(57)【要約】【課題】液滴吐出ヘッドの互いに異なる領域にある複数の液室に連通するノズルから吐出される液滴の吐出特性のばらつきに影響を及ぼす液滴吐出ヘッド内の温度の不均一分布を抑制することができる液滴吐出装置を提供する。【解決手段】液滴吐出ヘッド３４の複数の圧力発生手段それぞれに対して駆動信号を互いに独立に印加可能な駆動信号印加手段は、ノズル１１０ａから液滴を吐出させないでノズルに露出している液面を微振動させるための微駆動波形の駆動信号を印加可能に構成されている。制御部５００は、複数の圧力発生手段のうち互いに異なる複数の領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３それぞれに位置する圧力発生手段に対して、微駆動波形が互いに異なる駆動信号を印加するように駆動信号印加手段を制御する。複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段における微駆動波形の駆動信号の印加による発熱量は互いに異なる。【選択図】図２６
2014180756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルと該ノズルそれぞれに連通する複数の個別液室と該複数の個別液室それぞれに対応させて設けられ該個別液室内の液体に圧力を発生させる複数の圧力発生手段とを有する液滴吐出ヘッドと、
前記複数の圧力発生手段それぞれに対して駆動信号を互いに独立に印加可能な駆動信号印加手段と、
前記駆動信号印加手段を制御する制御手段と、を備えた液滴吐出装置であって、
前記駆動信号印加手段は、前記ノズルから液滴を吐出させないで該ノズルに露出している液面を微振動させるための微駆動波形の駆動信号を印加可能に構成され、
前記制御手段は、前記複数の圧力発生手段のうち互いに異なる複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段に対して、前記微駆動波形が互いに異なる駆動信号を印加するように前記駆動信号印加手段を制御し、
前記複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段における前記微駆動波形の駆動信号の印加による発熱量が互いに異なることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１の液滴吐出装置において、
前記駆動信号はパルスを含み、
前記複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段に印加する前記駆動信号中のパルスの振幅が互いに異なることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項１又は２の液滴吐出装置において、
前記駆動信号はパルスを含み、
前記複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段に印加する前記駆動信号中のパルスの立ち上がり時間が互いに異なることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの液滴吐出装置において、
前記駆動信号はパルスを含み、
前記複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段に印加する前記駆動信号中のパルスの立ち下がり時間が互いに異なることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの液滴吐出装置において、
前記駆動信号はパルスを含み、
前記複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段に印加する前記駆動信号のパルスの数が互いに異なることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの液滴吐出装置において、
前記複数の個別液室と外部から液体が供給される液体供給口とに連通した共通液室と、
前記複数の圧力発生手段に接続され前記液滴吐出ヘッドの端部に設けられた端子電極と、を更に備え、
前記複数の圧力発生手段のうち、前記液滴吐出ヘッドの前記端子電極側に位置する少なくとも一つの第１の圧力発生手段と、前記液滴吐出ヘッドの前記端子電極とは反対側に位置する少なくとも一つの第２の圧力発生手段と、前記液体供給口の付近に位置する少なくとも一つの第３の圧力発生手段との間で、前記駆動信号の波形を互いに異ならせ、
前記第１の圧力発生手段への駆動信号の印加による発熱量をＱ１とし、前記第２の圧力発生手段への駆動信号の印加による発熱量をＱ２とし、前記第３の圧力発生手段への駆動信号の印加による発熱量をＱ３としたとき、Ｑ１＜Ｑ２＜Ｑ３を満たすことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
請求項３乃至５のいずれかの液滴吐出装置において、
前記複数の圧力発生手段のうち、
前記液滴吐出ヘッドの前記端子電極側に位置する少なくとも一つの第１の圧力発生手段に印加する前記駆動信号中のパルスの振幅、立ち上がり時間、立ち下がり時間及び数をそれぞれＡ１、ＴＵ１、ＴＤ１及びＮ１とし、
前記液滴吐出ヘッドの前記端子電極とは反対側に位置する少なくとも一つの第２の圧力発生手に印加する前記駆動信号中のパルスの振幅、立ち上がり時間、立ち下がり時間及び数をそれぞれＡ２、ＴＵ２、ＴＤ２及びＮ２とし、
前記液体供給口の付近に位置する少なくとも一つの第３の圧力発生手段に印加する前記駆動信号中のパルスの振幅、立ち上がり時間、立ち下がり時間及び数をそれぞれＡ３、ＴＵ３、ＴＤ３及びＮ３としたとき、
Ａ１＜Ａ２＜Ａ３、
ＴＵ１＞ＴＵ２＞ＴＵ３、
ＴＤ１＞ＴＤ２＞ＴＤ３、及び、
Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３、
の条件の少なくとも一つを満たすことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
請求項６又は７の液滴吐出装置において、
前記駆動信号は、３ビットの制御信号に基づいて生成されることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの液滴吐出装置において、
前記駆動信号印加手段は、前記駆動信号を生成する駆動信号生成部を複数有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１０】
画像形成用の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を備えた画像形成装置であって、
前記液滴吐出装置として、請求項１乃至９のいずれかの液滴吐出装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出する液滴吐出装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴を吐出する複数のノズルと、このノズルに連通し液体を収容する液室と、この液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段と、を有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置が知られている。この液滴吐出装置では、圧力発生手段を駆動することで液室内の液体を加圧してノズルから液滴を吐出させる。
【０００３】
上記液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドとしては、液滴を吐出させるための圧力発生手段の種類により、幾つかの方式に大別される。
例えば、特許文献１には、液室の壁の一部を薄い振動板とし、この振動板に対応して電気機械変換素子としての圧電素子を配置したピエゾ方式のものが記載されている。ピエゾ方式では、電圧印加に伴って発生する圧電素子の変形により振動板を変形させて液室内の圧力を変化させることにより、ノズルから液滴を吐出させる。
また、特許文献２には、液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向して配置された液室外の個別電極とを備えた静電方式のものが記載されている。静電方式では、振動板と電極との間に電界を印加することで発生する静電力により振動板を変形させて液室内の圧力／体積を変化させることにより、ノズルから液滴を吐出させる。
また、液室の内部に発熱体を配置し、通電による発熱体の加熱によって気泡を発生させ、気泡の圧力によって液滴を吐出させるバブルジェット（登録商標）方式のものも知られている。
【０００４】
