(57)【要約】【課題】流体を正確に噴射可能としながら、電力消費を抑制可能とする。【解決手段】出力する電圧値を設定可能な複数の電源を備えておき、駆動素子に印加しようとする電圧波形に応じて各電源の電圧値を決定する。そして、各電源を切り替えながら駆動素子に接続していくことによって、駆動素子に駆動電圧波形を印加する。こうすれば、その電圧波形を発生させるのに適した電圧を各電源から出力できるので、各電源を切り替えながら駆動素子に接続していくことによって、適切な駆動電圧波形を駆動素子に印加することが可能となる。その結果、駆動素子を適切に制御して流体を正確に噴射することが可能となる。また、こうすれば、増幅素子を用いて駆動電圧波形を生成しなくてよいので、増幅素子で電力を消費してしまうことがない。このため、流体を正確に噴射可能としながら、電力消費を抑制することも可能となる。【選択図】図４
2010099981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射口から流体を噴射する流体噴射装置であって、
印加される電圧に応じて駆動されることにより、前記流体を加圧して前記噴射口から噴射させる駆動素子と、
複数種類記憶されている駆動電圧波形の中から、前記駆動素子に印加する駆動電圧波形を選択する駆動電圧波形選択手段と、
出力する電圧の電圧値を設定可能な複数の電源と、
前記選択した駆動電圧波形に基づいて、前記複数の電源の各々に設定される電圧値を決定する電源電圧値決定手段と、
前記決定した電圧値を前記複数の電源の各々に設定し、該複数の電源を切り替えながら前記駆動素子に接続することにより、前記選択した駆動電圧波形を該駆動素子に印加する駆動電圧波形印加手段と
を備える流体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体噴射装置であって、
前記電源の各々を切り替えて前記駆動素子に接続するタイミングを、前記複数種類の駆動電圧波形の各々に対応付けて記憶しておく電源切替タイミング記憶手段を備え、
前記駆動電圧波形印加手段は、前記選択した駆動電圧波形に対応付けられたタイミングで前記複数の電源を切り替える手段である流体噴射装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の流体噴射装置であって、
前記駆動素子は、電気エネルギーを蓄積可能な素子であるとともに、
前記複数の電源の中の少なくとも一つの電源には、電気エネルギーを蓄積可能な蓄電部が該電源と並列に接続されており、
前記駆動電圧波形印加手段は、前記蓄電部が接続された電源を前記駆動素子に接続することにより、該駆動素子内の電気エネルギーを前記蓄電部に回生させる手段である流体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射ヘッドから流体を噴射する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷媒体上にインクを噴射して画像を印刷するプリンタ（いわゆるインクジェットプリンタ）は、高品質の画像を簡便に印刷可能であることから、今日では、画像の出力手段として広く使用されている。また、この技術を応用して、インクの代わりに、適切な成分に調製した各種の流体（例えば、機能材料の微粒子が分散された液体や、ジェルなどの半流動体など）を基板上に噴射すれば、電極や、センサ、バイオチップなど、各種の精密な部品を簡便に製造することも可能と考えられる。
【０００３】
このような技術では、正確な分量の流体を正確な位置に噴射することが可能なように、微細な噴射口が設けられた専用の噴射ヘッドが用いられている。噴射ヘッドには、噴射口に接続された駆動素子（例えば、ピエゾ素子）が備えられており、駆動素子に駆動電圧波形を供給することによって、噴射口から流体を噴射する。噴射口から噴射する流体の量や形状（例えば、液滴のサイズ）などは、駆動素子に印加する駆動電圧波形を制御することによって変更することが可能である。
【０００４】
また、駆動電圧波形を生成するためにトランジスタ等の増幅素子を用いると、増幅素子での損失（例えば、トランジスタのコレクタ損失）によって電力を消費してしまったり、電力の消費により発生した熱を逃がすための放熱板などが必要となって装置が大型化してしまう等の不都合が生じる。そこで、電圧が互いに異なる複数の電源を備えておき、これらの電源を適時切り替えて電圧を変化させることによって、増幅素子を用いることなく駆動電圧波形を生成する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８５４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、提案されている技術では、電力効率が高い反面で正確な駆動電圧波形を生成することが難しいという問題があった。すなわち、電源を切り替えることによって電力効率を高めている関係上、生成された駆動電圧波形は、電圧が飛び飛びに変化する階段状の波形になってしまうので、正確な波形を出力することが困難である。とはいえ、トランジスタ等の増幅素子を用いて駆動電圧波形を生成したのでは、増幅素子で電力を消費してしまうので、電力効率が低下してしまう。
【０００７】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、電力消費を抑制しつつ、適切な駆動波形を出力して流体を正確に噴射可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の流体噴射装置は次の構成を採用した。すなわち、
噴射口から流体を噴射する流体噴射装置であって、
印加される電圧に応じて駆動されることにより、前記流体を加圧して前記噴射口から噴射させる駆動素子と、
