(57)【要約】【課題】液体の種類に関わらず液滴が高精度で安定して吐出される液滴吐出し装置を提供する。【解決手段】液滴吐出し装置は、チャンバー３と、制御電圧ｖａが印加されることにより伸縮してチャンバー３の内部の体積を変化させ、チャンバー３に充填されている液体Ｌに対して加減圧する圧電変換素子（ピエゾ２）と、チャンバー３の内部の体積の変化に対応してピエゾ２によって加圧された液体Ｌを液滴として吐出するノズルと、ピエゾ２に制御電圧ｖａを印加する圧電変換素子制御手段（電圧波形生成部１）とを備えている。圧電変換素子制御手段（電圧波形生成部１）により、ピエゾ２に対する制御電圧ｖａと液体Ｌの吐出し量であるピエゾ２の膨張変形量との関係に基づく制御電圧ｖａの電圧波形のピーク電圧値が記憶され、液体Ｌの種類に応じて同ピーク電圧値が補正されて補正ピーク電圧値としてピエゾ２に印加される。【選択図】図１
2011201171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の液体を充填するためのチャンバーと、
パルス状の電圧波形を有する制御電圧が印加されることにより伸縮して前記チャンバーの内部の体積を変化させ、該チャンバーに充填されている前記液体に対して加減圧する圧電変換素子と、
前記チャンバーの所定の部位に設けられ、該チャンバーの内部の体積の変化に対応して前記圧電変換素子によって加圧された前記液体を液滴として吐出するノズルと、
前記圧電変換素子に前記制御電圧を印加する圧電変換素子制御手段とを備え、
該圧電変換素子制御手段は、
前記圧電変換素子に対する前記制御電圧と前記液体の吐出し量である前記圧電変換素子の膨張変形量との関係に基づく前記制御電圧の電圧波形のピーク電圧値が記憶され、前記液体の種類に応じて前記ピーク電圧値を補正して補正ピーク電圧値として前記圧電変換素子に印加する構成とされていることを特徴とする液滴吐出し装置。
【請求項２】
前記圧電変換素子制御手段は、
前記液体の粘度特性に応じて前記制御電圧の電圧波形のピーク電圧値を補正する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出し装置。
【請求項３】
前記圧電変換素子は、
前記チャンバー内に収容可能な柱状に形成され、
前記圧電変換素子制御手段は、
前記液体の流体抗力及び前記圧電変換素子の押し出し力に基づいて、前記ピーク電圧値を補正する構成とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の液滴吐出し装置。
【請求項４】
前記圧電変換素子制御手段は、
前記液体の前記流体抗力を流体抗力Ｆτ［Ｎ］として、
Ｆτ ＝（１／２）ＣD ρν2 Ｓ1 ＋μ（ｖ／ｈ）Ｓ2   ・・・（１）
ただし、
ＣD ；抗力係数
ρ；流体の密度［ｋｇ／ｍ3 ］
ν；圧電変換素子と流体との相対速度［ｍ／ｓ］
Ｓ1 ；圧電変換素子の変形方向に対して垂直な断面積［ｍ2 ］
μ；流体粘度［Ｐａｓ］
ｖ；圧電変換素子の膨張変形速度［ｍ／ｓ］
ｈ；チャンバーの流路幅［ｍ］
Ｓ2 ；圧電変換素子の変形方向に対して平行な側面積［ｍ2 ］
により算出すると共に、
前記圧電変換素子の前記押し出し力を押し出し力Ｆ［Ｎ］として、
Ｆ＝ｍα  ・・・（２）
ただし、
ｍ；ピエゾの質量［ｋｇ］
α；ピエゾの膨張変形加速度［ｍ／ｓ2 ］
により算出し、かつ、
前記補正ピーク電圧値を補正ピーク電圧値Ｖf ［Ｖ］として、
Ｖf ＝（１＋Ｆτ／Ｆ）×Ｖｏ  ・・・（３）
ただし、
Ｖｏ；ピーク電圧値［Ｖ］
により算出して保持する構成とされていることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出し装置。
【請求項５】
前記圧電変換素子制御手段は、
前記補正ピーク電圧値に対応する電圧波形を生成する波形生成器と、
該波形生成器により生成された電圧波形を増幅して前記制御電圧として前記圧電変換素子に印加する圧電変換素子駆動部とから構成されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の液滴吐出し装置。
【請求項６】
所定の液体を充填するためのチャンバーと、
