(57)【要約】      （修正有）【課題】共通の駆動電圧信号の波形を変えず、駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数の違いに起因した液滴の吐出特性の変動を抑制することができる液滴吐出装置を提供する。【解決手段】共通の駆動電圧信号が選択的に印加されることで圧電変換部材により各加圧液室に圧力変化を生じさせ、ノズル孔から液滴を吐出させる液滴吐出装置において、圧電変換部材が、印加される電圧と加圧液室に生じさせる圧力との関係が非線形の関係となる圧電素子２０１であり、各圧電変換部材の一方の電極には波形電圧を供給し、かつ、他方の電極には２つのバイアス電圧電源２０４，２０５からアナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２を介して固定電圧を供給することで、共通の駆動電圧信号を供給し、共通の駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に応じてバイアス電圧選択制御回路２０６によりアナログスイッチをオン／オフ制御して固定電圧の電圧値を変化させる。【選択図】図３
2015054426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズル孔と、
各ノズル孔が連通する複数の加圧液室と、
共通の駆動電圧信号が選択的に印加されることで各加圧液室に圧力変化を生じさせる複数の圧電変換部材と、
単一の駆動電圧源から前記複数の圧電変換部材に前記共通の駆動電圧信号を供給する駆動電圧信号供給手段と、
液滴を吐出させるノズル孔に対応した圧電変換部材に対し、前記駆動電圧信号供給手段から供給される前記共通の駆動電圧信号を選択的に印加する駆動電圧信号印加手段とを有する液滴吐出装置において、
前記圧電変換部材は、印加される電圧と前記加圧液室に生じさせる圧力との関係が非線形の関係となるものであり、
前記駆動電圧信号供給手段は、前記複数の圧電変換部材における一方の電極には、所定の駆動波形をもつ波形電圧を供給し、他方の電極には、互いに異なる一定の電圧を発生させる複数の固定電圧源からそれぞれスイッチング素子を介して固定電圧を供給することで、前記共通の駆動電圧信号を供給するものであり、
前記共通の駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に応じて、前記スイッチング素子をオン／オフ制御することにより前記固定電圧の電圧値を変化させる駆動電圧信号制御手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１の液滴吐出装置において、
前記スイッチング素子は、各圧電変換部材と前記駆動電圧源との配線距離の違いによって区分された１又は２以上の圧電変換部材からなる圧電変換部材グループのごとに設けられており、
前記駆動電圧信号制御手段は、圧電変換部材グループごとに、前記共通の駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に応じて、当該圧電変換部材グループに対応する前記スイッチング素子をオン／オフ制御することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項１又は２の液滴吐出装置において、
前記駆動電圧信号制御手段は、前記共通の駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に加え、前記共通の駆動電圧信号が同時に印加される各圧電変換部材の前記駆動電圧源からの配線距離に応じて、前記スイッチング素子をオン／オフ制御することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液滴吐出装置において、
前記駆動電圧信号供給手段は、前記複数の圧電変換部材のうち前記駆動電圧源からの配線距離が短い１又は２以上の圧電変換部材については、前記スイッチング素子を介さずに、前記複数の固定電圧源を前記他方の電極に接続した構成を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項５】
液滴を吐出する複数のノズル孔と、
各ノズル孔が連通する複数の加圧液室と、
共通の駆動電圧信号が選択的に印加されることで各加圧液室に圧力変化を生じさせる複数の圧電変換部材と、
単一の駆動電圧源から前記複数の圧電変換部材に前記共通の駆動電圧信号を供給する駆動電圧信号供給手段と、
液滴を吐出させるノズル孔に対応した圧電変換部材に対し、前記駆動電圧信号供給手段から供給される前記共通の駆動電圧信号を選択的に印加する駆動電圧信号印加手段とを有する液滴吐出装置において、
前記圧電変換部材は、印加される電圧と前記加圧液室に生じさせる圧力との関係が非線形の関係となるものであり、
前記駆動電圧信号供給手段は、前記複数の圧電変換部材における一方の電極に所定の駆動波形をもつ波形電圧を供給し、他方の電極に一定の電圧値である固定電圧を供給することで、前記共通の駆動電圧信号を供給するものであり、
前記共通の駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に応じて、前記固定電圧の電圧値を変化させる駆動電圧信号制御手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
液滴吐出装置から記録材へ液滴を吐出することで、該記録材に画像を形成する画像形成装置において、
