(57)【要約】【課題】低コスト化を図りつつ、液室に圧力を発生させる圧力発生手段における駆動信号と圧力発生機構の物理的パラメータとの関係が非線形である場合でも温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性が得られる液滴吐出装置を提供する。【解決手段】検知温度ＴｘについてＴｎ≦Ｔｘ≦Ｔｎ＋１を満たす温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する駆動波形データを読み出し、圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データに変換する。これらの圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データから、検知温度Ｔｘに対応する圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データを線形補間して求める。この検知温度Ｔｘに対応する圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データを、検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに変換し、圧力発生手段に印加する駆動信号の生成に用いる駆動波形データを、前記変換後の検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに変更する。【選択図】図１８
2015009364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと該ノズルに連通した液室と該液室内に圧力を発生させる圧力発生機構の物理的パラメータの大きさが駆動信号によって変化する圧力発生手段とを有する液滴吐出ヘッドと、
前記圧力発生手段に印加する駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、
複数の温度それぞれに対応する駆動信号の駆動波形データが格納された記憶手段と、
温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段の温度検知結果に基づいて前記駆動信号を出力して前記圧力発生手段に印加するように前記駆動信号出力手段を制御する制御手段と、を備えた液滴吐出装置であって、
前記制御手段は、
前記記憶手段に格納されている前記複数の温度それぞれに対応する駆動波形データのうち、前記温度検知手段で検知された検知温度ＴｘについてＴｎ≦Ｔｘ≦Ｔｎ＋１を満たす温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する駆動波形データを読み出し、
前記温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する駆動波形データを、前記温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する前記圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データに変換し、
前記温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する前記圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データから、前記検知温度Ｔｘに対応する前記圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データを線形補間して求め、
前記検知温度Ｔｘに対応する前記圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データを、前記検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに変換し、
前記圧力発生手段に印加する駆動信号の生成に用いる駆動波形データを、前記変換後の検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに変更する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、
前記圧力発生手段は、前記駆動信号が印加されることにより前記ノズルから液滴を吐出させる圧力が前記液室内に圧力が発生するように該液室側の表面が変位する電気機械変換素子であり、
前記圧力発生機構の物理的パラメータは、前記電気機械変換素子の前記液室側の表面変位である液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項２の液滴吐出装置において、
前記電気機械変換素子の液室側の表面変位をδ［μｍ］とし、前記駆動信号の電圧をＶ［Ｖ］とし、ａｋ［μｍ／Ｖ］を定数とし、ｍ及びｎを実数としたとき、前記駆動波形データと前記電気機械変換素子の液室側の表面変位δの時間変化データとの間の変換を、次式を用いて行うことを特徴とする液滴吐出装置。
【数１】
2015009364.tif 000006
【請求項４】
請求項２の液滴吐出装置において、
前記駆動波形データと前記電気機械変換素子の液室側の表面変位の時間変化データとの間の変換を、予め設けた変換テーブルを用いて行うことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項５】
請求項４の液滴吐出装置において、
前記変換テーブルは、駆動波形データの電圧と電気機械変換素子の液室側の表面変位とを互いに対応付けて記憶したものであり、
変換前の駆動波形データの電圧が前記変換テーブルにない場合は、前記変換テーブル中の電圧のうち前記変換前の駆動波形データの電圧Ｖに最も近い電圧を代用して、前記変換前の駆動波形データの電圧から前記電気機械変換素子の液室側の表面変位への変換を行うことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
請求項４の液滴吐出装置において、
前記変換テーブルは、駆動波形データの電圧と電気機械変換素子の液室側の表面変位とを互いに対応付けて記憶したものであり、
変換前の駆動波形データの電圧Ｖが前記変換テーブルにない場合は、前記変換テーブル中の電圧のうちＶｐ≦Ｖ≦Ｖｐ＋１を満たすＶｐ及びＶｐ＋１それぞれに対応する前記電気機械変換素子の液室側の表面変位δｐ及びδｐ＋１の線形補間により、前記変換前の駆動波形データの電圧Ｖから前記電気機械変換素子の液室側の表面変位δへの変換を行うことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかの液滴吐出装置において、
前記変換テーブルは、駆動波形データの電圧と電気機械変換素子の液室側の表面変位とを互いに対応付けて記憶したものであり、
変換前の電気機械変換素子の液室側の表面変位が前記変換テーブルにない場合は、前記変換テーブル中の表面変位のうち前記変換前の表面変位に最も近い表面変位を代用して、前記変換前の電気機械変換素子の液室側の表面変位から前記駆動波形データの電圧への変換を行うことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
請求項４乃至６のいずれかの液滴吐出装置において、
前記変換テーブルは、駆動波形データの電圧と電気機械変換素子の液室側の表面変位とを互いに対応付けて記憶したものであり、
変換前の電気機械変換素子の液室側の表面変位δが前記変換テーブルにない場合は、前記変換テーブル中の表面変位のうちδｑ≦δ≦δｑ＋１を満たすδｑ及びδｑ＋１それぞれに対応する前記駆動波形データのＶｑ及びＶｑ＋１の線形補間により、前記変換前の電気機械変換素子の液室側の表面変位δから前記駆動波形データの電圧Ｖへの変換を行うことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
請求項２乃至８のいずれかの液滴吐出装置において、
前記電気機械変換素子は、前記駆動信号と前記液室側の表面変位との関係が非線形である薄膜の圧電素子であることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかの液滴吐出装置において、
前記温度検知手段は、前記液滴吐出ヘッドの内部に設けられていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１１】
画像形成用の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置として、請求項１乃至１０のいずれかの液滴吐出装置を備えた画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１１の画像形成装置において、
前記温度検知手段の温度検知結果に基づく駆動波形データの変更タイミングは、前記液滴吐出ヘッドから吐出される液滴によって画像が形成される記録媒体の１ページ毎又は複数ページ毎であ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、液滴を吐出する液滴吐出装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴を吐出する複数のノズルと、このノズルに連通し液体を収容する液室と、この液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置が知られている。この液滴吐出装置では、駆動信号を印加して圧力発生手段を駆動することで液室内の液体を加圧してノズルから液滴を吐出させることができる。
【０００３】
上記液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドとしては、圧力発生手段の圧力発生機構の種類により、幾つかの方式に大別される。
例えば、特許文献１には、液室の壁の一部を薄い振動板とし、この振動板に対応して電気機械変換素子としての圧電素子を配置したピエゾ方式のものが記載されている。ピエゾ方式では、駆動信号の印加に伴って発生する圧電素子の変形により振動板を変形させて液室内の圧力を変化させることにより、ノズルから液滴を吐出させる。
また、特許文献２には、液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向して配置された液室外の個別電極とを備えた静電方式のものが記載されている。静電方式では、駆動信号を印加して振動板と電極との間に電界を形成し、この電界によって発生する静電力により振動板を変形させて液室内の圧力を変化させ、ノズルから液滴を吐出させる。
また、液室の内部に発熱体を配置し、通電による発熱体の加熱によって気泡を発生させ、気泡の圧力によって液滴を吐出させるバブルジェット（登録商標）方式のものも知られている。
【０００４】
上記圧電素子等の圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドでは、環境温度によってヘッド内の液体の粘度などの物性値が変化する場合がある。この場合は、予め設定した所定の駆動信号を圧力発生手段に印加しても、液滴の吐出速度や吐出量などの液滴吐出特性が変化して狙いの液滴吐出特性からずれてしまう。このように温度変化に伴って液滴吐出特性が変化すると、吐出した液滴が到達する対象面における液滴の着弾位置や付着量が変わってしまう。この液滴吐出ヘッドを画像形成装置に用いた場合、上記温度変化に伴う液滴吐出特性の変化は画質低下につながる。