また、特許文献３には、液滴吐出ヘッドの全体温度が高いときと低いときとで、当該液滴吐出ヘッドのキャビティ（液室）を加圧する圧力の周波数又は振幅を異ならせる液滴吐出装置が開示されている。この液滴吐出装置では、液滴吐出ヘッドの全体温度が高いときと低いときとで、液滴吐出ヘッド内の各ノズルから吐出される吐出量が同じ量になるように制御できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の各種方式の液滴吐出ヘッドでは、複数の液室それぞれにおける温度が液室の位置によって異なり、液滴吐出ヘッド内で温度の不均一分布（温度のばらつき）が生じる場合がある。このように液滴吐出ヘッド内で温度の不均一分布が発生すると、複数の液室間の温度差によって、各液室に連通するノズルから吐出される液滴の吐出特性にばらつきが発生するおそれがある。その液滴吐出ヘッドを画像形成装置に用いた場合は、上記液滴の吐出特性のばらつきが画質低下につながる。
特に、液室内に収容される液体が温度によって粘度が変化するインクなどの液体の場合は、上記液滴の吐出特性のばらつきが発生しやすい。つまり、このような液体は、温度が高いと粘度は低くなり、温度が低いと粘度は高くなる。温度が高い液室では、液体の粘度が低くなっているので、その液室に連通するノズルから吐出される液滴の速度は速くなる。一方、温度が低い液室では、液体の粘度が高くなっているので、その液室に連通するノズルから吐出される液滴の速度は遅くなる。このようにノズルから吐出される液滴の速度が各液室で異なると、移動している対象物上に着弾する液滴の位置が変わってしまい、対象物上の狙いの位置に液滴を着弾させることができない。その液滴吐出ヘッドを画像形成装置に用いた場合は、上記液滴の着弾位置のずれによって画質が低下する。
【０００６】
なお、前述の特許文献３の液滴吐出装置では、液滴吐出ヘッドの互いに異なる領域にある複数の液室に連通するノズルから吐出される液滴の吐出特性のばらつきに影響を及ぼす液滴吐出ヘッド内の温度の不均一分布を抑制することができない。
【０００７】
本発明の目的は、液滴吐出ヘッドの互いに異なる領域にある複数の液室に連通するノズルから吐出される液滴の吐出特性のばらつきに影響を及ぼす液滴吐出ヘッド内の温度の不均一分布を抑制することができる液滴吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数のノズルと該ノズルそれぞれに連通する複数の個別液室と該複数の個別液室それぞれに対応させて設けられ該個別液室内の液体に圧力を発生させる複数の圧力発生手段とを有する液滴吐出ヘッドと、前記複数の圧力発生手段それぞれに対して駆動信号を互いに独立に印加可能な駆動信号印加手段と、前記駆動信号印加手段を制御する制御手段と、を備えた液滴吐出装置であって、前記駆動信号印加手段は、前記ノズルから液滴を吐出させないで該ノズルに露出している液面を微振動させるための微駆動波形の駆動信号を印加可能に構成され、前記制御手段は、前記複数の圧力発生手段のうち互いに異なる複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段に対して、前記微駆動波形が互いに異なる駆動信号を印加するように前記駆動信号印加手段を制御し、前記複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段における前記微駆動波形の駆動信号の印加による発熱量が互いに異なることを特徴とするものである。
【０００９】
なお、本明細書において、駆動信号の「波形」は、駆動信号の１周期における時間的な変動全体を意味する。また、駆動信号中の「パルス」は、上記波形を構成する要素（時間的な変動の一部）である。特に、本明細書における「パルス」は、駆動信号の１周期の波形のうち、液室内の圧力変化を発生させるように瞬間値が時間的に変化している部分を意味する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の液室に連通するノズルから吐出される液滴の吐出特性のばらつきに影響を及ぼす液滴吐出ヘッド内の温度の不均一分布を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の概略構成の一例を示す側面図。
【図２】同画像形成装置の要部の平面図。
【図３】（ａ）は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの内部構造を示す部分平面図。（ｂ）は、図３（ａ）の液滴吐出ヘッドの切断面Ａ−Ａ’から見た部分断面図。（ｃ）は、図３（ａ）の液滴吐出ヘッドの切断面Ｂ−Ｂ’から見た部分断面図。
【図４】振動板成膜の工程の説明図。
【図５】下部電極形成の工程の説明図。
【図６】圧電層（ＰＺＴ）／上部電極形成の工程の説明図。
【図７】層間絶縁膜形成の工程の説明図。
【図８】引き出し配線形成工程の説明図。
【図９】パッシベーション層形成の工程の説明図。
【図１０】貫通孔事前エッチングの工程の説明図。
【図１１】パッド／バイパス配線形成の工程の説明図。
【図１２】保護基板接合の工程の説明図。
【図１３】個別液室基板研磨及び液室形成の工程の説明図。
【図１４】ノズル基板接合の工程の説明図。
【図１５】本実施形態に係る画像形成装置の制御部の一例を示すブロック図。
【図１６】同制御部の画像形成制御部と駆動回路素子（駆動ＩＣ）および圧電素子との関係を示すブロック図。
【図１７】駆動回路素子（駆動ＩＣ）及び圧電素子について詳細に示すブロック図。
【図１８】圧電素子に印加される駆動信号の波形の一例を示す説明図。
【図１９】液滴吐出ヘッドの全体の斜視図。
【図２０】同液滴吐出ヘッドから液体供給口が形成されているフレーム部材を除いた状態を示す斜視図。
【図２１】同液滴吐出ヘッドの分解斜視図。
【図２２】同液滴吐出ヘッド内の液体の流れを示す説明図。
【図２３】実施例１における制御部の画像形成制御部と駆動回路素子（駆動ＩＣ）および圧電素子との関係を示すブロック図。
【図２４】実施例１の液滴吐出ヘッドで用いる駆動波形の一例を示す説明図。
【図２５】実施例２における駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１及び圧電素子１１４について詳細に示したブロック図。
【図２６】実施例２における圧電素子に印加される駆動信号の波形の一例を示す説明図。
【図２７】実施例３における圧電素子に印加される駆動信号の波形の一例を示す説明図。
【図２８】実施例４における圧電素子に印加される駆動信号の波形の一例を示す説明図。
【図２９】実施例５における圧電素子に印加される駆動信号の波形の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
まず、本発明の実施形態に係る画像形成装置（液滴吐出装置）の一例について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の概略構成の一例を示す側面図である。また、図２は同画像形成装置の要部の平面図である。この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体１の左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド３１、３２により、キャリッジ３３が主走査方向に摺動自在に保持されている。キャリッジ３３は、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査される。
【００１３】
キャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出するための液滴吐出ヘッド３４が装着されている。液滴吐出ヘッド３４は、複数のノズルからなるノズル列が主走査方向と直交する副走査方向に配列し、各ノズルの液滴吐出方向が下方に向くように装着されている。
【００１４】
液滴吐出ヘッド３４は、４つのノズル列を有し、液滴吐出ヘッド３４の４つのノズル列は列ごとにブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の液滴をそれぞれ吐出する。
【００１５】
また、キャリッジ３３には、液滴吐出ヘッド３４のノズル列に対応して各色の液体（インク）を供給するための液体供給部としてのサブタンク３５が搭載されている。このサブタンク３５には、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される各色の液体カートリッジ（メインタンク）１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、各色の画像形成用の液体が補充供給される。この液体の補充供給は、供給ポンプユニット２４によって各色の供給チューブ３６を介して行われる。
【００１６】
また、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した記録媒体としての用紙４２を給紙するための給紙部が設けられている。この給紙部は、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備えている。この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。そして、上記給紙部から給紙された用紙４２を液滴吐出ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備える。更に、給送された用紙４２を静電吸着して液滴吐出ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることにより、図２のベルト搬送方向に周回移動する。