パルス状の電圧波形を有する制御電圧が印加されることにより伸縮して前記チャンバーの内部の体積を変化させ、該チャンバーに充填されている前記液体に対して加減圧する圧電変換素子と、
前記チャンバーの所定の部位に設けられ、該チャンバーの内部の体積の変化に対応して前記圧電変換素子によって加圧された前記液体を液滴として吐出するノズルと、
前記圧電変換素子に前記制御電圧を印加する圧電変換素子制御手段とを備えてなる液滴吐出し装置に用いられる液滴吐出し方法であって、
該圧電変換素子制御手段が、前記圧電変換素子に対する前記制御電圧と前記液体の吐出し量である前記圧電変換素子の膨張変形量との関係に基づく前記制御電圧の電圧波形のピーク電圧値を記憶し、前記液体の種類に応じて前記ピーク電圧値を補正して補正ピーク電圧値として前記圧電変換素子に印加することを特徴とする液滴吐出し方法。
【請求項７】
前記圧電変換素子制御手段が、前記液体の粘度特性に応じて前記制御電圧の電圧波形のピーク電圧値を補正することを特徴とする請求項６記載の液滴吐出し方法。
【請求項８】
前記圧電変換素子は、前記チャンバー内に収容可能な柱状に形成され、
前記圧電変換素子制御手段が、前記液体の流体抗力及び前記圧電変換素子の押し出し力に基づいて、前記ピーク電圧値を補正することを特徴とする請求項６又は７記載の液滴吐出し方法。
【請求項９】
前記圧電変換素子制御手段が、前記液体の前記流体抗力を流体抗力Ｆτ［Ｎ］として、
Ｆτ ＝（１／２）ＣD ρν2 Ｓ1 ＋μ（ｖ／ｈ）Ｓ2   ・・・（１）
ただし、
ＣD ；抗力係数
ρ；流体の密度［ｋｇ／ｍ3 ］
ν；圧電変換素子と流体との相対速度［ｍ／ｓ］
Ｓ1 ；圧電変換素子の変形方向に対して垂直な断面積［ｍ2 ］
μ；流体粘度［Ｐａｓ］
ｖ；圧電変換素子の膨張変形速度［ｍ／ｓ］
ｈ；チャンバーの流路幅［ｍ］
Ｓ2 ；圧電変換素子の変形方向に対して平行な側面積［ｍ2 ］
により算出すると共に、
前記圧電変換素子の前記押し出し力を押し出し力Ｆ［Ｎ］として、
Ｆ＝ｍα  ・・・（２）
ただし、
ｍ；ピエゾの質量［ｋｇ］
α；ピエゾの膨張変形加速度［ｍ／ｓ2 ］
により算出し、かつ、
前記補正ピーク電圧値を補正ピーク電圧値Ｖf ［Ｖ］として、
Ｖf ＝（１＋Ｆτ／Ｆ）×Ｖｏ  ・・・（３）
ただし、
Ｖｏ；ピーク電圧値［Ｖ］
により算出して保持することを特徴とする請求項８記載の液滴吐出し方法。
【請求項１０】
前記圧電変換素子制御手段を、波形生成器と、圧電変換素子駆動部とから構成し、
前記波形生成器が、前記補正ピーク電圧値に対応する電圧波形を生成する波形生成処理と、
前記圧電変換素子駆動部が、前記波形生成器により生成された電圧波形を増幅して前記制御電圧として前記圧電変換素子に印加する圧電変換素子駆動処理とを行うことを特徴とする請求項６、７、８又は９記載の液滴吐出し方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液滴吐出し装置、該液滴吐出し装置に用いられる液滴吐出し方法及び液滴吐出しプログラムに係り、特に、圧電変換素子（以下、ピエゾともいう）に印加する電圧を制御することによりインクが吐出されるインクジェット方式のプリンタなどに適用して好適な液滴吐出し装置、該液滴吐出し装置に用いられる液滴吐出し方法及び液滴吐出しプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式のプリンタなどに適用される液滴吐出し装置では、チャンバーの内部に液体（インク）が充填され、同チャンバー内でピエゾが制御手段による印加電圧に応じて伸縮することにより、同液体が加圧されてノズルを経て液滴として吐出される。ピエゾは、相対する面の間に電圧を印加すると、内部の電界の大きさに比例して速い応答速度で形状が変化するため、電圧の大きさや電圧波形を変えることによって飛翔するインク重量や速度を変えることができる。ところが、液体の種類によってそれぞれ物性値（たとえば、粘度や表面張力など）が異なり、ピエゾが変形する際に受ける流体抗力が変化するため、液体の種類を変えた場合に、ノズルからの液的の飛翔速度や飛翔量が変化し、場合によっては液滴として吐出されないことがある。また、液体は、温度変化などによって物性値が変化するため、液体の物性値によって吐出し量が変化する。このため、プリンタの印字の品質が低下するという問題点があり、液体の種類に関わらず液滴が対象物（記録紙など）に対して安定して吐出される液滴吐出し装置が要求されている。
