(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの電極に挟まれた圧電素子に駆動電圧を印加して電極間電圧を基準電圧レベルとグランドレベルとで変化させることによって当該圧電素子に対応する圧力室の容積を変化させて当該圧力室と連通されたノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおける前記圧電素子を駆動する圧電素子の駆動方法であって、
電源の電圧を基準電圧レベルまで立ち上げる第１ステップと、
前記電源の電圧を前記基準電圧レベルに維持しながら、当該電源と前記２つの電極のうち一方の電極との接続と非接続を繰り返し、前記一方の電極を前記基準電圧レベルまで充電する第２ステップとを含み、
前記第２ステップにおいて、前記電源と前記一方の電極の接続時間とそれに続く非接続時間を１サイクルと規定したときに、各サイクルで生じる前記電極間電圧の変化量は前記基準電圧レベルより小さく、且つ、充電を開始してから２回目以降の少なくとも１つのサイクルの非接続時間に対する接続時間の比が、充電を開始してから最初のサイクルの非接続時間に対する接続時間の比に対して大きい、
圧電素子の駆動方法。
【請求項２】
前記基準電圧レベルまで充電された前記一方の電極について、当該一方の電極とグランドとの接続と非接続を繰り返し、前記一方の電極を前記グランドレベルまで放電する第３ステップを更に含み、
前記第３ステップにおいて、前記グランドと前記一方の電極の接続時間とそれに続く非接続時間を１サイクルと規定したときに、各サイクルで生じる前記電極間電圧の変化量は前記基準電圧レベルより小さく、且つ、放電を開始してから２回目以降の少なくとも１つのサイクルの非接続時間に対する接続時間の比が、放電を開始してから最初のサイクルの非接続時間に対する接続時間の比に対して大きい、請求項１に記載の圧電素子の駆動方法。
【請求項３】
前記第２ステップにおいて、前記接続時間を徐々に増加させながら、前記一方の電極を前記電源に複数回に分けて接続する、請求項１に記載の圧電素子の駆動方法。
【請求項４】
前記第３ステップにおいて、前記接続時間を徐々に増加させながら、前記一方の電極を前記グランドに複数回に分けて接続する、請求項２に記載の圧電素子の駆動方法。
【請求項５】
前記第２ステップにおいて、前記接続時間を一定に保持しつつ非接続時間を徐々に減少させながら、前記一方の電極を前記電源に複数回に分けて接続する、請求項１に記載の圧電素子の駆動方法。
【請求項６】
前記第３ステップにおいて、前記接続時間を一定に保持しつつ非接続時間を徐々に減少させながら、前記一方の電極を前記グランドに複数回に分けて接続する、請求項２に記載の圧電素子の駆動方法。
【請求項７】
２つの電極に挟まれた圧電素子に駆動電圧を印加して電極間電圧を基準電圧レベルとグランドレベルとで変化させることによって当該圧電素子に対応する圧力室の容積を変化させて当該圧力室と連通されたノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの前記圧電素子を駆動する圧電素子の駆動回路であって、
第１の駆動信号がＯＮの場合に前記２つの電極のうち一方の電極を前記基準電圧レベルの電源に接続すると共に、前記第１の駆動信号がＯＦＦの場合に前記一方の電極を前記電源から切断する第１のスイッチ素子と、
前記一方の電極を前記基準電圧レベルまで充電させるための前記第１の駆動信号を生成し、生成した前記第１の駆動信号を前記第１のスイッチ素子へ送る充電時制御部とを備え、
前記第１の駆動信号は、ＯＮとそれに続くＯＦＦの２値から成るパルスを繰り返す信号であって、各パルスで生じる前記電極間電圧の変化量は前記基準電圧レベルより小さく、且つ、充電を開始してから２回目以降の少なくとも１つのパルスのＯＦＦ時間に対するＯＮ時間の比が、充電を開始してから最初のパルスのＯＦＦ時間に対するＯＮ時間の比に対して大きい、圧電素子の駆動回路。
【請求項８】
第２の駆動信号がＯＦＦの場合に前記一方の電極をグランドに接続すると共に、前記第２の駆動信号がＯＮの場合に前記一方の電極を前記グランドから切断する第２のスイッチ素子と、
前記基準電圧レベルまで充電された前記一方の電極を前記グランドレベルまで放電させるための前記第２の駆動信号を生成し、生成した前記第２の駆動信号を前記第２のスイッチ素子へ送る放電時制御部とを更に備え、
前記第２の駆動信号は、ＯＦＦとそれに続くＯＮから成るパルスを繰り返す信号であって、各パルスで生じる前記電極間電圧の変化量は前記基準電圧レベルより小さく、且つ、放電を開始してから２回目以降の少なくとも１つのパルスのＯＮ時間に対するＯＦＦ時間の比が、放電を開始してから最初のパルスのＯＮ時間に対するＯＦＦ時間の比に対して大きい、請求項７に記載の圧電素子の駆動回路。
【請求項９】
２つの電極に挟まれた圧電素子に駆動電圧を印加して電極間電圧を基準電圧レベルとグランドレベルとで変化させることによって当該圧電素子に対応する圧力室の容積を変化させて当該圧力室と連通されたノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの前記圧電素子を駆動する圧電素子の駆動回路であって、
駆動信号がＯＮの場合に前記２つの電極のうち一方の電極を前記基準電圧レベルの電源に接続すると共に、前記駆動信号がＯＦＦの場合に前記一方の電極をグランドに接続する第３のスイッチ素子と、
前記一方の電極を前記基準電圧レベルまで充電するための駆動信号を生成し、生成した前記駆動信号を前記第３のスイッチ素子へ送る制御部とを備え、
前記充電するための駆動信号は、ＯＮとそれに続くＯＦＦから成るパルスを繰り返す信号であって、各パルスで生じる前記電極間電圧の変化量は前記基準電圧レベルより小さく、且つ、充電を開始してから２回目以降の少なくとも１つのパルスのＯＦＦ時間に対するＯＮ時間の比が、充電を開始してから最初のサイクルのＯＦＦ時間に対するＯＮ時間の比に対して大きい、圧電素子の駆動回路。
【請求項１０】
前記制御部は、前記基準電圧レベルまで充電された前記一方の電極を前記グランドレベルまで放電するための駆動信号を生成し、生成した前記駆動信号を前記第３のスイッチ素子へ送り、
前記放電するための駆動信号は、ＯＦＦとそれに続くＯＮから成るパルスを繰り返す信号であって、各パルスで生じる前記電極間電圧の変化量は前記基準電圧レベルより小さく、且つ、放電を開始してから２回目以降の少なくとも１つのパルスのＯＮ時間に対するＯＦＦ時間の比が、放電を開始してから最初のパルスのＯＮ時間に対するＯＦＦ時間の比に対して大きい、請求項９に記載の圧電素子の駆動回路。
【請求項１１】
前記駆動信号は複数のパルス波であって、当該複数のパルス波はデューティー比が徐々に変化するようにパルス幅変調されている、請求項７〜１０の何れか一項に記載の圧電素子の駆動回路。
【請求項１２】
前記駆動信号は複数のパルス波であって、当該複数のパルス波は前記一方の電極と前記電源との接続時間を一定に保持しつつ、前記一方の電極と前記電源とが接続されない時間が徐々に変化するようにパルス周波数変調されている、請求項７〜１０の何れか一項に記載の圧電素子の駆動回路。
【請求項１３】
圧電素子に駆動電圧を印加して該圧電素子に対応するノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動装置であって、
圧電素子と、
前記圧電素子を駆動する請求項７〜１２のいずれか一項に記載の圧電素子の駆動回路とを、備えている液滴吐出ヘッドの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の駆動方法、圧電素子の駆動回路及び液滴吐出ヘッドの駆動装置に関する。より詳細には、本発明は、圧電素子に駆動電圧を印加して液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドを駆動するための、圧電素子の駆動方法、圧電素子の駆動回路及び液滴吐出ヘッドの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピエゾ素子など電圧印加により機械的な歪みが生じる圧電素子を利用した液滴吐出ヘッドが知られている。このような液滴吐出ヘッドは、一般に、圧電素子に駆動電圧を印加してインク等の液体が充填された圧力室の体積を変化させることによって液体に圧力を加え、圧力室と連通しているノズルの先端から液滴を吐出するように構成されている。
【０００３】
圧電素子は、コンデンサと同様に静電容量を有しており、圧電素子の電極間電圧（圧電素子に充電される電荷量）が急激に変化すると、液体がノズルから誤吐出されることがある。例えば、自然放電により電極間電圧が低下した圧電素子に駆動電圧が急に印加されると、圧電素子の電極間電圧の急激な変化により圧力室の内部圧力が急激に変化して、ノズルから液滴が誤吐出されてしまうことがある。
【０００４】
そこで、従来、圧電素子の充放電時に、圧電素子を徐々に充電又は放電するようにして、圧電素子の電極間電圧の急激な変化を防止している。図１５は従来の圧電素子の充放電時の電源電圧と駆動信号のタイムチャートの一例である。同図に示されるように、圧電素子の充電時には、各圧電素子に駆動電圧が印加されるようにドライバが設定された状態（以下、「ドライバＯＮ状態」という）で、ドライバ電源電圧（ＨＶＤＤ電圧）を数十ｍｓの時間をかけてグランドレベルから基準電圧レベルまで変化させることによって、圧電素子の電極間電圧を徐々に立ち上げている。また、同図に示されるように、圧電素子の放電時には、ドライバＯＮ状態でドライバ電源電圧を数百ｍｓの時間をかけて基準電圧レベルからグランドレベルまで変化させることによって、圧電素子の電極間電圧を徐々に立ち下げている。
【０００５】
