(57)【要約】【課題】多数のノズルを備えたヘッドにて、各ノズルの加圧手段を駆動する駆動素子数及び該加圧手段へ信号を伝搬する信号線数を減らし、その駆動回路の小型化、簡易化を実現する圧電素子駆動回路とその駆動方法及び液吐出装置並びに画像形成装置を提供する。【解決手段】マトリクス接続された圧電素子Ｃ11〜Ｃ23は第１の電極５７Ａ及び第２の電極５７Ｂに同じ極性の駆動信号が連続して順次印加される。第１の電極に駆動信号が印加されると各圧電素子は引き込み方向に動作し、第２の電極に駆動信号が印加されると各圧電素子は吐出方向に動作し、この引き込み動作及び吐出動作が連続して行われると、インクが吐出される。圧電素子の数より少ない数のトランジスタで各圧電素子を選択的に所望のタイミングで動作させ、好ましいインク吐出を実現する。駆動信号用の電源は単一極性でよく、また、駆動回路や配線を簡略化することが可能である。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス接続され、第１の電極及び第２の電極を有する圧電素子を駆動する圧電素子の駆動回路であって、
前記圧電素子に印加する単一極性の電圧を持った駆動信号を生成する駆動波形発生手段と、
前記圧電素子に前記駆動信号を印加するタイミングを制御する駆動制御手段と、
前記駆動制御手段の制御に応じて前記圧電素子に前記駆動信号を印加する、前記圧電素子よりも少ない数を有するスイッチ手段と、
を備え、
前記駆動制御手段は、前記第１の電極及び前記第２の電極に同一極性の電圧を持った駆動信号を連続して順次与えることを特徴とする圧電素子の駆動回路。
【請求項２】
前記マトリクス接続は、前記第１の電極が行方向或いは列方向のうち何れか一方の方向に接続され、前記第２の電極が行方向或いは列方向のうち前記第１の電極が接続される方向と異なる他方の方向に接続されることを特徴とする請求項１記載の圧電素子の駆動回路。
【請求項３】
少なくとも前記第１の電極に前記駆動信号が印加される期間では前記第２の電極は基準電位となり、少なくとも前記第２の電極に前記駆動信号が印加される期間では前記第１の電極は基準電位となることを特徴とする請求項１又は２記載の圧電素子の駆動回路。
【請求項４】
前記第１の電極に印加される駆動信号と前記第２の電極に印加される駆動信号との時間間隔は前記駆動信号の周期の１／２以下であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の圧電素子の駆動回路。
【請求項５】
マトリクス接続され、第１の電極と第２の電極を有する圧電素子を駆動する圧電素子の駆動方法であって、
前記圧電素子に印加する単一極性の電圧を持った駆動信号を生成し、前記圧電素子に前記駆動信号を与えるタイミングを制御して、前記圧電素子よりも少ない数を有するスイッチ手段を用いて前記第１の電極及び前記第２の電極に同一極性の電圧を持った駆動信号を連続して順次与えることを特徴とする圧電素子の駆動方法。
【請求項６】
液体を吐出させる吐出孔と、前記吐出孔から吐出される液体を収容する圧力室と、前記圧力室に液体を供給する供給口と、前記圧力室内の液体を加圧する第１の電極及び第２の電極を有する圧電素子と、を具備し、マトリクス接続された前記圧電素子を駆動して液体を吐出させる吐出ヘッドと、
前記圧電素子に印加する単一極性の電圧を持った駆動信号を生成する駆動信号発生手段と、
前記圧電素子に前記駆動信号を印加するタイミングを制御する駆動制御手段と、
前記駆動制御手段の制御に応じて前記圧電素子に前記駆動信号を与え、前記圧電素子よりも少ない数を有するスイッチ手段と、
を備え、
前記駆動制御手段は、前記第１の電極及び前記第２の電極に同一極性の電圧を持った駆動信号を連続して順次印加することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項７】
前記圧電素子は、前記第１の電極及び前記第２の電極の間に圧電体層がはさまれる構造を有することを特徴とする請求項６記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記圧電素子は、前記第１の電極に駆動信号が印加されると前記吐出孔から前記圧力室内部へ液体を引き込む方向に動作し、前記第２の電極に駆動信号が印加されると前記吐出孔から液体を吐出させる方向に動作することを特徴とする請求項６又は７記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記第１の電極に印加される駆動信号と前記第２の電極に印加される駆動信号との間隔は前記吐出素子の共振周期の１／２以下であることを特徴とする請求項６、７又は８記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
請求項６乃至９のうち何れか１項に記載の液体吐出装置を備え、前記液体吐出装置から吐出される液体によって被吐出媒体上に所望の画像を形成する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、圧電素子の駆動回路とその駆動方法及び液吐出装置並びに画像形成装置に係り、特に、インクジェット記録装置などに用いられる吐出ヘッドの加圧手段となる圧電素子の駆動技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の一例として、多数のノズル（吐出素子）を配列させたインクジェットヘッド（吐出ヘッド）を有し、このインクジェットヘッドとメディア（被吐出媒体）を相対的に移動させながら、ノズルからインクを吐出することによりメディア上に画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置のインクジェットヘッドにおけるインク吐出方式には、様々なものがある。例えば、圧電素子の変形によって圧力室の一部を構成する振動板を変形させて圧力室の容積を変化させ、圧力室の容積増大時にインク供給路から圧力室内にインクを導入し、圧力室の容積減少時に圧力室内のインクをノズルから液滴として吐出する圧電方式や、インク室（圧力室）内のインクを加熱して気泡を発生させ、この気泡が成長する際の膨張エネルギーでインクを吐出させるサーマルインクジェット方式などが知られている。
【０００４】
圧電素子やヒータなど、ノズルから吐出させるインクを加圧する加圧手段はトランジスタなどのスイッチ素子を用いて駆動される。画像データに対応した駆動信号を用いて該スイッチ素子をオンオフさせると、これに応じて該加圧手段に電力が供給され、該加圧手段からインクに与える吐出エネルギーが発生する。この吐出エネルギーが圧力室内のインクに作用するとノズルからインクが吐出される。
【０００５】
しかしながら、フルライン型ヘッドのように多数のノズルを備えるインクジェットヘッドでは、ノズルの数に応じてスイッチ素子の数が増加し、これに伴い該スイッチ素子へ駆動信号を伝搬する信号線の数が増加する。このようなスイッチ素子及び信号線の増加はヘッドが大型化する一因となり、また、消費電力の増加やコストアップの要因となる。したがって、多ノズル化したインクジェットヘッドでは、スイッチ素子及び信号線を減らすように様々な工夫がなされている。
【０００６】
省配線化の一例を挙げると、グループ化されたノズルをグループごとに共通の信号線を用いて駆動する方法や、マトリクス状に構成された信号線を用いて信号線を共通化する方法などが提案されている。
【０００７】
特許文献１に記載された印刷するための方法では、貯蔵槽を基板の第１の表面に形成されたインク噴出チェンバに接続するインクチャネルを介して、インク貯蔵槽からのインクを供給する。チャネルは、第１の終端で貯蔵槽に接続され、第２の終端で別個の入口通路に接続され、それぞれの噴出チェンバをインクで再充填する。隣接関係にある噴出チェンバのグループは、基板の第１の表面上の複数のプリミティブの１つを形成し、１回につき各プリミティブの最大１つの噴出チェンバだけが通電される。インク噴出チェンバのそれぞれの噴出要素を通電することにより、前記基板の１つのパスにおける１ピクセル位置で複数のインク滴をインク噴出チェンバから媒体表面上に噴出させる。複数のインク滴が媒体に衝突して併合するまで、実質的に分離された滴として噴出された複数のインク滴を維持するように構成されたインクジェットハードコピー装置を用いて写真画質の画像を作成できるようにする。