複数種類記憶されている駆動電圧波形の中から、前記駆動素子に印加する駆動電圧波形を選択する駆動電圧波形選択手段と、
出力する電圧の電圧値を設定可能な複数の電源と、
前記選択した駆動電圧波形に基づいて、前記複数の電源の各々に設定される電圧値を決定する電源電圧値決定手段と、
前記決定した電圧値を前記複数の電源の各々に設定し、該複数の電源を切り替えながら前記駆動素子に接続することにより、前記選択した駆動電圧波形を該駆動素子に印加する駆動電圧波形印加手段と
を備えることを要旨とする。
【０００９】
かかる本発明の流体噴射装置は、出力する電圧値を設定可能な複数の電源を備えており、駆動素子に印加する駆動電圧波形が選択されると、その駆動電圧波形に基づいて、各電源の電圧値を決定する。そして、決定した電圧値の電圧を各電源から出力するとともに、各電源を切り替えながら駆動素子に接続していくことによって、駆動素子に駆動電圧波形を印加する。
【００１０】
こうすれば、選択された駆動電圧波形に応じて各電源の電圧値を変更することができるので、その駆動電圧波形を発生させるのに適した電圧値の電圧を各電源から出力することが可能となる。こうした電圧値の電圧を出力しておけば、各電源を切り替えながら駆動素子に接続していくことによって、駆動電圧波形を駆動素子に適切に印加することが可能となるので、駆動素子を適切に制御して流体を正確に噴射することが可能となる。また、複数の電源を切り替えることによって駆動電圧波形を発生させるので、前述した様に、増幅素子で電力を消費してしまうことがない。このため、流体を正確に噴射可能としながら、電力消費を抑制することも可能となる。
【００１１】
また、上述した本発明の流体噴射装置では、記憶している複数の駆動電圧波形の各々に対して、電源を切り替えるタイミングを対応付けて記憶しておくものとしてもよい。そして、駆動電圧波形を印加する際には、その駆動電圧波形に対応付けられたタイミングで電源を切り替えるものとしてもよい。
【００１２】
こうすれば、選択された駆動電圧波形に応じて適切なタイミングで電源を切り替えることができるので、駆動電圧波形をより正確に生成して駆動素子に印加することが可能となり、その結果、流体をより正確に噴射することが可能となる。
【００１３】
また、上述した本発明の流体噴射装置では、電気エネルギーを蓄積可能な素子を駆動素子として用いるものとしてもよい。例えば、ピエゾ素子などの容量性の素子を用いれば、電荷を保持することによって電気エネルギーを蓄積可能であるし、また、コイルなどの誘導性の素子を用いれば、素子の内部に生じる磁場によって電気エネルギーを蓄積可能なので、これらの素子を駆動素子として用いることが可能である。そして、蓄電部を電源と並列に接続して設けておくことによって、電源を駆動素子に接続した際に、駆動素子の電気エネルギーを蓄電部に回生させるものとしてもよい。
【００１４】
駆動素子に供給した電気エネルギーを蓄電部に回生させておけば、電源を再び駆動素子に接続する際に、回生させておいた電気エネルギーを再び駆動素子に供給することができるので、電源から新たに供給する電気エネルギーを少なくすることが可能となる。これにより、電力消費をより抑制することが可能となる。
【００１５】
尚、蓄電部は、電気エネルギーを蓄積可能であれば、どのような素子を用いてもよく、例えば、二次電池などの化学的手段によって電気エネルギーを蓄積する素子を用いてもよいし、あるいは、コンデンサなどの電磁気学的手段によって電気エネルギーを蓄積する素子を用いてもよい。
【００１６】
また、駆動素子の電気エネルギーを回生させる際には、蓄電部と電源との間の電力のやりとりが制限されているものとしてもよい。例えば、蓄電部と電源とをダイオードを介して接続しておき、蓄電部側から電源側に電流が流れないようにしておくものとしてもよい。こうすれば、駆動素子から回生させた電気エネルギーが電源側に逃げてしまう虞を回避することが可能となるので、電気エネルギーをより確実に蓄電部に回生させることが可能となる。また、蓄電部と電源との間にスイッチを設けておき、電気エネルギーを回生させる際には、スイッチを切断するものとしてもよい。こうした場合も、電源側に電気エネルギーが逃げてしまう虞を回避できるので、電気エネルギーを確実に回生させて電力消費を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．駆動電圧波形生成回路の構成：
Ｃ．駆動電圧波形印加処理：
Ｄ．変形例：
Ｄ−１．第１変形例：
Ｄ−２．第２変形例：
Ｄ−３．第３変形例：
【００１８】
Ａ．装置構成  ：
図１は、いわゆるインクジェットプリンタを例に用いて本実施例の流体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。図示されているように、インクジェットプリンタ１０は、主走査方向に往復動しながら印刷媒体２上にインクドットを形成するキャリッジ２０と、キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０と、印刷媒体２の紙送りを行うためのプラテンローラ４０などから構成されている。キャリッジ２０には、インクを収容したインクカートリッジ２６や、インクカートリッジ２６が装着されるキャリッジケース２２、キャリッジケース２２の底面側（印刷媒体２に向いた側）に搭載されてインクを噴射する噴射ヘッド２４などが設けられており、インクカートリッジ２６内のインクを噴射ヘッド２４に導いて、噴射ヘッド２４から印刷媒体２に向かって正確な分量のインクを噴射することが可能となっている。
【００１９】
キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０は、主走査方向に延設されたガイドレール３８と、内側に複数の歯形が形成されたタイミングベルト３２と、タイミングベルト３２の歯形と噛み合う駆動プーリ３４と、駆動プーリ３４を駆動するためのステップモータ３６などから構成されている。タイミングベルト３２の一部はキャリッジケース２２に固定されており、タイミングベルト３２を駆動することによって、ガイドレール３８に沿ってキャリッジケース２２を精度良く移動させることができる。
【００２０】
また、印刷媒体２の紙送りを行うプラテンローラ４０は、図示しない駆動モータやギア機構によって駆動されて、印刷媒体２を副走査方向に所定量ずつ紙送りすることが可能となっている。これらの各機構は、インクジェットプリンタ１０に搭載されたプリンタ制御回路５０によって制御されており、こうした各機構を用いて、インクジェットプリンタ１０は、印刷媒体２を紙送りしながら噴射ヘッド２４を駆動してインクを噴射することによって、印刷媒体２上に画像を印刷していく。
【００２１】
図２は、噴射ヘッド２４の内部の機構を詳しく示した説明図である。図示されている様に、噴射ヘッド２４の底面（印刷媒体２に向いている面）には、複数の噴射口１００が設けられており、それぞれの噴射口１００からインク滴を噴射することが可能となっている。各噴射口１００はそれぞれインク室１０２に接続されており、インク室１０２には、インクカートリッジ２６から供給されたインクが満たされている。各インク室１０２の上には、それぞれピエゾ素子１０４が設けられており、ピエゾ素子１０４に電圧を印加すると、ピエゾ素子が変形してインク室１０２を加圧することによって、噴射口１００からインク滴を噴射することが可能となっている。また、ピエゾ素子１０４は、印加する電圧の電圧値に応じて変形量が変わるので、ピエゾ素子１０４に印加する電圧を適切に制御すれば、インク室１０２を押す力や押すタイミングを調節して、噴射するインク滴のサイズを変更することが可能である。このため、インクジェットプリンタ１０は、電圧を次の様な波形に形成してからピエゾ素子１０４に印加している。
【００２２】
図３は、ピエゾ素子に印加する電圧波形（駆動電圧波形）を例示した説明図である。図示されている様に、駆動電圧波形は、時間の経過とともに電圧が上昇し、その後降下して元の電圧値に戻る台形状の波形をしている。また、図中には、こうした駆動電圧波形に応じてピエゾ素子が伸縮する様子が示されている。図示されている様に、駆動電圧波形の電圧値が上昇していくと、これに対応して、ピエゾ素子が徐々に収縮していく。このとき、ピエゾ素子に引っ張られる様にしてインク室が膨張するので、インク室内にインクカートリッジからインクを供給することができる。電圧値が上昇してピークに達した後、電圧値が降下していくと、今度は、ピエゾ素子が伸張することによって、インク室を圧縮して噴射口からインクを噴射する。このとき、駆動電圧波形は、元の電圧値（図中「初期電圧」と示した電圧値）よりも低い電圧値まで下がるようになっており、ピエゾ素子を初期状態よりも伸張させてインクを十分に押し出すことが可能となっている。その後、駆動電圧波形は初期電圧へと戻り、これに対応して、ピエゾ素子も初期状態へと戻って次の動作に備える。
【００２３】
この様に、ピエゾ素子は、駆動電圧波形に応じて伸縮するので、適切な駆動電圧波形をピエゾ素子に印加することによって、噴射口１００から噴射するインク滴のサイズを制御することが可能である。そこで、本実施例のインクジェットプリンタ１０は、こうした駆動電圧波形を適切に生成するための駆動電圧波形生成回路２００を備えている。
【００２４】
Ｂ．駆動電圧波形生成回路の構成  ：
図４は、駆動電圧波形生成回路とその周辺の回路構成を示した説明図である。図示されている様に、駆動電圧波形生成回路２００は、電源ユニット２０２と、スイッチユニット２０４と、電源ユニット２０２およびスイッチユニット２０４を制御する制御回路２０６から構成されている。電源ユニット２０２は、８つの定電圧回路からなる回路モジュールであり、８つの定電圧回路に対応する８つの出力端子（図中、Ｖ１〜Ｖ８と示した端子）からそれぞれ電圧を出力することが可能となっている。また、それぞれの出力端子が出力する電圧値は、出力端子ごとに個別に設定することが可能となっており、電源ユニット２０２に接続された制御回路２０６によって、それぞれの電圧値が設定されるようになっている。
【００２５】
電源ユニット２０２の８つの出力は、スイッチユニット２０４へと接続されており、スイッチユニット２０４の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ８を操作して８つの出力を切り替えることにより、電圧波形を生成することが可能となっている。例えば、電源ユニット２０２の出力電圧値を、出力端子Ｖ１から出力端子Ｖ８に向かって段々に増加するように設定しておき、その上で、スイッチＳＷ１のみをＯＮにして他のスイッチをＯＦＦにしておく。この状態では、出力端子Ｖ１のみが接続されているので、駆動電圧波形生成回路２００からは出力端子Ｖ１の電圧値が出力される。その状態から、今度はスイッチＳＷ２をＯＮにして他のスイッチをＯＦＦにする。こうすると、今度は、出力端子Ｖ２の電圧値が出力される。同様に、ＳＷ３をＯＮして他のスイッチをＯＦＦにすれば、今度は出力端子Ｖ３の電圧値が出力される。こうして、スイッチＳＷ１からスイッチＳＷ８までを順にＯＮにしていけば、出力端子Ｖ１の電圧値から出力端子Ｖ８の電圧値まで上昇する電圧波形を出力することが可能となる。
【００２６】
駆動電圧波形生成回路２００が出力した電圧波形は、図示されている様に、ゲートユニット３００へと導かれる。ゲートユニット３００は複数のゲート素子３０２が並列に接続された構成をしており、それぞれのゲート素子３０２の先にはピエゾ素子１０４が接続されている。各ゲート素子３０２は、個別に導通状態または切断状態とすることが可能となっており、インクを噴射しようとする噴射口のゲート素子３０２だけを導通状態にすれば、対応するピエゾ素子１０４だけに電圧を印加して、その噴射口からインク滴を噴射することが可能となっている。