【００１７】
さらに、液滴吐出ヘッド３４で画像が形成された用紙４２を排紙するための排紙部を備えている。排紙部は、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロである拍車６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。
【００１８】
また、装置本体１の背面部には、両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度、カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。
【００１９】
さらに、キャリッジ３３の走査方向一方側の非画像形成領域には、液滴吐出ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構８１が配置されている。この維持回復機構８１は、液滴吐出ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）キャップ部材８２と、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材（ワイパブレード）８３とを備えている。更に、維持回復機構８１は、増粘した液体を排出するために画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４と、キャリッジ３３をロックするキャリッジロック８７などとを備えている。また、このヘッドの維持回復機構８１の下方側には、維持回復動作によって生じる廃液を収容するための廃液タンク１００が装置本体に対して交換可能に装着される。
【００２０】
また、キャリッジ３３の走査方向他方側の非画像形成領域には、画像形成動作中などに増粘した液体を排出するために画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８８が配置されている。この空吐出受け８８は、液滴吐出ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。
【００２１】
上記構成の画像形成装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙される。更に、用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端が搬送ガイド４７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。このとき、帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように電圧が印加される。搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターンで帯電され、この帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送される。このように給送された用紙４２は、搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２に液滴を吐出して１行分の画像を形成し、用紙４２を所定量搬送後、次の行の画像を形成する。画像形成終了信号又は用紙４２の後端が画像形成領域に到達した信号を受けることにより、画像形成動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。
【００２２】
液滴吐出ヘッド３４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ３３をホーム位置である維持回復機構８１に対向する位置に移動する。そして、キャップ部材８２によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出動作などの維持回復動作を行う。これにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。
【００２３】
次に、本実施形態の画像形成装置（液滴吐出装置）に用いることができる液滴吐出ヘッド（「薄膜ヘッド」、「薄膜ピエゾヘッド」とも呼ばれる。）について説明する。
図３（ａ）は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの内部構造を示す部分平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の液滴吐出ヘッドの切断面Ａ−Ａ’から見た部分断面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）の液滴吐出ヘッドの切断面Ｂ−Ｂ’から見た部分断面図である。本実施形態の液滴吐出ヘッドは、液滴を基板の面部に設けたノズルから吐出させるサイドシューター方式の一例である。
【００２４】
図３において、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル１１０ａを有するノズル基板１１０と、個別液室基板１１１と、サブフレームとしての機能する保護基板１１２との３枚の基板を重ねた積層構造となっている。個別液室基板１１１は、ノズル１１０ａに連通した個別液室（「加圧液室」、「圧力室」ともいう。）１１１ａと、流体抵抗部１１１ｂと、溝部からなる液体供給路１１１ｃとが形成されている。個別液室１１１ａの上壁は振動板１１３で形成され、その振動板１１３上に、電気機械変換素子としての圧電素子１１４が形成されている。この圧電素子１１４は、個別液室１１１ａ内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段として機能するアクチュエータ部となる。保護基板１１２は、圧電素子１１４が変形可能に保護される圧電素子保護空間を形成する凹部１１２ａを有している。
【００２５】
個別液室基板１１１としては、例えば、シリコン基板上にシリコン酸化膜を介してシリコン層が形成されたＳＯＩ（silicon on insulator）基板を用いられる。振動板１１３としては、例えば、ＳＯＩ基板のシリコン層の表面にパイロ酸化法を適用してシリコン酸化膜を形成する。更に、振動板１１３の上に、下部電極（共通電極）１１４ａとなる白金膜と、圧電層１１４ｂとなるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）層と、上部電極（個別電極）１１４ｃとなる白金膜との多層構成が形成される。この多層構成からなるアクチュエータ部が、シリコンをエッチングすることで形成した個別液室１１１ａに対向する領域に形成される。
【００２６】
更に、個別液室基板１１１上には、上下電極１１４ａ，１１４ｃと各配線材料との層間に配置する層間絶縁膜１１５と、引き出し配線の材料を保護する為のパッシベーション膜１１６とが、アクチュエータ部の上面及び側面を覆うように配置される。上部電極１１４ｃは、引き出し配線１１７を介して端子電極としての個別電極パッド１１８に接続されている。また、下部電極１１４ａは、引き出し配線１１９及びバイパス配線１２０を介して端子電極としての共通電極パッドに接続されている。
【００２７】
ノズル基板１１０は、例えば、厚さ３０［μｍ］以上５０［μｍ］以下のＳＵＳ基板が用いられ、プレス加工と研磨加工とによりノズル１１０ａが形成される。このノズル１１０ａは、個別液室基板１１１の個別液室１１１ａと連通している。
【００２８】
保護基板１１２は、圧電素子の保護及び変位を妨げないための圧電素子の保護空間を形成する凹部１１２ａと、液体流路となる溝部からなる共通液室１１２ｂとが形成される。更に、保護基板１１２は、個別液室基板１１１の流路隔壁１１１ｄの剛性を高めて液室全体を支えるための柱１１２ｃと、バイパス配線１２０が配置される配線用空間１１２ｃとが形成されている。
【００２９】
なお、上記構成の液滴吐出ヘッドにおいて、互いに対応しているノズル１１０ａと個別液室１１１ａとの組み合わせを吐出チャンネル（吐出ＣＨ）と呼ぶ。
【００３０】
次に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドのより具体的な実施例について作製方法を説明する。
図４〜図１４は、本実施例の液滴吐出ヘッドの作製工程の一例を示す説明図である。
本実施例においては、シリコン基板に振動板材料及び圧電素子材料を成膜していくことでアクチュエータ部を作成していく。
図４の振動板成膜の工程では、まず、厚み４００［μｍ］のシリコン基板の表面にシリコン酸化膜を０．２［μｍ］及びシリコン層を２．０［μｍ］を形成したＳＯＩ基板を用いる。このＳＯＩ基板の表面にパイロ（Ｗｅｔ）酸化法によりシリコン酸化膜を０．３［μｍ］形成し、これを振動板１１３の層とする。
【００３１】
