(57)【要約】【課題】圧電体の圧電特性に合わせた最適な条件で、液滴を噴射することができる液体噴射装置を提供する。【解決手段】駆動信号は、ノズル２５から液滴を噴射させる第１駆動パルスＰ１と、該第１駆動パルスＰ１とは異なる大きさの液滴をノズル２５から噴射させる第２駆動パルスＰ２と、を含み、第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２は、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して圧力室２６を膨張させる膨張要素ｐ１と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素ｐ３とを少なくとも有し、第１駆動パルスＰ１の収縮要素の開始電位と、第２駆動パルスＰ２の収縮要素の開始電位とが同電位に揃えられた。【選択図】図４
2018140642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号が印加されることにより変形する圧電体を有し、該圧電体の変形を利用して圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、ノズルから液滴を噴射可能な液体噴射ヘッドと、
前記駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記駆動信号は、ノズルから液滴を噴射させる第１駆動パルスと、該第１駆動パルスとは異なる大きさの液滴をノズルから噴射させる第２駆動パルスと、を含み、
前記第１駆動パルスおよび前記第２駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位と、前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位とが同電位に揃えられたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記駆動信号は、前記第１駆動パルスおよび前記第２駆動パルスとは異なる大きさの液滴をノズルから噴射させる第３駆動パルスを含み、
前記第３駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第３駆動パルスの収縮要素の開始電位が、前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位および前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位と同電位に揃えられたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記第３駆動パルスは、前記第１駆動パルスより小さく、前記第２駆動パルスより大きい液滴をノズルから噴射させることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記駆動信号は、前記第１駆動パルスまたは前記第２駆動パルスのいずれかと同じ大きさの液滴をノズルから噴射させる第３駆動パルスを含み、
前記第３駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第３駆動パルスの収縮要素の開始電位が、前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位および前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位と同電位に揃えられたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項５】
前記圧電体は、結晶が優先配向した薄膜状に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体に駆動信号を供給することでノズルから液滴を噴射させる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は、液体を液滴としてノズルから噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクをインク滴として噴射させて記録を行うインクジェット式記録装置等の画像記録装置（以下、プリンターという）を挙げることができる。また、その他、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターに用いられる色材、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイに用いられる有機材料、電極形成に用いられる電極材等、様々な種類の液体の噴射に液体噴射装置が用いられている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
上記のような記録ヘッドは、圧力室内のインクに圧力変動を生じさせる圧電素子を備えている。圧電素子は、複数の圧電素子に共通する共通電極と、各圧電素子に個別にパターニングされた個別電極と、これらの電極間に挟まれた圧電体層（圧電体膜）とを有している。共通電極および個別電極の端子部には、フレキシブルケーブルが電気的に接続されている。このフレキシブルケーブルを介して共通電極と個別電極との間に駆動信号（駆動電圧）が供給されると、両電極の間には電位差に応じた電場が生じる。この電場の強さに応じて圧電素子（圧電体層）が、例えば撓み変形し、圧力室内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッドは、この圧力変動を利用して、圧力室に連通するノズルからインク滴を噴射する。なお、通常、共通電極には一定電位が印加され、個別電極には振動波形が印加される。
【０００４】
また上記の駆動信号には、異なる形状の駆動パルスを一連に含んだものがある。駆動パルスは、圧電素子に選択的に印加されることで、対応する大きさ（量）のインク滴をノズルから噴射する。例えば、図７（ａ）または図７（ｂ）に示す駆動信号では、比較的大きいインク滴を噴射して記録紙等の記録媒体（着弾対象）に大ドットを形成する大ドット駆動パルスＰＬと、比較的小さいインク滴を噴射して記録媒体に小ドットを形成する小ドット駆動パルスＰＳとを備えている。両駆動パルスＰＬ，ＰＳは、いずれも、中間電位ＶＣ（最高電位と最低電位の中間の電位）から膨張電位ＶＬＬ，ＶＬＳまで変化して圧力室を膨張させる膨張要素ｐ８１，ｐ９１と、膨張電位ＶＬＬ，ＶＬＳを維持して膨張した圧力室を一定時間維持する膨張維持要素ｐ８２，ｐ９２と、膨張電位ＶＬＬ，ＶＬＳから収縮電位ＶＨＬ，ＶＨＳまで変化して膨張した圧力室を収縮させる収縮要素ｐ８３，ｐ９３とを備えている。
【０００５】