【００２７】
また、駆動電圧波形生成回路２００とゲートユニット３００とは、それぞれプリンタ制御回路５０に接続されており、プリンタ制御回路５０の命令に従って駆動するようになっている。プリンタ制御回路５０は、こうした各回路構成を用いて、次のようにインク滴を噴射する。まず、印刷しようとする画像データに基づいて、インク滴を噴射する噴射口と、噴射するインク滴のサイズとを決定する。更に、噴射するインク滴のサイズに基づいて、そのサイズのインク滴を噴射するための電圧波形（駆動電圧波形）を決定する。そして、ゲートユニット３００に命令を送ってその噴射口に対応するゲート素子３０２を導通状態にさせるとともに、駆動電圧波形生成回路２００に対して、決定した駆動電圧波形を発生させるように命令を送る。これを受けて、駆動電圧波形生成回路２００は、スイッチユニット２０４を順次切り替えていくことによって駆動電圧波形を生成し、ゲート素子３０２を介して指定された噴射口のピエゾ素子１０４へと駆動電圧波形を印加する。これにより、目的の噴射口から目的のサイズのインク滴が噴射される。
【００２８】
この様に、本実施例のインクジェットプリンタ１０は、駆動電圧波形生成回路２００で電圧波形を生成し、電圧波形をゲートユニット３００を介してピエゾ素子に印加することによって、噴射口からインク滴を噴射する。ここで、上述した様に、駆動電圧波形生成回路２００は、スイッチユニット２０４の各スイッチを操作することによって、駆動電圧波形を生成している。駆動電圧波形を生成する際に、トランジスタなどの増幅素子を用いると、前述した様に、増幅素子での損失（コレクタ損失など）が生じてしまうので、消費電力が大きくなってしまったり、損失により生じた熱を逃がすための放熱板が必要となって装置が大型化してしまうことがある。これに対して、本実施例の駆動電圧波形生成回路２００では、複数の電源をスイッチで切り替えて駆動電圧波形を生成しているため、増幅素子での損失が生じることがなく、省電力化が可能となっている。また、放熱板などの放熱装置を省略することも可能なので、装置を小型化することも可能となっている。
【００２９】
もっとも、電源を切り替えることによって電圧波形を生成しているので、生成される駆動電圧波形は電圧が階段状に変化する波形となってしまい、正確な波形を生成することが困難となることがある。前述した様に、インクジェットプリンタ１０は、駆動電圧波形に従ってピエゾ素子を駆動させることによって噴射するインク滴のサイズを制御しているので、正確な波形を生成することができなければ、インク滴のサイズを正確に制御することが困難となる。そこで、本実施例では、こうした駆動電圧波形生成回路２００によって省電力化や小型化を実現しながら、なお且つ、インク滴のサイズを正確に制御可能とするために、次の様な制御処理を行いながら駆動電圧波形を生成している。
【００３０】
Ｃ．駆動電圧波形印加処理  ：
図５は、本実施例の駆動電圧波形印加処理の流れを示したフローチャートである。かかる処理は、プリンタ制御回路５０からの命令に従って駆動電圧波形を生成するための処理であり、インクジェットプリンタ１０に電力が投入されて各装置が立ち上がると、制御回路２０６において直ちに開始される処理である。尚、こうした処理は、制御回路２０６内にマイコンチップ等のＣＰＵを設けておき、その上でソフトウェアを駆動させることによって実行するものとしてもよいし、あるいは、いわゆるＡＳＩＣなどの専用ハードウェアを用いて実行するものとしてもよい。
【００３１】
処理を開始すると、図示されている様に、先ず、プリンタ制御回路５０からの命令を受信したか否かの判断を行う（ステップＳ１００）。前述した様に、プリンタ制御回路５０は、駆動電圧波形生成回路２００に対して生成する駆動電圧波形を指定してくるので（図４を参照）、この命令を受信したか否かの判断を行う。尚、プリンタ制御回路５０は、駆動電圧波形を種々の方法で指定することが可能である。例えば、制御回路２０６が予め複数種類の駆動電圧波形を記憶しておき、プリンタ制御回路５０はその中から一つを指定するものとしてもよい。あるいは、駆動電圧波形をアナログ信号で制御回路２０６に送信するものとしてもよい。本実施例では、簡単のために、大きなインク滴を噴射するための大ドット用駆動電圧波形と、小さなインク滴を噴射するための小ドット用駆動電圧波形との２種類の駆動電圧波形を制御回路２０６が予め記憶しており、プリンタ制御回路５０がその中の一つを指定するものとして説明する。
【００３２】
プリンタ制御回路５０からの命令を受信していない場合は（図５のステップＳ１００：ｎｏ）、再びステップＳ１００へと戻って命令を受信するまでステップＳ１００の判断を繰り返しながら待機する。プリンタ制御回路５０からの命令を受信したら（ステップＳ１００：ｙｅｓ）、今度は、駆動電圧波形を発生させるために、電源ユニット２０２に電圧値を設定して電圧を発生させる処理を行う。ここで、本実施例の「駆動電圧波形印加処理」では、プリンタ制御回路５０に指定された駆動電圧波形に応じて、電源ユニット２０２の電圧値を変える処理を行っており、このことによって、噴射するインク滴のサイズを適切に制御することを可能としている。この点については、後で詳しく説明する。本実施例では、指定された駆動電圧波形に応じて電源ユニット２０２の電圧値を変えるために、まず、指定された駆動電圧波形に対応する電圧設定値を取得する処理を行う（ステップＳ１０２）。
【００３３】