前記液滴吐出装置として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液滴吐出装置を用い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、ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出装置、及びこの液滴吐出装置から液滴を記録材上に吐出して画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の液滴吐出装置は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置として用いられる。ここでいう画像形成装置は、記録材上に画像を形成するものであるが、その記録材の材質は紙に限定されるものではなく、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等のあらゆる記録材に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を記録材に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を記録材に付与する（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、液滴として吐出される液体は、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。
【０００３】
このような画像形成装置における液滴吐出装置の駆動方式では、近年、圧電素子等の圧電変換部材を用いた電気機械変換方式が主流になっている。電気機械変換方式の液滴吐出装置は、例えば、複数のノズル孔ごとに連通する複数の加圧液室の天井部分を構成する振動板を介して圧電素子の変形を各加圧液室内の圧力変化に変換させる。これにより、各加圧液室の底部分を構成するノズル板に設けられた各ノズル孔から液滴をそれぞれ吐出させる。このとき、各圧電素子の端子間には所定の駆動波形をもつ共通の駆動電圧信号が駆動回路からそれぞれ供給され、駆動電圧信号印加手段により、液滴を吐出するノズル孔に対応した圧電素子だけに共通の駆動電圧信号が選択的に印加される。このような駆動電圧信号の供給は、一般に、所定の駆動波形をもつ波形電圧を単一の駆動電圧源から各圧電素子の一方の電極に供給するとともに、一定の電圧値である固定電圧（アース電圧を含む。）を各圧電素子の他方の電極に供給することで行われる。
【０００４】
複数のノズル孔から液滴を吐出させる場合、これらのノズル孔に対応する各圧電素子に共通の駆動電圧信号が同時に印加されるが、このときの圧電素子の数によって、吐出される液滴の吐出速度などの吐出特性が変動する。特許文献１には、このような吐出特性の変動による画質劣化を抑制するため、画像データに基づいて、あるタイミングでノズル孔から液滴が吐出されるノズル孔数を算出し、算出したノズル孔数に応じて、それらのノズル孔に対応する圧電素子に印加する共通の駆動電圧信号を生成する。そして、当該あるタイミングで、生成した共通の駆動電圧信号をこれらのノズル孔に対応する各圧電素子に供給することで、液滴の吐出特性が変動してしまうのを抑制している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記特許文献１に記載の液滴吐出装置は、液滴が同時に吐出されるノズル孔の数（駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数）に応じて、それらのノズル孔に対応した各圧電素子に供給する共通の駆動電圧信号の波形を異ならせるものである。前記特許文献１には、駆動信号生成回路を制御して波形が異なる共通の駆動電圧信号を生成することは記載されているが、駆動信号生成回路内でどのようにして波形が異なる共通の駆動電圧信号を生成しているのかは具体的に記載されていない。しかしながら、一般に、波形が異なる共通の駆動電圧信号を生成する構成を実現するには、それぞれ異なる波形の駆動電圧信号を供給するための複数の駆動回路を実装するなど、コストの高騰につながる。
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、共通の駆動電圧信号の波形を変えず、低コストで、駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数の違いに起因した液滴の吐出特性の変動を抑制し得る液滴吐出装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、液滴を吐出する複数のノズル孔と、各ノズル孔が連通する複数の加圧液室と、共通の駆動電圧信号が選択的に印加されることで各加圧液室に圧力変化を生じさせる複数の圧電変換部材と、単一の駆動電圧源から前記複数の圧電変換部材に前記共通の駆動電圧信号を供給する駆動電圧信号供給手段と、液滴を吐出させるノズル孔に対応した圧電変換部材に対し、前記駆動電圧信号供給手段から供給される前記共通の駆動電圧信号を選択的に印加する駆動電圧信号印加手段とを有する液滴吐出装置において、前記圧電変換部材は、印加される電圧と前記加圧液室に生じさせる圧力との関係が非線形の関係となるものであり、前記駆動電圧信号供給手段は、前記複数の圧電変換部材における一方の電極には、所定の駆動波形をもつ波形電圧を供給し、他方の電極には、互いに異なる一定の電圧を発生させる複数の固定電圧源からそれぞれスイッチング素子を介して固定電圧を供給することで、前記共通の駆動電圧信号を供給するものであり、前記共通の駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に応じて、前記スイッチング素子をオン／オフ制御することにより前記固定電圧の電圧値を変化させる駆動電圧信号制御手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上より、本発明によれば、共通の駆動電圧信号の波形を変えず、低コストで、駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数の違いに起因した液滴の吐出特性の変動を抑制できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す斜視図である。