【０００８】
また、特許文献２に記載されたインクジェット記録装置では、発熱素子の駆動回路を、発熱素子のそれぞれを駆動するスイッチ素子と、このスイッチ素子を駆動するレベルシフタと、印字データであるセグメントライン及び選択走査するコモンラインに亘ってＡＮＤゲートを備えたＡＮＤゲートマトリクス回路と、セグメントライン数分の印字毎に印字データを取り込むセグメント回路と、全ノズル数をセグメントライン数で分割した分割数分の選択走査信号を発生するコモン回路とから構成し、セグメントラインとコモンラインのマトリクス構成で時分割駆動する駆動回路であって、ＡＮＤゲートでセグメントラインとコモンラインの論理積を発生し、この演算結果を印加信号にしてマトリクス駆動するように構成され、大規模ノズル数、長尺基板においてもノズルと駆動回路を基板に一体で作り込むことができる小型で駆動品質の高いインクジェット記録装置を実現している。
【０００９】
また、特許文献３及び特許文献４に記載されたインクジェット記録装置では、ｘ方向及びｙ方向に配列させた複数のノズルと、ノズル内壁又は近傍に設けられた第１の電極と、第１の電極の後方或いはノズル基板面のインク液室側ノズル周囲に設けられた第２の電極と、記録紙側に設けられた第３の電極とを備え、第１の電極には画像情報に応じたパルス状電圧を印加し、第２の電極は、印写列には第１の電極に印加するパルス状電圧と逆特性のパルス電圧を印加し、非印写列にはゼロ又は第１の電極に印加するパルス状電圧と同極性のパルス状電圧を印加し、第３の電極には第１の電極に印加するパルス状電圧と逆極性の一定電圧を印加するように構成され、安定したインク吐出えることができる。
【００１０】
また、特許文献５に記載されたインクジェットプリントヘッドでは、圧電基板の表面と裏面に複数の電極を設け、表面の電極及び裏面の電極の交差領域に対応するようにノズルを設けたノズルプレートを配設し、圧電基板とノズルプレートとのギャップに保持されたインクと、電極間に圧電基板の共振周波数に等しい周期で変化する電圧を選択的に印加する駆動手段と、を備え、各々の電極は交差領域を複数共有するように構成し、圧電基板の共振により、選択的にインクを霧化させ、濃度階調画像を得る。
【特許文献１】特開平１１−２０８０００号公報
【特許文献２】特開２００３−３２０６７０号公報
【特許文献３】特開昭５８−１５３６６１号公報
【特許文献４】特開昭５８−１５３６６２号公報
【特許文献５】特開平４−３４１８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載された印刷するための方法及び、特許文献２に記載されたインクジェット記録装置では、加圧素子であるインク噴出要素や発熱素子と同数の駆動素子（トランジスタ、トランジスタとＡＮＤ回路の組み合わせ等）を必要とするので、ヘッドや駆動回路の小型化を実現することは難しい。
【００１２】
また、特許文献３、特許文献４に記載されたインクジェット記録装置及び、特許文献５に記載されたインクジェットプリントヘッドでは、単純にマトリクス状に結線すると各行及び列のすべてに電圧が印加されてしまう。また、極性の異なる複数の信号を用いて駆動素子を動作しており、極性が異なる電源装置や極性反転回路を必要とし、駆動回路を小型化することは難しい。更に、極性の異なる正負の電圧からなる最大電位差が圧電素子の許容耐圧（Ｖp ）以下でなければならない。一方、オフセット電圧からの偏差電圧を与えることにより、単一極性の電源でも同様の制御ができる可能性があるが、オフセット電圧と変位分の電圧を素子に加える必要があり、圧電素子の許容電圧に対して変位に使える電圧が小さくなってしまう。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、多数のノズルを備えたヘッドにおいて、各ノズルの加圧手段を駆動する駆動素子数及び該加圧手段へ信号を伝搬する信号線数を減らし、その駆動回路の小型化、簡易化を実現する圧電素子の駆動回路とその駆動方法及び液吐出装置並びに画像形成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】
【００１４】
前記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る圧電素子の駆動回路は、マトリクス接続され、第１の電極及び第２の電極を有する圧電素子を駆動する圧電素子の駆動回路であって、前記圧電素子に印加する単一極性の電圧を持った駆動信号を生成する駆動波形発生手段と、前記圧電素子に前記駆動信号を印加するタイミングを制御する駆動制御手段と、前記駆動制御手段の制御に応じて前記圧電素子に前記駆動信号を印加する、前記圧電素子よりも少ない数を有するスイッチ手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記第１の電極及び前記第２の電極に同一極性の電圧を持った駆動信号を連続して順次与えることを特徴とする圧電素子の駆動回路。
【００１５】
即ち、第１の電極及び第２の電極には同一極性の電圧を持った駆動信号を与えるので、極性の異なる電源を別に備えなくてもよく、また、圧電素子よりも少ない数を有するスイッチ手段を用いるので、駆動回路を簡素化することができる。
【００１６】
圧電素子には、PZT と呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＢ（Ｚｉ, Ｔｉ）Ｏ3 ）やチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）などのセラミック系圧電体や、PVDFと呼ばれるポリフッ化ビニリデン（Polyvinylidene fluoride ）などのフッ化樹脂系圧電体がある。
【００１７】
スイッチ手段には、トランジスタ、FET などの半導体素子を含んでいてもよい。
【００１８】
駆動信号を連続して順次与える態様には、第１の電極に駆動信号が与えられてから所定の範囲内の時間間隔経て第２の電極に駆動信号が与えられてもよい。但し、この所定の時間間隔はゼロであることが好ましい。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧電素子の駆動回路の一態様に係り、前記マトリクス接続は、前記第１の電極が行方向或いは列方向のうち何れか一方の方向に接続され、前記第２の電極が行方向或いは列方向のうち前記第１の電極が接続される方向と異なる他方の方向に接続されることを特徴とする。
【００２０】
マトリクス接続とは、行系列及び列系列の圧電素子をそれぞれ共通の信号線を用いて接続する態様を含み、該共通の信号線によって伝搬される駆動信号は選択手段を用いて選択された圧電素子に所望のタイミングで印加される。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の圧電素子の駆動回路の一態様に係り、少なくとも前記第１の電極に前記駆動信号が印加される期間では前記第２の電極は基準電位となり、少なくとも前記第２の電極に前記駆動信号が印加される期間では前記第１の電極は基準電位となることを特徴とする。
【００２２】
ここで言う基準電位は、グランド電位や接地電位（０Ｖ）でもよいし、０Ｖからオフセ
ットされた電圧でもよい。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の圧電素子の駆動回路の一態様に係り、前記第１の電極に印加される駆動信号と前記第２の電極に印加される駆動信号との時間間隔は前記駆動信号の周期の１／２以下であることを特徴とする。
【００２４】