【０００３】
この種の関連技術としては、たとえば、特許文献１に記載されたインクジェット記録装置がある。
このインクジェット記録装置は、複数のインク飛翔ノズルを有し、同インク飛翔ノズルに対応して圧電素子が設けられ、電圧波形発生手段により、画像データに基づいて圧電素子に電圧が印加され、記録媒体上に画像が印刷される。特に、この記録装置では、電圧データメモリにより、個々の圧電素子に印加すべき電圧値が記憶され、カウンタにより、圧電素子の駆動回数が計測される。圧電素子経時特性メモリにより、カウンタの値に応じて圧電素子に印加すべき電圧が記憶される。温度検出手段により、圧電素子の周囲の温度が検出され、インク粘度温度特性補正メモリにより、検出温度に応じてインク粘度が記憶される。電圧値演算手段により、上記圧電素子経時特性メモリの情報、及び上記インク粘度温度特性補正メモリの情報に基づいて上記電圧データメモリの値が補正され、同電圧データメモリに設定された電圧値が圧電素子に印加される。
【０００４】
また、特許文献２に記載された液滴噴射装置は、インクジェットプリンタであり、ブラック及びカラーインクを噴射するノズルと同ノズルへのインク流路とを有する流路ユニットと、インク流路内の液体をノズルから噴射するための駆動部を有する圧電アクチェータと、圧電アクチェータに駆動信号を印加するドライバＩＣとを備えている。このインクジェットプリンタの製造方法では、流路ユニットを製造し、圧電アクチェータを製造する。ブラック及びカラーインクのそれぞれに対してノズルの径、インク流路の流路抵抗及び駆動部の静電容量を測定する。これらの測定結果から、ノズルランク、流路ランク及び静電容量ランクを決定し、これらのランクから駆動信号のパルス波形を決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０５３９７号公報
【特許文献２】特開２００８−２２１７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、特許文献１に記載されたインクジェット記録装置では、各ノズルに対応する圧電素子に印加される電圧が可変され、各ノズルからのインク飛翔速度のばらつきが小さくなり、高品質な画像が高速に記録されるが、この発明とは構成や処理方法が異なる。
【０００７】
特許文献２に記載された液滴噴射装置の製造方法では、異なる噴射特性が要求される２種類の液滴を噴射する構成のそれぞれに対して実際の特性が評価され、最適な駆動信号が決定されるが、この発明とは構成や処理方法が異なる。
【０００８】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、液体の種類に関わらず液滴が高精度で安定して吐出される液滴吐出し装置、該液滴吐出し装置に用いられる液滴吐出し方法及び液滴吐出しプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、液滴吐出し装置に係り、所定の液体を充填するためのチャンバーと、パルス状の電圧波形を有する制御電圧が印加されることにより伸縮して前記チャンバーの内部の体積を変化させ、該チャンバーに充填されている前記液体に対して加減圧する圧電変換素子と、前記チャンバーの所定の部位に設けられ、該チャンバーの内部の体積の変化に対応して前記圧電変換素子によって加圧された前記液体を液滴として吐出するノズルと、前記圧電変換素子に前記制御電圧を印加する圧電変換素子制御手段とを備え、該圧電変換素子制御手段は、前記圧電変換素子に対する前記制御電圧と前記液体の吐出し量である前記圧電変換素子の膨張変形量との関係に基づく前記制御電圧の電圧波形のピーク電圧値が記憶され、前記液体の種類に応じて前記ピーク電圧値を補正して補正ピーク電圧値として前記圧電変換素子に印加する構成とされていることを特徴としている。
【００１０】