【図２】同インクジェット記録装置の機構部の側面図である。
【図３】同インクジェット記録装置における液滴吐出ヘッドの駆動回路の一例を示す模式図である。
【図４】駆動波形生成回路から出力される波形電圧の一例を示すグラフである。
【図５】同液滴吐出ヘッドの圧電素子の端子間に印加される駆動電圧信号の一例を示すグラフである。
【図６】駆動波形のひずみの様子を示す説明図である。
【図７】従来の駆動回路の一例を示す説明図である。
【図８】実施形態における圧電素子の端子間電圧（電極間電圧）と、圧電素子の変位量との関係を示すグラフである。
【図９】同滴吐出ヘッドの駆動回路の他の例を示す模式図である
【図１０】同滴吐出ヘッドの駆動回路の更に他の例を示す模式図である
【発明を実施するための形態】
【００１０】
はじめに、本発明に係る液滴吐出装置である液滴吐出ヘッドの一例であるインクジェット記録ヘッドを搭載した画像形成装置としてのインクジェット記録装置の構成について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す斜視図である。図２は本実施形態のインクジェット記録装置の機構部の側面図である。
図１及び図２に示すインクジェット記録装置１００は、装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ１０１を備えている。このキャリッジ１０１に搭載した液滴吐出ヘッド１及び液滴吐出ヘッド１に対してインクを供給するインクカートリッジ１０２等で構成される印字機構部１０３等を収納している。
【００１１】
装置本体の下方部には、前方側から多数枚の記録材３０を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）１０４が抜き差し自在に装着されている。また、記録材３０を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ１０５も有している。給紙カセット１０４あるいは手差しトレイ１０５から給送される記録材３０は、印字機構部１０３によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１０６に排紙される。なお、記録材３０は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の材質の媒体を含むものとする。
【００１２】
印字機構部１０３は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１０７と従ガイドロッド１０８とでキャリッジ１０１を主走査方向に摺動自在に保持している。このキャリッジ１０１には、複数のインク吐出口（ノズル孔）が主走査方向と直交する副走査方向に配列され、液滴吐出方向が下方に向くように、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴（液滴）を吐出する液滴吐出ヘッド１が装着されている。また、キャリッジ１０１には、液滴吐出ヘッド１に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１０２を交換可能に装着している。
【００１３】
インクカートリッジ１０２は、上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド１へインクを供給する供給口が設けられている。内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド１へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド１としては、色ごとに異なる液滴吐出ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液滴吐出ヘッドでもよい。
【００１４】
キャリッジ１０１は、後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１０７に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１０８に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１０１を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１０９ａで回転駆動される駆動プーリ１１０と従動プーリ１１１との間にタイミングベルト１１２を張装している。このタイミングベルト１１２をキャリッジ１０１に固定し、主走査モータ１０９ａの正逆回転によりキャリッジ１０１が往復に走査される。
【００１５】