【０００５】
そこで、従来、上記温度変化による液滴吐出特性の変化を補償（以下「温度補償」という。）するために、温度の検出結果に基づいて、圧力発生手段に印加する駆動信号の振幅やパルス幅などを変える制御が知られている。
例えば、特許文献３には、上記静電方式のインクジェットヘッドの環境温度と駆動信号のパルス幅補正値ｄＰｗとの対応テーブルを記憶した記憶部を備えたインクジェットヘッドの駆動制御装置が開示されている。この対応テーブルは、所定の温度幅（５℃）で連続する複数の温度範囲それぞれに、吐出インク重量特性が一定となるパルス幅補正値ｄＰｗが対応するように設けられる。この駆動制御装置では、検出温度に対応するパルス幅補正値ｄＰｗを対応テーブルから検索出力し、パルス幅補正値ｄＰｗと、予め設定されている駆動信号のパルス幅初期値Ｐｗｓとを加算して、補正パルス幅Ｐｗ＝Ｐｗｓ＋ｄＰｗを求める。この補正パルス幅Ｐｗを有する駆動信号を、インクジェットヘッドの対向板及び振動板のそれぞれに形成した対向電極の間に印加することにより、インクジェットヘッドの吐出インク重量特性が一定となるように温度補償を行う。
また、特許文献４には、上記ピエゾ方式のインクジェットヘッドの環境温度と駆動信号の駆動波形データとを対応付けたテーブルを記憶した内部ＲＯＭを備えたインクジェット記録装置が開示されている。このテーブルは、所定の温度幅（５℃）で連続する複数の温度範囲それぞれに、その温度範囲に応じた駆動波形データが対応するように設けられる。このインクジェット記録装置では、検出温度に対応する駆動波形データを選択し、選択した駆動波形データに基づいて駆動パルスを生成する。この駆動パルスをインクジェットヘッドの圧電発生手段である圧電素子に印加することにより、環境温度変化に対して安定したインク滴を吐出できる温度補償が可能になる。
【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、上記特許文献３，４に開示されている従来の検出温度に基づく圧力発生手段の駆動信号の制御を実行しても、以下に示すように液滴吐出特性が変化して狙いの液滴吐出特性からずれるおそれがある。
上記従来の駆動信号の温度補償の制御では、所定の温度幅を有する複数の温度範囲毎に温度補償用データとしてパルス幅補正値ｄＰｗや駆動波形データを記憶している。そのため、その温度範囲内での温度変化に対しては上記液滴吐出特性の変化を精度よく温度補償することができず安定した液適を吐出することができないおそれがある。温度補償の精度を上げるために各温度範囲の温度幅を狭くすることが考えられるが、パルス幅補正値ｄＰｗや駆動波形データを記憶するためのＲＯＭ等の記憶部の容量を増やす必要があるため、コストアップにつながる。
また、上記温度範囲の温度幅はそのままにして、各温度範囲の境界近傍の温度に対応する温度補償用データ（パルス幅補正値ｄＰｗや駆動波形データ）を、その境界の両側の温度範囲それぞれの温度補償用データから線形補間して求めることが考えられる。しかしながら、本発明者らが鋭意実験及び検討を行った結果、上記線形補間を行っても精度よく温度補償することができない場合があることがわかった。例えば、圧電素子に印加する駆動信号と、その駆動信号の印加によって変化する圧力発生機構の物理的パラメータである圧電素子の変形（液室側の表面変位）との関係が非線形であると、上記線形補間を行っても精度よく温度補償することができない場合がある。
【０００７】
なお、上記温度補償用データを増やした場合のコストアップの課題や上記線形補間を行っても精度よく温度補償することができない場合があるという課題は、前述の静電方式やバブルジェット方式などの他の方式の液滴吐出ヘッドの場合にも同様に発生し得る。例えば、静電方式の液滴吐出ヘッドの場合、上記個別電極に印加する駆動信号と、その駆動信号の印加によって変化する圧力発生機構の物理的パラメータである振動板の表面変位の大きさとの関係が非線形であると、上記課題が同様に発生し得る。また、バブルジェット方式の液滴吐出ヘッドの場合、発熱体に印加する駆動信号と、その駆動信号によって変化する圧力発生機構の物理的パラメータである発熱体の発熱量の大きさとの関係が非線形であると、上記課題が同様に発生し得る。
【０００８】
本発明の目的は、低コスト化を図りつつ、圧力発生手段における駆動信号と圧力発生機構の物理的パラメータの大きさとの関係が非線形である場合でも温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性が得られる液滴吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液滴を吐出するノズルと該ノズルに連通した液室と該液室内に圧力を発生させる圧力発生機構の物理的パラメータの大きさが駆動信号によって変化する圧力発生手段とを有する液滴吐出ヘッドと、前記圧力発生手段に印加する駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、複数の温度それぞれに対応する駆動信号の駆動波形データが格納された記憶手段と、温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の温度検知結果に基づいて前記駆動信号を出力して前記圧力発生手段に印加するように前記駆動信号出力手段を制御する制御手段と、を備えた液滴吐出装置であって、前記制御手段は、前記記憶手段に格納されている前記複数の温度それぞれに対応する駆動波形データのうち、前記温度検知手段で検知された検知温度ＴｘについてＴｎ≦Ｔｘ≦Ｔｎ＋１を満たす温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する駆動波形データを読み出し、前記温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する駆動波形データを、前記温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する前記圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データに変換し、前記温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する前記圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データから、前記検知温度Ｔｘに対応する前記圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データを線形補間して求め、前記検知温度Ｔｘに対応する前記圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データを、前記検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに変換し、前記圧力発生手段に印加する駆動信号の生成に用いる駆動波形データを、前記変換後の検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに変更することを特徴とするものである。
【００１０】
なお、本明細書において、「圧力発生機構の物理的パラメータ」は、駆動信号の印加により圧力発生手段において液室内の液体に圧力を発生させるときに変化する物理量を意味する。例えば、「圧力発生機構の物理的パラメータ」は、ピエゾ方式の液滴吐出ヘッドの場合において駆動信号が印加される電気機械変換素子である圧電素子の液室側の表面変位である。また、「圧力発生機構の物理的パラメータ」は、静電方式の液滴吐出ヘッドの場合における駆動信号が印加される個別電極に対向する振動板の表面変位や、バブルジェット方式の液滴吐出ヘッドの場合における発熱体の発熱量が含まれる概念である。
また、本明細書において、駆動信号の「波形」又は「駆動波形」は、駆動信号の１周期における時間的な変動全体を意味する。
また、本明細書において、駆動信号中の「パルス」は、上記波形を構成する要素（時間的な変動の一部）である。特に、本明細書における「パルス」は、駆動信号の１周期の波形のうち、液室内の圧力変化を発生させるように瞬間値が時間的に変化している部分を意味する。
また、本明細書において、「駆動波形データ」は、駆動波形における複数の時間又はその識別子のデータと、その複数の時間それぞれに対応する電圧又は電流のデータとを含むものである。また、「圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データ」は、上記駆動波形の複数の時間又はその識別子のデータと、その複数の時間それぞれに対応する圧力発生機構の物理的パラメータの値のデータとを含むものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低コスト化を図りつつ、圧力発生手段における駆動信号と圧力発生機構の物理的パラメータの大きさとの関係が非線形である場合でも温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の概略構成の一例を示す斜視図。
【図２】同画像形成装置の側面図。
【図３】（ａ）は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの内部構造を示す部分平面図。（ｂ）は、図３（ａ）の液滴吐出ヘッドの切断面Ａ−Ａ’から見た部分断面図。（ｃ）は、図３（ａ）の液滴吐出ヘッドの切断面Ｂ−Ｂ’から見た部分断面図。
【図４】振動板成膜の工程の説明図。
【図５】下部電極形成の工程の説明図。
【図６】圧電層（ＰＺＴ）／上部電極形成の工程の説明図。
【図７】層間絶縁膜形成の工程の説明図。
【図８】引き出し配線形成工程の説明図。
【図９】パッシベーション層形成の工程の説明図。
【図１０】貫通孔事前エッチングの工程の説明図。
【図１１】パッド／バイパス配線形成の工程の説明図。
【図１２】保護基板接合の工程の説明図。
【図１３】個別液室基板研磨及び液室形成の工程の説明図。
【図１４】ノズル基板接合の工程の説明図。
【図１５】本実施形態に係る画像形成装置の制御系の主要部の一構成例を示すブロック図。
【図１６】同制御系における検出温度に応じた駆動波形の選択を伴うヘッド駆動制御を行う部分の一構成例を示すブロック図。
【図１７】温度補償制御に用いられる駆動波形及び温度補償制御後の駆動波形の一例を示すグラフ。
【図１８】図１７の駆動波形データを用いた温度補償制御の一例を示すフローチャート。
【図１９】液滴吐出ヘッドの液室内の液体の温度と所定の吐出速度Ｖｊで液滴を吐出させるために必要な圧電素子の液室側の表面変位量Δδとの関係を示すグラフ。
【図２０】積層型の圧電素子に印加される駆動信号の電圧と圧電素子の液室側の表面変位δとの関係の一例を示すグラフ。
【図２１】薄膜型の圧電素子に印加される駆動信号の電圧と圧電素子の液室側の表面変位δとの関係の一例を示すグラフ。
【図２２】温度補償制御に用いられる駆動波形の他の例を示すグラフ。
【図２３】従来の温度補償制御を行った場合の液滴の着弾位置のズレを示す説明図。
【図２４】実施例１の温度補償制御を行った検出温度１２．５℃に対応する駆動信号の１周期における駆動波形の全体の一例を示すグラフ。
【図２５】実施例３、４における温度補償制御に用いられる駆動波形の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