また、特許文献１では、充放電時に圧電素子の電極間電圧の急激な変化を防止するために、充電時に圧電素子の一方の電極を基準電圧レベルの電源に複数回に分けて接続し、圧電素子の電極に間欠的に電圧を印加することで圧電素子の一方の電極を段階的に充電している。そして、放電時に圧電素子の一方の電極をグランドに複数回に分けて接続し、圧電素子の一方の電極を間欠的に接地することで圧電素子に蓄えられた電荷を段階的に放電している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３２６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１６（ａ）は、従来例に則り圧電素子の電極に間欠的に電圧を印加することで圧電素子を段階的に充電したときの充放電波形のタイムチャートであり、図１６（ｂ）はこの充放電波形と対応する圧電素子の電極間電圧の経時変化を示す図である。これらの図に示されるように、充電用波形のパルスの周波数及びパルスの幅（デューティ）は共に一定であり、電極間電圧の経時変化では１パルスごとに電極間電圧の立ち上がり部（電位が急激に増加する時間領域）と非立ち上がり部（電位が殆ど増加しない時間領域）とが繰り返し表れている。立ち上がり部の傾きは、最初の１パルスに対応するものが最も大きく、後続のパルスに対応するものほど小さくなっている。換言すれば、後続のパルスほど、電極間電圧の変化を示す曲線の立ち上がり部の傾きが緩やかになっている。このように電極間電圧を変化させることによれば、徐々に圧電素子が充電されるので急激な電極間電圧の変化を防止することができるものの、荷電が頻繁に繰り返されるために圧電素子の電極間電圧が基準電圧レベルに達するまでに無駄に時間がかかり、圧電素子の駆動制御性が悪い。
【０００８】
そこで、本発明は従来技術及び特許文献１に記載の技術に鑑み、圧電素子の充放電に要する時間を短くしつつ圧電素子の電極間電圧の急激な変化を防止することを実現する圧電素子の駆動方法、圧電素子の駆動回路及び液滴吐出ヘッドの駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る圧電素子の駆動方法は、２つの電極に挟まれた圧電素子に駆動電圧を印加して該圧電素子に対応するノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおける前記圧電素子を駆動する圧電素子の駆動方法であって、電源の電圧を基準電圧レベルまで立ち上げる第１ステップと、前記電源の電圧を前記基準電圧レベルに維持しながら、当該電源と前記２つの電極のうち一方の電極との接続と非接続を繰り返し、且つ、前記電源と前記一方の電極との接続を開始してから２回目以降の接続時間及びそれに続く非接続時間の少なくとも１つにおいて、前記非接続時間に対する前記接続時間の比が、前記電源と前記一方の電極との接続を開始した最初の接続時間及びそれに続く非接続時間における前記比に対して大きくなるように、前記一方の電極を前記基準電圧レベルまで充電する第２ステップとを含むものである。
【００１０】
また、本発明に係る圧電素子の駆動回路は、２つの電極に挟まれた圧電素子に駆動電圧を印加して該圧電素子に対応するノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの前記圧電素子を駆動する圧電素子の駆動回路であって、第１の駆動信号がＯＮの場合に前記２つの電極のうち一方の電極を基準電圧レベルの電源に接続すると共に、前記第１の駆動信号がＯＦＦ場合に前記一方の電極を前記電源から切断する第１のスイッチ素子と、前記電源と前記一方の電極との接続と非接続を繰り返し、且つ、前記電源と前記一方の電極との接続を開始してから２回目以降の接続時間及びそれに続く非接続時間の少なくとも１つにおいて、前記非接続時間に対する前記接続時間の比が、前記電源と前記一方の電極との接続を開始した最初の接続時間及びそれに続く非接続時間における前記比に対して、大きくなるように、前記一方の電極を前記基準電圧レベルまで充電させるための前記第１の駆動信号を生成し、生成した前記駆動信号を前記第１スイッチ素子へ送る充電時制御部とを備えているものである。
【００１１】
また、本発明に係る圧電素子の駆動回路は、２つの電極に挟まれた圧電素子に駆動電圧を印加して該圧電素子に対応するノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの前記圧電素子を駆動する圧電素子の駆動回路であって、駆動信号がＯＮの場合に前記２つの電極のうち一方の電極を基準電圧レベルの電源に接続すると共に、前記駆動信号がＯＦＦの場合に前記一方の電極をグランドに接続する第３のスイッチ素子と、前記電源と前記一方の電極との接続及び前記グランドと前記一方の電極との接続を繰り返し、且つ、前記電源と前記一方の電極との接続を開始してから２回目以降の接続時間及びそれに続く前記グランドと前記一方の電極との接続時間の少なくとも１つにおいて、前記グランドと前記一方の電極との接続時間に対する前記電源と前記一方の電極との接続時間の比が、前記電源と前記一方の電極との接続を開始した最初の前記電源と前記一方の電極との接続時間及びそれに続く前記グランドと前記一方の電極との接続時間における前記比に対して、大きくなるように、前記一方の電極を前記基準電圧レベルまで充電させるための前記駆動信号を生成し、生成した前記駆動信号を前記第３のスイッチ素子へ送る充電時制御部とを備えているものである。
【００１２】
また、本発明に係る圧電素子の駆動回路は、２つの電極に挟まれた圧電素子に駆動電圧を印加して該圧電素子に対応するノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの前記圧電素子を駆動する圧電素子の駆動回路であって、駆動信号がＯＮの場合に前記圧電素子の一方の電極を基準電圧レベルの電源に接続するスイッチ素子と、前記一方の電極を前記基準電圧レベルまで充電させるための前記駆動信号を生成し、生成した前記駆動信号を前記スイッチ素子へ送る充電時制御部と、前記電源から前記一方の電極への電流を制限する制限状態と、その制限を解除した制限解放状態とに切り換え可能な第１の抵抗と、前記第１の抵抗を、前記圧電素子の充電開始時に前記制限状態としたのち、充電開始から所定時間経過後に前記制限開放状態に切り換える第１の抵抗切換部とを、備えているものである。
【００１３】
また、本発明に係る圧電素子の駆動回路は、２つの電極に挟まれた圧電素子に駆動電圧を印加して該圧電素子に対応するノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの前記圧電素子を駆動する圧電素子の駆動回路であって、駆動信号がＯＮの場合に前記圧電素子の一方の電極を基準電圧レベルの電源に接続するスイッチ素子と、前記一方の電極を前記基準電圧レベルまで充電させるための前記駆動信号を生成し、生成した前記駆動信号を前記スイッチ素子へ送る充電時制御部と、前記電源から前記一方の電極への電流を制限する制限状態と、その制限を解除した制限解放状態とに切り換え可能な第１の抵抗と、前記第１の抵抗を、前記圧電素子の充電開始時に前記制限状態としたのち、充電開始から所定時間経過後に前記制限開放状態に切り換える第１の抵抗切換部とを、備えているものである。
【００１４】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動装置は、圧電素子に駆動電圧を印加して該圧電素子に対応するノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動装置であって、圧電素子と、前記圧電素子を駆動する駆動回路とを、備えているものである。
【００１５】
上記圧電素子の駆動方法、圧電素子の駆動回路、液滴吐出ヘッドの駆動装置によれば、圧電素子の電極間電圧がグランドレベルから基準電圧レベルへ立ち上がるまでの遷移期間において、圧電素子の電極間電圧を段階的に増加させることによって、圧電素子の電極間電圧の急激な変化を防止することができる。また、圧電素子の電極間電圧が基準電圧レベルからグランドレベルへ立ち下がるまでの遷移期間において、圧電素子の電極間電圧を段階的に減少させることによって、圧電素子の電極間電圧の急激な変化を防止することができる。これにより、液滴吐出ヘッドからの誤吐出を防止することができる。さらに、圧電素子の２回目以降の電源と圧電素子の一方の電極との接続時間及びそれに続く非接続時間の少なくとも１つにおいて、非接続時間に対する接続時間の比を、最初の接続時間及びそれに続く非接続時間における前記比に対して大きくするので、非接続時間に対する接続時間の比を一定とする場合と比較して圧電素子の電極間電圧の経時変化を示す曲線に表れる立ち上がり部の傾きの変化を小さくすることができる。よって、圧電素子の充電に要する時間を短縮することができる。また、２回目以降の圧電素子の一方の電極とグランドの接続時間及びそれに続く非接続時間の少なくとも１つにおいて、非接続時間に対する接続時間の比を、最初の接続時間及びそれに続く非接続時間における前記比に対して大きくするので、非接続時間に対する接続時間の比を一定とする場合と比較して圧電素子の電極間電圧の経時変化を示す曲線に表れる立ち下がり部の傾きの変化を小さくすることができる。よって、圧電素子の放電に要する時間を短縮することができる。このように、圧電素子の駆動電圧の立ち上げおよび立ち下げに要する時間を短縮することができる結果、圧電素子に電圧が印加される時間を総じて短縮することができ、圧電素子の長寿命化に寄与することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、圧電素子の充放電に要する時間を短縮しつつ、圧電素子の電極間電圧の急激な変化を抑制して、液滴吐出ヘッドからの液滴の誤吐出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット式プリンタの全体的な構成を示す概略側面図である。
【図２】ヘッド本体の平面図である。