図５の下部電極形成の工程では、下部電極１１４ａとなる白金（Ｐｔ）層をスパッタ法により振動板１１３上に０．２［μｍ］成膜してパターニングする。更に、ゾルゲル法により圧電層１１４ｂを下部電極１１４ａ上に２［μｍ］成膜し、さらに、圧電層１１４ｂ上に上部電極１１４ｃとなる白金（Ｐｔ）層を０．１［μｍ］成膜する。
【００３２】
図６の圧電層（ＰＺＴ）／上部電極形成の工程では、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いたパターニング法（以下「リソエッチ法」と言う）とにより、上部電極１１４ｃ及び圧電層１１４ｂをパターニングする。
【００３３】
図７の層間絶縁膜形成の工程では、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により層間絶縁膜１１５を０．３［μｍ］成膜し、リソエッチ法により、各種貫通孔がパターニングされて形成される。すなわち、層間絶縁膜１１５には、次に形成する引き出し配線１１７と上部電極１１４ｃとの配線コンタクトをとるためのビアホール１１５ａが形成される。更に、層間絶縁膜１１５には、バイパス配線への導通部となる貫通孔１１５ｂと、液体供給孔となる貫通孔１１５ｃと、圧電素子の上面が露出する開口部１１５ｄとが形成される。
【００３４】
図８の引き出し配線形成工程では、アルミ材料により、引き出し配線１１７、１１９を形成する。引き出し配線１１７は、圧電素子１１４の駆動による振動板１１３の振動による応力を受けるので、振動により断線しないように、やわらかいアルミ材料を使い、１［μｍ］程度厚く積んでいる。
【００３５】
図９のパッシベーション層形成の工程では、アルミ配線保護のためのパッシベーション膜１１６として、プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜を２［μｍ］成膜してパターニングする。
【００３６】
図１０の貫通孔事前エッチングの工程では、振動板１１３の液体供給口となる部分１１３ａを、事前にエッチングする。
【００３７】
図１１のパッド／バイパス配線形成の工程では、金をメッキ法により積層して、上部電極（個別電極）１１４ｃに接続される個別電極パッド１１８と、バイパス配線１２０とを同時に形成する。個別電極パッド１１８を金で形成することで、図示しない駆動回路素子（ドライバＩＣ）との電気的接続を低温のワイヤボンディングで接続している。また、金は抵抗値が低く、バイパス配線１２０として共通電極の抵抗値を下げる効果が大きい。なお、個別電極パッド１１８の形成工程とバイパス配線１２０の形成工程とを分け、バイパス配線１２０の材料として、銅、アルミなどを使用してもよい。その場合、バイパス配線１２０を腐食から保護する保護層が必要となるケースもある。
【００３８】
図１２の保護基板接合の工程では、別途ガラス基板にブラスト加工で柱を形成した保護基板１１２を個別液室基板１１１に接合する。
【００３９】
図１３の個別液室基板研磨及び液室形成の工程では、個別液室基板１１１の保護基板接合面とは反対面を、所望の厚さまで研磨する。保護基板１１２は、シリコン基板にリソエッチ法で凹部を加工したものでもよいし、シリコン基板をＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでもよい。また、樹脂モールドやメタルインジェクションモールドなどの成型部品でも構わない。また、駆動回路をアクチュエータ基板上に一体形成する際に、パイロ酸化法で酸化膜を形成し、ＬＯＣＯＳ（local oxidation of silicon）法で酸化膜の形成領域を選択することで、駆動回路を同一基板上に形成することもできる。その後、シリコン基板の反対面に、誘導結合型プラズマを用いたＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）ドライエッチングにより、個別液室１１１ａ、流体抵抗部１１１ｂ及び液体供給部１１１ｃとなる凹部を形成する。
【００４０】
最後に、図１４のノズル基板接合の工程では、厚さ３０［μｍ］以上５０［μｍ］以下のＳＵＳ基板にプレス加工と研磨加工とにより別途ノズル基板１１０にノズル１１０ａを形成しておく。このノズル１１０ａが形成されたノズル基板１１０を個別液室基板１１１の流路隔壁形成面に接着し、圧電素子の上部電極及び下部電極と接続されたアルミ配線部を駆動回路に接続することで液滴吐出ヘッドが完成する。
【００４１】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の制御について説明する。
図１５は、本実施形態に係る画像形成装置の制御部の一例を示すブロック図である。
図１５において、制御部５００は、ＣＰＵ５０１とＲＯＭ５０２とＲＡＭ５０３と不揮発性メモリ５０４とＡＳＩＣ５０５とを備えている。ＣＰＵ５０１は、装置全体の制御を司る。ＲＯＭ５０２は、ＣＰＵ５０１が実行する本発明に係るデータ生成に関わるプログラム、その他のプログラムなどの固定データを格納する。ＲＡＭ５０３は、画像データ等を一時格納する。不揮発性メモリ５０４は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能なメモリである。ＡＳＩＣ５０５は、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理する。
【００４２】
また、制御部５００は、画像形成制御部５０８、駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１、モータ駆動部５１０、ＡＣバイアス供給部５１１などを備えている。画像形成制御部５０８は、液滴吐出ヘッド３４を駆動制御するためのデータ転送手段や駆動信号発生手段として機能する。駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１は、キャリッジ３３側に設けた液滴吐出ヘッド３４の圧電素子１１４を駆動する。モータ駆動部５１０は、キャリッジ３３を移動走査する主走査モータ５５４と、搬送ベルト５１を周回移動させる副走査モータ５５５と、維持回復機構８１のキャップ部材８２やワイパ部材８３の移動などを行なう維持回復モータ５５６とを駆動する。ＡＣバイアス供給部５１１は、帯電ローラ５６にＡＣバイアスを供給する。
【００４３】
また、制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５１４が接続されている。
【００４４】
また、制御部５００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ（インターフェース）５０６を有している。制御部５００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト６００側から、ケーブル或いはネットワークを介してＩ／Ｆ５０６で受信する。
【００４５】
制御部５００のＣＰＵ５０１は、Ｉ／Ｆ５０６に含まれる受信バッファ内の画像データ（印刷データ）を読み出して解析し、ＡＳＩＣ５０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行う。そして、ＣＰＵ５０１は、ＡＳＩＣ５０５で処理した画像データを画像形成制御部５０８から駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１に転送する。なお、画像を出力するためドットパターンデータの生成はホスト６００側のプリンタドライバ６０１で行なうことも、制御部５００で行なうこともできる。
【００４６】
画像形成制御部５０８は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などを駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１に出力する。更に、画像形成制御部５０８は、ＲＯＭ５０２に格納されている駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器と、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部とを含む。そして、画像形成制御部５０８は、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動信号を駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１に対して出力する。
【００４７】
駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１は、シリアルに入力される液滴吐出ヘッド３４の１行分に相当する画像データに基づいて画像形成制御部５０８から与えられる駆動波形を構成するパルスを選択して、吐出パルスを有する駆動信号を生成する。そして、駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１は、液滴吐出ヘッド３４の液滴を吐出させるエネルギーを発生する圧力発生手段としての圧電素子１１４に対して、生成した駆動信号を印加することで液滴吐出ヘッド３４を駆動する。このとき、駆動信号の波形を構成するパルスの一部又は全部或いはパルスを形成する波形用要素の全部又は一部を選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