まず、本発明の実施形態に係る液滴吐出装置を備えた画像形成装置の一例について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の概略構成の一例を示す斜視図である。また、図２は同画像形成装置の側面図である。この画像形成装置は、シリアル型インクジェット記録装置であり、液滴吐出装置としての印字機構部２等が収納されている。印字機構部２は、装置本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した液滴吐出ヘッド（記録ヘッド）１４、液滴吐出ヘッド１４への画像形成用のインク等の液体を供給する液体タンク（インクカートリッジ）等で構成されている。記録媒体としての用紙３は、給紙カセット４又は手差しトレイ５から給送されることにより装置本体内に取り込まれ、印字機構部２によって所要の画像が形成された後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙される。
【００１４】
印字機構部２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１１と従ガイドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持している。このキャリッジ１３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の液滴を吐出する液滴吐出ヘッド１４が液滴吐出方向を下方に向けて装着されている。キャリッジ１３の上側には、ヘッド１４に各色の液体を供給するための各液体タンク（インクカートリッジ）１５が交換可能に装着されている。
【００１５】
液体タンク１５は、上方に大気と連通する大気口を有し、下方には液滴吐出ヘッド１４へ液体を供給する供給口を有し、内部には液体が充填された多孔質体を有している。この多孔質体の毛管力により、液滴吐出ヘッド１４へ供給される液体がわずかな負圧に維持されている。この液体タンク１５から液体が液滴吐出ヘッド１４内に供給される。
【００１６】
キャリッジ１３は、装置後方側（用紙搬送方向下流側）が主ガイドロッド１１に摺動自在に装着され、装置前方側（用紙搬送方向上流側）が従ガイドロッド１２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９との間にタイミングベルト２０が張架されている。このタイミングベルト２０にキャリッジ１３が固定しており、主走査モータ１７の正逆回転により、キャリッジ１３が往復駆動される。
【００１７】
なお、本実施形態では、各色の液体に対応する複数の液滴吐出ヘッド１４を用いているが、各色の液滴を吐出する複数のノズルを有する１個の液滴吐出ヘッドを用いてもよい。
また、本実施形態では、液滴吐出ヘッド１４として、ピエゾ方式の液滴吐出ヘッドであるピエゾ型ヘッドを用いている。この液滴吐出ヘッド１４は、圧力発生手段として、後述するように、液体流路の壁面の少なくとも一部を形成する振動板と、この振動板を変形させる電気機械変換素子としての圧電素子とを有する。なお、このピエゾ型ヘッドに代えて、バブルジェット方式の液滴吐出ヘッド（サーマル型ヘッド）、静電方式の液滴吐出ヘッド（静電型ヘッド）などを用いることもできる。
【００１８】
また、本実施形態の画像形成装置は、給紙カセット４にセットした用紙３をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリクションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３と、を備えている。更に、画像形成装置は、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬送コロ２５と、搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し角度を規定する先端コロ２６とを備えている。搬送ローラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００１９】
また、キャリッジ１３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙３を液滴吐出ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材２９が設けられている。この印写受け部材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３１と拍車３２とが設けられている。更に、用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ローラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部材３５，３６とが配設されている。
【００２０】
上記構成の画像形成装置において、画像形成時には、キャリッジ１３を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１４を駆動することにより、停止している用紙３に液滴を吐出して１行分の画像を形成し、用紙３を所定量搬送した後、次の行の画像を形成する。画像形成終了信号又は用紙３の後端が画像形成領域に到達した信号を受けることにより、画像形成動作を終了させ、用紙３を排紙する。
【００２１】
また、キャリッジ１３の移動方向右端側の画像形成領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド１４の吐出不良を回復するための回復装置３７が配置されている。回復装置３７は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段とを有している。キャリッジ１３は印字待機中には回復装置３７側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド１４がキャッピングされる。これにより、液滴吐出ヘッド１４のノズル（吐出口）が湿潤状態に保たれ、液体の乾燥による吐出不良を防止することができる。また、画像形成の途中などに画像形成と関係しない液体を吐出する（パージする）ことにより、全てのノズルの液体の粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持することができる。
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１４のノズルを密封し、チューブを通して吸引手段でノズルから液体とともに気泡等を吸い出し、ノズル面に付着した液体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、吸引された液体は、装置本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部の液体吸収体に吸収保持される。
【００２２】
次に、本実施形態の画像形成装置（液滴吐出装置）に用いることができる液滴吐出ヘッド（「薄膜ヘッド」、「薄膜ピエゾヘッド」とも呼ばれる。）について説明する。
【００２３】
図３（ａ）は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの内部構造を示す部分平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の液滴吐出ヘッドの切断面Ａ−Ａ’から見た部分断面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）の液滴吐出ヘッドの切断面Ｂ−Ｂ’から見た部分断面図である。本実施形態の液滴吐出ヘッドは、液滴を基板の面部に設けたノズルから吐出させるサイドシューター方式の一例である。
【００２４】
図３において、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル１１０ａを有するノズル基板１１０と、個別液室基板１１１と、サブフレームとして機能する保護基板１１２との３枚の基板を重ねた積層構造となっている。個別液室基板１１１は、ノズル１１０ａに連通した個別液室（「加圧液室」、「圧力室」ともいう。）１１１ａと、流体抵抗部１１１ｂと、溝部からなる液体供給路１１１ｃとが形成されている。個別液室１１１ａの上壁は振動板１１３で形成され、その振動板１１３上に、電気機械変換素子としての圧電素子１１４が形成されている。この圧電素子１１４は、個別液室１１１ａ内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段として機能するアクチュエータ部となる。保護基板１１２は、圧電素子１１４が変形可能に保護される圧電素子保護空間を形成する凹部１１２ａを有している。
【００２５】
個別液室基板１１１としては、例えば、シリコン基板上にシリコン酸化膜を介してシリコン層が形成されたＳＯＩ（silicon on insulator）基板を用いられる。振動板１１３としては、例えば、ＳＯＩ基板のシリコン層の表面にパイロ酸化法を適用してシリコン酸化膜を形成する。更に、振動板１１３の上に、下部電極（共通電極）１１４ａとなる白金膜と、圧電層１１４ｂとなるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）層と、上部電極（個別電極）１１４ｃとなる白金膜との多層構成が形成される。この多層構成からなるアクチュエータ部が、シリコンをエッチングすることで形成した個別液室１１１ａに対向する領域に形成される。
【００２６】
更に、個別液室基板１１１上には、上下電極１１４ａ，１１４ｃと各配線材料との層間に配置する層間絶縁膜１１５と、引き出し配線の材料を保護する為のパッシベーション膜１１６とが、アクチュエータ部の上面及び側面を覆うように配置される。上部電極１１４ｃは、引き出し配線１１７を介して端子電極としての個別電極パッド１１８に接続されている。また、下部電極１１４ａは、引き出し配線１１９及びバイパス配線１２０を介して端子電極としての共通電極パッドに接続されている。
【００２７】
ノズル基板１１０は、例えば、厚さ３０［μｍ］以上５０［μｍ］以下のＳＵＳ基板が用いられ、プレス加工と研磨加工とによりノズル１１０ａが形成される。このノズル１１０ａは、個別液室基板１１１の個別液室１１１ａと連通している。
【００２８】
保護基板１１２は、圧電素子の保護及び変位を妨げないための圧電素子の保護空間を形成する凹部１１２ａと、液体流路となる溝部からなる共通液室１１２ｂとが形成される。更に、保護基板１１２は、個別液室基板１１１の流路隔壁１１１ｄの剛性を高めて液室全体を支えるための柱１１２ｃと、バイパス配線１２０が配置される配線用空間１１２ｃとが形成されている。
【００２９】
なお、上記構成の液滴吐出ヘッドにおいて、互いに対応しているノズル１１０ａと個別液室１１１ａとの組み合わせを吐出チャンネル（吐出ＣＨ）と呼ぶ。
【００３０】
次に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドのより具体的な実施例について作製方法を説明する。
図４〜図１４は、本実施例の液滴吐出ヘッドの作製工程の一例を示す説明図である。
本実施例においては、シリコン基板に振動板材料及び圧電素子材料を成膜していくことでアクチュエータ部を作成していく。
図４の振動板成膜の工程では、まず、厚み４００［μｍ］のシリコン基板の表面にシリコン酸化膜を０．２［μｍ］及びシリコン層を２．０［μｍ］を形成したＳＯＩ基板を用いる。このＳＯＩ基板の表面にパイロ（Ｗｅｔ）酸化法によりシリコン酸化膜を０．３［μｍ］形成し、これを振動板１１３の層とする。