第１の電極に印加される駆動信号と第２の電極に印加される駆動信号との間隔がゼロである態様が更に好ましい。
【００２５】
また、本発明は前記目的を達成する方法発明を提供する。即ち、請求項５記載の発明に係る圧電素子の駆動方法は、マトリクス接続され、第１の電極と第２の電極を有する圧電素子の駆動方法であって、前記圧電素子に印加する単一極性の電圧を持った駆動信号を生成し、前記圧電素子に前記駆動信号を与えるタイミングを制御して、前記圧電素子よりも少ない数を有するスイッチ手段を用いて前記第１の電極及び前記第２の電極に同一極性の電圧を持った駆動信号を連続して順次与えることを特徴とする。
【００２６】
また、前記目的を達成するために請求項６記載の発明に係る液体吐出装置は、液体を吐出させる吐出孔と、前記吐出孔から吐出される液体を収容する圧力室と、前記圧力室に液体を供給する供給口と、前記圧力室内の液体を加圧する第１の電極及び第２の電極を有する圧電素子と、を具備し、マトリクス接続された前記圧電素子を駆動して液体を吐出させる吐出ヘッドと、前記圧電素子に印加する単一極性の電圧を持った駆動信号を生成する駆動信号発生手段と、前記圧電素子に前記駆動信号を印加するタイミングを制御する駆動制御手段と、前記駆動制御手段の制御に応じて前記圧電素子に前記駆動信号を与え、前記圧電素子よりも少ない数を有するスイッチ手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記第１の電極及び前記第２の電極に同一極性の電圧を持った駆動信号を連続して順次印加することを特徴とする。
【００２７】
即ち、圧電素子は、第１の電極に印加される駆動信号の最大電圧に相当する変位量と、第２の電極に印加される駆動信号の最大電圧に相当する変位量と、を足し合わせた変位量を得ることができるので、極性が入れ換わる駆動信号を用いて圧電素子を駆動する場合に比べて、駆動信号の最大電圧が同じ場合には圧電素子の変位量を増やすことができ、また、圧電素子変位量を同じにする場合、駆動信号の最大電圧を下げることができる。
【００２８】
吐出ヘッドの構成例として、被吐出媒体の全幅に対応する長さにわたってインク吐出用の複数のノズルを配列させたノズル列を有するフルライン型のヘッドを用いることができる。
【００２９】
この場合、被吐出媒体の全幅に対応する長さに満たないノズル列を有する比較的短尺の吐出ヘッドブロックを複数個組み合わせ、これらを繋ぎ合わせることで全体として被吐出媒体の全幅に対応する長さのノズル列を構成する態様がある。
【００３０】
フルライン型のヘッドは、通常、被吐出媒体の相対的な送り方向（相対的搬送方向）と直交する方向に沿って配置されるが、搬送方向と直交する方向に対して、ある所定の角度を持たせた斜め方向に沿ってインクジェットヘッドを配置する態様もあり得る。
【００３１】
「吐出ヘッド」には、インクジェット記録装置などの画像形成装置に用いられるインクジェットヘッド、印字ヘッドなどと呼ばれ得るものを含んでいてもよい。
【００３２】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記圧電素子は、前記第１の電極及び前記第２の電極の間に圧電体層がはさまれる構造を有することを特徴とする。
【００３３】
即ち、第１の電極と第２の電極との間に圧電体層が挟まれる構造を有する圧電素子では、第１の電極に駆動信号を印加するときと、第２の電極に駆動信号を印加するときでは反対方向に動作する。
【００３４】
圧電素子は、１つの圧電体層を有する単層圧電素子でもよいし、２層以上の圧電体層を有する積層圧電素子でもよい。積層圧電素子では、第１の電極及び第２の電極は圧電体にはさまれる内層電極でもよい。
【００３５】
請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記圧電素子は、前記第１の電極に駆動信号が印加されると前記吐出孔から前記圧力室内部へ液体を引き込む方向に動作し、前記第２の電極に駆動信号が印加されると前記吐出孔から液体を吐出させる方向に動作することを特徴とする。
【００３６】
即ち、同一極性の電圧を有する駆動信号を用いて、液体吐出に好適な引き込み、押し出し駆動（プルプッシュ駆動）を行うことができる。
【００３７】
なお、押し出し駆動単独や引き込み動作単独の過渡現象によって吐出孔から液体は吐出されず、プルプッシュ駆動が一連の動作として行われると、吐出孔から液体が吐出される。
【００３８】
請求項９記載の発明は、請求項６、７又は８記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記第１の電極に印加される駆動信号と前記第２の電極に印加される駆動信号との間隔は前記吐出素子の共振周期の１／２以下であることを特徴とする。
【００３９】
即ち、吐出素子の共振周期と駆動信号の周期を合わせることで、吐出効率、リフィル効率を向上させることができる。
【００４０】
吐出素子には、液体を収容する圧力室、液体を吐出させる吐出孔、圧力室内に液体を供給する供給口などが含まれていてもよい。また、これ以外にも、圧電素子のたわみを機械的な変位に変化する振動板（加圧板）が含まれていてもよい。
【００４１】
また、吐出される液体の種類（組成、粘度等）によって吐出素子の共振周期が変化する場合にはこれに合わせて駆動信号の共振周期を変更する態様が好ましい。
【００４２】
また、前記目的を達成するために請求項１０記載の発明に係る画像形成装置は、請求項６乃至９のうち何れか１項に記載の液体吐出装置を備え、前記液体吐出装置から吐出される液体によって被吐出媒体上に所望の画像を形成することを特徴とする。
【００４３】
「被吐出媒体」は、吐出ヘッドから吐出される液滴を受ける媒体（印字媒体、被画像形成媒体、被記録媒体、受像媒体など呼ばれ得るもの）であり、連続用紙、カット紙、シール用紙、ＯＨＰシート等の樹脂シート、フイルム、布、吐出ヘッドによって配線パターン等が形成されるプリント基板、中間転写媒体、その他材質や形状を問わず、様々な媒体を含む。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、同一極性の電圧を有する駆動信号を、圧電素子が有する第１の電極及び第２の電極に連続的に順次与えるように構成したので、駆動信号の電圧は単一極性でよく、駆動回路、配線を簡素化することができる。また、圧電素子に印加される駆動信号はタイミングをずらして連続的に順次印加されるので、該圧電素子の変位量は各タイミングでの変位量が足し合わされ、駆動信号の最大電圧に対応する変位量よりも大きな変位量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
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。
【００４６】
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色ごとに設けられた複数の印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙（被吐出媒体）１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
【００４７】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００４８】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００４９】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００５０】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００５１】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００５２】