また、各駆動パルスは、目標とするインク滴が噴射されるように記録ヘッド毎に最適化される。具体的には、膨張電位ＶＬＬ，ＶＬＳと収縮電位ＶＨＬ，ＶＨＳとの電位差が記録ヘッド毎に調整されている。例えば、図７（ａ）に例示する駆動信号では、小ドット駆動パルスＰＳの膨張電位ＶＬＳと収縮電位ＶＨＳとの電位差（最大電位差）の方が、大ドット駆動パルスＰＬの膨張電位ＶＬＬと収縮電位ＶＨＬとの電位差（最大電位差）よりも大きくなるように設定されている。一方、図７（ｂ）に例示する駆動信号では、大ドット駆動パルスＰＬ′の膨張電位ＶＬＬ′と収縮電位ＶＨＬ′との電位差（最大電位差）の方が、小ドット駆動パルスＰＳ′の膨張電位ＶＬＳ′と収縮電位ＶＨＳ′との電位差（最大電位差）よりも大きくなるように設定されている。なお、大ドット駆動パルスＰＬ，ＰＬ′の終端電位と小ドット駆動パルスＰＳ，ＰＳ′の始端電位とは、同じ中間電位ＶＣに揃えられ、接続されている。このような駆動信号を有するプリンターでは、駆動信号の中から駆動パルスを選択して、記録紙等の記録媒体（着弾対象）の所定の領域（画素領域）に形成するドットの大きさ（あるいは数）を変えて、多階調記録を行う。
【０００６】
ところで、圧電体層（圧電体）の圧電特性は、印加される駆動電圧（共通電極と個別電極との間の電位差）に対するその変位量（変形量）が、非線形な特性（具体的には、ヒステリシス特性）を有していることが知られている。このような圧電体層の圧電特性において、ある駆動電圧の領域には、圧電特性がほぼ直線に近い線形性を有する線形領域が存在する。例えば、図６に、例示する圧電体層の圧電特性では、駆動電圧が０の近傍に線形領域Ｌ（図６において破線で囲った部分）が存在する。そして、この線形領域Ｌは、線形領域Ｌ以外の非線形領域よりも駆動電圧に対する変位量の割合が大きい。このため、なるべく圧電体が圧電特性における線形領域Ｌで駆動されるように、駆動信号を調整することが望まれている。
【０００７】
一方、このような圧電体層の圧電特性は、製造時のばらつき等に起因して、予定していた圧電特性からずれることがある。圧電体層の圧電特性がずれると、ノズルから噴射されるインク滴の噴射特性が本来予定していた特性からずれる虞がある。このため、記録ヘッド毎に圧電素子の特性（圧電体層の圧電特性）ばらつきの影響を抑えるように、圧電素子に加える駆動信号の中間電位を最適な電位に設定するように構成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、駆動パルスの構成要素の電位や傾きを調整するよりも中間電位を調整するほうが簡便である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１３８５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、膨張電位と収縮電位との電位差が異なるパルスを２つ以上有する駆動信号においては、上記のように中間電位を調整することで一の駆動パルスを最適な噴射が行える最適条件に合うように調整すると、他の駆動パルスが最適条件から外れる虞があった。例えば、圧電体層が図６に示すような圧電特性を有する場合において、図７（ａ）に示す駆動信号では、小ドット駆動パルスＰＳの膨張電位ＶＬＳが圧電特性における駆動電圧Ｖ１に合うと共に、収縮電位ＶＨＳが駆動電圧Ｖ４に合い、大ドット駆動パルスＰＬの膨張電位ＶＬＬが駆動電圧Ｖ１より高い駆動電圧Ｖ２に合うと共に、収縮電位ＶＨＬが駆動電圧Ｖ４より低い駆動電圧Ｖ３に合っている。この状態から、例えば、大ドット駆動パルスＰＬによる駆動を目標とする理想的な駆動、すなわち、圧力室の膨張量および収縮量のバランスを考慮してできるだけ効率の良い駆動に合わせるべく、大ドット駆動パルスＰＬの電位を全体的に低電位側にシフトさせる場合、中間電位ＶＣを低電位側にシフトさせる。これにより、小ドット駆動パルスＰＳも全体的に低電位側にシフトされる。その結果、小ドット駆動パルスＰＳの膨張電位ＶＬＳが、圧電特性上のＶ１より傾きが小さい領域（駆動電圧に対する変位量の割合が小さい領域）にシフトされると共に、収縮電位ＶＨＳが、圧電特性上のＶ４より傾きが大きい領域（駆動電圧に対する変位量の割合が大きい領域）にシフトされ、小ドット駆動パルスＰＳによる駆動が目標とする理想的な駆動からずれてしまう。すなわち、大ドット駆動パルスＰＬによってノズルから噴射されるインク滴の噴射特性を目標とする特性に合わせると、小ドット駆動パルスＰＳによってノズルから噴射されるインク滴の噴射特性が、本来目標としていた特性からずれる虞がある。
【００１０】
また、図７（ｂ）に示す駆動信号では、大ドット駆動パルスＰＬ′の膨張電位ＶＬＬ′が駆動電圧Ｖ１に合うと共に、収縮電位ＶＨＬ′が駆動電圧Ｖ４に合い、小ドット駆動パルスＰＳ′の膨張電位ＶＬＳ′が駆動電圧Ｖ１より高い駆動電圧Ｖ２に合うと共に、収縮電位ＶＨＳ′が駆動電圧Ｖ４より低い駆動電圧Ｖ３に合っている。この状態から、例えば、小ドット駆動パルスＰＳ′による駆動を目標とする理想的な駆動に合わせるべく、小ドット駆動パルスＰＳ′の電位を全体的に低電位側にシフトさせる場合、中間電位ＶＣ′を低電位側にシフトさせる。これにより、大ドット駆動パルスＰＬ′も全体的に低電位側にシフトされる。その結果、大ドット駆動パルスＰＬ′の膨張電位ＶＬＬ′が、圧電特性上のＶ１より傾きが小さい領域（駆動電圧に対する変位量の割合が小さい領域）にシフトされると共に、収縮電位ＶＨＬ′が、圧電特性上のＶ４より傾きが大きい領域（駆動電圧に対する変位量の割合が大きい領域）にシフトされ、大ドット駆動パルスＰＬ′による駆動が目標とする理想的な駆動からずれてしまう。すなわち、小ドット駆動パルスＰＳ′によってノズルから噴射されるインク滴の噴射特性を目標とする特性に合わせると、大ドット駆動パルスＰＬ′によってノズルから噴射されるインク滴の噴射特性が、本来目標としていた特性からずれる虞がある。
【００１１】
このように、従来では、異なるパルスを２つ以上有する駆動信号において、全てのパルスに個々の圧電体層の圧電特性に合わせた最適な条件で液滴を噴射させることができなかった。特に、近年、記録ヘッドの小型化に伴い、圧電体層（圧電体）の薄膜化が進んでいる。圧電体層の膜厚が薄くなると、圧電体層の圧電特性における線形領域Ｌが小さくなるため、言い換えると非線形領域が大きくなるため、他の駆動パルスによって使用される駆動電圧の範囲が非線形領域に合いやすくなり、上記のような噴射特性のずれが顕著になってくる。また、圧電体層の薄膜化が進むと、圧電体層自体の変位量も小さくなる。このため、圧電体層（圧電素子）が、駆動電圧に対する変位量の割合が大きい線形領域Ｌから外れた領域で駆動されると、圧力室内のインクに十分な圧力変動を与えることができない虞もある。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電体の圧電特性に合わせた最適な条件で、液滴を噴射することができる液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、駆動信号が印加されることにより変形する圧電体を有し、該圧電体の変形を利用して圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、ノズルから液滴を噴射可能な液体噴射ヘッドと、
前記駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記駆動信号は、ノズルから液滴を噴射させる第１駆動パルスと、該第１駆動パルスとは異なる大きさの液滴をノズルから噴射させる第２駆動パルスと、を含み、
前記第１駆動パルスおよび前記第２駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位と、前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位とが同電位に揃えられたことを特徴とする。