【００３１】
図５の下部電極形成の工程では、下部電極１１４ａとなる白金（Ｐｔ）層をスパッタ法により振動板１１３上に０．２［μｍ］成膜してパターニングする。更に、ゾルゲル法により圧電層１１４ｂを下部電極１１４ａ上に２［μｍ］成膜し、さらに、圧電層１１４ｂ上に上部電極１１４ｃとなる白金（Ｐｔ）層を０．１［μｍ］成膜する。
【００３２】
図６の圧電層（ＰＺＴ）／上部電極形成の工程では、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いたパターニング法（以下「リソエッチ法」と言う）とにより、上部電極１１４ｃ及び圧電層１１４ｂをパターニングする。
【００３３】
図７の層間絶縁膜形成の工程では、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により層間絶縁膜１１５を０．３［μｍ］成膜し、リソエッチ法により、各種貫通孔がパターニングされて形成される。すなわち、層間絶縁膜１１５には、次に形成する引き出し配線１１７と上部電極１１４ｃとの配線コンタクトをとるためのビアホール１１５ａが形成される。更に、層間絶縁膜１１５には、バイパス配線への導通部となる貫通孔１１５ｂと、液体供給孔となる貫通孔１１５ｃと、圧電素子の上面が露出する開口部１１５ｄとが形成される。
【００３４】
図８の引き出し配線形成工程では、アルミ材料により、引き出し配線１１７、１１９を形成する。引き出し配線１１７は、圧電素子１１４の駆動による振動板１１３の振動による応力を受けるので、振動により断線しないように、やわらかいアルミ材料を使い、１［μｍ］程度厚く積んでいる。
【００３５】
図９のパッシベーション層形成の工程では、アルミ配線保護のためのパッシベーション膜１１６として、プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜を２［μｍ］成膜してパターニングする。
【００３６】
図１０の貫通孔事前エッチングの工程では、振動板１１３の液体供給口となる部分１１３ａを、事前にエッチングする。
【００３７】
図１１のパッド／バイパス配線形成の工程では、金をメッキ法により積層して、上部電極（個別電極）１１４ｃに接続される個別電極パッド１１８と、バイパス配線１２０とを同時に形成する。個別電極パッド１１８を金で形成することで、図示しない駆動回路素子（ドライバＩＣ）との電気的接続を低温のワイヤボンディングで接続している。また、金は抵抗値が低く、バイパス配線１２０として共通電極の抵抗値を下げる効果が大きい。なお、個別電極パッド１１８の形成工程とバイパス配線１２０の形成工程とを分け、バイパス配線１２０の材料として、銅、アルミなどを使用してもよい。その場合、バイパス配線１２０を腐食から保護する保護層が必要となるケースもある。
【００３８】
図１２の保護基板接合の工程では、別途ガラス基板にブラスト加工で柱を形成した保護基板１１２を個別液室基板１１１に接合する。
【００３９】
図１３の個別液室基板研磨及び液室形成の工程では、個別液室基板１１１の保護基板接合面とは反対面を、所望の厚さまで研磨する。保護基板１１２は、シリコン基板にリソエッチ法で凹部を加工したものでもよいし、シリコン基板をＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでもよい。また、樹脂モールドやメタルインジェクションモールドなどの成型部品でも構わない。また、駆動回路をアクチュエータ基板上に一体形成する際に、パイロ酸化法で酸化膜を形成し、ＬＯＣＯＳ（local oxidation of silicon）法で酸化膜の形成領域を選択することで、駆動回路を同一基板上に形成することもできる。その後、シリコン基板の反対面に、誘導結合型プラズマを用いたＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）ドライエッチングにより、個別液室１１１ａ、流体抵抗部１１１ｂ及び液体供給部１１１ｃとなる凹部を形成する。
【００４０】
最後に、図１４のノズル基板接合の工程では、厚さ３０［μｍ］以上５０［μｍ］以下のＳＵＳ基板にプレス加工と研磨加工とにより別途ノズル基板１１０にノズル１１０ａを形成しておく。このノズル１１０ａが形成されたノズル基板１１０を個別液室基板１１１の流路隔壁形成面に接着し、圧電素子の上部電極及び下部電極と接続されたアルミ配線部を駆動回路に接続することで液滴吐出ヘッドが完成する。
【００４１】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の制御について説明する。
図１５は、本実施形態に係る画像形成装置の制御系の主要部の一構成例を示すブロック図である。図１５において、制御手段としての制御部は、装置全体の制御を司るマイクロコンピュータ（以下、「ＣＰＵ」という。）８０と、所要の固定情報を格納した記憶手段としての内部ＲＯＭ（以下、単に「ＲＯＭ」という。）８１と、ワーキングメモリ等として使用する記憶手段としてのＲＡＭ８２と、を備えている。更に、制御部は、外部のコンピュータ装置などのホスト側から転送される画像データ（「ドットデータ」又は「ドットパターンデータ」という。）を格納する記憶手段としての画像メモリ（ラスデータメモリ）８３を備えている。また、制御部は、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８４と、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８６と、駆動信号生成回路８７と、ヘッド駆動回路８８と、ドライバ８９とを備えている。
【００４２】
ＰＩＯポート８４にはホストのプリンタドライバ側から転送される画像データなどの各種情報及びデータ、操作パネル９０からの各種指示、選択情報、環境温度を検出する温度検知手段としての温度センサ９２などの各種センサからの検知信号等が入力される。また、ＰＩＯポート８４を介してホスト側や操作パネル９０側に対して所要の情報が送出される。操作パネル９０には表示ランプ等の報知手段９１を備えている。
【００４３】
また、駆動信号生成回路８７は、液滴吐出ヘッド１４の圧電素子１１４に対して印加する所要の駆動波形を有する駆動信号を生成して出力する。この駆動信号生成回路８７としては、後述するように、ＣＰＵ８０からのデジタル信号からなる駆動波形データをアナログ信号からなる駆動信号にＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を用いることができる。このＤ／Ａ変換器を用いることで、簡単な構成で所要の駆動波形を有する駆動信号を生成して出力することができる。
【００４４】
ヘッド駆動回路（ドライバＩＣ）８８は、ＰＩＯポート８６を介して与えられる各種データ及び信号に基づいて、液滴吐出ヘッド１４の選択された吐出チャンネルの圧電素子１１４に対して、駆動信号生成回路８７から出力された駆動信号を印加する。
【００４５】
ドライバ８９は、ＰＩＯポート８６を介して与えられる駆動制御データに応じて主走査モータ１７及び副走査モータ２７を各々駆動制御することで、キャリッジ１３を主走査方向に移動走査し、搬送ローラ２４を回転させて用紙３を所定量搬送させる。
【００４６】
次に、上記構成の制御系における検出温度に応じた駆動波形の選択を伴うヘッド駆動制御について説明する。
図１６は、上記構成の制御系における検出温度に応じた駆動波形の選択を伴うヘッド駆動制御を行う部分の一構成例を示すブロック図である。
上記ＣＰＵ８０を有する主制御部１０１は、ホスト側から送られてくる画像形成データとしてのフォントデータ（ドットデータ）を処理して、液滴吐出ヘッド１４の並びに対応した縦横変換を行う。また、主制御部１０１は、液滴吐出ヘッド１４から吐出される液滴を大滴、小滴、非印字の３値で打ち分けるために必要な２ビットの駆動データＳＤを生成してヘッド駆動回路（ドライバＩＣ）８８に出力する。また、主制御部１０１は、ヘッド駆動回路（ドライバＩＣ）８８に対して、クロック信号ＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴ、及び、駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３を出力する。駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３は、画像ドットを形成するサイズのドット（大滴）に対応した駆動波形、小滴に対応した駆動波形、非印字に対応した駆動波形を選択するための信号である。
【００４７】
更に、主制御部１０１は内部のＲＯＭ８１に格納した駆動波形データを読み出して駆動信号生成回路８７に与える。この場合、ＲＯＭ８１には、複数の温度それぞれに応じて互いに異なるパラメータ（駆動条件）を有する複数種類の駆動波形データを格納している。主制御部１０１は、温度センサ９２からの検知信号に基づいて環境温度を検出判別し、検出された温度（検出温度）に基づいて複数種類の駆動波形データから１つの駆動波形データを選択して駆動信号生成回路８７に与える。
【００４８】
駆動信号生成回路８７は、Ｄ／Ａコンバータ１０２と増幅器１０３と電流増幅器１０４とを有する。Ｄ／Ａコンバータ１０２は、主制御部１０１から与えられる駆動波形データをＤ／Ａ変換してアナログ信号として出力する。増幅器１０３は、Ｄ／Ａコンバータ１０２から出力されたアナログ信号を、実際の駆動電圧を有する駆動信号まで増幅する。電流増幅器１０４は、増幅器１０３から出力された駆動信号を、液滴吐出ヘッド１４の圧電素子１１４の駆動に必要な電流を十分供給できるように増幅する。駆動信号生成回路８７は、１駆動周期内に複数の駆動パルスを含む駆動波形Ｐｖの駆動信号を生成してドライバＩＣ（ヘッド駆動回路）８８に与える。
【００４９】
ドライバＩＣ（ヘッド駆動回路）８８は、図示を省略するが、シフトレジスタとラッチ回路とデータセレクタとレベルシフタとトランスミッションゲートとを有する。シフトレジスタは、主制御部１０１からのクロック信号ＣＬＫによって駆動データＳＤを取り込む。ラッチ回路は、シフトレジスタのレジスト値をラッチ信号ＬＡＴでラッチする。データセレクタは、ラッチ回路にラッチされた２ビットの駆動データによって駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３（ロジック信号）を選択する。レベルシフタは、データセレクタの出力（ロジック信号）を駆動電圧レベルに変換する。トランスミッションゲートは、レベルシフタの出力でオン／オフが制御される。このトランスミッションゲートは、駆動信号生成回路８７からの駆動波形Ｐｖが与えられ、液滴吐出ヘッド１４の各ノズルに対応する圧電素子１１４に接続されている。
【００５０】
ドライバＩＣ（ヘッド駆動回路）８８では、駆動データＳＤに応じてデータセレクタにより駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３の１つが選択される。そして、ロジック信号である選択した駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３がレベルシフタにより駆動電圧レベルに変換され、トランスミッションゲートのゲートに与えられる。これにより、トランスミッションゲートは選択された駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３の長さに応じてスイッチングされる。従って、トランスミッションゲートが開状態になっている吐出チャンネルの圧電素子１１４に対して、所定の駆動波形Ｐｖを有する駆動信号である駆動パルスが印加されることになる。