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００５３】
ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図１中不図示，図７中符号８８として記載）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の左から右へと搬送される。
【００５４】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００５５】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００５６】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００５７】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。詳細な構造例は後述するが（図３乃至図５）、各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、図２に示したように、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００５８】
記録紙１６の送り方向（以下、副走査方向という。）に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００５９】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色ごとに設けられてなる印字部１２によれば、副走査方向について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち１回の副走査で）、記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが主走査方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００６０】
なお、本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。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印字ヘッドを追加する構成も可能である。
【００６１】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは不図示の管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００６２】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００６３】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列と、からなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００６４】
印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。
【００６５】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【００６６】
多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００６７】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００６８】
こうして生成されたプリント物は排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成される。
【００６９】
また、図１には示さないが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
【００７０】
〔ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられている各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを示すものとする。
【００７１】
図３(a) は印字ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３(b) はその一部の拡大図である。また、図３(c) は印字ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図、図４はインク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３(a) 中の４−４線に沿う断面図）である。記録紙面上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド５０は、図３(a) 〜(c) 及び図４に示したように、インク滴が吐出するノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット（吐出素子）５３を千鳥でマトリックス状に配置させた構造を有し、これにより見かけ上のノズルピッチの高密度化を達成している。
【００７２】
即ち、本実施形態における印字ヘッド５０は、図３(a) ，(b) に示すように、インクを吐出する複数のノズル５１が印字媒体送り方向と略直交する方向に印字媒体の全幅に対応する長さにわたって配列された１列以上のノズル列を有するフルラインヘッドである。
【００７３】
また、図３(c) に示すように、短尺の２次元に配列された印字ヘッド５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、印字媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。
【００７４】
各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。
【００７５】
圧力室５２の天面を構成している加圧板５６には、第１の電極５７Ａと第２の電極５７Ｂとの間に圧電体層５８Ａを挟み込んだ構造を有する圧電素子５８が接合されている。第１の電極５７Ａは加圧板５６側に設けられる裏面側電極であり、第２の電極５７Ｂは第１の電極５７Ａと反対側面にある表面側電極である。なお、加圧板５６が金属材料で形成される場合には加圧板５６と第１の電極５７Ａとの間に絶縁部材が設けられ、第１の電極５７Ａと加圧板５６との絶縁性能が確保される。
【００７６】
また、圧電体層５８Ａにスルーホールを備え、第１の電極５７Ａ側から第２の電極５７Ｂへの配線を取り出せるように構成するとよい。もちろん、第２の電極５７Ｂ側から第１の電極５７Ａへの配線を取り出してもよい。なお、各インク室ユニット間の配線構造及び駆動制御の詳細は後述する。
【００７７】
第１の電極５７Ａと第２の電極５７Ｂとの間に同一極性の駆動電圧 (駆動信号）が連続的に順次印加されることによって、圧電素子５８が変形してノズル５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。なお、第１の電極５７Ａ及び第２の電極５７Ｂに印加される同一極性の駆動信号の詳細は後述する。
【００７８】
かかる構造を有する多数のインク室ユニット５３を図５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とに沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなる。
【００７９】
すなわち、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰ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。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。以下、説明の便宜上、ヘッドの長手方向（主走査方向）に沿って各ノズル５１が一定の間隔（ピッチＰ）で直線状に配列されているものとして説明する。