【００１４】
また、上記構成において、前記駆動信号は、前記第１駆動パルスおよび前記第２駆動パルスとは異なる大きさの液滴をノズルから噴射させる第３駆動パルスを含み、
前記第３駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第３駆動パルスの収縮要素の開始電位が、前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位および前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位と同電位に揃えられたことが望ましい。
【００１５】
さらに、上記構成において、前記第３駆動パルスは、前記第１駆動パルスより小さく、前記第２駆動パルスより大きい液滴をノズルから噴射させることが望ましい。
【００１６】
また、前記駆動信号は、前記第１駆動パルスまたは前記第２駆動パルスのいずれかと同じ大きさの液滴をノズルから噴射させる第３駆動パルスを含み、
前記第３駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第３駆動パルスの収縮要素の開始電位が、前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位および前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位と同電位に揃えられたことが望ましい。
【００１７】
さらに、上記各構成において、前記圧電体は、結晶が優先配向した薄膜状に形成されることが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、第１駆動パルスの収縮要素の開始電位と、第２駆動パルスの収縮要素の開始電位との両方を圧電体の圧電特性における目標とする駆動電圧に合わせることができる。その結果、両駆動パルスによって噴射される液滴の噴射特性を、圧電体の圧電特性に合わせた最適な特性にすることができる。すなわち、一方の駆動パルスによって噴射される液滴の量を調整するべく、基準電位（一方の駆動パルスの中間電位）を上下させた場合において、収縮要素の開始電位が揃えられているため、各駆動パルスによる圧電体の駆動が最適な駆動条件から外れることを抑制できる。これにより、両駆動パルスによって噴射される液滴が最適条件から外れて噴射されることを抑制できる。さらに、第１駆動パルスと、第２駆動パルスとの両方が、膨張要素が駆動電圧に対する変位量の割合が大きい線形領域を最大限に利用できるため、液滴を効率よく噴射することができる。その結果、収縮要素による電位変化の割合を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】プリンターの電気的な構成を説明するブロック図である。
【図２】プリンターの内部構成を説明する斜視図である。
【図３】記録ヘッドの構成を説明する断面図である。
【図４】駆動信号の構成を説明する波形図である。
【図５】他の実施形態における駆動信号の構成を説明する波形図である。
【図６】圧電体が有する駆動電圧と変位量との関係を示した特性図である。
【図７】従来の駆動信号の構成を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。
【００２１】
図１は、プリンター１の電気的な構成を説明するブロック図、図２は、プリンター１の内部構成を説明する斜視図である。外部装置２は、例えばコンピューター、デジタルカメラ、携帯電話機、携帯情報端末機などの電子機器である。この外部装置２は、プリンター１と無線又は有線で電気的に接続されており、プリンター１において記録紙等の記録媒体Ｓに画像やテキストを印刷させるため、その画像等に応じた印刷データをプリンター１に送信する。
【００２２】
本実施形態におけるプリンター１は、紙送り機構３、キャリッジ移動機構４、リニアエンコーダー５、および記録ヘッド６等のプリントエンジン１３と、プリンターコントローラー７とを有する。記録ヘッド６は、インクカートリッジ１７（液体供給源）を搭載したキャリッジ１６の底面側に取り付けられている。そして、当該キャリッジ１６は、キャリッジ移動機構４によってガイドロッド１８に沿って往復移動可能に構成されている。すなわち、プリンター１は、紙送り機構３によって記録紙等の記録媒体Ｓ（着弾対象の一種）を順次搬送すると共に、記録媒体Ｓに対して記録ヘッド６を記録媒体Ｓの幅方向（主走査方向）に相対移動させながら当該記録ヘッド６のノズル２５（図３等参照）からインクを噴射させて、記録媒体Ｓ上に当該インクを着弾させることにより画像等を記録する。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジのインクが供給チューブを通じて記録ヘッド側に送られる構成を採用することもできる。
【００２３】
プリンターコントローラー７は、プリンター１の各部の制御を行う制御ユニットである。本実施形態におけるプリンターコントローラー７は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部８と、制御部９と、記憶部１０と、駆動信号生成部１１（本発明における駆動信号発生手段に相当）と、を有する。インターフェース部８は、外部装置２からプリンター１へ印刷データや印刷命令を送ったり、プリンター１の状態情報を外部装置２側に出力したりする際にプリンター１の状態データの送受信を行う。制御部９は、プリンター１全体の制御を行うための演算処理装置である。記憶部１０は、制御部９のプログラムや各種制御に用いられるデータを記憶する素子であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ（不揮発性記憶素子）を含む。制御部９は、記憶部１０に記憶されているプログラムに従って、各ユニットを制御する。また、本実施形態における制御部９は、外部装置２からの印刷データに基づき、記録動作時にどのノズル２５からどのタイミングでインクを噴射させるかを示す噴射データを生成し、当該噴射データを記録ヘッド６のヘッド制御部１５に送信する。駆動信号生成部１１は、駆動信号の波形に関する波形データに基づいて、アナログの信号を生成し、当該信号を増幅して図４に示すような駆動信号ＣＯＭを生成する。
【００２４】
次に、プリントエンジン１３について説明する。このプリントエンジン１３は、図１に示すように、紙送り機構３、キャリッジ移動機構４、リニアエンコーダー５、及び、記録ヘッド６等を備えている。キャリッジ移動機構４は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド６が取り付けられたキャリッジ１６と、このキャリッジ１６を、タイミングベルト等を介して走行させる駆動モーター（例えば、ＤＣモーター）等からなり（図示せず）、キャリッジ１６に搭載された記録ヘッド６を主走査方向に移動させる。紙送り機構３は、紙送りモーター及び紙送りローラー等からなり、記録媒体Ｓをプラテン上に順次送り出して副走査を行う。また、リニアエンコーダー５は、キャリッジ１６に搭載された記録ヘッド６の走査位置に応じたエンコーダーパルスを、主走査方向における位置情報としてプリンターコントローラー７に出力する。プリンターコントローラー７の制御部９は、リニアエンコーダー５側から受信したエンコーダーパルスに基づいて記録ヘッド６の走査位置（現在位置）を把握することができる。また、制御部９は、当該エンコーダーパルスに基づいて、後述する駆動信号ＣＯＭの発生タイミングを規定するタイミング信号（ラッチ信号）を発生させる。