この発明の第２の構成は、所定の液体を充填するためのチャンバーと、パルス状の電圧波形を有する制御電圧が印加されることにより伸縮して前記チャンバーの内部の体積を変化させ、該チャンバーに充填されている前記液体に対して加減圧する圧電変換素子と、前記チャンバーの所定の部位に設けられ、該チャンバーの内部の体積の変化に対応して前記圧電変換素子によって加圧された前記液体を液滴として吐出するノズルと、前記圧電変換素子に前記制御電圧を印加する圧電変換素子制御手段とを備えてなる液滴吐出し装置に用いられる液滴吐出し方法に係り、該圧電変換素子制御手段が、前記圧電変換素子に対する前記制御電圧と前記液体の吐出し量である前記圧電変換素子の膨張変形量との関係に基づく前記制御電圧の電圧波形のピーク電圧値を記憶し、前記液体の種類に応じて前記ピーク電圧値を補正して補正ピーク電圧値として前記圧電変換素子に印加することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の構成によれば、液体の種類に関わらず液滴が高精度で安定して吐出される液滴吐出し装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一実施形態である液滴吐出し装置の要部の構成を示す図である。
【図２】図１中の電圧波形生成部１の内部構成及びピエゾ２を抽出して示すブロック図である。
【図３】図２中の波形生成器１１の要部の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】ピエゾ２の入力電圧に対する変形量を示す図である。
【図５】ピエゾ２の通常の変形量及び粘性流体中の変形量を示す図である。
【図６】ピエゾ２の変形量に対する液体の吐出し量を示す図である。
【図７】波形生成器１１から出力される制御電圧ｖｗの波形を示す図である。
【図８】ピエゾドライバ１２から出力される制御電圧ｖａの波形を示す図である。
【図９】ピエゾ２の変形量を示す図である。
【図１０】ピエゾドライバ１２の制御電圧ｖａ及びピエゾ２の変形量を示す図である。
【図１１】ピエゾ２の変形に対する液滴吐出し装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記圧電変換素子制御手段（電圧波形生成部）が、上記液体の粘度特性に応じて上記制御電圧の電圧波形のピーク電圧値を補正する構成とされている液滴吐出し装置を実現する。
【００１４】
上記圧電変換素子（ピエゾ）は、上記チャンバー内に収容可能な柱状に形成され、上記圧電変換素子制御手段（電圧波形生成部）は、上記液体の流体抗力及び上記圧電変換素子（ピエゾ）の押し出し力に基づいて、上記ピーク電圧値を補正する構成とされている。
【００１５】
上記圧電変換素子制御手段（電圧波形生成部）は、上記液体の上記流体抗力を流体抗力Ｆτ［Ｎ］として、
Ｆτ ＝（１／２）ＣD ρν2 Ｓ1 ＋μ（ｖ／ｈ）Ｓ2   ・・・（１）
ただし、
ＣD ；抗力係数
ρ；流体の密度［ｋｇ／ｍ3 ］
ν；圧電変換素子（ピエゾ）と流体との相対速度［ｍ／ｓ］
Ｓ1 ；圧電変換素子（ピエゾ）の変形方向に対して垂直な断面積［ｍ2 ］
μ；流体粘度［Ｐａｓ］
ｖ；圧電変換素子（ピエゾ）の膨張変形速度［ｍ／ｓ］
ｈ；チャンバーの流路幅［ｍ］
Ｓ2 ；圧電変換素子（ピエゾ）の変形方向に対して平行な側面積［ｍ2 ］により算出すると共に、上記圧電変換素子（ピエゾ）の上記押し出し力を押し出し力Ｆ［Ｎ］として、
Ｆ＝ｍα  ・・・（２）
ただし、
ｍ；ピエゾの質量［ｋｇ］
α；ピエゾの膨張変形加速度［ｍ／ｓ2 ］
により算出し、かつ、上記補正ピーク電圧値を補正ピーク電圧値Ｖf ［Ｖ］として、
Ｖf ＝（１＋Ｆτ／Ｆ）×Ｖｏ  ・・・（３）
ただし、
Ｖｏ；ピーク電圧値［Ｖ］
により算出して保持する構成とされている。
【００１６】
上記圧電変換素子制御手段（電圧波形生成部）は、上記補正ピーク電圧値に対応する電圧波形を生成する波形生成器と、同波形生成器により生成された電圧波形を増幅して上記制御電圧として上記圧電変換素子（ピエゾ）に印加する圧電変換素子駆動部（ピエゾドライバ）とから構成されている。
【実施形態】
【００１７】
図１は、この発明の一実施形態である液滴吐出し装置の要部の構成を示す図である。