【００４８】
また、制御部５００は、Ｉ／Ｏ部５１３を備えている。Ｉ／Ｏ部５１３は、装置に装着されている各種のセンサ群５１５からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、画像形成制御部５０８、モータ駆動部５１０及びＡＣバイアス供給部５１１の制御に使用する。センサ群５１５は、用紙の位置を検出するための光学センサや、機内の温度を監視するためのサーミスタ、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがある。Ｉ／Ｏ部５１３は様々のセンサ情報を処理することができる。
【００４９】
図１６は、画像形成制御部５０８と駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１および圧電素子１１４との関係を示すブロック図である。図１７は、駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１及び圧電素子１１４について詳細に示したブロック図である。
画像形成制御部５０８は、駆動波形生成部７０１とデータ転送部７０２とを備えている。駆動波形生成部７０１は、画像形成動作の１周期（１駆動周期）内に複数のパルスで構成される駆動波形の駆動信号を生成して出力する。データ転送部７０２は、画像形成対象の画像に応じた２ビットの画像データ（階調信号０、１）と、クロック信号と、ラッチ信号（ＬＡＴ）と、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３とを出力する。
【００５０】
なお、滴制御信号は、駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１の後述するスイッチ手段であるアナログスイッチ７１５の開閉を滴毎に指示する２ビットの信号である。滴制御信号は、共通駆動波形の周期に合わせて選択すべきパルス又は波形要素でＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移する。
【００５１】
駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１は、液滴吐出ヘッド３４の圧電素子１１４を駆動する駆動部であり、シフトレジスタ７１１とラッチ回路７１２とセレクタ７１３とレベルシフタ７１４とアナログスイッチ７１５とを備えている。ラッチ回路７１２は、データ転送部７０２からの転送クロック（シフトクロック）及びシリアル画像データ（階調データ：２ビット／１チャンネル（１ノズル）を入力する。ラッチ回路７１２は、シフトレジスタ７１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチする。セレクタ７１３は、階調データと滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３をセレクトして結果を出力する。レベルシフタ７１４は、セレクタ７１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ７１５が動作可能なレベルへとレベル変換する。アナログスイッチ７１５は、レベルシフタ７１４を介して与えられるセレクタ７１３の出力でオン／オフ（開閉）される。
【００５２】
アナログスイッチ７１５は、各圧電素子１１４の選択電極（個別電極）に接続され、駆動波形生成部７０１からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ（階調データ）と滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をセレクタ７１３でセレクトした結果に応じて、アナログスイッチ７１５がオンにする。これにより、共通駆動波形を構成する所要のパルス（あるいは波形要素）が通過して（選択されて）圧電素子１１４に印加される。
【００５３】
図１８は、圧電素子１１４に印加される駆動信号の波形の一例を示す説明図である。
なお、以下の説明において、「駆動パルス」とは駆動信号の波形（以下、適宜「駆動波形」と略す。）を構成する要素としてのパルスを示す用語として用いる。この駆動パルスには、次の吐出パルスと非吐出パルスとがある。
【００５４】
「吐出パルス」とは圧電素子１１４に印加されて液滴を吐出させるパルスを示す用語として用いる。また、「非吐出パルス」とは、圧電素子１１４に印加されるが液滴を吐出させないパルスを示す用語として用いる。非吐出パルスが圧電素子１１４に印加されているときは、ノズル１１０ａ内の液体を流動させており、ノズル１１０ａにおける液面が微振動している。
【００５５】
なお、非吐出パルスを圧電素子１１４に印加しているときの駆動を「微駆動」といい、非吐出パルスを含む駆動信号の１周期の波形を「微駆動波形」という。非吐出パルスは、上記微駆動を行うためのパルスであるので、「微駆動パルス」と呼ぶ場合もある。
【００５６】
図１８の例は、３種類のサイズの液滴（大滴、中滴、小滴）を吐出させる吐出パルスそれぞれを含む駆動信号と、ノズルの液面を微振動させる非吐出パルスを含む駆動波形の例である。駆動波形生成部７０１からは図中の（ａ）に示すような駆動波形（共通駆動波形）Ｐｖが出力される。この駆動波形Ｐｖは、画像形成の１周期（１駆動周期）内で、基準信号に同期して、駆動パルスＰ１〜Ｐ４を時系列で生成した波形である。なお、基準信号は、形成する画像の密度に応じてキャリッジ３３の主走査方向位置に対応して出力される信号である。また、駆動パルスＰ１は非吐出パルスであり、駆動パルスＰ２〜Ｐ４は吐出パルスである。
【００５７】
そして、データ転送部７０２からは、図中の（ｂ）に示す滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３が出力される。
滴制御信号Ｍ０は、駆動波形の駆動パルスＰ１〜Ｐ４を選択して図中の（ｃ）に示す大滴用の吐出パルスを生成させる。
滴制御信号Ｍ１は、駆動波形の駆動パルスＰ２、Ｐ４を選択して図中の（ｄ）に示す中滴用の吐出パルスを生成させる。
滴制御信号Ｍ２は、駆動波形の駆動パルスＰ３を選択して図中の（ｅ）に示す小滴用の吐出パルスを生成させる。
滴制御信号Ｍ３は、駆動波形の駆動パルスＰ１を選択して図中の（ｆ）に示す微駆動用の非吐出パルスを生成させる。
【００５８】
次に、液滴吐出ヘッド３４内での液体の温度上昇について説明する。
図１９は、液滴吐出ヘッド３４の全体の斜視図である。図２０は、液滴吐出ヘッド３４から液体供給口１３０ａが形成されているフレーム部材１３０を除いた状態を示す斜視図である。図２１は、液滴吐出ヘッド３４の分解斜視図である。
液滴吐出ヘッド３４は、ノズル基板１１０と個別液室基板１１１と保護基板１１２との３層構造（図３参照）の上に、共通液室基板１２５とフレーム部材１３０とが更に積層されている。個別液室基板１１１の長手方向（図中のＸ方向）の端部には、前述の外部回路に接続するための端子電極としての接続パッド部１２２が形成されている。この接続パッド部１２２は、前述の圧電素子１１４の上部電極１１４ａに駆動信号を印加する駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１に接続されている端子電極としての接続パッドが含まれる。更に、接続パッド部１２２は、下部電極１１４ｂにバイパス配線１２０などを介して接続されている端子電極としての接続パッドが含まれる。接続パッド部１２２は、保護基板１１２の端部に形成されている開口１１２ｄから露出している。この接続パッド部１２２介して外部回路から電気信号が供給されることにより、圧電素子１１４に駆動信号が印加されて駆動される。この駆動の際には、電気信号が通過したり供給されたりする駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１、接続パッド部１２２及び圧電素子１１４が発熱源となる。
【００５９】
また、液滴吐出ヘッド３４の共通液室基板１２５には、保護基板１１２の共通液室１１２ｂに連通する４列の共通液室１２５ａが長手方向に延在するように形成されている。そして、この共通液室基板１２５の共通液室１２５ａに外部のサブタンク３５から液体を供給できるように、フレーム部材１３０の中央部の４箇所に液体供給口１３０ａが形成されている。
【００６０】