【００５１】
次に、上記検出温度に応じた駆動波形の選択を伴うヘッド駆動制御における温度補償制御について説明する。
前述のように、主制御部１０１は、温度センサ９２の検知信号に基づき環境温度を検出し、検出温度に対応する駆動波形データをＲＯＭ８１から読み出し、駆動信号生成回路８７に与える。しかし、通常、ＲＯＭ８１には、温度センサ９２で検出可能温度のすべてに対応する駆動波形データを格納していない。例えば、コスト抑制のため、温度センサ９２で検出可能な温度が０．５℃ごとに対し、ＲＯＭ８１に格納されている駆動波形データは５℃ごとの場合もある。検出可能な温度のすべてに対して駆動波形データをＲＯＭ８１に格納しておけば高精度での温度補償制御が可能となるが、ＲＯＭ８１を大容量にする必要があり、コストアップにつながってしまう。
【００５２】
検出温度に対応する駆動波形データがＲＯＭ８１に格納されてない場合には、通常検出温度の前後の温度に対応する２つの駆動波形データを用いて線形補間した駆動波形データを用いて駆動信号が生成されて出力される。
【００５３】
図１７は、本実施形態に係る温度補償制御の一例における駆動波形を示すグラフである。この例は、温度センサ９２での検出可能温度が０．５℃ごとであり、ＲＯＭ８１に格納されている駆動波形データが５℃ごとである場合の例である。
【００５４】
図１７において、温度センサ９２で検出された検出温度が１２．５℃の場合、ＲＯＭ８１には、その検出温度１２．５℃に対応する駆動波形データが格納されていない。ＲＯＭ８１に格納されている駆動波形データの中で１２．５℃の前後の温度に対応する駆動波形データは、図１７中の符号Ａ、Ｂで示す１０℃に対応した駆動波形（以下「１０℃波形」ともいう。）と１５℃に対応した駆動波形（以下「１５℃波形」ともいう。）である。ここで、１０℃波形と１５℃波形との相違点は、横軸の時間において１駆動周期中の２．０［μｓ］から３．０［μｓ］までの間の電圧であり、１０℃波形では１．０［Ｖ］、１５℃波形では５．０［Ｖ］である。このため、図１７中の符号Ｃで示す１２．５℃に対応する駆動波形（以下「１２．５℃波形」ともいう。）の電圧は、１０℃波形及び１５℃波形それぞれの電圧（１．０［Ｖ］、５．０［Ｖ］）から線形補間して求められる。この線形補間して求められた３．０［Ｖ］（２．０［μｓ］〜３．０［μｓ］間）の電圧を有する駆動波形データが出力される。
【００５５】
図１８は、図１７の駆動波形データを用いた温度補償制御の一例を示すフローチャートである。図１８において、温度センサ９２で温度を検知した後、その温度センサ９２の検知信号に基づき環境温度（１２．５℃）を検出する（Ｓ１０１）。そして、この検出温度（１２．５℃）に対応する駆動波形データがＲＯＭ８１に存在するか否かを判断する（Ｓ１０２）。図１７の駆動波形データの場合は、検出温度（１２．５℃）に対応する駆動波形データがＲＯＭ８１に存在しない（Ｓ１０２でＮ）ので、その検出温度（１２．５℃）の前後の温度（１０℃、１５℃）に対応する１０℃波形及び１５℃波形のデータを読み出す。これらの１０℃波形の電圧（１．０［Ｖ］）及び１５℃波形の電圧（５．０［Ｖ］）を用いて、検出温度（１２．５℃）に対応する電圧（３．０［Ｖ］）を線形補間して求める（Ｓ１０３）。そして、上記線形補間して求めた電圧（３．０［Ｖ］）が１駆動周期中の２．０［μｓ］から３．０［μｓ］までの間の電圧に設定された駆動波形を有する駆動信号を生成して出力する（Ｓ１０４）。
【００５６】
上記図１７及び図１８に示すように、検出温度に対して駆動信号の電圧を線形補間して求めることができるのは、次の（１）及び（２）の理由による。
（１）液滴吐出ヘッド内の液体の温度範囲が５℃ほどの狭い温度範囲では、各温度で同じ所定の吐出速度Ｖｊ（＝７．０［ｍ／ｓ］）で液滴を吐出させるために必要な圧電素子１１４の液室側の表面変位量Δδが、液体の温度に対してほぼ線形とみなせる。この点は、本発明者らにより図１９に示すように実験的に確認されている。
（２）また、圧力発生手段における電気機械変換素子として複数の層を重ねて形成した積層型の圧電素子を用いる場合、その圧電素子に印加される駆動信号の電圧Ｖ［Ｖ］に対し、圧電素子１１４の液室側の表面変位δ［μｍ］は線形に増加する。すなわち、積層型の圧電素子に印加される駆動信号の電圧Ｖ［Ｖ］と圧電素子１１４の液室側の表面変位δ［μｍ］との関係は線形特性を示す。この点も、本発明者らにより図２０に示すように実験的に確認されている。
【００５７】
以上のように、本実施形態では、上記（１）及び（２）の点が確認されている条件下で、ＲＯＭ８１に駆動波形データが格納されていない検知温度ＴｘについてＴｎ≦Ｔｘ≦Ｔｎ＋１を満たす温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する駆動波形データを読み出す。より具体的には、ＲＯＭ８１に駆動波形データが格納されていない検出温度Ｔｘに対して、その前後の温度Ｔ１，Ｔ２の駆動波形データを読み出す。そして、読み出した温度Ｔｎ及びＴｎ＋１（Ｔ１，Ｔ２）を用いて検出温度に対応する駆動信号の電圧の線形補間を行う。これにより、精度の高い温度補償制御が可能となる。
【００５８】
次に、圧力発生手段における電気機械変換素子（アクチュエータ）として薄膜型の圧電素子１１４を用いた場合の温度補償制御について説明する。
図２１に示すように、薄膜型の圧電素子１１４は、前述の積層型の圧電素子とは異なり、印加される駆動信号の電圧に対し、圧力発生機構の物理的パラメータとしての圧電素子１１４の液室側の表面変位δが非線形に増加する。すなわち、駆動信号の電圧と、圧力発生機構の物理的パラメータとしての圧電素子１１４の液室側の表面変位δとの関係が、非線形の関係にある。このように、薄膜型の圧電素子では、積層型の圧電素子と異なり、液室側の表面変位の電圧特性が線形でないために、前記図１８〜図２０で示した検出温度に対応する駆動信号の電圧の線形補間を行うと、液滴の着弾位置ズレが生じるおそれがある。薄膜型の圧電素子では、駆動信号の電圧の低い領域では線形に近い表面変位特性を示すが、高電圧印加時（３０Ｖ付近）には、図２１中の符号Ｂの曲線に示すように表面変位δの飽和傾向が見られる。この飽和傾向は、薄膜型の圧電素子では駆動源である圧電膜が約１［μｍ］以上２［μｍ］以下の薄い膜であり、その膜内の電界強度が非常に高くなるためと考えられている。
【００５９】
図２２は、温度補償制御に用いられる１０℃及び１５℃それぞれの駆動信号の駆動波形（１０℃波形、１５℃波形）の他の例を示すグラフである。図２２における１０℃波形及び１５℃波形は、駆動信号の１周期における０〜１．０［μｓ］及び４．０〜５．０［μｓ］の期間（パルスの両側の期間）それぞれにおける電圧（いわゆる、中間電位）が互いに異なる。また、１０℃波形の振幅は０〜１５［Ｖ］であり、１５℃波形の振幅は０〜７．０［Ｖ］である。これらの１０℃波形及び１５℃波形を用いて温度に関する線形補間を行って求めた１２．５℃波形の振幅は、０〜１１．０［Ｖ］である。そして、前述の図２０から、上記薄膜型の圧電素子について温度に関する線形補間を行って求めた１２．５℃波形の振幅０〜１１．０［Ｖ］に対応する表面変位量Δδは、０．１２９［μｍ］である。この表面変位量Δδ（＝０．１２９［μｍ］）は１２．５℃のときの液滴吐出速度Ｖｊ＝７［ｍ／ｓ］に必要な表面変位量Δδ＝０．１２５［μｍ］を上回る（図１９参照）。このため、図２３に示すように、検出温度が１２．５℃のときは、ノズル１１０ａから吐出される液滴Ｄの吐出速度Ｖｊが１０℃や１５℃のときの７．０［ｍ／ｓ］よりも速くなり、液滴Ｄの着弾位置にズレが生じる。
【００６０】
そこで、本実施形態では、以下の実施例に示すような薄膜型の圧電素子を用いた場合でも精度よく温度補償制御を行うことができるようにしている。
【００６１】
次に、本実施形態の画像形成装置（液滴吐出装置）において薄膜型の圧電素子を用いた場合でも精度よく行うことができる温度補償制御の具体例について説明する。
［実施例１］
実施例１では、薄膜型の圧電素子１１４における駆動信号の電圧Ｖと表面変位δとの関係を示す非線形の変位特性を次の式（１）で近似し、この近似式（１）に基づいて、図１８における駆動波形の補間を行っている。式（１）中のａは定数である。
δ＝ａ・Ｖ０．５    （１）
【００６２】
本実施例１では、温度センサ９２で検出した検出温度がＴｘ［℃］であり、この検出温度Ｔｘに対応する駆動波形データがＲＯＭ８１に格納されていない場合について説明する。ここで、ＲＯＭ８１に駆動波形データが格納されていない検知温度ＴｘについてＴｎ≦Ｔｘ≦Ｔｎ＋１を満たす温度Ｔｎ及びＴｎ＋１として、本実施例では、検知温度Ｔｘの前後の温度Ｔ１，Ｔ２の駆動波形データを読み出す。
【００６３】
前述の通り、駆動波形データが格納されている温度間隔が狭い温度間隔であれば、所定の吐出速度が得られる圧電素子１１４の表面の必要変位量Δδは温度に比例すると仮定できる。このため、検出温度Ｔｘでの圧電素子１１４の表面変位δｘは、上記前後の温度Ｔ１、Ｔ２それぞれにおける圧電素子１１４の表面変位δ１、δ２を用いて、次の式（２）で示すように線形補間して求めることができる。
δｘ＝（δ２−δ１）（Ｔｘ−Ｔ１）／（Ｔ２−Ｔ１）＋δ１    （２）
【００６４】
ここで、ＲＯＭ８１に格納されている駆動波形データは、複数の温度それぞれに対応する時間及び電圧のデータである。検出温度Ｔｘでの電圧Ｖｘは、温度Ｔ１及びＴ２それぞれに対応する電圧Ｖ１、Ｖ２を用いて、次の式（３）及び（４）で表される。
Ｖｘ＝（δｘ／ａ）２    （３）
δｘ＝ａ（Ｖ２０．５−Ｖ１０．５）（Ｔｘ−Ｔ１）／（Ｔ２−Ｔ１）＋Ｖ１０．５    （４）
【００６５】
本実施例１では、上記式（３）及び（４）に従い、上記検出温度Ｔｘの前後の温度Ｔ１，Ｔ２での駆動信号の１周期における低電圧部、中間電圧部及び高電圧部それぞれの電圧Ｖ１，Ｖ２から、検出温度Ｔｘでの駆動信号の各部の電圧を補間して求めている。そして、その補間して求めた各部の電圧を有する波形の駆動信号を、検出温度Ｔｘ時の駆動信号として生成して出力する。
【００６６】
ここで、上記式（４）は、温度Ｔ１，Ｔ２に対応する電圧Ｖ１，Ｖ２を圧電素子１１４の表面変位δ１，δ２に変換する処理と、その表面変位δ１，δ２から検知温度Ｔｘに対応する表面変位δｘを線形補間して求める処理とを一緒に行う式である。なお、実際の温度補償制御において、上記式（４）を用いた処理は、駆動波形の全体（例えば後述の図２４参照）に対して実行される。すなわち、上記式（４）は、次の２つの処理Ａ，Ｂを一緒の行う式である。
処理Ａ：温度Ｔ１，Ｔ２に対応する駆動波形データを温度Ｔ１，Ｔ２に対応する圧電素子の表面変位δの時間変化データに変換する処理。
処理Ｂ：温度Ｔ１，Ｔ２に対応する圧電素子の表面変位δの時間変化データから検知温度Ｔｘに対応する圧電素子の表面変位δの時間変化データを線形補間して求める処理。
【００６７】
また、上記式（３）は、検知温度Ｔｘに対応する圧電素子１１４の表面変位δｘを、検知温度Ｔｘに対応する電圧Ｖｘに変換する式である。なお、実際の温度補償制御において、上記式（３）を用いた処理についても、駆動波形の全体（例えば後述の図２４参照）に対して実行される。すなわち、上記式（３）は、検知温度Ｔｘに対応する圧電素子の表面変位δの時間変化データを、検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに変換する処理を行う式である。