【００２５】
図３は、記録ヘッド６の内部構成を説明する要部断面図である。本実施形態における記録ヘッド６は、ノズルプレート２１、流路基板２２、および、圧電素子２３等から構成され、これらの部材を積層した状態でケース２４に取り付けられている。ノズルプレート２１は、所定のピッチで複数のノズル２５が列状に開設された板状の部材である。本実施形態では、並設された複数のノズル２５から構成されるノズル列がノズルプレート２１に２つ並設されている。
【００２６】
流路基板２２は、シリコン単結晶基板等からなる板材である。この流路基板２２には、複数の圧力室２６がノズル列方向に並べて形成されている。各圧力室２６は、ノズルプレート２１の各ノズル２５に一対一に対応して設けられている。すなわち、各圧力室２６の形成ピッチは、ノズル２５の形成ピッチに対応している。本実施形態では、２列に設けられたノズル列に対応して、圧力室列が２列設けられている。また、圧力室２６に対してノズル２５との連通側とは反対側に外れた領域には、流路基板２２を貫通するリザーバー３０が、圧力室２６の並設方向に沿って形成されている。このリザーバー３０は、同一の圧力室列に属する各圧力室２６に共通な空部である。このリザーバー３０と各圧力室２６とは、圧力室２６よりも狭い幅で形成されたインク供給口２７を介してそれぞれ連通されている。なお、リザーバー３０には、インクカートリッジ１７側からのインクがケース２４のインク供給路３１を通じて導入される。
【００２７】
流路基板２２の下面（圧電素子２３側とは反対側の面）には、ノズルプレート２１が、接着剤や熱溶着フィルム等を介して接合されている。ノズルプレート２１は、所定のピッチで複数のノズル２５が列状に開設された板材である。本実施形態では、３６０ｄｐｉに対応するピッチで３６０個のノズル２５を列設することでノズル列が構成されている。各ノズル２５は、圧力室２６に対してインク供給口２７とは反対側の端部で連通する。なお、ノズルプレート２１は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、又はステンレス鋼などからなる。本実施形態における記録ヘッド６には、ノズル列が合計２列設けられており、各ノズル列に対応する液体流路がノズル２５側を内側にして左右対称に設けられている。
【００２８】
流路基板２２のノズルプレート２１側とは反対側の上面には、弾性膜３３を介して圧電素子２３が形成されている。すなわち、各圧力室２６の上部開口が弾性膜３３で塞がれ、さらにその上に圧電素子２３が形成されている。この圧電素子２３は、金属製の下電極膜と、圧電体を薄膜状に形成した圧電体層（圧電体膜）と、金属からなる上電極膜（何れも図示せず）とを順次積層することで形成されている。この圧電体層としては、結晶が配向していることが好ましい。例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層とした。圧電体層の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好適である。なお、この圧電体層の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。また、ゾル−ゲル法又はスパッタリング法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。
【００２９】
何れにしても、このように成膜された圧電体層は、いわゆるバルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向しており、且つ本実施形態では、圧電体層は、結晶が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造された圧電体層の厚さは、一般的に０．５〜５μｍである。
【００３０】
このように形成された圧電体層（圧電素子２３）は、配線部材４１を通じて駆動信号ＣＯＭが印加されることにより変形する。具体的には、共通電極に一定の共通電位が印加されると共に、個別電極に振動波形が印加されると、これらの電極の間には電位差に応じた電場が生じる。この電場の強さに応じて圧電体層が撓み変形する。図６に、圧電体層の圧電特性の一例を示す。なお、図６の横軸は、圧電体層に印加される駆動電圧（上電極膜と下電極膜との間の電位差）であり、縦軸は、圧電体層の基準位置からの変位量（変形量）である。本実施形態における圧電体層の圧電特性は、図６に示すように、駆動電圧が０の近傍であって、マイナスの駆動電圧の途中からプラスの駆動電圧の途中まで、ほぼ直線状に特性が変化する線形領域Ｌが存在する（図６において破線で囲った部分）。この線形領域Ｌよりもマイナス側およびプラス側の駆動電圧の領域は、駆動電圧に対する変位量の割合が徐々に少なくなる非線形領域になる。
【００３１】
圧電体層、すなわち圧電素子２３は、このような圧電特性に従って撓み変形する。即ち、駆動電圧（印加電圧）を高くする程、圧電体層の中央部がノズルプレート２１に近づく側に撓み、圧力室２６の容積を減少させるように弾性膜３３を変形させる。一方、駆動電圧を低くする程、圧電体層の中央部がノズルプレート２１から離れる側に撓み、圧力室２６の容積を増加させるように弾性膜３３を変形させる。このように、圧電素子２３を駆動すると圧力室２６の容積が変化するので、これに伴って当該圧力室２６内部のインクの圧力が変化する。そして、このインクの圧力変化（圧力変動）を制御することによりノズル２５からインク滴を噴射させることができる。
【００３２】
次に、記録ヘッド６の電気的な構成について説明する。
図１に示すように、記録ヘッド６は、ラッチ回路３６、デコーダー３７、スイッチ３８、および圧電素子２３を有している。これらのラッチ回路３６、デコーダー３７、およびスイッチ３８は、ヘッド制御部１５を構成し、当該ヘッド制御部１５は、圧電素子２３毎、すなわち、ノズル２５毎に設けられている。ラッチ回路３６は、印刷データに基づく噴射データをラッチする。この噴射データは、各ノズル２５からのインクの噴射・非噴射を制御するデータである。デコーダー３７は、ラッチ回路３６にラッチされている噴射データに基づき、スイッチ３８を制御するスイッチ制御信号を出力する。デコーダー３７から出力されたスイッチ制御信号は、スイッチ３８へ入力される。このスイッチ３８は、スイッチ制御信号に応じてオン・オフされるスイッチである。
【００３３】