上記図１９〜図２１に示した構成を有する液吐出ヘッドについて本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、液吐出ヘッドに配置されている複数の個別液室１１１ａの液体温度に次のような不均一分布があることがわかった。すなわち、複数の個別液室１１１ａに連通し各個別液室１１１ａに供給する液体が通過する共通流路である共通液室１２５ａ、１１２ｂにおいて、液体の通過方向の下流側で共通液室に連通する個別液室１１１ａほど温度が高くなることがわかった。更に、液体の通過方向の下流側で共通液室に連通する複数の個別液室１１１ａのうち、接続パッド部１２２側で共通液室に連通する個別液室ほど温度が高くなることが分かった。駆動信号が印加される圧力発生手段としての圧電素子１１４は駆動時にジュール熱を発生し、また、圧電素子１１４に駆動信号を供給する駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１は、制御信号のやり取り及び駆動信号の供給のときにジュール熱を発生する。このため、共通流路である共通液室１２５ａ、１１２ｂを液体が通過する際、圧電素子１１４や駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１の発熱により加熱され、液体の温度が上昇する。そして、液体の通過方向の下流側で共通液室に連通する個別液室に供給される液体ほど個別液室に到達するまでの流路が長く、より長い時間加熱され続けるため、温度の上昇が顕著となる。また、接続パッド部１２２でも、信号の送信時にジュール熱を発生する。このため、液体の通過方向の下流側で共通液室に連通する個別液室のうち、接続パッド部１２２に近い位置にある個別液室ほど温度が高くなる。これらのことから、個別液室が配設されている位置が、共通液室における液体通過方向の下流側か上流側かによって、及び、接続パッド部１２２に近い位置か遠い位置かによって、個別液室の温度が異なり、液滴の吐出特性がばらつくおそれがある。液滴の吐出特性がばらつくと、液滴の着弾位置が所定位置からずれてしまう。
【００６１】
上記液吐出ヘッド内の液体温度の不均一分布について、図面を用いて更に説明する。
図２２は、上記構成の液滴吐出ヘッド３４内の液体の流れＦを示す説明図である。
サブタンク３５から供給された液体は、フレーム部材１３０の液体供給口１３０ａを通過し、共通液室基板１２５の共通液室１２５ａと保護基板１１２の共通液室１１２ｂとを通過する。その後、共通液室を通過した液体は、複数の個別液室１１１ａそれぞれに供給された後に、駆動信号が印加された圧電素子１１４の変形により個別液室１１１ａ内で加圧され、ノズルから液滴として吐出される。
【００６２】
図２２に示すように液体が供給されるとき、液体供給口１３０ａを通過した後の液体には次のような温度の不均一分布が生じる。すなわち、共通液室の長手方向（図中のＸ方向）における接続パッド部１２２側（以下「パッド側」という。）Ｓ１での液体温度Ｔ１は、接続パッド部１２２側とは反対側（以下「パッド反対側」という。）Ｓ２での液体温度Ｔ２よりも高くなる。また、中央の液体供給口１３０ａの付近（以下「供給口付近」という。）Ｓ３での液体温度Ｔ３は、パッド側Ｓ１での液体温度Ｔ１及びパッド反対側での液体温度Ｔ２のいずれよりも低くなる。つまり、不等式Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３が成り立つ。
【００６３】
図２２に示す液滴吐出ヘッド３４内での温度の不均一分布が発生する原因は、前述の駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１、接続パッド部１２２及び圧電素子１１４での発熱である。発熱体である駆動回路素子１２１は、図２１に示すように共通液室１２５ａ、１１２ｂの液体流路と平行に配置されている。また同様に、発熱体である圧電素子（ＰＺＴ）１１４も、図２１に示すように共通液室１２５ａ、１１２ｂの液体流路と平行に配置されている。このため、共通液室中の液体に対する加熱時間は、中央の供給口付近Ｓ３よりも、パッド側Ｓ１及びパッド反対側Ｓ２のほうが長くなる。従って、Ｔ１，Ｔ２＞Ｔ３となる。また、接続パッド部１２２でも発熱があるため、パッド側Ｓ１の温度Ｔ１とパッド反対側Ｓ２の温度Ｔ２とを比較すると、Ｔ１＞Ｔ２となる。以上のことから、各領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３での液体温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の間には、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３が成り立つ。
【００６４】
以上のように液滴吐出ヘッド３４内で温度の不均一分布があると、領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３でのノズルから吐出される液滴の吐出特性のばらつきが発生する。その液滴吐出ヘッドを画像形成装置に用いた場合は、上記液滴の吐出特性のばらつきが画質低下につながる。そこで、本実施形態では、以下に示すように、液滴吐出ヘッド内の温度の不均一分布を抑制するための駆動信号の制御を行っている。
【００６５】
次に、本発明に係る駆動信号の制御、すなわち上記液滴吐出ヘッド内の温度の不均一分布を抑制するための駆動信号の制御の実施例について説明する。
【００６６】
［実施例１］
図２３は、実施例１における制御部の画像形成制御部と駆動回路素子（駆動ＩＣ）および圧電素子との関係を示すブロック図。
前述の図１９〜図２２を用いて説明したように、液滴吐出ヘッド３４内の液体の温度は、Ｔ１（パッド側）＞Ｔ２（パッド反対側）＞Ｔ３（供給口付近）に示す不均一な分布になっている。そこで、実施例１の液滴吐出ヘッド３４では、上記各領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３における圧電素子１１４それぞれに印加する微駆動パルス（非吐出パルス）の振幅Ａ１，Ａ２，Ａ３を次の（１）式を満たすように設定している。
Ａ３（供給口付近）＞Ａ２（パッド反対側）＞Ａ１（パッド側）・・・（１）
【００６７】
図２３に示すように、上記各領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３における圧電素子１１４に互いに異なる微駆動波形の駆動信号を印加する方法として、３ビットの液滴制御信号ＭＮを使用する。通常、液滴吐出ヘッドを有する画像形成装置などの液滴吐出装置に使用されている滴制御信号ＭＮは、２ビットのＭＮ０〜ＭＮ３の信号である。この２ビットの滴制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３により、大滴、中滴、小滴、微駆動の４種類の駆動制御を行うことができる（前述の図１６参照）。液滴吐出装置が画像形成装置の場合は、大滴、中滴、小滴、微駆動の４階調の画像形成制御を行うことができる。この滴制御信号ＭＮを３ビットのＭＮ０〜ＭＮ７の信号に変えることにより、大滴、中滴、小滴、微駆動（パッド側用）、微駆動（パッド反対側用）、微駆動（供給口付近用）の６種類の駆動制御が可能となる。すなわち、大滴、中滴、小滴の３種類の液滴吐出の駆動制御と、互いに発熱量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が異なる３種類の微駆動の制御とを行うことができる。
【００６８】
図２４は、実施例１の液滴吐出ヘッド３４で用いる駆動波形の一例を示す説明図である。図中の（ａ）は共通駆動波形の駆動信号である。また、図中（ｂ）〜（ｄ）に示すパルスＰ１〜Ｐ３は互いに強さの異なる微駆動パルス（非吐出パルス）である。各微駆動パルスＰ１〜Ｐ３の振幅はＰ１＜Ｐ２＜Ｐ３の関係にある。ここで、滴制御信号ＭＮ０に対応する波形を図中の（ａ）の波形、ＭＮ１に対応する波形を図中の（ｂ）の波形、ＭＮ２に対応する波形を図中の（ｃ）の波形としてあらかじめ設定しておく。このように設定しておくことで、制御部５００に入力された画像情報を元に微駆動動作を各吐出チャネルに行わせる場合には、各吐出チャンネル（吐出ＣＨ）の圧電素子１１４に、次のような微駆動波形の駆動信号を印加することが可能になる。すなわち、パッド側Ｓ１の圧電素子１１４には、滴制御信号ＭＮ０によって制御される微駆動波形の駆動信号が印加される。また、パッド反対側Ｓ２の圧電素子１１４には、滴制御信号ＭＮ１によって制御される微駆動波形の駆動信号が印加される。また、中央の供給口付近Ｓ３の圧電素子１１４には、滴制御信号ＭＮ２によって制御される微駆動波形の駆動信号が印加される。
【００６９】
実施例１では、上記各領域Ｓ１〜Ｓ３における圧電素子１１４に印加する駆動信号の制御により、液体の温度が高くなるパッド側Ｓ１では微駆動による発熱量Ｑ１を抑える。更に、液体の温度が低い供給口付近Ｓ３では微駆動による発熱量Ｑ３を大きくすることができる。従って、液滴吐出ヘッド３４の個別液室１１１ａ間での液体温度の不均一分布を抑制し、液滴吐出ヘッド３４内の各ノズルからの吐出特性のバラツキを抑えることできる。
【００７０】
［実施例２］
図２５は、実施例２における駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１及び圧電素子１１４について詳細に示したブロック図である。図２６は、実施例２における圧電素子１１４に印加される駆動信号の波形の一例を示す説明図である。
【００７１】