また、本インクジェット記録装置１００は、給紙カセット１０４から記録材３０を分離給装する給紙ローラ１１３及びフリクションパッド１１４、記録材３０を案内するガイド部材１１５、給紙された記録材３０を反転させて搬送する搬送ローラ１１６なども備えている。更に、この搬送ローラ１１６の周面に押し付けられる搬送コロ１１７及び搬送ローラ１１６からの記録材３０の送り出し角度を規定する先端コロ１１８も有している。搬送ローラ１１６は副走査モータ１０９ｂによってギヤ列を介して回転駆動される。
【００１６】
また、キャリッジ１０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１６から送り出された記録材３０を液滴吐出ヘッド１の下方側で案内するため、用紙ガイド部材である印写受け部材１１９も有している。この印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、記録材３０を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２０と拍車１２１を設け、さらに記録材３０を排紙トレイ１０６に送り出す排紙ローラ１２３と拍車１２４と、排紙経路を形成するガイド部材１２５、１２６とを配設している。
【００１７】
インクジェット記録装置１００で記録する際、キャリッジ１０１を移動させながら、画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１を駆動することにより、停止している記録材３０にインクを吐出して１行分を記録し、その後、記録材３０を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号または記録材３０の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ、記録材３０を排紙する。
【００１８】
また、キャリッジ１０１の移動方向一端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド１の吐出不良を回復するための回復装置１２７を配置している。回復装置１２７はそれぞれ図示していないキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１０１は、印字待機中には回復装置１２７側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド１をキャッピングして吐出口部の湿潤状態を保つことによりインクの乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインクの粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００１９】
更に、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド１の吐出口（ノズル孔）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。これにより、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００２０】
図３は、液滴吐出ヘッドの駆動回路の一例を示す模式図である。
図３に示す駆動回路は、圧電変換部材としての圧電素子２０１の端子間電圧を変化させ、圧電素子の変位量を変えることにより、液滴吐出ヘッドの加圧液室に圧力変化を発生させ、その加圧液室に連通したノズル孔から液滴を吐出させる。圧電素子２０１の一方の電極には、アナログスイッチＳＷ３を介して、単一の駆動電圧源から所定の駆動波形をもつ波形電圧を生成して出力する駆動電圧信号供給手段としての駆動波形生成回路２０２に接続されている。波形選択制御回路２０３は、液滴を吐出させるノズル孔に対応するアナログスイッチＳＷ３をオンにし、液滴を吐出させないノズル孔に対応するアナログスイッチＳＷ３をオフにする制御を行う。本実施形態においては、アナログスイッチＳＷ３及びこれをオン／オフ制御する波形選択制御回路２０３等によって駆動電圧信号印加手段が構成されている。なお、印加される電圧に応じて加圧液室の圧力を変化させることができるものであれば、圧電素子２０１を用いたものではなく、他の圧電変換部材を用いてもよい。
【００２１】
駆動波形生成回路２０２からは、例えば図４に示すような駆動波形をもつ波形電圧が出力され、オン状態のアナログスイッチＳＷ３を介して圧電素子２０１の一方の電極に供給される。この波形電圧は、最大値がＶ０で、最小値がＶ１である駆動波形が規定の周期で繰り返される信号である。
【００２２】
圧電素子２０１の他方の電極には、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２を介して、一定の電圧値（直流電圧）を出力する第１バイアス電圧電源２０４及び第２バイアス電圧電源２０５が接続されている。本実施形態では、固定電圧源である第１バイアス電圧電源２０４が出力するバイアス電圧Ｖｂ１と、固定電圧源である第２バイアス電圧電源２０５が出力するバイアス電圧Ｖｂ２との関係は、Ｖｂ１＜Ｖｂ２となるように設定されている。駆動電圧信号制御手段としてのバイアス電圧選択制御回路２０６は、後述するように、駆動電圧信号が同時に印加される圧電素子２０１の数、すなわち、アナログスイッチＳＷ３がオンになっている圧電素子２０１の数に応じて、その圧電素子２０１のアナログスイッチＳＷ１，ＳＥ２のオン／オフ制御を行う。
【００２３】
図５は、圧電素子２０１の端子間に印加される駆動電圧信号の一例を示すグラフである。
