、処理液ドラム（「プレコート胴」とも言う）１５４、及び処理液塗布装置１５６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（グリッパー）１５５を備え、この保持手段１５５の爪と処理液ドラム１５４の周面の間に記録媒体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と、アニックスローラと処理液ドラム１５４上の記録媒体１２４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１７０（移動手段の一例）、用紙抑えローラ１７４、及びインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙを備えている。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（相対移動の一例）、この記録面にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙからインクが付与される。
　インクジェットヘッド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、図１を用いて説明したインクジェットヘッド１０と同様の構成を有している。
　インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの吐出タイミングは、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（不図示）に同期させる。これにより、高精度に着弾位置を決定することができる。
　描画ドラム１７０上に密着保持された記録媒体１２４の記録面に向かって各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部１１４で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。これにより、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。
　なお、本例では、ＭＫＣＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合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７に示すように、乾燥ドラム（「乾燥胴」とも言う）１７６、及び溶媒乾燥装置１７８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と風量、各ハロゲンヒータ１８０の温度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。
　また、乾燥ドラム１７６の表面温度は５０℃以上に設定されている。記録媒体１２４の裏面から加熱を行うことによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができる。なお、乾燥ドラム１７６の表面温度の上限については、特に限定されるものではないが、乾燥ドラム１７６の表面に付着したインクをクリーニングするなどのメンテナンス作業の安全性（高温による火傷防止）の観点から７５度以下（より好ましくは６０℃以下）に設定されることが好ましい。
　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、ハロゲンヒータ１８６、定着ローラ１８８、及びインラインセンサ１９０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による検査が行われる。
　ハロゲンヒータ１８６は、所定の温度（例えば、１８０℃）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、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など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℃）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）以上の熱エネルギーが付与され、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ともに、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、ここでは、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（テストパターンなども含む）について、吐出不良チェックパターンや水分量、表面温度、光沢度などを計測するための計測手段であり、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）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。また、定着ドラム１８４の表面温度は５０℃以上に設定されている。定着ドラム１８４の外周面に保持された記録媒体１２４を裏面から加熱することによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができるとともに、画像温度の昇温効果によって画像強度を高めることができる。
　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、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、インクジェット記録装置１１０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７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、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８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（不図示）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７には示されていないが、本例のインクジェット記録装置１１０には、上記構成の他、各インクジェットヘッド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、各インクジェットヘッド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や、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、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。