図４（ａ）は、駆動信号ＣＯＭ（振動波形）の構成を説明する波形図である。なお、図４において、縦軸は電位であり、横軸は時間である。本実施形態において、駆動信号ＣＯＭの繰り返し周期である単位周期Ｔは、記録ヘッド６が記録媒体Ｓに対して相対的に移動しながらインクの噴射を行う際に、画像の構成単位である画素の幅に対応する距離だけノズル２５が移動する時間に相当する。これらの駆動信号ＣＯＭは、記録ヘッド６の走査位置に応じたエンコーダーパルスに基づいて生成されるタイミング信号であるラッチ信号に応じて発生される。したがって、駆動信号ＣＯＭは、ラッチ信号で規定される周期で発生される信号である。本実施形態におけるプリンター１は、大きさの異なるドットを記録媒体Ｓに形成する多階調記録が可能であり、本実施形態においては、比較的大きいドットおよび比較的小さいドットでの記録動作が可能に構成されている。すなわち、駆動信号ＣＯＭは、インク滴をノズル２５から噴射させる第１駆動パルスＰ１、および該第１駆動パルスＰ１より小さいインク滴をノズル２５から噴射させる第２駆動パルスＰ２を、この順に発生させる信号である。
【００３４】
第１駆動パルスＰ１は、第１膨張要素ｐ１、第１膨張維持要素ｐ２、第１収縮要素ｐ３、第１収縮維持要素ｐ４、および第１膨張復帰要素ｐ５から構成される。第１膨張要素ｐ１は、電位変化の基準となる基準電位ＶＢから第１膨張電位ＶＬ１（最低電位）まで変化して圧力室２６を基準容積から膨張させる要素である。第１膨張維持要素ｐ２は、第１膨張電位ＶＬ１を維持して膨張した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第１収縮要素ｐ３は、第１膨張電位ＶＬ１から基準電位とは異なる第１収縮電位ＶＨ２（本実施形態では、基準電位ＶＢよりも高く、第２収縮電位ＶＨ１（最高電位）よりも低い電位）まで変化して膨張した圧力室２６を収縮させることでインクを噴射させる要素である。第１収縮維持要素ｐ４は、第１収縮電位ＶＨ２を維持して収縮した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第１膨張復帰要素ｐ５は、第１収縮電位ＶＨ２から基準電位ＶＢまで変化して収縮した圧力室２６を基準容積まで復帰させる要素である。
【００３５】
このような第１駆動パルスＰ１が圧電素子２３に印加されると、第２駆動パルスＰ２より大きいインク滴をノズル２５から噴射する。具体的には、まず、第１膨張要素ｐ１が印加されると、ノズル２５に露出しているメニスカスが圧力室２６側に引き込まれる。この状態は、第１膨張維持要素ｐ２によって維持される。その後、第１収縮要素ｐ３が印加されると、圧力室２６が急激に収縮され、圧力室２６内のインクが加圧される。これにより、ノズル２５からは比較的大量のインク滴が噴射される。その後、第１収縮維持要素ｐ４および第１膨張復帰要素ｐ５が順次印加されることで、圧力室２６が基準容積まで復帰する。
【００３６】
また、第２駆動パルスＰ２は、第２膨張要素ｐ６、第２膨張維持要素ｐ７、第２収縮要素ｐ８、第２収縮維持要素ｐ９、第２再膨張要素ｐ１０、第２再膨張維持要素ｐ１１、および第２収縮復帰要素ｐ１２から構成される。第２膨張要素ｐ６は、電位変化の基準となる基準電位ＶＢから第１膨張電位ＶＬ１と同電位である第２膨張電位ＶＬ１（最低電位）まで変化して圧力室２６を基準容積から膨張させる要素である。第２膨張維持要素ｐ７は、第２膨張電位ＶＬ１を維持して膨張した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第２収縮要素ｐ８は、第２膨張電位ＶＬ１から第２収縮電位ＶＨ１（最高電位）まで変化して膨張した圧力室２６を収縮させることでインクを噴射させる要素である。第２収縮維持要素ｐ９は、第２収縮電位ＶＨ１を維持して収縮した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第２再膨張要素ｐ１０は、第２収縮電位ＶＨ１から基準電位ＶＢよりも低く、第２膨張電位ＶＬ１よりも高い第２再膨張電位ＶＬ２まで変化して収縮した圧力室２６を再び膨張させる要素である。第２再膨張維持要素ｐ１１は、第２再膨張電位ＶＬ２を維持して膨張した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第２収縮復帰要素ｐ１２は、第２再膨張電位ＶＬ２から基準電位ＶＢまで変化して膨張した圧力室２６を基準容積まで復帰させる要素である。
【００３７】
このような第２駆動パルスＰ２が圧電素子２３に印加されると、第１駆動パルスＰ１より小さいインク滴をノズル２５から噴射する。具体的には、まず、第２膨張要素ｐ６が印加されると、ノズル２５に露出しているメニスカスが圧力室２６側に引き込まれる。この状態は、第２膨張維持要素ｐ７によって維持される。その後、第２収縮要素ｐ８が印加されると、圧力室２６が急激に収縮され、圧力室２６内のインクが加圧される。これにより、メニスカス中央部のインクが慣性力によって噴射方向へ柱状に伸びようとする。このとき、第２収縮維持要素ｐ９によって圧力室２６の収縮状態が維持された後、第２再膨張要素ｐ１０が印加されるので、圧力室２６が再び膨張し、インクが伸びようとする方向とは逆方向にメニスカスが引き込まれる。これにより、インク柱の先頭部分が切れやすくなり、比較的少量のインク滴が噴射される。その後、第２再膨張維持要素ｐ１１および第２収縮復帰要素ｐ１２が順次印加されることで、圧力室２６が基準容積まで復帰する。
【００３８】
このように、本実施形態では、第２駆動パルスＰ２における第２収縮要素ｐ８の電位差（第２膨張電位ＶＬ１と第２収縮電位ＶＨ１との電位差）の方が、第１駆動パルスＰ１における第１収縮要素ｐ３の電位差（第１膨張電位ＶＬ１と第１収縮電位ＶＨ２との電位差）よりも大きくなるように設定されている。また、第１駆動パルスＰ１の第１膨張電位であり第１収縮要素ｐ３の開始電位であるＶＬ１と第２駆動パルスＰ２の第２膨張電位であり第２収縮要素ｐ８の開始電位であるＶＬ１とは、同じ電位に揃えられている。なお、本実施形態では、基準電位ＶＢが第２駆動パルスＰ２の中間電位（第２膨張電位ＶＬ１と第２収縮電位ＶＨ１との中間の電位）に揃えられている。
【００３９】
そして、両駆動パルスＰ１，Ｐ２の膨張電位ＶＬ１（インクを噴射させる収縮要素ｐ３，ｐ８の開始電位ＶＬ１）は、例えば、圧電体層が図６に例示されるような圧電特性を有する場合、圧電特性における目標とする駆動電圧Ｖ１に合わせられている。この駆動電圧Ｖ１は、圧電特性において両駆動パルスＰ１，Ｐ２の両方で可及的に効率良く圧力室２６を膨張・収縮させ得る理想範囲内（線形領域Ｌに限られず）の値である。これにより、両駆動パルスＰ１，Ｐ２によって噴射されるインク滴の噴射特性を、圧電体の圧電特性に合わせた最適な特性にすることができる。すなわち、一方の駆動パルスによって噴射されるインク滴の量を調整するべく、基準電位ＶＢ（第２駆動パルスＰ２の中間電位）を上下させた場合において、膨張電位ＶＬ１（インクを噴射させる収縮要素ｐ３，ｐ８の開始電位ＶＬ１）が目標とする駆動電圧Ｖ１に揃えられているため、両駆動パルスＰ１，Ｐ２による圧電体の駆動が最適な駆動条件から外れることを抑制できる。これにより、両駆動パルスＰ１，Ｐ２によって噴射されるインク滴が最適条件から外れて噴射されることを抑制できる。また、両駆動パルスＰ１，Ｐ２の電位変化の範囲（最高電位から最低電位までの範囲）が線形領域Ｌを含むように設定されると、線形領域Ｌを最大限に利用して圧電素子２３を駆動することができる。さらに、両駆動パルスＰ１，Ｐ２とも、駆動電圧に対する変位量の割合が大きい線形領域Ｌを最大限に利用できるため、インク滴を効率よく噴射することができる。その結果、収縮要素ｐ３，ｐ８による電位変化の割合を抑えることができる。なお、圧電体層の圧電特性としては、図６に例示される特性に限らず、種々の特性が考えられるが、いずれにしても両駆動パルスＰ１，Ｐ２の膨張電位ＶＬ１、すなわちインクを噴射させる収縮要素ｐ３，ｐ８の開始電位ＶＬ１が圧電特性における目標とする駆動電圧に合わせられる。