図５中符号Ｂで示す駆動電圧信号は、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ３がオン、アナログスイッチＳＷ２がオフになっている圧電素子２０１に印加される第１駆動電圧信号である。この第１駆動電圧信号は、アナログスイッチＳＷ３がオンになっているため、この圧電素子２０１の一方の電極には、図４に示した駆動波形をもつ波形電圧が印加される。また、アナログスイッチＳＷ１がオンであり、アナログスイッチＳＷ２がオフになっているため、この圧電素子２０１の他方の電極には、バイアス電圧Ｖｂ１が印加される。その結果、圧電素子２０１の端子間には、図５の符号Ｂで示すように、図４に示した波形電圧に対し、その電圧値を全体的にバイアス電圧Ｖｂ１だけ下げた第１駆動電圧信号が印加されることになる。すなわち、この第１駆動電圧信号（圧電素子の端子間に印加される駆動電圧信号）は、駆動波形生成回路２０２から出力される波形電圧の波形と同じ波形をもち、最大値がＶ０−Ｖｂ１で、最小値がＶ１−Ｖｂ１である信号である。
【００２４】
一方、図５中符号Ｃで示す駆動電圧信号は、アナログスイッチＳＷ２，ＳＷ３がオン、アナログスイッチＳＷ１がオフになっている圧電素子２０１に印加される第２駆動電圧信号である。この第２駆動電圧信号は、アナログスイッチＳＷ３がオンになっているため、この圧電素子２０１の一方の電極には、図４に示した駆動波形をもつ波形電圧が印加される。また、アナログスイッチＳＷ２がオンであり、アナログスイッチＳＷ１がオフになっているため、この圧電素子２０１の他方の電極には、バイアス電圧Ｖｂ２が印加される。その結果、圧電素子２０１の端子間には、図５の符号Ｃで示すように、図４に示した波形電圧に対し、その電圧値を全体的にバイアス電圧Ｖｂ２だけ下げた第２駆動電圧信号が印加されることになる。すなわち、この第２駆動電圧信号（圧電素子の端子間に印加される駆動電圧信号）は、駆動波形生成回路２０２から出力される波形電圧の波形と同じ波形をもち、最大値がＶ０−Ｖｂ２で、最小値がＶ１−Ｖｂ２である信号である。
【００２５】
液滴を吐出するノズル孔の数が少ない場合、そのノズル孔に対応する圧電素子２０１のいずれにも、ひずみの少ない駆動電圧信号が適切に印加される。しかしながら、液滴を吐出するノズル孔の数が多くなると、圧電素子２０１間の配線パターンの電気抵抗（配線抵抗）Ｒや圧電素子２０１の静電容量の影響が大きくなって、圧電素子２０１に印加される駆動電圧信号が、図６中符号Ａで示す箇所のように、その波形がなまって、ひずんでくる。このように波形がひずんだ駆動電圧信号が圧電素子２０１に印加されると、その圧電素子２０１に対応するノズル孔から吐出される液滴の吐出速度Ｖｊが低下するなど、吐出特性が変動し、印刷品質が低下する。
【００２６】
図７は、従来の駆動回路の一例を示す説明図である。
図７に示す従来の駆動回路において、圧電素子２０１間の配線抵抗をＲとし、各圧電素子２０１にそれぞれ流れる電流値をｉとしたとき、各配線抵抗Ｒには電流ｉによる電圧降下が発生する。駆動波形生成回路２０２から最も遠い（駆動波形生成回路２０２からの配線距離が最も長い）ｎ番目の圧電素子２０１の端子電圧Ｖｎは、その圧電素子２０１に流れる電流ｉによって、（ｎ−１）番目の圧電素子２０１との間の配線抵抗Ｒに、Ｒ×ｉの電圧降下が発生する。したがって、ｎ番目の圧電素子２０１の端子電圧Ｖｎは、（ｎ−１）番目の圧電素子２０１の端子電圧Ｖｎ−１に対し、Ｖｎ＝Ｖｎ−１−Ｒ×ｉという関係になる。
【００２７】
また、（ｎ−１）番目の圧電素子２０１の端子電圧Ｖｎ−１は、（ｎ−２）番目の圧電素子２０１の端子電圧Ｖｎ−１に対し、ｎ番目の圧電素子２０１に流れる電流ｉと（ｎ−１）番目の圧電素子２０１に流れる電流ｉの和によるＲ×２ｉという電圧降下を受ける結果、Ｖｎ−１＝Ｖｎ−２−Ｒ×２ｉという関係になる。同様に、Ｖｎ−２＝Ｖｎ−３−Ｒ×３ｉ、Ｖｎ−３＝Ｖｎ−４−Ｒ×４ｉ、・・・という関係が成り立つ。その結果、駆動波形生成回路２０２からの最も遠い（配線距離が最も長い）圧電素子２０１ほど、配線抵抗Ｒによる電圧降下の影響が大きく、その端子電圧に供給される電圧が小さくなる。
【００２８】
また、アナログスイッチＳＷ３がオフになっている圧電素子２０１には電流ｉが流れない。そのため、アナログスイッチＳＷ３がオンになっている圧電素子２０１の数が少ないほど、駆動波形生成回路２０２から出力される総電流量が少なくなり、各配線抵抗Ｒでの電圧降下が小さくなる。逆に、アナログスイッチＳＷ３がオンになっている圧電素子２０１の数が多いほど、すなわち、駆動電圧信号が同時に印加される圧電素子２０１の数が多いほど、配線抵抗Ｒの電圧降下による圧電素子２０１の端子電圧への影響が大きいものとなり、駆動電圧信号のひずみが生じやすいことになる。
【００２９】
そこで、本実施形態においては、次のようにして、駆動電圧信号が同時に印加される圧電素子２０１の数に応じて、バイアス電圧選択制御回路２０６がアナログスイッチＳＷ１，ＳＥ２のオン／オフ制御を行う。
【００３０】
まず、インクジェット記録装置１００の画像形成動作を制御する本体側制御部は、入力される画像データに基づき、各タイミングで液滴を吐出させるべきノズル孔を特定し、その情報（駆動ノズル情報）を波形選択制御回路２０３に送る。そして、波形選択制御回路２０３は、本体側制御部から送られてくる駆動ノズル情報に従って、各圧電素子２０１のアナログスイッチＳＷ３に対し、駆動するノズルに対応した圧電素子２０１についてはオン状態とし、駆動しないノズルに対応した圧電素子２０１についてはオフ状態とする制御を実行する。本実施形態では、本体側制御から波形選択制御回路２０３へ送られる駆動ノズル情報をバイアス電圧選択制御回路２０６にも入力する。これにより、バイアス電圧選択制御回路２０６は、同時に液滴を吐出するノズル孔の位置（駆動ノズル位置）と数（駆動ノズル数）の情報を取得することができる。