【００８０】
なお、用紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを主走査と定義する。
【００８１】
特に、図５に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。即ち、ノズル５１-11 、５１-12 、５１-13 、５１-14 、５１-15 、５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル５１-21 、…、５１-26 を１つのブロック、ノズル５１-31 、…、５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙１６の搬送速度に応じてノズル５１-11 、５１-12 、…、５１-16 を順次駆動することで記録紙１６の幅方向に１ラインを印字する。
【００８２】
一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。
【００８３】
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、主走査方向に沿う行方向及び副走査方向に沿う列方向にノズルを並べる配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。
【００８４】
また、本実施形態では１層の圧電体層を有する単層圧電素子を例示したが、本発明は２層以上の圧電体層が積層された多層圧電素子にも適用することができる。多層圧電素子では第１の電極５７Ａ及び第２の電極５７Ｂの機能を有する電極が内層電極となってもよい。
【００８５】
〔インク供給系の構成〕
図６はインクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。
【００８６】
インク供給タンク６０はインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インク供給タンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。なお、図６のインク供給タンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。
【００８７】
図６に示したように、インク供給タンク６０と印字ヘッド５０の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。
【００８８】
なお、図６には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。
【００８９】
また、インクジェット記録装置１０には、ノズル５１の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、ノズル面の清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。
【００９０】
これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。
【００９１】
キャップ６４は、図示せぬ昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面をキャップ６４で覆う。
【００９２】
印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、圧電素子５８が動作してもノズル５１からインクを吐出できなくなってしまう。
【００９３】
このような状態になる前に（圧電素子５８の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で）圧電素子５８を動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべくキャップ６４（インク受け）に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出）が行われる。
【００９４】
また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入した場合、圧電素子５８が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合には印字ヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。
【００９５】
この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。
【００９６】
クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構（ワイパー）により印字ヘッド５０のインク吐出面（ノズル板表面）に摺動可能である。ノズル板にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。なお、該ブレード機構によりインク吐出面の汚れを清掃した際に、該ブレードによってノズル５１内に異物が混入することを防止するために予備吐出が行われる。
【００９７】
〔制御系の説明〕
図７はインクジェット記録装置１０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１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。
【００９８】
通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６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７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。
【００９９】
画像メモリ７４は、通信インターフェース７０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７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４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。
【０１００】
システムコントローラ７２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１０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７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。
【０１０１】
画像メモリ７４には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、画像メモリ７４は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ７４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。
【０１０２】
モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２等のヒータ８９を駆動するドライバである。
【０１０３】
プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データ（ドットデータ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド５０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。