【図３】図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】インク吐出ヘッドの駆動回路の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る圧電素子の駆動構成を示す回路図である。
【図７】ドライバ回路における電源電圧の変化と駆動信号のタイムチャートである。
【図８】（ａ）は圧電素子の充放電動作におけるドライバ回路の駆動信号のタイムチャートであり、（ｂ）は圧電素子の充放電動作における圧電素子の電極間電圧の時間変化を（ａ）と対応して示す図である。
【図９】（ａ）は変形例１に係る圧電素子の充放電動作におけるドライバ回路の駆動信号のタイムチャートであり、（ｂ）は変形例１に係る圧電素子の充放電動作における圧電素子の電極間電圧の時間変化を（ａ）と対応して示す図である。
【図１０】（ａ）は変形例２に係る圧電素子の充放電動作におけるドライバ回路の駆動信号のタイムチャートであり、（ｂ）は変形例２に係る圧電素子の充放電動作における圧電素子の電極間電圧の時間変化を（ａ）と対応して示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る圧電素子の駆動構成を示す回路図である。
【図１２】（ａ）は圧電素子の充放電動作におけるドライバ回路の駆動信号のタイムチャートであり、（ｂ）は圧電素子の充放電動作における圧電素子の電極間電圧の時間変化を（ａ）と対応して示す図である。
【図１３】（ａ）は変形例３に係る圧電素子の充放電動作におけるドライバ回路の駆動信号のタイムチャートであり、（ｂ）は変形例３に係る圧電素子の充放電動作における圧電素子の電極間電圧の時間変化を（ａ）と対応して示す図である。
【図１４】変形例４に係る圧電素子の駆動構成を示す回路図である。
【図１５】従来の圧電素子の充放電時の電源電圧と駆動信号のタイムチャートの一例である。
【図１６】従来例に則り圧電素子の電極に間欠的に電圧を印加することで圧電素子を段階的に充電したときの、（ａ）充放電波形のタイムチャートと、（ｂ）この充放電波形と対応する圧電素子の電極間電圧の経時変化を示す図である。
【図１７】コンデンサを含む一般的な電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、本発明に係る液滴吐出装置をその一例であるインクジェット式プリンタに適用させて説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１９】
〔実施の形態１〕
図１は本発明の一実施形態に係るインクジェット式プリンタの全体的な構成を示す概略側面図である。同図に示すように、本実施形態に係るプリンタ１は、略直方体形状の筐体２を備えている。筐体２内には、記録紙４が搬送される搬送経路５０が形成されており、この搬送経路５０へ給紙される記録紙４を収容する給紙トレイ５１、搬送経路５０に沿って搬送される記録紙４へ向けてインク滴（液滴）を吐出する１又は複数のインク吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）３１、各インク吐出ヘッド３１へ供給されるインク（液体）を貯留する複数のインクタンク５９、プリンタ１の動作を司る制御装置７等が設けられている。
【００２０】
搬送経路５０は、図１に黒矢印で示されるように、連続する搬入経路５０ａ、印字経路５０ｂ及び搬出経路５０ｃにより、給紙トレイ５１から筐体２の上面に設けられた排紙部５８までの全体として左右が反転したＳ字形状となるように形成されている。搬送経路５０の起点には給紙ローラ５２が設けられており、給紙ローラ５２の回転により給紙トレイ５１から搬入経路５０ａへ記録紙４が送り出される。搬入経路５０ａでは、複数の送給ローラ５３の回転により記録紙４が搬入経路５０ａに沿って上流から下流へ送られる。搬入経路５０ａの下流部には、レジローラ（レジストレーションローラ）５５が設けられている。記録紙４は、このレジローラ５５により姿勢が整えられたのち印字経路５０ｂへ突入する。印字経路５０ｂは、主に無端状ベルト５４により形成されている。無端状ベルト５４は、記録紙４を当該無端状ベルト５４の表面に吸着させながら紙送り方向９９（図１）へ略水平に送ることができる。印字経路５０ｂと連続する搬出経路５０ｃでは、複数の搬出ローラ５６の回転により記録紙４が搬出経路５０ｃに沿って上流から下流まで搬送され、最終的に排紙部５８まで送られる。
【００２１】
印字経路５０ｂを形成している無端状ベルト５４の上方には、当該印字経路５０ｂに沿ってブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの４つのインク吐出ヘッド３１が設けられている。４つのインク吐出ヘッド３１は、吐出するインクの明度が小さい順に、すなわち、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順に紙送り方向９９の上流側から下流側へ向けて配置されている。
【００２２】
４つのインク吐出ヘッド３１はほぼ同様の構成を有しており、いずれも印字幅方向９８に長尺な略直方体形状を有するライン型インクジェットヘッドである。ここで「印字幅方向９８」とは水平面に沿って紙送り方向９９と直交する方向である。各インク吐出ヘッド３１は、複数の吐出口８５（図３，４参照）が形成されたヘッド本体３２を有している。吐出口８５はインク吐出ヘッド３１の下面である吐出面３３に開口しており、吐出面３３は印字経路５０ｂを搬送される記録紙４と所定間隔を介して上下に対向している。続いて、図２〜４を参照しつつ、インク吐出ヘッド３１の構成について詳細に説明する。なお、図３では説明の都合上、アクチュエータユニット８１の下方にあって鎖線で示されるべき圧力室８３、アパーチャ８４及び吐出口８５は実線で示されている。
【００２３】
インク吐出ヘッド３１のヘッド本体３２は、共通液体室であるマニホールド８６から複数の吐出口８５に至る複数の個別インク流路９０が形成されている流路ユニット８２と、流路ユニット８２の上面８２ａに固定された複数（ここでは、４つ）のアクチュエータユニット８１とで構成されている。なお、図示はしないが、インク吐出ヘッド３１は、ヘッド本体３２に加えて、流路ユニット８２に供給されるインクを貯留するリザーバユニット、アクチュエータユニット８１に駆動信号を供給するフレキシブルプリント配線基板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）、ＦＰＣに実装されたドライバ回路１１を制御する制御基板等を備えている。
【００２４】
まず、流路ユニット８２について説明する。流路ユニット８２は、ステンレス鋼からなる複数の金属製のプレートを互いに位置合わせした積層体である。流路ユニット８２の上面８２ａには、インク供給口８６ｂが開口している。インク供給口８６ｂは、リザーバユニットのインク流出流路に対応していると共にマニホールド８６の一端と連通している。また、流路ユニット８２の下面は吐出面３３であり、多数の吐出口８５がマトリクス状に配置されている。そして、流路ユニット８２内には、多数の個別インク流路９０が形成されている。各個別インク流路９０は、マニホールド８６から副マニホールド８６ａ、そして副マニホールド８６ａの出口からアパーチャ８４及び圧力室８３を経て吐出口８５に至る。
【００２５】
次に、アクチュエータユニット８１について説明する。アクチュエータユニット８１は、各圧力室８３に対応した複数のアクチュエータ（吐出エネルギー付与部）を含んでおり、１又は複数のアクチュエータを選択的に動作させることにより当該アクチュエータに対応する圧力室８３内のインクに吐出エネルギーを付与することができる。本実施の形態では、アクチュエータとして積層型の圧電素子１７を備えた圧電アクチュエータを採用しており、以下ではアクチュエータのことを単に「圧電素子１７」ということがある。
【００２６】
アクチュエータユニット８１は、振動板４１、圧電層４２及び複数の個別電極４３を備えている。振動板４１は、ステンレスなどの金属材料からなり、複数の圧力室８３の上面の開口を塞ぐように流路ユニット８２の上面に接合されている。また、導電性を有する振動板４１は個別電極４３との間に電位差を生じさせるための共通電極を兼ねており、常にグランド電位に保持されている。
【００２７】
圧電層４２は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなり、振動板４１の上面に、複数の圧力室８３にまたがって連続的に配置されている。
【００２８】
複数の個別電極４３は、圧力室８３よりも一回り小さい平面形状を有しており、圧電層４２の上面における圧力室８３の略中央部と対向する部分に配置されている。また、圧電層４２の個別電極４３と共通電極としての振動板４１とに挟まれた部分は、その厚み方向に下向きに分極されている。さらに、個別電極４３には接続端子（図示略）が一体的に形成されており、接続端子は図示しないＦＰＣと接続され、さらにＦＰＣを介してドライバ回路１１（図５参照）に接続されている。ドライバ回路１１は、後述するように、記録紙４上にインクを着弾させて１つのドットを形成させるために、形成させるドットの大きさに応じて、１又は複数の駆動パルスからなる駆動波形信号を個別電極４３に付与する。
【００２９】
そして、以上のような構成を有するアクチュエータユニット８１において、複数の圧力室８３と対向する部分（図４において一点鎖線で囲まれた部分）がそれぞれ、圧力室８３内のインクに圧力を付与するためのアクチュエータ（圧電素子１７）となっている。すなわち、複数の圧電素子１７が、複数の圧力室８３（つまり、吐出口８５）に対して個別に設けられている。
【００３０】