【００３１】
バイアス電圧選択制御回路２０６は、このようにして取得される駆動ノズル位置と駆動ノズル数に基づき、各圧電素子２０１に設けられたアナログスイッチＳＷ１，ＳＥ２のオン／オフ制御を行う。具体的には、駆動ノズル数が多いほど、アナログスイッチＳＷ１をオフにし、アナログスイッチＳＷ２をオンにする圧電素子２０１の数、すなわち、第２駆動電圧信号を印加する圧電素子２０１の数を増やすように制御する。ここで、上述したとおり、駆動波形生成回路２０２からの配線距離が長い圧電素子２０１ほど、印加される駆動電圧信号のひずみが大きくなる。よって、本実施形態では、第２駆動電圧信号を印加する圧電素子２０１は、アナログスイッチＳＷ３をオンにする圧電素子２０１のうち、駆動波形生成回路２０２からの配線距離が長い順に、その数を増やすように制御する。
【００３２】
このような制御を行うことで、駆動波形のひずみが許容範囲内である圧電素子２０１には第１駆動電圧信号が印加され、許容範囲を超える駆動波形のひずみが生じてしまう圧電素子２０１には第２駆動電圧信号が印加されることになる。本実施形態では、第１駆動電圧信号を印加するよりも第２駆動信号を印加する方が、以下に述べる理由から、吐出速度Ｖｊを速めることができる。よって、許容範囲を超える駆動波形のひずみが生じて吐出速度が低下する圧電素子２０１に対して第２駆動電圧信号を印加することで、このような圧電素子２０１に第１駆動電圧信号を印加する場合よりも、ひずみが許容範囲内である第１駆動電圧信号が印加される圧電素子２０１との吐出速度差を小さくすることができる。
【００３３】
図８は、本実施形態における圧電素子２０１の端子間電圧（電極間電圧）と、圧電素子２０１の変位量との関係を示すグラフである。
このグラフに示すように、圧電素子２０１は、その端子間電圧と圧電素子２０１の変位量との関係が非線形の関係となっている。ここで、圧電素子２０１の変位量は、加圧液室に生じさせる圧力と相関関係があるパラメータである。よって、圧電素子２０１は、その端子間電圧と加圧液室に生じさせる圧力との関係も非線形の関係である。
【００３４】
このような圧電素子２０１に対して第１駆動電圧信号を印加した場合、その圧電素子２０１の端子間電圧は、最大値（Ｖ０−Ｖｂ１）と最小値（Ｖ１−Ｖｂ１）との間で変動する。この圧電素子２０１の端子間電圧の変動により、圧電素子の変位量はＤ０とＤ２との間で変化する。圧電素子の変位量が変わると、液滴吐出ヘッドの加圧液室に圧力変化を発生し、その圧力変化に応じた吐出特性で、その加圧液室に連通したノズル孔から液滴を吐出させる。
【００３５】
一方、圧電素子２０１に対して第２駆動電圧信号を印加した場合、その圧電素子２０１の端子間電圧は、最大値（Ｖ０−Ｖｂ２）と最小値（Ｖ１−Ｖｂ２）との間で変動する。この圧電素子２０１の端子間電圧の変動により、圧電素子の変位量はＤ１とＤ３との間で変化する。第２駆動電圧信号は、その最大値と最小値との差（振幅値）は同じであるが、その最大値と最小値の値が異なっている。そのため、図８に示すように端子間電圧と変位量との関係が非線形の関係である圧電素子２０１であれば、圧電素子２０１の変位量の変化幅が異なるものとなる。より詳しくは、第１駆動電圧信号を印加した場合における圧電素子２０１の変位量の変化幅（Ｄ０−Ｄ２）よりも、第２駆動電圧信号を印加した場合における圧電素子２０１の変位量の変化幅（Ｄ１−Ｄ３）の方が大きなものとなる。
【００３６】
圧電素子２０１の変位量の変化幅が大きいほど、液滴吐出ヘッドの加圧液室に生じる圧力変化の大きさが大きくなるので、ノズル孔から吐出される液滴の吐出速度Ｖｊは速くなる。したがって、第１駆動電圧信号を印加する場合よりも第２駆動電圧信号を印加する場合の方が吐出速度Ｖｊを速くすることができる。本実施形態では、駆動電圧信号のひずみが大きくて吐出速度が低下してしまう圧電素子２０１に対して第２駆動電圧信号を印加することで、その圧電素子２０１での吐出速度の低下を補い、吐出速度の低下が少ない圧電素子２０１（第１駆動電圧信号が印加される圧電素子）との間で生じる吐出速度の差を小さくすることができる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、駆動波形生成回路２０２からの配線距離が短い側の圧電素子２０１については第１駆動電圧信号が印加され、駆動波形生成回路２０２からの配線距離が長い側の圧電素子２０１については第２駆動電圧信号が印加される。そして、駆動ノズル数が多いほど、第２駆動電圧信号が印加される圧電素子２０１の数が増えるように制御される。本来、ある圧電素子に第２駆動電圧信号を印加すべきかどうかは、駆動電圧信号が同時に印加される圧電素子２０１の数だけでなく、駆動電圧信号が同時に印加される圧電素子２０１のうち当該圧電素子２０１よりも駆動波形生成回路２０２からの配線距離が短い圧電素子の数にも依存する。例えば、駆動電圧信号が同時に印加される圧電素子２０１の数が同じでも、ある圧電素子２０１よりも駆動波形生成回路２０２からの配線距離が短い側の駆動圧電素子の数が多いほど、当該圧電素子２０１に印加される駆動電圧信号のひずみは大きくなる。よって、駆動電圧信号が同時に印加される各圧電素子の駆動波形生成回路２０２からの配線距離に応じて、当該圧電素子２０１に対応するアナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン／オフ制御するのがよい。
【００３８】