【００４０】
ところで、図４（ａ）に示す駆動信号ＣＯＭでは、第２駆動パルスＰ２の第２収縮要素ｐ８の電位差の方が、第１駆動パルスＰ１の第１収縮要素ｐ３の電位差よりも大きくなるように設定されていたが、これには限られない。図４（ｂ）に示す駆動信号ＣＯＭでは、第１駆動パルスＰ１′の第１収縮要素ｐ３′の電位差の方が、第２駆動パルスＰ２′の第２収縮要素ｐ８′の電位差よりも大きくなるように設定されている。なお、図４（ｂ）に示す駆動信号ＣＯＭでも、第１駆動パルスＰ１′によって噴射されるインク滴の量が、第２駆動パルスＰ２′によって噴射されるインク滴の量より多くなっている。
【００４１】
具体的には、第１駆動パルスＰ１′は、第１膨張要素ｐ１′、第１膨張維持要素ｐ２′、第１収縮要素ｐ３′、第１収縮維持要素ｐ４′、および第１膨張復帰要素ｐ５′から構成される。第１膨張要素ｐ１′は、電位変化の基準となる基準電位ＶＢ′から第１膨張電位ＶＬ１′（最低電位）まで変化して圧力室２６を基準容積から膨張させる要素である。第１膨張維持要素ｐ２′は、第１膨張電位ＶＬ１′を維持して膨張した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第１収縮要素ｐ３′は、第１膨張電位ＶＬ１′から基準電位とは異なる第１収縮電位ＶＨ１′（最高電位）まで変化して膨張した圧力室２６を収縮させることでインクを噴射させる要素である。第１収縮維持要素ｐ４′は、第１収縮電位ＶＨ１′を維持して収縮した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第１膨張復帰要素ｐ５′は、第１収縮電位ＶＨ１′から基準電位ＶＢまで変化して収縮した圧力室２６を基準容積まで復帰させる要素である。
【００４２】
また、第２駆動パルスＰ２′は、第２膨張要素ｐ６′、第２膨張維持要素ｐ７′、第２収縮要素ｐ８′、第２収縮維持要素ｐ９′、第２再膨張要素ｐ１０′、第２再膨張維持要素ｐ１１′、および第２収縮復帰要素ｐ１２′から構成される。第２膨張要素ｐ６′は、電位変化の基準となる基準電位ＶＢ′から第１膨張電位ＶＬ１′と同電位である第２膨張電位ＶＬ１′（最低電位）まで変化して圧力室２６を基準容積から膨張させる要素である。第２膨張維持要素ｐ７′は、第２膨張電位ＶＬ１′を維持して膨張した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第２収縮要素ｐ８′は、第２膨張電位ＶＬ１′から基準電位ＶＢ′よりも高く、第１収縮電位ＶＨ１′（最高電位）よりも低い第２収縮電位ＶＨ２′まで変化して膨張した圧力室２６を収縮させることでインクを噴射させる要素である。第２収縮維持要素ｐ９′は、第２収縮電位ＶＨ２′を維持して収縮した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第２再膨張要素ｐ１０′は、第２収縮電位ＶＨ２′から基準電位ＶＢ′よりも低く、第２膨張電位ＶＬ１′よりも高い第２再膨張電位ＶＬ２′まで変化して収縮した圧力室２６を再び膨張させる要素である。第２再膨張維持要素ｐ１１′は、第２再膨張電位ＶＬ２′を維持して膨張した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第２収縮復帰要素ｐ１２′は、第２再膨張電位ＶＬ２′から基準電位ＶＢ′まで変化して膨張した圧力室２６を基準容積まで復帰させる要素である。なお、本実施形態では、基準電位ＶＢ′が第１駆動パルスＰ１′の中間電位（第１膨張電位ＶＬ１′と第１収縮電位ＶＨ１′との中間の電位）に揃えられている。
【００４３】
本実施形態の場合も、両駆動パルスＰ１′，Ｐ２′の膨張電位ＶＬ１′、すなわちインクを噴射させる収縮要素ｐ３′，ｐ８′の開始電位ＶＬ１′は、圧電体層の圧電特性における目標とする駆動電圧に合わせられている。これにより、両駆動パルスＰ１′，Ｐ２′によって噴射されるインク滴の噴射特性を、圧電体の圧電特性に合わせた最適な特性にすることができる。なお、その他の構成は上記した実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００４４】
ところで、駆動信号ＣＯＭ（駆動パルス）の構成は上記したものに限らず、インクを噴射させる収縮要素の開始電位が同電位に揃えられたものであれば、種々の構成のものを採用することができる。例えば、図５に他の実施形態における駆動信号ＣＯＭの構成を示す。なお、図５に示す駆動信号ＣＯＭでは、第１駆動パルスＰ１″によって噴射されるインク滴の量が、第２駆動パルスＰ２″によって噴射されるインク滴の量より多くなっている。また、単位周期Ｔ内において、第２駆動パルスＰ２′に続けて微振動パルスＰ３″を備えている。
【００４５】
本実施形態の第１駆動パルスＰ１″は、第１膨張要素ｐ１″、第１膨張維持要素ｐ２″、第１収縮要素ｐ３″、第１収縮維持要素ｐ４″、および第１膨張復帰要素ｐ５″から構成される。第１膨張要素ｐ１″は、電位変化の基準となる基準電位ＶＢ″から第１膨張電位ＶＬ１″（最低電位）まで変化して圧力室２６を基準容積から膨張させる要素である。第１膨張維持要素ｐ２″は、第１膨張電位ＶＬ１″を維持して膨張した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第１収縮要素ｐ３″は、第１膨張電位ＶＬ１″から基準電位とは異なる第１収縮電位ＶＨ１″（最高電位）まで変化して膨張した圧力室２６を収縮させることでインクを噴射させる要素である。第１収縮維持要素ｐ４″は、第１収縮電位ＶＨ１″を維持して収縮した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第１膨張復帰要素ｐ５″は、第１収縮電位ＶＨ１″から基準電位ＶＢまで変化して収縮した圧力室２６を基準容積まで復帰させる要素である。
【００４６】
また、第２駆動パルスＰ２″は、第２膨張要素ｐ６″、第２膨張維持要素ｐ７″、第２収縮要素ｐ８″、第２収縮維持要素ｐ９″、第２再膨張要素ｐ１０″、第２再膨張維持要素ｐ１１″、第２再収縮要素ｐ１２″、第２再収縮維持要素ｐ１３″、および第２膨張復帰要素ｐ１４″から構成される。第２膨張要素ｐ６″は、電位変化の基準となる基準電位ＶＢ″から第１膨張電位ＶＬ１″と同電位である第２膨張電位ＶＬ１″（最低電位）まで変化して圧力室２６を基準容積から膨張させる要素である。第２膨張維持要素ｐ７″は、第２膨張電位ＶＬ１″を維持して膨張した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第２収縮要素ｐ８″は、第２膨張電位ＶＬ１″から基準電位ＶＢ′よりも高く、第２収縮電位ＶＨ１″（第１収縮電位ＶＨ１″）よりも低い第２収縮電位ＶＨ２″まで変化して膨張した圧力室２６を収縮させることでインクを噴射させる要素である。第２収縮維持要素ｐ９″は、第２収縮電位ＶＨ２″を維持して収縮した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第２再膨張要素ｐ１０″は、第２収縮電位ＶＨ２″から第２再膨張電位ＶＬ１″まで変化して収縮した圧力室２６を再び膨張させる要素である。第２再膨張維持要素ｐ１１″は、第２再膨張電位ＶＬ１″を一定時間維持して再膨張した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第２再収縮要素ｐ１２″は、第２再膨張電位ＶＬ１″から第２再収縮電位ＶＨ１″まで変化して膨張した圧力室２６を再収縮させる要素である。第２再収縮維持要素ｐ１３″は、第２再収縮電位ＶＨ１″を一定時間維持して再収縮した圧力室２６を一定時間維持する要素である。第２膨張復帰要素ｐ１４″は、第２再収縮電位ＶＨ１″から基準電位ＶＢ″まで変化して収縮した圧力室２６を基準容積まで復帰させる要素である。