この形態の液滴吐出し装置は、同図に示すように、電圧波形生成部１と、ピエゾ２と、チャンバー３と、ノズル４とから構成されている。チャンバー３は、所定の液体Ｌ（たとえば、インクなど）を充填するためのものである。ピエゾ２は、チャンバー３内に収容可能な柱状（たとえば、円柱状、四角柱状など）に形成され、パルス状の電圧波形を有する制御電圧ｖａが印加されることにより伸縮してチャンバー３の内部の体積を変化させ、同チャンバー３に充填されている液体Ｌに対して加減圧する。ノズル４は、チャンバー３の所定の部位（たとえば、底部の中心）に設けられ、同チャンバー３の内部の体積の変化に対応して、同チャンバー３からピエゾ２によって加圧された液体Ｌを液滴として吐出する。
【００１８】
電圧波形生成部１は、ピエゾ２に制御電圧ｖａを印加し、特に、この実施形態では、ピエゾ２に対する制御電圧ｖａと液体Ｌの吐出し量である同ピエゾ２の膨張変形量との関係に基づく同制御電圧ｖａの電圧波形のピーク電圧値が記憶され、同液体Ｌの種類に応じて上記ピーク電圧値を補正して補正ピーク電圧値としてピエゾ２に印加する。この場合、電圧波形生成部１は、液体Ｌの粘度特性に応じて制御電圧ｖａの電圧波形のピーク電圧値を補正する。また、電圧波形生成部１は、液体Ｌの流体抗力及びピエゾ２の押し出し力に基づいて、上記ピーク電圧値を補正する。
【００１９】
図２は、図１中の電圧波形生成部１の内部構成及びピエゾ２を抽出して示すブロック図である。
この電圧波形生成部１は、図２に示すように、波形生成器１１と、ピエゾドライバ１２とから構成されている。波形生成器１１は、液滴吐出しプログラムに基づいて機能するコンピュータで構成され、上記補正ピーク電圧値に対応する電圧波形の制御電圧ｖｗを生成する。ピエゾドライバ１２は、波形生成器１１により生成された制御電圧ｖｗを増幅して制御電圧ｖａとしてピエゾ２に印加する。
【００２０】
上記波形生成器１１は、特に、この実施形態では、液体Ｌの流体抗力を流体抗力Ｆτ［Ｎ］として、次式（１）により算出する。
Ｆτ ＝（１／２）ＣD ρν2 Ｓ1 ＋μ（ｖ／ｈ）Ｓ2   ・・・（１）
ただし、
ＣD ；抗力係数
ρ；流体の密度［ｋｇ／ｍ3 ］
ν；ピエゾ２と流体との相対速度［ｍ／ｓ］
Ｓ1 ；ピエゾ２の変形方向に対して垂直な断面積［ｍ2 ］
μ；流体粘度［Ｐａｓ］
ｖ；ピエゾ２の膨張変形速度［ｍ／ｓ］
ｈ；チャンバー３の流路幅［ｍ］
Ｓ2 ；ピエゾ２の変形方向に対して平行な側面積［ｍ2 ］
この場合、上記流体粘度μが温度によって変化する場合、同流体粘度μに液体Ｌの粘度の温度関数値を組み込む。
【００２１】
また、波形生成器１１は、ピエゾ２の押し出し力を押し出し力Ｆ［Ｎ］として、次式（２）により算出する。
Ｆ＝ｍα  ・・・（２）
ただし、
ｍ；ピエゾ２の質量［ｋｇ］
α；ピエゾ２の膨張変形加速度［ｍ／ｓ2 ］
さらに、波形生成器１１は、上記補正ピーク電圧値を補正ピーク電圧値Ｖf ［Ｖ］として、次式（３）により算出して保持する。
Ｖf ＝（１＋Ｆτ／Ｆ）×Ｖｏ  ・・・（３）
ただし、
Ｖｏ；ピーク電圧値［Ｖ］
【００２２】
図３は、図２中の波形生成器１１の要部の構成の一例を示すブロック図である。
この波形生成器１１は、図３に示すように、位相演算器２１と、基準クロック２２と、波形データメモリ２３と、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器２４とから構成されている。位相演算器２１は、加算器２１ａと、フリップフロップ２１ｂとから構成されている。加算器２１ａは、位相加算データとして補正ピーク電圧値Ｖf を入力し、フリップフロップ２１ｂの出力信号Ｑｂと加算して出力信号ｍａを同フリップフロップ２１ｂへ送出する。フリップフロップ２１ｂは、出力信号ｍａを基準クロック２２のクロックに同期して取り込んで出力信号Ｑａを出力する。波形データメモリ２３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成され、出力信号Ｑａを記憶する。Ｄ／Ａ変換器２４は、波形データメモリ２３に記憶されている波形データをＤ／Ａ変換して制御電圧ｖｗを出力する。
【００２３】