ここで、アクチュエータユニット８１に含まれる各圧電素子１７の駆動方法について説明する。圧電素子１７において、予め個別電極４３の電極間電圧をグランドレベルから所定の駆動電圧Ｖ１に保持する。個別電極４３の電極間電圧が所定の駆動電圧Ｖ１になると、個別電極４３と共通電極としての振動板４１との間に電位差が生じ、圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分に分極方向と同じ下向きの電界が発生する。この電界により、圧電層４２のこの部分は、厚み方向と直交する水平方向に収縮し、これに伴って、振動板４１及び圧電層４２の圧力室８３と対向する部分が全体として、圧力室８３側に凸となるように変形し、圧力室８３の容積が小さくなる。次に、この状態で個別電極４３にインクを吐出する駆動パルスが付与される。この駆動パルスは、個別電極４３の電極間電圧を一旦駆動電圧Ｖ１からグランドレベルにして圧力室８３の容積を一時的に増大させ、その後所定のタイミングで個別電極４３の電極間電圧をグランドレベルから駆動電圧Ｖ１に戻して圧力室８３の容積を小さくするパルスである。この駆動方法は、いわゆる引き打ち方法と言われており、個別電極４３の電極間電圧を一旦駆動電圧Ｖ１からグランドレベルとすることで圧力室内に負圧の圧力波が発生し、この圧力波が正圧の圧力波として圧力室の加圧位置に戻ってくるタイミングで、再び圧力室の容積を小さくするように個別電極４３の電極間電圧をグランドレベルから駆動電圧Ｖ１に戻すことで圧力室８３の容積変化が小さい場合でもインクに加えられる吐出エネルギーを大きくすることができる。このように圧力室８３内のインクに圧力が付与されることにより、当該インクに吐出エネルギーが付与されて、圧力室８３に連通する吐出口８５からインク滴が吐出される。その後、個別電極４３の電極間電圧が駆動電圧Ｖ１に戻されると、圧電素子１７が変形した吐出準備状態に戻る。このとき、ドライバ回路１１から個別電極４３に付与された連続する駆動パルスの数に応じて上述したインク吐出動作が行われ、吐出口８５から１滴のインク滴が吐出される。例えば、ドライバ回路１１から個別電極４３に２つの駆動パルスが連続して付与された場合には、上述した吐出動作が２回繰り返されることで圧力室８３から２つのインク滴が連続して吐出され、記録紙４にこれら２つのインク滴が着弾することで１つのドットが形成される。
【００３１】
続いて、実施の形態１に係るインク吐出ヘッド３１の駆動回路、すなわち、アクチュエータユニット８１に含まれる各圧電素子１７の駆動回路について説明する。図５はインク吐出ヘッド３１の駆動回路の概略構成を示すブロック図である。インク吐出ヘッド３１には複数のアクチュエータユニット８１が含まれており、アクチュエータユニット８１には、複数（ここではｋ個とする）の圧電素子１７が含まれている。複数の圧電素子１７の各々は駆動ＩＣ４７によって駆動されている。１つの駆動ＩＣ４７には、ｋ個の圧電素子１７の各々に対応して、圧電素子１７に印加する駆動電圧を生成するｋ個のドライバ回路１１が設けられている。
【００３２】
図６は、圧電素子１７を駆動するドライバ回路１１の概略構成を示す回路図である。同図では、理解を平易とするために１つの圧電素子１７に関するドライバ回路１１について示している。ドライバ回路１１は、ロジック回路１２、２つのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１４，１５等を含んで構成されている。ロジック回路１２には２本の出力線が接続されており、そのうち一方がＯＮ側ＦＥＴ１４のゲート端子と接続され、他方がＯＦＦ側ＦＥＴ１５のゲート端子と接続されている。ＯＮ側ＦＥＴ１４のソース端子はＨＶＤＤ端子１３と接続されており、ＨＶＤＤ端子１３には電源（定圧電源）から基準電圧レベル（＝ＨＶ１[Ｖ]）の電圧が供給される。ＯＦＦ側ＦＥＴ１５のソース端子はグランド１９と接続されている。ＯＮ側ＦＥＴ１４のドレイン端子とＯＦＦ側ＦＥＴ１５のドレイン端子は信号線で接続されており、この信号線は抵抗器１６を介して圧電素子１７の一方の電極１７Ａ（個別電極４３に相当）と接続されている。圧電素子１７の他方の電極１７Ｂ（共通電極である振動板４１に相当）は接地されている。
【００３３】
ロジック回路１２は、ヘッド制御部２０から供給された印刷データに基づいて駆動波形を生成する駆動信号波形生成部１２ａと、生成された駆動波形に基づいて駆動信号（駆動パルス）を出力する駆動信号出力部１２ｂとを含んでいる。すなわち、ロジック回路１２は、圧電素子１７の一方の電極１７Ａの電極間電圧を基準電圧レベルまで充電させるための駆動信号を生成し、生成した駆動信号をＯＮ側ＦＥＴ１４（スイッチ素子）及びＯＦＦ側ＦＥＴ１５（スイッチ素子）へ送る充電時制御部として機能するとともに、圧電素子１７の一方の電極１７Ａの電極間電圧をグランドレベルまで放電させるための駆動信号を生成し、生成した駆動信号をＯＮ側ＦＥＴ１４及びＯＦＦ側ＦＥＴ１５へ送る放電時制御部として機能する。なお、ヘッド制御部２０は制御装置７が有する機能の一つであって、印刷データに基づいてインク吐出ヘッド３１の吐出動作を制御するものである。
【００３４】
駆動信号波形生成部１２ａにより生成される駆動波形は、電圧レベルが２値（HiとLo）に変化する波形、すなわち、パルス波形である。本構成において、ロジック回路１２の駆動信号出力部１２ｂは、生成された駆動波形に基づいて論理演算を行い、ＯＮ側ＦＥＴ１４及びＯＦＦ側ＦＥＴ１５のそれぞれに、Hi又はLoの独立した駆動信号（第１の駆動信号及び第２の駆動信号）を出力する。ＯＮ側ＦＥＴ１４のゲート端子にHiの電圧レベルの第１の駆動信号が入力されるとＯＮ側ＦＥＴ１４はオン状態（電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３とを接続した状態）となり、Loの電圧レベルの第１の駆動信号が入力されるとＯＮ側ＦＥＴ１４はオフ状態（電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３とを非接続（切断）とした状態）となる。なお、実際にはＯＮ側ＦＥＴ１４はＰ型のＭＯＳＦＥＴのためHiではなくLoの電圧レベルがゲート入力されることでオン状態となるが、説明を容易とするため逆で説明する（以下、同様）。そして、ＯＦＦ側ＦＥＴ１５のゲート端子にHiの電圧レベルの第２の駆動信号が入力されるとＯＦＦ側ＦＥＴ１５はオン状態（電極１７Ａとグランド１９とを接続した状態）となり、Loの電圧レベルの第２の駆動信号が入力されるとＯＦＦ側ＦＥＴ１５はオフ状態（電極１７Ａとグランド１９とを非接続（切断）とした状態）となる。ここで、ＯＮ側ＦＥＴ１４はオン状態とし、且つ、ＯＦＦ側ＦＥＴ１５をオフ状態にすると、ドライバ回路１１の出力電圧レベルは基準電圧レベルとなり、これにより圧電素子１７の電極１７Ａに基準電圧レベルの駆動電圧が印加される。逆に、ＯＮ側ＦＥＴ１４をオフ状態とし、且つ、ＯＦＦ側ＦＥＴ１５をオン状態とすれば、ドライバ回路１１の出力電圧レベルはグランドレベル（＝０[Ｖ]）となる。すなわち、圧電素子１７の電極１７Ａは接地されて、圧電素子１７の電極１７Ａに駆動電圧が印加されていない状態となる。以上のようにして、圧電素子１７の各々がドライバ回路１１によって独立に駆動される。
【００３５】
図７は、ドライバ回路における電源電圧の変化と駆動信号のタイムチャートである。図７に示すタイムチャートには、駆動信号の時間変化が駆動信号波形として表されている。この駆動信号波形には、電源電圧が基準電圧レベルで安定している期間に、駆動信号の１パルスに対応するHiとLoが繰り返し表れる。駆動信号がHiのときに、ドライバ回路１１では、圧電素子１７の電極１７Ａに基準電圧レベルの電圧が印加されている状態（以下、「オン状態」ともいう）にある。また、駆動信号がLoのときに、ドライバ回路１１では、圧電素子１７の電極１７Ａが接地されている状態（以下、「オフ状態」ともいう）にある。駆動信号波形には、充電波形Ｆ１、印字待機波形Ｆ２及び放電波形Ｆ３が含まれ、これらの動作波形Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が表れている期間が実質的に圧電素子１７に電圧が印加される時間となる。
【００３６】
印字待機波形Ｆ２は、圧電素子１７で吐出動作を行うことが可能な期間を示しており、この期間に先に述べたインクを吐出する駆動信号（Lo及びHiのパルス波形）を加えることにより吐出口８５からインク滴を吐出させることが可能となる。このインクを吐出させる駆動信号については、例えば、パルス信号が２つ連続して出力された場合、圧電素子１７で吐出動作が２回連続して繰り返されることで吐出口８５から２つのインク滴が連続して吐出され、記録紙４にこれら２つのインク滴が着弾することで１つのドットが形成される。
【００３７】
充電波形Ｆ１は、インク吐出ヘッド３１を吐出可能状態とするため、圧電素子１７の電極間電圧をグランドレベルから基準電圧レベルへ移行させるまでの遷移期間の駆動信号波形である。充電波形Ｆ１に基づきドライバ回路１１が断続的にオン状態を繰り返すことにより、圧電素子１７の電極１７Ａに間欠的に電圧が印加される。具体的には、ＯＦＦ側ＦＥＴ１５をオフ状態（電極１７Ａとグランド１９とを非接続（切断）とした状態）としたまま、ＯＮ側ＦＥＴ１４についてオン状態（電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３とを接続した状態）とオフ状態（電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３とを非接続（切断）とした状態）を繰り返す。このようにして、複数回の電圧印加で圧電素子１７の電極間電圧をグランドレベルから基準電圧レベルまで上昇させる。こうすると、圧電素子１７が段階的に充電されるので、圧電素子１７の電極間電圧の急激な変化による誤吐出を防止することができる。
【００３８】