【０１０４】
プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０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８２に一時的に格納される。なお、図７において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２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。
【０１０５】
ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの圧電素子を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０１０６】
印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、画像メモリ７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データが画像メモリ７４に記憶される。
【０１０７】
画像メモリ７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、該プリント制御部８０においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。
【０１０８】
ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのアクチュエータを駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０１０９】
プログラム格納部（不図示）には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２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。前記プログラム格納部はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。
【０１１０】
なお、前記プログラム格納部は動作パラメータ等の記録手段（不図示）と兼用してもよい。
【０１１１】
印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。
【０１１２】
プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて印字ヘッド５０に対する各種補正を行う。
【０１１３】
なお、図１に示した例では、印字検出部２４が印字面側に設けられており、ラインセンサの近傍に配置された冷陰極管などの光源（不図示）によって印字面を照明し、その反射光をラインセンサで読み取る構成になっているが、本発明の実施に際しては他の構成でもよい。
【０１１４】
〔圧電素子間の配線構造及び圧電素子の駆動回路〕
次に、上述した圧電素子間の配線構造について説明する。
【０１１５】
図８は、印字ヘッド５０が有する圧電素子５８間の配線構造及び、図７に示した圧電素子５８の駆動を行うヘッドドライバ８４の構成を示すブロック図である。
【０１１６】
図８に示すように、印字ヘッド５０は、２次元状に配置されているインク室ユニット５３が有する圧電素子５８が、例えば、Ｃ11、Ｃ12、Ｃ13、…や、Ｃ21、Ｃ22、Ｃ23、…などの行方向及び、例えば、Ｃ11、Ｃ21、…や、Ｃ12、Ｃ22、…などの列方向にそれぞれ共通の信号線Ｘ1 、Ｘ2 、…、Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 、…、で接続される配線構造を有している。
【０１１７】
即ち、印字ヘッド５０は、複数の圧電素子５８の表裏の電極 (第１の電極及び第２の電極）を、それぞれ行及び列となるように共通に接続したマトリクス状の配線構造を備えている。
【０１１８】
なお、図８では、説明の簡略化のため、コンデンサＣ11、Ｃ12、Ｃ13、Ｃ21、Ｃ22、Ｃ23、…、が各インク室ユニットに備えられた圧電素子５８に相当し、各圧電素子の第１の電極５７Ａは信号線Ｘ1 、Ｘ2 、…、（行系列の信号線）に接続され、第２の電極５７Ｂは信号線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 、…、（列系列の信号線）に接続される。
【０１１９】
また、図８には、インク室ユニット５３を２行３列に配列した印字ヘッド５０を例示したが、図３(a) 〜(c) に示すように、印字ヘッド５０にはこれより多数のインク室ユニット５３が設けられている。
【０１２０】
このような配線構造を有する印字ヘッド５０に備えられた圧電素子５８の駆動回路となるヘッドドライバ８４は、信号線Ｘ1 、Ｘ2 、によって伝送される駆動信号（駆動波形）を発生させるＸ駆動波形発生回路（駆動波形発生回路）１００と、信号線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 、…、によって伝送される駆動信号を発生させるＹ駆動波形発生回路１０２と、Ｘ駆動波形発生回路１００及びＹ駆動波形発生回路１０２の電力源（圧電素子に印加する駆動信号の電力源）となる電源回路１０４と、各行の信号線及び各列の信号線に対して設けられ、各信号線への駆動信号のオンオフを行うトランジスタ (スイッチ素子）１１０、１１２、１１４、１１６、…と、トランジスタ１１０〜１１６に与える駆動制御信号を生成する駆動制御回路（駆動制御手段）１２０と、を備えている。
【０１２１】
Ｘ駆動波形発生回路１００及びＹ駆動波形発生回路１０２は同一の構成を有し、駆動信号の波形が生成される波形生成部と、前記波形生成部によって生成された波形の電圧を圧電素子５８に印加する電圧レベルに増幅する（電圧レベルをシフトさせる）増幅部（レベルシフト部）と、増幅された駆動信号を出力する出力部と、を含んでいる。
【０１２２】
電源回路１０４は単一極性の電圧を発生させる電圧源であり、Ｘ駆動波形発生回路１００及びＹ駆動波形発生回路１０２から送出される駆動信号の電力源となる。したがって、上述した駆動信号は単一極性の電圧を持った駆動信号となる。
【０１２３】
図８では、スイッチ素子（スイッチ手段）であるトランジスタ１１０〜１１６には、１素子内にトランジスタが直列接続されたプッシュプル回路が構成されるトランジスタアレイを示したが、例えば、相補型トランジスタを直列接続させるなど、個別のトランジスタを用いて同様の回路を構成してもよい。もちろん、トランジスタに代わりＦＥＴを用いてもよい。
【０１２４】
なお、図９に示すように、Ｘ駆動波形発生回路１００とＹ駆動波形発生回路１０２を共通化した駆動波形発生回路１００’を備え、行系列（Ｘ系列）及び列系列（Ｙ系列）の信号線に共通の駆動信号を送出してもよい。
【０１２５】
ここで、図１０を用いてトランジスタ１１０〜１１６の動作原理について説明する。なお、トランジスタ１１０〜１１６は同一構成であり、ここではトランジスタ１１０を用いて説明を行う。
【０１２６】
図１０に示すように、トランジスタ１１０は、トランジスタ１１０Ａ及びトランジスタ１１０Ｂが直列に接続され、それぞれの信号入力部であるベース端子（ｉｎ）及び、出力部となるコレクタ端子又はエミッタ端子（ｏｕｔ）が共通化されて、トランジスタ１１０Ａの残りの端子 (エミッタ端子或いはコレクタ端子）が電源（Ｖ）に、トランジスタ１１０Ｂの残りの端子 (エミッタ端子或いはコレクタ端子）がグランド電位（基準電位）に接続されている。
【０１２７】
信号入力部にローレベルの信号が印加されると、トランジスタ１１０Ａはオフになり、トランジスタ１１０Ｂオンになるので、出力部はグランド電位と導通される。一方、信号入力部にハイレベルの信号が印加されると、トランジスタ１１０Ａはオンになり、トランジスタ１１０Ｂはオフになるので、出力部は電源と導通される。このようにして、信号入力部に印加される制御信号の論理によって、出力部のオンオフを制御することができる。