図４は、ピエゾ２の入力電圧に対する変形量を示す図、図５は、ピエゾ２の通常の変形量及び粘性流体中の変形量を示す図、図６は、ピエゾ２の変形量に対する液体の吐出し量を示す図、図７は、波形生成器１１から出力される制御電圧ｖｗの波形を示す図、図８は、ピエゾドライバ１２から出力される制御電圧ｖａの波形を示す図、図９は、ピエゾ２の変形量を示す図、図１０は、ピエゾドライバ１２の制御電圧ｖａ及びピエゾ２の変形量を示す図、及び図１１が、ピエゾ２の変形に対する液滴吐出し装置の動作を示す図である。
これらの図を参照して、この形態の液滴吐出し装置に用いられる液滴吐出し方法の処理内容について説明する。
この液滴吐出し装置では、圧電変換素子制御手段（電圧波形生成部１）により、ピエゾ２に対する制御電圧ｖａと液体Ｌの吐出し量である圧電変換素子（ピエゾ２）の膨張変形量との関係に基づく上記制御電圧ｖａの電圧波形のピーク電圧値が記憶され、液体Ｌの種類に応じて同ピーク電圧値が補正されて補正ピーク電圧値として圧電変換素子（ピエゾ２）に印加される。
【００２４】
この場合、電圧波形生成部１により、液体Ｌの粘度特性に応じて制御電圧ｖａの電圧波形のピーク電圧値が補正される。また、電圧波形生成部１により、液体Ｌの流体抗力及びピエゾ２の押し出し力に基づいて、上記ピーク電圧値が補正される。すなわち、電圧波形生成部１により、液体Ｌの流体抗力Ｆτ［Ｎ］が上記式（１）により算出されると共に、ピエゾ２の押し出し力Ｆ［Ｎ］が上記式（２）により算出され、補正ピーク電圧値Ｖf ［Ｖ］が上記式（３）により算出されて保持される。そして、波形生成器１１により、補正ピーク電圧値Ｖf に対応する電圧波形が生成され（波形生成処理）、ピエゾドライバ１２により、波形生成器１１により生成された電圧波形の制御電圧ｖａがピエゾ２に印加される（圧電変換素子駆動処理）。
【００２５】
ピエゾ２は、図４に示すように、入力される電圧値が増加するにつれて、変形量も増加し、電圧値により変形量が決まるという特性がある。よって、ピエゾ２は電圧波形に応じて変形するが、ノズル４内では変形する際に流体抗力を受けるため、図５に示すように、電圧波形通りに変形しない。そこで、ピエゾ２に入力する電圧波形は、ノズル４から液体Ｌを液滴化する際の図６に示すような同液体Ｌの吐出し量（すなわち、ピエゾ２の膨張変形体積量）や、吐出すタイミングに基づき、ピーク電圧値、周波数、ピーク電圧値の立上り時間、及び立下り時間などから決定する。このとき、補正ピーク電圧値Ｖf は、液体Ｌの物性値やピエゾ２の特性値から式（１），（２），（３）により求められ、波形生成器１１に入力されて記憶される。波形生成器１１により生成された電圧波形は、ピエゾドライバ１２により増幅され、ピエゾ２へ印加される。
【００２６】
すなわち、この液滴吐出し装置では、まず、液体Ｌの吐出し量、吐出し時間、及び吐出し回数が決定される。ピエゾ２の電圧と膨張変形量の関係（図４）から、同ピエゾ２に入力される電圧波形のピーク電圧値Ｖｏが求められる。液体Ｌの吐出し時間と吐出し回数とから、ピエゾ２に入力する電圧波形の周波数、ピーク電圧値に達するまでの立上り時間、達した後の立下り時間が決定される。決定された電圧波形から、ピエゾ２の膨張変形速度ｖ［ｍ／ｓ］、膨張変形加速度α［ｍ／ｓ2 ］が求められる。式（１），（２），（３）に、抗力係数ＣD 、流体の密度ρ［ｋｇ／ｍ3 ］、ピエゾ２の膨張変形速度ｖ［ｍ／ｓ］、ピエゾ２の断面積Ｓ1 ［ｍ2 ］、流体粘度μ［Ｐａｓ］、チャンバー３の流路幅ｈ［ｍ］、ピエゾ２の側面積Ｓ2 ［ｍ2 ］、ピエゾ２の質量ｍ［ｋｇ］、ピエゾ２の膨張変形加速度α［ｍ／ｓ2 ］が代入され、電圧波形の補正ピーク電圧値Ｖf が求められ、波形生成器１１に入力されて記憶される。
【００２７】
波形生成器１１により、たとえば図７に示すように、制御電圧ｖｗが出力される。この制御電圧ｖｗでは、ピーク電圧が１Ｖ、ピーク電圧立上り時間が0.0025ｓ、ピーク電圧立下り時間が0.0025ｓ、及び周波数が１００Ｈｚとなっている。波形生成器１１から出力された制御電圧ｖｗは、ピエゾドライバ１２により、図８に示すように、増幅されて制御電圧ｖａとして出力される。この制御電圧ｖａでは、ピーク電圧が５０Ｖ、ピーク電圧立上り時間が0.0025ｓ、ピーク電圧立下り時間が0.0025ｓ、周波数が１００Ｈｚとなっている。ピエゾドライバ１２から出力される制御電圧ｖａに応じて、図９に示すように、ピエゾ２が変形する。この場合、ピエゾ２の最大変形量が１０．０μｍ、１パルス当たりの最大変形到達時間が0.0025ｓ、周波数が１００Ｈｚとなっている。よって、ピエゾドライバ１２の出力電圧（制御電圧ｖａ）とピエゾ２の変形量との関係は、図１０に示すようになる。ピエゾ２は、制御電圧ｖａの電圧波形に応じて、図１１（ａ）に示すように、膨張変形し、変形量が状態［１］，［２］，［３］，［４］，［５］のように遷移する。ピエゾ２が膨張変形すると、図１１（ｂ）に示すように、状態［１］，［２］，［３］，［４］，［５］に対応してチャンバー３内の液体Ｌ（たとえば、樹脂Ｒ）が加圧され、ノズル４から液滴として吐出される。