また、放電波形Ｆ３は、インク吐出ヘッド３１が一連の吐出動作（例えば、記録紙４の１ページ分の吐出動作）を終了したのち、圧電素子１７の電極間電圧を基準電圧レベルからグランドレベルへ移行させるまでの遷移期間、すなわち、放電期間の駆動信号波形である。圧電素子１７の電極間電圧を基準電圧レベルからグランドレベルへ移行させるのは、例えば、プリンタ１の電源ＯＦＦ時の準備のため、又は、圧電素子１７の劣化を低減する目的でインクの吐出をしない期間に圧電素子１７を除電するためである。放電波形Ｆ３では、ドライバ回路１１が断続的にオフ状態を繰り返すことにより、圧電素子１７の電極１７Ａが間欠的に接地される。具体的には、ＯＮ側ＦＥＴ１４をオフ状態（電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３とを非接続（切断）とした状態）としたまま、ＯＦＦ側ＦＥＴ１５についてオン状態（電極１７Ａとグランド１９とを接続した状態）とオフ状態（電極１７Ａとグランド１９とを非接続（切断）とした状態）を繰り返す。このようにして、複数回の接地で圧電素子１７の電極間電圧を基準電圧レベルからグランドレベルまで低下させる。この結果、圧電素子１７の静電容量が段階的に放電され、圧電素子１７の電極間電圧の急激な変化による誤吐出を防止することができる。
【００３９】
充電波形Ｆ１と放電波形Ｆ３のモデルは予めドライバ回路１１に内蔵されたメモリに記憶されており、駆動信号波形生成部１２ａはこれらを利用して駆動信号波形を生成する。但し、誤吐出を生じる圧電素子１７の電極間電圧の変化量は、充放電時の環境温度やインク色などの種々の要因によって変化するので、吐出条件等に応じて充電波形Ｆ１と放電波形Ｆ３が設定されてもよい。この場合、例えば、充電波形Ｆ１と放電波形Ｆ３を求めるモデルや数式が予めドライバ回路１１に内蔵されたメモリに記憶されており、駆動信号波形生成部１２ａは、ドライバ回路１１に与えられた圧電素子１７の初期電荷や吐出条件等の情報から演算によって充電波形Ｆ１と放電波形Ｆ３を求め、これらを利用して駆動信号波形を生成する。
【００４０】
ここで、充電波形Ｆ１と放電波形Ｆ３の構成についてより詳細に説明する。まず、参考のために、コンデンサを含む一般的な電気回路において、コンデンサに溜まる電荷について説明する。図１７には、静電容量Ｃのコンデンサ１０１と、電圧Ｅの電源１０２と、オン／オフ切り換え可能なスイッチ１０３と、抵抗値Ｒの抵抗器１０４とを直列に接続した一般的な電気回路１００が示されている。この電気回路１００において、スイッチ１０３をオフからオンに切り換えたｔ秒後のコンデンサ１０１の端子間電圧Ｖｔは、次に示す数式１で示される。
【００４１】
【数１】
0005899675.tif 000002
【００４２】
数式１を、図６に示されたドライバ回路１１と圧電素子１７から成る回路に当てはめてみると、圧電素子１７の電極１７Ａと電極１７Ｂの電極間電圧がＶｔとなり、圧電素子１７の静電容量がＣとなり、ＨＶＤＤ端子１３の電圧が電圧Ｅとなり、抵抗器１６の抵抗値が抵抗値Ｒとなる。
【００４３】
充電波形Ｆ１と放電波形Ｆ３の構成に関し、駆動信号のHiの時間及びLoの時間（すなわち、駆動信号のパルスの幅と周期）に次に説明するような関係が定められている。
【００４４】
図８（ａ）は、圧電素子の充放電動作におけるドライバ回路の駆動信号のタイムチャートである。図８（ａ）に示された駆動信号波形は、圧電素子１７の電極間電圧を変化させるために、ロジック回路１２の駆動信号出力部１２ｂから出力される駆動信号の時間変化を示している。この駆動信号は、電圧レベルがLoとHiの２値に変化するパルス信号であって、駆動信号のHiはドライバ回路１１のオン状態を意味し、Loはドライバ回路１１のオフ状態を意味する。充放電時（Ｆ１及びＦ３）のＯＮ側ＦＥＴ１４とＯＦＦ側ＦＥＴ１５の動作については先に述べたとおりである。なお、圧電素子１７のうち他方の電極１７Ｂの電位は、圧電素子１７の充放電動作においてグランドレベルに保持されている。
【００４５】
図８（ｂ）は、圧電素子の充放電動作における圧電素子の電極間電圧Ｖｔの時間変化を示している。図８（ａ）と図８（ｂ）の時間軸（横軸）は、紙面上下に対応している。図８（ｂ）に示すように、充電波形Ｆ１と対応する圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの時間変化を示す曲線（以下、「充電時電極間電圧曲線」という）には、駆動信号のHiと対応する立ち上がり部Ｌ１と、駆動信号のLoと対応する非立ち上がり部Ｌ２とが交互に表れる。立ち上がり部Ｌ１の傾きは、駆動信号がLoからHiに切り替わった直後は急峻であるが、経時的に小さくなる。非立ち上がり部Ｌ２では、電極間電圧Ｖｔが略一定であるか若しくは微増又は微減している。そして、立ち上がり部Ｌ１とこれに後続する非立ち上がり部Ｌ２は連続的に繋がっている。充電時電極間電圧曲線には、駆動信号のHiとLoから成る１パルスに対応して、立ち上がり部Ｌ１と非立ち上がり部Ｌ２から成る「立ち上げサイクル」が表れる。充電時電極間電圧曲線に表れる立ち上げサイクルの数は、充電波形Ｆ１に含まれる駆動信号のパルスの数と対応している。
【００４６】
充電時電極間電圧曲線の立ち上がり部Ｌ１の傾きの急峻さは、数式１に示される（ｔ／ＣＲ）で定まる。圧電素子１７の充電時において、ＨＶＤＤ端子１３の電圧Ｅが一定とすると、時間ｔが大きくなるほど立ち上がり部Ｌ１の傾きが小さくなる。これは、立ち上がり部Ｌ１の傾きがＶｔの時間変化に相当するためである。そして、後続の立ち上げサイクルほど立ち上がり部Ｌ１の傾きが小さくなれば、同じ充電時間あたりの電極間電圧の増加率が減少するので、駆動電圧の立ち上げ時間が長くなってしまう。そこで、各立ち上がり部Ｌ１における電極間電圧の増加量が充電開始後最初に表れる立ち上がり部Ｌ１における電極間電圧の増加量に近づくよう各立ち上がり部Ｌ１における駆動信号のHiの期間を時間ｔが大きいほど長く設定する。このように設定すると、充電開始後最初に表れる立ち上がり部Ｌ１において誤吐出が発生しなければ、電極間電圧の増加量が充電開始後最初に表れる立ち上がり部Ｌ１の場合以下である後続の立ち上がり部において誤吐出が発生することはなく、誤吐出を抑制しつつ圧電素子１７の充電に要する時間を短縮することができる。つまり、特許文献１に記載されたように駆動信号のパルスの幅及び周期が一定である場合と比較して、圧電素子１７の駆動電圧の立ち上げ時間、すなわち、圧電素子１７の充電に要する時間を短縮することができる。加えて、圧電素子の劣化の程度は圧電素子に電圧が印加された時間に比例することが一般に知られているが、充電時に圧電素子に電圧が印加される時間を短縮することができるので、圧電素子の劣化を抑制し、圧電素子の長寿命化に寄与することができる。
【００４７】
前述の特徴を有する充電時電極間電圧曲線を得るためには、例えば、充電波形Ｆ１について、駆動信号のLoの時間を一定としたうえで、駆動信号のHiの時間を、増加させるように定める。駆動信号のHiの時間は、駆動信号のパルス幅であり、数式１に示される時間ｔと対応している。このような充電波形Ｆ１は、例えば図８（ａ）に示すような、Loの時間が一定で、Hiの時間が徐々に大きくなるようにパルス幅を変化させるパルス波形となる。なお、駆動信号のHiとLoとの１組の周期を一定として、Hiの時間とLoの時間の比率をHiの時間が徐々に長くなるように設定するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調することで前述の特徴を有する充電時電極間電圧曲線を得てもよい。
【００４８】
なお、充電波形Ｆ１及び放電波形Ｆ３において、駆動信号の１パルスのHiの時間とLoの時間は、原則として、対応する吐出口８５から誤吐出を引き起こさないために、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの変化量が少なくとも電源電圧レベルより小さくなるように設定されている。また、充電波形Ｆ１及び放電波形Ｆ３において、後続のパルスは最初の立ち上がり部（又は立ち下り部）における電極間電圧の増加量（又は減少量）に近づくように駆動信号の１パルスのHiの時間とLoの時間を設定するが、厳密には、圧電素子１７の駆動（変形）加速度が早いほど誤吐出が起き易いので、最初の立ち上がり部（又は立ち下り部）における電極間電圧の加速度（平均加速度）に近づくように後続のパルスの駆動信号の１パルスのHiの時間とLoの時間を設定するのが良い。この場合には後続のパルスの電極間電圧の増加量（又は減少量）が最初の立ち上がり部（又は立ち下り部）における電極間電圧の増加量よりも多くなる場合も有り得る。なお、個別インク流路９０内の圧力波の影響を考慮して、充電波形Ｆ１及び放電波形Ｆ３において、駆動信号のLoの時間は、インク吐出ヘッド３１のメニスカス振動の固有周期の整数倍とならないように設定されている。
【００４９】
上記のような充電波形Ｆ１に基づいてドライバ回路１１が動作すれば、電源の電圧が基準電圧レベルで維持された状態で、圧電素子１７を構成している２つの電極のうち一方の電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３（電源）との接続と非接続が繰り返されながら、電極１７Ａが基準電圧レベルまで充電される。このとき、圧電素子１７の電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３との非接続時間を一定に維持しつつ接続時間を徐々に増加させながら、接続と非接続が繰り返される。換言すれば、充電を開始してから２回目以降の電極１７Ａと電源の接続時間及びそれに続く非接続時間から成るサイクルの少なくとも１つにおいて、非接続時間に対する接続時間の比が、充電を開始してから最初のサイクルよりも大きくなるように、ＨＶＤＤ端子１３と電極１７Ａとの接続と非接続が繰り返される。そして、このようにＨＶＤＤ端子１３と電極１７Ａとが間欠的に接続される結果、例えば図８（ｂ）に示すように、充電時電極間電圧曲線に立ち上がり部Ｌ１とこれに連続する非立ち上がり部Ｌ２から成る立ち上げサイクルが繰り返し表れる。ここで、充電を開始してから２回目以降の立ち上げサイクルの少なくとも１つにおいて、非立ち上がり部Ｌ２に対する立ち上がり部Ｌ１の時間比は、充電を開始してから最初のサイクルよりも大きい。