【００６８】
図２４は、薄膜型の圧電素子における駆動信号の電圧Ｖと表面変位δとの関係を示す非線形の変位特性を式（１）で近似して電圧を求めた検出温度１２．５℃に対応する駆動信号の１周期における駆動波形の全体の一例を示すグラフである。図２４中の曲線Ｃは、検出温度１２．５℃に対応する駆動信号の１周期における低電圧部、中間電圧部及び高電圧部それぞれの電圧について本実施例１の温度補償制御によって補間して求めた駆動波形（１２．５℃波形）である。また、図２４中の曲線Ａ及びＢはそれぞれ、１２．５℃波形を補間して求めるときに用いた１０℃波形及び１５℃波形である。また、図２４中の曲線Ｄは、１０℃波形及び１５℃波形から従来の線形補間によって求めた比較例に係る１２．５℃波形である。
【００６９】
以上のように、実施例１では、駆動信号の電圧Ｖと表面変位δとの関係を示す非線形の変位特性を式（１）で近似し、この近似式（１）を用いて駆動信号の電圧Ｖと表面変位δとの間の変換を行っている。そして、検出温度Ｔｘの前後の温度Ｔ１、Ｔ２での駆動波形データを用いて検出温度Ｔｘに対応する駆動波形を補間する温度補償制御を行っている。この温度補償制御を制御部で行うことにより、薄膜型の圧電素子のような表面変位の電圧特性が線形でないアクチュエータを圧力発生手段に用いる場合であっても、高精度の温度補償制御が可能となる。
【００７０】
なお、上記式（１）を一般化すると、次の式（５）になる。この一般化した式（５）を用いることにより、実施例１の温度補償制御を適用可能な薄膜型の圧電素子の種類が拡がる。すなわち、駆動信号の電圧Ｖ［Ｖ］と表面変位δ［μｍ］との関係を示す特性として様々な非線形特性を有する薄膜型の圧電素子についても、実施例１の温度補償制御を適用することができる。なお、式（５）中のａｋは定数［μｍ／Ｖ］であり、ｍ，ｎは実数である。
【００７１】
【数１】
2015009364.tif 000003
【００７２】
［実施例２］
実施例２では、上記式（１）の代わりに制御部に予め格納したδ−Ｖ変換テーブルを用いて、駆動信号の電圧Ｖと表面変位δとの間の変換を行っている。また、本実施例２では、上記実施例１の場合と同様に、温度センサ９２で検出した検出温度がＴｘ［℃］であり、この検出温度Ｔｘに対応する駆動波形データがＲＯＭ８１に格納されていない場合について説明する。なお、本実施例２において、前述の実施例１と共通する部分については説明を省略する。
【００７３】
ここで、ＲＯＭ８１に駆動波形データが格納されている温度のうち検出温度Ｔｘの前後の温度をそれぞれＴ１、Ｔ２とする。表１は、δ−Ｖ変換テーブルの一例である。
【表１】
2015009364.tif 000004
【００７４】
実施例２において、ＲＯＭ８１に格納されている駆動波形データの中で１２．５℃の前後の温度に対応する駆動波形データは１０℃波形と１５℃波形である（図１７参照）。ここで、１０℃波形と１５℃波形との相違点は２．０［μｓ］から３．０［μｓ］までの間の電圧であり、１０℃波形では１．０［Ｖ］、１５℃波形では５．０［Ｖ］である。
【００７５】
ここで、表１のδ−Ｖ変換テーブルから、１２．５℃波形に対応する圧電素子の表面変位δは、０．０７１［μｍ］である。この表面変位δ＝０．０７１［μｍ］は次の手順で求めることができる。表１から、１０℃波形の１．０［Ｖ］に相当する圧電素子の表面変位δは０．０４４［μｍ］であり、１５℃波形の５．０［Ｖ］に相当する圧電素子の表面変位δは０．０９８［μｍ］である。これらの変位δの値から１２．５℃波形に対応する圧電素子の表面変位δを線形補間して求めると、前述の式（２）により、（０．０９８−０．０４４）（１２．５−１０）／（１５−１０）＋０．０４４＝０．０７１［μｍ］となる。この１２．５℃波形に対応する圧電素子の表面変位δから、表１を用いて１２．５℃波形の２．０［μｓ］〜３．０［μｓ］間の電圧に変換すると、２．６［Ｖ］となる。これは、表１のδ−Ｖ変換テーブルにおいて、圧電素子の表面変位δ＝０．０７１［μｍ］に対応する電圧Ｖが２．６［Ｖ］であるためである。
【００７６】
なお、本実施例２におけるδ−Ｖ変換テーブルを用いた温度補償制御における処理は、上記実施例１と同様に、駆動波形の全体（例えば図２４参照）に対して実行される。すなわち、上記δ−Ｖ変換テーブルを用いて、検知温度Ｔｘの前後の温度Ｔ１，Ｔ２に対応する駆動波形データが、温度Ｔ１，Ｔ２に対応する圧電素子の表面変位δの時間変化データに変換される。そして、その温度Ｔ１，Ｔ２に対応する圧電素子の表面変位δの時間変化データから、検知温度Ｔｘに対応する圧電素子の表面変位δの時間変化データが線形補間して求められる。また、上記δ−Ｖ変換テーブルを用いて、検知温度Ｔｘに対応する圧電素子の表面変位δの時間変化データが、検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに変換される。
【００７７】
以上のように、本実施例２では、前述の実施例１のように数式を利用する場合のみならず、δ−Ｖ変換テーブルを制御部にあらかじめ持つことでも、実施例１と同様に高精度の温度補償制御が可能となる。すなわち、薄膜型の圧電素子のような表面変位の電圧特性が線形でないアクチュエータを圧力発生手段に用いる場合であっても、高精度の温度補償制御が可能となる。
【００７８】
［実施例３］
実施例３は、δ−Ｖ変換テーブル内に対応する電圧が存在しない場合の実施例である。すなわち、前述の実施例２では、１０℃波形及び１５℃波形それぞれの２．０［μｓ］〜３．０［μｓ］間の電圧（１．０，５．０［Ｖ］）がδ−Ｖ変換テーブル内に存在する例を挙げた。実施例３は、これらの電圧（１．０，５．０［Ｖ］）の少なくとも一方がδ−Ｖ変換テーブル内にない場合の例である。なお、本実施例３において、前述の実施例１、２と共通する部分については説明を省略する。
【００７９】
実施例３では、温度センサ９２での検出温度が８．５℃で、ＲＯＭ８１に格納されている駆動波形データの中で８．５℃の前後の温度に対応する駆動波形データは５℃波形と１０℃波形とする（図２５参照）。５℃波形と１０℃波形の相違点は２．０［μｓ］〜３．０［μｓ］間の電圧であり、５℃波形では０．１５［Ｖ］であり、１５℃波形では１．０［Ｖ］である。
【００８０】
ここで、５℃波形に対応する電圧Ｖから圧電素子の表面変位δへの変換ができない。これは、５℃波形の２．０［μｓ］〜３．０［μｓ］間の電圧０．１５［Ｖ］が表１のδ−Ｖ変換テーブル内に存在しないためである。
【００８１】
そこで、本実施例３では、５℃波形の電圧Ｖから圧電素子の表面変位δへの変換を行うために、５℃波形の電圧に最も近い電圧を代用して変換する。本例の場合、５℃波形の電圧０．１５［Ｖ］に最も近いδ−Ｖ変換テーブル中の電圧は０．２０［Ｖ］であり、５℃波形の電圧Ｖから圧電素子の表面変位δへの変換の際に、この値（＝０．２０［Ｖ］）を代用する。このような電圧の代用を行って変換することで、８．５℃のときの駆動波形（以下「８．５℃波形」という。）の２．０［μｓ］〜３．０［μｓ］間の電圧は０．８［Ｖ］となる。この電圧Ｖ＝０．８［Ｖ］は次の手順で求めることができる。５℃波形の電圧０．１５［Ｖ］の代わりに表１のδ−Ｖ変換テーブル上の電圧０．２０［Ｖ］を代用すると、電圧０．２０［Ｖ］に対応する圧電素子の表面変位δは０．０２０［μｍ］である。また、表１から１０℃波形の１．０［Ｖ］に相当する圧電素子の表面変位δは０．０４４［μｍ］である。これらの表面変位δの値を用いて８．５℃波形に対応する圧電素子の表面変位δを電圧に関して線形補間して求めると、前述の式（２）により、（０．０４４−０．０２０）（８．５−５）／（１０−５）＋０．０２０＝０．０３７［μｍ］となる。ここで、式（２）のＴをＶに置き換えることで電圧による線形補間が可能となる。この表面変位０．０３７［μｍ］に対応する電圧Ｖは、表１から、０．８［Ｖ］となる。
【００８２】
以上のように、実施例３では、駆動波形中の電圧に対応する電圧が、δ−Ｖ変換テーブル内に存在しない場合についても、実施例２と同様に、検出温度に対応する圧電素子の表面変位δの補間を行うことが可能となる。
【００８３】
［実施例４］
実施例４は、δ−Ｖ変換テーブル内に対応する電圧Ｖが存在しない場合の他の実施例である。本実施例４では、前述の実施例３のようにδ−Ｖ変換テーブル中の最も近い電圧を代用するのではなく、電圧Ｖに最も近い前後の電圧に対応するそれぞれの圧電素子の表面変位δを用いて、検出温度に対応する圧電素子の表面変位δを線形補間して求めている。つまり、変換前の駆動波形データの電圧Ｖがδ−Ｖ変換テーブルにない場合に、δ−Ｖ変換テーブル中の電圧のうちＶｐ≦Ｖ≦Ｖｐ＋１を満たすＶｐ及びＶｐ＋１それぞれに対応する表面変位δｐ及びδｐ＋１の線形補間を行っている。なお、本実施例４において、前述の実施例１〜３と共通する部分については説明を省略する。
【００８４】
実施例４では実施例３と同様の場合について説明する。すなわち、温度センサ９２での検出温度が８．５℃であり、ＲＯＭ８１に格納されている駆動波形データの中で８．５℃の前後の温度に対応する駆動波形データが５℃波形と１０℃波形とする（図２５参照）。
【００８５】
ここで、前述の通り、５℃波形の２．０［μｓ］〜３．０［μｓ］間の電圧０．１５［Ｖ］がδ−Ｖ変換テーブルにないため、圧電素子の表面変位δへの変換ができない。この５℃波形に対応する圧電素子の表面変位δを、０．１５［Ｖ］の前後の電圧に対応する表面変位から線形補間すると０．０１５［μｍ］である。この０．０１５［μｍ］は次の手順で求めることができる。表１から、電圧０．１５［Ｖ］の前後の電圧はそれぞれ０．０［Ｖ］及び０．２０［Ｖ］である。また、これら２つの電圧に対応する圧電素子の表面変位δはそれぞれ０．００［μｍ］及び０．０２［μｍ］である。この２つの表面変位δから、５℃波形電圧に対応する圧電素子の表面変位δを電圧に関して線形補間して求めると、前述の式（２）により、（０．０２−０．００）（０．１５−０）／（０．２０−０）＋０＝０．０１５［μｍ］となる。ここで、式（２）のＴをＶに置き換えることで電圧による線形補間が可能となる。
【００８６】
このようにδ−Ｖ変換テーブルにない電圧に対応する表面変位δを、前後の電圧により線形補間することで、８．５［Ｖ］波形の２．０［μｓ］〜３．０［μｓ］間の電圧は０．６［Ｖ］となる。この０．６［Ｖ］は次の手順で求めることができる。前述の通り、５℃波形の電圧０．１５［Ｖ］の表面変位δは０．０１５［μｍ］であり、また１０℃波形の１．０［Ｖ］に相当する表面変位δは０．０４４［μｍ］である。こられの表面変位の値を用いて８．５℃波形に対応する表面変位δを線形補間すると、前述の式（２）により、（０．０４４−０．０１５）（８．５−５）／（１０−５）＋０．０１５＝０．０３５［μｍ］となる。この表面変位０．０３５［μｍ］に対応する電圧は、表１から、０．６［Ｖ］となる。
【００８７】
以上のように、実施例４では、駆動波形中の電圧に対応する電圧が、δ−Ｖ変換テーブル内に存在しない場合についても、実施例２、３と同様に、検出温度に対応する圧電素子の表面変位δの補間を行うことが可能となる。
【００８８】
［実施例５］
実施例５は、δ−Ｖ変換テーブル内に対応する表面変位δが存在しない場合の実施例である。なお、本実施例５において、前述の実施例１〜４と共通する部分については説明を省略する。
【００８９】
本実施例５では、温度補償制御に用いる駆動波形データがＲＯＭ８１に格納されている前述の図２２に示す１０℃波形及び１５℃波形であり、表２に示すδ―Ｖ変換テーブルを用いている。また、本実施例５では、温度センサ９２での検知温度が１１℃の場合について説明する。