実施例２では、互いに独立した３つの駆動波形生成部７０１（１）〜７０１（３）から供給される微駆動パルス（非吐出パルス）の振幅が互いに異なるように構成されている。３つの駆動波形生成部７０１（１）〜７０１（３）はそれぞれ、パッド側Ｓ１、パッド反対側Ｓ２及び供給口付近Ｓ３それぞれの領域に配置されている圧電素子１１４に対して互いに異なる駆動波形の駆動信号を供給する（図２５参照）。これらの駆動波形のうち、パッド側Ｓ１の圧電素子１１４（１）に供給される駆動波形中の微駆動パルスの振幅Ａ１は、３箇所のうち最も小さく、その微駆動パルス印加による発熱量Ｑ１は最も小さい。また、供給口付近Ｓ３の圧電素子１１４（３）に供給される微駆動パルスの振幅Ａ３は最も大きく、その微駆動パルス印加による発熱量Ｑ３は最も大きい。また、パッド反対側Ｓ２の圧電素子１１４（２）に供給される微駆動パルスの振幅Ａ２は、これらの間の振幅であり、その微駆動パルス印加による発熱量Ｑ２はＱ１とＱ３の中間である。
【００７２】
実施例２の駆動信号の制御により、実施例１と同様に、液滴吐出ヘッド３４の個別液室１１１ａ間での液体温度の不均一分布を抑制し、液滴吐出ヘッド３４内の各ノズルからの吐出特性のバラツキを抑えることできる。
【００７３】
また、実施例２では、互いに独立した３つの駆動波形生成部７０１（１）〜７０１（３）から微駆動パルス（非吐出パルス）の駆動信号を同時に供給できる。従って、液滴吐出動作の速度を落とさずに、吐出特性のバラツキを抑えた所定の液滴吐出が可能となる。また、液滴吐出装置が画像形成装置の場合は、画像形成速度を落とさずに画像を形成することが可能となる。
実施例１のように滴制御信号ＭＮを３ビットにする方法では、３種類の微駆動波形を駆動信号中に入れる必要があり、必然的に駆動波形が長くなってしまうため、駆動周波数を下げざるを得ない。これに対し、実施例２では、パッド側Ｓ１、パッド反対側Ｓ２、供給口付近Ｓ３それぞれに対応する互いに独立しかち駆動波形生成部７０１（１）〜７０１（３）を備えている。これにより、駆動信号の波形長を短くすることができ、駆動周波数を下げることなく、パッド側Ｓ１、パッド反対側Ｓ２及び供給口付近Ｓ３の間で生じていた吐出特性のバラツキを抑え、所定の液滴吐出が可能となる。
【００７４】
［実施例３］
図２７は、実施例３における圧電素子１１４に印加される駆動信号の波形の一例を示す説明図である。実施例１、２では、上記パッド側Ｓ１とパッド反対側Ｓ２と供給口付近Ｓ３との間で微駆動パルス（非吐出パルス）の振幅を変えたが、図２７に示すように微駆動パルスの立ち上がり時間ＴＵを変えてもよい。一般に圧電素子に印加する駆動パルスの立ち上がり時間ＴＵが短いほど、その圧電素子での発熱量は大きくなり、逆に立ち上がり時間ＴＵが長いほど発熱量は小さくなる。このため、実施例３では、上記各領域Ｓ１〜Ｓ３における圧電素子１１４に印加する駆動信号の微駆動パルスの立ち上がり時間ＴＵを次のように設定している。すなわち、実施例３の液滴吐出ヘッド３４では、上記各領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３における圧電素子１１４それぞれに印加する微駆動波形の立ち上がり時間ＴＵ１，ＴＵ２，ＴＵ３を次の（２）式を満たすように設定している。
ＴＵ１（パッド側）＞ＴＵ２（パッド反対側）＞ＴＵ３（供給口付近）・・・（２）
上記（２）式のように微駆動波形の立ち上がり時間を設定することにより、実施例１、２と同様の効果を得られる。
【００７５】
［実施例４］
図２８は、実施例４における圧電素子１１４に印加される駆動信号の波形の一例を示す説明図である。実施例３では、液滴吐出ヘッド３４の３つの領域Ｓ１〜Ｓ３によって、圧電素子１１４に印加する駆動信号の微駆動パルス（非吐出パルス）の立ち上がり時間ＴＵを変えたが、図２８に示すように微駆動パルスの立下り時間ＴＤを変えてもよい。すなわち、実施例４の液滴吐出ヘッド３４では、上記各領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３における圧電素子１１４それぞれに印加する微駆動波形の立ち下がり時間ＴＵ１，ＴＵ２，ＴＵ３を次の（３）式を満たすように設定している。
ＴＤ１（パッド側）＞ＴＤ２（パッド反対側）＞ＴＤ３（供給口付近）・・・（３）
上記（３）式のように微駆動波形の立ち上がり時間を設定することにより、実施例１、２と同様の効果を得られる。
【００７６】
［実施例５］
図２９は、実施例５における圧電素子１１４に印加される駆動信号の波形の一例を示す説明図である。上記実施例１〜４のように微駆動パルス（非吐出パルス）の振幅Ａ、立ち上がり時間ＴＵ、立ち下がり時間ＴＤだけでなく、図２９に示すように微駆動パルスの数Ｎを変えてもよい。すなわち、実施例５の液滴吐出ヘッド３４では、上記各領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３における圧電素子１１４それぞれに印加する微駆動パルスの数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を次の（４）式を満たすように設定している。
Ｎ１（パッド側）＜Ｎ２（パッド反対側）＜Ｎ３（供給口付近）・・・（４）
上記（４）式のように微駆動パルスの数を設定するにより、実施例１、２と同様の効果を得られる。
【００７７】
［実施例６］
なお、実施例１〜５ではそれぞれ、微駆動パルス（非吐出パルス）の振幅、立ち上がり時間、・立ち下がり時間及び数のいずれかを単独で変える例を示したが、単独で変えるだけでなく、適宜組み合わせて変えるようにしてもよい。この場合も実施例１、２と同様の効果を得られる。例えば、上記各領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３について、圧電素子１１４に印加する微駆動パルスの振幅及び立ち上がり時間の両方を同時に変えてもよい。また、上記各領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３について、圧電素子１１４に印加する微駆動パルスの振幅、立ち上がり時間及び立ち下がり時間を同時に変えてもよい。これらの場合も、実施例１、２と同様の効果を得られる。
【００７８】
なお、上記図１及び図２を用いて説明した画像形成装置では、液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を用紙に着弾させて画像を形成する場合について説明したが、本発明は、上記構成の画像形成装置以外の液滴吐出装置にも適用することができる。例えば、本発明は、画像形成用の液滴を着弾させて付与する媒体が、用紙以外の媒体（記録媒体、転写材、記録紙）、例えば糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体である場合も同様に適用することができる。また、本発明は、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与すること場合だけでなく、文字等の意味を持たないパターンを媒体に付与する（単に液滴を吐出する）液滴吐出装置にも適用することができる。また、本発明は、パターニング用の液体レジストを吐出して被着弾媒体上に着弾させる液滴吐出装置にも適用することができる。また、本発明は、遺伝子分析試料を吐出して被着弾媒体上に着弾させる液滴吐出装置などにも適用することができる。
【００７９】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
複数のノズル１１０ａとノズル１１０ａそれぞれに連通する複数の個別液室１１１ａと複数の個別液室１１１ａそれぞれに対応させて設けられ個別液室１１ａ内の液体に圧力を発生させる複数の圧電素子１１４などの圧力発生手段とを有する液滴吐出ヘッド３４と、前記複数の圧力発生手段それぞれに対して駆動信号を互いに独立に印加可能な駆動回路素子（駆動ＩＣ）１２１などの駆動信号印加手段と、前記駆動信号印加手段を制御する制御部５００などの制御手段と、を備えた画像形成装置などの液滴吐出装置であって、前記駆動信号印加手段は、前記ノズルから液滴を吐出させないで該ノズルに露出している液面を微振動させるための微駆動波形の駆動信号を印加可能に構成され、前記制御手段は、前記複数の圧力発生手段のうち互いに異なる複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段に対して、前記微駆動波形が互いに異なる駆動信号を印加するように前記駆動信号印加手段を制御し、前記複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段における前記微駆動波形の駆動信号の印加による発熱量が互いに異なる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッド内の温度が高い領域にある圧力発生手段に対して、発熱量が小さくなる微駆動波形の駆動信号を印加する。これにより、当該領域における微駆動波形の駆動信号の印加による発熱量を低くすることができる。一方、液滴吐出ヘッド３４内の温度が低い領域にある圧力発生手段に対して、発熱量が大きくなる微駆動波形の駆動信号を印加する。これにより、当該領域における微駆動波形の駆動信号の印加による発熱量を高くすることができる。以上により、複数の液室に連通するノズルから吐出される液滴の吐出特性のばらつきに影響を及ぼす液滴吐出ヘッド内の温度の不均一分布を抑制することができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、前記駆動信号はパルスを含み、前記複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段に印加する前記駆動信号中のパルスの振幅が互いに異なる。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッド内の互いに温度が異なる複数の領域それぞれの圧力発生手段における発熱量をより簡易に且つ確実に制御できる。