【００４７】
さらに、微振動パルスＰ３″は、ノズル２５におけるインクの増粘を抑制するべく、ノズル２５からインクが噴射されない程度にメニスカスを振動させ得る波形に設定された駆動パルスである。具体的には、微振動パルスＰ３″は、微振動膨張要素ｐ１５″、微振動膨張維持要素ｐ１６″、および微振動復帰要素ｐ１７″から構成される。微振動膨張要素ｐ１５″は、電位変化の基準となる基準電位ＶＢ″から第２膨張電位ＶＬ１″より高い微振動膨張電位ＶＬ２″まで変化して圧力室２６を基準容積から僅かに大きい微振動膨張容積まで膨張させる要素である。微振動膨張維持要素ｐ１６″は、微振動膨張電位ＶＬ２″を維持して膨張した圧力室２６を一定時間維持する要素である。微振動復帰要素ｐ１７″は、微振動膨張電位ＶＬ２″から基準電位ＶＢ″まで変化して微振動膨張容積まで膨張した圧力室２６を基準容積まで復帰させる要素である。
【００４８】
本実施形態の場合も、両駆動パルスＰ１″，Ｐ２″の膨張電位でありインクを噴射させる収縮要素ｐ３″，ｐ８″の開始電位であるＶＬ１″は、目標とする駆動電圧に合わせられている。これにより、両駆動パルスＰ１″，Ｐ２″によって噴射されるインク滴の噴射特性を、圧電体の圧電特性に合わせた最適な特性にすることができる。なお、各駆動パルスＰ１″，Ｐ２″は、少なくとも膨張電位でありインクを噴射させる収縮要素ｐ３″，ｐ８″の開始電位であるＶＬ１″が同じに揃えられていればよく、その他の電位は適宜に設定することができる。また、その他の構成は上記した実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００４９】
その他、駆動パルスの構成としては、種々の構成を採用することができる。要は、基準電位から膨張電位まで変化して圧力室２６を膨張させる膨張要素と、圧力室２６を収縮させてインクを噴射させる収縮要素とを備えた駆動パルスであって、ノズル２５からインクを噴射させることができれば、どのような構成の駆動パルスであってもよい。また、駆動信号ＣＯＭの中に含まれる駆動パルスは２つに限らず、複数の駆動パルスを含めることもできる。例えば、大ドットに対応するインクを噴射させる大ドット駆動パルス、中ドットに対応するインクを噴射させる中ドット駆動パルス、および小ドットに対応するインクを噴射させる小ドット駆動パルスを、駆動信号ＣＯＭの単位周期Ｔ内に含めることもできる。このような駆動信号ＣＯＭの場合、互いのドットサイズが大きく異なるため、駆動信号ＣＯＭの電位変化の範囲（最高電位から最低電位までの範囲）が駆動パルス毎に異なりやすい。このため、従来では、基準電位（中間電位）を上下させて一の駆動パルスによる圧電体の駆動を最適化させると、他の駆動パルスによる圧電体の駆動が最適な駆動条件からより外れ易くなっていた。しかしながら、本発明においては、各駆動パルスのインクを噴射させる収縮要素の開始電位が揃えられているので、他の駆動パルスによる圧電体の駆動が最適な駆動条件から外れることを抑制できる。なお、例えば、上記した各実施形態における第１駆動パルスを大ドット駆動パルスとして用い、第２駆動パルスを小ドット駆動パルスとして用いることができる。この場合、中ドット駆動パルスが本発明における第３駆動パルスに相当する。
【００５０】
また、大ドットに対応するインクを噴射させる大ドット駆動パルス、および小ドットに対応するインクを噴射させる小ドット駆動パルスの後に、前記大ドット駆動パルスと同じパルスを備えた駆動信号ＣＯＭを使用することもできる。すなわち、大ドット駆動パルスを２つ、小ドット駆動パルスを１つ備えた駆動信号ＣＯＭに本発明を適用することもできる。この場合も、上記した各実施形態における第１駆動パルスを大ドット駆動パルスとして用い、第２駆動パルスを小ドット駆動パルスとして用いることができる。さらに、複数の駆動パルスを備えた駆動信号ＣＯＭの場合、全ての駆動パルスの膨張電位が同電位に揃えられることが望ましいが、少なくとも２つの駆動パルスのインクを噴射させる収縮要素の開始電位が同電位に揃えられていればよい。
【００５１】
そして、以上では、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド６を備えたインクジェット式記録装置１を例に挙げて説明したが、本発明は、圧電体を変形させることで圧力室に圧力変動を生じさせるように構成した他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を備えた液体噴射装置にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１…プリンター，３…紙送り機構，４…キャリッジ移動機構，５…リニアエンコーダー，６…記録ヘッド，７…プリンターコントローラー，９…制御部，１０…記憶部，１１…駆動信号生成部，２１…ノズルプレート，２２…流路基板，２３…圧電素子，２５…ノズル，２６…圧力室，３０…リザーバー，３３…弾性膜，４１…配線部材
【図１】
2018140642.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年6月14日(2018.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明によれば、第１駆動パルスの収縮要素の開始電位と、第２駆動パルスの収縮要素の開始電位との両方を圧電体の圧電特性における目標とする駆動電圧に合わせることができる。その結果、両駆動パルスによって噴射される液滴の噴射特性を、圧電体の圧電特性に合わせた最適な特性にすることができる。すなわち、一方の駆動パルスによって噴射される液滴の量を調整するべく、基準電位（一方の駆動パルスの中間電位）を上下させた場合において、収縮要素の開始電位が揃えられているため、各駆動パルスによる圧電体の駆動が最適な駆動条件から外れることを抑制できる。これにより、両駆動パルスによって噴射される液滴が最適条件から外れて噴射されることを抑制できる。さらに、第１駆動パルスと、第２駆動パルスとの両方が、膨張要素が駆動電圧に対する変位量の割合が大きい線形領域を最大限に利用できるため、液滴を効率よく噴射することができる。その結果、収縮要素による電位変化の割合を抑えることができる。
また、上記目的を達成するために提案される本発明の液体噴射装置は、以下の構成を備えたものであってもよい。
すなわち、駆動信号が印加されることにより変形する圧電体を有し、該圧電体の変形を利用して圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、ノズルから液滴を噴射可能な液体噴射ヘッドと、