図６は、指定された駆動電圧波形に対応する電源ユニットの電圧設定値を取得する方法を例示した説明図である。図６（ａ）には、プリンタ制御回路５０が指定する２種類の駆動電圧波形（大ドット用波形および小ドット用波形）のそれぞれに対して、電源ユニットの電圧設定値が対応付けられたテーブルが示されている。プリンタ制御回路５０は、大ドット用の駆動電圧波形と小ドット用の駆動電圧波形とのいずれか一方を指定してくるので、このようなテーブルを予め記憶しておけば、テーブルを参照することによって、指定された電圧波形に対応する電源ユニットの電圧設定値を取得することが可能である。尚、こうした対応テーブルは、制御回路２０６に備えたＲＯＭ上に記憶しておくものとしてもよいし、プリンタ制御回路５０から取得するものとしてもよい。
【００３４】
一方、対応テーブルを参照するのではなく、指定された駆動電圧波形を分析することによって電源ユニットの電圧設定値を取得することも可能である。例えば、図６（ｂ）に示されている様に、駆動電圧波形をプリンタ制御回路５０からアナログ信号として受け取り、受け取った駆動電圧波形の最大電圧と最小電圧とを調べて、その間の電圧を各出力端子で等分割するように電源ユニットのＶ１ないしＶ８の各電圧値を決定する。こうすれば、参照テーブルを予め記憶しておく必要がないので、記憶容量を節約することが可能となる。これに対して、参照テーブルを予め記憶しておけば、波形を分析しなくてもよいので、電圧設定値を迅速に取得することが可能となる。
【００３５】
指定された駆動電圧波形に対応する電圧設定値を取得したら、今度は、取得した電圧設定値を電源ユニット２０２に設定する（図５のステップＳ１０４）。これにより、電源ユニット２０２の各出力端子から電圧が出力されるので（図４を参照）、前述した様に、スイッチユニット２０４の各スイッチを順次切り替えていくことによって、電圧波形を発生させることが可能となる。
【００３６】
ここで、スイッチユニット２０４の各スイッチを切り替える際には、予め定めた一定の時間間隔（例えば、１マイクロ秒間隔など）で各スイッチを順次切り替えていけばよいが、スイッチを切り替えるタイミングを適切に調整してやれば、電圧波形をより正確に生成することが可能である。そこで、本実施例では、電源ユニット２０２に電圧値を設定したら、次いで、スイッチを操作するタイミングのデータ（スイッチタイミングデータ）を取得する処理を行う（図５のステップＳ１０６）。
【００３７】
図７は、スイッチタイミングデータを例示した説明図である。図示されている様に、スイッチタイミングデータは、ＯＮの状態にするスイッチと、ＯＮの状態にするタイミングおよびＯＮの状態にしておく時間間隔とが記述されたデータである。例えば、図７に示されている例では、スイッチユニット２０４の操作を開始すると、まず、スイッチＳＷ３をＯＮにする。そして、指定された時間（図中「ｔ１」と示した時間）が経過したら、今度は、次に指定されているスイッチＳＷ４をＯＮにして、他のスイッチをＯＦＦにする。その後、指定された時間（図中「ｔ２」と示した時間）が経過したら、その次に指定されているスイッチＳＷ５をＯＮにして他のスイッチＯＦＦにする。その後も同様に、時間の経過に沿って指定されたスイッチを操作していけばよい。この様に、時間の経過に沿って操作するスイッチが指定されているので、スイッチタイミングデータを取得すれば、スイッチタイミングデータに従って各スイッチを操作することが可能となる。
【００３８】
こうしたスイッチタイミングデータは、制御回路２０６のＲＯＭ上に予め記憶しておき、ＲＯＭから読み出して取得するものとしてもよいし、あるいは、プリンタ制御回路５０から取得するものとしてもよい。また、複数種類のスイッチタイミングデータを記憶しておき、プリンタ制御回路５０がその中から使用するスイッチタイミングデータを指定するものとしてもよい。こうすれば、発生させる駆動電圧波形に応じてより適切なスイッチタイミングデータを指定することができるので、適切なタイミングでスイッチを切り替えて駆動電圧波形をより正確に発生させることが可能となる。こうしてスイッチタイミングデータを取得したら、実際にスイッチを操作することによって、駆動電圧波形をピエゾ素子に印加する（図５のステップＳ１０８）。
【００３９】
図８は、スイッチユニット２０４を操作することによって駆動電圧波形をピエゾ素子に印加する様子を示した説明図である。前述した様に、スイッチタイミングデータにはＯＮの状態にするスイッチが指定されているので、これに従って指定されたスイッチをＯＮにし、他のスイッチをＯＦＦにしていく。図示されている例では、最初にスイッチＳＷ３をＯＮにするように指定されているので、スイッチＳＷ３をＯＮにして他のスイッチをＯＦＦにしている。このとき、スイッチＳＷ３は電源ユニット２０２の出力端子Ｖ３に接続されているので（図４を参照）、図８のグラフに示されている様に、出力端子Ｖ３の電圧値（図中「Ｖ３」と示した電圧値）が出力されてピエゾ素子に印加される。
【００４０】
こうして電圧を印加した後、時間が経過してスイッチを切り替えるタイミングがきたら、再びスイッチタイミングデータに従ってスイッチを切り替える。図示されている例では、次にスイッチＳＷ４をＯＮにするように指定されているので、スイッチＳＷ４をＯＮにして他のスイッチをＯＦＦにする。これにより、図示されている様に、ピエゾ素子には、出力端子Ｖ４の電圧値（図中「Ｖ４」と示した電圧値）に等しい電圧が印加される。この様にして、スイッチを順次操作していけば、図中のグラフに示されている様に、時間の経過とともに出力電圧を変化させて、駆動電圧波形をピエゾ素子に印加することが可能となる。
【００４１】
この様に、本実施例の「駆動電圧波形印加処理」では、プリンタ制御回路５０から駆動電圧波形を指定されると、それに応じて電源ユニット２０２の電圧値を設定してから（図５のステップＳ１０２およびステップＳ１０４を参照）、スイッチユニット２０４を操作して駆動電圧波形を印加している。こうすることによって、本実施例の駆動電圧波形印加処理では、適切なサイズのインク滴を噴射することを可能としている。以下では、この点について説明する。