【００５０】
続いて、放電波形Ｆ３の駆動信号のHiの時間とLoの時間の関係についてより詳細に説明する。放電波形Ｆ３において、駆動信号のHiの時間は、先に述べたように、ＯＮ側ＦＥＴ１４をオフ（電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３とを非接続（切断）とした状態）としたまま、ＯＦＦ側ＦＥＴ１５についてオフ（電極１７Ａとグランド１９とを非接続（切断）とした）とした状態を示している。すなわち、放電波形Ｆ３において駆動信号がHiであるときに、圧電素子１７の一方の電極１７Ａとグランド１９との非接続の状態である。また、放電波形Ｆ３において、駆動信号のLoの時間は、すなわち、ドライバ回路のオフ状態の時間であり、ＯＮ側ＦＥＴ１４をオフ（電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３とを非接続（切断）とした状態）としたまま、ＯＦＦ側ＦＥＴ１５についてオン（電極１７Ａとグランド１９とを接続した状態））とした状態（つまり放電した状態）を示している。すなわち、放電波形Ｆ３において駆動信号がLoであるときに、圧電素子１７の一方の電極１７Ａとグランド１９との接続時間である。
【００５１】
そして、放電波形Ｆ３についても、前述の充電波形Ｆ１と同様に考えることができる。例えば、放電波形Ｆ３について、駆動信号のLoの時間を一定とし、駆動信号のHiの時間を減少させるように定める。このような放電波形Ｆ３は、例えば図８（ａ）に示すような、Hiの時間が一定で、Loの時間が徐々に大きくなるようにパルス幅を変化させるパルス波形となる。なお、LoとHiの１組の周期を一定として、Hiの時間とLoの時間の比率をLoの時間が徐々に長くなるように設定するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調することで前述の特徴を有する充電時電極間電圧曲線を得てもよい。
【００５２】
上記のような放電波形Ｆ３に基づいてドライバ回路１１が動作すれば、基準電圧レベルまで充電された圧電素子１７の一方の電極１７Ａについて、電極１７Ａとグランド１９との接続と非接続とが繰り返されながら、電極１７Ａがグランドレベルまで放電される。このとき、圧電素子１７の電極１７Ａとグランド１９との非接続時間は一定に維持しつつ接続時間を徐々に増加させながら、接続と非接続とが繰り返される。換言すれば、放電を開始してから２回目以降の接続時間及びこれに続く非接続時間から成るサイクルの少なくとも１つにおいて、非接続時間に対する接続時間の比が、放電を開始してから最初のサイクルより大きくなるように、電極１７Ａとグランド１９との接続と非接続とが繰り返される。このように電極１７Ａとグランド１９とが間欠的に接続される結果、例えば図８（ｂ）に示すように、放電波形Ｆ３と対応する圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの時間変化を示す曲線（以下、「放電時電極間電圧曲線」という）に、駆動信号の１パルスに対応して、立ち下がり部Ｌ３と非立ち下がり部Ｌ４から成る立ち下げサイクルが表れる。放電時電極間電圧曲線の立ち下げサイクルの数は、放電波形Ｆ３に含まれるパルスの数と対応している。そして、放電を開始してから２回目以降に表れる立ち下げサイクルの少なくとも１つにおいて、非立ち下がり部Ｌ４に対する立ち下がり部Ｌ３の時間比は、放電を開始してから最初の立ち下げサイクルよりも大きい。
【００５３】
以上説明した圧電素子１７の駆動回路及び駆動方法によれば、圧電素子１７の電極間電圧がグランドレベルから基準電圧レベルへ立ち上がるまでの遷移期間において、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔを段階的に増加させることによって、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの急激な変化を防止することができる。また、圧電素子１７の電極間電圧が基準電圧レベルからグランドレベルへ立ち下がるまでの遷移期間において、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔを段階的に減少させることによって、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの急激な変化を防止することができる。これにより、インク吐出ヘッド３１からの誤吐出を防止することができる。
【００５４】
さらに、上記圧電素子１７の駆動回路及び駆動方法によれば、圧電素子１７の電極間電圧がグランドレベルから基準電圧レベルへ立ち上がるまでの遷移期間において、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの経時変化を示す曲線（充電時電極間電圧曲線）に最初に表れる立ち上がり部Ｌ１の電極間電圧の増加量と２回目以降に表れる立ち上がり部Ｌ１の電極間電圧の増加量の変化が小さくなるので、立ち上がり部Ｌ１の電極間電圧の増加量が漸次減少する場合（例えば、特許文献１の場合）と比較して、圧電素子１７の充電に要する時間を短縮することができる。また、圧電素子１７の電極間電圧が基準電圧レベルからグランドレベルへ立ち下がるまでの遷移期間において、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの経時変化を示す曲線（放電時電極間電圧曲線）に最初に表れる立ち下がり部Ｌ３の電極間電圧の減少量と２回目以降に表れる立ち下がり部Ｌ３の電極間電圧の減少量の変化が小さくなるので、立ち下がり部Ｌ３の電極間電圧の減少量が漸次減少する場合と比較して、圧電素子１７の放電に要する時間を短縮することができる。このように、圧電素子１７の充放電に要する時間を短縮することができる結果、圧電素子１７に電圧が印加される時間を総じて短縮することができ、圧電素子１７の長寿命化に寄与することができる。
【００５５】
〔変形例１〕
図８（ａ）に示す充電波形Ｆ１及び放電波形Ｆ３では、パルス波において圧電素子１７を充電又は放電させるデューティーを変化させているが、このパルス幅を同じとし、パルス波の周期を変化させることによっても充電波形Ｆ１及び放電波形Ｆ３を得ることができる。以下では、圧電素子の駆動構成の変形例１として、充電波形Ｆ１及び放電波形Ｆ３において、ロジック回路１２から出力される駆動信号波形のパルス波の周期が変化する場合について説明する。
【００５６】
図９（ａ）は変形例１に係る圧電素子の充放電動作におけるドライバ回路の駆動信号のタイムチャートであり、図９（ｂ）は変形例１に係る圧電素子の充放電動作における圧電素子の電極間電圧の時間変化を図９（ａ）と対応して示す図である。例えば、図９（ａ）に示すように、充電波形Ｆ１では、駆動信号のHiの時間が一定であり、且つ、駆動信号のLoの時間は圧電素子１７の現在の電極間電圧Ｖｔと充電後の電極間電圧Ｖｔとの差の減少に対応して減少している。このような充電波形Ｆ１は、パルス幅（駆動信号のHiレベルの期間に相応）が一定で、周期（駆動信号のLoレベルの期間に相応）が徐々に減少するように変化する波形である。この波形は、周期的なパルス波をＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）で変調して得ることができる。
【００５７】
上記のような充電波形Ｆ１に基づいてドライバ回路１１が動作すれば、電源の電圧が基準電圧レベルで維持された状態で、圧電素子１７を構成している２つの電極のうち一方の電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３（電源）との接続と非接続が繰り返されながら、電極１７Ａが基準電圧レベルまで充電される。このとき、圧電素子１７の電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３との接続時間を一定に維持しつつ非接続時間を徐々に減少させながら、接続と非接続が繰り返される。これにより、充電を開始してから２回目以降の電極１７Ａと電源の接続時間（ドライバ回路１１のオン状態）及びそれに続く非接続時間（ドライバ回路１１のオフ状態）から成るサイクルの少なくとも１つにおいて、非接続時間に対する接続時間の比が、充電を開始してから最初のサイクルよりも大きくなるように、ＨＶＤＤ端子１３と電極１７Ａとの接続と非接続が繰り返される。そして、このようにＨＶＤＤ端子１３と電極１７Ａとが間欠的に接続される結果、例えば図９（ｂ）に示すように、充電時電極間電圧曲線に立ち上がり部Ｌ１とこれに連続する非立ち上がり部Ｌ２から成る立ち上げサイクルが繰り返し表れる。ここで、充電を開始してから２回目以降の立ち上げサイクルの少なくとも１つにおいて、非立ち上がり部Ｌ２に対する立ち上がり部Ｌ１の時間比は、充電を開始してから最初のサイクルよりも大きい。
【００５８】
放電波形Ｆ３についても、前述の充電波形Ｆ１と同様に考えることができる。すなわち、図９（ａ）に示すように、放電波形Ｆ３では、駆動信号のLoの時間が一定であり、且つ、駆動信号のHiの時間が圧電素子１７の現在の電極間電圧と放電後の電極間電圧との差の減少に対応して減少している。このような放電波形Ｆ３は、パルス幅（駆動信号のLoの時間に相応）が一定で、周期（駆動信号のLoとHiの合計時間に相応）が徐々に減少するように変化する波形である。
【００５９】