　＜制御系の説明＞
　図８は、インクジェット記録装置１１０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１１０は、状態検出部２００、通信インターフェース２７０、システムコントローラ２７２、メモリ２７４、モータドライバ２７６、ヒータドライバ２７８、プリント制御部２８０、画像バッファメモリ２８２、ヘッドドライバ２８４等を備えている。
　通信インターフェース２７０は、ホストコンピュータ２８６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）等の有線のインターフェースやＩＥＥＥ８０２．１１の無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線方式のインターフェースを適用することができる。通信インターフェース２７０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２８６から送出された画像データは、通信インターフェース２７０を介してインクジェット記録装置１１０に取り込まれ、一旦メモリ２７４に記憶される。
　メモリ２７４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２７４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インクジェット記録装置１１０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、メモリ２７４、モータドライバ２７６、ヒータドライバ２７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ２８６との間の通信制御、メモリ２７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ２８８やヒータ２８９を制御する制御信号を生成する。
　ＲＯＭ（Read Only Memory）２９０には各種制御プログラムや各種のパラメータ等が格納されており、システムコントローラ２７２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。
　メモリ２７４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。
　モータドライバ２７６は、システムコントローラ２７２からの指示に従ってモータ２８８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２８８で図示している。
　ヒータドライバ２７８は、システムコントローラ２７２からの指示に従って、ヒータ２８９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２８９で図示している。
　プリント制御部２８０（記録制御手段の一例）は、システムコントローラ２７２の制御に従い、メモリ２７４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（ドット画像データ）をヘッドドライバ２８４に供給する制御部である。
　ドット画像データは、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（例えば、ＲＧＢ各色について８ビットの画像データ）をインクジェット記録装置１１０で使用するインクの各色の色データ（本例では、ＭＫＣＹ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、ＭＫＣＹのドットデータ）に変換する処理である。
　プリント制御部２８０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２８４を介してインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙ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。
　プリント制御部２８０には画像バッファメモリ２８２が備えられており、プリント制御部２８０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２８２に一時的に格納される。また、プリント制御部２８０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。
　ヘッドドライバ２８４は、ピエゾアクチュエータ駆動回路１００（図４、図５参照）を含んで構成される。ヘッドドライバ２８４には、インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙ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。
　本例に示すインクジェット記録装置１１０は、インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙの各ピエゾアクチュエータ３０に対して、共通の駆動波形信号を印加し、各ピエゾアクチュエータ３０の吐出タイミングに応じて各ピエゾアクチュエータ３０の個別電極に接続されたスイッチ素子（不図示）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３０に対応するノズル１２からインクを吐出させる駆動方式が採用されている。
　状態検出部２００は、ヘッドドライバ２８４の各ピエゾアクチュエータ駆動回路１００から出力されたブースト部ＢＳＴの出力電位ＶＯＵＴを検出することで、インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙの各ノズル１２のピエゾアクチュエータ３０のショートの状態を検出し、検出結果をシステムコントローラ２７２に出力する。状態検出部２００は、入力された各ブースト部ＢＳＴの出力電位（個別電極２８の電位）ＶＯＵＴから所望のブースト部ＢＳＴの出力電位ＶＯＵＴを選択出力するアナログマルチプレクサ（不図示）と、選択出力されたブースト部ＢＳＴの出力電位ＶＯＵＴに応じたデジタル信号を出力するＡＤコンバータ２０２と、出力されたデジタル信号に基づいてピエゾアクチュエータ３０の負荷抵抗ＲＬの抵抗値ＲＬを算出するためのテーブル２０４とを含んで構成される。