【００２８】
以上のように、この実施形態では、液体Ｌの物性値によってピエゾ２に入力する電圧波形の補正ピーク電圧値Ｖf が決定されるので、様々な種類の高粘度の液体Ｌが高精度に吐出しされる。また、ピエゾ２に入力する電圧波形の補正ピーク電圧値Ｖf によって同ピエゾ２の膨張体積値つまり液体Ｌの吐出し量が決定されるので、高粘度の液体Ｌが任意の塗布量で塗布される。
【００２９】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、図１中のピエゾ２及びチャンバー３は、図１に示す形状に限定されない。また、ノズル４の位置は、チャンバー３の底部の中心に限定されない。また、制御電圧ｖｗの電圧波形は、図７に示す波形に限定されず、たとえば三角波などでも良い。また、制御電圧ｖａの電圧波形は、図８に示す波形に限定されず、たとえば三角波などでも良い。
【００３０】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。
【００３１】
（付記１）所定の液体を充填するためのチャンバーと、パルス状の電圧波形を有する制御電圧が印加されることにより伸縮して前記チャンバーの内部の体積を変化させ、該チャンバーに充填されている前記液体に対して加減圧する圧電変換素子と、前記チャンバーの所定の部位に設けられ、該チャンバーの内部の体積の変化に対応して前記圧電変換素子によって加圧された前記液体を液滴として吐出するノズルと、前記圧電変換素子に前記制御電圧を印加する圧電変換素子制御手段とを備え、該圧電変換素子制御手段は、前記圧電変換素子に対する前記制御電圧と前記液体の吐出し量である前記圧電変換素子の膨張変形量との関係に基づく前記制御電圧の電圧波形のピーク電圧値が記憶され、前記液体の種類に応じて前記ピーク電圧値を補正して補正ピーク電圧値として前記圧電変換素子に印加する構成とされている液滴吐出し装置。
【００３２】
（付記２）前記圧電変換素子制御手段は、前記液体の粘度特性に応じて前記制御電圧の電圧波形のピーク電圧値を補正する構成とされている付記１記載の液滴吐出し装置。
【００３３】
（付記３）前記圧電変換素子は、前記チャンバー内に収容可能な柱状に形成され、前記圧電変換素子制御手段は、前記液体の流体抗力及び前記圧電変換素子の押し出し力に基づいて、前記ピーク電圧値を補正する構成とされている付記１又は２記載の液滴吐出し装置。
【００３４】
（付記４）前記圧電変換素子制御手段は、前記液体の前記流体抗力を流体抗力Ｆτ［Ｎ］として、
Ｆτ ＝（１／２）ＣD ρν2 Ｓ1 ＋μ（ｖ／ｈ）Ｓ2   ・・・（１）
ただし、
ＣD ；抗力係数
ρ；流体の密度［ｋｇ／ｍ3 ］
ν；圧電変換素子と流体との相対速度［ｍ／ｓ］
Ｓ1 ；圧電変換素子の変形方向に対して垂直な断面積［ｍ2 ］
μ；流体粘度［Ｐａｓ］
ｖ；圧電変換素子の膨張変形速度［ｍ／ｓ］
ｈ；チャンバーの流路幅［ｍ］
Ｓ2 ；圧電変換素子の変形方向に対して平行な側面積［ｍ2 ］
により算出すると共に、前記圧電変換素子の前記押し出し力を押し出し力Ｆ［Ｎ］として、
Ｆ＝ｍα  ・・・（２）
ただし、
ｍ；ピエゾの質量［ｋｇ］
α；ピエゾの膨張変形加速度［ｍ／ｓ2 ］
により算出し、かつ、前記補正ピーク電圧値を補正ピーク電圧値Ｖf ［Ｖ］として、
Ｖf ＝（１＋Ｆτ／Ｆ）×Ｖｏ  ・・・（３）
ただし、
Ｖｏ；ピーク電圧値［Ｖ］
により算出して保持する構成とされている付記３記載の液滴吐出し装置。
【００３５】
（付記５）前記圧電変換素子制御手段は、前記補正ピーク電圧値に対応する電圧波形を生成する波形生成器と、該波形生成器により生成された電圧波形を増幅して前記制御電圧として前記圧電変換素子に印加する圧電変換素子駆動部とから構成されている付記１、２、３又は４記載の液滴吐出し装置。