前記駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記駆動信号は、ノズルから液滴を噴射させる第１駆動パルスと、該第１駆動パルスとは異なる大きさの液滴をノズルから噴射させる第２駆動パルスと、を含み、
前記第１駆動パルスおよび前記第２駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位と、前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位とが前記駆動信号の電位変化の範囲における最低電位に揃えられ、
前記第１駆動パルスの収縮要素の終端電位と、前記第２駆動パルスの収縮要素の終端電位とが異なることを特徴とする。
上記構成において、前記第１駆動パルスの収縮要素の終端電位と、前記第２駆動パルスの収縮要素の終端電位のいずれか一方が、前記駆動信号の電位変化の範囲における最高電位である構成を採用することが望ましい。
また、上記構成において、前記駆動信号は、前記第１駆動パルスおよび前記第２駆動パルスとは異なる大きさの液滴をノズルから噴射させる第３駆動パルスを含み、
前記第３駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第３駆動パルスの収縮要素の開始電位が、前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位および前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位と同電位に揃えられた構成を採用することが望ましい。
さらに、上記構成において、前記第３駆動パルスは、前記第１駆動パルスより小さく、前記第２駆動パルスより大きい液滴をノズルから噴射させる構成を採用することが望ましい。
また、前記駆動信号は、前記第１駆動パルスまたは前記第２駆動パルスのいずれかと同じ大きさの液滴をノズルから噴射させる第３駆動パルスを含み、
前記第３駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第３駆動パルスの収縮要素の開始電位が、前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位および前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位と同電位に揃えられた構成を採用することが望ましい。
さらに、上記各構成において、前記圧電体は、結晶が優先配向した薄膜状に形成された構成を採用することが望ましい。
本発明によれば、第１駆動パルスの収縮要素の開始電位と、第２駆動パルスの収縮要素の開始電位との両方を圧電体の圧電特性における目標とする駆動電圧に合わせることができる。その結果、両駆動パルスによって噴射される液滴の噴射特性を、圧電体の圧電特性に合わせた最適な特性にすることができる。すなわち、一方の駆動パルスによって噴射される液滴の量を調整するべく、基準電位（一方の駆動パルスの中間電位）を上下させた場合において、収縮要素の開始電位が揃えられているため、各駆動パルスによる圧電体の駆動が最適な駆動条件から外れることを抑制できる。これにより、両駆動パルスによって噴射される液滴が最適条件から外れて噴射されることを抑制できる。さらに、第１駆動パルスの収縮要素の開始電位と、第２駆動パルスの収縮要素の開始電位とが駆動信号の電位変化の範囲における最低電位に揃えられることで、第１駆動パルスと、第２駆動パルスとの両方が、膨張要素が駆動電圧に対する変位量の割合が大きい線形領域を最大限に利用できるため、液滴を効率よく噴射することができる。その結果、収縮要素による電位変化の割合を抑えることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号が印加されることにより変形する圧電体を有し、該圧電体の変形を利用して圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、ノズルから液滴を噴射可能な液体噴射ヘッドと、
前記駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記駆動信号は、ノズルから液滴を噴射させる第１駆動パルスと、該第１駆動パルスとは異なる大きさの液滴をノズルから噴射させる第２駆動パルスと、を含み、
前記第１駆動パルスおよび前記第２駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位と、前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位とが前記駆動信号の電位変化の範囲における最低電位に揃えられ、
前記第１駆動パルスの収縮要素の終端電位と、前記第２駆動パルスの収縮要素の終端電位とが異なることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記第１駆動パルスの収縮要素の終端電位と、前記第２駆動パルスの収縮要素の終端電位のいずれか一方が、前記駆動信号の電位変化の範囲における最高電位であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記駆動信号は、前記第１駆動パルスおよび前記第２駆動パルスとは異なる大きさの液滴をノズルから噴射させる第３駆動パルスを含み、
前記第３駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第３駆動パルスの収縮要素の開始電位が、前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位および前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位と同電位に揃えられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記第３駆動パルスは、前記第１駆動パルスより小さく、前記第２駆動パルスより大きい液滴をノズルから噴射させることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
【請求項５】
前記駆動信号は、前記第１駆動パルスまたは前記第２駆動パルスのいずれかと同じ大きさの液滴をノズルから噴射させる第３駆動パルスを含み、
前記第３駆動パルスは、電位変化の基準となる基準電位から膨張電位まで変化して前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記基準電位より前記膨張電位側の電位から前記基準電位を超えて収縮電位まで変化して膨張した圧力室を収縮させて液体を噴射させる収縮要素とを少なくとも有し、
前記第３駆動パルスの収縮要素の開始電位が、前記第１駆動パルスの収縮要素の開始電位および前記第２駆動パルスの収縮要素の開始電位と同電位に揃えられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項６】
前記圧電体は、結晶が優先配向した薄膜状に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体噴射装置。