（態様Ｃ）
上記態様Ａ又は態様Ｂにおいて、前記駆動信号はパルスを含み、前記複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段に印加する前記駆動信号中のパルスの立ち上がり時間が互いに異なる。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッド内の互いに温度が異なる複数の領域それぞれの圧力発生手段における発熱量をより簡易に且つ確実に制御できる。
（態様Ｄ）
上記態様Ａ乃至Ｃのいずれかにおいて、前記駆動信号はパルスを含み、前記複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段に印加する前記駆動信号中のパルスの立ち下がり時間が互いに異なる。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッド内の互いに温度が異なる複数の領域それぞれの圧力発生手段における発熱量をより簡易に且つ確実に制御できる。
（態様Ｅ）
上記態様Ａ乃至Ｄのいずれかにおいて、前記駆動信号はパルスを含み、前記複数の領域それぞれに位置する圧力発生手段に印加する前記駆動信号のパルスの数が互いに異なる。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッド内の互いに温度が異なる複数の領域それぞれの圧力発生手段における発熱量をより簡易に且つ確実に制御できる。
（態様Ｆ）
上記態様Ａ乃至Ｅのいずれかにおいて、前記複数の個別液室１１１ａと外部から液体が供給される液体供給口１３０ａとに連通した共通液室１２５ａと、前記複数の圧力発生手段に接続され前記液滴吐出ヘッドの端部に設けられた接続パッド部１２２などの端子電極と、を更に備え、前記複数の圧力発生手段のうち、前記液滴吐出ヘッドの前記端子電極側Ｓ１に位置する少なくとも一つの圧電素子１１４（１）などの第１の圧力発生手段と、前記液滴吐出ヘッドの前記端子電極とは反対側Ｓ２に位置する少なくとも一つの圧電素子１１４（２）などの第２の圧力発生手段と、前記液体供給口の付近Ｓ３に位置する少なくとも一つの圧電素子１１４（３）などの第３の圧力発生手段との間で、前記駆動信号の波形を互いに異ならせ、前記第１の圧力発生手段への駆動信号の印加による発熱量をＱ１とし、前記第２の圧力発生手段への駆動信号の印加による発熱量をＱ２とし、前記第３の圧力発生手段への駆動信号の印加による発熱量をＱ３としたとき、Ｑ１＜Ｑ２＜Ｑ３を満たす。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッドの端子電極側Ｓ１、端子電極とは反対側Ｓ２及び液体供給口の付近Ｓ３の３箇所の領域で互いに温度が異なっている場合に、当該３箇所の領域間の温度の不均一分布を抑制することができる。よって、当該３箇所の領域間で、ノズルから吐出される液滴の吐出特性のばらつきを低減できる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｃ乃至Ｅのいずれかにおいて、前記複数の圧力発生手段のうち、前記液滴吐出ヘッドの前記端子電極側に位置する少なくとも一つの第１の圧力発生手段に印加する前記駆動信号中のパルスの振幅、立ち上がり時間、立ち下がり時間及び数をそれぞれＡ１、ＴＵ１、ＴＤ１及びＮ１とし、前記液滴吐出ヘッドの前記端子電極とは反対側に位置する少なくとも一つの第２の圧力発生手に印加する前記駆動信号中のパルスの振幅、立ち上がり時間、立ち下がり時間及び数をそれぞれＡ２、ＴＵ２、ＴＤ２及びＮ２とし、前記液体供給口の付近に位置する少なくとも一つの第３の圧力発生手段に印加する前記駆動信号中のパルスの振幅、立ち上がり時間、立ち下がり時間及び数をそれぞれＡ３、ＴＵ３、ＴＤ３及びＮ３としたとき、Ａ１＜Ａ２＜Ａ３、ＴＵ１＞ＴＵ２＞ＴＵ３、ＴＤ１＞ＴＤ２＞ＴＤ３、及び、Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３、の条件の少なくとも一つを満たす。これによれば、上記実施形態について説明したように、３箇所の領域間の温度の不均一分布をより確実に抑制することができる。
（態様Ｈ）
上記態様Ｆ又はＧにおいて、前記駆動信号は、３ビットの制御信号に基づいて生成される。これによれば、上記実施形態について説明したように、大滴、中滴、小滴の３種類の液滴吐出の駆動制御と、互いに発熱量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が異なる３種類の微駆動の制御とを行うことができる。
（態様Ｉ）
上記態様Ａ乃至Ｈのいずれかにおいて、前記駆動信号印加手段は、前記駆動信号を生成する駆動信号生成部を複数有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出動作の速度を落とさずに、吐出特性のバラツキを抑えた所定の液滴吐出が可能となる。
（態様Ｊ）
上記態様Ａ乃至Ｉのいずれかにおいて、画像形成用の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を備えた画像形成装置であって、前記液滴吐出装置として、請求項１乃至９のいずれかの液滴吐出装置を用いる。これによれば、画像形成用の液体を吐出する液滴吐出ヘッド内の温度の不均一分布を抑制し、液滴吐出ヘッドの互いに異なる領域にある複数の液室に連通するノズルから吐出される液滴の吐出特性のばらつきを低減できる。よって、複数のノズル間での液滴の吐出特性のばらつきに起因する画質低下を防止できる。
【符号の説明】
【００８０】
１  液滴吐出装置の装置本体
３４  液滴吐出ヘッド
１１０  ノズル基板
１１０ａ  ノズル
１１１  個別液室基板
１１１ａ  個別液室
１１１ｂ  流体抵抗部
１１１ｃ  液体供給口
１１２  保護基板
１１２ａ  凹部
１１２ｄ  開口
１１３  振動板
１１４  圧電素子
１１４（１）  パッド側の圧電素子
１１４（２）  パッド反対側の圧電素子
１１４（３）  供給口付近の圧電素子
１１４ａ  上部電極（個別電極）
１１４ｂ  圧電層（圧電膜）
１１４ｃ  下部電極（共通電極）
１２１  駆動回路素子（駆動ＩＣ）
１２２  接続パッド部
１２５  共通液室基板
１２５ａ  共通液室
１３０  フレーム部材
１３０ａ  液体供給口
５００  制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開平１０−１００４０１号公報
【特許文献２】特開平２−２８９３５１号公報
【特許文献２】特開２００８−１０４９６５号公報
【図１】
2014180756.tif 000003
【図２】
2014180756.tif 000004
【図１５】
2014180756.tif 000005
【図１６】
2014180756.tif 000006
【図１７】
2014180756.tif 000007
【図１８】
2014180756.tif 000008
【図２３】
2014180756.tif 000009
【図２４】
2014180756.tif 000010
【図２５】
2014180756.tif 000011
【図２６】
2014180756.tif 000012
【図２７】
2014180756.tif 000013
【図２８】
2014180756.tif 000014
【図２９】
2014180756.tif 000015
【図３】
2014180756.tif 000016
【図４】
2014180756.tif 000017
【図５】
2014180756.tif 000018
【図６】
2014180756.tif 000019
【図７】
2014180756.tif 000020
【図８】
2014180756.tif 000021
【図９】
2014180756.tif 000022
【図１０】
2014180756.tif 000023
【図１１】
2014180756.tif 000024
【図１２】
2014180756.tif 000025
【図１３】
2014180756.tif 000026
【図１４】
2014180756.tif 000027
【図１９】
2014180756.tif 000028
【図２０】
2014180756.tif 000029
【図２１】
2014180756.tif 000030
【図２２】
2014180756.tif 000031