【表２】
2015009364.tif 000005
【００９０】
温度センサ９２での検知温度が１１℃の場合、ＲＯＭ８１に１１℃に対応する駆動波形データは格納されておらず、ＲＯＭ８１に格納されている駆動波形データの中で１１℃の前後の温度に対応する駆動波形データは１０℃波形と１５℃波形である（図２２参照）。ここで、１０℃波形と１５℃波形の相違点は０〜１．０［μｓ］間及び４．０〜５．０［μｓ］間の電圧であり、１０℃波形では１５［Ｖ］であり、１５℃波形では７．０［Ｖ］である。これらの波形から１１℃波形の圧電素子の表面変位δを算出すると０．１５９［μｍ］である。この０．１５９［μｍ］は次の手順で求めることができる。表２から、１０℃波形の１５［Ｖ］に相当する表面変位δは０．１７０［μｍ］であり、１５℃波形の７．０［Ｖ］に相当する表面変位δは０．１１６［μｍ］である。これらの表面変位δの値を用いて１１℃波形に対応する表面変位δを線形補間しても求めると、前述の式（２）により、（０．１７０−０．１１６）（１１−１５）／（１０−１５）＋０．１１６＝０．１５９［μｍ］となる。
【００９１】
ここで、１１℃波形に対応する表面変位δ（＝０．１５９［μｍ］）から電圧への変換ができない。これは、１１℃波形の０〜１．０［μｓ］間及び４．０〜５．０［μｓ］間に対応する表面変位δ（＝０．１５９［μｍ］）が表２のδ−Ｖ変換テーブル内に存在しないためである。
【００９２】
そこで、本実施例５では、電圧への変換を行うために、１１℃波形に対応する表面変位δ（＝０．１５９［μｍ］）に最も近い表面変位δを代用して変換している。これにより、１１℃波形の０〜１．０［μｓ］間及び４．０〜５．０［μｓ］間の電圧は１３．０［Ｖ］となる。すなわち、本実施例５の場合、１１℃波形の表面変位δ（＝０．１５９［μｍ］）に最も近い表２のδ−Ｖ変換テーブル中の表面変位δは０．１５８［μｍ］である。この表面変位δの値（＝０．１５８［μｍ］）を１１℃波形の表面変位δとして代用すると、これに対応する電圧は表２により１３．０［Ｖ］となる。
【００９３】
以上のように、実施例５では、駆動波形中の電圧に対応する圧電素子の表面変位δが、δ−Ｖ変換テーブル内に存在しない場合についても、実施例２と同様に、検出温度に対応する圧電素子の表面変位δの補間を行うことが可能となる。
【００９４】
［実施例６］
実施例６は、δ−Ｖ変換テーブル内に対応する表面変位δが存在しない場合の他の実施例である。なお、本実施例６において、前述の実施例１〜５と共通する部分については説明を省略する。
【００９５】
本実施例６では、実施例５のようにδ−Ｖ変換テーブル中の最も近い表面変位を代用するのではなく、最も近い前後の表面変位に対応するそれぞれの電圧の線形補間により、変換テーブル内に存在しない表面変位に対応する電圧を算出して補間するものである。つまり、変換前の圧電素子の液室側の表面変位δがδ−Ｖ変換テーブルにない場合は、δ−Ｖ変換テーブル中の表面変位のうちδｑ≦δ≦δｑ＋１を満たすδｑ及びδｑ＋１それぞれに対応する駆動波形データのＶｑ及びＶｑ＋１の線形補間を行っている。
【００９６】
実施例６では前述の実施例５と同様の場合を考える。すなわち、温度センサ９２での検出温度が１１℃であり、ＲＯＭ８１に格納されている駆動波形データの中で１１℃の前後の温度に対応する駆動波形データが１０℃波形と１５℃波形とする（図２２参照）。このとき、前述の通り、１１℃波形に対応する表面変位δ（＝０．１５９［μｍ］）が表２のδ−Ｖ変換テーブルにないため、電圧への変換ができない。
【００９７】
そこで、１１℃波形に対応する電圧Ｖを、１１℃波形に対応する表面変位δ（＝０．１５９［μｍ］）の前後の表面変位から電圧Ｖの線形補間をすると、１３．２［Ｖ］である。この電圧１３．２［Ｖ］は次の手順で求めることができる。表２から、表面変位０．１５９［μｍ］の前後にある表面変位はそれぞれ０．１５８［μｍ］及び０．１６１［μｍ］である。そして、表２から、これら２つの表面変位δに対応する電圧Ｖはそれぞれ１３．０［Ｖ］及び１３．５［Ｖ］である。この２つの電圧から、１１℃波形変位に対応する電圧を、変位による線形補間により算出すると、前述の式（２）により、（１３．５−１３．０）（０．１５９−０．１５８）／（０．１６１−０．１５８）＋１３＝１３．２［Ｖ］となる。ここで、式（２）のδをＶ、Ｔをδにすることで電圧による線形補間ができる。
【００９８】
以上のように、実施例６では、駆動波形中の電圧に対応する圧電素子の表面変位δが、δ−Ｖ変換テーブル内に存在しない場合についても、実施例２、５と同様に、検出温度に対応する圧電素子の表面変位δの補間を行うことが可能となる。
【００９９】
なお、上記実施形態及び各実施例において、液滴吐出ヘッドの圧電素子に出力する駆動信号の駆動波形を入れ替えるタイミングについては、様々なバリエーションが考えられる。例えば、液滴吐出ヘッドの圧電素子に出力する駆動信号の駆動波形を入れ替えるタイミングは、画像形成装置の記録媒体（印刷物）の１ページごと又は複数ページごと、一定時間ごと、液滴空吐出のタイミングごと等に設定してもよい。
また、上記実施形態及び各実施例において、温度検知手段としての温度センサ９２の設置場所は、液滴吐出ヘッドの内部だけでなく、液滴吐出ヘッドの外側、画像形成装置の外側、液体タンク（インクカートリッジ）１５内等、様々なバリエーションが考えられる。
【０１００】
また、上記実施形態及び各実施例では、圧力発生手段を構成するアクチュエータが圧電素子であるピエゾ方式の液滴吐出ヘッドを備えた場合について説明したが、本発明は、他の方式の液滴吐出ヘッドを備えた場合にも同様に適用することができる。
例えば、本発明は、静電方式の液滴吐出ヘッドの場合に適用できる。この場合、駆動信号の印加によって変化する圧力発生機構の物理的パラメータは、駆動信号が印加される個別電極に対向する振動板の表面変位である。そして、本発明は、個別電極に印加する駆動信号と振動板の表面変位の大きさとの関係が非線形である場合でも、温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性が得られる。
また、本発明は、バブルジェット方式の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。この場合、駆動信号によって変化する圧力発生機構の物理的パラメータは、発熱体の発熱量である。そして、本発明は、発熱体に印加する駆動信号と発熱体の発熱量の大きさとの関係が非線形である場合でも、温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性が得られる。
【０１０１】
また、上記図１及び図２を用いて説明した画像形成装置では、液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を用紙に着弾させて画像を形成する場合について説明したが、本発明は、画像形成装置以外の装置にも適用することができる。例えば、本発明は、画像形成用の液滴を着弾させて付与する媒体が、用紙以外の媒体（記録媒体、転写材、記録紙）、例えば糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体である場合も同様に適用することができる。また、本発明は、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与すること場合だけでなく、文字等の意味を持たないパターンを媒体に付与する（単に液滴を吐出する）装置にも適用することができる。また、本発明は、パターニング用の液体レジストを吐出して被着弾媒体上に着弾させる装置にも適用することができる。また、本発明は、遺伝子分析試料を吐出して被着弾媒体上に着弾させる液滴吐出装置や、三次元造型用の液滴吐出装置などにも適用することができる。
【０１０２】
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）
液滴を吐出するノズル１１０ａとノズル１１０ａに連通した個別液室１１１ａ等の液室と液室内に圧力を発生させる圧力発生機構の物理的パラメータの大きさが駆動信号によって変化する圧電素子１１４などの圧力発生手段とを有する液滴吐出ヘッド１４と、圧力発生手段に印加する駆動信号を出力するヘッド駆動回路（ドライバＩＣ）８８等の駆動信号出力手段と、複数の温度それぞれに対応する駆動信号の駆動波形データが格納されたＲＯＭ８１等の記憶手段と、温度を検知する温度センサ９２等の温度検知手段と、温度検知手段の温度検知結果に基づいて駆動信号を出力して圧力発生手段に印加するように駆動信号出力手段を制御するＣＰＵ８０を有する主制御部１０１等の制御手段と、を備えた液滴吐出装置であって、前記制御手段は、記憶手段に格納されている複数の温度それぞれに対応する駆動波形データのうち、温度検知手段で検知された検知温度ＴｘについてＴｎ≦Ｔｘ≦Ｔｎ＋１を満たす温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する駆動波形データを読み出し、温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する駆動波形データを、温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する前記圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データに変換し、温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する前記圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データから、検知温度Ｔｘに対応する前記圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データを線形補間して求め、検知温度Ｔｘに対応する圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データを、検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに変換し、圧力発生手段に印加する駆動信号の生成に用いる駆動波形データを、変換後の検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに変更する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、圧力発生手段における駆動信号と圧力発生機構の物理的パラメータの大きさとの関係が非線形である場合に、記憶手段に駆動波形データが記憶されていない検知温度Ｔｘに対して次のように温度補償制御を行う。まず、検知温度ＴｘについてＴｎ≦Ｔｘ≦Ｔｎ＋１を満たす温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する駆動波形データを読み出す。この駆動信号と圧力発生機構の物理的パラメータとの非線形の関係は予め調べておくことができる。従って、上記温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する駆動波形データを、温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データに精度よく変換することができる。ここで、温度と圧力発生機構の物理的パラメータのとの関係はほぼ線形の関係であるとみなすことができる。