　印字検出部２２４は、インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙにおいて記録媒体１２４に記録された画像の読み取り、読取データの処理等を行い、所定の情報をシステムコントローラ２７２へ提供する機能ブロックである。印字検出部２２４は、図７に図示したインラインセンサ１９０が含まれる。
　エンコーダ２７７は、描画ドラム１７０の回転速度を検出するものであり、例えば光電方式のロータリエンコーダが用いられる。システムコントローラ２７２は、エンコーダ２７７からの信号に基づいて描画ドラム１７０の回転速度を算出し、算出した回転速度に基づいて各色のインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙのノズル１２の吐出タイミング信号を生成し、プリント制御部２８０へ供給する。
　なお、システムコントローラ２７２が担う処理機能の全て又は一部をホストコンピュータ２８６側に搭載する態様も可能である。
　このように構成されたインクジェット記録装置１１０において、状態検出モードに設定することで、インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙの各ノズル１２のショートの状態を検査することができる。
　本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。
　１０…インクジェットヘッド、１２…ノズル、２８…個別電極、３０…ピエゾアクチュエータ、３２…共通電極、１００…ピエゾアクチュエータ駆動回路、ＡＭＰ…増幅部、ＢＳＴ…ブースト部、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２…トランジスタ、ＰＩＣ１，ＰＩＣ２…定電圧源、Ｒ１～Ｒ６…抵抗、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ

Claims (10)

  1. 　負電圧駆動の圧電素子を駆動するための駆動信号を帰還増幅して前記圧電素子の個別電極に出力する駆動部であって、駆動信号が入力される入力増幅部と互いに極性の異なる相補型の２つのトランジスタがプッシュプル接続された出力ブースト部とを有する駆動部と、
    　前記入力増幅部に第１の負電位を供給する第１の電源部と、
    　前記第１の電源部とは異なる第２の電源部であって、前記出力ブースト部に第２の負電位を供給する第２の電源部と、
    　前記入力増幅部に供給される電位を前記第１の負電位から該第１の負電位よりも絶対値の小さい第３の負電位に切り替える第１のスイッチと、
    　前記第２の電源部から前記出力ブースト部への前記第２の負電位の供給を遮断する第２のスイッチと、
    　前記圧電素子の個別電極を第１の抵抗素子を介して第４の負電位に接続させる第３のスイッチと、
    　前記圧電素子の駆動を行う駆動モードと前記圧電素子の状態検出を行う状態検出モードとを切り替える制御信号が入力される入力部と、
    　を備え、
    　前記駆動モードでは前記入力増幅部に供給される電位を前記第１の負電位とし、前記第２の電源部から前記出力ブースト部へ前記第２の負電位を供給させ、前記圧電素子の個別電極を前記第１の抵抗素子を介して前記第４の負電位に接続させない状態とし、
    　前記状態検出モードでは前記入力増幅部に供給される電位を前記第３の負電位とし、前記第２の電源部から前記出力ブースト部への前記第２の負電位の供給を遮断し、前記圧電素子の個別電極を前記第１の抵抗素子を介して前記第４の負電位に接続した状態とする圧電素子の駆動回路。
  2. 　前記第１の電源部は、正電圧から生成した出力電圧を抵抗分割により分圧した電圧に基づいてフィードバック制御して第１の負電位を供給し、
    　前記第１のスイッチは、前記抵抗分割の抵抗値を変更して前記第１の負電位を前記第３の負電位に切り替える請求項１に記載の圧電素子の駆動回路。
  3. 　前記第１のスイッチは、前記抵抗分割の抵抗素子に並列に抵抗を挿入することで前記抵抗値を変更する請求項２に記載の圧電素子の駆動回路。
  4. 　接地電位と前記第３の負電位との電位差は前記トランジスタのゲート・ソース間電圧の最大定格より小さい請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電素子の駆動回路。
  5. 　前記入力増幅部を反転増幅するオペアンプで構成した請求項１から４のいずれか１項に記載の圧電素子の駆動回路。
  6. 　前記圧電素子の個別電極の電位に応じたデジタル信号を出力するＡＤコンバータを備えた請求項１から５のいずれか１項に記載の圧電素子の駆動回路。
  7. 　前記出力したデジタル信号から前記圧電素子の負荷抵抗を算出するテーブルを備えた請求項６に記載の圧電素子の駆動回路。
  8. 　前記第４の負電位は前記第２の電源部が供給する前記第２の負電位である請求項１から７のいずれか１項に記載の圧電素子の駆動回路。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載の圧電素子の駆動回路と、
    　前記負電圧駆動の圧電素子を有する記録ヘッドと、
    　前記記録ヘッドと記録媒体とを相対移動させる移動手段と、
    　前記記録ヘッドを制御して前記記録媒体に画像を記録する記録制御手段と、
    　を備えた画像記録装置。
  10. 　負電圧駆動の圧電素子を駆動するための駆動信号を帰還増幅して前記圧電素子の個別電極に出力する駆動部であって、駆動信号が入力される入力増幅部と互いに極性の異なる相補型の２つのトランジスタがプッシュプル接続された出力ブースト部とを有する駆動部と、
    　前記入力増幅部に第１の負電位を供給する第１の電源部と、
    　前記第１の電源部とは異なる第２の電源部であって、前記出力ブースト部に第２の負電位を供給する第２の電源部と、
    　を備えた圧電素子の駆動回路における圧電素子の状態検出方法であって、
    　前記入力増幅部に供給される電位を前記第１の負電位から該第１の負電位よりも絶対値の小さい第３の負電位に切り替える工程と、
    　前記第２の電源部から前記出力ブースト部への前記第２の負電位の供給を遮断する工程と、
    　第１の抵抗素子で前記圧電素子の個別電極を第４の負電位にプルダウンさせる工程と、
    　前記入力増幅部に供給される電位を前記第３の負電位とし、前記第２の電源部から前記出力ブースト部への前記第２の負電位の供給を遮断し、第１の抵抗素子で前記圧電素子の個別電極を第４の負電位にプルダウンした状態で、前記圧電素子の状態を検出する工程と、
    　を備えた圧電素子の状態検出方法。
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