上記のような放電波形Ｆ３に基づいてドライバ回路１１が駆動されれば、基準電圧レベルまで充電された圧電素子１７の一方の電極（電極１７Ａ）について、電極１７Ａとグランド１９との接続と非接続とが繰り返されながら、電極１７Ａがグランドレベルまで放電される。このとき、圧電素子１７の電極１７Ａとグランド１９との接続時間を一定に維持しつつ非接続時間を徐々に減少させながら、接続と非接続とが繰り返される。これにより、放電を開始してから２回目以降の電極１７Ａとグランド１９の接続時間及びこれに続く非接続時間から成るサイクルの少なくとも１つにおいて、非接続時間に対する接続時間の比が、放電を開始してから最初のサイクルより大きくなるように、接続と非接続とが繰り返される。このように電極１７Ａとグランド１９とが間欠的に接続される結果、圧電素子１７の電極間電圧の経時変化を示す曲線には、例えば図９（ｂ）に示すように、立ち下がり部Ｌ３とこれに連続する非立ち下がり部Ｌ４から成るサイクルが繰り返し表れる。ここで、放電を開始してから２回目以降に表れる立ち下がり部Ｌ３と非立ち下がり部Ｌ４から成るサイクル１の少なくとも１つにおいて、非立ち下がり部Ｌ４に対する立ち下がり部Ｌ３の時間比は、放電を開始してから最初のサイクルよりも大きい。
【００６０】
〔変形例２〕
本実施の形態１に係るドライバ回路１１のロジック回路１２では、前述したように、ＯＮ側ＦＥＴ１４及びＯＦＦ側ＦＥＴ１５のそれぞれにHi又はLoの独立した駆動信号を出力する。但し、ロジック回路１２からＯＮ側ＦＥＴ１４及びＯＦＦ側ＦＥＴ１５へ送る信号が対となるように、つまり、ＯＮ側ＦＥＴ１４にHiが出力されるとＯＦＦ側ＦＥＴ１５にLoが出力される（逆もまた同じ）ように、ロジック回路１２を構成することもできる。そこで、圧電素子の駆動構成の変形例２として、ドライバ回路１１のロジック回路１２がＯＮ側ＦＥＴ１４とＯＦＦ側ＦＥＴ１５のうち一方へHiを出力し、他方へLoを出力するように構成された場合を説明する。
【００６１】
変形例２において、ドライバ回路１１のＯＮ側ＦＥＴ１４とＯＦＦ側ＦＥＴ１５は、圧電素子１７の電極１７ＡにＨＶＤＤ端子１３とグランド１９のいずれか一方が接続される状態しか生じないようにロジック回路１２により制御される。このようにロジック回路１２が構成されることにより、ロジック回路１２の回路構成をより単純化することができる。なお、ＯＮ側ＦＥＴ１４とＯＦＦ側ＦＥＴ１５の切り替え時は、ＨＶＤＤ端子１３からグランド１９への短絡をしないように、一瞬ＯＮ側ＦＥＴ１４又はＯＦＦ側ＦＥＴ１５のスイッチングを遅らせるように制御される。
【００６２】
図１０（ａ）は変形例２に係る圧電素子の充放電動作におけるドライバ回路の駆動信号のタイムチャートであり、図１０（ｂ）は変形例２に係る圧電素子の充放電動作における圧電素子の電極間電圧の時間変化を（ａ）と対応して示す図である。図１０（ａ）に示す駆動信号は、図８（ａ）に示すものと同じであり、ここでは説明を省略する。図１０（ｂ）に示すように、図１０（ａ）の充電波形Ｆ１と対応する圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの時間変化を示す充電時電極間電圧曲線には、電極１７ＡとＨＶＤＤ端子１３とが接続される駆動信号のHiと対応する立ち上がり部Ｌ１と、電極１７Ａとグランド１９とが接続される駆動信号のLoと対応する非立ち上がり部Ｌ２とが交互に表れる。立ち上がり部Ｌ１の傾きは、駆動信号がLoからHiに切り替わった直後は急峻であるが、経時的に小さくなる。非立ち上がり部Ｌ２では、電極間電圧Ｖｔが微減している。充電時電極間電圧曲線には、駆動信号のHiとLoから成る１パルスに対応して、立ち上がり部Ｌ１と非立ち上がり部Ｌ２から成る立ち上げサイクルが表れる。ここで、充電を開始してから２回目以降の立ち上げサイクルの少なくとも１つにおいて、非立ち上がり部Ｌ２に対する立ち上がり部Ｌ１の時間比は、充電を開始してから最初のサイクルよりも大きい。
【００６３】
また、図１０（ａ）の放電波形Ｆ３と対応する圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの時間変化を示す放電時電極間電圧曲線に、駆動信号の１パルスに対応して、立ち下がり部Ｌ３と非立ち下がり部Ｌ４から成る立ち下げサイクルが表れる。放電時電極間電圧曲線の立ち下げサイクルの数は、放電波形Ｆ３に含まれるパルスの数と対応している。そして、放電を開始してから２回目以降に表れる立ち下げサイクルの少なくとも１つにおいて、非立ち下がり部Ｌ４に対する立ち下がり部Ｌ３の時間比は、放電を開始してから最初の立ち下げサイクルよりも大きい。
【００６４】
以上説明した変形例２においても、圧電素子１７の電極間電圧がグランドレベルから基準電圧レベルへ立ち上がるまでの遷移期間において、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔを段階的に増加させることによって、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの急激な変化を防止することができる。また、圧電素子１７の電極間電圧が基準電圧レベルからグランドレベルへ立ち下がるまでの遷移期間において、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔを段階的に減少させることによって、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの急激な変化を防止することができる。これにより、インク吐出ヘッド３１からの誤吐出を防止することができる。
【００６５】
〔実施の形態２〕
上記実施の形態１の充電波形Ｆ１および放電波形Ｆ３では、数式１に示される（ｔ／ＣＲ）において、ｔを変化させている。ただし、充電波形Ｆ１および放電波形Ｆ３において、数式１に示される（ｔ／ＣＲ）において、ｔに代えてＲを変化させてもよい。以下に示す実施の形態２では、数式１に示される（ｔ／ＣＲ）においてＲを変化させた充電波形Ｆ１および放電波形Ｆ３で圧電素子１７のドライバ回路１１を動作させる例ついて説明する。
【００６６】
図１１は本発明の実施の形態２に係る圧電素子の駆動構成を示す回路図である。同図に示すように、実施の形態２に係る圧電素子の駆動構成は実施の形態１に係る圧電素子の駆動構成とほぼ一致するが、第１電流制限抵抗器２５及び第２電流制限抵抗器２６が設けられている点で異なる。そこで、実施の形態２に係る圧電素子の駆動構成について、第１電流制限抵抗器２５及び第２電流制限抵抗器２６について詳細に説明し、実施の形態１に係る圧電素子の駆動構成と重複する説明を省略する。
【００６７】
第１電流制限抵抗器２５は、ＯＮ側ＦＥＴ１４のソース端子とＨＶＤＤ端子１３とを接続している信号線に設けられており、電源から圧電素子１７の電極１７Ａへ流れる電流を制限することができる。第１電流制限抵抗器２５による、電源から電極１７Ａへの電流を制限する制限状態と、その制限を解除した制限解放状態との切り換えは、第１抵抗切換部２７により行われる。また、第２電流制限抵抗器２６は、ＯＦＦ側ＦＥＴ１５のソース端子とグランドとを接続している信号線に設けられており、圧電素子１７の電極１７Ａからグランドへ流れる電流を制限することができる。第２電流制限抵抗器２６による、電極１７Ａからグランドへの電流を制限する制限状態と、その制限を解除した制限解放状態との切り換えは、第２抵抗切換部２８により行われる。
【００６８】
図１２（ａ）は圧電素子の充放電動作におけるドライバ回路の駆動信号のタイムチャートであり、図１２（ｂ）は圧電素子の充放電動作における圧電素子の電極間電圧の時間変化を図１２（ａ）と対応して示す図である。図１２（ａ）に示すように、充電波形Ｆ１は、充電開始とともに駆動信号がLoからHiに切り換えられ、Hiで維持された１つのパルス波である。充電開始とともに又は充電開始前に、第１電流制限抵抗器２５は制限状態に切り換えられる。そして、駆動信号がHiとなってから所定時間Δｔ１経過後に、第１電流制限抵抗器２５が制限解放状態に切り換えられる。ここで、所定時間Δｔ１は、充電を開始してから圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔが基準電圧レベルに至らないまでの極めて短い時間である。このように圧電素子１７の充電時に、電源から圧電素子１７の電極１７Ａへ流れる電流が制限された状態からその制限から解放された状態に切り替わることで、図１２（ｂ）に示すように、充電時電極間電圧曲線に立ち上がり部Ｌ１が２回繰り返し表れる。
【００６９】
そして、第１電流制限抵抗器２５の抵抗値及び時間Δｔ１は、誤吐出が生じない範囲内で立ち上げ時間ができるだけ短くなるように設定される。例えば、第１電流制限抵抗器２５の抵抗値が比較的大きい場合には充電時電極間電圧曲線において充電を開始してから最初に表れる立ち上がり部Ｌ１の勾配が減少するので時間Δｔ１を比較的短くする必要がある。実際には個別インク流路９０内の圧力や誤吐出の状況などを理論計算や実測などで調査して、第１電流制限抵抗器２５の抵抗値や時間Δｔ１の最適値を求めることになる。充電開始から時間Δｔ１が経過するまでは、第１電流制限抵抗器２５により電源から圧電素子１７の一方の電極１７Ａへ流れる電流が制限されているので、充電時電極間電圧曲線において充電を開始してから最初に表れる立ち上がり部Ｌ１の傾きは、制限が解放された状態と比較して小さい。また、充電開始後から時間Δｔ１が経過してからは、第１電流制限抵抗器２５による電流の制限はないが、圧電素子１７の電極間電圧が充電時電極間電圧曲線において充電を開始してから最初に表れる立ち上がり部Ｌ１よりも基準電圧レベルに近くなっているため、電極間電圧Ｖｔの急激な変化が抑制される。
【００７０】