【０１２８】
即ち、図８及び図９に示したトランジスタ１１０〜１１６は駆動制御回路１２０から送られる駆動制御信号（選択信号）によって、Ｘ駆動波形発生回路或１００或いはＹ駆動波形発生回路１０２から得られる駆動信号とグランド電位とを選択的に切り換えて、所望のタイミングで選択された圧電素子５８に駆動信号を印加する。
【０１２９】
なお、図８には信号線Ｘ1 、Ｘ2 、に与える駆動信号（駆動波形）を生成するＸ駆動波形発生回路１００と、信号線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 、…、に与える駆動信号を生成するＹ駆動波形発生回路１０２と、をそれぞれ別々に備えたが、図９に示すようにＸ駆動波形発生回路１００とＹ駆動波形発生回路１０２とを共通化して（１つの駆動波形発生回路１００’から）、信号線Ｘ1 、Ｘ2 、…、及び信号線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 、…、は共通波形を持つ駆動信号を与えるように構成してもよい。
【０１３０】
〔圧電素子の駆動方法〕
図８及び図９に示すように構成されたヘッドドライバ８４及び信号線Ｘ1 、Ｘ2 、…、Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 、…、を用いて所望の圧電素子を選択的に駆動する方法の一例を以下に示す。なお、ここでは、圧電素子Ｃ11を駆動する方法を示す。
【０１３１】
図１１(a) は、図８に示すＸ駆動波形発生回路１００、Ｙ駆動波形発生回路１０２及び、図９に示す、駆動波形発生回路１００’によって生成され、図１０に示すトランジスタのＶ端子に印加される共通駆動信号２００を示し、図１１(b) は、駆動制御回路からトランジスタ１１０〜１１６等の信号入力部に印加される駆動制御信号２１０〜２２４を示し、図１１(c) は、信号線Ｘ1 、Ｘ2 、…、Ｙ1 、Ｙ2 、…、によって伝搬され所望のタイミングで選択された圧電素子に印加される駆動信号２４０〜２５２を示している。
【０１３２】
また、図１２は、図１１(c) に示した駆動信号２４０〜２５２が印加されたときの圧電素子Ｃ11の変位２６０、圧電素子Ｃ12の変位２６２、圧電素子Ｃ21の変位２６４、圧電素子Ｃ22の変位２６６を示している。図１２中、out で示す方向はインクの吐出方向を示し、inで示す方向はインクの引き込み方向を示している。
【０１３３】
なお、図１１(a) 〜(c) 及び図１２では、横軸は時間軸を示し、各時間軸間で同一のタイミングには同一の符号を付すこととする。
【０１３４】
図１１(a) に示すように、共通駆動信号２００は複数の連続した台形波形を有し、この共通駆動信号２００は各圧電素子の駆動信号印加タイミングに合わせて時分割され、所望のタイミングで圧電素子に印加される駆動信号（図１１(c) に示した駆動信号２４０〜２５２）が生成される。なお、図１１(a) には同一の波形が連続する態様を示したが、図８に示す構成を適用し、共通駆動信号２００を異なる波形をつなぎ合わせた波形としてもよい。また、波形の形状は台形に限定されず三角形や矩形でもよい。
【０１３５】
例えば、トランジスタ１１０の入力部によって伝搬される駆動制御信号２１０は、タイミングｔ1 〜タイミングｔ2 の期間ではハイレベル、他の期間ではローレベルになり、この駆動制御信号２１０に応じてトランジスタ１１０が動作すると、信号線Ｘ1 によって伝搬される駆動信号２４０が生成される。
【０１３６】
同様に、トランジスタ１１４の信号入力部に印加される駆動制御信号２２０は、タイミングｔ2 〜タイミングｔ3 の期間ではハイレベル、他の期間ではローレベルになり、この駆動制御信号に応じてトランジスタ１１２が動作すると、信号線Ｙ1 によって伝搬される駆動信号２５０が生成される。
【０１３７】
また、トランジスタ１１２の信号入力部に印加される駆動制御信号２１２、トランジスタ１１６の信号入力部に印加される駆動制御信号２２２はそれぞれタイミングｔ4 〜タイミングｔ5 の期間及びタイミングｔ5 〜タイミングｔ6 の期間でハイレベル、他の期間ではローレベルとなり、これらの駆動制御信号２１２、２２２に応じてトランジスタ１１２、１１６が動作すると、信号線Ｘ2 及び信号線Ｙ2 によって伝搬される駆動信号２４２、２５２が生成される。
【０１３８】
次に、上述したようにして生成される駆動信号２４０〜２５２を用いて所望の圧電素子を駆動する駆動方法について順を追って説明する。ここでは選択された圧電素子Ｃ11を駆動する方法を示す。
【０１３９】
（ステップ１）：先ず、圧電素子Ｃ11を含む行（信号線Ｘ1 ）の圧電素子に駆動信号を印加する。即ち、タイミングｔ1 〜タイミングｔ2 の期間において、トランジスタ１１０に印加される駆動制御信号２１０がハイレベルになり、信号線Ｘ1 に接続される圧電素子Ｃ11、Ｃ12、Ｃ13、…、の第１の電極５７Ａには共通駆動信号２００が時分割された信号（台形波形信号の１つ）が印加される。
【０１４０】
（ステップ２）：  一方、タイミングｔ1 〜タイミングｔ2 の期間では、トランジスタ１１４に印加される駆動制御信号２２０はローレベルになり、圧電素子Ｃ11の第２の電極５７Ｂはグランド電位になる。したがって、タイミングｔ1 〜タイミングｔ2 の期間では、圧電素子Ｃ11の第１の電極５７Ａには台形波形を有する駆動信号が印加され、第２の電極５７Ｂはグランドレベルとなり、第２の電極５７Ｂを基準電位とした所定の極性の駆動信号２４０が第１の電極５７Ａに印加され、圧電素子Ｃ11はインクを引き込む方向に駆動される。
【０１４１】
タイミングｔ1 〜ｔ2 の期間では、圧電素子Ｃ12、Ｃ13 (即ち、信号線Ｘ1 が第１の電極５７Ａに接続される圧電素子）も圧電素子Ｃ11と同様に、第２の電極５７Ｂを基準電位とした駆動信号２４０が第１の電極５７Ａに印加される。
【０１４２】
ここで、第２の電極５７Ｂを基準とし、第１の電極５７Ａに正極性の駆動信号を与えたときにインクをノズル内に引き込む方向に圧電素子が動作するように、駆動信号の極性と圧電素子の分極方向が決められている。また、このときの駆動信号２４０の電圧（振幅）は、この駆動信号単独ではインクの吐出が起こらない程度の大きさとなっている。
【０１４３】
（ステップ３）：圧電素子Ｃ11を含む列（信号線Ｙ1 ）のみに駆動信号を印加する。即ち、タイミングｔ2 〜タイミングｔ3 の期間では、トランジスタ１１４に印加される駆動制御信号２２０がハイレベルになり、信号線Ｙ1 に接続される圧電素子Ｃ11、Ｃ21、…、の第２の電極５７Ｂには共通駆動信号２００が時分割された信号（台形波形信号の１つ）が印加される。
【０１４４】
（ステップ４）：一方、タイミングｔ2 〜タイミングｔ3 の期間では、トランジスタ１１０に印加される駆動制御信号２２０はローレベルになり、圧電素子Ｃ11の第１の電極５７Ａはグランド電位になる。
【０１４５】
このようにして、タイミングｔ2 〜タイミングｔ3 間では、圧電素子Ｃ11の第１の電極５７Ａはグランドレベルとなり、第２の電極５７Ｂには駆動信号が印加される。即ち、第１の電極５７Ａを基準電位とし、ステップ１で第１の電極５７Ａに印加される駆動信号２４０と同じ極性を持った駆動信号２５０が第２の電極５７Ｂに印加される。
【０１４６】
しかしながら、ステップ３では、駆動信号２５０が印加される電極がステップ１で駆動信号２４０が印加される電極と入れ換わっているので、図１２に示すように圧電素子Ｃ11はインクを吐出する方向に駆動される。もちろん、駆動信号２５０（駆動信号２４０）の電圧は、駆動信号２５０単独ではインクの吐出が起こらない程度の大きさとする。
【０１４７】