なお、本実施形態においては、各圧電素子２０１の他方の電極に供給する固定電圧の電圧値を切り替えるためのアナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２が、個々の圧電素子２０１に対して設けられている。しかしながら、図９に示すように、２つ以上の圧電素子２０１からなる複数のグループを作り、そのグループごとにアナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２を設けるように構成してもよい。このときのグループは、駆動波形生成回路２０２との配線距離の違いによって圧電素子を区分して作成する。これによれば、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２の数を減らすことができ、駆動回路を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、駆動波形生成回路２０２との配線距離が短い圧電素子２０１については、駆動ノズル数が最も多い場合でも第２駆動電圧信号が印加されることはなく、常に第１駆動電圧信号が印加されることになる。したがって、図１０に示すように、駆動波形生成回路２０２との配線距離が短い圧電素子２０１については、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２を省略してもよい。
【００４０】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
インク滴等の液滴を吐出する複数のノズル孔と、各ノズル孔が連通する複数の加圧液室と、共通の駆動電圧信号が選択的に印加されることで各加圧液室に圧力変化を生じさせる圧電素子２０１等の複数の圧電変換部材と、単一の駆動電圧源から前記複数の圧電変換部材に前記共通の駆動電圧信号を供給する駆動波形生成回路２０２等の駆動電圧信号供給手段と、液滴を吐出させるノズル孔に対応した圧電変換部材に対し、前記駆動電圧信号供給手段から供給される前記共通の駆動電圧信号を選択的に印加するアナログスイッチＳＷ３や波形選択制御回路２０３等の駆動電圧信号印加手段とを有する液滴吐出装置において、前記圧電変換部材は、印加される電圧と前記加圧液室に生じさせる圧力との関係が非線形の関係となるものであり、前記駆動電圧信号供給手段は、前記複数の圧電変換部材における一方の電極には、所定の駆動波形をもつ波形電圧を供給し、他方の電極には、互いに異なる一定の電圧を発生させる第１バイアス電圧電源２０４や第２バイアス電圧電源２０５等の複数の固定電圧源からそれぞれアナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２等のスイッチング素子を介して固定電圧を供給することで、前記共通の駆動電圧信号を供給するものであり、前記共通の駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に応じて、前記スイッチング素子をオン／オフ制御することにより前記固定電圧の電圧値を変化させるバイアス電圧選択制御回路２０６等の駆動電圧信号制御手段を備えたことを特徴とする。
本態様において、各圧電変換部材における一方の電極に供給される波形電圧と他方の電極に供給される固定電圧との電位差が、各圧電変換部材に印加される共通の駆動電圧信号となる。そして、本態様においては、共通の駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に応じて、各電圧変換部材の前記他方の電極と複数の固定電圧源との間に接続されているスイッチング素子をオン／オフ制御する。これにより、各電圧変換部材の前記他方の電極に供給される固定電圧の電圧値が変化する結果、所定の駆動波形をもつ波形電圧を変更せずに（駆動電圧信号の波形を変更せずに）、駆動電圧信号の電圧値を全体的にシフトさせることができる。言い換えると、駆動電圧信号の最大値と最小値の幅（振幅値）を変更しないまま、駆動電圧信号の最大値と最小値が変更されるのである。
ここで、駆動電圧信号が印加される圧電変換部材が、印加される電圧と加圧液室に生じさせる圧力との関係が線形関係となるものであると、駆動電圧信号の振幅値が一定である限り、駆動電圧信号の最大値と最小値を変更しても、加圧液室に生じる圧力変化はほぼ一定となる。しかしながら、本態様の圧電変換部材は、印加される電圧と加圧液室に生じさせる圧力との関係が非線形の関係となるものであるため、駆動電圧信号の振幅値が一定でも、駆動電圧信号の最大値と最小値が変更されることで、加圧液室に生じる圧力変化を変えることができる。このように加圧液室に生じる圧力変化が変わると、ノズル孔から吐出される液滴の吐出特性を変えることができる。
よって、本態様によれば、駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に応じて固定電圧の電圧値を変化させて駆動電圧信号を変更することにより、その数の違いに起因した液滴の吐出特性の変動を改善することができる。しかも、本態様では、駆動電圧信号を変更するための構成が、スイッチング素子のオン／オフ制御で実現される構成であり、波形電圧の波形を変化させて駆動電圧信号を変更する構成と比較して、安価に実現できる。
【００４１】
（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記スイッチング素子は、各圧電変換部材と前記駆動電圧源との配線距離の違いによって区分された１又は２以上の圧電変換部材からなる圧電変換部材グループのごとに設けられており、前記駆動電圧信号制御手段は、圧電変換部材グループごとに、前記共通の駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に応じて、当該圧電変換部材グループに対応する前記スイッチング素子をオン／オフ制御することを特徴とする。