【００４２】
図９は、本実施例の駆動電圧波形印加処理によってピエゾ素子に印加される駆動電圧波形を例示した説明図である。図９（ａ）には、大ドットを噴射する際に印加される駆動電圧波形が例示されている。大ドットを噴射する場合、噴射口からより多くのインクを押し出さなければならないので、ピエゾ素子を大きく伸縮させる必要があり、このため、大きな振幅の駆動電圧波形をピエゾ素子に印加する必要がある。そこで、こうした駆動電圧波形を発生させる際には、図示されている様に、電源ユニット２０２の各出力端子の出力電圧値（図中、「Ｖ１」ないし「Ｖ８」と示した電圧値）の間隔が大きくなるように「Ｖ１」ないし「Ｖ８」の電圧値を設定する。これにより、振幅の大きな駆動電圧波形を生成してピエゾ素子を大きく駆動し、大ドットを適切に噴射することが可能となる。
【００４３】
一方、図９（ｂ）には、小ドットを噴射する際に印加される駆動電圧波形が例示されている。小ドットを噴射する場合、駆動電圧波形の振幅は小さくてよいが、少量のインクを噴射することから駆動波形をより正確に制御する必要があり、電圧が階段状に大きく変化してしまうと、正確なサイズのインク滴を噴射できないことがある。そこで、小ドットを噴射する際には、図示されている様に、電源ユニット２０２の各出力端子の電圧値を、互いの間隔が狭くなるように設定しておく。こうすれば、電圧を少しずつ変化させることができるので、電圧の急激な変化を無くして正確なサイズのインク滴を噴射することが可能となる。
【００４４】
また、図９（ｂ）に示した例では、初期状態の電圧値（図中「Ｖ３」と示した電圧値）よりも高い電圧値では、電圧の差がより細かくなるように電源ユニットの電圧値を設定している。小さなインク滴を噴射する際には、こうした部分の波形をより正確に生成することでインク滴のサイズをより正確に制御できることが経験上わかっているので、こうすることによって、より正確なサイズのインク滴を噴射することが可能となっている。
【００４５】
この様に、本実施例の駆動電圧波形印加処理では、発生させる駆動電圧波形に応じて、電源ユニット２０２の各端子の出力電圧を変えている。このため、その駆動電圧波形を発生させるのに適した電圧値を電源ユニット２０２から出力することが可能となっている。もちろん、電源ユニット２０２の電圧値を設定する際には、駆動電圧波形の振幅に応じて電圧値を設定するだけでなく、図９（ｂ）に例示した様に、駆動電圧波形において重要な部分をより細かく分割するように設定することも可能である。このように、本実施例では、発生させる駆動電圧波形に応じて電源ユニット２０２の電圧設定値を変えることが可能となっているので、その駆動電圧波形を発生させるのに適した電圧値を電源ユニット２０２から出力することが可能となっており、その結果、適切な駆動電圧波形を発生させて噴射するインク滴のサイズを適切に制御することが可能となっている。
【００４６】
以上のようにして、駆動電圧波形をピエゾ素子に印加したら（図５のステップＳ１０８）、図５に示されている用に、ステップＳ１００に戻ってプリンタ制御回路５０から次の命令を受けるまで待機する。そして、再びプリンタ制御回路５０から命令を受けたら、発生させる駆動電圧波形に応じて、再び電源ユニット２０２の電圧値を設定しなおす（ステップＳ１０２、ステップＳ１０４）。これにより、指定された駆動電圧波形に応じて適切な電圧値を電源ユニット２０２から出力することができるので、上述した様に、適切な駆動電圧波形を生成してピエゾ素子に印加することが可能となる。その結果、インク滴のサイズを適切に制御して噴射することが可能となり、延いては、印刷媒体２上に高品質な画像を印刷することが可能となる。
【００４７】
尚、本実施例の駆動電圧波形印加処理では、インク滴のサイズを正確に制御可能とするだけでなく、電力の消費をより抑制することも可能となっている。すなわち、駆動電圧波形において電圧が階段状に変化するタイミング（スイッチユニットのスイッチを切り替えるタイミング）では、電圧が変化することに伴って電流が流れるので、駆動電圧波形生成回路２００内の配線やスイッチユニット２０４の各スイッチにおいて熱が発生して電力を消費してしまうことがある。本実施例の駆動電圧波形印加処理では、発生させる駆動電圧波形に応じて電源ユニットの電圧値を設定しなおすことができるので、電圧の段差を小さく抑えることも可能となっており、このため、電圧の変化を小さくして流れる電流を抑えることによって、発熱を抑えて電力の消費を抑制することが可能となっている。また、このことから、放熱板などの熱対策を簡素化することもできるので、装置をより小型化することも可能となっている。更には、ピエゾ素子やスイッチユニット等の寿命を向上させることも可能となっている。
【００４８】
また、電圧の段差を小さくすることができることから、ピエゾ素子を通過してしまう電力を抑制して、電力消費をより抑制することが可能となっている。すなわち、ピエゾ素子は容量性の負荷なので、電気的な特性はコンデンサにほぼ等しく、このため、ピエゾ素子もコンデンサと同様に、高周波の電流を通し易い性質がある。ここで、駆動電圧波形において電圧が階段状に変化する部分では、電圧が短時間で急激に変化することから高周波の電流が発生しており、このため、こうした高周波の電流がピエゾ素子を通過して電力を消費していると考えられる。本実施例では、こうした部分の電圧の段差を小さくすることができるので、高周波の電流を小さく抑えることが可能となっており、その結果、ピエゾ素子を通過してしまう電流を減らして電力消費をより抑制することが可能となっている。
【００４９】