このようにして、ステップ１とステップ２を連続して実行し、選択された圧電素子に、所望のタイミングで駆動信号を印加する電極と基準電位となる電極を入れ換えながら、同一極性の駆動信号をタイミングをずらして連続的に順次印加すると、圧電素子Ｃ11は図１２の符号２６０に示すように、ステップ１、ステップ２で得られた変位の大きさ（速度）とステップ３、ステップ４で得られた変位の大きさとの和の大きさを持った変位を得ることができ、圧電素子Ｃ11に対応したノズルからインク滴を吐出せさることができる。
【０１４８】
このように、行系列単独の印加電圧及び、列系列単独の印加電圧による圧電素子の変位ではインク吐出の閾値を超えずインクは吐出されないが、行系列の印加電圧及び列系列の印加電圧の和による圧電素子の変位が得られると、インク吐出の閾値を超えてインク吐出が可能になるように、行系列及び列系列の印加電圧が設定されている。
【０１４９】
同様に、圧電素子Ｃ22は、タイミングｔ4 〜タイミングｔ5 の期間では、上記ステップ１で説明したように、図１１(c) に示した駆動信号２４２が第１の電極５７Ａに印加され、タイミングｔ5 〜タイミングｔ6 の期間では駆動信号２５２が第２の電極５７Ｂに印加され、図１２の符号２６６に示すような変位を得ることができ、圧電素子Ｃ22に対応したノズルからインク滴を吐出させることができる。
【０１５０】
なお、圧電素子Ｃ12は、タイミングｔ1 〜ｔ6 の期間では、図１２の符号２６２に示すように変位するが、引き込み駆動、吐出駆動の順で連続的に変位しないので（即ち、第１の電極５７Ａに印加される駆動信号２４２と第２の電極５７Ｂに印加される駆動信号２５０が連続して印加されないので）、圧電素子Ｃ12に対応するノズルからインク滴は吐出されない。同様に、圧電素子Ｃ21は、タイミングｔ1 〜タイミングｔ6 の期間では図１２の符号２６４に示すように変位するが、圧電素子Ｃ21に対応するノズルからインク滴は吐出されない。
【０１５１】
即ち、各圧電素子を引き込み方向に動作させる駆動信号と、吐出方向に動作させる駆動信号と、の間隔（インターバル）が、共通駆動信号２００の周期の１／２を超えない場合にインク吐出が可能になる。なお、このインターバルはゼロであることが好ましい。
【０１５２】
一方、このようにインクが吐出されない駆動信号を印加して圧電素子を動作させると、当該ノズル内及び当該ノズル近傍のインクが攪拌されて、ノズル内及びノズル近傍のインク増粘を抑制する効果も期待できる。
【０１５３】
また、メニスカス静定位置をノズル内部にするために、各駆動信号のグランド電位をオフセットさせ、基準電位をグランド電位（即ち、０Ｖ）ではない電位としてもよい。
【０１５４】
インクを吐出させる際に連続して印加される行系列の駆動信号（例えば、駆動信号２４０）と列系列の駆動信号（例えば、駆動信号２５２）との間隔（図１１(c) のΔｔ）は、インク室ユニット５３が持つ共振周期Ｔの1/2 以下となる態様が好ましい。更に好ましくは、Δｔ＝Ｔ／２となる態様である。
【０１５５】
インク室ユニット５３が持つ共振周期は、ノズル５１の流路長や開口面積、圧力室５２の形状やサイズ、供給口５４の流路長や開口面積、インクの粘度や種類などによって決められ、吐出周期（吐出周波数）を圧力室ユニット５３の共振周期Ｔの１／２となるように圧力室ユニット５３を構成し、吐出周期を設定すると、吐出速度及びリフィル速度を高速化することができる。
【０１５６】
また、上述した圧電素子の駆動方法によれば、各圧電素子の第１の電極と第２の電極に印加される電圧が等しい場合には、その印加電圧の２倍に相当する電圧が印加されたときに得られる圧電素子の変位を得ることができる。即ち、各圧電素子は、第１の電極に印加される駆動信号の最大電圧によって得られる変位と、第２の電極に印加される駆動信号の最大電圧によって得られる変位と、を足し合わせた変位を得ることができる。
【０１５７】
例えば、図１３に示すように、行系列に印加される駆動信号３００の最大電圧をＶ1 、列系列に印加される駆動信号３０２に最大電圧Ｖ2 とすると、駆動信号３００と駆動信号３０２とを連続的に順次印加する時の駆動信号３０４の最大電圧Ｖ3 はＶ1 ＋Ｖ2 になる。ここで、Ｖ1 ＝Ｖ2 ＝Ｖとすると、Ｖ3 ＝２×Ｖとなる。
【０１５８】
一方、各期間内で各圧電素子に印加される最大電圧はＶ1 及びＶ2 であり、Ｖ1 ＝Ｖ2 ＝Ｖとすると、各圧電素子の耐圧はＶで足りることになる。
【０１５９】
即ち、本発明の実施形態に係る圧電素子の駆動方法を適用すると、用いられる圧電素子の耐圧よりも大きな電圧を印加したときに得られる変位を得ることができ、また、厚み当たりの耐圧が同じ圧電素子ではより薄い圧電素子を用いることができ、屈曲モードで圧電素子を駆動する場合には圧電素子の発生力を大きくすることができる。
【０１６０】
上記の如く構成されたインクジェット記録装置１０では、インクを加圧する圧電素子５８はその駆動を制御するスイッチ素子を素子ごとに備えることなく、選択的に所望の圧電素子を駆動することができるので、駆動回路を簡素化することができ、また省配線化にも寄与する。
【０１６１】
また、選択された圧電素子の両電極に同時に正負の極性を持った駆動信号を印加するのではなく、同一極性を持った駆動電圧を印加する電極を切り換えて順次印加するので、電源回路及び駆動回路を簡略化でき、行系列及び列系列の駆動信号発生回路を共通化することが可能である。
【０１６２】
更に、駆動信号用の電源には単一極性のものを用いることができ、また、圧電素子５８は印加電圧の２倍に相当する（実際に各電極に印加される駆動信号の電圧よりも大きな）変位を得ることができる。したがって、所望の変位を得るために必要な電圧の1/2 の耐圧を持った圧電素子を用いても、所望の変位を得ることができる。
【０１６３】
上述の説明では、液吐出装置の一例としてインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、被吐出媒体上に液を吐出させて被吐出媒体上に立体形状を形成する様々な画像形成装置や液吐出装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置を用いたインクジェット記録装置の全体構成図
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図
【図３】図１に示したインクジェット記録装置のヘッドの構成を示す平面透視図
【図４】図３に示したヘッドの立体構造を示す図
【図５】図３に示したヘッドのノズル配列を示す拡大図
【図６】本例のインクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概要図
【図７】本例の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
【図８】図７に示したシステムの詳細を示すブロック図
【図９】図８に示したシステムの他の態様を示すブロック図
【図１０】図８及び図９に示したトランジスタの動作原理を説明する図
【図１１】図４に示した圧電素子の駆動信号を説明する図
【図１２】図１１に示した駆動信号によって駆動された圧電素子の変位を示す図
【図１３】図１１に示した駆動信号の耐圧を説明する図
【符号の説明】
【０１６５】
１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…供給口、５６…振動板、５７Ａ，５７Ｂ…電極、５８，Ｃ11，Ｃ12，Ｃ21，Ｃ22…圧電素子、１００，１００’，１０２…駆動波形発生回路、１０４…電源回路、１１０，１１２，１１４，１１６…スイッチ素子、１２０…駆動制御回路、２１０，２１２，２１４，２２０，２２２，２２４…駆動制御信号、２４０，２４２，２５０，２５２…駆動信号
【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】
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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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