従って、温度Ｔｎ及びＴｎ＋１それぞれに対応する圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データから、検知温度Ｔｘに対応する圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データを精度よく線形補間して求めることができる。そして、前述のように予め調べておくことができる駆動信号と圧力発生機構の物理的パラメータとの非線形の関係により、検知温度Ｔｘに対応する圧力発生機構の物理的パラメータの時間変化データを検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに精度よく変換できる。以上により、記憶手段に駆動波形データが記憶されていない検知温度Ｔｘについて、駆動信号の温度補償制御を精度よく行うことができる。そして、圧力発生手段に印加する駆動信号の生成に用いる駆動波形データを、前記精度よく温度補償制御された変換後の検知温度Ｔｘに対応する駆動波形データに変更する。従って、温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性を得ることができる。しかも、温度検知手段で検知可能なすべての温度範囲について駆動波形データを記憶させておく必要がないので、記憶手段の記憶容量の増加を抑制でき、低コスト化を図ることができる。よって、低コスト化を図りつつ、圧力発生手段における駆動信号と圧力発生機構の物理的パラメータの大きさとの関係が非線形である場合でも温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性を得ることができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、前記圧力発生手段は、駆動信号が印加されることによりノズル１１０ａから液滴を吐出させる圧力が液室内に圧力が発生するように液室側の表面が変位する電気機械変換素子であり、前記圧力発生機構の物理的パラメータは、前記電気機械変換素子の液室側の表面変位である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、電気機械変換素子に印加する駆動信号と電気機械変換素子の液室側の表面変位の大きさとの関係が非線形である場合でも温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性を得ることができる。
（態様Ｃ）
上記態様Ｂにおいて、前記電気機械変換素子の液室側の表面変位をδ［μｍ］とし、前記駆動信号の電圧をＶ［Ｖ］とし、ａｋ［μｍ／Ｖ］を定数とし、ｍ及びｎを実数としたとき、前記駆動波形データと電気機械変換素子の液室側の表面変位δの時間変化データとの間の変換を、前述の式（５）を用いて行う。これによれば、上記実施形態について説明したように、温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性を得ることができる電気機械変換素子の種類が拡がる。すなわち、駆動信号の電圧と電気機械変換素子の液室側の表面変位δとの関係を示す特性として様々な非線形特性を有する複数種類の電気機械変換素子についても、温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性を得ることができる。
（態様Ｄ）
上記態様Ｂにおいて、前記駆動波形データと電気機械変換素子の液室側の表面変位の時間変化データとの間の変換を、予め設けた変換テーブルを用いて行う。
これによれば、上記実施形態について説明したように、駆動波形データと電気機械変換素子の液室側の表面変位の時間変化データとの間の変換を簡易なデータ処理で行うことができる。
（態様Ｅ）
上記態様Ｄにおいて、前記変換テーブルは、駆動波形データの電圧と電気機械変換素子の液室側の表面変位とを互いに対応付けて記憶したものであり、変換前の駆動波形データの電圧Ｖが前記変換テーブルにない場合は、変換テーブル中の電圧のうち変換前の駆動波形データの電圧Ｖに最も近い電圧を代用して、変換前の駆動波形データの電圧Ｖから電気機械変換素子の液室側の表面変位δへの変換を行う。
これによれば、上記実施形態について説明したように、変換テーブルのデータ量を抑制しつつ、変換前の駆動波形データの電圧Ｖから電気機械変換素子の液室側の表面変位δへの変換を確実に行うことができる。
（態様Ｆ）
上記態様Ｄにおいて、前記変換テーブルは、駆動波形データの電圧と電気機械変換素子の液室側の表面変位とを互いに対応付けて記憶したものであり、変換前の駆動波形データの電圧Ｖが前記変換テーブルにない場合は、前記変換テーブル中の電圧のうちＶｐ≦Ｖ≦Ｖｐ＋１を満たすＶｐ及びＶｐ＋１それぞれに対応する前記電気機械変換素子の液室側の表面変位δｐ及びδｐ＋１の線形補間により、前記変換前の駆動波形データの電圧Ｖから前記電気機械変換素子の液室側の表面変位δへの変換を行う。
これによれば、上記実施形態について説明したように、変換テーブルのデータ量を抑制しつつ、前記変換前の駆動波形データの電圧Ｖから電気機械変換素子の液室側の表面変位δへの変換を確実に行うことができる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｄ乃至Ｆのいずれかにおいて、前記変換テーブルは、駆動波形データの電圧と電気機械変換素子の液室側の表面変位とを互いに対応付けて記憶したものであり、変換前の電気機械変換素子の液室側の表面変位が前記変換テーブルにない場合は、前記変換テーブル中の表面変位のうち前記変換前の表面変位に最も近い表面変位を代用して、前記変換前の電気機械変換素子の液室側の表面変位から前記駆動波形データの電圧への変換を行う。
これによれば、上記実施形態について説明したように、変換テーブルのデータ量を抑制しつつ、変換前の電気機械変換素子の液室側の表面変位から駆動波形データの電圧への変換を確実に行うことができる。
（態様Ｈ）
上記態様Ｄ乃至Ｆのいずれかにおいて、前記変換テーブルは、駆動波形データの電圧と電気機械変換素子の液室側の表面変位とを互いに対応付けて記憶したものであり、変換前の電気機械変換素子の液室側の表面変位δが前記変換テーブルにない場合は、前記変換テーブル中の表面変位のうちδｑ≦δ≦δｑ＋１を満たすδｑ及びδｑ＋１それぞれに対応する前記駆動波形データのＶｑ及びＶｑ＋１の線形補間により、前記変換前の電気機械変換素子の液室側の表面変位δから前記駆動波形データの電圧Ｖへの変換を行う。
これによれば、上記実施形態について説明したように、変換テーブルのデータ量を抑制しつつ、変換前の電気機械変換素子の液室側の表面変位から駆動波形データの電圧への変換を確実に行うことができる。
（態様Ｉ）
上記態様Ｂ乃至Ｈのいずれかにおいて、前記電気機械変換素子は、前記駆動信号と前記液室側の表面変位との関係が非線形である薄膜の圧電素子である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、薄膜の圧電素子に印加する駆動信号とその薄膜の圧電素子の液室側の表面変位の大きさとの関係が非線形である場合でも温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性を得ることができる。
（態様Ｊ）
上記態様Ａ乃至Ｉのいずれかにおいて、前記温度検知手段は、前記液滴吐出ヘッドの内部に設けられている。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッドに備える液室内の液体の温度に対する検知精度を高めることができるため、温度変化の影響を受けない安定した液滴吐出特性をより確実に得ることができる。
（態様Ｋ）
画像形成用の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置として、上記態様Ａ乃至Ｊのいずれかの液滴吐出装置を備えた画像形成装置である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、低コスト化を図りつつ、温度変化の影響を受けない安定した高い品質の画像形成が可能になる。
（態様Ｌ）
上記態様Ｋにおいて、前記温度検知手段の温度検知結果に基づく駆動波形データの変更タイミングは、前記液滴吐出ヘッドから吐出される液滴によって画像が形成される用紙３等の記録媒体の１ページ毎又は複数ページ毎である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、記録媒体のページの途中で液滴吐出特性が変化することによる画質の低下を防止することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  画像形成装置の装置本体
２  印字機構部（液滴吐出装置）
１４  液滴吐出ヘッド
８０  ＣＰＵ
８１  ＲＯＭ
８２  ＲＡＭ
８７  駆動信号生成回路
８８  ヘッド駆動回路（ドライバＩＣ）
９２  温度センサ
１０１  主制御部
１１０  ノズル基板
１１０ａ  ノズル
１１１  個別液室基板
１１１ａ  個別液室
１１１ｂ  流体抵抗部
１１１ｃ  液体供給口
１１２  保護基板
１１２ａ  凹部
１１２ｄ  開口
１１３  振動板
１１４  圧電素子
１１４ａ  上部電極（個別電極）
１１４ｂ  圧電層（圧電膜）
１１４ｃ  下部電極（共通電極）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０４】
【特許文献１】特開平１０−１００４０１号公報
【特許文献２】特開平２−２８９３５１号公報
【特許文献３】特開平１０−２０２８８４号公報
【特許文献４】特開２００４−２０２８８４号公報
【図１】
2015009364.tif 000007
【図２】
2015009364.tif 000008
【図１５】
2015009364.tif 000009
【図１６】
2015009364.tif 000010
【図１８】
2015009364.tif 000011
【図１９】
2015009364.tif 000012
【図２０】
2015009364.tif 000013
【図２３】
2015009364.tif 000014
【図３】
2015009364.tif 000015
【図４】
2015009364.tif 000016
【図５】
2015009364.tif 000017
【図６】
2015009364.tif 000018
【図７】
2015009364.tif 000019
【図８】
2015009364.tif 000020
【図９】
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【図１０】
2015009364.tif 000022
【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１７】
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【図２１】
2015009364.tif 000028
【図２２】
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【図２４】
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【図２５】
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