更に、本実施例では、電源の数が限られていても電圧波形を適切に発生可能なことから、多数の電源を用意しておく必要がない。このため、回路構成を簡素化して装置の小型化を図ることも可能となっている。
【００５０】
Ｄ．変形例  ：
上述した実施例には、いくつかの変形例が考えられる。以下では、これらの変形例について簡単に説明する。
【００５１】
Ｄ−１．第１変形例  ：
前述した実施例では、インク滴を噴射するための駆動電圧波形を出力する際に電源ユニットの電圧値を設定するものとして説明した。しかし、本実施例の駆動電圧波形生成回路は、駆動電圧波形を生成する以外にも有効に適用することができる。例えば、前述した実施例のインクジェットプリンタ１０では、インク滴を噴射しない間もピエゾ素子に一定の初期電圧を印加している（図３を参照）。従って本実施例の駆動電圧波形生成回路では、この初期電圧を印加する際に電源ユニットの電圧値を設定することで、以下の様な効果を得ることができる。
【００５２】
図１０は、ピエゾ素子に初期電圧を印加する際に、電源ユニットの電圧値を設定する様子を示した説明図である。図示されているように、電圧が全く印加されていない状態から初期電圧を印加する際に、電源ユニットに初期電圧印加用の電圧値を設定する。ここで、初期電圧印加用の電圧設定値は、初期電圧をＶ１ないしＶ８の８つの出力端子で等分割するように設定されている。このため、電圧を少しずつ上昇させながらピエゾ素子に初期電圧を印加していくことが可能となる。前述した様に、ピエゾ素子に印加する電圧を大きく変化させると、大きな電流が流れて発熱が生じてしまったり、高周波の電流がピエゾ素子を通過して流れ出してしまう等の理由から電力を消費してしまうが、このように電圧を少しずつ上げていけば、大きな電流が流れることがないので、初期電圧を印加する際の電力消費を抑制することが可能となる。
【００５３】
また、初期電圧を印加する際だけではなく、ピエゾ素子にいわゆる微振動を生じさせる際に電源ユニットの電圧値を変更するものとしてもよい。すなわち、インクジェットプリンタ１０の噴射口１００は、インク滴を噴射していない間も外気に曝されているので（図２を参照）、その間にインク室内のインクが噴射口の付近で乾燥して増粘してしまう虞がある。そこで、インク滴を噴射しない間にピエゾ素子に微小な駆動電圧波形を印加してやれば、インク室内のインクを微振動させることによって増粘を防ぐことができる。こうした場合も、微振動用の駆動電圧波形を印加する際に電源ユニットの電圧値を変更してやれば、微振動用の駆動電圧波形を正確に発生させてインクの増粘を適切に防ぐことが可能となる。
【００５４】
初期電圧を印加したり、微振動を生じさせた後は、前述した様に、インク滴を噴射するタイミングで、発生させる駆動電圧波形に応じて電源ユニットの電圧値を設定しなおせばよい（図１０を参照）。すなわち、初期電圧を印加する際や微振動を生じさせる際には、その為用の電圧値をそれぞれ設定し、インク滴を噴射する際には、その為用の電圧値を設定すればよい。この結果、電源ユニットには常に適切な電圧値が設定されているので、適切に電圧の印加あるいは駆動電圧波形の生成を行うことができる。
【００５５】
Ｄ−２．第２変形例  ：
前述した実施例では、発生させる駆動電圧波形に応じて電源ユニットの電圧値を変更するものとして説明した。しかし、電圧値を駆動電圧波形に応じて変更するだけでなく、ピエゾ素子や噴射ノズルの個体差を補正するために変更してもよい。例えば、ピエゾ素子では、製造時の品質のバラつき等の理由から、電圧を印加した際の変形量が他のピエゾ素子よりも小さいものが存在することがある。こうした場合、電源ユニットの電圧値を変更してより大きな電圧を印加してやれば、個体差を補正してピエゾ素子を正確な量だけ変形させることが可能となり、その結果、インク滴を正確に噴射することが可能となる。
【００５６】
Ｄ−３．第３変形例  ：
本実施例の駆動電圧波形生成回路では、電源ユニットの各出力端子にコンデンサを接続しておくことによって、電力消費をより抑制することも可能である。
【００５７】
図１１は、電源ユニットの出力端子にコンデンサを接続した変形例の駆動電圧波形生成回路を示した説明図である。図示されている様に、電源ユニット２０２の各出力端子には、それぞれコンデンサＣ１〜Ｃ７が接続されている。また、コンデンサと電源ユニット２０２との間には、スイッチが設けられており（図中「Ａ」と示したスイッチ）、電源とコンデンサとを切断可能になっている。こうした回路構成を用いると、ピエゾ素子に投入した電荷をコンデンサに回生させることが可能となり、その結果、電力消費をより抑制することが可能となる。この点について図１２を参照しながら説明する。
【００５８】
図１２は、変形例の駆動電圧波形生成回路を用いて、ピエゾ素子に投入した電荷を回生する様子を示した説明図である。図１２（ａ）には、電荷の回生に伴ってピエゾ素子の電圧が変化する様子が示されている。前述した様に、電源ユニット２０２の出力端子Ｖ１〜Ｖ８を順に接続していくことによってピエゾ素子に電圧が印加されており、ピエゾ素子の電圧値は出力端子Ｖ８の電圧と同じ電圧値（図中「Ｖ８」と示した電圧値）まで上昇している。ここで、ピエゾ素子は容量性の負荷であるから、電圧が印加された状態では、ピエゾ素子の内部に電荷を蓄えた状態となっている。変形例の駆動電圧波形生成回路では、このピエゾ素子が蓄えた電荷を次のようにしてコンデンサへと回生していく。まず、図１２（ｂ）に示されている様に、スイッチユニット２０４を操作してコンデンサＣ７とピエゾ素子とを接続する。ピエゾ素子の電圧は、コンデンサＣ７の電圧（電源ユニットの端子Ｖ７にほぼ等しい電圧）よりも高いので、ピエゾ素子からコンデンサＣ７に向かって電荷が流れていく。これにより、ピエゾ素子の電荷をコンデンサＣ７へと回生させることが可能となる。
【００５９】