図１２（ａ）に示すように、放電波形Ｆ３は、放電開始とともに駆動信号がHiからLoに切り替わる１つのパルス波である。放電開始とともに又は放電開始前に、第２電流制限抵抗器２６は制限状態に切り換えられる。そして、駆動信号がLoとなってから所定時間Δｔ２経過後に、第２電流制限抵抗器２６が制限解放状態に切り換えられる。ここで、所定時間Δｔ２は、放電を開始してから圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔがグランドレベルに至らない極めて短い時間である。このように圧電素子１７の放電時に、圧電素子１７の電極１７Ａからグランドへ流れる電流が制限された状態からその制限が解放された状態に切り替わることで、図１２（ｂ）に示すように、放電時電極間電圧曲線に立ち下がり部Ｌ３が２回繰り返し表れる。ここで、第２電流制限抵抗器２６の抵抗値及び時間Δｔ２についても、第１電流制限抵抗器２５の抵抗値及び時間Δｔ１と同様に設定される。放電開始から時間Δｔ２が経過するまでは、第２電流制限抵抗器２６により圧電素子１７の一方の電極１７Ａからグランド１９へ流れる電流が制限されているので、放電時電極間電圧曲線において放電を開始してから最初に表れる立ち下がり部Ｌ３の傾きは、制限が解放された状態と比較して小さい。また、放電開始後から時間Δｔ２が経過してからは、第２電流制限抵抗器２６による電流の制限はないが、圧電素子１７の電荷の一部は放電されているため、電極間電圧Ｖｔの急激な変化が抑制される。
【００７１】
ところで、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの急激な変化を抑制する観点においては、第１電流制限抵抗器２５及び第２電流制限抵抗器２６の制限状態及び制限解放状態の切り換えを上記と逆にすることができる。これを、圧電素子の駆動構成の変形例３として以下に説明する。
【００７２】
〔変形例３〕
図１３（ａ）は変形例３に係る圧電素子の充放電動作におけるドライバ回路の駆動信号のタイムチャートであり、図１３（ｂ）は変形例３に係る圧電素子の充放電動作における圧電素子の電極間電圧の時間変化を図１３（ａ）と対応して示す図である。図１３（ａ）に示すように、充電波形Ｆ１は、充電開始とともに駆動信号がLoからHiに切り換えられ、Hiで維持された１つのパルス波である。充電開始とともに又は充電開始前に、第１電流制限抵抗器２５は制限解放状態に切り換えられる。そして、駆動信号がHiとなってから所定時間Δｔ３経過後に、第１電流制限抵抗器２５が制限状態に切り換えられる。ここで、所定時間Δｔ３は、充電を開始してから圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔが基準電圧レベルに至らないまでの極めて短い時間である。このように圧電素子１７の充電時に、電源から圧電素子１７の電極１７Ａへ流れる電流の制限が解放された状態から制限された状態に切り替わることで、図１３（ｂ）に示すように、充電時電極間電圧曲線に立ち上がり部Ｌ１，Ｌ１aが２回繰り返し表れる。このようにドライバ回路１１が動作すれば、充電開始から所定時間Δｔ３が経過してからは、電源から圧電素子１７の一方の電極１７Ａへ流れる電流が制限されるので、充電時電極間電圧曲線において充電を開始してから２回目に表れる立ち上がり部Ｌ１aにおける電極間電圧Ｖｔの増加が抑えられる。これにより、圧電素子１７の電極間電圧の急激な変化を抑制することができる。
【００７３】
また、図１３（ａ）に示すように、放電波形Ｆ３は、放電開始とともに駆動信号がHiからLoに切り替わる１つのパルス波である。放電開始とともに又は放電開始前に、第２電流制限抵抗器２６は制限解放状態に切り換えられる。そして、駆動信号がLoとなってから所定時間Δｔ４経過後に、第２電流制限抵抗器２６は制限状態に切り換えられる。ここで、所定時間Δｔ４は、放電を開始してから圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔがグランドレベルに至らない極めて短い時間である。このように圧電素子１７の放電時に、圧電素子１７の電極１７Ａからグランド１９へ流れる電流の制限が解放された状態から制限された状態に切り替わることで、図１３（ｂ）に示すように、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの経時変化を示す曲線に立ち下がり部Ｌ３，Ｌ３ａが２回繰り返し表れる。このようにドライバ回路１１が動作すれば、放電を開始してから所定時間Δｔ４経過後に第２電流制限抵抗器２６により圧電素子１７からグランド１９へ流れる電流が制限されるので、電極間電圧Ｖｔの曲線において放電を開始してから２回目に表れる立ち下がり部Ｌ３ａにおける電極間電圧Ｖｔの減少が抑えられる。これにより、圧電素子１７の電極間電圧Ｖｔの急激な変化を抑制することができる。
【００７４】
〔変形例４〕
数式１に示される（ｔ／ＣＲ）において、Ｒを変化させるための抵抗器の配置及び構成は、上記に限定されず、ドライバ回路１１内に抵抗が設けられても良い。そこで、圧電素子の駆動構成の変形例４として、ドライバ回路１１内に抵抗を設けた例を説明する。
【００７５】
図１４は変形例４に係る圧電素子の駆動構成を示す回路図である。このドライバ回路１１の構成は、図６に示すドライバ回路１１の構成とほぼ共通するが、抵抗器１６に代えて、並列に接続された第１の抵抗器２４と第２の抵抗器２３からなる可変抵抗器２２を備えている点で異なる。可変抵抗器２２は、ヘッド制御部２０の制御を受けて、抵抗が大きい状態（第１の抵抗器２４の抵抗値Ｒ１）と、抵抗が小さい状態（第１の抵抗器２４の抵抗値Ｒ１と第２の抵抗器２３の抵抗値Ｒ２が合成された抵抗値）とに切り換え可能である。可変抵抗器２２の抵抗値の切り換えは、抵抗切換回路２９が行う。この可変抵抗器２２は、圧電素子１７の充電時に電源から電極１７Ａへ流れる電流を制限することと、圧電素子１７の放電時に電極１７Ａからグランドへ流れる電流を制限することとができる。
【００７６】
上記変形例４に係る圧電素子の駆動構成において、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、圧電素子１７の充電時には、充電開始とともに駆動信号がLoからHiに切り換えられ、充電開始とともに又は充電開始前に、可変抵抗器２２は抵抗が大きい状態に切り換えられる。そして、駆動信号がHiとなってから所定時間Δｔ１経過後に、可変抵抗器２２は抵抗が小さい状態に切り換えられる。また、圧電素子１７の放電時には、放電開始とともに駆動信号がHiからLoに切り換えられ、放電開始とともに又は放電開始前に、可変抵抗器２２は抵抗が大きい状態に切り換えられる。そして、駆動信号がLoとなってから所定時間Δｔ２経過後に、可変抵抗器２２は抵抗が小さい状態に切り換えられる。
【００７７】
或いは、上記変形例４に係る圧電素子の駆動構成において、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、圧電素子１７の充電時には、充電開始とともに駆動信号がLoからHiに切り換えられ、充電開始とともに又は充電開始前に、可変抵抗器２２は抵抗が小さい状態に切り換えられる。そして、駆動信号がHiとなってから所定時間Δｔ３経過後に、可変抵抗器２２は抵抗が大きい状態に切り換えられる。また、圧電素子１７の放電時には、放電開始とともに駆動信号がHiからLoに切り換えられ、放電開始とともに又は放電開始前に、可変抵抗器２２は抵抗が小さい状態に切り換えられる。そして、駆動信号がLoとなってから所定時間Δｔ４経過後に、可変抵抗器２２は抵抗が大きい状態に切り換えられる。
【００７８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能である。
【００７９】
例えば、上記の実施の形態では、インクジェット式プリンタにおいてインク吐出ヘッド３１がインク滴を吐出するために備える圧電素子の駆動回路及び駆動方法を例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る液滴吐出ヘッドが吐出する液滴はインク滴の定着促進等のために用いられる処理液の液滴であってもよい。また、その他、インクジェット方法による液晶表示素子の配向膜形成材料の塗布、フラックスの塗布、または接着剤の塗布などにも本発明を上記と同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、２つの電極に挟まれた圧電素子を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、圧電素子の駆動電圧の立ち上げおよび立ち下げに要する時間を短縮するとともに、圧電素子の急激な電極間電圧の変化に起因する液滴吐出ヘッドからの誤吐出を防止するために有用である。
【符号の説明】
【００８１】
Ｆ１  充電波形
Ｆ２  印字動作波形
Ｆ３  放電波形
Ｌ１  立ち上がり部
Ｌ２  非立ち上がり部
Ｌ３  立ち下がり部
Ｌ４  非立ち下がり部
１  プリンタ
２  筐体
１１  ドライバ回路
１２  ロジック回路
１２ａ  駆動信号波形生成部
１２ｂ  駆動信号出力部
１３  ＨＶＤＤ端子
１４，１５  ＦＥＴ
１６  抵抗器
１７  圧電素子
１７Ａ，１７Ｂ  電極
１８，１９  グランド
２０  ヘッド制御部
２１  電流制限抵抗器
２２  可変抵抗器
２５  第１電流制限抵抗器
２６  第２電流制限抵抗器
２７  第１抵抗切換部
２８  第２抵抗切換部
２９  抵抗切換回路
３１  インク吐出ヘッド
３２  ヘッド本体
３３  吐出面
８１  アクチュエータユニット
８２  流路ユニット
８３  圧力室
８４  アパーチャ
８５  吐出口
８６  マニホールド
９０  個別インク流路
【図１】
0005899675.tif 000003
【図２】
0005899675.tif 000004
【図３】
0005899675.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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