【００３６】
（付記６）所定の液体を充填するためのチャンバーと、パルス状の電圧波形を有する制御電圧が印加されることにより伸縮して前記チャンバーの内部の体積を変化させ、該チャンバーに充填されている前記液体に対して加減圧する圧電変換素子と、前記チャンバーの所定の部位に設けられ、該チャンバーの内部の体積の変化に対応して前記圧電変換素子によって加圧された前記液体を液滴として吐出するノズルと、前記圧電変換素子に前記制御電圧を印加する圧電変換素子制御手段とを備えてなる液滴吐出し装置に用いられる液滴吐出し方法であって、該圧電変換素子制御手段が、前記圧電変換素子に対する前記制御電圧と前記液体の吐出し量である前記圧電変換素子の膨張変形量との関係に基づく前記制御電圧の電圧波形のピーク電圧値を記憶し、前記液体の種類に応じて前記ピーク電圧値を補正して補正ピーク電圧値として前記圧電変換素子に印加する液滴吐出し方法。
【００３７】
（付記７）前記圧電変換素子制御手段が、前記液体の粘度特性に応じて前記制御電圧の電圧波形のピーク電圧値を補正する付記６記載の液滴吐出し方法。
【００３８】
（付記８）前記圧電変換素子は、前記チャンバー内に収容可能な柱状に形成され、前記圧電変換素子制御手段が、前記液体の流体抗力及び前記圧電変換素子の押し出し力に基づいて、前記ピーク電圧値を補正する付記６又は７記載の液滴吐出し方法。
【００３９】
（付記９）前記圧電変換素子制御手段が、前記液体の前記流体抗力を流体抗力Ｆτ［Ｎ］として、
Ｆτ ＝（１／２）ＣD ρν2 Ｓ1 ＋μ（ｖ／ｈ）Ｓ2   ・・・（１）
ただし、
ＣD ；抗力係数
ρ；流体の密度［ｋｇ／ｍ3 ］
ν；圧電変換素子と流体との相対速度［ｍ／ｓ］
Ｓ1 ；圧電変換素子の変形方向に対して垂直な断面積［ｍ2 ］
μ；流体粘度［Ｐａｓ］
ｖ；圧電変換素子の膨張変形速度［ｍ／ｓ］
ｈ；チャンバーの流路幅［ｍ］
Ｓ2 ；圧電変換素子の変形方向に対して平行な側面積［ｍ2 ］
により算出すると共に、前記圧電変換素子の前記押し出し力を押し出し力Ｆ［Ｎ］として、
Ｆ＝ｍα  ・・・（２）
ただし、
ｍ；ピエゾの質量［ｋｇ］
α；ピエゾの膨張変形加速度［ｍ／ｓ2 ］
により算出し、かつ、前記補正ピーク電圧値を補正ピーク電圧値Ｖf ［Ｖ］として、
Ｖf ＝（１＋Ｆτ／Ｆ）×Ｖｏ  ・・・（３）
ただし、
Ｖｏ；ピーク電圧値［Ｖ］
により算出して保持する付記８記載の液滴吐出し方法。
【００４０】
（付記１０）前記圧電変換素子制御手段を、波形生成器と、圧電変換素子駆動部とから構成し、前記波形生成器が、前記補正ピーク電圧値に対応する電圧波形を生成する波形生成処理と、前記圧電変換素子駆動部が、前記波形生成器により生成された電圧波形を増幅して前記制御電圧として前記圧電変換素子に印加する圧電変換素子駆動処理とを行う付記６、７、８又は９記載の液滴吐出し方法。
【００４１】
（付記１１）コンピュータを、付記１乃至５のいずれか一に記載の圧電変換素子制御手段として機能させる液滴吐出しプログラム。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
この発明は、精密塗布や印刷の分野に用いられるインクジェット塗布装置、液体噴射装置、液体吐出し装置など、圧電変換素子（ピエゾ）に印加する電圧を制御することにより液滴が吐出される液滴吐出し装置全般に適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１      電圧波形生成部（圧電変換素子制御手段）
２      ピエゾ（圧電変換素子）
３      チャンバー
４      ノズル
１１      波形生成器
１２      ピエゾドライバ（圧電変換素子駆動部）
Ｌ      液体
【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】
2011201171.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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