電荷がコンデンサＣ７へと流れていくと、図１２（ａ）に示されている様に、ピエゾ素子の電圧が徐々に低下していき、やがてコンデンサＣ７の電圧（図中「ＶＣ７」と示した電圧）と同じ電圧になる。この状態になると、ピエゾ素子からは電荷が流れ出さなくなる。そこで、今度は、図１２（ｃ）に示されている様に、ピエゾ素子をコンデンサＣ６と接続する。コンデンサＣ６の電圧は、電源ユニット２０２の端子Ｖ６とほぼ同じ電圧になっており（図１１を参照）、ピエゾ素子の電圧（ＶＣ７）よりも低いので、今度は、ピエゾ素子からコンデンサＣ６へと電荷を回生させることが可能となる。
【００６０】
コンデンサＣ６へと電荷を回生させると、ピエゾ素子の電圧が低下していき、やがてコンデンサＣ６と同じ電圧になるので（図中「ｔ２」と示したタイミング）、今度は、ピエゾ素子をコンデンサＣ５へと接続すればよい。こうした動作を繰り返すことによって、ピエゾ素子の電荷をコンデンサＣ１〜Ｃ７に回生させることが可能となる。
【００６１】
こうしてコンデンサへと回生した電荷は、ピエゾ素子に電圧を印加する際に再び使用することが可能である。すなわち、コンデンサＣ１〜Ｃ７は、電源ユニットの各出力端子と並列に接続されているので（図１１を参照）、スイッチユニット２０４を操作してやれば、電源ユニットからだけではなく、各コンデンサからもピエゾ素子に電力を供給することができる。この様に、変形例の駆動電圧波形生成回路では、ピエゾ素子に供給した電荷をコンデンサへと回生し、更に、回生した電荷を再びピエゾ素子へと供給することが可能である。このため、ピエゾ素子に電圧を印加する度に電荷の全てを電源ユニットから供給しなくてもよいので、電力消費を抑制することが可能となっている。
【００６２】
尚、変形例の駆動電圧波形生成回路では、ピエゾ素子の電荷をコンデンサに回生させる際に、電源ユニットとコンデンサとの間のスイッチ（図中「Ａ」と示したスイッチ）を切断している。こうすることによって、ピエゾ素子の電荷が電源ユニットに流れてしまったり、あるいは、電源ユニットからコンデンサに電荷が流れ込んでしまってピエゾ素子の電荷を回収できなくなってしまう等の虞を回避することが可能となっており、その結果、ピエゾ素子の電荷を確実に回生させることが可能となっている。
【００６３】
以上、本実施例の流体噴射装置について説明したが、本発明は上記すべての実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。例えば、より大型の噴射ヘッドを備えた印刷装置（いわゆるラインヘッドプリンタ等）であってもよい。このような印刷装置の場合、噴射ヘッドが大型化することに伴ってピエゾ素子の数が増えるので、電力消費が大きくなり、延いては、放熱対策のために装置が大型化してしまう虞がある。そこで、本発明を適用すれば、消費電力を抑えて装置が大型化してしまう事態を回避することが可能となる。また、大型の噴射ヘッドから適切なサイズのインク滴を噴射することが可能となるので、高品質な画像を迅速に印刷することが可能となる。更に、ピエゾ素子や噴射口の特性のバラつきを補正して駆動電圧波形を印加することとすれば、噴射口やピエゾ素子の数が増えても特性のバラつきによって画質が低下してしまうことがないので、噴射口の数を更に増やして画像をより迅速に印刷することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】インクジェットプリンタを例に用いて本実施例の流体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。
【図２】噴射ヘッドの内部の機構を詳しく示した説明図である。
【図３】ピエゾ素子に印加する電圧波形（駆動電圧波形）を例示した説明図である。
【図４】駆動電圧波形生成回路とその周辺の回路構成を示した説明図である。
【図５】駆動電圧波形印加処理の流れを示したフローチャートである。
【図６】指定された駆動電圧波形に対応する電源ユニットの電圧設定値を取得する方法を例示した説明図である。
【図７】スイッチタイミングデータを例示した説明図である。
【図８】スイッチユニットを操作することによって駆動電圧波形をピエゾ素子に印加する様子を示した説明図である。
【図９】本実施例の駆動電圧波形印加処理によってピエゾ素子に印加される駆動電圧波形を例示した説明図である。
【図１０】ピエゾ素子に初期電圧を印加する際に電源ユニットの電圧値を設定する様子を示した説明図である。
【図１１】電源ユニットの出力端子にコンデンサを接続した変形例の駆動電圧波形生成回路を示した説明図である。
【図１２】変形例の駆動電圧波形生成回路を用いてピエゾ素子に投入した電荷を回生する様子を示した説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…インクジェットプリンタ、    ２０…キャリッジ、    ２４…噴射ヘッド、
２６…インクカートリッジ、    ３０…駆動機構、    ４０…プラテンローラ、
５０…プリンタ制御回路、    １００…噴射口、    １０２…インク室、
１０４…ピエゾ素子、    ２００…駆動電圧波形生成回路、
２０２…電源ユニット、    ２０４…スイッチユニット、    ２０６…制御回路、
３００…ゲートユニット、    ３０２…ゲート素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010099981.tif 000009
【図８】
2010099981.tif 000010
【図９】
2010099981.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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