これによれば、スイッチング素子の数を減らすことができ、駆動回路を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【００４２】
（態様Ｃ）
前記態様Ａ又はＢにおいて、前記駆動電圧信号制御手段は、前記共通の駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に加え、前記共通の駆動電圧信号が同時に印加される各圧電変換部材の前記駆動電圧源からの配線距離に応じて、前記スイッチング素子をオン／オフ制御することを特徴とする。
これによれば、駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数の違いに起因した液滴の吐出特性の変動をより適切に改善することができる。
【００４３】
（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、前記駆動電圧信号供給手段は、前記複数の圧電変換部材のうち前記駆動電圧源からの配線距離が短い１又は２以上の圧電変換部材については、前記スイッチング素子を介さずに、前記複数の固定電圧源を前記他方の電極に接続した構成を有することを特徴とする。
上述したとおり、駆動電圧源からの配線距離が短い圧電変換部材については、駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数が変わっても、これに起因して駆動電圧信号にひずみが生じることはほとんどない。したがって、駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数の違いに応じて液滴の吐出特性を変える必要がなく、上述したスイッチング素子を省略することが可能である。本態様によれば、このようなスイッチング素子を省略して、スイッチング素子の数を減らすことができ、駆動回路を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【００４４】
（態様Ｅ）
液滴を吐出する複数のノズル孔と、各ノズル孔が連通する複数の加圧液室と、共通の駆動電圧信号が選択的に印加されることで各加圧液室に圧力変化を生じさせる複数の圧電変換部材と、単一の駆動電圧源から前記複数の圧電変換部材に前記共通の駆動電圧信号を供給する駆動電圧信号供給手段と、液滴を吐出させるノズル孔に対応した圧電変換部材に対し、前記駆動電圧信号供給手段から供給される前記共通の駆動電圧信号を選択的に印加する駆動電圧信号印加手段とを有する液滴吐出装置において、前記圧電変換部材は、印加される電圧と前記加圧液室に生じさせる圧力との関係が非線形の関係となるものであり、前記駆動電圧信号供給手段は、前記複数の圧電変換部材における一方の電極に所定の駆動波形をもつ波形電圧を供給し、他方の電極に一定の電圧値である固定電圧を供給することで、前記共通の駆動電圧信号を供給するものであり、前記共通の駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に応じて、前記固定電圧の電圧値を変化させる駆動電圧信号制御手段を備えたことを特徴とする。
上述したいずれの態様も、圧電変換部材の他方の電極と複数の固定電圧源との間に接続したスイッチング素子をオン／オフ制御するという方法で、固定電圧の電圧値を変化させる構成である。しかしながら、固定電圧の電圧値を変化させる構成は、これに限定されることはなく、これと同程度のコストで実現可能な構成も存在し得る。よって、本態様によれば、駆動電圧信号が同時に印加される圧電変換部材の数に応じて固定電圧の電圧値を変化させて駆動電圧信号を変更することにより、その数の違いに起因した液滴の吐出特性の変動を安価な構成で改善することが可能である。
【００４５】
（態様Ｆ）
液滴吐出装置から記録材へ液滴を吐出することで、該記録材に画像を形成するインクジェット記録装置１００等の画像形成装置において、前記液滴吐出装置として、前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様に係る液滴吐出装置を用いることを特徴とする。
これによれば、液滴の吐出特性の変動を安価な構成で改善できる結果、画質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  液滴吐出ヘッド
１００  インクジェット記録装置
１０１  キャリッジ
１０２  インクカートリッジ
１０３  印字機構部
１０４  給紙カセット
２０１  圧電素子
２０２  駆動波形生成回路
２０３  波形選択制御回路
２０４  第１バイアス電圧電源
２０５  第２バイアス電圧電源
２０６  バイアス電圧選択制御回路
ＳＷ１，ＳＥ２，ＳＥ３  アナログスイッチ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４７】
【特許文献１】特開２０１０−１３７５３７号公報
【図１】
2015054426.tif 000003
【図２】
2015054426.tif 000004
【図３】
2015054426.tif 000005
【図４】
2015054426.tif 000006
【図５】
2015054426.tif 000007
【図６】
2015054426.tif 000008
【図７】
2015054426.tif 000009
【図８】
2015054426.tif 000010
【図９】
2015054426.tif 000011
【図１０】
2015054426.tif 000012